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技術 長尺形状のプレス成形部材、及びその製造法

出願人 豊田鉄工株式会社
発明者 塚田智弘
出願日 2019年2月18日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2019-026414
公開日 2020年8月31日 (2ヶ月経過) 公開番号 2020-131226
状態 未査定
技術分野 板の接続 車両用車体構造 型打ち,へら絞り,深絞り 特定物品の製造 スポット溶接
主要キーワード 一連状態 外側配置 概略直線 開口側部位 一体配置 主構成部材 現状レベル 符号表示
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図面 (10)

課題

熱間プレス成形前に点溶接を行う長尺形状プレス成形部材において、点溶接のナゲット径を大きくすることなくナゲットずれを阻止する点溶接配設構成とすることにより、所定の接合強度を確保する。

解決手段

長尺形状のプレス成形部材(アウタ側構成部材)12は、平板の長尺形状の複数の鋼板主構成部材16、副構成部材18)が重ね合わされて点溶接により一体化接合され、熱間プレスにより長手方向に直交する断面がコの字形状成形される。そして、点溶接はコの字形状の開口側部位縦壁部)H2,h2に施されており、且つ、点溶接は、複数の鋼板の重ね合わせ端縁Eに沿って一連に配列された複数の点溶接W1により構成される第1の点溶接群G1と、第1の点溶接群G1とコの字形状の稜線Lとの間の位置に施された複数の点溶接W2により構成される第2の点溶接群G2とから成る。

概要

背景

自動車等車両には、強度構成部材として長尺形状プレス成形部材が数多く用いられる。この種プレス成形部材は、強度を確保する構成上の観点から、長手方向に直交する断面形状がコの字形状として構成される(下記特許文献1,2参照)。例えば、自動車の車体の一部を構成するセンタピラー部材がかかる構成とされる。そして、強度構成部材としての長尺形状のプレス成形部材は、主構成部材副構成部材の複数の鋼板が重ね合わされて、強度を一層強化された構成とされることが多い。この種構成における副構成部材は、主構成部材における特に強度が必要とされる個所に当てがわれて配設される形態をとることから、業界では「補強部材」或いは「パッチワーク」と称されることがある。

この種、長尺形状のプレス成形部材において、主構成部材と副構成部材の複数の鋼板が重ね合わされて構成される場合、主構成部材と副構成部材の一体化接合は、スポット溶接などの点溶接により行われる。この一体化接合する溶接は、長尺形状の平板部材ブランク)をコの字形状にプレス成形する前に行う方法と、プレス成形後に行う方法がある。プレス成形後に溶接する方法にあっては、主構成部材と副構成部材とを個別にコの字断面形状にプレス成形してから、その後、2枚の部材の溶接位置合わせをして溶接することになる。このため、それぞれの部材の溶接位置を精度良くプレス成形する必要があり、プレス成形が結構面倒となる。このため、プレス成形を容易とする場合には、プレス成形前に一体化のための溶接を行う方法がとられる。

プレス成形前に溶接を行う場合には、主構成部材と副構成部材の2枚の鋼板の重ね合わされた端縁が、プレス成形時にめくれて剥がれないように、溶接は当該重ね合わされた端縁に沿って一連状態に施される。そして、この溶接位置はプレス成形後のプレス成形部材状態では、断面コの字形状の開口側部位となる。これにより主構成部材と副構成部材の2枚の部材はプレス成形時にも剥がれることなく、断面コの字形状に成形される。

なお、溶接はスポット溶接等の点溶接にて行われる。本明細書において、点溶接とは、スポット溶接のように、重ね合わされた2枚の鋼板の接触面が点状に溶解凝固して接合される形態の溶接を意味する。なお、この点溶接における点状に溶解凝固された部分はナゲットと称される。

自動車車体をはじめとして、強度の必要な個所の部材のプレス成形は、高張力鋼板が使用される。近年、車両衝突性能の要求を満足しつつ車体の軽量化を図るために、センタピラーやバンパーリインフォースメント等の車体部材には熱間プレス成形ホットプレス成形)により、更に引張強度を高めた高張力鋼板が用いられている。

概要

熱間プレス成形前に点溶接を行う長尺形状のプレス成形部材において、点溶接のナゲット径を大きくすることなくナゲットずれを阻止する点溶接配設構成とすることにより、所定の接合強度を確保する。長尺形状のプレス成形部材(アウタ側構成部材)12は、平板の長尺形状の複数の鋼板(主構成部材16、副構成部材18)が重ね合わされて点溶接により一体化接合され、熱間プレスにより長手方向に直交する断面がコの字形状に成形される。そして、点溶接はコの字形状の開口側部位(縦壁部)H2,h2に施されており、且つ、点溶接は、複数の鋼板の重ね合わせ端縁Eに沿って一連に配列された複数の点溶接W1により構成される第1の点溶接群G1と、第1の点溶接群G1とコの字形状の稜線Lとの間の位置に施された複数の点溶接W2により構成される第2の点溶接群G2とから成る。

