JP2015074354A - 高張力鋼板製の車体用構造部材および溶接構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】長手方向の端部における稜線部と、その両側の溝底部と縦壁部にわたる範囲とに連続した外向きフランジを有する３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板製の車幅部材や前後部材などの高性能（せん断，曲げ，ねじり剛性，衝突特性）な構造部材を提供する。
【解決手段】溝底部１５ａ、稜線部１５ｂ、縦壁部１５ｃを少なくとも備える略溝型の横断面形状を有するとともに、長手方向の端部の周囲において、稜線部１５ｂの全部と、その両側の溝底部１５ａおよび縦壁部１５ｃのそれぞれ少なくとも一部とにわたる範囲に連続する外向きフランジ１６を備え、自動車車体の車幅方向または前後方向に向けて配置される引張強度が３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板製の車体用構造部材１５である。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、自動車車体における高張力鋼板製の構造部材および溶接構造体に関する。

自動車車体は、車体の前後方向に向けて配置される前後部材と、車体の幅方向に向けて配置される車幅部材とを主要な構造部材として構成される。この前後部材と車幅部材とは、通常、車幅部材の長手方向の端部に形成されるフランジを介して互いに接合され、車体の剛性や衝突時の荷重伝達を担う。

例えば、車幅部材には、車幅方向に作用する荷重による変形が小さいことと、曲げ剛性やねじり剛性やせん断剛性が高いこと等が要求される。近年、車体の軽量化や衝突安全性の観点から、これら構造部材の素材として、引張強度が３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板の使用が指向されている。

例えば、フロアクロスメンバは、略ハット型の横断面形状を有し、その長手方向の両端部に形成される外向きフランジを介してサイドシルなどの前後部材に接合されるが、接合部の強度や剛性を高めて車体の剛性や衝撃荷重負荷時の荷重伝達性能を高めることが重要である。

しかし、強度の高い鋼板は、強度の低い鋼板に比べてプレス成形性が劣るため、設計の自由度が低いなどの問題を抱えている。

すなわち、車幅部材や前後部材などの構造部材の端部の全周に断面外方向へ向かうフランジ（外向きフランジ）を連続的に形成し、ある程度の長さの外向きフランジ幅を得ようとすると、プレス成形時に、外向きフランジにおける稜線部に沿う部分（稜線部フランジともいう）の外周近傍での伸びフランジ割れや稜線部フランジの根元近傍でのしわといった成形不良を生じ、所望の形状が得られない場合が多い。この成形不良は、一般に材料強度が高くなるほど発生し易い。

したがって、成形素材として高張力鋼板を用いた場合、プレス成形上の制約により、従来のプレス成形法では、稜線部フランジを含む連続した外向きフランジを有する構造部材を製造することが困難であり、稜線部の近傍を、フランジを設けない切欠きとして成形性の不足を補わざるを得ないのが現状である。この切欠きの存在や板厚の薄い鋼板の使用は、荷重伝達性や曲げ剛性，ねじり剛性などの性能を低下させる要因となる。

特許文献１〜３には、この種の部材の製造方法が開示されている。

特許第４４３８４６８号明細書 特開２００９−２５５１１６号公報 特開２０１２−０５１００５号公報

特許文献１〜３により開示された従来の発明に基づいても、略溝型の横断面形状を有し、長手方向の端部において、少なくとも稜線部に沿う範囲に形成した外向きフランジを有する引張強度が３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板製の車体用構造部材を成形することは難しい。

本発明の目的は、３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板製のプレス成形体であって、稜線部フランジを介して他の部材と溶接接合が可能な車体用構造部材ならびにその構造部材を備える溶接構造体を得ることである。

本発明の目的は、例えば、３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板製のプレス成形体であって、千鳥配置や２列配置のスポット溶接、あるいは非直線（例えば波形状）のレーザ溶接が可能な溝底部フランジや縦壁部フランジを有する車体用構造部材ならびにその構造部材を備える溶接構造体を得ることを目的とする。

