(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に延びるコーナ部と、当該コーナ部の短手方向の端部から延在する縦壁部とを含む骨格部材であって、
前記コーナ部の曲げ内側または曲げ外側の少なくともいずれか一方の表面から板厚方向に軟化層が設けられ、
前記軟化層は、前記コーナ部から前記縦壁部の短手方向長さの１／２以上の長さの領域に亘って前記縦壁部に延在し、
前記軟化層が設けられた部分における板厚方向の中心部の硬度は４００Ｈｖ以上であり、前記軟化層は、前記軟化層が設けられた部分における前記板厚方向の中心部の硬度よりも少なくとも１０Ｈｖ低い硬度を有する領域であり、
前記軟化層の厚さは、前記軟化層が設けられた部分における前記板厚の２％以上２０％未満であり、
前記表面における前記軟化層の硬度が、前記軟化層が設けられた部分における前記板厚方向の中心部の硬度の０．５倍以上０．９倍未満であり、
前記軟化層は、前記板厚方向において、前記表面から前記軟化層の厚さの４０％までの領域である第一の硬さ変化領域と、前記軟化層のうち前記第一の硬さ変化領域ではない領域である第二の硬さ変化領域とを有し、
前記第一の硬さ変化領域における板厚方向の硬さ変化の絶対値ΔＨｖ１は、前記第二の硬さ変化領域における板厚方向の硬さ変化の絶対値ΔＨｖ２よりも大きく、
前記コーナ部の曲げ半径Ｒが、前記コーナ部の板厚ｔに対して、Ｒ／ｔ≦２．５である、
骨格部材。
【請求項２】
前記第一の硬さ変化領域の前記板厚方向の硬さ変化の絶対値ΔＨｖ１は、１００Ｈｖ以上２００Ｈｖ未満である、請求項１に記載の骨格部材。
【請求項３】
前記軟化層は、前記コーナ部の前記曲げ外側に設けられる請求項１または２に記載の骨格部材。
【請求項４】
前記軟化層は、前記コーナ部の前記曲げ内側と前記曲げ外側の両方に設けられる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の骨格部材。
【請求項５】
前記縦壁部は、前記コーナ部の一端部から延在され、
前記骨格部材は、前記コーナ部の他端部から延在された平板部をさらに含み、
前記軟化層は、前記コーナ部から前記平板部の短手方向長さの１／２以上の長さの領域に亘って前記平板部に延在する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の骨格部材。
【請求項６】
前記縦壁部は、前記コーナ部の一端部から延在され、
前記骨格部材は、前記コーナ部の他端部から延在された平板部をさらに含み、
前記平板部の中心の板厚方向において、前記平板部の表面から７０μｍの深さの位置における硬度が、前記板厚方向の中心部の硬度の０．９倍以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の骨格部材。
【請求項７】
前記平板部の表面は、前記平板部における、前記コーナ部の曲げ内側と連続する表面である、請求項６に記載の骨格部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、骨格部材に関する。
本願は、２０１８年１０月１２日に、日本に出願された特願２０１８−１９３１７５号と、２０１９年２月１５日に、日本に出願された特願２０１９−０２５３６６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の骨格部材として、金属製の板状部材を所定の断面形状に加工した部材が使用されている。これらの骨格部材は、軽量化を実現するとともに、十分な耐荷重を有することが求められる。このため、近年、高張力鋼板等の高い強度を有する材料が使用されることがある。一方、骨格部材を有する製品に対して、衝突による衝撃が加えられた場合には、骨格部材が所望の変形モードを実現して衝撃を効率的に吸収することが求められる。【０００３】
高張力鋼板のような高強度材料を用いる骨格部材において、変形能と耐荷重の向上を両立することが求められる。例えば、特許文献１には、部材の硬度を部分的に変える技術を利用し、シートメタルから成る製品において低硬度領域と高硬度領域を設けることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１１８２２３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１のような部分的に硬度を変化させた骨格部材において、変形能を向上させる軟化層を単に設けた場合、変形能は担保されるものの耐荷重のさらなる向上を図るには限界があった。すなわち、骨格部材において、高強度鋼板を適用するにあたり変形能と耐荷重のさらなる高いレベルでの両立が求められる。【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、衝突時の変形能の担保と耐荷重の向上を両立することが可能な、新規かつ改良された骨格部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の要旨は下記の通りである。
（１）本発明の第一の態様は、長手方向に延びるコーナ部と、当該コーナ部の短手方向の端部から延在する縦壁部とを含む骨格部材であって、前記コーナ部の曲げ内側または曲げ外側の少なくともいずれか一方の表面から板厚方向に軟化層が設けられ、前記軟化層は、前記コーナ部から前記縦壁部の短手方向長さの１／２以上の長さの領域に亘って前記縦壁部に延在し、前記軟化層が設けられた部分における板厚方向の中心部の硬度は４００Ｈｖ以上であり、前記軟化層は、前記軟化層が設けられた部分における前記板厚方向の中心部の硬度よりも少なくとも１０Ｈｖ低い硬度を有する領域であり、前記軟化層の厚さは、前記軟化層が設けられた部分における前記板厚の２％以上２０％未満であり、前記表面における前記軟化層の硬度が、前記軟化層が設けられた部分における前記板厚方向の中心部の硬度の０．５倍以上０．９倍未満であり、前記軟化層は、前記板厚方向において、前記表面から前記軟化層の厚さの４０％までの領域である第一の硬さ変化領域と、前記軟化層のうち前記第一の硬さ変化領域ではない領域である第二の硬さ変化領域とを有し、前記第一の硬さ変化領域における板厚方向の硬さ変化の絶対値ΔＨｖ１は、前記第二の硬さ変化領域における板厚方向の硬さ変化の絶対値ΔＨｖ２よりも大きく、前記コーナ部の曲げ半径Ｒが、前記コーナ部の板厚ｔに対して、Ｒ／ｔ≦２．５である骨格部材である。
（２）上記（１）に記載の骨格部材では、前記第一の硬さ変化領域の前記板厚方向の硬さ変化の絶対値ΔＨｖ１は、１００Ｈｖ以上２００Ｈｖ未満であってもよい。
