(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハット部材と、クロージングプレートを備え、
前記ハット部材は、天板と、２つの縦壁と、２つのフランジを備え、
前記２つの縦壁は、それぞれ前記天板と前記フランジの間にあり、
前記２つの縦壁は、向かい合い、
前記２つのフランジは、それぞれ前記クロージングプレートと接合され、
前記２つの縦壁はそれぞれ、前記ハット部材の長手方向に垂直な方向に延びる複数の溝部を備え、
前記溝部は、底面と、２つの側面を備え、
前記２つの側面は、向かい合い、
前記２つの側面は、前記底面の両側にあり、
前記天板に平行な断面における前記溝部の幅ａと前記溝部の深さｂと、前記天板に垂直な方向における前記縦壁の高さｃは、０．２≦ａ／ｃ≦０．３、かつ、０．２≦ｂ／ｃ≦０．３の関係を満たす、自動車骨格部材。
【請求項２】
前記溝部は、前記縦壁の車内側端部まで延び、
前記天板に垂直な方向における前記溝部の長さｅは、前記縦壁の高さｃの８０％以上の長さである、請求項１に記載の自動車骨格部材。
【請求項３】
前記溝部の間隔ｄは、５０ｍｍ以下である、請求項１又は２に記載の自動車骨格部材。
【請求項４】
中空部材を備え、
前記中空部材は、天板と、底板と、２つの縦壁を備え、
前記天板と前記底板は、向かい合い、
前記２つの縦壁は、それぞれ前記天板と前記底板の間にあり、
前記２つの縦壁は、向かい合い、
前記２つの縦壁はそれぞれ、前記中空部材の長手方向に垂直な方向に延びる複数の溝部を備え、
前記溝部は、底面と、２つの側面を備え、
前記２つの側面は、向かい合い、
前記２つの側面は、前記底面の両側にあり、
前記天板に平行な断面における前記溝部の幅ａと前記溝部の深さｂと、前記天板に垂直な方向における前記縦壁の高さｃは、０．２≦ａ／ｃ≦０．３、かつ、０．２≦ｂ／ｃ≦０．３の関係を満たす、自動車骨格部材。
【請求項５】
前記溝部は、前記縦壁の車内側端部まで延び、
前記天板に垂直な方向における前記溝部の長さｅは、前記縦壁の高さｃの８０％以上の長さである、請求項４に記載の自動車骨格部材。
【請求項６】
前記溝部の間隔ｄは、５０ｍｍ以下である、請求項４又は５に記載の自動車骨格部材。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動車骨格部材を備えたサイドシルと、電池とを備え、
車高方向に垂直な断面において、前記クロージングプレートは、前記電池に隣接し、前記天板は、車外側に配置されている、電気自動車。
【請求項８】
請求項４〜６のいずれか一項に記載の自動車骨格部材を備えたサイドシルと、電池とを備え、
車高方向に垂直な断面において前記底板は、前記電池に隣接し、
前記天板は、車外側に配置されている、電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えば自動車の衝突時などにおいて、高いエネルギー吸収効率を発揮する自動車骨格部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、世界中で燃費規制が厳格化され、衝突性能の向上と共に自動車車体の軽量化が求められている。しかし、自動車骨格部材の材料を単純に高強度で板厚が薄い材料に置き換えるだけでは、骨格部材の形状によっては、剛性の低下に伴い衝突時に早期に座屈することがあり、必ずしも高いエネルギー吸収効率が得られるとは限らない。エネルギー吸収性能は、骨格部材が塑性変形する部分が多いほど高くなるが、衝突時に早期に座屈が生じた場合には塑性変形しない部分が多く残り、材料強度を大きくしてもエネルギー吸収性能の向上度合いは小さくなる。このため、衝突時に早期に座屈が生じないよう材料本来の強度を活かすことができる骨格部材の検討が進められている。また、電気自動車においては、フロア下に大容量のバッテリーを搭載する車体構造の開発が進められており、サイドシル等の骨格部材の改良が進められている。【０００３】
エネルギー吸収性能を向上させることを目的とした技術として、特許文献１には、サイドシルとクロスメンバの間に、断面が略Ｕ字状のバルクヘッドを設けることが開示されている。特許文献１のバルクヘッドは、正面部と、後側面部と、フランジとで構成され、正面部と後側面部に凹部を有している。特許文献２には、中空部材に蛇腹状の変形促進手段が設けられた衝撃吸収部材が開示されている。特許文献２の衝撃吸収部材は、衝撃による曲げ荷重が加わった際に、蛇腹状の変形促進手段が座屈することによって、曲げ荷重を長手方向の圧縮荷重に変換させ、断面崩れの抑制を図っている。特許文献３には、ハット部材の縦壁に凹状または凸状のビードが形成された金属製アブソーバが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２０５７９７号公報
【特許文献２】特開２００６−２０７６７９号公報
【特許文献３】特開２００８−２６５７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の車体構造は、サイドシル自体の座屈を抑えることを目的とした構造ではないため、材料強度を活かすことによるエネルギー吸収性能の向上という観点では改善の余地がある。また、特許文献２の衝撃吸収部材について、本発明者がシミュレーションを実施したところ、衝撃吸収部材には塑性変形が生じていない部分が多く残り、材料強度を活かすことによるエネルギー吸収性能の向上という観点では改善の余地がある。特許文献３のアブソーバは、歩行者と自動車の衝突時における歩行者の脚部の保護を目的としたものであり、車体側のエネルギー吸収性能を向上させるという点では改善の余地がある。【０００６】
