TWI605890B - Structural components for automotive bodywork - Google Patents

Description

汽車車體用構造構件 發明領域

本發明是有關於一種汽車車體用構造構件，特別是有關於一種將鋼板製成形原材料壓製成形而得之汽車車體用構造構件。

發明背景

汽車之車體主要具有沿著車體之前後方向配置之車長構件及沿著車體之寬度方向配置之車寬構件作為主要之構造構件。該等車長構件及車寬構件通常藉由形成於其中任一構件之端部之凸緣接合於另一構件，擔負車體必要之剛度之確保及撞擊時之載重承受。

該等車長構件及車寬構件等構造構件被要求軸方向之載重傳遞特性、撓曲剛度、及扭轉剛度高等。軸方向之載重傳遞特性高即為作用於構件之軸方向之載重引起之變形小。撓曲剛度或扭轉剛度高即為對將構件之長向軸彎曲之彎曲力矩之變形小、或者對繞構件之長向軸轉動之扭轉力矩的扭轉角小。近年，從謀求車體之輕量化及撞擊安全性之提高的觀點，有使用拉伸強度為390MPa以上之高 張力鋼板(高強度鋼板或高強鋼)作為構造構件之原材料的傾向。

舉例言之，用於車體之車底結構之補強的車底結構橫樑具有約溝形之橫截面形狀，透過形成於兩端部之朝外凸緣而接合於門檻等車長構件。在此車底結構橫樑方面，提高與其他構件之接合強度及剛度以確保車體之剛度及承載撞擊載重時之載重傳遞性能為重要。因此，不僅是提供材料強度，藉鑽研構件之形狀，使承載撞擊載重時之載重傳遞特性及剛度提高也為必要。

在此，專利文獻1揭示有一種構造構件，該構造構件為以壓製成形製造之汽車車體用構造構件，整體具有約溝形之橫截面形狀，相當於橫截面中之溝底之帽形頭部具有溝狀階差。

先行技術文獻 專利文獻

專利文獻1 日本專利公開公報2004-181502號

發明概要

如同揭示於專利文獻1之汽車車體用構造構件，於帽形頭部設有溝狀階差(以下僅稱為「溝部」)時，考量承受載重之稜線增加，壓製成形體之吸收能量增加。然而，在具有約溝形之橫截面形狀之構造構件中，有僅藉於頂板部僅形成溝部並無法達到吸收能量效率之提高效果的情 形。

圖24顯示於頂板部形成有溝部而具有約溝形截面之構造構件於軸方向承受撞擊載重而變形之樣態。圖24顯示依各變形衝程構造構件變形之狀況。如圖15(c)所示，此構造構件於頂板部具有溝部，另一方面，在長向之端部之沿著稜線部的範圍不具有朝外凸緣。如此圖24所示，即使構造構件具有溝部時，隨著承受高撞擊載重，變形衝程增大，有構造構件朝形狀剛度相對地低之下方側、即約溝形之截面之開口側彎折的情形。當構造構件彎折時，便無法達到吸收能量之增大效果。

本發明之目的是提供一種汽車車體用構造構件，該汽車車體用構造構件是在頂板部具有溝部之約溝形截面之構造構件中，有效地發揮因設溝部而產生之吸收能量效率之提高效果而載重傳遞特性及剛度優異。

為解決上述課題，根據本發明之某觀點，提供一種汽車車體用構造構件，該汽車車體用構造構件由鋼板製壓製成形體構成，於預定方向延伸而形成，具有頂板部、延續於前述頂板部之稜線部及延續於前述稜線部之縱壁部，且對前述預定方向交叉之截面形成約溝形截面，該汽車車體用構造構件具有在前述頂板部於前述預定方向延伸而形成之至少1個溝部、及形成於在前述預定方向之端部之至少前述稜線部之範圍之朝外凸緣，又，按前述溝部之寬度及前述鋼板之板厚設定了前述溝部之深度。

又，在前述預定方向之端部之前述溝部的深度(h)、前述溝部之寬度(w)及前述鋼板之板厚(t)滿足以下之關係。

0.2×H₀≦h≦3.0×H₀

惟，H₀=(0.037t-0.25)×w-5.7t+29.2

又，前述鋼板亦可為拉伸強度390MPa以上之高張力鋼板。

又，前述鋼板亦可為拉伸強度590MPa以上之高張力鋼板。

又，前述鋼板亦可為拉伸強度980MPa以上之高張力鋼板。

又，前述朝外凸緣亦可為在前述預定方向之端部中延續於綿亙前述稜線部、及前述頂板部與前述縱壁部各至少一部份之範圍而形成之朝外延續凸緣。

在前述預定方向之端部，亦可於前述溝部之範圍具有朝外凸緣。

前述汽車車體用構造構件亦可透過前述朝外凸緣而以電阻點熔接、雷射貫通熔接、電弧填角熔接或接著劑之接著、或者併用該等之接合來接合於其他構件。

根據本發明，藉構造構件至少於稜線部之端部具有朝外凸緣，而提高撞擊初期之吸收能量。又，因構造構件於頂板部具有溝部，再者，至少於稜線部之端部具有朝外凸緣，故可抑制撞擊中期之後之構造構件的彎折，而可 有效地發揮因設溝部而產生之吸收能量效果。

又，藉本發明之構造構件至少於稜線部具有朝外凸緣，而可將溝部以對應溝部之寬度及板厚的有效深度來設置。因而，即使將壓製成形比較困難之高張力鋼板壓製成形時，仍易形成可提高吸收能量效率之所期深度之溝部，而可以高成品率獲得載重傳遞特性及剛度優異之構造構件。

又，由於本發明之構造構件於端部之至少稜線部之範圍具有朝外凸緣，故可透過該朝外凸緣或其附近之凸緣與其他構件接合。因而，可進一步提高載重傳遞特性及剛度。

1‧‧‧接合構造體

2‧‧‧構造構件(第1構件)

3‧‧‧第2構件

4‧‧‧頂板部

4a，4b‧‧‧稜線部

5a，5b‧‧‧縱壁部

6a，6b‧‧‧曲線部

7a，7b‧‧‧凸緣部

8‧‧‧溝部

9a-9c‧‧‧朝外延續凸緣

10‧‧‧壓製成形裝置(第1壓製成形裝置)

