JP2019093959A - 車両構造材 - Google Patents

Abstract

【課題】アウターパネル、インナーパネル、及び外装材の接合強度を確保しやすい構成の車両構造材を提供する。【解決手段】車両構造材１０は、骨格部材１、２と外装材３を備える。骨格部材１、２は、アウターパネル１と、アウターパネルより車両の内側に配置され、アウターパネル１の一部に重ね合わされるインナーパネル２とを有する。外装材３は、アウターパネル１より車両の外側に配置され、インナーパネル２の一部に重ね合わされる。車両構造材１０は、アウターパネル１とインナーパネル２を接合する複数の第１接合部５と、外装材３とインナーパネル２を接合する第２接合部４とを、備える。【選択図】図１

Description

本発明は、車両構造材に関する。

車両の骨格部材として、アウターパネル及びインナーパネルを互いに重ね合わせて接合したものが用いられることがある。例えば、特許第３１９６４７７号公報（特許文献１）には、アウターパネルの２つのフランジおよびインナーパネルの２つのフランジの互いに対向するものを重ね合せて接合し、閉じ断面形状とした構造材が開示されている。この構造材は、自動車のドア用開口を形成する。これらのフランジは、スポット溶接により接合される。

また、特開平８−７２６４４号公報（特許文献２）には、センタピラーを、ピラーインナとピラーアウタで構成することが開示されている。この構成では、ピラーインナの両端部のフランジと、ピラーアウタの両端部のフランジが結合される。これらのフランジは、スポット溶接により接合される。

特許第５４３０５３０号公報（特許文献３）は、スポット溶接装置を開示している。このスポット溶接装置は、複数個のワークを積層して形成される積層体に対してスポット溶接を行う。

特許第３１９６４７７号公報 特開平８−７２６４４号公報 特許第５４３０５３０号公報

発明者らは、車両構造材すなわちホワイトボディの構成として、アウターパネル及びインナーパネルで骨格部材を形成し、骨格部材の車両外側に外装材を配置する構成を検討した。この構成では、アウターパネル、インナーパネル及び外装材が互いに接合される。このように３つの板材を接合して車両構造材を形成する場合、これら３つの板の接合強度を確保するのが難しい場合がある。

そこで、本願は、アウターパネル、インナーパネル、及び外装材の接合強度を確保しやすい構成の車両構造材を開示する。

本発明の実施形態における車両構造材は、骨格部材と外装材を備える。骨格部材は、アウターパネルと、前記アウターパネルより車両の内側に配置され、前記アウターパネルの一部に重ね合わされるインナーパネルと、を有する。外装材は、前記アウターパネルより前記車両の外側に配置され、前記インナーパネルの一部に直接重ね合わされる。車両構造材は、前記アウターパネルと前記インナーパネルを接合する複数の第１接合部と、前記外装材と前記インナーパネルを接合する第２接合部と、を備える。

本発明の実施形態によれば、アウターパネル、インナーパネル、及び外装材の接合強度を確保しやすい構成の車両構造材が得られる。

本実施形態における構造材の構成を示す斜視図である。 図１に示す構造材１０を構成する部材の分解斜視図である。 図１に示す構造材１０の車両外側から見た平面図である。 図３におけるＡ−Ａ線の断面図である。 第１接合部及び熱影響部の断面構造と硬さ分布の例を示す図である。 隣り合う第１接合部の間のフランジの切り欠かれた端部の配置例を示す図である。 フランジの切り欠かれた端部の配置の変形例を示す図である。 フランジの切り欠かれた端部の配置の変形例を示す図である。 接合される板の板厚差が大きい場合の溶接部の例を示す断面図である。 構造材の変形例を示す断面図である。 構造材の変形例を示す断面図である。 車両に配置される構造材の一例を示す図である。

自動車等の車両の骨格部材は、２枚の板材（第１と第２の板材）を重ね合わせて接合したものがある。骨格部材を構成する板材のうち車両の外側に配置されるのをアウターパネル、車両の内側に配置されるのをインナーパネルと称する。アウターパネルは、例えば、ハット形状としてもよい。車両の外側に配置される骨格部材には外装材が取り付けられる。骨格部材と外装材で構成される車両構造材は、例えば、Ａピラー、Ｂピラー、ルーフレール又はロッカー（サイドシル）等を備えている。

骨格部材と外装材を重ねて接合する際に、接合強度を確保するのが難しい場合がある。例えば、骨格部材を構成する２つの板材（アウターパネル及びインナーパネル）と外装材のうち２つの材料が異なるために、求められる接合強度が得られなくなる場合がある。具体的には、鋼とアルミといった組み合わせで溶接するのは困難である。また、ＣＦＲＰ（carbon fiber reinforced plastic）は溶接できない。

また、板材の厚さに起因する問題もある。アウターパネルは骨格部材の強度を確保するため板厚が厚く、強度も高いのに対し、インナーパネルや外装材は軽量化のためアウターパネルより板厚が薄いことが多い。これらの板材を重ねてスポット溶接する場合、アウターパネルの厚みが他の板材より大きいため、ナゲットが板材の境界に達しない場合がある。また、リベット接合、ビス止めまたはクリンチングといった機械的接合をする場合、板厚が厚く、強度も高いアウターパネルに対する貫通孔あけ等の加工は難しい。

