WO2017199675A1 - 構造部材 - Google Patents

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WO2017199675A1
WO2017199675A1 PCT/JP2017/015843 JP2017015843W WO2017199675A1 WO 2017199675 A1 WO2017199675 A1 WO 2017199675A1 JP 2017015843 W JP2017015843 W JP 2017015843W WO 2017199675 A1 WO2017199675 A1 WO 2017199675A1
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WO
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inner member
adjacent
outer member
insulating material
structural
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PCT/JP2017/015843
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French (fr)
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康裕 前田
徹 橋村
良平 幸重
明彦 巽
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株式会社神戸製鋼所
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/03—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects characterised by material, e.g. composite
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/04—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects formed from more than one section in a side-by-side arrangement

Definitions

  • the present invention relates to a structural member for securing the structural strength of the member, and particularly relates to a bumper beam or a bumper reinforcing material used for a vehicle such as an automobile.
  • bumpers are attached to the front and rear of automobiles.
  • the outer surface is covered with a resin member, and there is a resin cushioning material on the inner surface.
  • a metal reinforcing material such as steel or aluminum is placed inside the bumper in the vehicle width direction (direction perpendicular to the front-rear direction). Is attached.
  • This reinforcing material is called a bumper beam or a bumper reinforcing material.
  • the bumper beam is made lighter by making it high-tensile steel (high-tensile steel) or all-aluminum alloy (all-aluminum).
  • high-tensile steel steel materials such as 980 MPa class, 1200 MPa class, and 1500 MPa class have been used instead of the conventional tensile strength of about 590 MPa class.
  • high-strength 6000-series or 7000-series aluminum extrusions are used compared to conventional ones. It is devised so that the strength of the structure is increased, that is, the safety of the vehicle is increased.
  • the assumed form and scale of the collision i.e., the assumed collision speed and collision form
  • the assumed collision speed and collision form are assumed to be more severe for the vehicle structure. It has become.
  • This is a practical standard for determining vehicle crash safety. It can be applied to public agencies (eg, the Insurance Institute for Highway Safety, IIHS, the European Vehicle Repair Research Committee (Research). Council for Automobile Repairs, RCAR) etc.) is strengthening every year. For this reason, the collision safety of the vehicle needs to be strengthened and improved every time the model is updated.
  • the bumper beam to have a higher strength that can withstand a larger impact load than conventional.
  • a higher bending strength such as 20 kNm and 40 kNm will be required in a bumper beam that has conventionally had no problem in designing a bending strength of about 10 kNm.
  • it is effective to increase the thickness of the material, increase the strength (high-tensile steel or high-strength aluminum), or increase the cross-sectional shape of the beam.
  • the increase in beam cross-sectional shape requires a larger bumper installation space when used, for example, in an automobile bumper.
  • the bumper installation space can be expanded, but a relatively small medium size In cars and small cars, there is a limit to expanding the space for installing the bumper.
  • Patent Document 1 discloses a composite structural member for a vehicle in which a steel pipe material and a light alloy or a synthetic resin material are combined. Yes.
  • Patent Document 1 a steel pipe material that is a dissimilar member and a light metal or a synthetic resin material are directly joined, and potential difference corrosion between dissimilar members is not considered.
  • the present invention it is possible to increase the strength of the member while suppressing an increase in the weight and cost of the member and a decrease in workability, and further, potential difference corrosion occurs between members made of different materials. It aims at providing the structural member which can suppress.
  • An aspect of the present invention includes an inner member and a first adjacent surface that is made of a different material from the inner member, is located outside the inner member, surrounds the inner member, and is adjacent to the outer surface of the inner member. And an outer member, wherein an insulating material is disposed between the first adjacent surface and the second adjacent surface of the inner member adjacent to the first adjacent surface.
  • the inner member and the outer member made of different materials, it is possible to increase the strength of the member while suppressing an increase in the weight and cost of the member and a decrease in workability. it can.
  • an insulating material at an adjacent location between the inner member and the outer member, it is possible to suppress the occurrence of potential difference corrosion between the inner member and the outer member made of different materials.
  • the aspect further includes the following configuration.
  • the said insulating material is arrange
  • the insulating material in the entire adjacent portion between the inner member and the outer member, occurrence of potential difference corrosion between the inner member and the outer member can be more reliably suppressed. it can.
  • the said insulating material is arrange
  • the insulating material by disposing the insulating material at the boundary portion between the adjacent portion between the inner member and the outer member and the outside, compared to the case where the insulating material is disposed in the entire adjacent portion, The amount of insulating material used can be reduced. Moreover, it can suppress that the water etc. which are the causes of potential difference corrosion penetrate
  • the outer member has one or more inwardly projecting surfaces in which at least one facing surface facing the inner member projects toward the inner member in a cross-sectional view,
  • the inwardly projecting surface is preferably the first adjacent surface.
  • the configuration (3) by making the inward projecting surface of the outer member the first adjacent surface with the inner member, the contact area with the inner member is reduced, and as a result, the amount of insulating material used is reduced. can do.
  • the inner member has one or more outward projecting surfaces in which at least one facing surface facing the outer member projects toward the outer member in a cross-sectional view, It is preferable that the outward projecting surface is the second adjacent surface.
  • the configuration (4) by making the outwardly projecting surface of the inner member the second adjacent surface with the outer member, the contact area with the outer member is reduced, and as a result, the amount of insulating material used is reduced. can do.
  • the outer member has a longitudinal direction
  • the inner member extends over the entire length of the outer member in the longitudinal direction.
  • the strength of the structural member can be increased with the entire length of the outer member in the longitudinal direction.
  • the outer member has a longitudinal direction, and the inner member extends at a part of the longitudinal length of the outer member at a middle portion of the outer member in the longitudinal direction. It is preferable.
  • the length of the inner member in the longitudinal direction can be adjusted in accordance with the location where high strength is required, and as a result, the cost of the structural member can be reduced.
  • the outer member is made of steel, and the tensile strength of the steel is 1180 MPa or more
  • the inner member is made of an aluminum alloy, and the aluminum alloy preferably has a tensile strength of 340 MPa or more.
  • a structural member having desired strength and shock absorption characteristics can be obtained by defining appropriate materials and strengths for the outer member and the inner member.
  • the present invention it is possible to increase the strength of a member while suppressing an increase in the weight and cost of the member and a decrease in workability, and furthermore, potential difference corrosion occurs between members made of different materials. It is possible to provide a structural member that can suppress the above.
  • FIG. Schematic which shows the application
  • FIG. 3 is a vertical sectional view showing that an insulating material is disposed at a boundary portion between a second adjacent surface of the inner member 1 and a first adjacent surface of the outer member 2 and the outside.
  • Sectional drawing which shows the manufacture procedure of a structural member.
  • Sectional drawing which shows the manufacture procedure of a structural member.
  • Sectional drawing which shows the manufacture procedure of a structural member.
  • the IX arrow line view of FIG. Schematic of the manufacturing apparatus of a structural member.
  • the horizontal sectional view of the structural member which shows the modification which changed the longitudinal direction length of the inner member.
  • the horizontal sectional view of a structural member which shows the modification of the bending process of a structural member.
  • the vertical sectional view which shows the modification in which the inner member is formed so that it may dent inward about the part which opposes the welding part of an outer member.
  • the vertical sectional view which shows the modification which the other opposing surface of an outer side member has an inward protrusion surface.
  • the vertical sectional view which shows the modification which the opposing surface of an inner member has an outward protrusion surface.
  • the vertical sectional view which shows the modification which forms a thick part in the opposing surface of an inner member has the schematic perspective view which shows the manufacturing method in the case of manufacturing a structural member by press molding.
  • the schematic perspective view which shows the state which apply
  • FIG. 1 is a perspective view of an automobile body structure 9 to which a structural member 10 according to an embodiment of the present invention is applied.
  • the vehicle body structure 9 includes a skeleton body 91 that is a skeleton of the vehicle body, and a roof panel 92 that is placed on the skeleton body 91 and joined to the skeleton body 91.
  • the skeleton body 91 includes a front part 93, a re-apartment 94, and a center part 95.
  • the front part 93 constitutes the front part of the vehicle body, and includes a front skeleton 931 and a front bumper 932.
  • the front skeleton 931 constitutes the skeleton of the front part 93, an engine accommodating portion for accommodating an engine or the like is formed at the center, and a front wheel accommodating portion for accommodating a front wheel on both sides in the vehicle width direction. Is formed.
  • the front bumper 932 is arranged at the front portion of the front skeleton 931 so as to extend in the vehicle width direction, and is fixed to the front skeleton 931.
  • the structural member 10 is, for example, a bumper beam or a bumper reinforcement used for a vehicle such as an automobile.
