(57)【要約】【課題】車体骨格部材の強度を高めることができる強化方法を提供する。【解決手段】車体骨格部材の一例であるピラー１３は、アウタパネル２０およびインナパネル２１と、必要に応じて設けるリンフォース部材などからなり、ハット形の閉断面を有し、ピラー１３の長手方向に沿って稜線部３０，３１が形成されている。シーム溶接機は一対のローラ電極４１，４２を備えている。稜線部３０を挟む両側にローラ電極４１，４２を配置し、ローラ電極４１，４２間に電流を供給することによって、稜線部３０に沿う領域Ｓ１を発熱させる。ローラ電極４１，４２を稜線部３０に沿ってピラー１３の長手方向に移動させることにより、稜線部３０に沿う領域Ｓ１が急冷され、領域Ｓ１の焼入れが行なわれる。領域Ｓ１の焼入れがなされることにより、ピラー１３の曲げ強度が高まる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
稜線部を有する車体骨格部材の強化方法であって、
互いに対向する第１および第２のローラ電極とこれらローラ電極間に電流を供給する溶接電源とを有するシーム溶接機を用い、
前記第１および第２のローラ電極を前記車体骨格部材の稜線部に沿う領域に接触させ、
前記第１および第２のローラ電極間に電流を供給することにより前記稜線部に沿う領域を焼入れ可能な温度に発熱させ、
前記第１および第２のローラ電極を前記稜線部に沿って移動させ、
前記第１および第２のローラ電極が移動した後の前記稜線部に沿う領域を急冷することにより該領域の焼入れを行なうこと、
を特徴とする車体骨格部材の強化方法。
【請求項２】
複数の部材を組合わせることによって閉断面を有する車体骨格部材を形成したのち、該車体骨格部材の前記稜線部に沿う領域に前記焼入れを行なうことを特徴とする請求項１に記載の車体骨格部材の強化方法。
【請求項３】
前記車体骨格部材が自動車のピラーであり、該ピラーの外側の面で前記稜線を挟む一方側に前記第１のローラ電極を接触させるとともに、前記稜線を挟む他方側に前記第２のローラ電極を接触させ、これら第１および第２のローラ電極間に電流を供給することによって前記稜線部に沿う領域に焼入れを行なうことを特徴とする請求項２に記載の車体骨格部材の強化方法。
【請求項４】
前記車体骨格部材の外側の面に前記第１のローラ電極を接触させるとともに、前記車体骨格部材の内側の面に前記第２のローラ電極を接触させ、これら第１および第２のローラ電極間に電流を供給することによって前記稜線部に沿う領域に焼入れを行なうことを特徴とする請求項２に記載の車体骨格部材の強化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シーム溶接機を用いて自動車のピラー等の強度を高める車体骨格部材の強化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のボディは、サイドメンバやクロスメンバあるいはピラーなどの鋼製の車体骨格部材を含んでいる。例えばボディの側部を構成するピラーは、アウタパネルおよびインナパネルと、必要に応じて設けるリンフォース部材（補強材）などによって構成される。このピラーは、曲げ強度が重視される車体骨格部材の一例である。ピラーを構成するアウタパネルとインナパネルは、互いのフランジ部を溶接することによって結合され、例えばハット形の閉断面を有している。このピラーは、上下方向に延びる稜線部を有している。
【０００３】
車体骨格部材は曲げ荷重に対して十分な強度を有することが望まれている。このため従来は、例えば下記特許文献１に記載されているように、高周波焼入れ装置によって車体骨格部材の一部、例えばリンフォースに焼入れを行なうことが提案されている。高周波焼入れ装置は、誘導コイルによって焼入対象領域に高周波を与えることにより発熱させたのち、急冷することによって焼入れを行なう。このような高周波焼入れによって、車体骨格部材の曲げ剛性を高めることが可能である。