(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の天板部と、
前記第１の天板部の端部に設けられたコーナ部と、
前記コーナ部の端部から延在された縦壁部と、
前記第１の天板部に対向する第２の天板部と、
を有する骨格部材、及び、
前記第２の天板部に設けられた、第１の支持部および第２の支持部
を有する車体構造であって、
前記第１の天板部の外面と前記第２の天板部の外面との間の距離ｈ、および、前記第１の支持部と前記第２の支持部との間の距離Ｌは、Ｌ／ｈ≦６．７の関係を有し、
前記縦壁部に軟化層が設けられ、
前記軟化層は、前記コーナ部の曲げ止まりから前記縦壁部の短手方向長さにおいてｈ／３までの領域に亘って前記縦壁部に延在し、
前記軟化層が設けられた部分における板厚方向の中心部の硬度は４００Ｈｖ以上であり、前記軟化層は、前記軟化層が設けられた部分における前記板厚方向の中心部の硬度よりも少なくとも１０Ｈｖ低い硬度を有する領域であり、
前記軟化層の厚さは、前記軟化層が設けられた部分における前記板厚の２％以上２０％未満であり、
表面における前記軟化層の硬度が、前記軟化層が設けられた部分における前記板厚方向の中心部の硬度の０．５倍以上０．９倍未満であり、
前記軟化層は、前記板厚方向において、前記表面側に存在するとともに、前記表面から前記軟化層の厚さの４０％までの領域である第一の硬さ変化領域と、前記軟化層のうち前記第一の硬さ変化領域ではない領域である第二の硬さ変化領域とを有し、
前記第一の硬さ変化領域における板厚方向の硬さ変化の絶対値ΔＨｖ１は、前記第二の硬さ変化領域における板厚方向の硬さ変化の絶対値ΔＨｖ２よりも大きい、車体構造。
【請求項２】
前記軟化層は、前記縦壁部において、前記コーナ部の曲げ外側の表面に連続する面に設けられる、請求項１に記載の車体構造。
【請求項３】
前記軟化層は、前記縦壁部において、前記コーナ部の曲げ内側の表面に連続する面と曲げ外側の表面に連続する面の両方に設けられる、請求項１または２に記載の車体構造。
【請求項４】
前記軟化層は、前記コーナ部の曲げ内側または曲げ外側の少なくともいずれか一方の表面から板厚方向に設けられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車体構造。
【請求項５】
前記軟化層は、前記コーナ部から前記第１の天板部の短手方向長さの１／２以上の長さの領域に亘って前記第１の天板部に延在する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車体構造。
【請求項６】
前記骨格部材の前記第２の天板部において、クロス部材が、前記骨格部材の長手方向と略直交する方向に前記骨格部材に取り付けられることにより、前記第１の支持部または前記第２の支持部が、形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の車体構造。
【請求項７】
前記第１の支持部または前記第２の支持部の曲げ強度は、前記骨格部材の前記第１の支持部と前記第２の支持部との間の部位よりも曲げ強度が高く設定されることにより、前記第１の支持部または前記第２の支持部が、形成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の車体構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体構造に関する。
本願は、２０１９年３月６日に、日本に出願された特願２０１９−０４０６０９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の車体構造の一部として、金属製の板状部材を所定の断面形状に加工した骨格部材が使用されている。これらの骨格部材は、軽量化を実現するとともに、十分な耐荷重を有することが求められる。このため、近年、高張力鋼板等の高い強度を有する材料が使用されることがある。一方、骨格部材を有する車体構造に対して、衝突による衝撃が加えられた場合には、骨格部材が所望の変形モードを実現して衝撃を効率的に吸収することが求められる。【０００３】
高張力鋼板のような高強度材料を用いる骨格部材を有する車体構造において、変形能と耐荷重の向上を両立することが求められる。例えば、特許文献１には、部材の硬度を部分的に変える技術を利用し、シートメタルから成る製品において低硬度領域と高硬度領域を設けることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１１８２２３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１のような部分的に硬度を変化させた骨格部材を有する車体構造において、骨格部材に変形能を向上させる軟化層を単に設けた場合、変形能は担保されるものの耐荷重のさらなる向上を図るには限界があった。すなわち、高強度の骨格部材を用いた車体構造において、変形能と耐荷重のさらなる高いレベルでの両立が求められる。【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、変形能の担保と耐荷重の向上を両立することが可能な、新規かつ改良された車体構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の概要は下記の通りである。【０００８】
（１）本発明の態様は、第１の天板部と、前記第１の天板部の端部に設けられたコーナ部と、前記コーナ部の端部から延在された縦壁部と、前記第１の天板部に対向する第２の天板部と、を有する骨格部材、及び、前記第２の天板部に設けられた、第１の支持部および第２の支持部を有する車体構造であって、前記第１の天板部の外面と前記第２の天板部の外面との間の距離ｈ、および、前記第１の支持部と前記第２の支持部との間の距離Ｌは、Ｌ／ｈ≦６．７の関係を有し、前記縦壁部に軟化層が設けられ、前記軟化層は、前記コーナ部の曲げ止まりから前記縦壁部の短手方向長さにおいてｈ／３までの領域に亘って前記縦壁部に延在し、前記軟化層が設けられた部分における板厚方向の中心部の硬度は４００Ｈｖ以上であり、前記軟化層は、前記軟化層が設けられた部分における前記板厚方向の中心部の硬度よりも少なくとも１０Ｈｖ低い硬度を有する領域であり、前記軟化層の厚さは、前記軟化層が設けられた部分における前記板厚の２％以上２０％未満であり、表面における前記軟化層の硬度が、前記軟化層が設けられた部分における前記板厚方向の中心部の硬度の０．５倍以上０．９倍未満であり、前記軟化層は、前記板厚方向において、前記表面側に存在するとともに、前記表面から前記軟化層の厚さの４０％までの領域である第一の硬さ変化領域と、前記軟化層のうち前記だ第一の硬さ変化領域ではない領域である第二の硬さ変化領域とを有し、前記第一の硬さ変化領域における板厚方向の硬さ変化の絶対値ΔＨｖ１は、前記第二の硬さ変化領域における板厚方向の硬さ変化の絶対値ΔＨｖ２よりも大きい、車体構造である。【０００９】
（２）上記（１）に記載の車体構造では、前記軟化層は、前記縦壁部において、前記コーナ部の曲げ外側の表面に連続する面に設けられてもよい。
（３）上記（１）または（２）に記載の車体構造では、前記軟化層は、前記縦壁部において、前記コーナ部の曲げ内側の表面に連続する面と曲げ外側の表面に連続する面の両方に設けられる、請求項１または２に記載の車体構造。
（４）上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の車体構造では、前記軟化層は、前記コーナ部の曲げ内側または曲げ外側の少なくともいずれか一方の表面から板厚方向に設けられてもよい。
（５）上記（１）〜（４）のいずれか一項に記載の車体構造では、前記軟化層は、前記コーナ部から前記第１の天板部の短手方向長さの１／２以上の長さの領域に亘って前記第１の天板部に延在してもよい。
（６）上記（１）〜（５）のいずれか一項に記載の車体構造では、前記骨格部材の前記第２の天板部において、クロス部材が、前記骨格部材の長手方向と略直交する方向に前記骨格部材に取り付けられることにより、前記第１の支持部または前記第２の支持部が、形成されてもよい。
