特許 6969673 Ｔ字継手構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6969673

(24)【登録日】2021年11月1日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】Ｔ字継手構造

(51)【国際特許分類】

   B62D 21/02 20060101AFI20211111BHJP

   B62D 25/06 20060101ALI20211111BHJP

   B62D 27/02 20060101ALI20211111BHJP

   F16B 5/08 20060101ALI20211111BHJP

   B62D 25/20 20060101ALI20211111BHJP

【ＦＩ】

   B62D21/02 A

   B62D25/06 A

   B62D27/02

   F16B5/08 A

   F16B5/08 Z

   B62D25/20 F

【請求項の数】10

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2020-513259(P2020-513259)

(86)(22)【出願日】2019年4月8日

(86)【国際出願番号】JP2019015344

(87)【国際公開番号】WO2019198672

(87)【国際公開日】20191017

【審査請求日】2020年7月16日

(31)【優先権主張番号】特願2018-74653(P2018-74653)

(32)【優先日】2018年4月9日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100167634

【弁理士】

【氏名又は名称】扇田 尚紀

(74)【代理人】

【識別番号】100187849

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 隆史

(74)【代理人】

【識別番号】100212059

【弁理士】

【氏名又は名称】三根 卓也

(72)【発明者】

【氏名】木本 野樹

【審査官】 林 政道

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−３１８４５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１４３４６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−０３４６６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３５０１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６２Ｄ １７／００−２５／０８

Ｂ６２Ｄ ２５／１４−２９／０４

Ｆ１６Ｂ ５／００− ５／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｔ字継手構造であって、
第１の平面部と、前記第１の平面部以外の平面部である第２の平面部とを有した中空部材である、第１の部材と、
前記第１の部材の前記第１の平面部に当接して固定された、該第１の部材の長手方向に対して垂直に延びる中空部材である、第２の部材と、
前記第１の部材の内方に設けられた補強部材と、を有し、
前記補強部材の、前記第２の部材の長手方向における両端部のうち、一方の端部を第１の端部と称し、他方の端部を第２の端部と称した際に、
前記補強部材の前記第１の端部は、前記第１の部材の前記第１の平面部の内面に接合され、
前記補強部材の前記第２の端部は、前記第１の部材の前記第２の平面部の内面に接合され、
前記第１の端部と前記第２の端部との間の部分である中途部は、前記第１の部材の内面に接触しておらず、
前記第２の部材の中空部を含むように切断された、前記第１の部材の長手方向に垂直な断面において、前記第１の部材の前記第１の平面部と前記補強部材の前記第１の端部が接触する部分の範囲と、前記第１の部材の前記第１の平面部と前記第２の部材が接触する部分の範囲が、前記垂直な断面における前記第２の部材の長手方向に垂直な方向において少なくとも一部重なり、
前記垂直な断面における前記中途部の形状は、直線状または曲線状である。

【請求項2】

請求項１に記載のＴ字継手構造において、
前記第１の部材は、ハット状部材を有し、
前記第１の平面部は、前記ハット状部材の天板部であり、
前記第２の平面部は、前記ハット状部材の縦壁部である。

【請求項3】

請求項１または２に記載のＴ字継手構造において、
前記第１の部材の長手方向および前記第２の部材の長手方向の両方に対して垂直な方向を高さ方向と称し、
前記第２の部材の長手方向の両端部のうち、前記第１の部材の前記第１の平面部側の端部に、前記高さ方向に延びるフランジ部が形成され、
前記第２の部材の前記フランジ部と、前記第１の部材の前記第１の平面部とが接合されている。

【請求項4】

請求項３に記載のＴ字継手構造において、
前記第２の部材は、ハット状部材を有し、
前記第２の部材の前記フランジ部は、前記第２の部材の前記ハット状部材の天板部に形成されている。

【請求項5】

請求項３または４に記載のＴ字継手構造において、
前記補強部材の幅Ｗ_aと、前記第１の部材の前記第１の平面部と前記第２の部材の前記フランジ部との接合領域の幅Ｗ_bとが、Ｗ_b≦１．５Ｗ_aを満たす。

【請求項6】

請求項１〜５のいずれか一項に記載のＴ字継手構造において、
前記補強部材は、ＦＲＰ、アルミニウム合金、マグネシウム合金、および鋼材の少なくともいずれかからなる部材である。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれか一項に記載のＴ字継手構造において、
前記補強部材は、２以上の繊維方向を有する、ＦＲＰからなる部材である。

【請求項8】

請求項６または７に記載のＴ字継手構造において、
前記ＦＲＰは、ＣＦＲＰまたはＧＦＲＰの少なくともいずれかである。

【請求項9】

請求項１〜８のいずれか一項に記載のＴ字継手構造において、
前記第１の部材は、自動車のサイドシルであり、前記第２の部材は、自動車のフロアクロスメンバーである。

【請求項10】

請求項１〜８のいずれか一項に記載のＴ字継手構造において、
前記第１の部材は、自動車のルーフサイドレールであり、前記第２の部材は、自動車のルーフクロスメンバーである。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、部材同士の接合構造であるＴ字継手構造に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車の車体を構成する部材同士の接合構造として、例えば図１に示すサイドシルとクロスメンバーの接合構造のようなＴ字継手構造がある。自動車の車体には、走行中の車体の安定性や乗り心地に係る曲げ剛性や、衝突時に乗員を保護するための耐衝撃性が求められることから、上記のような車体のＴ字継手構造となる箇所においても曲げ剛性や耐衝撃性を向上させることが望まれる。この要求に鑑み、特許文献１にはサイドシルの上面とクロスメンバーの上面を繋ぐように接合されたＴ字継手構造が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１６／０７６３１５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

図２はサイドシル１０の天板部１２ａにクロスメンバー２０を当接させる従来のＴ字継手構造５０を示す図であるが、特許文献１のＴ字継手構造は図２に示す従来のＴ字継手構造５０に対して剛性や耐衝撃性を大きく向上させることができる。しかしながら、自動車の車体には剛性や耐衝撃性の向上が求められる一方、燃費向上のために車体重量の軽量化も求められる。この観点において、特許文献１のＴ字継手構造は、従来のＴ字継手構造５０に対して重量の増加も大きいことから、軽量化の観点からさらに改善の余地がある。

