(57)【要約】【課題】サイドシルの重量増加につながらず、耐側面衝突性と耐オフセット衝突性とを兼備した自動車サイドシルを提供することを目的とする。【解決手段】断面形状がアウタパネル２の断面形状に近似するレインフォース５ａを、アウタパネル２側の内部で、かつＢピラー４との接合部を中心に車体前後方向に亙って延在させて設けた自動車サイドシル１ａであって、レインフォース５ａは、アウタパネル２側に略縦向きに配置された前面フランジ６、７と、この前面フランジ６、７の両端部と略直交するように各々略横向きに間隔を開けて配置された二つの上下ウエブ８、９とを有しており、前面フランジは、略縦向きに配置されて下ウエブ９と交わる下方側の縦壁６と、この縦壁から屈曲部を介して車体幅方向内側に向かって斜めに立ち上がって上ウエブ８と交わる上方側の傾斜壁７とを有していることである。【選択図】図１
2007191008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面形状がアウタパネルの断面形状に近似するレインフォースを、アウタパネル側の内部で、かつＢピラーとの接合部を中心に車体前後方向に亙って延在させて設けた自動車サイドシルであって、前記レインフォースは、前記アウタパネル側に略縦向きに配置された前面フランジと、この前面フランジの両端部と略直交するように各々略横向きに間隔を開けて配置された二つの上下ウエブとを有しており、前記前面フランジは、略縦向きに配置されて前記下ウエブと交わる下方側の縦壁と、この縦壁から屈曲部を介して車体幅方向内側に向かって斜めに立ち上がって前記上ウエブと交わる上方側の傾斜壁とを有していることを特徴とする自動車サイドシル。
【請求項２】
前記レインフォースが、車体幅方向内側に、略縦向きに配置された後面フランジを更に有して、略矩形の閉断面形状を有している請求項１に記載の自動車サイドシル。
【請求項３】
前記レインフォースが５９０ＭＰａ以上の高張力鋼板からなる請求項１または２に記載の自動車サイドシル。
【請求項４】
前記サイドシルが、Ｂピラーへの側面衝突およびオフセット前面衝突に対応する仕様である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の自動車サイドシル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、側面衝突性とオフセット前面衝突性とに優れ、特にＢピラーへの側面衝突性に優れた自動車サイドシルに関するものである。本発明は、鋼製サイドシルを基本とするが、必要により、サイドシルを構成するレインフォース、アウタ乃至インナなどのパネル部材をアルミニウム合金などに置き換えても良い。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車体側面側に設置される、周知の、サイドシル（ロッカーとも言う）、ピラー、ドアなどのパネル構造体には、基本的な特性である剛性や強度とともに、近年、より基準が厳しくなった側面衝突とオフセット前面衝突に対する、耐変形性や耐座屈性が求められるようになっている。
【０００３】
図５に、従来の自動車サイドシルのＢピラーとの接合部における車体幅方向の断面（Ｂピラー４と接合した長手方向中央部の断面）を例示する。図５において、図の左側からの矢印は、他の自動車の側面からの衝突（側突）の衝突荷重の負荷方向を示しており、図の右側が自動車の車体の内部側である（以下の断面図においては共通）。これらサイドシル１などの比較的大型のパネル構造体は、基本的に、鋼板をプレス成形されたアウタパネル２（車体の外部側パネル）とインナパネル３（車体の内部側パネル）とを互いに接合した、中空構造乃至袋構造により構成される。
【０００４】
図５では、車体の前後方向に延在するサイドシル１が、車体の縦（上下）前後方向に延在するＢピラー４と接合された状態を示している。即ち、Ｂピラーのアウタパネル４ａは、サイドシル１のアウタパネル２の外側と接合されている。また、Ｂピラーのインナパネル４ｂは、サイドシル１のアウタパネル２とインナパネル３との縦方向の周縁部（フランジ部）に挟まれて、サイドシル１の略中央部において接合されている。
【０００５】
ここで、従来の側面衝突基準では、下部車体構造のサイドシル１に対して直接荷重が付加（負荷）される、点線の矢印位置（車高が比較的低い位置）での側面衝突に対する座屈強度が問題となっていた。
【０００６】
これに対して、より厳しくなった新側面衝突基準では、近年のＲＶ車などの車高が高くなった自動車の増加に伴い、この自動車の側面衝突に対応するものとなっている。このため、新側面衝突基準における側面衝突位置は、従来の前記点線の矢印位置（下部車体構造位置）から、車高がより高い、実線で示す矢印位置に代わっている。
【０００７】
