JP7436934B2 - 自動車の車体下部構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の車体下部構造に関する。

サイドシルやクロスメンバ等の構造部材で構成される自動車の車体下部構造には、衝突時の衝撃を吸収するためのエネルギー吸収性能が求められる。衝撃吸収構造として、特許文献１には、車体側部とシャシとの間にジグザグ状の連結部材が取り付けられた構造が開示されている。特許文献２には、前壁、後壁、湾曲した側壁を有する中空部の内方にＸ字状の補強用リブが設けられたバンパステイが開示されている。

日本国特許出願公開第２００２－０８７３２１号公報 日本国特許出願公開第２００６－３３５２４１号公報

エネルギー吸収性能の評価手法として、車両をポールに衝突させることでエネルギー吸収性能を評価するポール側突試験がある。ポール側突試験では、ポールに対して車両のいずれの部分を衝突させるかが予め規定されている。このため、自動車として要求されるエネルギー吸収性能を担保する観点では、ポールに接触する位置にクロスメンバを配置することが好ましい。

一方、実際に起こる自動車の側面衝突の際には、隣り合う二つのクロスメンバの間など、クロスメンバが配置されていない箇所で衝突が起こることもある。そのような側面衝突の際は、車体下部構造にはエネルギー吸収性能だけでなく、サイドシルなどの構造部材の車内側への進入量を抑制することも要求される。特に、近年の電気自動車は床下にバッテリーを搭載する車体レイアウトが採用されていることから、衝突時の構造部材の車内側への進入量を低下させることはバッテリーの保護機能のさらなる向上にもつながる。また、上記のような構造部材の車内側への進入に関する課題は、クロスメンバ間における側面衝突の場合だけでなく、例えばフロントメンバサイド間のバンパービームへの衝突時においても同様に生じる。したがって、衝突方向に限らず、衝突時には構造部材の車内側への変形を抑制できることが好ましい。

しかしながら、特許文献１に開示された構造は、ジグザグ状の連結部材によって衝突荷重をサイドシルに伝達する構造であるが、サイドシルの変形自体を抑制する構造ではない。特許文献２のバンパステイは、クラッシュボックスとして機能するものであり、衝突時における構造部材の車内側への変形を抑制する構造ではない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、衝突時の構造部材の車内側への進入量を低下させることを目的とする。

上記課題を解決する本発明の一態様は、自動車の車体下部構造であって、間隔をおいて配置された複数の第１フレーム部と、車高方向から見て前記第１フレーム部の軸方向が法線方向となるように延伸する中空部を有した第２フレーム部と、前記第２フレーム部の中空部内に配置された衝撃吸収部材と、を備え、前記第２フレーム部は、第１壁部と、前記第１壁部に対向する第２壁部と、を有し、前記第１壁部は、前記第１フレーム部の軸方向の車外側端面に接続され、前記衝撃吸収部材は、前記第２フレーム部の軸方向に沿って延伸する第１梁材部と、前記第１梁材部に対向する第２梁材部と、前記第１梁材部と前記第２梁材部の間で該第１梁材部と該第２梁材部に接続された波板部と、を有し、前記第１梁材部は、前記第２フレーム部の前記第１壁部に接続され、前記第２梁材部は、前記第２フレーム部の前記第２壁部に接続され、前記波板部は、前記第２梁材部から前記第１梁材部に向かう方向に延伸する第１斜材部と、前記第１梁材部から前記第２梁材部に向かう方向に延伸する第２斜材部と、前記第１斜材部と前記第２斜材部の前記第１梁材部側の接続部である第１頂部と、前記第１斜材部と前記第２斜材部の前記第２梁材部側の接続部である第２頂部と、を有し、前記波板部は、少なくとも、前記第２フレーム部の隣り合う二つの前記第１フレーム部が接続されている領域にそれぞれ設けられていることを特徴としている。

