(57)【要約】【課題】  骨格部材の軸方向と直交する方向から加わる荷重に対しても補強効果を高めることができる車体骨格フレームの補強構造を提供すること。【解決手段】  車体骨格フレームの補強構造は、車体１の骨格フレームを構成するサイドシル２が、中空のアウター材８と、アウター材８の内部に配設されたレインフォース９とを備え、レインフォース９は、外側部２３よりも内側部２４でその剛性が高く設定されている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体の骨格フレームを構成する骨格部材が、中空のアウター材と、該アウター材の内部に配設されたレインフォースとを備え、
該レインフォースは、車幅方向外側よりも内側でその剛性が高く設定されていることを特徴とする車体骨格フレームの補強構造。
【請求項２】
車体の骨格フレームを構成する骨格部材が、中空のアウター材と、該アウター材の内部に配設されたレインフォースとを備え、
該レインフォースは内部に中空空間が形成され、該中空空間が区画リブによって車幅方向外側と内側とに区画されるとともに、該内側の中空空間内には車幅方向にわたる水平リブと、上下方向にわたる垂直リブとが形成されていることを特徴とする車体骨格フレームの補強構造。
【請求項３】
前記車幅方向内側よりも前記外側の方が上下方向の長さが長いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車体骨格フレームの補強構造。
【請求項４】
前記車幅方向外側の外面が前記アウター材に沿って近接して設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の車体骨格フレームの補強構造。
【請求項５】
前記レインフォースの上部又は下部に、前記アウター材に固定されるフランジが形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の車体骨格フレームの補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車等の車体の骨格フレームを補強する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車等の車体の骨格フレームを補強するために、中空のアウター材の内部にレインフォース（補強部材）を配設し、これを骨格部材として車体の骨格フレームを形成する構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に記載の補強構造では、前端がフロントピラーに結合するとともに後端がリアピラーに結合した中空のアウター材と、このアウター材の内部に長手方向の両端部間に亘って設置した中空のレインフォースとでサイドシル（骨格部材）を構成している。
【０００４】
しかしながら、このような従来のサイドシルによる構造では、例えばポールに当たる等して車体側方から（サイドシルの軸方向と垂直の方向から）衝撃荷重が加わった場合に、サイドシルの曲げ剛性が不足するために、車体側部の反力を十分に得ることができず、結果としてフロア等の車体内部を大きく変形させてしまうおそれがある。
【特許文献１】特開２００３−３３５２６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、骨格部材の軸方向と直交する方向から加わる荷重に対しても補強効果を高めることができる車体骨格フレームの補強構造を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、車体の骨格フレームを構成する骨格部材が、中空のアウター材と、該アウター材の内部に配設されたレインフォースとを備え、該レインフォースは、車幅方向外側よりも内側でその剛性が高く設定されている車体骨格フレームの補強構造を特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、車体の骨格フレームを構成する骨格部材が、中空のアウター材と、該アウター材の内部に配設されたレインフォースとを備え、該レインフォースは内部に中空空間が形成され、該中空空間が区画リブによって車幅方向外側と内側とに区画されるとともに、該内側の中空空間内には車幅方向にわたる水平リブと、上下方向にわたる垂直リブとが形成されている車体骨格フレームの補強構造を特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の車体骨格フレームの補強構造において、前記車幅方向内側よりも前記外側の方が上下方向の長さが長いことを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の車体骨格フレームの補強構造において、前記車幅方向外側の外面が前記アウター材に沿って近接して設けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の車体骨格フレームの補強構造において、前記レインフォースの上部又は下部に、前記アウター材に固定されるフランジが形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１又は請求項２の発明によれば、骨格部材の軸方向と直交する方向からポール等の障害物に当たった場合、レインフォースにおいては衝撃荷重は最初に車幅方向外側に加わる。このとき、外側は相対的に剛性が低いためこの外側は潰れる一方、衝撃荷重は外側によって分散されて、車幅方向内側に作用することとなる。