目的

したがって、通常の設備接合方法で可能なナゲット径設定において解決を図ることが望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
0件

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請求項1

平板長尺形状の複数の鋼板が重ね合わされて点溶接により一体化接合され、熱間プレスにより長手方向に直交する断面がコの字形状成形された長尺形状のプレス成形部材であって、前記点溶接は前記コの字形状の開口側部位に施されており、且つ、前記点溶接は、複数の鋼板の重ね合わせ端縁に沿って一連に配列された複数の点溶接により構成される第1の点溶接群と、前記第1の点溶接群と前記コの字形状の稜線との間の位置に施された複数の点溶接により構成される第2の点溶接群とから成る長尺形状のプレス成形部材。

請求項2

請求項1に記載の長尺形状のプレス成形部材であって、前記第1の点溶接群の点溶接位置と前記第2の点溶接群の点溶接の位置関係は、プレス成形時におけるせん断応力作用方向で見て同一作用線上の位置関係とされている長尺形状のプレス成形部材。

請求項3

請求項2に記載の長尺形状のプレス成形部材であって、前記プレス成形時におけるせん断応力作用方向が前記コの字形状の稜線に直交する方向である長尺形状のプレス成形部材。

請求項4

請求項1〜請求項3のいずれかの請求項に記載の長尺形状のプレス成形部材であって、前記点溶接はレーザースクリューウエルディング(LSW)である長尺形状のプレス成形部材。

請求項5

請求項1〜請求項3のいずれかの請求項に記載の長尺形状のプレス成形部材であって、前記点溶接はスポット溶接である長尺形状のプレス成形部材。

請求項6

請求項1〜請求項5のいずれかの請求項に記載の長尺形状のプレス成形部材であって、当該プレス成形部材は自動車の車体の一部を構成するセンタピラー部材である長尺形状のプレス成形部材。

請求項7

平板の長尺形状の複数の鋼板を重ね合わせて点溶接により一体化接合し、熱間プレスにより長手方向に直交する断面をコの字形状に成形する長尺形状のプレス成形部材の製造法であって、平板の長尺形状の複数の鋼板を重ね合わせて点溶接により一体化接合する一体化工程と、前記一体化工程により一体化した鋼板を熱間プレスにより長手方向に直交する断面をコの字形状に成形するプレス成形工程と、を有し、前記一体化工程における前記点溶接は前記コの字形状の開口側部位に施され、且つ、その点溶接は、複数の鋼板の重ね合わせ端縁に沿って一連に配列された複数の点溶接により構成される第1の点溶接群と、前記第1の点溶接群と前記コの字形状の稜線との間の位置に施された複数の点溶接により構成される第2の点溶接群とから成る長尺形状のプレス成形部材の製造法。

技術分野

0001

本発明は、長尺形状プレス成形部材、及びその製造法に関する。特に、自動車等車両の車体の一部を構成するセンタピラ—部材に適用される長尺形状のプレス成形部材、及びその製造法に関する。

背景技術

0002

自動車等車両には、強度構成部材として長尺形状のプレス成形部材が数多く用いられる。この種プレス成形部材は、強度を確保する構成上の観点から、長手方向に直交する断面形状がコの字形状として構成される(下記特許文献1,2参照)。例えば、自動車の車体の一部を構成するセンタピラー部材がかかる構成とされる。そして、強度構成部材としての長尺形状のプレス成形部材は、主構成部材副構成部材の複数の鋼板が重ね合わされて、強度を一層強化された構成とされることが多い。この種構成における副構成部材は、主構成部材における特に強度が必要とされる個所に当てがわれて配設される形態をとることから、業界では「補強部材」或いは「パッチワーク」と称されることがある。

0003

この種、長尺形状のプレス成形部材において、主構成部材と副構成部材の複数の鋼板が重ね合わされて構成される場合、主構成部材と副構成部材の一体化接合は、スポット溶接などの点溶接により行われる。この一体化接合する溶接は、長尺形状の平板部材ブランク)をコの字形状にプレス成形する前に行う方法と、プレス成形後に行う方法がある。プレス成形後に溶接する方法にあっては、主構成部材と副構成部材とを個別にコの字断面形状にプレス成形してから、その後、2枚の部材の溶接位置合わせをして溶接することになる。このため、それぞれの部材の溶接位置を精度良くプレス成形する必要があり、プレス成形が結構面倒となる。このため、プレス成形を容易とする場合には、プレス成形前に一体化のための溶接を行う方法がとられる。

0004

プレス成形前に溶接を行う場合には、主構成部材と副構成部材の2枚の鋼板の重ね合わされた端縁が、プレス成形時にめくれて剥がれないように、溶接は当該重ね合わされた端縁に沿って一連状態に施される。そして、この溶接位置はプレス成形後のプレス成形部材状態では、断面コの字形状の開口側部位となる。これにより主構成部材と副構成部材の2枚の部材はプレス成形時にも剥がれることなく、断面コの字形状に成形される。

