JP6728077B2

JP6728077B2 - 構造部材

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Publication number: JP6728077B2
Application number: JP2017004495A
Authority: JP
Inventors: 康裕前田; 徹橋村; 良平幸重; 明彦巽
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2016-05-20
Filing date: 2017-01-13
Publication date: 2020-07-22
Anticipated expiration: 2037-01-13
Also published as: US20200139910A1; JP2017210227A; US10787137B2

Description

本発明は、部材の構造強度を確保するための構造部材に関するものであり、特に、自動車等の車両に用いられるバンパービーム又はバンパー補強材に関するものである。

通常、自動車等の車体前後には、バンパーが取り付けられている。近年のバンパーは、外面が樹脂部材で覆われ、その内面に樹脂製の緩衝材があり、更にその内側に鋼またはアルミニウムなどの金属製の補強材が車幅方向（前後方向に直交する方向）に取り付けられている。この補強材は、バンパービーム又はバンパー補強材と呼ばれている。そして、軽量化による燃費向上や運動性能向上のため、バンパービームを、ハイテンション鋼化（ハイテン鋼化）や、オールアルミニウム合金化（オールアルミ化）して軽量化することが行われている。ハイテン鋼化では、従来の引張強度である、590MPa級程度の鋼材から、980MPa級、1200MPa級、さらには、1500MPa級などの鋼材が使われるようになってきている。一方、オールアルミ化による軽量化でも、従来に比べて高強度の6000系や7000系のアルミ押出材等が使用され、また、その断面形状についても、車両が衝突荷重を受けた場合に変形量が少なくなるよう形成され、構造物としての強度が高くなるよう、つまり、車両の安全性が高くなるように工夫されている。

一方、車両の衝突時における車両及び乗員の損傷被害を軽減するため、想定される衝突の形態や規模、すなわち想定衝突速度や衝突形態が、車両の構造物にとってより厳しい方向に想定されるようになってきた。これは、車両の衝突安全性を決める実質的に標準となる衝突基準を、公的な機関（例えば、米国道路安全保険協会（Insurance Institute for Highway Safety, IIHS）、欧州車両修理調査委員会（Research Council for Automobile Repairs, RCAR）等）が年を追うごとに強化しているためである。このため、車両の衝突安全性は、モデル更新のたびに強化、向上させる必要がある。

上記のような状況下で、従来に比べて大きな衝突荷重に耐える、より高い強度をバンパービームに要求する動きがある。例えば、従来、曲げ強度が10kNm程度の設計で問題がなかったバンパービームにおいて、20kNm、40kNmと、より高い曲げ強度が要求されるようになることが予想されている。バンパービームの曲げ強度を向上させるためには、材料の厚肉化、高強度化（ハイテン鋼化、高強度アルミ化）又は、ビームの断面形状の大型化が有効である。

しかし、材料の厚肉化は質量の増大を招くため軽量化に逆行し、さらに、製造可能範囲を超えた厚肉化は不可能である。また、材料の高強度化にもおのずと限界があり、既にハイテン鋼化による軽量化は、ほぼ限界に近づいていると言われている。

また、ビームの断面形状の大型化は、例えば自動車のバンパーに使用する場合、バンパー設置空間を大きくする必要があり、大型車であればバンパー設置空間の拡大は可能であるが、比較的小さい中型車、小型車では、パンパー設置空間の拡大に制限がある。

なお、鋼又は、アルミニウム以外の軽量化材料、例えば、マグネシウム、又はFiber Reinforced Plastic（FRP）やCarbon Fiber Reinforced Plastic（CFRP）のような樹脂製品を使ったバンパービームでも、状況は同じである。

このように、部材の大きさに制限があり、材料強度や肉厚を一挙に大きくすることが出来ない状況下では、構造部材の飛躍的な強度向上を行い、かつ質量の増大を大きく招かないようにすることは容易ではない。そして、その解決策として、断面形状において材料を複合させる、複合構造部材の考え方が存在する。

そして、従来から、構造部材に複合構造部材を使用することが試みられており、例えば、特許文献１では、鋼管材と軽合金又は合成樹脂材とを組み合わせた車両の複合構造部材が開示されている。

特開２００３−３１２４０４号公報

しかし、特許文献１で開示されている構成では、異種部材である鋼管材と軽金属又は合成樹脂材とを直接接合しており、異種部材間の電位差腐食について考慮されたものとなっていない。

そこで本発明では、部材の重量やコストの増加及び加工性の低下を抑制しながら、部材の高強度化を行うことができ、さらに、互いに異なる材料でできている部材間での電位差腐食の発生を抑制できる、構造部材を提供することを目的とする。

本発明の態様は、内側部材と、前記内側部材と異なる材料でできており、前記内側部材の外側に位置し前記内側部材を囲んで、前記内側部材の外面と隣接する第１隣接面を有する、外側部材と、を備えており、前記第１隣接面と前記第１隣接面と隣接する前記内側部材の第２隣接面との間に、絶縁材が配置されることを特徴とする。