解決手段

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、
（Ａ）パンチとダイを備え、さらに成形素材に押し当てて成形素材を拘束するパッドを備えたプレス成形装置を用い、パッドで、成形素材における溝底部に成形される部分と、長手方向端部近傍の稜線部に成形される部分の少なくとも一部とを拘束してプレス成形することにより、溝底部と、溝底部に連続する稜線部と、稜線部に連続する縦壁部とを有する略溝型横断面形状を有し、長手方向の端部における稜線部とその両側の溝底部と縦壁部とにわたる範囲に連続した外向きフランジを有する３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板製のプレス成形体である車体用構造部材が得られること、
（Ｂ）このプレス成形により、稜線部における外向きフランジ（稜線部フランジ）を介してスポット溶接などの溶接が可能な稜線部フランジの幅の確保が可能であること、さらには、
（Ｃ）溝底部や縦壁部における外向きフランジを介して千鳥配置や２列配置のスポット溶接などの溶接が可能となるフランジ幅の確保が可能となること
を知見して、本発明を完成した。本発明は、以下に列記の通りである。
（１）自動車車体の車幅方向または前後方向に向けて配置される引張強度が３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板製の車体用構造部材であって、
溝底部と、該溝底部に連続する稜線部と、該稜線部に連続する縦壁部とを少なくとも備える略溝型の横断面形状を有するとともに、長手方向の端部の周囲において、稜線部の全部と、その両側の前記溝底部および前記縦壁部のそれぞれ少なくとも一部とにわたる範囲に連続する外向きフランジを備えること
を特徴とする車体用構造部材。
（２）プレス成形体である（１）項に記載された車体用構造部材。
（３）前記稜線部における外向きフランジの幅が２ｍｍ以上であるとともに、前記溝底部における外向きフランジと前記縦壁部における外向きフランジの少なくともいずれか一方のフランジ幅が１５ｍｍ以上である（１）項または（２）項に記載された車体用構造部材。
（４）前記稜線部における外向きフランジの幅が１０ｍｍ以上であるとともに、前記溝底部における外向きフランジと前記縦壁部における外向きフランジの少なくともいずれか一方のフランジ幅が１５ｍｍ以上である（１）項または（２）項に記載された車体用構造部材。
（５）前記稜線部における外向きフランジの幅が１０ｍｍ以上であるとともに、前記溝底部における外向きフランジと前記縦壁部における外向きフランジの少なくともいずれか一方のフランジ幅が３０ｍｍ以上である（１）項または（２）項に記載された車体用構造部材。
（６）（１）項から（５）項までのいずれか１項に記載された車体用構造部材と、該車体用構造部材に、前記溝底部および前記縦壁部における外向きフランジを接合される他の部材とを有することを特徴とする溶接構造体。
（７）前記接合はスポット溶接である（６）項に記載された溶接構造体。
（８）前記縦壁部における外向きフランジと、前記溝底部における外向きフランジの少なくともいずれか一方は、千鳥配置または２列配置でスポット溶接される（７）項に記載された溶接構造体。
（９）前記接合は、非直線のレーザ溶接、または、レーザ溶接とスポット溶接の組み合わせである（６）項に記載された溶接構造体。
（１０）前記接合は、レーザ溶接、スポット溶接および接着剤のいずれかの組み合わせである（６）項に記載された溶接構造体。
（１１）前記車体用構造部材と前記他の部材とは、前記稜線部における外向きフランジを接合される（６）項から（１０）項までのいずれか１項に記載された溶接構造体。

本発明によれば、長手方向の端部における稜線部と、その両側の溝底部と縦壁部にわたる範囲とに連続した外向きフランジを有する３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板製の車幅部材や前後部材などの構造部材が得られ、稜線部における外向きフランジを介して他の部材とのスポット溶接などの溶接が可能となり、構造部材と他の部材とを有する溶接構造体の接合強度が向上し、衝突性能やねじり剛性，曲げ剛性，せん断剛性が向上する。これにより、自動車車体の剛性や強度が高まり、車両の軽量化が促進される。

本発明によれば、さらに、外向きフランジの割れやしわの発生を低減できるため、溝底部や縦壁部における外向きフランジの幅の増大が可能となる。これにより、溝底部や縦壁部における外向きフランジを介して千鳥配置や２列配置のスポット溶接などの溶接が可能となり、溶接構造体の接合強度が一層向上し、衝突性能やねじり剛性やせん断剛性の一層の向上を図ることができる。

