JP2021054399A - 車両用構造部材 - Google Patents

Abstract

【課題】構造部材の必要以上の質量増加を抑えつつ、構造部材の耐衝突性能、特に曲げ圧壊モードに対する耐衝突性能を効果的に向上させる。【解決手段】天板部２Ａ、２Ｂの両側にそれぞれ側壁部３Ａ、３Ｂ及びフランジ部４Ａ、４Ｂが連続する断面ハット形状からなる２つのハット部材１Ａ、１Ｂを、フランジ部４Ａ、４Ｂ同士を接合して閉断面形状を構成する中空部材１と、上記天板部２Ａ、２Ｂの幅方向に沿って延在する金属板からなり、対向する２つの側壁部３Ａ又は３Ｂの内面同士を連結して上記２つの側壁部３Ａ、３Ｂ間の距離が広がることを拘束するテンション部材５と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、２つのハット部材からなる閉断面構造を有する車両用の構造部材（骨格部材）に関する。特に、本発明は、２つの天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に対し、耐衝突性能を有する構造部材を提供する技術に関する。

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（軸圧壊モード）と、曲げ変形する衝突形態（曲げ圧壊モード）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では、側面衝突におけるＢ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。

上記のような耐衝突性能が要求される車両用構造部材には、ハット部材を用いた閉断面構造の構造部材が採用されることが多い。
このようなハット部材を用いた閉断面構造の構造部材に対する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繋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。

特開２０１７−１５９８９６号公報 特開２０１４−８７８４８号公報 国際公開第２０１７／０３０１９１号 特開２０１２−６６７９５号公報

特許文献１〜３に記載のような方法は、軸圧壊モードの衝突特性に対しては優れた補強方法であることが知られている。しかし、特許文献１〜３に記載のような方法は、曲げ圧壊モードの場合、更にはロッカーのように底板にもハット部材が用いられる部品の場合の衝突特性に対しても最適な補強方法となっているとは言い難い。すなわち、特許文献１のような方法では、板材等による主補強部材とは別に、発泡樹脂等により成形される充填部材を副補強部材として用いる必要があり、工程数増加やリサイクル性など生産面での課題がある。また、特許文献２のような方法では、主補強部材が側壁部や稜線部に接合されているが、補強位置に関する検討がされていないため、各部品形状において効果的な補強位置であるとは言い難い。また、特許文献３のような方法では、前記縦壁の長さによって補強部材が接合される範囲を規定しているが、部材ごとに異なる最適な補強位置を狙って補強しているものではなく、効果的な補強となっているとは言い難い。

また、特許文献４には、２つのハット部材を組み合わせてなる閉断面形状の構造部材に対し、各ハット部材毎に連結壁（補強部材）をそれぞれ設け、曲げ圧壊モードの衝突に対する耐力を向上させる構造の検討がなされているが、特許文献３と同様に、部材ごとに異なる最適な補強位置に対し効果的な補強となっているとは言い難い。

更に、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。

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、構造部材の耐衝突性能、特に曲げ圧壊モード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。

本発明者は、閉断面形状を構成する中空部材における効果的な補強位置を検討し、特に２つのハット部材を組み合わせてなる閉断面形状の構造部材について、衝突荷重に対する変形モードを検討して、補強方法及び効果的な補強位置について鋭意検討した。その鋭意検討の結果、本発明をなした。

そして、課題解決のために、本発明の一態様は、天板部の両側にそれぞれ側壁部及びフランジ部が連続する断面ハット形状からなる２つのハット部材を、フランジ部同士を接合して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する金属板からなり、対向する２つの側壁部の内面同士を連結して上記２つ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。

更に、本発明の一態様は、例えば、上記２つのハット部材は、他方のハット部材の高さが、一方のハット部材の高さよりも低く、且つ一方のハット部材の高さの０．５倍以上の高さであり、上記テンション部材の厚さが、上記中空部材の板厚よりも板厚が薄い、ことを要旨とする。

