JP6687179B1 - 自動車骨格部材および電気自動車 - Google Patents

Abstract

ハット部材と、クロージングプレートと、２つの補強部材を備え、ハット部材は、天板と、２つの縦壁と、２つのフランジを備え、２つの縦壁は、それぞれ天板とフランジの間にあり、２つの縦壁は、向かい合い、２つのフランジは、それぞれクロージングプレートと接合され、２つの補強部材は、それぞれ縦壁に接合され、補強部材は、ハット部材の長手方向に垂直な方向に延びる複数の溝部を備え、溝部は、底面と、２つの側面を備え、２つの側面は、向かい合い、２つの側面は、底面の両側にあり、天板に平行な断面における溝部の幅ａと溝部の深さｂと、天板に垂直な方向における縦壁の高さｃが、０．２≦ａ／ｃ≦０．３、かつ、０．２≦ｂ／ｃ≦０．３の関係を満たす、自動車骨格部材。

Description

本開示は、例えば自動車の衝突時などにおいて、高いエネルギー吸収効率を発揮する自動車骨格部材に関する。

近年、世界中で燃費規制が厳格化され、衝突性能の向上と共に自動車車体の軽量化が求められている。しかし、自動車骨格部材の形状によっては、骨格部材の材料を単純に高強度で板厚が薄いものに置き換えるだけでは、剛性の低下に伴い衝突時に早期に座屈することがあり、必ずしも高いエネルギー吸収効率が得られるとは限らない。エネルギー吸収性能は、骨格部材が塑性変形する部分が多いほど高くなるが、衝突時に早期に座屈が生じた場合には塑性変形しない部分が多く残り、材料強度を大きくしてもエネルギー吸収性能の向上度合いは小さくなる。このため、衝突時において、早期に座屈が生じないような骨格部材の検討が進められている。また、電気自動車においては、フロア下に大容量のバッテリーを搭載する車体構造の開発が進められており、サイドシル等の骨格部材の改良が進められている。

エネルギー吸収性能を向上させることを目的とした技術として、特許文献１には、中空部材に蛇腹状の変形促進手段が設けられた衝撃吸収部材が開示されている。特許文献１の衝撃吸収部材は、衝撃による曲げ荷重が加わった際に、蛇腹状の変形促進手段が座屈することによって、曲げ荷重を長手方向の圧縮荷重に変換させ、断面崩れの抑制を図っている。特許文献２には、ハット部材の縦壁に凹状または凸状のビードが形成された金属製アブソーバが開示されている。

特開２００６−２０７６７９号公報 特開２００８−２６５７３８号公報

特許文献１の衝撃吸収部材について、本発明者がシミュレーションを実施したところ、衝撃吸収部材には塑性変形が生じていない部分が多く残り、エネルギー吸収性能の向上という観点では改善の余地がある。特許文献２のアブソーバは、歩行者と自動車の衝突時における歩行者の脚部の保護を目的としたものであり、車体側のエネルギー吸収性能を向上させるという点では改善の余地がある。

本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、自動車骨格部材のエネルギー吸収効率（吸収エネルギーの質量効率）を向上させることを目的とする。

上記課題を解決する本開示の一態様は、自動車骨格部材であって、ハット部材と、クロージングプレートと、２つの補強部材を備え、前記ハット部材は、天板と、２つの縦壁と、２つのフランジを備え、前記２つの縦壁は、それぞれ前記天板と前記フランジの間にあり、前記２つの縦壁は、向かい合い、前記２つのフランジは、それぞれ前記クロージングプレートと接合され、前記２つの補強部材は、それぞれ前記縦壁に接合され、前記補強部材は、前記ハット部材の長手方向に垂直な方向に延びる複数の溝部を備え、前記溝部は、底面と、２つの側面を備え、前記２つの側面は、向かい合い、前記２つの側面は、前記底面の両側にあり、前記天板に平行な断面における前記溝部の幅ａと前記溝部の深さｂと、前記天板に垂直な方向における前記縦壁の高さｃは、０．２≦ａ／ｃ≦０．３、かつ、０．２≦ｂ／ｃ≦０．３の関係を満たすことを特徴としている。

