(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の鋼板と第二の鋼板と、前記第一の鋼板と前記第二の鋼板との界面を接合する第一の溶接金属部とを備え、
前記第一の鋼板の引張強さは１．０ＧＰａ以上１．６ＧＰａ以下であり、
前記第二の鋼板の引張強さは１．８ＧＰａ以上２．５ＧＰａ以下であり、
前記第一の鋼板は溝部を備え、
前記第二の鋼板は前記溝部に重ね合わされ、
前記第二の鋼板の前記第一の溶接金属部の周囲４ｍｍ以内の領域の最低ビッカース硬度は、前記第二の鋼板の前記領域の外側の硬度の８０％以上である、
自動車骨格部材。
【請求項２】
前記第一の溶接金属部のビッカース硬度は４００以上５４０以下である請求項１の自動車骨格部材。
【請求項３】
前記第一の鋼板は前記溝部の外側にフランジ部を備え、
第三の鋼板と、前記第三の鋼板と前記フランジ部との界面を接合する第二の溶接金属部とを備え、
前記第三の鋼板の引張強さは０．４５ＧＰａ以上、１．６ＧＰａ以下である、
請求項１又は２の自動車骨格部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、自動車骨格部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の排気ガスに含まれる二酸化炭素の排出量削減や、燃費向上のため、車体の軽量化が求められている。車体の更なる軽量化を実現するには、例えば、高い強度が必要な箇所の板厚を厚くし、高い強度が必要のない箇所の板厚を薄くするなどして部材形状の最適化を図ることが望ましい。【０００３】
また、自動車の骨格部材においては、強度のさらなる向上が求められるとともに、衝突時に車体骨格内部を保護するのに必要な衝撃吸収特性のさらなる向上も求められる。【０００４】
下記特許文献１には、自動車の骨格部材において、本体部材に対し、部分的にレインフォース部材を重合した状態で溶接し、高強度と軽量化を両立する技術が記載されている。また、下記特許文献２には、第一のブランクと第二のブランクを溶接した後、熱間プレス成型する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本国特開２０１３−７１５３２号公報
【特許文献２】日本国特開２０１３−１８９１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、部材同士を溶接した場合、溶接部の溶接金属部の周辺領域においては、溶接の際の入熱によって、母材とは特性、組織が変化することが知られている。当該周辺領域は、熱影響部（ＨＡＺ；Ｈｅａｔ  Ａｆｆｅｃｔｅｄ  Ｚｏｎｅ）と呼ばれる。
上記特許文献１に記載の技術においては、本体部材とレインフォース部材とのＨＡＺにおける強度低下は考慮されておらず、強度向上の観点から改善の余地があるという問題があった。また、骨格部材に求められる衝撃吸収特性についても改善の余地があるという問題があった。
また、上記特許文献２に記載の技術においては、熱間プレス成型により、ＨＡＺにおける強度の改善は期待できるが、部材同士の接合強度において、さらなる改善の余地がある。【０００７】
そこで、本開示は、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、溶接部を含めた部材全体の強度の向上と衝撃吸収特性の向上をさらに高いレベルで両立させ、さらに、部材同士の接合強度を改善することが可能な、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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本開示によれば、
第一の鋼板と第二の鋼板と、前記第一の鋼板と前記第二の鋼板との界面を接合する第一の溶接金属部とを備え、
前記第一の鋼板の引張強さは１．０ＧＰａ以上１．６ＧＰａ以下であり、
前記第二の鋼板の引張強さは１．８ＧＰａ以上２．５ＧＰａ以下であり、
前記第一の鋼板は溝部を備え、
前記第二の鋼板は前記溝部に重ね合わされ、
前記第二の鋼板の前記第一の溶接金属部の周囲４ｍｍ以内の領域の最低ビッカース硬度は、前記第二の鋼板の前記領域の外側の硬度の８０％以上である、
自動車骨格部材が提供される。【０００９】
前記第一の溶接金属部のビッカース硬度は４００以上５４０以下であってもよい。【００１０】
前記第一の鋼板は前記溝部の外側にフランジ部を備え、
第三の鋼板と、前記第三の鋼板と前記フランジ部との界面を接合する第二の溶接金属部とを備え、
前記第三の鋼板の引張強さは０．４５ＧＰａ以上、１．６ＧＰａ以下であっても良い。
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、骨格部材全体の強度の向上と衝撃吸収特性の向上をさらに高いレベルで両立させ、さらに、部材同士の接合強度を改善することが可能な自動車骨格部材が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の第一の実施形態に係る自動車骨格部材の一例を示す斜視図である。
【図２】同実施形態に係る自動車骨格部材の強度比と、第二の鋼板の引張強さとの関係を示すグラフである。
【図３】同実施形態に係る自動車骨格部材の一例を示すＸ−Ｚ平面断面図である。
【図４】同実施形態に係る溶接部の一例を示す拡大図である。
【図５Ａ】従来例に係る溶接部の硬度変化を示すグラフである。
【図５Ｂ】同実施形態に係る溶接部の硬度変化の一例を示すグラフである。
【図６】第一の溶接金属部の引張せん断強さを測定する試験の説明図である。
【図７】第一の溶接金属部の引張せん断強さを測定した試験の結果を示すグラフである。
【図８】同実施形態に係る自動車骨格部材のその他の例を示す斜視図である。
【図９】同実施形態に係る自動車骨格部材の製造方法の一例を示す図である。
【図１０】同実施形態に係る自動車骨格部材の適用される可能性のある自動車骨格部品を示す図である。
【図１１Ａ】Ｂピラーとして本実施形態に係る自動車骨格部材が適用される一例を示す外観斜視図である。
【図１１Ｂ】図１１ＡにおけるＩＩ−ＩＩ’断面図である。
【図１２Ａ】Ｂピラーとして本実施形態に係る自動車骨格部材が適用される一例を示す外観斜視図である。
【図１２Ｂ】図１２ＡにおけるＩＩＩ−ＩＩＩ’断面図である。
【図１３Ａ】ルーフレールとして本実施形態に係る自動車骨格部材が適用される一例を示す外観斜視図である。
【図１３Ｂ】ルーフレールとして本実施形態に係る自動車骨格部材が適用される一例を示す外観斜視図である。
【図１４Ａ】サイドシルとして、本実施形態に係る自動車骨格部材が適用される一例を示す外観斜視図である。
【図１４Ｂ】図１４ＡにおけるＶ−Ｖ’断面図である。
【図１５Ａ】リアサイドメンバーとして、本実施形態に係る自動車骨格部材が適用される一例を示す分解斜視図である。