図１Ａ〜図１Ｄは、プレス成形体ならびにその製造方法および製造装置の特徴を概念的に示す説明図であり、図１Ａは、プレス成形体の長手方向の正面からみた図、図１Ｂは、プレス成形体を長手方向の側方から見た図、図１Ｃは、プレス成形体の製造装置の概略構成および第１の工程を模式的に示す図、図１Ｄは、第１の工程における稜線パッド周りの構成を示す斜視図である。 図２Ａ〜図２Ｄは、溶接構造体を模式的に示す説明図であり、図２Ａ，２Ｂはスポット溶接の場合を示し、図２Ｃ，２Ｄはレーザ溶接の場合を示す。 図３Ａ〜３Ｃは、解析例１のプレス成形体の形状を示す説明図であり、図３Ａはプレス成形体の斜視図、図３Ｂは図３ＡにおけるＩＩ矢視図、図３Ｃはプレス成形体の横断面図である。 図４Ａは、稜線パッドを用いるプレス成形時のパンチ（下型）とダイ（上型）と稜線パッドと成形素材とを示す斜視図であり、図４Ｂは稜線パッドを用いるプレス成形時のパンチ（下型）と稜線パッドと成形素材を示す斜視図であり、図４Ｃは、図４Ｂの四角囲み部を拡大して示す斜視図であり、図４Ｄは、図４ＣにおけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 図５Ａ〜図５Ｃは、解析例２のプレス成形体の形状を示す説明図であり、図５Ａはプレス成形体の斜視図、図５Ｂは図５ＡにおけるＶＩ矢視図、図５Ｃはプレス成形体の横断面図である。 図６Ａは、稜線パッドを用いるプレス成形時のパンチ（下型）とダイ（上型）と稜線パッドと成形素材とを示す斜視図であり、図６Ｂは、稜線パッドを用いるプレス成形時のパンチ（下型）と稜線パッドと成形素材を示す斜視図であり、図６Ｃは、図６Ｂの四角囲み部を拡大して示す斜視図であり、図６Ｄは、図６ＣにおけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。

本発明を、添付図面を参照しながら説明する。
図１Ａ〜図１Ｄは、本実施形態のプレス成形体１５ならびにその製造方法および製造装置の特徴を概念的に示す説明図である。図１Ａは、プレス成形体１５の長手方向の正面からみた図である。図１Ｂは、プレス成形体１５を長手方向の側方から見た図である。図１Ｃは、プレス成形体１５の製造装置１０の概略構成および第１の工程を模式的に示す図である。さらに、図１Ｄは、第１の工程における稜線パッド１４周りの構成を示す斜視図である。
（１）構造部材
図１Ａに示すように、本実施形態の車体用構造部材は、長尺かつ３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板製のプレス成形体１５である。プレス成形体１５は、溝底部１５ａと、溝底部１５ａに連続する稜線部１５ｂ，１５ｂと、稜線部１５ｂ，１５ｂにそれぞれ連続する縦壁部１５ｃ，１５ｃと、縦壁部１５ｃ，１５ｃにそれぞれ連続する曲線部１５ｄ，１５ｄと、曲線部１５ｄ，１５ｄにそれぞれ連続するフランジ１５ｅ，１５ｅとを有する略溝型断面を有する。

長手方向の端部の全周、すなわち、溝底部１５ａ、稜線部１５ｂ，１５ｂ、縦壁部１５ｃ，１５ｃ、曲線部１５ｄ，１５ｄ及びフランジ１５ｅ，１５ｅに沿うように外向きフランジ１６が形成されている。

本実施形態の車両用構造部材は、外向きフランジ１６の稜線部フランジ部分１６ａ，１６ａに切欠きを有さないプレス成形体１５である。

また、本実施形態の車体用構造部材の断面高さは２０ｍｍ以上である。
外向きフランジ１６の幅は、溝底部１５ａ、稜線部１５ｂ，１５ｂ、縦壁部１５ｃ，１５ｃにおける、レーザ溶接やスポット溶接などの溶接接合の領域を確保する観点から１０ｍｍ以上である。なお、稜線部１５ｂ，１５ｂでは溶接接合しないとしても、衝突特性やねじり剛性，曲げ剛性などの性能を確保する観点からは２ｍｍ以上である。

なお、本実施形態では、ハット型の略溝型断面を有するプレス成形体１５である構造部材を説明するが、少なくとも、溝底部１５ａと稜線部１５ｂ，１５ｂと縦壁部１５ｃ，１５ｃとを有する略溝型断面を有するプレス成形体であれば、本発明を適用できる。