また、本発明の他の態様は、天板部の両側にそれぞれ側壁部及びフランジ部が連続する断面ハット形状からなる２つのハット部材を、フランジ部同士を接合して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する金属板からなり、対向する２つの側壁部の内面同士を連結して上記２つ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、上記テンション部材の厚さが、上記中空部材の板厚よりも板厚が薄く、上記２つのハット部材の天板部同士が上下で対向配置させた状態において、上記２つのハット部材のうち、上側のハット部材の高さをｈ１とし、下側のハット部材の高さをｈ２とし、上記上側のハット部材の天板部から上記テンション部材までの上下方向の距離を補強位置ｐとしたとき、下記（１）式で定義される補強高さ比ｒが、下記（２）式を満足することを要旨とする。
ｒ ＝（ｈ１−ｐ）／ｈ１ ：但し、ｈ１ ＞ ｐの場合
ｒ ＝（ｈ１−ｐ）／ｈ２ ：但し、ｈ１ ＜ ｐの場合
・・・（１）
−０．５ ≦ ｒ ≦ ０．３７５ ・・・（２）

本発明の態様によれば、２つのハット部材で閉断面形状を構成する中空部材における効果的な補強位置に補強部材を接合するようにしたため、より効果的な補強位置で補強を行うことができる。すなわち、本発明の態様によれば、構造部材の必要以上の質量増加を抑えつつ、構造部材の耐衝突性能、特に曲げ圧壊モードに対する、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。

本発明に基づく実施形態に係る構造部材を示す斜視図である。 本発明に基づく実施形態に係る構造部材を示す断面図である。 三点曲げ圧壊試験を説明する概念図である。 荷重と変形ストロークの関係の一例を示す図である。 三点曲げ圧壊試験による部材変形の挙動を説明する図であり、（ａ）は変形ストローク量：２０ｍｍでの状態を、（ｂ）は変形ストローク量：６０ｍｍでの状態を示す。図５中、上側の図が断面図であり、下側の図が側面図である。 補強高さ比ｒと、質量当たりの最大荷重との関係を示す図である。 横軸をテンション部材の板厚ｔ、縦軸を構造部材の質量当たりの最大荷重としてまとめた結果の図である。 補強高さ比ｒと性能向上比の関係を示す図である。

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５とを有する。

＜中空部材１＞
中空部材１は、２つのハット部材１Ａ、１Ｂを、フランジ部４Ａ、４Ｂ同士を接合して閉断面形状を構成する。
各ハット部材１Ａ、１Ｂはそれぞれ、天板部２Ａ、２Ｂと、天板部２Ａ、２Ｂの両側にそれぞれ側壁部３Ａ、３Ｂ及びフランジ部４Ａ、４Ｂが連続する断面ハット形状の部材である。各ハット部材１Ａ、１Ｂは、天板部２Ａ、２Ｂの幅方向で２つの側壁部３Ａ、３Ｂが対向配置している。そして、各ハット部材１Ａ、１Ｂの対向するフランジ部４Ａ、４Ｂ同士が、溶接にて結合されることで、構造部材は閉断面となる。

ここで、本明細書では、図１及び図２に示すように、２つのハット部材１Ａ、１Ｂの天板部２Ａ、２Ｂ同士が上下で対向配置させた状態の姿勢で説明する。２つのハット部材１Ａ、１Ｂを区別する場合には、上側のハット部材１Ａを第１のハット部材１Ａと記載し、下側のハット部材１Ｂを第２のハット部材１Ｂと記載する。本実施形態では、第１のハット部材１Ａ側に構造部材側方からの衝撃が入力しやすい場合とする。

この２つのハット部材１Ａ、１Ｂは、同じ寸法である必要はない。例えば、第１のハット部材１Ａの高さｈ１に比べて第２のハット部材１Ｂの高さｈ２の方が低くても構わない。２つのハット部材１Ａ、１Ｂの高さ比は、例えば高さが大きい方のハット部材と高さが低い方のハット部材の比が、１：１〜１：０．５とする。すなわち、２つのハット部材の高さが異なる場合、高さが低い方のハット部材の高さが、高さが大きい方のハット部材の高さよりも低く、且つ高さが大きい方のハット部材の高さの０．５倍以上の高さとするとよい。

