(57)【要約】      （修正有）【課題】仮溶接に替わる別の仮止め措置を採用することにより、車両用部品の製造時間及び製造コストを従来よりも低減可能な車両用部品の製造方法を提供する。【解決手段】係合突部１２を有する第１部材１０を形成する。加熱した金属板材から、第１部材の係合突部１２を係合可能な係合穴を有すると共に横断面が開放断面形状をした第２部材２０を熱間プレス加工によって形成する。熱間プレス加工直後の第２部材の係合穴に第１部材の係合突部１２を係合させた後、当該第２部材２０を強制冷却して寸法収縮させる。これにより、第１部材の係合突部１２を第２部材の係合穴から離脱不能として第１及び第２部材１０，２０を相互に仮止めする。仮止めされた第１及び第２部材の相互接触部位１６に対し溶接を施すことにより、横断面が閉断面形状をした車両用部品を完成させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの部材を接合して横断面が閉断面形状の車両用部品を製造する方法であって、
係合突部を有する第１部材を形成する第１準備工程と、
加熱した金属板材から、前記第１部材の係合突部を係合可能な係合穴を有すると共に横断面が開放断面形状をした第２部材を、成型および焼入れを同時達成する熱間プレス加工によって形成する第２準備工程と、
熱間プレス加工直後の前記第２部材の係合穴に前記第１部材の係合突部を係合させた後、当該第２部材を強制冷却または自然冷却して寸法収縮させることにより、前記第１部材の係合突部を前記第２部材の係合穴から離脱不能として第１及び第２部材を相互に仮止めする仮止め工程と、
仮止めされた前記第１及び第２部材の相互接触部位に対し溶接を施すことにより、横断面が閉断面形状をした車両用部品を完成させる溶接工程と、
を備えることを特徴とする車両用部品の製造方法。
【請求項２】
前記第２準備工程において前記加熱した金属板材は８５０℃以上の高温状態にあり、
前記仮止め工程において前記第２部材の係合穴に前記第１部材の係合突部を係合させるときの熱間プレス加工直後の第２部材は１００〜３００℃の中温状態にあり、
前記仮止め工程において強制冷却または自然冷却後の第２部材は５０℃以下の低温状態にある、ことを特徴とする請求項１に記載の車両用部品の製造方法。
【請求項３】
前記第１部材は長手方向に長尺な部材であり、その第１部材の長手方向の両端部には、前記係合突部がそれぞれ形成されており、
前記第２部材は長手方向に長尺な部材であり、その第２部材の長手方向の両端部近傍には、前記係合穴がそれぞれ形成されており、これら二つの係合穴間の離間長（Ｌ１）が１０００ｍｍ以上である、ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用部品の製造方法。
【請求項４】
前記第１部材の係合突部は、当該第１部材の本体部の厚み方向に延びる支持部と、その支持部の先端から当該第１部材の長手方向に延びる爪部とを有しており、
前記第２部材の係合穴は、前記第１部材の係合突部の爪部が通過可能な形状および大きさを有している、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二つの部材を接合して横断面が閉断面形状の車両用部品を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車体は多数のボディ部品で構成されているが、燃費の向上や衝突安全性能の向上の観点から個々の部品は軽量化を図りながらも高強度化することが要請されている。そのような流れの中で、材料として高張力鋼板を用いたボディ部品が増えつつある。但し、個々のボディ部品の強度が高まると、溶接作業時に一つの部品とその相手側部品との間で接触面間の合い（相互接触の度合い）が悪くなる傾向にある。接触面間の合いが悪いまま（例えば多少でも隙間を残したまま）当該部位に溶接を施しても、十分な溶接強度を確保することができない。このことは、例えば自動車のバンパーリインフォースメント（バンパー補強部材）において問題になる。
【０００３】
