(57)【要約】【課題】引張り強度の異なる２種類の板材を含む３枚以上の板材を互いに接合させた場合であっても、引張り強度の低い低強度板材における成形時の破断（亀裂）を抑制することができる自動車用パネル部材を得る。【解決手段】パネル部材５０の高強度鋼板３０と低強度鋼板３２を接合させる異種材接合部３６側において、レーザ５１による接合時にフィラー材５２を用いることで、当該異種材接合部３６において接合強化部３７が設けられ、接合強度を高くすることができる。その結果、異種材接合部３６を介して、低強度鋼板３２において、異種材接合部３６側の伸び量を小さくすることができる。これにより、パネル部材５０における変形量を小さくすることができ、低強度鋼板３２に作用する応力集中は緩和され、パネル部材５０において、成形時の破断（亀裂）を抑制することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の第１板材と隣接された状態で第１接合部を介して接合され、前記第１板材よりも引張り強度が低い金属製の第２板材と、
前記第１板材及び前記第２板材と隣接された状態で、前記第１接合部と交差する第２接合部を介して、前記第１板材及び前記第２板材と接合された金属製の１以上の他の第３板材と、
少なくとも前記第１接合部に設けられ、当該第１接合部の接合強度を高くする接合強化部と、
を有する自動車用パネル部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用パネル部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、板厚が異なる２枚の鋼板（板材）同士をＬ字状、逆Ｌ字状、コ字状に突合わせ溶接して構成されるパネル部材において、突合せ溶接による溶接線のコーナ部に溶接線角部を有し、当該溶接線角部から放射線状に、薄板側においてレーザで焼入れ線を設定する技術が開示されている。そして、これにより、薄板側鋼板の強度を向上させ、プレス加工による絞り成形の際に薄板側鋼板側に生じる破断（亀裂）を抑制するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−０１６４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記先行技術では、板厚が異なる２枚の鋼板が接合されたものである。このため、例えば、引張り強度の異なる２種類の鋼板を含む３枚以上の鋼板を互いに接合させた場合、引張り強度が一番低い鋼板（以下、「低強度板材」という）において溶接線角部から放射線状にレーザ焼入れを行ったとしても、当該低強度板材よりも引張り強度の高い、他の２つの鋼板の影響により、成形時において、低強度板材側に破断（亀裂）が生じる可能性がある。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、引張り強度の異なる２種類の板材を含む３枚以上の板材を互いに接合させた場合であっても、引張り強度の低い低強度板材における成形時の破断（亀裂）を抑制することができる自動車用パネル部材を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の自動車用パネル部材は、金属製の第１板材と隣接された状態で第１接合部を介して接合され、前記第１板材よりも引張り強度が低い金属製の第２板材と、前記第１板材及び前記第２板材と隣接された状態で、前記第１接合部と交差する第２接合部を介して、前記第１板材及び前記第２板材と接合された金属製の１以上の他の板材と、前記第１接合部及び前記第２接合部のうち、少なくとも前記第１接合部に設けられ、当該第１接合部の接合強度を高くする接合強化部と、を有している。
【０００７】
請求項１に記載の自動車用パネル部材では、金属製の第１板材と当該第１板材よりも引張り強度が低い金属製の第２板材とが、隣接された状態で第１接合部を介して接合されている。また、第１板材及び第２板材と隣接された状態で金属製の１以上の他の第３板材が、第１接合部と交差する第２接合部を介して、第１板材及び前記第２板材と接合されている。そして、第１接合部及び第２接合部のうち、少なくとも第１接合部には、当該第１接合部の接合強度を高くする接合強化部が設けられている。
【０００８】
一般に、同じ条件下において、引張り強度の異なる板材をそれぞれ引張った場合、引張り強度の低い板材は、引張り強度の高い板材よりも伸び量が大きくなる。これを踏まえて、例えば、自動車用パネル部材（以下、単に「パネル部材」という）において、隣接して配置された引張り強度の異なる第１板材、第２板材（引張り強度；第１板材＞第２板材）と他の第３板材とを、互いに突き合わせた状態で三つ叉状に接合された場合について検討する。
