JP7670869B2

JP7670869B2 - 車両用サイドシル

Info

Publication number: JP7670869B2
Application number: JP2023579238A
Authority: JP
Inventors: ギュ－ミンイ、
Original assignee: ポスコカンパニーリミテッド
Priority date: 2021-06-28
Filing date: 2022-06-22
Publication date: 2025-04-30
Anticipated expiration: 2042-06-22
Also published as: EP4365065A4; EP4365065A1; JP2024524258A; WO2023277441A1; KR20230001131A; CN117580752A; US20240326916A1

Description

本発明は、車両用サイドシルに関する。

車両用サイドシルは、側面衝突時に衝突エネルギーを吸収して乗客を保護する役割を果たす。

電気車などの環境にやさしい車両に適用されるサイドシルは、乗客だけでなく床面に位置するバッテリも保護する役割を果たす。バッテリは、車両の他の構成要素に比べて相対的にその体積が大きいため、バッテリを装着した車両の側面空間は内燃機関が装着された車両に比べて相対的に狭い。

したがって、環境にやさしい車両に適用されるサイドシルは、狭い空間内で最大限の衝突エネルギーを吸収できなければならず、環境にやさしい車両のエネルギー効率を向上させるためには最小限の重量を有する必要がある。

このために環境にやさしい車両のサイドシルには、アルミニウム押出素材が適用されてきたが、衝突エネルギー吸収能力の向上及び軽量化の達成は引き続き要求されている実情である。

韓国公開実用新案第２０－１９９８－００４３１４３号公報（１９９８．０９．２５）

本発明は、サイドシルの衝突エネルギー吸収効率の向上及び軽量化の達成を一つの目的とする。

本発明は、サイドシルの剛性を増大させ、製造原価を節減することを一つの目的とする。

本発明の一実施例による車両用サイドシルは、中空部を備えるように形成されたサイドシルフレームと、上記中空部に配置され、上記サイドシルフレームに接合された第１強化フレーム及び上記中空部に配置され、上記第１強化フレーム及び上記サイドシルフレームに接合された第２強化フレームを含み、上記第１強化フレーム及び上記第２強化フレームは、上記サイドシルフレームの厚さ方向の断面において上記中空部に閉断面を形成するように、上記中空部に配置されることができる。

また、上記サイドシルフレーム、上記第１強化フレーム及び上記第２強化フレームの少なくともいずれか一つは鋼材からなることができる。

また、上記第１強化フレーム及び上記第２強化フレームは、上記サイドシルフレームの長さ方向への断面形状が凹凸部を含むことができる。

また、上記第１強化フレーム及び上記第２強化フレームは、上記中空部で重なることができる。

また、上記凹凸部は、上記サイドシルフレームの長さ方向に突出部と凹部が連続して形成されることができる。

また、上記第１強化フレームの上記突出部は、上記第２強化フレームの上記突出部に重なり、上記第１強化フレームの上記凹部は、上記第２強化フレームの上記凹部に重なることができる。

また、上記サイドシルフレームは、上記第１強化フレームが接合された第１サイドシルフレーム及び上記第１サイドシルフレームと接合され、その内面に上記第２強化フレームが接合された第２サイドシルフレーム；を含むことができる。

また、上記第１強化フレームの厚さ方向の断面の形状は、両端部が折り曲げられて形成され、上記第１サイドシルフレームの内面に接合された複数の第１下部フランジ部と、複数の上記第１下部フランジ部にそれぞれつながり、上記第２強化フレームの方向に延びる複数の第１延長部及び複数の上記第１延長部につながる第１上部フランジ部を含むことができる。

また、上記第２強化フレームの厚さ方向の断面の形状は、上記第１延長部に接合され、上記第２サイドシルフレームの方向に延びる複数の第２延長部及び上記第２延長部につながり、上記第２サイドシルフレームの内面に接合された第２上部フランジ部を含むことができる。

また、上記第２上部フランジ部は平面であることができる。

また、上記第２強化フレームの厚さ方向の断面の形状は、上記第２延長部に段差が生じることができる。

また、上記第２強化フレームの厚さ方向の断面における複数の上記第２延長部間の幅は、一側の上記第２延長部の端部から他側の上記第２延長部の端部までの幅が最も広いことができる。

また、上記第２延長部の端部は上記第１延長部上に存在することができる。

また、上記第１下部フランジ部は上記第１サイドシルフレームに溶接接合され、上記第２延長部は上記第１延長部に溶接接合され、上記第２上部フランジ部は上記第２サイドシルフレームに接着剤により接合されることができる。