11，21‧‧‧衝床

11a‧‧‧上面

11b‧‧‧溝成形部

11c‧‧‧側壁

12，22‧‧‧衝模

13‧‧‧墊(稜線墊)

13a‧‧‧突起部

13b‧‧‧頂板按壓部

13c‧‧‧稜線按壓部

13d‧‧‧側壁

14‧‧‧成形原材料

15‧‧‧習知墊

20‧‧‧壓製成形裝置(第2壓製成形裝置)

23‧‧‧墊

23a‧‧‧突起部

30-32‧‧‧解析模型

40‧‧‧中間成形體

41‧‧‧頂部

45‧‧‧封閉板

50a，50b‧‧‧稜線部凸緣

50c‧‧‧朝外凸緣(溝底凸緣)

55，59‧‧‧缺口

A‧‧‧箭號(圖1)

A(圖14)，B‧‧‧部份

G‧‧‧成形為稜線部凸緣之部份

h‧‧‧溝部之深度

t‧‧‧鋼板之板厚

w‧‧‧溝部之寬度

X‧‧‧箭號

θ‧‧‧立起角度

圖1是顯示本發明實施形態之構造構件之形狀的立體圖。

圖2(a)是在軸方向觀看本實施形態之構造構件之圖，圖2(b)是顯示構造構件之另一結構例之圖。

圖3是顯示用以製造構造構件之壓製成形裝置之截面圖。

圖4(a)是顯示衝模之立體圖，圖4(b)是顯示稜線墊之立體圖，圖4(c)是顯示衝床之立體圖。

圖5(a)是顯示具有習知墊之壓製成形裝置之截面圖，圖5(b)是顯示以習知墊束縛成形原材料之樣態之說明圖。

圖6是顯示以稜線墊束縛成形原材料之樣態之說明圖。

圖7(a)是顯示在解析1使用之展開毛坯之形狀的全體平面圖，圖7(b)是展開毛坯之長向之端部的放大平面圖。

圖8(a)~圖8(b)分別是在解析1使用之構造構件之平面圖、及從軸方向上方側觀看之圖。

圖9是顯示在解析1所使用之構造構件之尺寸的說明圖。

圖10是顯示在解析1之第1壓製成形所使用之壓製成形裝置的立體圖。

圖11(a)~圖11(c)是顯示解析1之第1壓製成形之立體圖。

圖12是顯示在解析1之第2壓製成形所使用之壓製成形裝置的立體圖。

圖13(a)~圖13(b)是顯示解析1之第2壓製成形之說明圖。

圖14(a)~圖14(b)分別是顯示中間成形體及構造構件之稜線部凸緣之邊緣附近的板厚減少率之最大值及稜線部凸緣之根部附近之板厚減少率的最小值之說明圖。

圖15(a)是顯示用於解析2之本實施形態之構造構件之解析模型的正面圖，圖15(b)是顯示第1比較例之解析模型之正面圖，圖15(c)是顯示第2比較例之解析模型之正面圖。

圖16是顯示在解析2使用之各解析模型之形狀的側視圖。

圖17是顯示在解析2所得之軸方向載重-衝程特性之圖表。

圖18是顯示在解析2所得之能量吸收量-衝程特性之圖表。

圖19(a)是顯示在解析3使用鋼板340HR而得之第2比較例之解析模型之能量吸收量-衝程特性的圖表，圖19(b)是顯示在解析3使用鋼板340HR而得之本實施形態之構造構件之解析模型之能量吸收量-衝程特性的圖表。

圖20是顯示在解析3使用鋼板340HR而得之能量吸收量-溝深度特性之圖表。

圖21(a)是顯示在解析3使用鋼板980Y而得之第2比較例之解析模型之能量吸收量-衝程特性的圖表，圖21(b)是顯示在解析3使用鋼板980Y而得之本實施形態之構造構件之解析模型之能量吸收量-衝程特性的圖表。

圖22是顯示在解析3使用鋼板980Y而得之能量吸收量-溝深度特性之圖表。

圖23是顯示在解析3所得之能量吸收量之無因次數值-溝深度特性的圖表。

圖24(a)~圖24(e)是顯示第2比較例之解析模型變形之樣態的說明圖。

圖25(a)~圖25(e)是顯示本實施形態之構造構件之解析模型變形之樣態的說明圖。

用以實施發明之形態

以下，一面參照附加圖式，一面就本發明之較佳實施形態，詳細地說明。此外，在本說明書及圖式中，對 實質上具有相同之功能結構之構成要件，藉附上相同之標號，而省略重複說明。

1.汽車車體用構造構件

1-1.結構例

圖1是顯示本實施形態之汽車車體用構造構件(第1構件)2之一例的說明圖。又，圖2(a)是從軸方向觀看本實施形態之構造構件(第1構件)2之圖，顯示圖1之A箭號方向視圖。

第1構件2與第2構件3接合而構成接合構造體1。第1構件2為鋼板製壓製成形體，於圖1中以箭號X顯示之預定方向(亦稱為軸方向。)延伸而形成。第1構件2在軸方向之端部透過朝外延續凸緣9a、9b，對同樣為鋼板製壓製成形體之第2構件3以點熔接等接合。舉例言之，第1構件2以電阻點熔接、以雷射所作之滲透熔接、或以電弧所作之填角熔接或者該等之組合，接合於第2構件3。第1構件1與第2構件3之接合可為接著劑之接合，亦可併用上述熔接與接著。此第1構件2為例如具有長度100mm以上、較佳為200mm以上、更佳為300mm以上之長向之長形體。圖1所示之第1構件2之長向與預定方向一致，預定方向不限於第1構件2之長向。

第1構件2之成形原材料可使用例如板厚為0.5~6.0mm之範圍內且以依據JIS Z 2241之拉伸試驗所測定之拉伸強度為390MPa以上的高張力鋼板。第1構件2之成形原材料較佳為可使用板厚2.0mm以下且拉伸強度為440MPa以上之高張力鋼板。此外，拉伸強度之上限雖未特別規定， 但為1770MPa左右，而通常則例示為1470MPa左右。第2構件3之板厚或材質未特別限定，可使用例如板厚0.5~6.0mm且拉伸強度為390MPa以上之鋼板。

