WO2023090112A1 - 自動車の車体下部構造及びサイドシル構造 - Google Patents

自動車の車体下部構造及びサイドシル構造 Download PDF

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WO2023090112A1
WO2023090112A1 PCT/JP2022/040155 JP2022040155W WO2023090112A1 WO 2023090112 A1 WO2023090112 A1 WO 2023090112A1 JP 2022040155 W JP2022040155 W JP 2022040155W WO 2023090112 A1 WO2023090112 A1 WO 2023090112A1
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WO
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cross
sectional
side sill
bulkhead
vehicle
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/040155
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English (en)
French (fr)
Inventor
俊治 石川
和彦 樋貝
毅 塩崎
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Jfeスチール株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/04Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/20Floors or bottom sub-units

Definitions

  • the present invention relates to a lower structure of automotive body including a side sill structure on the side of the vehicle body of an automobile.
  • the present invention relates to a vehicle body lower structure suitable for an automobile equipped with modules.
  • a battery module consists of a battery cell (battery pack) and a battery case for storing it.
  • battery cases have the role of protecting battery cells from impact loads, and high rigidity and high proof stress members are used.
  • a member is arranged around the battery case to absorb energy when the member itself is deformed. Especially in the case of a side impact, the side sill absorbs the energy of the impact load from the side of the vehicle body, and the rest of the load is supported by the floor cross member or the battery case side member.
  • Patent Document 1 a bulkhead along the vehicle width direction is provided inside a side sill (closed cross section space) of a closed cross section structure that forms the vehicle side surface of an automobile.
  • a technology is disclosed for providing a (bulkhead) to prevent cross-section collapsing of the side sill when the side sill collides with the side.
  • a flange portion is formed on the outer periphery of the bulkhead and welded to the reinforcement in the side sill.
  • Patent Documents 2 and 3 disclose a structure in which a partition member that extends vertically through the inside of the side sill is provided, and the partition member divides the closed cross-sectional space inside the side sill into two closed cross-sectional spaces in the vehicle width direction. discloses a technique for preventing the side sill from collapsing in profile during a side collision. Specifically, these technologies place multiple bulkheads along the vehicle width direction in the closed cross-sectional space inside the side sills, and the combination of these bulkheads and partition members prevents the side sills from collapsing in the event of a side collision. To prevent. In these techniques, the partition member is provided to prevent the side sill from vertically opening and cross-section collapsing during a side collision.
  • Patent Document 2 the bulkhead is arranged only in one space of the closed cross-sectional space in the side sill with the partition member interposed therebetween.
  • Patent Document 3 bulkheads are arranged on both sides of a partition member in a closed cross-sectional space within a side sill.
  • Patent Document 4 discloses a structure in which a partition member is provided that extends vertically through the inside of the side sill, and the closed cross-sectional space inside the side sill is partitioned into two closed cross-sectional spaces in the vehicle width direction by the partition member. Disclosed is the placement of hat-shaped cross-section impact absorption members (inside and outside the partition member).
  • Patent Document 5 discloses that a plurality of ridge line sections along the width direction of the vehicle are spaced apart from each other in the closed cross-sectional space within the side sill to form a corrugated shape that rises and falls along the longitudinal direction of the vehicle body. There is disclosed a technique for suppressing local deformation while maintaining impact absorption capacity by arranging an impact absorption member.
  • U.S. Patent Application Publication No. 2004/0020001 also discloses a system for stiffening a cavity in a vehicle frame, comprising a plurality of longitudinal ribs interconnected with a plurality of transverse ribs to provide structural reinforcement within the cavity wall, a rigid carrier and a stiffener.
  • a structural reinforcement system (Fig. 2) is disclosed consisting of an insert member corresponding to a stiffener and a joining material joining the cavity wall and the carrier.
  • Patent Document 7 discloses a side sill comprising a top plate, a hat member having two vertical walls and two flanges, and a closing plate.
  • a technique is disclosed in which a plurality of grooves extending in a direction is provided to increase the load required for deformation of a side sill in the event of a side collision of an automobile, thereby obtaining high energy absorption efficiency.
  • JP-A-10-59218 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-202620 JP 2013-49378 A JP 2017-226353 A JP 2021-146973 A Japanese Patent Publication No. 2011-530450 Japanese Patent No. 6703322
  • Patent Document 1 has a structure in which the bulkhead is long in the vehicle width direction and is therefore prone to buckling. When bending begins to occur, there is a problem that the side sill section collapses. Therefore, appropriate collision energy absorption performance cannot be obtained.
  • Patent Documents 2 and 3 in a side sill having a partition member, when a bulkhead is arranged in a closed cross-sectional space inside the side sill, sufficient collision energy absorption characteristics cannot be obtained.
  • the technique disclosed in Patent Document 2 since the bulkhead is arranged only in one closed cross-sectional space with the partition member interposed therebetween, it has only the function of maintaining the cross-sectional shape of the one closed cross-sectional space, and is sufficient. Collision energy absorption characteristics cannot be obtained.
  • the technique disclosed in Patent Document 3 when bulkheads are arranged in both spaces with the partition member therebetween, the resulting collision energy absorption characteristics are not sufficient.
  • Patent Document 5 can uniformly transmit the impact load at the time of a side collision while dispersing it in a cross section perpendicular to the vehicle width direction, so high collision energy absorption characteristics can be obtained.
  • the side sill internal reinforcing member having a constant cross section in the longitudinal direction of the vehicle may be excessively heavy because the reinforcing member is also present in a portion that does not need to be reinforced.
  • the thickness and spacing of the transverse ribs and longitudinal ribs are 2 to 8 mm and the spacing is 20 to 40 mm, and there is no need for reinforcement as in Patent Document 5.
  • the weight may be excessive due to the presence of reinforcing members at the site as well.
  • the technique disclosed in Patent Document 7 by providing a plurality of grooves in the vertical wall of the hat member, the vertical wall becomes bellows-shaped when a collision load is input from the outside of the vehicle in the vehicle width direction. As a result, the amount of deformation of the side sill inward in the vehicle width direction increases. Therefore, when a large load is applied to the battery module, the battery module may be deformed and the battery may not be protected. Therefore, it has been desired to reduce the load input to the battery case due to the deformation of the side sills in the event of a side collision of a vehicle (particularly an electric vehicle) that has a battery module below the floor panel between the side sills.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its object is to suppress the weight increase of structural members and achieve high impact energy absorption characteristics with a small amount of collision deformation in a vehicle body lower structure including a side sill. It is an object of the present invention to provide an automobile body lower structure and a side sill structure in which a Another object of the present invention is to provide a vehicle body lower structure and a side sill structure capable of reducing the load applied to the battery module due to the deformation of the side sill.
  • the inventors of the present invention utilized a partition member that extends vertically through the closed cross-sectional space in the side sill, and in the closed cross-sectional space, a shock absorbing structure ( We found that the above problems can be solved by providing an impact absorbing structure.
  • one of the inner side portion and the outer side portion may be extended downward from the other, or one of the inner side portion and the outer side portion may be positioned facing the inner surface of the side sill.
  • the inventors have found that by forming a recessed portion by doing so, the load input to the battery module due to the deformation of the side sill can be reduced.
  • the present invention was made based on such findings, and has the following gist.
  • the vehicle body lower structure of an automobile comprises side sills (1) arranged along the longitudinal direction of the vehicle on both sides of the vehicle body, and arranged between the two side sills (1).
  • a vehicle body lower structure for an automobile comprising: a side sill (1) having a partition member (2) extending vertically through a closed cross-section space (3) in the side sill (1); The space (3) is divided into two closed cross-sectional spaces (3a) and (3b) in the width direction of the vehicle.
  • the impact absorbing structure (A) comprising: In the structure (A), the bulkhead (6) in the closed cross-sectional space (5a) and the bulkhead (6) in the closed cross-sectional space (5b) face each other in the vehicle width direction with the partition member (2) interposed therebetween. and each bulkhead (6) is joined to at least a cross-sectional channel member (4a) or a cross-sectional channel member (4b), and the upper part of the shock absorbing structure (A) is divided into an inner side part and an outer side part. The side portions face each other across the partition member (2) and are positioned on the horizontal extension of the floor cross member (8) in the vehicle width direction.
  • the bulkhead (6) includes a bulkhead (6 x ) provided in a region within the width of the floor cross member in the longitudinal direction of the vehicle, and a bulk head (6 y ) provided in a region outside the width of the floor cross member.
  • bulkheads (6 x ) are provided at two or more locations within the width of the floor cross member, and bulkheads (6 x ) are provided at one or more locations outside the width of the floor cross member.
  • 6 y ) are provided, and the distance between two adjacent bulkheads (6 x ) is w1, and the distance between the bulkhead (6 x ) and the adjacent bulkhead (6 y ) is w2, then w1 ⁇ It is good to set it as w2.
  • At least some of the bulkheads (6 y ) may consist of a bulkhead set consisting of two or more adjacent bulkheads.
  • Each bulkhead (6) is preferably joined to the cross-sectional channel member (4a) or the cross-sectional channel member (4b) and the partition member (2) respectively.
  • one of an inner side portion and an outer side portion sandwiching the partition member (2) extends downward from the other, and the shock absorbing structure (A) At least the downwardly extending portion (e) of the lower portion of the battery case (9) may be positioned on the horizontal extension of the battery case (9) in the vehicle width direction.
  • the lower portion of the shock absorbing structure (A) is located on the horizontal extension of the battery case (9) in the vehicle width direction, and is the lower region in the height direction of the shock absorbing structure (A) or a region including the lower portion.
  • a recessed portion (c) facing the inner surface of the side sill (1) is formed in either one of the inner side portion and the outer side portion sandwiching the partition member (2). Good.
  • each cross-sectional channel member (4a), (4b) and the opposing longitudinal surface (100) of the side sill (1) are (i) directly joined or abutted. , (ii) joined or abutted via another member, or (iii) opposed to each other with a predetermined gap without being joined or abutted.
  • the metal plate that constitutes the impact absorbing structure (A) has a yield strength equal to or lower than the yield strength of the metal sheet that constitutes the floor cross member, and has a tensile strength of 500 MPa class. It should be above.
  • a side sill structure for an automobile according to the present invention is provided with a partition member (2) extending vertically through a closed cross-sectional space (3) in a side sill (1), and the closed cross-sectional space (3) is divided by the partition member (2) into a width of the vehicle.
  • the closed cross-sectional spaces (3a) and (3b) are partitioned with a partition member (2) sandwiched from both sides.
  • the bulkhead (6) and the bulkhead (6) in the closed cross-sectional space (5b) are provided to face each other in the vehicle width direction with the partition member (2) interposed therebetween, and each bulkhead (6) has at least a cross-sectional groove. It is joined to the shaped member (4a) or cross-section channel member (4b).
  • Each bulkhead (6) is preferably joined to the cross-sectional channel member (4a) or the cross-sectional channel member (4b) and the partition member (2) respectively.
  • the bulkhead (6) includes a bulkhead (6 x ) provided in a region within the width of the floor cross member in the longitudinal direction of the vehicle, and a bulk head (6 y ) provided in a region outside the width of the floor cross member.
  • bulkheads (6 x ) are provided at two or more locations within the width of the floor cross member, and bulkheads (6 x ) are provided at one or more locations outside the width of the floor cross member.
  • 6 y ) are provided, and the distance between two adjacent bulkheads (6 x ) is w1, and the distance between the bulkhead (6 x ) and the adjacent bulkhead (6 y ) is w2, then w1 ⁇ It is good to set it as w2.
  • At least some of the bulkheads (6 y ) may consist of a bulkhead set consisting of two or more adjacent bulkheads.
  • the interval w2 is 254 mm or less.
  • each cross-sectional channel member (4a), (4b) and the opposing longitudinal surface (100) of the side sill (1) are (i) directly joined or abutted. , (ii) joined or abutted via another member, or (iii) opposed to each other with a predetermined gap without being joined or abutted.
  • the yield strength of the metal plate forming the impact absorbing structure (A) is preferably equal to or lower than the yield strength of the metal plate forming the floor cross member.
  • the tensile strength of the metal plate constituting the shock absorbing structure (A) is 500 MPa class or higher.
  • a bead (60) is preferably formed on the bulkhead (6).
  • one of the inner side portion and the outer side portion sandwiching the partition member (2) may extend in the vehicle height direction more than the other.
  • a recessed portion (c) may be formed in the shock absorbing structure (A) so as to face the inner surface of the side sill (1).
  • the vehicle body lower structure and side sill structure of the present invention utilizes a partition member 2 that extends vertically through a closed cross-sectional space 3 in a side sill 1, and a shock absorbing structure A having a specific structure is provided in the closed cross-sectional space 3. Therefore, high impact energy absorption characteristics can be obtained with a small amount of impact deformation. Therefore, when applied to a vehicle such as an electric vehicle having a battery module between both side sills, there is an advantage that the space required for energy absorption can be reduced and the volume of the battery module can be increased. In addition, since the shock absorbing structure A can obtain high bending stiffness with a minimum number of structural members, it is possible to suppress an increase in the weight of the vehicle body due to the structural members.
  • the lower portion of the impact absorbing structure A may have one of the inner side portion and the outer side portion extending lower than the other, or the inner side portion may extend downward.
  • FIG. 1 schematically shows an embodiment of the vehicle body lower part structure of the present invention, which is a longitudinal section in the vehicle width direction of the vehicle body lower part structure (one of the structural parts on both sides of the vehicle body lower part) including side sills. It is a plan view.
  • FIG. 2 is a plan view of the vehicle body lower part structure (one of the structure parts on both sides of the vehicle body lower part) including the side sills in the embodiment of FIG.
  • FIG. 3 partially shows only the side sill structure in the embodiment of FIG. 1, and is a vertical cross-sectional view of the side sill structure in the vehicle width direction.
  • 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3.
  • FIG. 5 is an exploded view of the side sill shown in FIG. 3.
  • FIG. 6 is an explanatory drawing showing the floor panel, floor cross member, and battery case arranged between the side sills in the vehicle body lower structure.
  • FIG. 7 schematically shows another embodiment of the side sill in the vehicle body lower portion structure of the present invention, and is a vertical cross-sectional view of the side sill in the vehicle width direction.
  • FIG. 8 is a drawing (cross-sectional view of the side sill) for explaining the width We of the impact absorbing structure A and the width Ws of the side sill 1 in the vehicle width direction with respect to the embodiment of FIG.
  • FIG. 9 is an explanatory view showing an example of arrangement of bulkheads that constitute side sills in the vehicle body lower structure of the present invention.
  • FIG. 10 is a drawing for explaining the width wa of the floor cross member in the vehicle body lower structure of the present invention.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing another example of arrangement of the bulkheads forming the side sills in the vehicle body lower structure of the present invention.
  • FIG. 12 schematically shows another embodiment of the side sill in the vehicle body lower portion structure of the present invention, and is a vertical cross-sectional view of the side sill in the vehicle width direction.
  • FIG. 13 schematically shows another embodiment of the vehicle body lower part structure of the present invention, showing the vehicle body lower part structure including the side sill (one of the structural parts on both sides of the vehicle body lower part) in the vehicle width direction. It is a longitudinal cross-sectional view.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing another example of arrangement of the bulkheads forming the side sills in the vehicle body lower structure of the present invention.
  • FIG. 12 schematically shows another embodiment of the side sill in the vehicle body lower portion structure of the present invention, and is a vertical cross
  • FIG. 14 is a drawing for explaining the heights (thicknesses) H short and H long of the inner side portion and the outer side portion of the shock absorbing structure A in the vehicle height direction (side sills) in the embodiment of FIG. 13 . ).
  • FIG. 15 schematically shows another embodiment of the vehicle body lower part structure of the present invention, showing the vehicle body lower part structure including the side sill (one of the structural parts on both sides of the vehicle body lower part) in the vehicle width direction. It is a longitudinal cross-sectional view.
  • FIG. 16 shows the height (thickness) H in the vehicle height direction and the width W in the vehicle width direction of the inner side portion (or the outer side portion) of the shock absorbing structure A, with respect to the embodiment of FIG.
  • FIG. 1 is a drawing (sectional view of a side sill) for explaining the height h in the vehicle height direction and the width (depth) w in the vehicle width direction of a recessed portion c formed in a side portion (or an outer side portion); be.
  • 17A and 17B are explanatory diagrams showing in stages how the side sill deforms at the time of a side pole impact in the horizontal section of the side sill in the vehicle body lower structure of the present invention.
  • FIG. 18 is an explanatory view schematically showing how the side sill in the vehicle body lower structure of the present invention is deformed at the time of collision with a side pole in a longitudinal section in the vehicle width direction.
  • FIG. 19 shows the relationship between the intrusion amount of the impact object (pole) and the absorbed energy when the side sill in the vehicle body lower structure of the present invention is deformed by the side pole collision shown in Fig. 18.
  • FIG. 21 shows the side sills of Embodiments 2 and 1 shown in FIG. 20 subjected to a side pole collision test under the conditions of FIG. It is the graph which compared and showed the relationship with absorption energy.
  • FIG. 22 is a drawing for explaining the input load to the battery case and the floor cross member at the time of side pole collision in the second embodiment of the vehicle body lower structure of the present invention.
  • FIG. 23 shows the contact reaction force generated in the battery case side member and the contact reaction force generated in the floor cross member at the time of collision with the side pole for Embodiment 2 and Embodiment 1 of the vehicle body lower structure of the present invention, respectively.
  • graph. 24A and 24B are explanatory diagrams showing a comparison of the deformation mode and strain distribution of the side sill at the time of a side collision with respect to Embodiment 3 and Embodiment 1 of the vehicle body lower structure of the present invention.
  • FIG. 25 shows the side sills of Embodiments 3 and 1 shown in FIG.
  • FIG. 26 is a drawing for explaining the input load to the battery case and the floor cross member at the time of a side pole collision with respect to Embodiment 3 of the vehicle body lower structure of the present invention.
  • FIG. 27 is a graph showing the contact reaction force generated in the battery case side member and the contact reaction force generated in the floor cross member at the time of a side pole collision, with respect to Embodiment 3 and Embodiment 1 of the vehicle body lower structure of the present invention.
  • FIG. 28 is an explanatory diagram showing the side sills and test conditions of the vehicle body lower structure of the invention example and the comparative example in the collision test of Example 1.
  • FIG. 29-1 is a graph showing the relationship between the impact body (punch) penetration amount, reaction force from side-sill, and absorbed energy in the collision test of Example 1 (Invention Example).
  • FIG. 29-2 is a graph showing the relationship between the impact body (punch) penetration amount, the punch reaction force, and the absorbed energy in the collision test of Example 1 (comparative example).
  • FIG. 30 is a graph showing the absorbed energy at the maximum penetration of the impact body (punch) in the collision test of Example 1 (invention example and comparative example).
  • FIG. 31-1 is an explanatory diagram showing a vehicle lower structure of an invention example including a side sill and test conditions in the collision test of Example 2.
  • FIG. 31-2 is an explanatory diagram showing a vehicle lower structure of an invention example including a side sill and test conditions in the collision test of Example 2.
  • FIG. 31-3 is an explanatory view showing the vehicle lower structure of the invention example including the side sill and the test conditions in the collision test of the second embodiment.
  • FIG. 31-4 is an explanatory diagram showing a vehicle lower structure of an invention example including a side sill and test conditions in the collision test of Example 2.
  • FIG. FIG. 32 is a graph showing the absorbed energy at the maximum penetration of the impactor in the collision test of Example 2; 33 is a graph showing the battery case contact reaction force in the collision test of Example 2.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view in the vehicle width direction of the vehicle body lower structure (one of the structures on both sides of the vehicle body lower structure) including the side sills
  • FIG. 2 is a plan view of the vehicle body lower structure.
  • is. 3 to 5 partially show only the side sill structure including the side sills.
  • FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of the side sill structure in the vehicle width direction
  • FIG. 4 is taken along line IV-IV in FIG.
  • FIG. 5 is an exploded view of the side sill.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing the floor panel, floor cross member, and battery case arranged between both side sills in the vehicle body lower structure.
  • This vehicle body lower structure is arranged between side sills 1 arranged along the vehicle longitudinal direction on both sides of the vehicle body lower part, and both side parts are fixed to the upper part of both side sills 1 (either directly or by using a floor panel or the like). and a battery case 9 disposed below the floor cross member 8 and facing the lower portions of the side sills 1 on both sides.
  • the side sills 1 are frame structure members arranged on both sides of the lower portion of the vehicle body, and a floor panel 7 is arranged between the side sills 1 .
  • the floor panel 7 is joined to both side sills 1 (in FIG. 1, the upper portion of the longitudinal surface portion 100 of the side sill inner 1b) via both flange portions 70 thereof.
  • a floor cross member 8 which is a frame structure member along the width direction of the vehicle, is arranged on the floor panel 7, and both ends of the floor cross member 8 are connected to both side sills 1 (side sill inner members in FIG. 1) via the floor panel 7 (flange portions 70). 1b) of the longitudinal plane 100).
  • the floor cross members 8 are provided at a plurality of locations spaced apart by a predetermined interval (for example, about 300 mm) in the vehicle front-rear direction.
  • the joining (fixing) of the floor panel 7 or the floor cross member 8 to the side sill 1 is usually performed by spot welding.
