JP7200551B2 - ハット型部材及びハット型部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ハット型部材及びハット型部材の製造方法に関する。

特許文献１には、長手方向において、一対の縦壁部の対向する間隔が狭い幅狭部と一対の縦壁部の対向する間隔が広い幅広部とが繰り返し設けられるハット型部材が開示されている。長手方向において、対向する間隔が連続して拡大と縮小とを繰り返すことにより、曲げ衝撃特性を向上させている。

特開２００８－１８９１２６号公報

ハット型部材は、一般的に、単独では用いられずに、周辺部材と接合されて、例えば、車両用の部材として用いられる。ここで、特許文献１のハット型部材では、一対の縦壁部の間隔が拡大と縮小とを繰り返しているため、縦壁部の面が平行でない。このため、特許文献１のハット型部材は、周辺部材との接合が困難であるという問題があった。

また、一対の縦壁部の間に設けられる天面部に対して垂直方向に働く力に対する強度が十分ではなく、更なる改善が求められていた。

そこで、周辺部材との接合性を維持しつつも、天面部に対して垂直方向に働く力に対する強度を向上させるハット型部材及びハット型部材の製造方法を提供することを目的とする。

一態様に係るハット型部材は、一対の縦壁部と、天面部と、一対のフランジ部と、前記一対の縦壁部のそれぞれと前記天面部との間の繋ぐ一対の隅部と、を有する。ハット型部材は、長手方向に沿って配置される第１ハット部と第２ハット部とを有する。前記第１ハット部の前記天面部の高さは、前記一対の隅部の高さと同じである。前記第２ハット部の前記天面部は、前記一対の隅部よりも低い位置で幅方向に延びる縮小天面部と、前記一対の隅部のそれぞれから前記縮小天面部まで延びる延長部と、を有する。

第２ハット部の天面部は、一対の隅部のそれぞれから、当該隅部よりも低い位置で幅方向に延びる縮小天面部まで延びる延長部を有するため、一方の隅部から他方の隅部まで天面部が平行に延びる場合と比べて、天面部の断面積（すなわち、延長部及び縮小天面部の合計の断面積）が増加する。これにより、第２ハット部の天面部における断面二次モーメントを向上させることができ、天面部に対して垂直方向に働く力に対する強度を向上できる。

一方で、第１ハット部の天面部の高さは、一対の隅部の高さと同じであるため、一方の隅部から天面部を亘って他方の隅部まで周辺部材を接合することができるため、ハット型部材と周辺部材との接合を可能とする。

図１は、実施形態に係るハット型部材の斜視図である。 図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。 図３は、図１のＢ－Ｂ断面図である。 図４は、実施形態に係るハット型部材の断面図である。 図５は、実施形態に係るハット型部材の使用例を説明するための図である。 図６は、実施形態に係るハット型部材１の製造方法を説明するための図である。 図７は、実施形態に係るハット型部材１の製造方法を説明するための図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法等は、以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれ得る。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し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（１）ハット型部材１の概略構成
ハット型部材１の概略構成について、図１から４を用いて説明する。図１は、実施形態に係るハット型部材の斜視図である。図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。図３は、図１のＢ－Ｂ断面図である。図４は、実施形態に係るハット型部材の断面図である。図４Ａは、図１のＣ－Ｃ断面図であり、図４Ｂは、図１のＤ－Ｄ断面図である。図５は、実施形態に係るハット型部材の使用例を説明するための図である。

図面に示す矢印Ｌは、長手方向を示し、矢印Ｗは、幅方向を示し、矢印Ｈは、高さ方向を示す。長手方向Ｌ、幅方向Ｗ、高さ方向Ｈは、互いに直交する。

図１に示すように、ハット型部材１は、一対の縦壁部１０と、天面部２０と、一対のフランジ部３０と、一対の上側隅部４０と、一対の下側隅部５０と、を有する。

一対の縦壁部１０は、長手方向Ｌに延びており、幅方向Ｗにおいて互いに対向する。縦壁部１０の上端縁は、上側隅部４０を介して天面部２０の幅方向Ｗの外端縁と連なっている。縦壁部１０の下端縁は、下側隅部５０を介してフランジ部３０の幅方向Ｗの外端縁と連なっている。