（３）上記（１）又は（２）に記載の骨格部材では、前記軟化層は、前記コーナ部の前記曲げ外側に設けられてもよい。
（４）上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の骨格部材では、前記軟化層は、前記コーナ部の前記曲げ内側と前記曲げ外側の両方に設けられてもよい。
（５）上記（１）〜（４）のいずれか一項に記載の骨格部材では、前記縦壁部は、前記コーナ部の一端部から延在され、前記骨格部材は、前記コーナ部の他端部から延在された平板部をさらに含み、前記軟化層は、前記コーナ部から前記平板部の短手方向長さの１／２以上の長さの領域に亘って前記平板部に延在してもよい。
（６）上記（１）〜（５）のいずれか一項に記載の骨格部材では、前記縦壁部は、前記コーナ部の一端部から延在され、前記骨格部材は、前記コーナ部の他端部から延在された平板部をさらに含み、前記平板部の中心の板厚方向において、前記平板部の表面から７０μｍの深さの位置における硬度が、前記板厚方向の中心部の硬度の０．９倍以下であってもよい。
（７）上記（６）記載の骨格部材では、前記平板部の表面は、前記平板部における、前記コーナ部の曲げ内側と連続する表面であってもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、衝突時の変形能の向上と耐荷重の向上を両立した骨格部材が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る骨格部材の一例を示す部分斜視図である。
【図２】同実施形態に係る骨格部材のコーナ部を含む領域のＸ−Ｚ平面断面図である。
【図３】同実施形態に係る骨格部材のＸ−Ｚ平面断面図である。
【図４】同実施形態に係る骨格部材のＸ−Ｚ平面断面図である。
【図５】同実施形態に係る骨格部材のＸ−Ｚ平面断面図である。
【図６Ａ】同実施形態に係る骨格部材の三点曲げシミュレーションの形状を示す断面図である。
【図６Ｂ】同実施形態に係る骨格部材の三点曲げシミュレーションの形状を示す断面図である。
【図７】同実施形態に係る骨格部材の軟化層の図２におけるＢ−Ｂ’間の硬さ変化の一例を示す図である。
【図８】本実施形態に係る骨格部材の効果を説明するための荷重−ストローク線図である。
【図９】同実施形態の一の変形例に係るコーナ部を含む領域のＸ−Ｚ平面断面図である。
【図１０】同実施形態の他の変形例に係る骨格部材の一例を示す部分斜視図である。
【図１１】同実施形態のその他の変形例に係る骨格部材のＸ−Ｚ平面断面図である。
【図１２Ａ】同変形例に係る骨格部材のＸ−Ｚ平面断面図である。
【図１２Ｂ】図１２ＡのＰの部分の拡大図である。
【図１３Ａ】同変形例に係る骨格部材の変形の様子の一例を示す図である。
【図１３Ｂ】図１３ＡのＩ−Ｉ’断面図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る骨格部材の一例を示す部分斜視図である。
【図１５】同実施形態に係る骨格部材のＸ−Ｚ平面断面図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る骨格部材が適用される一例としての自動車骨格を示す図である。
【図１７】本実施例に係るシミュレーションの結果得られた荷重−ストローク線図の例を示す。
【図１８】本実施例に係るシミュレーションの結果得られた荷重−ストローク線図の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１１】
＜１．第１の実施形態＞
［骨格部材の全体構造］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る骨格部材の一例の部分構造について説明する。図１は、本実施形態に係る骨格部材の一例を示す部分斜視図である。骨格部材１０は、一例として、図１に示すＹ方向を長手方向として延在され、長手方向断面（Ｘ−Ｚ平面）が、Ｘ方向に開口された略ハット形状となっている部材である。骨格部材１０は、一例として、平板部１１と、平板部１１からコーナ部１３を介して延在された壁部としての縦壁部１５と、縦壁部１５のコーナ部１３とは反対側の端部から屈曲されたフランジ部１７とを含んでいる。また、骨格部材１０において、少なくともコーナ部１３および縦壁部１５は、後述する軟化層２０を有する。
【００１２】
骨格部材１０は、他の部材と固定または連結されることにより、製品全体または一部の骨格を形成する。例えば、骨格部材１０には、長手方向に垂直な方向（図１におけるＸ方向またはＺ方向）に荷重が加えられると、曲げ変形が生じうる。また、例えば、骨格部材１０には、長手方向（図１におけるＹ方向）に軸方向の荷重が加えられると、軸圧潰に伴う変形が生じ得る。
【００１３】
骨格部材１０は、種々の金属製板状部材から構成され得る。特に、骨格部材１０は、鋼板から構成され得る。一例としては、引張強度で１４７０ＭＰａ以上（例えば１．５ＧＰａ級、１．８ＧＰａ級またはそれ以上）の鋼材が挙げられる。骨格部材１０に使用される鋼板の板厚としては、０．５〜３．５ｍｍ程度、又は１．０〜２．９ｍｍ程度が挙げられる。骨格部材１０は、金属製板状部材（ブランク材）に対し公知の技術である種々の加工技術を適用することにより、形成され得る。
【００１４】
［骨格部材のコーナ部の構成］
次に、図２〜図５、図６Ａ、図６Ｂを参照して、本実施形態に係るコーナ部１３を含む領域の構成について説明する。図２は、本実施形態に係るコーナ部１３を含む領域のＸ−Ｚ平面断面図である。図３〜５は、本実施形態に係る骨格部材のＸ−Ｚ平面断面図である。コーナ部１３は、平板部１１と縦壁部１５との間に存在する屈曲部であり、後述する所定の曲げ半径Ｒを有する。コーナ部１３は、図２に示すように、Ｘ−Ｚ平面断面視で、曲げ内側におけるＲ止まり点Ａ１、Ａ２、曲げ外側におけるＲ止まり点Ａ３、Ａ４により区画される領域に形成されている。
【００１５】
曲げ半径Ｒは、コーナ部１３における板厚ｔに対して、Ｒ／ｔ≦２．５の関係式を満たす値に設定される。Ｒ／ｔ≦２．５以下であれば、衝突時の曲げ変形の際に縦壁部１５がたわみにくくなり、特にストローク初期におけるコーナ部１３の耐荷重が上昇する。また、これに伴い、ストローク中期、ストローク後期においても高い耐荷重を維持することができる。更に、後述する軟化層２０がコーナ部１３に形成される効果と相俟って、特にストローク後期において優れた耐荷重を発現することができ、衝突時の変形能と耐荷重の向上が可能となる。
【００１６】