  • a battery case 9 containing a battery pack 10 is arranged below the floor panel 7 and the floor cross member 8, and a side portion of the battery case 9 (battery case side member 90) is arranged at a predetermined position. It faces the lower portion of the side sill 1 (the lower portion of the vertical surface portion 100 of the side sill inner 1b) with a space therebetween.
  • a mounting flange 92 is connected to the bottom of the battery case 9 (battery case bottom plate 91) so as to protrude toward the side sill.
  • the battery case 9 is held by the side sill 1 by fastening the mounting flange 92 and the lower end of the side sill 1 (lateral surface portion 101B on the lower side of the side sill inner 1b) with a fixing bolt 11.
  • the load applied to the side sill 1 during a side collision is applied to both the floor cross member 8 and the battery case 9 .
  • the load can be borne in a wide range, and the load that is input to the floor cross member 8 before the battery case 9 is input to the battery case 9 is reduced.
  • the side sill 1 is formed by joining a side sill outer 1a having a groove-shaped cross section and a side sill inner 1b with a partition member 2 interposed therebetween. Therefore, in this side sill structure, the partition member 2 extends vertically through the closed cross-sectional space 3 in the side sill 1, and the closed cross-sectional space 3 is partitioned into two closed cross-sectional spaces 3a and 3b in the vehicle width direction by the partition member 2. It has become.
  • a side sill outer 1a and a side sill inner 1b forming the side sill 1 are formed by molding a metal plate.
  • Each of the side sill outer 1a and the side sill inner 1b includes a main body portion having a groove-shaped cross section, which includes a vertical surface portion 100 and horizontal surface portions 101A and 101B connected to the upper and lower ends of the vertical surface portion 100, and both ends of the horizontal surface portions 101A and 101B. end) is provided with a flange portion 102 connected thereto.
  • the longitudinal surface portion 100 may not be vertical, and may have an appropriate inclination or curved surface.
  • the horizontal surface portions 101A and 101B may not be horizontal, and may have an appropriate inclination or curved surface.
  • the partition member 2 is also made of a metal plate, and instead of being a complete flat plate, a bent-forming flat plate may be used.
  • the side sill outer 1a and the side sill inner 1b constitute the side sill 1 having a closed cross-sectional space 3 inside by overlapping and joining the flange portions 102 thereof (usually by spot welding).
  • the partition member 2 is interposed (sandwiched) between the side sill outer 1a and the side sill inner 1b, and the flange portions 102 of the side sill outer 1a and the side sill inner 1b are sandwiched between them together with the upper and lower ends of the partition member 2. spliced.
  • the partition member 2 passes through the closed cross-sectional space 3 in the side sill 1, and the partition member 2 partitions the closed cross-sectional space 3 into two closed cross-sectional spaces 3a and 3b in the vehicle width direction.
  • the upper and lower ends of the partition member 2 are joined to the upper and lower ends of the side sill body (the flange portions 102 of the side sill outer 1a and the side sill inner 1b).
  • a high yield strength is obtained that prevents the side sill 1 from collapsing due to the vertical opening of the cross section in the event of a side collision (suppression of cross-sectional collapse), which contributes to improving crash worthiness.
  • ⁇ Shock-absorbing structure A with side sill structure In the side sill structure as described above, in the present invention, a partition member 2 vertically passing through the closed cross-sectional space 3 in the side sill 1 is used, and a shock absorbing structure A having a specific structure is provided in the closed cross-sectional space 3. is characteristic.
  • a pair of cross-sectional groove-shaped members 4a and 4b joined by sandwiching the partition member 2 from both sides, and two members formed between the cross-sectional groove-shaped members 4a and 4b and the partition member 2 It is characterized by the provision of a shock absorbing structure A" which is composed of a plurality of bulkheads 6 provided under predetermined conditions in one closed cross-sectional space 5a, 5b and which are structurally integrated. As a result, it is possible to obtain a side sill structure that provides high impact energy absorption characteristics with a small amount of impact deformation.
  • the shock absorbing structure A can obtain high bending rigidity with a minimum number of structural members (in particular, a minimum number of bulkheads installed), it is possible to suppress an increase in the weight of the vehicle body due to the structural members.
  • the shock absorbing structure A is provided on at least a portion of the side sill along the battery case side member 90 in the vehicle front-rear direction.
  • the inner side portion and the outer side portion face each other with the partition member 2 interposed therebetween, and the floor cross member 8 (at least a portion of the floor cross member 8 in the height direction) is horizontal in the vehicle width direction. located on the extension. That is, the upper portion of the shock absorbing structure A is aligned with the floor cross member 8 in the vehicle width direction via the side sill (side sill inner 1b).
  • the cross-sectional grooved members 4a and 4b are formed by bending a metal plate.
  • Each of the groove-shaped cross-section members 4a and 4b includes a main body having a groove-shaped cross-section consisting of a vertical surface portion 40 and horizontal surface portions 41A and 41B connected to the upper and lower ends of the vertical surface portion 40, and both ends of the horizontal surface portions 41A and 41B. end) is provided with a flange portion 42 connected thereto.
  • the cross-sectional grooved members 4a and 4b are composed of the vertical surface portion 40 as a pressure receiving surface portion that receives the side impact load, and the lateral surface portions 41A and 41B that are deformed by the side impact load and absorb the collision energy as energy absorbing surface portions. (energy absorbing surface portion).
  • the flange portion 42 may be formed only in a part of the longitudinal direction of the cross-section grooved members 4a and 4b (for example, formed intermittently at predetermined intervals).
  • the cross-sectional groove members 4a, 4b are arranged along the vehicle front-rear direction (side sill longitudinal direction) in the closed cross-sectional spaces 3a, 3b.
  • the cross-sectional groove members 4a and 4b are joined to the partition member 2 via respective flange portions 42 (usually by spot welding) while sandwiching the partition member 2 from both sides. They form closed cross-sectional spaces 5a and 5b, respectively.
  • the bulkhead 6 is a member that partitions the closed cross-sectional spaces 5a and 5b by being provided in the closed cross-sectional spaces 5a and 5b along the width direction of the vehicle. It is installed in several places.
  • the bulkhead 6 is preferably provided so as to partition the entire cross section of the closed cross-sectional spaces 5a and 5b in the vehicle width direction.
  • the bulkhead 6 cooperates with the partition member 2 to suppress cross-sectional collapse of the cross-sectional groove members 4a and 4b in the event of a side collision, and the bulkhead 6 itself buckles to cause bending collapse, which reduces the collision energy ( absorb impact energy).
  • the bulkhead 6 in the closed cross-sectional space 5a and the bulkhead 6 in the closed cross-sectional space 5b are provided facing each other across the partition member 2 in the vehicle width direction (that is, at the same position in the vehicle front-rear direction).
  • the function of maintaining the cross-sectional shapes of the outer side portion and the inner side portion of the shock absorbing structure A can be exhibited appropriately, and high collision energy absorption characteristics can be obtained.
  • Each bulkhead 6 is formed by molding a metal plate, and its outer peripheral edge is joined to at least the cross-sectional channel member 4a or the cross-sectional channel member 4b, and more preferably to the partition member 2. spliced.
  • a flange portion 61 is formed on the outer peripheral edge of the main body (bulkhead portion) of the bulkhead 6, and through this flange portion 61, the groove-shaped member 4a or the groove-shaped member 4b and the partition member 2 is joined. This joint is usually made by spot welding.
  • the flange portion 61 may be formed only on a part of the outer peripheral edge of the main body (partition wall portion) (for example, formed intermittently at predetermined intervals).
  • the bulkheads 6 may be provided at equal intervals in the longitudinal direction of the vehicle in the closed cross-sectional spaces 5a and 5b, or may be provided such that wide and narrow intervals alternate as shown in FIG. In the present invention, as will be described later, the bulkheads 6 are provided at different intervals for each specific region in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the shock absorbing structure A is installed in the closed cross-sectional space 3 inside the side sill 1 using the partition member 2 .
  • the shock-absorbing structure A comprises a pair of cross-sectional groove-shaped members 4a and 4b joined to sandwich the partition member 2 from both sides, and closed cross-sectional spaces 5a and 5a formed inside the cross-sectional groove-shaped members 4a and 4b.
  • 5b has a structure in which a bulkhead 6 provided under predetermined conditions is integrated with the partition member 2. As shown in FIG. In other words, the bulkheads 6 spaced apart in the longitudinal direction of the vehicle are enclosed by the groove-shaped cross-sectional members 4a and 4b provided through the partition member 2, and these are integrated. This results in a high impact energy absorption property as described below.
  • the yield strength of the metal plates forming the impact absorbing structure A is equal to or lower than the yield strength of the metal plates forming the floor cross member 8. This is to ensure that the impact absorbing structure A deforms before the floor cross member 8 in the event of a side collision, absorbs the collision energy, and suppresses the deformation of the floor cross member 8 . Therefore, if the yield strength of the metal plate forming the shock absorbing structure A is the same as the yield strength of the metal plate forming the floor cross member 8, the bulkhead 6 forming the shock absorbing structure A has , a bead 60 (crash bead) or the like as shown in FIG. It is preferable that the load that initiates buckling deformation) be lower than the buckling strength of the floor cross member 8 .
  • the metal plate used for the shock absorbing structure A (the cross-sectional grooved members 4a and 4b and the bulkhead 6) preferably has a tensile strength of 500 MPa class or higher, more preferably 590 MPa class or higher. preferable.
  • the impact characteristics of the impact absorption structure A include the load (hereinafter referred to as “impact (referred to as “strength)”) is higher, the less deformation occurs at the time of collision, and the better the collision characteristics. Since the yield strength increases as the tensile strength of the metal plate used for the shock absorbing structure A increases, a metal plate of 500 MPa class or higher (more preferably 590 MPa class or higher), which has a higher tensile strength than common steel, is used. is preferred.
  • the shock absorbing structure A and the partition member 2 are a high-strength steel plate of 1180 MPa class or higher.
  • the impact absorbing structure A provided in the side sill consists of groove-shaped cross-sectional members 4a and 4b joined to sandwich the partition member 2 from both sides, and closed cross-sections inside the cross-sectional groove-shaped members 4a and 4b.
  • the bulkheads 6 provided in the spaces 5a and 5b have a structure integrated with the partition member 2.
  • the cross-section grooved members 4a and 4b provided through the partition member 2 enclose the bulkhead 6 and have a structure in which they are integrated.
  • the shock absorbing structure A as a whole has high bending stiffness (bending deformation resistance against side impact load).
  • the upper portion of the shock absorbing structure A is positioned on the horizontal extension of the floor cross member 8 (at least a portion of the floor cross member 8 in the height direction) with the side sill inner 1b interposed in the vehicle width direction ( That is, it is aligned with the floor cross member 8 in the vehicle width direction). Therefore, the side impact load input to the side sill outer 1a is transmitted to the floor cross member 8 via the upper portion of the shock absorbing structure A and the side sill inner 1b.
  • the shock absorbing structure A receives a reaction force from the floor cross member 8, and is crushed from the outer side portion of the shock absorbing structure A to be compressed and deformed, thereby efficiently absorbing the collision energy.
  • the longitudinal surface portion 40 (pressure receiving surface portion) of the outer grooved member 4a on the outer side receives the collision load via the side sill outer 1a, and the lateral surface portion 41A (energy absorbing surface portion) bends and crushes first and collides. Absorb energy.
  • the lateral surface portion 41B (energy absorbing surface portion) of the inner side cross-section member 4b is bent and crushed to absorb the collision energy.
  • the bulkhead 6 integrated with the groove-shaped members 4a and 4b cooperates with the partition member 2 to suppress the cross-sectional collapse of the groove-shaped members 4a and 4b, and the bulkhead 6 itself buckles ( Axial collapse (axial collapse) to absorb collision energy.
  • the partition member 2 integrated with the cross-sectional groove members 4a and 4b is also bent and deformed to absorb the collision energy.
  • the bulkhead 6 is individually installed with the partition member 2 interposed therebetween (that is, the bulkhead 6 is divided by the partition member 2 in the vehicle width direction), so the buckling wavelength (wavelength of buckling) is shortened, and the load bearing capacity of the bulkhead 6 can be improved.
  • the cross-sectional channel members 4a and 4b are appropriately arranged between the side sill outer 1a and the side sill inner 1b (longitudinal surface portion 100) as shown in FIG. You may have an interval (space). Further, the cross-section grooved members 4a and 4b may contact or be joined to the inner side surfaces of the side sill outer 1a and the side sill inner 1b (longitudinal surface portion 100) mainly to prevent vibration.
  • the cross-section grooved members 4a and 4b (longitudinal surface portion 40) and the side sill outer 1a and side sill inner 1b (longitudinal surface portion 100) are (i) directly joined or in contact with each other; , (ii) bonded or abutted through another member (e.g., a vibration damping member that damps vibration), (iii) opposed with a predetermined gap without bonded or abutted and so on.
  • another member e.g., a vibration damping member that damps vibration
  • the impact absorption performance is improved by transmitting the side impact load to the floor cross member from the initial stage of the collision, the closer the width of the impact absorption structure A (EA member) to the full width of the side sill, the more impact it will have. Higher absorption performance. Therefore, from this point of view, the structure (i) or (ii) is preferable.
  • FIG. 7 schematically shows an embodiment in which the above structures (i) and (ii) are used, and is a vertical cross-sectional view of the side sill in the vehicle width direction.
  • FIG. 7(a) shows that the longitudinal surface portions 40 of the cross-sectional groove member 4a and the cross-sectional groove member 4b are welded (normally by spot welding) to the inner surfaces of the longitudinal surface portions 100 of the side sill outer 1a and the side sill inner 1b.
  • a joined example in the figure, 12 is a joining portion
  • each longitudinal surface portion 40 of the cross-sectional grooved member 4a and the cross-sectionally grooved member 4b is coated with an adhesive 13 on the inner surface of each longitudinal surface portion 100 of the side sill outer 1a and the side sill inner 1b.
  • An example of bonding with (adhesive layer) is shown. When adhesion is performed with the adhesive 13 in this way, the adhesive may be coated only on a part of the bonding surface.
  • This adhesive 13 (adhesive layer) may function as a vibration isolating member that damps vibration.
  • the width We of the impact absorbing structure A in the vehicle width direction is the width Ws of the side sill 1 (the width Ws of the side sill outer 1a and the side sill inner 1b). 60% or more of the distance between the vertical plane portions 100).
  • FIG. 8 shows the width We of the shock absorbing structure A and the width Ws of the side sill 1. As shown in FIG. When the width We of the shock absorbing structure A and the width Ws of the side sill 1 differ depending on the position in the vehicle height direction, the widths at the height position where the width is widest are defined as Ws and We.
  • the distance between the horizontal surface portions 41A and 41B of the cross-sectional groove member 4a and the cross-sectional groove member 4b and the side sill 1 is the vertical surface portion 40 , the floor cross member 8 and the battery case 9 overlap in the height direction so that the loads applied to the floor cross member 8 and the battery case 9 are properly balanced.
  • FIG. 9 shows another example of arrangement of the bulkheads 6 in the vehicle longitudinal direction in the shock absorbing structure A for the vehicle body lower structure of the present invention. They are provided at intervals.
  • the bulkheads 6 provided at a plurality of locations spaced apart in the vehicle front-rear direction are bulkheads 6x provided in a region within the width wa of the floor cross member 8 in the vehicle front-rear direction, and the other bulkheads 6x. (the area outside the width of the floor cross member 8 ).
  • Bulkheads 6x are provided at two or more locations (two locations in the embodiment of FIG. 9) within the width wa of the floor cross member 8 in the longitudinal direction of the vehicle.
  • Bulkheads 6 y are provided at one or more locations in the region where Further, w1 ⁇ w2, where w1 is the distance between two adjacent bulkheads 6x , and w2 is the distance between one bulkhead 6x and another adjacent bulkhead 6y .
  • the reason why the bulkheads 6 are arranged as described above is that in the area within the width wa of the floor cross member 8, the bulkheads 6x are provided at two or more locations to reduce the distance between the bulkheads 6x . This is because the number of bulkheads 6 to be installed is reduced and the weight is reduced by increasing the distance between the bulkheads 6 y and 6 x in other regions, while improving the collision characteristics.
  • the spacing w3 between two adjacent bulkheads 6y also satisfies w1 ⁇ w3.
  • the width wa of the floor cross member 8 may be the width of the portion between both side walls in the width direction of the floor cross member.
  • FIG. 10 schematically shows a cross section in the width direction of a typical floor cross member 8. As shown in FIG. In the case of the floor cross member 8 having flange portions on both edges as shown in FIG. 10, the width wa of the floor cross member 8 is the width of the portion excluding the flange portions on both edges in the width direction of the floor cross member (the width of the main portion acting as a frame member), i.e. the width between the boundary between a curve and a straight line of the flange portion.
  • the bulkheads 6x are arranged at a plurality of locations within the width wa of the floor cross member 8, if the interval w1 between two adjacent bulkheads 6x is too small, collision occurs within the width wa of the floor cross member 8. This is not preferable because it leads to a decrease in the effect of improving the characteristics and an unnecessary increase in the number of bulkheads 6x to be installed.
  • the bulkhead 6x is preferably arranged so that the ratio w1/wa between the space w1 and the width wa of the floor cross member 4 is 0.4 or more and 1.0 or less.
  • the wider the spacing w2 between the adjacent bulkheads 6x and 6y and the spacing w3 between the bulkheads 6y the better.
  • it is preferably 254 mm or less. This 254 mm is the diameter of the impactor (pole) used in the side impact test (side pole test as defined by Euro NCAP).
  • the spacing w2 between the adjacent bulkheads 6x and 6y and the spacing w3 between the bulkheads 6y are the installation spacing of the floor cross members 8 (the spacing between the adjacent floor cross members 8).
  • wb) is preferably about 1/4 to 1/2.
  • the intervals w2 and w3 are approximately 65 mm to 130 mm.
  • 9(a) is an example in which the bulkhead 6y is provided at one location in the area between the adjacent floor crossmembers 8 and outside the width of the floor crossmember 8.
  • the bulkheads 6x , 6 y is provided under the condition that w1 ⁇ w2.
  • 9(b) and 9(c) are examples in which bulkheads 6y are provided at two or three locations between adjacent floor crossmembers 8 and outside the width of the floor crossmembers 8.
  • the bulkheads 6 x and 6 y are provided under conditions that satisfy w1 ⁇ w2 and w1 ⁇ w3.
  • FIG. 11 shows another arrangement form example of the bulkhead 6 in the longitudinal direction of the vehicle. 11, similar to the embodiment of FIG. 9, the bulkheads 6 are provided at different intervals for each region in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the bulkheads 6y provided in regions outside the width of the floor cross members 8 are provided adjacently. It consists of a bulkhead set consisting of one or more bulkheads (two bulkheads in the embodiment of FIG. 11). Therefore, each bulkhead 6 y in the embodiment of FIG. 11 consists of a set of two bulkheads.
  • the size of the space w4 between the bulkheads constituting this bulkhead set is arbitrary, it is basically determined from the same point of view as the space w1. good.
  • the bulkheads 6 y are configured by a bulkhead set consisting of two or more bulkheads. good.
  • a bulkhead 6 y (a set of two bulkheads) is placed at one location in a region outside the width of the floor crossmember 8 between the adjacent floor crossmembers 8. Headset) is provided, and the bulkheads 6 x and 6 y are provided under the condition that w1 ⁇ w2 is satisfied.
  • bulkheads 6 y (two sheets of In this example, bulkheads 6 x and 6 y are provided under conditions that satisfy w1 ⁇ w2 and w1 ⁇ w3.
  • the bulkhead 6 may be provided with a bead 60 on its main body (partition wall) in order to increase its buckling resistance (stiffness) or to lower its buckling resistance (rigidity).
  • FIG. 12 schematically shows an embodiment in that case, and is a vertical cross-sectional view of the side sill in the vehicle width direction.
  • a bead 60 extending in the vehicle width direction is provided on the main body (partition wall) of the bulkhead 6 in order to increase the buckling resistance.
  • a bead 60 extending in the vertical direction is provided on the main body (partition wall) of the bulkhead 6 in order to lower the buckling strength.
  • the reason for providing the bead 60 as shown in FIG. 12(b) is as explained above.
  • the outer side portion (the groove-shaped member 4a) and the inner side portion (the groove-shaped member 4b) of the shock absorbing structure A are substantially at the same height in the vehicle height direction. (thickness) and face each other with the partition member 2 interposed therebetween.
  • the inner side portion and the outer side portion of the shock absorbing structure A have substantially symmetrical shapes with the partition member 2 interposed therebetween in the vehicle width direction.
  • the lower portion of the shock absorbing structure A can be configured such that one of the inner side portion and the outer side portion extends downward more than the other (i.e., a structure formed longer in the downward direction). can.
  • At least the downwardly extending portion e of the lower portion of the impact absorbing structure A is on the horizontal extension of the battery case 9 (at least a portion of the battery case 9 in the height direction) in the vehicle width direction.
  • At least a portion e of the lower portion of the shock absorbing structure A is aligned with the battery case 9 (at least a portion of the battery case 9 in the height direction) in the vehicle width direction with the side sill 1 interposed therebetween.
  • a hollow space s not occupied by the shock absorbing structure A is formed in a portion facing the portion e with the partition member 2 interposed therebetween.
