JPWO2017061631A1 - 構造部材及び車両 - Google Patents

Abstract

構造部材（１０）は、ハット部材（１）と、クロージングプレート（２）とを備える。ハット部材（１）は、頂面部（１ａ）と、頂面部（１ａ）の両端から延びる一対の側壁（１ｂ）と、フランジ（１ｃ）とを有する。クロージングプレート２は、一対のフランジ（１ｃ）に接して設けられる。一対の側壁（１ｂ）の各々は、側壁（１ｂ）の一方端部から距離Ｓｈの位置に至るまでの領域に、低強度領域（１ｓ）を有する。距離Ｓｈは、側壁（１ｂ）の高さＨの２０〜４０％である。低強度領域（１ｓ）の降伏強度は、側壁（１ｂ）の高さの２分の１の位置（１ｍｉｄ）における降伏強度の６０〜８５％である。

Description

本発明は、耐衝撃性を有する構造部材及びそれを用いた車両に関する。

車両の補強用部材として用いられる構造部材は、高強度及び軽量化が求められる。例えば、国際公開２００５／０５８６２４号（特許文献１）には、耐衝撃用として、自動車の車体に両端支持の構造で装着される金属管が開示されている。この金属管は、全長又は部分的に曲がり部を有する。曲がり部の外周側が車体に加わる衝撃方向に略合致するよう配置される。この金属管は、真直管を用いた補強部材に比べ、車体補強用として優れた耐衝撃性を有する。

国際公開２００５／０５８６２４号

構造部材の軽量化のために薄肉化を行う場合、通常は、あわせて高強度化も行う。構造部材は、降伏強度を超える衝撃を受けると折れ曲がり、折れ曲がり部が突出する。構造部材を薄肉化すると、衝撃で折れたときの突出度合いが大きくなりやすい。これに対して、例えば、車両に構造部材を用いる場合は、衝突による衝撃で変形した構造部材が折れ曲がって突出する度合いは、より小さいことが好ましい。なぜなら、折れ曲がり部が大きく突出するということは、局所的にエネルギー吸収が発生していることであり、部材全体としてのエネルギー吸収能が小さいことを意味するからである。衝撃エネルギーを構造部材がより効率よく吸収することで、車両内の乗員に加わる衝撃エネルギーをより抑えることができる。

そこで、本願は、衝撃エネルギーを効率よく吸収することができる構造部材及びそれを用いた車両を開示する。

本発明の実施形態における構造部材は、頂面部と、ハット部材と、クロージングプレートを備える。前記ハット部材は、前記頂面部の両端部から延び、互いに対向する一対の側壁と、前記一対の側壁それぞれにおいて、前記側壁の前記頂面部側の一方端部とは反対側の他方端部から前記一対の側壁の対向方向外側へ延びる一対のフランジとを有する。前記クロージングプレートは、前記ハット部材の前記一対のフランジに接して設けられる。前記一対の側壁の各々は、前記側壁の一方端部から所定距離の位置に至るまでの領域に、低強度領域を有する。前記所定距離は、前記側壁の高さの２０〜４０％である。前記低強度領域の降伏強度は、前記側壁の高さの２分の１の位置における降伏強度の６０〜８５％である。

本願開示によれば、衝撃を受けたとき、効率良く衝撃エネルギーを吸収することができる構造部材を提供することができる。

図１Ａは、本発明の実施形態の構造部材の断面図である。 図１Ｂは、図１Ａに示す構造部材の平面図である。 図１Ｃは、図１Ａに示す構造部材の側面図である。 図２は、衝突試験の様子を模式的に示す図である。 図３は、一様な強度分布を持つ構造部材に衝撃を加えたときの変形を示す図である。 図４は、低強度領域を有する構造部材に衝撃を加えたときの変形を示す図である。 図５は、一様な強度分布を持つ構造部材の変形挙動を説明するための図である。 図６は、低強度領域を有する構造部材の変形挙動を説明するための図である。 図７Ａは、構造部材が、衝撃荷重を受けて変形する様子を示す図である。 図７Ｂは、構造部材が、衝撃荷重を受けて変形する様子を示す図である。 図８は、図６より狭い範囲の低強度領域を有する構造部材の変形挙動を説明するための図である。 図９Ａは、本実施形態の変形例における構造部材の断面図である。 図９Ｂは、クロージングプレートの変形例を示す断面図である。 図１０は、頂面部が傾いている場合の側壁１ｂの高さ方向を説明するための図である。 図１１Ａは、構造部材の変形例を示す断面図である。 図１１Ｂは、構造部材の変形例を示す断面図である。 図１１Ｃは、構造部材の変形例を示す断面図である。 図１１Ｄは、図１１Ｂに示す構造部材の平面図である。 図１２Ａは、本実施形態の構造部材の断面図である。 図１２Ｂは、図１２Ａに示す構造部材の平面図である。 図１２Ｃは、図１２Ａに示す構造部材の側面図である。 図１３は、車両に配置される構造部材の一例を示す図である。 図１４は、本実施形態における構造部材によって構成されたＢピラーを示す図である。 図１５は、シミュレーションにおける解析モデル（順ハットモデル）の構成を模式的に示す図である。 図１６は、シミュレーションに用いた構造部材の各寸法を示すである。 図１７は、低強度領域と他の領域の強度比を変えて衝撃を与えた場合の、曲げ変形による変形量を示すグラフである。 図１８は、シミュレーションにおける解析モデル（逆ハットモデル）の構成を模式的に示す図である。 図１９は、順ハットモデルのシミュレーションの解析結果を示すグラフである。 図２０は、逆ハットモデルのシミュレーションの解析結果を示すグラフである。 図２１は、順ハットモデルの変形挙動の解析結果を示す図である。 図２２は、逆ハットモデルの変形挙動の解析結果を示す図である。 図２３は、強度が均一な試験体の変形結果を示す図である。 図２４は、一部に低強度領域を有する試験体の変形結果を示す図である。 図２５は、試験体の衝撃実験の測定結果と、試験体と同じ構造部材のモデルを用いたシミュレーションによる解析結果とを示すグラフである。

本発明の実施形態における第１の構成の構造部材は、クロージングプレートと、ハット部材とを備える。前記ハット部材は、頂面部と、前記クロージングプレートに接して設けられる一対のフランジと、前記頂面部の両端部から延び、互いに対向する一対の側壁を備える。前記一対の側壁は、前記頂面部側の一方端部と、前記一方端部と反対側の他方端部であって、前記一対のフランジが前記一対の側壁の対向方向外側へ延びる他方端部を有する。すなわち、前記一対の側壁の他方端部から前記一対のフランジが延びる。前記一対のフランジは、クロージングプレートに接合される。

前記一対の側壁の各々は、前記頂面部に垂直な方向における前記側壁の中央を含む高強度領域と、前記側壁の中央の降伏強度の６０〜８５％の降伏強度の低強度領域とを含む。前記低強度領域は、前記頂面部に垂直な方向において、前記側壁の前記一方端部から前記他方端部へ向かって前記側壁の高さの２０〜４０％の距離の位置に至るまで形成される。また、前記低強度領域は、前記側壁の長手方向において、前記側壁の高さ以上の距離に渡って形成される。

言い換えれば、前記一対の側壁の各々における前記低強度領域は、前記側壁の一方端部から所定距離（前記側壁の高さの２０〜４０％の距離）の位置に至るまでの領域に形成される。すなわち、前記低強度領域は、前記側壁の一方端部から、前記強強度領域と前記低強度領域との境界にわたって形成される。前記側壁の一方端部から、前記境界のうち前記側壁の高さ方向の境界との距離は、側壁の高さの２０〜４０％である。

また、前記一対の側壁各々における前記低強度領域の前記各側壁の長手方向における幅は、各側壁の高さ方向の幅（すなわち側壁の高さ）以上である。

なお、第１の構成において、前記各側壁の高さ方向は、前記頂面部に垂直な方向である。また、前記側壁の高さは、前記頂面部に垂直な方向における前記側壁の一方端部から他方端部までの距離である。なお、後述の第２及び第４の構成においても、側壁の高さ方向は、前記頂面部に垂直な方向である。

各側壁の長手方向は、構造部材の長手方向であり、頂面部の長手方向でもある。構造部材は、長手方向（長軸）を持つ細長い部材である。各側壁の長手方向は、各側壁と頂面部との間に形成される稜線（第１の稜線）の延在方向と同じとする。側壁の長手方向は、側壁の高さ方向と概ね垂直になる。

前記一対の側壁各々における前記低強度領域の降伏強度は、前記頂面部に垂直な方向における側壁の中央の降伏強度の６０〜８５％である。ここで、頂面部に垂直な方向における側壁の中央は、前記側壁の高さの２分の１の位置である。

前記高強度領域は、前記側壁の高さ方向において、前記低強度領域と前記高強度領域との境界から前記側壁の他方端（前記クロージングプレート側の端部）にわたって設けられる。

上記第１の構成は、下記の第２の構成に言い換えることができる。第２の構成における構造部材は、少なくとも１枚のクロージングプレートと、ハット部材とを備える。前記ハット部材は、頂面部と、前記頂面部の両端部にある２つの第１の稜線と、それぞれが前記クロージングプレートに接合された２つのフランジと、前記２つのフランジの端部にある２つの第２の稜線と、前記２つの第１の稜線と前記２つの第２の稜線の間に、それぞれ位置する２つの側壁とを備える。前記２つの側壁の各々は、低強度領域を備える。第２の構成における前記２つの側壁の各々における前記低強度領域は、前記第１の稜線から前記第２の稜線に向かって、前記頂面部に垂直な方向における前記第１の稜線と前記第２の稜線の間の距離の２０〜４０％まで設けられる。また、前記低強度領域は、前記第１の稜線の延在方向に、前記頂面部に垂直な方向における前記第１稜線と前記第２の稜線の間の距離以上の長さの領域に設けられる。前記低強度領域は、前記第１の稜線と前記第２の稜線の中央の降伏強度の６０〜８５％の降伏強度を有する。なお、前記第１の稜線と前記第２の稜線の中央は、前記頂面部に垂直な方向における側壁の中央と同じである。

前記２つの側壁の各々は、前記低強度領域と、前記低強度領域より降伏強度の高い高強度領域を備える。前記高強度領域は、前記各側壁の前記頂面部に垂直な方向において、前記第２の稜線から前記低強度領域と前記高強度領域の境界に至るまでの領域に設けられる。前記頂面部に垂直な方向における側壁の中央の側壁は、高強度領域に含まれる。

本発明の実施形態の第３の構成の構造部材は、少なくとも１枚のクロージングプレートと、ハット部材とを備える。前記ハット部材は、頂面部と、前記頂面部の両端部にある２つの第１の稜線と、それぞれが前記クロージングプレートに接合された２つのフランジと、前記２つのフランジの端部にある２つの第２の稜線と、前記２つの第１の稜線と前記２つの第２の稜線の間に、それぞれ位置する２つの側壁とを備える。前記２つの側壁の各々は、低強度領域を備える。第３の構成における前記２つの側壁の各々における低強度領域は、前記第２の稜線から前記第１の稜線に向かって、前記クロージングプレートに垂直な方向における前記第２の稜線と前記第１の稜線の間の距離の２０〜４０％まで設けられる。また、前記低強度領域は、前記第２の稜線の延在方向に、前記クロージングプレートに垂直な方向における前記第２稜線と前記第１の稜線の間の距離以上の長さの領域に設けられる。前記低強度領域は、前記クロージングプレートに垂直な方向における側壁の中央の降伏強度の６０〜８５％の降伏強度を有する。

第３の構成における前記一対の側壁の各々は、前記クロージングプレートに垂直な方向における前記側壁の中央を含む高強度領域と、前記側壁の中央の降伏強度の６０〜８５％の降伏強度の低強度領域とを含む。前記低強度領域は、前記クロージングプレートに垂直な方向において、前記側壁の前記他方端部から前記一方端部へ向かって前記側壁の高さの２０〜４０％の距離の位置に至るまで形成される。前記他方端部は、前記側壁の高さ方向の両端部のうちクロージングプレート側の端部である。前記一方端部は、前記側壁の高さ方向の両端部のうち頂面部側の端部である。また、前記低強度領域は、前記側壁の長手方向において、前記側壁の高さ以上の距離に渡って形成される。

