WO2020085384A1

WO2020085384A1 - 自動車構造部材

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Publication number: WO2020085384A1
Application number: PCT/JP2019/041532
Authority: WO
Inventors: 諒漆畑; 伊藤　泰弘
Original assignee: 日本製鉄株式会社
Priority date: 2018-10-24
Filing date: 2019-10-23
Publication date: 2020-04-30
Also published as: JPWO2020085384A1; JP6766978B1

Abstract

天壁部と、天壁部に対向する底壁部と、天壁部と底壁部を繋ぐ一対の縦壁部と、を有する中空の自動車構造部材において、自動車構造部材の内部に、金属材料からなる第１の補強部材を備え、第１の補強部材は、一対の縦壁部のうちのいずれか一方の縦壁部と、天壁部と、底壁部に接合され、かつ、自動車構造部材の長手方向に沿って間隔をおいて複数設けられている、自動車構造部材。

Description

自動車構造部材

　本発明は、自動車構造部材に関する。

　近年、自動車のＣＯ₂排出規制の厳格化を受けて、自動車車体の軽量化が推進されている。また、サイドシルやバンパービーム等の構造部材においては、衝突時のエネルギー吸収性能のさらなる向上が求められている。

　特許文献１には、自動車用バンパー補強材の内側に補強用のリブが設けられた構造が開示されている。特許文献２には、中空部材の相対する壁間に配置された屈曲部を有する一対の主ステイと、その一対の主ステイの屈曲部間に配置された補強ステイとを有する構造が開示されている。特許文献３には、通路部材と基体の間の中空室内に横リブとして補強部材が配置された構造が開示されている。特許文献４には、縦壁部に山形状の複数のエンボス部が形成された樹脂車体部品の構造が開示されている。特許文献５には、一対の側壁に隔壁が設けられた構造が開示されている。特許文献６には、上壁、下壁および底壁を接続する複数の縦リブが配置されたバンパービームが開示されている。特許文献７には、長尺状空間の内部において、隣り合う壁部に跨るように樹脂部材が設けられた車両用バンパリィンフォースが開示されている。特許文献８には、中空部材の曲げ起点となりやすい箇所に充填部材が接着された車両用構造部材が開示されている。特許文献９には、フレーム部材の内部において、隔壁のように複数の内部補強材が配置された構造が開示されている。

特開平１０－２７８７０７号公報特開平１１－２５５０４８号公報特表２００７－５０８１７７号公報特開２００４－３３０８４９号公報特表２０１１－５２３６０９号公報特開２０１４－１３９０３７号公報特開２０１０－１００２４９号公報特開２０１７－１５９８９６号公報特許第４９９３５２０号公報

　車体の軽量化を目的として構造部材の板厚を薄くするだけでは面剛性の低下を招くことになるため、軽量化を図る上では、特許文献１～９のように自動車構造部材の構造の改良を行うことで、エネルギー吸収性能の維持または向上を図ることが求められる。しかしながら、特許文献１～９に開示された構造においては、エネルギー吸収効率（エネルギー吸収性能の重量効率）の観点で改善の余地がある。

　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、自動車構造部材におけるエネルギー吸収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発明の一態様は、天壁部と、前記天壁部に対向する底壁部と、前記天壁部と前記底壁部を繋ぐ一対の縦壁部と、を有する中空の自動車構造部材において、前記自動車構造部材の内部に、金属材料からなる第１の補強部材を備え、前記第１の補強部材は、前記一対の縦壁部のうちのいずれか一方の前記縦壁部と、前記天壁部と、前記底壁部に接合され、かつ、前記自動車構造部材の長手方向に沿って間隔をおいて複数設けられていることを特徴としている。

　前記自動車構造部材の内部に、前記第１の補強部材が接合されている前記縦壁部に対向する縦壁部と、前記天壁部と、前記底壁部に接合されている他の前記第１の補強部材をさらに備えていてもよい。

　金属材料からなる第２の補強部材を備え、前記第２の補強部材は、２つの前記縦壁部のうちの一方の前記縦壁部に接合された前記第１の補強部材と、他方の前記縦壁部に接合された他の前記第１の補強部材とに接合されていてもよい。前記第１の補強部材と前記第２の補強部材とが一体成形されていてもよい。

