JP6651308B2 - 構造体構成部材及び構造体構成部材を製造する方法 - Google Patents

Description

本発明は、特に自動車ボデー用の構造体構成部材及び構造体構成部材を製造する方法に関する。

独国特許出願公開第１０２０１１１２０５１９号明細書から公知の自動車用車両ピラーは、冷間変形加工された金属薄板部材から成るインナスキンと、変形加工された別の金属薄板部材から成るアウタスキンとを有している。インナスキンは、車両ピラーの長手方向に延在する溶接フランジを有しており、この溶接フランジは、アウタスキンの溶接フランジと重なり合っている。両金属薄板部材間には、別の強化構成部材及び補強構成部材が設けられている。重なり合った溶接フランジと、補強構造体の張り出した材料部分とが、スポット溶接結合又はレーザ溶接結合を介して互いに結合される。

独国特許出願公開第１０２０１１１２０５１９号明細書

本発明の根底を成す課題は、簡単に別の構成部材に結合され得る軽量の構造体構成部材を提供することにある。別の課題は、相応する構造体構成部材を形成可能な方法を提案することにある。

この課題を解決する構造体構成部材は、冷間変形加工された第１の成形部材と、熱間変形加工され且つ焼入れされた第２の成形部材とを有しており、第２の成形部材は、その長手方向延在部にわたって変化する厚さを有しており、第２の成形部材は、第１の成形部材との結合用に結合部分を有しており、該結合部分は、第１の成形部材の外縁から間隔をあけられていて、これにより当該構造体構成部材は、前記結合部分と前記外縁との間に、第１の成形部材の単層のフランジ部分を有しており、第１の成形部材と第２の成形部材とは、前記結合部分の結合縁部に沿った高エネルギビーム溶接シームで以て互いに結合されている。

本発明により、第２の成形部材の結合縁部は、第１の成形部材の外縁に対してずらされており、これにより第１の成形部材は、構造体構成部材の単層のフランジ部分を形成することになる。換言すると、構造体構成部材はフランジ部分の形態で、第１の成形部材と第２の成形部材とが重なり合わない、若しくは互いにカバーし合わない領域を有している。よってこの構造体構成部材は、別のコンポーネント、例えば自動車のアウタスキンとの溶接に特に良好に適している。それというのも、溶接フランジとも呼ばれる単層のフランジ部分に基づき、最早２つの成形部材を溶接する必要はなく、冷間変形加工された第１の成形部材だけを、第２の成形部材の作用を受けることなく別のコンポーネントに溶接又は別の形式で接合すれば済むからである。更に、第１の成形部材は冷間変形加工されているので、焼入れされた第２の成形部材に比べて特に良好に溶接可能である。更に、第２の成形部材の結合縁部を、第１の成形部材の外縁に対して後退させたことにより、高エネルギビーム溶接シーム、略して溶接シームを側方若しくは横に配置することができ、これにより第１の成形部材と第２の成形部材との間の安定した結合が達成可能である。更に、第１の成形部材に対して第２の成形部材を後退させたことで、第１の成形部材のフランジ部分の上に第２の成形部材が重なることによる材料の重複が避けられ、これにより、第２の成形部材において直接的に重量が削減され、全体としてより軽量な構造体構成部材が提供されることになる。更に、第２の成形部材の長手方向延在部にわたって変化するパネル厚さに基づき、第２の成形部材を所望のように局所的に、そのときどきの荷重ケースに適合させることができる。これにより、あまり強く荷重がかけられない第２の成形部材若しくは構造体構成部材の部分領域は、比較的小さな厚さを有することができるので、第２の成形部材の材料使用量が削減され、構造体構成部材の重量が全体的に低減される。逆に、特に強く荷重がかけられる部分領域は、比較的厚く延いては形状安定的に形成されていてよい。

明細書及び請求項内では、読みやすくするために、単数又は不定冠詞を用いたが、全体的な文脈が一義的に何か別のことを明確にしない限り、これらの要素は常に複数にも当てはまる。このことは特に、構造体構成部材が少なくとも１つのフランジ部分と、少なくとも１つの外縁と、少なくとも１つの結合部分と、少なくとも１つの結合縁部と、少なくとも１つの溶接シームと、複数の別の成形部材とを有していてよい、ということを意味する。

第１の成形部材は、金属材料、とりわけこの構成部材の長手方向又は横方向延在長さより何倍も小さな厚さを有する鋼板から成る、冷間変形加工された構成部材である。冷間変形加工とは、再結晶温度を大幅に下回る温度で金属を変形加工することである。鋼材としては、例えば亜鉛コーティング、特にＺＥ７５／７５を備えるマイクロアロイ冷延鋼板、例えばＨＣ４２０ＬＡ＋が使用可能である。

