(57)【要約】  第１の平面部と、第１の平面部に繋がる第２の平面部とを有した中空部材である、第１の部材と、第１の部材の第１の平面部に当接して固定された、該第１の部材の長手方向に対して垂直に延びる中空部材である、第２の部材と、を有し、第２の部材は、第１の部材の第２の平面部に接合される部分である接合部を有し、第２の部材の中空部を含むように切断された、第１の部材の長手方向に垂直な断面において、第１の部材の第２の平面部の厚さが、第１の部材の第１の平面部の厚さよりも厚く、かつ第２の部材の接合部の厚さが、第２の部材の、接合部以外の部分の厚さよりも厚い、Ｔ字継手構造。
2019198673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｔ字継手構造であって、
第１の平面部と、前記第１の平面部に繋がる第２の平面部とを有した中空部材である、第１の部材と、
前記第１の部材の前記第１の平面部に当接して固定された、該第１の部材の長手方向に対して垂直に延びる中空部材である、第２の部材と、を有し、
前記第２の部材は、前記第１の部材の前記第２の平面部に接合される部分である接合部を有し、
前記第２の部材の中空部を含むように切断された、前記第１の部材の長手方向に垂直な断面において、前記第１の部材の前記第２の平面部の厚さが、前記第１の部材の前記第１の平面部の厚さよりも厚く、かつ前記第２の部材の前記接合部の厚さが、前記第２の部材の、前記接合部以外の部分の厚さよりも厚い。
【請求項２】
請求項１に記載のＴ字継手構造において、
前記第１の部材と前記第２の部材に跨るように接合された補強部材を備え、
前記補強部材が接合されることで、前記第１の部材の前記第２の平面部の厚さが、前記第１の部材の前記第１の平面部の厚さよりも厚くなり、かつ前記第２の部材の前記接合部の厚さが、前記第２の部材の、前記接合部以外の部分の厚さよりも厚くなっている。
【請求項３】
請求項２に記載のＴ字継手構造において、
前記第１の部材は、ハット状部材を有し、
前記第１の平面部は、前記ハット状部材の天板部であり、
前記第２の平面部は、前記ハット状部材の縦壁部である。
【請求項４】
請求項３に記載のＴ字継手構造において、
前記第２の部材の前記接合部は、前記第２の部材の長手方向に延びるフランジ部を有し、
前記第２の部材の前記フランジ部は、前記第１の部材の前記縦壁部に接合され、
前記補強部材は、前記第２の部材の前記フランジ部を覆うように接合されている。
【請求項５】
請求項４に記載のＴ字継手構造において、
前記第２の部材の前記中空部は、ハット状部材と、該ハット状部材に接合された平板とで形成され、
前記第２の部材の前記フランジ部は、前記第２の部材の平板に形成されている。
【請求項６】
請求項４または５に記載のＴ字継手構造において、
前記補強部材の幅Ｗaと、前記第１の部材の前記縦壁部と前記第２の部材の前記フランジ部との接合領域の幅Ｗbとが、Ｗb≦２Ｗaを満たす。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれか一項に記載のＴ字継手構造において、
前記補強部材は、ＦＲＰ、アルミニウム合金、マグネシウム合金、および鋼材の少なくともいずれかからなる部材である。
【請求項８】
請求項２〜７のいずれか一項に記載のＴ字継手構造において、
前記補強部材は、２以上の繊維方向を有する、ＦＲＰからなる部材である。
【請求項９】
請求項７または８に記載のＴ字継手構造において、
前記ＦＲＰは、ＣＦＲＰまたはＧＦＲＰの少なくともいずれかである。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載のＴ字継手構造において、
前記第１の部材は、自動車のサイドシルであり、前記第２の部材は、自動車のフロアクロスメンバーである。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれか一項に記載のＴ字継手構造において、
前記第１の部材は、自動車のルーフサイドレールであり、前記第２の部材は、自動車のルーフクロスメンバーである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部材同士の接合構造であるＴ字継手構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車体を構成する部材同士の接合構造として、例えば図１に示すサイドシルとクロスメンバーの接合構造のようなＴ字継手構造がある。自動車の車体には、走行中の車体の安定性や乗り心地に係る曲げ剛性や、衝突時に乗員を保護するための耐衝撃性が求められることから、上記のような車体のＴ字継手構造となる箇所においても曲げ剛性や耐衝撃性を向上させることが望まれる。この要求に鑑み、特許文献１にはサイドシルの上面とクロスメンバーの上面を繋ぐように接合されたＴ字継手構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１６／０７６３１５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図２はサイドシル１０の天板部１２ａにクロスメンバー２０を当接させる従来のＴ字継手構造５０を示す図であるが、特許文献１のＴ字継手構造は図２に示す従来のＴ字継手構造５０に対して剛性や耐衝撃性を大きく向上させることができる。しかしながら、自動車の車体には剛性や耐衝撃性の向上が求められる一方、燃費向上のために車体重量の軽量化も求められる。この観点において、特許文献１のＴ字継手構造は、従来のＴ字継手構造５０に対して重量の増加も大きいことから、軽量化の観点からさらに改善の余地がある。【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、Ｔ字継手構造において、十分な曲げ剛性および耐衝撃性の確保と軽量化を両立させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する本発明の一態様は、Ｔ字継手構造であって、第１の平面部と、前記第１の平面部に繋がる第２の平面部とを有した中空部材である、第１の部材と、前記第１の部材の前記第１の平面部に当接して固定された、該第１の部材の長手方向に対して垂直に延びる中空部材である、第２の部材と、を有し、前記第２の部材は、前記第１の部材の前記第２の平面部に接合される部分である接合部を有し、前記第２の部材の中空部を含むように切断された、前記第１の部材の長手方向に垂直な断面において、前記第１の部材の前記第２の平面部の厚さが、前記第１の部材の前記第１の平面部の厚さよりも厚く、かつ前記第２の部材の前記接合部の厚さが、前記第２の部材の、前記接合部以外の部分の厚さよりも厚いことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、Ｔ字継手構造において、十分な曲げ剛性および耐衝撃性の確保と軽量化を両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一般的な自動車の車体構造を示す図である。
【図２】従来のサイドシルとクロスメンバーのＴ字継手構造を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るサイドシルとクロスメンバーのＴ字継手構造の概略構成を示す斜視図である。
【図４】図３を下から見た場合の斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に係るＴ字継手構造のサイドシルとクロスメンバーの接合部近傍を下から見た図である。
【図６】本発明の実施形態に係るＴ字継手構造における、クロスメンバーの中空部を含むように切断された、サイドシル長手方向に対して垂直な断面を示す図である。
【図７】サイドシル縦壁部とクロスメンバー平板フランジ部との接合手段の一例を示す図である。
【図８】本発明の別の実施形態に係るＴ字継手構造における、サイドシル縦壁部とクロスメンバー平板フランジ部との接合手段の一例を示す図である。