圖1所示之第1構件2可使用作為構成汽車之車體之接合構造體1的構件。接合構造體1可舉例如車底結構橫樑、門檻、前大樑或保險桿防撞塊撐臂(floor tunnel brace)為例。將接合構造體1使用作為車底結構橫樑、門檻、前大樑或保險桿防撞塊等時，宜使用具有較佳為590MPa以上、更佳為780MPa以上之拉伸強度之高強度鋼板作為成形原材料。

第1構件2具有頂板部4、延續於頂板部4之稜線部4a、4b、延續於稜線部4a、4b之縱壁部5a、5b、延續於縱壁部5a、5b之曲線部6a、6b、延續於曲線部6a、6b之凸緣部7a、7b而具有約帽形之橫截面形狀。約帽形之橫截面形狀為約溝形之橫截面形狀的一例。本實施形態之構造構件(第1構件)2至少具有頂板部4、稜線部4a、4b、縱壁部5a、5b而具有約溝形的橫截面形狀即可，亦可省略曲線部6a、6b及凸緣部7a、7b。舉例言之，U字形之橫截面形狀亦包含在約溝形之橫截面形狀內。

在第1構件2之軸方向之端部的外周，於沿著頂板部4、稜線部4a、4b及縱壁部5a、5b之範圍形成有朝外延續凸緣9a、9b。朝外延續凸緣9a、9b為延續於沿著沿著溝部8之範圍以外的頂板部4之一部份、稜線部4a、4b及縱壁部5a、5b之範圍而形成且不具有缺口之朝外凸緣。第1構件2在軸 方向之端部與沿著稜線部4a、4b之範圍不具有朝外凸緣之習知構造構件不同，至少於沿著稜線部4a、4b之範圍具有稜線部凸緣50a、50b。

藉第1構件2具有朝外延續凸緣9a、9b，擔負軸方向之載重之稜線部4a、4b得以延續至與第2構件3之接合面。因此，在軸方向承受撞擊載重之撞擊初期(例如變形衝程量為0~40mm)，稜線部4a、4b擔負之載重增大。因而，第1構件2對載重傳遞特性有利。

為使因形成後述溝部8而產生之吸收能量效率提高之效果發揮，朝外延續凸緣9a、9b之寬度至少為1mm以上即可。惟，從確保雷射熔接或電弧填角熔接等之熔接部份之觀點，朝外延續凸緣9a、9b之寬度宜為3mm以上，從確保點熔接之熔接部份之觀點，宜為10mm以上。朝外延續凸緣9a、9b之寬度在全區域不固定亦無妨，考慮壓製成形性，亦可使例如稜線部凸緣50a、50b之寬度小於其他部份之朝外凸緣的寬度。朝外延續凸緣9a、9b之寬度可藉調整第1構件2展開成平坦狀之毛坯(展開毛坯)之形狀來調整。

此外，在本說明書中，將具有約溝形截面之壓製成形體之端部往溝形狀之外側彎折之凸緣稱為「朝外凸緣」。又，在本說明書中，將壓製成形體之端部之沿著稜線部之範圍形成的凸緣稱為「稜線部凸緣」。又，將壓製成形體之端部中綿亙稜線部、及溝底部與縱壁部各至少一部份而延續形成之朝外凸緣稱為「朝外延續凸緣」。

又，在本說明書中，「於凸緣設缺口」是指缺口 綿亙凸緣之寬度方向全體而設，凸緣為不連續。又，凸緣寬度是以與凸緣之高度相同之涵義使用。因而，當一部份凸緣寬度小，保留一部份凸緣時，便未於凸緣設缺口。

又，在本說明書中，「凸緣之寬度」是指不包含連接頂板部4、稜線部4a、4b、縱壁部5a、5b與朝外延續凸緣9a、9b之立起曲面的平坦部份之立起尺寸。

如此，本實施形態之第1構件2具有延續於軸方向之端部之外周、即沿著溝部8之範圍以外之頂板部4的一部份、稜線部4a、4b及縱壁部5a、5b之範圍的朝外延續凸緣9a、9b。惟，第1構件2至少於沿著稜線部4a、4b之範圍具有稜線部凸緣50a、50b即可。又，亦可設藉由形成於沿著頂板部4及縱壁部5a、5b之缺口而與稜線部凸緣50a、50b不連續之朝外凸緣。

再者，如圖2(b)所示，亦可為包含沿著形成於頂板部4之溝部8之範圍的朝外延續凸緣9c。若朝外延續凸緣9c亦形成於沿著溝部8之範圍，軸方向載重也易傳遞至溝部8之周圍之稜線部份，該稜線部份亦得以有效率地擔負載重。

又，於第1構件2之頂板部4沿著軸方向設有溝部8。溝部8之形狀可呈例如約梯形或V字形。圖1所示之第1構件2具有約梯形之溝部8。因藉第1構件2具有溝部8，負擔軸方向之載重之稜線增加，故撞擊能量之吸收量增加。因而，可縮小板厚而謀求輕量化，並可抑制撞擊安全特性之降低。

溝部8之上部之寬度w可為例如50mm以下左右。惟，若考慮壓製成形性，溝部8之上部之寬度w宜為5mm以上。又，在本實施形態中，溝部8之深度h依溝部8之寬度w及鋼板之板厚t設定。具體言之，在本實施形態中，將溝部8之深度h設定為溝部8之深度h、溝部8之寬度w及鋼板之板厚t滿足以下之關係。

0.2×H₀≦h≦3.0×H₀…(1)

H₀=(0.037t-0.25)×w-5.7t+29.2…(2)

上述式(2)表示溝深度H₀，該溝深度H₀顯示於第1構件2具有朝外延續凸緣9a、9b時，當變形衝程為100mm時，第1構件2之橫截面之每單位面積之能量吸收量(kJ/mm²)為極大值附近之值。在此所稱之第1構件2之橫截面是指第1構件2之端部之橫截面，且為沿著與連接於朝外延續凸緣9a、9b之立起曲面之交界部份的頂板部4、稜線部4a、4b、縱壁部5a、5b之端部的橫截面。

又，如上述式(1)所示，若溝深度h相對於顯示每單位面積之能量吸收量為極大值附近之溝深度H₀，在20~300%之範圍內，與不具有稜線部凸緣50a、50b之僅具有朝外凸緣的構造構件相較，吸收能量效率可提高。

