JP7063260B2 - 車両用センターピラーの加熱方法及び加熱装置 - Google Patents

Description

本開示は、車両用センターピラー（以下、単にセンターピラーと省略する場合がある。）の加熱方法及び加熱装置に関し、例えば、ビードに対して車両の上側に配置され、フランジ部を周縁部の少なくとも一部に有する第１の部分と、ビードに対して車両の下側に配置される第２の部分と、を有し、焼き入れされた鋼製のセンターピラーを焼き戻す際の当該センターピラーの加熱方法及び加熱装置に関する。

一般的にセンターピラーを加熱する場合、センターピラーを加熱炉で加熱したり、センターピラーを通電加熱やレーザー加熱によって加熱したり、している。例えば、特許文献１の加熱方法は、センターピラーの高さ方向で、固定電極に対して移動電極を移動させることで、センターピラーを通電加熱している。このとき、特許文献１の加熱方法は、センターピラーが略均一に加熱されるように、移動電極の移動速度を制御している。

特開２０１６－９７４２４号公報

本出願人は、以下の課題を見出した。通電加熱によってセンターピラーを加熱する場合、複雑な形状のセンターピラーに均一に電流を流すことが難しく、当該センターピラーの加熱が難しい。また、加熱炉によってセンターピラーを加熱する場合、センターピラーの部位毎に熱履歴を変化させることができない。さらに、レーザー加熱によってセンターピラーを加熱する場合、広い範囲を加熱する際に時間がかかる。

本開示は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、容易に、しかも短時間でセンターピラーの部位毎に熱履歴を変化させることができるセンターピラーの加熱方法及び加熱装置を実現する。

本開示の一態様に係る車両用センターピラーの加熱方法は、ビードに対して車両の上側に配置され、フランジ部を周縁部の少なくとも一部に有する第１の部分と、前記ビードに対して前記車両の下側に配置される第２の部分と、を有し、焼き入れされた鋼製の車両用センターピラーを焼き戻す際の当該車両用センターピラーの加熱方法であって、
前記焼き戻す際に、前記第１の部分のフランジ部の他の部分、前記第１の部分のフランジ部、前記第２の部分の順で強度が高く、前記第２の部分、前記第１の部分のフランジ部、前記第１の部分のフランジ部の他の部分の順で靭性が高くなるように、前記車両用センターピラーを誘導加熱する工程を備え、
前記誘導加熱する工程では、
前記第１の部分のフランジ部を誘導加熱する工程と、
前記第２の部分を前記第１の部分のフランジ部に比べて高温になるように誘導加熱する工程と、
を有する。
このようにセンターピラーの第１の部分のフランジ部及び第２の部分を個別に誘導加熱する。そのため、容易に、しかも短時間でセンターピラーの部位毎に熱履歴を変化させることができる。

上述の車両用センターピラーの加熱方法において、前記車両用センターピラーを誘導加熱した後に、前記車両用センターピラーを冷却する工程を備え、
前記車両用センターピラーを冷却する工程では、前記第１の部分のフランジ部の単位時間当たりの冷却速度に比べて、前記第２の部分の単位時間当たりの冷却速度を速くすることが好ましい。
これにより、センターピラーを焼き戻す工程に費やす時間を短縮することができる。

上述の車両用センターピラーの加熱方法において、前記第２の部分を誘導加熱する工程では、オーステナイト変態開始温度以上に前記第２の部分を加熱することが好ましい。
オーステナイト変態開始温度以上では、鋼板の電磁誘導現象が鈍くなるので、センターピラーの第２の部分を加熱する際の温度制御が簡単である。

上述の車両用センターピラーの加熱方法において、前記第１の部分のフランジ部を誘導加熱しつつ、前記第２の部分を誘導加熱することが好ましい。
これにより、センターピラーを焼き戻す工程に費やす時間を短縮することができる。

本開示の一態様に係る車両用センターピラーの加熱装置は、ビードに対して車両の上側に配置され、フランジ部を周縁部の少なくとも一部に有する第１の部分と、前記ビードに対して前記車両の下側に配置される第２の部分と、を有し、焼き入れされた鋼製の車両用センターピラーを焼き戻す際に用いる当該車両用センターピラーの加熱装置であって、
前記第１の部分のフランジ部を誘導加熱する第１のコイルと、
前記第１のコイルに電気的に接続される第１の電源と、
前記第２の部分を誘導加熱する第２のコイルと、
前記第２のコイルに電気的に接続される第２の電源と、
を備え、
前記第１の部分のフランジ部の他の部分、前記第１の部分のフランジ部、前記第２の部分の順で強度が高く、前記第２の部分、前記第１の部分のフランジ部、前記第１の部分のフランジ部の他の部分の順で靭性が高くなるように、前記第２の電源から前記第２のコイルに供給する電気エネルギー量は、前記第１の電源から前記第１のコイルに供給する電気エネルギー量に比べて多い。
このようにセンターピラーの第１の部分のフランジ部及び第２の部分を個別に誘導加熱する。そのため、容易に、しかも短時間でセンターピラーの部位毎に熱履歴を変化させることができる。

