JP6729844B1 - 車体構造 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2019年3月6日に、日本に出願された特願2019−040609号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
(3)上記(1)または(2)に記載の車体構造では、前記軟化層は、前記縦壁部において、前記コーナ部の曲げ内側の表面に連続する面と曲げ外側の表面に連続する面の両方に設けられる、請求項1または2に記載の車体構造。
(4)上記(1)〜(3)のいずれか一項に記載の車体構造では、前記軟化層は、前記コーナ部の曲げ内側または曲げ外側の少なくともいずれか一方の表面から板厚方向に設けられてもよい。
(5)上記(1)〜(4)のいずれか一項に記載の車体構造では、前記軟化層は、前記コーナ部から前記第1の天板部の短手方向長さの1/2以上の長さの領域に亘って前記第1の天板部に延在してもよい。
(6)上記(1)〜(5)のいずれか一項に記載の車体構造では、前記骨格部材の前記第2の天板部において、クロス部材が、前記骨格部材の長手方向と略直交する方向に前記骨格部材に取り付けられることにより、前記第1の支持部または前記第2の支持部が、形成されてもよい。
(7)上記(1)〜(6)のいずれか一項に記載の車体構造では、前記第1の支持部または前記第2の支持部の曲げ強度は、前記骨格部材の前記第1の支持部と前記第2の支持部との間の部位よりも曲げ強度が高く設定されることにより、前記第1の支持部または前記第2の支持部が、形成されていてもよい。
[車体構造の外観例]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施形態に係る車体構造100について説明する。図1は、本実施形態に係る車体構造100を示す斜視図である。本実施形態に係る車体構造100は、車両の車体の一部分を構成する。車体構造100は、骨格部材110と、第1の支持部120と、第2の支持部130とを含んでいる。
本実施形態に係る車体構造100は、例えば、図1に示すように骨格部材110としてのサイドシルを有するフロア構造であってもよい。このとき、第1のクロス部材160および第2のクロス部材170としてのフロアクロスメンバが、骨格部材110の長手方向と略直交する方向に、第1の天板部111aと対向する面(後述する第2の天板部113aに相当)に設けられる。第1の支持部120と、第2の支持部130とは、第1のクロス部材160または第2のクロス部材170により形成される。
次に、図2を参照して、本実施形態に係る骨格部材110の断面構造について説明する。図2は、本実施形態に係る骨格部材110の断面構造の一例を示す、図1におけるI−I’断面図である。図2に示すように、骨格部材110は、第1の部材111と、第2の部材113とを含んで構成されている。骨格部材110は、第1の部材111と第2の部材113とにより、X−Z平面の断面において、閉断面形状に形成されている。
次に、図3を参照して、本実施形態に係るコーナ部111bを含む領域の構成について説明する。図3は、本実施形態に係るコーナ部111bを含む領域のX−Z平面断面図である。コーナ部111bは、第1の天板部111aと縦壁部111cとの間に存在する屈曲部であり、後述する所定の曲げ半径Rを有する。コーナ部111bは、図3に示すように、X−Z平面断面視で、曲げ内側におけるR止まり点A1、A2、曲げ外側におけるR止まり点A3、A4により区画される領域に形成されている。
引き続いて、図3を参照しながら、本実施形態に係る軟化層140について説明する。骨格部材110の第1の部材111の表面側において、少なくとも縦壁部111cの一部には軟化層140が形成されている。具体的には、軟化層140は、コーナ部111bの曲げ外側と連続した面の側に設けられている。また、軟化層140は、コーナ部111bのR止まり点A3から、縦壁部111cの短手方向(図3におけるX方向)長さにおいて、少なくとも距離dに亘って縦壁部111cに形成される。ここで、距離dは、第1の天板部111aの外面と第2の天板部113aの外面との間の距離をhとしたとき、h/3までの領域に相当する距離である。
一方、軟化層140の厚さが、骨格部材110の板厚の2%未満になると、骨格部材110における軟化層140の割合が少なく、変形能が十分に発揮されない。軟化層140の厚さは、骨格部材110の板厚の5%以上であることが好ましく、8%以上であることが更に好ましい。
一方、表面の硬度が板厚方向の中心部150の硬度に対して0.9倍以上となると、変形能を十分に向上させることが困難となる。軟化層140は、骨格部材110の表面において、板厚方向の中心部150の硬度に対して、0.8倍未満の硬度を有していることが好ましい。
板厚方向の中心部150の硬度の上限は特に規定しないが、骨格部材110の成形性等を鑑みれば、800Hvとしても良い。
板厚方向の中心部150の硬度の測定方法は以下の通りである。試料の板面に垂直な断面を採取し、測定面の試料調製を行い、硬さ試験に供する。測定面の調製方法は、JIS Z 2244:2009に準じて実施する。#600から#1500の炭化珪素ペーパーを使用して測定面を研磨した後、粒度1μmから6μmのダイヤモンドパウダーをアルコール等の希釈液や純水に分散させた液体を使用して鏡面に仕上げる。硬さ試験は、JIS Z 2244に記載の方法で実施する。マイクロビッカース硬さ試験機を用いて、試料の板厚の1/2位置に、荷重1kgfで、圧痕の3倍以上の間隔で10点測定し、その平均値を板厚方向の中心部150の硬度とする。
