(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦壁部を有する横断面のインナーレインフォースと縦壁部を有するインナーとが接合された閉断面を有し、車両の前方側から後方側へ向けて順にフロントピラー、センターピラーおよび他の構造部材と接合される、自動車車体の長尺の構造部材において、
前記構造部材の長手方向に関する、前記構造部材と前記フロントピラーとの接合部端と、前記構造部材と前記センターピラーとの接合部端との最短距離間である第１の間隙部、および／または、前記構造部材と前記センターピラーの接合部端と、前記構造部材と前記他の構造部材との接合部端との最短距離間である第２の間隙部における前記インナーレインフォースの前記縦壁部、および／または、前記インナーの前記縦壁部であって該縦壁部に連続する稜線部に会合しない位置のみに、前記長手方向から前記センターピラーへ向けて水平面から斜め上方へ、前記インナーレインフォースでは１０〜６５（°）および／または、前記インナーでは１１５〜１７０（°）の角度θｂ（°）傾斜する方向へ延びて存在するねじり変形強度増加部を備えること
を特徴とする自動車車体の構造部材。
【請求項２】
前記ねじり変形強度増加部は凹ビードまたは凸ビードである請求項１に記載された自動車車体の構造部材。
【請求項３】
前記ねじり変形強度増加部は、前記第１の間隙部および前記第２の間隙部それぞれの前記長手方向への長さをＬ（ｍｍ）とする場合に、前記センターピラーからの距離Ｌｂ（ｍｍ）が下記（１）式を満足する領域に、存在する請求項１または請求項２に記載された自動車車体の構造部材。
Ｌ／２−２００＜Ｌｂ＜Ｌ／２＋２００          ・・・・・・・（１）
【請求項４】
前記ねじり変形強度増加部は、側面衝突時に前記インナーレインフォースおよび／または前記インナーよりも先に前記センターピラーが室内側へ倒れ込むことに起因して前記インナーレインフォースの前記縦壁部および／または前記インナーの前記縦壁部にしわが発生する領域に、存在する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された自動車車体の構造部材。
【請求項５】
前記角度θｂは、側面衝突時に前記インナーレインフォース、および／または、前記インナーよりも先に前記センターピラーが室内側へ倒れ込むことに起因して前記インナーレインフォースの前記縦壁部、および／または、前記インナーの前記縦壁部に発生するしわの、水平方向に対する角度をθｗ（°）とする場合に、下記（２）式を満足する請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された自動車車体の構造部材
θｗ−１０＜θｂ＜θｗ＋４０                  ・・・・・・・（２）
【請求項６】
サイドシルであり、かつ、前記インナーレインフォースはシルインナーレインフォースであり、前記インナーはシルインナーであるとともに、前記他の構造部材はリアホイールハウスである請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された自動車車体の構造部材。
【請求項７】
ルーフサイドレールであり、かつ、前記インナーレインフォースはルーフサイドレールインナーレインフォースであり、前記インナーはルーフサイドレールインナーであるとともに、前記他の構造部材はリアピラーである請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された自動車車体の構造部材。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された自動車車体の構造部材を有する側部構造を備えることを特徴とする自動車車体。
【請求項９】
縦壁部を有する横断面のインナーレインフォースと縦壁部を有するインナーとが接合された閉断面を有し、車両の前方側から後方側へ向けて順にフロントピラー、センターピラーおよび他の構造部材と接合される、自動車車体の長尺の構造部材を製造する際に、
前記構造部材の長手方向に関する、前記構造部材と前記フロントピラーとの接合部端と、前記構造部材と前記センターピラーとの接合部端との最短距離間である第１の間隙部、および／または、前記構造部材と前記センターピラーの接合部端と、前記構造部材と前記他の構造部材との接合部端との最短距離間である第２の間隙部における前記インナーレインフォースの前記縦壁部、および／または、前記インナーの前記縦壁部であって該縦壁部に連続する稜線部に会合しない位置のみに、前記長手方向から前記センターピラーへ向けて水平面から斜め上方へ、前記インナーレインフォースでは１０〜６５（°）および／または、前記インナーでは１１５〜１７０（°）の角度θｂ（°）傾斜する方向へ延びて存在するねじり変形強度増加部を形成すること
を特徴とする自動車車体の構造部材の製造方法。
【請求項１０】
前記ねじり変形強度増加部は凹ビードまたは凸ビードである請求項９に記載された自動車車体の構造部材の製造方法。
【請求項１１】
前記ねじり変形強度増加部を、前記第１の間隙部および前記第２の間隙部それぞれの前記長手方向への長さをＬ（ｍｍ）とする場合に、前記センターピラーからの距離Ｌｂ（ｍｍ）が下記（１）式を満足する領域に、形成する請求項９または請求項１０に記載された自動車車体の構造部材の製造方法。
Ｌ／２−２００＜Ｌｂ＜Ｌ／２＋２００          ・・・・・・・（１）
【請求項１２】
前記ねじり変形強度増加部を、側面衝突時に前記インナーレインフォースおよび／または前記インナーよりも先に前記センターピラーが室内側へ倒れ込むことに起因して前記インナーレインフォースの前記縦壁部および／または前記インナーの前記縦壁部にしわが発生する領域に、形成する請求項９から請求項１１までのいずれか１項に記載された自動車車体の構造部材の製造方法。