舉例言之，當令板厚t為1.4mm，令溝部8之寬度w為10mm時，顯示每單位面積之能量吸收量為極大值附近之溝深度H₀為20mm。此時，將溝部8之深度h設定為4~60mm。又，當令板厚t為1.4mm，令溝部8之寬度w為40mm時，顯示每單位面積之能量吸收量為極大值附近之溝深度H₀為 12mm。此時，將溝部8之深度h設定為2.4~36mm。

又，當令板厚t為2.0mm，令溝部8之寬度w為10mm時，顯示每單位面積之能量吸收量為極大值附近之溝深度H₀為17mm。此時，將溝部8之深度h設定為3.4~51mm。再者，當令板厚t為2.0mm，令溝部8之寬度w為40mm時，顯示每單位面積之能量吸收量為極大值附近之溝深度H₀為10mm。此時，將溝部8之深度h設定為2.0~30mm。

具有此結構之第1構件2透過包含稜線部凸緣50a、50b之朝外延續凸緣9a、9b，對第2構件3以熔接接合。因此，承受撞擊載重之撞擊初期(變形衝程為例如40mm以下)之能量吸收量增加。又，第1構件2於頂板部4具有溝部8，並且於軸方向之端部具有包含稜線部凸緣50a、50b之朝外延續凸緣9a、9b。因此，撞擊中期之後(變形衝程為例如超過40mm)之第1構件2之彎折動作穩定，能量吸收量增加。

再者，由於當從對第1構件2之軸方向傾斜之方向承受撞擊載重時，亦同樣地，撞擊時之第1構件2之彎折動作穩定，故本實施形態之第1構件2對載重之輸入之穩固性提高。因而，本實施形態之構造構件(第1構件)2之載重傳遞特性優異。

此外，上述第1構件2之橫截面形狀為開放截面形狀，本實施形態之構造構件不限於此態樣。舉例言之，構造構件亦可為透過凸緣部7a、7b而接合有其他構件之具有封閉截面形狀之形態。又，第1構件2於頂板部4具有1個溝部8，溝部亦可設有複數個。

2.汽車車體用構造構件之製造方法之例

接著，就本實施形態之汽車車體用構造構件(第1構件)2之製造方法之一例作說明。由於本實施形態之構造構件2是將例如板厚在0.5~6.0mm之範圍內且拉伸強度為390MPa以上之高張力鋼板壓製成形而製造，故一般易產生皺褶或破裂等成形不良。

舉例言之，當欲於構造構件2之軸方向之端部全周形成具有某程度之凸緣寬度之朝外延續凸緣9a、9b時，於壓製成形時，易產生在稜線部凸緣50a、50b之邊緣之延伸凸緣破裂或在稜線部凸緣50a、50b之根部附近之皺褶此等成形不良。此種稜線部凸緣50a、50b之邊緣之破裂或稜線部凸緣50a、50b之根部附近之皺褶一般是材料強度越高越易產生。

因而，使用高張力鋼板作為成形原材料時，在習知之壓製成形法，因壓製成形上之限制，而不易製造具有包含稜線部凸緣之朝外延續凸緣之構造構件。因此，習知必須於形成於構造構件之軸方向之端部的朝外凸緣之沿著稜線部之範圍設缺口，來彌補成形性之不足。此缺口之存在為使載重傳遞特性、撓曲剛度、扭轉剛度等性能降低之主要原因。

相對於此，即使本實施形態之構造構件2具有包含稜線部凸緣50a、50b之朝外延續凸緣9a、9b時，亦可以以下之製造方法製造。以下，說明可用於本實施形態之構造構件2之製造的壓製成形裝置之一例後，就製造方法之具 體例作說明。

2-1.壓製成形裝置

圖3及圖4是顯示用於構造構件2之製造之壓製成形裝置10的說明圖。圖3是壓製成形裝置10中相當於成形之構造構件2之端部之部份的截面圖。圖4(a)是顯示衝模12之立體圖，圖4(b)是顯示墊13之立體圖，圖4(c)是顯示衝床11之立體圖。圖4(a)~圖4(c)是分別從左斜上側觀看衝模12、墊13及衝床11之立體圖，紙面之內側是成形朝外延續凸緣9a、9b之部份。

壓製成形裝置10具有衝床11、衝模12、將成形原材料14壓抵衝床11而束縛成形原材料14之墊13。衝床11具有形成於其上面11a且於長向延伸之溝成形部11b、形成於長向之端部之側壁11c。側壁11c之立起角度θ為例如50~90°。

溝成形部11b之形狀對應於形成於構造構件2之溝部8之形狀。舉例言之，溝成形部11b具有梯形或V字形(在圖3(b)為梯形)之截面形狀。又，溝成形部11b之上部開口之交叉於軸方向之方向的寬度為50mm以下左右。又，溝成形部11b之深度對應於滿足上述式(1)及(2)之關係而設定之構造構件2之溝部8的形狀而設計。

墊13具有具突起部13a之頂板按壓部13b、稜線按壓部13c、側壁部13d。突起部13a對向於形成在衝床11之溝成形部11b並於長向延伸形成。具有此突起部13a之頂板按壓部13b將成形原材料14之成形為頂板部4之部份壓抵衝床 11之上面11a而將之束縛。藉此墊13，成形原材料14可被壓抵衝床11之上面11a來成形具有溝部8之頂板部4。

稜線按壓部13c在成形原材料14之成形為朝外延續凸緣9a、9b之部份的附近，將成形為稜線部4a、4b之部份之端部壓抵衝床11而將之束縛。在之後之說明中，亦將此墊13稱為稜線墊。

即，稜線墊13束縛成形原材料14之成形為頂板部4之部份、成形為朝外延續凸緣9a、9b之部份之附近的成形為稜線部4a、4b之部份的端部。惟，稜線墊13至少束縛成形為稜線部4a、4b之部份的端部即可。亦可不束縛成形為其他稜線部4a、4b之部份、成形為頂板部4之部份、成形為縱壁部5a、5b之部份。

