CN117241986A - 骨架部件 - Google Patents

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相藤孝博
竹田健悟
中野克哉
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Abstract

该骨架部件是通过将钢板冷压成形而形成的骨架部件，骨架部件具有与长度方向垂直的截面是闭截面的闭截面部，闭截面部具有作为曲率半径比该截面的最大外形尺寸大的部位的至少1个平坦部位，基准平坦部位的板厚中心部的维氏硬度是300Hv以上，基准平坦部位的宽度是有效宽度的2.0倍以下，基准平坦部位的表层部的硬度频率分布的标准偏差除以基准平坦部位的板厚中心部的硬度频率分布的标准偏差而求出的标准偏差比大于1.0。

Description

骨架部件
技术领域
本发明涉及能量吸收效率优良的骨架部件。
本申请基于2021年5月6日在日本提出申请的日本专利申请第2021-078462号主张优先权，在此引用其内容。
背景技术
以往，作为汽车的骨架部件，使用将钢板加工为规定的闭截面形状的中空部件。这样的骨架部件被要求实现轻量化，并且要求在由于碰撞而被施加朝向轴向的输入载荷时发挥充分的耐受力及能量吸收性能。
作为用于实现轻量化所主要采用的手段，可以举出通过钢板的高强度化提高耐受力及能量吸收性能、相应地将部件薄壁化而轻量化的方法。因此，近年来有使用抗拉强度为980MPa以上的冷轧钢板作为骨架部件的材料的情况。
在专利文献1中，以提高耐屈曲性(buckling resistance)为目的，公开了一种车辆用耐碰撞加强件，是由被成形加工后的薄板构成的车辆用耐碰撞加强件，至少具备主体部和经由折曲部与主体部一体化的一对侧壁部，在主体部设置有沿着其长度方向在主体部的宽度方向中央处延伸的凹筋；设凹筋与折曲部的距离为有效宽度c’，以使其满足特定的范围的方式设置凹筋。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-286351号公报
发明内容
发明要解决的课题
根据专利文献1的技术，通过考虑有效宽度来设置筋，能够抑制弹性屈曲，使得耐受力提高。但是，为了进一步实现薄壁化带来的轻量化，要求进一步提高骨架部件的每单位截面积的能量吸收量即能量吸收效率。
本发明是鉴于上述问题而做出的，本发明的目的在于提供一种能量吸收效率优良的骨架部件。
用来解决课题的手段
本发明的具体的形态如以下所述。
(1)本发明的第一技术方案是一种骨架部件，通过将钢板冷压成形而形成，其特征在于，上述骨架部件具有与长度方向垂直的截面是闭截面的闭截面部，上述闭截面部具有作为曲率半径比该截面的最大外形尺寸大的部位的至少1个平坦部位，当定义上述至少1个平坦部位中的具有相对于根据卡门有效宽度公式求出的有效宽度的比例为最大的宽度的平坦部位为基准平坦部位时，上述基准平坦部位中的板厚中心部的维氏硬度是300Hv以上，上述基准平坦部位的宽度是上述有效宽度的2.0倍以下，上述基准平坦部位的表层部的硬度频率分布的标准偏差除以上述基准平坦部位的板厚中心部的硬度频率分布的标准偏差而求出的标准偏差比大于1.0。
(2)在上述(1)所记载的骨架部件中，也可以是，上述闭截面部存在于上述骨架部件的上述长度方向的全长的50％以上。
(3)在上述(1)或(2)所记载的骨架部件中，也可以是，上述骨架部件包括在上述长度方向上延伸的第一骨架部件、以及在上述长度方向上延伸并且与上述第一骨架部件接合的第二骨架部件，上述闭截面部包括上述第一骨架部件和上述第二骨架部件。
(4)在上述(1)～(3)的任一项所记载的骨架部件中，也可以是，上述标准偏差比大于1.20。
发明效果
