(57)【要約】  車両用骨格部材（１）は、中空部材（２）と、補強部材（３）とを備え、中空部材（２）は、内部に互いに対向する第１面（２Ａ）と第２面（２Ｂ）とを備え、補強部材（３）は、疑似円形の断面を有する円筒状体を備え、補強部材（３）は、中空部材（２）の内部の第１面（２Ａ）または第２面（２Ｂ）に立っている。
2019151085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空部材と、
補強部材と
を備え、
前記中空部材は、内部に互いに対向する第１面と第２面とを備え、
前記補強部材は、疑似円形の断面を有する円筒状体を備え、
前記補強部材は、前記中空部材の内部の前記第１面または前記第２面に立っている車両用骨格部材。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用骨格部材において、
前記補強部材には、前記第１面側の端部を塞ぐ第１蓋部材が接合されている車両用骨格部材。
【請求項３】
請求項２に記載の車両用骨格部材において、
前記第１蓋部材と前記中空部材との接合部を備える車両用骨格部材。
【請求項４】
請求項３に記載の車両用骨格部材において、
前記接合部は、前記中空部材の前記第１面と前記第２面の間の側面部にある溶接部である車両用骨格部材。
【請求項５】
請求項４に記載の車両用骨格部材において、
前記溶接部は、前記第１面より前記第２面に近い位置にある車両用骨格部材。
【請求項６】
請求項１に記載の車両用骨格部材において、
前記補強部材の第１面側の端部と前記中空部材とは、接着剤を介して接合されている車両用骨格部材。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の車両用骨格部材において、
前記補強部材には、前記第２面側の端部を塞ぐ第２蓋部材が接合されている車両用骨格部材。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の車両用骨格部材において、
前記補強部材の疑似円形の断面は、長軸および短軸の比が２．５以下である車両用骨格部材。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の車両用骨格部材において、
前記補強部材は、前記中空部材の内部に複数配置され、
それぞれの補強部材の円筒状体の軸の間隔が、前記補強部材の径の４倍以下である車両用骨格部材。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の車両用骨格部材において、
前記補強部材は、鋼材から構成されている車両用骨格部材。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の車両用骨格部材において、
前記中空部材は、鋼材から構成されている車両用骨格部材。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の車両用骨格部材を、前記中空部材の前記第１面を車両内側に配置し、前記第２面を車両外側に配置した車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両用骨格部材および車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車分野において、衝突安全規制は年々強化されており、燃費向上のための軽量化と、衝突安全性の両立が非常に重要となる。
また、近年、地球環境保護の観点から、電気自動車等のエコカーの開発が進んでいる。電気自動車では、床下に多数の電池が配置されるため、電池に近接して設けられるロッカーの性能向上（主としてエネルギー吸収性能）が重要になる。【０００３】
一般に、バンパー、ピラー、ロッカー等の車両用骨格部材は、軽量化のため中空断面で、部品によっては、補強部材を内部に配置することにより性能向上を図っている。
補強部材の配置方法としては、たとえば、車両用骨格部材の長手方向に沿って補強部材を配置する場合と、車両用骨格部材の長手方向に直交する方向に補強部材を配置する場合が考えられる。前者は、部分的に板厚が増加するため、補強部材が存在する領域の強度が向上する。後者は、補強部材が車両用骨格部材の隔壁となるため、ねじり抵抗の増大や、補強部材がある領域の強度が向上する。【０００４】
自動車の衝突時に生じる変形は、大きく分けて曲げ変形、軸圧潰、ねじり変形の３つがある。軸圧潰およびねじり変形は、部品全体に変形が生じ易いため、部品重量あたりのエネルギー吸収量は高い。
一方、曲げ変形は、変形領域が限定されるため、部品重量あたりのエネルギー吸収量は小さい。特に衝突物が電柱等（ポール側突、ポール前突）の小さいものほど、より変形領域は小さくなるため、エネルギー吸収量はさらに小さくなる。
従来、車両用骨格部材の内部に補強部材を配置することにより、必要なエネルギー吸収量を確保していた。しかしながら、実際の衝突では、衝突箇所が限定されることがないため、ある程度の領域に補強部材を配置する必要があり、部品重量の増加が課題となる。【０００５】
このため、特許文献１には、車両を構成するドアピラー、ロッカー等の車両用骨格部材の内部に、アルミニウムや強化プラスチックからなるハニカム構造体を挿入し、車両用骨格部材を強化する構造が開示されている。