  • the bumper beam or the bumper reinforcing material is attached, for example, inside the front bumper 932 in order to reduce damage to the vehicle body at the time of low-speed collision.
  • FIG. 2 is a horizontal sectional view of the structural member 10
  • FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III in FIG.
  • the structural member 10 is made of an inner member 1 and an outer member 2 made of a different material from the inner member 1, located outside the inner member 1 and surrounding the inner member 1. It is equipped with.
  • the structural member 10 is manufactured by roll-forming the outer member 2 so as to cover the inner member 1 outside the inner member 1. The manufacturing procedure of the structural member 10 will be described later.
  • the inner member 1 extends at a part of the length in the longitudinal direction of the outer member 2 in the middle portion in the longitudinal direction (X direction) of the outer member 2.
  • the inner member 1 is made of, for example, an aluminum alloy and has a hollow shape having a through hole in a cross-sectional view.
  • the tensile strength of the aluminum alloy of the inner member 1 is 340 MPa or more.
  • the inner member 1 has opposing surfaces 11 to 14 that face the outer member 2 in a cross-sectional view.
  • the outer member 2 is made of, for example, high tension steel, and is formed so as to cover the outer surface of the inner member 1 in a sectional view.
  • the tensile strength of the steel material of the outer member 2 is 1180 MPa or more.
  • the outer member 2 has opposing surfaces 21 to 24 that face the inner member 1 in a cross-sectional view, and the opposing surface 21 has two inwardly protruding surfaces 21a that protrude inward toward the inner member 1. 21b.
  • the inwardly protruding surfaces 21a and 21b of the outer member 2 are adjacent to the facing surface 11 of the inner member 1, respectively. Then, the inwardly projecting surfaces 21a and 21b of the outer member 2 become the first adjacent surfaces, and the portions 11a and 11b adjacent to the inwardly projecting surfaces 21a and 21b of the facing surface 11 of the inner member 1 are the second adjacent surfaces. Become.
  • the facing surface 12 of the inner member 1 is adjacent to the facing surface 22 of the outer member 2. And the opposing surface 12 of the inner member 1 becomes a 2nd adjacent surface, and the part 22a adjacent to the opposing surface 12 among the opposing surfaces 22 of the outer member 2 becomes a 1st adjacent surface.
  • the facing surface 13 of the inner member 1 is adjacent to the facing surface 23 of the outer member 2. And the opposing surface 13 of the inner member 1 becomes a second adjacent surface, and the opposing surface 23 of the outer member 2 becomes a first adjacent surface.
  • the facing surface 14 of the inner member 1 is adjacent to the facing surface 24 of the outer member 2. And the opposing surface 14 of the inner member 1 becomes a 2nd adjacent surface, and the part 24a adjacent to the opposing surface 14 among the opposing surfaces 24 of the outer member 2 becomes a 1st adjacent surface.
  • the insulating material 3 is disposed between the second adjacent surface of the inner member 1 and the first adjacent surface of the outer member 2.
  • the insulating material 3 is a material that ensures the insulation between the inner member 1 and the outer member 2, and includes an insulating adhesive or an insulating foaming agent.
  • the insulating adhesive include an epoxy thermosetting adhesive.
  • the insulating foaming agent includes, for example, a thermosetting foaming agent type adhesive.
  • the insulating material 3 When the insulating material 3 is disposed between the second adjacent surface of the inner member 1 and the first adjacent surface of the outer member 2 by coating, the insulating material 3 is arranged such that the second adjacent surface of the inner member 1 and the outer member 2 are disposed.
  • Various application patterns are conceivable based on the area of the adjacent portion with the first adjacent surface.
  • the area of the adjacent portion between the inner member 1 and the outer member 2 is relatively small, that is, when a part of the facing surface of the inner member 1 and a part of the facing surface of the outer member are in contact, for example, inward In the contact between the protruding surfaces 21a and 21b and the portions 11a and 11b, the insulating material 3 may be applied to the entire adjacent portion as shown in FIG. 4A.
  • the insulating material 3 When applied to the whole of the adjacent location, it is applied to the periphery of the adjacent location, and further applied to the entire inside of the periphery of the adjacent location.
  • the insulating material 3 may be applied only to the peripheral edge of the adjacent portion as shown in FIG. 4B. As shown in FIG. 4D, it may be applied in a straight line to a part of the inner periphery of the adjacent portion, and may be applied to the peripheral portion of the adjacent portion. Instead, it may be applied in the form of a continuous line having a bent portion at a part of the inner periphery of the adjacent portion.
  • the insulating material 3 may be applied to the entire adjacent portion as shown in FIG. 5A.
  • the whole of the adjacent location it is applied to the periphery of the adjacent location, and further applied to the entire inside of the periphery of the adjacent location.
  • FIG. 4 is a vertical sectional view corresponding to FIG. 3 of the structural member 10 arranged at the boundary portion.
  • the insulating material 3 When the insulating material 3 is disposed between the second adjacent surface of the inner member 1 and the first adjacent surface of the outer member 2 by application, the insulating material 3 may be applied only to the portion of the second adjacent surface of the inner member 1. Alternatively, it may be applied only to the relevant part of the first adjacent surface of the outer member 2, or applied to both the relevant part of the second adjacent surface of the inner member 1 and the relevant part of the first adjacent surface of the outer member 2. May be.
  • the flat plate-shaped outer member 2 shown in FIG. 7A is bent by roll forming as shown in FIG. 7B.
  • the inner member 1 is introduced into the outer member 2 in an arbitrary process of roll forming the outer member 2.
  • the insulating material 3 is disposed (applied) on the second adjacent surface of the inner member 1 and / or the first adjacent surface of the outer member 2.
  • coating of the insulating material 3 may be performed before the start of roll shaping
  • the outer member 2 After introducing the inner member 1 into the outer member 2, the outer member 2 is further roll-formed. 7D, at the end of roll forming, both end surfaces of the outer member 2 are joined by welding so that the outer member 2 completely covers the outer surface of the inner member 1, thereby forming a welded portion 2a. .
  • the outer member 2 in order to suppress the influence of the welding heat of the outer member 2, the outer member 2 is subjected to roll forming before welding so that the inner member 1 does not contact the welded portion 2 a of the outer member 2.
  • Inwardly projecting surfaces 21a and 21b are formed on both sides. As a result, the weld 2a is positioned away from the inner member 1 outward.
  • the structural member 10 is bent so that R is applied to the entire longitudinal direction of the structural member 10.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the structural member 10 in which a pulling hole is formed
  • FIG. 9 is a view taken along arrow IX in FIG.
  • the seal member 4 includes, for example, a modified silicon resin sealant or a urethane resin sealant. Note that the insulating material 3 is not disposed at the location where the pulling hole 10a is formed.
  • the roll forming of the structural member 10 is performed by the manufacturing apparatus 8 shown in FIG.
  • the manufacturing apparatus 8 includes a roll forming machine 81 having roll pairs 811 to 818, a robot arm 82, and a cutting machine 83.
  • the roll pairs 811 to 818 have an eight-stage structure, and the structural member 10 is formed by dividing the first process into the eighth process.
  • Each pair of rolls 811 to 818 includes upper rolls 811a to 818a and lower rolls 811b to 818b.
  • the upper rolls 811a to 818a are each provided with a convex portion having a convex shape toward the lower rolls 811b to 818b.
  • the lower rolls 811b to 818b are each provided with a concave portion having a shape complementary to the convex portion.
  • the upper rolls 811a to 818a and the lower rolls 811b to 818b are pivotally supported so as to be rotated by a drive mechanism (not shown).
  • the outer member 2 fed into the roll pairs 811 to 818 is sandwiched between the upper rolls 811a to 818a and the lower rolls 811b to 818b that are rotationally driven, and is formed into a predetermined cross-sectional shape.
  • the upper rolls 811a to 818a and the lower rolls 811b to 818b include “upper” and “lower” as names, but these are names for convenience and are necessarily limited to the vertical direction. Do not mean.
  • a robot arm 82 for inserting the inner member 1 is provided between the second-stage and third-stage roll pairs 812, 813.
  • the robot arm 82 includes a gripping part 821, an arm 822, and an operation part 823.
  • the gripping part 821 is disposed at the lower end of the robot arm 82 and is a part that grips the inner member 1.
  • One end of the arm 822 is connected to the gripping portion 821, and the other end is connected to the operating portion 823.
  • the operating part 823 is a part that operates the arm 822 and moves the gripping part 821 connected to the arm 822 up and down and rotationally. Therefore, the robot arm 82 can insert the inner member 1 into the outer member 2 being molded at an arbitrary position and angle.
  • the robot arm 82 may be disposed at an arbitrary position during the molding process, and is not limited to between the second-stage and third-stage roll pairs 812, 813. Furthermore, the robot arm 82 may be disposed upstream of the first-stage roll
  • a step of cutting the structural member 10 into a predetermined length is provided downstream of the eighth-stage roll pair 818.
