JP2023075317A - 車体部材 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)
ルーフサイドレール、サイドシル、Aピラーアッパーのいずれかの車体部材であり、
板厚が1.6mm以下である鋼板により形成され、
軸直角方向断面の形状が、
外側または内側に凸の少なくとも1つの湾曲部と、少なくとも1つの平面部とを有し、
曲率半径が最大である1つの前記湾曲部を基準湾曲部とし、
前記基準湾曲部の長手方向両端のうち、一端のみに前記平面部が連続する場合は当該平面部、両端に前記平面部が連続する場合は当該平面部のうち長いほうの前記平面部を、それぞれ基準平面部とし、
前記基準湾曲部の長手方向両端のうち前記基準平面部が連続しないほうの端から前記基準湾曲部の接線方向に延びる直線を第1直線とし、
前記基準平面部の延長線を第2直線とし、
前記第1直線と前記第2直線の交点と、前記基準平面部の長手方向両端のうち前記基準湾曲部に連続しないほうの端と、の間の長さをb0とし、
前記基準平面部の長さをb1とし、
前記基準湾曲部の曲率半径をRとするとき、
以下の式(1)および式(2)を満足し、
前記鋼板の引張強度が1180MPa以上であり、
前記Rが15mm以上である、
ルーフサイドレール、サイドシル、Aピラーアッパーのいずれかの車体部材。
ただし、前記基準平面部を形成する部分の鋼板の、板厚をt、ヤング率をE、ポアソン比をν、降伏応力をσyとする。
前記b1が10mm以上である、(1)に記載の車体部材。
(3)
前記基準湾曲部を間に挟んで前記第1直線と前記第2直線がなす角度が80°以上、150°以下である、(1)または(2)に記載の車体部材。
(4)
前記軸直角方向断面が、閉断面である、(1)~(3)のいずれか1項に記載の車体部材。
まず、図1を参照して、第1の実施形態の構成について説明する。図1は、本実施形態に係る車体部材の一例を示す断面図である。車体部材1は、車体の構造部材、言い換えると骨格部材であってよい。車体は、例えば自動車の車体であってよい。車体部材1は、鋼板により形成された、例えば中空筒状の部材である。以下、車体部材1の軸に沿う長手方向を軸方向ともいう。車体部材1の材料となる鋼板は特に限定されないが、その引張強度が1180MPa以上であってもよい。なお、引張強度は、1.2GPa級に限らず、1.5GPa級、1.8GPa級、2.5GPa級等であってよい。該鋼板の板厚が1.6mm以下である場合に、本実施形態に係る車体部材1による後述の効果が発揮される。なお、鋼板の板厚は、車体部材1に求められる衝撃吸収特性等の観点から、例えば0.4mm以上であってよい。車体部材1は、鋼板に対し公知の種々の加工技術を適用することにより、形成され得る。一例として、ブランク材が、冷間絞りプレス加工により所定の形状に成形されることで、車体部材1が形成されてもよい。また、車体部材1は、例えば、ホットスタンプにより形成されてもよい。
本発明者らは、図1の断面形状(角度θ=90°)を有する試験体(実施例1-1,1-2)に対して軸方向の圧縮荷重を作用させ、基準湾曲部の曲率半径R(mm)と試験体の軸方向圧縮耐力P(kN)との関係を調べた。実施例1-1の試験体の軸方向寸法は288mm、外形寸法Dは72mmであり、材料とした鋼板の板厚は1.6mm、ヤング率は206000MPa、ポアソン比は0.3、引張強度は1256MPa、降伏応力は943MPaだった。実施例1-1の試験結果を、長さb0、長さb1、式(1)の左辺および式(2)の右辺(すなわち平面部の有効最大長)と共に、表1に示す。
図4は、図1に示す断面形状の変形例を示す。湾曲部102,103の曲率半径は互いに同じであり、湾曲部100の曲率半径は、湾曲部103の曲率半径より大きい。湾曲部100,101の曲率半径は互いに同じであるため、例えば湾曲部100を基準湾曲部10としてよい。基準湾曲部10の長手方向両端にそれぞれ連続する平面部110,111のうち長いほうの平面部110を基準平面部11とする。基準湾曲部10の曲率半径Rが式(1)を満足し、基準平面部11の長さb1が式(2)を満足するように設定すれば、図1に示す例と同様の作用効果が得られる。例えば、曲率半径Rは15mm以上であってよく、長さb1は10mm以上であってよい。
図5は、図1に示す断面形状の変形例を示す。湾曲部102,103の曲率半径は互いに同じであり、湾曲部100の曲率半径は、湾曲部103の曲率半径より大きい。湾曲部100,101の曲率半径は互いに同じであるため、例えば湾曲部100を基準湾曲部10としてよい。基準湾曲部10の長手方向両端にそれぞれ連続する平面部110,113のうち長いほうの平面部110を基準平面部11とする。基準湾曲部10の曲率半径Rが式(1)を満足し、基準平面部11の長さb1が式(2)を満足するように設定すれば、図1に示す例と同様の作用効果が得られる。例えば、曲率半径Rは15mm以上であってよく、長さb1は10mm以上であってよい。
