JPWO2017030191A1 - 鋼板部材組合せ構造、自動車用構造部材、センターピラー、バンパー、及びドアビーム - Google Patents

Abstract

この鋼板部材組合せ構造は、主壁部と、前記主壁部の端縁から立ち上る立上り壁部と、前記立上り壁部の端縁から、前記主壁部に対して平行に延びるフランジ部とを有する第１の鋼板部材と；前記第１の鋼板部材の内面又は外面の少なくとも一方に接合されるとともに、前記主壁部に当接する横壁部、及び前記立上り壁部に当接する縦壁部を有する第２の鋼板部材と；を備え、前記第１の鋼板部材及び前記第２の鋼板部材が、所定の関係式を満足する。

Description

本発明は、鋼板部材組合せ構造、自動車用構造部材、センターピラー、バンパー、及びドアビームに関する。
本願は、２０１５年８月２０日に日本に出願された特願２０１５−１６３０６３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

自動車車体を構成する構造部材は、自動車が対向車または障害物と衝突した場合、又は自動車が車体側方から衝突された場合等に、衝突によるキャビン内への影響を抑制する役割を有する。例えば、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、自動車車体を構成する構造部材の一つであるセンターピラー１は、その下部に車体側方から衝突体５が衝突して荷重を受けると、センターピラー１の下部が車体の幅方向内側に向かって倒れ込むように変形する。そして、この変形により、センターピラー１は、衝突体５による衝突エネルギーを吸収し、センターピラー１の上部がキャビン内に進入することを抑制して乗員Ｐの安全を確保する。

しかしながら、衝突体５からの荷重を十分に受けとめる前に、センターピラー１に破断等が生じた場合には、衝突体５による衝突エネルギーを十分に吸収できず、その結果、図１７Ａに示すようにセンターピラー１の上部がキャビン内に進入することとなる。センターピラー１の破断等を防止してエネルギー吸収量を増大させるためには、センターピラー１の板厚を増大させることが考えられるが、板厚の増加は車体重量の増加につながる。そこで、衝突があった際のエネルギー吸収効率（単位重量あたりのエネルギー吸収量）を向上させることが重要になっている。

ここで、特許文献１では、センターピラーの内部に発泡材を設けることにより、車体側方からの衝突に対する初期反力を高め、衝突によるセンターピラーの変形がキャビン内に進行するのを抑制し、キャビン内の乗員の安全性を向上させる技術が開示されている。

また、特許文献２及び特許文献３では、センターピラーの下部に孔又は凹ビード等の脆弱部を形成することにより、主として車体のロア側部分に衝突による変形を誘発させ、変形がキャビン内に進行するのを抑制し、キャビン内の乗員の安全性を向上させる技術が開示されている。

日本国特開２００７‐３０８１１４号公報 日本国特許第３１７３５３９号公報 日本国特開２０１０‐０９５１７６号公報

しかしながら、特許文献１では、原材料及び製造工程が複雑化する点で製造コストが増大するとともに、発泡材によるエネルギー吸収量は十分とは言えない。その結果、特許文献１においてエネルギー吸収効率を向上させるためには、多量の発泡材が必要となり、製造コストの増加が顕著になる。

また、特許文献２及び特許文献３では、衝突時に孔等の脆弱部が破断する可能性があるとともに、変形が脆弱部に集中して局所的な変形が生じる可能性がある。そのため、特許文献２及び特許文献３では、吸収可能なエネルギー量が小さくなり、その結果、エネルギー吸収効率を向上させることは難しい。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、低コストに衝突エネルギー吸収効率を向上させることが可能な鋼板部材組合せ構造、自動車用構造部材、センターピラー、バンパー、及びドアビームを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下を採用する。
（１）本発明の第１の態様に係る鋼板部材組合せ構造は、主壁部と、前記主壁部の端縁から立ち上る立上り壁部と、前記立上り壁部の端縁から、前記主壁部に対して平行に延びるフランジ部とを有する第１の鋼板部材と；前記第１の鋼板部材の内面又は外面の少なくとも一方に接合されるとともに、前記主壁部に当接する横壁部、及び前記立上り壁部に当接する縦壁部を有する第２の鋼板部材と；を備え、前記フランジ部の外面と前記主壁部の外面との距離、及び前記フランジ部の前記外面と前記横壁部の外面との距離のうち、いずれか大きい方の距離をＨ（ｍｍ）とし、前記立上り壁部の板厚、及び前記縦壁部の板厚の和をｔ（ｍｍ）とし、前記縦壁部の先端面と前記主壁部の前記外面との距離、及び前記縦壁部の前記先端面と前記横壁部の前記外面との距離のうち、いずれか大きい方の距離をＨ１（ｍｍ）と定義したとき、前記第１の鋼板部材及び前記第２の鋼板部材が、下記の式（ａ）及び式（ｂ）を満足する。
（Ｈ／ｔ）≦２０．０ ・・・式（ａ）
０．６≦（Ｈ１／Ｈ）≦１．０ ・・・式（ｂ）
（２）上記（１）に記載の態様において、前記第１の鋼板部材の前記立上り壁部と、前記第２の鋼板部材の前記縦壁部とを接合する第１の接合部をさらに備えていてもよい。
（３）上記（１）または（２）に記載の態様において、前記第１の鋼板部材の前記主壁部と、前記第２の鋼板部材の前記横壁部とを接合する第２の接合部をさらに備えていてもよい。
（４）上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の態様において、前記第２の鋼板部材が引張強さ９８０ＭＰａ級以上の鋼板であってもよい。
（５）上記（４）に記載の態様において、前記第１の鋼板部材が引張強さ９８０ＭＰａ級以上の鋼板であってもよい。
（６）本発明の第２の態様に係る自動車用構造部材は、上記（１）〜（５）のいずれか一項に記載の鋼板部材組合せ構造を備える。
（７）本発明の第３の態様に係るセンターピラーは、上記（１）〜（５）のいずれか一項に記載の鋼板部材組合せ構造を有するセンターピラーであって、センターピラーインナーと；前記鋼板部材組合せ構造の前記第１の鋼板部材から構成され、前記センターピラーインナーに接合されたセンターピラーアウターと；前記鋼板部材組合せ構造の前記第２の鋼板部材から構成され、前記センターピラーアウターの内面又は外面の少なくとも一方に接合されたパッチ部材と；を備える。
（８）本発明の第４の態様に係るバンパーは、上記（１）〜（５）のいずれか一項に記載の鋼板部材組合せ構造を有するバンパーであって、ベースプレートと； 前記鋼板部材組合せ構造の前記第１の鋼板部材から構成され、前記ベースプレートに接合されたバンパー本体と；前記鋼板部材組合せ構造の前記第２の鋼板部材から構成され、前記バンパー本体の内面又は外面の少なくとも一方に接合されたパッチ部材と；を備える。
（９）本発明の第５の態様に係るドアビームは、上記（１）〜（５）のいずれか一項に記載の鋼板部材組合せ構造を有するドアビームであって、前記鋼板部材組合せ構造の前記第１の鋼板部材から構成されたドアビーム本体と；前記鋼板部材組合せ構造の前記第２の鋼板部材から構成され、前記ドアビーム本体の内面又は外面の少なくとも一方に接合されたパッチ部材と；を備える。

