JP7040501B2

JP7040501B2 - サイドシル

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Publication number: JP7040501B2
Application number: JP2019137589A
Authority: JP
Inventors: 俊治石川; 孝信斉藤; 毅塩崎
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2019-07-26
Filing date: 2019-07-26
Publication date: 2022-03-23
Anticipated expiration: 2039-07-26
Also published as: JP2021020531A

Description

本発明は、自動車のサイドシルに関し、特に、スモールオーバーラップ衝突における衝突特性を向上させるサイドシルに関する。

自動車の衝突安全性能への要求は年々厳格化しており、車体骨格構造にはパッシブセーフティとして衝突に対応した機能が求められている。自動車の一般的な車体骨格構造は、客室部であるキャビン、およびキャビンを挟むように車両前後に配置されたクラッシャブルゾーンにより構成される。クラッシャブルゾーンは、衝突時に大変形することで衝撃を吸収する役割を担う。その一方でキャビンは、乗員保護の観点から変形を極力小さくする方が衝突安全性は高いとされる。

近年になり、スモールオーバーラップ(以下、「ＳＯＬ」と略称する。)衝突試験が衝突安全性能試験として採用された。ＳＯＬ衝突試験とは、車両前側部に対して車幅の25%の部位を時速64kmで剛体壁に衝突させる試験である。ＳＯＬ衝突では、衝突時の荷重をフロントサイドメンバなどのクラッシャブルゾーンで衝撃吸収することが難しいため、キャビンへの衝撃が大きくなり、タイヤや補機類がキャビンへ侵入してくる。特に、サイドシルにタイヤが侵入すると、サイドシルが車両前後方向に対して軸圧縮変形する。この時、タイヤとサイドシルの位置関係からサイドシルに対して車両上方向にオフセットした位置にタイヤが侵入してきた際には、サイドシルの前方が車両下方向に凸となる折れ変形が生じ易い。このようなＳＯＬ衝突におけるサイドシルの折れ変形において、その起点は、サイドシルの外周面に被われたＡピラーロア下部の後端との境界付近となる。

一方で、一般的な閉断面部材の軸圧壊のように、該閉断面部材に対して車両上方向にオフセットさせずに衝突荷重が入力する場合においては、断面全体で入力荷重を負担して該閉断面部材が軸方向に変形する。
このような変形モードとＳＯＬ衝突におけるサイドシルの変形モードとを比較すると、軸圧壊時に折れ変形が生じる前記ＳＯＬ衝突における変形モードは、同じ衝突エネルギーが与えられた時にエネルギー吸収効率が低下し、折れ変形によるキャビンへの侵入量がより大きくなる傾向にある。そのため、ＳＯＬ衝突におけるタイヤの侵入に起因したサイドシルの折れ変形を抑制することが、衝突安全性能を向上させるためには重要である。そこで、ＳＯＬ衝突における衝突安全性を向上させる方法の一つとして、サイドシルの折れ変形を抑制させるための種々の技術が提案されてきた。

特許文献１には、車体前部の側部で上下方向に延びるヒンジピラーと、該ヒンジピラーの内壁に接合されたガセットと、前記ヒンジピラーの下端に前端が連結されて車両前後方向に延びるサイドシルと、前記ヒンジピラーの前方に配置される前輪と、を備えた車両の側部車体構造において、ヒンジピラーの下端とサイドシルの前端との接合部位に車両の前輪と対向するようにガセットを配置することで、スモールオーバーラップ衝突時に前輪が後退することに起因するヒンジピラーの車内方向への変形を抑制する技術が開示されている。

特許文献２には、ハット形状のサイドシルアウターとハット形状のサイドシルインナーとがそれぞれのフランジでスポット状接合されたサイドシルにおいて、サイドシルアウターとサイドシルインナーそれぞれのフランジから連続して立ち上がる壁部の内壁面の特定箇所を接合板で接合することにより、軸圧壊変形を伴う衝撃荷重がサイドシルに入力された際のスポット破断に起因にする衝撃エネルギー吸収量の低下を抑制する技術が開示されている。

特許文献３には、ヒンジピラーと、該ヒンジピラーの下端部から車体後方に延びるサイドシルとを備えた車両の側部車体構造において、前記サイドシルの前端部の上側近傍部位に該サイドシルの前端部よりも耐力が小さい衝撃吸収部材と、前記ヒンジピラーの前端部から前方に延びるエプロンレインフォースメントと、を設けることで、スモールオーバーラップ衝突時に、エプロンレインフォースメントから入力される衝突荷重を該衝撃吸収部材によって吸収しつつサイドシルに伝達し、車室空間の変形を防止する技術が開示されている。