　前記天壁部に平行な断面における前記縦壁部からの前記第１の補強部材の高さｈと、２つの前記縦壁部の間隔Ｗの比ｈ／Ｗが０．１８～０．３４であってもよい。

　金属材料からなる第３の補強部材を備え、前記第３の補強部材は、前記第１の補強部材の、前記縦壁部の接合側とは反対側の端面と、前記天壁部と、前記底壁部に接合されていてもよい。例えば２つの前記縦壁部のうちの同一の前記縦壁部に接合された全ての前記第１の補強部材に対して、１つの前記第３の補強部材が接合されていてもよい。また例えば２つの前記縦壁部のうちの同一の前記縦壁部に接合された隣り合う２つの前記第１の補強部材に対して、１つの前記第３の補強部材が接合されていてもよい。また例えば１つの前記第１の補強部材に対して、１つの前記第３の補強部材が接合されていてもよい。

　前記第１の補強部材の、前記縦壁部の接合側とは反対側の端面と、前記天壁部のなす角が略垂直であってもよい。前記縦壁部と前記第１の補強部材とが一体成形されていてもよい。

　自動車構造部材は、サイドシル、バンパービーム、センターピラー、ラダーフレームのサイドメンバまたはラダーフレームのクロスメンバであってもよい。

　エネルギー吸収効率を向上させることができる。

自動車の車体骨格の一例を示す図である。ラダーフレームの一例を示す図である。本発明の一実施形態に係る自動車構造部材の概略構成を示す斜視図である。図３の自動車構造部材の、天壁部に平行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。自動車構造部材の断面形状の一例を示す図である。自動車構造部材の断面形状の一例を示す図である。自動車構造部材の断面形状の一例を示す図である。縦壁部と第１の補強部材の接合例を示す図である。第１の補強部材の一例を示す図である。第１の補強部材の一例を示す図である。第２の補強部材が設けられた自動車構造部材の斜視図である。第２の補強部材の一例を示す図である。第３の補強部材の一例を示す図である。図１４中のＢ－Ｂ断面を示す図である。第３の補強部材の一例を示す図である。第３の補強部材の一例を示す図である。第１の補強部材と第３の補強部材の接合例を示す図である。第１の補強部材と第３の補強部材の接合例を示す図である。第１の補強部材と第３の補強部材の接合例を示す図である。曲げ圧壊シミュレーションの条件を示す図である。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効率を示す図である。シミュレーション（２）における各解析モデルのエネルギー吸収効率を示す図である。シミュレーション（３）における各解析モデルのエネルギー吸収効率を示す図である。シミュレーション（４）における各解析モデルのエネルギー吸収効率を示す図である。シミュレーション（５）における各解析モデルのエネルギー吸収効率を示す図である。シミュレーション（６）における各解析モデルのエネルギー吸収効率を示す図である。シミュレーション（７）における各解析モデルのエネルギー吸収効率を示す図である。

　以下、本発明の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。

　図１は、自動車の車体骨格の一例を示す図である。本実施形態の自動車構造部材は、例えばサイドシル、バンパービームまたはセンターピラーとして適用され得る。また、自動車構造部材は、図２に示されるようにラダーフレームのサイドメンバまたはラダーフレームのクロスメンバとして適用され得る。

　図３～図５に示すように本実施形態の自動車構造部材１は、角筒状の中空部１０を有しており、中空部１０は、４つの壁部で構成されている。詳述すると、中空部１０は、天壁部１１と、天壁部１１に対向する底壁部１２と、天壁部１１と底壁部１２を繋ぐ一対の縦壁部１３である第１の縦壁部１３ａおよび第２の縦壁部１３ｂと、からなる４つの壁部を有している。天壁部１１と、底壁部１２と、一対の縦壁部１３の素材は、例えば鋼材やアルミニウム合金部材、マグネシウム合金部材等の金属材料である。なお、図５のみ後述の第１の補強部材２０ａ、２０ｂがある場所を見やすくするため、図中の第１の補強部材２０ａ、２０ｂにドットパターンを付けている。

　本実施形態の中空部１０は、天壁部１１と底壁部１２とが平行であり、第１の縦壁部１３ａと第２の縦壁部１３ｂとが平行となっている。また、第１の縦壁部１３ａおよび第２の縦壁部１３ｂは、それぞれ天壁部１１と底壁部１２に対して略垂直になっている。なお、平行関係にある壁部同士は厳密に平行でなくてもよい。例えば、２つの縦壁部１３が傾斜した台形などの断面形状であってもよい。また、中空部１０を構成する各壁部においては、部分的にビードや穴等が設けられてもよい。中空部１０を構成する各壁部の板厚は例えば１～５ｍｍである。自動車構造部材１の長さは例えば３００～３０００ｍｍであり、部材長手方向に垂直な断面のサイズは例えば５０～２００ｍｍ角である。

