(57)【要約】【課題】パネル部材の各々の荷重に対する性能を充分に使うことができる車両用構造体を得る。【解決手段】車両前側からの荷重によってロッカ１０に曲げモーメントが作用した際に両ロッカパネル１２Ｌ、Ｒの曲げモーメントがピークに達する両ロッカパネル１２Ｌ、Ｒの曲げ角度が同じ大きさになるように各ロッカパネル１２Ｌ、Ｒの板厚及び引張強度を設定する。【選択図】図１
2020111088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパネル部材によって閉じ断面形状に形成されると共に、断面が崩壊する過程で前記複数のパネル部材の各々に作用する荷重又はモーメントがピークに達する際の前記複数のパネル部材の各々の変形量が同じ大きさになるように設定された車両用構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のパネル部材によって閉じ断面形状に形成される車両用構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、高張力鋼板によって形成された断面ハット形状のハット型部材の開口側を平板状のクロージングプレートによって閉止することで閉じ断面形状とした車両用構造体が開示されている。この車両用構造体では、ハット型部材のウェブ部に中リブを設けることで曲げに対する剛性等が確保されている。このような車両構造体の断面が崩壊する際の曲げモーメント（又は曲げ荷重）がハット型部材やクロージングプレート等の車両用構造体を構成する複数のパネル部材の各々の断面が崩壊する際の曲げモーメント（又は曲げ荷重）等の和よりも低くなることがあり、複数のパネル部材の各々の荷重に対する性能を充分に使えないことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０１７０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記事実を考慮して、パネル部材の各々の荷重に対する性能を充分に使うことができる車両用構造体を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の車両用構造体は、複数のパネル部材によって閉じ断面形状に形成されると共に、断面が崩壊する過程で前記複数のパネル部材の各々に作用する荷重又はモーメントがピークに達する際の前記複数のパネル部材の各々の変形量が同じ大きさになるように設定されている。
【０００６】
請求項１に記載の車両用構造体は、複数のパネル部材によって閉じ断面形状にされる。ここで、車両用構造体の断面が崩壊する過程で複数のパネル部材の各々に作用される荷重又はモーメントがピークに達する際の複数のパネル部材の各々の変形量は、同じ大きさになるように設定される。このため、複数のパネル部材の各々に作用される荷重のピーク値を重畳させた（足し合わせた）荷重が車両用構造体に付与されるまで、車両用構造体の断面の崩壊が抑制される。
【発明の効果】
【０００７】
以上、説明したように、請求項１に記載の車両用構造体では、複数のパネル部材の各々に作用される荷重のピーク値を重畳させた荷重が車両用構造体に付与されるまで、車両用構造体の断面の崩壊が抑制される。このため、複数のパネル部材の各々の荷重に対する性能を有効に活用できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施の形態に車両用構造体としてのロッカを車両後側から見た背面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に車両用構造体としてのロッカを車両後右側から見た斜視図である。