本発明の上記各態様によれば、低コストに衝突エネルギー吸収効率を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係るセンターピラーを示す概略斜視図である。 上記センターピラーの分解斜視図であって、（ａ）が上記センターピラーのセンターピラーインナーを示す図であり、（ｂ）が上記センターピラーインナーにセンターピラーアウターを接合した状態を示す図であり、（ｃ）が上記センターピラーアウターに接合されるパッチ部材を示す図である。 図１ＡのＡ−Ａ断面図である。 図１ＡのＡ−Ａ断面図であって、上記センターピラーに荷重が加わった際の変形の一例を示す図である。 式（１）を満たさないセンターピラーに荷重が加わった際の変形の一例を示す断面図である。 式（２）を満たさないセンターピラーに荷重が加わった際の変形の一例を示す断面図である。 図１ＡのＡ−Ａ断面図であって、本発明の第１実施形態に係るセンターピラーの変形例を示す図である。 図１ＡのＡ−Ａ断面図であって、本発明の第２実施形態に係るセンターピラーを示す図である。 図１ＡのＡ−Ａ断面図であって、上記センターピラーの変形例を示す図である。 本発明の第３実施形態に係るバンパーを示す概略斜視図である。 図８のＢ−Ｂ断面図である。 図８のＢ−Ｂ断面図であって、上記バンパーの変形例を示す図である。 図８のＢ−Ｂ断面図であって、本発明の第４実施形態に係るバンパーを示す図である。 図８のＢ−Ｂ断面図であって、上記バンパーの変形例を示す図である。 本発明の第５実施形態に係るドアビームを示す概略斜視図である。 図１３のＣ−Ｃ断面図である。 図１３のＣ−Ｃ断面図であって、上記ドアビームの変形例を示す図である。 Ｈ／ｔとエネルギー吸収効率との関係を示すグラフである。 Ｈ１／Ｈとエネルギー吸収効率との関係を示すグラフである。 従来のセンターピラーを示す図であって、車体の前後方向に垂直な断面で見た場合の断面図である。 図１７ＡのＤ−Ｄ断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の各実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、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実施形態）
図１Ａは、本発明の第１実施形態に係るセンターピラー１００（自動車用構造部材）を示す概略斜視図である。また、図１Ｂは、センターピラー１００の分解斜視図であって、（ａ）がセンターピラーインナー１１０を示す図であり、（ｂ）がセンターピラーインナー１１０にセンターピラーアウター１２０を接合した状態を示す図であり、（ｃ）がセンターピラーアウター１２０に接合されるパッチ部材１３０を示す図である。また、図２は、図１ＡのＡ−Ａ断面図である。

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、センターピラー１００は、一方向に長くかつ、センターピラーインナー１１０と、このセンターピラーインナー１１０に接合されたセンターピラーアウター１２０（第１の鋼板部材）と、このセンターピラーアウター１２０に接合されたパッチ部材１３０（第２の鋼板部材）とを備えている。そして、センターピラー１００は、自動車車体の側方に、その上下方向に沿って配置される。
また、図２に示すように、センターピラー１００は、その長手方向に垂直な断面が中空断面であり、車体側方から衝突Ｆがあった際に、衝突Ｆによる荷重を受けて曲げ変形し、衝突エネルギーを吸収するようになっている。

センターピラー１００のセンターピラーインナー１１０は、図２に示すように、平板形状を有している。そして、センターピラーインナー１１０は、例えば、板厚が０．６〜１．６ｍｍであり、引張強さが９８０ＭＰａ級以上の鋼板である。
なお、センターピラーインナー１１０には、引張強さが１１８０ＭＰａ級以上の鋼板を用いることがより好ましい。

センターピラー１００のセンターピラーアウター１２０は、板厚が０．８〜２．０ｍｍ、引張強さが９８０ＭＰａ級以上の鋼板である。そして、センターピラーアウター１２０は、図２に示すように、その長手方向と直交する断面がハット状であり、センターピラーインナー１１０に対向する主壁部１２１と、主壁部１２１の両端１２１ａ（両端縁）から垂直に立ち上る一対の立上り壁部１２２と、主壁部１２１に平行でかつ主壁部１２１から離間するように、立上り壁部１２２の一端１２２ａ（端縁）から延びる一対のフランジ部１２３とを備えている。
なお、センターピラーアウター１２０には、引張強さが１１８０ＭＰａ級以上の鋼板を用いることがより好ましい。

また、センターピラーアウター１２０は、図２に示すように、センターピラーインナー１１０の外面１１０ａ（車体外側の面）に、フランジ部１２３をスポット溶接することにより接合されている。換言すれば、センターピラーインナー１１０の外面１１０ａとセンターピラーアウター１２０のフランジ部１２３の内面１２３ａとの間には、スポット溶接部１５０が設けられている。なお、スポット溶接に代えて、例えば、レーザ溶接やロウ付け等により、センターピラーインナー１１０とセンターピラーアウター１２０のフランジ部１２３とを接合してもよい。