【０００９】
この場合、隣接して配置された第１板材及び第２板材の配列方向に対して直交する方向に沿って引張力が作用すると、第１板材及び第２板材と第３板材とを接合する第２接合部において、第１板材と第２板材の伸び量の差に起因して、第１板材と第３板材とを接合する第２接合部の位置と第２板材及び第３板材とを接合する第２接合部の位置とが引張り方向にずれてしまう。この結果、パネル部材はＳ字状に変形する。つまり、成形時（プレス加工による絞り成形時）にパネル部材の成形性が悪くなってしまう。
【００１０】
また、パネル部材において、第１板材と第３板材とを接合する第２接合部の位置と第２板材及び第３板材とを接合する第２接合部の位置とが引張り方向にずれる場合、第１接合部と第２接合部との交点は、当該第２接合部の位置が引張り方向にずれる起点となる。このため、第１板材よりも低強度板材となる第２板材の頂部側では、パネル部材の成形時に、応力が集中し、局部伸び（くびれ）や破断（亀裂）が生じる場合がある。
【００１１】
これに対して、本発明では、第１接合部及び第２接合部のうち、少なくとも第１接合部に接合強化部が設けられ、当該第１接合部の接合強度を高くしている。このように、第１接合部の接合強度を上げることにより、当該第１接合部における引張り強度を高くすることができる。その結果、第１接合部を介して、第２板材において第１接合部側の伸び量を小さくすることができる。
【００１２】
第１接合部と第２接合部との交点は、当該第２接合部が引張り方向にずれる起点となるため、第２板材において第１接合部側の伸び量を小さくすることで、少なくとも第２板材の頂部側において、第１板材と第２板材との間で引張り方向のずれ量を低減させることができる。これにより、パネル部材における変形量を小さくすることができ、第２板材に作用する応力集中は緩和され、パネル部材において、成形時の破断（亀裂）を抑制することができる。
【００１３】
すなわち、本発明では、第１板材よりも引張り強度が低い第２板材を含む３種類の板材において、パネル部材の成形時等に応力が集中する第２板材と第１板材との第１接合部を補強し、強度バランスの最適化を図っている。なお、ここでの「第２板材の頂部」は、第２板材において、第１接合部と第２接合部の交点及びその周辺部が含む意である。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、請求項１に記載の自動車用パネル部材では、引張り強度の異なる２種類の板材を含む３枚以上の板材を互いに接合させた場合であっても、引張り強度の低い低強度板材における成形時の破断（亀裂）を抑制することができる、という優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の形態に係る自動車用パネル部材を示す平面図である。
【図２】図１で示す接合領域Ａが拡大された状態を示す一部拡大斜視図である。
【図３】（Ａ）は、（Ｂ）に対応する比較例を接合部の断面図であり、（Ｂ）は、図２において、３（Ｂ）−３（Ｂ）線に沿って切断したときの断面図である。
【図４】（Ａ）は、比較例を示す図２に対応する一部拡大斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）における問題点を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を用いて、本発明に係る自動車用パネル部材の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、これらの図において適宜示される矢印ＦＲは自動車用パネル部材の前後方向の前側を示しており、矢印ＲＨは自動車用パネル部材の幅方向の右側、矢印ＬＨは自動車用パネル部材の幅方向の左側をそれぞれ示している。
【００１７】
（自動車用パネル部材の構成）
図１には、本実施形態に係る自動車用パネル部材（以下、単に「パネル部材」という）１０の平面図が示されている。図１に示すパネル部材１０は、例えば、パネル部材１０の幅方向の中央部１２、右側部１４、左側部１６に分割されている。そして、中央部１２と右側部１４、及び中央部１２と左側部１６とは、テーラードブランク工法によってパネル部材１０の幅方向にそれぞれ接合され（後述する）、一体化されている。
【００１８】
一般に、テーラードブランク工法は、材質や板厚の異なる複数の金属板（ブランク材）をレーザ溶接等にて溶接（接合）し、１つの金属板とする工法である。例えば、材質の異なる板材を互いに溶接して一体化させることで、１枚の素材の機械的特性を部分的に変えることができるという特徴を持つ。また、板厚の異なる板材を互いに溶接して一体化させることで、剛性を部分的に変えることができる。
【００１９】