前記構成によれば、互いに異なる材料でできている内側部材と外側部材とを備えることによって、部材の重量やコストの増加及び加工性の低下を抑制しながら、部材の高強度化を行うことができる。また、内側部材と外側部材との間の隣接箇所に絶縁材を配置することによって、互いに異なる材料でできている内側部材と外側部材との間での電位差腐食の発生を抑制できる。

前記態様は、更に、次のような構成を備えるのが好ましい。

（１）前記絶縁材は、前記第１隣接面と前記第２隣接面との間の全体に配置されるのが好ましい。

前記構成（１）によれば、内側部材と外側部材との間の隣接箇所の全体に絶縁材を配置することによって、内側部材と外側部材との間での電位差腐食の発生をより確実に抑制できる。

（２）前記絶縁材は、前記第１隣接面及び前記第２隣接面と外部との境界部分に配置されるのが好ましい。

前記構成（２）によれば、内側部材と外側部材との間の隣接箇所と外部との境界部分に絶縁材を配置することによって、隣接箇所の全体に絶縁材を配置する場合と比べて、絶縁材の使用量を低減することができる。また、電位差腐食が生じる原因である水等が内側部材と外側部材との間の隣接箇所に侵入することを抑制できる。

（３）前記外側部材は、断面視において、前記内側部材と対向する少なくとも１つの対向面が、前記内側部材に向かって突出する１以上の内方突出面を有しており、
前記内方突出面が、前記第１隣接面であるのが好ましい。

前記構成（３）によれば、外側部材の内方突出面を内側部材との第１隣接面とすることによって、内側部材との接触面積を低減し、その結果、絶縁材の使用量を低減することができる。

（４）前記内側部材は、断面視において、前記外側部材と対向する少なくとも１つの対向面が、前記外側部材に向かって突出する１以上の外方突出面を有しており、
前記外方突出面が、前記第２隣接面であるのが好ましい。

前記構成（４）によれば、内側部材の外方突出面を外側部材との第２隣接面とすることによって、外側部材との接触面積を低減し、その結果、絶縁材の使用量を低減することができる。

（５）前記外側部材は、長手方向を有しており、前記内側部材は、前記外側部材の長手方向長さの全体にわたって延在しているのが好ましい。

前記構成（５）によれば、外側部材の長手方向長さの全体で、構造部材の高強度化を図ることができる。

（６）前記外側部材は、長手方向を有しており、前記内側部材は、前記外側部材の長手方向の中間部において、前記外側部材の長手方向長さの一部の長さで延在しているのが好ましい。

前記構成（６）によれば、高強度化の必要な箇所に合わせて、内側部材の長手方向長さを調整することができ、その結果、構造部材のコストを低減することができる。

（７）前記外側部材は、鋼材でできており、前記鋼材の引張強度は1180MPa以上であり、
前記内側部材は、アルミニウム合金でできており、前記アルミニウム合金の引張強度は340MPa以上であるのが好ましい。

前記構成（７）によれば、外側部材及び内側部材について適切な材料及びその強度を規定することによって、所望の強度及び衝撃吸収特性を有する構造部材を得ることができる。

本発明によると、部材の重量やコストの増加及び加工性の低下を抑制しながら、部材の高強度化を行うことができ、さらに、互いに異なる材料でできている部材間での電位差腐食の発生を抑制できる、構造部材を提供できる。

本発明の実施形態に係る構造部材が適用される自動車の車体構造体の斜視図。構造部材の水平断面図。図２のIII-III断面図。絶縁材の塗布パターンを示す概略図。絶縁材の塗布パターンを示す概略図。絶縁材の塗布パターンを示す概略図。絶縁材の塗布パターンを示す概略図。絶縁材の塗布パターンを示す概略図。絶縁材の塗布パターンを示す概略図。絶縁材の塗布パターンを示す概略図。絶縁材の塗布パターンを示す概略図。絶縁材の塗布パターンを示す概略図。絶縁材が、内側部材１の第２隣接面と外側部材２の第１隣接面と外部との境界部分に配置されることを示す垂直断面図。構造部材の製作手順を示す断面図。構造部材の製作手順を示す断面図。構造部材の製作手順を示す断面図。構造部材の製作手順を示す断面図。牽引穴が形成された構造部材の断面図。図８のIX矢視図。構造部材の製造装置の概略図。内側部材の長手方向長さを変化させた変形例を示す、構造部材の水平断面図。構造部材の曲げ加工の変形例を示す、構造部材の水平断面図。内側部材が、外側部材の溶接部に対向する部分について、内方に凹むように形成されている変形例を示す垂直断面図。外側部材の他の対向面が内方突出面を有する変形例を示す垂直断面図。内側部材の対向面が外方突出面を有する変形例を示す垂直断面図。内側部材の対向面に厚肉部を形成する変形例を示す垂直断面図。内側部材の対向面に厚肉部を形成する変形例を示す垂直断面図。プレス成形によって構造部材を製作する場合の製作方法を示す概略斜視図。内側部材の外面に絶縁材を塗布した状態を示す概略斜視図。内側部材の外面に絶縁材を塗布した状態を示す概略斜視図。プレス成形後の構造部材の概略断面図。プレス成形後の構造部材の概略断面図。プレス成形後の構造部材の概略断面図。