【請求項１３】
前記角度θｂは、側面衝突時に前記インナーレインフォース、および／または、前記インナーよりも先に前記センターピラーが室内側へ倒れ込むことに起因して前記インナーレインフォースの前記縦壁部、および／または、前記インナーの前記縦壁部に発生するしわの、水平方向に対する角度をθｗ（°）とする場合に、下記（２）式を満足する請求項９から請求項１２までのいずれか１項に記載された自動車車体の構造部材の製造方法。
θｗ−１０＜θｂ＜θｗ＋４０                  ・・・・・・・（２）
【請求項１４】
前記自動車車体の構造部材はサイドシルであり、かつ、前記インナーレインフォースはシルインナーレインフォースであり、前記インナーはシルインナーであるとともに、前記他の構造部材はリアホイールハウスである請求項９から請求項１３までのいずれか１項に記載された自動車車体の構造部材の製造方法。
【請求項１５】
前記自動車車体の構造部材はルーフサイドレールであり、かつ、前記インナーレインフォースはルーフサイドレールインナーレインフォースであり、前記インナーはルーフサイドレールインナーであるとともに、前記他の構造部材はリアピラーである請求項９から請求項１３までのいずれか１項に記載された自動車車体の構造部材の製造方法。
【請求項１６】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された自動車車体の構造部材を自動車車体の側部構造の構造部材として配置し、側面衝突時に前記インナーレインフォース、および／または、前記インナーよりも先に前記センターピラーが室内側へ倒れ込む際に、前記インナーレインフォースの前記縦壁部、および／または、前記インナーの前記縦壁部におけるしわの発生を抑制することを特徴とする自動車車体の衝撃エネルギーの吸収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばサイドシルやルーフサイドレールといった自動車車体の構造部材、その製造方法および自動車車体、ならびに衝撃エネルギー吸収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１２は、モノコック構造の自動車のボディシェルにおけるボディサイド（車体側部）１の一例を、その一部を簡略化して模式的に示す説明図である。
【０００３】
図１２において、実線で示すサイドシル（ロッカーともいう）２は、長尺の自動車車体構造部材であり、シルインナーレインフォース３およびシルインナー４を有する。通常、シルインナーレインフォース３は、縦壁部３ａと二つのフランジ３ｂ，３ｂとを有する略ハット型の横断面形状を有する。また、シルインナー４もシルインナーレインフォース３と同様に、縦壁部４ａと二つのフランジ４ｂ，４ｂとを有する略ハット型の横断面形状を有する。
【０００４】
シルインナーレインフォース３およびシルインナー４は、それぞれのフランジ３ｂ，３ｂ，４ｂ，４ｂを互いに重ね合わされて例えば抵抗スポット溶接により接合されて、閉断面の構造を構成する。シルインナーレインフォース３の外側には、ボディサイド１の全周を覆うサイドパネル５がそのフランジ５ｂ，５ｂをフランジ４ｂ，４ｂに重ね合わされて例えば抵抗スポット溶接により接合される。なお、図１２では図面を見易くするため、サイドパネル５の一部およびサイドシル２の一部をいずれも除去した状態で示す。
【０００５】
サイドシル２およびサイドパネル５は、車両の前方側から後方側へ向けて順に、一点鎖線で示すフロントピラー６の下部６ａ、二点鎖線で示すセンターピラー７の下部７ａおよび二点鎖線で示すリアホイールハウス８と、例えば抵抗スポット溶接により接合される。
【０００６】
自動車車体の衝突安全性を高めるために、前後側に比べてクラッシャブルゾーンを確保し難い自動車車体の側面に対してムービングバリアを衝突させる側面衝突試験の衝突レギュレーションが強化されている。近年の衝突レギュレーションは、ポール側突試験と台車側突試験に大別される。
【０００７】
ポール側突試験は、走行中の車両がスピンして電柱や支柱などに衝突することを想定しものであり、床面に固定された円柱のバリアへ向けて走行する台車に搭載した車両を載せ、ボディサイド（車体側部）のセンターピラー付近を円柱に衝突させる。一方、台車側突試験は、走行する自動車の前面が被試験車の側面に衝突することを想定したものであり、床面から所定の高さに位置する前面に、自動車の前面に見立てた一般的な乗用車と同様な固さを有するアルミハニカムの衝撃吸収部材を取り付けられた台車を、ボディサイド（車体側部）のセンターピラー付近に衝突させる。
【０００８】
これまでにも、自動車車体の耐側面衝突性能を高めることを目的とする発明が多数開示されている。
【０００９】
例えば特許文献１には、サイドシルの底面にビードを設けることによりサイドシルの曲げ変形強度を高めて耐側面衝突性能を高める発明が開示されている。
【００１０】
特許文献２にも、サイドシルの天井面および底面に車両前後方向へ延びるビードを設けることによりサイドシルの曲げ変形強度を高めて耐側面衝突性能を高める発明が開示されている。
【００１１】
特許文献３には、サイドシルの内部に補強部材（バルクヘッド）を配置することによりサイドシルのねじり変形強度を高めて耐側面衝突性能を高める発明が開示されている。
【００１２】
ポール側突試験における耐衝突性能を高めるためには、衝突直後のサイドシルはセンターピラーと略同時に室内側への変形を開始して三点曲げ変形と類似の曲げ変形を生じることから、サイドシルを構成するシルインナーレインフォースの水平面にビードを配置して三点曲げ変形における荷重を大きくすることが有効である。
