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Title:
STRUCTURAL MEMBER FOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/175244
Kind Code:
A1
Abstract:
The objective of the present invention is to improve the collision resistance performance of a structural member effectively while suppressing an increase in the mass of the structural member more than necessary. The structural member is provided with a hollow member (1), and a tension member (12). The hollow member (1) is configured with a closed cross-sectional shape from a top plate portion (10A), a pair of side wall portions (10B) which are continuous with both sides in the width direction of the top plate portion (10A), and a bottom plate portion (11) disposed opposing the top plate portion (10A). The tension member (12) comprises a metal plate that is thinner than the plate thickness of the hollow member, extends in the width direction of the top plate portion (10A), and connects inner surfaces of the opposing pair of side wall portions (10B) to one another to restrict an increase in the distance between the pair of side wall portions (10B).

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Inventors:
SAKAIDANI TOMOHIRO (JP)
SATO KENTARO (JP)
FUTATSUKA TAKAYUKI (JP)
Application Number:
JP2020/006313
Publication Date:
September 03, 2020
Filing Date:
February 18, 2020
Export Citation:
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Assignee:
JFE STEEL CORP (JP)
International Classes:
B60R19/04; B62D21/15; B62D25/00; B62D25/04; B62D25/20; B62D27/00; F16B5/08; F16B11/00
Domestic Patent References:
WO2017030191A12017-02-23
Foreign References:
JP2006062558A2006-03-09
JP2012236525A2012-12-06
JP2012236524A2012-12-06
JP2016155509A2016-09-01
Attorney, Agent or Firm:
TANAKA Hidetetsu et al. (JP)
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Claims:
〇 2020/175244 16 卩(:170? 2020 /006313

請求の範囲

[請求項 1 ] 天板部、 上記天板部の幅方向両側にそれぞれ連続する _対の側壁部 、 及び上記天板部に対向配置した底板部で閉断面形状を構成する中空 部材と、

上記天板部の幅方向に沿って延在し上記中空部材の板厚よりも板厚 が薄い金属板からなり、 対向する上記一対の側壁部の内面同士を連結 して上記一対の側壁部間の距離が広がることを拘束するテンション部 材と、

を備えることを特徴とする車両用構造部材。

[請求項 2] 上記閉断面形状の幅を%とし高さを IIとし、 上記天板部から上記テ ンション部材までの高さ方向の距離を補強位置 としたとき、 上記閉断面形状における上記幅%に対する上記高さ の比 ( /% ) である部材アスペクト比 Xと、 上記高さ 11に対する上記補強位置 の比 ( / II) である補強高さ比ソとが、 下記 (1) 式を満足するこ とを特徴とする請求項 1 に記載した車両用構造部材。

V £〇. 2 X + 0 . 6 - (1)

[請求項 3] 天板部、 上記天板部の幅方向両側にそれぞれ連続する _対の側壁部

、 及び上記天板部に対向配置した底板部で閉断面形状を構成する中空 部材と、 上記中空部材内に設けられ、 上記天板部の幅方向に沿って延 在する金属板からなるテンション部材と、 を備え、 上記天板部は、 天板部の幅方向に沿って底板部側に凹んだ 1又は 2 以上の凹部を有し、

上記テンション部材は、 上記天板部内面との間に空間を有する状態 で、 上記側壁部内面と、 該側壁部内面と対向する上記天板部の凹部の 立上り部とを連結することを特徴とする車両用構造部材。

Description:
\¥02020/175244 1 卩(:17 2020/006313

明 細 書

発明の名称 : 車両用構造部材

技術分野

[0001 ] 本発明は、 天板部と一対の側壁部と底板部とで閉断面形 状を構成する自動 車用の構造部材 (骨格部品) に関する技術である。 特に、 本発明は、 天板部 と底板部の対向方向に沿った方向から入力さ れる衝突荷重による曲げ変形 ( 曲げ圧壊方向の変形) に対し、 耐衝突性能を有する構造部材を提供する技術 である。

背景技術

[0002] 近年、 自動車分野では、 乗員保護の観点から衝突安全基準の厳格化が 進め られており、 高強度鋼の適用拡大や衝突安全性能に優れる 車両開発が強く求 められている。