図１は、本発明の実施形態に係る構造部材１０が適用される自動車の車体構造体９の斜視図である。図１に示されるように、車体構造体９は、車体の骨格となる骨格体９１と、骨格体９１の上に載置され骨格体９１に接合されるルーフパネル９２と、を備えている。

骨格体９１は、フロントパート９３と、リアパート９４と、センターパート９５と、を備えている。フロントパート９３は、車体の前部を構成しており、フロント骨格９３１と、フロントバンパー９３２と、を備えている。フロント骨格９３１は、フロントパート９３の骨格を構成しており、中央にはエンジン等を収容するためのエンジン収容部が形成され、車幅方向の両側部には前輪を収容するための前輪収容部が形成されている。フロントバンパー９３２は、フロント骨格９３１の前部に車幅方向に亘って延在するように配置され、フロント骨格９３１に固定されている。

構造部材１０は、例えば、自動車等の車両に用いられるバンパービーム又はバンパー補強材である。バンパービーム又はバンパー補強材は、低速衝突時における車体へのダメージを低減するために、例えば、フロントバンパー９３２の内側に取り付けられている。

図２は、構造部材１０の水平断面図であり、図３は、図２のIII-III断面図である。図２及び図３に示されるように、構造部材１０は、内側部材１と、内側部材１と異なる材料でできており、内側部材１の外側に位置し、内側部材１を囲む外側部材２と、を備えている。構造部材１０は、内側部材１の外側において、内側部材１を覆うように外側部材２をロール成形することによって製作される。構造部材１０の製作手順については、後で述べる。

内側部材１は、外側部材２の長手方向（Ｘ方向）の中間部において、外側部材２の長手方向長さの一部の長さで延在している。

内側部材１は、例えばアルミニウム合金でできており、断面視において貫通孔を有する、中空形状を有している。内側部材１のアルミニウム合金の引張強度は、340MPa以上である。内側部材１は、断面視において、外側部材２と対向する対向面１１〜１４を有している。

外側部材２は、例えばハイテンション鋼でできており、断面視において、内側部材１の外面を覆うように形成されている。外側部材２の鋼材の引張強度は、1180MPa以上である。外側部材２は、断面視において、内側部材１と対向する対向面２１〜２４を有しており、対向面２１は、内側部材１に向かって内方に突出する２つの内方突出面２１ａ、２１ｂを有している。

外側部材２の内方突出面２１ａ、２１ｂは、それぞれ内側部材１の対向面１１と隣接するようになっている。そして、外側部材２の内方突出面２１ａ、２１ｂが第１隣接面となり、内側部材１の対向面１１の内、内方突出面２１ａ、２１ｂと隣接する部分１１ａ、１１ｂが第２隣接面となる。

内側部材１の対向面１２は、外側部材２の対向面２２と隣接するようになっている。そして、内側部材１の対向面１２が第２隣接面となり、外側部材２の対向面２２の内、対向面１２と隣接する部分２２ａが第１隣接面となる。

内側部材１の対向面１３は、外側部材２の対向面２３と隣接するようになっている。そして、内側部材１の対向面１３が第２隣接面となり、外側部材２の対向面２３が第１隣接面となる。

内側部材１の対向面１４は、外側部材２の対向面２４と隣接するようになっている。そして、内側部材１の対向面１４が第２隣接面となり、外側部材２の対向面２４の内、対向面１４と隣接する部分２４ａが第１隣接面となる。

内側部材１の第２隣接面と外側部材２の第１隣接面との間には、絶縁材３が配置されている。絶縁材３は、内側部材１と外側部材２との間の絶縁性を確保する材料であり、絶縁性の接着剤や絶縁性の発泡剤等が含まれる。絶縁性の接着剤には、例えば、エポキシ系の熱硬化型接着剤が含まれる。また、絶縁性の発泡剤には、例えば熱硬化型で発泡剤タイプの接着剤が含まれる。

絶縁材３を内側部材１の第２隣接面と外側部材２の第１隣接面との間に塗布により配置する場合、絶縁材３の配置は、内側部材１の第２隣接面と外側部材２の第１隣接面との隣接箇所の面積に基づいて様々な塗布パターンが考えられる。内側部材１と外側部材２との隣接箇所の面積が相対的に小さい場合、すなわち、内側部材１の対向面の一部と外側部材の対向面の一部とが接触する場合、例えば、内方突出面２１ａ、２１ｂと部分１１ａ、１１ｂとの接触では、絶縁材３は、図４Ａに示されるように、隣接箇所の全体に塗布されてもよい。隣接箇所の全体に塗布される場合、隣接箇所の周縁に塗布され、さらに、隣接箇所の周縁の内側全体に塗布される。しかし、内方突出面２１ａ、２１ｂと部分１１ａ、１１ｂとの接触では、絶縁材３は、図４Ｂに示されるように、隣接箇所の周縁のみに塗布されてもよく、また、図４Ｃに示されるように、隣接箇所の周縁には塗布されず、隣接箇所の周縁の内側の一部に一直線状に塗布されてもよく、また、図４Ｄに示されるように、隣接箇所の周縁には塗布されず、隣接箇所の周縁の内側の一部に屈曲部を有する連続した線状に塗布されてもよい。