特許文献１に記載の発明によれば、車両用骨格部材の内部をハニカム構造体で強化することにより、補強効果の向上と部品重量の増加を軽減できるという効果がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１７７２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１に記載の技術では、通常、車両用骨格部材は、薄板鋼板を折り曲げて形成され、ハニカム構造体がアルミニウム、強化プラスチック等の異種部材から構成されている。
このため、車両用骨格部材とハニカム構造体との接合に際しては、異種金属間における電食を防止する必要がある。このため、前記特許文献１では有機質接着剤等による接合方法に限定されてしまう。したがって、車両用骨格部材を適宜の位置で、部品重量の増加を招くことなく、効率的に補強することが困難であるという課題がある。【０００８】
本開示の目的は、部品重量の増加を招くことなく適宜の位置で効率的に補強することのできる車両用骨格部材および車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の車両用骨格部材は、中空部材と、補強部材とを備え、前記中空部材は、内部に互いに対向する第１面と第２面とを備え、前記補強部材は、疑似円形の断面を有する円筒状体を備え、前記補強部材は、前記中空部材の内部の前記第１面または前記第２面に立っている。
ここで、疑似円形の断面とは、厳密な真円の断面だけでなく、ある程度の縦横比を有する楕円形の断面を含む概念である。【００１０】
車両用骨格部材に長手方向を横切る向きに外力が作用すると、その外力に応じて車両用骨格部材の中空部材が曲げ変形したり、中空部材に圧潰が生じたりする。圧潰とは中空部材の軸を横切る断面が潰れることを意味する。外力の向きは、中空部材の長手方向(軸方向)を横切る向き、補強部材に対しては概ね補強部材の軸方向に沿う向きである。
この際、外力による変形初期では、中空部材を補強部材が支持するため、車両骨格部材の押圧力に対する強度を向上させることができる。
一方、変形後期の中空部材が圧潰した状態では、中空部材の圧潰とともに、補強部材も補強部材の軸方向に潰れる。補強部材が補強部材の軸方向に潰れることを座屈するという。補強部材の座屈への抵抗力により、車両用骨格部材の外力に対する強度を向上させることができる。【００１１】
特に、補強部材は軸方向に対して抵抗が大きい稜線がない円筒状体である。したがって車両用骨格部材に斜め方向からの荷重が作用しても、変形抵抗がどの部位でも一定なため、安定して補強部材が座屈する。したがって、車両用骨格部材に対する力の作用方向によらず、外力に対する強度を向上させることができる。
また、補強部材が中実ではなく円筒状体であることにより、中空部材内に補強部材を配置しても重量の増加を少なくすることができるため、部品重量の増加を招くこともない。【００１２】
本開示では、前記補強部材には、前記第１面側の端部を塞ぐ第１蓋部材が接合されているのが好ましい。
補強部材の第１面側の端部に第１蓋部材が接合されることにより、補強部材の端部が拘束される。したがって、圧潰荷重が補強部材に部分的に作用して、第１面側の端部がいびつに変形して、エネルギー吸収にばらつきが生じることを防止できる。【００１３】
本開示では、前記第１蓋部材と前記中空部材との接合部を備えるのが好ましい。
補強部材に第１蓋部材が接合されることにより、第１蓋部材において中空部材との接合を行うことができるため、接合時の施工性が向上する。
また、第１蓋部材が接合されることにより、補強部材の端部と中空部材とを溶接により接合する場合に比較して、接合箇所を低減することができる。
さらに、第１蓋部材が接合されることにより、接合面積を大きく確保することができ、溶接に比較して、接合強度の低い接着剤等の他の接合方法を採用し易い。【００１４】
本開示では、前記接合部は、前記中空部材の前記第１面と前記第２面の間の側面部にある溶接部であるのが好ましい。
中空部材の第１面は、中空部材の第２面側から荷重を受けたとき、引張変形する。接合部が溶接部である場合、溶接部の周囲には熱影響部が生じる。熱影響部は引張変形により破損する場合がある。すなわち、中空部材の第１面に溶接部があると、中空部材の第２面側から荷重を受けたとき、熱影響部が破損し、中空部材の性能が大幅に低下する可能性がある。そこで、第１蓋部材を側面部まで伸ばし、側面部に溶接部を設ける。溶接部が引張変形しにくいため、溶接部が破壊されにくくなる。【００１５】
本開示では、前記溶接部は、前記第１面より前記第２面に近い位置にあるのが好ましい。
溶接部が中空部材の第１面より第２面に近い位置にあれば、中空部材の第２面側が圧縮変形となるため、溶接部がより破壊されにくくなる。【００１６】
本開示では、前記補強部材の第１面側の端部と前記中空部材とは、接着剤を介して接合しているのが好ましい。
ここで、接着剤の接合強度は、一般に溶接による接合強度よりも低いため、接着剤の材質、量は、要求される接合強度に応じて適宜選択するのが好ましい。たとえば、接着剤を中空部材内に充填し、充填された接着剤に補強部材の第１面側の端部を埋設するようにして接合してもよい。【００１７】
補強部材の第１面側の端部と中空部材との接合は、種々の方法が考えられ、接着剤を介して接合することも考えられる。接着剤は、中空部材の材質および補強部材の材質が異なっても両者を接合することができる。したがって、中空部材および補強部材の材質の選択の自由度を向上させることができる。【００１８】
