(57)【要約】【課題】自動車の衝突の際の衝撃吸収特性に優れ、衝突エネルギーを確実かつ効果的に吸収することにより乗員の保護を図ることができる衝撃吸収部材を提供する。【解決手段】フランジを有する第１の部材及び第２の部材を接合するためのレーザー溶接ビードをフランジに有する筒体からなる衝撃吸収部材である。レーザー溶接ビードは、フランジの長手方向に離間して交互に複数形成される第１の領域と複数の第２の領域とにより構成され、第１の領域におけるフランジの幅方向への投影長さが、第２の領域におけるフランジの幅方向への投影長さよりも大きい。【選択図】図２
2008161911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、フランジを有する第１の部材と、該フランジを介して前記第１の部材と重ね合わされて配置される第２の部材とにより構成される閉じた横断面を有し、前記フランジの長手方向が該横断面と交差する軸方向を指向するとともに、前記第１の部材及び前記第２の部材を接合するためのレーザー溶接ビードを前記フランジに有する筒体からなる衝撃吸収部材であって、該レーザー溶接ビードは、
前記フランジの長手方向に関して互いに離間して複数形成される第１の領域と、該フランジの長手方向に関して隣り合って存在する二つの前記第１の領域により区画されて該フランジの長手方向へ離間して形成される複数の部分のうちの一部に、又は、当該複数の部分の全てに、複数形成される第２の領域とにより構成されるとともに、
前記第１の領域における前記フランジの幅方向への投影長さが、前記第２の領域における前記フランジの幅方向への投影長さよりも大きいこと
を特徴とする衝撃吸収部材。
【請求項２】
前記第２の領域は、前記複数の部分のうちの長手方向へ一つおきに形成される請求項１に記載された衝撃吸収部材。
【請求項３】
前記圧潰時に該第１の領域で前記レーザー溶接ビードが破断しない長さは前記第１の部材の板厚の１．９倍以上である請求項２に記載された衝撃吸収部材。
【請求項４】
前記第１の部材は、ハット型の横断面を有する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された衝撃吸収部材。
【請求項５】
少なくとも、第１の部材のフランジに第２の部材を重ね合わせることによって、閉じた横断面を有するとともに該横断面と交差する軸方向へ前記フランジの長手方向を指向させる筒体を組み立てた後、前記フランジにレーザー溶接を行って、前記フランジの長手方向に関して互いに離間して複数形成される第１の領域と、該フランジの長手方向に関して隣り合って存在する二つの前記第１の領域により区画されて該フランジの長手方向へ離間して形成される複数の部分のうちの一部に、又は、全てに、複数形成される第２の領域とにより構成され、さらに、前記第１の領域における前記フランジの幅方向への投影長さが前記第２の領域における前記フランジの幅方向への投影長さよりも大きいレーザー溶接ビードを形成することによって、前記第１の部材及び前記第２の部材を接合することを特徴とする衝撃吸収部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝撃吸収部材及びその製造方法に関し、特に、自動車の衝突の際に衝突エネルギーを効果的に吸収することができる衝撃吸収部材、例えばクラッシュボックスとその製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
衝撃吸収部材は、車両の衝突の際に他の部材よりも先に優先的に潰れることにより衝突エネルギーを効率よく吸収するための部材である。このような衝撃吸収部材としてクラッシュボックスが知られる。クラッシュボックスは、長さが２００〜３００ｍｍ程度の筒状体であって、例えば、フロントバンパーリインフォースの背面に軸方向の一端側を固定されるとともに、自動車車体の骨格部をなすフロントサイドメンバーの先端部に他端側を脱着自在に固定される。このクラッシュボックスの軸方向へフロントバンパーリインフォースを介して衝撃荷重が負荷されると、圧潰して蛇腹状に変形することにより衝突エネルギーを吸収してフロントサイドメンバーの損傷を抑制し、これにより、フロントサイドメンバーが損傷することによる修理費の上昇を大幅に抑制し、ひいては、乗員への衝撃を緩和して衝突安全性を向上する。近年、クラッシュボックスは、ヨーロッパを中心としてその有用性が高く評価されており、低廉車にも標準装着されるようになっている。
【０００３】
また、このクラッシュボックスは、当然のことながら自動車車体への装着部品の一つでもあるので、地球環境問題を背景とした低燃費化の一環として、より一層の軽量化も求められている。
【０００４】
このため、クラッシュボックスには一般に４４０ＭＰａ級以上の高張力鋼板が慣用されるが、さらなる軽量化及び高衝撃吸収特性の両立を目的としてより高強度の鋼板の適用も検討されており、既に一部では実用化され始めている。