【0005】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、Ｔ字継手構造において、十分な曲げ剛性および耐衝撃性の確保と軽量化を両立させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決する本発明の一態様は、Ｔ字継手構造であって、第１の平面部と、前記第１の平面部以外の平面部である第２の平面部とを有した中空部材である、第１の部材と、前記第１の部材の前記第１の平面部に当接して固定された、該第１の部材の長手方向に対して垂直に延びる中空部材である、第２の部材と、前記第１の部材の内方に設けられた補強部材と、を有し、前記補強部材の、前記第２の部材の長手方向における両端部のうち、一方の端部を第１の端部と称し、他方の端部を第２の端部と称した際に、前記補強部材の前記第１の端部は、前記第１の部材の前記第１の平面部の内面に接合され、前記補強部材の前記第２の端部は、前記第１の部材の前記第２の平面部の内面に接合され、前記第１の端部と前記第２の端部との間の部分である中途部は、前記第１の部材の内面に接触しておらず、前記第２の部材の中空部を含むように切断された、前記第１の部材の長手方向に垂直な断面において、前記第１の部材の前記第１の平面部と前記補強部材の前記第１の端部が接触する部分の範囲と、前記第１の部材の前記第１の平面部と前記第２の部材が接触する部分の範囲が、前記垂直な断面における前記第２の部材の長手方向に垂直な方向において少なくとも一部重なり、前記垂直な断面における前記中途部の形状は、直線状または曲線状であることを特徴としている。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、Ｔ字継手構造において、十分な曲げ剛性および耐衝撃性の確保と軽量化を両立させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一般的な自動車の車体構造を示す図である。

【図2】従来のサイドシルとクロスメンバーのＴ字継手構造を示す図である。

【図3】本発明の実施形態に係るサイドシルとクロスメンバーのＴ字継手構造の概略構成を示す斜視図である。

【図4】図３を下から見た場合の斜視図である。

【図5】本発明の実施形態に係るＴ字継手構造における、クロスメンバーの中空部を含むように切断された、サイドシル長手方向に対して垂直な断面を示す図である。

【図6】サイドシル天板部とクロスメンバー天板フランジ部との接合手段の一例を示す図である。

【図7】本発明の別の実施形態に係るＴ字継手構造の平面図である。

【図8】本発明の別の実施形態に係るＴ字継手構造における、クロスメンバーの中空部を含むように切断された、サイドシル長手方向に対して垂直な断面を示す図である。

【図9】本発明の別の実施形態に係るＴ字継手構造における、クロスメンバーの中空部を含むように切断された、サイドシル長手方向に対して垂直な断面を示す図である。

【図10】自動車のラダーフレームを示す図である。

【図11】変形シミュレーションの解析モデルを示す図である。

【図12】変形シミュレーションの解析モデルを示す図である。

【図13】図１２に示す解析モデルにおける、クロスメンバーの中空部を含むように切断された、サイドシル長手方向に対して垂直な断面を示す図である。

【図14】サイドシル天板部の車高方向の位置における車幅方向の変位量を示す図である。

【図15】図１４中の接続位置について説明するための図である。

【図16】変形シミュレーションにおける各解析モデルの曲げ剛性を示す図である。

【図17】衝突シミュレーション（Ａ）の解析モデルを示す図である。

【図18】ＣＦＲＰからなる補強部材の繊維方向が異なる各解析モデルにおける最大荷重を示す図である。

【図19】ＣＦＲＰからなる補強部材の繊維方向が異なる各解析モデルにおける吸収エネルギーを示す図である。

【図20】補強部材の厚さが異なる各解析モデルにおける最大荷重を示す図である。

【図21】補強部材の厚さが異なる各解析モデルにおける吸収エネルギーを示す図である。

【図22】衝突シミュレーション（Ｂ）の解析モデルを示す図である。

【図23】ＣＦＲＰからなる補強部材の繊維方向が異なる各解析モデルにおける最大荷重を示す図である。

【図24】ＣＦＲＰからなる補強部材の繊維方向が異なる各解析モデルにおける吸収エネルギーを示す図である。

【図25】補強部材の厚さが異なる各解析モデルにおける最大荷重を示す図である。

【図26】補強部材の厚さが異なる各解析モデルにおける吸収エネルギーを示す図である。

【図27】衝突シミュレーション（Ｃ）の解析モデルを示す図である。

【図28】ＣＦＲＰからなる補強部材の繊維方向が異なる各解析モデルにおける最大荷重を示す図である。

【図29】ＣＦＲＰからなる補強部材の繊維方向が異なる各解析モデルにおける吸収エネルギーを示す図である。

【図30】補強部材の厚さが異なる各解析モデルにおける最大荷重を示す図である。

【図31】補強部材の厚さが異なる各解析モデルにおける吸収エネルギーを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態について、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。

【0010】

本実施形態ではＴ字継手構造として自動車のサイドシルとクロスメンバー（フロアクロスメンバー）の接合構造の一例を挙げて説明する。図３〜図５に示すように本実施形態のＴ字継手構造１は、第１の部材の一例としてのサイドシル１０と、第２の部材の一例としてのクロスメンバー２０と、サイドシル１０の内方に設けられた補強部材３０で構成されている。クロスメンバー２０は、サイドシル１０に当接した状態でサイドシル１０に接合され、サイドシル長手方向Ｌ₁に対して垂直に延びるようにして固定されている。なお、本明細書では、サイドシル長手方向Ｌ₁およびクロスメンバー長手方向Ｌ₂の両方に対して垂直な方向を“高さ方向Ｈ”と称す。本実施形態のようなサイドシル１０とクロスメンバー２０の接合構造の場合、サイドシル長手方向Ｌ₁が車長方向、クロスメンバー長手方向Ｌ₂が車幅方向、高さ方向Ｈが車高方向となる。

【0011】

本実施形態のサイドシル１０は、アウター部材として平板１１が用いられ、インナー部材として、サイドシル長手方向Ｌ₁に垂直な断面の形状がハット形状である部材（以下、“ハット状部材１２”）が用いられている。ハット状部材１２は、天板部１２ａと、天板部１２ａの高さ方向Ｈの両端部から天板部１２ａに対して垂直に延びる縦壁部１２ｂと、縦壁部１２ｂの先端部から高さ方向Ｈの外側に延びるフランジ部（以下、“ハットフランジ部１２ｃ”）とを有している。平板１１とハットフランジ部１２ｃとは例えばスポット溶接により接合されている。なお、サイドシル１０のアウター部材とインナー部材の構成は本実施形態で説明したものに限定されない。例えばアウター部材はインナー部材と同様、ハット状部材であっても良い。すなわち、サイドシル１０は中空部１０ａを有する中空部材であれば良い。

