JP2013189173A - 自動車車体用構造部材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】3点曲げ荷重に対する単位質量当りのピーク荷重が高いBピラーを提供する。
【解決手段】第1の成形体11は、第1の縦壁部11a,第1の稜線部11b，底部11c,第2の稜線部11d及び第2の縦壁部11eを有することによりハット型の断面形状を有する。第2の成形体21は、第1の縦壁部21a,第1の稜線部21b，底部21c，第2の稜線部21d及び第2の縦壁部21eを有することにより溝型の断面形状を有する。第1の縦壁部21aは第1の縦壁部11aに密着し、第1の稜線部21bは第1の稜線部11bに密着し、底部21cは底部11cの少なくとも一部に密着し、第2の稜線部21dは第2の稜線部11dに密着し、かつ、第2の縦壁部21eは第2の稜線部11eに密着する。第1の縦壁部21aの断面周長又は第2の縦壁部21eの断面周長は、第1の縦壁部11aの断面周長又は第2の縦壁部11eの断面周長の30〜80%である。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車車体用構造部材およびその製造方法に関する。

図１６は、自動車車体１を模式的に示す説明図である。
周知のように、殆ど全ての自動車車体１は、軽量および高剛性を両立させるために、モノコックボディ（ユニットコンストラクションボディ）により構成される。モノコックボディは、通常、板厚２．０ｍｍ以下の鋼板から通常プレス成形された多数の成形部材を、例えばスポット溶接により、所定の形状に組み合わせ接合することによって、構成される。このような多くの構成部材（以下、自動車車体用構造部材という）には、例えば、Ｂピラー２、サイドシル３、ルーフレールサイド４、バンパーリインフォースメント５、ドアービーム（図示を省略する）、またはベルトライン６があり、それらは、要求される車体剛性を確保するため、単一または幾つかの成形体、例えばプレス成形体またはロール成形体から構成され、例えば、ハット型の横断面形状を有する長尺の自動車車体用構造部材として構成される。

ここに、「成形体」とは、板状の素材をプレス成形やロール成形といった適当な成形手段によって成形した、稜線部を有する部材をいう。
図１７は、板状のブランクを断面ハット型にプレス成形した成形体７の例を示す説明図である。特に、図１７は、成形体７と平面状のクロージングプレート８とが組み合わされて構成された自動車車体用構造部材９の一例であるフロントサイドメンバーの構造を模式的に示す説明図である。

図１７に示すように、成形体７は、一の面７ａと他の一の面７ｂとをつなぐ稜線部７ｃを有しており、これにより、自動車車体用構造部材９の剛性が高められる。
近年、このような自動車車体用構造部材の性能向上と軽量化を高次元で両立するために、板厚や強度が異なる鋼板を補強部材として、成形体における補強を要する部位に部分的に接合することが行われ始めている。

例えば、非特許文献１には、様々な補強構造を有する片ハット曲げ構造体の動的曲げ崩壊特性に関するケーススタディの結果が開示され、特許文献１には、センターピラーアウターパネルと増肉用鋼板とをろう材を用いて面接合する発明が開示されている。

また、非特許文献２には、Ｂピラーのブランクにパッチブランクをスポット溶接し、そのブランクをホットスタンプすることで部品間に隙間の無い強固な構造を実現でき、軽量化に寄与することが記載されている。

これら従来の技術によれば、確かに各種の自動車車体用構造部材の重量増加を抑制しながら、自動車車体用構造部材の各種の性能向上を図ることができる。

特開２０１１−８８４８４号公報

社団法人 自動車技術会 構造強度部門委員会 衝突部門委員会 衝突解析ワーキンググループ編 技術報告シリーズ36 部材曲げ強度向上のための最新構造研究 Eurocarbody conference 2007 proceedings

しかし、上述の従来の技術では、接合する補強部材の重量分だけ成形体の重量増加は避けられず、重量効率の面では改善の余地がある。すなわち、補強部材を部分的に装着された自動車車体用構造部材では、用いる補強部材の配置位置や範囲、さらには寸法等に関して、重量増加を可及的に抑制しながら性能向上を図れる条件が存在するはずであるが、これまでこれを明らかにした研究報告はなされていない。このため、補強部材の配置位置や範囲さらに寸法等は、安全率を見込んで設計せざるを得ないのが実情である。

そこで、本発明者らは、Ｂピラー、サイドシル、ルーフレールサイド、バンパーリインフォースメント、ドアービーム、またはベルトラインといった、３点曲げ荷重に対する高い衝撃エネルギー吸収能および高い耐荷重を有することを要求される自動車車体用構造部材に関して、本体をなす成形パネル（例えばＢピラーではＢピラーアウターパネル）の断面方向に、底部、稜線部、縦壁部に、かつ長手方向に部分的に補強部材を隙間なく密着させて接合して３点曲げ試験を行った。

その結果、補強部材を設けることにより、耐荷重は確かに増加するものの、意外にも単位重量当りの耐荷重は殆ど上昇せず、補強部材を設ける範囲によってはむしろ単位重量当りの耐荷重が低下することもあることが判明した。

本発明は、従来の技術が有するこの課題に鑑みてなされたものであり、金属板の成形体であってハット型の断面形状を有する第１の成形体と、金属板の成形体であって前記第１の成形体との接合部を有する第２の成形体とを備え、３点曲げ荷重に対する単位質量当りのピーク荷重が高く、単位重量当りの耐荷重性能に優れる長尺の自動車車体用構造部材とその製造方法を提供することを目的とする。

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、以下に列記の知見Ａ〜Ｅを得て、本発明を完成した。
（Ａ）補強部材を、本体をなす成形体の稜線部全面にだけ部分的に接合した自動車車体用構造部材は、３点曲げ荷重を主に負担する稜線部の剛性が高まるために、耐荷重は確かに増加するが、本体をなすパネルの縦壁部は全く剛性が向上していないため、縦壁部を起点として早期に座屈が発生するため、単位重量当りの耐荷重は増加しない。

（Ｂ）補強部材を、稜線部およびこれに連続する縦壁部を有する断面溝型の成形体とし、本体をなす成形体の稜線部から縦壁部の一部までに補強部材を隙間なく密着させて接合した自動車車体用構造部材は、本体をなす成形体の縦壁部のうちで補強部材の縁部に相当する部分で縦壁部の剛性が大きく不連続に変化するため、この部分を起点として、本体をなす成形体の縦壁部がやはり早期に座屈することがある。

（Ｃ）本体をなす成形体の縦壁部の早期の座屈は、本体をなす成形体の縦壁部の断面周長に対して、補強部材の縦壁部の断面周長を特定の範囲に設定することにより、解消される。

（Ｄ）上記Ｃ項に記載した効果は、本体をなす成形体の板厚と補強部材をなす成形体の板厚の比率は特定の範囲にある場合に、特に顕著に奏される。
（Ｅ）上記Ｃ項に記載した効果は、補強部材をなす成形体の縦壁部の断面周長と、本体をなす成形体の縦壁部の断面周長とが特定の範囲にある場合に、特に顕著に奏される。

本発明は、以下の通りである。
（１）金属板の成形体である第１の成形体と、金属板の成形体であって第１の成形体との接合部を有する第２の成形体とを備える長尺の自動車車体用構造部材であって、
第１の成形体は、少なくとも、第１の縦壁部と、第１の縦壁部に連続する第１の稜線部と、第１の稜線部に連続する底部と、底部に連続する第２の稜線部と、第２の稜線部に連続する第２の縦壁部とを有することによりハット型の断面形状を有すること、
第２の成形体は、第１の縦壁部と、第１の縦壁部に連続する第１の稜線部と、第１の稜線部に連続する底部と、底部に連続する第２の稜線部と、第２の稜線部に連続する第２の縦壁部とを有することにより溝型の断面形状を有すること、
接合部によって、第２の成形体における第１の縦壁部は第１の成形体における第１の縦壁部に密着し、第２の成形体における第１の稜線部は第１の成形体における第１の稜線部に密着し、第２の成形体における底部は第１の成形体における底部の少なくとも一部に密着し、第２の成形体における第２の稜線部は第１の成形体における第２の稜線部に密着し、かつ、第２の成形体における第２の縦壁部は第１の成形体における第２の稜線部に密着すること、および
第２の成形体における第１の縦壁部の断面周長、および／または、第２の成形体における第２の縦壁部の断面周長は、第１の成形体における第１の縦壁部の断面周長、および／または、第１の成形体における第２の縦壁部の断面周長の３０〜８０％であること
を特徴とする自動車車体用構造部材。

（２）第２の成形体は、第１の成形体要素および第２の成形体要素により構成されること、
第１の成形体要素は、第１の成形体における第１の縦壁部、第１の成形体における第１の稜線部、および第１の成形体における底部の少なくとも一部に密着して接合されること、および
第２の成形体要素は、第１の成形体における第２の縦壁部、第１の成形体における第２の稜線部、および第１の成形体における底部の少なくとも一部に密着して接合されること
を特徴とする（１）項に記載された自動車車体用構造部材。