なお、第３の構成において、前記各側壁の高さ方向は、前記クロージングプレートに垂直な方向である。また、前記側壁の高さは、前記クロージングプレートに垂直な方向における前記側壁の一方端部から他方端部までの距離である。

第３の構成において、前記２つの側壁の各々は、前記低強度領域と、前記低強度領域より降伏強度の高い高強度領域を備える。前記高強度領域は、前記各側壁の前記クロージングプレートに垂直な方向において、第１の稜線から前記低強度領域と前記高強度領域の境界に至るまでの領域に設けられる。前記クロージングプレートに垂直な方向における前記側壁の中央の前記側壁の部分は、高強度領域に含まれる。

本発明の実施形態の第４の構成の構造部材は、少なくとも１枚のクロージングプレートと、溝型部材とを備える。前記溝型部材は、頂面部と、前記頂面部の両端部にある２つの第１の稜線と、それぞれが前記クロージングプレートに接合される２つの接合部と、前記２つの第１の稜線と前記２つの接合部との間に、それぞれ位置する２つの側壁とを備える。前記２つの側壁の各々は、低強度領域を備える。第４の構成における前記２つの側壁の各々における低強度領域は、前記第１の稜線から前記接合部に向かって、前記頂面部に垂直な方向における前記第１の稜線と前記接合部の間の距離の２０〜４０％まで設けられる。また、前記低強度領域は、前記第１の稜線の延在方向に、前記頂面部に垂直な方向における前記第１稜線と前記接合部の間の距離以上の長さの領域に設けられる。前記低強度領域は、前記頂面部に垂直な方向における前記側壁の中央の降伏強度の６０〜８５％の降伏強度を有する。

前記２つの側壁の各々は、前記低強度領域と、前記低強度領域より降伏強度の高い高強度領域を備える。前記高強度領域は、前記各側壁の前記頂面部に垂直な方向において、前記接合部から前記低強度領域と前記高強度領域の境界に至るまでの領域に設けられる。前記頂面に垂直な方向における前記第１の稜線と前記接合部の中央の側壁の部分は、前記高強度領域に含まれる。

第４の構成において、前記溝型部材は、クロージングプレートに接する稜線を有さない。２つの側壁の各々において、第１の稜線と反対側の端部には、第２の稜線ではなく、接合部が設けられる。前記側壁は、前記接合部側の一部において、前記クロージングプレートと重ね合わされる。側壁とクロージングプレート重ね合わされる部分において、前記側壁は、前記クロージングプレートと接触する接触面を有する。この接触面は、前記側壁と同じ方向に延びる。

前記側壁の高さ方向は、前記頂面部に垂直な方向である。前記側壁の高さは、前記頂面部に垂直な方向における前記第１の稜線から前記接合部までの距離である。

本発明の実施形態の第５の構成の構造部材は、少なくとも１枚のクロージングプレートと、溝型部材とを備える。前記溝型部材は、頂面部と、前記頂面部の両端部にある２つの第１の稜線と、前記クロージングプレートに接合されるフランジと、前記フランジの端部にある第２の稜線と、前記溝型部材の前記フランジ以外の部分と前記クロージングプレートとを接合する接合部と、前記２つの第１の稜線のうち一方と前記第２の稜線との間に位置する第１の側壁と、前記２つの第１の稜線のうち他方と前記接合部との間に位置する第２の側壁とを備える。
前記第１の側壁は、第１の低強度領域を含む。前記第１の低強度領域は、前記第１の稜線から前記第２の稜線に向かって、前記頂面部に垂直な方向における前記第１の稜線と前記第２の稜線の間の距離の２０〜４０％まで、かつ前記第１の稜線の延在方向に、前記頂面部に垂直な方向における前記第１稜線と前記第２の稜線の間の距離以上の長さの領域に設けられ、前記頂面部に垂直な方向における前記側壁の中央の降伏強度の６０〜８５％の降伏強度を有する。

前記第２の側壁は、第２の低強度領域を含む。前記第２の低強度領域は、前記第１の稜線から前記接合部に向かって、前記頂面部に垂直な方向における前記第１の稜線と前記接合部の間の距離の２０〜４０％まで、かつ前記第１の稜線の延在方向に、前記頂面部に垂直な方向における前記第１稜線と前記接合部の間の距離以上の長さの領域に設けられ、前記頂面部に垂直な方向における前記側壁の中央の降伏強度の６０〜８５％の降伏強度を有する。

第５の構成において、第１の側壁は、第１の稜線と反対側の端部に第２の稜線がある。これに対して、第２の側壁は、第１の稜線と反対側の端部に、第２の稜線ではなく、接合部が設けられる。前記第２の側壁は、前記接合部側の一部において、前記クロージングプレートと重ね合わされる。前記第２の側壁と前記クロージングプレート重ね合わされる部分において、前記第２の側壁は、前記クロージングプレートと接触する接触面を有する。この接触面は、前記第２の側壁と同じ方向に延びる。

前記第２の側壁の高さ方向は、前記頂面部に垂直な方向である。前記第２の側壁の高さは、前記頂面部に垂直な方向における前記第１の稜線から前記接合部までの距離である。

頂面部に加えられた荷重により側壁は圧縮される。換言すると、側壁は第１の稜線と支持部の間で圧縮される。部材に第２の稜線がある場合、クロージングプレートに接する第２の稜線が支持部となる。この場合、側壁は第１の稜線と第２の稜線の間の領域である。部材に第２の稜線が無い場合、クロージングプレートとの接合部が支持部となる。この場合、側壁は第１の稜線と接合部の間の領域である。上記第１、２、４及び５の構成において、ハット部材又は溝型部材の２つの側壁は、側壁の高さ方向の中央を含む高強度領域と、高強度領域より低い降伏強度を持つ低強度領域とを備える。低強度領域は、各側壁の頂面部側の一方端部から、各側壁の高さの２０〜４０％の距離の位置に至るまで、かつ、低強度領域の各側壁の長手方向（すなわち第１の稜線の延在方向）において、各側壁の高さ（すなわち第１の稜線から第２の稜線あるいは接合部までの頂面部に垂直な方向における距離）以上の距離にわたって形成される。発明者らは、このような低強度領域によって、頂面部に衝撃が加わった場合の構造部材の衝撃エネルギーの吸収効率を高められることを見出した。具体的には、頂面部に対して垂直方向に衝撃が加わった場合、各側壁の頂面部側２０〜４０％の領域に形成された低強度領域において、衝撃による応力を衝撃方向に垂直な方向（側壁の長手方向）に分散させるとともに、各側壁の高さ方向中央を含む高強度領域の剛性を生かして、構造部材の変形を抑えることができることが見出された。さらに、各側壁の低強度領域の降伏強度を、各側壁の高さ方向の中央の位置における降伏強度の６０〜８５％とすることで、構造部材の衝撃エネルギー吸収効率を、要求されるレベルに高められることが見出された。すなわち、上記第１、２及び４の構成の構造部材では、衝撃を受けたとき、効率良く衝撃エネルギーを吸収することができる。

上記第３の構成において、ハット部材の２つの側壁は、側壁の高さ方向中央を含む高強度領域と、高強度領域より降伏強度が低い低強度領域とを備える。低強度領域は、各側壁の第２の稜線（クロージングプレート側の端部）から、クロージングプレートに垂直な方向における側壁の高さ（第１の稜線から第２の稜線までの距離）の２０〜４０％の距離の位置に至るまで、かつ各側壁の長手方向（すなわち第２の稜線の延在方向）に、第２の稜線から第１の稜線までのクロージングプレートに垂直な方向における距離以上の長さの領域にわたって形成される。発明者らは、ハット部材の２つの側壁に、このような低強度領域を形成することにより、クロージングプレートに衝撃が加わった場合の構造部材の衝撃エネルギーの吸収効率を高めることができることを見出した。具体的には、クロージングプレートに対して垂直方向に衝撃が加わった場合、側壁のクロージングプレート側２０〜４０％の領域に形成された低強度領域において、衝撃による応力を長手方向に分散させるとともに、側壁の高さ方向中央を含む高強度領域の剛性を生かして、構造部材の変形を抑えることができることが見出された。さらに、各側壁の低強度領域の降伏強度を、各側壁の高さ方向の中央の位置における降伏強度の６０〜８５％とすることで、構造部材の衝撃エネルギー吸収効率を要求されるレベルまで高められることが、発明者らによって見出された。すなわち、上記第３の構成の構造部材では、衝撃を受けたとき、効率良く衝撃エネルギーを吸収することができる。

上記第１〜第５の構成のいずれかにおいて、前記低強度領域は、前記側壁の長手方向中央に配置することが望ましい。その理由は次のとおりである。側壁の長手方向中央は、長手方向両端部から離れている。これら両端部の付近は、他の部材に連結される支持されることが多い。両端部が支持された状態で中央に荷重が作用した場合、曲げモーメントが大きくなる。低強度領域を、側壁の長手方向中央に配置することにより、衝撃による変形が大きくなりやすい位置に低強度領域が配置される。その結果、衝撃エネルギーの吸収効率をより高めることができる。側壁の長手方向は、第１、２、４、５の構成においては、側壁と頂面部の間の第１の稜線の延在方向とし、第３の構成においては、側壁とクロージングプレートの間の第２の稜線の延在方向とする。

上記第１〜第６の構成のいずれかにおいて、前記頂面部又は前記クロージングプレートは、前記側壁の長手方向において互いに離れて位置において他の部材と連結される少なくとも２つの連結部を含んでもよい。この場合、前記低強度領域は、前記側壁の長手方向において前記少なくとも２つの連結部の間の中央に配置されることが望ましい。その理由は次のとおりである。２つの連結部の中央は、他の部材に支持される位置から離れている。２つの連結部の中央に荷重が作用した場合、曲げモーメントが大きくなる。そのため、少なくとも２つの連結部で支持された構造部材において、少なくとも２つの連結部の中央に低強度領域を設けることで、衝撃による変形が大きくなりやすい位置に低強度領域が配置される。その結果、衝撃エネルギーの吸収効率をより高めることができる。

上記第１、第２、第４及び第５の構成のいずれかにおいて、前記２つの側壁の各々において、前記頂面部に垂直な方向における前記側壁の中央の引張強度は、９８０ＭＰａ以上とすることが望ましい。なぜなら、このような高強度の構造部材において、衝撃エネルギーの吸収効率向上の効果が好適に得られるからである。なお、側壁の高さ方向は、頂面部に垂直な方向とする。

上記第３の構成において、前記２つの側壁の各々において、前記クロージングプレートに垂直な方向における前記側壁の中央の引張強度は、９８０ＭＰａ以上とすることが望ましい。なぜなら、このような高強度の構造部材において、衝撃エネルギーの吸収効率向上の効果が好適に得られるからである。

上記第１、第２、第４及び第５の構成のいずれかの構造部材を備える車両も、本発明の実施形態に含まれる。このような車両において、前記構造部材は、前記頂面部が前記車両の外側に、前記クロージングプレートが前記車両の内側になるよう配置されることが好ましい。これにより、車両の外側から、構造部材の頂面部に対して衝撃が加わった場合に、構造部材によって効率よく衝撃を吸収することができる。

上記第３の構成の構造部材を備える車両も、本発明の実施形態に含まれる。このような車両において、前記構造部材は、前記クロージングプレートが前記車両の外側に、前記頂面部が前記車両の内側になるよう配置されることが好ましい。これにより、車両の外側から、構造部材のクロージングプレートに対して衝撃が加わった場合に、構造部材によって効率よく衝撃を吸収することができる。