図１に示すように、縦壁部１０は、上壁部１２、下壁部１４、及び内側部１６を有する。

上壁部１２は、下壁部１４よりも上側に位置する。上壁部１２の上端縁は、上側隅部４０を介して天面部２０の幅方向Ｗの外端縁と連なっている。上壁部１２の下端縁は、内側部１６と連なっている。

下壁部１４は、上壁部１２は、よりも下側に位置する。下壁部１４の上端縁は、内側部１６と連なっている。下壁部１４の下端縁は、下側隅部５０を介してフランジ部３０の幅方向Ｗの外端縁と連なっている。

内側部１６は、上壁部１２と下壁部１４との間に位置し、下壁部１４よりも幅方向Ｗの内側に位置する。内側部１６の上端縁は、上壁部１２の下端縁と連なっており、内側部１６の下端縁は、下壁部１４の上端縁と連なっている。

天面部２０は、幅方向Ｗにおいて一対の縦壁部１０の間に設けられている。天面部２０は、長手方向Ｌ及び幅方向Ｗに平行な面を有する。天面部２０の幅方向Ｗの外端縁は、上側隅部４０を介して縦壁部１０の上端縁と連なっている。

一対のフランジ部３０は、幅方向Ｗにおいて縦壁部１０よりも外側に位置する。フランジ部３０の幅方向Ｗの内端縁は、下側隅部５０を介して縦壁部１０の下端縁と連なっている。

一対の上側隅部４０は、一対の縦壁部１０のそれぞれと天面部２０との間を繋ぐ。

一対の下側隅部５０は、一対の縦壁部１０のそれぞれとフランジ部３０との間を繋ぐ。

図１に示すように、ハット型部材１は、第１ハット部１００と第２ハット部２００とを有する。第１ハット部１００と第２ハット部２００とは、長手方向Ｌに沿って配置されている。

図２に示すように、第１ハット部１００は、一対の第１縦壁部１１０と、第１天面部１２０と、一対の第１フランジ部１３０と、一対の第１上側隅部１４０と、一対の第１下側隅部１５０と、を有する。第１縦壁部１１０は、縦壁部１０に対応し、第１天面部１２０は、天面部２０に対応し、第１フランジ部１３０は、フランジ部３０に対応し、第１上側隅部１４０は、上側隅部４０に対応し、第１下側隅部１５０は、下側隅部５０に対応する。

第１縦壁部１１０は、上壁部１２に対応する第１上壁部１１２、下壁部１４に対応する第１下壁部１１４、及び内側部１６に対応する第１内側部１１６を有する。

第１天面部１２０の高さｈ１１は、一対の第１上側隅部１４０の高さと同じである。このため、一方の第１上側隅部１４０から第１天面部１２０に亘って他方の第１上側隅部１４０まで周辺部材を接合することができる。従って、第１ハット部１００において、周辺部材を接合可能であり、ハット型部材１と周辺部材との接合を可能とする。

なお、本明細書における高さが同じとは、これらの高さが全く同じ高さである場合に限らず、製造誤差等により高さの差が生じた場合をも含み得る意味であり、言うなれば、本発明の効果を得られる程度に実質的に同じ高さに配置されているということである。

第１内側部１１６は、幅方向Ｗに凹む凹部（ビード）により構成されている。これにより、第１縦壁部１１０の剛性を向上させることができる。

第１内側部１１６は、第１上側隅部１４０よりも幅方向Ｗの外側に位置する。これにより、後述するように、ハット型部材１を製造する際に、下側から天面部２０に当接させる型を挿入しても、当該型が第１内側部１１６に当たって、挿入できなくなることを抑制できる。