  • FIG. 13 schematically shows an embodiment of the vehicle body lower part structure of the present invention having such a structure. It is a longitudinal cross-sectional view in the width direction.
  • the lower portion of the shock absorbing structure A has a structure in which the outer side portion extends downwards more than the inner side portion (i.e., a structure in which the lower portion is elongated in the downward direction).
  • the outer side portion and the inner side portion face each other with the partition member 2 interposed therebetween, and the floor cross member 8 (at least in the thickness (height) direction of the floor cross member 8) extends in the vehicle width direction. a part) is located on the horizontal extension of That is, the upper portion of the shock absorbing structure A is aligned with the floor cross member 8 in the vehicle width direction via the side sill 1 (side sill inner 1b).
  • the outer side portion extends downward more than the inner side portion. part of the height direction) That is, the downwardly extending portion e is aligned with the battery case 9 in the vehicle width direction via the side sill 1 (side sill inner 1b).
  • a space portion s (a space portion within the closed cross-sectional space 3b) not occupied by the shock absorbing structure A is formed in the inner side portion facing the portion e with the partition member 2 interposed therebetween.
  • the lower portion of the shock absorbing structure A has a structure in which the inner side portion extends downwards more than the outer side portion (i.e., a structure formed longer in the downward direction).
  • the upper portion of the shock absorbing structure A has an outer side portion and an inner side portion facing each other with the partition member 2 interposed therebetween. It is located on the horizontal extension of the thickness (height) direction of the member 8 . That is, the upper portion of the shock absorbing structure A is aligned with the floor cross member 8 in the vehicle width direction via the side sill 1 (side sill inner 1b).
  • the inner side portion extends downward more than the outer side portion, and the downwardly extending portion e is the battery case 9 (at least the battery case 9) in the vehicle width direction. part of the height direction) That is, the downwardly extending portion e is aligned with the battery case 9 in the vehicle width direction via the side sill 1 (side sill inner 1b).
  • a space s (a space within the closed cross-sectional space 3a) not occupied by the shock absorbing structure A is formed in an outer side portion facing the portion e with the partition member 2 interposed therebetween.
  • the collision energy absorbing performance is ensured by the buckling induction effect of the structure around the space s. For this reason, the weight of the shock absorbing structure A (the inner side portion or the outer side portion) can be reduced by the amount of the space portion s without lowering the collision energy absorbing performance of the shock absorbing structure A as compared with the structure of FIG. can be done. More specifically, for example, in the case of FIG.
  • the weight of the shock absorbing structure A (inner side portion) can be reduced by the amount of the space s.
  • the weight of the shock absorbing structure A (inner side portion) can be reduced by the amount of the space s.
  • FIG. 13(b) the "corner R portion f formed by the lateral surface portion 41B of the cross-sectional groove member 4a and the flange portion 42" in the outer side portion of the shock absorbing structure A and
  • the "corner portion of the bulkhead 6 contacting this corner R portion f" is in contact with the bulkhead 6 on the inner side via the partition member 2.
  • FIG. Therefore, in the event of a side collision, buckling is also induced around the contact portion of the bulkhead 6 on the inner side.
  • the collision energy absorption performance is not lower than that of the structure of FIG.
  • the weight of the shock absorbing structure A (outer side portion) can be reduced by the space s.
  • the outer side portion (the groove-shaped member 4a in cross section) and the inner side portion (the groove-shaped member 4b in cross section), whichever is smaller in height, for example, the portion shown in FIG. ) is too small, the plane stiffness of the bulkhead 6 in the closed cross-sectional space 5b will decrease during a side collision, and the cross-sectional shape of the inner side portion of the impact absorbing structure A will be reduced. Since the function to maintain is degraded, the collision energy absorption performance is degraded. Therefore , the height H short of the “smaller height portion” shown in FIG. It is better not to make it excessively small.
  • H short should be 40% or more, preferably 50% or more of H long .
  • the difference in height (difference between Hshort and Hlong ) between the outer side portion (the grooved member 4a in cross section) and the inner side portion (the grooved member 4b in cross section) is too small, the bulkhead 6 as described above will not work.
  • the buckling-inducing effect is relatively reduced. In other words, the effect of inducing buckling and the effect of reducing the weight of the shock absorbing structure A as shown in FIG. 13 are relatively reduced. Therefore, in order to fully enjoy the effect, the difference between the height H short of the “portion with the smaller height” and the height H long of the “portion with the larger height” shown in FIG.
  • H short should be 80% or less, preferably 65% or less of H long .
  • the height at the highest position is defined as the height H short of the “smaller height part” and the height H long of the “larger height part”.
  • the outer side portion (the groove-shaped member 4a) and the inner side portion (the groove-shaped member 4b) of the shock absorbing structure A have a square cross-sectional shape in the vehicle width direction. They have a shape (such as a trapezoidal shape) and face each other with the partition member 2 interposed therebetween.
  • the inner side portion and the outer side portion of the shock absorbing structure A have substantially symmetrical shapes with the partition member 2 interposed therebetween in the vehicle width direction.
  • the side sill 1 A structure in which a concave portion c is formed facing the inner surface of the side sill inner 1b or the side sill outer 1a
  • the side sill 1 A structure in which a concave portion c is formed facing the inner surface of the side sill inner 1b or the side sill outer 1a
  • a space (a space formed by the recessed portion c) is secured in the vehicle width direction between the lower portion of the impact absorbing structure A and the side sill 1, and the lower portion of the impact absorbing structure A in which the recessed portion c exists is located in the vehicle width direction. It is located on the horizontal extension of the battery case 9 (at least a portion of the battery case 9 in the height direction). That is, the lower portion of the shock absorbing structure A where the recess c is present is aligned with the battery case 9 (at least a portion of the battery case 9 in the height direction) in the vehicle width direction.
  • the recess c is formed so as to include not only the lower region in the height direction of the shock absorbing structure A but also the region above it (that is, the region including the lower region in the height direction of the shock absorbing structure A). can be formed).
  • FIG. 15 schematically shows an embodiment of the vehicle body lower part structure of the present invention having such a structure. It is a longitudinal cross-sectional view in the width direction.
  • a recess c is formed in the lower region of the inner side portion of the shock absorbing structure A so as to face the inner surface of the side sill 1 (side sill inner 1b).
  • the recessed portion c is formed in the side sill inner 1b ( It is formed by stepwise recessing the lower region of the inner side portion (cross-sectional channel member 4b) of the shock absorbing structure A facing the longitudinal surface portion 100 and the lateral surface portion 101B).
  • this recessed portion c is formed in the lower region of the inner side portion of the shock absorbing structure A so as to face the vertical surface portion 100 and the horizontal surface portion 101B of the side sill inner 1b.
  • the lower region of the impact absorbing structure A including the recess c is located on the horizontal extension of the battery case 9 (at least a portion of the battery case 9 in the height direction) in the vehicle width direction. That is, the lower region of the shock absorbing structure A including the recess c is aligned with the battery case 9 (at least a portion of the battery case 9 in the height direction) in the vehicle width direction.
  • the upper portion of the shock absorbing structure A has an outer side portion and an inner side portion facing each other with the partition member 2 interposed therebetween. part of the thickness direction) is located on the horizontal extension. That is, the upper portion of the shock absorbing structure A is aligned with the floor cross member 8 in the vehicle width direction via the side sill 1 (side sill inner 1b).
  • the bulkhead 6 of the inner side portion is configured in a shape that matches the cross-sectional shape of the inner side portion (the cross-sectional grooved member 4b) in which the recessed portion c is formed.
  • the recessed portion c may be formed in the lower region or region including the lower portion in the height direction of the outer side portion of the shock absorbing structure A so as to face the inner surface of the side sill 1 (outer side sill 1a).
  • a recessed portion c having a shape similar to that of FIG.
  • the outer side of the shock absorbing structure A facing the side sill outer 1a (vertical surface portion 100 and lateral surface portion 101B) such that a space (a space formed by the recess c) is secured in the vehicle width direction between the side sill outers 1a). It is formed by stepwise recessing the lower region of the part (section channel member 4a).
  • this recessed portion c is formed in the lower region of the outer side portion of the shock absorbing structure A so as to face the vertical surface portion 100 and the horizontal surface portion 101B of the side sill outer 1a.
  • the lower region of the impact absorbing structure A including the recess c is located on the horizontal extension of the battery case 9 (at least a portion of the battery case 9 in the height direction) in the vehicle width direction. That is, the lower region of the shock absorbing structure A including the recess c is aligned with the battery case 9 (at least a portion of the battery case 9 in the height direction) in the vehicle width direction.
  • the buckling-inducing effect of buckling of the structure around the recess c secures the collision energy absorbing performance.
  • the weight of the shock absorbing structure A (inner side portion or outer side portion) can be reduced by the amount of the recessed portion c without lowering the impact energy absorption performance of the shock absorbing structure A as compared with the structure of FIG. can be done. This will be described more specifically, taking as an example the case of FIG. Due to the formation of the recessed portion c, a notch along the recessed shape of the recessed portion c is also formed in the bulkhead 6 in the closed cross-sectional space 5b.
  • the corner R portion g of the notch portion of the bulkhead 6 is buckled and bent, and buckling is induced also in the peripheral portion of the corner R portion g of the notch portion to absorb the collision load ( buckling-inducing effect). Therefore, even with the impact absorbing structure A having the structure shown in FIG. 15, the impact energy absorbing performance is not lower than that of the structure shown in FIG. The weight of A (inner side portion) can be reduced.
  • the recessed portion c is formed in the outer side portion of the shock absorbing structure A.
  • a cutout portion is formed along the bulkhead 6, and buckling is also induced from the corner R portion g of the cutout portion of the bulkhead 6 at the time of a side collision. Therefore, even in the impact absorbing structure A in which the recessed portion c is formed, the impact energy absorbing performance is not lower than that of the structure shown in FIG. A (outer side portion) can be made lighter.
  • the height h in the vehicle height direction of the recessed portion c shown in FIG. the height (thickness) H of the inner side portion (or outer side portion) of the shock absorbing structure A in the vehicle height direction is 90% or less, preferably About 75% or less is preferable.
  • the pressure-receiving surface portion (vertical surface portion 40 of the grooved member 4b) on the inner side facing the floor cross member 8 becomes wide. , the impact load will be distributed. As a result, buckling is less likely to occur at the corner R portion g of the cutout portion of the bulkhead 6 corresponding to the recessed portion c, so that it is difficult to obtain the effect of improving the collision energy absorption performance by providing the recessed portion c. In other words, the effect of inducing buckling and the effect of reducing the weight of the shock absorbing structure A as shown in FIG. 15 are relatively reduced.
  • the height h in the vehicle height direction of the recessed portion c shown in FIG. It is better not to make the height (thickness) H in the vehicle height direction excessively small. (c) 20% or more of H, desirably about 50% or more.
  • the width W of the inner side portion (or the outer side portion) of the shock absorbing structure A is about 90% or less of the width W in the vehicle width direction.
  • the width w of the recessed portion c in the vehicle width direction should not be excessively smaller than the width W of the inner side portion (or the outer side portion) of the shock absorbing structure A in the vehicle width direction. is preferably about 20% or more of the width W of the inner side portion (or outer side portion) of the shock absorbing structure A in the vehicle width direction. As shown in FIG.
  • height H be the height at the highest position.
  • the width at the widest position is the width W and
  • the height at the highest position is defined as the height h of the recessed portion c.
  • the width at the position where the width is the widest is defined as the width w of the recessed portion c.
  • FIG. 17 shows, in a horizontal cross-section of the side sill (the structure of FIG. 1) in the vehicle body lower structure of the present invention, the state of deformation at the time of side pole collision, where t is the time from the start of the collision (in seconds). number).
  • t is the time from the start of the collision (in seconds). number).
  • the mode of cross-sectional deformation of the side sill 1 itself will be described. absorbs collision energy (from 0.002 sec).
  • the partition member 2 prevents the cross section of the side sill 1 from vertically opening and collapsing (cross-sectional collapse).
  • the lateral surface portions 101A and 101B (energy absorbing portions) of the side sill outer 1a continue to undergo bending deformation for 0.006 to 0.014 seconds thereafter, and absorb the collision energy until they are completely crushed.
  • the collapsed side sill outer 1a and the longitudinal surface portion 40 of the groove-shaped member 4a are in contact with each other, the collision load is transmitted to the shock absorbing structure A, and the outer side portion (the groove-shaped member 4a and the bulkhead 6) is deformed.
  • a bellows-shaped crush (axial crush) begins (from 0.002 sec).
  • the inner side portion of the shock absorption structure A (the grooved cross-section member 4a and the bulkhead 6) is pressed against the battery case 9 via the side sill inner 1b (for 0.004 to 0.006sec), and the inner side portion of the shock absorbing structure A (the cross-sectional channel member 4b and the bulkhead 6) also begins to collapse. (0.008 to 0.018sec).
  • FIG. 18 shows the deformation of the longitudinal section in the vehicle width direction at the time of side pole collision when the side sill (the structure of FIG. 1) in the vehicle body lower structure of the present invention was subjected to a side pole collision test under the following conditions. The state is shown schematically.
  • FIG. 19 shows the relationship between the penetration amount of the collision body and the absorbed energy when deformed at the time of collision with the side pole. The specimen was arranged in such a manner that the bulkhead 6 was arranged as shown in FIG. 9(a).
  • Collision body rigid pole with R127mm (equivalent to 254mm in diameter) Collision speed: 30.9km/h Collision energy: 32kJ
  • the side sill structure In the cross-sectional deformation of the side sill structure at the time of a side collision as described above, it is installed in the side sill 1 via the partition member 2, and has a structure in which the cross-sectional groove members 4a and 4b and the bulkhead 6 are integrated with the partition member 2.
  • the impact absorbing structure A has a high deformation resistance. Therefore, the side sill 1 deforms as a whole without locally deforming (for example, deforming so as to bend from the collision part) with respect to the input load, so that the collision energy is effectively and appropriately absorbed. will be Therefore, with the side sills in the vehicle body lower structure of the present invention, as shown in FIG.
  • the load When the load is applied from the width direction of the vehicle, the load is crushed to absorb the energy, and the load is transmitted to the floor cross member 8 and the battery case 9, thereby preventing the load from being transmitted to the battery pack 10 and protecting it from the impact of a collision. can do.
  • FIG. 20 shows the side sills of Embodiment 2 and Embodiment 1 by comparing the deformation mode and strain distribution at the time of a side collision.
  • 20(b) respectively show the first embodiment. Comparing Embodiment 2 in FIG. 20(a) with Embodiment 1 in FIG. Areas are of the same level.
  • FIG. 21 shows the side sills of Embodiments 2 and 1, which were subjected to a side pole collision test under the conditions of FIG. are shown in comparison.
  • the absorbed energy of each embodiment is 32.0 kJ
  • the collision body penetration amount is almost the same (91 mm in Embodiment 2, 89 mm in Embodiment 1).
  • It has been shown to have crash characteristics on par with The reason for this is that in the second embodiment, although the size of the inner side portion of the shock absorbing structure A is smaller than that in the first embodiment, the bulk due to the specific structure (the space s in FIG. 13(a)) as described above. A buckling-inducing effect of the head is obtained. Therefore, the collision energy absorption performance is maintained at a high level without lowering than that of the first embodiment (the structure of FIG. 1).
  • the side sill of Embodiment 2 provides the following effects.
  • a space s is provided in the vehicle width direction between the outer side portion and the battery case side member 90 (that is, in the vehicle width direction, the battery
  • the space s and the lower portion of the outer side portion of the shock absorbing structure A are positioned on the horizontal extension of the case side member 90). Therefore, the rise of the contact reaction force generated in the battery case side member 90 can be delayed.
  • the inner side portion and the outer side portion face each other with the partition member 2 interposed therebetween, and are aligned with the floor cross member 8 in the vehicle width direction with the side sill 1 interposed therebetween. (That is, it is located on the horizontal extension of the floor cross member 8 in the vehicle width direction). Therefore, a load transfer path is formed to directly transmit the collision load input to the side sill 1 to the floor cross member 8, and the contact reaction force generated in the floor cross member 8 rises quickly.
  • the upper side of the impact absorbing structure A is first affected. It collapses well (see FIG. 20(a)) and absorbs the side impact load. After that, after the side collision progresses and the side sill 1 (upper side of the impact absorbing structure A) is deformed, the contact reaction force generated in the battery case side member 90 starts to increase, so the peak load input to the battery case 9 is Also, the deformation of the battery case 9 can be suppressed.
  • FIG. 24 shows a comparison of the deformation mode and strain distribution at the time of side collision for the side sills of Embodiment 3 and Embodiment 1 (the same embodiment as Fig. 20(b)).
  • 24(a) shows the third embodiment
  • FIG. 24(b) shows the first embodiment. Comparing Embodiment 3 of FIG. 24(a) with Embodiment 1 of FIG. Areas are of the same level.
  • FIG. 25 shows the side sills of Embodiments 3 and 1, which were subjected to a side pole collision test under the conditions of FIG. are shown in comparison.
  • the impact body penetration amount is slightly longer in Embodiment 3 (96 mm in Embodiment 3 and 89 mm in Embodiment 1)
  • the absorbed energy is 32.0 kJ in both cases. It has been shown to have similar levels of crash characteristics to Form 1.
  • the reason for this is that, in Embodiment 3, the buckling inducing effect of the bulkhead is obtained by the specific structure (recessed portion c in FIG. 15) as described above, so that the impact energy absorption performance of Embodiment 1 (structure in FIG. 1) is ) is maintained at a high level.
  • the side sill of Embodiment 3 provides the following effects. Since the lower portion of the impact absorbing structure A of Embodiment 3 is provided with the concave portion c on the inner side portion, the rise of the contact reaction force generated in the battery case side member 90 can be delayed. Furthermore, the corner R portion g of the notch portion of the bulkhead 6 corresponding to the recessed portion c is buckled and bent, and buckling is induced also in the peripheral portion of the corner R portion g to continue absorbing the collision load.
  • Example 1 28(a) to (e) show the specimens and test conditions of the invention examples and comparative examples.
  • 28(a) to (e) the left figure is a cross-sectional view of the side sill in the vehicle width direction
  • the right figure is a horizontal cross-sectional view of the side sill. collision position and the position of the floor cross member.
  • side sills and impact absorbing members impact absorbing structure A in the example of the invention
  • impact energy absorption characteristics were evaluated.
  • the floor cross member adjacent to the side sill and the battery case side member were used as rigid jigs for fixing the test specimen, and the load transmitted to the jig was evaluated by the contact reaction force.
  • a collision object (pole) with a curvature radius R of 127 mm was placed perpendicular to the longitudinal direction of the specimen at an initial speed of 30.9 km/h and a maximum penetration depth of 100 mm. collided.
  • the collision energy at this time was 32 kJ.
  • the jigs for fixing the side sill on the opposite side of the collision body are the floor cross member simulating part (corresponding to the floor cross member 8) simulating the lower vehicle body structure shown in FIG.
  • the battery case wall part (corresponding to the battery case side member 90 ) and the battery case lower portion (corresponding to the battery case bottom plate 91 and mounting flange 92), and the battery case lower portion is fixed to the side sill inner with a fixing bolt (corresponding to the fixing bolt 11).
  • the width wa of the simulated floor cross member in the longitudinal direction of the vehicle was set to 80 mm.
  • Table 1 shows the strength level and thickness of the steel plates used for each member of the specimens of the invention examples and comparative examples.
  • the test body of Invention Example 1 shown in FIG . are provided, and bulkheads 6 y consisting of a bulkhead set composed of two or more adjacent bulkheads are provided in regions outside the width of the simulated floor cross member on both sides.
  • the distance w1 between two adjacent bulkheads 6x was set to 35 mm, and the ratio w1/wa between the distance w1 and the width wa of the floor cross member was set to 0.44.
  • the distance w2 between the bulkhead 6x and the adjacent bulkhead 6y is larger than w1 and 254 mm or less, and is equal to or less than the assumed installation distance of the floor cross members (the distance wb between the adjacent floor cross members). ) was set to 125 mm, which is about half of 260 mm.
  • the interval w4 between the bulkheads constituting the bulkhead set, which is the bulkhead 6y was set to 35 mm, which is the same as the interval w1.
  • the test body of Invention Example 2 shown in FIG. 28(b) is obtained by removing the bulkhead 6 y of Invention Example 1. ), the bulkheads 6 are provided only at two locations within the width of the .
  • the specimen of Comparative Example 1 shown in FIG. 28(c) is obtained by removing the bulkhead 6 from the structure of the shock absorbing structure A of Invention Example 2.
  • the specimen of Comparative Example 2 shown in FIG. 28(d) has only bulkheads inside the side sills, and bulkheads are provided at two locations within the width of the simulated floor cross member. is.
  • the test piece of Comparative Example 3 shown in FIG. 28(e) was a test piece with only side sills without disposing a partition member or a shock absorbing member inside the side sills.
  • FIGS. 29(a) to 29(e) show the relationship between the amount of impact body (punch) entering the side sill and the force received by the impact body (punch reaction force) during the collision test, and (Punch) Shows the transition of absorbed energy with respect to the amount of penetration.
  • a punch is a rigid pole that is the impact body in the side pole impact test (FIG. 18) previously described.
