JP4208044B2 - 車体用センターピラー - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼入れ処理された車体用部品、すなわち車体用センターピラーに係る。
【０００２】
【背景技術】
車体の一部を形成する車体用部品であって、前席と後席との間の支柱となるセンターピラーは、断面ハット形状に形成されている。具体的には、センターピラーは、上下方向となった長手方向に延びている中間頂部と、この中間頂部の面内での長手方向と直交する方向の両側において、すなわち、車両前後方向における両側において中間頂部から同じ側である車両内側に屈曲し、長手方向に延びているとともに屈曲方向を幅方向とする一対の側翼部と、これらの側翼部の先端から互いに離れる車両前後方向に延びるフランジ部とからなる。このセンターピラーは、サイドドアのウインドガラスを通した車室内からの大きな視野を確保するために車両前後方向の幅寸法が小さい細長状に形成されるが、他車や壁等との側面衝突に対する対策のために大きな強度が求められる。
【０００３】
センターピラーの強度を大きくするための従来の方策として、センターピラーに補強材であるリーンフォースを設けることや、センターピラーを焼入れ処理することが知られている。
【０００４】
前者によると、センターピラーの全体重量が増加することになり、車体重量の軽量化の要請に反することになるため、後者が好ましい。また、後者において、センターピラーを焼入れ処理するに際しては、センターピラーに作用する荷重を有効に受けられるようにするために、大きな強度が必要される箇所ではその大きな強度となるようにし、小さい強度で足りる箇所ではその小さい強度となるにし、要請される強度分布を得られる焼入れ処理を行うことが望ましい。
【０００５】
このような焼入れ処理を行う従来技術として、特開平１０−１７９３３号が知られている。この従来技術では、センターピラーの車両前後方向の幅全体を高周波焼入れ装置で焼入れ処理するとともに、この焼入れ処理により、上下方向の硬度分布が要請される強度分布と対応した分布となるようにし、このような硬度分布を得るために、センターピラーに対して高周波焼入れ装置を移動させて焼入れ処理する際に、この移動速度を変化させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この従来技術において、要請される強度分布を得る方策は、この強度分布と対応した硬度分布をセンターピラーに生じさせることであるが、強度分布と対応した硬度分布を得るためには、センターピラーの材質等の各種条件を考慮した制御技術などの高度の技術が必要となる。
【０００７】
本発明の目的は、要請される強度分布を焼入れ処理によって容易に得られるセンターピラー等の車体用部品を提供すること、及びこの車体用部品を生産するために用いる高周波焼入れ方法を提供するところにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る車体用部品は、長手方向に延びている中間頂部と、この中間頂部の面内での前記長手方向と直交する方向における両側において前記中間頂部から同じ側に屈曲し、前記長手方向に延びているとともに前記屈曲方向を幅方向とする一対の側翼部と、を備えている車体用部品において、前記中間頂部と前記一対の側翼部とのうち、少なくとも一対の側翼部に焼入れされた焼入れ領域と焼入れされていない非焼入れ領域とが設けられているとともに、前記幅方向におけるこれらの焼入れ領域と非焼入れ領域との割合が、要請される強度を得るための割合となっていることを特徴とするものである。
【０００９】
この車体用部品では、中間頂部と一対の側翼部とのうち、少なくとも一対の側翼部に焼入れ領域と非焼入れ領域とが設けられ、前記幅方向における焼入れ領域と非焼入れ領域との割合が、要請される強度を得るための割合となっているため、焼入れ領域と非焼入れ領域との割合の設定によって強度の大きさを決めることができ、このため、要請される強度分布を容易に得られる。また、非焼入れ領域により、焼入れ領域に対するこの非焼入れ領域の割合に応じた靭性も確保できる。
【００１０】
この車体用部品において、強度を車体用部品の長手方向に変化させず、強度分布をこの長手方向に一様のものとする場合には、焼入れ領域と非焼入れ領域との割合を車体用部品の長手方向に変化させなくてもよく、また、強度を車体用部品の長手方向に変化させ、一様の強度分布とさせない場合には、焼入れ領域と非焼入れ領域との割合を車体用部品の長手方向に変化させればよい。後者の場合には、車体用部品の長手方向の一部に、全部が焼入れ領域又は非焼入れ領域となった部分を設けてもよい。
【００１１】
また、焼入れ領域を中間頂部にも設けてもよく、このように焼入れ領域を中間頂部にも設ける場合には、中間頂部におけるこの中間頂部の面内での前記長手方向と直交する方向の全体に亘って焼入れ領域を設けてもよく、この方向の両側だけに焼入れ領域を設け、これらの焼入れ領域の間を非焼入れ領域としてもよい。
【００１２】
後者によると、非焼入れ領域によって車体用部品の靭性を確保できることになる。また、この非焼入れ領域に孔を形成することもできる。
【００１３】
また、本発明に係る車体用部品は、長手方向に延びている中間頂部と、この中間頂部の面内での前記長手方向と直交する方向における両側において前記中間頂部から同じ側に屈曲し、前記長手方向に延びているとともに前記屈曲方向を幅方向とする一対の側翼部と、を備えている車体用部品において、前記中間頂部と前記一対の側翼部とのうち、少なくとも中間頂部に焼入れされた焼入れ領域と焼入れされていない非焼入れ領域とが設けられているとともに、前記中間頂部の面内での前記長手方向と直交する方向におけるこれらの焼入れ領域と非焼入れ領域との割合が、要請される強度を得るための割合となっていることを特徴とするものである。
【００１４】
この車体用部品では、中間頂部と一対の側翼部とのうち、少なくとも中間頂部に焼入れ領域と非焼入れ領域とが設けられ、中間頂部の面内での前記長手方向と直交する方向におけるこれらの焼入れ領域と非焼入れ領域との割合の設定によって強度の大きさが決まることになるため、この車体用部品でも要請される強度分布を焼入れ領域と非焼入れ領域との割合の設定で容易に得られ、また、非焼入れ領域により、焼入れ領域に対するこの非焼入れ領域の割合に応じた靭性も確保できる。
【００１５】
この車体用部品においても、焼入れ領域と非焼入れ領域との割合を車体用部品の長手方向に変化させないことにより、強度を車体用部品の長手方向に変化させなくてもよく、また、焼入れ領域と非焼入れ領域との割合を車体用部品の長手方向に変化させることにより、強度を車体用部品の長手方向に変化させてもよい。後者の場合には、車体用部品の長手方向の一部に、全部が焼入れ領域又は非焼入れ領域となった部分を設けてもよい。
【００１６】
また、中間頂部に設ける焼入れ領域は、この中間頂部の面内での前記長手方向と直交する方向の両側だけに設け、これらの焼入れ領域の間を非焼入れ領域としてもよい。
【００１７】
この非焼入れ領域によって車体用部品の靭性を確保できることになる。また、この非焼入れ領域に孔を形成することもできる。
【００１８】
以上のように焼入れ処理される車体用部品の第１番目の例は、センターピラーである。センターピラーに設ける焼入れ領域は、サイドドアにおけるウインドガラス配置用窓孔と対応するセンターピラーの部分とすることが好ましい。
【００１９】
これによると、センターピラーのうち、サイドドアのウインドガラスを通した車室内からの大きな視野を確保するために車両前後方向の幅寸法が小さくなっている部分について、他車や壁等との側面衝突に対して要請される強度を付与できることになる。
【００２０】
また、センターピラーの焼入れ領域は、上部から下部に亘って一様の強度分布となるものでもよいが、上部から下部へ連続的に拡大する末広がり状の領域となっているものでもよい。
【００２１】
後者によると、他車等からの大きな側面衝突荷重を受ける箇所についての強度をより大きなものにできるとともに、その箇所より上の強度が次第に小さくなる部分において、衝突エネルギを有効に吸収できる。また、焼入れ領域は連続的に拡大するものであって、急激に変化する部分がなく、したがって強度分布も急激に変化しないため、他車等からの衝突荷重等を受けたときにセンターピラーが折曲するなどを防止できる。
