JP4531938B2 - サイドシル前端部の結合構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車の車体構造に関し、特に、車体の両側方に配置されたサイドシルの前端部をフロントピラー下部に結合させるための結合構造に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示されるように、フロントドアリング１を形成する車両の基本骨格（フレーム）は、サイドシル２、フロントピラー３、ルーフピラー４、センタピラー５などから構成され、これらの各部材を結合固定した枠体からなる開口部に、フロントドアがはめ込まれるようになっている。
【０００３】
側方のしきい部材であるサイドシル２は、車体の左右両側下部の前後方向に沿って延設されているものであって、車体外側に位置するサイドシルアウタ６の車室内方向に、略断面コ字形状のリンホースサイドシル７、サイドレールインナ（図示略）が順次接合されて、縦長の矩形断面が形成されている。フロントピラー３の下部は、半割長靴形状に形成されているとともに、その車室内方向には、補強部材としてのリンホースフロントピラーロア８が内嵌挿入された状態で結合固定されている。そのようなフロントピラー３の下部の結合部位３ａには、図７に示されるように、開断面のリンホースサイドシル７の前端が、所定距離だけ内嵌挿入された状態でサイドシル２と結合固定されることによって、車体下部構造に必要な剛性が備えられていた。
【０００４】
しかしながら、この従来のサイドシル前端部の結合構造を備えた自動車が、対向自動車または固定壁と衝突した際に、車体前面の全てが衝突するフルラップ衝突の場合には、車体前面に受けた衝撃力をクラッシャブルゾーンが変形して減衰するとともに、車体の両側にある２つのサイドフレームとしてのサイドシル２に減衰された衝撃力を分散させることによって衝撃を逃がし、車室内空間への影響をできる限り抑制するようになっているが、車両前面の全てが衝突せず、左右どちらかにずれたオフセット衝突の場合には、車体前面に受けた衝撃力をある程度クラッシャブルゾーンが変形して吸収するものの、車体の両側にある２つのサイドシル２のうちのどちらか一方のサイドシル２で減衰後の衝撃力が集中し易いため、衝撃力が集中する方のサイドシル２の変形量が増大してしまうという問題が発生する。そのことにより、サイドシル２およびフロントピラー３の結合部位３ａの変形量は、フルラップ時の変形量と比較すると、増大してしまうことになり、その変形量が車室内方向に大きい場合には、フロントドアとフロントドアリング１とが互いに噛み込んでしまって、衝突後にフロントドアが開かなくなったり、車室内空間に影響を及ぼしてしまう等の虞が生じる。
【０００５】
これらの問題を解決するため、サイドシル２やフロントピラー３の板厚を厚くしたり、サイドフレーム自体を補強する等の方法によって、車体の剛性を増加させることも考えられるが、これらの方法では、車体に対する前方向からの衝撃力に対する剛性も増加してしまうので、車体の前側入力に対して車体が変形しづらくなり、車体が適度に変形することにより車室内空間に影響が及ぶのを回避する効果が小さくなってしまう。
【０００６】
この発明は、上述したような従来のサイドシル前端部の結合構造が有している問題点を解決するためになされたものであって、オフセット衝突時でも車体入力された衝撃力を吸収分散することができるように、サイドシルとフロントピラーとの結合強度を強固に保持させるとともに、車体の前側入力に対して、ある程度衝撃力を衝撃入力軸方向に吸収させてサイドフレームの車室内方向への変形を阻止し、フロントドアリングの過大な変形を防止することによって、衝突後もフロントドアを開口することが可能となるサイドシル前端部の結合構造を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために本発明は、車体の両側方に配置されたサイドシルの前端部をフロントピラーに結合させるサイドシル前端部の結合構造において、
