(57)【要約】【課題】各部が所望の強度を持ち、しかも信頼性、軽量化、経済性に優れた自動車のフロントサイドメンバーを提供する。【解決手段】第１の鋼管２１と第２の鋼管２２とを途中で重ね合わせて溶接した素材管をハイドロフォーム加工し、重ね合わせ部２３を曲がり部とした自動車のフロントサイドメンバーとする。溶接部２４を一ヶ所とすることが可能となり、製造コストが安価で信頼性が向上する。また曲がり部に十分な強度を持たせることができる。内側鋼管の端部を斜めに切断して軽量化を図ることもできる。断面は丸型、角型、多角形の何れでもよい。【選択図】　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２種類の鋼管を途中で重ね合わせて溶接した素材管を、重ね合わせ部が曲がり部となるようにハイドロフォーム加工したものであることを特徴とする自動車のフロントサイドメンバー。
【請求項２】
素材管の内側となる鋼管の端部を、曲げ変形を受けるときの圧縮側が引張側よりも長くなるよう斜めに切断した請求項１記載の自動車のフロントサイドメンバー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車のフロントサイドメンバーに関するものであり、更に詳細にはハイドロフォーム加工法により製造された自動車のフロントサイドメンバーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１に示されるように、自動車の骨格構造中の前部両側には、フロントサイドメンバーと呼ばれる強度部材が配置されている。これらのフロントサイドメンバーは、図２に示すように前方部１と後方部２との間にキック部（曲がり部）３と呼ばれる傾斜部が形成されたものである。図１に示すように、前方部１の先端にはフロントバンパーリインフォースメント４が固定されており、後方部２は車室の下部に延びている。
【０００３】
このフロントサイドメンバーは、フロントバンパーリインフォースメント４に衝撃荷重を受けた場合には、まず前方部１がクラッシュすることにより衝撃エネルギーを吸収する。さらにその衝撃荷重により、図２に示すように曲がり部３は矢印方向に大きな荷重を受け曲げ変形しようとするが、乗員保護のためには曲がり部３の変形量ができるだけ少ないことが好ましい。
【０００４】
このようにフロントサイドメンバーでは、部位ごとに必要とされる強度が異なるため、従来は多数枚の鋼板を溶接することにより各部に強度差を持たせたフロントサイドメンバーを製造していたのであるが、鋼板の切断や溶接に多くの工数を必要とし、また重量が重くなる。そこで最近になって、製造工程の簡素化と軽量化を図るために、鋼管を素材管としてハイドロフォーム加工法によりフロントサイドメンバーを製造する技術が検討されている。
【０００５】
この検討の中で、本発明者等は図３に示すように曲がり部３を形成するための厚肉の鋼管１３の前後に、その鋼管１３よりも薄肉の前方部形成用の鋼管１１と後方部形成用の鋼管１２とを溶接した素材管を、ハイドロフォーム加工してフロントサイドメンバーを製造する方法を試みた。しかしこの方法は２カ所の突合せ溶接部１４、１５が発生するため、工程増によるコストアップを避けることができなかった。また溶接部１４、１５が存在することから、溶接部の信頼性の問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決して、各部が所望の強度を持ち、しかも信頼性、軽量化、経済性に優れた自動車のフロントサイドメンバーを提供するためになされたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明の自動車のフロントサイドメンバーは、２種類の鋼管を途中で重ね合わせて溶接した素材管を、重ね合わせ部が曲がり部となるようにハイドロフォーム加工したものであることを特徴とするものである。なお、素材管の内側となる鋼管の端部を、曲げ変形を受けるときの圧縮側が引張側よりも長くなるよう斜めに切断すれば、より軽量化を図ることができる。フロントサイドメンバーの断面形状は、丸、四角、多角形など任意とすることができる。
【０００８】
