特許情報 > Bセクション 処理操作；運輸 > B62D：2012年
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車体骨格部材及びその製造法
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- 【要約】
【課題】屈曲部を起点として早期の大きな折れ曲がり変形の発生、製造コストの上昇を抑制、軽量化を図る車体骨格部材を提供する。
【解決手段】残余部2−1〜2−3が、非焼入れ組織を有するとともに、筒状体０ａの外部へ向けて突出するとともに軸方向へ延設される第１の突出部4を有する。第１の突出部4は、いずれもスポット溶接可能高さを有するフランジ4a，4bと、２つのフランジ4a，4bを重ね合わせて溶接するレーザー溶接部4cとを有する。屈曲部3−1、3−2は、焼入れ組織を有するとともに、筒状体0aの外部へ向けて突出するとともに軸方向へ延設される第２の突出部5を有する。第２の突出部5は、スポット溶接可能高さよりも低い高さを有する１つのフランジ5aと、パネル5bと、１のフランジ5aの側面にパネル5bの端面5dを突き合わせて溶接するレーザー溶接部5cとを有する。
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- 【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉断面を有する筒状体を備える車体骨格部材であって、
前記筒状体は、該筒状体の軸方向へ向けて屈曲する１又は２以上の屈曲部と、前記屈曲部を除く残余部とを有し、
前記残余部は、非焼入れ組織を有するとともに、前記筒状体の外部へ向けて突出するとともに前記軸方向へ延設される第１の突出部を有し、当該第１の突出部は、いずれもスポット溶接可能高さを有する２つのフランジと、該２つのフランジを重ね合わせて溶接することによって前記閉断面を形成するための溶接部とを有し、かつ
前記屈曲部は、焼入れ組織を有するとともに、前記筒状体の外部へ向けて突出するとともに前記軸方向へ延設される第２の突出部を有し、当該第２の突出部は、前記スポット溶接可能高さよりも低い高さを有する１つのフランジと、パネルと、前記１のフランジの端面又は側面に前記パネルの端面を突き合わせて溶接することによって前記閉断面を形成するための溶接部とを有すること
を特徴とする自動車の車体骨格部材。
【請求項２】
閉断面を有する筒状体を備える車体骨格部材であって、
前記筒状体は、該筒状体の軸方向へ向けて屈曲する１又は２以上の屈曲部と、前記屈曲部を除く残余部とを有し、
前記残余部は、非焼入れ組織を有するとともに、前記筒状体の外部へ向けて突出するとともに前記軸方向へ延設される第１の突出部を有し、当該第１の突出部は、いずれもスポット溶接可能高さを有する２つのフランジと、該２つのフランジを重ね合わせて溶接することによって前記閉断面を形成するための溶接部とを有し、かつ
前記屈曲部は、焼入れ組織を有するとともに、前記筒状体の外部へ向けて突出する突出部を有さないこと
を特徴とする自動車の車体骨格部材。
【請求項３】
前記残余部は、前記筒状体の軸方向へ向けて直線的に形成される直線部、及び／又は、前記屈曲部よりも大きな曲げ半径を有する湾曲部である請求項１又は請求項２に記載された車体骨格部材。
【請求項４】
前記屈曲部は７８０ＭＰａ以上の引張強度を有する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された車体骨格部材。
【請求項５】
前記残余部は、７８０ＭＰａ未満の引張強度を有する請求項４に記載された車体骨格部材。
【請求項６】
前記屈曲部の比（Ｒ／Ｄ）は０〜２％であり、前記残余部の比（Ｒ／Ｄ）は２％を超える請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された車体骨格部材。
ただし、Ｒは図芯の曲げ半径であり、Ｄは、フランジを含む曲げ方向の図芯からの最大距離である。