特開２０１４－１１８００９号公報ＷＯ２０１７／１４２０６２号公報特開２０１７－１４０８７４号公報

自動車の衝突安全性能と軽量化への要求は年々厳格化しており、両方の要求を満足する構造を提案する必要があり、ＳＯＬ衝突試験においても同様の要求を満足することが必要である。
しかしながら、特許文献１および特許文献２に開示された技術は、衝突性能を向上させるために新規部材を配置することを要するものであり、重量増加は避けられなかった。
また、特許文献３に開示された技術は、サイドシルへのタイヤ衝突による車両下方向に凸となる折れ変形を抑制するものではないため、サイドシルに折れ変形が発生すると衝突エネルギーの吸収効果が十分に発揮できない場合があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、スモールオーバーラップ衝突においてサイドシルに対して車両上方向にオフセットした位置にタイヤが侵入することに起因する該サイドシルの折れ変形を抑制し、重量を増加させずに衝突性能を向上させることができるサイドシルを提供することを目的とする。

（１）本発明に係るサイドシルは、車両前後方向に延在し、車両幅方向の車内側に向かって開口するハット断面形状のサイドシルアウタと、車両幅方向の車外側に向かって開口するハット断面形状のサイドシルインナとを備え、該サイドシルアウタと該サイドシルインナとが前記開口側を互いに向い合わせて接合されて閉断面をなし、車両前後方向の前端部における前記サイドシルアウタの外面を車両上下方向に配設されるＡピラーロアの下部が被って接合され、車両前後方向における中央部が車両上下方向に配設されるＢピラーの下部に接合されるものであって、前記サイドシルアウタ及び前記サイドシルインナは、いずれも、車両上方側、車両側方側及び車両下方側それぞれに壁部と、車両上方側及び車両下方側それぞれにフランジ部と、前記車両上方側のフランジ部と前記車両上方側の壁部とを接続する上フランジ稜線部と、前記車両上方側の壁部と前記車両側方側の壁部とを接続するハット上底稜線部と、を有し、前記サイドシルアウタ及び前記サイドシルインナとが前記車両上方側及び車両下方側それぞれのフランジ部で接合されるとともに、前記サイドシルアウタと前記サイドシルインナの前記車両上方側の壁部の間の一対の前記上フランジ稜線部と、該サイドシルアウタ及び該サイドシルインナそれぞれの前記ハット上底稜線部に、前記サイドシルアウタにおける前記Ａピラーロア下部の後端と同位置から車体後方に向かって延在して前記閉断面に対して外方に向かって凸状のビード形状部が設けられ、前記サイドシルの前端から前記Ｂピラーの下部の前端までの車両前後方向の長さをL₀、前記前端部の車両前後方向の長さをL₁、前記ビード形状部の車両前後方向の長さをL₂、としたとき、0.265≦L₁/L₀≦0.290、及び、0.21≦L₂/L₀≦0.27、の関係を満たすことを特徴するものである。

本発明においては、車両上方側の上フランジ稜線部とハット上底稜線部に所定長さの凸状のビード形状部を設けたことにより、車両前後方向のサイドシル前端における中心軸から車両上方側にオフセットした位置に衝突荷重が入力した場合に、車両下方向に凸となる折れ変形を抑制し、さらに、衝突エネルギーの吸収量を増加させることで、重量を増加させずに衝突性能を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係るサイドシルを説明する図である。本発明の実施の形態に係るサイドシルの断面形状を示す図である（図１中の断面Ｐの断面図）。本発明の実施の形態に係るサイドシルに設けられたビード形状部の形状を例示する図である（（ａ）上フランジ稜線部に設けられたビード形状部の断面図、（ｂ）ハット上底稜線部に設けられたビード形状部の断面図）。実施例において、スモールオーバーラップ衝突解析を模擬した衝突解析に用いたＣＡＥモデルを示す図である（（ａ）斜視図、（ｂ）側面図、（ｃ）断面図）。実施例において、発明例に係るＣＡＥモデルと、該ＣＡＥモデルの衝突解析の解析結果を示す図である（（ａ）衝突前、（ｂ）衝突後）。実施例において、従来例に係るＣＡＥモデルと、該ＣＡＥの衝突解析の解析結果を示す図である（（ａ）衝突前、（ｂ）衝突後）。実施例において、上フランジ稜線部のみにビード形状部を設けた比較例１に係るＣＡＥモデルと、該ＣＡＥモデルの衝突解析の解析結果を示す図である（（ａ）断面図、（ｂ）衝突後）。実施例において、ハット上底稜線部のみにビード形状部を設けた比較例２に係るＣＡＥモデルと、該ＣＡＥモデルの衝突解析の解析結果を示す図である（（ａ）断面図、（ｂ）衝突後）。実施例において、折れ変形の評価指標とした軸角度の定義を説明する図である。実施例において、L₁/L₀とL₂/L₀を変更して衝突解析を行ったときの折れ変形の評価結果をプロットした図である。実施例において、ビード形状部の長さL₂を本発明の範囲外とした比較例３に係るＣＡＥモデルと、該ＣＡＥモデルの衝突解析の解析結果を示す図である（（ａ）衝突前、（ｂ）衝突後）。実施例において、ビード形状部の寸法（幅w及び高さh）を変更して衝突解析を行ったときの折れ変形の評価結果をプロットした図である。実施例において、衝突体の侵入量と荷重及び吸収エネルギーとの関係をプロットしたグラフである。実施例において、従来例及び発明例に係るＣＡＥモデルの衝突解析において、吸収エネルギーを等しくしたときの侵入量を比較したグラフである。実施例において、ビード形状部を設けずにＡピラーロア下部が被って接合する範囲を長くした比較例４に係るＣＡＥモデルと、該ＣＡＥモデルの衝突解析の解析結果を示す図である。実施例において、発明例及び比較例４における重量当たりの吸収エネルギーの向上率を示すグラフである。