圖5是顯示習知墊15之形狀的說明圖。圖5(a)是具有習知墊15之壓製成形裝置10’之截面圖，圖5(b)是顯示以習知墊15按壓成形原材料14之樣態之立體圖。圖5(a)顯示與圖3所示之壓製成形裝置10相同之部份的截面圖。如此，雖然習知墊15束縛成形原材料14之成形為頂板部4之部份，但不束縛成形為稜線部4a、4b之部份。

壓製成形裝置10以稜線墊13按壓成形為稜線部4a、4b之部份的端部，大約僅使其附近之鋼板材料突出。藉此，可形成朝外延續凸緣9a、9b附近之稜線部4a、4b。因而，可抑制稜線墊13抵接之部份之周邊的材料之移動，而可抑制稜線部50a、50b之邊緣之端部的延伸凸緣破裂、或稜線部凸緣50a、50b之根部附近之皺褶的產生。

稜線墊13是藉使成形為稜線部4a、4b之部份之端部的鋼板材料突出而成形該稜線部4a、4b之端部，而謀求抑制周邊之鋼板材料之移動的效果。因而，在成形為朝外延續凸緣9a、9b之部份附近，以稜線墊13束縛之成形為稜線部4a、4b之部份的範圍宜為至少從稜線部4a、4b與頂板部4之交界部份至稜線部4a、4b之截面周長之1/3以上的長度之部份。

又，在朝外延續凸緣9a、9b之附近，成形為稜線部4a、4b之部份中以稜線墊13束縛之軸方向的範圍可從朝外延續凸緣9a、9b之根部沿著軸方向例如5~100mm。當此束縛範圍未滿5mm時，有難以獲得壓製成形時之變形抑制效果或鋼板產生損傷之虞。又，亦可綿亙軸方向全長束縛形成為稜線部4a、4b之部份，當上述束縛範圍超過100mm時，有用以以稜線墊13按壓成形原材料14之必要載重增大之虞。

衝模12與衝床11對向配置，並具有形成於長向之端部之立起部12a。衝模12之成形為構造構件2之頂板部4之部份不具有按壓面，並沿著壓製方向配置成不與墊13重疊。衝模12在以稜線墊13束縛成形原材料14中成形為頂板部4之部份與成形為稜線部4a、4b之部份之端部的狀態下，沿著成形為稜線部4a、4b之部份將成形原材料14彎曲加工。

此外，衝模12所作之成形原材料14之彎曲加工亦可為以衝模12按壓成形原材料14而將之彎曲之彎曲成形，亦可為以圖中未示之壓料板及衝模12夾持成形原材料14將 之彎折之引伸成形。

2-2.製造方法

接著，一面將圖6與圖3及圖4一併參照，一面就使用壓製成形裝置10之構造構件2之製造方法作說明。圖6是顯示以稜線墊13束縛成形原材料14之樣態之立體圖。

首先，將由具有要成形之構造構件2展開成平坦狀之形狀的展開毛坯構成之成形原材料14設置於壓製成形裝置10之衝床11上。接著，如圖3及圖6所示，以稜線墊13按壓成形原材料14，將成形原材料14壓抵衝床11。此時，以衝床11之側壁11c及稜線墊13之側壁13d將成形原材料14之成形為朝外延續凸緣9a、9b之部份的一部份往與壓製之方向相反的方向立起。

又，將成形原材料14之成形為朝外延續凸緣9a、9b之部份附近之成形為稜線部4a、4b的部份之端部以稜線墊13之稜線按壓部13c往壓製之方向彎折，並以稜線按壓部13c及衝床11束縛。進一步，將成形原材料14之成形為頂板部4之部份以稜線墊13之頂板按壓部13b按壓，並以突起部13a將成形原材料14之一部份壓進衝床11之溝成形部11b，同時，以頂板按壓部13b及衝床11束縛。

在如此成形原材料14受到稜線墊13及衝床11束縛之狀態下，以衝模12及衝床11進行第1壓製成形。在第1壓製成形，可抑制為稜線部凸緣50a、50b之邊緣之破裂及稜線部50a、50b之根部附近之皺褶之原因的板厚減少或板厚增加。藉此第1壓製成形，可獲得具有稜線部4a、4b、縱 壁部5a、5b、具有於長向延伸之溝部8之頂板部4的約溝形之橫截面形狀的中間成形體。此中間成形體具有形成於沿著長向之端部之稜線部4a、4b、頂板部4之一部份及縱壁部5a、5b之範圍的朝外延續凸緣9a、9b。

此外，雖然在圖6顯示於沿著稜線部4a、4b、沿著溝部8之範圍以外的頂板部4之一部份及縱壁部5a、5b之範圍形成朝外延續凸緣9a、9b的樣態，但朝外凸緣至少形成於沿著稜線部4a、4b之範圍即可。又，朝外凸緣亦可為包含沿著溝部8之範圍之朝外延續凸緣9c(參照圖2(b))。朝外凸緣之形態或朝外凸緣之寬度可以為成形原材料14之展開毛坯之形狀調整。

又，在上述之例中，顯示了下述之例，前述之例是一面以稜線墊13束縛成形原材料14之成形為稜線部4a、4b之部份的端部及成形為頂板部4之部份，一面將中間成形體壓製成形，構造構件2之製造方法不限於此例。稜線墊13之稜線按壓部13c之束縛範圍亦可為成形為稜線部4a、4b之部份中至少從稜線部4a、4b與頂板部4之交界部份至稜線部4a、4b之截面周長的1/3以上之長度之部份。當稜線墊13之成形原材料14之束縛範圍小於上述範圍時，有稜線墊13引起之破裂或皺褶之產生的抑制效果小之虞。

如以上進行第1壓製成形後，接著，為了成形在第1壓製成形無法成形之部份，乃對中間成形體進行第2壓製成形。在第2壓製成形中，將未以稜線墊13及衝模12成形之部份壓製成形，形成作為最後形狀之構造構件2。具體言 之，在第1壓製成形中，關於縱壁部5a、5b中沿著壓製方向位於稜線墊13之正下方之部份，未完全壓製成形。因而，在第2壓製成形中，使用不同之壓製成形裝置，將該部份壓製成形。

此外，根據朝外延續凸緣9a、9b之形狀或凸緣之立起角度，有在第1壓製成形無法將朝外延續凸緣9a、9b立起至最後製品之角度。此時，亦可將朝外延續凸緣9a、9b在第1壓製成形立起至預定程度、例如60°，以第2或之後的壓製成形立起至最後製品之角度。

