JP3305952B2 - センターピラーリーンフォースの高周波焼入れ強化方法 - Google Patents

センターピラーリーンフォースの高周波焼入れ強化方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はセンターピラーリー
ンフォースの高周波焼入れ強化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】特開平６−１１６６３０号公報には、高
周波焼入コイルを用いて、自動車ボテーのうち強度必要
部分に焼入処理を施す自動車ボデーの焼入技術が開示さ
れている。この技術によれば、自動車ボデーのうち強度
必要部分が焼入により強化される。
【０００３】更に特開平４−７２０１０号公報には、車
両のボデーパネル等のようなプレス成形品のうち、強度
が要請される部位にレーザビーム等の高密度エネルギ源
を照射して、複数のビード状の焼入部をプレス成形品に
形成してこれを強化する技術が開示されている。またプ
レス成形品の強化技術として、車両の分野では、ボデー
のうち強化が要請される部位に使用する板材の肉厚を部
分的に増したり、或いは、補強材として機能するリンフ
ォース（ｒｅｉｎｆｏｒｃｅ）をスポット溶接等により
部分的に重ねる技術が知られている。
【０００４】またプレス成形品ではないが、車両のドア
内部に、ドアを補強するために設置されるパイプ状のド
アインパクトビームの中央部付近を高周波焼入れにより
強化し、両端は未熱処理部としたものが実開平６−１２
１３７号公報に開示されている。ところで車両の側面衝
突に対する保護性が近年一層要請されている。そのた
め、車両のボデーの側面のうち前席と後席との間に配置
されているＢピラーとも呼ばれるセンターピラー付近の
強化が図られている。図１１に示すようにセンターピラ
ー１００はボデーの側面のうち前席と後席との間に位置
する支柱である。車両の側面衝突に対する保護性を高め
るために、センターピラー１００付近を強化することが
有効である。そこで従来より、センターピラー１００に
第１のリンフォースを重ねたり、更には、第１のリンフ
ォースの他に第２のリンフォースを重ねたりする多積層
構造が実行されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記した特開
平６−１１６６３０号公報、特開平４−７２０１０号公
報公報に係る技術によれば、焼入により強化を図り得る
ものの、単に一様に焼入処理する技術である。また実開
平６−１２１３７号公報に係る技術においても、熱入部
では一様である。従って、焼入処理された焼入領域にお
ける硬度分布は基本的には一様であり、強化としては必
ずしも充分ではない。
【０００６】また強化が要請される部位の肉厚を増す上
記従来技術によれば、軽量化の面で不利である。また、
リンフォースを追加して重ねる従来技術によれば、補強
材を設けた部位で強度が急激に変化し、強度分布が不連
続な形態を呈する。故に、リンフォースを追加するだけ
では、強化としては必ずしも充分ではない。
【０００７】本発明は上記した実情に鑑みなされたもの
であり、一層の強化に貢献できるプレス成形品及びその
強化方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１に係るセンター
ピラーリーンフォースの高周波焼入れ強化方法は、車両
の前席と後席との間に位置する車両の高さ方向にのびる
センターピラーに重ねられてセンターピラーを補強する
センターピラーリーンフォースと、前記センターピラー
リーンフォースと交差する方向にのびる誘導コイルと冷
却水噴出手段とを備える高周波焼入装置とを用い、前記
高周波焼入装置及び前記センターピラーリーンフォース
を相対移動させることにより前記センターピラーリーン
フォースを誘導加熱し、且つ、高温に加熱された部分に
前記冷却水噴出手段から冷却水を噴出し、センターピラ
ーリーンフォースのうち高さ方向の中央領域の硬度を高
くすると共に、センターピラーリーンフォースの中央領
域の上方に位置する一方領域、センターピラーリーンフ
ォースの中央領域の下方に位置すると共に乗員が着座す
るシートの高さ位置に対応する他方領域に向かうにつれ
て硬度が次第に下降傾斜する山形をなしている分布を備
えた焼入領域をセンターピラーリーンフォースに形成す
ることを特徴とするものである。プレス成形品で形成さ
れているセンターピラーリーンフォースの強化方法の好
ましい形態としては、硬度分布は高周波焼入の加熱・冷
却条件を調節することで得る。