【００１３】
これに対し、台車側突試験では、変形開始時のシルインナーレインフォースには、その中心軸周りへのねじり変形が発生する。このため、台車側突試験における耐衝突性能を高めるためには、ねじり変形時のモーメントを大きくする必要がある。
【００１４】
このように、側面衝突時には、衝突の態様によって、サイドシルには、曲げ変形に加えてねじり変形も発生するため、自動車車体の耐側面衝突性能を高めるためには、サイドシルの曲げ変形強度のみならずねじり変形強度をも高めることが必要である。
【００１５】
特許文献１，２により開示された発明は、サイドシルの水平面（底面や底面および天井面）にビードを付与するため、サイドシルの曲げ変形強度を高めることは確かに可能であるものの、サイドシルのねじり変形強度を高めることはできない。
【００１６】
さらに、特許文献３により開示された発明は、サイドシルの曲げ変形強度を確かに高めることは可能であるものの、サイドシルの内部に補強部材を追加して配置するために、サイドシルの重量増加は免れず、自動車の軽量化の要請に応えることができない。
【００１７】
図１３，１４は、いずれも、特許文献４により開示された車両骨格構造９−１，９−２を示す説明図である。
【００１８】
図１３，１４に示すように、特許文献４には、サイドシル９Ａと、サイドシル９Ａの長手軸方向中間部に一端が結合されるセンターピラー９Ｂとを備え、サイドシル９Ａがセンターピラー９Ｂから捩じり入力を受ける車両骨格構造９−１，９−２が開示されている。この車両骨格構造９−１，９−２では、サイドシル９Ａは、少なくとも２つの稜線とこれら稜線をつなぐ平面部分とにより構成されるハット型断面を有し、この平面部分に、サイドシル９Ａの長手軸方向に対して傾斜する方向でかつ圧縮応力の作用方向に沿って延びるビード９Ｃが設けられている。
【００１９】
センターピラー９Ｂの中間部分に車両幅方向外側から内側へ向かう入力が側突等により作用すると、センターピラー９Ｂに結合されるロッカー９Ａは捩じり入力を受け、ロッカー９Ａの各外面に圧縮応力が作用して波打つように変形しようとするが、圧縮応力の作用方向に沿って延びるビード９Ｃを各外面に設けて補強してあるため、外面の変形が抑制され、ロッカー１０の断面崩れが抑制され、これにより、センターピラー２０のロッカー１０の捩じれ方向への変形が抑えられ、ロッカー１０に結合されるセンターピラー２０の車室内側へ凸となる変形が抑えられるため、側突時のセンターピラー２０の車室内側への進入量を抑えることができ、骨格部材の捩じり強度を向上できる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２０１２−８６６９２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３７８３９号公報
【特許文献３】特開２００９−１７３１０９号公報
【特許文献４】特開２０１１−１４３７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
図１３，１４に示すように、特許文献４により開示された車両骨格構造１１におけるビード２８は、シルインナーレインフォースやシルインナーの一方または双方の平面部に設けられるが、この平面部分の両端に位置する２つの稜線にまで跨って形成されている。
【００２２】
本発明者らの検討結果によれば、この車両骨格構造１１では、ビード２８が２つの稜線にまで跨って形成されているために、センターピラー２０の中間部分に車両幅方向外側から内側へ向かう入力が側突等により作用すると、シルインナーレインフォースやシルインナーの稜線にひずみが集中し、いわゆる断面崩れ、シルインナーレインフォースやシルインナーの折れおよび座屈の起点となって、目的とするねじり変形強度を得られないことが判明した。
【００２３】
さらに、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、特許文献４に記載されたビードは、シルインナーレインフォースやシルインナーの各外面に発生するしわと交差する方向へ伸びているため、変形の極初期においては断面崩れを抑制することができるものの、変形の極初期以降は、逆に壁面の崩れを誘発してしまい、所望の性能を得られないことが判明した。
【００２４】
本発明は、従来の技術が有する課題に鑑みてなされたものであり、重量増加を伴うことなく、曲げ変形強度およびねじり変形強度をいずれも高めた自動車車体の構造部材、その製造方法および自動車車体、ならびに衝撃エネルギー吸収方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、以下に列記の知見Ａ〜Ｃを得て、本発明を完成した。
【００２６】
（Ａ）台車側突試験においては、衝突時にシルインナーレインフォースやシルインナーよりも先にセンターピラーが室内側へ倒れ込み始め、室内側へ倒れ込むセンターピラーに引きずられて、シルインナーレインフォースやシルインナーも室内側への変形が始まる。その後、この変形により、サイドシルの垂直面（シルインナーレインフォースやシルインナーの縦壁部）には、サイドシルの長手方向からセンターピラーに向かって斜め上方へ傾斜する方向へ向かうしわが発生し、しわの発生に起因して断面形状が大きく変形するためサイドシルのねじり変形強度が低下する。
【００２７】
（Ｂ）このため、サイドシルの垂直面（シルインナーレインフォースやシルインナーの縦壁部）に、台車衝突試験におけるこのしわに起因した断面の変形を抑制できるねじり変形強度増加部を形成しておくことにより、サイドシルの重量増加を伴うことなく曲げ変形強度およびねじり変形強度をいずれも高めることが可能になる。
【００２８】
