JP2016528043A - 変形配向の制御された金属部品 - Google Patents

Abstract

本発明は、自体の本体よりも低い機械的強度の領域（６０、６２、６４）を有する金属部品に関し、前記部品は、前記部品の長手方向中心断面（ＰＭ）の一方側および他方側にそれぞれ配置されかつ部品に沿って長手方向に分離された２つの位置に交互に配設され、部品の本体よりも低い機械的強度の領域（６０、６２、６４）は、部品のプレス加工工程、特に、部品をオーステナイトの状態を得るのに好適な温度範囲まで加熱するステップ、次いでプレス加工された部品の異なる領域において異なる温度を規定するのに好適なプレス加工器具においてこの部品をプレス加工するステップを含む工程の間の、たとえばプレス加工器具に形成される空洞によるまたはプレス加工器具を局所的に加熱し直すことによる、プレス加工温度の局所的な制御によって形成される。【選択図】図２ａ

Description

本発明は、金属骨格の、特に車両のシャーシ、車体構造、または車体の製造品を形成する、金属部品の分野に関する。

知られている部品を製造する例は、ＷＯ２００６／０３８８６８、ＷＯ２００９／１２３５３８、ＥＰ２１４３６２１、ＥＰ２５６５４８９、米国特許出願第２００９／０７２５８６号、特開第２０１１／１７３１６６号、特開平第０７／１１９８９２号、米国特許出願第２００７／０５２２５８号、ＧＢ２３４４７９４、ＷＯ００／０３９０９、ＤＥ１０２５７２６２、およびＤＥ１０２００６０４８４２９の各文書において見出され得る。

本発明の目的は、好ましくは細長くかつ／またはコンパクトな金属部品の、変形の性質および配向の正確な制御を可能にする手段を提示することである。

上述の目標は本発明により、金属部品であって、前記部品上の長手方向中心断面の一方側および他方側のそれぞれにおいて、部品の長さに沿って長手方向に分離された場所に交互に配置された、部品の本体を下回る少なくとも２つの機械的抵抗領域を有する金属部品によって、達成される。

本発明の別の態様によれば、金属部品は、部品にとっての底部と、部品の底部から壁によって分離された２つの側部フランジと、を備え、金属部品の断面は、一方が部品の底部と実質的に直交し他方が少なくとも一方のフランジと全体的に平行である２つの基準軸によって適切に画定され、また部品は、プレス加工のときに確立されかつ壁のうちの少なくとも１つに沿って基準軸に関して非対称に延びる、より低い機械的強度の領域を備える。

本発明の別の態様によれば、金属部品は、部品にとっての底部と、部品の底部から壁によって分離された２つの側部フランジと、を備え、また、部品は、部品の横断面平面に対して垂直方向に変動する幅を有する、プレス加工のときに確立されるより低い機械的強度の領域を備える。

他の特徴に関して、本発明の目的および利点は、以下の詳細な説明を読み、非限定的な例として与えられている以下の付属の設計および図面を検討して、明らかになるであろう。

本発明が適用され得る部品の製造の４つの一般的な変形形態の、横断面の１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄをそれぞれ表す。 本発明による金属部品であって、前記部品の中心長手断面の一方側および他方側にそれぞれ配置された、部品の本体よりも低い機械的強度の少なくとも２つの領域を備える金属部品の製造の例を表す。 本発明による金属部品であって、前記部品の中心長手断面の一方側および他方側にそれぞれ配置された、部品の本体よりも低い機械的強度の少なくとも２つの領域を備える金属部品の製造の例を表す。 本発明による金属部品であって、前記部品の中心長手断面の一方側および他方側にそれぞれ配置された、部品の本体よりも低い機械的強度の少なくとも２つの領域を備える金属部品の製造の例を表す。 本発明による金属部品であって、前記部品の中心長手断面の一方側および他方側にそれぞれ配置された、部品の本体よりも低い機械的強度の少なくとも２つの領域を備える金属部品の製造の例を表す。 本発明による金属部品であって、前記部品の中心長手断面の一方側および他方側にそれぞれ配置された、部品の本体よりも低い機械的強度の少なくとも２つの領域を備える金属部品の製造の例を表す。 本発明による金属部品であって、前記部品の中心長手断面の一方側および他方側にそれぞれ配置された、部品の本体よりも低い機械的強度の少なくとも２つの領域を備える金属部品の製造の例を表す。 本発明による金属部品であって、前記部品の中心長手断面の一方側および他方側にそれぞれ配置された、部品の本体よりも低い機械的強度の少なくとも２つの領域を備える金属部品の製造の例を表す。 本発明による金属部品であって、前記部品の中心長手断面の一方側および他方側にそれぞれ配置された、部品の本体よりも低い機械的強度の少なくとも２つの領域を備える金属部品の製造の例を表す。 図２ａ、図２ｃ、または図２ｄに例示される種類の、ヒンジ状のより低い強度の少なくとも２つの領域を有する、本発明の結果として得られる可能性の高い制御された変形の、３つの非限定的な例を表示する。 図２ａ、図２ｃ、または図２ｄに例示される種類の、ヒンジ状のより低い強度の少なくとも２つの領域を有する、本発明の結果として得られる可能性の高い制御された変形の、３つの非限定的な例を表示する。 図２ａ、図２ｃ、または図２ｄに例示される種類の、ヒンジ状のより低い強度の少なくとも２つの領域を有する、本発明の結果として得られる可能性の高い制御された変形の、３つの非限定的な例を表示する。 ３ａから３ｆは、低減された機械的強度および変動する長さを備える、本発明の変形形態による金属部品の、６つの非制限的な例を表す。 それぞれ、自体の断面の一部分に限定されたより低い機械的強度の領域を有する、図６Ａに表される本発明による部品に関する、および自体の横断面の全体上により低い機械的強度の領域を有する、図７Ａによって表される標準的な例に関する、４つの曲げ軸に従って得られる曲げモーメントの比較の図表を表す。 それぞれ、図６Ａに表される本発明による部品に関する、および図７Ａによって表される標準的な例に関する、および図６Ａｂｉｓに表される本発明による部品の代替の変形形態に関する、軸Ｚを中心とした経時的な曲げモーメント曲線を表す。 本発明による部品を表す。 本発明による部品の代替の変形形態を表す。 部品の横断面図を表し、より低い機械的強度の領域の配置を表す。図６Ｃ、図６Ｃｂｉｓ、および図７Ｃは、図５に例示された曲線に対応する、軸Ｚを中心とした部品の曲げを表す。 部品の横断面図を表し、より低い機械的強度の領域の配置を表す。 図５に例示された曲線に対応する、軸Ｚを中心とした部品の曲げを表す。 図５に例示された曲線に対応する、軸Ｚを中心とした部品の曲げを表す。 標準的な例を表す。 部品の横断面図を表し、より低い機械的強度の領域の配置を表す。 図５に例示された曲線に対応する、軸Ｚを中心とした部品の曲げを表す。 ８ａおよび８ｂは、本発明による部品の切断面の２つの非限定的な変形形態を表し、これらの部品に関する好ましい屈曲軸を表示し、８ａｂｉｓおよび８ｂｂｉｓは、これらの部品に関する中心長手断面を示す。 ８ｃおよび８ｄは、本発明による部品の切断面の２つの非限定的な変形形態を表し、これらの部品に関する好ましい屈曲軸を表示し、８ｃｂｉｓおよび８ｄｂｉｓは、これらの部品に関する中心長手断面を示す。 それぞれ、図６Ａに表される本発明による部品に関する、および図７Ａによって表される標準的な例に関する、および図６Ａｂｉｓに表される本発明による部品の代替の変形形態に関する、軸Ｙを中心とした経時的な曲げモーメント曲線を表す。６Ｄおよび７Ｄは、図９に例示される曲線に対応する、軸Ｙを中心とした、図６Ａに表される本発明による部品の屈曲、および図７Ａによって表される標準的な例に関する屈曲を表す。 それぞれ、図６Ａに表された本発明による部品に関する、および図７Ａによって表される標準的な例に関する、および図６Ａｂｉｓに表される本発明による部品の代替の変形形態に関する、軸Ｚを中心とした経時的な曲げモーメント曲線を表し、これはそれぞれ所望の曲げ方向におよびその反対の方向にある。図６Ｃと同一である６Ｃ１、および６Ｅは、軸Ｚを中心とした、図６Ａに表される本発明による部品の曲げモーメントを表し、これらはそれぞれ所望の曲げ方向におよびその反対の方向にある。

