JP6070948B2 - サイドシル構造 - Google Patents

Description

本発明はサイドシル構造に関し、特にサイドシルアウタパネルにビードを設けたサイドシル構造に関する。

従来、車両のサイドシルは、シルインナパネルとシルアウタパネルとを閉断面形状を形成するようにフランジ部同士を接合し、車両の両側において車両前後方向に延びるように配置されている（例えば、特許文献１参照）。引用文献１に記載のサイドシルでは、シルアウタパネルが下部フランジ部と、下部フランジ部の上端から車幅方向外側に延びる下面部と、下面部からさらに折り曲げ部を経て斜め上方向へ延びる縦面部を有している。引用文献１のサイドシルの下面部は、ジャッキアップ位置において、一般部よりも鈍角状に屈曲された斜面部が設けられている。

また、サイドシル構造は、図７に示すように、車体サイドドア開口部の下辺部を構成している。図７の例では、シルアウタパネル２２０の下面部２２３に、基準面２２３ｃに対して上側に凸形状をなす複数のビード２４０が、それぞれ車両前後方向に所定距離だけ離間して設けられている。このビード２４０は、下部フランジ部２２１ａの上端から折り曲げ部２２５ａの間で車幅方向に延びるように形成されている。

シルアウタパネル２２０は、薄い鋼板材を機械加工等して形成されるものであり、上述のようなビード２４０を設けることによりサイドシル構造の面剛性を向上させることができる。また、下面部２２３の車幅方向の両側端部は、下部フランジ部２２１ａと縦面部２２５との境界をなすように、折り曲げられた状態となっている。このため、上述のビード２４０を設けることにより、下面部２２３の車幅方向の両側端部におけるスプリングバックを防止することができる。

従来、車両製造時、フレーム部材を組み付けた車体構造は、電着液に浸けられた後、乾燥炉内で乾燥される。このとき、シルインナパネルよりもシルアウタパネルの方が初期温度上昇速度が大きいため、両パネル間には熱膨張差が生じる。上述の熱膨張差により、シルアウタパネルは変形が発生し易い状況となる。しかも、シルアウタパネルは、車両前後方向において構造が一様でないため、局所的に応力が集中し易くなる。このため、乾燥工程後、シルアウタパネルには、熱膨張差に起因する応力集中部位に、永久歪みが残るおそれがあった。

そして、図７のように、シルアウタパネル２２０の下面部２２３にビード２４０が設けられている場合、縦面部２２５よりも下面部２２３の方が熱応力に対抗する面剛性が大きいため、下面部２２３よりも縦面部２２５の方に永久歪みが残り易かった。このため、図７のサイドシル構造では、シルアウタパネル２２０の縦面部２２５には、車両前後方向に２条のビード２４２を形成して剛性を高めており、さらに縦面部２２５を樹脂モール（図示せず）で覆うことにより、外観の意匠性を高めている。

一方、図８は、シルアウタパネル３２０の縦面部３２５に、車両前後方向に延びるビードが形成されていない例を示している。図８の例では、シルアウタパネル３２０の縦面部３２５を樹脂モールで覆うことなく、意匠面として用いることができる。

実開平１−１６９４８４号公報

しかしながら、図７の例では、アウタパネル２２０の縦面部２２５の外観が良好とは言えないため、車両外観を構成する意匠面とすることができず、樹脂モールで覆う必要があり、このため、製造コスト増となるという問題があった。

また、図８の例では、上述のように、シルアウタパネル３２０の縦面部３２５は電着乾燥工程において永久歪みを生じやすいため、このような永久歪みを生じないようにするための対策が必要であった。

例えば、電着乾燥工程で永久歪みを生じないようにするため、縦面部３２５の裏側に補強部材を取り付ける対策が講じられる。縦面部３２５の裏側に補強部材を取り付けることによって縦面部３２５の面剛性が高められ、これにより、永久歪みが残り難くなる。しかしながら、この対策を講じることにより、製造コスト増につながるという問題があった。

