JPWO2013161611A1 - 対側突荷重伝達構造 - Google Patents

Abstract

対側突荷重伝達構造は、シートバックフレームと、前記シートバックに設けられた、側突による車体側壁の車室への移動時に前記車体側壁と当接して衝撃荷重を受ける荷重受け部材と、を備えている。前記荷重受け部材は、横に延びる水平部と、前記水平部の外端から斜め外側上方に向けて延設された傾斜部と、前記水平部と前記傾斜部との間に設けられた、内縁及び外縁が凹曲縁としてそれぞれ形成された屈曲部とを備えている。前記屈曲部の外側の前記凹曲縁の両端に連続する直線縁がなす角度の二等分線と前記屈曲部の内側の前記凹曲縁の両端に連続する直線縁がなす角度の二等分線とが、前記屈曲部内で互いに交差している。上記荷重伝達構造によれば、屈曲部に応力が集中しやすく、傾斜部の途中での座屈が抑制される。この結果、荷重受け部材は、傾斜部で座屈変形せずに、屈曲部で曲げ変形し、荷重受け部材のエネルギ吸収量が増大する。

Description

本発明は、車体が側方から受ける衝撃荷重をシートバックフレームに設けられた荷重受け部材で受ける対側突荷重伝達構造[a load transfer structure against a side impact]に関する。

車両の側面衝突[side impact]による衝撃荷重を、シートバックフレームに設けられた荷重受け部材で受けてから車室内部へと伝達する対側突荷重伝達構造が知られている。下記特許文献１は、このような荷重伝達構造を開示している。上記荷重伝達構造では、車体側壁が衝撃荷重を受けて車室内部へと移動されるときに、衝撃荷重は、鋼管で構成された荷重受け部材[load receiving member]からセンタートンネルを経て反対側の車体側壁に伝達（分散）され、車体全体で吸収される。

日本国特開２０１１−２５８２７号公報

上記荷重伝達構造では、シートバックフレームに設けられた荷重受け部材が、水平部と、水平部の外端から斜め上方に延設された傾斜部とを備えている。傾斜部が斜め上方に延設されることで、傾斜部の外端が衝撃荷重を好適に受ける高さに配される。傾斜部の外端で受けられた衝撃荷重（側突の運動エネルギ）は、上述したように車体全体で吸収される。しかし、上記荷重伝達構造では、屈曲部に鋼板製の補強プレートが設けられており、衝撃荷重伝達のために荷重受け部材の曲げ剛性が高められている。このため、荷重受け部材が衝撃荷重を受けたときに、補強された屈曲部よりも外方の傾斜部が座屈変形する恐れがある。傾斜部が座屈変形すると、衝撃荷重を伝達させて車体全体で吸収することができず、ピラーの車室内への進入量が大きくなってエネルギ吸収量が減少してしまう。また、荷重伝達過程での荷重受け部材自体の曲げ変形でもエネルギは吸収される。しかし、荷重受け部材が曲げ変形でなく座屈変形すると、ピラーの車室内への進入量が大きくなって荷重受け部材によるエネルギ吸収量が減少してしまう。

本発明の目的は、側突による衝撃荷重を受けたときの、シートバックフレームに設けられた荷重受け部材のエネルギ吸収量を増大させることのできる、対側突荷重伝達構造を提供することにある。

本発明の特徴は、対側突荷重伝達構造であって、シートバックフレームと、前記シートバックに設けられた、側突による車体側壁の車室への移動時に前記車体側壁と当接して衝撃荷重を受ける荷重受け部材と、を備えており、前記荷重受け部材が、横に延びる水平部と、前記水平部の外端から斜め外側上方に向けて延設された傾斜部と、前記水平部と前記傾斜部との間に設けられた、内縁及び外縁が凹曲縁としてそれぞれ形成された屈曲部とを備えており、前記屈曲部の外側の前記凹曲縁の両端に連続する直線縁がなす角度の二等分線と前記屈曲部の内側の前記凹曲縁の両端に連続する直線縁がなす角度の二等分線とが、前記屈曲部内で互いに交差している、荷重伝達構造を提供する。なお、ここで、「外[outer (outward)]」とは、車体中心線から車体側壁への方向／車体中心線に対して車体側壁の側を意味する。即ち、「側突による車体側壁の車室への移動」は、車体側壁の内方への移動である。

対側突荷重伝達構造の一実施形態を備えた車体の左半分の後面図（車体は断面図）である。 上記荷重伝達構造における荷重伝達部材の要部を示す後面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 側突時の車体の左半分の後面図である。

