(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車車体の前後方向へ向けて配置される前後部材と、自動車車体の車幅方向へ向けて配置される車幅部材と備える自動車車体であって、
前記車幅部材は、上面であるウェブ面、該ウェブ面に連続する稜線部、及び該稜線部に連続する縦壁面を少なくとも有すること、
前記車幅部材は、長手方向の端部の周囲において少なくとも前記ウェブ面、前記稜線部及び前記縦壁面に沿って連続するようにフランジが形成されており、前記フランジを介して前記前後部材に接合されること、
前記フランジの曲線部分の周長方向の中央におけるフランジ幅ｌｆｃは、前記曲線部分の周長方向の中央を除いた範囲でのフランジ最小幅ｌｆｓ以上であること、及び
前記車幅部材は、４４０ＭＰａ以上の引張強度を有することを特徴とする自動車車体。
【請求項２】
前記車幅部材は、溝型の横断面形状を有するプレス成形体であることを特徴とする請求項１に記載の自動車車体。
【請求項３】
前記稜線部の曲率半径Ｒは８ｍｍ以上であり、かつ、該曲率半径Ｒ（ｍｍ）と前記車幅部材の横断面形状の断面高さＨ（ｍｍ）との関係は下記（１）式を満足することを特徴とする請求項１に記載の自動車車体。
０．０６≦Ｒ／Ｈ≦０．２５      ・・・（１）
【請求項４】
前記曲線部分の周長方向の中央におけるフランジ幅ｌｆｃと、前記曲線部分の周長方向の中央を除いた範囲でのフランジ最小幅ｌｆｓとは下記（２）式の関係を満足することを特徴とする請求項１に記載の自動車車体。
ｌｆｃ／ｌｆｓ≧１．０５      ・・・（２）
【請求項５】
前記ウェブ面と前記縦壁面とがなす角度は８０°以上１００°以下であることを特徴とする請求項１に記載の自動車車体。
【請求項６】
前記曲線部分に前記前後部材との接合部が存在することを特徴とする請求項１に記載の自動車車体。
【請求項７】
前記フランジ近傍での前記車幅部材の横断面において、前記ウェブ面と前記稜線部との境界付近で前記ウェブ面の法線に対して所定の角度をなす法線と、前記縦壁面と前記稜線部との境界付近で前記縦壁面の法線に対して所定の角度をなす法線とによって囲まれた範囲を前記フランジに投影した範囲に前記接合部を位置させることを特徴とする請求項６に記載の自動車車体。
【請求項８】
前記接合部はスポット溶接部であることを特徴とする請求項６に記載の自動車車体。
【請求項９】
前記曲線部分において、前記稜線部の周方向の中央に対応する部分でフランジ板厚が最薄でないことを特徴とする請求項１に記載の自動車車体。
【請求項１０】
縦壁を有するトンネル部を車体幅方向の略中央に有するとともにフランジ部を車体幅方向の両端にそれぞれ有するフロントフロアパネルと、
前記フランジ部を介して該フロントフロアパネルに接合されるサイドシルと、
上面であるウェブ面、該ウェブ面に連続する稜線部、及び該稜線部に連続する縦壁面を少なくとも有し、前記フロントフロアパネルの上面に接合されるフロアクロスメンバとを備える自動車車体であって、
前記フロアクロスメンバは、長手方向の両端部の周囲において少なくとも前記ウェブ面、前記稜線部及び前記縦壁面に沿って連続するようにフランジが形成されており、前記フランジを介して前記縦壁及び前記サイドシルに接合されること、
前記フランジの曲線部分の周長方向の中央におけるフランジ幅ｌｆｃは、前記曲線部分の周長方向の中央を除いた範囲でのフランジ最小幅ｌｆｓ以上であること、及び
前記フロアクロスメンバは、４４０ＭＰａ以上の引張強度を有することを特徴とする自動車車体。
【請求項１１】
前記フロアクロスメンバは、溝型の横断面形状を有するプレス成形体であることを特徴とする請求項１０に記載の自動車車体。
【請求項１２】
前記稜線部の曲率半径Ｒは８ｍｍ以上であり、かつ、該曲率半径Ｒ（ｍｍ）と前記フロアクロスメンバの横断面形状の断面高さＨ（ｍｍ）との関係は下記（１）式を満足することを特徴とする請求項１０に記載の自動車車体。
０．０６≦Ｒ／Ｈ≦０．２５      ・・・（１）
【請求項１３】
前記曲線部分の周長方向の中央におけるフランジ幅ｌｆｃと、前記曲線部分の周長方向の中央を除いた範囲でのフランジ最小幅ｌｆｓとは下記（２）式の関係を満足することを特徴とする請求項１０に記載の自動車車体。
ｌｆｃ／ｌｆｓ≧１．０５      ・・・（２）
【請求項１４】
前記ウェブ面と前記縦壁面とがなす角度は８０°以上１００°以下であることを特徴とする請求項１０に記載の自動車車体。
【請求項１５】
前記曲線部分に前記縦壁部又は前記サイドシルとの接合部が存在することを特徴とする請求項１０に記載の自動車車体。
【請求項１６】
前記フランジ近傍での前記フロアクロスメンバの横断面において、前記ウェブ面と前記稜線部との境界付近で、前記ウェブ面の法線に対して所定の角度をなす法線と、前記縦壁面と前記稜線部との境界付近で、前記縦壁面の法線に対して所定の角度をなす法線とによって囲まれた範囲を前記フランジに投影した範囲に前記接合部を位置させることを特徴とする請求項１５に記載の自動車車体。
【請求項１７】
前記接合部はスポット溶接部であることを特徴とする請求項１５に記載の自動車車体。
【請求項１８】
前記曲線部分において、前記稜線部の周方向の中央に対応する部分でフランジ板厚が最薄でないことを特徴とする請求項１０に記載の自動車車体。
【請求項１９】
前記車幅部材は、単体として、前記フランジが形成された端部が前記前後部材に接合されることを特徴とする請求項１に記載の自動車車体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車車体の前後方向へ向けて配置される前後部材と、自動車車体の車幅方向へ向けて配置される車幅部材と備える自動車車体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ユニットコンストラクションボディ（モノコックボディ）からなる自動車車体は、サイドシル、ルーフレール、フロアートンネル部を有するフロントフロアさらにはサイドメンバといった、自動車車体の前後方向へ向けて配置される長尺の前後部材と、フロアクロスメンバやルーフクロスメンバといった、自動車車体の車幅方向へ向けて配置される長尺の車幅部材とを主要な骨格として構成される。前後部材と車幅部材とは、通常、車幅部材の長手方向（軸方向）の端部に形成されるフランジを介して互いに接合され、車体の剛性や荷重負担を担う。【０００３】
車幅部材には、前後部材の断面形状の変形によって車幅部材の軸方向に荷重が作用するとともに、前後部材の変位によってねじれモーメントが作用する。このため、車幅部材には、軸方向に作用する荷重によって生じる変形を抑制することと、車両の操縦安定性に影響するねじり剛性が高いことが要求される。
車幅部材の変形量を最小限に抑制するには、車幅部材の断面に効率よく軸方向荷重を作用させることが必要であり、車幅部材の断面形状や接合条件を最適化する必要がある。
また、車幅部材のねじり剛性を高めるにも、上述したのと同様に、車幅部材の断面形状や接合条件を最適化する必要がある。【０００４】