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、自動車骨格部材のエネルギー吸収効率（吸収エネルギーの質量効率）を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本開示の一態様は、自動車骨格部材であって、ハット部材と、クロージングプレートを備え、前記ハット部材は、天板と、２つの縦壁と、２つのフランジを備え、前記２つの縦壁は、それぞれ前記天板と前記フランジの間にあり、前記２つの縦壁は、向かい合い、前記２つのフランジは、それぞれ前記クロージングプレートと接合され、前記２つの縦壁はそれぞれ、前記ハット部材の長手方向に垂直な方向に延びる複数の溝部を備え、前記溝部は、底面と、２つの側面を備え、前記２つの側面は、向かい合い、前記２つの側面は、前記底面の両側にあり、前記天板に平行な断面における前記溝部の幅ａと前記溝部の深さｂと、前記天板に垂直な方向における前記縦壁の高さｃは、０．２≦ａ／ｃ≦０．３、かつ、０．２≦ｂ／ｃ≦０．３の関係を満たすことを特徴としている。【０００８】
別の観点による本開示の一態様は、自動車骨格部材であって、中空部材を備え、前記中空部材は、天板と、２つの縦壁を備え、前記２つの縦壁は、それぞれ前記天板に隣接し、前記２つの縦壁は、向かい合い、前記２つの縦壁はそれぞれ、前記中空部材の長手方向に垂直な方向に延びる複数の溝部を備え、前記溝部は、底面と、２つの側面を備え、前記２つの側面は、向かい合い、前記２つの側面は、前記底面の両側にあり、前記天板に平行な断面における前記溝部の幅ａと前記溝部の深さｂと、前記天板に垂直な方向における前記縦壁の高さｃは、０．２≦ａ／ｃ≦０．３、かつ、０．２≦ｂ／ｃ≦０．３の関係を満たすことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
自動車骨格部材のエネルギー吸収効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る自動車骨格部材の概略構成を示す斜視図である。
【図２】自動車骨格部材の、溝部が設けられていない部分における部材長手方向に垂直な断面を示す図である。
【図３】電気自動車の車高方向に垂直な断面におけるサイドシルの周辺を示す図である。
【図４】ハット部材の溝形成箇所周辺の平面図である。
【図５】ハット部材の溝形成箇所周辺の側面図である。
【図６】図５中のＡ−Ａ断面図である。
【図７】自動車骨格部材の変形モードの一例（面外折れモード）を示す図である。
【図８】図７中のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】自動車骨格部材の変形モードの一例（面内折れモード）を示す図である。
【図１０】自動車骨格部材の変形モードの一例（軸圧潰モード）を示す図である。
【図１１】図１０中のＣ−Ｃ断面図である。
【図１２】第２の実施形態に係る自動車骨格部材の概略構成を示す斜視図である。
【図１３】第２の実施形態に係る自動車骨格部材の、図５中のＡ−Ａ断面に相当する図である。
【図１４】溝部の形状例を示す、図５中のＡ−Ａ断面に相当する図である。
【図１５】第３の実施形態に係る自動車骨格部材の、図５中のＡ−Ａ断面に相当する図である。
【図１６】第１のハット部材と第２のハット部材の両方に溝部を有した自動車骨格部材の、図５中のＡ−Ａ断面に相当する図である。
【図１７】第４の実施形態に係る自動車骨格部材の概略構成を示す斜視図である。
【図１８】第４の実施形態に係る自動車骨格部材の、図５中のＡ−Ａ断面に相当する図である。
【図１９】溝部の形状例を示す図である。
【図２０】溝部の形状例を示す図である。
【図２１】溝部の形状例を示す図である。
【図２２】衝突シミュレーションにおける解析モデルを示す図である。
【図２３】シミュレーション（１）における荷重-ストローク線図である。
【図２４】衝突シミュレーションにおける解析モデルを示す図である。
【図２５】シミュレーション（２）における荷重-ストローク線図である。
【図２６】シミュレーション（３）におけるａ／ｃと、ｂ／ｃと、エネルギー吸収効率との関係を示す図である。
【図２７】シミュレーション（３）におけるａ／ｃと、ｂ／ｃと、変形モードの関係を示す図である。
【図２８】シミュレーション（４）におけるｅ／ｃと、エネルギー吸収効率との関係を示す図である。
【図２９】シミュレーション（５）における溝部の間隔ｄと、エネルギー吸収効率との関係を示す図である。
【図３０】シミュレーション（６）におけるａ／ｃと、ｂ／ｃと、エネルギー吸収効率との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示に係る一実施形態について、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。