センターピラー１００のパッチ部材１３０は、板厚が０．８〜３．０ｍｍ、引張強さが９８０ＭＰａ以上の鋼板である。そして、パッチ部材１３０は、図２に示すように、断面形状がチャネル状であり、横壁部１３１と、横壁部１３１の両端１３１ａ（両端縁）から垂直に立ち上る一対の縦壁部１３２とを備えている。
また、パッチ部材１３０は、縦壁部１３２とセンターピラーアウター１２０の立上り壁部１２２とをスポット溶接するとともに、横壁部１３１とセンターピラーアウター１２０の主壁部１２１とをスポット溶接することにより、センターピラーアウター１２０の外面に接合されている。換言すれば、センターピラーアウター１２０の立上り壁部１２２の外面１２２ｂとパッチ部材１３０の縦壁部１３２の内面１３２ａとの間にスポット溶接部１６０（第１の接合部）が形成されるとともに、センターピラーアウター１２０の主壁部１２１の外面１２１ｂとパッチ部材１３０の横壁部１３１の内面１３１ｂとの間にスポット溶接部１７０（第２の接合部）が形成されている。なお、スポット溶接に代えて、例えば、レーザ溶接やロウ付け等により、センターピラーアウター１２０とパッチ部材１３０とを接合してもよい。

パッチ部材１３０には、ホットスタンプ材等の種々の鋼板を用いることができる。また、パッチ部材１３０には、引張強さが１１８０ＭＰａ級以上の鋼板を用いることがより好ましく、引張強さが１５００ＭＰａ以上の鋼板を用いることがさらに好ましい。

パッチ部材１３０の横壁部１３１は、センターピラーアウター１２０の主壁部１２１の形状に沿った形状を有する。また、パッチ部材１３０の縦壁部１３２は、センターピラーアウター１２０の立上り壁部１２２の形状に沿った形状を有する。すなわち、センターピラー１００では、パッチ部材１３０の横壁部１３１がセンターピラーアウター１２０の主壁部１２１に当接し、パッチ部材１３０の縦壁部１３２がセンターピラーアウター１２０の立上り壁部１２２に当接している。

上述のように、センターピラー１００では、パッチ部材１３０をセンターピラーアウター１２０に接合しているため、センターピラーアウター１２０を補強することができる。また、パッチ部材１３０をセンターピラーアウター１２０に接合しているため、必要な部分のみ補強することができる。そのため、センターピラーアウター１２０全体の板厚を増加させる場合と比べて、重量増加を低減することができる。

スポット溶接部１６０は、図２に示すように、パッチ部材１３０の縦壁部１３２の側端面１３２ｂ（先端面）からＬ１（ｍｍ）の範囲内に、少なくともその一部が形成されていることが好ましい。ここで、Ｌ１は、パッチ部材１３０の縦壁部１３２の高さ（縦壁部１３２の側端面１３２ｂから横壁部１３１の外面１３１ｃまでの距離）の４０％を表す。すなわち、例えば、パッチ部材１３０の縦壁部１３２の高さが６０ｍｍの場合には、パッチ部材１３０の縦壁部１３２の側端面１３２ｂからＬ１＝２４ｍｍの範囲内に、スポット溶接部１６０の少なくとも一部が形成されていることが好ましい。
スポット溶接部１７０は、縦壁部１３２の内面１３２ａからＬ２（ｍｍ）の範囲内に、少なくともその一部が形成されていることが好ましい。ここで、Ｌ２は、Ｌ１と同様に、パッチ部材１３０の縦壁部１３２の高さ（縦壁部１３２の側端面１３２ｂから横壁部１３１の外面１３１ｃまでの距離）の４０％を表す。なお、主壁部１２１と立上り壁部１２２との間にＲ部が設けられている場合には、Ｒ止りからＬ２の範囲内に、スポット溶接部１７０の少なくとも一部が形成されていることが好ましい。

次に、センターピラー１００の各パラメーターについて説明する。センターピラー１００では、センターピラーアウター１２０及びパッチ部材１３０が、以下の式（１）及び（２）の双方を満足する。
（Ｈ／ｔ）≦２０．０ ・・・式（１）
０．６≦（Ｈ１／Ｈ）≦１．０ ・・・式（２）

ここで、図２に示すように、Ｈ（ｍｍ）は、フランジ部１２３の外面１２３ｂと主壁部１２１の外面１２１ｂとの距離、及びフランジ部１２３の外面１２３ｂと横壁部１３１の外面１３１ｃとの距離のうち、いずれか大きい方の距離を表している。すなわち、センターピラー１００では、パッチ部材１３０がセンターピラーアウター１２０の外面に接合されているため、上記のＨは、センターピラーアウター１２０のフランジ部１２３の外面１２３ｂからパッチ部材１３０の横壁部１３１の外面１３１ｃまでの距離（高さ）を表している。
また、ｔ（ｍｍ）は、センターピラーアウター１２０の立上り壁部１２２の板厚、及びパッチ部材１３０の縦壁部１３２の板厚の和を表している。
また、Ｈ１（ｍｍ）は、縦壁部１３２の側端面１３２ｂと主壁部１２１の外面１２１ｂとの距離、及び縦壁部１３２の側端面１３２ｂと横壁部１３１の外面１３１ｃとの距離のうち、いずれか大きい方の距離（高さ）を表している。すなわち、センターピラー１００では、パッチ部材１３０がセンターピラーアウター１２０の外面に接合されているため、上記のＨ１は、縦壁部１３２の側端面１３２ｂから横壁部１３１の外面１３１ｃまでの距離（高さ）を表している。

センターピラー１００では、上述のように、センターピラーアウター１２０にパッチ部材１３０が接合されることにより、センターピラーアウター１２０が補強され、上記の式（１）及び式（２）の双方を満足することにより、衝突Ｆがあった際のエネルギー吸収効率を向上させることができる。ここで、上記の式（１）及び式（２）を規定する理由は以下の通りである。