軸方向荷重による車幅部材の変形を抑制するためには、車幅部材の断面積を大きく確保することと、車幅部材の断面形状にできるだけ近接した位置のフランジで前後部材と接合することが好ましい。一方、車幅部材のねじり剛性を高めるためには、同様に車幅部材の断面積を大きく確保することが好ましいが、上述の変形の抑制の条件とは反対に、車幅部材の断面形状からできるだけ離れた位置のフランジで前後部材と接合することが好ましい。すなわち、車幅部材の断面積を大きく確保した上で、車幅部材の変形の抑制とねじり剛性の向上とを勘案して車幅部材のフランジ形状とフランジの接合位置を最適化することが求められる。【０００５】
ここで、車幅部材と前後部材との接続部となる、車幅部材の長手方向の端部に形成されるフランジは、プレス成形の際に伸びフランジ変形によって成形される。このため、車幅部材の稜線部に沿ってフランジを形成しようとすると、そのフランジの端部には、不可避的に伸び変形が局所的に集中する。その結果、フランジ幅を長く確保しようとすると、プレス成形の際にこのフランジの端部に破断が発生することがあった。
そこで、これまでは、車幅部材の稜線部の近傍を、フランジを設けない切欠きとすることが行われてきた。あるいは、車幅部材の稜線部に沿ってフランジを形成する場合でも、稜線部の周長方向の中央に対応する部分のフランジ幅を最小幅とすることが行われたきた。その結果、車幅部材のフランジのうち稜線部に対応する箇所にはスポット溶接等による接合点が存在せず、車幅部材の変形の抑制とねじり剛性の向上を阻害する一因となっていた。【０００６】
以下、前後部材がサイドシル及びフロントフロアパネルのトンネル部であるとともに、車幅部材がフロアクロスメンバである場合を例にとって、具体的に説明する。自動車車体のフロア（以下、単に「フロア」という）は、車両走行時には車体のねじり剛性や曲げ剛性を第一義的に担うだけではなく、衝突時には衝撃荷重の伝達を担い、さらに、自動車車体の重量にも大きく影響するため、高剛性かつ軽量という二律背反の特性を兼ね備えることが要求される。フロアには、一般的に、フロントフロアパネルと、このフロントフロアパネルの上面（室内側の面）に接合されて、フロントフロアパネルの幅方向の略中心に膨出して形成されるトンネル部及びフロントフロアパネルの幅方向の両側部にスポット溶接されるサイドシルインナパネルをつなぐフロアクロスメンバとを備える構造が採用される。フロアクロスメンバを、フロントフロアパネル、トンネル部及びサイドシルインナパネルにスポット溶接することにより、フロア構造の剛性の向上と、衝撃荷重負荷時の荷重伝達特性の向上とが図られる。【０００７】
フロアクロスメンバを、フロントフロアパネルの上面、サイドシルインナパネルの外面、及びフロントフロアパネルのトンネル部の縦壁面それぞれにスポット溶接により接合するには、従来は、フロアクロスメンバの長手方向の両端部に溶接代として形成された外向きのフランジを用いていた。【０００８】
フロアクロスメンバは、自動車車体の剛性向上や側面衝突（側突）時の衝突荷重を吸収する役目を担う構造部材である。近年では、軽量化及び衝突安全性の向上の観点から、より薄くかつより強度の高い高張力鋼板、例えば引張強度が３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板（高強度鋼板又はハイテン）がフロアクロスメンバの素材として用いられる。
しかし、高張力鋼板の成形性は良好ではないため、フロアクロスメンバの設計の自由度が低いことが問題になっている。【０００９】
すなわち、フロアクロスメンバが３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板からなる場合には、フロアクロスメンバの成形性が良好ではないために、フロアクロスメンバの端部に形成される、サイドシルインナ又はトンネル部との接続部となるフランジの曲線部分の端部が成形に厳しい伸びフランジ変形となり、プレス成形中に破断してしまう。このため、ねじり剛性及び荷重伝達特性の低下を甘受しても、フロアクロスメンバの稜線部の近傍を、例えばフランジを設けない切欠きとして、成形性の不足を補わざるを得なかった。この切欠きは、フロアクロスメンバの軸方向に圧壊する衝突特性や、ねじり剛性をはじめとする各種の性能を低下させる要因になっていることがかねてから懸念されている。【００１０】
この種の技術に関して、特許文献１には、フロアククロスメンバの端部にノッチ等の衝撃変形強度低下手段を設け、衝突時に車両内部の変形を抑制するフロア構造が開示されている。
特許文献２には、フロアクロスメンバをサイドシルのサイドシルレインフォースに接続することによりフロアクロスメンバとサイドシルとを接続したフロア構造が開示されている。
特許文献３には、サイドシルインナの上部とフロアクロスメンバのフランジをスポット溶接することによりフロアクロスメンバとサイドシルとを溶接して剛性を高めたフロア構造が開示されている。
特許文献４には、サイドシルインナの端部を折り曲げてフロアクロスメンバと接続させることによりフロアクロスメンバとサイドシルを接続するフロア構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第３１２０６３５号明細書
【特許文献２】特許第２９９６０３１号明細書
【特許文献３】特許第３１２５４７６号明細書
【特許文献４】特開平２−１４１３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１により開示されたフロア構造では、衝撃荷重が大きい場合には衝撃変形強度低下手段により変形した箇所が車両内部に過度に侵入するおそれがある。
特許文献２により開示されたフロア構造では、サイドシルインナパネルやフロアクロスメンバの形状が複雑になり、ブランクからのプレス成形時におけるワレや寸法精度の低下が誘発されるおそれがある。
特許文献３により開示されたフロア構造では、サイドシルインナやフロアクロスメンバの形状が複雑になるだけでなく、車体のスポット溶接による組み立て工程によってはこのフロア構造を組み立てることができず、車体の組み立て工程を大幅に変更する必要が生じる可能性がある。
特許文献４により開示されたフロア構造では、サイドシルインナパネルの成形が複雑になるために製造コストの上昇は避けられない。【００１３】
さらに、特許文献１〜４により開示されたフロア構造におけるフロアクロスメンバは、明記こそされていないものの、それぞれの出願が高張力鋼板の適用が広くは行なわれていなかった１９８８〜１９９４年になされたものである。このことからみて、いずれも、高張力鋼板からなるのではなく、引張強度が３００〜３４０ＭＰａ級の普通鋼板からなると解される。このため、これらの発明によっても、引張強度が３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板からなるフロアクロスメンバの長手方向の両端部において、稜線部の近傍をフランジを設けない切欠きとせざるを得ない。【００１４】
本発明は、前後部材と、軸方向の端部に形成されるフランジを介して前後部材に接合される車幅部材とを備える自動車車体について、車幅部材の変形の抑制とねじり剛性の向上が図られた自動車車体を提供することを目的とする。