本発明によれば、衝突時の構造部材の車内側への進入量を低下させることができる。

自動車の車体骨格の一例を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る自動車の車体下部構造の概略構成を示す図である。 図２中のＡ－Ａ断面を示す図である。 第１実施形態の衝撃吸収部材を示す斜視図である。 車高方向から見た衝撃吸収部材の拡大図である。 衝撃吸収部材の配置例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る自動車の車体下部構造の概略構成を示す図である。 第２実施形態の衝撃吸収部材を示す斜視図である。 波板部の形状例を示す図である。 波板部の形状例を示す図である。 ポール側突シミュレーション（１）の解析モデルと、シミュレーション後のサイドシルの変形状態を示す図である。 ポール側突シミュレーション（２）の解析モデルと、シミュレーション後のサイドシルの変形状態を示す図である。 ポール側突シミュレーション（３）の結果を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は、自動車の車体骨格の一例を示す図である。図１に示すように自動車の車体骨格は、例えば車幅方向に延伸するクロスメンバ（フロアクロスメンバ）や車長方向に延伸するサイドシル、車幅方向に延伸するバンパービーム、車長方向に延伸するサイドメンバ等を備えている。

＜第１実施形態＞
図２は、第１実施形態に係る車体下部構造１の概略構成を示す図である。本実施形態の車体下部構造１は、Ｘ方向に延伸する複数の第１フレーム部１０と、Ｙ方向に延伸する第２フレーム部２０を備えている。なお、図２は、車体下部構造１を車高方向（Ｚ方向）から見た図であるため、“Ｙ方向に延伸する第２フレーム部２０”は、車高方向から見て第１フレーム部１０の軸方向（延伸方向）が法線方向となるように延伸する第２フレーム部２０、と言い換えることもできる。

各々の第１フレーム部１０は、第２フレーム部２０の軸方向（Ｙ方向）に沿って間隔をおいて配置されている。また、第２フレーム部２０は、第１フレーム部１０の車外側端面に接続されている。第１フレーム部１０と第２フレーム部２０は、互いに直接的に接続されていてもよいし、第１フレーム部１０と第２フレーム部２０の間に何らかの部材が設けられることによって間接的に接続されていてもよい。

第１フレーム部１０とは、例えばクロスメンバやサイドメンバなどの構造部材であり、軸方向から衝突荷重が入力された際にエネルギー吸収性能または耐衝撃性能を発揮する部材である。第１フレーム部１０がクロスメンバである場合、第２フレーム部２０はサイドシルである。サイドシルは、クロスメンバの軸方向（Ｘ方向）が法線方向となるように延伸し、クロスメンバの車外側端面に接続される。このように第１フレーム部１０がクロスメンバであって、第２フレーム部２０がサイドシルである場合は、本明細書および図面中のＸ方向は車幅方向であり、Ｙ方向は車長方向である。

一方、第１フレーム部１０がサイドメンバである場合、第２フレーム部２０はバンパービームである。バンパービームは、サイドメンバの軸方向（Ｘ方向）が法線方向となるように延伸し、クラッシュボックスを介してサイドメンバの車外側端面に接続される。このように第１フレーム部１０がサイドメンバであって、第２フレーム部２０がバンパービームである場合は、本明細書および図面中のＸ方向は車長方向であり、Ｙ方向は車幅方向である。

なお、サイドメンバは、フロントサイドメンバであってもよいし、リアサイドメンバであってもよい。また、バンパービームは、フロントバンパービームであってもよいし、リアバンパービームであってもよい。例えば第１フレーム部１０がフロントサイドメンバである場合は、第２フレーム部２０はフロントバンパービームであり、第１フレーム部１０がリアサイドメンバである場合は、第２フレーム部２０はリアバンパービームである。