式（１）を満たさない場合（（Ｈ／ｔ）＞２０．０）：センターピラーアウター１２０の立上り壁部１２２が容易に座屈変形してしまい、衝突による荷重を十分に受け止める前に立上り壁部１２２が破断してしまう虞がある。この場合、破断後の荷重を、センターピラーインナー１１０とセンターピラーアウター１２０の主壁部１２１とパッチ部材１３０の横壁部１３１で受け持つことになる。そうすると、センターピラー１００をその長手方向に沿って見た場合に、センターピラー１００が、衝突ポイントから離れた位置を含む広範囲で変形し、キャビン内に至る虞がある。

式（２）の下限値を満たさない場合（０．６＞（Ｈ１／Ｈ））：センターピラーアウター１２０の立上り壁部１２２が、パッチ部材１３０の縦壁部１３２による補強効果を十分に得られないため、立上り壁部１２２が容易に座屈変形してしまい、衝突による荷重を十分に受け止める前に立上り壁部１２２が破断してしまう虞がある。この場合、破断後の荷重をセンターピラーインナー１１０とセンターピラーアウター１２０の主壁部１２１とパッチ部材１３０の横壁部１３１で受けもつことになる。そうすると、センターピラー１００をその長手方向に沿って見た場合に、センターピラー１００が、衝突ポイントから離れた位置を含む広範囲で変形し、キャビン内に至る虞がある。

式（２）の上限値を満たさない場合（（Ｈ１／Ｈ）＞１．０）：寸法的にありえないため、パッチ部材１３０をセンターピラーアウター１２０に接合することができない。よって、パッチ部材１３０の補強効果を得ることができないので、立上り壁部１２２が容易に座屈変形してしまい、衝突による荷重を十分に受け止める前に立上り壁部１２２が破断してしまう虞がある。

式（１）及び式（２）の双方を満たす場合：本発明の範囲内であり、衝突による、センターピラーアウター１２０の立上り壁部１２２の破断を防止することができる。そして、衝突エネルギーを、センターピラーアウター１２０の立上り壁部１２２、及びパッチ部材１３０の縦壁部１３２の変形動作により確実に吸収することができる。
なお、上記の式（１）に関して、Ｈ／ｔの値は、破断防止効果の観点から、小さいほど好ましい。例えば、Ｈ／ｔは、１７．５以下であることが好ましく、１５．０以下であることがより好ましく、１２．５以下であることがさらに好ましい。一方、Ｈ／ｔの下限は、特に限定されるものではないが、Ｈ／ｔは、例えば、５．０以上である。
また、上記の式（２）に関して、Ｈ１／Ｈは、破断防止効果の観点から、０．７以上であることが好ましく、０．８以上であることがさらに好ましい。

ここで、上記の式（１）及び（２）の双方を満たす場合のセンターピラー１００に、衝突Ｆがあった場合の変形の一例を図３に示す。図３では、センターピラー１００が上記の式（１）及び（２）の双方を満たしているため、センターピラーアウター１２０の立上り壁部１２２がパッチ部材１３０により十分に補強され、立上り壁部１２２が容易に座屈変形することを防止することができる。
一方、上記の式（１）を満たさないセンターピラー５０に、衝突Ｆがあった場合の変形の一例を図４Ａに示す。図４Ａでは、センターピラー５０が上記の式（１）を満足していないため、パッチ部材１３０によってセンターピラーアウター１２０の立上り壁部１２２を十分に補強することができず、立上り壁部１２２が容易に座屈変形する。
また、上記の式（２）を満たさないセンターピラー６０に、衝突Ｆがあった場合の変形の一例を図４Ｂに示す。図４Ｂでは、センターピラー６０が上記の式（２）を満足していないため、パッチ部材１３０による補強効果を十分に得ることができず、立上り壁部１２２が容易に座屈変形する。

以上に説明したように、本実施形態に係るセンターピラー１００によれば、センターピラーアウター１２０にパッチ部材１３０を接合するので、センターピラーアウター１２０全体の板厚を増加させることなく、必要な部分のみ補強することができる。そのため、センターピラー１００の重量増加を抑えつつ、センターピラーアウター１２０を補強することができる。また、センターピラーアウター１２０及びパッチ部材１３０が上記の式（１）及び式（２）の双方を満足するため、車体側方から衝突があった場合に、センターピラーアウター１２０の立上り壁部１２２の破断を防止することができる。したがって、低コストに衝突エネルギー吸収効率を向上させることができる。

なお、センターピラー１００では、図２に示すように、パッチ部材１３０の縦壁部１３２の側端面１３２ｂとセンターピラーアウター１２０のフランジ部１２３の外面１２３ｂとの間に、所定の距離Ｄ（ｍｍ）を設けることが好ましい（Ｄ＞０）。換言すれば、上記の式（２）に関して、Ｈ１／Ｈは、１．０未満（（Ｈ１／Ｈ）＜１．０）であることが好ましい。この場合、パッチ部材１３０の縦壁部１３２の側端面１３２ｂとセンターピラーアウター１２０のフランジ部１２３の外面１２３ｂとの間に隙間が生じるため、衝突Ｆによりパッチ部材１３０が変形する際に、パッチ部材１３０の側端面１３２ｂがセンターピラーアウター１２０のフランジ部１２３に拘束されることを防止することができる。したがって、センターピラーアウター１２０の立上り壁部１２２の変形に対して、パッチ部材１３０の縦壁部１３２を確実に追従させることができ、その結果、スポット溶接部１６０の剥離を防止することができる。
なお、上記の距離Ｄは、例えば、Ｈの１０％以上とすることがさらに好ましい。すなわち、上記の式（２）に関して、Ｈ１／Ｈは、０．９以下であることがさらに好ましい。

［第１実施形態の変形例］
本実施形態では、チャネル状のパッチ部材１３０がセンターピラーアウター１２０に接合される場合を示した。しかしながら、図５に示すように、断面Ｌ字形状を有する一対のパッチ部材１４０をセンターピラーアウター１２０に接合してもよい。この場合、センターピラーアウター１２０の主壁部１２１に当接する、パッチ部材１４０の横壁部１３１の体積が小さくなるため、センターピラー１００の重量を低減することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るセンターピラー２００について説明する。

