JP5310950B2 - 衝撃吸収部材 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ光により熱処理された衝撃吸収部材に関する。
本願は、２０１０年０８月２６日に、日本に出願された特願２０１０−１８９４３１号及び２０１０年０８月２６日に、日本に出願された特願２０１０−１８９４７７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

自動車等の衝撃吸収部材として、多角形断面を有する管状のプレス成形品等が多く用いられている。この衝撃吸収部材は、大別すると二つの用途で用いられる。一つは、例えばエンジンコンパートメントやトランクルーム等を構成し、自動車等が衝突した際に圧潰して衝撃エネルギを吸収するように作用する衝撃吸収部材である。もう一つは、例えばキャビン等を構成し、自動車等が衝突した際にも乗員の生存空間確保の観点から変形が抑制されるような衝撃吸収部材である。

このうち自動車等の衝突時に衝撃エネルギを吸収するように作用する衝撃吸収部材では、その軸線方向に衝撃エネルギを受けると潰れ変形し、これにより衝撃エネルギを吸収する。潰れ変形するにあたって限られた変形量でより大きな衝撃エネルギを吸収するためには、衝撃吸収部材の断面寸法や肉厚を大きくすることが有効である。しかしながらこの場合、衝撃吸収部材の体積や重量の増加につながり、燃費の悪化を招くばかりでなく、車両同士の衝突時における相手車両に与えるダメージの増大を招いてしまうことになる。

一方、プレス成形品等である衝撃吸収部材に対して部分的にレーザ熱処理を施し、部分的に衝撃吸収部材の強度を高める手法が種々提案されている（例えば、特許文献１〜４）。ここで、レーザ熱処理とは、まずエネルギ密度の高いレーザビームを未処理の衝撃吸収部材に照射して、衝撃吸収部材を局所的に変態温度又は融点以上にまで加熱する。その後、自己冷却作用によって焼入れ硬化を行う。

例えば、特許文献１にはレーザによりプレス成形品に局所的な熱処理を行ってプレス成形品の強度上昇を図る手法が開示されている。具体的には、特許文献１では、鋼板を冷間成形後、レーザビームにより所定温度以上に縞状或いは格子状に急速加熱する。その後冷却することで、冷間成形されたプレス成形品を強化している。このような手法を採用することで、プレス成形品全体を一様に熱処理した場合に比べて熱処理後の歪みの発生が抑制されるとしている。特に、特許文献１に開示された手法では、プレス成形品の外面上に長手方向縞状に或いはプレス成形品の全外面上に格子状にレーザ熱処理を行っている。

また、特許文献２に開示された手法でも歪みの発生を抑制しつつプレス成形品の強度を高めることを目的としてプレス成形品に局所的な熱処理を行うことが開示されている。特に特許文献２に開示された手法では、プレス成形品の強度が必要とされる部位、例えば車両衝突試験、有限要素法等により解析される高応力部に熱処理を行う。具体的にはプレス成形品の長手方向全長に亘って延びるすじ状に或いは格子状にレーザ熱処理を行っている。

さらに、特許文献３には、レーザ熱処理を行う鋼板の含有成分を特定の成分とした上でレーザ熱処理を行う手法が開示されており、これにより鋼板の加工性を維持しつつレーザ熱処理された箇所の強度が高められるとしている。特許文献３に開示された手法においても、強度を上昇させる必要のある箇所に対してレーザ熱処理を行っており、具体的にはプレス成形品の長手方向全長に亘って延びる直線状にレーザ熱処理を行っている。

特許文献４には、プレス成形品の衝撃エネルギ吸収能力を高めることを目的として、プレス成形品の外周面に圧縮荷重の負荷方向に沿って線状にレーザ熱処理を行う手法が開示されている。この手法によれば、衝撃荷重の入力方向と同じ方向に向けてレーザ熱処理が行われる。これにより、変形に対する抵抗を大きくすることができると共に潰れモードを規則的にすることができるとしている。特に、特許文献４に開示された手法では、圧縮荷重の負荷方向に沿ってプレス成形品の長手方向全長に亘って連続的にレーザ光によって熱処理が行われている。

いずれにせよ、特許文献１〜４に開示された手法では、いずれにおいても、プレス成形品の外面のうち強度が必要な部分にレーザ熱処理を行っており、具体的にはプレス成形品の長手方向全長に亘って連続的に延びる線状にレーザ熱処理を行うか、或いはプレス成形品の外面全体に亘って格子状等にレーザ光によって熱処理を行っている。

日本国特開昭６１−９９６２９号公報 日本国特開平４−７２０１０号公報 日本国特開平６−７３４３９号公報 日本国特開２００４−１０８５４１号公報

ところで、衝突時に衝撃エネルギを吸収するように作用する衝撃吸収部材では、潰れ変形における変形モードに応じて衝撃吸収部材によって吸収されるエネルギが大きく変化する。このような変形モードとしては、大別して、コンパクトモードとノンコンパクトモードの二つの変形モードが挙げられる。衝撃吸収部材に衝撃エネルギが加わった際の衝撃吸収部材の潰れ変形の様子を示している。

いわゆるコンパクトモードと呼ばれる変形モードでは、衝撃エネルギが衝撃吸収部材に加わった際に曲げ歪みが大きくなり、局所的な折れが生じない。その結果、全体が折り畳まれるように変形する。一方、いわゆるノンコンパクトモードと呼ばれる変形モードでは、衝撃エネルギが衝撃吸収部材に加わった際にこれに伴って座屈が発生すると、局所的な折れが生じると共に、これら折れが生じた部位間では衝撃吸収部材がほとんど変形せず、平板状のままとなる。

ここで、衝撃吸収部材による衝撃エネルギの吸収は衝撃吸収部材が塑性変形することによって行われる。このため、ノンコンパクトモードでは、平板状のままとなった部分によっては衝撃エネルギの吸収が行われておらず、衝撃エネルギの吸収が効率的に行われない。一方、コンパクトモードでは平板状のままとなった部位が存在しない。したがって、全ての部位で衝撃エネルギの吸収が行われるため、効率的に衝撃エネルギの吸収が行われる。したがって、衝撃エネルギの効率的な吸収という観点からは、潰れ変形がコンパクトモードで行われるようにすることが必要となる。

ここで、上述した特許文献１〜４に開示された手法では、プレス成形品の長手方向全長に亘って連続的に延びる線状にレーザ熱処理を行うか、或いはプレス成形品の外面全体に亘って格子状等にレーザ熱処理を行っている。このようなレーザ熱処理は潰れ変形の変形モードに対しては何ら寄与しない。したがって、レーザ熱処理が行われたプレス成形品の潰れ変形における変形モードがノンコンパクトモードとなってしまう場合もあり、その結果、衝撃エネルギを効率的に吸収することができない可能性がある。

そこで、上記問題に鑑みて、本発明の目的は、レーザ光により熱処理を適切な箇所に施すことで衝撃エネルギの吸収能力が高められた衝撃吸収部材の提供を目的とする。

本発明者は、複数の平板部とこれら平板部間に設けられたコーナ部とを有する管状体を具備する未処理の衝撃吸収材に対してレーザ光によって熱処理を行う箇所と、レーザ熱処理を施して完成した衝撃吸収部材の衝撃エネルギの吸収能力との関係について検討を行った。
その結果、衝撃吸収部材にコンパクトモードの変形が起こった際に外側に膨らむように変形する箇所に対して重点的にレーザ熱処理を行うことにより、衝撃エネルギの吸収能力を高め得ることを見出した。

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
（１）本発明の一態様に係る衝撃吸収部材は、複数の平板部と、これら平板部間に設けられた複数のコーナ部とを有し、長さ方向に垂直な断面形状が多角形である管状体を備え；前記管状体の前記長さ方向の端部における前記多角形を構成する全ての辺の平均辺長をＬとし、前記端部からの前記長さ方向の距離をＸとし、ａを１以上の整数としたときに、少なくとも前記距離Ｘが下式（１）を満たす前記管状体の第１領域のコーナー部に、前記管状体の長手方向に沿って、レーザ光によって熱処理された線状の熱硬化領域が複数本設けられ；前記距離Ｘが下式（２）を満たす前記管状体の第２領域のコーナー部に、前記管状体の長手方向に沿って、前記レーザ光によって熱処理された線状の熱硬化領域が設けられており；前記第１領域の全外周面積に対する前記レーザ光によって熱処理された第１熱処理面積の比率が、前記第２領域の全外周面積に対する前記レーザ光によって熱処理された第２熱処理面積の比率よりも高い。
（ａ−１／２）Ｌ≦Ｘ≦ａＬ・・・式（１）
（ａ−１）Ｌ≦Ｘ≦（ａ−１／２）Ｌ・・・式（２）