  • the absorbed energy was calculated by subtracting the kinetic energy calculated from the speed of the collision object from the collision energy (32 kJ). While the maximum stroke of the impact body is 100 mm, in Invention Example 1 shown in FIG. The energy absorbed by the structure was 32.0 kJ. On the other hand, in Invention Example 2 and Comparative Examples 1 to 3 shown in FIGS. The maximum body stroke of 100 mm was reached.
  • Fig. 30 shows a comparison of absorbed energy at maximum penetration of the impactor for the invention example and the comparative example.
  • the maximum penetration depth was 96 mm for Invention Example 1, and 100 mm for Invention Example 2 and Comparative Examples 1 to 3 (maximum penetration depth of the collision object).
  • the absorbed energy of Invention Example 1 was 6.7 times that of Comparative Example 3 with only a side sill, 3.0 times that of Comparative Example 1 without a bulkhead, and 3.4 times that of Comparative Example 2 with only a bulkhead. It was about 1.6 times the total 20.1 kJ of Comparative Examples 1 and 2.
  • the side sill structure (vehicle lower part structure) of the present invention is comparative example 1 (a partition member is sandwiched from both sides by a pair of groove-shaped cross-sectional members). It was confirmed that extremely excellent crash characteristics surpassing the effect of simply summing the collision energy absorption performance of the side sill structure with the jointed side sills) and Comparative Example 2 (side sill structure with a bulkhead installed inside the side sills) can be obtained. Furthermore, from the results of Invention Examples 1 and 2, it was found that by arranging multiple bulkheads not only in the area within the width of the floor cross member but also in other areas in the longitudinal direction of the vehicle, the collision characteristics were further improved. It was confirmed that
  • Embodiment 1 is an embodiment having a basic structure as shown in FIG.
  • the embodiment having the structure shown in FIG. 15 is referred to as “Embodiment 3”, and the following collision tests were conducted on these.
  • the bulkhead 6 of the specimen was arranged as shown in FIG. 9(a).
  • FIGS. As the test body, the shape of the longitudinal section in the vehicle width direction of the impact absorbing structure A of the above-described [Example 1] is shown in FIGS. ) was changed to the shape shown in FIG.
  • the test conditions were the same as in [Example 1]. evaluated.
  • the partition member 2 is inclined in the vehicle height direction.
  • the height of the impact-absorbing structure A was smaller than that of Invention Example 3, and each was 75% of the height of Invention Example 3 (Invention Example 4, FIG. 31(b)) and 50% (Invention Example 5, FIG. 31(c)).
  • the specimens of invention examples 9 to 13 relating to the third embodiment are different from the specimens of invention example 3.
  • a recessed portion c facing the inner surface of the side sill 1 is provided in the lower region or region including the lower portion in the height direction of the inner side portion of the impact absorbing structure A so as to secure a space in the vehicle width direction therebetween. is.
  • the width (depth) of the recess c in the vehicle width direction was set to 23% of the width of the inner side portion of the shock absorbing structure A in the vehicle width direction.
  • the height of c is set to 34% to 66% of the height (thickness) of the inner portion of the shock absorbing structure A in the vehicle height direction.
  • the width (depth) of the recessed portion c in the vehicle width direction was set to 41% of the width of the inner side portion of the shock absorbing structure A in the vehicle width direction. was set to 34% and 43% of the height (thickness) of the inner side portion of the shock absorbing structure A in the vehicle height direction.
  • Fig. 32 shows the collision energy absorption in invention examples 3 to 13.
  • the collision absorption energy of Invention Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 of [Example 1] is also shown. From the results of FIG. 32, it was confirmed that all of invention examples 3 to 13 had better crash characteristics than comparative examples 1 to 3.
  • the average of Embodiment 1 (Invention Examples 1, 3 to 5) is 31.8 kJ
  • the average of Embodiment 2 (Invention Examples 6 to 8) is 31.1 kJ
  • the average of Embodiment 3 (Invention Examples 9 to 13) is 31. 0.9 kJ
  • the impact energy absorption amount was at the same level in any embodiment.
  • FIG. 33 shows the magnitude of the contact reaction force generated in the battery case side member 90 in Examples 3 to 13 of the invention.
  • the contact reaction forces of Invention Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 of [Example 1] are also shown. From the results of FIG. 33, it was confirmed that the contact reaction force generated in the battery case 9 can be significantly reduced in any of Invention Examples 3 to 13 as compared to Comparative Examples 1 to 3.
  • the average of Embodiment 1 (Invention Examples 1, 3 to 5) is 181 kN
  • the average of Embodiment 2 (Invention Examples 6 to 8) is 131 kN
  • the average of Embodiment 3 (Invention Examples 9 to 13) is 69 kN.
  • the contact reaction force generated in the battery case 9 can be reduced by about 30% in the second embodiment compared to the first embodiment, and further reduced by 39% or more in the third embodiment compared to the second embodiment.
  • an automobile body lower structure and a side sill structure in which a weight increase due to structural members is suppressed and high impact energy absorption characteristics are obtained with a small amount of collision deformation in the automobile body lower structure including side sills. can be done. Further, according to the present invention, it is possible to provide a vehicle body lower structure and a side sill structure for an automobile that can reduce the load input to the battery module due to the deformation of the side sill.

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Abstract

本発明に係る自動車の車体下部構造は、サイドシル1を含む特定の構成部材を備える自動車の車体下部構造であって、サイドシル1は、仕切部材2により閉断面空間3が車両幅方向で2つの閉断面空間3a,3bに仕切られた構造を有し、さらにサイドシルは、閉断面空間3a,3b内で、仕切部材2を両側から挟んだ状態で仕切部材2に接合され、仕切部材2との間でそれぞれ閉断面空間5a,5bを形成する1対の断面溝形部材4a,4bと、各閉断面空間5a,5b内に車両幅方向に沿って設けられることで閉断面空間5a,5bを仕切るバルクヘッド6とで構成される衝撃吸収構造体Aを有する。閉断面空間5a,5b内のバルクヘッド6は、所定の配置条件で設けられ、各バルクヘッド6は少なくとも断面溝形部材4a,4bに接合される。

Description

自動車の車体下部構造及びサイドシル構造
 本発明は、自動車(automobile)の車体側部のサイドシル(side sill)構造を含む車体下部構造(lower structure of automotive body)であって、特に両サイドシル間のフロアパネル(floor panel)の下方にバッテリーモジュールを備えた自動車に好適な車体下部構造に関するものである。
 一般的にバッテリー式電気自動車(battery electric vehicle)(BEV)やプラグインハイブリッド車(plug-in hybrid electric vehicle)(PHEV)等の大容量バッテリーを積載した自動車(以下、これらを総称して「電気自動車(battery powered vehicle)」という。)は、フロアパネル下方にバッテリーモジュールを備えている。バッテリーモジュールは、バッテリーセル(battery cell)(バッテリーパック(battery pack))とこれを格納するためのバッテリーケース(battery case)で構成されている。一般的にバッテリーケースはバッテリーセルを衝撃荷重(impact load)から保護する役割を持っており、高剛性(high rigidity)・高耐力(high proof stress)の部材が使用されている。バッテリーケースの周囲には、部材自身が変形することでエネルギーを吸収する役割をもつ部材が配置される。特に側面衝突(side impact)の場合には、車体側方からの衝撃荷重をサイドシルがエネルギー吸収し、残りの荷重をフロアクロスメンバまたはバッテリーケースサイドメンバで支える。この時、サイドシルのエネルギー吸収に必要な変形量が少なければエネルギー吸収部を縮小でき、代わりにバッテリーモジュールの体積を拡大できるため航続距離(crusing distance)の増加につながる。以上のことから、衝突エネルギー吸収性能(impact energy absorption property)に優れ、軽量なサイドシル構造およびこれを含む車体下部構造が求められている。
 サイドシルの剛性を高め、側面衝突時のエネルギー吸収性能を高める技術が提案されている。具体的には、特許文献1には、自動車の車両側面を形成する閉断面構造(closed cross section structure)のサイドシルの内部(閉断面空間(closed sectional space))に車両幅方向に沿ったバルクヘッド(bulkhead)を設け、サイドシルの側面衝突時のサイドシルの断面崩れ(cross-section collapsing)を防止する技術が開示されている。バルクヘッドの外周にはフランジ(flange portion)が形成され、サイドシル内のリィンフォースメント(reinforcement)に溶接固定されている。また、特許文献2、3には、サイドシル内部を縦通する仕切部材(partition member)を備え、この仕切部材によりサイドシル内の閉断面空間が車両幅方向で2つの閉断面空間に仕切られた構造において、側面衝突時のサイドシルの断面崩れを防止する技術が開示されている。詳しくは、これらの技術は、サイドシル内の閉断面空間に車両幅方向に沿った複数のバルクヘッドを配設し、このバルクヘッドと仕切部材との組合せにより、側面衝突時のサイドシルの断面崩れを防止する。これらの技術において、仕切部材は、側面衝突時にサイドシルが上下方向に開いて断面崩壊(cross-section collapsing)するのを防止するために設けられている。特許文献2では、バルクヘッドは、サイドシル内の閉断面空間において仕切部材を挟んだ一方の空間のみに配設される。一方、特許文献3では、バルクヘッドは、サイドシル内の閉断面空間において仕切部材を挟んだ両側に配設される。
 さらに、特許文献4には、サイドシル内部を縦通する仕切部材を備え、この仕切部材によりサイドシル内の閉断面空間が車両幅方向で2つの閉断面空間に仕切られた構造において、仕切部材の両側(仕切部材の内側及び外側)にハット断面形状(hat-shaped cross section)の衝撃吸収部材(impact absorption member)を配置する技術が開示されている。また、特許文献5には、サイドシル内の閉断面空間に、車両幅方向に沿う稜線部(ridge line section)を互いに間隔を空けて複数保有し、車体の前後方向に沿って上下する波形状を有する衝撃吸収部材を配置することで、衝撃吸収能力(impact absorption capacity)を保持しつつ局部的な変形を抑制する技術が開示されている。
 また、特許文献6には、車両フレーム内の空洞を補強するためのシステムとして、複数の横断リブに相互接続された複数の長手リブを含み、空洞壁内に構造補強をもたらす剛体キャリアと、スチフナ(stiffener)に相当する挿入部材と、空洞壁とキャリアとを接合する接合材料とで構成される構造補強システム(図2)が開示されている。また、特許文献7には、天板と2つの縦壁と2つのフランジを有するハット部材と、クロージングプレートとを備えたサイドシルにおいて、ハット部材の縦壁に、ハット部材長手方向に対して垂直な方向に延びる複数の溝部を設けることにより、自動車の側面衝突時においてサイドシルの変形に要する荷重を大きくし、高いエネルギー吸収効率が得られるようにした技術が開示されている。
特開平10-59218号公報 特開2009-202620号公報 特開2013-49378号公報 特開2017-226353号公報 特開2021-146973号公報 特表2011-530450号公報 特許第6703322号公報
 特許文献1に開示された技術は、バルクヘッドが車両幅方向に長いために座屈(buckling)しやすい構造であるため、側面衝突時にバルクヘッドの座屈が容易に発生し、バルクヘッドの座屈が発生し始めると、サイドシルの断面崩れが発生する問題がある。このため適切な衝突エネルギー吸収性能が得られない。また、特許文献2、3に開示された技術のように、仕切部材を有するサイドシルにおいて、サイドシル内の閉断面空間にバルクヘッドを配設した場合も十分な衝突エネルギー吸収特性が得られない。特許文献2に開示された技術は、バルクヘッドが仕切部材を挟んだ一方の閉断面空間のみに配設されるため、その一方の閉断面空間の断面形状を維持する機能しか持たず、十分な衝突エネルギー吸収特性が得られない。また、特許文献3に開示された技術のように、仕切部材を挟んだ両方の空間にバルクヘッドが配設される場合も、得られる衝突エネルギー吸収特性は十分なものではない。
 さらに、特許文献3に開示された技術は、バルクヘッドを差し込むために、仕切部材にスリット(slit)を設ける必要があり、サイドシルの長手方向に複数のバルクヘッドを設置する場合、スリットの付与による仕切部材の強度低下を避けるため、バルクヘッドの設置間隔を長くできない。このため、バルクヘッドの設置数が増加して重量増加を招くという問題がある。また、特許文献4のように、仕切部材を有するサイドシルにおいて、単に仕切部材の両側(仕切部材の内側及び外側)にハット断面形状の衝撃吸収部材を配置しただけでは、十分な衝突エネルギー吸収特性が得られない。また、特許文献5に開示された技術は、側面衝突時の衝撃荷重を、車両幅方向に垂直な断面に分散して一様に伝達できるので、高い衝突エネルギー吸収特性が得られる。ところが、車両前後方向に一定な断面を持つサイドシル内補強材では、補強する必要のない部位にも補強部材が存在するため重量が過剰になる可能性がある。
 また、特許文献6に開示された技術は、横断リブおよび長手リブの厚さおよび間隔について、厚さが2~8mm、間隔が20~40mmとしており、特許文献5と同様に補強する必要のない部位にも補強部材が存在するため重量が過剰になる可能性がある。また、特許文献7に開示された技術では、ハット部材の縦壁に複数の溝部を設けたことにより、車両幅方向の車外側から衝突荷重が入力すると前記縦壁が蛇腹状(bellows-shaped)に変形しやすくなり、その結果、サイドシルの車両幅方向の内側への変形量が大きくなる。このため、バッテリーモジュールに大きな荷重が入力することにより、バッテリーモジュールを変形させてしまい、バッテリーを守ることができない場合がある。そのため、両サイドシル間のフロアパネルの下方にバッテリーモジュールを備えた自動車(特に電気自動車)の側面衝突時において、サイドシルの変形によってバッテリーケースに入力する荷重を低減することが求められていた。