【００２２】
サイドドアにおけるウインドガラス配置用窓孔と対応する部分が焼入れ処理されるセンターピラーには、焼入れ領域の上部及び下部においてリーンフォースを設けてもよい。焼入れ領域の上部に設けるリーンフォースによると、車体を形成する他の部材のルーフ部分との大きな接合強度を確保でき、焼入れ領域の下部に設けるリーンフォースによると、サイドドア用ヒンジの取付箇所の強度を大きくできる。
【００２３】
なお、このようにサイドドアにおけるウインドガラス配置用窓孔と対応する部分が焼入れ処理されたセンターピラーが使用される車両の種類によっては、焼入れ領域の上部と下部に設けるリーンフォースのうち、一方のリーンフォース、例えば、上部のリーンフォースを省略してもよい。
【００２４】
また、センターピラーには、焼入れ領域が設けられたセンターピラーの長手方向の範囲と同じ又は略同じ長さを有するリーンフォースを設けてもよい。これによると、センターピラー全体の重量は増加するが、同じ全体重量となっているセンターピラーよりも、焼入れ処理による強度分だけセンターピラーの全体強度を大きくできる。
【００２５】
焼入れ処理される車体用部品の第２番目の例は、フロントバンパービームである。このフロントバンパービームの焼入れ領域は、左右のフロントサイドフレームの先端が結合される左右両側の結合部で大きくし、左右の間の中央部に向かって次第に小さくすることが好ましい。
【００２６】
これによると、左右の間の中央部が前方に張り出した全体形状弓型となっているフロントバンパービームの中央部に軽微な衝突荷重が作用したときには、強度がそれ程大きくなくて靭性が大きい中央部で有効に受けることができ、大きな衝突荷重は、強度が大きくなっていてフロントサイドフレームが結合されている左右の結合部で有効に受けることができる。
【００２７】
焼入れ処理される車体用部品の第３番目の例は、先端部がフロントバンパービームに結合されるフロントサイドフレームである。このフロントサイドビームの焼入れ領域は、先端部と、この先端部から間隔を開けて後退した箇所の後退部とで大きくし、これらの間の中間部で小さくすることが好ましい。
【００２８】
これによると、フロントバンパービームからの大きな衝突荷重がフロントサイドフレームに作用したとき、強度が小さい中間部が座屈の生ずる座屈ポイントとなり、この座屈ポイントによって衝突エネルギをフロントサイドフレームで有効に吸収できる。
【００２９】
以上の他、焼入れ処理される車体用部品は、フロントフロアの左右の端部に接合されるサイドシルでもよく、リアサイドフレームでもよく、リアサイドフレームリーンフォースでもよい。また、センターピラーにリーンフォースを設ける場合には、このリーンフォースでもよく、本発明が適用される車体用部品は、任意な車体用部品でよい。
【００３０】
また、車体用部品を焼入れ処理するための焼入れ装置は、高周波焼入れ装置でもよく、レーザー焼入れ装置でもよく、ガス火炎焼入れ装置でもよく、任意な形式の焼入れ装置でよい。
【００３１】
本発明に係る車体用部品の高周波焼入れ方法は、初めに、長手方向に延びている中間頂部と、この中間頂部の面内での前記長手方向と直交する方向における両側において前記中間頂部から同じ側に屈曲し、前記長手方向に延びているとともに前記屈曲方向を幅方向とする一対の側翼部と、を備えている車体用部品を製造するとともに、この製造時において、前記中間頂部に、この中間頂部の面内での前記長手方向と直交する方向における両側の中間部において孔を形成し、次いで、前記中間頂部の面内での前記長手方向と直交する方向におけるこの中間頂部の両側を高周波焼入れ装置で焼入れすることを特徴とするものである。
【００３２】
この高周波焼入れ方法によると、中間頂部に、この中間頂部の面内での長手方向と直交する方向における両側の中間部において孔を設けなければならない場合には、車体用部品の製造時にこの孔を形成することになり、この後、中間頂部の面内での長手方向と直交する方向における中間頂部の両側を高周波焼入れ装置で焼入れするため、焼入れ処理される箇所は孔を形成した箇所から外れることになる。このため、孔の周囲に焼入れエネルギが集中することはなく、これにより、焼入れむらが生ずるのをなくすことができる。
【００３３】
この高周波焼入れ方法において、車体用部品がプレス成形で製造される鋼板製品である場合には、孔はプレス成形時に打ち抜き加工で形成される。
【００３４】
以上説明した本発明は、任意な引張り強さを有する鋼板から車体用部品を製造する場合に適用できる。この引張り強さは441.29925Ｎ/mm2級でもよく、490.3325Ｎ/mm2級でもよく、588.399Ｎ/mm2級でもよく、686.4655Ｎ/mm2級でもよく、784.532Ｎ/mm2級でもよい。
【００３５】
しかし、車体用部品の材料として、引張り強さが441.29925Ｎ/mm2級の鋼板を用いると、この引張り強さはそれ程大きくないため、プレス加工によって複雑な形状の製品を製造でき、したがって、製造しようとする車体用部品が複雑な形状のものであっても、この車体用部品をプレス加工で所定どおり製造できる。
【００３６】
また、車体用部品の材料として、引張り強さが441.29925Ｎ/mm2級の鋼板を用いると、焼入れ温度を比較的低い温度である９００℃以下、例えば、７５０℃〜９００℃の範囲内にある温度とすることができ、特に、８００℃〜８５０℃の範囲内にある温度とすると、この焼入れ温度では亜鉛メッキ鋼板の亜鉛メッキ層が破壊されないとともに、焼入れによる所定の強度を確保できるため、車体用部品の材料として錆に有効な亜鉛メッキ鋼板を用いながら、車体部品として必要な強度も得られることになる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る車体用部品であるセンターピラーが適用された四輪車両の左右のサイドボディうち、左側のサイドボディ１を示す。サイドボディ１は、車両外側のアウターパネルと車両内側のインナーパネルとの接合で形成されているとともに、図１のＳ２−Ｓ２線断面図である図２で示されているように、これらのアウターパネル２とインナーパネル３における前席と後席の間のセンターピラー部２Ａと３Ａで形成される内部空間４に、本実施形態に係るセンターピラー１０が配置されている。
【００３８】
このセンターピラー１０は、長手方向である上下方向に延びている中間頂部１１と、この中間頂部１１の面内での上下方向と直交する方向の両側において、すなわち、車両前後方向における両側において中間頂部１１から共に車両内側に屈曲し、上下方向に延びているとともに屈曲方向を幅方向とする一対の側翼部１２と、これらの側翼部１２の先端から互いに離れる車両前後方向に延びるフランジ部１３とからなる。したがって、センターピラー１０は、ハット形状の断面を有する。
【００３９】
図３にはセンターピラー１０の全体の正面図が示され、この図３では、アウターパネル２が除かれ、インナーパネル３が示されている。センターピラー１０の上下端部には車両前後方向へ膨出した膨大部１４，１５が形成され、したがって、センターピラー１０の全体形状は、略Ｉ型となっている。アウターパネル２とインナーパネル３との間に組み込まれるセンターピラー１０は、上下の膨大部１４，１５が、アウターパネル２のルーフ部とフロア部及びインナーパネル３のルーフ部３Ｃとフロア部３Ｄとに、また、図２で示したフランジ部１３が、アウターパネル２のセンターピラー部２Ａのフランジ部２Ｂ及びインナーパネル３のセンターピラー部３Ａのフランジ３Ｂとにそれぞれスポット溶接で接合されることにより、アウターパネル２とインナーパネル３とに結合される。
【００４０】
また、図３で示されているように、センターピラー１０の上部と、上下方向の略中央部又はこれよりも少し下側の部分とには、リーンフォース１６，１７が配置され、これらのリーンフォース１６，１７はセンターピラー１０にスポット溶接で接合される。
【００４１】