また、電着乾燥工程で永久歪みを生じないようにするため、縦面部３２５の平面的な部分の上下方向長さを短くし、この平面的な部分から下面部に向けて曲率半径の比較的大きな湾曲形状とする対策が講じられる。このように、縦面部３２５の下部を曲率半径の大きな湾曲形状とすると、永久歪みが生じたとしても美観が大きく損なわれなくなると共に、縦面部３２５の面剛性が高められる。しかしながら、この対策においては、樹脂モールを取り付けたときに得られるような車両前後方向に延びる平面的な造形を得ることができず、デザインの自由度の低下につながるという問題があった。特に、この対策では、縦面部３２５を車両前後方向に延びる平面的な形状とすることができなかった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、製造コスト増やデザイン自由度の低下を回避しつつ、シルアウタパネルの縦面部を意匠面として用いることが可能なサイドシル構造を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、本発明は、インナパネルとアウタパネルとが閉断面形状を形成するように接合され、車体サイドドア開口部の下辺部をなして車両前後方向に延びるように配置されたサイドシル構造であって、アウタパネルは、インナパネルと接合するためのフランジ部と、このフランジ部の端部から車幅方向外側へ延びる下面部と、この下面部の車幅方向外側端部の折り曲げ部から立ち上がる縦面部と、を有し、下面部には、上向き又は下向きに突出する複数個の凸部が設けられ、複数個の凸部は、フランジ部の端部から折り曲げ部に向けて延びると共に、アウタパネルの車両前後方向にわたって離間して配置されており、複数個の凸部は、フランジ部の端部から折り曲げ部に向けた長さの長い凸部と、長さの長い凸部に挟まれて配置された、フランジ部の端部から折り曲げ部に向けた長さが前記長さの長い凸部よりも短い少なくとも１個の凸部を含むことを特徴としている。

このように構成された本発明においては、サイドシル構造を構成するアウタパネルの縦面部から折り曲げ部を経て車幅方向内側へ延びる下面部に複数個の凸部（ビード）が設けられている。これら複数個の凸部は、それぞれ下面部においてフランジ部の端部から折り曲げ部に向けて形成されており、互いに車両前後方向に離間して配置されている。これら複数個の凸部は、アウタパネルの面剛性を高めると共に、下面部の車両幅方向の両端部（すなわち、フランジ部と下面部との折り曲げ部分、及び、縦面部と下面部との折り曲げ部分）におけるスプリングバックを防止する。

本発明において、特徴的には、複数個の凸部は、フランジ部の端部から折り曲げ部に向けた長さの長い凸部と短い凸部とを含んでおり、少なくとも１個の短い凸部が、長い凸部に挟まれて配置されている。複数個の短い凸部の連続的な配列が、長い凸部の間に挟まれる構成も可能である。この構成により、少なくとも１個の短い凸部の車幅方向外側の端部と折り曲げ部との間に面領域が形成される。この面領域は、凸部が形成されていない基準面と連続しており、凸部が形成されていないため、面剛性が相対的に低下されている。

上述のように、車両製造時の乾燥工程において、サイドシル構造のアウタパネルの縦面部の特定箇所に熱膨張差に起因する応力集中が生じて、この応力集中によって部分的に歪みが生じ得る状況となり易い。しかしながら、本発明では、上述の面領域が歪み逃げ面として機能し、この歪みを吸収することができる。これにより、本発明では、縦面部における局所的な応力集中を回避でき、乾燥工程後に縦面部に永久歪みが残ることを防止することが可能となる。

このように、本発明では、アウタパネルの縦面部にビードを設けたり、縦面部の裏面に補強部材を取り付けたりして、縦面部の面剛性を高める必要がなく、また、縦面部の面剛性を比較的高くするために平面部分を減らして曲率半径の大きな曲面形状に形成する必要がなく、製造コストを低減できると共に、デザインの自由度を向上させることができる。

