JP2002102980A - 車輌用衝突補強材の製造方法および車輌用衝突補強材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プレス加工によって所望の強度を付与すること
が可能な、ブラケット一体型ドアインパクトビーム等の
衝突補強材及びその製造方法を提供する。 【解決手段】金属のロール材から金属板２０（又は３
０）を打抜く。そして金属板２０（又は３０）を摂氏８
５０度以上であってその融点未満の温度に加熱する。加
熱後直ちに金属板２０（又は３０）を成型用プレスに搬
送し、摂氏８５０度以上の高温状態を保った金属板２０
（又は３０）に対し常温のプレス型１１，１２を用いて
プレス加工を施し所望形状を付与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車輌用衝突補強材
とその製造方法に関する。特に、車輌用衝突補強材とし
てのドアインパクトビームおよびセンターピラー部材並
びにこれらの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】車輌用衝突補強材の一種にドアインパク
トビームがある。これは、ドア内部に水平方向に架設さ
れて側面衝突時の衝撃を吸収・緩和するための補強材で
ある。例えば、特開平９−１５６３６７号公報に示され
る従来のドアインパクトビームは、中空な円筒状鋼管か
らなるビーム本体と、そのビーム本体の両端部に設けら
れる一対のブラケットとによって構成されている。ブラ
ケットは、ビーム本体をドアフレームへ取り付ける際の
介在部材であり、ビーム本体の製造工程とは別工程のプ
レス加工によって準備される。このブラケットを予めで
きあがったビーム本体の各端部に溶接することでドアイ
ンパクトビームを製品化している。

【０００３】また、衝撃吸収機能を担保するビーム本体
部の構成材料として、高張力鋼を使用するという選択肢
がある。高張力鋼とは、低炭素鋼に少量の合金元素を添
加することで４００〜１０００ＭＰａ（メガパスカル）
程度の引張強度を付与した強靱な鋼材をいい、ハイテン
ション材とも呼ばれる。このような高張力鋼に対し冷間
プレス加工を施すことにより、ビーム本体部とブラケッ
ト部とを最初から一体成形するという製造方法も試みら
れている。

【０００４】更に、ドアインパクトビーム以外の車輌用
衝突補強材としてセンターピラーリインフォースがあ
る。これは、例えば４ドアの自動車のフロントドアとリ
アドアとの間に位置するセンターピラー部分の内部に略
垂直方向に設けられて側面衝突時の衝撃を吸収・緩和す
るための補強材である。このセンターピラーリインフォ
ースの製造方法としては、前記同様、一枚板の高張力鋼
に対し冷間プレス加工を施して所望形状のセンターピラ
ーリインフォースを成形するという方法がある。また、
例えば特開２０００−１７７６３０号公報に開示される
ように、板厚の厚い板材と薄い板材とをマッシュシーム
溶接で接合したブランク部材を準備し、そのブランク部
材に対して冷間プレス加工を施すことで、所望形状の不
等厚センターピラーリインフォースを成形するという方
法（いわゆるテーラードブランク）もある。なお、この
センターピラーリインフォースの肉厚を不等厚としてい
るのは、該リインフォースの上側（ルーフ側）と下側
（サイドシール側）とで所望される補強強度が異なるこ
とによる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ド
アインパクトビームでもセンターピラーリインフォース
でも、高張力鋼に対する冷間プレス加工には、次のよう
な種々の問題点が存在する。第１に、高張力鋼に対し冷
間プレス加工を施して得られる製品の強度は１２００Ｍ
Ｐａが限界であり、それを超える強度のドアインパクト
ビーム等の衝突補強材を冷間プレス加工によって製造す
ることができない。第２に、高張力鋼に冷間プレスを施
した場合、応力の影響が製品に残留し、時間が経つと製
品が自己崩壊する現象（遅れ破壊）を生じ、このことが
製品の品質確保を困難にする。第３に、高張力鋼に冷間
プレスを施しプレス型（金型）から製品をとりはずした
ときに、意図した通りの形状が製品に付与されず部分的
に形戻りする現象（スプリングバック）を回避し難く、
高い寸法精度での付形が難しいという欠点がある。

【０００６】このように、単にプレス加工を施して高張
力鋼からドアインパクトビーム等の衝突補強材を製造し
ようとしても、衝突補強材としての必要強度の不足や加
工の難しさという問題がある。こうした事情から特にド
アインパクトビームでは、ビーム本体部とブラケット部
（取付介在部）とを最初からプレスで一体成形すること
ができなかった。また、従来のセンターピラーリインフ
ォースにおけるテーラードブランクでは、板厚の異なる
板材間の溶接に高度の技術及びコストを要するという問
題があった。