Δa:第一の硬さ変化領域における板厚方向の硬さの変化の勾配(Hv/%)
ai:i番目の測定点における表面からの距離が軟化層全体の厚さに占める割合(%)
ci:aiにおけるビッカース硬さ(Hv)
n:第一の表面側第一の硬さ変化領域に含まれる全ての測定点の合計
である。
ΔA:第二の硬さ変化領域における板厚方向の硬さの変化の勾配(Hv/%)
Ai:i番目の測定点における表面からの距離が軟化層全体の厚さに占める割合(%)
Ci:Aiにおけるビッカース硬さ(Hv)
N:第一の表面側第二の硬さ変化領域に含まれる全ての測定点の合計
である。
続いて、図5を参照しながら、本実施形態に係る車体構造100の変形の様子について説明する。図5は、本実施形態に係る車体構造100を平面視した図である。上述したように、骨格部材110の第1の天板部111aに、骨格部材110の長手方向に垂直な方向(図中矢印参照)に荷重Fが加えられると、曲げ変形が生じうる。このとき、本実施形態に係る骨格部材110では、上述の様に軟化層140によって骨格部材110の変形能が向上する。
ここで、
L:第1の支持部120と第2の支持部130の間の距離(mm)
h:骨格部材110の第1の天板部111aの外面と、第2の天板部113aの外面との間の距離(mm)
である。
尚、L/hの値の下限値は特に限定されるものではないが、L/hが過度に小さい場合には、曲げられながら潰れるのではなく、押しつぶされるように変形するため、荷重特性の改善を見込めない場合がある。従って、2.0以上に設定してもよい。
以上、本発明の第1の実施形態に係る車体構造100について説明した。
続いて、図6を参照しながら、本実施形態に係る骨格部材110の一の変形例について説明する。図6は、本実施形態の一の変形例に係る曲げ稜線部を含む領域のX−Z平面断面図である。本変形例は、軟化層140が、コーナ部111bの曲げ内側に連続する面と、コーナ部111bの曲げ外側に連続する面との両方に設けられている点に特徴がある。その他の構成について、上記実施形態と共通する構成については、説明を省略する場合がある。
続いて、図7を参照しながら、本実施形態に係る骨格部材110の他の変形例について説明する。図7は、本実施形態の他の変形例に係るコーナ部111bを含む領域のX−Z平面断面図である。本変形例は、軟化層140が、コーナ部111bにも設けられている点に特徴がある。その他の構成について、上記実施形態と共通する構成については、説明を省略する場合がある。
続いて、図8を参照しながら、本実施形態に係る骨格部材110の他の変形例について説明する。図8は、本実施形態のその他の変形例に係る骨格部材110のX−Z平面断面図である。本変形例は、軟化層140が、第1の部材111の外表面に亘って設けられている点に特徴がある。その他の構成について、上記実施形態と共通する構成については、説明を省略する場合がある。
続いて、図9を参照しながら、本実施形態に係る骨格部材110の他の変形例について説明する。図9は、本実施形態のその他の変形例に係る骨格部材110のX−Z平面断面図である。本変形例は、軟化層140が、第1の部材111の内外表面に亘って設けられている点に特徴がある。その他の構成について、上記実施形態と共通する構成については、説明を省略する場合がある。
続いて、図10を参照しながら、本発明の第2の実施形態について説明する。図10は、本実施形態に係る骨格部材210のX−Z平面断面図である。本実施形態は、第1の実施形態と比較して、骨格部材210の断面形状は、いわゆる片ハット形状である点で相違する。本実施形態に係る説明において、第1の実施形態と共通する構成については、説明を省略することがある。
続いて、図11A、図11Bおよび図11Cを参照しながら、本発明の第3の実施形態について説明する。図11Aは、本実施形態に係る車体構造300の一例の斜視図である。図9Bは、車体構造300の図11AにおけるII−II’端面図である。図11Cは、本実施形態に係る車体構造300の側面図である。本実施形態は、他の実施形態と比較して、車体構造300が、車体のルーフ構造である点で相違する。本実施形態に係る説明において、他の実施形態と共通する構成については、説明を省略することがある。
続いて、図12A、および図12Bを参照しながら、本発明の第4の実施形態について説明する。図12Aは、本実施形態に係る車体構造400の一例の斜視図である。図12Bは、本実施形態に係る車体構造400の一例の平面図である。本実施形態は、他の実施形態と比較して、車体構造400が、車体のフロントバンパー構造である点で相違する。本実施形態に係る説明において、他の実施形態と共通する構成については、説明を省略することがある。
続いて、図13A、図13B、および図13Cを参照しながら、本発明の第5の実施形態について説明する。図13Aは、本実施形態に係る車体構造500の一例を示す斜視図である。図13Bは車体構造の図13AにおけるIII−III’端面図である。図13Cは、車体構造500の側面図である。図13Aおよび図13Cに示すように、車体構造500は、骨格部材510と、第1の支持部520と、第2の支持部530とを含んでいる。