（Ｃ）ねじり変形強度増加部としては、サイドシルの長手方向からセンターピラーへ向けて斜め上方へ所定角度傾斜する方向、すなわち上記しわの形成が予測される方向と略平行な方向へ延びる凹ビードまたは凸ビードを形成することが例示される。
【００２９】
（Ｄ）サイドシルと同様にセンターピラーの上部が接続するルーフレール（ルーフサイドレール）も、台車側突試験においては、衝突時にルーフレールインナーレインフォースやルーフレールインナーよりも先にセンターピラーが室内側へ倒れ込み始め、室内側へ倒れ込むセンターピラーに引きずられて、ルーフレールインナーレインフォースやルーフレールインナーも室内側への変形が始まる。このため、上記Ａ〜Ｃの知見は、ルーフレールにも同様に適用される。
【００３０】
本発明は以下に列記の通りである。
（１）縦壁部を有する横断面のインナーレインフォースと縦壁部を有するインナーとが接合された閉断面を有し、車両の前方側から後方側へ向けて順にフロントピラー、センターピラーおよび他の構造部材と接合される、自動車車体の長尺の構造部材において、
前記構造部材の長手方向に関する、前記構造部材と前記フロントピラーとの接合部端と、前記構造部材と前記センターピラーとの接合部端との最短距離間である第１の間隙部、および／または、前記構造部材と前記センターピラーの接合部端と、前記構造部材と前記他の構造部材との接合部端との最短距離間である第２の間隙部における前記インナーレインフォースの前記縦壁部、および／または、前記インナーの前記縦壁部であって該縦壁部に連続する稜線部に会合しない位置のみに、前記長手方向から前記センターピラーへ向けて水平面から斜め上方へ、前記インナーレインフォースでは１０〜６５（°）および／または、前記インナーでは１１５〜１７０（°）の角度θｂ（°）傾斜する方向へ延びて存在するねじり変形強度増加部を備えること
を特徴とする自動車車体の構造部材。
【００３１】
（２）前記ねじり変形強度増加部は凹ビードまたは凸ビードである１項に記載された自動車車体の構造部材。
【００３２】
（３）前記ねじり変形強度増加部は、前記第１の間隙部および前記第２の間隙部それぞれの前記長手方向への長さをＬ（ｍｍ）とする場合に、前記センターピラーからの距離Ｌｂ（ｍｍ）が下記（１）式を満足する領域に、存在する１項または２項に記載された自動車車体の構造部材。
Ｌ／２−２００＜Ｌｂ＜Ｌ／２＋２００          ・・・・・・・（１）
【００３３】
（４）前記ねじり変形強度増加部は、側面衝突時に前記インナーレインフォースおよび／または前記インナーよりも先に前記センターピラーが室内側へ倒れ込むことに起因して前記インナーレインフォースの前記縦壁部および／または前記インナーの前記縦壁部にしわが発生する領域に、存在する１項から３項までのいずれか１項に記載された自動車車体の構造部材。
【００３５】
（５）前記角度θｂは、側面衝突時に前記インナーレインフォース、および／または、前記インナーよりも先に前記センターピラーが室内側へ倒れ込むことに起因して前記インナーレインフォースの前記縦壁部、および／または、前記インナーの前記縦壁部に発生するしわの、水平方向に対する角度をθｗ（°）とする場合に、下記（２）式を満足する１項から４項までのいずれか１項に記載された自動車車体の構造部材。
θｗ−１０＜θｂ＜θｗ＋４０                  ・・・・・・・（２）
【００３６】
（６）サイドシルであり、かつ、前記インナーレインフォースはシルインナーレインフォースであり、前記インナーはシルインナーであるとともに、前記他の構造部材はリアホイールハウスである１項から５項までのいずれか１項に記載された自動車車体の構造部材。
【００３７】
（７）ルーフサイドレールであり、かつ、前記インナーレインフォースはルーフサイドレールインナーレインフォースであり、前記インナーはルーフサイドレールインナーであるとともに、前記他の構造部材はリアピラーである１項から５項までのいずれか１項に記載された自動車車体の構造部材。
【００３８】
（８）１項から７項までのいずれか１項に記載された自動車車体の構造部材を有する側部構造を備えることを特徴とする自動車車体。
【００３９】
（９）縦壁部を有する横断面のインナーレインフォースと縦壁部を有するインナーとが接合された閉断面を有し、車両の前方側から後方側へ向けて順にフロントピラー、センターピラーおよび他の構造部材と接合される、自動車車体の長尺の構造部材を製造する際に、
前記構造部材の長手方向に関する、前記構造部材と前記フロントピラーとの接合部端と、前記構造部材と前記センターピラーとの接合部端との最短距離間である第１の間隙部、および／または、前記構造部材と前記センターピラーの接合部端と、前記構造部材と前記他の構造部材との接合部端との最短距離間である第２の間隙部における前記インナーレインフォースの前記縦壁部、および／または、前記インナーの前記縦壁部であって該縦壁部に連続する稜線部に会合しない位置のみに、前記長手方向から前記センターピラーへ向けて水平面から斜め上方へ、前記インナーレインフォースでは１０〜６５（°）および／または、前記インナーでは１１５〜１７０（°）の角度θｂ（°）傾斜する方向へ延びて存在するねじり変形強度増加部を形成すること
を特徴とする自動車車体の構造部材の製造方法。
【００４０】
（１０）前記ねじり変形強度増加部は凹ビードまたは凸ビードである９項に記載された自動車車体の構造部材の製造方法。
【００４１】
（１１）前記ねじり変形強度増加部を、前記第１の間隙部および前記第２の間隙部それぞれの前記長手方向への長さをＬ（ｍｍ）とする場合に、前記センターピラーからの距離Ｌｂ（ｍｍ）が下記（１）式を満足する領域に、形成する９項または１０項に記載された自動車車体の構造部材の製造方法。