　自動車構造部材１が例えばサイドシルまたは図２のようなラダーフレームのサイドメンバである場合、Ｘ方向は車長方向、Ｙ方向は車高方向、Ｚ方向は車幅方向である。自動車構造部材１が、例えばバンパービームまたは図２のようなラダーフレームのクロスメンバである場合、Ｘ方向は車幅方向、Ｙ方向は車高方向、Ｚ方向は車長方向である。自動車構造部材１が、例えばセンターピラーである場合、Ｘ方向は車高方向、Ｙ方向は車長方向、Ｚ方向は車幅方向である。なお、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は互いに垂直な方向である。

　天壁部１１は、中空部１０の車外側に位置する壁部と車内側に位置する壁部のうち、車外側に位置する壁部のことである。自動車構造部材１が、例えばサイドシルやセンターピラー、ラダーフレームのサイドメンバである場合には、車幅方向における車外側の壁部が本発明に係る天壁部であり、車内側の壁部が本発明に係る底壁部である。自動車構造部材１が、例えばフロントバンパービームまたはラダーフレームのフロント側のクロスメンバである場合には、車長方向における前側の壁部が本発明に係る天壁部であり、車長方向における後側の壁部が本発明に係る底壁部である。自動車構造部材１が、例えばリアバンパービームまたはラダーフレームのリア側のクロスメンバである場合には、車長方向における後側の壁部が本発明に係る天壁部であり、車長方向における前側の壁部が本発明に係る底壁部である。つまり、衝撃荷重などに耐えられるよう補強すべき方向が、Ｚ方向となる。

　天壁部１１と、底壁部１２と、第１の縦壁部１３ａと、第２の縦壁部１３ｂは、例えば押出成形のような一体成形で製造されていてもよいし、アウターパネルとインナーパネルとが互いに接合されることで製造されていてもよい。また、中空部１０は、例えば図６に示されるようにハット形状に成形されたアウターパネル１５と、ハット形状に成形されたインナーパネル１６で構成されていてもよい。図６の例においては、アウターパネル１５は、天壁部１５ａと、縦壁部１５ｂと、フランジ部１５ｃとを有し、インナーパネル１６は、天壁部１６ａと、縦壁部１６ｂと、フランジ部１６ｃとを有している。そして、アウターパネル１５のフランジ部１５ｃとインナーパネル１６のフランジ部１６ｃとが互いに接合されることで中空部１０が構成されている。図６の場合においても、前述の天壁部１１、底壁部１２、一対の縦壁部１３を有している。詳述すると、図６の例では、アウターパネル１５の天壁部１５ａが中空部１０の天壁部１１に相当し、インナーパネル１６の天壁部１６ａが中空部１０の底壁部１２に相当する。また、アウターパネル１５の縦壁部１５ｂとインナーパネル１６の縦壁部１６ｂによって中空部１０の一対の縦壁部１３ａ、１３ｂが構成される。

　中空部１０は、図７のようにハット形状のパネル１７のフランジ部１７ｃとプレート１８が互いに接合されることで構成されていてもよい。図７の例では、パネル１７の天壁部１７ａが中空部１０の天壁部１１に相当し、パネル１７の一対の縦壁部１７ｂが中空部１０の一対の縦壁部１３ａ、１３ｂに相当し、プレート１８が中空部１０の底壁部１２に相当する。また、縦壁部１３は、図８に示されるハット形状のパネル１７のように天壁部１１に対して垂直でなくてもよい。

　図４は自動車構造部材１の、天壁部１１に平行な断面を示す図である。自動車構造部材１は、内部に第１の補強部材２０を有している。第１の補強部材２０の素材は、例えば鋼材やアルミニウム合金部材、マグネシウム合金部材等の金属材料である。本実施形態においては第１の補強部材２０が２つ設けられており、第１の補強部材２０ａは第１の縦壁部１３ａの内面に接合され、第１の補強部材２０ｂは第２の縦壁部１３ｂの内面に接合されている。本実施形態の第１の補強部材２０は、板状であり、第１の補強部材２０は、自動車構造部材１の部材長手方向（本実施形態ではＸ方向）に対して板面が垂直となるように配置されている。換言すると、第１の補強部材２０は、天壁部１１から底壁部１２に向かって延び、かつ、天壁部１１に平行な断面において一方の縦壁部１３から他方の縦壁部１３に向かって延びた形状となっている。なお、対向する第１の補強部材２０ａと第１の補強部材２０ｂは互いに同一形状でなくてもよい。