本発明の実施の形態に係るサイドシル１は、図１に一例として示すように、車両前後方向に延在するサイドシルアウタ３と車両前後方向に延在するサイドシルインナ５とが接合されて閉断面をなし、車両前後方向の前端部の外面を車両上下方向に配設されるＡピラーロア２１の下部がサイドシル１の先端から被って接合され、車両前後方向の中央部が車両上下方向に配設されるＢピラー２３の下部に接合されるものであり、車両上方側の上フランジ稜線部７とハット上底稜線部９のそれぞれに、Ａピラーロア２１の下部の後端と同位置から車両後方に向かって延在する凸状のビード形状部１１及び１３が設けられたものである。
以下、各構成について説明する。
なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化している。

サイドシルアウタ３は、図２に示すように、車両幅方向の内側に向かって開口するハット断面形状であり、車両上方側、車両側方側及び車両下方側のそれぞれに壁部３ａ、壁部３ｂ及び壁部３ｃと、車両上方側及び車両下方側のそれぞれにフランジ部３ｄ及びフランジ部３ｅを有する。さらに、サイドシルアウタ３は、車両上方側のフランジ部３ｄと車両上方側の壁部３ａを接続する上フランジ稜線部７ａと、車両上方側の壁部３ａと車両側方側の壁部３ｂを接続するハット上底稜線部９ａを有する。

サイドシルインナ５は、図２に示すように、車両幅方向の外側に向かって開口するハット断面形状であり、車両上方側、車両側方側及び車両下方側のそれぞれに壁部５ａ、壁部５ｂ及び壁部５ｃと、車両上方側及び車両下方側のそれぞれにフランジ部５ｄ及びフランジ部５ｅを有する。さらに、サイドシルインナ５は、車両上方側のフランジ部５ｄと車両上方側の壁部５ａを接続する上フランジ稜線部７ｂと、車両上方側の壁部５ａと車両側方側の壁部５ｂを接続するハット上底稜線部９ｂを有する。

サイドシルアウタ３とサイドシルインナ５は、図２に示すように、それぞれの開口側を互いに向かい合わせ、車両上方側のフランジ部３ｄとフランジ部５ｄが接合され、車両下方側のフランジ部３ｅとフランジ部５ｅが接合され、閉断面をなしている。

そして、サイドシル１は、図１に示すように、車両前後方向の前端部におけるサイドシルアウタ３の外面を、車両上下方向に延在するＡピラーロア２１の下部が被って接合されている。なお、本実施の形態において、Ａピラーロア２１は、車両幅方向の車体内側に向かって開口したハット断面形状であり、その下部は、ハット断面形状を保ったまま車体後方側に向かって湾曲して延出し、側面視において略Ｌ字形状である。

さらに、サイドシル１は、図１に示すように、車両前後方向の中央部におけるサイドシルアウタ３の外面を、車両上下方向に延在するＢピラー２３の下部に接合されている。なお、本実施の形態において、Ｂピラー２３は、車両幅方向の車体内側に向かって開口したハット断面形状であり、その下部は、車体前方側及び車体後方側の双方に向かって湾曲して延出し、側面視において略Ｔ字形状である。

