JP6705576B1 - 部材および車両骨格 - Google Patents

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Abstract

この部材は、第１の板材と、第１の板材と重ね合わされた第２の板材と、を備え、３本の接合線部分により第１の板材と第２の板材とを界面で接合する。第１の接合線部分は第２の接合線部分との面内最短距離が第１板材の板厚の２０倍以上１２０倍以下のＡ部分を備え、第２の接合線部分は第１の接合線部分との面内最短距離が第１板材の板厚の２０倍以上１２０倍以下のＢ部分を備え、第３の接合線部分は、Ａ部分及びＢ部分に挟まれた領域にあり、第１の接合線部分と第２の接合線部分との中間線の延在方向の長さ成分の長さは２５０ｍｍ以上である。

Description

本発明は、部材および車両骨格に関する。本願は、２０１８年１０月３１日に、日本に出願された特願２０１８−２０５０２４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
従来、下記の特許文献１には、高強度鋼板同士のレーザ溶接重ね継手について記載されている。また、下記の特許文献２には、補強鋼板を複雑に組み合わせることなく異なる変形モードに設定することを想定した技術が記載されている。
日本国特許第６２０３６４７号公報 日本国特許第６０４９１４６号公報
車両のさらなる軽量化を実現するには、例えば、高い強度が必要な箇所の板厚を厚くし、高い強度が必要のない箇所の板厚を薄くするなどして構造部材の差厚化を図ることが望ましい。構造部材の差厚化を実現する技術として、差厚ブランクが知られている。差厚ブランクに関する技術として、ＴＲＢ（Ｔａｉｌｏｒ Ｒｏｌｌｅｄ Ｂｌａｎｋ）、ＴＷＢ（Ｔａｉｌｏｒ Ｗｅｌｄｅｄ Ｂｌａｎｋ）などの技術がある。
ＴＲＢは、圧延方向に限定して差厚を生じさせて差厚ブランクを製造する技術であるが、厚さに変化を生じさせる方向が圧延方向に限定されてしまう。このため、圧延方向以外では厚さに変化を生じさせることができず、自由な板厚設計が困難である。
また、ＴＷＢは、厚さの異なる板材を並べて、板材の輪郭線に相当する端面同士を溶接することで差厚ブランクを製造する技術である。ＴＷＢでは、溶接のし易さ等の観点から、直線の端面同士を溶接することが多く、溶接線は直線となる。従って、平面領域毎に自由な板厚設計をすることは困難である。
このため、例えば特許文献１、特許文献２に記載されているように、複数の板材（例えば２枚の板材）の面同士を接合することで、領域毎に板厚を変更することが考えられる。しかしながら、特許文献１に記載された技術は、高強度鋼板同士をレーザ溶接することで継手用途として用いるものであり、ブランクの自由な板厚設計を目的としたものではない。また、継手用途として用いるため、負荷のかかる方向として溶接線に垂直な方向を想定している。
また、特許文献２に記載された技術では、板材を貼り合わせることで変形モードを制御することを想定した技術であり、複数の板材を接合して１枚の板と同等の強度を発揮させることを想定した技術ではない。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、自由な差厚化を実現することで、衝突安全性の向上と軽量化の要求をともに満たすことが可能な、新規かつ改良された部材および車両骨格を提供することにある。
上記課題を解決するために、本開示は以下の手段を採用する。
（１）本開示の第１の態様に係る部材は、第１の板材と、第２の板材と、第１の接合線部分と、第２の接合線部分と、第３の接合線部分と、を備え、前記第１の板材の板厚は前記第２の板材の板厚以下であり、前記第１の板材と前記第２の板材は重ね合わされ、前記第１の接合線部分と前記第２の接合線部分と前記第３の接合線部分はそれぞれ前記第１の板材と前記第２の板材とを界面で接合し、前記第１の接合線部分は、前記第２の接合線部分との面内最短距離が前記第１の板材の板厚の２０倍以上１２０倍以下のＡ部分を備え、前記第２の接合線部分は、前記第１の接合線部分との面内最短距離が前記第１の板材の板厚の２０倍以上１２０倍以下のＢ部分を備え、前記第３の接合線部分は前記Ａ部分及び前記Ｂ部分に挟まれた第１の領域にあり、前記第１の領域内における前記第３の接合線部分の、前記第１の接合線部分と前記第２の接合線部分との中間線の延在方向の長さ成分の長さは２５０ｍｍ以上である。
（２）上記（１）に記載の態様において、前記第３の接合線部分は、前記第１の領域であって、前記中間線と直交する直線上において、前記第１の接合線部分と前記第２の接合線部分との中間点から前記第１の接合線部分と前記第２の接合線部分との距離の２０％以内の第２の領域の中にあってもよい。
（３）上記（２）に記載の態様において、前記第２の領域内における前記第３の接合線部分の、前記第１の接合線部分と前記第２の接合線部分の中間線の延在方向の長さ成分の連続した長さは２５０ｍｍ以上であってもよい。
（４）上記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の態様において、前記第３の接合線部分は、前記第１の領域であって、前記第１の接合線部分から前記第１の板材の板厚の４０倍以下の第３の領域の中にあってもよい。
（５）上記（４）に記載の態様において、前記第３の領域内における前記第３の接合線部分の、前記第１の接合線部分と前記第２の接合線部分との中間線の延在方向の長さ成分の連続した長さは２５０ｍｍ以上であってもよい。
（６）本開示の第２の態様に係る車両骨格は、上記（１）〜（５）のいずれか１項に記載の部材を備えた車両骨格であって、第１の稜線部分と第２の稜線部分と天壁部とを備え、前記天壁部は前記第１の稜線部分と前記第２の稜線部分との間にあり、前記第１の接合線部分と前記第２の接合線部分と前記第３の接合線部分は前記天壁部にあり、前記天壁部は車両の外側になるよう配置される。
（７）本開示の第３の態様に係る部材は、第１の板材と、第２の板材と、第１の接合線部分と、第３の接合線部分と、第１の稜線部分と、を備え、前記第１の板材の板厚は前記第２の板材の板厚以下であり、前記第１の稜線部分と前記第１の接合線部分と前記第３の接合線部分において、前記第１の板材と前記第２の板材は重ね合わされ、前記第１の接合線部分と前記第３の接合線部分はそれぞれ前記第１の板材と前記第２の板材とを界面で接合し、前記第１の接合線部分は、前記第１の稜線部分との面内最短距離が前記第１の板材の板厚の２０倍以上１２０倍以下のＡ部分を備え、前記第１の稜線部分は、前記第１の接合線部分との面内最短距離が前記第１の板材の板厚の２０倍以上１２０倍以下のＢ部分を備え、前記第３の接合線部分は前記Ａ部分及び前記Ｂ部分に挟まれた第１の領域にあり、前記第１の領域内における前記第３の接合線部分の、前記第１の接合線部分と前記第１の稜線部分との中間線の延在方向の長さ成分の長さは２５０ｍｍ以上である。
（８）上記（７）に記載の態様において、前記第３の接合線部分は、前記第１の領域であって、前記中間線と直交する直線上において、前記第１の接合線部分と前記第１の稜線部分との中間点から前記第１の接合線部分と前記第１の稜線部分との距離の２０％以内の第２の領域の中にあってもよい。
（９）上記（８）に記載の態様において、前記第２の領域内における前記第３の接合線部分の、前記第１の接合線部分と前記第１の稜線部分の中間線の延在方向の長さ成分の連続した長さは２５０ｍｍ以上であってもよい。
（１０）上記（７）〜（９）のいずれか１項に記載の態様において、前記第３の接合線部分は、前記第１の領域であって、前記第１の接合線部分から前記第１の板材の板厚の４０倍以下の第３の領域の中にあってもよい。
（１１）上記（１０）に記載の態様において、前記第３の領域内における前記第３の接合線部分の、前記第１の接合線部分と前記第１の稜線部分との中間線の延在方向の長さ成分の連続した長さは２５０ｍｍ以上であってもよい。
（１２）上記（７）〜（１１）のいずれか１項に記載の態様において、前記第３の接合線部分は、前記第１の領域であって、前記第１の稜線部分から前記第１の板材の板厚の４０倍以下の第４の領域の中にあってもよい。