（７）上記（１）〜（６）のいずれか一項に記載の車体構造では、前記第１の支持部または前記第２の支持部の曲げ強度は、前記骨格部材の前記第１の支持部と前記第２の支持部との間の部位よりも曲げ強度が高く設定されることにより、前記第１の支持部または前記第２の支持部が、形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、衝突時の変形能の向上と耐荷重の向上を両立した車体構造が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る車体構造の一例を示す斜視図である。
【図２】同実施形態に係る骨格部材の図１におけるＩ−Ｉ’端面図である。
【図３】同実施形態に係る曲げ稜線部を含む領域のＸ−Ｚ平面断面図である。
【図４】同実施形態に係る軟化層の図３におけるＢ−Ｂ’間の硬さ変化の一例を示す図である。
【図５】同実施形態に係る車体構造の平面図である。
【図６】同実施形態の他の変形例に係る曲げ稜線部を含む領域のＸ−Ｚ平面断面図である。
【図７】同実施形態のその他の変形例に係る曲げ稜線部を含む領域のＸ−Ｚ平面断面図である。
【図８】同実施形態のその他の変形例に係る骨格部材のＸ−Ｚ平面断面図である。
【図９】同実施形態のその他の変形例に係る骨格部材のＸ−Ｚ平面断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る骨格部材のＸ−Ｚ平面断面図である。
【図１１Ａ】本発明の第３の実施形態に係る車体構造の一例の斜視図である。
【図１１Ｂ】同実施形態に係る車体構造の図９ＡにおけるＩＩ−ＩＩ’端面図である。
【図１１Ｃ】同実施形態に係る車体構造の側面図である。
【図１２Ａ】本発明の第４の実施形態に係る車体構造の一例の斜視図である。
【図１２Ｂ】同実施形態に係る車体構造の一例の平面図である。
【図１３Ａ】本発明の第５の実施形態に係る車体構造の一例を示す斜視図である。
【図１３Ｂ】同実施形態に係る車体構造の図１３ＡにおけるＩＩＩ−ＩＩＩ’端面図である。
【図１３Ｃ】同実施形態に係る車体構造の側面図である。
【図１４Ａ】シミュレーション条件を示す図である。
【図１４Ｂ】シミュレーション条件を示す図である。
【図１５】シミュレーションの結果得られた解析モデルの変形の様子を示す図である。
【図１６】シミュレーションの結果得られた解析モデルの変形の様子を示す図である。
【図１７】シミュレーションの結果得られた荷重−ストローク線図の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１３】
＜１．第１の実施形態＞
［車体構造の外観例］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る車体構造１００について説明する。図１は、本実施形態に係る車体構造１００を示す斜視図である。本実施形態に係る車体構造１００は、車両の車体の一部分を構成する。車体構造１００は、骨格部材１１０と、第１の支持部１２０と、第２の支持部１３０とを含んでいる。
【００１４】
骨格部材１１０は、図１に示すように、図１におけるＹ方向を長手方向とし、長手方向を法線方向とする断面視（Ｘ−Ｚ平面視）したときに、閉断面となっている部材である。骨格部材１１０は、第１の部材１１１と、第２の部材１１３とを含んで構成されている。図１に示すように、骨格部材１１０は、外部から荷重Ｆを受ける場合がある。骨格部材１１０は、第１の部材１１１が当該荷重Ｆを受けるように配置される。荷重Ｆは、主として、第１の部材１１１の第１の天板部１１１ａに対して入力される。
【００１５】
また、図１に示すように、骨格部材１１０の第１の天板部１１１ａと対向する面（第２の部材１１３の第２の天板部１１３ａ）には、第１の支持部１２０と第２の支持部１３０とが、設けられている。第１の支持部１２０と、第２の支持部１３０とは、荷重Ｆの入力に対して骨格部材１１０を支持する。
【００１６】
［車体構造の例］
本実施形態に係る車体構造１００は、例えば、図１に示すように骨格部材１１０としてのサイドシルを有するフロア構造であってもよい。このとき、第１のクロス部材１６０および第２のクロス部材１７０としてのフロアクロスメンバが、骨格部材１１０の長手方向と略直交する方向に、第１の天板部１１１ａと対向する面（後述する第２の天板部１１３ａに相当）に設けられる。第１の支持部１２０と、第２の支持部１３０とは、第１のクロス部材１６０または第２のクロス部材１７０により形成される。
【００１７】
［骨格部材の断面構造］
次に、図２を参照して、本実施形態に係る骨格部材１１０の断面構造について説明する。図２は、本実施形態に係る骨格部材１１０の断面構造の一例を示す、図１におけるＩ−Ｉ’断面図である。図２に示すように、骨格部材１１０は、第１の部材１１１と、第２の部材１１３とを含んで構成されている。骨格部材１１０は、第１の部材１１１と第２の部材１１３とにより、Ｘ−Ｚ平面の断面において、閉断面形状に形成されている。
【００１８】
第１の部材１１１は、Ｘ−Ｚ平面の断面視で略ハット形状の部材である。すなわち、第１の部材１１１は、第１の天板部１１１ａと、第１の天板部１１１ａの短手方向（Ｚ方向）の端部からコーナ部１１１ｂを介して、延在された縦壁部１１１ｃと、縦壁部１１１ｃの第１の天板部１１１ａと反対側から外方へ屈曲されたフランジ部１１１ｄとを有する。また、第１の部材１１１において、少なくとも縦壁部１１１ｃの一部には、後述する軟化層１４０が設けられている。
【００１９】
第２の部材１１３は、Ｘ−Ｚ平面の断面視で略ハット形状の部材である。すなわち、第２の部材１１３は、第２の天板部１１３ａと、第２の天板部１１３ａの短手方向（Ｚ方向）の端部からコーナ部１１３ｂを介して延在された縦壁部１１３ｃと、縦壁部１１３ｃにおいて、第２の天板部１１３ａと反対側から外方へ屈曲されたフランジ部１１３ｄとを有する。第２の天板部１１３ａには、第１の支持部１２０と第２の支持部１３０とが形成されている。
【００２０】
すなわち、骨格部材１１０は、図２に示すように、第１の天板部１１１ａと、第１の天板部１１１ａの端部に設けられたコーナ部１１１ｂと、当該コーナ部１１１ｂの端部から延在された縦壁部１１１ｃと、第１の天板部１１１ａに対向する第２の天板部１１３ａを有している。
【００２１】
第１の部材１１１および第２の部材１１３は、種々の金属製板状部材から構成され得る。特に、第１の部材１１１および第２の部材１１３は、鋼板から構成され得る。一例としては、引張強度で１４７０ＭＰａ以上（例えば１．５ＧＰａ級、１．８ＧＰａ級またはそれ以上）の鋼材が挙げられる。第１の部材１１１および第２の部材１１３に使用される鋼板の板厚としては、０．５〜３．５ｍｍ程度、又は１．０〜２．９ｍｍ程度が挙げられる。第１の部材１１１および第２の部材１１３は、金属製板状部材（ブランク材）に対し公知の技術である種々の加工技術を適用することにより、形成され得る。
【００２２】
第１の部材１１１と第２の部材１１３とが、それぞれのフランジ部１１１ｄ、１１３ｄで互いに接合されることで、骨格部材１１０が閉断面構造とされている。接合方法は、レーザ溶接、スポット溶接などの公知の接合技術が用いられ、特に限定されない。
【００２３】
［骨格部材のコーナ部の構成］
次に、図３を参照して、本実施形態に係るコーナ部１１１ｂを含む領域の構成について説明する。図３は、本実施形態に係るコーナ部１１１ｂを含む領域のＸ−Ｚ平面断面図である。コーナ部１１１ｂは、第１の天板部１１１ａと縦壁部１１１ｃとの間に存在する屈曲部であり、後述する所定の曲げ半径Ｒを有する。コーナ部１１１ｂは、図３に示すように、Ｘ−Ｚ平面断面視で、曲げ内側におけるＲ止まり点Ａ１、Ａ２、曲げ外側におけるＲ止まり点Ａ３、Ａ４により区画される領域に形成されている。
【００２４】
