(57)【要約】  二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部を有するとともに、引張強度が1100MPa超の超高強度を有する、例えばサイドメンバーやピラーといった自動車車体用強度部材を提供する。  二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部と、切断又は穴あけ加工予定部と、溶接予定部とを備え、かつ、外部へ向けたフランジを有さない閉断面を有する筒体により構成され、この筒体が、引張強度が1100MPa超となるように熱処理された超高強度熱処理部と、この超高強度熱処理部を除いた残余の部位であって引張強度が600MPa以上1100MPa以下となるように熱処理された高強度熱処理部、及び/又は、上述した切断又は穴あけ加工予定部及び溶接予定部であって引張強度が600MPa未満となるように熱処理された低強度熱処理部とを備える自動車車体用強度部材である。
2008123506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部を備え、閉断面を有し、さらに、軸方向に単一の部材により構成される筒体を備え、該筒体は、
引張強度が１１００ＭＰａ超となるように熱処理された超高強度熱処理部と、
該超高強度熱処理部を除いた残余の部位である、引張強度が６００〜１１００ＭＰａとなるように熱処理された高強度熱処理部と
を備えることを特徴とする自動車車体用強度部材。
【請求項２】
二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部を備え、閉断面を有し、さらに、軸方向に単一の部材により構成される筒体を備え、該筒体は、
引張強度が１１００ＭＰａ超となるように熱処理された超高強度熱処理部と、
該超高強度熱処理部を除いた残余の部位である、引張強度が６００ＭＰａ未満となるように熱処理された低強度熱処理部と
を備えることを特徴とする自動車車体用強度部材。
【請求項３】
二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部を備え、閉断面を有し、さらに、軸方向に単一の部材により構成される筒体を備え、該筒体は、
引張強度が１１００ＭＰａ超となるように熱処理された超高強度熱処理部と、
該超高強度熱処理部を除いた残余の部位の一部である、引張強度が６００〜１１００ＭＰａとなるように熱処理された高強度熱処理部と、
前記超高強度熱処理部及び前記高強度熱処理部を除いた残余の部位であるとともに引張強度が６００ＭＰａ未満となるように熱処理された低強度熱処理部と
を備えることを特徴とする自動車車体用強度部材。
【請求項４】
二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部と、切断加工予定部、穴あけ加工予定部又は溶接予定部のうちの少なくとも一つとを備え、閉断面を有し、さらに、軸方向に単一の部材により構成される筒体を備え、該筒体は、
引張強度が１１００ＭＰａ超となるように熱処理された超高強度熱処理部と、
該超高強度熱処理部を除いた残余の部位の一部である、引張強度が６００〜１１００ＭＰａとなるように熱処理された高強度熱処理部と、
前記超高強度熱処理部及び前記高強度熱処理部を除いた残余の部位である、引張強度が６００ＭＰａ未満となるように熱処理された低強度熱処理部と
を備えることを特徴とする自動車車体用強度部材。
【請求項５】
二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部と、切断加工予定部、穴あけ加工予定部又は溶接予定部のうちの少なくとも一つとを備え、閉断面を有し、さらに、軸方向に単一の部材により構成される筒体を備え、該筒体は、
引張強度が１１００ＭＰａ超となるように熱処理された超高強度熱処理部と、
前記切断加工予定部、穴あけ加工予定部又は溶接予定部のうちの少なくとも一つであって引張強度が６００ＭＰａ未満となるように熱処理された第１の低強度熱処理部と、
前記超高強度熱処理部及び前記第１の低強度熱処理部を除いた残余の部位である、引張強度が６００ＭＰａ未満となるように熱処理された第２の低強度熱処理部と
を備えることを特徴とする自動車車体用強度部材。
【請求項６】
二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部と、切断加工予定部、穴あけ加工予定部又は溶接予定部のうちの少なくとも一つとを備え、閉断面を有し、さらに、軸方向に単一の部材により構成される筒体を備え、該筒体は、
引張強度が１１００ＭＰａ超となるように熱処理された超高強度熱処理部と、
前記切断加工予定部、穴あけ加工予定部又は溶接予定部のうちの少なくとも一つであって引張強度が６００ＭＰａ未満となるように熱処理された第１の低強度熱処理部と、
前記超高強度熱処理部及び前記第１の低強度熱処理部を除いた残余の部位の一部である、引張強度が６００〜１１００ＭＰａとなるように熱処理された高強度熱処理部と、
前記超高強度熱処理部、前記高強度熱処理部及び前記第１の低強度熱処理部を除いた残余の部位であるとともに引張強度が６００ＭＰａ未満となるように熱処理された第２の低強度熱処理部と
を備えることを特徴とする自動車車体用強度部材。
【請求項７】
前記曲げ加工部は引張強度が１１００ＭＰａ超となるように熱処理された超高強度熱処理部である請求項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強度部材。
【請求項８】
前記閉断面は、外部へ向けたフランジを有さない閉断面である請求項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強度部材。
【請求項９】
閉断面を有するとともに軸方向に単一の部材により構成される筒体からなる本体を備え、該本体は、その軸方向の一方の端部から他方の端部へ向けて、車体前後方向へ向けて延びて存在する先端部と、該先端部に連続するとともにダッシュパネルに沿って下方へ向けて傾斜する傾斜部と、該傾斜部に連続するとともに前記ダッシュパネルに接合されるフロアーパネルの下面に沿って延びて存在する後端部とを有するフロントサイドメンバーであって、
前記先端部の一部は焼入れ処理が行われない非焼入れ部であるとともに、該一部を除いた残余の部分は高周波焼入れ処理が行われた高周波焼入れ部であり、
前記傾斜部の全ては、高周波焼入れ処理が行われた高周波焼入れ部であり、さらに、
前記後端部の一部は焼入れ処理が行われない非焼入れ部であるとともに、該一部を除いた残余の部分は、高周波焼入れ処理が行われた高周波焼入れ部であること
を特徴とするフロントサイドメンバー。
【請求項１０】
前記先端部における、前記非焼入れ部及び前記高周波焼入れ部は、前記筒体の軸方向へ向けて交互に、それぞれ１つ又は２つ以上設けられる請求項９に記載されたフロントサイドメンバー。
【請求項１１】
前記非焼入れ部及び前記高周波焼入れ部それぞれの前記軸方向への長さは、前記筒体の先端から後端に向かうにつれて大きくなる請求項１０に記載されたフロントサイドメンバー。
【請求項１２】
前記先端部における前記高周波焼入れ部は、前記筒体の軸方向の先端から後端に向かうにつれてその面積が徐々に大きくなるように設けられるとともに、前記先端部における前記非焼入れ部は、前記筒体の軸方向の先端から後端に向かうにつれてその面積が徐々に小さくなるように設けられる請求項９に記載されたフロントサイドメンバー。
【請求項１３】
前記先端部における、前記非焼入れ部及び前記高周波焼入れ部は、前記筒体の周方向へ向けて交互に、それぞれ１つ又は２つ以上設けられる請求項９から請求項１２までのいずれか１項に記載されたフロントサイドメンバー。
【請求項１４】
前記筒体が多角形の横断面形状を有し、前記非焼入れ部は該多角形の頂点を含まない領域に設けられるとともに前記高周波焼入れ部は該多角形の頂点を含む領域に設けられる請求項１３に記載されたフロントサイドメンバー。
【請求項１５】
前記筒体が多角形の横断面形状を有し、前記非焼入れ部は該多角形の頂点を含む領域に設けられるとともに前記高周波焼入れ部は該多角形の頂点を含まない領域に設けられる請求項１３に記載されたフロントサイドメンバー。
【請求項１６】
前記多角形は対向する一対の略水平面を有し、前記非焼入れ部は一方の略水平面に設けられるとともに前記高周波焼入れ部は他方の略水平面に設けられる請求項１３から請求項１５までのいずれか１項に記載されたフロントサイドメンバー。
【請求項１７】
前記多角形は対向する一対の略垂直面を有し、前記非焼入れ部は一方の略垂直面に設けられるとともに前記高周波焼入れ部は他方の略垂直面に設けられる請求項１３から請求項１６までのいずれか１項に記載されたフロントサイドメンバー。
【請求項１８】
前記非焼入れ部は前記筒体の横断面における下側の領域に設けられ、前記高周波焼入れ部は該下側の領域を除く上側の領域に設けられる請求項１３から請求項１７までのいずれか１項に記載されたフロントサイドメンバー。
【請求項１９】
前記非焼入れ部は前記筒体の横断面における車体内側の領域に設けられ、前記高周波焼入れ部は該車体内側の領域を除く車体外側の領域に設けられる請求項１３から請求項１８までのいずれか１項に記載されたフロントサイドメンバー。
【請求項２０】
前記後端部における、前記非焼入れ部及び前記高周波焼入れ部は、該後端部の先端から前記筒体の軸方向へ向けて交互に、それぞれ１つ又は２つ以上設けられる請求項９から請求項１９までのいずれか１項に記載されたフロントサイドメンバー。
【請求項２１】
前記非焼入れ部は、穴あけ加工による穴あき部及び溶接される溶接部を含む領域に設けられる請求項９から請求項２０までのいずれか１項に記載されたフロントサイドメンバー。
【請求項２２】
前記筒体は、外部へ向けたフランジを有さない請求項９から請求項２１までのいずれか１項に記載されたフロントサイドメンバー。
【請求項２３】
高周波焼入れ部の引張強度は、１１００ＭＰａ超又は６００〜１１００ＭＰａであるとともに、前記非焼入れ部の引張強度は、６００ＭＰａ未満である請求項９から請求項２２までのいずれか１項に記載されたフロントサイドメンバー。
【請求項２４】
サイドシルに接続されて上方へ向けて延びて存在するとともに閉断面を有する第１の部分と、該第１の部分に連続して斜め方向へ向けて延びて存在するとともに閉断面を有する第２の部分とを備えるＡピラーと、該Ａピラーに連続するとともにＢピラーに接続し、閉断面を有するルーフレールサイドとを備える自動車車体の側部構造であって、
閉断面を有するとともに三次元で屈曲した形状を有し、かつ高周波焼入れ処理された軸方向に単一の部材により構成された側部補強部材が、少なくとも、前記第２の部分の内部及び、前記ルーフレールサイドの内部であって前記Ｂピラーとの接続部よりも後方の位置までの間に、配置されること
を特徴とする自動車車体の側部構造。
【請求項２５】
前記側部補強部材における、前記Ｂピラーとの接続のために溶接される領域には、焼入れ処理が行われない請求項２４に記載された自動車車体の側部構造。
【請求項２６】
前記自動車車体は、前記ルーフレールサイドに連続するとともに閉断面を有するＣピラーとを備え、前記側部補強部材は該Ｃピラーの内部に配置される請求項２４又は請求項２５に記載された自動車車体の側部構造。
【請求項２７】
前記第２の部分の内部に配置される前記側部補強部材の先端部には、焼入れ処理が行われない請求項２４から請求項２６までのいずれか１項に記載された自動車車体の側部構造。
【請求項２８】
前記側部補強部材は、さらに、前記第１の部分の内部に配置される請求項２４から請求項２６までのいずれか１項に記載された自動車車体の側部構造。
【請求項２９】
前記側部補強部材は、外部へ向けたフランジを有さない請求項２４から請求項２８までのいずれか１項に記載された自動車車体の側部構造。
【請求項３０】
前記側部補強部材における高周波焼入れ処理された部分の引張強度は、１１００ＭＰａ超又は６００〜１１００ＭＰａである請求項２４から請求項２９までのいずれか１項に記載された自動車車体の側部構造。
【請求項３１】
前記側部補強部材における焼入れ処理が行われない部分の引張強度は、６００ＭＰａ未満である請求項３０に記載された自動車車体の側部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車車体用強度部材、フロントサイドメンバー及び自動車車体の側部構造に関する。詳しくは、本発明は、例えばＳ字曲げのように曲げ方向が２次元的に異なる曲げ加工、又は曲げ方向が３次元的に異なる曲げ加工を行われて製造される自動車車体用強度部材と、自動車車体を構成する強度部材であるフロントサイドメンバーと、自動車車体の側部構造、具体的には少なくともＡピラー、Ｂピラー及びルーフレールサイドを備える自動車車体の側部構造とに関する。
【背景技術】
【０００２】
以前の自動車は、断面箱型の部材をハシゴ状に組み合わせて構成されるフレームに、エンジン、ラジエター、サスペンション、トランスミッション、デファレンシャルさらには燃料タンク等の部品を装着し、このフレームの上に、エンジンコンパートメント、キャビンおよびトランクルームからなるボディを搭載する、いわゆるフレーム構造が採用されていた。しかし、このフレーム構造は、ボディとは別部品である大重量のフレームを必ず用いることから車体の軽量化を図ることが難しいとともに、フレームとボディとを接合する工程も不可欠になるために生産性が低い。このため、近年生産される自動車の殆どは、このフレームとボディとを一体構造としたモノコックボディ（ユニット・コンストラクションボディ）により構成される。【０００３】
モノコックボディは、モノコックボディにおける下面、つまり床部分であってボディ構造上の基礎となる最重要部分であるアンダーボディ（プラットフォームともいう。）に、サイドシル、Ａピラー、Ｂピラー、ルーフレールサイド、場合によってはＣピラーにより構成されるボディーサイドを組み合わせて一体化したボディシェルで荷重を支えるものであり、外部から負荷される衝撃荷重に対してもボディ各部が縮んだり崩れたりする際にボディ各部の全体で衝撃エネルギーを吸収する。【０００４】
モノコックボディには、フレーム構造のような明確なフレームは存在しないものの、エンジンやサスペンションの取付け部といった負荷や応力が集中する部分には、例えばサイドメンバー、サスペンションメンバー、各種ピラー、クロスメンバー、ルーフレールさらにはサイドシル等といった閉断面の筒体からなる自動車車体用強度部材を適宜配置してボディシェルを補強する。また、ボディーサイドは、アンダーボディとともに自動車車体の曲げ剛性や捩じり剛性に大きく影響するのみならず、側面衝突の際にはキャビンの損傷をできるだけ抑制して搭乗者の安全性を高める機能を有する。特に全面衝突に比して側面衝突では乗員保護のための空間を十分に確保することが困難であるので、このボディーサイドの剛性を高めることが重要である。【０００５】
このように配置される強度部品の一つとして、メンバー（サブフレームともいう）がある。メンバーとは、サスペンションやエンジン、さらにはミッション等をアンダーボディに装着する際に介在される骨格である。アンダーボディは、サスペンションや駆動系を支持するためにボディの各種剛性（例えば曲げ剛性や捩じり剛性等）に大きく影響するので、メンバーやその他の補強材をアンダーボディの各部に適宜配置することによって、アンダーボディに十分な剛性を与える。この種のメンバーの一つとして、エンジンコンパートメント内の左右に前後方向へ略水平に延設して溶接されるフロントサイドメンバーがある。【０００６】
通常、フロントサイドメンバーは、例えば四角形や六角形、さらには円形等の閉断面を有する筒体からなる本体を備える。そして、この本体は、その軸方向の一方の端部から他方の端部へ向けて、車体の前後方向へ向けて延びて存在する先端部と、この先端部に連続するとともにエンジンコンパートメント及びキャビンの間の隔壁であるダッシュパネルに沿って傾斜する傾斜部と、この傾斜部に連続するとともにダッシュパネルに接合されるフロアーパネルの下面に沿って延びて存在する後端部とを有する。ボディの大きさによるが、フロントサイドメンバーの全長は６００〜１２００ｍｍ程度である。【０００７】
このフロントサイドメンバーは、上述したように、アンダーボディの強度の維持を第１に要求される強度部材であることから十分な強度を有するように設計される一方で、正面衝突事故の場合には負荷される衝撃荷重を負担する主体となる部材でもあるので、正面衝突事故の場合にはその先端側が座屈して蛇腹状（アコーディオン状）に塑性変形することにより衝撃エネルギーを吸収できる衝撃吸収性能を有するように、設計される。このように、フロントサイドメンバーは、十分な強度を有することと、衝撃荷重が負荷されると先端側が蛇腹状に塑性変形し易いことといった、いわば相反する特性を具備することが要求される。【０００８】
さらに、上述したように、フロントサイドメンバーは、アンダーボディの補強部材として他のパネルに溶接されて配置されるものであることから、優れた溶接性と、前端部から後端部へかけて複雑な形状を有するとともに穴あけ加工や切断加工を行われることから優れた加工性も要求される。【０００９】