以下、実施形態を図面を参照しつつ説明する。なお、図１〜図４には、車体左側のみが示されており、以下の説明も車体左側についてのみ行われる。しかし、車体右側も、対称に同じ構造を有している。

図１に示されるように、車体１のフロアパネル３上には、シート５が、シートスライド機構７を介して取り付けられている。シート５は、シートスライド機構７上で、前後に移動可能である。シート５の横方向外側[laterally outer side]（図１中で左側）には、車体１の側部[side wall]の一部であるセンタピラー[center pillar]９が、上下に延設されている。センタピラー９の前方にはフロントドアがあり、センタピラー９の後方にはリアドアやリアサイドパネルがある。

フロアパネル３の側縁にはサイドシル１１が接合されており、サイドシル１１の上面からセンタピラー９が上方に延設されている。サイドシル１１は、インナシル[inner sill]１３と、アウタシル[outer sill]１５と、レインフォース[reinforcement]１７とを備えている。レインフォース１７は、インナシル１３とアウタシル１５との間に固定されている。フロアパネル３の横方向内側[laterally inner side]（図１中で右側）のフロア中央部には、上方に隆起されたセンタトンネル[center tunnel]３ａが形成されている。

シート５は、その骨格部材[frame members]のみで示されており、表皮材[fabric materials]やクッション材[cushion materials]は示されていない。シート５は、シートバックフレーム１９と、シートクッションフレーム２１とを備えている。シートバックフレーム１９は、リクライニング機構２３によって、シートクッションフレーム２１に対して前後に揺動可能である。

シートバックフレーム１９は、上辺部[upper lateral member]１９ａと、下辺部[lower lateral member]１９ｂと、上辺部１９ａ及び下辺部１９ｂの内端を連結する内側辺部[inner vertical member]１９ｃと、上辺部１９ａ及び下辺部１９ｂの外端を連結する外側辺部[outer vertical member]１９ｄと、を備えている。

シートバックフレーム１９の後方下部には、荷重受け部材[load receiving member]としての荷重伝達部材[load transfer member]２５が取り付けられている。荷重伝達部材２５は、横に延びる水平部[horizontal portion]２５ａと、水平部２５ａの外端から斜め外側上方に向けて延設された傾斜部[inclined portion]２５ｂと、を備えている。水平部２５ａと傾斜部２５ｂとがなす角度θは鈍角とされている。

荷重伝達部材２５は、板状部材[planar member]で構成されている。板状部材は、単なる平板[flat panel]でもよいが、表面にエンボスやリブが設けられた波状板[wavy panel]であってもよい。

水平部２５ａは、その下縁２５ａ１がシートバックフレーム１９の下辺部１９ｂに重ね合わされ、かつ、その上縁２５ａ２から横方向内方に突出された突出端部２５ａ３がシートバックフレーム１９の内側辺部１９ｃの下部に重ね合わされて、シートバックフレーム１９に固定されている。

水平部２５ａの横方向外端[laterally outer end]２５ａ４の下側縁[lower side edge]２５ａ５は、シートバックフレーム１９の外側辺部１９ｄよりも横方向内側に位置され、かつ、シート５に着座した乗員Ｍの胸部の横方向外側の端部Ｍａよりも横方向外側に位置される。下側縁２５ａ５は、傾斜部２５ｂの下縁へと延ばされている。

傾斜部２５ｂの上端は、シートバックフレーム１９の外側辺部１９ｄの上下中央よりやや下方で横方向外側に延在された上端水平部２５ｃへと連続されている。上端水平部２５ｃは、シートバックフレーム１９の外側辺部１９ｄと重ね合わせられて、シートバックフレーム１９に固定されている。上端水平部２５ｃは、シートバックフレーム１９の外側辺部１９ｄよりも横方向外方に突出されている。突出された上端水平部２５ｃの端縁２５ｃ１とセンタピラー９との間には、一定の間隔が設けられている。

水平部２５ａは、突出端部２５ａ３を除いて、その延設方向（横方向）に沿って、ほぼ一定の上下幅[vertical width]を有している。一方、傾斜部２５ｂは、図２に示されるように、上端水平部２５ｃ近傍の幅ａが、水平部２５ａ近傍の幅ｂよりもやや広くされている（ａ＞ｂ）。幅ａ部分から幅ｂ部分に向けて、傾斜部２５ｂの幅が徐々に狭くされている。幅ａ及びｂのそれぞれは、荷重伝達部材２５の水平部２５ａと傾斜部２５ｂとを含む平面（図２の紙面）における幅である。

