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WO2025079670A1 - 自動車骨格部材の接合構造 - Google Patents

自動車骨格部材の接合構造 Download PDF

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Publication number
WO2025079670A1
WO2025079670A1 PCT/JP2024/036385 JP2024036385W WO2025079670A1 WO 2025079670 A1 WO2025079670 A1 WO 2025079670A1 JP 2024036385 W JP2024036385 W JP 2024036385W WO 2025079670 A1 WO2025079670 A1 WO 2025079670A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
top plate
wall surface
joint structure
vertical walls
ridge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2024/036385
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
智史 広瀬
康治 田中
遼馬 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP2025522263A priority Critical patent/JPWO2025079670A1/ja
Publication of WO2025079670A1 publication Critical patent/WO2025079670A1/ja
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/04—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects formed from more than one section in a side-by-side arrangement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/02—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted comprising longitudinally or transversely arranged frame members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/04—Door pillars ; windshield pillars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/20—Floors or bottom sub-units

Definitions

  • the present invention relates to a joining structure for automobile frame components.
  • Examples of structural components that contribute to collision safety include bumper beams, side sills, cross members, and other components arranged around the cabin.
  • One of the performance requirements for these components is that they must be resistant to deformation when a collision load is applied (load-bearing performance), in order to improve the safety of occupants in the event of a collision and to improve the protection function of the battery arranged under the floor.
  • weight efficiency of load-bearing performance Because skeletal components with excellent load-bearing performance are also excellent in terms of collision safety, in order to achieve both the aforementioned collision safety and weight reduction, it is desirable to improve the load-bearing performance per unit weight of the skeletal components (hereinafter referred to as "weight efficiency of load-bearing performance").
  • Methods for improving the weight efficiency of load-bearing performance include material improvements such as using stronger materials, thinner materials, and using different materials, but improvements to the shape of each part that makes up the frame and the joint structure between parts will also be necessary.
  • Patent Document 1 discloses that in a metal frame member having a groove bottom, two ridges, and two vertical walls, an outward continuous flange is formed over the groove bottom, ridges, and vertical walls.
  • Patent Documents 2 to 4 also disclose members having an outward continuous flange, similar to Patent Document 1.
  • Patent Document 5 discloses a joint structure that includes a hat-shaped first member and a hat-shaped second member whose longitudinal end is connected to the first member.
  • a flange is formed on the top surface of the second member, extending toward the first member, and the flange is joined to the vertical wall of the first member.
  • Patent Document 6 discloses a press-formed product having a T-shaped top plate portion, a wall portion continuing from the top plate portion, and a flange portion continuing from the wall portion, in which the ridge line connecting the vertical side portion and the horizontal side portion of the top plate portion is curved.
  • Patent document 7 discloses a floor tunnel that is laid on the floor surface inside the vehicle cabin along the vehicle longitudinal direction and has a hat-shaped open cross-section in which the cross-section perpendicular to the vehicle longitudinal direction protrudes from the floor surface.
  • Patent Document 8 discloses a joining structure of members that has a first member and a second member, an end of the second member is abutted against a surface of the first member, and has a joining part that joins the first member and the second member.
  • Patent Document 9 discloses a structural member for automobiles.
  • This structural member has a member body including a top plate that extends in the longitudinal direction of the structural member and has two sides that face each other in the width direction of the structural member, and vertical walls that are connected to each of the sides via ridges, a first flange that protrudes from the vertical wall in the width direction, and a second flange that is provided continuous with the end of the member body in the longitudinal direction.
  • the vertical wall of the member body is slightly inclined with respect to a plane perpendicular to the top plate, but it is clear that the angle between the plane perpendicular to the top plate and the vertical wall is less than 20°.
  • the present invention was made in consideration of the above circumstances, and aims to improve the weight efficiency of the load-bearing performance of an automobile body.
  • One aspect of the present invention that solves the above problem is a joining structure for an automobile frame member, comprising a first member and a second member to which an axial end of the first member is joined, the first member having a top plate, two vertical walls facing each other, two first ridge portions sandwiched between the top plate and each of the two vertical walls, and a continuous flange formed continuously across the top plate, the two vertical walls and the two first ridge portions at the axial end of the first member, and the second member facing the axial end of the first member.
  • the continuous flange has a first wall surface extending from the first wall surface toward the opposite side to the first member, and a second ridge portion sandwiched between the first wall surface and the second wall surface, and the continuous flange has a joint surface joined to the second wall surface, and the distance h between the second ridge portion and the top plate in a direction perpendicular to the top plate based on the position of the second ridge portion satisfies -10 mm ⁇ h ⁇ 10 mm, and the angle ⁇ between the surface perpendicular to the top plate and each of the two vertical walls satisfies 20° ⁇ 45°.
  • the present invention can improve the weight efficiency of the load-bearing performance of an automobile body.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a joining structure for an automobile frame member according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a cross-sectional view perpendicular to the axial direction of the first member.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the definition of a continuous flange.
  • FIG. 1 illustrates an example of a discontinuous flange.
  • FIG. 11 is a perspective view showing an example of a joint structure where h ⁇ 0. 7 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 6.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a hardness measurement position of a first member.
  • FIG. 11A and 11B are diagrams showing an example of a joint structure in which a first ridge portion is composed of a straight portion and a curved portion.
  • 10 is a diagram showing a schematic view of a straight line portion and a curved portion of a first ridge line portion when the joint structure of FIG. 9 is viewed from above.
  • FIG. 11 shows an example of the shape of a hat member having a longer distance d than that of the hat member shown in FIG. 10 .
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a first member.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining an analytical model of simulation (1).
  • FIG. 13 is a diagram showing the results of simulation (1).
  • FIG. 13 is a diagram showing the results of simulation (1).
  • FIG. 13 is a diagram showing the results of simulation (1).
  • FIG. 13 is a diagram for explaining an analytical model of simulation (2).
  • FIG. 13 is a diagram showing the results of simulation (2).
  • FIG. 13 is a diagram for explaining an analytical model of simulation (3).
  • FIG. 13 is a diagram showing the results of simulation (3).
  • FIG. 13 is a diagram for explaining an analytical model of simulation (4).
  • FIG. 13 is a diagram showing the results of simulation (4).
  • FIG. 1 is a perspective view showing the schematic configuration of a joint structure 1 for an automobile frame member according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a cross section perpendicular to the axial direction of the first member 100.
  • FIG. 3 is a diagram showing the A-A cross section in FIG. 1. Note that the X direction, Y direction, and Z direction in this specification and the drawings are mutually perpendicular directions.
  • the axial direction of the first member 100 refers to the direction in which the ridge line between the top plate and the vertical wall, which will be described later, continues
  • the axial direction of the second member 200 refers to the direction in which the ridge line between the first wall surface and the second wall surface, which will be described later, continues.
  • the joining structure 1 comprises a first member 100 and a second member 200.
  • the first member 100 and the second member 200 are members extending in different directions, and the axial end of the first member 100 is joined to the second member 200.
  • the means for joining the two members 100 and 200 is not particularly limited, and may be any known joining means such as spot welding, laser welding, or plasma welding, or an industrial adhesive.
  • the first member 100 has a hat member 110 whose cross section perpendicular to the axial direction (Y direction) is hat-shaped, and a closing plate 120.
  • the first member 100 is a hollow member whose cross section perpendicular to the axial direction is a closed cross section due to the joining of the hat member 110 and the closing plate 120. A detailed description of the hat member 110 will be given later.
  • the second member 200 is a hollow member having a rectangular cylindrical shape, and has a first wall surface 201 and a second wall surface 202.
  • the first wall surface 201 is a wall surface facing the end of the first member 100 in the axial direction (Y direction).
  • the second wall surface 202 is a wall surface extending from the first wall surface 201 to the side opposite the first member 100 side.
  • the first wall surface 201 and the second wall surface 202 are connected to each other, and a ridge portion 203 is formed between the first wall surface 201 and the second wall surface 202.
  • the ridge portion 203 extends along the axial direction (X direction) of the second member 200.
  • the first member 100 and the second member 200 described above are both skeletal members of an automobile body, and the joining structure 1 is applied to the locations where each skeletal member of the automobile body is joined in an approximately T-shape.
  • the second member 200 is a side sill
  • the first member 100 is a floor cross member or a center pillar
  • the second member 200 is a side sill
  • the first member 100 is a roof cross member
  • the second member 200 is a roof side rail.
  • the first member 100 is a side member (front side member or rear side member)
  • the second member 200 is a bumper beam (front bumper beam or rear bumper beam).
  • the X direction, the Y direction, and the Z direction respectively indicate the following directions.
  • ⁇ Joint structure between floor cross member and side sill X direction vehicle length
  • Y direction vehicle width
  • Z direction vehicle height
  • ⁇ Joint structure between centre pillar and side sill X direction vehicle length
  • Y direction vehicle height
  • Z direction vehicle width
  • X direction vehicle length
  • Y direction vehicle width
  • Z direction vehicle height
  • X direction vehicle width
  • Y direction vehicle length
  • Z direction vehicle height
  • the first wall surface 201 facing the axial end of the first member 100 is the vehicle interior side wall surface of the side sill in the vehicle width direction.
  • the second wall surface 202 extending from the first wall surface 201 to the opposite side to the first member 100 side refers to the wall surface extending from the vehicle interior side wall surface of the side sill in the vehicle width direction toward the vehicle exterior side in the vehicle width direction, and corresponds to the upper or lower surface of the side sill.
  • the first wall surface 201 is the upper surface of the side sill.
  • the second wall surface 202 is a wall surface that extends downward from the upper surface of the side sill, and corresponds to the wall surface of the side sill on the outer or inner side of the vehicle in the vehicle width direction.
  • the first wall surface 201 is the vehicle interior side wall surface of the roof side rail in the vehicle width direction.