0005

なお、溶接はスポット溶接等の点溶接にて行われる。本明細書において、点溶接とは、スポット溶接のように、重ね合わされた2枚の鋼板の接触面が点状に溶解凝固して接合される形態の溶接を意味する。なお、この点溶接における点状に溶解凝固された部分はナゲットと称される。

0006

自動車車体をはじめとして、強度の必要な個所の部材のプレス成形は、高張力鋼板が使用される。近年、車両衝突性能の要求を満足しつつ車体の軽量化を図るために、センタピラーやバンパーリインフォースメント等の車体部材には熱間プレス成形ホットプレス成形)により、更に引張強度を高めた高張力鋼板が用いられている。

先行技術

0007

特開2014−15206号公報
特開2014−87848号公報

発明が解決しようとする課題

0008

ところで、プレス成形前にスポット溶接により主構成部材と副構成部材とを一体化する場合、スポット溶接の各種条件、例えば、電流値の大きさ、溶接時間加圧力等の制約と、その一体化された部材に必要な接合強度から、点溶接のナゲット径の大きさを決めている。

0009

しかし、ナゲット径がこの程度であると、点溶接をプレス成形前に行う場合、熱間プレス成形時に、コの字形状の開口側部位に施した点溶接に、ナゲットずれが生じることがある。ナゲットずれは、コの字形状にプレス成形する際に生じる2枚の重ね合わされた部材の線長差が主な原因となり生じる。これを図8により説明する。図8に示すように、実線で示す平板状の2枚の部材116,118を重ね合わせて、×印で示す点溶接W10、W13により一体化してプレス成形すると仮想線で示すようにコの字形状断面とされる。これにより、左右の溶接W10と中央位置の溶接W13間の線長は、平板状状態では同じ長さであったのが、コの字形状状態では、内側配置となる内側部材118より外側配置となる外側部材116の方が相対的に長くなる。これにより、点溶接個所W10にはせん断応力作用力が生じる。すなわち、プレス成形後に点溶接個所W10の外側部材116にはA矢印方向のせん断応力が作用し、内側部材118にはB矢印方向のせん断応力が作用する。A矢印方向とB矢印方向は反対方向であるため、内側部材118と外側部材116の点溶接位置W10にはずれ方向の作用力が生じ、点溶接個所W10にナゲットずれが生じる。

0010

図9は点溶接個所W10のナゲットNにずれが生じた状態を示す。図9に示されるように重ね合わされた内側部材118側のナゲット118Nと外側部材116側のナゲット116Nにずれが生じると、両部材118,116に形成されたナゲット118N,116Nの一致する領域が狭くなる。すなわち、ナゲット径が小さくなる。これにより両部材118,116の溶接部において接合強度が低下するおそれがあった。特に、熱間プレス成形では、溶接部を含む部材が高温となる時に成形され、成形時に溶接部へ応力が発生するため、ナゲットずれが通常の冷間プレス成形よりも起こりやすく、そのずれ量も冷間プレス成形より大きくなる。

0011

上記ナゲットずれの対策方法として、ナゲット径を大きくして強度を増す方策が考えられる。しかし、前述したように点溶接の各種条件の制約があり、現状レベル以上のナゲット径を得るためには、設備接合方法の変更が必要となりコストが増大する。したがって、通常の設備や接合方法で可能なナゲット径設定において解決を図ることが望まれている。

0012

而して、本発明は上述した問題を解決するために創案されたものであって、本発明が解決しようとする課題は、熱間プレス成形前に点溶接を行う長尺形状のプレス成形部材において、点溶接のナゲット径を大きくすることなくナゲットずれを阻止する点溶接配設構成とすることにより、所定の接合強度を確保することにある。

課題を解決するための手段

0013

上記課題を解決するため、本発明に係る長尺形状のプレス成形部材とその製造法は、次の手段をとる。

0014

本発明の第1の発明は、平板の長尺形状の複数の鋼板が重ね合わされて点溶接により一体化接合され、熱間プレスにより長手方向に直交する断面がコの字形状に成形された長尺形状のプレス成形部材であって、前記点溶接は前記コの字形状の開口側部位に施されており、且つ、前記点溶接は、複数の鋼板の重ね合わせ端縁に沿って一連に配列された複数の点溶接により構成される第1の点溶接群と、前記第1の点溶接群と前記コの字形状の稜線との間の位置に施された複数の点溶接により構成される第2の点溶接群とから成る長尺形状のプレス成形部材である。なお、本発明において、コの字形状とは、重ね合わされる複数の部材がすべて文字通りのコの字形状である他、重ね合わされる複数の部材のいずれかの部材がハット形断面形状の場合を含む意味である。ハット型断面形状とは、コの形状の開口端部から鍔片が外方に延設された構成である。また、コの字形状は開口側に向けて少し広くなる形状も含む意味である。