（３）第１の成形体の板厚（ｔ１）と第２の成形体の板厚（ｔ２）の比率は０．５〜１．５であることを特徴とする（１）項または（２）項に記載された自動車車体用構造部材。

（４）第２の成形体の第１の縦壁部の断面周長（ｈ１）および／または第２の縦壁部の断面周長（ｈ２）と、第１の縦壁部の板厚（ｔ１）および／または第２の縦壁部の板厚（ｔ２）とは、０．２（ｔ２／ｔ１）＋０．２＜ｈ２／ｈ１＜０．２（ｔ２／ｔ１）＋０．４の関係を満足することを特徴とする（１）項から（３）項までのいずれか１項に記載された自動車車体用構造部材。

（５）第２の成形体は、第１の成形体の長手方向の一方の端部から該成形体の全長の３０％となる位置から、前記一方の端部から該成形体の全長の８０％となる位置までの範囲に設けられることを特徴とする（１）項から（４）項までのいずれか１項に記載された自動車車体用構造部材。

（６）第２の成形体は、第１の成形体の内面または外面に設けられることを特徴とする（１）項から（５）項までのいずれか１項に記載された自動車車体用構造部材。
（７）接合部は、第１の成形体の長手方向へ断続的または連続的に設けられることを特徴とする（１）項から（６）項までのいずれか１項に記載された自動車車体用構造部材。

（８）接合部は、第２の成形体の長手方向の一部または全部に設けられることを特徴とする（１）項から（７）項までのいずれか１項に記載された自動車車体用構造部材。
（９）接合部は、スポット溶接部、シーム溶接部、レーザ溶接部またはプラズマ溶接部であることを特徴とする（１）項から（８）項までのいずれか１項に記載された自動車車体用構造部材。

（１０）金属板は鋼板である（１）項から（９）項までのいずれか１項に記載された自動車車体用構造部材。
（１１）第１の成形体はＢピラーアウターパネルである（１）項から（１０）項までのいずれか１項に記載された自動車車体用構造部材。

（１２）上記（１）項から（１１）項までのいずれか１項に記載された自動車車体用構造部材の製造方法であって、第１の成形体の素材である第１のブランクにおける第１の縦壁部の一部、第１の稜線部、底部、第２の稜線部、および第２の縦壁部の一部となる位置に密着させて、第２の成形体の素材である第２のブランクを溶接により接合し、接合された第１のブランクおよび第２のブランクにプレス成形またはロール成形を行うことを特徴とする自動車車体用構造部材の製造方法。

（１３）金属板は鋼板である（１２）項に記載された自動車車体用構造部材の製造方法。
（１４）接合された第１のブランクおよび第２のブランクを、Ａｃ_３点以上の温度に加熱した状態でプレス成形を行うことを特徴とする（１３）項に記載された自動車車体用構造部材の製造方法。

（１５）上記（１）項から（１１）項までのいずれか１項に記載された自動車車体用構造部材の製造方法であって、第１の成形体の素材である第１のブランクにプレス成形またはロール成形を行うことによって、少なくとも、第１の縦壁部、第１の稜線部、底部、第２の稜線部および第２の縦壁部を有する第１の成形体を製造するとともに、第２の成形体の素材である第２のブランクにプレス成形またはロール成形を行うことによって、第１の縦壁部、第１の稜線部、底部、第２の稜線部および第２の縦壁部を有する第２の成形体を製造した後に、第１の成形体と第２の成形体とを所定の位置で重ね合わせて接合することを特徴とする自動車車体用構造部材の製造方法。

（１６）第１の成形体はＢピラーアウターパネルである（１２）項から（１５）項までのいずれか１項に記載された自動車車体用構造部材の製造方法。

本発明によれば、金属板の成形体であってハット型の断面形状を有する第１の成形体と、金属板の成形体であって第１の成形体との接合部を有する第２の成形体とを備え、３点曲げ荷重に対する単位質量当りの高いピーク荷重を有する長尺の自動車車体用構造部材が提供される。

図１（ａ）は、本発明に係る自動車車体用構造部材であるＢピラーの構造の一例を模式的に示す説明図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図であり、図１（ｃ）および図１（ｄ）は、いずれも、図１（ｂ）に示す断面形状の変形例を示す説明図である。 図２（ａ）〜図２（ｇ）は、接合部である溶接部が点状のスポット溶接部である場合における、稜線部の延在方向への溶接部の配置位置を部分的に示す斜視図である。 図３（ａ）〜図３（ｊ）は、溶接部が線状の溶接部である場合における、第１の稜線部の延在方向への溶接部の配置位置を模式的に示す説明図である。 図４（ａ）〜図４（ｄ）は、溶接部が、線状の溶接部と点状の溶接部との組み合わせである場合を模式的に示す説明図である。 図５（ａ）〜図５（ｃ）は、溶接部を、外観上の意匠性（美麗さ）を要求される部位に形成する場合の溶接方法の一例を模式的に示す説明図である。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、いずれも、本発明に係る自動車車体用構造部材であるＢピラー１０が３点曲げ変形する際の変形の状況を模式的に示す説明図である。 図７（ａ）〜図７（ｅ）は、Ｂピラーの各種の横断面形状を模式的に示す説明図である。 図８（ａ）は、図７（ａ）に示すＢピラーの第１の成形体の外面にそれぞれ第２の成形体を溶接した状況を示す説明図であり、図８（ｂ）は、図７（ｃ）に示すＢピラーの第１の成形体の外面にそれぞれ第２の成形体を溶接した状況を示す説明図であり、図８（ｃ）は、図７（ｄ）に示すＢピラーの第１の成形体の外面の稜線部から他の稜線部にかけて第２の成形体を溶接するとともにさらに他の稜線部に第２の成形体を溶接した状況を示す説明図である。 図９（ａ）〜図９（ｄ）は、Ｂピラーにおける溶接部の好適な形成位置を、断面で部分的かつ模式的に示す説明図である。 図１０は、本発明に係るＢピラーの数値実験モデルを示す説明図であり、図１０（ａ）は三面図、図１０（ｂ）は断面図である。 図１１（ａ）は３点曲げ試験の状況を示す説明図であり、図１１（ｂ）は本発明例のＢピラー１０の断面形状を示す説明図である。 図１２（ａ）は、本発明例１，２、比較例１，２、従来例の曲げ圧潰解析の結果を示すグラフであり、図１２（ｂ）は、本発明例２，３、比較例２の曲げ圧潰解析の結果を示すグラフである。 図１３（ａ）は、片ハット３点曲げの試験状況を示す説明図であり、図１３（ｂ）は、片ハット３点曲げの断面形状を示す説明図である。 図１４（ａ）は、本発明例１〜４のスポット打点位置を示す説明図であり、図１４（ｂ）は本発明例５のスポット打点位置を示す説明図である。 図１５は、本発明例４，５の、圧潰ストロークと単位重量当たり圧潰荷重との関係を対比して示すグラフである。 図１６は、自動車車体を模式的に示す説明図である。 図１７は、板状のブランクを断面ハット型にプレス成形した成形体の例を示す説明図である。

本発明を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。以降の説明では、自動車車体用構造部材がＢピラーであり、金属板が鋼板であるとともに成形体の成形方法がプレス成形である場合を例にとるが、これは本発明を例示するものであり、本発明は、サイドシル、ルーフレールサイド、バンパーリインフォースメント、ドアービーム、またはベルトラインにも同様に適用され、鋼板以外の金属板にも適用され、さらにはプレス成形以外の成形方法にも適用される。
１．本発明に係る自動車車体用構造部材
図１（ａ）は、本発明に係る自動車車体用構造部材であるＢピラー１０の構造の一例を模式的に示す説明図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。

図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、Ｂピラー１０は、本体である第１の成形体１１と、補強部材である第２の成形体２１と、本体である第３の成形体３１とにより構成される。

［第１の成形体１１］
本体である第１の成形体１１は、素材である鋼板のプレス成形体であり、Ｂピラーアウターパネルである。第１の成形体１１は、少なくとも、第１の縦壁部１１ａと、第１の稜線部１１ｂと、底部１１ｃと、第２の稜線部１１ｄと、第２の縦壁部１１ｅとを有する。第１の稜線部１１ｂは第１の縦壁部１１ａに連続する。底部１１ｃは第１の稜線部１１ｂに連続する。第２の稜線部１１ｄは底部１１ｃに連続する。さらに、第２の縦壁部１１ｄは第２の稜線部１１ｄに連続する。