なお、Ｒ／ｔの下限値は特に限定しないが、成形性の観点から、Ｒ／ｔ≧０．５であることが好ましく、Ｒ／ｔ≧０．９であることが更に好ましい。曲げ半径Ｒは、曲げ内側において、コーナ部１３の断面の画像から、Ｒ止まり点Ａ１、Ａ２と、コーナ部１３の曲げ中央点（コーナ部１３においてＲ止まり点Ａ１とＡ２との距離の半分に位置する点）の３点を求め、当該３点から公知の数学的手法により曲率を求めることで得られる。
尚、引張強度で１４７０ＭＰａ以上（例えば１．５ＧＰａ級、１．８ＧＰａ級またはそれ以上）の骨格部材１０を製造する場合には、Ｒ／ｔ≦２．５を満たすコーナ部１３を得るために、ホットスタンプ工法を用いることが好ましい。
【００１７】
コーナ部１３は、軟化層２０を有する。軟化層２０は、骨格部材１０の表面側であって、コーナ部１３の曲げ内側もしくは曲げ外側のいずれか一方または、曲げ内側と曲げ外側の両方に設けられ得る。特に、図４に示すように、軟化層２０は、コーナ部１３の曲げ外側に設けられ得る。また、図５に示すように、軟化層２０は、骨格部材１０の全域に亘る表面に設けられ得る。
【００１８】
［骨格部材の縦壁部の構成］
縦壁部１５は、コーナ部１３のＲ止まりを含む端部から板厚方向と直交する方向に延在されている。縦壁部１５のコーナ部１３と反対側の端部は、外方に屈曲されており、屈曲部を介してフランジ部１７が延在されていてもよい。すなわち、骨格部材１０は、図１におけるＸ−Ｚ断面において、略ハット形状に形成され得る。
【００１９】
縦壁部１５は、コーナ部１３と同様、軟化層２０を有する。図３に示すように、縦壁部１５において、軟化層２０は、コーナ部１３の縦壁部１５との接続部分であるＲ止まりから、縦壁部１５の短手方向長さの１／２以上の長さの領域に亘って延在している。軟化層２０を、縦壁部１５の短手方向長さの１／２以上の長さの領域とした理由は、図６Ａおよび図６Ｂに示した、本発明者らによる骨格部材１０の３点曲げシミュレーションの結果に基づく。すなわち、図６Ａの初期状態から３点曲げシミュレーションを行った場合、図６Ｂに示すようにコーナ部１３と、Ｒ止まりから縦壁部１５の短手方向長さの１／２の長さの領域において、他の部位よりも高い最大主ひずみを示すことが分かった。そのため、少なくともＲ止まりから縦壁部１５の短手方向長さの１／２の長さの領域に軟化層２０を設けることにより、衝突時にこの領域での割れを生じにくくすることができる。
【００２０】
なお、縦壁部１５の短手方向とは、骨格部材１０の長手方向（図１のＹ方向）を縦壁部１５の長手方向とした場合の縦壁部１５の延在された方向であって、長手方向と直交する方向（図１の略Ｘ方向）である。また、縦壁部１５の短手方向長さとは、Ｘ−Ｚ平面断面におけるコーナ部１３の縦壁部１５側のＲ止まりから、縦壁部１５とフランジ部１７の間の屈曲部の縦壁部１５側のＲ止まりの間の距離を指す。
【００２１】
［軟化層の構成］
骨格部材１０の表面側において、少なくともコーナ部１３および縦壁部１５には軟化層２０が形成されている。軟化層２０は、骨格部材１０の長手方向（図１のＹ方向）に亘って、連続的に形成されていてもよいし、部分的に形成されていてもよい。また、軟化層２０は、骨格部材１０の表面から板厚方向に所定の深さに亘って形成されている。本実施形態に係る骨格部材１０では、軟化層２０の厚さは、骨格部材１０の板厚の２％以上２０％未満である。ここで、板厚とは、軟化層２０と後述する板厚方向の中心部３０とを含めた、骨格部材１０の板厚方向の全体厚さを指す。
【００２２】
軟化層２０の厚さが、骨格部材１０の板厚の２０％以上となると、骨格部材１０における軟化層２０の占める割合が多くなり、骨格部材１０に求められる耐荷重が維持できなくなる。軟化層２０の厚さは、骨格部材１０の板厚の１７％以下であることが好ましく、１４％以下であることが更に好ましい。
一方、軟化層２０の厚さが、骨格部材１０の板厚の２％未満になると、骨格部材１０における軟化層２０の割合が少なく、変形能が十分に発揮されない。軟化層２０の厚さは、骨格部材１０の板厚の５％以上であることが好ましく、８％以上であることが更に好ましい。
【００２３】
骨格部材１０の板厚方向の中心側（骨格部材１０の軟化層２０を除いた板厚方向の領域）は、板厚方向の中心部３０とされている。軟化層２０は、板厚方向の中心部３０の硬度よりも少なくとも１０Ｈｖ低い硬度を有する領域である。
【００２４】
軟化層２０は、骨格部材１０の表面において、板厚方向の中心部３０の硬度に対して、０．５倍以上０．９倍未満の硬度を有している。ここで、骨格部材１０の表面とは、塗膜やめっき層を除いた骨格部材１０の母材表面をいう。骨格部材１０の表面の硬度は、母材断面に対して、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４：２００９に記載のビッカース硬さ試験により測定される。その際、測定点は母材表面から深さ２０μｍ以内とし、かつ、圧痕が１０μｍ以下となるように測定する。表面の硬度が板厚方向の中心部３０の硬度に対して０．５倍未満となると、部材表層部分が柔らかくなりすぎて、衝突時の、特に、ストローク後期における耐荷重を向上させることができなくなる。軟化層２０は、骨格部材１０の表面において、板厚方向の中心部３０の硬度に対して、０．６倍以上の硬度を有していることが好ましい。
一方、表面の硬度が板厚方向の中心部３０の硬度に対して０．９倍以上となると、変形能を十分に向上させることが困難となる。軟化層２０は、骨格部材１０の表面において、板厚方向の中心部３０の硬度に対して、０．８倍未満の硬度を有していることが好ましい。
【００２５】
板厚方向の中心部３０の硬度はビッカース硬さで４００Ｈｖ以上である。ビッカース硬さが４００Ｈｖ以上の鋼材において、衝突時における変形能の維持が困難となる。すなわち、骨格部材１０の板厚方向の中心部３０のビッカース硬さが４００Ｈｖ以上である場合に、本実施形態に係る軟化層２０による変形能の向上の効果が顕著となる。骨格部材１０の板厚方向の中心部３０のビッカース硬さが５００Ｈｖ以上であることが好ましく、６００Ｈｖ以上であることが更に好ましい。
板厚方向の中心部３０の硬度の上限は特に規定しないが、骨格部材１０の成形性等を鑑みれば、８００Ｈｖであることが好ましく、７００Ｈｖであることが更に好ましい。
【００２６】
例えば、上述した板厚方向の中心部３０の硬度の範囲において、骨格部材１０の表面における軟化層２０の硬度は、ビッカース硬さで２５０Ｈｖ以上とすることができる。また、上述した板厚方向の中心部３０の硬度の範囲において、骨格部材１０の表面における軟化層２０の硬度は、ビッカース硬さで５００Ｈｖ以下とすることができる。なお、骨格部材１０の軟化層２０の領域の表面、および板厚方向の中心部３０の硬度の測定方法の詳細については後述する。