（２）上記（１）に記載の衝撃吸収部材は、前記第１領域のみが、レーザ光によって熱処理されていることが好ましい。

（３）上記（１）または（２）に記載の衝撃吸収部材は、前記距離Ｘが下式（３）を満たす位置に、その周辺部分よりも強度の低い脆弱部が形成されていることが好ましい。
Ｘ＝（ａ−３／４）Ｌ・・・式（３）

（４）本発明の一態様に係る衝撃吸収部材は、複数の平板部と、これら平板部間に設けられた複数のコーナ部とを有し、長さ方向に垂直な断面形状が多角形である管状体を備え；前記管状体の前記長さ方向の端部における前記多角形を構成する辺の平均辺長をＬとし、前記端部からの前記長さ方向の距離をＸとし、ａを１以上の整数としたときに、少なくとも前記距離Ｘが下式（４）を満たす前記管状体の第３領域のコーナー部及び前記端部からＬ／４である前記管状体の領域のコーナー部に、前記管状体の長手方向に沿って、レーザ光によって熱処理された線状の熱硬化領域が複数本設けられ；前記距離Ｘが下式（５）を満たす前記管状体の第４領域のコーナー部に、前記管状体の長手方向に沿って、前記レーザ光によって熱処理された線状の熱硬化領域が設けられており；前記第３領域の全外周面積に対する前記レーザ光によって熱処理された第３熱処理外周面積の比率が、前記第４領域の全外周面積に対する前記レーザ光によって熱処理された第４熱処理面積の比率よりも高い。
（ａ−１／４）Ｌ≦Ｘ≦（ａ＋１／４）Ｌ・・・式（４）
（ａ−３／４）Ｌ≦Ｘ≦（ａ−１／４）Ｌ・・・式（５）

（５）上記（４）に記載の衝撃吸収部材は、前記距離Ｘが下式（６）を満たす位置に、その周辺部分よりも強度の低い脆弱部が形成されていることが好ましい。
Ｘ＝（ａ−１／２）Ｌ・・・式（６）。

（６）上記（１）から（５）のいずれかに記載の衝撃吸収部材は、前記複数のコーナ部の延在方向に沿って、前記レーザ光による熱硬化領域が形成され；前記複数のコーナ部のそれぞれの体積に対する前記熱硬化領域の体積の割合が８０％未満であることが好ましい。

（７）上記（１）から（６）のいずれかに記載の衝撃吸収部材は、前記熱硬化領域が、前記コーナ部の表面から前記コーナ部の板厚の３／４の深さまで形成されていることが好ましい。
（８）上記（１）から（７）のいずれか１項に記載の衝撃吸収部材は、前記複数の平板部が、前記レーザ光によって熱処理されていることが好ましい。
（９）上記（１）から（８）のいずれか１項に記載の衝撃吸収部材は、前記複数の平板部が、互いに対向する一対の側壁部と、これら一対の側壁部の上端同士をつなぐ上壁部と、前記各側壁部の各下端より互いに離れる方向に形成されたフランジ部と、を備え；前記断面形状が、開断面で構成され；前記複数のコーナ部が、前記側壁部と前記上壁部と前記フランジ部とのそれぞれの間に設けられている；ことが好ましい。
（１０）上記（１）から（９）のいずれか１項に記載の衝撃吸収部材は、前記管状体の前記長さ方向に垂直な断面で見た場合に、前記複数の平板部と前記複数のコーナ部とにより、閉断面が構成されていることが好ましい。

本発明によれば、レーザ熱処理を適切な箇所に施すことで構造材の衝撃エネルギの吸収能力を高めることができる。

本発明の第１実施形態に係る衝撃吸収部材の一つの実施形態を示す斜視図である。 同衝撃吸収部材の断面図を示す。 第１実施形態の変形例に係る衝撃吸収部材の断面図を示す。 第１実施形態の他の変形例に係る衝撃吸収部材の断面図を示す。 変形モードを説明するための図である。 変形モードを説明するための図である。 図１に示した衝撃吸収部材がコンパクトモードで変形する様子を示す図である。 各コーナ部へのレーザ熱処理の施行態様を示す図である。 図１に示した実施形態の衝撃吸収部材のレーザ熱処理部に加えて、これとは異なる箇所にもレーザ熱処理を行う変形例を示す図である。 図１に示した実施形態の衝撃吸収部材のレーザ熱処理部に加えて、これとは異なる箇所にレーザ熱処理を行う変形例を示す図である。 図１の衝撃吸収部材と異なる構造を持つ、変形例の衝撃吸収部材を示す斜視図である。 図１の衝撃吸収部材の全体像の一つの例を示す図である。 同衝撃吸収部材の長手端部が自由端となっている場合の衝撃吸収部材がコンパクトモードで変形する様子を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る衝撃吸収部材の一つの実施形態を示す斜視図である。 実施例で用いた衝撃吸収部材等の製造過程を示す図である。 実施例で用いた衝撃吸収部材等の製造過程を示す図である。 実施例で用いた衝撃吸収部材等の製造過程を示す図である。 実施例で用いた衝撃吸収部材等の製造過程を示す図である。 実施例で用いた構造材組立体等の側面図である。 実施例で用いた構造材組立体等の側面図である。 実施例１の構造材組立体を示す斜視図である。 比較例２の構造材組立体を示す斜視図である。 実施例２の構造材組立体を示す斜視図である。 実施例３の構造材組立体を示す斜視図である。 実施例４の構造材組立体を示す斜視図である。 比較例７の構造材組立体を示す斜視図である。 実施例８の構造材組立体を示す斜視図である。 本発明の第３実施形態の衝撃吸収部材の一例を示す斜視図である。 同衝撃吸収部材の端面図である。 同衝撃吸収部材のコーナ部の拡大断面図である。 同衝撃吸収部材のコーナ部の拡大断面図である。 コンパクトモードによる衝撃吸収部材の圧潰を示す写真である。 ノンコンパクトモードによる衝撃吸収部材の圧潰を示す写真である。 衝撃試験結果を示すグラフである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

［第１実施形態］
図１は、本発明に係る構造材の第一実施形態を示す斜視図である。図１に示すように、衝撃吸収部材１０は、部分管状体（管状体）１１とフランジ部１５とを具備する。部分管状体１１は、平板状である複数の平板部１２と、これら平板部１２間に設けられた複数のコーナ部１３とを有する。図１に示した例では、部分管状体１１は、三つの平板部１２ａ〜１２ｃと、これら平板部１２ａ〜１２ｃ間に設けられた二つのコーナ部１３ａ及び１３ｂとを有する。

図２Ａは、図１に示した構造材組立体１の長さ方向（延在方向）に対して垂直な面における断面図である。図１及び図２Ａから分かるように、衝撃吸収部材１０の部分管状体１１は、その長さ方向に対して垂直な面における断面（以下、「垂直断面」という）において、一辺の開いた開断面で構成された四角形状（多角形状）である。すなわち、部分管状体１１の三つの平板部１２ａ〜１２ｃは、部分管状体１１の断面における四角形の三つの辺に対応する。

衝撃吸収部材１０のフランジ部１５は、部分管状体１１の断面における両縁から延びる二つの平板部１６ａ及び１６ｂを有する。フランジ部１５は、これら二つの平板部１６ａ及び１６ｂはコーナ部１７ａ及び１７ｂによって部分管状体１１に連結されている。フランジ部１５の二つの平板部１６ａ及び１６ｂは、部分管状体１１の一辺の開いた四角形状の両縁から、この四角形における開いている一辺が位置する平面上で、外側に向かって延びるように形成される。すなわち、本実施形態において複数の平板部が、互いに対向する一対の平板部（側壁部）１２ａ，１２ｃと、これら一対の平板部１２ａ，１２ｃの上端同士をつなぐ平板部（上壁部）１２ｂと、各側壁部１２ａ，１２ｃの各下端より互いに離れる方向に形成されたフランジ部１５とを備えている。

また、図１に示すように、衝撃吸収部材１０のフランジ部１５に対向し、且つ部分管状体１１の四角形断面における開いている一辺を閉じるように配置される平板状の追加構造材２０が配置される。追加構造材２０は、衝撃吸収部材１０のフランジ部１５とこれに対面する追加構造材２０の部分とを溶接することによって、衝撃吸収部材１０に結合される。これら衝撃吸収部材１０及び追加構造材２０は、互いに結合された状態で構造材組立体１として、車両のフレーム等に用いられる。

これら衝撃吸収部材１０及び追加構造材２０は、例えば鋼材等、レーザ熱処理によって局所的な焼入れ硬化を得ることができる材料で構成される。レーザ熱処理とは、まず、エネルギ密度の高いレーザビームを未処理の衝撃吸収部材に照射して、未処理の衝撃吸収部材を局所的に変態温度又は融点以上にまで加熱する。その後、自己冷却作用によって焼入れ硬化を行う。また、衝撃吸収部材１０及び追加構造材２０の上述したような形状への成形は、プレス成形等、一般的な成形方法によって行われる。