上記第１〜第４の構成の構造部材において、頂面部の両端部は、頂面部の長手方向に垂直な方向の両端部である。なお、頂面部の長手方向は、構造部材の長手方向であり、側壁の長手方向でもある。構造部材の長手方向は、ハット部材（又は溝型部材）及びクロージングプレートで囲まれる中空部の延びる方向である。すなわち、ハット部材（又は溝型部材）及びクロージングプレートで形成される管状部の軸方向が、構造部材の長手方向となる。

頂面部の両端部から延びる２つの側壁は頂面部に対して同じ方向に延びる。すなわち、２つの側壁は、互いに対向した状態で、頂面部の両端部から延びる。２つの側壁は、前記頂面部の内面側から前記頂面部を支える構成となる。なお、２つの側壁が対向した状態は、２つの側壁の内面が平行である場合に限らない。

［実施形態１］
実施形態１は、上記第１、第２、第４、及び第５の構成に関する。図１Ａは、本発明の実施形態の構造部材の断面図であり、図１Ｂは、図１Ａに示す構造部材の平面図、図１Ｃは、図１Ａに示す構造部材の側面図である。図１Ａ〜図１Ｃに示す構成は、上記第１及び第２の構成に関する。

図１Ａ〜図１Ｃに示す構造部材１０は、ハット型の断面を有するハット部材１と、ハット部材１に接合されるクロージングプレート２を備える。構造部材１０は、ハット部材１とクロージングプレート２で形成される閉断面構造を有する。

図１Ａに示すように、ハット部材１は、頂面部１ａと、一対の側壁１ｂと、一対のフランジ１ｃを有する。一対の側壁１ｂは、頂面部１ａの両端から延び、互いに対向する。一対のフランジ１ｃは、一対の側壁１ｂそれぞれにおいて、側壁１ｂの頂面部１ａ側の一方端部とは反対側の他方端部から一対の側壁１ｂの対向方向外側へ延びる。クロージングプレート２は、一対のフランジ１ｃに接触して設けられる。

図１Ｂに示すように、頂面部１ａと一対の側壁１ｂとの境界部分（肩部）１ａｂは、長手方向に延びる稜（以下、第１の稜線１ａｂと称する。）を形成する。第１の稜線１ａｂは、ハット部材１の屈曲している部分（屈曲部）である。頂面部１ａの長手方向に垂直な方向（ｘ方向）における両端が一対の第１の稜線１ａｂとなる。一対の第１の稜線１ａｂから一対の側壁１ｂがそれぞれ延びる。一対の側壁１ｂは、同じ方向（ｚ方向）へ延びる。構造部材１０において、頂面部１ａと一対の側壁１ｂの境界部分で形成される稜（第１の稜線１ａｂ）の延びる方向（ｙ方向）における寸法は、一対の側壁１ｂが互いに対向する方向（ｘ方向）における寸法より長くなっている。構造部材１０の長手方向は、頂面部１ａと側壁１ｂとの間に形成される第１の稜線１ａｂの延在方向と同じになっている。

図１Ａ及び図１Ｃに示すように、フランジ１ｃと一対の側壁１ｂの各々との境界部分１ｂｃは、長手方向に延びる稜（以下、第２の稜線１ｂｃと称する。）を形成する。第２の稜線１ｂｃは、ハット部材１の屈曲している部分（屈曲部）である。一対の側壁１ｂの各々において、各側壁１ｂの両端部のうち頂面部１ａ側の一方端とは反対側の他方端に第２の稜線１ｂｃが形成される。すなわち、一対の側壁１ｂの各他方端における一対の第２の稜線１ｂｃから、一対のフランジ１ｂが互いに離れる方向に延びている。

図１Ａ及び図１Ｃに示すように、一対の側壁１ｂの各々は、側壁１ｂの一方端部から距離Ｓｈの位置までの領域に、低強度領域１ｓを有する。低強度領域１ｓは、周辺よりも強度が低い領域である。一対の側壁１ｂにおいて、低強度領域１ｓ以外の部分は、低強度領域１ｓより強度が高い高強度領域となる。各側壁１ｂの高さ方向（頂面部１ａに垂直な方向）において、低強度領域１ｓは、頂面部１ａ側の一方端部（第１の稜線１ａｂ）から、第１の稜線１ａｂから距離Ｓｈの位置に至るまでの部分に形成される。すなわち、第１の稜線１ａｂから距離Ｓｈの位置に低強度領域１ｓと高強度領域の境界１ｓｋがある。この境界１ｓｋと、第１の稜線ａｂとの側壁１ｂの高さ方向における距離が距離Ｓｈである。低強度領域１ｓと高強度領域の境界１ｓｋから第２の稜線１ｂｃ（フランジ１ｃ）に至るまでの部分は、高強度領域となる。

また、図１Ｃに示すように、低強度領域１ｓは、側壁１ｂの長手方向（第１の稜線１ａｂの延在方向（ｙ方向））において、側壁１ｂの高さＨ以上の距離に渡って形成される。すなわち、低強度領域１ｓの側壁１ｂの長手方向の長さＳｎは、側壁１ｂの高さＨ以上である。ここで、側壁１ｂの高さは、頂面部１ａに垂直な方向（ｚ方向）における第１の稜線１ａｂ（側壁１ｂの一方端部）から第２の稜線１ｂｃ（側壁１ｂの他方端部）までの距離とする。このように、低強度領域１ｓは、第１の稜線１ａｂから側壁１ｂの高さ方向に距離Ｓｈの位置まで、かつ、側壁１ｂの長手方向において、側壁１ｂの高さＨ以上の距離にわたって設けられる。

このように、構造部材１０において、側壁１ｂの頂面部１ａ側の一部に低強度領域１ｓを設けることで、構造部材１０に衝撃が加わった場合の、曲げ方向の変形の度合いをより小さくすることができる。これは、発明者らが構造部材の衝撃による変形の様子を注意深く観察した結果得られた、下記の知見に基づくものである。発明者らは、ハット部材とクロージングプレートで構成される構造部材に圧子を衝突させる衝突試験（シミュレーション）を行い、構造部材の変形挙動を観察した。図２は、衝突試験の様子を模式的に示す図である。衝突試験では、構造部材１０ａを２つの台１２に掛け渡して配置する。２つの台１２の中間の位置において、構造部材１０ａに対して圧子１１を衝突させる。

図３は、一様な強度分布を持つ構造部材１０ｂに衝撃を加えたときの変形を示す図である。図４は、図１Ａ〜図１Ｃと同様の低強度領域を有する構造部材１０ｃに図３と同様の衝撃を加えたときの変形を示す図である。図３に示すように、強度分布が一様な構造部材１０ｂの場合、折れ曲がる箇所が、鋭く突出するように折れ曲がる。この変形モードを折れと称する。これに対して、側壁に低強度部を有する構造部材１０ｃの場合、図４に示すように、衝撃を受けた頂面部とその両端部から延びる側壁の一部が衝撃によりつぶれる。この変形モードを断面潰れと称する。図３の場合に比べて、図４の場合の方が、同じ衝撃荷重を受けた際に変形して衝撃吸収に貢献する部材の領域が広く、その結果、構造部材の曲げ方向への突出度合いが小さい。

図５は、一様な強度分布を持つ構造部材１０ｂの変形挙動を説明するための図である。図６は、図１Ａ〜図１Ｃに示すような低強度領域を有する構造部材１０ｃの変形挙動を説明するための図である。図５及び図６は、構造部材の側面、すなわち側壁側から見た構成を示す。

図５に示すように、一様な強度分布を持つ構造部材１０ｂでは、衝撃により、曲げ変形起点Ｐで発生した変形は、頂面部及び側壁が側面視でくさび状になるように、側壁の高さ方向に進行する。その結果、曲げ方向（側壁の高さ方向）に鋭く突出するように折れ曲がる。場合によっては、側壁にひびが入ることもある。

図６に示すように、側壁の頂面部側に低強度領域１ｓｃ（図６ではドットで示される領域）を有する構造部材１０ｃでは、曲げ変形起点Ｐから内側へ進行する変形は、低強度領域１ｓｃの境界に達すると、低強度領域１ｓｃよりも強度が強い領域へ向かわずに、比較的強度の低い横方向（構造部材１０ｃの長手方向）に進行しやすくなる。そのため、変形は長手方向に広がり、曲げ方向（側壁の高さ方向）への変形度合いが小さくなる。

また、ハット部材とクロージングプレートで構成される構造部材が、頂面部に垂直な方向に曲げ変形する場合、側壁の高さ方向の中央付近が折れやすい。すなわち、側壁の高さの２分の１の位置付近が折れ変形の起点となりやすい。図７Ａ及び図７Ｂは、頂面部１ｄａとその両端から延びる側壁１ｄｂを有するハット部材と、クロージングプレート２ｄとで構成される構造部材１０ｄが、衝撃荷重を受けて変形する様子を示す図である。頂面部１ｄａに衝撃荷重が入力されると、ハット部材の肩部（頂面部１ｄａと側壁１ｄｂの境界の折れ曲がり部）の角度が変形し、側壁１ｄｂの高さ方向の中央域が折れ曲がり、その結果、構造部材１０ｄが潰れる。この側壁１ｄｂの折れ曲がりが容易に発生するのを避けるため、図１Ａ〜図１Ｃに示す構造部材１０では側壁１ｂの高さ方向の中央域の強度を高強度化している。

すなわち、構造部材１０では、側壁１ｂの高さの中央（２分の１）の位置１ｍｉｄの強度をある程度強くして、側壁１ｂの高さ方向中央の位置１ｍｉｄよりも頂面部１a側に、中央の位置１ｍｉｄより強度の低い低強度領域１ｓを設ける。低強度領域１ｓの範囲及び、高さ方向中央の位置１ｍｉｄに対する低強度領域１ｓの強度比を適切に設定することにより、中央の位置１ｍｉｄでの側壁１ｂの折れが容易に発生しないようにし、さらに、中央の位置１ｍｉｄより頂面部１ａ側での側壁１ｂの長手方向のつぶれの度合を大きくすることができる。その結果、図６に示すように、曲げ方向への変形度合が小さくなるような変形挙動とすることができる。

なお、図７Ａ及び図７Ｂに示す変形挙動は、圧子を構造部材の頂面部に衝突させた場合に限られない。例えば、構造部材を長手方向に圧縮する軸力により曲げ変形する場合や、３点曲げ試験のように、頂面部に圧子を押し付けて長手方向に垂直な方向の力を静的に加えたときの曲げ変形も、同様の変形挙動となり得る。

また、図６のように、曲げ方向への変形度合を小さくするには、低強度領域１ｓの長手方向（第１の稜線２の延在方向）の幅も重要であることが発明者らによって見出されている。図８は、低強度領域１ｓｃの長手方向の長さＳｎを、側壁１ｂの高さＨの２分の１（Ｈ／２）より短くした場合の変形挙動を説明するための図である。図８に示すように、低強度領域の長手方向の幅が狭い場合、曲げ変形起点Ｐから内側へ進行する変形が、長手方向における低強度領域１ｓｃと高強度領域の境界に達するのが早くなる。その結果、長手方向のつぶれが制限され、高さ方向の変形が進行しやすくなる。

発明者らは、様々な条件で構造部材の曲げ試験及び解析を行った結果、構造部材が曲げ変形する際、長手方向の変形の範囲は、側壁の高さと同程度になることを見出した。さらに、発明者らは、低強度領域１ｓｃの長手方向の幅を、側壁の高さ以上にすることで、衝撃による変形を長手方向に分散させ、曲げ方向への変形度合を小さくできることを見出した。

発明者らは、上記の知見に基づき、以下のように構造部材１０を構成することに想到した。図１Ａ及び図１Ｃに示す一対の側壁１ｂの各々は、側壁１ｂの一方端部から距離Ｓｈの位置に至るまでの領域に、低強度領域１ｓを有する。側壁１ｂの低強度領域１ｓの距離Ｓｈは、側壁１ｂの高さＨの２０〜４０％とすることができる。低強度領域１ｓの降伏強度は、側壁１ｂの高さＨの２分の１の位置１ｍｉｄ（すなわち、高さ方向中央の位置１ｍｉｄ）における降伏強度の６０〜８５％とすることができる。