別の観点による本開示の一態様は、自動車骨格部材であって、中空部材と、２つの補強部材を備え、前記中空部材は、天板と、２つの縦壁を備え、前記２つの縦壁は、それぞれ前記天板に隣接し、前記２つの縦壁は、向かい合い、前記２つの補強部材は、それぞれ前記縦壁に接合され、前記補強部材は、前記中空部材の長手方向に垂直な方向に延びる複数の溝部を備え、前記溝部は、底面と、２つの側面を備え、前記２つの側面は、向かい合い、前記２つの側面は、前記底面の両側にあり、前記天板に平行な断面における前記溝部の幅ａと前記溝部の深さｂと、前記天板に垂直な方向における前記縦壁の高さｃは、０．２≦ａ／ｃ≦０．３、かつ、０．２≦ｂ／ｃ≦０．３の関係を満たすことを特徴としている。

自動車骨格部材のエネルギー吸収効率を向上させることができる。

第１の実施形態に係る自動車骨格部材の概略構成を示す斜視図である。 自動車骨格部材のＹ方向に垂直な断面を示す図である。 電気自動車の車高方向に垂直な断面におけるサイドシルの周辺を示す図である。 自動車骨格部材のＺ方向に垂直な断面を示す図である。 図４中のＡ−Ａ断面を示す図である。 自動車骨格部材の変形モードの一例（面外折れモード）を示す図である。 自動車骨格部材の変形モードの一例（面内折れモード）を示す図である。 自動車骨格部材の変形モードの一例（軸圧潰モード）を示す図である。 軸圧潰モードの変形発生時における自動車骨格部材の断面を示す図である。 第２の実施形態に係る自動車骨格部材の概略構成を示す斜視図である。 第２の実施形態に係る自動車骨格部材のＹ方向に垂直な断面を示す図である。 補強部材の形状例を示す図である。 第３の実施形態に係る自動車骨格部材のＹ方向に垂直な断面を示す図である。 第４の実施形態に係る自動車骨格部材の概略構成を示す斜視図である。 第４の実施形態に係る自動車骨格部材のＹ方向に垂直な断面を示す図である。 補強部材の形状例を示す図である。 補強部材の配置例を示す図である。 補強部材の配置例を示す図である。 衝突シミュレーションにおける解析モデルを示す図である。 シミュレーション（１）の結果を示す図である。 シミュレーション（２）におけるａ／ｃと、ｂ／ｃと、エネルギー吸収効率の関係を示す図である。 シミュレーション（２）におけるａ／ｃと、ｂ／ｃと、変形モードの関係を示す図である。 衝突シミュレーションにおける解析モデルを示す図である。 シミュレーション（３）におけるｄ／ｃと、エネルギー吸収効率との関係を示す図である。

以下、本開示に係る一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態における自動車骨格部材１の概略構成を示す図である。自動車骨格部材１は、例えばサイドシルまたはバンパービーム等の曲げ荷重を受ける部材である。第１の実施形態の自動車骨格部材１は、部材長手方向（本実施形態ではＹ方向）に垂直な断面の形状がハット形状の部材であるハット部材２０と、ハット部材２０に接合される底板である平板状のクロージングプレート３０とを有している。なお、図１に示すＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向は互いに垂直な方向であり、自動車骨格部材１が例えばサイドシルを構成する部材である場合は、Ｘ方向が車高方向、Ｙ方向が車長方向、Ｚ方向が車幅方向である。また、自動車骨格部材１が例えばバンパービームを構成する部材である場合は、Ｘ方向が車高方向、Ｙ方向が車幅方向、Ｚ方向が車長方向である。

図２に示されるように、ハット部材２０は、天板２１と、天板２１に繋がる２つの縦壁２２（第１の縦壁２２ａおよび第２の縦壁２２ｂ）と、２つのフランジ２３（第１のフランジ２３ａおよび第２のフランジ２３ｂ）を有している。２つの縦壁２２は、それぞれ天板２１とフランジ２３の間にあり、２つの縦壁２２は向かい合っている。第１の実施形態においては、ハット部材２０の２つのフランジ２３とクロージングプレート３０とが接合されることで自動車骨格部材１が構成されている。