【図１５Ｂ】図１５ＡにおけるＶＩ−ＶＩ’断面図である。
【図１５Ｃ】フロアメンバーとして本実施形態に係る自動車骨格部材が適用される一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の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。
【００１４】
＜１．第一の実施形態＞
［骨格部材の外観例］
まず、図１を参照して、本開示の第一の実施形態に係る自動車骨格部材１の概略構成について説明する。なお、以下では、「自動車骨格部材」を省略して「骨格部材」と呼ぶことがある。
図１は、本実施形態に係る骨格部材１の一例を示す斜視図である。図１に示すように、骨格部材１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、短手方向に沿った断面（Ｘ−Ｚ平面）視で、Ｚ方向が開口された矩形状となっている部材である。特に、骨格部材１は、短手方向に沿った断面（Ｘ−Ｚ平面）視で略ハット形状を有している。骨格部材１は、第一の鋼板１０と第二の鋼板２０とが、重ね合わされている。第一の鋼板１０と第二の鋼板２０とは、複数の第一の溶接金属部４０を介して溶接されて一体化されている。
【００１５】
第一の鋼板１０は、図１におけるＸ−Ｚ平面断面視で、略ハット形状に形成された部材であって、骨格部材１の外形を成している。第一の鋼板１０は、第一の天壁部１１と、第一の天壁部１１から第一の屈曲部１３を介して屈曲された第一の縦壁部１５と、第一の縦壁部１５の第一の天壁部１１側とは反対側の端部から外方へ屈曲されたフランジ部１７とを有する。第一の鋼板１０は、第一の天壁部１１の両側に第一の屈曲部１３を介して屈曲された第一の縦壁部１５を有することにより構成される溝部１８を備えている。また、第一の鋼板１０は、溝部１８の両外側に配置されたフランジ部１７を備えている。
なお、フランジ部１７が板状部材（図示せず、後述する第三の鋼板としての板状部材３０に相当）と溶接されることによって、骨格部材１は、閉断面形状とすることができる。ここで、図１におけるＸ−Ｚ平面断面とは、第一の屈曲部１３の稜線に垂直な面である。第一の屈曲部１３の稜線は、第一の天壁部１１の外表面を延在させた仮想面と、第一の縦壁部１５の外表面を延在させた仮想面との交線を稜線とする。
【００１６】
第二の鋼板２０は、図１におけるＸ−Ｚ平面断面視で、一方が開口された矩形状に形成されている。第二の鋼板２０は、第二の天壁部２１と、第二の天壁部２１から第二の屈曲部２３を介して延在された第二の縦壁部２５とを有する。第二の鋼板２０は、第一の鋼板１０の略ハット形状の内側壁面に重ね合わせて取り付けられて、補強部材として機能する。すなわち、第二の鋼板２０が第一の鋼板１０の略ハット形状の内側に重ね合わせて取り付けられていることで、骨格部材１の板厚を増やすことができ、骨格部材１全体としての強度が向上する。
【００１７】
第二の鋼板２０は、第一の鋼板１０の長手方向において、部分的に設けられてもよい。また、第二の鋼板２０は、第一の鋼板１０の長手方向（図１におけるＹ方向）に亘って延在されて、設けられてもよい。また、第二の鋼板２０は、第一の鋼板１０の略ハット形状の外側壁面に設けられてもよい。
【００１８】
第二の鋼板２０は、図１におけるＸ−Ｚ平面断面視で、一方が開口された矩形状に限定されない。例えば、断面Ｌ字形状の部材であってもよい。この場合、第二の鋼板２０は、第一の鋼板１０の第一の屈曲部１３の曲げ内側または曲げ外側に、取り付けられる。
第二の鋼板２０は溝部１８において第一の鋼板１０に重ね合わされていればよく、次のいずれの場合でも良い。第二の鋼板２０が、第一の鋼板１０の第一の天壁部１１と両側の第一の縦壁部１５の内側または外側に配置される場合。第二の鋼板２０が、第一の鋼板１０の第一の天壁部１１と片方のみの第一の縦壁部１５の内側または外側に配置される場合。第二の鋼板２０が、第一の鋼板１０の第一の天壁部１１、第一の縦壁部１５の何れかの内側または外側に配置される場合。
【００１９】
第一の鋼板１０を構成する材料としては、引張強さで１．０ＧＰａ以上、１．６ＧＰａ以下の鋼板が挙げられる。また、第一の鋼板１０を構成する材料としては、引張強さで１．５ＧＰａ以下の鋼板が望ましい。さらに、第一の鋼板１０を構成する材料として、引張強さで１．３５ＧＰａ以下の鋼板が望ましい。なお、本開示でいう第一の鋼板１０の引張強さは、後に説明するホットスタンプ工法による硬度制御が行われたのちの引張強さである。第一の鋼板１０に使用される鋼板の板厚としては、０．９〜２．３ｍｍ程度が挙げられる。また、第一の鋼板１０に用いられる鋼板中の炭素成分を０．２３質量％以下とすることができる。さらには、第一の鋼板１０に用いられる鋼板中の炭素成分を０．１６質量％以下とすることができる。鋼板中の炭素成分を低く抑えることで、第一の溶接金属部４０の靱性低下を抑制できる。
【００２０】
第二の鋼板２０を構成する材料としては、引張強さで１．８ＧＰａ以上、２．５ＧＰａ以下の鋼板が挙げられる。溶接性の観点では、引張強さが２．１５ＧＰａ以下が更に望ましい。なお、本開示でいう第二の鋼板２０の引張強さは、後に説明するホットスタンプ工法による硬度制御が行われたのちの引張強さである。なお、引張試験サンプルが採取できない場合、引張強さはビッカース硬さを変換して用いてもよい。硬さの変換はＪＩＳの硬さ変換表(ＳＡＥ Ｊ ４１７  １９８３年改定)を用いればよい。硬さ変換表にない引張強さ２．１５ＧＰａはＨｖ６１８、２．５ＧＰａはＨｖ７２０とみなす。第二の鋼板２０に使用される鋼板の板厚としては、０．９〜２．６ｍｍ程度が挙げられる。第二の鋼板２０に用いられる鋼材中の炭素成分は、補強材としての強度を確保するために、例えば０．２７％以上０．３８％以下とすることができる。
【００２１】
第一の鋼板１０と第二の鋼板２０とは、同一の板厚であってもよく、異なる板厚であってもよい。異なる板厚の場合は、骨格部材１の外形を成す第一の鋼板１０を薄い板厚とし、一方、補強部材としての第二の鋼板２０を比較的厚くすることで、強度を確保しつつ骨格部材１を全体として軽量化することができる。
【００２２】
［第一の溶接金属部の周辺領域の硬度］
図２を参照して、第二の鋼板２０による骨格部材１の強度向上効果について具体的に説明する。図２は、本実施形態に係る骨格部材１の曲げ強度比と、第二の鋼板２０の引張強さとの関係を示すグラフである。図２において、第二の鋼板２０の鋼板を、第一の鋼板１０に用いられる鋼板の強度クラスの上限である、引張強さが１．６ＧＰａの鋼板とした場合の、骨格部材１の曲げ強度を１として比較対象としている（図２中の白丸）。このとき、第二の鋼板２０として、引張強さが１．８ＧＰａの鋼板を用いた場合、骨格部材１の曲げ強度比は、１．１５程度の値を示す。すなわち、第二の鋼板２０の鋼板を、引張強さが１．８ＧＰａ以上とすることで、骨格部材１全体としての強度が向上する。また、第二の鋼板２０として、引張強さが２．０ＧＰａの鋼板を用いた場合、骨格部材１の曲げ強度比は、１．２３程度の値を示す。さらに、第二の鋼板２０として、引張強さが２．５ＧＰａの鋼板を用いた場合、骨格部材１の曲げ強度比は、１．４５程度の値を示す。