ハット部材１Ａ、１Ｂの高さとは、フランジ部４Ａ、４Ｂから天板部２Ａ、２Ｂまでの高さを指す。また、本実施形態では、各ハット部材１Ａ、１Ｂにおいて、左右の側壁部３Ａと３Ａ、３Ｂと３Ｂの高さが実質、等しいとする。左右の側壁部の高さが等しいとは、左右の側壁部間の高さの差が２ｍｍ以内である場合とする。

なお、天板部２Ａ、２Ｂ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、中空部材１の長手方向に沿った方向への荷重入力に対する強度が向上する。
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５＞
テンション部材５は、天板部２Ａ、２Ｂの幅方向に向けて延在する金属板からなる。テンション部材５は、左右で対向する２つの側壁部３Ａ又は３Ｂの内面同士を連結し、その２つの側壁部３Ａ、３Ｂ間の開きを拘束する部材である。
テンション部材５の板厚は、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、テンション部材５の板厚は、例えば、中空部材１の板厚未満、０．６ｍｍ以上、好ましくは、０．８ｍｍ以下０．６ｍｍ以上である。また、テンション部材５の板厚は、例えば、ハット部材１Ａ、１Ｂの板厚の５０％以上８０％以下に設定することが好ましい。ここで、テンション部材５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を構成するハット部材１Ａ、１Ｂの板厚が異なる場合には、ハット部材１Ａ、１Ｂのうちの板厚が薄い側のハット部材の板厚の値を用いる。

金属板からなるテンション部材５は、天板部２Ａ、２Ｂ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５は、天板部２Ａ、２Ｂの面と平行な仮想平面に対し、天板部２Ａ、２Ｂ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。
なお、テンション部材５は、テンション部材５と各天板部２Ａ、２Ｂ内面との間に空間を形成し、対向する天板部２Ａ、２Ｂ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５で連結する２つの側壁部３Ａ又は３Ｂは、第１のハット部材１Ａが有する左右で対向する２つの側壁部３Ａか、第２のハット部材１Ｂが有する左右で対向する２つの側壁部３Ｂのいずれか一方とする。すなわち、２つの天板部２Ａ、２Ｂ間に介在するテンション部材５は１枚とする。２つの天板部２Ａ、２Ｂ間に介在するテンション部材５を２枚以上としても良いが、その分、構造部材の質量の増大に繋がるため、テンション部材５は１枚が好ましい。

テンション部材５の幅方向両側はそれぞれ、対向する２つの側壁部３Ａ又は３Ｂ内面に対し溶接にて接合（連結）されている。図２では、例えば、テンション部材５の幅方向両端部にフランジ部が形成され、そのフランジ部の面を側壁部３Ｂ内面に突き当てて溶接することでテンション部材５を取り付けた例である。もっとも、テンション部材５と側壁部３Ａ又は３Ｂ内面との接合方法は、特に限定されない。その接合は、例えば、レーザー溶接やスポット溶接、又は接着剤により実行する。

テンション部材５は、衝突時における２つの側壁部３Ａ、３Ｂ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５とその端部に形成されるフランジ部との間の曲げ部の曲率半径は小さい方が好ましい。そのフランジ部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５の板厚は薄い方が好ましい。また、テンション部材５の引張強度は高い方が好ましい。但し、例えば上記の曲げ部の曲率半径を０．３ｍｍ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５の引張強度を例えば５９０ＭＰａ級以下と低く設定する。ここで、テンション部材５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５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５の板厚は薄い方が好ましい。したがって、テンション部材５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。

ここで、テンション部材５は、中空部材１の長手方向全面に亘って連続して設ける必要はない。テンション部材５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、平面視において、テンション部材５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。

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２Ａ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、ＦＥＭシミュレーション解析によって、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。
また、２つのハット部材１Ａ、１Ｂの高さが異なる場合に、テンション部材５は、どちらのハット部材に設けても良いが、例えば、高さが低いハット部材側に設ける。