本開示では、前記補強部材には、前記第２面側の端部を塞ぐ第２蓋部材が接合されているのが好ましい。
車両用骨格部材を車両に使用した場合、中空部材の第２面側は、車両の外側に面することがあり、車両の外面は平坦面であるとは限らない。また、車両の外側から衝突するものも、たとえば電柱や他の車両のように、必ずしも外力を加えるものが平坦面であるとは限らない。すなわち、補強部材の第２面側からの外力の入力は不均一になることが多い。これに対応し、補強部材の第２面側の端部を第２蓋部材により塞げば、外力が不均一に分散して補強部材に作用することを防止して、補強部材がいびつに変形することを防止できる。【００１９】
本開示では、前記補強部材の疑似円形の断面は、長軸および短軸の比が２．５以下の楕円形であるのが好ましい。
前述したように、疑似円形の断面は、真円の断面だけでなく、楕円形の断面を含むものである。しかし、長軸および短軸の比が２．５を超えて扁平していると、変形の際に補強部材が折れ曲がったり、外力の方向によっては、容易に倒れたりしてしまう。したがって、中空部材の圧潰とともに、補強部材を圧潰させるには、長軸および短軸の比が２．５以下の円形とみなせる範囲の断面が好ましい。【００２０】
本開示では、前記補強部材は、前記中空部材の内部に複数配置され、それぞれの補強部材の円筒状体の軸の間隔が、前記補強部材の径の４倍以下であるのが好ましい。
補強部材を中空部材の内部に複数配置すれば、その分、外力に対する強度が向上する。この際、それぞれの補強部材の間隔を取りすぎると、衝突位置によっては、車両用骨格部材が容易に変形してしまい、外力に対する強度を十分に確保できない。したがって、複数の補強部材の軸の間隔を補強部材の径の４倍以下とすることにより、適切な間隔で補強部材を配置して、中空部材の補強効果を確保することができる。【００２１】
本開示では、前記補強部材は、鋼材から構成されているのが好ましい。
車両を構成する部材は、通常鋼材が採用され、補強部材を鋼材とすることにより、溶接等による接合性を向上させることができる。加えて、鋼材は加工し易く、安価であるので、車両用骨格部材の製造コスト、部材コストの低減を図ることができる。
本開示では、前記中空部材は、鋼材から構成されているのが好ましい。
車両を構成する部材は、通常鋼材が採用され、中空部材として鋼材を採用すれば、他の部位との接合性を向上させることができる。加えて、鋼材は加工し易く、安価であるので、車両用骨格部材の製造コスト、部材コストの低減を図ることができる。【００２２】
本開示の車両は、前述した車両用骨格部材を、前記中空部材の前記第１面を車両内側に配置し、前記第２面を車両外側に配置したことを特徴とする。
前述した車両用骨格部材を用いた車両であれば、車両の外力に対する強度を向上させることができる。
また、中空部材の第１面を車両内側に配置し、第２面を車両外側に配置すれば、車両外側からの外力に耐えることのできる車両とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本開示の第１の実施の形態に係る車両用骨格部材の断面図。
【図２】前記実施の形態における車両用骨格部材の分解斜視図。
【図３】本開示の第２の実施の形態に係る車両用骨格部材の断面図。
【図４】前記実施の形態における車両用骨格部材の分解斜視図。
【図５】本開示の第３の実施の形態に係る車両用骨格部材の断面図。
【図６】本開示の第４の実施の形態に係る車両用骨格部材の断面図。
【図７Ａ】本開示の第５の実施の形態に係る車両用骨格部材の断面図。
【図７Ｂ】前記実施の形態の変形となる車両用骨格部材の断面図。
【図７Ｃ】前記実施の形態の変形となる車両用骨格部材の断面図。
【図８】本開示の第６の実施の形態に係る車両用骨格部材の断面図。
【図９】実施例における耐曲げ性能を評価する試験方法を示す模式図。
【図１０】実施例および比較例の耐曲げ性能の結果を示すグラフ。
【図１１】実施例における耐圧潰性能を評価する試験方法を示す模式図。
【図１２】実施例および比較例の耐圧潰性能の結果を示すグラフ。
【図１３】実施例における垂直方向からの荷重に対する耐圧潰性能の結果を示すグラフ。
【図１４】実施例における耐圧潰性能を評価する試験方法の変形を示す模式図。
【図１５】実施例における圧潰荷重の作用方向の違いによる耐圧潰性能の結果を示すグラフ。
【図１６】実施例における圧潰荷重の作用方向の違いによる耐圧潰性能の結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本開示の実施の形態について説明する。
［１］第１の実施の形態
図１および図２には、本開示の第１の実施の形態に係る車両用骨格部材１が示されている。図１は、車両用骨格部材１の延出方向に直交する断面図であり、図２は、車両用骨格部材１の分解斜視図である。
車両用骨格部材１は、自動車等の車両に使用され、ロッカー、ドアピラー等の車体の骨組を構成する部材である。また、車両用骨格部材１は、車体の前方にも設けることが可能であり、前面衝突におけるエネルギーを吸収するバンパーとしても用いられる。車両用骨格部材１は、中空部材２および補強部材３を備える。
【００２５】
中空部材２は、鋼製の筒状体から構成され、内部に互いに対向する第１面２Ａおよび第２面２Ｂを備える。中空部材２は、内側部品２１および外側部品２２を組み合わせることにより形成される。なお、中空部材２は、必ずしも鋼材を使用する必要はなく、アルミニウム、繊維強化合成樹脂（ＦＲＰ）等の他の材質を採用してもよい。