ビード形状部１１は、図２に示すように、車両上方側の一対の上フランジ稜線部７ａ及び７ｂに、サイドシル１の閉断面に対して外方に向かって凸状に設けられたものである。
ビード形状部１３は、図２に示すように、車両上方側のハット上底稜線部９ａ、９ｂのそれぞれに、サイドシル１の閉断面に対して外方に向かって凸状に設けられたものである。
なお、ビード形状部１１は、図３（ａ）（i）に示すように、サイドシルアウタ３の上フランジ稜線部７ａに形成された凸状部１１ａと、サイドシルインナ５の上フランジ稜線部７ｂに形成された凸状部１１ｂとから構成されている。

そして、ビード形状部１１及びビード形状部１３はいずれも、図１に示すように、Ａピラーロア２１の下部の後端と同位置からサイドシル１の車体後方側に向かって延在する。

さらに、本実施の形態に係るサイドシル１は、図１に示すように、サイドシル１の前端からＢピラー２３の下部の前端までの車両前後方向における長さをL₀、Ａピラーロア２１の下部が被って接合されたサイドシル１の前端部の車両前後方向における長さをL₁、ビード形状部１１及びビード形状部１３の車両前後方向における長さをL₂、としたとき、L₀、L₁及びL₂は、以下の式（１）及び式（２）の関係を満たす。
0.265≦L₁/L₀≦0.290 ・・・（１）
0.21≦L₂/L₀≦0.27 ・・・（２）

以上より、本実施の形態に係るサイドシル１においては、その前端における中心軸よりも車両上方側にオフセットした位置に衝突荷重が入力した場合、Ａピラーロア２１の下部の後端付近を起点とする車両上下方向への折れ変形を抑制することができる。そして、折れ変形を抑制することにより衝突エネルギーの吸収量が向上し、スモールオーバーラップ衝突における衝突性能を向上させることができる。さらに、本実施の形態に係るサイドシル１は、図１及び図２に示すようにビード形状部１１及びビード形状部１３を設けるといったわずかな形状変更を行うものであり、新規に部材を追加することを要するものではないため、重量を増加させずに折れ変形の抑制と衝突エネルギー吸収量の向上といった衝突性能を向上させることができる。

なお、本実施の形態に係るサイドシル１において、スモールオフセット衝突における折れ変形の抑制と衝突エネルギーの吸収量の向上については、後述する実施例にて実証した。

また、ビード形状部１１及びビード形状部１３は、その形状や作成方法を限定するものではない。
ビード形状部１１の形状としては、上フランジ稜線部７の形状のまま外方に突出した形状（図３（ａ）（i））、フランジ部３ｄ（５ｄ）と壁部３ａ（５ａ）との間が外方に凸状に屈曲した形状（図３（ｂ）（ii））、又は、上フランジ稜線部７よりも外方に膨出した形状（図３（ａ）(iii)）、等が例示できる。

また、ビード形状部１３の形状としては、ハット上底稜線部９の形状のまま外方に突出した形状（図３（ｂ）（i））、車両上方側の壁部３ａから延出して車両側方側の壁部３ｂよりも突出した形状（図３（ｂ）(ii)）、車両側方側の壁部３ｂよりも車両幅方向の外側に膨出して車両上方側の壁部３ａと接続する形状（図３（ｂ）(iii)）、等が例示できる。

一方、作成方法に関しては、例えばプレス成形によりサイドシルアウタ３やサイドシルインナ５を製造する際に、ビード形状部１１を構成する凸状部１１ａ及び凸状部１１ｂ（図３（ａ）（i））やビード形状部１３を同時に作成すればよく、製造コストや工程数を増加させるものではないので好ましい。

さらに、ビード形状部１１及び１３の寸法は適宜設定すればよい。もっとも、例えば図２に示すように、ビード形状部１１及び１３の寸法を幅wと高さhで規定する場合、幅wを10mm以上、高さhを3mm以上とするのが好ましい。ビード形状部の好適な幅wと高さhについても、後述する実施例にて実証した。

なお、本実施の形態に係るサイドシル１は、Ａピラーロア２１の下部がサイドシルアウタ３の外面のみを被って接合するものであったが、本発明は、サイドシルアウタとサイドシルインナ双方の外面をＡピラーロアの下部が被って接合されるものであってもよい。

このような場合においても、サイドシルの少なくとも車両上方側における上フランジ稜線部と車体外側及び車体内側双方のハット上底稜線部との３箇所にビード形状部が設けられているものであればよい。さらに、車両下方側の一対の下フランジ稜線部（図２に示すフランジ部３ｅと壁部３ｃとの間、及び、フランジ部５ｅと壁部５ｃとの間）及び／又はハット下底稜線部（図２に示す壁部３ｂと壁部３ｃの間、壁部５ｂと壁部５ｃの間）にも追加して、外側に凸状のビード形状部が設けられているものであってもよい。