ハット部材２０は、例えば引張強さ４４０〜１５００ＭＰａの鋼材で形成されるが、ハット部材２０の素材は特に限定されず、例えばアルミニウム合金部材やマグネシウム合金部材等であってもよい。同様に、クロージングプレート３０は、例えば引張強さ４４０〜１５００ＭＰａの鋼材で形成されるが、クロージングプレート３０の素材は特に限定されず、例えばアルミニウム合金部材やマグネシウム合金部材等であってもよい。

自動車骨格部材１が車体に取り付けられる際は、ハット部材２０の天板２１がクロージングプレート３０に対して車外側に配置されていても車内側に配置されていてもよい。特にサイドシルの場合には、天板２１はクロージングプレート３０に対して車外側に配置されていることが好ましい。なぜなら、ハット部材のフランジが車外側にあると、フランジとドアが干渉してドアが閉まらないからである。また、本開示を電気自動車に適用するのが好ましい。なぜなら、サイドシルで衝撃を吸収することでサイドシルより車内側に配置される電池の損傷を回避することができるからである。図３は、電気自動車７０の車高方向に垂直な断面におけるサイドシル７１の周辺を示す図である。図３に示されるように自動車骨格部材１がサイドシル７１を構成する部材である場合は、クロージングプレート３０が、フロアパネル（図示せず）に載せられた電池７２に隣接し、天板２１が車外側と車内側のうち、車外側に配置されていることが好ましい。なお、本実施形態および後述の実施形態においては、天板２１が車外側と車内側のうち、車外側に配置されている。

図１〜図５に示されるように、自動車骨格部材１は、波形状を有した２つの補強部材４０を備えている。２つの補強部材４０は、それぞれハット部材２０の縦壁２２の内面に接合されている。詳述すると、第１の補強部材４０ａは、第１の縦壁２２ａの内面に接合され、第２の補強部材４０ｂは、第２の縦壁２２ｂの内面に接合されている。第１の実施形態の補強部材４０は、縦壁２２と同等の高さを有しており、補強部材４０の車内側端部（図２の例ではクロージングプレート３０側の端部）と縦壁２２の車内側端部（図２の例ではフランジ２３側の端部）とが隣接し、補強部材４０の車外側端部（図２の例では天板２１側の端部）と縦壁２２の車外側端部（図２の例では天板２１側の端部）とが隣接している。縦壁２２と補強部材４０の接合方法は特に限定されず、例えばスポット溶接で補強部材４０と縦壁２２が接合される。

エネルギー吸収性能を向上させる観点においては、補強部材４０は、ハット部材２０の天板２１およびクロージングプレート３０の両方に接触していることが好ましい。これにより、変形に要する荷重を衝突初期から大きくすることができる。この効果をさらに高めるためには、補強部材４０は、ハット部材２０の天板２１およびクロージングプレート３０の少なくともいずれか一方に接合されていることが好ましい。接合方法は特に限定されず、例えばアーク溶接等が採用され得る。

補強部材４０は、ハット部材２０の部材長手方向に垂直な方向に延びる溝部４１を有している。溝部４１は、ハット部材２０の部材長手方向（Ｙ方向）に沿って間隔をおいて複数設けられている。すなわち、溝部４１は車内から車外に向かう方向に延在している。溝部４１は車長方向または車幅方向に間隔をおいて複数設けられる。

図４に示されるように、本実施形態の補強部材４０の溝部４１は、ハット部材２０の天板２１に垂直な方向から見て、縦壁２２に平行な平面である底面４１ａと、底面４１ａの両端部に繋がる一対の平面である側面４１ｂとを有している。すなわち、溝部４１は、底面４１ａと、２つの側面４１ｂを備え、２つの側面４１ｂは、向かい合い、かつ、底面４１ａの両側に位置している。