そこで、発明者らは、骨格部材と外装材を含む構造材の接合強度を確保するための構成について検討した。鋭意検討の結果、アウターパネル、インナーパネル及び外装材の３枚の板材を重ねて接合する構成から脱却し、インナーパネルと外装材を、アウターパネルを介さずに直接接合することに想到した。すなわち、外装材と骨格部材で構成される車両構造材において、アウターパネルとインナーパネルを接合する第１接合部と、外装材とインナーパネルを直接接合する第２接合部を設ける構造に想到した。この構成により、接合強度を確保しやすくできることを見出した。この知見に基づいて、下記の実施形態の構成に想到した。

（構成１）
本発明の実施形態の構成１における車両構造材は、骨格部材と外装材を備える。骨格部材は、アウターパネルと、前記アウターパネルより車両の内側に配置され、前記アウターパネルの一部に重ね合わされるインナーパネルと、を有する。外装材は、前記アウターパネルより前記車両の外側に配置され、前記インナーパネルの一部に直接重ね合わされる。車両構造材は、前記アウターパネルと前記インナーパネルを接合する複数の第１接合部と、前記外装材と前記インナーパネルを接合する第２接合部と、を備える。

上記構成１では、外装材とインナーパネルの間にアウターパネルが配置される。アウターパネルとインナーパネルが互いに重ね合わされた部分は、第１接合部によって接合される。外装材とインナーパネルが互いに直接重ね合わされた部分は、第２接合部によって接合される。第１接合部と第２接合部が、それぞれ別々に設けられる。これにより、外装材、アウターパネル、及びとインナーパネルの３つの板材が重ね合われた部分を接合する構成に比べて、接合強度を確保しやすくなる。例えば、２つの板材の材料が異なっていても、第１接合部及び第２接合部それぞれの接合形態を、それぞれ２つの板材の材料に適した形態とすることで、接合強度を確保しやすくなる。また、例えば、３つの板材の板厚が異なっていても、第１接合部及び第２接合部それぞれで２つの板材が接合されるため、接合強度が確保しやすくなる。

（構成２）
上記構成１において、前記アウターパネルは、前記インナーパネルと重ね合わされるフランジを含んでもよい。前記フランジは、切り欠かれた端部を有してもよい。この場合、前記第１接合部は、前記フランジと前記インナーパネルとを接合する。前記第２接合部は、前記切り欠かれた端部の内側に位置することが好ましい。これにより、フランジの端部が切り欠かれてなく、インナーパネルと外装材とを直接接合する第２接合部がフランジの外側に位置する場合に比べてフランジの幅を小さくすることができる。その結果、骨格部材が車両において占有する幅を増加せずに、接合強度を確保しやすくすることができる。

（構成３）
上記構成２において、前記切り欠かれた端部は、隣り合う前記第１接合部の間の少なくとも一部を横断することが好ましい。この構成により、骨格部材に荷重が入力されて変形した場合に隣り合う第１接合部間に生じる引張応力が緩和される。そのため、骨格部材が、衝撃を受けた変形した時に、第１接合部又はその周辺が起点となって破断することが抑えられる。

（構成４）
上記構成３において、前記切り欠かれた端部は、隣り合う前記第１接合部の中心を結ぶ線を横断することが好ましい。これにより、骨格部材の変形時に生じる隣り合う第１接合部間の引張応力がより緩和されやすくなる。

（構成５）
上記構成４において、前記切り欠かれた端部は、隣り合う前記第１接合部の間の領域全体を横断することが好ましい。これにより、骨格部材の変形時に生じる隣り合う第１接合部間の引張応力がより緩和されやすくなる。

（構成６）
上記構成２〜５のいずれかにおいて、前記切り欠かれた端部は、穴の端部であることが好ましい。これにより、アウターパネルの強度を確保しやすくなるためである。

（構成７）
上記構成１〜６のいずれかにおいて、前記第１接合部は、溶接部であってもよい。例えば、アウターパネルとインナーパネルがいずれも金属で形成される場合、第１接合部を溶接部とする事で、接合強度が確保しやすくなる場合がある。

（構成８）
上記構成１〜７のいずれかにおいて、前記第２接合部は、機械的接合部であってもよい。例えば、外装材とインナーパネルのいずれかが樹脂で形成される場合、第２接合部を機械的接合部とする事で、接合強度が確保しやすくなる。機械的接合部は、２つの部材を機械的に接合する部分である。機械的接合部は、例えば、締結具であってもよいし、２つの部材が変形して互いに絡み合うクリンチングであってもよい。締結具は、例えば、リベット、ボルト及びナット、又はネジ等としてもよい。リベットは、例えば、セルフピアッシングリベット（ＳＰＲ）でもよい。前記第２接合部は、重ね合わされた外装材とインナーパネルを相対変位しないように一体化するものである。

