JP6157409B2

JP6157409B2 - 車体側部構造

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Publication number: JP6157409B2
Application number: JP2014107939A
Authority: JP
Inventors: 康裕阪田; 豊久小玉; 寛正吉元; 幸雄岡
Original assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-05-26
Filing date: 2014-05-26
Publication date: 2017-07-05
Anticipated expiration: 2034-05-26
Also published as: JP2015223858A

Description

本発明は、主として自動車等の車両における車体側部構造に関する。

車体側部構造は、車体幅方向の外側部に配置されかつ車体前後方向に延在する側部骨格部材を備えている。側部骨格部材としては、例えばルーフサイドレールが相当する。ルーフサイドレールの従来例を説明する。図９はルーフサイドレールの一部を示す平面図、図１０は図９のX−X線矢視断面図である。図１０に示すように、ルーフサイドレール１１２は、閉断面構造を構成するインナパネル１２６及びアウタパネル１２８を備えている。アウタパネル１２８は、車体幅方向内側（図１０において左側）に開口する開口凹部１３０を形成する断面チャンネル状の本体部１３２及び上下一対のフランジ部１３４，１３５を有している。インナパネル１２６は、アウタパネル１２８の開口凹部１３０を閉鎖する本体部１３７及び上下一対のフランジ部１３９，１４０を有している。アウタパネル１２８の上側のフランジ部１３４とインナパネル１２６の上側のフランジ部１３９との接合により上側の接合部１４２が形成されている。アウタパネル１２８の下側のフランジ部１３５とインナパネル１２６の下側のフランジ部１４０との接合により下側の接合部１４４が形成されている。上側の接合部１４２は車体幅方向内方（図１０において左方）へ向けて水平状に指向されている。なお、従来例のような車体側部構造は、例えば特許文献１に記載されている。

特開２００９−２８６２６８号公報

従来例において、ルーフサイドレール１１２を構成する両パネル１２６，１２８の所要の強度を確保しながら軽量化を図るため、両パネル１２６，１２８を超高張力鋼板（超ハイテン材）により形成することが考えられている。しかし、超高張力鋼板は硬いが脆い材質であるために次の問題が懸念される。側面衝突時において、衝突荷重ｆがルーフサイドレール１１２に入力されると、その入力をアウタパネル１２８の本体部１３２が受け、ルーフサイドレール１１２が車体幅方向内方（図９において左方）へ平面視で山形状に折れ曲がるように局部的に変形（曲げ変形）する（図９中、二点鎖線参照）。このとき、上側の接合部１４２に、車体前後方向（図９において上下方向）に大きな引張り歪が発生し、上側の接合部１４２に亀裂１４５が発生する可能性がある。亀裂は、上側の接合部１４２におけるアウタパネル１２８の上側のフランジ部１３４の先端縁（図９において左端縁）から本体部１３２へ向かって拡大していく。これと同様に、インナパネル１２６の上側のフランジ部１３９にも亀裂が発生する。これは、上側の接合部１４２が車体幅方向内方に向けて指向されていることと、両パネル１２６，１２８の母材である超高張力鋼板が伸びに対する許容範囲が狭く、また、上側の接合部１４２の変形をコントロールできないため、曲げ図心から外側で引張成分が材料の破断許容値を超えることによる。このような理由から、超高張力鋼板は、ルーフサイドレール１１２等の側部骨格部材には使用しづらいものであった。

亀裂１４５の発生を抑制する対策としては、例えば、補強用リインフォースを追加したり、両パネル１２６，１２８の材料を超高張力鋼板よりも引張強度の小さい高張力鋼板等に変更したりすることが考えられる。このような対策では、ルーフサイドレール１１２の軽量化に反することになる。また、特許文献１では、アウタパネル１２８の本体部１３２の外側壁部（開口凹部１３０の底側の壁部）に断面Ｚ字状のビードが形成され、側面衝突時にビードが車体上下方向に展開するように変形するが、上側の接合部１４２の亀裂の発生を抑制することを目的としたものではない。また、亀裂１４５は、両パネル１２６，１２８が超高張力鋼板よりも引張強度の小さい高張力鋼板等であれば発生しない又はほとんど発生しない。

本発明が解決しようとする課題は、側部骨格部材を構成する両パネルを超高張力鋼板により形成しながらも、側面衝突時における車体上下方向外側の接合部の亀裂の発生を抑制することのできる車体側部構造を提供することにある。