  • the second wall surface 202 is the wall surface that extends from the vehicle interior side wall surface of the roof side rail in the vehicle width direction toward the vehicle exterior side in the vehicle width direction, and corresponds to the upper or lower surface of the roof side rail.
  • the first wall surface 201 is the vehicle interior side wall surface in the vehicle length direction of the bumper beam.
  • the second wall surface 202 is the wall surface that extends from the vehicle interior side wall surface in the vehicle length direction of the bumper beam toward the vehicle exterior side in the vehicle length direction, and corresponds to the upper or lower surface of the bumper beam.
  • the overall length of the first member 100 and the overall length of the second member are changed as appropriate depending on the location of application of the joining structure 1 to the vehicle body, and are, for example, between 1000 and 3000 mm.
  • the plate thickness of the first member 100 and the plate thickness of the second member 200 are changed as appropriate depending on the application location of the joining structure 1 on the vehicle body and the required load-bearing performance, and are, for example, 0.5 to 6.0 mm.
  • the plate thickness of each member 100, 200 may be, for example, 0.8 mm or more, or 1.0 mm or more.
  • the plate thickness of each member 100, 200 may be, for example, 4.0 mm or less, or 3.0 mm or less.
  • the plate thickness of each member 100, 200 may be different from each other.
  • the first member 100 and the second member 200 are made of a metal material such as steel, an aluminum alloy member, or a magnesium alloy member.
  • the materials of the members 100 and 200 may be different from each other.
  • the hat member 110 has a top plate 111, two vertical walls 112, 113, and two flanges 114, 115.
  • the top plate 111 is a plate-like portion that extends in the longitudinal direction of the first member 100.
  • the extension direction of the top plate 111 is the vehicle width direction when the first member 100 is applied to a skeleton member such as a cross member, the vehicle height direction when the first member 100 is applied to a skeleton member such as a center pillar, and the vehicle length direction when the first member 100 is applied to a skeleton member such as a side member.
  • the two vertical walls 112, 113 are arranged opposite each other and are located between the top plate 111 and each of the two flanges 114, 115. Each of the two vertical walls 112, 113 is connected to the top plate 111, and ridges 116, 117 are formed between the two vertical walls 112, 113 and the top plate 111, respectively.
  • the two ridges 116, 117 are formed in a straight line along the axial direction (Y direction) of the first member 100, and extend to the axial end of the first member 100 (the end on the second member 200 side).
  • the two ridges 116, 117 sandwiched between the top plate 111 and the two vertical walls 112, 113 are sometimes referred to as the "first ridges”
  • the ridge 203 of the second member 200 described above is sometimes referred to as the "second ridge”.
  • the flanges 114, 115 are connected to the ends of the vertical walls 112, 113 opposite the connecting end of the top plate 111, and extend outward from each of the two vertical walls 112, 113.
  • the length from the flanges 114, 115 to the top plate 111 in a direction perpendicular to the top plate 111 is changed as appropriate depending on the application location of the first member 100 to the vehicle body, but is set to, for example, 30 to 200 mm.
  • the width of the top plate 111 is changed as appropriate depending on the application location of the joining structure 1 to the vehicle body, but is set to, for example, 30 to 250 mm.
  • the axial end of the first member 100 (the end on the second member 200 side) is formed with a continuous flange 130 that extends outward from the top plate 111, the two first ridges 116, 117, and the two vertical walls 112, 113 of the hat member 110 toward the outside of the hollow portion.
  • This continuous flange 130 is formed continuously over the entire area from one of the two vertical walls 112 to the ridge 116, the top plate 111, the ridge 117, and the other vertical wall 113.
  • the continuous flange 130 is a flange in which the top plate extension portion 141 extending from the top plate 111 and the vertical wall extension portions 142, 143 extending from the two vertical walls 112, 113 are continuous.
  • the top plate extension portion 141 and the vertical wall extension portion 142 are continuous via the connecting portion 144. Therefore, in this case, the flange including the top plate extension portion 141, the vertical wall extension portion 142, and the connecting portion 144 is a continuous flange. That is, in the example shown in FIG. 4(a), the top plate extension portion 141, the vertical wall extension portion 142, and the connecting portion 144 constitute the continuous flange 130.
  • the shape of the tabletop extension 141 is different from that in FIG. 4(a), but in this example too, there is a connecting portion 144 including the corner R of the first ridge portion 116 between the tabletop extension 141 and the vertical wall extension 142, and the connecting portion 144 connects the tabletop extension 141 and the vertical wall extension 142.
  • the tabletop extension 141, the vertical wall extension 142, and the connecting portion 144 form a continuous flange 130.
  • the continuous flange 130 has a first plane 140 joined to the first wall surface 201 of the second member 200, and a second plane 150 joined to the second wall surface 202.
  • the first plane 140 is the surface that contacts the first wall surface 201.
  • the first plane 140 is formed by a top plate extension portion 141 extending from the top plate 111, vertical wall extension portions 142, 143 extending from the two vertical walls 112, 113, and connecting portions 144, 145 that connect each of the two vertical wall extension portions 142, 143 to the top plate extension portion 141.
  • the second plane 150 is a surface that contacts the second wall surface 202 and is a surface that extends from the upper ends of the top plate extension portion 141 and the two connecting portions 144, 145 toward the second member 200.
  • the first member 100 having the continuous flange 130 is formed so that the angle ⁇ (FIG. 2) between a plane perpendicular to the top plate 111 and each of the two vertical walls 112, 113 when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction of the first member 100 satisfies 20° ⁇ 45°.
  • the angle ⁇ is referred to as the vertical wall angle ⁇ .
  • the vertical wall angle ⁇ is greater than 45°, there is a risk that the first member 100 will buckle early before it can fully exert its deformation resistance against the collision load from the second member 200 side.
  • the vertical wall angle ⁇ is 45° or less, the occurrence of such early buckling of the first member 100 can be suppressed, thereby increasing the deformation resistance against the collision load from the second member 200 side and improving the load-bearing performance.
  • a joint structure 1 having a first member 100 with a vertical wall angle ⁇ that satisfies 20° ⁇ 45° can suppress the occurrence of cracks in the first member 100 and can obtain excellent load-bearing performance.
  • the vertical wall angle ⁇ is less than 20°, there is a risk that the connecting portions 144, 145 may break during the molding process of the continuous flange 130. Therefore, by setting the vertical wall angle ⁇ to 20° or more, it becomes easier to mold the continuous flange 130, and the first member 100 can be manufactured more easily.
  • the vertical wall angle ⁇ be 25° or more.
  • the hat member 110 has a symmetrical shape, and the angle between one of the two vertical walls 112 and the top plate 111, and the angle between the other vertical wall 113 and the top plate 111 are equal to each other, but the two vertical wall angles may be different from each other.
  • each vertical wall angle ⁇ must satisfy 20° ⁇ 45°.
  • the joint structure 1 the distance h (FIG. 3) between the second ridge 203 and the top plate 111 of the first member 100 in the direction perpendicular to the top plate 111 (Z direction) with the position of the second ridge 203 of the second member 200 as the reference (origin) satisfies -10 mm ⁇ h ⁇ 10 mm.
  • the joint structure 1 is configured so that the absolute value of the length (Z direction length) from the second ridge 203 to the top plate 111 in the direction perpendicular to the top plate 111 is within 10 mm.
  • the value of the distance h has a positive sign, it indicates that the top plate 111 is located on the negative side of the Z direction relative to the second ridge 203, and when the value of the distance h has a negative sign, it indicates that the top plate 111 is located on the positive side of the Z direction relative to the second ridge 203.
  • the spacing h is preferably -7 mm or more, and more preferably -5 mm or more. From the same viewpoint, the spacing h is preferably 7 mm or less, and more preferably 5 mm or less.
  • the second ridge portion 203 is a curved surface portion between the first wall surface 201 and the second wall surface 202, and the position of the second ridge portion 203 in the direction perpendicular to the tabletop 111 when calculating the distance h is the position of the intersection line between an imaginary plane extending from the first wall surface 201 and an imaginary plane extending from the second wall surface 202.
  • the distance (length in the Z direction) between the second ridge 203 and the top plate 111 will vary depending on the measurement location.
  • the above-mentioned distance h means the minimum distance between the second ridge 203 and the top plate 111.
  • Figures 6 and 7 are diagrams showing an example of joint structure 1 where h ⁇ 0.
  • the continuous flange 130 in this example also has extensions 141-143 extending from the top plate 111 and two vertical walls 112, 113, and is shaped such that there are no discontinuous parts across the top plate 111, the two vertical walls 112, 113, and the two ridges 116, 117.
  • the first plane 140 is composed of the two vertical wall extensions 142, 143.
  • this joining structure 1 is provided with a continuous flange 130 that is formed continuously from the vertical walls 112, 113 to the top plate 111 at the axial end of the first member 100.
  • the vertical wall angle ⁇ satisfies 20° ⁇ 45°, and the distance h between the second ridge portion 203 and the top plate 111 satisfies -10mm ⁇ h ⁇ 10mm.
  • joint structure 1 With this type of joint structure 1, distortion of the first ridges 116, 117 is unlikely to occur when a collision load is applied, making it possible to realize a highly rigid structure with excellent load-bearing performance. Furthermore, since the joint structure 1 is lighter or has the same weight as structures whose vertical wall angle ⁇ and spacing h do not satisfy the above ranges, it also has excellent weight efficiency in terms of load-bearing performance.
  • the tensile strength of the steel is preferably 980 MPa or more.
  • the effect of suppressing early yielding of the material is enhanced, and the load-bearing performance can be effectively improved.
  • the joint structure 1 is compatible with high-strength steel plates, and is a useful structure for electric vehicles, for example, where the use of high-strength steel plates is being considered to improve the battery protection function.
