JP2003054445A

JP2003054445A - 中空構造部材

Info

Publication number: JP2003054445A
Application number: JP2001241147A
Authority: JP
Inventors: Seiji Furusako; 誠司古迫; Masahiro Obara; 昌弘小原; Yuji Sueki; 裕治末木; Hiroshi Sakurai; 寛桜井; Hironori Sakamoto; 宏規坂元; Takakuni Iwase; 孝邦岩瀬; Minoru Kasukawa; 実粕川; Eizaburo Nakanishi; 栄三郎中西
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-08-08
Filing date: 2001-08-08
Publication date: 2003-02-26
Anticipated expiration: 2021-08-08
Also published as: JP3963305B2

Abstract

(57)【要約】【課題】曲げ荷重特性を変化させてエネルギー吸収を
増加させた中空構造部材を提供すること。【解決手段】コ字状断面部材のフランジを接合して成
り、フランジの少なくとも一方が中空構造部材の外壁側
面から内側方向に設けられた内向きフランジであり、長
手方向に対して垂直な外壁面の長さＤとフランジ接合部
の合計長さＣとが、２Ｄ≦Ｃを満たし、フランジの非接
合部分の最大長さＥと底面からフランジ接合部までの長
さＬとが、Ｅ＜Ｌを満たす中空構造部材である。フラン
ジの接合率Ｗが７０／Ｌ＜Ｗ／Ｅを満たす。長さＬがＤ
／２≦Ｌ≦７Ｄ／８の範囲にある。コ字状断面部材のフ
ランジ同士を溶接又は接着により接合して中空構造部材
を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中空構造部材、そ
の製造方法及び自動車用閉断面構造部材に係り、更に詳
細には、閉断面構造部材の曲げ荷重特性を変化させてエ
ネルギー吸収を増加させ、且つ重量増加及びコストの増
加を伴わない中空構造部材、その製造方法及び自動車用
閉断面構造部材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車の軽量化技術について
は、省エネルギー化及び車両の運動性能向上等の観点か
ら重要な課題となっているとともに、車両の安全性向上
の要求をも満足するような開発が望まれている。そこ
で、最近の自動車においては、車体の軽量化とエネルギ
ー吸収の両立という観点から、アルミニウム部材を鋼板
構造部の補強材として利用することも検討されている。

【０００３】これらの技術に関しては、自動車技術会、
学術講演会前刷集９７３『鋼及び、アルミ構造部材のエ
ネルギー吸収特性の検討』（１９９７）にアルミニウム
押出材を用いた例が示されており、図１６にはエネルギ
ー吸収特性を比較するために用いた３種類の断面構造に
ついて示されている。図１６（Ａ）は長手方向に外側フ
ランジ部を有する鋼板製コ字状断面部材と、その開口側
に鋼板製クロージングプレートを用いてフランジ部を溶
接した構造部材を示したものである。図１６（Ｂ）は、
上記タイプ（Ａ）の構造において、コ字状断面部材の内
側に更に高強度の厚い板厚の鋼板製コ字状断面部材をレ
インフォース部材として設け、フランジ部を一体に溶接
したものである。また、図１６（Ｃ）は、タイプ（Ａ）
の開口側に取付けられるクロージングプレート内側の閉
断面構造内部に、更にアルミニウムからなる押出し部材
をレインフォースとして取付けた構造を有する部材であ
る。図１８（ａ）は、上述した従来のタイプ（Ａ）、
（Ｂ）及び（Ｃ）の構造部材について、図１７に示す静
的３点曲げ試験を行った結果を示したものであり、また
図１８（ｂ）は、同様の部材について、台車を１５ｋｍ
／ｈｒの速度で走行させ押し治具に部材を衝突させたと
きの動的エネルギー吸収特性を求めたものである。

【０００４】これらの結果から、コ字状断面部材とその
開口側にクロージングプレートを溶接したタイプ（Ａ）
の構造部材では、曲げ変形初期にピーク荷重が発生し、
変形の後期に従って緩やかに荷重が下がるような荷重−
変位線図を示すことが認められる。また、タイプ（Ａ）
閉断面構造部材に更に高強度の厚い板厚のコ字状断面部
材を内部に挿入したタイプ（Ｂ）構造部材は、曲げ荷重
が平均的に増加してピークがより顕著に認められるが、
荷重−変位線図の形状特性は同様の傾向を示しているこ
とが認められる。