図１に示す例では、第１の成形体１１は、第１の縦壁部１１ａに連続する第３の稜線部と１１ｆ、第３の稜線部１１ｆに連続する第１のフランジ部１１ｇとを備えるとともに、第２の縦壁部１１ｅに連続する第４の稜線部１１ｈと、第４の稜線部１１ｈに連続する第２のフランジ部１１ｉとを備える。

これにより、第１の成形体１１は、全体としてハット型の横断面形状を有する。
本発明において、「底部１１ｃ」とは自動車車体に装着された際に車体の最も外側に位置する面部を意味し、「第１の稜線部１１ｂ」、「第２の稜線部１１ｄ」とは底部１１ｃに連続する小さな曲率半径の部分を意味し、「第１の縦壁部１１ａ」とは第１の稜線部１１ｂに連続するとともに底部１１ｃと交差する方向に設けられる部分を意味し、「第２の縦壁部１１ｅ」とは第２の稜線部１１ｄに連続するとともに底部１１ｃと交差する方向に設けられる部分を意味する。

このため、本発明における「ハット型の断面形状」には、図１（ｂ）に示すように、第１の縦壁部１１ａに連続する第３の稜線部１１ｆと、第３の稜線部１１ｆに連続する第１のフランジ部１１ｇと、第２の縦壁部１１ｅに連続する第４の稜線部１１ｈと、第４の稜線部１１ｈに連続する第２のフランジ部１１ｉとからなる断面形状が含まれるが、これに限定されるものではなく、図１（ｂ）に示す断面形状の変形例を示す図１（ｄ）に例示するように、第１の縦壁部１１ａと第３の稜線部１１ｆとの間に第５の稜線部１１ｊと、第５の稜線部１１ｊおよび第３の稜線部１１ｆに連続する第１の面部１１ｋとを有するとともに、第２の縦壁部１１ｅと第４の稜線部１１ｈとの間に、第６の稜線部１１ｌと、第６の稜線部１１ｌおよび第４の稜線部１１ｈに連続する第２の面部１１ｍとを有する断面形状も含まれる。

なお、図１（ｄ）に示す断面形状の場合、本発明における第２の成形体２１における第２の縦壁部の断面周長と、第１の成形体１１における第１の縦壁部の断面周長、および／または、第１の成形体における第２の縦壁部の断面周長との比率は、第２の成形体２１の縦壁部と第１の成形体の１１ａの底部１１ｃに近い側の縦壁部１１ａ，１１ｅとの断面周長の比率を意味する。

底部１１ｃに対する第１の縦壁部１１ａ、第２の縦壁部１１ｅそれぞれの傾斜角θは、特段の限定を要するものではなく、通常の１４０〜９０°程度が例示される。
また、第１〜４の稜線部１１ｂ、１１ｄ、１１ｆ、１１ｈの曲率半径も通常のものでよく、例えば３〜２５ｍｍ程度が例示される。

第１の成形体１１の板厚は、Ｂピラーアウターパネルである場合には１．０〜２．３ｍｍ程度が例示され、サイドシルアウターパネルである場合には１．０〜２．０ｍｍ程度が例示され、ルーフレールサイドアウターパネルである場合には０．８〜２．０ｍｍ程度が例示され、バンパーリインフォースメントパネルである場合には１．０〜２．３ｍｍ程度が例示され、ドアービームパネルである場合には１．０〜２．０ｍｍ程度が例示され、さらにはベルトラインリインフォースパネルである場合には１．０〜２．０ｍｍ程度が例示される。

第１の成形体１１の材質も特段の制限を要さず、普通鋼からなる鋼板を用いればよいが、板厚軽減による軽量化を図るために高張力鋼板を用いてもよい。
第１の成形体１１は以上のように構成される。

［第２の成形体２１］
補強部材である第２の成形体２１は、鋼板のプレス成形体である。
第２の成形体２１は、第１の縦壁部２１ａと、第１の稜線部２１ｂと、底部２１ｃと、第２の稜線部２１ｄと、第２の縦壁部２１ｅとを有する。第１の縦壁部２１ａが第１の稜線部２１ｂに連続し、第１の稜線部２１ｂは底部２１ｃに連続し、底部２１ｃは第２の稜線部２１ｄに連続し、さらに、第２の稜線部２１ｄは第２の縦壁部２１ｅに連続する。これにより、第２の成形体２１は、溝型の横断面形状を有する。

第２の成形体２１は、第１の成形体１１との接合部２２を有する。なお、図１では、接合部２２は概念的に示されている。第２の成形体２１の第１の縦壁部２１ａは、第１の成形体１１の第１の縦壁部１１ａに隙間なく密着し、第２の成形体２１の第１の稜線部２１ｂは、第１の成形体１１の第１の稜線部１１ａに隙間なく密着し、第２の成形体２１の底部２１ｃは、第１の成形体１１の底部１１ｃの少なくとも一部に隙間なく密着し、第２の成形体２１の第２の稜線部２１ｄは、第１の成形体１１の第２の稜線部１１ｄに隙間なく密着して接合するとともに、第２の成形体２１の第２の縦壁部２１ｅは、第１の成形体１１の第２の稜線部１１ｅに隙間なく密着する。

また、本発明において、「密着して」とは、第１の成形体１１および第２の成形体２１それぞれの該当個所が、実質的に隙間なく重ね合わされることを意味する。このため、第１の成形体１１および第２の成形体２１の間に製造上不可避な微小な隙間が存在する場合も本発明に含まれる。

第２の成形体２１は、１枚の鋼板により構成されていてもよいが、図１（ｂ）に示す断面形状の変形例を示す図１（ｃ）に例示するように、第１の成形体要素２１−１および第２の成形体要素２１−２という２枚の鋼板により構成されることが、性能低下を防止しつつ軽量化を促進することができるので、好ましい。この場合、第１の成形体要素２１−１は、第１の成形体１１の第１の縦壁部１１ａ、第１の稜線部１１ｂ、および底部１１ｃの少なくとも一部に密着して接合されるとともに、第２の成形体要素２１−２は、第１の成形体１１の第２の縦壁部１１ｅ、第２の稜線部１１ｄ、および底部１１ｃの少なくとも一部に密着して接合される。

第１の成形体１１と第２の成形体２１との接合部２２は、第１の成形体１１の長手方向へ断続的に設けられていてもよいし、または連続的に設けられていてもよい。また、この接合部２２は、第２の成形体２１の長手方向の一部に設けられていてもよいし、または全部に設けられていてもよい。

接合部２２は、スポット溶接により形成されるスポット溶接部、シーム溶接により形成されるシーム溶接部、レーザ溶接により形成されるレーザ溶接部、またはプラズマ溶接により形成されるプラズマ溶接部であることが例示されるが、その他の接合手段（例えば接着）により形成される接合部でもよい。後述するように、平板状のブランク材の一部に同じく平板状の補強部材を重ね合わせた状態で両者を溶接することが可能な接合方法や、精度良くプレスした部品を密着させてから稜線部以外の部位で接合する接合方法であれば、同様に適用することが可能である。

図２（ａ）〜図２（ｇ）は、接合部である溶接部４０が点状のスポット溶接部である場合における、稜線部１１ｂの延在方向への溶接部４０の配置位置を部分的に示す斜視図である。図２（ａ）〜図２（ｇ）における丸印は溶接部４０を示す。図示例は、図１に示す第１の成形体２１に設けた第１の稜線部１１ｂの内周面に第２の成形体２１を、溶接により接合する場合を例にとって説明する。便宜上、稜線部１１ｂを第１の成形体１１の第１の稜線部１１ｂとして図示している。なお、後述する図４〜図７の場合も同じである。

図２（ａ）は、溶接部４０を、第１の稜線部１１ｂの延在方向の同一断面に配置した場合であり、一方向への成形性や変形を制御し易い効果がある。
図２（ｂ）は、溶接部４０を、第１の稜線部１１ｂの延在方向に千鳥配置した場合であり、単位面積当りの溶接部４０の位置数をより増加できるために成形部材の性能を向上できる。

図２（ｃ）は、溶接部４０を、第１の縦壁部１１ａ及び底部１１ｃの延在方向の同一断面に配置した場合であり、一方向への成形性や変形を制御し易い効果がある。
図２（ｄ）は、溶接部４０を、第１の縦壁部１１ａの延在方向の同一断面に配置した場合であり、一方向への成形性や変形を制御し易い効果がある。

図２（ｅ）は、溶接部４０の形成位置を第１の稜線部１１ｂの延在方向の位置に応じて変更した場合であり、例えば、稜線部１１ｂのうちで軸圧壊性能を要求される部分１１ｂ−１と、曲げ変形性能を要求される部分１１ｂ−２とで、溶接部４０の形成位置を異ならせることによって、第１の成形体１１の軸圧壊性能および曲げ変形性能をいずれも高めることができる。このように、溶接部４０の形成位置を第１の稜線部１１ｂの延在方向の位置に応じて変更することにより、第１の成形体１１に要求される多様な要求に柔軟に対応することができる。