【００２７】
軟化層２０は、公知の技術である種々の表面処理、表面加工または熱処理技術を適用することにより、骨格部材１０の表面側に形成され得る。軟化層２０を形成する方法の一例として、コーナ部１３、縦壁部１５に相当する領域へのレーザ加熱や高周波加熱による部分焼き戻し等が挙げられる。また、上述する軟化層が予め表層に形成されたブランク材に対し、加工を施すことで、軟化層２０を所定の領域に有する骨格部材１０が形成され得る。
【００２８】
図７は、本実施形態に係る骨格部材１０の軟化層２０の図２におけるＢ−Ｂ’間の硬さ変化の一例を示す図である。図７は、本実施形態に係る骨格部材１０を、ホットスタンプ用鋼材を用いて熱間プレスにて引張強度２．０ＧＰａ級のハット形状に成形して作製し、軟化層２０の板厚方向のビッカース硬さをプロットした結果である。図７に示すように、軟化層２０は、骨格部材１０の表面側に存在する第一の硬さ変化領域２１と、第一の硬さ変化領域２１と板厚方向の中心部３０との間に存在する第二の硬さ変化領域２２とを有する。第二の硬さ変化領域２２は、軟化層２０のうち、第一の硬さ変化領域２１ではない領域である。第一の硬さ変化領域２１と第二の硬さ変化領域２２は、いずれも所定の勾配で板厚方向の硬さが変化している領域であり、第一の硬さ変化領域２１と第二の硬さ変化領域２２は、それぞれ異なる硬さ変化の絶対値ΔＨｖ１とΔＨｖ２を有する。
【００２９】
図７に示すように、第一の硬さ変化領域２１は、骨格部材１０の表面から軟化層２０全体の厚さの４０％までである。また、第二の硬さ変化領域２２は、軟化層２０の第一の硬さ変化領域２１から連続し、骨格部材１０の板厚方向の中心部３０までである。すなわち、第二の硬さ変化領域２２は、軟化層２０のうち第一の硬さ変化領域２１ではない領域である。
【００３０】
また、図７に示すように、第一の硬さ変化領域２１における硬さ変化の絶対値ΔＨｖ１は、第二の硬さ変化領域２２における硬さ変化の絶対値ΔＨｖ２よりも大きい。ΔＨｖ２がΔＨｖ１よりも大きいと、骨格部材１０が軟化しすぎてしまい、十分な荷重特性が得られないためである。
【００３１】
また、第一の硬さ変化領域２１における硬さ変化の絶対値ΔＨｖ１は、１００Ｈｖ以上２００Ｈｖ未満である。ΔＨｖ１が１００Ｈｖ以上であれば、曲げ変形時の応力集中をより緩和でき、曲げ特性をさらに向上させることができる。また、ΔＨｖ１が、２００Ｈｖ未満であれば、曲げ変形時の応力集中を緩和する効果がさらに高められ、より良好な曲げ特性が得られる。従って、ΔＨｖ１が１００Ｈｖ以上２００Ｈｖ未満となる場合に、良好な曲げ特性が得られ、骨格部材１０の変形能を向上できる。具体的には、衝突時のストローク後期において、荷重ピーク直後からの荷重の落下を緩やかにすることができる。そこで、上記の通り、第一の硬さ変化領域２１における硬さ変化の絶対値ΔＨｖ１は、１００Ｈｖ以上２００Ｈｖ未満とすることが好ましい。
【００３２】
［硬さ測定方法および硬さ変化算出方法］
板厚方向の中心部３０の硬度の測定方法は以下の通りである。試料の板面に垂直な断面を採取し、測定面の試料調製を行い、硬さ試験に供する。測定面の調製方法は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４：２００９に準じて実施する。＃６００から＃１５００の炭化珪素ペーパーを使用して測定面を研磨した後、粒度１μｍから６μｍのダイヤモンドパウダーをアルコール等の希釈液や純水に分散させた液体を使用して鏡面に仕上げる。硬さ試験は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４：２００９に記載の方法で実施する。マイクロビッカース硬さ試験機を用いて、試料の板厚の１／２位置に、荷重１ｋｇｆで、圧痕の３倍以上の間隔で１０点測定し、その平均値を板厚方向の中心部３０の硬度とする。
【００３３】
次に、第一の硬さ変化領域２１および第二の硬さ変化領域２２の硬さの測定方法ついて説明する。試料の板面に垂直な断面が採取されて、測定面の試料調製が行われた後、硬さ試験に供される。測定面の調製は、試料の表面近傍の硬さを正確に測定するために、極力凹凸が小さく、表面近傍にだれが生じないように実施する。ここでは、日本電子製のクロスセクションポリッシャを用いて、アルゴンイオンビームにより測定面がスパッタリングされる。この際、測定面に筋状の凹凸が発生することを抑制する目的で、日本電子製の試料回転ホルダを用いて、３６０度方向から測定面にアルゴンイオンビームを照射する。
【００３４】
測定面が調製された試料に対し、マイクロビッカース硬さ試験機を用いて、硬さの測定が実施される。試料の表面から当該試料の軟化層に相当する領域を、板面と直角な方向（板厚方向）に、荷重１ｋｇｆで、圧痕の３倍以上の間隔で測定する。この際、試料の板厚に依存して測定点の合計が異なるが、後述のΔＨｖ１及びΔＨｖ２を算出するための測定点数については、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４：２００９の記載に基づき、圧痕による影響がない程度の間隔を確保しつつ、可能な限り多くの測定点を設定する。試料の最も表面側における測定位置は、板面（めっき層が存在する場合は、めっき層の直下又はめっき層と母材との間の合金層の直下）から２０μｍ以内までの領域で行うこととする。母材表面の最表面部分は、軟質相の組織が多いためである。
【００３５】
板厚方向の中心部３０の両側に軟化層２０が配置された試料の場合は、同様の測定を試料の第一の表面側から行い、さらに第一の表面と反対側の第二の表面側からも行う。
【００３６】
次に、ΔＨｖ１の算出方法について説明する。すなわち、試料の表面から軟化層全体の厚さ４０％までの領域（第一の硬さ変化領域２１）に含まれる全ての測定点から、式（１）により第一の硬さ変化領域２１の硬さ勾配Δａを算出する。ここで、ａｉは、ｉ番目の測定点における表面からの距離が軟化層全体の厚さに占める割合（％）、ｃｉはａｉにおけるビッカース硬さ（Ｈｖ）、ｎは表面から軟化層全体の厚さ４０％までの領域（第一の硬さ変化領域２１）に含まれる全ての測定点の合計である。
【００３７】
【数１】
0006737423.tif 000002
【００３８】
ここで、
Δａ：第一の硬さ変化領域における板厚方向の硬さの変化の勾配（Ｈｖ／％）
ａｉ：ｉ番目の測定点における表面からの距離が軟化層全体の厚さに占める割合（％）
ｃｉ：ａｉにおけるビッカース硬さ（Ｈｖ）
ｎ：第一の表面側第一の硬さ変化領域に含まれる全ての測定点の合計
である。
【００３９】