図３に示すように、第２ハット部２００は、一対の第２縦壁部２１０と、第２天面部２２０と、一対の第２フランジ部２３０と、一対の第２上側隅部２４０と、一対の第２下側隅部２５０と、を有する。第２縦壁部２１０は、縦壁部１０に対応し、第２天面部２２０は、天面部２０に対応し、第２フランジ部２３０は、フランジ部３０に対応し、第２上側隅部２４０は、上側隅部４０に対応し、第２下側隅部２５０は、下側隅部５０に対応する。

第２天面部２２０は、縮小天面部２２２と延長部２２４とを有する。縮小天面部２２２は、一対の第２上側隅部２４０よりも低い位置で幅方向Ｗに延びる。延長部２２４は、一対の第２上側隅部２４０のそれぞれから縮小天面部２２２まで延びる。これにより、第２上側隅部２４０における第２縦壁部２１０と第２天面部２２０との角度θ２１が、第１上側隅部１４０における第１縦壁部１１０と第１天面部１２０との角度θ１１よりも小さくなる。この場合、幅方向Ｗ及び高さ方向Ｈに沿った断面（図２及び図３）において、第２天面部２２０の断面積は、第１天面部１２０の断面積よりも大きいため、第２天面部２２０では、第１天面部１２０よりも、断面二次モーメントが大きく、実施形態に係るハット型部材１では、天面部２０に対して垂直方向に働く力Ｆに対する強度を向上できる。 縮小天面部２２２の幅方向Ｗの長さＷ２３は、第２天面部２２０の幅方向Ｗの長さＷ２１の半分よりも長い。これにより、第２縦壁部２１０と第２天面部２２０との角度θ２１を小さくすることができる。角度θ２１が小さいほど、第２天面部２２０の断面積が増加するため、第２天面部２２０における断面二次モーメントを増加させることができる。従って、実施形態に係るハット型部材１では、天面部２０に対して垂直方向に働く力Ｆに対する強度をさらに向上できる。

縮小天面部２２２の高さｈ２２は、第１ハット部１００の第１天面部１２０の高さｈ１１の半分よりも高い。これにより、第１天面部１２０から縮小天面部２２２への変化を必要以上に大きくすることを抑制でき、第１ハット部１００と第２ハット部２００とを連結するための折り曲げの変化が大きくなることを抑制できる。このため、第１ハット部１００と第２ハット部２００とを連結する部分（後述の連結部３００）における強度を確保することができる。

第２縦壁部２１０は、上壁部１２に対応する第２上壁部２１２、下壁部１４に対応する第２下壁部２１４、及び内側部１６に対応する第２内側部２１６を有する。第２内側部２１６は、幅方向Ｗに延びる平面（平面部）により構成されている。これにより、第２縦壁部２１０の剛性を向上させることができる。

上述のように、第２天面部２２０には、縮小天面部２２２及び延長部２２４により段差を設けて、第２縦壁部２１０には、第２内側部２１６により段差を設けることにより、第２ハット部２００の剛性を向上させることができ、ハット型部材１の断面崩壊を抑制できる。

第１内側部１１６と第２内側部２１６とは、同じ高さに位置してよい。従って、第１内側部１１６の高さｈ１２と第２内側部２１６の高さｈ２３とが同じであってよい。第１内側部１１６の高さｈ１２は、高さ方向Ｈにおける第１下側隅部１５０から第１内側部１１６の下端縁までの長さである。第２内側部２１６の高さｈ１２は、高さ方向Ｈにおける第２下側隅部２５０から第２内側部２１６の下端縁までの長さである。このように、第１内側部１１６と第２内側部２１６とは、同じ高さとする場合、ハット型部材１を製造する際に、第１内側部１１６と第２内側部２１６とを同時に凹部（ビード）を成形することができる。これにより、第２内側部２１６が凹部である場合は、従来の工程と同じ工程数でハット型部材１を製造することができる。また、第２内側部２１６が平面部である場合であってもよい。第２内側部２１６としていったん凹部を形成し、その後の他の工程において、第２内側部２１６を凹部から平面部に成形することにより、従来と同じ工程数でハット型部材１を製造することができる。