図２（ｆ）は、溶接部４０を、第１の稜線部１１ｂの延在方向への打点ピッチを変更して形成した場合であり、図２（ｃ）に示す場合と同様に、第１の成形体１１に要求される多様な要求に柔軟に対応することができる。

さらに、図２（ｇ）は、溶接部４０を、第１の縦壁部１１ａの延在方向へ千鳥配置した場合であり、千鳥配置により、縦壁部１１ａの下方（エッジ側）の打点は、第１の成形体１１と第２の成形体２１全体が滑り変形し性能低下することを抑制し、縦壁部１１ａの上方（縦壁中央）の打点は、下方と同様の機能を有するとともに、打点位置が縦壁部１１ａの撓み変形部となるために当該部の強度を直接的に向上させ、より高い性能が得られる。

図３（ａ）〜図３（ｊ）は、溶接部が線状の溶接部４１である場合における、第１の稜線部１１ｂの延在方向への溶接部４１の配置位置を模式的に示す説明図である。
図３（ａ）は、溶接部４１を、第１の稜線部１１ｂの延在方向へ連続して直線状に形成した場合を示す。

図３（ｂ）は、溶接部４１を、第１の稜線部１１ｂの延在方向へ断続して直線状に形成した場合を示す。
図３（ｃ）は、溶接部４１を、第１の稜線部１１ｂの延在方向へ連続して、かつ途中で位置を変更して直線状に形成した場合を示す。

図３（ｄ）は、溶接部４１を、第１の稜線部１１ｂの延在方向へ連続して曲線状に形成した場合を示す。
図３（ｅ）は、溶接部４１を、第１の稜線部１１ｂの延在方向へＣ字状に連続して離間して形成した場合を示す。

図３（ｆ）は、溶接部４１を、第１の稜線部１１ｂの延在方向へＣ字状に連続して一部を交差させて形成した場合を示す。
図３（ｇ）は、断面方向へのステッチ状の溶接部４１を、第１の稜線部１１ｂの延在方向へ連続して離間して形成した場合を示す。

図３（ｈ）は、断面方向への連続溶接部４１を、第１の稜線部１１ｂの延在方向へ連続して離間して形成した場合を示す。
図３（ｉ）は、溶接部４１を、第１の縦壁部１１ａの延在方向へ連続して直線状に形成した場合を示す。

さらに、図３（ａ）は、溶接部４１を、第１の縦壁部１１ａ及び底部１１ｃの延在方向へ連続して直線状に形成した場合を示す。
図４（ａ）〜図４（ｄ）は、溶接部が、線状の溶接部と点状の溶接部との組み合わせである場合を模式的に示す説明図である。なお、点状の溶接部は、スポット溶接により形成してもよいし、あるいはレーザ溶接により形成してもよい。また、線状の溶接部は、レーザ溶接により形成してもよいし、あるいはシーム溶接により形成してもよい。

図４（ａ）は、点状の溶接部４０と線状の溶接部４１とを併用した場合を示し、図４（ｂ）は、線状の溶接部４１とは方向が異なる線状の溶接部４２とを併用した場合を示し、図４（ｃ）は、Ｃの字形状の溶接部４１と点状の溶接部４０とを併用した場合を示し、図４（ｄ）は、稜線部の延在方向と直交する方向への線状の溶接部４１と点状の溶接部４０とを併用した場合を示す。

このように、第２の成形体２１は、第１の稜線部１１ｂの延在方向の一部または全部へ延設されていてもよく、また、第１の稜線部１１ｂの延在方向へ１つまたは２つ以上に分割して設けられていてもよい。

第１の稜線部１１ｂへ第２の成形体２１を溶接するための溶接部４０〜４２は、Ｂピラー１０が衝突時に外力を受ける際に、第２の成形体２１と第１の成形体１１との間に隙間が発生することを防止して、曲げ変形特性を向上させる効果を有する。このため、溶接部４０〜４２は、第１の稜線部１１ｂの延在方向へ連続して形成されることが最も好ましいが、例えばスポット溶接のように、第１の稜線部１１ｂの延在方向へ断続的に形成されていてもよい。溶接部４０〜４２が第１の稜線部１１ｂの延在方向へ断続的に形成される場合には、変形時に第１の成形体１１から第２の成形体２１が剥離しないように、隣接する各溶接部４０〜４２の間隔を適宜設定すればよい。

また、場合によっては、溶接部４０〜４２は、第１の稜線部１１ｂの延在方向に直線状に存在する必要はなく、例えばＳ字状に屈曲した曲線状、または千鳥状の短線状、あるいは点状に存在していてもよい。要するに、溶接部４０〜４２は、ピラー１０が衝突時に外力を受ける際に、第１の成形体１１から第２の成形体２１が剥離しないように、形成すればよい。

第２の成形体２１は、後述するように、第１の成形体１１の第１の稜線部１１ｂだけではなく第１の縦壁部１１ａをも被うので、第１の稜線部１１ｂで溶接することに加えてｄ第１の縦壁部においても溶接される。

図５（ａ）〜図５（ｃ）は、溶接部４０〜４２を、外観上の意匠性（美麗さ）を要求される部位に形成する場合の溶接方法の一例を模式的に示す説明図である。
組み立て後のＢピラー１０の一面あるいは一部に対して外観上の意匠性、すなわち溶接ビードや抵抗溶接による電極痕跡等の凹凸が残存しない外観上の美麗さが要求される場合には、図５（ａ）〜図５（ｃ）に例示される方法を用いることが好ましい。

図５（ａ）における符号７０はレーザ溶接機を示す。図５（ａ）は、第１の成形体１１と第２の成形体２１とをレーザ溶接する際に、第１の成形体１１の外面である面ａまで溶接ビード４１を貫通させずにレーザ溶接を行うことにより、面ａを美麗に保つことができる。

図５（ｂ）における符号７１、７２はシーム溶接用電極を示す。図５（ｂ）に示すように、シーム溶接では面ａ側に接触面積の大きな円盤形状のシーム溶接用電極７２を採用し回転させながら溶接を行うことにより、面ａを美麗に保つことができる。

図５（ｃ）における符号７３は、片側シーム溶接用電極を示す。符号７４は、フラットなバック電極を示す。図５（ｃ）に示すように、片側シーム溶接では、面ａ側にフラットなバック電極７４を採用し、面ｂ側の電極７３を回転させながら溶接（所謂，片側シーム溶接）することにより、面ａを美麗に保つことができる。

また、スポット溶接ではフラットなバック電極や先端の曲率半径の大きな電極を用いることによりａ面に電極痕跡を残存させずに美麗に保つことができる。
第２の成形体２１は、第１の成形体の長手方向の中央部を含む長手方向に３０〜８０％の領域に設けられることが好ましい。これは、この比率が８０％を超えると３点曲げ変形時に曲げモーメントが大きくなる中央断面以外に補強が付与されるために重量当たり性能が低下し、逆に３０％未満であると補強部材の効果が十分に発揮されないからである。

第２の成形体２１は、図１に示すように、第１の成形体１１の内面に設けられることが外観品質向上の観点から好ましいが、外観品質向上が問題にならない部位では第１の成形体１１の外面に設けてもよい。

本発明では、第２の成形体２１の第１の縦壁部２１ａの断面周長、および／または、第２の縦壁部２１ｅの断面周長は、第１の成形体１１の第１の縦壁部１１ａの断面周長、および／または、第２の縦壁部１１ｅの断面周長の３０〜８０％である。ここで、「縦壁部の断面周長」とは、縦壁部１１ａ、１１ｅ、２１ａ、２１ｅに連続する２つの稜線部（１１ｂ、１１ｆ）、（１１ｄ、１１ｈ）、２１ｂ、２１ｄのＲ止まり位置の間の距離を意味する。

これにより、自動車車体用構造部材の単位質量当りのピーク荷重を大幅に高めることができる。この理由を説明する。
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、いずれも、本発明に係る自動車車体用構造部材であるＢピラー１０が３点曲げ変形する際の変形の状況を模式的に示す説明図であり、図６（ａ）は、第２の成形体２１の第１の縦壁部２１ａの断面周長、および／または、第２の縦壁部２１ｅの断面周長が、第１の成形体１１の第１の縦壁部１１ａの断面周長、および／または、第２の縦壁部１１ｅの断面周長の２０％の場合であり、図６（ｂ）は、第２の成形体２１の第１の縦壁部２１ａの断面周長、および／または、第２の縦壁部２１ｅの断面周長が、第１の成形体１１の第１の縦壁部１１ａの断面周長、および／または、第２の縦壁部１１ｅの断面周長の５０％の場合である。