在第2壓製成形使用之壓製成形裝置只要為可將在第1壓製成形未完全成形完之部份壓製成形之裝置即可。此壓製成形裝置可以具有衝模及衝床之眾所皆知之壓製成形裝置構成。又，無法以第2壓製成形成形成作為構造構件2之最後形狀時，亦可再進行其他之壓製成形。

此外，在本實施形態，說明了在第1壓製成形中以稜線墊13於頂板部4形成溝部8之例，亦可以衝模12形成溝部8。又，在本實施形態，說明了在第1壓製成形中於頂板部4形成溝部8之例，溝部8亦可在第2壓製成形中形成。

如以上，藉使用具有稜線按壓部13c、具突起部13a之頂板按壓部13b之稜線部13進行壓製成形，可成形抑制了稜線部凸緣50a、50b之邊緣之破裂、稜線部凸緣50a、50b之根部附近之皺褶的構造構件2。將此構造構件(第1構件)2，透過形成於其長向之端部之朝外延續凸緣9a、9b而接合於第2構件3，可獲得具有第1構件2及第2構件3之接合 構造體1。

此外，如圖2(b)所示之在長向之端部之沿著溝部8的範圍亦形成有朝外凸緣的構造構件可以例如以下之程序製造。即，在第1階段，使用具有稜線按壓部13c但不具有突起部13a之墊，成形具有包含沿著頂板部全範圍形成之朝外凸緣之朝外延續凸緣的中間成形體。之後，在第2階段，使用具有用以形成溝部8之突起部13a之墊或衝床，將中間成形體壓製成形，而於頂板部4形成溝部8。藉此，可獲得於溝部8之範圍亦具有朝外凸緣之構造構件。

特別是在本實施形態之構造構件藉於稜線部4a、4b之範圍亦形成朝外延續凸緣9a、9b，即使溝部8之深度較小時，吸收能量效率亦可提高。因而，藉上述第2階段之壓製成形，對構造構件亦於沿著溝部8之範圍設所期之朝外凸緣。

如以上所說明，因本實施形態之構造構件2於長向之端部具有包含稜線凸緣50a、50b之朝外延續凸緣9a、9b，故提高了撞擊初期之能量吸收量。又，因本實施形態之構造構件2於頂板部4具有溝部8，並且具有朝外延續凸緣9a、9b，該溝部8設定於預定範圍，故提高了撞擊中期之後之吸收能量效率。因而，本實施形態之構造構件2為載重傳遞特性、撓曲剛度、及扭轉剛度優異且適合作為汽車車體用構造構件之構造構件。

再者，本實施形態之構造構件2具有包含稜線部凸緣50a、50b之朝外延續凸緣9a、9b，藉此，可獲得具有 按溝部8之寬度w及板厚t之有效深度h的溝部8之構造構件2。因而，即使將壓製成形較困難之高張力鋼板壓製成形時，也易形成可提高吸收能量效率之所期深度之溝部8，而可以高成品率獲得載重傳遞特性及剛度優異之構造構件。

以上，一面參照附加圖式，一面就本發明之較佳實施形態作了詳細說明，本發明不限於此例。只要為具有本發明所屬之技術領域之一般知識者，便可了解顯然在記載於申請專利範圍之技術性思想之範疇內，可想到各種變更例或修正例，關於該等當然也屬於本發明之技術性範圍。

實施例

以下，就本發明之實施例作說明。

解析1

首先，在解析1中，評價了實施例之構造構件2之稜線部凸緣50a、50b之邊緣及根部附近的板厚減少率(板厚增加率)。圖7是顯示作為在解析1所使用之構造構件2之成形原材料14之展開毛坯的形狀之平面圖。圖7(a)是包含成形原材料14之長向之端部的全體平面圖，圖7(b)是長向端部之放大平面圖。

此成形原材料14是板厚為1.4mm且以依據JIS Z 2241之拉伸試驗測定之拉伸強度為980MPa級的雙相(DP)鋼製。成形原材料14之成形為稜線部凸緣50a、50b之部份G具有謀求變形分散之形狀(曲率半徑60mm)。又，也於沿著成形為端部之溝部8之部份的範圍形成朝外凸緣50c，於沿 著溝部8之範圍內之稜線之端部設有缺口59。

圖8及圖9顯示從圖7所示之成形原材料14成形之構造構件(第1構件)2。圖8(a)是從頂板部4側觀看構造構件2之上視圖，圖8(b)是從長向之斜上方觀看構造構件2之示意圖。又，圖9是構造構件2之橫截面圖。構造構件2之高度為100mm，稜線部4a、4b之截面曲率半徑為12mm，溝部8之深度為7.5mm。其他之尺寸數據如圖8(b)及圖9所示。

圖10及圖11是顯示製造實施例之構造構件2之際在第1壓製成形所使用之壓製成形裝置10的說明圖。圖10是壓製成形裝置10之立體圖，圖11(a)~圖11(c)分別是顯示圖10之橫截面1、2、縱截面之示意圖。又，圖12及圖13是顯示在製造實施例之構造構件2之際在第2壓製成形所使用之壓製成形裝置20的說明圖。圖12是壓製成形裝置20之立體圖，圖13(a)~圖13(b)分別是顯示圖12之橫截面、縱截面之示意圖。在圖10及圖12中，分別僅顯示成形構造構件2之一端部側之部份。

使用此第1及第2壓製成形裝置10、20，以有限元素法解析了從成形原材料14將構造構件2壓製成形之際之成形原材料14的變形動作。在第1壓製成形中，形成於沿著長向端部之稜線部4a、4b之範圍的稜線部凸緣50a、50b之邊緣之破裂、稜線部凸緣50a、50b之根部附近之皺褶的減低對策為使用實施例之稜線墊13，形成了中間成形體。在此第1壓製成形中，首先，以稜線墊13按壓成形原材料14後，以下降之衝模12及衝床11進行壓製成形。