【００１１】
【発明の実施の形態】プレス成形品は、プレス成形され
た或いはプレス成形される部材であり、その形態は薄板
状でも厚板状でも盤状でも良いし、或いは、チャンネル
状でもアングル状でも良い。車両においては、プレス成
形品としては、ボデーに接合される補強材として機能す
るリンフォースでも良いし、あるいは、ボデーそのもの
でも良い。
【００１２】プレス成形品としては、センターピラーリ
ーンフォースを採用できる。センターピラーリーンフォ
ースは、車両の前席と後席との間に位置する支柱として
機能するＢピラーとも呼ばれるセンターピラーを補強す
る補強材である。また車両の場合には、プレス成形品と
しては、センターピラーリーンフォース付近に設けられ
るルーフサイドレールリーンフォースでも良いし、或い
は、センターピラーリーンフォースの下部を支持するロ
ッカーパネル等でも良い。更に上記した部材に限らず、
車両以外の他の用途に用いられるものでも良い。
【００１３】プレス成形品の材質は焼入可能なものであ
り、一般的には、カーボンを含む鋼系が採用される。カ
ーボン含有量としては、例えば０．０７〜０．２％にで
きる。なお本明細書及び図面では特に断らないかぎり、
％は重量％を意味する。焼入領域はプレス成形品の深さ
方向では表面部から裏面部にまで形成されるのが一般的
であるが、厚肉の場合には表面部近傍のみ焼入領域とな
ることもあり得る。焼入領域とは焼入処理された部分を
いう。
【００１４】焼入領域の組織は、カーボン含有量や加熱
温度等によっても異なるが、高硬度の領域とするにはベ
イナイト及びマルテンサイトの少なくとも一方の割合が
増した組織となり、硬度があまり高くない領域ではベイ
ナイト及びマルテンサイトの少なくとも一方にパーライ
トやフェライトが混在した組織となるのが一般的であ
る。
【００１５】好ましい形態によれば、プレス成形品で形
成されているセンターピラーリーンフォースは一端部及
び他端部を備えている。このようなセンターピラーリー
ンフォースは比較的長めのものを採用できる。この場合
には焼入領域は、一端部側から他端部側にかけて連続し
てのびるように形成されている。このように連続する焼
入領域では、一端部側と他端部側との間の中央領域が高
強度となると共に、中央領域から一端部及び他端部に向
かうにつれて硬度が次第に低下するような硬度分布が形
成されている。
【００１６】このようにすれば、プレス成形品に衝撃が
作用した場合において、硬度が高い領域では強度が確保
されて変形阻止性が確保されると共に、硬度が高くない
領域では衝撃エネルギの吸収性が確保される。すなわ
ち、プレス成形品の変形を阻止しつつ、衝撃エネルギの
吸収性を高めるのに有利である。なおプレス成形品の種
類によっても相違するが、高硬度領域ではその硬度は例
えば３００〜５００Ｈｖ、特に３５０〜４５０Ｈｖにで
きる。高硬度でない領域ではその硬度は例えば１５０〜
３５０Ｈｖ、特に２００〜３５０Ｈｖにできる。
【００１７】焼入はセンターピラーリーンフォースをプ
レス成形した後に行う。焼入手段としては、高周波電流
に基づく加熱手段と、プレス成形品で形成されているセ
ンターピラーリーンフォースに冷却剤を接触させる冷却
手段とをもつ構成にできる。高周波電流の周波数はプレ
ス成形品で形成されているセンターピラーリーンフォー
スの種類によっても相違するが、例えば１０〜４５０ｋ
Ｈｚにできる。冷却剤としては水を用いる。
【００１８】プレス成形品の焼入領域に硬度分布を形成
するにあたっては、プレス成形品を焼入する際の加熱温
度を調整することにより行い得る。プレス成形品のうち
高硬度とする領域では加熱温度は９５０〜１２００°Ｃ
程度、高硬度を必要としない領域では加熱温度は８００
〜９５０°Ｃ程度にできる。プレス成形品の加熱温度を
調整するには、プレス成形品に対する焼入手段の相対移
動速度を調整して行い得る。具体的には、高硬度とする
領域では、相対移動速度を低速としてプレス成形品の加
熱温度を上げ、一方、硬度が余り必要とされない領域で
は、相対移動速度を高速としてプレス成形品の加熱温度
を下げることにより、硬度分布は実現できる。
【００１９】硬度分布の変化勾配、つまり強度分布の変
化勾配としては、急激に増減するよりも、できるだけな
だらかに増減する方が一般的には好ましい。硬度分布を
形成するにあたっては、相対移動速度ばかりでなく、誘
導コイルに通電する高周波電流の周波数や電流値、ひい
てはプレス成形品の加熱部分に流す誘導電流を調整する
ことにより行っても良い。即ち、誘導電流が増加すれ
ば、ジュール熱が増加し、誘導加熱の程度が増加し、加