  • the tensile strength of the steel material is more preferably 1180 MPa or more, and even more preferably 1270 MPa or more.
  • the tensile strength converted from the hardness of the top plate 111 measured in accordance with JIS Z 2244 at a test force F of 49.03 N or more using a hardness conversion table (SAE J 417) is regarded as the tensile strength of the material constituting the hat member 110.
  • the method for measuring the hardness of the top plate 111 is as follows. First, a part of the top plate 111 is cut out as shown by the two-dot chain line area in FIG. 1, and the hardness of any 10 points determined as hardness measurement points as shown in FIG. 8(a) or FIG. 8(b) is measured. However, each hardness measurement point must be at least 3 mm apart from each other.
  • the average value of the Vickers hardness of each hardness measurement point measured under these conditions is regarded as the hardness of the top plate 111, and the tensile strength corresponding to the hardness of the top plate 111 is calculated using the hardness conversion table (SAE J 417).
  • the tensile strength calculated here is the tensile strength of the material constituting the hat member 110.
  • the hat member 110 can be considered to be made of a material with a tensile strength of 980 MPa or more.
  • the first ridges 116, 117 of the first member 100 described above are formed in a straight line up to the first wall surface 201 of the second member 200, but the first ridges 116, 117 may be composed of straight lines 116a, 117a and curved lines 116b, 117b as shown in Figures 9 and 10.
  • Figure 10 is a top view of the joint structure 1 in Figure 9, and is a schematic diagram focusing on the straight lines and curved lines of the first ridges 116, 117. For this reason, some of the member shapes are not shown.
  • curved portions 116b, 117b are located between the straight portions 116a, 117a of the two first ridges 116, 117 and the continuous flange 130. These curved portions 116b, 117b are curved so as to be convex toward the inside of the top plate 111. Therefore, the width of the top plate 111 gradually increases toward the second member 200 at the axial end of the first member 100.
  • the collision load is transmitted to the straight line portions 116a, 117a of the first ridge portions 116, 117, thereby increasing the deformation resistance of the first member 100. Therefore, in order to transmit the load to the straight line portions 116a, 117a early when the collision load is input and obtain high deformation resistance from the initial stage of the collision, it is preferable that the distance d ( Figure 10) between the straight line portions 116a, 117a in the axial direction (Y direction) of the first member 100 and the second ridge portion 203 of the second member 200 is not excessively large.
  • the distance d satisfies 0 ⁇ d ⁇ 20 mm.
  • the distance d satisfies this range, high deformation resistance is obtained from the initial stage of the collision, and the amount of collision energy absorbed can be increased.
  • the distance d is preferably 17 mm or less, and more preferably 15 mm or less.
  • FIG. 11 shows an example of the shape of the hat member 110 in which the distance d is longer than that of the hat member 110 in FIG. 10.
  • the distance d is increased as in FIG. 11, it is necessary to form the continuous flange 130 so that the width of the second plane 150 is also increased due to processing constraints.
  • the space for joining the second plane 150 to the second member 200 also increases, which may require changes to the body structure around the joining space, or may make the joining itself difficult because the joining space cannot be secured.
  • the distance d satisfies 0 ⁇ d ⁇ 20 mm.
  • the position of the second ridge portion 203 in the axial direction (Y direction) of the first member 100 is the position of the intersection line between an imaginary plane extending the first wall surface 201 and an imaginary plane extending the second wall surface 202.
  • the continuous flange 130 has the first plane 140 and the second plane 150, but at least a part of the first plane 140 and the first wall surface 201 do not have to be joined to each other. Even in this case, as long as the second plane 150 and the second wall surface 202 are joined, it is possible to obtain a joint structure 1 with excellent weight efficiency in load-bearing performance as described in the above embodiment. In other words, the continuous flange 130 only needs to have a joint surface that is joined to the second wall surface 202 of the second member 200.
  • the first member 100 described above is composed of a hat member 110 and a closing plate 120, but the configuration of the first member 100 may be, for example, as shown in FIG. 12.
  • Figure 12(a) shows an example of a configuration in which a groove 118 is provided on the top plate 111 of the hat member 110.
  • Figure 12(b) shows an example of a configuration in which an inflection portion 119 is provided on the vertical walls 112, 113 of the hat member 110.
  • Figure 12(c) shows an example of a configuration in which the hat member 110 and another hat member 121 are joined by a flange.
  • Figure 12(d) shows another example of a configuration in which two hat members 110, 122 are used.
  • the second member 200 is not limited to the rectangular cylindrical member described above, but may be composed of, for example, a combination of a hat member and a closing plate, or a combination of two hat members.
  • FIG. 13(a) shows a schematic diagram of the first member 100
  • FIG. 13(b) shows a specific configuration of the first member 100.
  • a continuous flange 130 as shown in FIG. 1 is formed at the end of the first member 100 on the second member 200 side, and the continuous flange 130 is joined to the first wall surface 201 and the second wall surface 202 of the second member 200.
  • the main simulation conditions are set as follows: ⁇ Software name: LS-Dyna ⁇ Version: R9.3.1 ⁇ Mesh size: 2mm
  • Element type Shell element developed by Belytschko-Wong-Chiang Material of hat member 110: Steel plate (tensile strength 1180 MPa, plate thickness 1.6 mm) Material of plate 120: Steel plate (tensile strength 270 MPa, plate thickness 0.8 mm) Material of the second member 200: Steel plate (tensile strength 1180 MPa, plate thickness 1.2 mm) ⁇ Vertical wall angle ⁇ : 0 ⁇ 60° ⁇ Distance h: -10 to 40mm Spacing d: 0 mm
  • Boundary condition Both axial end faces of the second member 200 are completely restrained, and the axial end face of the first member 100 (the end face opposite to the second member side) is forcibly displaced by 2 mm in the direction of the arrow.
  • Figure 14 shows the results of simulation (1), showing the change in maximum reaction force with changes in the spacing h and vertical wall angle ⁇ .
  • the joint structure that satisfies -10 mm ⁇ h ⁇ 10 mm has a larger maximum reaction force and is superior in load-bearing performance compared to structures that fall outside this range.
  • a joint structure that satisfies -10 mm ⁇ h ⁇ 10 mm is lighter than a structure with an absolute value of the interval h of 20 mm or more, yet has improved load-bearing performance, making it a structure with excellent weight efficiency in terms of load-bearing performance.
  • FIG. 15 is a diagram showing the rate of increase in the maximum reaction force when the spacing h is 0 mm (i.e., the rate of improvement in load-bearing performance) when the maximum reaction force when the spacing h is 40 mm is used as the standard.
  • the value on the vertical axis in FIG. 15 is the value obtained by dividing the maximum reaction force when the spacing h is 0 mm by the maximum reaction force when the spacing h is 40 mm.
  • the vertical wall angle is 20° or more, the rate of improvement in load-bearing performance increases dramatically. That is, according to the results shown in FIG. 14 and FIG.
  • a vertical wall angle of 20° or more effectively increases the maximum reaction force and enhances the effect of improving load-bearing performance. Furthermore, when the vertical wall angle is 25° or more, the effect of improving load-bearing performance is further enhanced, so it is preferable that the vertical wall angle is 25° or more.
  • FIG. 16(a) shows the first member 100 in a schematic manner
  • FIG. 16(b) shows a specific configuration of the first member 100.
  • the continuous flange 130 shown in FIG. 1 is formed at the end of the first member 100 on the second member 200 side, and the continuous flange 130 is joined to the first wall surface 201 and the second wall surface 202 of the second member 200.
  • a discontinuous flange is a flange in which the top plate extension 141 and the two vertical wall extensions 142 and 143 are not connected to each other, without the connecting parts 144 and 145 as shown in FIG. 1.
  • the main simulation conditions are set as follows: ⁇ Software name: LS-Dyna ⁇ Version: R9.3.1 ⁇ Mesh size: 2mm
  • Element type Shell element developed by Belytschko-Wong-Chiang
  • Material of hat member 110 Steel plate (tensile strength 1180 MPa, plate thickness 1.6 mm)
  • Material of plate 120 Steel plate (tensile strength 270 MPa, plate thickness 0.8 mm)
  • Material of the second member 200 Steel plate (tensile strength 1180 MPa, plate thickness 1.2 mm) ⁇ Vertical wall angle ⁇ : 0° to 60° Spacing h: 5 mm Spacing d: 0 mm
  • Boundary condition The axial end face of the first member 100 (the end face opposite to the second member side) is completely restrained, and the second member 200 is forcibly displaced by 40 mm in the direction of the arrow.
  • Figure 17 shows the results of simulation (2).
  • the presence or absence of "cracks" shown in Figure 17 refers to the presence or absence of locations where the plate thickness of the first member 100 has decreased by 15% or more compared to the initial plate thickness. If the simulation shows that there are locations where the plate thickness has decreased by 15% or more, it is determined that "cracks are present.”
  • the joint structure that satisfies 20° ⁇ 45° has improved load-bearing performance compared to a joint structure where the vertical wall angle ⁇ is 60°, despite having the same weight, and is therefore a structure with excellent weight efficiency in terms of load-bearing performance.
  • a joint structure that satisfies -10 mm ⁇ h ⁇ 10 mm and 20° ⁇ 45° exhibits high load-bearing performance against both collision loads input in the axial direction of the first member 100 and collision loads input in the axial direction of the second member 200.
  • a joint structure in which the first member 100 is a floor cross member and the second member 200 is a side sill exhibits excellent load-bearing performance against both small overlap collisions and side collisions by having the spacing h and vertical wall angle ⁇ satisfy the above ranges.
  • FIG. 18(a) shows a schematic diagram of the first member 100
  • FIG. 18(b) shows a specific configuration of the first member 100.