特許文献１には、中空のアルミニウム合金押出形材からなり、部分的に板厚が変化するエネルギー吸収部材に係る発明が開示され、特許文献２には車体の前後方向と平行に配置されたアーチ形状部を有する閉断面を有し、部分的に板厚が変化するフロントサイドメンバーに係る発明が開示され、特許文献３には先端部の一部に脆弱な部分を設けたフロントサイドメンバーに係る発明が開示され、特許文献４には前端部の形状を工夫することにより断面全域でより均等に変形して座屈することができるフロントサイドメンバーに係る発明が開示され、特許文献５には軽合金製鋳物からなるＵ字断面の下側部材と、軽合金製の板材からなる上側部材とからなる閉断面のフロントサイドメンバーに係る発明が開示されている。【００１０】
また、特許文献６には、ボディーサイドに関してＡピラーの内部に補強チューブを配置することによってロールオーバー時のＡピラーが座屈することを防止する発明が開示されている。【００１１】
近年、自動車車体用強度部材に対しては、地球温暖化抑制のためのＣＯ２排出量削減を図るための燃費向上、及び衝突事故の際における乗員のよりいっそうの安全性の向上の観点から、軽量化及び高強度化に対する要請がますます高まっている。このような要請に対応するため、従来よりもかなり高い強度レベルを有する高強度の素材、例えば、引張強度が７８０ＭＰａ以上、さらには９００ＭＰａ以上という高張力鋼板が多用されている。【００１２】
一方、このような素材の高強度化に伴って、自動車車体用強度部材の構造を見直すことも推進されている。例えば、多様な自動車用部品に適用するために、多岐にわたる曲げ形状、例えば、Ｓ字曲げのような曲げ方向が２次元的に異なる曲げ加工、又は曲げ方向が３次元的に異なる曲げ加工を行われて製造される自動車車体用強度部材を、高精度で加工するための曲げ加工技術の開発も強く要請されている。【００１３】
このような要請に応えるため、これまでにも様々な加工技術が提案されている。例えば、特許文献７には、金属管等の被加工材の先端側を回転自在のアームにより掴み、加熱装置により加熱しながら、加熱部を軸方向に順次移動させることにより曲げ変形させ、その直後に冷却することにより、金属管等を熱処理しながら曲げ加工する方法に係る発明が開示されている。また、特許文献８には、金属管を掴んで加熱部にねじり力と曲げ力とを与えて金属管をねじりながら曲げ変形させることによって、金属管等を熱処理しながら曲げ加工する方法に係る発明が開示されている。【００１４】
曲げ加工製品の軽量化も考慮すれば、その引張強さを、９００ＭＰａ以上に設定することが望ましく、１３００ＭＰａ以上に設定することが望ましい。このような場合、これまでは特許文献７、８により開示されるように、引張強さが５００〜７００ＭＰａ程度の素管を出発材料として曲げ加工を行った後、熱処理によって強度を上昇させることにより所望の高強度を有する曲げ加工製品を製造していた。【００１５】
特許文献７、８により開示された発明は、いずれも、いわゆる掴み曲げ加工に属する加工方法を用いるものであり、いずれの発明を実施するにも被加工材の先端部を回転自在のアームにより掴む必要がある。このため、被加工材の送り速度を高速化することが難しく、しかも、アームにより被加工材を掴み直す毎にアームを原位置へ戻す必要があるので、被加工材の送り速度が大きく変動し、冷却速度を複雑に制御することが難しくなり、所望の焼入精度を確保することができない。このため、不均一な歪みが発生してしまう加熱や冷却の速度を複雑かつ高精度で制御しなければならなくなり、所定の焼き入れ精度を確保することが極めて難しい。このため、曲げ加工形状にばらつきが発生するとともに、特に高強度材の場合には残留応力に伴う遅れ破壊が生じ、高い信頼性を要求される自動車車体用強度部材を製造することは難しい。【００１６】
特許文献９には、支持手段により支持される被加工材を上流側から下流側へ向けて送り出し装置により送り出しながらこの支持手段の下流で曲げ加工を行う曲げ加工に基づくとともに、ローラを３次元方向へ移動自在に支持する高周波加熱ベンダーに係る発明が開示されている。特許文献９により開示された高周波加熱ベンダーによれば、ローラを、被加工材を跨いで反対方向の被加工材の側面へ移動させ、その側面に当接させて曲げ加工するので、例えば、Ｓ字曲げのように、曲げ方向が二次元的に異なる曲げ加工の場合であっても、被加工材を１８０度回転させる段取り作業を行う必要がなくなり、効率的に曲げ加工を行うことができる。【００１７】
しかし、特許文献９により開示された高周波加熱ベンダーには、被加工材の両側面をクランプする手段がない。このため、高周波による加熱後の冷却による残留応力に起因して変形が発生し易くなるために所定の寸法精度を確保することが難しくなり、加工速度が制約されるとともに曲げ加工度を高めることが難しい。【００１８】
さらに、特許文献１０には、上述した掴み曲げ加工や高周波加熱ベンダーのローラに替えて、固定して配置される固定ダイと、三次元方向へ移動自在に配置される可動ジャイロダイとを離間して設けておき、さらに、可動ジャイロダイによる金属部材の曲げ加工の曲率に応じた温度に金属部材を加熱する加熱手段とを備える曲げ加工装置に係る発明が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−４５０２３号公報
【特許文献２】特開平１１−２５５１４６号公報
【特許文献３】特開２００１−１０６００２号公報
【特許文献４】特開２００２−１７３０５５号公報
【特許文献５】特開２００３−３０６１７１号公報
【特許文献６】特開２００３−１１８６３３号公報
【特許文献７】特開昭５０−５９２６３号公報
【特許文献８】特許２８１６０００号公報
【特許文献９】特開２０００−１５８０４８号公報
【特許文献１０】特許３１９５０８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかし、特許文献１〜５により開示された従来の発明は、いずれも、フロントサイドメンバーを特有の構造を採用することにより、高強度及び優れた衝撃吸収能を得ようとするものであるので、よりいっそうの高強度化及び軽量化と、さらなる衝撃吸収性能の向上とを高い次元で両立することには限界がある。【００２０】
また、特許文献６により開示された従来の発明は、確かにロールオーバー時のＡピラーの座屈を防止することは可能であるが、側面衝突の際のさらなる安全性の向上の観点から、キャビン空間を充分に確保できるとはいえず、その改善が望まれる。【００２１】
さらに、特許文献１０により開示された曲げ加工装置を構成する固定ダイ及び可動ジャイロダイは、いずれも、被加工材である金属材を回転自在に保持するものでない。このため、固定ダイ及び可動ジャイロダイのいずれの表面にも、金属材の保持に伴って焼付疵が発生し易い。また、特許文献１０により開示された曲げ加工装置は、固定ダイ及び可動ジャイロダイに冷却流体を供給し、これらダイの強度の低下や、熱膨張による加工精度の低下を防止しようとしている。しかし、冷却流体の供給は、曲げ加工された金属材を焼入熱処理するためではないので、この加工時に焼入れを行って、例えば９００ＭＰａ以上という高強度の曲げ加工製品を製造することはできない。【００２２】
このように、特許文献１０により開示された曲げ加工装置は、曲げ加工に基づくものであるものの、低強度の金属素管を出発材料として熱間加工を行った後に焼入れによって強度を上昇し、高強度の金属材を得ることを意図するものではない。また、金属部材の加熱に伴って可動ジャイロダイの表面に焼付疵が発生し易く、曲げ加工装置として一層の改善が要求される。【００２３】
本発明の目的は、このような従来の技術が有する課題に鑑みてなされたものであり、自動車車体用強度部材、フロントサイドメンバー及び自動車車体の側部構造を提供することであり、具体的には、例えばＳ字曲げのように曲げ方向が２次元的に異なる曲げ加工、又は曲げ方向が３次元的に異なる曲げ加工を行われて製造される自動車車体用強度部材と、自動車車体を構成する強度部材であるフロントサイドメンバーと、自動車車体の側部構造、具体的には少なくともＡピラー、Ｂピラー及びルーフレールサイドを備える自動車車体の側部構造とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明者らは、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、以下に列記する知見（ａ）〜（ｄ）を得て、本発明を完成した。
（ａ）特定の構造を有する曲げ加工装置を用いれば、例えば１１００ＭＰａ以上、望ましくは１５００ＭＰａ以上という超高強度の高周波焼入れ部を有するとともに軸方向に単一の部材により構成される筒体を本体とする自動車車体用強度部材を、工業的規模で現に量産できるようになること、
（ｂ）特定の構造を有する曲げ加工装置を用いてフロントサイドメンバーを製造すれば、軸方向に単一の部材により構成されるとともにこれまでにはない高周波焼入れ部を部分的に有するフロントサイドメンバーを提供でき、これにより、フロントサイドメンバーのよりいっそうの高強度化及び軽量化と、さらなる衝撃吸収性能の向上とをこれまでにない高い次元で両立することができること、
（ｃ）特定の構造を有する曲げ加工装置を用いて、軸方向に単一の部材により構成されるとともにこれまでにはない高周波焼入れ部を部分的に有するとともに、ボディーサイドを構成するＡピラーやルーフレールサイド等の内部に配置される側部補強部材を製造すれば、ボディーサイドのよりいっそうの高強度化を図ることができ、これにより、衝突時におけるキャビンの空間の増加と、側部補強部材自体の断面寸法の縮小化による軽量化と、側部補強部材の一体構造化による部品点数の低減による製造コストの低下とを図ることができること、及び
（ｄ）これらの自動車車体用強度部材、フロントサイドメンバー及び、側部補強部材は、軸方向に単一の部材により構成されるとともに部分的に高周波焼入れされた超強度部を有し、さらに閉断面の筒体を本体として備えるので、軽量、高強度、優れた衝撃吸収特性、部品点数低減、及び製造コスト低減を、従来には得られなかった高い次元で得ることができる。【００２５】
なお、フロントサイドメンバーやボディーサイドに関するものではないが、特開平１０−１７９３３号公報には、部分的に高周波焼入れ処理を行うことにより性能を高めたＢピラーレインフォースに係る発明が開示されている。しかし、この公報には、フロントサイドメンバーやボディーサイドにどのようにして高周波焼入れ処理を行えば、フロントサイドメンバーやボディーサイドに要求される様々な特性を大幅に向上でき、さらに現に製造可能なフロントサイドメンバーやボディーサイドを提供できるかについては開示も示唆もされておらず、Ｂピラーの剛性を高めるための部材についてしか開示されていない。【００２６】
本発明は、二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部を備え、閉断面を有し、さらに、軸方向に単一の部材により構成される筒体を備え、この筒体が、引張強度が１１００ＭＰａ超となるように熱処理された超高強度熱処理部と、この超高強度熱処理部を除いた残余の部位である、引張強度が６００ＭＰａ以上１１００ＭＰａ以下となるように熱処理された高強度熱処理部とを備えることを特徴とする自動車車体用強度部材である。【００２７】
また、本発明は、二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部を備え、閉断面を有し、さらに、軸方向に単一の部材により構成される筒体を備え、この筒体が、引張強度が１１００ＭＰａ超となるように熱処理された超高強度熱処理部と、この超高強度熱処理部を除いた残余の部位である、引張強度が６００ＭＰａ未満となるように熱処理された低強度熱処理部とを備えることを特徴とする自動車車体用強度部材である。【００２８】
また、本発明は、二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部を備え、閉断面を有し、さらに、軸方向に単一の部材により構成される筒体を備え、この筒体が、引張強度が１１００ＭＰａ超となるように熱処理された超高強度熱処理部と、この超高強度熱処理部を除いた残余の部位の一部である、引張強度が６００ＭＰａ以上１１００ＭＰａ以下となるように熱処理された高強度熱処理部と、超高強度熱処理部及び高強度熱処理部を除いた残余の部位であるとともに引張強度が６００ＭＰａ未満となるように熱処理された低強度熱処理部とを備えることを特徴とする自動車車体用強度部材である。【００２９】
また、本発明は、二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部と、切断加工予定部、穴あけ加工予定部又は溶接予定部のうちの少なくとも一つとを備え、閉断面を有し、さらに、軸方向に単一の部材により構成される筒体を備え、この筒体が、引張強度が１１００ＭＰａ超となるように熱処理された超高強度熱処理部と、超高強度熱処理部を除いた残余の部位の一部である、引張強度が６００ＭＰａ以上１１００ＭＰａ以下となるように熱処理された高強度熱処理部と、超高強度熱処理部及び高強度熱処理部を除いた残余の部位である、引張強度が６００ＭＰａ未満となるように熱処理された低強度熱処理部とを備えることを特徴とする自動車車体用強度部材である。【００３０】
また、本発明は、二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部と、切断加工予定部、穴あけ加工予定部又は溶接予定部のうちの少なくとも一つとを備え、閉断面を有し、さらに、軸方向に単一の部材により構成される筒体を備え、この筒体が、引張強度が１１００ＭＰａ超となるように熱処理された超高強度熱処理部と、切断加工予定部、穴あけ加工予定部又は溶接予定部のうちの少なくとも一つであって引張強度が６００ＭＰａ未満となるように熱処理された第１の低強度熱処理部と、超高強度熱処理部及び第１の低強度熱処理部を除いた残余の部位である、引張強度が６００ＭＰａ未満となるように熱処理された第２の低強度熱処理部とを備えることを特徴とする自動車車体用強度部材である。【００３１】
また、本発明は、二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部と、切断加工予定部、穴あけ加工予定部又は溶接予定部のうちの少なくとも一つとを備え、閉断面を有し、さらに、軸方向に単一の部材により構成される筒体を備え、この筒体が、引張強度が１１００ＭＰａ超となるように熱処理された超高強度熱処理部と、切断加工予定部、穴あけ加工予定部又は溶接予定部のうちの少なくとも一つであって引張強度が６００ＭＰａ未満となるように熱処理された第１の低強度熱処理部と、超高強度熱処理部及び第１の低強度熱処理部を除いた残余の部位の一部である、引張強度が６００ＭＰａ以上１１００ＭＰａ以下となるように熱処理された高強度熱処理部と、超高強度熱処理部、高強度熱処理部及び第１の低強度熱処理部を除いた残余の部位であるとともに引張強度が６００ＭＰａ未満となるように熱処理された第２の低強度熱処理部とを備えることを特徴とする自動車車体用強度部材である。【００３２】
これらの本発明に係る自動車車体用強度部材では、曲げ加工部が、引張強度が１１００ＭＰａ超となるように熱処理された超高強度熱処理部であることが例示される。
これらの本発明に係る自動車車体用強度部材では、閉断面が、外部へ向けたフランジを有さない閉断面であることが、望ましい。【００３３】
これらの本発明では、超高強度熱処理部を除いた部分は、衝撃荷重が負荷された場合に超高強度熱処理部よりも強度が低いことに起因して優先的に変形する、衝撃荷重に対する変形促進部位として、機能する。本発明では、これらの変形促進部位を設けることにより、衝撃荷重が製品に狙いとする潰れや変形形態を実現することができる。【００３４】
例えば、本発明に係る自動車車体用強度部材が、サイドメンバーのような軸方向への圧潰を受ける部材の場合には、変形促進部位を軸方向へ交互に配置することによって、衝撃荷重負荷方向へ座屈して最終的に蛇腹状に塑性変形することで吸収エネルギーを増大させることができる。また、本発明に係る自動車車体用強度部材が、各種のピラーのような三点曲げを受ける場合には、例えば、曲げ部を超高強度熱処理部にし、変形促進部位をこの超高強度熱処理部に隣接させて配置することにより、曲げ部の内周における座屈を抑制し、より吸収エネルギーを増大させることができる。また、３点曲げのみならず、軸方向への圧潰に関しても、同様の効果を得ることができる。【００３５】
このように、部品の形状や荷重の入力方向を考慮しつつ、超高強度熱処理部と変形促進部位を適切に配置することにより、吸収エネルギーを高めた、高効率な自動車車体用強度部材を得ることができる。【００３６】
別の観点からは、本発明は、閉断面を有するとともに軸方向に単一の部材により構成される筒体からなる本体を備え、この本体が、その軸方向の一方の端部から他方の端部へ向けて、車体の前後方向へ向けて延びて存在する先端部と、この先端部に連続するとともにダッシュパネルに沿って傾斜する傾斜部と、この傾斜部に連続するとともにダッシュパネルに接合されるフロアーパネルの下面に沿って延びて存在する後端部とを有するフロントサイドメンバーであって、先端部の一部が焼入れ処理を行われない非焼入れ部であるとともに、この一部を除いた残余の部分が高周波焼入れ処理を行われた高周波焼入れ部であり、傾斜部の全てが高周波焼入れ処理を行われた高周波焼入れ部であり、さらに、後端部の全てが高周波焼入れ処理を行われた高周波焼入れ部であること、あるいは、後端部の一部が焼入れ処理を行われない非焼入れ部であるとともに、この一部を除いた残余の部分が高周波焼入れ処理を行われた高周波焼入れ部であることを特徴とするフロントサイドメンバーである。【００３７】