この実線で示す矢印位置では、側面衝突位置が、サイドシル１上部のＢピラー４側となって、サイドシル１自体は側面衝突位置から外れる。しかし、サイドシル１に対しては、新側面衝突位置によるＢピラー４の車内側への倒れ変形に伴う、矢印ａで示す、上方から下方への斜めの荷重である、サイドシル１を時計回りに回転させる（左側からの側面衝突の場合には）、ねじりによる圧壊荷重が新たに負荷される。
【０００８】
また、同時に、サイドシル１とＢピラーとの接合部では、このＢピラー４の車内側への倒れ変形に伴う、矢印ｂで示す、下方から上方への応力が新たに負荷される。これら圧壊荷重の負荷によって、サイドシルのアウタパネル２の上部屈曲部（角部）では圧縮力が作用し、下部屈曲部（角部）では逆に引張力が作用するという、新たなねじれ曲げ圧壊モードとして作用して、サイドシル１をその断面方向に圧壊させる。
【０００９】
したがって、このような側面衝突（側面衝突基準）に対して車室内の乗員を保護するために、サイドシルには、上記新たなねじれ曲げ圧壊モードに対する、圧壊や座屈あるいは変形の抑制のための強度確保という耐側面衝突性が求められている。
【００１０】
一方、サイドシルには、このような耐側面衝突性だけではなく、耐オフセット衝突性も求められる。従来からの車体の正面衝突 (バリア衝突、フルラップ前面衝突) に対して、オフセット衝突では、対向車 (またはオフセットバリヤ) が被衝突車の端部寄りに衝突する。例えば、米国保険機構(Insurance Institute for Highway Safety)が行っているオフセット衝突での性能評価試験では、車幅の40% がオフセットバリヤと重なって衝突するように規定している。
【００１１】
このため、オフセット衝突時においては、車体の衝突変形は、車体乃至車体部材の片側に偏して生じることになる。この場合の衝突条件としては、衝突変形が車体乃至車体部材の中央部に生じる正面衝突の場合に比して、著しく厳しい条件となる。これらは、サイドシル１に対する、車の前輪側からの新たなねじれた軸圧壊モードとして作用して、サイドシル１をその軸方向に圧壊させる。
【００１２】
したがって、このような新たなオフセット衝突（オフセット衝突基準）に対して車室内の乗員を保護するために、サイドシルには、上記新たなねじれた軸圧壊モードに対する、圧壊や座屈の抑制のための最大荷重の確保という耐オフセット衝突性が求められている。
【００１３】
しかも、これら耐側面衝突性と耐オフセット衝突性との兼備が求められるサイドシルには、更に、このような課題を、サイドシル乃至車体の重量増加にならずに解決する必要がある。これは、近年の、排気ガス等による地球環境問題に対して、自動車などの輸送機の車体の軽量化による燃費の向上が追求されていることによる。この自動車の車体軽量化指向に伴い、これらサイドシルなどの成形パネルの板厚は、アウタパネルやインナパネルとも、著しく薄肉化されている。
【００１４】
一方、サイドシルの耐側面衝突対策としては、従来から、前記図５で示したように、サイドシル１のアウタパネル２の内部側に、アウタパネル２の断面形状に近似した、略コの字状の鋼製パネルからなるレインフォース（補強部材）３０などを設置して補強することが一般的である。
【００１５】
また、成形パネルにより構成されたセンターピラー、ドア、サイドシルなどの鋼製パネル構造体内部に、側面衝突方向に向かって中空形材の一部が張り出す湾曲形状をした、補強用中空形材（アルミニウム合金など）を別途延在させることも提案されている (特許文献１参照) 。
【００１６】
更に、センターピラーなどのパネル構造体内部に、別途、荷重伝達部を設けて、衝突時の荷重を吸収させる技術が提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開2004-51065号公報 (全文)
【特許文献２】特開2003-2234 号公報 (全文)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、これら従来のようなサイドシルの耐側面衝突性を向上させる手段では、前記した新たな側面衝突（側面衝突基準）の課題に対して、これを解決できない。また、サイドシルの前記した新たな耐オフセット衝突性の課題に対しても、これを解決できない。即ち、従来のようなサイドシルでは、前記した新たな側面衝突やオフセット衝突の課題に対して、耐側面衝突性と耐オフセット衝突性とを兼備できない。
【００１８】
また、これら従来のようなサイドシルの耐側面衝突性を向上させる手段では、サイドシルの重量増加につながり、かつサイドシルの構造自体の設計に影響を与えることが多い。即ち、従来技術では、サイドシルの重量増加につながらず、かつサイドシルの構造自体の設計に影響を与えずに、耐側面衝突性と耐オフセット衝突性とを兼備させることも困難であった。
【００１９】