【００２３】
このように、第二の鋼板２０として、引張強さが１．８ＧＰａ以上の鋼板を用いることで、第一の鋼板１０として、１．６ＧＰａ以下の鋼板を使用しても、骨格部材１の全体の強度を向上させることができる。
一方、第二の鋼板２０の引張強さが高くなりすぎると、後述するように、第一の溶接金属部４０の硬度が高くなりすぎ、第一の鋼板１０と第二の鋼板２０との接合強度が低下してしまう恐れがある。そのため、第二の鋼板２０の引張強さは、２．５ＧＰａ以下とする。
【００２４】
次に、図３を参照して、閉断面に形成された骨格部材１のＸ−Ｚ平面の断面形状について説明する。図３は、本実施形態に係る骨格部材１の一例を示すＸ−Ｚ平面の断面図であり、図１におけるＩ−Ｉ’断面図である。ただし、図３に示すように、本実施形態に係る骨格部材１は、第一の鋼板１０のフランジ部１７が、第三の鋼板としての板状部材３０に溶接されることで、閉断面に形成されている。骨格部材１の閉断面の内側には、第二の鋼板２０が、設けられている。第二の鋼板２０は、第一の溶接金属部４０を介して、第一の鋼板１０と溶接されている。板状部材３０（第三の鋼板）とフランジ部１７との界面は第二の溶接金属部４１によって接合されている。
【００２５】
本実施形態では、第一の溶接金属部４０は、第一の鋼板１０の第一の天壁部１１と第二の鋼板２０の第二の天壁部２１との界面において、形成されている。また、第一の溶接金属部４０は、第一の鋼板１０の第一の縦壁部１５と第二の鋼板２０の第二の縦壁部２５との界面において、形成されている。なお、第一の溶接金属部４０は、第一の天壁部１１と第二の天壁部２１との界面または、第一の縦壁部１５と第二の縦壁部２５との界面の少なくともいずれか一方に形成されていればよい。
【００２６】
第一の溶接金属部４０は、Ｘ−Ｚ平面において、第一の天壁部１１と第二の天壁部２１との界面または、第一の縦壁部１５と第二の縦壁部２５との界面に沿って複数個所に形成されてもよい。また、第一の溶接金属部４０は、図１に示すように、骨格部材１の長手方向（図１のＹ方向）に沿って、複数個所に形成されてもよい。また、第一の溶接金属部４０は、点状だけではなく、Ｃ字状、コの字状、楕円状、所定の長さを有する線状、ジグザグ状に設けられてもよい。
なお、骨格部材１を閉断面に形成する場合、第二の溶接金属部４１は、フランジ部１７と板状部材３０との界面の任意の位置とすることができ、点状、Ｃ字状、コの字状、楕円状、所定の長さを有する線状、ジグザグ状などとすることができる。
【００２７】
第一の溶接金属部４０および第二の溶接金属部４１は、公知の技術である種々の接合技術を適用することにより、形成され得る。第一の溶接金属部４０および第二の溶接金属部４１を形成する方法の一例として、スポット溶接、レーザ溶接、スポット溶接とレーザ溶接の併用が挙げられる。
【００２８】
次に、図４と図５Ａ、図５Ｂを参照して、本実施形態に係る第一の溶接金属部４０とその周囲の熱影響部について説明する。図４は、本実施形態に係る第一の溶接金属部４０の一例を示す拡大図である。図４に示すように、第一の溶接金属部４０は、第一の鋼板１０と第二の鋼板２０とが重ね合わされた界面において、第一の鋼板１０の母材と第二の鋼板２０の母材とが、互いに溶融凝固して、形成された部分である。すなわち、第一の鋼板１０と第二の鋼板２０とが、第一の溶接金属部４０によって、互いに重ね合わされた界面で溶接されている。
【００２９】
ここで、従来、溶接により母材同士が溶融凝固した領域（いわゆるナゲット部）の周辺領域においては、溶接の際の入熱によって、母材とは特性、組織が変化することが知られている。当該周辺領域は、熱影響部（ＨＡＺ；Ｈｅａｔ  Ａｆｆｅｃｔｅｄ  Ｚｏｎｅ）と呼ばれる。溶接対象の部材がマルテンサイト組織を含む鋼板である場合には、この熱影響部での入熱に伴う温度上昇により、部分的に焼き戻し軟化が生じる。この結果、熱影響部での硬度が母材に対して低下する場合がある。このような熱影響部での硬度低下は、溶接後の部材が荷重を受けた場合の破断の起点となり、部材全体の強度に大きく影響する可能性がある。
【００３０】
本発明者らは、特に溶接対象となる部材が、異なる引張強さを有する高張力鋼板である場合、強度の違いによって、熱影響部における硬度差の影響が大きくなることを見出した。すなわち、比較的強度の高い鋼板においては、元々の母材の硬度が十分高いので、熱影響部の硬度低下幅が大きくなる傾向にある。一方、強度が低い鋼板では、熱影響部での硬度低下幅は、強度の高い鋼板に比べれば、低く抑えられる。従って、互いに強度の異なる部材同士が溶接された場合、より強度の高い鋼板側の熱影響部での硬度低下が、相対的に著しいものとなる。さらに、部材の補強を目的として、強度の異なる部材同士の溶接がされた場合、補強分を見越して、より大きな荷重の生じる条件で使用されることが想定される。そのような場合には、熱影響部での硬度低下は、部材全体の強度により大きな影響を与える可能性がある。
【００３１】
実際の溶接部での硬度変化について、図５Ａを参照して説明する。図５Ａは、従来例に係る溶接部及びその周辺の硬度変化の一例を示すグラフである。溶接部の硬度測定条件としては、以下の通りである。
【００３２】
骨格部材の第一の溶接金属部の近傍を含む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、硬度試験に供する。測定面の調製方法は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４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、ピクラールで腐食しナゲットを出現させる。硬度試験は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４に記載の方法で実施する。測定面が調製された試料に対し、ビッカース硬度試験機を用いて、硬度の測定が実施される。試料断面における、第一の鋼板１０と第二の鋼板２０との重ね合わせ面から０．２ｍｍの位置において、第一の溶接金属部の全域から母材側までに亘って、荷重１ｋｇｆで、測定ピッチ０．２５ｍｍで硬度を測定する。図４の連続したドット５０に測定箇所を模式的に示す。
【００３３】
各測定点での硬度を、第一の溶接金属部４０（ナゲットに相当）の中心位置を原点とした場合の距離に応じてプロットしたのが、図５Ａのグラフである。
【００３４】