【0012】

本実施形態のクロスメンバー２０は、アウター部材として平板２１が用いられ、インナー部材として、クロスメンバー長手方向Ｌ₂に垂直な断面の形状がハット形状である部材（以下、“ハット状部材２２”）が用いられている。ハット状部材２２は、天板部２２ａと、天板部２２ａのサイドシル長手方向Ｌ₁の両端部から天板部２２ａに対して垂直に延びる縦壁部２２ｂと、縦壁部２２ｂの先端部からサイドシル長手方向Ｌ₁の外側に延びるフランジ部（以下、“ハットフランジ部２２ｃ”）とを有している。平板２１とハットフランジ部２２ｃとは例えばスポット溶接により接合されている。なお、クロスメンバー２０のアウター部材とインナー部材の構成は本実施形態で説明したものに限定されない。例えばアウター部材はインナー部材と同様、ハット状部材であっても良い。また、平板２１はフロアパネル（不図示）であっても良い。この場合、フロアパネルの一部とハット状部材とにより中空部が形成されるクロスメンバー２０が構成される。すなわち、クロスメンバー２０は中空部２０ａを有する中空部材であれば良い。

【0013】

クロスメンバー２０の長手方向Ｌ₂における両端部のうち、サイドシル１０に当接する側の端部（以下、“当接側端部２３”）においては、クロスメンバー２０の天板部２２ａから高さ方向Ｈに延びるフランジ部（以下、“天板フランジ部２３ａ”）と、縦壁部２２ｂからサイドシル長手方向Ｌ₁の外側に延びるフランジ部（以下、“縦壁フランジ部２３ｂ”）と、平板２１の板部２１ａからクロスメンバー長手方向Ｌ₂に延びるフランジ部（以下、“平板フランジ部２３ｃ”）とが形成されている。天板フランジ部２３ａおよび縦壁フランジ部２３ｂは、サイドシル１０の天板部１２ａに当接した状態で例えば片面スポット溶接により接合されている。平板フランジ部２３ｃは、サイドシル１０の、高さ方向Ｈの車外側の縦壁部１２ｂに当接した状態で例えば片面スポット溶接により接合されている。このようにして天板フランジ部２３ａ、縦壁フランジ部２３ｂおよび平板フランジ部２３ｃがサイドシル１０に接合されていることで、サイドシル１０とクロスメンバー２０とが固定されている。

【0014】

図５に示すように板状の補強部材３０のクロスメンバー長手方向Ｌ₂の両端部のうち、一方の端部（以下、“第１の端部３０ａ”）は、サイドシル１０の天板部１２ａの内面に接合され、他方の端部（以下、“第２の端部３０ｂ”）は、サイドシル１０の、高さ方向Ｈの上側の縦壁部１２ｂの内面に接合されている。第１の端部３０ａの高さ方向Ｈにおける位置は、天板フランジ部２３ａの高さ方向Ｈにおける位置と概ね同一の位置となっており、サイドシル１０の天板部１２ａは、補強部材３０の第１の端部３０ａとクロスメンバー２０の天板フランジ部２３ａに挟まれた状態となっている。詳述すると、クロスメンバー２０の中空部２０ａを含むように切断された、サイドシル長手方向Ｌ₁に垂直な断面において、サイドシル１０の天板部１２ａの、第１の端部３０ａが接触する部分における高さ方向Ｈの範囲（以下、“接触範囲Ｒ₁”）と、サイドシル１０の天板部１２ａの、天板フランジ部２３ａが接触する部分における高さ方向Ｈの範囲（以下、“接触範囲Ｒ₂”）とが一部重なった状態にある。換言すると、接触範囲Ｒ₁と接触範囲Ｒ₂をクロスメンバー長手方向Ｌ₂から見た場合には、接触範囲Ｒ₁の下部が接触範囲Ｒ₂の上部と重なった状態にある。

【0015】

本実施形態においては、第１の端部３０ａと第２の端部３０ｂとの間の部分である中途部３０ｃがサイドシル１０の内面に接合されておらず、図５に示す断面において高さ方向Ｈに対して傾斜した直線状となっている。中途部３０ｃは、例えばサイドシル１０の天板部１２ａおよび縦壁部１２ｂの内面に沿うような形状を有し、天板部１２ａおよび縦壁部１２ｂにそれぞれ接合されていても良いが、本実施形態のような中途部３０ｃの形状であれば、十分な曲げ剛性および耐衝撃性を確保しつつ、補強部材３０の材料の使用量を削減することができ、コストを抑えることができる。また、中途部３０ｃは後述する実施例で示すように、サイドシル長手方向Ｌ₁に垂直な断面における形状が曲線状であっても良い。

【0016】

サイドシル１０の内面に対する補強部材３０の接合方法は特に限定されないが、例えば接着剤を用いてサイドシル１０の内面に貼付されることで接合される。このため、本実施形態のＴ字継手構造１を製造する際には、例えばサイドシル１０のハット状部材１２の内面に補強部材３０を接合した後、ハット状部材１２と平板１１とをスポット溶接してサイドシル１０を製造する。その後、クロスメンバー２０をサイドシル１０の天板部１２ａに突き当てた状態でスポット溶接することでＴ字継手構造１を製造する。なお、接着剤を用いる場合、サイドシル１０の内面と補強部材３０との接合部分の断面を観察すれば、サイドシル１０と補強部材３０との間に接着剤が存在していることを確認することができる。なお、補強部材３０が例えばＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）からなる場合、ＣＦＲＰは熱硬化性のものであっても良いが、成形性および接着性の観点から、熱可塑性のものであることが好ましい。

【0017】

本実施形態のＴ字継手構造１は以上のように構成されている。従来のＴ字継手構造の場合、クロスメンバー２０に高さ方向Ｈの曲げ（以下、“縦曲げ”）が加わった際にサイドシル１０の天板部１２ａがクロスメンバー２０の曲げに追随してしまい、天板フランジ部２３ａが接触する部分において面外変形が生じやすい。

【0018】

一方、本実施形態のＴ字継手構造１においては、サイドシル１０の天板部１２ａに補強部材３０の第１の端部３０ａが接合され、縦壁部１２ｂに第２の端部３０ｂが接合されている。このようにサイドシル１０の天板部１２ａに補強部材３０の第１の端部３０ａが接合され、補強部材３０の第２の端部３０ｂが、天板部１２ａと異なる平面部である縦壁部１２ｂに接合されていることで、Ｔ字継手構造１が外力を受けた際に天板部１２ａと縦壁部１２ｂの位置関係が保持されやすくなる。そうすると、クロスメンバー２０に縦曲げが加わった際に、補強部材３０が突っ張るので、天板部１２ａの面外変形が抑制される。これにより、Ｔ字継手構造１の縦曲げに対する曲げ剛性を向上することができる。これに加え、側面衝突時においてもサイドシル１０の天板部１２ａの面外変形の程度を抑えることができるので、Ｔ字継手構造１としての耐衝撃性を向上させることが可能となる。