第１フレーム部１０の形状および材料は、自動車の車体下部構造１の構造部材として適したものであれば特に限定されない。例えば第１フレーム部１０は、軸方向（Ｘ方向）に垂直な断面が閉断面形状であって、角筒状の中空部を有する形状である。また、例えば第１フレーム部１０の材料は、例えば引張強さが５９０ＭＰａ以上の鋼板のような金属材料、あるいはアルミニウム合金部材またはマグネシウム合金部材のような金属材料などが採用され得る。第１フレーム部１０の軸方向の長さは、例えば５００～１５００ｍｍであり、第１フレーム部１０の板厚は、例えば１～５ｍｍである。第１フレーム部１０の軸方向に垂直な断面が角筒状である場合、第１フレーム部１０の断面サイズは、例えば３０～２００ｍｍ角である。

図３は、図２中のＡ－Ａ断面を示す図であり、第２フレーム部２０の軸方向（Ｙ方向）に垂直な断面を表している。第２フレーム部２０は、軸方向（Ｙ方向）に延伸する中空部２１を有している。図３に示すように本実施形態の中空部２１は、インナー部材２２とアウター部材２３といった二つの部材が互いに接合されることで形成されている。本実施形態の場合、インナー部材２２は、天板２２ａと縦壁２２ｂとフランジ２２ｃを備えたハット状部材であり、アウター部材２３は、天板２３ａと縦壁２３ｂとフランジ２３ｃを備えたハット状部材である。

なお、本実施形態の中空部２１は、二つのハット状部材で形成されているが、例えば二つのハット状部材のいずれか一方の部材が平板であってもよい。また、中空部２１は、複数の部材が接続されることで形成されたものに限定されず、例えば押出成形によって形成されたものであってもよい。また、第２フレーム部２０の軸方向に垂直な切断面における中空部２１の形状は、角筒状に限定されない。

第２フレーム部２０の材料は、例えば引張強さが５９０ＭＰａ以上の鋼板のような金属材料、あるいはアルミニウム合金部材またはマグネシウム合金部材のような金属材料などが採用され得る。第２フレーム部２０の軸方向（Ｙ方向）の長さは、例えば１０００～３０００ｍｍであり、第２フレーム部２０の板厚は、例えば１～５ｍｍである。第２フレーム部２０の軸方向に垂直な断面が角筒状である場合、第２フレーム部２０の断面サイズは、例えば５０～２００ｍｍ角である。

第２フレーム部２０は、第１壁部２０ａと、第２壁部２０ｂを備えている。第１壁部２０ａと第２壁部２０ｂは対向し、第１壁部２０ａは、第１フレーム部１０の軸方向（Ｘ方向）の車外側端面に接続されている。本実施形態の場合、第１壁部２０ａはインナー部材２２の天板２２ａに相当し、第２壁部２０ｂはアウター部材２３の天板２３ａに相当する。

図２～図５に示すように車体下部構造１は、第２フレーム部２０の中空部２１内に衝撃吸収部材３０を備えている。衝撃吸収部材３０は、第１梁材部３１と、第２梁材部３２と、波板部３３を備えている。

第１梁材部３１と第２梁材部３２は対向しており、第１梁材部３１と第２梁材部３２は、それぞれ第２フレーム部２０の軸方向（Ｙ方向）に沿って延伸している。第１梁材部３１と第２梁材部３２の延伸方向（Ｙ方向）の長さは、少なくとも隣り合う二つの第１フレーム部１０の間隔よりも長く、第１梁材部３１と第２梁材部３２は、隣り合う二つの第１フレーム部１０に跨る長さを有している。本実施形態の第１梁材部３１は、板状に形成されており、第２フレーム部２０の第１壁部２０ａに接続されている。また、本実施形態の第２梁材部３２は、板状に形成されており、第２フレーム部２０の第２壁部２０ｂに接続されている。