本発明の自動車のフロントサイドメンバーは、２種類の鋼管を途中で重ね合わせて溶接した素材管をハイドロフォーム加工したものであるから、従来の鋼板溶接構造のものより軽量化できることはもちろん、製造工数が少なくなり溶接部も１ヶ所でよいため製造コストが低減できる。また２種類の鋼管の重ね合わせ部を曲がり部とすることにより、各部が所望の強度を持つフロントサイドメンバーとすることができる。なお、溶接部はハイドロフォーム加工の際にかしめ状態となるため、溶接部の信頼性も確保することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。
図４は請求項１の発明の重ね合わせ部が曲がり部となるようにハイドロフォーム加工したフロントサイドメンバーを示すもので、第１の鋼管２１と第２の鋼管２２とを途中で重ね合わせて溶接されたものを素材管とし、重ね合わせ部が曲がり部となるようにハイドロフォーム加工により製造されたものである。第１の鋼管２１はフロントサイドメンバーの前方部を構成し、第２の鋼管２２は後方部を構成し、両者の重ね合わせ部２３が曲がり部を構成している。ここで前方部を構成する第１の鋼管２１を大径で薄肉とし、後方部を構成する第２の鋼管２２を小径で厚肉とすれば、各部の強度が前方部、後方部、曲がり部の順に後者ほど大きくなったフロントサイドメンバーを得ることができる。なお２４は第１の鋼管２１の先端の溶接部である。
【００１０】
周知のようにハイドロフォーム加工法は、素材管を金型の内部に封入して内圧と軸押しとを加え、素材管を金型の内部形状に沿った形状に膨らませて塑性加工する方法である。本発明はこの素材管として、２種類の鋼管を途中で重ね合わせて溶接したものを用いる点に特徴がある。この実施形態では、大径で薄肉の第１の鋼管２１の後部に、小径で厚肉の第２の鋼管２２の前部を挿入し、重ね合わせ部２３の第２の鋼管２２の前端付近をレーザ溶接等により全周にわたって溶接したものを素材管としている。または、第１の鋼管２１の後端部を隅肉溶接したものを素材管として使用することができる。しかし第１の鋼管２１と第２の鋼管２２とは必ずしも異径である必要はなく、重ね合わせ部２３のみを拡径したり縮径したりしても差し支えない。
【００１１】
このようなフロントサイドメンバーをハイドロフォーム加工するための素材管を製造するには、次の２通りの方法がある。第１の方法は、２種類のストレートな鋼管を所定サイズに切断し、端部を重ね合わせて溶接した後、予曲げ加工する方法である。第２の方法は、２種類のストレートな鋼管を所定サイズに切断し、端部を重ね合わせて予曲げ加工したうえ、溶接する方法である。この予曲げ加工は素材管をハイドロフォーム用の屈曲した金型内部に収納するためにも必要である。
【００１２】
上記のように予曲げ加工は溶接の前後の何れでもよいが、第１の方法では溶接部２４が予曲げ加工の際に張力を受けるので、溶接部２４の信頼性の点では第２の方法の方がより好ましい。しかし、素材管はハイドロフォーム加工する工程で内圧により膨らみ、第１の鋼管２１と第２の鋼管２２との溶接部２４はかしめ状態となるため、第１の方法を採っても溶接部２４の信頼性を確保することができる。
【００１３】
なお、第１の鋼管２１と第２の鋼管２２のハイドロフォーム加工時の曲がり加工性が異なるような場合や予曲げが比較的大きな場合などには、溶接部２４の溶接位置を図４、図６、図８のように第１の鋼管２１の後部端付近にして、ハイドロフォーム加工時に、第１の鋼管２１の内面と第２の鋼管２２の外面との隙間への液体（例えば水）の侵入を防止することが好ましい。
【００１４】
また、第１の鋼管２１と第２の鋼管２２のハイドロフォーム加工時の曲がり加工性がほぼ同様な場合や予曲げが比較的小さな場合などでは、溶接部２４の溶接位置を図５、図７、図９のように第１の鋼管２１の後部付近や重ね合わせ部２３の中央付近にしても、ハイドロフォーム加工時に、第１の鋼管２１の内面と第２の鋼管２２の外面との隙間への液体（例えば水）が侵入して生じる形状不良を防止することが可能である。
【００１５】
このように、溶接部２４の位置は、図４〜図９に示すように、第２の鋼管２２の前部端付近での溶接、第１の鋼管２１の後部端での隅肉溶接、重ね合わせ部２３の中央付近での溶接等の何れでもよい。また、溶接手段としては、レーザ溶接、アーク溶接、プラズマ溶接、電子ビーム溶接など、第１の鋼管２１と第２の鋼管２２を溶接できるものなら、自由に選択することができる。また、図６の下側の図のように溶接部２４を補助する溶接として重ね合わせ溶接を行うこともできる。　本発明のフロントサイドメンバーは図３に示したものとは異なり、溶接部２４を一ヶ所とすることができるので、製造コストの低減が可能となる。
