JP2020131226A - 長尺形状のプレス成形部材、及びその製造法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱間プレス成形前に点溶接を行う長尺形状のプレス成形部材において、点溶接のナゲット径を大きくすることなくナゲットずれを阻止する点溶接配設構成とすることにより、所定の接合強度を確保する。【解決手段】長尺形状のプレス成形部材（アウタ側構成部材）１２は、平板の長尺形状の複数の鋼板（主構成部材１６、副構成部材１８）が重ね合わされて点溶接により一体化接合され、熱間プレスにより長手方向に直交する断面がコの字形状に成形される。そして、点溶接はコの字形状の開口側部位（縦壁部）Ｈ２，ｈ２に施されており、且つ、点溶接は、複数の鋼板の重ね合わせ端縁Ｅに沿って一連に配列された複数の点溶接Ｗ１により構成される第１の点溶接群Ｇ１と、第１の点溶接群Ｇ１とコの字形状の稜線Ｌとの間の位置に施された複数の点溶接Ｗ２により構成される第２の点溶接群Ｇ２とから成る。【選択図】図２

Description

本発明は、長尺形状のプレス成形部材、及びその製造法に関する。特に、自動車等車両の車体の一部を構成するセンタピラ―部材に適用される長尺形状のプレス成形部材、及びその製造法に関する。

自動車等車両には、強度構成部材として長尺形状のプレス成形部材が数多く用いられる。この種プレス成形部材は、強度を確保する構成上の観点から、長手方向に直交する断面形状がコの字形状として構成される（下記特許文献１，２参照）。例えば、自動車の車体の一部を構成するセンタピラー部材がかかる構成とされる。そして、強度構成部材としての長尺形状のプレス成形部材は、主構成部材と副構成部材の複数の鋼板が重ね合わされて、強度を一層強化された構成とされることが多い。この種構成における副構成部材は、主構成部材における特に強度が必要とされる個所に当てがわれて配設される形態をとることから、業界では「補強部材」或いは「パッチワーク」と称されることがある。

この種、長尺形状のプレス成形部材において、主構成部材と副構成部材の複数の鋼板が重ね合わされて構成される場合、主構成部材と副構成部材の一体化接合は、スポット溶接などの点溶接により行われる。この一体化接合する溶接は、長尺形状の平板部材（ブランク）をコの字形状にプレス成形する前に行う方法と、プレス成形後に行う方法がある。プレス成形後に溶接する方法にあっては、主構成部材と副構成部材とを個別にコの字断面形状にプレス成形してから、その後、２枚の部材の溶接位置合わせをして溶接することになる。このため、それぞれの部材の溶接位置を精度良くプレス成形する必要があり、プレス成形が結構面倒となる。このため、プレス成形を容易とする場合には、プレス成形前に一体化のための溶接を行う方法がとられる。

プレス成形前に溶接を行う場合には、主構成部材と副構成部材の２枚の鋼板の重ね合わされた端縁が、プレス成形時にめくれて剥がれないように、溶接は当該重ね合わされた端縁に沿って一連状態に施される。そして、この溶接位置はプレス成形後のプレス成形部材状態では、断面コの字形状の開口側部位となる。これにより主構成部材と副構成部材の２枚の部材はプレス成形時にも剥がれることなく、断面コの字形状に成形される。

なお、溶接はスポット溶接等の点溶接にて行われる。本明細書において、点溶接とは、スポット溶接のように、重ね合わされた２枚の鋼板の接触面が点状に溶解凝固して接合される形態の溶接を意味する。なお、この点溶接における点状に溶解凝固された部分はナゲットと称される。

自動車車体をはじめとして、強度の必要な個所の部材のプレス成形は、高張力鋼板が使用される。近年、車両衝突性能の要求を満足しつつ車体の軽量化を図るために、センタピラーやバンパーリインフォースメント等の車体部材には熱間プレス成形（ホットプレス成形）により、更に引張強度を高めた高張力鋼板が用いられている。

特開２０１４−１５２０６号公報 特開２０１４−８７８４８号公報

ところで、プレス成形前にスポット溶接により主構成部材と副構成部材とを一体化する場合、スポット溶接の各種条件、例えば、電流値の大きさ、溶接時間、加圧力等の制約と、その一体化された部材に必要な接合強度から、点溶接のナゲット径の大きさを決めている。