図１（ａ）に示すように、バンパーリインフォースメント１とは、車体のサイドメンバー２の前端部に位置するクラッシュボックス３に固定される部品であって衝突時の衝撃を吸収・緩和するためのボディ部品である。典型的なバンパーリインフォースメントは、図１（ｂ）に示すように、横断面ハット型（横断面が後方に開口した開放断面形状）の本体部材４の開口側に板状の補強用部材５をあてがうと共に、本体部材４の側部フランジ４ａと補強用部材５との接触部位６に溶接を施して両部材４，５を一体化することにより構成されている。このようなバンパー構造は、例えば特許文献１の図１及び図２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２９０５８２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１（ｂ）に示す本体部材の側部フランジ４ａと補強用部材５との接触部位６に直接、本溶接を施そうとしても、溶接時の熱で部材に変形や反りを生じて両部材の接触面間の間隔が広がってしまい、適切な溶接を実現できないという問題がある。このような問題を回避するために、両部材４，５の接触面間に部分的に（具体的には、点付け的に）仮溶接を予め施しておき、本溶接時の接触面間の広がりを未然防止することが通例的に行われている。しかしながら、このような事前の仮溶接は、製品（バンパーリインフォースメント）の製造時間及び製造コストを増大させるだけでなく、仮溶接時の熱による部材の部分的な溶け落ち、欠落、あるいは局所的軟化を招き易く、製品品質を低下させる原因となる。
【０００６】
本発明の目的は、仮溶接に替わる別の仮止め措置を採用することにより、二つの部材の接触部位に本溶接を施す際の溶接熱による接触面間の広がりを防止すると共に、仮溶接に見られるような部材の部分的な溶け落ち、欠落、あるいは局所的軟化を回避することができ、その結果、製品の製造時間及び製造コストを従来よりも低減することができる車両用部品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、二つの部材を接合して横断面が閉断面形状の車両用部品を製造する方法であって、
係合突部を有する第１部材を形成する第１準備工程と、
加熱した金属板材から、前記第１部材の係合突部を係合可能な係合穴を有すると共に横断面が開放断面形状をした第２部材を、成型および焼入れを同時達成する熱間プレス加工によって形成する第２準備工程と、
熱間プレス加工直後の前記第２部材の係合穴に前記第１部材の係合突部を係合させた後、当該第２部材を強制冷却または自然冷却して寸法収縮させることにより、前記第１部材の係合突部を前記第２部材の係合穴から離脱不能として第１及び第２部材を相互に仮止めする仮止め工程と、
仮止めされた前記第１及び第２部材の相互接触部位に対し溶接を施すことにより、横断面が閉断面形状をした車両用部品を完成させる溶接工程と、
を備えることを特徴とする車両用部品の製造方法。
【０００８】
この方法によれば、第１準備工程では、係合突部を有する第１部材が形成される。第２準備工程では、第１部材の係合突部を係合可能な係合穴を有すると共に横断面が開放断面形状をした第２部材が、加熱した金属板材から、成型および焼入れを同時達成する熱間プレス加工によって形成される。仮止め工程では、熱間プレス加工直後の第２部材の係合穴に第１部材の係合突部を係合させた後、当該第２部材を強制冷却または自然冷却して寸法収縮させることで、第１部材の係合突部が第２部材の係合穴から離脱不能となり、第１及び第２部材の相互仮止めが達成される。その後、溶接工程では、仮止めされた第１及び第２部材の相互接触部位に対し溶接を施すことで、横断面が閉断面形状をした車両用部品が完成する。このように本発明の方法によれば、第１及び第２部材を相互に仮止めする仮止め工程が、仮溶接によるものではなく、第１部材の係合突部と第２部材の係合穴との間の冷却収縮に基づく離脱不能な係合関係によるものであることから、仮溶接に見られたような部材の部分的な溶け落ち、欠落あるいは局所的軟化を生ずることなく、第１及び第２部材の相互接触部位に本溶接を施す際の溶接熱による接触面間の広がりを効果的に防止することができ、高品質の閉断面部品を得ることができる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の車両用部品の製造方法において、前記第２準備工程において前記加熱した金属板材は８５０℃以上の高温状態にあり、前記仮止め工程において前記第２部材の係合穴に前記第１部材の係合突部を係合させるときの熱間プレス加工直後の第２部材は１００〜３００℃の中温状態にあり、前記仮止め工程において強制冷却または自然冷却後の第２部材は５０℃以下の低温状態にあることを特徴とする。
【００１０】