  • the continuous flange 130 shown in FIG. 1 is formed at the end of the first member 100 on the second member 200 side, and the continuous flange 130 is joined to the first wall surface 201 and the second wall surface 202 of the second member 200.
  • the main simulation conditions are set as follows: ⁇ Software name: LS-Dyna ⁇ Version: R9.3.1 ⁇ Mesh size: 2mm
  • Element type Shell element developed by Belytschko-Wong-Chiang Material of hat member 110: Steel plate (tensile strength 270 to 2000 MPa, plate thickness 1.6 mm) Material of plate 120: Steel plate (tensile strength 270 MPa, plate thickness 0.8 mm) Material of the second member 200: Steel plate (tensile strength 1180 MPa, plate thickness 1.2 mm) Vertical wall angle ⁇ : 30° Spacing h: 0 mm Spacing d: 0 mm
  • Boundary condition Both axial end faces of the second member 200 are completely restrained, and the axial end face of the first member 100 (the end face opposite to the second member side) is forcibly displaced by 2 mm in the direction of the arrow.
  • Figure 19 shows the results of simulation (3). As shown in Figure 19, when the tensile strength is 980 MPa or more, the effect of increasing the load-bearing performance is greater than when the tensile strength is less than 980 MPa.
  • FIG. 20(a) shows the first member 100 in a schematic manner
  • FIG. 20(b) shows a specific configuration of the first member 100.
  • the continuous flange 130 shown in FIG. 1 is formed at the end of the first member 100 on the second member 200 side, and the continuous flange 130 is joined to the first wall surface 201 and the second wall surface 202 of the second member 200.
  • this simulation uses a model in which the first ridges 116, 117 are composed of straight line portions 116a, 117a and curved line portions 116b, 117b as shown in Figure 10. Simulations were performed using multiple models in which the distance d between the straight line portions 116a, 117a and the second ridge 203 was changed within a range of 5 to 60 mm.
  • the main simulation conditions are set as follows: ⁇ Software name: LS-Dyna ⁇ Version: R9.3.1 ⁇ Mesh size: 2mm
  • Element type Shell element developed by Belytschko-Wong-Chiang Material of hat member 110: Steel plate (tensile strength 1180 MPa, plate thickness 1.6 mm) Material of plate 120: Steel plate (tensile strength 270 MPa, plate thickness 0.8 mm) Material of the second member 200: Steel plate (tensile strength 1180 MPa, plate thickness 1.2 mm) Vertical wall angle ⁇ : 30° Spacing h: 5 mm ⁇ Distance d: 5-60mm
  • Boundary condition The axial end face of the first member 100 (the end face opposite to the second member side) is completely restrained, and the second member 200 is forcibly displaced by 40 mm in the direction of the arrow.
  • FIG. 21 shows the results of simulation (4).
  • the average reaction force shown on the vertical axis of FIG. 21 is the average value of the reaction force generated in the first member 100 until the second member 200 is displaced 40 mm, and the higher this average reaction force is, the higher the energy absorption capacity of the structure is.
  • the present invention can be applied to automobile body structures.

Landscapes

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Abstract

第１部材と、第２部材と、を備え、前記第１部材は、天板と、２つの縦壁と、２つの第１稜線部と、連続フランジと、を有し、前記第２部材は、前記第１部材の軸方向端部に対向する第１壁面と、前記第１壁面から前記第１部材側とは反対側に延びた第２壁面と、前記第１壁面と前記第２壁面とに挟まれた第２稜線部と、を有し、前記連続フランジは、前記第２稜線部と前記天板との間隔ｈが、－１０ｍｍ≦ｈ≦１０ｍｍを満たし、前記天板に垂直な面と前記２つの縦壁の各々とのなす角θが、それぞれ２０°≦θ≦４５°を満たす、自動車骨格部材の接合構造。

Description

自動車骨格部材の接合構造
　本発明は、自動車骨格部材の接合構造に関するものである。
　 近年、世界中で燃費規制が厳格化され、自動車の軽量化が要求されている。また、各国の燃費規制対応やカーボンニュートラルの潮流に伴い、自動車の動力源の電動化も進んでいる。これに伴って、重量の大きなバッテリーを車両に搭載することが求められ、軽量化のニーズは益々高まっている。その一方で、衝突安全性の向上も要求され、自動車の軽量化と衝突安全性の両立が求められる。
　衝突安全性に寄与する骨格部材の一例として、バンパービームやサイドシル、クロスメンバ等のキャビン周りに配置される部材がある。これらの部材に要求される性能の一つとして、衝突時における乗員の安全性向上やフロア下に配置されるバッテリーの保護機能の向上のために、衝突荷重の入力時において変形し難い性能（耐荷重性能）が要求される。
　耐荷重性能に優れた骨格部材は、衝突安全性にも優れた部材であるため、前述した衝突安全性と軽量化の両立のためには、骨格部材の単位重量あたりの耐荷重性能（以下、「耐荷重性能の重量効率」と称す）を向上させることが望ましい。
　耐荷重性能の重量効率を向上させる手段としては、例えば材料の高強度化や薄肉化、異種材の適用等の材料面における改良も考えられるが、骨格部材を構成する各部品の形状や部品どうしの接合構造等の改良も必要となる。
　従来の自動車骨格部材の形状または接合構造に関する技術として、特許文献１には、溝底部と、二つの稜線部と、二つの縦壁部を有する金属製の骨格部材において、溝底部、稜線部及び縦壁部に亘って外向き連続フランジを形成することが開示されている。特許文献２～４にも、特許文献１と同様に、外向き連続フランジを有する部材が開示されている。
　特許文献５には、ハット形の第１の部材と、長手方向の端部が第１の部材に連結されたハット形の第２の部材とを備える継手構造が開示されている。この継手構造では、第２の部材の天面から第１の部材側に延びるフランジが形成され、当該フランジと第１の部材の縦壁が接合されている。
　特許文献６には、Ｔ字形状の天板部と、天板部から連続する壁部と、当該壁部から連続するフランジ部とを有したプレス成形品において、天板部が有する縦辺部と横辺部とを繋ぐ稜線が湾曲した形状が開示されている。