 本発明は、以上の問題を解決すべくなされたものであり、その目的は、サイドシルを含む自動車の車体下部構造において、構造部材による重量増加を抑えつつ、少ない衝突変形量で高い衝突エネルギー吸収特性が得られる自動車の車体下部構造及びサイドシル構造を提供することにある。また、本発明の他の目的は、サイドシルの変形によってバッテリーモジュールに入力する荷重を低減することができる自動車の車体下部構造及びサイドシル構造を提供することにある。
 本発明者らは、上記の課題を解決すべく検討を重ねた結果、サイドシル内の閉断面空間を縦通する仕切部材を利用し、その閉断面空間内に特定の構造の衝撃吸収構造体(impact absorbing structure)を設けることにより、上記の課題を解決できることを知見した。具体的には、サイドシルの閉断面空間内に、仕切部材を両側から挟んで接合される1対の断面溝形部材(sectionally groove-shaped member)と、これら断面溝形部材と仕切部材との間にそれぞれ形成される2つの閉断面空間内に所定の条件で設置される複数のバルクヘッドとで構成され、それらが構造上一体化された衝撃吸収構造体を設けることにより、構造部材による重量増加を抑えつつ、高いエネルギー吸収性能が得られることを知見した。また、衝撃吸収構造体の下部について、インナ側部分とアウタ側部分のうちの一方を他方よりも下方に延在させること、若しくは、インナ側部分とアウタ側部分のうちの一方にサイドシル内面と相対して凹陥部を形成することにより、サイドシルの変形によってバッテリーモジュールに入力する荷重を低減できることを知見した。本発明は、このような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
 本発明に係る自動車の車体下部構造は、車体下部両側に車両長手方向に沿って配置されるサイドシル(1)と、該両サイドシル(1)間に配置され、両側部が両サイドシル(1)の上部に固定されるフロアクロスメンバ(floor cross member)(8)と、該フロアクロスメンバ(8)の下方に配置され、両側部が両サイドシル(1)の下部と相対するバッテリーケース(9)を備えた自動車の車体下部構造であって、サイドシル(1)は、サイドシル(1)内の閉断面空間(3)を縦通する仕切部材(2)を備え、該仕切部材(2)により閉断面空間(3)が車両幅方向で2つの閉断面空間(3a),(3b)に仕切られた構造を有し、さらに、サイドシル(1)は、閉断面空間(3a),(3b)内において、仕切部材(2)を両側から挟んだ状態で仕切部材(2)に接合され、仕切部材(2)との間でそれぞれ閉断面空間(5a),(5b)を形成する1対の断面溝形部材(4a),(4b)と、各閉断面空間(5a),(5b)内に車両幅方向に沿って設けられることで閉断面空間(5a),(5b)を仕切る部材であって、閉断面空間(5a),(5b)内の車両前後方向で間隔をおいた複数箇所に設けられるバルクヘッド(6)とで構成される衝撃吸収構造体(A)を有し、該衝撃吸収構造体(A)において、閉断面空間(5a)内のバルクヘッド(6)と閉断面空間(5b)内のバルクヘッド(6)は、仕切部材(2)を挟んで車両幅方向で対向して設けられるとともに、各バルクヘッド(6)は少なくとも断面溝形部材(4a)または断面溝形部材(4b)に接合されており、衝撃吸収構造体(A)の上部は、インナ側部分とアウタ側部分が仕切部材(2)を挟んで相対するとともに、車両幅方向においてフロアクロスメンバ(8)の水平延長上に位置する。
 バルクヘッド(6)は、車両前後方向におけるフロアクロスメンバの幅内となる領域に設けられるバルクヘッド(6)と、フロアクロスメンバの幅外となる領域に設けられるバルクヘッド(6)とからなり、車両前後方向において、フロアクロスメンバの幅内となる領域の2箇所以上にバルクヘッド(6)が設けられるとともに、フロアクロスメンバの幅外となる領域の1箇所以上にバルクヘッド(6)が設けられ、隣り合う2つのバルクヘッド(6)の間隔をw1、バルクヘッド(6)とこれと隣り合うバルクヘッド(6)との間隔をw2とした場合、w1<w2とするとよい。
 少なくとも一部のバルクヘッド(6)が、隣接して設けられる2つ以上のバルクヘッドで構成されるバルクヘッドセットからなるとよい。
 各バルクヘッド(6)は、断面溝形部材(4a)または断面溝形部材(4b)と仕切部材(2)にそれぞれ接合されるとよい。
 衝撃吸収構造体(A)の下部は、仕切部材(2)を挟んだインナ側部分とアウタ側部分のうちの一方が他方よりも下方向に延在しており、衝撃吸収構造体(A)の下部のうち、少なくとも、前記下方向に延在した部分(e)は、車両幅方向においてバッテリーケース(9)の水平延長上に位置しているとよい。
 衝撃吸収構造体(A)の下部は、車両幅方向においてバッテリーケース(9)の水平延長上に位置しており、衝撃吸収構造体(A)の高さ方向における下部領域または下部を含む領域であって、仕切部材(2)を挟んだインナ側部分とアウタ側部分のうちのいずれか一方に、サイドシル(1)の内面と相対して凹陥部(recessed portion)(c)が形成されているとよい。
 各断面溝形部材(4a),(4b)の縦方向面部(40)と、これと相対するサイドシル(1)の縦方向面部(100)とが、(i)直に接合または当接している、(ii)他の部材を介して接合または当接している、(iii)接合または当接することなく、所定の間隙を空けて対向している、のいずれかであるとよい。
 衝撃吸収構造体(A)を構成する金属板は、降伏強度(yield strength)がフロアクロスメンバを構成する金属板(metal sheet)の降伏強度以下であり、引張強度が500MPa級(MPa-class)以上であるとよい。
 本発明に係る自動車のサイドシル構造は、サイドシル(1)内の閉断面空間(3)を縦通する仕切部材(2)を備え、該仕切部材(2)により閉断面空間(3)が車両幅方向で2つの閉断面空間(3a),(3b)に仕切られた自動車のサイドシル構造において、閉断面空間(3a),(3b)内において、仕切部材(2)を両側から挟んだ状態で仕切部材(2)に接合され、仕切部材(2)との間でそれぞれ閉断面空間(5a),(5b)を形成する1対の断面溝形部材(4a),(4b)と、各閉断面空間(5a),(5b)内に車両幅方向に沿って設けられることで閉断面空間(5a),(5b)を仕切る部材であって、閉断面空間(5a),(5b)内の車両前後方向で間隔をおいた複数箇所に設けられるバルクヘッド(6)により構成される衝撃吸収構造体(A)を有し、該衝撃吸収構造体(A)において、閉断面空間(5a)内のバルクヘッド(6)と閉断面空間(5b)内のバルクヘッド(6)は、仕切部材(2)を挟んで車両幅方向で対向して設けられるとともに、各バルクヘッド(6)は少なくとも断面溝形部材(4a)または断面溝形部材(4b)に接合される。
 各バルクヘッド(6)は、断面溝形部材(4a)または断面溝形部材(4b)と仕切部材(2)にそれぞれ接合されるとよい。
 バルクヘッド(6)は、車両前後方向におけるフロアクロスメンバの幅内となる領域に設けられるバルクヘッド(6)と、フロアクロスメンバの幅外となる領域に設けられるバルクヘッド(6)とからなり、車両前後方向において、フロアクロスメンバの幅内となる領域の2箇所以上にバルクヘッド(6)が設けられるとともに、フロアクロスメンバの幅外となる領域の1箇所以上にバルクヘッド(6)が設けられ、隣り合う2つのバルクヘッド(6)の間隔をw1、バルクヘッド(6)とこれと隣り合うバルクヘッド(6)との間隔をw2とした場合、w1<w2とするとよい。
 少なくとも一部のバルクヘッド(6)が、隣接して設けられる2つ以上のバルクヘッドで構成されるバルクヘッドセットからなるとよい。
 間隔w2が254mm以下であるとよい。
 各断面溝形部材(4a),(4b)の縦方向面部(40)と、これと相対するサイドシル(1)の縦方向面部(100)とが、(i)直に接合または当接している、(ii)他の部材を介して接合または当接している、(iii)接合または当接することなく、所定の間隙を空けて対向している、のいずれかであるとよい。
 衝撃吸収構造体(A)を構成する金属板の降伏強度が、フロアクロスメンバを構成する金属板の降伏強度以下であるとよい。
 衝撃吸収構造体(A)を構成する金属板の引張強度が500MPa級以上であるとよい。
 バルクヘッド(6)にビード(bead)(60)が形成されているとよい。
 衝撃吸収構造体(A)は、仕切部材(2)を挟んだインナ側部分とアウタ側部分のうちの一方が他方よりも車両高さ方向に延在しているとよい。
 衝撃吸収構造体(A)に、サイドシル(1)の内面と相対して凹陥部(c)が形成されているとよい。
 本発明の自動車の車体下部構造及びサイドシル構造は、サイドシル1内の閉断面空間3を縦通する仕切部材2を利用し、その閉断面空間3内に特定の構造の衝撃吸収構造体Aを設けたため、少ない衝突変形量で高い衝突エネルギー吸収特性が得られる。このため、電気自動車のように両サイドシル間にバッテリーモジュールを備えた自動車に適用した場合、エネルギー吸収に必要なスペースを小さくでき、バッテリーモジュールの体積を拡大できる利点がある。また、衝撃吸収構造体Aは、必要最小限の構成部材で高い曲げ剛性(bending stiffness)が得られるため、構成部材による車体の重量増加も抑えることができる。また、本発明の自動車の車体下部構造及びサイドシル構造において、衝撃吸収構造体Aの下部について、インナ側部分とアウタ側部分のうちの一方を他方よりも下方に延在させること、若しくは、インナ側部分とアウタ側部分のうちの一方にサイドシル1の内面と相対して凹陥部cを形成することにより、サイドシルの変形によってバッテリーモジュールに入力する荷重を低減できる。このため、衝突によるバッテリーモジュールの変形をより適切に防止することができる。
図1は、本発明の車体下部構造の一実施形態を模式的に示すもので、サイドシルを含む車体下部構造(車体下部両側の構造部のうちの一方の構造部)の車両幅方向での縦断面図である。 図2は、図1の実施形態におけるサイドシルを含む車体下部構造(車体下部両側の構造部のうちの一方の構造部)の平面図である。 図3は、図1の実施形態におけるサイドシル構造のみを部分的に示すもので、サイドシル構造の車両幅方向での縦断面図である。 図4は、図3中のIV-IV線に沿う断面図である。 図5は、図3に示すサイドシルの部品展開図である。 図6は、車体下部構造において、両サイドシル間に配置されるフロアパネル、フロアクロスメンバ、バッテリーケースを展開して示す説明図である。 図7は、本発明の車体下部構造におけるサイドシルの他の実施形態を模式的に示すもので、サイドシルの車両幅方向での縦断面図である。 図8は、図1の実施形態に関して、車両幅方向での衝撃吸収構造体Aの幅Weとサイドシル1の幅Wsを説明するための図面(サイドシルの断面図)である。 図9は、本発明の車体下部構造において、サイドシルを構成するバルクヘッドの配置形態例を示す説明図である。 図10は、本発明の車体下部構造におけるフロアクロスメンバの幅waを説明するための図面である。 図11は、本発明の車体下部構造において、サイドシルを構成するバルクヘッドの他の配置形態例を示す説明図である。 図12は、本発明の車体下部構造におけるサイドシルの他の実施形態を模式的に示すもので、サイドシルの車両幅方向での縦断面図である。 図13は、本発明の車体下部構造の他の実施形態を模式的に示すもので、サイドシルを含む車体下部構造(車体下部両側の構造部のうちの一方の構造部)の車両幅方向での縦断面図である。 図14は、図13の実施形態に関して、衝撃吸収構造体Aのインナ側部分とアウタ側部分の車両高さ方向での高さ(厚さ)Hshort、Hlongを説明するための図面(サイドシルの断面図)である。 図15は、本発明の車体下部構造の他の実施形態を模式的に示すもので、サイドシルを含む車体下部構造(車体下部両側の構造部のうちの一方の構造部)の車両幅方向での縦断面図である。 図16は、図15の実施形態に関して、衝撃吸収構造体Aのインナ側部分(またはアウタ側部分)の車両高さ方向での高さ(厚さ)Hと車両幅方向での幅W、インナ側部分(またはアウタ側部分)に形成される凹陥部cの車両高さ方向での高さhと車両幅方向での幅(深さ)wを説明するための図面(サイドシルの断面図)である。 図17は、本発明の車体下部構造におけるサイドシルの水平断面において、側面ポール衝突(side pole impact)時の変形の様子を段階的に示す説明図である。 図18は、本発明の車体下部構造におけるサイドシルの車両幅方向での縦断面において、側面ポール衝突時の変形の様子を模式的に示す説明図である。 図19は、本発明の車体下部構造におけるサイドシルが図18に示す側面ポール衝突で変形した際の衝突体(impact object)(ポール)侵入量(intrusion amount)と吸収エネルギー(absorbed energy)との関係を示すグラフである。 図20は、本発明の車体下部構造の実施形態2と実施形態1について、サイドシルの側面衝突時の変形形態とひずみ分布を比較して示した説明図である。 図21は、図20に示した実施形態2と実施形態1のサイドシルについて、図18の条件で側面ポール衝突試験を実施し、その側面ポール衝突で変形した際の衝突体(ポール)侵入量と吸収エネルギーとの関係を比較して示したグラフである。 図22は、本発明の車体下部構造の実施形態2について、側面ポール衝突時におけるバッテリーケースおよびフロアクロスメンバへの入力荷重を説明するための図面である。 図23は、本発明の車体下部構造の実施形態2と実施形態1について、側面ポール衝突時にバッテリーケースサイドメンバに生じる接触反力とフロアクロスメンバに生じる接触反力(contact reaction force)をそれぞれ示すグラフである。 図24は、本発明の車体下部構造の実施形態3と実施形態1について、サイドシルの側面衝突時の変形形態とひずみ分布を比較して示した説明図である。 図25は、図24に示した実施形態3と実施形態1のサイドシルについて、図18の条件で側面ポール衝突試験を実施し、その側面ポール衝突で変形した際の衝突体(ポール)侵入量と吸収エネルギーとの関係を比較して示したグラフである。 図26は、本発明の車体下部構造の実施形態3について、側面ポール衝突時におけるバッテリーケースおよびフロアクロスメンバへの入力荷重を説明するための図面である。 図27は、本発明の車体下部構造の実施形態3と実施形態1について、側面ポール衝突時にバッテリーケースサイドメンバに生じる接触反力とフロアクロスメンバに生じる接触反力をそれぞれ示すグラフである。 図28は、実施例1の衝突試験における発明例および比較例の車体下部構造のサイドシルと試験条件を示した説明図である。 図29-1は、実施例1(発明例)の衝突試験における衝突体(パンチ(punch))侵入量とパンチ反力(reaction force from side-sill)および吸収エネルギーとの関係を示すグラフである。 図29-2は、実施例1(比較例)の衝突試験における衝突体(パンチ)侵入量とパンチ反力および吸収エネルギーとの関係を示すグラフである。 図30は、実施例1(発明例および比較例)の衝突試験における衝突体(パンチ)の最大侵入時の吸収エネルギーを示すグラフである。 図31-1は、実施例2の衝突試験におけるサイドシルを含む発明例の車体下部構造と試験条件を示した説明図である。 図31-2は、実施例2の衝突試験におけるサイドシルを含む発明例の車体下部構造と試験条件を示した説明図である。 図31-3は、実施例2の衝突試験におけるサイドシルを含む発明例の車体下部構造と試験条件を示した説明図である。 図31-4は、実施例2の衝突試験におけるサイドシルを含む発明例の車体下部構造と試験条件を示した説明図である。 図32は、実施例2の衝突試験における衝突体の最大侵入時の吸収エネルギーを示すグラフである。 図33は、実施例2の衝突試験におけるバッテリーケース接触反力を示すグラフである。
<車体下部の基本構造>
 図1~図6は、本発明の車体下部構造の一実施形態を模式的に示すものである。これらのうち、図1は、サイドシルを含む車体下部構造(車体下部両側の構造部のうちの一方の構造部)の車両幅方向での縦断面図、図2は、同じく車体下部構造の平面図である。また、図3~図5はサイドシルを含むサイドシル構造のみを部分的に示すものであり、図3はサイドシル構造の車両幅方向での縦断面図、図4は図3中のIV-IV線に沿う断面図、図5はサイドシルの部品展開図である。また、図6は、車体下部構造において、両サイドシル間に配置されるフロアパネル、フロアクロスメンバ、バッテリーケースを展開して示す説明図である。この車体下部構造は、車体下部両側に車両長手方向に沿って配置されるサイドシル1と、両サイドシル1間に配置され、両側部が両サイドシル1の上部に固定される(直接またはフロアパネルなどを介して固定される)フロアクロスメンバ8と、このフロアクロスメンバ8の下方に配置され、両側部が両サイドシル1の下部と相対するバッテリーケース9などを備えている。
 以下、その具体的な構造を図1および図2に基づいて説明する。サイドシル1は、車体下部両側に配置される骨格構造部材(frame structure member)であり、両サイドシル1間にはフロアパネル7が配置される。このフロアパネル7は、その両フランジ部(flange portion)70を介して両サイドシル1(図1ではサイドシルインナ(side sill inner)1bの縦方向面部100の上部)に接合される。さらに、フロアパネル7の上に車両幅方向に沿った骨格構造部材であるフロアクロスメンバ8が配置され、その両端がフロアパネル7(フランジ部70)を介して両サイドシル1(図1ではサイドシルインナ1bの縦方向面部100の上部)に接合(joining)(固定)される。フロアクロスメンバ8は、車両前後方向で所定の間隔(例えば300mm程度)をおいた複数箇所に設けられる。なお、上述したフロアパネル7やフロアクロスメンバ8とサイドシル1との接合(固定)は、通常、スポット溶接(spot welding)で行われる。
 フロアパネル7およびフロアクロスメンバ8の下方には、バッテリーパック10を収納したバッテリーケース9が配置され、このバッテリーケース9の側部(バッテリーケースサイドメンバ(battery case side member)90)が、所定の間隔をおいてサイドシル1の下部(サイドシルインナ1bの縦方向面部100の下部)と相対している。バッテリーケース9の底部(バッテリーケース底板91)には、サイドシル側に突出するように取付用フランジ92が連設されている。この取付用フランジ92とサイドシル1の下端(サイドシルインナ1bの下側の横方向面部101B)を固定用ボルト11で締結することにより、バッテリーケース9がサイドシル1に保持されている。このような構造により、側面衝突時にサイドシル1に入力された荷重は、フロアクロスメンバ8とバッテリーケース9の両方に入力される。これによって、広い範囲で荷重を受け持つことが可能となるとともに、バッテリーケース9よりも先にフロアクロスメンバ8に入力され、バッテリーケース9に入力する荷重が低減されることになる。
<サイドシルおよびその周辺部の基本構造>
 サイドシル1は、断面溝形形状のサイドシルアウタ(side sill outer)1aとサイドシルインナ1bが間に仕切部材2を挟んだ状態で接合されることで構成されている。したがって、このサイドシル構造は、サイドシル1内の閉断面空間3を仕切部材2が縦通し、この仕切部材2により閉断面空間3が車両幅方向で2つの閉断面空間3a,3bに仕切られた構造となっている。サイドシル1を構成するサイドシルアウタ1aとサイドシルインナ1bは、金属板を成形して構成されたものである。サイドシルアウタ1aとサイドシルインナ1bはそれぞれ、縦方向面部100とその上下端に連成された横方向面部101A,101Bからなる断面溝形形状の本体部と、その両端(横方向面部101A,101Bの端部)に連成されたフランジ部102を備えている。縦方向面部100は垂直状でなくてもよく、適当な傾斜や曲面を有していてもよい。また、横方向面部101A,101Bは水平状でなくてもよく、適当な傾斜や曲面を有していてもよい。仕切部材2も金属板で構成され、完全な平板ではなく、平板を曲げ成形(bend-forming)したものを用いてもよい。
 サイドシルアウタ1aとサイドシルインナ1bは、それらのフランジ部102どうしを重ね合わせて接合(通常、スポット溶接による接合)されることにより、内部が閉断面空間3となるサイドシル1を構成する。その場合、サイドシルアウタ1aとサイドシルインナ1bの間に仕切部材2を介在させ(挟み込み)、サイドシルアウタ1aとサイドシルインナ1bのフランジ部102が、それらの間に挟み込んだ仕切部材2の上下端部とともに接合される。これにより、仕切部材2はサイドシル1内の閉断面空間3を縦通し、この仕切部材2により閉断面空間3が車両幅方向で2つの閉断面空間3a,3bに仕切られる。仕切部材2の上下端部はサイドシル本体の上下端(サイドシルアウタ1aとサイドシルインナ1bのフランジ部102)に接合されている。このため、側面衝突時にサイドシル1の断面が上下に開いて崩壊するのを抑制(断面崩壊の抑制)する高い耐力が得られ、衝突特性(crash worthiness)を高めるのに寄与する。
<サイドシル構造が備える衝撃吸収構造体A>
 以上のようなサイドシル構造において、本発明では、サイドシル1内の閉断面空間3を縦通する仕切部材2を利用し、その閉断面空間3内に特定の構造の衝撃吸収構造体Aを設けることが特徴である。すなわち、本発明では、「仕切部材2を両側から挟んで接合される1対の断面溝形部材4a,4bと、これら断面溝形部材4a,4bと仕切部材2との間で形成される2つの閉断面空間5a,5b内に所定の条件で設けられる複数のバルクヘッド6とで構成され、それらが構造上一体化された衝撃吸収構造体A」を設けることが特徴である。これにより、少ない衝突変形量で高い衝突エネルギー吸収特性が得られるサイドシル構造とすることができる。また、衝撃吸収構造体Aは、必要最小限の構成部材(特に最小限のバルクヘッド設置数)で高い曲げ剛性が得られるため、構成部材による車体の重量増加も抑えることができる。この衝撃吸収構造体Aは、車両前後方向においてサイドシルの少なくともバッテリーケースサイドメンバ90に沿った部分に設けられる。衝撃吸収構造体Aの上部は、インナ側部分とアウタ側部分が仕切部材2を挟んで相対するとともに、車両幅方向においてフロアクロスメンバ8(少なくともフロアクロスメンバ8の高さ方向の一部分)の水平延長上に位置している。すなわち、衝撃吸収構造体Aの上部は、サイドシル(サイドシルインナ1b)を介してフロアクロスメンバ8と車両幅方向に並んでいる。
