JP6665958B1 - 車体骨格部品の継手構造、車体骨格部品及び該車体骨格部品の製造方法 - Google Patents

車体骨格部品の継手構造、車体骨格部品及び該車体骨格部品の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6665958B1
JP6665958B1 JP2019050752A JP2019050752A JP6665958B1 JP 6665958 B1 JP6665958 B1 JP 6665958B1 JP 2019050752 A JP2019050752 A JP 2019050752A JP 2019050752 A JP2019050752 A JP 2019050752A JP 6665958 B1 JP6665958 B1 JP 6665958B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
body frame
metal plate
vehicle body
top plate
vertical wall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019050752A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2020152173A (ja
Inventor
祐輔 藤井
祐輔 藤井
正樹 卜部
正樹 卜部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
JFE Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2019050752A priority Critical patent/JP6665958B1/ja
Application filed by JFE Steel Corp filed Critical JFE Steel Corp
Priority to US17/435,681 priority patent/US11970212B2/en
Priority to KR1020217027866A priority patent/KR102507436B1/ko
Priority to EP19920163.3A priority patent/EP3925866B1/en
Priority to EP22199475.9A priority patent/EP4144620B1/en
Priority to CN201980094151.9A priority patent/CN113631466B/zh
Priority to MX2021011357A priority patent/MX2021011357A/es
Priority to PCT/JP2019/044247 priority patent/WO2020188877A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6665958B1 publication Critical patent/JP6665958B1/ja
Publication of JP2020152173A publication Critical patent/JP2020152173A/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/20Floors or bottom sub-units
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D19/00Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes
    • B21D19/08Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by single or successive action of pressing tools, e.g. vice jaws
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/02Stamping using rigid devices or tools
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20Deep-drawing
    • B21D22/26Deep-drawing for making peculiarly, e.g. irregularly, shaped articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D24/00Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/04Blank holders; Mounting means therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/01Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves between rams and anvils or abutments
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00Making other particular articles
    • B21D53/88Making other particular articles other parts for vehicles, e.g. cowlings, mudguards
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D27/00Connections between superstructure or understructure sub-units
    • B62D27/02Connections between superstructure or understructure sub-units rigid
    • B62D27/023Assembly of structural joints
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D29/00Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2306/00Other features of vehicle sub-units
    • B60Y2306/01Reducing damages in case of crash, e.g. by improving battery protection
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/20Floors or bottom sub-units
    • B62D25/2009Floors or bottom sub-units in connection with other superstructure subunits
    • B62D25/2036Floors or bottom sub-units in connection with other superstructure subunits the subunits being side panels, sills or pillars

Abstract

【課題】他の車体骨格部品との継手部における剛性を向上する車体骨格部品の継手構造、車体骨格部品及び該車体骨格部品の製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る車体骨格部品の継手構造1は、一枚の金属板を曲げ加工してなり、天板部3と一対の縦壁部5とを備えてなり、車体骨格部品110の長手方向の端部に設けられて車体骨格部品120に対して交差する方向に接合するものであって、天板部3の両側端3bから上方に立ち上がる一対の縦リブ部9と、車体骨格部品120に接合する端部側の端辺に沿って連続して形成された外向きのフランジ部11と、を有し、縦リブ部9は、前記金属板の一部が折り重ねられてなり、フランジ部11は、天板部3から上方に延出する天板フランジ部11aと、縦壁部5から側方に延出する縦壁フランジ部11bと、縦リブ部9から側方に延出する縦リブフランジ部11cと、により構成されていることを特徴とするものである。【選択図】 図1