【００１２】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態における自動車骨格部材１の概略構成を示す図である。自動車骨格部材１は、サイドシルまたはバンパービーム等の曲げ荷重を受ける部材である。第１の実施形態の自動車骨格部材１は、部材長手方向（図１のＹ方向）に垂直な断面がハット形状の部材であるハット部材１０と、ハット部材１０に接合される底板である平板状のクロージングプレート２０とを有している。なお、図１に示すＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向は互いに垂直な方向であり、自動車骨格部材１が例えばサイドシルを構成する部材である場合は、Ｘ方向が車高方向、Ｙ方向が車長方向、Ｚ方向が車幅方向である。また、自動車骨格部材１が例えばバンパービームを構成する部材である場合は、Ｘ方向が車高方向、Ｙ方向が車幅方向、Ｚ方向が車長方向である。
【００１３】
図２に示されるように、ハット部材１０は、天板１１と、天板１１に繋がる２つの縦壁１２と、縦壁１２に繋がる２つのフランジ１３とを有している。２つの縦壁１２は、それぞれ天板１１とフランジ１３の間にあり、２つの縦壁１２は向かい合っている。第１の実施形態においては、ハット部材１０の２つのフランジ１３と、クロージングプレート２０とが接合されることで自動車骨格部材１が構成されている。ハット部材１０は例えば引張強さ４４０〜１５００ＭＰａの鋼材で形成されるが、ハット部材１０の素材は特に限定されず、例えばアルミニウム合金部材やマグネシウム合金部材等であってもよい。同様に、クロージングプレート２０は例えば引張強さ４４０〜１５００ＭＰａの鋼材で形成されるが、クロージングプレート２０の素材は特に限定されず、例えばアルミニウム合金部材やマグネシウム合金部材等であってもよい。
【００１４】
自動車骨格部材１が車体に取り付けられる際は、ハット部材１０の天板１１がクロージングプレート２０に対して車外側に配置されていても車内側に配置されていてもよい。特にサイドシルの場合には、天板１１はクロージングプレート２０に対して車外側に配置されていることが好ましい。なぜなら、ハット部材のフランジが車外側にあると、フランジとドアが干渉してドアが閉まらないからである。また、本開示を電気自動車に適用するのが好ましい。なぜなら、サイドシルで衝撃を吸収することでサイドシルより車内側に配置される電池の損傷を回避することができるからである。図３は、電気自動車４０の車高方向に垂直な断面におけるサイドシル４１の周辺を示す図である。図３に示されるように自動車骨格部材１がサイドシル４１を構成する部材である場合は、クロージングプレート２０が、フロアパネル（図示せず）に載せられた電池４２に隣接し、天板１１が車外側と車内側のうち、車外側に配置されていることが好ましい。なお、本実施形態および後述の実施形態においては、天板１１が車外側と車内側のうち、車外側に配置されている。
【００１５】
図１および図４〜図６に示されるように、第１の実施形態のハット部材１０は、部材長手方向に垂直な方向に延びる溝部３１を有している。エネルギー吸収効率を効果的に向上させる観点においては、溝部３１は、図１および図４〜図６のように稜線部１４から稜線部１５に跨るように、すなわち、縦壁１２の車内側端部から車外側端部にわたって形成されていることが好ましい。溝部３１は一対の縦壁１２の両方に設けられている。溝部３１の成形方法は特に限定されず、例えばハット部材１０の成形後にプレス加工を繰り返し行い、徐々に溝部３１の深さを大きくしていくことで成形が行われる。本明細書では、図４に示されるような溝部３１が形成された箇所を“溝形成箇所３０”と称す。また、図６に示されるように、本明細書では、溝形成箇所３０における天板１１を“溝部天板３２”と称し、溝形成箇所３０における縦壁１２を“溝部縦壁３３”と称し、溝形成箇所３０におけるフランジ１３を“溝部フランジ３４”と称す。
【００１６】
溝部天板３２は、溝形成箇所３０以外の部分の天板１１と同一平面内に位置しており、溝部フランジ３４は、溝形成箇所３０以外の部分のフランジ１３と同一平面内に位置している。図４に示されるように、第１の実施形態の溝部縦壁３３は、溝形成箇所３０以外の部分の縦壁１２に平行な面である溝部３１の底面３１ａと、溝形成箇所３０以外の部分の縦壁１２と溝部３１の底面３１ａとを繋ぐ一対の平面である側面３１ｂとを有している。すなわち、溝部３１は、底面３１ａと、２つの側面３１ｂを備え、２つの側面３１ｂは、向かい合い、かつ、底面３１ａの両側に位置している。
【００１７】
溝形成箇所３０は、ハット部材１０の部材長手方向に沿って間隔をおいて複数設けられている。すなわち、２つの縦壁１２は、ハット部材１０の部材長手方向に沿って複数の溝部３１を備えている。第１の実施形態においては、溝形成箇所３０が存在する領域がハット部材１０の部材長手方向の中央部のみとなっているが、溝形成箇所３０は例えばハット部材１０の部材長手方向の全域に設けられていてもよい。隣り合う溝形成箇所３０間に位置する縦壁１２は、溝形成箇所３０が複数設けられていることによって、溝部３１の底面３１ａから突出したような形状となっている。
【００１８】