この本発明に係るフロントサイドメンバーは、先端部における、非焼入れ部及び高周波焼入れ部が、筒体の軸方向へ向けて交互に、それぞれ１つ又は２つ以上設けられることが望ましい。【００３８】
この本発明に係るフロントサイドメンバーは、非焼入れ部及び高周波焼入れ部それぞれの軸方向への長さが、筒体の先端から後端に向かうにつれて大きくなることが望ましい。
本発明に係るフロントサイドメンバーは、先端部における高周波焼入れ部が、筒体の軸方向の先端から後端に向かうにつれてその面積が徐々に大きくなるように設けられるとともに、先端部における非焼入れ部は、筒体の軸方向の先端から後端に向かうにつれてその面積が徐々に小さくなるように設けられることが望ましい。【００３９】
本発明に係るフロントサイドメンバーは、先端部における、非焼入れ部及び高周波焼入れ部が、筒体の周方向へ向けて交互に、それぞれ１つ又は２つ以上設けられることが望ましい。【００４０】
本発明に係るフロントサイドメンバーは、筒体が多角形の横断面を有し、非焼入れ部は多角形の頂点を含まない領域に設けられるとともに高周波焼入れ部はこの多角形の頂点を含む領域に設けられることが望ましい。【００４１】
本発明に係る筒体が多角形の横断面形状を有し、非焼入れ部はこの多角形の頂点を含む領域に設けられるとともに高周波焼入れ部は該多角形の頂点を含まない領域に設けられることが望ましい。【００４２】
本発明に係るフロントサイドメンバーは、多角形が対向する一対の略水平面を有し、非焼入れ部は一方の略水平面に設けられるとともに高周波焼入れ部は他方の略水平面に設けられることが望ましい。【００４３】
本発明に係るフロントサイドメンバーは、多角形が対向する一対の略垂直面を有し、非焼入れ部が一方の略垂直面に設けられるとともに高周波焼入れ部が他方の略垂直面に設けられることが望ましい。【００４４】
本発明に係るフロントサイドメンバーは、非焼入れ部が筒体の横断面における下側の領域に設けられ、高周波焼入れ部がこの下側の領域を除く上側の領域に設けられることが望ましい。【００４５】
本発明に係るフロントサイドメンバーは、非焼入れ部が筒体の横断面における車体内側の領域に設けられ、高周波焼入れ部は車体内側の領域を除く車体外側の領域に設けられることが望ましい。【００４６】
本発明に係るフロントサイドメンバーは、後端部における、非焼入れ部及び前記高周波焼入れ部が、後端部の先端から筒体の軸方向へ向けて交互に、それぞれ１つ又は２つ以上設けられることが望ましい。【００４７】
本発明に係るフロントサイドメンバーは、非焼入れ部が、穴あけ加工による穴あき部及び溶接される溶接部を含む領域に設けられることが望ましい。
本発明に係るフロントサイドメンバーは、筒体が、外部へ向けたフランジを有さないことが望ましい。【００４８】
本発明に係るフロントサイドメンバーは、高周波焼入れ部の引張強度が、１１００ＭＰａ超又は６００ＭＰａ以上１１００ＭＰａ以下であるとともに、非焼入れ部の引張強度が６００ＭＰａ未満であることが望ましい。【００４９】
さらに、別の観点からは、本発明は、サイドシルに接続されて上方へ向けて延びて存在するとともに閉じた閉断面を有する第１の部分と、この第１の部分に連続して斜め方向へ向けて延びて存在するとともに閉断面を有する第２の部分とを備えるＡピラーと、このＡピラーに連続するとともにＢピラーに接続し、閉断面を有するルーフレールサイドとを備える自動車車体の側部構造であって、閉断面を有するとともに三次元で屈曲した形状を有し、かつ高周波焼入れ処理された軸方向に単一の部材により構成された側部補強部材が、少なくとも、第２の部分の内部及び、ルーフレールサイドの内部であってＢピラーの接続部よりも後方の位置までの間に、配置されることを特徴とする自動車車体の側部構造である。【００５０】
この本発明に係る自動車車体の側部構造では、側部補強部材における、Ｂピラーとの接続のために溶接される領域には、焼入れ処理が行われないことが望ましい。
これらの本発明に係る自動車車体の側部構造では、自動車車体がルーフレールサイドに連続するとともに閉断面を有するＣピラーとを備え、側部補強部材がＣピラーの内部に配置されることが望ましい。【００５１】
これらの本発明に係る自動車車体の側部構造では、第２の部分の内部に配置される側部補強部材の先端部には、焼入れ処理が行われないことが望ましい。
これらの本発明に係る自動車車体の側部構造では、側部補強部材が、さらに、第１の部分の内部に配置されることが望ましい。【００５２】
これらの本発明に係る自動車車体の側部構造では、側部補強部材が、外部へ向けたフランジを有さないことが望ましい。
これらの本発明に係る自動車車体の側部構造では、側部補強部材における高周波焼入れ処理された部分の引張強度が、１１００ＭＰａ超又は６００ＭＰａ以上１１００ＭＰａ以下であることが望ましい。【００５３】
これらの本発明に係る自動車車体の側部構造では、側部補強部材における焼入れ処理が行われない部分の引張強度が、６００ＭＰａ未満であることが望ましい。
上述した本発明に係る自動車車体用強度部材、フロントサイドメンバー又は、自動車車体の側部構造における側部補強部材は、支持手段により支持される被加工材である金属材（自動車車体用強度部材、フロントサイドメンバー又は、側部補強部材の素材）を上流から下流へ向けて送り装置により送り出しながら、この支持手段の下流で曲げ加工を行う曲げ加工方法を用いて、二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部と焼入れ部とを長手方向及び／又はこの長手方向と交差する面内の周方向へ向けて断続的又は連続的に有する曲げ加工製品を製造する方法であって、支持手段の下流で金属材の加熱手段により、送り出される金属材の一部を部分的に焼入れが可能な温度域に加熱するとともに、加熱手段の下流に配置される冷却手段により、加熱手段により加熱された部分に向けて冷却媒体を吹き付けることによって、金属材の少なくとも一部を焼き入れ、冷却手段の下流に配置され、加熱手段により加熱された金属材を軸方向へ送り出すことができる複数のロールを有する可動ローラダイスの位置を二次元又は三次元で変更することにより、軸方向へ送り出される金属材における、加熱手段により加熱された部分に曲げモーメントを付与することによって金属材に曲げ加工を行い、さらに、金属材における、可動ローラダイスを抜けた部分を支持することにより、曲げ加工による成形品の誤差を抑制することにより、製造される。【００５４】
本発明に係る自動車車体用強度部材、フロントサイドメンバー及び自動車車体の側部構造における側部補強部材は、このようにして製造されるので、二次元又は三次元に屈曲する屈曲部の曲率半径は、一定にすること（例えば円弧形状）もできるし、あるいは一定でないようにすること、すなわち長手方向の部位により曲率半径が変化する形状とすることもできる。特にフロントサイドメンバーや各種のピラー等の自動車車体用強度部材では、三次元に屈曲する屈曲部の曲率半径が、長手方向の部位により変化する形状であることが多いが、本発明によれば、このような自動車車体用強度部材も提供される。【００５５】
本発明に係る自動車車体用強度部材、フロントサイドメンバー及び自動車車体の側部構造における側部補強部材は、支持手段により支持される被加工材である金属材を上流側から下流側へ向けて送り出し装置により送り出しながら、この支持手段の下流で曲げ加工を行う曲げ加工方法を用いて、二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部と焼入れ部とを長手方向及び／又は長手方向と交叉する面内の周方向へ向けて断続的又は連続的に有する曲げ加工製品を製造する装置であって、支持手段の下流の金属材の外周を包囲して配置され、金属材の一部を部分的に焼入れが可能な温度域に加熱するための加熱手段と、少なくとも１組のロール対を有するとともに、加熱手段の下流にその位置が二次元又は三次元で変更自在に配置され、加熱手段により加熱された金属材をその軸方向へ送り出しながら、その位置を二次元又は三次元で変更して、加熱手段により加熱された部分に曲げモーメントを付与することにより曲げ加工を行う可動ローラダイスと、金属材における、可動ローラダイスを抜けた部分を支持又は案内することにより、曲げ加工の後における金属材の誤差を抑制するためのサポートガイドとを備える製造装置を用いて、製造される。【００５６】
この製造装置では、さらに、加熱手段と可動ローラダイスとの間に配置され、加熱手段により部分的に加熱された金属材の一部を冷却することにより、金属材の一部を焼入れるための冷却手段を備えることが望ましく、また、可動ローラダイスが、その位置の変更時の移動速度が変更自在であることが望ましい。【００５７】
これらの装置を用いれば、金属材の曲げ加工に際し、金属材の下流側の部分を移動自在に支持して一定速度で送り出しながら熱処理することから、所定の冷却速度を確保でき、曲げ加工された金属材を均一に冷却することができるので、高強度であって形状凍結性がよく均一な硬さの自動車車体用強度部材を得られる。【００５８】
例えば、高周波加熱コイルにより被加工材である鋼管を断続的又は連続的にＡＣ３変態点以上で、かつ組織が粗粒化しない温度まで加熱し、加熱された部分を、可動ローラダイスを用いて塑性変形させて所望の形状に曲げ、その直後に水又は油を主体とする冷却媒体又はその他の冷却液、又は気体又はミストを、曲げ加工された鋼管の外面、又は内面及び外面に吹き付けることにより、１００℃／ｓｅｃ以上の高い冷却速度を得ることができる。【００５９】
また、曲げモーメントを付与する可動ローラダイスは、金属材の表面に当接して回転しながら金属材を支持するので、表面における焼付疵の発生を抑制でき、効率的に曲げ加工できる。同様に、支持手段も金属材の表面に当接して回転しながら金属材を支持するため、金属材との焼付を抑制できる。【００６０】
これらの装置では、可動ローラダイスが、上下方向へのシフト機構、金属材の軸方向と直交する水平な左右方向へのシフト機構、上下方向に対して傾斜するチルト機構、及び金属材の軸方向と直交する水平な左右方向に対して傾斜するチルト機構のうち少なくとも１以上の機構を有することが望ましい。これにより、金属材の曲げ形状が多岐にわたり、曲げ方向が二次元的に異なる曲げ加工、さらには曲げ方向が三次元的に異なる曲げ加工を、効率的に行うことができる。【００６１】
また、可動ローラダイスが、金属材の軸方向への移動機構を有することが望ましい。この移動機構を有することにより、金属材の曲げ半径が小さい場合にも、最適なアーム長さＬを確保しながら曲げ加工を行うことができるので、加工装置の大型化を防ぐことができ、これにより、曲げ加工の精度を高めることができる。【００６２】
これらの装置では、加熱手段及び／又は冷却手段が、上下方向へのシフト機構、金属材の軸方向と直交する左右方向へのシフト機構、上下方向に対して傾斜するチルト機構、及び金属材の軸方向と直交する水平方向に対して傾斜するチルト機構のうち少なくとも１以上の機構を有することが望ましい。これにより、可動ローラダイスと加熱手段及び冷却手段との動作を同調させることができ、これらの同調により、さらに高精度で均一な曲げ加工を行うことができる。【００６３】
この場合に、加熱手段及び／又は冷却手段が、金属材の軸方向への移動機構を有することが望ましい。加熱手段等が移動機構を有することにより、可動ローラダイスとの同調性に加え、曲げ加工開始時に金属管の先端を加熱することが可能になるとともに、金属管の取り付けや取り外し時の作業性及び操作性を向上することができる。【００６４】
これらの装置では、可動ローラダイスが、金属材の軸周りの周方向への回転機構を有することが望ましい。金属材の曲げ方向が二次元的に異なる曲げ形状や曲げ方向が三次元的に異なる曲げ形状に加え、ねじり形状を付与することができる。【００６５】
これらの装置では、送り出し装置が、金属材を把持してその軸周りの周方向へ回転する機構を有することが望ましい。可動ローラダイスの回転機構を用いない場合であっても、金属材の曲げ方向が二次元的に異なる曲げ形状や曲げ方向が三次元的に異なる曲げ形状に加え、ねじり形状を付与することができる。【００６６】
この場合、支持手段が、送り出し装置の回転に同調して金属材の軸周りの周方向へ回転する回転機構を有することが望ましい。金属材のねじり変形に際して、可動ローラダイスの周方向には回転させず、支持手段を同調させつつ送り出し装置の回転機構による金属材の後端部を捻じることにより、さらに高精度で捻じり形状を付与できる。もちろん、可動ローラダイスを軸周りの周方向へ回転させながら、支持手段を同調させつつ送り出し装置の回転機構による金属材の後端部を相対的にねじることによっても、さらに高精度でねじり形状を付加することができる。【００６７】
これらの装置では、可動ローラダイスが、一対のロールそれぞれが送り出し装置の送り量に応じて、例えば駆動モータ等によってそれぞれのロールを駆動回転する駆動回転機構を有することが望ましい。すなわち、可動ローラダイスが駆動回転機構を有さないと、これらロールの回転は摩擦抵抗によってのみ駆動されることとなり、曲げ加工部に圧縮応力が作用し、曲げ加工部の内周側で増肉が大きくなったり、あるいは座屈が発生するおそれがある。特に、被加工材が薄肉材であると、これらに起因して曲げ加工が困難になったり、加工精度が悪化するおそれがある。【００６８】
これに対し、可動ローラダイスが駆動回転機構を有することにより、曲げ加工部に作用する圧縮応力を緩和できるとともに、送り出し装置の送り量に応じて、これと同調するように可動ローラダイスのロール回転速度を変更することができるので、曲げ加工部に引張応力を付加することができる。このため、曲げ加工部の可能範囲が広がり、製品の加工精度が向上する。【００６９】
また、これらの装置における可動ローラダイスが、ロール対を２組、３組又は４組有することが望ましく、さらに、金属材が、閉じた横断面を有する中空部材、開いた横断面を有する中空部材又は異形断面を有する中空部材であることが望ましい。可動ローラダイスのロール型式は、被加工材となる金属材の断面形状に対応して適宜設定すればよい。【００７０】
また、これらの装置では、加熱手段の上流側に少なくとも１つ以上設けられる予熱手段により、金属材に対して複数回の加熱、又は金属材の軸周りの周方向について加熱の程度が一定でない不均一加熱を行うことが望ましい。予熱手段を複数段加熱として用いる場合には、金属材の加熱負荷を分散することができ、曲げ加工能率の向上を図ることができる。一方、予熱手段を金属材の不均一加熱として用いる場合には、可動ローラダイスによる金属材の曲げ方向に基づいて、例えば、金属材の加熱部における曲げ加工部の内面側の温度が、曲げ加工部の外面側の温度よりも低くなるように、制御することによって、曲げ加工部の内面側に発生するシワと、曲げ加工部の外面側に発生する割れとを、いずれも防止できる。【００７１】
これらの装置では、冷却手段として金属材の内面にマンドレルが装入され、冷却媒体が供給されることが望ましい。特に、金属材が厚肉材である場合に冷却速度を確保するために有効である。【００７２】
これらの装置では、冷却手段から供給される冷却媒体が、水を主成分とし、防錆剤及び／又は焼入れ剤が含有されることが望ましい。冷却装置から供給される冷却水によって摺動部が濡れると、冷却水に防錆剤が含有されない場合には錆が発生するので、冷却水に防錆剤を含有させることが望ましい。さらに、冷却手段から供給される冷却媒体を、水を主成分として焼入れ剤を含有させることができる。例えば、有機高分子剤を混入したものが焼入れ剤として知られている。焼入れ剤を所定の濃度混入することによって、冷却速度を調整し安定した焼入れ性能を確保することができる。【００７３】
これらの装置では、可動ローラダイスへ潤滑剤及び／又は冷却流体を供給することが望ましい。可動ローラダイスへ潤滑剤を供給する場合には、金属材の加熱部に発生するスケールを可動ローラダイスが巻き込んだ場合でも、潤滑作用により、焼付の発生を低減することができる。また、可動ローラダイスへ冷却流体を供給する場合には、可動ローラダイスが冷却流体により冷却されることから、可動ローラダイスの強度の低下、可動ローラダイスの熱膨張による加工精度の低下、さらに可動ローラダイスの表面の焼付の発生を、いずれも防止できる。【００７４】
さらに、これらの装置では、シフト機構、チルト機構及び移動機構のうち少なくとも１つの機構による可動ローラダイス、加熱手段又は冷却手段の動作を、可動ローラダイス、加熱手段又は冷却手段を支持するとともに少なくとも１つ以上の軸廻りに回動可能な関節を有する関節型ロボットにより行うことが望ましい。【００７５】
関節型ロボットを用いることにより、金属管の曲げ加工に際し、可動ローラダイス、加熱手段及び冷却手段が必要とする、マニピュレータが行う上下方向又は左右方向へのシフト動作、上下方向又は左右方向に傾斜するチルト動作、又は前後方向への移動動作を、制御信号に基づく一連の動作とすることが容易になり、曲げ加工の効率化とともに加工装置の小型化を図ることができる。【００７６】