  • This cutting is performed by a cutting machine 83.
  • the cutting machine 83 includes a blade 831 for cutting the structural member 10 at the lower end, and an operation unit 832 for moving the blade 831 up and down.
  • the structural member 10 includes the inner member 1 and the outer member 2 made of different materials, thereby increasing the strength of the member while suppressing an increase in the weight and cost of the member and a decrease in workability. It can be performed.
  • the required bending strength as the structural member 10 is set and the required plate thickness of the structural member 10 is obtained
  • the structural member 10 is prepared only with the outer member 2 made of high-tension steel
  • the required plate thickness is The thickness that can be produced for high-tension steel is considerably large, and restrictions are imposed on manufacturing and processing. That is, the plate is difficult to cut and difficult to process, which increases the processing cost and makes it difficult to manufacture, making it impractical.
  • the structural member 10 is prepared only with the inner member 1 made of an aluminum alloy, the required thickness becomes very thick as an aluminum extruded material, and is not suitable as a cross-sectional shape on a mass production base, and the material cost Also gets higher.
  • the structural member 10 is prepared as a composite member of the inner member 1 made of aluminum alloy and the outer member 2 made of high-tension steel, the required thickness of the inner member 1 and the required thickness of the outer member 2 are The thicknesses can be made without any significant problems in manufacturing and processing.
  • the required wall thickness is difficult to manufacture with either high-tension steel alone or aluminum alloy alone.
  • aluminum alloy prevents buckling of high-tension steel, and the effect of adding high-tension steel and aluminum alloy is demonstrated.
  • the required thicknesses of the high-tension steel and the aluminum alloy are thicknesses that do not cause any problems in manufacturing and processing, and the structural member 10 that can achieve high bending strength can be prepared.
  • the insulating material 3 is arranged between the second adjacent surface of the inner member 1 and the first adjacent surface of the outer member 2, the inner member 1 and the outer member 2 made of different materials are used. Occurrence of potential difference corrosion can be suppressed.
  • the insulating material 3 when the insulating material 3 is disposed, the insulating material 3 is disposed at the boundary between the first adjacent surface and the second adjacent surface and the outside.
  • the amount of the insulating material 3 used can be reduced as compared with the case where the insulating material 3 is disposed in the entire adjacent portion.
  • positioning the insulating material 3 when apply
  • the inwardly projecting surfaces 21a and 21b of the outer member 2 By making the inwardly projecting surfaces 21a and 21b of the outer member 2 the first adjacent surfaces with the inner member 1, the contact area with the inner member 1 is reduced, and as a result, the amount of the insulating material 3 used is reduced. Can be reduced. And when apply
  • the inner member 1 extends at a part of the length in the longitudinal direction of the outer member 2 in the middle portion of the outer member 2 in the longitudinal direction, the inner member 1 is adjusted to a location where high strength is required.
  • the longitudinal length of the inner member 1 can be adjusted, and as a result, the cost of the structural member 10 can be reduced.
  • the outer member 2 is made of steel, and the tensile strength of the steel is 1180 MPa or more, and the inner member 1 is made of an aluminum alloy, and the tensile strength of the aluminum alloy is 340 MPa or more.
  • the structural member 10 having desired strength and shock absorption characteristics can be obtained.
  • the inner member 1 extends at a part of the length of the outer member 2 in the longitudinal direction of the outer member 2, but as shown in FIG.
  • the outer member 2 may extend over the entire length in the longitudinal direction.
  • the strength of the structural member 10 can be increased with the entire length of the outer member 2 in the longitudinal direction.
  • the structural member 10 is bent so that R is given to the entire longitudinal direction.
  • R is locally present in a part of the longitudinal direction. Bending may be performed so as to be applied.
  • R is imparted at a portion where the inner member 1 is not present, and therefore, the inner member 1 is less likely to receive a load during bending, and the possibility of peeling of the insulating material 3 can be reduced.
  • the outer member 2 in order to suppress the influence of the welding heat of the outer member 2, the outer member 2 is welded to the outer member 2 by roll forming before welding so that the inner member 1 does not contact the welded portion 2 a of the outer member 2.
  • Inwardly projecting surfaces 21a and 21b are formed on both sides of 2a.
  • the inner member 1 is recessed inward at a portion facing the welded portion 2 a of the outer member 2 so that the inner member 1 does not contact the welded portion 2 a of the outer member 2. It may be formed.
  • the facing surface 21 of the outer member 2 has the inwardly projecting surfaces 21a and 21b
  • the other facing surface of the outer member 2 also has the inwardly projecting surface.
  • the opposing surface 21 of the outer member 2 has inwardly protruding surfaces 21a and 21b
  • the opposing surface 22 has inwardly protruding surfaces 22b
  • the opposing surface 23 has inwardly protruding surfaces 23a and 23b.
  • the modification which the opposing surface 24 has the inward protrusion surface 24b is shown.
  • an arbitrary facing surface of the outer member 2 may have an inward projecting surface, and one facing surface may have one or more inward projecting surfaces. In the opposing surface where the inwardly projecting surface is formed, the inwardly projecting surface becomes the first adjacent surface adjacent to the inner member 1.
  • the inwardly projecting surfaces 21a, 21b, 22b, 23a, 23b, 24b of the outer member 2 are the first adjacent surfaces with the inner member 1, thereby reducing the contact area with the inner member 1.
  • the usage amount of the insulating material 3 can be reduced.
  • positioning the insulating material 3 the application
  • the facing surface of the inner member 1 may have an outward protruding surface that protrudes outward toward the outer member 2.
  • the facing surface 12 has an outward projecting surface 12a
  • the facing surface 13 has outward projecting surfaces 13a and 13b
  • the facing surface 14 has an outward projecting surface 14a.
  • the outward projecting surface is a second adjacent surface adjacent to the outer member 2.
  • the outward projecting surface is not formed on the facing surface 11 of the inner member 1 facing the facing surface 21 where the inward projecting surfaces 21 a and 21 b of the outer member 2 are formed.
  • the inner projecting surface is not formed on the facing surface of the outer member 2 that faces the facing surface on which the outer projecting surface of the inner member 1 is formed.
  • the outward protrusion surface 12a, 13a, 13b, 14a of the inner member 1 into a 2nd adjacent surface with the outer member 2, a contact area with the outer member 2 is reduced, As a result, The usage-amount of the insulating material 3 can be reduced. And when apply
  • the facing surface 12 has a thick portion 12b
  • the facing surface 13 has thick portions 13c and 13d
  • the facing surface 14 has a thick portion 14b.
  • the thick portion has a second adjacent surface adjacent to the outer member 2.
  • the thick portions 12 b, 13 c, 13 d, and 14 b are second adjacent to the outer member 2 on the facing surface of the inner member 1, as in the case of forming the outward projecting surface on the facing surface of the inner member 1.
  • the contact area with the outer member 2 can be reduced, and as a result, the amount of the insulating material 3 used can be reduced.
  • positioning the insulating material 3 can be shortened.
  • the buckling strength of the inner member 1 can be improved by forming the thick portions 12b, 13c, 13d, and 14b in the inner member 1.
  • the insulating material 3 is applied with the application pattern shown in FIGS. 4A to 4B. 14 to 16, the insulating material 3 is applied to the entire application portion shown in FIG. 4A, that is, the adjacent portions of the second adjacent surface of the inner member 1 and the first adjacent surface of the outer member 2. The case is shown.
  • grooves 12 a 1, 13 a 1, 13 b 1, 14 a 1 may be formed on the outward projecting surfaces 12 a, 13 a, 13 b, 14 a of the inner member 1, and the inward projecting surfaces of the outer member 2
  • Grooves 21a1 and 21b1 may be formed in 21a and 21b.
  • the insulating material 3 can be held by the grooves 12a1, 13a1, 13b1, 14a1, 21a1, and 21b1, and the position of the insulating material 3 can be stabilized.
  • channel may be formed in the thick parts 12b, 13c, 13d, and 14b of the inner member 1 shown by FIG.
  • the structural member 10 is formed by roll forming the outer member 2 on the outer side of the inner member 1.
  • the structural member 10 is pre-processed between the outer upper member 51 and the outer lower member 52 that have been processed in advance. It may be formed by arranging the inner member 1 to which the outer upper member 51 and the outer lower member 52 are press-formed from above and below.
  • the outer member 2 includes an outer upper member 51 and an outer lower member 52.
  • FIG. 18 is a schematic perspective view showing a manufacturing method when the structural member 10 is manufactured by press molding.
  • 19A and 19B are schematic perspective views showing a state in which the insulating material 3 is applied to the outer surface of the inner member 1
  • FIGS. 20A, 20B, and 20C are schematic cross sections of the structural member 10 after press molding.
