JP6856646B2 - 下方側シルと下方前方ピラーとを備えた自動車構造部品を製造するための方法 - Google Patents

下方側シルと下方前方ピラーとを備えた自動車構造部品を製造するための方法 Download PDF

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Description

本発明は、後端部と前端部との間に延びる下方側シルと、下方側シルの前端部からほぼ垂直に延びる下方前方ピラーとを備えるタイプの自動車構造タイプを製造するための方法に関する。
本発明は、そのような方法によって得られる自動車構造部品にも関する。
本発明の自動車構造部品は、自動車車両のフロントドアリングの下部を形成することが意図されている。そのような構造部品は、車両の乗員を保護するために、乗員室内へのいずれの侵入をも防止するように、車両に対する衝撃、たとえば、前方または側方の衝撃が生じた場合に、塑性変形に対する高い耐性を有していなければならない。したがって、前方ピラーおよび下方側シルは、衝撃が生じた場合実質的に変形しないように、高い引張強さおよび降伏強さを有する材料で形成されている。
しかし、下方側シルと下方前方ピラーとが交差エリアにおいてともに溶接されることから、下方側シルと下方前方ピラーとの間の交差エリアに弱いポイントが残っている。したがって、衝撃が生じた場合、交差エリアが変形し得るか、下方前方ピラーと下方側シルとの間の交差部が破損さえする場合がある。
本発明の目的の１つは、下方側シルと下方前方ピラーとの間の交差部を向上させる自動車構造部品を製造するための方法を提案することにより、この欠点を克服することである。
このため、本発明は、上述のタイプの自動車構造部品を製造する方法に関し、本方法が、
Ｌ形状を有する内側構造部品ブランクと、Ｌ形状を有する外側構造部品ブランクとを提供するステップであって、前記内側構造部品ブランクと前記外側構造部品ブランクとがほぼ平坦である、ステップと、
内側下方側シル部品と、この内側下方側シル部品とともに単一部品で形成された内側下方前方ピラー部品とを有する内側自動車構造部品を形成するように、内側構造部品ブランクを熱間スタンプするステップと、
外側下方側シル部品と、この外側下方側シル部品とともに単一部品で形成された外側下方前方ピラー部品とを有する外側自動車構造部品を形成するように、外側構造部品ブランクを熱間スタンプするステップと、
内側自動車構造部品と外側自動車構造部品とを組み立てて、自動車構造部品を形成するステップと、
を含んでいる。
Ｌ形状のブランクを使用することにより、内側下方前方ピラー部品を伴う単一のピースの内側下方側シル部品と、外側前方ピラー部品を伴う単一ピースの外側下方側シル部品とを形成することが可能になる。したがって、下方前方ピラーと下方側シルとの間の組立て平面が、内側構造部品と外側構造部品との間の自動車構造部品全体にわたって延びていることから、下方前方ピラーと下方側シルとの間の結合部はより強固である。したがって、自動車構造部品は、塑性変形に対してより高い耐性があり、衝撃が生じた場合におけるその挙動が向上している。
本発明の他の有利な態様によれば、本方法は、単一または任意の技術的に可能な組合せで考慮される、以下の特徴の１つまたは複数を含んでいる。
内側構造部品ブランクおよび外側構造部品ブランクが、前記ブランクが熱間スタンプされる前は、フェライトおよびパーライトを主体とする構造を有し、内側自動車構造部品および外側自動車構造部品が、熱間スタンプの後に９５％以上がマルテンサイトからなる構造を有する。
内側自動車構造部品と外側自動車構造部品との各々が、１２００ＭＰａより大の引張強度を有するプレス硬化鋼部品で形成される。
プレス硬化鋼の組成には、重量％で、