図５Ａに示すように、第一の溶接金属部４０の硬度は、第一の鋼板１０の硬度と第二の鋼板２０の硬度とのほぼ平均値であり、例えば５００Ｈｖ程度である。また、第一の鋼板１０の母材側の硬度は、例えば４００Ｈｖ程度である。また、第二の鋼板２０の母材側の硬度は、例えば６００Ｈｖ程度である。
【００３５】
ここで、母材側の硬度とは、溶接条件により定まる第一の溶接金属部４０からの熱影響による特性変化がない領域（第一の溶接金属部４０から十分に離れた位置）における硬度の平均値である。母材側の硬度は、溶接前の各部材の有する硬度と同程度の値となる。また、第一の溶接金属部の硬度とは、第一の溶接金属部４０（ナゲット）における硬度の平均値を指す。
【００３６】
図５Ａに示すように、上述の通り、第一の鋼板１０および第二の鋼板２０のいずれも、第一の溶接金属部４０の周辺に存在する熱影響部６１において、硬度が部分的に低下している。熱影響部６１の範囲は、第一の溶接金属部４０の端部より４ｍｍ外側までの範囲内にある。
【００３７】
ここで、部分的に硬度が低下した部分とは、硬度変化の測定結果において、硬度低下によるピークを示す部分であり、測定誤差等の変化を除いた有意な硬度低下を指す。具体的には、例えば、絶対値で２５Ｈｖ以上の硬度低下を指す。
【００３８】
第一の鋼板１０の熱影響部６１における硬度は、第一の鋼板１０の母材の硬度から部分的に大きく低下している（Ｘ＝約３ｍｍ〜４ｍｍ、Ｘ＝約−４ｍｍ〜−３．５ｍｍの位置）。硬度差の絶対値は、最大で８０Ｈｖ程度である。
【００３９】
第二の鋼板２０の熱影響部６１における硬度は、第二の鋼板２０の母材の硬度から部分的に大きく低下している（Ｘ＝約３ｍｍ〜５ｍｍ、Ｘ＝約−５．５ｍｍ〜−３．５ｍｍ）。硬度差の絶対値は、最大で２００Ｈｖ程度である。
【００４０】
これらの第一の鋼板１０および第二の鋼板２０での硬度低下が、部材全体の強度に大きな影響を与える可能性がある。特に、第二の鋼板２０における硬度低下が、部材全体の強度に大きな影響を与える可能性がある。
【００４１】
そこで、本発明者らは、鋭意検討した結果、第一の溶接金属部４０周辺における硬度低下を抑制することを想到した。特に、本発明者らは、第一の溶接金属部４０の入熱による影響を低減するための後述する所定の処理を行って、本実施形態に係る第一の溶接金属部４０の周辺領域の硬度を制御した。
【００４２】
以下に、図５Ｂを参照しながら、本実施形態に係る溶接部（第一の溶接金属部４０およびその周辺）の硬度変化について説明する。図５Ｂは、本実施形態に係る第一の溶接金属部４０およびその周辺の硬度変化の一例を示すグラフである。硬度測定の条件は、図５Ａの場合と同様である。
【００４３】
図５Ｂに示すように、第一の溶接金属部４０の硬度、第一の鋼板１０の母材側の硬度および、第二の鋼板２０の母材側の硬度は、いずれも図５Ａの場合と同程度である。
【００４４】
ここで、上述の通り、本実施形態に係る第一の溶接金属部４０の周辺においては、溶接時の入熱による硬度低下などの影響を低減する処理がされる。その結果、第一の溶接金属部４０の周辺には、従来の熱影響部６１の代わりに、熱影響部６１に対応する周辺領域６２が存在する。当該周辺領域６２の範囲は、第一の溶接金属部４０の周縁に沿って、第一の溶接金属部４０の端部より４ｍｍ外側までの範囲とする。
【００４５】
第一の溶接金属部４０の端部は、上述した第一の溶接金属部４０の硬度測定条件における腐食処理によって視認できる第一の溶接金属部４０の境界線を指す。具体的に、溶接方法がスポット溶接の場合は、第一の溶接金属部４０と母材との境界である。また、レーザ溶接の場合は、第一の溶接金属部４０の幅方向端部の境界である。
【００４６】
図５Ｂに示すように、本実施形態に係る第一の鋼板１０の周辺領域６２における硬度は、第一の鋼板１０の母材の硬度に対し、部分的に大きく低下していない。換言すれば、本実施形態に係る第一の鋼板１０の周辺領域６２における硬度の下限値は、第一の鋼板１０の母材の硬度以上となっている。
【００４７】
また、図５Ｂに示すように、本実施形態に係る第二の鋼板２０の周辺領域６２における硬度は、第二の鋼板２０の母材の硬度に対し、部分的に大きく低下していない。すなわち、第二の鋼板２０の周辺領域６２における硬度は、６００Ｈｖ程度であり、第二の鋼板２０の母材の硬度と同等となっている。具体的に、図５Ｂに示すように、本実施形態に係る第二の鋼板２０の周辺領域６２における硬度の下限値と、第二の鋼板２０の母材との硬度差は、絶対値で１００Ｈｖ以下に収まっている。
【００４８】
さらに、第二の鋼板２０の周辺領域６２の硬度の下限値と第二の鋼板２０の母材の硬度の関係について把握するため、周辺領域６２の硬度の下限値と第二の鋼板２０の母材の硬度との割合が、周辺領域６２における破断の発生に与える影響について調査した。
【００４９】
調査のための実験条件は以下の通りである。サイズが１．６ｔ×２５ｍｍ×２００ｍｍの引張強さが１．３ＧＰａの鋼板からなる第一試験片の中央部に、サイズが１．３ｔ×２５ｍｍ×２５ｍｍの引張強さが１．８ＧＰａの鋼板からなる第二試験片を重ね合わせてスポット溶接し、引張試験片を複数作成した。各試験片に対してスポット溶接後に、適宜条件を変えながら加熱処理をし、周辺領域６２における硬度の下限値／母材硬度（％）の異なる試験片とした。これらの試験片について引張試験を速度１０ｍｍ／ｍｉｎで実施し、破断後に破断面を観察して、破断態様を評価した。以下の表１に結果をまとめた。
【００５０】
【表１】
0006687178.tif 000002
【００５１】
表１に示すように、第二の鋼板２０の周辺領域６２における硬度の下限値（最低ビッカース硬度）が、第二の鋼板２０の母材の硬度に対して８０％より小さい値となる場合、骨格部材１に衝撃荷重が加えられると、周辺領域６２において破断が生じた。一方、第二の鋼板２０の周辺領域６２における硬度の下限値が、第二の鋼板２０の硬度に対して、８０％以上である場合、骨格部材１に衝撃荷重が加えられても、周辺領域６２において破断が生じなかった。
【００５２】
従って、本実施形態に係る第二の鋼板２０の周辺領域６２における硬度の下限値（最低ビッカース硬度）が、第二の鋼板２０の母材の硬度に対して、８０％以上とされることで、骨格部材１全体として、強度が向上することが分かった。特に、第二の鋼板２０の周辺領域６２の硬度の下限値（最低ビッカース硬度）が、第二の鋼板２０の母材の硬度に対して、９０％以上とされてもよい。以上、周辺領域６２の硬度の下限値と第二の鋼板２０の硬度との割合が、周辺領域６２における破断の発生に与える影響について説明した。
【００５３】
本実施形態に係る第一の溶接金属部４０と母材との間の熱影響部６１、周辺領域６２の硬度の制御は、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行われる。硬度制御の方法の一例として、後述する、溶接後のホットスタンプ工法による硬度制御が挙げられる。