具体的には、例えば、フロントフロアパネルと、このフロントフロアパネルの上面に接合されて、フロントフロアパネルのトンネル部及びフロントフロアパネルに接合されるサイドシルをつなぐフロアクロスメンバとを備える自動車車体について、高い剛性、優れた荷重伝達特性及び軽量性を兼ね備える自動車車体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】
【００１５】
本発明は、以下に列記の通りである。
［１］自動車車体の前後方向へ向けて配置される前後部材と、自動車車体の車幅方向へ向けて配置される車幅部材と備える自動車車体であって、
前記車幅部材は、上面であるウェブ面、該ウェブ面に連続する稜線部、及び該稜線部に連続する縦壁面を少なくとも有すること、
前記車幅部材は、長手方向の端部の周囲において少なくとも前記ウェブ面、前記稜線部及び前記縦壁面に沿って連続するようにフランジが形成されており、前記フランジを介して前記前後部材に接合されること、
前記フランジの曲線部分の周長方向の中央におけるフランジ幅ｌｆｃは、前記曲線部分の周長方向の中央を除いた範囲でのフランジ最小幅ｌｆｓ以上であること、及び
前記車幅部材は、４４０ＭＰａ以上の引張強度を有することを特徴とする自動車車体。
［２］前記車幅部材は、溝型の横断面形状を有するプレス成形体であることを特徴とする［１］に記載の自動車車体。
［３］前記稜線部の曲率半径Ｒは８ｍｍ以上であり、かつ、該曲率半径Ｒ（ｍｍ）と前記車幅部材の横断面形状の断面高さＨ（ｍｍ）との関係は下記（１）式を満足することを特徴とする（１）に記載の自動車車体。
０．０６≦Ｒ／Ｈ≦０．２５      ・・・（１）
［４］前記曲線部分の周長方向の中央におけるフランジ幅ｌｆｃと、前記曲線部分の周長方向の中央を除いた範囲でのフランジ最小幅ｌｆｓとは下記（２）式の関係を満足することを特徴とする［１］に記載の自動車車体。
ｌｆｃ／ｌｆｓ≧１．０５      ・・・（２）
［５］前記ウェブ面と前記縦壁面とがなす角度は８０°以上１００°以下であることを特徴とする［１］に記載の自動車車体。
［６］前記曲線部分に前記前後部材との接合部が存在することを特徴とする［１］に記載の自動車車体。
［７］前記フランジ近傍での前記車幅部材の横断面において、前記ウェブ面と前記稜線部との境界付近で前記ウェブ面の法線に対して所定の角度をなす法線と、前記縦壁面と前記稜線部との境界付近で前記縦壁面の法線に対して所定の角度をなす法線とによって囲まれた範囲を前記フランジに投影した範囲に前記接合部を位置させることを特徴とする［６］に記載の自動車車体。
［８］前記接合部はスポット溶接部であることを特徴とする［６］に記載の自動車車体。
［９］前記曲線部分において、前記稜線部の周方向の中央に対応する部分でフランジ板厚が最薄でないことを特徴とする［１］に記載の自動車車体。【００１６】
［１０］縦壁を有するトンネル部を車体幅方向の略中央に有するとともにフランジ部を車体幅方向の両端にそれぞれ有するフロントフロアパネルと、
前記フランジ部を介して該フロントフロアパネルに接合されるサイドシルと、
上面であるウェブ面、該ウェブ面に連続する稜線部、及び該稜線部に連続する縦壁面を少なくとも有し、前記フロントフロアパネルの上面に接合されるフロアクロスメンバとを備える自動車車体であって、
前記フロアクロスメンバは、長手方向の両端部の周囲において少なくとも前記ウェブ面、前記稜線部及び前記縦壁面に沿って連続するようにフランジが形成されており、前記フランジを介して前記縦壁及び前記サイドシルに接合されること、
前記フランジの曲線部分の周長方向の中央におけるフランジ幅ｌｆｃは、前記曲線部分の周長方向の中央を除いた範囲でのフランジ最小幅ｌｆｓ以上であること、及び
前記フロアクロスメンバは、４４０ＭＰａ以上の引張強度を有することを特徴とする自動車車体。
［１１］前記フロアクロスメンバは、溝型の横断面形状を有するプレス成形体であることを特徴とする［１０］に記載の自動車車体。
［１２］前記稜線部の曲率半径Ｒは８ｍｍ以上であり、かつ、該曲率半径Ｒ（ｍｍ）と前記フロアクロスメンバの横断面形状の断面高さＨ（ｍｍ）との関係は下記（１）式を満足することを特徴とする［１０］に記載の自動車車体。
０．０６≦Ｒ／Ｈ≦０．２５      ・・・（１）
［１３］前記曲線部分の周長方向の中央におけるフランジ幅ｌｆｃと、前記曲線部分の周長方向の中央を除いた範囲でのフランジ最小幅ｌｆｓとは下記（２）式の関係を満足することを特徴とする［１０］に記載の自動車車体。
ｌｆｃ／ｌｆｓ≧１．０５      ・・・（２）
［１４］前記ウェブ面と前記縦壁面とがなす角度は８０°以上１００°以下であることを特徴とする［１０］に記載の自動車車体。
［１５］前記曲線部分に前記縦壁部又は前記サイドシルとの接合部が存在することを特徴とする［１０］に記載の自動車車体。
［１６］前記フランジ近傍での前記フロアクロスメンバの横断面において、前記ウェブ面と前記稜線部との境界付近で、前記ウェブ面の法線に対して所定の角度をなす法線と、前記縦壁面と前記稜線部との境界付近で、前記縦壁面の法線に対して所定の角度をなす法線とによって囲まれた範囲を前記フランジに投影した範囲に前記接合部を位置させることを特徴とする［１５］に記載の自動車車体。
［１７］前記接合部はスポット溶接部であることを特徴とする［１５］に記載の自動車車体。
［１８］前記曲線部分において、前記稜線部の周方向の中央に対応する部分でフランジ板厚が最薄でないことを特徴とする［１０］に記載の自動車車体。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、前後部材と、軸方向の端部に形成されるフランジを介して前後部材に接合される車幅部材とを備える自動車車体について、車幅部材の変形の抑制とねじり剛性の向上が図られた自動車車体が提供される。
また、本発明によれば、例えば、フロントフロアパネルと、このフロントフロアパネルの上面に接合されて、フロントフロアパネルのトンネル部及びフロントフロアパネルに接合されるサイドシルをつなぐフロアクロスメンバとを備える自動車車体について、フロアクロスメンバの形状、及びフロアクロスメンバとサイドシル又はトンネル部との接続形状や接続条件が最適化され、これにより、高い剛性、優れた荷重伝達特性及び軽量性を兼ね備える自動車車体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】図１Ａは、実施形態に係る自動車車体のフロア構造を部分的に示す斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、実施形態のフロアクロスメンバのフランジ部を部分的に示す図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、従来のフロアクロスメンバのフランジ部を部分的に示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１ＡにおけるII−II断