したがって、本発明の目的は、サイドシルの重量増加につながらず、かつサイドシルの構造自体の設計に影響を与えずに、耐側面衝突性と耐オフセット衝突性とを兼備した、自動車サイドシルを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この目的を達成するために、本発明自動車サイドシルの要旨は、断面形状がアウタパネルの断面形状に近似するレインフォースを、アウタパネル側の内部で、かつＢピラーとの接合部を中心に車体前後方向に亙って延在させて設けた自動車サイドシルであって、前記レインフォースは、前記アウタパネル側に略縦向きに配置された前面フランジと、この前面フランジの両端部と略直交するように各々略横向きに間隔を開けて配置された二つの上下ウエブとを有しており、前記前面フランジは、略縦向きに配置されて前記下ウエブと交わる下方側の縦壁と、この縦壁から屈曲部を介して車体幅方向内側に向かって斜めに立ち上がって前記上ウエブと交わる上方側の傾斜壁とを有していることである。
【００２１】
本発明自動車サイドシルの好ましい態様としては、前記レインフォースが、車体幅方向内側に、略縦向きに配置された後面フランジを更に有して、略矩形の閉断面形状を有していることである。また、前記レインフォースが５９０ＭＰａ以上の高張力鋼板からなることである。
【００２２】
更に、本発明自動車サイドシルの好ましい適用態様としては、前記サイドシルがＢピラーと接合されており、前記サイドシルが、このＢピラーへの側面衝突およびオフセット前面衝突に対応する仕様であることである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、上記要旨のように、自動車サイドシルに設けたレインフォースにおける前面フランジを、略縦向きに配置された下方側の縦壁と、この縦壁から屈曲部を介して車体幅方向内側に向かって斜めに立ち上がる上方側の傾斜壁とで構成することを特徴とする。
【００２４】
上記レインフォースの前面フランジにおける上方側の傾斜壁によって、前記した側面衝突における新たなねじれ曲げ圧壊モードに対する、突っ張り効果を発揮することができ、サイドシルの上面角部（コーナー部）の潰れを防止できる。
【００２５】
また、上記前面フランジにおける下方側の縦壁によって、レインフォースにおける上記下ウエブとともに、前記した側面衝突における新たなねじれ曲げ圧壊モードに対する、サイドシルの側面下側から下面にかけての強度を確保できる。
【００２６】
したがって、前記した側面衝突における新たなねじれ曲げ圧壊モードに対して、圧壊や座屈あるいは変形の抑制のための強度確保という、サイドシルの耐側面衝突性を向上できる。
【００２７】
また、上記レインフォースの前面フランジにおける上方側の傾斜壁によって、前記したオフセット衝突における新たなねじれた軸圧壊モードに対して、稜線を増加、あるいは屈曲部乃至角部（コーナー部）の数を増加でき、最大荷重を高めることができる。したがって、前記したオフセット衝突における新たなねじれた軸圧壊モードに対する、圧壊や座屈の抑制のための最大荷重の確保という、サイドシルの耐オフセット衝突性を向上できる。
【００２８】
しかも、これらレインフォースにおける前面フランジの構成は、従来のレインフォースに比して、新たな部材を付加することなく、その前面フランジの形状を変更するだけである。このため、レインフォースを設けた従来のサイドシルに比して、さほど重量増加につながらず、また、サイドシルの構造自体の設計に影響を与えることが無い。その上で、サイドシルに耐側面衝突性と耐オフセット衝突性とを兼備させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に、本発明の実施態様について、図面を用いて具体的に説明する。図１は本発明サイドシルの（Ｂピラー４と接合した長手方向中央部の）縦断面図、図２は図１のサイドシルの斜視図を各々示す。
【００３０】
（サイドシル構造）
図１、２において、本発明サイドシル１ａは、前提として、前記図５で示した従来のサイドシル１と同様に、アウタパネル２とインナパネル３とからなる中空パネル構造体である。より具体的には、図１、２において、サイドシル１ａは、車室外側（車体幅方向外側）に配置されたアウタパネル２と、車室内側（車体幅方向内側）に配置されたインナパネル３から構成される。そして、これら互いに接合されたアウタパネル２とインナパネル３とによって形成される、中空構造（袋構造あるいは閉断面構造）を有している。
【００３１】
サイドシル１ａは、同じく、前提として、前記図５で示した従来のサイドシル１と同様に、車体下部側面側に、車体前後方向に亙って設置される。そして、サイドシル１ａの長手方向（車体前後方向）の断面形状は、他のパネル構造体や他の部材との接合のための部分を除いては、略同じである。
【００３２】
