JP2019084847A - 車両ボデー構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両外側から衝突された時に、ＨＡＺ最軟化部で発生した亀裂が縦壁部に進展することを抑止し、骨格部材の強度低下を防止できる車両ボデー構造を提供する。【解決手段】引張強度が１１８０ＭＰａ以上の鋼板で形成されて両側縁に第１フランジ部を有するハット断面形状の第１構成部材と、他の鋼板で形成されて第１構成部材に重ねられて、両側縁に形成された第２フランジ部が各々第１フランジ部に溶接されて内側に閉空間を形成する第２構成部材と、を備え、第１構成部材は、溶接により第１フランジ部の長手方向に沿って形成された１つ以上の溶融金属のそれぞれの周囲に形成されたＨＡＺ軟化部と、閉空間を形成するために互いに離間する方向に折り曲げ形成された一対の縦壁部と、一対の縦壁部の第１フランジ部側の端縁と、ＨＡＺ軟化部との間に形成されて、ＨＡＺ軟化部から縦壁部側への亀裂の進展を食い止める脆弱部と、を有するように構成する。【選択図】図２

Description

本発明は、センタピラー等の車両ボデー構造に関するものである。

車両ボデー構造であるフロントピラー（Ａピラー）、センタピラー（Ｂピラー）、サイドシル等は、閉断面構造に形成されている。この閉断面構造は、閉空間を挟んで面合わせに重ねられる２枚の鋼板部材の両側縁のフランジ部が溶接接合されて形成される。例えば、下記特許文献１に記載される車両用センタピラーは、引張強度が１１８０ＭＰａ以上の高張力鋼板で形成されたピラーアウタと、他の鋼板（例えば、引張強度が５９０ＭＰａ等である。）で形成されたピラーインナとが重ねあわされて、２枚の鋼板部材の両側縁のフランジ部がスポット溶接により溶接接合されて、閉断面構造に形成されている。

特開２０１５−３５５２号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載される車両用センタピラーでは、スポット溶接により溶接接合されたフランジ接合部において、溶接部位の熱影響部（以下、「ＨＡＺ」という。）で局部的な軟化（以下、「ＨＡＺ軟化」という。）が生じることがある。例えば、上記特許文献１には、図１８に示すように、引張強度が１５００ＭＰａのホットスタンプ材の場合には、母材はビッカース硬さＨｖ４５０程度であるが、スポット溶接により形成されたナゲット（溶融金属）の周縁部にＨＡＺ軟化部が生じる旨が記載されている。また、ＨＡＺ最軟化部は、ビッカース硬さＨｖ３００程度となり、ビッカース硬さが母材よりもＨｖ１５０程度低下する旨が記載されている。

フランジ接合部のナゲットの周囲に、このようなＨＡＺ軟化が生じると、車両用センタピラーの下部等に車両外側から衝突された際に、ＨＡＺ最軟化部にひずみが集中し、破断起点となって亀裂が発生して縦壁部に進展し、車両用センタピラーが破断し、乗員の生存空間が脅かされる可能性が高くなる。

そこで、本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、車両外側から衝突された時に、ＨＡＺ最軟化部で発生した亀裂が縦壁部に進展することを抑止し、骨格部材の強度低下を防止できる車両ボデー構造を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、第１発明は、引張強度が１１８０ＭＰａ以上の鋼板で形成されて両側縁に第１フランジ部を有するハット断面形状の第１構成部材と、他の鋼板で形成されて前記第１構成部材に重ねられて、両側縁に形成された第２フランジ部がそれぞれ前記第１フランジ部に溶接されて内側に閉空間を形成する第２構成部材と、を備えた車両ボデー構造であって、前記第１構成部材は、前記溶接により前記第１フランジ部の長手方向に沿って形成された１つ以上の溶融金属のそれぞれの周囲に形成されたＨＡＺ軟化部と、前記閉空間を形成するために互いに離間する方向に折り曲げ形成された一対の縦壁部と、一対の前記縦壁部の前記第１フランジ部側の端縁と、前記ＨＡＺ軟化部との間に形成されて、ＨＡＺ軟化部から前記縦壁部側への亀裂の進展を食い止める脆弱部と、を有する、車両ボデー構造である。

第２発明は、上記第１発明において、前記脆弱部は、一対の前記縦壁部の前記第１フランジ部側の端縁と、前記ＨＡＺ軟化部との間に形成された逃げ孔部を含む、車両ボデー構造である。

第３発明は、上記第２発明において、前記逃げ孔部は、前記第１フランジ部の長手方向に離間して配置されて、少なくとも前記ＨＡＺ軟化部の前記溶融金属を挟んだ前記長手方向両側部分のそれぞれに対向するように前記長手方向に沿って形成された２つの貫通孔で構成された、車両ボデー構造である。

第４発明は、上記第２発明において、前記逃げ孔部は、前記第１フランジ部の長手方向に沿って形成され、少なくとも前記ＨＡＺ軟化部の前記長手方向両端部間に対向するように形成された１つの長孔で構成された、車両ボデー構造である。