0015

本発明の第2の発明は、上述した第1の発明の長尺形状のプレス成形部材であって、前記第1の点溶接群の点溶接位置と前記第2の点溶接群の点溶接の位置関係は、プレス成形時におけるせん断応力作用方向で見て同一作用線上の位置関係とされている長尺形状のプレス成形部材である。

0016

本発明の第3の発明は、上述した第2の長尺形状のプレス成形部材であって、前記プレス成形時におけるせん断応力作用方向が前記コの字形状の稜線に直交する方向である長尺形状のプレス成形部材である。

0017

本発明の第4の発明は、上述した第1の発明〜第3の発明のいずれかの発明の長尺形状のプレス成形部材であって、前記点溶接はレーザースクリューウエルディング(LSW)である長尺形状のプレス成形部材である。

0018

本発明の第5の発明は、上述した第1の発明〜第3の発明のいずれかの発明の長尺形状のプレス成形部材であって、前記点溶接はスポット溶接である長尺形状のプレス成形部材である。

0019

本発明の第6の発明は、上述した第1の発明〜第5の発明のいずれかの発明の長尺形状のプレス成形部材であって、当該プレス成形部材は自動車の車体の一部を構成するセンタピラー部材である長尺形状のプレス成形部材である。

0020

本発明の第7の発明は、平板の長尺形状の複数の鋼板を重ね合わせて点溶接により一体化接合し、熱間プレスにより長手方向に直交する断面をコの字形状に成形する長尺形状のプレス成形部材の製造法であって、平板の長尺形状の複数の鋼板を重ね合わせて点溶接により一体化接合する一体化工程と、前記一体化工程により一体化した鋼板を熱間プレスにより長手方向に直交する断面をコの字形状に成形するプレス成形工程と、を有し、前記一体化工程における前記点溶接は前記コの字形状の開口側部位に施され、且つ、その点溶接は、複数の鋼板の重ね合わせ端縁に沿って一連に配列された複数の点溶接により構成される第1の点溶接群と、前記第1の点溶接群と前記コの字形状の稜線との間の位置に施された複数の点溶接により構成される第2の点溶接群とから成る長尺形状のプレス成形部材の製造法である。

発明の効果

0021

上述した手段の本発明によれば、熱間プレス成形前に点溶接を行う長尺形状のプレス成形部材において、点溶接のナゲット径を大きくすることなくナゲットずれを阻止する点溶接配設構成とすることにより、所定の接合強度を確保することができる。

図面の簡単な説明

0022

自動車等車両の側部に配置されるセンタピラー部材の一例を示す全体図である。
図1のII−II矢視断面図である。
図2に対応する断面がコの字形状の第2実施形態を示す断面図である。
本実施形態にかかるプレス成形部材の製造法の製造工程図である。
一体化工程におけるプレス成形部材の展開平面図である。
図5のVI−VI矢視断面図である。
センタピラー部材におけるせん断応力作用方向を示す側面図である。
従来の構成において、コの字形状へのプレス成形により点溶接個所にせん断応力が作用し、ナゲットずれが生じる状況を説明するための模式図である。
ナゲットずれが生じた状態を示す断面図である。

実施例

0023

方向表示の特定>
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の長尺形状のプレス成形部材は、自動車等車両の側部に設置されるセンタピラー部材10を構成する部材の場合である。なお、センタピラー部材10を示す図における方向表示は、自動車等車両の通常の姿勢状態における方向を示し、矢印FRは車両前方方向、矢印UPは車両上方向、矢印INは車幅方向の車両内側方向を示している。

0024

<センタピラー部材10の構成説明>
図1は自動車等車両用のセンタピラー部材10の概略構成を示し、図2図1のII−II矢視断面を示す。なお、図1のセンタピラー部材10は自動車等車両の進行方向左側に設置された構成を示す。通常、センタピラー部材10は、自動車の側面衝突側突)対応の要請から強度が重要視される。そのため、図1に示される長尺形状のセンタピラー部材10のアウタ側構成部材12は、図2に示されるように、その長手方向に直交する断面形状がコの字形状とされて強度の強化が図られている。そして、更に、アウタ側構成部材12は基本構成の主構成部材16に対して副構成部材18が重ね合わされて配設されて、一層の強度の強化が図られている。この意味で、副構成部材18は、背景技術でも説明したように、業界では主構成部材16に対する「補強部材」あるいは「パッチワーク」と称されることがある。なお、センタピラーの「補強部材」として「ヒンジリンフォースメント」と称される部材が使用される。