すなわち、ハット部材の断面において、側壁１ｂのうち頂面部１ａ側端部から側壁１ｂの高さＨの２０〜４０％の長さまでの間、側壁１ｂの高さＨの５０％の位置（すなわち側壁１ｂの高さ方向中央）の箇所より降伏強度が６０〜８５％の低強度領域１ｓが連続している。言い換えれば、低強度領域１ｓは、第１の稜線１ａｂから第２の稜線１ｂｃに向かって、頂面部１ａに垂直な方向における第１の稜線１ａｂと第２の稜線１ｂｃの間の距離の２０〜４０％の位置まで設けられる。低強度領域１ｓの降伏強度は、第１の稜線１ａｂと第２の稜線１ｂｃの中央における側壁１ｂの降伏強度の６０〜８５％である。

これにより、例えば、頂面部１ａに衝撃が加わった場合の変形挙動が、図４に示すような断面つぶれになりやすくなる。その結果、頂面部１ａに垂直な方向への曲げ変形の度合を小さくすることができる。このように、構造部材１０は、衝撃を受けたとき、小さい変形でより大きい衝撃エネルギーを吸収することができる。すなわち、構造部材１０は、衝撃エネルギーを効率よく吸収することができる。

なお、低強度領域１ｓの距離Ｓｈは、側壁１ｂの高さＨの３５％以下であるとより好ましく、３０％以下だとなお好ましい。また、距離Ｓｈは、側壁１ｂの高さＨの２５％以上であるとより好ましい。側壁１ｂにおける低強度領域１ｓの強度と、高さ方向中央の位置１ｍｉｄの強度との比（強度比）は、８０％以下であるとより好ましい。また、この強度比は、７０％以上であるとより好ましい。

また、低強度領域１ｓは、側壁１ｂの長手方向において、側壁１ｂの高さＨ以上の距離に渡って形成されることが好ましい。すなわち、低強度領域１ｓは、第１の稜線１ａｂの延在方向に、頂面部１ａに垂直な方向における第１稜線１ａｂと第２の稜線１ｂｃとの距離以上の長さの領域に設けられる。これにより、長手方向への変形を進行させやすくして、曲げ方向への変位をより抑えることができる。低強度領域１ｓの第１の稜線１ａｂの延在方向の寸法は、側壁１ｂの高さの１．５倍（３Ｈ／２）以上とすることが好ましく、側壁１ｂの高さの２倍（２Ｈ）以上とすることがさらに好ましい。

側壁１ｂの高さ方向中央の位置１ｍｉｄにおける引張強度は、例えば、９８０ＭＰａ以上（降伏強度５００ＭＰａ以上）とすることが望ましい。これにより、側壁１ｂの高さ方向中央の位置１ｍｉｄの強度を確保し、この位置１ｍｉｄで側壁１ｂが折れにくくすることができる。なお、構造部材１０の低強度領域１ｓ以外の領域は、この高さ方向中央の位置１ｍｉｄと同様の強度にすることができる。

第１の稜線１ａｂと第２の稜線１ｂｃの間において、低強度領域１ｓの端部から第２の稜線１ｂｃ（フランジ１ｃ）までの領域は、高強度領域である。高強度領域の降伏強度は、低強度領域１ｓの降伏強度より高い。なお、高強度領域における強度分布は、均一でなくてもよい。

頂面部１ａの少なくとも一部に低強度領域を設けてもよいし、頂面部１ａに低強度領域を設けなくてもよい。構造部材１０の折れ曲がり変形では、側壁１ｂの強度の影響が支配的であることが発明者らによって見いだされた。頂面部１ａの強度は、側壁１ｂの強度に比べて、折れ曲がり変形に与える影響が少ない。

図１Ａに示すように、ハット部材１は、一対のフランジ１ｃ、一対のフランジ１ｃから折れ曲がって縦に延びる一対の側壁１ｂ、及び、一対の側壁１ｂに挟まれる頂面部１ａを備える。図１Ａに示す例では、側壁１ｂはフランジ１ｃに対して垂直となっている。また、一対の側壁１ｂは、同じ長さである。フランジ１ｃと頂面部１ａは、平行である。一対の側壁１ｂのうち一方の側壁１ｂの低強度領域１ｓの距離Ｓｈと、対向する他方の側壁１ｂの低強度領域１ｓの距離Ｓｈは同じである。図１Ａにおいて、構造部材１０の強度分布は、左右対称となっている。

構造部材１０の構成は、図１Ａに示す例に限られない。例えば、側壁１ｂとフランジ１ｃとの角度は、９０度（直角）でなくてもよい。同様に、側壁１ｂと頂面部１ａとの角度も９０度（直角）に限られない。例えば、構造部材１０の長手方向に垂直な断面は、台形形状であってもよい。すなわち、頂面部１ａ、側壁１ｂ及びクロージングプレート２で構成される閉断面の形状は、台形であってもよい。この場合、第１の稜線１ａｂに垂直な面の断面形状は、左右対称であってもよいし、左右対称でなくてもよい。また、一対の側壁１ｂは、長さが互いに異なっていてもよい。その結果、フランジ１ｃと頂面部１ａは、平行でなくてもよい。また、一対のフランジ１ｃの高さ（ｚ方向における位置）が、互いに異なっていてもよい。

また、側壁１ｂと頂面部１ａの境界となる角（肩部）の断面形状には、Ｒ（丸みすなわち湾曲部）を形成してもよい。同様に、側壁１ｂとフランジ１ｃの境界の角（肩部）の断面形状に、Ｒ（丸みすなわち湾曲部）を形成してもよい。また、側壁１ｂ及び／又は頂面部１ａの表面は、平面でなく曲面とすることができる。すなわち、側壁１ｂ及び／又は頂面部１ａは、湾曲していてもよい。なお、側壁１ｂと頂面部１ａの角におけるＲの曲率半径が大きすぎると、側壁１ｂが高さ方向の荷重を支える機能が低下する。そのため、側壁１ｂと頂面部１ａの角のＲ（湾曲）の内側面の曲率半径は、例えば、１５ｍｍ以下とする。或いは、側壁１ｂと頂面部１ａの角のＲ（湾曲）の内側面の曲率半径を、例えば、側壁１ｂの高さＨの３分の１以下、（Ｒ≦Ｈ／３）とする。

一対の側壁１ｂの少なくとも一方に、凹部（溝）、凸部（稜）、段差又は孔が設けられてもよい。頂面部１ａに、凹部（溝）、凸部（稜）、段差又は孔が設けられてもよい。但し、これらの側壁１ｂ又は頂面部１ａに設けられる凹部（溝）、凸部（稜）、段差又は孔は、構造部材１０の変形挙動に重大な影響を与えない程度の大きさとする必要がある。例えば、構造部材１０を、頂面部１ａに凸部を形成した二段ハット形状又は三段以上のハット形状としてもよい。

側壁１ｂと頂面部１ａの境界の角又は側壁１ｂとフランジ１ｃの境界の角にＲ（丸みすなわち湾曲部）を形成した場合、長手方向に垂直な断面において、Ｒが形成された部分のうち、側壁１ｂの高さ方向中央の位置１ｍｉｄから遠い方のＲ止まり（湾曲部の端）を側壁１ｂの端部として、上記側壁１ｂの高さＨ及び低強度領域１ｓの距離Ｓｈを決定する。

すなわち、側壁１ｂと頂面部１ａの間の湾曲した部分（湾曲部）の頂面部１ａ側の端（Ｒ止まり）を側壁１ｂの一方端部として、側壁１ｂの高さＨ及び低強度領域１ｓの高さ方向の距離Ｓｈを決定する。また、側壁１ｂとフランジ１ｃの間の湾曲した部分（湾曲部）のフランジ１ｃ側の端（Ｒ止まり）を側壁１ｂの他方端部として、側壁１ｂの高さＨ及び低強度領域１ｓの高さ方向の距離Ｓｈを決定する。

同様にして、第１の稜線１ａｂ及び第２の稜線１ｂｃを基準に、側壁１ｂの高さＨ及び低強度領域１ｓの高さ方向の距離Ｓｈを決定する。この場合、具体的には、第１の稜線１ａｂは、側壁１ｂと頂面部１ａとの間のＲ（湾曲部）の頂面部１ａ側の端（Ｒ止まり）、すなわち、Ｒ（湾曲部）の側壁１ｂの高さ方向中央の位置１ｍｉｄから遠い方のＲ止まり（湾曲部の端）とする。第２の稜線１ｂｃは、側壁１ｂとフランジ１ｃとの間のＲ（湾曲部）のフランジ１ｃ側の端（Ｒ止まり）、すなわち、Ｒ（湾曲部）の側壁１ｂの高さ方向中央の位置１ｍｉｄから遠い方のＲ止まり（湾曲部の端）とする。

ここで、側壁１ｂの高さは、側壁１ｂの一方端部から他方端部までの高さ方向における寸法である。言い換えれば、側壁１ｂの高さは、側壁１ｂの第１の稜線１ａｂから第２の稜線１ｂｃまでの頂面部１ａに垂直な方向における寸法である。低強度領域１ｓの距離Ｓｈは、側壁１ｂの一方端部から側壁１ｂの低強度領域１ｓの境界までの高さ方向における寸法である。すなわち、低強度領域１ｓの距離Ｓｈは、第１の稜線１ａｂから側壁１ｂの低強度領域１ｓと高強度領域との境界までの頂面部１ａに垂直な方向における寸法である。側壁１ｂの高さの２分の１の位置１ｍｉｄは、側壁１ｂの高さ方向における中央の位置である。すなわち、側壁１ｂの高さの２分の１の位置１ｍｉｄは、頂面部１ａに垂直な方向における第１の稜線１ａｂと第２の稜線１ｂｃの中央の側壁１ｂの位置である。

側壁１ｂの高さ方向は、頂面部１ａに垂直な方向とする。頂面部１ａに垂直な方向とは、具体的には、頂面部１ａの表面の平面に垂直な方向とする。頂面部１ａが、長手方向に垂直な断面において、凹部、凸部、段差又は湾曲部を含む場合、２つの第１の稜線１ａｂを結ぶ仮想平面に垂直な方向を、頂面部に垂直な方向とする。

クロージングプレート２は、ハット部材１の両側のフランジ１ｃに接合され、固定される。クロージングプレート２は、ハット部材１の頂面部１ａに衝撃荷重が加えられた場合にハット部材１が口開きして潰れてしまうのを抑える。クロージングプレート２には、凹凸、段差又は孔が設けられてもよい。クロージングプレーと２とハット部材１の接合方法は、両者を固定するものであれば、特に限定されない。例えば、溶接又は締結部材により、両者を接合することができる。また、クロージングプレート２は、平板に限られず、例えば、断面ハット型に形成してもよい。

図１Ｂに示す例では、構造部材１０は、長手方向に直線状に延びて形成される。これに対して、構造部材１０は、長手方向において湾曲していてもよい。例えば、側面（ｘ方向）から見て、頂面部１ａ側（ｚ＋方向）に凸となるよう湾曲した形状にすることができる。また、上（ｚ方向）から見て構造部材１０を湾曲させてもよい。また、頂面部１ａの幅（長手方向に垂直な方向（ｘ方向）の長さ）は、一様でなくてもよい。側壁１ｂの高さ（ｚ方向の長さ）も一様でなくてもよい。