本発明によると、サイドシルの衝突エネルギー吸収効率を向上させることができ、サイドシルを軽量化することができる。

本発明によると、サイドシルの剛性を増大させることができ、製造原価を節減することができる。

本発明の一実施例による車両用サイドシルの斜視図である。図１の正断面図である。図１のＡ－Ａ’線に沿った図面である。図１のＢ－Ｂ’線に沿った図面である。本発明の一実施例による車両用サイドシルの斜視図である。図５のＣ－Ｃ’線に沿った図面である。本発明の一実施例による第１強化フレームの断面図である。本発明の一実施例による第２強化フレームの断面図である。本発明の一実施例による車両用サイドシルの変形解析結果である。本発明の一実施例による車両用サイドシルの変形解析結果である。従来の車両用サイドシルの断面図である。図１の車両用サイドシルと図１１の車両用サイドシルの荷重－変位線図である。

本発明の実施例に関する説明の理解を助けるために、添付の図面に同一の符号を付した要素は同一の要素であり、各実施例において同一の作用をする構成要素のうち、関連する構成要素は同一又は延長線上の数字で表記した。

なお、本発明の要旨を明確にするために、従来の技術によってよく知られた要素と技術に対する説明は省略し、以下では、添付図面を参考にして本発明に関して詳細に説明する。

但し、本発明の思想は提示される実施例に制限されるものではなく、当業者によって特定の構成要素が追加、変更、削除された他の形態でも提案されることができるが、これも本発明と同じ思想の範囲内に含まれる。

以下、添付図面に示されたＸ軸はサイドシルの幅方向であり、Ｙ軸はサイドシルの長さ方向であり、Ｚ軸はサイドシルの高さ方向である。

図１に示したように、本発明の一実施例による車両用サイドシル１００は、中空部１１１を備えるサイドシルフレーム１１０、中空部に位置する第１強化フレーム１２０及び上記中空部１１１に位置する第２強化フレーム１３０を含むことができる。

上記第１強化フレーム１２０は、上記サイドシルフレーム１１０に接合されて上記中空部１１１で固定されることができる。

上記第２強化フレーム１３０は、上記第１強化フレーム１２０及び上記サイドシルフレーム１１０に接合されて上記中空部１１１で固定されることができる。

上記第１強化フレーム１２０及び上記第２強化フレーム１３０は、上記サイドシルフレームの厚さ方向の断面において上記中空部１１１に閉断面を形成することができる。

図２に示したように、上記サイドシルフレーム１１０は、上記第１強化フレーム１２０が接合された第１サイドシルフレーム１１２及び上記第１サイドシルフレーム１１２と接合部を形成するように上記第１サイドシルフレーム１１２に接合された第２サイドシルフレーム１１３を含むことができる。

本発明の一実施例によると、上記第１サイドシルフレーム１１２、上記第２サイドシルフレーム１１３、上記第１強化フレーム１２０、及び上記第２強化フレーム１３０の少なくともいずれか一つは、鋼材からなることができる。これによると、車両用サイドシルの機械的強度が向上することができる。

上記第２サイドシルフレーム１１３の内面には、上記第２強化フレーム１３０が接合されることができる。

上記第１強化フレーム１２０及び上記第２強化フレーム１３０は、Ｘ軸に平行になるようにそれぞれ上記第１サイドシルフレーム１１２及び上記第２サイドシルフレーム１１３に接合されることができる。

上記第１強化フレーム１２０の外面には、上記第２強化フレーム１３０の内面が接合されることができる。これにより、上記第１強化フレーム１２０及び上記第２強化フレーム１３０は、上記中空部内で重なることができる。

上記のような接合によって、上記中空部は閉断面になることができる。これにより、Ｘ軸方向に衝撃が加えられるとき、衝突エネルギーを吸収する能力が向上することができる。

また、これによると、同一重量のアルミニウムからなる第１サイドシルフレーム１１２、第２サイドシルフレーム１１３、第１強化フレーム１２０及び第２強化フレーム１３０よりも衝突エネルギー吸収能力がさらに向上することができる。

したがって、アルミニウムからなる車両用サイドシルに比べて、全体自動車の荷重が増加することを防止しながら、アルミニウムからなる車両用サイドシルよりも衝突エネルギー吸収能力が向上した車両用サイドシルを実現することができる。