第５発明は、上記第１発明において、前記脆弱部は、一対の前記縦壁部の前記第１フランジ部側の端縁と、前記ＨＡＺ軟化部との間に形成されたレーザ溶接部を含む、車両ボデー構造である。

第６発明は、上記第５発明において、前記レーザ溶接部は、前記第１フランジ部の長手方向に沿って形成され、少なくとも前記ＨＡＺ軟化部の前記長手方向両端部間に対向するように形成された、車両ボデー構造である。

本発明は、上記各発明の構成をとることによって、車両外側から衝突された時に、ＨＡＺ最軟化部で発生した亀裂が縦壁部に進展することを抑止し、骨格部材の強度低下を防止できる。

第１実施形態に係る車両用センタピラーの一例を示す斜視図である。 図１に示す車両用センタピラーの主要部を示す斜視図である。 図２のIII−III線矢視断面拡大図である。 図２のＨＡＺ軟化部と２個の逃げ孔との位置関係を説明する部分拡大図である。 解析用フレームモデルの説明図であって、第１実施形態に相当する第１フレームモデルの斜視図である。 解析用フレームモデルの説明図であって、比較例としての第２フレームモデルの斜視図である。 各フレームモデルの荷重−変位特性を示すグラフである。 第１実施形態に相当する第１フレームモデルであって、ＨＡＺ最軟化部に発生した亀裂が貫通孔に達するように設定した状態を示す斜視図である。 図８のＩＸ部分の拡大平面図である。 第１実施形態に相当する第１フレームモデルの変形図であって、ＨＡＺ最軟化部に発生した亀裂が貫通孔に達した後、座屈した状態を示す斜視図である。 図１０のＸＩ部分の拡大平面図である。 比較例としての第２フレームモデルであって、ＨＡＺ最軟化部に発生した亀裂が第１縦壁部に達するように設定した状態を示す主要部拡大斜視図である。 比較例としての第２フレームモデルの変形図であって、ＨＡＺ最軟化部に発生した亀裂が第１縦壁部に達した後、座屈した状態を示す主要部拡大斜視図である。 第２実施形態に係る車両用センタピラーのＨＡＺ軟化部と１個の長孔との位置関係を説明する部分拡大図である。 第２実施形態に相当する第３フレームモデルの変形図であって、ＨＡＺ最軟化部に亀裂が発生した後、座屈した状態の部分拡大平面図である。 第３実施形態に係る車両用センタピラーのＨＡＺ軟化部とレーザ溶接部との位置関係を説明する部分拡大図である。 第３実施形態に相当する第４フレームモデルの変形図であって、ＨＡＺ最軟化部に発生した亀裂がレーザ溶接部に達した後、レーザ溶接部に沿って進展した状態の部分拡大平面図である。 高張力鋼板からなる部材（引張強度が１５００ＭＰａのホットスタンプ鋼板部材）のスポット溶接部の硬さ分布の一例を示すグラフである。

以下、本発明に係る車両ボデー構造を車両用センタピラーについて具体化した第１実施形態乃至第３実施形態に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。先ず、第１実施形態に係る車両用センタピラー１について図１乃至図１３に基づいて説明する。尚、各図に適宜に示される矢印ＦＲは、車両前方側を示し、又矢印ＵＰは車両上方側を示している。更に、矢印ＩＮは、車幅方向内側を示している。以下の説明において、方向に関する記述は、この方向を基準として行うものとする。

［第１実施形態］
図１〜図３は、本発明の第１実施形態に係る車両用センタピラー１の概略構成を示す。図１〜図３に示すように、車両用センタピラー１は、車両用センタピラー１の車幅方向外側部を構成する長尺状のアウタパネル１１と、車両用センタピラー１の車幅方向内側部を構成する長尺状のインナパネル１２とを有している。

アウタパネル１１は、車幅方向内側に開口するハット断面形状に形成されており、開口側の車両前後方向の両側縁部から第１フランジ部１１Ｃが車両前後方向外側に延出されている。また、インナパネル１２は、車幅方向外側に開口するハット断面形状に形成されており、車両前後方向の両側縁部から第２フランジ部１２Ｃが車両前後方向外側に延出されている。

そして、インナパネル１２の各第２フランジ部１２Ｃは、アウタパネル１１の各第１フランジ部１１Ｃに車幅方向に重ね合わされて、スポット溶接によって溶接接合されて閉断面を形成している。図１及び図２において、黒丸印により溶接個所を示している。尚、スポット溶接に限らず、レーザ溶接等、他の溶接によって溶接接合されてもよい。

従って、長尺状の車両用センタピラー１は、車両上下方向へ延びる閉断面構造に形成され、内側に一つの閉空間１３を形成している。また、車両用センタピラー１は、アウタパネル１１の上端に形成された略Ｔ字状の取付部１５を介してルーフサイドレール１８に接合されており、アウタパネル１１の下端に形成された略Ｔ字状の取付部１６を介してサイドシル１９に接合され、車両上下方向に沿って配置されている。