【請求項７】
下記第１の部分及び下記第２の部分を軸方向へ向けて備えるとともに閉断面を有する筒状体の軸方向に部分的に、当該軸方向へ移動する焼入れ温度被加熱領域を形成しながら、該焼入れ温度被加熱領域に間欠的に曲げモーメントを与えることにより前記筒状体に曲げ加工を行うことによって、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された車体骨格部材を製造する方法であって、
前記焼入れ温度被加熱領域が前記第１の部分に存在する時には、当該第１の部分に、曲げ加工を行わないか、あるいは、比（Ｒ／Ｄ）が２％以下となる曲げ加工を行うとともに、
前記焼入れ温度被加熱領域が前記第２の部分に存在する時には、当該第２の部分に、比（Ｒ／Ｄ）が２％を越える曲げ加工を行うこと
を特徴とする車体骨格部材の製造法。
ただし、
第１の部分：前記筒状体の外部へ向けて突出するとともにその軸方向へ延設される第１の突出部を有し、当該第１の突出部が、いずれもスポット溶接可能高さを有する２つのフランジと、該２つのフランジを重ね合わせて溶接することによって前記閉断面を形成するための溶接部とを有する。
第２の部分：前記筒状体の外部へ向けて突出するとともにその軸方向へ延設される第２の突出部を有し、当該第２の突出部が、前記スポット溶接可能高さよりも低い高さを有する１つのフランジと、パネルと、前記１のフランジの端面又は側面に前記パネルの端面を突き合わせて溶接することによって前記閉断面を形成するための溶接部とを有する。
であり、Ｒは図芯の曲げ半径であり、Ｄは、フランジを含む曲げ方向の図芯からの最大距離である。
【請求項８】
下記第１の部分及び下記第２の部分を軸方向へ向けて備えるとともに閉断面を有する筒状体の軸方向に部分的に、当該軸方向へ移動する焼入れ温度被加熱領域を形成しながら、該焼入れ温度被加熱領域に間欠的に曲げモーメントを与えることにより前記筒状体に曲げ加工を行うことによって、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された車体骨格部材を製造する方法であって、
前記焼入れ温度被加熱領域が前記第１の部分に存在する時には、当該第１の部分に、曲げ加工を行わないか、あるいは、比（Ｒ／Ｄ）が２％以下となる曲げ加工を行うとともに、
前記焼入れ温度被加熱領域が前記第２の部分に存在する時には、当該第２の部分に、比（Ｒ／Ｄ）が２％を越える曲げ加工を行うこと
を特徴とする車体骨格部材の製造法。
ただし、
第１の部分：前記筒状体の外部へ向けて突出するとともにその軸方向へ延設される第１の突出部を有し、当該第１の突出部が、いずれもスポット溶接可能高さを有する２つのフランジと、該２つのフランジを重ね合わせて溶接することによって前記閉断面を形成するための溶接部とを有する。
第２の部分：前記筒状体の外部へ向けて突出する突出部を有さない。
であり、Ｒは図芯の曲げ半径であり、Ｄは、フランジを含む曲げ方向の図芯からの最大距離である。
【請求項９】
前記筒状体は、ロールフォーミングあるいはプレス成形により製造される請求項７又は請求項８に記載された車体骨格部材の製造法。
- 【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体骨格部材及びその製造法に関し、具体的には、自動車車体を構成するサイドメンバー、クロスメンバー、シル、ルーフレールサイド等の車体骨格部材と、その製造法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の自動車車体は、軽量化及び生産性の観点から、旧来のいわゆるフレーム構造（梯子状のフレームに、エンジン、ラジエター、サスペンション、トランスミッション、デファレンシャル、燃料タンク等の主要部品を搭載・装着するとともに、エンジンコンパートメント、キャビンおよびトランクルームからなるボディを被せる構造）に替えて、フレームとボディとを一体構造としたモノコックボディ（ユニット・コンストラクションボディ）が用いられる。
