JPWO2019176792A1 - Floor structure - Google Patents
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Abstract
ハット形状のサイドシルアウタと、ハット形状のサイドシルインナと、を有するサイドシルと、サイドシルインナに接合されたフロアパネルと、サイドシルインナの内方に配置された補強部材と、を備え、サイドシルアウタとサイドシルインナは、互いのフランジ部で接合され、サイドシルインナの天面部と縦壁部とのなす角θが85〜95度であり、フロアパネルは、サイドシルインナの上側縦壁部、または下側縦壁部に接合され、補強部材は、上端部が上側縦壁部に接合され、下端部が下側縦壁部に接合され、サイドシルインナの縦壁部の幅W1と、該縦壁部の板厚tとの比であるW1/tの値が42.9未満である、フロア構造。The side sill outer and the side sill inner are provided with a side sill having a hat-shaped side sill outer, a hat-shaped side sill inner, a floor panel joined to the side sill inner, and a reinforcing member arranged inside the side sill inner. Are joined by flanges to each other, and the angle θ between the top surface and vertical wall of the side sill inner is 85 to 95 degrees, and the floor panel is the upper vertical wall or lower vertical wall of the side sill inner. The upper end of the reinforcing member is joined to the upper vertical wall, the lower end is joined to the lower vertical wall, the width W1 of the vertical wall of the side silina and the plate thickness t of the vertical wall. Floor structure in which the value of W1 / t, which is the ratio of to, is less than 42.9.
Description
本発明は、自動車のフロア構造に関する。 The present invention relates to the floor structure of an automobile.
自動車のフロア構造は、例えばフロアパネル、サイドシル、フロアクロスメンバおよびその他補強部材等からなる。このようなフロア構造では、例えば自動車の側面衝突時、特にポール側面衝突時において、主にサイドシルの曲げ変形とフロアクロスメンバの圧潰変形により衝撃を吸収することで、乗員の生存空間を確保している。この時、フロアパネルには、乗員の生存空間の確保のために大変形しないこと、およびサイドシルからの荷重を支持することが求められる。 The floor structure of an automobile includes, for example, a floor panel, a side sill, a floor cross member, and other reinforcing members. In such a floor structure, for example, in a side collision of an automobile, especially in a side collision of a pole, the impact is absorbed mainly by bending deformation of the side sill and crushing deformation of the floor cross member to secure a living space for occupants. There is. At this time, the floor panel is required not to be significantly deformed in order to secure a living space for the occupants and to support the load from the side sill.
近年、電気自動車の航続距離を高めることを目的に、フロアパネルの下に大容量のバッテリーを搭載する車体レイアウトが採用され始めている。このようなレイアウトの車体では、ポール側面衝突時の電気安全の観点から、バッテリーが損傷しないよう、サイドシルの変形で確実に衝撃を吸収することが望まれる。そのため、サイドシルの変形時の耐荷重性能を高めなければならず、フロアパネルには、自身が大変形しないようサイドシルから伝達されるその高い荷重に耐えることが求められる。なお、フロアパネル等の部材は大変形することで部材に入力される荷重が大変形前より小さくなるが、本明細書においては部材が大変形する前の最大入力荷重を“耐力”と称す。 In recent years, a vehicle body layout in which a large-capacity battery is mounted under a floor panel has begun to be adopted for the purpose of increasing the cruising range of an electric vehicle. In a vehicle body having such a layout, from the viewpoint of electrical safety in the event of a side collision with a pole, it is desired that the side sill be deformed to reliably absorb the impact so that the battery is not damaged. Therefore, it is necessary to improve the load-bearing performance when the side sill is deformed, and the floor panel is required to withstand the high load transmitted from the side sill so as not to deform itself significantly. In addition, although the load input to the member due to the large deformation of the member such as the floor panel becomes smaller than that before the large deformation, in this specification, the maximum input load before the member is greatly deformed is referred to as "proof stress".
一方、電気自動車では、従来の自動車に対し、プロペラシャフトと呼ばれる駆動部品や排気管が不要になる。そのため、フロアパネルの車幅方向の中央部に設けられるトンネルと呼ばれる段差形状が不要となり、フロアパネルを略フラットな形状にすることができる。プレス成形等の加工の観点では、略フラットなフロアパネルは従来のフロアパネルに比べてエンボスなどの形状付与が容易になる。 On the other hand, in an electric vehicle, a drive component called a propeller shaft and an exhaust pipe are not required as compared with a conventional vehicle. Therefore, the step shape called a tunnel provided in the central portion of the floor panel in the vehicle width direction becomes unnecessary, and the floor panel can be made into a substantially flat shape. From the viewpoint of processing such as press molding, a substantially flat floor panel can be easily embossed or otherwise shaped as compared with a conventional floor panel.
従来のフロア構造として、特許文献1に記載されたものがある。特許文献1には、キャブオーバー型のキャブフロアの補強構造として、キャブフロアの前部の、車幅方向の中央部の下面に補強部材が接合された構造が開示されている。特許文献1のフロア構造は、補強部材の車幅方向端部のフランジ部が、補強部材の左右に配置されたアンダーフレームに当接した状態で接合されている。
As a conventional floor structure, there is one described in
フロア構造には耐力の向上が求められるが、特許文献1のフロア構造では、側面衝突の際に補強部材の車幅方向端部のフランジ部に局所的に荷重が入力され、その局所的な部分を介して荷重がキャブフロアに伝達されるため、荷重伝達効率が低い。
The floor structure is required to have improved proof stress, but in the floor structure of
また、従来のフロア構造として、例えば図1のようなフロアパネル102とサイドシル103とを有するフロア構造101がある。図1は車長方向Lに垂直な断面を示す図であり、サイドシル103は、ハット形状のサイドシルアウタ104と、ハット形状のサイドシルインナ105で構成されている。フロアパネル102の車幅方向Wの端部(以下、“幅方向端部”)にはフランジ部102aが形成され、フランジ部102aはサイドシルインナ105の天面部105aに接合されている。このようなフロア構造101の場合、例えばポール側面衝突試験でサイドシルアウタ104にポールが衝突すると、図2のようにサイドシルインナ105の車高方向Hの上側の縦壁部105b(以下、“上側縦壁部”)と、車高方向Hの下側の縦壁部105c(以下、“下側縦壁部”)が、断面の外側に開くようにして面外変形が生じる。このように面外変形しながらフロアパネル102に荷重が伝達される場合、荷重伝達効率が低下するだけでなく、フロアパネル102の面外変形が誘発され、耐力を十分に向上させることができない。
Further, as a conventional floor structure, for example, there is a
また、従来のフロア構造として、例えば図3のようなフロアパネル102とサイドシル103とを有するフロア構造101がある。図3は車長方向Lに垂直な断面を示す図であり、サイドシル103は、ハット形状のサイドシルアウタ104と、ハット形状のサイドシルインナ105で構成されている。フロアパネル102の幅方向端部はサイドシルインナ105の下側縦壁部105cに接合されている。このようなフロア構造101の場合、例えばポール側面衝突試験でサイドシルアウタ104にポールが衝突すると、図4のようにサイドシルインナ105の上側縦壁部105bと下側縦壁部105cが、断面の外側に開くようにして面外変形が生じる。このように面外変形しながらフロアパネル102に荷重が伝達される場合、荷重伝達効率が低下するだけでなく、フロアパネル102の面外変形が誘発され、耐力を十分に向上させることができない。
Further, as a conventional floor structure, for example, there is a
本発明は、従来技術が有するこのような課題に鑑みてなされたものであり、耐力が向上したフロア構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a floor structure having improved proof stress.
上記課題を解決するため、本発明者は、サイドシルからフロアパネルへ面内力で荷重を伝達するサイドシルとフロアパネルの取り付け構造、およびポール側面衝突時のサイドシルの断面変形挙動について鋭意検討し、以下の知見を以て本発明を完成した。すなわち、本発明者は、ハット形状のサイドシルインナの上側縦壁部または下側縦壁部にフロアパネルを接合し、上側縦壁部および下側縦壁部の面外変形を抑制する補強部材を設け、サイドシルインナの縦壁部の幅W1と、当該縦壁部の板厚tとの比であるW1/tの値を規定することにより上記課題を解決できることを見出した。In order to solve the above problems, the present inventor has diligently studied the mounting structure of the side sill and the floor panel that transmit the load from the side sill to the floor panel by in-plane force, and the cross-sectional deformation behavior of the side sill at the time of a pole side collision. The present invention was completed based on the findings. That is, the present inventor joins a floor panel to the upper vertical wall portion or the lower vertical wall portion of the hat-shaped side silina, and provides a reinforcing member that suppresses out-of-plane deformation of the upper vertical wall portion and the lower vertical wall portion. It has been found that the above problem can be solved by defining the value of W 1 / t, which is the ratio of the width W 1 of the vertical wall portion of the side silly inner to the plate thickness t of the vertical wall portion.