　特許文献７には、車室内の床面に車両前後方向に沿って敷設され、前記車両前後方向に垂直な断面が前記床面より突出したハット形の開断面形状を有するフロアトンネルが開示されている。
　特許文献８には、第１の部材と第２の部材とを有し、前記第１の部材の面に前記第２の部材の端部が付き当てられており、前記第１の部材と前記第２の部材とを接合する接合部を備える、部材の接合構造体が開示されている。
　特許文献９には、自動車用の構造部材が開示されている。この構造部材は、当該構造部材の長手方向に延び、且つ当該構造部材の幅方向に対向する２つの側部を有する天板と、前記側部の各々に稜線部を介して接続される縦壁と、を含む部材本体と、前記縦壁から前記幅方向に張り出す第１フランジと、前記長手方向における前記部材本体の端部に連続して設けられる第２フランジを有する。なお、特許文献９の例えば図２からは、部材本体の縦壁が天板に垂直な面に対して僅かに傾斜していることが読み取れるが、天板に垂直な面と縦壁のなす角は２０°未満であることは明らかである。
国際公開第２０１６／１０４０７８号 日本国特許第６１７６０４６号公報 国際公開第２０１３／１５４１１４号 国際公開第２０１６／１９４９６３号 日本国特許出願公開第２０２０－１４２７６７号公報 日本国特許第６６９０６０５号公報 国際公開第２０２０／０９５７５６号 国際公開第２０１５／１３３５３１号 国際公開第２０２３／０３２９５３号
　上述したように、自動車骨格部材の形状や接合構造等については、従前より様々な目的で検討が進められているが、自動車の軽量化と衝突安全性を高いレベルで両立させるためには、耐荷重性能の重量効率について更なる向上が求められる。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、自動車車体の耐荷重性能の重量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、自動車骨格部材の接合構造であって、第１部材と、前記第１部材の軸方向端部が接合された第２部材と、を備え、前記第１部材は、天板と、互いに対向した２つの縦壁と、前記天板と前記２つの縦壁の各々とに挟まれた２つの第１稜線部と、前記第１部材の軸方向端部において、前記天板、前記２つの縦壁および前記２つの第１稜線部に亘って連続して形成された連続フランジと、を有し、前記第２部材は、前記第１部材の軸方向端部に対向する第１壁面と、前記第１壁面から前記第１部材側とは反対側に延びた第２壁面と、前記第１壁面と前記第２壁面とに挟まれた第２稜線部と、を有し、前記連続フランジは、前記第２壁面に接合された接合面を有し、前記第２稜線部の位置を基準とした、前記天板に垂直な方向における前記第２稜線部と前記天板との間隔ｈが、－１０ｍｍ≦ｈ≦１０ｍｍを満たし　前記天板に垂直な面と前記２つの縦壁の各々とのなす角θが、それぞれ２０°≦θ≦４５°を満たすことを特徴としている。
　本発明によれば、自動車車体の耐荷重性能の重量効率を向上させることができる。
本発明の実施形態に係る自動車骨格部材の接合構造の概略構成を示す斜視図である。 第１部材の軸方向に垂直な断面を示す図である。 図１中のＡ－Ａ断面を示す図である。 連続フランジの定義について説明するための図である。 不連続フランジの一例を示す図である。 ｈ＜０の接合構造の例を示す斜視図である。 図６中のＢ－Ｂ断面を示す図である。 第１部材の硬度測定位置の例を示す図である。 第１稜線部が直線部と曲線部で構成される接合構造の例を示す図である。 図９の接合構造を上から見た第１稜線部の直線部と曲線部を模式的に示した図である。 図１０のハット部材に対して間隔ｄが長いハット部材の形状例である。 第１部材の構成例を示す図である。 シミュレーション（１）の解析モデルを説明するための図である。 シミュレーション（１）の結果を示す図である。 シミュレーション（１）の結果を示す図である。 シミュレーション（２）の解析モデルを説明するための図である。 シミュレーション（２）の結果を示す図である。 シミュレーション（３）の解析モデルを説明するための図である。 シミュレーション（３）の結果を示す図である。 シミュレーション（４）の解析モデルを説明するための図である。 シミュレーション（４）の結果を示す図である。
　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、本実施形態に係る自動車骨格部材の接合構造１の概略構成を示す斜視図である。図２は、第１部材１００の軸方向に垂直な断面を示す図である。図３は、図１中のＡ－Ａ断面を示す図である。なお、本明細書および図面中のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、互いに垂直な方向である。また、本明細書における第１部材１００の軸方向とは、後述する天板と縦壁の間の稜線部が連続する方向であり、第２部材２００の軸方向とは、後述する第１壁面と第２壁面の間の稜線部が連続する方向である。
　接合構造１は、第１部材１００と、第２部材２００を備えている。
　第１部材１００と第２部材２００は、互いに異なる方向に延びた部材であり、第１部材１００の軸方向端部は、第２部材２００に接合されている。両部材１００、２００の接合手段は、特に限定されず、例えばスポット溶接やレーザー溶接、プラズマ溶接等の溶接手段、あるいは工業用接着剤を用いた公知の接合手段が適用され得る。
　第１部材１００は、軸方向（Ｙ方向）に垂直な断面がハット形状であるハット部材１１０と、クロージングプレート１２０を有している。この第１部材１００は、ハット部材１１０とクロージングプレート１２０とが接合されることによって、軸方向に垂直な断面が閉断面となった中空部材である。なお、ハット部材１１０の詳細な説明については後述する。
　第２部材２００は、角筒状の中空部材であり、第１壁面２０１と、第２壁面２０２を有している。第１壁面２０１は、第１部材１００の軸方向（Ｙ方向）の端部に対向する壁面である。第２壁面２０２は、第１壁面２０１から、第１部材１００側とは反対側に延びた壁面である。第１壁面２０１と第２壁面２０２は、互いに連結されていて、第１壁面２０１と第２壁面２０２との間には、稜線部２０３が形成されている。稜線部２０３は、第２部材２００の軸方向（Ｘ方向）に沿って延びている。
　上述した第１部材１００と第２部材２００は、いずれも自動車車体の骨格部材であり、接合構造１は、車体が有する各骨格部材が略Ｔ字状に接合される箇所に適用される。
　例えば第１部材１００がフロアクロスメンバ又はセンターピラーである場合には、第２部材２００はサイドシルであり、第１部材１００がルーフクロスメンバである場合には、第２部材２００はルーフサイドレールである。また例えば、第１部材１００がサイドメンバ（フロントサイドメンバ又はリアサイドメンバ）である場合には、第２部材２００はバンパービーム（フロントバンパービーム又はリアバンパービーム）である。
　また、接合構造１が以下の接合構造である場合には、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、それぞれ次の方向を示している。
　・フロアクロスメンバとサイドシルの接合構造
　　　Ｘ方向：車長方向、Ｙ方向：車幅方向、Ｚ方向：車高方向
　・センターピラーとサイドシルの接合構造
　　　Ｘ方向：車長方向、Ｙ方向：車高方向、Ｚ方向：車幅方向
　・ルーフクロスメンバとルーフサイドレールの接合構造
　　　Ｘ方向：車長方向、Ｙ方向：車幅方向、Ｚ方向：車高方向
　・サイドメンバとバンパービームの接合構造
　　　Ｘ方向：車幅方向、Ｙ方向：車長方向、Ｚ方向：車高方向
　また例えば、第１部材１００がフロアクロスメンバ、第２部材２００がサイドシルである場合、第１部材１００の軸方向端部に対向する第１壁面２０１は、サイドシルの車幅方向における車内側壁面である。そして、この場合における第１壁面２０１から、第１部材１００側とは反対側に延びた第２壁面２０２とは、サイドシルの車幅方向における車内側壁面から、車幅方向の車外側に向かって延びた壁面のことであり、サイドシルの上面または下面に相当する。
　第１部材１００がセンターピラー、第２部材２００がサイドシルである場合には、第１壁面２０１は、サイドシルの上面である。そして、この場合における第２壁面２０２とは、サイドシルの上面から下方に向かって延びた壁面のことであり、サイドシルの車幅方向における車外側または車内側の壁面に相当する。
　第１部材１００がルーフクロスメンバ、第２部材２００がルーフサイドレールである場合には、第１壁面２０１は、ルーフサイドレールの車幅方向における車内側壁面である。そして、この場合における第２壁面２０２とは、ルーフサイドレールの車幅方向における車内側壁面から、車幅方向の車外側に向かって延びた壁面のことであり、ルーフサイドレールの上面または下面に相当する。
　第１部材１００がサイドメンバ、第２部材２００がバンパービームである場合には、第１壁面２０１は、バンパービームの車長方向における車内側壁面である。そして、この場合における第２壁面２０２とは、バンパービームの車長方向における車内側壁面から、車長方向の車外側に向かって延びた壁面のことであり、バンパービームの上面または下面に相当する。
　なお、第１部材１００の全長と第２部材の全長は、それぞれ車体に対する接合構造１の適用箇所等に応じて適宜変更されるが、例えば１０００～３０００ｍｍである。
　第１部材１００の板厚と第２部材２００の板厚は、車体に対する接合構造１の適用箇所や要求される耐荷重性能等に応じて適宜変更されるが、例えば０．５～６．０ｍｍである。各部材１００、２００の板厚は、例えば０．８ｍｍ以上であってもよいし、１．０ｍｍ以上であってもよい。また、各部材１００、２００の板厚は、例えば４．０ｍｍ以下であってもよいし、３．０ｍｍ以下であってもよい。各部材１００、２００の板厚は、互いに異なっていてもよい。
　第１部材１００及び第２部材２００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からなる。各部材１００、２００の材料は、互いに異なっていてもよい。
　次に、第１部材１００のハット部材１１０について詳細に説明する。ハット部材１１０は、天板１１１と、２つの縦壁１１２、１１３と、２つのフランジ１１４、１１５を有している。