本実施形態においては、ハット部材２０の部材長手方向（Ｙ方向）の中央部にのみ補強部材４０が配置されているが、部材長手方向の全域に補強部材４０が設けられていてもよい。なお、補強部材４０は、例えば４４０〜１５００ＭＰａの鋼材で形成されるが、補強部材４０の素材は特に限定されず、例えばアルミニウム合金部材やマグネシウム合金部材等であってもよい。

第１の実施形態の自動車骨格部材１は以上のように構成されている。この自動車骨格部材１においては、衝突時に例えば天板２１またはクロージングプレート３０にＺ方向からの荷重が部分的に加わることでモーメントが発生し、自動車骨格部材１の曲げ変形が生じる。このとき、溝部４１を有した補強部材４０がハット部材２０の縦壁２２の内面に接合されていることにより、一対の縦壁２２の面剛性が高まり、自動車骨格部材１の変形に要する荷重を大きくすることができる。これにより、エネルギー吸収性能を向上させることができる。

なお、自動車骨格部材１の変形時においては、次のいずれかの変形モードが生じる。

（面外折れモード）
図６に示されるように、面外折れモードは、主な変形が、ハット部材２０の部材長手方向に垂直な断面においてハット部材２０の縦壁２２が面外方向に折れる変形となるモードである。
（面内折れモード）
図７に示されるように、面内折れモードは、主な変形が、ハット部材２０の部材長手方向に沿ってハット部材２０の縦壁２２が折れる変形であり、部材長手方向に垂直な断面における面外方向への縦壁２２の変形が小さいモードである。
（軸圧潰モード）
図８および図９に示されるように、軸圧潰モードは、ハット部材２０の部材長手方向に垂直な断面においてハット部材２０の縦壁２２が短い間隔で圧潰し、全体として蛇腹状の変形が生じるモードである。

変形に要する荷重を衝突初期から衝突後期にかけて安定して大きくするためには、自動車骨格部材１が軸圧潰モードで変形することが好ましい。

ここで、図４に示されるように、ハット部材２０の天板２１に平行な断面における溝部４１の幅を“ａ”、溝部４１の深さを“ｂ”と定義し、図２に示されるようにハット部材２０の天板２１に垂直な方向における縦壁２２の高さを“ｃ”と定義する。なお、溝部４１の幅ａとは、ハット部材２０の部材長手方向（Ｙ方向）における溝部４１の一対の側面４１ｂ間の長さである。溝部４１の深さｂとは、ハット部材２０の天板２１に平行な断面における、ハット部材２０の部材長手方向に垂直な方向の、縦壁２２から溝部４１の底面４１ａまでの長さである。縦壁２２の高さｃとは、ハット部材２０の部材長手方向に垂直な方向（Ｚ方向）におけるフランジ２３から天板２１までの長さである。

自動車骨格部材１に軸圧潰モードの変形を生じさせやすくするためには、溝部４１の幅ａと、溝部４１の深さｂと、ハット部材２０の縦壁２２の高さｃが、０．２≦ａ／ｃ≦０．３、かつ、０．２≦ｂ／ｃ≦０．３の関係を満たすことが好ましい。この数値範囲を満たす場合には、後記の実施例でも示すように自動車骨格部材１の変形が軸圧潰モードになりやすく、変形に要する荷重が衝突初期から衝突後期にわたって安定して大きくなる。これにより、エネルギー吸収性能をさらに向上させることができる。

補強部材４０の溝部４１の間隔は、要求されるエネルギー吸収性能等に応じて適宜変更される。また、軸圧潰モードの変形をより誘発しやすくするためには、溝部４１の底面４１ａと側面４１ｂとのなす角θが９０〜９５度であることが好ましく、垂直であることがさらに好ましい。補強部材４０を自動車骨格部材１の長手方向の一部に取り付ける場合は、自動車骨格部材１の長手方向の中央部に取り付けることが望ましい。自動車骨格部材１の長手方向中央部は他の部材との取り付け部から最も離れているため、折れやすいからである。これは他の実施形態でも同じである。