しかし、ナゲット径がこの程度であると、点溶接をプレス成形前に行う場合、熱間プレス成形時に、コの字形状の開口側部位に施した点溶接に、ナゲットずれが生じることがある。ナゲットずれは、コの字形状にプレス成形する際に生じる２枚の重ね合わされた部材の線長差が主な原因となり生じる。これを図８により説明する。図８に示すように、実線で示す平板状の２枚の部材１１６，１１８を重ね合わせて、×印で示す点溶接Ｗ１０、Ｗ１３により一体化してプレス成形すると仮想線で示すようにコの字形状断面とされる。これにより、左右の溶接Ｗ１０と中央位置の溶接Ｗ１３間の線長は、平板状状態では同じ長さであったのが、コの字形状状態では、内側配置となる内側部材１１８より外側配置となる外側部材１１６の方が相対的に長くなる。これにより、点溶接個所Ｗ１０にはせん断応力の作用力が生じる。すなわち、プレス成形後に点溶接個所Ｗ１０の外側部材１１６にはＡ矢印方向のせん断応力が作用し、内側部材１１８にはＢ矢印方向のせん断応力が作用する。Ａ矢印方向とＢ矢印方向は反対方向であるため、内側部材１１８と外側部材１１６の点溶接位置Ｗ１０にはずれ方向の作用力が生じ、点溶接個所Ｗ１０にナゲットずれが生じる。

図９は点溶接個所Ｗ１０のナゲットＮにずれが生じた状態を示す。図９に示されるように重ね合わされた内側部材１１８側のナゲット１１８Ｎと外側部材１１６側のナゲット１１６Ｎにずれが生じると、両部材１１８，１１６に形成されたナゲット１１８Ｎ，１１６Ｎの一致する領域が狭くなる。すなわち、ナゲット径が小さくなる。これにより両部材１１８，１１６の溶接部において接合強度が低下するおそれがあった。特に、熱間プレス成形では、溶接部を含む部材が高温となる時に成形され、成形時に溶接部へ応力が発生するため、ナゲットずれが通常の冷間プレス成形よりも起こりやすく、そのずれ量も冷間プレス成形より大きくなる。

上記ナゲットずれの対策方法として、ナゲット径を大きくして強度を増す方策が考えられる。しかし、前述したように点溶接の各種条件の制約があり、現状レベル以上のナゲット径を得るためには、設備や接合方法の変更が必要となりコストが増大する。したがって、通常の設備や接合方法で可能なナゲット径設定において解決を図ることが望まれている。

而して、本発明は上述した問題を解決するために創案されたものであって、本発明が解決しようとする課題は、熱間プレス成形前に点溶接を行う長尺形状のプレス成形部材において、点溶接のナゲット径を大きくすることなくナゲットずれを阻止する点溶接配設構成とすることにより、所定の接合強度を確保することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る長尺形状のプレス成形部材とその製造法は、次の手段をとる。

本発明の第１の発明は、平板の長尺形状の複数の鋼板が重ね合わされて点溶接により一体化接合され、熱間プレスにより長手方向に直交する断面がコの字形状に成形された長尺形状のプレス成形部材であって、前記点溶接は前記コの字形状の開口側部位に施されており、且つ、前記点溶接は、複数の鋼板の重ね合わせ端縁に沿って一連に配列された複数の点溶接により構成される第１の点溶接群と、前記第１の点溶接群と前記コの字形状の稜線との間の位置に施された複数の点溶接により構成される第２の点溶接群とから成る長尺形状のプレス成形部材である。なお、本発明において、コの字形状とは、重ね合わされる複数の部材がすべて文字通りのコの字形状である他、重ね合わされる複数の部材のいずれかの部材がハット形断面形状の場合を含む意味である。ハット型断面形状とは、コの形状の開口端部から鍔片が外方に延設された構成である。また、コの字形状は開口側に向けて少し広くなる形状も含む意味である。

本発明の第２の発明は、上述した第１の発明の長尺形状のプレス成形部材であって、前記第１の点溶接群の点溶接位置と前記第２の点溶接群の点溶接の位置関係は、プレス成形時におけるせん断応力作用方向で見て同一作用線上の位置関係とされている長尺形状のプレス成形部材である。

本発明の第３の発明は、上述した第２の長尺形状のプレス成形部材であって、前記プレス成形時におけるせん断応力作用方向が前記コの字形状の稜線に直交する方向である長尺形状のプレス成形部材である。

本発明の第４の発明は、上述した第１の発明〜第３の発明のいずれかの発明の長尺形状のプレス成形部材であって、前記点溶接はレーザースクリューウエルディング（ＬＳＷ）である長尺形状のプレス成形部材である。

本発明の第５の発明は、上述した第１の発明〜第３の発明のいずれかの発明の長尺形状のプレス成形部材であって、前記点溶接はスポット溶接である長尺形状のプレス成形部材である。