【０００５】更に、自動車技術会、学術講演前刷集９５
１『薄鋼板閉断面ビームの補強と静的曲げ強度特性』
（１９９５）に示される図１９（ａ）は、従来より自動
車用構造部材として用いられているコ字状断部材同士
を、外側フランジとして接合した薄板閉断面構造部材の
曲げ変形時の特徴を示したものである。このように従来
より用いられている自動車用構造部材にあっては、コ字
状断面部材の一方の底面外側より力が加わると、曲げ変
形時において両コ字状断部材の底面同士は相互に近づく
ように内側に変形し、また同時に両フランジ部は外側に
遠ざかるような変形モードとなる。この変形を防止する
ためには、図１９（ｂ）に示すように、両フランジ部を
繋ぐレインフォース部材を追加する方法が一般的に用い
られており、この効果について比較した結果が図２０で
ある。図２０はレインフォース部材の有無について前述
と同様の曲げ試験を実施して得られた荷重−変位線図で
ある。レインフォース部材がない構造部材の荷重−変位
線図は変形後期においても荷重低下が抑制されるのが認
められる。

【０００６】このように、従来の自動車用構造部材にお
いて、構造部材の曲げ変形特性を変化させるためには、
開断面構造部材の内部にレインフォース部材を追加する
方法が一般的に行われてきた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように従来の自動車用構造部材において曲げ変形特性
を変形させるためにレインフォース部材を追加すると、
座屈変形抑制に有効に作用して荷重吸収エネルギー特性
は向上するものの、構造部材自体の重量が増加するため
車両重量の増加につながってしまうという問題点があっ
た。また、新たなレインフォース部材を追加する場合に
は、新たに材料費や型製作費用が必要となるため、車両
全体としてのコスト増加を伴うという問題があった。そ
こで、自動車用構造部材において新たなレインフォース
部材を追加せずに、また、コストを増加せずに曲げ荷重
特性を変化させてエネルギー吸収を増加させ、上記の問
題点を解決することが課題となっていた。

【０００８】本発明は、このような従来技術の有する課
題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、曲げ荷重特性を変化させてエネルギー吸収を増加さ
せた中空構造部材、その製造方法及び自動車用閉断面構
造部材を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、曲げ変形時に接合
部が折りたたまれるように変形する接合方法を採用する
ことにより、上記課題が解決されることを見出し、本発
明を完成するに至った。

【００１０】即ち、本発明の中空構造部材は、２つのコ
字状断面部材が有するフランジを接合して成る中空構造
部材であって、上記フランジは、該コ字状断面部材のコ
字状の両端部且つ長手方向に底面とほぼ水平に延在し、
少なくとも一方が中空構造部材の外壁側面から内側方向
に設けられた内向きフランジであり、上記コ字状断面部
材の長手方向に対して垂直且つ２つのコ字状断面部材が
なす外壁面の長さＤと、長手方向に連続するフランジ接
合部の合計長さＣとが、２Ｄ≦Ｃを満たし、長手方向且
つ上記内向きフランジにおいて接合されていない部分の
最大長さＥと、長手方向に垂直且つ上記コ字状断面部材
の底面から該フランジ接合部までの長さＬとが、Ｅ＜Ｌ
を満たすことを特徴とする。

【００１１】また、本発明の他の中空構造部材は、２つ
のコ字状断面部材が有するフランジを接合して成る中空
構造部材であって、上記フランジは、該コ字状断面部材
のコ字状の両端部且つ長手方向に底面とほぼ水平に延在
し、該中空構造部材の外壁側面から外側方向に設けられ
た外向きフランジであり、上記コ字状断面部材の少なく
とも一方にレインフォース部材を内設し、このレインフ
ォース部材の端部が、他方のコ字状断面部材の内壁且つ
フランジ近傍に接合され、上記コ字状断面部材の長手方
向に対して垂直且つ２つのコ字状断面部材がなす外壁面
の長さＤと、長手方向に連続するフランジ接合部の合計
長さＣとが、２Ｄ≦Ｃを満たし、長手方向且つ上記外向
きフランジにおいて接合されていない部分の最大長さＥ
と、長手方向に垂直且つ上記コ字状断面部材の底面から
該フランジ接合部までの長さＬとが、Ｅ＜Ｌを満たすこ
とを特徴とする。

【００１２】更に、本発明の好適形態は、上記フランジ
の接合率Ｗ（接合長さ／フランジ長さ×１００％）が、
７０／Ｌ＜Ｗ／Ｅを満たすことを特徴とする。

【００１３】更にまた、本発明の他の好適形態は、上記
長さＬが、Ｄ／２≦Ｌ≦７Ｄ／８の範囲にあることを特
徴とする。

【００１４】また、本発明の中空構造部材の製造方法
は、上記中空構造部材を製造する方法であって、上記コ
字状断面部材のフランジ同士を溶接又は接着により接合
することを特徴とする。