前記サイドシルに内嵌挿入されるリンホースシルサイドアウタとリンホースシルサイドとのそれぞれの前端側を前記フロントピラーの端部から内側に向かって延びるように配置したものである。また、前記リンホースシルサイドアウタと前記リンホースシルサイドとの前端側の所定位置に切り欠きを設けたものである。さらに、前記リンホースシルサイドアウタの前端側を閉じ断面形状とするとともに、その前端にフランジを設け、前記フランジが前記フロントピラーと非結合状態で組み付けたことを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用したサイドシル前端の結合構造の実施の形態について、図１〜図５を用いて説明する。図１は、本発明のサイドシル前端部の結合構造を説明するための構成図、図２は、図１の主要部材の分解斜視図、図３は、図１の側面図、図４は、図３中のＡ−Ａ断面矢視図、図５は、図３中のＢ−Ｂ断面矢視図である。なお、サイドシルは、車両の左右両側方に等しく設けられるものであるから、車両の左側のサイドシル前端部の結合構造について説明することで代表するとともに、車両の高さ方向をＺ方向、前後方向をＸ方向、横幅方向をＹ方向とする。
【０００９】
本発明のサイドシル前端部の結合構造は、図１〜３に示すように、車両のＺ方向に沿って延設されたフロントピラーＦＰと、フロントピラーＦＰの下部の所定位置に結合固定されるように車両のＸ方向に沿って延設されたサイドシルＳＳとから構成されている。
【００１０】
まず、フロントピラーＦＰの構成について説明すると、フロントピラーＦＰのＹ方向外側には、ピラーアウタ１０が配置されていて、そのピラーアウタ１０のＹ方向内側には、リンホースフロントピラーロア２０が内嵌挿入されている。さらに、リンホースフロントピラーロア２０のＹ方向内側には、ピラーインナ３０が配置されている。そして、各部材の所定位置が溶接により接合固定されている。
【００１１】
詳述すると、ピラーアウタ１０は、フロントピラーＦＰの最外殻をなすものであって、Ｚ方向に延設されている中〜上部は、Ｙ方向内側に向かって開口された略断面コ字形状からなる前面部１１、側面部１２、後面部１３が折曲形成されていて、その前面部１１の側端には、前フランジ１４が延設されるととに、後面部１３の側端には、後フランジ１５が延設されている（図４に図示）。
また、ピラーアウタ１０の下部は、略断面コ字形状を適度に保持したまま、車体後方に向かって湾曲させられていて、側面視が略Ｌ字形状となるような半割の長靴形状に成形されている。
【００１２】
リンホースフロントピラーロア２０（図１，３中、太実線で図示）は、フロントピラーＦＰの剛性を高める補強部材であって、ピラーアウタ１０のＹ方向内側の中〜下部にかけた所定位置に内嵌挿入された状態で、ピラーアウタ１０の所定箇所と溶接により固定されるものである。このリンホースフロントピラーロア２０のＺ方向に延設されている部位には、Ｙ方向内側に向かって開口された略断面コ字形状からなる前面部２１、側面部２２、後面部２３が折曲形成されていて、その前面部２１の側端には、前フランジ２４が延設されている。
また、リンホースフロントピラーロア２０の下部も、ピラーアウタ１０の下部と同様に、略断面コ字形状を適度に保持したまま車体後方に向かって湾曲させられていて、側面視が略Ｌ字形状となるような半割の長靴形状に形成されている。また、湾曲している後面部２３の所定位置には、段部２５が設けられている。
【００１３】
ピラーインナ３０は、略平板形状をなしていて、ピラーインナ３０の一側縁部には、前フランジ３１が形成されるとともに、他側縁部には、後フランジ３２が形成されている。そのようなピラーインナ３０は、ピラーアウタ１０，リンホースフロントピラーロア２０の所定位置に溶接により固定されている。
【００１４】
これらの各部材から構成されたフロントピラーＦＰの所定高さ位置における閉断面形状は、図４に示すように、ピラーアウタ１０の前面部１１、側面部１２、後面部１３と、リンホースフロントピラーロア２０の前面部２１、側面部２２、後面部２３とが、それぞれ離間距離を空けるようにして内嵌挿入されている。