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、フロアクロスメンバの一例を模式的に示す横断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、従来例のフロアクロスメンバのフランジ及びスポット溶接部を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、従来例のフロアクロスメンバのフランジ及び接合部を示す図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、実施形態のフロアクロスメンバのフランジ及び接合部を示す図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、実施形態のフロアクロスメンバのフランジ及びスポット溶接部を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、フロアクロスメンバに形成されるフランジの直線部分及び曲線部分を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、フロアクロスメンバに形成されるフランジの直線部分及び曲線部分を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、フロアクロスメンバの成形方法を模式的に示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、フロアクロスメンバの成形方法を模式的に示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、通常の展開ブランク形状を説明するための図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、ひずみ分散ブランク形状を説明するための図である。
【図７】図７は、フランジの曲線部分における位置とひずみとの関係の一例を示すグラフである。
【図８Ａ】図８Ａは、フロアクロスメンバの解析モデルを模式的に示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、解析モデルのフランジ部を部分的に示す図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、解析モデルのフランジ部を部分的に示す図である。
【図９】図９は、衝突変位５ｍｍにおける吸収エネルギー効率（衝突特性）と稜線部の曲率半径Ｒとの関係を示すグラフである。
【図１０】図１０は、フロアクロスメンバの解析モデルを模式的に示す図である。
【図１１】図１１は、曲率半径Ｒ＝０ｍｍ条件におけるねじり剛性を基準としたねじり剛性の増加減少率を、断面高さＨに占める２Ｒの割合ごとに調査した結果を示すグラフである。
【図１２】図１２は、ねじり剛性に及ぼす稜線部の曲率半径Ｒの影響を切欠きの有無の差で比較した結果を示すグラフである。
【図１３】図１３は、フロアクロスメンバの解析モデルを模式的に示す図である。
【図１４】図１４は、モデルＡ〜モデルＧでのスポット溶接点の配置を示す図である。
【図１５】図１５は、ねじり剛性に及ぼす、スポット溶接数及びスポット溶接位置の関係を示すグラフである。
【図１６】図１６は、フロアクロスメンバの解析モデルを模式的に示す図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、モデル１〜モデル６でのスポット溶接点の配置を示す図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、モデル１〜モデル３でのスポット溶接点の配置を示す図である。
【図１８】図１８は、モデル２、７、８、９、１０、１６でのスポット溶接点の配置を示す図である。
【図１９】図１９は、モデル２、１１、１２でのスポット溶接点の配置を示す図である。
【図２０】図２０は、モデル１、３のねじり剛性を示すグラフである。
【図２１】図２１は、モデル３、２のねじり剛性を示すグラフである。
【図２２】図２２は、モデル４、６のねじり剛性を示すグラフである。
【図２３】図２３は、モデル６、５のねじり剛性を示すグラフである。
【図２４】図２４は、モデル２、３、７、８、９、１０のねじり剛性をまとめて示すグラフである。
【図２５】図２５は、モデル２、３、７、８、９、１０の吸収エネルギーをまとめて示すグラフである。
【図２６】図２６は、モデル１１、２、１２のねじり剛性を示すグラフである。
【図２７】図２７は、モデル１１、２、１２の吸収エネルギーを示すグラフである。
【図２８】図２８は、モデル１３〜１５でのスポット溶接点の配置を示す図である。
【図２９】図２９は、モデル１３〜１５のねじり剛性を示すグラフである。
【図３０】図３０は、モデル１６、１７でのスポット溶接点の配置を示す図である。
【図３１】図３１は、モデル１６、１７のねじり剛性を示すグラフである。
【図３２】図３２は、モデル１６、１７の吸収エネルギーを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態では、前後部材がサイドシル及びフロントフロアパネルのトンネル部であるとともに、車幅部材がフロアクロスメンバである形態を例にとる。ただし、本発明はこの形態に限定されるものではなく、例えば、前後部材がルーフレールであるとともに、車幅部材がルーフクロスメンバである形態にも同様に適用される。
【００２０】
図１Ａは、本発明の実施形態に係る自動車車体１のフロア構造１ａを部分的に示す斜視図である。図１Ａに示すように、この自動車車体１のフロア構造１ａは、フロントフロアパネル２と、前後部材であるサイドシル３と、車幅部材であるフロアクロスメンバ４とを備える。
【００２１】
フロントフロアパネル２は、前後部材であるトンネル部２ａと、フランジ部２ｂとを有する。トンネル部２ａは縦壁２ｃを有し、フロントフロアパネル２の車体幅方向の略中央に、溝型の横断面形状を有するように膨出して形成される。トンネル部２ａの内部（下面側）には、エンジンの出力を後輪側に伝達するためのプロペラシャフトや、各種の配管が収容される。フランジ部２ｂは、フロントフロアパネル２の車体幅方向の両端に上向きに形成される。
フロントフロアパネル２の強度や板厚は、通常用いられる程度であればよい。例えば、引張強度は３００ＭＰａ程度が例示され、板厚は０．６〜０．７ｍｍ程度が例示される。
【００２２】
サイドシル３は、サイドシルインナパネル３ａ及びサイドシルアウタパネル３ｂにより形成される長尺の筒状体である。サイドシルインナパネル３ａ及びサイドシルアウタパネル３ｂは、それぞれの端部に形成されるフランジを介して例えばスポット溶接により接合される。
サイドシルインナパネル３ａの外面は、フロントフロアパネル２のフランジ部２ｂを介して例えばスポット溶接により接合される。
サイドシルインナパネル３ａ及びサイドシルアウタパネル３ｂの強度や板厚は、通常用いられる程度であればよい。例えば、引張強度は４４０〜９８０ＭＰａ程度が例示され、板厚は１．０〜２．０ｍｍ程度が例示される。
