WO2012173278A1 - 車体側部構造 - Google Patents

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塩崎 毅
藤田 毅
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Jfeスチール株式会社
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    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
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    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
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    • B62D25/00Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/04Door pillars ; windshield pillars

Definitions

  • the present invention relates to a structure of a vehicle body side portion including a side sill and a center pillar in an automobile.
  • the structure of the side part of the vehicle body including the side sill and the center pillar is disclosed, for example, in Patent Document 1 as “the lower vehicle body structure of an automobile” for the purpose of sufficiently responding to a collision near the center pillar.
  • the side sill constituting the vehicle body side part structure disclosed in Patent Document 1 includes a flange part of two parts, a side sill inner made of an open cross-sectional part having a flange part and a side sill outer made of an open cross-sectional part also having a flange part.
  • the closed cross section was formed by joining together.
  • the center pillar is composed of a pillar inner with an open cross-section part and a pillar outer with the same open cross-section part.
  • a vehicle body side structure including a side sill and a center pillar is formed.
  • both the side sill outer and the side sill inner flange portions necessarily exist along the longitudinal direction of the side sill.
  • the rigidity and strength required for the side sill are governed by the closed cross-section portion of the side sill, and the flange portion does not contribute to the rigidity and strength. Therefore, the presence of the flange portion has been a disadvantageous element from the viewpoint of pursuing weight reduction of the vehicle body.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and in a vehicle body side structure in which a side sill and a center pillar are joined, a vehicle body side portion that can achieve weight reduction while ensuring rigidity and strength.
  • the purpose is to provide a structure.
  • the vehicle body side structure according to the present invention is a vehicle body side structure in which a side sill and a center pillar are joined,
  • the center pillar is joined to a side sill so that the lower end side covers both outer and outer surfaces of the side sill, and the side sill is formed by forming a blank plate into a cylindrical shape and joining both ends.
  • the closed cross-section part that constitutes the closed cross-section and the flange portion composed of the both end portions is arranged on the vehicle inner side, and is disposed inside the closed cross-section part, at least in the region where the center pillar is joined,
  • the reinforcing part is provided so as to connect the vertical walls facing each other of the closed cross-section parts.
  • the center pillar is joined to the side sill so that the lower end side covers both outer surfaces of the inner and outer sides of the side sill.
  • a closed cross-section component in which a blank plate is formed into a cylindrical shape and a closed cross-section is formed by joining both end portions, and a flange portion composed of the both end portions is disposed on the inside of the vehicle, and the closed cross-section component
  • FIG. 1 It is a perspective view of the vehicle body side part structure concerning one embodiment of the present invention, and has shown the state seen from the car inside in the state where the outer panel was removed. It is arrow AA sectional drawing of FIG. It is explanatory drawing of the test body (example of this invention) for confirming the effect of the vehicle body side part structure which concerns on this invention. It is explanatory drawing of the internal structure of the test body shown in FIG. It is explanatory drawing of the test body (conventional example) for confirming the effect of the vehicle body side part structure which concerns on this invention. It is explanatory drawing of the internal structure of the test body shown in FIG. It is explanatory drawing of a rigidity test method. It is a graph which shows a rigidity test result. It is explanatory drawing of a strength test method. It is a graph which shows an intensity
  • a vehicle body side structure 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
  • the vehicle body side part structure 1 of the present embodiment is formed by joining a side sill 3 and a center pillar 5.
  • the side sill 3 in the present embodiment forms a closed blank by molding a blank plate into a cylindrical shape and joining both ends, and a closed cross-section in which the flange portion 7 composed of the both ends is disposed on the vehicle interior side.
  • a component 9 and a reinforcing component 13 that is attached inside the closed cross-section component 9 so as to connect the opposing vertical walls of the closed cross-section component 9 are provided.
  • the center pillar outer 5 a is welded to the outside of the closed cross-section component 9 so as to cover the surface of the closed cross-section component 9.
  • a center pillar inner 5 b is welded and joined to the inside of the closed cross-section component 9 so as to cover the surface of the closed cross-section component 9.
  • the flange portion 7 formed on the vehicle inner side of the closed cross-section component 9 and the floor panel 15 are joined.
  • illustration of the floor panel 15 is abbreviate
  • the reinforcing component 13 in the present embodiment is disposed at least in a region where the closed cross-sectional component 9, the center pillar outer 5a, and the center pillar inner 5b are joined.