【図９】本発明の別の実施形態に係るＴ字継手構造における、クロスメンバーの中空部を含むように切断された、サイドシル長手方向に対して垂直な断面を示す図である。
【図１０】自動車のラダーフレームを示す図である。
【図１１】変形シミュレーションの解析モデルを示す図である。
【図１２】図１１に示す解析モデルの平板フランジ部を示す図である。
【図１３】解析モデルの補強部材の形状を示す図である。
【図１４】解析モデルの補強部材の形状を示す図である。
【図１５】解析モデルの補強部材の形状を示す図である。
【図１６】解析モデルの補強部材の形状を示す図である。
【図１７】解析モデルの補強部材の形状を示す図である。
【図１８】解析モデルの補強部材の形状を示す図である。
【図１９】解析モデルの補強部材の形状を示す図である。
【図２０】解析モデルの補強部材の形状を示す図である。
【図２１】解析モデルの補強部材の形状を示す図である。
【図２２】解析モデルの補強部材の形状を示す図である。
【図２３】解析モデルの補強部材の形状を示す図である。
【図２４】解析モデルの補強部材の形状を示す図である。
【図２５】解析モデルの補強部材の形状を示す図である。
【図２６】解析モデルの補強部材の形状を示す図である。
【図２７】解析モデルの補強部材の形状を示す図である。
【図２８】解析モデルの補強部材の形状を示す図である。
【図２９】解析モデルの補強部材の形状を示す図である。
【図３０】解析モデルの補強部材の形状を示す図である。
【図３１】解析モデルの曲げ剛性を示す図である。
【図３２】解析モデルの面外変形量を示す図である。
【図３３】解析モデルの曲げ剛性を示す図である。
【図３４】解析モデルの面外変形量を示す図である。
【図３５】解析モデルの曲げ剛性を示す図である。
【図３６】解析モデルの面外変形量を示す図である。
【図３７】解析モデルの曲げ剛性を示す図である。
【図３８】解析モデルの面外変形量を示す図である。
【図３９】変形シミュレーションにおける曲げ剛性と面外変形量の評価領域を示す図である。
【図４０】衝突シミュレーション（Ａ）の解析モデルを示す図である。
【図４１】ＣＦＲＰからなる補強部材の繊維方向が異なる各解析モデルにおける最大荷重を示す図である。
【図４２】ＣＦＲＰからなる補強部材の繊維方向が異なる各解析モデルにおける吸収エネルギーを示す図である。
【図４３】補強部材の厚さが異なる各解析モデルにおける最大荷重を示す図である。
【図４４】補強部材の厚さが異なる各解析モデルにおける吸収エネルギーを示す図である。
【図４５】衝突シミュレーション（Ｂ）の解析モデルを示す図である。
【図４６】ＣＦＲＰからなる補強部材の繊維方向が異なる各解析モデルにおける最大荷重を示す図である。
【図４７】ＣＦＲＰからなる補強部材の繊維方向が異なる各解析モデルにおける吸収エネルギーを示す図である。
【図４８】補強部材の厚さが異なる各解析モデルにおける最大荷重を示す図である。
【図４９】補強部材の厚さが異なる各解析モデルにおける吸収エネルギーを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１０】
本実施形態ではＴ字継手構造として自動車のサイドシルとクロスメンバー（フロアクロスメンバー）の接合構造の一例を挙げて説明する。図３〜図６に示すように本実施形態のＴ字継手構造１は、第１の部材の一例としてのサイドシル１０と、第２の部材の一例としてのクロスメンバー２０と、補強部材３０で構成されている。クロスメンバー２０は、サイドシル１０に当接した状態でサイドシル１０に接合され、サイドシル長手方向Ｌ1に対して垂直に延びるようにして固定されている。なお、本明細書では、サイドシル長手方向Ｌ1およびクロスメンバー長手方向Ｌ2の両方に対して垂直な方向を“高さ方向Ｈ”と称す。本実施形態のようなサイドシル１０とクロスメンバー２０の接合構造の場合、サイドシル長手方向Ｌ1が車長方向、クロスメンバー長手方向Ｌ2が車幅方向、高さ方向Ｈが車高方向となる。
【００１１】
本実施形態のサイドシル１０は、アウター部材として平板１１が用いられ、インナー部材として、サイドシル長手方向Ｌ1に垂直な断面の形状がハット形状である部材（以下、“ハット状部材１２”）が用いられている。ハット状部材１２は、天板部１２ａと、天板部１２ａの高さ方向Ｈの両端部から天板部１２ａに対して垂直に延びる縦壁部１２ｂと、縦壁部１２ｂの先端部から高さ方向Ｈの外側に延びるフランジ部（以下、“ハットフランジ部１２ｃ”）とを有している。平板１１とハットフランジ部１２ｃとは例えばスポット溶接により接合されている。なお、サイドシル１０のアウター部材とインナー部材の構成は本実施形態で説明したものに限定されない。例えばアウター部材はインナー部材と同様、ハット状部材であっても良い。すなわち、サイドシル１０は中空部１０ａを有する中空部材であれば良い。
【００１２】
本実施形態のクロスメンバー２０は、アウター部材として平板２１が用いられ、インナー部材として、クロスメンバー長手方向Ｌ2に垂直な断面の形状がハット形状である部材（以下、“ハット状部材２２”）が用いられている。ハット状部材２２は、天板部２２ａと、天板部２２ａのサイドシル長手方向Ｌ1の両端部から天板部２２ａに対して垂直に延びる縦壁部２２ｂと、縦壁部２２ｂの先端部からサイドシル長手方向Ｌ1の外側に延びるフランジ部（以下、“ハットフランジ部２２ｃ”）とを有している。平板２１とハットフランジ部２２ｃとは例えばスポット溶接により接合されている。なお、クロスメンバー２０のアウター部材とインナー部材の構成は本実施形態で説明したものに限定されない。例えばアウター部材はインナー部材と同様、ハット状部材であっても良い。また、平板２１はフロアパネル（不図示）であっても良い。この場合、フロアパネルの一部とハット状部材とにより中空部が形成されるクロスメンバー２０が構成される。すなわち、クロスメンバー２０は中空部２０ａを有する中空部材であれば良い。
【００１３】
クロスメンバー２０の長手方向Ｌ2における両端部のうち、サイドシル１０に当接する側の端部（以下、“当接側端部２３”）においては、クロスメンバー２０の天板部２２ａから高さ方向Ｈに延びるフランジ部（以下、“天板フランジ部２３ａ”）と、縦壁部２２ｂからサイドシル長手方向Ｌ1の外側に延びるフランジ部（以下、“縦壁フランジ部２３ｂ”）と、平板２１の板部２１ａからクロスメンバー長手方向Ｌ2に延びるフランジ部（以下、“平板フランジ部２３ｃ”）とが形成されている。天板フランジ部２３ａおよび縦壁フランジ部２３ｂは、サイドシル１０の天板部１２ａに当接した状態で例えば片面スポット溶接により接合されている。平板フランジ部２３ｃは、サイドシル１０の、高さ方向Ｈの車外側の縦壁部１２ｂに当接した状態で例えば片面スポット溶接により接合されている。このようにして天板フランジ部２３ａ、縦壁フランジ部２３ｂおよび平板フランジ部２３ｃがサイドシル１０に接合されていることで、サイドシル１０とクロスメンバー２０とが固定されている。
【００１４】
本実施形態の補強部材３０は、平面視において矩形状であり、サイドシル１０の高さ方向Ｈの車外側の縦壁部１２ｂと、クロスメンバー２０の平板２１に跨るようにしてサイドシル１０およびクロスメンバー２０に接合されている。本実施形態においては、補強部材３０のクロスメンバー長手方向Ｌ2の両端部のうち、一方の端部は、サイドシル１０のハットフランジ部１２ｃの近傍に位置し、他方の端部は、クロスメンバー２０の平板２１の板部２１ａと平板フランジ部２３ｃとの境界位置に対してクロスメンバー長手方向Ｌ2の車内側に位置している。
【００１５】