Description

本発明は、一枚の金属板を曲げ加工してなる、車体骨格部品の継手構造、車体骨格部品及び該車体骨格部品の製造方法に関し、特に、他の車体骨格部品に対して交差する方向に接合される車体骨格部品の継手構造、車体骨格部品及び該車体骨格部品の製造方法に関する。
自動車等の車両に使われる部品には、車両の外側を覆うパネル部品や、車両の剛性や衝突時に乗員を保護するための強度を担う車体骨格部品などがある。車体骨格部品は、サイドシルやセンタートンネルなどの車両前後方向に沿うように配置されるものと、クロスメンバーなどの車両左右方向に沿うように配置されるものが多く、それらが互いに交差する方向に接合されることで車両構造を構成している。そのため、車体骨格部品単体だけでなく、車体骨格部品同士が接合される継手構造の剛性と強度も重要な性能である。
車体骨格部品のうち、サイドシルとクロスメンバーは、車両側面からの衝突時に荷重を受ける役割がある。そのため、例えば特許文献1に開示されている自動車のフロア部車体構造のように、クロスメンバの長手方向における端部には取付フランジが形成されており、該取付フランジがサイドシルに溶接等で接合されている。
特許文献1に開示されている技術における取付フランジは、図15に示すような天板部83と一対の縦壁部85とを備えてなる溝形状部87の端部にフランジ部89が設けられている継手構造81のように、天板部83から延出する天板フランジ部89aと縦壁部85から延出する縦壁フランジ部89bとをつなぐ耳部89cが設けられたものに相当する。
ここで、一枚の金属板から継手構造81をプレス成形により製造する過程において耳部89cは伸びフランジ変形を受ける部位であり、そのために、割れを生じさせずに耳部89cを形成するには延性に優れた金属板を使用する必要がある。
近年では、車両衝突時の安全性を高めるため、クロスメンバー等の車体骨格部品に高強度鋼板を用いることが多い。しかしながら、高強度鋼板は延性に乏しい傾向にあるため、車体骨格部品の製造工程において延伸させずに曲げ加工のみで製造することが要求される。
そこで、特許文献2及び特許文献3には、伸びフランジ変形による割れを防止するために、耳部に相当する部位に開口部や切欠きが設けられた継手部構造又は継手構造に関する技術が開示されている。
また、衝突時の部品強度を高める対策として、特許文献4及び特許文献5のように、天板部と縦壁部との間に金属板の一部を重ね合わせてなる部位が設けられた部品に関する技術が開示されている。
特開平11−291953号公報 特開2014−8508号公報 特許5382271号公報 特許5835768号公報 WO2018/012603号公報
特許文献2及び特許文献3に開示されている技術は、高強度鋼板を用いて継手を作製することは可能であったが、割れを防ぐために穴や切り欠きが設けられた部位の剛性が大きく低下するという問題があった。これは、継手部に外力が加わった際に、剛性が低い部位に力が集中して作用するためである。
さらに、特許文献4及び特許文献5に開示されている技術は、長手方向に衝突荷重が入力したときの強度を高めるためには有効であるが、他の部材や車体骨格部品と接合させるために端部にフランジ部を形成する際には、天板部と縦壁部との間の金属板を重ね合わせてなる部位が邪魔となり、このような金属板を重ね合わせた部材や部品の長手方向端部に他の部材や車体骨格部品と接合させるためのフランジ部が設けられた継手構造や、該継手構造を製造する方法はなかった。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、1枚の金属板を曲げ加工してなり、曲げ加工のみによって車体骨格部品の長手方向の端部における端辺に沿って連続した形状のフランジ部を有する車体骨格部品の継手構造、車体骨格部品及び該車体骨格部品の製造方法を提供することを目的とする。
なお、本発明において金属板とは、熱延鋼板、冷延鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、チタン板、マグネシウム板等の各種金属類から構成される単板であり、これら金属板の表面に亜鉛めっきや有機被膜を施した単板をも含む。
さらに、本発明において、車体骨格部品とは、サイドシルやルーフサイドレールに対して交差する方向に接合されるクロスメンバーや、Aピラー、Bピラー等を含み、他の車体骨格部品に対して交差する方向に接合されるものであればよい。
また、本発明で対象とする車体骨格部品は、天板部と一対の縦壁部とを含んで溝形状部を有するものであればよく、断面コ字形状、あるいは、断面ハット形状のいずれでもよい。
前述のとおり、従来の車体骨格部品の継手構造81は、図15に例示するように、天板部83と一対の縦壁部85とを備えてなる溝形状部87を含み、一つの車体骨格部品の端部側に天板部83から延出する天板フランジ部89aと、縦壁部85から延出する縦壁フランジ部89bとが形成されたものであった。
このような継手構造81により他の車体骨格部品と接合した際の剛性を高めるためには、溝形状部87の3つの端辺に沿って天板フランジ部89aと縦壁フランジ部89bとが耳部89cを介して連続した形状とすることが有効である。しかしながら、天板フランジ部89aと縦壁フランジ部89bとが耳部89cとが連続してつながった形状となるように、一枚の金属板をプレス成形により作製すると、耳部89cは伸びフランジ変形を受ける部位であるため、高強度鋼板のように延性の低い金属板を用いた場合には耳部89cで割れが生じてしまう。
そのため、高強度な金属板を用いる場合には、例えば、図16に示すように、天板フランジ部89aに相当する天板フランジ相当部97aと縦壁フランジ部89bに相当する縦壁フランジ相当部97bの間に切り込み99が設けられた金属板91を用い、天板相当部93と縦壁相当部95との境界、天板相当部93と天板フランジ相当部97aとの境界、さらに、縦壁相当部95と縦壁フランジ相当部97bとの境界が山折り又は谷折りとなるように曲げ加工して、天板フランジ部89aと縦壁フランジ部89bとが連続していない継手構造81を作製することが強いられていた。
本発明者は、このような課題を解決するために鋭意検討した。そこで、外向きのフランジ部を形成する過程で割れが生じる部位(耳部89c)では、天板部83と縦壁部85との間の稜線から外側に向かって材料が伸びる伸びフランジ変形となることから、割れを防止するには、まずは天板部83と縦壁部85との間の稜線に向って内側に材料を寄せ、次いで内側に寄せて余った材料を逃がすために外に折り曲げればよいことに着目した。
そして、具体的に実現するための手段をさらに検討した結果、天板部と縦壁部との間に金属板を折り重ねてなる縦リブ部を設け、他の車体骨格部品と接合される端部側における該縦リブ部を外側方に折り重ねることで、曲げ加工のみで天板フランジ部と縦壁フランジ部とが連続して形成されたフランジ部を有する継手構造が得られることを着想するに至った。
本発明は、かかる着想に基づいてなされたものであり、具体的には以下の構成からなるものである。
(1)本発明に係る車体骨格部品の継手構造は、一枚の金属板を曲げ加工してなり、天板部と一対の縦壁部とを含む溝形状部を備えてなり、一つの車体骨格部品の長手方向の端部に設けられて該一つの車体骨格部品を他の車体骨格部品に対して交差する方向に接合するものであって、前記天板部の両側端から上方に立ち上がるように形成された一対の縦リブ部と、前記溝形状部における他の車体骨格部品に接合する端部側の3つの端辺から外方に延出し、かつ該3つの端辺に沿って連続するように形成された外向きのフランジ部と、を有し、前記縦リブ部は、前記天板部の側端から上方に折り曲げられて延出する前記金属板の一部と、前記縦壁部の上端から上方に延出する前記金属板の一部とが重ねられてなり、前記フランジ部は、前記縦壁部から外側方に折り曲げられて延出する前記金属板の一部と、前記天板部から上方に折り曲げられて延出する前記金属板の一部と、前記縦リブ部から外側方に折り曲げられて延出する前記金属板の一部と、により構成されていることを特徴とするものである。
(2)上記(1)に記載のものにおいて、前記フランジ部は、前記縦リブ部のうち前記天板部側から延出する前記金属板の一部が切除されていることを特徴とするものである。
(3)本発明に係る車体骨格部品は、一枚の金属板を曲げ加工してなり、天板部と一対の縦壁部とを含む溝形状部を備え、該溝形状部の長手方向の端部を他の車体骨格部品に対して交差する方向に接合するものであって、前記天板部の両側端から上方に立ち上がるように長手方向の全長にわたって形成された一対の縦リブ部と、前記溝形状部における前記他の車体骨格部品に接合する端部側の3つの端辺から外方に延出し、かつ該3つの端辺に沿って連続するように形成された外向きのフランジ部と、を有し、前記縦リブ部は、前記天板部の側端から上方に折り曲げられて延出する前記金属板の一部と、前記縦壁部の上端から上方に延出する金属板の一部とが重ねられてなり、前記フランジ部は、前記天板部から上方に折り曲げられて延出する前記金属板の一部と、前記縦壁部から外側方に折り曲げられて延出する前記金属板の一部と、前記縦リブ部から外側方に折り曲げられて延出する前記金属板の一部と、により構成されていることを特徴とするものである。