図6は、図1に示す断面形状の変形例を示す。湾曲部100,101,102,103のうち、曲率半径が最大である湾曲部100を基準湾曲部10とする。基準湾曲部10の長手方向両端にそれぞれ連続する平面部110,113のうち長いほうの平面部110を基準平面部11とする。基準湾曲部10を間に挟んで第1直線L1と第2直線L2がなす角度θは、100°~110°である。基準湾曲部10の曲率半径Rが式(1)を満足し、基準平面部11の長さb1が式(2)を満足するように設定すれば、図1に示す例と同様の作用効果が得られる。例えば、曲率半径Rは15mm以上であってよく、長さb1は10mm以上であってよい。
車体部材1は、所定の形状に成形された複数の部材が溶接等により1つに接合することで形成されてもよい。図7は、このように形成された車体部材1の軸直角方向断面の一例を示す。この断面は、閉断面であってよい。車体部材1は、第1部材1Aと第2部材1Bとが溶接により接合することで、筒状に形成されている。第1部材1Aの軸直角方向断面は、2つの湾曲部100,101と、3つの平面部110,111,112とを有する。平面部112は接合用のフランジとして機能する。湾曲部101は、平面部112を平面部111に対して折り曲げ形成するときに通常生じうる比較的小さな湾曲部であってよい。第2部材1Bの軸直角方向断面は、2つの湾曲部102,103と、3つの平面部113,114,115とを有する。平面部115は接合用のフランジとして機能する。湾曲部103は、平面部115を平面部114に対して折り曲げ形成するときに通常生じうる比較的小さな湾曲部であってよい。第1部材1Aの平面部112が、溶接部131を介して、第2部材1Bの平面部113の長手方向端部に接合している。第1部材1Aの平面部110の長手方向端部が、溶接部132を介して、第2部材1Bの平面部115に接合している。湾曲部101,103は、車体部材1の内側に凸である。湾曲部100,101,102,103のうち、曲率半径が最大である湾曲部100を基準湾曲部10とする。基準湾曲部10の長手方向両端にそれぞれ連続する平面部110,111のうち長いほうの平面部110を基準平面部11とする。
図8は、図7に示す断面形状の変形例を示す。第1部材1Aの軸直角方向断面は、4つの湾曲部100,101,102,103と、5つの平面部110,111,112,114,115とを有する。平面部112,114は接合用のフランジとして機能する。湾曲部101,102は、平面部112,114をそれぞれ平面部111,115に対して折り曲げ形成するときに通常生じうる比較的小さな湾曲部であってよい。第2部材1Bは平板状であり、その軸直角方向断面は、1つの平面部113を有する。第1部材1Aの平面部112,114が、それぞれ溶接部131,132を介して、第2部材1Bの平面部113の長手方向端部に接合している。湾曲部101,102の曲率半径は互いに同じであり、湾曲部100の曲率半径は、湾曲部101の曲率半径より大きい。湾曲部100,103の曲率半径は互いに同じであるため、例えば湾曲部100を基準湾曲部10としてよい。基準湾曲部10の長手方向両端にそれぞれ連続する平面部110,111のうち長いほうの平面部110を基準平面部11とする。基準湾曲部10の曲率半径Rが式(1)を満足し、基準平面部11の長さb1が式(2)を満足するように設定すれば、図7に示す例と同様の作用効果が得られる。例えば、曲率半径Rは15mm以上であってよく、長さb1は10mm以上であってよい。
図9は、図7に示す断面形状の変形例を示す。第1部材1Aの軸直角方向断面は、4つの湾曲部100,101,102,106と、5つの平面部110,111,112,117,118とを有する。平面部112,117は接合用のフランジとして機能する。湾曲部102,106は、平面部112,117をそれぞれ平面部111,118に対して折り曲げ形成するときに通常生じうる比較的小さな湾曲部であってよい。第2部材1Bの軸直角方向断面は、3つの湾曲部103,104,105と、4つの平面部113,114,115,116とを有する。平面部113,116は接合用のフランジとして機能する。湾曲部103,105は、平面部113,116をそれぞれ平面部114,115に対して折り曲げ形成するときに通常生じうる比較的小さな湾曲部であってよい。第1部材1Aの平面部112,117が、それぞれ溶接部131,132を介して、第2部材1Bの平面部113,116に接合している。湾曲部100~106のうち、曲率半径が最大である湾曲部100を基準湾曲部10とする。基準湾曲部10の長手方向両端にそれぞれ連続する平面部110,118のうち長いほうの平面部110を基準平面部11とする。基準湾曲部10の曲率半径Rが式(1)を満足し、基準平面部11の長さb1が式(2)を満足するように設定すれば、図7に示す例と同様の作用効果が得られる。例えば、曲率半径Rは15mm以上であってよく、長さb1は10mm以上であってよい。