一方、内側部材１と外側部材２との隣接箇所の面積が相対的に大きい場合、すなわち、内側部材１の対向面全体が外側部材２と接触する場合、例えば、対向面１２と部分２２ａとの接触、対向面１３と対向面２３との接触、対向面１４と部分２４ａとの接触では、絶縁材３は、図５Ａに示されるように、隣接箇所の全体に塗布されてもよい。隣接箇所の全体に塗布される場合、隣接箇所の周縁に塗布され、さらに、隣接箇所の周縁の内側全体に塗布される。しかし、対向面１２と部分２２ａとの接触、対向面１３と対向面２３との接触、対向面１４と部分２４ａとの接触では、図５Ｂ〜図５Ｅに示されるように、隣接箇所の周縁及び隣接箇所の周縁の内側の一部に塗布されてもよい。隣接箇所の周縁の内側の一部に塗布される場合、図５Ｂ及び図５Ｃに示されるように、複数の平行な線状に塗布されてもよく、図５Ｄ及び図５Ｅに示されるように、屈曲部を有する連続した線状に塗布されてもよい。図６は、絶縁材３が、内側部材１と外側部材２との隣接箇所の周縁に配置される、すなわち、内側部材１の第２隣接面と外側部材２の第１隣接面と外部との境界部分に配置される、構造部材１０の図３に対応する垂直断面図である。

なお、絶縁材３を内側部材１の第２隣接面と外側部材２の第１隣接面との間に塗布により配置する場合、内側部材１の第２隣接面の当該箇所のみに塗布してもよく、外側部材２の第１隣接面の当該箇所のみに塗布してもよく、また、内側部材１の第２隣接面の当該箇所及び外側部材２の第１隣接面の当該箇所の両方に塗布してもよい。

以下、図７Ａ〜図７Ｄに基づき、構造部材１０の製作手順を説明する。

まず、図７Ａに示される平坦な板状の外側部材２を、図７Ｂに示されるように、ロール成形により曲げ加工する。

次に、図７Ｃに示されるように、外側部材２のロール成形の任意の過程で内側部材１を外側部材２の内部に導入する。

なお、内側部材１の第２隣接面及び／又は外側部材２の第１隣接面には、絶縁材３が配置（塗布）される。絶縁材３の塗布は、外側部材２のロール成形の開始前に行われていてもよく、また、外側部材２のロール成形中に行われてもよい。

内側部材１を外側部材２の内部に導入後、外側部材２をさらにロール成形する。そして、図７Ｄに示されるように、ロール成形の最後において、外側部材２が内側部材１の外面を完全に覆うように、外側部材２の両端面を溶接によって接合し、溶接部２ａを形成する。ここで、外側部材２の溶接熱の影響を抑制するため、内側部材１が外側部材２の溶接部２ａと接しないよう、溶接前に、ロール成形によって、外側部材２には、溶接部２ａの両側に内方突出面２１ａ、２１ｂが形成される。その結果、溶接部２ａは、内側部材１から外方に離間して位置することになる。

その後、図２に示されるように、構造部材１０の長手方向全体にＲが付与されるよう、構造部材１０の曲げ加工を行う。

曲げ加工後、構造部材１０をリン酸塩処理し、その後、電着塗装を行う。電着塗装後、炉等で構造部材１０の乾燥を行い、絶縁材３を硬化させる。構造部材１０の乾燥後、構造部材１０に牽引穴を形成する。図８は、牽引穴が形成された構造部材１０の断面図であり、図９は、図８のIX矢視図である。図８及び図９に示されるように、構造部材１０に牽引穴１０ａが形成される場合、牽引穴１０ａには、シール部材４が取り付けられる。なお、シール部材４には、例えば、変性シリコン樹脂系シーリング材やウレタン樹脂系シーリング材が含まれる。なお、牽引穴１０ａが形成される箇所には、絶縁材３は配置されない。

なお、構造部材１０のロール成形は、図１０に示される製造装置８によって行われる。

製造装置８は、ロール対８１１〜８１８を有するロール成形機８１と、ロボットアーム８２と、切断機８３とを備えている。

ロール対８１１〜８１８は８段構成であり、構造部材１０は第１工程から第８工程に分けて成形される。各段のロール対８１１〜８１８は、上ロール８１１ａ〜８１８ａと、下ロール８１１ｂ〜８１８ｂとを備えている。上ロール８１１ａ〜８１８ａは、下ロール８１１ｂ〜８１８ｂに向かって凸形状を有する凸部をそれぞれ備えている。下ロール８１１ｂ〜８１８ｂは、凸部と相補的な形状の凹部をそれぞれ備えている。上ロール８１１ａ〜８１８ａと下ロール８１１ｂ〜８１８ｂとは、回転可能に軸支され、図示しない駆動機構によって回転駆動される。ロール対８１１〜８１８に送り込まれた外側部材２は、回転駆動された上ロール８１１ａ〜８１８ａと下ロール８１１ｂ〜８１８ｂとによって挟み込まれ、所定の断面形状に成形される。なお、上ロール８１１ａ〜８１８ａと下ロール８１１ｂ〜８１８ｂは、名称として「上」と「下」の記載を含んでいるが、これらは便宜上の名称であり、必ずしも上下方向に限定して配置されるわけではない。