板厚方向の中心部３０の両側に軟化層２０が配置された試料の場合は、第一の表面側からの硬さ測定結果を元に、第一の表面側のΔａ１を算出し、さらに、第二の表面側からの硬さ測定結果を元に、第二の表面側のΔａ２を算出する。Δａ１とΔａ２の算術平均をΔａとすることができる。
【００４０】
式（１）により求めたΔａに軟化層全体の厚さに占める第一の硬さ変化領域２１の板厚方向厚さの割合を乗算してΔＨｖ１を求めることができる。
【００４１】
次に、ΔＨｖ２の算出方法について説明する。すなわち、試料の表面側における軟化層全体の厚さ４０％から１００％までの領域（第二の硬さ変化領域２２）に含まれる全ての測定点から、式（２）により第二の硬さ変化領域２２の硬さ勾配ΔＡを算出する。ここで、Ａｉは、ｉ番目の測定点における表面からの距離が軟化層全体の厚さに占める割合（％）、ＣｉはＡｉにおけるビッカース硬さ（Ｈｖ）、Ｎは表面側における軟化層全体の厚さ４０％から１００％までの領域（第二の硬さ変化領域２２）に含まれる全ての測定点の合計である。
【００４２】
【数２】
0006737423.tif 000003
【００４３】
ここで、
ΔＡ：第二の硬さ変化領域における板厚方向の硬さの変化の勾配（Ｈｖ／％）
Ａｉ：ｉ番目の測定点における表面からの距離が軟化層全体の厚さに占める割合（％）
Ｃｉ：Ａｉにおけるビッカース硬さ（Ｈｖ）
Ｎ：第一の表面側第二の硬さ変化領域に含まれる全ての測定点の合計
である。
【００４４】
板厚方向の中心部３０の両側に軟化層２０が配置された試料の場合は、第一の表面側からの硬さ測定結果を元に、第一の表面側のΔＡ１を算出し、さらに、第二の表面側からの硬さ測定結果を元に、第二の表面側のΔＡ２を算出する。ΔＡ１とΔＡ２の算術平均をΔＡとすることができる。
【００４５】
式（２）により求めたΔＡに軟化層全体の厚さに占める第二の硬さ変化領域２２の板厚方向厚さの割合を乗算してΔＨｖ２を求めることができる。
【００４６】
（作用効果）
図８は、本実施形態に係る骨格部材１０の作用効果を説明するための荷重−ストローク線図である。
曲線ａは、適切な軟化層を設け、Ｒ／ｔを２．０に設定し、絶対値ΔＨｖ１を１５０Ｈｖに設定した骨格部材を想定した荷重−ストローク線図である。
曲線ｂは、適切な軟化層を設け、Ｒ／ｔを２．０に設定し、絶対値ΔＨｖ１を７０Ｈｖに設定した骨格部材を想定した荷重−ストローク線図である。
曲線ｃは、適切な軟化層を設け、Ｒ／ｔを５．０に設定し、絶対値ΔＨｖ１を１５０Ｈｖに設定した骨格部材を想定した荷重−ストローク線図である。
曲線ｄは、軟化層を設けず、Ｒ／ｔを２．０に設定した骨格部材を想定した荷重−ストローク線図である。
本実施形態に係る骨格部材１０によれば、Ｒ／ｔを２．５以下とし、且つ、コーナ部１３と、縦壁部１５の少なくとも一部とに軟化層２０を設けたことで、曲線ａ又は曲線ｂに示すように、ストローク初期からストローク後期に亘り、衝突時の曲げ特性が向上し、ストローク後期において緩やかなカーブで荷重を落とすことができる。すなわち、変形能を向上させることができる。
【００４７】
また、板厚方向の中心部３０の硬度をビッカース硬さで４００Ｈｖ以上としたことで、特にストローク後期において高い耐荷重が維持される。さらに、第一の硬さ変化領域の硬さ変化の絶対値ΔＨｖ１を、第二の硬さ変化領域の硬さ変化の絶対値ΔＨｖ２よりも大きくしたので、骨格部材１０の表面側での軟化部分が確保され、曲げ特性が向上する。また、ΔＨｖ２を、ΔＨｖ１よりも小さくすることで、板厚方向の硬さ変化の急激な勾配の変化をなくし、応力集中が緩和されて割れや亀裂が抑制される。これにより、ストローク後期のピーク直後からの耐荷重の落下を緩やかにすることができる。従って、骨格部材１０は優れた耐衝撃特性を得ることができる。
【００４８】
尚、ΔＨｖ１が１００Ｈｖ〜２００Ｈｖである場合には、骨格部材１０の表面側での軟化部分が十分確保されるため、軟化層２０による曲げ特性の向上が十分に発揮される。すなわち、ΔＨｖ１が１５０Ｈｖである曲線ａと、ΔＨｖ１が７０Ｈｖである曲線ｂとを比較すると、曲線ａではΔＨｖ１を１００Ｈｖ〜２００Ｈｖの範囲としていることにより、ストローク後期におけるピーク直後からの耐荷重の落下を更に緩やかにすることができる。
【００４９】
更に、本実施形態に係る骨格部材１０によれば、コーナ部１３のＲ／ｔを２．５以下とすることで、ストローク初期からストローク後期に亘り高い耐荷重を維持することができる。特に、ストローク後期においては、上述した軟化層２０がコーナ部１３に形成される効果と相俟って、特に優れた耐荷重を発現することができ、衝突時の変形能と耐荷重の向上が可能となる。
【００５０】
したがって、本実施形態に係る骨格部材１０は、衝突に対する耐荷重を高く維持しつつ、衝突による割れが生じにくく、かつ変形能を十分確保することができる。これにより、従来の骨格部材と比較して、耐荷重と曲げ特性の高いレベルでの両立を実現可能にした。
【００５１】
ここで、骨格部材１０に外部から図１におけるＸ方向成分を含む方向の入力がなされた場合つまり平板部１１、またはフランジ部１７に接合されたクロージングプレート等に対して衝突があった場合、縦壁部１５は座屈変形することがある。この際に、縦壁部１５において、軟化層２０が、コーナ部１３から、縦壁部１５の短手方向長さの１／２以上の長さの領域に亘って延在されていると、縦壁部１５が効果的に変形される。すなわち、Ｘ方向成分を含む方向の衝突により骨格部材１０に外力が加えられると、縦壁部１５のコーナ部１３側の部分が屈曲変形する。当該部分は、軟化層２０が設けられた領域を含む。従って、当該領域に軟化層２０が設けられていると、骨格部材１０は軟化層２０により柔軟に曲げられるため、縦壁部１５の小ピッチでの座屈変形を促進させる。これにより、骨格部材１０の変形能を向上させ、衝撃吸収エネルギーを増加させることができる。
【００５２】
さらに、コーナ部１３の曲げ内側と外側の両方に軟化層２０を設けることで、曲げ特性がさらに向上し、変形能を向上させることができる。
【００５３】
(変形例１)
以上、本発明の第１の実施形態に係る骨格部材について説明した。ここから、図９を参照しながら本実施形態の一の変形例について説明する。本変形例では、骨格部材１０のコーナ部１３の間に延設された平板部１１が軟化層２０を有する点に特徴がある。
【００５４】
図９は、本実施形態の一の変形例に係るコーナ部を含む領域のＸ−Ｚ平面断面図である。図９に示すように、コーナ部１３において、第一の壁部としての縦壁部１５の延在された一端部とは反対側の他端部から、第二の壁部としての平板部１１が延在されて、当該平板部１１にも軟化層２０が形成されている。本変形例では、平板部１１にも軟化層２０が存在することにより、平板部１１においても、表面部分が軟化しているから、衝突時の曲げ特性が向上し、変形能を向上させることができる。