第２部材の材料となる加熱した金属板材が８５０℃以上の高温状態にあり、熱間プレス加工直後の第２部材が１００〜３００℃の中温状態にあることで、熱間プレス加工による第２部材の成型および焼入れが確実に同時達成される。また、第２部材の係合穴に第１部材の係合突部を係合させるときの第２部材が１００〜３００℃の中温状態にあり、強制冷却または自然冷却後の第２部材が５０℃以下の低温状態にあることで、第２部材の冷却収縮の度合いが十分に確保され、第２部材係合穴に対する第１部材係合突部の係合が確実に離脱不能なものとなる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の車両用部品の製造方法において、前記第１部材は長手方向に長尺な部材であり、その第１部材の長手方向の両端部には、前記係合突部がそれぞれ形成されており、前記第２部材は長手方向に長尺な部材であり、その第２部材の長手方向の両端部近傍には、前記係合穴がそれぞれ形成されており、これら二つの係合穴間の離間長（Ｌ１）が１０００ｍｍ以上であることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、第２部材の長手方向の両端部近傍に形成された二つの係合穴間の距離が１０００ｍｍ以上確保されていることで、仮止め工程での強制冷却又は自然冷却による第２部材の収縮の度合い（より具体的には、二つの係合穴の冷却による接近度合い）が十分に大きくなり、第２部材係合穴に対する第１部材係合突部の係合がより確実なものとなる。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用部品の製造方法において、前記第１部材の係合突部は、当該第１部材の本体部の厚み方向に延びる支持部と、その支持部の先端から当該第１部材の長手方向に延びる爪部とを有しており、前記第２部材の係合穴は、前記第１部材の係合突部の爪部が通過可能な形状および大きさを有していることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、仮止め工程において第２部材の冷却収縮の度合いが比較的小さかったとしても、冷却収縮後において、第２部材係合穴からの第１部材係合突部の抜け難さ（離脱不能性）を十分に確保することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の車両用部品の製造方法によれば、従来の仮溶接に替わる仮止め措置として、熱間プレス加工直後の第２部材の冷却収縮に基づく第１部材の係合突部と第２部材の係合穴との離脱不能な係合による仮止めを採用したことにより、第１及び第２部材の相互接触部位に本溶接を施す際の溶接熱による接触面間の広がりを防止できると共に、仮溶接に見られたような部材の部分的な溶け落ち、欠落あるいは局所的軟化を回避することができる。従って、車両用部品の製造時間及び製造コストを従来よりも低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）車体へのバンパーリインフォースメントの取り付け態様を示す概略平面図、（ｂ）従来のバンパーリインフォースメントの横断面図。
【図２】（ａ）第１部材の正面図、（ｂ）Ｘ−Ｘ線断面の拡大断面図。
【図３】（ａ）第２部材の出発材料となる金属板材の平面図、（ｂ）熱間プレス加工で得られた第２部材の正面図。
【図４】一実施形態に従うバンパーリインフォースメントの横断面図。
【図５】（ａ）係合直後の第１部材係合突部と第２部材係合穴との関係を示す部分拡大断面図、（ｂ）冷却後の第１部材係合突部と第２部材係合穴との関係を示す部分拡大断面図。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、バンパーリインフォースメントの車体への取り付け例を示す断面図。
【図７】バンパーリインフォースメントの変更例の横断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明をバンパーリインフォースメントの製造に適用した一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。バンパーリインフォースメントの製造方法は、大別して以下の４つの工程からなる。
【００１８】
［第１準備工程］