内側部品２１は、断面ハット形の鋼材であり、鋼材には、たとえば、厚さ寸法が１．６ｍｍであり、引張強度が１１８０ＭＰａ級の高張力鋼板を使用することができる。内側部品２１は、底面部２１Ａ、側面部２１Ｂ、およびフランジ部２１Ｃを備える。
【００２６】
底面部２１Ａは、ハット形の底部を構成し、車体に装着されたときに、中空部材の内側側面となる。底面部２１Ａの内面は、中空部材２の第１面２Ａとなる。
側面部２１Ｂは、底面部２１Ａの幅方向端部のそれぞれから起ち上がり、それぞれの側面部２１Ｂは対向配置される。側面部２１Ｂは、車体に装着されたときに、中空部材２の上面および下面となる。
フランジ部２１Ｃは、それぞれの側面部２１Ｂの先端を外側に折り曲げて形成される。
【００２７】
外側部品２２は、内側部品２１と同様に断面ハット形の鋼材であり、底面部２２Ａ、２つの側面部２２Ｂ、およびフランジ部２２Ｃを備える。外側部品２２は、車体に装着されたときに、中空部材２の外側側面となる。本実施の形態では、底面部２２Ａの一部は、車体の形状に応じて外側に膨出している。底面部２２Ａの内面は、中空部材２の第２面２Ｂとなる。
内側部品２１のフランジ部２１Ｃと、外側部品２２のフランジ部２２Ｃとは、中空部材２の組み立て時に互いに重ね合わされる。重ね合わされたフランジ部２１Ｃ、２２Ｃは、アーク溶接等によって接合され、一体化されて中空部材２が形成される。
【００２８】
補強部材３は、円筒状の鋼管から構成され、中空部材２の内部に複数配置される。補強部材３は、中空部材２の第１面２Ａに立てて配置される。立てて配置とは、筒状体である補強部材３の軸が第１面２Ａと交わる配置を意味する。補強部材３の軸と第１面２Ａとのなす角は概ね９０°である。補強部材３として用いられる鋼管には、たとえば、厚さ寸法が１．６ｍｍであり、引張強度が５９０ＭＰａ級の高張力鋼を使用することができる。
【００２９】
補強部材３は、管材を所定の長さに切断することにより製造することができるが、シームレス管である必要はない。溶接管を採用してもよい。
また、補強部材３の材質は、鋼材である必要は必ずしもなく、アルミニウム、繊維強化合成樹脂（ＦＲＰ）等の他の材質を採用してもよい。ただし、部材コストや、接合方法等の製造工程の観点からは、中空部材２と同質の材質を採用するのが好ましい。
【００３０】
補強部材３は、中空部材２の第１面２Ａの中央に配置され、図２に示すように、中空部材２の延出方向に複数、本実施の形態では、５個並べて配置される。それぞれの補強部材３の第１面２Ａ側の端部は、中空部材２の第１面２Ａにアーク溶接等により接合される。
複数の補強部材３の円筒の軸の間隔は、隣り合う補強部材３の間に若干の隙間が形成される間隔が好ましく、補強部材３の径の４倍以下に設定するのが好ましい。複数の補強部材３の円筒の軸の間隔を、円筒の軸の径の２倍未満とすると、隣り合う補強部材３同士が干渉し合い、補強部材３の配置が難しく、製造しにくくなる。また、補強部材３がこの程度の間隔で配置されていれば、中空部材２の補強効果を確保することができる。
【００３１】
補強部材３は、厳密な断面真円形の円筒状体である必要はない。たとえば、補強部材３の円筒状体の断面の疑似円形は、長軸および短軸の比が、２．５以下の楕円形を含む。要するに、補強部材３の軸方向に外力が作用したときに、安定して座屈変形が生じる程度の扁平形状であれば、補強部材３として許容される。
【００３２】
車両用骨格部材１を製造する場合、図２に示すように、内側部品２１のフランジ部２１Ｃを上面に向けて配置し、内側部品２１の底面部２１Ａに複数の補強部材３を配置する。次に、底面部２１Ａおよび補強部材３の第１面２Ａ側の端部を、アーク溶接等により接合する。最後に外側部品２２のフランジ部２２Ｃを下方に向けて、内側部品２１のフランジ部２１Ｃと外側部品２２のフランジ部２２Ｃとを重ね合わせ、スポット溶接等によりフランジ部２１Ｃ、２２Ｃ同士を溶接して接合する。
【００３３】
このような車両用骨格部材１は、前述したように、車体の骨組を構成するロッカー、ドアピラー、バンパーとして使用できる。また、使用される自動車も通常のガソリンで走行する自動車だけでなく、電気自動車等のエコカーにも採用することができる。
特に、電気自動車の場合、蓄電するバッテリーが車内床下に収容されている。車体に外力が作用したときに、バッテリーに外力の影響が及ぶとバッテリーの損傷を生じる可能性がある。したがって、車両用骨格部材１は、車体側面の下方に設けられるロッカーとして用いるのが好ましい。
【００３４】
［２］第２の実施の形態
次に、本開示の第２の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一の部分等については、同一符号を付して説明を省略する。
前述した第１の実施の形態では、中空部材２の第１面２Ａとなる内側部品２１の底面部２１Ａに、補強部材３の第１面２Ａ側の端部が、直接接合されていた。
【００３５】
これに対して、本実施の形態に係る車両用骨格部材４は、図３および図４に示すように、複数の補強部材３の第１面２Ａ側の端部が、第１蓋部材５によって塞がれている点が相違する。
第１蓋部材５は、矩形状の鋼板から構成される。鋼板には、たとえば、厚さ寸法が１．６ｍｍの引張強度が５９０ＭＰａ級の高張力鋼を採用することができる。