【００５５】
また、平板部１１において、軟化層２０は平板部１１の全域に亘って形成されてもよい。これにより、平板部１１の曲げ特性が向上するので、骨格部材１０の変形能をさらに向上させることができる。
【００５６】
また、軟化層２０が平板部１１の全域に亘って設けられる構成は、骨格部材１０が衝撃吸収骨格として用いられる場合にも有効である。特に、骨格部材１０に対する入力が軸圧縮の場合に有効である。この場合、長手方向（図１に示すＹ方向）の荷重により、骨格部材１０は、圧潰されることになるが、平板部１１が全体に軟化層２０を有することで平板部１１において座屈が生じ、平板部１１の割れを生じにくくすることができる。
【００５７】
また、軟化層２０は、平板部１１と、縦壁部１５と、フランジ部１７の全域に亘って設けられてもよい。これにより、骨格部材１０全体の曲げ特性が向上するので、骨格部材１０の変形能をさらに向上させることができる。
【００５８】
（変形例２）
以上、本発明の第１の実施形態に係る一の変形例について説明した。ここから、図１０および図１１を参照しながら、本実施形態の他の変形例について説明する。本変形例では、コーナ部１３の曲げ内側にパッチ材４０が取り付けられている点に特徴がある。
【００５９】
図１０は、本変形例に係る骨格部材の一例を示す部分斜視図である。図１１は、本変形例に係る骨格部材のＸ−Ｚ平面断面図である。図１０に示すように、本変形例では、コーナ部１３の曲げ内側に骨格部材１０とは別体の部品であるパッチ材４０が取り付けられている。図１１に示すように、パッチ材４０は、Ｌ字状断面の部材である。パッチ材４０は骨格部材１０と同一の材料で構成されてもよいし、異なる材料で構成されてもよい。パッチ材４０の長手方向長さは、骨格部材１０と同等であってもよいし、短くてもよい。パッチ材４０は、少なくともコーナ部１３の曲げ内側部分を覆うように取り付けられている。パッチ材４０は、種々の公知技術によって、コーナ部１３の曲げ内側へ取り付けることができる。
【００６０】
本変形例では、パッチ材４０が骨格部材１０のコーナ部１３の曲げ内側に取り付けられていることで、骨格部材１０の耐荷重をさらに向上できる。
【００６１】
（変形例３）
以上、本発明の第１の実施形態に係るいくつかの変形例について説明した。ここから、図１２Ａ、図１２Ｂ、図１３Ａ、および図１３Ｂを参照しながら、本実施形態のその他の変形例について説明する。本変形例では、平板部１１の中心の板厚方向において、表面から７０μｍの深さの位置において硬度が所定の範囲に設定されている点に特徴がある。
【００６２】
図１２Ａは、本変形例に係る骨格部材１０のＸ−Ｚ平面断面図である。また、図１２Ｂは、本変形例に係る骨格部材１０のＸ−Ｚ平面断面において、平板部１１の中心位置Ｓを含む部分（すなわち、図１２ＡのＰの部分）の拡大図である。図１３Ａは、本変形例に係る骨格部材１０の変形の様子の一例を示す図である。図１３Ｂは、図１３ＡのＩ−Ｉ’断面図である。図１２Ａに示すように、本変形例では、平板部１１の骨格部材短手方向（図１２ＡにおけるＸ方向）の中心位置Ｓにおいて、硬度が所定の範囲に設定されている。ここで、中心位置Ｓとは、平板部１１の短手方向の両端から、それぞれ等しい距離Ｌだけ離れた位置である。また、中心位置Ｓにおいて表面から所定の深さの位置において、硬度が所定の範囲とされている。図１２Ｂに示すように、硬度が所定の範囲に設定された位置Ｃの平板部１１の表面からの深さ（板厚方向の距離）ｄは、７０μｍとなっている。さらに、当該位置Ｃの硬度は、平板部１１の板厚方向の中心部３０の硬度に対して、０．９倍以下となるように設定されている。
【００６３】
ここで、図１３Ａに示すように、骨格部材１０の平板部１１に対して荷重が入力された場合、平板部１１の中心位置Ｓの周辺から変形が開始される。このとき、平板部１１において亀裂が発生、進展し、最終的に骨格部材１０の変形中に割れが生じることがある。変形中の割れの発生は、骨格部材１０のエネルギー吸収量を低下させ、衝撃吸収特性に影響を与える。
【００６４】
特に、図１３Ｂに示すように、骨格部材１０の平板部１１に対して荷重が入力されると、平板部１１が局所的に凹形状となる変形が生じる。このとき、平板部１１における、コーナ部１３の曲げ内側と連続する表面側において、引張荷重が生じ（図１３Ｂ中の矢印参照）、亀裂が進展し、割れが発生しやすくなる。
【００６５】
そこで、本発明者らが鋭意検討した結果、平板部１１の中心位置Ｓの表面から深さ７０μｍの位置を含んだ領域において、亀裂が発生しやすいことが明らかとなった。本変形例においては、平板部１１の中心位置Ｓの表面から深さ７０μｍの位置における硬度が板厚方向の中心部３０の硬度に対して、０．９倍以下となるように設定されている。これにより、平板部１１の中心位置Ｓにおいて、硬度が低減されているので、亀裂の進展が抑制される。この結果、骨格部材１０の変形中における割れの発生が抑制され、骨格部材１０のエネルギー吸収量が増加し、衝撃吸収特性がさらに向上される。
【００６６】
特に、平板部１１における、コーナ部１３の曲げ内側と連続する表面からの深さ７０μｍの位置において、硬度が、板厚方向の中心部３０の硬度に対して、０．９倍以下とされている。これにより、平板部１１において、亀裂を進展させる引張荷重の生じるコーナ部１３の曲げ内側から連続する面の硬度が制御される。この結果、骨格部材１０の変形中における割れの発生が抑制され、骨格部材１０のエネルギー吸収量が増加し、衝撃吸収特性がさらに向上される。
【００６７】
また、硬度が制御された位置Ｃの硬度は、平板部１１の板厚方向の中心部３０の硬度に対して、０．１倍以上となるように設定されてもよい。これにより、平板部１１における硬度比が所定の値以上とされていることで、高い耐荷重を維持できる。
【００６８】
＜２．第２の実施形態＞
続いて、本発明の第２の実施形態に係る骨格部材について図１４および図１５を参照しながら説明する。本実施形態に係る骨格部材と第１の実施形態に係る骨格部材とは、骨格部材の短手方向断面の形状で相違する。
【００６９】
図１４は、本実施形態に係る骨格部材の一例を示す部分斜視図である。図１５は、本実施形態に係る骨格部材のＸ−Ｚ平面断面図である。図１４に示すように、本実施形態に係る骨格部材１００は、骨格部材１００の短手方向の断面（Ｘ−Ｚ平面）が閉断面となった形状である。一例としては、骨格部材１００がいわゆる角筒状の部材であり、断面形状が中空の矩形となった形状が挙げられる。
【００７０】