熱温度が高温となり、焼入効果が確保され、焼入硬度が
高くなり易い。一方、プレス成形品の加熱部分に流す誘
導電流が減少すれば、ジュール熱が減少し、誘導加熱の
程度が低下し、プレス成形品の加熱温度が低めとなり、
焼入効果が低下しがちで、焼入硬度が低下する。
【００２０】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。本実施例は、車両のボデーに装備されるプレス成
形品としてのセンターピラーリーンフォース１を強化す
る例である。図１の右側に、実施例品に係るセンターピ
ラーリーンフォース１の正面図が模式的に記載されてい
る。センターピラーリーンフォース１の横断面はほぼ
『コの字』形状である。
【００２１】センターピラーリーンフォース１は、前述
したように、車両の前席と後席との間に位置する支柱と
して機能するＢピラーとも呼ばれる前記したセンターピ
ラー１００に重ねられて、センターピラー１００を補強
するリーンフォースである。従って本実施例は、車両の
側面での側突、例えば、他車や壁体が車両の側面に衝突
する場合に保護構造として効果的である。
【００２２】図１に示すようにセンターピラーリーンフ
ォース１は、上側の一端部１１と下側の他端部１２とを
備えている。センターピラーリーンフォース１は、上下
方向にのびる比較的長目のものである。センターピラー
リーンフォース１の下端部は、室２ａをもつロッカーパ
ネル２を利用して支持される。一般的な側突が発生する
場合には、図１の中央図に示すように、センターピラー
リーンフォース１’の長さ方向のほぼ中央領域に入力集
中荷重ＦINが作用し、センターピラーリーンフォース
１’の一端部１１’及び他端部１２’に向かうにつれて
入力荷重が次第に少なくなると考えることができる。
【００２３】即ち、車両の側突の際において予想される
衝突荷重分布は、基本的には図１に示すＡ１であらわさ
れるように、中央領域が高く、また上端及び下端に向か
うにつれて次第に減少する『山形』の形態をなしてい
る。従って、衝突荷重分布Ａ１を上回るような強度を備
えている強度モーメント線図Ｂ１が得られるように、セ
ンターピラーリーンフォース１の断面形状、材質、肉厚
を設定する必要がある。しかし車両の場合には、センタ
ーピラーリーンフォース１の断面形状の選択の自由度
は、制約されている。またセンターピラーリーンフォー
ス１の肉厚の増加についても、軽量化の面から制約され
ている。
【００２４】そこで従来技術によれば、図１の中央図に
示すように、従来に係るセンターピラーリーンフォース
１’の長さ方向の略中央領域に、別体の第２リーンフォ
ース１７’（長さＬW ）を重ねてスポット溶接などで添
設しているのが実情である。この場合には第２リーンフ
ォース１７’によりセンターピラーリーンフォース１’
が強化される。
【００２５】しかしセンターピラーリーンフォース１’
に第２リーンフォース１７’が重ねられて添設されてい
るため、図１に示す強度分布Ｃ１から理解できるよう
に、強度が急激に立ち上がる立ち上がり部分Ｃｗ、Ｃｖ
が生じる。その結果、不連続な強度分布しか得られず、
センターピラーリーンフォース１’の強化としては必ず
しも充分ではない。即ち、単に衝突荷重を上回っていれ
ば良いというものではなく、不連続な部分に不均一な応
力がかかり、不均一な変形をするため、期待する程の強
化は得られない。
【００２６】仮に連続的な強度変化をもつ強度分布を得
ようとすると、第２リーンフォース１７’の上側に別の
第３リーンフォースが添設されると共に、第２リーンフ
ォース１７’の下側に更に別の第４リーンフォースが添
設されるというように、何重にも細かくリーンフェース
を重ねる必要がある。結果として、重量増加が誘発さ
れ、軽量化の面で不利である。
【００２７】これに対して本実施例に係るセンターピラ
ーリーンフォース１によれば、図１の右図から理解でき
るように、第２リーンフォース１７’を重ねる構造が廃
止されている。即ち、センターピラーリーンフォース１
（肉厚：例えば１．４ｍｍ）を所望の形状にプレス成形
した後に、センターピラーリーンフォース１の一端部１
１から他端部１２にかけて、焼入領域３がセンターピラ
ーリーンフォース１の長さ方向に沿って連続的に形成さ
れている。この焼入領域３は、図１に示す『山形』の強
度分布Ｄ１を備えている。
【００２８】図１から理解できるように、焼入領域３で
得た強度分布Ｄ１は、衝突荷重分布Ａ１にほぼ対応しつ
つ、衝突荷重分布Ａ１を上回る形態とされている。即
ち、センターピラーリーンフォース１に第２リーンフォ