第１の実施形態の自動車骨格部材１は以上のように構成されている。この自動車骨格部材１においては、衝突時にＺ方向から部分的に荷重が加わり、モーメントが発生することで曲げ変形が生じる。第１の実施形態の自動車骨格部材１の場合、ハット部材１０の溝部３１が縦壁１２だけでなく、縦壁１２と天板１１の間の稜線部１４および縦壁１２とフランジ１３の間の稜線部１５に設けられていることで、各稜線部１４、１５に溝部３１が設けられていない場合に比べ、天板１１の面剛性が高まり、自動車骨格部材１の変形に要する荷重を大きくすることができる。また、溝部３１は、三つの平面、すなわち、溝部３１の底面３１ａと、２つの側面３１ｂを有する形状であることにより、天板１１の面剛性をさらに高めることができ、自動車骨格部材１の変形に要する荷重をさらに大きくすることができる。第１の実施形態の自動車骨格部材１においては、それらの作用により、エネルギー吸収性能を向上させることができる。また、第１の実施形態の自動車骨格部材１は、新たに補強部材が追加される構造ではないことから、エネルギー吸収性能に関する質量効率を向上させることができる。
【００１９】
なお、自動車骨格部材１の変形時においては、次のいずれかの変形モードが生じる。
【００２０】
（面外折れモード）
図７および図８に示されるように、面外折れモードは、主な変形が、部材長手方向に垂直な断面においてハット部材１０の縦壁１２が面外方向に折れる変形となるモードである。
（面内折れモード）
図９に示されるように、面内折れモードは、主な変形が、部材長手方向に沿ってハット部材１０の縦壁１２が折れる変形であり、部材長手方向に垂直な断面における面外方向への縦壁１２の変形が小さいモードである。
（軸圧潰モード）
図１０および図１１に示されるように、軸圧潰モードは、部材長手方向に垂直な断面においてハット部材１０の縦壁１２が短い間隔で圧潰し、全体として蛇腹状の変形が生じるモードである。
【００２１】
変形に要する荷重を衝突初期から衝突後期にかけて安定して大きくするためには、自動車骨格部材１が軸圧潰モードで変形することが好ましい。
【００２２】
ここで、図４に示されるように、ハット部材１０の天板１１に平行な断面における溝部３１の幅を“ａ”、溝部３１の深さを“ｂ”と定義し、図６に示されるように、ハット部材１０の天板１１に垂直な方向における縦壁１２の高さを“ｃ”と定義する。なお、溝部３１の幅ａとは、ハット部材１０の部材長手方向（Ｙ方向）における互いに向かいあう側面３１ｂの距離である。溝部３１の深さｂとは、ハット部材１０の天板１１に平行な断面における、ハット部材１０の部材長手方向に垂直な方向（Ｘ方向）の、縦壁１２から溝部３１の底面３１ａまでの長さである。縦壁１２の高さｃとは、ハット部材１０の部材長手方向に垂直な方向（Ｚ方向）におけるフランジ１３から天板１１までの長さである。なお、第１の実施形態においては、縦壁１２の高さｃは、溝部フランジ３４から溝部天板３２までの高さに等しい。
【００２３】
自動車骨格部材１に軸圧潰モードの変形を生じさせやすくするためには、溝部３１の幅ａと、溝部３１の深さｂと、ハット部材１０の縦壁１２の高さｃが、０．２≦ａ／ｃ≦０．３、かつ、０．２≦ｂ／ｃ≦０．３の関係を満たすことが好ましい。この数値範囲を満たす場合には、後記の実施例でも示すように自動車骨格部材１の変形が軸圧潰モードになりやすく、変形に要する荷重が衝突初期から衝突後期にわたって安定して大きくなる。これにより、エネルギー吸収性能をさらに向上させることができる。
【００２４】
また、隣り合う溝部３１の間隔ｄは、５０ｍｍ以下であることが好ましい。溝部３１の間隔ｄが５０ｍｍ以下であることにより、軸圧潰モードの変形が生じやすくなり、エネルギー吸収効率を向上させることができる。溝部３１の間隔ｄは小さいほど、エネルギー吸収効率を向上させることが可能であるが、溝部３１を有するハット部材１０の成形性の観点からは、溝部３１の間隔ｄは、１０ｍｍ以上であることが好ましい。また、軸圧潰モードの変形をより誘発しやすくするためには、溝部３１の底面３１ａと溝部３１の側面３１ｂとのなす角θ1が９０〜９５度であることが好ましく、垂直であることがさらに好ましい。また、軸圧潰モードの変形をより誘発しやすくするためには、図６に示されるように溝部縦壁３３と溝部フランジ３４とのなす角θ2が９０〜１００度であることが好ましく、垂直であることがさらに好ましい。
【００２５】
＜第２の実施形態＞
図１２および図１３に示されるように第２の実施形態の自動車骨格部材１は、溝部３１がハット部材１０の稜線部１４まで延びていない。すなわち、第２の実施形態の自動車骨格部材１においては、溝部３１の一方端が縦壁１２の車内側端部（図１４の例では稜線部１５）まで延びているものの、溝部３１の他方端は縦壁１２の車外側端部（図１４の例では稜線部１４）までは延びていない。このような形状の溝部３１であっても、溝部３１の幅ａと、溝部３１の深さｂと、ハット部材１０の縦壁１２の高さｃが、０．２≦ａ／ｃ≦０．３、かつ、０．２≦ｂ／ｃ≦０．３の関係を満たすことで、軸圧潰モードの変形が生じやすくなり、エネルギー吸収効率を向上させることができる。
【００２６】