ここで、 衝突の形態としては、 軸圧壊する衝突形態と、 曲げ変形する衝突 形態とがある。 軸圧壊する衝突形態では、 自動車前面から入力される衝突荷 重を受けるクラッシュボックスやフロントサ イ ドメンバのように、 部材の長 手方向が衝突方向と一致して軸圧壊が発生す る。 曲げ変形する衝突形態 (曲 げ圧壊の衝突形態) では、 側面衝突における巳ピラーやサイ ドシルのように 、 構造部材の側面に衝突荷重が負荷されて部材 が曲げ変形する。 両方の形態 は、 いずれも、 部材が座屈変形することで衝突エネルギーを 吸収することで 、 耐衝突性能を発揮する。

[0003] 耐衝突性能を向上させる技術の 1つとしては、 部材の面に補強部材を取り 付けることで構造部材の面剛性の強度を向上 させる技術が提案されている。 例えば、 特許文献 1 には、 中空部材を構成する底板部や天板部の内面に 補強 部材を密着して配置することが記載されてい る。 また、 特許文献 2には、 天 板部と側壁部とを繫ぐ稜線部に接合される補 強部材を備え、 該稜線部に前記 補強部材との溶接部が設けられている。 また、 特許文献 3では、 主壁部と立 ち上がり壁部とフランジ部を有する第 1の鋼板部材と、 その稜線部の内側も \¥02020/175244 2 卩(:17 2020/006313

しくは外側の面に接合される第 2の鋼板部材を有する鋼板部材組合せ構造で 、 衝突エネルギー吸収効率を向上させることが 記載されている。

また、 特許文献 4には、 複数の穴を有する補強部材を備えることで、 軸圧 壊する衝突形態に対する吸収エネルギーを確 保しつつ、 軽量化できる衝撃吸 収部材が提案されている。

先行技術文献

特許文献

[0004] 特許文献 1 :特開 201 7 - 1 59896号公報

特許文献 2 :特開 201 4-87848号公報

特許文献 3 : \^/0201 7/0301 9 1号

特許文献 4 :特開 201 6- 1 55509号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0005] しかしながら、 特許文献 1〜 3に記載の方法は、 構造部材を構成する面に 補強部材を設けて、 当該面剛性を直接向上させるものである。 また、 この従 来例にあっては、 耐衝突性能を効率的に向上させるための補強 位置の決定に 関し、 検討が余りなされていない。

ここで、 構造部材の面に対し単純に補強部材を貼り付 ける場合、 耐衝突性 能は向上するものの、 部品点数の増加を招いて必要以上に構造部材 の質量が 増加したり、 金型の増加を招いたりして、 従来にあってはコスト面での課題 がある。 特に、 従来にあっては、 広い領域を補強部材で補強しようとするほ ど、 質量増加が顕著となる。

[0006] また、 特許文献 4では、 補強部材に複数の穴を設けることで質量増加 を抑 えた軸方向の衝撃吸収について検討されてい るが、 曲げ圧壊方向の衝突に対 しては検討がなされていない。 特に、 特許文献 4では軸圧壊変形時に異なる 位相の座屈変形を発生させることで吸収エネ ルギーを増加させるため、 補強 部材の板厚を中空部材の板厚以上とするべき としているが、 この効果が曲げ 〇 2020/175244 3 卩(:170? 2020 /006313

圧壊方向の衝突に対しても同様に得られる かは自明ではなく、 曲げ圧壊にお ける最適な補強部材の構造については検討が 必要である。

[0007] 本発明は、 上記のような点に着目したもので、 構造部材の必要以上の質量 増加を抑えつつ、 構造部材の曲げ圧壊方向の衝突に対する耐衝 突性能を効果 的に向上させることを目的としている。 課題を解決するための手段

[0008] 課題を解決するために、 本発明の一態様は、 天板部、 上記天板部の幅方向 両側にそれぞれ連続する一対の側壁部、 及び上記天板部に対向配置した底板 部で閉断面形状を構成する中空部材と、 上記天板部の幅方向に沿って延在し 上記中空部材の板厚よりも板厚が薄い金属板 からなり、 対向する上記一対の 側壁部の内面同士を連結して上記一対の側壁 部間の距離が広がることを拘束 するテンション部材と、 を備えることを要旨とする。