ース１７’を添設したため、急激な立ち上がり部分Ｃ
ｗ、Ｃｖが生じる強度分布Ｃ１とは異なり、本実施例に
よれば、焼入領域３で得た強度分布Ｄ１は、衝突荷重分
布Ａ１にほぼ対応しつつ、所定の安全率を見込んで衝突
荷重分布Ａ１を上回る形態とされている。
【００２９】図１の右図に示すようにセンターピラーリ
ーンフォース１において焼入領域３の範囲はＬａで示さ
れる。この焼入領域３は、車両における側突に対して最
も強化が要請される中央領域３ａと、中央領域３ａの上
方の一方領域３ｂと、中央領域３ａの下方の他方領域３
ｃとに大別できる。中央領域３ａにおける強度は、衝突
荷重分布Ａ１に対してΔＭの強度上の余裕があるように
設定されている。従ってセンターピラーリーンフォース
１の中央領域３ａでは、側突の際における変形阻止性が
確保されている。
【００３０】換言すれば本実施例によれば、焼入領域３
のうち最も高強度な部分は、センターピラーリーンフォ
ース１の長さ方向のほぼ中央に位置する中央領域３ａで
ある。中央領域３ａの高さ位置は、入力集中荷重ＦINの
高さ位置に対応している。故に、側突に対して乗員保護
性が一層高まる効果を期待できる。乗員が着座するシー
ト４の高さ位置は、センターピラーリーンフォース１の
他方領域３ｃの付近に対応する。
【００３１】図１に示す強度分布Ｄ１から理解できるよ
うに、他方領域３ｃの強度レベルを、中央領域３ａの強
度レベルよりも下げている。更に中央領域３ａの安全率
を大きく、他方領域３ｃの安全率を低めに設定してい
る。即ち、衝突荷重分布Ａ１から上回る程度が中央領域
３ａでは比較的大きく、他方領域３ｃでは衝突荷重分布
Ａ１にほぼ近い強度とされている。従って側突の場合
に、センターピラーリーンフォース１のうち他方領域３
ｃが中央領域３ａよりも優先的に変形して衝突の際の衝
撃エネルギを、他方領域３ｃの変形により吸収すること
を期待できる。一方領域３ｂについても同様である。
【００３２】即ち本実施例によれば、側突に対するセン
ターピラーリーンフォース１の強化を図りつつ、側突の
際の衝撃エネルギ吸収に効果的である。換言すれば、単
一の部材が、変形を阻止する部分と、変形させて衝撃エ
ネルギを吸収する部分とに分けられている。これにより
センターピラーリーンフォース１に第２のリーンフォー
スや第３のリーンフォースを重ねることなく、車両の衝
突安全性が向上する。更に言えば、第２、第３のリンフ
ォースを重ねても、場所により要求される安全率を含ん
だ強度分布に決め細かく対応することはできず、場所に
より過剰な強度となったり、不充分な強度となったりす
るが、本実施例では強度分布を調整可能である。
【００３３】本実施例ではセンターピラーリーンフォー
ス１の肉厚は一般的には０．８〜１．５ｍｍ程度であ
り、例えば１．４ｍｍを採用できる。このような厚みで
あれば、センターピラーリーンフォース１の厚み方向の
全体に焼入処理が行われる。車両のボデー用鋼板として
一般的に規格化されている鋼種の特性を図２に示す。図
２の第１象限（Ｉ）は、鋼種とそれに含有されているカ
ーボン含有量との関係を示す。図２の第２象限（ＩＩ）
は、鋼種と成形加工度との関係を示す。図２の第４象限
（ＩＶ）は、カーボン含有量と焼入後の強度（降伏強
度、引張強度）との関係を示す。
【００３４】図２の第１象限（Ｉ）から理解できるよう
に、ＪＩＳ−ＳＰＦＣ４４０またはＳＡＰＨ４４０で
は、カーボン含有量がＫ１の範囲であり、特に良く採用
されるものはＫ２の範囲である。またＪＩＳ−ＳＰＦＣ
３９０またはＳＡＰＨ４００では、カーボン含有量がＫ
３の範囲であり、特に良く採用されるものはＫ４の範囲
である。またＪＩＳ−ＳＰＦＣ３７０またはＳＡＰＨ３
７０では、カーボン含有量がＫ５の範囲である。ＪＩＳ
−ＳＰＦＣ３４０Ｈでは、カーボン含有量がＫ６の範囲
であり、ＪＩＳ−ＳＰＣＣでは、カーボン含有量がＫ７
の範囲である。なお上記した鋼板を素材とした表面処理
鋼板についても同様である。
【００３５】図２の第１象限（Ｉ）及び第２象限（Ｉ
Ｉ）から理解できるように、カーボン含有量が低い場合
には成形加工度が大きく、成形加工度が高い加工形態で
ある深絞り加工も可能であるが、カーボン含有量が増加
するにつれて成形加工度が低下する。例えばボデー用鋼
板としてはカーボン含有量が多めのＪＩＳ−ＳＰＦＣ４
４０によれば、成形加工度が高い深絞り加工ではなく、
曲げ加工要素が主体のプレス加工が一般的に行われる。
また図２の第４象限（ＩＶ）から理解できるように、カ
ーボン含有量が増加するにつれて、焼入後の強度（降伏
強度、引張強度）が次第に増加する傾向が得られる。故