また、本発明においては、下面部には、長さの短い少なくとも１個の凸部を設けることにより、長さの短い少なくとも１個の凸部と前記折り曲げ部との間に剛性を低下させた面領域が設けられている。

また、本発明においては、剛性を低下させた面領域は、車両製造時の乾燥工程において、アウタパネルの縦面部の熱膨張による歪みを吸収する歪み逃げ面として機能する。

また、本発明において好ましくは、長さの短い少なくとも１個の凸部は、アウタパネルの車両前後方向の中央部分に設けられている。車体サイドドア開口部の下辺部において、サイドシル構造は、車両前後方向の端部付近にそれぞれピラーが固定されているため、乾燥工程における応力集中がアウタパネルの車両前後方向の中央部分に構造的に生じ易い。このため、応力集中が生じやすい中央部分に合わせて、長さの短い少なくとも１個の凸部をアウタパネルの車両前後方向の中央部分に設けることにより、永久歪みの発生を確実に抑制することができる。

また、本発明においては、アウタパネルの折り曲げ部は、中央部分が車幅方向内側に撓むように、平面視で湾曲形状をなすように構成してもよい。

また、本発明においては、アウタパネルの縦面部は、車体サイドドア開口部の下辺部の意匠面を構成することができる。

本発明のサイドシル構造によれば、製造コスト増やデザイン自由度の低下を回避しつつ、シルアウタパネルの縦面部を意匠面として用いることができる。

本発明の実施形態におけるサイドシル構造の斜視図である。 本発明の実施形態におけるサイドシル構造の断面図である。 本発明の実施形態におけるサイドシル構造のシルアウタパネルの底面図である。 本発明の実施形態における車体構造の乾燥工程の説明図である。 本発明の実施形態における車体構造の乾燥工程におけるシルインナパネル及びシルアウタパネルの温度変化を示すグラフである。 本発明の実施形態及び従来例のシルアウタパネルの断面図である。 従来例のサイドシル構造の斜視図である。 別の従来例のサイドシル構造の斜視図である。

次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
図１乃至図３を参照して、本発明の一実施形態による車両のサイドシル構造を説明する。
図１に示すように、本発明の一実施形態によるサイドシル構造１は、車体構造１００の前後のサイドドア１０１（図２参照）の開口部１０２ａ，１０２ｂの下辺部を構成し、ピラー１０４ａとピラー１０４ｃとの間にわたって車両前後方向に延びている。
サイドシル構造１の前端部，後端部は、それぞれピラー１０４ａ，１０４ｃの下端部に接続されている。また、サイドシル構造１の中間部分に、ピラー１０４ｂの下端部が接続されている。

図２に示すように、サイドシル構造１は、シルインナパネル１０とシルアウタパネル２０とを閉断面形状を形成するように接合して構成されている。また、シルインナパネル１０とシルアウタパネル２０との間に挟まれて、レインフォースメント３０が配置されている。これらシルインナパネル，シルアウタパネル２０及びレインフォースメント３０は、薄板状の鋼板をプレス加工等の機械加工を行うことにより形成されている。

シルインナパネル１０は、略上下方向に延びる下部フランジ部１１ａと、下部フランジ部１１ａの上端部から車幅方向内側へ延びる下面部１３と、下面部１３の車幅方向内側端部から上下方向に延びる縦面部１５と、縦面部１５の上端部から車幅方向外側へ延びる上面部１７と、上面部１７の車幅方向外側端部から上方へ延びる上部フランジ部１１ｂとを備える。

一方、シルアウタパネル２０は、略上下方向に延びる下部フランジ部２１ａと、下部フランジ部２１ａの上端部から車幅方向外側へ延びる下面部２３と、下面部２３の車幅方向外側端部から上下方向に延びる縦面部２５と、縦面部２５に連なり、サイドドア１０１のドアインナパネル１０１ａの下端部の形状に合わせて形成された段部２６と、段部２６の上端部から車幅方向内側へ延びる上面部２７と、上面部２７の車幅方向内側端部から上方へ延びる上部フランジ部２１ｂとを備える。