ここで、図１ａから図１ｄに関して、本発明が適用され得るこれらの部品の４つの例について記載する。これらの図は、４つの代替の実施形態の、部品に関する主要な長手軸に対して垂直な平面に沿った真っ直ぐな断面、または「横断面」を表す。この部品に関する主要な長手軸は、以降では同様に、「延長の主軸」と名付けられる。このように、例示された部品は、それらの全長に沿って、図１ａから図１ｄにおいて与えられる表現に対応する、一定の真っ直ぐな断面を好ましくは有する。ただし代替形態によれば、部品の横断面は、部品に沿って長さ方向に展開され得る。

本明細書に付属された図１ａ、図１ｂ、および図１ｃでは、部品１０の底部、および部品１０の底部から壁２０、２２によって分離された２つの側部フランジ３０、３２、を備える金属部品の、様々な例示の実施形態を示している。

図１ａにおける実施形態によれば、部品は、概ねハット形状であり、部品１０の底部を形成する主要部、および主要部１０と実質的に直交して壁２０、２２を形成する２つのフランジを備えるＵ字形状の本体１２を備える。図１ａによる、壁２０、２２と実質的に直交して延在し、したがって部品１０の底部と実質的に平行である、側部フランジ３０、３２。

図１ｂによれば、本体は概ねＬ字形状であり、部品１０の底部を形成する主要部、主要部１０と実質的に直交して壁を形成するフランジ２０、壁２０と実質的に直交して延在ししたがって部品１０の底部と実質的に平行である第１のフランジ３０、第２の壁を形成する実質的に主要部１０の延長部にある第２のフランジ２２、および実質的に主要部２２の突出部において伸展するフランジ３２を備える。

図１ｃによれば、本体は、実質的に平坦なシートによって、２つの壁２０、２２が実質的に主要部１０の突出部内に配設されて部品の底部を形成するように、かつ２つのフランジ３０、３２が同様に実質的に壁２０、２２の突出部内にあるように、形成される。

図１ａ、図１ｂ、および図１ｃにおいて表された３つの実施形態によれば、２つのフランジ３０、３２は、互いに平行である。ただしこの配置は、いかなる点においても限定的なものではない。２つのフランジ３０、３２が、他方に対して少なくとも僅かに傾斜している変形形態が、想定され得る。

図１ａ、図１ｂ、および図１ｃにおいて見られるように、代替の実施形態のうちのいずれの１つにおいても、金属部品は、２つの基準軸によって画定される横断面を有し、一方は、部品１０の底部と実質的に直交するＡ−Ａであり、他方は、少なくとも１つのフランジと実質的に平行なＢ−Ｂである。

さらに、代替の実施形態が、図１ｄにおいて表されており、この実施形態によれば、部品は、限定するものではないが、対としてそれぞれ平行であり直交している４つの実質的に平坦な壁４０、４２、４４、および４６によって画定される断面を備える、管状の部品である。

やはり同様に、図１ｄに描かれる部品は、２つの基準軸を備え、一方は、実質的に壁４０、４２と直交しかつ壁４４、４６と平行であるＡ−Ａであり、他方は、全体として壁４０、４２と平行でありかつ壁４４および４６と直交するＢ−Ｂである。

図２は、本発明による金属部品であって、基準軸Ａ−Ａを通過する上述の部品の中心長手断面ＰＭの両側にそれぞれ配置された、部品の本体よりも低い機械的強度の少なくとも２つの領域を備える金属部品の、様々な実施形態を表す。