【０００７】本発明の目的は、プレス加工によっても必
要な強度を付与することができると共に、遅れ破壊やス
プリングバックといった問題を生じない車輌用衝突補強
材の製造方法を提供することにある。また、本体部と取
付介在部を一体成型しながらも、必要な衝撃吸収性能を
発揮でき且つ安価に製造可能な車輌用衝突補強材を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、車輌
用衝突補強材の製造方法であって、金属材を摂氏８５０
度以上であってその金属材の融点未満の温度に加熱する
加熱工程と、摂氏８５０度以上の高温状態にある金属材
に対し、所望形状を付与すべく相対的に低温のプレス型
を用いてプレス加工を施すプレス工程とを備えてなるこ
とを特徴とする。

【０００９】この製造方法によれば、プレス工程が熱間
成形となって金属材の成形性がよくなるため、遅れ破壊
の心配がなくなる。又、熱間成形のため、プレス時にお
ける金属材の引張強度が低下し、スプリングバックの問
題も回避される。更に、高温状態にある金属材に対し
て、相対的に低温のプレス型を用いてプレス加工を施す
ことから、プレスによる形状付与と同時に金属材には焼
き入れがなされ、できあがった製品（衝突補強材）の強
度がプレス前に比べて飛躍的に向上する。この方法の本
質は、プレスされる直前の金属材の温度を摂氏８５０度
以上にする点にあり、予め金属材を融点直近まで加熱し
たとしても、プレス直前に摂氏８５０度を下回ってしま
っては所期の効果を得ることができない。プレス直前の
温度の下限値を摂氏８５０度としたのは、試作実験の結
果（図４参照）によるものであり、この下限値を下回っ
た場合には、製品の強度が低下し、従来の方法に比べ製
品強度の面で有利な効果を得ることができない。なお、
「相対的に低温のプレス型」とは、摂氏８５０度以上の
高温状態の金属材に対しプレス型の温度が相対的に低い
との意味であり、その低い温度とは、好ましくは２００
℃以下の温度であり、更に好ましくは常温又は室温付近
の温度である。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１に記載の車輌
用衝突補強材の製造方法において、前記加熱工程におけ
る金属材の加熱温度が摂氏８５０〜１０５０度であるこ
とを特徴とする。試作実験によれば、加熱温度が摂氏８
５０〜１０５０度の範囲の場合に製品の強度を最も高め
ることができる。

【００１１】請求項３の発明は、請求項１又は２に記載
の車輌用衝突補強材の製造方法において、前記金属材
は、引張強度が５００〜６００ＭＰａの範囲内にある鉄
系材料からなる板材であることを特徴とする。このよう
な金属材を使用した場合に、製品の強度確保、遅れ破壊
の回避、スプリングバックの回避が最も効果的に達成さ
れる。

【００１２】なお、請求項３における前記金属材が高張
力鋼（ハイテンション材）であることは好ましい。又、
その金属材が、０．１８〜０．２５ｗｔ％の炭素、０．
１５〜０．３５ｗｔ％の珪素、１．１５〜１．４０ｗｔ
％のマンガン、０．１５〜０．２５ｗｔ％のクロムおよ
び０．０１〜０．０３ｗｔ％のチタンを少なくとも含有
してなる鉄系材料であることは更に好ましい。

【００１３】請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれ
か一項に記載の車輌用衝突補強材の製造方法において、
前記車輌用衝突補強材はドアインパクトビームであり、
前記プレス工程では、ドアインパクトビームの本体部と
ブラケット部とを一体化した形状が前記金属材に対し付
与されることを特徴とする。

【００１４】請求項４は、ブラケット一体型のドアイン
パクトビームの製造方法に関する。この方法によれば、
ブラケット部は本体部に予め一体化されるため、事後的
に溶接等の追加加工が不要となる。又、プレスによる一
体成形とすれば、ドアインパクトビームをドアフレーム
に位置合わせするための凹凸部を、ブラケット部の所定
位置に正確に形成することが容易となる。この点、過去
の経験によれば、事後的溶接の場合には、ブラケット側
とドアフレーム側との間で位置合わせ用の凹凸部を一致
させることが意外に難しく、ドアフレームに対するドア
インパクトビームの位置合わせが困難なことが多い。

【００１５】請求項５の発明は、請求項１〜３のいずれ
か一項に記載の車輌用衝突補強材の製造方法において、
前記車輌用衝突補強材はセンターピラー部材であり、そ
のセンターピラー部材の一部に強度調節のためのブラン
キングを施すブランキング工程を更に備えてなることを
特徴とする。

【００１６】請求項５はセンターピラー部材の製造方法
に関する。この方法によれば、センターピラー部材の一
部にブランキングを施すことで、ブランキング部位と非
ブランキング部位との間で強度差を作り出すことができ
る。このため、一つの金属材をプレス成形して得られる
センターピラー部材の各部位に、ブランキングの有無に
応じた所望の強度分布を付与することが可能となる。な
お、前記ブランキング工程は、前記プレス工程と同時工
程又は別工程のいずれであってもよい。

【００１７】請求項６の発明は、本体部及び取付介在部
がプレスで一体成形されるとともに、前記本体部の引張
強度が１４００ＭＰａ以上であることを特徴とする車輌
用衝突補強材である。