なお、第１内側部１１６は、凹部により構成されているため、第１上壁部１１２に沿った面の延長線上に第１下壁部１１４に沿った面が位置してよい。一方、第２内側部２１６は、平面部により構成されているため、第１上壁部１１２に沿った面の延長線上から、第１下壁部１１４に沿った面がずれていてよい。

また、第１内側部１１６は、凹部により構成されているため、第１内側部１１６の幅方向Ｗの最内端縁は、第１上壁部１１２の下端縁と連なってなくてよい。一方、第２内側部２１６は、平面部により構成されているため、第２内側部２１６の幅方向Ｗの最内端縁は、第２上壁部２１２の下端縁と連なっている。

また、ハット型部材１は、連結部３００を有する。連結部３００は、第１ハット部１００と第２ハット部２００との間に配置されており、第１ハット部１００と第２ハット部２００とを連結する。

図１及び図４に示すように、連結部３００は、幅方向Ｗ及び高さ方向Ｈに沿った断面ＣＳに対して傾斜している。これにより、第１ハット部１００の形状から第２ハット部２００の形状に連続的に変化させることが可能である。従って、連結部３００が断面ＣＳに対して平行である場合と比べて、連結部３００に外部から入力される応力が集中することを抑制でき、連結部３００を基点とした損傷を抑制できる。また、第１ハット部１００の形状から第２ハット部２００の形状に連続的に変化し、第１ハット部１００の形状から第２ハット部２００の形状へ急激に変化することを抑制できる。このため、超ハイテンのような伸びの低い材料を用いても、ハット型部材１を製造することが可能となる。さらに、第１ハット部１００の形状から第２ハット部２００の形状へ急激に変化させる場合には、当該部分において、ハット型部材１を成型するための型に過大な負荷がかかる。しかしながら、連結部３００は、断面ＣＳに対して傾斜していることで、第１ハット部１００の形状から第２ハット部２００の形状への変化を緩やかにすることができ、型へ過大な負荷がかかることを抑制でき、型の寿命を長くすることができる。

図４Ａに示すように、連結部３００における天面部２０は、断面ＣＳに対して傾斜している。従って、連結部３００における天面部２０と断面ＣＳとの角度θ３１は、９０度未満である。

図４Ｂに示すように、連結部３００における縦壁部１０（具体的には、上壁部１２）は、断面ＣＳに対して傾斜している。従って、連結部３００における上壁部１２と断面ＣＳとの角度θ３２は、９０度未満である。

図５に示すように、ハット型部材１は、例えば、車両用のハット型部材１である。ハット型部材１は、サイドシルストレングスとして用いられ、当該ハット型部材１に、周辺部材４００としてのビラーを接合することができる。ここで、第１ハット部１００の第１天面部１２０は、縮小天面部２２２を有さずに、平面であるため、周辺部材４００をスポット溶接により接合可能である。一方、周辺部材４００が接合されない第２ハット部２００は剛性が高いため、車両衝突時の最大曲げ荷重を増加することができる。

なお、図５では、内側部１６を有さないハット型部材１を例示しているが、車両用のハット型部材１は、内側部１６を有してもよいことは勿論である。

（２）ハット型部材の製造方法
次に、ハット型部材の製造方法について、図６及び図７を用いて図６及び図７は、実施形態に係るハット型部材１の製造方法を説明するための図である。図６の右側は、第１ハット部１００を示し、図６の左側は、第２ハット部２００を示す。図７Ａは、ステップＳ２０における製造工程の一例を説明するための図である。図７Ｂは、ステップＳ３０における製造工程の一例を説明するための図である。

