JP6816698B2 - サイドレールおよびサイドレールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、車体前後方向に沿って延在し且つ閉断面構造で成るサイドレールおよび該サイドレールの製造方法に係る。

従来、トラックやバス等の車体フレームとしては、車体前後方向に沿って延在する左右一対のサイドレール（サイドフレームとも呼ばれる）と、これらサイドレール同士の間に架け渡されたクロスメンバとを備えている。

この種の車体フレームにおけるサイドレールでは、車両前突時の荷重吸収性能や車体強度等に鑑みて補強部材が接合されている。例えば特許文献１には、サイドレール（この特許文献１ではサイドフレームと称している）の内側面に補強部材（この特許文献１ではスティフナと称している）を溶接した構造が開示されている。

図１２は従来の一般的なサイドレールａの断面構造（サイドレールａの上側部分の断面構造）を示している。この図１２に示すように、サイドレールａは、車幅方向の内側に位置するインナレール材ｂ（インナチャンネルとも呼ばれる）と車幅方向の外側に位置するアウタレール材ｃ（アウタチャンネルとも呼ばれる）とがアーク溶接によって接合されることにより閉断面構造で構成されている。そして、例えばアウタレール材ｃの長手方向（図１２における紙面に直交する方向）における一部分の内側面の隅角部に補強部材ｄがアーク溶接によって接合されている。つまり、アウタレール材ｃの水平部および鉛直部それぞれの内側面に沿って補強部材ｄが重ねられて該補強部材ｄの外縁部がアーク溶接によってアウタレール材ｃの内側面に接合されている。このような構造により、サイドレールａの長手方向における補強部材ｄが接合されている部分では車体強度が高められることになると共に、車両前突時にあってはこの長手方向における補強部材ｄが接合されていない部分での変形によって衝突荷重が吸収され、予め特定した部位を変形させる荷重吸収性能が得られるようになっている。

特開２００９−２０２６１９号公報

しかしながら、前述したような従来のサイドレールａの構造にあっては、補強部材ｄの外縁部のみがアウタレール材ｃの内側面に接合されるため、その他の部分では、補強部材ｄとアウタレール材ｃとの間に隙間が存在している。このため、車体強度の確保等に対して十分な効果を発揮させることが難しい。補強部材ｄの板厚寸法を大きくする（例えばインナレール材ｂやアウタレール材ｃの板厚寸法よりも大きくする）等の対策を講じることも考えられるが、これでは、車体重量の大幅な増大に繋がってしまい好ましくない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車体重量の大幅な増大を招くことなく、要求される荷重吸収性能や車体強度を得ることが可能なサイドレールおよび該サイドレールの製造方法を提供することにある。

前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、車体前後方向に沿って延在し且つ閉断面構造で成るサイドレールを前提とする。そして、このサイドレールは、サイドレール本体部分を構成する母材と、該母材に対して板厚寸法および材料が共に異なり且つ前記母材の一部に形成された切り欠き部または開口部に嵌め込まれて前記母材にレーザ溶接により接合された差厚板材との接合部分であるレーザ溶接接合部を備えており、前記差厚板材の材料は、前記母材の材料に比べて引張強度が低い材料であり、前記差厚板材の板厚寸法は、前記母材の板厚寸法よりも大きく設定されていることを特徴とする。

この特定事項により、母材の一部に形成された切り欠き部または開口部に嵌め込まれて母材にレーザ溶接により接合される差厚板材の板厚寸法および材料を適宜選定することにより、サイドレールの内側面に補強部材をアーク溶接によって接合することなしに、要求される荷重吸収性能や車体強度が得られるサイドレールを実現することが可能になる。つまり、車体重量の大幅な増大を招くことなく、要求される荷重吸収性能や車体強度を得ることが可能になる。また、仮にサイドレールの内側面に補強部材をアーク溶接によって接合する場合であっても、該補強部材として質量の小さいものを採用しながらも要求される荷重吸収性能や車体強度を得ることが可能となるため、この場合も、車体重量の大幅な増大を招くことはない。

また、車両前突時における衝突荷重により、前記差厚板材が変形するようになっていることが好ましい。

これによれば、車両前突時には、差厚板材が適用された領域でサイドレールを変形させて荷重吸収を行うことができ、良好な荷重吸収性能が発揮されることになる。

また、サイドレールが、車幅方向の内側部分を構成するインナレール材と、車幅方向の外側部分を構成するアウタレール材とが一体的に溶接されて前記閉断面構造で構成されていると共に、車体後方側に向かって車幅方向の外側へ湾曲する形状とされた湾曲部を備えた構造である場合、前記湾曲部の前端部分におけるアウタレール材、および、前記湾曲部の後端部分におけるインナレール材それぞれは、前記母材の引張強度よりも低い引張強度を有する材料で成る前記差厚板材が、前記母材の一部に形成された前記切り欠き部または前記開口部に嵌め込まれてレーザ溶接により接合されて構成されていることが好ましい。