本発明は、主要な伸張軸、または「延長の主軸」を有する、細長い部品に当てはまる。

部品の横断面は、部品が延在する際に沿うこの伸張軸または主軸に対して垂直な平面における横断面である。

この本出願の文脈において、「中心長手横断面」は、ある部分の両端部の近くに配設された部品における２つの横断面の慣性または重力の中心を通過する、主要な伸張軸と一致して延在する長手横断面を指すことが理解される。

より精確には、「中心長手横断面」は、部品が延在する際に沿う主軸を通過する部品の長手断面であり、この軸自体が、細長軸に対して垂直でかつ変形パターンに従って選択される好ましい曲げ軸を通る、部品（材料から製作されたまたはいくつかの基本的な部品から組み立てられることになる、単一の部品）の横断面の慣性の中心を通過する。

非限定的な例として、好ましい曲げ軸は、基準車両において、サイドレールに関しては垂直軸Ｚ、センターピラーに関しては水平軸Ｘとなるであろう。

部品の中心長手断面は、必ずしも平坦ではない。この中心長手断面は、湾曲されてよい。

一定の横断面の直線状の部品に関わる場合は、中心長手横断面は、それでもやはり平坦である。この平坦な長手中心平面断面は、たとえば、部品の幅または厚さの半分を通過することができる。

本発明による「部品」が、最初は個別であるがさらに組立を通して１つに接合されるいくつかの物体の組立体によって形成される場合、中心長手横断面は、前記要素の組立体の２つの真っ直ぐな横断方向の横断面の慣性または重力の中心を通過する長手横断面である。

図８ａでは、自体のフランジ３０、３２のレベルで１つに結合され組み立てられた、図１ａに例示される種類の２つのハット形状の部品１０２、１０４の組立体によって形成された、ビーム１００の横断面を示している。ビーム１００は、たとえば基準車両における軸Ｙに対応する、長手伸張軸または細長軸１０６に従って延在する。同様に、図８ａでは、選択された好ましい曲げ軸Ｚを示している。これらの状況下では、任意で、好ましい曲げ軸Ｚは、横断面の平面内にかつ２つの部品１０２、１０４の間の接合平面内に延在する。図８ａｂｉｓでは、細長軸１０６および曲げ軸Ｚを通過する、部品の平坦な長手中心平面断面ＰＭを、同様に表している。平坦な中心長手断面ＰＭは、ビーム１００の両端部の近くに配設された部品の２つの横断面の慣性または重力の中心を通過する。図８ａｂｉｓに例示された中心長手断面ＰＭは、選択された好ましい曲げ軸Ｚによって画定された、例示されたビームの中心長手断面の例に過ぎない。図８ａに例示されるビームは実際には、選択された好ましい曲げ軸に従う、慣性または重力の前記中心を通過する限定されない中心長手断面を提示する。

図８ｂおよび図８ｂｂｉｓでは、湾曲した伸張軸または細長軸１１４に従って延在しかつ底板１１６および非対称な頭部１１８を有する主要な部分１１２を備える、センターピラーを形成する部品１１０を示している。伸張軸または細長軸１１４は、実質的に基準車両における垂直軸Ｚに従って延在する。図８ｂに示されているように、センターピラーを形成する部品１１０もやはり、自体のフランジ３０、３２のレベルで結合され組み立てられた、図１ａに例示される種類の２つのハット形状の部品１０２、１０４（この場合、部品１０４は、主要な部品１０２の壁２０、２２の高さよりも高さの低い壁２０、２２を有するカバー部品である）の組立体によって形成される。この場合、壁２０、２２、および部品１０の底部はしたがって、垂直方向に延在する。同様に、図８ｂでは、選択された好ましい曲げ軸Ｘ（この場合基準車両において水平方向）を示している。この場合、任意で、好ましい曲げ軸Ｘは、横断面の平面内にかつ主要な部品１０２の壁２０、２２に対して垂直に延在する。同様に、図８ｂｂｉｓでは、細長軸１１４および曲げ軸Ｘを通過する、部品の平坦な中心長手断面ＰＭを示している。平坦な中心長手断面ＰＭは、ビームの両端部の近くに配設された部品の２つの真っ直ぐな横断方向の断面の慣性または重力の中心、または主要な伸張軸１１４に従って延在する部品１１０の中心断面を通過する。図８ｂｂｉｓに例示される中心長手断面ＰＭは、湾曲した伸張軸１１４の輪郭に追随し、その曲率に従って湾曲する。図８ｂｂｉｓに例示される中心長手断面ＰＭは、選択された好ましい曲げ軸Ｘによって画定された、例示されたビームの中心長手断面の例に過ぎない。図８ｂに例示されるビームは実際には、選択された好ましい曲げ軸に従う、慣性または重力の前記中心を通過する限定されない数の中心長手断面を提示する。

図８ｃおよび図８ｃｂｉｓでは、伸張軸または延長の軸１２４に従って延在する直線状の主要な部分１２２を備えるサイドレールを形成する部品１２０を示している。伸張軸または延長の軸１２４は、実質的に基準車両における水平軸Ｙに従って延在する。図８ｃに示されるように、サイドレールを形成する部品１２０も、自体のフランジ３０、３２のレベルで結合され組み立てられた、図１ａに示された種類の２つのハット形状の部品１０２、１０４（部品１０４は、壁２０、２２の代替の変形形態を有するカバー部品または内側被覆である）の組立体によって形成される。この場合、壁２０、２２はしたがって水平方向に延在し、一方、部品１０の底部は、垂直方向に延在する。同様に、図８ｃでは、選択された好ましい曲げ軸Ｚ（ここでは基準車両において垂直方向）を示している。この場合、任意で、好ましい曲げ軸Ｚは、横断面の平面内にかつ主要な部品１０２の壁２０、２２に対して垂直に延在する。同様に、図８ｃｂｉｓでは、細長軸１２４および曲げ軸Ｚを通過する、部品の平坦な中心長手断面ＰＭを示している。平坦な中心長手断面ＰＭは、主要な伸張軸１２４に従って延在する部品１２０の主要な断面の両端部の近くに配設された部品の２つの真っ直ぐな横断方向の横断面の慣性または重力の中心を通過する。図８ｃｂｉｓに例示される中心長手横断面ＰＭは、平坦である。図８ｃｂｉｓに例示された中心長手断面ＰＭは、選択された好ましい曲げ軸Ｚによって画定された、例示されたビームの中心長手断面の例に過ぎない。図８ｃに例示されるビームは実際には、選択された好ましい曲げ軸に従う、慣性または重力の前記中心を通過する限定されない中心長手横断面を有する。