アウタパネル２とインナパネル３とは、各々車体設計上の任意の形状に、鋼板などが予めプレス成形されている。これによって、アウタパネル２は、車体外側に向かう平坦な頂部（縦壁）２ａ、この頂部２ａを囲む周縁の平坦な壁部（横壁）２ｂ、２ｃ、壁部２ｂ、２ｃから周囲に張り出した平坦なフランジ（縦フランジ）２ｄ、２ｅからなる。また、インナパネル３も、車体内側に向かう平坦な頂部（縦壁）３ａ、この頂部３ａを囲む周縁の平坦な壁部（横壁）３ｂ、３ｃ、壁部３ｂ、３ｃから周囲に張り出した平坦なフランジ（縦フランジ）３ｄ、３ｅからなる。なお、この図１、２の態様は、後述する図３、４あるいは図５の態様を含めて、実際のサイドシルの断面形状に対して簡略化して表現している。
【００３３】
図１においては、前記した図５と同様に、サイドシル１ａが、車体の縦（上下）前後方向に延在するＢピラー４と接合された状態を示している。即ち、Ｂピラーのアウタパネル４ａは、サイドシル１ａのアウタパネル２の頂部２ａ外側と接合されている。また、Ｂピラーのインナパネル４ｂは、サイドシル１ａのアウタパネル２とインナパネル３とのフランジ、２ｄ、２ｅと３ｄ、３ｅに各々挟まれて、サイドシル１ａの略中央部において接合されている。この結果、図１サイドシル１ａのＢピラー４との接合部分では、車室外側と車室内側とに、２分割された中空部２０、２１を有する。
【００３４】
サイドシル１ａのアウタパネル２とインナパネル３同士の接合、あるいはこれらとＢピラー４のアウタパネル４ａ、インナパネル４ｂとの接合は公知の溶接手段およびフランジなどの公知の部位において行なわれる。
【００３５】
図１、２と、後述する図３、４においては、前記図５と同様に、側面衝突方向として、図の左側からの矢印によって、新側面衝突基準における衝突位置がより高いＢピラー位置での負荷方向を示している。
【００３６】
なお、サイドシルのアウタパネル２とインナパネル３とは、高張力鋼板や普通鋼板（通常は、これらのＧＡなどの亜鉛めっき鋼板）、アルミニウム合金板などをプレス成形したものである。この点、各パネル板厚を薄くして、サイドシルを軽量化するためには、アウタパネル２やインナパネル３として、４４０ＭＰａ以上の引張強度を有する高張力鋼板を用いることが好ましい。
【００３７】
（レインフォース）
以上のような構成からなる本発明サイドシル１ａは、図１、２において、レインフォース５ａを、アウタパネル２側の中空構造内部に、Ｂピラーとの接合部を中心に、車体前後方向に亙って延在させて設けている。このレインフォース５ａは、図５の従来のレインフォース３０と同様に、スポット溶接などにより、アウタパネル２と対応する辺が、各々アウタパネル２側と接合される。
【００３８】
このレインフォース５ａは、アウタパネル２側に略縦向きに配置された前面フランジ６、７と、この前面フランジ６、７の各端部（前面フランジの両端部）と略直交するように各々略横向きに間隔を開けて配置された、上側と下側との二つのウエブ８、９とを有している。      
【００３９】
レインフォース５ａにおける前面フランジは、略縦向きに配置された下方側の縦壁６と、この縦壁６から屈曲部１０を介して車体幅方向内側に向かって斜めに立ち上がる上方側の傾斜壁７とを有している点が特徴的である。即ち、前面フランジは、略縦向きに配置されて下ウエブ９と交わる下方側の縦壁６と、この縦壁６から屈曲部１０を介して車体幅方向内側に向かって斜めに立ち上がって上ウエブ８と交わる上方側の傾斜壁７とを有している。
【００４０】
これらレインフォース５ａの形成する断面形状は、アウタパネル２の断面形状に近似している。そして、レインフォース５ａの長手方向（車体前後方向）の断面形状は、他のパネル構造体や他の部材との接合のための部分を除いては、略同じである。
【００４１】
レインフォース５ａの前面フランジにおける上方側の傾斜壁７によって、前記した側面衝突における新たなねじれ曲げ圧壊モードに対する、突っ張り効果を発揮することができる。このため、サイドシル１ａのアウタパネル２における頂部２ａと壁部２ｂとで形成する上面角部（コーナー部）の潰れを防止できる。
【００４２】
また、前面フランジにおける下方側の縦壁６によって、レインフォース５ａにおける下ウエブ９とともに、アウタパネル２における頂部２ａの下部と壁部２ｃとで形成される、サイドシル１ａの側面下側から下面にかけて、縦壁６の板厚効果によって補強する。このため、前記した側面衝突における新たなねじれ曲げ圧壊モードに対する、サイドシル１ａの側面下側から下面にかけての強度を確保でき、断面変形を抑制することができる。
【００４３】
更に、レインフォース５ａの前面フランジにおける上方側の傾斜壁７によって、前記したオフセット衝突における新たなねじれた軸圧壊モードに対して、レインフォース５ａの稜線を増加、あるいは屈曲部（角部、コーナー部）の数を増加できる。このため、レインフォース５ａ負荷される応力分布を均一にでき、最大荷重を高め、断面変形を抑制することができる。
【００４４】