これによれば、車両前突時に前記湾曲部に衝突荷重が作用した場合、この湾曲部の前端部分および湾曲部の後端部分それぞれにおける折れ曲がり（座屈変形）の方向が互いに逆方向となる。つまり、湾曲部の前端部分ではアウタレール材が圧縮される方向に、湾曲部の後端部分ではインナレール材が圧縮される方向にそれぞれ変形することで効果的な荷重吸収性能が発揮されることになる。

また、サイドレールの製造方法としては、サイドレール本体部分を構成する母材の一部に切り欠き部または開口部を形成する工程と、前記母材の材料に比べて引張強度が低い材料で成り且つ前記母材の板厚寸法よりも大きい板厚寸法で成る差厚板材を、前記切り欠き部または開口部に嵌め込む工程と、前記切り欠き部または開口部に嵌め込まれた前記差厚板材を前記母材にレーザ溶接により接合する工程と、前記差厚板材が接合された前記母材を、前記差厚板材と共に曲げ加工する工程と、前記曲げ加工された前記母材と前記差厚板材とで成るレール材と他のレール材とにより前記閉断面構造が構成されるようにこれらレール材同士を一体的に接合する工程とを備えていることが好ましい。

これにより、車体重量の大幅な増大を招くことなく要求される荷重吸収性能や車体強度を得ることが可能なサイドレールの製造方法を提供することができる。

本発明では、車体のサイドレールを、母材と、該母材の一部に形成された切り欠き部または開口部に嵌め込まれて母材にレーザ溶接により接合された差厚板材との接合部分であるレーザ溶接接合部を備えさせている。また、差厚板材の材料を、母材の材料に比べて引張強度が低い材料とし、差厚板材の板厚寸法を、母材の板厚寸法よりも大きく設定している。これにより、車体重量の大幅な増大を招くことなく、要求される荷重吸収性能や車体強度を得ることが可能になる。

実施形態に係る車体フレームの前側部分を示す斜視図である。 実施形態に係る車体フレームの前側部分の一部を示す平面図である。 実施形態に係る車体フレームの前側部分の要部を側方から見た図である。 図４（ａ）は図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であり、図４（ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、図４（ｃ）は図１におけるＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 実施形態に係るサイドレールの製造工程を説明するための図である。 実施形態に係る車体フレームに対する第１の強度実験の結果であって、サイドレールにおける応力分布を示す図である。 実施形態に係る車体フレームに対する第２の強度実験の結果であって、サイドレールにおける応力分布を示す図である。 実施形態に係るサイドレールおよび従来技術に係るサイドレールそれぞれに対する応力比と板厚比との関係を計測した結果を示す図である。 車両前突時における車体フレームの変形状態を示す図２相当図である。 実施形態に係るサイドレールのレーザ溶接部分を拡大して示す図である。 従来技術に係るサイドレールのアーク溶接部分を拡大して示す図である。 従来の一般的なサイドレールの断面構造を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、所謂ラダーフレームとして構成された車体フレームのサイドレールに対して本発明を適用した場合について説明する。

−車体フレームの概略構造−
図１は本実施形態に係る車体フレーム１の前側部分を示す斜視図である。また、図２は本実施形態に係る車体フレーム１の前側部分の一部（左側半分）を示す平面図である。図３は本実施形態に係る車体フレーム１の前側部分の要部を側方（車体の左側）から見た図である。なお、各図における矢印ＦＲは前方向、矢印ＵＰは上方向、矢印ＲＨは右方向、矢印ＬＨは左方向をそれぞれ示している。

図１〜図３に示すように、車体フレーム１は、車幅方向の両外側において車体前後方向に沿って延在された左右一対のサイドレール２，２を備えている。サイドレール２，２の前部２Ａ，２Ａにおける車幅方向の外側には図示しない前輪が配設される。このため、サイドレール２，２の前部２Ａ，２Ａにおける車幅方向の寸法（左右の各サイドレール２，２間の寸法）は、この前輪との干渉を考慮して、サイドレール２，２の車体前後方向の中間に位置する中間部２Ｂ，２Ｂにおける車幅方向の寸法よりも短く設定されている。

サイドレール２の前部２Ａと中間部２Ｂとの間には、サイドレール２の車体前方側から車体後方側に向かって車幅方向の外側へ湾曲する形状とされたキック部（湾曲部）２Ｃが設けられている。つまり、このキック部２Ｃを介して、サイドレール２の前部２Ａと中間部２Ｂとが連続して構成されている。なお、サイドレール２の前部２Ａの配設高さ位置は、図示しないサスペンションユニット等の配置を考慮して、中間部２Ｂの配設高さ位置よりも高い位置に設定されている。このため、キック部２Ｃは、サイドレール２の前部２Ａ側から車体後方側に向かうに従って下方に向かって傾斜している（図３を参照）。