（１３）上記（１２）に記載の態様において、前記第４の領域内における前記第３の接合線部分の、前記第１の接合線部分と前記第１の稜線部分との中間線の延在方向の長さ成分の連続した長さは２５０ｍｍ以上であってもよい。
（１４）上記（７）〜（１３）のいずれか１項に記載の態様において、前記第１の板材の全ての端部は、前記第２の板材の内側にあってもよい。
（１５）上記（７）〜（１４）のいずれか１項に記載の態様において、前記第２の板材の全ての端部は、前記第１の板材の内側にあってもよい。
（１６）上記（１）〜（５）及び（７）〜（１５）のいずれか１項に記載の態様において、前記第１の接合線部分は、前記第１の板材の長手方向に沿って設けられてもよい。
（１７）上記（１）〜（５）及び（７）〜（１５）のいずれか１項に記載の態様において、前記第１の接合線部分は、前記第２の板材の長手方向に沿って設けられてもよい。
（１８）本開示の第４の態様に係る車両骨格は、上記（７）〜（１３）のいずれか１項に記載の部材を備えた車両骨格であって、第２の稜線部分と天壁部とを備え、前記天壁部は前記第１の稜線部分と前記第２の稜線部分との間にあり、前記第１の接合線部分と前記第３の接合線部分は前記天壁部にあり、前記天壁部は車両の外側になるよう配置される。
（１９）上記（１８）に記載の態様において、前記第２の稜線部分において、前記第１の板材と前記第２の板材が重ね合わされてもよい。
（２０）本開示の第５の態様に係る車両骨格は、ハット型部材である車両骨格であって、第１の部材と、第２の部材と、第４の接合線部分と、第１の稜線部分と、第２の稜線部分とを備え、前記第１の部材の板厚は前記第２の部材の板厚以下であり、前記第１の稜線部分及び前記第２の稜線部分において、前記第１の部材と前記第２の部材は重ね合わされ、前記第１の部材は前記ハット型部材の長手方向に延びる天壁部を有し、前記第２の部材は前記ハット型部材の長手方向に延びる天壁部を有し、前記第１の稜線部分は、前記第１の部材の前記天壁部及び前記第２の部材の前記天壁部の一端の、前記第１の部材と前記第２の部材が重ね合わされた稜線部分であり、前記第２の稜線部分は、前記第１の部材の前記天壁部及び前記第２の部材の前記天壁部の他端の、前記第１の部材と前記第２の部材が重ね合わされた稜線部分であり、前記第１の稜線部分と前記第２の稜線部分と前記第４の接合線部分とは、前記第１の部材と前記第２の部材とを界面で接合し、前記第１の稜線部分は、前記第２の稜線部分との面内最短距離が前記第１の部材の板厚の２０倍以上１２０倍以下のＣ部分を備え、前記第２の稜線部分は、前記第１の稜線部分との面内最短距離が前記第１の部材の板厚の２０倍以上１２０倍以下のＤ部分を備え、前記第４の接合線部分は前記Ｃ部分及び前記Ｄ部分に挟まれた第５の領域にあり、前記第５の領域内における前記第４の接合線部分の、前記第１の稜線部分と前記第２の稜線部分との中間線の延在方向の長さ成分の連続した長さは２５０ｍｍ以上であり、前記第１の部材の前記天壁部及び前記第２の部材の前記天壁部が、車両の外側になるように配置される。
（２１）上記（２０）に記載の態様において、前記第４の接合線部分は、前記第５の領域であって、前記中間線と直交する直線上において、前記第１の稜線部分と前記第２の稜線部分との中間点から前記第１の稜線部分と前記第２の稜線部分との距離の２０％以内の第６の領域の中にあってもよい。
（２２）上記（２１）に記載の態様において、前記第６の領域内における前記第４の接合線部分の、前記第１の稜線部分と前記第２の稜線部分の中間線の延在方向の長さ成分の連続した長さは２５０ｍｍ以上であってもよい。
（２３）上記（２０）〜（２２）のいずれか１項に記載の態様において、前記第４の接合線部分は、前記第５の領域であって、前記第１の稜線部分から前記第１の部材の板厚の４０倍以下の第７の領域の中にあってもよい。
（２４）上記（２３）に記載の態様において、前記第５の領域内における前記第４の接合線部分の、前記第１の稜線部分と前記第２の稜線部分との中間線の延在方向の長さ成分の連続した長さは２５０ｍｍ以上であってもよい。
本発明によれば、自由な差厚化を実現とすることで、衝突安全性の向上と軽量化の要求をともに満たすことが可能な部材および車両骨格を提供することができる。
車両の側方からＢピラーを見た状態を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係るブランクの構成を示す斜視図である。 同実施形態の第１の板材と第２の板材を溶接する線溶接の接合線２００を示す模式図である。 同実施形態の第１の板材と第２の板材を溶接する線溶接の接合線を示す模式図である。 同実施形態の第１の板材と第２の板材を溶接する線溶接の接合線を示す模式図である。 接合線の本数が初期反力に及ぼす影響を示す図である。 板厚ｔに対する板幅Ｗ０の比（Ｗ０／ｔ）と、板材の有効幅との関係を示す特性図である。 図２のブランクから構成した例を示す模式図である。 同実施形態のブランクを成形して製造された車両骨格を示す模式図である。 同実施形態のブランクを成形して製造された車両骨格を示す模式図である。 図７Ｂに示す車両骨格の斜視図である。 同実施形態のブランクを成形して製造された車両骨格を示す模式図である。 同実施形態のブランクを成形して製造された車両骨格を示す模式図である。 同実施形態のブランクを成形して製造された車両骨格を示す模式図である。 同実施形態のブランクを成形して製造された車両骨格を示す模式図である。 同実施形態のブランクを成形して製造された車両骨格を示す部分模式図である。 同実施形態に係る部材が適用される一例としての車両骨格を示す図である。
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
１．概要
自動車などの車両の車体を構成するため、例えば鋼板が用いられている。車体には、衝突した際の衝突特性を確保するため、座屈への耐性が求められる。同時に、車体には、車両としての性能を向上させるため、軽量化も求められている。本実施形態は、このような車体に用いられる部材および部材を含む車両骨格に関する。なお、このような部材は、ブランクを成形して製造される。本開示においてブランクは部材に含まれる。部材および部材の素材となるブランクの特徴が共通しているからである。以下においては、部材をブランクとして置き換えて説明する場合がある。
図１は、車体を構成する部材の例を示す模式図であって、車両の側面において、前部座席と後部座席の間でフロアとルーフの間を結合するＢピラー４００を示している。ここで、図１は、車両の側方（外側）からＢピラー４００を見た状態を示している。
Ｂピラー４００など車体を構成する部材に求められる座屈への耐性は、部材の中の位置又は領域に応じて異なる。例えば、Ｂピラー４００では、図１に領域Ｒ１で示す範囲は、側面から他車両が衝突した際に、他車両のバンパー等が衝突する可能性の高い位置に該当する。このため、領域Ｒ１では、衝突の衝撃を吸収し易いように、Ｂピラー４００の板厚を比較的薄くしておくことが望ましい。領域Ｒ１でＢピラー４００の板厚を薄くしておくことで、他車両のバンパーが衝突した際に、Ｂピラー４００が変形（圧壊）して衝撃を効果的に吸収できる。
一方、領域Ｒ２で示す範囲は、領域Ｒ１で示す範囲に比べ、剛性と座屈への耐性が高い。このため、バンパーが衝突した際に、変形（撓み）を最小限度に抑え、衝突物の車内への進入を抑制する機能を有している。また、領域Ｒ２で示す範囲は、車両のルーフを支えており、車両が横転した場合などにおいて、ルーフの潰れを抑え、乗員を守る機能を有している。領域Ｒ２で示す範囲でＢピラー４００の撓み、潰れが抑制されることで、車体の内部の乗員を確実に守ることができる。このため、領域Ｒ２では、座屈への耐性と剛性を確保する観点からＢピラー４００の板厚を厚くしておくことが望ましい。領域Ｒ２でＢピラー４００の板厚を厚くしておくことで、他車両が衝突したり、自車両が横転したりした場合に、Ｂピラー４００が車体の内側に入り込むことが抑制され、またＢピラー４００の長手方向の潰れが抑えられるため、乗員を確実に守ることができる。
以上のように、車体を構成する部材に求められる座屈への耐性は、部材中の位置、領域に応じて異なる。このため、部材を成形するためのブランクでは、高い座屈への耐性が必要な箇所の板厚を厚くし、高い座屈への耐性が必要のない箇所の板厚を薄くするなど、自由な板厚設計が求められる。そして、このような板厚設計により、必要な箇所のみ十分な板厚を確保することで、車体の軽量化を図ることが可能である。