(4)上記(3)に記載のものにおいて、前記フランジ部は、前記縦リブ部のうち前記天板部側から延出する前記金属板の一部が切除されていることを特徴とするものである。
(5)本発明に係る車体骨格部品の製造方法は、上記(3)又は(4)に記載の車体骨格部品を、一枚の金属板を曲げ加工して製造するものであって、前記金属板を挟持するパンチ及びパッドと、該パンチ及びパッドの両側に配置されて該パンチ及びパッド側に移動可能な一対の第1カムとを用いて、前記車体骨格部品の天板部に相当する前記金属板の一部を前記パンチ及びパッドで挟持した状態で、前記第1カムを前記パンチ及びパッド側に移動させて前記車体骨格部品の縦リブ部に相当する前記金属板の一部を折り重ねて、前記金属板を前記天板部、前記縦壁部及び前記縦リブ部が形成された中間品に曲げ加工する第1曲げ工程と、前記パンチ及びパッドにおける前記他の車体骨格部品に接合する端部側に配置されて該パンチ及びパッド側に移動可能な第2カムをさらに用いて、前記中間品の前記天板部を前記パンチ及びパッドで挟持するとともに前記中間品の前記縦壁部及び前記縦リブ部を前記パンチ及びパッドと第1カムとで挟持した状態で、前記第2カムを前記パンチ及びパッド側に移動させて前記車体骨格部品のフランジ部に相当する前記金属板の一部を折り曲げて、前記車体骨格部品に曲げ加工する第2曲げ工程と、を備え、該第2曲げ工程は、前記溝形状部における前記他の車体骨格部品に接合する端部側において、前記天板部から延出する前記金属板の一部を上方に折り曲げて前記天板フランジ部を形成し、前記縦壁部から延出する前記金属板の一部を外側方に折り曲げて前記縦壁フランジ部を形成し、前記縦リブ部から延出する前記金属板の一部を折り重ねて前記縦リブフランジ部を形成することを特徴とするものである。
(6)上記(5)記載のものにおいて、前記第1曲げ工程に先立って、前記車体骨格部品の天板部、縦壁部、縦リブ部及びフランジ部に相当する前記金属板の一部の各境界に山折り又は谷折りの折り線を付与する予備曲げ工程、を備えたことを特徴とするものである。
(7)上記(5)又は(6)に記載のものにおいて、前記第1曲げ工程に先立って、前記縦リブ部のうち前記天板部側から延出する前記金属板の一部を切除することを特徴とするものである。
本発明によれば、1枚の金属板の曲げ加工のみにより、他の車体骨格部品と接合される端部側の端辺に沿って連続して形成されたフランジ部を有することで、他の車体骨格部品との継手部における剛性を向上させることができ、延性の低い高強度な金属板を適用することができる。さらに、天板部と縦壁部との間に金属板を折り重ねて形成された縦リブ部を有することで、軸方向に入力した荷重に対する強度や3点曲げ変形に対する強度を向上させることができる。
本発明の実施の形態1に係る車体骨格部品の継手構造を示す図である。 本発明の実施の形態1に係る車体骨格部品の継手構造と、該継手構造における他の車体骨格部品と接合するスポット溶接点を例示する図である。 本発明の実施の形態1に係る車体骨格部品の継手構造のフランジ部における金属板の折り重なりを示す図である((a)上面図、(b)斜視図)。 本発明の実施の形態2に係る車体骨格部品を示す図である。 本発明の実施の形態3に係る車体骨格部品の製造方法における予備曲げ工程を示す図である((a)予備曲げ工程開始前、(b)予備曲げ工程終了時、(c)予備曲げ加工品)。 本発明の実施の形態3に係る車体骨格部品の製造方法における予備曲げ工程で金属板に付与する折れ線を示す図である(実線:山折れ線、破線:谷折れ線)。 本発明の実施の形態3に係る車体骨格部品の製造方法における第1曲げ工程を示す図である((a)第1曲げ工程開始前、(b)第1曲げ工程終了時、(c)中間品)(その1)。 本発明の実施の形態3に係る車体骨格部品の製造方法における第1曲げ工程を示す図である((a)第1曲げ工程開始前、(b)第1曲げ工程終了時、(c)中間品)(その2)。 本発明の実施の形態3に係る車体骨格部品の製造方法における第2曲げ工程を示す図である((a)第1曲げ工程開始前、(b)第2曲げ工程開始前、(c)第2曲げ工程終了時、(d)目標とする車体骨格部品の端部)(その1)。 本発明の実施の形態3に係る車体骨格部品の製造方法における第2曲げ工程を示す図である((a)第1曲げ工程開始前、(b)第2曲げ工程開始前、(c)第2曲げ工程終了時、(d)目標とする車体骨格部品の端部)(その2)。 実施例1に係るねじり試験に用いた試験体と、該ねじり試験におけるいねじりトルクを付与する方向を示す図である。 実施例1に係るねじり試験で得られたねじれ角度の変化率の結果である。 実施例2に係る軸圧壊試験に用いた試験体と、該軸圧壊試験において荷重を付与して軸圧壊させる方向を示す図である。 実施例2に係る軸圧壊試験で得られた衝突吸収エネルギーの変化率の結果である。 従来の車体骨格部品の継手構造と、該継手構造における他の車体骨格部品とのスポット溶接点の位置を例示する図である。 従来の車体骨格部品の継手構造を有する部品の製造に用いる金属板の形状を例示する図である。
以下、本発明の実施の形態1乃至3について、図1〜図10に基づいて説明する。
なお、本明細書においては、一対の縦壁部の上方に天板部が位置する場合について説明しているが、本願発明は、天板部と一対の縦壁部の位置がこれに限定されるものではない。そのため、本願発明における「上方」とは、天板部と縦壁部との位置関係に基づく天板部側を示す相対的な方向であり、絶対的な方向を示すものではない。
[実施の形態1]
本発明の実施の形態1に係る車体骨格部品の継手構造1(以下、単に「継手構造1」という。)は、図1に示すように、一枚の金属板を曲げ加工してなり、一つの車体骨格部品110の長手方向の端部に設けられて、一つの車体骨格部品110を他の車体骨格部品120に対して交差する方向に接合するものであって、天板部3と一対の縦壁部5とを含む溝形状部7を備え、天板部3の両側端3bから上方に立ち上がるように形成された一対の縦リブ部9と、溝形状部7における他の車体骨格部品に接合する端部側の3つの端辺(天板部3の端辺3aと一対の縦壁部5の端辺5a)から外方に延出し、かつ該3つの端辺に沿って連続するように形成された外向きのフランジ部11と、を有するものである。
縦リブ部9は、図1に示すように、天板部3の側端3bから上方に折り曲げられて延出する金属板の一部である天板側縦リブ部9aと、縦壁部5の上端5bから上方に延出する金属板の一部である縦壁側縦リブ部9bとが重ねられてなる。
フランジ部11は、図1及び図2に示すように、天板部3の端辺3aから上方に折り曲げられて延出する金属板の一部である天板フランジ部11aと、縦壁部5の端辺5aから外側方に折り曲げられて延出する金属板の一部である縦壁フランジ部11bと、縦リブ部9から外側方に折り曲げられて延出する金属板の一部である縦リブフランジ部11cとにより構成されている。
ここで、図3に示すように、部位11c1は、その内側端が天板フランジ部11aに連続している。また、部位11c3は、その下端が縦壁フランジ部11bに連続している。
そして、縦リブフランジ部11cにおいては、天板側縦リブ部9aから延出して折り重ねられた部位11c1及び11c2と、縦壁側縦リブ部9bから延出した部位11c3とが三重に折り重ねられてなる。これにより、一枚の金属板を曲げ加工してなるフランジ部11は、天板フランジ部11aと縦壁フランジ部11bとが縦リブフランジ部11cを介して連続して形成されている。
従って、本実施の形態に係る継手構造1は、図1に例示するような車体骨格部品110と車体骨格部品120との接合において、例えば図2に示すように、天板フランジ部11a、縦壁フランジ部11b及び縦リブフランジ部11cのそれぞれにスポット溶接点を設定することができる。そのため、天板フランジ部11aの外側方となる縦リブフランジ部11cにスポット溶接点を設定することができるので、図15に示すような従来の継手構造81に比べて、図1に示す車体骨格部品110と車体骨格部品120との継手部100における剛性を向上させることができる。
さらに、本実施の形態に係る継手構造1は、天板フランジ部11aと縦壁フランジ部11bと縦リブフランジ部11cとが曲げ加工のみにより一枚の金属板が折り曲げられたものであり、前述図15の従来の継手構造81における天板フランジ部89aと縦壁フランジ部89bとをつなぐ耳部89cのように伸びフランジ変形により形成されたものではない。そのため継手構造1においては、延性の低い高強度鋼板を適用することができ、図1に示すような車体骨格部品110と車体骨格部品120との継手部100における強度を向上することができる。
なお、縦リブ部9のリブ高さh(図1参照)は、特に制限はないが、リブ高さが高くなるほど、天板フランジ部11aと縦壁フランジ部11bとをつなぐ縦リブフランジ部11cの面積を広くし、さらにはフランジ部11全体の面積を広くすることができて好ましい。特に、リブ高さを5mm以上とすると、他の車体骨格部品120と抵抗スポット溶接するための面積が得やすいので好ましい。