上記実施形態では、衝撃吸収部材１０の部分管状体１１の垂直断面における断面形状は一辺の開いた四角形状であるが、一辺の開いた多角形状であれば如何なる形状であってもよい。したがって、例えば、図２Ｂに示したような一辺の開いた三角形状でもよいし、図２Ｃに示したような一辺の開いた五角形状でもよい。部分管状体の垂直断面における断面形状が図２Ｂに示したような一辺の開いた三角形状である場合、衝撃吸収部材１１０は二つの平板部及び一つのコーナ部を有する部分管状体１１１と、二つのコーナ部によってこの部分管状体１１１に連結された二つの平板部を有するフランジ部１１５とを具備する。一方、部分管状体の垂直断面における断面形状が図２Ｃに示したような一辺の開いた五角形状である場合、衝撃吸収部材２１０は四つの平板部及び三つのコーナ部を有する部分管状体２１１と、二つのコーナ部によってこの部分管状体２１１に連結された二つの平板部を有するフランジ部２１５とを具備する。

本発明の実施形態では、上述したような形状に形成された未処理の衝撃吸収部材１０の特定部位にレーザ熱処理が行われる。以下では、レーザ熱処理が行われる部位について説明する。

本実施形態では、衝撃吸収部材１０の長さ方向における一方の端部（以下、「長手端部」という）１４の多角形断面における平均辺長Ｌに基づいてレーザ熱処理が行われる部位が決定される。特に、本実施形態では、上記一方の長手端部１４は、構造材組立体１を実際に用いた場合に衝撃エネルギが加わると想定される側の端部とされるのが好ましい。したがって、例えば、構造材組立体１が自動車のエンジンコンパートメント用のサイドフレーム（車両の前後方向に延びるフレーム）として用いられる場合には、このサイドフレームの車両の前側に位置する端部が上記一方の長手端部に該当する。構造材組立体１が自動車のトランクルーム用のサイドフレームとして用いられる場合には、このサイドフレームの車両の後ろ側に位置する端部が上記一方の長手端部に該当する。本実施形態ではこのように平均辺長Ｌに基づいてレーザ熱処理が行われる部位が決定されることから、まず、平均辺長Ｌについて説明する。

図１に示した衝撃吸収部材１０の部分管状体１１は、その一方の長手端部１４において、図２Ａに示したような一辺の開いた四角形断面を有する。そこで、この四角形断面を構成する各辺（開いている一辺を含む）の長さをｌ１〜ｌ４とする。すなわち衝撃吸収部材１０の部分管状体１１が閉じた四角形断面を有すると仮定した場合の各辺の長さをｌ１〜ｌ４とする。具体的には、衝撃吸収部材１０を断面視したときの、平板部１２ａの辺の長さをｌ１とし、平板部１２ｂの辺の長さをｌ２とし、平板部１２ｃの辺の長さをｌ３とし、コーナ部１７ａからコーナ部１７ｂまでの長さをｌ４とする。この場合の各辺の長さｌ１〜ｌ４の平均の長さが平均辺長Ｌとされる（Ｌ＝（ｌ１＋ｌ２＋ｌ３＋ｌ４）／４）。

したがって、例えば衝撃吸収部材１１０の断面形状が図２Ｂに示したような形状である場合、衝撃吸収部材１１０を断面視したときの、部分管状体１１１の平板部１１２ａの辺の長さをｌ１とし、平板部１１２ｂの辺の長さをｌ２とし、コーナ部１１７ａからコーナ部１１７ｂまでの長さをｌ３とすると、平均辺長Ｌは三つの辺の長さｌ１〜ｌ３の平均の長さＬは、（ｌ１＋ｌ２＋ｌ３）／３である。
また、衝撃吸収部材２１０の断面形状が図２Ｃに示したような形状である場合、衝撃吸収部材２１０を断面視したときの、部分管状体２１１の、平板部２１２ａの辺の長さをｌ１とし、平板部２１２ｂの辺の長さをｌ２とし、平板部２１２ｃの辺の長さをｌ３とし、平板部２１２ｄの辺の長さをｌ４とし、コーナ部２１７ａからコーナ部２１７ｂまでの長さをｌ５とすると、平均辺長Ｌは五つの辺の長さｌ１〜ｌ５の平均の長さＬは、（ｌ１＋ｌ２＋ｌ３＋ｌ４＋ｌ５）／５である。

したがって、これらをまとめて表現すると、平均辺長Ｌは、一辺の開いた多角形状断面を有する衝撃吸収部材の部分管状体の一方の長手端部１４において、多角形断面形状を構成する全ての辺の平均の長さを意味する。

そして、本実施形態では、衝撃吸収部材１０の一方の長手端部１４からの長さ方向の距離Ｘに応じて、レーザ熱処理が行われる箇所が決定される。図１においてハッチングで示された第１熱処理部Ａにレーザ光が照射され熱処理が行われる。本実施形態でのレーザ光による熱処理には、ＹＡＧレーザまたはファイバレーザが用いられる。

具体的には、ａを１以上の整数とすると、長手端部１４からの長さ方向（延在方向）の距離をＸとすると、少なくとも距離Ｘが下記の式（１）を満たす部分管状体１１の第１熱処理部Ａがレーザ光によって熱処理されている。

（ａ−１／２）Ｌ≦Ｘ≦ａＬ・・・式（１）

すなわち、上式（１）を満たす衝撃吸収部材１０のコーナ部１３及び１７において、衝撃吸収部材１０の外周面上にレーザ熱処理が行われる。したがって、コーナ部１３及び１７以外の領域、すなわち平板部１２、１６にはレーザ熱処理が行われず、また長さ方向の距離Ｘが（ａ−１）Ｌ〜（ａ−１／２）Ｌである衝撃吸収部材１０の領域においてはコーナ部１３及び１７にもレーザ熱処理が行われない。

すなわち、衝撃吸収部材１０を長さ方向にＬ／２間隔で区切って、区切られた衝撃吸収部材１０を一方の長手端部１４の側から順に部分構造材１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ．．．とすると、部分構造材１０ｂ、１０ｄ（第１領域）のコーナ部１３および１７にレーザ熱処理が行われる。衝撃吸収部材１０の部分構造材１０ｂ、１０ｄ（第２領域）の平板部１２、１６と、衝撃吸収部材１０の部分構造材１０ａ、１０ｃのコーナ部１３、１７と、平板部１２、１６とにはレーザ熱処理が行われない。

したがって、本実施形態では、衝撃吸収部材１０のコーナ部１３及び１７には、長手端部１４から長さ方向に向かってＬ／２間隔でレーザ熱処理が行われていない箇所とレーザ熱処理が行われた箇所とが交互に配置されることになる。
また、レーザ光による第１熱処理部Ａの幅は、０．４ｔｍｍ〜１．６ｔｍｍが好ましく、第１熱処理部Ａの深さは、厚み方向に少なくとも０．２ｔｍｍ〜０．８ｔｍｍ（ｔは衝撃吸収部材１０の厚みである）であることが好ましく、第１熱処理部Ａの硬度は、ビッカース硬度で、母鋼板の硬度の１．５〜２．５倍であることが好ましい。

この結果、本実施形態の衝撃吸収部材１０では、レーザ光が照射された長さ方向の距離Ｘが（ａ−１／２）Ｌ〜ａＬとなっている衝撃吸収部材１０の部分構造材１０ｄ,１０ｄ…におけるコーナ部１３及び１７の強度が高められる。以下では、このように衝撃吸収部材１０を部分的に強化することの効果について説明する。

未処理の衝撃吸収部材に対してレーザ熱処理を行うと、レーザ熱処理が行われた箇所の強度が上昇する。したがって、未処理の衝撃吸収部材に対して広範囲に亘ってレーザ熱処理を行えば、衝撃吸収部材の強度をより高めることができる。したがって、衝撃吸収部材が衝撃エネルギを吸収し易くなる。その一方で、レーザ熱処理を行う範囲を広げれば、その分レーザ熱処理に必要なコストが高くなる。したがって、レーザ熱処理を行う箇所を適切に選択することで、レーザ熱処理を行う領域を小さく抑えつつ衝撃エネルギの吸収能力を高めることが必要となる。

ところで、上述したように、衝撃吸収部材の長さ方向に衝撃エネルギが加わった際に、衝撃エネルギを吸収するように作用する衝撃吸収部材の変形モードとしては、図３Ａに示すようなコンパクトモードと、図３Ｂに示すようなノンコンパクトモードとが挙げられる。このうち衝撃エネルギの効率的な吸収という観点からは潰れ変形がコンパクトモードで行われるようにすることが必要となる。

ここで、潰れ変形がコンパクトモードで行われる際には、衝撃吸収部材が内側に凹むように変形する箇所と外側に膨らむように変形する箇所とが交互に存在する。そして、衝撃吸収部材が一回内側に凹んでから外側に膨らんで元に戻るまでの長さ周期は、衝撃吸収部材の端部における平均辺長をＬとほぼ一致することを本発明者らは見出した。このことについて、図４を用いて説明する。