　第１の補強部材２０は、天壁部１１と、底壁部１２と、縦壁部１３に接合されている。なお、第１の補強部材２０が縦壁部１３に接合される場合、第１の補強部材２０は、一対の縦壁部１３のうちのいずれか一方の縦壁部１３にのみ接合され、両方の縦壁部１３には接合されない。つまり、２つの第１の補強部材２０ａ、２０ｂとの間には間隙がある。また、天壁部１１と縦壁部１３の間の稜線部と、第１の補強部材２０は接合されていなくてもよく、底壁部１２と縦壁部１３の間の稜線部と、第１の補強部材２０は接合されていなくてもよい。

　天壁部１１、底壁部１２および縦壁部１３と第１の補強部材２０との接合方法としては、例えばボルトやリベットによる機械的接合、アーク溶接等によるＴ字隅肉溶接、スポット溶接又はレーザ溶接等が採用され得るただし、本明細書における“接合”には接着剤等を用いた接着は含まれない。天壁部１１に衝撃荷重が入力された際には、縦壁部１３の天壁部１１側端部を起点として生じる短波長の座屈によって第１の補強部材２０が剥離しやすくなる。このため、縦壁部１３と第１の補強部材２０が接着剤等で接着された自動車構造部材では、剥離強度が小さいために、上記の座屈が発生した際に第１の補強部材２０が剥離しやすくなり、エネルギー吸収効率の観点においては不利である。

　第１の補強部材２０と縦壁部１３がボルト、リベット、アーク溶接、スポット溶接又はレーザ溶接などによって接合される場合、例えば図９のように第１の補強部材２０の一端部にフランジ部２１が設けられ、そのフランジ部２１と縦壁部１３がボルト、リベット、アーク溶接、スポット溶接またはレーザ溶接などにより接合されていてもよい。あるいは図９のようなフランジ部２１を設けずに、Ｌ字状のアングル（図示せず）を使用して、縦壁部１３とアングル、および、第１の補強部材２０とアングルがそれぞれボルト、リベット、アーク溶接、スポット溶接叉はレーザ溶接などにより第１の補強部材２０と縦壁部１３が接合されていてもよい。図９の例では、第１の補強部材２０と縦壁部１３の接合例について図示されているが、第１の補強部材２０と天壁部１１または底壁部１２の接合箇所においても、フランジ部２１やＬ字状のアングルによって両部材が接合され得る。接合方法がボルト、リベット、アーク溶接、スポット溶接又はレーザ溶接である場合、接合箇所は複数であることが好ましいが、中空部１０を構成する各壁部の寸法によっては、１つの壁部に対して接合箇所が１箇所であってもよい。

　また、縦壁部１３と第１の補強部材２０は、例えば押出成形により一体成形されることで接合されていてもよい。縦壁部１３と第１の補強部材２０とが一体成形される場合、自動車構造部材１は、例えば縦壁部１３と第１の補強部材２０の一体成形物に対して、天壁部１１と底壁部１２が溶接等により接合されることで製造され得る。

　このような第１の補強部材２０は、自動車構造部材１の部材長手方向（本実施形態ではＸ方向）に沿って間隔をおいて複数設けられている。第１の補強部材２０の個数は、自動車構造部材１の長さや要求されるエネルギー吸収性能や重量制限等に応じて適宜変更されるが、例えば４～１００個である。エネルギー吸収効率をより向上させるという観点においては、第１の補強部材２０の間隔ｄ（図４）と自動車構造部材１の部材長手方向における長さＬ（図３）との比ｄ／Ｌは例えば０．３０以下であることが好ましく、０．２０以下又は０．１５以下であることがより好ましく、０．１２又は０．１０以下であることがさらに好ましい。その下限を特に定める必要はないが、比ｄ／Ｌが小さくなると製作費用が高くなるため、その下限を０．０２以上又は０．０３以上としてもよい。

　天壁部１１に平行な断面における縦壁部１３からの第１の補強部材２０の高さｈ（Ｙ方向の長さ）と、２つの縦壁部１３の間隔Ｗの比ｈ／Ｗは、０．１８～０．３４であることが好ましい。ｈ／Ｗがこの数値範囲内にある場合には、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。その下限を０．１９又は０．２０以上としてもよく、その上限を０．３２又は０．３０としてもよい。

　エネルギー吸収効率向上の観点においては、図５～図８のような、自動車構造部材１の天壁部１１と、第１の補強部材２０の、縦壁部１３の接合側とは反対側の端面２２のなす角θは略垂直であることが好ましい。例えば角θは、８５～９５度であることが好ましい。特に、図８のように第１の補強部材２０の、縦壁部１３の接合側の端面２３が、自動車構造部材１の縦壁部１３に追従した形状であることにより天壁部１１に対して略垂直でない場合であっても、エネルギー吸収効率向上の観点においては、角θは８５～９５度であることが好ましい。