したがって、上記課題を解決する本発明の一態様は、フロア構造であって、サイドシルアウタと、サイドシルインナと、を有するサイドシルと、前記サイドシルインナに接合されたフロアパネルと、前記サイドシルインナの内方に配置された補強部材と、を備え、前記サイドシルアウタは、車長方向に垂直な断面がハット形状であって、天面部と、前記天面部から車幅方向の車内側に延伸する縦壁部と、車高方向に延伸するフランジ部と、を有し、前記サイドシルインナは、車長方向に垂直な断面がハット形状であって、天面部と、前記天面部から車幅方向の車外側に延伸する縦壁部と、車高方向に延伸するフランジ部と、を有し、前記サイドシルアウタと前記サイドシルインナは、互いの前記フランジ部で接合され、前記サイドシルインナの前記天面部と前記サイドシルインナの前記縦壁部とのなす角θが85〜95度であり、前記フロアパネルは、前記サイドシルインナの車高方向上側にある前記縦壁部である上側縦壁部、または前記サイドシルインナの車高方向下側にある前記縦壁部である下側縦壁部に接合され、前記補強部材は、上端部が前記サイドシルインナの前記上側縦壁部に接合され、下端部が前記サイドシルインナの前記下側縦壁部に接合され、前記サイドシルインナの前記縦壁部の幅W1と、該縦壁部の板厚tとの比であるW1/tの値が42.9未満であることを特徴としている。 Therefore, one aspect of the present invention for solving the above problems is a floor structure, in which a side sill having a side sill outer and a side sill inner, a floor panel joined to the side sill inner, and an inner side of the side sill inner. The side sill outer has a hat-shaped cross section perpendicular to the vehicle length direction, and has a top surface portion and a vertical wall portion extending from the top surface portion to the inside of the vehicle in the vehicle width direction. The side sill inner has a hat-shaped cross section perpendicular to the vehicle length direction, and has a top surface portion and a flange portion extending in the vehicle height direction from the top surface portion to the outside of the vehicle in the vehicle width direction. It has a vertical wall portion to be extended and a flange portion to be extended in the vehicle height direction, and the side sill outer and the side sill inner are joined by the flange portions of each other, and the top surface portion of the side sill inner and the side sill inner. The angle θ formed by the vertical wall portion is 85 to 95 degrees, and the floor panel is the upper vertical wall portion, which is the vertical wall portion on the upper side in the vehicle height direction of the side sill inner, or the vehicle of the side sill inner. The reinforcing member is joined to the lower vertical wall portion which is the vertical wall portion on the lower side in the high direction, and the upper end portion of the reinforcing member is joined to the upper vertical wall portion of the side sill inner and the lower end portion of the side sill inner. The value of W 1 / t, which is the ratio of the width W 1 of the vertical wall portion of the side siliner to the plate thickness t of the vertical wall portion, which is joined to the lower vertical wall portion, is less than 42.9. It is characterized by.
また、別の観点による本発明の一態様は、フロア構造であって、サイドシルアウタと、サイドシルインナと、を有するサイドシルと、前記サイドシルインナに接合されたフロアパネルと、前記サイドシルアウタと前記サイドシルインナの間に配置された補強部材と、を備え、前記サイドシルアウタは、車長方向に垂直な断面がハット形状であって、天面部と、前記天面部から車幅方向の車内側に延伸する縦壁部と、車高方向に延伸するフランジ部と、を有し、前記サイドシルインナは、車長方向に垂直な断面がハット形状であって、天面部と、前記天面部から車幅方向の車外側に延伸する縦壁部と、車高方向に延伸するフランジ部と、を有し、前記サイドシルインナの前記天面部と前記サイドシルインナの前記縦壁部とのなす角θが85〜95度であり、前記フロアパネルは、前記サイドシルインナの車高方向上側にある前記縦壁部である上側縦壁部、または前記サイドシルインナの車高方向下側にある前記縦壁部である下側縦壁部に接合され、前記サイドシルアウタの前記フランジ部と、前記補強部材と、前記サイドシルインナの前記フランジ部とが互いに接合され、前記サイドシルインナの前記縦壁部の幅W1と、該縦壁部の板厚tとの比であるW1/tの値が35.7未満であることを特徴としている。Further, one aspect of the present invention from another viewpoint is a floor structure, in which a side sill having a side sill outer and a side sill inner, a floor panel joined to the side sill inner, and the side sill outer and the side sill inner. The side sill outer has a hat-shaped cross section perpendicular to the vehicle length direction, and has a top surface portion and a vertical portion extending from the top surface portion to the inside of the vehicle in the vehicle width direction. The side sill inner has a wall portion and a flange portion extending in the vehicle height direction, and the side sill inner has a hat-shaped cross section perpendicular to the vehicle length direction, and has a top surface portion and a vehicle in the vehicle width direction from the top surface portion. It has a vertical wall portion extending outward and a flange portion extending in the vehicle height direction, and the angle θ formed by the top surface portion of the side sill inner and the vertical wall portion of the side sill inner is 85 to 95 degrees. Yes, the floor panel is an upper vertical wall portion which is the vertical wall portion on the upper side in the vehicle height direction of the side sil inner, or a lower vertical wall portion which is the vertical wall portion on the lower side in the vehicle height direction of the side sil inner. The flange portion of the side sill outer, the reinforcing member, and the flange portion of the side sill inner are joined to each other, the width W 1 of the vertical wall portion of the side sill inner, and the vertical wall portion. The value of W 1 / t, which is the ratio of the thickness to the plate thickness t, is less than 35.7.