【００１８】これは、上記製造方法の結果物たる車輌用
衝突補強材に関するものである。本体部の引張強度が１
４００ＭＰａ以上となる車輌用衝突補強材は、上記製造
方法の確立により初めて製造可能となった物であり、そ
の技術的意義は請求項１の発明に準ずる。なお、請求項
１〜５に記載の方法で実際に製造可能な車輌用衝突補強
材の本体部の引張強度は、１４００ＭＰａ以上、１７０
０ＭＰａ以下である。１４００ＭＰａの引張強度はビッ
カース硬度換算で約４２５ＨＶに相当し、１７００ＭＰ
ａの引張強度はビッカース硬度換算で約５１０ＨＶに相
当する。

【００１９】請求項７の発明は、請求項６に記載の車輌
用衝突補強材であって、前記車輌用衝突補強材は、前記
取付介在部としてのブラケット部が本体部と一体化され
たブラケット一体型のドアインパクトビームであり、前
記本体部の幅方向の断面形状が波形となっていることを
特徴とする。本体部の引張強度が１４００ＭＰａ以上と
なるブラケット一体型のドアインパクトビームは、上記
製造方法の確立により初めて製造可能となった物であ
り、上記方法の発明以前には世に存在しなかった製品で
ある。尚、この請求項７の技術的意義は後述の第１実施
形態で明らかとなる。

【００２０】請求項８の発明は、請求項６に記載の車輌
用衝突補強材であって、前記車輌用衝突補強材はセンタ
ーピラー部材であり、そのセンターピラー部材の本体部
又は取付介在部の一部に、引張強度が１４００ＭＰａ未
満となるブランキング部が設けられていることを特徴と
する。本体部（非ブランキング部位）の引張強度が１４
００ＭＰａ以上となるセンターピラー部材は、上記製造
方法の確立により初めて製造可能となった物であり、上
記方法の発明以前には世に存在しなかった製品である。
なお、この請求項８の技術的意義は、後述の第２実施形
態で明らかとなる。

【００２１】請求項９の発明は、請求項６〜８のいずれ
か一項に記載の車輌用衝突補強材であって、０．１８〜
０．２５ｗｔ％の炭素、０．１５〜０．３５ｗｔ％の珪
素、１．１５〜１．４０ｗｔ％のマンガン、０．１５〜
０．２５ｗｔ％のクロムおよび０．０１〜０．０３ｗｔ
％のチタンを少なくとも含有してなる鉄系材料で構成さ
れていることを特徴とする。これは、所期の性能を発揮
可能な車輌用衝突補強材の構成材料を具体的に特定した
ものであり、その技術的意義は後述の第１及び第２実施
形態で明らかとなる。

【００２２】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下に、車輌用
衝突補強材の一種であるドアインパクトビームの製造方
法の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。なお、目
標とするドアインパクトビームは、図２（Ａ）に示すよ
うな長尺状の金属板２０に対しプレス加工を施して、該
ビームの本体部２１の幅方向に断面波形の形状を付与し
たものである（図２（Ｂ）及び図３参照）。

【００２３】（金属板の準備工程）図１に示すように、
原材料となる金属のロール材を引き延ばし、それに打抜
き加工用プレス機で打抜き加工を施すことにより、図２
（Ａ）に示すような長尺状の金属板２０を得た。この長
尺状の金属板２０は、その中央に位置する本体部２１
と、その両端に位置するブラケット部２２とに区分で
き、本体部２１は中央部分ほど幅広な形状となってい
る。この本体部２１には、後ほどプレス加工によって横
断面波形の形状が付与される。他方、ブラケット部２２
に対してはプレス加工を施す場合と施さない場合とがあ
るが、いずれにせよ打抜き加工時の形状の一部（例えば
ブラケット部の中の平らな部分）が、ドアインパクトビ
ームをドアフレームに取り付ける際の取付介在部として
利用される。なお、前記取付介在部として利用される部
分には、例えばいずれかの段階で位置決め用の孔又は凹
部（図示略）が形成され、車輌のドアフレーム側に設け
られたピン又は凸部に対して前記孔又は凹部を対応させ
ることにより、ドアインパクトビームがドアフレームの
特定箇所に位置決めされる。そして、その位置決めに供
した凹凸嵌合部にスポット溶接を施すことでドアインパ
クトビームがドアフレームに固定される。

【００２４】金属材としての金属板２０（及びロール
材）は、高張力鋼に分類される鉄系材料から成ってい
る。この鉄系材料は、後記表１の「鋼材Ａ」の欄に記載
したような成分組成を持つ。この鋼材Ａの融点は、およ
そ摂氏１３００〜１４００度である。前記打抜き加工段
階での金属板２０の厚さは、本実施形態では１．６ｍｍ
に設定したが、１．０〜１．８ｍｍの範囲内で適宜設定
可能である。この１．６ｍｍ厚の金属板２０の引張強度
は、５００〜６００ＭＰａであった。