アウタパネル１１は、引張強度が１１８０ＭＰａ以上（例えば、１４７０ＭＰａである。）の高張力鋼板で常温プレス若しくはホットスタンプにより成形された鋼板部材である。アウタパネル１１は、車両前後方向両側の第１フランジ部１１Ｃからそれぞれ車幅方向外側へ立ち上がる一対の第１縦壁部１１Ｂと、各第１縦壁部１１Ｂの車幅方向外側端をつなぐ第１底壁部１１Ａとを有している。

インナパネル１２は、アウタパネル１１の引張強度よりも小さい引張強度（例えば、５９０ＭＰａである。）の高張力鋼板で常温プレスにより成形された鋼板部材である。インナパネル１２は、車両前後方向両側の第２フランジ部１２Ｃからそれぞれ車幅方向内側へ立ち上がる一対の第２縦壁部１２Ｂと、各第２縦壁部１２Ｂの車幅方向内側端をつなぐ第２底壁部１２Ａとを有している。

アウタパネル１１は、各第１フランジ部１１Ｃの長手方向に沿った複数個所に、スポット溶接により形成されたナゲット（溶融金属）２１（図１、図２中、黒丸印で示す。）を有している。また、アウタパネル１１は、一対の第１縦壁部１１Ｂの第１フランジ部１１Ｃ側の端縁１１Ｄと、各ナゲット２１の周囲に形成されたＨＡＺ軟化部２１Ａとの間に、それぞれ２個の貫通孔２２Ａ、２２Ｂが形成されている。

一方、図３に示すように、インナパネル１２は、各第２フランジ部１２Ｃの長手方向に沿った各貫通孔２２Ａ、２２Ｂに対向する位置に、貫通孔は形成されていない。つまり、アウタパネル１１の一対の第１フランジ部１１Ｃに形成された各貫通孔２２Ａ、２２Ｂの車幅方向内側端は、インナパネル１２の各第２フランジ部１２Ｃの車幅方向外側の面で閉塞されている。

次に、アウタパネル１１の一対の第１フランジ部１１Ｃに形成された各貫通孔２２Ａ、２２Ｂと、各ナゲット２１の周囲に形成されたＨＡＺ軟化部２１Ａとの位置関係について、図４に基づいて説明する。図４に示すように、各貫通孔２２Ａ、２２Ｂは、第１フランジ部１１Ｃの長手方向に沿った平面視略縦長矩形状で、長手方向両端部が平面視略半円状に形成されている。

また、各貫通孔２２Ａ、２２Ｂは、第１フランジ部１１Ｃの長手方向に沿って、つまり、第１縦壁部１１Ｂの長手方向に沿って、ナゲット２１の直径よりも少し短い距離（縦えば、約３ｍｍ）だけ離間して配置されている。そして、各貫通孔２２Ａ、２２Ｂの第１フランジ部１１Ｃの長手方向に沿った長さは、ナゲット（溶融金属）２１の外周からＨＡＺ軟化部２１Ａの外周までの第１フランジ部１１Ｃの長手方向に沿った距離よりも少し長い長さに形成されている。

これにより、各貫通孔２２Ａ、２２Ｂは、ＨＡＺ軟化部２１Ａのナゲット（溶融金属）２１を挟んで、第１フランジ部１１Ｃの長手方向の両側のＨＡＺ軟化部分２３Ａ、２３Ｂのそれぞれに対向するように形成されている。従って、各貫通孔２２Ａ、２２Ｂは、車両前後方向において、少なくともＨＡＺ最軟化部２５に対向するように形成されている（図１８参照）。

次に、第１実施形態に係る車両用センタピラー１の作用効果について説明する。先ず、図５及び図６に示すように、所定長さを有する第１フレームモデル３１と、第２フレームモデル３３を準備し、ＣＡＥ（Computer Aided Engineering）解析により各フレームモデル３１、３３の荷重−変位特性を解析した。尚、第１実施形態に係る車両用センタピラー１と同一符号は、第１実施形態に係る車両用センタピラー１と同一あるいは相当部分を示すものである。

第１フレームモデル３１は、車両用センタピラー１と同様の構成であり、アウタパネル１１の各第１フランジ部１１Ｃの長手方向に沿った複数個所に、スポット溶接により形成されたナゲット（溶融金属）２１（図５中、黒丸印で示す。）を有している。また、第１フレームモデル３１のアウタパネル１１は、一対の第１縦壁部１１Ｂの第１フランジ部１１Ｃ側の端縁１１Ｄと、各ナゲット２１の周囲に形成されたＨＡＺ軟化部２１Ａとの間に、それぞれ２個の貫通孔２２Ａ、２２Ｂが形成されたモデルである。