本発明に係るサイドシルの作用効果について確認するための具体的な実験を行ったので、その結果について以下に説明する。

実験では、サイドシルの上フランジ稜線部とハット上底稜線部にビード形状部を設けることによる折れ変形の抑制と衝突エネルギーの吸収性能の向上について、自動車のスモールオーバーラップ衝突試験におけるサイドシルの衝突解析により検証した。

ＣＡＥモデル３１は、図４に示すように、サイドシル１（図１）をモデル化したサイドシルモデル３３と、Ａピラーロア２１（図１）の下部をモデル化したＡピラーロアモデル３５と、からなるものである。

サイドシルモデル３３は、図１に示すサイドシル１において車両前後方向における前端からＢピラー２３の下部の前端までの範囲に相当し、図４（ｃ）に示すように、ハット断面形状のサイドシルアウタ部３７とハット断面形状のサイドシルインナ部３９とが、それぞれの開口側を互いに向かい合わせて閉断面をなしている。

本例では、Ａピラーロアモデル３５は、サイドシルモデル３３の前端部の外面を被って接合されるものであり、図４（ｃ）（i）に示すように、ハット断面形状のＡピラーロアアウタ部４１と、ハット断面形状のＡピラーロアインナ部４３とからなる。

サイドシルモデル３３とＡピラーロアモデル３５は、それぞれの車両前後方向の前端を揃えて、サイドシルアウタ部３７の外面をＡピラーロアアウタ部４１が被って、サイドシルインナ部３９の外面をＡピラーロアインナ部４３が被う。そして、サイドシルアウタ部３７、サイドシルインナ部３９、Ａピラーロアアウタ部４１及びＡピラーロアインナ部４３のフランジ部同士がスポット溶接により接合されたものとする。

さらに、ＣＡＥモデル３１においては、サイドシルモデル３３における車両上方側の一対の上フランジ稜線部４５に凸状のビード形状部４９が、ハット上底稜線部４７にビード形状部５１が設けられている。
ビード形状部４９及びビード形状部５１は、Ａピラーロアモデル３５の後端と同位置から車体後方に向かって延在し、サイドシルモデル３３の閉断面に対して外方に向かって凸状である。

サイドシルモデル３３及びＡピラーロアモデル３５の板厚及び材質は、いずれも板厚1.2mm及び引張強度1180MPa級の鋼板とし、衝突解析における材料モデルはひずみ速度依存性を考慮した等方弾塑性体モデルとした。

そして、図５（ａ）に示すように、ＣＡＥモデル３１に衝突体５３を衝突させる衝突解析を行った。当該衝突解析では、ＣＡＥモデル３１の車両前後方向の後端を完全拘束し、衝突体５３（曲率半径100mmR）をＣＡＥモデル３１の前端に時速36kmで衝突させた。ここで、衝突体５３を衝突させる位置は、サイドシルモデル３３の中心軸よりも車両上方側に35mmオフセットした位置とした。

なお、自動車の実車両を用いたスモールオフセット衝突試験における衝突速度は時速64kmと規定されているが、衝突開始後にタイヤホイールがサイドシルの前端に衝突する速度は当該衝突速度よりも低下する。そのため、実施例に係る衝突解析では、ＣＡＥモデル３１の前端に衝突させる衝突体５３の速度を上記の値（時速36km）に設定した。

そして、実施例では、図５に示すように、ビード形状部４９及びビード形状部５１が設けられたＣＡＥモデル３１において、サイドシルモデル３３の車両前後方向の長さをL₀、Ａピラーロアモデル３５が被って接合されるサイドシルモデル３３の前端部の車両前後方向の長さをL₁、ビード形状部４９及びビード形状部５１の車両前後方向の長さをL₂とし、L₀、L₁及びL₂が、0.265≦L₁/L₀≦0.290（前述の式（１））及び0.21≦L₂/L₀≦0.27（前述の式（２））を満たすように、L₀、L₁及びL₂を設定したものを発明例とした。

また、比較対象として、図６（ａ）に示すように、Ａピラーロアモデル３５が被って接合されるビード形状部が設けられていないサイドシルモデル５７からなるＣＡＥモデル５５を従来例とした。

さらに、比較対象として、図７（ａ）に示すようにＡピラーロアモデル３５が被って接合される上フランジ稜線部４５のみにビード形状部４９が設けられたサイドシルモデル６３からなるＣＡＥモデル６１を比較例１、図８（ａ）に示すようにＡピラーロアモデル３５が被って接合されるハット上底稜線部４７にのみビード形状部５１が設けられたサイドシルモデル６７からなるＣＡＥモデル６５を比較例２、及び、L₀、L₁及びL₂が前述の式（１）又は式（２）を満たさないように設定したＣＡＥモデル３１を比較例３、ビード形状部４９及び５１が設けられておらずＡピラーロアモデル３５が被って接合する範囲を長くしたＣＡＥモデル６９（後述する図１５（ａ）参照）を比較例４とした。