左右一対のサイドレール２，２の前部２Ａ，２Ａの前側には、車両前突時にエネルギー（衝突荷重）を吸収するためのクラッシュボックス３，３がそれぞれ設けられている。左右一対のクラッシュボックス３，３の前端部分には、車幅方向に沿って延在するバンパリインフォースメント４（以下、バンパリインフォースという）が架け渡されている（図２を参照）。なお、サイドレール２，２の前端部分とバンパリインフォース４との間にクラッシュボックス３，３を設けず、サイドレール２，２の前端部分にバンパリインフォース４を直接的に架け渡す構造としてもよい。バンパリインフォース４は、車幅方向の中間部４Ａに対して車幅方向の両端部４Ｂが車体後方側に向けて湾曲する形状とされている。

バンパリインフォース４よりも車体後方側には、複数のクロスメンバ５，６，７がサイドレール２，２間に亘って車幅方向に沿って延在されている。すなわち、各クロスメンバ５，６，７は、車体前方側から順に、左右一対のサイドレール２，２に車幅方向に架け渡されている。これにより、本実施形態の車体フレーム１はラダーフレーム（はしご形フレーム）として構成されている。なお、クロスメンバ５は、サイドレール２，２の前部２Ａ，２Ａ同士の間に架け渡されており、クロスメンバ６は、サイドレール２，２のキック部２Ｃ，２Ｃの前端部分同士の間に架け渡されている。また、クロスメンバ７は、サイドレール２，２の中間部２Ｂ，２Ｂ同士の間に架け渡されている。サイドレール２，２における前記クロスメンバ５よりも車体前方側には、前側連結部８が架け渡されている。

サイドレール２，２の前部２Ａ，２Ａにおけるクロスメンバ５とクロスメンバ６との間には、サイドレール２の車幅方向の外側に突出する金属製のサスペンションマウントブラケット１１が配設されている。このサスペンションマウントブラケット１１には、図示しないサスペンションマウントが取付けられるようになっており、このサスペンションマウントおよびサスペンションマウントブラケット１１を介して、サスペンションユニットがサイドレール２に連結できるように構成されている。

また、サイドレール２のキック部２Ｃの後端部分には、キャブマウントブラケット１２が配設されている。このキャブマウントブラケット１２は、車幅方向外側へ突出されており、このキャブマウントブラケット１２には、図示しないキャブマウントが取り付けられるようになっている。そして、キャブマウントおよびキャブマウントブラケット１２を介して、図示しないキャブ（ボデー）をサイドレール２に連結できるように構成されている。また、サイドレール２の前部２Ａの前端部分には、サイドレール２から車幅方向外側へ突出するキャブマウントブラケット１３が配設されている。このキャブマウントブラケット１３により、図示しないキャブ（ボデー）をサイドレール２に連結できるように構成されている。

−サイドレールの構造−
次に、本実施形態の特徴であるサイドレール２，２の構造について説明する。各サイドレール２，２の構造は同じである（左右対称とされた構造である）ため、ここでは車幅方向の右側に位置するサイドレール２を例に挙げて説明する。

図４（ａ）は図１におけるＡ−Ａ線に沿ったサイドレール２の断面図であり、図４（ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ線に沿ったサイドレール２の断面図であり、図４（ｃ）は図１におけるＣ−Ｃ線に沿ったサイドレール２の断面図である。具体的に、図４（ａ）は前記中間部２Ｂの断面図であって、この中間部２Ｂにあっては、サイドレール２が２枚の母材２３，２５のみで構成されている。また、図４（ｂ）は前記キック部２Ｃの前端部分の断面図であって、このキック部２Ｃの前端部分にあっては、サイドレール２が、サイドレール本体部分を構成する２枚の母材２３，２５と２枚の差厚板材２４，２６とで構成されている。また、図４（ｃ）は前記キック部２Ｃの後端部分の断面図であって、このキック部２Ｃの後端部分にあっては、サイドレール２が２枚の母材２３，２５と１枚の差厚板材２７とで構成されている。各母材２３，２５および各差厚板材２４，２６，２７はそれぞれ熱間圧延鋼板で形成されている。以下、各部分について具体的に説明する。

（中間部の構造）
図４（ａ）の断面図で示す中間部２Ｂは、サイドレール２の基本構造で構成される部分であって、車幅方向の内側部分を構成するインナレール材（インナチャンネル）２１と車幅方向の外側部分を構成するアウタレール材（アウタチャンネル）２２とがアーク溶接によって一体的に接合されることで閉断面構造で構成されている。この部分にあっては、インナレール材２１およびアウタレール材２２はそれぞれ１枚の母材２３，２５のみで形成されている。これら母材２３，２５は、板厚寸法および材料が互いに同一のものである。例えば板厚寸法が３．０ｍｍ程度であり、引張強度が６００ＭＰａ程度のものが採用されている。これら値はこれに限定されるものではないが、サイドレール２として十分な強度（車体強度）が確保できるものが採用されている。

