JP2014193712A - 車体側部構造の製造方法及び車体側部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車体側部構造の製造方法において、スポット溶接箇所の自由度を増加させる。
【解決手段】鋼材１ａ，１ｂ，１ｃを、プレス機２ａ，２ｂ，２ｃを用いて所定の平面形状に切断し、上側部材３ａ、補強部材３ｂ、下側部材３ｃを形成する。鋼材１ｃの炭素含有量は鋼材１ａ，１ｂの炭素含有量よりも小さく設定されている。次に、上側部材３ａ、補強部材３ｂ及び下側部材３ｃを集成する。補強部材３ｂは、上側部材３ａ上に重ね合される。また、上側部材３ａと下側部材３ｃとを部分的に重ね合わせる。そして、上側部材３ａと補強部材３ｂの重ね合わせ部、上側部材３ａと下側部材３ｃとの重ね合わせ部６をそれぞれスポット溶接することにより各部材を互いに接合し、ブランク材を形成する。その後、スポット溶接されたブランク材を変態点以上の温度に加熱し、一台のプレス機４によりブランク材を熱間プレス成形する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車体側部構造の製造方法及び車体側部構造に関する。

車体側部構造として、車体側部の上下方向にセンターピラーが配置される。センターピラーは、ピラーアウタパネルとピラーインナパネルの間にピラーレインフォースメントを備えて構成されている。

この車体側部構造において、センターピラーの上下方向中央部よりも下側に強度変化点を設け、この強度変化点よりも上部では部材強度を大きくし、下部では部材強度を小さくすることが行われている。

この車体側部構造によれば、センターピラーの下部を上部よりも変形し易くすることにより、車両側突時におけるセンターピラーの変形形状を制御し、センターピラーによる乗員への干渉を防止して、乗員を保護できるという利点がある。

さらに詳しくは、センターピラーのピラーレインフォースメントは、上側部材と下側部材を部分的に重ね合わせ、この重ね合わせ部がスポット溶接等により互いに接合されることで形成される。上側部材は、熱間プレス成形（ホットスタンプ）により形成された高張力鋼板とされている。熱間プレス成形とは、鋼板を加熱した状態で金型によりプレスするというもので、金型による急冷効果により鋼板が焼き入れ強化されるため、鋼板の強度を飛躍的に大きくできるという特徴を有している。

これに対し、下側部材は通常の圧延鋼板等からなり、その強度は熱間プレス材よりも小さく設定されている。すなわち、上部部材と下部部材を比較すると、上側部材の方が下側部材より高強度な材質により構成されている。

次に、図３及び図４を参照して、従来のピラーレインフォースメント７の製造方法を説明する。ピラーレインフォースメント７は、上側部材３ａ、下側部材３ｃ、上側部材３ａを補強するための補強部材３ｂから構成される。補強部材３ｂは乗員の胸部に対応する高さに設けられるものである。

図３に示すように、ロール状に巻かれた鋼材１ａ，１ｂ，１ｃを、それぞれプレス機２ａ，２ｂ，２ｃを用いて所定の平面形状に切断し、上側部材３ａ、補強部材３ｂ、下側部材３ｃを形成する。鋼材１ａ，１ｂは熱間プレス用の鋼板であり、鋼材１ｃは冷間プレス用の鋼板である。

次に、上側部材３ａ、補強部材３ｂを所定の温度に加熱して、プレス機４ａ，４ｂにより熱間プレス成形する。これにより、上側部材３ａ、補強部材３ｂについては金型による急冷効果により焼き入れされるため、その強度を飛躍的に大きくできる。

一方、下側部材３ｃについては加熱工程を行わずに、プレス機４ｃにより冷間プレス成形するので、その強度は上側部材３ａ、補強部材３ｂよりも小さい。この場合、上側部材３ａは、周端部が折曲げられて船底の形状となり、補強部材３ｂ、下側部材３ｃは、上側部材３ａの形状に合わせて周端部が折り曲げられた形状になっている。