【０００５】
図８は、クラッシュボックスが衝撃荷重を受けて軸方向へ圧潰する際における荷重−変位曲線の一例を示すグラフである。衝撃吸収特性の優劣は、このグラフに示す圧潰時の荷重−変位曲線における変位の積分値として表され、この積分値が大きいほど衝撃吸収特性が優れるとされる。
【０００６】
これまで、衝撃吸収部材の一つであるフロントサイドメンバーはフランジを有するパネルを２枚以上フランジを介して重ね合わせた後にこの重ね合わせ部を抵抗スポット溶接することにより組み立てられてきた。近年、軽量化、衝撃吸収特性さらには剛性等といったさらなる性能向上を図るため、フランジを有する略ハット形状のパネルと平板状のパネルとをフランジで溶接してフロントサイドメンバーを製造する際に、抵抗スポット溶接による点溶接に替えて、例えばレーザー溶接による線溶接を用いることによって衝撃吸収特性を安定、向上する発明が既に提案されている。
【０００７】
例えば、特許文献１には、レーザー溶接ビードがフランジの最端部に長手方向へ断続して形成されるようにレーザー溶接を行うことによって、衝突時の折れ曲がり変形を抑制するとともに衝撃エネルギーの吸収量を増大させて、フロントサイドメンバーの衝撃吸収特性を向上する発明が開示されている。
【０００８】
また、特許文献２には、フランジにおけるレーザー溶接ビードの幅を板厚の１．４〜３．０倍に設定してレーザー溶接を行うことによりレーザー溶接ビードの幅によって確保される接合強度を十分に確保し、これにより、衝突時におけるレーザー溶接ビードの破断を防止して、フロントサイドメンバーの衝撃吸収特性を向上する発明が開示されている。
【特許文献１】特開平６−１７０５６８号公報
【特許文献２】特開２００２−７９３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１により開示される発明は、衝突時の圧潰モードやそのときの溶接位置を適正に制御することによりフロントサイドメンバーの衝撃吸収特性の向上を図るものである。ここで、レーザー溶接ビードの幅は通常１．０ｍｍ程度である。このため、母材が高強度材からなる場合や母材の板厚が大きい場合には、衝突による圧潰時にレーザー溶接ビードの破断、すなわち衝撃吸収部材を構成するパネル同士の重ね合わせ面での界面剥離を早期に生じてしまい、所望の衝撃吸収特性を発揮できない可能性がある。しかし、この発明では、この界面剥離の対策を何ら考慮していないので、所望の衝撃吸収特性を発揮できない可能性がある。
【００１０】
これに対し、特許文献２により開示される発明は、フロントサイドメンバーを構成するパネル同士の重ね合わせ面における界面剥離を防止するため、レーザー溶接ビードの長手方向と直交する方向への接合強度には、レーザー溶接ビードの幅が大きく影響することに着目し、レーザー溶接ビードの幅を母材の板厚との関係で特定するものであり、界面剥離を防ぐためには有効な手段であると一見考えられる。しかし、この発明では、レーザー溶接ビードの幅をフランジ長手方向に一定としており、フロントサイドメンバーの長手方向へ負荷される衝撃荷重の大きさや方向が実際の事故時には極めて複雑に変動することを全く考慮していないので、この発明によってもやはり所望の衝撃吸収特性を発揮できない可能性がある。
【００１１】
フロントサイドメンバーは、長手方向へ衝撃荷重を負荷されて圧潰する。レーザー溶接ビードは、レーザー溶接時の熱履歴により急冷凝固するため、著しく硬化する。このため、フロントサイドメンバーの長手方向に連続して形成されるレーザー溶接ビードは、衝撃荷重を負荷されると長手方向の任意の位置に初期亀裂を生じ易く、一旦発生した亀裂が容易に伝播してレーザー溶接ビードの破断、すなわち上述した界面剥離を誘発することとなり、安定な圧潰モードを得られずに不安定な座屈を生じ、衝撃吸収特性の低下や不安定を生じる。
【００１２】
また、レーザー溶接は、レーザー光を光学系により一般的には０．２〜０．６ｍｍ程度の照射スポット径（レーザーが照射される被溶接材の表面での長径を意味し、一般には、円形状が用いられるのでその直径を意味する。）に集光して高いエネルギー密度を得ることにより高速溶接を可能とし、被溶接部材に生じる熱歪が小さい利点を有する溶接法である。したがって、レーザー溶接ビードの幅は通常１．０ｍｍ程度である。しかし、特許文献２により開示された発明のように板厚に対して１．４〜３．