 断面溝形部材4a,4bは、金属板を曲げ成形して構成されたものである。断面溝形部材4a,4bはそれぞれ、縦方向面部40とその上下端に連成された横方向面部41A,41Bからなる断面溝形形状の本体部と、その両端(横方向面部41A,41Bの端部)に連成されたフランジ部42を備えている。断面溝形部材4a,4bは、縦方向面部40が側突荷重を受ける受圧面部(pressure receiving surface portion)、横方向面部41A,41Bが側突荷重により変形して衝突エネルギーを吸収するエネルギー吸収面部(energy absorbing surface portion)を構成する。フランジ部42は、断面溝形部材4a,4bの長手方向の一部にのみ形成(例えば、所定の間隔で間欠的に形成)してもよい。断面溝形部材4a,4bは、閉断面空間3a,3b内において車両前後方向(サイドシル長手方向)に沿って配置されている。断面溝形部材4a,4bは、仕切部材2を両側から挟んだ状態で、それぞれのフランジ部42を介して仕切部材2に接合(通常、スポット溶接による接合)され、仕切部材2との間でそれぞれ閉断面空間5a,5bを形成する。
 バルクヘッド6は、各閉断面空間5a,5b内に車両幅方向に沿って設けられることで閉断面空間5a,5bを仕切る部材であり、閉断面空間5a,5b内の車両前後方向で間隔をおいた複数箇所に設けられている。このバルクヘッド6は、好ましくは閉断面空間5a,5bの車両幅方向の断面全体を仕切るようにして設けられる。バルクヘッド6は、側面衝突時に仕切部材2と協働して断面溝形部材4a,4bの断面崩壊を抑えるとともに、バルクヘッド6自体が座屈して曲げ圧壊(bending collapse)して、衝突エネルギー(impact energy)を吸収する。閉断面空間5a内のバルクヘッド6と閉断面空間5b内のバルクヘッド6は、仕切部材2を挟んで車両幅方向で対向して(すなわち、車両前後方向で同じ位置に)設けられる。これにより、衝撃吸収構造体Aのアウタ側部分とインナ側部分の断面形状を維持する機能が適切に発揮でき、高い衝突エネルギー吸収特性を得ることができる。
 各バルクヘッド6は、金属板を成形して構成されたものであり、その外周縁部が、少なくとも断面溝形部材4aまたは断面溝形部材4bに接合され、さらに好ましくは、仕切部材2にも接合される。本実施形態では、バルクヘッド6の本体(隔壁部(bulkhead portion))の外周縁にフランジ部61が形成され、このフランジ部61を介して断面溝形部材4aまたは断面溝形部材4bと仕切部材2に接合されている。通常、この接合はスポット溶接でなされる。フランジ部61は、本体(隔壁部)の外周縁の一部にのみ形成(例えば、所定の間隔で間欠的に形成)してもよい。バルクヘッド6は、閉断面空間5a,5b内の車両前後方向で等間隔に設けてもよいし、例えば、図4に示すように広い間隔と狭い間隔が交互になるよう設けてもよい。本発明では、後述するように、バルクヘッド6を車両前後方向の特定の領域ごとに異なる間隔で設ける。
 以上のように、衝撃吸収構造体Aは、サイドシル1内の閉断面空間3内に仕切部材2を利用して設置されている。そして、衝撃吸収構造体Aは、仕切部材2を両側から挟んで接合された1対の断面溝形部材4a,4bと、この断面溝形部材4a,4b内部に形成される閉断面空間5a,5bに所定の条件で設けられるバルクヘッド6とが、仕切部材2とともに一体化した構造を有する。換言すると、車両前後方向で間隔をおいて配置されるバルクヘッド6を、仕切部材2を介して設けられる断面溝形部材4a,4bが内包し、これらが一体化した構造となる。これにより、後述するような高い衝撃エネルギー吸収特性(impact energy absorption property)を有することになる。
 衝撃吸収構造体A(断面溝形部材4a,4bおよびバルクヘッド6)を構成する金属板の降伏強度は、フロアクロスメンバ8を構成する金属板の降伏強度以下であることが好ましい。これは、側面衝突時に、衝撃吸収構造体Aが確実にフロアクロスメンバ8よりも先に変形して衝突エネルギーを吸収し、フロアクロスメンバ8の変形が抑えられるようにするためである。このため、衝撃吸収構造体Aを構成する金属板の降伏強度が、フロアクロスメンバ8を構成する金属板の降伏強度と同じである場合には、衝撃吸収構造体Aを構成するバルクヘッド6に、後述する図12(b)に示すようなビード60(クラッシュビート(crash bead))等を付与して、衝撃吸収構造体Aの座屈耐力(buckling strength)(=部材自体が座屈変形(buckling deformation)を開始する荷重。以下同様)を、フロアクロスメンバ8の座屈耐力よりも低くすることが好ましい。
 また、衝撃吸収構造体A(断面溝形部材4a,4bおよびバルクヘッド6)に用いる金属板は、引張強度(tensile strength)が500MPa級以上であることが好ましく、590MPa級以上であることがより好ましい。衝撃吸収構造体Aの衝突特性としては、側面衝突時における衝撃吸収構造体Aの変形開始直後の弾性変形(elastic deformation)を経て塑性変形(plastic deformation)に転じる際の荷重(以下「耐力(impact strength)」という。)が高いほど、衝突時の変形が生じにくく、衝突特性は良好となる。耐力は、衝撃吸収構造体Aに用いる金属板の引張強度が高いほど高くなるので、普通鋼(common steel)よりも引張強度の高い500MPa級以上(より好ましくは590MPa級以上)の金属板とするのが好ましい。さらに、軽量化の観点から、衝撃吸収構造体Aに2mm未満の板厚の金属板を適用するためには、1180MPa級以上の金属板とするのが好ましい。また、衝撃吸収構造体Aおよび仕切部材2に用いる素材に、高張力鋼板(high-tensile steel sheet)を用いると、サイドシル1の内部に配置される衝撃吸収構造体Aおよび仕切部材2は、サイドシルのリンフォース(reinforcement)としても機能する。したがって、衝撃吸収構造体Aおよび仕切部材2に用いる金属板は、1180MPa級以上の高張力鋼板とするのが特に好ましい。
<衝撃吸収構造体Aの機能・作用効果>
 本発明の車体下部構造において、サイドシルが備える衝撃吸収構造体Aは、仕切部材2を両側から挟んで接合された断面溝形部材4a,4bと、この断面溝形部材4a,4b内部の閉断面空間5a,5bに設けられるバルクヘッド6とが、仕切部材2とともに一体化した構造を有する。換言すると、仕切部材2を介して設けられる断面溝形部材4a,4bがバルクヘッド6を内包し、これらが一体化した構造を有する。このような構造により、衝撃吸収構造体A全体が高い曲げ剛性(側面衝突荷重(side impact load)に対する曲げ変形抵抗(bending deformation resistance))を有する。このため側面衝突荷重の入力箇所周辺での局所的な変形が抑制され、側面衝突時に衝撃吸収構造体A全体を変形させることにより、衝突エネルギー吸収(EA)を高めることができる。また、衝撃吸収構造体Aの上部は、車両幅方向において、サイドシルインナ1bを介在させてフロアクロスメンバ8(少なくともフロアクロスメンバ8の高さ方向の一部分)の水平延長上に位置している(すなわち、フロアクロスメンバ8と車両幅方向に並んでいる)。このため、サイドシルアウタ1aに入力された側面衝突荷重は、衝撃吸収構造体Aの上部およびサイドシルインナ1bを経由して、フロアクロスメンバ8に伝達される。衝撃吸収構造体Aはフロアクロスメンバ8からの反力を受け、衝撃吸収構造体Aのアウタ側部分から潰れて圧縮変形することにより、効率よく衝突エネルギーを吸収することができる。
 側面衝突時には、サイドシルアウタ1aを介してアウタ側の断面溝形部材4aの縦方向面部40(受圧面部)が衝突荷重を受け、横方向面部41A(エネルギー吸収面部)が先に曲げ圧壊して衝突エネルギーを吸収する。その後、インナ側の断面溝形部材4bの横方向面部41B(エネルギー吸収面部)が曲げ圧壊して衝突エネルギーを吸収する。その際に、断面溝形部材4a,4bと一体化したバルクヘッド6は、仕切部材2と協働して断面溝形部材4a,4bの断面崩壊を抑えるとともに、バルクヘッド6自体が座屈(軸圧壊(axial collapse))して衝突エネルギーを吸収する。さらに、断面溝形部材4a,4bと一体化した仕切部材2も曲げ変形して衝突エネルギーを吸収する。また、この衝撃吸収構造体Aでは、バルクヘッド6は仕切部材2を挟んで個別に設置される(すなわち、車両幅方向においてバルクヘッド6が仕切部材2で分割されている)ため、座屈波長(wavelength of buckling)が短くなり、バルクヘッド6の耐荷重を向上させることができる。
<衝撃吸収構造体Aの他の実施形態>
 本発明の車体下部構造のサイドシルにおいて、断面溝形部材4a,4b(縦方向面部40)は、図1に示すようにサイドシルアウタ1a,サイドシルインナ1b(縦方向面部100)との間で適当な間隔(スペース)を有していてもよい。また、断面溝形部材4a,4bは、主に振動を防止するためにサイドシルアウタ1a,サイドシルインナ1b(縦方向面部100)の内側面に当接または接合されてもよい。したがって、具体的な態様としては、断面溝形部材4a,4b(縦方向面部40)とサイドシルアウタ1a,サイドシルインナ1b(縦方向面部100)とが、(i)直に接合または当接している、(ii)他の部材(例えば、振動を減衰させる防振部材(vibration damping member))を介して接合または当接している、(iii)接合または当接することなく、所定の間隙を空けて対向している、などが挙げられる。また、衝突初期からフロアクロスメンバに側面衝突荷重が伝達されるようにすることで衝撃吸収性能が向上するので、構造上、衝撃吸収構造体A(EA部材)の幅がサイドシル全幅に近いほど衝撃吸収性能は高くなる。したがって、この点からは上記(i)または(ii)の構造が好ましい。
 図7は、上記(i)、(ii)の構造とする場合の実施形態を模式的に示すものであり、サイドシルの車両幅方向での縦断面図である。図7(a)は、断面溝形部材4aと断面溝形部材4bの各縦方向面部40がサイドシルアウタ1aとサイドシルインナ1bの各縦方向面部100の内側面に溶接(通常、スポット溶接)で接合された例(図中、12が接合部)を示している。また、図7(b)は、断面溝形部材4aと断面溝形部材4bの各縦方向面部40がサイドシルアウタ1aとサイドシルインナ1bの各縦方向面部100の内側面に接着剤(adhesive)13(接着剤層)で接合された例を示している。このように接着剤13で接着(adhesion)する場合、接着剤は接合面の一部のみに塗布(coat)するようにしてもよい。この接着剤13(接着剤層)は振動を減衰させる防振部材として機能させてもよい。
 上記(iii)の構造の場合、断面溝形部材4a,4b(縦方向面部40)とサイドシルアウタ1a,サイドシルインナ1b(縦方向面部100)との間隔が狭すぎると、走行時の振動により両部材が接触し、騒音やさらなる振動が問題となることがある。このため、両部材は、走行時の振動により接触しないような間隙を空けて対向することが好ましい。一方において、上述したように衝撃吸収構造体A(EA部材)の幅がサイドシル全幅に近いほど衝撃吸収性能は高くなる。このため、車両幅方向での衝撃吸収構造体Aの幅We(両断面溝形部材4a,4bの縦方向面部40間の間隔)は、サイドシル1の幅Ws(サイドシルアウタ1a,サイドシルインナ1bの縦方向面部100間の間隔)の60%以上とするのが好ましい。図8に衝撃吸収構造体Aの幅Weとサイドシル1の幅Wsを示す。衝撃吸収構造体Aの幅Weやサイドシル1の幅Wsが車両高さ方向での位置によって異なる場合には、最も幅が広い高さ位置での幅をWs、Weとする。断面溝形部材4aと断面溝形部材4bの各横方向面部41A,41Bとサイドシル1(サイドシルアウタ1aとサイドシルインナ1bの各横方向面部101A,101B)の間隔(スペース)は、縦方向面部40とフロアクロスメンバ8およびバッテリーケース9との高さ方向の重なり代を調整し、フロアクロスメンバ8とバッテリーケース9に入力する荷重が適当なバランスとなるように、調整すればよい。
 図9は、本発明の車体下部構造の衝撃吸収構造体Aにおいて、車両前後方向におけるバルクヘッド6の他の配置形態例を示したものであり、バルクヘッド6を車両前後方向の領域ごとに異なる間隔で設けたものである。これらの配置形態では、車両前後方向で間隔をおいた複数箇所に設けられるバルクヘッド6が、車両前後方向におけるフロアクロスメンバ8の幅wa内となる領域に設けられるバルクヘッド6と、それ以外の領域(フロアクロスメンバ8の幅外となる領域)に設けられるバルクヘッド6からなる。そして、車両前後方向において、フロアクロスメンバ8の幅wa内となる領域の2箇所以上(図9の実施形態では2箇所)にバルクヘッド6が設けられるとともに、フロアクロスメンバ8の幅外となる領域の1箇所以上にバルクヘッド6が設けられている。さらに、隣り合う2つのバルクヘッド6どうしの間隔をw1、バルクヘッド6とこれと隣り合うバルクヘッド6との間隔をw2とした場合、w1<w2としている。以上のようなバルクヘッド6の配置形態とするのは、フロアクロスメンバ8の幅wa内となる領域では、2箇所以上にバルクヘッド6を設けてバルクヘッド6どうしの間隔を小さくすることにより衝突特性を高めるとともに、それ以外の領域のバルクヘッド6とバルクヘッド6との間隔を大きくすることにより、バルクヘッド6の設置数を抑え、重量軽減を図るためである。フロアクロスメンバ8の幅外となる領域の2箇所以上にバルクヘッド6を設ける場合、隣り合う2つのバルクヘッド6どうしの間隔w3についてもw1<w3とすることが好ましい。
 フロアクロスメンバ8の幅waとは、フロアクロスメンバ幅方向における両側壁間の部分の幅とすればよい。図10は、一般的なフロアクロスメンバ8の幅方向断面を模式的に示したものである。この図10のように両縁部にフランジ部を有するフロアクロスメンバ8の場合、フロアクロスメンバ8の幅waとは、フロアクロスメンバ幅方向において、両縁部のフランジ部分を除く部分の幅(骨格部材(frame member)として機能する主要部の幅)、すなわちフランジ部分のRが始まる箇所(the boundary between a curve and a straight line)間の幅とすればよい。フロアクロスメンバ8の幅wa内の複数箇所にバルクヘッド6を配置する場合、隣り合う2つのバルクヘッド6どうしの間隔w1が過度に小さいと、フロアクロスメンバ8の幅wa内での衝突特性を高める効果が低下したり、バルクヘッド6の設置数がいたずらに増加したりすることにつながるので好ましくない。このためバルクヘッド6は、間隔w1とフロアクロスメンバ4の幅waとの比w1/waが0.4以上1.0以下となるように配置することが好ましい。
 一方、隣り合うバルクヘッド6とバルクヘッド6との間隔w2やバルクヘッド6どうしの間隔w3は、衝撃吸収構造体Aの軽量化の観点からは広いほどよいが、側面衝突時の衝撃吸収構造体Aの曲げ剛性を確保するために、254mm以下とすることが好ましい。この254mmは、側面衝突試験(side impact test)(Euro NCAPで規定する側面ポール衝突試験(side pole test))で使用する衝突体(ポール)の直径である。間隔w2,w3をこの試験の衝突体(ポール)の直径以下とすることにより、側面衝突時の衝撃吸収構造体Aの曲げ剛性をより適切に確保することができる。また、同様の観点から、隣り合うバルクヘッド6とバルクヘッド6との間隔w2やバルクヘッド6どうしの間隔w3は、フロアクロスメンバ8の設置間隔(隣り合うフロアクロスメンバ8どうしの間隔wb)の1/4~1/2程度とするのが好ましい。例えば、フロアクロスメンバ8の設置間隔wbが260mmの場合、間隔w2や間隔w3は65mm~130mm程度とするのが好ましい。また、衝撃吸収構造体Aの軽量化の観点から、間隔w2や間隔w3は50mm以上とするのが好ましい。図9(a)の配置形態は、隣り合うフロアクロスメンバ8間であってフロアクロスメンバ8の幅外となる領域の1箇所にバルクヘッド6を設けた例であり、バルクヘッド6,6がw1<w2を満足する条件で設けられている。また、図9(b),(c)の配置形態は、隣り合うフロアクロスメンバ8間であってフロアクロスメンバ8の幅外となる領域の2~3箇所にバルクヘッド6を設けた例であり、バルクヘッド6,6がw1<w2、w1<w3を満足する条件で設けられている。
 図11は、車両前後方向におけるバルクヘッド6の他の配置形態例を示したものである。この図11の実施形態は、図9の実施形態と同様に、バルクヘッド6を車両前後方向の領域ごとに異なる間隔で設けたものである。本実施形態は、フロアクロスメンバ8間での衝撃吸収構造体Aの曲げ剛性をより高めるために、フロアクロスメンバ8の幅外となる領域に設けるバルクヘッド6を、隣接して設けられる2つ以上のバルクヘッド(図11の実施形態では2つのバルクヘッド)からなるバルクヘッドセットで構成したものである。したがって、図11の実施形態の各バルクヘッド6は、2枚のバルクヘッドを1セットとするバルクヘッドセットで構成される。このバルクヘッドセットを構成するバルクヘッドどうしの間隔w4の大きさは任意であるが、基本的に間隔w1とほぼ同様の観点から決められることになるので、上述した間隔w1と同じ条件とすればよい。このようにバルクヘッド6を2つ以上のバルクヘッドからなるバルクヘッドセットで構成するのは、全部のバルクヘッド6を対象としてもよいし、一部のバルクヘッド6のみを対象としてもよい。
 図11(a)の配置形態は、隣り合うフロアクロスメンバ8間であってフロアクロスメンバ8の幅外となる領域の1箇所にバルクヘッド6(2枚のバルクヘッドを1セットとするバルクヘッドセット)を設けた例であり、バルクヘッド6,6がw1<w2を満足する条件で設けられている。また、図11(b),(c)の配置形態は、隣り合うフロアクロスメンバ8間であってフロアクロスメンバ8の幅外となる領域の2~3箇所にバルクヘッド6(2枚のバルクヘッドを1セットとするバルクヘッドセット)を設けた例であり、バルクヘッド6,6がw1<w2、w1<w3を満足する条件で設けられている。
 また、バルクヘッド6には、その座屈耐力(剛性(stiffness))を高めるため、或いは座屈耐力(剛性)を低くするため、その本体(隔壁部)にビード60を設けてもよい。図12は、その場合の実施形態を模式的に示すものであり、サイドシルの車両幅方向での縦断面図である。図12(a)は、座屈耐力を高くするためにバルクヘッド6の本体部(隔壁部)に車両幅方向に沿ったビード60を設けたものである。一方、図12(b)は、逆に座屈耐力を低くするために、バルクヘッド6の本体部(隔壁部)に上下方向に沿ったビード60(クラッシュビード)を設けたものである。この図12(b)のようなビード60を設ける理由は、先に説明した通りである。
 さきに説明した図1などの実施形態では、衝撃吸収構造体Aのアウタ側部分(断面溝形部材4a)とインナ側部分(断面溝形部材4b)は、車両高さ方向においてほぼ同じ高さ(厚さ)を有し、仕切部材2を挟んで相対している。特にそれらの実施形態では、衝撃吸収構造体Aのインナ側部分とアウタ側部分は、車両幅方向において仕切部材2を挟んでほぼ対称な形状をしている。これに対して、衝撃吸収構造体Aの下部を、インナ側部分とアウタ側部分のうちの一方が他方よりも下方向に延在した構造(すなわち下方向に長く形成した構造)とすることができる。この場合、衝撃吸収構造体Aの下部のうち、少なくとも、前記下方向に延在した部分eは、車両幅方向においてバッテリーケース9(少なくともバッテリーケース9の高さ方向の一部分)の水平延長上に位置する。すなわち、衝撃吸収構造体Aの下部のうち、少なくとも部分eは、サイドシル1を介してバッテリーケース9(少なくともバッテリーケース9の高さ方向の一部分)と車両幅方向で並んでいる。そして、仕切部材2を挟んで部分eと相対する部分には、衝撃吸収構造体Aが占めない空間部(hollow space)sが形成される。図13は、そのような構造を有する本発明の車体下部構造の実施形態を模式的に示すもので、サイドシルを含む車体下部構造(車体下部両側の構造部のうちの一方の構造部)の車両幅方向での縦断面図である。
 図13(a)の実施形態は、衝撃吸収構造体Aの下部を、アウタ側部分がインナ側部分よりも下方向に延在した構造(すなわち下方向に長く形成した構造)としたものである。衝撃吸収構造体Aの上部は、アウタ側部分とインナ側部分が仕切部材2を挟んで相対するとともに、車両幅方向においてフロアクロスメンバ8(少なくともフロアクロスメンバ8の厚さ(高さ)方向の一部分)の水平延長上に位置している。すなわち、衝撃吸収構造体Aの上部は、サイドシル1(サイドシルインナ1b)を介してフロアクロスメンバ8と車両幅方向で並んでいる。一方、衝撃吸収構造体Aの下部は、アウタ側部分がインナ側部分よりも下方向に延在し、この下方向に延在した部分eは、車両幅方向においてバッテリーケース9(少なくともバッテリーケース9の高さ方向の一部分)の水平延長上に位置している。すなわち、下方向に延在した部分eは、サイドシル1(サイドシルインナ1b)を介してバッテリーケース9と車両幅方向で並んでいる。そして、仕切部材2を挟んで部分eと相対するインナ側部分には、衝撃吸収構造体Aが占めない空間部s(閉断面空間3b内の空間部)が形成されている。
 図13(b)の実施形態は、衝撃吸収構造体Aの下部を、インナ側部分がアウタ側部分よりも下方向に延在した構造(すなわち下方向に長く形成した構造)としたものである。図13(a)の実施形態と同様、衝撃吸収構造体Aの上部は、アウタ側部分とインナ側部分が仕切部材2を挟んで相対するとともに、車両幅方向においてフロアクロスメンバ8(少なくともフロアクロスメンバ8の厚さ(高さ)方向の一部分)の水平延長上に位置している。すなわち、衝撃吸収構造体Aの上部は、サイドシル1(サイドシルインナ1b)を介してフロアクロスメンバ8と車両幅方向で並んでいる。一方、衝撃吸収構造体Aの下部は、インナ側部分がアウタ側部分よりも下方向に延在し、この下方向に延在した部分eは、車両幅方向においてバッテリーケース9(少なくともバッテリーケース9の高さ方向の一部分)の水平延長上に位置している。すなわち、下方向に延在した部分eは、サイドシル1(サイドシルインナ1b)を介してバッテリーケース9と車両幅方向で並んでいる。そして、仕切部材2を挟んで部分eと相対するアウタ側部分には、衝撃吸収構造体Aが占めない空間部s(閉断面空間3a内の空間部)が形成されている。