（構成９）
上記構成１〜８のいずれかにおいて、前記アウターパネルは鋼で形成され、前記外装材はアルミニウムで形成されてもよい。

（構成１０）
上記構成１〜８のいずれかにおいて、前記アウターパネルは金属で形成され、前記外装材は樹脂で形成されてもよい。

（構成１１）
上記構成１〜８のいずれかにおいて、前記第２接合部は、溶接部であってもよい。例えば、インナーパネルと外装材がいずれも金属で形成される場合、第１接合部を溶接部とする事で、接合強度が確保しやすくなる。

（構成１２）
上記構成１〜１１のいずれかにおいて、前記アウターパネルの板厚は、前記外装材の板厚の２倍以上であってもよい。

（構成１３）
上記構成１〜１２のいずれかにおいて、前記アウターパネルは鋼で形成されてもよい。その場合、骨格部材の強度向上の観点から、アウターパネルの引張強さが９８０ＭＰａ以上であることが好ましい。また、アウターパネルの引張強さが１１８０ＭＰａ以上であることがより好ましい。

上記構成１〜１３のいずれかにおいて、アウターパネルは、鋼板で形成され、かつ、アウターパネルの金属組織は、マルテンサイトを主相としてもよい。鋼板で引張強さを９８０ＭＰａ以上にするには、マルテンサイトを主相にする必要がある。すなわち、アウターパネルにおけるマルテンサイトの面積率は、２５％以上である。なお、アウターパネルにおけるマルテンサイトの面積率は、１００％であってもよい。インナーパネルを鋼板で形成すある場合、インナーパネルの金属組織は、フェライトを主相としてもよい。すなわち、インナーパネルにおけるフェライト相の面積率を、３０％以上としてもよい。インナーパネルにおけるフェライトの面積率の上限を９５％としてもよい。或いは、インナーパネルのマルテンサイトの面積率を、７０％以下としてもよい。そのようにすることにより、第１接合部を溶接部とした場合に、溶接部の周囲のインナーパネルに軟化した熱影響部が出現するのを避けることができる。

［実施形態］
図１は、本実施形態における構造材１０を示す斜視図である。図２は、図１に示す構造材１０を構成する部材の分解斜視図である。図３は、図１に示す構造材１０の車両外側から見た平面図である。図４は、図３におけるＡ−Ａ線の断面図である。

図１及び図２に示すように、構造材１０は、アウターパネル１、インナーパネル２及び外装材３で構成される。車両の内側から外側にかけて、インナーパネル２、アウターパネル１、外装材３の順に配置される。すなわち、アウターパネル１の車両の外側に外装材３が隣接する。アウターパネル１の車両の内側にインナーパネル２が隣接する。外装材３とインナーパネル２の間にアウターパネル１が位置することになる。

アウターパネル１とインナーパネル２は、骨格部材を形成する。骨格部材は、車両の骨格（フレーム）の一部となる。骨格部材は、車両の剛性を担う部材である。また、骨格部材は、車両の外形が変形しないように支える機能も有する。骨格部材には、走行中に車両にかかる応力や外からの衝撃に耐え得る強度が求められる。これに対して、外装材３は、車両の外観を整えるための部材である。外装材３は、車両の最外面を形成する。外装材３の強度は、骨格部材に比べて低くてもよい。アウターパネル１、インナーパネル２及び外装材３のいずれも、要求される機能を満たす限りにおいて、軽量すなわち薄い方が好ましい。

アウターパネル１の一部は、インナーパネル２の一部と重ね合わされる。アウターパネル１とインナーパネル２は、互いに重ね合わされた部分において第１接合部５によって接合される。インナーパネル２の一部は、外装材３の一部と重ね合わされる。インナーパネル２と外装材３は、互いに重ね合わされた部分において第２接合部４によって接合される。

図２に示すように、アウターパネル１、インナーパネル２、及び外装材３は、いずれも両端部にフランジ１ｃ、２ｃ、３ｃを有する。これらのフランジ１ｃ、２ｃ、３ｃが重ね合わされる。アウターパネル１のフランジ１ｃの端部には、切り欠かれた端部１ｃａが含まれる。図１に示すように、この切り欠かれた端部１ｃａの内側には、インナーパネル２及び外装材３の少なくとも一方がある。すなわち、インナーパネル２及び外装材３の少なくとも１一方が切り欠かれた端部１ｃａの内側を通る。インナーパネル２及び外装材３は、切り欠かれた端部１ｃａの内側で接合される。すなわち、フランジに垂直な視点で、第２接合部４は、アウターパネル１のフランジ１ｃの切り欠かれた端部１ｃａの内側に配置される。切り欠かれた端部1ｃａの形状は、先端がＶ字型よりＵ字型の方が好ましい。先端が尖っている場合、割れの起点になりやすいからである。

本例では、アウターパネル１は、ハット型の断面を有するハット部材である。アウターパネル１は、頂面部１ａと、側壁１ｂと、フランジ１ｃを有する。側壁１ｂは、頂面部１ａの両端から延び、互いに対向する。フランジ１ｃは、側壁１ｂそれぞれに接続し、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互いに離れる方向に延びる。