また、第１フレームモデル３１のアウタパネル１１は、引張強度１４７０ＭＰａで、板厚２．０ｍｍの高張力鋼板を常温プレス若しくはホットスタンプにより成形した鋼板部材のモデルである。また、第１フレームモデル３１のインナパネル１２は、引張強度５９０ＭＰａで、板厚１．０ｍｍの高張力鋼板を常温プレスにより成形した鋼板部材のモデルである。また、各貫通孔２２Ａ、２２Ｂは、それぞれ第１フランジ部１１Ｃの長手方向の長さが３ｍｍで、幅が２ｍｍの略横長矩形状に形成され、第１フランジ部１１Ｃの長手方向に３．５ｍｍの距離で互いに離間して配置されたモデルある。ナゲット２１及びＨＡＺ軟化部２１Ａは、図１８に示されるサイズを使用した。

そして、図８及び図９に示すように、第１フレームモデル３１では、荷重点に最も近いナゲット２１の周縁部に形成されたＨＡＺ軟化部２１ＡのＨＡＺ最軟化部２５に亀裂３５を設定した。この亀裂３５の一方の端部３５Ａは、第１フランジ部１１Ｃの幅方向外側の端縁に達している。また、亀裂３５の他方の端部３５Ｂは、ＨＡＺ軟化部２１Ａと第１縦壁部１１Ｂの第１フランジ部１１Ｃ側の端縁１１Ｄとの間に位置する略横長矩形状の貫通孔２２Ｂの車両上下方向中央部に達している。

一方、比較例としての第２フレームモデル３３は、第１フレームモデル３１の構成から各貫通孔２２Ａ、２２Ｂを省略したモデルである。そして、図１２に示すように、第２フレームモデル３３では、荷重点に最も近いナゲット２１の周縁部に形成されたＨＡＺ軟化部２１ＡのＨＡＺ最軟化部２５に亀裂３７を設定した。この亀裂３７の一方の端部３７Ａは、第１フランジ部１１Ｃの幅方向外側の端縁に達している。また、亀裂３７の他方の端部３７Ｂは、荷重点に近い第１縦壁部１１Ｂの車幅方向中央部に達している。

続いて、これらの第１フレームモデル３１と第２フレームモデル３３の両端を支持した状態で、各フレームモデル３１、３３の軸心を曲げるために矢印で示す荷重Ｗを付与し、荷重点の変位と荷重とを解析した。

図７に、ＣＡＥによる解析結果を示す。第１フレームモデル３１の荷重と変位の関係をＣＡＥ解析によりグラフで表したところ、グラフＧ１が得られた。また、比較例としての第２フレームモデル３３の荷重と変位の関係をＣＡＥ解析によりグラフで表したところ、グラフＧ２が得られた。図７に示すように、座屈を生じる許容限界荷重は、第１フレームモデル３１の許容限界荷重Ｗ１の方が、第２フレームモデル３３の許容限界荷重Ｗ２よりも約１４％大きい値であった。許容限界荷重を維持する耐久時間については、第１フレームモデル３１及び第２フレームモデル３３は、共にほぼ同じ耐久時間であった。

図１０及び図１１に示すように、第１フレームモデル３１の荷重Ｗが増加して許容限界荷重Ｗ１に達し、座屈が生じても、亀裂３５の第１フランジ部１１Ｃの車両前後方向内側への進展が貫通孔２２Ｂで食い止められた状態で、第１フランジ部１１Ｃが亀裂３５に沿って部分的に破断している。これにより、亀裂３５の他方の端部３５Ｂが、第１縦壁部１１Ｂへ進展することが防止されるため、第１フレームモデル３１の許容限界荷重Ｗ１を第２フレームモデル３３の許容限界荷重Ｗ２よりも大きくすることができるものと推測される。

一方、図１３に示すように、第２フレームモデル３３の荷重Ｗが増加して許容限界荷重Ｗ２に達し、座屈が生じた際には、亀裂３７の他方の端部３７Ｂが、第１縦壁部１１Ｂに進展した状態で、第１フランジ部１１Ｃ及び第１縦壁部１１Ｂが亀裂３７に沿って破断している。これにより、第２フレームモデル３３は、亀裂３７に沿って第1フランジ部１１Ｃのみならず、第１縦壁部１１Ｂが破断するため、第１フレームモデル３１の許容限界荷重Ｗ１よりも小さい許容限界荷重Ｗ２で座屈が発生するものと推測される。

以上のように、第１実施形態に係る車両用センタピラー（骨格部材）１では、アウタパネル１１は、一対の第１縦壁部１１Ｂの第１フランジ部１１Ｃ側の端縁１１Ｄと、各ナゲット２１の周囲に形成されたＨＡＺ軟化部２１Ａとの間に、それぞれ２個の貫通孔２２Ａ、２２Ｂが形成されている。各貫通孔２２Ａ、２２Ｂは、ＨＡＺ軟化部２１Ａのナゲット（溶融金属）２１を挟んで、第１フランジ部１１Ｃの長手方向の両側のＨＡＺ軟化部分２３Ａ、２３Ｂのそれぞれに対向するように形成されている。従って、各貫通孔２２Ａ、２２Ｂは、車両前後方向において、少なくともＨＡＺ最軟化部２５に対向するように形成されている。