曲げ半径Ｒは、例えば、コーナ部１１１ｂにおける板厚ｔに対して、Ｒ／ｔ≦８．０の関係式を満たす値に設定されてもよい。Ｒ／ｔ≦８．０以下であれば、衝突時の曲げ変形の際に縦壁部１１１ｃがたわみにくくなり、特にストローク初期におけるコーナ部１１１ｂの耐荷重が上昇する。また、これに伴い、ストローク中期、ストローク後期においても高い耐荷重を維持することができる。曲げ半径Ｒは、より好ましくは、Ｒ／ｔ≦２．５の関係式を満たす値に設定され得る。Ｒ／ｔ≦２．５であればコーナ部の耐荷重が上昇して衝突性能が向上する。なお、Ｒ／ｔの下限値は特に限定しないが、成形性の観点から、Ｒ／ｔ≧０．５であることが好ましく、Ｒ／ｔ≧０．９であることが更に好ましい。曲げ半径Ｒは、曲げ内側において、コーナ部１１１ｂの断面の画像から、Ｒ止まり点Ａ１、Ａ２と、コーナ部１１１ｂの曲げ中央点（コーナ部１１１ｂにおいてＲ止まり点Ａ１とＡ２との距離の半分に位置する点）の３点を求め、当該３点から公知の数学的手法により曲率を求めることで得られる。
【００２５】
［軟化層の構成］
引き続いて、図３を参照しながら、本実施形態に係る軟化層１４０について説明する。骨格部材１１０の第１の部材１１１の表面側において、少なくとも縦壁部１１１ｃの一部には軟化層１４０が形成されている。具体的には、軟化層１４０は、コーナ部１１１ｂの曲げ外側と連続した面の側に設けられている。また、軟化層１４０は、コーナ部１１１ｂのＲ止まり点Ａ３から、縦壁部１１１ｃの短手方向（図３におけるＸ方向）長さにおいて、少なくとも距離ｄに亘って縦壁部１１１ｃに形成される。ここで、距離ｄは、第１の天板部１１１ａの外面と第２の天板部１１３ａの外面との間の距離をｈとしたとき、ｈ／３までの領域に相当する距離である。
【００２６】
軟化層１４０は、骨格部材１１０の長手方向（図１のＹ方向）に亘って、連続的に形成されてもよいし、部分的に形成されてもよい。また、軟化層１４０は、骨格部材１１０の表面から板厚方向に所定の深さに亘って形成されている。本実施形態に係る骨格部材１１０では、軟化層１４０の厚さは、骨格部材１１０の板厚の２％以上２０％未満である。ここで、板厚とは、軟化層１４０と後述する板厚方向の中心部１５０とを含めた、骨格部材１１０の板厚方向の全体厚さを指す。軟化層１４０の厚さが、骨格部材１１０の板厚の２０％以上となると、骨格部材１１０における軟化層１４０の占める割合が多くなり、骨格部材１１０に求められる耐荷重が維持できなくなる。軟化層１４０の厚さは、骨格部材１１０の板厚の１７％以下であることが好ましく、１４％以下であることが更に好ましい。
一方、軟化層１４０の厚さが、骨格部材１１０の板厚の２％未満になると、骨格部材１１０における軟化層１４０の割合が少なく、変形能が十分に発揮されない。軟化層１４０の厚さは、骨格部材１１０の板厚の５％以上であることが好ましく、８％以上であることが更に好ましい。
【００２７】
図３に示すように、骨格部材１１０の板厚方向の中心側（骨格部材１１０の軟化層１４０を除いた板厚方向の領域）は、板厚方向の中心部１５０とされている。軟化層１４０は、板厚方向の中心部１５０の硬度よりも少なくとも１０Ｈｖ低い硬度を有する領域である。
【００２８】
軟化層１４０は、骨格部材１１０の表面において、板厚方向の中心部１５０の硬度に対して、０．５倍以上０．９倍未満の硬度を有している。ここで、骨格部材１１０の表面とは、塗膜やめっき層を除いた骨格部材１１０の母材表面をいう。骨格部材１１０の表面の硬度は、母材断面に対して、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４：２００９に記載のビッカース硬さ試験により測定される。その際、測定点は母材表面から深さ２０μｍ以内とし、かつ、圧痕が１０μｍ以下となるように測定する。表面の硬度が板厚方向の中心部１５０の硬度に対して０．５倍未満となると、部材表層部分が柔らかくなりすぎて、衝突時の、耐荷重と衝撃吸収性を両立することができなくなる。なる。軟化層１４０は、骨格部材１１０の表面において、板厚方向の中心部１５０の硬度に対して、０．６倍以上の硬度を有していることが好ましい。
一方、表面の硬度が板厚方向の中心部１５０の硬度に対して０．９倍以上となると、変形能を十分に向上させることが困難となる。軟化層１４０は、骨格部材１１０の表面において、板厚方向の中心部１５０の硬度に対して、０．８倍未満の硬度を有していることが好ましい。
【００２９】
板厚方向の中心部１５０の硬度はビッカース硬さで４００Ｈｖ以上である。ビッカース硬さが４００Ｈｖ以上の鋼材において、衝突時における変形能の維持が困難となる。すなわち、骨格部材１１０の板厚方向の中心部１５０のビッカース硬さが４００Ｈｖ以上である場合に、本実施形態に係る軟化層１４０による変形能の向上の効果が顕著となる。骨格部材１１０の板厚方向の中心部１５０のビッカース硬さが５００Ｈｖ以上であることが好ましく、６００Ｈｖ以上であることが更に好ましい。
板厚方向の中心部１５０の硬度の上限は特に規定しないが、骨格部材１１０の成形性等を鑑みれば、８００Ｈｖとしても良い。
【００３０】
例えば、上述した板厚方向の中心部１５０の硬度の範囲において、骨格部材１１０の表面における軟化層１４０の硬度は、ビッカース硬さで２５０Ｈｖ以上とすることができる。また、上述した板厚方向の中心部１５０の硬度の範囲において、骨格部材１１０の表面における軟化層１４０の硬度は、ビッカース硬さで５００Ｈｖ以下とすることができる。なお、骨格部材１１０の軟化層１４０の領域の表面、および板厚方向の中心部１５０の硬度の測定方法の詳細については後述する。
【００３１】
軟化層１４０は、公知の技術である種々の表面処理、表面加工または熱処理技術を適用することにより、骨格部材１１０の表面側に形成され得る。軟化層１４０を形成する方法の一例として、コーナ部１１１ｂ、縦壁部１１１ｃに相当する領域へのレーザ加熱や高周波加熱による部分焼き戻し等が挙げられる。また、上述する軟化層が予め表層に形成されたブランクに対し、加工を施すことで、軟化層１４０を所定の領域に有する骨格部材１１０が形成され得る。
【００３２】
図４は、本実施形態に係る軟化層１４０の図３におけるＢ−Ｂ’間の硬さ変化の一例を示す図である。図４は、本実施形態に係る骨格部材１１０を、ホットスタンプ用鋼材を用いて熱間プレスにて引張強度２．０ＧＰａ級のハット形状に成形して作製し、軟化層１４０の板厚方向のビッカース硬さをプロットした結果である。図４に示すように、軟化層１４０は、骨格部材１１０の表面側に存在する第一の硬さ変化領域１４１と、第一の硬さ変化領域１４１と板厚方向の中心部１５０との間に存在する第二の硬さ変化領域１４２とを有する。第二の硬さ変化領域１４２は、軟化層１４０のうち、第一の硬さ変化領域１４１ではない領域である。第一の硬さ変化領域１４１と第二の硬さ変化領域１４２は、いずれも所定の勾配で板厚方向の硬さが変化している領域であり、第一の硬さ変化領域１４１と第二の硬さ変化領域１４２は、それぞれ異なる硬さ変化の絶対値ΔＨｖ１とΔＨｖ２を有する。
【００３３】
図４に示すように、第一の硬さ変化領域１４１は、骨格部材１１０の表面から軟化層１４０全体の厚さの４０％までである。また、第二の硬さ変化領域１４２は、軟化層１４０の第一の硬さ変化領域１４１から連続し、骨格部材１１０の板厚方向の中心部１５０までである。
【００３４】
また、図４に示すように、第一の硬さ変化領域１４１における硬さ変化の絶対値ΔＨｖ１は、第二の硬さ変化領域１４２における硬さ変化の絶対値ΔＨｖ２よりも大きい。ΔＨｖ２がΔＨｖ１よりも大きいと、骨格部材１１０が軟化しすぎてしまい、十分な荷重特性が得られないためである。
【００３５】
また、第一の硬さ変化領域１４１における硬さ変化の絶対値ΔＨｖ１は、１００Ｈｖ以上２００Ｈｖ未満である。ΔＨｖ１が１００Ｈｖ以上であれば、曲げ変形時の応力集中をより緩和でき、曲げ特性をさらに向上させることができる。また、ΔＨｖ１が、２００Ｈｖ未満であれば、曲げ変形時の応力集中を緩和する効果がさらに高められ、より良好な曲げ特性が得られる。従って、ΔＨｖ１が１００Ｈｖ以上２００Ｈｖ未満となる場合に、良好な曲げ特性が得られ、骨格部材１１０の変形能を向上でき、耐荷重と衝撃吸収性を両立することが可能となる。そこで、上記の通り、第一の硬さ変化領域１４１における硬さ変化の絶対値ΔＨｖ１は、１００Ｈｖ以上２００Ｈｖ未満とすることが好ましい。
【００３６】
［硬さ測定方法および硬さ変化算出方法］