その後、図４に示すように、レーザービームを用いて上側部材３ａ、補強部材３ｂ
及び下側部材３ｃの不要部分を除去するレーザートリムを行うとともに、必要な部品取り付け用の穴５ａ，５ｃを形成する。

その後、上側部材３ａ、補強部材３ｂ及び下側部材３ｃを集成する。この時、補強部材３ｂは、上側部材３ａ上に重ね合される。また、上側部材３ａと下側部材３ｃとを部分的に重ね合わせる。そして、上側部材３ａと補強部材３ｂの重ね合わせ部、上側部材３ａと下側部材３ｃとの重ね合わせ部６をそれぞれスポット溶接することにより各部材を互いに接合し、ピラーレインフォースメント７が完成する。

特開２０１０−１７３４０３号公報

しかしながら、従来のピラーレインフォースメント７の製造方法によれば、上側部材３ａ、補強部材３ｂ及び下側部材３ｃを上述のようにプレス成形した後に、各部材を集成してスポット溶接していたので、スポット溶接箇所が制約を受けるという問題があった。これは、スポット溶接箇所は各部材の平坦領域に限られるところ、プレス成形後にスポット溶接すると、各部材の周端が折り曲げられていることから、平坦領域が必然的に狭くなるためである。

また、プレス成形後にスポット溶接する場合、スポット溶接箇所及びその周辺部分は溶接後、自然冷却されることから、その強度が小さくなるという問題もあった。

さらに、上側部材３ａ、補強部材３ｂ及び下側部材３ｃを上述のように熱間プレス成形または冷間プレス成形していたので、工程が複雑であるという問題もあった。

上述の課題に鑑み、本発明の車体側部構造の製造方法は、第１の鋼板を切断することにより上側部材を形成する工程と、前記第１の鋼板より炭素含有量が少ない第２の鋼板を切断することにより下側部材を形成する工程と、前記上側部材と前記下側部材とを部分的に重ね合わせて、重ね合わせ部をスポット溶接することにより両部材を互いに接合してブランク材を形成する工程と、前記ブランク材を熱間プレス成形する工程と、を備え、前記熱間プレス成形により前記下側部材の強度を前記上側部材の強度より小さくしたことを特徴とする。

また、本発明の車体側部構造は、第１の鋼材からなる上側部材と、前記上側部材と部分的に重ね合わされ、前記第１の鋼材より炭素含有量が少ない第２の鋼材からなる下側部材と、前記上側部材と前記下側部材の重ね合わせ部に形成されたスポット溶接部と、を備え、前記スポット溶接部を介して接合された前記上側部材及び前記下側部材が同時に熱間プレス成形されることで、前記下側部材の強度を前記上側部材の強度より小さくしたことを特徴とする。

本発明によれば、上側部材と下側部材とを重ね合わせ部を介してスポット溶接することにより両部材を互いに接合してブランク材を形成した後、このブランク材を熱間プレス成形しているので、スポット溶接箇所の自由度が増すという利点がある。

また、スポット溶接後に熱間プレス成形を行うので、焼き入れによりスポット溶接箇所及びその周辺部分の強度を高めることができる。

さらに、ブランク材を熱間プレス成形しているので、プレス成形を一工程で行うことができる。

本発明の実施形態における車体側部構造の製造工程図である。 ピラーレインフォースメントの断面図である。 従来例の車体側部構造の製造工程図である。 従来例の車体側部構造の製造工程図である。

以下、本発明の実施形態における車体側部構造の製造方法を図１、図２に基づいて説明する。

本実施形態は、上側部材３ａと下側部材３ｃとを重ね合わせ部６を介してスポット溶接することにより両部材を互いに接合してブランク材を形成した後、このブランク材を熱間プレス成形するようにしたものである。一般に、熱間プレス成形時の焼き入れ効果は、鋼材の含有炭素量に依存することが知られている。