また、本実施の形態1に係る継手構造1において、車体骨格部品との接合がスポット溶接に限られるものではなく、ボルトとナットを用いた機械的接合、接着剤による接合、レーザー溶接やアーク溶接といった他の溶接による接合など、いずれの方法でもよい。もっとも、フランジ部11の複数箇所を抵抗スポット溶接により接合する方法が短時間かつ安価であるため好ましい。次いで、レーザー溶接やアーク溶接により接合する方法も好ましい。
さらに、縦リブフランジ部11cは、図3に示す折り重なり合う金属板(部位11c1、11c2及び11c3)の全てを車体骨格部品120と接合させることが好ましいが、少なくとも車体骨格部品120と当接する部位11c1のみを車体骨格部品120と接合させるものであってもよい。
また、縦リブフランジ部11cにおける部位11c1、部位11c2及び部位11c3は、互いに密着されていることは望ましいが、密着されていないものであってもよい。
なお、縦リブフランジ部11cにおいて、金属板(部位11c1、部位11c2及び部位11c3)が三重に重なり合うと、スポット溶接におけるナゲットが重なり合って全ての金属板に生成しにくいといった問題が生じる可能性ある。このような問題を避けたい場合、本発明に係る継手構造は、部位11c2を切り欠いたものや穴(開口部)を設けたものとなるように、部位11c2に相当する金属板の一部が切除されたものであってもよい。このように、たとえ部位11c2を切り欠いたものや穴を設けたものであっても、部位11c1及び部位11c3が他の車体骨格部品とが接合されることで、切除した部位11c2の周辺の変形が抑えられることと、部位11c1と部位11c3とが重ねられていることで、継手部100(図1参照)は剛性が向上する。
また、本実施の形態に係る継手構造1に供する金属板の板厚に制限はないが、好ましくは、0.4mm〜6.0mmの範囲であり、より好ましくは0.6mm〜4.0mmの範囲である。
板厚が0.4mmよりも薄いと、継手構造1自体の剛性が低いため、本発明に係る継手構造により、車体骨格部品同士が接合された継手部の剛性を向上させる利点が少ない。また、板厚が6.0mmよりも厚いと、縦リブフランジ部の折り曲げ加工に必要な荷重が高くなるため、一般的なプレス機の能力では加工が難しくなる。
[実施の形態2]
本発明の実施の形態2に係る継手構造を有する車体骨格部品21は、図4に示すように、一枚の金属板を曲げ加工してなり、天板部23と一対の縦壁部25とを含む溝形状部27を備え、溝形状部27の長手方向の端部を他の車体骨格部品120に対して交差する方向に接合するものであり、天板部23の両側端23bから上方に立ち上がるように長手方向の全長にわたって形成された一対の縦リブ部29と、溝形状部27における他の車体骨格部品120に接合する端部側の3つの端辺(天板部23の端辺23a、一対の縦壁部25の端辺25a)から外方に延出し、かつ該3つの端辺に沿って連続するように形成された外向きのフランジ部31と、を有するものである。
縦リブ部29は、図4に示すように、天板部23の側端23bから上方に折り曲げられて延出する金属板の一部である天板側縦リブ部29aと、縦壁部25の上端25bから上方に延出する金属板の一部である縦壁側縦リブ部29bとが重ねられてなる。
フランジ部31は、図4に示すように、天板部23の端辺23aから上方に折り曲げられて延出する金属板の一部である天板フランジ部31aと、縦壁部25の端辺25aから外側方に折り曲げられて延出する金属板の一部である縦壁フランジ部31bと、縦リブ部29から外側方に折り曲げられて延出する金属板の一部である縦リブフランジ部31cと、により構成される。
そして、縦リブフランジ部31cにおいては、前述の実施の形態1に係る継手構造1と同様、天板側縦リブ部29aから延出して折り重ねられた金属板の一部(図3中の部位11c1及び部位11c2に相当)と、縦壁側縦リブ部29bから延出した金属板の一部(図3中の部位11c3に相当)とにより、金属板が三重に折り重ねられてなる。
本実施の形態2に係る車体骨格部品21は、前述の実施の形態1に係る継手構造1と同様、フランジ部31が溝形状部27の長手方向の端部側における3つの端辺(端辺25a、端辺23a及び端辺25a)に沿って連続形成されているため、天板フランジ部31aよりも外側方に設定されたスポット溶接点により他の車体骨格部品120と接合させることができる。これにより、他の車体骨格部品120と接合したときの継手部105の剛性を向上させることができる。
また、車体骨格部品21は、一枚の金属板の曲げ加工のみで形成されたものであるために、延性の低い高強度鋼板を適用することができ、他の車体骨格部品120と接合してなる継手部105における強度を向上させることができる。
さらに、車体骨格部品21は、天板部23と縦壁部25の間には長手方向の全長にわたって縦リブ部29が形成されている。そのため、車体骨格部品21の長手方向に入力した衝突荷重に対する軸圧壊強度を向上させることができる。
ここで、車体骨格部品21における縦リブ部29のリブ高さhは、特に制限はないが、リブ高さが高くなるほど、天板フランジ部31aと縦壁フランジ部31bとをつなぐ縦リブフランジ部31cの面積を広くし、さらにはフランジ部31全体の面積を広くすることができて接合する強度を向上させて好ましい。特に、リブ高さを5mm以上とすることで、他の車体骨格部品120と抵抗スポット溶接するための面積が得やすいので好ましい。
なお、本実施の形態2に係る車体骨格部品21と他の車体骨格部品120との接合は、スポット溶接によるものに限らず、ボルトとナットを用いた機械的接合、接着剤による接合、溶接による接合など、いずれの方法でもよい。もっとも、フランジ部の複数箇所や抵抗スポット溶接による接合する方法が短時間かつ安価であるため好ましい。次いで、レーザー溶接やアーク溶接により接合する方法も好ましい。
縦リブフランジ部31cは、重なり合う金属板(図3中の部位11c1、部位11c2及び部位11c3に相当)の全てを他の車体骨格部品120と接合させることが好ましいが、少なくとも他の車体骨格部品120と当接する金属板の一部(図3中の部位11c1に相当)のみを接合させればよい。
また、縦リブフランジ部31cにおいて金属板が折り重ねられた部位(図3中の部位11c1、部位11c2及び部位11c3に相当)は、互いに密着されていることが望ましいが、密着されていないものであってもよい。
さらに、縦リブフランジ部31cにおいて、金属板が三重に折り重ねられた部位を有すると、スポット溶接におけるナゲットが重なり合った全ての金属板に生成しにくいといった問題が生じる可能性ある。このような問題を避けたい場合、本発明に係る車体骨格部品は、縦リブフランジ部31cにおいて三重に折り重ねられた金属板の一部(図3中の部位11c2に相当)を切り欠いたものや穴(開口部)を設けたものとなるように、当該金属板の一部が切除されたものであってもよい。
このように、たとえ縦リブフランジ部31cの一部(図3に示す部位11c2に相当する部位)を切り欠いたものや穴を設けたものであっても、縦リブフランジ部31cにおける他の金属板の一部(図3中の部位11c1及び部位11c3に相当)が他の車体骨格部品120と接合されることで、切除した金属板の一部周辺の変形が抑えられることと残りの金属板の一部が折り重ねられていることで剛性が向上する。
また、本実施の形態に係る車体骨格部品21に供する金属板の板厚に制限はないが、好ましくは、0.4mm〜6.0mmの範囲であり、より好ましくは0.6mm〜4.0mmの範囲である。
板厚が0.4mmよりも薄いと、車体骨格部品21自体の剛性が低いため、本発明に係る車体骨格部品21と他の車体骨格部品120とが接合されてなる継手部105の剛性を向上させる利点が少ない。また、板厚が6.0mmよりも厚いと、縦リブフランジ部11cの曲げ加工に必要な荷重が高くなるため、一般的なプレス機の能力では加工が難しくなる。
[実施の形態3]
<車体骨格部品の継手構造の製造方法>
次に、本発明の実施の形態3に係る車体骨格部品の製造方法について説明する。
本実施の形態3に係る車体骨格部品の製造方法は、図4に一例として示す車体骨格部品21を、1枚の金属板を曲げ加工して製造するものであって、予備曲げ工程と、第1曲げ工程と、第2曲げ工程と、を備えたものである。以下、図5〜図10に基づいて、上記各工程について説明する。なお、図5〜図10は、車体骨格部品21における他の車体骨格部品120と接合される端部側のみを図示したものであり、溝形状部27を便宜上省略している。
≪予備曲げ工程≫
予備曲げ工程は、図5及び図6に一例として示すように、上金型41と下金型43とを用いて、金属板45に山折り(図6中の実線)と谷折り(図6中の破線)の折り線を付与し、予備曲げ加工品51を形成する工程である。
予備曲げ加工品51は、図5(c)及び図6に示すように、車体骨格部品21(図4参照)おける天板部23に相当する天板相当部53と、縦壁部25に相当する縦壁相当部55と、縦リブ部29に相当する縦リブ相当部57と、フランジ部31に相当するフランジ相当部59を有する。
縦リブ相当部57は、図6に示すように、天板相当部53から延出する天板側縦リブ相当部57aと縦壁相当部55から延出する縦壁側縦リブ相当部57bとを有する。そして、天板相当部53と天板側縦リブ相当部57aとの境界には谷折りの折り線が、天板側縦リブ相当部57aと縦壁側縦リブ相当部57bとの境界には山折りの折り線が付与されている。