＜第２の実施形態＞
図１０および図１１に示されるように第２の実施形態の自動車骨格部材１は、ハット部材２０の天板２１に垂直な方向における補強部材４０の高さｄが縦壁２２の高さｃよりも低くなっている。このような形状の補強部材４０であっても、補強部材４０の溝部４１の幅ａ（図４）と、溝部４１の深さｂ（図４）と、ハット部材２０の縦壁２２の高さｃ（図１１）が、０．２≦ａ／ｃ≦０．３、かつ、０．２≦ｂ／ｃ≦０．３の関係を満たすことで、軸圧潰モードの変形が生じやすくなり、エネルギー吸収効率を向上させることができる。

図１２は、補強部材４０の形状例を示す図である。図１２の例における自動車骨格部材１は、図１１の例とは異なり、補強部材４０のＺ方向における一方端がハット部材２０の縦壁２２の車外側端部（図１２の例では天板２１側の端部）にのみ隣接しており、車内側端部（図１２の例ではフランジ２３側の端部）に隣接していない構造である。自動車骨格部材１に衝撃荷重が入力された際には、縦壁２２の最初に座屈した箇所を起点として縦壁２２の車内側端部に向かって座屈領域が広がっていく。すなわち、最初に座屈する箇所が縦壁２２の車外側端部に近いほど、蛇腹状に変形する領域がより多くなるため、エネルギー吸収効率向上の観点では有利になる。図１１の自動車骨格部材１の場合、補強部材４０の車内側端部と縦壁２２の車内側端部(図１１の例ではフランジ２３側の端部)が隣接している一方、縦壁２２の車外側端部（図１１の例では天板２１側の端部）には補強部材４０が隣接していない。このため、図１１の自動車骨格部材１は、衝撃荷重の入力時に縦壁２２の車外側端部（図１１の例では天板２１側の端部）の近傍で座屈が生じやすい。一方、図１２の自動車骨格部材１は、縦壁２２の車内側端部（図１２の例ではフランジ２３側の端部）の近傍で座屈が生じやすい。したがって、図１１のような構造の自動車骨格部材１は、図１２のような構造の自動車骨格部材１に比べて蛇腹状に変形する領域を多く確保することができ、エネルギー吸収効率を向上させることができる。

エネルギー吸収効率をより向上させる観点においては、補強部材４０の高さｄは、ハット部材２０の縦壁２２の高さｃの６０〜１００％の高さであることが好ましい。より好ましくは８０％以上であり、さらに好ましくは９０％以上である。

＜第３の実施形態＞
第１〜第２の実施形態における自動車骨格部材１は、ハット部材２０の相手部材がクロージングプレート３０であったが、図１３に示される第３の実施形態の自動車骨格部材１は、相手部材もハット部材５０となっている。第２のハット部材５０は、第１のハット部材２０と同様に、天板５１と、天板５１に繋がる一対の縦壁５２である第１の縦壁５２ａおよび第２の縦壁５２ｂと、第１の縦壁５２ａに繋がるフランジ５３ａと、第２の縦壁５２ｂに繋がるフランジ５３ｂとを有している。自動車骨格部材１は、第１のハット部材２０と第２のハット部材５０が互いのフランジ２３、５３で接合されることで構成されている。

第３の実施形態の自動車骨格部材１においても、溝部４１を有した２つの補強部材４０が自動車骨格部材１の縦壁２２、５２の内面に接合されていることにより、縦壁２２、５２の面剛性を高めることができ、エネルギー吸収性能を向上させることができる。

また、第３の実施形態においても、第１〜第２の実施形態と同様に、補強部材４０の溝部４１の幅ａと、溝部４１の深さｂと、ハット部材２０の縦壁２２の高さｃが、０．２≦ａ／ｃ≦０．３、かつ、０．２≦ｂ／ｃ≦０．３の関係を満たしている。このため、自動車骨格部材１に軸圧潰モードの変形が生じやすくなり、エネルギー吸収性能を向上させることができる。なお、第３の実施形態におけるの高さｃとは、第２のハット部材５０の天板５１から第１のハット部材２０の天板２１までのＺ方向の長さである。また、第１の実施形態と同様に、溝部４１の底面４１ａと側面４１ｂとのなす角θは９０〜９５度であることが好ましく、垂直であることがさらに好ましい。