本例では、インナーパネル２は、ハット型の断面を有するハット部材である。インナーパネル２は、頂面部２ａと、側壁２ｂと、フランジ２ｃを有する。側壁２ｂは、頂面部２ａの両端から延び、互いに対向する。フランジ２ｃは、側壁２ｂそれぞれに接続し、側壁２ｂの頂面部２ａ側の一方端部とは反対側の他方端部から互いに離れる方向に延びる。

本例では、外装材３は、ハット型の断面を有するハット部材である。外装材３は、頂面部３ａと、側壁３ｂと、フランジ３ｃを有する。側壁３ｂは、頂面部３ａの両端から延び、互いに対向する。フランジ３ｃは、側壁３ｂそれぞれに接続し、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互いに離れる方向に延びる。

アウターパネル１のフランジ１ｃは、インナーパネル２のフランジ２ｃと重ね合わされて、第１接合部５によって接合される。インナーパネル２のフランジ２ｃは、外装材３のフランジ３ｃと重ね合わされて、第２接合部４によって接合される。アウターパネル１の頂面部１ａ及び側壁１ｂとインナーパネル２の頂面部２ａ及び側壁２ｂは、互いに離間している。アウターパネル１とインナーパネル２により、閉断面構造すなわち管状部材が形成される。なお、アウターパネル１の側壁１ｂ及び頂面部１ａと外装材３の側壁３ｂ及び頂面部３ａは、互いに接していてもよいし、離間していてもよい。

図３は、アウターパネル１とインナーパネル２の重ね合わせ面（以下、合わせ面と称する）に垂直な方向から見た構造材１０の平面図である。図３は、車両の外側から見た構造材１０の構成を示す。図３において、アウターパネル１のフランジ１ｃと側壁１ｂの間の稜線１ｂｃ、フランジ１ｃの切り欠かれた端部１ｃａ、及び第１接合部５を破線で示している。稜線１ｂｃは、アウターパネル１の屈曲部である。

第２接合部４は、アウターパネル１とインナーパネル２の合わせ面に垂直な方向から見て、切り欠かれた端部１ｃａの中に位置する。複数箇所の切り欠かれた端部１ｃａが、フランジ１ｃの稜線１ｂｃの延びる方向に並んでいる。複数の切り欠かれた端部１ｃａそれぞれの中すなわち内側に、第２接合部４が配置される。これにより、複数の第２接合部４が、稜線１ｂｃの延びる方向に並んで設けられる。

第１接合部５は、切り欠かれた端部１ｃａの両側に位置する。すなわち、切り欠かれた端部１ｃａは、隣り合う第１接合部５の間の領域に配置される。複数の第１接合部５が、稜線１ｂｃの延びる方向に並んで設けられる。また、切り欠かれた端部１ｃａは、稜線１ｂｃに達しないよう形成される。すなわち、切り欠かれた端部１ｃａは、稜線１ｂｃを分断しない。

図４に示すように、アウターパネル１の切り欠かれた端部１ｃａに、インナーパネル２のフランジ２ｃが挿入される。より具体的には、インナーパネル２のフランジ２ｃは、アウターパネル１のフランジ１ｃとの合わせ面よりアウターパネル１の方に突出した突出部２ｃａを有する。この突出部２ｃａが、アウターパネル１のフランジ１ｃの切り欠かれた端部１ｃａの内側に挿入される。インナーパネル２の突出部２ｃａは、切り欠かれた端部１ｃａと通って外装材３のフランジ３ｃに達する。突出部２ｃａと外装材３は、第２接合部４によって接合される。これにより、インナーパネル２と外装材３が切り欠かれた端部１ｃａの中で第２接合部４によって接合される。第２接合部４は、一例として、ＳＰＲである。

アウターパネル１のフランジ１ｃとインナーパネル２のフランジ２ｃを接合する第１接合部５は、一例として、スポット溶接部である。この場合、アウターパネル１とインナーパネル２とが溶接により一体化している箇所（すなわちナゲット）が、第１接合部５となる。

ここで、第１接合部５の一例である溶接部と切り欠かれた端部１ｃａの配置例を説明する。アウターパネル１を引張り強さが９８０ＭＰａ以上の鋼板で形成した場合、溶接部の周りに、溶接の熱により軟化した部分すなわち熱影響部が生じる。以下では、熱影響部がある場合の例について説明する。