ここで、パネル部材１０の構成について簡単に説明する。
図１に示されるように、パネル部材１０の幅方向の中央部１２は、パネル部材１０の前後方向に沿って、前部２２と後部（第３板材）２４が隣接して配置されている。前部２２及び後部２４には、例えば、引張強度が５９０ＭＰａの高張力鋼板材（いわゆる「５９０材」）が用いられており、前部２２と後部２４とは、同種材接合部２６を介して接合されている。なお、本実施形態における「同種材接合部」は、隣接して配置された鋼板同士の引張強度が同じ場合の接合部をいい、「異種材接合部」は、隣接して配置された鋼板同士の引張強度が異なる場合の接合部をいう。
【００２０】
また、パネル部材１０の幅方向の右側部１４は、パネル部材１０の前後方向に沿って、前部２８と中央部（第１板材）３０と後部（第２板材）３２が隣接して配置されている。前部２８及び中央部３０には、引張強度が９８０ＭＰａの超高張力鋼板（いわゆる「９８０材」）が用いられており、後部３２には、引張強度が４４０ＭＰａの高張力鋼板（いわゆる「４４０材」）が用いられている。そして、前部２８と中央部３０とは、同種材接合部３４を介して接合されており、中央部３０と後部３２とは、異種材接合部（第１接合部）３６を介して接合されている。
【００２１】
また、パネル部材１０の幅方向の左側部１６は、右側部１４と同様に、パネル部材１０の前後方向に沿って、前部３８と中央部（第１板材）４０と後部（第２板材）４２が隣接して配置されている。前部３８及び中央部４０には、９８０材が用いられており、後部４２には、４４０材が用いられている。そして、前部３８と中央部４０とは、同種材接合部４４を介して接合されており、中央部４０と後部４２とは、異種材接合部（第１接合部）４６を介して接合されている。
【００２２】
そして、前述のように、パネル部材１０の幅方向の中央部１２と右側部１４とは、異種材接合部（第２接合部）１８を介して接合され、パネル部材１０の幅方向の中央部１２と左側部１６とは、異種材接合部（第２接合部）２０を介して接合されている。
【００２３】
さらに、パネル部材１０において、幅方向の中央部１２における同種材接合部２６の位置と、右側部１４の同種材接合部３４の位置及び左側部１６の同種材接合部４４の位置は、それぞれパネル部材１０の前後方向にずれている。また、パネル部材１０の幅方向の中央部１２における同種材接合部２６の位置と、右側部１４の異種材接合部３６の位置及び左側部１６の異種材接合部４６の位置は、それぞれパネル部材１０の前後方向にずれている。
【００２４】
ところで、図２には、図１におけるパネル部材１０の接合領域Ａ（パネル部材５０）が拡大された拡大斜視図が示されている。この図に示されるように、パネル部材５０では、引張り強度が異なる３種類の鋼板を、互いに隣接させ突き合わせた状態で三つ叉状に接合されている。
【００２５】
前述のように、パネル部材５０の左部（図１に示すパネル部材１０の中央部１２の後部（第３板材）２４）は、５９０材で形成され、パネル部材５０の右側前部（図１に示すパネル部材１０の右側部１４の中央部（第１板材）３０）は、９８０材で形成されている。また、パネル部材５０の右側後部（図１に示すパネル部材１０の右側部１４の後部（第２板材）３２）は、４４０材で形成されている。
【００２６】
このため、以下の説明では、図２に示すパネル部材５０の左部を「中強度鋼板２４」、パネル部材５０の右側前部を「高強度鋼板３０」、パネル部材５０の右側後部を「低強度鋼板３２」という。なお、４４０材は、一般に高張力鋼板とされるが、ここでは、５９０材との相対的な評価により、便宜的に「低強度鋼板」というものであり、仕様上の絶対的な意味における低強度とは異なる意味で使用する。
【００２７】
また、ここでは、一例として、高強度鋼板３０及び中強度鋼板２４として、板厚１．０ｍｍの鋼板が用いられており、低強度鋼板３２として、板厚０．６５ｍｍの鋼板が用いられている。しかし、これらの板厚については、特にこれに限定されるものではない。
【００２８】
本実施形態では、高強度鋼板３０と低強度鋼板３２とは、異種材接合部３６を介して接合され、高強度鋼板３０及び低強度鋼板３２と中強度鋼板２４とは、異種材接合部１８を介して接合されているが、少なくとも異種材接合部３６側において、高強度鋼板３０と低強度鋼板３２との接合時に、接合強化材としてフィラー材５２が用いられている。
【００２９】
フィラー材については、板材の種類によって異なるが、ここでは、例えば、Ｃ、Ｓi、Ｍｎ等が添加されたワイヤ（Ｆｅ）が用いられる。つまり、フィラー材はＦｅを主成分として、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎが添加されたものであり、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎの添加量が多くなると接合強度が高くなる。