  • the outer upper member 51 and the outer lower member 52 are processed in advance. Specifically, with respect to the outer upper member 51, both end portions 51a and 51b in the width direction are bent downward to form a U-shape, and a concave portion 51c is formed in the upper central portion. Moreover, about the outer side lower member 52, the width direction both ends 52a and 52b are bent upwards, and it is set as a U-shape. Further, the inner member 1 is also processed in advance. As for the prior processing of the inner member 1, for example, as shown in FIG. 20A, a concave portion 1 a recessed inward is formed so as to avoid the welded portion 5 a between the outer upper member 51 and the outer lower member 52. To do.
  • the welded portion 5a is formed at the upper center and lower center of the outer member 2, and in this case, the upper center and lower center of the inner member 1 are formed.
  • a recess 1a that is recessed inward is formed.
  • FIG. 20C when the welded portions 5a are formed at both ends in the width direction of the upper portion of the outer member 2, the upper portion of the outer member 2 is separated so that the welded portion 5a and the inner member 1 are separated from each other. Both ends in the width direction may be formed so as to protrude outward with respect to the inner member 1 in the welded portion 5a.
  • the inner member 1 is disposed between the outer upper member 51 and the outer lower member 52.
  • the insulating material 3 is disposed (applied) on the second adjacent surface of the inner member 1 and / or the first adjacent surface of the outer member 2.
  • the application of the insulating material 3 may be performed before the start of the press molding of the outer member 2, or may be performed during the press molding of the outer member 2.
  • connection portion between the outer upper member 51 and the outer lower member 52 is joined by welding so that the outer member 2 completely covers the outer surface of the inner member 1, thereby forming the welded portion 5a.
  • the inner member 1 and / or the outer member 2 is processed in advance, and the inner member 1 is removed from the welded portion 5a. It will be located apart.
  • the processing of the structural member 10 may be only the processing of the outer upper member 51, the outer lower member 52, and the inner member 1 in advance, or the structural member 10 may be further bent after press molding.
  • the structural member 10 By forming the structural member 10 by press molding, the structural member 10 can be easily formed as compared with roll molding.
  • the structural member 10 can be easily formed even when the inner member 1 extends over the entire length in the longitudinal direction of the outer member 2. .
  • the structural member 10 as shown in FIG. 11 is formed by roll forming, the yield tends to be worse compared to press forming.
  • the outer upper member 51, the outer lower member 52, and the inner member 1 can be individually pre-processed, so the outer upper member 51 and the outer lower member 52 are formed by hot pressing (hot stamping). It can be performed. Therefore, complicated processing can be performed by the outer upper member 51 and the outer lower member 52 by formation by hot stamping.
  • the outer upper member 51, the outer lower member 52, and the inner member 1 can be individually pre-processed, so that the inner member 1 is positioned in the outer upper member 51 and the outer lower member 52.
  • the positioning part can be formed in advance. As a result, positioning of the inner member 1 can be facilitated during press molding.
  • each member is illustrated, but the material of each member is not particularly limited to the illustrated material, and the present invention can be applied to any material.
  • the inner member 1 and the outer member 2 are made of different materials.

Landscapes

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Abstract

内側部材（１）と、内側部材（１）と異なる材料でできており、内側部材（１）の外側に位置し内側部材（１）を囲んで、内側部材（１）の外面と隣接する第１隣接面を有する、外側部材（２）と、を備えており、第１隣接面と第１隣接面と隣接する内側部材（１）の第２隣接面との間に、絶縁材（３）が配置されることを特徴とする。

Description

構造部材
　本発明は、部材の構造強度を確保するための構造部材に関するものであり、特に、自動車等の車両に用いられるバンパービーム又はバンパー補強材に関するものである。