本発明の一実施例において、上記第１強化フレーム１２０及び上記第２強化フレーム１３０は、引張強度９８０ＭＰａ級以上の超高強度鋼を含む材質からなることができる。

本発明の一実施例において、上記第１強化フレーム１２０及び上記第２強化フレーム１３０は、１１８０ＴＲＩＰ鋼を含む材質からなることができる。

本発明の一実施例において、上記第１サイドシルフレーム１１２及び上記第２サイドシルフレーム１１３は、１４７０ＭＡＲＴ鋼を含む材質からなることができる。

但し、これは必ずしも本発明によって限定されるものではなく、鋼材の範囲内で適宜変更して適用できる事項である。

上記第１サイドシルフレーム１１２、上記第２サイドシルフレーム１１３、上記第１強化フレーム１２０、及び上記第２強化フレーム１３０の少なくともいずれか一つは、鋼板をフォームフォーミング又はクラッシュフォーミングして成形することができる。これは、金型費用などの節減による製造原価の節減に寄与することができる。

上記第１サイドシルフレーム１１２、上記第２サイドシルフレーム１１３、上記第１強化フレーム１２０、及び上記第２強化フレーム１３０を図２のように配置して相互結合すると、Ｘ軸に平行な方向への閉断面の形成を容易にすることができる。したがって、車両用サイドシルの組立性及び生産効率性が向上することができる。

また、車両用サイドシルの断面を図２に示したように構成することによって、車両用サイドシルが側面、すなわちＸ軸方向に衝撃を受けるとき、車両用サイドシルがＺ軸方向に均一に変形するようにすることができる。

また、これによると、第１強化フレーム１２０及び第２強化フレーム１３０がＺ軸方向に不均一に傾いた変形挙動を示すことを防止することができ、Ｘ軸方向に正常圧縮変形するようにすることができる。

上記のように、車両用サイドシルを鋼材で形成すると、その衝突エネルギー吸収能力は、同一重量のアルミニウムからなる車両用サイドシルの衝突エネルギー吸収能力と少なくとも同一またはそれを超過することができる。したがって、サイドシルをアルミニウムで生産したときに比べて、サイドシルを軽量化しながらも衝突エネルギー吸収効率を同等以上に向上させることができる。

図３に示したように、本発明の一実施例による第１強化フレーム１２０は、Ｙ軸方向への断面形状が凹凸部１４０を含むように備えられることができる。

また、図４に示したように、本発明の一実施例による第２強化フレーム１３０もＹ軸方向への断面形状が凹凸部１４０を含むように備えられることができる。

上記凹凸部１４０は、Ｙ軸方向に突出部１４１と凹部１４２が連続することによって形成されることができる。上記突出部１４１と上記凹部１４２は、Ｙ軸方向に一定区間連続して備えられることができる。

上記第１強化フレーム（図３の１２０）と上記第２強化フレーム（図４の１３０）の上記凹凸部１４０によると、上記第１強化フレーム１２０及び上記第２強化フレーム１３０の重量を増加させることなく、剛性を増大させることができる。

上記突出部１４１と上記凹部１４２のＹ軸方向への長さ及びＺ軸方向への長さは、本発明によって必ずしも限定されるものではなく、第１強化フレーム１２０及び第２強化フレーム１３０に適用された鋼材の種類及び厚さのうち、少なくともいずれか一つの要素を考慮して決定されることができ、車両用サイドシルとして要求される仕様によって決定されることができる事項である。

図５に示したように、第１強化フレーム１２０と第２強化フレーム１３０は、中空部内で重なることができる。上記第１強化フレーム１２０と上記第２強化フレーム１３０が重なる領域は、重なり部１５０になることができる。上記重なり部１５０は、Ｙ軸方向に連続されることができる。

上記重なり部１５０によると、中空部１１１内で第１強化フレーム１２０と第２強化フレーム１３０の組み立てのための別途の結合部材が不要となり、設計自由度を向上させることができる。

また、別途の結合部材を必要としないため、車両用サイドシルの軽量化に寄与することができるようになる。

図６に示したように、本発明の一実施例において、第１強化フレーム１２０に形成された第１突出部１４１ａは、第２強化フレーム１３０に形成された第２突出部１４１ｂに重なり、上記第１強化フレーム１２０に形成された第１凹部１４２ａは、上記第２強化フレーム１３０に形成された第２凹部１４２ｂに重なることができる。

一方、図７には、本発明の一実施例による第１強化フレーム１２０が示されている。上記第１強化フレーム１２０は、単一鋼板を曲げ成形して形成されることができる。単一鋼板を曲げ成形することによって、第１強化フレーム１２０の機械的強度をさらに向上させることができる。