本発明の第６の発明は、上述した第１の発明〜第５の発明のいずれかの発明の長尺形状のプレス成形部材であって、当該プレス成形部材は自動車の車体の一部を構成するセンタピラー部材である長尺形状のプレス成形部材である。

本発明の第７の発明は、平板の長尺形状の複数の鋼板を重ね合わせて点溶接により一体化接合し、熱間プレスにより長手方向に直交する断面をコの字形状に成形する長尺形状のプレス成形部材の製造法であって、平板の長尺形状の複数の鋼板を重ね合わせて点溶接により一体化接合する一体化工程と、前記一体化工程により一体化した鋼板を熱間プレスにより長手方向に直交する断面をコの字形状に成形するプレス成形工程と、を有し、前記一体化工程における前記点溶接は前記コの字形状の開口側部位に施され、且つ、その点溶接は、複数の鋼板の重ね合わせ端縁に沿って一連に配列された複数の点溶接により構成される第１の点溶接群と、前記第１の点溶接群と前記コの字形状の稜線との間の位置に施された複数の点溶接により構成される第２の点溶接群とから成る長尺形状のプレス成形部材の製造法である。

上述した手段の本発明によれば、熱間プレス成形前に点溶接を行う長尺形状のプレス成形部材において、点溶接のナゲット径を大きくすることなくナゲットずれを阻止する点溶接配設構成とすることにより、所定の接合強度を確保することができる。

自動車等車両の側部に配置されるセンタピラー部材の一例を示す全体図である。 図１のII−II矢視断面図である。 図２に対応する断面がコの字形状の第２実施形態を示す断面図である。 本実施形態にかかるプレス成形部材の製造法の製造工程図である。 一体化工程におけるプレス成形部材の展開平面図である。 図５のVI−VI矢視断面図である。 センタピラー部材におけるせん断応力作用方向を示す側面図である。 従来の構成において、コの字形状へのプレス成形により点溶接個所にせん断応力が作用し、ナゲットずれが生じる状況を説明するための模式図である。 ナゲットずれが生じた状態を示す断面図である。

＜方向表示の特定＞
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の長尺形状のプレス成形部材は、自動車等車両の側部に設置されるセンタピラー部材１０を構成する部材の場合である。なお、センタピラー部材１０を示す図における方向表示は、自動車等車両の通常の姿勢状態における方向を示し、矢印ＦＲは車両前方方向、矢印ＵＰは車両上方向、矢印ＩＮは車幅方向の車両内側方向を示している。

＜センタピラー部材１０の構成説明＞
図１は自動車等車両用のセンタピラー部材１０の概略構成を示し、図２は図１のII−II矢視断面を示す。なお、図１のセンタピラー部材１０は自動車等車両の進行方向左側に設置された構成を示す。通常、センタピラー部材１０は、自動車の側面衝突（側突）対応の要請から強度が重要視される。そのため、図１に示される長尺形状のセンタピラー部材１０のアウタ側構成部材１２は、図２に示されるように、その長手方向に直交する断面形状がコの字形状とされて強度の強化が図られている。そして、更に、アウタ側構成部材１２は基本構成の主構成部材１６に対して副構成部材１８が重ね合わされて配設されて、一層の強度の強化が図られている。この意味で、副構成部材１８は、背景技術でも説明したように、業界では主構成部材１６に対する「補強部材」あるいは「パッチワーク」と称されることがある。なお、センタピラーの「補強部材」として「ヒンジリンフォースメント」と称される部材が使用される。

図１及び図２はセンタピラー部材１０の詳細構成を示す。センタピラー部材１０は、当該センタピラー部材１０の車幅方向外側部を構成するアウタ側構成部材１２と、車幅方向内側部を構成するインナ側構成部材１４とから構成される。そして、アウタ側構成部材１２は基本形態を形成する長尺形状の主構成部材１６と、当該主構成部材１６に重ね合わされた状態として配設される副構成部材１８とから構成される。なお、本実施形態におけるアウタ側構成部材１２が本発明が対象とする長尺形状のプレス成形部材の形態である。なお、業界では、センタピラー部材１０におけるアウタ側構成部材１２の主構成部材１６がアウタパネルと称され、インナ側構成部材１４がインナパネルと称されることがある。なお、アウタ側構成部材１２とインナ側構成部材１４の各構成部材は、近年の高剛性化の要請から、本実施形態では高張力鋼板が用いられている。