【００３０】
（自動車用パネル部材の作用及び効果）
本実施形態では、図２に示されるように、高強度鋼板３０と低強度鋼板３２を接合させる異種材接合部３６側において、レーザ５１による接合時にフィラー材５２が用いられている。そして、これにより、異種材接合部３６において接合強度を高くしている。
【００３１】
例えば、図３（Ａ）には、異種材接合部１０８においてフィラー材５２（図２参照）が用いられていない場合が示されている。異種材接合部１０８では、レーザ５１（図２参照）の熱により、高強度鋼板１０２及び低強度鋼板１０４が互いに溶融され、混和し冷却して接合されるが、この異種材接合部１０８では、高強度鋼板１０２の添加元素量と低強度鋼板１０４の添加元素量の平均により硬さが決まる。
【００３２】
一方、図３（Ｂ）には、異種材接合部３６にフィラー材５２が用いられた場合が示されている。この場合、異種材接合部３６では、レーザ５１（図２参照）の熱により、高強度鋼板３０及び低強度鋼板３２に加えフィラー材５２が溶融され、混和し冷却して接合されることとなる（異種材接合部３６）。したがって、異種材接合部３６では、接合強化部３７（フィラー材５２が固化した部分）が設けられており、異種材接合部１０８よりも膨出している（接合部の体積が大きい）。
【００３３】
そして、この異種材接合部３６では、高強度鋼板３０の添加元素量及び低強度鋼板３２の添加元素量に加え、フィラー材５２に含まれた添加元素量の平均により硬さが決まる。したがって、フィラー材５２が用いられた異種材接合部３６では、フィラー材５２が用いられていない異種材接合部１０８（図３（Ａ）参照）よりも引張り強度を高くすることができる。すなわち、当該異種材接合部３６を介して、低強度鋼板３２において異種材接合部３６側の伸び量を小さくすることができる。
【００３４】
一般に、同じ条件下において、引張り強度の異なる鋼板をそれぞれ引張った場合、引張り強度の低い鋼板は、引張り強度の高い鋼板よりも伸び率が高くなる。これを踏まえて、例えば、図４（Ａ）に示されるように、パネル部材１００において、引張り強度の異なる高強度鋼板１０２及び低強度鋼板１０４と中強度鋼板１０６とが、互いに隣接して三つ叉状に接合された場合について検討する。
【００３５】
この場合、高強度鋼板１０２及び低強度鋼板１０４の配列方向に対して直交する方向に沿って引張力Ｆが作用すると、図４（Ｂ）に示されるように、異種材接合部１１０において、中強度鋼板１０６と高強度鋼板１０２の伸び量の差に起因して、中強度鋼板１０６と高強度鋼板１０２とが接合された異種材接合部１１０Ａの位置と、中強度鋼板１０６と低強度鋼板１０４とが接合された異種材接合部１１０Ｂの位置は、引張り方向にずれてしまう。
【００３６】
この結果、パネル部材１００は、Ｓ字状に変形する。つまり、プレス加工による絞り成形等により、パネル部材１００を成形する際に当該パネル部材１００の成形性が悪くなってしまう。なお、図４（Ｂ）は、パネル部材１００の変形を分かりやすく見せるため、実際よりもパネル部材１００の変形量を大きくして図示している。
【００３７】
また、図４（Ｂ）に示されるように、パネル部材１００において、中強度鋼板１０６と高強度鋼板１０２とが接合された異種材接合部１１０Ａの位置と、中強度鋼板１０６と低強度鋼板１０４とが接合された異種材接合部１１０Ｂの位置とが引張り方向にずれる場合、低強度鋼板１０４側では、高強度鋼板１０２及び中強度鋼板１０６と接合される頂点Ｐ’（ 図４（Ａ）参照）は、異種材接合部１１０Ｂの位置が引張り方向にずれる起点となる。このため、低強度鋼板１０４の頂部１１２側では、パネル部材１００の成形時に、応力が集中し、局部伸び（くびれ）や破断（亀裂）が生じる場合がある。
【００３８】
これに対して、本実施形態では、図２及び図３（Ｂ）に示されるように、高強度鋼板３０と低強度鋼板３２を接合させる異種材接合部３６側において、レーザ５１による接合時にフィラー材５２を用いることで、当該異種材接合部３６において接合強化部３７が設けられ、接合強度を高くすることができる。その結果、異種材接合部３６を介して、低強度鋼板３２において、異種材接合部３６側の伸び量を小さくすることができる。
【００３９】
異種材接合部３６と異種材接合部１８との交点Ｐは、当該異種材接合部１８が引張り方向にずれる起点となるため、低強度鋼板３２において、異種材接合部３６側の伸び量を小さくすることで、少なくとも低強度鋼板３２の頂部５４側において、高強度鋼板３０と低強度鋼板３２との間で引張り方向のずれ量を低減させることができる。これにより、パネル部材５０における変形量を小さくすることができ、低強度鋼板３２に作用する応力集中は緩和され、パネル部材５０において、成形時の破断（亀裂）を抑制することができる。