一方で、前述したように、ＴＲＢ、ＴＷＢなどの技術では、自由な板厚設計ができず、座屈への耐性が必要のない箇所でも板厚が厚くなってしまうため、さらなる軽量化と座屈への耐性の確保の両立化が困難である。本実施形態では、自由な板厚設計を可能とする部材を実現することで、座屈への耐性と軽量化の両方のさらなる高度な要求を満たすことが可能な部材および車両骨格の提供を可能とする。以下、詳細に説明する。
２．部材（ブランク）の構成
図２は、本実施形態に係るブランク１００の構成を示す斜視図である。図２に示すように、本実施形態に係るブランク１００は、第１の板材１１０と第２の板材１２０とから構成され、第１の板材１１０と第２の板材１２０は重ね合わされている。第２の板材１２０の全ての端部は、板厚方向に見たとき、第１の板材１１０の内側にある。すなわち、第２の板材１２０は、第１の板材１１０よりも小さく、第２の板材１２０の輪郭を示す輪郭線は、第１の板材１１０の輪郭を示す輪郭線よりも内側に位置している。また、第１の板材１１０の全ての端部は、板厚方向に見たとき、第２の板材１２０の内側にあってもよい。すなわち、第１の板材１１０は、第２の板材１２０よりも小さく、第１の板材１１０の輪郭を示す輪郭線は、第２の板材１２０の輪郭を示す輪郭線よりも内側に位置していてもよい。
第２の板材１２０は、第１の板材１１０に対して接合されている。本実施形態では、特に、連続的な接合により第１の板材１１０と第２の板材１２０が接合されている。ここで、連続的な接合とは、いわゆるスポット溶接などの点状の接合を含まない趣旨である。第１の板材１１０と第２の板材１２０は、連続的な線接合により接合されている。
好ましくは、第１の板材１１０と第２の板材１２０は、線溶接により接合されている。但し、線溶接の接合線の全てが連続している必要はなく、接合線の延長線上に線溶接が行われていない領域があっても良い。また、好ましくは、線溶接は、レーザ溶接により行われる。図２では、第１の板材１１０と第２の板材１２０が、レーザ溶接による線溶接で接合された状態を示している。このため、第２の板材１２０の表面に３本の接合線部分２００が形成されている。具体的には、３本の接合線部分２００は、それぞれ第１の板材１１０と第２の板材１２０とを界面で接合している。なお、本明細書において「接合線部分」を単に「接合線」と呼ぶ場合がある。接合線２００は、輪郭線の小さい板材（図２では第２の板材１２０）の長手方向に沿って設けられていても良い。なお、接合線２００は完全に連続していなくても良く、例えば一部に３０ｍｍ程度、好ましくは２０ｍｍ程度の間隔が空いていても良い。第１の板材１１０と第２の板材１２０との間に、めっきや箔等の膜が介在していても良い。
図２では板材に３本の接合線部分が形成されているが、重ね合わされた部材に稜線が形成されている場合には、接合線部分を稜線部分に置き換えてもよい。稜線部分において、第１の板材１１０と第２の板材１２０が重ね合わせられてもよい。板材の稜線が形成された箇所は湾曲しにくいため、板材が接合線で拘束されているのと同様に、変形しにくいからである。
図２では、ブランク１００が第１の板材１１０と第２の板材１２０から構成された例を示しているが、ブランク１００は３枚以上の板材から構成されていても良い。ブランク１００が３枚以上の板材から構成されている場合、第１の板材１１０と第２の板材１２０とが線接合により適切に接合されている態様であれば、ブランク１００を構成する他の板材と第１の板材１１０および／または第２の板材１２０との接合の有無および接合の態様については特に限定されない。更に、ブランク１００は、複数の板厚から選択された複数の板材から構成されていても良い。なお、本実施形態では、第１の板材１１０の板厚が、第２の板材１２０の板材の板厚以下である場合を例に挙げて説明する。
第１の板材１１０と第２の板材１２０は、引張強度が異なる板材であっても良い。例えば、第２の板材１２０と比較して輪郭線のより大きい第１の板材１１０は、ブランク１００の基幹となる板材であり、第２の板材１２０は補強板材として機能する。このため、第１の板材１１０の引張強度よりも第２の板材１２０の引張強度が高くても良い。
また、第１の板材１１０と第２の板材１２０は、板材に含まれるカーボン量（Ｃ量）が異なるものであっても良い。なお、カーボン量の測定は、それぞれの板材の表面からそれぞれの板厚の１／４の深さの位置で行うものとする。例えば、ブランク１００は、ホットスタンプに供されることで成形加工され得る。その際、焼入れ後における第１の板材１１０および第２の板材１２０の引張強度は、板材に含まれるＣ量によって変化しうる。例えば、第２の板材１２０に含まれるＣ量が第１の板材１１０に含まれるＣ量よりも多い場合、ホットスタンプ後において、第２の板材１２０であった部位の引張強度は、第１の板材１１０であった部位の引張強度よりも高くなる。なお、第１の板材１１０と第２の板材１２０の引張強度は、５９０ＭＰａ以上とすることが好適である。
また、第１の板材１１０と第２の板材１２０の表面に、アルミニウムなどによるめっき処理が施されていても良い。但し、第１の板材１１０と第２の板材１２０が密着する接合面となる表面には、めっき処理が施されなくても良い。
以上のように構成された本実施形態のブランク１００によれば、第１の板材１１０上の必要な箇所のみに第２の板材１２０を接合することで、座屈への耐性（すなわち、衝突安全性の向上）が必要な箇所のみを厚くして座屈への耐性を確保するとともに、高い座屈への耐性が要求されない箇所の板厚を薄くすることができる。その結果、自由な板厚設計を可能とし、座屈への耐性と軽量化の要求を共に満たすブランク１００を構成することができる。なお、図１に示したＢピラー４００などの部材は、ブランク１００をプレス成形することによって構成される。
図３Ａ、図３Ｂは、第１の板材１１０と第２の板材１２０を溶接する線溶接の接合線２００を示す模式図である。図３Ａは、図２と同様、３本の接合線２００で第１の板材１１０と第２の板材１２０を接合した例を示している。また、図３Ｂは、５本の接合線２００で第１の板材１１０と第２の板材１２０を接合した例を示している。
図３Ａ及び図３Ｂに示す矢印Ａ２の方向からブランク１００に荷重が加えられた場合、初期反力が生じる。その際、板材が反ってしまうことがある。板材が反ってしまうと、板材の全断面で荷重を受けていないこととなる。初期反力を高めるためには、反りの発生を抑え、板幅方向の断面において、荷重を受け止める領域をより大きくすることが望ましい。本発明者は、所定の位置に少なくとも３本の接合線部分（稜線部分を含む）を配置することにより、接合線部分で囲まれた領域の反りを抑えられることを知見した。以下にその詳細を説明する。
図３Ａに示すように、第１の板材１１０と第２の板材１２０が重ね合わされ、第１の接合線部分２００ａと第２の接合線部分２００ｂと第３の接合線部分２００ｃは、それぞれ第１の板材１１０と第２の板材１２０とを界面で接合している。
図３Ｃは、第１の接合線部分２００ａ、第２の接合線部分２００ｂ、第３の接合線部分２００ｃの、異なる態様を示す模式図である。この図３Ｃに示すように、第１の接合線部分２００ａは、第２の接合線部分２００ｂとの面内最短距離が第１の板材１１０の板厚の２０倍以上１２０倍以下のＡ部分３００を備えている。第２の接合線部分２００ｂは、第１の接合線部分２００ａとの面内最短距離が第１の板材１１０の板厚の２０倍以上１２０倍以下のＢ部分３１０を備えている。図３Ａに示すように、３本の接合線部分２００のうち、中央の第３の接合線部分２００ｃは、Ａ部分３００及びＢ部分３１０に挟まれた第１の領域５００の中にある。なお、「面内最短距離」とは、第１の板材１１０と第２の板材１２０の板材に沿った経路での最短距離である。図３Ａに示す例では、板材を平面視したときの第１の接合線部分２００ａと第２の接合線部分２００ｂとの距離である。
第１の領域５００内における第３の接合線部分２００ｃの、第１の接合線部分２００ａと第２の接合線部分２００ｂとの中間線の延在方向αの長さ成分の長さは、２５０ｍｍ以上である。「第１の接合線部分２００ａと第２の接合線部分２００ｂとの中間線の延在方向」とは、図３Ｃの符号αが示す方向である。