第１の発明は、車体幅方向の外側部に配置されかつ車体前後方向に延在する側部骨格部材を備える車体側部構造であって、前記側部骨格部材は、閉断面構造を構成するインナパネル及びアウタパネルを備え、前記アウタパネルは、車体幅方向内側に開口する開口凹部を形成する断面チャンネル状の本体部及び該本体部の上下両端縁に形成された上下一対のフランジ部を有し、前記インナパネルは、前記アウタパネルの開口凹部を閉鎖する本体部及び該本体部の上下両端縁に形成された上下一対のフランジ部を有し、前記アウタパネルの上側のフランジ部と前記インナパネルの上側のフランジ部との接合により上側の接合部が形成され、前記アウタパネルの下側のフランジ部と前記インナパネルの下側のフランジ部との接合により下側の接合部が形成され、前記上側の接合部及び前記下側の接合部のうちの車体上下方向外側の接合部が車体幅方向内方へ向けて指向されている車体側部構造において、前記アウタパネル及び前記インナパネルは、それぞれ超高張力鋼板により形成され、前記アウタパネルの本体部の車体上下方向外側の壁部におけるフランジ部側の部位に、長手方向に延びかつ前記開口凹部の内側へ凹む凹状ビードが形成されている。この構成によると、側面衝突時において、側部骨格部材に衝突荷重が入力されると、その入力をアウタパネルの本体部が受け、側部骨格部材が車体幅方向内方へ平面視で山形状に折れ曲がるように局部的に変形（曲げ変形）する。このとき、凹状ビードを起点として、車体上下方向外側の接合部が車体上下方向外方へ向って回動される。すなわち、車体上下方向外側の接合部が入力の負荷方向を横切る向きに変形すなわちコントロールされることにより、該接合部に発生する引張り歪が緩和されることで亀裂の発生を抑制することができる。よって、側部骨格部材を構成する両パネルを超高張力鋼板により形成しながらも、側面衝突時における車体上下方向外側の接合部の亀裂の発生を抑制することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記アウタパネルの本体部における車体上下方向外側の壁部とフランジ部とは、平板状に連続して形成されている。この構成によると、アウタパネルの本体部における車体上下方向外側の壁部とフランジ部との間における折り曲げ工数を削減することができる。

第３の発明は、第１又は２の発明において、前記側部骨格部材の外側に、該側部骨格部材の長手方向に交差するピラー骨格部材が設けられ、前記凹状ビードは、前記側部骨格部材と前記ピラー骨格部材との交差部分を横切るように形成されている。この構成によると、側部骨格部材のアウタパネルにおいて、側面衝突時にピラー骨格部材からの衝突荷重を受けやすい部位に凹状ビードが形成されているため、側面衝突時の車体上下方向外側の接合部の亀裂の発生を効果的に抑制することできる。

第４の発明は、第１〜３のいずれかの発明において、前記側部骨格部材は、側部骨格部材である。この構成によると、ルーフサイドレールを構成する両パネルを超高張力鋼板により形成しながらも、側面衝突時における上側の接合部の亀裂の発生を抑制することができる。

一実施形態にかかる車体側部構造を示す側面図である。図１のII−II線矢視断面図である。図１のIII−III線矢視断面図である。ルーフサイドレールを示す斜視図である。ルーフサイドレールの一部を示す平面図である。図５のVI−VI線矢視断面図である。側面衝突時のルーフサイドレールの変形形態１を示す断面図である。側面衝突時のルーフサイドレールの変形形態２を示す断面図である。従来例にかかるルーフサイドレールの一部を示す平面図である。図９のX−X線矢視断面図である。

以下、本発明を実施するための一実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態は自動車等の車両の左側の車体側部構造について例示する。図１は車体側部構造を示す側面図、図２は図１のII−II線矢視断面図、図３は図１のIII−III線矢視断面図である。図１に示すように、自動車等の車体側部構造１０は、ルーフサイドレール１２、ロッカ（「サイドシル」とも呼ばれる）１４、センタピラー１６、フロントピラー１８、リヤピラー２０等を備えている。

ルーフサイドレール１２は、車体幅方向の外側部（左側部）の上部に配置されかつ車体前後方向に延在する長尺状に形成されている。ロッカ１４は、車体幅方向の外側部（左側部）の下部に配置されかつ車体前後方向に延在する長尺状に形成されている。センタピラー１６は、ルーフサイドレール１２とロッカ１４との車体前後方向の略中間部の相互間に架設されている。フロントピラー１８は、ルーフサイドレール１２とロッカ１４との車体前後方向の前端部の相互間に架設されている。リヤピラー２０は、ルーフサイドレール１２とロッカ１４との車体前後方向の前端部の相互間に架設されている。