【００４０】
すなわち、本実施形態では、高強度鋼板３０よりも引張り強度が低い低強度鋼板３２を含む３種類の板材において、パネル部材５０の成形時等に応力が集中する低強度鋼板３２と高強度鋼板３０との異種材接合部３６を補強し、強度バランスの最適化を図っている。
【００４１】
そして、これにより、引張り強度の異なる２種類の板材を含む３枚以上の板材を互いに接合させた場合であっても、引張り強度の低い低強度鋼板３２における成形時の破断（亀裂）を抑制することができる、
【００４２】
以上のように形成されたパネル部材５０を含む図１に示すパネル部材１０は、例えば、車両のフロアパネルに適用される。なお、フロアパネルとして適用される場合、図示はしないが、パネル部材１０の幅方向の中央部１２がトンネル部とされ、右側部１４及び左側部１６はそれぞれフロア部とされる。このため、プレス加工では、パネル部材１０の中央部１２が上方へ向かって突出される。なお、パネル部材１０は、フロアパネル以外にもドア部材にも適用可能であり、パネル部材１０の大きさや構成はこれに限るものではない。
【００４３】
一般に、鋼板において、強度を上げる場合、鋼板の材質が変わるため、その分コストが上がってしまう。また、鋼板において、剛性を上げる場合は、板厚を厚くするため、自動車用パネル部材として適用させた場合に、自動車の重量の増加を招き、燃費が悪くなってしまう。以上のことを鑑みて、鋼板における引張り強度、板厚は、車両の仕様上必要な強度と剛性のバランスを考慮して、本実施形態に限らず、適宜変更される。
【００４４】
そして、以上のように、本実施形態におけるパネル部材５０（図２参照）を適用させることで、パネル部材１０（図１参照）の仕様に応じて、部分的に機械的特性を変えることができるため、車両の軽量化を図ると共に低コスト化を実現させることができる。
【００４５】
（その他の実施形態）
以上の実施形態では、図２に示されるように、パネル部材５０において、高強度鋼板３０と低強度鋼板３２とを接合する異種材接合部３６においてフィラー材５２が用いられた旨の説明を行ったが、これに限るものではなく、高強度鋼板３０及び低強度鋼板３２と中強度鋼板２４を接合する異種材接合部１８においてもフィラー材５２が用いられてもよい。
【００４６】
また、本実施形態では、他の鋼板との相対的な評価により、便宜的に「低強度鋼板」、「中強度鋼板」、「高強度鋼板」とされるものであり、仕様上の絶対的な意味における低強度、中強度、高強度とは意味が異なる。
【００４７】
さらに、本実施形態では、パネル部材１０に用いられる板材として鋼板を例に挙げて説明したが、板材は鋼板に限るものではない。例えば、アルミニウム合金等で形成された板材が用いられてもよい。
【００４８】
また、本実施形態では、例えば、超高張力鋼板材として引張強度が９８０ＭＰａの板材が用いられ、高張力鋼板材として引張強度が７８０ＭＰａ、５９０ＭＰａ、４４０ＭＰａの板材が用いられているが、引張強度についてはこれらに限るものではなく、車種等に応じて適宜変更可能である。
【００４９】
ここで、本実施形態では、３種類の板材（鋼板）において、それぞれ引張り強度が異なる材質が適用された例について説明したが、これに限るものではない。例えば、第３板材については、第１板材及び第２板材と同じ材質が用いられてもよい。
【００５０】
さらに、図１に示されるように、異種材接合部１８、３６を含む接合部において、本実施形態では直線とされているが、これらの接合部は直線に限るものではなく曲線であってもよい。したがって、鋼板の形状は矩形状に限るものではない。
【００５１】
以上、本発明の実施形態の一例について説明したが、本発明の実施形態は、上記に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００５２】
１０      パネル部材（自動車用パネル部材）
１８      異種材接合部（第２接合部）
２０      異種材接合部（第２接合部）
２４      中強度鋼板（第３板材）
３０      高強度鋼板（第１板材）
３２      低強度鋼板（第２板材）
３６      異種材接合部（第１接合部）
３７      接合強化部
４０      高強度鋼板（第１板材）
４２      低強度鋼板（第２板材）
４６      異種材接合部（第１接合部）
５０      パネル部材（自動車用パネル部材）
【図１】
2018140411.tif 000003
【図２】
2018140411.tif 000004
【図３】
2018140411.tif 000005
【図４】
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