　通常、自動車等の車体前後には、バンパーが取り付けられている。近年のバンパーは、外面が樹脂部材で覆われ、その内面に樹脂製の緩衝材があり、更にその内側に鋼またはアルミニウムなどの金属製の補強材が車幅方向（前後方向に直交する方向）に取り付けられている。この補強材は、バンパービーム又はバンパー補強材と呼ばれている。そして、軽量化による燃費向上及び運動性能向上のため、バンパービームを、ハイテンション鋼化（ハイテン鋼化）又は、オールアルミニウム合金化（オールアルミ化）して軽量化することが行われている。ハイテン鋼化では、従来の引張強度である、590MPa級程度の鋼材から、980MPa級、1200MPa級、さらには、1500MPa級などの鋼材が使われるようになってきている。一方、オールアルミ化による軽量化でも、従来に比べて高強度の6000系又は7000系のアルミ押出材等が使用され、また、その断面形状についても、車両が衝突荷重を受けた場合に変形量が少なくなるよう形成され、構造物としての強度が高くなるよう、つまり、車両の安全性が高くなるように工夫されている。
　一方、車両の衝突時における車両及び乗員の損傷被害を軽減するため、想定される衝突の形態及び規模、すなわち想定衝突速度及び衝突形態が、車両の構造物にとってより厳しい方向に想定されるようになってきた。これは、車両の衝突安全性を決める実質的に標準となる衝突基準を、公的な機関（例えば、米国道路安全保険協会（Insurance Institute for Highway Safety, IIHS）、欧州車両修理調査委員会（Research Council for Automobile Repairs, RCAR）等）が年を追うごとに強化しているためである。このため、車両の衝突安全性は、モデル更新のたびに強化、向上させる必要がある。
　上記のような状況下で、従来に比べて大きな衝突荷重に耐える、より高い強度をバンパービームに要求する動きがある。例えば、従来、曲げ強度が10kNm程度の設計で問題がなかったバンパービームにおいて、20kNm、40kNmと、より高い曲げ強度が要求されるようになることが予想されている。バンパービームの曲げ強度を向上させるためには、材料の厚肉化、高強度化（ハイテン鋼化、高強度アルミ化）又は、ビームの断面形状の大型化が有効である。
　しかし、材料の厚肉化は質量の増大を招くため軽量化に逆行し、さらに、製造可能範囲を超えた厚肉化は不可能である。また、材料の高強度化にもおのずと限界があり、既にハイテン鋼化による軽量化は、ほぼ限界に近づいていると言われている。
　また、ビームの断面形状の大型化は、例えば自動車のバンパーに使用する場合、バンパー設置空間を大きくする必要があり、大型車であればバンパー設置空間の拡大は可能であるが、比較的小さい中型車、小型車では、パンパー設置空間の拡大に制限がある。
　なお、鋼又は、アルミニウム以外の軽量化材料、例えば、マグネシウム、又はFiber Reinforced Plastic（FRP）又はCarbon Fiber Reinforced Plastic（CFRP）のような樹脂製品を使ったバンパービームでも、状況は同じである。
　このように、部材の大きさに制限があり、材料強度又は肉厚を一挙に大きくすることが出来ない状況下では、構造部材の飛躍的な強度向上を行い、かつ質量の増大を大きく招かないようにすることは容易ではない。そして、その解決策として、断面形状において材料を複合させる、複合構造部材の考え方が存在する。
　そして、従来から、構造部材に複合構造部材を使用することが試みられており、例えば、特許文献１では、鋼管材と軽合金又は合成樹脂材とを組み合わせた車両の複合構造部材が開示されている。
特開２００３－３１２４０４号公報
　しかし、特許文献１で開示されている構成では、異種部材である鋼管材と軽金属又は合成樹脂材とを直接接合しており、異種部材間の電位差腐食について考慮されたものとなっていない。
　そこで本発明では、部材の重量及びコストの増加及び加工性の低下を抑制しながら、部材の高強度化を行うことができ、さらに、互いに異なる材料でできている部材間での電位差腐食の発生を抑制できる、構造部材を提供することを目的とする。
　本発明の態様は、内側部材と、前記内側部材と異なる材料でできており、前記内側部材の外側に位置し前記内側部材を囲んで、前記内側部材の外面と隣接する第１隣接面を有する、外側部材と、を備えており、前記第１隣接面と前記第１隣接面と隣接する前記内側部材の第２隣接面との間に、絶縁材が配置されることを特徴とする。
　前記構成によれば、互いに異なる材料でできている内側部材と外側部材とを備えることによって、部材の重量及びコストの増加及び加工性の低下を抑制しながら、部材の高強度化を行うことができる。また、内側部材と外側部材との間の隣接箇所に絶縁材を配置することによって、互いに異なる材料でできている内側部材と外側部材との間での電位差腐食の発生を抑制できる。
　前記態様は、更に、次のような構成を備えるのが好ましい。
（１）前記絶縁材は、前記第１隣接面と前記第２隣接面との間の全体に配置されるのが好ましい。
　前記構成（１）によれば、内側部材と外側部材との間の隣接箇所の全体に絶縁材を配置することによって、内側部材と外側部材との間での電位差腐食の発生をより確実に抑制できる。
（２）前記絶縁材は、前記第１隣接面及び前記第２隣接面と外部との境界部分に配置されるのが好ましい。
　前記構成（２）によれば、内側部材と外側部材との間の隣接箇所と外部との境界部分に絶縁材を配置することによって、隣接箇所の全体に絶縁材を配置する場合と比べて、絶縁材の使用量を低減することができる。また、電位差腐食が生じる原因である水等が内側部材と外側部材との間の隣接箇所に侵入することを抑制できる。
（３）前記外側部材は、断面視において、前記内側部材と対向する少なくとも１つの対向面が、前記内側部材に向かって突出する１以上の内方突出面を有しており、
　前記内方突出面が、前記第１隣接面であるのが好ましい。
　前記構成（３）によれば、外側部材の内方突出面を内側部材との第１隣接面とすることによって、内側部材との接触面積を低減し、その結果、絶縁材の使用量を低減することができる。
（４）前記内側部材は、断面視において、前記外側部材と対向する少なくとも１つの対向面が、前記外側部材に向かって突出する１以上の外方突出面を有しており、
　前記外方突出面が、前記第２隣接面であるのが好ましい。
　前記構成（４）によれば、内側部材の外方突出面を外側部材との第２隣接面とすることによって、外側部材との接触面積を低減し、その結果、絶縁材の使用量を低減することができる。
（５）前記外側部材は、長手方向を有しており、前記内側部材は、前記外側部材の長手方向長さの全体にわたって延在しているのが好ましい。
　前記構成（５）によれば、外側部材の長手方向長さの全体で、構造部材の高強度化を図ることができる。
（６）前記外側部材は、長手方向を有しており、前記内側部材は、前記外側部材の長手方向の中間部において、前記外側部材の長手方向長さの一部の長さで延在しているのが好ましい。
　前記構成（６）によれば、高強度化の必要な箇所に合わせて、内側部材の長手方向長さを調整することができ、その結果、構造部材のコストを低減することができる。
（７）前記外側部材は、鋼材でできており、前記鋼材の引張強度は1180MPa以上であり、
　前記内側部材は、アルミニウム合金でできており、前記アルミニウム合金の引張強度は340MPa以上であるのが好ましい。
　前記構成（７）によれば、外側部材及び内側部材について適切な材料及びその強度を規定することによって、所望の強度及び衝撃吸収特性を有する構造部材を得ることができる。
　本発明によると、部材の重量及びコストの増加及び加工性の低下を抑制しながら、部材の高強度化を行うことができ、さらに、互いに異なる材料でできている部材間での電位差腐食の発生を抑制できる、構造部材を提供できる。
本発明の実施形態に係る構造部材が適用される自動車の車体構造体の斜視図。 構造部材の水平断面図。 図２のIII-III断面図。 絶縁材の塗布パターンを示す概略図。 絶縁材の塗布パターンを示す概略図。 絶縁材の塗布パターンを示す概略図。 絶縁材の塗布パターンを示す概略図。 絶縁材の塗布パターンを示す概略図。 絶縁材の塗布パターンを示す概略図。 絶縁材の塗布パターンを示す概略図。 絶縁材の塗布パターンを示す概略図。 絶縁材の塗布パターンを示す概略図。 絶縁材が、内側部材１の第２隣接面と外側部材２の第１隣接面と外部との境界部分に配置されることを示す垂直断面図。 構造部材の製作手順を示す断面図。 構造部材の製作手順を示す断面図。 構造部材の製作手順を示す断面図。 構造部材の製作手順を示す断面図。 牽引穴が形成された構造部材の断面図。 図８のIX矢視図。 構造部材の製造装置の概略図。 内側部材の長手方向長さを変化させた変形例を示す、構造部材の水平断面図。 構造部材の曲げ加工の変形例を示す、構造部材の水平断面図。 内側部材が、外側部材の溶接部に対向する部分について、内方に凹むように形成されている変形例を示す垂直断面図。 外側部材の他の対向面が内方突出面を有する変形例を示す垂直断面図。 内側部材の対向面が外方突出面を有する変形例を示す垂直断面図。 内側部材の対向面に厚肉部を形成する変形例を示す垂直断面図。 内側部材の対向面に厚肉部を形成する変形例を示す垂直断面図。 プレス成形によって構造部材を製作する場合の製作方法を示す概略斜視図。 内側部材の外面に絶縁材を塗布した状態を示す概略斜視図。 内側部材の外面に絶縁材を塗布した状態を示す概略斜視図。 プレス成形後の構造部材の概略断面図。 プレス成形後の構造部材の概略断面図。 プレス成形後の構造部材の概略断面図。