に、焼入後の状態における必要強度、成形加工度を考慮
して、センターピラーリーンフォース１に含まれるカー
ボン含有量の上限値と下限値とを規定する必要がある。
【００３６】本実施例のように車両のセンターピラーリ
ーンフォース１の強化に適用する場合には、その成形形
状を考慮すれば、カーボン含有量の上限は０．２０％が
好ましく、場合によっては０．２５％にできる。また焼
入後におけるセンターピラーリーンフォース１としての
必要強度を考慮すれば、カーボン含有量の下限は０．１
０％とすることが好ましく、場合によっては０．０５％
にできる。
【００３７】故にセンターピラーリーンフォース１に適
用する場合には、センターピラーリーンフォース１のカ
ーボン含有量は、０．０５〜０．２５％、特に０．１０
〜０．２０％にできる。上記したカーボン含有量に設定
されているセンターピラーリーンフォース１によれば、
焼入領域３の組織のうち、硬度が高い領域ではマルテン
サイトあるいはベイナイトが主体となり、硬度の低い領
域ではマルテンサイトあるいはベイナイトにパーライ
ト、フェライトが混在したものとなる。
【００３８】ところで一般的には、焼入後の強度と焼入
後の硬度とには相関関係がある。例えばボデー用鋼板と
して一般的に使用されているＪＩＳ−ＳＰＦＣ４４０を
試験片として用いた場合において、焼入後の強度と焼入
後の硬度との関係を図３に示す。図３に示すように、焼
入後の硬度が増加するにつれて、焼入後の強度、即ち、
降伏強度、引張強度が共に増加する傾向が得られる。従
って焼入領域３における強度分布を把握するには、焼入
領域３の硬度分布を把握することが重要である。
【００３９】必要な焼入硬度を得るためのパラメータに
ついては、図５に示されている。この場合には、誘導コ
イルをもつ高周波焼入装置をセンターピラーリーンフォ
ース１に対して相対移動させて行った。この試験例では
高周波焼入装置に４００ｋＨｚの高周波電流が通電さ
れ、センターピラーリーンフォース１と誘導コイルとの
間の隙間は、約３ｍｍに設定されている。
【００４０】図５の第１象限（Ｉ）は、移動速度と誘導
加熱の加熱温度との関係を示す。図５の第２象限（Ｉ
Ｉ）は、加熱温度とカーボン含有量と焼入硬度との関係
を示す。図５の第３象限（ＩＩＩ）は、加熱後の冷却速
度とカーボン含有量と焼入硬度との関係を示す。図５の
第１象限（Ｉ）から理解できるように、高周波焼入装置
とセンターピラーリーンフォース１との相対移動速度が
低速になるにつれて、加熱温度が高温となり、移動速度
が高速になるにつれて、加熱温度が低くなる。また図５
の第２象限（ＩＩ）から理解できるように、加熱温度が
同一であれば、カーボン含有量が多い程、焼入硬度は高
くなる傾向が得られる。また図５の第３象限（ＩＩＩ）
から理解できるように、冷却速度が速くなるにつれて焼
入硬度は増加する傾向にある。しかし、冷却速度がある
値以上となれば、例えば８５０〜９５０〔°Ｃ／ｓ〕を
超えれば、焼入硬度は飽和する。なおセンターピラーリ
ーンフォース１を水冷する場合には、冷却速度は一般的
には５００〜２０００〔°Ｃ／ｓ〕となる。
【００４１】前述したように本実施例によれば、センタ
ーピラーリーンフォース１に形成した焼入領域３におい
ては、その長さ方向の中央領域３ａが最も高硬度となる
ように強化されており、中央領域３ａから一端部１１及
び他端部１２に向かうにつれて硬度が次第に低下してい
る。即ち、側突が生じた場合を考慮して、センターピラ
ーリーンフォース１として要請される強度分布に対応す
るように、焼入領域３はその長さ方向に沿って『山形』
の硬度変化を呈する硬度分布をもつものである。
【００４２】このような硬度分布を得るにあたっては、
誘導コイルと冷却水噴出手段とを備えた高周波焼入装置
を用い、高周波焼入装置とセンターピラーリーンフォー
ス１とをセンターピラーリーンフォース１の長さ方向に
相対移動させる際に、相対移動速度を適宜調整する方式
を採用できる。例えば、図４から理解できるように、誘
導コイル６０とこれに一体に接合されたパイプ状の冷却
水噴出手段６２とを備えた高周波焼入装置６を可動式と
し、そして誘導コイル６０に高周波電流を流しつつ、そ
の高周波焼入装置６をセンターピラーリーンフォース１
の長さ方向に沿って所定の速度で矢印Ｎ方向に移動さ
せ、これによりセンターピラーリーンフォース１を誘導
コイル６０で高温に誘導加熱する。そして、高温に加熱
された部分に、冷却水噴出手段６２の噴出孔６２ｒから
冷却水を噴出して加熱部分を強制冷却することにより、
焼入領域３を形成することができる。またセンターピラ