０．１５％≦Ｃ≦０．５％、０．５％≦Ｍｎ≦３％、０．１％≦Ｓｉ≦１％、０．００５％≦Ｃｒ≦１％、Ｔｉ≦０．２％、Ａｌ≦０．１％、Ｓ≦０．０５％、Ｐ≦０．１％、Ｂ≦０．０１０％が含まれ、残りが、鉄と、加工の結果のやむを得ない不純物であるか、
０．２０％≦Ｃ≦０．２５％、１．１％≦Ｍｎ≦１．４％、０．１５％≦Ｓｉ≦０．３５％、≦Ｃｒ≦０．３０％、０．０２０％≦Ｔｉ≦０．０６０％、０．０２０％≦Ａｌ≦０．０６０％、Ｓ≦０．００５％、Ｐ≦０．０２５％、０．００２％≦Ｂ≦０．００４％が含まれ、残りが、鉄と、加工の結果のやむを得ない不純物であるか、
０．２４％≦Ｃ≦０．３８％、０．４０％≦Ｍｎ≦３％、０．１０％≦Ｓｉ≦０．７０％、０．０１５％≦Ａｌ≦０．０７０％、Ｃｒ≦２％、０．２５％≦Ｎｉ≦２％、０．０１５％≦Ｔｉ≦０．１０％、Ｎｂ≦０．０６０％、０．０００５％≦Ｂ≦０．００４０％、０．００３％≦Ｎ≦０．０１０％、Ｓ≦０．００５％、Ｐ≦０．０２５％、％が含まれ、残りが、鉄と、加工の結果のやむを得ない不純物である。
外側構造部品ブランクが、キャビティを形成するＵ状の断面を得るように熱間スタンプされ、内側自動車構造部品が、前記キャビティを閉じるように配置されている。
内側自動車構造部品と外側自動車構造部品とがともにレーザー溶接されて、自動車構造部品を形成する。
本発明は、後端部と前端部との間に延びる下方側シルと、下方側シルの前端部からほぼ垂直に延びる下方前方ピラーとを備えるタイプの自動車構造部品であって、自動車構造部品が、組立て平面に沿ってともに組み立てられた単一の内側構造部品と単一の外側自動車構造部品とのアセンブリによって形成されている、自動車構造部品にも関する。
本発明の他の有利な態様によれば、自動車構造部品は、単一または任意の技術的に可能な組合せで考慮される、以下の特徴の１つまたは複数を含んでいる。
内側自動車構造部品が、内側下方側シル部品と、この内側下方側シル部品とともに単一部品で形成された内側下方前方ピラー部品とを備え、外側自動車構造部品が、外側下方側シル部品と、この外側下方側シル部品とともに単一部品で形成された外側下方前方ピラー部品とを備えている。
組立て平面に対してほぼ垂直な平面における外側自動車構造部品の断面が、キャビティを形成し、前記キャビティが、前記平面において内側自動車構造部品の断面によって閉じられている。
自動車構造部品が、中空の筒状要素であり、下方側シルが長手軸に沿って延び、下方前方ピラーが、長手軸に対してほぼ垂直な高さ軸に沿って延びている。
自動車構造部品が、上述の方法によって得られる。
本発明の他の態様および利点は、例として与えられ、添付図面を参照して成される、以下の詳細な説明を読むことによって明らかになる。
本発明に係る自動車構造部品の斜視図である。 本発明に係る方法で使用されるＬ形状のブランクの正面図である。 図２のＬ形状のブランクの熱間スタンプによって得られる、内側自動車構造部品および外側構造部品の斜視図である。
以下の説明では、「長手（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ）」との用語は、通常の使用条件における自動車の後方−前方の方向に言及し、「横断（ｔｒａｎｓｖｅｒｓａｌ）」との用語は、通常の使用条件における自動車の左−右の方向に言及する。「後方（ｒｅａｒ）」および「前方（ｆｒｏｎｔ）」との用語は、通常の使用条件における自動車の長手方向に関して規定され、「上方（ｕｐｐｅｒ）」および「下方（ｌｏｗｅｒ）」との用語は、通常の使用条件における自動車の高さ方向に関して規定される。「ｉｎｎｅｒ（内側）」および「ｏｕｔｅｒ（外側）」との用語は、自動車車両の内部および外部に関して規定されている。内側は、車両の内部に向けられるものを規定し、外側は、車両の外部に向けられるものを規定する。
本発明は、下方側シル２および下方前方ピラー４を備えた自動車構造部品１を製造するための方法に関する。