図６は、本実施形態に係るセンターピラー２００を示す横断面図である。上記の第１実施形態に係るセンターピラー１００では、パッチ部材１３０がセンターピラーアウター１２０の外面に接合される場合を示した。これに対して、図６に示すように、本実施形態に係るセンターピラー２００では、パッチ部材１３０がセンターピラーアウター１２０の内面に接合されている。

図６に示すように、センターピラー２００では、パッチ部材１３０の横壁部１３１が、スポット溶接部１７０によりセンターピラーアウター１２０の主壁部１２１の内面１２１ｃに接合されるとともに、パッチ部材１３０の縦壁部１３２が、スポット溶接部１６０によりセンターピラーアウター１２０の立上り壁部１２２の内面１２２ｃに接合されている。

すなわち、本実施形態に係るセンターピラー２００は、第１実施形態に係るセンターピラー１００と同様に、センターピラーアウター１２０を補強することができる。そして、センターピラー２００は、第１実施形態に係るセンターピラー１００と同様に、上記の式（１）及び式（２）を満足することにより、衝突エネルギー吸収効率を向上させることができる。

なお、上記の式（１）及び式（２）に関して、センターピラー２００では、パッチ部材１３０がセンターピラーアウター１２０の内面に接合されているため、Ｈ（ｍｍ）は、センターピラーアウター１２０のフランジ部１２３の外面１２３ｂからセンターピラーアウター１２０の主壁部１２１の外面１２１ｂまでの距離（高さ）となる。また、Ｈ１（ｍｍ）は、パッチ部材１３０の縦壁部１３２の側端面１３２ｂからセンターピラーアウター１２０の主壁部１２１の外面１２１ｂまでの距離（高さ）となる。

［第２実施形態の変形例］
本実施形態では、チャネル状のパッチ部材１３０がセンターピラーアウター１２０の内面に接合される場合を示した。しかしながら、図７に示すように、断面Ｌ字形状を有する一対のパッチ部材１４０をセンターピラーアウター１２０の内面に接合してもよい。この場合、センターピラーアウター１２０の主壁部１２１に当接する、パッチ部材１４０の横壁部１３１の体積が小さくなるため、センターピラー２００の重量を低減することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係るバンパー３００について説明する。

図８は、本実施形態に係るバンパー３００（自動車用構造部材）を示す概略斜視図である。また、図９は、図８のＢ−Ｂ断面図である。第１実施形態及び第２実施形態では、センターピラー１００またはセンターピラー２００が、パッチ部材１３０を備える場合を示した。これに対して、本実施形態では、バンパー３００が一対のパッチ部材３３０を備えている。

図８及び図９に示すように、バンパー３００は、一方向に長くかつ、ベースプレート３１０と、このベースプレート３１０に接合されたバンパー本体３２０（第１の鋼板部材）と、このバンパー本体３２０に接合された一対のパッチ部材３３０（第２の鋼板部材）とを備えている。そして、バンパー３００は、自動車車体の前方又は後方に配置される。
また、バンパー３００は、図９に示すように、その長手方向に垂直な断面が中空断面であり、車体前方または後方から衝突Ｆがあった際に、衝突Ｆによる荷重を受けて曲げ変形し、衝突エネルギーを吸収するようになっている。

バンパー３００のベースプレート３１０は、平板形状を有している。また、バンパー３００のベースプレート３１０は、例えば、板厚が１．４ｍｍ、引張強さが９８０ＭＰａ級以上の鋼板である。
なお、ベースプレート３１０には、１１８０ＭＰａ級以上の鋼板を用いることがより好ましい。

バンパー３００のバンパー本体３２０は、図９に示すように、その長手方向に垂直な断面がハット形状であり、板厚が０．８〜２．０ｍｍ、引張強さが９８０ＭＰａ級以上の鋼板である。そして、バンパー本体３２０は、ベースプレート３１０に対向する主壁部３２１と、主壁部３２１の両端３２１ａから垂直に立ち上る一対の立上り壁部３２２と、主壁部３２１に平行でかつ主壁部３２１から離間するように、立上り壁部３２２の一端３２２ａから延びる一対のフランジ部３２３とを備えている。
なお、バンパー本体３２０には、１１８０ＭＰａ級以上の鋼板を用いることがより好ましい。

バンパー本体３２０の主壁部３２１は、幅方向中央部に、ベースプレート３１０に向かって突出する突出部３２４を有している。そして、この突出部３２４は、主壁部３２１からベースプレート３１０に向かって立ち上る一対の中央補強壁部３２４ａと、この一対の中央補強壁部３２４ａを接続する平面部３２４ｂとを有している。

また、バンパー本体３２０は、ベースプレート３１０の外面３１０ａ（車体外側の面）に、フランジ部３２３をスポット溶接することにより接合されている。換言すれば、ベースプレート３１０の外面３１０ａとバンパー本体３２０のフランジ部３２３の内面３２３ａとの間には、スポット溶接部１５０が設けられている。

パッチ部材３３０は、板厚が０．８〜３．０ｍｍ、引張強さが９８０ＭＰａ以上の鋼板である。そして、パッチ部材３３０は、その長手方向に垂直な断面がチャネル状であり、横壁部３３１と、横壁部３３１の一端３３１ａから垂直に立ち上る縦壁部３３２と、横壁部３３１の他端３３１ｄから立ち上る保持壁部３３３とを備えている。
なお、パッチ部材３３０には、ホットスタンプ材等の種々の鋼板を用いることができる。また、パッチ部材３３０には、引張強さが１１８０ＭＰａ級以上の鋼板を用いることがより好ましく、引張強さが１５００ＭＰａ級以上の鋼板を用いることがさらに好ましい。

パッチ部材３３０は、縦壁部３３２とバンパー本体３２０の立上り壁部３２２とをスポット溶接し、横壁部３３１とバンパー本体３２０の主壁部３２１とをスポット溶接し、保持壁部３３３とバンパー本体３２０の中央補強壁部３２４ａとをスポット溶接することにより、バンパー本体３２０の外面に接合されている。換言すれば、バンパー本体３２０の立上り壁部３２２の外面３２２ｂとパッチ部材３３０の縦壁部３３２の内面３３２ａとの間にスポット溶接部１６０が形成され、バンパー本体３２０の主壁部３２１の外面３２１ｂとパッチ部材３３０の横壁部３３１の内面３３１ｂとの間にスポット溶接部１７０が形成され、バンパー本体３２０の中央補強壁部３２４ａの外面３２４ａ１とパッチ部材３３０の保持壁部３３３の内面３３３ａとの間にスポット溶接部３８０が形成されている。