【００５４】
［第一の溶接金属部の硬度］
また、第二の鋼板２０の周辺領域６２における硬度の下限値（最低ビッカース硬度）を制御することに加えて、第一の溶接金属部４０のビッカース硬度が所定の範囲内とされることも重要である。すなわち、第一の溶接金属部４０では、第一の鋼板１０と第二の鋼板２０が溶融して凝固するため、第一の溶接金属部４０の硬度は、第一の鋼板１０の硬度と第二の鋼板２０の硬度とのほぼ平均値と推定できる。
上述したように、骨格部材１の全体の強度を向上させるためには、補強部材として用いる第二の鋼板２０の引張強さが高ければ高いほど有効である。しかしながら、第一の溶接金属部４０の硬度は、第一の鋼板１０の硬度と第二の鋼板２０の硬度とのほぼ平均値となるため、第二の鋼板２０の引張強さが高くなると、比例して第一の溶接金属部４０の硬度も高くなる関係にある。その結果、第一の溶接金属部４０の硬度が高くなりすぎて靭性が劣化し、骨格部材１に外力が加わった際に、第一の溶接金属部４０が破断してしまう心配がある。
【００５５】
そこで、本開示では、第二の鋼板２０の引張強さが２．５ＧＰａ以下とされることにより、第一の溶接金属部４０の硬度が高くなりすぎることによる靭性の劣化が回避される。
図６に示すように、いずれも平板状の第一の鋼板１０と第二の鋼板２０とを第一の溶接金属部４０で接合した。第一の溶接金属部４０の直径（ナゲット径）は６．３ｍｍである。そして、第一の鋼板１０と第二の鋼板２０とを互いに引っ張り、引張せん断強さ（ｋＮ）を測定した。結果を表２、図７に示す。
【００５６】
【表２】
0006687178.tif 000003
【００５７】
第一の溶接金属部４０における靭性の劣化の指標として、引張せん断強さが２０．０ｋＮを合格ラインとした。第一の溶接金属部４０の硬度が４００〜５４０の範囲にあるマークＤ、Ｅ、Ｆ、Ｇでは、引張せん断応力が２０．０ｋＮ以上となり、合格ラインを満足した。一方、第一の溶接金属部４０の硬度が４００未満であるマークＡ、Ｂ、Ｃ、および、第一の溶接金属部４０の硬度が５４０を超えるマークＨ、Ｉでは、引張せん断応力が２０．０ｋＮ未満となった。
【００５８】
（作用効果）
本実施形態によれば、比較的強度の低い鋼板からなる第一の鋼板１０と、比較的強度の高い鋼板からなる第二の鋼板２０とを溶接し、骨格部材１として強度を向上しつつ、さらに第一の溶接金属部４０において硬度低下を回避したので、強度の高い鋼板による補強効果を十分に発揮することができる。さらに、本実施形態において、従来の熱影響部に代わり、第一の溶接金属部４０の端部より４ｍｍ外側までの領域における硬度の変化を制御した。この結果、第一の溶接金属部４０の周辺に熱影響部の強度低下域が生じないため、衝突時に強度低下域を起点に部材が破断することなく、第一の鋼板１０と第二の鋼板２０との溶接による強度向上効果を最大限に発揮させることができる。
【００５９】
本実施形態によれば、骨格部材１の外形部分が、比較的強度の低い第一の鋼板１０で形成されている。この結果、骨格部材１に衝撃荷重が入力された場合に、骨格部材１が破断せずに大きく変形するので、衝撃吸収エネルギを大きくすることができる。
【００６０】
本実施形態によれば、第二の鋼板２０の引張強さが２．５ＧＰａ以下とされることにより、第一の溶接金属部４０の硬度が４００〜５４０の範囲となり、靭性が向上する。このため、第一の鋼板１０と第二の鋼板２０との接合強度が増し、骨格部材１に衝撃荷重が入力された場合においても、第一の鋼板１０と第二の鋼板２０との接合状態を維持できる。このため、骨格部材１が破断せずに大きく変形することができるので、衝撃吸収エネルギをより大きくすることができる。
【００６１】
［変形例］
次に、本実施形態に係る骨格部材１の変形例について、図８を用いて説明する。図８は、本実施形態に係る骨格部材１のその他の例を示す斜視図である。本変形例は、上述した実施形態と、第二の鋼板２０の第二の縦壁部２５の端縁の形状で相違する。なお、本変形例のその他の構成は、上述の実施形態と共通するので説明は省略する。
【００６２】
図８に示すように、本変形例において、第一の鋼板１０は、図６におけるＸ−Ｚ平面断面視において略ハット形状を有する。第二の鋼板２０は、Ｘ−Ｚ平面断面視で、一方が開口された矩形状を有している。第二の鋼板２０は、第一の鋼板１０の内側壁面に取り付けられている。
【００６３】
第二の鋼板２０は、第二の縦壁部２５の端縁が、骨格部材１の長手方向（Ｙ方向）に沿って交互に凹凸を繰り返す波型形状となっている。すなわち、第二の鋼板２０において、第二の縦壁部２５の延在方向（Ｚ方向）長さが周期的に変化している。第二の縦壁部２５の凸の部分には、第一の溶接金属部４０が形成され、第一の溶接金属部４０を介して第一の鋼板１０と第二の鋼板２０とが溶接されている。
【００６４】
本変形例では、第二の鋼板２０の第二の縦壁部２５の端縁が凹凸を有するので、凹部の分だけ軽量化を図ることができる。さらに、第二の鋼板２０の第二の縦壁部２５の凸部に第一の溶接金属部４０が形成されているので、凹部により長手方向からの応力の伝達が分断されて、第一の溶接金属部４０への応力集中が軽減される。以上、本実施形態に係る骨格部材１の変形例について説明した。
【００６５】
［ホットスタンプ工法］
次に、図９を参照しながら、本実施形態に係る骨格部材１の製造方法の一例について説明する。図９は、本実施形態に係る骨格部材の製造方法の一例を示す図である。図９に示すように、まず、第一の鋼板１０と、第二の鋼板２０とが、ブランク材（平板部材）として用意される。続いて、第一の鋼板１０と第二の鋼板２０とが、第一の溶接金属部４０を介して、互いに溶接される。第一の溶接金属部４０を介して一体化された第一の鋼板１０と第二の鋼板２０とから成るブランク材は、加熱炉において、約９００℃のオーステナイト領域まで加熱される。その後、ブランク材は、ホットスタンプ工法により、所定の形状に成形されるとともに、焼き入れされて、骨格部材１が形成される。この時、加熱・焼き入れ工程により第一の溶接金属部４０の熱影響部の硬度が所定の範囲内に制御される。続いて、ショットブラストが施され、鋼板表面のスケールが除去される。なお、鋼板において、アルミ系めっき、亜鉛系めっきなど、めっき処理が施されている場合は、ショットブラスト工程は不要である。
【００６６】
一般に、焼き入れ後の引張強さが１．６ＧＰａ以下の鋼板は、熱間プレス材用鋼板（ホットスタンプ工法に用いられる鋼板）には採用されないことが多い。なぜなら、引張強さ１．６ＧＰａ以下の領域では冷間高強度鋼板を冷間プレスする方法が、経済的に有利だからである。引張強さが１．５ＧＰａ以下、更には、１．３５ＧＰａ以下であれば、熱間プレス材用鋼板はなおさら採用されない。