上記第１強化フレーム１２０の厚さ方向の断面の形状は、両端部１２１が折り曲げられて形成され、第１サイドシルフレーム（図５の１１２）の内面に接合された複数の第１下部フランジ部１２２、複数の上記第１下部フランジ部１２２にそれぞれつながり、第２強化フレーム（図５の１３０）の方向に延びる複数の第１延長部１２３及び複数の上記第１延長部１２３につながる第１上部フランジ部１２４を含むことができる。

上記第１延長部１２３と上記第１下部フランジ部１２２は、相互交差して配置されるように上記第１強化フレーム１２０を曲げ成形することができる。

上記第１下部フランジ部１２２は、上記第１サイドシルフレーム（図５の１１２）の内面に溶接によって接合されることができる。

図８には、本発明の一実施例による第２強化フレーム１３０が示されている。上記第２強化フレーム１３０は、単一鋼板を曲げ成形して形成されることができる。単一鋼板を曲げ成形することによって、第２強化フレーム１３０の機械的強度をさらに向上させることができる。

上記第２強化フレーム１３０は、厚さ方向の断面の形状が両端部１３１がＺ軸方向に互いに向かい合う形態を有するように成形されることができる。また、上記第２サイドシルフレーム（図５の１１３）の方向に延びる複数の第２延長部１３２を有し、複数の上記第２延長部１３２につながり、上記第２サイドシルフレーム（図５の１１３）の内面に接合された第２上部フランジ部１３３を含むことができる。

本発明の一実施例において、上記第２上部フランジ部１３３は平面であることができる。これによると第２上部フランジ部１３３に第２サイドシルフレーム（図５の１１３）との接着のための接着剤などが塗布されるとき、上記第２上部フランジ部１３３の接着力を向上させることができ、接着及び組み立て作業の利便性を向上させることができる。

上記第２延長部１３２は、上記第１延長部（図７の１２３）に接合されることができる。そして、上記第２強化フレーム１３０の端部１３１は、上記第１延長部（図７の１２３）上に存在することができる。

本発明の一実施例において、上記第２延長部１３２は、上記第１延長部（図７の１２３）に溶接によって接合されることができる。

また、本発明の一実施例において、上記第２延長部１３２は、Ｘ軸方向に段差を生じるように備えられることができる。また、複数の上記第２延長部１３２間の幅は、一側の端部から他側の端部までの幅Ｄが最も広く備えられることができる。これによると第２強化フレーム１３０を第１強化フレーム１２０により容易に重ねることができ、組み立ての利便性を向上させることができる。

図９には、本発明の一実施例による車両用サイドシルの衝突試験における衝突初期の変形解析結果が示されている。衝撃は、第１サイドシルフレーム１１２から第２サイドシルフレーム１１３の方向に加えられる。

図９を参照すると、衝突初期において、第１サイドシルフレーム１１２及び第２サイドシルフレーム１１３がＸ軸方向に圧縮されながらＺ軸方向に引張して変形され、第１強化フレーム１２０及び第２強化フレーム１３０もＸ軸方向に圧縮されることが分かる。

このとき、上記第１強化フレーム１２０及び上記第２強化フレーム１３０は、変形がいずれか一方に偏らず、変形がＺ軸方向に均一に分布することが分かる。

図１０には、衝突後期の変形解析結果が示されている。第１サイドシルフレーム１１２及び第２サイドシルフレーム１１３がＸ軸方向にさらに圧縮されながら、Ｚ軸方向にさらに引張して変形されたことを確認することができる。

このとき、上記第１強化フレーム１２０及び上記第２強化フレーム１３０の変形は、依然としてＺ軸方向に均一に分布していることが分かる。

図１１には、従来の車両用サイドシル１０の断面が示されている。従来の車両用サイドシルは、複数のサイドシルフレーム１１、１２及び上記サイドシルフレーム１１、１２の内部に備えられた補強部材１３、１４、１５を含むことができる。

このような形態の従来の車両用サイドシル１０と本発明の一実施例による車両用サイドシル（図１の１００）の荷重－変位線図が図１２に示されている。図１２において、図１に示された車両用サイドシル（図１の１００）の荷重－変位値を第１値Ｌ１で示しており、図１１に示された車両用サイドシル（図１１の１０）の荷重－変位値を第２値Ｌ２で示した。

第１値Ｌ１と第２値Ｌ２を参照すると、図１に示された車両用サイドシル（図１の１００）が図１１に示された車両用サイドシル（図１１の１０）に比べて同一荷重での変位が比較的小さいことが分かる。