図４は、図１に示した衝撃吸収部材１０の一方の長手端部１４が何らかの別の部材に固定されている場合にこの衝撃吸収部材１０がコンパクトモードで変形する様子を示している。特に図中の一点鎖線が平板部１２ｂの中央及びコーナ部１７ｂの変形態様を示している。図４から分かるように、衝撃吸収部材１０がコンパクトモードで変形する際には、一方の長手端部１４からの距離が０〜Ｌ／２の領域では衝撃吸収部材１０が内側に凹んでおり、Ｌ／２〜Ｌの領域では衝撃吸収部材１０が外側に膨らんでいる。そして、Ｌ〜３Ｌ／２の領域では衝撃吸収部材１０が内側に凹んでおり、３Ｌ／２〜２Ｌの領域では衝撃吸収部材１０が外側に膨らんでおり、それ以降は同様に凹凸を繰り返す。したがって、衝撃吸収部材１０がコンパクトモードで変形する際には、周期Ｌで内側への凹みと外側への膨らみを繰り返すといえる。

したがって、上述したように潰れ変形がコンパクトモードで行われるようにするためには、一方の長手端部１４からの距離が０〜Ｌ／２の領域及びＬ〜３Ｌ／２の領域等では衝撃吸収部材１０が内側に凹み易くすることが必要となり、一方、Ｌ／２〜Ｌ及び３Ｌ／２〜２Ｌの領域等では衝撃吸収部材１０が外側に膨らみ易くすることが必要となる。

ここで、本発明者らは、コンパクトモードで潰れ変形させるには、外側に膨らむ変形よりも内側に凹む変形の方が適切に行われにくいことを発見した。逆に言うと、適切な箇所で内側に凹むようにしておくことにより、それに伴って外側へ膨らむ変形も適切に行われることを発見した。

そこで、本実施形態では、一方の長手端部１４からの距離が０〜Ｌ／２の領域及びＬ〜３Ｌ／２の領域等においては、すなわちコンパクトモードで潰れ変形が行われる際に、内側に凹む変形が行われる領域においてはレーザ熱処理を行わない。一方、長手端部１４からの距離がＬ／２〜Ｌ及び３Ｌ／２〜２Ｌの領域等において、すなわちコンパクトモードで潰れ変形が行われる際に、外側に膨らむ変形が行われる領域においてレーザ熱処理が行うようにしている。

したがって、内側に凹む変形が行われる領域においては、レーザ熱処理が行われないため、この領域では衝撃吸収部材１０の強度が高められていない。したがって、比較的容易に内側へ凹む変形が行われるようになり、衝撃吸収部材１０は適切にコンパクトモードで潰れ変形するようになる。一方、外側に膨らむ変形が行われる領域においてはレーザ熱処理が行われているので、この領域では衝撃吸収部材１０の強度が高められている。したがって、この領域ではより大きな衝撃エネルギを吸収するようになる。

したがって、本実施形態によれば、レーザ熱処理を行う箇所を適切に選択することで、衝撃吸収部材１０に衝撃エネルギが加わった際に、衝撃吸収部材１０をコンパクトモードで潰れ変形させつつ外側に膨らむ変形が行われる領域において大きな衝撃エネルギを吸収することができるようになる。したがって、本実施形態によれば、レーザ熱処理を行う領域を小さな領域としつつより大きな衝撃エネルギを吸収することができるようになる。

未処理の衝撃吸収部材１０に対するレーザ熱処理は、レーザ光線の照射箇所を長さ方向に移動させることによって行われる。したがって、レーザ熱処理は衝撃吸収部材１０の長さ方向に線状に行われることになる。そして、各コーナ部１３、１７へのレーザ光線の照射本数は、一本以上であれば何本でも良い。例えば、図１に斜線で示したように、レーザ光により熱処理された第１熱処理部Ａの幅Ｐ（すなわち、長さ方向に対して垂直な方向における長さ）が広い場合には、図５に示したように複数本（図示例では３本）のレーザ光線の照射が行われる。

本発明では上記実施形態に対して様々な変更が可能である。例えば、上記実施形態では、コーナ部１３、１７のみにしかレーザ熱処理が行われていない。しかしながら、レーザ熱処理を、コーナ部１３、１７のみでなく、例えば、図６に示すように、コーナ部１３、１７（ハッチング箇所Ａ）に加えて平板部１２、１６（ハッチング箇所Ｂ）に行うようにしてもよいし、或いはコーナ部１３、１７には行わずに平板部１２、１６のみに行うようにしてもよい。

さらに、上記実施形態では、部分管状体１１の部分構造材１０ａ，１０ｃ（第２領域）がレーザ光によって熱処理されていない。すなわち、部分管状体１１の部分構造材１０ｂ，１０ｄ（第１領域）のみがレーザ光によって熱処理されている。しかしながら、衝撃吸収部材１０の下式（２）を満たす第１熱処理部Ａにおいても、レーザ熱処理が行われていてもよい。ただしこの場合、例えば図７に示したように、上式（１）を満たす衝撃吸収部材１０の部分構造材１０ｂの全外周面積のうちレーザ光によって熱処理された第１熱処理部（ハッチング箇所）Ａの第１熱処理面積の比率が、上式（２）を満たす衝撃吸収部材１０の部分構造材１０ａの全外周面積のうちレーザ光によって熱処理された第２熱処理部（ハッチング箇所）Ｃの第２熱処理面積の比率よりも高いことが好ましい。

（ａ−１）Ｌ≦Ｘ≦（ａ−１／２）Ｌ・・・式（２）

また、上記実施形態では、平板状の追加構造材２０に対してはレーザ熱処理が行われていないが、平板状の追加構造材２０に対しても同様に熱処理を行っても良い。この場合も、追加構造材２０の一方の長手端部１４からの長さ方向の距離Ｘが（ａ−１／２）Ｌ〜ａＬである追加構造材２０の領域の全外周面積のうちレーザ熱処理が行われた外面積の比率が、距離Ｘが（ａ−１）Ｌ〜（ａ−１／２）Ｌである追加構造材２０の部分の全外周面積のうちレーザ熱処理が行われた外面積の比率よりも高くなるように、追加構造材２０の長さ方向にレーザ熱処理が行われる。ここで、全外周面積とは、追加構造材２０の表面のうち衝撃吸収部材１０とは反対側を向いた面の面積である。

また、図１に示すように、衝撃吸収部材１０の一方の長手端部１４からの長さ方向の距離Ｘが、下式（３）を満たす位置に、その周辺部分よりも強度の低い圧潰ビード（脆弱部）１９が形成されていても良い。この圧潰ビード１９は、衝撃吸収部材１０の周方向（すなわち、衝撃吸収部材１０の長さ方向と垂直な方向）に延びる方向に形成されている。
圧潰ビード１９は、衝撃吸収部材１０に長さ方向の衝撃エネルギが加わった際に、距離Ｘが下式（３）を満たす位置を中心として内側に凹む変形が生じることを促すように形成されるビードであり、例えば、衝撃吸収部材１０の内側に向かって湾曲する凹部として形成される。

Ｘ＝（ａ−３／４）Ｌ・・・式（３）

さらに、上記実施形態では、衝撃吸収部材１０の部分管状体の断面形状が一辺の開いた多角形状となっているが、図８に示したように、断面形状が閉じた（閉断面）多角形状である衝撃吸収部材３１０であっても同様にレーザ光による熱処理が行われる。すなわち、衝撃吸収部材３１０は、上記実施形態における部分管状体１１に加えて、この部分管状体１１の多角形断面形状の開いた一辺を閉じる平板部２６と、この平板部２６と部分管状体１１を構成する平板部１２ａとの間に設けられたコーナ部２７ａと、平板部２６と部分管状体１１を構成する平板部１２ｃとの間に設けられたコーナ部２７ｂとを具備する。この衝撃吸収部材３１０も上述した衝撃吸収部材１０と同様にレーザ光により熱処理が行われる。例えば、衝撃吸収部材３１０は、図８にハッチングで示したような第１熱処理部Ａにレーザ熱処理が行われる。

また、上記実施形態では、衝撃吸収部材は長さ方向においてほぼ同一の断面形状を有している。しかしながら、衝撃吸収部材は必ずしも長さ方向においてほぼ同一の断面形状を有していなくても良い。例えば、一方の長手端部１４から徐々に断面形状が大きくなるような、すなわち、長手端部１４から離れるにつれて外側に広がっていくような衝撃吸収部材にも適用可能である。また、一方の長手端部１４から徐々に断面形状が小さくなるような、すなわち、長手端部１４から離れるにつれて内側に収縮していくような衝撃吸収部材にも適用可能である。
さらに、衝撃吸収部材１０は一方の長手端部１４側の領域で上述したような形状を有していればよい。衝撃吸収部材４１０の、一方の長手端部１４側の領域以外の領域は、例えば図９に示した例のような形状等、如何なる形状を有していてもよい。
また、複数のコーナ部１３ａ，１３ｂ，１７がレーザ光によって熱処理されているが、少なくともいずれか１つのコーナ部がレーザ光によって熱処理されていれば良い。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図４に示した変形の様子は、衝撃吸収部材１０の一方の長手端部１４が、すなわち構造材組立体１の長手端部１４が何らかの別の部材に固定されている場合を示している。しかしながら、衝撃吸収部材１０の一方の長手端部１４が別の部材に固定されておらず、自由端となっている場合には、衝撃吸収部材１０がコンパクトモードで変形する際のモード形が異なる。この様子を図１０に示す。