そのような自動車構造部品１は、上方自動車構造部品で、車両のドアを支持するように配置された１つまたは複数のドアリングなどの車両の側部構造を形成し、衝撃、たとえば、前方または側方の衝撃が生じた場合、乗員室内のいずれの種類の侵入をも防止することにより、乗員室を保護することが意図されている。
下方側シル２は、後端部６と前端部８との間に長手軸Ａに沿って長手方向に延びている。下方側シル２は、たとえば、長手方向に乗員の長さ全体に沿って延びている。そのような下方側シル２は、自動車車両のフロアパネルの側部に隣接して延び、ドアリングのもっとも下の部分を形成することが意図されている。
下方前方ピラー４は、高さ方向に高さ軸Ｂに沿って、長手軸Ａに対してほぼ垂直に延びる。下方前方ピラー４は、下端部１０と上端部１２との間で、車両の前方において延びている。下端部１０は、下方側シル２の前端部６に隣接しており、下方前方ピラー４が下方側シル２の前端部６から延びていることを意味している。下方前方ピラー４は、左側自動車構造部品の下方前方ピラー４と右側自動車構造部品の下方前方ピラーとの間に横断方向に延びる、車両の内側の横断方向の交差部材を支持することが意図され、また、車両のステアリングコラムおよび他の機能要素を支持するように配置されている。下方前方ピラー４は、「ショットガンレール」とも呼ばれ、車両のフェンダーを支持するように、乗員室の前方に延びる上方フェンダーレールを支持することも意図されている。
自動車構造部品１は、下方側シル２に沿う長手軸Ａ、および、下方前方ピラー４に沿う高さ軸Ｂに沿って延びる中空の筒状部材である。筒状部材により、自動車構造部品１が閉じた断面、たとえば、下方側シルに沿う長手軸Ａに垂直、かつ、下方前方ピラーに沿う高さ軸Ｂに垂直な平面で、多角形の断面を有することが意味されている。
自動車構造部品１は、長手軸Ａおよび高さ軸Ｂを含む組立て平面においてともに組み立てられる、内側自動車構造部品１４と外側構造部品１６（図３）とで形成されている。
内側自動車構造部品１４は、内側下方側シル部品１８と、内側下方前方ピラー部品２０とを備えている。内側下方側シル部品１８と内側下方前方ピラー部品２０とは一体になっており、内側下方前方ピラー部品２０が内側下方側シル部品１８とともに単一の部品に形成されていることを意味している。単一の部品により、次に説明するように、内側下方下方側シル部品１８と内側下方前方ピラー部品２０とが、同じブランクから形成されることと、内側下方側シル部品１８と内側下方前方ピラー部品２０との間の、溶接ステップなどの取付けステップがないこととが意味されている。内側自動車構造部品１４はほぼ平坦であり、内側下方側シル部品１８および内側下方前方部品２０の両側における組立て平面に延びる溶接タブ２２を備えている。図示の実施形態では、内側自動車構造部品１４は、わずかに凹状であり、組立て平面から垂直に延び、溶接タブ２２を保持するサイドウイング２４を備えている。サイドウイング２４は、内側フランク２６から垂直に延び、組立て平面に対して平行な平面に延びるとともに、内側自動車構造部品１４のメインの表面を形成する。内側自動車構造部品１４が平坦な場合では、内側フランク２６は、組立て平面において実質的に延び、溶接タブ２２を直接保持している。