  • the reinforcing component 13 can prevent the cross-sectional deformation of the closed cross-sectional component 9, and high rigidity and strength can be obtained.
  • region of the axial direction of the side sill 3 which provides the reinforcement component 13 is an area
  • the joining position of the closed cross-section component 9 and the reinforcing component 13 constituting the side sill 3 and the joining position of the closed cross-section component 9, the center pillar outer 5a, and the center pillar inner 5b overlap.
  • the force transmitted from the center pillar 5 in the case of a side collision in which another vehicle collides from the outside of the vehicle is distributed to the closed cross-section component 9 and the reinforcing component 13 constituting the side sill 3. Therefore, better strength can be obtained.
  • the vehicle body side part structure 1 of the present embodiment configured as described above, there is no flange portion at the upper and lower surface positions that existed over the entire length of the upper and lower surfaces of the side sill as in the conventional example, so that weight reduction is achieved. High effect. Further, by providing the reinforcing component 13 inside the closed cross-section member constituting the side sill 3, the cross-section deformation of the closed cross-section component 9 is prevented, and high rigidity and strength are provided. That is, in the vehicle body side structure 1 of the present embodiment, the flange portion that does not contribute to the rigidity and strength existing in the conventional example is eliminated, and the side sill is configured by the parts that contribute to the rigidity and strength. The weight can be reduced while maintaining the strength.
  • the flange portion 7 formed in the closed cross-section component 9 functions as a joint portion with the floor panel 15, unlike the conventional flange portion that does not have any function.
  • the position of the height direction of the flange part 7 does not need to be the lower end of the closed cross-section component 9, and may exist in a position higher than a lower end.
  • FIGS. 1 and 2 are explanatory views of a test body (invention example test body 21) of the vehicle body side structure 1 according to the present embodiment
  • FIG. 3 is a perspective view of the invention example test body 21 as seen from the vehicle interior side
  • FIG. 4 is a perspective view of the center pillar inner 5b and the side sill 3 of the inventive example test body 21 as viewed from the vehicle inner side with the vertical walls on the vehicle inner side removed.
  • the reference numerals indicating the respective parts of the test sample 21 are the same as those shown in FIGS. 1 and 2.
  • the reinforcing component 13 in the test specimen 21 of the invention slightly exceeds the axial direction of the side sill 3 from the region where the closed cross-section component 9, the center pillar outer 5a, and the center pillar inner 5b are joined. Has been placed.
  • FIGS. 5 and 6 are explanatory views of a conventional test body (conventional test body 31), in which FIG. 5 is a perspective view seen from the inside of the vehicle, and FIG. 6 is a view from the inside of the vehicle with the side sill inner 33b removed.
  • FIG. As can be seen from FIGS. 5 and 6, in the conventional test body 31, the side sill 33 is composed of a side sill outer 33 a having an open cross-sectional part as well as a side sill inner 33 b having an open cross-sectional part.
  • a side sill 33 having a closed cross section is formed by joining together 35.
  • the center pillar 36 includes a pillar inner 36b having an open sectional part and a pillar outer 36a having an open sectional part.
  • the pillar outer 36a is joined to the side sill outer 33a, and the pillar inner 36b is joined to the pillar outer 36a. It joins so that it may be pinched
  • each test specimen is as shown in FIGS.
  • the material used was a steel plate having a thickness of 1.2 mm for all parts in both the conventional example and the present invention example.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the stiffness test method in this embodiment using the inventive test specimen 21.
  • the rigidity test method will be described with reference to FIG.
  • the front and rear end faces of the side sill 3 in the inventive test specimen 21 are fixed, and the forward load (Fx), the inward load (Fy), and the upward load (Fz) are respectively applied to the upper end of the center pillar 5. It was over.
  • the load level was 10 kN for the forward direction, 1 kN for the inward direction, and 10 kN for the upward direction.
  • FIG. 8 the comparison result of the prior art example test body 31 and the invention example test body 21 by a rigidity test is shown.
  • the rigidity of each test body is obtained as the rigidity per unit weight
  • the rigidity ratio of the test body 21 of the invention is shown based on the rigidity per unit weight of the conventional test body 31.
  • FIG. 8A when a forward load was applied, the inventive specimen 21 was about 1.2 times as large as the conventional specimen 31.
  • FIG. 8 (b) when an inward load was applied, the inventive specimen 21 was about 7 times as large as the conventional specimen 31.
  • FIG. 8C when an upward load is applied, the invention example specimen 21 is about four times as large as the conventional example specimen 31.
  • the inventive example specimen 21 has rigidity higher than that of the conventional example specimen 31 in any load direction.
  • FIG. 10 the comparison result of the prior art example test body 31 by the strength test and the invention example test body 21 is shown.
  • Invention Example Specimen 21 exhibited a resistance load approximately 1.3 times that of Conventional Example Specimen 31.
  • the present invention is a vehicle body side structure suitable for weight reduction while maintaining rigidity and strength as compared with the conventional example.