【００２５】（金属板の加熱及びプレス加工）続いて、
前記長尺状の金属板２０を加熱装置内に封入し、所定の
目標温度（本実施形態では９３０℃）にまで加熱した。
本実施形態では、加熱装置として電気炉を用いると共
に、電気炉内を不活性ガス雰囲気（例えば窒素ガス雰囲
気）とし、常温から徐々に温度を上げて目標温度に到達
させ、若干時間その目標温度を保持した。加熱時の目標
温度の好ましい範囲については後ほど説明する。

【００２６】次に、目標温度に加熱した金属板２０を加
熱装置から成形用プレス機の固定型１１及び可動型１２
間に高速搬送し、直ちにプレス加工を施した。すなわ
ち、金属板２０を加熱装置から取り出してプレス機にセ
ットし押圧動作を開始するまでの時間を５秒以内とし
て、プレス直前の金属板２０の温度が摂氏８５０度を下
回らないように配慮した。他方、プレス型としての固定
型１１及び可動型１２の温度は常温（又は室温）のまま
とした。これは、高温状態の金属板２０と常温のプレス
型１１，１２との間に相応の温度差を与えて、高温状態
の金属板２０が冷えたプレス型１１，１２に接触した際
に焼き入れ効果が生ずることを意図したものである。更
に、可動型１２を固定型１１に押圧するときの圧力（プ
レス圧）を、１千ＭＰａ〜１万ＭＰａに設定（本実施形
態では約５千ＭＰａに設定）するとともに、可動型１２
が上死点位置から下死点位置に移動し再び上死点位置に
復帰するまでの一押圧工程に要する時間を５秒以内とし
た。なお、押圧完了後、プレス型から取り出した直後の
製品の温度は１００〜２００℃であったが、その後、数
十分間自然放冷することで常温近くに達した。

【００２７】このようなプレス加工により、図２（Ａ）
の金属板２０には、図２（Ｂ）及び図３に示すような横
断面波形の断面形状が付与され、ブラケット一体型のド
アインパクトビームを得ることができる。尚、プレスに
よる付形後、必要に応じて、ドアインパクトビームの全
表面又は一部表面に対してショットブラスト等の表面処
理を施してもよい。

【００２８】（好ましい加熱温度について）この第１実
施形態で使用したのと同じ金属板２０を用いて、プレス
直前の金属板温度（即ちプレス型投入時の金属板温度）
を種々変化させた場合における、最終製品（ブラケット
一体型のドアインパクトビーム）のビッカース硬度（及
び引張強度）と温度との関係を調べる試作実験を行っ
た。この実験では、温度以外の条件（金属板の材質・形
状やプレス条件等）は全て前記実施形態の条件に統一し
た。図４のグラフは、その試作実験の結果を示す。な
お、図４の結果は、一つの検体について複数箇所でビッ
カース硬度を測定しその複数箇所での測定結果の平均値
を温度と対応させてプロットしたものである。ちなみ
に、ビッカース硬度と引張強度とはほぼ１対１の対応関
係を示し、例えば４５０ＨＶのビッカース硬度は１５０
０ＭＰａの引張強度に相当する。

【００２９】図４からわかるように、プレス型投入時の
温度が８５０℃未満の場合には、１５００ＭＰａ以上の
平均強度を得ることができず、温度が８００℃未満の場
合に到っては、１０００ＭＰａ程度の平均強度を得るこ
ともできなかった。これに対し、プレス型投入時の温度
が８５０℃以上の場合には、１５００ＭＰａ以上の平均
強度を得ることができた。又、図４のグラフによれば、
８５０〜１０５０℃の範囲内に平均強度の極大点があ
り、１０５０℃を超える範囲では、１５００ＭＰａ以上
の平均強度を保っているものの平均強度はむしろ低下又
は頭打ちの傾向を示した。その理由は定かではないが、
プレス型投入時の温度を高くするために電気炉内での加
熱温度をあまり高くしすぎると、加熱段階で金属結晶の
粗大化が助長され、結晶組織の結びつきが却って粗くな
るためと考えられる。この試作実験の結果から、プレス
型投入時の金属板温度が、８５０℃から金属板の融点の
直近温度まで、更に好ましくは８５０℃以上１０５０℃
以下となるように、金属板を事前加熱することが好まし
いと言える。