フランジ相当部59は、図5(c)及び図6に示すように、天板相当部53から延出する天板フランジ相当部59aと、縦壁相当部55から延出する縦壁フランジ相当部59bと、縦リブ相当部57から延出する縦リブフランジ相当部59c及び59dとを有する。なお、縦リブフランジ相当部59cは、略矩形状の領域であり、その3辺が天板側縦リブ相当部57aと天板フランジ相当部59aと縦リブフランジ相当部59dとにそれぞれ連続している。
そして、天板相当部53と天板フランジ相当部59aとの境界及び縦壁相当部55と縦壁フランジ相当部59bとの境界には谷折りの折り線が付与されている。さらに、天板側縦リブ相当部57aと縦リブフランジ相当部59cとの境界、天板フランジ相当部59aと縦リブフランジ相当部59cとの境界、縦リブフランジ相当部59cと縦リブフランジ相当部59dとの境界には山折りの折り線が付与されている。さらに、縦リブフランジ相当部59cは、図6に示すように、谷折りの折り線が付与され、天板フランジ相当部59aに連続する部位59c1と、天板側縦リブ相当部57a及び縦リブフランジ相当部59dに連続する部位59c2とに2分割される。
≪第1曲げ工程≫
第1曲げ工程は、図7及び図8に示すように、パンチ61とパッド63と一対の第1カム65とを用い、予備曲げ工程で形成した予備曲げ加工品51における天板相当部53をパンチ61とパッド63とで挟持した状態で、予備曲げ加工品51における縦リブ相当部57を第1カム65とパンチ61及びパッド63とにより折り曲げて、天板部23、縦壁部25及び縦リブ部29を有する中間品71に曲げ加工する工程である。
第1曲げ工程においては、予備曲げ工程で予備曲げ加工品51に付与された折り線に沿って、縦リブ相当部57における天板側縦リブ相当部57aと縦壁側縦リブ相当部57bとを折り重ねて縦リブ部29を形成する。この縦リブ部29の形成に伴って、縦リブ相当部57から延出する縦リブフランジ相当部59cと縦リブフランジ相当部59dとが折り重ねられる。
さらに、縦壁相当部55と縦リブ相当部57を第1カム65とパンチ61及びパッド63により挟み込む過程において、天板フランジ相当部59aが上方に折り曲げられ、縦壁フランジ相当部59bが外方に折り曲げられ、部位59c2が部位59c1側に谷折りされる(図8(c)、図6参照)。
ただし、第1曲げ工程での縦壁部25と縦リブ部29の形成に伴い、天板フランジ相当部59aと縦壁フランジ相当部59bとが外方に折り曲げられ、また、折り重ねられた縦リブフランジ相当部59cが縦リブフランジ相当部59dとともに外方に折り曲げられても、これらはいずれも、図4に示す目標とする車体骨格部品21の天板フランジ部31a、縦壁フランジ部31b及び縦リブフランジ部31cが形成されるまでには至らない。
≪第2曲げ工程≫
第2曲げ工程は、図9及び図10に示すように、パンチ61及びパッド63における他の車体骨格部品120(図4参照)に接合する端部側に配置されてパンチ61及びパッド63側に移動可能な第2カム67をさらに用いて、中間品71の天板部23をパンチ61とパッド63で挟持するとともに、中間品71の縦壁部25及び縦リブ部29をパンチ61及びパッド63と第1カム65とで挟持した状態で、第2カム67をパンチ61及びパッド63側に移動させて中間品71のフランジ相当部59を折り曲げてフランジ部31を形成する工程である。
具体的には、図10に示すとおり、第2カム67をパンチ61及びパッド63側に移動させることで、中間品71における他の車体骨格部品120(図4参照)に接合する端部側において、天板部23から延出する金属板の一部である天板フランジ相当部59aを上方に折り曲げて天板フランジ部31aを形成し、縦壁部25から延出する金属板の一部である縦壁フランジ相当部59bを外側方に折り曲げて縦壁フランジ部31bを形成し、縦リブ部29から延出する金属板の一部である縦リブフランジ相当部59cを折り線に沿って谷折りして部位59c1と部位59c2(図6参照)を折り重ね、さらに縦リブフランジ相当部59d(図6参照)と重ね合わせて縦リブフランジ部31cを形成する。
これにより、溝形状部27の3つの端辺(端辺25a、端辺23a及び端辺25a、図4参照)に沿って、天板フランジ部31aと縦壁フランジ部31bとが縦リブフランジ部31cを介して連続するフランジ部31が形成される。
本実施の形態3に係る車体骨格部品の製造方法によれば、天板部23から延出する天板フランジ部31aと、縦壁部25から延出する縦壁フランジ部31bと、縦リブ部29から延出する縦リブフランジ部31cとを曲げ加工のみにより形成するため、前述した従来の継手構造81(図15参照)における天板フランジ部89aと縦壁フランジ部89bとをつなぐ耳部89cのように伸びフランジ変形により割れが生じるのを防ぐことができる。そのため、本実施の形態3に係る車体骨格部品の製造方法によれば、強度によらず様々な金属板を利用することが可能である。特に、延性に乏しい引張強度が590MPa級以上の高強度鋼板や、980MPa級以上の超高強度鋼板、ステンレス鋼板やアルミニウム板、マグネシウム板、チタン板を主体とした金属板を利用することができる。
さらに、本実施の形態3に係る車体骨格部品の製造方法によれば、天板部23と縦壁部25との間に金属板を折り重ねてなる縦リブ部29を形成するため、軸方向に入力した荷重に対する軸圧壊強度や、3点曲げ変形に対する強度に優れた車体骨格部品21を製造することができる。
なお、上記の説明は、第1曲げ工程に先立って、予備曲げ工程において金属板45に折り線を付与した予備曲げ加工品51を形成するものであり、予備曲げ工程で折り線を付与することで、続く第1曲げ工程及び第2曲げ工程での曲げ加工における折り曲げ位置を安定させることができる。もっとも、本発明は、予備曲げ工程を行わず、第1曲げ工程において平板状の金属板をそのまま曲げ加工して中間品71を形成するものであってもよい。
また、本発明に係る車体骨格部品の製造方法は、常温環境下でのプレス成形(冷間プレス成形)が安価であるために好ましい。もっとも、曲げ加工時のプレス荷重や目標とする車体骨格部品の形状寸法精度を高めるために、金属板を加熱してプレス成形(熱間プレス成形、温間プレス成形)するものでもよい。金属板として鋼板を用いる場合、該鋼板を加熱する際にはAc3変態点より高い温度、例えば910℃以上にすると、予備曲げ工程や第1曲げ工程及び第2曲げ工程で用いる金型で金属板が冷却される時に焼き入れされるため、金属板の強度が向上する利点がある。
また、溝形状部27における他の車体骨格部品120(図4参照)と接合される端部側の3つの端辺(端辺25a、端辺23a及び端辺25a)に沿って連続するように外向きのフランジ部31を形成するため、天板フランジ部31aよりも外側方の縦リブフランジ部31cに設定されたスポット溶接点により他の車体骨格部品120と接合させることができる。これにより、他の車体骨格部品120と接合したときの継手部105(図4参照)の剛性を向上させることができる。
さらに、本実施の形態3に係る車体骨格部品の製造方法は、天板部23と縦壁部25の間には長手方向の全長にわたって縦リブ部29を形成するため、車体骨格部品21の長手方向に入力した衝突荷重に対する軸圧壊強度が向上する。
また、本実施の形態3に係る車体骨格部品の製造方法によれば、1枚の金属板の曲げ加工のみで車体骨格部品を製造することができるため、伸びフランジ変形を防止するための切欠きや穴を設けることによるスクラップが発生せず、歩留まりにも優れている。
本発明に係る車体骨格部品の製造方法は、縦リブフランジ部31cにおいて金属板が折り重ねられた部位(図4中の部位11c1、11c2及び11c3に相当)を互いに密着することが望ましいが、密着することに限るものではない。
また、縦リブフランジ部31cは、縦リブ部29から延出する部位(図6に示す部位59c1及び部位59c2に相当)を折り重ねて形成されるため、縦リブフランジ部31cの高さや幅は、縦リブ部29のリブ高さh(図4参照)に応じて決定すればよい。もっとも、図8に示す第2曲げ工程において、縦リブ相当部57から延出する縦リブフランジ相当部59cと縦リブフランジ相当部59dを伸び変形させて縦リブフランジ部31cを形成してもよい。そのため、縦リブフランジ部31cの高さや幅は、必ずしも縦リブ部29のリブ高さで決定されるものではなく、適宜設定してもよい。
また、天板部23と縦壁部25とのなす角度が異なる車体骨格部品21を製造する際においては、縦リブフランジ部31cの形状を変更しなくても、天板部23と縦壁部25とのなす角度の差が20°以内であれば、縦リブフランジ部31cの形成過程における金属板の伸びや縮みでカバーすることができる。
なお、上記の説明では、縦リブフランジ部31cは金属板を三重に折り重ねて形成するものであるが、金属板を三重に折り重ねた縦リブフランジ部を他の車体骨格部品に接合する際には、スポット溶接におけるナゲットが重なり合った全ての金属板に生成しにくいといった問題が生じる可能性ある。このような問題を避けたい場合には、第1曲げ工程において中間品71を形成する前に、金属板45又は予備曲げ加工品51における縦リブフランジ相当部59cのうち部位59c2を予め切り欠いたり穴を設けたりなど切除することで、車体骨格部品21の縦リブフランジ部31cにおいて金属板が二重に重ねられたものとすることができる。