これにより、車両用センタピラー１が車両外側から衝突された時に、ＨＡＺ軟化部２１ＡのＨＡＺ最軟化部２５で車両前後方向に亀裂３５が発生しても、２個の貫通孔２２Ａ、２２Ｂのうち、いずれか近い方に達して停止させ、食い止めることができる。従って、ＨＡＺ最軟化部２５で発生した亀裂３５が、第１縦壁部１１Ｂへ進展することを簡易な構成で防止できる。その結果、座屈が発生する許容限界荷重Ｗ１を２個の貫通孔２２Ａ、２２Ｂが設けられていない場合、つまり、第２フレームモデル３３の許容限界荷重Ｗ２よりも大きくすることができ、車両用センタピラー１の強度低下を効果的に防止できる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る車両用センタピラー４１の構成について図１４及び図１５に基づいて説明する。尚、図１乃至図１３に示す上記第１実施形態に係る車両用センタピラー１の構成と同一符号は、上記第１実施形態に係る車両用センタピラー１の構成と同一あるいは相当部分を示すものである。

この第２実施形態に係る車両用センタピラー４１の構成は、第１実施形態に係る車両用センタピラー１とほぼ同じ構成である。但し、第２実施形態に係る車両用センタピラー４１は、第１実施形態に係るアウタパネル１１の２個の貫通孔２２Ａ、２２Ｂに替えて、図１４に示す「１個の長孔４２」を備えている点で異なっている。その他の点は、第２実施形態も第１実施形態と同一であり、同一の部分についての再度の説明は省略する。

長孔４２の構成について図１４に基づいて説明する。図１４は図４に対応している。図１４に示すように、長孔４２は、第１フランジ部１１Ｃの長手方向に沿った平面視略縦長矩形状で、長手方向両端部が平面視略半円状に貫通して形成されている。また、長孔４２は、一対の第１縦壁部１１Ｂの第１フランジ部１１Ｃ側の端縁１１Ｄと、各ナゲット２１の周囲に形成されたＨＡＺ軟化部２１Ａとの間に、第１フランジ部１１Ｃの長手方向に沿って配置されている。

そして、長孔４２の第１フランジ部１１Ｃの長手方向に沿った長さは、ＨＡＺ軟化部２１Ａの第１フランジ部１１Ｃの長手方向における両端部間の距離よりも少し長い長さに形成されている。また、長孔４２の第１フランジ部１１Ｃの長手方向における中央部は、車両前後方向において、ナゲット２１の軸心にほぼ対向するように配置されている。つまり、長孔４２は、第１実施形態に係るアウタパネル１１の２個の貫通孔２２Ａ、２２Ｂを第１フランジ部１１Ｃの長手方向に繋いだ形状である。従って、長孔４２は、車両前後方向において、ＨＡＺ最軟化部２５に確実に対向するように形成されている。

次に、第２実施形態に係る車両用センタピラー４１の作用効果について図１５に基づいて説明する。図１５は、図１１に対応している。先ず、車両用センタピラー４１に相当する所定長さを有する第３フレームモデル４５を準備し、ＣＡＥ解析により第３フレームモデル４５の荷重−変位特性を解析した。尚、第１実施形態に係る車両用センタピラー１と同一符号は、第１実施形態に係る車両用センタピラー１と同一あるいは相当部分を示すものである。

第３フレームモデル４５は、第１実施形態に係る第１フレームモデル３１の構成から、「２個の貫通孔２２Ａ、２２Ｂ」を「１個の長孔４２」に置き換えたモデルである。そして、第３フレームモデル４５の両端を支持した状態で、第３フレームモデル４５の軸心を曲げるために荷重Ｗを付与し、荷重点の変位と荷重とを解析した。第３フレームモデル４５のＣＡＥ解析による座屈を生じる許容限界荷重は、第１フレームモデル３１の許容限界荷重Ｗ１にほぼ等しかった。

また、図１５に示すように、第３フレームモデル４５では、荷重Ｗの増加に伴って、荷重点に最も近いナゲット２１の周縁部に形成されたＨＡＺ軟化部２１ＡのＨＡＺ最軟化部２５に亀裂４７が発生した。そして、発生した亀裂４７の一方の端部４７Ａは、第１フランジ部１１Ｃの幅方向外側の端縁に達している。また、亀裂４７の他方の端部４７Ｂは、ＨＡＺ軟化部２１Ａと第１縦壁部１１Ｂの第１フランジ部１１Ｃ側の端縁１１Ｄとの間に位置する長孔４２に達して、停止している。