図１４は、溝部３１の形状例を示す図である。図１４の例における自動車骨格部材１は、図１３の例とは異なり、溝部３１の一方端が縦壁１２の車外側端部（図１４の例では稜線部１４）まで延びている一方、溝部３１の他方端は縦壁１２の車内側端部（図１４の例では稜線部１５）まで延びていない構造である。前述の図１３のような構造の自動車骨格部材１は、図１４のような構造の自動車骨格部材１よりもエネルギー吸収効率を向上させることが可能である。自動車骨格部材１に衝撃荷重が入力された際には、縦壁１２の最初に座屈した箇所を起点として縦壁１２の車内側端部に向かって座屈領域が広がっていく。このため、最初に座屈する箇所を縦壁１２の車外側にする方がエネルギー吸収効率向上の点で有利である。その理由は２つある。第一に、最初に座屈する箇所が縦壁１２の車外側端部に近いほど、蛇腹状に変形する領域がより多くなるためである。第二に、縦壁１２の車内側が先に座屈すると車外側の溝部３１の延在方向と衝撃入力方向のずれが大きくなり軸圧壊モードの変形が起こりにくくなるからである。すなわち、溝部３１は縦壁１２の車内側端部まで延在していることが望ましい。最初に座屈する箇所は溝部３１の無い箇所である。溝部３１が無いと最初に座屈するのは、溝部３１が無いと変形抵抗が小さいからである。図１３の自動車骨格部材１の場合、溝部３１が縦壁１２の車内側端部(図１３の例では稜線部１５)まで延びており、縦壁１２の車外側端部（図１３の例では稜線部１４）には溝部３１が形成されていない。このため、図１３の自動車骨格部材１は、衝撃荷重の入力時に縦壁１２の車外側端部（図１３の例では稜線部１４）の近傍で座屈が生じやすい。一方、図１４の自動車骨格部材１は、縦壁１２の車内側端部（図１４の例では稜線部１５）の近傍で座屈が生じやすい。したがって、図１３のような構造の自動車骨格部材１は、図１４のような構造の自動車骨格部材１に比べて蛇腹状に変形する領域を多く確保することができ、エネルギー吸収効率を向上させることができる。
【００２７】
さらに、第２の実施形態における自動車骨格部材１によれば、稜線部１４および稜線部１５のうち、一方の稜線部１４には溝部３１が形成されていないことから、第１の実施形態の自動車骨格部材１に比べ、ハット部材１０を成形しやすい。すなわち、第２の実施形態の自動車骨格部材１は、エネルギー吸収効率と成形性を高いレベルで両立させることが可能な部材である。
【００２８】
第２の実施形態のような、ハット部材１０の車内側端部（図１３の例では稜線部１５）まで溝部３１が延びている場合、ハット部材１０の天板１１に垂直な方向における溝部３１の長さｅは、ハット部材１０の縦壁１２の高さｃの８０％以上の長さであることが好ましい。これにより、衝撃荷重の入力時に軸圧潰モードの変形が生じやすくなり、エネルギー吸収効率を向上させることができる。なお、溝部３１の長さｅとは、溝形成箇所３０における、フランジ１３から縦壁１２の溝部３１側のＲ止まりまでの長さである。エネルギー吸収効率をさらに向上させる観点においては、溝部３１の長さｅは縦壁１２の高さｃの９０％以上の長さであることがより好ましく、９５％以上の長さであることがさらに好ましい。
【００２９】
＜第３の実施形態＞
第１の実施形態における自動車骨格部材１は、ハット部材１０の相手部材がクロージングプレート２０であった。図１５に示される第２の実施形態の自動車骨格部材１は、相手部材もハット部材となっている。以降の説明では、第１の実施形態で説明したハット部材（図１５中の上側の部材）を“第１のハット部材１０ａ”と称し、第１のハット部材１０ａの相手部材となるハット部材（図１５中の下側の部材）を“第２のハット部材１０ｂ”と称す。第２のハット部材１０ｂも第１のハット部材１０ａと同様に、天板１１と、天板１１に繋がる一対の縦壁１２と、縦壁１２に繋がるフランジ１３とを有している。自動車骨格部材１は、第１のハット部材１０ａと第２のハット部材１０ｂが互いのフランジ１３で接合されることで構成されている。第２の実施形態の自動車骨格部材１においても、第１のハット部材１０ａの溝部３１は、図４のように天板１１に垂直な方向から見たときに底面３１ａと一対の側面３１ｂとを有しており、当該溝部３１は、図１５に示されるように稜線部１４から稜線部１５にわたって設けられている。このため、エネルギー吸収効率を向上させることができる。
【００３０】
また、図１６に示されるように、第２のハット部材１０ｂにも、第１のハット部材１０ａと同様に溝部３１が設けられていてもよい。これによりエネルギー吸収効率をさらに向上させることができる。なお、第２のハット部材１０ｂに溝部３１が設けられる場合、溝部３１の幅ａと、第１のハット部材１０ａの高さｃ1と第２のハット部材１０ｂの高さｃ2の和ｃとの比（ａ／ｃ）が０．２〜０．３であり、かつ溝部３１の深さｂと、第１のハット部材１０ａの高さｃ1と第２のハット部材１０ｂの高さｃ2の和ｃとの比（ｂ／ｃ）が０．２〜０．３であることが好ましい。また、溝部３１の底面３１ａと溝部３１の側面３１ｂとのなす角θ1は９０〜９５度であることが好ましく、垂直であることがさらに好ましい。また、溝部縦壁３３と溝部フランジ３４とのなす角θ2は９０〜１００度であることが好ましく、垂直であることがさらに好ましい。
【００３１】
さらに、第１のハット部材と第２のハット部材１０ｂの両方が溝形成箇所３０を有する場合、第２のハット部材１０ｂの高さｃ2と第１のハット部材１０ａの高さｃ1との比（ｃ2／ｃ1）は、０．２５以下であることが好ましい。この数値範囲を満たす場合には、軸圧潰モードの変形をより誘発しやすくなり、ｃ2／ｃ1が０．２５を超える場合に比べて、エネルギー吸収効率を向上させることができる。ｃ2／ｃ1は、０．２以下であることがより好ましく、０．１以下であることがさらに好ましい。すなわち、ｃ2／ｃ1は、小さいほど好ましい。
【００３２】
＜第４の実施形態＞