インナレール材２１（母材２３）は、鉛直部２１ａと、該鉛直部２１ａの上端から車幅方向の外側に向けて所定寸法をもって延在する上側水平部２１ｂと、前記鉛直部２１ａの下端から車幅方向の外側に向けて所定寸法をもって延在する下側水平部２１ｃとを有する断面形状で形成されている。また、アウタレール材２２（母材２５）は、鉛直部２２ａと、該鉛直部２２ａの上端から車幅方向の内側に向けて所定寸法をもって延在する上側水平部２２ｂと、前記鉛直部２２ａの下端から車幅方向の内側に向けて所定寸法をもって延在する下側水平部２２ｃとを有する断面形状で形成されている。そして、アウタレール材２２の上側水平部２２ｂの上面にインナレール材２１の上側水平部２１ｂの下面が重ね合わされ、この両者がアーク溶接によって接合されている。同様に、アウタレール材２２の下側水平部２２ｃの下面にインナレール材２１の下側水平部２１ｃの上面が重ね合わされ、この両者がアーク溶接によって接合されている。これにより、サイドレール２は略矩形状の閉断面構造で構成されている。このように母材２３，２５のみで形成されるインナレール材２１とアウタレール材２２とがアーク溶接されて成る閉断面構造（サイドレール２の基本構造）は、前記中間部２Ｂのみだけでなく、前述した前記キック部２Ｃの前端部分（図４（ｂ）の断面で示した部分）および前記キック部２Ｃの後端部分（図４（ｃ）の断面で示した部分）を除くサイドレール２の略全体に亘って採用されている。

本実施形態の特徴は、キック部２Ｃの前端部分（図４（ｂ）で断面を示した部分）およびキック部２Ｃの後端部分（図４（ｃ）で断面を示した部分）にある。

（キック部の前端部分の構造）
キック部２Ｃの前端部分の構造について図４（ｂ）を用いて説明する。なお、図５は、サイドレール２の製造工程を説明するための図であって、このキック部２Ｃの前端部分を示している。

図４（ｂ）に示すように、このキック部２Ｃの前端部分は、４枚のパネル材２３，２４，２５，２６が一体的に接合されることによって閉断面構造で構成されている。具体的には、インナレール材２１の母材２３と、該母材２３に形成された切り欠き部２３ａ（図５（ａ）を参照）に嵌め込まれてレーザ溶接によって母材２３に接合された第１差厚板材２４と、アウタレール材２２の母材２５と、該母材２５に形成された切り欠き部２５ａに嵌め込まれてレーザ溶接によって母材２５に接合された第２差厚板材２６とが一体的に接合されることによってキック部２Ｃの前端部分は構成されている。

具体的に、このサイドレール２の製造工程にあっては、図５（ａ）に示すように、平板状のインナレール材２１の母材２３の一部（上縁部）が切り欠かれて切り欠き部２３ａが形成され（母材の一部に切り欠き部を形成する工程）、この切り欠き部２３ａの形状に略合致した形状の第１差厚板材２４を該切り欠き部２３ａに嵌め込む（端縁部同士が突き合わされるように嵌め込む；切り欠き部に差厚板材を嵌め込む工程）。そして、これら切り欠き部２３ａの内縁部と第１差厚板材２４の外縁部との突き合わせ部分をレーザ溶接によって接合する（切り欠き部に嵌め込まれた差厚板材を母材にレーザ溶接により接合する工程）。この接合部分が「レーザ溶接接合部」となる。その後、平板状のインナレール材２１のプレス加工によってその幅方向（図５にあっては上下方向）の両端部分が折り曲げられる（折り曲げ部分を一点鎖線で示している）ことで前記各水平部２１ｂ，２１ｃが形成されてインナレール材２１が作製されることになる（図５（ｂ）を参照；差厚板材が接合された母材を差厚板材と共に曲げ加工する工程）。なお、前記レーザ溶接としては、例えば炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザ、ファイバーレーザ等を用いたものが適用可能である。

同様に、図５（ａ）に示すように、平板状のアウタレール材２２の母材２５の一部（下縁部）が切り欠かれて切り欠き部２５ａが形成され（本発明でいう、母材の一部に切り欠き部を形成する工程）、この切り欠き部２５ａの形状に略合致した形状の第２差厚板材２６を該切り欠き部２５ａに嵌め込む（端縁部同士が突き合わされるように嵌め込む；本発明でいう、切り欠き部に差厚板材を嵌め込む工程）。そして、これら切り欠き部２５ａの内縁部と第２差厚板材２６の外縁部との突き合わせ部分をレーザ溶接によって接合する（本発明でいう、切り欠き部に嵌め込まれた差厚板材を母材にレーザ溶接により接合する工程）。この接合部分が「レーザ溶接接合部」となる。その後、平板状のアウタレール材２２のプレス加工によって幅方向（図５にあっては上下方向）の両端部分が折り曲げられる（折り曲げ部分を一点鎖線で示している）ことで前記各水平部２２ｂ，２２ｃが形成されてアウタレール材２２が作製されることになる（図５（ｂ）を参照；本発明でいう、差厚板材が接合された母材を差厚板材と共に曲げ加工する工程）。

そして、母材２３と第１差厚板材２４とにより作製されたインナレール材２１の上側水平部２１ｂと、母材２５と第２差厚板材２６とにより作製されたアウタレール材２２の上側水平部２２ｂとがアーク溶接によって接合され、インナレール材２１の下側水平部２１ｃとアウタレール材２２の下側水平部２２ｃとがアーク溶接により接合されることによって閉断面構造で成るキック部２Ｃの前端部分が構成される（図４（ｂ）を参照；本発明でいう、閉断面構造が構成されるようにレール材同士を一体的に接合する工程）。