【００１６】
このような本発明のフロントサイドメンバーは、図３に示したものと比較して軽量化を図ることもできる。具体的には、図３に示したものでは目標とする強度を得るためには、前側から順に肉厚が１．２ｍｍ、２．８ｍｍ、１．８ｍｍの３種類の鋼管を組み合わせた差厚鋼管を用いる必要があったが、本発明では第１の鋼管２１と第２の鋼管２２の肉厚をそれぞれ１．６ｍｍと１．８ｍｍとすれば、同等の強度を得ることができる。この結果、約１０％の軽量化を図ることができた。
【００１７】
図８、図９は請求項２の発明の実施形態を示すものである。この実施形態では、素材管の内側となる鋼管、すなわち第２の鋼管２２の端部を斜めに切断してある。切断の方向は、衝突時にフロントサイドメンバーが曲げ変形を受けるときの圧縮側が引張側よりも長くなるようにしておく。これによりフロントサイドメンバーの曲がり部の曲げ強度を確保しつつ、曲げ強度の増加にあまり寄与しない引張側の部分を削除して軽量化を図ることができる。しかもこのように第２の鋼管２２の端部を斜めに切断すれば、強度が特定断面で急激に変化することも避けることができる。
【００１８】
上記の実施形態ではフロントサイドメンバーの断面を丸型としたが、図１０、図１１に示すように断面を角型または多角形としてもよい。このような形状のフロントサイドメンバーは、断面丸型の素材管をハイドロフォーム加工時に断面角型や多角形に変形させる方法や、ハイドロフォーム加工後にプレス加工またはハイドロフォーム加工により角型や多角形に変形させる方法によって製造することができる。このほか、予備加工により断面角型や多角形とした素材管を用いてもよいことはいうまでもない。
【００１９】
【発明の効果】
以上に説明した本発明の効果を要約すると下記の通りである。
▲１▼　衝突時に曲げ変形を受ける領域の実質的な板厚を厚くして、フロントサイドメンバーの曲がり部の強度向上を図ることができる。もちろん前方部と後方部にも所定の強度を持たせることができる。
▲２▼　部品数を削減することができるとともに、溶接部を一ヶ所にすることもできるので、低コスト化を図ることができる。
▲３▼　溶接部はハイドロフォーム加工によりかしめ状態になるため、溶接部の信頼性も確保することができる。
▲４▼　請求項２の発明によれば、軽量化を図りつつ曲がり部の圧縮側を補強することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車の骨格構造の一部を示す斜視図である。
【図２】フロントサイドメンバーの概略的な側面図である。
【図３】本発明者が試作したフロントサイドメンバーを示す、斜視図（Ａ）及び断面図（Ｂ）である。
【図４】請求項１の発明の実施形態を示す、斜視図（Ａ）及び断面図（Ｂ）である。
【図５】請求項１の発明の別の実施形態を示す、斜視図（Ａ）及び断面図（Ｂ）である。
【図６】溶接部、溶接部と重ね合わせ溶接とを示す断面図である。
【図７】溶接部の別の態様を示す断面図である。
【図８】請求項２の発明の実施形態を示す、斜視図（Ａ）及び断面図（Ｂ）である。
【図９】請求項２の発明の別の実施形態を示す、斜視図（Ａ）及び断面図（Ｂ）である。
【図１０】断面を角型とした実施形態を示す斜視図である。
【図１１】断面を角型とした他の実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　一般的なフロントサイドメンバーの前方部
２　後方部
３　曲がり部
４　フロントバンパーリインフォースメント
１１　試作したフロントサイドメンバーの前方部形成用の鋼管
１２　後方部形成用の鋼管
１３　曲がり部を形成する肉厚の鋼管
２１　本発明のフロントサイドメンバーの第１の鋼管
２２　第２の鋼管
２３　両者の重ね合わせ部
２４　溶接部
【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１１】
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