第２の成形部材は、金属材料から成る、熱間変形加工され且つ焼入れされた構成部材である。熱間変形加工とは、再結晶温度以上で金属を変形加工することである。焼入れされた第２の成形部材は、とりわけこの構成部材の長手方向又は横方向延在長さより何倍も小さな厚さを有する鋼板から成る成形部材である。鋼材としては、ボロン鋼、例えば２２ＭｎＢ５が使用可能であるが、別の焼入れ可能なあらゆる鋼材も考えられる。熱間変形加工中の構成部材の酸化を回避するため、若しくは第２の成形部材の防食手段として用いるために、第２の構成部材は、特にアルミニウム−シリコン合金又は亜鉛でコーティングされていてよい。この場合、第２の構成部材は、熱間変形加工の前及び／又は後にコーティングされてよい。熱間変形加工前には、第２のブランクを形成する帯材がコーティングされるか、又はブランク自体がコーティングされ得る。熱間変形加工後には、変形加工されると共に既に焼入れされた第２の成形部材がコーティングされ得る。第２の成形部材は、熱間変形加工後か、又は熱間変形加工と共に、少なくとも部分領域において、とりわけ全体が、焼入れされる。熱間変形加工及び焼入れは、１つの工具において１つのプロセスで実施可能である。変形加工と焼入れとが組み合わされたこのプロセスは、プレス焼入れとも呼ばれる。例えば第２の成形部材は、熱間変形加工前に少なくとも摂氏８００〜８５０℃に加熱され、次いで素早く変形加工工具に入れられて熱間状態で迅速に変形加工され、内側から強制冷却される変形加工工具と約１５秒以内で接触させられることにより、最終的には摂氏約２００℃に冷却されたブランクから製造されていてよい。前記プレス焼入れの他に、第２の成形部材は別の形式で焼入れされてもよい。

第２の成形部材の他に、この第２の成形部材と同様に、例えば帯材のフレキシブル圧延によって、又はパネル厚さの異なる複数の構成部材を結合することによって製造されていてよい第１の成形部材も、異なるパネル厚さを備えた部分領域を有していてよい。フレキシブル圧延で製造された、異なるパネル厚さを備えたブランクは、テーラーロールドブランクとも呼ばれる。パネル厚さの異なる複数の部分ブランクから構成されて溶接されたブランクは、テーラーウェルデッドブランクとも呼ばれる。基本的に、第１の成形部材も第２の成形部材も、異なる材料から成っていてよい。重要なのは、第１及び第２の成形部材が、少なくとも１つの変形加工された金属の部分領域を有していることである。この点において、これらの構成部材は成形部材とも呼ばれる。

本発明の１つの観点では、構造体構成部材は正に２つの成形部材、つまり冷間変形加工された第１の成形部材と、熱間変形加工され且つ焼入れされた第２の成形部材とを有している。有利には、第１の成形部材は構造体構成部材の内側部分を形成し、第２の成形部材は構造体構成部材の外側部分を形成する。前記内側部分と外側部分の、それぞれ外側に位置する外面は、自由にアプローチ可能である。

好適には、前記フランジ部分は、第１の成形部材の長手方向延在部の少なくとも５０％にわたり、２０ミリメートルを上回る横方向延在部を有している。換言すると、結合縁部と外縁との間の間隔は、第１の成形部材の長手方向延在部の少なくとも５０％にわたって、２０ミリメートルを上回っている。とりわけフランジ部分は、第１の成形部材のほぼ全長にわたり、即ち第１の成形部材の長手方向延在部の少なくとも９０％にわたり、２０ミリメートルよりも広幅である。このように広幅のフランジ部分に基づき、第１の成形部分は十分に広幅の溶接フランジを提供しており、これにより、構造体構成部材をフランジ部分に沿って、この構造体構成部材に属さない別のコンポーネント、例えば自動車のアウタスキンに接合することができるようになっている。更に、前記結合部分は、その長さの少なくとも大部分にわたって１０ミリメートル未満の幅を有していてよい。更に、フランジ部分は、第１の成形部材の長手方向延在部の少なくとも５０％にわたって延在しており且つ／又は結合部分は、第２の成形部材の長手方向延在部の少なくとも５０％にわたって延在していてよい。とりわけ、フランジ部分と結合部分とは同じ長さであり且つ第１の成形部材と第２の成形部材との長手方向接触部分全体にわたって長手方向に延在している。このようにして、第１の成形部材と第２の成形部材とは、所定の長さの長手方向部分にわたり、高エネルギ溶接シームを介して互いに接合され得る。抵抗スポット溶接法とは異なり、溶接シームが第１の成形部材のパネルと第２の成形部材のパネルとを貫通して溶接される必要はなく、高エネルギ溶接シームが、第２の成形部材の結合縁部に沿って第１の成形部材上に配置されることは有利である。これにより、結合部分を特に狭幅に形成することができるので、重量が削減される。

好適には、高エネルギビーム溶接シームは、結合縁部の縁部長さの少なくとも５０％にわたって連続的に形成されている。これにより、単なる部分的なスポット溶接とは異なって、特に安定した結合部が、第１の成形部材と第２の成形部材との間に供与される。連続的な溶接シームが、隣合う溶接点が重なり合ったステッチシームのことでもあるということは明白である。

本発明の別の観点では、第２の成形部材の結合部分は、第１の成形部材と１°〜９０°の角度を形成している。換言すると、第２の成形部材の結合部分は、第１の成形部材に対して傾斜して、又は垂直に配置されていてよい。このようにして、両成形部材は少なくとも結合部分の領域では、結合縁部に沿ってしか互いに接触し合わない。これにより、特に狭幅な結合部分が提供されるので、より軽量な第２の成形部材、延いてはより軽量の構造体構成部材が提供される。狭幅な結合部分に基づき、パネル厚さが異なる第１の成形部材と第２の成形部材との重畳が回避され、これにより、両成形部材はより一層簡単に接合され得る。構造体構成部材の用途又は市場特有の強度設計のために必要とされることのある、第２の成形部材のパネル厚さが変化するケースでは、狭幅の結合部分に基づいて、第１の成形部材を局所的に相応して適合させる必要はない。これにより第１の成形部材、例えば車両のＢピラーのインナパネル（閉鎖パネルとも呼ばれる）は、常に同じ寸法設定を有していてよく、第２の成形部材、例えばＢピラーのアウタパネルだけが、用途又は市場特有の規定に適合される。更に有利には、第１の成形部材に対して結合部分を斜めに配置することにより、溶接シームの背後には開いた空間が形成されており、この空間は、高エネルギビーム溶接過程中に流出する金属蒸気のガス抜きに用いることができる。