また下記特許文献２のように、レーザ焼入れ装置を用いて車体骨格部材に焼入れを行なうことも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−４８５６７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７３４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来技術のように、高周波焼入れあるいはレーザ焼入れによって車体骨格部材の曲げ強度を高めるには、専用の高周波焼入れ装置あるいはレーザ焼入れ装置が必要となり、焼入れのための設備費が高いという問題がある。また高周波焼入れ装置は狭い領域に部分焼入れを行なうことが難しいため、強度を高める上であまり有効でない部分も焼入れがなされることになり、その結果、焼入れに使用されるエネルギーの一部が無駄になることがある。
【０００６】
従って本発明の目的は、シーム溶接機を用いて車体骨格部材の強度を高めることができる車体骨格部材の強化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】
本発明では、稜線部を有する車体骨格部材の強度を高めるためにシーム溶接機が使用される。シーム溶接機は、第１のローラ電極と、第１のローラ電極と対向して配置された第２のローラ電極と、これらローラ電極に電圧を印加する溶接電源などを備えている。本発明では鋼製の車体骨格部材を強化する手段として、前記第１および第２のローラ電極を前記車体骨格部材の稜線部に沿う領域に接触させ、前記第１および第２のローラ電極間に電流を供給することにより前記稜線部に沿う領域を焼入れ可能な温度に発熱させ、前記第１および第２のローラ電極を回転させつつ前記稜線部に沿って移動させ、前記第１および第２のローラ電極が移動した後の前記稜線部に沿う領域を急冷することにより該領域の焼入れを行なう。
【０００８】
本発明の１つの実施形態では、複数の部材（例えば鋼製のパネル）を組合わせることによって閉断面を有する車体骨格部材を形成したのち、該車体骨格部材の前記稜線部に沿う領域に前記焼入れを行なう。
【０００９】
車体骨格部材の一例は自動車のピラーであり、該ピラーの外側の面で前記稜線部を挟む一方側に前記第１のローラ電極を接触させるとともに、前記稜線部を挟む他方側に前記第２のローラ電極を接触させ、これら第１および第２のローラ電極間に電流を供給することによって前記稜線部に沿う領域に焼入れを行なってもよい。
【００１０】
また開口部を有する車体骨格部材の場合には、この車体骨格部材外側の面に前記第１のローラ電極を接触させるとともに、前記車体骨格部材の内側の面に前記第２のローラ電極を接触させ、これら第１および第２のローラ電極間に電流を供給することによって前記稜線部に沿う領域に焼入れを行なってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、稜線部を有する車体骨格部材の焼入れをシーム溶接機を用いて行なうことにより、高周波焼入れ装置やレーザ焼入れ装置を用いることなく車体骨格部材の曲げ強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】自動車のボディの一部を示す斜視図。
【図２】図１に示されたボディのピラーを拡大して示す側面図。
【図３】図２中のＦ３−Ｆ３線に沿うピラーの断面図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る車体骨格部材の強化方法に使用されるシーム溶接機を模式的に示す正面図。
【図５】図４に示されたシーム溶接機の一部を模式的に示す側面図。
【図６】図３に示されたピラーとシーム溶接機の一部を示す断面図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る車体骨格部材とシーム溶接機の一部を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明の第１の実施形態に係る車体骨格部材の強化方法について、図１から図６を参照して説明する。  
図１は自動車のボディ１０の一部を示している。このボディ１０は、車体骨格部材の一例であるサイドメンバ１１と、クロスメンバ１２と、ピラー１３などを含んでいる。図２は、ピラー１３を車体外側から見た側面図、図３はピラー１３の断面図である。以下に、ピラー１３を例に挙げて、ピラー１３の曲げ強度を高める方法について説明する。