【0019】

また、本実施形態のＴ字継手構造１によれば、縦曲げに対する曲げ剛性および耐衝撃性の向上度合いに対する重量の増加が小さく、縦曲げに対する曲げ剛性および耐衝撃性の観点における重量効率が向上する。換言すると、軽量化のためにサイドシル１０とクロスメンバー２０の板厚を薄くした場合でも、十分な曲げ剛性および耐衝撃性を確保することができる。

【0020】

なお、例えば補強部材３０の第１の端部３０ａの下端がクロスメンバー２０の天板フランジ部２３ａの上端よりも高い位置にあると、天板部１２ａの天板フランジ部２３ａが接触している部分で面外変形が生じやすくなる。同様に、第１の端部３０ａの下端が天板フランジ部２３ａの下端よりも低い位置にあると、天板部１２ａの天板フランジ部２３ａが接触している部分で面外変形が生じやすくなる。したがって、Ｔ字継手構造１の曲げ剛性および耐衝撃性を向上させるためには、サイドシル１０の天板部１２ａにおける第１の端部３０ａの接触範囲Ｒ₁の少なくとも一部が、天板部１２ａにおける天板フランジ部２３ａの接触範囲Ｒ₂と重なっている必要がある。そして、曲げ剛性および耐衝撃性を向上させるという観点においては接触範囲Ｒ₁と接触範囲Ｒ₂の重なる部分がより大きくなることが好ましい。

【0021】

ここで、図３に示す補強部材３０のサイドシル長手方向Ｌ₁の長さを“補強部材３０の幅Ｗ_a”と称し、サイドシル１０と天板フランジ部２３ａとの接合領域のサイドシル長手方向Ｌ₁の長さを“接合領域の幅Ｗ_b”と称す。補強部材３０の幅Ｗ_aは、要求される曲げ剛性もしくは耐衝撃性、または重量制限等に応じて適宜変更されるものであるが、Ｗ_b≦１．５Ｗ_aを満たすことが好ましい。この条件を満たすことでサイドシル１０の天板部１２ａの面外変形をさらに抑制することができ、曲げ剛性および耐衝撃性を向上させることができる。なお、図３のようにサイドシル１０の天板部１２ａとクロスメンバー２０の天板フランジ部２３ａとがスポット溶接で接合されている場合、接合領域の幅Ｗ_bとは、サイドシル長手方向Ｌ₁に沿って並ぶスポット打点のうちの両端に位置するスポット打点間の距離である。また、図６のように天板部１２ａと天板フランジ部２３ａとが例えばレーザ溶接、アーク溶接等の連続溶接、または接着で接合されている場合、接合領域の幅Ｗ_bとは、溶接領域または接着領域のサイドシル長手方向Ｌ₁における一端から他端までの長さである。なお、補強部材３０の厚さは要求される曲げ剛性もしくは耐衝撃性、または重量制限等に応じて適宜変更されるものであるが、例えば１〜５ｍｍが好ましい。

【0022】

また、補強部材３０が例えばＣＦＲＰからなる場合、本実施形態のようなＴ字継手構造１に使用される程度の補強部材３０の量であれば、補強部材３０が接合された部品をスクラップとして溶解して再利用する場合でも、鋼の不純物が過度に増加するようなことはない。すなわち、本実施形態のＴ字継手構造１は、スクラップとして部品を再利用する際にサイドシル１０と補強部材３０を分別する必要がないため、リサイクル性に優れたものである。

【0023】

以上、本発明の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。

【0024】

例えば補強部材３０の形状は上記実施形態で説明したものに限定されない。例えば図７に示すように、補強部材３０の第２の端部３０ｂは平面視において直線状ではなく、Ｖ字状であっても良い。このように補強部材３０に形状を付与することでサイドシル１０の断面における剛性を高め、結果的にＴ字継手構造１の剛性をさらに高めることができる。また、補強部材３０の第１の端部３０ａや中途部３０ｃに、サイドシル１０の剛性を高めるための形状を付与しても良い。

【0025】

上記実施形態では、補強部材３０の第２の端部３０ｂが、サイドシル１０の縦壁部１２ｂのうちの高さ方向Ｈの上側の縦壁部１２ｂの内面に接合されていたが、図８に示すように高さ方向Ｈの下側の縦壁部１２ｂの内面に接合されていても良い。この場合でも、補強部材３０の第１の端部３０ａがサイドシル１０の天板部１２ａに接合され、第２の端部３０ｂが天板部１２ａ以外の平面部である縦壁部１２ｂに接合されている。したがって、図８に示すＴ字継手構造１の場合も、外力を受けた際に天板部１２ａと縦壁部１２ｂの位置関係が保持されやすくなり、天板部１２ａの面外変形を抑制させることが可能となる。

【0026】

また、補強部材３０の第２の端部３０ｂは、図９に示すようにサイドシル１０の平板１１の内面に接合されていても良い。この場合でも、補強部材３０の第１の端部３０ａがサイドシル１０の天板部１２ａに接合され、第２の端部３０ｂが天板部１２ａ以外の平面部である平板１１に接合されている。図９に示すＴ字継手構造１の場合も、外力を受けた際に天板部１２ａと平板１１の位置関係が保持されやすくなり、天板部１２ａの面外変形を抑制させることが可能となる。

【0027】

すなわち、補強部材３０の第２の端部３０ｂが、第１の端部３０ａが接合されている平面部以外の平面部に接合されていれば、Ｔ字継手構造１の曲げ剛性および耐衝撃性を向上させることができる。

【0028】

また、上記実施形態のクロスメンバー２０の種類としては、サイドシル１０に接合されるフロアクロスメンバー、フロントクロスメンバーおよびリアクロスメンバーの他に、例えば図１のようにルーフサイドレールに接合されるルーフクロスメンバーもある。このため、Ｔ字継手構造１は例えばルーフサイドレールとルーフクロスメンバーの接合構造であっても良い。Ｔ字継手構造がルーフサイドレールとルーフクロスメンバーの接合構造の場合、ルーフサイドレールの長手方向が車長方向、ルーフクロスメンバーの長手方向が車幅方向、高さ方向Ｈが車高方向となる。また、Ｔ字継手構造は自動車の車体構造に含まれる他の部分のＴ字継手構造であっても良い。例えばＴ字継手構造は、図１０のようなラダーフレームにおいても採用され得る。さらに、Ｔ字継手構造は自動車分野に限らず、他の分野における部材同士のＴ字継手構造として利用することもできる。この場合でも、上記実施形態と同様に十分な曲げ剛性および耐衝撃性の確保と軽量化を両立させることができる。