如圖11(a)所示，在第1壓製成形中，無法成形以稜線墊13按壓之稜線部4a、4b之壓製方向下側之區域的形狀。因而，關於在第1壓製成形無法成形之部份，在第2壓製成形成形。在第2壓製成形中，一面進行無法在第1壓製成形成形之部份的成形，一面以彎曲成形進行二次成型(restrike)。在第2壓製成形製程中，首先，以具有對應於溝部8之突起部23a之形狀的墊23束縛中間成形體40之頂部41。之後，以下降之衝模22及衝床21，進行彎曲成形，形成了構造構件2。

圖14(a)~圖14(b)分別是所得之中間成形體40及構造構件2之稜線部凸緣50a、50b之邊緣及根部附近的板厚減少率之解析結果。於圖14顯示有易產生稜線部凸緣50a、50b之邊緣之破裂的部份A附近之板厚減少率之最大值及易產生稜線部凸緣50a、50b之根部附近之皺褶之部份B附近的板厚減少率之最小值。板厚減少率為負時，即指板厚增加率。

如圖14所示，為易產生破裂之部份之稜線部凸緣50a、50b之邊緣附近(A部份)的板厚減少率隨著第1壓製成形及第2壓製成形進行而增加。惟，在所得之構造構件2中，為易產生破裂之部份之稜線部凸緣50a、50b之邊緣附近(A部份)的板厚減少率約14%，可避免破裂。

又，如圖14所示，為易產生皺褶之部份之稜線部凸緣50a、50b之根部附近(B部份)的板厚增加率隨著第1壓製成形及第2壓製成形進行而增加。惟，在所得之構造構件 2中，為易產生皺褶之部份之稜線部凸緣50a、50b之根部附近(B部份)的板厚增加率為約12%，亦可抑制皺褶之產生。

解析2

接著，在解析2中，評價了同時具有包含稜線部凸緣之朝外延續凸緣9a、9b、及頂板部4之溝部8之實施例的構造構件2之吸收能量效率。在解析2中，假定將構造構件(第1構件)2對第2構件3以點熔接接合之接合構造體1(參照圖1)，評價了將構造構件2沿著其長向從第2構件3側壓入時之軸方向載重及能量吸收量。在解析2中，由於從抑制變形之觀點評價撞擊安全性能，故變形衝程至撞擊初期之40mm為止。

圖15是顯示在解析2所使用之解析模型之說明圖。圖15(a)為實施例之構造構件2之解析模型30，圖15(b)為稜線部凸緣及溝部皆無之第1比較例之解析模型31，圖15(c)為具有溝部8但不具有稜線部凸緣之第2比較例之解析模型32。圖15(a)~圖15(c)為從長向之斜上方觀看各解析模型30、31、32之示意圖。又，圖16為從相對於長向之橫向觀看解析模型30、31、32之全體圖。

第1比較例之解析模型31除了形狀為未於第1構件2之頂板部4設溝部而在稜線部4a、4b之長向之端部於朝外凸緣設有缺口55之外，其餘為與實施例之構造構件2之解析模型30相同之形狀。又，第2比較例之解析模型32除了形狀為在稜線部4a、4b之長向之端部於朝外凸緣設有缺口55之外，其餘與實施例之構造構件2之解析模型30相同。

在解析2中，透過各解析模型30、31、32之凸緣部7a、7b，將板厚0.6mm且拉伸強度270MPa級之鋼板作為封閉板45以點熔接接合。各解析模型30、31、32除了接合有封閉板45之點及溝部之有無或稜線部凸緣之有無外，其餘與上述圖8及圖9所示之構造構件2為相同之形狀。又，在各解析模型30、31、32，使用與解析1相同之板厚1.4mm且拉伸強度為980MPa級之鋼板作為成形原材料14。在此，由於檢討波及撞擊安全性能之構件結合部之形狀及構造的影響，故將剛體壁假定作為第2構件3。

圖17是顯示軸方向載重-衝程特性之解析結果之圖表，圖18是顯示能量吸收量-衝程特性之解析結果的圖表。如此圖17所示，實施例之構造構件2之解析模型30相較於第1比較例之解析模型31，軸方向載重(kN)之峰值較高。再者，實施例之構造構件2之解析模型30相較於第1、第2比較例之解析模型31、32，撞擊初期之軸方向載重(kN)之峰值在低衝程側、即較早之時間點出現。

又，隨著此軸方向載重之峰值之不同，關於能量吸收量(kJ)，實施例之構造構件2之解析模型30亦比第1比較例之解析模型31高。實施例之構造構件2之能量吸收量(kJ)亦比具有溝部8但於朝外凸緣形成有缺口之第2比較例之解析模型32高。

以上之結果可謂起因於擔負實施例之構造構件2之解析模型30之載重傳遞的稜線部份多於第1比較例之解析模型31之稜線部份。再者，在實施例之構造構件2之解析 模式30中，包含稜線部凸緣50a、50b之朝外延續凸緣9a、9b自撞擊初期起使稜線部份產生高軸方向應力而得以束縛為可以高效率傳播軸方向載重可謂主要原因。從以上之解析2之結果，實施例之構造構件2作為撞擊時之變形抑制構件，具有比第1、第2比較例優異之性能。

解析3

接著，在解析3中，評價了實施例之構造構件2之至撞擊中期之後為止之吸收能量效率。在解析3中，使用了在解析2所使用之解析模型中圖15(a)所示之實施例之構造構件2之解析模型30及圖15(c)所示之第2比較例之解析模型32。即，2個解析模型30、32之形狀之差異僅為朝外凸緣之缺口55的有無。包括接合有封閉板45之點在內，解析模型30、32之基本之形狀、結構與解析2相同。

惟，在解析3中，使用板厚1.4mm且拉伸強度為340MPa級之鋼板及板厚1.4mm且拉伸強度為980MPa級之鋼板2種鋼板，各形成解析模型30、32。又，在解析3中，依各鋼板種類之解析模型30、32，令溝部8之深度為7.5mm、15mm、30mm、40mm4種型式，分別進行了解析。在解析3中，變形衝程為至100mm為止，俾包含在至撞擊中期之後為止之範圍內。

圖19及圖20顯示有使用板厚1.4mm且拉伸強度為340MPa級之鋼板之解析模型30、32之解析結果。圖19(a)是顯示第2比較例之解析模型32之能量吸收量-衝程特性之解析結果的圖表，圖19(b)是顯示實施例之構造構件2之解析 模型30之能量吸收量-衝程特性的解析結果之圖表。又，圖20是顯示實施例之構造構件2之解析模型30及第2比較例之解析模型32各自之變形衝程為100mm時之能量吸收量-溝深度特性的解析結果之圖表。