また、 本発明の他の態様は、 天板部、 上記天板部の幅方向両側にそれぞれ 連続する一対の側壁部、 及び上記天板部に対向配置した底板部で閉断 面形状 を構成する中空部材と、 上記中空部材内に設けられ、 上記天板部の幅方向に 沿って延在する金属板からなるテンション部 材と、 を備え、 上記天板部は、 天板部の幅方向に沿って底板部側に凹んだ 1又は 2以上の凹部を有し、 上記 テンション部材は、 上記天板部内面との間に空間を有する状態で 、 上記側壁 部内面と、 該側壁部内面と対向する上記天板部の凹部の 立上り部とを連結す ることを要旨とする。

発明の効果

[0009] 本発明の態様によれば、 曲げ圧壊方向の衝突に対し、 補強板としてのテン ション部材の引張力で一対の側壁部の開きを 抑えて耐衝突性能を向上するた め、 部材質量当たりの耐衝突性能を効果的に向上 させることが可能となる。 すなわち、 本発明の態様によれば、 曲げ圧壊の衝突形態に対する耐衝突性能 を効果的に向上させつつ、 補強板をテンション部材とすることで、 必要以上 の構造部材の質量増加を抑えること可能とな る。

図面の簡単な説明 〇 2020/175244 4 卩(:170? 2020 /006313

[0010] [図 1]本発明に基づく実施形態に係る構造部材 示す斜視図である。

[図 2]本発明に基づく実施形態に係る構造部材 示す断面図である。

[図 3]本発明に基づく実施形態に係る構造部材 別例を示す断面図である。

[図 4]天板部にビードが形成されている場合の ンション部材の配置例を示す 断面図である。

[図 5]天板部にビードが形成されている場合の ンション部材の配置例を示す 断面図である。

[図 6]三点曲げ圧壊試験を説明する概念図であ 。

[図 7]三点曲げ圧壊試験による部材変形の挙動 説明する図であり、 (3) は 変形ストローク量: 2 0 での状態を、 (1〇) は変形ストローク量: 6 0

01 0!での状態を示す。 図 7中、 上側の図が断面図であり、 下側の図が側面図 である。

[図 8]荷重と変形ストローク量の関係の一例を す図である。

[図 9]補強高さ比ソと、 質量当たりの最大荷重との関係を示す図であ る。

[図 10]アスぺクト比 Xと補強高さ比ソとの関係を示す図である。

発明を実施するための形態

[001 1] 次に、 本発明の実施形態について図面を参照しつつ 説明する。

<構成>

本実施形態の車両用構造部材は、 図 1及び図 2に示すように、 中空部材 1 と、 中空部材 1 を補強するテンション部材 1 2とを有する。

中空部材 1は、 天板部 1 〇 、 天板部 1 0 の幅方向両側にそれぞれ連続 する一対の側壁部 1 〇巳、 及び天板部 1 0 に対向配置した底板部 1 1で閉 断面形状を構成する。 本実施形態の中空部材 1は、 例えば、 図 1及び図 2に 示すように、 天板部 1 〇 と、 天板部 1 0 の幅方向両側にそれぞれ連続す る一対の側壁部 1 0巳とを有するハツ ト断面部材 1 0と、 そのハツ ト断面部 材 1 0の開口を閉塞する底板部 1 1 とで構成される。 この例では、 底板部 1 1は、 天板部 1 〇 に対向配置した状態で、 底板部 1 1の幅方向両側がそれ それ、 一対の側壁部 1 0巳の各端部に設けられるフランジ 1 0(3に溶接にて 〇 2020/175244 5 卩(:170? 2020 /006313

結合されている。

[0012] なお、 天板部 1 0 や底板部1 1 に、 長手方向に向けて延びる 1又は 2以 上のビードが形成されていても良い。 長手方向に延びるビードを設けること で、 車両用構造部材は、 曲げ圧壊方向への荷重入力に対する強度向上 と共に 、 中空部材 1の長手方向に沿った軸方向への荷重入力に する強度も向上す る。

中空部材 1の板厚及び引張強度は、 使用される部位に要求される諸元に応 じて設定される。 本実施形態では、 中空部材 1の板厚は、 例えば 1 . 〇 以上 2 . 〇 以下とする。 また、 中空部材 1の引張強度は、 例えば 4 4 0 IV! 3以上 1 4 7 0 1\/1 3以下とする。