ハット断面を有する構造部材の３点曲げ変形において、先ず稜線部が断面内で開く方向に塑性座屈を生じた後に、縦壁部の上方部が撓んで塑性座屈を生じながら変形する過程でピーク荷重が発生する。このとき、稜線部を補強すると稜線部の開きが抑制され、それにより縦壁部のたわみが抑制されるため塑性座屈限界が向上し、ピーク荷重が向上する。また、縦壁部を補強すると直接的に縦壁部の塑性座屈荷重が向上し、ピーク荷重が増加する。

しかしながら、図６（ａ）に示すように、第２の成形体２１の第１の縦壁部２１ａの断面周長、第２の縦壁部２１ｅの断面周長が第１の成形体１１の第１の縦壁部１１ａの断面周長、第２の縦壁部１１ｅの断面周長に対して３０％よりも小さいと、たわみの発生領域が第２の成形体２１の縦壁部２１ａ，２１ｅの端部に生じ、第１の成形体１１に、この端部を境に局所的な塑性座屈折れが生じる。したがって、前記比率は３０％以上であることが望ましい。一方、前記比率が８０％を超えるとピーク荷重と密接に関係する縦壁部１１ａ，１１の上部以外も補強されることになり、補強による重量増加以上のピーク荷重の増加は望めない。このため、前記比率は８０％以下であることが望ましい。

すなわち、図６（ａ）に示す構造では、縦壁部１１ａ,１１ｅのたわみ及び折れにより重ねられた稜線部１１ｂ，１１ｅが開き易く、衝突変形中にスポット溶接部の破断が生じ易いが、図６（ｂ）に示す構造では、たわみの抑制効果により稜線部１１ｂ，１１ｅの開きが小さくなってスポット溶接部の破断が生じ難くなり、より安定した衝突性能が得られる。このように、本発明によれば、第２の成形体２１における第１の縦壁部２１ａの断面周長、および／または、第２の成形体２１における第２の縦壁部２１ｅの断面周長が、第１の成形体１１における第１の縦壁部１１ａの断面周長、および／または、第１の成形体１１における第２の縦壁部１１ｅの断面周長の３０〜８０％であることにより、高い衝突エネルギーの吸収性能を得られる。

第１の成形体１１の板厚と第２の成形体２１の板厚の比率は、０．５〜１．５であることが好ましい。この比率が０．５より小さいと曲げ圧潰性能向上に対する寄与度が小さく、一方この比率が１．５より大きいと後述する理由により、縦壁部１１ａ，１１ｅの早期座屈が生じ易くなり、単位重量当たりのピーク荷重性能が低下するからである。

さらに、第２の成形体２１の第１の縦壁部２１ａおよび第２の縦壁部２１ｅそれぞれの断面周長ｈ２，ｈ１と、第１の縦壁部および第２の縦壁部のそれぞれの板厚ｔ１，ｔ２とは、０．２（ｔ２／ｔ１）＋０．２＜ｈ２／ｈ１＜０．２（ｔ２／ｔ１）＋０．４の関係を満足することが好ましい。これにより、縦壁部の早期座屈が抑制されるからである。

第２の成形体２１の縦壁部２１ａ，２１ｅの板厚ｔ２と、第１の成形体１１の縦壁部１１ａ，１１ｅの板厚ｔ１の比率が大きくなると、稜線の開き変形が強く拘束され第１の成形体１１の縦壁部１１ａ，１１ｅにはより大きな上下方向の圧縮応力が作用する。このとき、第１の成形体１１の縦壁部１１ａ，１１ｅは弾性座屈が生じた後に第２の成形体２１の端部付近に局所的な塑性座屈が生じる。結果として、板厚比が大きくなるに伴い、ｈ２／ｈ１は大きくする必要がある。

第２の成形体２１は以上のように構成される。
［第３の成形体３１］
第３の成形体３１は、鋼板のプレス成形体であり、Ｂピラーインナーパネルである。第３の成形体３１は、本体である第１の成形体１１を補強する機能を担うものであるので、場合によっては、プレス成形体でなくてもよく、図１（ｂ）に示すようなクロージングプレートであってもよい。

第３の成形体３１であるＢピラーインナーパネルは、室内空間を広く確保するために室内側への膨出寸法が少ないことが好ましい。
第３の成形体３１は、この種のＢピラーでは周知慣用のものであるので、これ以上の説明は省略する。

図７（ａ）〜図７（ｅ）は、Ｂピラー１０の各種の横断面形状を模式的に示す説明図である。図７（ａ）〜図７（ｅ）における第１の成形体１１の内面に第２の成形体（図示しない）が溶接により接合される。同一符号は同一部位を示す。

図７（ａ）に示すＢピラー１０は、一の面２６と他の一の面２７、２７とをつなぐ第１、第２の稜線部２８、２８と、一の面２９、２９と他の一の面２７、２７とをつなぐ第３、第４の稜線部３０、３０とを有する。Ｂピラー１０は、場合によっては単体で用いてもよい。

図７（ｂ）に示すＢピラー１０は、第１、第２の稜線部２８、２８の少なくとも一つの稜線部に接合される第３の成形体を備える例を示す。Ｂピラー１０は、一の面（フランジ）２９、２９を介してスポット溶接される第３の成形体である平板状のクロージングプレート３１とともに、自動車構成部材を構成してもよい。

図７（ｃ）に示すＢピラー１０は、第１の成形体１１と、第３の成形体３１としての他の第１の成形体１１とを、それぞれの一の面（フランジ）２９、２９を介してスポット溶接されて組み合わされ、自動車構成部材を構成してもよい。

図７（ｄ）に示すＢピラー１０は、一の面２６と他の一の面２７、２７とをつなぐ第１、第２の稜線部２８、２８と、一の面２９、２９と他の一の面２７、２７とをつなぐ第３、第４の稜線部３０、３０と、一の面２９、２９と他の一の面３２、３２とをつなぐ第４、第５の稜線部３３、３３とを有する。Ｂピラー１０は、単体で用いてもよい。

さらに、図７（ｅ）に示すＢピラー１０は、図７（ｅ）に示す第１の成形体１１の一面（フランジ）２９、２９を介してスポット溶接される平板状のクロージングプレート３１とともに、自動車構成部材を構成してもよい。

稜線部２８、３０、３３の内角（図７（ａ）において例示する角度θ）は、９０度である必要はなく、Ｂピラー１０に要求される所定の角度であればよい。
また、図示例で稜線部は、全体が対称となるように設けられているが、非対称であってもよい。

図８（ａ）は、図７（ａ）に示すＢピラー１０の第１の成形体１１の外面にそれぞれ第２の成形体２１、２１を溶接した状況を示す説明図であり、図８（ｂ）は、図７（ｃ）に示すＢピラー１０の第１の成形体１１の外面にそれぞれ第２の成形体２１、２１、２１、２１を溶接した状況を示す説明図であり、図８（ｃ）は、図７（ｄ）に示すＢピラー１０の第１の成形体１１の外面の稜線部２８、２８から稜線部３０、３０にかけて第２の成形体２１−１、２１−１を溶接するとともに稜線部３３、３３に第２の成形体２１−２、２１−２を溶接した状況を示す説明図である。なお、図中、稜線部２８，３０，３３に設ける溶接部は図面を明瞭にするために省略してある。

なお後述するように、本発明では、溶接により第１の成形体１１の素材であるブランクに、第２の成形体２１の素材であるブランクを溶接してから、プレス成形あるいはロール成形を行うことが好ましい。すなわち、第１の成形体１１と第２の成形体２１とが隙間なく一体的に成形されるのが好ましいからである。

図８（ａ）〜図８（ｃ）に示すように、第２の成形体２１、２１−１、２１−２は、少なくとも、第１の成形体１１の各稜線部２８、３０、３３の全域をその断面周長方向に被うことができる寸法を有する。図８（ａ）中の拡大図に示すように、稜線部２８、３０、３３の内角をθ（ｒａｄ）、曲率半径をＲ（ｍｍ）とすると、稜線部２８、３０、３３の断面周長方向の長さはＲθ（ｍｍ）となるので、第２の成形体２１の幅はＲθ（ｍｍ）超である。なお、実際の成形部材の形状を考慮すると、例えば、内角θは６０度以上１２０度以下である。

図８（ａ）および図８（ｃ）は、第２の成形体２１を第１の成形体１１の稜線部２８の外周面に設けた例を示し、図８（ｃ）は、第２の成形体２１−１、２１−２を、第１の整形体１１の稜線部２８、３０の外周部および内周面の双方に設けた例を示す。１つの稜線部の外周面および内周面の双方に補強材を設ける態様も考えられる。ここに「外周面」、「内周面」とは、稜線部の凸面、凹面をそれぞれ云う。