より具体的には、図１に示すレインフォース５ａの屈曲部は、上方側の傾斜壁７と下方側の縦壁６との交点である１０、上方側の傾斜壁７と上ウエブ８との交点１２、下方側の縦壁６と下ウエブ９との交点１３の３点（３個）になっている。このため、前記図５に示した断面コの字状のレインフォース３０の屈曲部（角部）が２点（２個）であるのに比して、レインフォースの屈曲部および稜線の数を増加させることができる。
【００４５】
オフセット衝突におけるレインフォース５ａの軸方向（車体前後方向）の荷重負荷に対しては、この屈曲部の数および稜線の数によって、最大荷重が定まり、これらの数が多いほど、最大荷重が向上する。したがって、前記したオフセット衝突における新たなねじれた軸圧壊モードに対する、圧壊や座屈の抑制のための最大荷重の確保という、サイドシルの耐オフセット衝突性を向上できる。
【００４６】
（その他の実施態様）
次ぎに、図３、４を用いて、本発明のその他の実施態様について説明する。図３は本発明サイドシルの（Ｂピラー４と接合した長手方向中央部の）縦断面図、図４は図３のサイドシルの斜視図を各々示す。なお、図４においては、Ｂピラー４を除いて、サイドシル１ａのみを図示している。
【００４７】
図３、４において、本発明サイドシル１ｂの基本的な構成は、前記した図１、２の場合と同じである。また、レインフォース５を、アウタパネル２側の中空構造内部に、車体前後方向に亙って延在させて設けている点も、前記した図１、２の場合と同じである。
【００４８】
（レインフォース）
図３、４のレインフォース５ｂは、アウタパネル２側に略縦向きに配置された前面フランジ６、７と、この前面フランジ６、７の各端部と略直交するように各々略横向きに間隔を開けて配置された、上側と下側との二つのウエブ８、９とを有している点は、前記した図１、２の場合と同じである。また、これらレインフォース５ｂの形成する断面形状は、アウタパネル２の断面形状に近似しており、長手方向の断面形状が、他のパネル構造体や他の部材との接合のための部分を除いて、略同じである点も、前記した図１、２の場合と同じである。更に、レインフォース５ｂにおける前面フランジは、略縦向きに配置された下方側の縦壁６と、この縦壁６から屈曲部１０を介して車体幅方向内側に向かって斜めに立ち上がる上方側の傾斜壁７とを有している特徴点も、前記した図１、２の場合と同じである。
【００４９】
図３、４のレインフォース５ｂが、図１、２のレインフォース５ａと異なる点は、前面フランジ６、７に対して、後面側（車体内側）に、縦壁であるフランジ１１を設けた点である。この後面フランジ１１は、上側と下側との二つのウエブ８、９の各車体内側端部と略直交しており、これによって、レインフォース５ｂは略矩形閉断面を有する。
【００５０】
この後面フランジ１１の存在によって、前記図１、２の場合の耐側面衝突性向上効果に加えて、前記した側面衝突における新たなねじれ曲げ圧壊モードに対する、上側と下側との二つのウエブ８、９の潰れ防止効果（断面補強高効果：突っ張り効果）を得ることができる。
【００５１】
また、後面フランジ１１の存在によって、前記したオフセット衝突における新たなねじれた軸圧壊モードに対して、レインフォース５ｂの稜線を増加、あるいは屈曲部の数を、屈曲部１４、１５と２個増加でき、最大荷重を高めることができる。ただ、後面フランジ１１の存在分だけ、図１、２のレインフォースよりも重量が増加するため、上記耐側面衝突性や耐オフセット衝突製の向上効果との兼ね合いで、採用を選択する。
【００５２】
後面フランジ１１の角度は、図３、４の態様では、車体幅方向（図の左右方向）に傾斜させて設けている。これは、前面フランジが上方側の傾斜壁７を有しているため、二つのウエブ８、９の両後端の位置が互いに車体幅方向（図の左右方向）にずれて傾斜しているためである。このように、後面フランジ１１の角度は、前面フランジの上方側の傾斜壁７や、その両端が各々交わる上側と下側との二つのウエブ８、９の設計長さとの関係で決まる。このため、後面フランジ１１の傾斜角度はフレキシブルであり、略垂直とすることもできる。
【００５３】
なお、レインフォース５ｂは略矩形閉断面を有しているため、アウタパネル２ととの接合は、図１、２の場合のようなスポット溶接は、電極が配置しずらく、施工しにくい。このため、レーザー溶接などの手段により、アウタパネル２と対応する辺を、各々アウタパネル２側と接合する。
【００５４】
(サイドシルの変形特性：断面方向)
図６に、前記した側面衝突における新たなねじれ曲げ圧壊モードにおける、本発明サイドシルの断面変形特性の解析結果を示す。図６は側面衝突寸前の変位０ｍｍから、側面衝突後の変位３００ｍｍまでの、図１、２に示した本発明サイドシルの断面変形状態の変化を順次表したものである。比較のために、前記図５に示した従来のサイドシルの断面変形状態の同様の変化を図７に示す。
【００５５】