ルーフサイドレール１２、ロッカ１４、センタピラー１６及びフロントピラー１８等により前側のドア開口部２２が形成されている。また、ルーフサイドレール１２、ロッカ１４、センタピラー１６及びリヤピラー２０等により後側のドア開口部２４が形成されている。なお、ルーフサイドレール１２及びロッカ１４は本明細書でいう「側部骨格部材」にそれぞれ相当する。また、センタピラー１６、フロントピラー１８及びリヤピラー２０は本明細書でいう「ピラー骨格部材」にそれぞれ相当する。

車体側部構造１０において、本発明にかかる主要構造はルーフサイドレール１２に適用されている。図４はルーフサイドレールを示す斜視図、図５はルーフサイドレールの一部を示す平面図、図６は図５のVI−VI線矢視断面図である。図６に示すように、ルーフサイドレール１２は、閉断面構造を構成するインナパネル２６及びアウタパネル２８を備えている。また、ルーフサイドレール１２を構成する両パネル２６，２８の所要の強度を確保しながら軽量化を図るため、両パネル２６，２８はそれぞれ引張強度が９８０ＭＰａ以上の超高張力鋼板（超ハイテン材）により形成されている。

アウタパネル２８は、車体幅方向内側に開口する開口凹部３０を形成する断面チャンネル状の本体部３２、及び、本体部３２の上下両端縁にそれぞれ形成された上下の両フランジ部３４，３５を有している。本体部３２は、開口凹部３０の底側の壁部としての外側壁部３２ａと、開口凹部３０の上側の壁部としての上壁部３２ｂと、開口凹部３０の下側の壁部としての下壁部３２ｃとを有している。外側壁部３２ａは、上下の両フランジ部３４，３５に対して車体幅方向外方に突出されている。外側壁部３２ａは、上端部から下方に向かって車体幅方向外方斜め下方へ延びている。上壁部３２ｂは、外側壁部３２ａの上端部から車体幅方向内方へ水平状に突出されている。下壁部３２ｃは、外側壁部３２ａの下端部から車体幅方向内方斜め下方へ傾斜状に突出されている。上側のフランジ部３４は、本体部３２の上壁部３２ｂの先端縁（開口側の端縁）から車体幅方向内方へ水平状に突出されている。本体部３２における上壁部３２ｂと上側のフランジ部３４とは、平板状に連続して形成されている。なお、本体部３２の上壁部３２ｂは本明細書でいう「車体上下方向外側の壁部」に相当する。また、上側のフランジ部３４は本明細書でいう「車体上下方向外側のフランジ部」に相当する。

インナパネル２６は、アウタパネル２８の開口凹部３０を閉鎖する平板状の本体部３７、及び、本体部３７の上下両端縁にそれぞれ形成された上下の両フランジ部３９，４０を有している。両フランジ部３９，４０は、アウタパネル２８の両フランジ部３４，３５に面接触状に接合可能に形成されている。

アウタパネル２８の上側のフランジ部３４とインナパネル２６の上側のフランジ部３９とは重ね合わされた状態でスポット溶接等の溶接手段により接合されている。これにより、上側のフランジ部３４，３９相互の接合による上側の接合部４２が形成されている。上側の接合部４２は車体幅方向内方へ向けて水平状に指向されている。なお、上側の接合部４２は本明細書でいう「車体上下方向外側の接合部」に相当する。

アウタパネル２８の下側のフランジ部３５とインナパネル２６の下側のフランジ部４０とは重ね合わされた状態でスポット溶接等の溶接手段により接合されている（図３参照）。これにより、下側のフランジ部３５，４０相互の接合による下側の接合部４４が形成されている。下側の接合部４４は車体幅方向外方斜め下方へ向けて傾斜状に指向されている。図６では、下側のフランジ部３５，４０の相互間に接合される後出のピラーインナパネル５３の上端部５４（図２参照）が省略されている。

