JPWO2014163203A1 - 自動車用構造部材、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

第１の構成部材（１２）及び第２の構成部材（１３）により構成される閉じた横断面形状を有する自動車用構造部材２である。第１の構成部材（１２）は、縦壁部（１２ｃ）、曲部（１２ｂ）及び内向きフランジ（１２ａ）を有するとともに、曲部（１２ｂ）と第２の構成部材（１３）との間であって縦壁部（１２ｃ）を第２の構成部材（１３）へ向けて延長した領域の少なくとも一部の領域に形成されて、曲部（１２ｂ）及び第２の構成部材（１３）を接合する荷重伝達部（２０）を有する。これにより、曲げ圧潰性能を向上できる。

Description

本発明は、自動車車体を構成する自動車用構造部材、及びその製造方法に関する。具体的には、例えば薄鋼板といった金属板や金属板の成形体等を組み合わせて構成される閉じた横断面形状を有する自動車用構造部材、及びその製造方法に関する。

モノコック構造を有する自動車車体（ボディシェル）の骨格部材として用いられる自動車用構造部材のうち、衝突事故時に３点曲げ荷重が作用することが想定される部材として、サイドシル、バンパーレインフォースメント、センターピラー等がある。

これらの自動車用構造部材（以下、単に「自動車用構造部材」という）には、衝突時に車内空間を確保するためや、衝突時の衝撃荷重を他の自動車用構造部材に効率的に伝達するために、高い３点曲げ荷重が要求される。また、自動車用構造部材自身にも３点曲げに対する優れた衝撃吸収性能が要求される。本明細書では、自動車用構造部材が有する３点曲げ荷重と３点曲げに対する衝撃吸収性能とを合わせて曲げ圧潰性能と総称する。さらに、自動車用構造部材には、曲げ圧潰性能のみならず、自動車の燃費向上のための軽量化、小断面化も強く要求されている。

自動車用構造部材は、一般的に、外向きフランジを有する断面ハット形に成形された鋼板からなる第１の構成部材と、鋼板からなる第２の構成部材であるクロージングプレートとを、外向きフランジを溶接代としてスポット溶接することにより組み立てられる。本明細書では、外向きフランジを有する断面ハット形の部材をハット部材という。すなわち、ハット部材は、２つの外向きフランジと、２つの外向きフランジにそれぞれつながる２つの曲部と、２つの曲部にそれぞれつながる２つの縦壁部と、２つの縦壁部にそれぞれつながる２つの稜線部と、２つの稜線部がつながる１つの溝底部とからなるハット形の横断面形状を有する。

これまでにも、ハット部材である第１の構成部材の重量の増加を抑制するとともに優れた曲げ圧潰性能を得るために、様々な発明が提案されている。

特許文献１には、Ｃ：０．０５〜０．３％（本明細書では特に断りがない限り化学組成に関する「％」は「質量％」を意味する）、Ｍｎ：０．５〜３．０％を含有する鋼板がプレス曲げ成形されたハット部材である第１の構成部材の横断面において曲部の中心から曲部を形成する二面の内の少なくとも一面上に曲部の半径をＲとしたとき（Ｒ＋７）ｍｍの基準範囲を設定し、この基準範囲内に曲部に沿ってレーザ照射や高周波加熱により焼入強化部を１又は複数形成し、第１の構成部材の全ての曲部を構成する全ての面について、基準範囲内における焼入強化部の幅合計の基準範囲合計長に対する占有率を２０％以上確保する自動車用構造部材が開示されている。この自動車用構造部材によれば、良好なプレス成形性を確保しながら、少ない焼入強化部の形成により、耐衝撃圧壊特性を効果的に向上できることが開示されている。

特許文献２には、ハット部材である第１の構成部材と第２の構成部材とにより形成される閉じた横断面形状を有するとともに第１の構成部材及び第２の構成部材が外向きフランジによりスポット溶接された筒体を備え、外向きフランジに隣接する曲部と第２の構成部材とにより挟まれた領域に樹脂層を充填して介装する自動車用構造部材が開示されている。この自動車用構造部材によれば、軽量で優れた曲げ圧潰性能を有することが開示されている。

一方、特許文献３には、２つの断面凹状の構成部材を底面内壁が互いに対向するようにして、各構成部材の内向きフランジ同士をレーザ溶接で接合する自動車用構造部材が開示されている。このような自動車用構造部材によれば、曲げ荷重特性を変化させてエネルギー吸収量を増加できることが開示されている。

特開平１１−１５２５４１号公報 特開２０１１−１６８０８２号公報 特開２００３−５４４４５号公報

特許文献１、２に開示されたハット部材である第１の構成部材が高い３点曲げ荷重を有するためには、衝撃荷重負荷時におけるハット部材の横断面形状の変形をできるだけ抑制し、第２の構成部材から第１の構成部材の縦壁部へ効率的に衝撃荷重を伝達することが重要である。

ここで、第２の構成部材であるクロージングプレートから第１の構成部材であるハット部材へ衝撃荷重が伝達される場合、クロージングプレート側から入力された衝撃荷重は、第１の構成部材の外向きフランジと縦壁部との間に不可避的に存在する曲部を介して縦壁部に伝達される。したがって、縦壁部が早期に座屈変形し易く、第１の構成部材の縦壁部へ効率的に衝撃荷重を伝達することができない。すなわち、自動車用構造部材の曲げ圧潰性能を向上するためには、衝撃荷重負荷時における縦壁部の座屈変形の発生を抑制することが有効である。

しかし、特許文献１に開示された発明は、第１の構成部材であるハット部材の曲部を焼入れ強化することによりハット部材の横断面形状の変形を抑制するものの、縦壁部に効率的に衝撃荷重を伝達するには十分でない。また、特許文献１に開示された発明は、ハット部材とクロージングプレートとを外向きフランジを介して溶接して組立てた後に、ハット部材の曲部にレーザ照射や高周波誘導加熱を行う必要があり、製造に要する工数やコストの増加は避けられない。

また、特許文献２に開示された発明は、ハット部材の外向きフランジに隣接する曲部と第２の構成部材とにより挟まれた領域（隙間）に樹脂を充填することにより縦壁部の変形を抑制するため、ある程度曲げ圧潰性能を高めることができる。しかしながら、第１の構成部材と第２の構成部材とを外向きフランジを溶接代としてスポット溶接することに加えて、上記の領域に樹脂を充填する必要があり、製造に要する工数やコストの増加は否めない。

さらに、特許文献１、２に開示された何れの発明においても、第１の構成部材と第２の構成部材との溶接にスポット溶接を用いるには、幅が通常２０〜３０ｍｍ程度の外向きフランジを溶接代として第１の構成部材に設ける必要がある。この外向きフランジの曲げ圧潰性能への寄与は小さいために、外向きフランジの幅の削減による軽量化及び小断面化が望まれるが、特許文献１、２に開示された何れの発明でも外向きフランジの幅の削減による軽量化及び小断面化を図ることはできない。

一方、特許文献３に開示された発明は、内向きフランジ同士を接合することにより、外向きフランジに比べて自動車用構造部材の軽量化及び小断面化を図ることができる。しかしながら、内向きフランジ同士は界面を溶かすことで溶接されるレーザ溶接により接合されるために、内向きフランジに隣接する曲部同士によって挟まれた領域は、隙間が形成されたままである。したがって、他方の構成部材から一方の構成部材へ衝撃荷重が伝達される場合、他方の構成部材側から入力された衝撃荷重は、一方の構成部材の内向きフランジと縦壁部との間の曲部を介して縦壁部に伝達される。したがって、特許文献１に開示されたハット部材で構成される自動車用構造部材と同様、縦壁部が早期に座屈変形し易く、一方の構成部材の縦壁部へ効率的に衝撃荷重を伝達することができないという問題がある。

スポット溶接は、０．１〜０．５秒間程度の極めて短い溶接時間で重ね合わせた複数枚の薄鋼板を効率的かつ簡便に溶接できることから、これまで、特に自動車用構造部材や自動車車体の溶接に広く用いられてきた。このため、第１の構成部材と第２の構成部材とを溶接して自動車用構造部材を組み立てるにあたって、第１の構成部材に溶接代となる外向きフランジを形成して、この外向きフランジで第２の構成部材とスポット溶接することが、当業者の技術常識であった。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、第１の構成部材に外向きフランジではなく内向きフランジを形成し、この内向きフランジを介して第１の構成部材と第２の構成部材とを重ね合わせ、内向きフランジに連続する曲部と、第２の構成部材との間の領域であって縦壁部を第２の構成部材へ向けて延長した領域の少なくとも一部の領域に、曲部と第２の構成部材とを接合する荷重伝達部を形成するように構成した。したがって、製造に要する工数やコストを従来の自動車用構造部材と同等程度に抑制できるとともに、自動車用構造部材の曲げ圧潰性能を従来の自動車用構造部材の曲げ圧潰性能よりも大幅に向上できることを知見し、さらに検討を重ねて本発明を完成した。