シルアウタパネル２０の縦面部２５は、サイドドア１０１のドアアウタパネル１０１ｂと共に、車両の外観をなす意匠面であり、シルアウタパネル２０の縦面部２５とドアアウタパネル１０１ｂとは連続した平面的な外観形状を構成している。
本実施形態では、縦面部２５は略車両幅方向に延びる下面部２３の外側端部の折り曲げ部２５ａで折り曲げられたような状態で、上下方向に平面状に延びている。したがって、縦面部２５は、車両前後方向に全体として略平面状の造形を与えている。
なお、折り曲げ部２５ａは、平面キャンバーをなしている。すなわち、折り曲げ部２５ａは、車両前後方向の中央部分が車幅方向内側へ凸形状となるように、弓なりにやや湾曲した稜線をなしている。

図１に示すように、シルアウタパネル２０の下面部２３は、車幅方向に略一定の幅を有し且つ車両前後方向に延びている。そして、この下面部２３には、車両前後方向にわたって複数のビード４０（４０ａ及び４０ｂ）が離間して形成されている。本実施形態では、１０個のビード４０が形成されている。ビード４０は、下面部２３の基準面２３ａよりも下向きに突出する凸部であり、下部フランジ部２１ａの上端部から折り曲げ部２５ａに向けて延びるように形成されている。基準面２３ａは、下面部２３の主面をなしている。本実施形態では、ビード４０は略車両幅方向に延びるように形成されている。

ビード４０は、薄板鋼板からなるシルアウタパネル２０の下面部２３の面剛性を向上させると共に、下部フランジ部２１ａの上端部及び折り曲げ部２５ａにおけるスプリングバックを防止するために設けられている。
なお、基準面２３ａには、電着液をサイドシル構造１の閉空間内に導くための電着孔２３ｂが複数形成されている。

図３に示すように、本実施形態では、車両前後方向における前側の３個のビード４０ａと後側の４個のビード４０ａは、下部フランジ部２１ａの上端部から折り曲げ部２５ａ近傍までの下面部２３の車幅方向の略全域にわたって延びている。一方、車両前後方向でビード４０ａに挟まれた中間部位に位置する３個のビード４０ｂは、下部フランジ部２１ａの上端部から、下面部２３の車幅方向の中間位置までしか延びていない。このため、中間位置のビード４０ｂの車幅方向外側端部から折り曲げ部２５ａの間の面領域２３ｃは、基準面２３ａを構成している。本実施形態では、この面領域２３ｃは、後述するように、歪み逃げ面として機能する。

本実施形態では、縦面部２５のうち、乾燥工程において永久歪みが生じやすい部位が、車両前後方向の中央部分であるので、これに対応して歪み逃げ面である面領域２３ｃを車両前後方向の中央部分に設けている。本実施形態では、サイドシル構造１の前後の端部がピラー１０４ａ，１０４ｃによって拘束されていること、及び、折り曲げ部２５ａが弓なりにやや湾曲したカーブの稜線を有することに起因して、乾燥工程において、縦面部２５のうち、車両前後方向の中央部分に熱応力が集中し易いと考えられる。

なお、本実施形態では、ビード４０ａ，４０ｂは、下部フランジ部２１ａの上端部から折り曲げ部２５ａに近づくに連れて基準面２３ａとの高さの差が小さくなるように設定されているが、これに限らず、折り曲げ部２５ａに近づくに連れて高さの差が大きくなるように設定してもよいし、高さの差が車幅方向において一定となるように設定してもよい。

次に、図４乃至図６を参照して、本発明の一実施形態によるサイドシル構造１の作用について説明する。
一般に、車両製造時、フレーム部材を組み付けた車体構造は、電着液に浸けられ、車体構造表面に電着液が付着した状態で乾燥炉内へ入れられ乾燥工程が実施される。図４は、車体構造１００が乾燥炉２内の高温雰囲気（約１８０〜２００℃）によって乾燥工程が施されている状況を示している。図４では、車体構造１００に対して熱風Ｈが左右両側から吹き付けられている。