また、第２値Ｌ２の場合、衝突後期に該当する変位６０ｍｍ以上で衝撃吸収能力が急激に低下する。

図１１に示された従来の車両用サイドシル１０の場合、第１補強部材１４と第２補強部材１３が接合形成されている。したがって、衝突が発生する場合、第２補強部材１３が変形されるにつれて、第１補強部材１４が独立して安定した圧壊挙動を形成せず、一緒に変形される。このような理由で、第２値Ｌ２の場合、衝突後期に該当する変位６０ｍｍ以上では衝撃吸収能力が急激に低下する。

一方、第１値Ｌ１の場合、衝突後期でも安定して衝撃を吸収することが分かる。

図１に示された車両用サイドシル１００の場合、図９及び図１０に示したように、衝突が発生する場合、第１強化フレーム１２０の変形特性が安定した圧壊挙動を示すため、衝突後期に該当する変位６０ｍｍ以上でも衝撃吸収能力がある程度安定して維持されることが分かる。

以上で説明した事項は、本発明の一実施例について説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。

１１０サイドシルフレーム１１１中空部
１１２第１サイドシルフレーム１１３第２サイドシルフレーム
１２０第１強化フレーム１２２第１下部フランジ部
１２３第１延長部１２４第１上部フランジ部
１３０第２強化フレーム１３２第２延長部
１３３第２上部フランジ部１４０凹凸部
１４１突出部１４２凹部
１５０重なり部

Claims

中空部を備えるように形成されたサイドシルフレーム；
前記中空部に配置され、前記サイドシルフレームに接合された第１強化フレーム；及び
前記中空部に配置され、前記第１強化フレーム及び前記サイドシルフレームに接合された第２強化フレーム；を含み、
前記第１強化フレーム及び前記第２強化フレームは、
前記サイドシルフレームの厚さ方向の断面において前記中空部に閉断面を形成するように前記中空部に配置され、
前記サイドシルフレームは、
前記第１強化フレームが接合された第１サイドシルフレーム；及び
前記第１サイドシルフレームと接合され、その内面に前記第２強化フレームが接合された第２サイドシルフレーム；を含み、
前記第１強化フレームの厚さ方向の断面の形状は、
両端部が折り曲げられて形成され、前記第１サイドシルフレームの内面に接合された複数の第１下部フランジ部；
複数の前記第１下部フランジ部にそれぞれつながり、前記第２強化フレームの方向に延びる複数の第１延長部；及び
複数の前記第１延長部につながる第１上部フランジ部；を含み、
前記第２強化フレームの厚さ方向の断面の形状は、
前記第１延長部に接合され、前記第２サイドシルフレームの方向に延びる複数の第２延長部；及び
前記第２延長部につながり、前記第２サイドシルフレームの内面に接合された第２上部フランジ部；を含み、
前記第２延長部の端部は、前記第１延長部上に存在する、車両用サイドシル。
前記サイドシルフレーム、前記第１強化フレーム及び前記第２強化フレームの少なくともいずれか一つは鋼材からなる、請求項１に記載の車両用サイドシル。
前記第１強化フレーム及び前記第２強化フレームは、
前記サイドシルフレームの長さ方向への断面形状が凹凸部を含む、請求項２に記載の車両用サイドシル。
前記第１強化フレーム及び前記第２強化フレームは、前記中空部で重なる、請求項３に記載の車両用サイドシル。
前記凹凸部は、
前記サイドシルフレームの長さ方向に突出部と凹部が連続して形成された、請求項４に記載の車両用サイドシル。
前記第１強化フレームの前記突出部は、前記第２強化フレームの前記突出部に重なり、前記第１強化フレームの前記凹部は、前記第２強化フレームの前記凹部に重なる、請求項５に記載の車両用サイドシル。
前記第２上部フランジ部は、
平面である、請求項１に記載の車両用サイドシル。
前記第２強化フレームの厚さ方向の断面の形状は、
前記第２延長部に段差が生じている、請求項１に記載の車両用サイドシル。
前記第２強化フレームの厚さ方向の断面における複数の前記第２延長部間の幅は、
一側の前記第２延長部の端部から他側の前記第２延長部の端部までの幅が最も広い、請求項８に記載の車両用サイドシル。
前記第１下部フランジ部は前記第１サイドシルフレームに溶接接合され、
前記第２延長部は、前記第１延長部に溶接接合され、
前記第２上部フランジ部は、前記第２サイドシルフレームに接着剤により接合される、請求項１に記載の車両用サイドシル。