(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板金素材を所定形状のブランク材に切断する第１工程と、
該ブランク材の中央部を長手方向に沿って下方に凹ませて底面を成形すると共に該ブランク材の幅方向両端部を上方に折り曲げて一対の側縁部を成形する第２工程と、
前記底面と前記側縁部の中間部分を折り曲げて側部と上面を成形する第３工程と、
前記底面、前記側部及び前記上面で囲まれる内部にバルクヘッドまたは内部リンフォースを設ける第３’工程と、
前記側部と上部を内方に折り曲げて前記一対の側縁部を互いに当接させると共に長手方向に沿って断面形状が変化した閉断面形状に成形する第４工程とから成ることを特徴とする自動車用の補強部材の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、自動車用の補強部材の成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１３は、自動車の骨格部材の構造例えば、センタピラーの骨格構造を示す。図１３において、センタピラー１は、アウタパネル２、第２アウタリンフォース３、第１アウタリンフォース４、シートベルトリンフォース５、ベルトラインリンフォース６、インナリンフォース７、インナパネル８等の各部材を順に重ねて溶着固定されており、強度を持たせた構造とされている。尚、各部品は、分かり易くするために詳細部を省いて描いてある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構造のセンタピラーにおいては、多数の部品（７部品）で構成されているために、各部品の製造工程が多くなり、プレス成形型等の準備費が高くなり、これに伴いコストが高くなる。また、第２アウタリンフォース３、シートベルトリンフォース５、ベルトラインリンフォース６、インナリンフォース７、インナパネル８等の多数の部品（５部品）により骨格部材としてのリンフォースを構成しているために、リンフォースの強度を一定とした場合に１部品当たりの重量が増加し、リンフォース全体の重量が増加する等の問題がある。
【０００４】
また、ハイドロフォーミング工法によりパイプ状の素材から長手方向に沿って断面形状が変化した閉断面構造のリンフォースを一体成形することも考えられるが、ハイドロフォーミング工法は、設備費が非常に高くなるという大きな問題がある。
このため、本発明では、骨格部材を構成する部品点数を低減して構造の簡素化を図り、コストの低減及び軽量化を図るようにした自動車用の補強部材の成形方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明では、板金素材を所定形状のブランク材に切断し、ブランク材の中央部を長手方向に沿って下方に凹ませて底面を成形すると共に、その幅方向両端部を長手方向に沿って上方に折り曲げて一対の側縁部を成形する。次いで、両側縁部が向かい合うように底面と側縁部の中間部分を折り曲げるとともに底面、側部及び上面で囲まれる内部にバルクヘッドまたは内部リンフォースを設け、前記一対の側縁部を先端から当接させながら押圧して長手方向に沿って断面形状が変化した閉断面形状に成形する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。
図１は本発明の実施形態として自動車用の補強部材を適用したセンタピラーの組立斜視図を示し、図２は図１に示すセンタピラーの骨格部材としてのリンフォースの車外側から見た組立斜視図、図３は図１に示すリンフォースの車内側から見た組立斜視図、図４は図２に示すリンフォースの正面図、図５は図４に示すリンフォースの側面図、図６は図１に示すリンフォースの各部位における断面図である。尚、図１３と同一部材には同一の符号を付してある。
【０００８】
図１において、センタピラー１０は、アウタパネル２と、第１アウタリンフォース（以下単に「アウタリンフォース」という）４と骨格部材としてのリンフォース１１とにより構成されている。リンフォース１１は、１部品により形成されており、前述した図１２に示す第２アウタリンフォース３、シートベルトリンフォース５、ベルトラインリンフォース６、インナリンフォース７、及びインナパネル８により形成されるリンフォースに相当している。
【０００９】
図２乃至図６に示すように、リンフォース１１は、長方形状の板金により一体に成形されており、アウタリンフォース４の内面に略沿うように長手方向に沿って断面形状が変化した閉断面形状に成形されている。即ち、リンフォース１１は、インナパネルに相当する内側の底面１１ａ、この底面１１ａの両側が夫々外側に折り曲げられて形成された側部１１ｂ、１１ｂ、これら両側部１１ｂ、１１ｂの上部が夫々内側に折り曲げられて形成された上面１１ｃ、１１ｃ、及びこれら上面１１ｃ、１１ｃの各側縁部１１ｇ、１１ｇが夫々内側に折り曲げられて上部中央で互いに当接されて接合部１１ｄとされた閉断面構造とされている。そして、接合部１１ｄの適宜の箇所（例えば、図４に折れ線で示す箇所）がアーク溶接により溶着されている。
【００１０】
リンフォース１１の底面１１ａの所定位置には、シートベルトアンカボルトを螺合させるための孔１１ｅが穿設されており（図３）、内側からナット１２（図６（ｃ））が溶着されている。図６（ａ）〜（ｇ）は、図１に示すリンフォース１１の部位Ａ〜Ｇにおける断面形状を示す。