サイドシル１０およびクロスメンバー２０に対する補強部材３０の接合位置は、両部材１０、２０に跨るように接合されていれば特に限定されないが、本実施形態のようにクロスメンバー２０が平板フランジ部２３ｃを有している場合は、補強部材３０のクロスメンバー長手方向Ｌ2における一方の端部が、平板フランジ部２３ｃの先端に対してクロスメンバー長手方向Ｌ2の車外側に位置し、補強部材３０の他方の端部が平板２１の板部２１ａと平板フランジ部２３ｃとの境界位置に対してクロスメンバー長手方向Ｌ2の車内側に位置することが好ましい。すなわち、補強部材３０が平板フランジ部２３ｃを覆うようにしてサイドシル１０およびクロスメンバー２０に跨って接合されていることが好ましい。これにより、Ｔ字継手構造１の耐衝撃性を向上させることができる。なお、補強部材３０のクロスメンバー長手方向Ｌ2における長さは、要求される曲げ剛性もしくは耐衝撃性、または重量制限等に応じて適宜変更される。
【００１６】
サイドシル１０およびクロスメンバー２０に対する補強部材３０の接合方法は特に限定されないが、例えば接着剤を用いてサイドシル１０およびクロスメンバー２０に貼付されることで接合される。このため、本実施形態のＴ字継手構造１は、例えばサイドシル１０にクロスメンバー２０を接合した後、クロスメンバー２０の平板フランジ部２３ｃを覆うようにして、サイドシル１０の縦壁部１２ｂとクロスメンバー２０の平板２１に跨るように補強部材３０を貼付することで製造される。なお、接着剤を用いる場合、サイドシル１０またはクロスメンバー２０と、補強部材３０との接合部分の断面を観察すれば、サイドシル１０またはクロスメンバー２０と、補強部材３０との間に接着剤が存在していることを確認することができる。なお、補強部材３０が例えばＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）からなる場合、ＣＦＲＰは熱硬化性のものであっても良いが、成形性および接着性の観点から、熱可塑性のものであることが好ましい。  
【００１７】
本実施形態のＴ字継手構造１は以上のように構成されている。従来のＴ字継手構造の場合、クロスメンバー２０にサイドシル長手方向Ｌ1の曲げ（以下、“横曲げ”）が加わった際に、クロスメンバー２０の平板フランジ部２３ｃの高さ方向Ｈへの変形（面外変形）が生じることで、サイドシル１０の車外側の縦壁部１２ｂに面外変形が生じやすい。
【００１８】
一方、本実施形態のＴ字継手構造１においては、サイドシル１０とクロスメンバー２０に跨るように補強部材３０が接合されていることで、クロスメンバー２０の平板フランジ部２３ｃの面外変形が抑制されるので、その接合部分におけるサイドシル１０の縦壁部１２ｂの面外変形が抑制される。これにより、Ｔ字継手構造１の横曲げに対する曲げ剛性を向上させることができる。これに加え、側面衝突時においてもサイドシル１０の縦壁部１２ｂの面外変形の程度を抑えることができるので、Ｔ字継手構造１としての耐衝撃性を向上させることが可能となる。
【００１９】
また、本実施形態のＴ字継手構造１によれば、横曲げに対する曲げ剛性および耐衝撃性の向上度合いに対する重量の増加が小さく、横曲げに対する曲げ剛性および耐衝撃性の観点における重量効率が向上する。換言すると、軽量化のためにサイドシル１０とクロスメンバー２０の板厚を薄くした場合でも、十分な曲げ剛性および耐衝撃性を確保することができる。
【００２０】
ここで、図５に示す補強部材３０のサイドシル長手方向Ｌ1の長さを“補強部材３０の幅Ｗa”と称し、サイドシル１０と平板フランジ部２３ｃとの接合領域のサイドシル長手方向Ｌ1の長さを“接合領域の幅Ｗb”と称す。補強部材３０の幅Ｗaは、要求される曲げ剛性もしくは耐衝撃性、または重量制限等に応じて適宜変更されるものであるが、Ｗb≦２Ｗaを満たすことが好ましい。この条件を満たすことで、サイドシル１０の縦壁部１２ｂの面外変形をさらに抑制することができ、曲げ剛性および耐衝撃性を向上させることができる。なお、図５のようにサイドシル１０の縦壁部１２ｂとクロスメンバー２０の平板フランジ部２３ｃとがスポット溶接で接合されている場合、接合領域の幅Ｗbとは、サイドシル長手方向Ｌ1に沿って並ぶスポット打点のうちの両端に位置するスポット打点間の距離である。また、図７のように縦壁部１２ｂと平板フランジ部２３ｃとが例えばレーザ溶接、アーク溶接等の連続溶接、または接着で接合されている場合、接合領域の幅Ｗbとは、溶接領域または接着領域のサイドシル長手方向Ｌ1における一端から他端までの長さである。なお、補強部材３０の厚さは、要求される曲げ剛性もしくは耐衝撃性、または重量制限等に応じて適宜変更されるものであるが、例えば１〜５ｍｍが好ましい。
【００２１】
また、補強部材３０が例えばＣＦＲＰからなる場合、本実施形態のようなＴ字継手構造１に使用される程度の補強部材３０の量であれば、補強部材３０が接合された部品をスクラップとして溶解して再利用する場合でも、鋼の不純物が過度に増加するようなことはない。すなわち、本実施形態のＴ字継手構造１は、スクラップとして部品を再利用する際にサイドシル１０およびクロスメンバー２０と、補強部材３０とを分別する必要がないため、リサイクル性に優れたものである。
【００２２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００２３】
例えば、図８に示すように、補強部材３０にスリットＳが設けられていても良い。スリットＳは、補強部材３０のクロスメンバー長手方向Ｌ2に平行であり、図８に示す例では、補強部材３０のサイドシル長手方向Ｌ1における中央部にスリットＳが設けられている。すなわち、図８に示す例では、２つの補強部材３０ａ、３０ｂが間隔をおいて、サイドシル１０およびクロスメンバー２０に対して接合された状態にある。このようなＴ字継手構造１においても、クロスメンバー２０の平板フランジ部２３ｃの面外変形が抑制され、その接合部分におけるサイドシル１０の縦壁部１２ｂの面外変形が抑制される。これにより、Ｔ字継手構造１の横曲げに対する曲げ剛性を向上させることができる。これに加え、側面衝突時においてもサイドシル１０の縦壁部１２ｂの面外変形の程度を抑えることができるので、Ｔ字継手構造１としての耐衝撃性を向上させることが可能となる。さらに、Ｔ字継手構造１としての軽量化を促進することもできる。
【００２４】
なお、補強部材３０に設けられるスリットＳのサイドシル長手方向Ｌ1における位置は、図８で例示する中央部に限定されない。また、スリットＳは１つではなく、複数設けられていても良い。本明細書において、スリットＳが設けられる場合の補強部材３０の幅Ｗaとは、サイドシル長手方向Ｌ1に沿って並ぶ各補強部材（図８の例では補強部材３０ａ、３０ｂ）のうち、サイドシル長手方向Ｌ1における両端に位置する補強部材の、互いに最も離れた端部同士の距離である。スリットＳの幅Ｗc（サイドシル長手方向Ｌ1の長さ）は、要求される曲げ剛性もしくは耐衝撃性、または重量制限等に応じて適宜変更されるが、補強部材３０の幅Ｗaの８０％以下であることが好ましい。これにより、さらに効果的にＴ字継手構造１の曲げ剛性を高めることができる。なお、スリットＳが複数設けられる場合のスリットＳの幅Ｗcは、各スリットＳの幅の合計値であり、この場合も補強部材３０の幅Ｗaの８０％以下であることが好ましい。
【００２５】
また、例えば上記実施形態では、サイドシル１０とクロスメンバー２０に跨るように補強部材３０を接合することで曲げ剛性を向上させたが、例えば図９に示すようにサイドシル１０の車外側の縦壁部１２ｂの厚さを、サイドシル１０の他の平面部（例えば天板部１２ａ）よりも厚くすると共に、クロスメンバー２０の長手方向Ｌ2における両端部のうち、サイドシル１０の縦壁部１２ｂに接合される側の平板２１の端部２１ｂを、クロスメンバー２０の他の部分（例えば天板部２２ａ）より厚くしても良い。このようなＴ字継手構造１においても、クロスメンバー２０の平板フランジ部２３ｃ近傍の面外変形が効果的に抑制されるので、曲げ剛性を向上させることができる。また、曲げ剛性の向上とともに、耐衝撃性を向上させることができる。図９に示すＴ字継手構造１の場合、サイドシル１０のハット状部材１２およびクロスメンバー２０の平板２１は、例えば鋳造で製造される。なお、サイドシル１０の車外側の縦壁部１２ｂの厚さは、クロスメンバー長手方向Ｌ2における少なくとも一部が例えば天板部１２ａより厚くなっていれば良い。
【００２６】