本実施形態では、２段目と３段目のロール対８１２、８１３の間に、内側部材１を挿入するためのロボットアーム８２が設けられている。ロボットアーム８２は、把持部８２１と、アーム８２２と、動作部８２３とを備えている。把持部８２１は、ロボットアーム８２の下端に配置されており、内側部材１を把持する部分である。アーム８２２は、一端が把持部８２１と連結されており、他端が動作部８２３と連結されている。動作部８２３は、アーム８２２を動作させ、アーム８２２に連結された把持部８２１を上下および回転動作させる部分である。したがって、ロボットアーム８２は、任意の位置および角度で内側部材１を成形中の外側部材２に挿入できる。なお、ロボットアーム８２は、成形工程中の任意の位置に配置されてよく、２段目と３段目のロール対８１２、８１３の間には限定されない。さらに言えば、ロボットアーム８２は、１段目のロール対８１１の上流に配置されてもよい。

また、本実施形態では、８段目のロール対８１８の下流に、構造部材１０を所定の長さに切断する工程が設けられている。この切断は、切断機８３によって行われる。切断機８３は、構造部材１０を切断するためのブレード８３１を下端に備え、ブレード８３１を上下に動作させる動作部８３２を上部に備えている。

前記構成の構造部材１０によれば、次のような効果を発揮できる。

（１）構造部材１０は、互いに異なる材料でできている内側部材１と外側部材２とを備えることによって、部材の重量やコストの増加及び加工性の低下を抑制しながら、部材の高強度化を行うことができる。

上記をより具体的に説明する。構造部材１０としての必要曲げ強さを設定し、構造部材１０の必要な板厚を求めた場合、構造部材１０をハイテンション鋼でできた外側部材２のみで準備すると、必要な板厚は、ハイテンション鋼の製造可能な肉厚としてはかなり大きくなり、製造加工する上では制約が大きくなる。すなわち、板が切断しにくい、加工が難しいなど、加工コストが高くなり、製造が難しくなったりして、実用的でなくなる。一方、構造部材１０をアルミニウム合金でできた内側部材１のみで準備すると、必要な肉厚は、アルミ押出材としては、非常に厚くなり、量産ベースでの断面形状としては適切ではなく、素材コストも高くなる。

そこで、構造部材１０を、アルミニウム合金でできた内側部材１とハイテンション鋼でできた外側部材２との複合部材で準備した場合、内側部材１の必要肉厚及び外側部材２の必要肉厚は、それぞれ製造加工上、大きな問題のない厚さとすることができる。

すなわち、要求される高い曲げ強度を達成するためには、必要肉厚は、ハイテンション鋼単独でもアルミニウム合金単独でもそれぞれ製造が難しい厚さとなる。しかし、ハイテンション鋼とアルミニウム合金とを複合させた材料では、アルミニウム合金がハイテンション鋼の座屈を防止し、また、ハイテンション鋼とアルミニウム合金とを足し合わせた効果が発揮されることによって、ハイテンション鋼及びアルミニウム合金の必要肉厚は、それぞれ製造加工上問題のない厚さとなり、高い曲げ強度を達成できる構造部材１０を準備することができる。

（２）内側部材１の第２隣接面と外側部材２の第１隣接面との間に、絶縁材３が配置されているので、互いに異なる材料でできている内側部材１と外側部材２との間での電位差腐食の発生を抑制できる。

（３）図４Ａ及び図５Ａに示されるように、絶縁材３を配置する場合、絶縁材３は、第１隣接面と第２隣接面との間の全体に配置されるので、内側部材１と外側部材２との間での電位差腐食の発生をより確実に抑制できる。

（４）図４Ｂ及び図５Ｂ〜図５Ｅに示されるように、絶縁材３を配置する場合、絶縁材３は、第１隣接面及び第２隣接面と外部との境界部分に配置されるので、隣接箇所の全体に絶縁材３を配置する場合と比べて、絶縁材３の使用量を低減することができる。そして、絶縁材３を塗布して配置する場合、絶縁材３の塗布時間を短縮することができる。また、電位差腐食が生じる原因である水等が内側部材１と外側部材２との間の隣接箇所に侵入することを抑制できる。

（５）外側部材２の内方突出面２１ａ、２１ｂを内側部材１との第１隣接面とすることによって、内側部材１との接触面積を低減し、その結果、絶縁材３の使用量を低減することができる。そして、絶縁材３を塗布して配置する場合、絶縁材３の塗布時間を短縮することができる。また、外側部材２に内方突出面を形成することによって、外側部材２の座屈強度を向上させることができる。