図８ｄおよび８ｄｂｉｓでは、湾曲した伸張軸または細長軸１３４に従って延在する、主要な湾曲した長手方向の部分１３２を備えるサイドレールを形成する部品１３０の変形形態を表した。伸張軸または細長軸１３４は、実質的に基準車両における水平軸Ｙに従って延在する。図８ｄに表されているように、サイドレールを形成する部品１３０もやはり、自体のフランジ３０、３２のレベルで結合され組み立てられた、図１ａに例示される種類の２つのハット形状の部品１０２、１０４（この場合、部品１０４は、主要な部品１０２の壁２０、２２の高さよりも高さの低い壁２０、２２を有するカバー部品または被覆部品である）の組立体によって形成される。図８ｄに表される横断面は、図８ｃのものと幾何学的に同一であるが、図８ｃに関して９０°旋回されている。この場合、壁２０、２２はしたがって垂直方向に延在し、一方、部品１０の底部は、水平方向に延在する。同様に、図８ｄでは、選択された好ましい曲げ軸Ｚ（ここでは基準車両において垂直方向）を示している。この場合、任意で、好ましい曲げ軸Ｚは、横断面の平面内にかつ主要な部品１０２の部品１０に対して垂直に延在する。同様に、図８ｄｂｉｓでは、細長軸１３４および曲げ軸Ｚを通過する、部品の平坦な中心長手断面ＰＭを示している。平坦な中心長手断面ＰＭは、主要な伸張軸１３４に従って延在する部品１３０の主要な部分の両端部の近くに配設された部品の２つの横断面の慣性または重力の中心を通過する。図８ｄｂｉｓに例示される中心長手断面ＰＭは、湾曲した伸張軸１３４の輪郭に追随し、その曲率に従って湾曲する。図８ｄｂｉｓに例示された中心長手断面ＰＭは、選択された曲げ軸Ｚによって画定された、例示されたビームの中心長手断面の例に過ぎない。図８ｄに例示されるビームは実際には、選択された好ましい曲げ軸に従う、慣性または重力の上述の中心を通過する限定されない中心長手断面を有する。

図８ａ、図８ｂ、図８ｃ、および図８ｄに示される横断面の断面図（部品の主要な長手軸に対して垂直な断面図）は、図８ａｂｉｓ、図８ｂｂｉｓ、図８ｃｂｉｓ、および図８ｄｂｉｓにおいて、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩとして参照される。

既に述べられたように、選択された曲げ軸は、所望の変形によって決められる。これらは、上記のモデルに限定されない。具体的には、曲げ軸は、必ずしも部品の壁２０、２２に対して垂直ではなくまたはこれらと平行ではなく、前記壁２０、２２に関して任意の角度に、たとえばこれらの壁に対して４５°または別の角度に従って、延在する可能性がある。

説明に従い、簡潔にするために、「長手中心平面」という表現を使用することになるが、これはいかなる点においても限定的なものではない。「長手中心平面」という表現は実際には、「中心長手断面」の事例の全てを、これが平坦でない場合でさえも包含して、こうして先の定義に準拠するものと見なされるであろう。

本出願の文脈において、「前記部品の長手中心平面の一方側および他方側にそれぞれ配置された２つの領域」は、２つの領域の一方または他方が前記長手中心平面を覆うことなく、部品の長手中心平面の一方側および他方側にそれぞれ延在する２つの領域を意味するものとして理解されるべきである。

より精確には、図２ａにおいて、基準軸Ａ−Ａを通過する前記部品の長手中心平面ＰＭの一方側および他方側にそれぞれかつ交互に配置された、さらには部品の長さに沿って長手方向に分離された位置に同様にかつ交互に配設された、３つの領域６０、６２、６４を備える、図１ａに例示される種類の部品の実施形態を見ることができる。

本出願の文脈では、「部品の長さに沿って長手方向に分離された位置に交互に配設された領域」が、部品の長さに沿って長手方向に分布した、部品において異なる位置に配設される領域を指し、前記領域は隣接しないことが理解される。

図２ａに示された実施形態によれば、領域６０、６２、および６４は、本質的に部品の壁２０、２２上に画定される。適切である場合、領域６０、６２、および６４は、壁２０、２２と部品１０の底部および／またはフランジ３０、３２との間の移行領域上に少なくとも部分的に、部品１０の底部および／またはフランジ３０、３２上に同様に一部が、同様に延長され得る。

当業者は、そのような部品が、領域６０、６２、および６４のレベルにおいて弱い箇所を規定することを可能にすることを理解するであろう。これらの弱い領域６０、６２、および６４は、軸方向の荷重を受けるか、または部品にＰＭ平面上の側方もしくは横断方向の荷重が加えられるとき、変形の方向を決定する好ましい関節領域作り出す。このことは、図２ｂに例示されるような、部品の中心平面ＰＭに対して交互となる方向に傾いた２つの部分を形成する、部品のコンサーティーナ式の折り畳みをもたらす。図２ｂでは、部品のある部分の、これらの元の長手平面に対する角度αの変形を示している。このようにして、部品は全体として、中心平面ＰＭ上に中心を置かれた全体的な方向を維持する。