また、上記実施形態のクロスメンバー２０の種類としては、サイドシル１０に接合されるフロアクロスメンバー、フロントクロスメンバーおよびリアクロスメンバーの他に、例えば図１のようにルーフサイドレールに接合されるルーフクロスメンバーもある。このため、Ｔ字継手構造１は例えばルーフサイドレールとルーフクロスメンバーの接合構造であっても良い。Ｔ字継手構造がルーフサイドレールとルーフクロスメンバーの接合構造の場合、ルーフサイドレールの長手方向が車長方向、ルーフクロスメンバーの長手方向が車幅方向、高さ方向Ｈが車高方向となる。また、Ｔ字継手構造は井桁型のサブフレームの接合構造であっても良いし、自動車の車体構造に含まれる他の部分のＴ字継手構造であっても良い。例えばＴ字継手構造は、図１０のようなラダーフレームにおいても採用され得る。さらに、Ｔ字継手構造は自動車分野に限らず、他の分野における部材同士のＴ字継手構造として利用することもできる。この場合でも、上記実施形態と同様に十分な曲げ剛性および耐衝撃性の確保と軽量化を両立させることができる。
【００２７】
また、上記実施形態で説明したサイドシル１０とクロスメンバー２０を、“第１の部材”と“第２の部材”で言い換えたとすると、例えば図９に示すＴ字継手構造は、第２の部材の中空部を含むように切断された、第１の部材の長手方向Ｌ1に垂直な断面において、第１の部材の第１の平面部（図９の例ではサイドシル１０の天板部１２ａ）に繋がる第２の平面部（図９の例ではサイドシル１０の縦壁部１２ｂ）の厚さが、第１の部材の第１の平面部より厚いと言える。また、図９に示すＴ字継手構造は、第１の部材の長手方向Ｌ1に垂直な断面において、第２の部材の、第１の部材の第２の平面部に接合される部分である接合部（図９の例では平板２１の端部２１ｂ）の厚さが、第２の部材の、接合部以外の部分の厚さよりも厚くなっている構造であると言える。なお、Ｔ字継手構造がルーフサイドレールとルーフクロスメンバーの接合構造の場合にはルーフサイドレールが第１の部材となり、ルーフクロスメンバーが第２の部材となる。
【００２８】
本明細書における第１の部材の“第１の平面部”および“第２の平面部”とは、第１の部材が有する平面部のうち、第１の部材の中空部（図６の例ではサイドシル１０の中空部１０ａ）を構成する平面部のことを意味する。例えば第１の部材が図６のようなサイドシル１０である場合、中空部１０ａはハット状部材１２の天板部１２ａと、縦壁部１２ｂと、平板１１で構成されており、ハットフランジ部１２ｃは平面部であるものの、中空部１０ａの構成には寄与していない。このため、ハットフランジ部１２ｃは、本明細書における第１の平面部または第２の平面部ではない。
【００２９】
また、本明細書における第１の部材の“第２の平面部”には、当該平面部が、単一の部材で構成される場合の他、例えば板状部材に補強部材が接合されたような複合部材で構成される場合も含まれる。例えば図６のようなＴ字継手構造の場合、第１の平面部に相当するサイドシル１０の天板部１２ａに繋がる第２の平面部は、サイドシル１０の縦壁部１２ｂと補強部材３０が接合された複合部材で構成されている。このため、図６の例における第１の部材の“第２の平面部の厚さ”とは、縦壁部１２ｂの板厚と補強部材３０の板厚の総和である。すなわち、補強部材が第１の部材および第２の部材に跨るように接合される場合は、補強部材の厚さ分だけ、第１の部材の第２の平面部の厚さが厚くなる。したがって、第１の部材において、第１の平面部に繋がる板状部材（図６の例では縦壁部１２ｂ）の厚さが第１の平面部の厚さ（図６の例では天板部１２ａ）と同一であっても、その板状部材に補強部材が接合されることで、第２の平面部の厚さ（板状部材の板厚と補強部材の板厚の総和）は第１の平面部の厚さよりも厚くなる。一方、例えば図９のようなＴ字継手構造の場合、第１の部材の第２の平面部は、サイドシル１０の縦壁部１２ｂのみで構成されているため、図９の例における第１の部材の“第２の平面部の厚さ”とは、縦壁部１２ｂの板厚である。
【００３０】
また、本明細書における第２の部材の“接合部”には、当該部分が、単一の部材で構成される場合の他、例えば板状部材に補強部材が接合されたような複合部材で構成される場合も含まれる。例えば図６のようなＴ字継手構造の場合は、第２の部材に相当するクロスメンバー２０の接合部は、平板２１の端部２１ｂと補強部材３０が接合された複合部材で構成されている。このため、図６の例における第２の部材の“接合部の厚さ”とは、平板２１の端部２１ｂの板厚と補強部材３０の板厚の総和である。すなわち、補強部材が第１の部材および第２の部材に跨るように接合される場合は、補強部材の厚さ分だけ、第２の部材の接合部の厚さが厚くなる。したがって、第２の部材において、第１の部材の第２の平面部に接合される板状部材（図６の例では平板２１）の厚さが一定であっても、その板状部材に補強部材が接合されることで、第２の部材の、第１の部材との接合部における厚さ（板状部材端部の板厚と補強部材の板厚の総和）は、第２の部材の、接合部以外の部分の厚さよりも厚くなる。一方、例えば図９のようなＴ字継手構造の場合、第２の部材の接合部は、平板２１の端部２１ｂのみで構成されているため、図９における第２の部材の“接合部の厚さ”とは、平板２１の端部２１ｂの板厚である。
【００３１】
なお、補強部材の素材は特に限定されない。補強部材は、例えばＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）からなる部材やＧＦＲＰ（ガラス繊維強化樹脂）からなる部材等のＦＲＰ（繊維強化樹脂）からなる部材であっても良い。また、補強部材は、アルミニウム合金部材、マグネシウム合金部材、または鋼材等であっても良い。また、補強部材は、上述した複数の素材からなる複合部材であっても良い。
【００３２】
＜ＦＲＰからなる補強部材の種類＞
ＦＲＰからなる補強部材は、マトリックス樹脂と、該マトリックス樹脂中に含有され、複合化された強化繊維材料からなる、繊維強化樹脂部材を意味する。
【００３３】
強化繊維材料としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維を用いることができる。他にも、強化繊維材料として、ボロン繊維、シリコンカーバイド繊維、アラミド繊維等を用いることができる。ＦＲＰにおいて、強化繊維材料の基材となる強化繊維基材としては、例えば、チョップドファイバーを使用した不織布基材や連続繊維を使用したクロス材、一方向強化繊維基材（ＵＤ材）等を使用することができる。これらの強化繊維基材は、強化繊維材料の配向性の必要に応じて、適宜選択され得る。
【００３４】
ＣＦＲＰからなる補強部材は、強化繊維材料として炭素繊維を用いたＦＲＰからなる補強部材である。炭素繊維としては、例えば、ＰＡＮ系またはピッチ系のものが使用できる。炭素繊維を用いることにより、重量に対する強度等を効率よく向上させることができる。
【００３５】
ＧＦＲＰからなる補強部材は、強化繊維材料としてガラス繊維を用いたＦＲＰからなる補強部材である。炭素繊維よりも機械的特性に劣るが、金属部材の電蝕を抑制することができる。
【００３６】
ＦＲＰからなる補強部材に用いられるマトリックス樹脂として、熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂のいずれも使用することができる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、並びにビニルエステル樹脂等があげられる。熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）およびその酸変性物、ナイロン６およびナイロン６６等のポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタラートおよびポリブチレンテレフタラート等の熱可塑性芳香族ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテルおよびその変性物、ポリアリレート、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、塩化ビニル、ポリスチレン等のスチレン系樹脂、並びにフェノキシ樹脂等があげられる。なお、マトリックス樹脂は、複数種類の樹脂材料により形成されていてもよい。