上述の車両用センターピラーの加熱装置において、前記第２のコイルにおける前記第２の部分への巻数は、前記第１のコイルにおける前記第１の部分のフランジ部への巻数に比べて多いことが好ましい。
これにより、センターピラーの第１の部分のフランジ部の熱履歴と第２の部分の熱履歴とを簡単に変化させることができる。

上述の車両用センターピラーの加熱装置において、
前記第２の部分の表面に対応する形状の加熱面を有し、前記第２の部分に対して表側に配置される第１の導電板と、
前記第２の部分の裏面に対応する形状の加熱面を有し、前記第２の部分に対して裏側に配置される第２の導電板と、
を備え、
前記第１の導電板及び前記第２の導電板の加熱面に対して逆側の面には、前記第２のコイルが電気的に接続するように設けられ、
前記第１の導電板及び前記第２の導電板は、前記第２の部分を挟んだ状態で前記第２のコイルを介して交流電流が流されることが好ましい。
これにより、センターピラーの第２の部分をより略均一に加熱することができる。しかも、第１の導電板及び第２の導電板を介して第２の部分の略全域を加熱することができるので、コイルの巻数を少なくすることができる。

本開示によれば、容易に、しかも短時間でセンターピラーの部位毎に熱履歴を変化させることができるセンターピラーの加熱方法及び加熱装置を実現できる。

実施の形態１の加熱装置を用いてセンターピラーを加熱する様子を当該センターピラーの表側から見た図である。 実施の形態１の加熱装置を用いてセンターピラーを加熱する様子を当該センターピラーの裏側から見た図である。 実施の形態１の加熱装置を用いて加熱されるセンターピラーを模式的に示す斜視図である。 実施の形態１の加熱装置の構成を模式的に示すブロック図である。 実施の形態１の加熱装置における第１の加熱部のコイルの配置を模式的に示す図である。 実施の形態１の加熱装置における第１の加熱部のコイルの配置を模式的に示す断面図である。 実施の形態１の加熱方法で加熱したセンターピラーの温度計測点を示す図である。 実施の形態１の加熱方法で加熱したセンターピラーの第１の部分の温度分布を示す図である。 実施の形態１の加熱方法で加熱したセンターピラーの第２の部分の温度分布を示す図である。 実施の形態２の加熱装置の第２の加熱部を模式的に示す斜視図である。 実施の形態２の加熱装置の第２の加熱部を模式的に示す異なる斜視図である。

以下、本開示を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本開示が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

＜実施の形態１＞
図１は、本実施の形態の加熱装置を用いてセンターピラーを加熱する様子を当該センターピラーの表側から見た図である。図２は、本実施の形態の加熱装置を用いてセンターピラーを加熱する様子を当該センターピラーの裏側から見た図である。図３は、本実施の形態の加熱装置を用いて加熱されるセンターピラーを模式的に示す斜視図である。

なお、以下の説明では、説明を明確にするために、三次元（ＸＹＺ）座標系を用いて説明する。ここで、Ｚ軸＋側が車両の上側であり、Ｚ軸－側が車両の下側であり、Ｘ軸＋側がセンターピラーの表側（即ち、車両の外側）であり、Ｘ軸－側がセンターピラーの裏側（即ち、車両の内側）である。

先ず、本実施の形態の加熱装置１で加熱されるセンターピラー１０を説明する。センターピラー１０は、オーステナイト変態完了温度よりも高温で加熱された鋼板（例えば、厚さ１～１．４ｍｍ程度のマンガン・ボロン鋼から成る鋼板）をプレス成形し、その後、上部臨界冷却速度よりも速い冷却速度で冷却された熱間プレス成形品であり、大凡、全体がマルテンサイト組織から成る。

センターピラー１０のＸ軸－側の面には、図１乃至図３に示すように、ビード１１が形成されている。ビード１１は、略Ｙ軸方向に延在する溝部であり、車両に衝撃が加わった際にビード１１を起点としてセンターピラー１０が折れ曲がって衝撃を吸収する。但し、ビード１１は、センターピラー１０のＸ軸＋側の面に形成されていてもよい。

センターピラー１０は、ビード１１に対してＺ軸＋側に配置される第１の部分１２、及びビード１１に対してＺ軸－側に配置される第２の部分１３を備えている。第１の部分１２の少なくとも一部は、ＸＹ断面形状が所謂ハット形であり、大凡、Ｚ軸方向に延在している。

例えば、第１の部分１２は、Ｘ軸方向から見て略Ｔ字形であり、図３に示すように、本体部１２ａ及び接合部１２ｂを備えている。本体部１２ａは、天板部１２ｃ、側壁部１２ｄ及びフランジ部１２ｅを備えており、当該本体部１２ａのＸＹ断面形状が略ハット形である。