別の面からは、本発明に係る自動車車体用強度部材、フロントサイドメンバー及び自動車車体の側部構造における側部補強部材は、電縫鋼管の製造ラインを構成する、帯状鋼板を連続的に繰り出すアンコイラーと、繰り出された帯状鋼板を所定の断面形状の管に成形する成形手段と、突き合わされた帯状鋼板の両側縁を溶接して連続する管を形成する溶接手段と、溶接ビード切削及び必要に応じてポストアニールやサイジングをする後処理手段と、この後処理手段の出側に配置される、上述した本発明に係る曲げ加工製品の製造装置とを備える曲げ加工製品の製造設備列により、製造される。【００７７】
また、本発明に係る自動車車体用強度部材、フロントサイドメンバー及び自動車車体の側部構造における側部補強部材は、ロールフォーミングラインを構成する、帯状鋼板を連続的に繰り出すアンコイラーと、繰り出された帯状鋼板を所定の断面形状に成形する成形手段と、この成形手段の出側に配置される、上述した本発明に係る曲げ加工製品の製造装置とを備える曲げ加工製品の製造設備列により、製造される。【００７８】
本発明に係る自動車車体用強度部材、フロントサイドメンバー及び自動車車体の側部構造における側部補強部材は、横断面が丸形の鋼管を用いることができるが、鋼管に限定されるものではなく、各種の横断面を有する長尺の筒体であれば、同様に適用できる。例えば鋼管以外に、矩形、台形又は複雑な横断面を有する閉断面部材であれば、適用可能である。
【発明の効果】
【００７９】
本発明によれば、曲げ加工部と引張強度が１１００ＭＰａ超となるように熱処理された超高強度熱処理部とをともに具備する点において従来には存在しなかった、例えばサイドメンバー、サスペンションメンバー、クラッシュボックス、各種ピラー、クロスメンバー、ルーフレールさらにはサイドシル等の自動車車体用強度部材を、形状凍結性がよく、所定の硬度分布を有するとともに所望の寸法精度を有し、さらに効率的かつ安価に、しかも、表面疵を発生させずに、提供することができるようになる。【００８０】
本発明によれば、これまでには得られなかった高強度及び軽量性と衝撃吸収能とを兼ね備え、さらに優れた溶接性及び加工性を有することから現に工業的規模で量産可能なフロントサイドメンバーを提供することができるようになる。【００８１】
さらに、本発明によれば、よりいっそうの高強度化及び軽量化と、さらなる車体製造コストの低下とを高い次元で両立することが可能となる自動車車体の側部構造を提供することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】実施の形態に係る、曲げ加工を実施するための曲げ加工製品の製造装置の全体構成を簡略化して示す説明図である。
【図２】実施の形態において金属材として適用可能な被加工材の横断面形状を示す説明図であり、図２（ａ）はロールフォーミング等により製造される開断面を有するチャンネルを示し、図２（ｂ）は送り出し加工により製造される異型断面を有するチャンネルを示す。
【図３】実施の形態における支持手段として用いることができる支持ガイドの構成の一例を示す説明図であり、図３（ａ）は支持ガイドと支持ガイドを駆動する回転機構との配置を示す断面図であり、図３（ｂ）は支持ガイドの外観を示す斜視図である。
【図４】実施の形態の製造装置の加工部の構成を示す説明図である。
【図５】実施の形態の製造装置における加熱装置及び冷却装置の構成例を模式的に示す説明図である。
【図６】厚肉材の冷却速度を確保するために中空の閉断面部材の内面にマンドレルを装入した状況を示す説明図である。
【図７】実施の形態の製造装置の可動ローラダイスの上下方向及び左右方向へのシフト機構、並びに周方向への回転機構を示す説明図である。
【図８】実施の形態の製造装置の可動ローラダイスの前後方向への移動機構の説明図である。
【図９】実施の形態の製造装置の可動ローラダイスを構成するロールを示す図であり、図９（ａ）は金属材が中空の閉断面部材である場合を示し、図９（ｂ）は金属材が矩形管等の閉断面部材、又はチャンネル等の開断面部材である場合を示し、図９（ｃ）は金属材が矩形管等の閉断面部材、又はチャンネル等の異型断面部材である場合を示す。
【図１０】予熱装置を金属材の不均一加熱として用いる場合の作用を説明する図である。
【図１１】サポートガイドの一例を示す説明図である。
【図１２】サポートガイドの別の一例を示す説明図である。
【図１３】サポートガイドの別の一例を示す説明図である。
【図１４】サポートガイドの別の一例を示す説明図である。
【図１５】サポートガイドの別の一例を示す説明図である。
【図１６】サポートガイドの別の一例を示す説明図である。
【図１７】サポートガイドの別の一例を示す説明図である。
【図１８】サポートガイドの別の一例を示す説明図である。
【図１９】実施の形態の製造装置で用いることができる関節型ロボットの構成を示す説明図である。
【図２０】実施の形態の製造装置で用いられる関節型ロボットの他の構成例を示す説明図である。
【図２１】被加工材の一例である電縫鋼管の製造工程の全体を示す説明図である。
【図２２】被加工材の製造に用いられるロールフォーミング工程の全体構成を示す図である。
【図２３】図２３（ａ）及び図２３（ｂ）は、本実施の形態により製造される自動車車体用強度部材の一例であるサイドメンバーとバンパーリインフォース一体構成部品４０を示す説明図である。
【図２４】図２４（ａ）〜図２４（ｅ）は、フロントサイドメンバーを示す説明図である。
【図２５】図２５（ａ）及び図２５（ｂ）はＢピラーを示す説明図である。
【図２６】図２６（ａ）及び図２６（ｂ）はクロスメンバーを示す説明図である。
【図２７】図２７（ａ）及び図２７（ｂ）はＡピラー〜ルーフレールサイド一体構造品を示す説明図である。
【図２８】図２８（ａ）はＡＣ３点以上に加熱した後に急冷する通常の焼入れ条件を示すグラフであり、図２８（ｂ）はＡＣ３点以上に加熱した後に緩冷却する条件を示すグラフであり、図２８（ｃ）はＡＣ１点以下に加熱した後に急冷する条件を示すグラフであり、図２８（ｄ）はＡＣ１点以上ＡＣ３点以下の温度域に加熱した後に急冷する条件を示すグラフであり、さらに図２８（ｅ）はＡＣ１点以上ＡＣ３点以下の温度域に加熱した後に緩冷却する条件を示すグラフである。
【図２９】自動車車体のエンジンコンパートメント内の左右の縦壁部に前後方向へ略水平に延設して溶接されるフロントサイドメンバーを示す説明図である。
【図３０】フロントサイドメンバーの第１の例を示す説明図である。
【図３１】フロントサイドメンバーの第２の例を示す説明図である。
【図３２】フロントサイドメンバーの第２の例の好適態様を示す説明図である。
【図３３】フロントサイドメンバーの第３の例を示す説明図である。
【図３４】図３４（ａ）〜図３４（ｄ）は、フロントサイドメンバーの第４〜７の例を示す説明図である。
【図３５】図３５（ａ）及び図３５（ｂ）は、フロントサイドメンバーの第８、９の例を示す説明図である。
【図３６】図３６（ａ）及び図３６（ｂ）は、フロントサイドメンバーの第１０、１１の例を示す説明図である。
【図３７】フロントサイドメンバーの第１２の例を示す説明図である。
【図３８】図３１に示すフロントサイドメンバーの第２の例において、後端部の先端から本体の軸方向へ向けて非焼入れ部を一つ形成した第１３の例を示す説明図である。
【図３９】非焼入れ部が、穴あけ加工による穴あき部及び溶接される溶接部を含む領域に設けられるフロントサイドメンバーの第１４の例を示す説明図である。
【図４０】実施の形態１の自動車車体の側部構造の一例を示す説明図である。
【００８３】
【図４１】実施の形態１の側部補強部材の一例を示す説明図である。
【図４２】図４２（ａ）は図４０におけるＡ−Ａ断面を示し、図４２（ｂ）は図４０におけるＢ−Ｂ断面を示す。
【図４３】実施の形態２の側部補強部材を示す説明図である。
【図４４】図４０におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図４５】図４０におけるＤ−Ｄ断面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１  金属材
２  支持手段
３  送り出し装置
４  可動ローラダイス、ピンチロール
５  加熱手段、加熱装置、高周波加熱コイル
５ａ  予熱手段、予熱装置、予熱用高周波加熱コイル
６  冷却手段、冷却装置
６ａ  マンドレル
７  チャック機構
８、９、１０  駆動モータ
１０ａ  駆動ギア
１１  関節型ロボット
１２  固定面
１３、１４、１５  アーム
１６、１７、１８  関節
１９  電縫鋼管製造ライン
２０  帯状鋼板
２１  アンコイラー
２２、２７  成形手段
２３  溶接手段
２４  後処理手段
２５、２８  切断手段
２６  ロールフォーミングライン
３０  サポートガイド
４０  サスペンションメンバー及びサイドメンバー一体構成部品
４０ａ  曲げ加工部
４０ｂ  切断又は穴あけ加工予定部
４０ｃ  溶接予定部
４０ｄ  筒体
４０ｅ  超高強度熱処理部
４０ｆ  高強度熱処理部
４１Ａ〜４１Ｄ  フロントサイドメンバー
４１Ａａ  曲げ加工部
４１Ａｂ  切断又は穴あけ加工予定部
４１ＡＣ  溶接予定部
４１Ａｄ  筒体
４１Ａｅ  超高強度熱処理部
４１Ａｆ  高強度熱処理部
４１Ｂ  フロントサイドメンバー
４１Ｂａ  曲げ加工部
４１Ｂｂ  切断又は穴あけ加工予定部
４１Ｂｃ  溶接予定部
４１Ｂｄ  筒体
４１Ｂｅ  超高強度熱処理部
４１Ｂｆ  高強度熱処理部
４１Ｃ  フロントサイドメンバー
４１Ｃａ  曲げ加工部
４１Ｃｂ  切断又は穴あけ加工予定部
４１Ｃｃ  溶接予定部
４１Ｃｄ  筒体
４１Ｃｅ  超高強度熱処理部
４１Ｃｆ  高強度熱処理部
４１Ｄ  フロントサイドメンバー
４１Ｄａ  曲げ加工部
４１Ｄｂ  切断又は穴あけ加工予定部
４１Ｄｃ  溶接予定部
４１Ｄｄ  筒体
４１Ｄｅ  超高強度熱処理部
４１Ｄｆ  高強度熱処理部
４２Ａ、４２Ｂ  Ｂピラー
４２Ａａ，４２Ｂａ  曲げ加工部
４２Ａｂ，４２Ｂｂ  切断又は穴あけ加工予定部
４２ＡＣ，４２Ｂｃ  溶接予定部
４２Ａｄ，４２Ｂｄ  筒体
４２Ａｅ、４２Ｂｅ  超高強度熱処理部
４２Ａｆ，４２Ｂｆ  高強度熱処理部
４３Ａ、４３Ｂ  クロスメンバー
４３Ａａ，４３Ｂａ  曲げ加工部
４３Ａｂ，４３Ｂｂ  切断又は穴あけ加工予定部
４３ＡＣ，４３Ｂｃ  溶接予定部
４３Ａｄ，４３Ｂｄ  筒体
４３Ａｅ，４３Ｂｅ  超高強度熱処理部
４３Ａｆ，４３Ｂｆ  高強度熱処理部
４４Ａ、４４Ｂ  Ａピラー〜ルーフレールサイド一体構造品
４４Ａａ，４４Ｂａ  曲げ加工部
４４Ａｂ，４４Ｂｂ  切断又は穴あけ加工予定部
４４ＡＣ，４４Ｂｃ  溶接予定部
４４Ａｄ，４４Ｂｄ  筒体
４４Ａｅ，４４Ｂｅ  超高強度熱処理部
４４Ａｆ，４４Ｂｆ  高強度熱処理部
５０  フロアーパネル
５１  自動車車体
５２  エンジンコンパートメント
５２ａ  縦壁部
５３  フロントサイドメンバー
５３−１〜５３−１４  第１の例〜第１４の例
５４  本体
５４ａ  一方の端部
５４ｂ  他方の端部
５５  先端部
５５ａ  非焼入れ部
５５ｂ  高周波焼入れ部
５６  傾斜部
５７  後端部
５７ａ  非焼入れ部
５７ｂ  高周波焼入れ部
５８  キャビン
５９  ダッシュパネル
６１  自動車車体
６２  側部構造
６３  Ａピラー
６３ａ  第１の部分
６３ｂ  第２の部分
６４  Ｂピラー
６５  ルーフレールサイド
６６  サイドシル
６７  Ｃピラー
６８  フロアーパネル
６９  ホイールハウスアウター
７０、７０−１、７０−２  側部補強部材
７１  エンジンコンパートメント
【発明を実施するための最良の形態】
【００８５】
［実施の形態１］
以下、本発明に係る自動車車体用強度部材を実施するための最良の形態を、その製造方法及び製造装置、ならびにその製造設備列とともに、添付図面を参照しながら詳細に説明する。【００８６】
はじめに、本実施の形態の（Ｉ）全体構成及び支持手段、（ＩＩ）加工部の構成及び加熱、冷却装置、（ＩＩＩ）可動ローラダイス、（ＩＶ）予熱手段とその作用、（Ｖ）サポートガイド、（ＶＩ）関節型ロボットの構成配置、並びに（ＶＩＩ）曲げ加工設備列を、添付図面を参照しながら以下に順次説明する。
（Ｉ）全体構成及び支持手段
図１は、本実施の形態に係る、曲げ加工を実施するための曲げ加工製品の製造装置０の全体構成を簡略化して示す説明図である。【００８７】
本実施の形態では、支持手段２、２によりその軸方向へ移動自在に支持された被加工材である金属材１を、上流側から逐次又は連続的に送り出し装置３により送り出しながら、支持手段２、２の下流側で曲げ加工を行う。【００８８】
図１に示す金属材１は、横断面形状が丸形の鋼管である。しかし、本発明は鋼管に限定されるものではなく、閉断面を有する長尺の被加工材であれば、同様に適用できる。金属材１は、図１に示す鋼管以外に、矩形、台形又は複雑な形状の閉断面を有する。【００８９】
図２は、本実施の形態において金属材１として適用可能な被加工材１−１〜１−３の横断面を示す説明図であり、図２（ａ）はロールフォーミング等により製造される開断面を有するチャンネル１−１を示し、図２（ｂ）は送り出し加工により製造される異型断面を有するチャンネル１−２、１−３を示す。本実施の形態の製造装置０では、適用される金属材１の横断面形状に応じて、後述する可動ローラダイス４や支持手段２における金属材１との接触部の形状を適宜設定すればよい。【００９０】
図１に示す製造装置０は、金属材１をその軸方向へ送り出しながら所定の位置で支持するため、金属材１の移動方向に離間して配置される２組の支持手段２、２と、支持手段２、２の上流側に配置されて金属材１を断続的又は連続的に送り出すための送り出し装置３とを備える。また、製造装置０は、２組の支持手段２、２の下流側に配置されて、金属材１をその軸方向へ送り出すとともにその設置位置が二次元又は三次元で変更自在である可動ローラダイス４を備える。【００９１】
可動ローラダイス４の入側には、金属材１の外周に配置され、金属材１の長手方向の一部を部分的に急速に加熱するための加熱手段である高周波加熱コイル５と、高周波加熱コイル５により部分的に急速に加熱された金属材１の被加熱部であって、可動ローラダイス４の二次元又は三次元の移動によって曲げモーメントが付与される部分の下流側に隣接する部分を急冷するための冷却手段である水冷装置６とが配置される。【００９２】
さらに、可動ローラダイス４の出側には、金属材１の、可動ローラダイス４を抜けた部分を支持することにより、曲げ加工の後における金属材１に生じる変形に起因した寸法の誤差を抑制するためのサポートガイド３０が配置される。【００９３】
図１に示す本実施の形態では、金属管１として横断面が丸形の鋼管を用いるので、支持手段２として、それぞれの回転軸が平行になるように互いに離間して対向配置される２組の一対の孔型ロールを用いるが、支持手段２は、一対の孔型ロールに限定されるものではなく、金属材１の横断面形状に応じて適当なものを用いればよい。また、一対の孔型ロールを用いて支持手段を構成する場合であっても、図１に示すように２組の支持ロール対２、２により構成することには限定されず、１組又は３組以上の支持ロール対２を用いてもよい。【００９４】
図３は、本実施の形態における支持手段２として用いることができる支持ガイドの構成の一例を示す説明図であり、図３（ａ）は支持ガイド２と支持ガイド２を駆動する回転機構９との配置を示す断面図であり、図３（ｂ）は支持ガイド２の外観を示す斜視図である。【００９５】
図３に示す例は、金属材１が、横断面が四角形である四角管の場合であり、支持ガイド２は、四角管１を回転可能に保持する。支持ガイド２は、高周波加熱コイル５に近接して設置されることから、加熱防止のために非磁性材により構成されるとともに、図３（ｂ）に示すように二分割、又はそれ以上に分割され、分割された箇所にはテフロン（登録商標）等の絶縁物（図示しない）が装着されることが望ましい。【００９６】
支持ガイド２に直結して、駆動用モータ１０及び回転ギア１０ａから構成される回転機構９が設けられ、これにより、後述するように、支持ガイド２は送り出し装置３の回転に同調して金属材１の軸周りの周方向へ回転することができる。これにより、金属材１をねじり変形する場合に、金属材１に高精度の捩じり変形を与えることができる。【００９７】
製造装置０は、金属材１の支持手段２として図１に示す支持ロール、又は図３に示す支持ガイドのいずれをも用いることができるが、以下の説明では、金属材として図１に示す鋼管１を用いるとともに一対の支持ロール２を用いる場合を例にとる。しかし、本発明では、金属材が丸管である場合のみならず丸管以外の閉断面部材であってもよい。また、本発明は、支持ロールに替えて支持ガイドを採用する場合にも同様に適用される。
（ＩＩ）加工部の構成、加熱装置及び冷却装置
図４は、本実施の形態の製造装置０の加工部の構成を示す説明図である。【００９８】
同図に示すように、金属材１を保持する２組の支持ロール対２、２と、その下流側には可動ローラダイス４とが配置される。可動ローラダイス４の入側には、高周波加熱コイル５及び冷却装置６が配置される。さらに、２組の支持ロール対２、２の間には予熱装置５ａが設けられ、さらに、可動ローラダイス４の入側の直近部には潤滑剤の供給装置８が配置される。【００９９】