そして、第３フレームモデル４５の荷重Ｗが更に増加して許容限界荷重に達し、座屈が生じても、亀裂４７の第１フランジ部１１Ｃの車両前後方向内側への進展が長孔４２で食い止められた状態で、第１フランジ部１１Ｃが亀裂４７に沿って部分的に破断している。これにより、亀裂４７の他方の端部４７Ｂが、第１縦壁部１１Ｂへ進展することが防止されるため、第３フレームモデル４５の許容限界荷重を第１実施形態に係る第２フレームモデル３３の許容限界荷重Ｗ２よりも大きくすることができるものと推測される。

以上のように、第２実施形態に係る車両用センタピラー（骨格部材）４１では、アウタパネル１１は、一対の第１縦壁部１１Ｂの第１フランジ部１１Ｃ側の端縁１１Ｄと、各ナゲット２１の周囲に形成されたＨＡＺ軟化部２１Ａとの間に、それぞれ長孔４２が第１フランジ部１１Ｃの長手方向に沿って形成されている。各長孔４２は、ＨＡＺ軟化部２１Ａの第１フランジ部１１Ｃの長手方向における両端部間に対向するように形成されている。従って、長孔４２は、車両前後方向において、ＨＡＺ最軟化部２５に確実に対向するように形成されている。

これにより、車両用センタピラー４１が車両外側から衝突された時に、ＨＡＺ軟化部２１ＡのＨＡＺ最軟化部２５で車両前後方向に亀裂４７が発生しても、長孔４２に達して停止させ、食い止めることができる。従って、ＨＡＺ最軟化部２５で発生した亀裂４７が、第１縦壁部１１Ｂへ進展することを簡易な構成で防止できる。その結果、座屈が発生する許容限界荷重を長孔４２が設けられていない場合、つまり、第１実施形態に係る第２フレームモデル３３の許容限界荷重Ｗ２よりも大きくすることができ、車両用センタピラー４１の強度低下を効果的に防止できる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係る車両用センタピラー５１の構成について図１６及び図１７に基づいて説明する。尚、図１乃至図１３に示す上記第１実施形態に係る車両用センタピラー１の構成と同一符号は、上記第１実施形態に係る車両用センタピラー１の構成と同一あるいは相当部分を示すものである。

この第３実施形態に係る車両用センタピラー５１の構成は、第１実施形態に係る車両用センタピラー１とほぼ同じ構成である。但し、第３実施形態に係る車両用センタピラー５１は、第１実施形態に係るアウタパネル１１の２個の貫通孔２２Ａ、２２Ｂに替えて、図１６に示す「レーザ溶接部５２」を備えている点で異なっている。その他の点は、第３実施形態も第１実施形態と同一であり、同一の部分についての再度の説明は省略する。

レーザ溶接部５２の構成について図１６に基づいて説明する。図１６は図４に対応している。図１６に示すように、レーザ溶接部５２は、一対の第１縦壁部１１Ｂの第１フランジ部１１Ｃ側の端縁１１Ｄと、各ナゲット２１の周囲に形成されたＨＡＺ軟化部２１Ａとの間に、第１フランジ部１１Ｃの長手方向に沿ってＮｄ：ＹＡＧレーザ等のレーザビームを照射して直線状に形成されている。

レーザ溶接部５２の第１フランジ部１１Ｃの長手方向に沿った長さは、ＨＡＺ軟化部２１Ａの第１フランジ部１１Ｃの長手方向における両端部間の距離よりも少し長い長さに形成されている。また、レーザ溶接部５２の第１フランジ部１１Ｃの長手方向における中央部は、車両前後方向において、ナゲット２１の軸心にほぼ対向するように配置されている。従って、レーザ溶接部５２は、車両前後方向において、ＨＡＺ最軟化部２５に確実に対向するように形成されている。また、レーザ溶接部５２の車両前後方向のビード幅は、例えば、約０．６ｍｍ〜約２．０ｍｍである。そして、レーザ溶接部５２の周囲には、ＨＡＺ軟化部５２Ａが形成される。このＨＡＺ軟化部５２Ａの範囲は小さく、レーザ溶接部５２の近傍に形成されている。

次に、第３実施形態に係る車両用センタピラー５１の作用効果について図１７に基づいて説明する。図１７は、図９及び図１１に対応している。先ず、車両用センタピラー５１に相当する所定長さを有する第４フレームモデル５５を準備し、ＣＡＥ解析により第４フレームモデル５５の荷重−変位特性を解析した。尚、第１実施形態に係る車両用センタピラー１と同一符号は、第１実施形態に係る車両用センタピラー１と同一あるいは相当部分を示すものである。

第４フレームモデル５５は、第１実施形態に係る第１フレームモデル３１の構成から、「２個の貫通孔２２Ａ、２２Ｂ」を「レーザ溶接部５２」に置き換えたモデルである。そして、第４フレームモデル５５の両端を支持した状態で、第４フレームモデル５５の軸心を曲げるために荷重Ｗを付与し、荷重点の変位と荷重とを解析した。第４フレームモデル５５のＣＡＥ解析による座屈を生じる許容限界荷重は、第１フレームモデル３１の許容限界荷重Ｗ１にほぼ等しかった。