本発明の更に別の観点では、結合部分が、第１の成形部材に形成されたスリットに係合する舌片の形態で形成されている。このようにして、第１の成形部材と第２の成形部材との間の結合を付加的に強める差込み結合部が供与される。特に、複数の結合部分が、第１の成形部材と溶接された舌片の形態で設けられていてよく、この場合は、隣合う２つの舌片間に、溶接されていない１つの中間部分が形成されていてよい。例えば、複数のスリットが相前後して１列又は複数列で第１の成形部材の長手方向延在部に設けられていてよく、これらのスリットに、第２の成形部材の舌片が差し込まれている。

更に、第２の成形部材は、横断面で見て第１の成形部材の長手方向延在部の少なくとも８０％にわたり、第１の成形部材よりも狭幅に形成されていてよい。第２の成形部材は、トップハット形又はＵ字形の断面形状に形成されており、少なくともほぼ平坦に形成された第１の成形部材に載置されていてよく、これにより第２の成形部材は、この第２の成形部材の長手方向に延在する２つの結合縁部を有することになる。これらの結合縁部は、第１の成形部材の両外縁に対して後退させられている。

好適には、構造体構成部材は自動車の車両ピラー、特にＡピラー、Ｂピラー又はＣピラーである。よって第１の成形部材は車両ピラーの内側部分であり、閉鎖パネル、インナパネル或いはＡ，Ｂ又はＣピラーインナとも呼ばれ、第２の成形部材は車両ピラーの外側部分であり、アウタパネル或いはＡ，Ｂ又はＣピラーアウタとも呼ばれる。車両ピラーは一般に、外から見えるボデーパネルを成すアウタスキンと結合される。このアウタスキンは、閉鎖パネル若しくは第１の成形部材のフランジ部分とだけ結合される。外側の車両ピラー若しくは第２の成形部材は、アウタスキンとは接合されない。

１つの構成では、車両ピラーの外側部分だけが、その長手方向延在部にわたって変化する厚さを有しており、これにより、車両ピラーのクラッシュ特性に影響を及ぼすように、的確に補強された領域と、より弱い領域若しくはより柔軟な領域とを形成することができる。このようにして、市場全体で変わらない、継続的な厚さを有する規格化された閉鎖パネルが供与され得る。更に、閉鎖パネルも、その長手方向延在部にわたって変化する厚さを有していてよく、これにより、外側の車両ピラーに対して追加的に、車両ピラーの部分領域が的確に補強されることになる。但し択一的又は補足的な構成により、閉鎖パネルも、その長手方向延在部にわたって変化する厚さを備えて形成されていてよい、ということは自明である。

上で述べた課題の解決手段は更に、特に自動車ボデー用の構造体構成部材を製造する方法であって、以下のステップ、即ち：第１のブランクを冷間変形加工して、第１の成形部材を形成するステップ；長手方向延在部にわたって変化する厚さを有する第２のブランクを形成するステップ；第２のブランクを熱間変形加工して、第１の成形部材との結合用の結合部分を備えた第２の成形部材を形成するステップ；第２の成形部材を焼入れするステップ；第１の成形部材に接触する結合縁部と、第１の成形部材の外縁との間の間隔をあけて、第２の成形部材を第１の成形部材に載置するステップ；結合縁部に沿って延在する、高エネルギビーム溶接法で形成された高エネルギビーム溶接シームにより、第２の成形部材を第１の成形部材に接合するステップを有する方法にある。

高エネルギビーム溶接法に基づき、他の溶接方法に比べるとより少ない、より集中的な熱エネルギが、接合されるべき成形部材にもたらされることは有利である。これにより、熱に起因する変形は、抵抗スポット溶接に比べて大幅に少なくなっている。更に、高エネルギビーム溶接法の場合は、互いに溶接されるべき成形部材に対する片側アプローチしか必要とされない。これに対して抵抗スポット溶接法の場合は、溶接電極を成形部材の両側に近づけることができるようにするために、２側面からアプローチする必要がある。更に、第２の成形部材の結合縁部を第１の成形部材の外縁に対してずらすことによって、結合縁部の側方に良好に到達可能となるか、若しくは側方を良好に見通すことができるようになるので、高エネルギビーム溶接法の使用が容易になる。高エネルギビーム溶接法としては、アーク溶接法及び電子ビーム溶接法の他に、とりわけレーザビーム溶接法が適しており、選択された溶接法は、添加剤を用いて又は用いずに実施可能である。

第２のブランクは、第１の可能性ではフレキシブル圧延された帯材から製造され得る。第２のブランクのフレキシブル圧延により、第２の成形部材は、その長手方向延在部にわたって変化するパネル厚さを得ることになる。このようにして、例えば側方衝突時に屈曲すべきでない、激しく負荷をかけられる部分領域を、より厚く形成することができる。反対にフレキシブル圧延は、あまり負荷がかけられない部分領域、又は外部から負荷をかけられた場合に適宜に屈曲すべき部分領域を、より弱く、即ちより薄く形成することを可能にする。このようにして、第２の成形部材の厚さを、その長手方向延在部にわたり的確に変化させ、延いては重量を削減することができる。