図９Ａは、本実施形態の変形例における構造部材１０ｅの断面図である。構造部材１０ｅは、形状の異なる一対の側壁１ｂｒ、１ｂｈを有する。一対の側壁１ｂｒ、１ｂｈは、フランジ１ｃｒ、１ｃｈに対する角度及び、高さＨＲ、ＨＬが互いに異なる。そのため、一対のフランジ１ｃｒ、１ｃｈの高さ方向における位置が異なっている。また、一方の側壁１ｂｒの高さＨＲの２分の１の位置１ｍｉｄｒと、他方の側壁１ｂｈの高さＨＬの２分の１の位置１ｍｉｄｈの高さ方向の位置も異なっている。一方の側壁１ｂｒの低強度領域１ｓｒの距離ＳｈＲと、他方の側壁１ｂｈの低強度領域１ｓｈの距離ＳｈＬは、異なっている。このように、構造部材１０ｅの断面が左右対称でない場合、一対の側壁１ｂｒ、１ｂｈそれぞれにおいて、高さＨＲ、ＨＬ、高さ方向中央の位置１ｍｉｄｒ、１ｍｉｄｈ、低強度領域１ｓｒ、１ｓｈが、別々に設定される。

図９Ａに示す例では、一対の側壁１ｂｒ、１ｂｈのうち一方の側壁１ｂｒは、段差を有する。このように、側壁１ｂｒに、段差がある場合も、側壁１ｂｒの一方端部から他方端部までの高さ方向の寸法を、側壁１ｂｒの高さＨＲとする。すなわち、高さ方向において、側壁１ｂｒの最も低い位置から最も高い位置までの長さを、側壁１ｂｒの高さＨＲとする。側壁１ｂｒに、凹凸又は孔がある場合も同様である。また、低強度領域の距離ＳｈＲについても、同様に、高さ方向において、低強度領域１ｓｒの最も低い位置から最も高い位置までの寸法を、低強度領域１ｓｒの距離ＳｈＲとする。

一対の側壁１ｂのうち他方の側壁１ｂｈは、一方端部にＲ（湾曲部）が形成されている。この例では、Ｒ（湾曲部）が形成された部分のうち、側壁１ｂｈの高さ方向中央の位置１ｍｉｄから遠い方のＲ止まり（湾曲部の端）部分を側壁１ｂｈの端部として、側壁１ｂｈの高さＨＬ及び低強度領域１ｓｈの距離ＳｈＬが決定される。

図９Ｂは、クロージングプレート２の変形例を示す断面図である。図９Ｂに示す例では、クロージングプレート２は、ハット部材１から離れる方向に突出する形状を有する。具体的には、クロージングプレート２は、ハット部材１のフランジ１ｃｒ、１ｃｈと接合される接合部２ａと、接合部の間の中間部２ｂを含む。中間部２ｂは、ハット部材１から離れる方向に突出する形状となっている。この例では、クロージングプレート２の断面形状がハット型になっている。図９Ｂでは、中間部２ｂの外面は、接合部２ａの外面と略平行となっているが、平行でなくてもよい。

このように、クロージングプレート２をハット部材１から離れる方向へ突出させた形状とすることで、構造部材の高さ方向の寸法を調整することができる。なお、低強度領域の配置の基準とする側壁の高さ（Ｈ、ＨＬ、ＨＲ）の値は、クロージングプレート２の高さ方向の寸法によって変わるものではない。また、図９Ｂに示す構造部材１０ｅ１は、長手方向に垂直な面の断面の形状は、高さ方向の軸に関して対称でないが、これを、図１Ａに示すように対称な形状としてもよい。

図１０は、頂面部１ａが傾いている場合の側壁１ｂの高さ方向を説明するための図である。図１０に示す構造部材１０ｅ３において、ハット部材１の頂面部１ａと、フランジ１ｃｒ、１ｃｈは、平行でない。また、一方の側壁１ｂｒと他方の側壁１ｂｈのｚ方向の長さは異なる。側壁１ｂｒ、１ｂｈの高さ方向は、頂面部１ａに垂直な方向とする。各側壁１ｂｒ、１ｂｈの高さＨＬ、ＨＲ及び、各低強度領域１ｓｒ、１ｓｈの一方端部（第１の稜線１ｂｃｒ、１ｂｃｈ）から境界１ｓｋｒ、２ｓｋｈまでの距離ＳｈＲ、ＳｈＬは、側壁１ｂｒ、１ｂｈの高さ方向を基準として決められる。そのため、側壁１ｂｒ、１ｂｈの表面における一方端部（第１の稜線１ａｂｒ、１ａｎｈ）から他方端部（第２の稜線１ｂｃｒ、１ｂｃｈ）までの距離と、高さＨＲ、ＨＬとは異なっている。

図１１Ａ〜図１１Ｃは、本実施形態における構造部材の変形例を示す断面図である。図１１Ａ〜図１１Ｃは、構造部材の長手方向に垂直な面における断面形状を示す。図１１Ｄは、図１１Ｂに示す構造部材１０ｈをｚ方向から見た平面図である。図１１Ａ及び図１１Ｂに示す例は、上記第５の構成に関する。図１１Ｃに示す例は、上記第４の構成に関する。

図１１Ａ〜図１１Ｃに示す変形例では、２つのフランジを備えるハット部材の代わりに、フランジを含まない溝型部材又は１つのフランジを含む溝型部材が用いられる。図１Ａ〜図１Ｃに示す構造部材１０は、側壁１ｂの両端の第１の稜線１ａｂ及び第２の稜線１ｂｃが、頂面部１ａに垂直な方向の荷重に対する変形のしにくさ（曲げ剛性）に寄与する構造である。これに対して、図１１Ａ〜図１１Ｃに示す変形例では、２つの側壁のうち少なくとも一方では、側壁の両端の第１の稜線及び接合部が曲げ剛性に寄与する構造となっている。

図１１Ａ〜図１１Ｃに示す構造部材１０ｇ、１０ｈ、１０ｉは、いずれも、溝型の溝型部材１３と、溝型部材１３に接合されるクロージングプレート２を備える。図１１Ａ〜図１１Ｃに示す溝型部材１３は、頂面部１ａと、頂面部１ａの両端から延びる２つの側壁１ｂｒ、１ｂｈと、溝型部材１３とクロージングプレート２を接合する２つの接合部３ｒ、３ｈを備える。２つの側壁１ｂｒ、１ｂｈは、互いに対向する。２つの接合部３ｒ、３ｈは、溝型部材１３の一部とクロージングプレート２とが重ね合わされた部分に設けられる。接合部３ｒ、３ｈは、例えば、スポット溶接又はレーザー溶接の部分である。接合部が溝型部材１３の長手方向（稜線延在方向）に不連続（断続的）に配置されている場合、接合部は不連続な接合部を結んだ位置にあるとみなす。すなわち、断続的に配置される複数の接合部の間を結ぶ線上に接合部があるとみなす。接合部と第１の稜線の間が側壁となる。頂面部１ａと２つの側壁１ｂｒ、１ｂｈとの間には、２つの第１の稜線１ａｂｒ、１ａｂｈがある。

図１１Ａ及び図１１Ｂに示す溝型部材１３において、２つの側壁１ｂｒ、１ｂｈは、第１の側壁１ｂｒと第２の側壁１ｂｈを含む。第１の側壁１ｂｒの頂面部１ａ側の一方端部とは反対側の他方端部は屈曲している。この屈曲部からフランジ１ｄｒが延びる。フランジ１ｄｒは、クロージングプレート２と重ね合わされる。フランジ１ｄｒは、クロージングプレート２と接触する接触面を有する。フランジ１ｄｒとクロージングプレート２は、接合部３ｒにおいて互いに接合される。

第１の側壁１ｂｒは、２つの第１の稜線１ａｂｒ、１ａｂｈの一方の第１の稜線１ａｂｒとフランジ１ｄｒとの間に位置する。フランジ１ｄｒと第１の側壁１ｂｒとの間には第２の稜線１ｂｄｒがある。第２の稜線１ｂｄｒは、フランジ１ｄｒの端部である。第２の稜線１ｂｄｒは、第１の稜線１ａｂｒ、１ａｂｈと同じ方向すなわち溝型部材１３の長手方向（ｙ方向）に延在する。

第１の側壁１ｂｒの高さＨＲは、頂面部１ａに垂直な方向における第１の側壁１ｂｒの高さ、すなわち、第１の稜線１ａｂｒと第２の稜線１ｂｄｒとの頂面部１ａに垂直な方向における距離である。第１の側壁１ｂｒの頂面部１ａに垂直な方向における中央１ｍｉｄｒは、頂面部１ａに垂直な方向における第１の稜線１ａｂｒと第２の稜線１ｂｄｒの中央である。

第２の側壁１ｂｈは、２つの第１の稜線１ａｂｒ、１ａｂｈのうち他方の第１の稜線１ａｂｈと接合部３ｈとの間に位置する。第２の側壁１ｂｈは、屈曲していない。第２の側壁１ｂｈの接合部３ｈ側の一部は、クロージングプレート２と重ね合わされる。第２の側壁１ｂｈの接合部３ｈ側の一部は、クロージングプレート２と接触する接触面１ｄｈを有する。第２の側壁１ｂｈは、接触面１ｄｈと同じ方向に延びる。

第２の側壁１ｂｈの高さＨＬは、頂面部１ａに垂直な方向の第１の稜線１ａｂｈと接合部３ｈの間の距離である。第１の側壁１ｂｈの頂面部１ａに垂直な方向における中央１ｍｉｄｈは、頂面部１ａに垂直な方向における第１の稜線１ａｂｈと接合部３ｈの中央である。

図１１Ｃに示す溝型部材１３において、２つの側壁１ｂｒ、１ｂｈは、２つの第１の稜線１ａｂｒ、１ａｂｈと、２つの接合部３ｒ、３ｈとの間に、それぞれ位置する。２つの側壁のうち一方の側壁１ｂｒの高さＨＲは、第１の稜線１ａｂｒと接合部３ｒとの間の頂面部１ａに垂直な方向における距離である。２つの側壁のうち他方の側壁１ｂｈの高さＨＬは、第１の稜線１ａｂｈと接合部３ｈとの間の頂面部１ａに垂直な方向における距離である。

図１１Ａ〜図１１Ｃに示す溝型部材１３において、各側壁１ｂｒ、１ｂｈは、低強度領域１ｓｒ、１ｓｈと、低強度領域１ｓｒ、１ｓｈより降伏強度が高い高強度領域を含む。各側壁１ｂｒ、１ｂｈの低強度領域１ｓｒ、１ｓｈは、各側壁の一方端部（第１の稜線１ａｂｒ、１ａｂｈ）から、低強度領域１ｓｒ、１ｓｈと高強度領域との境界１ｓｋｒ、１ｓｋｈにわたって形成される。各側壁１ｂｒ、１ｂｈの一方端部から境界１ｓｋｒ、１ｓｋｈまでの各側壁の高さ方向における距離ＳｈＲ、ＳｈＬは、各側壁の高さＨＲ、ＨＬの２０〜４０％である。また、図１１Ｄに示すように、低強度領域１ｓｈは、側壁１ｂｈの長手方向（第１の稜線１ａｂｈの延在方向）において、側壁１ｂｈの高さＨＬ以上の距離に渡って形成される。なお、低強度領域１ｓｒ、１ｓｈの長手方向の幅は、図１１Ａ〜図１１Ｃにおける各側壁１ｂｒ、１ｂｈのいずれにおいても、側壁１ｂｈ、１ｂｈの高さＨＲ、ＨＬ以上である。各側壁１ｂｒ、１ｂｈにおける低強度領域１ｓｒ、１ｓｈの降伏強度は、各側壁１ｂｒ、１ｂｈの高さ方向おける中央の位置１ｍｉｄｒ、１ｍｉｄｈの降伏強度の６０〜８５％である。

すなわち、図１１Ａ〜図１１Ｃに示す各側壁１ｂｒ、１ｂｈの低強度領域１ｓｒ、１ｓｈは、側壁の高さ方向においては、第１の稜線１ａｂｒ、１ａｂｈから、各側壁１ｂｒ、１ｂｈの高さＨＲ、ＨＬの２０〜４０％の距離まで設けられる。第１の稜線１ａｂｒ、１ａｂｈの延在方向（側壁１ｂｒ、１ｂｈの長手方向）においては、低強度領域１ｓｒ、１ｓｈは、各側壁１ｂｒ、１ｂｈの高さＨＲ、ＨＬ以上の距離にわたって設けられる。