自動車等の骨格部材の剛性を部分的に高めるために、剛性を高める箇所に、第一の鋼板に第二の鋼板を重ね合わせることが行われている。このとき、焼き入れされた（熱間プレスされた）鋼板同士を重ね合わせて溶接すると、溶接金属部の周囲が軟化する。すなわち、溶接金属部の周囲にＨＡＺ軟化部が出現する。ＨＡＺ軟化部があると、自動車等の骨格部材に荷重が付与されたとき、ＨＡＺ軟化部から骨格部材が壊れやすくなる。これを避けるために、本開示では、あらかじめ第一の鋼板１０と第二の鋼板２０を重ね合わせて溶接することで作成した熱間プレス用鋼板を予め用意しておき、熱間プレス（ホットスタンプ）する。これにより、溶接したときに生じたＨＡＺ軟化部を、熱間プレス（ホットスタンプ）時の焼入れで消失させることができる。
【００６７】
但し、ＨＡＺ軟化部を消失させたとしても、焼き入れ後において第一の溶接金属部４０の硬度が高すぎると、自動車等の骨格部材１に荷重が付与されたとき、第一の溶接金属部４０が破断し、骨格部材１が壊れやすくなる。これを避けるに、本開示では、第一の溶接金属部４０が焼入れされても硬度が高くなりすぎないように、第一の鋼板１０の引張強さを比較的低くするとともに、第二の鋼板２０の引張強さに上限を設定した。焼き入れ後（ホットスタンプされた後）の第一の鋼板１０の引張強さが１．０ＧＰａ〜１．６ＧＰａ、焼き入れ後（ホットスタンプされた後）の第二の鋼板２０の引張強さが１．８ＧＰａ〜２．６ＧＰａの組み合わせであれば、第一の溶接金属部４０の硬度が高くなりすぎるのを避けることができる。すなわち、通常はホットスタンプには使用されない引張強さが１．６ＧＰａ以下になる鋼板を、第一の溶接金属部４０に使用すれば、第一の溶接金属部４０の硬度が高くなりすぎるのを避けることができる。引張強さが１．５ＧＰａ以下、更には、１．３５ＧＰａ以下であれば、より高い効果を示す。
なお、焼き入れ後（ホットスタンプされた後）の第一の溶接金属部４０の硬さがビッカース硬度で４００〜５４０Ｈｖであれば望ましい。
【００６８】
［第三の鋼板との関係］
本開示の骨格部材１は、先に図３で説明したように、閉断面に形成されていても良い。閉断面とする場合、第三の鋼板としての板状部材３０が、第一の鋼板１０のフランジ部１７に溶接される。このため、第一の鋼板１０のフランジ部１７と板状部材３０との界面に、第二の溶接金属部４１が存在する。
【００６９】
通常、第一の鋼板１０のフランジ部１７と板状部材３０との溶接は、熱間プレス（ホットスタンプ）の後に行われる。そのため、第一の鋼板１０のフランジ部１７および板状部材３０において、第二の溶接金属部４１の近傍に熱影響部（ＨＡＺ；Ｈｅａｔ  Ａｆｆｅｃｔｅｄ  Ｚｏｎｅ）が出現する。
しかしながら、先に図５Ａにも示したように、第一の鋼板１０の引張強さは１．０ＧＰａ〜１．６ＧＰａと比較的低い値であるため、第一の鋼板１０においては、ＨＡＺによる強度低下の影響は少なくできる。また同様に、第三の鋼板としての板状部材３０の引張強さを０．４５〜１．６ＧＰａと比較的低い値とすることにより、板状部材３０においても、ＨＡＺによる強度低下の影響は少なくできる。より好適には板状部材３０の引張強さは、０．６〜１．３５ＧＰａであり、最適には０．６〜１．２５ＧＰａである。
なお、板状部材３０は一般にクロージングプレートとも呼ばれる。板状部材３０（クロージングプレート）は引張強さが低くても骨格部材１全体の性能（初期荷重，衝撃エネルギー吸収性能）は下がりにくい。また、第一の鋼板１０と板状部材３０に、比較的引張強さの低い、炭素含有量の低い鋼板を用いることで、第一の鋼板１０のフランジ部１７と板状部材３０との溶接も良好となり、両者間の接合強度が向上する。
【００７０】
本実施形態によれば、骨格部材１の外形部分を比較的強度の低い第一の鋼板１０で形成し、第一の鋼板１０のフランジ部１７で板状部材３０に溶接されて、骨格部材１が閉断面として形成される。第一の鋼板１０の強度が比較的低く設定されているから、フランジ部１７の溶接における熱影響部での硬度低下を軽減できる。この結果、第一の鋼板１０と板状部材３０との溶接強度を高めることができる。すなわち、骨格部材１において、第一の鋼板１０と板状部材３０との溶接箇所を起点とした破壊の発生を抑制することができ、骨格部材１の強度を向上させることができる。
【００７１】
［本開示の実施形態に係る骨格部材の適用例］
以上、本開示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１０〜図１５Ｃを参照して本開示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１０は、本開示実施形態に係る骨格部材１が適用される一例としての自動車骨格１００を示す図である。骨格部材１は、キャビン骨格または衝撃吸収骨格として自動車骨格１００を構成し得る。キャビン骨格としての骨格部材１の適用例は、ルーフセンタリンフォース２０１、ルーフレール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。
【００７２】
また、衝撃吸収骨格としての骨格部材１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。
【００７３】
図１１Ａは、Ｂピラー２０７ａとして本実施形態に係る骨格部材１が適用される一例を示す外観斜視図である。また、図１１Ｂは、図１１ＡにおけるＩＩ−ＩＩ’断面図である。図１０および図１１Ａに示すように、Ｂピラー２０７ａは、車両の側面において、前部座席と後部座席の間でフロアとルーフの間を結合する柱状部材である。Ｂピラー２０７ａにおいて、本実施形態に係る骨格部材１が、フロアとルーフを結合する部分に使用される。
【００７４】
図１１Ｂに示すように、Ｂピラー２０７ａは、断面視で略ハット形状の第一の鋼板１０のフランジ部が第三の鋼板としての相手部材７０に溶接されることで、閉断面に形成されている。Ｂピラー２０７の閉断面の内側には、断面視で一方が開口した矩形状の第二の鋼板２０が設けられている。第二の鋼板２０は、第一の溶接金属部４０を介して、第一の鋼板１０の内側壁面に溶接されている。相手部材７０は、一例として、板幅方向に沿った断面視で両端にフランジ部と、各フランジ部に隣接するとともに閉断面外側へ突出した２つの突出部とを有している。さらに、相手部材７０において、２つの突出部間を平板部が接続している。
【００７５】
Ｂピラー２０７ａは、第一の鋼板１０側が車体外側となり、相手部材７０側が車体内側となるように、配置されている。なお、Ｂピラー２０７ａの車体外側には、第一の鋼板１０を外方から覆う、第四の部材としてのカバー部材がさらに設けられてもよい。
【００７６】