【００３７】
金属部材への適用を考慮すると、加工性、生産性の観点から、マトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。さらに、マトリックス樹脂としてフェノキシ樹脂を用いることで、強化繊維材料の密度を高くすることができる。また、フェノキシ樹脂は熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂と分子構造が酷似しているためエポキシ樹脂と同程度の耐熱性を有する。また、硬化成分をさらに添加することにより、高温環境への適用も可能となる。硬化成分を添加する場合、その添加量は、強化繊維材料への含浸性、ＦＲＰからなる補強部材の脆性、タクトタイムおよび加工性等とを考慮し、適宜決めればよい。
【００３８】
＜接着樹脂層＞
補強部材がＦＲＰ等により形成される場合、ＦＲＰからなる補強部材と金属部材（上記実施形態では、サイドシル１０およびクロスメンバー２０）との間に接着樹脂層が設けられ、該接着樹脂層によりＦＲＰからなる補強部材と金属部材とが接合されてもよい。
【００３９】
接着樹脂層を形成する接着樹脂組成物の種類は特に限定されない。例えば、接着樹脂組成物は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれかであってもよい。熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂の種類は特に限定されない。例えば、熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィンおよびその酸変性物、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテレフタラートやポリブチレンテレフタラート等の熱可塑性芳香族ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテルおよびその変性物、ポリフェニレンスルフィド、ポリオキシメチレン、ポリアリレート、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、並びにポリエーテルケトンケトン等から選ばれる１種以上を使用することができる。また、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、およびウレタン樹脂から選ばれる１種以上を使用することができる。
【００４０】
接着樹脂組成物は、ＦＲＰからなる補強部材を構成するマトリックス樹脂の特性、補強部材の特性または金属部材の特性に応じて適宜選択され得る。例えば、接着樹脂層として極性のある官能基を有する樹脂や酸変性などを施された樹脂を用いることで、接着性が向上する。
【００４１】
このように、上述した接着樹脂層を用いてＦＲＰからなる補強部材を金属部材に接着させることにより、ＦＲＰからなる補強部材と金属部材との密着性を向上させることができる。そうすると、金属部材に対し荷重が入力された際の、ＦＲＰからなる補強部材の変形追従性を向上させることができる。この場合、金属部材の変形体に対するＦＲＰからなる補強部材の効果をより確実に発揮させることが可能となる。
【００４２】
なお、接着樹脂層を形成するために用いられる接着樹脂組成物の形態は、例えば、粉体、ワニス等の液体、フィルム等の固体とすることができる。
【００４３】
また、接着樹脂組成物に架橋硬化性樹脂および架橋剤を配合して、架橋性接着樹脂組成物を形成してもよい。これにより接着樹脂組成物の耐熱性が向上するため、高温環境下での適用が可能となる。架橋硬化性樹脂として、例えば２官能性以上のエポキシ樹脂や結晶性エポキシ樹脂を用いることができる。また、架橋剤として、アミンや酸無水物等を用いることができる。また、接着樹脂組成物には、その接着性や物性を損なわない範囲において、各種ゴム、無機フィラー、溶剤等その他添加物が配合されてもよい。
【００４４】
ＦＲＰからなる補強部材の金属部材への複合化は、種々の方法により実現される。例えば、ＦＲＰからなる補強部材となるＦＲＰまたはその前駆体であるＦＲＰ成形用プリプレグと、金属部材とを、上述した接着樹脂組成物で接着し、該接着樹脂組成物を固化（または硬化）させることで得られる。この場合、例えば、加熱圧着を行うことにより、ＦＲＰからなる補強部材と金属部材とを複合化させることができる。
【００４５】
また、補強部材は、肉盛部として肉盛により形成されていてもよい。この場合肉盛に用いられる金属の種類は、金属部材の母材との特性を鑑みて適宜決定される。また、金属部材との接合方法は溶接に限られず、種々の適切な接合方法を用いることができる。
【００４６】
＜金属部材およびその表面処理＞
本発明に係る金属部材は、めっきされていてもよい。これにより、耐食性が向上する。特に、金属部材が鋼材である場合は、より好適である。めっきの種類は特に限定されず、公知のめっきを用いることができる。例えば、めっき鋼板（鋼材）として、溶融亜鉛めっき鋼板、溶融合金化亜鉛めっき鋼板、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板、アルミニウムめっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、電気Ｚｎ−Ｎｉ系合金めっき鋼板等が用いられ得る。
【００４７】
また、金属部材は、表面に化成処理とよばれる皮膜が被覆されていてもよい。これにより、耐食性がより向上する。化成処理として、一般に公知の化成処理を用いることができる。例えば、化成処理として、りん酸亜鉛処理、クロメート処理、クロメートフリー処理等を用いることができる。また、上記皮膜は、公知の樹脂皮膜であってもよい。
【００４８】
また、金属部材は、一般に公知の塗装が施されているものであってもよい。これにより、耐食性がより向上する。塗装として、公知の樹脂を用いることができる。例えば、塗装として、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂またはふっ素系樹脂等を主樹脂としたものを用いることができる。また、塗装には、必要に応じて、一般に公知の顔料が添加されていてもよい。また、塗装は、顔料が添加されていないクリヤー塗装であってもよい。かかる塗装は、ＦＲＰからなる補強部材を複合化する前に予め金属部材に施されていてもよいし、ＦＲＰからなる補強部材を複合化した後に金属部材に施されてもよい。また、予め金属部材に塗装が施されたのちにＦＲＰからなる補強部材が複合化され、さらにその後塗装が施されてもよい。塗装に用いられる塗料は、溶剤系塗料、水系塗料または紛体塗料等であってもよい。塗装の施工方法として、一般に公知の方法が適用され得る。例えば、塗装の施工方法として、電着塗装、スプレー塗装、静電塗装または浸漬塗装等が用いられ得る。電着塗装は、金属部材の端面や隙間部を被覆するのに適しているため、塗装後の耐食性に優れる。また、塗装前に金属部材の表面にりん酸亜鉛処理やジルコニア処理等の一般に公知の化成処理を施すことにより、塗膜密着性が向上する。
【実施例】
【００４９】
＜変形シミュレーション＞
本発明に係るＴ字継手構造の曲げ剛性の評価のため、図１１に示す解析モデルを作成して変形シミュレーションを実施した。解析モデルはサイドシル１０と、サイドシル１０の天板部１２ａに接合されたクロスメンバー２０と、ＣＦＲＰからなる補強部材３０で構成されている。サイドシル１０の縦壁部１２ｂと、クロスメンバー２０の平板フランジ部２３ｃとはスポット溶接で接合されている。サイドシル長手方向Ｌ1に沿って並ぶスポット打点のうちの両端の打点間の距離、すなわち前述の接合領域Ｗbの幅は６０ｍｍである。なお、本シミュレーション含めて以下の各シミュレーションにおいては、サイドシル１０およびクロスメンバー２０の素材は１．５ＧＰａ級の鋼板であり、サイドシル１０の板厚は０．８ｍｍ、クロスメンバー２０の板厚は１．４ｍｍである。また、図１２に示すように平板フランジ部２３ｃの、クロスメンバー２０の長手方向Ｌ2における長さは２９ｍｍである。【００５０】