【００２３】
図２Ａは、図１ＡにおけるII−II断面図である。図１Ａ、図２Ａに示すように、フロアクロスメンバ４は、引張強度が４４０ＭＰａ以上の高張力鋼板からなるプレス成形体であって、上面であるウェブ面４ａと、ウェブ面４ａに連続する稜線部４ｂ、４ｂと、稜線部４ｂ、４ｂに連続する縦壁面４ｃ、４ｃとを有し、略台形状に開いた溝型の横断面形状を有する。また、フロアクロスメンバ４は、縦壁面４ｃ、４ｃに連続して側方に突出するフランジ４ｄ、４ｄを有する。
フロアクロスメンバ４は、フランジ４ｄ、４ｄを介してフロントフロアパネル２の上面２ｄに例えばスポット溶接により接合される。
【００２４】
フロアクロスメンバ４は、さらにフランジ４ｅを有する。フランジ４ｅは、図１Ｂに示すように、フロアクロスメンバ４の長手方向の両端部の周囲において、ウェブ面４ａ、稜線部４ｂ、４ｂ及び縦壁面４ｃ、４ｃに沿って連続するように形成されている。すなわち、図１Ｃに示すように従来の、引張強度が３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板からなるフロアクロスメンバ４’には不可欠であった切欠き４ｆが存在しない。
【００２５】
フロアクロスメンバ４の引張強度は、４４０ＭＰａ以上であることが好ましく、５９０ＭＰａ以上であることがさらに好ましい。これにより、フロアクロスメンバ４の板厚を低減でき、車体の軽量化を図ることができる。フロアクロスメンバ４の板厚は１．０〜２．０ｍｍであることが例示されるが、１．６ｍｍ以下であることが好ましく、１．４ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
【００２６】
なお、フロアクロスメンバ４の横断面形状は限定されるものではなく、例えば図２Ｂに示すように、ウェブ面４ａが水平から傾いた形状等でもよい。
ここで、ウェブ面４ａと縦壁面４ｃとがなす角度θは８０°以上１００°以下であることが好ましい。
角度θが８０°未満であると、ねじり剛性や衝突特性が相対的に低くなる。このため、切欠きを設けないことの効果が大きく、かつ切欠きを設けないことを可能とする条件の一つとして、ウェブ面４ａと縦壁面４ｃとがなす角度を８０°以上とする。これにより、引張強度が４４０ＭＰａ以上の高張力鋼板からなるフロアクロスメンバ４の長手方向の両端部に、フランジ４ｅをプレス成形により形成することができる。
一方、角度θが１００°を超えると、フロアクロスメンバ４のプレス成形が難しくなる。
【００２７】
また、稜線部４ｂの曲率半径は８ｍｍ以上であることが好ましく、かつ、稜線部４ｂの曲率半径Ｒ（ｍｍ）と略台形状に開いた溝型の横断面形状の断面高さＨ（ｍｍ）とが、０．０６≦Ｒ／Ｈ≦０．２５、好ましくは０．０６≦Ｒ／Ｈ≦０．１８５の関係を満足することが好ましい。
【００２８】
稜線部４ｂの曲率半径が８ｍｍ以上であることが好ましい理由は、稜線部４ｂの曲率半径Ｒが８ｍｍ未満であると、プレス成形の際にフランジ４ｅの端部にワレ等の不具合が発生するおそれがあるためである。稜線部の曲率半径を３〜５ｍｍ程度と設定するのが一般的であるが、３〜５ｍｍ程度の曲率半径では、フランジ端部のひずみが大きくなるため、稜線部の近傍を、フランジを設けない切欠きとせざるをえない。
【００２９】
０．０６≦Ｒ／Ｈ≦０．２５とすることが好ましい理由は、図１１のグラフにより示される結果から説明できる。図１１は、曲率半径Ｒ＝０ｍｍ条件におけるねじり剛性を基準としたねじり剛性の増加減少率を、断面高さＨに占める２Ｒの割合ごとに調査した結果を示すグラフである。０．１２≦２Ｒ／Ｈ≦０．５０、すなわち０．０６≦Ｒ／Ｈ≦０．２５を満足すれば、曲率半径Ｒを０ｍｍとする形状よりもねじり剛性を高めることができる。
【００３０】
また、０．０６≦Ｒ／Ｈ≦０．２５であることにより、稜線部４ｂの曲率半径Ｒが従来よりも拡大されたものとなるため、プレス成形時の伸びフランジ成形が緩和されて、フランジ４ｅの端部に発生する伸びひずみが抑制される。これにより、長手方向の両端部にフランジ４ｅが形成されたフロアクロスメンバ４をプレス成形により製造する際にワレが発生することを確実に防止でき、フロアクロスメンバ４の長手方向の両端部にフランジ４ｅをより確実に形成できる。
【００３１】
さらに、０．０６≦Ｒ／Ｈ≦０．１８５とすることが好ましい理由は、これまでの一般的なフロアクロスメンバよりもねじり剛性を高めることができるからである。これまでの一般的なフロアクロスメンバの稜線部の曲率半径Ｒは３〜５ｍｍ程度で、かつ断面高さＨは１００ｍｍ程度である。０．１２≦２Ｒ／Ｈ≦０．３７、すなわち０．０６≦Ｒ／Ｈ≦０．１８５を満足すれば、例えば曲率半径Ｒが５ｍｍで、断面高さＨが１００ｍｍのフロアクロスメンバ（２Ｒ／Ｈが１０％）よりもねじり剛性を高めることができる。
【００３２】
フロアクロスメンバ４に形成されるフランジ４ｅ、４ｅは、図１Ｂに示すように、ウェブ面４ａ及び縦壁面４ｃに沿う直線部分４ｅ−１、４ｅ−１と、稜線部４ｂに沿う曲線部分４ｅ−２とを有する。
図３Ａ及び図３Ｂは、従来例のフロアクロスメンバ４’の軸方向から見たフランジ４ｅ及び接合部２０を示す図である。それに対して、図３Ｃ及び図３Ｄは、実施形態のフロアクロスメンバ４の軸方向から見たフランジ４ｅ及び接合部２０を示す図である。
【００３３】
図１Ｂ、図３Ｃ及び図３Ｄに示すように、曲線部分４ｅ−２に、縦壁２ｃ又はサイドシルインナパネル３ａとの接合部（スポット溶接部）２０が存在するようにする。図３Ｃに示すように、曲線部分４ｅ−２に接合部２０が少なくとも１箇所存在するのが好ましいが、図３Ｄに示すように、直線部分４ｅ−１及び曲線部分４ｅ−２の境界で双方に跨るように接合部２０が存在するようにしてもよい。接合部２０により、フロアクロスメンバ４と、フロントフロアパネル２又はサイドシル３とが接合される。
このようにフランジ４ｅの曲線部分４ｅ−２に接合部２０が存在することにより、フロアクロスメンバ４と縦壁２ｃ又はサイドシルインナパネル３ａとが強固に接合され、自動車車体１のフロア構造１ａの剛性の向上と、衝撃荷重負荷時の荷重伝達特性の向上とが図られる。
【００３４】
また、図３Ｃ及び図３Ｄに示すように、フランジ４ｅの曲線部分４ｅ−２の周長方向の中央におけるフランジ幅ｌｆｃは、曲線部分４ｅ−２の周長方向の中央を除いた範囲でのフランジ最小幅ｌｆｓ以上となっている。なお、本願において「曲線部分の周長方向の中央」とは、曲線部分４ｅ−２の中心角α（例えば図４を参照）の厳密な意味での１／２をいうものではなく、例えば曲線部分４ｅ−２の周長方向の中央（厳密な意味での中央）を挟んで左右にαの±５％程度の範囲をいうものとする。例えばフランジ幅ｌｆｃは、中央±５％の範囲で最小幅とする。
【００３５】
上述したように、高張力鋼板は、低強度鋼板よりも低延性であるために成形性が劣ることが自動車部品への適用における課題の一つとなっている。そのため、高張力鋼板の適用にあたっては、部品の形状を簡素化すること、特に伸びフランジ変形部を有さない形状とすることが有効である。
【００３６】