＜第４の実施形態＞
前述の第１〜第３の実施形態の自動車骨格部材１は、複数の部材が互いに接合されることで構成されていたが、第４の実施形態の自動車骨格部材１は、図１４および図１５に示されるように角管状の中空部材１０で構成されている。中空部材１０は、天板１１と、天板１１に繋がる２つの縦壁１２と、２つの縦壁１２に繋がる底板１３とを有している。２つの縦壁１２は、それぞれ天板１１と、底板１３の間にあり、２つ縦壁１２は、向かい合っている。また、天板１１と底板１３も向かい合っている。中空部材１０の素材は特に限定されず、例えば鋼材、アルミニウム合金部材やマグネシウム合金部材等である。第４の実施形態の自動車骨格部材１が、例えば電気自動車７０のサイドシル７１を構成する部材である場合、図３の例と同様に、中空部材１０の底板１３が、フロアパネル（図示せず）に載せられた電池７２に隣接する。

第１〜第３の実施形態と同様に、第４の実施形態の自動車骨格部材１も２つの補強部材４０を備えており、補強部材４０は、中空部材１０の部材長手方向に垂直な方向に延びる複数の溝部４１を有している。２つの補強部材４０は、それぞれ中空部材１０の縦壁１２の内面に接合されている。詳述すると、第１の補強部材４０ａは、第１の縦壁１２ａの内面に接合され、第２の補強部材４０ｂは、第２の縦壁１２ｂの内面に接合されている。図４に示される第１〜第３の実施形態の溝部４１と同様に、補強部材４０の溝部４１は、中空部材１０の天板１１に垂直な方向から見て、縦壁１２に平行な平面である底面４１ａと、底面４１ａの両端部に繋がる一対の平面である側面４１ｂとを有している。すなわち、溝部４１は、底面４１ａと、２つの側面４１ｂを備え、２つの側面４１ｂは、向かい合い、かつ、底面４１ａの両側に位置している。

第４の実施形態の自動車骨格部材１においても、溝部４１の幅ａ（図４）と、溝部４１の深さｂ（図４）と、中空部材１０の縦壁１２の高さｃ（図１５）が、０．２≦ａ／ｃ≦０．３、かつ、０．２≦ｂ／ｃ≦０．３の関係を満たしている。このため、第１〜第３の実施形態の自動車骨格部材１と同様に、エネルギー吸収効率を向上させることができる。なお、中空部材１０の縦壁１２の高さｃとは、部材長手方向に垂直な方向（Ｚ方向）における底板１３から天板１１までの長さである。

図１１に示される第２の実施形態の場合と同様に、エネルギー吸収効率を効果的に向上させる観点においては、自動車骨格部材１が中空部材１０で構成されている場合も、補強部材４０の車内側端部が中空部材１０の縦壁１２の車内側端部に隣接し、かつ、補強部材４０の高さｄ（図１６）が中空部材１０の縦壁１２の高さｃの６０〜１００％の高さであることが好ましい。補強部材４０の高さｄは、縦壁１２の高さｃの８０％以上の高さであることがより好ましく、９０％以上の高さであることがさらに好ましい。

以上、本開示に係る一実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば上記実施形態では、補強部材４０がハット部材２０の内側または中空部材１０の内側に配置されていたが、図１７のようにハット部材２０の外側または図１８のように中空部材１０の外側に配置されていてもよい。図１７の例の場合、補強部材４０はハット部材２０の縦壁２２の外面に接合されている。図１８の例の場合、補強部材４０は中空部材１０の縦壁１２の外面に接合されている。このように補強部材４０がハット部材２０の外側または中空部材１０の外側に配置されている場合であっても、溝部４１の幅ａと、溝部４１の深さｂと、縦壁の高さｃが、０．２≦ａ／ｃ≦０．３、かつ、０．２≦ｂ／ｃ≦０．３の関係を満たしていれば、軸圧潰モードの変形が生じやすくなり、エネルギー吸収効率を向上させることができる。また、補強部材４０がハット部材２０の外側または中空部材１０の外側に配置されている場合であっても、補強部材４０の高さｄは、縦壁の高さｃの６０〜１００％の高さであることが好ましい。