【００１５】更に、本発明の自動車用閉断面構造部材
は、上記中空構造部材を用いて成る自動車用閉断面構造
部材であって、外壁側面に対向するフランジ接合部を有
し、上面側から衝撃を受けることを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の中空構造部材につ
いて、詳細に説明する。なお、本明細書においては、主
に衝撃を受ける側の面を「上面」、他方の面を「底面」
と記載するが、両者に本質的な差異がある訳ではなく、
説明の便宜のためであり、両者を相互に交換して記載し
ても、本発明の範囲に属するのはいうまでもない。

【００１７】上述の如く、本発明の中空構造部材は、２
つのコ字状断面部材が有するフランジを接合して成る。
言い換えれば、２つのコ字状断面部材を底面内壁が互い
に対向するように接合されて成る中空構造部材である。
ここで、上記フランジは、該コ字状断面部材のコ字状の
両端部且つ長手方向に底面とほぼ水平に延在する。ま
た、上記フランジの少なくとも一方は、中空構造部材の
外壁側面から内側方向に設けられた内向きフランジとす
る。このような構成を有する閉断面構造部材とすること
により、外向きフランジのみを有する構造部材に比べ、
曲げ変形中の荷重の低下が小さくなる。また、レインフ
ォース部材を追加することなく変形中のエネルギー吸収
量が大きくなるので、車両等の構造部材としてに用いる
ときは、軽量化により燃費が向上し、省資源により材料
費や型製作費が削減され、車両等の全体としてコスト低
減が図れる。更に、フランジは断続的な接合で足りるた
め生産性が向上する。

【００１８】具体的には、例えば、図２１に示すよう
に、２つのコ字状断面部材から成り、両方のフランジを
内向きにして溶接して成る中空構造部材（ａ）、両方の
フランジを外向きにして溶接して成る中空構造部材
（ｂ）、及びこれらの衝撃３点曲げ試験後の曲がり変形
部分より説明できる。即ち、従来例の一例である（ｂ）
の部材断面は、曲げ変形時にフランジ接合部が両方とも
外側に引かれるように変形するのに対し、本発明の一例
である（ａ）の部材断面は、接合部が折りたたまれるよ
うな変形を生じているのが認められる。

【００１９】また、図１３に示す本発明の中空構造部材
の一例のように、コ字状断面部材の長手方向に対して垂
直方向且つ上記２つのコ字状断面部材がなす外壁側面の
長さＤ（中空構造部材高さ）と、長手方向に連続するフ
ランジ接合部の合計長さＣとは、２Ｄ≦Ｃの関係を満た
す。上記フランジ接合長さＣが２Ｄ未満では、フランジ
設置方向が内向きであるか外向きであるかを問わず、ま
た、１箇所の非接合部の長さにも関係なく、曲げ変形中
の荷重低下が著しく増大し、自動車用などの構造部材と
して用いるに適さない。更に、長手方向且つ上記内向き
フランジにおいて接合されていない部分の最大長さＥ
（非接合部の長さ）と、長手方向に垂直且つ上記コ字状
断面部材の底面から該フランジまでの長さＬ（フランジ
設置高さ）とは、Ｅ＜Ｌの関係を満たす。非接合部分の
長さＥ≧Ｌであると、中空構造部材の上面側からの荷重
入力に対して、下部材に力が十分に伝わらず下部材のエ
ネルギー吸収効果が低くなってしまう。

【００２０】また、上記フランジの接合位置（フランジ
設置高さ）とエネルギー吸収効果との関係を表すグラフ
を図１２（ｂ）に示す。このグラフにおいて、横軸はフ
ランジの接合位置、縦軸はエネルギー吸収を示してお
り、グラフ中の縦軸の値が高いほど曲げ変形中の荷重の
低下が小さいことを示している。なお、衝撃入力により
部材が曲げ変形を受ける場合には、初期に断面が潰れる
段階とそれに続く曲がり変形が生じる。従って、本発明
では、曲げ変形の曲げ中心側を外側（上面側）として、
フランジ接合部を中空構造部材高さＤの中間よりも外側
に配置することにより、中空構造部材にエネルギー吸収
効果を与えることができる。なお、最外面、言い換えれ
ば、Ｌ＝Ｄとなる位置で接合すると上記効果は全く得ら
れない。