　図４に示されるように、本実施形態の自動車構造部材１では、天壁部１１に平行な断面において、第１の補強部材２０が縦壁部１３に対して垂直に接合されているが、第１の補強部材２０は、天壁部１１に平行な断面において、縦壁部１３に対して傾斜するように接合されていてもよい。また、第１の補強部材２０は、天壁部１１に平行な断面において、湾曲した形状であってもよい。また、本実施形態の第１の補強部材２０は、自動車構造部材１のＸ方向の全域にわたって設けられているが、第１の補強部材２０は自動車構造部材１の形状や補強すべき箇所等に応じて、自動車構造部材１のＸ方向において部分的に設けられていてもよい。
例えば図１０に示されるように、第１の補強部材２０ａのＸ方向における位置と、第１の補強部材２０ｂのＸ方向における位置が互いに一致していなくてもよい。また、例えば図１１に示されるように、第１の補強部材２０は、一対の縦壁部１３のうちのいずれか一方の縦壁部１３に対してのみ設けられていてもよい。

　本実施形態のような自動車構造部材１においては、天壁部１１、底壁部１２および縦壁部１３に接合された第１の補強部材２０が設けられていることにより、天壁部１１の面剛性が向上する。これにより、自動車構造部材１のエネルギー吸収性能を向上させることができる。また、後述の実施例で示すように、本実施形態のような自動車構造部材１は、エネルギー吸収効率（ＥＡ効率）にも優れているため、軽量化とエネルギー吸収性能の両立を図ることができる。

（第２の補強部材）
　図１２に示されるように、自動車構造部材１は、第１の補強部材２０に加え、第１の補強部材２０ａ、２０ｂに接合された第２の補強部材３０を備えていてもよい。第２の補強部材３０が設けられることによってエネルギー吸収効率を向上させることができる。第２の補強部材３０の素材は、例えば鋼材やアルミニウム合金部材、マグネシウム合金部材等の金属材料である。

　図１２の例における第２の補強部材３０は、板状であり、第１の補強部材２０ａの、縦壁部１３ａの接合側とは反対側の端面２２ａと、第１の補強部材２０ｂの、縦壁部１３ｂの接合側とは反対側の端面２２ｂに接合されている。

　第１の補強部材２０ａおよび第１の補強部材２０ｂに対する第２の補強部材３０の接合位置は特に限定されない。例えば、図１３の（ａ）は、第２の補強部材３０が、第１の補強部材２０ａと、第１の補強部材２０ｂと、中空部１０の底壁部１２に接合された例である。図１３の（ｂ）は、第２の補強部材３０が、第１の補強部材２０ａと、第１の補強部材２０ｂと、中空部１０の天壁部１１に接合された例である。図１３の（ｃ）は、第２の補強部材３０が、第１の補強部材２０ａと第１の補強部材２０ｂと、中空部１０の天壁部１１および底壁部１２に接合された例である。図１３の（ｄ）は、第２の補強部材３０が、第１の補強部材２０ａと第１の補強部材２０ｂのＺ方向における中央部に接合された例である。これらの中では、図１３の（ａ）のように、第２の補強部材３０は中空部１０の底壁部１２に接合された方がエネルギー吸収効率（ＥＡ効率）が高くなるため、もっとも好ましい。

　第１の補強部材２０と第２の補強部材３０の接合方法としては、例えばボルトやリベットによる機械的接合、アーク溶接等によるＴ字隅肉溶接、またはスポット溶接が採用され得る。また、第１の補強部材２０ａ、２０ｂと第２の補強部材３０は一体成形により製造されていてもよい。つまり、第１の補強部材２０ａ、２０ｂと第２の補強部材３０は、１枚の板状の補強部材であってもよい。

（第３の補強部材）
　図１４は、自動車構造部材１の、天壁部１１に平行な断面を示す図であり、図１５は図１４中のＢ－Ｂ断面を示す図である。図１４および図１５に示されるように、自動車構造部材１は、第１の補強部材２０の、縦壁部１３の接合側とは反対側の端面２２と、天壁部１１と、底壁部１２に接合された第３の補強部材４０を備えていてもよい。第３の補強部材４０が設けられることによってエネルギー吸収効率を向上させることができる。第３の補強部材４０の素材は、例えば鋼材やアルミニウム合金部材、マグネシウム合金部材等の金属材料である。なお、図１５のみ第１の補強部材２０ａ、２０ｂがある場所を見やすくするため、図中の第１の補強部材２０ａ、２０ｂにドットパターンを付けている。