より一般的な意味では、当業者は、本発明による構成が、圧縮および／または曲げの下での制御された変形を得ることを可能にすることを、言い換えれば、研究された性能レベルに従った、圧縮のみの下での変形、または曲げのみの下での変形、または圧縮および曲げの組合せの下での変形を可能にすることを、理解するであろう。

図２ｃにおいて、図１ａに例示される種類の部品の実施形態であって、図２ａの変形形態を構成するとともに、基準軸Ａ−Ａを通過する前記部品の長手中心平面ＰＭの一方側および他方側にそれぞれ配置され、部品の長さに沿って長手方向に分離された位置に交互に同様に配設され、部品の横断面の平面に対して横断方向に変動する長さを有する、領域６０、６２、６４を含む部品の、実施形態を見ることができる。

本出願の文脈では、「断面」または「横断面」が、部品の長手軸または主軸に対して垂直な平面を通過する、部品の断面を指すことが理解される。

領域６０、６２、および６４の変動する幅は、図２ｂに示されるような基準軸Ａ−Ａに従う部品のコンサーティーナ式の変形を、部品の構造が非対称であるにも関わらず改善することを可能にする。

図２ｄでは、図１ｄに例示される種類の管状の部品に適用される変形形態を示しており、この変形形態に関しては、長手中心平面の一方側および他方側にかつ長手方向に分離された位置にそれぞれ配設された交互のより低い強度の領域７０、７２、７４が、２つの対向する壁４０、４２に限定されており、また図２ｉでは、結果として得られる変形を示している。

これらのより低い強度の領域７０、７２、および７４もやはり、部品の長さに沿って長手方向に分離された位置に形成されることを見ることができる。この構成は、図２ｉに示されるように、より低い強度の領域７０、７２、および７４によって作り出されたヒンジ状の領域を中心とした関節部により、部品のコンサーティーナ式の折り畳みを可能にする。

図２ｅに、変形形態が例示されている。この変形形態によれば、より低い強度の領域７０、７１、７２、７３、７４は、壁４０、４２および４４、４６の各々上に交互に実現される。またしたがって、より低い強度の領域７０、７１、７２、７３、７４は、部品の長さに沿って長手方向に連続的に分離された位置に形成される。対向する壁４０、４２に形成されたより低い強度の領域７０、７２、７４は、これらに対して垂直である壁４４および４６に形成されたより低い強度の領域７１、７３に対して互い違いとされる。領域７０、７２、および７４は、軸Ａ−Ａを通過する長手中心平面の一方側および他方側にそれぞれ配設される。加えて、領域７１および７３は、軸Ｂ−Ｂを通過する長手中心平面の一方側および他方側にそれぞれ配設される。

図２ｆでは、図１ｄに例示される種類の管状の部品に適用される変形形態を示しており、この変形形態に関しては、長手中心平面の一方側および他方側に配置された交互のより低い強度の領域７０、７２、７４が、２つの対向する壁４０、４２に限定されており、また図２ｇでは、結果として得られる変形を示している。領域７０、７２、および７４は、軸Ａ−Ａを通過する長手中心平面の一方側および他方側にそれぞれ配設される。

ここで、２つのより低い強度の領域７０ａ、７０ｂ、および７２ａ、７２ｂがそれぞれ、部品の長さに沿って長手方向において同一の位置に関連して形成されるように、部品が、追加のより低い強度の領域を備えることを指摘しておく。図２ｇに示されるように、この構成は、自体が潰れる結果として部品を折り曲げることを可能にし、このことにより、部品が、その長さに沿った全ての箇所において、基準軸Ａ−Ａを通過する長手中心平面ＰＭ上に実質的に中心を置いたままとなるようになっている。

図２ｈに、別の変形形態が例示されている。この変形形態によれば、より低い強度の領域７０、７１、７２、７３、７４は、４つの壁４０、４２および４４、４６の対向する対上に、交互に実現される。またしたがって、より低い強度の領域７０ａ、７０ｂと、７１ａ、７１ｂと、７２ａ、７２ｂと、７３ａ、７３ｂと、７４ａ、７４ｂとは、部品の長さに沿って長手方向において同一の位置に対して形成されるが、壁４０、４２上に形成されるより低い強度の領域７０ａ、７０ｂと、７２ａ、７２ｂと、７４ａ、７４ｂとは、壁４４および４６に形成されるより低い強度の領域７１ａ、７１ｂと、７３ａ、７３ｂとに対して、互い違いとされる。より低い強度の領域７０、７２、および７４は、軸Ａ−Ａを通過する長手中心平面の一方側および他方側にそれぞれ配設される。領域７１および７３は、軸Ｂ−Ｂを通過する長手中心平面の一方側および他方側にそれぞれ配設される。

図２ｉ、図２ｊ、および図２ｋは、図２ａ、図２ｃ、または図２ｄに例示される種類の、ヒンジ状のより低い強度の少なくとも２つの領域を有する、本発明の結果として得られる可能性の高い制御された変形の、３つの非限定的な例を表示する。より精確には、図２ｉ、図２ｊ、および図２ｋは、本発明の結果として得られる可能性の高い制御された変形の３つの非限定的な例を表示し、それぞれ以下に関する。
− 図２ａ、図２ｃ、または図２ｄに例示される種類の３つまたは４つのヒンジ状のより低い強度の領域を有する、図２ｉ、
− 図２ａ、図２ｃ、または図２ｄに例示される種類の２つのヒンジ状のより低い強度の領域を有する、図２ｊ、
− 図２ａ、図２ｃ、または図２ｄに例示される種類の２つのヒンジ状のより低い強度の領域と、図２ｆまたは図２ｈに例示される種類のヒンジ状のより低い強度の領域を組み込む、自体が潰れるように設計された１つの組立体とが、軸方向に並置された図２ｋ。

図２ａに示される実施形態が、基準軸Ａ−ＡおよびＢ−Ｂに関して、この場合少なくとも基準軸Ａ−Ａに関して非対称な、プレス加工中に画定されかつ壁のうちの少なくとも１つまで延在する少なくとも１つの機械的強度のより低い強度の領域を、本発明による金属部品が備えるような実施形態に対応することを、当業者は理解するであろう。