図６におけるステップＳ１０において、平板状の金属板を、型を用いて折り曲げることにより、一対の縦壁部１０と、天面部２０と、一対のフランジ部３０と、第１内側部１１６と、第２内側部２１６と、を成型する。これにより、第１ハット部１００と、第２ハット部２００と、を成形できる。

第２内側部２１６は、第１内側部１１６と同様に、幅方向Ｗへ凹む凹部に成型されている。これにより、第１内側部１１６と第２内側部２１６とを同一の工程で成形することができる。

なお、一対の縦壁部１０と、天面部２０と、一対のフランジ部３０と、第１内側部１１６と、第２内側部２１６と、を同時に成型してもよい。

ステップＳ２０において、縦壁部１０とフランジ部３０との角度、及び縦壁部１０と天面部２０との角度を調整する。

ステップＳ２０では、例えば、図７Ａに示すような型を用いて、第１ハット部１００において、天面部２０と縦壁部１０との角度を調整することができる。

なお、縦壁部１０とフランジ部３０との角度、及び縦壁部１０と天面部２０との角度を同時に調整してもよい。

ステップＳ３０において、上側隅部４０と、第２内側部２１６と、縦壁部１０とフランジ部３０との間の部分である下側隅部５０とに対して、再押し加工を行う。

ここで、第２内側部２１６は、凹部から平面に成形することができる。これにより、他の部分に対して再押し加工を行う際に、第２内側部２１６を凹部から平面に成形することで、従来と同様の工程数で、ハット型部材１を製造することができる。

ステップＳ３０では、例えば、図７Ｂに示すような型を用いて、再押し加工を行うことができる。

なお、上側隅部４０と、第２内側部２１６と、縦壁部１０とフランジ部３０との間の部分である下側隅部５０とに対して、再押し加工を同時に行ってもよい。

以上のように、本実施形態に係る製造方法によれば、従来と同様の工程数で、ハット型部材１を製造することができる。これにより、製造コストを増加させずに、強度が向上したハット型部材１を製造することができる。

上述の実施形態を用いて本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。したがって、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。

本態様は、周辺部材との接合性を維持しつつも、天面部に対して垂直方向に働く力に対する強度を向上させるハット型部材及びハット型部材の製造方法を提供できる。

１ ：ハット型部材
１０ ：縦壁部
１２ ：上壁部
１４ ：下壁部
１６ ：内側部
２０ ：天面部
３０ ：フランジ部
４０ ：上側隅部
５０ ：下側隅部
１００ ：第１ハット部
１１０ ：第１縦壁部
１１２ ：第１上壁部
１１４ ：第１下壁部
１１６ ：第１内側部
１２０ ：第１天面部
１３０ ：第１フランジ部
１４０ ：第１上側隅部
１５０ ：第１下側隅部
２００ ：第２ハット部
２１０ ：第２縦壁部
２１２ ：第２上壁部
２１４ ：第２下壁部
２１６ ：第２内側部
２２０ ：第２天面部
２２２ ：縮小天面部
２２４ ：延長部
２３０ ：第２フランジ部
２４０ ：第２上側隅部
２５０ ：第２下側隅部
３００ ：連結部
４００ ：周辺部材
ＣＳ ：断面

Claims (8)