本発明は、本発明に係る自動車用構造部材の横断面形状の一例を示す図１Ｂ〜図１Ｄと、本発明に係る自動車用構造部材における荷重伝達部の周辺を抽出して示す図である図２とを参照しながら説明すると、以下に列記の通りである。

（１）自動車用構造部材２〜４は、少なくとも、金属板の成形体からなる第１の構成部材１２、及び金属板又は金属板の成形体からなるとともに第１の構成部材１２と接合される第２の構成部材１３〜１５により構成される閉じた横断面形状を有する自動車用構造部材２〜４であって、第１の構成部材１２は、縦壁部１２ｃ、該縦壁部１２ｃにつながるとともに閉じた横断面形状の内側へ向けて屈曲する曲部１２ｂ、及び該曲部１２ｂにつながる内向きフランジ１２ａを有するとともに、曲部１２ｂと第２の構成部材１３〜１５との間であって縦壁部１２ｃを第２の構成部材１３〜１５へ向けて延長した領域の少なくとも一部の領域に形成されて、曲部１２ｂ及び第２の構成部材１３〜１５を接合する荷重伝達部２０を有することを特徴とする。

（２）縦壁部１２ｃの板厚方向への荷重伝達部２０の幅をＷＴとするとともに、縦壁部１２ｃの板厚をｔとした場合に０．３ｔ≦ＷＴ≦１．０ｔであることを特徴とする。
（３）荷重伝達部２０は、曲部１２ｂと第２の構成部材１３〜１５との間に形成される隙間２２の一部又は全てを埋める接合部２１の一部であって、接合部２１は、第２の構成部材１３〜１５と接する範囲である接合幅Ｌが、荷重伝達部２０の幅ＷＴよりも長いことを特徴とする。
（４）曲部１２ｂのうち、少なくとも荷重伝達部２０が接する範囲の硬さが第１の構成部材１２の母材の硬さよりも硬いことを特徴とする。
（５）荷重伝達部２０は、該自動車用構造部材２〜４の長手方向に亘って断続的に形成されることを特徴とする。

（６）少なくとも、金属板の成形体からなる第１の構成部材１２、及び金属板又は金属板の成形体からなるとともに第１の構成部材と接合される第２の構成部材１３〜１５により構成される閉じた横断面形状を有し、第１の構成部材１２は、縦壁部１２ｃ、該縦壁部１２ｃにつながるとともに閉じた横断面形状の内側へ向けて屈曲する曲部１２ｂ、及び該曲部１２ｂにつながる内向きフランジ１２ａを有する自動車用構造部材２〜４の製造方法であって、曲部１２ｂと第２の構成部材１３〜１５との間であって縦壁部１２ｃを第２の構成部材１３〜１５へ向けて延長した領域の少なくとも一部の領域に、溶加材を用いた溶接により、曲部１２ｂ及び第２の構成部材１３〜１５を接合する荷重伝達部２０を形成することを特徴とする。

（７）荷重伝達部２０を、前記溶加材を用いた複数回の溶接により形成することを特徴とする。
（８）複数回の溶接のうち少なくとも２回の溶接ではそれぞれ溶接長が異なることを特徴とする。
（９）荷重伝達部２０は、曲部１２ｂと第２の構成部材１３〜１５との間に形成される隙間の一部又は全てを埋める接合部２１の一部であって、荷重伝達部２０を、前記溶加材を用いた複数回の溶接によって形成し、１回目の溶接では、荷重伝達部２０の幅ＷＴがＷＴ＜０．６ｔ、かつ接合部２１が第２の構成部材１３〜１５と接する範囲である接合幅Ｌが０＜Ｌになるように溶接し、２回目以降の溶接において、荷重伝達部２０の幅ＷＴが０．６ｔ≦ＷＴ≦１．０ｔになるように溶接することを特徴とする。
（１０）荷重伝達部２０を、該自動車用構造部材２〜４の長手方向に亘って断続的に形成することを特徴とする。
（１１）荷重伝達部２０を、アーク溶接又はレーザ・アークハイブリッド溶接により前記溶加材を用いて形成することを特徴とする。

これらの本発明では、第１の構成部材１２は、例えば、一の方向（図１Ｂ〜図１Ｄの紙面に直交する方向）へ延びて存在する溝底部１２ｅと、この一の方向と交差する幅方向の両縁部で溝底部１２ｅにつながる２つの稜線部１２ｄ、１２ｄと、これら２つの稜線部１２ｄ、１２ｄそれぞれにつながる２つの縦壁部１２ｃ、１２ｃと、これら２つの縦壁部１２ｃ、１２ｃそれぞれにつながるとともに閉じた横断面形状の内側へ向けて屈曲する２つの曲部１２ｂ、１２ｂと、これら２つの曲部１２ｂ、１２ｂそれぞれにつながる２つの内向きフランジ１２ａ、１２ａとにより構成される横断面形状を有する。

これらの本発明では、第２の構成部材１３は、図１Ｂに示すようにクロージングプレートのような平板状の金属材であってもよい。また、第２の構成部材１４、１５は、金属板の成形体、例えば図１Ｃ及び図１Ｄに示すように第１の構成部材１２と同様の横断面形状を有する形状を有する成形体であってもよい。この場合には、第１の構成部材１２に形成された内向きフランジ１２ａ、１２ａと、第２の構成部材１４、１５に形成された内向きフランジ１６ａ、１６ａとを重ね合わせればよい。

これらの本発明では、曲部１２ｂの曲率半径は、あまり大きいと例えばアーク溶接又はレーザ・アークハイブリッド溶接といった簡便な手段により荷重伝達部２０を形成することが容易でなくなるため、８ｍｍ以下であることが望ましい。逆に、曲率半径をあまり小さくしようとすると第１の構成部材１２の成形が難しくなるので、２ｍｍ以上であることが望ましい。

さらに、本発明に係る自動車用構造部材２〜４は、モノコック構造を有する自動車車体（ボディシェル）の骨格部材として用いられる。具体的には、自動車用構造部材２〜４は、サイドシル、バンパーレインフォースメント、センターピラーに用いられる。

本発明の自動車用構造部材によれば、曲げ圧潰性能を従来の自動車用構造部材の曲げ圧潰性能よりも向上させることができる。

図１Ａは、従来の自動車用構造部材の横断面形状の一例を示す図である。 図１Ｂは、第１の実施形態の自動車用構造部材の横断面形状の一例を示す図である。 図１Ｃは、第２の実施形態の自動車用構造部材の横断面形状の一例を示す図である。 図１Ｄは、第３の実施形態の自動車用構造部材の横断面形状の一例を示す図である。 図２は、本実施形態の自動車用構造部材における荷重伝達部の周辺を示す図である。 図３Ａは、第１比較例の自動車用構造部材の横断面形状を示す図である。 図３Ｂは、第２比較例の自動車用構造部材の横断面形状を示す図である。 図３Ｃは、本発明例の自動車用構造部材の横断面形状を示す図である。 図４は、板厚２．０ｍｍであって曲部の曲率半径が６ｍｍのとき荷重−変位曲線を示すグラフである。 図５Ａは、板厚１．２ｍｍのときの最大曲げ荷重−曲部の曲率半径を示すグラフである。 図５Ｂは、板厚２．０ｍｍのときの最大曲げ荷重−曲部の曲率半径を示すグラフである。 図６は、自動車用構造部材の内向きフランジ周辺の横断面形状を示す図である。 図７Ａは、板厚１．２ｍｍのときの最大曲げ荷重−第１の構成部材の高さを示すグラフである。 図７Ｂは、板厚２．０ｍｍのときの最大曲げ荷重−第１の構成部材の高さを示すグラフである。 図８Ａは、断続的に溶接した自動車用構造部材の一例を示す斜視図である。 図８Ｂは、溶接の回数に応じて溶接長を変更した自動車用構造部材の一例を示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態を説明する。なお、以降の説明では、本発明に係る自動車用構造部材がサイドシルである場合を例にする。ただし、本発明はサイドシルに限定されるものではなく、例えばバンパーレインフォースメントやセンターピラーといった、上述の第１の構成部材、及び第２の構成部材により構成される閉じた横断面形状を有するとともに自動車の衝突時に３点曲げ荷重を負荷されることが想定される自動車用構造部材に適用できる。

図１Ａは、従来の自動車用構造部材１の横断面形状の一例を示す図である。図１Ｂ〜図１Ｄは、本実施形態に係る自動車用構造部材２〜４の横断面形状の一例を示す図である。また、図２は、本発明に係る自動車用構造部材２における荷重伝達部２０の周辺を示す図である。図２は、図１ＢにおけるＡ部を拡大した図であるが、図１Ｃ、図１Ｄについても同様の説明が当てはまる。