０倍の幅を有するレーザー溶接ビードを得ようとすると、必然的にレーザー光の照射スポット径を大きくせざるを得なくなり、結果として溶接速度の低下を招き、レーザー溶接の利点である高速溶接性が損なわれ、さらに、溶接時の熱歪も大きくなることや溶接熱影響部の軟化（いわゆるＨＡＺ軟化）の幅が増加することにも起因して衝撃吸収特性が低下する可能性もある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、少なくとも、フランジを有する第１の部材と、このフランジを介して第１の部材と重ね合わされて配置される第２の部材とにより構成される閉じた横断面を有し、フランジの長手方向（以下、「フランジ長手方向」という）がこの横断面と交差する軸方向を指向するとともに、第１の部材及び第２の部材を接合するためのレーザー溶接ビードをフランジに有する筒体からなる衝撃吸収部材であって、このレーザー溶接ビードが、フランジ長手方向に関して互いに離間して複数形成される第１の領域と、このフランジ長手方向に関して隣り合って存在する二つの第１の領域により区画されてフランジ長手方向へ離間して形成される複数の部分のうちの一部に、又は、これら複数の部分の全てに、複数形成される第２の領域とにより構成されるとともに、第１の領域におけるフランジの幅方向（以下、「フランジ幅方向」という）への投影長さが、第２の領域におけるフランジ幅方向への投影長さよりも大きいこと、具体的には、第２の領域は、前記複数の部分のうちの長手方向へ一つおきに形成されることを特徴とする衝撃吸収部材であり、さらに具体的には、第１の領域における投影長さが第１の部材の板厚の１．９倍以上であることを特徴とする衝撃吸収部材である。
【００１４】
別の観点からは、本発明は、少なくとも、第１の部材のフランジに第２の部材を重ね合わせることによって、閉じた横断面を有するとともにこの横断面と交差する軸方向へフランジ長手方向を指向させる筒体を組み立てた後、フランジにレーザー溶接を行って、フランジ長手方向に関して互いに離間して複数形成される第１の領域と、フランジ長手方向に関して隣り合って存在する二つの第１の領域により区画されてフランジ長手方向へ離間して形成される複数の部分のうちの一部に、又は、複数の部分の全てに、複数形成される第２の領域とにより構成され、さらに、第１の領域におけるフランジ幅方向への投影長さが第２の領域におけるフランジ幅方向への投影長さよりも大きいレーザー溶接ビードを形成することによって、第１の部材及び第２の部材を接合することを特徴とする衝撃吸収部材の製造方法であり、さらに具体的には、第１の領域における投影長さが第１の部材の板厚の１．９倍以上であるレーザー溶接ビードを形成することを特徴とする衝撃吸収部材の製造方法である。
【００１５】
これらの本発明では、衝撃吸収部材がクラッシュボックスであることが例示される。
これらの本発明では、第１の部材が、例えばロールフォーミングにより製造される、ハット型の横断面を有するパネルであることが例示される。
【００１６】
これらの本発明では、レーザー溶接ビードが、フランジの長手方向への全長の５０％以上の長さにわたって形成されることが望ましい。
これらの本発明では、第１の部材が、フランジを２つ有することが例示され、この場合に、２つのフランジのうちの一方に形成されるレーザー溶接ビードを構成する第１の領域及び第２の領域が、筒体の軸方向に関して、２つのフランジのうちの他方に形成されるレーザー溶接ビードを構成する第１の領域及び第２の領域と、略一致する位置に形成されることが望ましい。
【００１７】
これらの本発明では、第２の部材が、第１の部材と重ね合わされるフランジを有する部材であってもよいし、又は、平坦な部材であってもよい。
これらの本発明では、さらに、第１の部材のフランジと第２の部材との間に重ね合わされて配置されることにより筒体の内部に配置され、筒体の剛性を高めるための第３の部材を備えることができる。
【００１８】
これらの本発明では、複数の第１の領域が点状に形成されることが例示される。
すなわち、本発明におけるレーザー溶接を、点溶接とステッチ溶接（溶接及び空走のサイクルを連続的に繰り返し、断続的な溶接ビードを形成する溶接手法）あるいは連続溶接とを組み合わせて行うことが望ましい。例えば、点溶接により第１の領域を形成し、ステッチ溶接又は連続溶接により第２の領域を形成することが例示される。
【００１９】
さらに、これらの本発明のレーザー溶接の形態は、Ｉ字状溶接、コ字状溶接さらには異形コ字状溶接などである。例えば、Ｉ字状溶接、コ字状溶接さらには異形コ字状溶接では、フランジ幅方向に溶接して第１の領域を形成し、フランジ長手方向に溶接して第１の領域の間に第２の領域を形成する。また、コ字状あるいは異形コ字状溶接では、レーザーヘッドを搭載したロボットに教示することにより、第１の領域、ついで第２の領域、第１の領域のように、連続的に形成することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、自動車の衝突の際に良好な圧潰挙動と耐溶接破断性を示し、衝突エネルギーを確実かつ効果的に吸収することにより乗員の保護を図ることができる衝撃吸収部材を提供することができる。また、本発明に係る衝撃吸収部材は、従来のスポット溶接により組み立てられる衝撃吸収部材に比較して、レーザー溶接を行うことからフランジ幅を小さくすることができ、これにより軽量化を図ることもできる。