図１１Ａに示す例では、第１の側壁１ｂｒと第２の側壁１ｂｈは互いに平行である。これに対して、図１１Ｂに示す例では、第１の側壁１ｂｒと第２の側壁１ｂｈは互いに平行ではない。図１１Ｂに示す例では、第１の側壁１ｂｒと第２の側壁１ｂｈは、頂面部１ａから離れるにしたがって、互いの間隔が大きくなるように延びている。この例では、第１の側壁１ｂｒは頂面部１ａに垂直な方向に延びる。第２の側壁１ｂｈは、頂面部１ａに垂直な軸に対して角度を有する方向に延びる。第１の側壁１ｂｒのクロージングプレート２側の他方端部からフランジ１ｄｒが外側に延びる。図１１Ａに示すような断面を有する構造部材は、例えば、Ａピラーに適用できる。

図１１Ａ及び１１Ｂに示す例では、クロージングプレート２は面外に屈曲する屈曲部を有する。クロージングプレート２の屈曲部に形成される稜線２ａｂｈの延在方向は、側壁１ｂｈにおけるクロージングプレート２と接触する接触面１ｄｈとクロージングプレート２と接触しない面との境界線の延在方向と同じである。クロージングプレート２の屈曲部に形成される稜線２ａｂｈの延在方向の延在方向は、第１の稜線１ａｂｈの延在方向と同じとしてもよい。（図１１Ｄ参照）。

図１１Ｃに示す例では、２つの側壁１ｂｒ、１ｂｈは、いずれも、屈曲していない。すなわち、側壁１ｂｒがクロージングプレート２と接触する接触面１ｄｒは、側壁１ｂｒと同じ方向に延びる。側壁１ｂｈがクロージングプレート２と接触する接触面１ｄｈは、側壁１ｂｈと同じ方向に延びる。

クロージングプレート２は、溝型部材１３と重ね合わされて接触する２つの接触部分２ｂｒ、２ｂｈと、２つの接触部分２ｂｒ、２ｂｈの間の中間部分２ａを含む。中間部分２ａと、２つの接触部分２ｂｒ、２ｂｈの間は、屈曲している。中間部分２ａと、２つの接触部分２ｂｒ、２ｂｈの間に形成される稜線２ａｂｒ、２ａｂｈの延在方向は、各側壁１ｂｒ、１ｂｈにおけるクロージングプレート２と接触する接触面１ｄｒ、１ｄｈと各側壁１ｂｒ、１ｂｈにおけるクロージングプレート２と接触しない面との境界線の延在方向と同じである。

図１１Ａ〜図１１Ｃに示す構造部材１０ｇ、１０ｈ、１０ｉにおいても、上記の図１Ａ〜図１Ｃに示す構造部材１０と同様の効果が得られる。なお、接合部３ｒ、３ｈは、溶接の部分に限られない。例えば、ねじ等の締結具、接着剤、又は、ろう付けのろう等を接合部としてもよい。

［実施形態２］
実施形態２は、上記第３の構成に関する。図１２Ａは、本実施形態の構造部材の断面図であり、図１２Ｂは、図１２Ａに示す構造部材の平面図、図１２Ｃは、図１２Ａに示す構造部材の側面図である。

図１２Ａ〜図１２Ｃに示す構造部材１０ｊは、低強度領域１ｓが、各側壁１ｂのクロージングプレート２側の他方端部（第２の稜線１ｂｃ）から、各側壁１ｂの高さ方向に距離Ｓｈの位置まで、かつ長手方向に側壁１ｂの高さＨ以上の幅で形成される。これによって、クロージングプレート２に衝撃が加わった場合の衝撃エネルギーの吸収効率を高めることができる。

図１２Ａ〜図１２Ｃに示す構造部材１０ｊは、ハット部材１と、ハット部材１に接合されるクロージングプレート２を備える。図１２Ａに示すように、ハット部材１は、頂面部１ａと、頂面部１ａの両端から延び、互いに対向する２つの側壁１ｂと、２つの側壁１ｂからそれぞれ、対向方向外側に延びる２つのフランジ１ｃを備える。２つのフランジ１ｃは、クロージングプレート２に接合される。

構造部材１０ｊのハット材１において、頂面部１ａと２つの側壁１ｂとの間は、屈曲している。頂面部１ａと２つの側壁１ｂとの間の屈曲部によって、それぞれ、２つの第１の稜線１ａｂが形成される。２つのフランジ１ｃと２つの側壁１ｂとの間は、それぞれ屈曲している。２つのフランジ１ｃと２つの側壁１ｂとの間の屈曲部によって、それぞれ、２つの第２の稜線１ｂｃが形成される。２つの側壁１ｂの各々は、第１の稜線１ａｂと第２の稜線１ｂｃとの間に位置することになる。

図１２Ｃに示すように、第２の稜線１ａｂの延在方向は、構造部材１０ｊの長手方向と同じである。構造部材１０ｊの長手方向は、側壁１ｂの長手方向でもあり、頂面部１ａの長手方向でもある。図１２Ｃに示す例では、第２の稜線１ａｂの延在方向は、第１の稜線１ａｂの延在方向と同じになっている。

図１２Ａ〜図１２Ｃに示すハット部材１ａにおいて、各側壁１ｂは、低強度領域１ｓと低強度領域１ｓより降伏強度が高い高強度領域を含む。各側壁１ｂの低強度領域１ｓは、各側壁１ｂのクロージングプレート２側の他方端部（第２の稜線１ｂｃ）から、低強度領域１ｓと高強度領域との境界１ｓｋにわたって形成される。各側壁１ｂの他方端部（第２の稜線１ｂｃ）から境界１ｓｋまでの各側壁１ｂの高さ方向における距離Ｓｈは、各側壁１ｂの高さＨの２０〜４０％である。また、図１２Ｃに示すように、低強度領域１ｓは、側壁１ｂの長手方向（第１の稜線１ａｂの延在方向）において、側壁１ｂの高さＨ以上の距離に渡って形成される。すなわち、低強度領域１ｓの側壁１ｂの長手方向の幅は、側壁１ｂの高さＨより長い。各側壁１ｂにおける低強度領域１ｓの降伏強度は、各側壁１ｂの高さ方向おける中央の位置１ｍｉｄの高強度領域の降伏強度の６０〜８５％である。

言い換えれば、図１２Ａ〜図１２Ｃに示す各側壁１ｂの低強度領域１ｓは、側壁１ｂの高さ方向においては、第２の稜線１ｂｃから、各側壁１ｂの高さＨの２０〜４０％の距離まで設けられる。第２の稜線１ｂｃの延在方向（側壁１ｂの長手方向）においては、低強度領域１ｓは、各側壁１ｂの高さＨ以上の距離にわたって設けられる。

なお、本実施形態では、側壁１ｂの高さ方向は、クロージングプレート２に垂直な方向とする。クロージングプレート２に垂直な方向とは、具体的には、クロージングプレート２の表面の平面に垂直な方向とする。クロージングプレート２が凸部、凹部、段差又は湾曲部を有する場合、２つの第２の稜線１ｂｃを結ぶ仮想平面に垂直な方向を、クロージングプレート２に垂直な方向とする。各側壁１ｂの高さＨは、クロージングプレート２に垂直な方向における第１の稜線１ａｂと第２の稜線１ｂの間の距離と同じである。

本実施形態の構造部材１０ｊでは、例えば、クロージングプレート２にｚ方向に衝撃が加わった場合の変形挙動が、図４に示すような断面つぶれになりやすくなる。その結果、クロージングプレート２に垂直な方向への曲げ変形の度合を小さくすることができる。このように、構造部材１０ｊは、衝撃を受けたとき、小さい変形でより大きい衝撃エネルギーを吸収することができる。すなわち、構造部材１０ｊは、衝撃エネルギーを効率よく吸収することができる。

なお、低強度領域１ｓの距離Ｓｈは、側壁１ｂの高さＨの３５％以下であるとより好ましく、３０％以下だとなお好ましい。また、距離Ｓｈは、側壁１ｂの高さＨの２５％以上であるとより好ましい。側壁１ｂにおける低強度領域１ｓの強度と、高さ方向中央の位置１ｍｉｄの強度との比（強度比）は、８３％以下であると好ましく、８０％以下であるとより好ましい。また、この強度比は、７０％以上であるとより好ましい。

上記実施形態１の変形例は、本実施形態２にも適用することができる。

上記実施形態１及び２において、第１の稜線及び第２の稜線の少なくとも一方は、曲線であってもよい。例えば、第１の稜線及び第２の稜線の少なくとも一方は、側壁の高さ方向に湾曲してもよいし、側壁に垂直な方向に湾曲してもよい。また、側壁の高さ（第１の稜線と第２の稜線の間の距離）が、長手方向（第１の稜線の延在方向）において変化していてもよい。側壁の高さが長手方向の位置によって異なる場合、低強度領域の高さ方向の距離Ｓｈ及び長手方向の距離Ｓｎの基準となる側壁の高さは、低強度領域が形成される部分における側壁の高さの平均値とする。

［車両への適用例］
上記の実施形態１の構造部材１０（構造部材１０ｅ、１０ｅ２、１０ｅ３、１０ｇ、１０ｈ、１０ｉその他変形例を含む。以下、同じ）を備える車両も、本発明の実施形態に含まれる。車両において、構造部材１０は、頂面部１ａが車両の外側に、クロージングプレート２が車両の内側になるよう配置することができる。すなわち、衝撃入力面が車両の外側になるように構造部材１０が取り付けられる。これにより、車両の外側から衝撃を受けた場合に、構造部材１０が車両の内側へ突出する度合が小さくなる。そのため、車両内の装置又人に構造部材１０が接触する可能性がより低くなる。例えば、構造部材が、衝突時に客室内に向かって折れることが避けられる。これにより、安全性がより向上する。

上記の実施形態２の構造部材１０ｊを備える車両も、本発明の実施形態に含まれる。車両において、構造部材１０ｊは、頂面部１ａが車両の内側に、クロージングプレート２が車両の外側になるよう配置することができる。すなわち、衝撃入力面が車両の外側になるように構造部材１０ｊが取り付けられる。これにより、車両の外側から衝撃を受けた場合に、構造部材１０が車両の内側へ突出する度合が小さくなる。

また、構造部材１０、１０ｊは、長手方向に離間した２箇所で支持された状態で用いることもある。この場合、構造部材１０、１０ｊは、他の部材に連結される部分である連結部を２つ有する。すなわち、構造部材１０、１０ｊは、連結部において他の部材に支持される。連結部は、支持部と称することもある。連結部は、側壁１ｂ、頂面部１ａ及びクロージングプレート２の少なくとも１つに設けられる。

連結部では、構造部材１０、１０ｊは、他の部材に対して固定される。構造部材１０、１０ｊの連結部は、例えば、締結部材又は溶接により他の部材と接合される。なお、連結部は、３つ以上であってもよい。

また、連結部は、構造部材１０、１０ｊの内部空間に挿入された状態で、構造部材１０、１０ｊを支持する構成であってもよい。例えば、構造部材１０の場合、クロージングプレート２に貫通孔をあけ、貫通孔から他の部材を挿入して、他の部材の端部を頂面部１ａの内側の面に接合してもよい。このように、構造部材１０の頂面部１ａの部材内側に連結部を設けてもよい。構造部材１０ｊの場合、頂面部１ａに貫通孔をあけ、貫通孔から他の部材を挿入して、他の部材の端部をクロージングプレート２の内側の面に接合してもよい。このように、構造部材１０ｊのクロージングプレート２の部材内側に連結部を設けてもよい。