　図１は、本発明の実施形態に係る構造部材１０が適用される自動車の車体構造体９の斜視図である。図１に示されるように、車体構造体９は、車体の骨格となる骨格体９１と、骨格体９１の上に載置され骨格体９１に接合されるルーフパネル９２と、を備えている。
　骨格体９１は、フロントパート９３と、リアパート９４と、センターパート９５と、を備えている。フロントパート９３は、車体の前部を構成しており、フロント骨格９３１と、フロントバンパー９３２と、を備えている。フロント骨格９３１は、フロントパート９３の骨格を構成しており、中央にはエンジン等を収容するためのエンジン収容部が形成され、車幅方向の両側部には前輪を収容するための前輪収容部が形成されている。フロントバンパー９３２は、フロント骨格９３１の前部に車幅方向に亘って延在するように配置され、フロント骨格９３１に固定されている。
　構造部材１０は、例えば、自動車等の車両に用いられるバンパービーム又はバンパー補強材である。バンパービーム又はバンパー補強材は、低速衝突時における車体へのダメージを低減するために、例えば、フロントバンパー９３２の内側に取り付けられている。
　図２は、構造部材１０の水平断面図であり、図３は、図２のIII-III断面図である。図２及び図３に示されるように、構造部材１０は、内側部材１と、内側部材１と異なる材料でできており、内側部材１の外側に位置し、内側部材１を囲む外側部材２と、を備えている。構造部材１０は、内側部材１の外側において、内側部材１を覆うように外側部材２をロール成形することによって製作される。構造部材１０の製作手順については、後で述べる。
　内側部材１は、外側部材２の長手方向（Ｘ方向）の中間部において、外側部材２の長手方向長さの一部の長さで延在している。
　内側部材１は、例えばアルミニウム合金でできており、断面視において貫通孔を有する、中空形状を有している。内側部材１のアルミニウム合金の引張強度は、340MPa以上である。内側部材１は、断面視において、外側部材２と対向する対向面１１～１４を有している。
　外側部材２は、例えばハイテンション鋼でできており、断面視において、内側部材１の外面を覆うように形成されている。外側部材２の鋼材の引張強度は、1180MPa以上である。外側部材２は、断面視において、内側部材１と対向する対向面２１～２４を有しており、対向面２１は、内側部材１に向かって内方に突出する２つの内方突出面２１ａ、２１ｂを有している。
　外側部材２の内方突出面２１ａ、２１ｂは、それぞれ内側部材１の対向面１１と隣接するようになっている。そして、外側部材２の内方突出面２１ａ、２１ｂが第１隣接面となり、内側部材１の対向面１１の内、内方突出面２１ａ、２１ｂと隣接する部分１１ａ、１１ｂが第２隣接面となる。
　内側部材１の対向面１２は、外側部材２の対向面２２と隣接するようになっている。そして、内側部材１の対向面１２が第２隣接面となり、外側部材２の対向面２２の内、対向面１２と隣接する部分２２ａが第１隣接面となる。
　内側部材１の対向面１３は、外側部材２の対向面２３と隣接するようになっている。そして、内側部材１の対向面１３が第２隣接面となり、外側部材２の対向面２３が第１隣接面となる。
　内側部材１の対向面１４は、外側部材２の対向面２４と隣接するようになっている。そして、内側部材１の対向面１４が第２隣接面となり、外側部材２の対向面２４の内、対向面１４と隣接する部分２４ａが第１隣接面となる。
　内側部材１の第２隣接面と外側部材２の第１隣接面との間には、絶縁材３が配置されている。絶縁材３は、内側部材１と外側部材２との間の絶縁性を確保する材料であり、絶縁性の接着剤又は絶縁性の発泡剤等が含まれる。絶縁性の接着剤には、例えば、エポキシ系の熱硬化型接着剤が含まれる。また、絶縁性の発泡剤には、例えば熱硬化型で発泡剤タイプの接着剤が含まれる。
　絶縁材３を内側部材１の第２隣接面と外側部材２の第１隣接面との間に塗布により配置する場合、絶縁材３の配置は、内側部材１の第２隣接面と外側部材２の第１隣接面との隣接箇所の面積に基づいて様々な塗布パターンが考えられる。内側部材１と外側部材２との隣接箇所の面積が相対的に小さい場合、すなわち、内側部材１の対向面の一部と外側部材の対向面の一部とが接触する場合、例えば、内方突出面２１ａ、２１ｂと部分１１ａ、１１ｂとの接触では、絶縁材３は、図４Ａに示されるように、隣接箇所の全体に塗布されてもよい。隣接箇所の全体に塗布される場合、隣接箇所の周縁に塗布され、さらに、隣接箇所の周縁の内側全体に塗布される。しかし、内方突出面２１ａ、２１ｂと部分１１ａ、１１ｂとの接触では、絶縁材３は、図４Ｂに示されるように、隣接箇所の周縁のみに塗布されてもよく、また、図４Ｃに示されるように、隣接箇所の周縁には塗布されず、隣接箇所の周縁の内側の一部に一直線状に塗布されてもよく、また、図４Ｄに示されるように、隣接箇所の周縁には塗布されず、隣接箇所の周縁の内側の一部に屈曲部を有する連続した線状に塗布されてもよい。
　一方、内側部材１と外側部材２との隣接箇所の面積が相対的に大きい場合、すなわち、内側部材１の対向面全体が外側部材２と接触する場合、例えば、対向面１２と部分２２ａとの接触、対向面１３と対向面２３との接触、対向面１４と部分２４ａとの接触では、絶縁材３は、図５Ａに示されるように、隣接箇所の全体に塗布されてもよい。隣接箇所の全体に塗布される場合、隣接箇所の周縁に塗布され、さらに、隣接箇所の周縁の内側全体に塗布される。しかし、対向面１２と部分２２ａとの接触、対向面１３と対向面２３との接触、対向面１４と部分２４ａとの接触では、図５Ｂ～図５Ｅに示されるように、隣接箇所の周縁及び隣接箇所の周縁の内側の一部に塗布されてもよい。隣接箇所の周縁の内側の一部に塗布される場合、図５Ｂ及び図５Ｃに示されるように、複数の平行な線状に塗布されてもよく、図５Ｄ及び図５Ｅに示されるように、屈曲部を有する連続した線状に塗布されてもよい。図６は、絶縁材３が、内側部材１と外側部材２との隣接箇所の周縁に配置される、すなわち、内側部材１の第２隣接面と外側部材２の第１隣接面と外部との境界部分に配置される、構造部材１０の図３に対応する垂直断面図である。
　なお、絶縁材３を内側部材１の第２隣接面と外側部材２の第１隣接面との間に塗布により配置する場合、内側部材１の第２隣接面の当該箇所のみに塗布してもよく、外側部材２の第１隣接面の当該箇所のみに塗布してもよく、また、内側部材１の第２隣接面の当該箇所及び外側部材２の第１隣接面の当該箇所の両方に塗布してもよい。
　以下、図７Ａ～図７Ｄに基づき、構造部材１０の製作手順を説明する。
　まず、図７Ａに示される平坦な板状の外側部材２を、図７Ｂに示されるように、ロール成形により曲げ加工する。
　次に、図７Ｃに示されるように、外側部材２のロール成形の任意の過程で内側部材１を外側部材２の内部に導入する。
　なお、内側部材１の第２隣接面及び／又は外側部材２の第１隣接面には、絶縁材３が配置（塗布）される。絶縁材３の塗布は、外側部材２のロール成形の開始前に行われていてもよく、また、外側部材２のロール成形中に行われてもよい。
　内側部材１を外側部材２の内部に導入後、外側部材２をさらにロール成形する。そして、図７Ｄに示されるように、ロール成形の最後において、外側部材２が内側部材１の外面を完全に覆うように、外側部材２の両端面を溶接によって接合し、溶接部２ａを形成する。ここで、外側部材２の溶接熱の影響を抑制するため、内側部材１が外側部材２の溶接部２ａと接しないよう、溶接前に、ロール成形によって、外側部材２には、溶接部２ａの両側に内方突出面２１ａ、２１ｂが形成される。その結果、溶接部２ａは、内側部材１から外方に離間して位置することになる。
　その後、図２に示されるように、構造部材１０の長手方向全体にＲが付与されるよう、構造部材１０の曲げ加工を行う。
　曲げ加工後、構造部材１０をリン酸塩処理し、その後、電着塗装を行う。電着塗装後、炉等で構造部材１０の乾燥を行い、絶縁材３を硬化させる。構造部材１０の乾燥後、構造部材１０に牽引穴を形成する。図８は、牽引穴が形成された構造部材１０の断面図であり、図９は、図８のIX矢視図である。図８及び図９に示されるように、構造部材１０に牽引穴１０ａが形成される場合、牽引穴１０ａには、シール部材４が取り付けられる。なお、シール部材４には、例えば、変性シリコン樹脂系シーリング材又はウレタン樹脂系シーリング材が含まれる。なお、牽引穴１０ａが形成される箇所には、絶縁材３は配置されない。
　なお、構造部材１０のロール成形は、図１０に示される製造装置８によって行われる。
　製造装置８は、ロール対８１１～８１８を有するロール成形機８１と、ロボットアーム８２と、切断機８３とを備えている。
　ロール対８１１～８１８は８段構成であり、構造部材１０は第１工程から第８工程に分けて成形される。各段のロール対８１１～８１８は、上ロール８１１ａ～８１８ａと、下ロール８１１ｂ～８１８ｂとを備えている。上ロール８１１ａ～８１８ａは、下ロール８１１ｂ～８１８ｂに向かって凸形状を有する凸部をそれぞれ備えている。下ロール８１１ｂ～８１８ｂは、凸部と相補的な形状の凹部をそれぞれ備えている。上ロール８１１ａ～８１８ａと下ロール８１１ｂ～８１８ｂとは、回転可能に軸支され、図示しない駆動機構によって回転駆動される。ロール対８１１～８１８に送り込まれた外側部材２は、回転駆動された上ロール８１１ａ～８１８ａと下ロール８１１ｂ～８１８ｂとによって挟み込まれ、所定の断面形状に成形される。なお、上ロール８１１ａ～８１８ａと下ロール８１１ｂ～８１８ｂは、名称として「上」と「下」の記載を含んでいるが、これらは便宜上の名称であり、必ずしも上下方向に限定して配置されるわけではない。