しかし、部品の形状を簡素化することは、上述した衝突特性や車体のねじり剛性や曲げ剛性をはじめとする各種の性能を低下させる要因となることがある。
図１Ｃや図３Ａに示すように、フロアクロスメンバ４’においても、高張力鋼板を適用するために長手方向の端部に形成されるフランジ４ｅに切欠き４ｆを付与することにより、伸びフランジ変形部を有さない形状として成形性を確保しているのが現状である。また、このような切欠き４ｆは、稜線部４ｂに沿って付与されるため、稜線部４ｂの曲率半径Ｒが大きいと、これに伴って必然的に切欠き４ｆの領域が大きくなってしまう。このため、現状のフロアクロスメンバ４の稜線部４ｂの曲率半径Ｒは３〜５ｍｍ程度の小さい値とされてきた。
また、図３Ｂに示すように、稜線部４ｂに沿ってフランジ４ｅが残存する場合でも、曲線部分４ｅ−２の周長方向の中央におけるフランジ幅ｌｆｃを最小幅（すなわち、ｌｆｃ＜ｌｆｓ）とすることにより、伸びフランジ変形部を有さない形状として成形性を確保しているのが現状である。
【００３７】
自動車車体１のフロア構造１ａは、側面衝突時において、図１Ａに示すサイドシル３等と同様に乗員を保護するための高い衝撃吸収性能が求められる。特にフロアクロスメンバ４は、軸方向（車幅方向）の圧壊モードにおいて衝突初期の衝撃吸収性能が求められる部品である。
【００３８】
また、車体のねじり剛性や曲げ剛性が低いと、走行時の車両に入力される路面からの反力により車体が弾性変形し、これにより、設計目標通りにタイヤの接地性を確保することができなくなり、車両の操縦安定性が低下する。このため、車体長手方向の略中央部に配置されるフロアクロスメンバ４には、車体のねじり剛性を向上させることも要求される。
【００３９】
図４Ａ及び図４Ｂは、フロアクロスメンバ４に形成されるフランジ４ｅにおける直線部分４ｅ−１、４ｅ−１及び曲線部分４ｅ−２を示す図である。図４Ａにおいて、符号Ｒｐは曲線部分４ｅ−２の開始位置及び終了位置を示し、符号Ｒｆはフランジ４ｅの立ち上がり曲線を示す。なお、図４Ａでは、直線部分４ｅ−１、４ｅ−１及び曲線部分４ｅ−２のフランジ幅が同じである例を示す。
【００４０】
図４Ａに示すように、接合部は、曲線部分４ｅ−２のうちで曲線部分４ｅ−２の中心角α（ｄｅｇ．）の１／４から３／４を満足するとともに、フランジ幅ｆｌ（ｍｍ）の１／１０から９／１０を満足する範囲（図４Ａにおけるハッチング部）に設けられるのが好ましい。
なお、接合方法は、スポット溶接等の電気抵抗溶接、各種のレーザ溶接さらには接着等が例示されるが、コストの観点からスポット溶接を用いることが好ましい。
【００４１】
また、曲線部分４ｅ−２が明確ではない場合は、図４Ｂに示すようにスポット打点を打つべき位置を定める。図４Ｂはウェブ面４ａと縦壁面４ｃとがなす角度θが約８５°の場合を示しており、曲線部分４e−２の曲率が不安定で、かつフランジ幅は不均一である。
スポット打点を打つべき位置は次のようにして定める。フランジ４ｅ近傍でのフロアクロスメンバ４の横断面において、ウェブ面４ａと稜線部４との境界付近で、ウェブ面４ａの法線に対して所定の角度（例えばθの１０％の角度（＝８．５°））をなす法線４１を探す。同様に、縦壁面４ｃと稜線部４ｂとの境界付近で、縦壁面４ｃの法線に対して所定の角度（例えばθの１０％の角度（＝８．５°））をなす法線４２を探す。そして、これら二本の法線４１、４２によって囲まれた範囲をフランジ４ｅに投影した範囲でスポット打点を打つ。なお、ここでは所定の角度をθの１０％としたが、θの１０±２％の範囲で定めておけば、曲部分４ｅ−２が明確でない場合でも、スポット打点を打つべき有効な位置を定めることができる。
【００４２】
次に、フロアクロスメンバ４の成形方法を説明する。
図５Ａ及び図５Ｂは、フロアクロスメンバ４の成形方法を模式的に示す図である。
フロアクロスメンバ４の成形方法は、図５Ａに示すように深絞り工法で余肉成形しトリムした後にフランジ４ｅを立ち上げる方法か、図５Ｂに示すように展開ブランク形状から曲げ工法で成形する方法が選択される。ところが、曲線部分４ｅ−２を含み連続的なフランジ４ｅを形成し、かつある程度長いフランジ幅を得ようとすると、基本的に曲線部分４ｅ−２での伸びフランジ割れや立ち上がりにおける根元でのしわを生じ、所望の形状が得られない。また、現在の一般的な成形工法は、材料歩留まりの向上の観点から曲げ工法を選択することが多い。この場合は、特に伸びフランジ部の割れが問題となる。
【００４３】
曲げ工法を選択する場合は、絞り工法に比べて材料の伸びが小さいため製品を展開した形状のブランク、すなわち展開ブランク形状を用いることが望ましい。
図６Ａは、通常の展開ブランク形状を説明するための図であり、図６Ｂは、ひずみ分散ブランク形状を説明するための図である。
所望のある程度長いフランジ４ｅを稜線部４ｂの全周にかけて成形するため、図６Ｂに示すように、フロアクロスメンバ４の展開ブランク形状に対して、稜線部相当（最終的に稜線部４ｂとなる部分）に沿うフランジ相当部位にオーバー形状代ａを設けたひずみ分散ブランク形状を用いることが好ましい。オーバー形状代ａを設けたひずみ分散ブランク形状を用いることにより、曲線部分４ｅ−２において伸びフランジ変形の局所化を抑制することができる。
【００４４】
図７は、フランジ４ｅの曲線部分４ｅ−２における位置とひずみとの関係の一例を示すグラフである。図７の横軸はフランジ端における位置を、縦軸はフランジ板厚の減少率を示す。
図７に示すように、ひずみ分散ブランク形状を用いることにより変形の局所化が抑制され、これにより、伸びフランジ変形部においては変形が分散（ひずみが分散）した良好な成形状態を実現できる。この結果、通常の展開ブランクを用いた場合、曲線部分４ｅ−２において、稜線部４ｂの周方向の中央に対応する部分で局所的にフランジ板厚が薄くなる傾向となる（図７の点線のグラフを参照）。それに対して、ひずみ分散ブランクを用いた場合、曲線部分４ｅ−２において、稜線部４ｂの周方向の中央に対応する部分でフランジ板厚が最薄とならない（図７の実線のグラフを参照）。
【００４５】
オーバー形状代ａは、０．０３（Ｒ＋ｆｌ）≦ａ≦０．５（Ｒ＋ｆｌ）に設定することが好ましい。ここで、Ｒは稜線部４ｂの曲率半径を示し、ｆｌは図４Ｂに示すようにフランジ４ｅの直線部分４ｅ−１のフランジ幅を示す。
この範囲のオーバー形状代ａを付与することにより、フランジの立ち上げの根元部での圧縮変形により生じるフランジ端部の実質伸びフランジ率増加を抑制することできる。根元部に圧縮の応力が生じ、ブランク形状内で稜線部を形成する中心角が増大するためである。すなわち、オーバー形状代ａを付与することにより、伸びフランジ部の実質周長を増大させることができ、変形の局所化を抑制することができる。
【００４６】
以上述べた実施形態では、フロアクロスメンバ４が溝型の横断面形状を有する例を説明したが、例えばハイドロフォーミングにより成形される筒状体（閉じた横断面形状を有する）としてもかまわない。この場合、フロアクロスメンバの長手方向の両端部の全周においてフランジが形成されてもよいし、ウェブ面、ウェブ面に連続する稜線部と、及び稜線部に連続する縦壁面だけに沿って連続するようにフランジが形成されてもよい。