はじめに、図１Ａを参照しながら従来の自動車用構造部材１を簡単に説明する。
自動車用構造部材１は、第１の構成部材１０と第２の構成部材１１とを有する。

第１の構成部材１０は、２つの外向きフランジ１０ａ、１０ａと、２つの外向きフランジ１０ａ、１０ａにそれぞれつながる２つの曲部１０ｂ、１０ｂと、２つの曲部１０ｂ、１０ｂにそれぞれつながる２つの縦壁部１０ｃ、１０ｃと、２つの縦壁部１０ｃ、１０ｃにそれぞれつながる２つの稜線部１０ｄ、１０ｄと、２つの稜線部１０ｄ、１０ｄがそれぞれつながる１つの溝底部１０ｅとを有する。

第１の構成部材１０は、２つの外向きフランジ１０ａ、１０ａ、２つの曲部１０ｂ、１０ｂ、２つの縦壁部１０ｃ、１０ｃ、２つの稜線部１０ｄ、１０ｄ、及び１つの溝底部１０ｅにより構成されるハット形の横断面形状を有する。このように、第１の構成部材１０は、外向きフランジ１０ａを有する断面ハット形の成形体（ハット部材）である。

一方、第２の構成部材１１は、クロージングプレートであって、平板状に形成される。
第１の構成部材１０と第２の構成部材１１とは、外向きフランジ１０ａ、１０ａを溶接代としてスポット溶接されて組み立てられる。

図１Ａに示す自動車用構造部材１とは異なり、第２の構成部材１１が、第１の構成部材１０と同様に、外向きフランジを有する断面ハット形の成形体（ハット部材）である場合もある。この場合、第１の構成部材１０と第２の構成部材１１とは、それぞれの外向きフランジを重ね合わせた状態で、それぞれの外向きフランジをスポット溶接代としてスポット溶接されて組み立てられる。

自動車用構造部材１は、長手方向（図１Ａの紙面に直交する方向）の両端側に２カ所を固定支持されて、自動車車体（ボディシェル）を構成するサイドシルを成す。

自動車用構造部材１は、長手方向（図１Ａの紙面に直交する方向）の両端側２カ所の固定支持位置の間に、第２の構成部材１１から第１の構成部材１０へ向かう衝撃荷重Ｆを負荷されることを想定する部材である。

第２の構成部材１１から第１の構成部材１０へ向けて衝撃荷重が負荷されると、第２の構成部材１１から入力された衝撃荷重は、第１の構成部材１０における外向きフランジ１０ａ、１０ａ、曲部１０ｂ、１０ｂ、縦壁部１０ｃ、１０ｃの順に伝達される。すなわち、入力された衝撃荷重は、曲部１０ｂ、１０ｂを不可避的に介して縦壁部１０ｃ、１０ｃに伝達されることとなるため、縦壁部１０ｃ、１０ｃが早期に座屈変形し易く、縦壁部１０ｃ、１０ｃに効率的に衝撃荷重を伝達することが難しい。

次に、図１Ｂ〜図１Ｄを参照しながら本実施形態に係る自動車用構造部材２〜４を説明する。

本実施形態に係る自動車用構造部材２〜４は、少なくとも、第１の構成部材１２と、第２の構成部材１３、１４、１５と、荷重伝達部２０とを有するので、これらを順次説明する。

ここで、第１の構成部材１２及び第２の構成部材１３、１４、１５は、何れも、例えば冷延鋼板、熱延鋼板さらにはめっき鋼板により構成される成形体であって、鋼板の鋼種、強度、板厚等は制限されない。例えば、自動車用構造部材２〜４がサイドシルである場合、一般に、板厚１．２ｍｍ〜２．０ｍｍ程度の４４０〜９８０ＭＰａ級ハイテンが用いるが、１１８０〜１４７０ＭＰａ級ハイテンを用いて板厚１．０ｍｍ程度まで薄肉にしてもよい。後述するように接合部２１（荷重伝達部）がアーク溶接やレーザ・アークハイブリッド溶接により形成される場合は、熱ひずみによる変形を小さくするため１．０ｍｍ以上の鋼板を使用するのが望ましい。

［第１の構成部材］
第１の構成部材１２は、板材の成形体からなり、溝底部１２ｅと、２つの稜線部１２ｄ、１２ｄと、２つの縦壁部１２ｃ、１２ｃと、２つの曲部１２ｂ、１２ｂと、２つの内向きフランジ１２ａ、１２ａとを有する。

溝底部１２ｅは、一の方向（図１Ｂ〜図１Ｄの紙面に直交する方向）へ延出される。２つの稜線部１２ｄ、１２ｄは、この一の方向と交差する幅方向の両縁部で溝底部１２ｅにつながっている。２つの縦壁部１２ｃ、１２ｃは、２つの稜線部１２ｄ、１２ｄそれぞれにつながっている。２つの曲部１２ｂ、１２ｂは、２つの縦壁部１２ｃ、１２ｃそれぞれにつながっているとともに閉じた横断面形状の内側へ向けて屈曲する。さらに、２つの内向きフランジ１２ａ、１２ａは、２つの曲部１２ｂ、１２ｂそれぞれにつながっている。
なお、図１Ｂには、縦壁部１２ｃ、１２ｃと曲部１２ｂ、１２ｂの境界、曲部１２ｂ、１２ｂと内向きフランジ１２ａ、１２ａの境界を二点鎖線で示している。

第１の構成部材１２は、溝底部１２ｅと、２つの稜線部１２ｄ、１２ｄと、２つの縦壁部１２ｃ、１２ｃと、２つの曲部１２ｂ、１２ｂと、２つの内向きフランジ１２ａ、１２ａとにより構成される横断面形状を有する。

このように、第１の構成部材１２は、縦壁部１２ｃ、１２ｃ、曲部１２ｂ、１２ｂ、及び曲部１２ｂ、１２ｂにつながる内向きフランジ１２ａ、１２ａを有する。

ここで、曲部１２ｂ、１２ｂの曲率半径が８ｍｍを超えると、曲部１２ｂ、１２ｂと第２の構成部材１３との間に形成される隙間の量が大きくなる。そのため、後述するアーク溶接やレーザ・アークハイブリッド溶接等の溶加材を用いた溶接により荷重伝達部２０を形成する場合、接合コストが嵩むだけでなく、溶加材の量を増やす必要がある。したがって溶接入熱が大きくなって第１の構成部材１２や第２の構成部材１３〜１５の熱ひずみによる変形や溶け落ちを生じ易くなる。また、ろう付けや接着によって荷重伝達部２０を形成する場合、接合コストが嵩む。そのため、曲部１２ｂ、１２ｂの曲率半径は８ｍｍ以下であることが望ましく、６ｍｍ以下であることがさらに望ましい。

このような観点からは、曲部１２ｂ、１２ｂの曲率半径の下限を定める必要はないが、工業的な量産工程で曲率半径が２ｍｍ未満の曲部１２ｂ、１２ｂを成形することは困難である。したがって、曲部１２ｂ、１２ｂの曲率半径は２ｍｍ以上であることが望ましい。
なお、曲部の曲率半径とは、曲部１２ｂの湾曲面のうち曲率半径が大きい外側の湾曲面の曲率半径をいうものとする。

第１の構成部材１２は、如何なる成形法により成形してよく特定の成形法には制限されない。ただし、内向きフランジ１２ａを形成するためにプレス成形では製造コストが嵩む場合には、ロールフォーミングやプレスブレーキを用いて成形することができる。

［第２の構成部材］
第２の構成部材１３〜１５は、内向きフランジ１２ａ、１２ａを介して第１の構成部材１２と接合される。これにより、自動車用構造部材２〜４は、第１の構成部材１２及び第２の構成部材１３〜１５により構成される閉じた横断面形状を有する。

図１Ｂに示すように、第１の実施形態に係る第２の構成部材１３は、例えばクロージングプレートのような板材である。第１の実施形態の自動車用構造部材２では、第１の構成部材１２の幅をＷ１とし、第２の構成部材１３の幅をＷ２とすると、Ｗ２＞Ｗ１になるように形成される。

一方、図１Ｃ及び図１Ｄに示すように、第２及び第３の実施形態に係る第２の構成部材１４、１５は、例えば第１の構成部材１２と同様の横断面形状を有する成形体である。具体的には、第２の構成部材１４、１５は、一の方向（図１Ｃ、図１Ｄの紙面に直交する方向）へ延びる溝底部１６ｅと、この一の方向と交差する幅方向の両縁部で溝底部１６ｅにつながる２つの稜線部１６ｄ、１６ｄと、これら２つの稜線部１６ｄ、１６ｄそれぞれにつながる２つの縦壁部１６ｃ、１６ｃと、これら２つの縦壁部１６ｃ、１６ｃそれぞれにつながるとともに閉じた横断面形状の内側へ向けて屈曲する２つの曲部１６ｂ、１６ｂと、これら２つの曲部１６ｂ、１６ｂそれぞれにつながる２つの内向きフランジ１６ａ、１６ａとを有する。
自動車用構造部材３、４は、第１の構成部材１２に形成された内向きフランジ１２ａ、１２ａと、第２の構成部材１４、１５に形成された内向きフランジ１６ａ、１６ａとが重ね合わせて構成される。