　天板１１１は、第１部材１００の長手方向に延びた板状の部分である。なお、天板１１１の延伸方向は、第１部材１００が例えばクロスメンバのような骨格部材に適用される場合は車幅方向であり、センターピラーのような骨格部材に適用される場合は車高方向であり、サイドメンバのような骨格部材に適用される場合は車長方向である。
　２つの縦壁１１２、１１３は、互いに対向して配置され、天板１１１と、２つのフランジ１１４、１１５の各々との間に位置している。２つの縦壁１１２、１１３の各々は、天板１１１と連結されていて、２つの縦壁１１２、１１３と天板１１１との間には、それぞれ稜線部１１６、１１７が形成されている。
　２つの稜線部１１６、１１７は、第１部材１００の軸方向（Ｙ方向）に沿って直線状に形成され、第１部材１００の軸方向端部（第２部材２００側の端部）まで延びている。なお、本明細書では、天板１１１と２つの縦壁１１２、１１３の各々に挟まれた２つの稜線部１１６、１１７を「第１稜線部」と称し、前述した第２部材２００の稜線部２０３を「第２稜線部」と称す場合がある。
　フランジ１１４、１１５は、縦壁１１２、１１３の、天板１１１の連結側端部とは反対側の端部で連結されていて、２つの縦壁１１２、１１３の各々から外側に向かって延びている。
　以上で説明した第１部材１００において、天板１１１に垂直な方向におけるフランジ１１４、１１５から天板１１１までの長さ（図２におけるＺ方向長さ）は、車体に対する第１部材１００の適用箇所に応じて適宜変更されるものであるが、例えば３０～２００ｍｍに設定される。また、天板１１１の幅（図２におけるＸ方向長さ）は、車体に対する接合構造１の適用箇所に応じて適宜変更されるものであるが、例えば３０～２５０ｍｍに設定される。
　第１部材１００の軸方向端部（第２部材２００側の端部）には、ハット部材１１０の天板１１１、２つの第１稜線部１１６、１１７、及び、２つの縦壁１１２、１１３から中空部に対して外側に向かって延びた連続フランジ１３０が形成されている。この連続フランジ１３０は、２つのうちの一方の縦壁１１２から稜線部１１６、天板１１１、稜線部１１７、他方の縦壁１１３までの全域に亘って連続して形成されている。　
　なお、連続フランジ１３０とは、天板１１１から延びた天板延出部１４１と、２つの縦壁１１２、１１３から延びた縦壁延出部１４２、１４３とが連続したフランジである。
　詳述すると、例えば図４（ａ）に示すように、第１部材１００の軸方向端部においては、天板１１１と縦壁１１２との間に第１稜線部１１６の角Ｒが存在する。そして、天板延出部１４１と縦壁延出部１４２とを繋ぐ部位であって、かつ、上記の角Ｒを含む部位（図中の連結部１４４に相当）が存在する場合には、天板延出部１４１と縦壁延出部１４２が連結部１４４を介して連続している。したがって、この場合における天板延出部１４１、縦壁延出部１４２及び連結部１４４を含むフランジは、連続フランジである。すなわち、図４（ａ）に示した例では、天板延出部１４１、縦壁延出部１４２及び連結部１４４によって、連続フランジ１３０が構成されている。
　また、図４（ｂ）に示す例では、天板延出部１４１の形状が図４（ａ）とは異なるが、この例においても、天板延出部１４１と縦壁延出部１４２との間に、第１稜線部１１６の角Ｒを含む連結部１４４が存在し、連結部１４４はそれらの天板延出部１４１と縦壁延出部１４２とを繋いでいる。すなわち、図４（ｂ）に示した例においても、天板延出部１４１、縦壁延出部１４２及び連結部１４４によって、連続フランジ１３０が構成されている。
　一方、図５に示す例では、第１稜線部１１６の角Ｒを含む天板延出部１４１と縦壁延出部１４２とを繋ぐ部位が存在せず、天板延出部１４１と縦壁延出部１４２との間に不連続部が存在する。このため、図５に示した例においては、天板延出部１４１と縦壁延出部１４２が、それぞれ独立したフランジとして設けられているため、連続フランジ１３０は形成されていない。
　図１に示すように、連続フランジ１３０は、第２部材２００の第１壁面２０１に接合される第１平面１４０と、第２壁面２０２に接合される第２平面１５０を有している。
　第１平面１４０は、第１壁面２０１に接触する面である。図１に示す連続フランジ１３０では、天板１１１から延びた天板延出部１４１、２つの縦壁１１２、１１３から延びた縦壁延出部１４２、１４３、及び、２つの縦壁延出部１４２、１４３の各々と天板延出部１４１とを繋ぐ連結部１４４、１４５によって、第１平面１４０が構成されている。
　第２平面１５０は、第２壁面２０２に接触する面であり、上記の天板延出部１４１及び２つの連結部１４４、１４５の上端から第２部材２００側に延びた面である。
　上記の連続フランジ１３０を有する第１部材１００は、当該第１部材１００の軸方向に垂直な断面で見た場合における天板１１１に対して垂直な面と２つの縦壁１１２、１１３の各々とのなす角θ（図２）が、２０°≦θ≦４５°を満たすように形成されている。なお、以降の説明では、上記の角θを縦壁角度θと称す。
　天板１１１、第１稜線部１１６、１１７、縦壁１１２、１１３に亘って連続して形成された連続フランジ１３０が設けられている場合、縦壁角度θが２０°未満であると、第２部材２００側からの衝突荷重の入力時に第１稜線部１１６、１１７に過大な応力が生じ、第１稜線部１１６、１１７を起点とした第１部材１００のワレが生じ易い。一方で、縦壁角度θが２０°以上であると、第２部材２００側からの衝突荷重の入力時において、第１稜線部１１６、１１７に生じる応力集中が緩和され、第１稜線部１１６、１１７にひずみが生じ難い。これにより、衝突荷重の入力時において、第１部材１００のワレが生じ難い。
　縦壁角度θが４５°より大きい場合には、第２部材２００側からの衝突荷重に対する変形抵抗力が十分に発揮される前に第１部材１００が早期に座屈するおそれがある。一方で、縦壁角度θが４５°以下である場合には、そのような第１部材１００の早期座屈の発生を抑制できることによって、第２部材２００側からの衝突荷重に対する変形抵抗力が増大し、耐荷重性能が向上する。
　このため、後述の実施例でも示すように、縦壁角度θが２０°≦θ≦４５°を満たす第１部材１００を有した接合構造１によれば、第１部材１００のワレの発生を抑制できると共に、優れた耐荷重性能を得ることができる。
　なお、縦壁角度θが２０°未満である場合には、連続フランジ１３０の成形過程で連結部１４４、１４５に破断が生じるおそれがある。このため、縦壁角度θを２０°以上とすることによって、連続フランジ１３０の成形が容易となり、第１部材１００を製造し易くすることができる。
　また、後述の実施例で示すように、スモールオーバーラップ衝突時の耐荷重性能を高めるためには、縦壁角度θは２５°以上であることが好ましい。
　なお、図２に示した例では、ハット部材１１０が左右対称形状であって、２つのうちの一方の縦壁１１２と天板１１１との角度、および、他方の縦壁１１３と天板１１１との角度が互いに等しいが、２つの縦壁角度は互いに異なってもよい。ただし、上述したワレの抑制と優れた耐荷重性能の効果を得るためには、それぞれの縦壁角度θが２０°≦θ≦４５°を満たす必要がある。
　接合構造１においては、第２部材２００の第２稜線部２０３の位置を基準（原点）とした、第１部材１００の天板１１１に垂直な方向（Ｚ方向）における第２稜線部２０３と天板１１１との間隔ｈ（図３）が、－１０ｍｍ≦ｈ≦１０ｍｍを満たしている。換言すると、接合構造１は、天板１１１に垂直な方向における第２稜線部２０３から天板１１１までの長さ（Ｚ方向長さ）の絶対値が、１０ｍｍ以内となるように構成されている。なお、間隔ｈの値が正の符号である場合には、天板１１１が第２稜線部２０３に対してＺ方向負側に位置している状態を示し、間隔ｈの値が負の符号である場合には、天板１１１が第２稜線部２０３に対してＺ方向正側に位置している状態を示す。
　間隔ｈが上記の範囲を満たすことによって、接合構造１としての剛性が高まり、後述の実施例でも示すように耐荷重性能を向上させることができる。耐荷重性能をさらに向上させる観点では、間隔ｈは、好ましくは－７ｍｍ以上であり、より好ましくは－５ｍｍ以上である。また、同様の観点で、間隔ｈは、好ましくは７ｍｍ以下であり、より好ましくは５ｍｍ以下である。
　なお、第２稜線部２０３は、第１壁面２０１と第２壁面２０２との間の曲面部であり、間隔ｈを算出する際の天板１１１に垂直な方向における第２稜線部２０３の位置とは、第１壁面２０１を延長した仮想平面と、第２壁面２０２を延長した仮想平面との交線の位置である。
　また、例えば天板１１１と第２稜線部２０３のいずれかが水平面に対して傾斜している場合など、第２稜線部２０３と天板１１１とが平行でない場合には、第２稜線部２０３と天板１１１との間隔（Ｚ方向長さ）が計測箇所によって異なる。この場合における上述した間隔ｈとは、第２稜線部２０３と天板１１１との最小間隔を意味する。
　また、図６及び図７は、ｈ＜０となる場合の接合構造１の例を示す図である。この例における連続フランジ１３０も、天板１１１と２つの縦壁１１２、１１３から延びる延出部１４１～１４３を有し、天板１１１、２つの縦壁１１２、１１３、及び、２つの稜線部１１６、１１７に亘って不連続部が存在しない形状となっている。第１平面１４０は、２つの縦壁延出部１４２、１４３で構成される。
　以上、本実施形態に係る自動車骨格部材の接合構造１について説明した。上述したように、この接合構造１は、第１部材１００の軸方向端部において、縦壁１１２、１１３から天板１１１に亘って連続して形成された連続フランジ１３０が設けられている。そして、縦壁角度θが２０°≦θ≦４５°を満たし、かつ、第２稜線部２０３と天板１１１の間隔ｈが－１０ｍｍ≦ｈ≦１０ｍｍを満たしている。
　このような接合構造１によれば、衝突荷重の入力時に第１稜線部１１６、１１７のひずみが生じ難く、高剛性の構造を実現することができ、耐荷重性能に優れた構造が得られる。また、接合構造１は、縦壁角度θおよび間隔ｈが上記の範囲を満たさない構造に対して同等の重量であるか、又は軽量であるため、耐荷重性能の重量効率にも優れている。
　なお、後述の実施例でも示すように、第１部材１００のハット部材１１０に鋼材を用いる場合には、鋼材の引張強さは、９８０ＭＰａ以上であることが好ましい。連続フランジ１３０を有する接合構造１では、引張強さが９８０ＭＰａ以上である場合、材料の早期降伏を抑制する効果が高まり、耐荷重性能を効果的に向上させることができる。