図６、７の６０ｍｍ変位時の図に各々示す通り、側面衝突位置が前記したサイドシル上部のＢピラー側では、サイドシル１ａに対して、Ｂピラー４の車内側への倒れ変形に伴う、矢印ａで示す、上方から下方への斜めの荷重である、サイドシル１ａを、左側からの側面衝突の場合には時計回りに回転させる、ねじりによる圧壊荷重が新たに負荷される。
【００５６】
この矢印ａで示す、前記上方から下方への斜めのねじりによる圧壊荷重の負荷によって、図７の従来のサイドシルでは、そのアウタパネル２の上部において、前面上側の屈曲部（角部）１２では、圧縮力が作用して、急速に角度が狭まり、上側の壁部２ｂと前面の頂部２ａとの変形が大きくなっている。これは、レインフォース３０における前面フランジ６や上側ウエブ８でも同様である。
【００５７】
また、この荷重の負荷は、同時に、サイドシルのアウタパネル２の下部においては、角部１３を押し広げる引張力ｃとなって働く。即ち、図７の従来のサイドシルでは、前面下側の屈曲部（角部）１３の角度が急速に拡がり、下側の壁部２ｃと前面の頂部２ａとの変形が大きくなる。これは、レインフォース３０における前面フランジ６や下側ウエブ９でも同様である。
【００５８】
更に、Ｂピラー４の車内側への倒れ変形に伴う、後述する図８〜１０で示す、矢印ｂの下方から上方への応力が新たに負荷される。
【００５９】
これらの同時負荷による、サイドシル１に対する、新たなねじれ曲げ圧壊モードによって、図７の従来のサイドシルでは、インナパネルも含めて、その断面方向に大きく圧壊していることが分かる。
【００６０】
これに比して、図６の本発明サイドシル１ａの断面方向の圧壊は、特に、サイドシル１ａの前面のアウタパネル２側において抑制されていることが分かる。これによって、本発明サイドシルの断面方向の耐側面衝突性が裏付けられる。
【００６１】
なお、図６、７の解析は、発明例図１、２および比較例図５の、各サイドシル１ａ、１ｂ、１への側面衝突を模擬した落錘衝突時に、サイドシルが、矢印ａ、ｂで示した、車体内側に向かって回転する回転モーメントを有する、と各々仮定した。そして、上記レインフォースを含めたサイドシル構造を、部材の各断面形状データからメッシュ化し、有限要素法解析用シェルモデル（ＦＥＭモデル）を形成した。このモデル化の際に、各サイドシル端部にねじり＋曲げモードが再現できる拘束条件を与え、ピラー４上端面には、図５での矢印ａで示す方向に速度を与えた。また、レインフォースを含めたサイドシルの材料特性を与えた。
【００６２】
(サイドシルの変形特性：長手方向)
図８、９に、前記した側面衝突における新たなねじれ曲げ圧壊モードにおける、前記図１、２に示した本発明サイドシル１ａ、１ｂの長手方向を含めた全体の変形特性の解析結果を斜視図で示す。図８、９は、側面衝突寸前の変位０ｍｍから、側面衝突後の変位３００ｍｍまでの、図１、２に示した本発明サイドシルの変形状態の変化を順次表したものである。比較のために、前記図５に示した従来のサイドシル１の長手方向を含めた全体の変形状態の同様の変化を図１０に斜視図で示す。
【００６３】
図８、９の１４０ｍｍ経過時の図に各々示す通り、側面衝突位置が前記したサイドシル上部のＢピラー側では、サイドシル１ａ、１ｂに対して、Ｂピラーの車内側への倒れ変形に伴い、Ｂピラーとの接合部では、更に、前記した矢印ｂの下方から上方への応力が新たに負荷される。この応力によって、サイドシル１ａ、１ｂには、Ｂピラーとの接合部に向かう、長手方向左右からの圧縮応力ｄが負荷される。
【００６４】
これと前記したａ〜ｃまでの荷重負荷の複合作用（前記側面衝突における新たなねじれ曲げ圧壊モード）による応力集中が、図８、９の各経時変化図における斜線部で示す通り、サイドシル１ａ、１ｂのＢピラーとの接合部になされている。これは、図１０の従来のサイドシル１でも同様である。
【００６５】
但し、その応力集中の程度は、図８、９の本発明サイドシル１ａ、１ｂでは、図１０の従来のサイドシル１に比して、広範囲に分散されており、変形してはいるが、局部的な座屈は抑制できていることが分かる。これに対して、図１０の従来のサイドシル１では、変形量が大きく、局部的に座屈していることが分かる。これによって、本発明サイドシルの長手方向の耐側面衝突性が裏付けられる。
【００６６】
(レインフォースの変形特性：長手方向)
図１１、１２、１３に、前記図８、９、１０の解析結果におけるレインフォースのみの変形状態の変化を斜視図で示す。図１１、１２、１３も、前記図８、９、１０と同様に、側面衝突寸前の変位０ｍｍから、側面衝突後の変位３００ｍｍまでの、サイドシルの長手方向を含めた全体の変形状態の変化を順次表したものである。
【００６７】
前記した図８、９、１０のサイドシル全体の解析結果と同様に、前記したａ〜ｅまでの荷重負荷の複合作用（前記側面衝突における新たなねじれ曲げ圧壊モード）による応力集中を、各経時変化図における斜線部で示す。