図１に示すように、センタピラー部材１０は車両上下方向へ延びる長尺状の形態として配設されている。そして、長尺状方向の上方部が緩やかに車幅方向内方に湾曲形成した形状とされており、その結果、長尺状方向の中央部から下方位置が車幅方向外方向に突出した形状として配設される形態となっている。且つ、センタピラー部材１０は前後方向に対しては上端位置が下端位置より車両後方位置となる傾斜形状として配設されている。

図１及び図２に示すように、長尺形状のセンタピラー部材１０は、車両上下方向へ延びる閉断面構造に形成されており、内方に閉空間を形成する構成となっている。なお、図１に示すように、センタピラー部材１０は、アウタ側構成部材１２の上端に形成された略Ｔ字状の取付部２０を介してルーフサイドレール２２に接合されている。また、センタピラー部材１０はアウタ側構成部材１２の下端に形成された略Ｔ字状の取付部２４を介してサイドシル２６に接合されている。

図２に示すように、アウタ側構成部材１２における主構成部材（アウタパネル）１６の基本形態は、本実施形態では、長手方向に直交する断面形状がハット形状とされている。ハット形状は図２で見て下方位置の天板部Ｈ１と、両側位置の縦壁部Ｈ２と、上方位置の３とから形成される。そして、天板部Ｈ１と縦壁部Ｈ２により断面がコの字形状に形成され、コの字形状の開口端ＨＵにおいてフランジ部Ｈ３が鍔形態として一体配置されて構成されている。本実施形態におけるコの字形状は、詳細には、両側の縦壁部Ｈ２の形状が、図２で見て上方に向けて、すなわち、天板部Ｈ１からフランジ部Ｈ３方向に向けてその間隔が広がる方向に傾斜して形成されている。

＜コの字形状の第２実施形態＞
図３はアウタ側構成部材１２に形成するコの字形状の第２実施形態を示す。第２実施形態のコの字形状の形態は、文字通りのコの字形状の形態とするもので、天板部Ｈ１と縦壁部Ｈ２との屈曲形成角度を直角形成としたものである。また、本実施形態は、センタピラー部材１０に適用する場合であるので、フランジ部Ｈ３を有する構成であるが、適用する構成箇所によっては、フランジ部Ｈ３を有しない構成であってもよい。なお、図３において、図２に対応する部位には同じ符号を付して示した。

副構成部材（補強部材、ヒンジリンフォースメント）１８は、図２及び図３に示すいずれの場合も、主構成部材１６の強度の補強を図るために主構成部材１６の内面側に重ね合わされた状態で配設される。本実施形態では、主構成部材１６の天板部Ｈ１及び縦壁部Ｈ２の内面に図２及び図３に示す断面コの字形状に対応した形状として配設される。これにより、副構成部材１８は天板部ｈ１と縦壁部ｈ２とから構成される。なお、本実施形態における主構成部材１６及び副構成部材１８の各縦壁部Ｈ２，ｈ２は、本発明の開口側部位に相当する。

＜アウタ側構成部材１２における点溶接の位置＞
図２及び図３に示すように、アウタ側構成部材１２を構成する主構成部材１６と副構成部材１８は×印で示される点溶接により接合されて一体化される。点溶接は主構成部材１６及び副構成部材１８の縦壁部Ｈ２，ｈ２の位置と、天板部Ｈ１，ｈ１の位置で行われる。点溶接の配設位置の詳細については後述の製造法で詳述するが、本実施形態が特徴とする点溶接の配設は、縦壁部Ｈ２，ｈ２に施す点溶接である。この点溶接の配設は、これも後述の製造法の説明で詳述するが、第１の点溶接群Ｇ１と第２の点溶接群Ｇ２とから成る。

＜インナ側構成部材１４の配設形態＞
インナ側構成部材（インナパネル）１４の配設形態は、図２及び図３に示されるいずれの場合も基本的には同じである。図２により説明すると、インナ側構成部材１４は、略平板状に形成されている。そして、アウタ側構成部材１２を構成する主構成部材１６のフランジ部Ｈ３に重ね合わされて配設されて、スポット溶接Ｗ４により溶接接合されて、閉断面を形成する。

なお、インナ側構成部材１４は、本実施形態ではアウタ側構成部材１２の主構成部材１６の引張強度と同等、若しくは、主構成部材１６よりも小さい引張強度の鋼板が用いられる。本実施形態では５９０ＭＰａの鋼板部材が用いられている。なお、インナ側構成部材１４とアウタ側構成部材１２の主構成部材１６とのスポット溶接Ｗ４による点溶接接合は、後述するアウタ側構成部材１２の成形後に行われる。