最初に、第１部材としての補強用部材１０を準備する。図２（ａ）及び（ｂ）に示すように補強用部材１０は、長手方向に延びる板状の長尺な部材であり、その板厚は約１〜３ｍｍである。この補強用部材１０の長手方向の両端部（図２では左右端部）には、その四隅において係合突部１２が設けられている。これらの係合突部１２は各々がクランク形状をなしている。即ち、各係合突部１２は、補強用部材の本体部１１の端縁から長手方向外向きに張り出した突出部１２ａと、その突出部１２ａの先端位置において補強用部材の本体部１１の厚み方向に延びる支持部１２ｂと、その支持部１２ｂの先端（図２（ｂ）では上端）から補強用部材１０の長手方向外向きに延びる爪部１２ｃとを有しており、これら突出部１２ａ、支持部１２ｂおよび爪部１２ｃの側面視形状がクランク状をなしている。かかる形状の補強用部材１０は、一般的な冷間プレス加工、または後記本体部材２０で採用されているような熱間プレス加工のいずれによっても加工可能である。なお、プレス加工による場合には、図２（ｂ）に示すように、各係合突部の支持部１２ｂは部分的に湾曲した形で提供される。
【００１９】
［第２準備工程］
次に、第２部材としての横断面ハット型の本体部材２０を準備する（図３（ｂ）及び図４参照）。この本体部材２０は、金属板材Ｍを出発材料とする熱間プレス加工によって形成される。図３（ａ）に示すように、金属板材Ｍは、板厚が１．６〜１．８ｍｍのステンレス鋼製の高張力鋼板であり、その四隅には４つの係合穴２５が貫通形成されている。これら４つの係合穴２５は、補強用部材１０の四隅に設けられた４つの係合突部１２にそれぞれ対応するものであり、各係合穴２５は、対応する係合突部の爪部１２ｃを差し込んで通過させることを許容する形状（本例では円形状）および大きさ（本例では内径＝８ｍｍ）を有している。また、金属板材Ｍの左端側の係合穴２５と右端側の係合穴２５との間隔（離間長）Ｌ１は、１０００ｍｍ以上（本例では１２００ｍｍ）に設定されている。なお、図３（ａ）中に示した仮想線（二点鎖線）は、後述する熱間プレス加工での折り曲げ予定線である。
【００２０】
この金属板材Ｍを加熱装置（図示略）で、焼入れ可能な温度である８５０℃〜１０５０℃の高温度に加熱する。この高温状態にある金属板材Ｍを加熱装置からプレス加工装置（図示略）に高速搬送し、プレス加工装置の固定金型及び可動金型で加熱した金属板材Ｍをプレス成形する。そして、両金型による型締め状態を所定時間（例えば３〜７秒）だけ維持することにより、金属板材Ｍの成形と焼入れとを同時達成する。こうして、前記補強用部材１０と同様に長尺な本体部材２０を得る。図３（ｂ）及び図４に示すように、この本体部材２０は、中央天板部２１と、その上下両側に位置する一対の側壁２２と、各側壁２２から更に外方向に張り出した一対の側部フランジ２３とを有する横断面がハット型の開放断面形状をした部材である。この本体部材２０では、前記４つの係合穴２５は二つの側部フランジ２３の長手方向両端部付近に位置する。なお、プレス加工装置の両金型から取り外した直後の本体部材２０は、約１００〜３００℃の中温状態にある。この本体部材２０は、相対的に低温の金型が接することによる焼入れ効果により、引張強さで１３００〜１５００ＭＰａに高強度化されている。
【００２１】
［仮止め工程］
前記第２準備工程で熱間プレス加工を施した直後の本体部材２０が未だ約１００〜３００℃の中温状態を維持している間に、図４及び図５（ａ）に示すように、本体部材２０の４つの係合穴２５に補強用部材１０の４つの係合突部１２を通しつつ、本体部材２０の後方側（開口側）に補強用部材１０をあてがう。その際、本体部材２０の両側部フランジ２３の後面が、補強用部材１０の本体部１１の前面（上端寄り位置および下端寄り位置の各部位）に接することで、中温状態の本体部材２０から常温（２０〜３０℃）の補強用部材１０に熱が逃げて本体部材２０が徐々に冷やされるのであるが、本実施形態では本体部材２０の冷却時間を短縮すべく、組み付けられた本体部材２０及び補強用部材１０の表面に冷却水を散布した。こうして、本体部材２０を短時間のうちに５０℃以下の低温状態にまで強制冷却した。
【００２２】
上記強制冷却によって本体部材２０の寸法が収縮する。前述のように本体部材２０は長尺な部材であるため、冷却収縮による寸法変化は本体部材２０の長手方向において最も顕著となる。更に、本体部材２０の寸法収縮方向は本体部材の重心に向かう方向となることから、各係合穴２５が設けられている本体部材２０の端部付近において、収縮が見掛け上最も大きい。このため、図５（ｂ）に示すように、強制冷却に起因する本体部材２０の収縮に伴い、係合穴２５の周囲を区画している本体部材２０の端部全体が本体部材２０の中心に向かって（図５では右に向かって）変位する。その結果、本体部材２０の最外端を構成している肉部２４が、係合突部１２の外向きに張り出した爪部１２ｃの下側に潜り込んで、係合突部１２が係合穴２５から離脱不能となる。このように離脱不能な係合関係が本体部材２０および補強用部材１０の四隅で成立することで、両部材１０，２０間の仮止め（つまり仮溶接によらない仮止め）が完了する。