【００２１】
このように、本発明により、優れた衝撃吸収特性を有することから衝突事故時の人体への損傷を低減することができるとともに、軽量化を図ることもでき、本発明は産業上の利用効果も大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。以降の説明では、衝撃吸収部材がクラッシュボックスであるとともに、衝撃吸収部材を構成する筒体が、この種の衝撃吸収部材としては周知慣用の、ハット形の横断面形状を有する第１の部材と、クロージングプレートである第２の部材とにより構成される場合を例にとる。
【００２３】
本実施の形態の衝撃吸収部材は、第１の部材及び第２の部材により構成される閉じた矩形の横断面を有する筒体を備える。
第１の部材は、いわゆるハット型の横断面を有する成形パネルである。この第１の部材は、例えばロールフォーミングにより製造される。第１の部材は、その横断面においてフランジを２つ有し、この２つのフランジを介して第２の部材と溶接により接合されることが、軸方向に蛇腹状に安定して圧潰するためには望ましい。
【００２４】
第２の部材は、第１の部材の２つのフランジを介して第１の部材と重ね合わされて配置されるパネル部材であり、本実施の形態では平板状のクロージングプレートである。第２の部材は、本実施の形態のようにフランジを有さない平坦な部材であってもよいし、あるいは、本実施の形態とは異なり、第１の部材のフランジと重ね合わされるフランジを有する成形部材であってもよい。
【００２５】
図１（ａ）〜図１（ｐ）は、本発明に係る衝撃吸収部材を構成する各種の筒体４の横断面形状例を示す説明図である。符号１が第１の部材を示し、符号２が第２の部材を示す。図１（ａ）は本実施の形態を示し、図１（ｂ）〜図１（ｐ）は本実施の形態の変形例を示す。
【００２６】
図１（ａ）〜図１（ｐ）に示すように、フランジ１ａの位置は第１の部材１の稜線部や稜線部間の平面部のいずれに形成されていてもよい。また、フランジ１ａにおける重ね枚数は２枚または３枚以上であってもよい。例えば、図１（ｉ）、（ｊ）、（ｐ）に示すように、第１の部材１のフランジ１ａと第２の部材２との間に重ね合わされて配置されることにより筒体４内部に配置され、筒体４の剛性を高めるための第３の部材３をリインフォースとして備えるようにしてもよい。
【００２７】
後述するように、本実施の形態の衝撃吸収部材は、第１の部材１と第２の部材２とを接合するためのフランジ１ａにおけるレーザー溶接ビードを、特定の形成状態とすることによりフランジ長手方向へのフランジ１ａの接合強度の分布を、蛇腹状に圧潰するために最適化するものである。このため、この衝撃吸収部材は、本実施の形態のようにハット形の横断面を有する第１の部材１とクロージングプレートである第２の部材２との組み合わせにより矩形の横断面形状を有する場合（図１（ａ）参照）はもちろんのこと、一対のハット形の横断面を有する部材１、２の組み合わせにより矩形の横断面形状を有する場合（図１（ｂ）、図１（ｉ）参照）、あるいは、ハット形以外の他の多角形断面形状の横断面を有する第１の部材１と第２の部材２との組み合わせ（図１（ｃ）〜図１（ｈ）、図１（ｊ）参照）といったように、ハット形の横断面形状以外の横断面形状を有する部材１、２の組み合わせであってもよい。
【００２８】
また、筒体４の横断面形状は四角形に限定されるものではなく、例えば六角形や八角形等といった四角形以外の多角形であってもよい（図１（ｋ）〜図１（ｐ）参照）。この場合、筒体４は、図１（ｍ）に例示するように、第１の部材１及び第２の部材２とともに第４の部材５をも備えるようにしてもよい。
【００２９】
本実施の形態の筒体４は、横断面と交差する軸方向（図１における紙面と直交する方向）へ向けて第１の部材１のフランジ１ａの長手方向を指向させるものである。
図２（ａ）〜図２（ｄ）は、筒体４の二面図と、筒体４における各種のレーザー溶接ビード６を拡大して示す説明図である。
【００３０】
同図に示すように、左右のフランジ１ａ、１ａには、それぞれ、フランジ長手方向（図２（ａ）〜図２（ｄ）の上下方向）と略一致する方向へ向けてレーザー溶接ビード６がそれぞれ形成される。レーザー溶接ビード６により第１の部材１のフランジ１ａ、１ａと第２の部材２とが接合される。
【００３１】
本実施の形態では、レーザー溶接ビード６は、第１の領域７と第２の領域８とを有する。
図２（ａ）〜図２（ｄ）に示すように、第１の領域７は、フランジ長手方向に関して互いに離間して複数形成される。
【００３２】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第２の領域８におけるレーザー溶接ビード６の二つの形成形態を示す上面図である、