＜点溶接の位置表示と、定義＞
なお、図１〜図３において、点溶接個所は、図１においては黒丸印により示し、図２及び図３においては×印により示した。なお、点溶接とは本明細書では背景技術でも説明したように、スポット溶接のように、重ね合わされた２枚の鋼板の接触面が点状に溶解凝固して接合される形態の溶接を意味する。そして、この点溶接において点状に溶解凝固された部分がナゲットと称される。

＜センタピラー部材１０の製造法＞
次に、上記センタピラー部材１０を構成するアウタ側構成部材１２の製造法を説明する。本製造法は、プレス成形する部材を、プレス成形前に点溶接により一体化してからプレス成形する方法である。

＜製造工程＞
本実施形態の製造法は、図４に示すように、一体化工程４０と、加熱工程５０と、プレス成形工程６０とから成る。一体化工程４０は予め所定形状にブランク形成された２枚の鋼板、すなわち、本実施形態では図６に示すように、主構成部材１６の鋼板と副構成部材１８の鋼板を重ね合わせて点溶接Ｗ１、Ｗ２，Ｗ３により一体化する工程である。加熱工程５０は一体化工程４０により一体化された部材を加熱炉で所定温度に加熱する工程である。本実施形態の加熱温度は鋼板のＡｃ３変態点より高い８００℃〜１０００℃程度であり、好ましくは９００℃前後である。プレス成形工程６０は加熱された部材を、図２及び図３に示されるアウタ側構成部材１２の所定形状にプレス成形する工程である。

＜一体化工程の詳細＞
次に、本実施形態が特徴とする一体化工程の詳細について説明する。図５及び図６は、一体化工程４０におけるアウタ側構成部材１２を構成する主構成部材１６と副構成部材１８のブランク状態での配置状態と、点溶接Ｗ１、Ｗ２，Ｗ３の配設形態を示す。図５は平面状態図を示し、図６は図５のVI−VI矢視断面を示す。図５に示される主構成部材１６の鋼板は、図２及び図３に示される主構成部材１６が平板状に展開された所定形状のブランクであり、図５で見て上下方向に長尺形状となっている。この長尺形状の主構成部材１６における補強を必要とする長尺方向の範囲に。副構成部材１８の鋼板が、図５に示す範囲で、図６に示すように重ね合わされて載置される。なお、当該一体化工程４０において載置される副構成部材１８も、図２及び図３に示される副構成部材１８が平板状に展開された所定形状のブランクである。なお、図５に示す展開図は、理解を容易とするために模式的に図示した。

なお、本実施形態における主構成部材１６及び副構成部材１８の鋼板は、前にも説明したが、高張力鋼板である。そして、主構成部材１６は、本実施形態では熱間プレス成形後に１．５ＧＰａとなる高張力鋼板が用いられている。副構成部材１８は、本実施形態では熱間プレス成形後に１．５ＧＰａとなる高張力鋼板が用いられている。なお、本実施形態における主構成部材１６の高張力鋼板の板厚は２．０ｍｍ、副構成部材１８の高張力鋼板の板厚は１．８ｍｍとされている。

重ね合わされた主構成部材１６の鋼板と副構成部材１８の鋼板は、点溶接Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３により接合されて一体化される。この一体化の点溶接は、前述もしたが、主構成部材１６と副構成部材１８の天板部Ｈ１，ｈ１箇所の点溶接Ｗ３と、縦壁部Ｈ２，ｈ２箇所の点溶接Ｗ１，Ｗ２で行われる。縦壁部Ｈ２，ｈ２箇所の点溶接Ｗ１，Ｗ２は、２種類に区分して行われる。図５に良く示されるように、第１の点溶接群Ｇ１と第２の点溶接群Ｇ２である。なお、図５においては、図示の都合上、Ｗ１，Ｗ２の符号表示は、一番上と一番下と、及び中央位置の×印で示した溶接表示のみに付したが、その間の溶接表示も同じである。

＜第１の点溶接群Ｇ１＞
第１の点溶接群Ｇ１は、主構成部材１６に重ね合わせて配設されたと副構成部材１８の端縁Ｅに沿って、当該端縁Ｅの内方（図２及び図３で見て下方）の近傍位置に図５に示すように長手方向に一連に配列された点溶接Ｗ１により構成される。この第１の点溶接群Ｇ１は、主構成部材１６と副構成部材１８の重ね合わせ端縁Ｅを一体化することから、両部材１６、１８を重ね合わせ状態でプレス成形する場合に、両部材１６,１８が剥がれるのを阻止する機能を果たす。