（６）内側部材１は、外側部材２の長手方向の中間部において、外側部材２の長手方向長さの一部の長さで延在しているので、高強度化の必要な箇所に合わせて、内側部材１の長手方向長さを調整することができ、その結果、構造部材１０のコストを低減することができる。

（７）外側部材２は、鋼材でできており、この鋼材の引張強度は1180MPa以上であり、内側部材１は、アルミニウム合金でできており、このアルミニウム合金の引張強度は340MPa以上である。このように、外側部材２及び内側部材１について適切な材料及びその強度を規定することによって、所望の強度及び衝撃吸収特性を有する構造部材１０を得ることができる。

（８）構造部材１０には、長手方向全体にＲが付与されるように曲げ加工が行われるので、内側部材１と外側部材２とを一様にかしめることができる。

（変形例）
上記実施形態では、内側部材１は、外側部材２の長手方向の中間部において、外側部材２の長手方向長さの一部の長さで延在しているが、図１１に示されるように、外側部材２の長手方向長さの全体にわたって延在していてもよい。この場合、外側部材２の長手方向長さの全体で、構造部材１０の高強度化を図ることができる。

上記実施形態では、構造部材１０には、長手方向全体にＲが付与されるように曲げ加工が行われているが、図１２に示されるように、長手方向の一部に局所的にＲが付与されるよう曲げ加工が行われてもよい。この場合、基本的には、内側部材１のない部分でＲが付与されるので、曲げ加工の際、内側部材１は荷重を受けにくく、絶縁材３の剥離の可能性を低減できる。

上記実施形態では、外側部材２の溶接熱の影響を抑制するため、内側部材１が外側部材２の溶接部２ａと接しないよう、溶接前に、ロール成形によって、外側部材２には、溶接部２ａの両側に内方突出面２１ａ、２１ｂが形成されている。しかし、図１３に示されるように、内側部材１が外側部材２の溶接部２ａと接しないよう、内側部材１が、外側部材２の溶接部２ａに対向する部分について、内方に凹むように形成されてもよい。

上記実施形態では、外側部材２の対向面２１が内方突出面２１ａ、２１ｂを有している例が示されているが、外側部材２の他の対向面も内方突出面を有してもよい。図１４は、外側部材２の対向面２１が内方突出面２１ａ、２１ｂを有し、対向面２２が内方突出面２２ｂを有し、対向面２３が内方突出面２３ａ、２３ｂを有し、対向面２４が内方突出面２４ｂを有する変形例を示している。ここで、外側部材２の任意の対向面が内方突出面を有してもよく、また１つの対向面が、１又は２以上の内方突出面を有してもよい。内方突出面が形成される対向面では、内方突出面が内側部材１と隣接する第１隣接面となる。

上記構成によれば、外側部材２の内方突出面２１ａ、２１ｂ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ｂを内側部材１との第１隣接面とすることによって、内側部材１との接触面積を低減し、その結果、絶縁材３の使用量を低減することができる。そして、絶縁材３を塗布して配置する場合、絶縁材３の塗布時間を短縮することができる。

また、図１５に示されるように、内側部材１の対向面が外側部材２に向かって外方に突出する外方突出面を有してもよい。対向面１２は外方突出面１２ａを有し、対向面１３は外方突出面１３ａ、１３ｂを有し、対向面１４は外方突出面１４ａを有している。外方突出面が形成される対向面では、外方突出面が外側部材２と隣接する第２隣接面となる。また、外側部材２の内方突出面２１ａ、２１ｂが形成される対向面２１と対向する内側部材１の対向面１１には、外方突出面は形成されない。同様に、内側部材１の外方突出面が形成される対向面と対向する外側部材２の対向面には、内方突出面は形成されない。

上記構成によれば、内側部材１の外方突出面１２ａ、１３ａ、１３ｂ、１４ａを外側部材２との第２隣接面とすることによって、外側部材２との接触面積を低減し、その結果、絶縁材３の使用量を低減することができる。そして、絶縁材３を塗布して配置する場合、絶縁材３の塗布時間を短縮することができる。また、内側部材１に外方突出面１２ａ、１３ａ、１３ｂ、１４ａを形成することによって、内側部材１の座屈強度を向上させることができる。

なお、内側部材１の対向面に外方突出面を形成するのではなく、図１６に示されるように、内側部材１の対向面に厚肉部を形成することによって、外側部材２と隣接する第２隣接面としてもよい。対向面１２は厚肉部１２ｂを有し、対向面１３は厚肉部１３ｃ、１３ｄを有し、対向面１４は厚肉部１４ｂを有している。厚肉部が形成される対向面では、厚肉部が外側部材２と隣接する第２隣接面を有する。

上記構成によれば、内側部材１の対向面に外方突出面を形成する場合と同様、内側部材１の対向面に厚肉部１２ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１４ｂを外側部材２との第２隣接面とすることによって、外側部材２との接触面積を低減し、その結果、絶縁材３の使用量を低減することができる。そして、絶縁材３を塗布して配置する場合、絶縁材３の塗布時間を短縮することができる。また、内側部材１に厚肉部１２ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１４ｂを形成することによって、内側部材１の座屈強度を向上させることができる。