図１０から分かるように、衝撃吸収部材１０の一方の長手端部１４が自由端となっている場合に、衝撃吸収部材１０がコンパクトモードで変形する際には、一方の長手端部１４からの距離Ｘが０〜Ｌ／４の領域では衝撃吸収部材１０が外側に膨らんでおり、距離ＸがＬ／４〜３Ｌ／４の領域では衝撃吸収部材１０が内側に凹んでいる。そして、距離Ｘが３Ｌ／４〜５Ｌ／４の領域では衝撃吸収部材１０が外側に膨らんでおり、距離Ｘが５Ｌ／４〜７Ｌ／４の領域では衝撃吸収部材が内側に凹んでおり、それ以降は同様に周期Ｌで凹凸を繰り返す。

そこで、本実施形態では、ａを１以上の整数とし、長手端部１４からの長さ方向の距離をＸとすると、少なくとも距離Ｘが下記の式（４）を満たす部分管状体１１の第３熱処理部Ｄがレーザ光によって熱処理されている。

（ａ−１／４）Ｌ≦Ｘ≦（ａ＋１／４）Ｌ・・・式（４）

すなわち、上式（４）を満たす衝撃吸収部材５１０のコーナ部１３及び１７において、衝撃吸収部材１０の外周面上にレーザ熱処理が行われる。したがって、コーナ部１３及び１７以外の領域、すなわち平板部１２、１６にはレーザ熱処理が行われず、また長さ方向の距離Ｘが（ａ−３／４）Ｌ〜（ａ−１／４）Ｌである衝撃吸収部材５１０の領域においてはコーナ部１３及び１７にもレーザ熱処理が行われない。

すなわち、図１１に示すように、衝撃吸収部材５１０を、長さ方向（延在方向）に沿って一方の長手端部１４から、まずＬ／４で一回区切って、その残り部分を、Ｌ／２間隔で複数回区切る。このように、区切られた衝撃吸収部材５１０を一方の長手端部１４の側から順に部分構造材５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、５１０ｄ．．．とすると、部分構造材５１０ａ、５１０ｃ（第３領域）のコーナ部１３および１７にレーザ熱処理が行われる。衝撃吸収部材１０の部分構造材５１０ａ、５１０ｃの平板部１２、１６並びに衝撃吸収部材１０の部分構造材５１０ｂ、５１０ｄ（第４熱処理部）のコーナ部１３、１７と平板部１２、１６とにはレーザ熱処理が行われない。

本実施形態においても、上記第一実施形態と同様に様々な変更が可能である。例えば、衝撃吸収部材５１０の下式（５）を満たす領域においても、レーザ熱処理が行われていてもよい。ただし、この場合、例えば、上式（４）を満たす衝撃吸収部材５１０の部分構造材５１０ｃの全外周面積のうちレーザ光によって熱処理された第３熱処理部（ハッチング箇所）Ｄの第１熱処理面積の比率が、下記式（５）を満たす衝撃吸収部材５１０の衝撃吸収部材５１０ｂの全外周面積のうちレーザ光によって熱処理された第４熱処理部（図示略）の第４熱処理面積の比率よりも高くなるようにレーザ熱処理が行われる。

（ａ−３／４）Ｌ≦Ｘ≦（ａ−１／４）Ｌ・・・式（５）

また、本実施形態では、圧潰ビード１９は、衝撃吸収部材５１０の一方の長手端部１４からの長さ方向の距離Ｘが下式（６）を満たす位置に形成される。

Ｘ＝（ａ−１／２）Ｌ・・・式（６）

〈比較例１〉
比較例１の衝撃吸収部材６３は、図１２Ａに示すような、一枚の７８０ＭＰａ級鋼板ＢＰである。この鋼板ＢＰは、厚さが１．６ｍｍであり、降伏応力が４９３ＭＰａであり、引張強度が８４４ＭＰａであり、伸びが２７％であり、炭素含有率が０．１９％であり、シリコン含有率が１．２０％であり、マンガン含有率が１．８４％である。この鋼板ＢＰを曲げ加工して、図１２Ｂに示すような形状の未処理の衝撃吸収部材６３を作成した。未処理の衝撃吸収部材６３は一辺の開いた四角形断面を有する部分管状体６１を具備し、部分管状体６１を構成する三つの平板部の垂直断面における辺長は、図１３Ａに示したように、平板部６２ａの長さが５０ｍｍであり、平板部６２ｂの長さが７０ｍｍであり、平板部６２ｃの長さが５０ｍｍであり、衝撃吸収部材６３の開いている一辺は７０ｍｍである。したがって、未処理の衝撃吸収部材６３の平均辺長Ｌは６０ｍｍである。また、部分管状体６１の延在方向の長さは３００ｍｍとした。

このように作成した未処理の衝撃吸収部材６３のフランジ部６５に対して平板状の追加構造材６２をスポット溶接して、図１２Ｃに示したような構造材組立体６０を作成した。スポット溶接Ｓはフランジ部６５を構成する平板部の幅方向中央に、長さ方向の間隔３０ｍｍで行った。また、長さ方向の端部６４ａ（衝撃を加える側の端部。以下、「衝撃付加側端部」という）からの最初のスポット溶接までは１５ｍｍとした。したがって、各フランジ部６５には１０箇所でスポット溶接されていることになる（図１２Ｃでは６箇所のみ図示）。

このように製作した構造材組立体１の他方の端部６４ｂ（衝撃を加える側とは反対側の端部。以下、「衝撃非付加側端部」という）には、厚さ１．６ｍｍ、一辺の長さが２５０ｍｍの鋼板ＳＰをミグ溶接した。構造材組立体６０と鋼板ＳＰとの溶接は、構造材組立体１の端面全面とではなく、構造材組立体６０の端面のうち上述した四角形断面を構成する各辺の中央付近で行った。辺長が５０ｍｍである平板部６２ａ，６２ｃに対してはこの平板部６２ａ，６２ｃの端面の中央２０ｍｍでミグ溶接を行い、辺長が７０ｍｍである平板部６２ｂ及び追加構造材２０に対してはこの平板部６２ｂの端面の中央３０ｍｍ及び追加構造材の端面の中央３０ｍｍでミグ溶接を行った（図１２Ｄの構造材組立体の側面図を示す図１３Ｂにおける黒塗り部）。

また、本比較例１では、構造材組立体６０の衝撃付加側端部にも同様に鋼板をミグ溶接した。
このように作成した構造材組立体６０の長さ方向が鉛直方向となるように、且つその衝撃付加側端部が上向きになるように構造材組立体６０を設置し、その真上に位置する３００ｋｇの落錘を高さ２ｍから落下させて衝撃試験を行った。このとき落錘によって構造材組立体６０に投入されるエネルギは５８８０Ｊとなる。

衝撃試験を行う際に、構造材組立体６０の直下に荷重計（ロードセル）を設置して、落錘が構造材組立体６０に接触した後の荷重履歴を計測した。また同時に、レーザ変位計によって落錘が構造材組立体６０に接触した後の落錘の変位履歴（落錘が構造材組立体１に接触してからの落錘の下降量の時間履歴）も計測した。このように計測した荷重履歴及び変位履歴に基づいて、落錘が構造材組立体６０に接触してから鉛直方向下方に５０ｍｍ変位するまでの荷重−変位線図を積分して、構造材組立体１による吸収エネルギを算出した。このときの吸収エネルギは４２９６Ｊであった。

〈実施例１〉
上述した比較例１の衝撃吸収部材６３に対して、炭酸ガスレーザによりレーザ熱処理を行った。レーザ出力は５ｋＷとし、熱処理速度は１５ｍ／ｍｉｎとした。レーザ熱処理におけるレーザ出力及び熱処理速度は以下の実施例及び比較例においても同一とした。本実施例では、レーザ熱処理は、図１４に第１熱処理部Ａで示した位置に、すなわち長さ方向の距離Ｘが（ａ−１／２）Ｌ〜ａＬである衝撃吸収部材７３の各コーナ部１３，１７に行った。具体的には、各コーナ部１３，１７には、長さ方向に延びる５本の直線状にレーザ熱処理を行った。