【図３】ロッカ及び各ロッカパネルの曲げ角度と曲げモーメントとの関係を概略的に示すグラフで、（Ａ）は、各ロッカパネルの曲げモーメントが最大となる曲げ角度が右側ロッカパネルと左側ロッカパネルとで乖離している場合を示し、（Ｂ）は、各ロッカパネルの曲げモーメントが最大となる曲げ角度が両ロッカパネルで略一致している場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本発明の実施の形態を図１から図３の各図に基づいて説明する。なお、各図において矢印ＦＲは、本実施の形態に係る車両用構造体としてのロッカ１０が適用された車両の前側（車両前側）を示し、矢印ＬＨは、車幅方向左側を示し、矢印ＵＰは、車両上側を示す。
【００１０】
＜本実施の形態の構成＞
図１及び図２に示されるように、ロッカ１０は、パネル部材としての右側ロッカパネル１２Ｒとパネル部材としての左側ロッカパネル１２Ｌとを備えている。なお、右側ロッカパネル１２Ｒ及び左側ロッカパネル１２Ｌのうち、相対的に車幅方向内側に配置される方は、ロッカパネルインナと称されることもあり、相対的に車幅方向外側に配置される方は、ロッカパネルアウタと称されることもある。
【００１１】
右側ロッカパネル１２Ｒは、縦壁部１４Ｒを備えている。縦壁部１４Ｒは、略平板状とされており、縦壁部１４Ｒの長手方向は、概ね、車両前後方向とされ、縦壁部１４Ｒの厚さ方向は、概ね、車幅方向とされている。縦壁部１４Ｒの車両上側の端部からは、上壁部１６Ｒが車幅方向左側へ向けて延びている。
【００１２】
上壁部１６Ｒは、略平板状とされており、上壁部１６Ｒの長手方向は、概ね、車両前後方向とされ、上壁部１６Ｒの厚さ方向は、概ね、車両上下方向とされている。上壁部１６Ｒの車幅方向左側の端部からは、上側フランジ部１８Ｒが車両上側へ向けて延びている。上側フランジ部１８Ｒは、略平板状とされており、上側フランジ部１８Ｒの長手方向は、概ね、車両前後方向とされ、上側フランジ部１８Ｒの厚さ方向は、概ね、車幅方向とされている。
【００１３】
一方、縦壁部１４Ｒの車両下側の端部からは、下壁部２０Ｒが車幅方向左側へ向けて延びている。下壁部２０Ｒは、略平板状とされており、下壁部２０Ｒの長手方向は、概ね、車両前後方向とされ、下壁部２０Ｒの厚さ方向は、概ね、車両上下方向とされている。
【００１４】
下壁部２０Ｒの車幅方向左側の端部からは、下側フランジ部２２Ｒが車両下側へ向けて延びている。下側フランジ部２２Ｒは、略平板状とされており、下側フランジ部２２Ｒの長手方向は、概ね、車両前後方向とされ、下側フランジ部２２Ｒの厚さ方向は、概ね、車幅方向とされている。
【００１５】
これに対して、左側ロッカパネル１２Ｌは、基本的に、右側ロッカパネル１２Ｒを車幅方向に左右反転させた構造となっている。このため、左側ロッカパネル１２Ｌの構成については、右側ロッカパネル１２Ｒの構成の符号の「Ｒ」を「Ｌ」に置き換えることで詳細な説明を省略する。
【００１６】
以上の構成の右側ロッカパネル１２Ｒ及び左側ロッカパネル１２Ｌの各々は、鋼板（例えば、引張強度が４９０ＭＰａ以上の高張力鋼板等を含む）をプレス成形することによって形成されている。但し、左側ロッカパネル１２Ｌを形成するための鋼板（例えば、引張強度が４９０ＭＰａ以上の高張力鋼板等を含む）の板厚や機械特性（例えば、引張強度等）は、右側ロッカパネル１２Ｒを形成するための鋼板とは異なっている。