・Poor: 骨格部材が折れ曲がるように局所的に変形する。
・Good: 骨格部材が押し潰されるように全体的に変形する。
・Poor: 破断モードを考慮しない場合に想定される最大荷重を発揮する際の伸びに到達する前に荷重が減少する。
・Good: 破断モードを考慮しない場合に想定される最大荷重の発揮を実現する。
図17に示すように、荷重−ストローク線図において、軟化層を有しL/h≦6.7の関係を満たさない比較例2においては、ストローク68mmで破断が生じ、最大荷重も60kNまでしか発揮できなかった。このため、ストローク60mm時点におけるエネルギ吸収量は2.57kJであった。
また、L/h≦6.7の関係を満たし軟化層を有さない比較例6においては、最大荷重は130kNまで発揮できたもののストローク48mmで破断が生じたため、ストローク120mm時点におけるエネルギ吸収量は10.29kJであった。
上記の比較例2及び比較例6に対し、軟化層を有するとともにL/h≦6.7の関係を満たす実施例5においては、最大荷重は185kNまで発揮でき、且つ、曲げ角度αc=53°でも破断が生じず、ストローク120mm時点におけるエネルギ吸収量は12.82kJであった。このように、軟化層140を有する実施例5では、耐荷重が向上するとともに、変形能が向上する結果、エネルギー吸収量が増大する。すなわち、車体構造100において、骨格部材110が軟化層140を有し、さらに、車体構造100がL/h≦6.7の関係を有することで、車体構造100において、耐荷重の向上とエネルギー吸収量の増大が両立することが示された。
110、210、310、410、510 骨格部材
111a、211a、311a、411a、515a 第1の天板部
111b、211b、311b、411b、515b コーナ部
111c、211c、311c、411c、515c 縦壁部
120、320、420、520 第1の支持部
130、330、430、530 第2の支持部
140 軟化層
141 第一の硬さ変化領域
142 第二の硬さ変化領域
150 板厚方向の中心部
160、170、360、370、460、470 クロス部材
Claims (7)
- 第1の天板部と、
前記第1の天板部の端部に設けられたコーナ部と、
前記コーナ部の端部から延在された縦壁部と、
前記第1の天板部に対向する第2の天板部と、
を有する骨格部材、及び、
前記第2の天板部に設けられた、第1の支持部および第2の支持部
を有する車体構造であって、
前記第1の天板部の外面と前記第2の天板部の外面との間の距離h、および、前記第1の支持部と前記第2の支持部との間の距離Lは、L/h≦6.7の関係を有し、
前記縦壁部に軟化層が設けられ、
前記軟化層は、前記コーナ部の曲げ止まりから前記縦壁部の短手方向長さにおいてh/3までの領域に亘って前記縦壁部に延在し、
前記軟化層が設けられた部分における板厚方向の中心部の硬度は400Hv以上であり、前記軟化層は、前記軟化層が設けられた部分における前記板厚方向の中心部の硬度よりも少なくとも10Hv低い硬度を有する領域であり、
前記軟化層の厚さは、前記軟化層が設けられた部分における前記板厚の2%以上20%未満であり、
表面における前記軟化層の硬度が、前記軟化層が設けられた部分における前記板厚方向の中心部の硬度の0.5倍以上0.9倍未満であり、
前記軟化層は、前記板厚方向において、前記表面側に存在するとともに、前記表面から前記軟化層の厚さの40%までの領域である第一の硬さ変化領域と、前記軟化層のうち前記第一の硬さ変化領域ではない領域である第二の硬さ変化領域とを有し、
前記第一の硬さ変化領域における板厚方向の硬さ変化の絶対値ΔHv1は、前記第二の硬さ変化領域における板厚方向の硬さ変化の絶対値ΔHv2よりも大きい、車体構造。 - 前記軟化層は、前記縦壁部において、前記コーナ部の曲げ外側の表面に連続する面に設けられる、請求項1に記載の車体構造。
- 前記軟化層は、前記縦壁部において、前記コーナ部の曲げ内側の表面に連続する面と曲げ外側の表面に連続する面の両方に設けられる、請求項1または2に記載の車体構造。
- 前記軟化層は、前記コーナ部の曲げ内側または曲げ外側の少なくともいずれか一方の表面から板厚方向に設けられる、請求項1〜3のいずれか1項に記載の車体構造。
- 前記軟化層は、前記コーナ部から前記第1の天板部の短手方向長さの1/2以上の長さの領域に亘って前記第1の天板部に延在する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の車体構造。
- 前記骨格部材の前記第2の天板部において、クロス部材が、前記骨格部材の長手方向と略直交する方向に前記骨格部材に取り付けられることにより、前記第1の支持部または前記第2の支持部が、形成されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の車体構造。
- 前記第1の支持部または前記第2の支持部の曲げ強度は、前記骨格部材の前記第1の支持部と前記第2の支持部との間の部位よりも曲げ強度が高く設定されることにより、前記第1の支持部または前記第2の支持部が、形成されている、請求項1〜6のいずれか1項に記載の車体構造。
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