レーザ熱処理を行った箇所についてビッカース硬度の測定を行った。未処理の衝撃吸収部材のビッカース硬度は２３０であったのに対して、レーザ熱処理後は４６８となっており、十分に焼き入れ硬化されていることを確認した。
このようにして製作された構造材組立体７０に対して上記比較例１と同様に衝撃試験を行った結果、吸収エネルギは５０６３Ｊであった。

〈比較例２〉
上述した比較例１の衝撃吸収部材に対して、レーザ熱処理を、図１５に第２熱処理部Ｃで示した位置に、すなわち長さ方向の距離Ｘが（ａ−１）Ｌ〜（ａ−１／２）Ｌである衝撃吸収部材８３の各コーナ部１３，１７に行った。具体的には、各コーナ部１３，１７には、長さ方向に延びる５本の直線状に熱処理を行った。このようにして製作された構造材組立体８０に対して上記衝撃試験を行った結果、吸収エネルギは２７９９Ｊであった。

〈実施例２〉
上述した比較例１の衝撃吸収部材６３に対して、各コーナ部１３，１７に端９４ａから端９４ｂまで長さ方向に延びる１本の直線状にレーザ熱処理を行った。加えて、長さ方向の距離Ｘが（ａ−１／２）Ｌ〜ａＬである衝撃吸収部材９３の各コーナ部１３，１７に、上記１本の直線状のレーザ熱処理部の両側に２本ずつ長手方向に延びる直線状にレーザ熱処理を行った。

換言すると、図１６に第１熱処理部Ａで示した位置に、すなわち長さ方向の距離Ｘが（ａ−１／２）Ｌ〜ａＬである衝撃吸収部材９３の各コーナ部１３，１７に長さ方向に延びる５本の直線状にレーザ熱処理を行うと共に、図１６に第２熱処理部Ｂで示した位置に、すなわち長さ方向の距離Ｘが（ａ−１）Ｌ〜（ａ−１／２）Ｌである衝撃吸収部材９３の各コーナ部１３，１７に長さ方向に延びる１本の直線状にレーザ熱処理を行った。このようにして製作された構造材組立体９０に対して上記衝撃試験を行った結果、吸収エネルギは５３３４Ｊであった。

〈比較例３〉
上記実施例２と同様に、上述した比較例１の衝撃吸収部材６３に対して、各コーナ部に端から端まで長さ方向に延びる１本の直線状にレーザ熱処理を行った。加えて、長さ方向の距離Ｘが（ａ−１）Ｌ〜（ａ−１／２）Ｌである衝撃吸収部材の各コーナ部に、上記１本の直線状のレーザ熱処理部の両側に２本ずつ長さ方向に延びる直線状にレーザ熱処理を行った。

換言すると、比較例３では、長さ方向の距離Ｘが（ａ−１）Ｌ〜（ａ−１／２）Ｌである衝撃吸収部材の各コーナ部に長さ方向に延びる５本の直線状にレーザ熱処理を行うと共に、長さ方向の距離Ｘが（ａ−１／２）Ｌ〜ａＬである衝撃吸収部材の各コーナ部に長さ方向に延びる１本の直線状にレーザ熱処理を行った。このようにして製作された構造材組立体に対して上記衝撃試験を行った結果、吸収エネルギは２５８５Ｊであった。

〈実施例３〉
上述した実施例１の衝撃吸収部材７３に対して、Ｘが（ａ−３／４）Ｌとなる位置に圧潰ビード２９を形成した。圧潰ビード２９は、図１７に示したように、外側に向かって凸状のコーナ部に形成し、且つ内側に凹むような形状とした。このようにして製作された構造材組立体１に対して上記衝撃試験を行った結果、吸収エネルギは４９８８Ｊであった。

〈比較例４〉
上記比較例１では、構造材組立体６０の衝撃付加側端部にも鋼板をミグ溶接しているが、比較例５では構造材組立体６０の衝撃付加側端部には鋼板を溶接せずに自由端とした。このようにして製作された構造材組立体に対して上記衝撃試験を行った結果、吸収エネルギは４２８０Ｊであった。

〈実施例４〉
上述した比較例４の衝撃吸収部材に対して、レーザ熱処理を行った。レーザ熱処理は、図１８に第３熱処理部Ｄで示した位置に、すなわち長さ方向の距離Ｘが（ａ−１／４）Ｌ〜（ａ＋１／４）Ｌである衝撃吸収部材９６の各コーナ部１３，１７に行った。具体的には、各コーナ部１３，１７には、長さ方向に延びる５本の直線状にレーザ熱処理を行った。このようにして製作された構造材組立体９５に対して上記衝撃試験を行った結果、吸収エネルギは５０５１Ｊであった。

〈比較例５〉
上述した比較例４の衝撃吸収部材に対して、レーザ熱処理を、長さ方向の距離Ｘが（ａ−３／４）Ｌ〜（ａ−１／４）Ｌである衝撃吸収部材の各コーナ部に行った。具体的には、各コーナ部には、長さ方向に延びる５本の直線状に熱処理を行った。このようにして製作された構造材組立体に対して上記衝撃試験を行った結果、吸収エネルギは２８１１Ｊであった。

〈実施例５〉
上述した比較例４の衝撃吸収部材に対して、各コーナ部に端から端まで長さ方向に延びる１本の直線状にレーザ熱処理を行った。加えて、長さ方向の距離Ｘが（ａ−１／４）Ｌ〜（ａ＋１／４）Ｌである衝撃吸収部材の各コーナ部には、上記１本の直線状のレーザ熱処理部の両側に２本ずつ長さ方向に延びる直線状にレーザ熱処理を行った。すなわち、実施例５では、長さ方向の距離Ｘが（ａ−１／４）Ｌ〜（ａ＋１／４）Ｌである衝撃吸収部材の各コーナ部に長さ方向に延びる５本の直線状に熱処理を行うと共に、長さ方向の距離Ｘが（ａ−３／４）Ｌ〜（ａ−１／４）Ｌである衝撃吸収部材の各コーナ部に長さ方向に延びる１本の直線状に熱処理を行った。このようにして製作された構造材組立体に対して上記衝撃試験を行った結果、吸収エネルギは５３１７Ｊであった。

〈比較例６〉
上記実施例５と同様に、上述した比較例４の衝撃吸収部材に対して、各コーナ部に端から端まで長さ方向に延びる１本の直線状にレーザ熱処理を行った。加えて、長さ方向の距離Ｘが（ａ−３／４）Ｌ〜（ａ−１／４）Ｌである衝撃吸収部材の各コーナ部には、上記１本の直線状のレーザ熱処理部の両側に２本ずつ長さ方向に延びる直線状にレーザ熱処理を行った。すなわち、比較例６では、長さ方向の距離Ｘが（ａ−３／４）Ｌ〜（ａ−１／４）Ｌである衝撃吸収部材の各コーナ部に長さ方向に延びる５本の直線状に熱処理を行うと共に、長さ方向の距離Ｘが（ａ−１／４）Ｌ〜（ａ＋１／４）Ｌである衝撃吸収部材の各コーナ部に長さ方向に延びる１本の直線状に熱処理を行った。このようにして製作された衝撃吸収部材に対して上記衝撃試験を行った結果、吸収エネルギは２５６６Ｊであった。

〈実施例６〉
上述した実施例４の衝撃吸収部材に対して、Ｘが（ａ−１／２）Ｌとなる位置に圧潰ビード１９を形成した。圧潰ビード１９は、実施例３と同様に、外側に向かって凸状のコーナ部に形成し、且つ内側に凹むような形状とした。このようにして製作された構造材組立体１に対して上記衝撃試験を行った結果、吸収エネルギは５０５８Ｊであった。

〈比較例７〉
上述した比較例１の衝撃吸収部材６３に対して、図１９に熱処理部Ｅで示した位置に、すなわち衝撃吸収部材９８の部分管状体９７を構成する各平板部９８ａ，９８ｂ，９８ｃの幅方向中央に、端９４ａから端９４ｂまで長さ方向に延びる３本の直線状にレーザ熱処理を行った。このようにして製作された構造材組立体に対して上記衝撃試験を行った結果、吸収エネルギは４６９２Ｊであった。

〈実施例７〉
上述した実施例１の衝撃吸収部材に対して、比較例７と同様な位置にさらにレーザ熱処理を行った。したがって、実施例７では、レーザ熱処理を、部分管状体１１を構成する各平板部の幅方向中央と、長さ方向の距離Ｘが（ａ−１／２）Ｌ〜ａＬである衝撃吸収部材の各コーナ部とに行った。具体的には、平板部の幅方向中央には長さ方向に端から端まで延びる３本の直線状に熱処理を行い、各コーナ部には長さ方向に延びる５本の直線状にレーザ熱処理を行った。このようにして製作された構造材組立体１に対して上記衝撃試験を行った結果、吸収エネルギは５３６７Ｊであった。