Ｌ／２−２００＜Ｌｂ＜Ｌ／２＋２００          ・・・・・・・（１）
【００４２】
（１２）前記ねじり変形強度増加部を、側面衝突時に前記インナーレインフォースおよび／または前記インナーよりも先に前記センターピラーが室内側へ倒れ込むことに起因して前記インナーレインフォースの前記縦壁部および／または前記インナーの前記縦壁部にしわが発生する領域に、形成する９項から１１項までのいずれか１項に記載された自動車車体の構造部材の製造方法。
【００４４】
（１３）前記角度θｂは、側面衝突時に前記インナーレインフォース、および／または、前記インナーよりも先に前記センターピラーが室内側へ倒れ込むことに起因して前記インナーレインフォースの前記縦壁部、および／または、前記インナーの前記縦壁部に発生するしわの、水平方向に対する角度をθｗ（°）とする場合に、下記（２）式を満足する９項から１２項までのいずれか１項に記載された自動車車体の構造部材の製造方法。
θｗ−１０＜θｂ＜θｗ＋４０                  ・・・・・・・（２）
【００４５】
（１４）前記自動車車体の構造部材はサイドシルであり、かつ、前記インナーレインフォースはシルインナーレインフォースであり、前記インナーはシルインナーであるとともに、前記他の構造部材はリアホイールハウスである９項から１３項までのいずれか１項に記載された自動車車体の構造部材の製造方法。
【００４６】
（１５）前記自動車車体の構造部材はルーフサイドレールであり、かつ、前記インナーレインフォースはルーフサイドレールインナーレインフォースであり、前記インナーはルーフサイドレールインナーであるとともに、前記他の構造部材はリアピラーである９項から１３項までのいずれか１項に記載された自動車車体の構造部材の製造方法。
【００４７】
（１６）１項から７項までのいずれか１項に記載された自動車車体の構造部材を自動車車体の側部構造の構造部材として配置し、側面衝突時に前記インナーレインフォース、および／または、前記インナーよりも先に前記センターピラーが室内側へ倒れ込む際に、前記インナーレインフォースの前記縦壁部、および／または、前記インナーの前記縦壁部におけるしわの発生を抑制することを特徴とする自動車車体の衝撃エネルギーの吸収方法。
【発明の効果】
【００４８】
本発明によれば、重量増加を伴うことなく曲げ変形強度およびねじり変形強度をいずれも高めた、例えばサイドシルやルーフサイドレール等の自動車車体の構造部材を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、本発明に係る自動車車体の構造部材の一例であるサイドシルを有する側部構造を備える自動車車体を、その一部を簡略化および省略して模式的に示す説明図である。
【図２】図２は、図１におけるＡ矢視図であって、本発明に係る自動車車体の側部構造を簡略化および省略して模式的に示す説明図である。
【図３】図３は、台車衝突試験においてサイドシルの垂直面に発生するしわを示す説明図である。
【図４】図４（ａ）は、シルインナーレインフォースおよびシルインナーを有するサイドシルの解析モデルの形状を示す説明図であり、図４（ｂ）は解析モデルの寸法を示す断面図である。
【図５】図５は、解析モデルのシルインナーレインフォース，シルインナーに設けたビードの傾斜角度を示す説明図である。
【図６】図６は、解析モデルに与えたねじり角度φとモーメントとの関係の解析結果を示すグラフである。
【図７】図７は、ねじり角度φが１０度である場合に、凸ビードが解析モデルの長手方向から斜めへ傾斜する所定角度θｂが０，６０，１２０度であるときの解析モデルのしわの発生状況を曲率分布として示す説明図である。
【図８】図８は、角度θｂと最大モーメントとの関係を示すグラフである。
【図９】図９は、角度θｂと角度θｂ＝０の最大モーメントに対する最大モーメントの比率との関係を示すグラフである。
【図１０】図１０は、ポール側面衝突を想定した３点曲げ解析条件を示す説明図である。
【図１１】図１１は、解析結果（インパクタストローク１００ｍｍの吸収エネルギー）を示すグラフである。
【図１２】図１２は、モノコック構造の自動車のボディシェルにおけるボディサイド（車体側部）の一例を、その一部を簡略化して模式的に示す説明図である。
【図１３】図１３は、特許文献４により開示された車両骨格構造を示す説明図である。
【図１４】図１４は、特許文献４により開示された車両骨格構造を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
本発明を、添付図面を参照しながら説明する。なお、以降の説明では、本発明に係る自動車車体の構造部材がサイドシルであって、インナーレインフォースがシルインナーレインフォースであり、インナーがシルインナーであるとともに、他の構造部材がリアホイールハウスである場合を例にとるが、本発明はサイドシルに限定されるものではなく、本発明はサイドシル以外にルーフサイドレールにも適用可能であり、この場合には、インナーレインフォースがルーフサイドレールインナーレインフォースであり、インナーがルーフサイドレールインナーであるとともに、他の構造部材はリアピラーである。
１．本発明に係るサイドシル１０，自動車車体１２
図１は、本発明に係る自動車車体の構造部材の一例であるサイドシル１０を有する側部構造１１を備える自動車車体１２を、その一部を簡略化および省略して模式的に示す説明図である。図２は、図１におけるＡ矢視図であって、側部構造１１を簡略化および省略して模式的に示す説明図である。さらに、図３は、台車衝突試験においてサイドシル１０の垂直面に発生するしわ１８を示す説明図である。なお、以降の説明では、図１０と共通する部分には、同一の符号を付けることにより、重複する説明を適宜省略する。
【００５１】