0025

図1及び図2はセンタピラー部材10の詳細構成を示す。センタピラー部材10は、当該センタピラー部材10の車幅方向外側部を構成するアウタ側構成部材12と、車幅方向内側部を構成するインナ側構成部材14とから構成される。そして、アウタ側構成部材12は基本形態を形成する長尺形状の主構成部材16と、当該主構成部材16に重ね合わされた状態として配設される副構成部材18とから構成される。なお、本実施形態におけるアウタ側構成部材12が本発明が対象とする長尺形状のプレス成形部材の形態である。なお、業界では、センタピラー部材10におけるアウタ側構成部材12の主構成部材16がアウタパネルと称され、インナ側構成部材14がインナパネルと称されることがある。なお、アウタ側構成部材12とインナ側構成部材14の各構成部材は、近年の高剛性化の要請から、本実施形態では高張力鋼板が用いられている。

0026

図1に示すように、センタピラー部材10は車両上下方向へ延びる長尺状の形態として配設されている。そして、長尺状方向の上方部が緩やかに車幅方向内方湾曲形成した形状とされており、その結果、長尺状方向の中央部から下方位置が車幅方向外方向に突出した形状として配設される形態となっている。且つ、センタピラー部材10は前後方向に対しては上端位置が下端位置より車両後方位置となる傾斜形状として配設されている。

0027

図1及び図2に示すように、長尺形状のセンタピラー部材10は、車両上下方向へ延びる閉断面構造に形成されており、内方に閉空間を形成する構成となっている。なお、図1に示すように、センタピラー部材10は、アウタ側構成部材12の上端に形成された略T字状の取付部20を介してルーフサイドレール22に接合されている。また、センタピラー部材10はアウタ側構成部材12の下端に形成された略T字状の取付部24を介してサイドシル26に接合されている。

0028

図2に示すように、アウタ側構成部材12における主構成部材(アウタパネル)16の基本形態は、本実施形態では、長手方向に直交する断面形状がハット形状とされている。ハット形状は図2で見て下方位置の天板部H1と、両側位置の縦壁部H2と、上方位置の3とから形成される。そして、天板部H1と縦壁部H2により断面がコの字形状に形成され、コの字形状の開口端HUにおいてフランジ部H3が鍔形態として一体配置されて構成されている。本実施形態におけるコの字形状は、詳細には、両側の縦壁部H2の形状が、図2で見て上方に向けて、すなわち、天板部H1からフランジ部H3方向に向けてその間隔が広がる方向に傾斜して形成されている。

0029

<コの字形状の第2実施形態>
図3はアウタ側構成部材12に形成するコの字形状の第2実施形態を示す。第2実施形態のコの字形状の形態は、文字通りのコの字形状の形態とするもので、天板部H1と縦壁部H2との屈曲形成角度を直角形成としたものである。また、本実施形態は、センタピラー部材10に適用する場合であるので、フランジ部H3を有する構成であるが、適用する構成箇所によっては、フランジ部H3を有しない構成であってもよい。なお、図3において、図2に対応する部位には同じ符号を付して示した。

0030

副構成部材(補強部材、ヒンジリンフォースメント)18は、図2及び図3に示すいずれの場合も、主構成部材16の強度の補強を図るために主構成部材16の内面側に重ね合わされた状態で配設される。本実施形態では、主構成部材16の天板部H1及び縦壁部H2の内面に図2及び図3に示す断面コの字形状に対応した形状として配設される。これにより、副構成部材18は天板部h1と縦壁部h2とから構成される。なお、本実施形態における主構成部材16及び副構成部材18の各縦壁部H2,h2は、本発明の開口側部位に相当する。

0031

<アウタ側構成部材12における点溶接の位置>
図2及び図3に示すように、アウタ側構成部材12を構成する主構成部材16と副構成部材18は×印で示される点溶接により接合されて一体化される。点溶接は主構成部材16及び副構成部材18の縦壁部H2,h2の位置と、天板部H1,h1の位置で行われる。点溶接の配設位置の詳細については後述の製造法で詳述するが、本実施形態が特徴とする点溶接の配設は、縦壁部H2,h2に施す点溶接である。この点溶接の配設は、これも後述の製造法の説明で詳述するが、第1の点溶接群G1と第2の点溶接群G2とから成る。

0032

<インナ側構成部材14の配設形態
インナ側構成部材(インナパネル)14の配設形態は、図2及び図3に示されるいずれの場合も基本的には同じである。図2により説明すると、インナ側構成部材14は、略平板状に形成されている。そして、アウタ側構成部材12を構成する主構成部材16のフランジ部H3に重ね合わされて配設されて、スポット溶接W4により溶接接合されて、閉断面を形成する。

0033

なお、インナ側構成部材14は、本実施形態ではアウタ側構成部材12の主構成部材16の引張強度と同等、若しくは、主構成部材16よりも小さい引張強度の鋼板が用いられる。本実施形態では590MPaの鋼板部材が用いられている。なお、インナ側構成部材14とアウタ側構成部材12の主構成部材16とのスポット溶接W4による点溶接接合は、後述するアウタ側構成部材12の成形後に行われる。