第２の実施形態の第２の構成部材１４は、第１の構成部材１２と同一の横断面形状を有する。
一方、第３の実施形態の第２の構成部材１５は、第１の構成部材１２よりも溝底部１６ｅ及び内向きフランジ１６ａ、１６ａが幅方向に長い横断面形状を有する。したがって、第１の構成部材１２の幅をＷ１とし、第２の構成部材１５の幅をＷ２とすると、Ｗ２＞Ｗ１になるように形成される。

内向きフランジ１６ａ、１６ａを有する第２の構成部材１４、１５は、如何なる成形法により成形してよく特定の成形法には制限されない。ただし、内向きフランジ１６ａを形成するためにプレス成形では製造コストが嵩む場合には、ロールフォーミングやプレスブレーキを用いて成形することができる。

なお、自動車用構造部材２〜４は、第１の構成部材１２及び第２の構成部材１３、１４、１５以外の他の構成部材をさらに有していてもよい。例えば、第１の構成部材１２と第２の構成部材との間に第１の構成部材１２及び第２の構成部材と３枚重ね溶接されてレインフォースとして機能する第３の構成部材を有してよい。

［荷重伝達部］
ここでは、図２に示すように第１の実施形態の自動車用構造部材２が有する荷重伝達部２０について説明するが、第２及び第３の実施形態の自動車用構造部材３、４も同様である。
図２に示すように、荷重伝達部２０は、第１の構成部材１２の曲部１２ｂと第２の構成部材１３との間であって、かつ縦壁部１２ｃを第２の構成部材１３へ向けて延長した領域の一部又は全部の領域に形成される。

荷重伝達部２０は、第１の構成部材１２及び第２の構成部材１３を接合する接合部２１の一部をなす。したがって、荷重伝達部２０は、上記領域において、曲部１２ｂ及び第２の構成部材１３を接合する。

接合部２１は、曲部１２ｂと第２の構成部材１３との間に存在する隙間２２の一部又は全部を埋めて、形成される。隙間２２は第１の構成部材１２及び第２の構成部材１３により構成される閉断面の外側に形成される。したがって、接合部２１は、アーク溶接、レーザ・アークハイブリッド溶接、さらには、ろう付け、接着等の手段により、組立工程を増加することなく容易に形成することができる。

また、アーク溶接、レーザ・アークハイブリッド溶接、さらには、ろう付けでは、溶加材としての溶接ワイヤの種類によって荷重伝達部２０を含む接合部２１の強度を調整することができる。例えば高強度ワイヤを用いることによって、第１の構成部材１２の鋼板強度及び第２の構成部材１３の鋼板強度よりも、接合部２１を高強度化することも可能である。

特に、接合部２１をアーク溶接又はレーザ・アークハイブリッド溶接により形成すると、溶接時の入熱によって第１の構成部材１２の曲部１２ｂの近傍が焼入れ強化される。したがって、荷重伝達部２０を含む接合部２１は、アーク溶接又はレーザ・アークハイブリッド溶接により溶加材を用いて形成されることが望ましい。この場合、接合部２１は主に、溶加材が曲部１２ｂと第２の構成部材１３の隙間２２に移行することで形成される溶着金属である。

また、図２に示すように、接合部２１が第２の構成部材１３に形成される範囲である接合幅をＬ（ｍｍ）とし、縦壁部１２ｃの板厚方向への荷重伝達部２０の幅（以下、荷重伝達部幅という）をＷＴ（ｍｍ）とすると、接合幅Ｌは荷重伝達部幅ＷＴよりも長いことが望ましい。
接合幅Ｌを荷重伝達部幅ＷＴよりも長くするには、図１Ｂに示す自動車用構造部材２及び図１Ｄに示す自動車用構造部材４のように、第２の構成部材１３、１５の幅Ｗ２が第１の構成部材１２の幅Ｗ１よりも長く形成することが望ましい。すなわち、第２の構成部材１３、１５の幅方向の両端が、第１の構成部材１２の幅方向の両端よりも外側に位置することが望ましい。
このように接合部２１の接合幅Ｌを長くすることで、結果的に接合部２１が第２の構成部材１３に向かって末広がり状に形成され、第２の構成部材１３、１５から第１の構成部材１２へ伝達される衝撃荷重を効果的に縦壁部１２ｃに伝達することができる。
また、図２に示すように、曲部１２ｂの幅（以下、曲部幅）をＷｂとすると、接合幅Ｌを曲部幅Ｗｂよりも長くすることでも、接合部２１が第２の構成部材１３に向かって末広がり状に形成することができる。

自動車用構造部材２〜４によれば、上述のように、接合部２１は、アーク溶接、レーザ・アークハイブリッド溶接、ろう付け、接着等の適宜施工手段により組立工程を増加することなく容易に形成することができる。したがって、接合部２１を形成するのが容易であり、荷重伝達部２０を効率的に形成することができる。

また、自動車用構造部材２〜４によれば、第２の構成部材１３、１４，１５から第１の構成部材１２へ伝達される衝撃荷重を、曲部１２ｂを介さずに荷重伝達部２０により効果的に縦壁部１２ｃに伝達することができる。したがって、自動車用構造部材２〜４は、曲げ圧潰性能を従来の自動車用構造部材の曲げ圧潰性能よりも大幅に向上できる。

また、第１の構成部材１２及び第２の構成部材１３、１４，１５を接合する接合部２１が形成されるため、内向きフランジ１２ａ、１２ａと第２の構成部材１３との重ね合わせ部には、接合部は形成されなくてよい。したがって、内向きフランジ１２ａ、１２ａの幅は、従来の自動車用構造部材を構成する第１の構成部材の外向きフランジの幅のようにスポット溶接代として２０〜３０ｍｍ程度を確保する必要がなくなる。すなわち、自動車用構造部材２〜４は、第１の構成部材１２及び第２の構成部材１３、１４，１５の突き合わせ精度を確保できる幅（例えば５〜１０ｍｍ程度）を有すればよいため、従来の自動車用構造部材に対して、大幅に軽量化を図ることができる。

また、接合部２１は、アーク溶接、レーザ・アークハイブリッド溶接、さらには、ろう付け、接着等の適宜手段により組立工程を増加することなく容易に形成することができる。したがって、自動車用構造部材２〜４は、製造に要する工数やコストを従来の自動車用構造部材と同等程度に抑制できる。

また、自動車用構造部材２〜４は、従来の自動車用構造部材が有する外向きフランジを有さないため、従来の自動車用構造部材に対して小断面化を図ることができる。

また、少なくとも荷重伝達部２０が接する範囲の硬さは、前記第１の構成部材の母材の硬さよりも硬くなっていることが望ましい。荷重伝達部２０を含む接合部２１を溶接で形成することで、溶接時の入熱によって第１の構成部材１２の曲部１２ｂの近傍が焼入れ強化される。このように、溶接時の入熱によって第１の構成部材１２の曲部１２ｂおよびその近傍が強化されることで、自動車用構造部材２〜４の横断面形状の変形が抑制され最大曲げ荷重が向上する。特に、溶接時の入熱によって第１の構成部材１２の硬さが硬くなる範囲は、曲部１２ｂから縦壁部１２ｃまで亘って広範囲であるほど望ましい。縦壁部１２ｃまで亘って広範囲に硬化させるには、曲部１２ｂの曲率半径を小さくする。また、溶接条件の観点からは、溶接性を損なわない範囲で、アーク溶接電圧を高くすることや、レーザ焦点をディフォーカスすること等が考えられる。

また、荷重伝達部２０の荷重伝達部幅ＷＴは、長いほど最大曲げ荷重が大きくなる。荷重伝達部２０を含む接合部２１を溶接で形成する場合、荷重伝達部幅ＷＴを長くするには、溶加材の量を増やすことで実現できる。一方、溶加材の量を増やす場合には溶接電流を高くする必要があるために、第１の構成部材１２又は第２の構成部材が溶け落ちてしまう虞がある。そのため、荷重伝達部２０を含む接合部２１を形成する場合には同一箇所を複数回に分けて溶接することが望ましい。同一箇所を複数回に分けて溶接することで、１回毎の第１の構成部材１２及び第２の構成部材への溶接入熱量を低下させることができ、第１の構成部材１２及び第２の構成部材１３の溶け落ちを防止することができる。

また、荷重伝達部２０を含む接合部２１を溶接で形成する場合、自動車用構造部材には熱ひずみを生じる。熱ひずみが大きい場合、所望する自動車用構造部材の寸法に対して寸法誤差が生じる虞がある。そのため、熱ひずみが大きくなる場合、自動車用構造部材の全長に亘って断続的に溶接することが望ましい。自動車用構造部材２〜４の全長に亘って断続的に溶接することで、熱ひずみの影響を低減することができ、寸法誤差の発生を抑制することができる。