【００２１】具体的には、上記フランジ設置高さＬが、
Ｄ／２≦Ｌ≦７Ｄ／８の範囲にあることが好適である。
言い換えれば、中空構造部材の延在方向（長手方向）に
垂直である外壁側面の長さＤの中間から、上面側（外
側）へ３／４（中間〜上面の３／４の距離）までの範囲
であることが良い。この範囲にフランジ接合部を配置す
ることにより、曲げ変形中の荷重の低下が小さくなり易
く、エネルギー吸収量が大きくなり易いので有効であ
る。また、１５％以上の軽量化効果に相当するエネルギ
ー吸収の増加、即ち、かかる位置に内向きフランジ接合
部を有することで、従来の中空構造部材（両側に外向き
フランジを有する構造部材）に部材重量の１５％以上に
相当するレインフォース部材を追加した場合と同様のエ
ネルギー吸収量を得ることができる。

【００２２】また、上記フランジの接合率Ｗ（接合長さ
／フランジ長さ×１００％）は、７０／Ｌ＜Ｗ／Ｅを満
たすことが好適である。これより、接合率Ｗが７０〜１
００％の場合には著しい差異はないが、７０％未満の場
合には自動車用の閉断面構造部材として特に優れた実用
性を発揮するので有効である。なお、上記接合長さを、
図１３（ｂ）に示す中空構造部材の黒塗り部分に例示す
る。

【００２３】次に、本発明の他の中空構造部材につい
て、詳細に説明する。かかる中空構造部材は、外壁側面
から外側方向に設けられた外向きフランジを有し、コ字
状断面部材の少なくとも一方にレインフォース部材を内
設し、このレインフォース部材の端部が他方のコ字状断
面部材の内壁且つフランジ近傍に接合されている以外
は、上述した中空構造部材とほぼ同様の構成を有する。
具体的には、図８や図１０に示すような中空構造部材を
例示することができる。このような構成は、アウター部
材（衝撃を受ける側のコ字状断面部材）の材料強度がレ
インフォース部材に比べて低いため、部材が曲げ変形を
受けたときに外側に変形するモードが抑制され得るので
有効である。

【００２４】次に、上述した本発明の中空構造部材の製
造方法について詳細に説明する。この製造方法では、上
記コ字状断面部材のフランジ同士を溶接又は接着により
接合して、中空構造部材を得る。例えば、図２に示すよ
うに、レーザ溶接により、フランジ同士を接合すること
ができる。上記レインフォース部材を内設する中空構造
部材では、一方のコ字状断面部材に予めレインフォース
部材を接合し、このレインフォース部材を覆うように他
方のコ字状断面部材を配置し接合しても良いし、先に一
方のコ字状断面部材にレインフォース部材を内設し、そ
の後他方のコ字状断面部材と接合しても良い。

【００２５】次に、本発明の自動車用閉断面構造部材に
ついて詳細に説明する。この自動車用閉断面構造部材
は、上述した本発明の中空構造部材を用い、外壁側面に
対向するフランジ接合部を有し、上面側から衝撃を受け
ることを特徴とする。この場合は、曲げ荷重特性を変化
させてエネルギー吸収量を増加させるとともに、軽量化
が実現でき車両全体としてのコスト低減が図れる。な
お、中空構造部材の形状は適宜所望形状に変形して用い
ることができる。また、上記フランジ接合部は、衝撃を
受ける方向などを考慮して対向する接合部の高さが異な
るようにしても良い。

【００２６】

【実施例】以下、本発明を図面を参照して実施例及び比
較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実
施例に限定されるものではない。

【００２７】（実施例１及び比較例１）実施例１とし
て、引張り強度が５９０ＭＰａ、板厚１．８ｍｍの鋼板
を用いて、ベント成形によりインナー部材とアウター部
材の断面深さ比が２：１となるように、部材の両側に内
向きフランジ接合部を有する、図１に示すような、断面
形状（ａ）（１００ｍｍ×９０ｍｍ、コーナーＲ＝５ｍ
ｍ）及び長さ９００ｍｍ（ｂ）の閉断面構造部材（中空
構造部材）を形成した。なお、コ字状部材として用いた
インナー部材及びアウター部材の内角は全て９０°とし
た。また、フランジの接合は、図２に示す内向きフラン
ジの接合方法により、レーザを用いて溶接長を１００％
として連続溶接を行った。

【００２８】一方、比較例１として、実施例１と同様の
鋼板を用い、インナー部材とアウター部材の断面深さ比
が２：１となるように、部材の両側に外向きフランジ接
合部を有する、図１に示すような、断面形状の長さ９０
０ｍｍの閉断面構造部材（ｃ）を形成した。このとき、
外向きフランジには間隔２５ｍｍでスポット溶接を行っ
た。なお、実施例１及び比較例１の部材において、部材
長手方向に直角方向のフランジ接合部を含む外壁側面の
長さＤ及び部材底面からフランジ接合部までの距離Ｌ
は、それぞれＤ＝１００ｍｍ、Ｌ＝６６ｍｍであり、こ
れを図１に合わせて示す。