第２の可能性では、第２のブランクは、パネル厚さの異なる複数の部分ブランクを溶接することによっても製造され得る。このようなブランクは、テーラーウェルデッドブランクと呼ばれる。

本発明に基づく製造方法により得られる利点は、本発明による構造体構成部材に関連して説明したものと同一なので、ここでは省き、前記説明を参照されたい。装置について挙げた全ての構成は方法に応用可能であり、その逆も然りということは自明である。

第１の成形部材と第２の成形部材との間に特に安定的な結合部を形成するためには、結合縁部の縁部長さの少なくとも５０％にわたって高エネルギビーム溶接シームが形成されてよい。この場合、所定のウェブが一貫して又は中断されずに溶接され得る。成形部材にかかる負荷に適合され得る溶接シームは、従来の抵抗溶接点よりも安定的である。有利には、高エネルギビーム溶接シームは、結合縁部の長さの少なくとも５０％にわたり連続して形成される。

本発明の１つの観点では、第１のブランクを冷間変形加工するステップ及び／又は第２のブランクを熱間変形加工するステップの前に、以下のステップの内の少なくとも１つが想定されている。即ち：第１のブランクを表面コーティングするステップ；第２のブランクを表面コーティングするステップ。第１のブランクは、例えば亜鉛でコーティングされていてよく、第２のブランクは、アルミニム−シリコンでコーティングされていてよい。両コーティングは、防食手段を提供する他に、とりわけアルミニム−シリコンコーティングは、熱間変形加工中の第２の成形部材の酸化防止に適している。成形部材を、変形加工後、特に接合ステップ後に最早コーティングせずに済む、ということは有利である。これにより、製造プロセスが最適化される。

有利には、接合ステップの前に、全ての貫通開口が構造体構成部材に設けられる。つまり、第１の成形部材は、とりわけ変形加工プロセス後に穿孔される。それというのも、第１のブランクは、冷間変形加工中に大きく変形することがあるからである。構造上予め設定された貫通開口の製作誤差範囲に基づき相応に可能な場合には、択一的又は付加的に、貫通開口を冷間変形加工プロセス前に設けることもできる。第２の成形部材の貫通開口は、有利には焼入れ前、特にプレス焼入れ前に、第２のブランクに設けられる。それというのも、焼入れされた材料に貫通開口を設けることには、増大された手間が伴うからである。その場合は例えばレーザビーム切断法を用いて、焼入れされた第２の成形部材に貫通開口を切り抜いてよい。好適には、貫通開口は、熱間変形加工前に、既に第２のブランクに設けられる。それというのも、第２のブランクは熱間変形加工中、大幅には変形しないからである。

熱間変形加工中に、例えばトップハット形断面に変形加工された第２の成形部材の縁部側曲げ部分を形成する、絞り込みフランジが生じることがある。次いでこれらの絞り込みフランジは、特に絞り込みフランジが１０ミリメートル未満の横方向延在部を有するように、少なくとも部分的に切断されてよい。これにより、少なくとも１つの切断された絞り込みフランジを、第２の成形部材を結合するための結合部分として使用することができる。

更に、絞り込みフランジは、接合前に完全に切断されてよい。これにより、第２の成形部材を、第１の成形部材に対して突き合わせて配置することができる。このようにして、第２の成形部材は結合縁部に沿ってのみ、第１の成形部材と接触することになるので、結合部分が溶接シームよりも広幅になることはない。これにより、結合部分と第２の成形部材との間のオーバラップ領域が最小限に減少される。

結合部分と第２の成形部材との間の結合を補強するためには、絞り込みフランジを完全に切断し、且つ／又は少なくとも１つの舌片が形成されるように、第２の成形部材を切断してよい。第１の成形部材には、舌片に対応するスリットを設けることができ、第２の成形部材を第１の成形部材に載置する際に、舌片をスリットに挿入若しくは差し込むことができる。とりわけ第１の成形部材に複数のスリットが形成され、且つ第２の成形部材に、対応する複数の舌片が形成されて、互いに嵌め合わされる。

変形加工に関して、一般には方形のブランクか、又は帯材から切断された成形切断部材が使用される。第１の成形部材を製造するためには、第２の成形部材と同様に、まず最初に帯材がフレキシブル圧延されてよい。この帯材から第１のブランクを製造することができ、この第１のブランクは、第２のブランクと同様に、その長手方向延在部にわたって変化する厚さを有している。次いで第１のブランクは冷間変形加工ステップにおいて変形加工されて、第１の成形部材が形成される。第２のブランクは、まず最初に例えば摂氏８００〜８５０℃のオーステナイト化温度に加熱され、次いで熱間変形加工されて第２の成形部材を形成してよい。この場合、第２のブランクは、熱間変形加工ステップ中にプレス焼入れされてよい。このプレス焼入れにおいて第２のブランクは、ダイ及びポンチを有する変形加工工具において熱間変形加工されるのみならず、この変形加工工具に組み込まれた冷却装置により、臨界冷却速度未満で、例えば１５秒以内で、摂氏２００℃未満の温度に急冷される。第２の成形部材はプレス焼入れの他に別の方法でも、少なくとも部分領域を、とりわけ全体を焼入れされてよい。

第１の実施形態によるＢピラーの側面図である。 Ｂピラーの分解斜視図である。 図１に示した断面線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って断面したＢピラーの概略横断面図である。 図３に示したＢピラーを拡大した詳細図である。 第２の実施形態によるＢピラーの概略横断面図である。 図５に示したＢピラーを拡大した詳細図である。 第３の実施形態によるＢピラーの概略横断面図である。 図７に示したＢピラーの第１の成形部材を上から見た概略図である。 第４の実施形態によるＢピラーの分解斜視図である。