本発明によれば、耐力が向上したフロア構造を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a floor structure having improved yield strength.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present specification and the drawings, elements having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals to omit duplicate description.
<第1実施形態>
図5に示すように第1実施形態のフロア構造1は、フロアパネル2とサイドシル3で構成されている。サイドシル3は、サイドシルアウタ4と、サイドシルインナ5で構成されている。<First Embodiment>
As shown in FIG. 5, the
サイドシルアウタ4は、車長方向Lに垂直な断面がハット形状の部材であり、車高方向Hに延伸する天面部4aと、天面部4aの車高方向Hの上端部から車幅方向Wの車内側に延伸する上側縦壁部4bと、天面部4aの車高方向Hの下端部から車幅方向Wの車内側に延伸する下側縦壁部4cと、上側縦壁部4bの先端部から車高方向Hの上方に延伸するフランジ部4dと、下側縦壁部4cの先端部から車高方向Hの下方に延伸するフランジ部4eとを有している。
The side sill outer 4 is a member having a hat-shaped cross section perpendicular to the vehicle length direction L, and has a
サイドシルインナ5は、車長方向Lに垂直な断面がハット形状の部材であり、車高方向Hに延伸する天面部5aと、天面部5aの車高方向Hの上端部から車幅方向Wの車外側に延伸する上側縦壁部5bと、天面部5aの車高方向Hの下端部から車幅方向Wの車外側に延伸する下側縦壁部5cと、上側縦壁部5bの先端部から車高方向Hの上方に延伸するフランジ部5dと、下側縦壁部5cの先端部から車高方向Hの下方に延伸するフランジ部5eとを有している。
The side sill inner 5 is a member having a hat-shaped cross section perpendicular to the vehicle length direction L, and has a
サイドシルアウタ4とサイドシルインナ5は、フランジ部4dとフランジ部5d、およびフランジ部4eとフランジ部5eとがそれぞれスポット溶接されることで接合されている。なお、サイドシルアウタ4のハット形状、およびサイドシルインナ5のハット形状には、例えば縦壁部が天面部に対して傾斜した略ハット形状も含まれる。サイドシルインナ5の天面部5aと縦壁部5b、5cのなす角θは85〜95度となっている。角θが85度未満の場合、フロアパネル2に発生する、サイドシル3を断面内側に変形させるモーメントが大きくなる。これにより、せん断力による変形、すなわち面内変形による荷重伝達の効果が小さくなり、フロアパネル2への荷重伝達効率が低下する。角θは、87度以上であることが好ましく、これによりフロアパネル2に発生する、サイドシル3を断面内側に変形させるモーメントを抑制する効果を高めることができる。一方、角θが95度を超える場合、フロアパネル2に発生する、サイドシル3を断面外側に変形させるモーメントが大きくなる。これにより、せん断力による変形、すなわち面内変形による荷重伝達の効果が小さくなり、フロアパネル2への荷重伝達効率が低下する。角θは、93度以下であることが好ましく、これによりフロアパネル2に発生する、サイドシル3を断面外側に変形させるモーメントを抑制する効果を高めることができる。
The side sill outer 4 and the side sill inner 5 are joined by spot welding the
第1実施形態においては、サイドシルインナ5の内方に補強部材6が設けられている。補強部材6は、車長方向Lに垂直な断面がC字形状の部材であり、平面部6aと、平面部6aの両端部に形成されたフランジ部6b、6cとを有している。第1実施形態では、補強部材6の平面部6aがサイドシルインナ5の天面部5aに平行で、フランジ部6bおよびフランジ部6cが車幅方向Wの車外側に延伸する向きで補強部材6が配置されている。
In the first embodiment, the reinforcing
補強部材6のフランジ部6bはサイドシルインナ5の上側縦壁部5bの内面に接し、補強部材6のフランジ部6cはサイドシルインナ5の下側縦壁部5cの内面に接している。そして、フロアパネル2は、幅方向端部がサイドシルインナ5の下側縦壁部5cの外面に接している。すなわち、サイドシルインナ5の下側縦壁部5cにおいては、内面に補強部材6のフランジ部6cが接し、外面にフロアパネル2の幅方向端部が接しており、この状態で例えばスポット溶接によって各部材が接合されている。また、補強部材6のフランジ部6bはサイドシルインナ5の上側縦壁部5bに例えばスポット溶接によって接合されている。これにより、第1実施形態の補強部材6は上側縦壁部5bと下側縦壁部5cに掛け渡されるようにしてサイドシルインナ5に固定されている。
The
第1実施形態のフロア構造1は以上のように構成されている。このようなフロア構造1において、例えばポール側面衝突試験でサイドシルアウタ4にポールが衝突すると、サイドシルインナ5の下側縦壁部5cを介してフロアパネル2に荷重が伝達される。ポール側突時には、サイドシルインナ5の上側縦壁部5bと下側縦壁部5cが、断面の外側に開くように、または断面の内側に倒れこむように面外変形しようとするが、第1実施形態のフロア構造1においては、補強部材6が上側縦壁部5bと下側縦壁部5cとの間に架け渡された状態で接合されているため、サイドシルインナ5の上側縦壁部5bと下側縦壁部5cが、断面の外側に開くように変形した場合、補強部材6は引っ張られ、補強部材6に張力が発生する。一方、サイドシルインナ5の上側縦壁部5bと下側縦壁部5cが、断面の内側に倒れこむように変形した場合、補強部材6は圧縮され、補強部材6に圧縮力が発生する。これらの張力または圧縮力が、上側縦壁部5bと下側縦壁部5cの面外変形に対する抵抗力となり、図6のようにフロアパネル2が接合された下側縦壁部5cの面外変形が抑制される。これにより、フロアパネル2に伝達される荷重が下側縦壁部5cのせん断変形、すなわち面内変形による伝達となり、フロアパネル2への荷重伝達効率が向上する。その結果、フロア構造1としての耐力を向上させることができる。
The
このような面外変形を抑制する効果を得るためには、サイドシルインナ5の縦壁部5b、5cの幅W1(天面部5aからフランジ部5d、5eまでの車幅方向Wの長さ)と、縦壁部5b、5cの板厚tとのバランスが重要である。第1実施形態においては、その縦壁部5b、5cの幅W1と板厚tとの比であるW1/tの値が42.9未満となっており、この条件を満たすフロア構造1であれば、縦壁部5b、5cの面外変形を抑制することが可能となる。その効果をさらに高めるためには、W1/tが40以下であることが好ましく、30以下であることがより好ましい。W1/tの下限値は、サイドシルインナ5の成形性や、縦壁部5b、5cとフロアパネル2の溶接しろ確保の観点から適宜定まるが、W1/tは7.5以上であることが好ましい。また、サイドシルインナ5と補強部材6をスポット溶接で接合する場合、スポット打点のスペースを十分に確保するために縦壁部5b、5cの幅W1は15mm以上であることが好ましい。In order to obtain the effect of suppressing such out-of-plane deformation, the width W 1 of the
なお、補強部材6は、上端部がサイドシルインナ5の上側縦壁部5bの内面に接合され、下端部が下側縦壁部5cの内面に接合されていれば、その形状は特に限定されない。一方で、側面衝突時に生じる補強部材6の張力を高めるには、補強部材6が緩みのない形状、すなわち最短距離で上側縦壁部5bと下側縦壁部5cが架け渡されるような形状であることが好ましい。
The shape of the reinforcing
また、第1実施形態においては、補強部材6のフランジ部6bおよびフランジ部6cが車幅方向Wの車外側に延伸する向きで補強部材6が配置されているが、フランジ部6bおよびフランジ部6cが車幅方向Wの車内側に延伸する向きで配置されていても良い。一方で、第1実施形態のようにフランジ部6bおよびフランジ部6cが車幅方向Wの車外側に延伸する向きで配置されていれば、ガンで挟み込むスポット溶接が可能となるため、スポット溶接作業が容易になる。
Further, in the first embodiment, the reinforcing
<第2実施形態>
図7に示すように第2実施形態のフロア構造1では、補強部材6が平板部材で構成され、補強部材6はサイドシルアウタ4とサイドシルインナ5との間に配置されている。サイドシルアウタ4のフランジ部4dとサイドシルインナ5のフランジ部5dは、補強部材6が間に挟み込まれた状態で例えばスポット溶接で接合されている。同様に、サイドシルアウタ4のフランジ部4eとサイドシルインナ5のフランジ部5eも、補強部材6が間に挟み込まれた状態で例えばスポット溶接で接合されている。このように、第2実施形態のフロア構造1においては、スポット溶接でサイドシルアウタ4とサイドシルインナ5を接合する際に、同時に補強部材6を接合することが可能となる。これにより、溶接箇所を少なくすることができ、生産性を向上させることができる。<Second Embodiment>
As shown in FIG. 7, in the
また、第2実施形態では、サイドシルインナ5の縦壁部5b、5cの幅W1と板厚tとの比であるW1/tの値が35.7未満となっている。このようなフロア構造1によれば、側面衝突の際のサイドシルインナ5の上側縦壁部5bと下側縦壁部5cに生じる断面外側に開く面外変形、および断面内側に閉じる面外変形を抑えることができる。なお、第2実施形態のように補強部材6がサイドシルアウタ4とサイドシルインナ5に挟まれるフロア構造1の場合、面外変形をさらに抑制するという観点ではW1/tが32以下であることが好ましい。W1/tの下限値は、サイドシルインナ5の成形性や、縦壁部5b、5cとフロアパネル2の溶接しろ確保の観点から適宜定まるが、W1/tは7.5以上であることが好ましい。Further, in the second embodiment, the value of W 1 / t, which is the ratio of the width W 1 of the
<第3実施形態>
図8に示すように第3実施形態のフロア構造1では、サイドシルアウタ4とサイドシルインナ5との間にセンターピラーインナ7が配置されている。サイドシルアウタ4のフランジ部4dとサイドシルインナ5のフランジ部5dは、センターピラーインナ7が間に挟み込まれた状態で例えばスポット溶接で接合されている。同様に、サイドシルアウタ4のフランジ部4eとサイドシルインナ5のフランジ部5eも、センターピラーインナ7が間に挟み込まれた状態で例えばスポット溶接で接合されている。このように、第3実施形態ではセンターピラーインナ7が、第2実施形態の補強部材6としての役割も担っている。すなわち、第3実施形態のフロア構造1では、車体製造に使用される部品点数を削減することができると共に、第2実施形態のフロア構造1のように溶接箇所を少なくすることが可能となる。<Third Embodiment>