このような３本の接合線部分２００の構成により、初期反力を高めて板材の反りを抑えることができる。
第１の接合線部分２００ａと第２の接合線部分２００ｂと第３の接合線部分２００ｃは、直線でも曲線でもよい。第１の接合線部分２００ａと第２の接合線部分２００ｂの少なくとも一つが曲線の場合、第１の接合線部分２００ａと第２の接合線部分２００ｂの中間線も曲線になる。中間線が曲線の場合、中間線の延在方向を一義的に定義できない。そこで、本開示において、中間線が曲線の場合、第１の領域５００の端部と中間線の交点を結んだ直線の方向を中間線の延在方向とみなす。
それぞれの接合線部分２００は他の接合線部分２００とつながって一つの接合線を形成してもよい。
図３Ａに示すように、第３の接合線部分２００ｃは、第２の領域５１０の中にあることが好ましい。第２の領域５１０とは、第１の領域５００に含まれ、上記中間線と直交する直線上において、第１の接合線部分２００ａと第２の接合線部分２００ｂとの中間点から第１の接合線部分２００ａと第２の接合線部分２００ｂとの距離の２０％以内の領域である。
第２の領域５１０内における第３の接合線部分２００ｃの、第１の接合線部分２００ａと第２の接合線部分２００ｂとの中間線の延在方向の長さ成分の連続した長さは、２５０ｍｍ以上であることが好ましい。「第１の接合線部分２００ａと第２の接合線部分２００ｂとの中間線の延在方向」とは、図３Ｃの符号αが示す方向である。
図３Ｃに示すように、第３の接合線部分２００ｃは、第３の領域５２０の中にあることが好ましい。第３の領域５２０とは、第１の領域５００に含まれ、第１の接合線部分２００ａから第１の板材１１０の板厚の４０倍以下の領域である。
第３の領域５２０内における第３の接合線部分２００ｃの、第１の接合線部分２００ａと第２の接合線部分２００ｂとの中間線の延在方向の長さ成分の連続した長さは、２５０ｍｍ以上であることが好ましい。
図２及び図３Ａでは板材に３本の接合線部分が形成されているが、ブランクが成形され、部材がハット型等の稜線を含む形状である場合には、接合線部分が稜線部分であってもよい。すなわち、接合線部分を稜線部分に置き換えることができる。例えば、図３Ａで示す第２の接合線部分２００ｂを、稜線部分に置き換えてもよい。２本の接合線部分２００ａ、２００ｃ及び稜線である接合線部分２００ｂの構成により、初期反力を高めて板材の反りを抑えることができる。この場合、第３の接合線部分２００ｃは、第１の領域５００であって、稜線部分である接合線部分２００ｂから第１の板材１１０の板厚の４０倍以下の第４の領域（図示せず）の中にあってもよい。第４の領域内における第３の接合線部分２００ｃの、第１の接合線部分２００ａと稜線部分との中間線の延在方向の長さ成分の連続した長さは２５０ｍｍ以上であることが好ましい。また、第３の領域５２０の中に第３の接合線部分２００ｃがあってもよい。
上述したように、初期反力を高めるためには、反りの発生を抑え、板幅方向の断面において、荷重を受け止める領域をより大きくすることが望ましい。さらに発明者は、所定の板材の板厚と板幅との関係性により初期反力を高めることを知見した。以下にその詳細を説明する。
初期反力を高めるには、板材の総板幅Ｗ０のうち、荷重を受け止めることができる幅が大きい方が望ましい。このため、板材の総板幅Ｗ０に対して荷重を受け止めることのできる板材の幅の割合を有効幅として定義する。具体的に、有効幅とは、総板幅Ｗ０に対し、荷重を受け止めるための仕事をしている幅の割合である。
板材の板幅Ｗ０が大きいほど、板幅Ｗ０の方向に沿った断面が広くなり、板材の反り（撓み）の影響を受け易くなるため、有効幅は小さくなる。また、板厚ｔが薄いほど板材の反りが大きくなり、総板幅Ｗ０のうち荷重を受け止める幅の割合は低下する。従って、板幅Ｗ０が大きいほど、また板厚ｔが薄いほど、有効幅は小さくなる。つまり、有効幅は、板厚ｔに対する板幅Ｗ０の比（Ｗ０／ｔ）が大きいほど小さくなる。図５は、板材の両端の面外方向への変形を抑止するよう拘束した時に、引張強度が１４７０ＭＰａの板材の板厚ｔに対する板幅Ｗ０の比（Ｗ０／ｔ）と、板材の有効幅との関係を示す特性図であって、Ｗ０／ｔを横軸に示し、有効幅を縦軸に示している。
図５に示すように、有効幅は、Ｗ０／ｔが大きくなるほど小さくなる。従って、有効幅を増加し、初期反力を増加するためには、板幅を小さくし、板厚を厚くすることが望ましい。図５に示すように、Ｗ０／ｔが２０未満の領域では、有効幅が１．０になるため、板幅Ｗ０の全体で荷重を受け止めることができ、初期反力を高めることができる。
換言すれば、Ｗ０／ｔが２０未満の領域では、板幅Ｗ０の全体で荷重を受け止めることができる。このため、２枚の板材を線溶接で接合しなくても、それぞれの板材が板幅Ｗ０の全体で荷重を受けることができるため、総板厚が同じ１枚の板材と同等の初期反力を得ることができる。
本発明者は、この点に着目し、図５で有効幅が１．０よりも小さくなるＷ０／ｔを有する板材、すなわち、Ｗ０／ｔが２０以上となる板材については、複数の板材を、例えば溶接により接合することで、総板厚が同じ板材と同等の引張強度を確保できることに想到した。
すなわち、本実施形態に係るブランク１００は、第１の板材１１０と第２の板材１２０とを有し、これらの板材は少なくとも３本の接合線により接合される。ここで、３本の接合線２００ａ、２００ｂ、２００ｃのうち、外側の２本の接合線間距離（第１の接合線部分２００ａと第２の接合線部分２００ｂの間の距離）をＷとした場合に、上述した板幅Ｗ０と板厚ｔの関係に倣い、Ｗ／ｔの値が２０以上となるように外側に２本の接合線（第１の接合線部分２００ａと第２の接合線部分２００ｂ）を設け、その間に少なくとも１本の接合線を設ける。これにより、有効幅が増大する領域を複数有するブランク１００が得られる。これにより、座屈への耐性が向上する。稜線も接合線と同様に面外方向への変形が抑止されるので、接合線を稜線に置換しても同様の効果が得られる。
なお、Ｗ／ｔが２０未満の場合は、元々の有効幅が１．０であり、板幅Ｗ０の方向に沿った全断面で荷重を受ける仕事をするため、２枚の板材を接合しなくても、総板厚が同じ１枚の板材と同等の初期反力が得られる。従って、Ｗ／ｔの値が２０以下の場合は、本実施形態による複数の板材を接合する手法の対象外とすることができる。
一方で、Ｗ／ｔの値が大きすぎると、接合線同士の間隔が離れすぎ、接合線を設けた効果が得られない恐れがある。図５を参照すると、接合線の間隔が板厚の６０倍より大ではあまり大きな効果が得られないことが推定できる。このことから、Ｗ／ｔの値は１２０以下とする。そうすれば、第１の接合線部分と第２の接合線部分の間に第３の接合線部分を追加したとき、第３の接合線部分と第１又は第２の接合線部分の間隔は板厚の６０倍より小になり第３の接合線部分を設けた効果が得られる。本発明者の検討の結果、Ｗ／ｔの上限値は１２０とすることが好ましい。従って、Ｗ／ｔの値は以下の（１）式を満たすことが好ましい。
２０≦Ｗ／ｔ≦１２０ ・・・（１）
また、任意の３本の接合線のうち、外側の２本の接合線部分の間に設けられる接合線部分２００の、２本の外側の接合線の中間線の延在方向の長さ成分の長さは、２５０ｍｍ以上である。この接合線部分２００の上記中間線の延在方向の長さ成分の長さが２５０ｍｍ未満である場合、成形後の部材における板材が重ね合わされた部分に曲げ変形が生じた場合に、重ね合わされた板材の一体化の効果が十分でなく、予期しないところから曲げ折れが生じる可能性がある。この接合線部分２００の上記中間線の延在方向の長さ成分の長さの上限は特に制限されず、使用する板材の形状や溶接する箇所等に応じて設定され得る。なお、「２本の外側の接合線部分の中間線の延在方向」とは、図３Ｃで説明したように、図３Ｃの符号αが示す方向である。
また、ブランク１００に設けられた接合線２００のうち、隣り合ういずれか２本の接合線の距離をＷ’とすると、Ｗ’／ｔが４０以下であってもよい。図５に示すように、Ｗ０／ｔが４０以下の場合、有効幅は約０．５以上となるので、溶接線にて領域を分断すると有効幅が向上する。その結果、板材の反りが抑えられ、初期反力を十分に高められる。したがって、領域の分断後、Ｗ’／ｔが４０以下であれば、隣り合う２本の接合線で囲まれた領域の反りが抑えられ、一体化の効果をより得ることができる。好ましくは、Ｗ’／ｔが２０未満である。これにより、隣り合う２本の接合線で囲まれた領域を１枚の板材とみなした場合の有効幅が１．０となるので、接合線で囲まれた領域の反りをさらに抑えられる。これにより、一体化の効果がさらに得られる。