板厚方向の中心部１５０の硬度の測定方法は以下の通りである。試料の板面に垂直な断面を採取し、測定面の試料調製を行い、硬さ試験に供する。測定面の調製方法は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４：２００９に準じて実施する。＃６００から＃１５００の炭化珪素ペーパーを使用して測定面を研磨した後、粒度１μｍから６μｍのダイヤモンドパウダーをアルコール等の希釈液や純水に分散させた液体を使用して鏡面に仕上げる。硬さ試験は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４に記載の方法で実施する。マイクロビッカース硬さ試験機を用いて、試料の板厚の１／２位置に、荷重１ｋｇｆで、圧痕の３倍以上の間隔で１０点測定し、その平均値を板厚方向の中心部１５０の硬度とする。
【００３７】
次に、第一の硬さ変化領域１４１および第二の硬さ変化領域１４２の硬さの測定方法ついて説明する。試料の板面に垂直な断面が採取されて、測定面の試料調製が行われた後、硬さ試験に供される。測定面の調製は、試料の表面近傍の硬さを正確に測定するために、極力凹凸が小さく、表面近傍にだれが生じないように実施する。ここでは、日本電子株式会社製のクロスセクションポリッシャを用いて、アルゴンイオンビームにより測定面がスパッタリングされる。この際、測定面に筋状の凹凸が発生することを抑制する目的で、日本電子株式会社製の試料回転ホルダを用いて、３６０度方向から測定面にアルゴンイオンビームを照射する。
【００３８】
測定面が調製された試料に対し、マイクロビッカース硬さ試験機を用いて、硬さの測定が実施される。試料の表面から当該試料の軟化層に相当する領域を、板面と直角な方向（板厚方向）に、荷重１ｋｇｆで、圧痕の３倍以上の間隔で測定する。この際、試料の板厚に依存して測定点の合計が異なるが、後述のΔＨｖ１及びΔＨｖ２を算出するための測定点数については、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４：２００９の記載に基づき、圧痕による影響がない程度の間隔を確保しつつ、可能な限り多くの測定点を設定する。試料の最も表面側における測定位置は、板面（めっき層が存在する場合は、めっき層の直下又はめっき層と母材との間の合金層の直下）から２０μｍ以内までの領域で行うこととする。母材表面の最表面部分は、軟質相の組織が多いためである。
【００３９】
板厚方向の中心部１５０の両側に軟化層１４０が配置された試料の場合は、同様の測定を試料の第一の表面側から行い、さらに第一の表面と反対側の第二の表面側からも行う。
【００４０】
次に、ΔＨｖ１の算出方法について説明する。すなわち、試料の表面から軟化層全体の厚さ４０％までの領域（第一の硬さ変化領域１４１）に含まれる全ての測定点から、式（１）により第一の硬さ変化領域１４１の硬さ勾配Δａを算出する。ここで、ａｉは、ｉ番目の測定点における表面からの距離が軟化層全体の厚さに占める割合（％）、ｃｉはａｉにおけるビッカース硬さ（Ｈｖ）、ｎは表面から軟化層全体の厚さ４０％までの領域（第一の硬さ変化領域１４１）に含まれる全ての測定点の合計である。
【００４１】
【数１】
0006729844.tif 000002
【００４２】
ここで、
Δａ：第一の硬さ変化領域における板厚方向の硬さの変化の勾配（Ｈｖ／％）
ａｉ：ｉ番目の測定点における表面からの距離が軟化層全体の厚さに占める割合（％）
ｃｉ：ａｉにおけるビッカース硬さ（Ｈｖ）
ｎ：第一の表面側第一の硬さ変化領域に含まれる全ての測定点の合計
である。
【００４３】
板厚方向の中心部１５０の両側に軟化層１４０が配置された試料の場合は、第一の表面側からの硬さ測定結果を元に、第一の表面側のΔａ１を算出し、さらに、第二の表面側からの硬さ測定結果を元に、第二の表面側のΔａ２を算出する。Δａ１とΔａ２の算術平均をΔａとすることができる。
【００４４】
式（１）により求めたΔａに軟化層全体の厚さに占める第一の硬さ変化領域１４１の板厚方向厚さの割合を乗算してΔＨｖ１を求めることができる。
【００４５】
次に、ΔＨｖ２の算出方法について説明する。すなわち、試料の表面側における軟化層全体の厚さ４０％から１００％までの領域（第二の硬さ変化領域１４２）に含まれる全ての測定点から、式（２）により第二の硬さ変化領域１４２の硬さ勾配ΔＡを算出する。ここで、Ａｉは、ｉ番目の測定点における表面からの距離が軟化層全体の厚さに占める割合（％）、ＣｉはＡｉにおけるビッカース硬さ（Ｈｖ）、Ｎは表面側における軟化層全体の厚さ４０％から１００％までの領域（第二の硬さ変化領域１４２）に含まれる全ての測定点の合計である。
【００４６】
【数２】
0006729844.tif 000003
【００４７】
ここで、
ΔＡ：第二の硬さ変化領域における板厚方向の硬さの変化の勾配（Ｈｖ／％）
Ａｉ：ｉ番目の測定点における表面からの距離が軟化層全体の厚さに占める割合（％）
Ｃｉ：Ａｉにおけるビッカース硬さ（Ｈｖ）
Ｎ：第一の表面側第二の硬さ変化領域に含まれる全ての測定点の合計
である。
【００４８】
板厚方向の中心部１５０の両側に軟化層１４０が配置された試料の場合は、第一の表面側からの硬さ測定結果を元に、第一の表面側のΔＡ１を算出し、さらに、第二の表面側からの硬さ測定結果を元に、第二の表面側のΔＡ２を算出する。ΔＡ１とΔＡ２の算術平均をΔＡとすることができる。
【００４９】
式（２）により求めたΔＡに軟化層全体の厚さに占める第二の硬さ変化領域１４２の板厚方向厚さの割合を乗算してΔＨｖ２を求めることができる。
【００５０】
［変形の様式］
続いて、図５を参照しながら、本実施形態に係る車体構造１００の変形の様子について説明する。図５は、本実施形態に係る車体構造１００を平面視した図である。上述したように、骨格部材１１０の第１の天板部１１１ａに、骨格部材１１０の長手方向に垂直な方向（図中矢印参照）に荷重Ｆが加えられると、曲げ変形が生じうる。このとき、本実施形態に係る骨格部材１１０では、上述の様に軟化層１４０によって骨格部材１１０の変形能が向上する。
【００５１】
ここで、本発明者らは、骨格部材１１０の変形能に関し、骨格部材１１０の設けられる車体構造１００の条件によっては、十分な変形能が発揮されないことを見出した。すなわち、荷重Ｆが入力された際に、骨格部材１１０が、荷重Ｆの入力された位置を起点として、折れ曲がるように変形する場合、十分な変形能の向上効果が発揮されない場合がある。
【００５２】
そこで、本発明者らは、軟化層１４０を有する骨格部材１１０において、変形能の向上効果が十分に発揮されるような、車体構造１００の条件を検討した。その結果、以下の関係式（３）を満たす車体構造１００の場合に、本実施形態に係る骨格部材１１０が、十分な変形能を示すことが分かった。
【００５３】
Ｌ／ｈ≦６．７    ・・・式（３）
ここで、
Ｌ：第１の支持部１２０と第２の支持部１３０の間の距離（ｍｍ）
ｈ：骨格部材１１０の第１の天板部１１１ａの外面と、第２の天板部１１３ａの外面との間の距離（ｍｍ）
である。
【００５４】
図５に示すように、上記関係式（３）を満たす車体構造１００において、荷重Ｆが骨格部材１１０の第１の天板部１１１ａに入力された場合、骨格部材１１０は、第１の支持部１２０および第２の支持部１３０により支持される。このとき、骨格部材１１０では、第１の天板部１１１ａをはじめとして、部材全体が圧潰するように変形する。すなわち、まず、骨格部材１１０において、第１の天板部１１１ａが凹むように変形する。さらに、縦壁部１１１ｃも広範囲にわたって面外変形しながら潰れる。この結果、軟化層１４０を設けたことによる骨格部材１１０の変形能の向上効果を十分に発揮させることができる。
【００５５】
特に、本実施形態に係る骨格部材１１０は、引張強度で１４７０ＭＰａ級以上の高張力鋼から形成される。この場合、変形時に骨格部材１１０全体が圧潰するように変形させるには、上記関係式（３）を満たすようにすることが必要となる。すなわち、高張力鋼板を用いた骨格部材１１０の場合、強度が十分に高いため、局所な変形に留まりやすく、変形能が十分に発揮されないからである。
【００５６】