本実施形態では、前記第１差厚板材２４の材料は前記母材２３，２５の材料と同じ材料であって、第１差厚板材２４の板厚寸法は母材２３，２５の板厚寸法よりも大きく設定されている。例えば第１差厚板材２４の板厚寸法は４．０ｍｍ程度となっている。この値はこれに限定されるものではない。なお、第１差厚板材２４の鉛直部２４ａの外縁部と母材２３における切り欠き部２３ａの内縁部との突き合わせ部分、および、第１差厚板材２４の上側水平部２４ｂの外縁部と母材２３における切り欠き部２３ａの内縁部との突き合わせ部分では、母材２３の外面と第１差厚板材２４の外面とが面一となるように両者が突き合わされている。つまり、母材２３の内側面に対して第１差厚板材２４の内側面が内側に突出するように（両者の板厚寸法の差分だけ突出するように）両者が突き合わされている。

また、前記第２差厚板材２６の材料は前記母材２３，２５および前記第１差厚板材２４の材料に比べて引張強度が低い材料であって、第２差厚板材２６の板厚寸法は母材２３，２５の板厚寸法よりも大きく且つ第１差厚板材２４の板厚寸法よりも小さく設定されている。例えば第２差厚板材２６は、引張強度が４５０ＭＰａ程度となっており、板厚寸法が３．５ｍｍ程度となっている。これら値はこれに限定されるものではない。また、前記第１差厚板材２４と第２差厚板材２６との形状を比較した場合、第２差厚板材２６における車体前後方向の寸法は第１差厚板材２４における車体前後方向の寸法よりも長く設定されている。また、第２差厚板材２６における上下方向の寸法は第１差厚板材２４における上下方向の寸法よりも短く設定されている。

なお、第２差厚板材２６の鉛直部２６ａの外縁部と母材２５における切り欠き部２５ａの内縁部との突き合わせ部分、および、第２差厚板材２６の下側水平部２６ｂの外縁部と母材２５における切り欠き部２５ａの内縁部との突き合わせ部分では、母材２５の外面と第２差厚板材２６の外面とが面一となるように両者が突き合わされている。つまり、母材２５の内側面に対して第２差厚板材２６の内側面が内側に突出するように（両者の板厚寸法の差分だけ突出するように）両者が突き合わされている。

（キック部の後端部分の構造）
次に、キック部２Ｃの後端部分の構造について図４（ｃ）を用いて説明する。

図４（ｃ）に示すように、このキック部２Ｃの後端部分は、３枚のパネル材２３，２５，２７が一体的に接合されることによって閉断面構造で構成されている。具体的には、インナレール材２１の母材２３と、該母材２３に形成された切り欠き部２３ｂに嵌め込まれてレーザ溶接によって母材２３に接合された第３差厚板材２７と、アウタレール材２２の母材２５とが一体的に接合されることによってキック部２Ｃの後端部分は構成されている。

具体的に、このキック部２Ｃの後端部分の製造工程にあっては、前述したキック部２Ｃの前端部分の場合と同様に、平板状のインナレール材２１の母材２３の一部（上縁部）が切り欠かれて切り欠き部２３ｂが形成され（本発明でいう、母材の一部に切り欠き部を形成する工程）、この切り欠き部２３ｂの形状に略合致した形状の第３差厚板材２７を該切り欠き部２３ｂに嵌め込む（端縁部同士が突き合わされるように嵌め込む；本発明でいう、切り欠き部に差厚板材を嵌め込む工程）。そして、これら切り欠き部２３ｂの内縁部と第３差厚板材２７の外縁部との突き合わせ部分をレーザ溶接によって接合する（本発明でいう、切り欠き部に嵌め込まれた差厚板材を母材にレーザ溶接により接合する工程）。この接合部分が「レーザ溶接接合部」となる。その後、平板状のインナレール材２１のプレス加工によってその幅方向の両端部分が折り曲げられることで前記各水平部２１ｂ，２１ｃが形成されてインナレール材２１が作製されることになる（本発明でいう、差厚板材が接合された母材を差厚板材と共に曲げ加工する工程）。なお、このキック部２Ｃの後端部分を構成するインナレール材２１の作製は、前述したキック部２Ｃの前端部分の作製と同時に行われる。

このキック部２Ｃの後端部分を構成するアウタレール材２２にあっては差厚板材は適用されないので、平板状のアウタレール材２２の母材２５には切り欠き部は形成されず、この平板状のアウタレール材２２のプレス加工によって幅方向の両端部分が折り曲げられることで前記各水平部２２ｂ，２２ｃが形成されてアウタレール材２２が作製されることになる。