低強度領域１ｓは、２つの連結部の間に設けることが好ましい。すなわち、２つの連結部の間の側壁１ｂに低強度領域１ｓの少なくとも一部が形成されることが好ましい。これにより、連結部により支持されていない構造部材の部分に衝撃が加わった場合の曲げ変形を少なくすることができる。また、低強度領域１ｓは、２つの連結部の中央に設けられることが望ましい。すなわち、２つの連結部の中央における側壁１ｂに、低強度領域１ｓが形成されることが好ましい。これにより、強い衝撃がかかる可能性の高い位置の衝撃エネルギー吸収効率を高めることができる。その結果、衝撃による構造部材の曲げ変形の度合を小さくすることができる。

また、構造部材１０、１０ｊの長手方向中央に低強度領域１ｓを配置することが望ましい。その理由は次のとおりである。構造部材１０、１０ｊは、長手方向中央から離れた両端部付近で他の部材と連結される。これにより、連結部が有る場合とない場合のいずれの場合においても、構造部材１０、１０ｊにおいて、衝撃によるモーメントが最も大きくなり折れ易い箇所（構造部材の長手方向中央或いは連結部間の中間箇所）の折れ変形を効果的に抑えることができる。

このように、構造部材１０、１０ｊは、高強度の車両用構造部材に用いることができる。車両用構造部材には、例えば、Ａピラー、Ｂピラー、サイドシル、ルーフレール、フロアメンバー、フロントサイドメンバーといった車体を構成する部材、及び、ドアインパクトビームやバンパーといった車体に取り付けられ、外部からの衝撃から車両内の装置や乗員を守る部材が含まれる。車両用構造部材は、車両の衝突時の衝撃エネルギーを吸収する。

図１３は、車両に配置される構造部材の一例を示す図である。図１３に示す例では、Ａピラー１５、Ｂピラー１６、サイドシル１７、ルーフレール１８、バンパー１９、フロントサイドメンバー２０、ドアインパクトビーム２１、フロアメンバー２２、及び、リアサイドメンバー２３が車両用構造部材として用いられる。これらの車両用構造部材の少なくとも１つに、上記の構造部材１０、１０ｊのように低強度領域１ｓを設けることができる。

図１４は、本実施形態における構造部材によって構成されたＢピラー１６を示す図である。図１４に示す例では、Ｂピラー１６は、構造部材１０と同様に、頂面部１６ａ、一対の側壁１６ｂ、一対のフランジ１６ｃ及びクロージングプレート（図示せず）を備える。Ｂピラー１６の頂面部１６ａは、車両の外側に配置される。頂面部１６ａの長手方向に垂直な方向における両端から一対の側壁１６ｂが互いに対向して延びる。側壁１６ｂの頂面部１６ａ側の一方端とは反対側の他方端からフランジ１６ｃが延びて形成される。フランジ１６ｃの頂面部１６ａとは反対側の面、すなわち車両の内側の面には、クロージングプレート（図示せず）が接合される。側壁１６ｂの頂面部１６ａ側の一部には低強度領域１６ｓが設けられる。低強度領域１６ｓは、頂面部１６ａと側壁１６ｂの境界（肩部）から、側壁１６ｂの高さの２０〜４０％の距離の位置までの領域に設けられる。低強度領域の降伏強度は、その他の領域の降伏強度（側壁１６ｂの高さ方向中央位置の降伏強度)の６０〜８５％である。

衝撃エネルギーを吸収する車両用構造部材は、軸圧縮変形する物と折れ曲がり変形する物の２種類に大別される。折れ曲がり変形する物は、折れや断面潰れ変形により衝撃エネルギーを吸収する。Ｂピラー、サイドシル等の部材は高強度材を用いることで衝撃エネルギー吸収効率を高めることが求められる。そのため、本実施形態の構造部材１０に、側壁１ｂの高さ方向中央の位置１ｍｉｄの引張強度（低強度領域以外の領域の引張強度）が９８０ＭＰａ以上（降伏強度５００Ｍｐａ以上）の超高強度鋼を適用すると、上記の効果が顕著に現れる。また、構造部材１０の側壁１ｂの中央の位置１ｍｉｄの強度（低強度領域１ｓ以外の領域の強度）を、引張強度で１ＧＰａ以上とすることで、より効果を奏することができる。

なお、構造部材１０、１０ｊは、図１３に示す自動車のような４輪車両に限られず、例えば、二輪車両の構造部材として用いることができる。また、構造部材１０、１０ｊの用途は、車両用に限られない。例えば、耐衝撃性を有する容器、建築物、船舶、又は、航空機等の構造部材として、構造部材１０、１０ｊを用いることができる。

［製造工程］
構造部材１０、１０ｊは、全体を同一素材で形成することができる。構造部材１０、１０ｊは、例えば、鋼板で形成することができる。構造部材１０、１０ｊの製造工程には、低強度領域１ｓを有するハット部材１（又は溝型部材１３）を作製する工程と、クロージングプレート２を作製する工程と、ハット部材１とクロージングプレート２を接合する工程とが含まれる。ハット部材１の作製工程では、素材に強度差を与え、低強度領域を形成する工程が含まれる。

低強度領域を形成する方法は、特に限定されないが、例えば、ロールフォーミングにより鋼板を断面ハット型に変形加工し、レーザー又は高周波加熱等の方法で、材料を局所的に加熱、焼き入れを行うことで、硬化領域を含むハット部材１を作り出すことができる。この場合、焼き入れを行わない領域が、相対的に強度が低い低強度領域となる。また、焼き入れを行ってハット部材１の全体を強化した後に、部分的に焼鈍処理を行って低強度領域を形成することもできる。

或いは、熱間プレス（ホットスタンピング）技術を用いて構造部材１０、１０ｊを作製することもできる。熱間プレスの工程において、加熱又は冷却の条件を金型内において部分的に異ならせることで、素材中に低強度領域を形成することができる。例えば、鋼板を用いて、鋼がオーステナイト単相域となる温度（Ａｃ３温度）以上に加熱し、金型を用いて成形を行いつつ焼き入れを行う。この際に、冷却速度に差をつけることにより、急冷部は概ね硬質なマルテンサイト組織とし、緩冷部は、軟質なフェライトとパーライトの混相組織又はベイナイト組織とする。これにより、緩冷部を、低強度領域とすることができる。

なお、構造部材１０、１０ｊの製造方法は、上記例に限られない。例えば、テーラードブランク等、その他公知の方法を用いて、低強度領域１ｓを有する構造部材１０、１０ｊを形成することができる。

本実施例では、ハット部材とクロージングプレートを有する構造部材に圧子を衝突させた場合の構造部材の変形をシミュレーションで解析した。図１５は、シミュレーションにおける解析モデルの構成を模式的に示す図である。本シミュレーションでは、構造部材３０を２つの台１２０に架け渡した状態で、構造部材３０の長手方向の中央部に、圧子１１０を、衝突させた場合の変形挙動を解析した。圧子１１０の曲率半径は１５０ｍｍとし、圧子の初速度は、４ｍ／秒とした。圧子１１０の質量は、３５０ｋｇとした。

図１６は、シミュレーションに用いた構造部材３０の長手方向に垂直な断面における各寸法を示すである。構造部材３０は、ハット部材３とクロージングプレート４を備える。ハット部材３は、頂面部３ａと、一対の側壁３ｂと、一対のフランジ３ｃを有する。一対の側壁３ｂは、頂面部３ａの両端から延び、互いに対向する。一対のフランジ３ｃは、一対の側壁３ｂそれぞれにおいて、側壁３ｂの頂面部３ａ側の一方端部とは反対側の他方端部から一対の側壁３ｂの対向方向外側へ延びる。クロージングプレート４は、一対のフランジ３ｃに固定される。一対の側壁３ｂの各々は、一方端部から距離Ｓｈの位置に至るまでの領域に、低強度領域３ｓを有する。

図１６において、Ｈ＝５０ｍｍ、Ｗ１＝５０ｍｍ、Ｗ２＝６５ｍｍ、Ｗ３＝４０ｍｍ、ｔ＝１．４ｍｍとした。低強度領域３ｓの距離Ｓｈを変化させて、衝突シミュレーションを行った。また、低強度領域３ｓと、その他の領域の強度を変化させて、衝突シミュレーションを行った。なお、低強度領域３ｓの長手方向の幅の半分の長さＳＬ（図１５参照）は、Ｈ／２とした。

図１７は、Ｓｈ＝（２／５）Ｈとして、低強度領域３ｓと他の領域の強度比を変えて衝撃荷重を入力した場合の、曲げ変形による変形量を示すグラフである。図１７において、縦軸は、頂面部３ａに垂直な方向（ｚ方向）の構造部材の侵入量（突出量）を示す。横軸は、低強度領域３ｓの強度の他の高強度領域（＝側壁３ｂの高さ方向中央の位置）の強度に対する比（強度比＝低強度領域の強度／高強度領域の強度）を示す。図１７のグラフでは、ひし形のプロットは、高強度領域の降伏強度を１２０ｋｇｆとした場合の結果を示し、四角のプロットは、高強度領域の降伏強度を１４５ｋｇｆとした場合の結果を示す。

強度比が、０．６０〜０．８５の区間では、強度比の増加に伴って侵入量は減少している（矢印Ｙ１）。この区間では、変形モードは、図４に示す断面潰れとなっている。この区間では、低強度領域の強度が低い(強度比が０．６０以下)場合、断面潰れの変形になるものの、侵入量が大きく、強度比が０．８５を越える場合の侵入量と略同じとなった。強度比が０．８５を超えると、侵入量は、急激に増加した（矢印Ｙ２）。さらに、強度比０．８５以上で強度比を増やすと、侵入量は、強度比の増加に応じて大きくなった（矢印Ｙ３）。これは、強度比０．８５を境に、変形モードが、図４に示す断面つぶれから、図３に示す折れに変化したためと考えられる。このように、低強度領域の強度が高すぎる(強度比が高い)と折れ曲がって変形し、侵入量が大きくなった。図１７の結果から、衝撃による曲げ変形の侵入量を少なくする観点から、強度比は６０〜８５％が好ましく、強度比は７０〜８５％がより好ましいことが確認された。

下記表１は、上記強度比を０．８３（低強度領域の降伏強度を、ＹＰ１００ＭＰａ、その他の領域の降伏強度を、ＹＰ１２０ＭＰａ）とし、低強度領域の距離Ｓｈを変化させた場合の変形挙動を示す。表１において、上矢印は、直上の欄と同じ値を表す。変形挙動欄の丸（○）は、図４に示す断面潰れを示し、ばつ（×）は、図３に示す折れを示す。

上記表１に示す結果では、低強度領域を設けない場合（Ｓｈ＝０）、Ｓｈ＝Ｈ／２（ＳｈがＨの５０％）、及び、Ｓｈ＝Ｈ／１０（ＳｈがＨの１０％）の場合に、変形挙動は、折れ（図３参照）となった。Ｓｈ＝２Ｈ／５（ＳｈがＨの４０％）、Ｓｈ＝Ｈ／３（ＳｈがＨの約３３％）、及び、Ｓｈ＝Ｈ／５（ＳｈがＨの２０％）の場合は、変形挙動は、断面つぶれ（図４）となった。この結果から、低強度領域３ｓの側壁３ｂの頂面部３ａ側の一方端部からの距離Ｓｈを、側壁３ｂの高さＨの２０〜４０％とすることで、変形挙動を断面つぶれとして、侵入量を小さくできることが確認された。

さらに、圧子１１０を衝突させる面及び低強度領域３ｓの長手方向の寸法ＳＬを変えて、シミュレーションを行った。図１８は、シミュレーションにおける解析モデルの構成を模式的に示す図である。図１８に示すモデルでは、構造部材３０は、ハット部材３が下に、クロージングプレート４が上に位置するように、２つの台１２０に架け渡される。構造部材３０の長手方向の中央が、２つの台１２０の中央に位置する。クロージングプレート４の長手方向の中央に、圧子１１０が衝突する。図１８に示すモデルでは、一対の側壁３ｂの各々は、クロージングプレート４側の他方端部から距離Ｓｈの位置に至るまでの領域に、低強度領域３ｓを有する。