図２で示されているとおり、センターピラー１０の中間頂部１１には孔１８が形成され、この孔１８は、図３で示すように、中間頂部１１の長手方向に複数設けられている。これらの孔１８は、アウターパネル２、インナーパネル３、センターピラー１０、リーンフォース１６，１７及びその他の必要部品で製造されたサイドボディ１を電着塗装するために電着塗装液に浸漬した際に、アウターパネル２とインナーパネル３のセンターピラー部２Ａ、３Ａで形成される内部空間４に侵入した電着塗装液を、アウターパネル２のセンターピラー部２Ａとセンターピラー１０の間の狭い隙間５にも確実に侵入させ、アウターパネル２のセンターピラー部２Ａの内面も所定どおり確実に電着塗装できるようにするためのものである。
【００４２】
以上において、センターピラー１０は、厚さが1.0mm又は1.2mm又は1.4mm又は1.6mmであって、引張り強さが441.29925Ｎ/mm2級の亜鉛メッキ鋼板をトランスファプレス加工することにより製造され、このトランスファプレス加工による製造時において、孔１８が打ち抜き加工で形成される。
【００４３】
図４は、以上のようにして孔１８が形成されるセンターピラー１０のうち、焼入れ処理される部分を拡大して示した要部拡大図である。外輪郭が二点鎖線１９で示された焼入れ領域Ｑは、一部がリーンフォース１６，１７と重複しながらリーンフォース１６と１７との間に設けられる。図５は図４のＳ５−Ｓ５線断面図、図６は図４のＳ６−Ｓ６線断面図、図７は図４のＳ７−Ｓ７線断面図であり、これらの図４〜図７で理解できるように、焼入れ領域Ｑは、中間頂部１１と一対の側翼部１２とに設けられるとともに、これらの中間頂部１１と一対の側翼部１２において、焼入れ領域Ｑは上部から下部へ連続的に拡大する末広がりの領域となっている。
【００４４】
また、図４で示されているとおり、焼入れ領域Ｑは、車両のサイドドアに設けられるウインドガラス２０（図３も参照）の配置用窓孔と対応するセンターピラー１０の部分に設けられる。
【００４５】
そして、本実施形態では、焼入れ領域Ｑは車両前後方向の２個所にあり、これらの焼入れ領域Ｑのうちの中間頂部１１における領域は、中間頂部１１の面内におけるセンターピラー１０の長手方向と直交する方向の両側、言い換えると車両前後方向の両側に設けられ、これらの領域が、焼入れ領域Ｑのうちのそれぞれの側翼部１２における領域と連続している。
【００４６】
図４で示されている孔１８は、車両前後方向に分かれて２個設けられた焼入れ領域Ｑのうち、中間頂部１１の車両前後方向の両側に形成された領域の間に設けられている。
【００４７】
中間頂部１１と一対の側翼部１２において、焼入れ領域Ｑ以外は焼入れされていない非焼入れ領域である。上述したとおり、焼入れ領域Ｑは上部から下部へ連続的に拡大する末広がり状となっているため、これとは逆に非焼入れ領域は、上部から下部へ連続的に減少する先細り状となっている。したがって、中間頂部１１及び一対の側翼部１２には焼入れ領域Ｑと非焼入れ領域とがあるとともに、中間頂部１１において、車両前後方向における焼入れ領域Ｑと非焼入れ領域との割合が、上部から下部に移行するに伴い焼入れ領域Ｑの比率が大きくなるように、センターピラー１０の長手方向に変化し、一対の側翼部１２においても、側翼部１２の幅方向における焼入れ領域Ｑと非焼入れ領域との割合が、上部から下部に移行するに伴い焼入れ領域Ｑの比率が大きくなるように、センターピラー１０の長手方向に変化している。
【００４８】
以上説明した焼入れ領域Ｑは、前述した亜鉛メッキ鋼板からセンターピラー１０をトランスファプレス加工で製造してこの製造時に孔１８も形成した後、高周波焼入れ装置でセンターピラー１０を焼入れ処理することによって形成される。
【００４９】
図８は、この高周波焼入れ装置３０の概要を示す。高周波焼入れ装置３０は、発振装置３１と、この発振装置３１に接続されているとともに、センターピラー１０の上にセット又はセンターピラー１０と対面セットされる車両前後方向の一対のコイル部３２とを有し、センターピラー１０に車両前後方向に分かれて形成される焼入れ領域Ｑごとに設けられているこれらのコイル部３２の形状等の設定により、センターピラー１０に上述した焼入れ領域Ｑを設けることができる。
【００５０】
この高周波焼入れ装置３０による焼入れ処理により、センターピラー１０に図４〜図７で示す焼入れされた焼入れ領域Ｑが設けられることになる。
【００５１】
以上説明した実施形態によると、センターピラー１０の中間頂部１１及び一対の側翼部１２には焼入れ領域Ｑと非焼入れ領域とが設けられ、中間頂部１１では、車両前後方向における焼入れ領域Ｑと非焼入れ領域との割合により、側翼部１２では、側翼部１２の幅方向における焼入れ領域Ｑと非焼入れ領域との割合により、センターピラー１０の強度が決まるため、要請されるとおりのセンターピラー１０の強度をこれらの割合で設定でき、センターピラー１０の長手方向における強度分布は、焼入れ領域Ｑと非焼入れ領域との割合をセンターピラー１０の長手方向に決めることによって容易に設定できる。
【００５２】
また、センターピラー１０に設ける焼入れ領域Ｑは、サイドドアに設けられるウインドガラス２０の配置用窓孔と対応した部分であり、この部分は、センターピラー１０のうちでも車室内からの大きな視野を確保するために車両前後方向の幅が小さく形成される部分であるが、この部分に焼入れ領域を設けるため、他車や壁等との側面衝突の荷重に対する充分な強度をこの部分に付与できる。
【００５３】
また、焼入れ領域Ｑより下の部分は、ウインドガラス２０より下のサイドドアの部分に組み込まれる補強用ビームで補強されるから、この補強用ビームで焼入れ領域Ｑより下の部分についての衝突荷重に対する強度が確保されるとともに、焼入れ領域Ｑはセンターピラー１０の上部から下部へと拡大する末広がり状となっているため、他車等からの大きな側面衝突荷重を受ける箇所についての強度をより大きなものにでき、また、その箇所より上の部分であって、強度が次第に小さくなり、非焼入れ領域の拡大によって靭性が次第に大きくなっている部分において、衝突エネルギを有効に吸収できる。
【００５４】
また、焼入れ領域Ｑは連続的に変化するものであって、急激に変化するものになっておらず、したがって、焼入れ処理によって強度が急激に変化する箇所は生じていないため、他車等からの衝突荷重等を受けたときにセンターピラー１０が折曲するなどを防止できる。
【００５５】
また、センターピラー１０には、焼入れ領域Ｑの上下において、リーンフォース１６，１７が設けられているため、焼入れ領域Ｑの上部のリーンフォース１６により、車体を形成する前記アウターパネル２やインナーパネル３のルーフ部分との大きな接合強度を確保でき、焼入れ領域Ｑの下部のリーンフォース１７により、サイドドア用ヒンジの取付箇所の強度を大きくできる。また、これらのリーンフォース１６，１７により、焼入れ領域Ｑの上下端部において、センターピラー１０の強度が急激に低下するのをなくすことができる。
【００５６】
さらに、センターピラー１０に設ける焼入れ領域Ｑのうち、中間頂部１１における領域は、中間頂部１１における車両前後方向の両側に分かれて設けられ、これら両側の中間部に、すなわち非焼入れ領域となっている部分に、前述したように電着塗装時に必要となる孔１８が形成されており、孔１８を形成した後に行う高周波焼入れ作業によって焼入れ領域Ｑをセンターピラー１０に設けても、焼入れ領域Ｑは、孔１８の箇所から外れている中間頂部１１における車両前後方向の両側に設けるため、高周波焼入れエネルギが孔１８の周囲に集中してしまって焼入れむらが生ずることはない。
【００５７】
また、センターピラー１０は引張り強さが441.29925Ｎ/mm2級の鋼板をプレス加工することにより製造され、この引張り強さはそれ程大きくため、複雑な形状のセンターピラー１０を所望の形状どおりに形成でき、しかも、この引張り強さを有する鋼板を焼入れ処理する場合の焼入れ温度は比較的低い温度である９００℃以下、例えば、７５０℃〜９００℃の範囲内にある温度でよく、特に、焼入れ温度を８００℃〜８５０℃の範囲内にある温度とすると、この温度では亜鉛メッキ鋼板の亜鉛メッキ層が破壊されないとともに、焼入れによる所定の強度を確保できることになり、このため、センターピラー１０の材料として錆に有効な亜鉛メッキ鋼板を用いながら、センターピラー１０として必要な強度も得られることになる。