波板部３３は、第１梁材部３１と第２梁材部３２の間をかけ渡すようにして第１梁材部３１と第２梁材部３２に接続されている。本実施形態の波板部３３は、第２フレーム部２０の軸方向（Ｙ方向）に沿って連続的に延伸している。波板部３３は、第１斜材部３４と、第２斜材部３５と、第１頂部３６と、第２頂部３７を有している。第１斜材部３４は、第２梁材部３２から第１梁材部３１に向かう方向に延伸し、第２斜材部３５は、第１梁材部３１から第２梁材部３２に向かう方向に延伸している。第１頂部３６と第２頂部３７は、それぞれ第１斜材部３４と第２斜材部３５が接続される部分であり、第１頂部３６は、第１梁材部３１側の接続部であり、第２頂部３７は、第２梁材部３２側の接続部である。

本実施形態の第１頂部３６と第２頂部３７は、それぞれ平板状に形成されており、第１頂部３６は第１梁材部３１に接続され、第２頂部３７は第２梁材部３２に接続されている。本実施形態においては、第１頂部３６と第２頂部３７がそれぞれ複数存在しており、第１頂部３６と第２頂部３７は、第２フレーム部２０の軸方向において交互に位置している。なお、衝突時において第２フレーム部２０の車内側への進入量を効果的に低下させる観点からは、第１梁材部３１に全ての第１頂部３６が接続されていることが好ましいが、第１梁材部３１に対する波板部３３の姿勢を固定することができれば、全ての第１頂部３６が第１梁材部３１に接続されていなくてもよい。例えばいくつかの第１頂部３６は、第１梁材部３１に接続されずに単に接触しているか、または第１梁材部３１に対して近接しているだけでもよい。同様の理由で、第２梁材部３２に全ての第２頂部３７が接続されていなくてもよい。

第１斜材部３４と第２斜材部３５のなす角θ（図５）は任意に設定されるが、後述の実施例で示すように第２フレーム部２０の車内側への進入量を効果的に抑制する観点からは、第２フレーム部２０の第１フレーム部１０が接続された領域に波板部３３が設けられる場合の角θは、７０度以下であることが好ましい。より好ましくは６０度以下である。また、隣り合う第１フレーム部１０の間に波板部３３が設けられる場合の角θは、４０～８０度であることが好ましい。この場合の角θは、５０度以上であることが好ましく、７０度以下であることが好ましい。

第１梁材部３１、第２梁材部３２および波板部３３の材料は、例えば引張強さが５９０ＭＰａ以上の鋼板のような金属材料、あるいはアルミニウム合金部材またはマグネシウム合金部材のような金属材料などが採用され得る。また、第１梁材部３１、第２梁材部３２および波板部３３の板厚は、例えば１～１０ｍｍである。

なお、衝撃吸収部材３０の第１梁材部３１と第２フレーム部２０の第１壁部２０ａとの接続手段、衝撃吸収部材３０の第２梁材部３２と第２フレーム部２０の第２壁部２０ｂの接続手段、衝撃吸収部材３０の波板部３３と第１梁材部３１の接続手段、および波板部３３と第２梁材部３２の接続手段等は特に限定されない。例えばリベット締結などの機械的結合手段、アーク溶接やスポット溶接などの接合手段が採用され得る。また、第１頂部３６と第２頂部３７の形状は本実施形態のような平板状に限定されず、採用される接続手段に応じて適宜変更される。

本実施形態の衝撃吸収部材３０は、第１梁材部３１と第２梁材部３２と波板部３３がそれぞれ別々の部材で構成されているが、例えば押出成形によって一体成形されていてもよい。なお、第１梁材部３１、第２梁材部３２および波板部３３の車高方向長さは、要求されるエネルギー吸収性能や重量制限に応じて適宜変更される。

また、第２フレーム部２０に対する車高方向（Ｚ方向）における衝撃吸収部材３０の接続位置（衝撃吸収部材３０が配置される高さ）は、第２フレーム部２０における第１フレーム部１０が接続された領域内に位置することが好ましい。例えば図３においては、衝撃吸収部材３０が第２フレーム部２０の車高方向中央部に配置されているが、図６のように第１フレーム部１０が第２フレーム部２０の上端部近傍に配置される場合には、衝撃吸収部材３０も第２フレーム部２０の上端部近傍に配置されることが好ましい。