第２の領域７は、図２（ａ）〜図２（ｄ）の上面図や図３（ａ）の上面図に示すように、フランジ長手方向に関して隣り合って存在する二つの第１の領域７、７により区画されてフランジ長手方向へ離間して存在する複数の部分のうちの一部にフランジ長手方向へ一つおきに、又は、図３（ｂ）に示すようにこれら複数の部分の全てに、複数形成される。本明細書では図３（ａ）に示す形態を断続溶接といい、図３（ｂ）に示す形態を連続溶接という。
【００３３】
従来より、衝撃吸収部材を構成する第１の部材１と第２の部材２との接合は、抵抗スポット溶接等の点接合よりも、本実施の形態で示すようにレーザー溶接等の線接合を用いるほうが、筒体である衝撃吸収部材の捻り剛性を高められるので有利であることが知られている。さらに、衝撃吸収部材は衝撃荷重を負荷されて軸方向に圧潰する際に折り畳み変形しながら蛇腹状に圧潰される。
【００３４】
図４は、折り畳み変形の際に第１の部材１と第２の部材２とを接合するレーザー溶接ビード６に作用する応力を示す説明図である。
図４に示すように、この折り畳み変形の際には、第１の部材１と第２の部材２とのレーザー溶接ビード６には、圧潰軸と鉛直な方向の応力、すなわちレーザー溶接ビード６に対して矢示の引張応力が発生する。
【００３５】
そこで、レーザー溶接ビード６の引張応力に対する抵抗力をフランジ長手方向に増減させ、レーザー溶接ビード６が、第１の領域７では破断することなく、第２の領域８では第１の領域７に比べてこの引張応力に対する抵抗力を小さくし、第１の領域７と第２の領域８とをフランジ長手方向に交互に設けられることにより、衝撃荷重を受けて衝撃吸収部材を構成する筒体４は、安定して軸方向に圧潰して蛇腹状に変形することができる。
【００３６】
これを実現するために、本実施の形態では、第１の領域７におけるフランジ幅方向に関してレーザー溶接ビード６が存在する長さ、すなわち第１の領域７におけるレーザー溶接ビード６のフランジ幅方向への投影長さが、第２の領域８におけるフランジ幅方向に関してレーザー溶接ビード６が存在する長さ、すなわち第２の領域８におけるレーザー溶接ビード６のフランジ幅方向への投影長さよりも大きくなるように設定する。すなわち、フランジ幅方向への投影長さとは、軸方向と直交する面に投影した場合の長さを意味する。
【００３７】
第１の領域におけるレーザー溶接ビード６のフランジ幅方向の投影長さが、圧潰時に第１の領域でレーザー溶接ビードが破断しない長さであること、例えば、第１の領域７におけるレーザー溶接ビード６のフランジ幅方向の投影長さが第１の部材１の板厚の１．９倍以上となるようにすることが望ましい。
【００３８】
本明細書では、この投影長さを「有効接合幅」ともいう。すなわち、有効溶接幅とは、第１の部材１と第２の部材２との合わせ面の溶融接合長さであり、換言すると、フランジ幅方向へのレーザー溶接ビード６の接合部投影長さを意味する。
【００３９】
なお、第１の領域７における有効接合幅Ｗの上限は特に規定する必要はないが、第１の領域７における有効接合幅Ｗを過剰に大きくすることはフランジの幅を大きくすること、すなわち衝撃吸収部材の重量を増加させることを意味するので、衝撃吸収部材の目標重量等を勘案して適宜決定すればよい。
【００４０】
また、第２の領域８における有効接合幅は、第１の領域７の有効接合幅よりも小さい。なお、溶接速度の低下を抑制するために、第２の領域８における有効接合幅は、第１の領域７の有効接合幅よりも小さく、かつ１ｍｍ程度以下とすることが望ましい。
【００４１】
所望の衝撃吸収特性を確保するためには、本実施の形態の衝撃吸収部材の板厚や強度レベルに応じて圧潰変形時にレーザー溶接ビード６に対して負荷される引張応力やレーザー溶接ビード６自体の特性が一定でないこと等をも勘案する必要がある。例えば、第１の部材１の板厚が厚くなるほどレーザー溶接ビード６に負荷される引張応力により、レーザー溶接ビード６の破断、さらにはこれに伴って第１の部材１及び第２の部材２の重ね合わせ面での界面剥離を生じ易くなる。
【００４２】
また、第１の部材１の引張強度ＴＳが高くなるほど第１の部材１の焼入れ性の指標である炭素当量Ｃｅｑ（例えばＣｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／２４＋Ｍｎ／１６（質量％））が上昇し、レーザー溶接ビード６がより高い硬度を示す。より硬化したレーザー溶接ビード６は脆性的な特性を示し、負荷される引張応力によりレーザー溶接ビード６の破断を生じ易くなり、結果として、鋼板の高張力化あるいは鋼板の板厚増加を図ってもそれに見合った衝撃吸収特性の向上を図れない。
【００４３】
本実施の形態では、有効接合幅Ｗが第１の部材１の板厚ｔの１．９倍以上となる第１の領域７をフランジ長手方向へ断続的に複数形成するとともに、これら第１の領域７の間に、有効接合幅Ｗが第１の部材１の板厚ｔの１．９倍未満となる第２の領域８を複数形成するので、衝撃吸収部材の板厚や強度レベルに関わらず、衝撃荷重を受けても第１の領域７におけるレーザー溶接ビード６の破断を抑制することができるとともに、第１の領域７の間を確実に座屈の起点とすることができ、これにより、軸方向に蛇腹状に安定して座屈変形させることができるので、良好な衝撃吸収特性を確実に確保することができる。