本実施形態によれば、車体構造１００において、骨格部材１１０等の配置条件を適切にし、さらに、骨格部材１１０は、所定の硬度、厚さ等の特性を有する軟化層１４０を有している。これにより、車体構造１００における骨格部材１１０の変形能の向上と耐荷重の向上を両立できる。すなわち、車体構造１００において、エネルギー吸収量を増大させることができ、衝撃吸収特性がさらに向上する。特に、骨格部材１１０が高強度の鋼材から構成される場合であっても、第１の天板部１１１ａ、コーナ部１１１ｂ、および縦壁部１１１ｃ等の各部位が十分に変形することで、骨格部材１１０の変形能が向上される。
【００５７】
なお、上記実施形態では、第１の部材１１１と第２の部材１１３とを、それぞれのフランジ部１１１ｄ、１１３ｄを介して溶接されるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、第１の部材１１１と第２の部材１１３とは、略ハット形状の縦壁部１１１ｃ、１１３ｃの端部付近で溶接されるようにしてもよい。
【００５８】
また、本実施形態では、軟化層１４０が、骨格部材１１０の長手方向全域に亘って設けられている例を示したが、本発明はかかる例に限定されない。軟化層１４０は、少なくとも第１の支持部１２０と第２の支持部１３０との間に設けられていればよい。また、軟化層１４０は、骨格部材１１０の長手方向に沿って連続的に設けられていなくともよく、部分的または断続的であってもよい。
【００５９】
また、本実施形態では、第１の支持部１２０および第２の支持部１３０が、いずれも第１のクロス部材１６０と第２のクロス部材１７０とが、骨格部材１１０の第２の天板部１１３ａに設けられることにより、形成される例を示したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、第１の支持部１２０または第２の支持部１３０が、骨格部材１１０の長手方向の端部が、他の部材に当接し、支持されることにより、形成されてもよい。
尚、Ｌ／ｈの値の下限値は特に限定されるものではないが、Ｌ／ｈが過度に小さい場合には、曲げられながら潰れるのではなく、押しつぶされるように変形するため、荷重特性の改善を見込めない場合がある。従って、２．０以上に設定してもよい。
以上、本発明の第１の実施形態に係る車体構造１００について説明した。
【００６０】
［変形例１］
続いて、図６を参照しながら、本実施形態に係る骨格部材１１０の一の変形例について説明する。図６は、本実施形態の一の変形例に係る曲げ稜線部を含む領域のＸ−Ｚ平面断面図である。本変形例は、軟化層１４０が、コーナ部１１１ｂの曲げ内側に連続する面と、コーナ部１１１ｂの曲げ外側に連続する面との両方に設けられている点に特徴がある。その他の構成について、上記実施形態と共通する構成については、説明を省略する場合がある。
【００６１】
本変形例では、図６に示すように、軟化層１４０は、縦壁部１１１ｃの表裏面に設けられる。すなわち、軟化層１４０は、縦壁部１１１ｃにおいて、コーナ部１１１ｂの曲げ外側と連続した面の側に設けられている。さらに、軟化層１４０は、縦壁部１１１ｃにおいて、コーナ部１１１ｂの曲げ内側に連続した面の側に設けられている。
【００６２】
軟化層１４０は、コーナ部１１１ｂのＲ止まり点Ａ１、Ａ３から少なくともｈ／３の距離に亘って、縦壁部１１１ｃに形成される。ここで、ｈは、骨格部材１１０の第１の天板部１１１ａの外面と、第２の天板部１１３ａの外面との間の距離である。
【００６３】
本変形例によれば、軟化層１４０が、縦壁部１１１ｃのコーナ部１１１ｂの曲げ内側に連続した面と、曲げ外側に連続した面の両方に設けられている。これにより、骨格部材１１０の変形能がより向上する。車体構造１００を構成する部材の配置条件により、骨格部材１１０が圧潰するように変形しつつ、縦壁部１１１ｃの変形がより進行しやすくなる。従って、車体構造１００における骨格部材１１０の変形能の向上と耐荷重の向上を両立できる。
【００６４】
［変形例２］
続いて、図７を参照しながら、本実施形態に係る骨格部材１１０の他の変形例について説明する。図７は、本実施形態の他の変形例に係るコーナ部１１１ｂを含む領域のＸ−Ｚ平面断面図である。本変形例は、軟化層１４０が、コーナ部１１１ｂにも設けられている点に特徴がある。その他の構成について、上記実施形態と共通する構成については、説明を省略する場合がある。
【００６５】
図７に示すように、軟化層１４０は、骨格部材１１０の表面側であって、コーナ部１１１ｂの曲げ内側もしくは曲げ外側のいずれか一方または、曲げ内側と曲げ外側の両方に設けられ得る。特に、軟化層１４０は、コーナ部１１１ｂの曲げ外側に設けられ得る。当該軟化層１４０は、縦壁部１１１ｃに連続している。
【００６６】
本変形によれば、軟化層１４０が、コーナ部１１１ｂにも設けられていることにより、骨格部材１１０の変形能がより向上する。また、車体構造１００を構成する部材の配置条件により、骨格部材１１０が圧潰するように変形しつつ、縦壁部１１１ｃの変形がより進行しやすくなる。従って、車体構造１００の衝撃吸収特性がより向上する。
【００６７】
また、さらに、軟化層１４０は、コーナ部１１１ｂから第１の天板部１１１ａの短手方向（図７におけるＺ方向）長さの１／２以上の長さの領域に亘って第１の天板部１１１ａに延在されてもよい。これにより、骨格部材１１０の変形能がより向上する。また、車体構造１００を構成する部材の配置条件により、骨格部材１１０が圧潰するように変形しつつ、縦壁部１１１ｃの変形がより進行しやすくなる。従って、車体構造１００における骨格部材１１０の変形能の向上と耐荷重の向上を両立できる。
【００６８】
［変形例３］
続いて、図８を参照しながら、本実施形態に係る骨格部材１１０の他の変形例について説明する。図８は、本実施形態のその他の変形例に係る骨格部材１１０のＸ−Ｚ平面断面図である。本変形例は、軟化層１４０が、第１の部材１１１の外表面に亘って設けられている点に特徴がある。その他の構成について、上記実施形態と共通する構成については、説明を省略する場合がある。
【００６９】
図８に示すように、軟化層１４０は、第１の部材１１１において、骨格部材１１０の閉断面外側の表面に亘って形成されている。すなわち、第１の部材１１１の第１の天板部１１１ａと、コーナ部１１１ｂと、縦壁部１１１ｃと、フランジ部１１１ｄの外表面に、それぞれ軟化層１４０が設けられている。これにより、これにより、骨格部材１１０の変形能がより向上する。また、車体構造１００を構成する部材の配置条件により、骨格部材１１０が圧潰するように変形しつつ、縦壁部１１１ｃの変形がより進行しやすくなる。従って、車体構造１００における骨格部材１１０の変形能の向上と耐荷重の向上を両立できる。
【００７０】
［変形例４］
続いて、図９を参照しながら、本実施形態に係る骨格部材１１０の他の変形例について説明する。図９は、本実施形態のその他の変形例に係る骨格部材１１０のＸ−Ｚ平面断面図である。本変形例は、軟化層１４０が、第１の部材１１１の内外表面に亘って設けられている点に特徴がある。その他の構成について、上記実施形態と共通する構成については、説明を省略する場合がある。
【００７１】
図９に示すように、軟化層１４０は、第１の部材１１１において、骨格部材１１０の閉断面外側の表面に亘って形成され、さらに軟化層１４０は、第１の部材１１１において、骨格部材１１０の閉断面内側の表面に亘って形成されている。すなわち、第１の部材１１１の第１の天板部１１１ａと、コーナ部１１１ｂと、縦壁部１１１ｃと、フランジ部１１１ｄの内外表面に、それぞれ軟化層１４０が設けられている。これにより、骨格部材１１０の変形能がより向上する。また、車体構造１００を構成する部材の配置条件により、骨格部材１１０が圧潰するように変形しつつ、縦壁部１１１ｃの変形がより進行しやすくなる。従って、車体構造１００における骨格部材１１０の変形能の向上と耐荷重の向上を両立できる。
【００７２】
＜２．第２の実施形態＞
続いて、図１０を参照しながら、本発明の第２の実施形態について説明する。図１０は、本実施形態に係る骨格部材２１０のＸ−Ｚ平面断面図である。本実施形態は、第１の実施形態と比較して、骨格部材２１０の断面形状は、いわゆる片ハット形状である点で相違する。本実施形態に係る説明において、第１の実施形態と共通する構成については、説明を省略することがある。