【００５８】
図９は、焼入れ領域Ｑが設けられているセンターピラー１０の長手方向の範囲と同じ又は略同じとなった長さのリーンフォース４０をセンターピラー１０にスポット溶接で接合した実施形態を示す。この実施形態によると、リーンフォース４０の分だけセンターピラー１０の全体重量は増加するが、同じ全体重量を有するセンターピラーと比べた場合、センターピラー１０に焼入れ領域Ｑを設けたことによる強度の増加分だけ、センターピラー１０の全体強度を大きくできるという利点を得られる。
【００５９】
なお、この実施形態において、リーンフォース４０は、図３及び図４で示されているリーンフォース１６，１７とは別の部材としてセンターピラー１０に設けてもよく、リーンフォース１６，１７を兼ねる上下寸法の長い部材としてセンターピラー１０に設けてもよい。また、上下寸法の長いリーンフォース４０にリーンフォース１６，１７を重ねて接合してもよい。
【００６０】
図１０〜図１８は、焼入れ処理をフロントバンパービームとフロントサイドフレームに適用した場合の実施形態を示す。図１０は、フロントバンパービーム５０と左右一対のフロントサイドフレーム６０とを結合する前の斜視図で、図１１は、その結合後の平面図、図１２は、その結合後の側面図である。そして、図１３は、図１１のＳ１３−Ｓ１３線断面図、図１４は、図１１のＳ１４−Ｓ１４線断面図、図１５は、図１１のＳ１５−Ｓ１５線断面図、図１６は、図１２のＳ１６−Ｓ１６線断面図、図１７は、図１２のＳ１７−Ｓ１７線断面図、図１８は図１２のＳ１８−Ｓ１８線断面図である。
【００６１】
図１０〜図１２で示されているとおり、長手方向の中央部が前方へ張り出した全体形状弓型となっているフロントバンパービーム５０の左右両側において、左右一対のフロントサイドフレーム６０の先端部が、溶接により又はボルト等の締結具により、フロントバンパービーム５０に結合される。これらのフロントサイドフレーム６０は、ＦＦ四輪車両のエンジンルーム内において、左右のサイドボディとダッシュボードパネルとに結合される。
【００６２】
図１０及び図１３〜図１５で示されているように、フロントバンパービーム５０は、車両の左右方向である長手方向に延びる中間頂部となっている前面部５１と、この前面部５１の面内での長手方向と直交する方向における両側において、言い換えると上下の両側において共に車両後方へ屈曲し、屈曲方向を幅方向とする一対の側翼部となっている上面部５２及び下面部５３と、これらの上面部５２と下面部５３の後端部同士を結ぶ後面部５４とからなり、上面部５２と下面部５３と後面部５４は、前面部５１と同じく、フロントバンパービーム５０の長手方向に延び、その長さはフロントバンパービーム５０の全長に亘るものとなっている。
【００６３】
フロントバンパービーム５０に設けられる焼入れ領域Ｑは、上面部５２でのその領域Ｑの外輪郭を二点鎖線５５で示す図１１、及びフロントバンパービーム５０の長手方向におけるその領域Ｑの変化を示す図１３〜図１５のとおり、左右一対のフロントサイドフレーム６０の先端部が結合される左右両側の結合部で大きくし、左右の間の中央部に向かって次第に小さくなっている。
【００６４】
焼入れ領域Ｑがこのようになっていると、左右の間の中央部が前方に張り出した全体形状弓型となっているフロントバンパービーム５０の中央部に軽微な衝突荷重が作用した場合には、強度がそれ程大きくなく、その代わりに非焼入れ領域によって靭性が大きくなっている中央部において、その軽微な衝突荷重を有効に受けることができる。一方、大きな衝突荷重は、非焼入れ領域よりも大きい焼入れ領域Ｑによって強度が大きくなっていて、フロントサイドフレーム６０が結合されている左右の結合部で有効に受けることができる。
【００６５】
図１０及び図１６〜図１８で示されているように、フロントサイドフレーム６０は、車両前後方向である長手方向に延びる中間頂部となっているウェブ部６１と、このウェブ部６１の面内での長手方向と直交する方向における両側において、言い換えると上下の両側において共に車両内側に屈曲し、屈曲方向を幅方向とする上下の一対の側翼部となっているフランジ部６２，６３と、を備えており、これらのフランジ部６２，６３は、ウェブ部６１と同じく、フロントサイドフレーム６０の長手方向に延びている。
【００６６】
このような形状を有するフロントサイドフレーム６０に設けられる焼入れ領域Ｑは、ウェブ部６１でのその領域Ｑの外輪郭を二点鎖線６４で示す図１２、及びフロントサイドフレーム６０の長手方向におけるその領域Ｑの変化を示す図１６〜図１８のとおり、フロントバンパービーム５０に結合される先端部と、この先端部から間隔を開けて車両後方へ後退した箇所の後退部とで大きく、これらの間の中間部で小さくなっている。
【００６７】
これによると、フロントバンパービーム５０からの大きな衝突荷重がフロントサイドフレーム６０に作用したとき、先端部と後退部との間の強度が小さい中間部を座屈が生ずる座屈ポイントとすることができ、この座屈ポイントによって大きな衝突エネルギをフロントサイドフレーム６０で有効に吸収できる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によると、要請される強度分布を焼入れ処理によって車体用部品に容易に設けることができるという効果を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る車体用部品であるセンターピラーが適用されている四輪車両の左右のうちの左側のサイドボディを示す斜視図である。
【図２】図１のＳ２−Ｓ２線断面図である。
【図３】図１のサイドボディを形成するアウターパネルとインナーパネルのうち、インナーパネルとの関係で示したセンターピラーの全体正面図である。
【図４】焼入れ処理される部分を拡大して示したセンターピラーの要部拡大図である。
【図５】図４のＳ５−Ｓ５線断面図である。
【図６】図４のＳ６−Ｓ６線断面図である。
【図７】図４のＳ７−Ｓ７線断面図である。
【図８】センターピラーにセットしたときの高周波焼入れ装置の概要を示す斜視図である。
【図９】焼入れ領域が設けられたセンターピラーの長手方向の範囲に亘るリーンフォースをセンターピラーに設けた実施形態を示す図２と同様の図である。
【図１０】フロントバンパービームと左右一対のフロントサイドフレームとを結合する前を示す斜視図である。
【図１１】フロントバンパービームと左右一対のフロントサイドフレームとを結合した後を示す平面図である。
【図１２】フロントバンパービームと左右一対のフロントサイドフレームとを結合した後を示す側面図である。
【図１３】図１１のＳ１３−Ｓ１３線断面図である。
【図１４】図１１のＳ１４−Ｓ１４線断面図である。
【図１５】図１１のＳ１５−Ｓ１５線断面図である。
【図１６】図１２のＳ１６−Ｓ１６線断面図である。
【図１７】図１２のＳ１７−Ｓ１７線断面図である。
【図１８】図１２のＳ１８−Ｓ１９線断面図である。
【符号の説明】
１０ センターピラー
１１ 中間頂部
１２ 側翼部
２０ サイドドアのウインドガラス
３０ 高周波焼入れ装置
３２ コイル部
５０ フロントバンパービーム
５１ 中間頂部である前面部
５２ 側翼部である上面部
５３ 側翼部である下面部
６０ フロントサイドフレーム
６１ 中間頂部であるウェブ部
６２，６３ 側翼部である上下のフランジ部
Ｑ 焼入れ領域
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼入れ処理された車体用部品、すなわち車体用センターピラーに係る。
【０００２】
【背景技術】
車体の一部を形成する車体用部品であって、前席と後席との間の支柱となるセンターピラーは、断面ハット形状に形成されている。具体的には、センターピラーは、上下方向となった長手方向に延びている中間頂部と、この中間頂部の面内での長手方向と直交する方向の両側において、すなわち、車両前後方向における両側において中間頂部から同じ側である車両内側に屈曲し、長手方向に延びているとともに屈曲方向を幅方向とする一対の側翼部と、これらの側翼部の先端から互いに離れる車両前後方向に延びるフランジ部とからなる。このセンターピラーは、サイドドアのウインドガラスを通した車室内からの大きな視野を確保するために車両前後方向の幅寸法が小さい細長状に形成されるが、他車や壁等との側面衝突に対する対策のために大きな強度が求められる。
