(57)【要約】【課題】ハット形断面の端壁に入力した衝突荷重に対して、ハット形断面の急激な圧潰変形による急激な反力低下を抑制可能な車両用骨格材の提供を図る。【解決手段】ハット形断面の型材２の端壁４にほぼ面直方向に入力する衝突荷重Ｆに対して、一対の対向壁５の中央部分に高剛性領域２Ｂが存在するため、ハット形断面の先端部分２Ａが圧潰変形してもこの高剛性領域２Ｂが突張って対向壁５のハット形断面内側への座屈変形が抑えられ、対向壁５が断面外側へ曲げ変形しながら反力を維持して、反力の急激な低下を回避する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端壁と、これに連設した一対の対向壁とを備えたハット形断面の型材と、
前記型材に、前記対向壁の各端末のフランジを介して接合して閉断面を構成する基壁と
、を備えた車両用骨格材であって、
前記型材は、そのハット形断面における前記対向壁の少なくとも中央部分に、前記端壁
に入力する衝突荷重に対して、前記端壁を含む前記ハット形断面の先端部分よりも剛性の
高い高剛性領域を備えていることを特徴とする車両用骨格材。
【請求項２】
前記型材は、そのハット形断面における前記フランジ側の後端部分の剛性を、前記ハッ
ト形断面の先端部分と同等もしくは該先端部分よりも高く設定したことを特徴とする請求
項１に記載の車両用骨格材。
【請求項３】
前記一対の対向壁の座屈荷重を相互に異ならせたことを特徴とする請求項１または２に
記載の車両用骨格材。
【請求項４】
前記型材の対向壁に補強ビードを形成することによって、剛性調整したことを特徴とす
る請求項１〜３の何れか１つに記載の車両用骨格材。
【請求項５】
前記型材の対向壁を多段に有段成形してハット形断面幅を調整することによって、剛性
調整したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の車両用骨格材。
【請求項６】
前記型材の板厚を調整することによって、剛性調整したことを特徴とする請求項１〜３
の何れか１つに記載の車両用骨格材。
【請求項７】
前記型材の焼入れ処理を調整することによって、剛性調整したことを特徴とする請求項
１〜６の何れか１つに記載の車両用骨格材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両の車体上下方向に延在配置されるピラーを始めとして、車体
前後方向に延在配置されるサイドメンバやサイドシル、または車幅方向に延在配置される
クロスメンバ、あるいはサイドドア内に配置されるドアガードカバー等に用いられる車両
用骨格材に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用骨格部材の多くは、例えば、特許文献１〜３に示されているように、ハット形断
面に形成した型材と、そのハット形断面における開口を閉塞して接合した平坦な基壁と、
で閉断面構造に構成したものが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１５３１０６号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６２００９号公報
【特許文献３】実開昭５８−７９４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の車両用骨格材のハット形断面の型材は、一般的に冷間プレス成形により形成して
いる。このため、型材の端壁と、これに連なる一対の対向壁との境に稜線部分、および各
対向壁と、その端末のフランジとの境の稜線部分は、プレス成形時の加工硬化により剛性
が高くなることに加えて断面係数が大きく、従って、型材の一般壁面よりも強度・剛性が
高い。
【０００５】
このため、型材の端壁にほぼ面直方向に衝突荷重が入力する場合、上述の稜線部分の曲
げ剛性が高く、衝突初期反力が大きく立ち上がるものの、稜線部分が一旦崩壊すると端壁
に連設した一対の対向壁はその面剛性が低く、これがハット形断面の内側に座屈変形し易
くなる。
【０００６】
この結果、ハット形断面の急激な圧潰変形が生じ、反力が急激に落ちるため、衝突エネ
ルギーの吸収効率が低くなってしまう可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明はハット形断面の端壁にほぼ面直方向に衝突荷重が入力した場合でも、
ハット形断面の急激な圧潰変形による急激な反力低下を抑制して、衝突エネルギー吸収特
性を向上できる車両用骨格材を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の車両用骨格材は、端壁と、これに連設した一対の対向壁とを備えたハット形断
面の型材と、この型材に前記対向壁の各端末のフランジを介して接合して閉断面を構成す
る基壁と、を備えている。
【０００９】
そして、前記型材のハット形断面における前記対向壁の少くとも中央部分に、前記端壁
に入力する衝突荷重に対して、前記端壁を含む前記ハット形断面の先端部分よりも剛性の
高い高剛性領域を備えたことを主要な特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ハット形断面の型材の端壁にほぼ面直方向に衝突荷重が入力した場合