　この効果は、引張強さが大きいほど飛躍的に増大する。すなわち、接合構造１は、高強度鋼板との相性が良好であり、例えばバッテリー保護機能の向上のために高強度鋼板の使用が検討されている電気自動車にとっては有用な構造である。耐荷重性能の更なる向上の観点においては、鋼材の引張強さは、より好ましくは１１８０ＭＰａ以上であり、さらに好ましくは１２７０ＭＰａ以上である。
　なお、本明細書においては、JIS Z 2244に準拠して試験力Fが49.03N以上で測定された天板１１１の硬度から硬さ換算表（SAE J 417）を用いて換算された引張強さを、ハット部材１１０を構成する材料の引張強さとみなす。天板１１１の硬度の測定方法は、次の通りである。まず、図１の二点鎖線領域で示したような天板１１１の一部領域を切り出し、例えば図８（ａ）または図８（ｂ）に示すような硬度測定点として定めた任意の１０点の硬度を測定する。ただし、各硬度測定点は、互いに３ｍｍ以上離れている必要がある。この条件で測定された各硬度測定点のビッカース硬さの平均値を天板１１１の硬度とし、硬さ換算表（SAE J 417）を用いて天板１１１の硬度に対応する引張強さを算出する。ここで算出された引張強さがハット部材１１０を構成する材料の引張強さである。例えば硬さ換算表によれば、天板１１１の硬度が３１０ＨＶ以上であれば、ハット部材１１０は、引張強さが９８０ＭＰａ以上の材料で形成されているとみなすことができる。
　以上で説明した第１部材１００の第１稜線部１１６、１１７は、第２部材２００の第１壁面２０１まで直線状に形成されているが、第１稜線部１１６、１１７は、図９及び図１０に示すように、直線部１１６ａ、１１７ａと曲線部１１６ｂ、１１７ｂで構成される場合もある。なお、図１０は、図９の接合構造１を上から見た図であって、第１稜線部１１６、１１７の直線部と曲線部に着目して模式的に示した図である。このため、部材形状の一部については図示を省略している。
　図９に示す例では、２つの第１稜線部１１６、１１７の直線部１１６ａ、１１７ａと、連続フランジ１３０との間に、曲線部１１６ｂ、１１７ｂが位置している。これらの曲線部１１６ｂ、１１７ｂは、天板１１１の内側に凸となるように湾曲している。このため、天板１１１は、第１部材１００の軸方向端部において、第２部材２００側に向かって幅が漸増している。
　第２部材２００側から第１部材１００に向かって衝突荷重が入力された際には、第１稜線部１１６、１１７の直線部１１６ａ、１１７ａまで衝突荷重が伝達されることによって、第１部材１００における変形抵抗力が増大する。したがって、衝突荷重の入力時に早期に直線部１１６ａ、１１７ａに荷重を伝達し、衝突初期段階から高い変形抵抗力を得るためには、第１部材１００の軸方向（Ｙ方向）における直線部１１６ａ、１１７ａと、第２部材２００の第２稜線部２０３との間隔ｄ（図１０）が過度に大きくないことが好ましい。
　具体的には、間隔ｄは、０≦ｄ≦２０ｍｍを満たすことが好ましい。間隔ｄがこの範囲を満たす場合には、衝突初期段階から高い変形抵抗力が得られるため、衝突エネルギーの吸収量を増大させることができる。この効果を高める観点では、間隔ｄは、好ましくは１７ｍｍ以下であり、より好ましくは１５ｍｍ以下である。
　また、図１１は、図１０のハット部材１１０に対して間隔ｄが長いハット部材１１０の形状例を示しており、図１１のように間隔ｄが拡大する場合には、加工上の制約から第２平面１５０の幅も拡大するように連続フランジ１３０を形成する必要がある。この場合には、第２部材２００に対して第２平面１５０を接合するためのスペースも拡大することになり、接合スペース周辺の車体構造を変更する必要が生じたり、あるいは接合スペースが確保できないために接合自体が困難となる場合がある。
　したがって、連続フランジ１３０と第２部材２００との接合を容易にするという観点からも、間隔ｄは０≦ｄ≦２０ｍｍを満たすことが好ましい。
　なお、間隔ｄを算出する際の第１部材１００の軸方向（Ｙ方向）における第２稜線部２０３の位置とは、第１壁面２０１を延長した仮想平面と、第２壁面２０２を延長した仮想平面との交線の位置である。
　以上、接合構造１の概略構成および好ましい構成について説明した。
　なお、上述した接合構造１においては、連続フランジ１３０に第１平面１４０と第２平面１５０が設けられているが、第１平面１４０の少なくとも一部と第１壁面２０１は互いに接合されなくてもよい。その場合であっても第２平面１５０と第２壁面２０２が接合されていれば、上記の実施形態で説明した耐荷重性能の重量効率に優れた接合構造１を得ることは可能である。すなわち、連続フランジ１３０は、第２部材２００の第２壁面２０２に接合される接合面を有していればよい。
　また、上述した第１部材１００は、ハット部材１１０とクロージングプレート１２０で構成されているが、第１部材１００の構成は、例えば図１２に示すものであってもよい。
　図１２（ａ）は、ハット部材１１０の天板１１１に溝部１１８が設けられた構成例である。図１２（ｂ）は、ハット部材１１０の縦壁１１２、１１３に変曲部１１９が設けられた構成例である。図１２（ｃ）は、ハット部材１１０と他のハット部材１２１とがフランジで接合された構成例である。図１２（ｄ）は、２つのハット部材１１０、１２２が使用される場合の他の構成例である。
　また、第２部材２００についても上述した角筒状の部材に限定されず、例えばハット部材とクロージングプレートの組み合わせ、あるいは２つのハット部材の組み合わせ等で構成されてもよい。
　以上、本発明の実施形態の一例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、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。
　例えば、上記実施形態の構成要件は任意に組み合わせることができる。当該任意の組み合せからは、組み合わせにかかるそれぞれの構成要件についての作用及び効果が当然に得られるとともに、本明細書の記載から当業者には明らかな他の作用及び他の効果が得られる。
　また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、又は、上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。　
＜シミュレーション（１）＞
　図１３に示す解析モデルを用いてシミュレーションを実施した。本シミュレーションは、例えばスモールオーバーラップ衝突のように第２部材２００の軸方向に衝突荷重が入力されることを想定したものである。図１３（ａ）では、第１部材１００を模式的に示しており、図１３（ｂ）に第１部材１００の具体的な構成を示している。なお、図１３（ａ）では図示されていないが、第１部材１００の第２部材２００側の端部においては、図１に示したような連続フランジ１３０が形成されており、連続フランジ１３０は、第２部材２００の第１壁面２０１と第２壁面２０２に接合されている。
　本シミュレーションでは、第２稜線部２０３と天板１１１の間隔ｈを－１０～４０ｍｍの範囲内、また、縦壁角度θを０°～６０°の範囲内で変化させた複数のモデルが使用されている。そして、各モデルにおいて生じた第１部材１００の最大反力から、間隔ｈと耐荷重性能の関係について評価した。
　主なシミュレーション条件は、以下のように設定されている。
　・ソフトウェア名：LS-Dyna
　・バージョン　　：R9.3.1
　・メッシュサイズ：２ｍｍ
　・要素タイプ　　：Belytschko-Wong-Chiang開発のシェル要素
　・ハット部材１１０の材料：鋼板（引張強さ１１８０ＭＰａ、板厚１．６ｍｍ）
　・プレート１２０の材料：鋼板（引張強さ２７０ＭＰａ、板厚０．８ｍｍ）
　・第２部材２００の材料：鋼板（引張強さ１１８０ＭＰａ、板厚１．２ｍｍ）
　・縦壁角度θ：０～６０°
　・間隔ｈ：－１０～４０ｍｍ
　・間隔ｄ：０ｍｍ
　・境界条件：第２部材２００の軸方向の両端面を完全拘束し、第１部材１００の軸方向端面（第２部材側とは反対側の端面）を矢印方向に２ｍｍ強制変位させる
　図１４は、シミュレーション（１）の結果を示す図であり、間隔ｈと縦壁角度θの変化に伴う最大反力の変化を示している。図１４に示すように、－１０ｍｍ≦ｈ≦１０ｍｍを満たす接合構造は、この範囲を外れる場合の構造と比較して最大反力が大きく、耐荷重性能に優れている。
　また、間隔ｈの絶対値が小さいほど、連続フランジを形成するための材料使用量が少なくなり、接合構造の重量は軽くなる。すなわち、－１０ｍｍ≦ｈ≦１０ｍｍを満たす接合構造は、間隔ｈの絶対値が２０ｍｍ以上の構造よりも軽量であるにも関わらず、耐荷重性能が向上しているため、耐荷重性能の重量効率に優れた構造である。
　図１５は、間隔ｈが４０ｍｍである場合の最大反力を基準としたときの間隔ｈが０ｍｍである場合の最大反力の上昇率（すなわち耐荷重性能の向上率）を示す図である。この図１５の縦軸の値は、間隔ｈが０ｍｍのときの最大反力を間隔ｈが４０ｍｍのときの最大反力で除算した値である。図１５に示すように、縦壁角度が２０°以上である場合には、耐荷重性能の向上率が飛躍的に高まる。すなわち、図１４および図１５が示す結果によると、－１０ｍｍ≦ｈ≦１０ｍｍを満たす場合には縦壁角度が２０°以上であることによって、最大反力が効果的に増大し、耐荷重性能の向上効果が高まることがわかる。また、縦壁角度が２５°以上である場合には耐荷重性能の向上効果が更に高まることから、縦壁角度は２５°以上であることが好ましい。
＜シミュレーション（２）＞
　次に、図１６に示す解析モデルを用いてシミュレーションを実施した。本シミュレーションは、例えば側面衝突のように第１部材１００の軸方向に衝突荷重が入力されることを想定したものである。図１６（ａ）では、第１部材１００を模式的に示しており、図１６（ｂ）に第１部材１００の具体的な構成を示している。なお、図１６（ａ）では図示されていないが、第１部材１００の第２部材２００側の端部においては、図１に示したような連続フランジ１３０が形成されており、連続フランジ１３０は、第２部材２００の第１壁面２０１と第２壁面２０２に接合されている。
　本シミュレーションでは、縦壁角度θを０°～６０°の範囲内で変化させた複数のモデルが使用されている。そして、各モデルにおいて生じた第１部材１００の最大反力から、縦壁角度θと耐荷重性能の関係について評価した。