このように、縦リブフランジ部31cにおける金属板の一部を切除しても、残りの金属板の一部(図4中の部位11c1及び部位11c3に相当)が他の車体骨格部品120とを接合することで、縦リブフランジ部31cにおける切除した金属板の一部周辺の変形が抑えられることと、残りの金属板の一部が折り重ねられていることで剛性は向上する。
なお、金属板が三重に折り重ねられるのを防ぐために金属板45又は予備曲げ加工品51を切除する手段としては、金型のパンチで打ち抜くものや、レーザーで溶断するなど、いずれの手段であってもよい。
また、本実施の形態3に係る車体骨格部品の製造方法に供する金属板の板厚に制限はないが、好ましくは、0.4mm〜6.0mmの範囲であり、より好ましくは0.6mm〜4.0mmの範囲である。
板厚が0.4mmよりも薄いと、製造した車体骨格部品21自体の剛性が低いため、他の車体骨格部品120とが接合されてなる継手部105(図4参照)の剛性を向上させる利点が少ない。また、板厚が6.0mmよりも厚いと、第1曲げ工程や第2曲げ工程における縦リブフランジ部31cの折り曲げ加工に必要な荷重が高くなるため、一般的なプレス機の能力では加工が難しくなる。
本発明の作用効果について確認するための具体的な実験を行ったので、その結果について以下に説明する。
実施例1では、図11に示す試験体130を試験対象としたねじり試験により剛性を評価した。
<供試材及び部品形状>
試験体130は、図11に示すように、車体のクロスメンバーを模擬した車体骨格部品131とフロアパネルを模擬した部品151とをスポット溶接により接合して作成したものである。
車体骨格部品131は、板厚1.6mm、引張強度1180MPa級のGAめっき鋼板を供試材とし、部品151は、板厚0.6mm、引張強度270MPa級の軟鋼板を供試材とした。表1に、車体骨格部品131の供試材としたGAめっき鋼板の材質を示す。
車体骨格部品131は、天板部133と一対の縦壁部135と含む溝形状部137を備えてなり、天板部133と縦壁部135とを接続する縦リブ部139と、溝形状部137の長手方向の端部には3つの端辺に沿って連続するように形成された外向きのフランジ部141とを有するものである。さらに、車体骨格部品131は、縦壁部135の下端に部品151との溶接接合されるフランジ部143を有する。なお、縦リブ部139のリブ高さhは20mmとした。
<ねじり試験>
図11に示すように、試験体130の軸方向の端部にねじりトルクを加えるねじり試験を行い、車体骨格部品131のフランジ部141のねじれ角度に基づいて車体骨格部品131の剛性を評価した。
ねじり試験においては、サイドシルを模擬した剛体壁161に車体骨格部品131の両端側のフランジ部141を接合し、他端側を固定して一端側のフランジ部141に400kN/mmのねじりトルクを加えたときのねじれ角度を測定した。
本実施例1では、本発明に係る車体骨格部品131を用いた試験体130を発明例とした。
また、比較対象として、前述した従来の継手構造81(図15)と同様に、縦リブ部がなく、天板部から連続する天板フランジ部と縦壁部から連続する縦壁フランジ部とを有し、天板フランジ部と縦壁フランジ部とをつなぐ耳部がない車体骨格部品(図示なし)を用いた試験体を従来例とした。
さらに、天板部と縦壁部との間に縦リブ部を有するものの、天板フランジ部と縦壁フランジ部とをつなぐ耳部がない車体骨格部品(図示なし)を用いた試験体を比較例とした。
そして、従来例と比較例に係る試験体についても、発明例と同様の条件でねじり試験を行い、ねじれ角度をそれぞれ測定した。なお、発明例に係る車体骨格部品131と同様、比較例に係る車体骨格部品の縦リブ部のリブ高さは20mmとした。
図12に、従来例におけるねじれ角度を基準としたときの比較例と発明例におけるねじれ角度の変化率の結果を示す。ここで、ねじれ角度の変化率は、下式により求めた。
ねじれ角度の変化率(%)=((発明例又は比較例におけるねじれ角度)−(従来例におけるねじれ角度))/(従来例におけるねじれ角度)×100
図12より、縦リブ部のみが設けられた比較例においてはねじれ角度の変化率は約−1%であり、縦リブ部も耳部もない従来例に比べてねじれ角度はわずかに減少する結果であった。これは、比較例に係る車体骨格部品においては縦リブ部が設けられていることで断面極二次モーメントが増えて剛性が向上したためである。
さらに、縦リブ部29に加えて天板フランジ部31aと縦壁フランジ部31bとをつなぐ縦リブフランジ部31cを有する発明例においては、ねじれ角度の変化率は約−9%程度であり、従来例および比較例に比べてねじれ角度は著しく減少した。これより、発明例に係る車体骨格部品131においては、剛性が著しく向上することが実証された。
次に、図13に示す試験体130を試験対象とし、長手方向に荷重を入力して圧縮する軸圧壊試験を行い、側面衝突時の強度を評価した。
<供試材及び部品形状>
図13に示す試験体130は、前述の実施例1と同様に、車体のクロスメンバーを模擬した車体骨格部品131とフロアパネルを模擬した部品151とをスポット溶接により接合して作成したものである。そして、車体骨格部品131と部品151の供試材も、前述の実施例1と同一とした。
<軸圧壊試験>
図13に示すように、試験体130の軸方向の端部に荷重を入力する軸圧壊試験を行い、軸圧壊過程における衝突吸収エネルギーを算出し、車体骨格部品131の強度を評価した。
軸圧壊試験においては、車体骨格部品131の両端側のフランジ部141をサイドシルを模擬した剛体壁161に接合した状態で、他端側を固定して一端側に荷重を入力した。そして、荷重を入力して試験体130を押し潰す長さを50mmとし、押し潰す長さと押し潰す過程における荷重の値から、試験体130の衝突吸収エネルギーを算出した。
実施例2においては、本発明に係る車体骨格部品131として、縦リブ部139のリブ高さhを1mm〜20mmの範囲で変更し、衝突吸収エネルギーに対するリブ高さの影響を調査した。
また、実施例2では、比較対象として、従来の継手構造81(図15参照)と同様に縦リブ部と天板フランジ部と縦壁フランジ部とをつなぐ耳部がない(リブ高さhを0mmとした)車体骨格部品(図示なし)を用いた試験体を従来例として軸圧壊試験を行い、衝突吸収エネルギーを算出した。
図14に、従来例における衝突吸収エネルギーを基準としたときの発明例における衝突吸収エネルギーの変化率の結果を示す。ここで、衝突吸収エネルギーの変化率は、下式により求めた。
衝突吸収エネルギーの変化率(%)=((発明例における衝突吸収エネルギー)−(従来例における衝突吸収エネルギー))/(従来例における衝突吸収エネルギー)×100
図14において、リブ高さ0mmは従来例での結果に対応する。
図14に示す結果より、発明例に係る車体骨格部品131においては、従来例に比べて軸圧壊強度が向上したことがわかる。そして、車体骨格部品131の断面の外側に縦リブ部139が伸びて高くなるほど車体骨格部品131の軸圧壊強度が高くなり、少なくともリブ高さ1mm以上であれば衝突吸収エネルギーが向上する効果が得られた。
そして、実施例2では、縦リブ部139のリブ高さ20mmまでとして軸圧壊試験を行ったが、本発明は、縦リブ部139のリブ高さの上限を20mmに制限するものではない。また、リブ高さが20mm以上あれば、フランジ部141の面積がより広くなるので、溶接がさらに容易になって好ましい。
以上より、発明例に係る車体骨格部品においては、軸圧壊強度が向上することが実証された。
1 継手構造
3 天板部
5 縦壁部
7 溝形状部
9 縦リブ部
11 フランジ部
11a 天板フランジ部
11b 縦壁フランジ部
11c 縦リブフランジ部
11c1 部位
11c2 部位
11c3 部位
21 車体骨格部品
23 天板部
23a 端辺
23b 側端
25 縦壁部
25a 端辺
25b 上端
27 溝形状部
29 縦リブ部
31 フランジ部
31a 天板フランジ部
31b 縦壁フランジ部
31c 縦リブフランジ部
41 上金型
43 下金型
45 金属板
51 予備曲げ加工品
53 天板相当部
55 縦壁相当部
57 縦リブ相当部
57a 天板側縦リブ相当部
57b 縦壁側縦リブ相当部
59 フランジ相当部
59a 天板フランジ相当部
59b 縦壁フランジ相当部
59c 縦リブフランジ相当部
59c1 部位
59c2 部位
59d 縦リブフランジ相当部
61 パンチ
63 パッド
65 第1カム
67 第2カム
71 中間品
81 継手構造(従来技術)
83 天板部
85 縦壁部
87 溝形状部
89 フランジ部
89a 天板フランジ部
89b 縦壁フランジ部
89c 耳部
91 金属板
93 天板相当部
95 縦壁相当部
97a 天板フランジ相当部
97b 縦壁フランジ相当部
99 切り込み
100 継手部
105 継手部
110 車体骨格部品
120 車体骨格部品
130 試験体
131 車体骨格部品
133 天板部
135 縦壁部
137 溝形状部
139 縦リブ部
141 フランジ部
151 部品
161 剛体壁