【００３０】（他の材料を用いた場合との比較）図５の
グラフは、第１実施形態（鋼材Ａ）、比較例１（ＳＰＣ
４４０材）及び比較例２（ＳＰＣ７８０材）について、
製品化されたドアインパクトビームの各部におけるビッ
カース硬度（及び引張強度）の測定値をプロットしたも
のである。強度の測定点はドアインパクトビームの幅方
向に沿って複数選択されており、具体的には、図３に示
す５つの代表点（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ）と、これら代表
点間に存在するいくつかの点（１４点）の合計１９点で
ある。第１実施形態、比較例１及び比較例２の三者の違
いは、出発材料の違いのみである。すなわち、第１実施
形態では表１に示す鋼材Ａを用いたのに対し、比較例１
ではＪＩＳ（日本工業規格）ＳＰＣ４４０の冷延鋼板
（引張強度４４０ＭＰａ）を用い、比較例２ではＪＩＳ
（日本工業規格）ＳＰＣ７８０の冷延鋼板（引張強度７
８０ＭＰａ）を用いた。比較例１及び２のドアインパク
トビームを作るにあたっては、出発材料以外の製造条件
を全て第１実施形態の製造条件に統一した。なお、鋼材
Ａ、ＳＰＣ４４０及びＳＰＣ７８０の各鉄系材料におけ
る添加元素の組成を表１に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】図５のグラフからわかるように、鋼材Ａを
用いた第１実施形態では、どの測定点においても１４０
０ＭＰａを下回ることはなく、全１９測定点の平均引張
強度は、約１５００ＭＰａであった。これに対し、ＳＰ
Ｃ４４０材を用いた比較例１では、各測定点の引張強度
のばらつきが極めて大きく品質が安定しないばかりか、
引張強度の平均値も１０００ＭＰａ程度にしかすぎなか
った。また、ＳＰＣ７８０材を用いた比較例２では、各
測定点の引張強度のばらつきも少なく品質は安定してい
るが、引張強度の平均値は１２００ＭＰａ程度にとどま
った。更に比較例２では、プレス後に金型から製品を取
り外す際に、大きなスプリングバックが観察された。他
方、第１実施形態及び比較例１ではスプリングバックは
ほとんどみられなかった。

【００３３】この実験結果から、出発材料の選択が最終
製品の引張強度に大きな影響を及ぼすことが理解でき
る。従来以上に高強度のドアインパクトビームを得るこ
とができる出発材料の好ましい物性や組成については、
一面的に論じられない部分もあるが、三者の比較からお
よそ、次のような傾向性を見いだすことができる。まず
第１に、加熱及びプレス加工を施す前の出発材料の引張
強度は５００〜６００ＭＰａ程度が好ましく、少なくと
も４４０ＭＰａ以下の強度の材料は適さない。他方、７
８０ＭＰａ以上の強度の材料では、従来の冷間プレス加
工の場合に比較して有利な結果を得るには到らない。第
２に、同じ鉄系材料であっても添加元素の配合の違いに
より、最終製品の引張強度が異なってくる。添加元素の
種類や量の組み合わせが複合的に影響しあって、材料の
融点、硬度、強靱性等の物性面に影響を与えると考えら
れ、微量の添加元素のそれぞれに対して個々の技術的意
義を論ずることは極めて難しい。但し、試作実験の結果
から、少なくとも表１に示すような品質管理範囲内にあ
る鋼材Ａについては、１５００ＭＰａ級の平均引張強度
を示すドアインパクトビームを提供し得る材料であると
認定することに異論はなかろう。

【００３４】なお、比較例３として、上記鋼材Ａを用い
冷間プレス加工（つまりプレス前に８５０℃以上に加熱
する工程を省略したプレス加工）を施して同形状のドア
インパクトビームを試作した。そして、比較例３の引張
強度を測定したところ、その値は６００〜７００ＭＰａ
程度にとどまった。図４の実験結果並びに比較例１，２
及び３の結果を総合的に勘案すれば、出発材料の選択
と、本件の加工手法とが相乗効果をもたらして、本実施
形態のドアインパクトビームに所期の性能が付与される
ものと理解される。

【００３５】この第１実施形態によれば、以下のような
効果を得ることができる。 ・原料鋼材から型抜きした金属板２０を予め加熱してお
き、それを高温状態のまま常温のプレス型を用いてプレ
スするという手法（以下「ホットスタンプ法」と呼ぶ）
を採用することで、１５００ＭＰａ相当の平均引張強度
を有するブラケット一体型のドアインパクトビームを製
造することが可能となった。

【００３６】・プレス加工に際して高温状態の金属板２
０と常温のプレス型との間に温度差をもたせたことで、
金属板２０がプレス型１１，１２によって押圧されたと
きにプレスによる付形と焼き入れとを同時に行うことが
できる。このため、製造工程が簡素化され生産性が向上
する。

【００３７】・本件のホットスタンプ法によれば、ブラ
ケット一体型のドアインパクトビームに十分な強度を付
与できる他に、高張力鋼に対して冷間プレス加工を施し
た場合の問題点とされていたスプリングバックや遅れ破
壊を解消することができる。従って、衝突補強材として
のドアインパクトビームの生産性および品質（経時安定
性）を向上させることができる。

【００３８】・ブラケット一体型のドアインパクトビー
ムは、断面波形という比較的簡素な断面構造であるにも
かかわらず、優れた引張強度を有している。換言すれ
ば、ホットスタンプ法の採用により製品段階での引張強
度を飛躍的に向上させることができた。このため、従来
よりも原材料としての金属板の薄肉化や製品の断面構造
の簡素化を図っても、必要な衝撃吸収性能を確保するこ
とが可能となり、結果としてドアインパクトビームの軽
量化が可能となる。