【００１７】
右側ロッカパネル１２Ｒの上側フランジ部１８Ｒの車幅方向左側の面と、左側ロッカパネル１２Ｌの上側フランジ部１８Ｌの車幅方向右側の面とは、車幅方向に対向されて互いに当接されている。さらに、上側フランジ部１８Ｒと上側フランジ部１８Ｌとは、例えば、スポット溶接等によって上側フランジ部１８Ｒ、Ｌの長手方向に断続的に溶接されて一体にされている。
【００１８】
これに対して、右側ロッカパネル１２Ｒの下側フランジ部２２Ｒの車幅方向左側の面と、左側ロッカパネル１２Ｌの下側フランジ部２２Ｌの車幅方向右側の面とは、車幅方向に対向されて互いに当接されている。さらに、下側フランジ部２２Ｒと下側フランジ部２２Ｌとは、例えば、スポット溶接等によって下側フランジ部２２Ｒ、Ｌの長手方向に断続的に溶接されて一体にされている。これによって、ロッカ１０の長手方向に対して直交する方向にロッカ１０を切ったロッカ１０の断面形状は、閉じ断面形状とされている。
【００１９】
＜本実施の形態の作用、効果＞
以上の構成の本ロッカ１０が適用された車両が車両前側の障害物等に衝突した場合、すなわち、車両正面衝突等の車両前面衝突が生ずると、車両の車両前側端部には、車両前側からの衝突荷重Ｆ（図２参照）が入力される。衝突荷重Ｆがロッカ１０に伝わると、衝突荷重Ｆは、ロッカ１０に対してロッカ１０の長手方向（すなわち、概ね、車両前後方向）に沿った軸力として入力される。このため、衝突荷重Ｆがロッカ１０に入力されると、ロッカ１０の車両後側部分に対して車両前側部分を車両上側へ回動させるようなモーメントＭ（図２参照）がロッカ１０に生ずる。このような衝突荷重Ｆが所定の大きさを越えると、ロッカ１０が変形され、ロッカ１０の断面形状が崩壊される。
【００２０】
ここで、図３（Ａ）、（Ｂ）には、ロッカ１０、右側ロッカパネル１２Ｒ、左側ロッカパネル１２Ｌの各々における曲げ角度θとモーメントＭとの関係がグラフによって示されている。このグラフは、所謂「応力−歪み線図」に似ているが、「応力−歪み線図」が材質（材料強度等）にのみ依存しているのに対して、図３（Ａ）、（Ｂ）は、ロッカ１０、右側ロッカパネル１２Ｒ、左側ロッカパネル１２Ｌの各々の材質のみならず、ロッカ１０、右側ロッカパネル１２Ｒ、左側ロッカパネル１２Ｌの各々の断面形状や厚さ等にも依存している。
【００２１】
図３（Ａ）に示されるように、ロッカ１０が車両前側からの荷重Ｆを受けることによって右側ロッカパネル１２Ｒに曲げ変形が生じると、右側ロッカパネル１２Ｒの曲げ角度θの増加に伴い曲げモーメントＭが増加する。右側ロッカパネル１２Ｒの曲げ角度θがθＥＲに達し、曲げモーメントＭの大きさがＭＥＲに達するまでは、右側ロッカパネル１２Ｒは、弾性変形される。さらに、右側ロッカパネル１２Ｒの曲げ角度θがθＥＲを越え、曲げモーメントＭがＭＥＲを越えると右側ロッカパネル１２Ｒの変形が塑性変形になる。右側ロッカパネル１２Ｒの曲げ角度θがθＰＲに達すると、曲げモーメントＭがピーク（最大値）のＭＰＲに達し、右側ロッカパネル１２Ｒの断面が崩壊する。この状態からは、右側ロッカパネル１２Ｒの曲げ角度θが増加しても、曲げモーメントＭは、増加しない。
【００２２】
一方、ロッカ１０が車両前側からの荷重Ｆを受けることによって左側ロッカパネル１２Ｌに曲げ変形が生じると、左側ロッカパネル１２Ｌの曲げ角度θの増加に伴い曲げモーメントＭが増加する。左側ロッカパネル１２Ｌの曲げ角度θがθＥＬに達し、曲げモーメントＭがＭＥＬに達するまでは、左側ロッカパネル１２Ｌは、弾性変形される。さらに、左側ロッカパネル１２Ｌの曲げ角度θがθＥＬを越え、曲げモーメントＭがＭＥＬを越えると左側ロッカパネル１２Ｌの変形が塑性変形になる。左側ロッカパネル１２Ｌの曲げ角度θがθＰＬに達すると、曲げモーメントＭがピーク（最大値）のＭＰＬに達し、左側ロッカパネル１２Ｌの断面が崩壊する。この状態からは、左側ロッカパネル１２Ｌの曲げ角度θが増加しても、曲げモーメントＭは、増加しない。