Claims (7)

  1. 一枚の金属板を曲げ加工してなり、天板部と一対の縦壁部とを含む溝形状部を備え、一つの車体骨格部品の長手方向の端部に設けられて該一つの車体骨格部品を他の車体骨格部品に対して交差する方向に接合する車体骨格部品の継手構造であって、
    前記天板部の両側端から上方に立ち上がるように形成された一対の縦リブ部と、
    前記溝形状部における他の車体骨格部品に接合する端部側の3つの端辺から外方に延出し、かつ該3つの端辺に沿って連続するように形成された外向きのフランジ部と、を有し、
    前記縦リブ部は、前記天板部の側端から上方に折り曲げられて延出する前記金属板の一部と、前記縦壁部の上端から上方に延出する前記金属板の一部とが重ねられてなり、
    前記フランジ部は、前記縦壁部から外側方に折り曲げられて延出する前記金属板の一部と、前記天板部から上方に折り曲げられて延出する前記金属板の一部と、前記縦リブ部から外側方に折り曲げられて延出する前記金属板の一部と、により構成されていることを特徴とする車体骨格部品の継手構造。
  2. 前記フランジ部は、前記縦リブ部のうち前記天板部側から延出する前記金属板の一部が切除されていることを特徴とする請求項1記載の車体骨格部品の継手構造。
  3. 一枚の金属板を曲げ加工してなり、天板部と一対の縦壁部とを含む溝形状部を備え、該溝形状部の長手方向の端部を他の車体骨格部品に対して交差する方向に接合する車体骨格部品であって、
    前記天板部の両側端から上方に立ち上がるように長手方向の全長にわたって形成された一対の縦リブ部と、
    前記溝形状部における前記他の車体骨格部品に接合する端部側の3つの端辺から外方に延出し、かつ該3つの端辺に沿って連続するように形成された外向きのフランジ部と、を有し、
    前記縦リブ部は、前記天板部の側端から上方に折り曲げられて延出する前記金属板の一部と、前記縦壁部の上端から上方に延出する金属板の一部とが重ねられてなり、
    前記フランジ部は、前記天板部から上方に折り曲げられて延出する前記金属板の一部と、前記縦壁部から外側方に折り曲げられて延出する前記金属板の一部と、前記縦リブ部から外側方に折り曲げられて延出する前記金属板の一部と、により構成されていることを特徴とする車体骨格部品。
  4. 前記フランジ部は、前記縦リブ部のうち前記天板部側から延出する前記金属板の一部が切除されていることを特徴とする請求項3記載の車体骨格部品。
  5. 請求項3又は4に記載の車体骨格部品を、一枚の金属板を曲げ加工して製造する車体骨格部品の製造方法であって、
    前記金属板を挟持するパンチ及びパッドと、該パンチ及びパッドの両側に配置されて該パンチ及びパッド側に移動可能な一対の第1カムとを用いて、前記車体骨格部品の天板部に相当する前記金属板の一部を前記パンチ及びパッドで挟持した状態で、前記第1カムを前記パンチ及びパッド側に移動させて前記車体骨格部品の縦リブ部に相当する前記金属板の一部を折り重ねて、前記金属板を前記天板部、前記縦壁部及び前記縦リブ部が形成された中間品に曲げ加工する第1曲げ工程と、
    前記パンチ及びパッドにおける前記他の車体骨格部品に接合する端部側に配置されて該パンチ及びパッド側に移動可能な第2カムをさらに用いて、前記中間品の前記天板部を前記パンチ及びパッドで挟持するとともに前記中間品の前記縦壁部及び前記縦リブ部を前記パンチ及びパッドと第1カムとで挟持した状態で、前記第2カムを前記パンチ及びパッド側に移動させて前記車体骨格部品のフランジ部に相当する前記金属板の一部を折り曲げて、前記車体骨格部品に曲げ加工する第2曲げ工程と、を備え、
    該第2曲げ工程は、前記溝形状部における前記他の車体骨格部品に接合する端部側において、前記天板部から延出する前記金属板の一部を上方に折り曲げて前記天板フランジ部を形成し、前記縦壁部から延出する前記金属板の一部を外側方に折り曲げて前記縦壁フランジ部を形成し、前記縦リブ部から延出する前記金属板の一部を折り重ねて前記縦リブフランジ部を形成することを特徴とする車体骨格部品の製造方法。
  6. 前記第1曲げ工程に先立って、前記車体骨格部品の天板部、縦壁部、縦リブ部及びフランジ部に相当する前記金属板の一部の各境界に山折り又は谷折りの折り線を付与する予備曲げ工程、を備えたことを特徴とする請求項5記載の車体骨格部品の製造方法。
  7. 前記第1曲げ工程に先立って、前記縦リブ部のうち前記天板部側から延出する前記金属板の一部を切除することを特徴とする請求項5又は6に記載の車体骨格部品の製造方法。
JP2019050752A 2019-03-19 2019-03-19 車体骨格部品の継手構造、車体骨格部品及び該車体骨格部品の製造方法 Active JP6665958B1 (ja)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019050752A JP6665958B1 (ja) 2019-03-19 2019-03-19 車体骨格部品の継手構造、車体骨格部品及び該車体骨格部品の製造方法
KR1020217027866A KR102507436B1 (ko) 2019-03-19 2019-11-12 차체 골격 부품의 조인트 구조, 차체 골격 부품 및 그 차체 골격 부품의 제조 방법
EP19920163.3A EP3925866B1 (en) 2019-03-19 2019-11-12 Coupling structure for body skeleton component, body skeleton component, and method for manufacturing body skeleton component
EP22199475.9A EP4144620B1 (en) 2019-03-19 2019-11-12 Automotive-structural-part joint structure, automotive structural part, and automotive-structural-part manufacturing method
US17/435,681 US11970212B2 (en) 2019-03-19 2019-11-12 Automotive-structural-part joint structure, automotive structural part, and automotive-structural-part manufacturing method
CN201980094151.9A CN113631466B (zh) 2019-03-19 2019-11-12 车体骨架部件的接头构造、车体骨架部件及该车体骨架部件的制造方法
MX2021011357A MX2021011357A (es) 2019-03-19 2019-11-12 Estructura de union de partes estructurales automotrices, parte estructural automotriz y metodo de fabricacion de partes estructurales automotrices.
PCT/JP2019/044247 WO2020188877A1 (ja) 2019-03-19 2019-11-12 車体骨格部品の継手構造、車体骨格部品及び該車体骨格部品の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019050752A JP6665958B1 (ja) 2019-03-19 2019-03-19 車体骨格部品の継手構造、車体骨格部品及び該車体骨格部品の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP6665958B1 true JP6665958B1 (ja) 2020-03-13
JP2020152173A JP2020152173A (ja) 2020-09-24