骨格部材１００は、一例として、図１４に示すＹ方向を長手方向として延在されている。図１５に示すように、骨格部材１００は、短手方向断面（Ｘ−Ｚ平面）が、閉断面である中空の矩形状となっている部材である。骨格部材１００は、平板部１５１と、縦壁部１５３と、平板部１５１と隣接する縦壁部１５３を繋ぐように屈曲されたコーナ部１３０とを有する。すなわち、骨格部材１００は、コーナ部１３０のＲ止まりを有する一端部から延在された縦壁部１５３と、コーナ部１３０のＲ止まりを有する他端部から延在された平板部１５１とを含んで構成される。
【００７１】
本実施形態において、少なくともコーナ部１３０は、軟化層２００を有する。なお、軟化層２００は全てのコーナ部１３０に設けられている必要はなく、少なくとも一つのコーナ部１３０に設けられ得る。
【００７２】
また、軟化層２００は、コーナ部１３０から縦壁部１５３に亘って延在されている。軟化層２００は、縦壁部１５３の短手方向長さの１／２以上の長さに亘って延在する。また、軟化層２００は、縦壁部１５３の全域に亘って形成されてもよい。
【００７３】
また、軟化層２００は、平板部１５１の短手方向長さの１／２以上の長さに亘って延在してもよい。また、軟化層２００は、平板部１５１の全域に亘って形成されてもよい。
【００７４】
骨格部材１００において、軟化層２００が、骨格部材１００の表面全体に形成されていてもよい。
【００７５】
本実施形態に係る骨格部材１００は、軟化層２００をコーナ部１３０と、縦壁部１５３に有することで、耐荷重を確保しつつ、さらに変形能を向上できる。軟化層２００を設ける部分は、骨格部材１００の適用対象に応じて選択される。
【００７６】
［本発明の実施形態に係る骨格部材の適用例］
以上、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明した。ここから、図１６を参照して本発明の実施形態に係る骨格部材の適用例について説明する。図１６は、本発明の実施形態に係る骨格部材１０、１００が適用される一例としての自動車骨格を示す図である。骨格部材１０、１００は、キャビン骨格または衝撃吸収骨格として自動車骨格を構成し得る。キャビン骨格としての骨格部材１０、１００の適用例は、ルーフセンタリーンフォース２０１、ルーフサイドレール２０３、Ｂピラー２０７、サイドシル２０９、トンネル２１１、Ａピラーロア２１３、Ａピラーアッパー２１５、キックリーンフォース２２７、フロアクロスメンバ２２９、アンダーリーンフォース２３１、フロントヘッダ２３３等が挙げられる。
【００７７】
また、衝撃吸収骨格としての骨格部材１０、１００の適用例は、リアサイドメンバー２０５、エプロンアッパメンバ２１７、バンパリーンフォース２１９、クラッシュボックス２２１、フロントサイドメンバー２２３等が挙げられる。
【００７８】
骨格部材１０、１００がキャビン骨格または衝撃吸収骨格として使用されることで、骨格部材１０、１００は十分な耐荷重を有するので、衝突時の変形を低減できる。また、骨格部材１０、１００は、変形能も向上されており、自動車骨格へ側面衝突等の入力があった場合にも十分な変形により衝撃を吸収し、骨格内部を保護することができる。
【実施例】
【００７９】
自動車構造部材の３点曲げ圧壊シミュレーションを実施した。シミュレーションに用いた解析モデルの条件と評価結果を下記表１に示す。【００８０】
【表１】
0006737423.tif 000004
【００８１】
解析モデルの形状は、「ハット材」と「角筒」とした。「ハット材」は、図１および図４に示す骨格部材１０のフランジ部１７にクロージングプレートを接合することによって閉断面を有する閉断面ハット部材を意味する。「角筒」は、図１４および図１５に示すような角状部材を意味する。これら「ハット材」と「角筒」の長手方向の長さは５００ｍｍとした。各モデルの高さ（縦壁部１５、１５３の高さに相当する）は６０ｍｍ、幅方向の長さ（平板部１１、１５１の幅方向長さに相当する）は８０ｍｍとした。また、板厚は１．６ｍｍとした。【００８２】
各モデルの引張強度は、１．５ＧＰａ、１．８ＧＰａ、２．０ＧＰａとした。軟化層が設けられる領域について、「コーナ部」は、「ハット材」においては、コーナ部１３、１３０に相当する領域を意味する。また、「縦壁」は、図３に示すように、コーナ部１３のＲ止まりから縦壁部１５の短手方向長さの１／２の長さの領域を意味する。また、「平板」は、コーナ部１３０のＲ止まりから平板部１５１の短手方向長さの１／２の長さの領域を意味する。また、「全体」は、コーナ部を含み、全面に軟化層が設けられていることを意味する。「両面」は、軟化層が両面に設けられていることを意味し、「片面」は、軟化層がコーナ部の曲げ外側の面に設けられていることを意味する。【００８３】
Ｒ／ｔ、軟化層の厚さ、ΔＨｖ１、ΔＨｖ２、中心部硬度に対する表面側硬度の割合は表１に示すとおりである。【００８４】
これらの解析モデルに対して、３点曲げ圧潰シミュレーションを行った。その結果を表１に合わせて示す。
骨格部材１０、１００の平板部１１、１５１の反対側において、支点間距離を６００ｍｍとして骨格部材１０、１００を支持し、平板部１１、１５１側に対して半径１５０ｍｍのインパクタを準静的に押し込み、押し込み量と荷重の値を算出し、エネルギー吸収量を得た。また、押し込みの際に、後述するストローク中期において縦壁部に割れが生じたか否かを併せて判定した。耐荷重の指標である荷重特性、および耐荷重と変形能の指標であるエネルギー吸収特性の評価基準は以下のとおりである。【００８５】
荷重特性：
・Ａ：ストローク初期に第１のピークを示し、ストローク中期、ストローク後期にわたって高い耐荷重を維持し、ストローク後期において第２のピークを示す。第２のピーク後は耐荷重が緩やかに低下する。 
・Ｂ：ストローク初期に第１のピークを示し、ストローク中期、ストローク後期にわたって高い耐荷重を維持し、ストローク後期において、第２のピークを示す。
・Ｃ：ストローク中期、ストローク後期に高い荷重を維持し、ストローク後期においてピークを示す。
・Ｄ：ストローク中期、ストローク後期に高い荷重を維持する。
・Ｅ：いずれの期においても低い荷重を示す、または割れの発生により最大荷重が低い。
尚、Ａ〜Ｃを合格水準とした。【００８６】
エネルギー吸収性能：
・Ａ：ストローク全体にわたって高い荷重を維持した結果、十分にエネルギー吸収できる水準。
・Ｂ：ストローク全体にわたって高い荷重を維持できなかった結果、十分にエネルギーを吸収できない水準。
・Ｃ：ストローク全体にわたって低い荷重を維持、または割れの発生により十分にエネルギーを吸収できない水準。