[0013] また、 図 1及び図 2には、 実施例における部材の寸法を併記しているが 、 この寸法は、 本発明を何ら限定するものではない。

テンション部材 1 2は、 天板部 1 0 の幅方向に向けて延在し、 中空部材 1の板厚よりも板厚が薄い金属板からなる。 なお、 中空部材 1 とテンション 部材 1 2の材料は同じであって良いし異なっていて 良い。

また、 テンション部材 1 2の板厚及び引張強度は、 使用される部位に要求 される諸元に応じて設定される。

[0014] 本実施形態では、 テンション部材 1 2の板厚は、 例えば、 中空部材 1の板 厚未満、 〇. 6 01 01以上、 好ましくは、 0 . 8〇!〇!以下 0 . 6 111 111以上であ る。 また、 テンション部材 1 2の板厚は、 例えば、 ハツ ト断面部材 1 0の板 厚の 5 0 %以上 8 0 %以下に設定することが好ましい。 ここで、 テンション 部材 1 2の板厚を、 中空部材 1の板厚未満に設定する際に、 中空部材 1 を構 成する各部品 1 0 , 1 1の板厚が異なる場合には、 ハツ ト断面部材 1 0又は 底板部 1 1のうち板厚が薄い側の値を用いる。

また、 テンション部材 1 2の引張強度は、 例えば 4 4 0 IV! 3以上 1 4 7 O M P 3以下とする。

[0015] テンション部材 1 2は、 対向する上記一対の側壁部 1 0巳の内面同士を連 結して上記一対の側壁部 1 0巳間の開きを拘束する補強部材である。 テンシ 〇 2020/175244 6 卩(:170? 2020 /006313

ョン部材 1 2は、 曲げ圧壊方向の衝突に対し引張力で一対の側 壁部 1 〇巳の 開きを抑えるため、 板厚を薄くすることが可能である。 金属板からなるテン ション部材 1 2は、 天板部 1 0 の面と平行又は略平行であることが好まし いが、 テンション部材 1 2は、 天板部 1 0 の面と平行な仮想平面に対し、 天板部 1 0 の幅方向や長手方向に向けて傾いた状態で設 けられていても良 い。

図 3に、 テンション部材 1 2が、 天板部 1 0 の面と平行な仮想平面に対 し天板部 1 〇 の幅方向に向けて傾いた状態で設けられた車 両用構造部材の 例を示す。 図 3に示す車両用構造部材は、 一対の側壁部 1 0巳の高さが異な る場合を例示している。

[0016] なお、 テンション部材 1 2は、 テンション部材 1 2上面と天板部 1 〇八内 面との間に空間を形成し、 天板部 1 〇八と底板部 1 1 との間の空間を上下に 仕切るように配置される。

テンション部材 1 2の幅方向両側はそれぞれ、 対向する側壁部 1 〇巳内面 に対し溶接にて接合 (連結) されている。 図 2及び図 3では、 テンション部 材 1 2の幅方向両端部が曲げられてフランジ部 1 2 3 が形成され、 そのフラ ンジ部 1 2 3 の面を側壁部 1 0巳内面に突き当てて溶接することでテンシ ン部材 1 2を取り付けた例である。 フランジ部 1 2 3 の面を側壁部 1 0巳内 面に溶接することで、 テンション部材 1 2はより強固に側壁部 1 〇巳内面に 設けられる。

[0017] テンション部材 1 2は、 衝突時における一対の側壁部 1 0巳の開きに対し より大きな引張力が得られるように、 テンション部材 1 2とその端部に形成 されるフランジ部 1 2 3との間の曲げ部の曲率半径 (曲げ[¾) は小さい方が 好ましい。 フランジ部 1 2 3 の成形可能性を考慮し且つ上記曲げ部の 曲率半 径をより小さくするためには、 テンション部材 1 2の板厚は薄い方が好まし い。 また、 テンション部材 1 2の引張強度は高い方が好ましい。 ただし、 例 えば上記の曲げ部の曲率半径を〇. 3 以下と小さく設定する場合、 その 曲げ部での成形を実現するためには、 テンション部材 1 2の板厚にもよるが 〇 2020/175244 7 卩(:170? 2020 /006313