As shown in FIG. 8, in the
また、第3実施形態では、サイドシルインナ5の縦壁部5b、5cの幅W1と板厚tとの比であるW1/tの値が35.7未満となっている。このようなフロア構造1によれば、側面衝突の際のサイドシルインナ5の上側縦壁部5bと下側縦壁部5cに生じる断面外側に開く面外変形、および断面内側に閉じる面外変形を抑えることができる。なお、第3実施形態のようにセンターピラーインナ7がサイドシルアウタ4とサイドシルインナ5に挟まれるフロア構造1の場合、面外変形をさらに抑制するという観点ではW1/tが32以下であることが好ましい。W1/tの下限値は、サイドシルインナ5の成形性や、縦壁部5b、5cとフロアパネル2の溶接しろ確保の観点から適宜定まるが、W1/tは7.5以上であることが好ましい。Further, in the third embodiment, the value of W 1 / t, which is the ratio of the width W 1 of the
<第4実施形態>
第1〜第3実施形態では、サイドシル3の構造によって耐力を向上させるフロア構造1について説明したが、第4実施形態では、フロアパネル2の形状によって耐力の質量効率を向上させるフロア構造1について説明する。<Fourth Embodiment>
In the first to third embodiments, the
図9〜図11に示すように第4実施形態のフロアパネル2は、周期的に形成された凸部10と、底面部11と、凸部10と底面部11とを繋ぐ角部である稜線部12とを有した波形状となっている。第4実施形態におけるフロアパネル2の凸部10は、天面部10aと、天面部10aの両端部から車高方向Hに延伸する側壁部10bと、天面部10aと側壁部10bとを繋ぐ角部である稜線部10cとを有した形状となっている。稜線部10c、12は車幅方向Wに平行となっている。すなわち、凸部10の長手方向は車幅方向Wに平行となっている。また、第4実施形態のフロアパネル2においては、天面部10aと底面部11の車長方向Lの長さが互いに同一となっている。このような波形状のフロアパネル2は、例えばロールによる転写またはプレス成形によって平板に形状が付与されることで製造される。
As shown in FIGS. 9 to 11, the
図12に示すように第4実施形態のフロア構造1は、サイドシル3の構造および補強部材6の配置が第1実施形態のフロア構造1(図5)と同様であり、縦壁部5b、5cの幅W1と板厚tとの比であるW1/tの値は42.9未満となっている。フロアパネル2の幅方向端部においては、凸部10の天面部10aがサイドシルインナ5の下側縦壁部5cに接合されている。なお、フロアパネル2の天面部10aと下側縦壁部5cの接合をスポット溶接で行う場合、スポット打点のスペースを十分に確保するために、天面部10aの車長方向Lの長さは15mm以上であることが好ましい。As shown in FIG. 12, in the
第4実施形態のフロア構造1は以上のように構成されている。ここで、フロアパネル2の波形状部の底面部11から天面部10aまでの高さをhと定義し、波形状部の凸部10の周期をCと定義する。本明細書における“凸部の周期”とは、凸部10と底面部11との境界位置から、当該凸部10の隣にある凸部10と底面部11との境界位置までの間隔を意味する。第4実施形態の凸部10の形状の場合、周期Cは、隣り合う凸部10のうち、第1の凸部10の側壁部10bから第2の凸部10の側壁部10bまでの間隔である。また、図13のように、例えば凸部10の側壁部10bが天面部10aに対して傾斜している場合、周期Cは、第1の凸部10の側壁部10bの内側の面P1と、底面部11の下面P2との交線から、第2の凸部10の側壁部10bの内側の面P1と、底面部11の下面P2との交線までの間隔である。The
第4実施形態のフロア構造においては、例えば自動車の側面衝突の際にフロアパネル2の天面部10aおよび底面部11に面外変形が生じるが、周期Cが小さくなるほど、各天面部10aおよび各底面部11の車長方向Lの長さが短くなる。これにより、各天面部10aおよび各底面部11において曲げ変形が生じ得るスパンが短くなり、面外変形が起こりにくくなる。その結果、フロアパネル2の耐力が向上する。凸部10の周期Cは15〜200mmであることが好ましい。一方、凸部10の高さhに関しては、高さhが高くなるほど、車長方向Lを回転軸とする曲げ変形に対する曲げ剛性が高まるため、フロアパネル2の耐力が向上しやすくなる。その結果、フロア構造1の耐力を向上させることができる。凸部10の高さhは2〜20mmであることが好ましい。
In the floor structure of the fourth embodiment, for example, in the case of a side collision of an automobile, out-of-plane deformation occurs in the
ところで、周期Cを小さくすると共に高さhを高くすると、その分、フロアパネル2を製造する際の材料使用量が多くなり、フロアパネル2の質量が増加する。したがって、耐力確保と軽量化の両立という観点においては、周期Cと高さhのバランスが重要である。この点について、第4実施形態のフロアパネル2においては、C/√hが60未満となるように波形状部が形成されている。C/√hが60未満となるフロアパネル2は、C/√hが60以上のフロアパネルに対して耐力の質量効率が向上する。すなわち、第4実施形態のフロア構造1によれば、サイドシル構造によって耐力を向上させることができると共に、サイドシルインナ5に接合されるフロアパネル2が、C/√hが60未満となる波形状部を有していることにより、耐力の質量効率も向上する。質量効率向上の効果をさらに高めるためには、C/√hが55以下であることが好ましく、25以下であることがより好ましい。また、その効果をさらに高めるためには、フロアパネルは、引張強度が780MPa以上の鋼板であることが好ましい。
By the way, when the period C is reduced and the height h is increased, the amount of material used in manufacturing the
また、第4実施形態のようなフロア構造1によれば、フロアパネル2を閉断面構造としなくても十分な耐力を発揮し得るため、クロスメンバ等の補強部材を設けずにフロア構造を構成することも可能となる。これにより室内空間またはバッテリー搭載空間を拡大することも可能となる。ただし、耐力向上の観点においては、第4実施形態のようなフロア構造1にさらにクロスメンバ等の補強部材を設けることで、フロア構造1としての耐力をさらに高めることも可能である。
Further, according to the
また、図12では、第1実施形態のフロア構造1のフロアパネル2が波形状部を有する例について示されているが、第2実施形態や第3実施形態のようなフロア構造1のフロアパネル2が波形状部を有していてもよい。いずれの場合であっても、C/√hが60未満となる波形状部がフロアパネルに設けられていれば、耐力の質量効率を向上させることができる。
Further, although FIG. 12 shows an example in which the
なお、C/√hの下限は特に限定されない。例えばフロアパネル2の成形性の観点から周期Cの下限が制約されたり、室内空間またはバッテリー搭載空間の確保の観点から高さhの上限が制約されてC/√hの下限が適宜定まるが、C/√hは3.34以上であることが好ましい。
The lower limit of C / √h is not particularly limited. For example, the lower limit of the period C is restricted from the viewpoint of moldability of the
フロアパネル2は、車長方向Lの全域にわたって波形状でなくても良く、車長方向Lにおける一部の区間のみ波形状であっても良い。そのようなフロア構造あっても、フロアパネル2の、波形状が付与された部分においてC/√hが60未満であれば、耐力の質量効率が向上する。この場合もC/√hは55以下であることが好ましく、25以下であることがより好ましい。車長方向Lの一部の区間のみが波形状である場合、その波形状部の範囲は、例えばポール側面衝突試験におけるポールの衝突位置を中心として車長方向Lの前方に200mm以上、かつ後方に200mm以上であることが好ましい。なお、フロアパネル2の車長方向Lの全域にわたって波形状を付与することで、側面衝突時に荷重の入力位置に関わらず、高い耐力を発揮することができ、ロバスト性に優れたフロア構造とすることができる。
The
フロアパネル2は、車幅方向Wの全域にわたって波形状でなくても良く、幅方向端部のみが波形状であっても良い。そのようなフロア構造であっても、幅方向端部の波形状が付与された部分においてC/√hが60未満であれば、耐力の質量効率が向上する。この場合もC/√hは55以下であることが好ましく、25以下であることがより好ましい。なお、幅方向端部のみが波形状である場合、その波形状部の範囲は、フロアパネル2の車幅方向Wの端点を起点として、フロアパネル2の幅(車体の一方のサイドシルから他方のサイドシルまでの車幅方向Wの長さ)の1/4以上であることが好ましい。
The
図14に示すようにフロアパネル2の凸部10の周期Cは一定でなくても良い。この場合の“周期C”は各凸部10の周期Cの平均値となる。例えば図14のように周期が互いに異なる凸部10が4つ設けられている場合に、第1の凸部10の周期を“C1”、第1の凸部10の隣に位置する第2の凸部10の周期を“C2”、第2の凸部10の隣に位置する第3の凸部の周期を“C3”とすると、本明細書における周期Cは(C1+C2+C3)/3で算出される値である。このように周期Cが一定でないフロア構造であっても、波形状が付与された部分においてC/√hが60未満であれば、耐力の質量効率が向上する。この場合もC/√hは55以下であることが好ましく、25以下であることがより好ましい。なお、周期Cが一定でない場合、車長方向Lの全域にわたってC/√hが60未満でなくても良い。例えば、フロアパネル2が車長方向Lの全域にわたって波形状であったとしても、車長方向Lの一部の区間の平均周期であるCと高さhとを用いたC/√hの値が60未満であれば、当該区間においては耐力の質量効率が向上する。したがって、当該区間に着目すれば、C/√hが60未満であるフロア構造となるため、本発明に係るフロア構造の一例であると言える。As shown in FIG. 14, the period C of the