また、例えば、テンション部材５は、２つのハット部材１Ａ、１Ｂの天板部の対向方向に沿った衝突荷重が負荷される可能性が高いと推定される位置に配置される側のハット部材が分かっている場合には、テンション部材５は、衝突荷重が負荷される可能性が高いと推定される位置に配置される側のハット部材とは反対側に位置するハット部材に設けることが好ましい

＜テンション部材５の高さ位置＞
次に、金属板からなるテンション部材５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のように、２つのハット部材１Ａ、１Ｂのうち、第１のハット部材１Ａ（上側のハット部材１Ａ）の高さをｈ１とし、第２のハット部材１Ｂ（下側のハット部材１Ｂ）の高さをｈ２とする。また、第１のハット部材１Ａの天板部２Ａからテンション部材５までの上下方向の距離を補強位置ｐとする。また、構造部材の高さをＨとし、各ハット部材の幅をｗとする。

２つのハット部材１Ａ、１Ｂの高さが異なる場合、２つのハット部材１Ａ、１Ｂのうち、例えば、高さが高い方のハット部材を第１のハット部材１Ａとする。高さが低い方のハット部材を第１のハット部材１Ａとしても良い。

また、例えば、車両に設けた場合に、２つのハット部材１Ａ、１Ｂの天板部の対向方向に沿った衝突荷重が負荷される可能性が高いと推定される位置に配置される側のハット部材を第１のハット部材１Ａとする。

テンション部材５は、左右の２つの側壁部３Ａ、３Ｂ間が広がろうとする際に、引張力を負担するために設けられる。このため、補強位置ｐは、左右の側壁部３Ａ、３Ｂ間が広がろうとする際に、テンション部材５が引張力を負荷する位置である。すなわち、テンション部材５が平板の場合、補強位置ｐは、例えば、テンション部材５の厚さ方向中央位置での値とする。また、テンション部材５の面が傾いた状態で配置される場合には、補強位置ｐは、例えば、平面視におけるテンション部材５の中央位置やテンション部材５の重心位置での値とする。

このとき、下記（１）式及び（２）式を満足するように、テンション部材５の高さ位置を設定することが好ましい（実施例参照）。
（１）式及び（２）式を満足することで、曲げ圧壊モードの衝突に対し、より効率良く耐衝突性能の向上ができるようになる。
ｒ ＝（ｈ１−ｐ）／ｈ１ ：但し、ｈ１ ＞ ｐの場合
ｒ ＝（ｈ１−ｐ）／ｈ２ ：但し、ｈ１ ＜ ｐの場合
・・・（１）
−０．５ ≦ ｒ ≦ ０．３７５ ・・・（２）
更に好ましくは、下記（３）式を満足することが好ましい。
−０．２５≦ ｒ ≦ ０．１２５ ・・・（３）
なお、ｈ１ ＞ ｐの場合、ｒはゼロより大きい値であり、ｈ１ ＜ ｐの場合、ｒはゼロより小さい値である。

＜動作その他＞
発明者は、ＦＥＭ解析により、図１及び図２に示すような寸法のハット部材１Ａ、１Ｂから閉断面を構成した構造部材（中空部材１で、テンション部材５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３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１０で支持し、天板部２Ａ、２Ｂの長手方向中央部に対し、パンチ１１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。具体的には、パンチ１１を速度１ｍ／ｓで図３中に矢印Ｆで示す方向に供試体である構造部材の幅方向と長手方向に垂直に動かして荷重を負荷した。また、供試体である構造部材の変形ストロークを８０ｍｍとした。そのときの、荷重と変形ストロークとの関係を図４に示す。

以上のような解析による部材変形の挙動は、部材中央の断面である図５に示すように、部材の変形に従い、第１のハット部材１Ａが潰れるように変形すると共に第２のハット部材１Ｂの左右の側壁部３Ｂが外側に開くように変形する。そして、この変形により部材がＶ字型に折れ、図４に示すように部材にかかる荷重が低下することが分かった。ここで、図５中、（ａ）は変形ストロークが２０ｍｍ、（ｂ）は変形ストロークが６０ｍｍのときの状態である。

そのため、このときの最大荷重を耐衝突性能ととらえると、その最大荷重を増加させるためには、上述の左右で対向する２つの側壁部３Ａ、３Ｂの開きを抑えることが、耐衝突性能を向上させるためには有効であると考えた。