、 テンション部材 1 2の引張強度を、 例えば 級以下と低く設定 する必要がある。 ここで、 テンション部材 1 2は、 主として引張力を負担す るためのものである。 すなわち、 テンション部材 1 2の板厚は余り引張力に 寄与しないので、 軽量化の観点から、 テンション部材 1 2の板厚は薄い方が 好ましい。 したがって、 テンション部材 1 2の強度を落としてでも、 上記の 曲げ部の曲率半径を小さくすることが好まし い。

[0018] ここで、 テンション部材 1 2は、 中空部材 1の長手方向全面に亙って連続 して設ける必要はない。 テンション部材 1 2を、 中空部材 1の長手方向に沿 って部分的に設けても良い。 この場合、 テンション部材 1 2は、 少なくとも 衝突荷重が負荷される可能性が高いと推定さ れる位置を含む箇所に設けるこ とが好ましい。

曲げ圧壊方向の衝突荷重が負荷される可能性 が高いと推定される天板部 1 0八又は底板部 1 1 における面位置は、 例えば、 その構造部材を配置する車 両位置に基づき、 過去の事故情報などから、 車両の側面衝突によって、 対象 とする構造部材のどの部分に衝突荷重が入力 され易いかなどによって推定す る。

また、 変形領域の特定は、 例えば、 巳1\/1シミュレーション解析によって 、 曲げ圧壊方向の衝突荷重に対する部材の変形 位置を解析して求める。 予め 設定した衝突荷重は、 構造部材を使用する位置で曲げ圧壊方向の衝 突形態に 対する耐衝突性能として要求される許容の衝 突荷重を採用する。

[0019] 次に、 金属板からなるテンション部材 1 2の好適な配置位置 (高さ方向の 位置) について説明する。

ここで、 図 2に示すように、 中空部材 1の内面で形成される閉断面形状の 幅を 、 高さを IIとする。 また、 天板部 1 0八からテンション部材 1 2まで の高さ方向の距離を補強位置 とする。

テンション部材は、 対向する側壁部 1 0巳間が広がろうとする際に、 弓 |張 力を負担するために設けられる。 このため、 補強位置 は、 対向する側壁部 1 〇巳間が広がろうとする際に、 テンション部材 1 2が引張力を負荷する位 〇 2020/175244 8 卩(:170? 2020 /006313

置である。 すなわち、 テンション部材 1 2が平板の場合、 補強位置 は、 例 えば、 テンション部材 1 2の厚さ方向中央位置での値とする。 また、 テンシ ョン部材 1 2の面が傾いた状態で配置される場合には、 補強位置 は、 例え ば、 平面視におけるテンション部材 1 2の中央位置やテンション部材 1 2の 重心位置での値とする。

[0020] 例えば、 幅%は、 対向する側壁部 1 0巳内面に沿う直線と底板部 1 1上面 との交点間の水平距離とする。 また、 高さ IIは、 天板部 1 0八と底面部との 間の垂直距離 (対向距離) とする。

ここで、 図 3に示すように、 天板部 1 0 と底板部 1 1 とが互いに平行で ない場合には、 高さ IIは、 次のようにして決定する。 すなわち、 高さ IIは、 図 3に示すように、 天板部 1 0 の幅方向両端における、 各稜線の天板部 1 0八側の 止まり部の水平面 1及び 2の中立面 と底板部 1 1 との間 の垂直距離とする。

また、 テンション部材 1 2と底板部 1 1 とが平行でない場合の補強位置 は、 図 3に示すように、 テンション部材 1 2の幅方向両端における、 各稜線 のテンション部材 1 2側の 止まり部の水平面

上記中立面 11〇!との間の垂直距離とする。

[0021 ] また、 閉断面形状における幅 に対する高さ の比 ( / ) を部材アス ぺクト比 Xと記載する。 高さ IIに対する補強位置 の比 ( / II) を補強高 さ比ソと記載する。

このとき、 下記 (1) 式を満足するように、 テンション部材 1 2の高さ位 置を設定することが好ましい (実施例参照) 。

(1) 式を満足することで、 より効率良く耐衝突性能の向上が出来るよう になる。

V £〇. 2 X + 0 . 6 - (1)