図２に示すように、ルーフサイドレール１２に対するセンタピラー１６の連結部分において、アウタパネル２８の上側のフランジ部３４上には、センタピラー１６のピラーアウタパネル４６の上端部に形成された上側のフランジ部４７、及び、ルーフパネル５０の車体幅方向の外端部に形成された外側のフランジ部５１が重ね合わされている。上側のフランジ部４７及び外側のフランジ部５１は、両上側のフランジ部３４，３９と共にスポット溶接等の溶接手段により接合されている。なお、ピラーアウタパネル４６とロッカ１４（図１参照）のアウタパネル（不図示）等とは、サイドメンバアウタとして一体に形成されている。ピラーアウタパネル４６は、後出のアウタリインフォースメント５６を外側から覆っている。

アウタパネル２８の下側のフランジ部３５とインナパネル２６の下側のフランジ部４０との間には、センタピラー１６のピラーインナパネル５３の上端部５４が重ね合わされている。上端部５４は、両下側のフランジ部３５，４０と共にスポット溶接等の溶接手段により接合されている。また、アウタパネル２８の本体部３２の外側壁部３２ａの外側（図２において右側）には、センタピラー１６のアウタリインフォースメント５６の上端部５７がスポット溶接等の溶接手段により接合されている。なお、アウタリインフォースメント５６の下端部は、ロッカ１４（図１参照）のアウタリインフォースメント（不図示）に接合されている。

図３に示すように、センタピラー１６の連結部分以外のルーフサイドレール１２の部位においては、アウタパネル２８の上側のフランジ部３４上には、ルーフパネル５０の車体幅方向の外端部に形成された外側のフランジ部５１が重ね合わされている。外側のフランジ部５１は、両上側のフランジ部３４，３９と共にスポット溶接等の溶接手段により接合されている。

アウタパネル２８の本体部３２の上壁部３２ｂにおける上側のフランジ部３４側の部位には、凹状ビード６０が折り曲げにより形成されている（図４及び図５参照）。凹状ビード６０は、長手方向に延びかつ開口凹部３０の内側へ凹む断面半円弧状に形成されている（図６参照）。凹状ビード６０は、上壁部３２ｂの前後両端部を除いた残りの部分に長手方向に沿う直線状に形成されている（図４参照）。このため、凹状ビード６０は、ルーフサイドレール１２とセンタピラー１６との交差部分を横切っている（図２参照）。

次に、上記した車体側部構造１０における側面衝突時のルーフサイドレール１２の変形形態について説明する。図７は側面衝突時のルーフサイドレールの変形形態１を示す断面図、図８は同じく変形形態２を示す断面図である。図５〜図８では、センタピラーの上部付近におけるルーフサイドレール１２が示されているが、センタピラー１６及びルーフパネル５０は省略されている。

いま、変形前状態にあるルーフサイドレール１２（図５及び図６参照）に対して、側面衝突によって衝突荷重Ｆが入力されると、その入力をアウタパネル２８の本体部３２（詳しくは外側壁部３２ａ）が受ける。なお、センタピラー１６に対する側面衝突においては、衝突荷重Ｆはセンタピラー１６のピラーアウタパネル４６及びアウタリインフォースメント５６を介してルーフサイドレール１２に間接的に入力される（図２参照）。また、センタピラー１６の連結部分以外のルーフサイドレール１２の部位に対する側面衝突においては、衝突荷重Ｆはルーフサイドレール１２に直接入力される（図３参照）。

すると、ルーフサイドレール１２が車体幅方向内方（図５において左方）へ平面視で山形状に折れ曲がるように局部的に変形（曲げ変形）する（図５中、二点鎖線参照）。このとき、アウタパネル２８の本体部３２の上壁部３２ｂの凹状ビード６０を起点として上側の接合部４２が車体上下方向外方すなわち上方へ向って回動するように次第に折り曲げられていく（図７及び図８参照）。なお、図７及び図８において、二点鎖線１２は変形形態の前段階をそれぞれ示している。また、図示しないが、ルーフサイドレール１２の変形にともない、センタピラー１６の各パネル４６，５３，５６及びルーフパネル５０も追従するように変形する。

また、本実施形態では、図８の変形形態において、さらなる衝突荷重Ｆが入力されるときは、凹状ビード６０の底部すなわち折れ曲がりにより角張った底部６２がインナパネル２６の本体部３２に当接する。このため、その当接部を支点として、上側の接合部４２がさらに立ち上がる方向（図８中、矢印Ｙ参照）へ回動するように折り曲げられていく。

したがって、上側の接合部４２が入力の負荷方向を横切る向きに変形すなわちコントロールされることにより、上側の接合部４２に発生する引張り歪が緩和されることで亀裂の発生を抑制することができる。よって、ルーフサイドレール１２を構成する両パネル２６，２８を超高張力鋼板により形成しながらも、側面衝突時における上側の接合部４２の亀裂の発生を抑制することができる。