【００３９】（第２実施形態）以下、車輌用衝突補強材
の一種であるセンターピラー部材の製造方法の一実施形
態を図面を参照して説明する。センターピラー部材とし
てのセンターピラーリインフォースは、車体サイドパネ
ルの一部を構成するセンターピラーアウター部分の内側
に嵌合可能に形状設定された衝突補強材であり、センタ
ーピラーアウター部分に対しては嵌合状態で溶接固定さ
れる。このため、センターピラーリインフォースの形状
は、車体サイドパネルのセンターピラーアウター部分と
ほぼ相似形をなす。目標とするセンターピラーリインフ
ォースは、図６（Ａ）に示すような長尺状の金属板３０
に対しプレス加工を施し、その本体部３１に断面ハット
形の形状を付与したものである（図６（Ｂ）、図７及び
図８参照）。

【００４０】第２実施形態のセンターピラーリインフォ
ースの製造手順は、前記第１実施形態の手順に準ずる。
即ち、図１に示すように、原材料となる金属のロール材
を引き延ばし、それに打抜き加工用プレス機で打抜き加
工を施すことにより、図６（Ａ）に示すような長尺状の
金属板３０を得る。この長尺状の金属板３０は、その中
央に位置する本体部３１と、その上に位置する略Ｔ字状
の上端部３２と、下に位置する略逆Ｔ字状の下端部３３
とを有している。略Ｔ字状の上端部３２は、サイドパネ
ルのルーフサイド部分に接合可能な取付介在部として利
用され、略逆Ｔ字状の下端部３３はサイドパネルのサイ
ドシル部分に接合可能な取付介在部として利用される。
金属材としての金属板３０（及びロール材）は、前記表
１の鋼材Ａで構成されている。前記打抜き加工段階での
金属板３０の厚さは、本実施形態では１．４ｍｍに設定
されており、この１．４ｍｍ厚の金属板３０の引張強度
は５００〜６００ＭＰａである。

【００４１】次に、前記長尺状の金属板３０を加熱装置
内に封入し、所定の目標温度（本実施形態では９５０
℃）にまで加熱した。加熱装置として電気炉を用いると
共に、電気炉内を不活性ガス雰囲気（例えば窒素ガス雰
囲気）とし、常温から徐々に温度を上げて目標温度に到
達させ、若干時間その目標温度を保持した。続いて、目
標温度に加熱した金属板３０を加熱装置から成形用プレ
ス機の固定型１１及び可動型１２間に高速搬送し、直ち
にプレス加工を施した。すなわち、金属板３０を加熱装
置から取り出してプレス機にセットし押圧動作を開始す
るまでの時間を５秒以内として、プレス直前の金属板３
０の温度が摂氏８５０度を下回らないように配慮した。
プレス型としての固定型１１及び可動型１２の温度は常
温（又は室温）のままとした。更に、可動型１２を固定
型１１に押圧するときの圧力（プレス圧）を、１千ＭＰ
ａ〜１万ＭＰａに設定（本実施形態では約５千ＭＰａに
設定）するとともに、可動型１２が上死点位置から下死
点位置に移動し再び上死点位置に復帰するまでの一押圧
工程に要する時間を５秒以内とした。なお、押圧完了
後、プレス型から取り出した直後の製品の温度は１００
〜２００℃であったが、その後、数十分間自然放冷する
ことで常温近くに達した。

【００４２】このようなプレス加工により、図６
（Ｂ）、図７及び図８に示すように、金属板３０には横
断面ハット形の形状が付与されてその本体部３１には左
右一対の側壁３１ａが出現すると共に、本体部３１と下
端部３３との境界領域には、ほぼ水平方向に並ぶ複数の
貫通孔３４が形成される。こうして、所望の形状を有す
る取付介在部一体型のセンターピラーリインフォースを
得ることができる。なお、このセンターピラーリインフ
ォースの本体部３１の平均引張強度は約１５００ＭＰａ
であった。但し、複数の貫通孔３４が形成されたブラン
キング部３５（図６（Ｂ）に一点鎖線で囲んだ領域）の
平均引張強度は約１４００ＭＰａ未満であった。

【００４３】ところで、前記プレス加工での貫通孔３４
の形成を「ブランキング」という。センターピラーリイ
ンフォースの特定箇所に複数の貫通孔３４をブランキン
グしているのは、センターピラーリインフォースの特定
箇所に強度的な弱点を意図的に作り出すためである。一
般に自動車のセンターピラーにあっては、側面衝突時に
着座位置（又は座席）における腰より下の位置で該セン
ターピラーが壊れるような設計を採用して、側面衝突の
衝撃を吸収緩和し乗員の上半身保護を図っている。本実
施形態のセンターピラーリインフォースでは、板厚の均
一な金属板３０を出発材料として使用しており、単にプ
レス成形しただけでは各部の厚み及び強度が均等化して
しまい、そのままでは側面衝突時に壊れる箇所を特定で
きない。それ故、側面衝突時に壊したい箇所（つまり本
体部３１と下端部３３との境界位置）をブランキングす
ることで強度的に弱い箇所を予め特定し、側面衝突時に
おける乗員の上半身保護の実効化を図っている。