＜第２の点溶接群Ｇ２、及び第１の点溶接群Ｇ１との位置関係＞
第２の点溶接群Ｇ２は、前述の第１の点溶接群Ｇ１とプレス成形後のコの字形状とされた場合の稜線Ｌとの間の位置に施された複数の点溶接Ｗ２により構成される。なお、本実施形態では、第１の点溶接群Ｇ１の点溶接Ｗ１位置と第２の点溶接群Ｇ２の点溶接Ｗ２位置との位置関係は、後工程のプレス成形工程におけるプレス成形時に生じるせん断作用方向で見て、同一作用方向線Ｓ上の位置関係とされている。図５にはせん断応力の作用方向線がＳとして示されており、同じラインのＳ線上に第１の点溶接群Ｇ１の点溶接Ｗ１と第２の点溶接群Ｇ２の点溶接Ｗ２が位置して配設されている。

＜せん断応力作用方向＞
図７はアウタ側構成部材１２をプレス成形する際に、せん断応力がかかる方向Ｓを示したものである。図７の図示はセンタピラー部材１０を自動車の後方から見た状態を示しており、アウタ側構成部材１２の長尺方向の外面部（天板部Ｈ１）形状は上方部が湾曲して形成されており、下方部が概略直線状に形成されている。この形状の異なりによりせん断応力がかかる方向Ｓも異なっており、その方向が図７にはＳ１，Ｓ２として示されている。Ｓ１が上方部における湾曲形状における場合の作用力方向、Ｓ２が下方部における概略直線形状の場合の作用力方向である。

プレス成形時にせん断応力がかかる方向Ｓが、図５に示すように稜線Ｌに直交する方向の場合には、第１の点溶接群Ｇ１と第２の点溶接群Ｇ２の点溶接Ｗ１，Ｗ２の設定が容易となる。

＜加熱工程５０・プレス成形工程６０＞
一体化工程４０で一体化されたアウタ側構成部材１２は、加熱工程５０において、加熱炉で周知の方法にて加熱される。そして、加熱された部材は、プレス成形工程６０において、周知の方法でプレス成形されて、図２及び図３に示される断面がコの字形状のアウタ側構成部材１２が成形される。このようにして成形されたアウタ側構成部材１２のフランジ部Ｈ３に、図２及び図３に示すように、インナ側構成部材１４が重ね合わされて、点溶接Ｗ４により一体化される。これにより、センタピラー部材１０が完成する。

＜点溶接の種類＞
なお、本実施形態における点溶接には、スポット溶接、又は、レーザースクリューウエルディング（ＬＳＷ）が用いられる。

スポット溶接は、２枚の母材（被溶接部材）を電極棒で加圧しつつ電流を流し、その接触面に発生する抵抗熱により母材内部で溶解凝固を起こして溶接する方法である。そして、母材内部で溶解凝固した溶接部がナゲットと称される。このスポット溶接は、溶接部の温度がアーク溶接に比べて低く、その熱の影響が接合部付近に限られてくるため、溶接後の変形や残留応力が少なく、加圧の効果により溶着部の組織が良好等の長所がある。なお、スポット溶接は強度が強いので、溶接点数が少なくて済む効果がある。

レーザースクリューウエルディング（ＬＳＷ）は、母材の加熱にレーザー照射を用いる溶接であり、加熱はスポット溶接とは異なり片側からのみ行う。レーザーはパルス発信又はパルスゲーティングモードで用いられる。スポット溶接と比較して、高出力の割に加熱時間が非常に短いという長所がある。このため、溶接時間が短く、生産性が良いと言う効果がある。

なお、第１の点溶接群Ｇ１の点溶接Ｗ１位置と第２の点溶接群Ｇ２の点溶接Ｗ２位置との間隔は、狭い方が好ましく、本実施形態では３０ｍｍ以下とした。

＜上記実施形態の作用効果＞
先ず、上記実施形態によれば、第１の点溶接群Ｇ１の点溶接Ｗ１は、主構成部材１６と副構成部材１８の端縁Ｅに沿って一連に施されることから、当該端縁Ｅ個所の一体化が確実に行われる。これにより、主構成部材１６と副構成部材１８を重ね合わせてプレス成形する場合でも、両部材１６，１８がめくれて剥がれるのを防止することができて、プレス成形をスムースに行うことができる。