【００４４】
このように、本実施の形態では、第１の領域７は、軸方向へ負荷される衝撃荷重によりフランジ幅方向へ作用する応力によっても第１の部材１及び第２の部材２を剥離させない領域であり、フランジ長手方向に互いに離間して複数設けられる。これに対し、第２の領域８は、第１の領域７に比べレーザー溶接ビード６の破断に対する抵抗力を小さく、複数の第１の領域７それぞれに隣接して設けられる。
【００４５】
ここで、上述した図２に示すように、第１の領域７をフランジ長手方向へ例えば３０ｍｍ間隔で配置することにより衝撃吸収部材の特性を改善することができる。第１の領域７の間隔は、衝突時に蛇腹上に変形するときの起点となるので、２０〜４０ｍｍとすることが好ましい。この間隔が２０ｍｍ未満であると蛇腹変形の障害となって圧潰時の蛇腹状の変形が不安定になるおそれがあり、一方４０ｍｍを超えると第１の領域７の間に形成される第２の領域８のレーザー溶接ビード６が破断して破壊モードが変化し、衝撃吸収特性の低下を招くからである。
【００４６】
また、本実施の形態では、レーザー溶接ビード６が、フランジ長手方向への筒体４の全長の５０％以上の長さにわたって形成されることが望ましい。
さらに、図２に示すように、左右のフランジ１ａ、１ａのうちの一方１ａに形成されるレーザー溶接ビード６を構成する第１の領域７及び第２の領域８が、筒体４の軸方向に関して、２つのフランジ１ａ、１ａのうちの他方１ａに形成されるレーザー溶接ビード６を構成する第１の領域７及び第２の領域８と、略一致する位置に形成されることが、衝撃荷重を受けて軸方向に筒体４が圧潰する際に蛇腹状に安定して変形するためには望ましい。
【００４７】
次に、本実施の形態の衝撃吸収部材の製造方法を説明する。
図５（ａ）は従来の衝撃吸収部材の製造工程を示す説明図であり、図５（ｂ）は本実施の形態の衝撃吸収部材の製造工程を示す説明図である。
【００４８】
本実施の形態では、図５（ｂ）に示すように、第１の部材１の左右のフランジ１ａ、１ａに第２の部材２を重ね合わせることによって、閉じた矩形の横断面を有するとともにこの横断面と交差する軸方向へフランジ長手方向を指向させる筒体４を組み立て、適当な治具（図示しない）を用いてこの組み立てた状態で保持する。
【００４９】
次に、左右のフランジ１ａ、１ａにレーザートーチ９を用いてレーザー溶接を行って、フランジ長手方向に関して互いに離間して複数形成される第１の領域７と、フランジ長手方向に関して隣り合って存在する二つの第１の領域７、７により区画されてフランジ長手方向へ離間して形成される複数の部分のうちの一部に図５（ｂ）に示すようにフランジ長手方向へ一つおきに、又は、図３（ｂ）に示すように複数の部分の全てに、複数形成される第２の領域８とにより構成され、さらに、第１の領域７におけるフランジ幅方向への投影長さが第２の領域８におけるフランジ幅方向への投影長さよりも大きく、例えば、第１の領域７における投影長さが第１の部材１の板厚の１．９倍以上であり、第２の領域８における投影長さが第１の部材１の板厚の１．９倍未満であるレーザー溶接ビード６を、形成する。
【００５０】
つまり、このレーザー溶接により、軸方向へ負荷される衝撃荷重によりフランジ幅方向へ作用する応力によっても第１の部材１及び第２の部材２を剥離させない第１の領域７を、フランジ長手方向に互いに離間して複数形成するとともに、第１の領域におけるフランジ幅方向への投影長さよりも小さい投影長さの第２の領域を、例えば第１の領域それぞれに隣接して設ける。
【００５１】
本実施の形態では、このようにして、第１の部材１及び第２の部材２を接合することにより、衝撃吸収部材４を製造する。
このレーザー溶接により、第１の領域７を点状に形成することが望ましい。例えば、本実施の形態では、図２（ａ）に示すように、点溶接とステッチ溶接（溶接及び空走のサイクルを連続的に繰り返し、断続的な溶接ビードを形成する溶接手法）との組み合わせ、あるいは、図３（ｂ）に示すように、点溶接と連続溶接との組み合わせにより、溶接ビードを形成する。すなわち、点溶接により第１の領域７を形成し、ステッチ溶接又は連続溶接により第２の領域８を形成することが例示される。
【００５２】
また、レーザー溶接の形態は、図２（ａ）に示すもの以外に、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示すＩ字状溶接、図２（ｄ）に示すコ字状溶接または異形コ字状溶接等である。Ｉ字状溶接、コ字状溶接さらには異形コ字状溶接では、例えば、レーザートーチ９をフランジ幅方向に移動しながら溶接することにより第１の領域７を形成するとともに、レーザートーチ９をフランジ長手方向に移動しながら溶接することにより第１の領域７間に第２の領域８を形成するようにすればよい。これらのレーザー溶接ビード６であっても、軸方向へ負荷される衝撃荷重によりフランジ幅方向へ作用する応力により第１の部材１及び第２の部材２を剥離させない第１の領域７を、フランジ長手方向に互いに離間して複数形成する。