本シミュレーションでは、下記表１〜４に示すように補強部材の形状やサイズが異なる複数の解析モデルを作成している。なお、表１〜４のＣＦＲＰ配向における０°方向とは、クロスメンバー２０の長手方向Ｌ2に平行な方向である。また、使用した補強部材は、繊維方向の弾性率１３１．５ＧＰａ、繊維と直交方向の弾性率８．５ＧＰａである。また、繊維方向の破断応力は２４９０ＭＰａ、繊維と直交方向の破断応力は７６ＭＰａとする。【００５１】
【表１】
2019198673.tif 000003
【００５２】
【表２】
2019198673.tif 000004
【００５３】
【表３】
2019198673.tif 000005
【００５４】
【表４】
2019198673.tif 000006
【００５５】
上記表１に示す実施例１〜５、および比較例６の解析モデルは、サイドシル１０の縦壁部１２ｂとフランジ部１２ｃとの接続部のＲ止まりを始点として、補強部材３０の長さを変更したモデルである（図１３〜図１８参照）。上記表２に示す実施例７〜１０、および比較例１１の解析モデルは、実施例５の解析モデルをベースに、補強部材３０のクロスメンバー２０側端部の位置を始点として補強部材３０の長さを変更したモデルである（図１９〜図２３参照）。上記表３に示す実施例１２〜１４の解析モデルは、実施例１の解析モデルをベースに、補強部材３０の幅を変更したモデルである（図２４〜図２６参照）。なお、比較例６の解析モデルにおいては、補強部材３０はサイドシル１０の縦壁部１２ｂにのみ接合されており、クロスメンバー２０の平板フランジ部２３ｃには接合されていない。また、比較例１１の解析モデルにおいては、補強部材３０はクロスメンバー２０の平板フランジ部２３ｃにのみ接合されており、サイドシル１０の縦壁部１２ｂには接合されていない。また、実施例１４の解析モデルにおいては、補強部材３０はサイドシル１０の縦壁部１２ｂとクロスメンバー２０の平板フランジ部２３ｃとに跨るように接合されているが、補強部材３０の幅Ｗaと接合領域の幅Ｗbの関係において、Ｗb≦２Ｗaを満たしていない。実施例１〜５、実施例７〜１０、および実施例１２〜１３の解析モデルにおいては、補強部材３０はサイドシル１０の縦壁部１２ｂとクロスメンバー２０の平板フランジ部２３ｃとを跨るように接合され、かつ、Ｗb≦２Ｗaを満たしている。【００５６】
また、上記表４に示す実施例１５〜１８の解析モデルは、実施例１の解析モデルをベースに、補強部材３０の中央部にスリットＳを設け、当該スリットＳの幅を変更したモデルである（図２７〜図３０参照）。【００５７】
変形シミュレーションにおいて、サイドシル１０の長手方向Ｌ1の両端部の断面は完全に拘束されている。また、クロスメンバー２０の長手方向Ｌ2の両端部のうち、サイドシル１０に当接しない側の端部（以下、“非当接側端部”）は高さ方向Ｈへの変位が許容されつつ、断面の面内変形は生じないように拘束されている。このような拘束条件の下、クロスメンバー２０の非当接側端部にサイドシル長手方向Ｌ1の荷重Ｆ（２００Ｎ）を入力することで、クロスメンバー２０の横曲げを想定した変形シミュレーションを実施した。【００５８】
シミュレーション結果として、各解析モデルにおける曲げ剛性と面外変形量を図３１〜図３８に示す。なお、曲げ剛性および面外変形量の評価領域は、図３９に示すようにクロスメンバー２０の平板フランジ部２３ｃにおけるスポット溶接の打点位置から、サイドシル１０のフランジ部１２ｃ側に８．８ｍｍの領域である。“曲げ剛性”は、各解析モデルに発生する単位変位（mm）あたりの荷重（kN）であり、補強なしの解析モデルにおける結果を１とした場合の値を示している。【００５９】
図３１〜図３８に示すように本発明に係る実施例においては、サイドシル１０とクロスメンバー２０に跨るように補強部材が設けられていることにより、曲げ剛性が向上し、面外変形量が抑制されている。すなわち、本発明に係るＴ字継手構造においては、横曲げに対する曲げ剛性の重量効率が大きく向上している。これにより、例えば軽量化のためにサイドシルやクロスメンバーの板厚を薄くした場合でも、本発明に係るＴ字継手構造によれば十分な曲げ剛性を確保することができる。したがって、本発明に係るＴ字継手構造によれば、十分な曲げ剛性の確保と軽量化を両立させることができる。【００６０】
なお、図３５および図３６に示すように実施例１４の解析モデルにおいても、補強部材が設けられていない解析モデルに対して曲げ剛性が向上し、面外変形抑制の効果が得られている。実施例１４のような構造の場合、例えば必要に応じて補強部材の厚さを厚くすることで、効果的に曲げ剛性を向上させることができる。【００６１】
また、図３７および図３８に示すように実施例１５〜１８の解析モデルのように、補強部材にスリットが設けられていても、実施例１と同等の曲げ剛性が発揮される。スリットが設けられていれば、実施例１と同等以上の曲げ剛性を有しつつ、軽量化をさらに促進することも可能となる。本実施例の結果によれば、スリットが設けられる場合にＴ字継手構造の曲げ剛性をより効果的に向上させるためには、スリットの幅が補強部材の幅の８０％以下であることが好ましい。【００６２】
次に、本発明に係るＴ字継手構造の耐衝撃性の評価のため、実施例１の解析モデルを用いて衝突シミュレーションを実施した。衝突シミュレーションでは、サイドシル１０の長手方向Ｌ1の両端部が完全拘束されている。【００６３】
＜衝突シミュレーション（Ａ）＞
衝突シミュレーション（Ａ）はポール側面衝突を模擬したシミュレーションである。図４０に示すように衝突シミュレーション（Ａ）は、クロスメンバー２０が当接する、平板１１のサイドシル長手方向Ｌ1の中央部にインパクタを当てることで実施された。詳述すると、クロスメンバー２０の中心線上の位置、かつサイドシル１０の全高にわたって、サイドシル１０の外側から直径２５４ｍｍのインパクタを５００ｍｍ／ｓで衝突させることでシミュレーションが実施された。そして、インパクタのストローク３０ｍｍ時における最大荷重（反力）と吸収エネルギーを評価することで、解析モデルの耐衝撃性を評価した。【００６４】
なお、解析モデルとして下記表５に示すものを作成し、シミュレーションを実施した。【００６５】
【表５】
2019198673.tif 000007
※０°方向はクロスメンバー２０の長手方向Ｌ2に平行な方向である。【００６６】
シミュレーション結果として、ＣＦＲＰの配向が互いに異なる実施例１９〜２１の解析モデルにおける最大荷重を図４１に示し、実施例１９〜２１の解析モデルにおける吸収エネルギーを図４２に示す。図４１および図４２に示すように本発明に係るＴ字継手構造は、補強部材が設けられていない従来のＴ字継手構造に対して最大荷重および吸収エネルギーが増加している。【００６７】
シミュレーション結果として、補強部材の板厚が互いに異なる実施例２２〜２３の解析モデルにおける最大荷重を図４３に示し、実施例２２〜２３の解析モデルにおける吸収エネルギーを図４４に示す。図４３および図４４に示すように本発明に係るＴ字継手構造は、補強部材が設けられていない従来のＴ字継手構造に対して最大荷重および吸収エネルギーが増加している。【００６８】
＜衝突シミュレーション（Ｂ）＞
衝突シミュレーション（Ｂ）はポール側面衝突を模擬したシミュレーションであるが、前述の衝突シミュレーション（Ａ）とはインパクタの位置が異なっている。図４５に示すように衝突シミュレーション（Ｂ）では、クロスメンバー２０が当接するサイドシル１０の平板１１の中央部から、サイドシル長手方向Ｌ1にオフセットした位置にインパクタを当てている。詳述すると、クロスメンバー２０の中心線からサイドシル長手方向Ｌ1に１００ｍｍオフセットした位置、かつサイドシル１０の全高にわたって、サイドシル１０の外側から直径２５４ｍｍのインパクタを５００ｍｍ／ｓで衝突させることでシミュレーションが実施された。なお、解析モデルは、下記表６に示すモデルである。【００６９】