＜熱影響部の例＞
図５は、第１接合部５（溶接部）及び熱影響部６の断面構造と硬さ分布の例を示す図である。なお、図５及び後述の図６〜図８において、外装材３の図示を省略している。図５の上部は、第１接合部５及び熱影響部６を含む部分の断面図である。図５の下部は、断面図中の線Ｓにおけるビッカース硬さの分布を示すグラフである。図５において、アウターパネルとインナーパネルは同じ材質である。第１接合部５は溶接時に溶融するまで加熱された後、冷却される。第１接合部５は電極によって抜熱されるため、冷却速度が非常に速い。その結果、第１接合部５は焼き入れされる。焼き入れされた結果、第１接合部５と第１接合部５に隣接する熱影響部はアウターパネル１と同等の硬度になる。第１接合部５から離間した周囲には溶接時の熱によりアウターパネルの強化した組織が変質して軟化した熱影響部がある。この軟化した熱影響部は冷却速度が遅かった部分である。図５に示す第１接合部５の周囲の軟化した部分を特に熱影響部６という。ここでは、第１接合部５より距離ＳＤ＝１０ｍｍ以上離れた箇所のアウターパネル１の硬度をアウターパネル１の硬度とみなす。インナーパネルも同様である。アウターパネルの熱影響部６は、アウターパネル１の硬度よりビッカース硬さが５０ＨＶ以上低い部分である。アウターパネルにおいて第１接合部５から距離ＳＤ以上離れた箇所の硬度は、アウターパネル１の硬度になる。距離ＳＤはアウターパネルの材質や板厚によって変化する。アウターパネルが、自動車用途の板厚１〜２ｍｍ程度の鋼板である場合、ＳＤ＝１０ｍｍとみなす。インナーパネルに熱影響部が出現する場合も同様である。すなわち、インナーパネルの熱影響部は、インナーパネルの硬度よりビッカース硬さが５０ＨＶ以上低い部分である。インナーパネルにおいて第１接合部５から距離ＳＤ以上離れた箇所の硬度は、インナーパネルの硬度になる。

＜切り欠かれた端部の配置例＞
図６は、隣り合う第１接合部５１、５２の間のフランジ１ｃの切り欠かれた端部１ｃａの配置例を示す図である。図６は、アウターパネル１とインナーパネル２の合わせ面に垂直な方向から見た図である。図６に示すように、本実施形態では、上記合わせ面に垂直な方向から見て、隣り合う第１接合部（溶接部）５１、５２の中心Ｃ１、Ｃ２の間を結ぶ線ＬＣ１を横切る切り欠かれた端部１ｃａが配置される。切り欠かれた端部１ｃａは、線ＬＣ１を横切る方向に延びるフランジ１ｃの一対の端部である。また、切り欠かれた端部１ｃａは、隣り合う熱影響部６１、６２の間の領域に配置される。

ここで、隣り合う熱影響部の間とは、熱影響部６１の外周縁６１ｇとその隣の熱影響部６２の外周縁６２ｇとの間の領域である。図６の例では、熱影響部６１、６２の外周縁６１ｇ、６２ｇ、線ＬＧ１、及び線ＬＧ２で囲まれる領域が、隣り合う熱影響部の間となる。

隣り合う第１接合部５１、５２の中心Ｃ１、Ｃ２の間を結ぶ線ＬＣ１を横切る方向とは、この線ＬＣ１に対して角度を有する方向である。線ＬＣ１に垂直な方向に限られない。また、切り欠かれた端部１ｃａを形成する一対のフランジ１ｃの端部は、隣り合う溶接部の中心間を結ぶ線ＬＣ１と交差しても、しなくてもよい。

図６に示すように、隣り合う熱影響部６１、６２の間における切り欠かれた端部１ｃａは、隣り合う第１接合部５１、５２の中心Ｃ１、Ｃ２を結ぶ線ＬＣ１を横断することが好ましい。線ＬＣ１の方向における熱影響部６１、６２の幅は、線ＬＣ１と熱影響部６１、６２とが重なる部分で最も短くなる。すなわち、線ＬＣ１上の熱影響部６１、６２に最も負荷が集中しやすい。そのため、隣り合う第１接合部５１、５２の中心Ｃ１、Ｃ２を結ぶ線ＬＣ１と、フランジ１ｃの一対の端部が交差することで、フランジ１ｃの変形時の熱影響部６１、６２への負荷を効果的に抑えることができる。

また、図６に示す例では、熱影響部６１、６２の間のフランジ１ｃの切り欠かれた端部１ｃａは、線ＬＣ１及び線ＬＮ２を横切っている。線ＬＮ１と線ＬＮ２は、熱影響部６１の内周縁６１ｎとその隣の熱影響部６２の内周縁６２ｎとの間の領域の端部である。これらの熱影響部６１、６２の間のフランジ１ｃの切り欠かれた端部１ｃａは、線ＬＣ１と、これらの２本の線ＬＮ１、ＬＮ２のうち少なくとも１つを横切ることが好ましい。これにより、フランジ１ｃの変形時の熱影響部６１、６２への負荷を効果的に抑えることができる。

なお、熱影響部６１、６２の間の切り欠かれた端部１ｃａは、第１接合部５１、５２の中心Ｃ１、Ｃ２の間を結ぶ線ＬＣ１を横切り、２本の線ＬＮ１、ＬＮ２を横切らない構成としてもよい。図７に示す例では、熱影響部６１、６２の間の切り欠かれた端部１ｃａは、線ＬＣ１を横切り、２本の線ＬＮ１、ＬＮ２を横切らない。切り欠かれた端部１ｃａは、フランジ１ｃに形成された穴の縁である。切り欠かれた端部１ｃａを穴とすることで、アウターパネル１の強度を確保しやすくなる。