【００２９】得られた実施例１及び比較例１の構造部材
について、アウター部材が上になるようにして荷重１１
０ｋｇ、速度８．３ｍ／ｓｅｃにて衝撃３点曲げ試験を
実施した。この結果を図３に示す。図３より、比較例１
の閉断面構造部材は、曲げ変形中期以降に変形荷重が低
下してしまうことがわかる。これに対し、実施例１の閉
断面構造部材は、曲げ荷重の低下が緩やかになり、変形
中におけるエネルギー吸収率が大きいことが認められ
る。

【００３０】（実施例２及び比較例２）実施例２とし
て、引張り強度が４４０ＭＰａ、板厚１．８ｍｍの鋼板
を用いて、インナー部材とアウター部材の断面深さ比が
２：１となるように、部材の片側に内向きフランジを設
け、図４に示すような断面形状（１００ｍｍ×９０ｍ
ｍ、コーナーＲ＝５ｍｍ）及び長さ９００ｍｍの閉断面
構造部材を形成した。なお、コ字状部材として用いたイ
ンナー部材及びアウター部材の内角は全て９０°とし
た。また、内向きフランジ及び外向きフランジの接合
は、実施例１と同様の方法で接合した。

【００３１】一方、比較例２として、実施例２と同様の
鋼板を用い、インナー部材とアウター部材の断面深さ比
が２：１となるように、部材の両側に外向きフランジを
設け、各々の面との角度が９０°となるように長さ９０
０ｍｍの閉断面構造部材を形成した。なお、フランジは
比較例１と同様の方法で接合した。

【００３２】得られた実施例２及び比較例２の構造部材
について、アウター部材が上になるようにして荷重３０
０ｋｇ、速度８．０ｍ／ｓｅｃにて衝撃３点曲げ試験を
実施した。この荷重とストロークの関係を図５に示す。
図５より、実施例２の閉断面構造部材は、発生した変形
荷重は変形初期のピークは発生しないものの、次第に荷
重が増加し、その後の荷重の低下が緩やかになり、比較
例２の閉断面構造部材に比較して吸収エネルギー大きく
なっているのが認められる。

【００３３】（実施例３〜５、比較例３〜５）実施例３
〜５として、引張り強度が４４０ＭＰａ、板厚１．６ｍ
ｍの鋼板を用い、インナー部材とアウター部材の断面深
さ比が２：１となるように、また、アウター部材の両コ
字状部材の内角θがそれぞれ９０°、９８°及び１０５
°となるように、部材の両側に内向きフランジを設け、
更に、インナー部材の両コ字状部材の内角が９０°とな
るように、図６（ａ）に示すような、断面形状（１００
ｍｍ×９０ｍｍ、コーナーＲ＝５ｍｍ）及び長さ９００
ｍｍの閉断面構造部材をそれぞれ形成した。なお、内向
きフランジの接合は、レーザを用いて溶接長を１００％
として連続溶接を行った。

【００３４】一方、比較例３〜５として、実施例３〜５
と同様の鋼板を用い、インナー部材とアウター部材の断
面深さ比が２：１となるように、また、アウター部材の
両コ字状内角がそれぞれ９０°、９８°及び１０５°と
なるように、部材の両側に外向きフランジを設け、更
に、インナー部材の両コ字状部材の内角が９０°となる
ように、図６（ｂ）に示すような、断面形状の長さ９０
０ｍｍの閉断面構造部材をそれぞれ形成した。なお、外
向きフランジは、実施例１と同様の方法で接合した。

【００３５】得られた実施例３〜５及び比較例３〜５の
閉断面構造部材について、アウター部材が上になるよう
にして荷重３００ｋｇ、速度８．０ｍ／ｓｅｃにて衝撃
３点曲げ試験を実施した。この荷重とストロークの関係
を図７に示す。図７より、アウター部材の両コ字状内角
度によって発生する反力の値は異なるものの、内向きフ
ランジを有する実施例３〜５の閉断面構造部材の変形荷
重は、荷重のピークが発生しないものの、次第に荷重が
増加し荷重の低下が緩やかになり、外向きフランジを有
する比較例３〜５の閉断面構造部材に比べて吸収エネル
ギーが大きくなっているのが認められる。