【0029】

また、例えば上記実施形態で説明したサイドシル１０とクロスメンバー２０を、“第１の部材”と“第２の部材”で言い換えたとすると、Ｔ字継手構造は、補強部材３０の第１の端部３０ａが第１の部材の第１の平面部（図５の例ではサイドシル１０の天板部１２ａ）の内面に接合され、かつ補強部材３０の第２の端部３０ｂが第１の平面部以外の第２の平面部（図５の例ではサイドシル１０の縦壁部１２ｂ、図９の例ではサイドシル１０の平板１１）の内面に接合された構造であると言える。また、曲げ剛性および耐衝撃性を向上させるためには、第２の部材の中空部を含むように切断された、第１の部材の長手方向Ｌ₁に垂直な断面において、第１の部材の第１の平面部と補強部材３０の第１の端部３０ａが接触する部分の高さ方向Ｈにおける範囲Ｒ₁と、第１の部材の第１の平面部と第２の部材が接触する部分の高さ方向Ｈにおける範囲Ｒ₂とが少なくとも一部重なっていることを要する。なお、Ｔ字継手構造がルーフサイドレールとルーフクロスメンバーの接合構造の場合にはルーフサイドレールが第１の部材となり、ルーフクロスメンバーが第２の部材となる。

【0030】

本明細書における第１の部材の“第１の平面部”および“第２の平面部”とは、第１の部材が有する平面部のうち、第１の部材の中空部（図５の例ではサイドシル１０の中空部１０ａ）を構成する平面部のことを意味する。例えば第１の部材が図５のようなサイドシル１０である場合、中空部１０ａはハット状部材１２の天板部１２ａと、縦壁部１２ｂと、平板１１で構成されており、ハットフランジ部１２ｃは平面部であるものの、中空部１０ａの構成には寄与していない。このため、ハットフランジ部１２ｃは、本明細書における第１の平面部または第２の平面部ではない。

【0031】

なお、補強部材の素材は特に限定されない。補強部材は、例えばＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）からなる部材やＧＦＲＰ（ガラス繊維強化樹脂）からなる部材等のＦＲＰ（繊維強化樹脂）からなる部材であっても良い。また、補強部材は、アルミニウム合金部材、マグネシウム合金部材、または鋼材等であっても良い。また、補強部材は、上述した複数の素材からなる複合部材であっても良い。

【0032】

＜ＦＲＰからなる補強部材の種類＞
ＦＲＰからなる補強部材は、マトリックス樹脂と、該マトリックス樹脂中に含有され、複合化された強化繊維材料からなる、繊維強化樹脂部材を意味する。

【0033】

強化繊維材料としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維を用いることができる。他にも、強化繊維材料として、ボロン繊維、シリコンカーバイド繊維、アラミド繊維等を用いることができる。ＦＲＰにおいて、強化繊維材料の基材となる強化繊維基材としては、例えば、チョップドファイバーを使用した不織布基材や連続繊維を使用したクロス材、一方向強化繊維基材（ＵＤ材）等を使用することができる。これらの強化繊維基材は、強化繊維材料の配向性の必要に応じて、適宜選択され得る。

【0034】

ＣＦＲＰからなる補強部材は、強化繊維材料として炭素繊維を用いたＦＲＰからなる補強部材である。炭素繊維としては、例えば、ＰＡＮ系またはピッチ系のものが使用できる。炭素繊維を用いることにより、重量に対する強度等を効率よく向上させることができる。

【0035】

ＧＦＲＰからなる補強部材は、強化繊維材料としてガラス繊維を用いたＦＲＰからなる補強部材である。炭素繊維よりも機械的特性に劣るが、金属部材の電蝕を抑制することができる。

【0036】

ＦＲＰからなる補強部材に用いられるマトリックス樹脂として、熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂のいずれも使用することができる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、並びにビニルエステル樹脂等があげられる。熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）およびその酸変性物、ナイロン６およびナイロン６６等のポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタラートおよびポリブチレンテレフタラート等の熱可塑性芳香族ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテルおよびその変性物、ポリアリレート、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、塩化ビニル、ポリスチレン等のスチレン系樹脂、並びにフェノキシ樹脂等があげられる。なお、マトリックス樹脂は、複数種類の樹脂材料により形成されていてもよい。

【0037】

金属部材への適用を考慮すると、加工性、生産性の観点から、マトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。さらに、マトリックス樹脂としてフェノキシ樹脂を用いることで、強化繊維材料の密度を高くすることができる。また、フェノキシ樹脂は熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂と分子構造が酷似しているためエポキシ樹脂と同程度の耐熱性を有する。また、硬化成分をさらに添加することにより、高温環境への適用も可能となる。硬化成分を添加する場合、その添加量は、強化繊維材料への含浸性、ＦＲＰからなる補強部材の脆性、タクトタイムおよび加工性等とを考慮し、適宜決めればよい。

【0038】

＜接着樹脂層＞
補強部材がＦＲＰ等により形成される場合、ＦＲＰからなる補強部材と金属部材（上記実施形態では、サイドシル１０）との間に接着樹脂層が設けられ、該接着樹脂層によりＦＲＰからなる補強部材と金属部材とが接合されてもよい。

【0039】

接着樹脂層を形成する接着樹脂組成物の種類は特に限定されない。例えば、接着樹脂組成物は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれかであってもよい。熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂の種類は特に限定されない。例えば、熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィンおよびその酸変性物、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテレフタラートやポリブチレンテレフタラート等の熱可塑性芳香族ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテルおよびその変性物、ポリフェニレンスルフィド、ポリオキシメチレン、ポリアリレート、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、並びにポリエーテルケトンケトン等から選ばれる１種以上を使用することができる。また、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、およびウレタン樹脂から選ばれる１種以上を使用することができる。

【0040】

接着樹脂組成物は、ＦＲＰからなる補強部材を構成するマトリックス樹脂の特性、補強部材の特性または金属部材の特性に応じて適宜選択され得る。例えば、接着樹脂層として極性のある官能基を有する樹脂や酸変性などを施された樹脂を用いることで、接着性が向上する。