　また、本シミュレーションでは、参考モデルとして、連続フランジ１３０に切欠きが形成された不連続フランジを有したモデルも使用されている。不連続フランジとは、図１に示したような連結部１４４、１４５が存在せずに、天板延出部１４１と２つの縦壁延出部１４２、１４３とが互いに繋がっていないフランジである。
　主なシミュレーション条件は、以下のように設定されている。
　・ソフトウェア名：LS-Dyna
　・バージョン　　：R9.3.1
　・メッシュサイズ：２ｍｍ
　・要素タイプ　　：Belytschko-Wong-Chiang開発のシェル要素
　・ハット部材１１０の材料：鋼板（引張強さ１１８０ＭＰａ、板厚１．６ｍｍ）
　・プレート１２０の材料：鋼板（引張強さ２７０ＭＰａ、板厚０．８ｍｍ）
　・第２部材２００の材料：鋼板（引張強さ１１８０ＭＰａ、板厚１．２ｍｍ）
　・縦壁角度θ：０°～６０°
　・間隔ｈ：５ｍｍ
　・間隔ｄ：０ｍｍ
　・境界条件：第１部材１００の軸方向端面（第２部材側とは反対側の端面）を完全拘束し、第２部材２００を矢印方向に４０ｍｍ強制変位させる
　図１７は、シミュレーション（２）の結果を示す図である。なお、図１７に記載された「ワレ」の有無は、第１部材１００の板厚が初期板厚に対して１５％以上減少した箇所の有無を意味しており、シミュレーションによって板厚が１５％以上減少した箇所が存在すれば「ワレあり」と判断されている。
　図１７に示すように、縦壁角度θが２０°≦θ≦４５°を満たす場合には、ワレが生じない範囲で高い耐荷重性能を得ることができる。ワレは、高強度材料を用いるほど発生し易いことから、ハット部材１１０に高強度材料を用いる場合には、２０°≦θ≦４５°を満たすことの技術的意義はさらに高まる。
　また、２０°≦θ≦４５°を満たす接合構造は、縦壁角度θが６０°である場合の接合構造と比較して、同等の重量であるにも関わらず、耐荷重性能が向上しているため、耐荷重性能の重量効率に優れた構造である。
　以上のシミュレーション（１）および（２）の結果によれば、－１０ｍｍ≦ｈ≦１０ｍｍを満たし、かつ、２０°≦θ≦４５°を満たす接合構造は、第１部材１００の軸方向に入力される衝突荷重と第２部材２００の軸方向に入力される衝突荷重のいずれに対しても高い耐荷重性能を発揮する。例えば第１部材１００がフロアクロスメンバ、第２部材２００がサイドシルである場合の接合構造は、間隔ｈと縦壁角度θが上記の範囲を満たすことによって、スモールオーバーラップ衝突に対しても側面衝突に対しても優れた耐荷重性能を発揮する。
＜シミュレーション（３）＞
　次に、図１８に示す解析モデルを用いてシミュレーションを実施した。本シミュレーションは、例えばスモールオーバーラップ衝突のように第２部材２００の軸方向に衝突荷重が入力されることを想定したものである。図１８（ａ）では、第１部材１００を模式的に示しており、図１８（ｂ）に第１部材１００の具体的な構成を示している。なお、図１８（ａ）では図示されていないが、第１部材１００の第２部材２００側の端部においては、図１に示したような連続フランジ１３０が形成されており、連続フランジ１３０は、第２部材２００の第１壁面２０１と第２壁面２０２に接合されている。
　本シミュレーションでは、ハット部材１１０の引張強さを２７０～２０００ＭＰａの範囲内で変化させた複数のモデルが使用されている。そして、各モデルにおいて生じた第１部材１００の最大反力から、引張強さと耐荷重性能の関係について評価した。
　主なシミュレーション条件は、以下のように設定されている。
　・ソフトウェア名：LS-Dyna
　・バージョン　　：R9.3.1
　・メッシュサイズ：２ｍｍ
　・要素タイプ　　：Belytschko-Wong-Chiang開発のシェル要素
　・ハット部材１１０の材料：鋼板（引張強さ２７０～２０００ＭＰａ、板厚１．６ｍｍ）
　・プレート１２０の材料：鋼板（引張強さ２７０ＭＰａ、板厚０．８ｍｍ）
　・第２部材２００の材料：鋼板（引張強さ１１８０ＭＰａ、板厚１．２ｍｍ）
　・縦壁角度θ：３０°
　・間隔ｈ：０ｍｍ
　・間隔ｄ：０ｍｍ
　・境界条件：第２部材２００の軸方向の両端面を完全拘束し、第１部材１００の軸方向端面（第２部材側とは反対側の端面）を矢印方向に２ｍｍ強制変位させる
　図１９は、シミュレーション（３）の結果を示す図である。図１９に示すように、引張強さが９８０ＭＰａ以上である場合には、引張強さが９８０ＭＰａ未満となる場合に比べて耐荷重性能の上昇効果が大きくなる。
＜シミュレーション（４）＞
　次に、図２０に示す解析モデルを用いてシミュレーションを実施した。本シミュレーションは、例えば側面衝突のように第１部材１００の軸方向に衝突荷重が入力されることを想定したものである。図２０（ａ）では、第１部材１００を模式的に示しており、図２０（ｂ）に第１部材１００の具体的な構成を示している。なお、図２０（ａ）では図示されていないが、第１部材１００の第２部材２００側の端部においては、図１に示したような連続フランジ１３０が形成されており、連続フランジ１３０は、第２部材２００の第１壁面２０１と第２壁面２０２に接合されている。
　また、図示は省略されているが、本シミュレーションでは、図１０に示したような第１稜線部１１６、１１７が直線部１１６ａ、１１７ａと曲線部１１６ｂ、１１７ｂで構成されたモデルが使用されている。そして、直線部１１６ａ、１１７ａと第２稜線部２０３の間隔ｄを５～６０ｍｍの範囲内で変化させた複数のモデルでシミュレーションを実施した。
　主なシミュレーション条件は、以下のように設定されている。
　・ソフトウェア名：LS-Dyna
　・バージョン　　：R9.3.1
　・メッシュサイズ：２ｍｍ
　・要素タイプ　　：Belytschko-Wong-Chiang開発のシェル要素
　・ハット部材１１０の材料：鋼板（引張強さ１１８０ＭＰａ、板厚１．６ｍｍ）
　・プレート１２０の材料：鋼板（引張強さ２７０ＭＰａ、板厚０．８ｍｍ）
　・第２部材２００の材料：鋼板（引張強さ１１８０ＭＰａ、板厚１．２ｍｍ）
　・縦壁角度θ：３０°
　・間隔ｈ：５ｍｍ
　・間隔ｄ：５～６０ｍｍ
　・境界条件：第１部材１００の軸方向端面（第２部材側とは反対側の端面）を完全拘束し、第２部材２００を矢印方向に４０ｍｍ強制変位させる
　図２１は、シミュレーション（４）の結果を示す図である。なお、図２１の縦軸に示された平均反力とは、第２部材２００を４０ｍｍ変位させるまでに第１部材１００で生じた反力の平均値であり、この平均反力が高い構造ほど、エネルギー吸収量が高い構造である。
　図２１に示すように、間隔ｄが０≦ｄ≦２０ｍｍを満たす場合には、間隔ｄが２０ｍｍを超える場合と比較して平均反力が飛躍的に上昇している。したがって、前述の－１０ｍｍ≦ｈ≦１０ｍｍと、２０°≦θ≦４５°を満たす接合構造において、さらに０≦ｄ≦２０ｍｍを満たす場合には、耐荷重性能の重量効率のみならず、エネルギー吸収性能にも優れた接合構造が得られる。
　本発明は、自動車の車体構造に適用することができる。
１　　　　　　　　　接合構造
１００　　　　　　　第１部材
１１０　　　　　　　ハット部材
１１１　　　　　　　天板
１１２、１１３　　　縦壁
１１４、１１５　　　フランジ
１１６、１１７　　　第１稜線部
１１６ａ、１１７ａ　直線部
１１６ｂ、１１７ｂ　曲線部
１１８　　　　　　　溝部
１１９　　　　　　　変曲部
１２０　　　　　　　クロージングプレート
１２１　　　　　　　ハット部材
１２２　　　　　　　ハット部材
１３０　　　　　　　連続フランジ
１４０　　　　　　　第１平面
１４１　　　　　　　天板延出部
１４２、１４３　　　縦壁延出部
１４４、１４５　　　連結部
１５０　　　　　　　第２平面
２００　　　　　　　第２部材
２０１　　　　　　　第１壁面
２０２　　　　　　　第２壁面
２０３　　　　　　　第２稜線部
ｄ　　　　　　　　　第１稜線部の直線部と第２稜線部のＹ方向における間隔
ｈ　　　　　　　　　第２稜線部と天板のＺ方向における間隔
θ　　　　　　　　　天板に垂直な面と縦壁のなす角
 

Claims (7)

  1. 　自動車骨格部材の接合構造であって、
    　第１部材と、
    　前記第１部材の軸方向端部が接合された第２部材と、を備え、
    　前記第１部材は、
    　天板と、
    　互いに対向した２つの縦壁と、
    　前記天板と前記２つの縦壁の各々とに挟まれた２つの第１稜線部と、
    　前記第１部材の軸方向端部において、前記天板、前記２つの縦壁および前記２つの第１稜線部に亘って連続して形成された連続フランジと、を有し、
    　前記第２部材は、
    　前記第１部材の軸方向端部に対向する第１壁面と、
    　前記第１壁面から前記第１部材側とは反対側に延びた第２壁面と、
    　前記第１壁面と前記第２壁面とに挟まれた第２稜線部と、を有し、
    　前記連続フランジは、前記第２壁面に接合された接合面を有し、
    　前記第２稜線部の位置を基準とした、前記天板に垂直な方向における前記第２稜線部と前記天板との間隔ｈが、－１０ｍｍ≦ｈ≦１０ｍｍを満たし
    　前記天板に垂直な面と前記２つの縦壁の各々とのなす角θが、それぞれ２０°≦θ≦４５°を満たす、接合構造。
  2. 　前記第１稜線部は、
    　直線部と、
    　前記直線部と前記連続フランジとの間において前記天板の内側に凸となるように湾曲した曲線部と、を有し、
    　前記第１部材の軸方向における前記直線部と前記第２稜線部との間隔ｄは、０≦ｄ≦２０ｍｍを満たす、請求項１に記載の接合構造。
  3. 　前記天板、前記２つの縦壁および前記２つの第１稜線部は、引張強さが９８０ＭＰａ以上の鋼材からなる、請求項１又は２に記載の接合構造。
  4. 　前記第１部材は、フロアクロスメンバであり、
    　前記第２部材は、サイドシルである、請求項１～３のいずれか一項に記載の接合構造。
  5. 　前記第１部材は、ルーフクロスメンバであり、
    　前記第２部材は、ルーフサイドレールである、請求項１～３のいずれか一項に記載の接合構造。
  6. 　前記第１部材は、センターピラーであり、
    　前記第２部材は、サイドシルである、請求項１～３のいずれか一項に記載の接合構造。
  7. 　前記第１部材は、サイドメンバであり、
    　前記第２部材は、バンパービームである、請求項１～３のいずれか一項に記載の接合構造。
     
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