そして、母材２３と第３差厚板材２７とにより作製されたインナレール材２１の上側水平部２１ｂと、母材２５のみで作製されたアウタレール材２２の上側水平部２２ｂとがアーク溶接によって接合され、インナレール材２１の下側水平部２１ｃとアウタレール材２２の下側水平部２２ｃとがアーク溶接により接合されることによって閉断面構造で成るキック部２Ｃの後端部分が構成される（図４（ｃ）を参照；本発明でいう、閉断面構造が構成されるようにレール材同士を一体的に接合する工程）。なお、このキック部２Ｃの後端部分を構成するアウタレール材２２の作製も、前述したキック部２Ｃの前端部分を構成するアウタレール材２２の作製と同時に行われる。

本実施形態では、前記第３差厚板材２７の材料は前記母材２３，２５の材料に比べて引張強度が低い材料であって、第３差厚板材２７の板厚寸法は母材２３，２５の板厚寸法よりも大きく設定されている。例えば第３差厚板材２７は、引張強度が４５０ＭＰａ程度となっており、板厚寸法が４．０ｍｍ程度となっている。これら値はこれに限定されるものではない。

なお、第３差厚板材２７の鉛直部２７ａの外縁部と母材２３における切り欠き部２３ｂの内縁部との突き合わせ部分、および、第３差厚板材２７の上側水平部２７ｂの外縁部と母材２３における切り欠き部２３ｂの内縁部との突き合わせ部分では、母材２３の外面と第３差厚板材２７の外面とが面一となるように両者が突き合わされている。つまり、母材２３の内側面に対して第３差厚板材２７の内側面が内側に突出するように（両者の板厚寸法の差分だけ突出するように）両者が突き合わされている。

以上のようにして、サイドレール２は、サイドレール本体部分を構成する母材２３，２５と、該母材２３，２５に対して板厚寸法および材料が共に異なり且つ母材２３，２５の一部に形成された切り欠き部２５ａ，２３ｂに嵌め込まれて母材２３，２５にレーザ溶接により接合された差厚板材２６，２７との接合部分であるレーザ溶接接合部を備えた構成とされている。

以上の如く、本実施形態では、キック部２Ｃの前端部分を４枚のパネル材としての母材２３，２５、第１差厚板材２４、第２差厚板材２６で構成し、キック部２Ｃの後端部分を３枚のパネル材としての母材２３，２５および第３差厚板材２７で構成している。そして、第２差厚板材２６および第３差厚板材２７にあっては、母材２３，２５に対して板厚寸法および材料（引張強度）が共に異なるものを採用している。このため、差厚板材２６，２７の板厚寸法および材料を適宜選定することにより、サイドレール２の内側面に補強部材をアーク溶接によって接合することなしに、要求される荷重吸収性能や車体強度が得られるサイドレール２を実現することが可能になる。例えば差厚板材２６，２７の材料の選定により車両前突時の衝突荷重による折れ曲がり（座屈変形）箇所を予め特定した部位に規定することが可能になる。また、差厚板材２６，２７の板厚寸法の選定により該差厚板材２６，２７に作用する応力を調整することが可能になる。

例えば、車両前突時にキック部２Ｃに衝突荷重が作用した場合、このキック部２Ｃの前端部分およびキック部２Ｃの後端部分それぞれにおける折れ曲がり（座屈変形）の方向を互いに逆方向とすることができる。つまり、本実施形態の場合、キック部２Ｃの前端部分ではアウタレール材２２（差厚板材２６が適用されている側）が圧縮される方向に、キック部２Ｃの後端部分ではインナレール材２１（第３差厚板材２７が適用されている側）が圧縮される方向にそれぞれ変形することで効果的な荷重吸収性能が発揮されることになる。つまり、サイドレール２の内側面に補強部材をアーク溶接によって接合するといった構造を採用する必要がないことで車体重量の大幅な増大を招くことなしに、要求される荷重吸収性能や車体強度が得られるサイドレール２を実現することができる。

また、従来技術にあっては、衝突荷重が作用した場合におけるサイドレールの変形による荷重吸収が可能となるようにサイドレールの目標耐力に応じて母材の引張強度を選定する必要があった。この場合、サイドレール全体の引張強度が低くなってしまう可能性があり、予め特定した部位を変形させることで荷重吸収性能を良好に得るといったことが難しかった。本実施形態の構成によれば、差厚板材２６，２７の板厚寸法および材料を適宜選定することにより予め特定した部位を変形させることが可能となり、要求される荷重吸収性能を得ることができる。

更に、サイドレール２に防錆塗装を行う場合、図１２に示した従来の構造にあっては、パネル材同士の間に隙間が生じていることで、その隙間に塗料が入り難く、高い防錆効果を得ることが困難であった。また、アーク溶接では溶接箇所の周辺にスパッタが飛散したり、熱の影響によって酸化スケールが存在することで塗料が塗布され難くなり、これによっても高い防錆効果を得ることが困難であった。本実施形態の構成によれば、パネル材同士の間に隙間が生じることはなく、また、レーザ溶接を採用していることでスパッタの飛散を抑制でき且つ酸化スケールを抑制できることから塗料が良好に塗布されることになり、防錆塗装による高い防錆効果を得ることが可能である。