２つの非対称のより低い機械的強度の領域が、基準軸に対して、かつ、適切である場合、以下に示されるような変動する幅を有して設けられていることにより、応力下で作り出される変形の配向を、精密に制御することが可能となる。

部品が、たとえば図３ｅに示されるように、中心平面ＰＭに関して非対称の断面を有する場合には、変動する幅を、少なくともあるより低い機械的強度の領域５０に関して使用することで、たとえば、部品の構造的非対称性により、この中心平面内に維持される曲げ軸をもたらすことが可能となり、より弱い機械的強度の領域は、中心平面に対して傾斜した曲げ軸となる。

一般に、このより低い機械的強度の領域においては、より複雑な真っ直ぐな構造を有ししたがって理論的にはより大きな機械的強度を有する部品の区域に向かって、幅が増大することになる。

上述の変動する幅の構成は、これが望まれる場合には、中心平面または任意の基準軸に関して対称な部品が、この基準軸または基準の中心平面に対して傾斜した軸と直交しない曲げ軸をもたらすことを、およびこうして部品の変形方向をもたらすことを、同様に可能にする。

図３ａから図３ｆでは、部品のプレス加工中に形成されかつ部品の横断面平面に対して横断方向に変動する幅を有する、本体の残りの部分よりも低い機械的強度の領域５０を有する、図１ａに例示される種類の部品の６つの例示の実施形態を示している。この構成、すなわち変動する幅を有するより低い機械的強度の領域の使用は、曲げの最中に部品の変形方向を制御することを可能にする。

より低い機械的強度の領域は、図３ａから図３ｆにおいて、クロスハッチングされて示される。

当業者は、これらの部品が、基準軸に関して非対称である、より低い機械的強度の領域を含むことを理解するであろう。

より正確には、図３ａによれば、領域５０は、部品の全ての部位上に形成され、こうして部品１０の底部、壁２０、２２、ならびにフランジ３０および３２に向かって延在する。

図３ｂによれば、領域５０は、部品１０の底部上に形成される。

図３ｃによれば、領域５０は、本質的に壁２０、２２上に、および部分的に壁２０、２２と部品１０の底部との間の移行部内に形成される。

図３ｄによれば、領域５０は、本質的にフランジ３０上に形成される。

さらに、図３ｅは、図１ａに例示されるハットの種類から発想を得ているが、基部本体が基準軸Ａ−Ａに関して対称ではない、部品の変形形態の別の実施形態を示す。この場合、壁のうちの一方２０は、他方の壁２２よりも大きい。部品は、この壁２０の少なくとも一部、部品のプレス加工中に本体の残りの部分がともに形成されるより低い機械的強度の領域５０を含み、この領域５０は、部品１０の底部まで延在する。

加えて、この部品は、基準軸に関して非対称である、より低い機械的強度の領域を含む。

図３ａから図３ｅに表される実施形態によれば、より低い機械的強度の領域５０の側部は、実質的に直線的でありかつ内向きに傾斜している。

図３ｆでは、別の実施形態を示しており、この実施形態によれば、より低い機械的抵抗の領域５０は、たとえば壁２０上に、湾曲した非直線的な側部を有しかつ概ね卵形の形状を有する。

当業者であれば、特に付属された図に表されるクロスハッチングされた領域の隣接する移行領域におけるより低い機械的強度の領域において、実施形態の多数の他の変形形態に想到し得るであろう。

より低い強度の領域は、図２ｃ、図２ｄ、図２ｅ、図２ｆ、および図２ｈに示される製造の方法による可変の幅を有する。

図２ｃおよび図２ｄによれば、より低い機械的強度の領域における幅の変動は、部品の全長に沿って同一であると言うことができる。しかしながら、図２ｆおよび図２ｈに示される実施形態によれば、前記領域における幅の変動は交互であり、これは、これらの幅の変動が、交互に部品の断面にとって反対の方向に増減することを意味する。

好ましくは、より低い機械的強度の領域は、部品のプレス加工工程中のプレス加工温度の局所的な制御によって実現される。

より精確には、本発明は、以下から成るステップを含む工程を好ましくは実施する。
− 部品をオーステナイトの状態を得るのに好適な温度範囲まで加熱すること、
− 次いで、形成されるべき部品が間でプレス加工される、パンチおよびモールドの機能をそれぞれ構成する少なくとも２つの相補的な要素を備え、部品上の異なる領域上に異なる冷却方法をもたらす目的で、プレス加工される部品の異なる領域上で異なる温度を規定するように適合された、プレス加工器具において、この部品をプレス加工すること。

これらのパンチおよびモールドの各々は、当該の部品の幾何学形状および寸法に従って、いくつかの並置されたブロックの組立体によって形成され得る。

冷却されたプレス加工器具の複数の部分と接触している部品の領域は、制御された温度でプレス加工されて、典型的には１４００ＭＰａを超えるより高い機械的強度の領域となり、一方、より高い温度でプレス加工される部品の領域は、典型的には１１００ＭＰａを下回る、たとえば５００から１０００ＭＰａの間で構成される、より低い機械的強度の領域となる。

プレス加工される部品のある領域におけるより低い機械的強度は、プレス加工温度を局所的に高くすることによって、たとえば、プレス加工器具における領域を、予熱された部品が冷却され得るおよび／またはそのプレス加工温度が局所的に高められるような方法でくり抜いて、たとえばこれらのプレス加工ブロックにおいて加熱強度を局所的に導入するのを助けることによって、得られ得る。

同様に、プレス加工ブロックの領域は、たとえばこれらのプレス加工ブロックに形成されかつ冷却流体が中を循環するチャネルの助けを得て、冷却され得る。

本発明は、鋼から製作される部品を含む。

本発明は、自動車車両において実装されるあらゆる種類の部品に適用され得、非限定的な例としては、センターピラーもしくはサイドレールがあり、またはエネルギーを吸収するためのショックアブソーバにおける場合さえある。