【００３６】（実施例６）引張り強度が５９０ＭＰａ、
板厚１．６ｍｍの鋼板を用いて、両コ字状部材の内角θ
が９８°となるように、部材の両側に外向きフランジを
有するコ字状インナー部材を形成した。また、このイン
ナー部材と同強度及び同板厚の鋼板を用いて、両コ字状
内角が９８°となるように、両コ字状端部がインナー部
材の両フランジ内側の長手方向の内壁面に接触する形状
のレインフォース部材を形成した。次いで、コ字状レイ
ンフォース部材の端部をインナー部材のフランジ内側に
差込み、両接合部分をレーザ溶接により連続溶接を行っ
た。続いて、引張り強度が２７０ＭＰａ、板厚０．７ｍ
ｍの鋼板を用いて、両コの字状内角が９８°となるよう
に、部材の両側に外向きフランジを有するアウター部材
を成形した。レインフォース部材の上からインナー部材
の外向きフランジ同士を合わせて、間隔２５ｍｍにてス
ポット溶接で接合し、図８（ａ）に示す断面形状及び
（ｂ）に示す部材形状の閉断面構造部材を形成した。

【００３７】得られた閉断面構造部材について、アウタ
ー部材が上になるようにして荷重３００ｋｇ、速度８．
０ｍ／ｓｅｃにて衝撃３点曲げ試験を実施した。この結
果を図９の曲げ平均荷−変位線図に示す。図９より、ア
ウター部材の材料強度がレインフォース部材に比べて低
いため、部材が曲げ変形を受けたときに外側に変形する
モードを抑制する効果が認められる。

【００３８】（実施例７）レインフォース部材の片側を
外向きフランジとした以外は、実施例６と同様の操作を
繰り返して、閉断面構造部材を形成した。この断面形状
を図１０に示す。

【００３９】得られた閉断面構造部材について、アウタ
ー部材が上になるようにして荷重３００ｋｇ、速度８．
０ｍ／ｓｅｃにて衝撃３点曲げ試験を実施した。この結
果を図１１の曲げ平均荷−変位線図に示す。図１１よ
り、アウター部材の材料強度がレインフォース部材に比
べて低いため、実施例６よりも効果は少ないがレインフ
ォース部材のフランジを内側に向けた接合部は、部材が
曲げ変形を受けたときに外側に変形するモードを抑制す
る効果が認められる。

【００４０】（実施例８〜１１及び比較例６〜８）実施
例８〜１１及び比較例６、７として、内向きフランジの
接合位置、即ち、底面から内向きフランジ接合部までの
距離Ｌを変えたこと以外は、実施例１と同様の操作を繰
り返して、閉断面構造部材を形成した。なお、アウター
部材とインナー部材のフランジ接合位置は、接合部外壁
面長さの中心部の位置、即ちＬ＝Ｄ／２の位置（：実
施例８）、中心部から内側に１／６の位置、即ちＬ＝５
Ｄ／１２の位置（：比較例６）、中心部から外側にそ
れぞれ１／４の位置、即ちＬ＝５Ｄ／８の位置（：実
施例９）、２／４の位置、即ちＬ＝３Ｄ／４の位置
（：実施例１０）、及び３／４の位置、即ちＬ＝７Ｄ
／８の位置（：実施例１１）とした。また、実施例１
と同様の鋼板を用いて、Ｌ＝Ｄ、即ちインナー部材のみ
を用いてコ字状断面部材の開口部端部に内向きフランジ
接合部を有する部材を形成し、その開口部にクロージン
グプレートを用いてフランジを溶接し、比較例７（）
の閉断面構造部材を形成した。更に、アウター部材とイ
ンナー部材のフランジを両方とも外側にして接合した以
外は、実施例６と同様の操作を繰り返して、比較例８
（）の閉断面構造部材を形成した。

【００４１】実施例８〜１１及び比較例６〜８で得られ
た構造部材について、図１２（ａ）に示すように、アウ
ター部材（外側）を上にして、衝撃３点曲げ試験を実施
した。エネルギー吸収量とフランジの結合位置との関係
を図１２（ｂ）に示す。図１２（ｂ）において、縦軸は
荷重−ストローク線図の面積、即ちエネルギー吸収量を
示したもので、エネルギー吸収量が高いほど、曲げ変形
中の荷重の低下が小さくエネルギー吸収量のが大きいこ
とを示している。フランジ接合部の位置とエネルギー吸
収量の関係では、Ｌ＝３Ｄ／４の位置、即ち部材の外壁
側面の中心から外側に１／２の位置において最大のエネ
ルギー吸収が認められる。実施例８〜１１の部材は、フ
ランジ接合部の位置が部材外壁側面の長さＤの中心から
外側に３／４までの位置（Ｄ／２≦Ｌ≦７Ｄ／８）にお
いて、エネルギー吸収量は、外向きフランジを有する従
来部材（比較例８）に比較して大きいことがわかる。実
施例８（Ｌ＝Ｄ／２）及び実施例１１（Ｌ＝７Ｄ／８）
のエネルギー吸収量は、部材重量の約１５％に相当する
軽量化の効果が得られることがわかった。即ち、実施例
８及び実施例１１の部材は、従来の両外向きフランジを
有する部材である比較例８（部材重量は実施例８、１１
と同等）に、部材重量の約１５％に相当する重量のレイ
ンフォース部材を追加した部材と同等のエネルギー吸収
量が得られる。また、実施例１０（Ｌ＝３Ｄ／４）のエ
ネルギー吸収量は、部材重量の約３０％に相当する軽量
化の効果が得られることがわかった。即ち、従来の両外
向きフランジを有する部材である比較例８に、部材重量
の約３０％に相当する重量のレインフォース部材を追加
した部材と同等のエネルギー吸収量が得られる。