0034

<点溶接の位置表示と、定義>
なお、図1図3において、点溶接個所は、図1においては黒丸印により示し、図2及び図3においては×印により示した。なお、点溶接とは本明細書では背景技術でも説明したように、スポット溶接のように、重ね合わされた2枚の鋼板の接触面が点状に溶解凝固して接合される形態の溶接を意味する。そして、この点溶接において点状に溶解凝固された部分がナゲットと称される。

0035

<センタピラー部材10の製造法>
次に、上記センタピラー部材10を構成するアウタ側構成部材12の製造法を説明する。本製造法は、プレス成形する部材を、プレス成形前に点溶接により一体化してからプレス成形する方法である。

0036

<製造工程>
本実施形態の製造法は、図4に示すように、一体化工程40と、加熱工程50と、プレス成形工程60とから成る。一体化工程40は予め所定形状にブランク形成された2枚の鋼板、すなわち、本実施形態では図6に示すように、主構成部材16の鋼板と副構成部材18の鋼板を重ね合わせて点溶接W1、W2,W3により一体化する工程である。加熱工程50は一体化工程40により一体化された部材を加熱炉所定温度に加熱する工程である。本実施形態の加熱温度は鋼板のAc3変態点より高い800℃〜1000℃程度であり、好ましくは900℃前後である。プレス成形工程60は加熱された部材を、図2及び図3に示されるアウタ側構成部材12の所定形状にプレス成形する工程である。

0037

<一体化工程の詳細>
次に、本実施形態が特徴とする一体化工程の詳細について説明する。図5及び図6は、一体化工程40におけるアウタ側構成部材12を構成する主構成部材16と副構成部材18のブランク状態での配置状態と、点溶接W1、W2,W3の配設形態を示す。図5平面状態図を示し、図6図5のVI−VI矢視断面を示す。図5に示される主構成部材16の鋼板は、図2及び図3に示される主構成部材16が平板状に展開された所定形状のブランクであり、図5で見て上下方向に長尺形状となっている。この長尺形状の主構成部材16における補強を必要とする長尺方向の範囲に。副構成部材18の鋼板が、図5に示す範囲で、図6に示すように重ね合わされて載置される。なお、当該一体化工程40において載置される副構成部材18も、図2及び図3に示される副構成部材18が平板状に展開された所定形状のブランクである。なお、図5に示す展開図は、理解を容易とするために模式的に図示した。

0038

なお、本実施形態における主構成部材16及び副構成部材18の鋼板は、前にも説明したが、高張力鋼板である。そして、主構成部材16は、本実施形態では熱間プレス成形後に1.5GPaとなる高張力鋼板が用いられている。副構成部材18は、本実施形態では熱間プレス成形後に1.5GPaとなる高張力鋼板が用いられている。なお、本実施形態における主構成部材16の高張力鋼板の板厚は2.0mm、副構成部材18の高張力鋼板の板厚は1.8mmとされている。

0039

重ね合わされた主構成部材16の鋼板と副構成部材18の鋼板は、点溶接W1,W2,W3により接合されて一体化される。この一体化の点溶接は、前述もしたが、主構成部材16と副構成部材18の天板部H1,h1箇所の点溶接W3と、縦壁部H2,h2箇所の点溶接W1,W2で行われる。縦壁部H2,h2箇所の点溶接W1,W2は、2種類に区分して行われる。図5に良く示されるように、第1の点溶接群G1と第2の点溶接群G2である。なお、図5においては、図示の都合上、W1,W2の符号表示は、一番上と一番下と、及び中央位置の×印で示した溶接表示のみに付したが、その間の溶接表示も同じである。

0040

<第1の点溶接群G1>
第1の点溶接群G1は、主構成部材16に重ね合わせて配設されたと副構成部材18の端縁Eに沿って、当該端縁Eの内方(図2及び図3で見て下方)の近傍位置に図5に示すように長手方向に一連に配列された点溶接W1により構成される。この第1の点溶接群G1は、主構成部材16と副構成部材18の重ね合わせ端縁Eを一体化することから、両部材16、18を重ね合わせ状態でプレス成形する場合に、両部材16,18が剥がれるのを阻止する機能を果たす。

0041

<第2の点溶接群G2、及び第1の点溶接群G1との位置関係>
第2の点溶接群G2は、前述の第1の点溶接群G1とプレス成形後のコの字形状とされた場合の稜線Lとの間の位置に施された複数の点溶接W2により構成される。なお、本実施形態では、第1の点溶接群G1の点溶接W1位置と第2の点溶接群G2の点溶接W2位置との位置関係は、後工程のプレス成形工程におけるプレス成形時に生じるせん断作用方向で見て、同一作用方向線S上の位置関係とされている。図5にはせん断応力の作用方向線がSとして示されており、同じラインのS線上に第1の点溶接群G1の点溶接W1と第2の点溶接群G2の点溶接W2が位置して配設されている。