続いて、図１２Ａは、Ｂピラー２０７ｂとして本実施形態に係る骨格部材１が適用されるその他の例を示す外観斜視図である。また、図１２Ｂは、図１２ＡにおけるＩＩＩ−ＩＩＩ’断面図である。図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、Ｂピラー２０７ｂは、断面視で略ハット形状の第一の鋼板１０のフランジ部が第三の鋼板としての相手部材７０に溶接されることで、閉断面に形成されている。Ｂピラー２０７ｂの閉断面の外側には、断面視で一方が開口した矩形状の第二の鋼板２０が、設けられている。第二の鋼板２０は、第一の溶接金属部４０を介して、第一の鋼板１０の外側壁面に溶接されている。なお、図１２Ａに示される形態では、第一の鋼板１０の下部は、第一の鋼板１０より引張強さの低い第四の鋼板７１とレーザで突き合わせ溶接７２された構造となっている。これにより、側面衝突時にＢピラー２０７ｂの下部である第四の鋼板７１が変形することで、衝突エネルギーが効率よく吸収される。第一の鋼板１０と第四の鋼板７１は、例えばテーラードブランク材（ＴＷＢ）をプレス成形したものである。なお、第一の鋼板１０と第四の鋼板は、部分的に重ね合わされスポット溶接されていても良い。
その他の構成は、図１１Ａおよび図１１Ｂに示したＢピラー２０７ａと同様であるので、説明は省略する。なお、図１１Ａに示したＢピラー２０７ａについても、第一の鋼板１０の下部は図１２Ａと同様に、第一の鋼板１０より引張強さの低い第四の鋼板と溶接されていてもよい。
【００７７】
続いて、図１３Ａは、ルーフレール２０３として本実施形態に係る骨格部材１が適用される一例を示す外観斜視図である。また、図１３Ｂは、図１３ＡにおけるＩＶ−ＩＶ’断面図である。図１０および図１３Ａに示すように、ルーフレール２０３は、車体前後方向に延在された、ルーフの車体幅方向の側部を形成している柱状部材である。本実施形態に係る骨格部材１が、ルーフレール２０３に適用される。
【００７８】
図１３Ｂに示すように、ルーフレール２０３は、断面視で略Ｃ字形状の第一の鋼板１０の端部が第三の鋼板としての相手部材７０に溶接されることで、閉断面に形成されている。ルーフレール２０３の閉断面の内側には、断面視で一方が開口した矩形状の第二の鋼板２０が、設けられている。第二の鋼板２０は、第一の溶接金属部４０を介して、第一の鋼板１０の内側壁面と溶接されている。
【００７９】
ルーフレール２０３は、第一の鋼板１０側が車体外側となり、相手部材７０側が車体内側となるように配置されている。相手部材７０は、一例として、板幅方向の複数箇所で曲げられて、板幅方向に沿った断面視で閉断面外側へ凸となる湾曲形状とされている。また、相手部材７０には、幅方向の一端が屈曲され、フランジ部が形成されている。なお、車体外側には、第一の鋼板１０を外方から覆う、第四の部材としてのカバー部材８０がさらに設けられてもよい。
【００８０】
続いて、図１４Ａは、サイドシル２０９として、本実施形態に係る骨格部材１が適用される一例を示す外観斜視図である。また、図１４Ｂは、図１４ＡにおけるＶ−Ｖ’断面図である。図１０および図１４Ａに示すように、サイドシル２０９は、車体側面の下部にあって車体前後方向に延在された柱状部材である。本実施形態に係る骨格部材１が、サイドシル２０９に適用される。
【００８１】
図１４Ｂに示すように、サイドシル２０９は、断面視で略ハット形状の第一の鋼板１０のフランジ部が第三の鋼板としての相手部材７０に溶接されることで、閉断面に形成されている。サイドシル２０９の閉断面の内側には、断面視でＬ字形状に形成された第二の鋼板２０が設けられている。第二の鋼板２０は、第一の溶接金属部４０を介して、第一の鋼板１０の屈曲部の内側壁面と溶接されている。
【００８２】
サイドシル２０９は、第一の鋼板１０側が、車体外側となり、相手部材７０側が車体内側となるように、配置されている。相手部材７０は、断面視で略ハット形状に形成されている。なお、車体外側には、第一の鋼板１０を外方から覆う、第四の部材としてのカバー部材８０がさらに設けられてもよい。
【００８３】
続いて、図１５Ａは、リアサイドメンバー２０５として、本実施形態に係る骨格部材１が適用される一例を示す分解斜視図である。また、図１５Ｂは、図１５ＡにおけるＶＩ−ＶＩ’断面図である。また、図１５Ｃは、フロアメンバー２３７として本実施形態に係る骨格部材が適用される一例を示す断面図である。フロアメンバー２３７は、車体下面において、車体前後方向又は車体幅方向に延在され、フロアを形成する柱状部材である。リアサイドメンバー２０５は、特に車体後方において、フロアを形成する柱状部材である。本実施形態に係る骨格部材１が、リアサイドメンバー２０５または、フロアメンバー２３７に適用される。
【００８４】
図１５Ａおよび図１５Ｂに示すように、断面視で略ハット形状の第一の鋼板１０の内側には、断面視で一方が開口した矩形状の第二の鋼板２０が、設けられている。第二の鋼板２０は、第一の溶接金属部４０を介して、第一の鋼板１０の内側壁面と溶接されている。
【００８５】
また、図１５Ｃに示すように、フロアメンバー２３７は、第一の鋼板１０のフランジ部が第三の鋼板としての相手部材７０に溶接されることで、閉断面に形成されている。フロアメンバー２３７の閉断面の内側には、第二の鋼板２０（フロントサイドメンバーキック部からつながる部材）が、設けられている。第二の鋼板２０は、第一の溶接金属部４０を介して、第一の鋼板１０の内側壁面と溶接されている。また、相手部材７０は、断面視で略ハット形状に形成されている。さらに、第一の鋼板１０と相手部材７０との間には、板状部材３０（フロアーパネル）がさらに設けられている。なお、相手部材７０を外方から覆う、第四の部材としてのカバー部材がさらに設けられてもよい。
【００８６】
以上説明したように、骨格部材１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１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１は、変形能も向上されており、自動車骨格１００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。以上、本開示の実施形態に係る骨格部材の適用例について説明した。
【実施例】
【００８７】
本実施形態に係る骨格部材１の特性を評価するために、本実施形態に係る骨格部材１を実際に作成し、様々な観点から特性評価を行った。骨格部材１の断面構成は図３に示すものとし、骨格部材１の高さ（図３におけるＺ方向）は６０ｍｍ、骨格部材１の幅（図３におけるＸ方向）は８０ｍｍ、骨格部材１の長さ（図中３におけるＹ方向）は８００ｍｍとした。実施例は、第一の鋼板１０として１．２ＧＰａの鋼板を使用し、第二の鋼板２０として１．８ＧＰａの鋼板を使用し、第一の鋼板１０と第二の鋼板２０とを所定の条件でスポット溶接したブランク材を、略ハット形状にホットスタンプ工法で成形した。さらに、略ハット形状のフランジ部１７を板状部材３０と溶接し、閉断面の骨格部材１とした。【００８８】