それぞれの補強部材３の第１面２Ａ側の端部は、第１蓋部材５の対向面に、溶接等により接合されている。また、第１蓋部材５の補強部材３が接合される対向面とは反対側の第１蓋部材５の面は、中空部材２の第１面２Ａに、溶接等により接合されている。
【００３６】
車両用骨格部材４を製造する場合、まず、第１蓋部材５を定盤上に配置して、補強部材３を第１蓋部材５に対してアーク溶接等により接合する。次に、第１蓋部材５を補強部材３とともに、内側部品２１の底面部２１Ａに配置する。最後に、第１蓋部材５と、底面部２１Ａとをアーク溶接等により接合する。以後は、第１の実施の形態と同様の手順で車両用骨格部材４を組み立てる。
【００３７】
車両用骨格部材４では、複数の補強部材３が第１蓋部材５によって一体化され、補強部材３の端部が拘束される。したがって、外力が補強部材３に部分的に作用して、いびつに変形して、エネルギー吸収にばらつきが生じることを防止できる。
車両用骨格部材４では、第１蓋部材５が内側部品２１の底面部２１Ａに溶接により接合される。したがって、鋼板と鋼板との間で溶接できるため、溶接施工性が向上し、溶接面積を大きく確保できる。また、補強部材３が第１蓋部材５によって一体化されるため、それぞれの補強部材３の端部を底面部２１Ａに溶接する場合に比較して、溶接箇所を低減することができる。
【００３８】
［３］第３の実施の形態
次に、本開示の第３の実施の形態について説明する。
前述した第１の実施の形態の車両用骨格部材１は、中空部材２を構成する内側部品２１の底面部２１Ａに、補強部材３を溶接により接合していた。
これに対して、本実施の形態の車両用骨格部材６は、図５に示すように、中空部材２の内側部品２１の底面部２１Ａに、接着剤７によって補強部材３を接合している点が相違する。接着剤７には、熱硬化型合成樹脂製接着剤、光硬化型合成樹脂製接着剤等の任意の接着剤を採用できる。ただし、接着剤７には、難燃剤等を添加して、難燃性を持たせたものを採用するのが好ましい。
【００３９】
車両用骨格部材６を製造する場合、中空部材２の内側部品２１の底面部２１Ａを定盤等に配置する。次に、補強部材３を底面部２１Ａに配置した後、接着剤７を内側部品２１のハット形の凹部に流し込む。最後に、熱、光等を接着剤７に照射して、接着剤７を硬化させる。その後は、第１実施形態と同様の手順により、車両用骨格部材６を組み立てる。
【００４０】
接着剤７は、中空部材２の材質および補強部材３の材質が異なっても両者を接合することができる。したがって、中空部材２および補強部材３の材質の選択の自由度を向上させ、適切な性能を有する車両用骨格部材６とすることができる。
また、中空部材２を構成する内側部品２１のハット形の凹部に接着剤７を流し込むだけで、中空部材２に補強部材３を接合することができるため、施工性も良好である。
【００４１】
［４］第４の実施の形態
次に、本開示の第４の実施の形態について説明する。
前述した第２の実施形態の車両用骨格部材４は、補強部材３の第１面２Ａ側の端部が、第１蓋部材５によって塞がれていた。
これに対して、本実施の形態の車両用骨格部材８は、図６に示すように、補強部材３の第２面２Ｂの端部が、第２蓋部材９によって塞がれている点が相違する。
【００４２】
第２蓋部材９は、矩形状の鋼板から構成され、複数の補強部材３に跨って配置される。複数の補強部材３と第２蓋部材９は、第２の実施の形態と同様に、溶接により接合される。
第２蓋部材９は、中空部材２を構成する外側部品２２の底面部２２Ａに溶接により接合される。ただし、外側部品２２の底面部２２Ａは、外側に膨出している部分があるため、この部分での溶接は行えない。なお、車体の形状によって外側に膨出している部分が大きくなるようであれば、第２蓋部材９と底面部２２Ａとの溶接を省略することも可能である。また、第２の実施の形態のように第１蓋部材５を、補強部材３の第１面２Ａ側の端部に設けておき、さらに、本実施の形態のように第２蓋部材９を設けてもよい。
第２蓋部材９は、複数の補強部材３に跨って配置されているのが好ましい。そうすれば、補強部材３の配置位置に電柱等の細い部材が衝突しても、第２蓋部材９を介して、外力を複数の補強部材３に伝達させて複数の補強部材３を圧潰させることができる。
【００４３】
［５］第５の実施の形態
次に、本開示の第５の実施の形態について説明する。
前述した第２の実施の形態では、第１蓋部材５は、矩形状の鋼板から構成されていた。
これに対して、本実施の形態の車両用骨格部材１２は、図７Ａに示すように、第１蓋部材１３の形状が異なる点が相違する。
【００４４】
第１蓋部材１３は、補強部材３と、中空部材２の第１面２Ａとの間に介在する。第１蓋部材１３は、台形状の断面を有し、鋼板を折り曲げて形成される。第１蓋部材１３は、底面部１３１および傾斜面部１３２を備える。
底面部１３１は、一方の面が補強部材３の第１面２Ａ側の端部に当接し、他方の面が第１面２Ａに当接し、溶接により接合される。傾斜面部１３２は、底面部１３１の幅方向端部から所定の角度で起立して設けられる。傾斜面部１３２の傾斜角度は、中空部材２を構成する内側部品２１の内面形状に倣うように設定されている。
傾斜面部１３２の先端は、中空部材２の内側部品２１のフランジ部２１Ｃの折曲位置まで延びている。
【００４５】
本実施の形態によっても、前述した実施の形態と同様の作用および効果を享受できる。
第１蓋部材１３を台形状の鋼板で形成することにより、中空部材２の内部で第１蓋部材１３が動くことがなくなる。したがって、補強部材３と中空部材２とが相対的に動くことを防止することができるため、補強部材３による補強効果が一層向上する。