また、熱影響部６１、６２の間の切り欠かれた端部１ｃａは、第１接合部５１、５２の中心Ｃ１、Ｃ２の間を結ぶ線ＬＣ１を横切り、さらに、２本の線ＬＮ１、ＬＮ２を横切る構成としてもよい。図８に示す例では、熱影響部６１、６２の間の切り欠かれた端部１ｃａは、線ＬＣ１を横切り、さらに、２本の線ＬＮ１、ＬＮ２も横切る。

図８に示す例では、熱影響部６１、６２の間の切り欠かれた端部１ｃａは、２本の線ＬＧ１、ＬＧ２を横切っている。線ＬＧ１及び線ＬＧ２は、熱影響部６１の外周縁６１ｇとその隣の熱影響部６２の外周縁６２ｇとの間の領域の端部である。この場合、熱影響部６１、６２の間の切り欠かれた端部１ｃａは、隣り合う熱影響部６１、６２の間の領域を横断する。これにより、フランジ１ｃの変形時の熱影響部６１、６２への負荷を効果的に抑えることができる。

なお、熱影響部の有無に関わらず、隣り合う第１接合部５１、５２の間の領域の少なくとも一部に切り欠かれた端部１ｃａを配置することが好ましい。これにより、アウターパネル１の変形時における隣り合う第１接合部の間の応力を緩和することができる。この観点から、切り欠かれた端部１ｃａは、隣り合う第１接合部５１、５２の間の領域の端部Ｙ１、Ｙ２のいずれかを横切ることが好ましく、端部Ｙ１、Ｙ２の両方を横切ることがより好ましい。

上記例では、第１接合部５は溶接部であり、第２接合部４は、機械的接合部である。第１接合部及び第２接合部の形態は、アウターパネル１、インナーパネル２及び外装材３の材料及び形状に応じて適宜選択してもよい。本実施形態では、第１接合部及び第２接合部を異ならせることができるため、アウターパネル１、インナーパネル２及び外装材３の材料及び構成の自由度を高めることができる。

例えば、車両の軽量化及び衝突に対する耐性の観点から、構造材１０の構成部材を、例えば、次にように改良することができる。（１）外装材３は板厚をより小さく、アウターパネル１の板厚をより大きくする。（２）アウターパネル１の強度を高くする。例えば、アウターパネル１として、超高強度の熱間プレス材を採用することができる。（３）外装材３の材料を鋼板以外の材料に置換する。例えば、アルミニウム合金、ＣＦＲＰ等の樹脂材料を、外装材３の材料として採用してもよい。

上記（１）を採用した場合、アウターパネル１、インナーパネル２及び外装材３の３枚の板を重ねて接合する構成であると、溶接による接合が難しくなる。例えば、図９に示すように、外装材３の板厚が、アウターパネル１とインナーパネル２の板厚に対して小さい場合、スポット溶接による溶接部９が、外装材３とアウターパネル１の境界で生じにくくなる。その結果、３枚の板を接合できなくなる場合がある。

これに対して、本実施形態では、アウターパネル１とインナーパネル２と第１接合部５で接合し、インナーパネル２と外装材３を第２接合部４で接合する。そのため、アウターパネル１の板厚を大きくして、外装材３の板厚を小さくした場合であっても、第１接合部５及び第２接合部４により、接合の強度を確保することができる。例えば、インナーパネル２の板厚をアウターパネル１の板厚より小さくすることで、インナーパネル２と外装材３の板厚の差を、アウターパネル１と外装材３の板厚の差より小さくできる。これにより、第１接合部５及び第２接合部４を溶接部とした場合でも、それぞれにおいて接合強度を確保することができる。

例えば、アウターパネルの板厚は、外装材の板厚の２倍以上としてもよい。これにより、アウターパネルの厚くして骨格部材の強度を確保するとともに、外装材を薄くして軽量化を図ることができる。このように、アウターパネルと外装材の板厚の差が大きい場合であっても、本実施形態の構成により、アウターパネル、インナーパネル及び外装材の接合強度を確保することができる。

上記（２）のアウターパネル１の強度を高くした場合、アウターパネル１と外装材３とを機械的接合することが難しくなる。従来のようにアウターパネル１と外装材３とを接合する構成においては、機械的接合ができない場合、外装材３の材料の選択の幅が狭くなる。その結果、上記（３）の外装材３の材料を置換が難しくなる。

これに対して、本実施形態では、外装材３は、インナーパネル２と第２接合部４により接合される。そのため、アウターパネル１と外装材３の接合は不要である。インナーパネル２は、アウターパネル１に比べて、低強度かつ板厚が薄くても許容される。そのため、インナーパネル２と外装材３との機械的接合は、アウターパネル１と外装材３との機械的接合に比べて容易になる。その結果、アウターパネル１の高強度化、又は、外装材３の材料の置換を行いつつ、接合強度を確保することが可能になる。

本実施形態では、フランジ１ｃを有するアウターパネル１と、アウターパネル１のフランジ１ｃに接合されるインナーパネル２で、管状部（筒状部）を有する骨格部材が形成される。この場合、骨格部材は、管状部の外側にフランジが突き出した形状になる。骨格部材のフランジの突出度合いすなわちフランジの幅は、狭い方が望ましい。なぜなら、フランジの幅が広いと骨格部材が太くなり、他の部材と干渉したり、車両の開口部（例えば、ドア）の面積が狭くなったりといった問題が生じやすいからである。