、一対の対向壁の中央部分に高剛性領域が存在するため、ハット形断面の先端側の稜線部
分が圧潰変形すると、対向壁が突張ってハット形断面の内側への座屈変形が抑えられ、断
面外側へ曲げ変形しながら反力を維持する。
【００１１】
これにより、ハット形断面の急激な圧潰変形を抑えて反力が急激に低下するのを回避す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の対象とする車両用骨格材を示す斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】図２に示した車両用骨格材の変形例を示す断面図。
【図４】型材の衝突入力により変形した状態を示す断面図。
【図５】衝突エネルギー吸収特性を示す説明図。
【図６】型材の剛性調整手段の第１例を示す斜視図。
【図７】型材の剛性調整手段の第２例を示す斜視図。
【図８】型材の剛性調整手段の第３例を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【００１４】
図１は、本発明の対象とする車両用骨格材１を示しており、この車両用骨格材１はハッ
ト形断面に形成した型材２と、該型材２のハット形断面における開口を閉塞して接合した
基壁３と、で閉断面構造に構成している。
【００１５】
型材２は、端壁４と、該端壁４に連設した一対の対向壁５と、各対向壁５の端末から屈
曲して延設したフランジ６と、を備えていて、例えば冷間プレスによって上述のハット形
断面に型成形される。
【００１６】
この型成形のため一対の対向壁５には所要の抜き勾配を設定して、ハット形断面におけ
る開口側が幅広となるテーパ形状としてある。
【００１７】
基壁３は、型材２の一対の対向壁５の各フランジ６，６に跨って重合してスポット溶接
等により接合して、これら型材２と基壁３とで上述の閉断面構造の車両用骨格材１を構成
している。
【００１８】
図１，図２に示す例では、基壁３として平板材を用いているが、仕様によっては例えば
浅めのハット形断面に形成して、車両用骨格材１の閉断面積を拡大して、要求される強度
と剛性が得られるようにしている。
【００１９】
型材２を上述のように冷間プレスにより型成形した場合、端壁４と対向壁５との境の稜
線ａ部分と、対向壁５とフランジ６との境の稜線ｂ部分は、加工硬化によって剛性が高く
なる。
【００２０】
また、これらの稜線ａ，ｂ部分は所要のＲをもって型成形されていて、形状的に端壁４
や対向壁５の一般壁面よりも断面係数が大きく、従って、上述のように型成形の際に加工
硬化することも相俟って、剛性がより高くなっている。
【００２１】
ここで、型材２は図２に示すように、ハット形断面における対向壁６の少なくとも中央
部分に、端壁４にほぼ面直方向に入力する衝突荷重Ｆに対して、端壁４を含むハット形断
面の先端部分２Ａよりも剛性の高い高剛性領域２Ｂを設定している。
【００２２】
図２に示す例では、型材２の端壁４から対向壁５の稜線ａにかかる領域を先端部分２Ａ
とし、フランジ６から対向壁５の稜線ｂにかかる領域を後端部分２Ｃとして、対向壁５の
これら先端部分２Ａと後端部分２Ｃとの間の領域を上述の高剛性領域２Ｂとして仮想区分
している。
【００２３】
この後端部分２Ｃの剛性は、先端部分２Ａの剛性と同等、または、それよりも高く設定
している。
【００２４】
即ち、先端部分２Ａと高剛性領域２Ｂと後端部分２Ｃの剛性の関係は、２Ｂ＞２Ａ，２
Ｃ≧２Ａ，２Ｂ≧２Ｃとしている。
【００２５】
例えば、剛性度を「高」，「中」，「低」の３段階で表わした場合、先端部分２Ａ，高
剛性領域２Ｂ，後端部分２Ｃの剛性分布は〔表１〕のようになる。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
表１の剛性分布は、使用目的構造体、即ち、ピラー，サイドメンバ，クロスメンバ，サ
イドシル，ドアガードバー等に応じて任意に選択的に設定される。
【００２８】
図２に示す例では、型材２のハット形断面がその断面中心線０に対して線対称に形成し
てあるため、一対の対向壁５，５の座屈強度は同一に設定されるが、図３に示すように非
対称の場合、対向壁５，５の座屈強度を相互に異ならせて設定する。
【００２９】
図３に示す例では、図の右側の対向壁５Ｒが多段に有段成形されていて、左側の対向壁
５Ｌよりも断面係数が大きくされている。
【００３０】
そこで、左側の対向壁５Ｌの座屈強度を右側の対向壁５Ｒよりも大きく設定することで
、前述の衝突荷重Ｆに対して、左右でほぼ同期的な圧潰変形を現出させて効率の良い衝突
エネルギー吸収を実現可能とすることができる。
【００３１】
図４は、図２に示した型材２が前述の衝突荷重Ｆによって圧潰変形する態様を模式的に
示している。
【００３２】
ハット形断面の型材２の端壁４にほぼ面直方向に衝突荷重Ｆが入力した場合、ハット形
断面の先端側の稜線ａ部分および後端側の稜線ｂ部分の断面係数が大きく、かつ、型成形
時の加工硬化があるため、図５の実線で示すように衝突初期反力が大きく立ち上がる。
【００３３】