根据上述的技术方案，通过在基准平坦部位将宽度及硬度标准偏差比控制在适当的范围，能够在抑制弹性屈曲的同时防止由于轴向的载荷造成的在折皱变形中途的断裂。由此，即使在使用高强度的薄壁部件的情况下也能够得到高度的能量吸收性能。因而，能够发挥优良的能量吸收效率。
附图说明
图1是用来说明能量吸收量的示意图。
图2是表示有关本发明的一实施方式的骨架部件10的立体图。
图3是图2的切断线A1－A1处的剖视图。
图4是对于抗拉强度为980MPa以上的冷轧钢板表示硬度标准偏差比与VDA弯曲试验中的VDA弯曲角度比的关系的曲线图。
图5是表示有关变形例的骨架部件20的立体图。
图6是图5的切断线A2－A2处的剖视图。
图7是表示作为应用了构造部件的一例的汽车骨架100的立体图。
图8是用来说明在实施例中使用的方筒件的截面形状的示意图。
图9是绘制关于实验例中的有效宽度比与能量吸收效率的关系的曲线图。
具体实施方式
发明人对于能够发挥优良的能量吸收效率的骨架部件的结构进行了专门研究。
首先，为了发挥优良的能量吸收效率，重要的是具有一定或更高水平的耐受力。当由于碰撞被施加了向轴向的输入载荷时，有在变形初期发生平坦部位处的弹性屈曲(elastic buckling)的情况。如果发生弹性屈曲，则不能得到需要的耐受力，存在不能发挥优良的能量吸收效率的情况。
此外，为了发挥优良的能量吸收效率，同样重要的是骨架部件在由于碰撞被施加了向轴向的输入载荷的紧接着之后，以期望的变形模式实现折叠变形，从而有效地吸收冲击能量。特别是，如果发生因轴向的载荷造成在折皱变形的中途的断裂(折叠部处的断裂)，则存在不能发挥优良的能量吸收效率的情况。
因而，可以说只要能够在平坦部位进行不易发生弹性屈曲的截面设计，并且赋予不易断裂的高的弯曲性能，就能够发挥优良的能量吸收效率。
这里，在作为用来实现轻量化的手段而将部件高强度化且薄壁化的情况下，发生下述的问题。
·由于薄壁化容易产生部件的平坦部位处的弹性屈曲，因此难以得到需要的耐受力。
·由于高强度化钢板的弯曲性能下降，容易发生变形开始后的折叠部处的断裂，因此难以有效地吸收冲击能量。
发明人注意到上述的问题成为了妨碍高强度钢板的更高强度化及薄壁化的原因。
发明人通过进一步开展研究发现，通过在基准平坦部位将宽度及硬度标准偏差比控制在适当的范围，能够在抑制弹性屈曲的同时防止因轴向的载荷造成在折皱变形的中途的断裂。发现了通过这样的控制，能够消除在使用高强度钢板的情况下所担心的上述问题，能够发挥优良的能量吸收效率，完成本发明。
以下，对基于上述认识做出的有关本发明的第一实施方式的骨架部件10进行说明。
另外，在本说明书及附图中，对于具有实质上相同的功能结构的构成要素赋予了相同的标号，并省略重复说明。
首先，对本说明书中的语句进行说明。
“长度方向”是指骨架部件的材轴方向、即轴线延伸的方向。
“平坦部位”是指在与骨架部件的长度方向垂直的截面中为直线状的部位，具体而言，是指曲率半径比截面的最大外形尺寸大的部位。最大外形尺寸是指该截面中的任意的两点的端部间距离为最大的直线的长度。
“拐角部位”是指与骨架部件的长度方向垂直的截面中的除了平坦部位以外的非直线状的部位。
“宽度”是指沿着闭截面部的周向的线长，“平坦部位的宽度”是指平坦部位处的一端与另一端之间的线长。
“有效宽度”是根据基于卡门有效宽度理论(Karman’s effective width theory)的以下的(1)式、即卡门有效宽度公式求出的有效宽度We。
[数式1]
这里，
σy：平坦部位的屈服应力(MPa)
E：平坦部位的杨氏模量(MPa)
t：平坦部位的板厚(mm)
ν：平坦部位的泊松比。
此外，在钢板中，上述平坦部位的杨氏模量及平坦部位的泊松比只要使用一般性的物理特性值即可，进而通过将平坦部位的屈服应力替换为板厚中心部的维氏硬度，从而有效宽度We也能够根据We＝577t/√h的式子求出。