図１４〜図１６では、内側部材１と外側部材２との隣接箇所の面積が相対的に小さい場合、すなわち、内側部材１の対向面の一部と外側部材の対向面の一部とが接触する場合であるので、絶縁材３は、図４Ａ〜図４Ｂに示される塗布パターンで塗布される。なお、図１４〜図１６では、絶縁材３が、図４Ａに示される塗布パターン、すなわち、内側部材１の第２隣接面と外側部材２の第１隣接面との隣接箇所の全体に塗布される場合が示されている。

また、図１７に示されるように、内側部材１の外方突出面１２ａ、１３ａ、１３ｂ、１４ａには溝１２ａ１、１３ａ１、１３ｂ１、１４ａ１が形成されてもよく、外側部材２の内方突出面２１ａ、２１ｂには溝２１ａ１、２１ｂ１が形成されてもよい。この場合、溝１２ａ１、１３ａ１、１３ｂ１、１４ａ１、２１ａ１、２１ｂ１によって、絶縁材３を保持し、絶縁材３の位置を安定させることができる。なお、溝は、一つの外方突出面又は内方突出面に、一つのみ設けられてもよく、また、複数設けられてもよい。なお、図１６に示される、内側部材１の厚肉部１２ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１４ｂに溝が形成されてもよい。

上記実施形態では、構造部材１０は、内側部材１の外側に外側部材２をロール成形することによって形成されるが、事前に加工を施した外側上部材５１及び外側下部材５２の間に事前加工を施した内側部材１を配置し、上下から外側上部材５１及び外側下部材５２をプレス成形することによって、形成されてもよい。外側部材２は、外側上部材５１及び外側下部材５２を備えている。図１８は、プレス成形によって構造部材１０を製作する場合の製作方法を示す概略斜視図である。そして、図１９Ａ及び図１９Ｂは、内側部材１の外面に絶縁材３を塗布した状態を示す概略斜視図であり、図２０Ａ、図２０Ｂ及び図２０Ｃは、プレス成形後の構造部材１０の概略断面図である。

以下、図１８〜図２０Ｃに基づき、構造部材１０の製作手順を説明する。

まず、図１８に示されるように、外側上部材５１及び外側下部材５２について事前に必要な加工を行う。具体的には、外側上部材５１については、幅方向両端部５１ａ、５１ｂを下方に折り曲げコの字状とし、また、上部中央部に凹部５１ｃを形成する。また、外側下部材５２については、幅方向両端部５２ａ、５２ｂを上方に折り曲げコの字状とする。また、内側部材１についても、事前に必要な加工を行う。内側部材１の事前の加工については、例えば、図２０Ａに示されるように、外側上部材５１と外側下部材５２との間の溶接部５ａを回避するように、内側に凹んだ凹部１ａを形成する。また、図２０Ｂに示されるように、左右から外側部材２をプレス成形する場合、外側部材２の上部中央及び下部中央に溶接部５ａが形成され、この場合、内側部材１の上部中央及び下部中央に内側に凹んだ凹部１ａを形成する。なお、図２０Ｃに示されるように、外側部材２の上部の幅方向両端部に溶接部５ａが形成される場合、溶接部５ａと内側部材１とが離間するように、外側部材２の上部の幅方向両端部が、溶接部５ａにおいて、内側部材１に対して外方に突出するように形成されてもよい。

次に、外側上部材５１と外側下部材５２との間に内側部材１を配置する。

なお、内側部材１の第２隣接面及び／又は外側部材２の第１隣接面には、絶縁材３が配置（塗布）される。絶縁材３の塗布は、外側部材２のプレス成形の開始前に行われていてもよく、また、外側部材２のプレス成形中に行われてもよい。

絶縁材３を内側部材１の第２隣接面と外側部材２の第１隣接面との間に塗布により配置する場合、様々な塗布パターンが考えられる。例えば、図１９Ａに示されるように、絶縁材３は、隣接箇所の周縁のみに塗布されてもよい。また、図１９Ｂに示されるように、隣接箇所の全体に塗布されてもよい。

なお、絶縁材３を内側部材１の第２隣接面と外側部材２の第１隣接面との間に塗布により配置する場合、図１９Ａ及び図１９Ｂに示されるように、内側部材１の第２隣接面の当該箇所のみに塗布してもよく、また、外側部材２の第１隣接面の当該箇所のみに塗布してもよく、内側部材１の第２隣接面の当該箇所及び外側部材２の第１隣接面の当該箇所の両方に塗布してもよい。

そして、外側上部材５１と外側下部材５２との間に内側部材１を配置した状態で、上下からプレス加工を行い、外側上部材５１、外側下部材５２と内側部材１とを接合する。

プレス成形の最後において、外側部材２が内側部材１の外面を完全に覆うように、外側上部材５１と外側下部材５２との接続部を溶接によって接合し、溶接部５ａを形成する。ここで、前述したように、外側部材２の溶接熱の影響を抑制するため、内側部材１及び／又は外側部材２には事前に加工が行われており、内側部材１は、溶接部５ａから離間して位置することになる。