0042

<せん断応力作用方向>
図7はアウタ側構成部材12をプレス成形する際に、せん断応力がかかる方向Sを示したものである。図7の図示はセンタピラー部材10を自動車の後方から見た状態を示しており、アウタ側構成部材12の長尺方向の外面部(天板部H1)形状は上方部が湾曲して形成されており、下方部が概略直線状に形成されている。この形状の異なりによりせん断応力がかかる方向Sも異なっており、その方向が図7にはS1,S2として示されている。S1が上方部における湾曲形状における場合の作用力方向、S2が下方部における概略直線形状の場合の作用力方向である。

0043

プレス成形時にせん断応力がかかる方向Sが、図5に示すように稜線Lに直交する方向の場合には、第1の点溶接群G1と第2の点溶接群G2の点溶接W1,W2の設定が容易となる。

0044

<加熱工程50・プレス成形工程60>
一体化工程40で一体化されたアウタ側構成部材12は、加熱工程50において、加熱炉で周知の方法にて加熱される。そして、加熱された部材は、プレス成形工程60において、周知の方法でプレス成形されて、図2及び図3に示される断面がコの字形状のアウタ側構成部材12が成形される。このようにして成形されたアウタ側構成部材12のフランジ部H3に、図2及び図3に示すように、インナ側構成部材14が重ね合わされて、点溶接W4により一体化される。これにより、センタピラー部材10が完成する。

0045

<点溶接の種類>
なお、本実施形態における点溶接には、スポット溶接、又は、レーザースクリューウエルディング(LSW)が用いられる。

0046

スポット溶接は、2枚の母材被溶接部材)を電極棒加圧しつつ電流を流し、その接触面に発生する抵抗熱により母材内部で溶解凝固を起こして溶接する方法である。そして、母材内部で溶解凝固した溶接部がナゲットと称される。このスポット溶接は、溶接部の温度がアーク溶接に比べて低く、その熱の影響が接合部付近に限られてくるため、溶接後の変形や残留応力が少なく、加圧の効果により溶着部組織が良好等の長所がある。なお、スポット溶接は強度が強いので、溶接点数が少なくて済む効果がある。

0047

レーザースクリューウエルディング(LSW)は、母材の加熱にレーザー照射を用いる溶接であり、加熱はスポット溶接とは異なり片側からのみ行う。レーザーはパルス発信又はパルスゲーティングモードで用いられる。スポット溶接と比較して、高出力の割に加熱時間が非常に短いという長所がある。このため、溶接時間が短く、生産性が良いと言う効果がある。

0048

なお、第1の点溶接群G1の点溶接W1位置と第2の点溶接群G2の点溶接W2位置との間隔は、狭い方が好ましく、本実施形態では30mm以下とした。

0049

<上記実施形態の作用効果
先ず、上記実施形態によれば、第1の点溶接群G1の点溶接W1は、主構成部材16と副構成部材18の端縁Eに沿って一連に施されることから、当該端縁E個所の一体化が確実に行われる。これにより、主構成部材16と副構成部材18を重ね合わせてプレス成形する場合でも、両部材16,18がめくれて剥がれるのを防止することができて、プレス成形をスムースに行うことができる。

0050

そして、上記実施形態によれば、主構成部材16と副構成部材18の一体化のために、第1の点溶接群G1の点溶接W1に追加して第2の点溶接群G2の点溶接W2が施される。第2の点溶接群G2の点溶接W2は第1の点溶接群G1の点溶接W1とプレス成形後のコの字形状とされた場合の稜線Lとの間の位置に施される。これにより、主構成部材16と副構成部材18を重ね合わせてプレス成形する際に、縦壁部H2,h2に生じる相対変位に基づくせん断応力を、第1の点溶接群G1と第2の点溶接群G2の両方の点溶接W1,W2で受けることになり、分散して受ける。このため、それぞれの点溶接W1,W2のナゲットが受けるせん断応力も分散して受けることになり、ナゲットずれが生じることがない。これにより、点溶接W1,W2のナゲット径の大きさが従来の通常レベルの大きさであっても、ナゲットずれが生じないことから、所定の接合強度を得ることができる。

0051

特に、上記実施形態の場合には、第1の点溶接群G1の点溶接W1の位置と第2の点溶接群G2の点溶接W2の位置は、プレス成形時に生じるせん断応力作用方向で見て同一作用線S上の位置関係とされている。この位置関係の配設によれば、プレス成形時に生じるせん断応力を最も効果的に受けることができて、ナゲット径の大きさを小さくすることも可能となる。

0052

なお、上記実施形態において、せん断応力の作用方向がプレス成形後の断面形状のコの字形状の稜線Lに直交する方向となる形態においては、第1の点溶接群G1と第2の点溶接群G2の配設の設定が容易となる。