外側自動車構造部品１６は、外側下方側シル部品２８と、外側下方前方ピラー部品３０とを備えている。外側下方側シル部品２８と外側下方前方ピラー部品３０とは一体になっており、外側下方前方ピラー部品３０が外側下方側シル部品２８とともに単一の部品に形成されていることを意味している。単一の部品により、次に説明するように、外側下方下方側シル部品２８と外側下方前方ピラー部品３０とが、同じブランクから形成されることと、外側下方側シル部品２８と外側下方前方ピラー部品３０との間の、溶接ステップなどの取付けステップがないこととが意味されている。外側自動車構造部品１６は、図示の実施形態によれば、ほぼＵ状の断面を有し、組立て平面に対して平行な平面に延びる外側フランク３２と、外側フランク３２から組立て平面に、前記外側フランク３２の両側に延びるサイドウイング３４とを備えている。サイドウイング３４は、組立て平面に延びる溶接タブ３６を保持している。サイドウイング３４は、組立て平面に対して垂直な平面で延びる平坦形状、または、図１および図３に示すように、異なる平面に延びる枝部を有する、より複雑な形状などの、様々な形状である場合がある。外側自動車構造部品１６はこうして、組立て平面に向かって開き、外側フランク３２およびサイドウイング３４によって制限されたキャビティを規定する。
内側自動車構造部品１４は、図１に示すように、内側自動車構造部品１４が外側構造部品１６に取り付けられている場合、外側構造部品１６によって規定されたキャビティを閉じるように配置されている。したがって、自動車構造部品１の閉じた断面は、内側自動車構造部品１４の断面、および、外側自動車構造部品１６の断面によって規定されている。
上述の自動車構造部品１を製造するための方法がここで説明される。
内側構造部品ブランクおよび外側構造部品ブランクが最初に提供される。内側構造部品ブランクと外側構造部品ブランクとが同じ形状を有することから、寸法に関する考慮事項とは別である。したがって、図２に示す１つのブランク３８のみを説明する。
このブランクは、鋼シートから形成され、たとえば、鋼シートからある形状にレーザーでカットされる。鋼は、前記ブランクが熱間スタンプされる前は、たとえば、フェライトおよびパーライトを主体とする構造を有している。この構造は、内側構造部品１４および外側構造部品１６が、熱間スタンプの後に９５％以上がマルテンサイトからなる構造を有するように構成されている。したがって、内側構造部品１４および外側構造部品１６は、プレス硬化鋼部品で形成される。プレス硬化鋼は、好ましくは、１２００ＭＰａより大の引張強度を有している。
そのような鋼の組成には、たとえば、重量％で、０．１５％≦Ｃ≦０．５％、０．５％≦Ｍｎ≦３％、０．１％≦Ｓｉ≦１％、０．００５％≦Ｃｒ≦１％、Ｔｉ≦０．２％、Ａｌ≦０．１％、Ｓ≦０．０５％、Ｐ≦０．１％、Ｂ≦０．０１０％が含まれ、残りは、鉄と、加工の結果のやむを得ない不純物である。
別の好ましい実施形態によれば、鋼の組成には、たとえば、重量％で、０．２０％≦Ｃ≦０．２５％、１．１％≦Ｍｎ≦１．４％、０．１５％≦Ｓｉ≦０．３５％、≦Ｃｒ≦０．３０％、０．０２０％≦Ｔｉ≦０．０６０％、０．０２０％≦Ａｌ≦０．０６０％、Ｓ≦０．００５％、Ｐ≦０．０２５％、０．００２％≦Ｂ≦０．００４％が含まれ、残りは、鉄と、加工の結果のやむを得ない不純物である。この組成のレンジにより、プレス硬化部品の引張強度は、１３００ＭＰａから１６５０ＭＰａの間に含まれている。
別の好ましい実施形態によれば、鋼の組成には、たとえば、重量％で、０．２４％≦Ｃ≦０．３８％、０．４０％≦Ｍｎ≦３％、０．１０％≦Ｓｉ≦０．７０％、０．０１５％≦Ａｌ≦０．０７０％、Ｃｒ≦２％、０．２５％≦Ｎｉ≦２％、０．０１５％≦Ｔｉ≦０．１０％、Ｎｂ≦０．０６０％、０．０００５％≦Ｂ≦０．００４０％、０．００３％≦Ｎ≦０．０１０％、Ｓ≦０．００５％、Ｐ≦０．０２５％、％が含まれ、残りは、鉄と、加工の結果のやむを得ない不純物である。この組成のレンジにより、プレス硬化部品の引張強度は、１８００ＭＰａより高くなっている。
内側構造部品ブランクと外側構造部品ブランクとが、同じ材料で形成されるものとして説明されているが、本発明はそのような実施形態に限定されないことを理解されたい。各ブランクは、内側自動車構造部品と外側自動車構造部品とに異なる機械的特性を与えるように、異なる材料、たとえば、異なるグレードの鋼で形成することができる。一例によれば、内側構造部品ブランクの材料と、外側構造ブランクの材料とは、外側自動車構造部品１６が内側自動車構造部品の引張強度より大である引張強度を有するように選択することができる。