水平部２５ａと傾斜部２５ｂとの間の屈曲部[curved portion]２５ｄの内縁は、凹曲縁[concave edge]２５ｅを形成している。凹曲縁２５ｅの内端（下端）は水平部２５ａの上縁２５ａ６へと連続され、凹曲縁２５ｅの外端（上端）は傾斜部２５ｂの上縁２５ｂ１へと連続されている。

屈曲部２５ｄの外縁も、凹曲縁２５ｆを形成している。凹曲縁２５ｆの下端（内端）は水平部２５ａの下側縁２５ａ５へと連続され、凹曲縁２５ｆの上端（外端）は傾斜部２５ｂの下縁２５ｂ２へと連続されている。即ち、屈曲部２５ｄの外側の凹曲縁２５ｆは、水平部２５ａの横方向外端２５ａ４よりも外方の傾斜部２５ｂに形成されている。

内側の凹曲縁２５ｅと外側の凹曲縁２５ｆとは互いに対向して配置されている。外側の凹曲縁２５ｆの両端に連続する直線縁（下側縁２５ａ５及び下縁２５ｂ２）がなす角度αの二等分線Ｘは、内側の凹曲縁２５ｅを通過する（と交差する）。また、上記二等分線Ｘと内側の凹曲縁２５ｅの両端に連続する直線縁（上縁２５ａ６及び上縁２５ｂ１）がなす角度θ（図１参照）の二等分線Ｙとは、屈曲部２５ｄ内で互いに交差する。

図１及び図３において、シート５のシートバックは、乗員Ｍの着座姿勢に合わせてリクライニングポジションが調節されている。このリクライニングポジションにおいては、荷重伝達部材２５の上端水平部２５ｃがセンタピラー９の真横に位置している。

図３の平断面図に示されるように、センタピラー９は、（上述したリクライニングポジションにおいて）上端水平部２５ｃの真横に位置するインナピラー[inner pillar]２７と、外側に位置されたアウタピラー[outer pillar]２９とを有している。アウタピラー２９の内面に沿ってアウタレインフォース[outer reinforcement]３１が設けられている。インナピラー２７、アウタピラー２９及びアウタレインフォース３１の前後縁３３及び３５がフランジを形成するように接合されており、センタピラー９は閉断面を形成している。

さらに、アウタレインフォース３１の内側に、アウタレインフォース３１の形状に合わせた形状のインナレインフォース[inner reinforcement]３７が設けられている。インナレインフォース３７は、側面[side panel]３７ａと、側面３７ａの前縁から内方に屈曲された前面[front panel]３７ｂと、側面３７ａの後縁から内方に屈曲された後面[rear panel]３７ｃとを備えて構成されており、インナレインフォース３７の内側は開放されている。なお、図３中の矢印ＦＲは、車両前方を示している。

図１に示されるように、荷重伝達部材２５の少なくとも上端水平部２５ｃの側方位置近傍では、前面３７ｂ及び後面３７ｃの横幅[lateral widths]が広くされており、上述した側方位置近傍のインナレインフォース３７の強度が高められている。また、前面３７ｂ及び後面３７ｃの横幅は、上述した側方位置近傍より下方で徐々に狭くされており、下方のサイドシル１１の近傍にはインナレインフォース３７は設けられていない。

次に、側突時の車体１の変形と、荷重伝達部材２５による荷重伝達とについて説明する。

センタピラー９周辺の車体１が側方から衝突荷重を受けると、図４に示されるように、センタピラー９やドアを含む側壁が車室３９へと移動される。この移動によってセンタピラー９（側壁）は荷重伝達部材２５（上端水平部２５ｃの端縁２５ｃ１）と当接し、荷重伝達部材２５はセンタピラー９（側壁）を介して衝撃荷重を受ける。

このとき、本実施形態の荷重伝達部材２５では、屈曲部２５ｄの両縁が凹曲縁２５ｅ及び凹曲縁２５ｆとして形成されており、外側の凹曲縁２５ｆへの衝突荷重（による応力）が集中する二等分線上と、内側の凹曲縁２５ｅへの衝突荷重（による応力）が集中する二等分線Ｙとは、屈曲部２５ｄ内で互いに交差する。このため、屈曲部２５ｄに応力が集中しやすく、傾斜部２５ｂの途中での座屈が抑制される。この結果、荷重伝達部材２５は、傾斜部２５ｂで座屈変形せずに、屈曲部２５ｄで曲げ変形し、荷重伝達部材２５のエネルギ吸収量が増大する。