第２の成形体２１、２１−１、２１−２を第１の成形体１１の各稜線部２８、３０、３３に溶接するための溶接部２２の幅（断面周長方向の長さ）は、後述するプレス成形時に負荷される荷重によって第２の成形体２１、２１−１、２１−２が第１の成形体１１の各稜線部２８、３０、３３から大きく剥離しない限り、特に規定する必要はない。しかし、いうまでもなく大きな荷重変形を受けても剥離しないことが好ましく、例えば溶接部２２がスポット溶接部である場合には、溶接部２２のナゲット径が第２の成形体２１の板厚をｔ（ｍｍ）とした場合に３√ｔ（ｍｍ）以上であることが好ましい。このように、溶接部２２の幅は、Ｂピラー１０が所望の特性を維持するために、稜線部２８、３０、３３の断面周長方向の長さＲθに占める割合が大きいほうが好ましく、また一つの稜線部に溶接部２２が複数存在していてもよい。

溶接部２２は、各稜線部２８、３０、３３の断面周長方向の中央位置から各稜線部２８、３０、３３の断面周長の少なくとも５０％の距離にある位置までの間に設けられることが望ましい。これにより、本発明の効果を確実に得ることが可能である。

また、溶接部２２の幅全域が稜線部２８、３０、３３の断面周長方向の長さＲθの範囲に全て含まれていなくともよい。溶接部の少なくとも一部が稜線部に含まれていればよい。

第２の成形体２１、２１−１、２１−２は、第１の成形体１１の各稜線部２８、３０、３３の延在方向へのＢピラー１０の断面形状が一定で変化しない場合には、当然のことながら、各稜線部２８、３０、３３の延在方向の全長にわたって設けることにより、本発明の効果を得ることができる。

しかし、実在の多くのＢピラー１０は、各稜線部２８、３０、３３の延在方向において断面形状がその位置によって一定ではなく変化する。この場合には、Ｂピラー１０が、例えば軸圧潰方向への荷重を受けた時に最も変形し易い、断面積が小さな領域がある。そのため、少なくとも、この領域に第２の成形体２１、２１−１、２１−２を設けることが有効である。Ｂピラー１０の軸方向の全長に第２の成形体２１、２１−１、２１−２を設けなくとも、この断面積が小さな領域に第２の成形体２１、２１−１、２１−２を設けることにより、より確実に、本発明の効果を得ることができる。もちろん、Ｂピラー１０の軸方向の全長に第２の成形体２１、２１−１、２１−２を設けることによりさらに大きな効果を得ることが可能である。

第１の成形体１１における稜線部２８、３０、３３の延在方向への溶接部の配置は、成形時の成形性や成形部材に要求される特性に応じて、適宜設定すればよい。点状、直線状、曲線状といった溶接部の形状やその配置数、また溶接部の寸法（長さ）も適宜設定すればよい。また、点状の溶接部と線状の溶接部を併用したり、直線状の溶接部と曲線状の溶接部とを併用してもよい。

ここに、稜線部の「延在方向」とは、稜線部が第１の成形体１１の長手方向に沿って設けられていることから、その長手方向、つまり軸方向を云う。また、「稜線部の断面形状」とは、その長手方向に直交する断面での形状である。

Ｂピラー１０は、第１の成形体１１の稜線部１１ｂを含む範囲に溶接された第２の成形体２１を備えるため、例えば、三点曲げ時においては、稜線部１１ｂが接合されていない従来の場合に比較して、この補強された稜線部１１ｂが、高い剛性とともに高い強度を有するため、変形初期から高い曲げ強度を示すとともに、この稜線部１１ｂでの変形量が従来の場合に比較して小さくなる。このため、第１の縦壁部１１ａおよび第２の縦壁部１１ｅが曲げ応力に対して負荷を有効に負担することができ、その結果として、高い曲げ座屈荷重を得られる。このため、本発明によれば、成形部材の衝撃エネルギーの吸収特性が向上する。

このため、Ｂピラー１０によれば、筒状の自動車構成部材であってその軸方向と略直交する方向へ負荷される衝撃荷重を負担することができ、その３点曲げ時の衝撃エネルギーの吸収特性を高めることが可能になる。

図９（ａ）〜図９（ｄ）は、Ｂピラー４４〜４７における溶接部４０〜４２の好適な形成位置を、断面で部分的かつ模式的に示す説明図である。
図９（ａ）は、その軸方向へ負荷される衝撃荷重を負担するＢピラー４４を示し、溶接部４０〜４２が稜線部Ｒθの断面周長の５０％に含まれる範囲（図中、１／２Ｒθで示す）に少なくとも存在することが好ましい。

図９（ｂ）は、その軸方向と直交する方向へ負荷される衝撃荷重（σ、図中、白抜矢印で示す）を負担するＢピラー４５を示し、溶接部４０〜４２の一部が、側壁側のＲ終端部に掛かる位置に存在することが好ましい。

図９（ｃ）は、その軸方向、および、軸方向と直交する方向の２方向へ負荷される衝撃荷重をひとつの溶接部で負担するＢピラー４６を示す。
さらに、図９（ｄ）は、同一断面上にそれぞれの負荷方向に応じた溶接部を個々に設けて負担するＢピラー４７をそれぞれ示す。

このようにして、本発明によれば、低コストで製造できるとともに優れた寸法精度を有し、さらに優れた３点曲げ特性を有する、自動車構成部材に用いるのに好適なＢピラーアウターパネル１１およびＢピラー１０を提供することができる。

２．本発明に係る自動車車体用構造部材の製造方法
本発明に係る自動車車体用構造部材であるＢピラーは、特定の製造方法により製造されるものではなく、例えば、上記第１の成形体１１および第２の成形体２１を個別に所定の形状にそれぞれプレス成形し、プレス成形後の第１の成形体１１および第２の成形体２１を所定の位置に配して密着させて隙間なく重ね合わせ、その後に例えば溶接等の適宜手段によって製造してもよいが、第１の成形体１１および第２の成形体２１それぞれの寸法精度を十分に高める必要があり、量産性が良好であるとはいえない。そこで、高い生産性と良好な品質を確保できる製造方法を、以下に説明する。

まず、第１の成形体１１の素材である第１のブランクにおける第１の縦壁部の一部、第１の稜線部、底部、第２の稜線部、および第２の縦壁部の一部となる位置に密着させて、第２の成形体２１の素材である第２のブランクを溶接により接合することによって、第１の成形体および第２の成形体に溶接部２２を形成する。

次に、第２のブランクを溶接された第１のブランクをプレス成形する。
この際、第２のブランクを溶接された第１のブランクを、Ａｃ_３点以上の温度に加熱した後にプレス成形を行うことが好ましい。いわゆる熱間プレス成形によれば、第１の成形体１１および第２の成形体２１のいずれにもプレス成形による破断やしわの発生を抑制しながら、所望の形状に確実に成形することができるからである。

より具体的に説明すると、Ｂピラー１０を製造するには、その１態様によれば、プレス成形あるいはロール成形によりそれぞれ曲げ成形を行うことで、第１の成形体を予め用意する。このとき、予め行うプレス成形、ロール成形は、熱間で行っても冷間で行ってもよい。このようにして予め成形された第１の成形体に、これも同様な形状に曲げ成形された第２の成形体を配置し、隙間なく密着させて重ね合わせた状態で両者を溶接し、両者をその位置で固着する。このときの溶接部の配置はすでに詳述したとおりであり、溶接手段もすでに述べた各種手段を適宜選択して使用することができる。

このように本発明によれば、成形部材は簡便な手段で製造でき、補強材を設ける領域は、稜線部であれば、任意の個所に部分的に設けるだけで、局所的にその部位の耐衝撃性を大きく改善できるため、そのような成形部材をＢピラー１０として用いると車体軽量化と耐衝撃性改善という本来相反する特性を同時に満足させることができる。

本発明の別の態様によれば、本発明に係るＢピラー１０を製造するには、はじめに、第１の成形体１１の素材である平板状の第１のブランクと、第２の成形体２１の素材である平板状の第２のブランクとを、隙間なく密着させて重ね合わせる。

この位置において、第１のブランクと第２のブランクとを、上述した各種の溶接法のいずれかにより溶接し、平板状の溶接部材を製造する。このときの溶接部の配置、溶接部の形成方法などはすでに述べた通りである。

この平板状の溶接部材に対して、第２のブランクが存在する範囲が第１の成形体１１の第１の縦壁部１１ａの一部、第１の稜線部１１ｂ、底部１１ｃ、第２の稜線部１１ｄおよび第２の縦壁部１１ｅとなるようにして、プレス成形またはロール成形を行う。これにより、本発明に係る成形部材が製造される。このときの成形は冷間であっても、熱間であってもいずれであってもよい。材料の種類、溶接手段に応じて適宜決めることができる。

本発明者らは、４４０〜９８０ＭＰａ級の二枚の高強度鋼板（板厚０．７〜２．０ｍｍ）を重ね合せてスポット溶接し、このようにして形成されたスポット溶接部の中心が、曲率半径３ｍｍの稜線部の頂点に位置するように９０°曲げ加工を行うプレス成形試験を多数回行い、曲げ加工によりスポット溶接部が破断するか否かを確認したが、いずれの試験においても溶接部割れは発生しないことを確認した。