その後の工程は、上記実施形態と同様である。なお、構造部材１０の加工は、事前の外側上部材５１、外側下部材５２及び内側部材１の加工のみでもよく、プレス成形後にさらに構造部材１０に曲げ加工等を加えてもよい。

プレス成形による構造部材１０の製作によれば、次のような効果を発揮できる。

（１）プレス成形で構造部材１０を形成することによって、ロール成形に比べ、構造部材１０を容易に形成することができる。

（２）プレス成形では、図１１に示されるように、内側部材１が、外側部材２の長手方向長さの全体にわたって延在している場合でも、構造部材１０を容易に形成することができる。図１１に示されるような構造部材１０をロール成形で形成する場合、プレス成形に比べて歩留まりが悪くなる傾向にある。

（３）プレス成形では、外側上部材５１、外側下部材５２及び内側部材１を個別に事前加工することができるので、ロール成形では形成が難しい複雑な形状の構造部材１０を容易に形成することができる。

（４）プレス成形では、外側上部材５１、外側下部材５２及び内側部材１を個別に事前加工することができるので、外側上部材５１及び外側下部材５２について熱間プレス（ホットスタンプ）による形成を行うことができる。したがって、ホットスタンプによる形成によって、外側上部材５１及び外側下部材５２により複雑な加工を行うことができる。

（５）プレス成形では、外側上部材５１、外側下部材５２及び内側部材１を個別に事前加工することができるので、外側上部材５１及び外側下部材５２において、内側部材１の位置決めを行うための位置決め部を事前加工で形成することができる。その結果、プレス成形時において、内側部材１の位置決めを容易とすることができる。

上記実施形態では、個々の部材の材料を例示しているが、個々の部材の材料は特に例示しているものに限定されず、任意の材料に対して本発明を適用できる。ただし、内側部材１と外側部材２とは互いに異なる材料でできている。

上記実施形態では、構造部材１０は、自動車等の車両に用いられるバンパービームに適用した例が示されているが、構造部材１０の適用はバンパービームに限定されず、部材の構造強度を確保するための構造部材全般に広く適用される。

本発明は、上記実施形態で説明した構成には限定されず、特許請求の範囲に記載した内容を逸脱することなく、当業者が考え得る各種変形例を含むことができる。

１内側部材
１１〜１４対向面
１２ａ外方突出面
１２ｂ厚肉部
１３ａ外方突出面
１３ｂ外方突出面
１３ｃ厚肉部
１３ｄ厚肉部
１４ａ外方突出面
１４ｂ厚肉部
２外側部材
２１〜２４対向面
２１ａ内方突出面
２１ｂ内方突出面
２２ａ部分
２２ｂ内方突出面
２３ａ内方突出面
２３ｂ内方突出面
２４ａ部分
２４ｂ内方突出面
３絶縁材
４シール部材
５１外側上部材
５２外側下部材
９車体構造体
９１骨格体
９２ルーフパネル
９３フロントパート
９４リアパート
９５センターパート
９３１フロント骨格
９３２フロントバンパー
１０構造部材
１０ａ牽引穴

Claims

内側部材と、
前記内側部材と異なる材料でできており、前記内側部材の外側に位置し前記内側部材を囲んで、前記内側部材の外面と隣接する第１隣接面を有する、外側部材と、を備えており、
前記外側部材は、断面視において、前記内側部材と対向する少なくとも１つの対向面が、前記内側部材に向かって突出する２つの内方突出面を有しており、
断面視において、前記内側部材の内部空間を分割する部材は、前記内側部材の幅方向において２つの前記内方突出面の間に位置しており、
前記内方突出面が、前記第１隣接面であり、
前記第１隣接面と前記第１隣接面と隣接する前記内側部材の第２隣接面との間に、絶縁材が配置されることを特徴とする、構造部材。
前記絶縁材は、前記第１隣接面と前記第２隣接面との間の全体に配置される、請求項１記載の構造部材。
前記絶縁材は、前記第１隣接面及び前記第２隣接面と外部との境界部分に配置される、請求項１記載の構造部材。
前記内側部材は、断面視において、前記外側部材と対向する少なくとも１つの対向面が、前記外側部材に向かって突出する１以上の外方突出面を有しており、
前記外方突出面が、前記第２隣接面である、請求項１から３のいずれか１項に記載の構造部材。
前記外側部材は、長手方向を有しており、
前記内側部材は、前記外側部材の長手方向長さの全体にわたって延在している、請求項１から４のいずれか１項に記載の構造部材。
前記外側部材は、長手方向を有しており、
前記内側部材は、前記外側部材の長手方向の中間部において、前記外側部材の長手方向長さの一部の長さで延在している、請求項１から４のいずれか１項に記載の構造部材。
前記外側部材は、鋼材でできており、前記鋼材の引張強度は1180MPa以上であり、
前記内側部材は、アルミニウム合金でできており、前記アルミニウム合金の引張強度は340MPa以上である、請求項１から６のいずれか１項に記載の構造部材。