【００２３】
ところで、このようなロッカ１０の断面強度の計算方法の一例としては、全断面塑性強度を用いることがある。全断面塑性強度を用いた計算方法では、ロッカ１０の断面全体が降伏して弾性域から塑性域に達した際の荷重や曲げモーメントを簡易的に計算しており、その値は、ロッカ１０の断面線長と、ロッカ１０の厚さ（板厚）と、降伏応力との積に基づいている。このような計算方法では、図３（Ａ）に示される機械特性を有する右側ロッカパネル１２Ｒと左側ロッカパネル１２Ｌとで構成されるロッカ１０の断面が崩壊する際の曲げモーメントＭは、右側ロッカパネル１２Ｒの断面が崩壊する際の曲げモーメントＭのピークＭＰＲと、左側ロッカパネル１２Ｌの断面が崩壊する際の曲げモーメントＭのピークＭＰＬとの和になる。
【００２４】
ここで、図３（Ａ）に示されるように、両ロッカパネル１２Ｌ、Ｒの曲げ角度θが曲げ角度θＰＲに達した際の両ロッカパネル１２Ｌ、Ｒの曲げモーメントＭの和は、Ｍｓ１になる。このＭｓ１は、両ロッカパネル１２Ｌ、Ｒの各々の断面が崩壊される際の曲げモーメントＭＰＲと曲げモーメントＭＰＬとの和よりも小さい。一方、両ロッカパネル１２Ｌ、Ｒの曲げ角度θが曲げ角度θＰＬに達した際の両ロッカパネル１２Ｌ、Ｒの曲げモーメントＭの和は、Ｍｓ２になる。このＭｓ２は、両ロッカパネル１２Ｌ、Ｒの各々の断面が崩壊される際の曲げモーメントＭＰＲと曲げモーメントＭＰＬとの和よりも小さい。
【００２５】
このため、図３（Ａ）に示されるように、このような構成のロッカ１０では、曲げ角度θの状態での両ロッカパネル１２Ｌ、Ｒの曲げモーメントＭの和、すなわち、曲げ角度θの状態でのロッカ１０の曲げモーメントＭが、両ロッカパネル１２Ｌ、Ｒの各々の曲げモーメントのピーク（最大値）であるＭＰＲとＭＰＬとの和に到達することがない。したがって、このような構成のロッカ１０では、両ロッカパネル１２Ｌ、Ｒの曲げモーメントＭの和よりも低い曲げモーメントＭで断面が崩壊され、両ロッカパネル１２Ｌ、Ｒの各々の性能を使い切ることができない。
【００２６】
これに対して、本実施の形態に係るロッカ１０ではロッカ１０の曲げ角度θが、角度θＰに到達した際に右側ロッカパネル１２Ｒの曲げモーメントＭがピーク（最大値）のＭＰＲになり、左側ロッカパネル１２Ｌの曲げモーメントＭがピーク（最大値）のＭＰＬになる。このため、ロッカ１０の曲げ角度θがθＰに達した際の両ロッカパネル１２Ｌ、Ｒの各々の曲げモーメントＭの和は、ＭＰＲとＭＰＬとの和になる。これにより、本実施の形態に係るロッカ１０では、曲げモーメントＭが、ＭＰＲとＭＰＬとの和に達するまで断面の崩壊を抑制でき、両ロッカパネル１２Ｌ、Ｒの各々の性能を使い切ることができる。
【００２７】
次に、右側ロッカパネル１２Ｒ及び左側ロッカパネル１２Ｌの板厚Ｔ１、Ｔ２及び右側ロッカパネル１２Ｒ及び左側ロッカパネル１２Ｌの各々を構成する鋼板の引張強度を異ならせた場合の有限要素法解析の結果について説明する。
【００２８】