【０００３】
モノコックボディは、アンダーボディ（プラットフォーム）と一体化されたボディの要所に配置された各種の車体骨格部材（例えば、サイドメンバー、クロスメンバー、シル、ルーフレールサイド等）を備える。
【０００４】
これらの車体骨格部材は、充分な剛性や強度を確保するとともに製造コストを抑制するため、通常、（ａ）図４に示すような第１の略ハット部材４０と第２の略ハット部材４１とを、それぞれのフランジ部４０ａ、４１ａによりスポット溶接することにより得られる、全長にわたって突出部４２ａ，４２ａを有する閉断面の筒状体４２（例えば特許文献１の図１参照）、（ｂ）図５に示すような、板材を例えばロールフォーミングやプレス成形により所定の断面形状に丸めて成形体４３とし、成形体４３の二つの縁に形成したフランジ部４３ａ、４３ａ同士をスポット溶接することにより得られる、全長にわたって突出部４４ａを有する閉断面の筒状体４４（例えば特許文献２参照）、（ｃ）図６に示すような例えばハイドロフォーミング工法や、鋼管の曲げ加工により成形した突出部を有さない筒状体４５（例えば特許文献３参照）等により構成される。
【０００５】
衝突事故時に負荷される衝撃荷重は、主にこれらの車体骨格部材をなす筒状体４２、４４、４５の軸方向（図４〜６における紙面に直交する方向）へ順次伝播・分散される。車体に加えられた衝撃エネルギーは、最終的に、これらの筒状体４２、４４、４５が軸方向へ圧潰したり屈曲したりすることによって車体全体によって吸収され、これにより、キャビンに生存空間を確保しながら、乗員に加えられる衝撃エネルギーが軽減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５８−１０５８８１号公報
【特許文献２】特開２０１０−７５９４５号公報
【特許文献３】特開２０００−２１９１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１により開示された車体骨格部材の筒状体４２は突出部４２ａ、４２ａを備える閉断面を有するとともに、特許文献２により開示された車体骨格部材の筒状体４４も突出部４４ａを備える閉断面を有する。また、車体骨格部材の筒状体４２、４４は、軸方向へ向けて真っ直ぐに形成されることは稀であり、他部品との干渉を避けるためや必要な空間を確保するために、軸方向へ比較的小さな曲率半径で屈曲したり、あるいは比較的大きな曲率半径で湾曲して形成される。
【０００８】
このため、筒状体４２、４４の軸方向へ負荷される衝撃荷重により、最も変形しやすい部位は屈曲部であり、この部分の強度を高めることが重要であるとともに、衝撃荷重による変形の安定性を確保することが、部品の性能上重要である。
【０００９】
筒状体４２、４４のように、部分的に強度を高めたとしても、屈曲部に大きな突出部を有する場合には、変形のばらつきが大きくなる場合が多い。すなわち、大きな突出部は比較的自由に変形できるため、最も応力が高くなる突出部先端の部分の、接合強度のばらつきの影響を受けやすいのである。
【００１０】
特許文献３により開示された車体骨格部材の筒状体４５は、突出部を有さないので、このような課題は存在しないとともに製品によっては２０％以上の軽量化を図ることが可能になる。しかし、筒状体４５は、突出部を有さないことから、突出部を介して例えばスポット溶接やボルト締結等によって他の部材と接合することができない。筒状体４５を他の部材と接合するためには、アーク溶接を用いざるを得なくなるが、自動化の困難性、タクトタイムの増加、さらには溶接後の製品寸法精度や品質の低下といった問題がある。
【００１１】