1. 一対の縦壁部と、天面部と、一対のフランジ部と、前記一対の縦壁部のそれぞれと前記天面部との間の繋ぐ一対の隅部と、を有するハット型部材であって、
   長手方向に沿って配置される第１ハット部と第２ハット部とを有し、
   前記第１ハット部の前記天面部の高さは、前記一対の隅部の高さと同じであり、
   前記第２ハット部の前記天面部は、前記一対の隅部よりも低い位置で幅方向に延びる縮小天面部と、前記一対の隅部のそれぞれから前記縮小天面部まで延びる延長部と、を有し、
   前記第１ハット部の前記天面部の高さ及び前記第２ハット部の隅部の高さが等しい、ハット型部材。
2. 前記第１ハット部の前記縦壁部は、第１上壁部と、前記第１上壁部よりも下側に位置する第１下壁部と、前記第１上壁部と前記第１下壁部との間に位置しかつ前記第１下壁部よりも幅方向の内側に位置する第１内側部と、を有し、
   前記第２ハット部の前記縦壁部は、第２上壁部と、前記第２上壁部よりも下側に位置する第２下壁部と、前記第２上壁部と前記第２下壁部との間に位置しかつ前記第２下壁部よりも前記幅方向の内側に位置する第２内側部と、を有し、
   前記第１内側部と前記第２内側部とは同じ高さに位置する請求項１に記載のハット型部材。
3. 前記第１内側部は、前記幅方向へ凹む凹部により構成され、
   前記第２内側部は、前記幅方向へ延びる平面により構成される請求項２に記載のハット型部材。
4. 前記第１内側部は、前記第１ハット部の前記隅部よりも幅方向の外側に位置する請求項２又は３に記載のハット型部材。
5. 前記長手方向において、前記第１ハット部と前記第２ハット部との間に、前記第１ハット部と前記第２ハット部とを連結する連結部を有し、
   前記連結部は、幅方向及び高さ方向に沿った断面に対して傾斜している請求項１から４のいずれか１項に記載にハット型部材。
6. 前記縮小天面部の幅方向の長さは、前記第２ハット部の前記天面部の前記幅方向の長さの半分よりも長い請求項１から５のいずれか１項に記載のハット型部材。
7. 前記縮小天面部の高さは、前記第１ハット部の前記天面部の高さの半分よりも高い請求項１から６のいずれか１項に記載のハット型部材。
8. 一対の縦壁部と、天面部と、一対のフランジ部と、前記天面部と前記一対の縦壁部のそれぞれとの間の繋ぐ一対の隅部と、を有するハット型部材の製造方法であって、
   長手方向に沿って配置される第１ハット部と第２ハット部とを有し、
   前記第１ハット部の前記天面部の高さは、前記一対の隅部の高さと同じであり、
   前記第２ハット部の前記天面部は、前記一対の隅部よりも低い位置で幅方向に延びる縮小天面部と、前記一対の隅部のそれぞれから前記縮小天面部まで延びる延長部と、を有し、
   前記第１ハット部の前記縦壁部は、第１上壁部と、前記第１上壁部よりも下側に位置する第１下壁部と、前記第１上壁部と前記第１下壁部との間に位置しかつ前記第１下壁部よりも幅方向の内側に位置する第１内側部と、を有し、
   前記第２ハット部の前記縦壁部は、第２上壁部と、前記第２上壁部よりも下側に位置する第２下壁部と、前記第２上壁部と前記第２下壁部との間に位置しかつ前記第２下壁部よりも前記幅方向の内側に位置する第２内側部と、を有し、
   前記第１内側部と前記第２内側部とは同じ高さに位置し、
   前記第１内側部は、前記幅方向へ凹む凹部により構成され、
   前記第２内側部は、前記幅方向へ延びる平面により構成され、
   金属板を折り曲げることにより、前記一対の縦壁部と、前記天面部と、前記一対のフランジ部と、前記第１内側部と、前記第２内側部とを成形する第１工程と、
   前記縦壁部と前記フランジ部との角度、及び前記縦壁部と前記天面部との角度を調整する第２工程と、
   前記隅部と、前記第２内側部と、前記縦壁部と前記フランジ部との間の部分とに対して、再押し加工を行う第３工程と、を備え、
   前記第１工程では、前記第２内側部は、前記幅方向へ凹む凹部に成型され、
   前記第３工程では、前記第２内側部は、前記凹部から前記平面に成型されるハット型部材の製造方法。
   

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