そして、従来例及び比較例１～比較例４についても、発明例と同様に衝突解析を行い、折れ変形及び衝突エネルギーの吸収量を評価した。
なお、従来例及び比較例１～比較例４においても、発明例と同様の板厚（1.2mm）及び材質（引張強度1180MPa級鋼板）とし、材料モデルはひずみ速度依存性を考慮した等方弾塑性体モデルとした。

＜折れ変形について＞
まず、衝突体の衝突による折れ変形について検討した。
図５（ｂ）に、L₁/L₀＝0.284、L₂/L₀＝0.22（L₀＝1040mm）した発明例に係るＣＡＥモデル３１に衝突体５３を100mm侵入させた後の外観を示す。
同様に、図６（ｂ）に、L₁/L₀＝0.284（L₀＝1040mm）とした従来例に係るＣＡＥモデル５５に衝突体５３を100mm侵入させた後の外観を示す。

従来例に係るＣＡＥモデル５５においては、図６（ｂ）に示すように、Ａピラーロアモデル３５の後端部を起点として車両下方向に凸となる折れ変形が発生している。これは、Ａピラーロアモデル３５が被っている部位（サイドシルモデル５７の前端部に相当）と被っていない部位（サイドシルモデル５７の前端部から車体後方側の部位）とでは実際に板厚が異なり、サイドシルモデル５７の前端において中心軸からオフセットして衝突体５３が衝突すると、板厚が変化する境目に応力が集中するためであると考えられる。

これに対し、発明例に係るＣＡＥモデル３１においては、折れ変形がほとんど生じずにサイドシルモデル３３が軸圧壊している。これは、サイドシルモデル３３の上フランジ稜線部４５及びハット上底稜線部４７にビード形状部４９及びビード形状部５１がそれぞれ設けられていることにより、サイドシルモデル３３におけるＡピラーロアモデル３５が被っていない部位の剛性が向上し、サイドシルモデル３３の前端への衝突体５３の衝突による折れ変形が抑制されたためであると考えられる。

図７（ｂ）に、車両上方側の上フランジ稜線部４５のみにビード形状部４９が設けられた比較例１に係るＣＡＥモデル６１の衝突解析を行い、衝突体５３を100mm侵入させた後の外観を示す。
さらに、図８（ｂ）に、車両上方側のハット上底稜線部４７のみにビード形状部５１が設けられた比較例２に係るＣＡＥモデル６５について衝突解析を行い、衝突体５３を100mm侵入された後の外観を示す。

図７（ｂ）及び図８（ｂ）より、比較例１及び比較例２のいずれも、サイドシルモデル６３又は６７におけるＡピラーロアモデル３５の後端部を起点として車両下方向に凸となる折れ変形が生じていることが分かる。これより、ビード形状部４９又はビード形状部５１のみでは折れ変形を十分に抑制できない結果となった。

次に、図５に示すＣＡＥモデル３１においてL₀、L₁及びL₂を変更し、折れ変形を抑制することができるL₁/L₀、L₂/L₀の範囲について検討した。

折れ変形の抑制は、図９に示す軸角度に基づいて評価した。
図９に示す軸角度は、ＣＡＥモデル５５の衝突解析において、衝突前（変形前）のサイドシルモデル５７の中心軸と、衝突体５３が100mm侵入した時点でのサイドシルモデル３３の前端部の中心軸とがなす角度とした。

また、ビード形状部４９及びビード形状部５１が設けられたＣＡＥモデル３１についても同様に衝突解析を行い、図９と同様に軸角度を求めた。従来例に係るＣＡＥモデル５５においては軸角度が約20°であったことから、ビード形状部４９及びビード形状部５１が設けられたＣＡＥモデル３１の衝突解析において軸角度が±5°以内の場合、サイドシルモデル３３の折れ変形が抑制されたと評価した。そして、軸角度が±5°以内となるL₁/L₀、L₂/L₀の結果から、L₁/L₀及びL₂/L₀に関する本発明の範囲を規定した。

図１０に、100mm侵入時における軸角度に基づいてサイドシルモデル３３の折れ変形を評価した結果を示す。図１０において、○印は軸角度が±5°以内のL₁/L₀とL₂/L₀の組み合わせ、×印は軸角度が＋5°超え又は-5°未満のL₁/L₀とL₂/L₀の組み合わせである。

