(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の側面の車両前後方向下部位置に設けられ、車両外側に位置するサイドシルアウターパネルと車両内側に位置するサイドシルインナーパネルとを備え、前記サイドシルアウターパネルと前記サイドシルインナーパネルとが互いに接合されて閉断面を形成する車両用サイドシルの構造の決定方法であって、
サイドシル、センターピラー及びルーフレールにより形成された車両側部構造におけるセンターピラーアウターパネルをアンダーパンチにより押し込む３点曲げ試験のFEM解析を行い、アンダーパンチを押し込む荷重とアンダーパンチストロークの関係を求め、アンダーパンチストロークが0〜100mmの範囲における荷重の極大値を側突時の最大荷重とし、
前記サイドシルアウターパネルは、前記側突時の最大荷重により鋼板の引張強度と板厚を決定し、
前記サイドシルインナーパネルは、鋼板の引張強度について製造コストから決定し、鋼板の板厚について車両後方からの衝突時における後突性能を満足する最も薄い板厚として決定し、
衝突時のセンターピラー下端部の回転及び車幅方向の変形に伴う、前記サイドシルの捩じれ方向の変形を抑制し、車幅方向の十分な曲げ強度を満足することを特徴とする車両用サイドシル構造の決定方法。
【請求項２】
前記サイドシルアウターパネルは、引張強度が1180MPa級以上で板厚が0.6mm以上1.6mm以下の鋼板で形成され、
前記サイドシルインナーパネルは、引張強度が440MPa級以上で前記サイドシルアウターパネルを形成する鋼板の引張強度以下の鋼板で形成されるように決定することを特徴とする請求項1に記載の車両用サイドシル構造の決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
車両側面下部に前後方向に延出して設けられる車両用サイドシルの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の側面の車両前後方向下部位置には中空長尺形状のサイドシルが設けられている。図１に示すように、一般的なサイドシル１は、サイドシルアウターパネル１ａとサイドシルインナーパネル１ｂと、必要に応じてサイドシルアウターパネル１ａとサイドシルインナーパネル１ｂの間に設けられたサイドシルリンフォースメント（図示せず）から構成され、車両前後方向上部位置に設けられたルーフレール５とセンターピラー３を介して結合されている。
サイドシルにおいては、車両側突時における衝突安全性を向上・確保しつつ、環境問題に起因する軽量化が要求されている。
【０００３】
これまでに、車両側突時における衝突安全性を向上・確保する技術が提案・実施されている。
特許文献１には、側突時にセンターピラーの中間部分に車両幅方向外側から内側に向かう入力が作用すると、センターピラーに結合されるロッカー（サイドシル）は捩じり入力を受け、ロッカーの各外面に圧縮応力が作用して波打つ様に変形する。そこで、圧縮応力の作用方向に沿って延びるビードをロッカーの外面に設けて補強することで、外面変形を抑制してロッカーの断面崩れを抑制し、ロッカーの捩じれ方向の変形を抑制する車両骨格構造が開示されている。
特許文献２には、クロスメンバとサイドシルの結合端部近傍に、側突時の衝撃を緩和する衝撃吸収部を設けた車体下部構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１４３７６２号公報
【特許文献２】特開２０１０−２１５０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された車両骨格構造に示されるビード付与による変形抑制は、一定厚の板厚から成る部品について有効であり、同一の鋼板・板厚の部材と比較した場合に捩れを抑制することは可能であるが、車両の軽量化は困難である。
特許文献２に開示された車体下部構造は、衝撃吸収部品が多数必要であるため、側突時の安全性は向上するものの、車両重量の増加が避けられないといった課題がある。
【０００６】