圧縮される軸方向の荷重の間、より低い強度の領域は、細長い部品の側方への変形の方向を配向することを、およびこうして部品の無秩序な変形を回避することを可能にする、ヒンジ状の変形領域を形成する。

本発明は、たとえば、サイドレールの変形を、車室の外側に向けておよび車室の内側に向けて配向することを可能にし、こうして車室の乗員にとっての衝撃のリスクを最小化する。

本発明は特に、事故が起こった場合に、エネルギーの吸収を最適化することを可能にする。

本発明は同様に、事故が起こった場合に、車両の乗員の感じる加速のピークを低減することを可能にする。

本発明が、本明細書において概説された実施形態に限定されず、むしろ同じ本質に対応するあらゆる変形形態に及ぶことが、明確に理解される。

たとえば、図１ａに例示される概ねＵ字形状の部品は、図８ａ、図８ｂ、図８ｃ、および図８ｄに例示されるようなカバープレートによって完成され得る。

さらに、部品のある側部上に配設された、補強されたおよび／または補剛用の組み付けられたリブを含めること。

「金属部品」という用語は、本発明の文脈では、あらゆる組み立てられない単一ブロックの構造、および最初は個別であるがその後組立中に１つに接合されるいくつかの物体の組立体によって形成される構造を含むように、その最も広い意味において理解されねばならない。

図６Ａ、図６Ｂ、および図７Ａ、図７Ｂに、自体のフランジによりヘッドツーテイルで（ｈｅａｄ ｔｏ ｔａｉｌ）取り付けられ所定位置に固定される、図１ａに例示される種類の２つの基本的なハット形状の部品Ｃ１およびＣ２によって形成される、幾何学的に同一な横断面の部品を例示した。図６Ａ、図６Ｂおよび図７Ａ、図７Ｂに例示される２つの部品は、それぞれ本発明に準拠するものだが、本発明に準拠する図６Ａ、図６Ｂに例示される部品は、Ｃ２の部品１０の底部のうちの１つおよび壁２０、２２に隣接する部分に限定されたより低い機械的強度の領域５０を備え、一方、標準的な図７Ａ、図７Ｂに例示される部品は、その横断面の全体においてより低い機械的強度の領域を備えるということによって、区別される。

図６Ａｂｉｓおよび図６Ｂｂｉｓに、図６Ａおよび図６Ｂと同じ幾何学形状（自体のフランジによりヘッドツーテイルで取り付けられ所定位置に固定される、図１ａに例示される種類の２つの基本的なハット形状の部品Ｃ１およびＣ２）を有するが、２つの基本的な部品の一方Ｃ２の全てまたは２つの基本的な部品Ｃ１およびＣ２の組立体によって形成される完成した部品の半分を覆う、より低い機械的強度の領域５０を備える、本発明による部品の変形形態を例示した。

図５は、図６Ｃに示されるような軸Ｂ−Ｂ（軸Ｚ）と平行な軸を中心とした曲げの間の、図６Ａによる本発明による部品の好ましい軸Ｚを中心とした曲げモーメントの曲線Ａ、図７Ｃに示されるような軸Ｂ−Ｂと平行な軸を中心とした曲げの間の、標準的な部品の同じ軸Ｚを中心とした曲げモーメントの曲線Ｂ、および図６Ｃｂｉｓに示されるような軸Ｂ−Ｂと平行な軸を中心とした曲げの間の、図６Ａｂｉｓによる本発明による部品の同じ軸Ｚを中心とした曲げモーメントの曲線Ｃを表す。

図Ａおよび図Ｂを比較する試験は、本発明が、より高い曲げモーメント（この場合約＋１８％）を得ることを可能にすることを示している。

図４は、それぞれ、自体の横断面の一部に限定されたより低い機械的強度の領域を含む、図６Ａに表される本発明による部品に関する、および、自体の横断面の全体上により低い機械的強度の領域を有する、図７Ａに表される標準的な部品に関する、４つの曲げ軸に従って得られた曲げモーメントの比較の図表を表す。

さらに精確には、図４では、４つの曲げ軸に関する曲げモーメントの図表を示しており、Ｍｚ＋およびＭｚ−は、軸Ｂ−Ｂと平行な軸を中心に反対方向にある２つの屈曲方向に対応し、一方、Ｍｙ＋およびＭｙ−は、軸Ａ−Ａと平行な軸を中心に反対の方向にある２つの屈曲方向に対応する。

図４の試験は、４つの曲げ軸における、および主として、所望の／好ましい曲げ軸に従う部品の全体的な堅牢性を改善する（言い換えれば、軸の違いに従うモーメント間の差を制御するために、所望の／好ましい曲げ軸に従う曲げの間に一定の作用的機能性を保証する）ようには考案されていない３つの曲げ軸における曲げモーメントの範囲の増大により、部品の同一の断面で性能レベルを改善し得ることが、本発明により可能になることを示している。

図４は、本発明による、曲げ軸Ｙに従う約＋２５°の増加、曲げ軸−Ｚによる約＋３７°の増加、曲げ軸−Ｙによる約＋２５°の増加、およびＺ曲げ軸による約＋１８°の増加を示す。

図９および図１０では、図４に表される図表のプロットに基づく曲線を示している。

図９は、６Ｄに示されるような軸Ａ−Ａ（軸Ｙ）と平行な軸を中心とした曲げの間の、図６Ａによる本発明による部品の軸Ｙを中心とした曲げモーメントの曲線Ａ、７Ｄに示されるような軸Ｂ−Ｂと平行な同じ軸を中心とした曲げの間の、標準的な部品の同じ軸Ｙを中心とした曲げモーメントの曲線Ｂ、および軸Ｂ−Ｂと平行な軸を中心とした曲げの間の、図６Ａｂｉｓによる本発明による部品の同じ軸Ｙを中心とした曲げモーメントの曲線Ｃを表す。