図15に示すようにフロアパネル2の凸部10の高さhは一定でなくても良い。この場合の“高さh”は各凸部10の高さhの平均値となる。例えば図15のように高さが互いに異なる凸部10が4つ設けられている場合に、第1の凸部10の高さを“h1”、第1の凸部10の隣に位置する第2の凸部10の高さを“h2”、第2の凸部10の隣に位置する第3の凸部の高さを“h3”とすると、本明細書における高さhは(h1+h2+h3)/3で算出される値である。このように高さhが一定でないフロア構造であっても、波形状が付与された部分においてC/√hが60未満であれば、耐力の質量効率が向上する。この場合もC/√hは55以下であることが好ましく、25以下であることがより好ましい。なお、高さhが一定でない場合、車長方向Lの全域にわたってC/√hが60未満でなくても良い。例えば、フロアパネル2が車長方向Lの全域にわたって波形状であったとしても、車長方向Lの一部の区間の高さhの平均値と周期Cとを用いたC/√hの値が60未満であれば、当該区間においては耐力の質量効率が向上する。したがって、当該区間に着目すれば、C/√hが60未満であるフロア構造となるため、本発明に係るフロア構造の一例であると言える。As shown in FIG. 15, the height h of the
また、図16に示すようにフロアパネル2の凸部10の周期Cと高さhがそれぞれ一定でなくても良い。この場合の“周期C”は図14の場合と同様に各凸部10の周期Cの平均値となり、“高さh”は図15の場合と同様に各凸部10の高さhの平均値となる。例えば図16のように周期が互いに異なり、かつ、高さが互いに異なる凸部10が4つ設けられている場合、周期Cは(C1+C2+C3)/3で算出され、高さhは(h1+h2+h3)/3で算出される。このように周期Cと高さhがそれぞれ一定でないフロア構造であっても、波形状が付与された部分においてC/√hが60未満であれば、耐力の質量効率が向上する。この場合もC/√hは55以下であることが好ましく、25以下であることがより好ましい。なお、周期Cと高さhがそれぞれ一定でない場合、車長方向Lの全域にわたってC/√hが60未満でなくても良い。例えば、フロアパネル2が車長方向Lの全域にわたって波形状であったとしても、車長方向Lの一部の区間の平均周期であるCと、当該区間の平均高さであるhとを用いたC/√hの値が60未満であれば、当該区間においては耐力の質量効率が向上する。したがって、当該区間に着目すれば、C/√hが60未満であるフロア構造となるため、本発明に係るフロア構造の一例であると言える。Further, as shown in FIG. 16, the period C and the height h of the
フロアパネル2の凸部10の高さhが車幅方向Wの位置によって異なっていても良い。この場合の“高さh”は車幅方向Wの位置でそれぞれ異なる各高さの平均値である。そのようなフロア構造であっても、波形状が付与された部分においてC/√hが60未満であれば、耐力の質量効率が向上する。この場合もC/√hは55以下であることが好ましく、25以下であることがより好ましい。なお、凸部10の高さhが車幅方向Wの位置によって異なっている場合、車幅方向Wの全域にわたってC/√hが60未満でなくても良く、幅方向端部においてのみC/√hが60未満であれば、フロアパネル2の耐力は向上する。この場合のC/√hが60未満となる範囲は、フロアパネル2の車幅方向Wの端点を起点として、フロアパネル2の幅(車体の一方のサイドシルから他方のサイドシルまでの車幅方向Wの長さ)の1/4以上であることが好ましい。
The height h of the
以上の説明では、フロアパネル2の凸部10が天面部10aと、側壁部10bと、稜線部10cで構成されるものとしたが、凸部10の形状は特に限定されず、例えば凸部10の長手方向に垂直な断面の形状が円形状であっても良い。この場合の“高さh”は底面部11から凸部10の最も離れた位置までの高さである。そのようなフロア構造であっても、波形状が付与された部分においてC/√hが60未満であれば、耐力の質量効率が向上する。この場合もC/√hは55以下であることが好ましく、25以下であることがより好ましい。
In the above description, the
また、以上の説明では、フロアパネル2の稜線部10c、12を車幅方向Wに平行とし、側面衝突に対応したフロア構造としたが、稜線部10c、12をフロアパネル2の車長方向Lに平行とし、前面衝突または後面衝突に対応したフロア構造としても良い。そのようなフロア構造であっても、波形状が付与された部分においてC/√hが60未満であれば、耐力の質量効率が向上する。この場合もC/√hは55以下であることが好ましく、25以下であることがより好ましい。
Further, in the above description, the
稜線部10c、12が車長方向Lに平行である場合も、フロアパネル2は、車幅方向Wの全域にわたって波形状でなくても良く、車幅方向Wにおける一部の区間のみ波形状であっても良い。そのようなフロア構造あっても、フロアパネル2の、波形状が付与された部分においてC/√hが60未満であれば、耐力の質量効率が向上する。この場合もC/√hは55以下であることが好ましく、25以下であることがより好ましい。車幅方向Wの一部の区間のみが波形状である場合、その波形状部の範囲は、例えばフロアパネル2の車幅方向Wにおける中心位置から、車幅方向Wの右方に200mm以上、かつ左方に200mm以上であることが好ましい。
Even when the
稜線部10c、12が車長方向Lに平行である場合も、フロアパネル2は、車長方向Lの全域にわたって波形状でなくても良く、車長方向Lの端部(以下、“長手方向端部”)のみが波形状であっても良い。そのようなフロア構造であっても、長手方向端部の波形状が付与された部分においてC/√hが60未満であれば、耐力の質量効率が向上する。この場合もC/√hは55以下であることが好ましく、25以下であることがより好ましい。なお、長手方向端部のみが波形状である場合、その波形状部の範囲は、フロアパネル2の車長方向Lの端点を起点として、フロアパネル2の前端から後端までの長さの1/4以上であることが好ましい。
Even when the
稜線部10c、12が車長方向Lに平行である場合も、フロアパネル2の凸部10の周期Cは一定でなくても良い。この場合の“周期C”は各凸部10の周期Cの平均値となる。そのようなフロア構造であっても、波形状が付与された部分においてC/√hが60未満であれば、耐力の質量効率が向上する。この場合もC/√hは55以下であることが好ましく、25以下であることがより好ましい。なお、周期Cが一定でない場合、車幅方向Wの全域にわたってC/√hが60未満でなくても良い。例えば、フロアパネル2が車幅方向Wの全域にわたって波形状であったとしても、車幅方向Wの一部の区間の平均周期であるCと高さhとを用いたC/√hの値が60未満であれば、当該区間においては耐力の質量効率が向上する。したがって、当該区間に着目すれば、C/√hが60未満であるフロア構造となるため、本発明に係るフロア構造の一例であると言える。
Even when the
稜線部10c、12が車長方向Lに平行である場合も、フロアパネル2の凸部10の高さhは一定でなくても良い。この場合の“高さh”は各凸部10の高さhの平均値となる。そのようなフロア構造であっても、波形状が付与された部分においてC/√hが60未満であれば、耐力の質量効率が向上する。この場合もC/√hは55以下であることが好ましく、25以下であることがより好ましい。なお、高さhが一定でない場合、車幅方向Wの全域にわたってC/√hが60未満でなくても良い。例えば、フロアパネル2が車幅方向Wの全域にわたって波形状であったとしても、車幅方向Wの一部の区間の高さhの平均値と周期Cとを用いたC/√hの値が60未満であれば、当該区間においては耐力の質量効率が向上する。したがって、当該区間に着目すれば、C/√hが60未満であるフロア構造となるため、本発明に係るフロア構造の一例であると言える。
Even when the
稜線部10c、12が車長方向Lに平行である場合も、フロアパネル2の凸部10の周期Cと高さhがそれぞれ一定でなくても良い。この場合の“周期C”は各凸部10の周期Cの平均値となり、“高さh”は各凸部10の高さhの平均値となる。そのようなフロア構造であっても、波形状が付与された部分においてC/√hが60未満であれば、耐力の質量効率が向上する。この場合もC/√hは55以下であることが好ましく、25以下であることがより好ましい。なお、周期Cと高さhがそれぞれ一定でない場合、車幅方向Wの全域にわたってC/√hが60未満でなくても良い。例えば、フロアパネル2が車幅方向Wの全域にわたって波形状であったとしても、車幅方向Wの一部の区間の平均周期であるCと、当該区間の平均高さであるhとを用いたC/√hの値が60未満であれば、当該区間においては耐力の質量効率が向上する。したがって、当該区間に着目すれば、C/√hが60未満であるフロア構造となるため、本発明に係るフロア構造の一例であると言える。
Even when the
稜線部10c、12が車長方向Lに平行である場合も、フロアパネル2の凸部10の高さhが車長方向Lの位置によって異なっていても良い。この場合の“高さh”は車長方向Lの位置でそれぞれ異なる各高さの平均値である。そのようなフロア構造であっても、波形状が付与された部分においてC/√hが60未満であれば、耐力の質量効率が向上する。この場合もC/√hは55以下であることが好ましく、25以下であることがより好ましい。なお、凸部10の高さhが車長方向Lの位置によって異なっている場合、車長方向Lの全域にわたってC/√hが60未満でなくても良く、長手方向端部においてのみC/√hが60未満であれば、フロアパネル2の耐力は向上する。この場合のC/√hが60未満となる範囲は、フロアパネル2の車長方向Lの端点を起点として、フロアパネル2の前端から後端までの長さの1/4以上であることが好ましい。
Even when the
以上、本発明の実施形態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、特許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。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such examples. It is clear that a person skilled in the art can come up with various modifications or modifications within the scope of the technical idea described in the claims, and of course, the technical scope of the present invention also includes them. It is understood that it belongs to.