また、 更なる耐衝突性能の向上のためは、 (2) 式を満たす範囲にテンシ ョン部材 1 2を設けることがより好ましい。

V £ 0 2父 +〇. 4 - (2) 〇 2020/175244 9 卩(:170? 2020 /006313

更に好ましくは、 下記 ( 3 ) 式及び ( 4 ) 式を満足することが好ましい。

V £ 0 . 2父 +〇. 2 5 - ( 3 )

V ³〇. 2 X ( 4 )

[0022] ここで、 図 4や図 5のように、 天板部 1 0八に長手方向に延びるビードを 設けられて、 天板部 1 〇 に幅方向に沿って 1又は 2以上の凹部 1 0 匕が 形成されている場合には、 高さ IIは、 底板部 1 1 と天板部 1 〇 の凹部 1 0 八匕以外の部分 1 0 3 との上下距離とする。 図 4や図 5では、 天板部 1 0 八の幅方向中央部に一つの凹部 1 0 13がある場合を例示している。

[0023] また、 天板部 1 0 に、 幅方向に沿って 1又は 2以上の凹部 1 0 匕が形 成されている構造部材にテンション部材 1 2を設ける際に、 テンション部材 1 2を天板部 1 0 に対し、 凹部 1 0 匕の深さ未満に近づけて配置する場 合について説明する。 すなわち、 補強位置 <凹部の深さとなるようにテン ション部材 1 2を設ける場合について説明する。

この場合、 例えば図 4に示すように、 テンション部材 1 2における、 凹部 1 0八匕の底部分と上下で対向する部分を凹部 1 0八匕の底部分の下面に沿 った形状に変形させておくことで、 補強位置 <凹部の深さの位置にテンシ ョン部材 1 2を配置する。 この場合、 テンション部材 1 2は、 各側壁部 1 0 巳の内面に溶接によって取り付ける。 テンション部材 1 2と底部との当接部 についても溶接や接着によって固定させても 良い。

[0024] 又は、 図 5に示すように、 テンション部材 1 2を、 天板部 1 0八内面との 間に空間を有する状態で、 側壁部 1 0巳内面と、 該側壁部 1 0巳内面と対向 する凹部 1 0 13の立上り部 1 0 13 1内面とをそれぞれ連結するように配 置する。 図 5の場合には、 天板部 1 0 の幅方向に沿って、 2枚のテンショ ン部材 1 2が配置される構成となる。

なお、 図 4及び図 5では、 凹部 1 0八匕が一つの場合を例示しているが、 凹部は 2以上形成されていても良い。

[0025] <動作その他>

発明者は、 巳!\/1解析により、 図 1及び図 2に示すような寸法のハッ ト断 〇 2020/175244 10 卩(:170? 2020 /006313

面部材 1 〇と底板部 1 1 とから閉断面を構成する構造部材 (中空部材 1で、 テンション部材 1 2は無い) に対し、 三点曲げ圧壊試験での部材変形の挙動 を詳細に解析した。 三点曲げの解析条件は、 図 6に示すように、 構造部材に おける長手方向に離れた下面の 2点を支持部材 2 0で支持し、 天板部 1 〇八 の長手方向中央部に対し、 パンチによって上側から下方に向けて荷重を 負荷 するという条件である。

[0026] 三点曲げ圧壊試験による部材変形の挙動は、 部材中央の断面形状を表す図

7に示すように、 パンチのストローク量が増えるにつれて、 図 7 (a) ®図 7 (b) のように、 部材が下方への変形しながら左右の側壁部 1 〇巳が外側 に開くように変形する。 この変形により、 部材の長手方向中央部 (荷重入力 位置) が V字状に折れ曲がった。 図 8に、 荷重と変形ストローク量 (荷重入 力位置での下方への変形量) の関係を示す。 この図 8のように、 荷重は、 曲 げ圧壊方向の荷重に対し、 構造部材が V字状の折れ曲がり始める辺りから低 下する。 そして、 発明者は、 荷重の最大荷重を耐衝突性能としたとき、 その 最大荷重を増加させるためには、 対向する側壁部 1 0巳の開きを抑えること が有効であるとの知見を得た。