そこで、本実施形態では、図１及び図２に示すような、補強部材としてのテンション部材５を左右の側壁部３Ａ又は３Ｂを連結するように設けることで、側方からの衝突による部材変形時に対し、対向する側壁部３Ａ、３Ｂの開きが抑えるという効果を奏する。

特に、後述の実施例で示すように、上記の補強高さ比ｒが（１）式及び（２）式を満足するように、テンション部材５を設けることで、構造部材の必要以上の質量増加を抑えつつ、構造部材の耐衝突性能、特に曲げ圧壊モードに対する、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。

上記の図５のように、衝突による変形は、衝突荷重が入力される側と反対側である第２のハット部材１Ｂにおける左右の側壁部３Ｂが広がる。このため、単純に、衝突が入力されると推定される第１のハット部材１Ａではない、第２のハット部材１Ｂに対してテンション部材５を設けるとしてもよい。第２のハット部材１Ｂにおける、対向する側壁部３Ｂ間をテンション部材５で連結することで、例えば天板部２Ａ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３Ａ、３Ｂ間の距離が大きくなることを効率的に抑えることができて、耐衝突性能を向上させることが可能となる。このとき、左右の側壁が相対的に広がりやすいのは、第２のハット部材１Ｂのフランジ部４Ｂ側であるので、例えば、上側の天板部２Ａからの距離で表される補強位置ｐを（４）式の範囲とする。
ｈ１＜ ｐ ＜ ｈ１＋（ｈ２／２） ・・・（４）
また、第１のハット部材１Ａ側にテンション部材５を設ける場合には、例えば、補強位置ｐを（５）式の範囲とする。
０．６２５・ｈ１ ≦ ｐ ＜ ｈ１ ・・・（５）

以上のように、本実施形態では、上記のようにテンション部材５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５は、幅方向で対向する２つの側壁部３Ａ、３Ｂ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２Ａ、２Ｂへの衝突荷重の入力に対し、対向する２つの側壁部３Ａ、３Ｂ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５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荷重を向上させることが可能となる。

また、金属板からなるテンション部材５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５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５を補強部材として設けても、それによる質量の増加を小さく抑えることができる。

次に、本発明に基づく実施例について説明する。
図１及び図２に示すような構成を考え、実施例のテンション部材５の接合は、連続接合で行った場合である。
ハット部材１Ａ、１Ｂ及びテンション部材５は、表１のように設定した。またハット断面形状について、断面形状を、表２に示したような「１」〜「６」の諸元に設定して解析を行った。

そして、上記説明したＦＥＭ解析による、三点曲げ圧壊試験について、断面形状を「１」とし、補強高さ比ｒを変えて実行した。その結果を表３に示す。

表３には、断面形状が「１」の場合における、構造部材の質量当たりの最大荷重を示す。
ここで、実施例１〜１１は各補強高さ比ｒに対応する補強位置ｐにテンション部材５を配置して補強を行った場合の結果であり、比較例１は、テンション部材５を設けなかった場合の結果である。

図６に、横軸を補強高さ比ｒ、縦軸を構造部材の質量当たりの最大荷重としてまとめた結果を示す。図６では、比較例１の値は水平線で示している。
この図６から分かるように、質量当たりの最大荷重は、補強高さ比ｒが−０．１又はその前後のときに最大となることが分かった。

次に、上記説明したＦＥＭ解析による、三点曲げ圧壊試験を、表３に示した結果のうち、性能向上比が最大となった実施例５におけるテンション部材５の板厚ｔを変えて実行した。その結果を表４に示す。

表４には、断面形状が「１」、補強高さ比ｒが−０．１７１の場合において、テンション部材５の板厚ｔを変えた場合の、構造部材の質量当たりの最大荷重を示す。ここで、比較例１はテンション部材５を設けなかった場合の結果である。

図７に、横軸をテンション部材の板厚ｔ、縦軸を構造部材の質量当たりの最大荷重としてまとめた結果を示す。
この図７から分かるように、質量当たりの最大荷重はテンション部材５の板厚ｔが０．８のときに最大となることが分かった。