また、本発明では、平板状の溶接部材を、Ａｃ_３点以上の温度に加熱した後にプレス成形(ロール成形)を行うこと、すなわちプレス成形がいわゆる熱間プレス成形であっても十分な効果を得られる。これにより、プレス成形性を高めながら、より高強度を有する熱間プレス成形部材を製造することができる。

熱間プレス成形部材が高強度材からなる場合、溶接部にはいわゆるＨＡＺ軟化を生じることがあるが、平板状の溶接部材を熱間プレス成形工程により製造すると、溶接時に生じた軟化部にも焼入れ硬化が得られ、ＨＡＺ軟化部が存在せず、母材および溶接部がともに同等の強度（硬さ）を有する成形部材を得られる。

本発明において使用する鋼板については、Ａｃ_３点以上に加熱してすること熱間プレス成形及び熱間ロース成形が可能となる鋼種、板材であれば特に制限はないが、溶接部のＨＡＺ軟化は、鋼のマルテンサイト強化によるものであるから、その強化機構の寄与が大きいため、ＨＡＺ軟化を生じる５９０ＭＰａ級以上の鋼（特に，デュアルフェーズ（ＤＰ）鋼）が好ましく、さらにより好ましくは，１５００ＭＰａ級以上の鋼である。

これにより、上述した本発明に係る自動車車体用構造部材、具体的には、ハット型の断面形状を有する第１の成形体１１と、溝型の断面形状を有する第２の成形体２１とを備え、第１の成形体１１は、少なくとも、第１の縦壁部１１ａと、第１の縦壁部１１ａに連続する第１の稜線部１１ｂと、第１の稜線部１１ｂに連続する底部１１ｃと、底部１１ｃに連続する第２の稜線部１１ｄと、第２の稜線部１１ｄに連続する第２の縦壁部１１ｅとを有するとともに、第２の成形体２１は、第１の縦壁部２１ａと、第１の縦壁部２１ａに連続する第１の稜線部２１ｂと、第１の稜線部２１ｂに連続する底部２１ｃと、底部２１ｃに連続する第２の稜線部２１ｄと、第２の稜線部２１ｄに連続する第２の縦壁部２１ｅとを有する、長尺の自動車車体用構造部材の一例であるＢピラー１０を製造することができる。

本発明を、実施例を参照しながら、より具体的に説明する。
図１０は、本発明に係るＢピラー１０の数値実験モデルを示す説明図であり、図１０（ａ）は三面図、図１０（ｂ）は断面図である。

図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示す本発明に係るＢピラー１０の数値実験モデルを作成し、３点曲げ解析を行った。解析には、汎用の動的陽解法有限要素解析コードを使用した。素材の変形特性には、Ｃｏｗｐｅｒ−Ｓｙｍｏｎｄｓ型のひずみ速度依存性を考慮した。要素サイズは、２．５ｍｍ相当とした。

なお、抵抗スポット溶接部は、ナゲット径を５．５ｍｍとしたビーム要素にて、スポット接合部に相当する両接点の位置を結合した。このとき、ビーム要素の変形特性は、降伏応力が１２００ＭＰａの弾完全塑性体とした。

この際、第１の成形体１１の第１の縦壁部１１ａの断面周長、および／または、第２の縦壁部２１ｅの断面周長に対する、第２の成形体２１の第１の縦壁部２１ａの断面周長、／または、第２の縦壁部２１ｅの断面周長の比が３０、５０、８０％である本発明例１〜３と、この比が２０％、１００％である比較例１、２と、第２の成形体２１を用いない従来例について確認した。

図１１（ａ）は３点曲げ試験の状況を示す説明図であり、図１１（ｂ）は本発明例のＢピラー１０の断面形状を示す説明図である。
図１０及び図１１（ｂ）に示すように、Ｂピラー１０は、第１の成形体１１、第２の成形体２１、および第３の成形体３１からなる。これら構成部材１１,２１,３１のスペックを以下に列記する。

第１の成形体１１：熱間プレス用鋼板、板厚１．６ｍｍ
第２の成形体２１：熱間プレス用鋼板、板厚１．６ｍｍ
第３の成形体３１：５９０ＭＰａ級ハイテン、板厚１．２ｍｍ
第２の成形体２１のハット断面部と第１の成形体１１の部品長手方向の比率：６６％
スポット打点は、縦壁部１１ａ，１１ｅに部品長手方向へ４０ｍｍ間隔で、底部１１ｃに部品長手方向へ４０ｍｍ間隔で、稜線部１１ｂ，１１ｄに部品長手方向へ４０ｍｍ間隔で、それぞれ形成し、縦壁部１１ａ，１１ｅと底部１１ｃの位相は合わせ、縦壁部１１ａ，１１ｅ，底部１１ｃと稜線部１１ｂ，１１ｄの位相は半波長ずらした。

図１１（ａ）に示すように、上記にて作成したＢピラー１０を支持点間隔５５０ｍｍで二点６２，６３において支持し、Ｂピラー１０の長手方向の中央位置に半径１５０ｍｍのインパクタ６４に５００ｍｍ／ｓｅｃの強制変位を与え、５０ｍｍの強制変位量を与えた。このとき、５０ｍｍまでのピーク荷重を、構成部材１１,３１の重量で除した単位重量当たりのピーク荷重を求めた。

図１２（ａ）は、本発明例１，２、比較例１，２、従来例の曲げ圧潰解析の結果を示すグラフであり、図１２（ｂ）は、本発明例２，３、比較例２の曲げ圧潰解析の結果を示すグラフである。また、表１に、本発明例１〜３、比較例１、２、および従来例の１単位重量当たりのピーク荷重をまとめて示す。

図１２にグラフで示す結果より、本発明例１〜３によれば、比較例１、２及び従来例よりも最大荷重が大幅に増加したこと、特に、比較例よりも変位の全域で荷重が高まっており、単位重量当たりのピーク荷重が大幅に増加したことがわかる。

図１３（ａ）は、片ハット３点曲げの試験状況を示す説明図であり、図１３（ｂ）は、片ハット３点曲げの断面形状を示す説明図である。
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示す本発明に係る片ハット断面部材１０の数値実験モデルを作成し、３点曲げ解析を行った。解析には、汎用の動的陽解法有限要素解析コードを使用した。素材の変形特性には、Ｃｏｗｐｅｒ−Ｓｙｍｏｎｄｓ型のひずみ速度依存性を考慮した。要素サイズは、２．５ｍｍ相当とした。

なお、抵抗スポット溶接部はナゲット径を５．５ｍｍとしたビーム要素にて、スポット接合部に相当する両接点の位置を結合した。このとき、ビーム要素の変形特性は、降伏応力が１２００ＭＰａの弾完全塑性体とした。

図１３（ａ）に示すように、上記にて作成した片ハット部材１０を支持点間隔５００ｍｍで二点６２，６３において支持し、片ハット部材１０の長手方向の中央位置に半径１５０ｍｍのインパクタ６４に１０００ｍｍ／ｓｅｃの強制変位を与え、３５ｍｍの強制変位量を与えた。このとき、３５ｍｍまでのピーク荷重を、第１の成形体１１及び第３の成形体３１の総重量で除した単位重量当たりのピーク荷重を求めた。

図１３（ｂ）に示すように、片ハット部材１０は、第１の成形体１１、第２の成形体２１、および第３の成形体３１からなる。これら構成部材１１〜３１のスペックを以下に列記する。

第１の成形体１１：熱間プレス用非めっき鋼板、板厚１．６ｍｍ、幅１２０ｍｍ、長さ６００ｍｍ
第２の成形体２１：熱間プレス用非めっき鋼板、板厚１．６ｍｍ、幅１２０ｍｍ、長さ６００ｍｍ
第３の成形体３１：７８０ＭＰａ級非めっき鋼板、板厚１．８ｍｍ、幅１２０ｍｍ、長さ６００ｍｍ
図１４（ａ）は、本発明例１〜４のスポット打点位置を示す説明図であり、図１４（ｂ）は本発明例５のスポット打点位置を示す説明図である。

スポット打点は、図１４（ａ）に示すように、第１の成形体１１の縦壁部１１ａ，１１ｅに部品長手方向へ２０ｍｍ間隔で、底部１１ｃに部品長手方向へ４０ｍｍ間隔で、それぞれ形成した。縦壁部１１ａ，１１ｅと底部１１ｃの位相は合わせた。これを発明例１〜４とした。