また、筒状体４５は、その形状によっては例えばハイドロフォーミング工法により成形する必要があることから、筒状体４２、４４に比べて製造コストの上昇も否めない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、車体骨格部材を構成する筒状体の屈曲部は、フランジを有さないか或いは高さの低いフランジを有する高強度部とするとともに、屈曲部以外の部分（例えば直線部や湾曲部）はフランジを有するとともに前記屈曲部よりも強度が低い部分とすることによって、筒状体の軸方向へ負荷される衝撃荷重によっても屈曲部を起点として大きな折れ曲がり変形の早期の発生を抑制しながら屈曲部の変形の安定性を確保することができ、製造コストの上昇を抑制でき、さらには、筒状体の軽量化も図れることを知見し、さらに検討を重ねて、本発明を完成した。
【００１３】
本発明は、閉断面を有する筒状体を備える車体骨格部材であって、この筒状体が、筒状体の軸方向へ向けて屈曲する１又は２以上の屈曲部と、この屈曲部を除く残余部とを有し、（ａ）残余部が、非焼入れ組織を有するとともに、筒状体の外部へ向けて突出するとともに軸方向へ延設される第１の突出部を有し、この第１の突出部が、いずれもスポット溶接可能高さを有する２つのフランジと、この２つのフランジを重ね合わせて溶接することによって閉断面を形成するための溶接部とを有し、かつ（ｂ）屈曲部が、焼入れ組織を有するとともに、筒状体の外部へ向けて突出するとともに軸方向へ延設される第２の突出部を有し、この第２の突出部が、スポット溶接可能高さよりも低い高さを有する１つのフランジと、パネルと、１つのフランジの端面又は側面にパネルの端面を突き合わせて溶接することによって閉断面を形成するための溶接部とを有することを特徴とする自動車の車体骨格部材である。
【００１４】
本発明は、第１の部分及び第２の部分を軸方向へ向けて備えるとともに閉断面を有し、例えばロールフォーミングあるいはプレス成形により製造される筒状体の軸方向に部分的に、軸方向へ移動する焼入れ温度被加熱領域を形成しながら、焼入れ温度被加熱領域に間欠的に曲げモーメントを与えることにより筒状体に曲げ加工を行うことによって、上述した本発明に係る車体骨格部材を製造する方法であって、焼入れ温度被加熱領域が第１の部分に存在する時には、第１の部分に、曲げ加工を行わないか、あるいは、比（Ｒ／Ｄ）が２％以下の緩やかな曲げ加工を行うとともに、焼入れ温度被加熱領域が第２の部分に存在する時には、第２の部分に、比（Ｒ／Ｄ）が２％を超える厳しい曲げ加工を行うことを特徴とする車体骨格部材の製造法である。
【００１５】
ただし、第１の部分は、筒状体の外部へ向けて突出するとともにその軸方向へ延設される第１の突出部を有し、この第１の突出部が、いずれもスポット溶接可能高さを有する２つのフランジと、２つのフランジを重ね合わせて溶接することによって閉断面を形成するための溶接部とを有する。また、第２の部分は、筒状体の外部へ向けて突出するとともにその軸方向へ延設される第２の突出部を有し、この第２の突出部が、スポット溶接可能高さよりも低い高さを有する１つのフランジと、パネルと、１のフランジの端面又は側面にパネルの端面を突き合わせて溶接することによって閉断面を形成するための溶接部とを有する。さらに、Ｒは図芯の曲げ半径であり、Ｄは、フランジを含む曲げ方向の図芯からの最大距離である。
【００１６】
別の観点からは、本発明は、閉断面を有する筒状体を備える車体骨格部材であって、この筒状体が、筒状体の軸方向へ向けて屈曲する１又は２以上の屈曲部と、この屈曲部を除く残余部とを有し、残余部が、非焼入れ組織を有するとともに、筒状体の外部へ向けて突出するとともに軸方向へ延設される第１の突出部を有し、この第１の突出部は、いずれもスポット溶接可能高さを有する２つのフランジと、これら２つのフランジを重ね合わせて溶接することによって閉断面を形成するための溶接部とを有し、かつ、屈曲部が、焼入れ組織を有するとともに、筒状体の外部へ向けて突出する突出部を有さないことを特徴とする自動車の車体骨格部材である。
【００１７】