この解析では、発明の実施例の１つとしてのサンプル１、発明の実施例の他の１つとしてのサンプル２、更にサンプル１、サンプル２と比較するための比較例の３つのロッカ１０が用いられる。サンプル１、サンプル２、比較例の各々では、右側ロッカパネル１２Ｒが左側ロッカパネル１２Ｌに対して車幅方向内側に配置される構成とされる。また、サンプル１、サンプル２、比較例の各々の右側ロッカパネル１２Ｒの縦壁部１４Ｒと左側ロッカパネル１２Ｌの縦壁部１４Ｌとの間隔Ｗ（図１参照）は、３０ｍｍに設定される。さらに、サンプル１、サンプル２、比較例の各々の右側ロッカパネル１２Ｒの上壁部１６Ｒと下壁部２０Ｒの間隔Ｈ（図１参照）は、３０ｍｍに設定される。また、両ロッカパネル１２Ｌ、Ｒの曲げ部分Ｒ（図１参照）の曲率半径は、５ｍｍに設定される。さらに、サンプル１、サンプル２、比較例の各ロッカ１０の両ロッカパネル１２Ｌ、Ｒを形成する鋼板の板厚及び引張強度は、以下の表１に示されるとおりである。
【００２９】
なお、表１において、乖離比は、右側ロッカパネル１２ＲのモーメントＭがピークＭＰＲに達する際の右側ロッカパネル１２Ｒの曲げ角度θＰＲと、左側ロッカパネル１２ＬのモーメントＭがピークＭＰＬに達する際の左側ロッカパネル１２Ｌの曲げ角度θＰＬと差ΔθＰをサンプル１、サンプル２、比較例の各々で求め、サンプル１の差ΔθＰを１とした場合のサンプル２の差ΔθＰ及び比較例の差ΔθＰの比率である。すなわち、この比率が大きいほど、サンプル１に比べて差ΔθＰが大きいことを意味する。
【００３０】
また、表１において、重畳最大値比は、右側ロッカパネル１２Ｒの曲げ角度θの増加に伴う曲げモーメントＭの変化と、左側ロッカパネル１２Ｌの曲げ角度θの増加に伴う曲げモーメントＭの変化とを重ね合わせた場合の曲げモーメントＭの重畳最大値をサンプル１、サンプル２、比較例の各々で求め、サンプル１の重畳最大値を１とした場合のサンプル２の重畳最大値及び比較例の重畳最大値の比率である。
【００３１】
【表１】
2020111088.tif 000003
【００３２】
比較例の左側ロッカパネル１２Ｌを形成する鋼板は、サンプル１の左側ロッカパネル１２Ｌを形成する鋼板に比べて板厚が薄く、引張強度が高い。すなわち、例えば、比較例は、サンプル１に対する曲げ強度の低下を抑制しつつ軽量化を考えた構造になる。しかしながら、表１からわかるように、比較例の乖離比は、１よりも大きい。このため、比較例の曲げモーメントＭの重畳最大値は、比較例の各ロッカパネル１２Ｌ、Ｒの曲げモーメントＭの最大値ＭＰＲ、ＭＰＬの和よりも小さく、比較例の曲げモーメントＭの重畳最大値は、サンプル１の曲げモーメントＭの重畳最大値よりも低くなる。このため、比較例のロッカ１０は、サンプル１のロッカ１０に比べて低い曲げモーメントＭで断面が崩壊され、両ロッカパネル１２Ｌ、Ｒの各々の性能を使い切ることができない。
【００３３】
これに対して、サンプル２は、サンプル１に比べて両ロッカパネル１２Ｌ、Ｒの各々を形成する鋼板に比べて板厚が薄く、引張強度が高い。また、サンプル２は、右側ロッカパネル１２Ｒを形成する鋼板の板厚及び引張強度と左側ロッカパネル１２Ｌを形成する鋼板の板厚及び引張強度とが同じ大きさで、しかも、比較例の左側ロッカパネル１２Ｌを形成する鋼板の板厚及び引張強度と同じ大きさに設定される。
【００３４】
このサンプル２の乖離比は、１よりも大きいが、比較例よりも充分に小さく、比較例と比べれば、１に充分に近い値になる。このため、サンプル２の曲げモーメントＭの重畳最大値は、サンプル２の各ロッカパネル１２Ｌ、Ｒの曲げモーメントＭのピーク（最大値）ＭＰＲ、ＭＰＬの和に充分に近い値になり、サンプル２の曲げモーメントＭの重畳最大値は、サンプル１の曲げモーメントＭの重畳最大値よりも大きくなる。このため、サンプル２のロッカ１０は、曲げモーメントＭが充分に大きくなるまで断面の崩壊が抑制され、両ロッカパネル１２Ｌ、Ｒの各々の性能を使い切ることができる。