Family

ID=70000424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019050752A Active JP6665958B1 (ja) 2019-03-19 2019-03-19 車体骨格部品の継手構造、車体骨格部品及び該車体骨格部品の製造方法

Country Status (6)

Country Link
EP (2) EP3925866B1 (ja)
JP (1) JP6665958B1 (ja)
KR (1) KR102507436B1 (ja)
CN (1) CN113631466B (ja)
MX (1) MX2021011357A (ja)
WO (1) WO2020188877A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210070808A (ko) * 2019-12-05 2021-06-15 현대자동차주식회사 차량용 차체
WO2023032953A1 (ja) * 2021-09-03 2023-03-09 日本製鉄株式会社 構造部材及びその製造方法
JP7273355B1 (ja) * 2022-11-14 2023-05-15 日本製鉄株式会社 構造部材及びその製造方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5835768B2 (ja) 1977-07-22 1983-08-04 日本鋼管株式会社 鋼板マ−キング装置
JP3539197B2 (ja) 1998-04-08 2004-07-07 日産自動車株式会社 自動車のフロア部車体構造
JP3865178B2 (ja) * 1998-07-14 2007-01-10 ダイハツ工業株式会社 自動車用シートの支持補強構造
ITTO20010435A1 (it) * 2001-05-08 2002-11-08 Fiat Auto Spa Telaio di supporto per un autoveicol, e autoveicolo provvisto di taletelaio di supporto.
JP4715341B2 (ja) * 2005-07-04 2011-07-06 マツダ株式会社 スライドドア車の下部車体構造
US20090188100A1 (en) * 2007-12-21 2009-07-30 Industrial Origami, Inc. Chassis and methods of forming the same
JP5835768B2 (ja) 2011-07-27 2015-12-24 ダイハツ工業株式会社 フレーム部品の製造方法
KR101529019B1 (ko) 2012-03-06 2015-06-15 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 커플링 구조
CA2867108C (en) * 2012-04-10 2016-09-20 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Vehicle body
JP5942635B2 (ja) 2012-06-28 2016-06-29 Jfeスチール株式会社 溝形部材の継手部構造
CN107074302B (zh) * 2014-11-10 2020-04-21 日本制铁株式会社 T形接头构造
JP6319383B2 (ja) * 2015-08-28 2018-05-09 Jfeスチール株式会社 伸びフランジ成形部品の製造方法
JP6281670B1 (ja) * 2016-06-27 2018-02-21 新日鐵住金株式会社 プレス部品の製造方法および製造装置
JP6468369B2 (ja) 2016-07-13 2019-02-13 新日鐵住金株式会社 ホットスタンプ成形品およびそれを用いた構造部材、ならびにホットスタンプ成形品の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113631466B (zh) 2023-05-30
US20220152680A1 (en) 2022-05-19
EP3925866A4 (en) 2022-04-20
KR102507436B1 (ko) 2023-03-07
EP3925866B1 (en) 2024-04-24
CN113631466A (zh) 2021-11-09
JP2020152173A (ja) 2020-09-24
MX2021011357A (es) 2021-10-13
EP4144620A1 (en) 2023-03-08
EP3925866A1 (en) 2021-12-22
KR20210124326A (ko) 2021-10-14
WO2020188877A1 (ja) 2020-09-24
EP4144620B1 (en) 2023-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5488703B2 (ja) 成形部材の製造方法
JP6665958B1 (ja) 車体骨格部品の継手構造、車体骨格部品及び該車体骨格部品の製造方法
EP2865459B1 (en) Method and apparatus for producing press-moulded article
JP5382271B1 (ja) 継手構造
EP3611057B1 (en) A structural member for automobiles and method for producing the same.
KR102032185B1 (ko) 도어 이너 패널 및 도어 이너 패널 제조 방법
JP6973441B2 (ja) 車体骨格部品の継手構造、車体骨格部品及び該車体骨格部品の製造方法
US10577027B2 (en) Automobile body press-molded component and method for producing same
US20200038934A1 (en) Press formed product, automobile structural member with the press formed product, and method for producing press formed product
WO2017006925A1 (ja) バンパーレインフォースメント及びそれを備えた車両
US10913102B2 (en) Drawn body for vehicle structural member, manufacturing method for drawn body for vehicle structural member, and manufacturing apparatus for drawn body for vehicle structural member
RU2688112C1 (ru) Штампованное изделие и способ его конструирования
KR102604218B1 (ko) 조인트 구조, 자동차 부품 및 조인트 구조의 제조 방법
US11970212B2 (en) Automotive-structural-part joint structure, automotive structural part, and automotive-structural-part manufacturing method
JP5381191B2 (ja) T字部材成形方法およびt字部材
WO2021010389A1 (ja) フロントピラーアウタ
JP2018122733A (ja) 車両用ピラー構成部材
CN105960364A (zh) 汽车用骨架部件及包括该汽车用骨架部件的前支柱下板
US20170355407A1 (en) Process for Forming Reinforced Rocker Panel Assembly
CA2932522A1 (en) Process for forming reinforced rocker panel assembly

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191224

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20191224

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20200109

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200121

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200203

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6665958

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250