例えば上記実施形態では、フロアパネル2がサイドシルインナ5の下側縦壁部5cに接合されていたが、上側縦壁部5bに接合されていても良い。この場合も、例えば上記の第1〜第4実施形態のように補強部材6が設けられることで、サイドシルインナ5の上側縦壁部5bと下側縦壁部5cの面外変形を抑制することができ、フロアパネル2への荷重伝達効率を向上させることができる。
For example, in the above embodiment, the
<側面衝突シミュレーション(A)>
従来のフロア構造と本発明に係るフロア構造におけるサイドシル構造の影響を評価するため、側面衝突シミュレーションを実施した。図17に示すように、本シミュレーションは、サイドシルインナ5の天面部5aを支持する支持点20を設けると共に、サイドシルアウタ4にポール21を衝突させる3点曲げの条件で実施されている。また、バッテリーケースを想定した構造体を模擬するために、サイドシルインナ5の天面部5aに接触するプレート22が配置されている。<Side collision simulation (A)>
In order to evaluate the influence of the side sill structure on the conventional floor structure and the floor structure according to the present invention, a side collision simulation was performed. As shown in FIG. 17, this simulation is carried out under the condition of providing a
本シミュレーションに用いた解析モデルのフロア構造は、図3に示す補強部材が設けられていない構造と、図5に示すサイドシルインナ5の内方にC字状の補強部材6が設けられた構造と、図7に示すサイドシルアウタ4とサイドシルインナ5との間に平板状の補強部材6が設けられた構造である。また、各構造において、サイドシルインナ5の下側縦壁部5cの幅W1を変えた複数の解析モデルを作成してシミュレーションを実施した。サイドシルアウタ4、サイドシルインナ5、および補強部材6の材料は全て980MPa級の鋼板であり、板厚tは1.4mmである。また、サイドシルインナの天面部と縦壁部のなす角θは90度である。The floor structure of the analysis model used in this simulation includes a structure in which the reinforcing member shown in FIG. 3 is not provided and a structure in which a C-shaped reinforcing
以上の条件で側面衝突シミュレーションを実施し、サイドシルインナの変形状態を評価した。その結果を下記表1に示す。 A side collision simulation was carried out under the above conditions to evaluate the deformation state of the side silina. The results are shown in Table 1 below.
表1に示すように補強部材が設けられていないケース(比較例1〜3)では、サイドシルインナに、断面が外側に開く面外変形が生じていた。一方、サイドシルインナの内方にC字状の補強部材が設けられるケースでは、サイドシルインナの縦壁部の幅W1と板厚tとの比であるW1/tの値によって結果に差異が生じた。例えば比較例4の場合、図18のようにサイドシルインナの縦壁部が内側に倒れ込むようにして断面が閉じる大きな面外変形が生じたが、実施例1の場合は、図19のように縦壁部の面外変形が抑制された。したがって、サイドシルインナの内方に補強部材が設けられる場合は、W1/tが42.9未満であれば、サイドシルインナの面外変形を抑制することができる。なお、本シミュレーションの結果によれば、W1/tが40以下であれば、より確実にサイドシルインナの面外変形を抑制することができる。As shown in Table 1, in the cases where the reinforcing member was not provided (Comparative Examples 1 to 3), the side sill innerr had an out-of-plane deformation in which the cross section opened outward. On the other hand, in the case where a C-shaped reinforcing member is provided inside the side sill inner, the result differs depending on the value of W 1 / t, which is the ratio of the width W 1 of the vertical wall portion of the side sill inner to the plate thickness t. occured. For example, in the case of Comparative Example 4, a large out-of-plane deformation occurred in which the vertical wall portion of the side siliner collapsed inward to close the cross section as shown in FIG. 18, but in the case of Example 1, the vertical wall portion was formed as shown in FIG. Out-of-plane deformation of the wall was suppressed. Therefore, when the reinforcing member is provided inside the side sill inner, if W 1 / t is less than 42.9, the out-of-plane deformation of the side sill inner can be suppressed. According to the result of this simulation, when W 1 / t is 40 or less, the out-of-plane deformation of the side silin inner can be suppressed more reliably.
また、サイドシルアウタとサイドシルインナとの間に平板状の補強部材が設けられるケースにおいても、W1/tの値によって結果に差異が生じた。例えば比較例6の場合、図20のようにサイドシルインナの縦壁部が内側に倒れ込むようにして断面が閉じる大きな面外変形が生じたが、実施例3の場合は、図21のように縦壁部の面外変形が抑制された。したがって、サイドシルアウタとサイドシルインナとの間に補強部材が設けられる場合は、W1/tが35.7未満であれば、サイドシルインナの面外変形を抑制することができる。なお、本シミュレーションの結果によれば、W1/tが32以下であれば、より確実にサイドシルインナの面外変形を抑制することができる。Further, even in the case where a flat plate-shaped reinforcing member is provided between the side sill outer and the side sill inner, the result differs depending on the value of W 1 / t. For example, in the case of Comparative Example 6, a large out-of-plane deformation occurred in which the vertical wall portion of the side siliner collapsed inward to close the cross section as shown in FIG. 20, but in the case of Example 3, the vertical wall portion was formed as shown in FIG. Out-of-plane deformation of the wall was suppressed. Therefore, when a reinforcing member is provided between the side sill outer and the side sill inner, if W 1 / t is less than 35.7, the out-of-plane deformation of the side sill inner can be suppressed. According to the result of this simulation, when W 1 / t is 32 or less, the out-of-plane deformation of the side silin inner can be suppressed more reliably.
<側面衝突シミュレーション(B)>
ポール側面衝突を想定したフロア構造の側面衝突シミュレーションを実施した。本シミュレーションに用いた解析モデルのフロア構造は、図22に示す平板状のフロアパネルを有する構造(比較例7)と、図23に示すような、平板状のフロアパネルに図24の側面衝突対応用のクロスメンバを接合した構造(比較例8)と、図25に示す波形状のフロアパネルを用いた構造である。また、波形状のフロアパネルを用いたフロア構造に関しては、凸部の周期Cと高さhを変化させた複数の解析モデルを作成してシミュレーションを実施した(実施例4〜13)。実施例13の構造は、波形状のフロアパネルにクロスメンバを接合した構造である。なお、本シミュレーションではフロアパネルの耐力に着目して評価を行うため、サイドシルを厚み6mmの弾性体のプレートに置き換えている。 <Side collision simulation (B)>
A side collision simulation of the floor structure assuming a pole side collision was carried out. The floor structure of the analysis model used in this simulation includes a structure having a flat plate-shaped floor panel shown in FIG. 22 (Comparative Example 7) and a flat-plate floor panel as shown in FIG. 23 corresponding to a side collision in FIG. 24. It is a structure using a cross member for joining (Comparative Example 8) and a corrugated floor panel shown in FIG. 25. Further, regarding the floor structure using the wave-shaped floor panel, a plurality of analysis models in which the period C and the height h of the convex portion were changed were created and simulated (Examples 4 to 13). The structure of the thirteenth embodiment is a structure in which a cross member is joined to a corrugated floor panel. In this simulation, the side sill is replaced with an elastic plate having a thickness of 6 mm in order to evaluate by focusing on the yield strength of the floor panel.
側面衝突シミュレーションは、サイドシルを模擬した弾性体のプレートの中央部に直径254mmのポールを配置し、そのポールを車幅方向Wに平行に1m/sで10mm移動させることで実施した。その際のポールの押込み量(変位量)と入力荷重を記録し、入力された最大荷重、すなわち耐力を計測した。なお、フロアパネルは通常、強度が270〜440MPaの材料が適用されるため、比較例8のみフロアパネルについては強度を270MPaとした。その他のフロアパネルについては強度を980MPaとし、通常のものに比べ高強度のものとした。比較例8のポール側面衝突対応用のクロスメンバは通常590MPaの材料が適用されるが、本シミュレーションでは強度を980MPaとし、通常のものに比べ高強度のものとした。 The side collision simulation was carried out by arranging a pole having a diameter of 254 mm in the center of an elastic plate simulating a side sill and moving the pole by 10 mm at 1 m / s parallel to the vehicle width direction W. The pushing amount (displacement amount) of the pole and the input load at that time were recorded, and the maximum input load, that is, the yield strength was measured. Since a material having a strength of 270 to 440 MPa is usually applied to the floor panel, the strength of the floor panel is set to 270 MPa only in Comparative Example 8. The strength of the other floor panels was 980 MPa, which was higher than that of the usual ones. A material of 590 MPa is usually applied to the cross member for dealing with a pole side collision in Comparative Example 8, but in this simulation, the strength was set to 980 MPa, which is higher than the normal one.
下記表2に側面衝突シミュレーションの解析モデルの条件、および各解析モデルの最大入力荷重F1を比較例7の最大入力荷重F0で規格化した最大荷重比(F1/F0)を示す。また、各解析モデルの質量m1を比較例7の質量m0で規格化した質量比(m1/m0)も示す。Table 2 below shows the conditions of the analysis model of the side collision simulation and the maximum load ratio (F 1 / F 0 ) in which the maximum input load F 1 of each analysis model is normalized by the maximum input load F 0 of Comparative Example 7. Moreover, the mass ratio (m 1 / m 0 ) in which the mass m 1 of each analysis model is standardized by the mass m 0 of Comparative Example 7 is also shown.