【００４２】（実施例１２〜１５及び比較例９〜１１）
板厚が１．６ｍｍの鋼板を用いた以外は、実施例１と同
様の操作を繰り返して、図１３に示すような閉断面構造
部材を形成した。また、内向きフランジをそれぞれ、接
合率５５％、最大非溶接部長さ２０ｍｍ（実施例１
３）、接合率３４％、最大非溶接部長さ３０ｍｍ（実施
例１４）、接合率６９％、最大非溶接部長さ５０ｍｍ
（実施例１５）とした以外は、実施例１２と同様な操作
を繰り返して、実施例１３〜１５の閉断面構造部材を形
成した。

【００４３】一方、内向きフランジをそれぞれ、接合率
４７％、最大非溶接部長さ１２５ｍｍ（比較例９）、接
合率３２％、最大非溶接部長さ３５ｍｍ（比較例１
０）、接合率６９％、最大非溶接部長さ７０ｍｍ（比較
例１１）とした以外は、実施例１２と同様の操作を繰り
返して、比較例９〜１１の閉断面構造部材を形成した。

【００４４】実施例１２〜１５及び比較例９〜１１につ
いて、衝撃曲げ試験結果の曲げ−平均荷重線図を図１４
に示す。図１４では、実施例１２〜１５をＡ群とし、比
較例９〜１１をＢ群とした。また、内向きフランジ接合
部と接合間隔の有効な範囲の関係を図１５に示す。図１
４及び図１５より、実施例１２〜１５（図１４のＡ群）
は、ほぼ同等の衝撃曲げ試験結果が得られ、先述の非溶
接長さＥと中空構造部材の底面からフランジまでの長さ
ＬとにおいてＥ＜Ｌであり、且つフランジの接合率（接
合長さ／フランジ長さ×１００％）をＷとしたとき、７
０／Ｌ＜Ｗ／Ｅの関係を満足していれば、接合率１００
％と同等の性能が得られることが認められる。これに対
して、比較例９〜１１（図１４のＢ群）は、図１５に示
す領域外であり、実施例に比較して曲げ変形中の荷重の
低下が大きくエネルギー吸収量が小さいことが認められ
る。従って、内向きフランジ接合の場合は図１５に示す
範囲が、曲げ変形中の荷重の低下が小さくエネルギー吸
収量が大きく効果のある範囲であることがわかる。

【００４５】以上、本発明を好適実施例及び比較例によ
り詳細に説明したが、本発明はこれら実施例に限定され
るものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の
変形が可能である。例えば、上記アウター部材及びイン
ナー部材は、双方を同一材料で形成することに限定され
ず、エネルギー吸収能を考慮して異種の材料で各部材を
形成することもできる。また、外壁側面に対向して存在
するフランジ接合部は、必ずしも接合部と接合部とが対
向する位置にある必要はない。更に、中空構造部材の上
面や底面に所望形状のカバーを取付けたり、上面自体を
変形させて更にエネルギー吸収量を高めることもでき
る。

【００４６】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、曲げ変形時に接合部が折りたたまれるように変形す
る接合方法を採用することとしたため、曲げ荷重特性を
変化させてエネルギー吸収を増加させた中空構造部材、
その製造方法及び自動車用閉断面構造部材を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１及び比較例１で得た中空構造部材の断
面形状を示す図である。