また、アウタパネル２８の本体部３２における上壁部３２ｂと上側のフランジ部３４とは、平板状に連続して形成されている。したがって、アウタパネル２８の本体部３２における上壁部３２ｂと上側のフランジ部３４との間における折り曲げ工数を削減することができる。

また、ルーフサイドレール１２の外側に、ルーフサイドレール１２の長手方向に交差するセンタピラー１６が設けられ、凹状ビード６０は、ルーフサイドレール１２とセンタピラー１６との交差部分を横切るように形成されている。したがって、ルーフサイドレール１２のアウタパネル２８において、側面衝突時にセンタピラー１６からの衝突荷重Ｆを受けやすい部位に凹状ビード６０が形成されているため、側面衝突時の上側の接合部４２の亀裂の発生を効果的に抑制することできる。

［他の技術的事項］
本発明は実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本発明は、ロッカ１４（サイドシル）を側部骨格部材とする車体側部構造１０にも適用することができる。この場合、ロッカ１４の断面形状は、例えば、ルーフサイドレール１２の断面形状を上下反転した形状とすればよい。この場合、アウタパネルの本体部における下壁部が本明細書でいう「車体上下方向外側の壁部」に相当し、アウタパネルの本体部における下側のフランジ部が本明細書でいう「車体上下方向外側の壁部」に相当し、下側の接合部が本明細書でいう「車体上下方向外側の接合部」に相当する。

また、凹状ビード６０は、側部骨格部材（例えばロッカ１４）と、ピラー骨格部材（センタピラー１２、フロントピラー１８、リヤピラー）との交差部分を横切るように形成してもよい。また、凹状ビード６０の断面形状は、半円弧状の他、Ｕ字状、Ｖ字状、矩形状等でもよい。また、アウタパネル２８の本体部３２における上壁部３２ｂと上側のフランジ部３４とは、平板状に連続して形成する他、例えば従来例（図１０参照）のように折れ曲がるように形成してもよい。

１０…車体側部構造
１２…ルーフサイドレール（側部骨格部材）
１６…センタピラー
２６…インナパネル
２８…アウタパネル
３０…開口凹部
３２…本体部
３４…上側のフランジ部
３５…下側のフランジ部
３７…本体部
３９…上側のフランジ部
４０…下側のフランジ部
４２…上側の接合部
４４…下側の接合部
６０…凹状ビード

Claims

車体幅方向の外側部に配置されかつ車体前後方向に延在する側部骨格部材を備える車体側部構造であって、
前記側部骨格部材は、閉断面構造を構成するインナパネル及びアウタパネルを備え、
前記アウタパネルは、車体幅方向内側に開口する開口凹部を形成する断面チャンネル状の本体部及び該本体部の上下両端縁に形成された上下一対のフランジ部を有し、
前記インナパネルは、前記アウタパネルの開口凹部を閉鎖する本体部及び該本体部の上下両端縁に形成された上下一対のフランジ部を有し、
前記アウタパネルの上側のフランジ部と前記インナパネルの上側のフランジ部との接合により上側の接合部が形成され、
前記アウタパネルの下側のフランジ部と前記インナパネルの下側のフランジ部との接合により下側の接合部が形成され、
前記上側の接合部及び前記下側の接合部のうちの車体上下方向外側の接合部が車体幅方向内方へ向けて指向されている
車体側部構造において、
前記アウタパネル及び前記インナパネルは、それぞれ超高張力鋼板により形成され、
前記アウタパネルの本体部の車体上下方向外側の壁部におけるフランジ部側の部位に、長手方向に延びかつ前記開口凹部の内側へ凹む凹状ビードが形成されている
ことを特徴とする車体側部構造。
請求項１に記載の車体側部構造において、
前記アウタパネルの本体部における車体上下方向外側の壁部とフランジ部とは、平板状に連続して形成されている
ことを特徴とする車体側部構造。
請求項１又は２に記載の車体側部構造において、
前記側部骨格部材の外側に、該側部骨格部材の長手方向に交差するピラー骨格部材が設けられ、
前記凹状ビードは、前記側部骨格部材と前記ピラー骨格部材との交差部分を横切るように形成されている
ことを特徴とする車体側部構造。
請求項１〜３のいずれか１つに記載の車体側部構造であって、
前記側部骨格部材は、ルーフサイドレールであることを特徴とする車体側部構造。