【００２３】
ちなみに、金属材料の熱変形量は、その金属の線膨張係数、長さ、実態温度によって決まることが知られている。より具体的には、金属材料の熱変形量をΔＬ（単位：ｍｍ）、長さをＬ（単位：ｍｍ）、温度差（温度変化量）をΔＴ（単位：℃）とした場合、鉄系材料の熱変形量ΔＬ(Fe)は、ΔＬ(Fe)＝１２．０×１０−６×Ｌ×ΔＴ
で表される。
【００２４】
仮に、左右の係合穴２５間の離間長Ｌ１＝１２００（ｍｍ）を本体部材２０の全長Ｌに見立てると共に、中温状態（仮に２５０℃とする）から低温状態（仮に５０℃とする）への温度変化量ΔＴを２５０−５０＝２００（℃）とすると、上記ΔＬ(Fe)に基づいて計算される、強制冷却による本体部材２０の長手方向収縮量は、
１２．０×１０−６×１２００×２００＝２．８８（ｍｍ）
となる。つまり、本体部材２０の片側端部だけでも約１．４４ｍｍの収縮変位が期待できることになる。この収縮変位の量を可能な限り大きく確保するためには、温度差ΔＴもさることながら、左右の係合穴２５間の離間長Ｌ１をできるだけ大きくすること、より具体的には、当該離間長Ｌ１を１０００ｍｍ以上とすることが極めて効果的と言える。
【００２５】
［溶接工程］
最後に、図４に示すように、仮止めによって互いに接触することになった本体部材２０の側部フランジ２３と補強用部材１０の本体部１１との相互接触部位１６に対し溶接を施す。溶接手法としては、スポット溶接、アーク溶接、レーザー溶接等を例示することができる。溶接の際、本体部材２０と補強用部材１０とは上述のように部材の四隅で堅固に仮止めされているので、上記相互接触部位１６の溶接時に熱が発生・蓄積したとしても、これら仮結合された部材（１０，２０）において反りその他の不本意な変形を抑制することができる。従って、相互接触部位１６での溶接の品質を十分に保つことができる。
【００２６】
上記４つの工程を経て製造されたバンパーリインフォースメントは、例えば図６（ａ）及び（ｂ）のようにして車体のサイドメンバー先端のクラッシュボックス３に取り付けられる。図６（ａ）は、補強用部材１０を貫通する取付けボルト３１と、そのボルト３１に螺合するナット３２とによってバンパーリインフォースメントがクラッシュボックス３に取り付けられる様子を示す。なお、この場合、本体部材２０には、取付けボルト３１用の通し孔２６が形成される。図６（ｂ）は、クラッシュボックス３の前面に対し補強用部材１０の後面（背面）を溶接３３によって固定する様子を示す。
【００２７】
以上説明したように本実施形態によれば、第２準備工程での熱間プレス加工による本体部材２０の熱膨張と、仮止め工程での強制冷却による本体部材２０の収縮とを利用して、本体部材２０と補強用部材１０との仮止めを可能としたので（即ち、従来の仮溶接を廃止したので）、従来の仮溶接に見られたような部材の部分的な溶け落ち、欠落あるいは局所的軟化を回避することができ、バンパーリインフォースメントの製造時間及び製造コストを従来よりも低減することができる。
【００２８】
［変更例］上記実施形態の第２準備工程では、出発材料となる金属板材Ｍの四隅に予め係合穴２５を設けておいたが、これらの係合穴２５は必ずしも事前に設けておく必要はなく、熱間プレス加工と同期した穴あけ加工によって事後的に形成してもよい。
【００２９】
［変更例］上記実施形態の仮止め工程では、時間短縮のため冷却水の散布による強制冷却を行ったが、これに代えて、単に放置することによる自然冷却（放冷）を採用してもよい。
【００３０】
［変更例］図７に示すように、横断面がラクダの二つ瘤のような閉断面形状をしたバンパーリインフォースメントの製造に本発明を適用してもよい。また、バンパーリインフォースメント以外の車両用部品、例えばドアインパクトビームの製造に適用してもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１０…補強用部材（第１部材）
１１…補強用部材の本体部
１２…補強用部材の係合突部、１２ａ…突出部、１２ｂ…支持部、１２ｃ…爪部
１６…相互接触部位
２０…本体部材（第２部材）
２３…本体部材の側部フランジ
２５…本体部材の係合穴
Ｍ  …金属板材
【図１】
2011195125.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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