【表６】
2019198673.tif 000008
※０°方向はクロスメンバー２０の長手方向Ｌ2に平行な方向である。【００７０】
シミュレーション結果として、ＣＦＲＰの配向が互いに異なる実施例１９〜２１の解析モデルにおける最大荷重を図４６に示し、実施例１９〜２１の解析モデルにおける吸収エネルギーを図４７に示す。図４６および図４７に示すように本発明に係るＴ字継手構造は、補強部材が設けられていない従来のＴ字継手構造に対して最大荷重および吸収エネルギーが増加している。【００７１】
シミュレーション結果として、補強部材の板厚が互いに異なる実施例２２〜２３の解析モデルにおける最大荷重を図４８に示し、実施例２２〜２３の解析モデルにおける吸収エネルギーを図４９に示す。図４８および図４９に示すように本発明に係るＴ字継手構造は、補強部材が設けられていない従来のＴ字継手構造に対して最大荷重および吸収エネルギーが増加している。【００７２】
本シミュレーションにおけるインパクタの変位と、インパクタが受ける反力との関係を評価したところ、インパクタの変位が小さい段階、すなわちＴ字継手構造の変形初期段階において反力が大きくなっていた。したがって、変形初期段階でサイドシルの縦壁部の面外変形が抑えられたことで、従来のＴ字継手構造と比較して反力が大きくなり、吸収エネルギーの向上に寄与したと考えられる。したがって、本発明に係るＴ字継手構造によれば、十分な耐衝撃性を確保することができる。【００７３】
以上の変形シミュレーションおよび衝突シミュレーションの結果を総括すると、本発明に係るＴ字継手構造によれば、十分な曲げ剛性および耐衝撃性の確保と軽量化とを両立することができることが示された。【００７４】
なお、実施例２１の解析モデルの補強部材は、繊維方向が４５°方向のＣＦＲＰの層、−４５°方向のＣＦＲＰの層、９０°方向のＣＦＲＰの層、０°方向のＣＦＲＰの層が積層された４層のＣＦＲＰからなる部材である。前述の衝突シミュレーションでは、サイドシルの、インパクタが衝突した部分において局所的に様々な方向に変形が進むことになるが、実施例２１の解析モデルにおいては、互いに異なる繊維方向のＣＦＲＰの層が複数存在していることにより、一方向の荷重だけでなく複数方向の荷重に対して反力を生じさせることができる。すなわち、実施例２１の解析モデルにおいては、様々な方向に進む変形を抑えることができるため、衝突シミュレーション（Ａ）〜（Ｂ）のいずれのシミュレーションにおいても良好な結果が得られた。このような効果は、補強部材の素材がＣＦＲＰである場合に限らず、ＦＲＰであれば得ることができる。また、補強部材がＦＲＰで構成される場合、ＦＲＰの繊維方向は、実施例２１のような、いわゆる疑似等方と呼ばれる配向であることが好ましいが、少なくとも２つの繊維方向があれば、１つの繊維方向のみのＦＲＰからなる補強部材の場合に比べて耐衝撃性を向上させることが可能である。したがって、補強部材がＦＲＰからなる部材である場合、補強部材は、２以上の繊維方向を有していることが好ましい。なお、２以上の繊維方向を有する補強部材は、例えば一の繊維方向からなるＦＲＰの層が互いに異なる向きで重ねられることによって構成されていてもよいし、いわゆるクロス材のように一のＦＲＰの層内において直線状の繊維が交差して編み込まれることによって構成されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、例えば自動車のサイドシルとクロスメンバーの接合構造に利用することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１        Ｔ字継手構造
１０      サイドシル
１０ａ    サイドシルの中空部
１１      サイドシルの平板
１２      サイドシルのハット状部材
１２ａ    天板部
１２ｂ    縦壁部
１２ｃ    ハットフランジ部
２０      クロスメンバー
２０ａ    クロスメンバーの中空部
２１      クロスメンバーの平板
２１ａ    平板の板部
２１ｂ    平板の端部
２２      クロスメンバーのハット状部材
２２ａ    天板部
２２ｂ    縦壁部
２２ｃ    ハットフランジ部
２３      クロスメンバーの当接側端部
２３ａ    天板フランジ部
２３ｂ    縦壁フランジ部
２３ｃ    平板フランジ部
３０      補強部材
５０      従来のＴ字継手構造
Ｆ        荷重
Ｈ        高さ方向
Ｌ1      サイドシル長手方向
Ｌ2      クロスメンバー長手方向
Ｓ        補強部材のスリット
Ｗa       補強部材の幅
Ｗb       クロスメンバーの天板フランジ部の幅
Ｗc       スリットの幅
【図１】
2019198673.tif 000009
【図２】
2019198673.tif 000010
【図３】
2019198673.tif 000011
【図４】
2019198673.tif 000012
【図５】
2019198673.tif 000013
【図６】
2019198673.tif 000014
【図７】
2019198673.tif 000015
【図８】
2019198673.tif 000016
【図９】
2019198673.tif 000017
【図１０】
2019198673.tif 000018
【図１１】
2019198673.tif 000019
【図１２】
2019198673.tif 000020
【図１３】
2019198673.tif 000021
【図１４】
2019198673.tif 000022
【図１５】
2019198673.tif 000023
【図１６】
2019198673.tif 000024
【図１７】
2019198673.tif 000025
【図１８】
2019198673.tif 000026
【図１９】
2019198673.tif 000027
【図２０】
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【図２１】
2019198673.tif 000029
【図２２】
2019198673.tif 000030
【図２３】
2019198673.tif 000031
【図２４】
2019198673.tif 000032
【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
2019198673.tif 000036
【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年8月27日(2019.8.27)
【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】
Ｔ字継手構造であって、
第１の平面部と、前記第１の平面部に繋がる第２の平面部とを有した中空部材である、第１の部材と、
前記第１の部材の前記第１の平面部に当接して固定された、該第１の部材の長手方向に対して垂直に延びる中空部材である、第２の部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材に跨るように接合された、平面視において矩形状のＦＲＰからなる補強部材と、を有し、
前記第２の部材は、前記第１の部材の前記第２の平面部に接合される部分である接合部を有し、
前記第２の部材の中空部を含むように切断された、前記第１の部材の長手方向に垂直な断面において、
前記補強部材が接合されていることによって前記第１の部材の前記第２の平面部の厚さが、前記第１の部材の前記第１の平面部の厚さよりも厚く、かつ前記第２の部材の前記接合部の厚さが、前記第２の部材の、前記接合部以外の部分の厚さよりも厚い。
【請求項２】
請求項１に記載のＴ字継手構造において、
前記第１の部材は、ハット状部材を有し、
前記第１の平面部は、前記ハット状部材の天板部であり、