【００６８】
図１１、１２の本発明レインフォース５ａ、５ｂでは、前記した図８、９、１０のサイドシル全体の解析結果と同様に、図１３の従来のレインフォース３０に比して、広範囲に分散されており、変形してはいるが、局部的な座屈は抑制できていることが分かる。これに対して、図１０の従来のレインフォース３０では、変形量が大きく、局部的に座屈していることが分かる。これによって、本発明に係るレインフォース構造のサイドシルの耐側面衝突性向上に対する寄与が裏付けられる。
【００６９】
(レインフォースの設計条件)
レインフォース５は、前記した通り、サイドシル１（サイドシル１ａ、１ｂとも共通してサイドシル１と言う）のアウタパネル２側の内部に、Ｂピラー４との接合部を中心に、車体前後方向に亙って延在させる。この場合の、本発明サイドシルにおけるレインフォース５の好ましい設計条件について、以下に、具体的に説明する。
【００７０】
（レインフォースの材質）
前記図１〜４において、本発明サイドシルにおけるレインフォース５ａの材質は、後述するレインフォース５ｂともに（以下、共通して、単にレインフォース５と言う）高張力鋼板を使用したものである。これに対して、普通鋼板（通常は、これらのＧＡなどの亜鉛めっき鋼板）、アルミニウム合金板などをプレス成形、あるいはアルミニウム合金押出形材を使用しても良いが、高張力鋼板に比べれば、板厚を厚くする必要があり、軽量化効果が出ない可能性がある。この点、レインフォース５の板厚を薄くして、サイドシルを軽量化するためには、レインフォース５に５９０ＭＰａ以上の引張強度を有する高張力鋼板を用いることが好ましい。
【００７１】
（レインフォースの大きさ、形状、長さ）
レインフォース５の全体的な大きさ、形状は、接合するアウタパネル２の断面（内部）形状によって規定される。また、レインフォース５の長さは、必ずしも、サイドシル１の車体前後方向の長さ全般に亙る必要は無い（サイドシルの車体前後方向の長さと同じくする必要は無い）。より具体的に、前記した側面衝突に対しては、レインフォース５の長さは、Ｂピラーとの接合部を、その長さの略中心として、後述する図８〜１３に示す、新たなねじれ曲げ圧壊モードの負荷応力の及ぶ範囲に対して、十分な長さだけ設ければ良い。但し、前記したオフセット衝突に対しては、レインフォース５の長さは長いほど好ましく、サイドシル１の車体前後方向の長さ全般に亙ることが好ましい。ただ、レインフォース５の長さが長いほど重量が増加する。この点、側面衝突とオフセット衝突との両方の衝突に対するとともに、重量増加を抑制するための目安としては、レインフォース５長手方向のＢピラーとの接合範囲の長さＬに対してＬ〜５Ｌの範囲だけ設ければ良い。
【００７２】
レインフォース５の長さが１／３Ｌ未満では、負荷応力の及ぶ範囲に対して短かすぎて、本発明構成となっていても、レインフォースの役割を果たせない可能性がある。レインフォース５の長さが２／３Ｌを越えた場合には、側面衝突に対する補強効果の増加の割りには、重量増加の割合の方が著しくなる。
【００７３】
レインフォース５の板厚は、前記した側面衝突やオフセット衝突における、新たな圧壊モードの負荷応力に対して、サイドシル１の前記アウタパネル２の板厚ｔとの関係で決定される。この点、０．５ｔ〜２．３ｔの範囲とすることが好ましい。レインフォース５の板厚が０．５ｔ未満では、前記した側面衝突やオフセット衝突における、新たな圧壊モードの負荷応力に対して、補強効果が小さくなり過ぎ、重量を増加してまで、レインフォース５を設ける意味が無くなる。一方、レインフォース５の板厚が２．３ｔを越えた場合、レインフォース５による重量増加が著しくなり過ぎる。
【００７４】
なお、レインフォース５を構成する前面フランジ６、７と、二つの上下ウエブ８、９、あるいは前面フランジにおける下方側の縦壁６と、上方側の傾斜壁７とは、各々必ずしも同じ板厚とせずとも、差を設けても良い。即ち、レインフォース５の側面衝突に対する前面側である前面フランジ６、７を、ウエブ８、９よりも厚肉とする、前面フランジにおける下方側の縦壁６を、上方側の傾斜壁７よりも厚肉としても良い。
【００７５】
レインフォース５の前面フランジにおける下方側の縦壁６と、上方側の傾斜壁７との設計も、前記した側面衝突やオフセット衝突における、新たな圧壊モードの負荷応力に対して、サイドシル１の前記アウタパネル２の板厚ｔとの関係で決定される。この点、前面フランジの板厚が０．５ｔ〜２．３ｔの範囲の場合には、図１に示す、前面フランジの高さ（車体上下方向の長さ、図１で言う上下方向の長さ）Ｈに対する下方側の縦壁６の高さＨ１を、１／３〜２／３Ｈの範囲とすることが好ましい。
【００７６】
このＨ１が１／３Ｈ未満では、側面衝突の場合における、前記図６の矢印ａの荷重負荷に伴う矢印ｂやｃの応力、あるいは前記図８、９の矢印ｄの応力に対して、アウタパネル２の下部（屈曲部、角部１３）に対する補強効果が小さくなる可能性がある。