尚、Ａを合格水準とした。【００８７】
表１に示すように、実施例１〜９においては、ストローク初期および後期にピークが得られ、全体的に十分な荷重特性およびエネルギー吸収特性が示された。
また、実施例９においては、片面側のみに軟化層を設けた場合であっても、十分な荷重特性およびエネルギー吸収特性が得られた。【００８８】
図１７は、本実施例に係るシミュレーションの結果得られた荷重−ストローク線図の例を示す。図１７に示すように、例えば実施例２においては、ストローク初期に第１のピークを示し、ストローク中期、ストローク後期にわたって高い荷重を維持し、ストローク後期において、第２のピークを示した。比較例１１は、Ｒ／ｔが５．０であるため、ストローク初期にピークは見られなかった。また、軟化層が存在するものの、ストローク後期における第２のピークは、実施例２と比べて低い。【００８９】
一方、比較例１および２においては、軟化層が設けられなかったため、理論上想定していた最大荷重に到達する前に割れが生じたため、十分な荷重特性およびエネルギー吸収特性が得られなかった。【００９０】
比較例３においては、コーナ部しか軟化層が設けられなかったため、最大荷重に到達する前に縦壁部において割れが生じた。その結果、十分な荷重特性およびエネルギー吸収特性が得られなかった。
比較例４においては、軟化層が板厚の１％しか設けられなかったため、最大荷重に到達する前に割れが生じた。このため、十分な荷重特性およびエネルギー吸収特性が得られなかった。【００９１】
比較例５〜７においては、軟化層における軟化量が大きいため、割れは生じなかったものの、十分な荷重を維持することができず、結果として十分なエネルギー吸収特性が得られなかった。【００９２】
比較例８においては、表面硬度が中心部硬度よりも十分小さくなかったため、最大荷重に到達する前に縦壁部において割れが生じた。その結果、十分な荷重特性およびエネルギー吸収特性が得られなかった。
比較例９〜１１においては、Ｒ／ｔが２．５超であったため、ストローク初期からストローク後期に亘り高い荷重を維持することができなかった。
比較例１２においては、Ｒ／ｔが２．５以下であるものの軟化層を有さないため、ストローク後期において割れが生じ、高い最大荷重を確保することができなかった。その結果、十分な荷重特性およびエネルギー吸収特性が得られなかった。【００９３】
図１７を参照すると、比較例１においては、ストローク中期において割れが発生したため、最大荷重が得られなかった。また、比較例５においては、ストローク後期まで割れは生じなかったものの、十分な荷重を維持することができなかったことが示された。【００９４】
さらに、中心位置Ｓにおける硬度を制御した骨格部材の性能を評価するため、自動車構造部材の３点曲げ圧壊シミュレーションを実施した。シミュレーションに用いた解析モデルの条件を下記表２に示す。【００９５】
【表２】
0006737423.tif 000005
【００９６】
表２における、形状、引張強度、Ｒ／ｔ、軟化層に関する記載は、表１の記載と同様である。表２において、中心位置Ｓの硬度分布について、表面からの深さは、図１２Ｂにおける深さｄの値を示している。また、コーナ部の曲げ内側に連続する面からの所定深さの位置で硬度を制御した場合、表面を「内側」とし、コーナ部の曲げ外側に連続する面からの所定深さの位置で硬度を制御した場合、表面を「外側」とする。また、両方の表面から所定の深さ位置で硬度制御した場合、「両側」とする。さらに、中心位置Ｓにおける所定の深さ位置Ｃの硬度と、板厚方向の中心部３０の硬度の比は、表２に示すとおりである。【００９７】
これらの解析モデルに対して、表１の解析モデルに対して行った、３点圧潰シミュレーションと同様な条件でシミュレーションを行った。評価結果を表２に合わせて示す。なお、評価基準については、表１における評価基準と同様である。【００９８】
表２に示したように、実施例１０〜１２は、平板部１１の中心位置Ｓの所定深さにおいて、硬度を制御したため、平板割れが生じなかった。一方、参考例１および参考例２においては、平板部１１の中心位置Ｓにおいて、硬度制御を行わなかったため、変形後期において平板部１１に割れが生じた。【００９９】
図１８は、表２に示した実施例に係るシミュレーションの結果得られた荷重−ストローク線図の例を示す。図１８に示すように、実施例１０においては、ストローク後期にわたって高い荷重を維持し、ストローク後期において、第２のピークを示した。【０１００】
一方、参考例１においては、ストローク後期に高いピークを示すものの、実施例１０と比較して、ストローク後期の途中で平板部１１から破断し、ストローク後期の最後まで高い荷重を維持することができなかった。そのため、中心位置Ｓにおける硬度を制御した骨格部材では、ストローク後期の最後まで高い荷重を維持することができ、より高い衝撃吸収特性が得られることが示された。【０１０１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
この発明によれば、衝突時の変形能の向上と耐荷重の向上を両立した骨格部材が提供される。
【符号の説明】
【０１０３】
１０  骨格部材
１１  平板部
１３  コーナ部
１５  縦壁部
１７  フランジ部
２０  軟化層
２１  第一の硬さ変化領域
２２  第二の硬さ変化領域
３０  板厚方向の中心部
【要約】
この骨格部材は、軟化層が設けられた部分における板厚方向の中心部の硬度が４００Ｈｖ以上であり、軟化層は、軟化層が設けられた部分における板厚方向の中心部の硬度よりも少なくとも１０Ｈｖ低い硬度を有し、軟化層の厚さは、板厚の２％以上２０％未満であり、表面における軟化層の硬度が、板厚方向の中心部の硬度の０．５倍以上０．９倍未満であり、軟化層は第一の硬さ変化領域と第二の硬さ変化領域とを有し、第一の硬さ変化領域における板厚方向の硬さ変化の絶対値ΔＨｖ１は、第二の硬さ変化領域における板厚方向の硬さ変化の絶対値ΔＨｖ２よりも大きく、コーナ部の曲げ半径Ｒが、コーナ部の板厚ｔに対して、Ｒ／ｔ≦２．５である。【図１】
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【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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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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