本実施形態の車体下部構造１は以上のように構成されている。本実施形態のような車体下部構造１においては、第２フレーム部２０の、隣り合う二つの第１フレーム部１０の間の領域にＸ方向からの衝突荷重が入力された際に、衝撃吸収部材３０が設けられていることによって衝突箇所以外の領域に衝突荷重を分散させやすくすることができる。

詳述すると、衝撃吸収部材３０は、Ｙ方向に延伸する第２梁材部３２が設けられているため、Ｘ方向から第２フレーム部２０に入力された衝突荷重は、第２梁材部３２が変形する過程でＹ方向にも伝播し、衝突箇所以外の領域にある第１斜材部３４と第２斜材部３５にも伝達される。また、第１斜材部３４と第２斜材部３５とが互いに角度を持つように傾斜して配置されているため、第１斜材部３４と第２斜材部３５に伝達された衝突荷重は、さらにＹ方向に伝播する。また、第１斜材部３４または第２斜材部３５から第１梁材部３１に伝達された衝突荷重は、第２梁材部３２と同様に第１梁材部３１が変形する過程でさらにＹ方向に伝播する。

本実施形態の車体下部構造１が有する衝撃吸収部材３０によれば、衝突時に上記のように衝突荷重が分散するため、衝突箇所以外の領域にある材料部分も利用して衝突荷重に耐えることができる。その結果、衝突時における第２フレーム部２０の車内側への進入量を低下させることができる。

＜第２実施形態＞
図７は、第２実施形態に係る車体下部構造１の概略構成を示す図であり、図８は、第２実施形態の衝撃吸収部材３０の斜視図である。本実施形態の衝撃吸収部材３０では、衝撃吸収部材３０の延伸方向（Ｙ方向）において波板部３３が設けられていない領域が存在する。

換言すると、衝撃吸収部材３０は、複数の波板部３３ａ、３３ｂを備えており、各々の波板部３３ａ、３３ｂは、衝撃吸収部材３０の延伸方向に沿って間隔をおいて配置されている。各々の波板部３３ａ、３３ｂは、第２フレーム部２０の第１フレーム部１０が接続されている領域Ｒに設けられており、波板部３３が設けられていない領域は、隣り合う二つの第１フレーム部１０ｂと第１フレーム部１０ｃの間に位置している。

本実施形態のような車体下部構造１においては、第２フレーム部２０の隣り合う二つの第１フレーム部１０ｂ、１０ｃの間の領域に衝突荷重が入力されると、衝突荷重は第２梁材部３２で連結されている隣り合う二つの波板部３３に伝達され、それらの波板部３３ａ、３３ｂで衝突荷重を受けることができる。一方で、波板部３３が設けられていない領域においては、第１斜材部３４と第２斜材部３５が存在しないために、第１実施形態の場合と比較して第２梁材部３２が車内側に変形しやすくなる。

波板部３３が設けられていない領域では、第２梁材部３２から第１梁材部３１に伝達させる第１斜材部３４と第２斜材部３５が存在しないために、第２梁材部３２が第１梁材部３１に接触するまでは、第１梁材部３１への車内側への変形が生じにくい。また、当該領域においては第１斜材部３４と第２斜材部３５に衝突荷重が伝達されない分、衝撃吸収部材３０のＹ方向のより広い領域に衝突荷重が伝播する。

このため、第１実施形態の場合と比較して衝撃吸収部材３０のＹ方向のより広い領域で衝突荷重を受け止めることができる。そして、第１梁材部３１と第２梁材部３２によって連結された隣り合う二つの波板部３３ａ、３３ｂによって、その衝突荷重に耐えることができる。これにより、衝撃吸収部材３０において波板部３３が設けられていない領域が存在したとしても、第２梁材部３２が第１梁材部３１に接触するまでの間に十分に衝撃を吸収することができ、結果的に第２フレーム部２０の車内側への進入量を低下させることができる。