パッチ部材３３０の横壁部３３１は、バンパー本体３２０の主壁部３２１の形状に沿った形状を有する。また、パッチ部材３３０の縦壁部３３２は、バンパー本体３２０の立上り壁部３２２の形状に沿った形状を有する。また、パッチ部材３３０の保持壁部３３３は、バンパー本体３２０の中央補強壁部３２４ａの形状に沿った形状を有する。すなわち、バンパー３００では、パッチ部材３３０の横壁部３３１がバンパー本体３２０の主壁部３２１に当接し、パッチ部材３３０の縦壁部３３２がバンパー本体３２０の立上り壁部３２２に当接し、パッチ部材３３０の保持壁部３３３がバンパー本体３２０の中央補強壁部３２４ａに当接している。

上述のように、バンパー３００では、パッチ部材３３０をバンパー本体３２０に接合しているため、バンパー本体３２０を補強することができる。これにより、バンパー３００に衝突Ｆがあった場合に、バンパー本体３２０の立上り壁部３２２の破断等を防止することができる。また、パッチ部材３３０によりバンパー本体３２０を補強しているため、必要な部分のみ補強することができる。そのため、バンパー本体３２０全体の板厚を増加させる場合と比べて、重量増加を低減することができる。

次に、バンパー３００の各パラメーターについて説明する。バンパー３００では、バンパー本体３２０及びパッチ部材３３０が、第１実施形態で説明した式（１）及び（２）の双方を満足する。
（Ｈ／ｔ）≦２０．０ ・・・式（１）
０．６≦（Ｈ１／Ｈ）≦１．０ ・・・式（２）

ここで、第１実施形態の場合と同様に、Ｈ（ｍｍ）は、バンパー本体３２０のフランジ部３２３の外面３２３ｂからパッチ部材３３０の横壁部３３１の外面３３１ｃまでの距離（高さ）を表している。また、ｔ（ｍｍ）は、バンパー本体３２０の立上り壁部３２２の板厚、及びパッチ部材３３０の縦壁部３３２の板厚の和を表している。また、Ｈ１（ｍｍ）は、パッチ部材３３０の縦壁部３３２の側端面３３２ｂ（先端面）から横壁部３３１の外面３３１ｃまでの距離（高さ）を表している。

バンパー３００では、第１実施形態の場合と同様に、バンパー本体３２０にパッチ部材３３０が接合されることにより、バンパー本体３２０が補強され、上記の式（１）及び式（２）の双方を満足することにより、衝突Ｆがあった場合のエネルギー吸収効率を向上させることができる。

［第３実施形態の変形例］
本実施形態では、チャネル状のパッチ部材３３０がバンパー本体３２０に接合される場合を示した。しかしながら、図１０に示すように、断面Ｌ字形状を有する一対のパッチ部材３４０及び一対のパッチ部材３４５をバンパー本体３２０に接合してもよい。この場合、バンパー本体３２０の主壁部３２１に当接する、パッチ部材３３０の横壁部３３１の体積を小さくすることができるため、バンパー３００の重量をさらに低減することができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係るバンパー４００について説明する。

図１１は、本実施形態に係るバンパー４００を示す横断面図である。上記の第３実施形態に係るバンパー３００では、パッチ部材３３０がバンパー本体３２０の外面に接合される場合を示した。これに対して、図１１に示すように、本実施形態に係るバンパー４００では、パッチ部材３３０がバンパー本体３２０の内面に接合されている。

図１１に示すように、バンパー４００では、パッチ部材３３０の横壁部３３１が、スポット溶接部１７０によりバンパー本体３２０の主壁部３２１の内面に接合されるとともに、パッチ部材３３０の縦壁部３３２が、スポット溶接部１６０によりバンパー本体３２０の立上り壁部３２２の内面に接合されている。

すなわち、本実施形態に係るバンパー４００は、第３実施形態に係るバンパー３００と同様に、バンパー本体３２０を補強することができる。そして、バンパー４００は、第３実施形態に係るバンパー３００と同様に、上記の式（１）及び式（２）の双方を満足することにより、衝突エネルギー吸収効率を向上させることができる。

なお、上記の式（１）及び式（２）に関して、本実施形態では、パッチ部材３３０がバンパー本体３２０の内面に接合されているため、Ｈ（ｍｍ）は、バンパー本体３２０のフランジ部３２３の外面３２３ｂからバンパー本体３２０の主壁部３２１の外面３２１ｂまでの距離（高さ）となる。また、Ｈ１（ｍｍ）は、パッチ部材３３０の縦壁部３３２の側端面３３２ｂからバンパー本体３２０の主壁部３２１の外面３２１ｂまでの距離（高さ）となる。

［第４実施形態の変形例］
本実施形態では、チャネル状のパッチ部材３３０がバンパー本体３２０の内面に接合される場合を示した。しかしながら、図１２に示すように、断面Ｌ字形状を有する一対のパッチ部材３４０及び一対のパッチ部材３４５をバンパー本体３２０に接合してもよい。この場合、バンパー本体３２０の主壁部３２１に当接する、パッチ部材３４０及び３４５の横壁部３３１の体積を小さくすることができるため、バンパー４００の重量をさらに低減することができる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に係るドアビーム５００について説明する。

図１３は、本実施形態に係るドアビーム５００（自動車用構造部材）を示す概略斜視図である。また、図１４は、図１３のＣ−Ｃ断面図である。第１実施形態では、センターピラー１００がパッチ部材１３０を備える場合を示した。これに対して、本実施形態では、ドアビーム５００がパッチ部材５３０を備えている。

図１３及び図１４に示すように、ドアビーム５００は、一方向に長くかつ、ドアビーム本体５２０（第１の鋼板部材）と、このドアビーム本体５２０に接合された一対のパッチ部材５３０（第２の鋼板部材）とを備えている。そして、ドアビーム５００は、ドアビーム本体５２０のフランジ部５２３の内面５２３ａを、自動車のドア（不図示）にスポット溶接することにより、自動車のドアの内部に配置される。