【００５３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、レーザー溶接ビード６のフランジ幅方向への投影長さが、第２の領域８におけるレーザー溶接ビード６のフランジ幅方向への投影長さよりも大きい第１の領域７をフランジ長手方向へ断続的に複数形成するとともに、これら複数の第１の領域７に隣接させて第２の領域８を形成するので、フランジ長手方向に衝撃荷重が負荷されると、少なくとも第１の領域７では圧潰せずに長手方向の圧潰モードを制御することができるようになるので、蛇腹状（アコーディオン状）に確実に圧潰変形させることができ、これにより、衝撃エネルギーの吸収量を大きく確保することができる。
【００５４】
また、第１の領域７のみならず第２の領域８をも形成することにより、圧潰変形時における捩じり変形を抑制でき、軸方向の全域にわたって安定して蛇腹状（アコーディオン状）に圧潰変形させることができる。
【００５５】
また、本実施の形態の衝撃吸収部材の圧潰制御の考え方は、衝突速度に影響されるものではないので、本実施の形態の衝撃吸収部材は低速〜高速までの領域において優れた衝撃吸収特性を発揮することができる。
【００５６】
さらに、図５（ａ）に示すように、抵抗スポット溶接を用いて第１の部材のフランジと第２の部材とを重ね合わせて接合する従来の組み立て法では、抵抗スポット溶接機の電極により重ね合わせ部を両側から加圧した状態で狭持して抵抗発熱により接合するので、通常２０ｍｍｍ前後のフランジ幅を必要とする。しかし、本実施の形態ではレーザー溶接を用いるので、重ね合わせ部の片側から非接触で溶接作業を行うことができ、第１の部材のフランジ幅を可及的小さく設定することができるので、これにより、衝撃吸収部材の軽量化を図ることができる。換言すれば、本実施の形態は、抵抗スポット溶接による組立溶接が難しい幅が狭いフランジを有する部材を用いて衝撃吸収部材を構成することができ、単位重量あたりの衝撃吸収性能を向上することができる。
【実施例】
【００５７】
さらに、本発明を、実施例を参照しながらより具体的に説明する。
本発明者らは、レーザー溶接の特徴である高速溶接性と、ロボット軌跡制御による溶接線の形態の自由度が大きいことという特徴を活かすべく、図６（ａ）に示す各部寸法を有するハット形の横断面形状を有するとともに鋼板からなる第１の部材１０のフランジ１０ａ、１０ａと、クロージングプレートからなる第２の部材１１とを重ね合わせて、長手方向へレーザー溶接することにより、図６（ｂ）〜図６（ｅ）に示す衝撃吸収部材を製造した。
【００５８】
ここで、図６（ｂ）はレーザー溶接により第１の領域７を点状に形成するとともにレーザーステッチ溶接により第２の領域８を形成する本発明例であり、図６（ｃ）はレーザー溶接により第１の領域を点状に形成するとともに連続溶接により第２の領域を形成する本発明例であり、図６（ｄ）はレーザー溶接により全長を連続溶接した比較例であり、さらに図６（ｅ）はレーザーステッチ溶接により断続溶接した比較例である。レーザーステッチ溶接は、３０ｍｍピッチで溶接及び空走を連続的に繰り返すことにより、ビード長さ３０ｍｍ、ピッチ３０ｍｍとした。
【００５９】
レーザー溶接は、ＬＤ励起ＹＡＧレーザーを用い、シールドガスとして、純Ａｒ：１０Ｌ／ｍｉｎの流量を供給しながら、出力４５００Ｗ、スポット径０．６ｍｍ（ビームウエスト位置）が接合部の板表面となるようにし、７８０ＭＰａ級鋼の１．４ｍｍ板厚材では溶接速度３．５ｍ／ｍｉｎで溶接し、７８０ＭＰａ級鋼の１．８ｍｍ板厚材では、２．５ｍ／ｍｉｎで溶接することを、それぞれ標準条件とした。
【００６０】
有効接合幅Ｗを得るために、本実施の形態では、所定の位置にて、Ｄ．Ｆ．（ディフォーカス）条件を用い、フランジ幅が異なる２形状（フランジ幅２４ｍｍと、フランジ幅１２ｍｍ）の衝撃吸収部材を作製した。作製した部材から断面マクロ試験片を切り出し、その有効接合幅Ｗを測定した。なお、フランジ幅２４ｍｍ材は、スポット溶接が可能で、フランジ幅１２ｍｍ材は幅過小のためスポット溶接が不可であり、フランジ幅を２４ｍｍから１２ｍｍとすることにより、部材重量として約１３％の軽量化となる。
【００６１】
図６（ｂ）〜図６（ｅ）に示す衝撃吸収部材の、衝撃圧潰試験時における固定及び錐体との安定接触面を確保するため、両端部（図６では側面）に厚さ１２ｍｍ×１５０ｍｍ×１５０ｍｍの端板１２、１２をアーク溶接により取り付けた。
【００６２】