比較例１は、骨格部材１の外形を成す部材および、補強部材として１．８ＧＰａの鋼板を使用した。まず各部材をホットスタンプ工法により、略ハット形状に成形してから、スポット溶接し、一体化した。さらに、略ハット形状のフランジ部を板状部材と溶接して閉断面の骨格部材とした。【００８９】
比較例２は、単一の１．８ＧＰａの鋼板を略ハット形状に成形し、フランジ部において部分焼き戻しを行って、硬度を低減した。さらに、ハット形状の部材をフランジ部において板状部材と溶接し、閉断面の骨格部材とした。なお、板材部材には７８０ＭＰａ級の鋼板を用いた。【００９０】
これらの骨格部材について、溶接部周辺の硬度を測定した。また、骨格部材の両端に曲げモーメントを付与する圧壊試験を実施した。表３に評価結果をまとめた。【００９１】
【表３】
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【００９２】
表３に示すように、比較例１は、二つの部材を溶接したことで、骨格部材としての剛性は十分であり、ＯＫ評価となった。一方、比較例１は、二つの部材間の接合強度の観点からは、スポット溶接時の入熱により、第一の溶接金属部４０の周辺の熱影響部の硬度低下が生じ、接合強度は十分な値が得られず、ＮＧ評価となった。また、比較例１において、略ハット形状のフランジ部と板状部材とを溶接したところ、第一の溶接金属部４０の周辺の熱影響部での硬度低下と第一の溶接金属部４０の強度低下が著しく、ＮＧ評価となった。これは、比較例１での略ハット形状部材が１．８ＧＰａの鋼板から成り、熱影響部の軟化が著しいこと、鋼板中の炭素成分が比較的高いことから第一の溶接金属部４０の脆化が大きいことが原因と考えられる。また、比較例１において、略ハット形状部材の縦壁部は、１．８ＧＰａの鋼板であり、高強度であるが、変形能が小さいため、大きく変形せずに縦壁部で割れが発生し、ＮＧ評価となった。【００９３】
また、比較例２は、単一の部材を略ハット形状に成形したので、剛性は不十分であり、ＮＧ評価となった。また、比較例２は、単一の部材であるため、部材間の接合強度は評価できなかった。比較例２において、略ハット形状のフランジ部と板状部材とを溶接したところ、フランジ部を部分的に焼き戻したことにより、溶接金属部の周辺において局所的な硬度の低下を避けることができ、ＯＫ評価となった。比較例２において、略ハット形状の縦壁部は、１．８ＧＰａの鋼板であり、高強度であるが、変形能が小さいため、大きく変形せずに縦壁部で割れが発生し、ＮＧ評価となった。【００９４】
実施例は、二つの部材を溶接したことで、骨格部材１全体としての剛性は十分であり、ＯＫ評価となった。また、実施例は、二つの部材間の接合強度の観点からは、第一の溶接金属部４０の周辺領域６２の硬度変化を所定の範囲内に設定したので、硬度低下が生じておらず、接合強度は十分な値となり、ＯＫ評価となった。また、実施例において、第一の鋼板１０と板状部材３０とを溶接したところ、フランジ部１７は、１．２ＧＰａの鋼板であり、フランジ部１７での第二の溶接金属部４１の周囲の熱影響部での硬度低下を軽減することができた。また、第一の鋼板１０は、比較的炭素成分が少ないことから、フランジ部１７での第二の溶接金属部４１の靱性低下を抑制することができた。従って、板状部材３０との接合強度は低下せず、ＯＫ評価となった。実施例において、第一の縦壁部１５も、１．２ＧＰａの鋼板であり、変形能が大きいため、衝撃荷重に対して大きく変形し、衝撃吸収エネルギが大きかったことから、ＯＫ評価となった。このように、本実施形態に係る骨格部材１が、種々の観点から高い性能を有することが示された。【００９５】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示はかかる例に限定されない。本開示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、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。【００９６】
例えば、上記実施形態では、フランジ部１７が板状部材３０に溶接されるとしたが、本開示はかかる例に限定されない。例えば、フランジ部１７を介さず、第一の縦壁部１５の端部が直接溶接されるようにしてもよい。また、例えば、板状部材３０ではなく、相手部材がフランジ部を有する断面ハット形状の部材であって、本実施形態に係る骨格部材１のフランジ部１７が、相手部材のフランジ部と溶接されてもよい。板状部材３０は、一例として、板厚が０．６ｍｍ〜２．６ｍｍ、引張強さが２７０ＭＰａ〜１６００ＭＰａの１枚以上の成形された鋼板が挙げられる。板状部材３０の鋼板表面は、非めっきでもよく、亜鉛系めっき、アルミ系めっき等のめっき処理がされていてもよい。また、溶接法としてはスポット溶接、レーザ溶接、アーク溶接、スポット溶接とレーザ溶接の併用、スポット溶接とアーク溶接の併用、スポット溶接とボルト、ねじ、リベットなどの機械的接合の併用、スポット溶接とシーラー剤もしくは接着剤の併用が挙げられる。また、このときの第二の溶接金属部４１は、点状だけではなく、Ｃ字状、コの字状、楕円状、所定の長さを有する線状、ジグザグ状に設けられてもよい。
【符号の説明】
【００９７】
１    骨格部材
１０    第一の鋼板
１１    第一の天壁部
１３    第一の屈曲部
１５    第一の縦壁部
１７    フランジ部
１８    溝部
２０    第二の鋼板
２１    第二の天壁部
２３    第二の屈曲部
２５    第二の縦壁部
３０    板状部材（第三の鋼板）
４０    第一の溶接金属部
４１    第二の溶接金属部
６２    周辺領域（領域）
７０    相手部材（第三の鋼板）
【要約】
第一の鋼板１０と第二の鋼板２０と、第一の鋼板１０と第二の鋼板２０との界面を接合する第一の溶接金属部４０とを備え、第一の鋼板１０の引張強さは１．０ＧＰａ以上１．６ＧＰａ以下であり、第二の鋼板２０の引張強さは１．８ＧＰａ以上２．５ＧＰａ以下であり、第一の鋼板１０は溝部１８を備え、第二の鋼板２０は溝部１８に重ね合わされ、第二の鋼板２０の第一の溶接金属部４０の周囲４ｍｍ以内の領域の最低ビッカース硬度は、第二の鋼板２０の前記領域の外側の硬度の８０％以上である、自動車骨格部材１。【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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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１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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