 図13のような衝撃吸収構造体Aの構造では、空間部s周辺の構造による座屈誘発効果(buckling induction effect)によって衝突エネルギー吸収性能が確保される。このため、衝撃吸収構造体Aの衝突エネルギー吸収性能を図1の構造よりも低下させることなく、空間部sの分だけ衝撃吸収構造体A(インナ側部分またはアウタ側部分)を軽量化することができる。より具体的に説明すると、例えば、図13(a)の場合には、衝撃吸収構造体Aのインナ側部分における「断面溝形部材4bの横方向面部41Bとフランジ部42とで形成されるコーナーR部(corner R portion)f」および「このコーナーR部fに接するバルクヘッド6の角部」が、仕切部材2を介してアウタ側部分のバルクヘッド6に当接している。このため、側面衝突時には、アウタ側部分のバルクヘッド6の当該当接部周辺からも座屈が誘発されるので(座屈誘発効果)、図13(a)のような構造の衝撃吸収構造体Aであっても、図1の構造よりも衝突エネルギー吸収性能が低くなることはない。一方において、空間部sの分だけ衝撃吸収構造体A(インナ側部分)を軽量化することができる。また、図13(b)の場合も同様であり、衝撃吸収構造体Aのアウタ側部分における「断面溝形部材4aの横方向面部41Bとフランジ部42とで形成されるコーナーR部f」および「このコーナーR部fに接するバルクヘッド6の角部」が、仕切部材2を介してインナ側部分のバルクヘッド6に当接している。このため、側面衝突時には、インナ側部分のバルクヘッド6の当該当接部周辺からも座屈が誘発されるので、図13(b)のような構造の衝撃吸収構造体Aであっても、図1の構造よりも衝突エネルギー吸収性能が低くなることはない。一方において、空間部sの分だけ衝撃吸収構造体A(アウタ側部分)を軽量化することができる。
 図13のような衝撃吸収構造体Aの構造において、アウタ側部分(断面溝形部材4a)とインナ側部分(断面溝形部材4b)のうち高さが小さい方の部分、例えば図13(a)におけるインナ側部分の高さを小さくし過ぎると、側面衝突時に閉断面空間5b内のバルクヘッド6の面剛性(plane stiffness)が低下し、衝撃吸収構造体Aのインナ側部分の断面形状を維持する機能が低下するので、衝突エネルギー吸収性能が低下する。このため、図14に示す「高さが小さい方の部分」の高さHshortは、下方向に延在した部分eを有する「高さが大きい方の部分」の高さHlongに対して過度に小さくしない方がよく、具体的には、HshortはHlongの40%以上、望ましくは50%以上程度の大きさとするのが好ましい。一方、アウタ側部分(断面溝形部材4a)とインナ側部分(断面溝形部材4b)の高さの差(HshortとHlongの差)が小さ過ぎると、上述したようなバルクヘッド6の座屈誘発効果が相対的に低下する。つまり、図13のような衝撃吸収構造体Aの構造とすることによる座屈誘発効果と軽量化効果が相対的に低下することになる。このため、その効果を十分に享受するには、図14に示す「高さが小さい方の部分」の高さHshortと「高さが大きい方の部分」の高さHlongの差を過度に小さくしない方がよく、具体的には、HshortはHlongの80%以下、望ましくは65%以下程度の大きさとするのが好ましい。図14に示すように、衝撃吸収構造体Aのアウタ側部分(断面溝形部材4a)やインナ側部分(断面溝形部材4b)の高さが、車両幅方向での位置によって異なる場合には、最も高さが大きい位置での高さを「高さが小さい方の部分」の高さHshort、「高さが大きい方の部分」の高さHlongとする。
 さきに説明した図1などの実施形態では、衝撃吸収構造体Aのアウタ側部分(断面溝形部材4a)とインナ側部分(断面溝形部材4b)は、車両幅方向での断面形状が四角形状(台形状など)であり、仕切部材2を挟んで相対している。特にそれらの実施形態では、衝撃吸収構造体Aのインナ側部分とアウタ側部分は、車両幅方向において仕切部材2を挟んでほぼ対称な形状をしている。これに対して、衝撃吸収構造体Aの高さ方向における下部領域または下部を含む領域であって、仕切部材2を挟んだインナ側部分とアウタ側部分のうちのいずれか一方に、サイドシル1(サイドシルインナ1bまたはサイドシルアウタ1a)の内面と相対して凹陥部cが形成された構造とすることができる。この場合、衝撃吸収構造体Aの下部とサイドシル1との間に車両幅方向で空間(凹陥部cによる空間)が確保され、凹陥部cが存在する衝撃吸収構造体Aの下部は、車両幅方向においてバッテリーケース9(少なくともバッテリーケース9の高さ方向の一部分)の水平延長上に位置する。すなわち、凹陥部cが存在する衝撃吸収構造体Aの下部は、バッテリーケース9(少なくともバッテリーケース9の高さ方向の一部分)と車両幅方向で並んでいる。凹陥部cは、衝撃吸収構造体Aの高さ方向における下部領域だけでなく、それよりも上の領域を含むように形成する(すなわち、衝撃吸収構造体Aの高さ方向で下部を含む領域に形成する)ことができる。
 図15は、そのような構造を有する本発明の車体下部構造の実施形態を模式的に示すもので、サイドシルを含む車体下部構造(車体下部両側の構造部のうちの一方の構造部)の車両幅方向での縦断面図である。図15の実施形態は、衝撃吸収構造体Aのインナ側部分の下部領域に、サイドシル1(サイドシルインナ1b)の内面と相対して凹陥部cを形成したものである。この凹陥部cは、閉断面空間3b内において衝撃吸収構造体Aとサイドシル1(サイドシルインナ1b)間に車両幅方向で空間(凹陥部cによる空間)が確保されるように、サイドシルインナ1b(縦方向面部100および横方向面部101B)に面した衝撃吸収構造体Aのインナ側部分(断面溝形部材4b)の下部領域を段状に凹陥させることで形成されている。すなわち、この凹陥部cは、衝撃吸収構造体Aのインナ側部分の下部領域において、サイドシルインナ1bの縦方向面部100および横方向面部101Bに面して形成されている。この凹陥部cを含む衝撃吸収構造体Aの下部領域は、車両幅方向においてバッテリーケース9(少なくともバッテリーケース9の高さ方向の一部分)の水平延長上に位置している。すなわち、凹陥部cを含む衝撃吸収構造体Aの下部領域は、バッテリーケース9(少なくともバッテリーケース9の高さ方向の一部分)と車両幅方向で並んでいる。図13の実施形態と同様、衝撃吸収構造体Aの上部は、アウタ側部分とインナ側部分が仕切部材2を挟んで相対するとともに、車両幅方向においてフロアクロスメンバ8(少なくともフロアクロスメンバ8の厚さ方向の一部分)の水平延長上に位置している。すなわち、衝撃吸収構造体Aの上部は、サイドシル1(サイドシルインナ1b)を介してフロアクロスメンバ8と車両幅方向で並んでいる。インナ側部分のバルクヘッド6は、凹陥部cが形成されたインナ側部分(断面溝形部材4b)の断面形状に合わせた形状に構成されている。
 凹陥部cは、衝撃吸収構造体Aのアウタ側部分の高さ方向における下部領域または下部を含む領域に、サイドシル1(サイドシルアウタ1a)の内面と相対して形成してもよい。例えば、図15に準じた形態の凹陥部cを衝撃吸収構造体Aのアウタ側部分の下部領域に形成する場合、凹陥部cは、閉断面空間3a内において衝撃吸収構造体Aとサイドシル1(サイドシルアウタ1a)間に車両幅方向で空間(凹陥部cによる空間)が確保されるように、サイドシルアウタ1a(縦方向面部100および横方向面部101B)に面した衝撃吸収構造体Aのアウタ側部分(断面溝形部材4a)の下部領域を段状に凹陥させることで形成される。すなわち、この凹陥部cは、衝撃吸収構造体Aのアウタ側部分の下部領域において、サイドシルアウタ1aの縦方向面部100および横方向面部101Bに面して形成される。この凹陥部cを含む衝撃吸収構造体Aの下部領域は、車両幅方向においてバッテリーケース9(少なくともバッテリーケース9の高さ方向の一部分)の水平延長上に位置する。すなわち、凹陥部cを含む衝撃吸収構造体Aの下部領域は、バッテリーケース9(少なくともバッテリーケース9の高さ方向の一部分)と車両幅方向で並んでいる。
 図15のような衝撃吸収構造体Aの構造では、凹陥部c周辺の構造が座屈する座屈誘発効果によって衝突エネルギー吸収性能が確保される。このため、衝撃吸収構造体Aの衝突エネルギー吸収性能を図1の構造よりも低下させることなく、凹陥部cの分だけ衝撃吸収構造体A(インナ側部分またはアウタ側部分)を軽量化することができる。これを、凹陥部cが衝撃吸収構造体Aのインナ側部分に形成された図15の場合を例に、より具体的に説明する。凹陥部cの形成により、閉断面空間5b内のバルクヘッド6にも凹陥部cの凹形状に沿った切欠き部(notch)が形成される。このため、側面衝突時にバルクヘッド6の当該切欠き部のコーナーR部gが座屈して折れ曲がり、切欠き部のコーナーR部gの周辺部分にも座屈が誘発されて衝突荷重を吸収する(座屈誘発効果)。このため、図15のような構造の衝撃吸収構造体Aであっても、図1の構造よりも衝突エネルギー吸収性能が低くなることはなく、一方において、凹陥部cの分だけ衝撃吸収構造体A(インナ側部分)を軽量化することができる。また、凹陥部cが衝撃吸収構造体Aのアウタ側部分に形成された場合も同様であり、凹陥部cの形成により、閉断面空間5a内のバルクヘッド6にも凹陥部cの凹形状に沿った切欠き部が形成され、側面衝突時にバルクヘッド6の当該切欠き部のコーナーR部gからも座屈が誘発される。このため、凹陥部cが形成された衝撃吸収構造体Aであっても、図1の構造よりも衝突エネルギー吸収性能が低くなることはなく、一方において、凹陥部cの分だけ衝撃吸収構造体A(アウタ側部分)を軽量化することができる。
 図15のような衝撃吸収構造体Aの構造において、凹陥部cの車両高さ方向(衝撃吸収構造体Aの高さ方向)での高さ(幅)が大き過ぎると、フロアクロスメンバ8と相対するインナ側部分の受圧面部(断面溝形部材4bの縦方向面部40)が狭くなり、衝撃吸収構造体Aの上部における衝突特性が低下する。このため、図16に示す凹陥部cの車両高さ方向における高さhは、衝撃吸収構造体Aのインナ側部分(またはアウタ側部分)の車両高さ方向における高さ(厚さ)Hに対して過度に大きくしない方がよく、具体的には、衝撃吸収構造体Aのインナ側部分(またはアウタ側部分)の車両高さ方向における高さ(厚さ)Hの90%以下、望ましくは75%以下程度とするのが好ましい。一方、凹陥部cの車両高さ方向での高さ(幅)が小さ過ぎると、フロアクロスメンバ8と相対するインナ側部分の受圧面部(断面溝形部材4bの縦方向面部40)が広くなり、衝突荷重が分散されることになる。これにより、凹陥部cに対応するバルクヘッド6の切欠き部のコーナーR部gにおける座屈が生じにくくなるので、凹陥部cを設けることによる衝突エネルギー吸収性能の向上効果が得られにくくなる。つまり、図15のような衝撃吸収構造体Aの構造とすることによる座屈誘発効果と軽量化効果が相対的に低下することになる。このため、その効果を十分に享受するには、図16に示す凹陥部cの車両高さ方向における高さhは、衝撃吸収構造体Aのインナ側部分(またはアウタ側部分)の車両高さ方向における高さ(厚さ)Hに対して過度に小さくしない方がよく、具体的には、衝撃吸収構造体Aのインナ側部分(またはアウタ側部分)の車両高さ方向における高さ(厚さ)Hの20%以上、望ましくは50%以上程度とするのが好ましい。
 また、図15のような衝撃吸収構造体Aの構造において、凹陥部cの車両幅方向における幅(深さ)が大き過ぎると、凹陥部cに対応するバルクヘッド6の切欠き部のコーナーR部gが仕切部材2に近づき、コーナーR部gの周辺部分の座屈が生じにくくなるので、衝突エネルギー吸収性能が低下する。このため、図16に示す凹陥部cの車両幅方向における幅wは、衝撃吸収構造体Aのインナ側部分(またはアウタ側部分)の車両幅方向における幅Wに対して過度に大きくしない方がよく、具体的には、衝撃吸収構造体Aのインナ側部分(またはアウタ側部分)の車両幅方向における幅Wの90%以下程度とするのが好ましい。一方、凹陥部cの車両幅方向における幅(深さ)を小さくし過ぎると、凹陥部cで座屈して折れ曲がり、衝撃吸収構造体Aとサイドシル1間の空間が塞がれてサイドシル1に当接するため、バッテリーケースサイドメンバ90に生じる接触反力を低く抑えることができない。このため、凹陥部cの車両幅方向における幅wは、衝撃吸収構造体Aのインナ側部分(またはアウタ側部分)の車両幅方向における幅Wに対して過度に小さくしない方がよく、具体的には、衝撃吸収構造体Aのインナ側部分(またはアウタ側部分)の車両幅方向における幅Wの20%程度以上とするのが好ましい。図16に示すように、衝撃吸収構造体Aのアウタ側部分(断面溝形部材4a)やインナ側部分(断面溝形部材4b)の高さが車両幅方向での位置によって異なる場合には、最も高さが大きい位置での高さを高さHとする。また、アウタ側部分(断面溝形部材4a)やインナ側部分(断面溝形部材4b)の幅が車両高さ方向での位置によって異なる場合には、最も幅が大きい位置での幅を幅Wとする。また、凹陥部cの高さが車両幅方向での位置によって異なる場合には、最も高さが大きい位置での高さを凹陥部cの高さhとする。また、凹陥部cの幅が車両高さ方向での位置によって異なる場合には、最も幅が大きい位置での幅を凹陥部cの幅wとする。
<サイドシルの側面衝突時の衝突変形形態>
 図17に基づいて、本発明の車体下部構造におけるサイドシルの側面衝突時の衝突変形形態について説明する。図17は、本発明の車体下部構造におけるサイドシル(図1の構造)の水平断面において、側面ポール衝突時の変形の様子を段階的に示したものであり、tは衝突開始からの時間(秒数)を示している。まず、サイドシル1自体の断面変形の形態を説明すると、最初に、サイドシルアウタ1aの上下の横方向面部101A,101B(エネルギー吸収部(energy absorbing portion))が外側に広がるように曲げ圧壊して潰れて衝突エネルギーを吸収する(0.002sec~)。このサイドシルアウタ1aが圧壊(crushing)する過程において、仕切部材2によってサイドシル1の断面が上下に開いて崩壊(断面崩壊)するのが抑えられる。これにより、以降0.006~0.014secまで、サイドシルアウタ1aの横方向面部101A,101B(エネルギー吸収部)は曲げ変形(bending deformation)を継続して、完全につぶれるまで衝突エネルギーを吸収し続ける。
 上記のようなサイドシルアウタ1aの潰れ変形(crushing and deformation)に伴い、サイドシル1のフランジ部102を介してサイドシルインナ1bに衝突荷重(impact load)が伝達される。これにより、仕切部材2によって断面が上下方向に開いて崩壊することなく、0.004sec以降、サイドシルインナ1bの横方向面部101A、101B(エネルギー吸収部)のフランジ部側がサイドシル1の閉断面の内側に凸状に曲げ圧壊する。このようなサイドシル1自体の断面変形に伴い、衝撃吸収構造体Aが以下のように断面変形する。潰れたサイドシルアウタ1aと断面溝形部材4aの縦方向面部40とが接触して、衝撃吸収構造体Aに衝突荷重が伝達され、そのアウタ側部分(断面溝形部材4aとバルクヘッド6)が蛇腹状に変形する圧壊(軸圧壊)が開始される(0.002sec~)。この衝撃吸収構造体Aのアウタ側部分(断面溝形部材4aとバルクヘッド6)の圧壊に伴い、仕切部材2を介して連続する衝撃吸収構造体Aのインナ側部分(断面溝形部材4bとバルクヘッド6)は、サイドシルインナ1bを介してバッテリーケース9側に押し付けられ(0.004~0.006sec)、衝撃吸収構造体Aのインナ側部分(断面溝形部材4bとバルクヘッド6)も圧壊を開始する(0.008~0.018sec)。
 図18は、本発明の車体下部構造におけるサイドシル(図1の構造)に対して下記の条件で側面ポール衝突試験を実施した際に、側面ポール衝突時の車両幅方向での縦断面における変形の様子を模式的に示したものである。図19は、この側面ポール衝突時に変形した際の衝突体侵入量と吸収エネルギーとの関係を示したものである。試験体は、バルクヘッド6を図9(a)に示すような配置形態とした。この試験では、衝撃吸収構造体Aのアウタ側部分(断面溝形部材4aとバルクヘッド6)が主に変形することで、衝突体侵入量が100mm以内で衝突エネルギー32kJを吸収可能であることが示されている。
 衝突体:R127mm(直径254mm相当)の剛体ポール(rigid pole)
 衝突速度:30.9km/h
 衝突エネルギー:32kJ
 以上のような側面衝突時のサイドシル構造の断面変形では、仕切部材2を介してサイドシル1内に設置され、断面溝形部材4a,4bとバルクヘッド6が仕切部材2とともに一体化した構造を有する衝撃吸収構造体Aが高い変形抵抗(deformation resistance)を有する。このためサイドシル1は、入力荷重に対して局所的に変形する(例えば、衝突部から折れ曲がるように変形する)ことなく、全体が一体となって変形するため、衝突エネルギーが効果的かつ適切に吸収されることになる。したがって、本発明の車体下部構造におけるサイドシルでは、図1に示すように両サイドシル1間のフロアパネル7の下方にバッテリーモジュールを備えた自動車(特に電気自動車)において、衝撃吸収構造体Aが側面衝突時に車両幅方向から入力された荷重によって圧壊してエネルギー吸収しつつ、フロアクロスメンバ8やバッテリーケース9に荷重を伝達することで、バッテリーパック10に荷重が伝達しないようにし、衝突の衝撃から保護することができる。
<図13のサイドシルにおける衝撃吸収構造体Aの機能・作用効果>
 本発明の車体下部構造のサイドシルのうち、図1に示すような基本的な構造の実施形態を「実施形態1」、図13(a)に示す構造を有する実施形態を「実施形態2」とし、「実施形態2」の機能・作用効果を「実施形態1」と比較検討した結果を以下に示す。いずれも、試験体は、バルクヘッド6を図9(a)に示すような配置形態とした。なお、以下に示す結果は、図13(b)に示す構造を有する実施形態を「実施形態2」とした場合も同様であり、説明中の「インナ側」と「アウタ側」を逆にして理解すればよい。
・吸収エネルギーについて
 図20は、実施形態2と実施形態1のサイドシルについて、側面衝突時の変形形態とひずみ分布を比較して示したものであり、図20(a)は実施形態2を、図20(b)は実施形態1をそれぞれ示している。図20(a)の実施形態2と図20(b)の実施形態1を比較すると、バルクヘッド6の座屈が生じている領域およびひずみが0.09以上(濃い色の領域)の領域の面積は同等レベルとなっている。
 図21は、実施形態2と実施形態1のサイドシルについて、図18の条件で側面ポール衝突試験を実施し、この側面ポール衝突時に変形した際の衝突体(ポール)侵入量と吸収エネルギーとの関係を比較して示したものである。これによれば、いずれの実施形態の吸収エネルギーも32.0kJであり、衝突体侵入量もほぼ同等(実施形態2が91mm、実施形態1が89mm)であり、実施形態2は、実施形態1と同等レベルの衝突特性を有することが示されている。この理由は、実施形態2は、衝撃吸収構造体Aのインナ側部分の大きさが実施形態1よりも小さいものの、上述したような特定の構造(図13(a)における空間部s)によるバルクヘッドの座屈誘発効果が得られる。このため、衝突エネルギー吸収性能が実施形態1(図1の構造)よりも低下することなく、高いレベルに維持されるからである。
・バッテリーケースへの入力荷重の軽減効果について
 実施形態2のサイドシルに対する側面ポール衝突時において、図22に示すようにバッテリーケース9側およびフロアクロスメンバ8側に衝突荷重が入力する際に、衝突過程においてバッテリーケースサイドメンバ90に生じる接触反力と、フロアクロスメンバ8に生じる接触反力を求めた。また、実施形態1についても、同様の接触反力を求めた。図23(a)にバッテリーケースサイドメンバ90に生じる接触反力を、図23(b)にフロアクロスメンバ8に生じる接触反力をそれぞれ示す。図23(a)に示す通り、バッテリーケースサイドメンバ90に生じる接触反力は、実施形態2は実施形態1よりも立ち上がりが遅く、また、実施形態2は実施形態1よりも21%低くなっている(実施形態2:155kN、実施形態1:195kN)。一方、図23(b)に示す通り、フロアクロスメンバ8に生じる接触反力は、実施形態2は実施形態1よりも立ち上がりが早く、また、実施形態2は実施形態1よりも15%高くなっている(実施形態2:261kN、実施形態1:227kN)。この図23の結果は、実施形態2において、バッテリーケースへの入力荷重の軽減効果が得られることを示している。
 すなわち、車両幅方向の車外側からサイドシル1に衝突荷重が入力する側面衝突時において、実施形態2のサイドシルでは、以下のような作用効果が得られる。実施形態2の衝撃吸収構造体Aの下部には、そのアウタ側部分とバッテリーケースサイドメンバ90との間の車両幅方向の並びに空間部sが設けられている(すなわち、車両幅方向において、バッテリーケースサイドメンバ90の水平延長上に空間部sと衝撃吸収構造体Aのアウタ側部分の下部が位置している)。このため、バッテリーケースサイドメンバ90に生じる接触反力の立ち上がりを遅くできる。一方、実施形態2の衝撃吸収構造体Aの上部は、インナ側部分とアウタ側部分が仕切部材2を挟んで相対するとともに、サイドシル1を介してフロアクロスメンバ8と車両幅方向に並んでいる(すなわち、車両幅方向においてフロアクロスメンバ8の水平延長上に位置している)。このため、サイドシル1に入力した衝突荷重をフロアクロスメンバ8に直接伝達する荷重伝達経路(load transfer path)が形成され、フロアクロスメンバ8に生じる接触反力が早く立ち上がる。そして、フロアクロスメンバ8に生じる接触反力により、車両幅方向においてサイドシル1を介してフロアクロスメンバ8の水平延長上に位置する衝撃吸収構造体Aの上部側、特にアウタ側部分が最初に効率よく潰れて(図20(a)参照)、側面衝突荷重を吸収する。その後、側面衝突が進行してサイドシル1(衝撃吸収構造体Aの上部側)が変形した後に、バッテリーケースサイドメンバ90に生じる接触反力が上昇し始めるので、バッテリーケース9に入力するピーク荷重が軽減され、バッテリーケース9の変形も抑制することができる。
<図15のサイドシルにおける衝撃吸収構造体Aの機能・作用効果>
 本発明の車体下部構造のサイドシルのうち、図1に示すような基本的な構造の実施形態を「実施形態1」、図15に示す構造を有する実施形態を「実施形態3」とし、「実施形態3」の機能・作用効果を「実施形態1」と比較検討した結果を以下に示す。いずれも、試験体は、バルクヘッド6を図9(a)に示すような配置形態とした。以下に示す結果は、アウタ側部分に凹陥部cを形成した実施形態を「実施形態3」とした場合も同様であり、説明中の「インナ側」と「アウタ側」を逆にして理解すればよい。
・吸収エネルギーについて