さらに、ピラーアウタ１０の前フランジ１４が、リンホースフロントピラーロア２０の前フランジ２４を介して、ピラーインナ３０の前フランジ３１と溶接により固定されているとともに、ピラーアウタ１０の後フランジ１５が、ピラーインナ３０の後フランジ３２と溶接により固定されることによって、閉断面を形成している。
【００１５】
次に、サイドシルＳＳの構成について説明する。サイドシルＳＳは、フロントピラーＦＰと結合する側方フレームであって、Ｘ方向に沿って延設されるアウタパネルサイド４０、リンホースシルサイドアウタ５０、リンホースシルサイド６０およびシルサイドインナフロント７０から構成されている。
【００１６】
アウタパネルサイド４０は、サイドシルＳＳの最外殻をなすものであって、Ｙ方向内側に向かって開口された略断面コ字形状からなる上面部４１、側面部４２、下面部４３が折曲形成されていて、その上面部４１の上端には、上フランジ４４が延設され、下面部４３の下端には、下フランジ４５が延設されている（図５に図示）。
【００１７】
リンホースシルサイドアウタ５０（図１，３中、一点鎖線で図示）は、アウタパネルサイド４０の所定位置に溶接により結合固定されることによって、サイドシルＳＳを補強するものであり、Ｙ方向内側に向かって開口された略断面コ字形状からなる上面部５１、側面部５２、下面部５３が折曲形成されている（図５に図示）。この断面形状は、リンホースシルサイドアウタ５０の前端方向に移行するにしたがって、略コ字形状から徐々にすぼまって半割の略袋状となった閉じ形状をなすように設定されている。
さらに、前端が閉じ形状のリンホースシルサイドアウタ５０は、リンホースフロントピラーロア２０の内部の前側の所定位置まで挿入できるように、Ｘ方向前方に向かって延設されているとともに、その前端には、Ｙ方向内側に所定距離だけ折り曲げ形成された前フランジ５４が、Ｚ方向に沿って所定距離だけ形成されている。
この前フランジ５４は、リンホースフロントピラーロア２０の前面部２１内側の直前位置まで挿入されるように設定されているものであって、板組みの際には、リンホースフロントピラーロア２０とは非結合状態を保持するようになっている。また、リンホースシルサイドアウタ５０の上端の、段部２５よりも若干前方にあたる所定位置には、所定大きさの切り欠き部５５が設けられている。
【００１８】
このように、リンホースシルサイドアウタ５０の前端に閉断面が形成されることにより、隔壁部材に類似したフレーム構造が形成されて、フロントピラーＦＰ下部の断面補強を行うことができ、しかも、リンホースフロントピラーロア２０との溶接結合面積を拡大して結合を強固にすることができる。さらに、このリンホースシルサイドアウタ５０に設けられた前フランジ５４は、衝撃力入力時にはフロントピラーＦＰに入力された衝撃力を有効に受容して、所定距離だけリンホースシルサイドアウタ５０を軸力圧潰させる。
【００１９】
リンホースシルサイド６０（図１，３中、二点鎖線で図示）は、略平板形状を有するサイドシルＳＳの補強部材の一つであって、リンホースシルサイドアウタ５０の前端とリンホースシルサイド６０の前端とが、略一致するように設定されていて（図３に図示）、リンホースシルサイド６０の上端縁部６１および下端縁部６２は、アウタパネルサイド４０の上フランジ４４および下フランジ４５とそれぞれ接合固定されるようになっている。また、リンホースシルサイド６０の上端縁部６１の、リンホースシルサイドアウタ５０の切り欠き部５５の位置よりも若干後方で、且つ段部２５近傍の所定位置には、所定大きさの切り欠き部６３が設けられている。
【００２０】
シルサイドインナフロント７０は、リンホースシルサイド６０を介して、アウタパネルサイド４０の所定位置に溶接固定されることによって、サイドシルＳＳの閉断面を構成するものであって、Ｙ方向外側に向かって開口している略コ字形状からなる上面部７１、側面部７２、下面部７３が形成されていて、上面部７１の上端には、上フランジ７４が形成されるとともに、下面部４３の下端には、下フランジ７５が形成されている。