図４において、２組の支持ロール対２、２を通過した金属材１を、可動ローラダイス４によって、その長手方向に送り出しながら支持し、この可動ローラダイス４の位置、さらには必要に応じて移動速度を、二次元又は三次元で制御しながら、金属材１の外周に配置された高周波加熱コイル５を用いて金属材１を部分的に、焼入れ可能な温度に急速に加熱することにより、金属材１を所定の形状の曲げ加工するとともに、冷却装置６を用いて曲げ加工された部分を部分的に急冷する。【０１００】
曲げ加工の際には、２組の支持ロール対２、２を通過した金属材１が高周波加熱コイル５により、焼入れが可能な温度域に加熱されることにより、可動ローラダイス４による金属材１の曲げ加工部の降伏点が低下して変形抵抗が低下するので、金属材１を容易に所望の形状に曲げ加工することができる。【０１０１】
さらに、可動ローラダイス４は、孔型ロール対２、２により金属材１を軸方向へ送り出しながら支持することから、可動ローラダイス４の表面に発生する焼付疵を抑制できる。しかも、可動ローラダイス４へ潤滑剤を供給するので、金属材１の加熱部に発生するスケールが可動ローラダイス４の内部へ巻き込まれた場合にも、可動ローラダイス４の表面への潤滑作用により、焼付疵の発生を低減できる。【０１０２】
また、この製造装置０では、可動ローラダイス４へ冷却流体を供給することもできるので、可動ローラダイス４が冷却流体により冷却される。これにより、可動ローラダイス４の強度の低下、可動ローラダイス４の熱膨張による加工精度の低下、さらに可動ローラダイス４の表面の焼付疵の発生を、いずれも防止できる。【０１０３】
図５は、本実施の形態における加熱装置５及び冷却装置６の構成例を模式的に示す説明図である。
加熱装置５は、加熱部を形成すべき金属材１の外周に環状に配置される高周波加熱コイル５により構成され、金属材１を部分的に焼入れが可能な温度域に加熱する。次いで、可動ローラダイス４が二次元又は三次元で移動することにより、加熱装置５による金属材１の加熱された部分に、曲げモーメントを付与する。【０１０４】
また、冷却装置６から冷却媒体を金属材１の加熱部に噴射することにより、金属材１の加熱された部分を焼入れる。
上述したように、高周波加熱される前の金属材１は、２組の支持ロール対２、２によって支持される。本実施の形態は、加熱装置５及び冷却装置６を一体に構成した場合であるが、別々に構成するようにしてもよい。【０１０５】
このようにして、金属材１を断続的又は連続的にＡＣ３変態点以上で、かつ金属組織を構成する結晶粒が粗大にならない温度まで加熱することができ、さらに局部的な加熱部に可動ローラダイス４を用いて塑性変形を生じさせ、その直後に冷却媒体を噴射することにより１００℃／ｓｅｃ以上の冷却速度による焼入れを行うことができる。【０１０６】
したがって、曲げ加工が施された金属材１は、優れた形状凍結性及び安定した品質を確保できる。例えば、低強度の金属素材を出発材料として曲げ加工を行った場合でも、軸方向へ均一に焼入れることによって強度を上げ、引張強さが９００ＭＰａ以上、さらには１３００ＭＰａ級以上に相当する曲げ加工製品を製造することができる。【０１０７】
金属材１が厚肉になると、１００℃／ｓｅｃ以上の冷却速度を確保することが困難になる場合があるが、金属材１が丸管、矩形管さらには台形管等の中空の閉断面部材（金属管材）である場合には、所望の冷却速度を確保するための冷却手段として、閉断面部材の内部にマンドレルバーを挿入することが望ましい。【０１０８】
図６は、厚肉材の冷却速度を確保するために中空の閉断面部材の内面にマンドレルバーを装入した状況を示す説明図である。
中空の閉断面部材が厚肉である場合には、冷却手段としてその内部にマンドレルバー６ａを装入し、金属材１の外周に配置した冷却手段６と同調して、冷却媒体を供給することにより、所望の冷却速度を確保することができる。この場合、金属材１の内部を流体又はミストで冷却すればよく、マンドレルバー６ａは非磁性体又は耐火物により構成することが望ましい。【０１０９】
本実施の形態の製造装置０では、冷却手段６から供給される冷却媒体として、水を主成分として防錆剤を含有させたものを用いることが望ましい。供給される冷却水によって加工装置の摺動部が濡れると、冷却水に防錆剤が含有されない場合には錆が発生することから、冷却水に防錆剤を含有させることが有効である。【０１１０】
さらに、冷却手段６から供給される冷却媒体として、水を主成分として焼入れ剤を含有させることが望ましい。例えば、有機高分子剤を混入したものが焼入れ剤として知られている。所定の濃度の焼入れ剤を添加することによって、冷却速度を調整して安定した焼入れ性能を確保できる。
（ＩＩＩ）可動ローラダイス４の構成
図７は、本実施の形態の製造装置０における可動ローラダイス４の上下方向及び左右方向へのシフト機構、並びに金属管の軸周りの周方向への回転機構を示す説明図である。【０１１１】
図７に示す可動ローラダイス４は、図１に示す可動ローラダイス４とは異なり、被加工材である金属材（丸管）１をその軸方向に送り出しながら支持する４つのロールを備えるものである。上下方向へのシフト機構は駆動モータ８により構成され、左右方向へのシフト機構は駆動モータ９により構成される。また、周方向への回転機構は駆動モータ１０により構成される。【０１１２】
図７には、可動ローラダイス４を上下方向及び左右方向に傾斜させるチルト機構の構成を示していないが、このチルト機構は特に限定を要するものではなく、周知慣用の機構を用いればよい。【０１１３】
図８は、可動ローラダイス４の前後方向への移動機構の説明図である。図８に示すように、曲げ加工に必要な曲げモーメントＭは、アーム長さ（金属材１の加工長さ）をＬとすると、下記（Ａ）式により定まる。【０１１４】
Ｍ＝Ｐ×Ｌ＝Ｐ×Ｒｓｉｎθ                  ・・・・・・・・（Ａ）
したがって、アーム長さＬが大きくなるほど、ピンチロール（可動ローラダイス）４に作用する力Ｐは小さくなる。すなわち、曲げ半径が小径から大径までの加工範囲を対象にすると、可動ローラダイス４を前後方向へ移動させない場合には、曲げ半径が小さい金属材１の加工における加工力Ｐが設備の能力を超えることがある。このため、曲げ半径が小径の金属材１の加工に合わせてアーム長さＬを大きく設定すると、曲げ半径が大径の金属材の加工に際し、可動ローラダイス４のシフト機構及びチルト機構を構成するためには大きなストロークが必要となり、加工装置が大型化する。【０１１５】
一方、製造装置０の停止精度や許容誤差を考慮すると、アーム長さＬを少なくした場合には加工精度が悪化する。このため、金属材１の曲げ半径に応じて、可動ロールダイス４を前後方向へ移動自在に配置することにより、最適なアーム長さＬを、金属材１の曲げ半径に関わらず得られるので、加工可能範囲を拡大できる。しかも、この場合に加工装置を大型化させることなく、充分に加工精度を確保することができる。【０１１６】
同様に、本実施の形態の製造装置０では、高周波加熱装置及び冷却装置についてもそれぞれ単独又は共通して前後方向への移動機構を有する。これにより、可動ローラダイス４との同調性を確保できるのに加え、曲げ加工開始時の金属材１の先端を加熱することができるようになるとともに、金属材１の取り付けや取り外し時の作業性及び操作性をいずれも向上することができる。【０１１７】
図９は、本実施の形態の製造装置０の可動ローラダイス４を構成する各種のロールを示す説明図であり、図９（ａ）は金属材１が丸管などの閉断面部材である場合を示し、図９（ｂ）は金属材１が矩形管等の閉断面部材、又はチャンネル等の開断面部材である場合を示し、図９（ｃ）は金属材１が矩形管等の閉断面部材、又はチャンネル等の異型断面部材である場合を示す。【０１１８】
可動ローラダイス４のロール型式は、金属材１の断面形状に応じて設計することができ、図９（ａ）〜図９（ｃ）に示すように、２ロール又は４ロールで構成する以外に、可動ローラダイス４を３ロールで構成することもできる。【０１１９】
通常、曲げ加工を行う金属材の断面形状を丸形、矩形、台形又は複雑な形状を有するロールフォーミング等による閉断面形状、または開断面形状、又は送り出し加工による異型断面形状にすることができるが、金属材１の断面形状が実質的に矩形である場合には、図９（ｃ）に示すように、可動ローラダイス４を４ロールで構成することが望ましい。【０１２０】
本実施の形態の製造装置０では、金属材１にねじり変形を付加するために、図７に示すように、可動ローラダイス４に金属材１の軸周りの周方向への回転機構を設けることが望ましい。同時に、図１では示していないが、送り出し装置３に、金属材１を把持して金属材１の軸周りの周方向へ回転可能なチャック機構７を設けることが望ましい。【０１２１】
したがって、製造装置０により金属材１にねじり変形を付加する場合に、可動ローラダイス４の回転機構を用いて金属材１の先端部をねじり変形する方式と、送り出し装置３の回転機構を用いて金属材１の後端部をねじり変形する方式とを用いることができる。通常、送り出し装置３の回転機構を用いる方式ではコンパクトな装置構造になるのに対し、可動ローラダイス４の回転機構を用いる方式では、図７に示すように、装置の構成が大規模になるおそれがあるが、いずれの方式であっても金属材１にねじり変形を与えることができる。【０１２２】
また、製造装置０では、さらに支持手段２（支持ローラ、または支持ガイド）に金属材１の軸周りの周方向への回転機構を設けることにより、送り出し送り装置３の回転に同調して金属材１をその軸周りの周方向へ回転させることができる。金属材１のねじり変形に際して、可動ローラダイス４の回転機構を用いて金属材１の先端部をねじり変形する方式、又は送り出し装置３の回転機構を用いて金属材１の後端部をねじり変形する方式のいずれを採用しても、支持手段２の同調により精度の良好なねじり変形を金属材１に与えることができる。【０１２３】
製造装置０では、可動ローラダイス４を構成するロール対それぞれに、駆動回転機構を設けることにより、送り出し送り装置３の送り量に応じて駆動モータ等によってこのロール対それぞれに駆動回転を与えることができる。曲げ加工部分に作用する圧縮応力を緩和させるとともに、送り出し装置３の送り量に応じて、これと同調するように可動ローラダイス４のロールの回転速度を制御すれば、金属材１の曲げ加工部に引張応力を与えることができ、曲げ加工を行うことができる範囲が拡大し、製品の加工精度を向上することができる。
（ＩＶ）予熱手段とその作用
本実施の形態の製造装置０では、加熱装置５の上流側に設けられた予熱装置５ａにより、金属材１の二段加熱、又はそれ以上の複数段加熱、または不均一加熱を行うことができる。【０１２４】
予熱手段５ａを複数段加熱として用いる場合には、金属材１の加熱負荷を分散することができ、曲げ加工の能率を向上することができる。
図１０は、予熱装置５ａを金属材１の不均一加熱として用いる場合の作用を説明する説明図である。【０１２５】
予熱装置として予熱用高周波加熱コイル５ａを金属材１の不均一加熱として用いる場合には、可動ローラダイス４による金属材１の曲げ方向に基づいて、金属材１を予熱用高周波加熱コイル５ａ内に偏って配置することにより、金属材１の加熱部における曲げ内面側の温度が曲げ外面側の温度よりも低くなるように設定する。【０１２６】
具体的には、図１０において、金属材１のＡ側を予熱用高周波加熱コイル５ａに接近するように位置させることにより、曲げ加工の内面側に相当するＢ側の外面温度よりも、曲げ加工の外面側に相当するＡ側の外面温度を高くするようにする。これにより、曲げ加工の内面側に発生するシワと、曲げ加工の外面側に発生する割れとを、いずれも有効に防止することができる。【０１２７】
製造装置０では、可動ローラダイス４へ潤滑剤を供給することができる。これにより、金属材１の加熱部に発生するスケールを可動ローラダイス４が巻き込んだ場合でも、供給された潤滑剤が奏する潤滑作用により、表面の焼付きの発生を低減することができる。【０１２８】
同様に、製造装置０では、可動ローラダイス４へ冷却流体を供給することができる。可動ローラダイス４の内部であって金属材１を保持する部位の近傍に冷却配管を設けて、可動ローラダイス４へ冷却流体を供給することにより、可動ローラダイス４が冷却流体により冷却されることから、可動ローラダイス４の強度の低下、可動ローラダイス４の熱膨張による加工精度の低下、さらに可動ローラダイス４の表面の焼付の発生を防止できる。
（Ｖ）サポートガイド３０
図１１は、サポートガイド３０の一例３０Ａを示す説明図である。サポートガイド３０Ａは、可動ローラダイス４を通過した金属材１を支持することにより曲げ加工後における金属材１の変形に起因する寸法誤差を抑制するためのものである。【０１２９】
図１１に示すサポートガイド３０Ａは、図１に示す横断面が円形の金属材１ではなく、横断面が矩形の金属材に曲げ加工を行う場合を示しており、可動ローラダイス４が、左右方向に対をなすロール対４ａ、４ａ及び上下方向に対をなすロール対４ｂ、４ｂの合計４つのロールからなる可動ローラダイス４である場合を示す。また、金属材１の曲げ加工部は水平面内のみで形状が変化する２次元曲げ形状の場合である。【０１３０】
可動ローラダイス４は、曲げ加工時には、金属材１の先端を、ロール対４ｂ、４ｂにより上下方向へ、かつロール対４ａ、４ａにより左右方向へそれぞれ位置決めしながら、所定の空間位置への移動、すなわち水平方向の移動（以降「左右シフト」という）と、平面内の回転（以降「左右チルト」という）とを行う。なお、金属材１が２次元の曲げ形状のみを有する場合には左右シフトのみ行うようにしてもよい。【０１３１】
図１１に示すように、この可動ローラダイス４の出側には、サポートガイド３０Ａが設置される。サポートガイド３０Ａは、可動ローラダイス４のハウジング（図示しない）、又はこのハウジングから縁切りされた他の部材に設置すればよい。【０１３２】
サポートガイド３０Ａは、可動ローラダイス４の出側において曲げ加工された金属材１の下面を支持することにより、金属材１の曲げ加工を行われた部分への自重をはじめとして作用する上下方向のモーメントによる付加的な変形を防止する。このため、サポートガイド３０Ａを設けることにより、製造される曲げ加工製品の形状を所定の形状に高精度で安定して製造することができる。【０１３３】
図１２は、本実施の形態に係るサポートガイド３０の別の一例３０Ｂを示す説明図である。
本例も、横断面が矩形の金属材に曲げ加工を行う場合であり、図示しない可動ローラダイスは図４に示す可動ローラダイス４と同様の４ロール型である。また、金属材１の曲げ形状は、水平面内のみで曲げ変形する２次元曲げ形状である。可動ローラダイス４は、曲げ加工時には金属材１の先端を上下方向及び左右方向へ保持しながら所定の空間位置の移動、すなわち左右シフト及び左右チルトを行う。【０１３４】
本例は、図１１に示す例と同様に、可動ローラダイス４の出側にサポートガイド３０Ｂが設置されるが、さらに、サポートガイド３０Ｂの上面に設けられた溝に、水平方向へ金属材１をガイドするロール１１１及び１１２が円周状に移動自在に設置される。また、ロール１１１及び１１２は、加工時における金属材１の移動に応じた移動、すなわち左右シフトや左右チルトを行う。これらの動きは、図示しない制御手段に接続され、送り出し装置３や可動ローラダイス４と同期する。【０１３５】
図１２に示すサポートガイド３０Ｂでは、左右チルトは所定半径の動きであるが、２次元曲げ形状では左右シフトのみで構成してもよい。さらに、ロール１１１及び１１２の一方に、油圧シリンダー等の圧力負荷手段を設置してもよい。【０１３６】
サポートガイド３０Ｂは、可動ローラダイス４のハウジング、あるいはこのハウジングとは縁切りされた他の部材に設置すればよい。なお、可動ローラダイス４をハウジングに固定すれば、左右シフトや左右チルトの可動範囲が小さくなるため、設備的には有利である。いずれにせよ、サポートガイド３０Ｂにより可動ローラダイス４の出側で曲げ加工中の金属材１の下面及び左右面をガイドし、加工部への自重や、加熱や冷却の不均一に起因した熱変形の不均一による上下方向や左右方向への付加的なモーメントが作用しても、可動ローラダイス４を抜けた部分の金属材１に生じる付加的な変形を防止でき、ばらつきなく所定の目標の形状を有する曲げ加工製品を製造することができる。【０１３７】
図１３は、本実施の形態に係るサポートガイド３０Ｃの別の一例を示す説明図である。
本例は、そのほとんどが図１２に示す例と同じであるが、図１２に示す構成に加えて、金属材１の上下方向をガイドするロール１１３が追加されている。【０１３８】
ロール１１３には、エアーシリンダーや油圧シリンダー等の圧力負荷手段を設置し、金属材１に圧力を負荷するようにしてもよい。可動ローラダイス４の出側で曲げ加工中の金属材１の上下面及び左右面をガイドし、金属材１の加工部への自重や、加熱や冷却の不均一に起因した熱変形の不均一による上下方向及び左右方向への付加的なモーメントが作用しても、金属材１の付加的な変形を防止することができ、ばらつきなく目標寸法を有する曲げ加工製品を製造することができる。【０１３９】
図１４は、本実施の形態に係るサポートガイド３０の別の一例を示す説明図である。
本実施例でも、図１と同様に横断面が矩形の金属材１に曲げ加工を行う場合であり、可動ローラダイス４は４ロール型である。また、曲げ加工製品は完全な３次元曲げ形状を有する。【０１４０】