また、図１７に示すように、第４フレームモデル５５では、荷重Ｗの増加に伴って、荷重点に最も近いナゲット２１の周縁部に形成されたＨＡＺ軟化部２１ＡのＨＡＺ最軟化部２５に亀裂５７が発生した。そして、発生した亀裂５７の一方の端部は、第１フランジ部１１Ｃの幅方向外側の端縁に達している。また、亀裂５７の他方の端部は、ＨＡＺ軟化部２１Ａと第１縦壁部１１Ｂの第１フランジ部１１Ｃ側の端縁１１Ｄとの間に位置するレーザ溶接部５２に達した後、略直角に曲がってＨＡＺ軟化部５２Ａに沿って進展し、第１フランジ部１１Ｃの長手方向に沿って進展した。

つまり、亀裂５７の第１フランジ部１１Ｃの車両前後方向内側への進展がレーザ溶接部５２で食い止められた状態で、略直角に曲がってＨＡＺ軟化部５２Ａに沿って進展し、第１フランジ部１１Ｃの長手方向に沿って進展した。これにより、亀裂５７の他方の端部が、第１縦壁部１１Ｂへ進展することが防止されるため、第４フレームモデル５５の許容限界荷重を第１実施形態に係る第２フレームモデル３３の許容限界荷重Ｗ２よりも大きくすることができるものと推測される。

以上のように、第３実施形態に係る車両用センタピラー（骨格部材）５１では、アウタパネル１１は、一対の第１縦壁部１１Ｂの第１フランジ部１１Ｃ側の端縁１１Ｄと、各ナゲット２１の周囲に形成されたＨＡＺ軟化部２１Ａとの間に、それぞれレーザ溶接部５２が第１フランジ部１１Ｃの長手方向に沿って形成されている。各レーザ溶接部５２は、ＨＡＺ軟化部２１Ａの第１フランジ部１１Ｃの長手方向における両端部間に対向するように形成されている。従って、レーザ溶接部５２は、車両前後方向において、ＨＡＺ最軟化部２５に確実に対向するように形成されている。

これにより、車両用センタピラー５１が車両外側から衝突された時に、ＨＡＺ軟化部２１ＡのＨＡＺ最軟化部２５で車両前後方向に亀裂５７が発生しても、レーザ溶接部５２に達した後、略直角に曲ってレーザ溶接部５２のＨＡＺ軟化部５２Ａに沿って進展させることができる。従って、ＨＡＺ最軟化部２５で発生した亀裂５７が、第１縦壁部１１Ｂへ進展することを簡易な構成で防止できる。その結果、座屈が発生する許容限界荷重をレーザ溶接部５２が設けられていない場合、つまり、第１実施形態に係る第２フレームモデル３３の許容限界荷重Ｗ２よりも大きくすることができ、車両用センタピラー５１の強度低下を効果的に防止できる。

尚、本発明は前記第１実施形態乃至第３実施形態に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形、追加、削除が可能であることは勿論である。例えば、以下のようにしてもよい。

（Ａ）例えば、前記第１実施形態乃至第３実施形態では、車両ボデー構造として各車両用センタピラー１、４１、５１の例を説明したが、高い許容限界荷重が要求される車両ボデー構造であれば、フロントピラー、リヤピラー、ルーフレール、サイドシル等の構造に適用してもよい。

（Ｂ）また、例えば、各車両用センタピラー１、４１、５１のインナパネル１２を引張強度が１１８０ＭＰａ以上（例えば、１１８０ＭＰａである。）の高張力鋼板で常温プレス若しくはホットスタンプにより成形された鋼板部材で構成してもよい。そして、この場合には、インナパネル１２は、一対の第２縦壁部１２Ｂの第２フランジ部１２Ｃ側の端縁と、第２フランジ部１２Ｃの各ナゲット２１の周囲に形成されたＨＡＺ軟化部２１Ａとの間に、それぞれ、２個の貫通孔２２Ａ、２２Ｂ、又は、１個の長孔４２、若しくは、レーザ溶接部５２のうちのいずれかを形成するようにしてもよい。

これにより、車両用センタピラー１が車両外側から衝突された時に、第２フランジ部１２ＣのＨＡＺ軟化部２１ＡのＨＡＺ最軟化部２５で車両前後方向に亀裂が発生しても、２個の貫通孔２２Ａ、２２Ｂのうち、いずれか近い方に達して停止させ、又は、１個の長孔４２に達して停止させ、若しくは、レーザ溶接部５２に達して進展方向を第２フランジ部１２Ｃの長手方向に沿って進展させることが可能となる。従って、第２フランジ部１２ＣのＨＡＺ最軟化部２５で発生した亀裂が、第２縦壁部１２Ｂへ進展することを簡易な構成で防止できる。その結果、座屈が発生する許容限界荷重を第２フレームモデル３３の許容限界荷重Ｗ２よりも大きくすることができ、車両用センタピラー１の強度低下を効果的に防止できる。