【０００３】
センターピラーの強度を大きくするための従来の方策として、センターピラーに補強材であるリーンフォースを設けることや、センターピラーを焼入れ処理することが知られている。
【０００４】
前者によると、センターピラーの全体重量が増加することになり、車体重量の軽量化の要請に反することになるため、後者が好ましい。また、後者において、センターピラーを焼入れ処理するに際しては、センターピラーに作用する荷重を有効に受けられるようにするために、大きな強度が必要される箇所ではその大きな強度となるようにし、小さい強度で足りる箇所ではその小さい強度となるにし、要請される強度分布を得られる焼入れ処理を行うことが望ましい。
【０００５】
このような焼入れ処理を行う従来技術として、特開平１０−１７９３３号が知られている。この従来技術では、センターピラーの車両前後方向の幅全体を高周波焼入れ装置で焼入れ処理するとともに、この焼入れ処理により、上下方向の硬度分布が要請される強度分布と対応した分布となるようにし、このような硬度分布を得るために、センターピラーに対して高周波焼入れ装置を移動させて焼入れ処理する際に、この移動速度を変化させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この従来技術において、要請される強度分布を得る方策は、この強度分布と対応した硬度分布をセンターピラーに生じさせることであるが、強度分布と対応した硬度分布を得るためには、センターピラーの材質等の各種条件を考慮した制御技術などの高度の技術が必要となる。
【０００７】
本発明の目的は、要請される強度分布を焼入れ処理によって容易に得られるセンターピラー等の車体用部品を提供すること、及びこの車体用部品を生産するために用いる高周波焼入れ方法を提供するところにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る車体用部品は、長手方向に延びている中間頂部と、この中間頂部の面内での前記長手方向と直交する方向における両側において前記中間頂部から同じ側に屈曲し、前記長手方向に延びているとともに前記屈曲方向を幅方向とする一対の側翼部と、を備えている車体用部品において、前記中間頂部と前記一対の側翼部とのうち、少なくとも一対の側翼部に焼入れされた焼入れ領域と焼入れされていない非焼入れ領域とが設けられているとともに、前記幅方向におけるこれらの焼入れ領域と非焼入れ領域との割合が、要請される強度を得るための割合となっていることを特徴とするものである。
【０００９】
この車体用部品では、中間頂部と一対の側翼部とのうち、少なくとも一対の側翼部に焼入れ領域と非焼入れ領域とが設けられ、前記幅方向における焼入れ領域と非焼入れ領域との割合が、要請される強度を得るための割合となっているため、焼入れ領域と非焼入れ領域との割合の設定によって強度の大きさを決めることができ、このため、要請される強度分布を容易に得られる。また、非焼入れ領域により、焼入れ領域に対するこの非焼入れ領域の割合に応じた靭性も確保できる。
【００１０】
この車体用部品において、強度を車体用部品の長手方向に変化させず、強度分布をこの長手方向に一様のものとする場合には、焼入れ領域と非焼入れ領域との割合を車体用部品の長手方向に変化させなくてもよく、また、強度を車体用部品の長手方向に変化させ、一様の強度分布とさせない場合には、焼入れ領域と非焼入れ領域との割合を車体用部品の長手方向に変化させればよい。後者の場合には、車体用部品の長手方向の一部に、全部が焼入れ領域又は非焼入れ領域となった部分を設けてもよい。
【００１１】
また、焼入れ領域を中間頂部にも設けてもよく、このように焼入れ領域を中間頂部にも設ける場合には、中間頂部におけるこの中間頂部の面内での前記長手方向と直交する方向の全体に亘って焼入れ領域を設けてもよく、この方向の両側だけに焼入れ領域を設け、これらの焼入れ領域の間を非焼入れ領域としてもよい。
【００１２】
後者によると、非焼入れ領域によって車体用部品の靭性を確保できることになる。また、この非焼入れ領域に孔を形成することもできる。
【００１３】
また、本発明に係る車体用部品は、長手方向に延びている中間頂部と、この中間頂部の面内での前記長手方向と直交する方向における両側において前記中間頂部から同じ側に屈曲し、前記長手方向に延びているとともに前記屈曲方向を幅方向とする一対の側翼部と、を備えている車体用部品において、前記中間頂部と前記一対の側翼部とのうち、少なくとも中間頂部に焼入れされた焼入れ領域と焼入れされていない非焼入れ領域とが設けられているとともに、前記中間頂部の面内での前記長手方向と直交する方向におけるこれらの焼入れ領域と非焼入れ領域との割合が、要請される強度を得るための割合となっていることを特徴とするものである。
【００１４】
この車体用部品では、中間頂部と一対の側翼部とのうち、少なくとも中間頂部に焼入れ領域と非焼入れ領域とが設けられ、中間頂部の面内での前記長手方向と直交する方向におけるこれらの焼入れ領域と非焼入れ領域との割合の設定によって強度の大きさが決まることになるため、この車体用部品でも要請される強度分布を焼入れ領域と非焼入れ領域との割合の設定で容易に得られ、また、非焼入れ領域により、焼入れ領域に対するこの非焼入れ領域の割合に応じた靭性も確保できる。
【００１５】
この車体用部品においても、焼入れ領域と非焼入れ領域との割合を車体用部品の長手方向に変化させないことにより、強度を車体用部品の長手方向に変化させなくてもよく、また、焼入れ領域と非焼入れ領域との割合を車体用部品の長手方向に変化させることにより、強度を車体用部品の長手方向に変化させてもよい。後者の場合には、車体用部品の長手方向の一部に、全部が焼入れ領域又は非焼入れ領域となった部分を設けてもよい。
【００１６】
また、中間頂部に設ける焼入れ領域は、この中間頂部の面内での前記長手方向と直交する方向の両側だけに設け、これらの焼入れ領域の間を非焼入れ領域としてもよい。
【００１７】
この非焼入れ領域によって車体用部品の靭性を確保できることになる。また、この非焼入れ領域に孔を形成することもできる。
【００１８】
以上のように焼入れ処理される車体用部品の第１番目の例は、センターピラーである。センターピラーに設ける焼入れ領域は、サイドドアにおけるウインドガラス配置用窓孔と対応するセンターピラーの部分とすることが好ましい。
【００１９】
これによると、センターピラーのうち、サイドドアのウインドガラスを通した車室内からの大きな視野を確保するために車両前後方向の幅寸法が小さくなっている部分について、他車や壁等との側面衝突に対して要請される強度を付与できることになる。
【００２０】
また、センターピラーの焼入れ領域は、上部から下部に亘って一様の強度分布となるものでもよいが、上部から下部へ連続的に拡大する末広がり状の領域となっているものでもよい。
【００２１】
後者によると、他車等からの大きな側面衝突荷重を受ける箇所についての強度をより大きなものにできるとともに、その箇所より上の強度が次第に小さくなる部分において、衝突エネルギを有効に吸収できる。また、焼入れ領域は連続的に拡大するものであって、急激に変化する部分がなく、したがって強度分布も急激に変化しないため、他車等からの衝突荷重等を受けたときにセンターピラーが折曲するなどを防止できる。
【００２２】
サイドドアにおけるウインドガラス配置用窓孔と対応する部分が焼入れ処理されるセンターピラーには、焼入れ領域の上部及び下部においてリーンフォースを設けてもよい。焼入れ領域の上部に設けるリーンフォースによると、車体を形成する他の部材のルーフ部分との大きな接合強度を確保でき、焼入れ領域の下部に設けるリーンフォースによると、サイドドア用ヒンジの取付箇所の強度を大きくできる。
【００２３】
なお、このようにサイドドアにおけるウインドガラス配置用窓孔と対応する部分が焼入れ処理されたセンターピラーが使用される車両の種類によっては、焼入れ領域の上部と下部に設けるリーンフォースのうち、一方のリーンフォース、例えば、上部のリーンフォースを省略してもよい。