本発明は、下記第１の部分及び下記第２の部分を軸方向へ向けて備えるとともに閉断面を有する筒状体の軸方向に部分的に、軸方向へ移動する焼入れ温度被加熱領域を形成しながら、焼入れ温度被加熱領域に間欠的に曲げモーメントを与えることにより筒状体に曲げ加工を行うことによって、上述した本発明に係る車体骨格部材を製造する方法であって、焼入れ温度被加熱領域が第１の部分に存在する時には、第１の部分に、曲げ加工を行わないか、あるいは、比（Ｒ／Ｄ）が２％以下の緩やかな曲げ加工を行うとともに、焼入れ温度被加熱領域が第２の部分に存在する時には、第２の部分に、比（Ｒ／Ｄ）が２％を超える厳しい曲げ加工を行うことを特徴とする車体骨格部材の製造法である。
【００１８】
ただし、第１の部分は、筒状体の外部へ向けて突出するとともにその軸方向へ延設される第１の突出部を有し、この第１の突出部が、いずれもスポット溶接可能高さを有する２つのフランジと、これら２つのフランジを重ね合わせて溶接することによって閉断面を形成するための溶接部とを有し、第２の部分は、筒状体の外部へ向けて突出する突出部を有さず、さらに、Ｒは図芯の曲げ半径であり、Ｄは、フランジを含む曲げ方向の図芯からの最大距離である。
【００１９】
これらの本発明では、残余部が、筒状体の軸方向へ向けて直線的に形成される直線部、及び／又は、屈曲部よりも大きな曲げ半径を有する湾曲部であることが望ましい。
これらの本発明では、屈曲部が７８０ＭＰａ以上の引張強度を有することが望ましく、１２００ＭＰａ以上の引張強度を有することがさらに望ましく、１４００ＭＰａ以上の引張強度を有することがよりいっそう望ましい。
【００２０】
これらの本発明では、残余部が９８０ＭＰａ未満の引張強度を有することが望ましく、７８０ＭＰａ未満の引張強度を有することがさらに望ましい。
これらの本発明では、屈曲部の比（Ｒ／Ｄ）は０〜２％であり、残余部の比（Ｒ／Ｄ）は２％以上であることが望ましい。ただし、Ｒは図芯の曲げ半径であり、Ｄは、フランジを含む曲げ方向の図芯からの最大距離である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、屈曲部を起点として早期の大きな折れ曲がり変形の発生を抑制できるとともに屈曲部の変形の安定性を確保することができ、他の部材との接合性も良好であって、製造コストの上昇を抑制することができ、さらに軽量化を図ることができる車体骨格部材を提供することが可能になる。
- 【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１（ａ）は、本発明に係る車体骨格部材の素材の形状を示す説明図であり、図１（ｂ）は、本発明に係る車体骨格部材の形状を示す説明図であり、図１（ｃ）は、素材の第１の部分の横断面図であり、図１（ｄ）は、素材の第２の部分の横断面図であり、図１（ｅ）は、他の素材の第１の部分の横断面図であり、図１（ｆ）は、他の素材の第２の部分の横断面図である。
【図２】図２は、車体骨格部材を製造するために用いる曲げ加工装置の構成の一部を簡略化および省略して概念的に示す斜視図である。
【図３】図３は、第１の産業用ロボット、第２の産業用ロボットおよび第３の産業用ロボットの構成例を示す説明図である。
【図４】従来の車体骨格部材の筒状体の断面図である。
【図５】従来の他の車体骨格部材の筒状体の断面図である。
【図６】従来のさらに他の車体骨格部材の筒状体の断面図である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
- 【公開番号】特開２０１２−２５３３５（Ｐ２０１２−２５３３５Ａ）
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【発明の名称】車体骨格部材及びその製造法
- 【出願番号】特願２０１０−１６８２２５（Ｐ２０１０−１６８２２５）
【出願日】平成２２年７月２７日（２０１０．７．２７）
【出願人】
【識別番号】０００００２１１８
【氏名又は名称】住友金属工業株式会社
- 【代理人】
【識別番号】１０００８１３５２
【弁理士】
【氏名又は名称】広瀬 章一
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