このように、側突時における安全性の確保を達成する技術が開示されているものの、車両の大幅な軽量化は困難である。今後、車体の衝突安全性能基準の厳格化等により、要求される基準が向上した場合、上記従来技術では重量増加を防止することは困難であり、製造コストに対しても不利となる。
【０００７】
従来より、車体に用いられる各部品の鋼板の引張強度を向上させることで衝突性能の向上が可能であるとされているが、鋼板の引張強度の向上により得られる衝突性能向上の効果が小さい場合も多々あった。さらに、鋼板の引張強度の向上は、素材コストと製造コストが上昇する方向となり、部品性能とコストバランスの双方を最適化するためには、いわゆる試行錯誤が必要であり、多大な開発時間とコストが必要であった。
【０００８】
車両用サイドシルにおいては、サイドシルアウターパネルやサイドシルインナーパネルに高張力鋼板を用いて薄板化することにより、側突時の曲げ強度の確保と軽量化を両立していた。しかしながら、高張力鋼板を用いることは、プレス成形による各部品の生産性を阻害し、高張力鋼板を不要とする部品に対しても鋼板を高張力する方向に進行している場合もあったため、製造コスト増加の要因となっていた。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、側突時における衝突安全性が高く、軽量化を達成し、さらには製造コストが増加しない車両用サイドシル構造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】
【００１０】
発明者は、車両用サイドシル構造に用いられる鋼板の引張強度と板厚が車両側突時の曲げ強度に及ぼす影響を鋭意検討し、十分な曲げ強度を満足し、かつ軽量化された車両用サイドシル構造に関する知見を得た。
本発明は上記の知見に基づいてなされたものであり、具体的には以下の構成からなるものである。
【００１１】
（１）本発明に係る車両用サイドシル構造の決定方法は、車両の側面の車両前後方向下部位置に設けられ、車両外側に位置するサイドシルアウターパネルと車両内側に位置するサイドシルインナーパネルとを備え、前記サイドシルアウターパネルと前記サイドシルインナーパネルとが互いに接合されて閉断面を形成する車両用サイドシルの構造の決定方法であって、
サイドシル、センターピラー及びルーフレールにより形成された車両側部構造におけるセンターピラーアウターパネルをアンダーパンチにより押し込む３点曲げ試験のFEM解析を行い、アンダーパンチを押し込む荷重とアンダーパンチストロークの関係を求め、アンダーパンチストロークが0〜100mmの範囲における荷重の極大値を側突時の最大荷重とし、
前記サイドシルアウターパネルは、前記側突時の最大荷重により鋼板の引張強度と板厚を決定し、
前記サイドシルインナーパネルは、鋼板の引張強度について製造コストから決定し、鋼板の板厚について車両後方からの衝突時における後突性能を満足する最も薄い板厚として決定し、
衝突時のセンターピラー下端部の回転及び車幅方向の変形に伴う、前記サイドシルの捩じれ方向の変形を抑制し、車幅方向の十分な曲げ強度を満足することを特徴とするものである。
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記サイドシルアウターパネルは、引張強度が1180MPa級以上で板厚が0.6mm以上1.6mm以下の鋼板で形成され、
前記サイドシルインナーパネルは、引張強度が440MPa級以上で前記サイドシルアウターパネルを形成する鋼板の引張強度以下の鋼板で形成されるように決定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る車両用サイドシル構造は、車両外側に位置するサイドシルアウターパネルと車両内側に位置するサイドシルインナーパネルを備えた車両用サイドシルの構造であって、前記サイドシルアウターパネルと前記サイドシルインナーパネルとが互いに接合されて閉断面を形成し、前記サイドシルアウターパネルは引張強度が1180MPa級以上の鋼板で、該鋼板の板厚は0.6mm以上1.6mm以下であり、前記サイドシルインナーパネルは引張強度が440MPa級以上で、前記サイドシルアウターパネルを形成する鋼板よりも引張強度の低い鋼板とすることによって、車両側面からの衝突安全性を満足しつつ、製造コストを増加させずに軽量化が可能な車両用サイドシル構造を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両用サイドシルを含む車両側部構造の斜視図であり、各部品を分解した状態で車両外側から見た状態を示している。