【００２４】
また、センターピラーには、焼入れ領域が設けられたセンターピラーの長手方向の範囲と同じ又は略同じ長さを有するリーンフォースを設けてもよい。これによると、センターピラー全体の重量は増加するが、同じ全体重量となっているセンターピラーよりも、焼入れ処理による強度分だけセンターピラーの全体強度を大きくできる。
【００２５】
焼入れ処理される車体用部品の第２番目の例は、フロントバンパービームである。このフロントバンパービームの焼入れ領域は、左右のフロントサイドフレームの先端が結合される左右両側の結合部で大きくし、左右の間の中央部に向かって次第に小さくすることが好ましい。
【００２６】
これによると、左右の間の中央部が前方に張り出した全体形状弓型となっているフロントバンパービームの中央部に軽微な衝突荷重が作用したときには、強度がそれ程大きくなくて靭性が大きい中央部で有効に受けることができ、大きな衝突荷重は、強度が大きくなっていてフロントサイドフレームが結合されている左右の結合部で有効に受けることができる。
【００２７】
焼入れ処理される車体用部品の第３番目の例は、先端部がフロントバンパービームに結合されるフロントサイドフレームである。このフロントサイドビームの焼入れ領域は、先端部と、この先端部から間隔を開けて後退した箇所の後退部とで大きくし、これらの間の中間部で小さくすることが好ましい。
【００２８】
これによると、フロントバンパービームからの大きな衝突荷重がフロントサイドフレームに作用したとき、強度が小さい中間部が座屈の生ずる座屈ポイントとなり、この座屈ポイントによって衝突エネルギをフロントサイドフレームで有効に吸収できる。
【００２９】
以上の他、焼入れ処理される車体用部品は、フロントフロアの左右の端部に接合されるサイドシルでもよく、リアサイドフレームでもよく、リアサイドフレームリーンフォースでもよい。また、センターピラーにリーンフォースを設ける場合には、このリーンフォースでもよく、本発明が適用される車体用部品は、任意な車体用部品でよい。
【００３０】
また、車体用部品を焼入れ処理するための焼入れ装置は、高周波焼入れ装置でもよく、レーザー焼入れ装置でもよく、ガス火炎焼入れ装置でもよく、任意な形式の焼入れ装置でよい。
【００３１】
本発明に係る車体用部品の高周波焼入れ方法は、初めに、長手方向に延びている中間頂部と、この中間頂部の面内での前記長手方向と直交する方向における両側において前記中間頂部から同じ側に屈曲し、前記長手方向に延びているとともに前記屈曲方向を幅方向とする一対の側翼部と、を備えている車体用部品を製造するとともに、この製造時において、前記中間頂部に、この中間頂部の面内での前記長手方向と直交する方向における両側の中間部において孔を形成し、次いで、前記中間頂部の面内での前記長手方向と直交する方向におけるこの中間頂部の両側を高周波焼入れ装置で焼入れすることを特徴とするものである。
【００３２】
この高周波焼入れ方法によると、中間頂部に、この中間頂部の面内での長手方向と直交する方向における両側の中間部において孔を設けなければならない場合には、車体用部品の製造時にこの孔を形成することになり、この後、中間頂部の面内での長手方向と直交する方向における中間頂部の両側を高周波焼入れ装置で焼入れするため、焼入れ処理される箇所は孔を形成した箇所から外れることになる。このため、孔の周囲に焼入れエネルギが集中することはなく、これにより、焼入れむらが生ずるのをなくすことができる。
【００３３】
この高周波焼入れ方法において、車体用部品がプレス成形で製造される鋼板製品である場合には、孔はプレス成形時に打ち抜き加工で形成される。
【００３４】
以上説明した本発明は、任意な引張り強さを有する鋼板から車体用部品を製造する場合に適用できる。この引張り強さは441.29925Ｎ/mm2級でもよく、490.3325Ｎ/mm2級でもよく、588.399Ｎ/mm2級でもよく、686.4655Ｎ/mm2級でもよく、784.532Ｎ/mm2級でもよい。
【００３５】
しかし、車体用部品の材料として、引張り強さが441.29925Ｎ/mm2級の鋼板を用いると、この引張り強さはそれ程大きくないため、プレス加工によって複雑な形状の製品を製造でき、したがって、製造しようとする車体用部品が複雑な形状のものであっても、この車体用部品をプレス加工で所定どおり製造できる。
【００３６】
また、車体用部品の材料として、引張り強さが441.29925Ｎ/mm2級の鋼板を用いると、焼入れ温度を比較的低い温度である９００℃以下、例えば、７５０℃〜９００℃の範囲内にある温度とすることができ、特に、８００℃〜８５０℃の範囲内にある温度とすると、この焼入れ温度では亜鉛メッキ鋼板の亜鉛メッキ層が破壊されないとともに、焼入れによる所定の強度を確保できるため、車体用部品の材料として錆に有効な亜鉛メッキ鋼板を用いながら、車体部品として必要な強度も得られることになる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る車体用部品であるセンターピラーが適用された四輪車両の左右のサイドボディうち、左側のサイドボディ１を示す。サイドボディ１は、車両外側のアウターパネルと車両内側のインナーパネルとの接合で形成されているとともに、図１のＳ２−Ｓ２線断面図である図２で示されているように、これらのアウターパネル２とインナーパネル３における前席と後席の間のセンターピラー部２Ａと３Ａで形成される内部空間４に、本実施形態に係るセンターピラー１０が配置されている。
【００３８】
このセンターピラー１０は、長手方向である上下方向に延びている中間頂部１１と、この中間頂部１１の面内での上下方向と直交する方向の両側において、すなわち、車両前後方向における両側において中間頂部１１から共に車両内側に屈曲し、上下方向に延びているとともに屈曲方向を幅方向とする一対の側翼部１２と、これらの側翼部１２の先端から互いに離れる車両前後方向に延びるフランジ部１３とからなる。したがって、センターピラー１０は、ハット形状の断面を有する。
【００３９】
図３にはセンターピラー１０の全体の正面図が示され、この図３では、アウターパネル２が除かれ、インナーパネル３が示されている。センターピラー１０の上下端部には車両前後方向へ膨出した膨大部１４，１５が形成され、したがって、センターピラー１０の全体形状は、略Ｉ型となっている。アウターパネル２とインナーパネル３との間に組み込まれるセンターピラー１０は、上下の膨大部１４，１５が、アウターパネル２のルーフ部とフロア部及びインナーパネル３のルーフ部３Ｃとフロア部３Ｄとに、また、図２で示したフランジ部１３が、アウターパネル２のセンターピラー部２Ａのフランジ部２Ｂ及びインナーパネル３のセンターピラー部３Ａのフランジ３Ｂとにそれぞれスポット溶接で接合されることにより、アウターパネル２とインナーパネル３とに結合される。
【００４０】
また、図３で示されているように、センターピラー１０の上部と、上下方向の略中央部又はこれよりも少し下側の部分とには、リーンフォース１６，１７が配置され、これらのリーンフォース１６，１７はセンターピラー１０にスポット溶接で接合される。
【００４１】
図２で示されているとおり、センターピラー１０の中間頂部１１には孔１８が形成され、この孔１８は、図３で示すように、中間頂部１１の長手方向に複数設けられている。これらの孔１８は、アウターパネル２、インナーパネル３、センターピラー１０、リーンフォース１６，１７及びその他の必要部品で製造されたサイドボディ１を電着塗装するために電着塗装液に浸漬した際に、アウターパネル２とインナーパネル３のセンターピラー部２Ａ、３Ａで形成される内部空間４に侵入した電着塗装液を、アウターパネル２のセンターピラー部２Ａとセンターピラー１０の間の狭い隙間５にも確実に侵入させ、アウターパネル２のセンターピラー部２Ａの内面も所定どおり確実に電着塗装できるようにするためのものである。
【００４２】