図５は、乾燥工程におけるシルインナパネル１０とシルアウタパネル２０の温度Ｔ₁，Ｔ₂の時間変化を示している。シルインナパネル１０はシルアウタパネル２０等により高温雰囲気から部分的に遮蔽されているが、シルアウタパネル２０は高温雰囲気に直接晒されている。特に、図５のように、車体の左右両側から熱風Ｈを吹き付ける場合、熱風Ｈがシルアウタパネル２０に直接吹き付けられるため、シルアウタパネル２０の温度Ｔ₂はシルインナパネル１０よりも上昇し易い。このため、乾燥工程の初期段階において、シルインナパネル１０よりもシルアウタパネル２０の方が温度上昇速度が大きい。

したがって、シルアウタパネル２０の温度Ｔ₂が最大温度Ｔ_MAX（約１８０〜２００℃）に達したときに、シルインナパネル１０の温度Ｔ₁は依然として上昇中であり、温度差ΔＴ（約５０〜７０℃）が生じる。このため、シルインナパネル１０とシルアウタパネル２０が同一材料で製造されていたとしても、乾燥工程中に両者には熱膨張差が生じる。

この熱膨張差により、シルアウタパネル２０は、シルインナパネル１０よりも熱膨張し易くなり、これにより、より大きな熱応力を受ける。さらに、シルインナパネル１０は、シルアウタパネル２０よりも多くの構造部材によって支持及び固定されているため、シルアウタパネル２０の方が熱応力による影響を受け易い。また、シルアウタパネル２０の具体的な構造に応じて、車両前後方向の特定部位に熱応力が集中し易くなる。

そして、シルアウタパネル２０の下面部２３，縦面部２５，段部２６，上面部２７等に熱応力が加わるが、下面部２３にはビード４０が形成され、段部２６には実質的に車両前後方向にビードが形成されているため、面剛性が他の部位よりも大きくなっている。また、縦面部２５は、上面部２７よりも面積が大きいため面剛性の面で不利である。したがって、シルアウタパネル２０を構成する部分のうち、縦面部２５が最も熱応力の影響を受け易い。さらに、縦面部２５は外観上の意匠面をなすため、熱応力による永久歪みの発生は、上面部２７等よりも縦面部２５においてより慎重に回避しなければならない。

図６（Ｂ）は、図８に示したような、従来のサイドシル構造のシルアウタパネル３２０の断面図を示している。図６（Ｂ）に示すように、従来は、全てのビード３４０が下面部３２３の車幅方向の略全域にわたって形成されており、乾燥工程における応力集中による永久歪みが縦面部３２５に現れ易かったため、縦面部３２５の平面部分の高さＨｂを小さく設定せざるを得ず、また、平面部分と下面部３２３とを比較的大きな曲率半径の湾曲形状でつないで、面剛性を高くしなければならなかった。

一方、図６（Ａ）は、本実施形態のサイドシル構造１のシルアウタパネル２０の断面図を示している。本実施形態では、シルアウタパネル２０の縦面部２５は、平面部分の高さＨａ（＞Ｈｂ）を従来よりも大きく設定して、従来、樹脂モールで形成していたような平面状の造形を可能としている。

すなわち、本実施形態では、乾燥工程中に、縦面部２５に熱膨張差に起因して応力集中が生じても、その集中した熱応力を下面部２３の歪み逃げ面としての面領域２３ｃに逃がすことができる。このため、永久歪みが生じたとしても、図６（Ａ）に一点鎖線で示したように、下面部２３の面領域２３ｃに永久歪みを生じさせ、縦面部２５に生じる永久歪みを極めて小さな量に抑制することができる。これにより、本実施形態では、乾燥工程で生じ得るシルアウタパネル２０の縦面部２５の歪みを抑制して、縦面部２５を意匠面として用いることが可能となる。