以上、本実施形態に係るブランク（部材）１００の構成について説明した。例えば図１に示したようなＢピラー４００を本実施形態のブランク１００から構成した場合に、衝突時の撓みを抑えることが必要とされる領域Ｒ２については、基材である第１の板材１１０に対して厚い板厚の第２の板材１２０を接合しても良く、これにより高い剛性を確保する。その際、領域Ｒ２に対して、本実施形態に係るブランク１００の第２の板材１２０が設けられた部分を適用することにより、一枚物のブランクから成形された場合と同等の特性（例えば曲げ特性）が領域Ｒ２で発揮され得る。これにより、Ｂピラー４００の自由な板厚設計が可能となり、座屈への耐性（すなわち、衝突安全性の向上）を確保するとともに、軽量化を図ることが可能となる。
３．部材から構成される車両骨格
次に、一実施形態に係るハット型部材である車両用の車両骨格について説明する。図６は、図２のブランク（部材）１００をプレス成形して図１に示すＢピラー４００に製造した車両骨格の例を示す模式図である。図１と同様に、図６は、車両の側方（外側）からＢピラー４００を見た状態を示している。図１と同様に、図６においても、領域Ｒ１と領域Ｒ２を示している。図６に示す例では、Ｂピラー４００を本実施形態に係るブランク１００から構成し、領域Ｒ２において、基材である第１の部材１１２に対して第２の部材１２２が接合されている。なお、第１の部材１１２はブランク１００を構成する第１の板材１１０の加工後に対応し、第２の部材１２２はブランク１００を構成する第２の板材１２０の加工後に対応する。この場合、図６に示すように、第２の部材１２２の第１の部材１１２と対向する面全体が、第１の部材１１２と対向していてもよい。
図７Ａ〜図７Ｈは、同実施形態のブランク（部材）１００により構成される車両骨格を示す模式図である。図７Ａ〜図７Ｅで示す部材を、図７Ｆ〜図７Ｈで示すようなハット型部材に置き換えてもよい。車両骨格６００は、所定方向に延在する部材であり、図７Ａ〜図７Ｂ及び図７Ｄ〜図７Ｈでは、延在方向と直交する方向の断面形状を示している。図７Ａ〜図７Ｈに示すように、車両骨格６００は、ブランク１００が曲げ成形されることにより形成された、稜線部分６１０、天壁部６２０、および縦壁部６３０を有している。
車両骨格６００は、第１の部材１１２と第２の部材１２２とから構成され、第１の部材１１２と第２の部材１２２は重ね合わされている。第１の部材１１２は、ハット型部材の長手方向に延びる天壁部１１４を有する。第２の部材１２２は、ハット型部材の長手方向に延びる天壁部１２４を有する。第１の部材１１２の板厚は、第２の部材１２２の板材の板厚以下である。
図７Ａに示す車両骨格６００では、天壁部６２０（第１の部材１１２の天壁部１１４、第２の部材の天壁部１２４）において、３本の接合線部分２００（第１の接合線部分２００ａ、第２の接合線部分２００ｂ、第４の接合線部分２００ｄ）で第１の部材１１２と第２の部材１２２が溶接されている。なお、本明細書では「接合線部分」を単に「接合線」と呼ぶ場合がある。接合線２００ａ、２００ｂ、２００ｄは、車両骨格６００の延在する方向に沿って形成されている。第１の接合線部分２００ａ及び第２の接合線部分２００ｂは、第１の部材１１２及び第２の部材１２２の２本の稜線部分６１０（第１の稜線部分６１０ａ、第２の稜線部分６１０ｂ）に設けられている。２本の稜線部分６１０ａ、６１０ｂのうち、第１の稜線部分６１０ａは、第１の部材１１２の天壁部１１４及び第２の部材１２２の天壁部１２４の一端の、第１の部材１１２及び第２の部材１２２が重ね合わされた稜線部分６１０ａである。第２の稜線部分６１０ｂは、第１の部材１１２の天壁部１１４及び第２の部材１２２の天壁部１２４の他端の、第１の部材１１２及び第２の部材１２２が重ね合わされた稜線部分６１０ｂである。
３本の接合線部分２００（第１の接合線部分２００ａ、第２の接合線部分２００ｂ、第４の接合線部分２００ｄ）は、第１の部材１１２及び第２の部材１２２とを界面で接合している。
図７Ｃに示すように、第１の稜線部分６１０ａは、第２の稜線部分６１０ｂとの面内最短距離が第１の部材１１２の板厚の２０倍以上１２０倍以下のＣ部分３２０を備えている。第２の稜線部分６１０ｂは、第１の稜線部分６１０ａとの面内最短距離が第１の部材１１２の板厚の２０倍以上１２０倍以下のＤ部分３３０を備えている。第４の接合線部分２００ｄは、Ｃ部分３２０及びＤ部分３３０に挟まれた第５の領域５３０の中にある。なお、「面内最短距離」とは、第１の部材１１２と第２の部材１２２の部材に沿った経路での最短距離である。図７Ｃでは「面内最短距離」は部材の長手方向を横切る断面における外面に沿った線長である。
第５の領域５３０内における第４の接合線部分２００ｄの、第１の稜線部分６１０ａと第２の稜線部分６１０ｂとの中間線の延在方向の長さ成分の連続した長さは、２５０ｍｍ以上である。「第１の稜線部分６１０ａと第２の稜線部分６１０ｂとの中間線の延在方向」とは、図３Ｃの第１の接合線部分２００ａ及び第２の接合線部分２００ｂを稜線部分６１０に置き換えたときに符号αが示す方向である。
上述した車両骨格６００は、第１の部材１１２の天壁部１１４及び第２の部材１２２の天壁部１２４が、車両の外側になるように配置されている。
このような車両骨格６００により、第１の部材１１２の天壁部１１４および第２の部材１２２の天壁部１２４とがより強固に密着し、天壁部１１４と天壁部１２４とが接合している部分の座屈への耐性を効率よく上げることができる。
第４の接合線部分２００ｄは、第６の領域（図示せず）の中にあることが好ましい。第６の領域とは、第５の領域に含まれ、第上記中間線と直交する直線上において、第１の稜線部分６１０ａと第２の稜線部分６１０ｂとの中間点から第１の稜線部分６１０ａと第２の稜線部分６１０ｂとの距離の２０％以内の領域である。
第６の領域内における第４の接合線部分２００ｄの、第１の稜線部分６１０ａと第２の稜線部分６１０ｂとの中間線の延在方向の長さ成分の連続した長さは、２５０ｍｍ以上であることが好ましい。
第４の接合線部分２００ｄは、第５の領域であって、第１の稜線部分６１０ａから第１の板材１１０の板厚の４０倍以下の第７の領域（図示せず）の中にあることが好ましい。
第５の領域内における第４の接合線部分２００ｄの、第１の稜線部分６１０ａと第２の稜線部分６１０ｂとの中間線の延在方向の長さ成分の連続した長さは２５０ｍｍ以上であることが好ましい。
図７Ａに示す車両骨格６００では、天壁部６２０において、３本の接合線部分２００ａ、２００ｂ、２００ｄで第１の部材１１２と第２の部材１２２が溶接されているが、図７Ｂ及び図７Ｃに示す車両骨格６００では、天壁部６２０において、１本の第４の接合線部分２００ｄで第１の部材１１２と第２の部材１２２が溶接されている。図７Ａの車両骨格６００において、車両骨格６００の第１の稜線部分６１０ａに位置する第１の接合線部分２００ａ及び第２の稜線部分６１０ｂに位置する第２の接合線部分２００ｂは、省略することも可能である。第１の稜線部分６１０ａ及び第２の稜線部分６１０ｂで第１の部材１１２と第２の部材１２２とが係合するため、稜線部分６１０ａ、６１０ｂは第１の接合線部分２００ａ及び第２の接合線部分２００ｂと同様の効果を発揮する。すなわち、接合線部分を稜線部分に置き換えることが可能である。従って、図７Ｂ及び図７Ｃに示すように、例えば稜線部分６１０ａ、６１０ｂには接合線部分を設けずに、１本の第４の接合線部分２００ｄのみで第１の部材１１２と第２の部材１２２を接合しても良い。また、稜線部分６１０ａ、６１０ｂに接合線部分２００ａ、２００ｂを設けないことによって、車両骨格６００の変形時における稜線部分６１０ａ、６１０ｂにおける割れが生じる可能性を低減させることができる。また、接合線部分の設置本数を減らすことができ、コストの削減、または天壁部１１４、１２４の接合の強化を図ることができる。