詳細には、略Ｚ軸方向に延在する天板部１２ｃのＹ軸方向の端部から一対の側壁部１２ｄがＸ軸－側に垂れ下がっている。そして、側壁部１２ｄのＸ軸－側の端部からフランジ部１２ｅがセンターピラー１０の外側に向かって張り出している。このようなフランジ部１２ｅのＸ軸－側の面には、本体部１２ａの開口部を閉じるために他の鋼板が溶接される。

接合部１２ｂは、車両のルーフと係合された状態で当該ルーフに溶接される。接合部１２ｂは、Ｙ軸方向から見て略倒Ｌ字形であり、鉛直部１２ｆ及び水平部１２ｇを備えている。詳細には、鉛直部１２ｆは、略ＹＺ平面と略平行に配置されており、本体部１２ａのＺ軸＋側の端部に設けられている。そして、鉛直部１２ｆは、略Ｙ軸方向に延在している。このような鉛直部１２ｆは、車両のルーフの側面に添えられた状態で当該ルーフに溶接される。

水平部１２ｇは、略ＸＹ平面と略平行に配置されており、鉛直部１２ｆのＺ軸＋側の端部からＸ軸－側に突出している。そして、水平部１２ｇは、略Ｙ軸方向に延在している。このような水平部１２ｇは、車両のルーフの天面に引っ掛けられた状態で当該ルーフに溶接される。

第２の部分１３は、図３に示すように、本体部１３ａ及び接合部１３ｂを備えている。本体部１３ａは、天板部１３ｃ、側壁部１３ｄ及びフランジ部１３ｅを備えており、当該本体部１３ａのＸＹ断面形状が略ハット形である。詳細には、天板部１３ｃは、第１の部分１２の天板部１２ｃと連続しており、Ｚ軸－側に向かうに従ってＹ軸方向の幅寸法が広くなる。

側壁部１３ｄは、第１の部分１２の各々の側壁部１２ｄと連続するように、天板部１３ｃのＹ軸方向の端部からＸ軸－側に垂れ下がっている。そして、フランジ部１３ｅは、第１の部分１２の各々のフランジ部１２ｅと連続するように、側壁部１３ｄのＸ軸－側の端部からセンターピラー１０の外側に向かって張り出している。

接合部１３ｂは、天板部１３ｃからＺ軸－側に延在している。そして、接合部１３ｂと側壁部１３ｄとで形成される切り欠き部１３ｆが車両のシャシーに係合された状態で、接合部１３ｂが当該シャシーに溶接される。

このようなセンターピラー１０の第１の部分１２は、車両に衝撃が加わった際に搭乗者を保護するために第２の部分１３に対して高強度である必要がある。一方で、第１の部分１２のフランジ部１２ｅは、上述のように他の鋼板と溶接されるため、溶接後に割れなどが生じないように、強度を低下させておく必要がある。また、第２の部分１３は、車両に衝撃が加わった際に当該衝撃を吸収するために第１の部分１２に対して高靱性である必要がある。つまり、センターピラー１０の部位毎で要求される強度や靭性が異なる。なお、センターピラー１０の形状は、上述の形状に限定されず、第１の部分１２の周縁部の少なくとも一部に他の鋼板が溶接されるフランジ部を備えた形状であればよい。

次に、本実施の形態の加熱装置１を説明する。図４は、本実施の形態の加熱装置の構成を模式的に示すブロック図である。本実施の形態の加熱装置１は、上述のセンターピラー１０の性状を実現するために、センターピラー１０の所望の部位を焼き戻して、センターピラー１０の部位毎に熱履歴を変化させることができる構成とされている。

加熱装置１は、図４に示すように、第１の加熱部２及び第２の加熱部３を備えている。第１の加熱部２は、コイル（第１のコイル）２１及び電源（第１の電源）２２を備えており、少なくともセンターピラー１０の第１の部分１２のフランジ部１２ｅを誘導加熱する。

図５は、本実施の形態の加熱装置における第１の加熱部のコイルの配置を模式的に示す図である。図６は、本実施の形態の加熱装置における第１の加熱部のコイルの配置を模式的に示す断面図である。なお、図５では、第１の加熱部２のコイル２１の配置が明確になるように、センターピラー１０の第１の部分１２のフランジ部１２ｅを二点鎖線で示している。

コイル２１は、図５及び図６に示すように、センターピラー１０の第１の部分１２と所定の間隔を開けて、第１の部分１２の周縁部をＸ軸方向で挟み込むように配置される。コイル２１は、導電性のチューブ又は線材、例えば、銅製チューブから成り、図５に示すように、第１の部分２１ａ、第２の部分２１ｂ及び第３の部分２１ｃを備えている。

第１の部分２１ａは、図１に示すように、センターピラー１０に対してＸ軸＋側で当該センターピラー１０の第１の部分１２の周縁部におけるＺ軸－側の辺を除く部分に沿うように配置される。

第２の部分２１ｂは、図２に示すように、センターピラー１０に対してＸ軸－側で当該センターピラー１０の第１の部分１２の周縁部におけるＺ軸－側の辺を除く部分に沿うように配置される。第３の部分２１ｃは、図５に示すように、第１の部分２１ａの一方の端部と第２の部分２１ｂの一方の端部とを電気的に接続する。