これらの衝撃吸収部材の圧潰挙動を調査するため、図７に示すようにして落錐試験を行った。落錘試験は、鋼製錐体１３（おもり）２３０ｋｇを、評価する衝撃吸収部材の上方１６．１ｍの高さから自由落下させ、時速６４ｋｍ／ｈ（計算値）で衝突させ、圧潰した衝撃吸収部材を調査し、全溶接長に占める重ね合わせ面での界面剥離量及び圧潰モードを評価した。
【００６３】
このようにして、図６（ｂ）〜図６（ｅ）に模式的に示す各種の溶接線の形態が、衝撃荷重を負荷されて軸方向へ圧潰する挙動を調査した。
得られた結果を表１、２にまとめて示す。表１は、スポット溶接可能な広い幅（２４ｍｍ）のフランジを有する衝撃吸収部材についての試験結果を示す。また、表２は、スポット溶接が不可能な狭い幅（１２ｍｍ）のフランジを有する衝撃吸収部材を示す。
【００６４】
【表１】
2008161911.tif 000003
【００６５】
【表２】
2008161911.tif 000004
【００６６】
表１、２における「総長さの比」は、（フランジ長手方向の投影溶接長さの総和）／（フランジ長手方向の全長）を意味する。
【００６７】
表１、２における「圧潰モード」の欄は、圧潰後の衝撃吸収部材を側面及び正面より目視観察し、蛇腹状の座屈を生じた場合を良好○とし、その他の場合を不良×とした。
表１、２における「溶接部破断」は、溶接部が５０％以上破断している場合を不良（×）とし、５０％未満３０％以上をほぼ良好○とし、３０％未満である場合を良好○とした。
【００６８】
そして、総合評価は、圧潰モード○、かつ溶接部破断○であるものをほぼ良好○とし、圧潰モード○、かつ溶接部破断◎であるものを良好◎とした。
表１に示すように、本発明例の衝撃吸収部材によれば、第１の領域の有効接合幅と第２の領域の投影長さが同じステッチ溶接や連続溶接により組立てられた部材に比較し、良好な圧潰モードと溶接部破断特性が得られる。また、表２に示すように、抵抗スポット溶接を行うことができない狭いフランジを有する衝撃吸収部材であっても、本発明例では良好な圧潰モードと溶接部破断特性を有することがわかる。
【００６９】
さらに、表１に示すように、図３に示す有効接合幅Ｗが板厚の１．９倍以上になるようにフランジ部を溶接することにより、溶接部の破断を抑制して安定した圧潰モードを確保できることがわかる。これにより、衝撃吸収部材の衝撃吸収特性を向上できる。有効接合幅Ｗは、大きければ大きいほどその効果を期待できる一方で、有効接合幅を稼ぐための溶接時間が長くなることや、板厚によってはフランジ幅を溶接のために拡大する必要が生じ、重量増を招くので、有効接合幅Ｗは第１の部材の板厚の１．９倍以上６．０倍以下であることが望ましい。
【００７０】
なお、本実施例での第１の部材１０はプレスブレーキ（曲げ加工）により成形したものを用いるが、プレス加工等の加工法であっても同様の効果を期待できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】図１（ａ）〜図１（ｐ）は、本発明に係る衝撃吸収部材を構成する各種の筒体の横断面形状例を示す説明図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｄ）は、筒体の二面図と、筒体における各種のレーザー溶接ビードを拡大して示す説明図である。
【図３】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第２の領域におけるレーザー溶接ビードの二つの形成形態を示す上面図である、
【図４】折り畳み変形の際に第１の部材と第２の部材とを接合するレーザー溶接ビードに作用する応力を示す説明図である。
【図５】図５（ａ）は従来の衝撃吸収部材の製造工程を示す説明図であり、図５（ｂ）は本実施の形態の衝撃吸収部材の製造工程を示す説明図である。
【図６】実施例で用いた衝撃吸収部材の形状を示す説明図である。
【図７】実施例で行った落錐試験の要領を示す説明図である。
【図８】クラッシュボックスが衝撃荷重を受けて軸方向へ圧潰する際における荷重−変位曲線の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７２】
１  第１の部材
１ａ  フランジ
２  第２の部材
３  第３の部材
４  筒体
５  第４の部材
６  レーザー溶接ビード
７  第１の領域
８  第２の領域
９  レーザートーチ
１０  第１の部材
１０ａ  フランジ
１１  第２の部材
１２  端板
１３  鋼製錐体
【図１】
2008161911.tif 000005
【図２】
2008161911.tif 000006
【図３】
2008161911.tif 000007
【図４】
2008161911.tif 000008
【図５】
2008161911.tif 000009
【図６】
2008161911.tif 000010
【図７】
2008161911.tif 000011
【図８】
2008161911.tif 000012