ハット形断面の先端側の稜線ａ部分が圧潰変形して崩壊し始めると、一対の対向壁５，
５も座屈変形するようになる。このとき、対向壁５，５の中央部分はハット形断面の先端
部分２Ａよりも剛性の高い高剛性領域２Ｂとしてあるため、この対向壁５，５が突張って
ハット形断面の内側への座屈変形が抑えられ、図４の実線に示すようにハット形断面の外
側へ曲げ変形しながら反力を維持する。
【００３４】
これにより、ハット形断面の急激な圧潰変形を抑えて図５にＥ１線で示すように反力の
急激な低下を回避する。
【００３５】
因みに、高剛性領域２Ｂを設定していない従来の型材２０では、先端側の稜線ａ部分が
一旦崩壊すると、端壁２４に連設した一対の対向壁２５は面剛性が低いため図４の点線に
示すように、稜線ａ部分の崩壊でハット形断面の内側に押し込まれるように座屈変形し易
くなる。
【００３６】
これにより、ハット形断面の急激な圧潰変形が生じて、図５のＥ２線に示すように反力
が急激に落ちて衝突エネルギー吸収量が低くなってしまう。
【００３７】
一方、本実施形態では、上述のように対向壁５が突張ってハット形断面の外側へ曲げ変
形しながら反力を維持して（図４，図５の実線参照）反力の急下落を回避するため、衝突
エネルギー吸収量を増大できて、衝突エネルギー吸収特性を向上することができる。
【００３８】
また、本実施形態では型材２のハット型断面におけるフランジ６側の後端部分２Ｃの剛
性を、先端部分２Ａと同等もしくは該先端部分２Ａよりも高い剛性として設定している。
【００３９】
このため、座屈変形時における対向壁５の支持剛性を適切に確保して、該対向壁５のハ
ット形断面外側へ向けての曲げ変形を適切に行わせることが可能となる。
【００４０】
また、図３に示す例のように、型材２がハット形断面の中心線０で左右非対称の造形で
ある場合、左右の対向壁５Ｌと５Ｒとで座屈荷重を相互に異ならせて、左右で同期的な圧
潰変形を促すようにしている。これにより、衝突荷重Ｆの入力方向で対向壁５Ｌまたは５
Ｒ側に偏寄った圧潰変形を回避して効率の良い衝突エネルギー吸収を行わせることができ
る。
【００４１】
なお、図４の符号２６は従来の型材２０のフランジを示している。
【００４２】
図６〜図８に、型材２の対向壁５の剛性調整手段を例示する。
【００４３】
図６に示す実施形態では、型材２の対向壁５に補強ビード７を一体にプレス成形して、
該対向壁５の強度・剛性を高めたものである。  
【００４４】
補強ビード７は、対向壁５の中央部分からフランジ６の屈曲成形基部（稜線ｂ部分）に
亘る所要の長さ領域に衝突入力Ｆ方向に延在し、型材２の長さ方向に所要の間隔で複数配
設してある。
【００４５】
図７に示す実施形態では、型材２の対向壁５を多段に有段成形してハット形断面幅を調
整することによって、該対向壁５の剛性調整を行っている。
【００４６】
この図示例では、型材２のハット形断面における開口側の断面幅を拡張するように対向
壁５を多段に成形して、ハット形断面における開口側の略半部の強度・剛性を高めたもの
である。
【００４７】
図８に示す実施形態は、図６，図７に示した構造を組み合わせた例を示しており、図７
に示した多段の対向壁５の段差部分に、図６に示した補強ビード７を設定して、対向壁５
の中央部分の強度・剛性をより高めたものである。
【００４８】
これらの剛性調整手段を採用した場合、型材２のプレス成形による造形で剛性調整を行
えて、設計上および生産上有利に得ることができる。
【００４９】
また、この他、図示は省略したが型材２の板厚を部分的に調整することによっても剛性
調整を行える。この場合、型材２に用いられる平板素材を所要の領域毎に圧延加工して板
厚の調整を行い、これをハット形断面にプレス成形することで容易に得られる。
【００５０】
また、この他、ハット形断面に型成形された型材２を焼入れ処理を行って剛性調整する
こともできる。これは、例えば、型材２の焼入れ時の冷却スピードを部分毎に変えること
で剛性の異なる領域の設定が可能となり、冷却スピードの部分毎の調整は冷却液への浸漬
量の調整で可能となる。
【００５１】
これらの板厚調整，焼入れ処理による剛性調整手段を採用した場合、プレス成形による
造形調整に較べて型費の増大化がなく、コスト的に有利に得ることができる。
【００５２】
なお、前記実施形態では、型材２として略矩形のハット形断面に造形したものを例示し
たが、本発明において、ハット形断面とは、断面周壁が矩形状に限らず一側が開放してそ
の開放端縁に基壁３との接合用のフランジ６を備えた開断面の構造体を指し、基壁３との
接合によって閉断面の骨格材を構成し得るものであればよい。
【符号の説明】
【００５３】
１…車両用骨格材
２…型材
３…基壁
４…端壁
５…対向壁
６…フランジ
２Ａ…ハット形断面の先端部分
２Ｂ…ハット形断面の高剛性領域
２Ｃ…ハット形断面の後端部分
７…補強ビード
【図１】
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【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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