ドアビーム５００のドアビーム本体５２０は、板厚が０．８〜２．０ｍｍ、引張強さが９８０ＭＰａ以上の鋼板である。そして、ドアビーム本体５２０は、図１４に示すように、その長手方向と直交する断面がハット状であり、主壁部５２１と、この主壁部５２１の両端５２１ａから立ち上る一対の立上り壁部５２２と、主壁部５２１に平行でかつ主壁部５２１から離間するように、立上り壁部５２２の一端５２２ａから延びる一対のフランジ部５２３とを備えている。
なお、ドアビーム本体５２０には、引張強さが１１８０ＭＰａ級以上の鋼板を用いることがより好ましい。

ドアビーム本体５２０の主壁部５２１は、その幅方向中央部に設けられた、フランジ部５２３に向かって突出する突出部５２４を有している。また、ドアビーム本体５２０の立上り壁部５２２は、主壁部５２１の一端５２１ａに接続され、所定の傾斜角を有する第１傾斜部５２５と、この第１傾斜部５２５に接続され、上記傾斜角と異なる傾斜角を有する第２傾斜部５２６とを有している。

ドアビーム５００のパッチ部材５３０は、板厚が０．８〜３．０ｍｍ、引張強さが１１８０ＭＰａ級以上の鋼板である。そして、パッチ部材５３０は、図１４に示すように、断面形状がＬ字状であり、横壁部５３１と、横壁部５３１の一端５３１ａから立ち上る縦壁部５３２とを有している。
また、パッチ部材５３０は、横壁部５３１とドアビーム本体５２０の主壁部５２１とをスポット溶接するとともに、縦壁部５３２とドアビーム本体５２０の立上り壁部５２２とをスポット溶接することにより、ドアビーム本体５２０の外面に接合されている。換言すれば、ドアビーム本体５２０の立上り壁部５２２の外面５２２ｂとパッチ部材５３０の縦壁部５３２の内面５３２ａとの間にスポット溶接部１６０が形成されるとともに、ドアビーム本体５２０の主壁部５２１の外面５２１ｂとパッチ部材５３０の横壁部５３１の内面５３１ｂとの間にスポット溶接部１７０が形成されている。
なお、パッチ部材５３０には、ホットスタンプ材等の種々の鋼板を用いることができる。また、パッチ部材５３０には、引張強さが１１８０ＭＰａ級以上の鋼板を用いることがより好ましく、引張強さが１５００ＭＰａ以上の鋼板を用いることがさらに好ましい。

パッチ部材５３０の横壁部５３１は、ドアビーム本体５２０の主壁部５２１の形状に沿った形状を有する。また、パッチ部材５３０の縦壁部５３２は、ドアビーム本体５２０の立上り壁部５２２の形状に沿った形状を有する。すなわち、ドアビーム５００では、パッチ部材５３０の横壁部５３１がドアビーム本体５２０の主壁部５２１に当接し、パッチ部材５３０の縦壁部５３２がドアビーム本体５２０の立上り壁部５２２に当接している。

上述のように、ドアビーム５００では、パッチ部材５３０をドアビーム本体５２０に接合しているため、ドアビーム本体５２０を補強することができる。これにより、ドアビーム５００に衝突があった場合に、ドアビーム本体５２０の立上り壁部５２２の破断等を防止することができる。また、パッチ部材５３０をドアビーム本体５２０に接合しているため、必要な部分のみ補強することができる。そのため、ドアビーム本体５２０全体の板厚を増加させる場合と比べて、重量増加を低減することができる。

次に、ドアビーム５００の各パラメーターについて説明する。ドアビーム５００では、ドアビーム本体５２０及びパッチ部材５３０が、第１実施形態で説明した式（１）及び（２）の双方を満足する。
（Ｈ／ｔ）≦２０．０ ・・・式（１）
０．６≦（Ｈ１／Ｈ）≦１．０ ・・・式（２）
ここで、第１実施形態の場合と同様に、Ｈ（ｍｍ）は、ドアビーム本体５２０のフランジ部５２３の外面５２３ｂからパッチ部材５３０の横壁部５３１の外面５３１ｃまでの距離（高さ）を表している。また、ｔ（ｍｍ）は、ドアビーム本体５２０の立上り壁部５２２の板厚、及びパッチ部材５３０の縦壁部５３２の板厚の和を表している。また、Ｈ１（ｍｍ）は、パッチ部材５３０の縦壁部５３２の側端面５３２ｂ（先端面）から横壁部５３１の外面５３１ｃまでの距離（高さ）を表している。

ドアビーム５００では、第１実施形態の場合と同様に、ドアビーム本体５２０にパッチ部材５３０が接合されることにより、ドアビーム本体５２０が補強され、上記の式（１）及び式（２）の双方を満足することにより、衝突があった場合のエネルギー吸収効率を向上させることができる。

なお、図１５に示すように、第１実施形態の場合と同様、パッチ部材５３０をドアビーム本体５２０の内面に接合してもよい。

次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。

第１実施形態に係るセンターピラー１００の断面形状（図２参照）を模したハット形状部材の三点曲げ変形のＦＥＭ解析を行い、単位重量当たりのエネルギー吸収量を求めた。具体的には、長手方向において所定の間隔をあけた二点で上記ハット形状部材を支持し、これら二点の中間位置に所定の荷重をかけてエネルギー吸収量を求めた。そして、このエネルギー吸収量を上記ハット形状部材の重量で除して、単位重量当たりのエネルギー吸収量を求めた。この際、上記ハット形状部材には、引張強さが９８０ＭＰａの鋼板を用いた。
また、比較のため、式（１）及び／又は式（２）を満たさない場合についても同様の解析を行った。なお、下記の表１に示す試験Ｎｏ．１〜１１では、Ｈ、ｔ、及びＨ１以外の条件を全て同じとした。