図１０より、0.265≦L₁/L₀≦0.290、及び、0.21≦L₂/L₀≦0.27と満たすようにL₀、L₁及びL₂を設定することで、サイドシルモデル３３の折れ変形が抑制されることが示された。

図１１に、上フランジ稜線部４５及びハット上底稜線部４７のそれぞれに設けられたビード形状部４９及びビード形状部５１の車両前後方向の長さL₂とサイドシルモデル３３の車両前後方向長さL₀との比L₂/L₀が、式（２）を満たさないようにL₂を設定したＣＡＥモデル３１の衝突解析において、衝突体が100mm侵入した時点での外観を示す。

図１１より、Ａピラーロアモデル３５の後端部を起点として、車両下方向に凸となる折れ変形が生じていることが分かる。これは、ビード形状部４９及びビード形状部５１の長さL₂が式（２）で規定される範囲よりも長くなると、中心軸よりもオフセットした位置に衝突体５３が衝突したときに、Ａピラーロアモデル３５の後端部を起点とする曲げモーメントが大きくなったためであると考えられる。

図１２に、ビード形状部４９及び５１の幅w及び高さh（図４（ｃ）参照）を以下に示す組み合わせとしたＣＡＥモデル３１の衝突解析を行い、衝突体が100mm侵入した時点における軸角度（図９）に基づいてサイドシルモデル３３の折れ変形を評価した結果を示す。
図１２において、横軸はビード形状部４９及び５１の幅w、縦軸はビード形状部４９及び５１の高さhであり、図１２中の○印は軸角度が±5°以内、×印は軸角度が＋5°超え又は-5°未満であったビード形状部４９及び５１の幅wと高さhの組合せをプロットしたものである。

図１２より、ビード形状部４９及び５１は、幅wを10mm以上、高さhを3mm以上とすることで、サイドシルモデル３３の折れ変形を十分に抑制できることがわかる。
なお、ビード形状部４９及び５１は、幅w及び高さhが大きすぎると、自動車組み立て時に他の部品と干渉するため、幅wは25mm以下、高さhは6mm以下がよい。

＜衝突エネルギーの吸収性能について＞
図１３に、発明例に係るＣＡＥモデル３１（図５（ａ））と従来例に係るＣＡＥモデル５５（図６（ａ））それぞれの衝突解析により求めた衝突荷重と衝突体５３の侵入量の関係（以下、「荷重－侵入量曲線」という。）を示す。さらに、図１３には、衝突解析により算出した衝突エネルギーの吸収量（以下、「吸収エネルギー」という。）もあわせて示す。ここで、吸収エネルギーは、図１３に示す衝突開始から所定の侵入量までの荷重－侵入量曲線の面積から算出した。

図１３より、従来例においては、侵入量が約6mmの時に荷重は最大値となり、その後、100mm侵入まで減少し続けた。一方、発明例においては、衝突初期に荷重が最大値を示した後から25mm侵入まで荷重はほぼ一定であり、従来例における荷重とほぼ同等であった。その後、発明例における荷重は従来例よりも高い値を維持し、40mm～50mm侵入において一旦減少するが、50mm～70mm侵入において再び増加した。その結果、100mm侵入において、発明例における吸収エネルギーは従来例に比べて1.61倍向上した。

次に、衝突安全性能の評価として、発明例と従来例とで同じ吸収エネルギーを入力したときの侵入量を比較した。
図１４に、L₁/L₀＝0.274、L₂/L₀＝0.23とした発明例に係るＣＡＥモデル３１と、L₁/L₀＝0.274とした従来例に係るＣＡＥモデル５５のそれぞれについて衝突解析を行い、従来例において衝突体５３の侵入量が100mmとなったときの吸収エネルギーと同じ吸収エネルギーとなる発明例における衝突体５３の侵入量を比較した結果を示す。

図１４は、従来例において衝突体５３の侵入量が100mmとなるまでに吸収した衝突エネルギーと、発明例において衝突体５３の侵入量が65mmとなるまでに吸収した衝突エネルギーが等しく、従来例に比べて発明例においては衝突体の侵入量を35mm減少できることが分かる。このことから、本発明に係るサイドシルにおいては、サイドシルの変形量が減少することで衝突体のキャビンへの侵入が抑制され、衝突安全性能が向上することが示された。

次に、図１５（ａ）に示すように、Ａピラーロアモデル３５によりサイドシルモデル３３の前端部を被う範囲を長くした比較例４に係るＣＡＥモデル６９について衝突解析を行い、衝突による折れ変形の抑制と衝突エネルギーの吸収に対する重量効率について検討した。