そして、相対的に剛性が高く設定されている内側では、分散されたこの衝撃荷重を効果的に受けて低減させることができ、車体内部にまで大きな外力が伝わるのを阻止することが可能となる。換言すれば、剛性が相対的に高くない車幅方向外側と剛性が相対的に高い内側とを有するレインフォースによって、骨格部材の曲げ剛性が十分に確保され、車体の全体で十分な反力を得ることができる。したがって、骨格部材の軸方向と直交する方向から衝撃荷重が加わった際にも、車体内部を大きく変形させてしまうようなことがなく、その変形は極力抑えられる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、上下方向の長さが同じ場合に比べて、衝撃荷重を受けたときに、潰れる範囲を大きくとることができ、その分車幅方向内側に作用する外力を緩和することが可能となる。したがって、より確実に車幅方向外側から潰れるようになり、より補強効果を向上させることができる。
【００１３】
請求項４の発明によれば、早い段階から衝撃荷重を反力によって支持することができ、さらに荷重を極力広い範囲で受けて荷重の分散を図ることができる。
【００１４】
請求項５の発明によれば、従来の補強構造のようにアウター材に固定されていない場合に比べて、レインフォースが上下方向の衝撃荷重に対する剛性向上にも寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態に係る車体骨格フレームの補強構造が用いられた例を示す図である。車体骨格フレームは、例えばフロントピラー、センターピラー、リアピラー、ルーフサイドレール、サイドシル、フロントメンバ等から構成されるが、ここでは、実施の形態に係る補強構造がサイドシルに用いられた例を示す。
【００１６】
図１において、符号１は車体、２はサイドシル（骨格部材）、３はフロントフロア、４はリアフロア、５はリアシートクロスメンバ、６はリアサイドメンバをそれぞれ示す。サイドシル２は、車体１のフロントフロア３及びリアフロア４のサイドの前後方向に延びる骨格部材であり、前端はフロントピラー（図示略）の下端部に、後端はリアピラー（図示略）の下端部にそれぞれ結合されて設置される。サイドシル２は、アウター材８と、レインフォース９とを備えている。
【００１７】
アウター材８は、サイドシル２の外郭を形成するシルインナー１０ａ及びシルアウター１１と、その内部に配されるシルインナー１０ｂとから構成される。図２に示すように、シルインナー１０ａは上下方向中央が長手方向に延びる溝部１２ａとなっており、その上下の両端はフランジ１３ａとなっている。また、シルインナー１０ｂ及びシルアウター１１も同様に、上下方向中央に長手方向に延びる溝部１２ｂ及び溝部１５が、また上下両端にフランジ１３ｂ及びフランジ１７がそれぞれ形成されている。シルインナー１０ｂのフランジ１３ｂには、溝部１２ｂ寄りに複数の貫通孔（図示略）が形成されている。また、シルアウター１１の溝部１５は、車体１のドア３８（図６参照）の内面（車幅方向内側の面）の凹凸形状に沿った形状、ここでは上方に対して下方の部分がより外側に膨出した形状となっている。
【００１８】
シルインナー１０ｂの溝部１２ｂは、シルインナー１０ａの溝部１２ａよりもその上下方向の長さが短く形成され、溝部１２ａ内に溝部１２ｂが入った状態でシルインナー１０ａにシルインナー１０ｂが重ねられ、その溝部１２ａ、１２ｂを覆うように、シルインナー１０ａ，１０ｂに対向してシルアウター１１が配されている。これによって、アウター材８（シルインナー１０ａ，１０ｂ、シルアウター１１）の内部に、溝部１２ａ，１２ｂ，１５からなる中空空間１９が形成される。なお、シルインナー１０ａ，１０ｂ、シルアウター１１は、相互に重なったフランジ１３ａ，１３ｂ，１７において例えばスポット溶着等がなされることによって固定される。またこのとき、フランジ１３ｂに形成された貫通孔は、中空空間１９内に位置するようになっている。
【００１９】
この中空空間１９（シルインナー１０ｂとシルアウター１１との間の空間）内において、補強部材であるレインフォース９がアウター材８の前端から後端にわたって配設されている。レインフォース９は、内部に長手方向の一方の端部から他方の端部にわたって延びる中空空間２０が形成されるとともに、車幅方向外側の外側部２３よりも内側の内側部２４の方がその剛性が高くなっている。具体的には、中空空間２０の上下にわたって区画リブ２２が形成され、この区画リブ２２によって外側部２３と内側部２４とが区画されている。
【００２０】
外側部２３は、内側部２４よりもその上下方向の長さが長く設定されている。また、外側部２３の外面２５はシルアウター１１の溝部１５の凹凸形状（車体１のドア３８（図６参照）の内面の凹凸形状）に沿った形状に形成されるとともに、シルアウター１１に近接するように設けられている。
【００２１】
内側部２４は、その中空空間２０内に、車幅方向にわたる水平リブ２６と、上下方向にわたる垂直リブ２７とを有している。また、内側部２４の上部及び下部にはそれぞれ、垂直リブ２７の略延長線上にフランジ２８が形成されている。このフランジ２８には複数の貫通孔（図示略）が形成されており、フランジ２８とシルインナー１０ｂのフランジ１３ｂとが重なるように、シルインナー１０ｂに車幅方向外側からレインフォース９が配されて、フランジ２８の貫通孔とフランジ１３ｂの貫通孔とを貫通するリベット２９によって、レインフォース９がシルインナー１０ｂに固定される。なお、このリベット２９の周辺に接着剤を塗布することによって、レインフォース９の電食を防止することができる。
【００２２】