本実施形態の変形例として、例えば、図１０に示すように、アウターパネル１のフランジ１ｃの外側において、外装材３とインナーパネル２を接合してもよい。図１０に示す例では、インナーパネル２は、ハット材ではなく屈曲部を有しない平面状のプレートである。インナーパネル２は、アウターパネル１のフランジ１ｃと重ね合わされる部分からさらに外側に延びる。インナーパネル２のフランジ１ｃより外側に延びた部分は、外装材３のフランジ３ｃと重ね合わされる。フランジ１ｃの外側において、外装材３とインナーパネル２は、重ね合わされて、第２接合部４によって接合される。なお、図１０に示す例では、アウターパネル１のフランジ１ｃに切り欠かれた端部はない。図１０に示す構成においても、構造材を構成する部材の材料、強度、及び厚みの自由度を高めながらも、接合強度を確保することができる。

図１０に示すように、アウターパネル１のフランジ１ｃの外側で、インナーパネル２と外装材３が接合される構成では、骨格部材が太くなる。そこで、骨格部材が太くなるのを避ける観点からは、図１に示すように、アウターパネル１のフランジ１ｃに切り欠かれた端部１ｃａを設け、切り欠かれた端部１ｃａの中に第２接合部４を配置する構成とすることが好ましい。これにより、骨格部材の幅を小さくすることができる。

また、図３に示す例では、アウターパネル１のフランジ１ｃの切り欠かれた端部１ｃａは、隣り合う第１接合部５の間に設けられる。これにより、骨格部材が荷重によって変形する際に、フランジ１ｃの第１接合部５の間に生じる応力を緩和することができる。その結果、第１接合部５が破損しにくくなる。特に、図５〜図８に示すように、アウターパネル１が引張り強さ９８０ＭＰａ以上の鋼板であり、かつ、第１接合部５が溶接部である場合に、溶接部の周囲には熱影響部（軟化部）を生じる。切り欠かれた端部１ｃａを隣り合う熱影響部の間に設けることで、熱影響部間に生じる応力を抑制し、熱影響部を起点をとする破損を効果的に抑制することができる。

＜他の変形例＞
図１に示す例では、アウターパネル１及びインナーパネル２は、いずれもハット部材であるが、アウターパネル１及びインナーパネル２の形状はこれに限られない。例えば、アウターパネル１及びインナーパネル２の一方をハット部材とし、他方をクロージングプレートとしてもよい。図１０は、アウターパネル１がハット部材であり、インナーパネル２がクロージングプレートである場合の構成例を示す。これに対して、インナーパネル２をハット部材として、アウターパネル１をクロージングプレートとしてもよい。

アウターパネル１又はインナーパネル２に採用されるハット部材の形状は、上記例に限られない。例えば、上記例では、ハット部材の断面が、左右対称であるが、ハット部材の断面は、左右非対称であってもよい。例えば、ハット部材は、互いに形状の異なる２つの側壁を有してもよい。この場合、２つの側壁のフランジに対する角度が異なっていてもよい。２つの側壁の高さが互いに異なっていてもよい。また、ハット部材の側壁は段差を有してもよい。側壁は湾曲していてもよい。また、ハット部材の頂面部に凹凸があってもよい。頂面部が湾曲していてもよい。

骨格部材は、長手方向において湾曲していてもよい。例えば、アウターパネル１は、頂面部１ａ側へ凸となるように湾曲してもよい。すなわち、骨格部材は、車両の外側に凸となるよう湾曲していてもよい。また、頂面部１ａの幅は、一様でなくてもよい。側壁１ｂの高さは、一様でなくてもよい。

アウターパネル１及びインナーパネル２は、フランジを有していなくてもよい。図１１は、構造材の変形例を示す断面図である。図１１に示す例では、アウターパネル１及びインナーパネル２は、いずれもフランジを有しない溝型部材。アウターパネル１及びインナーパネル２は、頂面部と、頂面部の両端から延びる側壁を有する。アウターパネル１の側壁の一部とインナーパネル２の側壁の一部が重ね合わされて、第１接合部５によって接合される。外装材３は、アウターパネル１を車両の外側から覆う。外装材３の両端の部分は、インナーパネルの側壁に重ね合わされて、第２接合部４によって接合される。図１１に示すように、アウターパネル１及びインナーパネル２で形成される管状部（閉断面部）の一部において、アウターパネル１とインナーパネル２が重ね合わせされて接合されてもよい。

構造材は、アウターパネル１、インナーパネル２及び外装材３の他に、さらに部材を含んでもよい。例えば、構造材は、補強部材をさらに含んでもよい。例えば、アウターパネル１及びインナーパネル２で囲まれる空間の内部において、アウターパネル１及びインナーパネル２の少なくともいずれかに接するよう補強部材が配置されてもよい。