[0027] そして、 本実施形態では、 対向する側壁部 1 0巳間をテンション部材 1 2 で連結することで、 例えば天板部に荷重が入力するような衝突に よる、 部材 変形時に対向する側壁部 1 〇巳間の距離が大きくなることを抑えること で、 耐衝突性能を向上させている。

すなわち、 本実施形態では、 上記のようにテンション部材 1 2を設けるこ とで、 特に、 曲げ変形する衝突形態について、 構造部材の耐衝突性能を向上 させることができる。 本実施形態のテンション部材 1 2は、 幅方向で対向す る一対の側壁部 1 〇巳が離れる方向に変位することを、 テンション (引張力 ) によって拘束する。 この結果、 天板部 1 〇 又は底板部 1 1への衝突荷重 の入力に対し、 対向する一対の側壁部 1 0巳の面外方向への膨らみ (座屈) を抑制する。 すなわち、 本実施形態に基づくテンション部材 1 2を設けるこ とで、 衝突時の部材断面変形を効果的に抑制し、 特に曲げ変形における最大 〇 2020/175244 1 1 卩(:170? 2020 /006313

荷重を向上させることが可能となる。

[0028] また、 金属板からなるテンション部材 1 2は、 衝突荷重に対して、 引張力 を負担し、 必ずしも圧縮力について負担する必要がない ため、 薄板の金属板 でも効果を有する。 すなわち、 耐衝突性能を向上させるために、 テンション 部材 1 2を設けても、 従来に比べて荷重増加を抑制することが可能 である。 すなわち、 金属板からなるテンション部材 1 2を補強部材として設けても、 それによる質量増大を小さく抑えることがで きる。

[0029] また、 図 7から分かるように、 側壁部 1 0巳における、 外方に一番大きく 変形 (膨らみ) する位置は、 側壁部 1 〇巳の高さ方向中央部よりも、 天板部 1 0八側位置である。 このため、 曲げ圧壊の衝突形態については、 テンショ ン部材 1 2を設ける位置は、 底板部 1 1側よりも天板部 1 0 側に近づけて 設けることが好ましい。

より好ましくは、 上記の (1) 式を満たす位置である。 この場合、 テンシ ョン部材 1 2が構造部材のアスぺクト比に応じた好適な 置に設けられるこ とにより、 部材質量当たりの耐衝突性能を効果的に向上 させた車両用構造部 材を提供することが可能となる (実施例を参照) 。 すなわち、 構造部材のァ スぺクト比ごとに異なる効果的な補強位置に テンション部材 1 2を設けるこ とができ、 本実施形態では、 補強位置を特定することで、 より効果的に耐衝 突性能を向上させることが出来る。

実施例

[0030] 次に、 本発明に基づく実施例について説明する。

下記の条件にて、 三点曲げ圧壊試験での部材変形の 巳 IV!解析を行って、 テンション部材 1 2を設けることによる耐衝突性能の向上につ て検討した

実施例の車両用構造部材は、 図 1及び図 2に示す構成とした。 中空部材 1 を構成するハツ ト断面部材 1 〇と底板部 1 1、 及びテンション 部材 1 2の強度や板厚を表 1のように設定した。 なお、 強度の単位は [ IV! 3 ] である。 なお、 テンション部材 1 2のフランジ部 1 2 3の曲げ部の曲げ 〇 2020/175244 12 卩(:170? 2020 /006313

[0031 ] [表 1 ]

[0032] また、 各実施例及び比較例について、 表 2のような諸元に設定して解析を 行った、 表 2には、 そのときの構造部材の質量当たりの最大荷重 を併記した

[0033] [表 2]

[0034] また、 横軸を、 補強位置 の比 ( / ) を補強高さ比ソとし、 縦軸を構 造部材の質量当たりの最大荷重として纏めた 。 その結果を図 9に示す。 なお、 実施例 5は、 質量当たりの最大荷重では、 比較例 1 と同等の最大荷 重となっているが、 実施例 5は、 最大荷重の絶対値では、 比較例 1 の場合よ りも大きい。

更に、 中空部材 1 のアスペク ト比を変えて解析を実施した。 その結果を表 3に示す。

[0035] 〇 2020/175244 13 卩(:170? 2020 /006313

[表 3]