可動ローラダイス４は、曲げ加工中には金属材１の先端を上下方向及び左右方向へ位置決めしながら所定の空間位置の移動、すなわち左右シフト及び左右チルトと、垂直方向の移動（以降「上下シフト」という）と、平面内の回転（以降「上下チルト」という）とを行う。【０１４１】
本実施例では可動ローラダイス４の出側にロール状のアクティブガイド３０Ｄが設置される。アクティブガイド３０Ｄは、曲げ加工中の金属材１の移動に応じた移動、すなわち左右シフトや左右チルトを行うことにより、金属材１の下面に追従し、この下面を常に案内する。なお、左右チルトは設けなくてもよい。これらの動きは図示しない制御手段に接続され、送り出し装置３や可動ローラダイス４と同期する。【０１４２】
可動ローラダイス４の出側で曲げ加工中の金属材１の下面がアクティブガイド３０Ｄにより支持及び案内されるので、加工部への自重や、加熱や冷却の不均一に起因した熱変形の不均一による上下方向への付加的なモーメントが作用しても、金属材１の変形を防止でき、ばらつきなく目標寸法を有する曲げ加工製品を製造することができる。【０１４３】
図１５は、本実施の形態に係るサポートガイド３０の別の一例を示す説明図である。
本実施例は、殆ど図７の構成と同様であるが、さらに金属材１の上下方向をガイドするロール３０Ｅが追加されている。【０１４４】
ロール３０Ｅの代わりに、エアーシリンダーや油圧シリンダー等の圧力負荷手段を設置してもよい。ロール３０Ｅにより可動ローラダイス４の出側で曲げ加工中の金属材１の上下面をガイドすることにより、加工部への自重や、加熱や冷却の不均一に起因した熱変形の不均一による上下方向への付加的なモーメントが作用しても、金属材１の付加的な変形を防止でき、ばらつきなく所定の目標形状を有する曲げ加工製品を製造することができる。【０１４５】
図１６は、本実施の形態に係るサポートガイド３０の別の一例を示す説明図である。
本実施例も、図１１と同様に横断面が矩形である金属材１に曲げ加工を行う場合であり、可動ローラダイス４は４ロール型である。また、金属材１に完全な３次元曲げ形状を与える。可動ローラダイス４は、曲げ加工中には金属材１の先端を上下方向及び左右方向に位置決めしながら所定の移動、すなわち左右シフト及び左右チルトと、上下シフト及び上下チルトとを行う。【０１４６】
本例は、これまでの実施例と同様に、可動ローラダイス４の出側に、水平方向及び上下方向に金属材１をガイドするロール１１１〜１１４を有するサポートガイド３０Ｆが設置されている。また、サポートガイド３０Ｆは、曲げ加工中の金属材１の移動に応じた移動、すなわち左右シフトや左右チルトを行う。これらの動きは、図示しない制御手段に接続され、送り出し装置３や可動ローラダイス４と同期する。【０１４７】
さらに、ロール１１１及び１１２の一方に、例えば油圧シリンダー等の圧力負荷手段を設置してもよい。可動ローラダイス４の出側で曲げ加工中の金属材１の下面及び左右面を位置決めするので、加工部への自重や、加熱や冷却の不均一に起因した熱変形の不均一による上下方向及び左右方向への付加的なモーメントが作用しても、金属材１の付加的な変形を防止でき、ばらつきなく目標寸法を有する曲げ加工製品を得ることができる。【０１４８】
図１７は、本実施の形態に係るサポートガイド３０の別の一例を示す説明図である。
本例は、殆ど図１６の構成と同様であるが、図１６の構成に加えて、サポートガイド３０Ｇにねじり機構が追加されている。【０１４９】
これらの動きは図示しない制御手段に接続され、捻じれ方向にも移動自在に配置された送り出し装置３や可動ローラダイス４と同期する。
可動ローラダイス４の出側で曲げ加工中の金属材１の上下面及び左右面を案内し、加工部への自重や、加熱や冷却の不均一に起因した熱変形の不均一による上下方向及び左右方向、さらにはねじれ方向への付加的なモーメントが作用しても、金属材１の付加的な変形を防止でき、ばらつきなく目標寸法を有する曲げ加工製品を得ることができる。【０１５０】
また、図示しないが、本実施の形態のサポートガイド３０の別の一例として、汎用の多軸ロボットにサポートガイド３０をなすガイド部材を保持させ、このガイド部材を、所定の空間で移動自在に配置するようにしてもよい。【０１５１】
図１１〜１７を参照しながら説明したように、３次元的な高精度の位置決め機構は複雑なものになることがあるが、汎用の多軸ロボットを用いることにより比較的単純な構成で、ガイド部材を、所定の空間で移動自在に設置することができる。いずれにせよ、曲げ加工製品の要求精度、重量さらには形状により具体的な装置の剛性等を考慮しながら、汎用の多軸ロボットを用いるか否かを決定すればよい。【０１５２】
図１８は、本実施の形態に係るサポートガイド３０の別の一例を示す説明図である。
本例は、図１と同様に断面が矩形の金属材１に曲げ加工を行う場合であり、可動ローラダイス４は４ロール型である。また、曲げ加工製品の形状は完全な３次元曲げ形状である。すなわち、可動ローラダイス４は、曲げ加工中には金属材１の先端を上下方向及び左右方向へ位置決めしながら所定の空間位置の移動、すなわち左右シフト及び左右チルトと、上下シフト及び上下チルトとを行う。【０１５３】
本例は、これまでの例とは異なり、金属材１の先端を、多軸ロボット３１に保持させたサポートガイド３０Ｈにより完全に掴ませ、金属材１の送り出しとともに、多軸ロボット３１も移動しながら３次元位置を完全に同期させる。曲げ加工中の金属材１の移動に応じて、空間位置の移動、すなわち左右シフトや左右チルトやねじれを行う。これらの動きは、図示しない制御手段に接続され、送り出し装置３や可動ローラダイス４と同期する。【０１５４】
可動ローラダイス４の出側の金属材１の先端をサポートガイド３０Ｈにより保持するので、加工部への自重や、加熱や冷却の不均一に起因した熱変形の不均一による上下方向及び左右方向への付加的なモーメントが作用しても、金属材１の付加的な変形を防止でき、ばらつきなく目標寸法を有する曲げ加工製品を得ることができる。
（ＶＩ）関節型ロボット
図１９は、本実施の形態の製造装置０で用いることができる関節型ロボット１１の構成を示す説明図である。【０１５５】
図１９に示すように、曲げ加工装置の下流側には、可動ローラダイス４を保持するための関節型ロボット１１を配置することができる。
この関節型ロボット１１は、作業面に固定された固定面１２と、主軸となる３本のアーム１３、１４、１５と、各アーム１３、１４、１５を接続するとともに、軸の廻りで回動可能な手首軸となる３個の関節１６、１７、１８とを有する。関節型ロボット１１の先端のアーム１５には可動ローラダイス４が取り付けられる。【０１５６】
図２０は、本実施の形態の製造装置０に用いられる関節型ロボットの他の構成例を示す説明図である。
図１９に示す製造装置０では、可動ローラダイス４を保持する関節型ロボット１１だけを配置するが、これとともに、加熱装置５及び冷却装置６用の関節型ロボット１１を併設するようにしてもよい。これらの関節型ロボット１１を設けることにより、さらに曲げ加工の効率化を図ることができる。【０１５７】
この製造装置０は、軸廻りに回動可能な関節を３個有する関節型ロボット１１を少なくとも１つ以上配置することにより、金属材１の曲げ加工に際し、可動ローラダイス４でのシフト機構、チルト機構及び移動機構が行う屈伸、旋回、並進等の動作、すなわち、合計６種類のマニピュレータが行う動作を、制御信号に基づく一連の動作とすることができる。これにより、曲げ加工の効率化とともに加工装置の小型化を図ることができる。
（ＶＩＩ）曲げ加工設備列
上述したように、本実施の形態の製造装置０により加工される被加工材としては、丸形等の形状を有する閉断面部材が用いられる。従来から丸管の閉断面部材として電縫鋼管が用いられる。【０１５８】
図２１は、被加工材の一例である電縫鋼管の製造工程の全体を示す説明図である。
電縫鋼管の製造工程１９は、帯状鋼板２０から鋼管を製造するための装置である。同図に示すように、帯状の鋼板ロールから帯状鋼板２０を連続的に繰り出すアンコイラー２１と、繰り出された帯状鋼板２０を所定の断面形状の管に成形する複数のロール成形機を備える成形手段２２と、管状に成形されて相互に突き合わされた帯状鋼板の両側縁を溶接して管を連続的に形成する溶接機を備える溶接手段２３と、溶接ビード切削装置及びポストアニーラー装置、さらに連続する管を所要のサイズにする後処理手段２４と、この所要サイズにされた管を所要長さに切断する走行切断機を備える切断手段２５とを、上流から下流へ向けてこの順に配置される。【０１５９】
図２２は、被加工材の製造に用いられるロールフォーミング工程の全体構成を示す図である。
ロールフォーミング工程２６は、帯状鋼板２０を所定の形状に成形するための装置である。このため、金属素材としての帯状鋼板２０が巻回され、この帯状鋼板２０を繰り出すアンコイラー２１と、このアンコイラー２１によって繰り出された帯状鋼板２０を所定の形状に成形するロール成形機を備える成形手段２７と、このロール成形機によって所定の形状に成形された帯状鋼板２０を所定の長さに連続的に切断する走行切断機を備える切断手段２８とから構成される。【０１６０】
図２１に示す電縫鋼管の製造工程１９や、図２２に示すロールフォーミング工程２６によって製造された被加工材は、加工用の金属材として曲げ加工装置に供給されるが、各ラインと装置とが分離し独立していると、ラインと装置間での処理スピードの相違から、被加工材をストックしておく場所を確保する必要が生じる。また、各々のラインと装置間で被加工材を搬送する必要があり、クレーンやトラック等の補助搬送手段を設ける必要も生じる。【０１６１】
本実施の形態の製造装置では、電縫鋼管の製造工程１９又はロールフォーミング工程２６の出側に連続して、本実施の形態の製造装置０を配置することにより、被加工材の供給から曲げ加工製品の製造に至るまでの全体の設備列をコンパクトにできるとともに、その操業条件を適正に設定することにより、精度の優れた曲げ加工製品を、効率的かつ安価に製造できる。【０１６２】
このようにして、本実施の形態によれば、多岐にわたる曲げ形状が要求され、金属材の曲げ方向が２次元的に異なる曲げ加工や、曲げ方向が３次元的に異なる曲げ加工を行う場合であっても、さらに、高強度の金属材の曲げ加工が必要な場合であっても、金属材を均一に冷却できることから、高強度であっても形状凍結性がよく均一な硬度分布を有する曲げ加工製品を、効率的かつ安価に製造することができる。【０１６３】
しかも、可動ローラダイスは、金属材をその軸方向に送り出しながら支持することができるので、可動ローラダイスの表面に発生する焼付疵を抑制でき、曲げ加工の精度を確保することができるとともに、作業能率に優れた曲げ加工を行うことができる。これにより、例えば、さらに高度化する自動車部品の曲げ加工技術として、広く適用可能である。【０１６４】
図２３（ａ）及び図２３（ｂ）は、本実施の形態により製造される自動車車体用強度部材の一例であるサイドメンバーとバンパーリインフォース一体構成部品４０を示す説明図である。【０１６５】
同図に示すように、この一体構成部品４０は、二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部４０ａと、かつ、外部へ向けたフランジを有さない閉断面とを有する筒体４０ｈにより構成される。【０１６６】
以降に説明する本実施の形態の自動車車体用強度部材は、いずれも、筒体がフランジを有さないことにより、省スペース化、軽量化さらには軸方向へ衝撃荷重を負荷された際の座屈変形挙動の安定による衝撃エネルギーの吸収量の増大化を図ることができる。【０１６７】
筒体４０ｈは、引張強度が１１００ＭＰａ超となるように熱処理された超高強度熱処理部４０ｅ（ハッチング部）と、この超高強度熱処理部４０ｅを除いた残余の部位であって車両の衝突時に負荷される衝撃荷重に対する変形促進部として機能する、引張強度が６００ＭＰａ以上１１００ＭＰａ以下となるように熱処理された高強度熱処理部４０ｆ、４０ｇ、あるいは引張強度が６００ＭＰａの低強度熱処理部４０ｆ、４０ｇ、あるいは、引張強度が６００ＭＰａ以上１１００ＭＰａ以下となるように熱処理された高強度熱処理部４０ｆと引張強度が６００ＭＰａの低強度熱処理部４０ｇとを備える。【０１６８】
これにより、衝突時における荷重が集中して付加される曲げ加工部４０ａは高い変形抵抗を有するとともに、超高強度熱処理部４０ｅと高強度熱処理部４０ｆとが交互に設けられた先端側は、衝突時に座屈変形して蛇腹状に塑性変形することにより衝撃エネルギーを効果的に吸収することができる。【０１６９】
なお、超高強度熱処理部４０ｅを除いた残余の部位の熱処理及び強度をどのように設定するかは、それぞれの自動車車体用強度部品に要求される性能を勘案して適宜決定すればよい。また、設備能力や高周波加熱コイル５や冷却装置６の形状、製品の形状や肉厚等によって操業条件は異なるものの、事前に確認試験を行って最適な条件を決定すればよい。【０１７０】
いずれにせよ、後述する加熱と冷却の組み合わせにより、簡単に自動車車体用強度部品の部位毎の硬度を所望の状態とすることができる。
図２３（ｂ）は、筒体４０ｈにおける切断加工予定部４０ｂ、孔あけ加工予定部４０ｃ、及び溶接予定部４０ｄを示す説明図である。切断加工予定部４０ｂや孔あけ加工予定部４０ｃを、引張強度が６００ＭＰａ未満となるように熱処理することによって（ここで「熱処理」とは部分的に加熱を行わずに素材の部分をそのまま残すことにより素材の強度とする場合も包含する）、製品の切断や孔あけを行う工具の磨耗を減らし、工具寿命を延長することができる。また、溶接予定部４０ｄを、引張強度が６００ＭＰａ未満となるように熱処理することによって（熱処理には部分的に加熱を行わず、素材の部分を残し素材の強度とする場合も含める）、後工程での溶接の信頼性を向上させることが可能である。【０１７１】
このように、二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部４０ａと、かつ、外部へ向けたフランジを有さない閉断面とを有する筒体４０ｈにより構成され、筒体４０ｈが、引張強度が１１００ＭＰａ超となるように熱処理された超高強度熱処理部４０ｅと、切断加工予定部を４０ｂ、孔あけ加工予定部４０ｃ、溶接予定部４０ｄを引張強度が６００ＭＰａ未満となるように熱処理することは、有効である。さらに、上述したように衝撃荷重に対する変形を促進するための高強度熱処理部４０ｅ、あるいは低強度熱処理部４０ｂ〜４０ｄ、あるいは高強度熱処理部４０ｅと低強度熱処理部４０ｂ〜４０ｄと組み合わせると、よりいっそう有効である。【０１７２】
図２４（ａ）〜図２４（ｅ）は、本実施の形態により製造される自動車車体用強度部材の一例であるフロントサイドメンバー４１Ａ〜４１Ｅを示す説明図である。
図２４（ａ）に示すフロントサイドメンバー４１Ａは、二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部４１Ａａと、かつ、外部へ向けたフランジを有さない閉断面とを有する筒体４１Ａｈにより構成される。【０１７３】
筒体４１Ａｈが、引張強度が１１００ＭＰａ超となるように熱処理された超高強度熱処理部４１Ａｅ（ハッチング部）と、この超高強度熱処理部４１Ａｅを除いた残余の部位であって引張強度が６００ＭＰａ以上１１００ＭＰａ以下となるように熱処理された高強度熱処理部４１Ａｆとを備える。【０１７４】
これにより、先端側（図面左部側）から衝撃荷重を負荷されると、曲げ加工部４１Ａａの引張強度が１１００ＭＰａ以上の超高強度であるので、曲げ加工部４１ａの早期の曲げ変形の発生が抑制され、これにより、先端側の高強度熱処理部４１Ａｆが衝突時に負荷される衝撃荷重により座屈して蛇腹状に塑性変形することにより衝撃エネルギーを効果的に吸収することができる。【０１７５】
なお、先端側の４１Ａｆを低強度熱処理部としてもより衝撃エネルギーを効果的に吸収することができる。
図２４（ｂ）に示すフロントサイドメンバー４１Ｂは、二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部４１Ｂａと、外部へ向けたフランジを有さない閉断面とを有する筒体４１Ｂｈにより構成される。【０１７６】
筒体４１Ｂｈが、引張強度が１１００ＭＰａ超となるように熱処理された超高強度熱処理部４１Ｂｅ（ハッチング部）と、この超高強度熱処理部４１Ｂｅを除いた残余の部位であって引張強度が６００ＭＰａ以上１１００ＭＰａ以下となるように熱処理された高強度熱処理部４１Ｂｆ、４１Ｂｆとを備える。【０１７７】
これにより、上述した図２４（ａ）に示すフロントサイドメンバー４１Ａと同様の作用効果を得られるとともに、ダッシュパネルに接合される後端側に高強度熱処理部４１Ｂｆを備えるので、後端部でも衝撃荷重を吸収できるためトータルの吸収エネルギーを大きくでき、衝撃荷重を負荷された際にフロントサイドメンバー４１Ｂによりダッシュパネルが早期に損傷することをも防止することができる。【０１７８】
なお、先端側の高強度熱処理部４１Ｂｆを低強度熱処理部とすれば、さらに衝撃エネルギーを効果的に吸収することができる。さらに、先端側の高強度熱処理部４１Ｂｆを低強度熱処理部とするとともに後端側の高強度熱処理部４１Ｂｆを高強度熱処理部とすることによって、衝撃エネルギーを向上させつつ、軸方向への圧潰時の潰れモードを有効に制御することができる。【０１７９】
図２４（ｃ）に示すフロントサイドメンバー４１Ｃは、二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部４１Ｃａと、外部へ向けたフランジを有さない閉断面とを有する筒体４１Ｃｈにより構成される。【０１８０】