アウターパネル１、インナーパネル２及び外装材３の材料は、特定のものに限定されない。例えば、鋼、アルミニウム合金又は銅等の金属、或いは、ＣＦＲＰ等の樹脂を、アウターパネル１、インナーパネル２及び外装材３のそれぞれの材料に用いることができる。例えば、アウターパネル１及びインナーパネル２を金属で形成し、外装材３を樹脂で形成してもよい。この場合、第１接合部を溶接部として、第２接合部を、機械的結合部としてもよい。他の例として、アウターパネル１、インナーパネル２及び外装材３をいずれも金属としてもよい。この場合、第１接合部及び第２接合部をいずれも溶接部としてもよい。

第１接合部及び第２接合部の形態は、特定のものに限られない。第１接合部及び第２接合部の形態として、例えば、溶接部、及び機械的接合部が挙げられる。溶接部には、例えば、スポット溶接、レーザ溶接、又はアーク溶接による溶接部が含まれる。機械的接合には、締結具による接合及びクリンチングのように部材を変形させることによる接合が含まれる。締結具としては、例えば、ビス、ボルト及びナット、リベット等が挙げられる。他に、接合部の形態は接着剤による接合でもよい。

図１２は、車両に配置される構造材の一例を示す図である。図１２に示す例では、Ａピラー１５、Ｂピラー１６、サイドシル１７、及び、ルーフレール１８が車両用構造材として用いられる。これらの車両用構造材の少なくとも１つに、本実施形態の構造材を用いることができる。

また、本発明の構造材において、隣り合う第１接合部のペアが複数あってもよい。この場合、複数の第１接合部のペアのうち少なくとも一部において、アウターパネルのフランジの切り込みが隣り合う第１接合部の間に設けられる。

上記例では、第１接合部は、互いに重ね合わされたアウターパネルとインナーパネルを接合する。第２接合部は、互いに直接重ね合わされた外装材とインナーパネルを接合する。ここで、直接重ね合わされるとは、外装材とインナーパネルが、アウターパネルを介さずに重ね合わされることを意味する。外装材とインナーパネルの間に挿入物が一切ないことは必ずしも要求されない。例えば、外装材とインナーパネルの間に、塗膜等の薄い膜があってもよい。

上記の例では、アウターパネルのフランジは、切り欠かれた端部を有する。この切り欠かれた端部は、フランジとインナーパネルとの重ね合わせ面に垂直な方向から見て、フランジの端部が凹んでいる部分、又は、フランジに形成された貫通穴の端部である。切り欠かれた端部は切り欠きを形成する。切り欠かれた端部の内側は、フランジとインナーパネルとの重ね合わせ面に垂直な方向から見て、切り欠かれた端部に囲まれる領域である。すなわち、切り欠かれた端部の内側は、切り欠きの中である。

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：アウターパネル
２：インナーパネル
３：外装材
４：第２接合部
５：第１接合部
１０：構造材

Claims (13)

1. アウターパネルと、前記アウターパネルより車両の内側に配置され、前記アウターパネルの一部に重ね合わされるインナーパネルと、を有する骨格部材と、
   前記アウターパネルより前記車両の外側に配置され、前記インナーパネルの一部に直接重ね合わされる外装材と、
   前記アウターパネルと前記インナーパネルを接合する複数の第１接合部と、
   前記外装材と前記インナーパネルを接合する第２接合部と、を備える、車両構造材。
2. 請求項１に記載の車両構造材であって、
   前記アウターパネルは、前記インナーパネルと重ね合わされるフランジを含み、
   前記フランジは、切り欠かれた端部を有し、
   前記第１接合部は、前記フランジと前記インナーパネルとを接合し、
   前記第２接合部は、前記切り欠かれた端部の内側に位置する、車両構造材。
3. 請求項２に記載の車両構造材であって、
   前記切り欠かれた端部は、隣り合う前記第１接合部の間の少なくとも一部を横断する、車両構造材。
4. 請求項３に記載の車両構造材であって、
   前記切り欠かれた端部は、隣り合う前記第１接合部の中心を結ぶ線を横断する、車両構造材。
5. 請求項４に記載の車両構造材であって、
   前記切り欠かれた端部は、隣り合う前記第１接合部の間の領域全体を横断する、車両構造材。
6. 請求項２〜５のいずれか１項に記載の車両構造材であって、
   前記切り欠かれた端部は、穴の端部である、車両構造材。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両構造材であって、
   前記第１接合部は、溶接部である、車両構造材。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両構造材であって、
   前記第２接合部は、機械的接合部である、車両構造材。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の車両構造材であって、
   前記アウターパネルは鋼で形成され、前記外装材はアルミニウムで形成される、車両構造材。
10. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の車両構造材であって、
    前記アウターパネルは金属で形成され、前記外装材は樹脂で形成される、車両用構造材。
11. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の車両構造材であって、
    前記第２接合部は、溶接部である、車両用構造材。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の車両構造材であって、
    前記アウターパネルの板厚は、前記外装材の板厚の２倍以上である、車両構造材。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の車両構造材であって、
    前記アウターパネルは鋼で形成され、引張強さが９８０ＭＰａ以上である、車両構造材。

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