加えて、図１４（ｂ）に示すように、縦壁部１１ａ，１１ｅの打点位置を高さ方向に千鳥配置とする構造を加えた。長手方向の間隔は２０ｍｍとした。これを本発明例５とした。

そして、第２の成形体２１の板厚と第１の成形体の板厚との比を０．５、１．０、１．５の各条件において、単位重量当たりのピーク荷重が最大となる第２の成形体２１の縦壁部２１ａ，２１ｅと第１の成形体１１の縦壁部１１ａ，１１ｅの断面周長の比率を０．１ピッチで求めた。

結果を表２，３にまとめて示す。

表２から、最大の単位荷重当たりピーク荷重が得られるｈ２／ｈ１は、第２の成形体２１の板厚ｔ２と第１の成形体１１の板厚ｔ１の比率が増加するほど、大きくなることが分かる。このとき、最大の単位荷重当たりピーク荷重が得られるｈ２／ｈ１は、式：ｈ２／ｈ１＝０．２（ｔ２／ｔ１）＋０．３で表現されることが分かった。

表３から、単位重量当たりのピーク荷重は、縦壁部１１ａの打点の配列が一列よりも千鳥配置の方が大きいことが分かる。
さらに、本発明例４，５の、圧潰ストロークと単位重量当たり圧潰荷重との関係を対比して図１５にグラフで示す。

図１５のグラフから、千鳥配置では圧潰ストロークが十分に進行した２５ｍｍ以上においても荷重が増加し続け高いピーク荷重を示すことが分かる。これは、縦壁部１１ａの上方の打点が縦壁部１１ａのたわみ変形部に位置し、縦壁部１１ａの強度を直接的に向上させるためである。

１ 自動車車体
２ Ｂピラー
３ サイドシル
４ ルーフレールサイド
５ バンパーリインフォースメント
６ ベルトライン
７ 成形体
７ａ 一の面
７ｂ 他の一の面
７ｃ 稜線部
８ クロージングプレート
９ 自動車車体用構造部材（フロントサイドメンバー）
１０ 自動車車体用構造部材（Ｂピラー）
１１ 第１の成形体（本体、Ｂピラーアウターパネル）
１１ａ 第１の縦壁部
１１ｂ 第１の稜線部
１１ｂ−１ 軸圧壊性能を要求される部分
１１ｂ−２ 曲げ変形性能を要求される部分
１１ｃ 底部
１１ｄ 第２の稜線部
１１ｅ 第２の縦壁部
１１ｆ 第３の稜線部
１１ｇ 第１のフランジ部
１１ｈ 第４の稜線部
１１ｉ 第２のフランジ部
１１ｊ 第５の稜線部
１１ｋ 第１の面部
１１ｌ 第６の稜線部
１１ｍ 第２の面部
２１ 第２の成形体（補強部材）
２１ａ 第１の縦壁部
２１ｂ 第１の稜線部
２１ｃ 底部
２１ｄ 第２の稜線部
２１ｅ 第２の縦壁部
２１−１ 第１の成形体要素
２１−２ 第２の成形体要素
２２ 接合部
２６ 一の面
２７ 他の一の面
２８ 第１、第２の稜線部（稜線部）
２９ 一の面（フランジ）
３０ 第３、第４の稜線部
３１ 第３の成形体（本体、Ｂピラーインナーパネル）
３２ 他の一の面
３３ 第４、第５の稜線部
３５ 第２の成形体
４０〜４２ 溶接部
４４〜４７ Ｂピラー
７０ レーザ溶接機
７１、７２ シーム溶接用電極
７２ シーム溶接用電極
７３ 片側シーム溶接用電極
７４ フラットなバック電極

Claims (16)

1. 金属板の成形体である第１の成形体と、金属板の成形体であって前記第１の成形体との接合部を有する第２の成形体とを備える長尺の自動車車体用構造部材であって、
   前記第１の成形体は、少なくとも、第１の縦壁部と、該第１の縦壁部に連続する第１の稜線部と、該第１の稜線部に連続する底部と、該底部に連続する第２の稜線部と、該第２の稜線部に連続する第２の縦壁部とを有することによりハット型の断面形状を有すること、
   前記第２の成形体は、第１の縦壁部と、該第１の縦壁部に連続する第１の稜線部と、該第１の稜線部に連続する底部と、該底部に連続する第２の稜線部と、該第２の稜線部に連続する第２の縦壁部とを有することにより溝型の断面形状を有すること、
   前記第２の成形体における第１の縦壁部は前記第１の成形体における第１の縦壁部に密着して接合され、前記第２の成形体における第１の稜線部は前記第１の成形体における第１の稜線部に密着し、前記第２の成形体における底部は前記第１の成形体における底部の少なくとも一部に密着し、前記第２の成形体における第２の稜線部は前記第１の成形体における第２の稜線部に密着し、かつ、前記第２の成形体における第２の縦壁部は前記第１の成形体における第２の稜線部に密着すること、および
   前記第２の成形体における第１の縦壁部の断面周長、および／または、該第２の成形体における第２の縦壁部の断面周長は、前記第１の成形体における第１の縦壁部の断面周長、および／または、該第１の成形体における第２の縦壁部の断面周長の３０〜８０％であること
   を特徴とする自動車車体用構造部材。
2. 前記第２の成形体は、第１の成形体要素および第２の成形体要素により構成されること、
   前記第１の成形体要素は、前記第１の成形体における第１の縦壁部、前記第１の成形体における第１の稜線部、および前記第１の成形体における底部の少なくとも一部に密着して接合されること、および
   前記第２の成形体要素は、前記第１の成形体における第２の縦壁部、前記第１の成形体における第２の稜線部、および前記第１の成形体における底部の少なくとも一部に密着して接合されること
   を特徴とする請求項１に記載された自動車車体用構造部材。
3. 前記第１の成形体の板厚と前記第２の成形体の板厚の比率は０．５〜１．５であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された自動車車体用構造部材。
4. 前記第２の成形体の第１の縦壁部の断面周長（ｈ１）および／または第２の縦壁部の断面周長（ｈ２）と、該第１の縦壁部の板厚（ｔ１）および／または第２の縦壁部の板厚（ｔ２）とは、０．２（ｔ２／ｔ１）＋０．２＜ｈ２／ｈ１＜０．２（ｔ２／ｔ１）＋０．４の関係を満足することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された自動車車体用構造部材。
5. 前記第２の成形体は、前記第１の成形体の長手方向の一方の端部から該第１の成形体の全長の３０％となる位置から、前記一方の端部から該第１の成形体の全長の８０％となる位置までの範囲に設けられることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された自動車車体用構造部材。
6. 前記第２の成形体は、前記第１の成形体の内面または外面に設けられることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された自動車車体用構造部材。
7. 前記接合部は、前記第１の成形体の長手方向へ断続的または連続的に設けられることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された自動車車体用構造部材。
8. 前記接合部は、前記第２の成形体の長手方向の一部または全部に設けられることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された自動車車体用構造部材。
9. 前記接合部は、スポット溶接部、シーム溶接部、レーザ溶接部またはプラズマ溶接部であることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載された自動車車体用構造部材。
10. 前記金属板は鋼板である請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載された自動車車体用構造部材。
11. 前記第１の成形体はＢピラーアウターパネルである請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載された自動車車体用構造部材。
12. 請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載された自動車車体用構造部材の製造方法であって、
    前記第１の成形体の素材である第１のブランクにおける前記第１の縦壁部の一部、前記第１の稜線部、前記底部、前記第２の稜線部、および前記第２の縦壁部の一部となる位置に密着させて、前記第２の成形体の素材である第２のブランクを溶接により接合し、接合された第１のブランクおよび第２のブランクにプレス成形またはロール成形を行うこと
    を特徴とする自動車車体用構造部材の製造方法。
13. 前記金属板は鋼板である請求項１２に記載された自動車車体用構造部材の製造方法。
14. 前記接合された第１のブランクおよび第２のブランクを、Ａｃ_３点以上の温度に加熱した状態で前記プレス成形を行うことを特徴とする請求項１３に記載された自動車車体用構造部材の製造方法。
15. 請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載された自動車車体用構造部材の製造方法であって、
    前記第１の成形体の素材である第１のブランクにプレス成形またはロール成形を行うことによって、少なくとも、前記第１の縦壁部、前記第１の稜線部、前記底部、前記第２の稜線部および前記第２の縦壁部を有する前記第１の成形体を製造するとともに、前記第２の成形体の素材である第２のブランクにプレス成形またはロール成形を行うことによって、前記第１の縦壁部、前記第１の稜線部、前記底部、前記第２の稜線部および前記第２の縦壁部を有する前記第２の成形体を製造した後に、
    該第１の成形体と該第２の成形体とを所定の位置で重ね合わせて接合すること
    を特徴とする自動車車体用構造部材の製造方法。
16. 前記第１の成形体はＢピラーアウターパネルである請求項１２から請求項１５までのいずれか１項に記載された自動車車体用構造部材の製造方法。

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