図26に比較例7と、実施例4および実施例5の変位−荷重比線図を示す。図26に示す荷重比は、各解析モデルにおける入力荷重を比較例7の最大入力荷重で規格化した値である。図26に示すように、どの条件においても入力荷重が最大荷重に到達した後は入力荷重が低下して推移している。このように推移する理由は、入力荷重が最大荷重に到達した後、フロアパネルが大変形するためである。すなわち、最大入力荷重はフロアパネルが大変形する前の入力荷重であり、耐力に相当する。したがって、図26によれば、実施例4のフロア構造の耐力が比較例7と比較して高いことが示される。 FIG. 26 shows a displacement-load ratio diagram of Comparative Example 7, Example 4 and Example 5. The load ratio shown in FIG. 26 is a value obtained by normalizing the input load in each analysis model with the maximum input load of Comparative Example 7. As shown in FIG. 26, after the input load reaches the maximum load under any condition, the input load decreases and changes. The reason for this transition is that the floor panel is greatly deformed after the input load reaches the maximum load. That is, the maximum input load is the input load before the floor panel is greatly deformed, and corresponds to the proof stress. Therefore, according to FIG. 26, it is shown that the proof stress of the floor structure of Example 4 is higher than that of Comparative Example 7.
ここで、図27に比較例7の解析モデルのシミュレーションで生じた面外変形の状態を示す。また、図28に実施例4の解析モデルのシミュレーションで生じた面外変形の状態を示す。ポールがサイドシルに衝突することで、フロアパネルは圧縮荷重を受けることになるが、図27に示すように平板状のフロアパネルの場合にはポールの衝突によりフロアパネルの衝突部近傍に大きな面外変形が生じている。 Here, FIG. 27 shows the state of out-of-plane deformation caused by the simulation of the analysis model of Comparative Example 7. Further, FIG. 28 shows the state of out-of-plane deformation caused by the simulation of the analysis model of Example 4. When the pole collides with the side sill, the floor panel receives a compressive load. However, as shown in FIG. 27, in the case of a flat floor panel, the collision of the pole causes a large out-of-plane area near the collision portion of the floor panel. Deformation is occurring.
一方、図28に示すように実施例4の波形状のフロアパネルの場合には、凸部の天面部10aと底面部11が個々に面外変形している。そして、フロアパネル全体として見た場合の面外変形の発生領域は、図27に示す平板状のフロアパネルよりも狭くなっている。このように天面部10aと底面部11が個々に面外変形する理由は、天面部10aと側壁部10bとを繋ぐ稜線部10c(図11)、および底面部11と側壁部10bとを繋ぐ稜線部12(図11)の延伸方向が荷重入力方向に一致していることにより、荷重入力によるフロアパネルの変形に対し強い抵抗力が生じ、各稜線部10c、12が曲げ変形時の支持点として作用するためである。その支持点間はフロアパネルの面外変形が生じ得る領域となるが、フロアパネルが波形状であるために支持点間の間隔が短くなっており、曲げ変形のスパンが平板状のフロアパネルに対して短くなる。これにより、実施例4のフロアパネルでは曲げ変形に対する抵抗力が高まり、波形状でないフロアパネルよりも耐力が大きくなる。
On the other hand, as shown in FIG. 28, in the case of the corrugated floor panel of the fourth embodiment, the
次に、図26において実施例4と実施例5を比較すると、実施例5では実施例4よりも最大荷重が大きくなっている一方、最大荷重に到達した後の入力荷重の減衰は実施例4の方が小さくなっている。換言すると、実施例4は実施例5に比べ、フロアパネルの大変形前の最大荷重が小さいが、フロアパネルの大変形後の入力荷重は高く維持される。したがって、実施例4のフロア構造は、実施例5に対してエネルギー吸収性能の高い構造であると言えるが、フロアパネルの大変形前に高い耐力を発揮させるという観点では実施例5のフロア構造の方が優れている。この結果によれば、エネルギー吸収性能の高いフロア構造が、必ずしも耐力が大きい構造ではないことが示される。 Next, when Example 4 and Example 5 are compared in FIG. 26, the maximum load is larger in Example 5 than in Example 4, while the attenuation of the input load after reaching the maximum load is in Example 4. Is smaller. In other words, in the fourth embodiment, the maximum load before the large deformation of the floor panel is smaller than that in the fifth embodiment, but the input load after the large deformation of the floor panel is maintained high. Therefore, it can be said that the floor structure of the fourth embodiment has a higher energy absorption performance than that of the fifth embodiment, but from the viewpoint of exerting a high yield strength before the floor panel is greatly deformed, the floor structure of the fifth embodiment has a higher proof stress. Is better. From this result, it is shown that the floor structure having high energy absorption performance is not necessarily the structure having high yield strength.
図29に波形状のフロアパネルを有する各解析モデルの凸部の周期Cと、各解析モデルの最大入力荷重F1を比較例7の最大入力荷重F0で規格化した最大荷重比F1/F0との関係を示す。図29中のプロットは、上記表2中の比較例11、および実施例4〜8の結果に対応するものであり、h/Cが全て0.067で一定の場合のケースのものである。h/Cが一定であることにより、図11のような断面図におけるフロアパネルの線長が一定となり、質量一定の条件で耐力の評価を行うことが可能となる。In FIG. 29, the period C of the convex portion of each analysis model having a wavy floor panel and the maximum input load F 1 of each analysis model are normalized by the maximum input load F 0 of Comparative Example 7 and the maximum load ratio F 1 /. The relationship with F 0 is shown. The plots in FIG. 29 correspond to the results of Comparative Examples 11 and 4 to 8 in Table 2 above, and correspond to the case where h / C is all constant at 0.067. Since the h / C is constant, the line length of the floor panel in the cross-sectional view as shown in FIG. 11 becomes constant, and the proof stress can be evaluated under the condition of constant mass.
図29の結果によれば、質量一定の条件下では、凸部の高さhを高くするより周期Cを小さくした方が、フロアパネルの耐力が高まることが示される。また、図29中の周期Cが30mmの場合のプロットは上記表2の実施例5の結果に対応するが、上記表2によれば、クロスメンバを有するフロア構造である比較例8よりも実施例5の方が最大荷重比が大きい。この結果から、実施例5のフロア構造であれば、ポール側面衝突対応用のクロスメンバの省略が可能なほどに、耐力が高まることが示される。 According to the results of FIG. 29, under the condition of constant mass, it is shown that the yield strength of the floor panel is increased when the period C is reduced rather than the height h of the convex portion is increased. Further, the plot when the period C in FIG. 29 is 30 mm corresponds to the result of Example 5 in Table 2 above, but according to Table 2 above, it is carried out more than in Comparative Example 8 which is a floor structure having a cross member. Example 5 has a larger maximum load ratio. From this result, it is shown that in the floor structure of the fifth embodiment, the yield strength is increased to the extent that the cross member for dealing with the side collision of the pole can be omitted.
図30にフロアパネルの凸部のC/√hと、各解析モデルの最大荷重比F1/F0を、比較例7を基準とした質量比m1/m0で規格化したものとの関係を示す。図30の縦軸の値は、質量あたりの耐力の大きさを示す耐力の質量効率であり、縦軸の値が高いほど、耐力と質量のバランスに優れることを意味する。In FIG. 30, the C / √h of the convex portion of the floor panel and the maximum load ratio F 1 / F 0 of each analysis model are standardized at a mass ratio m 1 / m 0 based on Comparative Example 7. Show the relationship. The value on the vertical axis of FIG. 30 is the mass efficiency of the proof stress indicating the magnitude of the proof stress per mass, and the higher the value on the vertical axis, the better the balance between the proof stress and the mass.
図30によれば、C/√hの値が小さいほど、質量効率に優れることが示される。また、図30および上記表2からも明らかなように、たとえフロアパネルが波形状であっても、平板状のフロアパネルの比較例7よりも耐力の質量効率が劣る場合もある。すなわち、単にフロアパネルを波形状とするだけでは、耐力確保と軽量化を両立させることはできない。本シミュレーションの結果に鑑みれば、比較例7に対して耐力の質量効率に優れるフロア構造は、C/√hが60未満となるフロア構造である。したがって、フロアパネルに波形状部が設けられる場合には、耐力の質量効率を向上させる観点から、C/√hは60未満であることが好ましい。W1/tが所定の範囲内にあるサイドシルインナの縦壁部にそのようなフロアパネルが接合されることで、耐力を向上させることができると共に、優れた質量効率を得ることが可能となる。また、C/√hが55以下、さらには25以下となるフロア構造において耐力の質量効率が大きく向上する。According to FIG. 30, it is shown that the smaller the value of C / √h, the better the mass efficiency. Further, as is clear from FIG. 30 and Table 2 above, even if the floor panel has a wavy shape, the mass efficiency of the yield strength may be inferior to that of Comparative Example 7 of the flat plate-shaped floor panel. That is, it is not possible to secure the proof stress and reduce the weight by simply making the floor panel wavy. In view of the results of this simulation, the floor structure having excellent mass efficiency of yield strength as compared with Comparative Example 7 is a floor structure in which C / √h is less than 60. Therefore, when the floor panel is provided with the corrugated portion, C / √h is preferably less than 60 from the viewpoint of improving the mass efficiency of the yield strength. By joining such a floor panel to the vertical wall portion of the side silina whose W 1 / t is within a predetermined range, it is possible to improve the yield strength and obtain excellent mass efficiency. .. Further, in a floor structure in which C / √h is 55 or less and further 25 or less, the mass efficiency of proof stress is greatly improved.