【００２１】
これらの各部材から構成されたサイドシルＳＳの所定位置における閉断面形状は、図５に示すように、アウタパネルサイド４０のＹ方向内側には、アウタパネルサイド４０の側面部４２とリンホースフロントピラーロア２０の側面部２２とが離間距離を設けるようにして、リンホースフロントピラーロア２０が内嵌挿入され結合固定されている。そのリンホースフロントピラーロア２０のＹ方向内側には、リンホースシルサイドアウタ５０が内嵌挿入された状態で結合固定されている。また、アウタパネルサイド４０の上フランジ４４および下フランジ４５には、リンホースシルサイド６０の上端縁部６１および下端縁部６２を介して、シルサイドインナフロント７０の上フランジ７４および下フランジ７５が、それぞれ溶接により結合固定されている。
【００２２】
次に、リンホースシルサイドアウタ５０とリンホースシルサイド６０とに設けられた切り欠き部５５，６３の作用について説明する。
車両衝突時にサイドシルＳＳを曲げてしまうと、フロントドアの窓肩部の窓肩変形量が大きくなってしまう。それを回避するには、リンホースシルサイドアウタ５０、リンホースシルサイド６０の切り欠き部５５，６３をやめて、曲げ応力に対しての剛性を向上させればいいが、それでは衝撃力を吸収できなくなってしまう。そのため、窓肩変形量を少なくしながらも、ある程度衝撃力を吸収するには、リンホースシルサイドアウタ５０の所定位置に切り欠き部５５を設けて強度差を生じさせて、前端〜切り欠き部５５間で軸力方向に圧潰して衝撃を吸収し、曲げ応力を発生させないでそのままＸ方向にリンホースシルサイドアウタ５０を移行させてやればよい。そして、リンホースシルサイドアウタ５０の切り欠きと異なる位置に、リンホースシルサイド６０に切り欠き部６３を設けたことにより、この切り欠き部６３より後方の上端縁部６１の結合強度を強固にすることによって、衝撃時にリンホースシルサイドアウタ５０に発生した軸力圧潰がリンホースシルサイド６０におよんだ際に、リンホースシルサイド６０のＺ方向、つまり上下方向への引張り応力に抗力を発生させて、リンホースシルサイド６０が軸力圧潰することなく、そのまま軸力方向に移動させることにより、曲げ応力の発生が防止されてリンホースシルサイドアウタ５０の変形を阻止する。
【００２３】
次に、本発明のサイドシル前端部の結合構造を備えた車両の片側前方に衝撃が加わった場合について図１〜図５を参照して説明する。
車両の片側前方に衝撃が加わって車両前部のクラッシャブルゾーンを押し潰してフロントピラーＦＰに衝撃力が入力され、フロントピラーＦＰ下部が変形を開始する。すると、リンホースフロントピラーロア２０に対向配置されたリンホースシルサイドアウタ５０の前フランジ５４が衝撃力を受容するとともに、断面強化されたリンホースシルサイドアウタ５０が衝撃力に対抗する。もし、衝撃力がここまでで吸収されてしまう程度のものならば、フロントピラーＦＰの変形量は最小限に押しとどめられて、サイドシルＳＳの変形は完全に阻止される。
【００２４】
一方、リンホースシルサイドアウタ５０に加わった衝撃力がある一定以上の場合には、フロントピラーＦＰに加わった衝撃力を前フランジ５４が有効に受容して、リンホースシルサイドアウタ５０の切り欠き部５５付近までを軸力圧潰して衝撃力を吸収するとともに、リンホースシルサイド６０が上下方向への引張り応力に抗力を発生させているので、衝撃時に発生するリンホースシルサイドアウタ５０の曲げ応力を発生させることはなく、リンホースシルサイドアウタ５０をそのままＸ方向に安定的に移行させて、サイドシルＳＳの曲げ変形を抑制する。そして、サイドシルＳＳの曲げ変形が抑制されたことにより、フロントドアリングの窓肩対向部の変形が阻止されることにより、衝突後におけるフロントドアの開口が可能となる。
【００２５】