図７Ｄに示すように、稜線部分６１０ａ、６１０ｂには接合線部分を設けずに、天壁部６２０（第１の部材１１２の天壁部１１４、第２の部材の天壁部１２４）において、３本の接合線部分２００（第１の接合線部分２００ａ、第２の接合線部分２００ｂ、第４の接合線部分２００ｄ）のみで第１の部材１１２と第２の部材１２２を接合しても良い。図７Ｄに示す車両骨格６００においても、第１の接合線部分２００ａ及び第２の接合線部分２００ｂは、長手方向に延びる稜線部分６１０に相当する。さらに、図７Ｄに示すように、天壁部６２０に３本以上の接合線部分２００（第１の接合線部分２００ａ、第２の接合線部分２００ｂ、第４の接合線部分２００ｄ）を設けることによって、天壁部６２０における接合線部分２００でのひずみを分散させることができ、より高い荷重まで耐えることができる。
図７Ｅに示すように、車両骨格６００の天壁部６２０（第１の部材１１２の天壁部１１４、第２の部材の天壁部１２４）に第４の接合線部分２００ｄを設けるとともに、天壁部６２０から稜線部分６１０を介して連なる縦壁部６３０にも接合線部分２００（第１の接合線部分２００ａ、第２の接合線部分２００ｂ）を設けても良い。この場合においても、稜線部分６１０は接合線部分２００（第１の接合線部分２００ａ、第２の接合線部分２００ｂ）と同等の効果を発揮するため、稜線部分６１０を接合線部分２００（第１の接合線部分２００ａ、第２の接合線部分２００ｂ）と見做すこともできる。
図７Ｆは、フランジ部を有するハット型部材である第１の部材１１２を外側に配置し、補強部材としてＵの字型の第２の部材１２２を内側に配置した例を示している。図７Ｆの例では、図７Ｄと同様に、３本の接合線部分２００（第１の接合線部分２００ａ、第２の接合線部分２００ｂ、第４の接合線部分２００ｄ）で第１の部材１１２と第２の部材１２２が溶接されている。
図７Ｇは、フランジ部を有するハット型部材である第１の部材１１２を内側に配置し、補強部材としてＵの字型の第２の部材１２２を外側に配置した例を示している。図７Ｇの例でも、図７Ｄと同様に、３本の接合線部分２００（第１の接合線部分２００ａ、第２の接合線部分２００ｂ、第４の接合線部分２００ｄ）で第１の部材１１２と第２の部材１２２が溶接されている。
図７Ｈに示す車両骨格６００では、天壁部６２０において、２本の接合線部分２００（第４の接合線部分２００ｄ、第５の接合線部分２００ｅ）で第１の部材１１２と第２の部材１２２が溶接されている。２本の接合線部分２００（第４の接合線部分２００ｄ、第５の接合線部分２００ｅ）は、第１の部材１１２及び第２の部材１２２とを界面で接合している。
図７Ｈにおいて、第４の接合線部分２００ｄは、第２の稜線部分６１０ｂとの面内最短距離が第１の部材１１２の板厚の２０倍以上１２０倍以下のＥ部分（図示せず）を備えている。第２の稜線部分６１０ｂは、第４の接合線部分２００ｄとの面内最短距離が第１の部材１１２の板厚の２０倍以上１２０倍以下のＦ部分（図示せず）を備えている。第５の接合線部分２００ｅは、Ｅ部分及びＦ部分に挟まれた第８の領域（図示せず）の中にある。なお、「面内最短距離」とは、図７Ｈに示す例では、天壁部６２０を平面視したときの第４の接合線部分２００ｄと第２の稜線部分６１０ｂとの距離である。
第８の領域内における第５の接合線部分２００ｅの、第２の稜線部分６１０ｂと第４の接合線部分２００ｄとの中間線の延在方向の長さ成分の連続した長さは、２５０ｍｍ以上である。「第２の稜線部分６１０ｂと第４の接合線部分２００ｄとの中間線の延在方向」とは、図３Ｃの接合線部分２００ｂを稜線部分６１０ｂに置き換えたときに符号αが示す方向である。
上述した車両骨格６００は、第１の部材１１２の天壁部１１４及び第２の部材１２２の天壁部１２４が、車両の外側になるように配置されている。
このような車両骨格６００により、第１の部材１１２の天壁部１１４および第２の部材１２２の天壁部１２４とがより強固に密着し、天壁部１１４と天壁部１２４とが接合している部分の座屈への耐性を効率よく上げることができる。
第５の接合線部分２００ｅは、第９の領域（図示せず）の中にあることが好ましい。第９の領域とは、第８の領域に含まれ、上記中間線と直交する直線上において、第２の稜線部分６１０ｂと第４の接合線部分２００ｄとの中間点から第２の稜線部分６１０ｂと第４の接合線部分２００ｄとの距離の２０％以内の領域である。
第９の領域内における第５の接合線部分２００ｅの、第２の稜線部分６１０ｂと第４の接合線部分２００ｄとの中間線の延在方向の長さ成分の連続した長さは、２５０ｍｍ以上であることが好ましい。
第５の接合線部分２００ｅは、第８の領域であって、第２の稜線部分６１０ｂから第１の板材１１０の板厚の４０倍以下の第１０の領域（図示せず）の中にあることが好ましい。
上述した同実施形態における板材の板厚と板幅との関係性について以下に詳述する。
図６に示すＢピラー４００の領域Ｒ２におけるＢピラーの天壁部６５０には、少なくとも３本の接合線部分２００（２００ａ、２００ｂ、２００ｃ）がＢピラー４００の長手方向に沿って設けられている。かかる３本の接合線部分のうち外側の２本の接合線部分（２００ａ、２００ｂ）間距離Ｗと、第１の部材１１２および第２の部材１２２のうち小さい方の板厚ｔとで表されるＷ／ｔ、および接合線部分２００ｃの長さは、上述した実施形態の規定を満たすものである。すなわち、２０≦Ｗ／ｔ≦１２０を満たし、かつ、接合線部分ｃ２００の接合線部分２００ａと接合線部分２００ｂとの中間線の延在方向の長さ成分の長さが２５０ｍｍ以上の少なくとも３本の接合線部分がＢピラー４００の天壁部６５０に設けられる。
かかるＢピラー４００は、例えば、上述した実施形態に係るブランク１００をプレス成形して製造することができる。具体的には、上記実施形態に係るブランク１００をＢピラー４００に成形するための形状にトリミングし、トリミングされたブランク１００を一般的なプレス成形を行うことによって、Ｂピラー４００を得ることができる。かかるＢピラー４００は、例えば、第１の板材１１０と第２の板材１２０とが別々にプレス成形されて第１の部材１１２および第２の部材１２２とされたのち、第１の部材１１２と第２の部材１２２とが重ね合わされ、その後レーザ等により上記規定を満たす接合線を設けるように両部材を接合することで設けられてもよい。ただし、上記実施形態に係るブランク１００を利用することで、ブランク１００を一度プレス成形するだけでＢピラー４００を得ることができる。
以下では、本実施形態のブランク１００により構成される車両骨格６００について説明する。ここで、図６に示すＢピラー４００、または以下に説明する車両骨格６００においても、上述したブランクと同様に、Ｗ／ｔの値を規定することで、座屈への耐性（すなわち、衝突安全性の向上）を向上させることができる。
すなわち、本実施形態に係るＢピラー４００は、第１の部材１１２と第２の部材１２２とを有し、これらの部材は少なくとも３本の接合線により接合される。ここで、３本の接合線のうち外側の２本の接合線間距離をＷとした場合に、Ｗ／ｔの値を２０以上となるように外側の接合線を設け、その間に少なくとも１本の接合線を設けることにより、有効幅が増大する領域を複数有するＢピラー４００または車両骨格６００が得られる。これにより、座屈への耐性が向上する。
一方で、Ｗ／ｔの値が大きすぎると、接合線同士の間隔が離れすぎ、接合線を設けた効果が得られない恐れがある。図５を参照すると、接合線の間隔が板厚の６０倍より大ではあまり大きな効果が得られないことが推定できる。このことから、Ｗ／ｔの値は１２０以下とする。そうすれば、外側の接合線の間に接合線を追加したとき、外側の接合線と外側の接合線の間に追加された接合線の間隔は板厚の６０倍より小になり、外側の接合線の間に追加された接合線を設けた効果が得られる。従って、ブランク１００と同様に、Ｂピラー４００または車両骨格６００においても、本発明者の検討の結果、Ｗ／ｔの上限値は１２０とすることが好ましい。
また、任意の３本の接合線のうち、２本の外側の接合線部分２００の間に設けられる接合線部分２００の、２本の外側の接合線の中間線の延在方向の長さ成分の長さは、２５０ｍｍ以上である。この接合線部分２００の上記中間線の延在方向の長さ成分の長さが２５０ｍｍ未満である場合、成形後の部材における板材が重ね合わされた部分に曲げ変形が生じた場合に、重ね合わされた板材の一体化の効果が十分でなく、予期しないところから曲げ折れが生じる可能性がある。この接合線部分２００の上記中間線の延在方向の長さ成分の長さの上限は特に制限されず、使用する板材の形状や溶接する箇所等に応じて設定され得る。