上記のような第２フレーム部２０の車内側への進入量を効果的に低下させるためには、波板部３３の第１頂部３６が第２フレーム部２０の軸方向（Ｙ方向）において隣り合う二つの第１フレーム部１０の間の領域に位置していないことが好ましい。その理由は以下の通りである。

第２フレーム部２０の第２壁部２０ｂに衝突荷重が入力すると、衝突荷重が第１頂部３６に伝播するため、第１頂部３６が存在する箇所では第１壁部２０ａが車内側に変形しやすくなる。前述の第１実施形態のように波板部３３が第２フレーム部２０の軸方向に連続的に設けられている場合には、各々の第１頂部３６が第１斜材部３４と第２斜材部３５を介して互いに繋がっているため、衝突荷重が各々の第１頂部３６に分散しやすい。このため、第１頂部３６が存在する箇所であっても、第１壁部２０ａの変形を抑えることができる。

一方、波板部３３が第２フレーム部２０の軸方向に連続的に設けられていない場合、例えば第１頂部３６が二つの第１フレーム部１０の間の領域に位置していると、衝突箇所に最も近い第１頂部３６に衝突荷重が集中しやすく、当該箇所において第１壁部２０ａが車内側に変形しやすくなる。これに対し、第２実施形態のように二つの第１フレーム部１０の間に第１頂部３６が位置しないよう波板部３３が配置されていれば、第１頂部３６が存在する箇所における第１壁部２０ａの車内側への変形が第１フレーム部１０によって抑制される。これにより、第１壁部２０ａ全体としての車内側への変形も抑制することが可能となる。

なお、本実施形態では、波板部３３が設けられていない領域が、図７に示す第１フレーム部１０ｂと第１フレーム部１０ｃの間に位置しているが、第１フレーム部１０ａと第１フレーム部１０ｂの間に位置していてもよいし、全ての第１フレーム部１０ａ～１０ｃの間にそれぞれ位置していてもよい。いずれの場合であっても、隣り合う二つの第１フレーム部１０の間の領域に波板部３３の第１頂部３６が位置していないことが好ましい。

また、本実施形態で説明したように衝撃吸収部材３０の波板部３３は、隣り合う二つの第１フレーム部１０の間に設けられていなくても第２フレーム部２０の車内側への進入量を低下させることができる。このため、波板部３３は、少なくとも、第２フレーム部２０の隣り合う二つの第１フレーム部１０が接続されている領域Ｒに設けられていればよい。例えば波板部３３は、図９のように設けられていてもよい。図９の例では、一つの波板部３３に第１斜材部３４と第２斜材部３５とが一つずつ設けられており、第１頂部３６と第２頂部３７は合計で三箇所ある。

また例えば波板部３３は、図１０のように設けられていてもよい。図１０の例では、一つの波板部３３に第１斜材部３４と第２斜材部３５が二つずつ設けられており、第１頂部３６と第２頂部３７は合計で五箇所ある。エネルギー吸収性能を効果的に向上させる観点においては、図１０のように各々の波板部３３に第１斜材部３４と第２斜材部３５が複数設けられ、第１頂部３６と第２頂部３７が合計で五箇所以上あることが好ましい。

以上、本発明の実施形態の一例について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば上記実施形態では、第２フレーム部２０の軸方向（Ｙ方向）に延伸する衝撃吸収部材３０の波板部３３が１列のみ設けられているが、Ｙ方向に延伸する衝撃吸収部材３０は、第１フレーム部１０の軸方向（Ｘ方向）に沿って並ぶようにして複数列平行に配置されていてもよい。