以上において、センターピラー１０は、厚さが1.0mm又は1.2mm又は1.4mm又は1.6mmであって、引張り強さが441.29925Ｎ/mm2級の亜鉛メッキ鋼板をトランスファプレス加工することにより製造され、このトランスファプレス加工による製造時において、孔１８が打ち抜き加工で形成される。
【００４３】
図４は、以上のようにして孔１８が形成されるセンターピラー１０のうち、焼入れ処理される部分を拡大して示した要部拡大図である。外輪郭が二点鎖線１９で示された焼入れ領域Ｑは、一部がリーンフォース１６，１７と重複しながらリーンフォース１６と１７との間に設けられる。図５は図４のＳ５−Ｓ５線断面図、図６は図４のＳ６−Ｓ６線断面図、図７は図４のＳ７−Ｓ７線断面図であり、これらの図４〜図７で理解できるように、焼入れ領域Ｑは、中間頂部１１と一対の側翼部１２とに設けられるとともに、これらの中間頂部１１と一対の側翼部１２において、焼入れ領域Ｑは上部から下部へ連続的に拡大する末広がりの領域となっている。
【００４４】
また、図４で示されているとおり、焼入れ領域Ｑは、車両のサイドドアに設けられるウインドガラス２０（図３も参照）の配置用窓孔と対応するセンターピラー１０の部分に設けられる。
【００４５】
そして、本実施形態では、焼入れ領域Ｑは車両前後方向の２個所にあり、これらの焼入れ領域Ｑのうちの中間頂部１１における領域は、中間頂部１１の面内におけるセンターピラー１０の長手方向と直交する方向の両側、言い換えると車両前後方向の両側に設けられ、これらの領域が、焼入れ領域Ｑのうちのそれぞれの側翼部１２における領域と連続している。
【００４６】
図４で示されている孔１８は、車両前後方向に分かれて２個設けられた焼入れ領域Ｑのうち、中間頂部１１の車両前後方向の両側に形成された領域の間に設けられている。
【００４７】
中間頂部１１と一対の側翼部１２において、焼入れ領域Ｑ以外は焼入れされていない非焼入れ領域である。上述したとおり、焼入れ領域Ｑは上部から下部へ連続的に拡大する末広がり状となっているため、これとは逆に非焼入れ領域は、上部から下部へ連続的に減少する先細り状となっている。したがって、中間頂部１１及び一対の側翼部１２には焼入れ領域Ｑと非焼入れ領域とがあるとともに、中間頂部１１において、車両前後方向における焼入れ領域Ｑと非焼入れ領域との割合が、上部から下部に移行するに伴い焼入れ領域Ｑの比率が大きくなるように、センターピラー１０の長手方向に変化し、一対の側翼部１２においても、側翼部１２の幅方向における焼入れ領域Ｑと非焼入れ領域との割合が、上部から下部に移行するに伴い焼入れ領域Ｑの比率が大きくなるように、センターピラー１０の長手方向に変化している。
【００４８】
以上説明した焼入れ領域Ｑは、前述した亜鉛メッキ鋼板からセンターピラー１０をトランスファプレス加工で製造してこの製造時に孔１８も形成した後、高周波焼入れ装置でセンターピラー１０を焼入れ処理することによって形成される。
【００４９】
図８は、この高周波焼入れ装置３０の概要を示す。高周波焼入れ装置３０は、発振装置３１と、この発振装置３１に接続されているとともに、センターピラー１０の上にセット又はセンターピラー１０と対面セットされる車両前後方向の一対のコイル部３２とを有し、センターピラー１０に車両前後方向に分かれて形成される焼入れ領域Ｑごとに設けられているこれらのコイル部３２の形状等の設定により、センターピラー１０に上述した焼入れ領域Ｑを設けることができる。
【００５０】
この高周波焼入れ装置３０による焼入れ処理により、センターピラー１０に図４〜図７で示す焼入れされた焼入れ領域Ｑが設けられることになる。
【００５１】
以上説明した実施形態によると、センターピラー１０の中間頂部１１及び一対の側翼部１２には焼入れ領域Ｑと非焼入れ領域とが設けられ、中間頂部１１では、車両前後方向における焼入れ領域Ｑと非焼入れ領域との割合により、側翼部１２では、側翼部１２の幅方向における焼入れ領域Ｑと非焼入れ領域との割合により、センターピラー１０の強度が決まるため、要請されるとおりのセンターピラー１０の強度をこれらの割合で設定でき、センターピラー１０の長手方向における強度分布は、焼入れ領域Ｑと非焼入れ領域との割合をセンターピラー１０の長手方向に決めることによって容易に設定できる。
【００５２】
また、センターピラー１０に設ける焼入れ領域Ｑは、サイドドアに設けられるウインドガラス２０の配置用窓孔と対応した部分であり、この部分は、センターピラー１０のうちでも車室内からの大きな視野を確保するために車両前後方向の幅が小さく形成される部分であるが、この部分に焼入れ領域を設けるため、他車や壁等との側面衝突の荷重に対する充分な強度をこの部分に付与できる。
【００５３】
また、焼入れ領域Ｑより下の部分は、ウインドガラス２０より下のサイドドアの部分に組み込まれる補強用ビームで補強されるから、この補強用ビームで焼入れ領域Ｑより下の部分についての衝突荷重に対する強度が確保されるとともに、焼入れ領域Ｑはセンターピラー１０の上部から下部へと拡大する末広がり状となっているため、他車等からの大きな側面衝突荷重を受ける箇所についての強度をより大きなものにでき、また、その箇所より上の部分であって、強度が次第に小さくなり、非焼入れ領域の拡大によって靭性が次第に大きくなっている部分において、衝突エネルギを有効に吸収できる。
【００５４】
また、焼入れ領域Ｑは連続的に変化するものであって、急激に変化するものになっておらず、したがって、焼入れ処理によって強度が急激に変化する箇所は生じていないため、他車等からの衝突荷重等を受けたときにセンターピラー１０が折曲するなどを防止できる。
【００５５】
また、センターピラー１０には、焼入れ領域Ｑの上下において、リーンフォース１６，１７が設けられているため、焼入れ領域Ｑの上部のリーンフォース１６により、車体を形成する前記アウターパネル２やインナーパネル３のルーフ部分との大きな接合強度を確保でき、焼入れ領域Ｑの下部のリーンフォース１７により、サイドドア用ヒンジの取付箇所の強度を大きくできる。また、これらのリーンフォース１６，１７により、焼入れ領域Ｑの上下端部において、センターピラー１０の強度が急激に低下するのをなくすことができる。
【００５６】
さらに、センターピラー１０に設ける焼入れ領域Ｑのうち、中間頂部１１における領域は、中間頂部１１における車両前後方向の両側に分かれて設けられ、これら両側の中間部に、すなわち非焼入れ領域となっている部分に、前述したように電着塗装時に必要となる孔１８が形成されており、孔１８を形成した後に行う高周波焼入れ作業によって焼入れ領域Ｑをセンターピラー１０に設けても、焼入れ領域Ｑは、孔１８の箇所から外れている中間頂部１１における車両前後方向の両側に設けるため、高周波焼入れエネルギが孔１８の周囲に集中してしまって焼入れむらが生ずることはない。
【００５７】
また、センターピラー１０は引張り強さが441.29925Ｎ/mm2級の鋼板をプレス加工することにより製造され、この引張り強さはそれ程大きくため、複雑な形状のセンターピラー１０を所望の形状どおりに形成でき、しかも、この引張り強さを有する鋼板を焼入れ処理する場合の焼入れ温度は比較的低い温度である９００℃以下、例えば、７５０℃〜９００℃の範囲内にある温度でよく、特に、焼入れ温度を８００℃〜８５０℃の範囲内にある温度とすると、この温度では亜鉛メッキ鋼板の亜鉛メッキ層が破壊されないとともに、焼入れによる所定の強度を確保できることになり、このため、センターピラー１０の材料として錆に有効な亜鉛メッキ鋼板を用いながら、センターピラー１０として必要な強度も得られることになる。
【００５８】
図９は、焼入れ領域Ｑが設けられているセンターピラー１０の長手方向の範囲と同じ又は略同じとなった長さのリーンフォース４０をセンターピラー１０にスポット溶接で接合した実施形態を示す。この実施形態によると、リーンフォース４０の分だけセンターピラー１０の全体重量は増加するが、同じ全体重量を有するセンターピラーと比べた場合、センターピラー１０に焼入れ領域Ｑを設けたことによる強度の増加分だけ、センターピラー１０の全体強度を大きくできるという利点を得られる。
【００５９】