筒体４１Ｃｈが、引張強度が１１００ＭＰａ超となるように熱処理された超高強度熱処理部４１Ｃｅ（ハッチング部）と、この超高強度熱処理部４１Ｃｅを除いた残余の部位であって引張強度が６００ＭＰａ以上１１００ＭＰａ以下となるように熱処理された高強度熱処理部４１Ｃｆとを備える。【０１８１】
これにより、上述した図２４（ａ）に示すフロントサイドメンバー４１Ａと同様の作用効果を得られるとともに、先端側に超高強度熱処理部４１Ｃｅ及び高強度熱処理部４１Ｃｆを軸方向へ交互に備えるので、先端部が衝突時に負荷される衝撃荷重により座屈して蛇腹状に塑性変形することにより衝撃エネルギーを効果的に吸収することができる。【０１８２】
なお、先端側の高強度熱処理部４１Ｃｆを低強度熱処理部とすれば、さらに衝撃エネルギーを効果的に吸収することができる。
図２４（ｄ）に示すフロントサイドメンバー４１Ｄは、二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部４１Ｄａと、外部へ向けたフランジを有さない閉断面とを有する筒体４１Ｄｈにより構成される。【０１８３】
筒体４１Ｄｈが、引張強度が１１００ＭＰａ超となるように熱処理された超高強度熱処理部４１Ｄｅ（ハッチング部）と、この超高強度熱処理部４１Ｄｅを除いた残余の部位であって引張強度が６００ＭＰａ以上１１００ＭＰａ以下となるように熱処理された高強度熱処理部４１Ｄｆとを備える。【０１８４】
これにより、衝撃荷重を負荷されると、曲げ加工部４１Ｄａの早期の屈曲変形が抑制され、ダッシュパネルが早期に損傷することをも防止することができ、さらに先端部が衝突時に負荷される衝撃荷重により座屈して蛇腹状に塑性変形することにより衝撃エネルギーを効果的に吸収することができる。さらに、高強度熱処理部４１Ｄｆでも衝撃荷重を吸収できるため、高い吸収エネルギーが得られる。先端にクラッシュボクスが設けられない小型車であっても、高効率に衝撃エネルギーを吸収することができる。【０１８５】
なお、先端側の高強度熱処理部４１Ｄｆを低強度熱処理部とすれば、さらに衝撃エネルギーを効果的に吸収することができる。さらに、先端側の高強度熱処理部４１Ｄｆを低強度熱処理部とするとともに後端側の４１Ｄｆを高強度熱処理部することによって、衝撃エネルギーを向上させながら圧潰の形態を有効に制御することができる。【０１８６】
図２４（ｅ）は、フロントサイドメンバー４１Ｅにおける切断加工予定部４１Ｅｂ、孔あけ加工予定部４１Ｅｃ及び溶接予定部４１Ｅｄを示す説明図である。
図２４（ｅ）に示すように、４１Ｅｂ、孔あけ加工予定部４１Ｅｃを、引張強度が６００ＭＰａ未満となるように熱処理することによって（熱処理には部分的に加熱を行わず、素材の部分をそのまま残すことにより素材の強度とする場合も含める）、製品の切断や孔あけを行う工具の磨耗を減らし、工具寿命を延長することができる。また、溶接予定部４１Ｅｄを、引張強度が６００ＭＰａ未満となるように熱処理することによって（熱処理には部分的に加熱を行わず、素材の部分をそのまま残すことにより素材の強度とする場合も含む）、後工程での溶接の信頼性を向上させることもできる。【０１８７】
このように、二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部４１Ａａ〜４１Ｄａと、外部へ向けたフランジを有さない閉断面とを有する筒体４１Ａｈ〜４１Ｄｈにより構成され、筒体４１Ａｈ〜４１Ｄｈは、引張強度が１１００ＭＰａ超となるように熱処理された超高強度熱処理部４１Ａｅ〜４１Ｄｅと、切断加工予定部４１Ｅｂ、孔あけ加工予定部４１Ｅｃ、溶接予定部４１Ｅｄを引張強度が６００ＭＰａ未満となるように熱処理することは、有効である。さらに、図２４（ａ）〜（ｄ）に示すような衝撃荷重に対する変形を促進するための高強度熱処理部４１Ａｅ〜４１Ｄｅ、あるいは低強度熱処理部４１Ａｆ〜４１Ｄｆ、あるいは高強度熱処理部４１Ａｅ〜４１Ｄｅと低強度熱処理部４１Ａｆ〜４１Ｄｆと組み合わせることはさらに有効である。【０１８８】
なお、本発明例は、フロントサイドメンバーに適用した例を示したが、図２４（ｃ）及び図２４（ｄ）に示した先端部と同様な構造でいわゆるクラッシュボックスとすることも可能であり、また、曲げ加工部と組み合わせることにより、これまでとは異なる良好なエネルギー吸収特性を得ることができる。【０１８９】
図２５（ａ）及び図２５（ｂ）は、本実施の形態により製造される自動車車体用強度部材の一例であるＢピラー４２Ａ、４２Ｂを示す説明図である。
図２５（ａ）に示すＢピラー４２Ａは、二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部４２Ａａと、切断加工予定部４２Ａｂと、穴あけ加工予定部４２ＡＣと、溶接予定部４２Ａｄとを備え、かつ、外部へ向けたフランジを有さない閉断面を有する筒体４２Ａｈにより構成される。【０１９０】
筒体４２Ａｈが、引張強度が１１００ＭＰａ超となるように熱処理された超高強度熱処理部４２Ａｅと、超高強度熱処理部４２Ａｅを除いた残余の部位であって引張強度が６００ＭＰａ以上１１００ＭＰａ以下となるように熱処理された高強度熱処理部４２Ａｆとを備える。【０１９１】
一方、図２５（ｂ）に示すＢピラー４２Ｂは、二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部４２Ｂａと、切断加工予定部４２Ｂｂと、穴あけ加工予定部４２Ｂｃと、溶接予定部４２Ｂｄとを備え、かつ、外部へ向けたフランジを有さない閉断面を有する筒体４２Ｂｈにより構成される。【０１９２】
筒体４２Ｂｈが、引張強度が１１００ＭＰａ超となるように熱処理された超高強度熱処理部４２Ｂｅ、４２Ｂｅと、超高強度熱処理部４２Ｂｅ、４２Ｂｅを除いた残余の部位であって引張強度が６００ＭＰａ以上１１００ＭＰａ以下となるように熱処理された高強度熱処理部４２Ｂｆとを備える。【０１９３】
これらにより、側面衝突時におけるＢピラー上部の室内側への変位量を抑制でき、乗員の頭部損傷を軽減できるとともに、側面衝突時にＢピラーの高さ方向の中央部付近の損傷を抑制できる。【０１９４】
図２６（ａ）及び図２６（ｂ）は、本実施の形態により製造される自動車車体用強度部材の一例であるクロスメンバー４３Ａ、４３Ｂを示す説明図である。
図２６（ａ）に示すクロスメンバー４３Ａは、二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部４３Ａａと、切断加工予定部４３Ａｂと、穴あけ加工予定部４３ＡＣと、溶接予定部４３Ａｄとを備え、かつ、外部へ向けたフランジを有さない閉断面を有する筒体４３Ａｈにより構成される。【０１９５】
筒体４３Ａｈが、引張強度が１１００ＭＰａ超となるように熱処理された超高強度熱処理部４３Ａｅと、超高強度熱処理部４３Ａｅを除いた残余の部位であって引張強度が６００ＭＰａ以上１１００ＭＰａ以下となるように熱処理された高強度熱処理部４３Ａｆとを備える。【０１９６】
一方、図２６（ｂ）に示すクロスメンバー４３Ｂは、二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部４３Ｂａと、切断加工予定部４３Ｂｂと、穴あけ加工予定部４３Ｂｃと、溶接予定部４３Ｂｄとを備え、かつ、外部へ向けたフランジを有さない閉断面を有する筒体４３Ｂｈにより構成される。【０１９７】
筒体４３Ｂｈが、引張強度が１１００ＭＰａ超となるように熱処理された超高強度熱処理部４３Ｂｅと、超高強度熱処理部４３Ｂｅを除いた残余の部位であって引張強度が６００ＭＰａ以上１１００ＭＰａ以下となるように熱処理された高強度熱処理部４３Ｂｆとを備える。【０１９８】
これらにより、クロスメンバーの中央部の強度を高めることができ、さらに側面衝突における軸方向への圧潰においてもその耐力を高めることができる。
図２７（ａ）及び図２７（ｂ）は、本実施の形態により製造される自動車車体用強度部材の一例であるＡピラー〜ルーフレールサイド一体構造品４４Ａ、４４Ｂを示す説明図である。【０１９９】
図２７（ａ）に示す一体品４４Ａは、二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部４４Ａａと、切断加工予定部４４Ａｂと、穴あけ加工予定部４４ＡＣと、溶接予定部４４Ａｄとを備え、かつ、外部へ向けたフランジを有さない閉断面を有する筒体４４Ａｈにより構成される。【０２００】
筒体４４Ａｈが、引張強度が１１００ＭＰａ超となるように熱処理された超高強度熱処理部４４Ａｅと、超高強度熱処理部４４Ａｅを除いた残余の部位であって引張強度が６００ＭＰａ以上１１００ＭＰａ以下となるように熱処理された高強度熱処理部４４Ａｆとを備える。【０２０１】
一方、図２７（ｂ）に示す一体成形品４４Ｂは、二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部４４Ｂａと、切断加工予定部４４Ｂｂと、穴あけ加工予定部４４Ｂｃと、溶接予定部４４Ｂｄとを備え、かつ、外部へ向けたフランジを有さない閉断面を有する筒体４４Ｂｈにより構成される。【０２０２】
筒体４４Ｂｈが、引張強度が１１００ＭＰａ超となるように熱処理された超高強度熱処理部４４Ｂｅと、超高強度熱処理部４４Ｂｅを除いた残余の部位であって引張強度が６００ＭＰａ未満となるように熱処理された高強度熱処理部４４Ｂｆとを備える。【０２０３】
これらにより、ルーフレールサイドと、Ａピラー又はＢピラーとの接合強度を高めることができる。
さらに、例えば、図２５に示すＢピラーと図２６に示すクロスメンバーとを一体に構成した一体品としたり、ルーフ内面側に配置されるバーにより二つのＢピラーをそれぞれの上部で接続して一体に構成する一体品としたり、あるいは片側のＢピラーとルーフ内面側に配置されるバーの一部とクロスメンバーの一部を一体品とすることもできる。【０２０４】
図２８（ａ）はＡＣ３点以上に加熱した後に急冷する通常の焼入れ条件を示すグラフであり、図２８（ｂ）はＡＣ３点以上に加熱した後に図２８（ａ）に示す冷却速度よりも低い冷却速度で冷却する条件を示すグラフであり、図２８（ｃ）はＡＣ１点以下に加熱した後に急冷する条件を示すグラフであり、図２８（ｄ）はＡＣ１点以上ＡＣ３点以下の温度域に加熱した後に急冷する条件を示すグラフであり、さらに図２８（ｅ）はＡＣ１点以上ＡＣ３点以下の温度域に加熱した後に図２８（ｄ）に示す冷却速度よりも低い冷却速度で冷却する条件を示すグラフである。【０２０５】
本発明に係る補強部材を製造する際に行う熱処理は、上述した製造装置０における高周波加熱コイル５及び水冷装置６の作動を適宜制御することによって、図２８（ａ）に示す通常の焼入れを行うとともに、図２８（ｂ）〜図２８（ｅ）に示す条件で、行われる。【０２０６】
例えば、図２８（ａ）に示すように部分的に通常の焼入れを行って所望の超高強度（例えばマルテンサイト１００％の組織、１５００〜１６５０ＭＰａ、５５ｋ鋼では１３００ＭＰａ、４５ｋ鋼では１２００ＭＰａ）を得るとともに、金属材１に対して部分的に高周波加熱コイル５の作動を停止することによりこの部分に対しては熱処理を行わないようにすることによって、素管の強度のまま（例えばフェライトとパーライトの二相組織，焼入れ鋼では５００〜６００ＭＰａ、５５０ＭＰａ鋼では５５０ＭＰａ、４５０ＭＰａ鋼では４５０ＭＰａ）とすることができる。【０２０７】
また、図２８（ｂ）に示すように通常焼き入れと同等の加熱を行うとともに、冷却速度を低くすることにより、上述した超高強度よりも強度が若干低下した高強度（例えばマルテンサイトと微量のフェライトの２相組織，焼入れ鋼では１４００〜１５００ＭＰａ、５５０ＭＰａ鋼では７００〜９００ＭＰａ、４５０ＭＰａ鋼では６００〜８００ＭＰａ）とすることができる。具体的には、水冷装置６の水冷ジャケットの孔を、例えば電磁弁により全部あるいは部分的に閉鎖することにより水冷しない部分を設けることが例示される。この際の冷却速度は、周囲の温度により変化するため、製造条件により事前に実験を行うことにより水冷の方法を決定すればよい。【０２０８】
また、図２８（ｃ）に示すように、ＡＣ１点以下に加熱した後に通常焼き入れの冷却速度と同じ冷却速度で冷却することにより、母材の強度よりも若干高い所望の強度（例えばフェライトとパーライトの２相組織、焼入れ鋼では５０００ＭＰａ〜６００ＭＰａよりやや高い強度、５５０ＭＰａ鋼では５５０ＭＰａよりやや高い強度、４５０ＭＰａ鋼では４５０ＭＰａよりやや高い強度）とすることができる。素管の造管歪が大きい場合には、素管よりも強度が低下する場合もあるが、一般的にはセメンタイトが溶け込み、若干強度が上昇する。上述したようにオンーオフ制御を行う場合における高周波加熱コイル５の制御の応答性を勘案すると、この手段によれば加熱電源の出力の変化が少なくて済むため、温度変化のレスポンスが早く、強度変化の移行部が小さくなるため実際的には有効な方法である。【０２０９】
また、図２８（ｄ）に示すように、ＡＣ１点以上ＡＣ３点以下に加熱した後に通常焼き入れの冷却速度と同じ冷却速度で冷却することにより、通常の焼き入れによる超高強度と素管の強度との中間の強度（焼入れ鋼では６００〜１４００ＭＰａ、５５ｋ鋼では５５０〜１３００ＭＰａ、４５０ＭＰａ鋼では４５０〜１２００ＭＰａ）を得ることができる。この場合、フェライトとマルテンサイトの２相組織となるため、一般的には、やや不安定で制御し難いが、製品の形状、寸法、用途等により所定の強度を得ることができる。【０２１０】
さらに、図２８（ｅ）に示すように、ＡＣ１点以下に加熱した後に通常焼き入れの冷却速度よりも遅い冷却速度で冷却することにより、通常の焼き入れによる超高強度と素管の強度との中間の強度（焼入れ鋼では６００〜１４００ＭＰａよりやや低い強度、５５０ＭＰａ鋼では５５０〜１３００ＭＰａよりやや低い強度、４５０ＭＰａ鋼では４５０〜１２００ＭＰａよりやや低い強度）を得ることができる。この場合、図２８（ｄ）に示す場合よりもやや強度が低下するが、制御はやや安定する。【０２１１】
例えば、肉厚１．６ｍｍの焼入れ鋼（Ｃ：０．２０％、Ｓｉ：０．２２％、Ｍｎ：１．３２％、Ｐ：０．０１６％、Ｓ：０．００２％、Ｃｒ：０．２０％、Ｔｉ：０．０２０％、Ｂ：０．００１３％、残部Ｆｅ及び不純物、ＡＣ３＝８２５℃、ＡＣ１＝７２０℃）を素材とする、縦５０ｍｍかつ横５０ｍｍの正方形の横断面の鋼管を、送り速度が２０ｍｍ／ｓｅｃの場合、素管強度は５０２ＭＰａ、図２８（ａ）に示す条件（加熱温度９１０℃）の熱処理部は１６１２ＭＰａ、図２８（ｂ）に示す条件（加熱温度９１０℃）の熱処理部は１４５２ＭＰａ、図２８（ｃ）に示す条件（加熱温度６５０℃）の熱処理部は５１０ＭＰａ、図２８（ｄ）に示す条件（加熱温度７７０℃）の熱処理部は７５２ＭＰａ、図２８（ｅ）に示す条件（加熱温度７７０℃）の熱処理部は６２３ＭＰａの強度をそれぞれ有する。【０２１２】
一方、肉厚１．６ｍｍの５５０ＭＰａ鋼（Ｃ：０．１４％、Ｓｉ：０．０３％、Ｍｎ：１．３０％、Ｐ：０．０１８％、Ｓ：０．００２％、残部Ｆｅ及び不純物、ＡＣ３＝８５０℃、ＡＣ１＝７２０℃）を素材とする、縦５０ｍｍかつ横５０ｍｍの正方形の横断面の鋼管を、送り速度が２０ｍｍ／ｓｅｃの場合、素管強度は５５４ＭＰａ、図２８（ａ）に示す条件（加熱温度９５０℃）の熱処理部は１３０３ＭＰａ、図２８（ｂ）に示す条件（加熱温度９５０℃）の熱処理部は８２３ＭＰａ、図２８（ｃ）に示す条件（加熱温度６５０℃）の熱処理部は５６１ＭＰａ、図２８（ｄ）に示す条件（加熱温度８００℃）の熱処理部は７４８ＭＰａ、図２８（ｅ）に示す条件（加熱温度８００℃）の熱処理部は６５８ＭＰａの強度をそれぞれ有する。【０２１３】
さらに、例えば、肉厚１．６ｍｍの４５０ＭＰａ鋼（Ｃ：０．１１％、Ｓｉ：０．０１％、Ｍｎ：１．００％、Ｐ：０．０２１％、Ｓ：０．００４％、残部Ｆｅ及び不純物、ＡＣ３＝８７０℃、ＡＣ１＝７２０℃）を素材とする、縦５０ｍｍかつ横５０ｍｍの正方形の横断面の鋼管を、送り速度が２０ｍｍ／ｓｅｃの場合、素管強度は４４５ＭＰａ、図２８（ａ）に示す条件（加熱温度９８０℃）の熱処理部は１２０８ＭＰａ、図２８（ｂ）に示す条件（加熱温度９８０℃）の熱処理部は７３７ＭＰａ、図２８（ｃ）に示す条件（加熱温度６５０℃）の熱処理部は４５１ＭＰａ、図２８（ｄ）に示す条件（加熱温度８００℃）の熱処理部は６２９ＭＰａ、図２８（ｅ）に示す条件（加熱温度８００℃）の熱処理部は６１２ＭＰａの強度をそれぞれ有する。
［実施の形態２］
次に、実施の形態２を説明する。【０２１４】
図２９は、自動車車体５１のエンジンコンパートメント５２内の左右の縦壁部５２ａに前後方向へ略水平に延設して溶接されるフロントサイドメンバー５３を示す説明図である。なお、以降の説明では、閉じた四角形の横断面形状を有するフロントサイドメンバー５３を例にとるが、本発明はこの形態に限定されるものではなく、例えば六角形や円形等の、四角形以外の閉じた横断面形状を有する筒体からなる本体を備えるものであっても同様に適用される。【０２１５】
図２９に示すように、フロントサイドメンバー５３の本体５４をなす筒体は、その軸方向の一方の端部５４ａから他方の端部５４ｂへ向けて、車体前後方向へ向けて延びて存在する先端部５５と、先端部５５に連続するとともに、エンジンコンパートメント５２とキャビン５８との間の隔壁であるダッシュパネル５９に沿って下方へ向けて傾斜する傾斜部５６と、傾斜部５６に連続するとともにダッシュパネル５９に接合されるフロアーパネル５０の下面に沿って延びて存在する後端部５７とを有する。【０２１６】