図１５（ｂ）に、比較例４に係るＣＡＥモデル６９において衝突体５３が100mm侵入したときの外観を示す。
Ａピラーロアモデル３５により被われる範囲を増すことにより、前述した発明例と同様（図５（ｂ））、サイドシルモデル３３の折れ変形が抑制されていることが分かる。

図１６に、ビード形状部が設けられていない従来例（ＣＡＥモデル５５）における吸収エネルギーを基準としたときの発明例（ＣＡＥモデル３１）及び比較例４（ＣＡＥモデル６９）における重量当たりのエネルギー吸収向上率を示す。
重量当たりのエネルギー吸収向上率は、従来例における吸収エネルギーをA_E0、発明例又は比較例４における吸収エネルギーをA_E、発明例又は比較例４のＣＡＥモデルそれぞれの重量をMとして、(A_E－A_E0)×100／（A_E0×M）により算出したものである。

発明例における吸収エネルギーは13.5kJであるのに対し、比較例４における吸収エネルギーは13.6kJとほぼ同等であった。しかし、比較例４においてはＡピラーロアモデル３５が被う範囲が増したことで重量が増加したため、比較例４における重量当たりの吸収エネルギーの向上率は発明例よりも低い結果であった。その結果、吸収エネルギー向上率を重量当たりに換算して従来例と比べると、発明例では1.46倍の向上が得られたのに対し、比較例４では1.25倍の向上にとどまった。

よって、本発明に係るサイドシルにおいては、折れ変形が抑制されることに加えて、重量増加を回避しながら吸収エネルギーを増加させることができ、衝突性能を効率的に向上できることが実証された。

１サイドシル
３サイドシルアウタ
３ａ、３ｂ、３ｃ壁部
３ｄ、３ｅフランジ部
５サイドシルインナ
５ａ、５ｂ、５ｃ壁部
５ｄ、５ｅフランジ部
７、７ａ、７ｂ上フランジ稜線部
９ハット上底稜線部
１１ビード形状部
１１ａ、１１ｂ凸状部
１３ビード形状部
２１Ａピラーロア
２３Ｂピラー
３１ＣＡＥモデル
３３サイドシルモデル
３５Ａピラーロアモデル
３７サイドシルアウタ部
３９サイドシルインナ部
４１Ａピラーロアアウタ部
４３Ａピラーロアインナ部
４５上フランジ稜線部
４７ハット上底稜線部
４９ビード形状部
５１ビード形状部
５３衝突体
５５ＣＡＥモデル（従来例）
５７サイドシルモデル
６１ＣＡＥモデル（比較例１）
６３サイドシルモデル
６５ＣＡＥモデル（比較例２）
６７サイドシルモデル
６９ＣＡＥモデル（比較例４）

Claims

車両前後方向に延在し、車両幅方向の車内側に向かって開口するハット断面形状のサイドシルアウタと、車両幅方向の車外側に向かって開口するハット断面形状のサイドシルインナとを備え、該サイドシルアウタと該サイドシルインナとが前記開口側を互いに向い合わせて接合されて閉断面をなし、車両前後方向の前端部における前記サイドシルアウタの外面を車両上下方向に配設されるＡピラーロアの下部が被って接合され、車両前後方向における中央部が車両上下方向に配設されるＢピラーの下部に接合されるサイドシルであって、
前記サイドシルアウタ及び前記サイドシルインナは、いずれも、車両上方側、車両側方側及び車両下方側それぞれに壁部と、車両上方側及び車両下方側それぞれにフランジ部と、前記車両上方側のフランジ部と前記車両上方側の壁部とを接続する上フランジ稜線部と、前記車両上方側の壁部と前記車両側方側の壁部とを接続するハット上底稜線部と、を有し、前記サイドシルアウタ及び前記サイドシルインナとが前記車両上方側及び車両下方側それぞれのフランジ部で接合されるとともに、
前記サイドシルアウタと前記サイドシルインナの前記車両上方側の壁部の間の一対の前記上フランジ稜線部と、該サイドシルアウタ及び該サイドシルインナそれぞれの前記ハット上底稜線部に、前記サイドシルアウタにおける前記Ａピラーロア下部の後端と同位置から車体後方に向かって延在して前記閉断面に対して外方に向かって凸状のビード形状部が設けられ、
前記サイドシルの前端から前記Ｂピラーの下部の前端までの車両前後方向の長さをL₀、
前記前端部の車両前後方向の長さをL₁、
前記ビード形状部の車両前後方向の長さをL₂、としたとき、
0.265≦L₁/L₀≦0.290、及び、0.21≦L₂/L₀≦0.27、の関係を満たすことを特徴するサイドシル。