　図１４および図１５の例においては、第３の補強部材４０が２つ設けられており、全ての第１の補強部材２０ａに対して第３の補強部材４０ａが接合され、全ての第１の補強部材２０ｂに対して第３の補強部材４０ｂが接合されている。換言すると、２つの縦壁部１３のうちの同一の縦壁部１３（例えば縦壁部１３ａ）に接合された全ての第１の補強部材２０（例えば第１の補強部材２０ａ）に対して、１つの第３の補強部材４０（例えば第３の補強部材４０ａ）が接合されている。

　第３の補強部材４０を有する自動車構造部材１は、図１４および図１５の形態に限定されない。図１６の例においては、自動車構造部材１は、Ｘ方向に沿って並ぶ隣り合う２つの第１の補強部材２０と、１つの第３の補強部材４０が接合されている。換言すると、２つの縦壁部１３のうちの同一の縦壁部１３（例えば縦壁部１３ａ）に接合された隣り合う２つの第１の補強部材２０（例えば隣り合う２つの第１の補強部材２０ａ）に対して、１つの第３の補強部材４０（例えば第３の補強部材４０ａ）が接合されている。また、図１７の例においては、１つの第１の補強部材２０に対して１つの第３の補強部材４０が接合されている。いずれの構成であっても、第１の補強部材２０の、縦壁部１３側とは反対側の端面２２と、天壁部１１と、底壁部１２に第３の補強部材４０が接合されていることにより、自動車構造部材１のエネルギー吸収効率を向上させることができる。

　第１の補強部材２０と第３の補強部材４０の接合方法としては、例えばボルトやリベットによる機械的接合、アーク溶接等によるＴ字隅肉溶接、スポット溶接又はレーザ溶接が採用され得る。接合方法がスポット溶接又はレーザ溶接である場合、図１８～図２０のように第１の補強部材２０の両端にフランジ部２１およびフランジ部２４が設けられ、フランジ部２１と縦壁部１３がスポット溶接又はレーザ溶接により接合され、フランジ部２４と第３の補強部材４０がスポット溶接又はレーザ溶接により接合されてもよい。あるいはフランジ部２１、２４を設けずに、Ｌ字状のアングル（図示せず）を使用して各部材が接合されてもよい。また、縦壁部１３と、第１の補強部材２０と、第３の補強部材４０は、例えば押出成形により一体成形されていてもよい。このように一体成形される場合、自動車構造部材１は、例えば縦壁部１３、第１の補強部材２０および第３の補強部材の一体成形物に対して、天壁部１１と底壁部１２が溶接等により接合されることで製造され得る。

　また、自動車構造部材１は、第１～第３の補強部材が組み合わされた構成であってもよい。この場合、第２の補強部材３０は、例えば第３の補強部材４０ａと、第３の補強部材４０ｂに接合されることにより、間接的に第１の補強部材２０ａと第１の補強部材２０ｂに接合される。第１～第３の補強部材の板厚は、例えば中空部１０を構成する壁部の板厚の０．５～１．２倍であることが好ましい。その下限を壁部の板厚の０．６倍又は０．７倍としてもよく、その上限を壁部の板厚の１．０倍又は０．８倍としてもよい。第１～第３の補強部材の板厚は、互いに異なっていてもよい。

　以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明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発明の技術的範囲に属するものと了解される。

　自動車構造部材の曲げ圧壊シミュレーションを実施した。図２１はシミュレーション条件を示す図であり、自動車構造部材１の底壁部１２の外側には剛体プレート５０が設けられている。シミュレーションは、図２１の自動車構造部材１の内部に２つの第１の補強部材が設けられた解析モデルにおいて、天壁部１１に対して、φ２５４のインパクタ５１が押し込まれることで実施されている。自動車構造部材１は、角筒状の鋼材であり、自動車構造部材１のＸ方向の長さは１０００ｍｍ、板厚は１．０ｍｍである。自動車構造部材１のＸ方向に垂直な断面の形状は正方形であり、断面寸法は１００ｍｍ角である。補強部材の素材は鋼材であり、板厚は１．０ｍｍである。本シミュレーションにおいて、自動車構造部材１のＸ方向の両端面は完全拘束されている。