前述の第１〜第３の実施形態の自動車骨格部材１は、複数の部材が互いに接合されることで構成されていたが、第４の実施形態の自動車骨格部材１は、図１７および図１８に示されるように角管状の中空部材２で構成されている。中空部材２は、天板１１と、天板１１に繋がる２つの縦壁１２と、２つの縦壁１２に繋がる底板１６とを有している。２つの縦壁１２は、それぞれ天板１１と、底板１６の間にあり、２つ縦壁１２は、向かい合っている。また、天板１１と底板１６も向かい合っている。中空部材２の素材は特に限定されず、例えば鋼材、アルミニウム合金部材やマグネシウム合金部材等である。第４の実施形態の自動車骨格部材１が、例えば電気自動車４０のサイドシル４１を構成する部材である場合、図３の例と同様に、中空部材２の底板１６が、フロアパネル（図示せず）に載せられた電池４２に隣接する。
【００３３】
第４の実施形態の自動車骨格部材１は、第１〜第３の実施形態と同様に、中空部材２の部材長手方向に垂直な方向に延びる複数の溝部３１を有している。エネルギー吸収効率を効果的に向上させる観点においては、溝部３１は、稜線部１４から稜線部１７に跨るように、すなわち、縦壁１２の車内側端部から車外側端部にわたって形成されていることが好ましい。溝部３１は一対の縦壁１２の両方に設けられている。溝部３１の成形方法は特に限定されず、例えば押出成形により角筒形の中空状部材を形成した後、プレス加工を繰り返し行い、徐々に溝部３１の深さを大きくしていくことで成形が行われる。また、例えばハイドロフォーミングによって溝部３１が形成されてもよい。
【００３４】
溝形成箇所３０は、中空部材２の部材長手方向に沿って複数設けられている。すなわち、２つの縦壁１２は、中空部材２の部材長手方向に沿って複数の溝部３１を備えている。本明細書では、溝形成箇所３０における天板１１を“溝部天板３２”と称し、溝形成箇所３０における縦壁１２を“溝部縦壁３３”と称し、溝形成箇所３０における底板１６を“溝部底板３５”と称す。溝部天板３２は、溝形成箇所３０以外の部分の天板１１と同一平面内に位置しており、溝部底板３５は、溝形成箇所３０以外の部分の底板１６と同一平面内に位置している。平面視における溝部３１の形状は、第１〜第３の実施形態と同様である。すなわち、図４の場合と同様に第４の実施形態の自動車骨格部材１においても、溝部縦壁３３は、溝形成箇所３０以外の部分の縦壁１２に平行な面である溝部３１の底面３１ａと、溝形成箇所３０以外の部分の縦壁１２と溝部３１の底面３１ａとを繋ぐ一対の平面である側面３１ｂとを有している。すなわち、溝部３１は、底面３１ａと、２つの側面３１ｂを備え、２つの側面３１ｂは、向かい合い、かつ、底面３１ａの両側に位置している。
【００３５】
第４の実施形態の自動車骨格部材１は以上のように構成されている。第４の実施形態の自動車骨格部材１においても、溝部３１の幅ａ（図４）と、溝部３１の深さｂ（図４）と、中空部材２の縦壁１２の高さｃ（図１８）が、０．２≦ａ／ｃ≦０．３、かつ、０．２≦ｂ／ｃ≦０．３の関係を満たしている。このため、第１〜第３の実施形態の自動車骨格部材１と同様に、エネルギー吸収効率を向上させることができる。なお、中空部材２の縦壁１２の高さｃとは、部材長手方向に垂直な方向（Ｚ方向）における底板１６から天板１１までの長さである。また、第４の実施形態の中空部材２の縦壁１２の高さｃは、溝部底板３５から溝部天板３２までの高さに等しい。
【００３６】
隣り合う溝部３１の間隔ｄ（図４）は、第１〜第３の実施形態と同様に５０ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、軸圧潰モードの変形が生じやすくなり、エネルギー吸収効率を向上させることができる。溝部３１を有する中空部材２の成形性の観点からは、溝部３１の間隔ｄは、１０ｍｍ以上であることが好ましい。また、軸圧潰モードの変形をより誘発しやすくするためには、溝部３１の底面３１ａと溝部３１の側面３１ｂとのなす角θ1（図４）が９０〜９５度であることが好ましく、垂直であることがさらに好ましい。また、軸圧潰モードの変形をより誘発しやすくするためには、図１８に示されるように溝部縦壁３３と溝部底板３５とのなす角θ3が８０〜９０度であることが好ましく、垂直であることがさらに好ましい。
【００３７】
図１２に示される第２の実施形態の場合と同様に、自動車骨格部材１が中空部材２で構成されている場合も、溝部３１は、図１９のように縦壁１２の車内側端部（図１９の例では稜線部１７）から車外側端部（図１９の例では稜線部１４）の全域にわたって形成されていなくてもよい。溝部３１が図１９のように車外側端部まで形成されていない場合には、中空部材２の天板１１に垂直な方向における溝部３１の長さｅは、中空部材２の縦壁１２の高さｃの８０％以上の長さであることが好ましい。これにより、図１３のような第２の実施形態の自動車骨格部材１と同様にエネルギー吸収効率と成形性を高いレベルで両立させることが可能である。エネルギー吸収効率をさらに向上させる観点においては、溝部３１の長さｅは縦壁１２の高さｃの９０％以上の長さであることがより好ましく、９５％以上の長さであることがさらに好ましい。なお、自動車骨格部材１が中空部材２で構成されている場合の溝部３１の長さｅとは、溝形成箇所３０における、中空部材２の底板１６から縦壁１２の溝部３１側のＲ止まりまでの長さである。
【００３８】