〈実施例８〉
上述した比較例１の衝撃吸収部材に対して、図２０に示した位置に、すなわち衝撃吸収部材１００の部分管状体９９を構成する各平板部１００ａ，１００ｂ、１００ｃの幅方向中央であって長さ方向の距離Ｘが（ａ−１／２）Ｌ〜ａＬである位置にレーザ熱処理を行った。具体的には、各平板部１００ａ，１００ｂ、１００ｃの幅方向中央には長さ方向に延びる５本の直線状にレーザ熱処理を行った。このようにして製作された構造材組立体１に対して上記衝撃試験を行った結果、吸収エネルギは４８７６Ｊであった。

〈比較例８〉
上述した比較例１の衝撃吸収部材に対して、衝撃吸収部材の部分管状体１１を構成する各平板部の幅方向中央であって長さ方向の距離Ｘが（ａ−１）Ｌ〜（ａ−・BR>P／２）Ｌである位置にレーザ熱処理を行った。具体的には、各平板部の幅方向中央には長さ方向に延びる５本の直線状にレーザ熱処理を行った。このようにして製作された構造材組立体１に対して上記衝撃試験を行った結果、吸収エネルギは４８５２Ｊであった。

以上の結果を下記表１にまとめた。

表１から、衝撃付加側端部に鋼板が溶接されている場合、すなわち衝撃付加側端部が固定端である場合、長さ方向の距離Ｘが（ａ−１／２）Ｌ〜ａＬである部分にのみレーザ熱処理を行った衝撃吸収部材の方が、長さ方向の距離Ｘが（ａ−１）Ｌ〜（ａ−１／２）Ｌである部分にのみレーザ熱処理を行った衝撃吸収部材よりも衝撃付加時の吸収エネルギが高いことが分かる（実施例１及び比較例２）。また、この場合、長さ方向の距離Ｘが（ａ−１／２）Ｌ〜ａＬである部分へのレーザ熱処理比率を高くした衝撃吸収部材の方が、長さ方向の距離Ｘが（ａ−１）Ｌ〜（ａ−１／２）Ｌである部分へのレーザ熱処理比率を高くした衝撃吸収部材よりも衝撃付加時の吸収エネルギが高いことが分かる（実施例２及び比較例３）。

さらに、衝撃付加側端部に鋼板が溶接されていない場合、すなわち衝撃付加側端部が自由端である場合、長さ方向の距離Ｘが（ａ−１／４）Ｌ〜（ａ＋１／４）Ｌである部分にのみレーザ熱処理を行った衝撃吸収部材の方が、長さ方向の距離Ｘが（ａ−３／４）Ｌ〜（ａ−１／４）Ｌである部分にのみレーザ熱処理を行った衝撃吸収部材よりも衝撃付加時の吸収エネルギが高いことが分かる（実施例４及び比較例５）。また、この場合、長さ方向の距離Ｘが（ａ−１／４）Ｌ〜（ａ＋１／４）Ｌである部分へのレーザ熱処理比率を高くした衝撃吸収部材の方が、長さ方向の距離Ｘが（ａ−３／４）Ｌ〜（ａ−１／４）Ｌである部分へのレーザ熱処理比率を高くした衝撃吸収部材よりも衝撃付加時の吸収エネルギが高いことが分かる（実施例５及び比較例６）。

加えて、上述したような傾向は、圧潰ビードを設けた場合でも同様である（実施例３、６）と共に、レーザ熱処理をコーナ部に換えて平板部に行った場合でも同様である（実施例７、８及び比較例７、８）ことが分かる。

［第３実施形態］
以下、添付図面を参照して、本発明の第３実施形態を説明する。
先ず、図２１、図２２を参照すると、本発明の実施形態を適用すべき成形品として、乗用車のフロントサイドメンバまたはリアサイドメンバに利用可能な衝撃吸収部材６１０が図示されている。衝撃吸収部材６１０は、第１の鋼板（部分管状体）６１２と、フランジ部６１５とを有している。第１の鋼板６１２は、プレス加工またはロールフォーミングにより、図２１、図２２において上方に矩形状に突き出た膨出部となっている。フランジ部６１５は、第１の鋼板６１２から側方へ貼り出したフランジ部６１５ａ，６１５ｂを有しており、衝撃吸収部材６１０の延在方向に垂直な断面で見た場合、ハット形断面形状に成形されている。
また、図２１に示すように、衝撃吸収部材６１０のフランジ部６１５に対向し、且つ第１の鋼板６１２の四角形断面における開いている一辺を閉じるように配置される平板状の第２の鋼板（追加構造材）６１４が配置される。
また、第１の鋼板６１２は、フランジ部６１５において、第２の鋼板６１４にスポット溶接されている。

本実施形態では、第１の鋼板６１２は、平板状である複数の平板部６１２ａ〜６１２ｃと、これら平板部６１２ａ〜６１２ｃ間に設けられた複数のコーナ部（稜線部）６１３とを有する。図２１に示した例では、第１の鋼板６１２は、三つの平板部６１２ａ〜６１２ｃと、これら平板部６１２ａ〜６１２ｃ間に設けられた二つのコーナ部６１３ａ及び６１３ｂとを有する。さらに、平板部６１２ａとフランジ部６１５とは、コーナ部６１７ａによって連結され、平板部６１２ｃとフランジ部６１５とは、コーナ部６１７ｂによって連結されている。
図２３Ａに示すように、複数のコーナ部６１３の延在方向に沿って、レーザー光によって焼入れされた熱硬化領域６１８が形成されている。衝撃吸収部材６１０の熱硬化領域６１８は、コーナ部６１３に加えて、コーナ部６１７に沿って形成してもよい。レーザー光線による熱処理部は、コーナ部６１３またはコーナ部６１７に沿って長さ方向に延在する１本の熱硬化領域によって形成することもできる。好ましくは、図２３Ａ、図２３Ｂに示すように、複数本の熱硬化領域６１８を含んでいる。また、レーザー光線は、好ましくは、熱硬化領域６１８がコーナ部の表面６１３ｃから板厚の３／４の深さまで形成されるように、レーザー光線の強度および照射時間を決定する。なお、熱硬化領域６１８は、以下の式（７）で決定される基準硬度よりも高い高度を有した領域と定義する。

０．８×（８８４Ｃ（１−０．３Ｃ^２）＋２９４）・・・式（７）

ここで、Ｃは炭素含有量（重量％）である。

更に、熱処理部に複数本の熱硬化領域６１８を形成する場合、１本の熱硬化領域６１８を形成した後に、これとは隣接しない熱硬化領域６１８を形成する。更に、この新たに形成された熱硬化領域６１８とは隣接しない領域に熱硬化領域６１８を順次形成するようにし、既に焼入れされた熱硬化領域６１８が焼鈍されないようにする。

以下、こうして形成された衝撃吸収部材６１０を用いた圧潰試験結果を説明する。
試験材料としては、厚さ１．６ｍｍの４４０ＭＰａ級鋼板を用い、図２１、図２２に示すようなハット形断面形状を有した衝撃吸収部材６１０を形成した。この衝撃吸収部材６１０は、高さｔが５０ｍｍであり、幅ｗが７０ｍｍであり、長さＬ１が３００ｍｍである。
衝撃吸収部材６１０に用いた鋼板の材料特性を表２に示す。

また、コーナ部６１３に加えて、コーナ部６１７に沿ってレーザー光線を照射して、図２３Ａ，図２３Ｂに示すような熱硬化領域６１８を形成した。このときのレーザー光線の照射条件は、出力５ｋＷで、処理速度、つまり、衝撃吸収部材６１０上のレーザー光線のスポットの移動速度１２m/minである。

次に、レーザー光線によって焼入れした熱処理部についてビッカース硬度の測定を行った。焼入れ前の鋼板のビッカース硬度が１４０であったに対して、焼入れ後のビッカース硬度３０６となっており、十分に焼入れ硬化されている。

こうして形成した衝撃吸収部材６１０を長さ方向が鉛直となるように配向して、衝撃吸収部材６１０の上方から衝突部材（図示せず）を落下させて、該衝撃吸収部材６１０の上端に衝突させ、衝撃吸収部材６１０の変形を観察した。より詳細には、３００ｋｇの落錘を高さ２ｍから落下させて構造部材の上端に衝突させ（このとき落錘によって構造体に投入されるエネルギーは５．８８ｋＪ）、構造部材の変形を観察する。さらに、落錘が構造体に接触してから３０ｍｍ変位するまでの荷重-変位線図を積分して、吸収エネルギーを算出し、衝撃吸収能の評価値とした。なお、Ｎ数（サンプリング数）１５で試験を行い、再現性を評価した。