ブランク３８の厚さは、たとえば、０．７ｍｍから３ｍｍの間に含まれている。内側構造部品ブランクの厚さは、やはり、外側構造部品ブランクの厚さと異なる場合があり、たとえば、内側自動車構造部品１４と外側自動車構造部品１６とに異なる機械的特性を与えるために、前記厚さより小である場合もある。
ブランク３８はほぼ平滑である。ブランク３８は、Ｌの形状を与え、下方側シルブランチ４０と下方前方ピラーブランチ４２とを備えている。下方側シルブランチ４０は、長手軸に対応する軸Ａに沿って延び、軸Ａに沿って測定して、下方側シル２の長さに等しい長さを有している。下方前方ピラーブランチ４２は、下方側シルブランチ４０の一方の端部から、高さ軸に対応し、軸Ａに対してほぼ垂直な軸Ｂに沿って延びる。下方前方ピラーブランチ４２の長さは、軸Ｂに沿って測定して、下方前方ピラー４の長さに等しい。下方側シルブランチ４０では軸Ａに垂直な方向に沿い、下方前方ピラーブランチ４２では軸Ｂに垂直な方向に沿って測定される、ブランク３８の幅は、内側構造部品ブランクに関する、内側ブランク２６の幅と、サイドウイング２４の幅と、溶接タブ２２の幅とを合わせた幅にほぼ等しく、また、外側構造部品ブランクに関する、外側ブランク３２の幅と、サイドウイング３４の幅と、溶接タブ３６の幅とを合わせた幅にほぼ等しい。
内側構造部品ブランクは、熱間スタンプされて、内側自動車構造部品１４を形成する。より具体的には、このブランクの下方側シルブランチ４０を熱間スタンプすることにより、内側下方側シル部品１８が形成され、下方前方ピラーブランチ４２を熱間スタンプすることにより、内側下方前方ピラー部品２０が形成される。したがって、内側自動車構造部品１４は、単一のブランクから得られる。
外側構造部品ブランクは、熱間スタンプされて、外側自動車構造部品１６を形成する。より具体的には、このブランクの下方側シルブランチ４０を熱間スタンプすることにより、外側下方側シル部品２８が形成され、下方前方ピラーブランチ４２を熱間スタンプすることにより、外側下方前方ピラー部品３０が形成される。したがって、外側構造部品１６は、単一のブランクから得られる。
内側自動車構造部品１４と外側構造部品１６とは、こうして、内側自動車構造部品の溶接タブ２２と外側自動車構造部品の溶接タブ３６とをともに取り付けることにより、組立て平面においてともに取り付けられる。この取付けは、たとえば、レーザー溶接によって得られる。
したがって、自動車構造部品１は、単一の内側自動車構造部品１４と単一の外側構造部品１６とのアセンブリで形成される。
したがって、自動車構造部品１の製造は、この製造が熱間スタンプと、２つのブランクのアセンブリのみを必要とすることから、より単純になる。さらに、下方前方ピラーを下方側シルに取り付けるステップは、これら部品が一体に形成されることから、必要とされない。
さらに、得られた自動車構造部品１は、下方側シル２と下方前方ピラー４との間の交差部に弱いポイントが存在しないことから、より強固で、塑性変形に対してより耐性がある。内側自動車構造部品１４と外側自動車構造部品１６との間の取付けは、下方側シル４の長さ全体、および、下方前方ピラー４の長さ全体にわたって分布される。したがって、得られる自動車構造部品１は、自動車車両に対する衝撃に耐え、乗員室内へのいずれの種類の侵入も防止するように良好に適合されている。

Claims (9)

  1. 後端部（６）と前端部（８）との間に延びる下方側シル（２）と、下方側シル（２）の前端部（８）から垂直に延びる下方前方ピラー（４）とを備える自動車構造部品を製造するための方法であって、方法が、