【００１４】
図２と図３に示すようにピラー１３は、車体外側に位置するアウタパネル２０と、車体内側に位置するインナパネル２１と、必要に応じて設けるリンフォース部材（図示せず）などを含んでいる。アウタパネル２０とインナパネル２１は鋼板からなり、フランジ部２２，２３を溶接することによって互いに結合されている。図３中のＷ１は被溶接部を示している。このピラー１３は略ハット形の閉断面を有している。
【００１５】
図１と図２に示されるように、ピラー１３の長手方向（上下方向）に沿って稜線部３０，３１が形成されている。図２に示されるように一方の稜線部３０は、車体前側の縦壁３５と側面壁３６とが交わる角部をなしている。他方の稜線部３１は、車体後側の縦壁３７と側面壁３６とが交わる角部をなしている。
【００１６】
稜線部３０，３１を含む領域に焼入れを行なうことによりピラー１３の曲げ強度を向上できるという知見が得られている。そこで本実施形態では、稜線部３０，３１に沿う領域のうち、一例として、図２と図３に２点鎖線で示す領域Ｓ１，Ｓ２を、以下に説明するシーム溶接機４０によって焼入れすることにより、ボディ１０の側面方向から入力する衝突荷重に対してピラー１３の曲げ強度を高めている。
【００１７】
まずシーム溶接機４０について、図４と図５を参照して説明する。シーム溶接機４０は様々なワークのシーム溶接に使用可能であるため、以下に説明する例に限らないが、本実施形態ではワークの一例として、アウタパネル２０とインナパネル２１との被溶接部Ｗ１のシーム溶接を行なう場合について説明する。
【００１８】
シーム溶接機４０は、第１のローラ電極４１と、第２のローラ電極４２と、これらローラ電極４１，４２間に電圧を印加する溶接電源４３と、加圧手段として機能する加圧機構４４と、ローラ電極４１，４２を回転させる機構（図示せず）などを備えている。第１のローラ電極４１は、第１の回転軸５１を中心に回転する。第２のローラ電極４２は、第２の回転軸５２を中心に回転する。第１の回転軸５１と第２の回転軸５２とは互いに平行である。第１および第２のローラ電極４１，４２は、回転軸５１，５２に対して直角な面Ｈ（図４に示す）に沿って回転する。ローラ電極４１，４２は金属等の導電材料からなる。
【００１９】
加圧機構４４は、ばね、エアシリンダ等の流体圧シリンダ、電動アクチュエータなどのように加圧力を発生することが可能な押圧手段として機能し、ローラ電極４１，４２を互いに近付ける方向に付勢することにより、ローラ電極４１，４２の先端部４１ａ，４２ａをアウタパネル２０とインナパネル２１のフランジ部２２，２３に押付けることができるようになっている。
【００２０】
ローラ電極４１，４２の先端部４１ａ，４２ａは、回転軸５１，５２と平行な断面（ローラ電極４１，４２の幅方向の断面）が円弧形状となっている。この円弧形状は必ずしも真円の一部である必要はなく、例えば楕円の一部あるいは長円の一部であってもよい。また先端部４１ａ，４２ａが円弧以外の断面形状であってもよい。
【００２１】
被溶接部Ｗ１をシーム溶接する際には、被溶接部Ｗ１がローラ電極４１，４２間に配置され、加圧機構４４によってローラ電極４１，４２の先端部４１ａ，４２ａ間に被溶接部Ｗ１が挟まれる。加圧機構４４によってローラ電極４１，４２を被溶接部Ｗ１に押付けた状態のもとで、溶接電源４３から供給される電流をローラ電極４１，４２間に流すことにより被溶接部Ｗ１を溶融させる。さらにローラ電極４１，４２を回転させることにより、ローラ電極４１，４２の移動方向に沿って被溶接部Ｗ１に溶接ナゲットが連続的に形成され、被溶接部Ｗ１がシーム溶接される。
【００２２】
ピラー１３の稜線部３０，３１に沿う領域Ｓ１，Ｓ２を焼入れするために、前記シーム溶接機４０が使用される。シーム溶接機４０のローラ電極４１，４２は、例えばロボットアームなどに設けられている。ボディ１０は、図示しない保持手段によって所定位置に保持されている。
【００２３】
稜線部３０，３１に沿う領域Ｓ１，Ｓ２をシーム溶接機４０によって焼入れする場合、例えば図６に示すように、第１および第２のローラ電極４１，４２を一方の稜線部３０を挟んで両側に配置する。そして第１のローラ電極４１を稜線部３０を挟んで一方側の縦壁３５に接触させるとともに、第２のローラ電極４２を稜線部３０を挟んで他方側の縦壁３７に接触させる。