また、リンフォース１１の基端部１１ｆは、その断面形状が急変することで、プレス成形により一体成形することが困難であるために、別途プレス成形により形成された補強部材１３が溶着されて閉断面構造とされている。従って、リンフォース１１の基端部の１１ｆの断面形状がなだらかに変化する場合には、一体にプレス成形することが可能である。
【００１１】
次に、図７を参照してリンフォース１１の成形方法について説明する。
先ず、第１工程（ブランク＆ピアス）において図示しないコイル材（鋼材）から所定形状（リンフォース１１の展開形状）のリンフォースとしてのブランク材１１を切断し、必要な加工例えば、シートベルトアンカボルトを螺合させるための溶着ナット１２を取り付ける孔１１ｅを穿設する等の加工を施す。この第１工程は、ブランク材１１が平板であることで孔明け等の加工を容易に行うことができる。次に、第２工程（フォーム）においてプレス機３０によりブランク材１１の中央部を長手方向に沿って下方に凹ませてインナパネルに相当する底面１１ａを成形すると共に、幅方向両側縁部１１ｇ、１１ｇを上方にフランジ状に折り曲げ成形する。リンフォース１１は、図４に示すように正面視略直線状をなし、図５に示すように側面視湾曲をなしている。即ち、リンフォース１１は、二次元的に湾曲している。そこで、この第２工程においてブランク材１１に前記湾曲した形状に沿うように反り（キャンバ）が付与される。
【００１２】
次に、第３工程（フォーム）において底面１１ａの両側を立ち上げると共に、底面１１ａと両側縁部１１ｇ、１１ｇとの各中間部分を折り曲げて両側部１１ｂ、１１ｂと上面１１ｃ、１１ｃが成形される。更に、側部１１ｂ、１１ｂと各上部を所定の角度をなして内側に折り曲げて、側縁部１１ｇ、１１ｇを僅かに離隔対向させる。そして、第３工程の成形が終了した後、第１工程において穿設した孔１１ｅに内側からシートベルトアンカボルトを螺合させるためのナット１２を溶着する。これにより、上面に穴を設けることなく閉断面内にナット１２を容易に、且つ強固に溶着することができる。
【００１３】
次に、最終工程である第４工程（フォーム）において、上面１１ｃ、１１ｃを徐々に押し付けて内側に折り曲げる。このとき、側縁部１１ｇ、１１ｇが互いに先端部から徐々に当接しながら押し付けられることで、これらの側縁部１１ｇ、１１ｇの当接する先端同士に反力が作用し、両側部１１ｂ、１１ｂ、上面１１ｃ、１１ｃが外方に膨らむ力を受け、潰れることなく所定の断面形状に成形される。尚、分かり易くするために側縁部１１ｇ、１１ｇは離れて描いてあるが、実際には圧接している。このようにして、アウタリンフォース４の内側に沿うように長手方向に沿って断面形状が変化した閉断面形状をなすリンフォース１１が成形される。次いで、側縁部１１ｇ、１１ｇの合わせ部である接合部１１ｄの適宜箇所を溶着する（図４、図６参照）。
【００１４】
尚、図７に示す成形方法は、リンフォースの基本工法を説明するためのものであり、最終工程である第４工程において成形されたリンフォース１１の断面形状は、図１乃至図６に示すリンフォース１１の断面形状と多少異なっているが、プレス機の型が異なるだけであり、成型方法は同じである。
このようにリンフォース１１は、アウタリンフォース４の内側に沿うように長手方向で断面形状を変化させているので、各部位での断面の大きさに応じて断面積を大きくすることができ（図６）、強度の向上が図られる。また、リンフォース１１は、一枚の板金を折り曲げて閉断面構造とすることで、重量の低減、設計の自由度が大きくなる。更に、前述したように成形途中でナット１２等を内側から溶着することができるために後加工が不要となり、成形後における変形等が防止できると共に、作業性の向上が図られる。
【００１５】
また、リンフォース１１は、折り曲げプレス成形することで、炭素量の多い材料や、高張力鋼板等の素材を使用してセンタピラーの骨格部材のように厚板のものでも容易に成形することが可能である。また、炭素量の多い材料を使用することができるために成形後に高周波焼入を行うことで十分な硬化が期待でき、更なる強度の向上を図ることが可能となる。
【００１６】
更に、リンフォース１１は、プレス成形により形成することで異種の素材（材料）を接合することが可能となり、骨格部材の部位に応じて板厚を変えたり、或いは高張力鋼板を使用する等により、骨格部材全体の重量を増加させることなく、十分な強度を確保することが可能となる。
また、図８、図９に示すようにリンフォース１１は、成形途中例えば、図７の第３工程と第４工程との間において補強用の内部リンフォース１４や、バルクヘッド１５等を設けることが可能であり（第３’工程）、効率的に局部補強を行うことができる。更に、図１０に示すように底面１１ａの一部に屈曲部１１ａ’を設けて底面を上部に接合するようにしてもよい。この場合、屈曲部１１ａ’がリンフォース１１の断面変形を防止する効果がある。
【００１７】
次に、組付手順について説明する。
図１１に示すように骨格部材の一部をなすアウタ部材としてのアウタリンフォース４の車体側内側にリンフォース１１を装着する。このときリンフォース１１の接合部１１ｄが車外側に位置するようにアウタリンフォース４の内側に向けて装着する。そして、アウタリンフォース４の開口端両側部４ａ、４ａとリンフォース１１の両側部１１ｂ、１１ｂとをアーク溶接１７、１７により溶着する。このようにアウタリンフォース４とリンフォース１１とを接合してリンフォースアセンブリを形成する。アウタリンフォース４とリンフォース１１とをアーク溶接することで、衝撃荷重が加わった際の溶接部の剥離が大幅に低減する。また、リンフォース１１の接合部１１ｄを車外側に向けることで、外側から衝撃荷重が加わった際には接合部１１ｄには圧縮荷重が作用するため接合部１１ｄの口開きが抑制される。