＜シミュレーション（１）＞
図１１に示す構造１と構造２の車体下部構造の解析モデルを用いてポール側突シミュレーションを実施した。本実施例においては第１フレーム部がクロスメンバであり、第２フレーム部がサイドシルである。構造１は、波板部が衝撃吸収部材の延伸方向の全域にわたって設けられたモデルである。構造２は、波板部がクロスメンバ間に設けられていないモデルである。また、構造２は、波板部が設けられている領域が異なることを除いて構造１と同一のモデルである。

本シミュレーションにおいては、サイドシルの車外側壁部に対して一定速度でポールを進入させ、このときの各構造の変形状態やサイドシルの車内側壁部の進入量を評価した。構造１のシミュレーションでは、クロスメンバが接続された位置と、クロスメンバ間の位置のそれぞれの位置でポールを衝突させた場合のシミュレーションを実施している。構造２のシミュレーションでは、クロスメンバ間の位置でポールを衝突させた場合のシミュレーションを実施している。

本シミュレーションは、梁材部（第１梁材部と第２梁材部）の板厚および波板部の板厚を変えた複数のモデルを用いて実施されている。衝撃吸収部材の材料や板厚等の条件は下記表１の通りである。本シミュレーションでは第１斜材部と第２斜材部のなす角θ（図５）は６０度に設定されている。なお、クロスメンバとサイドシルの材料は、衝撃吸収部材と同様に引張強度が９８０ＭＰａ級の鋼板が想定されている。表１にはシミュレーション結果として、サイドシルの車内側壁部の進入量（車内側への変形が最も大きい箇所の変形量）も示している。

表１の結果が示すように、クロスメンバ間に波板部が設けられていない構造２のモデルの方が、衝撃吸収部材の延伸方向全域にわたって波板部が設けられている構造１よりもサイドシルの車内側への進入量が低下していた。図１１に示す構造１と構造２の変形状態を見ても、構造２の方がサイドシルの軸方向における変形領域が広くなっていることがわかる。また、本シミュレーションにおいては、構造２のモデルは構造１のモデルに対して約１０～２０％重量が低下している。したがって、本シミュレーションの結果が示すように、クロスメンバ間に波板部が設けられていない構造は、サイドシルの車内側への進入量を低下させることができると共に衝撃吸収部材の軽量化も図ることができる。

＜シミュレーション（２）＞
図１２に示すように、シミュレーション（１）の構造２の波板部の間隔Ｄを変えた構造３～５でポール側突シミュレーションを実施した。なお、図１２に示す構造１と構造２はシミュレーション（１）と同様の構造である。間隔Ｄは、構造３が最も狭く、構造３、構造４、構造５、構造２の順で徐々に広くなっている。構造２～５のうち、構造２は、波板部の第１頂部３６が隣り合う二つのクロスメンバ間に位置していないモデルであり、構造３～５は、二つの波板部のうちの少なくとも一方の波板部の第１頂部３６が二つのクロスメンバ間に位置しているモデルである。構造１～５は波板部の間隔Ｄが異なることを除いて同一の条件でシミュレーションが実施されている。

図１２に示す構造３～構造５の衝突後の変形状態に着目すると、波板部の第１頂部３６がクロスメンバ間に位置している箇所の変形量が大きく、構造１に対してサイドシルの進入量がやや大きくなっている。一方、波板部の第１頂部３６がサイドシルの、クロスメンバが接続されている領域に位置している構造２においては、サイドシルの変形が抑制されており、他の構造に対してサイドシルの進入量が大きく低下している。本シミュレーションの結果によれば、クロスメンバ間に波板部が設けられていない場合には、波板部の第１頂部３６がクロスメンバ間に位置していないことが好ましいことがわかる。

＜シミュレーション（３）＞
第１斜材部と第２斜材部のなす角θ（図５）を変えたモデルを用いてポール側突シミュレーションを実施した。本シミュレーションでは角θが３０度のモデルと、６０度のモデルと、９０度のモデルを用いている。なお、角θが６０度のモデルは構造１と同一のモデルである。角θが３０度と６０度のモデルは、角度が異なることを除いて構造１と同一のモデルである。