这里，
t：平坦部位的板厚(mm)
h：平坦部位的板厚中心部的维氏硬度(Hv)。
在难以用(1)式求出有效宽度We的情况下，能够用上述式子求出。
“有效宽度比”是平坦部位的宽度W相对于有效宽度We的比例，是通过W/We计算的值。可以说有效宽度比的值越小则是越难以发生弹性屈曲的截面形状。
“基准平坦部位”是指长度方向的任意位置处的闭截面部中的平坦部位中的、有效宽度比为最大的平坦部位。
“表层部”是指从钢板的表面在板厚方向上间距距离是钢板的板厚的1％的深度位置与从钢板的表面在板厚方向上间距距离为钢板的板厚的5％的深度位置之间的区域。
“板厚中心部”是指从钢板的表面在钢板的板厚方向上间距距离为板厚的3/8的深度位置。
作为深度位置的基准的“钢板的表面”是指母材钢板的表面。例如，在进行了镀覆或涂装的情况或形成了锈等的情况下，以去除了镀覆、涂装及锈后的状态的钢板的表面为深度位置的基准。另外，在母材钢板的表面形成了镀覆、涂装、锈等的表层覆膜的情况下，该表层覆膜与母材钢板的表面的边界可以通过各种公知的手段容易地识别。
“能量吸收量”是根据使骨架部件折皱变形时的冲击反作用力(载荷)与行程的关系计算的能量吸收量。冲击反作用力(载荷)和行程如图1所示，可以将骨架部件以长度方向为上下方向的方式配置，在将下端侧完全约束的状态下使刚体平坦冲击器从上端侧向中空箭头的方向碰撞，从而得到。
“能量吸收效率”是骨架部件的每截面积(板厚×截面线长)的能量吸收量。在骨架部件在长度方向上不具有均匀的截面的情况下，是与部件长度方向垂直的闭截面中的截面积(板厚×截面线长)为最小的闭截面的单位截面积(板厚×截面线长)的能量吸收量。
图2是骨架部件10的立体图。骨架部件10是在长度方向上延伸的中空筒状的部件。
图3是图2的切断线A1－A1处的剖视图。如该图3中所示，骨架部件10由四个平坦部位11和四个拐角部位C形成大致矩形状的闭截面部。
具体而言，该闭截面部具备第一平坦部位11a、经由拐角部位C与第一平坦部位11a相连的第二平坦部位11b、经由拐角部位C与第二平坦部位11b相连的第三平坦部位11c、以及经由拐角部位C与第三平坦部位11c相连的第四平坦部位11d，并且第四平坦部位11d经由拐角部位C与第一平坦部位相连，由此而形成闭截面部。
四个拐角部位C具有都相同的曲率半径r。例如，在最大外形尺寸是140mm的情况下，曲率半径r只要是140mm以下即可。四个拐角部位C的曲率半径不需要相同，可以相互不同。曲率半径的上限值没有被特别规定，但曲率半径比截面的最大外形尺寸大的部位不被视为拐角部位，而是被视为单独的平坦部位或相邻的平坦部位的一部分，因此拐角部位C的曲率半径的上限值实质上可以说是“小于截面的最大外形尺寸”。
在本申请中，将基准平坦部位定义为闭截面部中的平坦部位中的有效宽度比为最大的平坦部位。
第一平坦部位11a、第二平坦部位11b、第三平坦部位11c及第四平坦部位11d都具有相同的屈服应力σy、杨氏模量E、板厚t及泊松比ν。
因而，对于各个平坦部位11由宽度W/有效宽度We计算出的有效宽度比仅取决于各个平坦部位11的宽度W来决定。
因此，在本实施方式中，将闭截面部中的宽度W最大的第一平坦部位11a和第三平坦部位11c设定为基准平坦部位。
在基准平坦部位中，当骨架部件10受到了向轴向的压缩力时，在变形初期最容易发生弹性屈曲。因而，如果该基准平坦部位的宽度WS过大，则不能得到需要的耐受力，难以发挥优良的能量吸收效率。因而，基准平坦部位的宽度WS的上限被设定为有效宽度We的2.0倍以下。
另外，基准平坦部位的宽度WS的下限没有被特别设定，但如果基准平坦部位的宽度WS过小，则骨架部件10的闭截面部的面积下降，难以确保耐受力。
因而，基准平坦部位的宽度WS优选的是有效宽度We的0.1倍以上。