以上、本開示に係る一実施形態について説明したが、本開示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開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【００３９】
例えば上記実施形態では、縦壁１２に対する溝部３１の形状が凹状であったが、図２０または図２１のように凸状であってもよい。この場合であっても、溝部３１の幅ａと、溝部３１の深さｂと、縦壁１２の高さｃが、０．２≦ａ／ｃ≦０．３、かつ、０．２≦ｂ／ｃ≦０．３の関係を満たしていれば、軸圧潰モードの変形が生じやすくなり、エネルギー吸収効率を向上させることができる。また、凸状の溝部３１の場合であっても、前述の実施形態と同様に、溝部３１の長さｅは縦壁１２の高さｃの８０％以上であることが好ましい。また、凸状の溝部３１の場合であっても、前述の実施形態と同様に、溝部３１の間隔ｄは５０ｍｍ以下であることが好ましい。
【実施例】
【００４０】
＜シミュレーション（１）＞
本開示に係る自動車骨格部材の一例として図２２のような解析モデル（構造１）を作成し、ポール側突を模擬したシミュレーションを実施した。図２２の解析モデルは、図１に示される自動車骨格部材と同等の構成を有しており、ハット部材１０とクロージングプレート２０で構成されている。ハット部材１０およびクロージングプレート２０の素材は、引張強度が１１８０ＭＰａ、板厚が１．６ｍｍの鋼材である。ハット部材１０の部材長手方向の中央部には複数の溝形成箇所３０が設けられている。ハット部材１０の全長は１５００ｍｍ、縦壁１２の高さｃ（Ｚ方向の長さ）および天板１１の幅（Ｘ方向の長さ）は、それぞれ１００ｍｍである。溝部３１の幅ａおよび深さｂはそれぞれ２０ｍｍである。すなわち、前述のａ／ｃおよびｂ／ｃの値は、それぞれ０．２である。溝部の間隔は２０ｍｍである。【００４１】
シミュレーションは、半径１２７ｍｍの円柱状のインパクタ５０をクロージングプレート２０に押し当て、１．８ｋｍ／ｈの速度でインパクタ５０を変位させることで実施されている。本シミュレーションにおいては天板１１の上に剛体壁が配置されている。また、比較例として、ハット部材に溝部を有していない解析モデル（構造２）を作成し、上記条件と同様のシミュレーションを実施した。【００４２】
図２３はシミュレーション（１）における荷重‐ストローク線図である。図２３中の矢印方向は入力方向である。図２３に示されるように、構造１は、溝部を有していない構造２よりも荷重が大きくなっており、エネルギー吸収性能が向上している。【００４３】
＜シミュレーション（２）＞
図２４のように剛体壁をクロージングプレート２０の下に配置し、ハット部材１０の天板１１にインパクタ５０を当てる解析モデルでシミュレーションを実施した。なお、その他のシミュレーション条件は、シミュレーション（１）と同様である。【００４４】
図２５はシミュレーション（２）における荷重‐ストローク線図である。図２５中の矢印方向は入力方向である。図２５に示されるように、構造１は、溝部を有していない構造２よりも荷重が大きくなっており、エネルギー吸収性能が向上している。シミュレーション（１）と（２）の結果によれば、天板１１が車外側に配置されていても車内側に配置されていても、エネルギー吸収性能の向上効果が得られることがわかる。【００４５】
＜シミュレーション（３）＞
次に、溝部の幅ａ（図４）と縦壁の高さｃ（図６）の比、および溝部の深さｂ（図４）と縦壁の高さｃ（図６）の比が異なる解析モデルを複数作成し、各解析モデルでシミュレーションを実施した。なお、その他のシミュレーション条件は、シミュレーション（１）と同様である。【００４６】
シミュレーション（３）におけるａ／ｃと、ｂ／ｃと、エネルギー吸収効率との関係をまとめると図２６のようになる。図２６に示される“好適範囲”とは、エネルギー吸収効率（吸収エネルギー／質量）が５．０[kN*mm/kg]以上となる範囲である。図２６に示されるように、ａ／ｃが０．２〜０．３であり、かつ、ｂ／ｃが０．２〜０．３である場合には、エネルギー吸収効率が特に高くなった。図２７に示されるように、本シミュレーションにおいては、ａ／ｃが０．２〜０．３であり、かつ、ｂ／ｃが０．２〜０．３である場合には、自動車骨格部材に軸圧潰モードの変形が生じていた。【００４７】
＜シミュレーション（４）＞
次に、図１３のような溝部３１が縦壁１２の天板１１側の稜線部１４まで延びていない構造において、溝部の長さｅと、縦壁の高さｃの比が異なる解析モデルを複数作成し、各解析モデルでシミュレーションを実施した。なお、その他のシミュレーション条件は、シミュレーション（２）と同様である。【００４８】
図２８はシミュレーション（４）におけるｅ／ｃと、エネルギー吸収効率の関係を示す図である。図２８に示されるように、ｅ／ｃが０．８以上の場合には、ｅ／ｃが０．８未満の場合に比べてエネルギー吸収効率が飛躍的に向上した。なお、本シミュレーションの条件下では、ｅ／ｃが０．８の場合と１．０の場合には、自動車骨格部材に軸圧潰モードの変形が生じていた。すなわち、溝部の長さｅが縦壁の高さｃの８０％以上の長さである場合には、軸圧潰モードの変形が生じやすくなり、エネルギー吸収効率を効果的に向上させることができる。【００４９】
＜シミュレーション（５）＞
次に、溝部の間隔ｄ（図４）が異なる解析モデルを複数作成し、各解析モデルでシミュレーションを実施した。なお、その他のシミュレーション条件は、シミュレーション（２）と同様である。【００５０】