（実施例）
［最大曲げ荷重の比較］
次に、比較例の自動車用構造部材と本発明例の自動車用構造部材との間の性能について比較した。
図３Ａは第１比較例の自動車用構造部材３１の横断面形状を示す図である。
第１比較例の自動車用構造部材３１は、第１の構成部材であるハット部材１０の外向きフランジ１０ａと第２の構成部材であるクロージングプレート１１をスポット溶接することで製作した。ここでは、図３Ａに示す曲部１０ｂの曲率半径Ｒを６ｍｍとした。

スポット溶接は、長手方向の全長６００ｍｍに対して打点ピッチ３０ｍｍで行った。溶接条件は、加圧力３９２０Ｎ、通電時間は板厚に応じて変化させ、後述する板厚１．２ｍｍに対しては０．２７秒、板厚２．０ｍｍに対しては０．４秒とし、溶接電流はそれぞれの板厚ｔに対してナゲット径５√ｔが得られるように調整した（なお、ｔは√内に含まれる）。

図３Ｂは第２比較例の自動車用構造部材３２の横断面形状を示す図である。
第２比較例の自動車用構造部材３２は、第１の構成部材１２の内向きフランジ１２ａと縦壁部１２ｃとの間に形成される曲部１２ｂと、第２の構成部材であるクロージングプレート１３とを矢印Ｂ方向からレーザ溶接することで製作した。図３Ｂに示すＲは、曲部１２ｂ、１２ｂの曲率半径を示している。また、第１の構成部材１２の高さＨを６０ｍｍとした。

レーザ溶接は曲部１２ｂ、１２ｂとクロージングプレート１３を単に溶かして接合する。したがって、第２比較例の自動車用構造部材３２では、曲部１２ｂ、１２ｂとクロージングプレート１３との間には荷重伝達部が形成されない。
レーザ溶接は、長手方向の全長６００ｍｍに亘る連続溶接とし、溶接速度は２ｍ／ｍｉｎ一定で、板厚に応じて出力を変化させ、後述する板厚１．２ｍｍに対しては２．５ｋＷ、板厚２．０ｍｍに対しては４．０ｋＷで行った。また、レーザ焦点はジャストフォーカスとした。

図３Ｃは本発明例の自動車用構造部材３３の横断面形状を示す図である。
本発明例の自動車用構造部材３３は、第１の構成部材１２の内向きフランジ１２ａと縦壁部１２ｃとの間に形成される曲部１２ｂと、第２の構成部材であるクロージングプレート１３とをアーク溶接することで製作した。図３Ｃに示すＲは、曲部１２ｂ、１２ｂの曲率半径を示している。また、第１の構成部材１２の高さＨを６０ｍｍとした。

アーク溶接は曲部１２ｂ、１２ｂとクロージングプレート１３とを溶加材としての溶接ワイヤを用いて接合した。したがって、本発明例の自動車用構造部材３３は、曲部１２ｂ、１２ｂとクロージングプレート１３との隙間に荷重伝達部２０が形成される。
アーク溶接は、長手方向の全長６００ｍｍに亘る連続溶接とし、溶接速度は６０ｍｍ／ｍｉｎ一定で、溶接電流および溶接電圧を板厚に応じて、１１０Ａ〜１７０Ａ、１５Ｖ〜２０Ｖの間で変化させた。また、シールドガスにはＡｒ＋２０％ＣＯ_２、溶接ワイヤにはφ１．２ｍｍの６０ｋｇｆ級を用いた。

ここでは、４４０ＭＰａ級非めっき鋼板の板厚１．２ｍｍと板厚２．０ｍｍを用いてそれぞれ図３Ａ〜図３Ｃに示す横断面形状を有する自動車用構造部材３１、３２、３３を製作した。このとき、第２比較例及び本発明例の自動車用構造部材３２、３３は、鋼板の板厚ごとに、曲部１２ｂ、１２ｂの曲率半径Ｒを２ｍｍ間隔で２ｍｍから１０ｍｍまで変えて製作した。

製作した各自動車用構造部材３１、３２、３３の曲げ性能を静的３点曲げ試験により評価した。試験条件は、支持点間隔５００ｍｍ、支持点曲率半径３０ｍｍ、インパクター曲率半径１５０ｍｍ、圧潰速度５０ｍｍ／ｍｉｎとした。
表１に、最大曲げ荷重の試験結果を示す。
図４に板厚２．０ｍｍ、曲部の曲率半径Ｒが６ｍｍの場合を代表してインパクターを変位させたときの荷重−変位曲線のグラフを示す。
図５Ａに板厚１．２ｍｍのときの最大曲げ荷重−曲部の曲率半径のグラフを示し、図５Ｂに板厚２．０ｍｍのときの最大曲げ荷重−曲部の曲率半径のグラフを示す。

表１に示すように、第１比較例及び第２比較例では、何れも荷重伝達部が形成されないために、荷重伝達部幅ＷＴ及び接合幅Ｌは空欄である。一方、本発明例では、荷重伝達部２０が形成されるために、荷重伝達部幅ＷＴ及び接合幅Ｌを測定した値が記載されている。このとき、曲部１２ｂの曲率半径Ｒが大きくなるにしたがって曲部１２ｂ、１２ｂとクロージングプレート１３との間の隙間が増えるために、荷重伝達部幅ＷＴ及び接合幅Ｌが小さくなる。

図４に示すように、曲率半径Ｒが６ｍｍの場合で比較すると、本発明例は何れの変位でも第１比較例、第２比較例よりも荷重が大きかった。
また、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、曲率半径Ｒが６ｍｍの場合で比較すると、本発明例、第１比較例、第２比較例の順に最大曲げ荷重が大きかった。このように、本発明例では曲げ圧潰性能が大幅に向上することが検証できた。なお、第２比較例よりも第１比較例の最大曲げ荷重が大きいのは、各フランジの長さ及び第２の構成部材の長さの相違によるものである。

また、第２比較例と本発明例とを比較すると、何れの曲部１２ｂの曲率半径Ｒでも、第２比較例よりも本発明例の最大曲げ荷重が大きかった。したがって、本発明例のように荷重伝達部２０を形成することで、荷重伝達部２０が形成されていない第２比較例よりも最大曲げ荷重が向上することが検証できた。
また、第２比較例と本発明例とを比較すると、曲部１２ｂの曲率半径Ｒが２ｍｍ以上８ｍｍ以下である場合、さらには曲率半径Ｒが２ｍｍ以上６ｍｍ以下である場合に本発明例が第２比較例よりも最大曲げ荷重が大幅に大きかった。本発明例及び第２比較例は、それぞれ第１の構成部材１２及び第２の構成部材１３の形状が同一であることから、最大曲げ荷重の相対的な相違は荷重伝達部幅ＷＴの相違によるものと考えられる。

したがって、表１の板厚１．２ｍｍの試験結果から、荷重伝達部幅ＷＴが０．２ｔ≦ＷＴ≦１．０ｔである場合、好ましくは０．５５ｔ≦ＷＴ≦１．０ｔである場合に、第２比較例よりも最大曲げ荷重を特に大きくすることができる。
また、表１の板厚２．０ｍｍの試験結果から、荷重伝達部幅ＷＴが０．３ｔ≦ＷＴ≦１．０ｔである場合、好ましくは０．６ｔ≦ＷＴ≦１．０ｔである場合に、第２比較例よりも最大曲げ荷重を特に大きくすることができる。
すなわち、板厚１．２ｍｍと板厚２．０ｍｍの共通する範囲を抜き出すと、荷重伝達部幅ＷＴが０．３ｔ≦ＷＴ≦１．０ｔ、好ましくは０．６ｔ≦ＷＴ≦１．０ｔの関係を満足するように、荷重伝達部２０を形成することが望ましい。

［曲部の硬さ］
次に、溶接後における本発明例の自動車用構造部材３３の硬さについて検証した。
図６は、本発明例の自動車用構造部材３３の内向きフランジ１２ａ周辺の横断面形状を示す図である。本発明例の自動車用構造部材３３は、表１に示す４４０ＭＰａ級非めっき鋼板の板厚１．２ｍｍを用い、曲部１２ｂの曲率半径Ｒを６ｍｍとして製作したものである。アーク溶接の条件は、表１のアーク溶接における溶接条件と同一である。

ここでは、第１の構成部材１２に対して図６に示すＰ１〜Ｐ１６の位置に、図６の紙面に直交する方向に圧子を押し込むことで、ビッカース硬さを測定した。なお、溶接する前の第１の構成部材１２の母材のビッカース硬さは約１４０Ｈｖであった。

その結果、図６に示すＰ_１〜Ｐ_５が約１４０Ｈｖであり、曲部１２ｂに向かうにしたがって徐々に硬くなり、Ｐ_８〜Ｐ_１４が約２５０ＨＶであり、縦壁部１２ｃに向かうにしたがって徐々に低くなり、Ｐ_１５が約２２０Ｈｖであり、Ｐ_１６が約１７０Ｈｖであった。