【００４６】
本実施の形態では、さらなる変形を採用することも可能である。たとえば、図７Ｂに示すように、車両用骨格部材１２Ｂの第１蓋部材１３の傾斜面部１３２の先端に延在部１３３を形成してもよい。延在部１３３は、中空部材２の第１面２Ａよりも、第２面２Ｂに近い位置まで延びている。延在部１３３は、中空部材２の外側部品２２の側面部２２Ｂとの接合部とされ、溶接等により接合される。
また、第１蓋部材１３の底面部１３１には、折曲突起１３１Ｂが形成され、補強部材３の外側側面が当接するようになっている。折曲突起１３１Ｂが形成されることにより、補強部材３の第１面２Ａに沿った動きが拘束されるため、補強効果が一層向上する。
車両用骨格部材１２Ｂでは、中空部材２に外力が作用したときに、延在部１３３と側面部２２Ｂの接合箇所が圧縮変形する。接合が溶接による場合、溶接によって生じる熱影響部が破壊されにくいため、接合箇所の接合強度を向上させることができる。
【００４７】
図７Ｃに示すように、車両用骨格部材１２Ｃの第１蓋部材１３の先端を折り曲げてフランジ部１３４を形成し、中空部材２のフランジ部２１Ｃ、フランジ部２２Ｃ間に挟み込むようにしてもよい。
また、第１蓋部材１３の底面部１３１には、折曲突起１３１Ｃが形成され、補強部材３の内側面が折曲突起１３１Ｃと当接するようになっている。この場合も補強部材３の第１面２Ａに沿った動きが拘束されるため、補強効果が一層向上する。
車両用骨格部材１２Ｃのようにすることにより、第１蓋部材１３の動きが完全に拘束されるため、補強部材３による補強効果がより向上する。
【００４８】
［６］第６の実施の形態
次に、本開示の第６の実施の形態について説明する。
前述した第１の実施の形態の補強部材３の外側部品２２側の端部は、一つの仮想平面上にある。
これに対して、本実施の形態の車両用骨格部材１８の補強部材１９は、図８に示すように、補強部材１９の外側部品２２側の端部には、複数の切欠部１９１が形成されている点が相違する。
【００４９】
切欠部１９１は、補強部材１９の幅方向に沿って複数形成される。それぞれの切欠部１９１の形状は、矩形状が例示される。このような切欠部１９１を形成する場合、補強部材１９を構成する第１部材および第２部材を切断する刃として、矩形波状の刃を用いることにより形成することができる。なお、切欠部１９１の形状はこれに限られず、たとえば、三角形状の切欠部であってもよい。
本実施の形態によっても、前述した実施の形態と同様の作用および効果を享受できる。
また、複数の切欠部１９１が形成されることにより、外力が作用した際、切欠部１９１の部分が先に潰れ、補強部材１９が軸方向に潰れやすくなる。補強部材１９の軸方向で座屈した箇所に隣接する箇所も変形しているため、変形していない箇所に比べ座屈しやすくなる。すなわち、先に切欠部１９１のある個所を座屈させることにより、軸方向に順に座屈を引き起こすことができる。
【実施例】
【００５０】
第１の実施の形態の車両用骨格部材１と、第２の実施の形態の車両用骨格部材４について、それぞれの補強効果を確認した。外力への耐性として、耐曲げ性能および耐圧潰性能について評価した。【００５１】
［１］耐曲げ性能の評価
図９に示すように、車両用骨格部材１（実施例１）を、２本のポールＰ１に支持させ、車両用骨格部材１の中央にポールＰ２による外力を作用させ、車両用骨格部材１の耐曲げ性能を評価した。車両用骨格部材１は、中空部材２の内部に、５０ｍｍφ、厚さ寸法１．６ｍｍの円管からなる補強部材３を５個配置した。補強部材３は、２００ｇ／個であった。【００５２】
ポールＰ１間の支持スパンＳは１０００ｍｍに設定し、ポールＰ２は、電柱等を想定し、２５０ｍｍφとした。外力は、車体の外側に配置される中空部材２の外側部品２２の側から作用させた。
また、比較例として、中空部材２の内部に補強部材３を設けない車両用骨格材についても耐曲げ性能を評価した。
評価特性値は、ポールＰ２によって作用させた荷重を、車両用骨格部材の質量で除した値（外力／部材質量：ｋＮ／ｋｇ）を採用した。【００５３】
実施例１および比較例について、耐曲げ性能の評価を行ったところ、図１０に示す結果となった。なお、図１０の横軸は、ポールＰ２のストローク量（ポールＰ２がロッカー部材に接触した後の移動量）である。
比較例の場合、図１０のグラフＧ１に示すように、最高値でも１５ｋＮ／ｋｇ以下の耐曲げ性能しか得られなかった。【００５４】
これに対して、実施例１では、図１０のグラフＧ２に示すように、２０ｋＮ／ｋｇ以上の最高値を得ることができた。したがって、中空部材２の内部に補強部材３を配置することにより、大幅な部品重量の増加を招くことなく、耐曲げ性能が格段に向上することが確認された。【００５５】
［２］耐圧潰性能の評価
図１１に示すように、車両用骨格部材１、４を、剛体壁Ｗ１に支持させ、車両用骨格部材１、４の中央にポールＰ２による外力を作用させ、車両用骨格部材１、４の耐圧潰性能を評価した。剛体壁は外力の作用方向に対して垂直である。
車両用骨格部材１、４の補強部材３が配置された位置（中央）に２５０ｍｍφのポールＰ２の圧潰荷重を作用させた。【００５６】
耐曲げ性能の評価と同様に、比較例として、中空部材２の内部に補強部材３を設けない車両用骨格材についても耐圧潰性能を評価した。
評価特性値についても、耐曲げ性能の評価と同様に、ポールＰ２によって作用させた外力を、車両用骨格部材１、４の質量で除した値（外力／部材質量：ｋＮ／ｋｇ）を採用した。【００５７】