［シミュレーション（１）］
　中空部１０の内方空間を覆うバルクヘッド構造の解析モデルと、図３に示される構造の解析モデルでシミュレーションを実施した。バルクヘッド構造は、中空部１０の内方に配置された正方形状の平板が天壁部、底壁部および一対の縦壁部に接合された構造であり、平板は自動車構造部材のＸ方向に沿って２０ｍｍ間隔で複数設けられている。図３の構造の解析モデルにおいては、第１の補強部材２０の間隔ｄ（図４）は２０ｍｍであり、第１の補強部材２０の高さｈ（図４）は２０ｍｍである。図２２はインパクタのストローク２０ｍｍ時における各解析モデルのエネルギー吸収効率（ＥＡ効率）を示す図である。図２２に示されるように、本発明例である図３の構造は、バルクヘッド構造に対してＥＡ効率が向上した。

［シミュレーション（２）］
　図３の構造において、第１の補強部材２０の間隔ｄを変えた解析モデルでシミュレーションを実施した。なお、第１の補強部材２０の高さｈは２０ｍｍである。図２３はインパクタのストローク２０ｍｍ時における各解析モデルのエネルギー吸収効率（ＥＡ効率）を示す図である。いずれの解析モデルにおいても、補強部材が設けられていない解析モデルと比較してＥＡ効率が向上した。ＥＡ効率をより向上させるという観点においては、第１の補強部材２０の間隔ｄと自動車構造部材１の長さＬの比ｄ／Ｌは０．３０以下又は０．１８以下であることが好ましい。

［シミュレーション（３）］
　図３の構造において、第１の補強部材２０の高さｈを変えた解析モデルでシミュレーションを実施した。なお、第１の補強部材２０の間隔ｄは２０ｍｍである。図２４はインパクタのストローク２０ｍｍ時における各解析モデルのエネルギー吸収効率（ＥＡ効率）を示す図である。いずれの解析モデルにおいても、補強部材が設けられていない解析モデルと比較してＥＡ効率が向上した。ＥＡ効率をより向上させるという観点においては、縦壁部１３からの第１の補強部材２０の高さｈと２つの縦壁部１３の間隔Ｗの比ｈ／Ｗは、０．１８～０．３４であることが好ましい。

［シミュレーション（４）］
　図１０の構造の解析モデルでシミュレーションを実施した。この解析モデルにおいては、第１の補強部材２０ａのＸ方向における位置と、第１の補強部材２０ｂのＸ方向における位置が１０ｍｍオフセットしている。第１の補強部材２０ａの間隔ｄおよび高さｈと、第１の補強部材２０ｂの間隔ｄおよび高さｈはそれぞれ２０ｍｍである。図２５はインパクタのストローク２０ｍｍ時における各解析モデルのエネルギー吸収効率（ＥＡ効率）を示す図である。オフセットした解析モデルは、オフセットしていない図３の構造の解析モデルと同等のエネルギー吸収効率を発揮した。

［シミュレーション（５）］
　図１１のような一対の縦壁部１３のうちの片側に第１の補強部材２０が設けられた解析モデルでシミュレーションを実施した。第１の補強部材２０の間隔ｄおよび高さｈはそれぞれ２０ｍｍである。図２６はインパクタのストローク２０ｍｍ時における各解析モデルのエネルギー吸収効率（ＥＡ効率）を示す図である。図１１の構造の解析モデルにおいても、補強部材が設けられていない解析モデルと比較してＥＡ効率が向上した。

［シミュレーション（６）］
　図１３のような、第１の補強部材２０に加えて、さらに第２の補強部材３０が設けられた解析モデルでシミュレーションを実施した。図２７はインパクタのストローク２０ｍｍ時における各解析モデルのエネルギー吸収効率（ＥＡ効率）を示す図である。第２の補強部材３０が設けられた解析モデルは、バルクヘッド構造の解析モデルと比較してＥＡ効率が向上した。

［シミュレーション（７）］
　第３の補強部材４０を有する解析モデルでシミュレーションを実施した。第３の補強部材４０を有する解析モデルとしては、中空部１０の内方に第３の補強部材４０のみが設けられた構造と、図１６の構造と、図１７の構造と、図１４の構造のモデルが用いられている。第３の補強部材４０のみの構造は、図１４の構造に対して第１の補強部材２０が設けられていない構造であり、縦壁部１３と第３の補強部材４０との距離は２０ｍｍである。本シミュレーションの図１６の構造、図１７の構造および図１４の構造においては、第１の補強部材２０の間隔ｄおよび高さｈはそれぞれ２０ｍｍである。また、図１６の構造における第３の補強部材４０のＸ方向長さ、および図１７の構造における第３の補強部材４０のＸ方向長さはそれぞれ２０ｍｍである。