屈曲部２５ｄの外側での応力分布は、図２の二点鎖線で示されるように、凹曲縁２５ｆの法線（二等分線Ｘ）方向に凹曲縁２５ｆから広がった波紋のような[like ripples spread from the concave edge 25f]パターンを示す。同様にして、屈曲部２５ｄの内側の応力分布も、図２の二点鎖線で示されるように、凹曲縁２５ｅの法線（二等分線Ｙ）方向に凹曲縁２５ｅから広がった波紋のようなパターンを示す。この際、屈曲部２５ｄの外側（凹曲縁２５ｆ）には引張応力が作用し、屈曲部２５ｄの内側（凹曲縁２５ｅ）には圧縮応力が作用する。

このように、衝撃荷重による応力は屈曲部２５ｄに集中し、傾斜部２５ｂの途中での座屈が抑制され、屈曲部２５ｄが曲がることで衝撃荷重（側突の運動エネルギ）が吸収される。屈曲部２５ｄに応力が集中しやすいが、外側の凹曲縁２５ｆが凹形状を有しているので、凸形状を有している場合に比較して、屈曲部２５ｄでの曲がりをある程度抑制しつつ傾斜部２５ｂで荷重を受ける時間を長くできる。

即ち、荷重伝達部材２５は、衝撃荷重を受けたときに屈曲部２５ｄで曲がることで、衝撃荷重を傾斜部２５ｂでより長い時間受ける。この結果、センタピラー９の車室３９への進入が抑制され、乗員Ｍが保護される。

また、上述したように、荷重伝達部材２５の水平部２５ａ及び傾斜部２５ｂを含む平面において、傾斜部２５ｂの上端水平部２５ｃ近傍（即ち、水平部２５ａに対して反対側端部）の幅ａよりも、傾斜部２５ｂの水平部２５ａ側の端部の幅ｂが狭くされている。このため、屈曲部２５ｄの剛性が、上方の傾斜部２５ｂの剛性よりも弱くなり、傾斜部２５ｂの途中での座屈が確実に抑制されると共に、屈曲部２５ｄの曲げ変形によって衝撃荷重（側突の運動エネルギ）を吸収することができる。

また、荷重伝達部材２５の下側縁２５ａ５が、シート５に着座した乗員Ｍの胸部よりも横方向外側に位置している。下側縁２５ａ５を含む水平部２５ａは、シートバックフレーム１９の下辺部１９ｂに固定されている。このため、水平部２５ａは、衝撃荷重を受けてもその変形は抑えられ、下側縁２５ａ５近傍で衝撃荷重に対抗する。この結果、荷重伝達部材２５によって乗員Ｍの胸部が保護される。

また、荷重伝達部材２５の外側の凹曲縁２５ｆは、水平部２５ａの横方向外端２５ａ４よりも外方の傾斜部２５ｂに形成されている。このため、荷重伝達部材２５は、屈曲部２５ｄでより確実に曲げ変形される。

上端水平部２５ｃは、車体１の側壁の一部であるセンタピラー９と当接して荷重を受ける、荷重伝達部材２５の荷重受け部である。上端水平部２５ｃは、センタピラー９が側方から衝突荷重を受けて車室３９へと移動されたときに、最もセンタピラー９に近い部位であり、センタピラー９の車室３９への移動に対抗する。即ち、上端水平部２５ｃは、センタピラー９が側方から衝撃荷重を受けて車室３９へと移動されたときの、センタピラー９の最大進入位置に対応する。従って、荷重伝達部材２５によって、センタピラー９の車室３９への進入がより効果的に抑制され、乗員Ｍが保護される。

なお、荷重伝達部材２５は、上述したように屈曲部２５ｄで曲げ変形して側突の運動エネルギを吸収しつつも（座屈することなく）、側突による衝撃荷重を、シートフレーム（シートバックフレーム１９及びシートクッションフレーム２１）を介して、センタトンネル３ａへと伝達させる。センタトンネル３ａに伝達された衝撃荷重（側突の運動エネルギ）は、さらに、反対側の車体側壁に伝達（分散）され、車体全体で吸収される。