以下に、本発明の好適な実施形態を図面につき詳しく説明する。

図１には、自動車の車両ピラー、ここではＢピラーとして形成された構造体構成部材１が示されている。このＢピラー１は自体公知の形式で、車体のルーフフレームとシルとを結合するために用いられる。衝突に際して、Ｂピラーはその他の車両ピラーと同様に、安全上重要な機能を発揮する。それというのも、Ｂピラーは鉛直方向の変形に対して、車室（図示せず）の形状を安定化させ、且つ側面衝突の場合は力を吸収するからである。

図２には、車両ピラー１が分解図で示されている。この車両ピラーは２つの部分から形成されていて、Ｂピラー１の閉鎖パネル又はインナパネルと呼ばれる第１の成形部材２と、Ｂピラー１のアウタパネルである第２の成形部材３とを有している。

第１の成形部材２は、冷間変形加工された成形部材であり、一定の厚さを有している。第１の成形部材２を製造するためには、鋼板が圧延される。この場合、鋼材料としては、冷間変形加工前に両面に亜鉛コーティングが施されるマイクロアロイ冷延鋼板、つまりＨＣ４２０ＬＡ＋が想定されている。このコーティングされた帯材から第１のブランクが製造され、次いで第１のブランクを冷間変形加工して第１の成形部材２を形成する。冷間変形加工とは、本実施形態で使用される鋼板の再結晶温度を大幅に下回る温度、この場合は室温、における金属の変形加工を意味する。

第２の成形部材３は、熱間変形加工され且つ焼入れされた成形部材である。第２の成形部材３を製造するためには、まず最初に帯材、本実施形態では２２ＭｎＢ５鋼板に、アルミニウム−シリコンコーティングを施して、該帯材をフレキシブル圧延する。フレキシブル圧延鋼板は、テーラーロールドブランクとも呼ばれる。このコーティングされた帯材から第２のブランクが製造され、第２のブランクは、その長手方向延在部にわたって変化する厚さを有している。第２のブランクを熱間変形加工する前に、第２のブランクには複数の貫通開口６が、フロントドアのロックストライカ用又はリヤドアの接続用に設けられる。基本的に貫通開口６は、熱間変形加工され且つ焼入れされた成形部材３にも、レーザビーム切断法を用いて設けることができる。次いで第２のブランクは熱間変形加工される。熱間変形加工とは、本実施形態で使用される２２ＭｎＢ５鋼の再結晶温度以上での金属の変形加工を意味する。具体的には、熱間変形加工するために第２のブランクをまず摂氏８００〜８５０℃に加熱してから熱間変形加工して、第２の成形部材３を形成する。熱間変形加工中に第２のブランクはプレス焼入れされ、このプレス焼入れにおいて第２のブランクは、ダイとポンチとを有する変形加工工具において熱間変形加工されるのみならず、変形加工工具に組み込まれた冷却装置によって約１５秒以内で摂氏２００℃未満のボデー温度に急冷されもする。熱間加工変形ステップにおいて、第２の成形部材３には、外側に向かって折り曲げられた絞り込みフランジが形成され、この絞り込みフランジは、プレス焼入れ後に約１０ミリメートルの幅Ｑ_１に切断される。このように切断された絞り込みフランジは、第２の成形部材３を第１の成形部材２に結合するための結合部分７として用いられる。図４では、折り曲げられた結合部分７の、それぞれ１０ミリメートルの幅Ｑ_１は、第２の成形部材３の、曲率を有さない側方端部領域により規定されていることが認識可能である。それというのも、結合部分７は直線的に形成されているからである。

次に、車両ピラー１の具体的な構造を、図１〜図４に基づき詳しく説明する。冷間変形加工された第１の成形部材２は、細長い面状の基本形状を有していて、長手方向Ｘにわたって延在する２つの膨出部１０を備えている。冷間変形加工後に第１の成形部材２には、複数の貫通開口１１が設けられ、これらの貫通開口１１は、例えば電気ケーブル又は別の車両コンポーネントを貫通案内するために用いられる。縁部側には、長手方向Ｘに延在する２つのフランジ部分１２が、外縁１３を備えて設けられており、この場合、これらのフランジ部分１２は、別の車両コンポーネント（図示せず）、例えばアウタスキンに溶接されている。溶接適合性を改良するために、両フランジ部分１２は、電気抵抗加熱により所望のように軟化される。

プレス焼入れされた第２の成形部材３は、プレス焼入れ後に第２の成形部材３の長手方向Ｘ、若しくは車両ピラー１の長手方向Ｘに見てパネル厚さが異なる、複数の部分領域８，９を有している。これらの部分領域８，９は、図１及び図２に破線で示されている。具体的には、補強された部分領域８は、比較的弱い部分領域９よりも大きなパネル厚さを有している。補強された部分領域８内、並びに比較的弱い部分領域９内でも、同様にそれぞれ異なるパネル厚さが設けられている。つまり、より厚いパネルを有する部分領域から、より薄いパネルを有する部分領域へと、パネル厚さ変更が連続的に行われている複数の移行領域も設けられていることが明らかである。更に、第２の成形部材３は、トップハット形の横断面を有する細長い基本形状を有している。上端部領域１４と下端部領域１５とには、それぞれ溶接フランジ１６，１７が設けられており、これらの溶接フランジ１６，１７によって、第２の成形部材３は車両ルーフフレーム若しくは自動車のシルに接合され得る。