また、Ｂピラー４００または車両骨格６００は、複数の板厚から選択された複数の部材から構成されていても良いし、板厚が略同一である複数の部材から構成されていてもよい。
第１の部材１１２と第２の部材１２２は、引張強度が異なる部材であっても良い。例えば、第１の部材１１２はＢピラー４００または車両骨格６００の主要な骨格部材であり、第２の部材１２２は補強部材として機能する。このため、第１の部材１１２の引張強度よりも第２の部材１２２の引張強度の方が高くても良い。なお、第１の部材１１２の引張強度は、１０００ＭＰａ以上とすることが好適である。また、第２の部材１２２の引張強度は、１５００ＭＰａ以上とすることが好適である。
また、第１の部材１１２と第２の部材１２２は、板材に含まれるカーボン量（Ｃ量）が異なるものであっても良い。なお、カーボン量の測定は、それぞれの部材の表面からそれぞれの板厚の１／４の深さの位置で行うものとする。例えば、Ｂピラー４００または車両骨格６００は、上述したブランク１００がホットスタンプに供されることで得られる。
また、第１の部材１１２と第２の部材１２２の表面に、アルミニウムなどによるめっき処理が施されていても良い。但し、第１の部材１１２と第２の部材１２２が密着する接合面となる表面には、めっき処理が施されなくても良い。
また、上記ブランクに関する実施形態でも説明したように、接合線２００のうち、隣り合ういずれか２本の接合線の距離をＷ’とすると、Ｗ’／ｔが４０以下であってもよい。
４．本実施形態に係る骨格用板材の適用例
図８は、本実施形態に係るブランク１００、車両骨格６００が適用される一例としての自動車骨格１を示す図である。ブランク１００から形成された車両骨格６００は、キャビン骨格または衝撃吸収骨格として自動車骨格１を構成し得る。キャビン骨格としての車両骨格６００の適用例は、ルーフセンタリーンフォース２０１、ルーフサイドレール２０３、Ｂピラー２０７、サイドシル２０９、トンネル２１１、Ａピラーロア２１３、Ａピラーアッパー２１５、キックリーンフォース２２７、フロアクロスメンバ２２９、アンダーリーンフォース２３１、フロントヘッダ２３３等が挙げられる。
また、衝撃吸収骨格としての車両骨格６００の適用例は、リアサイドメンバー２０５、エプロンアッパメンバ２１７、バンパリーンフォース２１９、クラッシュボックス２２１、フロントサイドメンバー２２３等が挙げられる。
ブランク１００から形成された車両骨格６００がキャビン骨格または衝撃吸収骨格として使用される際に、ブランク１００の領域毎の板厚は最適に調整されているため、車両骨格６００は十分な耐荷重を有する。また、ブランク１００の領域毎の板厚は最適に調整されているため、車両骨格６００の衝撃吸収能力および耐力が高められており、自動車骨格１へ側面衝突等の入力があった場合にも十分な変形により衝撃を吸収しつつ、車両骨格６００の車内進入量を抑制できる。また、自動車のフロアパネルに用いる場合など、ブランク１００のままで自動車骨格に用いることも可能である。この場合においても、フロアパネルにおいて剛性が必要な部分のみ板厚を増加させる等自由な設計を実現することができる。
ブランク１００、車両骨格６００は、自動車骨格１に適用される例を示したが、本開示はこれに限定されない。ブランク１００、車両骨格６００は、自動車以外の乗り物を構成する骨格に適用され得る。また、ブランク１００、車両骨格６００は、建築物等を構成する構造体にも適用され得る。
本発明者は、ブランク１００における溶接の態様および接合線２００の本数が荷重に対する初期反力に及ぼす影響について鋭意検討した。図４は、溶接の態様および接合線２００の本数が初期反力に及ぼす影響を示す図である。図４では、板幅Ｗ０が７６ｍｍの板材を用い、幅方向と直交する方向（接合線２００に沿った方向であり、図３Ａ及び図３Ｂ中に示す矢印Ａ２方向）からブランク１００の端面に荷重をかけた場合に生じる初期反力を縦軸に示している。
ここで、図４に示す例では、板材として、引張強度が１５００ＭＰａ程度のものを用い、板厚が２．６ｍｍの１枚の板材からなるサンプル１と、板厚が１．３ｍｍの板材を２枚重ねたサンプル（サンプル２〜６）を準備した。つまり、サンプル２〜６では、２枚の板厚の合計はサンプル１の板厚と同一である。サンプル２は、２枚の板材を重ね、板材の両端のみを線溶接したものである。サンプル３〜６は、２枚の板材を溶接で接合しているが、溶接の方法（接合線の本数など）が異なる。サンプル３では板材の両端部および中央部の計３本の接合線２００で線溶接を行い、サンプル４では板材の両端部および中央部の計４本の接合線２００で線溶接を行い、サンプル５では板材の両端部および中央部の計５本の接合線２００で線溶接を行った。サンプル６では板材の両端部を線溶接し、中央部における計３本の仮想線に沿って５０ｍｍピッチでナゲット径５√ｔ（ｔは薄い方の板材の板厚（ｍｍ）すなわち１．３ｍｍ）のスポット溶接を行った。なお、線溶接はレーザ溶接により行った。そして、サンプル１〜６のそれぞれについて、板幅Ｗ０と直交する方向に荷重を加えた場合の初期反力を測定した。なお、外側の接合線２００は板材の両端部近傍に施しているため、板幅Ｗ０は、外側の２本の接合線間距離Ｗとほぼ等しい。
図４に示すように、サンプル１では、初期反力が１４０［ｋＮ］程度であった。サンプル２では、板厚の合計はサンプル１と同じ２．６ｍｍであるが、初期反力は５０［ｋＮ］に到達しておらず、初期反力はサンプル１の半分にも満たなかった。
サンプル３〜５に示すように、接合線２００の本数の増加に伴い、初期反力が増加した。サンプル５では、サンプル１と同等の初期反力が得られた。一方、スポット溶接を行ったサンプル６では、３本の線に沿ってスポット溶接を行ったのにも関わらず、サンプル３よりも低い初期反力しか得られず、サンプル２と同等の初期耐力となった。
以上の結果から、２枚の板材の溶接を線溶接で行った場合に、接合線２００を少なくとも３本設けることで、初期耐力を向上させることができることが分かった。特に、外側の接合線２００のほかに、接合線２００を３本以上設けることで、２枚の板材の板厚の和となる同じ板厚の１枚の板材と同等の引張強度を確保できることが示された。これは、板材の有効領域の拡大による効果のみならず、接合線へのひずみの分散による接合線の破断可能性の低減によるものと考えられる。
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示はかかる例に限定されない。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明によれば、自由な差厚化を実現とすることで、衝突安全性の向上と軽量化の要求をともに満たすことが可能な部材および車両骨格を提供することができる。そのため、本発明は、産業上の利用可能性が極めて大である。
１００ ブランク（部材）
１１０ 第１の板材
１１２ 第１の部材
１１４ 第１の部材１１２の天壁部
１２０ 第２の板材
１２２ 第２の部材
１２４ 第２の部材１２２の天壁部
２００ 接合線
３００ Ａ部分
３１０ Ｂ部分
３２０ Ｃ部分
３３０ Ｄ部分
５００ 第１の領域
５１０ 第２の領域
５２０ 第３の領域
５３０ 第５の領域
６００ 車両骨格
６１０ 稜線部分
６２０ 天壁部
α 中間線の延在方向

Claims (24)

  1. 第１の板材と、
    第２の板材と、
    第１の接合線部分と、
    第２の接合線部分と、
    第３の接合線部分と、
    を備え、
    前記第１の板材の板厚は前記第２の板材の板厚以下であり、
    前記第１の板材と前記第２の板材は重ね合わされ、
    前記第１の接合線部分と前記第２の接合線部分と前記第３の接合線部分はそれぞれ前記第１の板材と前記第２の板材とを界面で接合し、
    前記第１の接合線部分は、前記第２の接合線部分との面内最短距離が前記第１の板材の板厚の２０倍以上１２０倍以下のＡ部分を備え、
    前記第２の接合線部分は、前記第１の接合線部分との面内最短距離が前記第１の板材の板厚の２０倍以上１２０倍以下のＢ部分を備え、
    前記第３の接合線部分は前記Ａ部分及び前記Ｂ部分に挟まれた第１の領域にあり、