【００３５】
また、右側ロッカパネル１２Ｒの曲げ角度θＰＲと、左側ロッカパネル１２Ｌの曲げ角度θＰＬと差ΔθＰを小さくするには、右側ロッカパネル１２Ｒ及び左側ロッカパネル１２Ｌの各々の全塑性モーメントと断面二次モーメントに基づく指標の差を小さくすることで可能である。このため、上記のような有限要素法での解析に基づいて各ロッカパネル１２Ｌ、Ｒを設計するよりも、高効率で高圧壊強度のロッカ１０を簡単でしかも少ない工数で設計できる。これによって、有限要素法による解析での検証の回数を減らすことができ、有限要素法による解析結果に基づいてロッカ１０の設計のやり直し等の回数を減らすこともできる。
【００３６】
さらに、各ロッカパネル１２Ｌ、Ｒは、断面積を増加させると、モーメントＭがピーク（最大値）ＭＰＲ又はピーク（最大値）ＭＰＬに達する曲げ角度θＰＲ又は曲げ角度θＰＬが小さくなり、断面積を減少させると、モーメントＭがピーク（最大値）ＭＰＲ又はピーク（最大値）ＭＰＬに達する曲げ角度θＰＲ又は曲げ角度θＰＬが大きくなる。例えば、各ロッカパネル１２Ｌ、Ｒの断面積を増加させるに、各ロッカパネル１２Ｌ、Ｒを形成する鋼板の板厚の増加、ビード、リブ等の追加、板状のパッチや補強部品等の追加によって可能である。このため、右側ロッカパネル１２Ｒの曲げ角度θＰＲと、左側ロッカパネル１２Ｌの曲げ角度θＰＬと差ΔθＰが小さいロッカ１０を比較的容易に設計できる。
【００３７】
なお、本実施の形態では、上記のサンプル１のロッカ１０やサンプル２のロッカ１０は、右側ロッカパネル１２Ｒを形成する鋼板の板厚及び引張強度と、左側ロッカパネル１２Ｌを形成する鋼板の板厚及び引張強度とが同じであった。しかしながら、右側ロッカパネル１２Ｒを形成する鋼板の板厚等を含む右側ロッカパネル１２Ｒの断面積と左側ロッカパネル１２Ｌを形成する鋼板の板厚等を含む左側ロッカパネル１２Ｌの断面積とが異なる構成であってもよい。また、右側ロッカパネル１２Ｒを形成する鋼板の引張強度を含む右側ロッカパネル１２Ｒの機械特性と左側ロッカパネル１２Ｌを形成する鋼板の引張強度を含む左側ロッカパネル１２Ｌの機械特性とが異なる構成であってもよい。
【００３８】
また、本実施の形態では、上記のサンプル１及びサンプル２の左側ロッカパネル１２Ｌは、右側ロッカパネル１２Ｒを左右反転させた形状であった。しかしながら、例えば、右側ロッカパネル１２Ｒの断面形状を車幅方向左側へ開口した凹形状又はハット形状とし、左側ロッカパネル１２Ｌを厚さ方向が車幅方向に沿い、幅方向が車両上下方向に沿った平板状としてもよい。すなわち、右側ロッカパネル１２Ｒの断面形状と左側ロッカパネル１２Ｌの断面形状とが左右対称でなくてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１０      ロッカ（車両用構造体）
１２Ｌ    左側ロッカパネル（パネル部材）
１２Ｒ    右側ロッカパネル（パネル部材）
ＭＰＲ    右側ロッカパネルの曲げモーメントのピーク（最大値）
ＭＰＬ    左側ロッカパネルの曲げモーメントのピーク（最大値）
θＰＲ    右側ロッカパネルの曲げモーメントがピークになる際の曲げ角度
θＰＲ    左側ロッカパネルの曲げモーメントがピークになる際の曲げ角度
【図１】
2020111088.tif 000004
【図２】
2020111088.tif 000005
【図３】
2020111088.tif 000006