＜シミュレーション（１）＞
本開示に係る自動車骨格部材の一例として図１９のような解析モデルを作成し、ポール側突を模擬したシミュレーションを実施した。解析モデルは、図１に示される自動車骨格部材と同等の構成を有しており、ハット部材２０とクロージングプレート３０で構成されている。ハット部材２０およびクロージングプレート３０の素材は、引張強度が１１８０ＭＰａ、板厚が１．６ｍｍの鋼材である。ハット部材２０の部材長手方向の中央部における縦壁２２の内面には補強部材４０が配置されている。ハット部材２０の全長は１５００ｍｍ、縦壁２２の高さｃ（Ｚ方向の長さ）および天板２１の幅（Ｘ方向の長さ）は、それぞれ１００ｍｍである。溝部４１の幅ａおよび深さｂはそれぞれ２０ｍｍである。すなわち、前述のａ／ｃおよびｂ／ｃの値は、それぞれ０．２である。

シミュレーションは、半径１２７ｍｍの円柱状のインパクタ６０をクロージングプレート３０に押し当て、１．８ｋｍ／ｈの速度でインパクタ６０を変位させることで実施されている。本シミュレーションにおいては天板１１の上に剛体壁が配置されている。

解析モデルは、図１２に示す構造のモデル（構造１）と、図２に示す構造のモデル（構造２）である。また、比較例として、補強部材４０が設けられていない解析モデル（従来構造）を作成し、上記条件と同様のシミュレーションを実施した。

図２０はシミュレーション（１）における各解析モデルのエネルギー吸収性能の重量効率を示す図である。図２０に示されるように、構造１および構造２においては、補強部材が設けられていない従来構造よりもエネルギー吸収性能の重量効率が大幅に向上している。なお、構造２は、補強部材４０が天板２１とクロージングプレート３０のいずれの壁部にも接合されていない構造であり、構造１に対して生産性が向上する。

＜シミュレーション（２）＞
次に、溝部の幅ａと、溝部の深さｂが異なる解析モデルを複数作成し、各解析モデルでシミュレーションを実施した。

シミュレーション（２）におけるａ／ｃと、ｂ／ｃと、エネルギー吸収効率（吸収エネルギー／質量）の関係を図２１に示す。図２１に示される“好適範囲”とは、エネルギー吸収効率が５．０[kN*mm/kg]以上となる範囲である。ａ／ｃが０．２〜０．３であり、かつ、ｂ／ｃが０．２〜０．３である場合には、エネルギー吸収効率が特に高くなった。図２２に示されるように、本シミュレーションにおいては、ａ／ｃが０．２〜０．３であり、かつ、ｂ／ｃが０．２〜０．３である場合には、中空部材に軸圧潰モードの変形が生じていた。

＜シミュレーション（３）＞
次に、補強部材の高さｄと、ハット部材の縦壁の高さｃの比が異なる解析モデルを複数作成し、各解析モデルでシミュレーションを実施した。本シミュレーションは、図２３のように剛体壁をクロージングプレート３０の下に配置し、ハット部材２０の天板２１にインパクタ６０を押し当てる条件で実施されている。剛体壁の位置と、インパクタ６０を押し当てる位置以外のシミュレーション条件は、シミュレーション（１）と同様である。

図２４はシミュレーション（３）におけるｄ／ｃと、エネルギー吸収効率の関係を示す図である。図２４に示されるように、ｄ／ｃが０．６以上の場合には、ｄ／ｃが０．６未満の場合に比べてエネルギー吸収効率が飛躍的に向上した。なお、本シミュレーションの条件下では、ｄ／ｃが０．６の場合と、０．８の場合と、１．０の場合には、自動車骨格部材に軸圧潰モードの変形が生じていた。すなわち、補強部材４０の高さｄが縦壁の高さｃの６０〜１００％の高さである場合には、軸圧潰モードの変形が生じやすくなり、エネルギー吸収効率を効果的に向上させることができる。