【図２】本発明の実施の形態に係る車両用サイドシルを備えた車体側部構造における側突時を模擬したFEM解析の解析モデルの説明図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る車両用サイドシルを備えた車両側部構造の側突時を模擬したFEM解析におけるアンダーパンチストロークによる荷重の解析結果の一例である。
【図４】本発明の実施の形態に係る車両用サイドシルを備えた車両側部構造において、サイドシルアウターパネルの鋼板の引張強度と板厚を変更した時の車両側部構造の側突時の最大荷重と重量変化率の関係のグラフである。
【図５】本発明の実施の形態に係る車両用サイドシルを備えた車両側部構造において、サイドシルインナーパネルの鋼板の引張強度と板厚を変更した時の車両側部構造の側突時の最大荷重と重量変化率の関係のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施の形態に係る車両用サイドシル構造は、図１に示すように、車両の側面下部に配設されるサイドシル１の構造であって、車両外側に位置するサイドシルアウターパネル１ａと車両内側に位置するサイドシルインナーパネル１ｂとを備えたものであり、サイドシルアウターパネル１ａとサイドシルインナーパネル１ｂとが互いに接合されて閉断面を形成し、サイドシルアウターパネル１ａは、引張強度が1180MPa級以上で板厚が0.6mm以上1.6mm以下の鋼板で形成され、サイドシルアウターパネル１ａは、引張強度が440MPa級以上でサイドシルアウターパネル１ａを形成する鋼板の引張強度以下の鋼板で形成されることを特徴とするものである。
【００１５】
そして、図１に示すように、センターピラーアウターパネル３ａとセンターピラーインナーパネル３ｂとが接合されたセンターピラー３の下端部がサイドシル１に接合し、センターピラー３の上端部がルーフレール５に接合して車両側部構造１１を形成している。
【００１６】
サイドシルアウターパネル１ａの鋼板の引張強度と板厚、ならびに、サイドシルインナーパネル１ｂの鋼板の引張強度と板厚は、以下の検討結果に基づいて決定された。
まず、サイドシルアウターパネル１ａの鋼板の引張強度と板厚は、図１に示すようなサイドシル１、センターピラー３及びルーフレール５により形成された車両側部構造１１における側突時の最大荷重より決定した。
【００１７】
具体的には、図２に示す解析モデルを用いてセンターピラーアウターパネル３ａをアンダーパンチにより押し込む３点曲げ試験のFEM解析を行い、アンダーパンチを押し込む荷重とアンダーパンチストロークの関係を求め、アンダーパンチストロークが0〜100mmの範囲における荷重の極大値を最大荷重とした。前記FEM解析における境界条件には、ルーフレール５に接合するセンターピラー３上端部に完全拘束条件、サイドシル１に接合するセンターピラー３下端部に回転及び車幅方向（図２の下方向）の変形のみを自由にした拘束条件を与えた。
【００１８】
図３に前記FEM解析により得られたアンダーパンチストロークと荷重との関係の解析結果の一例を示す。当該解析結果は、サイドシルアウターパネル１ａに1470MPa級、板厚1.2mmの鋼板を用い、サイドシルインナーパネル１ｂに590MPa級、板厚1.0mmの鋼板を用いた場合の結果である。
【００１９】
アンダーパンチストロークの増加に伴って荷重は増加し、アンダーパンチストロークが約50mmにおいて荷重は極大値を示し、約50mm〜110mmの範囲では荷重は減少した。そしてアンダーパンチストロークが約110mm以上では荷重は再び増加した
以上より、アンダーパンチストロークが0〜100mmの範囲における極大値から、車両側部構造１１における側突時の最大荷重を27.9kNと求めた。
【００２０】