【００７３】
図１０に示すように、骨格部材２１０は、第１の部材２１１が短手方向に沿って断面視で略ハット形状を有している。また、第２の部材２１３が、いわゆるクロージングプレートとしての板状部材となっている。
【００７４】
第１の部材２１１は、第１の天板部２１１ａと、第１の天板部２１１ａの短手方向（Ｚ方向）の端部からコーナ部２１１ｂを介して、延在された縦壁部２１１ｃと、縦壁部２１１ｃの第１の天板部２１１ａと反対側から外方へ屈曲されたフランジ部２１１ｄとを有する。また、第１の部材２１１において、少なくとも縦壁部２１１ｃの一部には、軟化層１４０が設けられている。第１の部材２１１は、フランジ部２１１ｄにおいて、第２の部材２１３と溶接されている。
【００７５】
なお、本実施形態において、上記関係式（３）におけるｈは、図１０に示すように、第１の天板部２１１ａの閉断面外側の表面から、フランジ部２１１ｄの溶接された面と反対側の面までのＸ方向距離を指す。
【００７６】
本実施形態によれば、車体構造２００において、骨格部材２１０等の配置条件を適切にし、さらに、骨格部材２１０は、所定の硬度、厚さ等の特性を有する軟化層１４０を有している。これにより、骨格部材２１０の形状が、片ハット形状のように第２の部材が板状部材であり、変形領域が確保できない構造であっても、変形能の向上と耐荷重の向上を両立できる。すなわち、車体構造２００において、骨格部材２１０のエネルギー吸収量を増大させることができ、衝撃吸収特性がさらに向上する。以上、本発明の第２の実施形態に係る車体構造２００について説明した。
【００７７】
＜３．第３の実施形態＞
続いて、図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｃを参照しながら、本発明の第３の実施形態について説明する。図１１Ａは、本実施形態に係る車体構造３００の一例の斜視図である。図９Ｂは、車体構造３００の図１１ＡにおけるＩＩ−ＩＩ’端面図である。図１１Ｃは、本実施形態に係る車体構造３００の側面図である。本実施形態は、他の実施形態と比較して、車体構造３００が、車体のルーフ構造である点で相違する。本実施形態に係る説明において、他の実施形態と共通する構成については、説明を省略することがある。
【００７８】
図１１Ａに示すように、本実施形態に係る車体構造３００は、車体の上部を構成するルーフ構造である。車体構造３００は、骨格部材３１０と、第１の支持部３２０と、第２の支持部３３０とを含んでいる。具体的には、車体構造３００は、骨格部材３１０としてのルーフサイドレールを有している。また、第１のクロス部材３６０および第２のクロス部材３７０としてのルーフクロスメンバが、骨格部材３１０の長手方向に対して略直交する方向（Ｘ方向）に沿って、第１の天板部３１１ａと対向する面に設けられている。第１の支持部３２０と、第２の支持部３３０とは、第１のクロス部材３６０または第２のクロス部材３７０により形成される。
【００７９】
図１１Ａに示すように、骨格部材３１０は、外部から荷重Ｆを受ける場合がある。骨格部材３１０は、第１の部材３１１が当該荷重Ｆを受けるように配置される。荷重Ｆは、主として、第１の部材３１１の第１の天板部３１１ａに対して入力される。
【００８０】
図１１Ｂに示すように、骨格部材３１０は、第１の部材３１１と、第２の部材３１３とを含んで構成されている。骨格部材３１０は、第１の部材３１１と、第２の部材３１３とにより、Ｘ−Ｚ平面の断面において、閉断面形状に形成されている。第１の部材３１１は、天板部としての第１の天板部３１１ａと、第１の天板部３１１ａの短手方向（Ｚ方向）の端部からコーナ部３１１ｂを介して、延在された縦壁部３１１ｃとを有する。また、骨格部材３１０において、少なくとも縦壁部３１１ｃの一部には、軟化層１４０が設けられている。
【００８１】
図１１Ｃに示すように、骨格部材３１０は、図１１ＣにおけるＺ方向に、凸となるように部分的に湾曲している。なお、本実施形態において、上記関係式（３）におけるＬは、図１１Ｃに示すように、第１の支持部３２０から、第２の支持部３３０の間の距離であって、骨格部材３１０の長手方向に沿った距離を指す。
【００８２】
本実施形態によれば、車体構造３００において、骨格部材３１０等の配置条件を適切にし、さらに、骨格部材３１０は、所定の硬度、厚さ等の特性を有する軟化層１４０を有している。これにより、車体構造３００がルーフ構造等であって、骨格部材３１０が湾曲する形状であっても、変形能と耐荷重を両立させることができる。車体構造３００において、骨格部材３１０のエネルギー吸収量を増大させることができ、衝撃吸収特性がさらに向上する。以上、本発明の第３の実施形態に係る車体構造３００について説明した。
【００８３】
＜４．第４の実施形態＞
続いて、図１２Ａ、および図１２Ｂを参照しながら、本発明の第４の実施形態について説明する。図１２Ａは、本実施形態に係る車体構造４００の一例の斜視図である。図１２Ｂは、本実施形態に係る車体構造４００の一例の平面図である。本実施形態は、他の実施形態と比較して、車体構造４００が、車体のフロントバンパー構造である点で相違する。本実施形態に係る説明において、他の実施形態と共通する構成については、説明を省略することがある。
【００８４】
図１２Ａに示すように、本実施形態に係る車体構造４００は、車体の車長方向の前部を構成する、フロントバンパー構造である。車体構造４００は、骨格部材４１０と、第１の支持部４２０と、第２の支持部４３０とを含んでいる。具体的には、車体構造４００は、骨格部材４１０としてのバンパーリーンフォースを有している。また、第１のクロス部材４６０および第２のクロス部材４７０としてのクラッシュボックスが、骨格部材４１０の長手方向に対して略直交する方向（Ｙ方向）に沿って、第１の天板部４１１ａと対向する面に設けられている。第１の支持部４２０と、第２の支持部４３０とは、第１のクロス部材４６０または第２のクロス部材４７０により形成される。
【００８５】
図１２Ａに示すように、骨格部材４１０は、外部から荷重Ｆを受ける場合がある。荷重Ｆは、主として、骨格部材４１０の第１の天板部４１１ａに対して入力される。骨格部材４１０は、天板部としての第１の天板部４１１ａと、第１の天板部４１１ａの短手方向（Ｚ方向）の端部からコーナ部４１１ｂを介して、延在された縦壁部４１１ｃとを有する。また、骨格部材４１０において、少なくとも縦壁部４１１ｃの一部には、軟化層１４０が設けられている。
【００８６】
図１２Ｂに示すように、骨格部材４１０は、図１２ＢにおけるＹ方向に凸となるように部分的に湾曲している。なお、本実施形態において、上記関係式（３）におけるＬは、図１２Ｂに示すように、第１の支持部４２０から、第２の支持部４３０の間の距離であって、骨格部材４１０の長手方向に沿った距離を指す。
【００８７】
本実施形態によれば、車体構造４００において、骨格部材４１０等の配置条件を適切にし、さらに、骨格部材４１０は、所定の硬度、厚さ等の特性を有する軟化層１４０を有している。これにより、車体構造４００がフロントバンパー構造等であって、骨格部材４１０が湾曲する形状であっても、車体構造４００における骨格部材１１０の変形能の向上と耐荷重の向上を両立できる。車体構造４００において、骨格部材４１０のエネルギー吸収量を増大させることができ、衝撃吸収特性がさらに向上する。以上、本発明の第３の実施形態に係る車体構造４００について説明した。
【００８８】
＜５．第５の実施形態＞
続いて、図１３Ａ、図１３Ｂ、および図１３Ｃを参照しながら、本発明の第５の実施形態について説明する。図１３Ａは、本実施形態に係る車体構造５００の一例を示す斜視図である。図１３Ｂは車体構造の図１３ＡにおけるＩＩＩ−ＩＩＩ’端面図である。図１３Ｃは、車体構造５００の側面図である。図１３Ａおよび図１３Ｃに示すように、車体構造５００は、骨格部材５１０と、第１の支持部５２０と、第２の支持部５３０とを含んでいる。
【００８９】