試験は、図９に表されるＡ曲線およびＢ曲線を比較し、本発明が、（この場合＋２５％の領域において）より高いモーメントを得ることを可能にすることを示した。

図１０は、６Ｃ１に示されるような軸Ｚを中心とした曲げに関して図５に例示され、かつ、図６Ａによる本発明による部品の、軸Ｚに従うが６Ｅに示される方向とは反対の方向における曲げにより得られる曲線Ａ１においてさらに表される、Ａ曲線、Ｂ曲線、およびＣ曲線を含む。

図１０に表されるＡ曲線、Ｂ曲線、およびＡ１曲線の比較試験は、本発明が、より高いモーメント（この場合、上に示されるようなＺに従った曲げに関しては約＋１８％までの、および−Ｚに従った曲げに関しては約＋３７％までの）を得ることを可能にすることを示している。

Claims (14)

1. 特に自動車車両の生産のための金属部品であって、前記部品の長手方向中心断面（ＰＭ）の一方側および別の側にそれぞれ配置されかつ前記部品の長さに沿って長手方向に分離された位置に交互に配設される、少なくとも２つのゾーンであって、前記２つのゾーンの一方または他方が前記長手中心平面を覆わず、前記部品の本体よりも低い機械的強度の、少なくとも２つのゾーン（６０、６２、６４）を有し、前記領域は隣接しない、金属部品。
2. 前記部品の前記本体よりも低い機械的強度の領域（６０、６２、６４）が、前記部品のプレス加工工程中のプレス加工温度の局所的な制御によって形成されることを特徴とする、請求項１に記載の部品。
3. オーステナイト状態を得るのに好適な温度範囲まで前記部品を加熱するステップ、次いで前記プレス加工された部品の異なる領域において異なる温度を規定するのに好適なプレス加工器具において、たとえば前記プレス加工器具に形成される局所的な凹部を介してまたは前記プレス加工器具の局所的な加熱により、この部品をプレス加工するステップを含む、前記部品の前記プレス加工工程中の、プレス加工温度の局所的な制御によって、前記部品の前記本体よりも低い機械的強度の前記領域（６０、６２、６４）が形成されることを特徴とする、請求項１または２に記載の部品。
4. 前記部品の前記本体が、典型的には１４００ＭＰａを上回るより高い機械的強度を有し、一方、より低い機械的強度の前記領域（６０、６２、６４）が、１１００ＭＰａより低い、典型的には５００から１０００ＭＰａの間に含まれる、機械的強度を有することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の部品。
5. 長手方向中心平面（ＰＭ）の一方側および他方側にそれぞれ配置されかつ前記部品の前記長さに沿って長手方向において同一の位置に形成される前記部品の前記本体よりも低い機械的強度の領域（６０、６２、６４）を前記部品が有するように、前記部品が、少なくとも１つの追加の、前記部品の前記本体よりも低い機械的強度の領域（６０、６２、６４）をさらに備えることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の部品。
6. 前記金属部品が、前記部品（１０）の底部と、前記部品（１０）の前記底部から壁（２０、２２）によって分離された２つのフランジ（３０、３２）と、を備え、前記プレス加工工程中に画定され、かつ前記部品の断面に垂直な変動する幅を有する、より低い機械的強度の領域（６０、６２）を前記部品が備えることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の部品。
7. 前記部品の前記本体よりも低い機械的強度の領域（５０；６０、６２、６４）が、直線的な縁部を有する領域によって区切られることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の部品。
8. 前記部品の前記本体よりも低い機械的強度の前記領域（５０；６０、６２、６４）が、湾曲した縁部を有する領域によって区切られることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の部品。
9. 前記部品上に分布しかつ前記部品の全長に沿って同一の幅における変動を有する、前記部品の前記本体よりも低い機械的強度の少なくとも２つの領域（５０；６０、６２、６４）を前記部品が備えることを特徴とする、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の部品。
10. 前記部品上に分布しかつ前記部品の全長に沿って交互に反対方向に幅の変動を有する、前記部品の前記本体よりも低い機械的強度の少なくとも２つの領域（５０；６０、６２、６４）を前記部品が備えることを特徴とする、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の部品。
11. より低い機械的強度の前記領域（６０、６２、６４）が、前記壁（２０、２２）上に画定されることを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の部品。
12. 前記金属部品が、前記部品（１０）の前記底部と前記部品（１０）の前記底部から前記壁（２０、２２）によって分離された２つの側部フランジ（３０、３２）とを備え、前記金属部品の前記断面が、一方が前記部品（１０）の前記底部と実質的に直交し他方が少なくとも１つのフランジ（３０、３２）と実質的に平行である２つの基準軸（Ａ−Ａ）によって画定され、プレス加工中に画定されかつ前記壁（２０、２２）の少なくとも一方にわたって前記基準軸に関して非対称に延在するより低い機械的強度の領域（６０、６２、６４）を前記部品が備えることを特徴とする、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の部品。
13. より低い機械的強度の前記領域（６０、６２、６４）が、前記壁（２０、２２）と前記部品（１０）の底部および／もしくは前記フランジ（３０、３２）との間の移行領域の中に少なくとも部分的に、または前記部品（１０）の前記底部および／もしくは前記フランジ（３０、３２）上にも部分的に、延在することを特徴とする、請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の部品。
14. 前記部品の前記本体よりも低い機械的強度の少なくとも２つの領域（６０、６２、６４）が前記部品の長手方向中心断面（ＰＭ）の一方側および他方側にそれぞれ配置されかつ前記部品の前記長さに沿って長手方向に分離された位置に交互に配設される、少なくとも１つの部分と、前記部品の前記本体よりも低い機械的強度の少なくとも２つの領域（６０、６２、６４）が前記部品の長手方向中心断面（ＰＭ）の一方側および他方側にそれぞれ配置されかつ前記部品の前記長さに沿って同じ場所に対面して配設される、少なくとも１つの部分と、を前記部品が備えることを特徴とする、請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の部品。

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