【００７７】
一方、Ｈ１が２／３Ｈを越えた場合、上方側の傾斜壁７の長さが不足し、前記図６の矢印ａの荷重負荷や矢印ｂの応力に対するアウタパネル２の上部（屈曲部、角部１２）に対する、突っ張り補強効果が小さくなる可能性がある。
【００７８】
上方側の傾斜壁７の傾斜設計も、前記した側面衝突やオフセット衝突における、新たな圧壊モードの負荷応力に対して、サイドシル１の前記アウタパネル２の板厚ｔとの関係で決定される。この点、前面フランジの板厚が０．５ｔ〜２．３ｔの範囲の場合には、図１に示す、レインフォース５の幅（車体幅方向の長さ、図１で言う左右方向の長さであって、ウエブ９の長さ）Ｗに対する、傾斜壁７の幅Ｗ１（傾斜壁７の車体幅方向で水平方向の長さ、図１で言う左右方向の長さ）を、１／４Ｗ〜Ｗの範囲とすることが好ましい。
【００７９】
このＷ１が１／４Ｗ未満では、従来の傾斜していない縦壁（図５の前面フランジ２ａ）と同じとなり、側面衝突の場合における、前記図６の矢印ａの荷重負荷や矢印ｂの応力に対するアウタパネル２の上部（屈曲部、角部１２）に対する突っ張り補強効果が小さくなる可能性がある。
【００８０】
一方、Ｗ１がＷを越えた場合、側面衝突の場合における、前記図６の矢印ａの荷重負荷や矢印ｂの応力に対する効果発揮が遅れ、この時間的な遅れが、却って、上記突っ張り補強効果を小さくする可能性がある。
【００８１】
（サイドシルの衝突モード）
サイドシルの衝突モードとして、前記図８、９、１０のサイドシル全体の解析結果から、耐側面衝突モードにおける、本発明サイドシル例と比較サイドシル例との重量差（但し、図５の形状で表１の比較例６との重量差）と最大荷重との関係を図１４に示す。また、耐オフセット衝突モードにおける、重量差（但し、図５の形状で表１の比較例６との重量差）と最大荷重との関係を図１５に示す。
【００８２】
前提となる、これら本発明サイドシル例と比較サイドシル例との設計条件を表１に示す。レインフォースの各部の板厚は全て同じとした。
【００８３】
【表１】
2007191008.tif 000003
【００８４】
図１４、１５から分かる通り、発明例１〜５は、比較例６に比して、重量が重くならずに、側面衝突における最大荷重と、オフセット衝突における最大荷重とが高い。したがって、サイドシルの重量増加につながらず、耐側面衝突性と耐オフセット衝突性とを兼備したサイドシルであることが分かる。
【００８５】
これに対して、ハイテン化および板厚減による軽量化した比較例７は、比較例６に比して、重量は軽くなっているものの、側面衝突における最大荷重があまり高くならない。また、アウタパネルの板厚をより厚くした比較例８は、側面衝突やオフセット衝突における最大荷重の増加の割りには、重量が重くなり過ぎている。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明によれば、サイドシルの重量増加につながらず、耐側面衝突性と耐オフセット衝突性とを兼備したサイドシルを提供できる。このため、自動車サイドシルに適用されて、自動車（車体）の軽量化と、乗員保護などの安全性の向上との両立に寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明サイドシルの一態様を示す断面図である。
【図２】図１のサイドシルの斜視図である。
【図３】本発明サイドシルの別の態様を示す断面図である。
【図４】図３のサイドシルの斜視図である。
【図５】従来のサイドシルの態様を示す断面図である。
【図６】図１の本発明サイドシルの断面変形を経時的に示す断面図である。
【図７】図５の従来のサイドシルの断面変形を経時的に示す断面図である。
【図８】図１の本発明サイドシル全体の変形を経時的に示す斜視図である。
【図９】図３の本発明サイドシル全体の変形を経時的に示す斜視図である。
【図１０】図５の従来のサイドシル全体の変形を経時的に示す斜視図である。
【図１１】図１のレインフォース全体の断面変形を経時的に示す斜視図である。
【図１２】図３のレインフォース全体の断面変形を経時的に示す斜視図である。
【図１３】図５のレインフォース全体の断面変形を経時的に示す斜視図である。
【図１４】種々のサイドシルの耐側面衝突モードを示す説明図である。
【図１５】種々のサイドシルの耐オフセット衝突モードを示す説明図である。
【符号の説明】
【００８８】
1:サイドシル、2:アウタパネル、3:インナパネル、4:Ｂピラー、
5:レインフォース、6:縦壁、7:傾斜壁、8 、9:ウエブ、10、12、13: 角部、
11: 後面フランジ、30: レインフォース、
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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