Abstract

サイドシルとセンターピラーが接合されてなる車体側部構造において、剛性や強度を確保しつつ軽量化を図ることができる車体側部構造を提供する。サイドシル3とセンターピラー5が接合されてなる車体側部構造1であって、センターピラー5は、その下端側がサイドシル3のインナー及びアウターの両外面を覆うようにサイドシル3に接合されてなり、サイドシル3は、一枚のブランク板を筒状に成形して両端部を接合することにより閉断面を構成すると共に両端部からなるフランジ部7が車内側に配置される閉断面部品9と、閉断面部品9の内部であって、少なくともセンターピラー5が接合されている領域に配置され、閉断面部品9の向かい合った縦壁をつなぐように取り付けられている補強部品13を備えてなることを特徴とするものである。

Description

車体側部構造
 本発明は、自動車におけるサイドシルとセンターピラーを含む車体側部の構造に関するものである。
 自動車の車体構造に関し、サイドシルとセンターピラーを含む車体側部の構造について、例えば特許文献1には、センターピラー付近での衝突に対してより十分に対応できることを目的とした「自動車の下部車体構造」が開示されている。
 特許文献1に開示された車体側部構造を構成するサイドシルは、フランジ部を有する開放断面部品からなるサイドシルインナーと、同じくフランジ部を有する開放断面部品からなるサイドシルアウターの二つの部品のフランジ部を合わせて接合することで閉断面を形成していた。
 また、センターピラーは開放断面部品のピラーインナーと、同じく開放断面部品のピラーアウターからなり、ピラーアウターはサイドシルアウターと接合され、ピラーインナーはピラーアウターと接合されるとともにサイドシルインナーとサイドシルアウターに挟まれるように接合されて、サイドシルとセンターピラーを含む車体側部構造が形成されている。
特開2009−202620号公報
 特許文献1に開示されたような従来の車体側部構造においては、サイドシルの長手方向に亘ってサイドシルアウターとサイドシルインナーの両方のフランジ部が必ず存在する。
 しかしながら、サイドシルに要求される剛性や強度はサイドシルの閉断面部分に支配され、フランジ部は剛性や強度に寄与しない。そのため、フランジ部の存在は、車体の軽量化を追及する観点から不利な要素となっていた。
 本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、サイドシルとセンターピラーが接合されてなる車体側部構造において、剛性や強度を確保しつつ軽量化を図ることができる車体側部構造を提供することを目的とするものである。
(1)本発明に係る車体側部構造は、サイドシルとセンターピラーが接合されてなる車体側部構造であって、
 前記センターピラーは、その下端側が前記サイドシルのインナー及びアウターの両外面を覆うようにサイドシルに接合されてなり、前記サイドシルは、一枚のブランク板を筒状に成形して両端部を接合することにより閉断面を構成すると共に前記両端部からなるフランジ部が車内側に配置される閉断面部品と、該閉断面部品の内部であって、少なくとも前記センターピラーが接合されている領域に配置され、前記閉断面部品の向かい合った縦壁をつなぐように取り付けられている補強部品を備えてなることを特徴とするものである。
(2)また、上記(1)に記載のものにおいて、前記閉断面部品における前記車内側のフランジ部とフロアパネルが接合されていることを特徴とするものである。
(3)また、上記(1)又は(2)に記載のものにおいて、前記閉断面部品に対する前記センターピラーの接合位置と、前記閉断面部品に対する前記補強部品の接合位置とが重なっていることを特徴とするものである。
 本発明においては、サイドシルとセンターピラーが接合されてなる車体側部構造において、前記センターピラーは、その下端側が前記サイドシルのインナー及びアウターの両外面を覆うようにサイドシルに接合されてなり、前記サイドシルは、一枚のブランク板を筒状に成形して両端部を接合することにより閉断面を構成すると共に前記両端部からなるフランジ部が車内側に配置される閉断面部品と、該閉断面部品の内部であって、少なくとも前記センターピラーが接合されている領域に配置され、前記閉断面部品の向かい合った縦壁をつなぐように取り付けられている補強部品を備えてなる構成を採用したことにより、剛性や強度を確保しつつ軽量化を実現している。