つまり、コイル２１は、センターピラー１０に対してＸ軸＋側で当該センターピラー１０の第１の部分１２の周縁部におけるＺ軸－側の辺を除く部分に沿い、そして、センターピラー１０に対してＸ軸－側に移って、センターピラー１０に対してＸ軸－側で当該センターピラー１０の第１の部分１２の周縁部におけるＺ軸－側の辺を除く部分に沿って配置される。

そのため、コイル２１は、センターピラー１０の第１の部分１２をＸ軸方向で挟み込んだ状態で当該第１の部分１２の周縁部を一周するように配置される。このとき、センターピラー１０の第１の部分１２のフランジ部１２ｅ、及び接合部１２ｂの周縁部における本体部１２ａとの連続部を除く部分は、コイル２１によって挟み込まれる。ちなみに、コイルの巻数は、コイルがセンターピラー１０の表側から裏側、又はセンターピラー１０の裏側から表側に移った回数である。

なお、コイル２１の巻数は、一周に限定されず、複数周でもよい。また、コイル２１の形状は、少なくともセンターピラー１０のフランジ部１２ｅを加熱でき、他の部分（即ち、天板部１２ｃや側壁部１２ｄ）の加熱を抑制できる形状であればよい。

このようなコイル２１は、センターピラー１０の第１の部分１２の周縁部を挟み込んだ状態に配置することができるように、第１の部分１２に対してＸ軸＋側に配置される部分と、第１の部分１２に対してＸ軸－側に配置される部分と、に分割できる構成とされている。

例えば、第３の部分２１ｃと第１の部分２１ａ又は第２の部分２１ｂとの間に着脱可能な端子を設けることで、コイル２１は、第１の部分１２に対してＸ軸＋側に配置される部分と、第１の部分１２に対してＸ軸－側に配置される部分と、に分割可能な構成とすることができる。

但し、第１の部分１２に対してＸ軸＋側に配置される部分と、第１の部分１２に対してＸ軸－側に配置される部分と、にコイル２１を分割可能な構成にできれば、端子の位置は、限定されない。

電源２２は、コイル２１に交流電流を供給する。詳細には、電源２２は、コイル２１の第１の部分２１ａ及び第２の部分２１ｂの他方の端部と電気的に接続されている。電源２２は、図４に示すように、スイッチ２２ａを備えており、スイッチ２２ａの操作によって、コイル２１への交流電流の供給と、コイル２１への交流電流の供給の停止と、が切り替えられる。スイッチ２２ａは、センターピラー１０の第１の部分１２のフランジ部１２ｅの温度を検出する温度検出センサー２３の検出結果に基づいて制御される。

第２の加熱部３は、センターピラー１０の第２の部分１３を誘導加熱する。詳細には、第２の加熱部３は、図４に示すように、コイル（第２のコイル）３１及び電源（第２の電源）３２を備えている。

コイル３１は、導電性のチューブ又は線材、例えば、銅製チューブから成り、図１及び図２に示すように、センターピラー１０の第２の部分１３と所定の間隔を開けて当該第２の部分１３に沿い、且つ第２の部分１３を囲むように螺旋状に配置される。なお、図１及び図２では、コイル３１の配置を簡略化して示しており、コイル３１が螺旋状に配置されていることを強調している。

コイル３１は、第１の部分３１ａ、第２の部分３１ｂ、第３の部分３１ｃ及び第４の部分３１ｄを備えている。第１の部分３１ａは、コイル３１におけるセンターピラー１０の第２の部分１３を囲むように螺旋状に巻かれる一周目の部分である。第２の部分３１ｂは、コイル３１におけるセンターピラー１０の第２の部分１３を囲むように螺旋状に巻かれる二周目の部分であり、第２の部分３１ｂの一方の端部が第１の部分３１ａの一方の端部に電気的に接続されている。

第３の部分３１ｃは、コイル３１におけるセンターピラー１０の第２の部分１３を囲むように螺旋状に巻かれる三周目の部分であり、第３の部分３１ｃの一方の端部が第２の部分３１ｂの他方の端部に電気的に接続されている。第４の部分３１ｄは、コイル３１におけるセンターピラー１０の第２の部分１３を囲むように螺旋状に巻かれる四周目の部分であり、第４の部分３１ｄの一方の端部が第３の部分３１ｃの他方の端部に電気的に接続されている。

つまり、コイル３１は、センターピラー１０の第２の部分１３の回りを螺旋状に四周するように配置される。なお、コイル３１の巻数は、四周に限定されず、コイル２１の巻数よりも多ければよい。また、コイル３１の形状は、センターピラー１０の第２の部分１３を略均一に加熱できる形状であればよい。

このようなコイル３１は、センターピラー１０の第２の部分１３を囲んだ状態に配置することができるように、第２の部分１３に対してＸ軸＋側に配置される部分と、第２の部分１３に対してＸ軸－側に配置される部分と、に分割できる構成とされている。