図１３は本シミュレーションの結果を示す図である。図１３（ａ）に示すように、サイドシルとクロスメンバの接続位置に波板部が設けられたモデルでは、角θが小さいほどサイドシルの進入量が抑制された。本シミュレーションの結果によれば、サイドシルとクロスメンバの接続位置に波板部が設けられる場合の角θは、７０度以下であることが好ましい。より好ましくは６０度以下である。また、図１３（ｂ）に示すようにクロスメンバ間に波板部が設けられたモデルでは、角θが６０度に近いほどサイドシルの進入量が抑制された。本シミュレーションの結果によれば、クロスメンバ間に波板部が設けられる場合の角θは４０～８０度であることが好ましい。より好ましくは５０度以上、また、より好ましくは７０度以下である。

本発明は、自動車の車体下部構造に適用することができる。

１ 車体下部構造
１０ 第１フレーム部
２０ 第２フレーム部
２０ａ 第１壁部
２０ｂ 第２壁部
２１ 中空部
２２ インナー部材
２２ａ 天板
２２ｂ 縦壁
２２ｃ フランジ
２３ アウター部材
２３ａ 天板
２３ｂ 縦壁
２３ｃ フランジ
３０ 衝撃吸収部材
３１ 第１梁材部
３２ 第２梁材部
３３ 波板部
３４ 第１斜材部
３５ 第２斜材部
３６ 第１頂部
３７ 第２頂部
Ｄ 隣り合う二つの波板部の間隔
Ｒ 第２のフレーム部の第１フレームが接続されている領域
θ 第１斜材部と第２斜材部のなす角

Claims (5)

1. 間隔をおいて配置された複数の第１フレーム部と、
   車高方向から見て前記第１フレーム部の軸方向が法線方向となるように延伸する中空部を有した第２フレーム部と、
   前記第２フレーム部の中空部内に配置された衝撃吸収部材と、を備え、
   前記第２フレーム部は、第１壁部と、前記第１壁部に対向する第２壁部と、を有し、
   前記第１壁部は、前記第１フレーム部の軸方向の車外側端面に接続され、
   前記衝撃吸収部材は、
   前記第２フレーム部の軸方向に沿って延伸する第１梁材部と、
   前記第１梁材部に対向する第２梁材部と、
   前記第１梁材部と前記第２梁材部の間で該第１梁材部と該第２梁材部に接続された波板部と、を有し、
   前記第１梁材部は、前記第２フレーム部の前記第１壁部に接続され、
   前記第２梁材部は、前記第２フレーム部の前記第２壁部に接続され、
   前記波板部は、
   前記第２梁材部から前記第１梁材部に向かう方向に延伸する第１斜材部と、
   前記第１梁材部から前記第２梁材部に向かう方向に延伸する第２斜材部と、
   前記第１斜材部と前記第２斜材部の前記第１梁材部側の接続部である第１頂部と、
   前記第１斜材部と前記第２斜材部の前記第２梁材部側の接続部である第２頂部と、を有し、
   前記波板部は、少なくとも、前記第２フレーム部の隣り合う二つの前記第１フレーム部が接続されている領域にそれぞれ設けられていることを特徴とする、自動車の車体下部構造。
2. 前記衝撃吸収部材は、前記波板部を複数有し、
   各々の前記波板部は、前記衝撃吸収部材の延伸方向に沿って間隔をおいて配置され、
   前記波板部の前記第１頂部は、隣り合う二つの前記第１フレーム部の間の領域に位置していないことを特徴とする、請求項１に記載の自動車の車体下部構造。
3. 前記第１頂部と前記第２頂部が合計で５箇所以上あることを特徴とする、請求項１または２に記載の自動車の車体下部構造。
4. 前記第２フレーム部は、サイドシルであることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の自動車の車体下部構造。
5. 前記第２フレーム部は、バンパービームであることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の自動車の車体下部構造。
   
   
   

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