なお、上記表2の実施例13の結果によれば、波形状のフロアパネルにクロスメンバが接合された構造であれば、耐力の質量効率が大きく向上する。このため、例えば室内空間やバッテリー搭載空間の確保よりも、耐力の向上と軽量化の両立がより優先される場合には、波形状のフロアパネルにクロスメンバを設けることが有効である。 According to the results of Example 13 in Table 2 above, if the structure is such that the cross member is joined to the corrugated floor panel, the mass efficiency of the yield strength is greatly improved. Therefore, for example, when both improvement in proof stress and weight reduction are prioritized over securing an indoor space and a battery mounting space, it is effective to provide a cross member on the corrugated floor panel.
本発明は、自動車等の車両に取り付けられるフロア構造として利用することができる。 The present invention can be used as a floor structure attached to a vehicle such as an automobile.
1 フロア構造
2 フロアパネル
3 サイドシル
4 サイドシルアウタ
4a サイドシルアウタ天面部
4b サイドシルアウタ上側縦壁部
4c サイドシルアウタ下側縦壁部
4d サイドシルアウタフランジ部
4e サイドシルアウタフランジ部
5 サイドシルインナ
5a サイドシルインナ天面部
5b サイドシルインナ上側縦壁部
5c サイドシルインナ下側縦壁部
5d サイドシルインナフランジ部
5e サイドシルインナフランジ部
6 補強部材
6a 補強部材平面部
6b 補強部材フランジ部
6c 補強部材フランジ部
7 センターピラーインナ
10 フロアパネルの凸部
10a 凸部の天面部
10b 凸部の側壁部
10c 凸部の稜線部
11 底面部
12 稜線部
20 支持点
21 ポール
22 プレート
101 従来のフロア構造
102 フロアパネル
102a フロアパネルフランジ部
103 サイドシル
104 サイドシルアウタ
104a サイドシルアウタ天面部
104b サイドシルアウタ上側縦壁部
104c サイドシルアウタ下側縦壁部
104d サイドシルアウタフランジ部
104e サイドシルアウタフランジ部
105 サイドシルインナ
105a サイドシルインナ天面部
105b サイドシルインナ上側縦壁部
105c サイドシルインナ下側縦壁部
105d サイドシルインナフランジ部
105e サイドシルインナフランジ部
C 凸部の周期
H 車高方向
h 凸部の高さ
L 車長方向
t サイドシルインナ縦壁部の板厚
W 車幅方向
W1 サイドシルインナ縦壁部の幅
θ サイドシルインナの天面部と縦壁部のなす角1
Claims (9)
サイドシルアウタと、サイドシルインナと、を有するサイドシルと、
前記サイドシルインナに接合されたフロアパネルと、
前記サイドシルインナの内方に配置された補強部材と、を備え、
前記サイドシルアウタは、車長方向に垂直な断面がハット形状であって、天面部と、前記天面部から車幅方向の車内側に延伸する縦壁部と、車高方向に延伸するフランジ部と、を有し、
前記サイドシルインナは、車長方向に垂直な断面がハット形状であって、天面部と、前記天面部から車幅方向の車外側に延伸する縦壁部と、車高方向に延伸するフランジ部と、を有し、
前記サイドシルアウタと前記サイドシルインナは、互いの前記フランジ部で接合され、
前記サイドシルインナの前記天面部と前記サイドシルインナの前記縦壁部とのなす角θが85〜95度であり、
前記フロアパネルは、前記サイドシルインナの車高方向上側にある前記縦壁部である上側縦壁部、または前記サイドシルインナの車高方向下側にある前記縦壁部である下側縦壁部に接合され、
前記補強部材は、上端部が前記サイドシルインナの前記上側縦壁部に接合され、下端部が前記サイドシルインナの前記下側縦壁部に接合され、
前記サイドシルインナの前記縦壁部の幅W1と、該縦壁部の板厚tとの比であるW1/tの値が42.9未満である。It has a floor structure
A side sill with a side sill outer and a side sill inner,
The floor panel joined to the side sill inner and
A reinforcing member arranged inside the side sill inner is provided.
The side sill outer has a hat-shaped cross section perpendicular to the vehicle length direction, and includes a top surface portion, a vertical wall portion extending from the top surface portion to the inside of the vehicle in the vehicle width direction, and a flange portion extending in the vehicle height direction. Have,
The side sill inner has a hat-shaped cross section perpendicular to the vehicle length direction, and includes a top surface portion, a vertical wall portion extending from the top surface portion to the outside of the vehicle in the vehicle width direction, and a flange portion extending in the vehicle height direction. Have,
The side sill outer and the side sill inner are joined at the flanges of each other.
The angle θ formed by the top surface portion of the side sill inner and the vertical wall portion of the side sill inner is 85 to 95 degrees.
The floor panel is attached to an upper vertical wall portion which is the vertical wall portion on the upper side in the vehicle height direction of the side sil inner, or a lower vertical wall portion which is the vertical wall portion on the lower side in the vehicle height direction of the side sil inner. Joined,
The upper end of the reinforcing member is joined to the upper vertical wall portion of the side sill inner, and the lower end is joined to the lower vertical wall portion of the side sill inner.
The value of W 1 / t, which is the ratio of the width W 1 of the vertical wall portion of the side silina to the plate thickness t of the vertical wall portion, is less than 42.9.
W1/tの値が40以下である。In the floor structure according to claim 1,
The value of W 1 / t is 40 or less.
サイドシルアウタと、サイドシルインナと、を有するサイドシルと、
前記サイドシルインナに接合されたフロアパネルと、
前記サイドシルアウタと前記サイドシルインナの間に配置された補強部材と、を備え、
前記サイドシルアウタは、車長方向に垂直な断面がハット形状であって、天面部と、前記天面部から車幅方向の車内側に延伸する縦壁部と、車高方向に延伸するフランジ部と、を有し、
前記サイドシルインナは、車長方向に垂直な断面がハット形状であって、天面部と、前記天面部から車幅方向の車外側に延伸する縦壁部と、車高方向に延伸するフランジ部と、を有し、
前記サイドシルインナの前記天面部と前記サイドシルインナの前記縦壁部とのなす角θが85〜95度であり、
前記フロアパネルは、前記サイドシルインナの車高方向上側にある前記縦壁部である上側縦壁部、または前記サイドシルインナの車高方向下側にある前記縦壁部である下側縦壁部に接合され、
前記サイドシルアウタの前記フランジ部と、前記補強部材と、前記サイドシルインナの前記フランジ部とが互いに接合され、
前記サイドシルインナの前記縦壁部の幅W1と、該縦壁部の板厚tとの比であるW1/tの値が35.7未満である。It has a floor structure
A side sill with a side sill outer and a side sill inner,
The floor panel joined to the side sill inner and
A reinforcing member arranged between the side sill outer and the side sill inner is provided.
The side sill outer has a hat-shaped cross section perpendicular to the vehicle length direction, and includes a top surface portion, a vertical wall portion extending from the top surface portion to the inside of the vehicle in the vehicle width direction, and a flange portion extending in the vehicle height direction. Have,
The side sill inner has a hat-shaped cross section perpendicular to the vehicle length direction, and includes a top surface portion, a vertical wall portion extending from the top surface portion to the outside of the vehicle in the vehicle width direction, and a flange portion extending in the vehicle height direction. Have,
The angle θ formed by the top surface portion of the side sill inner and the vertical wall portion of the side sill inner is 85 to 95 degrees.
The floor panel is attached to an upper vertical wall portion which is the vertical wall portion on the upper side in the vehicle height direction of the side sil inner, or a lower vertical wall portion which is the vertical wall portion on the lower side in the vehicle height direction of the side sil inner. Joined,
The flange portion of the side sill outer, the reinforcing member, and the flange portion of the side sill inner are joined to each other.
The value of W 1 / t, which is the ratio of the width W 1 of the vertical wall portion of the side silina to the plate thickness t of the vertical wall portion, is less than 35.7.
W1/tの値が32以下である。In the floor structure according to claim 3,
The value of W 1 / t is 32 or less.
前記補強部材はセンターピラーインナである。In the floor structure according to claim 3 or 4,
The reinforcing member is a center pillar inner.
前記フロアパネルは、車幅方向または車長方向に平行な稜線部を有する波形状部を備え、
前記波形状部の凸部の周期Cと、高さhを用いたC/√hの値が60未満である。In the floor structure according to any one of claims 1 to 5,
The floor panel includes a wavy portion having a ridgeline portion parallel to the vehicle width direction or the vehicle length direction.
The value of C / √h using the period C of the convex portion of the wavy portion and the height h is less than 60.
C/√hの値が55以下である。In the floor structure according to claim 6,
The value of C / √h is 55 or less.
前記稜線部が前記車幅方向に平行である。In the floor structure according to claim 6 or 7.
The ridgeline portion is parallel to the vehicle width direction.
前記フロアパネルは、引張強度が780MPa以上の鋼板からなる。
In the floor structure according to any one of claims 1 to 8.
The floor panel is made of a steel plate having a tensile strength of 780 MPa or more.
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