図１５に示すハット部材の圧子１１０を衝突させるモデル（以下、順ハットモデルを称する）と、図１８に示すクロージングプレート４に圧子１１０を衝突させるモデル（以下、逆ハットモデルと称する）の双方についてシミュレーションを行った。具体的には、順ハットモデル及び逆ハットモデルそれぞれにおいて、低強度領域３ｓの高さ方向の寸法Ｓｈ＝Ｈ／３とし、長手方向の寸法ＳＬを、ＳＬ＝０、Ｈ／２、Ｈと変えて解析を行った。すなわち、下記ｃａｓｅ１〜ｃａｓｅ６の条件でシミュレーションを行った。
ｃａｓｅ１：順ハット、ＳＬ＝０、Ｓｈ＝０（低強度領域なし）
ｃａｓｅ２：順ハット、ＳＬ＝Ｈ／２、Ｓｈ＝Ｈ／３
ｃａｓｅ３：順ハット、ＳＬ＝Ｈ、Ｓｈ＝Ｈ／３
ｃａｓｅ４：逆ハット、ＳＬ＝０、Ｓｈ＝０（低強度領域なし）
ｃａｓｅ２：逆ハット、ＳＬ＝Ｈ／２、Ｓｈ＝Ｈ／３
ｃａｓｅ３：逆ハット、ＳＬ＝Ｈ、Ｓｈ＝Ｈ／３

図１９及び図２０は、ｃａｓｅ１〜ｃａｓｅ６の解析結果を示すグラフである。図１９は、順ハットモデルのｃａｓｅ１〜ｃａｓｅ３の荷重−ストローク線（Ｆ−Ｓ線）のグラフである。図２０は、逆ハットモデルのｃａｓｅ４〜ｃａｓｅ６の荷重−ストローク線（Ｆ−Ｓ線）のグラフである。図１９の解析結果では、ｃａｓｅ３は、ｃａｓｅ１、ｃａｓｅ２に比べて、荷重の低下が遅い。図２０の解析結果では、ｃａｓｅ６は、ｃａｓｅ４、ｃａｓｅ５に比べて、荷重の低下が遅い。ｃａｓｅ３及びｃａｓｅ６の条件では、折れが抑制されるために荷重が継続していると考えられる。この事から、順ハットモデル及び逆ハットモデルのいずれにおいても、低強度領域３ｓの長手方向の幅を、側壁の高さＨとした方が、Ｈ／２とするよりも、衝撃エネルギー吸収効率が高く、折れが抑制されることがわかった。

図２１は、ｃａｓｅ１〜ｃａｓｅ３の変形挙動の解析結果を示す。図２２は、ｃａｓｅ４〜ｃａｓｅ６の変形挙動の解析結果を示す。図２１及び図２２は、ストロークが２０ｍｍの時の構造部材の変形を示している。図２１に示す順ハットモデルのｃａｓｅ１〜ｃａｓｅ３の解析結果においては、ＳＬ＝Ｈとしたｃａｓｅ３の場合に、ＳＬ＝０としたｃａｓｅ１及びＳＬ＝Ｈ／２としたｃａｓｅ２の場合に比べて、変形が長手方向に広がり、折れが抑制されている。図２２に示す逆ハットモデルのｃａｓｅ４〜ｃａｓｅ６の解析結果においては、ＳＬ＝Ｈとしたｃａｓｅ６の場合に、ＳＬ＝０としたｃａｓｅ４及びＳＬ＝Ｈ／２としたｃａｓｅ５の場合に比べて、変形が長手方向に広がり、折れが抑制されている。

実際に、図１５に示す構造部材と同様の試験体を作製し、衝撃を加える実験を行った。試験体を、試験体の長手方向に離間して配置した２つの台に、クロージングプレートを下にして載き、ハット部材に圧子（落錘）を衝突させた。圧子の質量は、３７６ｋｇとし、圧子の衝突速度を３．９ｍ／ｓとした。強度が均一の構造部材と、一部に低強度領域を有する構造部材の２つを、試験体として作製し、それぞれに圧子により衝撃を加えた。低強度領域は、側壁の頂面部側の端部から高さ方向に距離Ｓｈの位置まで、側壁の長手方向に距離ＬＳにわたって設けた。ここで、距離Ｓｈ＝０．３Ｈ（側壁の高さＨの３０％）、距離ＬＳ＝Ｈ（側壁の高さＨ）とした。

図２３は、強度が均一な試験体の変形結果を示す図である。図２４は、一部に低強度領域を有する試験体の変形結果を示す図である。図２３に示す試験体は、折れが発生している。図２４に示す試験体は、断面潰れの変形となっている。低強度領域を設けた試験体の方が、衝撃による変形度合いが小さくなった。

図２５は、一部に低強度領域を有する試験体の衝撃実験の測定結果と、試験体と同じ構造部材のモデルを用いたシミュレーションによる解析結果とを示すグラフである。図２５のグラフは、横軸が、インパクタ―（圧子）変位量（ｍｍ）を示し、縦軸が荷重（ｋＮ）を示す。グラフにおいて、細線が実験結果を示し、太線が解析結果を示す。図２５に示す結果から、シミュレーションによる解析結果は、実験結果に近いものとなっていることがわかった。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、上述した実施形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施形態を適宜変形して実施することが可能である。

１：ハット部材
１ａ：頂面部
１ｂ：側壁
１ｃ：フランジ
１ｓ：低強度領域
２：クロージングプレート
１０：構造部材

Claims (11)

1. クロージングプレートと、
   ハット部材とを備え、
   前記ハット部材は、
   頂面部と、
   前記クロージングプレートに接して設けられる一対のフランジと、
   前記頂面部の両端部から延び、互いに対向する一対の側壁であって、前記頂面部側の一方端部と、前記一方端部と反対側の他方端部であって、前記一対のフランジが前記一対の側壁の対向方向外側へ延びる他方端部を有する、一対の側壁と、を備え、
   前記一対の側壁の各々は、前記頂面部に垂直な方向における前記側壁の中央を含む高強度領域と、前記側壁の中央の降伏強度の６０〜８５％の降伏強度の低強度領域とを含み、前記低強度領域は、前記頂面部に垂直な方向において、前記側壁の前記一方端部から前記他方端部へ向かって前記側壁の高さの２０〜４０％の距離の位置に至るまで、かつ、前記側壁の長手方向において、前記側壁の高さ以上の距離に渡って形成される、構造部材。
2. 少なくとも１枚のクロージングプレートと、
   ハット部材とを備え、
   前記ハット部材は、
   頂面部と
   前記頂面部の両端部にある２つの第１の稜線と、
   それぞれが前記クロージングプレートに接合された２つのフランジと、
   前記２つのフランジの端部にある２つの第２の稜線と、
   前記２つの第１の稜線と前記２つの第２の稜線の間に、それぞれ位置する２つの側壁とを備え、
   前記２つの側壁の各々は、
   前記第１の稜線から前記第２の稜線に向かって、前記頂面部に垂直な方向における前記第１の稜線と前記第２の稜線の間の距離の２０〜４０％まで、かつ前記第１の稜線の延在方向に、前記頂面部に垂直な方向における前記第１稜線と前記第２の稜線の間の距離以上の長さの領域に設けられ、前記頂面部に垂直な方向における前記側壁の中央の降伏強度の６０〜８５％の降伏強度を有する、低強度領域を備える、構造部材。
3. 少なくとも１枚のクロージングプレートと、
   ハット部材とを備え、
   前記ハット部材は、
   頂面部と、
   前記頂面部の両端部にある２つの第１の稜線と、
   それぞれが前記クロージングプレートに接合された２つのフランジと、
   前記２つのフランジの端部にある２つの第２の稜線と、
   前記２つの第１の稜線と前記２つの第２の稜線の間に、それぞれ位置する２つの側壁とを備え、
   前記２つの側壁の各々は、
   前記第２の稜線から前記第１の稜線に向かって、前記クロージングプレートに垂直な方向における前記第２の稜線と前記第１の稜線の間の距離の２０〜４０％まで、かつ前記第２の稜線の延在方向に、前記クロージングプレートに垂直な方向における前記第２稜線と前記第１の稜線の間の距離以上の長さの領域に設けられ、前記クロージングプレートに垂直な方向における前記側壁の中央の降伏強度の６０〜８５％の降伏強度を有する、低強度領域を備える、構造部材。
4. 少なくとも１枚のクロージングプレートと、
   溝型部材とを備え、
   前記溝型部材は、
   頂面部と、
   前記頂面部の両端部にある２つの第１の稜線と、
   前記溝型部材と前記クロージングプレートとを接合する２つの接合部と、
   前記２つの第１の稜線と前記２つの接合部との間に、それぞれ位置する２つの側壁とを備え、
   前記２つの側壁の各々は、
   前記第１の稜線から前記接合部に向かって、前記頂面部に垂直な方向における前記第１の稜線と前記接合部の間の距離の２０〜４０％まで、かつ前記第１の稜線の延在方向に、前記頂面部に垂直な方向における前記第１稜線と前記接合部の間の距離以上の長さの領域に設けられ、前記頂面部に垂直な方向における前記側壁の中央の降伏強度の６０〜８５％の降伏強度を有する、低強度領域を備える、構造部材。
5. 少なくとも１枚のクロージングプレートと、
   溝型部材とを備え、
   前記溝型部材は、
   頂面部と、
   前記頂面部の両端部にある２つの第１の稜線と、
   前記クロージングプレートに接合されるフランジと、
   前記フランジの端部にある第２の稜線と、
   前記溝型部材の前記フランジ以外の部分と前記クロージングプレートとを接合する接合部と、
   前記２つの第１の稜線のうち一方と前記第２の稜線との間に位置する第１の側壁であって、第１の低強度領域を含み、前記第１の低強度領域は、前記第１の稜線から前記第２の稜線に向かって、前記頂面部に垂直な方向における前記第１の稜線と前記第２の稜線の間の距離の２０〜４０％まで、かつ前記第１の稜線の延在方向に、前記頂面部に垂直な方向における前記第１稜線と前記第２の稜線の間の距離以上の長さの領域に設けられ、前記頂面部に垂直な方向における前記側壁の中央の降伏強度の６０〜８５％の降伏強度を有する、第１の側壁と、
   前記２つの第１の稜線のうち他方と前記接合部との間に位置する第２の側壁であって、第２の低強度領域を含み、前記第２の低強度領域は、前記第１の稜線から前記接合部に向かって、前記頂面部に垂直な方向における前記第１の稜線と前記接合部の間の距離の２０〜４０％まで、かつ前記第１の稜線の延在方向に、前記頂面部に垂直な方向における前記第１稜線と前記接合部の間の距離以上の長さの領域に設けられ、前記頂面部に垂直な方向における前記側壁の中央の降伏強度の６０〜８５％の降伏強度を有する、第２の側壁とを備える、構造部材。
6. 前記低強度領域は、前記側壁の長手方向中央に配置される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の構造部材。
7. 前記頂面部又は前記クロージングプレートは、前記側壁の長手方向において互いに離れた位置において他の部材と連結される少なくとも２つの連結部を含み、
   前記低強度領域は、前記側壁の長手方向において前記少なくとも２つの連結部の間の中央に配置される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の構造部材。
8. 前記２つの前記側壁の各々において、前記頂面部に垂直な方向における前記側壁の中央の引張強度は、９８０ＭＰａ以上である、請求項１、２、４、５のいずれか１項に記載の構造部材。
9. 前記２つの側壁の各々において、前記クロージングプレートに垂直な方向における前記側壁の中央の引張強度は、９８０ＭＰａ以上である、請求項３に記載の構造部材。
10. 請求項１、２、４、５のいずれか１項に記載の構造部材を備える車両であって、
    前記構造部材は、前記頂面部が前記車両の外側に、前記クロージングプレートが前記車両の内側になるよう配置される、車両。
11. 請求項３に記載の構造部材を備える車両であって、
    前記構造部材は、前記クロージングプレートが前記車両の外側に、前記頂面部が前記車両の内側になるよう配置される、車両。

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