ーリーンフォース１の裏面に対し、冷却を促進させるた
めに冷却噴出手段６２’を必要に応じて設けても良い。
【００４３】このようにすれば高周波焼入装置６の移動
速度の大小により、焼入領域３の硬度分布を調整でき
る。具体的には、焼入領域３の硬度を高くする領域で
は、高周波焼入装置６を低速で移動させる。このように
すれば誘導加熱の程度が増加し、センターピラーリーン
フォース１の加熱温度が高温となり、強制水冷による焼
入効果が確保され、焼入硬度が高くなる。一方、焼入領
域３の硬度を低くする領域では、高周波焼入装置６を高
速で移動させる。このようにすれば誘導加熱の程度が低
下し、センターピラーリーンフォース１の加熱温度が低
めとなり、強制水冷による焼入効果が低下し、焼入硬度
が低下する。
【００４４】図６は、センターピラーリーンフォース１
（材質：ＪＩＳ−ＳＰＦＣ４４０、カーボン含有量：
０．１５％）を用いて焼入した試験例を示す。この図６
は、焼入範囲Ｌａを備えた焼入領域３における焼入硬度
と移動速度との関係を示す。特性線Ｓは移動速度の分布
を示し、特性線Ｔは焼入硬度〔Ｈｖ〕の分布を示す。特
性線Ｓに示すように、センターピラーリーンフォース１
の中央領域３ａにおいては移動速度は低速であり、セン
ターピラーリーンフォース１の一方領域３ｂにおける移
動速度、他方領域３ｃにおける移動速度は速くされてい
る。
【００４５】また図６において硬度分布を示す特性線Ｔ
から理解できるように、センターピラーリーンフォース
１の中央領域３ａの硬度がＨｖ４２０〜４４０程度とな
り最も高硬度となり、一端部１１に向かうにつれて硬度
が次第に低下する下降傾斜部Ｔｂ、他端部１２に向かう
につれて硬度が次第に低下する下降傾斜部Ｔｃが得ら
れ、結果として、『山形』をなす硬度分布が得られた。
【００４６】上側の下降傾斜部Ｔｂにおける強度勾配
（硬度から換算した強度勾配）としては、センターピラ
ー補強板１の長さ方向の１ｍｍあたり、０．５〜４〔ｋ
ｇ／ｍｍ2 〕、特に０．５〜２〔ｋｇ／ｍｍ2 〕にでき
る。下側の下降傾斜部Ｔｃにおける強度勾配としては、
センターピラー補強板１の長さ方向の１ｍｍあたり、
０．１〜３〔ｋｇ／ｍｍ2 〕、特に０．１〜０．５〔ｋ
ｇ／ｍｍ2 〕にできる。
【００４７】なおセンターピラーリーンフォース１のう
ち焼入されていない領域では、硬度はＨｖ１５０〜２３
０程度であった。 （適用例）図７は適用例１に係る分解斜視図を示す。こ
の例では、車内側にはルーフサイドレールインナ７０、
センターピラーインナ７１が設けられている。車外側に
はセンターピラーアウタ７３が設けられている。そして
両者の間に、センターピラーリーンフォース１、断面ほ
ぼコの字形状をなすロッカーパネル２、バルクヘッド２
８が設けられている。ロッカーパネル２はセンターピラ
ーリーンフォース１の下部の支持性を高めるものであ
る。バルクヘッド２８は、ロッカーパネル２に固定され
て竹の節に近似した強化を図るものである。
【００４８】センターピラーリーンフォース１の一端部
１１には、変形強度を確保するために、ルーフサイドの
方向つまり車体の前後方向に沿って延設された横長部１
ｋが一体的に設けられている。従ってセンターピラーリ
ーンフォース１は全体として『Ｔ字』形状をなしてい
る。この例ではセンターピラーリーンフォース１にはこ
れの長さ方向に沿って焼入領域３が形成されている。こ
の焼入領域３によれば、前述同様に、センターピラーリ
ーンフォース１の長さ方向の中央領域３ａで硬度が最も
高くなり、一端部１１及び他端部１２に向かうにつれて
硬度が次第に下降傾斜する『山形』の硬度分布が形成さ
れている。
【００４９】従来技術によれば、センターピラーリーン
フォース１（材質がＪＩＳ−ＳＰＦＣ４４０、目標カー
ボン含有量が０．１％）に別体の第２リーンフォース
（降伏強度レベルが３００ＭＰａ、板厚が１．４ｍｍ、
重量１．４ｋｇ）が重ねられていた。これに対して本例
のように、センターピラーリーンフォース１（材質がＪ
ＩＳ−ＳＰＦＣ４４０、降伏強度レベルが３００ＭＰ
ａ、目標カーボン含有量が０．１５％）を用い、上記し
た『山形』の硬度分布を備えている焼入処理すれば、降
伏強度が約３倍（１０００ＭＰａ）となり、従来より使
用されていた第２リーンフォースを廃止でき、軽量化に
貢献できた。
【００５０】更にこのセンターピラーリーンフォース１
をセンターピラーに組込んだ車両を用い、側面衝突させ
る試験を行ったところ、ボデーの変形量は、センターピ
ラーリーンフォース１の他に第２リーンフォースを装備
した従来技術と同等またはそれ以上であった。従って、