【0041】

このように、上述した接着樹脂層を用いてＦＲＰからなる補強部材を金属部材に接着させることにより、ＦＲＰからなる補強部材と金属部材との密着性を向上させることができる。そうすると、金属部材に対し荷重が入力された際の、ＦＲＰからなる補強部材の変形追従性を向上させることができる。この場合、金属部材の変形体に対するＦＲＰからなる補強部材の効果をより確実に発揮させることが可能となる。

【0042】

なお、接着樹脂層を形成するために用いられる接着樹脂組成物の形態は、例えば、粉体、ワニス等の液体、フィルム等の固体とすることができる。

【0043】

また、接着樹脂組成物に架橋硬化性樹脂および架橋剤を配合して、架橋性接着樹脂組成物を形成してもよい。これにより接着樹脂組成物の耐熱性が向上するため、高温環境下での適用が可能となる。架橋硬化性樹脂として、例えば２官能性以上のエポキシ樹脂や結晶性エポキシ樹脂を用いることができる。また、架橋剤として、アミンや酸無水物等を用いることができる。また、接着樹脂組成物には、その接着性や物性を損なわない範囲において、各種ゴム、無機フィラー、溶剤等その他添加物が配合されてもよい。

【0044】

ＦＲＰからなる補強部材の金属部材への複合化は、種々の方法により実現される。例えば、ＦＲＰからなる補強部材となるＦＲＰまたはその前駆体であるＦＲＰ成形用プリプレグと、金属部材とを、上述した接着樹脂組成物で接着し、該接着樹脂組成物を固化（または硬化）させることで得られる。この場合、例えば、加熱圧着を行うことにより、ＦＲＰからなる補強部材と金属部材とを複合化させることができる。

【0045】

上述したＦＲＰまたはＦＲＰ成形用プリプレグの金属部材への接着は、部品の成形前、成形中または成形後を適宜選択して実施するまたは、適宜部分ごとに段階を踏んで実施すれば良い。例えば、被加工材である金属材料を金属部材に成形した後に、ＦＲＰまたはＦＲＰ成形用プリプレグを該金属部材に接着しても良い。また、被加工材にＦＲＰまたはＦＲＰ成形用プリプレグを適宜部分ごとに加熱圧着により接着した後に、ＦＲＰからなる補強部材が接着された該被加工材を成形した後、該ＦＲＰからなる補強部材の別の部分を該成形後の金属部材に接着し、ＦＲＰからなる補強部材と複合化された金属部材を得てもよい。ＦＲＰからなる補強部材のマトリクス樹脂が熱可塑性樹脂であれば、ＦＲＰからなる補強部材が接着された部分について、温度を制御しながら曲げ加工等の成形を行うことも可能である。また、ＦＲＰからなる補強部材のマトリクス樹脂が熱可塑樹脂である場合、加熱圧着工程と成形工程とが一体となった複合一括成形が行われてもよい。

【0046】

なお、ＦＲＰからなる補強部材と金属部材との接合方法は、上述した接着樹脂層による接着に限られない。例えば、ＦＲＰからなる補強部材と金属部材とは、機械的に接合されてもよい。より具体的には、ＦＲＰからなる補強部材と金属部材のそれぞれ対応する位置に締結用の孔が形成され、これらがボルトやリベット等の締結手段により当該孔を介して締結されることにより、ＦＲＰからなる補強部材と金属部材とが接合されていてもよい。他にも公知の接合手段によってＦＲＰからなる補強部材と金属部材とが接合されてもよい。また、複数の接合手段により複合的にＦＲＰからなる補強部材と金属部材とが接合されてもよい。例えば、接着樹脂層による接着と、締結手段による締結とが複合的に用いられてもよい。

【0047】

また、補強部材は、肉盛部として肉盛により形成されていてもよい。この場合肉盛に用いられる金属の種類は、金属部材の母材との特性を鑑みて適宜決定される。また、金属部材との接合方法は溶接に限られず、種々の適切な接合方法を用いることができる。

【0048】

＜金属部材およびその表面処理＞
本発明に係る金属部材は、めっきされていてもよい。これにより、耐食性が向上する。特に、金属部材が鋼材である場合は、より好適である。めっきの種類は特に限定されず、公知のめっきを用いることができる。例えば、めっき鋼板（鋼材）として、溶融亜鉛めっき鋼板、溶融合金化亜鉛めっき鋼板、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板、アルミニウムめっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、電気Ｚｎ−Ｎｉ系合金めっき鋼板等が用いられ得る。

【0049】

また、金属部材は、表面に化成処理とよばれる皮膜が被覆されていてもよい。これにより、耐食性がより向上する。化成処理として、一般に公知の化成処理を用いることができる。例えば、化成処理として、りん酸亜鉛処理、クロメート処理、クロメートフリー処理等を用いることができる。また、上記皮膜は、公知の樹脂皮膜であってもよい。

【0050】

また、金属部材は、一般に公知の塗装が施されているものであってもよい。これにより、耐食性がより向上する。塗装として、公知の樹脂を用いることができる。例えば、塗装として、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂またはふっ素系樹脂等を主樹脂としたものを用いることができる。また、塗装には、必要に応じて、一般に公知の顔料が添加されていてもよい。また、塗装は、顔料が添加されていないクリヤー塗装であってもよい。かかる塗装は、ＦＲＰからなる補強部材を複合化する前に予め金属部材に施されていてもよいし、ＦＲＰからなる補強部材を複合化した後に金属部材に施されてもよい。また、予め金属部材に塗装が施されたのちにＦＲＰからなる補強部材が複合化され、さらにその後塗装が施されてもよい。塗装に用いられる塗料は、溶剤系塗料、水系塗料または紛体塗料等であってもよい。塗装の施工方法として、一般に公知の方法が適用され得る。例えば、塗装の施工方法として、電着塗装、スプレー塗装、静電塗装または浸漬塗装等が用いられ得る。電着塗装は、金属部材の端面や隙間部を被覆するのに適しているため、塗装後の耐食性に優れる。また、塗装前に金属部材の表面にりん酸亜鉛処理やジルコニア処理等の一般に公知の化成処理を施すことにより、塗膜密着性が向上する。