図１，２に示すように、本発明に係る自動車車体１２は、その側部構造１１の構成部材として本発明に係るサイドシル１０を有する。
【００５２】
図１，２において、実線で示すサイドシル１０は、長尺かつ閉断面を有する自動車車体１２の構造部材である。サイドシル１０は、シルインナーレインフォース３およびシルインナー４を有する。
【００５３】
シルインナーレインフォース３は、縦壁部３ａと二つのフランジ３ｂ，３ｂとを有する略ハット型の横断面形状を有する。また、シルインナー４も、シルインナーレインフォース３と同様に、縦壁部４ａと二つのフランジ４ｂ，４ｂとを有する略ハット型の横断面形状を有する。シルインナーレインフォース３，シルインナー４ともに、略ハット型の横っ断面形状を有する必要はなく、それぞれが、少なくとも、縦壁部３ａおよびフランジ３ｂ，３ｂ、縦壁部４ａおよびフランジ４ｂ，４ｂを有する横断面形状を有していればよい。
【００５４】
シルインナーレインフォース３，シルインナー４は、いずれも、引張強度が５９０ＭＰａ以上、望ましくは９８０ＭＰａ以上、さらに望ましくは１１８０ＭＰａ以上の高張力鋼板の成形体（例えばプレス成形体）であり、その板厚は０．８ｍｍ以上、望ましくは１．０ｍｍ以上である。
【００５５】
シルインナーレインフォース３およびシルインナー４は、それぞれのフランジ３ｂ，３ｂ，４ｂ，４ｂを互いに重ね合わされて例えば抵抗スポット溶接により接合されて、閉断面をなす。
【００５６】
図１に示すように、シルインナーレインフォース３の外側には、ボディサイド１の全周を覆うサイドパネル５がそのフランジ５ｂ，５ｂをフランジ４ｂ，４ｂに重ね合わされて例えば抵抗スポット溶接により接合される。なお、図面を見易くするため、図１では、図１０と同様にサイドパネル５の一部およびサイドシル２の一部をいずれも除去された状態で示すとともに、図２ではサイドパネル５を省略して示す。
【００５７】
サイドシル２およびサイドパネル５は、車両の前方側から後方側へ向けて順に、一点鎖線で示すフロントピラー６の下部６ａ、二点鎖線で示すセンターピラー７の下部７ａ、および二点鎖線で示すリアホイールハウス８それぞれと重ね合わされて、例えば抵抗スポット溶接により接合される。
【００５８】
本発明における第１の間隙部１４は、シルインナーレインフォース３の長手方向に関する、フロントピラー６との接合部３ｃとセンターピラー７との接合部３ｄとの間の領域である。また、本発明における第２の間隙部１５は、シルインナーレインフォース３の長手方向に関する、センターピラー７の接合部３ｅとリアホイールハウス８との接合部３ｆとの間の領域である。
【００５９】
本発明では、第１の間隙部１４または第２の間隙部１５の一方または双方における、シルインナーレインフォース３の縦壁部３ａまたはシルインナー４の縦壁部４ａの一方または双方に、サイドシル１０の長手方向からセンターピラー７へ向けて斜め上方へ所定角度θｂ（°）傾斜する方向へ延びるねじり変形強度増加部１６，１７が形成されている。
【００６０】
ねじり変形強度増加部１６，１７を形成する理由を説明する。上述したように、台車側突試験においては、衝突時にシルインナーレインフォース３やシルインナー４よりも先にセンターピラー７が室内側へ倒れ込み始め、室内側へ倒れ込むセンターピラー７に引きずられて、シルインナーレインフォース３やシルインナー４も室内側への変形が始まる。その後、この変形により、サイドシル１０の垂直面（シルインナーレインフォース３やシルインナー４の縦壁部）には、サイドシル１０の長手方向からセンターピラー７に向かって斜め上方へ傾斜する方向へ向かうしわ１８が発生し、しわ１８の発生に起因してサイドシル１０のねじり変形強度が低下する。
【００６１】
このため、第１の間隙部１４，第２の間隙部１５の一方または双方における、シルインナーレインフォース３の縦壁部３ａまたはシルインナー４の縦壁部４ａの一方または双方にねじり変形強度増加部１６，１７を形成しておくことにより、サイドシル１０の重量増加を伴うことなくねじり変形強度を高めることができる。
【００６２】
ねじり変形強度増加部１６，１７を、第１の間隙部１４，第２の間隙部１５の一方または双方における、シルインナーレインフォース３の縦壁部３ａに連続する稜線や、シルインナー４の縦壁部４ａに連続する稜線にまで設けると、これら稜線にひずみが集中し、いわゆる断面崩れ、シルインナーレインフォース３やシルインナー４の折れや座屈の起点となり、ねじり変形強度を高めることができない。このため、ねじり変形強度増加部１６，１７は、第１の間隙部１４，第２の間隙部１５の一方または双方における、シルインナーレインフォース３の縦壁部３ａやシルインナー４の縦壁部４ａの内部に形成し、縦壁部３ａに連続する稜線や、シルインナー４の縦壁部４ａに連続する稜線には到達しないように形成する。
【００６３】
また、ねじり変形強度増加部１６，１７は、シルインナーレインフォース３の縦壁部３ａまたはシルインナー４の縦壁部４ａの一方または双方に形成されるため、衝突直後のサイドシル１０がセンターピラー７と略同時に室内側への変形を開始して三点曲げ変形と類似の曲げ変形を生じるポール側突試験における耐側面衝突性能を高めることもできる。
【００６４】
このため、サイドシル１０の垂直面（シルインナーレインフォース３の縦壁部３ａまたはシルインナー４の縦壁部４ａの一方または双方）に、ねじり変形強度増加部１６，１７を形成しておくことにより、サイドシル１０の重量増加を伴うことなく曲げ変形強度およびねじり変形強度をいずれも高めることができる。
【００６５】