軽量化を図りつつボデー強度を確保できることが確認で
きた。
【００５１】図８は適用例２に係る分解斜視図を示す。
この例は適用例１と基本的には同様の構成である。本例
のセンターピラーリーンフォース１は『Ｉの字』形状を
なす。そしてセンターピラーリーンフォース１の一端部
１１には、長さＬｋを備えた別体のルーフサイドレール
リーンフォース１８が固定される。この例ではセンター
ピラーリーンフォース１には、上記した『山形』の硬度
分布を備えている焼入領域３が形成されている。
【００５２】更にルーフサイドレールリーンフォース１
８にも焼入領域３が形成されている。この焼入領域３に
よれば、ルーフサイドレールリーンフォース１８の長さ
方向の中央領域１８ａで硬度が最も高くなり、一端部１
８ｂ及び他端部１８ｃに向かうにつれて硬度が次第に下
降傾斜する『山形』の硬度分布Ｐａが形成されている。
従ってルーフサイドレールリーンフォース１８の強度も
増加している。
【００５３】図９はもう一つの適用例２に係る分解斜視
図を示す。この例に対応する従来例によれば、強度確保
のために横長部１ｋを備えたＴ字形状をなすセンターピ
ラーリーンフォース１に、強化のために長さＬm のルー
フサイドレールリーンフォース１９が重ねられていた。
しかし本例ではＴ字形状をなすセンターピラーリーンフ
ォース１の横長部１ｋにこれの長さ方向に沿って『山
形』の硬度分布Ｐｂが形成されて強化されている。従っ
て従来例とは異なり、ルーフサイドレールリーンフォー
ス１９を廃止できる。
【００５４】図１０は適用例３に係る分解斜視図を示
す。この例は適用例１と基本的には同様の構成である。
図１０の仮想線で示すように従来例ではロッカーパネル
２に強化のために別体のリーンフォース２８’が重ねら
れていた。しかし本例ではセンターピラーリーンフォー
ス１に『山形』の硬度分布が形成されている他に、ロッ
カーパネル２にも、『山形』の硬度分布Ｐｃを備えてい
る焼入領域３が形成されている。
【００５５】即ち、ロッカーパネル２に形成されている
焼入領域３は、前述同様に、ロッカーパネル２の長さ方
向の中央領域２ａで硬度が最も高くなり、一端部２ｂ及
び他端部２ｃに向かうにつれて硬度が次第に下降傾斜す
る硬度分布が得られている。従って従来より使用されて
いるリーンフォース２８’を廃止でき、軽量化に貢献で
きる。
【００５６】（付記）上記した実施例から次の技術的思
想も把握できる。 ○各請求項において、プレス成形品のカーボン含有量の
上限は０．２５％、０．２％であり、下限は０．０５
％、０．１％である。 ○各請求項において、プレス成形品はプレス成形板であ
る。 ○各請求項において、プレス成形品はセンターピラーリ
ーンフォースである。 ○各請求項において、プレス成形品はセンターピラーリ
ーンフォースであり、センターピラーリーンフォースの
下部の支持性を高めるパネルを備え、そのパネルに焼入
領域が形成されており、その焼入領域は、パネルの長さ
方向の中央領域で硬度が高くなり、パネルの長さ方向の
一端部及び他端部に向かうにつれて硬度が次第に低下す
る硬度分布をもつ。 ○各請求項において、焼入領域の硬度分布は、焼入領域
の中央領域で硬度が高く、端側に向かうにつれて硬度が
低下する『山形』をなしている。
【００５７】
【発明の効果】本発明方法によれば、プレス成形品で形
成されているセンターピラーリーンフォースに形成され
た焼入領域は、その要請される強度分布に対応する硬度
変化を呈する硬度分布を備えている。従ってそのプレス
成形品で形成されているセンターピラーリーンフォース
に要請される強度を確保するのに有利である。また他の
物体がセンターピラーリーンフォースに衝突した場合に
おいて、硬度が高い領域では強度が確保されて変形阻止
性が確保されると共に、硬度が高くない領域では衝撃エ
ネルギの吸収性が確保される。そのため、焼入領域の硬
度が一様である硬度分布を備えるセンターピラーリーン
フォースに比較して、センターピラーリーンフォースの
変形を阻止しつつ、衝撃エネルギの吸収性を高めるのに
有利である。
【００５８】本発明方法によれば、焼入領域では、焼入
領域の中央領域が高強度となると共に、中央領域から、
上方に位置する一方領域、下方に位置すると共に乗員が
着座するシートの高さ位置に対応する他方領域に向かう
につれて硬度が次第に下降傾斜して低下するような硬度
分布、つまり『山形』の硬度分布が形成されている。そ
のためセンターピラーリーンフォースに衝撃が作用した
場合において、硬度が高い領域では強度が確保されて変
形阻止性が確保されると共に、硬度が高くない領域では