【００４４】尚、この第２実施形態では、金属板３０に
対する焼き入れ付形および貫通孔３４のブランキングを
１回のプレス工程で同時に行ったが、焼き入れ付形のた
めのプレス工程と、ブランキング用のプレス工程とを別
々の工程としてもよい。

【００４５】（スプリングバックの比較試験）この第２
実施形態では、センターピラーリインフォースのプレス
後におけるスプリングバックの程度を定量的に評価する
試験を行った。スプリングバックの大きさを定量評価す
る一つの指標として、プレス加工によって出現した側壁
３１ａの開き角度θを測定した。この開き角度θとは、
図９に示すように、プレス型から外した後の側壁３１ａ
の実際の位置（実線で示す）と、プレス型の形状を忠実
に反映した場合に側壁３１ａがあるべき位置（破線で示
す）との間の角度差をいう。開き角度θが小さいほどス
プリングバックが少なく、開き角度θが大きくなるほど
スプリングバックが激しいということになる。

【００４６】第２実施形態のセンターピラーリインフォ
ースの開き角度θは、約１度に過ぎなかった。これに対
し、出発材料としてＪＩＳ（日本工業規格）ＳＰＣ４４
０の冷延鋼板（前記表１参照）（板厚１．４ｍｍ）を用
いると共に、事前加熱のない冷間プレス加工によって得
た同一形状のセンターピラーリインフォースの開き角度
θは、約４度であった。この比較実験によれば、引張強
度が５００〜６００ＭＰａの鋼材Ａを出発材料とするホ
ットスタンプ法を採用することで、スプリングバックが
極めて少ないセンターピラーリインフォースを得ること
ができる。

【００４７】この第２実施形態によれば、前記第１実施
形態と同様の作用および効果を得ることができる。即
ち、本発明のホットスタンプ法を用いることで、１５０
０ＭＰａ相当の平均引張強度を持ち、スプリングバック
（及び製品の形状的な歪み）が少なく寸法精度に優れ、
遅れ破壊を生じないセンターピラーリインフォースを比
較的安価に得ることができる。

【００４８】更に本件のホットスタンプ法によれば、最
終製品の引張強度が出発材料となる金属板３０の引張強
度に比して飛躍的に向上するため、従来よりも板厚の薄
い金属板３０を出発材料として選択して最終製品の薄肉
化が可能となる。加えて、強度が必要な本体部３１を基
準にして金属板３０の板厚を設定すると共に、相対的に
強度が必要とされない部位についてはブランキングによ
って強度調節を行うことができる。従って、本実施形態
によれば、板厚の異なる板材を溶接してブランク部材を
準備していた従来技術（テーラードブランク）の場合に
比べて、最終製品を飛躍的に軽量化することが可能とな
る。

【００４９】なお、この第２実施形態はセンターピラー
リインフォースの製造方法として説明したが、全く同様
の手法を、サイドパネルのセンターピラーアウター部分
として使用されるセンターピラーパネル部品の製造に適
用することにより、軽量で且つ所望の強度分布を備えた
センターピラーパネル部品を製造することができる。こ
のセンターピラーパネル部品だけで必要な機械的強度を
確保可能となれば、センターピラーアウター部分の内側
にセンターピラーリインフォースをあえて配設する必要
がなくなり、車体の更なる軽量化を図ることも可能とな
る。なお、この明細書では、センターピラーリインフォ
ース及びセンターピラーパネル部品等のセンターピラー
部分を構成する部材を総称して「センターピラー部材」
と呼ぶものとする。

【００５０】（別例）本発明の実施形態を以下のように
変更してもよい。 ・第１実施形態におけるドアインパクトビームの断面波
形形状は、図３に示すような略Ｓ字又は略Ｕ字形状の連
続したものに限定されず、例えば、略Ｖ字又は略Ｗ字形
状の連続したものとしてもよい。更にドアインパクトビ
ームの断面形状は波形に限定されず、断面円環状や断面
方形状であってもよい。

【００５１】・第１及び第２実施形態において、出発材
料（金属材）としての金属板２０，３０の金属元素組成
および物性を変更することで、最終的に得られる車輌用
衝突補強材の本体部の引張強度を調節してもよい。

【００５２】・本発明に用いる出発材料（金属材）とし
て、高張力鋼以外の金属材が用いられてもよい。特に、
本発明の製造方法には金属材を摂氏８５０度以上に加熱
する工程があることから、防錆のための亜鉛メッキが施
されていない鋼板を出発材料として用いることは好まし
い。

【００５３】・本発明の適用対象はドアインパクトビー
ムおよびセンターピラー部材に限定されず、その他の車
輌用衝突補強材（例えばバンパーリンフォース）の製造
に適用されてもよい。なお、本明細書でいう「車輌用衝
突補強材」とは、車輌の衝突時その他の事故時に車内の
乗員を保護するために車輌の各部に取り付けられる部材
を指し、それ単独で保護機能を発揮するものであるか他
部材と協働して保護機能を発揮するものであるかを問わ
ない。