例えば、コイル３１におけるセンターピラー１０の第２の部分１３に対してＸ軸＋側からＸ軸－側に移る部分、及び第２の部分１３に対してＸ軸－側からＸ軸＋側に移る部分に着脱可能な端子を設けることで、コイル３１は、第２の部分１３に対してＸ軸＋側に配置される部分と、第２の部分１３に対してＸ軸－側に配置される部分と、に分割可能な構成とすることができる。

電源３２は、コイル３１に交流電流を供給する。詳細には、電源３２は、コイル３１の第１の部分３１ａ及び第４の部分３１ｄの他方の端部と電気的に接続されている。電源３２は、図４に示すように、スイッチ３２ａを備えており、当該スイッチ３２ａの操作によって、コイル３１への交流電流の供給と、コイル３１への交流電流の供給の停止と、が切り替えられる。スイッチ３２ａは、センターピラー１０の第２の部分１３の温度を検出する温度検出センサー３３の検出結果に基づいて制御される。

次に、本実施の形態の加熱方法の流れを説明する。先ず、第１の加熱部２のコイル２１及び第２の加熱部３のコイル３１をセンターピラー１０に配置する。これにより、コイル２１は、センターピラー１０に対してＸ軸＋側で当該センターピラー１０の第１の部分１２の周縁部におけるＺ軸－側の辺を除く部分に沿い、そして、センターピラー１０に対してＸ軸－側に移って、センターピラー１０に対してＸ軸－側で当該センターピラー１０の第１の部分１２の周縁部におけるＺ軸－側の辺を除く部分に沿って配置される。また、コイル３１は、センターピラー１０の第２の部分１３の回りを螺旋状に配置される。

次に、第１の加熱部２の電源２２のスイッチ２２ａ及び第２の加熱部３の電源３２のスイッチ３２ａを制御してＯＮにし、コイル２１及びコイル３１に交流電流を供給する。これにより、センターピラー１０の第１の部分１２の周縁部におけるＺ軸－側の辺を除く部分、及び第２の部分１３で電磁誘導現象が生じて、センターピラー１０の第１の部分１２の周縁部におけるＺ軸－側の辺を除く部分、及び第２の部分１３が加熱される。つまり、本実施の形態では、センターピラー１０の第１の部分１２の周縁部におけるＺ軸－側の辺を除く部分を誘導加熱しつつ、第２の部分１３を誘導加熱する。

このとき、センターピラー１０の第１の部分１２のフランジ部１２ｅに対して他の部分（例えば、天板部１２ｃや側壁部１２ｄ）の強度が第１の部分１２のフランジ部１２ｅの強度に比べて高く、第１の部分１２のフランジ部１２ｅの強度が第２の部分１３の強度に比べて高く、センターピラー１０の第２の部分１３の靭性が第１の部分１２のフランジ部１２ｅの靭性に比べて高く、第１の部分１２のフランジ部１２ｅの靭性が第１の部分１２のフランジ部１２ｅに対して他の部分の靭性に比べて高くなるように、センターピラー１０を加熱する。

ここで、焼き入れされた鋼板を焼き戻す際に、鋼板を高温に加熱するのに従って強度が低下し、逆に靭性が上昇する。そのため、第２の加熱部３の電源３２が第１の加熱部２の電源２２に対して大きな交流電流をコイル３１に供給又は第１の加熱部２の電源２２からコイル２１に交流電流を供給する時間よりも長い時間、コイル３１に交流電流を供給し、センターピラー１０の第２の部分１３、第１の部分１２のフランジ部１２ｅ、第１の部分１２のフランジ部１２ｅに対して他の部分の順で温度が高くなるように加熱する。つまり、第２の加熱部３の電源３２からコイル３１に供給する電気エネルギー量を第１の加熱部２の電源２２からコイル２１に供給する電気エネルギー量に比べて多くする。

詳細には、センターピラー１０の第２の部分１３は、車両に衝撃が加わった際に当該衝撃を吸収できる靭性まで当該第２の部分１３の靭性を高めることができる第１の温度（例えば、７３０℃程度）に加熱する。ここで、第１の温度は、センターピラー１０を成す鋼板のオーステナイト変態開始温度以上であるとよい。

オーステナイト変態開始温度以上では、鋼板の電磁誘導現象が鈍くなるので、例えば、第２の部分１３の温度が第１の温度に到達しても、第２の加熱部３の電源３２のスイッチ３２ａを高精度に制御しなくてもよい。そのため、センターピラー１０の第２の部分１３を加熱する際の温度制御が簡単である。このとき、センターピラー１０の第２の部分１３は、車両に衝撃が加わった際に当該衝撃を吸収することが可能な靱性になると共に、車体のシャシーと溶接した後に割れが生じない強度まで低下させることができる。