したがって、発明例の自動車用構造部材３３では曲部１２ｂのうち、少なくとも荷重伝達部２０が接する範囲の硬さが、第１の構成部材３５の母材の硬さよりも硬くなっていることが検証できた。

［化学成分］
また、炭素当量Ｃｅｑを０．１５以上にすることで、溶接時の入熱によって第１の構成部材１２の曲部１２ｂ及び曲部１２ｂの近傍を硬化させることができる。
ここで、炭素当量Ｃｅｑは、以下の式で表される。
Ｃｅｑ＝
Ｃ＋Ｓｉ／２４＋Ｍｎ／６＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｖ／４
逆に、炭素当量Ｃｅｑをあまり高くすると脆性破断や水素脆化が懸念されるため、炭素当量Ｃｅｑは０．６以下であることが望ましい。

［第１の構成部材の高さと板厚］
次に、第１の構成部材１２の高さＨと板厚ｔとが最大曲げ荷重に与える影響について検証した。ここでは、４４０ＭＰａ級非めっき鋼板の板厚１．２ｍｍと板厚２．０ｍｍを用いてそれぞれ図３Ｂに示す第２比較例の自動車用構造部材３２、図３Ｃに示す本発明例の自動車用構造部材３３を製作した。このとき、板厚１．２ｍｍの鋼板では第１の構成部材１２の高さＨを３０ｍｍ、６０ｍｍとし、板厚２．０ｍｍの鋼板では第１の構成部材１２の高さＨを３０ｍｍ、６０ｍｍ、９０ｍｍとしたものを製作した。なお、曲部１２ｂの曲率半径Ｒは全て６．０ｍｍとした。

製作した各自動車用構造部材３２、３３の曲げ性能を静的３点曲げ試験により評価した。試験条件は、表１の試験条件と同様である。
表２に最大曲げ試験の試験結果を示す。
図７Ａに板厚１．２ｍｍのときの最大曲げ荷重−高さのグラフを示し、図７Ｂに板厚２．０ｍｍのときの最大曲げ荷重−高さのグラフを示す。

表２に示すように、第２比較例では、何れも荷重伝達部が形成されないために、荷重伝達部幅ＷＴ及び接合幅Ｌは空欄である。一方、本発明例では、荷重伝達部２０が形成されるために、荷重伝達部幅ＷＴ及び接合幅Ｌを測定した値が記載されている。
図７Ａ及び図７Ｂに示すように、第１の構成部材１２の高さＨが３０ｍｍの場合で比較すると、本発明例は第２比較例よりも最大曲げ荷重が大きかった。
また、第１の構成部材１２の高さＨが６０ｍｍ、９０ｍｍの場合を比較すると、本発明例は第２比較例よりも最大曲げ荷重が大幅に大きかった。第１の構成部材１２の高さＨが６０ｍｍ、９０ｍｍのように高い場合には、高さＨが３０ｍｍのように低い場合に比べて縦壁部１２ｃが座屈変形し易い形状である。したがって、荷重伝達部２０を形成することで、より縦壁部１２ｃの変形を抑制させていると想定される。したがって、本発明例のように、縦壁部１２ｃが座屈変形し易い第１の構成部材１２において、荷重伝達部２０を形成することで、より横断面形状の変形抑制の効果を発揮できる。

ここで、第１の構成部材１２の板厚をｔとし、高さをＨとし、Ｈ／ｔを用いることで座屈変形のし易さを表す指標とすることができる。板厚１．２ｍｍの結果結果からＨ／ｔ≧５０となるような第１の構成部材１２に荷重伝達部２０を形成することが望ましい。板厚２．０ｍｍの試験結果からＨ／ｔ≧３０となるような第１の構成部材１２に荷重伝達部２０を形成することが望ましい。すなわち、共通する範囲を抜き出すと、Ｈ／ｔ≧５０の関係を満足するような第１の構成部材１２に荷重伝達部２０を形成することがより望ましい。
逆に、Ｈ／ｔがあまり大きすぎると自動車用構造部材が大型化してしまうためにＨ／ｔは９０以下であることが望ましい。

［溶接の回数］
次に、荷重伝達部２０を含む接合部２１を溶接で形成する場合に、第１の構成部材１２又は第２の構成部材が溶け落ちを防止するために同一箇所を複数回に分けて溶接する場合について説明する。
例えば、１回目では荷重伝達部幅ＷＴが０＜ＷＴ＜０．３ｔ（好ましくは０＜ＷＴ＜０．６ｔ）になるように、あるいはＷＴ＜０．３ｔ（好ましくはＷＴ＜０．６ｔ）かつ接合幅Ｌが０＜Ｌになるように自動車用構造部材の全長に亘って溶接し、２回目（あるいは２回目以降）で荷重伝達部幅ＷＴが０．３ｔ≦ＷＴ≦１．０ｔ（好ましくは０．６ｔ≦ＷＴ≦１．０ｔ）になるように全長に亘って溶接する。
また、例えば、１回目では荷重伝達部幅ＷＴが０．３ｔ≦ＷＴ≦１．０ｔ（好ましくは０．６ｔ≦ＷＴ≦１．０ｔ）になるように自動車用構造部材の全長に亘って溶接し、２回目（あるいは２回目以降）で接合幅Ｌが荷重伝達部幅ＷＴよりも大きくなるように全長に亘って形状を整えるように溶接する。
このように同一箇所を複数回に分けて溶接することで、１回で荷重伝達部２０及び接合部２１を所望の荷重伝達部幅ＷＴにする場合などに比べて、１回毎の溶接において第１の構成部材１２及び第２の構成部材への溶接入熱量を低下させることができ、第１の構成部材１２又は第２の構成部材１３の溶け落ちを防止することができる。特に、曲部１２の曲率半径Ｒが８ｍｍよりも大きい場合には、複数回溶接することで容易に荷重伝達部幅ＷＴを０．６ｔ≦ＷＴ≦１．０ｔにすることができ、さらに溶け落ちも防止することができる。

［溶接の長さ］
次に、荷重伝達部２０を含む接合部２１を溶接で形成する場合に熱ひずみの影響を低減するために、溶接の長さを断続的に形成する場合について検証した。
図８Ａは、断続的に溶接した自動車用構造部材４１の一例を示す斜視図である。図８Ａに示す自動車用構造部材４１では、第１の構成部材１２の全長をＬＡとして、接合部２１の長さ、すなわち溶接の長さ（以下、溶接長という）をＬＢとして、溶接ピッチをＰとしている。このように、断続的に溶接することで、熱ひずみの影響を低減することができ、寸法誤差の発生を抑制することができる。

ここで、溶接長ＬＢ及び溶接ピッチＰを変えた自動車用構成部材を製作し、最大曲げ荷重を比較した。ここでは、４４０ＭＰａ級非めっき鋼板の板厚２．０ｍｍを用い、第１の構成部材１２の全長を６００ｍｍ、高さＨを６０ｍｍ、曲部１２ｂの曲率半径Ｒを６ｍｍとした上で、溶接長ＬＢ及び溶接ピッチＰを変えて図３Ｃに示す自動車用構造部材３３を製作した。なお、溶接条件は、溶接長ＬＢ及び溶接ピッチＰを除き、表１のアーク溶接における溶接条件と同一である。

製作した各自動車用構造部材３３の曲げ性能を静的３点曲げ試験により評価した。試験条件は、表１の試験条件と同様である。
表３に最大曲げ試験の試験結果を示す。

表３に示す第１発明例から第３発明例は、何れも荷重伝達部幅ＷＴ及び接合幅Ｌは同一である。また、第１発明例は、溶接長ＬＢが第１の構成部材１２の全長と同一としたために、溶接ピッチＰは空欄である。
表３に示すように、断続的にアーク溶接する第２発明例及び第３発明例は、全長にアーク溶接する第１発明例に比べて最大曲げ荷重が小さかった。一方、第３発明例は、第２発明例に比べて溶接長ＬＢ及び溶接ピッチＰが短いものの、最大曲げ荷重が大きかった。したがって、荷重伝達部２０を含む接合部２１を溶接で断続的に形成する場合には、溶接長ＬＢ及び溶接ピッチＰを短くすることで、熱ひずみの影響を低減でき、最大曲げ荷重の低下を抑制することができる。

また、複数回の溶接のうち少なくとも２回の溶接では、それぞれ溶接長を変更することができる。ここでは、２回溶接する場合を例にして説明する。
図８Ｂは、溶接の回数に応じて溶接長を変更した自動車用構造部材４２の一例を示す斜視図である。図８Ｂに示す自動車用構造部材４２では、１回目で溶接長を第１の構成部材１２の全長であるＬＡとして、２回目で溶接長をＬＢ、溶接ピッチをＰとしている。