また、長手方向の端部の全周に外向きフランジ１６が形成される例を説明するが、稜線部フランジ１６ａ，１６ａを含む外向きフランジ１６が形成されるプレス成形体１５、換言すれば、稜線部１５ｂ，１５ｂとその両側の溝底部１５ａおよび縦壁部１５ｃ，１５ｃの少なくとも一部とにわたる外向きフランジ１６が形成されるプレス成形体であれば本発明を適用できる。

溝底部フランジ１６ｂと縦壁部フランジ１６ｃ，１６ｃの少なくともいずれか一方のフランジ幅は、１５ｍｍ以上とすることが望ましい。１５ｍｍ以上の幅とすることにより、他の部材と溝底部フランジ１６ｂ，縦壁部フランジ１６ｃ，１６ｃを千鳥配置や２列配置のスポット溶接やレーザ溶接を行うことが可能となり、接合部の強度を高めることができる。

なお、稜線部フランジ１６ａの幅は１０ｍｍ以上とするのが望ましく、これにより稜線部フランジ１６ａを他の部材とスポット溶接やレーザ溶接をすることが可能となり、接合構造体のねじり剛性をさらに高めることができる。

本実施形態では、引張強度が３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板製のプレス成形体１５である構造部材で説明したが、軽量化とねじり剛性をさらに高めるために、好ましくは、引張強度が５９０ＭＰａ以上の高張力鋼板製で、さらに好ましくは、引張強度が９８０ＭＰａ以上の高張力鋼板製である。

なお、高張力鋼板は、冷延鋼板であっても熱延鋼板であってもよい。引張強度の上限は特に規定しないが、通常、１４７０ＭＰａで、さらに１７７０ＭＰａとすることもできる。
（２）溶接構造体１０
図２Ａ〜図２Ｄは、溶接構造体１０を模式的に示す説明図であり、図２Ａ，２Ｂはスポット溶接の場合を示し、図２Ｃ，２Ｄはレーザ溶接の場合を示す。

図２Ａに示すように、溶接構造体１０は、溝底部２０ａと、溝底部２０ａに連続する稜線部２０ｂ，２０ｂと、稜線部２０ｂ，２０ｂにそれぞれ連続する縦壁部２０ｃ，２０ｃとを有する略溝型断面を有する３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板製のプレス成形体２０と、このプレス成形体２０の溝底部フランジ２０ｆ、稜線部フランジ２０ｇ，２０ｇおよび縦壁部フランジ２０ｈ，２０ｈを介してスポット溶接された他の鋼板製部材４０とを有する溶接構造体であり、溝底部フランジ２０ｆ、稜線部フランジ２０ｇおよび縦壁部フランジ２０ｈの各幅は１０ｍｍ以上である。

図２Ｂに示すように、溶接構造体１０は、溝底部２０ａと、溝底部２０ａに連続する稜線部２０ｂ，２０ｂと、稜線部２０ｂ，２０ｂにそれぞれ連続する縦壁部２０ｃ，２０ｃとを有する略溝型断面を有する３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板製のプレス成形体２０と、このプレス成形体２０の溝底部フランジ２０ｆ、稜線部フランジ２０ｇ，２０ｇおよび縦壁部フランジ２０ｈ，２０ｈを介してスポット溶接された他の鋼板製部材４０とを有する溶接構造体である。

溝底部フランジ２０ｆ，稜線部フランジ２０ｇの幅は１０ｍｍ以上、縦壁部フランジ２０ｈの幅は１５ｍｍ以上であり、溝底部フランジ２０ｆと稜線部フランジ２０ｇは単列のスポット溶接により、また、縦壁部フランジ２０ｈは、千鳥配置のスポット溶接により他の鋼板製部材４０と接合され一体化される。

本発明は、この形態に限定されるものでなく、縦壁部フランジ２０ｈは２列配置のスポット溶接としてもよい。また、縦壁部フランジ２０ｈと稜線部フランジ２０ｇの幅は１０ｍｍ以上、溝底部フランジ２０ｆの幅は１５ｍｍ以上とし、縦壁部フランジ２０ｈと稜線部フランジ２０ｇは、単列のスポット溶接とし、また、溝底部フランジ２０ｆは、千鳥配置や２列配置のスポット溶接としてもよい。なお、スポット溶接条件は、特に限定されるものでなく通常のスポット溶接条件とすることができる。

また、スポット溶接は、一般的なスポット溶接の他に、導電性接着剤（例えば、Dow Chemical CompanyのBetamate 1496V.など）を用いたスポット溶接とすることもできる。