そして、上記実施形態によれば、主構成部材１６と副構成部材１８の一体化のために、第１の点溶接群Ｇ１の点溶接Ｗ１に追加して第２の点溶接群Ｇ２の点溶接Ｗ２が施される。第２の点溶接群Ｇ２の点溶接Ｗ２は第１の点溶接群Ｇ１の点溶接Ｗ１とプレス成形後のコの字形状とされた場合の稜線Ｌとの間の位置に施される。これにより、主構成部材１６と副構成部材１８を重ね合わせてプレス成形する際に、縦壁部Ｈ２，ｈ２に生じる相対変位に基づくせん断応力を、第１の点溶接群Ｇ１と第２の点溶接群Ｇ２の両方の点溶接Ｗ１，Ｗ２で受けることになり、分散して受ける。このため、それぞれの点溶接Ｗ１，Ｗ２のナゲットが受けるせん断応力も分散して受けることになり、ナゲットずれが生じることがない。これにより、点溶接Ｗ１，Ｗ２のナゲット径の大きさが従来の通常レベルの大きさであっても、ナゲットずれが生じないことから、所定の接合強度を得ることができる。

特に、上記実施形態の場合には、第１の点溶接群Ｇ１の点溶接Ｗ１の位置と第２の点溶接群Ｇ２の点溶接Ｗ２の位置は、プレス成形時に生じるせん断応力作用方向で見て同一作用線Ｓ上の位置関係とされている。この位置関係の配設によれば、プレス成形時に生じるせん断応力を最も効果的に受けることができて、ナゲット径の大きさを小さくすることも可能となる。

なお、上記実施形態において、せん断応力の作用方向がプレス成形後の断面形状のコの字形状の稜線Ｌに直交する方向となる形態においては、第１の点溶接群Ｇ１と第２の点溶接群Ｇ２の配設の設定が容易となる。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明を特定の実施形態について説明したが、本発明はその他各種の形態でも実施できる。

例えば、上記実施形態におけるプレス成形部材は、自動車等車両のセンタピラー部材１０のアウタ側構成部材１２であったが、自動車等車両のバンパ構造のバンパリインフォースメントにも適用可能である。その他、２部材をプレス成形前に点溶接を施して一体化して、断面コの字形状にプレス成形する部材には応用可能である。

また、上記実施形態では、第１の点溶接群Ｇ１の点溶接Ｗ１の位置と、第２の点溶接群Ｇ２の点溶接Ｗ２の位置は、せん断応力作用方向の同じ作用線上の位置であったが、必ずしも同じ作用線上の位置でなくてもよい。第２の点溶接群Ｇ２の点溶接Ｗ２の位置は、稜線Ｌと第１の点溶接群Ｇ１の間の位置に配置されている構成であればよい。

また、上記実施形態の点溶接は、スポット溶接又はレーザースクリューウエルディング（ＬＳＷ）であったが、本明細書で定義した点溶接に該当する溶接であれば、その他の溶接であってもよい。

また、上記実施形態のアウタ側構成部材１２の天板部Ｈ１，ｈ１にも点溶接Ｗ３を施す構成であるが、この点溶接Ｗ３は省略する構成であってもよい。

＜「課題を解決するための手段」に記載した各発明の作用効果＞
なお、最後に上述の「課題を解決するための手段」における各発明に対応する上記実施形態の作用効果を付記しておく。

先ず、第１の発明によれば、断面がコの字形とされるプレス成形部材の開口側部位に点溶接が施される。そして、第１の点溶接群は複数の鋼板の重ね合わせ端縁に沿って一連に配設された複数の点溶接により構成される。これにより重ね合わされた複数の部材を熱間プレスによりプレス成形する際、重ね合わされた端縁がめくれて剥がれることなく、プレス成形をスムースに行うことができる。

また、第１の発明は、プレス成形部材の開口側部位に、前記第１の点溶接群に加えて第２の点溶接群の点溶接が施されて、重ね合わされた複数の部材の一体化接合が行われる。第２の点溶接群は、第１の点溶接群と当該プレス成形部材のコの字形状の稜線との間に施される複数の点溶接により構成される。開口側部位の一体化接合に第２の点溶接群が加えられることにより、両点溶接群における点溶接のナゲット径の設定が従来の通常レベルであったとしても、プレス成形時に生じるせん断応力に対抗できる構成とすることができる。これにより、プレス成形時にナゲットずれが生じるのを阻止することができて、所定の接合強度を確保することができる。

次に、第２の発明によれば、第１の点溶接群の点溶接位置と第２の点溶接群の点溶接位置の関係は、プレス成形時におけるせん断応力作用方向で見て同一作用線上の位置関係とされる。これにより、プレス成形時のせん断応力に対して最も効果的な点溶接の配置関係とすることができて、ナゲットずれの阻止を図ることができる。かかる関係の配置にあっては、場合によっては、第１の溶接群及び第２の溶接群の点溶接のナゲット径の小径化を図ることができて、点溶接の諸条件の緩和を図ることができる。