ここで、溶接の回数に応じて溶接長を変えた自動車用構成部材を製作し、最大曲げ荷重を比較した。ここでは、４４０ＭＰａ級非めっき鋼板の板厚２．０ｍｍを用い、第１の構成部材１２の全長を６００ｍｍ、高さＨを６０ｍｍ、曲部１２ｂの曲率半径Ｒを１０ｍｍとした上で、１回目の溶接長と２回目と溶接長とを変えて図３Ｃに示す自動車用構造部材３３を製作した。なお、溶接条件は、溶接長ＬＢ及び溶接ピッチＰを除いて、１回目の溶接も２回目の溶接も表１のアーク溶接における溶接条件と同一である。

製作した各自動車用構造部材３３の曲げ性能を静的３点曲げ試験により評価した。試験条件は、表１の試験条件と同様である。
表４に最大曲げ試験の試験結果を示す。

表４に示す第４発明例及び第５発明例は、２回目の溶接が施されている位置を比較すると、何れも荷重伝達部幅ＷＴ及び接合幅Ｌは同一である。また、第４発明例は、１回目及び２回目の何れも、溶接長ＬＢが第１の構成部材１２の全長と同一であるために、溶接ピッチＰは空欄である。
表４に示すように、２回目を断続的にアーク溶接する第５発明例は、全ての回で全長にアーク溶接する第４発明例よりも最大曲げ荷重が５％だけ小さかった。したがって、複数回溶接する場合に、２回目以降を断続的に溶接することで、溶け落ちを熱ひずみの影響を低減でき、最大曲げ荷重の低下を抑制することができる。
例えば、１回目で荷重伝達部幅ＷＴが０＜ＷＴ＜０．３ｔ（好ましくは０＜ＷＴ＜０．６ｔ）になるように、あるいはＷＴ＜０．３ｔ（好ましくはＷＴ＜０．６３ｔ）かつ接合幅Ｌが０＜Ｌになるように全長に亘って溶接し、２回目（あるいは２回目以降）で０．３ｔ≦ＷＴ≦１．０ｔ（好ましくは０．６ｔ≦ＷＴ≦１．０ｔ）になるように全長よりも短い溶接長で溶接することで、最大曲げ荷重の低下を抑制した上で、溶加材の量を削減することができる。

以上、本発明を上述した実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更が可能である。

本発明は、自動車車体の骨格部材として用いられる自動車用構造部材のうち、衝突事故時に３点曲げ荷重が作用することが想定される部材に利用することができる。

第２の実施形態の第２の構成部材１４は、第１の構成部材１２と同一の横断面形状を有する。
一方、第３の実施形態の第２の構成部材１５は、第１の構成部材１２よりも溝底部１６ｅ及び内向きフランジ１６ａ、１６ａが幅方向に長い横断面形状を有する。したがって、第１の構成部材１２の幅をＷ１とし、第２の構成部材１５の幅をＷ２とすると、第３の実施形態の第２の構成部材１５は、Ｗ２＞Ｗ１になるように形成される。

ここでは、第１の構成部材１２に対して図６に示すＰ ₁ 〜Ｐ ₁₆ の位置に、図６の紙面に直交する方向に圧子を押し込むことで、ビッカース硬さを測定した。なお、溶接する前の第１の構成部材１２の母材のビッカース硬さは約１４０Ｈｖであった。

ここで、第１の構成部材１２の板厚をｔとし、高さをＨとし、Ｈ／ｔを用いることで座屈変形のし易さを表す指標とすることができる。板厚１．２ｍｍの試験結果からＨ／ｔ≧５０となるような第１の構成部材１２に荷重伝達部２０を形成することが望ましい。板厚２．０ｍｍの試験結果からＨ／ｔ≧３０となるような第１の構成部材１２に荷重伝達部２０を形成することが望ましい。すなわち、共通する範囲を抜き出すと、Ｈ／ｔ≧５０の関係を満足するような第１の構成部材１２に荷重伝達部２０を形成することがより望ましい。
逆に、Ｈ／ｔがあまり大きすぎると自動車用構造部材が大型化してしまうためにＨ／ｔは９０以下であることが望ましい。

表４に示す第４発明例及び第５発明例は、２回目の溶接が施されている位置を比較すると、何れも荷重伝達部幅ＷＴ及び接合幅Ｌは同一である。また、第４発明例は、１回目及び２回目の何れも、溶接長ＬＢが第１の構成部材１２の全長と同一であるために、溶接ピッチＰは空欄である。
表４に示すように、２回目を断続的にアーク溶接する第５発明例は、全ての回で全長にアーク溶接する第４発明例よりも最大曲げ荷重が５％だけ小さかった。したがって、複数回溶接する場合に、２回目以降を断続的に溶接することで、溶け落ちと熱ひずみの影響を低減でき、最大曲げ荷重の低下を抑制することができる。
例えば、１回目で荷重伝達部幅ＷＴが０＜ＷＴ＜０．３ｔ（好ましくは０＜ＷＴ＜０．６ｔ）になるように、あるいはＷＴ＜０．３ｔ（好ましくはＷＴ＜０．６３ｔ）かつ接合幅Ｌが０＜Ｌになるように全長に亘って溶接し、２回目（あるいは２回目以降）で０．３ｔ≦ＷＴ≦１．０ｔ（好ましくは０．６ｔ≦ＷＴ≦１．０ｔ）になるように全長よりも短い溶接長で溶接することで、最大曲げ荷重の低下を抑制した上で、溶加材の量を削減することができる。

（１）自動車用構造部材２〜４は、少なくとも、金属板の成形体からなる第１の構成部材１２、及び金属板又は金属板の成形体からなるとともに第１の構成部材１２と接合される第２の構成部材１３〜１５により構成される閉じた横断面形状を有し、第２の構成部材１３〜１５から第１の構成部材１２へ向かう衝撃荷重が負荷される自動車用構造部材２〜４であって、第１の構成部材１２は、縦壁部１２ｃ、該縦壁部１２ｃにつながるとともに閉じた横断面形状の内側へ向けて屈曲する曲部１２ｂ、及び該曲部１２ｂにつながる内向きフランジ１２ａを有するとともに、曲部１２ｂと第２の構成部材１３〜１５との間であって縦壁部１２ｃを第２の構成部材１３〜１５へ向けて延長した領域の少なくとも一部の領域に形成されて、曲部１２ｂ及び第２の構成部材１３〜１５を接合する荷重伝達部２０を有し、縦壁部１２ｃの板厚方向への荷重伝達部２０の幅をＷＴとするとともに、縦壁部１２ｃの板厚をｔとした場合に０．３ｔ≦ＷＴ≦１．０ｔであることを特徴とする。
（２）自動車用構造部材２〜４は、少なくとも、金属板の成形体からなる第１の構成部材１２、及び金属板又は金属板の成形体からなるとともに第１の構成部材１２と接合される第２の構成部材１３〜１５により構成される閉じた横断面形状を有する自動車用構造部材２〜４であって、第１の構成部材１２は、縦壁部１２ｃ、該縦壁部１２ｃにつながるとともに閉じた横断面形状の内側へ向けて屈曲する曲部１２ｂ、及び該曲部１２ｂにつながる内向きフランジ１２ａを有するとともに、曲部１２ｂと第２の構成部材１３〜１５との間であって縦壁部１２ｃを第２の構成部材１３〜１５へ向けて延長した領域の少なくとも一部の領域に形成されて、曲部１２ｂ及び第２の構成部材１３〜１５を接合する荷重伝達部２０を有し、第１の構成部材１２の高さをＨとし、縦壁部１２ｃの板厚をｔとした場合にＨ／ｔ≧３０であることを特徴とする。
（３）自動車用構造部材２〜４は、少なくとも、金属板の成形体からなる第１の構成部材１２、及び金属板又は金属板の成形体からなるとともに第１の構成部材１２と接合される第２の構成部材１３〜１５により構成される閉じた横断面形状を有する自動車用構造部材２〜４であって、第１の構成部材１２は、縦壁部１２ｃ、該縦壁部１２ｃにつながるとともに閉じた横断面形状の内側へ向けて屈曲する曲部１２ｂ、及び該曲部１２ｂにつながる内向きフランジ１２ａを有するとともに、曲部１２ｂと第２の構成部材１３〜１５との間であって縦壁部１２ｃを第２の構成部材１３〜１５へ向けて延長した領域の少なくとも一部の領域に形成されて、曲部１２ｂ及び第２の構成部材１３〜１５を接合する荷重伝達部２０を有し、荷重伝達部２０は、溶着金属が、同一箇所で曲部１２ｂと第２の構成部材１３〜１５との間から離れる方向に複数、重なっていることを特徴とする。

（４）縦壁部１２ｃの板厚方向への荷重伝達部２０の幅をＷＴとするとともに、縦壁部１２ｃの板厚をｔとした場合に０．３ｔ≦ＷＴ≦１．０ｔであることを特徴とする。
（５）荷重伝達部２０は、曲部１２ｂと第２の構成部材１３〜１５との間に形成される隙間２２の一部又は全てを埋める接合部２１の一部であって、接合部２１は、第２の構成部材１３〜１５と接する範囲である接合幅Ｌが、荷重伝達部２０の幅ＷＴよりも長いことを特徴とする。
（６）曲部１２ｂのうち、少なくとも荷重伝達部２０が接する範囲の硬さが第１の構成部材１２の母材の硬さよりも硬いことを特徴とする。
（７）荷重伝達部２０は、該自動車用構造部材２〜４の長手方向に亘って断続的に形成されることを特徴とする。