如圖19所示，使用板厚1.4mm且拉伸強度為340MPa級之鋼板時，實施例之構造構件2之解析模型30相較於第2比較例之解析模型32，在變形衝程至100mm為止之期間，能量吸收量(kJ)較高。惟，能量吸收量之上升效果有限。又，如圖20所示，實施例之構造構件2之解析模型30相較於第2比較例之解析模型32，在所有溝深度h，變形衝程為100mm時之能量吸收量(kJ)較高。

又，圖21~圖23顯示有使用板厚為1.4mm且拉伸強度為980MPa級之鋼板之解析模型30、32的解析結果。圖21(a)是顯示第2比較例之解析模型32之能量吸收量-衝程特性之解析結果的圖表，圖21(b)是顯示實施例之構造構件2之解析模型30之能量吸收量-衝程特性的解析結果之圖表。又，圖22是顯示實施例之構造構件2之解析模型30及第2比較例之解析模型32各自之變形衝程為100mm時之能量吸收量-溝深度特性的解析結果之圖表。

又，圖23是顯示實施例之構造構件2之解析模型30及第2比較例之解析模型32各自的變形衝程為100mm時之每單位面積之能量吸收量之無因次數值-溝深度特性的解析結果之圖表。此無因次數值顯示變形衝程為100mm時之每單位面積之能量吸收量除以第2比較例之解析模型32 之溝深度為7.5mm時的變形衝程為100mm時之每單位面積之能量吸收量為100倍之值。再者，圖24及圖25是分別顯示第2比較例之解析模型32、實施例之構造構件2之解析模型30按變形衝程(10~50mm)變形之樣態的說明圖。

如圖21所示，使用板厚為1.4mm且拉伸強度為980MPa級之鋼板時，實施例之構造構件2之解析模型30相較於第2比較例之解析模型32，在變形衝程至100mm為止之期間，能量吸收量(kJ)較高。又，能量吸收量之上升效果相較於板厚1.4mm且拉伸強度為340MPa級之鋼板，大幅地呈現。因而，實施例之構造構件2是成形原材料14之強度越高，吸收能量效率之提高效果越高。

又，如圖22所示，實施例之構造構件2之解析模型30相較於第2比較例之解析模型32，在所有溝深度h，變形衝程為100mm時之能量吸收量(kJ)高。再者，實施例之構造構件2之解析模型30自溝深度h淺之狀態起變形衝程為100mm時之能量吸收量(kJ)便高。

再者，如排除了解析模型30、32之截面周長之影響之圖23的圖表所示，第2比較例之解析模型32是當溝部8之深度h小時，變形衝程為100mm時之吸收能量效率(%)未增加。又，第2比較例之解析模型32即使增大溝部8之深度h時，吸收能量效率之上升效果仍無明顯增加。此是起因於下述事項，前述事項是如圖24所示，因第2比較例之解析模型32不具有稜線部50a、50b，故當在變形衝程超過40mm之撞擊中期，溝部8之周圍之稜線部份強力地頂住時，端部之 束縛鬆弛，構造構件彎折。

相對於此，實施例之構造構件2之解析模型30不論溝深度h，變形衝程為100mm時之吸收能量效率(%)皆增加。又，實施例之構造構件2之解析模型30相較於第2比較例之解析模型32，變形衝程為100mm時之吸收能量效率為最大值之溝深度h小。此是起因於如圖25所示，實施例之構造構件2之解析模型30因具有稜線部凸緣50a、50b，故在變形衝程超過40mm之撞擊中期，構造構件2之彎折動作穩定的緣故。

此外，圖23所示之變形衝程為100mm時之吸收能量效率為極大值之溝深度H₀可以上述式(2)表示。又，如上述式(1)所示，對該溝深度H₀，若溝深度h在0.2×H₀~3.0×H₀之範圍，相較於第2比較例之解析模型32，變形衝程為100mm時之吸收能量效率大。

1‧‧‧接合構造體

2‧‧‧構造構件(第1構件)

3‧‧‧第2構件

4‧‧‧頂板部

4a，4b‧‧‧稜線部

5a，5b‧‧‧縱壁部

6a，6b‧‧‧曲線部

7a，7b‧‧‧凸緣部

8‧‧‧溝部

9a，9b‧‧‧朝外延續凸緣

50a，50b‧‧‧稜線部凸緣

A‧‧‧箭號

X‧‧‧箭號

Claims (7)

1. 一種汽車車體用構造構件，由鋼板製壓製成形體構成，其於預定方向延伸而形成，具有頂板部、延續於前述頂板部之稜線部及延續於前述稜線部之縱壁部，對前述預定方向交叉之截面形成溝形截面，該汽車車體用構造構件具有：至少1個溝部，在前述頂板部於前述預定方向延伸而形成；朝外凸緣，形成在前述預定方向之端部中，至少於前述稜線部之範圍；在前述預定方向之端部之前述溝部的深度(h)、前述溝部之寬度(w)及前述鋼板之板厚(t)滿足以下之關係，0.2×H₀≦h≦3.0×H₀其中，H₀=(0.037t-0.25)×w-5.7t+29.2。
2. 如請求項1之汽車車體用構造構件，其中前述鋼板為拉伸強度390MPa以上之高張力鋼板。
3. 如請求項1之汽車車體用構造構件，其中前述鋼板為拉伸強度590MPa以上之高張力鋼板。
4. 如請求項1之汽車車體用構造構件，其中前述鋼板為拉伸強度980MPa以上之高張力鋼板。
5. 如請求項1之汽車車體用構造構件，其中前述朝外凸緣為在前述預定方向之端部中延續於遍及前述稜線部、及前述頂板部與前述縱壁部各至少一部份之範圍而形成 之朝外延續凸緣。
6. 如請求項1之汽車車體用構造構件，其中在前述預定方向之端部，於前述溝部之範圍具有朝外凸緣。
7. 如請求項1之汽車車體用構造構件，前述汽車車體用構造構件透過前述朝外凸緣而以電阻點熔接、雷射貫通熔接、電弧填角熔接或接著劑之接著、或者併用該等之接合來接合於其他構件。