 図24は、実施形態3と実施形態1(図20(b)と同じ実施形態)のサイドシルについて、側面衝突時の変形形態とひずみ分布を比較して示したものであり、図24(a)は実施形態3を、図24(b)は実施形態1をそれぞれ示している。図24(a)の実施形態3と図24(b)の実施形態1を比較すると、バルクヘッド6の座屈の生じている領域およびひずみが0.09以上(濃い色の領域)の領域の面積は同等レベルとなっている。
 図25は、実施形態3と実施形態1のサイドシルについて、図18の条件で側面ポール衝突試験を実施し、この側面ポール衝突時に変形した際の衝突体(ポール)侵入量と吸収エネルギーとの関係を比較して示したものである。これによれば、衝突体侵入量は実施形態3の方が若干長いものの(実施形態3が96mm、実施形態1が89mm)、いずれの吸収エネルギーも32.0kJであり、実施形態3は、実施形態1と同等レベルの衝突特性を有することが示されている。この理由は、実施形態3は、上述したような特定の構造(図15における凹陥部c)によるバルクヘッドの座屈誘発効果が得られるため、衝突エネルギー吸収性能が実施形態1(図1の構造)よりも低下することなく、高いレベルに維持されるからである。
・バッテリーケースへの入力荷重の軽減効果について
 実施形態3のサイドシルに対する側面ポール衝突時において、図26に示すようにバッテリーケース9側およびフロアクロスメンバ8側に衝突荷重が入力する際に、衝突過程においてバッテリーケースサイドメンバ90に生じる接触反力と、フロアクロスメンバ8に生じる接触反力を求めた。また、実施形態1についても、同様の接触反力を求めた。図27(a)にバッテリーケースサイドメンバ90に生じる接触反力を、図27(b)にフロアクロスメンバ8に生じる接触反力をそれぞれ示す。図27(a)に示す通り、バッテリーケースサイドメンバ90に生じる接触反力は、実施形態3は実施形態1よりも立ち上がりが遅い上に、実施形態3は実施形態1よりも66%も低くなっている(実施形態3:67kN、実施形態1:195kN)。一方、図27(b)に示す通り、フロアクロスメンバ8に生じる接触反力は、実施形態3は実施形態1よりも16%高くなっている(実施形態3:264kN、実施形態1:227kN)ものの、衝突体侵入量約80mmまではほぼ同程度である。この図27の結果は、実施形態3において、バッテリーケースへの入力荷重の軽減効果が得られることを示している。
 すなわち、車両幅方向の車外側からサイドシル1に衝突荷重が入力する側面衝突時において、実施形態3のサイドシルでは、以下のような作用効果が得られる。実施形態3の衝撃吸収構造体Aの下部は、そのインナ側部分に凹陥部cが設けられているので、バッテリーケースサイドメンバ90に生じる接触反力の立ち上がりを遅くできる。さらに、凹陥部cに対応するバルクヘッド6の切欠き部のコーナーR部gが座屈して折れ曲がり、コーナーR部gの周辺部分にも座屈が誘発されて衝突荷重を吸収し続ける。これにより、側面衝突が進行してサイドシル1が変形しても、バッテリーケースサイドメンバ90に生じる接触反力を低く抑え続けることができ、バッテリーケース9に入力する荷重を大幅に低減することができる。このため、バッテリーケース9の変形を抑制することができる。
 本発明の車体下部構造におけるサイドシル構造の効果を確認するため、以下のようなFEM解析による衝突試験を行った。
[実施例1]
 図28(a)~(e)に、発明例および比較例の試験体と試験条件を示す。図28(a)~(e)の各図において、左側の図はサイドシルの車両幅方向での断面図であり、右側の図はサイドシルの水平断面図であって、サイドシルに対する衝突体(ポール)の衝突位置とフロアクロスメンバの位置を示している。この衝突試験では、車両側部構造のうちサイドシルおよび衝撃吸収部材(発明例では衝撃吸収構造体A)を試験体とし、衝突エネルギー吸収特性の評価を行った。また、サイドシルに隣接するフロアクロスメンバやバッテリーケースサイドメンバを試験体固定用の剛体治具とし、治具への伝達荷重を接触反力により評価した。
 衝突試験においては、図28に示すように、試験体の長手方向に対して垂直に曲率半径(curvature radius)R127mmの衝突体(ポール)を、初速度30.9km/h、最大侵入量100mmで衝突させた。この時の衝突エネルギーは32kJであった。衝突体の反対側のサイドシルの固定用治具は、図1に示す車体下部構造を模擬したフロアクロスメンバ模擬部(フロアクロスメンバ8に相当)、バッテリーケース壁部(バッテリーケースサイドメンバ90に相当)、バッテリーケース下部(バッテリーケース底板91および取付用フランジ92に相当)によって構成されており、バッテリーケース下部が固定用ボルト(固定用ボルト11に相当)によってサイドシルインナに固定されている。フロアクロスメンバ模擬部の車両前後方向の幅waは80mmとした。
 表1に、発明例および比較例の試験体の各部材に使用する鋼板の強度レベルと板厚を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 図28(a)に示す発明例1の試験体は、その衝撃吸収構造体Aにおいて、フロアクロスメンバ模擬部(フロアクロスメンバ8に相当)の幅内となる領域の2箇所にバルクヘッド6を設けるとともに、その両側のフロアクロスメンバ模擬部の幅外となる領域に、隣接して設けられる2つ以上のバルクヘッドで構成されるバルクヘッドセットからなるバルクヘッド6を設けたものである。隣り合う2つのバルクヘッド6どうしの間隔w1を35mmとし、間隔w1とフロアクロスメンバの幅waとの比w1/waを0.44とした。また、バルクヘッド6とこれと隣り合うバルクヘッド6との間隔w2は、w1よりも大きく、254mm以下であって、想定したフロアクロスメンバの設置間隔(隣り合うフロアクロスメンバどうしの間隔wb)260mmの1/2程度である125mmとした。さらに、バルクヘッド6であるバルクヘッドセットを構成するバルクヘッドどうしの間隔w4は間隔w1と同じ35mmとした。
 図28(b)に示す発明例2の試験体は、発明例1のバルクヘッド6を取り除いたものであり、その衝撃吸収構造体Aにおいて、フロアクロスメンバ模擬部(フロアクロスメンバ8に相当)の幅内となる領域の2箇所にのみバルクヘッド6を設けたものである。図28(c)に示す比較例1の試験体は、発明例2の衝撃吸収構造体Aの構造からバルクヘッド6を取り除いたものである。図28(d)に示す比較例2の試験体は、サイドシルの内部にバルクヘッドのみを設けたものであり、フロアクロスメンバ模擬部の幅内となる領域の2箇所にバルクヘッドを設けたものである。図28(e)に示す比較例3の試験体は、サイドシルの内部に仕切部材や衝撃吸収部材を配置せず、サイドシルのみの試験体としたものである。
 図29(a)~(e)に、発明例および比較例について、衝突試験時のサイドシルへの衝突体(パンチ)侵入量と衝突体の受ける力(パンチ反力)との関係と、衝突体(パンチ)侵入量に対する吸収エネルギーの推移を示す。パンチとは、さきに説明した側面ポール衝突試験(図18)における衝突体である剛体ポールのことである。また、吸収エネルギーは、衝突体の速度より算出した運動エネルギーを衝突エネルギー(32kJ)から差し引いて算出した。衝突体のストロークは最大100mmであるところ、図29(a)に示す発明例1は、衝突体の最大侵入量100mmに到達する前(96mm)に衝突体が停止し、この発明例1のサイドシル構造による吸収エネルギーは32.0kJであった。これに対して図29(b)~(e)に示す発明例2、比較例1~比較例3は、いずれも吸収エネルギー32.0kJ(発明例1の吸収エネルギー)に到達する前に、衝突体の最大ストローク100mmに到達した。
 図30に、発明例および比較例について、衝突体の最大侵入時の吸収エネルギーを比較して示した。最大侵入量は発明例1が96mm、発明例2および比較例1~比較例3はいずれも100mm(衝突体の最大侵入量)であった。発明例1の吸収エネルギーは、サイドシルのみの比較例3の6.7倍であり、また、バルクヘッドのない比較例1の3.0倍、バルクヘッドのみの比較例2の3.4倍であり、比較例1と比較例2の合計20.1kJに対しても、その約1.6倍となった。また、発明例2は、発明例1よりも車両前後方向のバルクヘッドの設置数が少ないので、発明例1よりも吸収エネルギーは低下(19%低下)するものの、比較例3の6.0倍であり、また、比較例1の2.4倍、比較例2の2.7倍であり、比較例1と比較例2の合計の約1.3倍となった。
 以上の発明例1,2と比較例1~比較例3の結果から、本発明のサイドシル構造(車体下部構造)では、比較例1(仕切部材を1対の断面溝形部材で両側から挟んで接合したサイドシル構造)と比較例2(サイドシル内にバルクヘッドを設置したサイドシル構造)の衝突エネルギー吸収性能を単純に合算した効果を上回る、極めて優れた衝突特性が得られることが確認できた。さらに、発明例1と発明例2の結果から、車両前後方向において、フロアクロスメンバの幅内の領域だけでなく、そのほかの領域にも複数のバルクヘッドを配置することにより、衝突特性がさらに向上することが確認できた。
[実施例2]
 本発明の車体下部構造のサイドシルのうち、図1に示すような基本的な構造の実施形態を「実施形態1」、図13(a)に示す構造を有する実施形態を「実施形態2」、図15に示す構造を有する実施形態を「実施形態3」とし、これらについて以下の衝突試験を行った。いずれも、試験体は、バルクヘッド6を図9(a)に示すような配置形態とした。試験体としては、上述した[実施例1]の試験体の衝撃吸収構造体Aの車両幅方向での縦断面の形状を、図31(a)~(k)(発明例3~発明例13)に示す形状に変更したものを用いた。試験条件は[実施例1]と同一とし、衝突試験体の衝突体侵入量(ストローク)0-100mmでの衝突吸収エネルギー(図32)とバッテリーケースサイドメンバ90に生じる接触反力(図33)を評価した。図31(a)~(c)に示す、実施形態1に関する発明例3~5の試験体は、[実施例1]における発明例1の試験体の仕切部材2が垂直であるのに対して、仕切部材2を車両高さ方向で傾斜させたものである。また、発明例4および発明例5の試験体は、発明例3の試験体に対して衝撃吸収構造体Aの高さを小さくしたものであり、それぞれ発明例3の高さの75%(発明例4、図31(b))、50%(発明例5、図31(c))としたものである。
 図31(d)~(f)に示す実施形態2に関する発明例6~8の試験体は、発明例3の試験体の衝撃吸収構造体Aのインナ側部分またはアウタ側部分の高さを小さくしたものである。すなわち、衝撃吸収構造体Aの下部において、仕切部材2を挟んだインナ側部分とアウタ側部分のうちの一方が他方よりも下方向に延在した形態としたものである。発明例6および発明例7の試験体は、発明例3の試験体に対して衝撃吸収構造体Aのインナ側部分の高さを小さくしたものであり、それぞれ発明例3の高さの75%(発明例6、図31(d))、50%(発明例7、図31(e))としたものである。また、発明例8の試験体は、発明例3の試験体に対して衝撃吸収構造体Aのアウタ側部分の高さを小さくしたものであり、発明例3の高さの50%(図31(f))としたものである。
 図31(g)~(k)に示す、実施形態3に関する発明例9~13の試験体は、発明例3の試験体に対して、衝撃吸収構造体Aのインナ側部分とサイドシル1との間に車両幅方向に空間を確保するように、衝撃吸収構造体Aのインナ側部分の高さ方向における下部領域または下部を含む領域にサイドシル1の内面と相対して凹陥部cを設けたものである。このうち発明例9~11の試験体は、凹陥部cの車両幅方向での幅(深さ)を、衝撃吸収構造体Aのインナ側部分の車両幅方向における幅の23%とし、凹陥部cの高さを、衝撃吸収構造体Aのインナ側部分の車両高さ方向における高さ(厚さ)の34%~66%とした。また、発明例12、13の試験体は、凹陥部cの車両幅方向の幅(深さ)を、衝撃吸収構造体Aのインナ側部分の車両幅方向における幅の41%とし、凹陥部cの高さを、衝撃吸収構造体Aのインナ側部分の車両高さ方向における高さ(厚さ)の34%、43%とした。
 図32に、発明例3~13における衝突吸収エネルギーを示す。比較のため、[実施例1]の発明例1、比較例1~3の衝突吸収エネルギーも併せて示す。図32の結果から、発明例3~13のいずれも、比較例1~3よりも衝突特性が向上することが確認できた。実施形態1(発明例1、3~5)の平均は31.8kJ、実施形態2(発明例6~8)の平均は31.1kJ、実施形態3(発明例9~13)の平均は31.9kJであり、衝突エネルギー吸収量はいずれの実施形態でも同等レベルであった。図33に、発明例3~13においてバッテリーケースサイドメンバ90に生じる接触反力の大きさを示す。比較のため、[実施例1]の発明例1、比較例1~3の接触反力も併せて示す。図33の結果から、発明例3~13のいずれも、比較例1~3よりもバッテリーケース9に生じる接触反力を大幅に軽減できることを確認できた。また、実施形態1(発明例1、3~5)の平均は181kN、実施形態2(発明例6~8)の平均は131kN、実施形態3(発明例9~13)の平均は69kNであり、バッテリーケース9に生じる接触反力を、実施形態2は実施形態1よりも約30%軽減でき、実施形態3は実施形態2よりもさらに39%以上軽減できることが確認できた。
 本発明によれば、サイドシルを含む自動車の車体下部構造において、構造部材による重量増加を抑えつつ、少ない衝突変形量で高い衝突エネルギー吸収特性が得られる自動車の車体下部構造及びサイドシル構造を提供することができる。また、本発明によれば、サイドシルの変形によってバッテリーモジュールに入力する荷重を低減することができる自動車の車体下部構造及びサイドシル構造を提供することができる。
 1 サイドシル
 1a サイドシルアウタ
 1b サイドシルインナ
 2 仕切部材
 3,3a,3b 閉断面空間
 4a,4b 断面溝形部材
 5a,5b 閉断面空間
 6,6,6 バルクヘッド
 7 フロアパネル
 8 フロアクロスメンバ
 9 バッテリーケース
 10 バッテリーパック
 11 固定用ボルト
 12 接合部
 13 接着剤
 40 縦方向面部
 41A,41B 横方向面部
 42 フランジ部
 60 ビード
 61 フランジ部
 70 フランジ部
 90 バッテリーケースサイドメンバ
 91 バッテリーケース底板
 92 取付用フランジ
 100 縦方向面部
 101A,101B 横方向面部
 102 フランジ部
 A 衝撃吸収構造体
 e 下方向に延在した部分
 c 凹陥部
 s 空間部
 f,g コーナーR部

Claims (19)

  1.  車体下部両側に車両長手方向に沿って配置されるサイドシル(1)と、該両サイドシル(1)間に配置され、両側部が両サイドシル(1)の上部に固定されるフロアクロスメンバ(8)と、該フロアクロスメンバ(8)の下方に配置され、両側部が両サイドシル(1)の下部と相対するバッテリーケース(9)を備えた自動車の車体下部構造であって、
     サイドシル(1)は、サイドシル(1)内の閉断面空間(3)を縦通する仕切部材(2)を備え、該仕切部材(2)により閉断面空間(3)が車両幅方向で2つの閉断面空間(3a),(3b)に仕切られた構造を有し、
     さらに、サイドシル(1)は、
     閉断面空間(3a),(3b)内において、仕切部材(2)を両側から挟んだ状態で仕切部材(2)に接合され、仕切部材(2)との間でそれぞれ閉断面空間(5a),(5b)を形成する1対の断面溝形部材(4a),(4b)と、
     各閉断面空間(5a),(5b)内に車両幅方向に沿って設けられることで閉断面空間(5a),(5b)を仕切る部材であって、閉断面空間(5a),(5b)内の車両前後方向で間隔をおいた複数箇所に設けられるバルクヘッド(6)とで構成される衝撃吸収構造体(A)を有し、
     該衝撃吸収構造体(A)において、閉断面空間(5a)内のバルクヘッド(6)と閉断面空間(5b)内のバルクヘッド(6)は、仕切部材(2)を挟んで車両幅方向で対向して設けられるとともに、各バルクヘッド(6)は少なくとも断面溝形部材(4a)または断面溝形部材(4b)に接合されており、
     衝撃吸収構造体(A)の上部は、インナ側部分とアウタ側部分が仕切部材(2)を挟んで相対するとともに、車両幅方向においてフロアクロスメンバ(8)の水平延長上に位置する、自動車の車体下部構造。
  2.  バルクヘッド(6)は、車両前後方向におけるフロアクロスメンバの幅内となる領域に設けられるバルクヘッド(6)と、フロアクロスメンバの幅外となる領域に設けられるバルクヘッド(6)とからなり、
     車両前後方向において、フロアクロスメンバの幅内となる領域の2箇所以上にバルクヘッド(6)が設けられるとともに、フロアクロスメンバの幅外となる領域の1箇所以上にバルクヘッド(6)が設けられ、
     隣り合う2つのバルクヘッド(6)の間隔をw1、バルクヘッド(6)とこれと隣り合うバルクヘッド(6)との間隔をw2とした場合、w1<w2とする、請求項1に記載の自動車の車体下部構造。
  3.  少なくとも一部のバルクヘッド(6)が、隣接して設けられる2つ以上のバルクヘッドで構成されるバルクヘッドセットからなる、請求項2に記載の自動車の車体下部構造。
  4.  各バルクヘッド(6)は、断面溝形部材(4a)または断面溝形部材(4b)と仕切部材(2)にそれぞれ接合される、請求項1に記載の自動車の車体下部構造。
  5.  衝撃吸収構造体(A)の下部は、仕切部材(2)を挟んだインナ側部分とアウタ側部分のうちの一方が他方よりも下方向に延在しており、
     衝撃吸収構造体(A)の下部のうち、少なくとも、前記下方向に延在した部分(e)は、車両幅方向においてバッテリーケース(9)の水平延長上に位置している、請求項1に記載の自動車の車体下部構造。
  6.  衝撃吸収構造体(A)の下部は、車両幅方向においてバッテリーケース(9)の水平延長上に位置しており、
     衝撃吸収構造体(A)の高さ方向における下部領域または下部を含む領域であって、仕切部材(2)を挟んだインナ側部分とアウタ側部分のうちのいずれか一方に、サイドシル(1)の内面と相対して凹陥部(c)が形成されている、請求項1に記載の自動車の車体下部構造。
  7.  各断面溝形部材(4a),(4b)の縦方向面部(40)と、これと相対するサイドシル(1)の縦方向面部(100)とが、(i)直に接合または当接している、(ii)他の部材を介して接合または当接している、(iii)接合または当接することなく、所定の間隙を空けて対向している、のいずれかである、請求項1~5のうち、いずれか1項に記載の自動車の車体下部構造。
  8.  衝撃吸収構造体(A)を構成する金属板は、降伏強度がフロアクロスメンバを構成する金属板の降伏強度以下であり、引張強度が500MPa級以上である、請求項1~6のうち、いずれか1項に記載の自動車の車体下部構造。
  9.  衝撃吸収構造体(A)を構成する金属板は、降伏強度がフロアクロスメンバを構成する金属板の降伏強度以下であり、引張強度が500MPa級以上である、請求項7に記載の自動車の車体下部構造。
  10.  サイドシル(1)内の閉断面空間(3)を縦通する仕切部材(2)を備え、該仕切部材(2)により閉断面空間(3)が車両幅方向で2つの閉断面空間(3a),(3b)に仕切られた自動車のサイドシル構造において、
     閉断面空間(3a),(3b)内において、仕切部材(2)を両側から挟んだ状態で仕切部材(2)に接合され、仕切部材(2)との間でそれぞれ閉断面空間(5a),(5b)を形成する1対の断面溝形部材(4a),(4b)と、
     各閉断面空間(5a),(5b)内に車両幅方向に沿って設けられることで閉断面空間(5a),(5b)を仕切る部材であって、閉断面空間(5a),(5b)内の車両前後方向で間隔をおいた複数箇所に設けられるバルクヘッド(6)とで構成される衝撃吸収構造体(A)を有し、
     該衝撃吸収構造体(A)において、閉断面空間(5a)内のバルクヘッド(6)と閉断面空間(5b)内のバルクヘッド(6)は、仕切部材(2)を挟んで車両幅方向で対向して設けられるとともに、各バルクヘッド(6)は少なくとも断面溝形部材(4a)または断面溝形部材(4b)に接合される、自動車のサイドシル構造。
  11.  各バルクヘッド(6)は、断面溝形部材(4a)または断面溝形部材(4b)と仕切部材(2)にそれぞれ接合される、請求項10に記載の自動車のサイドシル構造。
  12.  バルクヘッド(6)は、車両前後方向におけるフロアクロスメンバの幅内となる領域に設けられるバルクヘッド(6)と、フロアクロスメンバの幅外となる領域に設けられるバルクヘッド(6)とからなり、
     車両前後方向において、
     フロアクロスメンバの幅内となる領域の2箇所以上にバルクヘッド(6)が設けられるとともに、フロアクロスメンバの幅外となる領域の1箇所以上にバルクヘッド(6)が設けられ、
     隣り合う2つのバルクヘッド(6)の間隔をw1、バルクヘッド(6)とこれと隣り合うバルクヘッド(6)との間隔をw2とした場合、w1<w2とする、請求項10に記載の自動車のサイドシル構造。
  13.  少なくとも一部のバルクヘッド(6)が、隣接して設けられる2つ以上のバルクヘッドで構成されるバルクヘッドセットからなる、請求項12に記載の自動車のサイドシル構造。
  14.  間隔w2が254mm以下である、請求項12に記載の自動車のサイドシル構造。
  15.  各断面溝形部材(4a),(4b)の縦方向面部(40)と、これと相対するサイドシル(1)の縦方向面部(100)とが、(i)直に接合または当接している、(ii)他の部材を介して接合または当接している、(iii)接合または当接することなく、所定の間隙を空けて対向している、のいずれかである、請求項10に記載の自動車のサイドシル構造。
  16.  衝撃吸収構造体(A)を構成する金属板は、降伏強度がフロアクロスメンバを構成する金属板の降伏強度以下であり、引張強度が500MPa級以上である、請求項10に記載の自動車のサイドシル構造。
  17.  バルクヘッド(6)にビード(60)が形成されている、請求項10に記載の自動車のサイドシル構造。
  18.  衝撃吸収構造体(A)は、仕切部材(2)を挟んだインナ側部分とアウタ側部分のうちの一方が他方よりも車両高さ方向に延在している、請求項10~17のうち、いずれか1項に記載の自動車のサイドシル構造。
  19.  衝撃吸収構造体(A)に、サイドシル(1)の内面と相対して凹陥部(c)が形成されている、請求項10~17のうち、いずれか1項に記載の自動車のサイドシル構造。
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JP2018203029A (ja) * 2017-06-02 2018-12-27 本田技研工業株式会社 車体下部構造

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