ここで、傾斜部５６とは、フロントサイドメンバー５３の設置高さがダッシュパネル５９の下面へ向けて大幅に変化する領域を意味し、先端部５５とはこの傾斜部５６よりも車体前後方向の前側の領域をいい、後端部５７とはこの傾斜部５６よりも車体前後方向の後側の領域をいう。【０２１７】
本実施の形態のフロントサイドメンバー５３では、先端部５５の一部が焼入れ処理を行われない非焼入れ部であるとともに、この一部を除いた残余の部分が高周波焼入れ処理を行われた高周波焼入れ部である。また、傾斜部５６の全てが、高周波焼入れ処理を行われた高周波焼入れ部である。さらに、後端部５７の一部が焼入れ処理を行われない非焼入れ部であるとともに、この一部を除いた残余の部分が、高周波焼入れ処理を行われた高周波焼入れ部であるか、または、後端部５７は、高周波焼入れ処理を行われた高周波焼入れ部である。以下、具体例に則して説明する。【０２１８】
図３０は、このフロントサイドメンバー５３の第１の例５３−１を示す説明図である。
同図に示すように、第１の例５３−１では、先端部５５における非焼入れ部５５ａ及び高周波焼入れ部５５ｂが、筒体の軸方向へ向けて交互に、それぞれ１つ設けられているとともに、傾斜部５６及び後端部５７は全て高周波焼入れ部である。これにより、衝突の際に衝撃エネルギーが本体５４の軸方向に負荷された際に、フロントサイドメンバー５３の重量の増加を生じることなく、先端部５５における非焼入れ部５５ａにおいて軸方向への圧潰による変形が促進されるとともに、傾斜部５６の耐曲げ性が向上してダッシュパネル５９の損傷が軽減されるので、キャビン５８の安全性が向上する。【０２１９】
図３１は、フロントサイドメンバー５３の第２の例５３−２を示す説明図である。
同図に示すように、第２の例５３−２では、先端部５５における非焼入れ部５５ａ及び高周波焼入れ部５５ｂが、本体４の軸方向へ向けて交互に、それぞれ２つ以上（図示例ではそれぞれ３つ）設けられているとともに、傾斜部５６及び後端部５７は全て高周波焼入れ部である。これにより、衝突の際に衝撃エネルギーが本体５４の軸方向に負荷された際に、フロントサイドメンバー５３の重量の増加を生じることなく、先端部５５における非焼入れ部５５ａにおいて軸方向への圧潰による変形が制御されてさらに促進されるとともに、傾斜部５６の耐曲げ性が向上してダッシュパネル５９の損傷が軽減されるので、キャビン５８の安全性が向上する。【０２２０】
図３２は、図３１に示すフロントサイドメンバー５３の第２の例５３−２の好適態様５３−２’を示す説明図である。
同図に示すように、先端部５における非焼入れ部５５ａ及び高周波焼入れ部５５ｂそれぞれの、本体５４の軸方向（図４における両矢印方向）への長さが、本体５４の先端から後端に向かうにつれて徐々に大きくなることが、軸方向への圧潰による変形を促進するためには望ましい。【０２２１】
図３３は、フロントサイドメンバー５３の第３の例５３−３を示す説明図である。
同図に示すように、第３の例５３−３では、先端部５５における高周波焼入れ部５５ｂが、本体５４の軸方向の先端から後端に向かうにつれてその面積が徐々に大きくなるように設けられるとともに、先端部５５における非焼入れ部５５ａが、筒体の軸方向の先端から後端に向かうにつれてその面積が徐々に小さくなるように設けられることが望ましい。これにより、フロントサイドメンバー５３に負荷される衝撃荷重を徐々に増加させることができるので、初期荷重を軽減しながら、先端部５５における非焼入れ部５５ａにおいて軸方向への圧潰による変形が促進されるとともに、傾斜部５６の耐曲げ性を向上できる。【０２２２】
図３４（ａ）〜図３４（ｄ）は、フロントサイドメンバー５３の第４の例５３−４、第５の例５３−５、第６の例５３−６、及び第６の例５３−７を示す説明図である。
図３４（ａ）〜図３４（ｄ）に示すように、第４〜７の例では、先端部５５における非焼入れ部５５ａ及び高周波焼入れ部５５ｂが、本体５４の周方向へ向けて交互に、それぞれ１つ又は２つ以上設けられることが、先端部５５と傾斜部５６との荷重バランスをとりながら先端部５５を強化するためには望ましい。【０２２３】
図３４（ａ）及び図３４（ｂ）は、筒体が四角形の横断面形状を有する場合であり、図３４（ｃ）及び図３４（ｄ）は筒体が八角形の横断面形状を有する場合である。
図３４（ａ）及び図３４（ｃ）に示すように、非焼入れ部５５ａを横断面形状である多角形の頂点を含まない平面状の領域に設けるとともに高周波焼入れ部５５ｂを多角形の頂点を含む屈曲した領域に設けることにより、衝撃荷重に対する耐力を高めることができる。【０２２４】
一方、これとは逆に、図３４（ｂ）及び図３４（ｄ）に示すように、非焼入れ部５５ａを多角形の頂点を含む屈曲した領域に設けるとともに高周波焼入れ部５５ｂを多角形の頂点を含まない平面状の領域に設けることにより、初期荷重を低下して衝撃荷重を制御することができ、軸方向への圧潰による変形を促進することができる。【０２２５】
図３５（ａ）及び図３５（ｂ）は、フロントサイドメンバー５３の第８の例５３−８、第９の例５３−９を示す説明図である。
図３５（ａ）に示すように、本体５４の横断面である多角形が対向する一対の略垂直面を有する場合には、非焼入れ部５５ａが一方の略垂直面に設けられるとともに高周波焼入れ部５５ｂがこれに対向する他方の略垂直面に設けられ、かつ非焼入れ部５５ａ及び高周波焼入れ部５５ｂが本体５４の軸方向へ交互に形成されることにより、衝撃荷重を負荷されたフロントサイドメンバー５３に、車体の所望の幅方向への折れ曲がりを誘発させることができ、望ましい。【０２２６】
一方、図３５（ｂ）に示すように、本体５４の横断面である多角形が対向する一対の略水平面を有する場合には、非焼入れ部５５ａが一方の略水平面に設けられるとともに高周波焼入れ部５５ｂがこれに対向する他方の略水平面に設けられ、かつ非焼入れ部５５ａ及び高周波焼入れ部５５ｂが本体５４の軸方向へ交互に形成されることにより、衝撃荷重を負荷されたフロントサイドメンバー５３に、車体の所望の上下方向への折れ曲がりを誘発させることができ、望ましい。【０２２７】
図３６（ａ）及び図３６（ｂ）は、フロントサイドメンバー５３の第１０の例５３−１０、第１１の例５３−１１を示す説明図であり、両図の右の図面は先端部５５のＡ−Ａ段面図である。なお、図３５（ａ）は高周波焼入れ部５５ｂの面積が筒体の軸方向へ向けて徐々に増加するものを示し、図３５（ｂ）は一定であるものを示す。【０２２８】
図３６（ａ）及び図３６（ｂ）に示すように、非焼入れ部５５ａが筒体の横断面における下側の領域に設けられ、高周波焼入れ部５５ｂがこの下側の領域を除く上側の領域に設けられることにより、衝撃荷重を負荷された本体５４の折れ変形を抑制することができ、望ましい。【０２２９】
図３７は、フロントサイドメンバー５３の第１２の例５３−１２を示す説明図である。
図３７に示すように、非焼入れ部５５ａが筒体の横断面における車体内側の領域に設けられ、高周波焼入れ部５５ｂが車体内側の領域を除く車体外側の領域に設けられることにより、衝撃荷重を負荷された本体５４が車体内側に屈曲して早期に衝撃吸収性能が低下することを抑制でき、望ましい。【０２３０】
以上説明した、フロントサイドメンバー５３の第１の例５３−１〜第１２の例５３−１２では、後端部５７が全て高周波焼入れ部である場合を例にとった。しかし、これとは異なり、後端部５７の一部に非焼入れ部を設けてもよい。【０２３１】
図３８は、図３１に示すフロントサイドメンバー５３の第２の例５３−２において、後端部５７の先端から本体５４の軸方向へ向けて非焼入れ部５７ａを一つ形成した第１３の例５３−１２を示す説明図である。なお、非焼入れ部５７ａは筒体の軸方向に向けて複数設けるようにしてもよい。【０２３２】
この第１３の例５３−１３によれば、図３１に示す第２の例のフロントサイドメンバー５３の効果に加えて、後端部５７における軸方向への圧潰による変形を促進でき、フロアーパネル５０及びキャビン５８の損傷をさらに軽減することができる。【０２３３】
以上説明した第１の例５３−１〜第１３の例５３−１３によれば、高周波焼入れによりフロントサイドメンバー５３を部分的に高強度化できるとともに、非焼入れ部との間に適当な強度バランスを与えることができるので軸方向への圧潰による変形を促進することができ、これにより、これまでには得られなかった高強度と衝撃吸収能とを兼ね備えたフロントサイドメンバー５３を提供することができる。【０２３４】
ここで、フロントサイドメンバー５３には、成形後に部分的に、穴あけのための穴あけ加工や、例えば切欠きの形成のための切断加工等の機械加工が施されることがあり、このような加工が行われる部位まで高周波焼入れを行ってしまうと、硬度の著しい上昇によりこれらの機械加工を行うことが難しくなってしまう。また、特にフロントサイドメンバー５３の後端部は、フロアーパネル５０の下面に溶接接合されるため、このような部分には高周波焼入れを行わないことが望ましい。【０２３５】
図３９は、このような観点から、非焼入れ部５５ａ、５７ａが、穴あけ加工による穴あき部及び溶接される溶接部を含む領域に設けられるフロントサイドメンバー５３の第１４の例５３−１４を示す説明図である。【０２３６】
図３９に示す第１４の例５３−１４では、先端部５５における穴あけ加工部を含む領域に非焼入れ部５５ａを設けるとともに、後端部５７におけるフロアーパネルとの溶接部にも非焼入れ部５７ａを設けている。この第１４の例５３−１４は、優れた溶接性及び加工性を有することから現に工業的規模で量産可能である。【０２３７】
次に、本発明に係るフロントサイドメンバー５３の製造方法を説明する。
本発明に係るフロントサイドメンバー５３は、図１〜２２を参照しながら説明した曲げ加工法により製造することができる。これにより、高生産性や良好な寸法精度、さらには非焼入れ部及び高周波焼入れ部を確実かつ容易に形成しながら、本発明に係るフロントサイドメンバー５３を製造することができる。【０２３８】
これに対し、例えば、公知の適宜手段により、上述した先端部５、傾斜部６及び後端部７を有する、閉断面構造の筒体を成形し、成形されたこの筒体に曲げ成形を行って所望の形状とした後に、公知の手段により高周波焼入れを行うと、高周波焼入れにより、特に曲げ成形部の寸法精度を確保することが難しくなることから、本発明に係るフロントサイドメンバー５３を製造することは事実上不可能である。【０２３９】
このようにして、本実施の形態により、これまでには得られなかった高強度及び軽量性と衝撃吸収能とを兼ね備え、さらに優れた溶接性及び加工性を有することから現に工業的規模で量産可能なフロントサイドメンバーを提供することができるようになる。
［実施の形態３］
実施の形態３を説明する。【０２４０】
図４０は、本実施の形態の自動車車体６１の側部構造６２の一例を示す説明図である。
この側部構造６２は、少なくとも、Ａピラー６３と、Ｂピラー６４と、ルーフレールサイド６５と、サイドシル６６と、Ｃピラー６７とにより構成される。【０２４１】
Ａピラー６３は、フロアーパネル６８の幅方向の両端部に固定されるサイドシル６６に接続されて上方へ向けて延びて存在するとともに閉じた閉断面を有する第１の部分６３ａと、この第１の部分６３ａに連続して斜め方向へ向けて延びて存在するとともに閉断面を有する第２の部分６３ｂとにより構成される。【０２４２】
また、ルーフレールサイド６５は、このＡピラー６３の第２の部分６３ｂに連続するとともにＢピラー６４の上部に接続し、閉断面を有する筒状の部材である。
Ｂピラー６４の下部は、サイドシル６６に接続されており、ルーフレールサイド６５はＢピラー６４を介してサイドシル６６及びフロアーパネル６８により支持される。また、ルーフレールサイド６５の後端部はＣピラー６７に接続される。Ｃピラー６７は、リアフェンダーに接続される。【０２４３】
このように、本実施の形態の側部構造６２は、閉じた断面を有する各種の構造部材により形成される骨格により構成される。
本実施の形態では、Ａピラー６３の第２の部分６３ｂの内部及び、ルーフレールサイド６５の内部であってＢピラー６４との接続部よりも後方の位置までの間に、側部補強部材７０が配置される。【０２４４】
図４１は、この側部補強部材７０の一例を示す説明図である。
この側部補強部材７０は、八角形からなる閉じた横断面形状を有するとともに三次元で屈曲した形状を有する。この側部補強部材７０は、高周波焼入れ処理された一体構造を有する。【０２４５】
図４２（ａ）は図４０におけるＡ−Ａ断面を示し、図４２（ｂ）は図４０におけるＢ−Ｂ断面を示す。図４２に示すように、Ａピラー６３の第２の部分６３ｂの内部には側部補強部材７０が配置されるとともに、ルーフレールサイド６５の内部であってＢピラー６４との接続部よりも後方の位置までの間にもこの側部補強部材７０が配置される。【０２４６】
側部補強部材７０における、Ｂピラー６４との接続のために溶接される領域には、焼入れ処理が行われないことが、加工性及び溶接性を確保するためには望ましい。
また、側部補強部材７０の先端部には焼入れを行わないようにすることにより、この先端部をエンジンコンパートメントの一部に溶接する際の溶接性を向上することができ、望ましい。【０２４７】
このような側部補強部材７０は、図１〜２２を参照しながら説明した熱間三次元曲げ法により製造することができる。これにより、高生産性や良好な寸法精度、さらには非焼入れ部及び高周波焼入れ部を確実かつ容易に形成しながら、本発明に係る側部補強部材７０を製造することができる。【０２４８】
側部補強部材７０を、Ａピラー６３の第２の部分６３ｂの内部には側部補強部材７０が配置されるとともに、ルーフレールサイド６５の内部であってＢピラー６４との接続部よりも後方の位置までの間に配置するには、Ｂピラー補強部材の先端が側部補強部材７０を覆うような形状とすればよく、通常の自動車車体のアーク溶接工程またはスポット溶接工程等において組み込むことが可能である。【０２４９】
また、この側部補強部材７０は略全域が高周波焼入れ処理されるので極めて高い強度を有することから、その横断面積を小さく設定しても、補強部材として十分に機能することができる。このため、側部補強部材７０を追加することによる重量増を、最小限に抑制することができる。【０２５０】
また、この側部補強部材７０は一体的に製造することができるので、補強部材の部品点を低減することができ、これにより、車体６１の製造コストの低減を図ることができる。
このようにして、本実施の形態により、自動車車体６１の側部構造のよりいっそうの高強度化及び軽量化と、さらなる車体６１の製造コストの低下とを高い次元で両立することが可能となる。
［実施の形態４］
実施の形態４を説明する。この説明では、上述した実施の形態３と相違する部分を説明し、共通する部分は同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。【０２５１】
本実施の形態では、Ａピラー６３の第２の部分６３ｂ〜ルーフレールサイド６５〜Ｃピラー６７の内部に、側部補強部材７０−１を配置する。
図４３は、この側部補強部材７０−１を示す説明図である。また、図４４は、図４０におけるＣ−Ｃ断面図である。図４３及び図４５に示すように、本実施の形態では、Ａピラー６３の第２の部分６３ｂの内部、ルーフレールサイド６５の内部、及びＣピラー６７の内部に、側部補強部材７０−１が配置される。【０２５２】
略述すると、上述した実施の形態１の側部補強部材７０を、Ｃピラー６７の内部に収容できるように延長したものが本実施の形態に側部補強部材７０−１である。これ以外は、全て実施の形態３と同じでよい。【０２５３】
側部補強部材７０−１を、このように配置するにはＢピラー補強部材の先端を側部補強部材７０−１を覆うような形状とすればよく、通常の自動車車体のアーク溶接工程またはスポット溶接工程等において組み込むことが可能である。【０２５４】
また、この側部補強部材７０−１は略全域が高周波焼入れ処理されるので極めて高い強度を有することから、その横断面積を小さく設定しても、補強部材として十分に機能することができる。このため、側部補強部材７０−１を追加することによる重量増を、最小限に抑制することができる。【０２５５】
また、この側部補強部材７０−１は一体的に製造することができるので、補強部材の部品点を低減することができ、これにより、車体６１の製造コストを低減することができる。【０２５６】
このようにして、本実施の形態により、自動車車体６１の側部構造６２のよりいっそうの高強度化及び軽量化と、さらなる車体６１の製造コストの低下とを高い次元で両立することが可能となる。
［実施の形態５］
図４５は、図４０におけるＤ−Ｄ断面図である。【０２５７】
本実施の形態では、実施の形態３の側部補強部材７０の先端側を、自動車車体６１の下方側へ向けて延長したものであって、本実施の形態の側部補強部材７０−２は、フロントピラー６３の第１の部分６３ａの内部にも存在する。【０２５８】
この側部補強部材７０−３を用いることにより、実施の形態１の側部補強部材７０の効果に加えて、前面衝突の際にダッシュパネルを補強することができる。
【図１】
2008123506.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【国際調査報告】
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