図２９はシミュレーション（５）における溝部の間隔ｄと、エネルギー吸収効率の関係を示す図である。図２９に示されるように、本シミュレーションの条件下では、溝部の間隔ｄが５０ｍｍ以下である場合には軸圧潰モードの変形が生じ、エネルギー吸収効率が向上した。【００５１】
＜シミュレーション（６）＞
次に、自動車骨格部材が第１のハット部材と第２のハット部材で構成された解析モデルを作成してシミュレーションを実施した。第１のハット部材および第２のハット部材の素材は、引張強度が１１８０ＭＰａの鋼材である。第１のハット部材および第２のハット部材には、図１６のようにそれぞれ溝部が設けられている。本シミュレーションでは、第２のハット部材の高さｃ2と第１のハット部材の高さｃ1との比（ｃ2／ｃ1）は、０．２５である。溝部の形状は、ハット部材の高さの違いを除き、第１のハット部材と第２のハット部材で同様である。その他のシミュレーション条件は、シミュレーション（１）と同様である。シミュレーションは、溝部の幅ａと、溝部の深さｂが異なる複数の解析モデルにおいて実施されている。【００５２】
シミュレーション（６）におけるａ／ｃと、ｂ／ｃと、エネルギー吸収効率との関係をまとめると図３０のようになる。“ｃ”は、第１のハット部材の高さｃ1と第２のハット部材の高さｃ2の和である。図３０に示される“好適範囲”とは、エネルギー吸収効率が５．０[kN*mm/kg]以上となる範囲である。シミュレーション（３）と同様、ａ／ｃが０．２〜０．３であり、かつ、ｂ／ｃが０．２〜０．３である場合には、自動車骨格部材に軸圧潰モードの変形が生じ、エネルギー吸収性能の質量効率が向上した。なお、本シミュレーションでは、ａ／ｃが０．２未満であり、かつ、ｂ／ｃが０．２〜０．３である場合の自動車骨格部材の変形モードが面内変形モードであったが、エネルギー吸収効率が５．０[kN*mm/kg]以上であった。このような結果となった理由は、自動車骨格部材の変形時において、溝部の間にある縦壁が隣の縦壁に接触することにより荷重が増大したためである。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本開示に係る技術は、自動車のサイドシルやバンパービーム等に利用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１        自動車骨格部材
２        中空部材
１０      ハット部材
１０ａ    第１のハット部材
１０ｂ    第２のハット部材
１１      天板
１２      縦壁
１３      フランジ
１４      稜線部
１５      稜線部
１６      底板
１７      稜線部
２０      クロージングプレート
３０      溝形成箇所
３１      溝部
３１ａ    溝部の底面
３１ｂ    溝部の側面
３２      溝部天板
３３      溝部縦壁
３４      溝部フランジ
３５      溝部底板
４０      電気自動車
４１      サイドシル
４２      電池
５０      インパクタ
ａ        溝部の幅
ｂ        溝部の深さ
ｃ        縦壁の高さ
ｄ        溝部の間隔
ｅ        溝部の長さ
θ1       溝部の底面と溝部の側面とのなす角
θ2       溝部縦壁と溝部フランジとのなす角
θ3       溝部縦壁と溝部底板とのなす角
【要約】
ハット部材と、クロージングプレートを備え、ハット部材は、天板と、２つの縦壁と、２つのフランジを備え、２つの縦壁は、それぞれ天板とフランジの間にあり、２つの縦壁は、向かい合い、２つのフランジは、それぞれクロージングプレートと接合され、２つの縦壁はそれぞれ、ハット部材の長手方向に垂直な方向に延びる複数の溝部を備え、溝部は、底面と、２つの側面を備え、２つの側面は、向かい合い、２つの側面は、底面の両側にあり、天板に平行な断面における溝部の幅ａと溝部の深さｂと、天板に垂直な方向における縦壁の高さｃが、０．２≦ａ／ｃ≦０．３、かつ、０．２≦ｂ／ｃ≦０．３の関係を満たす、自動車骨格部材。【図１】
0006703322.tif 000002
【図２】
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【図３】
0006703322.tif 000004
【図４】
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【図５】
0006703322.tif 000006
【図６】
0006703322.tif 000007
【図７】
0006703322.tif 000008
【図８】
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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１７】
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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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