以下に本発明の変形例を記載する。
上記実施形態では、ビード４０が下面部２３の基準面２３ａに対して上方へ突出する凸部であったが、これに限らず、基準面２３ａに対して下方へ突出する凸部であってもよい。
また、上記実施形態では、ビード４０ａ，４０ｂの車両前後方向の長さが一定長さに設定されているが、これに限らず、異なる車両前後方向長さを有するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、長さの短いビード４０ｂがシルアウタパネル２０の長手方向の中央部分に配置されているが、これに限らず、縦面部２５のうち、熱膨張差による永久歪みが生じ易い部位の対応位置に面領域２３ｃを配置するように、ビード４０ｂの車両前後方向の配置位置を設定すればよい。
また、上記実施形態では、長さの短い３個のビード４０ｂが連続的に設けられているが、これに限らず、長さの短いビード４０ｂの個数は１個以上であればよい。

また、上記実施形態では、ビード４０ｂの車幅方向の長さが３個とも同じ長さに設定されているが、これに限らず、複数個のビード４０ｂの車幅方向の長さを異ならせてもよい。例えば、真ん中のビード４０ｂの車幅方向長さを両側の他のビード４０ｂよりも短く設定するように構成してもよいし、車両前後方向に徐々に長く又は短く設定するように構成してもよい。
また、上記実施形態では、歪み逃げ面としての面領域２３ｃが１箇所のみに設けられていたが、これに限らず、複数個所に設けてもよい。

１ サイドシル構造
２ 乾燥炉
１０ シルインナパネル
２０ シルアウタパネル
２１ａ 下部フランジ部
２１ｂ 上部フランジ部
２３ 下面部
２３ａ 基準面
２３ｃ 面領域
２５ 縦面部
２５ａ 折り曲げ部
２６ 段部
２７ 上面部
３０ レインフォースメント
４０，４０ａ，４０ｂ ビード（凸部）
１００ 車体構造
１０１ サイドドア
１０１ａ ドアインナパネル
１０１ｂ ドアアウタパネル
１０２ａ，１０２ｂ 開口部
１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ ピラー

Claims (6)

1. インナパネルとアウタパネルとが閉断面形状を形成するように接合され、車体サイドドア開口部の下辺部をなして車両前後方向に延びるように配置されたサイドシル構造であって、
   前記アウタパネルは、前記インナパネルと接合するためのフランジ部と、このフランジ部の端部から車幅方向外側へ延びる下面部と、この下面部の車幅方向外側端部の折り曲げ部から立ち上がる縦面部と、を有し、
   前記下面部には、上向き又は下向きに突出する複数個の凸部が設けられ、
   前記複数個の凸部は、前記フランジ部の端部から前記折り曲げ部に向けて延びると共に、前記アウタパネルの車両前後方向にわたって離間して配置されており、
   前記複数個の凸部は、前記フランジ部の端部から前記折り曲げ部に向けた長さの長い凸部と、前記長さの長い凸部に挟まれて配置された、前記フランジ部の端部から前記折り曲げ部に向けた長さが前記長さの長い凸部よりも短い少なくとも１個の凸部を含むことを特徴とするサイドシル構造。
2. 前記下面部には、前記長さの短い少なくとも１個の凸部を設けることにより、前記長さの短い少なくとも１個の凸部と前記折り曲げ部との間に剛性を低下させた面領域が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のサイドシル構造。
3. 前記剛性を低下させた面領域は、車両製造時の乾燥工程において、前記アウタパネルの縦面部の熱膨張による歪みを吸収する歪み逃げ面として機能することを特徴とする請求項２に記載のサイドシル構造。
4. 前記長さの短い少なくとも１個の凸部は、前記アウタパネルの車両前後方向の中央部分に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のサイドシル構造。
5. 前記アウタパネルの前記折り曲げ部は、中央部分が車幅方向内側に撓むように、平面視で湾曲形状をなすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のサイドシル構造。
6. 前記アウタパネルの縦面部は、前記車体サイドドア開口部の下辺部の意匠面を構成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のサイドシル構造。

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