　図２８はインパクタのストローク２０ｍｍ時における各解析モデルのエネルギー吸収効率（ＥＡ効率）を示す図である。図２８に示されるように、第１の補強部材２０と第３の補強部材４０とが組み合わされた図１４、図１６および図１７の構造においては、第１の補強部材２０のみが設けられた図２の構造と比較してＥＡ効率がさらに向上した。

　本発明は、例えばサイドシル、バンパービーム、センターピラー、ラダーフレームのサイドメンバまたはラダーフレームのクロスメンバとして利用することができる。

１　　　　自動車構造部材
１０　　　中空部
１１　　　天壁部
１２　　　底壁部
１３　　　縦壁部
１３ａ　　第１の縦壁部
１３ｂ　　第２の縦壁部
１５　　　アウターパネル
１５ａ　　天壁部
１５ｂ　　縦壁部
１５ｃ　　フランジ部
１６　　　インナーパネル
１６ａ　　天壁部
１６ｂ　　縦壁部
１６ｃ　　フランジ部
１７　　　パネル
１７ａ　　天壁部
１７ｂ　　縦壁部
１７ｃ　　フランジ部
１８　　　プレート
２０　　　第１の補強部材
２１　　　フランジ部
２２　　　縦壁部の接合側と反対側の端面
２３　　　縦壁部の接合側の端面
２４　　　フランジ部
３０　　　第２の補強部材
４０　　　第３の補強部材
５０　　　剛体プレート
５１　　　インパクタ
ｄ　　　　第１の補強部材の間隔
ｈ　　　　縦壁部からの第１の補強部材の高さ
Ｌ　　　　自動車構造部材の長手方向の長さ
Ｗ　　　　縦壁部の間隔
θ　　　　第１の補強部材の端面と自動車構造部材の天壁部のなす角

Claims

　天壁部と、前記天壁部に対向する底壁部と、前記天壁部と前記底壁部を繋ぐ一対の縦壁部と、を有する中空の自動車構造部材において、
　前記自動車構造部材の内部に、金属材料からなる第１の補強部材を備え、
　前記第１の補強部材は、前記一対の縦壁部のうちのいずれか一方の前記縦壁部と、前記天壁部と、前記底壁部に接合され、かつ、前記自動車構造部材の長手方向に沿って間隔をおいて複数設けられている、自動車構造部材。
　前記自動車構造部材の内部に、前記第１の補強部材が接合されている前記縦壁部に対向する縦壁部と、前記天壁部と、前記底壁部に接合されている他の前記第１の補強部材をさらに備えた、請求項１に記載の自動車構造部材。
　金属材料からなる第２の補強部材を備え、
　前記第２の補強部材は、２つの前記縦壁部のうちの一方の前記縦壁部に接合された前記第１の補強部材と、他方の前記縦壁部に接合された他の前記第１の補強部材とに接合されている、請求項２に記載の自動車構造部材。
　前記第１の補強部材と前記第２の補強部材とが一体成形されている、請求項３に記載の自動車構造部材。
　前記天壁部に平行な断面における前記縦壁部からの前記第１の補強部材の高さｈと、２つの前記縦壁部の間隔Ｗの比ｈ／Ｗが０．１８～０．３４である、請求項１～４のいずれか一項に記載の自動車構造部材。
　金属材料からなる第３の補強部材を備え、
　前記第３の補強部材は、前記第１の補強部材の、前記縦壁部の接合側とは反対側の端面と、前記天壁部と、前記底壁部に接合されている、請求項１～５のいずれか一項に記載の自動車構造部材。
　２つの前記縦壁部のうちの同一の前記縦壁部に接合された全ての前記第１の補強部材に対して、１つの前記第３の補強部材が接合されている、請求項６に記載の自動車構造部材。
　２つの前記縦壁部のうちの同一の前記縦壁部に接合された隣り合う２つの前記第１の補強部材に対して、１つの前記第３の補強部材が接合されている、請求項６に記載の自動車構造部材。
　１つの前記第１の補強部材に対して、１つの前記第３の補強部材が接合されている、請求項６に記載の自動車構造部材。
　前記第１の補強部材の、前記縦壁部の接合側とは反対側の端面と、前記天壁部のなす角が略垂直である、請求項１～９のいずれか一項に記載の自動車構造部材。
　前記縦壁部と前記第１の補強部材とが一体成形されている、請求項１～１０のいずれか一項に記載の自動車構造部材。
　サイドシル、バンパービーム、センターピラー、ラダーフレームのサイドメンバまたはラダーフレームのクロスメンバである、請求項１～１１のいずれか一項に記載の自動車構造部材。