前記第２の平面部は、前記ハット状部材の縦壁部である。
【請求項３】
請求項２に記載のＴ字継手構造において、
前記第２の部材の前記接合部は、前記第２の部材の長手方向に延びるフランジ部を有し、
前記第２の部材の前記フランジ部は、前記第１の部材の前記縦壁部に接合され、
前記補強部材は、前記第２の部材の前記フランジ部を覆うように接合されている。
【請求項４】
請求項３に記載のＴ字継手構造において、
前記第２の部材の前記中空部は、ハット状部材と、該ハット状部材に接合された平板とで形成され、
前記第２の部材の前記フランジ部は、前記第２の部材の平板に形成されている。
【請求項５】
請求項３または４に記載のＴ字継手構造において、
前記補強部材の幅Ｗaと、前記第１の部材の前記縦壁部と前記第２の部材の前記フランジ部との接合領域の幅Ｗbとが、Ｗb≦２Ｗaを満たす。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のＴ字継手構造において、
前記補強部材は、２以上の繊維方向を有する。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のＴ字継手構造において、
前記ＦＲＰは、ＣＦＲＰまたはＧＦＲＰの少なくともいずれかである。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のＴ字継手構造において、
前記第１の部材は、自動車のサイドシルであり、前記第２の部材は、自動車のフロアクロスメンバーである。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のＴ字継手構造において、
前記第１の部材は、自動車のルーフサイドレールであり、前記第２の部材は、自動車のルーフクロスメンバーである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記課題を解決する本発明の一態様は、Ｔ字継手構造であって、第１の平面部と、前記第１の平面部に繋がる第２の平面部とを有した中空部材である、第１の部材と、前記第１の部材の前記第１の平面部に当接して固定された、該第１の部材の長手方向に対して垂直に延びる中空部材である、第２の部材と、前記第１の部材と前記第２の部材に跨るように接合された、平面視において矩形状のＦＲＰからなる補強部材と、を有し、前記第２の部材は、前記第１の部材の前記第２の平面部に接合される部分である接合部を有し、前記第２の部材の中空部を含むように切断された、前記第１の部材の長手方向に垂直な断面において、前記補強部材が接合されていることによって前記第１の部材の前記第２の平面部の厚さが、前記第１の部材の前記第１の平面部の厚さよりも厚く、かつ前記第２の部材の前記接合部の厚さが、前記第２の部材の、前記接合部以外の部分の厚さよりも厚いことを特徴としている。
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月10日(2020.2.10)
【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】
自動車のＴ字継手構造であって、
第１の平面部と、前記第１の平面部に繋がる第２の平面部とを有した中空部材である、第１の部材と、
前記第１の部材の前記第１の平面部に当接して固定された、該第１の部材の長手方向に対して垂直に延びる中空部材である、第２の部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材に跨るように接合された、平面視において矩形状のＦＲＰからなる補強部材と、を有し、
前記第２の部材は、前記第１の部材の前記第２の平面部に接合される部分である接合部を有し、
前記第２の部材の中空部を含むように切断された、前記第１の部材の長手方向に垂直な断面において、
前記補強部材が接合されていることによって前記第１の部材の前記第２の平面部の厚さが、前記第１の部材の前記第１の平面部の厚さよりも厚く、かつ前記第２の部材の前記接合部の厚さが、前記第２の部材の、前記接合部以外の部分の厚さよりも厚い。
【請求項２】
請求項１に記載の自動車のＴ字継手構造において、
前記第１の部材は、ハット状部材を有し、
前記第１の平面部は、前記ハット状部材の天板部であり、
前記第２の平面部は、前記ハット状部材の縦壁部である。
【請求項３】
請求項２に記載の自動車のＴ字継手構造において、
前記第２の部材の前記接合部は、前記第２の部材の長手方向に延びるフランジ部を有し、
前記第２の部材の前記フランジ部は、前記第１の部材の前記縦壁部に接合され、
前記補強部材は、前記第２の部材の前記フランジ部を覆うように接合されている。
【請求項４】
請求項３に記載の自動車のＴ字継手構造において、
前記第２の部材の前記中空部は、ハット状部材と、該ハット状部材に接合された平板とで形成され、
前記第２の部材の前記フランジ部は、前記第２の部材の平板に形成されている。
【請求項５】
請求項３または４に記載の自動車のＴ字継手構造において、
前記補強部材の幅Ｗaと、前記第１の部材の前記縦壁部と前記第２の部材の前記フランジ部との接合領域の幅Ｗbとが、Ｗb≦２Ｗaを満たす。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の自動車のＴ字継手構造において、
前記補強部材は、２以上の繊維方向を有する。 
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の自動車のＴ字継手構造において、
前記ＦＲＰは、ＣＦＲＰまたはＧＦＲＰの少なくともいずれかである。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の自動車のＴ字継手構造において、
前記第１の部材は、自動車のサイドシルであり、前記第２の部材は、自動車のフロアクロスメンバーである。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の自動車のＴ字継手構造において、
前記第１の部材は、自動車のルーフサイドレールであり、前記第２の部材は、自動車のルーフクロスメンバーである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、自動車の部材同士の接合構造であるＴ字継手構造に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、自動車のＴ字継手構造において、十分な曲げ剛性および耐衝撃性の確保と軽量化を両立させることを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記課題を解決する本発明の一態様は、自動車のＴ字継手構造であって、第１の平面部と、前記第１の平面部に繋がる第２の平面部とを有した中空部材である、第１の部材と、前記第１の部材の前記第１の平面部に当接して固定された、該第１の部材の長手方向に対して垂直に延びる中空部材である、第２の部材と、前記第１の部材と前記第２の部材に跨るように接合された、平面視において矩形状のＦＲＰからなる補強部材と、を有し、前記第２の部材は、前記第１の部材の前記第２の平面部に接合される部分である接合部を有し、前記第２の部材の中空部を含むように切断された、前記第１の部材の長手方向に垂直な断面において、前記補強部材が接合されていることによって前記第１の部材の前記第２の平面部の厚さが、前記第１の部材の前記第１の平面部の厚さよりも厚く、かつ前記第２の部材の前記接合部の厚さが、前記第２の部材の、前記接合部以外の部分の厚さよりも厚いことを特徴としている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明によれば、自動車のＴ字継手構造において、十分な曲げ剛性および耐衝撃性の確保と軽量化を両立させることができる。
【国際調査報告】
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