【００５４】

【発明の効果】本発明の車輌用衝突補強材の製造方法に
よれば、プレス加工によっても必要な強度を付与するこ
とができると共に、遅れ破壊やスプリングバックといっ
た問題を回避することができる。また、本発明の車輌用
衝突補強材によれば、本体部と取付介在部とを一体成型
しながらも、必要な衝撃吸収性能を発揮することができ
る。それ故、従来品よりも軽量化を図ると共に、安価に
製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】車輌用衝突補強材の製造工程の概要を示す図。

【図２】（Ａ）は第１実施形態におけるプレス前の金属
板の平面図、（Ｂ）はプレスによって得られた第１実施
形態のドアインパクトビームの平面図。

【図３】図２のＹ−Ｙ（Ｙ’−Ｙ’）線でのプレス前後
における断面図。

【図４】加熱処理温度と製品の強度又は硬度との関係を
示すグラフ。

【図５】第１実施形態並びに比較例１及び２における製
品各部の強度又は硬度の分布を示すグラフ。

【図６】（Ａ）は第２実施形態におけるプレス前の金属
板の平面図、（Ｂ）はプレスによって得られた第２実施
形態のセンターピラー部材の平面図。

【図７】図６（Ｂ）のＰ−Ｐ線での断面図。

【図８】図６（Ｂ）のＱ−Ｑ線での断面図。

【図９】開き角度θの説明図。

【符号の説明】

１１…固定型（プレス型）、１２…可動型（プレス
型）、２０…金属板（金属材）、２１…ドアインパクト
ビームの本体部、２２…ブラケット部（取付介在部）、
３０…金属板（金属材）、３１…センターピラー部材の
本体部、３１ａ…側壁、３２…上端部（取付介在部）、
３３…下端部（取付介在部）、３４…貫通孔、３５…ブ
ランキング部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２１Ｄ 5/01 Ｂ２１Ｄ 5/01 Ｄ Ｆターム(参考） 3D003 AA01 AA04 AA05 BB02 CA34 DA17 4E063 AA01 BA01 CA06 JA01 JA07 KA03 MA18

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属材を摂氏８５０度以上であってその金
   属材の融点未満の温度に加熱する加熱工程と、 摂氏８５０度以上の高温状態にある金属材に対し、所望
   形状を付与すべく相対的に低温のプレス型を用いてプレ
   ス加工を施すプレス工程とを備えてなることを特徴とす
   る車輌用衝突補強材の製造方法。
2. 【請求項２】前記加熱工程における金属材の加熱温度が
   摂氏８５０〜１０５０度であることを特徴とする請求項
   １に記載の車輌用衝突補強材の製造方法。
3. 【請求項３】前記金属材は、引張強度が５００〜６００
   ＭＰａの範囲内にある鉄系材料からなる板材であること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の車輌用衝突補強材
   の製造方法。
4. 【請求項４】前記車輌用衝突補強材はドアインパクトビ
   ームであり、前記プレス工程では、ドアインパクトビー
   ムの本体部とブラケット部とを一体化した形状が前記金
   属材に対し付与されることを特徴とする請求項１〜３の
   いずれか一項に記載の車輌用衝突補強材の製造方法。
5. 【請求項５】前記車輌用衝突補強材はセンターピラー部
   材であり、 そのセンターピラー部材の一部に強度調節のためのブラ
   ンキングを施すブランキング工程を更に備えてなること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車輌
   用衝突補強材の製造方法。
6. 【請求項６】本体部及び取付介在部がプレスで一体成形
   されるとともに、前記本体部の引張強度が１４００ＭＰ
   ａ以上であることを特徴とする車輌用衝突補強材。
7. 【請求項７】前記車輌用衝突補強材は、前記取付介在部
   としてのブラケット部が本体部と一体化されたブラケッ
   ト一体型のドアインパクトビームであり、前記本体部の
   幅方向の断面形状が波形となっていることを特徴とする
   請求項６に記載の車輌用衝突補強材。
8. 【請求項８】前記車輌用衝突補強材はセンターピラー部
   材であり、そのセンターピラー部材の本体部又は取付介
   在部の一部に、引張強度が１４００ＭＰａ未満となるブ
   ランキング部が設けられていることを特徴とする請求項
   ６に記載の車輌用衝突補強材。
9. 【請求項９】０．１８〜０．２５ｗｔ％の炭素、０．１
   ５〜０．３５ｗｔ％の珪素、１．１５〜１．４０ｗｔ％
   のマンガン、０．１５〜０．２５ｗｔ％のクロムおよび
   ０．０１〜０．０３ｗｔ％のチタンを少なくとも含有し
   てなる鉄系材料で構成されていることを特徴とする請求
   項６〜８のいずれか一項に記載の車輌用衝突補強材。