すなわち、熱間プレス成形においては、鋼材を変態点以上に加熱し、金型による急冷により鋼材の金属組織をオーステナイトからマルテンサイトに変態せしめることで、焼き入れ強化が行われる。このとき、鋼材の炭素含有量が多い方が、マルテンサイトへの変態が促進されるので、その強度は大きくなる。一方、鋼材の炭素含有量が少ないと、マルテンサイトへの変態が抑制されるのでその強度は小さくなる。一般には炭素含有量が０．５％以下になると、鋼材の強度の低下が見られ、０．３％以下では焼き入れ効果が殆どないことが知られている。

そこで、本実施形態の製造方法では、下側部材３ｃの炭素含有量を上側部材３ａの炭素含有量よりも少なくすることで、下側部材３ｃに対する焼き入れを抑制し、下側部材３ｃの強度を上側部材３ａの強度よりも小さくしている。

以下、車体側部構造の製造方法を詳しく説明する。先ず、ロール状に巻かれた鋼材１ａ，１ｂ，１ｃを、それぞれプレス機２ａ，２ｂ，２ｃを用いて所定の平面形状に切断し、上側部材３ａ、補強部材３ｂ、下側部材３ｃを形成する。鋼材１ａ，１ｂ、１ｃはいずれも熱間プレス用の鋼板であるが、鋼材１ｃの炭素含有量は鋼材１ａ，１ｂの炭素含有量よりも小さく設定されている。

次に、上側部材３ａ、補強部材３ｂ及び下側部材３ｃを集成する。補強部材３ｂは、上側部材３ａ上に重ね合される。また、上側部材３ａと下側部材３ｃとを部分的に重ね合わせる。そして、上側部材３ａと補強部材３ｂの重ね合わせ部、上側部材３ａと下側部材３ｃとの重ね合わせ部６をそれぞれスポット溶接することにより各部材を互いに接合し、ブランク材を形成する。この時、上側部材３ａ、補強部材３ｂ及び下側部材３ｃはプレス成形前であるから、各部材の全面が平坦になっており、スポット溶接箇所の自由度が増すことになる。

その後、スポット溶接されたブランク材を加熱炉により、上側部材３ａ、補強部材３ｂの変態点以上の温度に加熱し、加熱されたブランク材を一台のプレス機４により熱間プレス成形する。これにより、上側部材３ａ、補強部材３ｂについては炭素含有量が、例えば０．５％以上と多いことから金型による急冷効果により焼き入れされるため、その強度を飛躍的に大きくできる。一方、下側部材３ｃについては炭素含有量が例えば０．３％以下と少ないことから焼き入れが抑制され、その強度は上側部材３ａ、補強部材３ｂよりも小さくすることができる。熱間プレス後のブランク材は、周端部が折曲げられて船底の形状、すなわち図１のプレス機４に示された断面図の３次元形状となっている。

その後、レーザービームを用いてブランク材の不要部分を除去する整形工程（例えば、レーザートリム）を行うとともに、必要に応じて部品取り付け用の穴５ａ，５ｃを形成し、ピラーレインフォースメント７が完成する。

このように、本実施形態によれば、上側部材３ａと下側部材３ｃとを重ね合わせ部６を介してスポット溶接することにより両部材を互いに接合してブランク材を形成した後、このブランク材を熱間プレス成形しているので、スポット溶接箇所の自由度が増すという利点がある。また、スポット溶接後に熱間プレス成形を行うので、焼き入れによりスポット溶接箇所及びその周辺部分の強度を高めることができる。さらに、ブランク材を熱間プレス成形しているので、プレス成形を一工程で行うことができる。さらにまた、熱間プレス成形後に、レーザートリム等の整形工程と、穴５ａ，５ｃの形成を行っているので、従来のように、部材毎に作業する場合と比べて作業が効率的であるという利点もある。