図２４、図２５は、衝撃試験による衝撃吸収部材６１０の変形を示す写真である。図４では、衝撃吸収部材６１０は、局所的な折れ込みが生じず全体がひだ状に規則正しく折り畳まれるように変形しており、このような圧潰態様をコンパクトモード(compact mode)と称する。一方、図２５では、衝撃吸収部材６１０において座屈が発生した部位に、局所的な折れこみによって、変形に寄与しない平板部分が生じており、このような変形態様をノンコンパクトモード(non-compact mode)と称する。ノンコンパクトモードでは、変形に寄与しない直線部分では衝突エネルギーが吸収されないために、コンパクトモードに比べて吸収エネルギーが著しく小さくなる。

図２６は、熱硬化領域の体積（体積分率ｆｍ）に対して、左の縦軸が吸収エネルギーであり、右の縦軸がノンコンパクトモード（右の縦軸）の発生率の変化である。すなわち、横軸は、複数のコーナ部６１３，６１７のそれぞれの体積に対する熱硬化領域６１８の体積の割合、つまり、図２１〜図２３Ｂに示す実施形態では、衝撃吸収部材６１０のコーナ部６１３およびコーナ部６１７のＲ部分、より詳細には、図２３Ａ、図２３Ｂにおける中心Ｏ回りの中心角が９０°となる円弧部分の体積に対する熱硬化領域の体積の割合である。
本実施形態では、熱硬化領域の体積分率ｆｍは以下の式（８）から演算される。

ｆｍ＝ΣＳｉ／（ｔ×ａ）・・・式（８）

ここで、
ΣＳｉ：熱処理部の断面における熱硬化領域の断面積の合計（ｍｍ²）
ｔ：衝撃吸収部材の板厚（ｍｍ）
ａ：コーナ部（Ｒ部）における板厚中心部の周長（ｍｍ）
である。

なお、本実施形態では、中心角９０°の円弧の場合を例示したが、本発明がこれに限定されず、衝撃吸収部材６１０の形態に応じて、中心角は適宜選択される。

図２６から分かるように、熱硬化領域６１８の体積分率ｆｍが高くなる、つまり熱硬化領域６１８が増えると、概ねそれに比例して吸収エネルギーも増加している。一般的に、吸収エネルギーは材料の降伏応力と相関性があり、降伏応力の大きい材料は吸収エネルギーも高くなる。熱硬化領域６１８の体積分率ｆｍが小さいと、降伏現象は、熱硬化領域６１８に比して降伏応力の小さい母材部分の特性が支配的となり、全体としての降伏応力は母材の降伏応力に近い値となり、吸収エネルギーはあまり高くならない。しかしながら、母材体積に対する熱硬化領域６１８の体積の比率ｆｍが「特定の値」以上となると、降伏時に熱硬化領域の特性の影響が顕在化して降伏応力が高まり吸収エネルギーが高くなる。図２６のグラフでは、熱硬化領域６１８の体積分率ｆｍが約８．８％付近で吸収エネルギーが不連続に増加しているのが分かる。

その一方で、熱硬化領域６１８の体積分率ｆｍが８０％以上になると、ノンコンパクトモードで座屈する発生率が急激に高まる。これは、（１）熱硬化領域８０％以上を硬化させようとすると、レーザー光線の照射部が近接してしまう。レーザー光線で硬化させた領域のすぐ隣にレーザー光線を照射すると、その入熱によって、硬化した領域が焼きなまされてしまう（硬度が下がる）。（２）硬さ分布の再現性が低くなる（ばらつく）ため、座屈のきっかけとなる初期不整が存在しやすくなる。その結果、ノンコンパクトモードの発生率が高まるためであると考えられる。ノンコンパクトモードでは吸収エネルギーは熱硬化領域の体積分率ｆｍ=０％の条件より悪くなるので、硬化領域の体積分率ｆｍは８０％未満とする必要がある。より好ましくは、硬化領域の体積分率ｆｍは７５％未満である。

本実施形態によれば、衝撃吸収部材６１０のコーナ部６１３，６１７のみをレーザー光線によって焼入れしたので、低コスト、短時間で衝撃吸収部材の吸収エネルギーを増大させることが可能となり、鋼板を薄くすることが可能となる。

また、熱硬化領域６１８を８０％未満とすることによって、ノンコンパクトモードによる圧潰の発生を低減することが可能となる。

本発明の技術範囲は上述した第１〜第３実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各実施形態に種々の変更を加えた構成を含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な構造や形状などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

１ 構造材組立体
１０ 衝撃吸収部材
１１ 部分管状体
１２ 平板部
１３ コーナ部
１４ 長手端部
１５ フランジ部
１６ 平板部
１７ コーナ部
１９ 圧潰ビード
２０ 追加構造材
６１０ 衝撃吸収部材
６１２ 第１の鋼板
６１３ コーナ部
６１４ 第２の鋼板
６１５ フランジ部
６１７ コーナ部
６１８ 熱硬化領域

Claims (10)

1. 複数の平板部と、これら平板部間に設けられた複数のコーナ部とを有し、長さ方向に垂直な断面形状が多角形である管状体を備え；
   前記管状体の前記長さ方向の端部における前記多角形を構成する全ての辺の平均辺長をＬとし、前記端部からの前記長さ方向の距離をＸとし、ａを１以上の整数としたときに、
   少なくとも前記距離Ｘが下式（１）を満たす前記管状体の第１領域のコーナー部に、前記管状体の長手方向に沿って、レーザ光によって熱処理された線状の熱硬化領域が複数本設けられ；
   前記距離Ｘが下式（２）を満たす前記管状体の第２領域のコーナー部に、前記管状体の長手方向に沿って、前記レーザ光によって熱処理された線状の熱硬化領域が設けられており；
   前記第１領域の全外周面積に対する前記レーザ光によって熱処理された第１熱処理面積の比率が、前記第２領域の全外周面積に対する前記レーザ光によって熱処理された第２熱処理面積の比率よりも高い；
   ことを特徴とする衝撃吸収部材。
   （ａ−１／２）Ｌ≦Ｘ≦ａＬ・・・式（１）
   （ａ−１）Ｌ≦Ｘ≦（ａ−１／２）Ｌ・・・式（２）
2. 前記第１領域のみが、レーザ光によって熱処理されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収部材。
3. 前記距離Ｘが下式（３）を満たす位置に、その周辺部分よりも強度の低い脆弱部が形成されている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の衝撃吸収部材。
   Ｘ＝（ａ−３／４）Ｌ・・・式（３）
4. 複数の平板部と、これら平板部間に設けられた複数のコーナ部とを有し、長さ方向に垂直な断面形状が多角形である管状体を備え；
   前記管状体の前記長さ方向の端部における前記多角形を構成する辺の平均辺長をＬとし、前記端部からの前記長さ方向の距離をＸとし、ａを１以上の整数としたときに、
   少なくとも前記距離Ｘが下式（４）を満たす前記管状体の第３領域のコーナー部及び前記端部からＬ／４である前記管状体の領域のコーナー部に、前記管状体の長手方向に沿って、レーザ光によって熱処理された線状の熱硬化領域が複数本設けられ；
   前記距離Ｘが下式（５）を満たす前記管状体の第４領域のコーナー部に、前記管状体の長手方向に沿って、前記レーザ光によって熱処理された線状の熱硬化領域が設けられており；
   前記第３領域の全外周面積に対する前記レーザ光によって熱処理された第３熱処理外周面積の比率が、前記第４領域の全外周面積に対する前記レーザ光によって熱処理された第４熱処理面積の比率よりも高い；
   ことを特徴とする衝撃吸収部材。
   （ａ−１／４）Ｌ≦Ｘ≦（ａ＋１／４）Ｌ・・・式（４）
   （ａ−３／４）Ｌ≦Ｘ≦（ａ−１／４）Ｌ・・・式（５）
5. 前記距離Ｘが下式（６）を満たす位置に、その周辺部分よりも強度の低い脆弱部が形成されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の衝撃吸収部材。
   Ｘ＝（ａ−１／２）Ｌ・・・式（６）
6. 前記複数のコーナ部の延在方向に沿って、前記レーザ光による熱硬化領域が形成され；
   前記複数のコーナ部のそれぞれの体積に対する前記熱硬化領域の体積の割合が８０％未満である；
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の衝撃吸収部材。
7. 前記熱硬化領域が、前記コーナ部の表面から前記コーナ部の板厚の３／４の深さまで形成されている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の衝撃吸収部材。
8. 前記複数の平板部が、前記レーザ光によって熱処理されている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の衝撃吸収部材。
9. 前記複数の平板部が、互いに対向する一対の側壁部と、これら一対の側壁部の上端同士をつなぐ上壁部と、前記各側壁部の各下端より互いに離れる方向に形成されたフランジ部と、を備え；
   前記断面形状が、開断面で構成され；
   前記複数のコーナ部が、前記側壁部と前記上壁部と前記フランジ部とのそれぞれの間に設けられている；
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の衝撃吸収部材。
10. 前記管状体の前記長さ方向に垂直な断面で見た場合に、前記複数の平板部と前記複数のコーナ部とにより、閉断面が構成されている
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の衝撃吸収部材。