[0036] そして、 横軸をアスペクト比 X、 縦軸を補強高さ比ソとして整理すると、 図 1 0のようになった。

図 1 0中、 「X」 は、 同じアスペクト比 Xにおける比較例に比べて、 質量 当たりの最大荷重が大きくなる場合の実施例 であって、 実施例 1 0 , 1 5 ,

2 0が対応する。 もっとも、 実施例 1 0 , 1 5 , 2 0であっても、 最大荷重 の絶対値では、 同じアスぺクト比 Xの比較例に比べて大きくなっている。

[0037] 以上のように、 テンション部材 1 2を設けることで、 テンション部材 1 2 を設けない場合よりも構造部材の最大荷重の 絶対値が増大した。

また、 上記の (1) 式を満足するように、 テンショ ン部材 1 2の高さを決 定すると、 質量当たりの最大荷重も、 テンショ ン部材 1 2を設けない場合に 比べて大きくなることが分かった。

また、 曲げ圧壊方向の荷重に対する、 テンショ ン部材 1 2のフランジ部 1 2 3 の曲げ部の曲げ半径 (曲げ[¾) 、 板厚、 および引用強度の関係について 評価を実行した、 具体的には、 テンショ ン部材 1 2の引張強度、 板厚及びテ 〇 2020/175244 14 卩(:170? 2020 /006313

ンシヨン部材 1 2とその端部に形成されるフランジ部 1 2 3との間の曲げ部 の曲率半径 (曲げ [¾) を変えたときの質量当たりの最大荷重を求め た。 その評価結果を表 4に示す。

[0038] [表 4]

[0039] テンション部材 1 2は、 衝突時における一対の側壁部 1 0巳の開きに対し より大きな引張力が得られるようにするため のものである。

表 4から分かるように、 実施例 2と実施例巳に示すように、 テンション部 材 1 2の引張強度及び板厚が等しい場合、 曲げ部の曲率半径は小さい方が好 ましいことが分かった。

また、 テンション部材 1 2の板厚及び曲げ部の曲率半径が等しい場合 表 4の実施例 2と実施例 に示すように、 テンション部材 1 2の引張強度は高 い方が高い対衝突性能が得られることが分か った。 ただし、 上記の通り上記 曲率半径は小さい方が好ましく、 実施例 と実施例巳に示すように、 テンシ ョン部材 級以下と低く設定することで

、 級材に強度を落としてでも、 上記曲 率半径を〇. 3 と小さくする方が好ましいことが分かった。

[0040] また、 テンション部材 1 2の引張強度及び曲げ部の曲率半径が等しい 合 、 実施例巳及び実施例 0に示すように、 テンション部材 1 2の板厚は、 厚い 方が高い耐衝突性能を得られることが分かっ た。 ただし、 上記の通り上記曲 率半径は小さい方が好ましい。 例えば上記曲率半径を〇. 3 以下と小さ く設定する場合、 その曲げ部での成形を実現するためには、 テンション部材 1 2の板厚は薄い方が好ましく、 実施例 2及び実施例 0に示すように、 テン ション部材 1 2の板厚は例えば、 0 . 8 程度に薄い方が好ましい。 した がって、 一般的なテンション部材 1 2の板厚は、 例えばハッ ト断面部材 1 0 〇 2020/175244 15 卩(:170? 2020 /006313

の板厚の 50 %以上 60 %以下とするのが好ましい。

[0041] ここで、 本願が優先権を主張する、 日本国特許出願 201 9-03307

5 (201 9年 2月 26日出願) 及び日本国特許出願 2020 - 0056 97 (2020年 1月 1 7日出願) の全内容は、 参照により本開示の一部 をなす。 ここでは、 限られた数の実施形態を参照しながら説明し たが、 権利 範囲はそれらに限定されるものではなく、 上記の開示に基づく各実施形態の 改変は当業者にとって自明なことである。

符号の説明

[0042] 1 中空部材

1 0 ハッ ト断面部材

1 0 天板部

^ 0 A b 凹部

1 0巳 側壁部

1 00 フランジ

1 1 底板部

1 2 テンション部材

補強位置

\/\/ 巾虽

X 部材アスペクト比

V 補強局さ比