図２Ａ，２Ｂに示す実施の形態では、稜線部フランジ２０ｇの幅が１０ｍｍ以上で、稜線部フランジ２０ｇを介してスポット溶接する例であるが、この実施形態に限定されず、稜線部フランジ２０ｇを介してスポット溶接しない場合には、稜線部フランジ２０ｇの幅は２ｍｍ以上であればよい。

図２Ｃ，２Ｄに示す溶接構造体１０は、溝底部２０ａと、溝底部２０ａに連続する稜線部２０ｂ，２０ｂと、稜線部２０ｂ，２０ｂにそれぞれ連続する縦壁部２０ｃ，２０ｃとを有する略溝型断面を有する３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板製のプレス成形体２０と、このプレス成形体２０の溝底部フランジ２０ｆ、稜線部フランジ２０ｇ，２０ｇおよび縦壁部フランジ２０ｈ，２０ｈを介してレーザ溶接された他の鋼板製部材４０とを有する溶接構造体であり、溝底部フランジ２０ｆ，稜線部フランジ２０ｇの幅は１０ｍｍ以上、縦壁部フランジ２０ｈの幅は１５ｍｍ以上である。

レーザ溶接のパターンは、特に限定されないが、例えば、図２Ｃに示すようなＣ字状パターンや、図２Ｄに示すような波形状パターンとすることができる。

なお、他の鋼板製部材４０の引張強度は特に規定しないが、３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板とすることができる。
（３）プレス成形体の製造装置１０（プレス成形装置）
図１Ｃに示すように、プレス成形装置１０は、パンチ１１と、ダイ１２と、パンチ１１に成形素材１３を押し当てて拘束するパッド１４とを備える。製造装置１０では、以下に述べるように、パッド１４は、成形素材１３における、溝底部１５ａに成形される部分のみならず、稜線部１５ｂ，１５ｂに成形される部分の長手方向近くの少なくとも一部も拘束するものであり、稜線パッドと呼ぶこととする。

稜線パッド１４は、成形素材１３における、溝底部１５ａに成形される部分と、外向きフランジ１６の近傍において稜線部１５ｂ，１５ｂに成形される部分とを拘束する形状となっている。

公知のパッドでは、溝底部１５ａに成形される部分を拘束するものの、稜線部１５ｂ，１５ｂに成形される部分を拘束するものではない。それに対して、稜線パッド１４は、溝底部１５ａに成形される部分のみならず、外向きフランジ１６の近傍において稜線部１５ｂ、１５ｂに成形される部分も拘束する。稜線パッド１４によれば、稜線部１５ｂ，１５ｂの形状が、概ねその部分の近傍の材料だけで張り出されることによって形成される。これにより、稜線パッド１４が当接する部分の周辺の材料の移動が低減される。このため、割れやしわの要因となる周辺の材料の伸びや縮み変形が抑制されるので、フランジ１６の稜線部フランジ部分１６ａでの伸びフランジ割れや、稜線１５ｂにおけるフランジ１６の近傍部でのしわの発生を低減できる。

稜線パッド１４は、外向きフランジ１６の近傍の稜線部１５ｂの形状を張り出して成形することによる周辺材料の移動を抑制する効果を狙ったものである。したがって、稜線部１５ｂに成形される部分のうちで接続部１５ａ−ｂを起点として稜線部１５ｂ，１５ｂの断面周長の１／３以上の長さの部分、より好ましくは稜線部１５ｂに成形される部分の断面周長の全体を拘束するのが望ましい。この場合に、縦壁部１５ｃの極一部、例えば稜線部１５ｂに加えて縦壁部１５ｃの２０ｍｍ以下の長さの部分を押さえる程度の形状であれば、パッド荷重が不足して押さえきれないという問題が発生し難くなるので、本発明における稜線パッドとして許容される。

また、稜線部１５ｂに成形される部分の長手方向において稜線パッド１４で拘束する範囲（図１Ｂに示す長さｌ）は、外向きフランジ１６の近傍、すなわち外向きフランジ１６の根元から稜線部１５ｂが延びる方向の所定の範囲の少なくとも一部とするのが好ましい。所定の範囲は、外向きフランジ１６の稜線部フランジ部分１６ａのフランジ幅と同程度とすればよい。例えば、外向きフランジ１６の稜線部フランジ部分１６ａのフランジ幅が２０ｍｍであれば所定の範囲も２０ｍｍ程度、稜線部フランジ部分１６ａのフランジ幅が３０ｍｍであれば所定の範囲も３０ｍｍ程度とする。この場合に、この所定の範囲の全域で稜線部１５ｂに成形される部分を拘束する必要はなく、所定の範囲の一部であっても構わない。