    前記第１の領域内における前記第３の接合線部分の、前記第１の接合線部分と前記第２の接合線部分との中間線の延在方向の長さ成分の長さは２５０ｍｍ以上である、
    部材。
  2. 前記第３の接合線部分は、前記第１の領域であって、前記中間線と直交する直線上において、前記第１の接合線部分と前記第２の接合線部分との中間点から前記第１の接合線部分と前記第２の接合線部分との距離の２０％以内の第２の領域の中にある、請求項１に記載の部材。
  3. 前記第２の領域内における前記第３の接合線部分の、前記第１の接合線部分と前記第２の接合線部分の中間線の延在方向の長さ成分の連続した長さは２５０ｍｍ以上である、請求項２に記載の部材。
  4. 前記第３の接合線部分は、前記第１の領域であって、前記第１の接合線部分から前記第１の板材の板厚の４０倍以下の第３の領域の中にある、請求項１〜３のいずれか１項に記載の部材。
  5. 前記第３の領域内における前記第３の接合線部分の、前記第１の接合線部分と前記第２の接合線部分との中間線の延在方向の長さ成分の連続した長さは２５０ｍｍ以上である、請求項４に記載の部材。
  6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の部材を備えた車両骨格であって、
    第１の稜線部分と第２の稜線部分と天壁部とを備え、
    前記天壁部は前記第１の稜線部分と前記第２の稜線部分との間にあり、
    前記第１の接合線部分と前記第２の接合線部分と前記第３の接合線部分は前記天壁部にあり、
    前記天壁部は車両の外側になるよう配置される
    車両骨格。
  7. 第１の板材と、
    第２の板材と、
    第１の接合線部分と、
    第３の接合線部分と、
    第１の稜線部分と、
    を備え、
    前記第１の板材の板厚は前記第２の板材の板厚以下であり、
    前記第１の稜線部分と前記第１の接合線部分と前記第３の接合線部分において、前記第１の板材と前記第２の板材は重ね合わされ、
    前記第１の接合線部分と前記第３の接合線部分はそれぞれ前記第１の板材と前記第２の板材とを界面で接合し、
    前記第１の接合線部分は、前記第１の稜線部分との面内最短距離が前記第１の板材の板厚の２０倍以上１２０倍以下のＡ部分を備え、
    前記第１の稜線部分は、前記第１の接合線部分との面内最短距離が前記第１の板材の板厚の２０倍以上１２０倍以下のＢ部分を備え、
    前記第３の接合線部分は前記Ａ部分及び前記Ｂ部分に挟まれた第１の領域にあり、
    前記第１の領域内における前記第３の接合線部分の、前記第１の接合線部分と前記第１の稜線部分との中間線の延在方向の長さ成分の長さは２５０ｍｍ以上である、
    部材。
  8. 前記第３の接合線部分は、前記第１の領域であって、前記中間線と直交する直線上において、前記第１の接合線部分と前記第１の稜線部分との中間点から前記第１の接合線部分と前記第１の稜線部分との距離の２０％以内の第２の領域の中にある、請求項７に記載の部材。
  9. 前記第２の領域内における前記第３の接合線部分の、前記第１の接合線部分と前記第１の稜線部分の中間線の延在方向の長さ成分の連続した長さは２５０ｍｍ以上である、請求項８に記載の部材。
  10. 前記第３の接合線部分は、前記第１の領域であって、前記第１の接合線部分から前記第１の板材の板厚の４０倍以下の第３の領域の中にある、請求項７〜９のいずれか１項に記載の部材。
  11. 前記第３の領域内における前記第３の接合線部分の、前記第１の接合線部分と前記第１の稜線部分との中間線の延在方向の長さ成分の連続した長さは２５０ｍｍ以上である、請求項１０に記載の部材。
  12. 前記第３の接合線部分は、前記第１の領域であって、前記第１の稜線部分から前記第１の板材の板厚の４０倍以下の第４の領域の中にある、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の部材。
  13. 前記第４の領域内における前記第３の接合線部分の、前記第１の接合線部分と前記第１の稜線部分との中間線の延在方向の長さ成分の連続した長さは２５０ｍｍ以上である、請求項１２に記載の部材。
  14. 前記第１の板材の全ての端部は、前記第２の板材の内側にある、請求項１〜５及び７〜１３のいずれか１項に記載の部材。
  15. 前記第２の板材の全ての端部は、前記第１の板材の内側にある、請求項１〜５及び７〜１４のいずれか１項に記載の部材。
  16. 前記第１の接合線部分は、前記第１の板材の長手方向に沿って設けられる、請求項１〜５及び７〜１５のいずれか１項に記載の部材。
  17. 前記第１の接合線部分は、前記第２の板材の長手方向に沿って設けられる、請求項１〜５及び７〜１５のいずれか１項に記載の部材。
  18. 請求項７〜１３のいずれか１項に記載の部材を備えた車両骨格であって、
    第２の稜線部分と天壁部とを備え、
    前記天壁部は前記第１の稜線部分と前記第２の稜線部分との間にあり、
    前記第１の接合線部分と前記第３の接合線部分は前記天壁部にあり、
    前記天壁部は車両の外側になるよう配置される
    車両骨格。
  19. 前記第２の稜線部分において、前記第１の板材と前記第２の板材が重ね合わされている請求項１８の車両骨格。
  20. ハット型部材である車両骨格であって、
    第１の部材と、
    第２の部材と、
    第４の接合線部分と、
    第１の稜線部分と、
    第２の稜線部分と
    を備え、
    前記第１の部材の板厚は前記第２の部材の板厚以下であり、
    前記第１の稜線部分及び前記第２の稜線部分において、前記第１の部材と前記第２の部材は重ね合わされ、
    前記第１の部材は前記ハット型部材の長手方向に延びる天壁部を有し、
    前記第２の部材は前記ハット型部材の長手方向に延びる天壁部を有し、
    前記第１の稜線部分は、前記第１の部材の前記天壁部及び前記第２の部材の前記天壁部の一端の、前記第１の部材と前記第２の部材が重ね合わされた稜線部分であり、
    前記第２の稜線部分は、前記第１の部材の前記天壁部及び前記第２の部材の前記天壁部の他端の、前記第１の部材と前記第２の部材が重ね合わされた稜線部分であり、
    前記第１の稜線部分と前記第２の稜線部分と前記第４の接合線部分とは、前記第１の部材と前記第２の部材とを界面で接合し、
    前記第１の稜線部分は、前記第２の稜線部分との面内最短距離が前記第１の部材の板厚の２０倍以上１２０倍以下のＣ部分を備え、
    前記第２の稜線部分は、前記第１の稜線部分との面内最短距離が前記第１の部材の板厚の２０倍以上１２０倍以下のＤ部分を備え、
    前記第４の接合線部分は前記Ｃ部分及び前記Ｄ部分に挟まれた第５の領域にあり、
    前記第５の領域内における前記第４の接合線部分の、前記第１の稜線部分と前記第２の稜線部分との中間線の延在方向の長さ成分の連続した長さは２５０ｍｍ以上であり、
    前記第１の部材の前記天壁部及び前記第２の部材の前記天壁部が、車両の外側になるように配置される、
    車両骨格。
  21. 前記第４の接合線部分は、前記第５の領域であって、前記中間線と直交する直線上において、前記第１の稜線部分と前記第２の稜線部分との中間点から前記第１の稜線部分と前記第２の稜線部分との距離の２０％以内の第６の領域の中にある、請求項２０に記載の車両骨格。
  22. 前記第６の領域内における前記第４の接合線部分の、前記第１の稜線部分と前記第２の稜線部分の中間線の延在方向の長さ成分の連続した長さは２５０ｍｍ以上である、請求項２１に記載の車両骨格。
  23. 前記第４の接合線部分は、前記第５の領域であって、前記第１の稜線部分から前記第１の部材の板厚の４０倍以下の第７の領域の中にある、請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の車両骨格。
  24. 前記第５の領域内における前記第４の接合線部分の、前記第１の稜線部分と前記第２の稜線部分との中間線の延在方向の長さ成分の連続した長さは２５０ｍｍ以上である、請求項２３に記載の車両骨格。
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