図３には、図１に示した断面線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った車両ピラー１の横断面図が示されている。第２の成形部材３は、横断面で見ると第１の成形部材２よりも狭幅に形成されていることが認識可能である。具体的には、断面がトップハット形の第２の成形部材３は、この第２の成形部材３から折り曲げられた、熱間成形加工時に生ぜしめられた絞り込みフランジの切断によって形成された２つの結合部分７で以て、第１の成形部材２に支持されている。第１の成形部材２に対して両結合部分７を斜めに当て付けることにより、両成形部材２，３は、長手方向Ｘに延びる、第１の成形部材２との２つの結合縁部１８に沿って接触し合うことになる。これらの結合縁部１８は、第１の成形部材２の外縁１３に対して後退させられており、これにより第１の成形部材２のフランジ部分１２は露出させられているか、若しくは第２の成形部材３によっては被覆されていない。つまり車両ピラー１は、フランジ部分１２に沿って単層に形成されている。フランジ部分１２は、第１の成形部材２の長手方向延在部Ｌ_１全体にわたって延びており、且つこの長手方向延在部Ｌ_１の約９０％にわたって、２０ミリメートルを上回る横方向延在部Ｑ_２を有している。よって車両ピラー１を別の車両コンポーネント、例えばアウタスキンに接合するためには、第１の成形部材２だけをフランジ部分１２に沿ってアウタスキンと接合するか、別の方法で固定すればよい。

両成形部材２，３は、レーザビーム溶接法により、第１の成形部材２上の両結合縁部１８に沿って、それぞれ連続的な高エネルギ溶接シーム１９で以て結合される。この高エネルギ溶接シーム１９は、各結合縁部１８の縁部長さＬ_３全体にわたって延びている。両結合部分７を第１の成形部材２に対して斜めに配置することにより、結合部分７と第１の成形部材２との間には約１５°の角度αが形成されるので、車両ピラー１の内部に向かって開いた内室２０が形成されることになる。この場合、内室２０は、溶接過程に際して生じる金属蒸気のガス抜きのために用いられる。金属蒸気は、車両ピラー１がまだ車両ボデーと接合されていない時点では、上端部領域１４と下端部領域１５とにおいて漏出することができる。

第１の成形部材２と第２の成形部材３とは、狭幅の結合領域７に基づき僅かにしかオーバラップし合わないので、第２の成形部材３の補強された部分領域８と、比較的弱い部分領域９の、それぞれ異なるパネル厚さを、第１の成形部材２のパネル厚さに合わせる必要はない、ということは有利である。これにより、一方では車両ピラー１の計画及び製造過程がより簡単になり、且つ他方では溶接過程がより簡単になる。つまり、第１の成形部材２は、市場全体で統一されたパネル厚さを有する、規格化された閉鎖パネルであってよい。この場合は第２の成形部材３だけを、この第２の成形部材３の特定の部分領域をパネル厚さの増大により所望のように補強することによって、衝突防護に関して用途固有の又は市場固有の設定条件に適合させればよい。車両ピラー１の特定の部分領域を付加的に補強するためには、第２の成形部材３及び／又は第１の成形部材２の内側に、少なくとも１つの補強パネル、例えば熱間変形加工された別の成形部材を接合することも考えられる。但しこの別の成形部材は、フランジ部分１２を覆うものではない。

図５には、本発明の第２の実施形態による車両ピラー２１の横断面図が示されている。第１の実施形態の構成部材と合致する構成部材には、図１〜図４に示した符号と同じ符号が付されている。

第２の実施形態による車両ピラー２１は、図１〜図４に示した第１の実施形態による車両ピラー１と、択一的な第２の成形部材２３だけが相違しているに過ぎない。

第２の成形部材２３の熱間変形加工ステップに際してもやはり、絞り込みフランジが得られるが、これらの絞り込みフランジは、プレス焼入れ後に完全に切断される。このようにして、２つの結合部分２７を備える、横断面Ｕ字形の基本形状の第２の成形部材２３が得られる。図６では、結合部分２７の幅Ｑ_１′が、高エネルギ溶接シーム１９の幅に制限されていることが認識可能であり、結合部分２７の幅Ｑ_１′は２ミリメートル未満となっている。つまり、第２の成形部材２３は第１の成形部材２に対して、約８０°の角度αで突き合わされて配置されており、且つレーザビーム溶接法により、両結合縁部１８に沿って第１の成形部材２と接合される。この斜めの配置に基づき、車両ピラー１の内部に向かって開いた内室２０はやはり、溶接過程に際して生じる金属蒸気のガス抜きのために用いられる。

図７には、本発明の第３の実施形態による車両ピラー３１の横断面図が示されている。第１の実施形態の構成部材と合致する構成部材には、図１〜図４に示した符号と同じ符号が付されている。

第３の実施形態による車両ピラー３１は、図１〜図３に示した第１の実施形態による車両ピラー１と一方では、第１の成形部材３２が、択一的な第２の成形部材３３と協働する複数のスリット３４を有している点で相違している。図８には第１の成形部材３２の一部を上から見た略図が示されており、スリット３４は互いに間隔をおいて２列に配置されていて、長手方向Ｘに延びていることが認識可能である。