上述した以外の稜線パッド１４の寸法（稜線に対応する部位を除く）や材質等の他の要素は、公知のパッドと同じでよい。
（４）プレス成形体の製造方法
プレス成形装置１０において、稜線パッド１４を用いて、成形素材１３における、溝底部１５ａに成形される部分と、外向きフランジ１６の近傍において稜線部１５ｂ，１５ｂに成形される部分とを拘束しながら、プレス成形する。

このプレス成形（一回目のプレス成形）で成形できない部分を成形するため、後工程である２回目のプレス成形を行う。一回目のプレス成形で成形できない部分は、具体的には、図１Ｂに斜線で示すように、稜線パッド１４で拘束した稜線部１５ｂの鼻下に位置する部分である。図１Ｂに斜線で示す部分、すなわち縦壁部１５ｃ，１５ｃの一部に成形される部分、曲線部１５ｄ，１５ｄの一部に成形される部分、およびフランジ１５ｅ，１５ｅの一部に成形される部分を成形するため、後工程である２回目のプレス成形を行う。

２回目のプレス成形では、パッドを使用しないダイとパンチだけのプレス成形（スタンピングプレス成形）でもよいし、通常のパッドを用いるプレス曲げ成形でもよい。

なお、稜線パッド１４で拘束する領域によっては、１回目のプレス成形では成形できなかった稜線部１５ｂに成形される部分の残り部分がある場合もある。この場合、２回目のプレス成形で、この稜線部１５ｂに成形される部分の残り部分もプレス成形する。例えば一回目のプレス成形により稜線部１５ｂに成形される部分の１／３が成形された場合には、２回目のプレス成形により稜線部１５ｂに成形される部分の残りの２／３を成形する。

以上のように、パンチ１１と、ダイ１２と、パンチ１１に成形素材１３を押し当てて拘束する稜線パッド１４とを備えたプレス成形装置１０により成形素材１３をプレス成形する（１回目のプレス成形、２回目のプレス成形）ことにより、図１Ａに示す、溝底部１５ａと、溝底部１５ａに連続する稜線部１５ｂ，１５ｂと、稜線部１５ｂ，１５ｂに連続する縦壁部１５ｃ，１５ｃと、縦壁部１５ｃ，１５ｃに連続する曲線部１５ｄ，１５ｄと、曲線部１５ｄ，１５ｄに連続するフランジ１５ｅ，１５ｅを有する略溝型断面を有し、長手方向の端部の全周に外向きフランジ１６が形成された、長尺かつ３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板製のプレス成形体１５を製造することができる。

なお、２回のプレス成形を行うため、プレス成形時の稜線パッド１４の端部に相当する、稜線部１５ｂと縦壁部１５ｃとの境界部分に、０．１ｍｍ以上の凹凸形状部が形成される。

以上の説明では、プレス成形体１５が稜線パッド１４を有するプレス成形装置１０により製造される場合を例にとったが、プレス成形体１５の製造法は、この方法に限定されるものではなく、上述の形状のプレス成形体１５を製造できれば如何なる製造法により製造されてもよいことは言うまでもない。

有限要素法による数値解析結果を説明する。
〔解析例１〕
図３Ａ〜３Ｃは、解析例１のプレス成形体２０の形状を示す説明図である。図３Ａはプレス成形体２０の斜視図、図３Ｂは図３ＡにおけるＩＩ矢視図、図３Ｃはプレス成形体２０の横断面図である（外向きフランジ２０ｆは不図示）。

解析例１のプレス成形体２０は、高強度鋼板（５９０ＭＰａ級デュアルフェーズ(ＤＰ)鋼）からなり、板厚は１．４ｍｍである。

プレス成形体２０は、溝底部２０ａと、溝底部２０ａに連続する稜線部２０ｂ，２０ｂと、稜線部２０ｂ，２０ｂに連続する縦壁部２０ｃ，２０ｃと、縦壁部２０ｃ，２０ｃに連続する曲線部２０ｄ，２０ｄと、曲線部２０ｄ，２０ｄに連続するフランジ２０ｅ，２０ｅとを有する。稜線部２０ｂ，２０ｂの板内側の曲率半径は１２ｍｍである。