図４に、サイドシルインナーパネル１ｂに引張強度440MPa級、板厚1.4mmの鋼板を用い、サイドシルアウターパネル１ａに用いる鋼板の引張強度を590MPa級〜1470MPa級、板厚を0.4mm〜1.6mmの範囲で変更した時の側突時の最大荷重を示す。なお、センターピラーアウターパネル３ａには引張強度1470MPa級、板厚1.8mmの鋼板を用い、センターピラーインナーパネル３ｂには引張強度440MPa級、板厚1.0mmの鋼板を用いた。
サイドシルアウターパネル１ａに用いる鋼板の引張強度の上昇に伴い、同じ板厚において側突時の最大荷重は向上した。また、同じ引張強度の鋼板では、板厚の増加に伴い側突時の最大荷重は向上した。
従って、サイドシルアウターパネル１ａに用いる鋼板の引張強度を向上するとともに、板厚を低減することで、側突性能を確保しつつ軽量化を達成できることがわかる。
【００２１】
市販車に採用されている車両用サイドシル構造の例として、サイドシルアウターパネルに引張強度590MPa級、板厚1.6mmの鋼板が採用されている。該鋼板を用いたサイドシルを備えた車両側部構造における側突時の最大荷重（62.6kN）を基準とすると、図４の結果から、引張強度1180MPa級以上で板厚が0.6mm〜1.6mmの鋼板をサイドシルアウターパネル１ａに用いたサイドシル１は側突時の最大荷重が前記基準を満たすことがわかる。
【００２２】
さらに、図４の結果から、基準とした車両用サイドシル構造に用いられる引張強度590MPa級のサイドシルアウターパネル１ａの板厚が1.6mmであるため、引張強度1180MPa級以上のサイドシルアウターパネル１ａの板厚が0.6mm以上であれば、基準とした前記サイドシルの側突時の最大荷重以上となり、1.6mm以下の板厚の鋼板を用いることで基準とした車両用サイドシル構造より軽量化することができることが示唆された。
以上より、サイドシルアウターパネル１ａには、引張強度が1180MPa級以上で板厚が0.6mm以上1.6mmの鋼板を用いることが好ましい。
【００２３】
次に、サイドシルインナーパネル１ｂの鋼板の引張強度についての検討結果を説明する。
サイドシルインナーパネル１ｂの鋼板の引張強度は、サイドシルアウターパネル１ａの鋼板の引張強度と同様に、側突時を模擬した車両側部構造１１の３点曲げ試験における最大荷重のFEM解析結果に基づいて決定した。該FEM解析の解析モデル及び境界条件は、上述したサイドシルアウターパネル１ａの場合と同様である。
【００２４】
図５に、サイドシルアウターパネル１ａを引張強度780MPa級、板厚1.3mmの鋼板又は引張強度1470MPa級、板厚1.0mmの鋼板とし、サイドシルインナーパネル１ｂに用いる鋼板の引張強度を440MPa級〜1470MPa級、板厚を0.6mm〜1.6mmに変更した時の側突時の最大荷重を示す。
サイドシルインナーパネル１ｂに用いる鋼板の引張強度を変更したパネルは、板厚の増加によりわずかに最大荷重は増加するが、いずれの板厚においても、最大荷重に対する影響はわずかであった。
【００２５】
以上より、側突性能の観点から、サイドシルインナーパネル１ｂに用いる鋼板を高強度化しても、側突時の最大荷重の向上にはほとんど寄与せず、かえって製造コストの面から不利であり、サイドシルインナーパネル１ｂとして引張強度が440MPa級の鋼板を用いても十分な側突性能が得られることがわかった。
【００２６】
軽量化の観点から、サイドシルインナーパネル１ｂに用いられる鋼板の板厚としては薄い方が好ましい。ただし、車両の衝突安全性能基準としては、車両後方からの衝突時における強度（後突性能）が要求されるため、サイドシルインナーパネル１ｂの板厚は、サイドシルアウターパネル１ａとサイドシルインナーパネル１ｂとが接合された閉断面に対して垂直に荷重を負荷した場合の変形量及び変形状態について、従来の板厚の場合と比較することで後突性能を満足する最も薄い板厚とすれば良い。
【実施例】
【００２７】
本発明の作用効果について確認するため、具体的な実験を行ったので、これについて以下に説明する。