以下、前記実施形態に係るサイドレール２の効果を確認するために行った各実験例について説明する。

−実験例１−
先ず、実験例１について説明する。本実験例は、車両前突時においてキック部２Ｃに作用する応力を計測したものである。この実験例では、キック部２Ｃの一部を構成している第２差厚板材２６の長さ寸法（サイドレール２の長手方向に沿う方向の長さ寸法）が互いに異なる２種類のサイドレール２に対して同一の衝突荷重（第２差厚板材２６が座屈変形しない程度の衝突荷重）を作用させ、その際にキック部２Ｃに作用する応力を計測することにより行った。

図６は、図３において一点鎖線Ｄで囲んだ領域の拡大図であり、第２差厚板材２６の長さ寸法を比較的長く設定した場合である第１の強度実験の結果であって、サイドレール２（特に第２差厚板材２６）における応力分布を示す図である。また、図７は、第２差厚板材２６の長さ寸法を比較的短く設定（第１の強度実験で使用したものに比べて短く設定）した場合である第２の強度実験の結果であって、サイドレール２（特に第２差厚板材２６）における応力分布を示す図である。これらの図において破線の斜線を付した領域は応力が比較的小さい領域を表している。また、図中において実線の斜線を付した領域は応力が比較的大きい領域（破線の斜線を付した領域での応力よりも大きな応力が作用している領域）を表している。また、図中において斜線を付していない領域は応力が殆ど作用していない領域を表している。

これらの図に示すように、何れの場合にもサイドレール２における応力の作用領域は比較的小さく抑えられているが、第２差厚板材２６の長さ寸法が短く設定されたもの（図７に示すもの）に比べて該長さ寸法が長く設定されたもの（図６に示すもの）の方が、応力の作用領域は小さく、且つその応力も小さくなっている。この実験結果により、前記実施形態の構造にあっては第２差厚板材２６の長さ寸法を長く設定することが車体強度を高めるうえで有効であることが確認された。

−実験例２−
次に、実験例２について説明する。本実験例は、前記実施形態の構造および従来技術の構造それぞれに対して、車両前突時にサイドレール２に作用する応力を所定量だけ低下させるのに要する板厚比を比較したものである。

図８は、実施形態（本発明）に係るサイドレール２および従来技術に係るサイドレールそれぞれに対する応力比と板厚比との関係を計測した結果を示す図である。ここで、実施形態に係るサイドレール２における板厚比とは、母材の板厚寸法に対する差厚板材の板厚寸法の比である。また、従来技術に係るサイドレールにおける板厚比とは、母材の板厚寸法に対する該母材の板厚寸法と補強部材（母材の内側面にアーク溶接された補強部材）の板厚寸法との和の比である。

図８に示すように、応力比を所定量だけ小さくする（図８におけるＲｓ１からＲｓ２まで小さくする）のに要する板厚比として、従来技術のものにあってＲｔ２が必要であって比較的大きい値となっているのに対し、実施形態にあってはＲｔ１であって、従来技術のものに比べて大幅に小さい値となっている。つまり、応力比を所定量だけ小さくするのに要するためのパネル材の板厚としては実施形態のものの方が小さくて済み、これにより、車体重量の大幅な軽量化（例えば４０％程度の軽量化）が図れていることが確認できた。

−実験例３−
次に、実験例３について説明する。本実験例は、前記実施形態に係る車体フレーム１を有する車両の衝突試験を行い、サイドレール２の変形状態を確認したものである。

図９は車両の衝突試験における車体フレーム１の変形状態を示す平面図（図２相当図）である。この図９に示すように、実施形態の車体フレーム１にあっては、キック部２Ｃの前端部分およびキック部２Ｃの後端部分それぞれにおける折れ曲がり（座屈変形）の方向が互いに逆方向となっている。つまり、キック部２Ｃの前端部分ではアウタレール材２２が圧縮される方向に、キック部２Ｃの後端部分ではインナレール材２１が圧縮される方向にそれぞれ変形することで効果的な荷重吸収性能が発揮されることが確認できた。

−実験例４−
次に、実験例４について説明する。本実験例は、前記実施形態の構造による防錆の効果を確認するためのものである。高い防錆効果を得るためには溶接箇所の周辺を塗装する場合に塗料が全面に亘って塗布されている必要がある。前述したように、パネル材同士の間に隙間が生じていると、その隙間に塗料が入り難く、高い防錆効果を得ることが困難になる。また、溶接箇所の周辺にスパッタが飛散していたり、熱の影響による酸化スケールが広範囲に亘る場合にも塗料が塗布され難くなり、高い防錆効果を得ることが困難になる。

図１０は、実施形態に係るサイドレール２のレーザ溶接部分（ビードＢｅの周辺部）を拡大して示す図である。また、図１１は、前記レーザ溶接に代えてアーク溶接を行った場合のサイドレールａのアーク溶接部分（ビードｅの周辺部）を拡大して示す図である。