【００２４】
こうして稜線部３０に沿う領域Ｓ１にローラ電極４１，４２を電気的に導通させた状態のもとで、溶接電源４３からローラ電極４１，４２間に電流を供給して稜線部３０に沿う領域Ｓ１を発熱させる。温度センサ５５（図４に示す）によって該領域Ｓ１の温度を検出しつつ、領域Ｓ１が焼入れ温度に達するように電流が制御される。この電流により、稜線部３０に沿う領域Ｓ１が焼入加熱温度（例えばγ鉄が生じるオーステナイト化温度）まで発熱する。焼入れ加熱のために供給される電流は、シーム溶接の際に供給する電流よりも小さくてよい。
【００２５】
ローラ電極４１，４２によって領域Ｓ１を加熱しながら、稜線部３０に沿ってローラ電極４１，４２をピラー１３の長手方向に移動させる。そうすると高温に加熱されていた箇所からローラ電極４１，４２が移動し、高温に熱せられていた箇所の熱が周囲の低温部によって急速に奪われることにより、焼入れ組織（例えばマルテンサイト）が生じる温度勾配で急冷される。このようにして稜線部３０に沿う領域Ｓ１の焼入れが行なわれたのち、他方の稜線部３１に沿う領域Ｓ２も同様に焼入れが行なわれることにより、ピラー１３の曲げ強度が高められる。
【００２６】
このように本実施形態では、アウタパネル２０とインナパネル２１とを溶接してなる閉断面を有する立体形状のピラー１３を組立てたのちに、シーム溶接機４０を用いて稜線部３０，３１に沿う領域Ｓ１，Ｓ２の焼入れを行なう。また、側面壁３６等の側壁部や縦壁３５，３７等の縦壁部についても同様に焼入れが可能である。
【００２７】
以上説明したように本実施形態によれば、稜線部３０，３１に沿う領域Ｓ１，Ｓ２をシーム溶接機４０によって部分焼入れすることができるため、焼入れ専用の高周波焼入れ装置やレーザ焼入れ装置を用いることなく、ピラー１３の曲げ強度を高める上で効果の高い領域Ｓ１，Ｓ２に焼入れを行なうことができる。このためピラー１３等の車体骨格部材の焼入れに要するコストを抑制することできる。また車体骨格部材の部分焼入れによる高強度化が図れるため、ボディ１０の軽量化に寄与することができる。
【００２８】
図７に示す第２の実施形態は、開口部６０を有する車体骨格部材１３´に焼入れを行なう場合である。この例では、稜線部３０の近傍で車体骨格部材１３´の外側の面６１に第１のローラ電極４１を接触させるとともに、車体骨格部材１３´の内側の面６２に第２のローラ電極４２を接触させている。第１および第２のローラ電極４１，４２は、それぞれ回転軸５１，５２と直角な面Ｈ１，Ｈ２に沿って回転する。図７に示すように回転軸５１，５２が互いに角度をなしていてもよいし、回転軸５１，５２が互いに平行であってもよい。
【００２９】
そしてローラ電極４１，４２間に電流を流すことによって、稜線部３０に沿う領域を焼入温度まで加熱するとともに、稜線部３０に沿ってローラ電極４１，４２を車体骨格部材１３´の長手方向に移動させることにより、稜線部３０に沿う領域の焼入れが行なわれる。他方の稜線部３１に沿う領域の焼入れも同様にローラ電極４１，４２によって行なわれる。それ以外の構成は第１の実施形態のシーム溶接機４０を用いた焼入れ方法と共通であるため、第１の実施形態と共通の部分に共通の符号を付して説明を省略する。
【００３０】
なお本発明を実施するに当たり、ローラ電極をはじめとしてシーム溶接機の具体的な形状や配置、車体骨格部材および焼入れ箇所の具体的な態様等を種々に変更して実施できることは言うまでもない。また本発明はピラー以外の車体骨格部材、例えばサイドメンバやクロスメンバなど、要するに曲げ強度が重視される車体骨格部材に適用されてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１０…ボディ
１３…ピラー（車体骨格部材）
３０，３１…稜線部
Ｓ１，Ｓ２…稜線部に沿う領域
４０…シーム溶接機
４１…第１のローラ電極
４２…第２のローラ電極
４３…溶接電源
【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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