【実施例】

【0051】

＜変形シミュレーション＞
本発明に係るＴ字継手構造の曲げ剛性の評価のため、図１１（実施例１）および図１２（実施例２）に示す解析モデルを作成して変形シミュレーションを実施した。各解析モデルはサイドシル１０と、サイドシル１０の天板部１２ａに接合されたクロスメンバー２０と、サイドシル１０の内方に設けられたＣＦＲＰからなる補強部材３０で構成されている。補強部材３０の第１の端部３０ａはサイドシル１０の天板部１２ａの内面に接合され、第２の端部３０ｂはサイドシル１０の高さ方向Ｈの上側の縦壁部１２ｂに接合されている。また、図１１に示す解析モデルにおいて、補強部材３０の中途部３０ｃは、サイドシル長手方向Ｌ₁に垂直な断面の形状が直線状となっている。図１２に示す解析モデルにおいて、補強部材３０の中途部３０ｃは、サイドシル長手方向Ｌ₁に垂直な断面の形状が図１３のように曲線状となっている。補強部材３０の幅はクロスメンバー２０の天板フランジ部２３ａの幅よりも長くなっている。なお、本シミュレーション含めて以下の各シミュレーションにおいては、サイドシル１０およびクロスメンバー２０の素材は１．５ＧＰａ級の鋼板であり、サイドシル１０の板厚は０．８ｍｍ、クロスメンバー２０の板厚は１．４ｍｍである。補強部材３０の板厚は１．０ｍｍであり、ＣＦＲＰの繊維方向はクロスメンバー長手方向Ｌ₂に対して平行となっている。また、使用した補強部材は、繊維方向の弾性率１３１．５ＧＰａ、繊維と直交方向の弾性率８．５ＧＰａである。また、繊維方向の破断応力は２４９０ＭＰａ、繊維と直交方向の破断応力は７６ＭＰａとする。

【0052】

変形シミュレーションにおいて、サイドシル１０の長手方向Ｌ₁の両端部の断面は完全に拘束されている。また、クロスメンバー２０の長手方向Ｌ₂の両端部のうち、サイドシル１０に当接しない側の端部（以下、“非当接側端部”）は高さ方向Ｈへの変位が許容されつつ、断面の面内変形は生じないように拘束されている。このような拘束条件の下、クロスメンバー２０の非当接側端部に高さ方向Ｈの下向きの荷重Ｆ（１００Ｎ）を入力することで、クロスメンバー２０の縦曲げを想定した変形シミュレーションを実施した。なお、比較例として図１１の解析モデルに対して補強部材が設けられていない従来のＴ字継手構造の解析モデルを作成し、同様の解析条件で変形シミュレーションを実施した。

【0053】

図１４に、変形シミュレーションの結果として、サイドシル１０の天板部１２ａの車高方向の位置における車幅方向（クロスメンバー長手方向Ｌ₂）の変位量を示す。なお、図１４における車高方向座標の基準位置は、サイドシル１０の天板部１２ａの下側のＲ止まりの位置である。また、図１４中の“接続位置”とは、図１５に示す、サイドシル１０の天板部１２ａとクロスメンバー２０の天板フランジ部２３ａとの溶接位置である。図１４に示すように、補強部材が設けられた実施例１および実施例２では、補強部材が設けられていない場合と比較してサイドシル１０の天板部１２ａの面外変形が小さくなった。

【0054】

また、下記表１および図１６に本シミュレーションにおける各解析モデルの曲げ剛性を示す。

【0055】

【表1】

※ＣＲＦＰ配向における０°方向はクロスメンバー２０の長手方向Ｌ₂に平行な方向である。

【0056】

“曲げ剛性”は、各解析モデルに発生する単位変位（mm）あたりの荷重（kN）であり、補強なしの解析モデルにおける結果を１とした場合の値を示している。図１６に示すように、実施例１および実施例２においては補強部材が設けられていることで、曲げ剛性が向上している。すなわち、本発明に係るＴ字継手構造においては、縦曲げに対する剛性の重量効率が大きく向上している。これにより、例えば軽量化のためにサイドシルやクロスメンバーの板厚を薄くした場合でも、本発明に係るＴ字継手構造によれば十分な曲げ剛性を確保することができる。したがって、本発明に係るＴ字継手構造によれば、十分な曲げ剛性の確保と軽量化を両立させることができる。

【0057】

次に、本発明に係るＴ字継手構造の耐衝撃性の評価のため、実施例１の解析モデルを用いて衝突シミュレーションを実施した。衝突シミュレーションでは、サイドシル１０の長手方向Ｌ₁の両端部が完全拘束されている。

【0058】

＜衝突シミュレーション（Ａ）＞
衝突シミュレーション（Ａ）はポール側面衝突を模擬したシミュレーションである。図１７に示すように衝突シミュレーション（Ａ）は、クロスメンバー２０が当接する、平板１１のサイドシル長手方向Ｌ₁の中央部にインパクタを当てることで実施された。詳述すると、クロスメンバー２０の中心線上の位置、かつサイドシル１０の全高にわたって、サイドシル１０の外側から直径２５４ｍｍのインパクタを５００ｍｍ／ｓで衝突させることでシミュレーションが実施された。そして、インパクタのストローク３０ｍｍ時における最大荷重（反力）と吸収エネルギーを評価することで、解析モデルの耐衝撃性を評価した。

【0059】

なお、解析モデルとして下記表２に示すものを作成し、シミュレーションを実施した。

【0060】

【表2】

※ＣＲＦＰ配向における０°方向はクロスメンバー２０の長手方向Ｌ₂に平行な方向である。

【0061】

シミュレーション結果として、ＣＦＲＰの配向が互いに異なる実施例３〜５の解析モデルにおける最大荷重を図１８に示し、実施例３〜５の解析モデルにおける吸収エネルギーを図１９に示す。図１８および図１９に示すように本発明に係るＴ字継手構造は、補強部材が設けられていない従来のＴ字継手構造に対して最大荷重および吸収エネルギーが増加している。

【0062】

シミュレーション結果として、補強部材の板厚が互いに異なる実施例６〜７の解析モデルにおける最大荷重を図２０に示し、実施例６〜７の解析モデルにおける吸収エネルギーを図２１に示す。図２０および図２１に示すように本発明に係るＴ字継手構造は、補強部材が設けられていない従来のＴ字継手構造に対して最大荷重および吸収エネルギーが増加している。

【0063】

＜衝突シミュレーション（Ｂ）＞
衝突シミュレーション（Ｂ）はポール側面衝突を模擬したシミュレーションであるが、前述の衝突シミュレーション（Ａ）とはインパクタの位置が異なっている。図２２に示すように衝突シミュレーション（Ｂ）では、クロスメンバー２０が当接するサイドシル１０の平板１１の中央部から、サイドシル長手方向Ｌ₁にオフセットした位置にインパクタを当てている。詳述すると、クロスメンバー２０の中心線からサイドシル長手方向Ｌ₁に１００ｍｍオフセットした位置、かつサイドシル１０の全高にわたって、サイドシル１０の外側から直径２５４ｍｍのインパクタを５００ｍｍ／ｓで衝突させることでシミュレーションが実施された。なお、解析モデルは、下記表３に示すモデルである。