プレス成形体２０の長手方向の両端部の全周に外向きフランジ２０ｆが形成されており、稜線部フランジ部分２０ｇのフランジ外周が曲線部分となっている。外向きフランジ２０ｆのフランジ幅は、溝底部２０ａに沿うように形成された部分で２５ｍｍであり、縦壁部２０ｃ，２０ｃに沿うように形成された部分で３０ｍｍである。

プレス成形体２０の断面壁角度は７０度であり、断面高さは１００ｍｍである。解析例１では、展開ブランクを用いた曲げ成形によるプレス成形によって、プレス成形体２０を製造する。

図４Ａは、稜線パッド２５を用いるプレス成形時のパンチ（下型）２１とダイ（上型）２２と稜線パッド２５と成形素材２４とを示す斜視図であり、図４Ｂは稜線パッド２５を用いるプレス成形時のパンチ（下型）２１と稜線パッド２５と成形素材２４を示す斜視図であり、図４Ｃは、図４Ｂの四角囲み部を拡大して示す斜視図であり、図４Ｄは、図４ＣにおけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。

通常のパッドを用いる曲げ成形では、パッドは成形素材２４における溝底部のみ、あるいは溝底部に対応するフランジ部を含めた部分に成形される部分の全体または一部のみを拘束する。すなわち、稜線部に成形される部分を拘束しない形状である。通常のパッドを用いる曲げ成形により得られる比較例は、稜線部フランジ部分の端部での板厚減少率が大きく、伸びフランジ割れが発生する可能性が高い。

これに対し、稜線パッド２５を用いる曲げ成形では、図４Ａ〜図４Ｄに示すように、稜線パッド２５は、外向きフランジの近傍において、溝底部に成形される部分に加えて、稜線部に成形される部分のうちで接続部を起点として稜線部の断面周長の１／３以上の範囲を拘束する。稜線パッド２５を用いる曲げ成形により得られる本発明例は、稜線部フランジ部分の端部での板厚減少率が小さく、伸びフランジ割れが回避可能である。
［解析例２］
図５Ａ〜図５Ｃは、解析例２のプレス成形体３０の形状を示す説明図である。図５Ａはプレス成形体３０の斜視図、図５Ｂは図５ＡにおけるＶＩ矢視図、図５Ｃはプレス成形体３０の横断面図である（外向きフランジ３０ｆは不図示）。

解析例２のプレス成形体３０は、高強度鋼板（５９０ＭＰａ級ＤＰ鋼）からなり、板厚は１．４ｍｍである。

プレス成形体３０は、溝底部３０ａと、溝底部３０ａに連続する稜線部３０ｂ，３０ｂと、稜線部３０ｂ，３０ｂに連続する縦壁部３０ｃ，３０ｃと、縦壁部３０ｃ，３０ｃに連続する曲線部３０ｄ，３０ｄと、曲線部３０ｄ，３０ｄに連続するフランジ３０ｅ，３０ｅとを有する。稜線部３０ｂ，３０ｂの板内側の曲率半径は１２ｍｍである。

プレス成形体３０の長手方向の両端部の全周に外向きフランジ３０ｆが形成されており、稜線部フランジ部分３０ｇのフランジ外周が曲線部分となっている。外向きフランジ３０ｆのフランジ幅は、溝底部３０ａに沿うように形成された部分で２０ｍｍ、縦壁部３０ｃ，３０ｃに沿うように形成された部分で２５ｍｍである。

プレス成形体３０の断面壁角度は８２度であり、断面高さは６０ｍｍである。解析例２では、展開ブランクを用いた曲げ成形によるプレス成形によって、プレス成形体３０を製造する。

図６Ａは、稜線パッド３５を用いるプレス成形時のパンチ（下型）３１とダイ（上型）３２と稜線パッド３５と成形素材３４とを示す斜視図である。図６Ｂは、稜線パッド３５を用いるプレス成形時のパンチ（下型）３１と稜線パッド３５と成形素材３４を示す斜視図である。図６Ｃは、図６Ｂの四角囲み部を拡大して示す斜視図である。図６Ｄは、図６ＣにおけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。