表１において、試験Ｎｏ．１〜４は、式（１）および／または式（２）を満たさない場合、すなわち比較例を示している。一方、試験Ｎｏ．５〜１１は、式（１）および式（２）の双方を満たす場合、すなわち本発明例を示している。
また、図１６Ａ及び図１６Ｂに、表１の結果をプロットしたグラフを示す。なお、図１６Ａでは、横軸がＨ／ｔであり、縦軸が単位重量当たりのエネルギー吸収量ＥＡ／ｍａｓｓ（ｋＪ／ｋｇ）である。また、図１６Ｂでは、横軸がＨ１／Ｈであり、縦軸が単位重量当たりのエネルギー吸収量ＥＡ／ｍａｓｓ（ｋＪ／ｋｇ）である。

表１、図１６Ａ、及び図１６Ｂに示すように、式（１）及び式（２）の双方を満足する場合には、式（１）及び式（２）の一方を満足しない場合、及び式（１）及び式（２）の双方を満足しない場合と比較して、単位重量当たりのエネルギー吸収量が増大することを確認できた。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、本発明の範囲が上記実施形態のみに限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、上記実施形態では、自動車用構造部材が、センターピラー、バンパー、及びドアビームである場合を示した。しかしながら、本発明は、これら自動車用構造部材に限定されず、例えば、サイドシルに本発明を適用してもよい。

また、例えば、上記の第１実施形態では、センターピラー１００のセンターピラーアウター１２０の内面にパッチ部材１３０が接合される場合を示した。しかしながら、センターピラーアウター１２０の内面及び外面の双方に、パッチ部材１３０が接合されてもよい。

また、例えば、上記の第１実施形態では、センターピラーアウター１２０の主壁部１２１が平板状である場合を示したが、バンパー３００と同様に、センターピラーアウター１２０の主壁部１２１に突出部を設けてもよい。また、上記の第３実施形態では、バンパー本体３２０の主壁部３２１に突出部が設けられている場合を示したが、主壁部３２１を平板状としてもよい。また、上記の第５実施形態では、ドアビーム本体５２０の主壁部５２１に突出部が設けられている場合を示したが、主壁部５２１を平板状としてもよい。

本発明によれば、低コストに衝突エネルギー吸収効率を向上させることが可能な鋼板部材組合せ構造、自動車用構造部材、センターピラー、バンパー、及びドアビームを提供することができる。

１００： センターピラー（自動車用構造部材）
１１０： センターピラーインナー
１２０： センターピラーアウター（第１の鋼板部材）
１２１： センターピラーアウターの主壁部
１２２： センターピラーアウターの立上り壁部
１２３： センターピラーアウターのフランジ部
１３０： パッチ部材（第２の鋼板部材）
１５０： スポット溶接部
１６０： スポット溶接部（第１の接合部）
１７０： スポット溶接部（第２の接合部）

Claims (9)

1. 主壁部と、前記主壁部の端縁から立ち上る立上り壁部と、前記立上り壁部の端縁から、前記主壁部に対して平行に延びるフランジ部とを有する第１の鋼板部材と；
   前記第１の鋼板部材の内面又は外面の少なくとも一方に接合されるとともに、前記主壁部に当接する横壁部、及び前記立上り壁部に当接する縦壁部を有する第２の鋼板部材と；
   を備え、
   前記フランジ部の外面と前記主壁部の外面との距離、及び前記フランジ部の前記外面と前記横壁部の外面との距離のうち、いずれか大きい方の距離をＨ（ｍｍ）とし、
   前記立上り壁部の板厚、及び前記縦壁部の板厚の和をｔ（ｍｍ）とし、
   前記縦壁部の先端面と前記主壁部の前記外面との距離、及び前記縦壁部の前記先端面と前記横壁部の前記外面との距離のうち、いずれか大きい方の距離をＨ１（ｍｍ）と定義したとき、
   前記第１の鋼板部材及び前記第２の鋼板部材が、下記の式（１）及び式（２）を満足する
   ことを特徴とする鋼板部材組合せ構造。
   （Ｈ／ｔ）≦２０．０ ・・・式（１）
   ０．６≦（Ｈ１／Ｈ）≦１．０ ・・・式（２）
2. 前記第１の鋼板部材の前記立上り壁部と、前記第２の鋼板部材の前記縦壁部とを接合する第１の接合部をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の鋼板部材組合せ構造。
3. 前記第１の鋼板部材の前記主壁部と、前記第２の鋼板部材の前記横壁部とを接合する第２の接合部をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼板部材組合せ構造。
4. 前記第２の鋼板部材が引張強さ９８０ＭＰａ級以上の鋼板である
   ことを特徴とする１〜３のいずれか一項に記載の鋼板部材組合せ構造。
5. 前記第１の鋼板部材が引張強さ９８０ＭＰａ級以上の鋼板である
   ことを特徴とする請求項４に記載の鋼板部材組合せ構造。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の鋼板部材組合せ構造を備えることを特徴とする自動車用構造部材。
7. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の鋼板部材組合せ構造を有するセンターピラーであって、
   センターピラーインナーと；
   前記鋼板部材組合せ構造の前記第１の鋼板部材から構成され、前記センターピラーインナーに接合されたセンターピラーアウターと；
   前記鋼板部材組合せ構造の前記第２の鋼板部材から構成され、前記センターピラーアウターの内面又は外面の少なくとも一方に接合されたパッチ部材と；
   を備えることを特徴とするセンターピラー。
8. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の鋼板部材組合せ構造を有するバンパーであって、
   ベースプレートと；
   前記鋼板部材組合せ構造の前記第１の鋼板部材から構成され、前記ベースプレートに接合されたバンパー本体と；
   前記鋼板部材組合せ構造の前記第２の鋼板部材から構成され、前記バンパー本体の内面又は外面の少なくとも一方に接合されたパッチ部材と；
   を備えることを特徴とするバンパー。
9. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の鋼板部材組合せ構造を有するドアビームであって、
   前記鋼板部材組合せ構造の前記第１の鋼板部材から構成されたドアビーム本体と；
   前記鋼板部材組合せ構造の前記第２の鋼板部材から構成され、前記ドアビーム本体の内面又は外面の少なくとも一方に接合されたパッチ部材と；
   を備えることを特徴とするドアビーム。

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