他方では、第３の実施形態による車両ピラー３１は、図１〜図３に示した第１の実施形態による車両ピラー１と、第２の成形部材３３が複数の舌片３７を有しているという点で相違しており、これらの舌片３７は、図７に示した状態では、スリット３４に差し込まれている。舌片３７は、第２の成形部材３３のプレス焼入れ後に製造される、第２の成形部材３３の複数の結合部分を形成する。具体的には、第２の成形部材３３の熱間変形加工ステップに際してもやはり、絞り込みフランジが形成され、これらの絞り込みフランジはプレス焼入れ後に完全に切断される。これにより第２の成形部材３３は、横断面Ｕ字形の基本形状を有することになる。次いでレーザビーム切断法を用いて、第２の成形部材３３の両脚部３８から、舌片３７の形態の結合部分が切り出される。

舌片３７を形成した後に、これらの舌片３７は、第２の成形部材３３を第１の成形部材３２に載置することにより、スリット３４に挿入されて、第２の成形部材３３に対向して位置する第１の成形部材３２の下面側から舌片３７に沿って溶接される。これにより、舌片３７に限定された複数の高エネルギ溶接シーム１９が生ぜしめられ、この場合、隣合う２つの舌片３７の間には、溶接されていない中間部分３９が形成されている。第２の成形部材３３を、第１の成形部材３２に対して突き合わせて配置することにより、第１の成形部材３２と第２の成形部材３３との間には約９０°の角度αが形成されることになり、車両ピラー３１の内部に向かって開いた内室２０は、溶接過程に際して生じる金属蒸気のガス抜きのために用いられる。

図９には、本発明の第４の実施形態による車両ピラー４１が分解斜視図で示されている。第１の実施形態の構成部材と合致する構成部材には、図１〜図４に示した符号と同じ符号が付されている。

第４の実施形態による車両ピラー４１は、第１の実施形態による車両ピラー１と、択一的な閉鎖パネル４２だけが相違しているに過ぎず、この閉鎖パネル４２は、第４の実施形態では長手方向延在部Ｌ_１にわたって変化するパネル厚さを有している。

冷間変形加工された閉鎖パネル４２を製造するためには、まず最初に帯材をフレキシブル圧延し、次いで亜鉛コーティングを施す。フレキシブル圧延鋼板は、テーラーロールドブランクとも呼ばれる。この帯材から第１のブランクが製造されるので、第１のブランクは、その長手方向延在部にわたって変化する厚さを有することになる。次いで、第１のブランクを冷間変形加工する。第１のブランクを冷間変形加工する前に、中間ステップとして第１のブランクを軟化焼なましすることも可能である。

冷間変形加工された閉鎖パネル４２は、変形加工後に長手方向Ｘに見てパネル厚さが異なる複数の部分領域４５，４６を有しており、これらの部分領域４５，４６は、図９に破線で示されている。具体的には、補強された部分領域４５が、より柔軟な部分領域４６よりも大きなパネル厚さを有している。補強された部分領域４５並びにより柔軟な部分領域４６の中でも、やはりそれぞれ異なるパネル厚さが設けられている。よって、より厚いパネルを有する１つの部分領域４５から、より薄いパネルを有する１つの部分領域４６への連続的なパネル厚さ変更が行われる、複数の移行領域が設けられていることも明らかである。例えば、閉鎖パネル４２の一方の長手方向上端部は、補強された複数の部分領域４５のうちの１つを有していてよく、これにより、自動車乗員用のシートベルト収容領域内に、補強された領域が提供されることになる。

焼入れされた第２の成形部材３もやはり、長手方向Ｘに見てパネル厚さが異なる複数の部分領域８，９を有しており、これらの部分領域８，９は、図１及び図２と同様に破線で示されている。閉鎖パネル４２の異なるパネル厚さは、第２の成形部材３の異なるパネル厚さと合致してはいない。それにもかかわらず、狭幅の結合部分７に基づき、両成形部材３，４２は高エネルギビーム溶接法により、結合縁部１８に沿って互いに良好に接合可能である。

１，２１，３１，４１ 車両ピラー、 ２，３２，４２ 第１の成形部材、 ３，２３，３３ 第２の成形部材、 ６ 貫通開口、 ７，２７ 結合部分、 ８，４５ 補強された部分領域、 ９，４６ より柔軟な部分領域、 １０ 膨出部、 １１ 貫通開口、 １２ フランジ部分、 １３ 外縁、 １４ 上端部領域、 １５ 下端部領域、 １６，１７ 溶接フランジ、 １８ 結合縁部、 １９ 高エネルギ溶接シーム、 ２０ 内室、 ３４ スリット、 ３７ 舌片、 ３８ 脚部、 ３９ 中間部分、 Ｌ_１ 第１の成形部材の長手方向延在部、 Ｌ_２ 第２の成形部材の長手方向延在部、 Ｌ_３ 縁部長さ、 Ｑ_１，Ｑ_１′ 結合領域の幅、 Ｑ_２ フランジ部分の横方向延在部、 Ｘ 長手方向、 α 角度

Claims (12)