次に、第３の発明によれば、プレス成形時におけるせん断応力作用方向がコの字形状の稜線に直交する方向である。プレス成形時におけるせん断応力作用方向がかかる方向とされるプレス成形部材の形状構成の場合には、第１の点溶接群と第２の点溶接群における点溶接の位置設定を容易に設定することができる。

次に、第４の発明によれば、点溶接はレーザースクリューウエルディング（ＬＳＷ）である。ＬＳＷは溶接時間が短いので、生産性が良い。

次に、第５の発明によれば、点溶接はスポット溶接である。スポット溶接はＬＳＷに比べ強度があるので、溶接点数が少なくて済む。

次に、第６の発明によれば、長尺形状のプレス成形部材は自動車の車体の一部を構成するセンタピラー部材として好適に適用することができる。

次に、第７の発明による長尺形状のプレス成形部材の製造法によれば、一体化接合する一体化工程とプレス成形工程により、複数の平板長尺形状部材の鋼板を重ね合わせて点溶接により一体化接合し、熱間プレスにより長手方向に直交する断面をコの字形状に成形する。そして、一体化する点溶接はコの字形状の開口側部位に、第１の点溶接群と第２の点溶接群により行われる。これにより、上述した第１の発明と同様の作用により、プレス成形時にナゲットずれが生じるのを阻止することができて、所定の接合強度を確保することができる。

１０ センタピラー部材
１２ アウタ側構成部材（プレス成形部材）
１４ インナ側構成部材（インナパネル）
１６ 主構成部材（アウタパネル）
１８ 副構成部材（補強部材、ヒンジリンフォースメント）
２０ 取付部
２２ ルーフサイドレール
２４ 取付部
２６ サイドシル
４０ 一体化工程
５０ 加熱工程
６０ プレス成形工程
Ｈ１、ｈ１ 天板部
Ｈ２、ｈ２ 縦壁部
Ｈ３ フランジ部
Ｇ１ 第１の点溶接群
Ｇ２ 第２の点溶接群
Ｗ１ 第１の点溶接群の点溶接
Ｗ２ 第２の点溶接群の点溶接
Ｓ せん断応力の作用方向

Claims (7)

1. 平板の長尺形状の複数の鋼板が重ね合わされて点溶接により一体化接合され、熱間プレスにより長手方向に直交する断面がコの字形状に成形された長尺形状のプレス成形部材であって、
   前記点溶接は前記コの字形状の開口側部位に施されており、且つ、前記点溶接は、複数の鋼板の重ね合わせ端縁に沿って一連に配列された複数の点溶接により構成される第１の点溶接群と、前記第１の点溶接群と前記コの字形状の稜線との間の位置に施された複数の点溶接により構成される第２の点溶接群とから成る長尺形状のプレス成形部材。
2. 請求項１に記載の長尺形状のプレス成形部材であって、
   前記第１の点溶接群の点溶接位置と前記第２の点溶接群の点溶接の位置関係は、プレス成形時におけるせん断応力作用方向で見て同一作用線上の位置関係とされている長尺形状のプレス成形部材。
3. 請求項２に記載の長尺形状のプレス成形部材であって、
   前記プレス成形時におけるせん断応力作用方向が前記コの字形状の稜線に直交する方向である長尺形状のプレス成形部材。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかの請求項に記載の長尺形状のプレス成形部材であって、
   前記点溶接はレーザースクリューウエルディング（ＬＳＷ）である長尺形状のプレス成形部材。
5. 請求項１〜請求項３のいずれかの請求項に記載の長尺形状のプレス成形部材であって、
   前記点溶接はスポット溶接である長尺形状のプレス成形部材。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかの請求項に記載の長尺形状のプレス成形部材であって、
   当該プレス成形部材は自動車の車体の一部を構成するセンタピラー部材である長尺形状のプレス成形部材。
7. 平板の長尺形状の複数の鋼板を重ね合わせて点溶接により一体化接合し、熱間プレスにより長手方向に直交する断面をコの字形状に成形する長尺形状のプレス成形部材の製造法であって、
   平板の長尺形状の複数の鋼板を重ね合わせて点溶接により一体化接合する一体化工程と、
   前記一体化工程により一体化した鋼板を熱間プレスにより長手方向に直交する断面をコの字形状に成形するプレス成形工程と、を有し、
   前記一体化工程における前記点溶接は前記コの字形状の開口側部位に施され、且つ、その点溶接は、複数の鋼板の重ね合わせ端縁に沿って一連に配列された複数の点溶接により構成される第１の点溶接群と、前記第１の点溶接群と前記コの字形状の稜線との間の位置に施された複数の点溶接により構成される第２の点溶接群とから成る長尺形状のプレス成形部材の製造法。

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