車両用骨格部材１と、補強部材３を内部に配置しない車両用骨格部材とについて圧潰荷重の性能を比較したところ、図１２に示す結果となった。
比較例は、図１２のグラフＧ３に示すように、最高値でも２０ｋＮ／ｋｇ程度の耐圧潰性能しか得られなかった。
これに対して、実施例１の耐圧潰性能は、図１２のグラフＧ４に示すように、１００ｋＮ／ｋｇの最高値を得ることができた。したがって、中空部材２の内部に補強部材３を配置することにより、大幅な部品重量の増加を招くことなく、耐圧潰性能が格段に向上することが確認された。【００５８】
図１１に示す評価方法により、車両用骨格部材１（実施例２）と、第１蓋部材５を備えた車両用骨格部材４（実施例３）の耐圧潰性能を比較したところ、図１３に示す結果となった。
実施例２は、図１３のグラフＧ５の結果であった。一方、実施例３は、図１３のグラフＧ６の結果であった。
実施例２および実施例３は、両者ともに良好な結果となったことが確認された。したがって、垂直方向から荷重を作用させた場合、車両用骨格部材１、４は、同等の耐圧潰性能を有することが確認された。【００５９】
車両用骨格部材１、４を支持する剛体壁Ｗ１を、図１４に示すように、図１１に比べ１０°傾斜させ、車両用骨格部材１に斜め方向から圧潰荷重が作用した場合の車両用骨格部材１、４の耐圧潰性能の評価を行った。
斜め方向の耐荷重性能は、車両が電柱等に斜め方向から衝突した場合を想定しており、ＮＨＴＳＡにおける車両の側突試験方法の１つとなっている。【００６０】
車両用骨格部材１について、図１１に示すように垂直方向から圧潰荷重を作用させた場合（実施例４）と、斜め方向から圧潰荷重を作用させた場合（実施例５）の耐圧潰性能は、図１５に示す結果となった。
実施例４は、図１５のグラフＧ７に示す結果となり、十分な耐圧潰性能を有することが確認された。しかしながら、実施例５は、図１５のグラフＧ８に示す結果となり、耐圧潰性能は十分であるものの、実施例４と比較して耐圧潰性能が低下することが確認された。【００６１】
一方、第１蓋部材５を用いた車両用骨格部材４では、図１６に示す結果となった。垂直方向の耐圧潰荷重を作用させた場合（実施例６）の結果は、図１６のグラフＧ９である。一方、斜め方向の耐圧潰荷重を作用させた場合（実施例７）の結果は、図１６のグラフＧ１０であった。車両用骨格部材４では、いずれの場合も同程度の耐圧潰性能を有することが確認された。
このことから、車両用骨格部材４は、補強部材３の円筒状体の軸方向以外から作用する圧潰荷重によって、耐圧潰性能が大きく変化しないことを意味し、車両用骨格部材４は、ロバスト性が高いことを意味する。
【符号の説明】
【００６２】
１…車両用骨格部材、２…中空部材、２Ａ…第１面、２Ｂ…第２面、３…補強部材、４…車両用骨格部材、５…第１蓋部材、６…車両用骨格部材、７…接着剤、８…車両用骨格部材、９…第２蓋部材、１２…車両用骨格部材、１２Ｂ…車両用骨格部材、１２Ｃ…車両用骨格部材、１３…第１蓋部材、１８…車両用骨格部材、１９…補強部材、２１…内側部品、２１Ａ…底面部、２１Ｂ…側面部、２１Ｃ…フランジ部、２２…外側部品、２２Ａ…底面部、２２Ｂ…側面部、２２Ｃ…フランジ部、１３１…底面部、１３１Ｂ…折曲突起、１３１Ｃ…折曲突起、１３２…傾斜面部、１３３…延在部、１３４…フランジ部、１９１…切欠部、Ｐ１…ポール、Ｐ２…ポール、Ｓ…支持スパン、Ｗ１…剛体壁。
【図１】
2019151085.tif 000003
【図２】
2019151085.tif 000004
【図３】
2019151085.tif 000005
【図４】
2019151085.tif 000006
【図５】
2019151085.tif 000007
【図６】
2019151085.tif 000008
【図７Ａ】
2019151085.tif 000009
【図７Ｂ】
2019151085.tif 000010
【図７Ｃ】
2019151085.tif 000011
【図８】
2019151085.tif 000012
【図９】
2019151085.tif 000013
【図１０】
2019151085.tif 000014
【図１１】
2019151085.tif 000015
【図１２】
2019151085.tif 000016
【図１３】
2019151085.tif 000017
【図１４】
2019151085.tif 000018
【図１５】
2019151085.tif 000019
【図１６】
2019151085.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月22日(2019.5.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空部材と、
補強部材と
を備え、
前記中空部材は、内部に互いに対向する第１面と第２面とを備え、
前記補強部材は、疑似円形の断面を有する円筒状体を備え、
前記補強部材は、前記中空部材の内部の前記第１面または前記第２面に立っており、
前記補強部材の第１面側の端部と前記中空部材とは、接着剤を介して接合されている車両用骨格部材。
【請求項２】
中空部材と、
補強部材と
を備え、
前記中空部材は、内部に互いに対向する第１面と第２面とを備え、
前記補強部材は、疑似円形の断面を有する円筒状体を備え、
前記補強部材は、前記中空部材の内部の前記第１面または前記第２面に立っており、