一方、センターピラー１０の第１の部分１２のフランジ部１２ｅは、他の鋼板と溶接した後に割れが生じない強度まで当該フランジ部１２ｅの強度を低下させることができる第２の温度（例えば、５００℃程度）に加熱する。

この際、センターピラー１０の第１の部分１２のフランジ部１２ｅの温度が第２の温度に到達したことを第１の加熱部２の温度検出センサー２３が検出すると、スイッチ２２ａが制御されてＯＦＦにされ、コイル２１への交流電源の供給が停止される。このとき、センターピラー１０の第１の部分１２の接合部１２ｂの周縁部における本体部１２ａとの連続部を除く部分も、第２の温度に加熱される。

図７は、本実施の形態の加熱方法で加熱したセンターピラーの温度計測点を示す図である。図８は、本実施の形態の加熱方法で加熱したセンターピラーの第１の部分の温度分布を示す図である。図９は、本実施の形態の加熱方法で加熱したセンターピラーの第２の部分の温度分布を示す図である。なお、図７では、ハッチングを施した丸印で第１の部分１２の温度計測点を示し、黒丸で第２の部分１３の温度計側点を示している。

本実施の形態の加熱方法では、センターピラー１０を誘導加熱しているので、図８に示すように、センターピラー１０の第１の部分１２の周縁部におけるＺ軸－側の辺を除く部分を５００℃程度に略均一に加熱できている。また、図９に示すように、センターピラー１０の第２の部分１３を７３０℃程度に略均一に加熱できている。

このように本実施の形態の加熱方法及び加熱装置１は、センターピラー１０の第１の部分１２のフランジ部１２ｅ及び第２の部分１３を個別に誘導加熱する。誘導加熱は、一般的な通電加熱に比べてセンターピラー１０のような複雑な形状を簡単に加熱することができる。また、誘導加熱は、一般的なレーザー加熱に比べて、広い範囲を短時間で加熱することができる。さらに、本実施の形態の加熱方法及び加熱装置１のように、センターピラー１０の第１の部分１２のフランジ部１２ｅ及び第２の部分１３を個別に誘導加熱する場合、一般的な加熱炉による加熱に比べてセンターピラー１０の部位毎に熱履歴を変化させることができる。そのため、本実施の形態の加熱方法及び加熱装置１は、容易に、しかも短時間でセンターピラー１０の部位毎に熱履歴を変化させることができる。

特に、誘導加熱では、第１の加熱部２のコイル２１や第２の加熱部３のコイル３１をセンターピラー１０の加熱を必要とする部位に選択的に配置できるので、容易にセンターピラー１０の部位毎に熱履歴を変化させることができる。

しかも、本実施の形態では、センターピラー１０を加熱する際に、接合部１２ｂの周縁部における本体部１２ａとの連続部を除く部分、及び第２の部分１３を車体に溶接した後に割れが生じない強度まで低下させている。そのため、センターピラー１０を焼き戻す工程に費やす時間を短縮することができる。

また、本実施の形態では、センターピラー１０の第１の部分１２の周縁部におけるＺ軸－側の辺を除く部分を誘導加熱しつつ、第２の部分１３を誘導加熱している。そのため、センターピラー１０を焼き戻す工程に費やす時間をより短縮することができる。

ちなみに、加熱したセンターピラー１０の第１の部分１２の周縁部におけるＺ軸－側の辺を除く部分及び第２の部分１３の強度や靭性が戻らないように、加熱したセンターピラー１０を上部臨界冷却速度より速い冷却速度で冷却するとよい。このとき、センターピラー１０の第２の部分１３の単位時間当たりの冷却速度は、センターピラー１０の第１の部分１２の周縁部におけるＺ軸－側の辺を除く部分の単位時間当たりの冷却速度に比べて速いとよい。これにより、センターピラー１０を焼き戻す工程に費やす時間を短縮することができる。

＜実施の形態２＞
実施の形態１の加熱装置１に比べて、センターピラー１０の第２の部分１３をより均一に加熱することができる構成とされている。なお、本実施の形態の加熱装置は、実施の形態１の加熱装置１と略等しい構成とされているため、重複する説明は省略し、等しい部材には等しい符号を用いて説明する。

図１０は、本実施の形態の加熱装置の第２の加熱部を模式的に示す斜視図である。図１１は、本実施の形態の加熱装置の第２の加熱部を模式的に示す異なる斜視図である。なお、図１０及び図１１では、電源３２などを省略している。また、図１０及び図１１では、センターピラー１０の第２の部分１３などを簡略化して示している。

本実施の形態の加熱装置において、第２の加熱部は、図１０及び図１１に示すように、第１の導電板４１及び第２の導電板４２を備えている。第１の導電板４１は、センターピラー１０の第２の部分１３に対してＸ軸＋側に配置される。第１の導電板４１は、センターピラー１０の第２の部分１３のＸ軸＋側の面に対応する形状の加熱面４１ａを備えており、第１の導電板４１のＸ軸＋側の面に第２の加熱部３のコイル３１における当該第２の部分１３に対してＸ軸＋側に配置される部分が電気的に接続されるように固定されている。