次に、上記説明したＦＥＭ解析による、三点曲げ圧壊試験を、断面形状を「２」〜「６」のいずれかに設定し、補強高さ比ｒを変えて実行した。その結果を表５に示す。

表５に、断面形状が「２」〜「６」の場合における、質量当たりの最大荷重を示す。また、表３や表５に、各断面形状でのテンション部材５による性能向上比の値を合わせて示す。この値は、各補強高さ比ｒでの質量当たりの最大荷重を、テンション部材５のない場合の質量当たりの最大荷重で除した値である。

図８に、各断面形状において、横軸を補強高さ比ｒ、縦軸を性能向上比としてまとめた結果を示す。
図８に示すように、テンション部材５による性能向上比が最大となるのは、構造部材の断面形状に関係無く、補強高さ比ｒが−０．１又はその前後のときであることが分かる。また、補強高さ比ｒが−０．５以上０．３７５以下で有意に性能向上していることが分かった。より好ましくは、−０．２５以上０．１２５以下、更には、−０．２５以上０．００以下であることが分かった。

１ 中空部材
１Ａ 第１のハット部材
１Ｂ 第２のハット部材
２Ａ、２Ｂ 天板部
３Ａ、３Ｂ 側壁部
４Ａ、４Ｂ フランジ部
５ テンション部材
ｐ 補強位置
ｒ 補強高さ比

Claims (6)

1. 天板部の両側にそれぞれ側壁部及びフランジ部が連続する断面ハット形状からなる２つのハット部材を、フランジ部同士を接合して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する金属板からなり、対向する２つの側壁部の内面同士を連結して上記２つ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、
   上記２つのハット部材は、他方のハット部材の高さが、一方のハット部材の高さよりも低く、且つ一方のハット部材の高さの０．５倍以上の高さであり、
   上記テンション部材の厚さが、上記中空部材の板厚よりも板厚が薄い、
   ことを特徴とする車両用構造部材。
2. 上記テンション部材は、上記他方のハット部材の対向する２つの側壁部の内面同士を連結する、ことを特徴とする請求項１に記載した車両用構造部材。
3. 天板部の両側にそれぞれ側壁部及びフランジ部が連続する断面ハット形状からなる２つのハット部材を、フランジ部同士を接合して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する金属板からなり、対向する２つの側壁部の内面同士を連結して上記２つ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、
   上記テンション部材の厚さが、上記中空部材の板厚よりも板厚が薄く、
   上記２つのハット部材の天板部同士が上下で対向配置させた状態において、
   上記２つのハット部材のうち、上側のハット部材の高さをｈ１とし、下側のハット部材の高さをｈ２とし、上記上側のハット部材の天板部から上記テンション部材までの上下方向の距離を補強位置ｐとしたとき、
   下記（１）式で定義される補強高さ比ｒが、下記（２）式を満足することを特徴とする車両用構造部材。
   ｒ ＝（ｈ１−ｐ）／ｈ１ ：但し、ｈ１ ＞ ｐの場合
   ｒ ＝（ｈ１−ｐ）／ｈ２ ：但し、ｈ１ ＜ ｐの場合
   ・・・（１）
   −０．５ ≦ ｒ ≦ ０．３７５ ・・・（２）
4. 上記２つのハット部材は、他方のハット部材の高さが、一方のハット部材の高さよりも低く、且つ一方のハット部材の高さの０．５倍以上の高さである、
   ことを特徴とする請求項３に記載の車両用構造部材。
5. 上記テンション部材は、上記他方のハット部材の対向する２つの側壁部の内面同士を連結する、
   ことを特徴とする請求項４に記載した車両用構造部材。
6. 中空部材を構成する上記２つのハット部材のうち、上記２つのハット部材の天板部の対向方向に沿った衝突荷重が負荷される可能性が高いと推定されるハット部材を第１のハット部材と記載し、他のハット部材を第２のハット部材と記載したとき、
   上記テンション部材は、上記第２のハット部材を構成する２つの側壁部を連結していることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載した車両用構造部材。
   

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