本発明の一実施の形態に係る車体側部構造の斜視図であり、アウターパネルを取り外した状態で車内側から見た状態を示している。 図1の矢視A−A断面図である。 本発明に係る車体側部構造の効果を確認するための試験体(本発明例)の説明図である。 図3に示した試験体の内部構造の説明図である。 本発明に係る車体側部構造の効果を確認するための試験体(従来例)の説明図である。 図5に示した試験体の内部構造の説明図である。 剛性試験方法の説明図である。 剛性試験結果を示すグラフである。 強度試験方法の説明図である。 強度試験結果を示すグラフである。
 本実施の形態に係る車体側部構造1を図1、図2に基づいて説明する。
 本実施の形態の車体側部構造1は、図1、図2に示すように、サイドシル3とセンターピラー5が接合されてなるものである。
 本実施形態におけるサイドシル3は、一枚のブランク板を筒状に成形して両端部を接合することにより閉断面を構成すると共に前記両端部からなるフランジ部7が車内側に配置される閉断面部品9と、その閉断面部品9の内部にあって閉断面部品9の向かい合った縦壁をつなぐようにして取り付けられている補強部品13とを備えている。
 そして、閉断面部品9の車外側にセンターピラーアウター5aが閉断面部品9の表面を覆うように溶接接合されている。また、閉断面部品9の車内側にはセンターピラーインナー5bが閉断面部品9の表面を覆うように溶接接合されている。
 また、図2に示すように、上記閉断面部品9における車内側に形成されたフランジ部7とフロアパネル15が接合されている。なお、図1においてはフロアパネル15の図示を省略している。
 本実施の形態における補強部品13は、図2に示すように、少なくとも閉断面部品9とセンターピラーアウター5a及びセンターピラーインナー5bが接合される領域内に配置されている。
 このように補強部品13を設けることにより、サイドシル3に外力が与えられたときに、補強部品13が閉断面部品9の断面変形を防ぎ、高い剛性と強度を得ることができる。
 なお、補強部品13を設けるサイドシル3の軸方向の領域は、上述のように、少なくとも閉断面部品9とセンターピラーアウター5a及びセンターピラーインナー5bが接合される領域であり、この領域を超えて設けるようにしてもよい。
 また、本実施の形態においては、サイドシル3を構成する閉断面部品9と補強部品13の接合位置と、閉断面部品9とセンターピラーアウター5a及びセンターピラーインナー5bの接合位置とが重なっている。このような接合位置関係にあれば、車外側から他の車が衝突してくる側面衝突の際にセンターピラー5から伝達される力がサイドシル3を構成する閉断面部品9と補強部品13に分散されるため、より良好な強度を得ることができる。
 上記のように構成される本実施の形態の車体側部構造1においては、従来例のようにサイドシルにおける上下面の全長に亘って存在した上下面位置のフランジ部が存在しないため、軽量化の効果が高い。
 また、サイドシル3を構成する閉断面部材の内部に補強部品13を設けたことにより、閉断面部品9の断面変形を防ぎ、高い剛性と強度を有している。
 つまり、本実施の形態の車体側部構造1においては、従来例において存在した剛性や強度に寄与しないフランジ部をなくし、剛性や強度に寄与する部品によってサイドシルを構成したので、要求される剛性や強度を維持しつつ軽量化が可能になっている。
 さらに、本実施の形態では、閉断面部品9に形成したフランジ部7は、何らの機能も有していない従来例のフランジ部とは異なり、フロアパネル15との接合部として機能している。
 なお、フランジ部7の高さ方向の位置は、閉断面部品9の下端である必要はなく、下端よりも高い位置にあってもよい。
 上記のような本実施の形態に係る車体側部構造1の性能試験を行ったので、これについて説明する。
 図3、図4は本実施の形態に係る車体側部構造1の試験体(発明例試験体21)の説明図であり、図3が発明例試験体21を車内側から見た斜視図、図4が発明例試験体21のセンターピラーインナー5bとサイドシル3の車内側の縦壁を外した状態を車内側から見た斜視図である。図3、図4において、発明例試験体21の各部を示す符号は図1、図2に付したものと同一の符号を付している。
 なお、発明例試験体21における補強部品13は、図4に示すように、閉断面部品9とセンターピラーアウター5a及びセンターピラーインナー5bが接合される領域からサイドシル3の軸方向前後に少し超えて配置されている。