【実施例１】
【００４７】
次に、本発明に係る自動車車体のフロア構造についての各種性能評価を、ＣＡＥ（ＦＥＭコード：ＬＳ−ＤＹＮＡ  ｖｅｒ．９７１）を用いて行った解析結果を説明する。材料モデルは、引張り強度５９０ＭＰａ級の板厚１．４ｍｍの冷間圧延鋼板を用いた。【００４８】
［フロアクロスメンバの形状と衝突特性の関係の基礎解析］
図８Ａは、フロアクロスメンバ４の単純形状モデル５（以下、「解析モデル５」という）を模式的に示す図である。フロアクロスメンバ４において要求される軸方向への圧壊特性を、図８Ａに示す解析モデル５に置き換えて解析した。
解析モデル５では、断面高さＨ＝８０ｍｍ、フランジ幅ｆｌ＝１５ｍｍ、フランジ立ち上がりＲｆ＝５ｍｍ、全長＝３００ｍｍ、稜線部８の曲率半径Ｒ＝５、１０、１５ｍｍとし、長手方向の一方の端部にフランジ６を設けている。フランジ６は、曲線部分に切欠き７を付与した従来例（図８Ｃ）と、切欠きを付与せずに全周に連続して形成した本発明例（図８Ｂ）とし、部品の断面周長をsとした。【００４９】
衝突特性は衝突速度１５ｋｍ／ｈで衝突変位を付与し、変位５ｍｍにおける吸収エネルギー効率（ＥＡ／s）で評価した。
図９は、衝突変位５ｍｍにおける吸収エネルギー効率（衝突特性）と稜線部８の曲率半径Ｒとの関係を示すグラフである。図９のグラフにおいて、●プロットは本発明例であり、□プロットは従来例である。
図９に示すように、従来例では、稜線部８の曲率半径Ｒの増加に伴って衝突特性が低下する。それに対して、本発明例では、稜線部８の曲率半径Ｒの増加に伴って衝突特性が増加する。
この解析結果より、衝突特性を向上させるためには、稜線部８の曲率半径Ｒを大きくするとともに、長手方向の端部に形成するフランジ６に切欠きを設けないことが有効であることがわかる。【００５０】
［フロアクロスメンバの形状とねじり剛性の関係の基礎解析］
図１０は、フロアクロスメンバ４の解析モデル９を模式的に示す図である。フロアクロスメンバ４において要求されるねじり剛性を、図１０に示す解析モデル９に置き換えて解析した。
解析モデル９では、断面高さＨ＝３０〜１２０ｍｍ、全長＝５００ｍｍ、稜線部９ｃの曲率半径Ｒ＝０〜６０ｍｍとした。表１に、解析した断面高さＨ及び曲率半径Ｒの組み合わせをまとめて示す。【００５１】
【表１】
0005598632.tif 000002
【００５２】
解析モデル９の一方の端部９ａの変位を完全拘束し、他方の端部９ｂに軸周りの回転変位を与えた。
ねじり剛性は、解析モデル９に発生する単位角度（ｄｅｇ．）当たりのモーメントＮ・ｍであるＮ・ｍ／ｄｅｇにより評価した。
図１１は、曲率半径Ｒ＝０ｍｍ条件におけるねじり剛性を基準としたねじり剛性の増加減少率を、断面高さＨに占める２Ｒの割合ごとに調査した結果を示すグラフである。
図１１に示すように、稜線部９ｃの曲率半径Ｒは、断面高さＨによらずＨの１２．５％とすることによってねじり剛性が最大となることがわかる。【００５３】
また、図１２は、ねじり剛性に及ぼす稜線部９ｃの曲率半径Ｒの影響を切欠きの有無の差で比較した結果を示すグラフである。図１０と同様の解析モデル９（断面高さＨ＝１００ｍｍ）を用いたものを本発明例とした。解析モデル９にはフランジを設けていないが、全周に連続してフランジを形成したものを想定している。一方、解析モデル９の各稜線部９ｃに端部から長手方向に５ｍｍの切欠きを付与したものを従来例とした。解析モデル９にはフランジを設けていないが、曲線部分に切欠きを付与したフランジを形成したものを想定している。図１２のグラフにおいて○プロットは本発明例であり、▲プロットは従来例である。
図１２に示すように、本発明例では、フランジに切欠きを付与する従来例よりもねじり剛性が高くなることがわかる。【００５４】
［フランジへのスポット溶接位置の基礎解析］
図１３は、フロアクロスメンバ４の解析モデル１０を模式的に示す図である。
解析モデル１０では、断面高さＨ＝８０ｍｍ、フランジ幅ｆｌ＝１５ｍｍ、全長＝５００ｍｍ、稜線部の曲率半径Ｒ＝１０ｍｍとし、長手方向の両端部に、全周に連続するフランジ１１を設けている。各フランジ１１をスポット溶接により剛体壁１５に接合し、一方の剛体壁１５の変位を完全拘束し、他方の剛体壁１５に軸周りの回転変位を与えた。【００５５】
図１４は、解析モデル１０の端部のフランジ１１のスポット溶接点の配置を示す図である。
モデルＡは、フランジ１１の各曲線部分の中央と各直線部分の中央の全８点でスポット溶接部を形成したものである。
モデルＢは、フランジ１１の各曲線部分と直線部分の境界の全８点でスポット溶接部を形成したものである。
モデルＣは、フランジ１１の各直線部分を３等分割する位置の全８点でスポット溶接部を形成したものである。
モデルＤは、フランジ１１の各曲線部分の中央と各直線部分を３等分割する位置の全１２点でスポット溶接部を形成したものである。
モデルＥは、フランジ１１の各曲線部分と直線部分の境界と、直線部分の中央の全１２点でスポット溶接部を形成したものである。
モデルＦは、フランジ１１の各曲線部分の中央と、各曲線部分と直線部分の境界と、直線部分の中央の全１６点でスポット溶接部を形成したものである。
モデルＧは、フランジ１１の各曲線部分と直線部分の境界と、直線部分を３等分割する位置の全１６点でスポット溶接部を形成したものである。【００５６】
図１５は、ねじり剛性に及ぼす、スポット溶接数及びスポット溶接位置の関係を示すグラフである。
図１５に示すように、同一スポット溶接数の条件で比較すると、モデルＡ、Ｄ、Ｆ（▲プロット）、すなわち解析モデル１０のフランジ１１の曲線部分にスポット溶接点を配置したモデルにおいて最も高いねじり剛性が得られた。つまり、フランジ１１の曲線部分にサイドシルインナパネル又はフロントフロアのトンネル部とのスポット溶接部を配置することにより、ねじり剛性が向上することがわかった。【００５７】
［解析条件］
図１６は、角筒型の解析モデル１２を示す図である。
解析モデル１２では、稜線部１３の曲率半径Ｒ＝１０ｍｍ、稜線部１３の曲線部分のなす角度α＝９０°、断面高さＨ＝８０ｍｍ、フランジ幅ｆｌ＝２０ｍｍ、フランジ立ち上がりＲｆ＝５ｍｍ、全長＝５００ｍｍとし、図１３の解析モデル１０と同様、長手方向の両端にフランジ１４を設けている。フランジ１４は、曲線部分に切欠きを付与した切欠きモデル（図８Ｃと同様）と、切欠きを付与せずに全周に連続して形成した本発明例（図８Ｂと同様）とした。【００５８】
解析モデル１２のフランジ１４をスポット溶接により剛体壁１５に接合した。スポット径は６ｍｍとした。解析モデル１２には、５９０ＭＰａ級汎用冷間圧延鋼板の１．４ｍｍ相当の機械特性値を与えた。ねじりの負荷条件は、一方の剛体壁１５を固定し、他方の剛体壁（図示しない）に対して解析モデル１２の軸中心に回転変位を与えた。【００５９】
図１７Ａは、解析モデル１２のフランジ１４のスポット溶接点の配置を示す図である。
モデル１は、フランジ１４の曲線部分に切欠きを付与し、フランジ１４の直線部分にスポット溶接点を配置したものである。
モデル２は、フランジ１４の曲線部分に切欠きを付与せず、フランジ１４の直線部分の中央及び曲線部分にスポット溶接点を配置したものである。