【図２】内向きフランジの接合方法を示す概略図であ
る。

【図３】実施例１及び比較例１で得た中空構造部材の衝
撃３点曲げ試験結果を示すグラフである。

【図４】実施例２及で得た中空構造部材の断面形状を示
す図である。

【図５】実施例２及び比較例２で得た中空構造部材の衝
撃３点曲げ試験結果を示すグラフである。

【図６】実施例３〜５及び比較例３〜５で得た中空構造
部材の断面形状を示す図である。

【図７】実施例３〜５及び比較例３〜５で得た中空構造
部材の衝撃３点曲げ試験結果を示すグラフである。

【図８】実施例６で得た中空構造部材の断面形状及び部
材形状を示す図である。

【図９】実施例６で得た中空構造部材の衝撃３点曲げ試
験結果を示すグラフである。

【図１０】実施例７で得た中空構造部材の断面形状を示
す図である。

【図１１】実施例７で得た中空構造部材の衝撃３点曲げ
試験結果を示すグラフである。

【図１２】フランジ接合部位置の違いによる衝撃３点曲
げ試験結果を示すグラフである。

【図１３】実施例１２で得た中空構造部材の断面形状及
び部材形状を示す図である。

【図１４】実施例１２〜１５及び比較例９〜１１で得た
中空構造部材の衝撃３点曲げ試験結果を示すグラフであ
る。

【図１５】フランジ接合部と接合間隔との有効範囲を示
すグラフである。

【図１６】従来より用いられている中空構造部材の断面
形状を示す図である。

【図１７】静的３点曲げ試験を示す図である。

【図１８】従来の中空構造部材の３点曲げ試験結果を示
す図である。

【図１９】従来の外向きフランジを有する中空構造部材
の曲げ変形時の特徴及びレインフォース部材の追加例を
示す図である。

【図２０】従来の外向きフランジを有する中空構造部材
にレインフォース部材を追加した効果を示す図である。

【図２１】曲がり変形時の断面変形モードを示す概略図
である。

【符号の説明】

１アウター部材２インナー部材３レーザ溶接ノズル４レーザ溶接ビート５内向きフランジ６レインフォース部材７スポット溶接

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小原昌弘大分県大分市大字西ノ洲１番地新日本製鐵株式会社大分製鐵所内 (72)発明者末木裕治東京都千代田区大手町２−６−３新日本製鐵株式会社内 (72)発明者桜井寛神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者坂元宏規神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者岩瀬孝邦神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者粕川実神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者中西栄三郎神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3D003 AA01 AA05 AA12 BB01 CA32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２つのコ字状断面部材が有するフランジ
を接合して成る中空構造部材であって、上記フランジは、該コ字状断面部材のコ字状の両端部且
つ長手方向に底面とほぼ水平に延在し、少なくとも一方
が中空構造部材の外壁側面から内側方向に設けられた内
向きフランジであり、上記コ字状断面部材の長手方向に対して垂直且つ２つの
コ字状断面部材がなす外壁面の長さＤと、長手方向に連
続するフランジ接合部の合計長さＣとが、２Ｄ≦Ｃを満
たし、長手方向且つ上記内向きフランジにおいて接合されてい
ない部分の最大長さＥと、長手方向に垂直且つ上記コ字
状断面部材の底面から該フランジ接合部までの長さＬと
が、Ｅ＜Ｌを満たすことを特徴とする中空構造部材。
【請求項２】２つのコ字状断面部材が有するフランジ
を接合して成る中空構造部材であって、上記フランジは、該コ字状断面部材のコ字状の両端部且
つ長手方向に底面とほぼ水平に延在し、該中空構造部材
の外壁側面から外側方向に設けられた外向きフランジで
あり、上記コ字状断面部材の少なくとも一方にレインフォース
部材を内設し、このレインフォース部材の端部が、他方
のコ字状断面部材の内壁且つフランジ近傍に接合され、上記コ字状断面部材の長手方向に対して垂直且つ２つの
コ字状断面部材がなす外壁面の長さＤと、長手方向に連
続するフランジ接合部の合計長さＣとが、２Ｄ≦Ｃを満
たし、長手方向且つ上記外向きフランジにおいて接合されてい
ない部分の最大長さＥと、長手方向に垂直且つ上記コ字
状断面部材の底面から該フランジ接合部までの長さＬと
が、Ｅ＜Ｌを満たすことを特徴とする中空構造部材。
【請求項３】上記フランジの接合率Ｗ（接合長さ／フ
ランジ長さ×１００％）が、７０／Ｌ＜Ｗ／Ｅを満たす
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の中空構造部
材。
【請求項４】上記長さＬが、Ｄ／２≦Ｌ≦７Ｄ／８の
範囲にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１
つの項に記載の中空構造部材。
【請求項５】上記合計長さＣが、３Ｄ≦Ｃを満たすこ
とを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載
の中空構造部材。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか１つの項に記載
の中空構造部材を製造する方法であって、上記コ字状断面部材のフランジ同士を溶接又は接着によ
り接合することを特徴とする中空構造部材の製造方法。
【請求項７】請求項１〜５のいずれか１つの項に記載
の中空構造部材を用いて成る自動車用閉断面構造部材で
あって、外壁側面に対向するフランジ接合部を有し、上面側から
衝撃を受けることを特徴とする自動車用閉断面構造部
材。