 図5、図6は従来例の試験体(従来例試験体31)の説明図であり、図5が車内側から見た斜視図、図6がサイドシルインナー33bを外した状態を車内側から見た斜視図である。図5、図6から分かるように、従来例試験体31は、サイドシル33が開放断面部品のサイドシルインナー33bと同じく開放断面部品のサイドシルアウター33aからなり、これら二つの開放断面部品の上下のフランジ部35を合わせて接合することで閉断面のサイドシル33が形成されている。また、センターピラー36は、開放断面部品のピラーインナー36bと、同じく開放断面部品のピラーアウター36aからなり、ピラーアウター36aはサイドシルアウター33aと接合され、ピラーインナー36bはピラーアウター36aと接合されるとともにサイドシルインナー33bとサイドシルアウター33aに挟まれるように接合されている。
 各試験体の寸法は、図3、図5に示す通りである。また、使用した材料は、従来例と本発明例ともに、全部品が板厚1.2mmの鋼板とした。
 図7は、この実施例における剛性試験方法を、発明例試験体21を用いて説明する説明図である。剛性試験方法を図7に基づいて説明する。
 発明例試験体21におけるサイドシル3の前後両端面を固定し、センターピラー5の上方端部に、前方向の負荷(Fx)、内方向の負荷(Fy)、上方向の負荷(Fz)をそれぞれかけた。負荷レベルは前方向のときが10kN、内方向のときが1kN、および上方向のときが10kNとした。
 図8に、剛性試験による従来例試験体31と発明例試験体21の比較結果を示す。
 なお、各試験体の剛性は単位重量あたりの剛性を求め、従来例試験体31の単位重量あたりの剛性を基準にして、発明例試験体21の剛性比を示している。
 図8(a)に示すように前方向の負荷をかけたときは、発明例試験体21は従来例試験体31に比較して約1.2倍となった。また、図8(b)に示すように、内方向の負荷をかけたときは、発明例試験体21は従来例試験体31に比較して約7倍となった。また、図8(c)に示すように、上方向の負荷をかけたときは、発明例試験体21は従来例試験体31に比較して約4倍となった。
 このように、発明例試験体21はいずれの負荷方向に対しても従来例試験体31以上の剛性を備えていることが実証された。
 次に、側面衝突を想定した強度試験を行ったので、これについて説明する。
 強度試験は、図9に示すように、車外側から車内側へ向けて先端半径100mmの打撃パンチ37を秒速10mで放出し、サイドシル3とセンターピラー5の接合部を打撃した。打撃時の荷重はサイドシル3の両端部とセンターピラー5の上方端部の位置に設置したロードセル39により測定した。そして、3つのロードセル39の出力値の合計により試験体の性能を評価した。
 図10に、強度試験による従来例試験体31と発明例試験体21との比較結果を示す。
 発明例試験体21は、図10に示すように、従来例試験体31に比べて約1.3倍の抵抗荷重を示した。
 以上の試験結果から、本発明は従来例に比べて剛性、強度を維持しつつ軽量化するのに適した車体側部構造であることが実証された。
  1 車体側部構造
  3 サイドシル
  5 センターピラー
  5a センターピラーアウター
  5b センターピラーインナー
  7 フランジ部
  9 閉断面部品
 13 補強部品
 15 フロアパネル
 21 発明例試験体
 31 従来例試験体
 33 サイドシル
 33a サイドシルアウター
 33b サイドシルインナー
 35 フランジ部
 36 センターピラー
 36a ピラーアウター
 36b ピラーインナー
 37 打撃パンチ
 39 ロードセル

Claims (3)

  1.  サイドシルとセンターピラーが接合されてなる車体側部構造であって、
    前記センターピラーは、その下端側が前記サイドシルのインナー及びアウターの両外面を覆うようにサイドシルに接合されてなり、
     前記サイドシルは、一枚のブランク板を筒状に成形して両端部を接合することにより閉断面を構成すると共に前記両端部からなるフランジ部が車内側に配置される閉断面部品と、該閉断面部品の内部であって、少なくとも前記センターピラーが接合されている領域に配置され、前記閉断面部品の向かい合った縦壁をつなぐように取り付けられている補強部品を備えてなることを特徴とする車体側部構造。
  2.  前記閉断面部品における前記車内側のフランジ部とフロアパネルが接合されていることを特徴とする請求項1に記載の車体側部構造。
  3.  前記閉断面部品に対する前記センターピラーの接合位置と、前記閉断面部品に対する前記補強部品の接合位置とが重なっていることを特徴とする請求項1または2に記載の車体側部構造。
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