このようなレインフォース９の成形については、剛板等を用いる場合には、例えば図３に示すように、２枚の外側板３１ａ，３１ｂと、１枚の内側板３２とを対向させて、その内部に形成された中空空間２０内の所定の位置に、１枚の区画リブ板３３、２枚の水平リブ板３４ａ，３４ｂ、１枚の垂直リブ板３５を配する。そして、これらの剛板を互いにスポット溶着等によって必要な位置（図３においては点線の円で示された７箇所の位置）で固定することによって、レインフォース９を形成する。
【００２３】
また、レインフォース９は、押し出し成形によって生成された、例えばアルミニウム、スチール製の押し出し材を用いて成形することもできる。この押し出し材を用いることによって、剛板の場合と比較して部品点数や工数を削減することができ、また、リブの本数やその配置等その設計自由度を高くすることが可能となる。
【００２４】
このような補強構造のサイドシル２を有する車体１が、図４に示すように、側方からポール等の障害物Ｏに当たった場合、サイドシル２はその軸方向と直交する方向から衝撃荷重を受けることとなる。このとき、レインフォース９では衝撃荷重は最初に外側部２３に加わるが、外側部２３は相対的に剛性が低いためこの外側部２３は潰れる一方、衝撃荷重は外側部２３によって分散されて、内側部２４に作用することとなる。そして、水平リブ２６、垂直リブ２７、区画リブ２２が設けられて相対的に剛性が高く設定されている内側部２４では、分散されたこの衝撃荷重を効果的に受けて低減させることができ、フロントフロア３、リアフロア４側にまで大きな外力が伝わるのを阻止することが可能となる。換言すれば、剛性が相対的に高くない外側部２３と剛性が相対的に高い内側部２４とを有するレインフォース９によって、サイドシル２の曲げ剛性が十分に確保され、車体１の側部全体で十分な反力を得ることができる。したがって、車体１の側方から衝撃荷重が加わった際にも、フロントフロア３、リアフロア４等の車体１内部を大きく変形させてしまうようなことがなく、その変形は極力抑えられる。
【００２５】
また、上述したように、レインフォース９においては、内側部２４よりも外側部２３の方がその上下方向の長さが長くなっている。すなわち、図５の下図で示すように、内側部２４の長さｈ２よりも外側部２３の長さｈ１の方が長く（ｈ１＞ｈ２）設定されている。これを、図５の上図で示すような上下方向の長さが同じ（ｈ１＝ｈ２）に設定されたレインフォース９’と比較すると、ポール等の障害物Ｏによって衝撃荷重を受けたときに、レインフォース９の方が外側部２３の長さｈ１が長い分潰れる範囲（図５においては差Ｄの範囲）を大きくとることができ、その分内側部２４に作用する外力を緩和することが可能となる。したがって、レインフォース９の方がより確実に外側部２３から潰れるようになる（レインフォース９’では荷重の大きさによって外側部２３’と同時に内側部２４’も潰れる可能性が高い。）。
【００２６】
さらに、レインフォース９はフランジ２８によってアウター材８（シルインナー１０ｂ）に固定されているので、従来の補強構造のようにアウター材に固定されていない場合に比べて、レインフォース９が上下方向の衝撃荷重に対する剛性向上にも寄与することができる。
【００２７】
また、図６に示すように、レインフォース９の外側部２３の外面２５がシルアウター１１の形状（車体１のドア３８の内側の形状）に沿って近接して設けられているので、早い段階から衝撃荷重を反力によって支持することができ、さらにドア３８からの荷重を極力広い範囲（広い面）で受けて荷重の分散を図ることができる。
【００２８】
なお、本発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、例えば本実施の形態では骨格部材としてサイドシル２を用いて説明したが、これには限定されず、例えばフロントピラー、ルーフサイドレール、フロントメンバ等であってもよい。また、本実施の形態では、水平リブ、垂直リブの数はそれぞれ１本として説明したが、適宜必要に応じて任意の数であってよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係る車体骨格フレームの補強構造が用いられた例を説明するために車体の一部を示した分解斜視図である。
【図２】図１の補強構造が用いられたサイドシルを鉛直方向に切ってこれを前方から見た断面図である。
【図３】図２のレインフォースの成形構造を説明するための模式図である。
【図４】図２のレインフォースに衝撃荷重が加わった際の潰れを説明するための模式図である。
【図５】図２のレインフォースの潰れを説明するための模式図であって、上図は車幅方向外側と内側が上下方向で同じ長さの場合を示し、下図は外側が内側に比べて長い場合を示す。
【図６】図１のサイドシルに車体のドアが当たる場合を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００３０】
１            車体
２            サイドシル（骨格部材）
８            アウター材
９            レインフォース
２０          中空空間
２２          区画リブ
２３          外側部（車幅方向外側）
２４          内側部（車幅方向内側）
２５          外面
２６          水平リブ
２７          垂直リブ
２８          フランジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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