【0064】

【表3】

※ＣＲＦＰ配向における０°方向はクロスメンバー２０の長手方向Ｌ₂に平行な方向である。

【0065】

シミュレーション結果として、補強部材のＣＦＲＰの配向が互いに異なる実施例３〜５の解析モデルにおける最大荷重を図２３に示し、実施例３〜５の解析モデルにおける吸収エネルギーを図２４に示す。図２３および図２４に示すように本発明に係るＴ字継手構造は、補強部材が設けられていない従来のＴ字継手構造に対して最大荷重および吸収エネルギーが増加している。

【0066】

シミュレーション結果として、補強部材の板厚が互いに異なる実施例６〜７の解析モデルにおける最大荷重を図２５に示し、実施例６〜７の解析モデルにおける吸収エネルギーを図２６に示す。図２５および図２６に示すように本発明に係るＴ字継手構造は、補強部材が設けられていない従来のＴ字継手構造に対して最大荷重および吸収エネルギーが増加している。

【0067】

＜衝突シミュレーション（Ｃ）＞
衝突シミュレーション（Ｃ）は、車両同士の側面衝突を模擬したシミュレーションである。図２７に示すように衝突シミュレーション（Ｃ）では、前述の衝突シミュレーション（Ａ）に対し、インパクタの位置が高さ方向Ｈの上方にオフセットしている。詳述すると、クロスメンバー２０の中心線上の位置、かつサイドシル１０の全高の上半分の領域に、サイドシル１０の外側から直径２５４ｍｍのインパクタを５００ｍｍ／ｓで衝突させることでシミュレーションが実施された。なお、解析モデルは、下記表４に示すモデルである。

【0068】

【表4】

※ＣＲＦＰ配向における０°方向はクロスメンバー２０の長手方向Ｌ₂に平行な方向である。

【0069】

シミュレーション結果として、補強部材のＣＦＲＰの配向が互いに異なる実施例３〜５の解析モデルにおける最大荷重を図２８に示し、実施例３〜５の解析モデルにおける吸収エネルギーを図２９に示す。図２８および図２９に示すように本発明に係るＴ字継手構造は、補強部材が設けられていない従来のＴ字継手構造に対して最大荷重および吸収エネルギーが増加している。

【0070】

シミュレーション結果として、補強部材の板厚が互いに異なる実施例６〜７の解析モデルにおける最大荷重を図３０に示し、実施例６〜７の解析モデルにおける吸収エネルギーを図３１に示す。図３０および図３１に示すように本発明に係るＴ字継手構造は、補強部材が設けられていない従来のＴ字継手構造に対して最大荷重および吸収エネルギーが増加している。

【0071】

本シミュレーションにおけるインパクタの変位と、インパクタが受ける反力との関係を評価したところ、インパクタの変位が小さい段階、すなわちＴ字継手構造の変形初期段階において反力が大きくなっていた。したがって、変形初期段階でサイドシルの天板部の面外変形が抑えられたことで、従来のＴ字継手構造と比較して反力が大きくなり、吸収エネルギーの向上に寄与したと考えられる。したがって、本発明に係るＴ字継手構造によれば、十分な耐衝撃性を確保することができる。

【0072】

以上の変形シミュレーションおよび衝突シミュレーションの結果を総括すると、本発明に係るＴ字継手構造によれば、十分な曲げ剛性および耐衝撃性の確保と軽量化とを両立することができることが示された。

【0073】

なお、実施例５の解析モデルの補強部材は、繊維方向が４５°方向のＣＦＲＰの層、−４５°方向のＣＦＲＰの層、９０°方向のＣＦＲＰの層、０°方向のＣＦＲＰの層が積層された４層のＣＦＲＰからなる部材である。前述の衝突シミュレーションでは、サイドシルの、インパクタが衝突した部分において局所的に様々な方向に変形が進むことになるが、実施例５の解析モデルにおいては、互いに異なる繊維方向のＣＦＲＰの層が複数存在していることにより、一方向の荷重だけでなく複数方向の荷重に対して反力を生じさせることができる。すなわち、実施例５の解析モデルにおいては、様々な方向に進む変形を抑えることができるため、衝突シミュレーション（Ａ）〜（Ｃ）のいずれのシミュレーションにおいても良好な結果が得られた。このような効果は、補強部材の素材がＣＦＲＰである場合に限らず、ＦＲＰであれば得ることができる。また、補強部材がＦＲＰで構成される場合、ＦＲＰの繊維方向は、実施例５のような、いわゆる疑似等方と呼ばれる配向であることが好ましいが、少なくとも２つの繊維方向があれば、１つの繊維方向のみのＦＲＰからなる補強部材の場合に比べて耐衝撃性を向上させることが可能である。したがって、補強部材がＦＲＰからなる部材である場合、補強部材は、２以上の繊維方向を有していることが好ましい。なお、２以上の繊維方向を有する補強部材は、例えば一の繊維方向からなるＦＲＰの層が互いに異なる向きで重ねられることによって構成されていてもよいし、いわゆるクロス材のように一のＦＲＰの層内において直線状の繊維が交差して編み込まれることによって構成されていてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0074】

本発明は、例えば自動車のサイドシルとクロスメンバーの接合構造に利用することができる。

【符号の説明】

【0075】

１ Ｔ字継手構造
１０ サイドシル
１０ａ サイドシルの中空部
１１ サイドシルの平板
１２ サイドシルのハット状部材
１２ａ 天板部
１２ｂ 縦壁部
１２ｃ ハットフランジ部
２０ クロスメンバー
２０ａ クロスメンバーの中空部
２１ クロスメンバーの平板
２１ａ 平板の板部
２２ クロスメンバーのハット状部材
２２ａ 天板部
２２ｂ 縦壁部
２２ｃ ハットフランジ部
２３ クロスメンバーの当接側端部
２３ａ 天板フランジ部
２３ｂ 縦壁フランジ部
２３ｃ 平板フランジ部
３０ 補強部材
３０ａ 補強部材の第１の端部
３０ｂ 補強部材の第２の端部
３０ｃ 補強部材の中途部
５０ 従来のＴ字継手構造
Ｆ 荷重
Ｈ 高さ方向
Ｌ₁ サイドシル長手方向
Ｌ₂ クロスメンバー長手方向
Ｒ₁ サイドシルの天板部における第１の端部の接触範囲
Ｒ₂ サイドシルの天板部における天板フランジ部の接触範囲
Ｗ_a 補強部材の幅
Ｗ_b クロスメンバーの天板フランジ部の幅

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】