（８）少なくとも、金属板の成形体からなる第１の構成部材１２、及び金属板又は金属板の成形体からなるとともに第１の構成部材１２と接合される第２の構成部材１３〜１５により構成される閉じた横断面形状を有し、第１の構成部材１２は、縦壁部１２ｃ、該縦壁部１２ｃにつながるとともに閉じた横断面形状の内側へ向けて屈曲する曲部１２ｂ、及び該曲部１２ｂにつながる内向きフランジ１２ａを有し、第２の構成部材１３〜１５から第１の構成部材１２へ向かう衝撃荷重が負荷される自動車用構造部材２〜４の製造方法であって、曲部１２ｂと第２の構成部材１３〜１５との間であって縦壁部１２ｃを第２の構成部材１３〜１５へ向けて延長した領域の少なくとも一部の領域に、溶加材を用いた溶接により、曲部１２ｂ及び第２の構成部材１３〜１５を接合する荷重伝達部２０を形成し、縦壁部１２ｃの板厚方向への荷重伝達部２０の幅をＷＴとするとともに、縦壁部１２ｃの板厚をｔとした場合に０．３ｔ≦ＷＴ≦１．０ｔであるようにすることを特徴とする。
（９）少なくとも、金属板の成形体からなる第１の構成部材１２、及び金属板又は金属板の成形体からなるとともに第１の構成部材１２と接合される第２の構成部材１３〜１５により構成される閉じた横断面形状を有し、第１の構成部材１２は、縦壁部１２ｃ、該縦壁部１２ｃにつながるとともに閉じた横断面形状の内側へ向けて屈曲する曲部１２ｂ、及び該曲部１２ｂにつながる内向きフランジ１２ａを有する自動車用構造部材２〜４の製造方法であって、曲部１２ｂと第２の構成部材１３〜１５との間であって縦壁部１２ｃを第２の構成部材１３〜１５へ向けて延長した領域の少なくとも一部の領域に、溶加材を用いた溶接により、曲部１２ｂ及び第２の構成部材１３〜１５を接合する荷重伝達部２０を形成し、第１の構成部材１２の高さをＨとし、縦壁部１２ｃの板厚をｔとした場合にＨ／ｔ≧３０であるようにすることを特徴とする。
（１０）少なくとも、金属板の成形体からなる第１の構成部材１２、及び金属板又は金属板の成形体からなるとともに第１の構成部材１２と接合される第２の構成部材１３〜１５により構成される閉じた横断面形状を有し、第１の構成部材１２は、縦壁部１２ｃ、該縦壁部１２ｃにつながるとともに閉じた横断面形状の内側へ向けて屈曲する曲部１２ｂ、及び該曲部１２ｂにつながる内向きフランジ１２ａを有する自動車用構造部材２〜４の製造方法であって、曲部１２ｂと第２の構成部材１３〜１５との間であって縦壁部１２ｃを第２の構成部材１３〜１５へ向けて延長した領域の少なくとも一部の領域に、溶加材を用いた溶接により、曲部１２ｂ及び第２の構成部材１３〜１５を接合する荷重伝達部２０を形成し、荷重伝達部２０は、同一箇所で溶加材を用いた複数回の溶接により、曲部１２ｂと第２の構成部材１３〜１５との間から離れる方向に重なって形成することを特徴とする。

（１１）縦壁部１２ｃの板厚方向への荷重伝達部２０の幅をＷＴとするとともに、縦壁部１２ｃの板厚をｔとした場合に０．３ｔ≦ＷＴ≦１．０ｔであるようにすることを特徴とする。
（１２）荷重伝達部２０を、前記溶加材を用いた複数回の溶接により形成することを特徴とする。
（１３）複数回の溶接のうち少なくとも２回の溶接ではそれぞれ溶接長が異なることを特徴とする。
（１４）荷重伝達部２０は、曲部１２ｂと第２の構成部材１３〜１５との間に形成される隙間の一部又は全てを埋める接合部２１の一部であって、荷重伝達部２０を、前記溶加材を用いた複数回の溶接によって形成し、１回目の溶接では、荷重伝達部２０の幅ＷＴがＷＴ＜０．６ｔ、かつ接合部２１が第２の構成部材１３〜１５と接する範囲である接合幅Ｌが０＜Ｌになるように溶接し、２回目以降の溶接において、荷重伝達部２０の幅ＷＴが０．６ｔ≦ＷＴ≦１．０ｔになるように溶接することを特徴とする。
（１５）荷重伝達部２０を、該自動車用構造部材２〜４の長手方向に亘って断続的に形成することを特徴とする。
（１６）荷重伝達部２０を、アーク溶接又はレーザ・アークハイブリッド溶接により前記溶加材を用いて形成することを特徴とする。

Claims (11)

1. 少なくとも、金属板の成形体からなる第１の構成部材、及び金属板又は金属板の成形体からなるとともに前記第１の構成部材と接合される第２の構成部材により構成される閉じた横断面形状を有する自動車用構造部材であって、
   前記第１の構成部材は、縦壁部、該縦壁部につながるとともに前記閉じた横断面形状の内側へ向けて屈曲する曲部、及び該曲部につながる内向きフランジを有するとともに、
   前記曲部と前記第２の構成部材との間であって前記縦壁部を前記第２の構成部材へ向けて延長した領域の少なくとも一部の領域に形成されて、前記曲部及び前記第２の構成部材を接合する荷重伝達部を有すること
   を特徴とする自動車用構造部材。
2. 前記縦壁部の板厚方向への前記荷重伝達部の幅をＷＴとするとともに、前記縦壁部の板厚をｔとした場合に
   ０．３ｔ≦ＷＴ≦１．０ｔ
   であることを特徴とする請求項１に記載の自動車用構造部材。
3. 前記荷重伝達部は、前記曲部と前記第２の構成部材との間に形成される隙間の一部又は全てを埋める接合部の一部であって、
   前記接合部は、前記第２の構成部材と接する範囲である接合幅が、前記荷重伝達部の幅よりも長いことを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車用構造部材。
4. 前記曲部のうち、少なくとも前記荷重伝達部が接する範囲の硬さが前記第１の構成部材の母材の硬さよりも硬いことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の自動車用構造部材。
5. 前記荷重伝達部は、該自動車用構造部材の長手方向に亘って断続的に形成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の自動車用構造部材。
6. 少なくとも、金属板の成形体からなる第１の構成部材、及び金属板又は金属板の成形体からなるとともに前記第１の構成部材と接合される第２の構成部材により構成される閉じた横断面形状を有し、
   前記第１の構成部材は、縦壁部、該縦壁部につながるとともに前記閉じた横断面形状の内側へ向けて屈曲する曲部、及び該曲部につながる内向きフランジを有する自動車用構造部材の製造方法であって、
   前記曲部と前記第２の構成部材との間であって前記縦壁部を前記第２の構成部材へ向けて延長した領域の少なくとも一部の領域に、溶加材を用いた溶接により、前記曲部及び前記第２の構成部材を接合する荷重伝達部を形成することを特徴とする自動車用構造部材の製造方法。
7. 前記荷重伝達部を、前記溶加材を用いた複数回の溶接により形成することを特徴とする請求項６に記載の自動車用構造部材の製造方法。
8. 複数回の溶接のうち少なくとも２回の溶接ではそれぞれ溶接長が異なることを特徴とする請求項７に記載の自動車用構造部材の製造方法。
9. 前記荷重伝達部は、前記曲部と前記第２の構成部材との間に形成される隙間の一部又は全てを埋める接合部の一部であって、
   前記荷重伝達部を、前記溶加材を用いた複数回の溶接によって形成し、
   １回目の溶接では、前記荷重伝達部の幅ＷＴがＷＴ＜０．６ｔ、かつ前記接合部が前記第２の構成部材と接する範囲である接合幅Ｌが０＜Ｌになるように溶接し、
   ２回目以降の溶接において、前記荷重伝達部の幅ＷＴが０．６ｔ≦ＷＴ≦１．０ｔになるように溶接することを特徴とする請求項６乃至８の何れか１項に記載の自動車用構造部材の製造方法。
10. 前記荷重伝達部を、該自動車用構造部材の長手方向に亘って断続的に形成することを特徴とする請求項６乃至９の何れか１項に記載の自動車用構造部材の製造方法。
11. 前記荷重伝達部を、アーク溶接又はレーザ・アークハイブリッド溶接により前記溶加材を用いて形成することを特徴とする請求項６乃至１０の何れか１項に記載の自動車用構造部材の製造方法。
    

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