　本実施形態では、２段目と３段目のロール対８１２、８１３の間に、内側部材１を挿入するためのロボットアーム８２が設けられている。ロボットアーム８２は、把持部８２１と、アーム８２２と、動作部８２３とを備えている。把持部８２１は、ロボットアーム８２の下端に配置されており、内側部材１を把持する部分である。アーム８２２は、一端が把持部８２１と連結されており、他端が動作部８２３と連結されている。動作部８２３は、アーム８２２を動作させ、アーム８２２に連結された把持部８２１を上下および回転動作させる部分である。したがって、ロボットアーム８２は、任意の位置および角度で内側部材１を成形中の外側部材２に挿入できる。なお、ロボットアーム８２は、成形工程中の任意の位置に配置されてよく、２段目と３段目のロール対８１２、８１３の間には限定されない。さらに言えば、ロボットアーム８２は、１段目のロール対８１１の上流に配置されてもよい。
　また、本実施形態では、８段目のロール対８１８の下流に、構造部材１０を所定の長さに切断する工程が設けられている。この切断は、切断機８３によって行われる。切断機８３は、構造部材１０を切断するためのブレード８３１を下端に備え、ブレード８３１を上下に動作させる動作部８３２を上部に備えている。
　前記構成の構造部材１０によれば、次のような効果を発揮できる。
（１）構造部材１０は、互いに異なる材料でできている内側部材１と外側部材２とを備えることによって、部材の重量及びコストの増加及び加工性の低下を抑制しながら、部材の高強度化を行うことができる。
　上記をより具体的に説明する。構造部材１０としての必要曲げ強さを設定し、構造部材１０の必要な板厚を求めた場合、構造部材１０をハイテンション鋼でできた外側部材２のみで準備すると、必要な板厚は、ハイテンション鋼の製造可能な肉厚としてはかなり大きくなり、製造加工する上では制約が大きくなる。すなわち、板が切断しにくい、加工が難しいなど、加工コストが高くなり、製造が難しくなったりして、実用的でなくなる。一方、構造部材１０をアルミニウム合金でできた内側部材１のみで準備すると、必要な肉厚は、アルミ押出材としては、非常に厚くなり、量産ベースでの断面形状としては適切ではなく、素材コストも高くなる。
　そこで、構造部材１０を、アルミニウム合金でできた内側部材１とハイテンション鋼でできた外側部材２との複合部材で準備した場合、内側部材１の必要肉厚及び外側部材２の必要肉厚は、それぞれ製造加工上、大きな問題のない厚さとすることができる。
　すなわち、要求される高い曲げ強度を達成するためには、必要肉厚は、ハイテンション鋼単独でもアルミニウム合金単独でもそれぞれ製造が難しい厚さとなる。しかし、ハイテンション鋼とアルミニウム合金とを複合させた材料では、アルミニウム合金がハイテンション鋼の座屈を防止し、また、ハイテンション鋼とアルミニウム合金とを足し合わせた効果が発揮されることによって、ハイテンション鋼及びアルミニウム合金の必要肉厚は、それぞれ製造加工上問題のない厚さとなり、高い曲げ強度を達成できる構造部材１０を準備することができる。
（２）内側部材１の第２隣接面と外側部材２の第１隣接面との間に、絶縁材３が配置されているので、互いに異なる材料でできている内側部材１と外側部材２との間での電位差腐食の発生を抑制できる。
（３）図４Ａ及び図５Ａに示されるように、絶縁材３を配置する場合、絶縁材３は、第１隣接面と第２隣接面との間の全体に配置されるので、内側部材１と外側部材２との間での電位差腐食の発生をより確実に抑制できる。
（４）図４Ｂ及び図５Ｂ～図５Ｅに示されるように、絶縁材３を配置する場合、絶縁材３は、第１隣接面及び第２隣接面と外部との境界部分に配置されるので、隣接箇所の全体に絶縁材３を配置する場合と比べて、絶縁材３の使用量を低減することができる。そして、絶縁材３を塗布して配置する場合、絶縁材３の塗布時間を短縮することができる。また、電位差腐食が生じる原因である水等が内側部材１と外側部材２との間の隣接箇所に侵入することを抑制できる。
（５）外側部材２の内方突出面２１ａ、２１ｂを内側部材１との第１隣接面とすることによって、内側部材１との接触面積を低減し、その結果、絶縁材３の使用量を低減することができる。そして、絶縁材３を塗布して配置する場合、絶縁材３の塗布時間を短縮することができる。また、外側部材２に内方突出面を形成することによって、外側部材２の座屈強度を向上させることができる。
（６）内側部材１は、外側部材２の長手方向の中間部において、外側部材２の長手方向長さの一部の長さで延在しているので、高強度化の必要な箇所に合わせて、内側部材１の長手方向長さを調整することができ、その結果、構造部材１０のコストを低減することができる。
（７）外側部材２は、鋼材でできており、この鋼材の引張強度は1180MPa以上であり、内側部材１は、アルミニウム合金でできており、このアルミニウム合金の引張強度は340MPa以上である。このように、外側部材２及び内側部材１について適切な材料及びその強度を規定することによって、所望の強度及び衝撃吸収特性を有する構造部材１０を得ることができる。
（８）構造部材１０には、長手方向全体にＲが付与されるように曲げ加工が行われるので、内側部材１と外側部材２とを一様にかしめることができる。
（変形例）
　上記実施形態では、内側部材１は、外側部材２の長手方向の中間部において、外側部材２の長手方向長さの一部の長さで延在しているが、図１１に示されるように、外側部材２の長手方向長さの全体にわたって延在していてもよい。この場合、外側部材２の長手方向長さの全体で、構造部材１０の高強度化を図ることができる。
　上記実施形態では、構造部材１０には、長手方向全体にＲが付与されるように曲げ加工が行われているが、図１２に示されるように、長手方向の一部に局所的にＲが付与されるよう曲げ加工が行われてもよい。この場合、基本的には、内側部材１のない部分でＲが付与されるので、曲げ加工の際、内側部材１は荷重を受けにくく、絶縁材３の剥離の可能性を低減できる。
　上記実施形態では、外側部材２の溶接熱の影響を抑制するため、内側部材１が外側部材２の溶接部２ａと接しないよう、溶接前に、ロール成形によって、外側部材２には、溶接部２ａの両側に内方突出面２１ａ、２１ｂが形成されている。しかし、図１３に示されるように、内側部材１が外側部材２の溶接部２ａと接しないよう、内側部材１が、外側部材２の溶接部２ａに対向する部分について、内方に凹むように形成されてもよい。
　上記実施形態では、外側部材２の対向面２１が内方突出面２１ａ、２１ｂを有している例が示されているが、外側部材２の他の対向面も内方突出面を有してもよい。図１４は、外側部材２の対向面２１が内方突出面２１ａ、２１ｂを有し、対向面２２が内方突出面２２ｂを有し、対向面２３が内方突出面２３ａ、２３ｂを有し、対向面２４が内方突出面２４ｂを有する変形例を示している。ここで、外側部材２の任意の対向面が内方突出面を有してもよく、また１つの対向面が、１又は２以上の内方突出面を有してもよい。内方突出面が形成される対向面では、内方突出面が内側部材１と隣接する第１隣接面となる。
　上記構成によれば、外側部材２の内方突出面２１ａ、２１ｂ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ｂを内側部材１との第１隣接面とすることによって、内側部材１との接触面積を低減し、その結果、絶縁材３の使用量を低減することができる。そして、絶縁材３を塗布して配置する場合、絶縁材３の塗布時間を短縮することができる。
　また、図１５に示されるように、内側部材１の対向面が外側部材２に向かって外方に突出する外方突出面を有してもよい。対向面１２は外方突出面１２ａを有し、対向面１３は外方突出面１３ａ、１３ｂを有し、対向面１４は外方突出面１４ａを有している。外方突出面が形成される対向面では、外方突出面が外側部材２と隣接する第２隣接面となる。また、外側部材２の内方突出面２１ａ、２１ｂが形成される対向面２１と対向する内側部材１の対向面１１には、外方突出面は形成されない。同様に、内側部材１の外方突出面が形成される対向面と対向する外側部材２の対向面には、内方突出面は形成されない。
　上記構成によれば、内側部材１の外方突出面１２ａ、１３ａ、１３ｂ、１４ａを外側部材２との第２隣接面とすることによって、外側部材２との接触面積を低減し、その結果、絶縁材３の使用量を低減することができる。そして、絶縁材３を塗布して配置する場合、絶縁材３の塗布時間を短縮することができる。また、内側部材１に外方突出面１２ａ、１３ａ、１３ｂ、１４ａを形成することによって、内側部材１の座屈強度を向上させることができる。
　なお、内側部材１の対向面に外方突出面を形成するのではなく、図１６に示されるように、内側部材１の対向面に厚肉部を形成することによって、外側部材２と隣接する第２隣接面としてもよい。対向面１２は厚肉部１２ｂを有し、対向面１３は厚肉部１３ｃ、１３ｄを有し、対向面１４は厚肉部１４ｂを有している。厚肉部が形成される対向面では、厚肉部が外側部材２と隣接する第２隣接面を有する。
　上記構成によれば、内側部材１の対向面に外方突出面を形成する場合と同様、内側部材１の対向面に厚肉部１２ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１４ｂを外側部材２との第２隣接面とすることによって、外側部材２との接触面積を低減し、その結果、絶縁材３の使用量を低減することができる。そして、絶縁材３を塗布して配置する場合、絶縁材３の塗布時間を短縮することができる。また、内側部材１に厚肉部１２ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１４ｂを形成することによって、内側部材１の座屈強度を向上させることができる。
　図１４～図１６では、内側部材１と外側部材２との隣接箇所の面積が相対的に小さい場合、すなわち、内側部材１の対向面の一部と外側部材の対向面の一部とが接触する場合であるので、絶縁材３は、図４Ａ～図４Ｂに示される塗布パターンで塗布される。なお、図１４～図１６では、絶縁材３が、図４Ａに示される塗布パターン、すなわち、内側部材１の第２隣接面と外側部材２の第１隣接面との隣接箇所の全体に塗布される場合が示されている。