骨格部材５１０は、鉛直方向（図１３ＡにおけるＺ方向）で、下方から上方に亘って架け渡された柱状の部材である。骨格部材５１０は、第１の部位５１１と、第２の部位５１３とを含んで構成されている。図１３Ａに示すように、骨格部材５１０は、外部から荷重Ｆを受ける場合がある。骨格部材５１０は、第２の部位５１３が当該荷重Ｆを受けるように配置される。荷重Ｆは、主として、第２の部位５１３の第１の天板部５１５ａに対して入力される。
【００９０】
第１の部位５１１は、骨格部材５１０の鉛直方向（図１３ＡにおけるＺ方向）で上側の部分である。また、第２の部位５１３は、第１の部位５１１の鉛直方向下方において、車体側の部材５５０と第１の部位５１１との間に連続する部分である。
【００９１】
本実施形態に係る車体構造５００は、例えば、図１３Ａに示すように骨格部材５１０としてのＢピラーを有する、車体の側部構造である。このとき、Ｂピラーは、第１の部位５１１としてのＢピラーアッパ、第２の部位５１３としてのＢピラーロアから構成される。
【００９２】
骨格部材５１０の第２の部位５１３は、骨格部材５１０の短手方向に沿った断面（Ｘ−Ｙ平面）視で、いわゆる片ハット形状を有する。すなわち、骨格部材５１０の第２の部位５１３は、図１３Ｂに示すように、略ハット形状の第１の部材５１５と、部分的屈曲された板形状の第２の部材５１７とから構成されている。第１の部材５１５は、天板部としての第１の天板部５１５ａと、コーナ部５１５ｂと、縦壁部５１５ｃと、フランジ部５１５ｄとを有する。また、骨格部材５１０の第２の部位５１３の縦壁部５１５ｃには、軟化層１４０が設けられている。
【００９３】
第１の支持部５２０は、第２の部位５１３が上方側の端部において、第１の部位５１１と接合されることにより、形成されている。具体的には、第２の部位５１３の上方側の端部は、第１の部位５１１から延出された舌片部５１１ａと重ね合わされた状態で、溶接部Ｗにより接合されている。すなわち、骨格部材５１０は、舌片部５１１ａと第２の部位５１３の上方側端部とが重ね合わされ、第１の支持部５２０と、第２の支持部５３０との間の部位よりも曲げ強度が高く設定された、第１の高強度部位５６０を有している。
【００９４】
第２の支持部５３０は、第２の部位５１３が下方側の端部で、車体側の部材５５０としてのサイドシルと接合されることにより、形成される。すなわち、骨格部材５１０は、車体側の部材５５０と第２の部位の下方側端部とが接合され、第１の支持部５２０と第２の支持部５３０との間の部位よりも曲げ強度が高く設定された、第２の高強度部位５７０を有している。
【００９５】
このとき、図１３Ａに示すように、骨格部材５１０に、外側から荷重Ｆの入力があった場合、骨格部材５１０の第１の高強度部位５６０と、第２の高強度部位５７０とが、それぞれ第１の支持部５２０、第２の支持部５３０として機能する。この結果、骨格部材５１０が曲げ変形するに際し、第２の部位５１３が、第１の高強度部位５６０と第２の高強度部位５７０との間で押し潰されるように変形する。
【００９６】
なお、本実施形態において、上記関係式（３）におけるＬは、図１３Ｃに示すように、第１の支持部５２０である、第１の高強度部位５６０から、第２の支持部５３０である、第２の高強度部位５７０間の距離を指す。
【００９７】
本実施形態によれば、車体構造５００において、骨格部材５１０等の配置条件を適切にし、さらに、骨格部材５１０は、所定の硬度、厚さ等の特性を有する軟化層１４０を有している。これにより、車体構造５００において、曲げ強度が高い部位に支持された骨格部材５１０が効果的に変形する。この結果、骨格部材５１０の変形能を向上させながら、耐荷重を向上できる。すなわち、車体構造５００において、エネルギー吸収量を増大させることができ、衝撃吸収特性がさらに向上する。特に、骨格部材５１０が高強度の鋼材から構成される場合であっても、骨格部材５１０の各部位が十分に変形することで、骨格部材５１０の変形能が向上される。
【００９８】
なお、本実施形態において、第１の高強度部位５６０と、第２の高強度部位５７０との間に軟化層１４０が設けられる例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、高強度部位が、複数設けられて、それらの複数の高強度部位の間で、軟化層１４０が設けられていてもよい。
【００９９】
さらに、本実施形態において、第１の高強度部位５６０および第２の高強度部位５７０は、部材同士が重ね合わされて、溶接されることで、他の部位よりも高強度となっている例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、部分焼き入れ等の熱処理技術により、高強度部位が設けられてもよい。以上、本発明の第５の実施形態に係る車体構造５００について説明した。
【実施例】
【０１００】
本発明に係る車体構造１００の性能を評価するため、３点曲げ試験のシミュレーションを行った。当該シミュレーション条件について、図１４Ａ、および図１４Ｂを参照しながら、説明する。図１４Ａおよび図１４Ｂは、シミュレーション条件を説明するための図である。図１４Ａに示すように、３点曲げの圧子Ｐ（ポール）の直径φは、１５０ｍｍとし、ポールを所定の速度で車体構造１００の骨格部材１１０の第１の天板部１１１ａに向けて移動させた（図中矢印参照）。車体構造１００の第２の部材１１３側の２つの剛体支持点Ｇ１、Ｇ２（第１の支持部１２０、第２の支持部１３０に相当）の間隔をＬとした。２つの剛体支持点Ｇ１、Ｇ２の中間点にポールを衝突させる模擬シミュレーションを行った。図１４Ｂに示すように、第１の天板部１１１ａから第２の部材１１３までの距離をｈとした。【０１０１】
なお、解析モデルのその他の条件として、図１４Ｂに示すように、板厚は１．６ｍｍであり、第１の天板部１１１ａの幅ａが８０ｍｍであり、第２の部材１１３の幅ｃが１２０ｍｍである。また、成形条件は、引張強度で２．０ＧＰａ級の鋼板をホットスタンプ成形により、所定の形状とする場合を仮定した。また、下記の比較例１を除き、いくつかの解析モデルにおいて、縦壁部には、軟化層が設けられている。なお、骨格部材１１０のコーナ部１１１ｂの板厚ｔに対するコーナ部１１１ｂの曲げ半径Ｒの割合Ｒ／ｔは、いずれも２．０ｍｍとした。【０１０２】
上述したＬとｈを変化させた各種解析モデルに対して、上述の条件で、３点曲げ試験シミュレーションを行った。表１に結果を示す。【０１０３】
なお、変形状態の評価基準は以下の通りである。
・Ｐｏｏｒ：  骨格部材が折れ曲がるように局所的に変形する。
・Ｇｏｏｄ：  骨格部材が押し潰されるように全体的に変形する。【０１０４】
また、荷重特性の評価基準は以下の通りである。
・Ｐｏｏｒ：  破断モードを考慮しない場合に想定される最大荷重を発揮する際の伸びに到達する前に荷重が減少する。
・Ｇｏｏｄ：  破断モードを考慮しない場合に想定される最大荷重の発揮を実現する。【０１０５】
【表１】
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【０１０６】
なお、表１における「軟化層の形成位置」との項目に記載の数値は、図３に示すＲ止まり点Ａ３から縦壁部１１１ｃに軟化層１４０が形成された距離ｄの値を示している。また、実施例３の「コーナ部全域＋５５ｍｍ」との記載は、コーナ部１１１ｂの全域、および、図３に示すＲ止まり点Ａ３から距離ｄ＝５５ｍｍの領域に亘って縦壁部１１１ｃに軟化層１４０が形成されたことを意味する。また、実施例４の「縦壁部全域」とは、例えば図２で示すように、第１の部材１１１の縦壁部１１１ｃのコーナ部１１１ｂ側のＲ止まり点から、フランジ部１１１ｄ側のＲ止まり点までの領域に、軟化層１４０が形成されていることを意味する。また、実施例６、比較例８および比較例９の「骨格部材全域」とは、例えば図９に示すように、第１の部材１１１の全域に軟化層１４０が形成されていることを意味する。【０１０７】
また、表１の「形成面」との項目において、「両側」とは、骨格部材１１０の閉断面において、第１の部材１１１の内側と外側の両方の面に軟化層１４０が形成されていることを意味し、「外側」とは、骨格部材１１０の閉断面において、第１の部材１１１の外側の面のみに軟化層１４０が形成されていることを意味する。【０１０８】