ねじり変形強度増加部１６，１７としては、シルインナーレインフォース３の縦壁部３ａやシルインナー４の縦壁部４ａに形成された、車外側へ凸となる凸ビードや、車内側へ凸となる凹ビードが例示される。以降の説明では、ねじり変形強度増加部１６，１７が凸ビードまたは凹ビードである場合を例にとるが、本発明におけるねじり変形強度増加部１６，１７は、凸ビードまたは凹ビードに限定されるものではなく、例えば段差を変形強度増加部１６，１７として用いることができる。
【００６６】
ねじり変形強度増加部１６，１７としては、凸ビードまたは凹ビードのいずれであっても本発明における機能は同じである。そこで、以降の説明では単に「ビード」と総称する。このビードの深さは２〜１５ｍｍ程度、長さは３０〜１５０ｍｍ程度、幅は５〜６０ｍｍ程度である。
【００６７】
ビード１６，１７の形成数は、第１の間隙部１４，第２の間隙部１５に一つ形成することに限定されるものではなく、第１の間隙部１４，第２の間隙部１５に複数形成してもよい。
【００６８】
ビード１６，１７は、直線状に形成することに限定されるものではなく、屈曲した直線状や曲線状、さらにはこれらを組み合わせた形状に形成してもよい。
【００６９】
ビード１６，１７は、第１の間隙部１４および第２の間隙部１５それぞれの、サイドシル１０の長手方向への長さをＬ（ｍｍ）とする場合に、センターピラー７からの距離Ｌｂ（ｍｍ）が、Ｌ／２−２００＜Ｌｂ＜２／Ｌ＋２００を満足する領域に設けられることが望ましい。この式が示す領域に、図３に例示するしわ１８が発生することが多いことが経験的に判明しているからである。
【００７０】
また、ビード１６，１７は、側面衝突時にシルインナーレインフォース３やシルインナー４よりも先にセンターピラー７が室内側へ倒れ込むことによりシルインナーレインフォース３の縦壁部３ａやシルインナー４の縦壁部４ａにしわ１８が発生する領域を、コンピュータ解析や実験により事前に求めておき、事前に求めたこの領域内に設けるようにしてもよい。
【００７１】
また、ビード１６，１７がサイドシル１０の長手方向からセンターピラー７へ向けて斜め上方へ傾斜する所定角度θｂは、１０〜６５（°）であることが望ましい。この範囲を指向して上述のしわ１８が発生することが多いことが経験的に判明しているからである。なお，ビード１６，１７や段差が直線状でない場合はこれらの接線の平均角度を所定角度θｂとすればよい。
【００７２】
また、所定角度θｂは、側面衝突時にシルインナーレインフォース３やシルインナー４よりも先にセンターピラー７が室内側へ倒れ込むことによりシルインナーレインフォース３の縦壁部３ａやシルインナー４の縦壁部４ａに発生するしわ１８の長手方向に対する角度θｗ（°）を、コンピュータ解析や実験により事前に求めておき、θｗ−１０＜θｂ＜θｗ＋４０を満足するように所定角度θｂを決定することとしてもよい。
【００７３】
２．サイドシル１０の製造方法
図１，２に示す自動車車体１２の構造部材である長尺のサイドシル１０、すなわち、縦壁部３ａを有する横断面のシルインナーレインフォース３と縦壁部４ａを有するシルインナー４とが接合された閉断面を有し、車両の前方側から後方側へ向けて順にフロントピラー６、センターピラー７およびリアホイールハウス８と接合されるサイドシル１０を製造する際に、サイドシル１０の長手方向に関する、フロントピラー７との接合部３ｃとセンターピラー７との接合部３ｄとの間である第１の間隙部１４、および／または、センターピラー７の接合部３ｅとリアホイールハウス８との接合部３ｆとの間である第２の間隙部１５におけるシルインナーレインフォース３の縦壁部３ａ、および／または、シルインナー４の縦壁部４ａに、長手方向からセンターピラー７へ向けて水平面から斜め上方へ所定角度θｂ（°）傾斜する方向へ延びて存在するねじり変形強度増加部であるビード１６，１７を形成することによって、サイドシル１０を製造する。
【００７４】
ビード１６，１７を、第１の間隙部１４および／または第２の間隙部１５における縦壁部３ａおよび／または縦壁部４ａに、長手方向からセンターピラー７へ向けて水平面から斜め上方へ所定角度θｂ（°）傾斜する方向へ延びて形成する時期は、シルインナーレインフォース３および／またはシルインナー４の成形（例えばプレス成形）の際に同時に成形することが最も簡便であるが、シルインナーレインフォース３および／またはシルインナー４の成形後に適当な手段により成形してもよいことは言うまでもない。
【００７５】
そして、長手方向の上述の所定の領域に、同じく上述の所定の向きにビード１６，１７を形成されたシルインナーレインフォース３およびシルインナー４を、それぞれのフランジ３ｂ，３ｂ，４ｂ，４ｂを互いに重ね合わせて例えば抵抗スポット溶接により接合することにより、サイドシル１０を製造する。
【００７６】
３．衝撃吸収方法
サイドシル１０を自動車車体１２の側部構造の構造部材として所定の位置に配置し、側面衝突時にシルインナーレインフォース３、および／または、シルインナー４よりも先にセンターピラー７が室内側へ倒れ込む際に、シルインナーレインフォース４の縦壁部４ａ、および／または、シルインナー３の縦壁部３ａにおけるしわの発生を、抑制する。
【００７７】
これにより、重量増加を伴うことなくサイドシル１０の曲げ変形強度およびねじり変形強度をいずれも高めながら、自動車車体の側面衝突時衝撃エネルギーを効果的に吸収することができる。
【００７８】
このようにして、本実施の形態によれば、重量増加を伴うことなく曲げ変形強度およびねじり変形強度をいずれも高めたサイドシル１０と、このサイドシル１０を有する側部構造１１を備える自動車車体１２を提供できる。
【実施例】
【００７９】
図４（ａ）は、シルインナーレインフォース３およびシルインナー４を有するサイドシル１０の解析モデルの形状を示す説明図であり、図４（ｂ）は解析モデルの寸法を示す断面図である。
【００８０】