図２は、上側部材３ａと下側部材３ｃとの重ね合わせ部６の断面図である。図２（ａ）に示すように、上側部材３ａに対し下側部材３ｃが車幅方向内側から重ね合わされて重ね合わせ部６が形成される場合、車両側突時の衝撃により、重ね合わせ部６のスポット溶接箇所が破壊され、両部材が分離してしまうおそれがある。そこで、両部材の接合を維持するために、図２（ｂ）に示すように、上側部材３ａに対し下側部材３ｃが車幅方向外側から重ね合わされて重ね合わせ部６が形成されることが好ましい。言い換えれば、重ね合わせ部６は、上側部材３ａが車両内側に位置するように、下側部材３ｃを上側部材３ａの上に重ね合わせることにより形成されることが好ましい。

次に、本発明の実施例を説明する。ロール状に巻かれた鋼材１ａ，１ｂとして高炭素濃度材、ロール状に巻かれた鋼材１ｃとして低炭素濃度材を用いた。また、熱間プレスの加熱工程では、スポット溶接後のブランク材を９５０°Ｃに加熱した。これにより、熱間プレス後のピラーレインフォースメント７の上側部材３ａ、補強部材３ｂの強度は１５００ＭＰａ（メガパスカル）であり、下側部材３ｃの強度は５９０ＭＰａが得られた。

１ａ，１ｂ，１ｃ 鋼材
２ａ，２ｂ，２ｃ プレス機
３ａ 上側部材
３ｂ 補強部材
３ｃ 下側部材
４ プレス機
５ａ，５ｃ 穴
６ 重ね合わせ部
７ ピラーレインフォースメント

Claims (7)

1. 第１の鋼板を切断することにより上側部材を形成する工程と、
   前記第１の鋼板より炭素含有量が少ない第２の鋼板を切断することにより下側部材を形成する工程と、
   前記上側部材と前記下側部材とを部分的に重ね合わせて、重ね合わせ部をスポット溶接することにより両部材を互いに接合してブランク材を形成する工程と、
   前記ブランク材を熱間プレス成形する工程と、を備え、前記熱間プレス成形により前記下側部材の強度を前記上側部材の強度より小さくしたことを特徴とする車体側部構造の製造方法。
2. 第１の鋼板を切断することにより上側部材を形成する工程と、
   第２の鋼板を切断することにより補強部材を形成する工程と、
   前記第１及び第２の鋼板より炭素含有量が少ない第３の鋼板を切断することにより下側部材を形成する工程と、
   前記上側部材と前記下側部材とを部分的に重ね合わせて、重ね合わせ部をスポット溶接することにより両部材を互いに接合し、さらに、前記補強部材を前記上側部材に重ねてスポット溶接することにより、前記上側部材、前記下側部材及び前記補強部材からなるブランク材を形成する工程と、
   前記ブランク材を熱間プレス成形する工程と、を備え、前記熱間プレス成形により前記下側部材の強度を前記上側部材及び前記補強部材の強度より小さくしたことを特徴とする車体側部構造の製造方法。
3. 熱間プレス成形された前記ブランク材を整形し、または前記ブランク材に部品取り付け用の穴を形成する工程を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の車体側部構造の製造方法。
4. 前記上側部材に対し前記下側部材が車幅方向外側から重ね合わされて前記重ね合わせ部が形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車体側部構造の製造方法。
5. 第１の鋼材からなる上側部材と、
   前記上側部材と部分的に重ね合わされ、前記第１の鋼材より炭素含有量が少ない第２の鋼材からなる下側部材と、
   前記上側部材と前記下側部材の重ね合わせ部に形成されたスポット溶接部と、を備え、前記スポット溶接部を介して接合された前記上側部材及び前記下側部材が同時に熱間プレス成形されることで、前記下側部材の強度を前記上側部材の強度より小さくしたことを特徴とする車体側部構造。
6. 前記第１の鋼材からなり前記上側部材にスポット溶接された補強部材を備え、前記補強部材が、前記上側部材及び前記下側部材と同時に熱間プレス成形されることで、前記下側部材の強度を前記上側部材及び前記補強部材の強度より小さくしたことを特徴とする請求項５に記載の車体側部構造。
7. 前記上側部材に対し前記下側部材が車幅方向外側から重ね合わされて前記重ね合わせ部が形成されたことを特徴とする請求項５又は６に記載の車体側部構造。

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