　また、図１７に示されるように、内側部材１の外方突出面１２ａ、１３ａ、１３ｂ、１４ａには溝１２ａ１、１３ａ１、１３ｂ１、１４ａ１が形成されてもよく、外側部材２の内方突出面２１ａ、２１ｂには溝２１ａ１、２１ｂ１が形成されてもよい。この場合、溝１２ａ１、１３ａ１、１３ｂ１、１４ａ１、２１ａ１、２１ｂ１によって、絶縁材３を保持し、絶縁材３の位置を安定させることができる。なお、溝は、一つの外方突出面又は内方突出面に、一つのみ設けられてもよく、また、複数設けられてもよい。なお、図１６に示される、内側部材１の厚肉部１２ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１４ｂに溝が形成されてもよい。
　上記実施形態では、構造部材１０は、内側部材１の外側に外側部材２をロール成形することによって形成されるが、事前に加工を施した外側上部材５１及び外側下部材５２の間に事前加工を施した内側部材１を配置し、上下から外側上部材５１及び外側下部材５２をプレス成形することによって、形成されてもよい。外側部材２は、外側上部材５１及び外側下部材５２を備えている。図１８は、プレス成形によって構造部材１０を製作する場合の製作方法を示す概略斜視図である。そして、図１９Ａ及び図１９Ｂは、内側部材１の外面に絶縁材３を塗布した状態を示す概略斜視図であり、図２０Ａ、図２０Ｂ及び図２０Ｃは、プレス成形後の構造部材１０の概略断面図である。
　以下、図１８～図２０Ｃに基づき、構造部材１０の製作手順を説明する。
　まず、図１８に示されるように、外側上部材５１及び外側下部材５２について事前に必要な加工を行う。具体的には、外側上部材５１については、幅方向両端部５１ａ、５１ｂを下方に折り曲げコの字状とし、また、上部中央部に凹部５１ｃを形成する。また、外側下部材５２については、幅方向両端部５２ａ、５２ｂを上方に折り曲げコの字状とする。また、内側部材１についても、事前に必要な加工を行う。内側部材１の事前の加工については、例えば、図２０Ａに示されるように、外側上部材５１と外側下部材５２との間の溶接部５ａを回避するように、内側に凹んだ凹部１ａを形成する。また、図２０Ｂに示されるように、左右から外側部材２をプレス成形する場合、外側部材２の上部中央及び下部中央に溶接部５ａが形成され、この場合、内側部材１の上部中央及び下部中央に内側に凹んだ凹部１ａを形成する。なお、図２０Ｃに示されるように、外側部材２の上部の幅方向両端部に溶接部５ａが形成される場合、溶接部５ａと内側部材１とが離間するように、外側部材２の上部の幅方向両端部が、溶接部５ａにおいて、内側部材１に対して外方に突出するように形成されてもよい。
　次に、外側上部材５１と外側下部材５２との間に内側部材１を配置する。
　なお、内側部材１の第２隣接面及び／又は外側部材２の第１隣接面には、絶縁材３が配置（塗布）される。絶縁材３の塗布は、外側部材２のプレス成形の開始前に行われていてもよく、また、外側部材２のプレス成形中に行われてもよい。
　絶縁材３を内側部材１の第２隣接面と外側部材２の第１隣接面との間に塗布により配置する場合、様々な塗布パターンが考えられる。例えば、図１９Ａに示されるように、絶縁材３は、隣接箇所の周縁のみに塗布されてもよい。また、図１９Ｂに示されるように、隣接箇所の全体に塗布されてもよい。
　なお、絶縁材３を内側部材１の第２隣接面と外側部材２の第１隣接面との間に塗布により配置する場合、図１９Ａ及び図１９Ｂに示されるように、内側部材１の第２隣接面の当該箇所のみに塗布してもよく、また、外側部材２の第１隣接面の当該箇所のみに塗布してもよく、内側部材１の第２隣接面の当該箇所及び外側部材２の第１隣接面の当該箇所の両方に塗布してもよい。
　そして、外側上部材５１と外側下部材５２との間に内側部材１を配置した状態で、上下からプレス加工を行い、外側上部材５１、外側下部材５２と内側部材１とを接合する。
　プレス成形の最後において、外側部材２が内側部材１の外面を完全に覆うように、外側上部材５１と外側下部材５２との接続部を溶接によって接合し、溶接部５ａを形成する。ここで、前述したように、外側部材２の溶接熱の影響を抑制するため、内側部材１及び／又は外側部材２には事前に加工が行われており、内側部材１は、溶接部５ａから離間して位置することになる。
　その後の工程は、上記実施形態と同様である。なお、構造部材１０の加工は、事前の外側上部材５１、外側下部材５２及び内側部材１の加工のみでもよく、プレス成形後にさらに構造部材１０に曲げ加工等を加えてもよい。
　プレス成形による構造部材１０の製作によれば、次のような効果を発揮できる。
（１）プレス成形で構造部材１０を形成することによって、ロール成形に比べ、構造部材１０を容易に形成することができる。
（２）プレス成形では、図１１に示されるように、内側部材１が、外側部材２の長手方向長さの全体にわたって延在している場合でも、構造部材１０を容易に形成することができる。図１１に示されるような構造部材１０をロール成形で形成する場合、プレス成形に比べて歩留まりが悪くなる傾向にある。
（３）プレス成形では、外側上部材５１、外側下部材５２及び内側部材１を個別に事前加工することができるので、ロール成形では形成が難しい複雑な形状の構造部材１０を容易に形成することができる。
（４）プレス成形では、外側上部材５１、外側下部材５２及び内側部材１を個別に事前加工することができるので、外側上部材５１及び外側下部材５２について熱間プレス（ホットスタンプ）による形成を行うことができる。したがって、ホットスタンプによる形成によって、外側上部材５１及び外側下部材５２により複雑な加工を行うことができる。
（５）プレス成形では、外側上部材５１、外側下部材５２及び内側部材１を個別に事前加工することができるので、外側上部材５１及び外側下部材５２において、内側部材１の位置決めを行うための位置決め部を事前加工で形成することができる。その結果、プレス成形時において、内側部材１の位置決めを容易とすることができる。
　上記実施形態では、個々の部材の材料を例示しているが、個々の部材の材料は特に例示しているものに限定されず、任意の材料に対して本発明を適用できる。ただし、内側部材１と外側部材２とは互いに異なる材料でできている。
　上記実施形態では、構造部材１０は、自動車等の車両に用いられるバンパービームに適用した例が示されているが、構造部材１０の適用はバンパービームに限定されず、部材の構造強度を確保するための構造部材全般に広く適用される。
　本発明は、上記実施形態で説明した構成には限定されず、特許請求の範囲に記載した内容を逸脱することなく、当業者が考え得る各種変形例を含むことができる。
　　１　内側部材　
　　１１～１４　対向面　
　　１２ａ　外方突出面　
　　１２ｂ　厚肉部　
　　１３ａ　外方突出面　
　　１３ｂ　外方突出面　
　　１３ｃ　厚肉部　
　　１３ｄ　厚肉部　
　　１４ａ　外方突出面　
　　１４ｂ　厚肉部　
　　２　外側部材　
　　２１～２４　対向面　
　　２１ａ　内方突出面　
　　２１ｂ　内方突出面　
　　２２ａ　部分　
　　２２ｂ　内方突出面　
　　２３ａ　内方突出面　
　　２３ｂ　内方突出面　
　　２４ａ　部分　
　　２４ｂ　内方突出面　
　　３　絶縁材　
　　４　シール部材　
　　５１　外側上部材　
　　５２　外側下部材　
　　９　車体構造体 
　　９１　骨格体　
　　９２　ルーフパネル　
　　９３　フロントパート　
　　９４　リアパート　
　　９５　センターパート　
　　９３１　フロント骨格　
　　９３２　フロントバンパー　
　　１０　構造部材 
　　１０ａ　牽引穴 

Claims (8)

  1. 　内側部材と、
    　前記内側部材と異なる材料でできており、前記内側部材の外側に位置し前記内側部材を囲んで、前記内側部材の外面と隣接する第１隣接面を有する、外側部材と、を備えており、
    　前記第１隣接面と前記第１隣接面と隣接する前記内側部材の第２隣接面との間に、絶縁材が配置されることを特徴とする、構造部材。
  2. 　前記絶縁材は、前記第１隣接面と前記第２隣接面との間の全体に配置される、請求項１記載の構造部材。
  3. 　前記絶縁材は、前記第１隣接面及び前記第２隣接面と外部との境界部分に配置される、請求項１記載の構造部材。
  4. 　前記外側部材は、断面視において、前記内側部材と対向する少なくとも１つの対向面が、前記内側部材に向かって突出する１以上の内方突出面を有しており、
    　前記内方突出面が、前記第１隣接面である、請求項１記載の構造部材。
  5. 　前記内側部材は、断面視において、前記外側部材と対向する少なくとも１つの対向面が、前記外側部材に向かって突出する１以上の外方突出面を有しており、
    　前記外方突出面が、前記第２隣接面である、請求項１記載の構造部材。
  6. 　前記外側部材は、長手方向を有しており、
    　前記内側部材は、前記外側部材の長手方向長さの全体にわたって延在している、請求項１記載の構造部材。
  7. 　前記外側部材は、長手方向を有しており、
    　前記内側部材は、前記外側部材の長手方向の中間部において、前記外側部材の長手方向長さの一部の長さで延在している、請求項１記載の構造部材。
  8. 　前記外側部材は、鋼材でできており、前記鋼材の引張強度は1180MPa以上であり、
    　前記内側部材は、アルミニウム合金でできており、前記アルミニウム合金の引張強度は340MPa以上である、請求項１から７のいずれか１項に記載の構造部材。
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