本開示に係る技術は、自動車のサイドシルやバンパービーム等に利用することができる。

１ 自動車骨格部材
１０ 中空部材
１１ 中空部材の天板
１２ 中空部材の縦壁
１３ 中空部材の底板
２０ ハット部材
２１ ハット部材の天板
２２ ハット部材の縦壁
２３ ハット部材のフランジ
３０ クロージングプレート
４０ 補強部材
４１ 溝部
４１ａ 底面
４１ｂ 側面
５０ ハット部材
５１ ハット部材の天板
５２ ハット部材の縦壁
５３ ハット部材のフランジ
６０ インパクタ
７０ 電気自動車
７１ サイドシル
７２ 電池
ａ 溝部の幅
ｂ 溝部の深さ
ｃ 縦壁の高さ
ｄ 補強部材の高さ
θ 溝部の底面と側面のなす角

Claims (6)

1. ハット部材と、クロージングプレートと、２つの補強部材を備え、
   前記ハット部材は、天板と、２つの縦壁と、２つのフランジを備え、
   前記２つの縦壁は、それぞれ前記天板と前記フランジの間にあり、
   前記２つの縦壁は、向かい合い、
   前記２つのフランジは、それぞれ前記クロージングプレートと接合され、
   前記２つの補強部材は、それぞれ前記縦壁に接合され、
   前記補強部材は、前記ハット部材の長手方向に垂直な方向に延びる複数の溝部を備え、
   前記溝部は、底面と、２つの側面を備え、
   前記２つの側面は、向かい合い、
   前記２つの側面は、前記底面の両側にあり、
   前記天板に平行な断面における前記溝部の幅ａと前記溝部の深さｂと、前記天板に垂直な方向における前記縦壁の高さｃは、０．２≦ａ／ｃ≦０．３、かつ、０．２≦ｂ／ｃ≦０．３の関係を満たす、自動車骨格部材。
2. 前記補強部材の車内側端部と前記縦壁の車内側端部とが隣接し、
   前記天板に垂直な方向における前記補強部材の高さｄは、前記縦壁の高さｃの６０〜１００％の高さである、請求項１に記載の自動車骨格部材。
3. 中空部材と、２つの補強部材を備え、
   前記中空部材は、天板と、底板と、２つの縦壁を備え、
   前記天板と前記底板は、向かい合い、
   前記２つの縦壁は、それぞれ前記天板と前記底板の間にあり、
   前記２つの縦壁は、向かい合い、
   前記２つの補強部材は、それぞれ前記縦壁に接合され、
   前記補強部材は、前記中空部材の長手方向に垂直な方向に延びる複数の溝部を備え、
   前記溝部は、底面と、２つの側面を備え、
   前記２つの側面は、向かい合い、
   前記２つの側面は、前記底面の両側にあり、
   前記天板に平行な断面における前記溝部の幅ａと前記溝部の深さｂと、前記天板に垂直な方向における前記縦壁の高さｃは、０．２≦ａ／ｃ≦０．３、かつ、０．２≦ｂ／ｃ≦０．３の関係を満たす、自動車骨格部材。
4. 前記補強部材の車内側端部と前記縦壁の車内側端部とが隣接し、
   前記天板に垂直な方向における前記補強部材の高さｄは、前記縦壁の高さｃの６０〜１００％の高さである、請求項３に記載の自動車骨格部材。
5. 請求項１又は２に記載の自動車骨格部材を備えたサイドシルと、電池とを備え、
   車高方向に垂直な断面において、前記クロージングプレートは、前記電池に隣接し、前記天板は、車外側に配置されている、電気自動車。
6. 請求項３又は４に記載の自動車骨格部材を備えたサイドシルと、電池とを備え、
   車高方向に垂直な断面において、前記底板は、前記電池に隣接し、前記天板は、車外側に配置されている、電気自動車。