このように、本実施形態によれば、リンホースシルサイドアウタ５０の前端が、閉じ形状とされていて、しかも、リンホースフロントピラーロア２０の前面部２１の内側直前まで挿入配置されるので、フロントピラーＦＰ下部とサイドシルＳＳとの結合強度を高めるとともに、フロントピラーＦＰ下部の断面強度の保剛ができる。さらに、フロントピラーＦＰと非結合状態のリンホースシルサイドアウタ５０の前端の前フランジ５４が、フロントピラーＦＰからの衝撃力を有効に受容するとともに、強度差を生じさせるためにリンホースシルサイドアウタ５０に設けた切り欠き部５５までを安定的に軸力圧潰させて、衝撃力を吸収させることができる。また、サイドシルＳＳ内のリンホースシルサイド６０によって、サイドシルＳＳは上下方向への強度が増大されていることにより、衝撃力によってリンホースシルサイドアウタ５０に生じる曲げ応力による変形を阻止することができる。
【００２６】
これらの結果、車両におけるオフセット衝突時における前方片側の衝撃に対し、フロントピラーＦＰとサイドシルＳＳとの抗力をより向上させることができるとともに、サイドシルＳＳの所定位置に強度差が設けらていることで、衝突時の衝撃力によってサイドシルＳＳそのものの変形を抑えながら安定して車両の後方向に進入させることにより、フロントドアリングの変形を防止することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明のサイドシル前端部の結合構造によれば、オフセット衝突時に車体入力された衝撃力を吸収分散することができるように、サイドシルとフロントピラーとの結合強度を強固に保持させるとともに、車体の前側入力に対して、ある程度サイドシルを軸力圧潰させて衝撃力を吸収させることによってサイドフレームの曲げ変形を防止し、フロントドアリングの変形を阻止することによって、衝突後もフロントドアを開口することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のサイドシル前端部の結合構造を説明するための構成図である。
【図２】図１の主要部材の分解斜視図である。
【図３】図１の側面図である。
【図４】図３中のＡ−Ａ断面矢視図である。
【図５】図３中のＢ−Ｂ断面矢視図である。
【図６】車両のフロントドアリングを構成する基本骨格を説明する構成図である。
【図７】従来のサイドシル前端部の結合構造を説明するための構成図である。
【符号の説明】
ＦＰ フロントピラー
ＳＳ サイドシル
１０ ピラーアウタ
２０ リンホースフロントピラーロア
２５ 段部
３０ ピラーインナ
４０ アウタパネルサイド
５０ リンホースシルサイドアウタ
５４ 前フランジ
５５ 切り欠き部
６０ リンホースシルサイド
６３ 切り欠き部
７０ シルサイドインナフロント

Claims (4)

1. 車体の両側方に配置されたサイドシルの前端部をフロントピラーに結合させるサイドシル前端部の結合構造において、
   前記サイドシルに内嵌挿入されるリンホースシルサイドアウタとリンホースシルサイドとのそれぞれの前端側を前記フロントピラーの後端部から前記車体の前方に向かって延設し、前記リンホースシルサイドアウタの前端は、前記車体の内側に向かって折り曲げ形成された前フランジが上下方向に形成されるとともに、前記リンホースシルサイドアウタと前記リンホースシルサイドのそれぞれの上端に、前記フロントピラー内部で切り欠き部を設けたことを特徴とするサイドシル前端部の結合構造。
2. 前記リンホースシルサイドアウタは、前記切り欠き部よりも前方で、前端方向に移行するにしたがって、徐々にすぼまって半割の略袋状をなして形成されることを特徴とする請求項１に記載のサイドシル前端部の結合構造。
3. 前記リンホースシルサイドアウタと前記リンホースシルサイドのそれぞれの上端に設けられた前記切り欠き部は、互いに異なる位置に設けられたことを特徴とする請求項１又は２記載のサイドシル前端部の結合構造。
4. 前記前フランジは、前記フロントピラーと非結合状態で組み付けられるように設けられたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のサイドシル前端部の結合構造。

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