表１に示すように、比較例１について、Ｌ／ｈ≦６．７の関係を有するものの、軟化層を有さないことから、十分な変形能を発揮できず、変形状態および荷重特性の評価のいずれもＰｏｏｒとなった。また、比較例２〜５について、軟化層を有するものの、Ｌ／ｈ≦６．７の関係を満たさないことから、軟化層による変形能が十分に得られなかった。この結果、変形状態に関する評価が、Ｐｏｏｒとなった。【０１０９】
比較例６は、Ｌ／ｈ≦６．７の関係を満たすものの、軟化層の厚さが板厚の１％であり、板厚の２％以上となっていなかった。このため、変形能が十分ではなく、変形途中に割れが発生した。この結果、変形状態および荷重特性の評価のいずれもＰｏｏｒとなった。比較例７は、Ｌ／ｈ≦６．７の関係を満たすものの、軟化層の厚さが板厚の２８％であり、板厚の２０％以下となっていなかった。このため、骨格部材全体の強度が低下し、十分な耐荷重が得られなかった、この結果、荷重特性の評価がＰｏｏｒとなった。【０１１０】
比較例８は、Ｌ／ｈ≦６．７の関係を満たすものの、軟化層のΔＨｖ２が、ΔＨｖ１よりも大きい値であった。このため、骨格部材全体の強度が低下し、十分な耐荷重が得られなかった。この結果、荷重特性の評価がＰｏｏｒとなった。【０１１１】
比較例９は、Ｌ／ｈ≦６．７の関係を満たすものの、表面における軟化層の硬度が、板厚方向の中心部の硬度に対して、０．２倍であり、軟化層の表面側の硬度が、板厚方向の中心部の硬度に対して、０．５倍以上となっていなかった。このため、骨格部材全体の強度が低下し、十分な耐荷重が得られなかった。この結果、荷重特性の評価がＰｏｏｒとなった。比較例１０は、Ｌ／ｈ≦６．７の関係を満たすものの、表面における軟化層の硬度が、板厚方向の中心部の硬度に対して、０．９５倍であり、軟化層の表面側の硬度が、板厚方向の中心部の硬度に対して、０．９倍以下となっていなかった。このため、変形能が十分に発揮されず、変形途中で割れが発生し、最大荷重に到達した。この結果、変形状態および荷重特性の評価のいずれもＰｏｏｒとなった。【０１１２】
比較例１１は、Ｌ／ｈ≦６．７の関係を満たすものの、軟化層の形成位置が、コーナ部の曲げ止まりから１０ｍｍであり、ｈ＝６０ｍｍの１／３以上となっていなかった。このため、変形能の向上効果が十分に発揮されず、変形途中で割れが発生し、最大荷重に到達した。この結果、変形状態および荷重特性の評価のいずれもＰｏｏｒとなった。【０１１３】
一方で、実施例１〜６について、軟化層１４０を有し、さらに、Ｌ／ｈ≦６．７の関係を満たすことから、軟化層１４０による変形能向上効果が十分に得られた。この結果、変形状態および荷重特性の評価が、Ｇｏｏｄとなった。【０１１４】
図１５に示す解析モデル１Ａは、表１における比較例２に相当する。解析モデル１Ａに関して、シミュレーションを行ったところ、図１５に示すように、骨格部材が、局所的に折れ曲がるように変形した。すなわち、表１に示したように、骨格部材が、軟化層を有するものの、Ｌ／ｈ≦６．７の関係を満たしていないことから、骨格部材の変形能に向上の余地があることが示された。【０１１５】
一方、図１６は、本実施例に係る骨格部材の解析モデルについて、シミュレーションの結果得られた、変形の様子の例を示す図である。図１６に示す解析モデル１Ｂは、表１における実施例５に相当する。図１６Ａに示すように、実施例５のように、Ｌ／ｈ≦６．７の関係を満たす解析モデルにおいては、骨格部材が押し潰されるように全体的に変形している。【０１１６】
また、図１７は、実施例５、比較例２、及び比較例６について、シミュレーションの結果得られた荷重−ストローク線図の例を示す図である。尚、本実施形態における軟化層を有する実施例５と比較例２では、破断判定に用いた閾値である曲げ角度αｃ［deg］が５３°であり、本実施形態における軟化層を有さない比較例６は、破断判定に用いた閾値である曲げ角度αｃ［deg］が３９°である。曲げ角度αｃ［deg］は、ドイツ自動車工業会で規定されたＶＤＡ基準（ＶＤＡ２３８−１００）に基づく曲げ試験により得られる最大荷重時の変位をＶＤＡ基準に基づき角度に変換したものである。
図１７に示すように、荷重−ストローク線図において、軟化層を有しＬ／ｈ≦６．７の関係を満たさない比較例２においては、ストローク６８ｍｍで破断が生じ、最大荷重も６０ｋＮまでしか発揮できなかった。このため、ストローク６０ｍｍ時点におけるエネルギ吸収量は２．５７ｋＪであった。
また、Ｌ／ｈ≦６．７の関係を満たし軟化層を有さない比較例６においては、最大荷重は１３０ｋＮまで発揮できたもののストローク４８ｍｍで破断が生じたため、ストローク１２０ｍｍ時点におけるエネルギ吸収量は１０．２９ｋＪであった。
上記の比較例２及び比較例６に対し、軟化層を有するとともにＬ／ｈ≦６．７の関係を満たす実施例５においては、最大荷重は１８５ｋＮまで発揮でき、且つ、曲げ角度αｃ＝５３°でも破断が生じず、ストローク１２０ｍｍ時点におけるエネルギ吸収量は１２．８２ｋＪであった。このように、軟化層１４０を有する実施例５では、耐荷重が向上するとともに、変形能が向上する結果、エネルギー吸収量が増大する。すなわち、車体構造１００において、骨格部材１１０が軟化層１４０を有し、さらに、車体構造１００がＬ／ｈ≦６．７の関係を有することで、車体構造１００において、耐荷重の向上とエネルギー吸収量の増大が両立することが示された。【０１１７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、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得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。【０１１８】
例えば、上記実施形態では、第１の部材１１１を略ハット形状部材としたが、本発明はかかる例に限定されない。第１の部材１１１は、車体構造を形成するための所定の形状を有していればよく、断面視でコの字形状、円弧形状等でもよい。また、第一の部材は、断面視で部分的に屈曲されてもよいし、ビード形状等の凹凸を有してもよい。【０１１９】
また、上記実施形態において、第１の部材１１１と、第２の部材１１３の他に、骨格部材１１０の外形を成す部材が含まれてもよい。さらに、第１の部材１１１と第２の部材１１３との間に別の部材が、設けられてもよい。また、カバー部材により、第１の部材１１１と、第２の部材１１３とが外方から覆われてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明によれば、衝突時の変形能の向上と耐荷重の向上を両立した車体構造が提供される。
【符号の説明】
【０１２１】
１００、２００、３００、４００、５００  車体構造
１１０、２１０、３１０、４１０、５１０  骨格部材
１１１ａ、２１１ａ、３１１ａ、４１１ａ、５１５ａ  第１の天板部
１１１ｂ、２１１ｂ、３１１ｂ、４１１ｂ、５１５ｂ  コーナ部
１１１ｃ、２１１ｃ、３１１ｃ、４１１ｃ、５１５ｃ  縦壁部
１２０、３２０、４２０、５２０  第１の支持部
１３０、３３０、４３０、５３０  第２の支持部
１４０  軟化層
１４１  第一の硬さ変化領域
１４２  第二の硬さ変化領域
１５０  板厚方向の中心部
１６０、１７０、３６０、３７０、４６０、４７０  クロス部材
【要約】
この車体構造は、第１の天板部と、コーナ部と、縦壁部と、第２の天板部と、を有する骨格部材、及び、第２の天板部に設けられた、第１の支持部および第２の支持部を有する車体構造であって、第１の天板部の外面と第２の天板部の外面との間の距離ｈ、および、第１の支持部と第２の支持部との間の距離Ｌは、Ｌ／ｈ≦６．７の関係を有する。【図１】
0006729844.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0006729844.tif 000014
【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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