図10は、図7に示す断面形状の変形例を示す。第1部材1Aの軸直角方向断面は、4つの湾曲部100,101,106,107と、5つの平面部110,111,112,118,119とを有する。平面部112,118は接合用のフランジとして機能する。湾曲部101,106は、平面部112,118をそれぞれ平面部111,119に対して折り曲げ形成するときに通常生じうる比較的小さな湾曲部であってよい。第2部材1Bの軸直角方向断面は、4つの湾曲部102,103,104,105と、5つの平面部113,114,115,116,117とを有する。平面部113,117は接合用のフランジとして機能する。湾曲部102,105は、平面部113,117をそれぞれ平面部114,116に対して折り曲げ形成するときに通常生じうる比較的小さな湾曲部であってよい。第1部材1Aの平面部112,118が、それぞれ溶接部131,132を介して、第2部材1Bの平面部113,117に接合している。湾曲部100~107のうち、曲率半径が最大である湾曲部100を基準湾曲部10とする。基準湾曲部10の長手方向両端にそれぞれ連続する平面部110,111のうち長いほうの平面部110を基準平面部11とする。基準湾曲部10の曲率半径Rが式(1)を満足し、基準平面部11の長さb1が式(2)を満足するように設定すれば、図7に示す例と同様の作用効果が得られる。例えば、曲率半径Rは15mm以上であってよく、長さb1は10mm以上であってよい。
図11は、図7に示す断面形状の変形例を示す。車体部材1の軸直角方向断面は、略ハット形状の閉断面である。第1部材1Aの軸直角方向断面は、8つの湾曲部100,101,102,103,104,105,106,107と、7つの平面部110,111,112,113,115,116,117とを有する。平面部113,115は接合用のフランジとして機能する。湾曲部104,105は、平面部113,115をそれぞれ平面部112,116に対して折り曲げ形成するときに通常生じうる比較的小さな湾曲部であってよい。湾曲部100と湾曲部107は、平面部を介さずに、互いに連続する。湾曲部101と湾曲部102は、平面部を介さずに、互いに連続する。湾曲部100,101,102,107および平面部110により、平面部111,117から車体部材1の内側に向かって突出する凹部12が形成されている。凹部12は、車体部材1の長手方向(軸方向)に沿って延びる溝状である。第2部材1Bは平板状であり、その軸直角方向断面は、1つの平面部114を有する。第1部材1Aの平面部113,115が、それぞれ溶接部131,132を介して、第2部材1Bの平面部113の長手方向端部に接合している。湾曲部100,101は、車体部材1の内側に凸である。湾曲部100,101の曲率半径は、他の湾曲部102~107の曲率半径より大きい。湾曲部100,101の曲率半径は互いに同じであるため、例えば湾曲部100を基準湾曲部10としてよい。基準湾曲部10の長手方向両端のうち一端のみに平面部が連続するため、この平面部110を基準平面部11とする。
以上、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明した。ここから、図12を参照して実施形態に係る車体部材1の適用例について説明する。図12は、車体部材1が適用される一例としての自動車骨格2を示す図である。車体部材1は、キャビン骨格または衝撃吸収骨格として自動車骨格2を構成し得る。
10 基準湾曲部
11 基準平面部
L1 第1直線
L2 第2直線
Claims (4)
- ルーフサイドレール、サイドシル、Aピラーアッパーのいずれかの車体部材であり、
板厚が1.6mm以下である鋼板により形成され、
軸直角方向断面の形状が、
外側または内側に凸の少なくとも1つの湾曲部と、少なくとも1つの平面部とを有し、
曲率半径が最大である1つの前記湾曲部を基準湾曲部とし、
前記基準湾曲部の長手方向両端のうち、一端のみに前記平面部が連続する場合は当該平面部、両端に前記平面部が連続する場合は当該平面部のうち長いほうの前記平面部を、それぞれ基準平面部とし、
前記基準湾曲部の長手方向両端のうち前記基準平面部が連続しないほうの端から前記基準湾曲部の接線方向に延びる直線を第1直線とし、
前記基準平面部の延長線を第2直線とし、
前記第1直線と前記第2直線の交点と、前記基準平面部の長手方向両端のうち前記基準湾曲部に連続しないほうの端と、の間の長さをb0とし、
前記基準平面部の長さをb1とし、
前記基準湾曲部の曲率半径をRとするとき、
以下の式(1)および式(2)を満足し、
前記鋼板の引張強度が1180MPa以上であり、
前記Rが15mm以上である、
ルーフサイドレール、サイドシル、Aピラーアッパーのいずれかの車体部材。
ただし、前記基準平面部を形成する部分の鋼板の、板厚をt、ヤング率をE、ポアソン比をν、降伏応力をσyとする。
- 前記b1が10mm以上である、請求項1に記載の車体部材。
- 前記基準湾曲部を間に挟んで前記第1直線と前記第2直線がなす角度が80°以上、150°以下である、請求項1または2に記載の車体部材。
- 前記軸直角方向断面が、閉断面である、請求項1または2に記載の車体部材。
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