通常のパッドを用いる曲げ成形では、パッドは成形素材３４における溝底部あるいは溝底部に対応するフランジ部を含めた部分に成形される部分の全体または一部のみを拘束する。すなわち、稜線部に成形される部分は拘束しない形状である。通常のパッドを用いる曲げ成形により得られる比較例は、稜線部フランジ根元の近傍で板厚増加率が高く、しわが発生する可能性が高い。

これに対し、稜線パッド３５を用いる曲げ成形では、図６Ａ〜図６Ｄに示すように、稜線パッド３５は、外向きフランジの近傍において、溝底部に成形される部分に加えて、稜線部に成形される部分のうちで接続部を起点として稜線部の断面周長の１／３以上の範囲を拘束する。稜線パッド３５を用いる曲げ成形により得られる本発明例は、稜線部フランジ部分の根元での板厚増加率が小さく、しわの発生が回避可能である。

以上のプレス成形法ならびにプレス成形装置１０は、前記の実施形態や実施例に限定されるものでない。例えば、実施例では冷延鋼板で説明したが、熱延鋼板あるいは、冷延鋼板や熱延鋼板を母材とする各種のめっき鋼板にも適用できる。また、実施例ではプレス成形が曲げ成形である場合を例にとったが、絞り成形であってもよい。また、プレス成形装置１０は、下型がパンチ１１により構成されるとともに、上型がダイ１２および稜線パッド１４により構成される態様としたが、この態様に限定されるものでなく、上限金型を逆にした構成としてもよい。

本発明は、フロアクロスメンバに限らず、溝底部と、溝底部に連続する稜線部と、稜線部に連続する縦壁部とを有する略薄型断面を有し、長手方向の端部のうち、稜線部全てとその両側の溝底部および縦壁部のそれぞれ少なくとも一部とにわたる範囲に外向きフランジが形成された、３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板製のプレス成形体が提供される。

１５ プレス成形体
１５ａ 溝底部
１５ｂ 稜線部
１５ｃ 縦壁部
１６ 外向きフランジ

Claims (11)

1. 自動車車体の車幅方向または前後方向に向けて配置される引張強度が３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板製の車体用構造部材であって、
   溝底部と、該溝底部に連続する稜線部と、該稜線部に連続する縦壁部とを少なくとも備える略溝型の横断面形状を有するとともに、長手方向の端部の周囲において、稜線部の全部と、その両側の前記溝底部および前記縦壁部のそれぞれ少なくとも一部とにわたる範囲に連続する外向きフランジを備えること
   を特徴とする車体用構造部材。
2. プレス成形体である請求項１に記載された車体用構造部材。
3. 前記稜線部における外向きフランジの幅が２ｍｍ以上であるとともに、前記溝底部における外向きフランジと前記縦壁部における外向きフランジの少なくともいずれか一方のフランジ幅が１５ｍｍ以上である請求項１または請求項２に記載された車体用構造部材。
4. 前記稜線部における外向きフランジの幅が１０ｍｍ以上であるとともに、前記溝底部における外向きフランジと前記縦壁部における外向きフランジの少なくともいずれか一方のフランジ幅が１５ｍｍ以上である請求項１または請求項２に記載された車体用構造部材。
5. 前記稜線部における外向きフランジの幅が１０ｍｍ以上であるとともに、前記溝底部における外向きフランジと前記縦壁部における外向きフランジの少なくともいずれか一方のフランジ幅が３０ｍｍ以上である請求項１または請求項２に記載された車体用構造部材。
6. 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用構造部材と、該車体用構造部材に、前記溝底部および前記縦壁部における外向きフランジを接合される他の部材とを有することを特徴とする溶接構造体。
7. 前記接合はスポット溶接である請求項６に記載された溶接構造体。
8. 前記縦壁部における外向きフランジと、前記溝底部における外向きフランジの少なくともいずれか一方は、千鳥配置または２列配置でスポット溶接される請求項７に記載された溶接構造体。
9. 前記接合は、非直線のレーザ溶接、または、レーザ溶接とスポット溶接の組み合わせである請求項６に記載された溶接構造体。
10. 前記接合は、レーザ溶接、スポット溶接および接着剤のいずれかの組み合わせである請求項６に記載された溶接構造体。
11. 前記車体用構造部材と前記他の部材とは、前記稜線部における外向きフランジを接合される請求項６から請求項１０までのいずれか１項に記載された溶接構造体。

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