衝撃エネルギの吸収性が確保される。すなわち、センタ
ーピラーリーンフォースの変形を阻止しつつ、衝撃エネ
ルギの吸収性を高めるのに有利である。そのため車両の
側面構造の強化、センターピラー付近の強化に好適であ
る。
【００５９】
【図面の簡単な説明】
【図１】センターピラーリーンフォースと、センターピ
ラーリーンフォースにおける曲げモーメント線図とを示
す構成図である。
【図２】カーポン含有量、鋼種、成形加工度、焼入後の
硬度の関係を示すグラフである。
【図３】焼入後の硬度と焼入後の強度との関係を示すク
ラフである。
【図４】センターピラーリーンフォースを高周波焼入装
置で焼入する形態を示す部分構成図である。
【図５】移動速度、加熱温度、カーボン含有量、冷却速
度、焼入後の硬度の関係を示すグラフである。
【図６】センターピラーリーンフォースにおいて移動速
度と焼入後の硬度との関係を示すグラスである。
【図７】適用例を示す部分分解斜視図である。
【図８】適用例を示す部分分解斜視図である。
【図９】適用例を示す部分分解斜視図である。
【図１０】適用例を示す部分分解斜視図である。
【図１１】センターピラーを備えた車両のボデーの概略
斜視図である。
【符号の説明】
図中、１はセンターピラーリーンフォース（プレス成形
品）、１１は一端部、１２は他端部、３は焼入領域、３
ａは中央領域を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉知 伸治 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 槇野 浩司 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−72010（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−330165（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−78311（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−78393（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−12137（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−72787（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C21D 9/00 B62D 25/02 C21D 1/42

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】車両の前席と後席との間に位置する車両の
    高さ方向にのびるセンターピラーに重ねられてセンター
    ピラーを補強するセンターピラーリーンフォースと、前
    記センターピラーリーンフォースと交差する方向にのび
    る誘導コイルと冷却水噴出手段とを備える高周波焼入装
    置とを用い、 前記高周波焼入装置及び前記センターピラーリーンフォ
    ースを相対移動させることにより前記センターピラーリ
    ーンフォースを誘導加熱し、且つ、高温に加熱された部
    分に前記冷却水噴出手段から冷却水を噴出し、 前記センターピラーリーンフォースのうち高さ方向の中
    央領域の硬度を高くすると共に、前記センターピラーリ
    ーンフォースの中央領域の上方に位置する一方領域、前
    記センターピラーリーンフォースの中央領域の下方に位
    置すると共に乗員が着座するシートの高さ位置に対応す
    る他方領域に向かうにつれて硬度が次第に下降傾斜する
    山形をなしている分布を備えた焼入領域を前記センター
    ピラーリーンフォースに形成することを特徴とするセン
    ターピラーリーンフォースの高周波焼入れ強化方法。
  2. 【請求項２】請求項１において、上側の一方領域におけ
    る強度勾配は、センターピラーリーンフォースの長さ方
    向の１ｍｍあたり０．５〜４ｋｇ／ｍｍ 2 であり、下側
    の他方領域における強度勾配は、センターピラーリーン
    フォースの長さ方向の１ｍｍあたり０．１〜３ｋｇ／ｍ
    ｍ 2 であることを特徴とするセンターピラーリーンフォ
    ースの高周波焼入れ強化方法。』
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