【００１８】
次いで、前記リンフォースアセンブリとアウタパネル２とを接合する。即ち、アウタパネル２の車体内側にリンフォースアセンブリのアウタリンフォース４を配設し、当該アウタリンフォース４に設けられているフランジ４ｂ、４ｂとアウタパネル２に設けられているフランジ２ａ、２ａとをスポット溶接により溶着してセンタピラー１０を構成する。尚、前記リンフォースアセンブリを作成後の溶接工程は、従来のスポット溶接でよく、溶接設備の変更の必要が無く、量産性が損なわれることがない。また、リンフォース１１の接合部１１ｄは、アウタ部材としてのアウタリンフォース４やアウタパネル２に覆われているため、溶接部の表面を仕上げる必要もなく、更には、必要に応じて断続的に溶接しても水の侵入等のシール性の問題がなく、製造コストを低減することができる。
【００１９】
リンフォース１１は、従来構造におけるインナパネルも一体に形成した構造とされているので、センタピラー１０の断面積に占める断面積の割合が大きくなり、当該リンフォース１１による補強効果が高くなる。また、リンフォース１１は、アウタパネル２に溶着された状態において車体内側の底面１１ａが室内壁を構成しており、且つ外側がアウタリンフォース４に沿うように形成されていることで、シートベルトアンカボルトは、強度の高いリンフォース１１に直接固定される。これにより、ブラケット類が不要となる。
【００２０】
尚、図１２に示すようにリンフォース１１の室内側にインナパネル２１を設け、フランジ２１ａ、２１ａをアウタリンフォース４のフランジ４ｂ、４ｂとアウタパネル２のフランジ２ａ、２ａと共にスポット溶接により溶着してもよい。このようにインナパネル２１を設けてリンフォース１１を覆うことで、室内側から乗員が衝突した際の衝撃荷重等が加わった際にエネルギ吸収即ち、クッション機能を持たせることができ、好ましい。更に、２点鎖線で示すようにインナパネル２１の室内側にトリム２２を設けてもよい。トリム２２は、車室内の装飾やクッション機能等を持たせる上で好ましい。
【００２１】
尚、上記実施例においては、骨格部材としてセンタピラーのリンフォースに適用した場合について記述したが、これに限るものではなく、他の部位の骨格部材例えば、フロントピラー、リヤピラー、フロアの側部に設けられ車両前後方向に延びるサイドシル、ルーフの周囲に設けられるサイドルーフレール等の骨格部材にも適用できることは勿論である。尚、サイドシル、サイドルーフレール等においては、インナパネルは特に必要ではない。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明では、一枚の板金を折り曲げて長手方向に沿って断面形状が変化した閉断面形状に成形して骨格部材を形成することで、現有の設備により製造可能となり、設備費の低減、コストの低減が図られ、この際、成形途中において、補強部材としてのバルクヘッドや、リンフォース等を内部に設けることにより、効率的に強度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自動車用の補強部材を適用したセンタピラーの組立斜視図である。
【図２】図１に示すリンフォースの車外側から見た組立斜視図である。
【図３】図１に示すリンフォースの車内側から見た組立斜視図である。
【図４】図２に示すリンフォースの正面図である。
【図５】図４に示すリンフォースの側面図である。
【図６】図１に示すリンフォースの各部位における断面図である。
【図７】本発明に係る補強部材の成型方法具体的には、図１に示す骨格部材としてのリンフォースの成形方法の説明図である。
【図８】図１に示す閉断面構造のリンフォースの内部に補強部材としてのリンフォースを設けた場合の説明図である。
【図９】図１に示す閉断面構造のリンフォースの内部に補強部材としてのバルクヘッドを設けた場合の説明図である。
【図１０】図１に示すリンフォースの他の実施例を示す斜視図である。
【図１１】図１に示すセンタピラーを組み付けた状態における矢線XI−XIに沿う断面図である。
【図１２】図１１に示すセンタピラーにインナパネルを設けた場合の断面図である。
【図１３】従来の自動車の骨格部材としてのセンタピラーの組立斜視図である。
【符号の説明】
２  アウタパネル
４  アウタリンフォース
１０  センタピラー（補強部材）
１１  リンフォース（骨格部材）
１１ｄ  接合部
１２  ナット（溶着ナット）
１３  補強部材
１４  リンフォース
１５  バルクヘッド
【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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【図１２】
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【図１３】
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