モデル３は、フランジ１４の曲線部分に切欠きを付与せず、フランジ１４の直線部分にスポット溶接点を配置したものである。
モデル４は、フランジ１４の曲線部分に切欠きを付与し、フランジ１４の直線部分の中央にスポット溶接点を配置したものである。
モデル５は、フランジ１４の曲線部分に切欠きを付与せず、フランジ１４の曲線部分の中央にスポット溶接点を配置したものである。
モデル６は、フランジ１４の曲線部分に切欠きを付与せず、フランジ１４の直線部分の中央にスポット溶接点を配置したものである。
図１７Ａに示すモデル１〜６を用いて、切欠きがねじり剛性に及ぼす影響及びフランジ１４の曲線部分にスポット溶接点を配置することの優位性を検証した。【００６０】
モデル１〜３では、図１７Ｂに示すように、スポット溶接点の数を各モデル全８点とし、スポット溶接点の位置はねじりの中心軸に対して均等配分とした。
一方、モデル４〜６では、スポット溶接点の数を各モデル全４点とした。【００６１】
図１８は、モデル２及びその変形モデル７、８、９、１０、１６でのスポット溶接点の配置を示す図である。
ここでは、フランジ１４にスポット溶接点を配置する上で、その域内でさらに効果が高い位置を検討した。図１８に示すように、スポット溶接点を、フランジ１４の直線部分の中央位置で固定するとともに、曲線部分の中心角α’’＝０°〜４５°まで１１．３°間隔で変更して配置した。【００６２】
フランジ１４の曲線部分におけるスポット溶接位置は、モデル２では中心角α’’が４５°の位置である。モデル７では中心角α’’が３３．６°の位置である。モデル８では中心角α’’が２２．５°の位置である。モデル９では中心角α’’が１１．３°の位置である。モデル１０では中心角α’’が０°の位置である。モデル１６では、フランジの直線部分（曲線部分の中心から２５ｍｍの距離の位置）である。【００６３】
図１９は、モデル２及びその変形モデル１１、１２でのスポット溶接点の配置を示す図である。
ここでは、スポット溶接点を、フランジ１７の曲線部分の半径方向に移動させて、ねじり剛性とスポット溶接位置の関係を検討した。【００６４】
フランジ１４の曲線部分におけるスポット溶接位置は、モデル２ではフランジ１７の幅方向の中心の位置である。モデル１１では、フランジ１７の端側に最も近い位置である。モデル１２では、フランジ１７の立ち上がり曲線部分に最も近い位置である。【００６５】
ねじり剛性の評価方法は、各モデルに塑性変形が発生する前の状態で単位ねじり角度当たりのねじり剛性（Ｎ・ｍ／ｄｅｇ．）により評価した。
＜結果＞
図２０は、モデル１、３のねじり剛性を示すグラフである。図２１は、モデル３、２のねじり剛性を示すグラフである。図２２は、モデル４、６のねじり剛性を示すグラフである。図２３は、モデル６、５のねじり剛性を示すグラフである。
図２０、２２のグラフを比較することにより、フランジの曲線部分を切欠かないことにより高いねじり剛性を得られることがわかる。
また、図２１、２３のグラフを比較することにより、スポット溶接点数が同数の場合には、フランジの曲線部分にスポット溶接点を配置することにより高いねじり剛性を得られることがわかる。スポット溶接点をフランジの曲線部分以外に配すると、ねじり剛性と衝突特性が低下し、所望の性能を得られない。【００６６】
図２４は、モデル２、３、７、８、９、１０、３のねじり剛性をまとめて示すグラフである。図２５は、モデル２、３、７、８、９、１０、３の吸収エネルギーをまとめて示すグラフである。図２６は、モデル２、１１、１２のねじり剛性を示すグラフである。図２７は、モデル２、１１、１２の吸収エネルギーを示すグラフである。【００６７】
図２４、２５のグラフから、フランジの曲線部分にスポット溶接点を配置する場合、フランジの中心付近（曲線部分の中心角（ｄｅｇ．）の１／１０から９／１０を満足する範囲）にスポット溶接点を配置することにより高いねじり剛性と吸収エネルギーを得られることがわかる。【００６８】
また、図２６のグラフから、フランジの曲線部分にスポット溶接点を配置する場合、フランジ端部付近（フランジ幅（ｍｍ）の１／２から１を満足する範囲）にスポット溶接点を配置することにより高いねじり剛性を得られることがわかる。【００６９】
また、図２７のグラフから、フランジの曲線部分にスポット溶接点を配置する場合、フランジの立ち上がりＲ部付近（フランジ幅（ｍｍ）の０から１／２を満足する範囲）にスポット溶接点を配置することにより高い吸収エネルギーを得られることがわかる。【００７０】
すなわち、図２６、２７のグラフから、高いねじり剛性と高い吸収エネルギーを両立させるには、フランジ幅の１／４から３／４の範囲にスポット溶接位置を配置することが有効であることがわかる。【００７１】
図２８は、モデル１３〜１５でのスポット溶接点の配置を示す図である。
図２８に示すように、モデル１３〜１５は、スポット溶接点の位置の回転軸からの距離を全て同一とした。【００７２】
図２９は、モデル１３〜１５のねじり剛性を示すグラフである。
図２９に示すように、フランジの曲線部分にスポット溶接点を配置したモデル１３において、最もねじり剛性が高く有意差が認められた。
【実施例２】
【００７３】
スポット溶接点をフランジの曲線部分に２箇所形成したフロアクロスメンバについて、フランジにおけるスポット溶接位置の違いによるねじり剛性及び吸収エネルギーの影響を解析した。【００７４】
図３０は、モデル１６、１７でのスポット溶接点の配置を示す図である。
図３１は、モデル１６、１７のねじり剛性を示すグラフであり、図３２はモデル１６、１７の吸収エネルギーを示すグラフである。
図３１及び図３２に示すように、長手方向の端部の全周にフランジを設け、かつ、フランジの曲線部分にスポット溶接部を１箇所形成することによりねじり剛性及び衝突特性が向上し、フランジの曲線部分にスポット溶接部を２箇所形成することによりねじり剛性及び衝突特性がさらに向上することがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、サイドシル、ルーフレール、フロアートンネル部を有するフロントフロアさらにはサイドメンバといった、自動車車体の前後方向へ向けて配置される前後部材と、フロアクロスメンバやルーフクロスメンバといった、自動車車体の車幅方向へ向けて配置される車幅部材と備える自動車車体に利用することができる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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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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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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