日本国特許出願第２０１２−１０２９２０号（２０１２年４月２７日出願）の全ての内容は、ここに参照されることで本明細書に援用される。本発明の実施形態を参照することで上述のように本発明が説明されたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、請求の範囲に照らして決定される。

本発明の対側突荷重伝達構造は、シートバックフレームと、前記シートバックフレームに設けられた、側突による車体側壁の車室への移動時に前記車体側壁と当接して衝撃荷重を受ける荷重受け部材と、を備えており、前記荷重受け部材が、横に延びる水平部と、前記水平部の外端から斜め外側上方に向けて延設された傾斜部と、前記水平部と前記傾斜部との間に設けられた、内縁及び外縁が凹曲縁としてそれぞれ形成された屈曲部とを備えており、前記屈曲部の外側の前記凹曲縁の両端に連続する直線縁がなす角度の二等分線と前記屈曲部の内側の前記凹曲縁の両端に連続する直線縁がなす角度の二等分線とが、前記屈曲部内で互いに交差している、ことを特徴としている。なお、ここで、「外[outer (outward)]」とは、車体中心線から車体側壁への方向／車体中心線に対して車体側壁の側を意味する。即ち、「側突による車体側壁の車室への移動」は、車体側壁の内方への移動である。

図１に示されるように、車体１のフロアパネル３上には、シート５が、シートスライド機構７を介して取り付けられている。シート５は、シートスライド機構７上で、前後に移動可能である。シート５の横方向外側[laterally outer side]（図１中で左側）には、車体１の側壁[side wall]の一部であるセンタピラー[center pillar]９が、上下に延設されている。センタピラー９の前方にはフロントドアがあり、センタピラー９の後方にはリアドアやリアサイドパネルがある。

このとき、本実施形態の荷重伝達部材２５では、屈曲部２５ｄの両縁が凹曲縁２５ｅ及び凹曲縁２５ｆとして形成されており、外側の凹曲縁２５ｆへの衝突荷重（による応力）が集中する二等分線Ｘと、内側の凹曲縁２５ｅへの衝突荷重（による応力）が集中する二等分線Ｙとは、屈曲部２５ｄ内で互いに交差する。このため、屈曲部２５ｄに応力が集中しやすく、傾斜部２５ｂの途中での座屈が抑制される。この結果、荷重伝達部材２５は、傾斜部２５ｂで座屈変形せずに、屈曲部２５ｄで曲げ変形し、荷重伝達部材２５のエネルギ吸収量が増大する。

Claims (6)

1. 対側突荷重伝達構造であって、
   シートバックフレームと、
   前記シートバックに設けられた、側突による車体側壁の車室への移動時に前記車体側壁と当接して衝撃荷重を受ける荷重受け部材と、を備えており、
   前記荷重受け部材が、横に延びる水平部と、前記水平部の外端から斜め外側上方に向けて延設された傾斜部と、前記水平部と前記傾斜部との間に設けられた、内縁及び外縁が凹曲縁としてそれぞれ形成された屈曲部とを備えており、
   前記屈曲部の外側の前記凹曲縁の両端に連続する直線縁がなす角度の二等分線と前記屈曲部の内側の前記凹曲縁の両端に連続する直線縁がなす角度の二等分線とが、前記屈曲部内で互いに交差している、荷重伝達構造。
2. 請求項１に記載の荷重伝達構造であって、
   前記水平部及び前記傾斜部を含む平面において、前記傾斜部の前記水平部に対する反対側端部の幅よりも、前記傾斜部の前記水平部側端部の幅が狭くされている。
3. 請求項１又は２に記載の荷重伝達構造であって、
   前記水平部が、前記シートバックフレームの下部に固定され、
   前記傾斜部の前記反対側端部が、前記シートバックフレームの側部に固定され、
   前記水平部の外端が、前記シートバックフレームを備えるシートに着座した乗員の胸部よりも横方向外側に位置している。
4. 請求項３に記載の荷重伝達構造であって、
   前記荷重受け部材の外側の前記凹曲縁が、前記水平部の前記外端よりも外方の前記傾斜部に形成されている。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の荷重伝達構造であって、
   前記荷重受け部材の前記車体側壁と当接する荷重受け部が、側突によって前記車室へ移動する前記車体側壁に最も近い部位である。
6. 請求項１〜４の何れか一項に記載の荷重伝達構造であって、
   前記荷重受け部材の前記車体側壁と当接する荷重受け部が、前記荷重伝達構造において前記車体側壁に最も近い部位である。

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