なお、この実施形態において、リーンフォース４０は、図３及び図４で示されているリーンフォース１６，１７とは別の部材としてセンターピラー１０に設けてもよく、リーンフォース１６，１７を兼ねる上下寸法の長い部材としてセンターピラー１０に設けてもよい。また、上下寸法の長いリーンフォース４０にリーンフォース１６，１７を重ねて接合してもよい。
【００６０】
図１０〜図１８は、焼入れ処理をフロントバンパービームとフロントサイドフレームに適用した場合の実施形態を示す。図１０は、フロントバンパービーム５０と左右一対のフロントサイドフレーム６０とを結合する前の斜視図で、図１１は、その結合後の平面図、図１２は、その結合後の側面図である。そして、図１３は、図１１のＳ１３−Ｓ１３線断面図、図１４は、図１１のＳ１４−Ｓ１４線断面図、図１５は、図１１のＳ１５−Ｓ１５線断面図、図１６は、図１２のＳ１６−Ｓ１６線断面図、図１７は、図１２のＳ１７−Ｓ１７線断面図、図１８は図１２のＳ１８−Ｓ１８線断面図である。
【００６１】
図１０〜図１２で示されているとおり、長手方向の中央部が前方へ張り出した全体形状弓型となっているフロントバンパービーム５０の左右両側において、左右一対のフロントサイドフレーム６０の先端部が、溶接により又はボルト等の締結具により、フロントバンパービーム５０に結合される。これらのフロントサイドフレーム６０は、ＦＦ四輪車両のエンジンルーム内において、左右のサイドボディとダッシュボードパネルとに結合される。
【００６２】
図１０及び図１３〜図１５で示されているように、フロントバンパービーム５０は、車両の左右方向である長手方向に延びる中間頂部となっている前面部５１と、この前面部５１の面内での長手方向と直交する方向における両側において、言い換えると上下の両側において共に車両後方へ屈曲し、屈曲方向を幅方向とする一対の側翼部となっている上面部５２及び下面部５３と、これらの上面部５２と下面部５３の後端部同士を結ぶ後面部５４とからなり、上面部５２と下面部５３と後面部５４は、前面部５１と同じく、フロントバンパービーム５０の長手方向に延び、その長さはフロントバンパービーム５０の全長に亘るものとなっている。
【００６３】
フロントバンパービーム５０に設けられる焼入れ領域Ｑは、上面部５２でのその領域Ｑの外輪郭を二点鎖線５５で示す図１１、及びフロントバンパービーム５０の長手方向におけるその領域Ｑの変化を示す図１３〜図１５のとおり、左右一対のフロントサイドフレーム６０の先端部が結合される左右両側の結合部で大きくし、左右の間の中央部に向かって次第に小さくなっている。
【００６４】
焼入れ領域Ｑがこのようになっていると、左右の間の中央部が前方に張り出した全体形状弓型となっているフロントバンパービーム５０の中央部に軽微な衝突荷重が作用した場合には、強度がそれ程大きくなく、その代わりに非焼入れ領域によって靭性が大きくなっている中央部において、その軽微な衝突荷重を有効に受けることができる。一方、大きな衝突荷重は、非焼入れ領域よりも大きい焼入れ領域Ｑによって強度が大きくなっていて、フロントサイドフレーム６０が結合されている左右の結合部で有効に受けることができる。
【００６５】
図１０及び図１６〜図１８で示されているように、フロントサイドフレーム６０は、車両前後方向である長手方向に延びる中間頂部となっているウェブ部６１と、このウェブ部６１の面内での長手方向と直交する方向における両側において、言い換えると上下の両側において共に車両内側に屈曲し、屈曲方向を幅方向とする上下の一対の側翼部となっているフランジ部６２，６３と、を備えており、これらのフランジ部６２，６３は、ウェブ部６１と同じく、フロントサイドフレーム６０の長手方向に延びている。
【００６６】
このような形状を有するフロントサイドフレーム６０に設けられる焼入れ領域Ｑは、ウェブ部６１でのその領域Ｑの外輪郭を二点鎖線６４で示す図１２、及びフロントサイドフレーム６０の長手方向におけるその領域Ｑの変化を示す図１６〜図１８のとおり、フロントバンパービーム５０に結合される先端部と、この先端部から間隔を開けて車両後方へ後退した箇所の後退部とで大きく、これらの間の中間部で小さくなっている。
【００６７】
これによると、フロントバンパービーム５０からの大きな衝突荷重がフロントサイドフレーム６０に作用したとき、先端部と後退部との間の強度が小さい中間部を座屈が生ずる座屈ポイントとすることができ、この座屈ポイントによって大きな衝突エネルギをフロントサイドフレーム６０で有効に吸収できる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によると、要請される強度分布を焼入れ処理によって車体用部品に容易に設けることができるという効果を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る車体用部品であるセンターピラーが適用されている四輪車両の左右のうちの左側のサイドボディを示す斜視図である。
【図２】図１のＳ２−Ｓ２線断面図である。
【図３】図１のサイドボディを形成するアウターパネルとインナーパネルのうち、インナーパネルとの関係で示したセンターピラーの全体正面図である。
【図４】焼入れ処理される部分を拡大して示したセンターピラーの要部拡大図である。
【図５】図４のＳ５−Ｓ５線断面図である。
【図６】図４のＳ６−Ｓ６線断面図である。
【図７】図４のＳ７−Ｓ７線断面図である。
【図８】センターピラーにセットしたときの高周波焼入れ装置の概要を示す斜視図である。
【図９】焼入れ領域が設けられたセンターピラーの長手方向の範囲に亘るリーンフォースをセンターピラーに設けた実施形態を示す図２と同様の図である。
【図１０】フロントバンパービームと左右一対のフロントサイドフレームとを結合する前を示す斜視図である。
【図１１】フロントバンパービームと左右一対のフロントサイドフレームとを結合した後を示す平面図である。
【図１２】フロントバンパービームと左右一対のフロントサイドフレームとを結合した後を示す側面図である。
【図１３】図１１のＳ１３−Ｓ１３線断面図である。
【図１４】図１１のＳ１４−Ｓ１４線断面図である。
【図１５】図１１のＳ１５−Ｓ１５線断面図である。
【図１６】図１２のＳ１６−Ｓ１６線断面図である。
【図１７】図１２のＳ１７−Ｓ１７線断面図である。
【図１８】図１２のＳ１８−Ｓ１９線断面図である。
【符号の説明】
１０ センターピラー
１１ 中間頂部
１２ 側翼部
２０ サイドドアのウインドガラス
３０ 高周波焼入れ装置
３２ コイル部
５０ フロントバンパービーム
５１ 中間頂部である前面部
５２ 側翼部である上面部
５３ 側翼部である下面部
６０ フロントサイドフレーム
６１ 中間頂部であるウェブ部
６２，６３ 側翼部である上下のフランジ部
Ｑ 焼入れ領域
Claims (1)
- 長手方向に延びている中間頂部と、この中間頂部の面内での前記長手方向と直交する方向における両側において前記中間頂部から同じ側に屈曲し、前記長手方向に延びているとともに前記屈曲方向を幅方向とする一対の側翼部と、を備えているプレス成形品製の車体用センターピラーにおいて、
前記中間頂部と前記一対の側翼部とに高周波焼入れされた焼入れ領域と焼入れされていない非焼入れ領域とが設けられているとともに、前記中間頂部における前記焼入れ領域はこの中間頂部の面内での前記長手方向と直交する方向の両側にあり、前記中間頂部におけるこれらの焼入れ領域の間は前記非焼入れ領域となっており、
この非焼入れ領域に、前記高周波焼入れ前の前記プレス成形時に形成された複数個の孔が前記長手方向に設けられ、
前記焼入れ領域は、サイドドアにおけるウインドガラス配置用窓孔と対応する部分に設けられ、
前記焼入れ領域の上下において２個のリーンフォースがスポット溶接で接合されて設けられているとともに、前記焼入れ領域の一部とこれらのリーンフォースの一部とが重複しており、
下部の前記リーンフォースは、サイドドア用ヒンジの取付箇所の強度を大きくするためのものであり、
前記複数個の孔の一部は、前記下部のリーンフォースの配置位置と対応する位置に形成されており、
それぞれの前記焼入れ領域は、上部から下部へ連続的に拡大する末広がりの領域となっていることを特徴とする車体用センターピラー。
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