1. 自動車ボデー用の車両ピラー（１；２１；３１；４１）であって、
   冷間変形加工された第１の成形部材（２；３２；４２）と、
   熱間変形加工され且つ焼入れされた第２の成形部材（３；２３；３３）とを有しており、この第２の成形部材（３；２３；３３）は、その長手方向延在部（Ｌ_２）にわたって変化する厚さを有しており、
   前記第１の成形部材（２；３２；４２）は前記車両ピラーの閉鎖パネルであり、前記第２の成形部材（３；２３；３３）は前記車両ピラーのアウタパネルであり、
   前記第２の成形部材（３；２３；３３）は、前記第１の成形部材（２；３２；４２）との結合用に結合部分（７；２７；３７）を有しており、前記第１の成形部材（２；３２；４２）と前記第２の成形部材（３；２３；３３）とは、前記結合部分（７；２７；３７）の結合縁部（１８）に沿った高エネルギビーム溶接シーム（１９）で以て互いに結合されており、前記結合部分（７；２７；３７）の前記結合縁部（１８）は、前記第１の成形部材（２；３２；４２）の外縁（１３）から間隔をあけられていて、これにより前記第１の成形部材（２；３２；４２）は、前記結合部分（７；２７；３７）の前記結合縁部（１８）と当該第１の成形部材（２；３２；４２）の前記外縁（１３）との間に、前記車両ピラー（１；２１；３１；４１）の単層のフランジ部分（１２）を形成していることを特徴とする、車両ピラー。
2. 前記フランジ部分（１２）は、前記第１の成形部材（２；３２；４２）の長手方向延在部（Ｌ _１ ）の少なくとも５０％にわたって延在しており、
   前記フランジ部分（１２）は、前記第１の成形部材（２；３２；４２）の長手方向延在部（Ｌ_１）の少なくとも５０％にわたり、２０ミリメートルを上回る横方向延在部（Ｑ_２）を有している、請求項１記載の車両ピラー（１；２１；３１；４１）。
3. 前記高エネルギビーム溶接シーム（１９）は、前記結合部分（７；２７；３７）の前記結合縁部（１８）の縁部長さ（Ｌ_３）の少なくとも５０％にわたって連続的に形成されている、請求項１又は２記載の車両ピラー（１；２１；３１；４１）。
4. 前記結合部分（７；２７；３７）は、１０ミリメートル未満の幅を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の車両ピラー（１；２１；３１；４１）。
5. 前記結合部分（７；２７；３７）と、前記第１の成形部材（２；３２；４２）とは、１°〜９０°の角度を形成している、請求項１から４までのいずれか１項記載の車両ピラー（１；２１；３１；４１）。
6. 前記結合部分は、前記第１の成形部材（３２）に形成されたスリット（３４）に係合する舌片（３７）の形態で形成されており、複数の前記結合部分が、前記第１の成形部材（３２）と溶接された舌片（３７）の形態で設けられており、隣合う２つの前記舌片（３７）間に、溶接されていない１つの中間部分（３９）が形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の車両ピラー（３１）。
7. 前記第２の成形部材（３；２３；３３）は、前記第１の成形部材（２；３２；４２）の長手方向延在部（Ｌ_１）の少なくとも８０％にわたり、前記第１の成形部材（２；３２；４２）よりも狭幅に形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の車両ピラー（１；２１；３１；４１）。
8. 前記第１の成形部材（４２）は、その長手方向延在部（Ｌ_１）にわたって変化する厚さを有している、請求項１から７までのいずれか１項記載の車両ピラー（４１）。
9. 自動車ボデー用の車両ピラー（１；２１；３１；４１）を製造する方法であって、以下のステップ、即ち：
   第１のブランクを冷間変形加工して、第１の成形部材（２；３２；４２）を形成するステップ、
   長手方向延在部にわたって変化する厚さを有する第２のブランクを形成するステップ、 前記第２のブランクを熱間変形加工して、前記第１の成形部材（２；３２；４２）との結合用の結合部分（７；２７；３７）を備えた第２の成形部材（３；２３；３３）を形成するステップ、
   前記第２の成形部材（３；２３；３３）を焼入れするステップ、
   前記第１の成形部材（２；３２；４２）の外縁（１３）から、前記第１の成形部材（２；３２；４２）に接触する前記第２の成形部材（３；２３；３３）の結合縁部（１８）を離間させて、前記第２の成形部材（３；２３；３３）を前記第１の成形部材（２；３２；４２）に載置するステップ、
   前記結合縁部（１８）に沿って延在する、高エネルギビーム溶接法で形成された高エネルギビーム溶接シーム（１９）により、前記第２の成形部材（３；２３；３３）を前記第１の成形部材（２；３２；４２）に接合するステップ
   を有することを特徴とする、車両ピラーを製造する方法。
10. 前記第１のブランクの冷間変形加工ステップの前、及び前記第２のブランクの熱間変形加工ステップの前に、
    長手方向延在部にわたり変化する厚さを有する第１の帯材を形成するステップ、
    前記第１の帯材を表面コーティングするステップ、
    前記第１の帯材から前記第１のブランクを形成するステップ、
    第２の帯材を表面コーティングし、次いでこの第２の帯材から前記第２のブランクを形成するステップ
    のうちの少なくとも１つのステップが設けられている、請求項９記載の方法。
11. 前記接合ステップの前に、
    前記第１の成形部材（２；３２；４２）に少なくとも１つの第１の貫通開口（１１）を設けるステップ、
    前記第２の成形部材（３；２３；３３）に少なくとも１つの第２の貫通開口（６）を設けるステップ
    のうちの少なくとも１つのステップが設けられている、請求項９又は１０記載の方法。
12. 前記熱間変形加工ステップにおいて、前記第２の成形部材（３；２３；３３）に絞り込みフランジが形成され、更に、前記絞り込みフランジの少なくとも一部が切断され、この場合に前記第２の成形部材（３；２３；３３）の前記絞り込みフランジは、少なくとも１つの舌片（３７）を形成するように完全に切断され、前記第１の成形部材（３２）に少なくとも１つのスリット（３４）が設けられ、前記第２の成形部材（３；２３；３３）を前記第１の成形部材（２；３２；４２）に載置する前記ステップには、前記少なくとも１つのスリット（３４）に前記少なくとも１つの舌片（３７）を挿入する部分ステップが含まれる、請求項９から１１までのいずれか１項記載の方法。

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