このような第１の導電板４１は、コイル３１の第１の部分３１ａが電気的に接続される第１の分割部４１ｂ、コイル３１の第２の部分３１ｂが電気的に接続される第２の分割部４１ｃ、コイル３１の第３の部分３１ｃが電気的に接続される第３の分割部４１ｄ、及びコイル３１の第４の部分３１ｄが電気的に接続される第４の分割部４１ｅに分割されている。つまり、第１の導電板４１は、コイル３１におけるセンターピラー１０の第２の部分１３を囲む各周回のＸ軸＋側の部分毎に分割されている。

ちなみに、第１の分割部４１ｂに電気的に接続されるコイル３１の第１の部分３１ａ、第２の分割部４１ｃに電気的に接続されるコイル３１の第２の部分３１ｂ、第３の分割部４１ｄに電気的に接続されるコイル３１の第３の部分３１ｃ、及び第４の分割部４１ｅに電気的に接続されるコイル３１の第４の部分３１ｄは夫々、複数本に分岐されていてもよい。

第２の導電板４２は、センターピラー１０の第２の部分１３に対してＸ軸－側に配置される。第２の導電板４２は、センターピラー１０の第２の部分１３のＸ軸－側の面に対応する形状の加熱面４２ａを備えており、第２の導電板４２のＸ軸－側の面に第２の加熱部３のコイル３１における当該第２の部分１３に対してＸ軸－側に配置される部分が電気的に接続されるように固定されている。

このような第２の導電板４２は、コイル３１の第１の部分３１ａが電気的に接続される第１の分割部４２ｂ、コイル３１の第２の部分３１ｂが電気的に接続される第２の分割部４２ｃ、コイル３１の第３の部分３１ｃが電気的に接続される第３の分割部４２ｄ、及びコイル３１の第４の部分３１ｄが電気的に接続される第４の分割部４２ｅに分割されている。つまり、第２の導電板４２は、コイル３１におけるセンターピラー１０の第２の部分１３を囲む各周回のＸ軸－側の部分毎に分割されている。

ちなみに、第１の分割部４２ｂに電気的に接続されるコイル３１の第１の部分３１ａ、第２の分割部４２ｃに電気的に接続されるコイル３１の第２の部分３１ｂ、第３の分割部４２ｄに電気的に接続されるコイル３１の第３の部分３１ｃ、及び第４の分割部４２ｅに電気的に接続されるコイル３１の第４の部分３１ｄは夫々、複数本に分岐されていてもよい。

これらの第１の導電板４１及び第２の導電板４２は、例えば、銅製（但し、導電性を有する材料であればよい。）であり、第２の加熱部３のコイル３１を介して交流電流が流れる構成とされている。そして、実施の形態１のコイル３１と同様に、第１の導電板４１と第２の導電板４２とをＸ軸方向で接近及び離間させることができるように、コイル３１におけるセンターピラー１０の第２の部分１３に対してＸ軸＋側からＸ軸－側に移る部分、及び第２の部分１３に対してＸ軸－側からＸ軸＋側に移る部分に着脱可能な端子を設けている。

このような第２の加熱部を用いてセンターピラー１０の第２の部分１３を加熱する場合、第１の導電板４１と第２の導電板４２とで第２の部分１３を挟み込み、電源３２から交流電流を供給すると、コイル３１を介して第１の導電板４１及び第２の導電板４２に交流電流が流れる。これにより、第１の導電板４１及び第２の導電板４２との間の第２の部分１３に電磁誘導現象が生じて当該第２の部分１３が加熱される。

このとき、センターピラー１０の第２の部分１３の略全域は、第１の導電板４１及び第２の導電板４２とで覆われているので、第２の部分１３の略全域で電磁誘導現象を生じさせることができ、その結果、第２の部分１３を略均一に加熱することができる。しかも、第１の導電板４１及び第２の導電板４２を介して第２の部分１３の略全域を加熱することができるので、実施の形態１の加熱装置１に比べて、コイル３１の巻数を少なくすることができる。

ここで、第１の導電板４１及び第２の導電板４２は分割構造であるので、コイル３１の第１の部分３１ａから第１の導電板４１及び第２の導電板４２に供給された交流電流が最短経路を辿って第４の部分３１ｄから流れ出ることを防ぎ、第１の導電板４１及び第２の導電板４２の広域に交流電流を流すことができる。これにより、センターピラー１０の第２の部分１３の略全域で電磁誘導現象を生じさせることができる。

以上の本開示の説明から、本開示を様々に変形できることは明らかである。そのような変形は本開示の思想及び範囲から逸脱するものとみなされるものではなく、また、すべての当業者にとって自明であるそのような改良は以下の請求の範囲に含まれるものである。