本実施例では、サイドシルアウターパネル１ａとサイドシルインナーパネル１ｂとを備えたサイドシル１と、センターピラー３とルーフレール５から構成される車両側部構造１１（図１参照）の側突性能、重量変化率及び製造コストに関して、サイドシルアウターパネル１ａ及びサイドシルインナーパネル１ｂに用いる鋼板の引張強度と板厚を変更した場合について評価した。なお、センターピラーアウターパネル３ａには、引張強度1470MPa級、板厚1.8mmの鋼板を用い、センターピラーインナーパネル３ｂには、引張強度780MPa級、板厚1.0mmの鋼板を用いた。
【００２８】
表１に、サイドシル１におけるサイドシルアウターパネル１ａとサイドシルインナーパネル１ｂに用いた鋼板の引張強度と板厚を変更した各条件（発明例１〜発明例６）と、各条件において得られた側突性能、重量変化率及び製造コストの評価結果を示す。
【００２９】
【表１】
0006281522.tif 000002
【００３０】
評価項目である側突性能は、実施の形態と同様に、図２に示す車両側部構造１１を解析対象として３点曲げ試験のFEM解析を行い、該３点曲げ試験においてアンダーパンチストロークが0〜100mmの範囲における荷重の極大値を側突時の最大荷重として評価したものである。
【００３１】
側突性能は、従来例の車両側部構造における側突時の最大荷重のFEM解析結果（63.6kN）を基準とし、当該基準以上であれば〇、該基準以下であれば×と評価した。
重量変化は、従来例の車両側部構造の重量（12817g）を基準とした重量変化率により評価した。
製造コストは、従来例における素材（鋼板）費を評価基準とした。
【００３２】
表２に、比較例として、サイドシルアウターパネル１ａに用いた鋼板の引張強度、サイドシルインナーパネル１ｂに用いた鋼板の引張強度又は板厚が、本発明に係る車両用サイドシル構造における鋼板の引張強度と板厚の範囲外である車両用サイドシル構造の側突性能、重量変化率及び製造コストの評価結果を示す。側突性能、重量変化率及び製造コストは、表１と同様の評価基準により評価した。
【００３３】
【表２】
0006281522.tif 000003
【００３４】
比較例１は、サイドシルアウターパネル１ａの鋼板の引張強度が1180MPa級未満の980MPa級で板厚が0.6mmで、サイドシルインナーパネル１ｂの鋼板の引張強度が440MPa級未満の390MPa級であったため側突性能が評価基準を下回った。
【００３５】
比較例２は、サイドシルアウターパネル１ａの鋼板の引張強度を780MPa級としたものであるが、板厚を1.6mmに増加したので側突性能は評価基準を満たしたものの製造コストが上回った。
【００３６】
比較例３は、サイドシルインナーパネル１ｂの鋼板の引張強度を1470MPa級としたため、側突性能及び重量変化は評価基準を満たしたが、製造コストが上回った。
【００３７】
比較例４は、サイドシルアウターパネル１ａの鋼板の引張強度を1470MPa級、板厚0.4mmとしたものであり、大幅な軽量化（重量変化率-25%）が得られ、製造コストも評価基準を下回ったが、側突性能が評価基準を下回った。
【００３８】
以上より、本発明に係る車両用サイドシル構造においては、サイドシルアウターパネルを引張強度が1180MPa級以上の鋼板とし、該鋼板の板厚を0.6mm以上1.6mm以下とし、さらに、サイドシルインナーパネルを引張強度が440MPa級以上でサイドシルアウターパネルの鋼板よりも引張強度の低い鋼板とすることによって、必要十分な側突性能を満たし、製造コストを増加せずに軽量化が可能な車両用サイドシル構造を実現できることが実証された
【符号の説明】
【００３９】
１  サイドシル
１ａ  サイドシルアウターパネル
１ｂ  サイドシルインナーパネル
３  センターピラー
３ａ  センターピラーアウターパネル
３ｂ  センターピラーインナーパネル
５  ルーフレール
５ａ  ルーフレールアウターパネル
５ｂ  ルーフレールインナーパネル
１１  車両側部構造
【図１】
0006281522.tif 000004
【図２】
0006281522.tif 000005
【図３】
0006281522.tif 000006
【図４】
0006281522.tif 000007
【図５】
0006281522.tif 000008