前記補強部材は、鋼材から構成されている車両用骨格部材。
【請求項３】
中空部材と、
補強部材と
を備え、
前記中空部材は、内部に互いに対向する第１面と第２面とを備え、
前記補強部材は、疑似円形の断面を有する円筒状体を備え、
前記補強部材は、前記中空部材の内部の前記第１面または前記第２面に立っており、
前記中空部材は、鋼材から構成されている車両用骨格部材。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両用骨格部材において、
前記補強部材には、前記第１面側の端部を塞ぐ第１蓋部材が接合されている車両用骨格部材。
【請求項５】
請求項４に記載の車両用骨格部材において、
前記第１蓋部材と前記中空部材との接合部を備える車両用骨格部材。
【請求項６】
請求項５に記載の車両用骨格部材において、
前記接合部は、前記中空部材の前記第１面と前記第２面の間の側面部にある溶接部である車両用骨格部材。
【請求項７】
請求項６に記載の車両用骨格部材において、
前記溶接部は、前記第１面より前記第２面に近い位置にある車両用骨格部材。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の車両用骨格部材において、
前記補強部材には、前記第２面側の端部を塞ぐ第２蓋部材が接合されている車両用骨格部材。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の車両用骨格部材において、
前記補強部材の疑似円形の断面は、長軸および短軸の比が２．５以下である車両用骨格部材。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の車両用骨格部材において、
前記補強部材は、前記中空部材の内部に複数配置され、
それぞれの補強部材の円筒状体の軸の間隔が、前記補強部材の径の４倍以下である車両用骨格部材。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の車両用骨格部材を、前記中空部材の前記第１面を車両内側に配置し、前記第２面を車両外側に配置した車両。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本開示の車両用骨格部材は、中空部材と、補強部材とを備え、前記中空部材は、内部に互いに対向する第１面と第２面とを備え、前記補強部材は、疑似円形の断面を有する円筒状体を備え、前記補強部材は、前記中空部材の内部の前記第１面または前記第２面に立っており、前記補強部材の第１面側の端部と前記中空部材とは、接着剤を介して接合されている。
ここで、疑似円形の断面とは、厳密な真円の断面だけでなく、ある程度の縦横比を有する楕円形の断面を含む概念である。
接着剤の接合強度は、一般に溶接による接合強度よりも低いため、接着剤の材質、量は、要求される接合強度に応じて適宜選択するのが好ましい。たとえば、接着剤を中空部材内に充填し、充填された接着剤に補強部材の第１面側の端部を埋設するようにして接合してもよい。
また、本開示の車両用骨格部材は、中空部材と、補強部材とを備え、前記中空部材は、内部に互いに対向する第１面と第２面とを備え、前記補強部材は、疑似円形の断面を有する円筒状体を備え、前記補強部材は、前記中空部材の内部の前記第１面または前記第２面に立っており、前記補強部材は、鋼材から構成されている。
また、本開示の車両用骨格部材は、中空部材と、補強部材とを備え、前記中空部材は、内部に互いに対向する第１面と第２面とを備え、前記補強部材は、疑似円形の断面を有する円筒状体を備え、前記補強部材は、前記中空部材の内部の前記第１面または前記第２面に立っており、前記中空部材は、鋼材から構成されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
特に、補強部材は軸方向に対して抵抗が大きい稜線がない円筒状体である。したがって車両用骨格部材に斜め方向からの荷重が作用しても、変形抵抗がどの部位でも一定なため、安定して補強部材が座屈する。したがって、車両用骨格部材に対する力の作用方向によらず、外力に対する強度を向上させることができる。
また、補強部材が中実ではなく円筒状体であることにより、中空部材内に補強部材を配置しても重量の増加を少なくすることができるため、部品重量の増加を招くこともない。
さらに、補強部材の第１面側の端部と中空部材との接合は、種々の方法が考えられ、接着剤を介して接合することも考えられる。接着剤は、中空部材の材質および補強部材の材質が異なっても両者を接合することができる。したがって、中空部材および補強部材の材質の選択の自由度を向上させることができる。
車両を構成する部材は、通常鋼材が採用され、補強部材を鋼材とすることにより、溶接等による接合性を向上させることができる。加えて、鋼材は加工し易く、安価であるので、車両用骨格部材の製造コスト、部材コストの低減を図ることができる。
車両を構成する部材は、通常鋼材が採用され、中空部材として鋼材を採用すれば、他の部位との接合性を向上させることができる。加えて、鋼材は加工し易く、安価であるので、車両用骨格部材の製造コスト、部材コストの低減を図ることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
2019151085.tif 000021
2019151085.tif 000022