１ 加熱装置
２ 第１の加熱部
３ 第２の加熱部
１０ センターピラー
１１ ビード
１２ 第１の部分
１２ａ 本体部、１２ｃ 天板部、１２ｄ 側壁部、１２ｅ フランジ部
１２ｂ 接合部、１２ｆ 鉛直部、１２ｇ 水平部
１３ 第２の部分
１３ａ 本体部、１３ｃ 天板部、１３ｄ 側壁部、１３ｅ フランジ部
１３ｂ 接合部
１３ｆ 切り欠き部
２１ コイル、２１ａ 第１の部分、２１ｂ 第２の部分、２１ｃ 第３の部分
２２ 電源、２２ａ スイッチ
２３ 温度検出センサー
３１ コイル、３１ａ 第１の部分、３１ｂ 第２の部分、３１ｃ 第３の部分、３１ｄ 第４の部分
３２ 電源、３２ａ スイッチ
３３ 温度検出センサー
４１ 第１の導電板、４１ａ 加熱面、４１ｂ 第１の分割部、４１ｃ 第２の分割部、４１ｄ 第３の分割部、４１ｅ 第４の分割部
４２ 第２の導電板、４２ａ 加熱面、４２ｂ 第１の分割部、４２ｃ 第２の分割部、４２ｄ 第３の分割部、４２ｅ 第４の分割部

Claims (7)

1. ビードに対して車両の上側に配置され、フランジ部を周縁部の少なくとも一部に有する第１の部分と、前記ビードに対して前記車両の下側に配置される第２の部分と、を有し、焼き入れされた鋼製の車両用センターピラーを焼き戻す際の当該車両用センターピラーの加熱方法であって、
   前記焼き戻す際に、前記第１の部分のフランジ部に対して他の部分の強度が前記第１の部分のフランジ部の強度に比べて高く、前記第１の部分のフランジ部の強度が前記第２の部分の強度に比べて高く、前記第２の部分の靭性が前記第１の部分のフランジ部の靭性に比べて高く、前記第１の部分のフランジ部の靭性が前記第１の部分のフランジ部に対して他の部分の靭性に比べて高くなるように、前記車両用センターピラーを誘導加熱する工程を備え、
   前記誘導加熱する工程では、
   前記第１の部分のフランジ部を誘導加熱する工程と、
   前記第２の部分を前記第１の部分のフランジ部に比べて高温になるように誘導加熱する工程と、
   を有する、車両用センターピラーの加熱方法。
2. 前記車両用センターピラーを誘導加熱した後に、前記車両用センターピラーを冷却する工程を備え、
   前記車両用センターピラーを冷却する工程では、前記第１の部分のフランジ部の単位時間当たりの冷却速度に比べて、前記第２の部分の単位時間当たりの冷却速度を速くする、請求項１に記載の車両用センターピラーの加熱方法。
3. 前記第２の部分を誘導加熱する工程では、オーステナイト変態開始温度以上に前記第２の部分を加熱する、請求項１又は２に記載の車両用センターピラーの加熱方法。
4. 前記第１の部分のフランジ部を誘導加熱しつつ、前記第２の部分を誘導加熱する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用センターピラーの加熱方法。
5. ビードに対して車両の上側に配置され、フランジ部を周縁部の少なくとも一部に有する第１の部分と、前記ビードに対して前記車両の下側に配置される第２の部分と、を有し、焼き入れされた鋼製の車両用センターピラーを焼き戻す際に用いる当該車両用センターピラーの加熱装置であって、
   前記第１の部分のフランジ部を誘導加熱する第１のコイルと、
   前記第１のコイルに電気的に接続される第１の電源と、
   前記第２の部分を誘導加熱する第２のコイルと、
   前記第２のコイルに電気的に接続される第２の電源と、
   を備え、
   前記第１の部分のフランジ部に対して他の部分の強度が前記第１の部分のフランジ部の強度に比べて高く、前記第１の部分のフランジ部の強度が前記第２の部分の強度に比べて高く、前記第２の部分の靭性が前記第１の部分のフランジ部に比べて高く、前記第１の部分のフランジ部の靭性が前記第１の部分のフランジ部に対して他の部分の靭性に比べて高くなるように、前記第２の電源から前記第２のコイルに供給する電気エネルギー量は、前記第１の電源から前記第１のコイルに供給する電気エネルギー量に比べて多い、車両用センターピラーの加熱装置。
6. 前記第２のコイルにおける前記第２の部分への巻数は、前記第１のコイルにおける前記第１の部分のフランジ部への巻数に比べて多い、請求項５に記載の車両用センターピラーの加熱装置。
7. 前記第２の部分の表面に対応する形状の加熱面を有し、前記第２の部分に対して表側に配置される第１の導電板と、
   前記第２の部分の裏面に対応する形状の加熱面を有し、前記第２の部分に対して裏側に配置される第２の導電板と、
   を備え、
   前記第１の導電板及び前記第２の導電板の加熱面に対して逆側の面には、前記第２のコイルが電気的に接続するように設けられ、
   前記第１の導電板及び前記第２の導電板は、前記第２の部分を挟んだ状態で前記第２のコイルを介して交流電流が流される、請求項５又は６に記載の車両用センターピラーの加熱装置。

Images