    Ｌ形状を有する内側構造部品ブランクと、Ｌ形状を有する外側構造部品ブランクとを提供するステップであって、前記内側構造部品ブランク（３８）と前記外側構造部品ブランク（３８）とが平坦である、ステップと、
    内側下方側シル部品（１８）と、この内側下方側シル部品（１８）とともに単一部品で形成された内側下方前方ピラー部品（２０）とを有する内側自動車構造部品（１４）を形成するように、内側構造部品ブランクを熱間スタンプするステップと、
    外側下方側シル部品（２８）と、この外側下方側シル部品（２８）とともに単一部品で形成された外側下方前方ピラー部品（３０）とを有する外側自動車構造部品（１６）を形成するように、外側構造部品ブランクを熱間スタンプするステップと、
    内側自動車構造部品（１４）と外側自動車構造部品（１６）とを組み立てて、自動車構造部品（１）を形成するステップと、
    を含むことを特徴とする、自動車構造部品を製造するための方法。
  2. 内側構造部品ブランクおよび外側構造部品ブランクが、前記ブランクが熱間スタンプされる前は、フェライトおよびパーライトを主体とする構造を有し、内側自動車構造部品（１４）および外側自動車構造部品（１６）が、熱間スタンプの後に９５％以上がマルテンサイトからなる構造を有する、請求項１に記載の方法。
  3. 内側自動車構造部品（１４）と外側自動車構造部品（１６）との各々が、１２００ＭＰａより大の引張強度を有するプレス硬化鋼部品で形成される、請求項２に記載の方法。
  4. プレス硬化鋼の組成には、重量％で、
    ０．１５％≦Ｃ≦０．５％、０．５％≦Ｍｎ≦３％、０．１％≦Ｓｉ≦１％、０．００５％≦Ｃｒ≦１％、Ｔｉ≦０．２％、Ａｌ≦０．１％、Ｓ≦０．０５％、Ｐ≦０．１％、Ｂ≦０．０１０％が含まれ、残りが、鉄と、加工の結果のやむを得ない不純物であるか、
    ０．２０％≦Ｃ≦０．２５％、１．１％≦Ｍｎ≦１．４％、０．１５％≦Ｓｉ≦０．３５％、Ｃｒ≦０．３０％、０．０２０％≦Ｔｉ≦０．０６０％、０．０２０％≦Ａｌ≦０．０６０％、Ｓ≦０．００５％、Ｐ≦０．０２５％、０．００２％≦Ｂ≦０．００４％が含まれ、残りが、鉄と、加工の結果のやむを得ない不純物であるか、
    ０．２４％≦Ｃ≦０．３８％、０．４０％≦Ｍｎ≦３％、０．１０％≦Ｓｉ≦０．７０％、０．０１５％≦Ａｌ≦０．０７０％、Ｃｒ≦２％、０．２５％≦Ｎｉ≦２％、０．０１５％≦Ｔｉ≦０．１０％、Ｎｂ≦０．０６０％、０．０００５％≦Ｂ≦０．００４０％、０．００３％≦Ｎ≦０．０１０％、Ｓ≦０．００５％、Ｐ≦０．０２５％が含まれ、残りが、鉄と、加工の結果のやむを得ない不純物である、
    請求項３に記載の方法。
  5. 外側構造部品ブランクが、キャビティを形成するＵ状の断面を得るように熱間スタンプされ、内側自動車構造部品（１４）が、前記キャビティを閉じるように配置されている、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 内側自動車構造部品（１４）と外側自動車構造部品（１６）とがともにレーザー溶接されて、自動車構造部品（１）を形成する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 外側構造部品ブランクの材料は、内側構造部品ブランクの材料の引張強度よりも大である引張強度を有する、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 内側構造部品ブランクの厚さは、外側構造部品ブランクの厚さよりも小さい、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の方法によって得られる自動車構造部品。
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