この解析では、図４（ａ）に示すように、図１，２に示すサイドシル１０とリアホイールハウス８との接続部３ｆを完全拘束し、サイドシル１０とセンターピラー７との接続部３eに、側面衝突を想定したねじり変形を加える。図４（ａ）は、ねじり変形を加える前の状態の接続部３eから接続部３ｆまでのサイドシル１０を示す。
【００８１】
また、図５は、解析モデルのシルインナーレインフォース３，シルインナー４に設けたビード１７の傾斜角度θｂを示す、図４中のＡ矢視図である。なお、図５では、実線はシルインナーレインフォース３に設けたビード１７を示し、破線はシルインナー４に設けたビード１７を示す。また、図５中の傾斜角度θｂ＝０，９０ｄｅｇでは、シルインナー４に設けたビード１７はシルインナーレインフォース３に設けたビード１７と完全に重なっているため、破線は現れていない。
【００８２】
解析モデルの全長は５００ｍｍであり、シルインナーレインフォース３およびインナーパネル４はそれぞれのフランジ３ｂ，３ｂ，４ｂ，４ｂにおいてスポット打点間隔３０ｍｍで抵抗スポット溶接により溶接されている。
【００８３】
凸ビード１６の深さは３．０ｍｍとし、長さは８０ｍｍとし幅は３０ｍｍとした。
この解析モデルの長手方向の一方の端部を全周固定し、他方の端部に回転を付与することにより、ねじり角度とねじりモーメントを求めた。
【００８４】
図６は、解析モデルに与えたねじり角度φと、モーメントとの関係の解析結果を示すグラフである。
【００８５】
図６のグラフに示すように、ねじり角度φが２度以上である場合には、凸ビード１６が解析モデルの長手方向から斜めへ傾斜する所定角度θｂが６０度であると、モーメントが高くなることがわかる。
【００８６】
図７は、ねじり角度φが１０度である場合に、凸ビード１６が解析モデルの長手方向から斜めへ傾斜する所定角度θｂが０，６０，１２０度であるときの解析モデルのしわの発生状況を曲率分布として示す説明図である。ここで曲率の絶対値が小さいほどしわが小さいことを意味している。
【００８７】
図７に示す角度θｂが６０度のときの○で囲んだ位置の曲率の絶対値は０．３５であり、角度θｂが０度のときの同一の位置の曲率の絶対値は０．５０であり、角度θｂが１２０度のときの同一の位置の曲率の絶対値は０．７０であった。
【００８８】
図７に示すように、角度θｂが本発明で規定する６０度であること、すなわち形成した凸ビード１６の方向と、発生するしわの方向とが平行に近いことにより、しわの発生が抑制されて曲率の絶対値が小さくなるのに対し、本発明の規定外である角度θｂが０度，１２０度であると曲率の絶対値は大きくしわの発生を抑制できないことがわかる。
【００８９】
図８は、角度θｂと最大モーメントとの関係を示すグラフであり、図９は、角度θｂと角度θｂ＝０の最大モーメントに対する最大モーメントの比率との関係を示すグラフである。図８のグラフにおける△印は、ビードを稜線まで配置した比較例を示す。
【００９０】
図８，９のグラフから、凸ビード１６が発生するしわと平行に近い条件で形成されることにより、ねじり変形強度が向上することがわかる。
【００９１】
図１０は、ポール側面衝突を想定した３点曲げ解析条件を示す説明図である。
図４（ｂ）に示す断面形状を有するサイドシル１０を部材長１０００ｍｍに延長し、図１０に示すように、支点間隔８００ｍｍでＲ１２７ｍｍのインパクタ１９を２９ｋｍ/ｈの速度で移動させて３点曲げ解析を行った。
【００９２】
サイドシル１０にビード１７を付与しない条件と、サイドシル１０を構成するシルインナーレインフォース３に、図５に示すビード１７を付与しその角度θｂを０，４５ｄｅｇとした。なお、シルインナーレインフォース３およびシルインナー４は、板厚１．０ｍｍの９８０ＭＰa級冷延鋼板製とした。
【００９３】
図１１は、解析結果（インパクタストローク１００ｍｍの吸収エネルギー）を示すグラフである。図１１のグラフにおける「θｂ＝４５度  稜線までビード配置」とは、角度θｂ＝４５度でビードを稜線まで配置した比較例を示す。
【００９４】
図１１のグラフに示すように、ビード無しに比べて角度θｂ；０，４５度で図５に示すビード１７を設けることにより、吸収エネルギーが大きく３点曲げ衝突特性に及ぼすビードの効果が大きいことがわかる。
【００９５】
さらに、図１１のグラフに示すように、稜線までビードを配置すると稜線にひずみが集中するため、角度θｂが同じ本発明例よりも吸収エネルギーが同じ小さくなることがわかる。
【符号の説明】
【００９６】
３  シルインナーレインフォース
３ａ  縦壁部
３ｂ  フランジ
３ｃ〜３ｆ  接合部
４  シルインナー
４ａ  縦壁部
４ｂ  フランジ
５  サイドパネル
５ｂ  フランジ
６  フロントピラー
７  センターピラー
８  リアホイールハウス
１０  サイドシル
１１  側部構造
１２  自動車車体
１８  しわ
１４  第１の間隙部
１５  第２の間隙部
１６，１７  ねじり変形強度増加部（凸ビードまたは凹ビード）
１８  しわ
【図１】
0006613712.tif 000002
【図２】
0006613712.tif 000003
【図３】
0006613712.tif 000004
【図４】
0006613712.tif 000005
【図５】
0006613712.tif 000006
【図６】
0006613712.tif 000007
【図７】
0006613712.tif 000008
【図８】
0006613712.tif 000009
【図９】
0006613712.tif 000010
【図１０】
0006613712.tif 000011
【図１１】
0006613712.tif 000012
【図１２】
0006613712.tif 000013
【図１３】
0006613712.tif 000014
【図１４】
0006613712.tif 000015