（Ｃ）また、前記第１発明乃至第６発明は、以下の効果を奏する。例えば、第１発明に係る車両ボデー構造によれば、車両外側から衝突された時に、ＨＡＺ軟化部で発生した亀裂が縦壁部に進展することを第１フランジ部に形成された脆弱部によって防止し、骨格部材の強度低下を効果的に防止できる。

また、第２発明に係る車両ボデー構造によれば、ＨＡＺ軟化部で発生した亀裂が逃げ孔部で食い止められるため、縦壁部に進展することを簡易な構成で防止できる。

また、第３発明に係る車両ボデー構造によれば、ＨＡＺ軟化部で発生した亀裂が第１フランジ部の幅方向内側に対向するいずれかの貫通孔で食い止められるため、縦壁部に進展することを簡易な構成で防止できる。

また、第４発明に係る車両ボデー構造によれば、ＨＡＺ軟化部で発生した亀裂が第１フランジ部の幅方向内側に対向する長孔で食い止められるため、縦壁部に進展することを簡易な構成で防止できる。

また、第５発明に係る車両ボデー構造によれば、ＨＡＺ軟化部で発生した亀裂は、母材よりも軟化したレーザ溶接部の近傍に沿って進展するため、ＨＡＺ軟化部で発生した亀裂が縦壁部に進展することを簡易な構成で防止できる。

また、第６発明に係る車両ボデー構造によれば、ＨＡＺ軟化部で発生した亀裂が第１フランジ部の幅方向内側に進展してレーザ溶接部に確実に達した後、レーザ溶接部に沿って、つまり、第１フランジ部の長手方向に沿って進展するため、縦壁部に進展することを確実に防止できる。

１、４１、５１ 車両用センタピラー（車両ボデー構造）
１１ アウタパネル（第１構成部材）
１１Ｂ 第１縦壁部
１１Ｃ 第１フランジ部
１２ インナパネル（第２構成部材）
１２Ｂ 第２縦壁部
１２Ｃ 第２フランジ部
１３ 閉空間
２１ ナゲット（溶融金属）
２１Ａ ＨＡＺ軟化部
２２Ａ、２２Ｂ 貫通孔
２５ ＨＡＺ最軟化部
３５、３７、４７、５７ 亀裂
４２ 長孔
５２ レーザ溶接部

Claims (6)

1. 引張強度が１１８０ＭＰａ以上の鋼板で形成されて両側縁に第１フランジ部を有するハット断面形状の第１構成部材と、
   他の鋼板で形成されて前記第１構成部材に重ねられて、両側縁に形成された第２フランジ部がそれぞれ前記第１フランジ部に溶接されて内側に閉空間を形成する第２構成部材と、
   を備えた車両ボデー構造であって、
   前記第１構成部材は、
   前記溶接により前記第１フランジ部の長手方向に沿って形成された１つ以上の溶融金属のそれぞれの周囲に形成されたＨＡＺ軟化部と、
   前記閉空間を形成するために互いに離間する方向に折り曲げ形成された一対の縦壁部と、
   一対の前記縦壁部の前記第１フランジ部側の端縁と、前記ＨＡＺ軟化部との間に形成されて、ＨＡＺ軟化部から前記縦壁部側への亀裂の進展を食い止める脆弱部と、
   を有する、
   車両ボデー構造。
2. 請求項１に係る車両ボデー構造において、
   前記脆弱部は、
   一対の前記縦壁部の前記第１フランジ部側の端縁と、前記ＨＡＺ軟化部との間に形成された逃げ孔部を含む、
   車両ボデー構造。
3. 請求項２に係る車両ボデー構造において、
   前記逃げ孔部は、
   前記第１フランジ部の長手方向に離間して配置されて、少なくとも前記ＨＡＺ軟化部の前記溶融金属を挟んだ前記長手方向両側部分のそれぞれに対向するように前記長手方向に沿って形成された２つの貫通孔で構成された、
   車両ボデー構造。
4. 請求項２に係る車両ボデー構造において、
   前記逃げ孔部は、
   前記第１フランジ部の長手方向に沿って形成され、少なくとも前記ＨＡＺ軟化部の前記長手方向両端部間に対向するように形成された１つの長孔で構成された、
   車両ボデー構造。
5. 請求項１に係る車両ボデー構造において、
   前記脆弱部は、
   一対の前記縦壁部の前記第１フランジ部側の端縁と、前記ＨＡＺ軟化部との間に形成されたレーザ溶接部を含む、
   車両ボデー構造。
6. 請求項５に係る車両ボデー構造において、
   前記レーザ溶接部は、
   前記第１フランジ部の長手方向に沿って形成され、少なくとも前記ＨＡＺ軟化部の前記長手方向両端部間に対向するように形成された、
   車両ボデー構造。