0053

<その他の実施形態>
以上、本発明を特定の実施形態について説明したが、本発明はその他各種の形態でも実施できる。

0054

例えば、上記実施形態におけるプレス成形部材は、自動車等車両のセンタピラー部材10のアウタ側構成部材12であったが、自動車等車両のバンパ構造バンパリインフォースメントにも適用可能である。その他、2部材をプレス成形前に点溶接を施して一体化して、断面コの字形状にプレス成形する部材には応用可能である。

0055

また、上記実施形態では、第1の点溶接群G1の点溶接W1の位置と、第2の点溶接群G2の点溶接W2の位置は、せん断応力作用方向の同じ作用線上の位置であったが、必ずしも同じ作用線上の位置でなくてもよい。第2の点溶接群G2の点溶接W2の位置は、稜線Lと第1の点溶接群G1の間の位置に配置されている構成であればよい。

0056

また、上記実施形態の点溶接は、スポット溶接又はレーザースクリューウエルディング(LSW)であったが、本明細書で定義した点溶接に該当する溶接であれば、その他の溶接であってもよい。

0057

また、上記実施形態のアウタ側構成部材12の天板部H1,h1にも点溶接W3を施す構成であるが、この点溶接W3は省略する構成であってもよい。

0058

<「課題を解決するための手段」に記載した各発明の作用効果>
なお、最後に上述の「課題を解決するための手段」における各発明に対応する上記実施形態の作用効果を付記しておく。

0059

先ず、第1の発明によれば、断面がコの字形とされるプレス成形部材の開口側部位に点溶接が施される。そして、第1の点溶接群は複数の鋼板の重ね合わせ端縁に沿って一連に配設された複数の点溶接により構成される。これにより重ね合わされた複数の部材を熱間プレスによりプレス成形する際、重ね合わされた端縁がめくれて剥がれることなく、プレス成形をスムースに行うことができる。

0060

また、第1の発明は、プレス成形部材の開口側部位に、前記第1の点溶接群に加えて第2の点溶接群の点溶接が施されて、重ね合わされた複数の部材の一体化接合が行われる。第2の点溶接群は、第1の点溶接群と当該プレス成形部材のコの字形状の稜線との間に施される複数の点溶接により構成される。開口側部位の一体化接合に第2の点溶接群が加えられることにより、両点溶接群における点溶接のナゲット径の設定が従来の通常レベルであったとしても、プレス成形時に生じるせん断応力に対抗できる構成とすることができる。これにより、プレス成形時にナゲットずれが生じるのを阻止することができて、所定の接合強度を確保することができる。

0061

次に、第2の発明によれば、第1の点溶接群の点溶接位置と第2の点溶接群の点溶接位置の関係は、プレス成形時におけるせん断応力作用方向で見て同一作用線上の位置関係とされる。これにより、プレス成形時のせん断応力に対して最も効果的な点溶接の配置関係とすることができて、ナゲットずれの阻止を図ることができる。かかる関係の配置にあっては、場合によっては、第1の溶接群及び第2の溶接群の点溶接のナゲット径の小径化を図ることができて、点溶接の諸条件の緩和を図ることができる。

0062

次に、第3の発明によれば、プレス成形時におけるせん断応力作用方向がコの字形状の稜線に直交する方向である。プレス成形時におけるせん断応力作用方向がかかる方向とされるプレス成形部材の形状構成の場合には、第1の点溶接群と第2の点溶接群における点溶接の位置設定を容易に設定することができる。

0063

次に、第4の発明によれば、点溶接はレーザースクリューウエルディング(LSW)である。LSWは溶接時間が短いので、生産性が良い。

0064

次に、第5の発明によれば、点溶接はスポット溶接である。スポット溶接はLSWに比べ強度があるので、溶接点数が少なくて済む。

0065

次に、第6の発明によれば、長尺形状のプレス成形部材は自動車の車体の一部を構成するセンタピラー部材として好適に適用することができる。

0066

次に、第7の発明による長尺形状のプレス成形部材の製造法によれば、一体化接合する一体化工程とプレス成形工程により、複数の平板長尺形状部材の鋼板を重ね合わせて点溶接により一体化接合し、熱間プレスにより長手方向に直交する断面をコの字形状に成形する。そして、一体化する点溶接はコの字形状の開口側部位に、第1の点溶接群と第2の点溶接群により行われる。これにより、上述した第1の発明と同様の作用により、プレス成形時にナゲットずれが生じるのを阻止することができて、所定の接合強度を確保することができる。

0067

10センタピラー部材
12アウタ側構成部材(プレス成形部材)
14インナ側構成部材(インナパネル)
16主構成部材(アウタパネル)
18副構成部材(補強部材、ヒンジリンフォースメント)
20取付部
22ルーフサイドレール
24 取付部
26サイドシル
40一体化工程
50 加熱工程
60プレス成形工程
H1、h1天板部
H2、h2縦壁部
H3フランジ部
G1 第1の点溶接群
G2 第2の点溶接群
W1 第1の点溶接群の点溶接
W2 第2の点溶接群の点溶接
Sせん断応力の作用方向

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