サイドレールａのアーク溶接部分にあっては、図１１中に寸法ｔ２で示す範囲が酸化スケールの範囲であり、図中の一点鎖線で囲んだ範囲に多数のスパッタが飛散していた。

これに対し、実施形態に係るサイドレール２のレーザ溶接部分にあっては、図１０中に寸法ｔ１で示す範囲が酸化スケールの範囲であり、図１１のものに比べて大幅に小さくなっている。また、このレーザ溶接部分の周辺には殆どスパッタは飛散していなかった。

これらの結果から、実施形態に係るサイドレール２のレーザ溶接部分にあっては、塗料を全面に亘って塗布することができ、高い防錆効果を得ることが可能であることが確認された。また、実施形態の構造は母材に補強部材をアーク溶接するものではないため、母材と補強部材との間に隙間が生じるといったことはなく、塗料が入り難い部分が削減できている。

なお、複合環境腐食促進試験と呼ばれる複合サイクル腐食試験（ＣＣＴ）の結果においても、前記実施形態に係るサイドレール２にあっては、従来技術に係るサイドレールに比べて最大浸食量は１／２程度に低減されていることが確認できた。

−他の実施形態−
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲および該範囲と均等の範囲で包含される全ての変形や応用が可能である。

例えば、前記実施形態では、キック部２Ｃの前端部分を４枚のパネル材２３，２４，２５，２６によって構成し、キック部２Ｃの後端部分を３枚のパネル材２３，２５，２７によって構成するようにしていた。本発明は、各部分を構成するパネル材の枚数は特に限定されるものではなく、要求される荷重吸収性能や車体強度を得るために必要な枚数として任意に設定することが可能である。

また、前記実施形態では、母材２３，２５に形成された切り欠き部２３ａ，２５ａ，２３ｂに差厚板材２４，２６，２７を嵌め込んでレーザ溶接によって接合するようにしていた。本発明はこれに限らず、母材２３，２５に開口部を形成しておき、該開口部の形状に合致する形状とされた差厚板材をこの開口部に嵌め込んでレーザ溶接によって接合するようにしてもよい。

また、前記実施形態は、サイドレール２の内側面に補強部材を接合しないものとしていた。本発明はこれに限らず、この補強部材を接合する構成を併用するようにしてもよい。この場合、本発明の構成によれば、補強部材として質量の小さいものを採用しながらも要求される荷重吸収性能や車体強度を得ることが可能となるため、この場合も、車体重量の大幅な増大を招くことはない。

本発明は、ラダーフレームにおいて車体前後方向に沿って延在する左右一対のサイドレールに適用可能である。

１ 車体フレーム
２ サイドレール
２１ インナレール材
２２ アウタレール材
２Ｃ キック部（湾曲部）
２３，２５ 母材
２３ａ，２３ｂ，２５ａ 切り欠き部
２４ 第１差厚板材
２６ 第２差厚板材
２７ 第３差厚板材

Claims (4)

1. 車体前後方向に沿って延在し且つ閉断面構造で成るサイドレールにおいて、
   サイドレール本体部分を構成する母材と、該母材に対して板厚寸法および材料が共に異なり且つ前記母材の一部に形成された切り欠き部または開口部に嵌め込まれて前記母材にレーザ溶接により接合された差厚板材との接合部分であるレーザ溶接接合部を備えており、
   前記差厚板材の材料は、前記母材の材料に比べて引張強度が低い材料であり、
   前記差厚板材の板厚寸法は、前記母材の板厚寸法よりも大きく設定されていることを特徴とするサイドレール。
2. 請求項１記載のサイドレールにおいて、
   車両前突時における衝突荷重により、前記差厚板材が変形することを特徴とするサイドレール。
3. 請求項１または２記載のサイドレールにおいて、
   当該サイドレールは、車幅方向の内側部分を構成するインナレール材と、車幅方向の外側部分を構成するアウタレール材とが一体的に溶接されて前記閉断面構造が構成されていると共に、車体後方側に向かって車幅方向の外側へ湾曲する形状とされた湾曲部が設けられており、
   前記湾曲部の前端部分におけるアウタレール材、および、前記湾曲部の後端部分におけるインナレール材それぞれは、前記母材の引張強度よりも低い引張強度を有する材料で成る前記差厚板材が、前記母材の一部に形成された前記切り欠き部または前記開口部に嵌め込まれてレーザ溶接により接合されて構成されていることを特徴とするサイドレール。
4. 車体前後方向に沿って延在し且つ閉断面構造で成るサイドレールの製造方法であって、
   サイドレール本体部分を構成する母材の一部に切り欠き部または開口部を形成する工程と、
   前記母材の材料に比べて引張強度が低い材料で成り且つ前記母材の板厚寸法よりも大きい板厚寸法で成る差厚板材を、前記切り欠き部または開口部に嵌め込む工程と、
   前記切り欠き部または開口部に嵌め込まれた前記差厚板材を前記母材にレーザ溶接により接合する工程と、
   前記差厚板材が接合された前記母材を、前記差厚板材と共に曲げ加工する工程と、
   前記曲げ加工された前記母材と前記差厚板材とで成るレール材と他のレール材とにより前記閉断面構造が構成されるようにこれらレール材同士を一体的に接合する工程とを備えていることを特徴とするサイドレールの製造方法。

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