根据轻量化的观点，基准平坦部位的板厚优选的是4.2mm以下。
另一方面，在基准平坦部位的板厚小于0.4mm的情况下，由于容易发生基准平坦部位处的弹性屈曲，所以基准平坦部位的宽度WS的设定范围的制约变大。因而，基准平坦部位的板厚优选的是0.4mm以上。
骨架部件10通过将抗拉强度为980MPa以上的冷轧钢板用冲压成形加工而成形为规定的形状、然后将端面接合，由此形成。这样被形成的骨架部件10在抗拉强度方面具有980MPa以上的强度。此外，通过这样形成，在利用JIS Z 2244：2009所记载的方法实施的硬度试验中，在将试验载荷设为300gf(2.9N)的情况下，骨架部件10的基准平坦部位的板厚中心部的维氏硬度为300Hv以上。
在本申请中，由于以高强度化为前提来提高变形能力而发挥优良的能量吸收效率，所以基准平坦部位的板厚中心部的硬度规定为维氏硬度300Hv以上。
板厚中心部的硬度的上限没有特别规定，维氏硬度可以为900Hv以下。
板厚中心部的硬度的测量方法如以下所述。
从骨架部件采取具有与板面垂直的截面的样品，将该截面制备为测量面，将该测量面用于硬度试验。
测量面的尺寸也取决于测量装置，但也可以是10mm×10mm左右。
测量面的制备方法依据JIS Z 2244：2009实施。在使用#600到#1500的碳化硅纸研磨测量面之后，使用将粒度1μm至6μm的金刚石粉分散到酒精等的稀释液或纯水中而成的液体，将测量面精加工为镜面。硬度试验根据JIS Z 2244：2009所记载的方法实施。使用微型维氏硬度试验机，在样品的板厚的3/8位置，在载荷300gf下以压痕的3倍以上的间隔测量30点，将它们的平均值作为板厚中心部的硬度。
如上述，在基准平坦部位的宽度WS是有效宽度We的2.0倍以下的情况下，能够抑制弹性屈曲。但是，在高强度件、例如抗拉强度为980MPa以上的冷轧钢板中，即使通过控制有效宽度We能够抑制弹性屈曲，但如果弯曲性能不充分，那么由于发生轴向的载荷造成在折皱变形的中途的断裂，由此也不能得到优良的能量吸收效率。
如果是现有技术，则基准平坦部位的板厚中心部的硬度频率分布的标准偏差和表层部的硬度频率分布的标准偏差大致相同，硬度标准偏差比为1.0。
但是，在有关本实施方式的骨架部件10中，通过适当地控制基准平坦部位的板厚中心部的硬度频率分布的标准偏差与表层部的硬度频率分布的标准偏差的比，提高了弯曲性能。
因而，即使应用高强度件，也能够抑制在折皱变形的中途断裂，与现有技术相比能够显著地发挥优良的能量吸收效率。
具体而言，对于有关本实施方式的骨架部件10而言，进行控制，以使得在基准平坦部位，表层部的硬度频率分布的标准偏差除以板厚中心部的硬度频率分布的标准偏差所得的值即硬度标准偏差比大于1.0。
发明人通过实验发现，在应用抗拉强度为980MPa以上的冷轧钢板的情况下，当硬度标准偏差比为比1.0大的值时，基于由德国汽车工业协会规定的VDA基准(VDA238-100)的VDA弯曲试验中的最大弯曲角度能够大幅地提高。
图4是表示使用厚度为1.6mm的1470MPa级、1180MPa级、980MPa级的冷轧钢板的情况下的VDA弯曲试验的结果的曲线图，可知在各强度等级的钢板中，相对于如现有技术中硬度标准偏差比为1.0的钢板，在硬度标准偏差比大于1.0的钢板的情况下，VDA弯曲试验中的最大弯曲角(°)变高，VDA角度比变高。即，在硬度标准偏差比大于1.0的情况下，不易发生由于轴向的载荷造成在折皱变形的中途断裂，而能够发挥优良的能量吸收效率。
因而，硬度标准偏差比优选的是比1.05大，更优选的是比1.20大。
硬度标准偏差比即使大于3.0，提高弯曲性的效果也会饱和。因而，硬度标准偏差比优选的是3.0以下。
这里，板厚中心部的硬度频率分布和表层部的硬度频率分布通过维氏硬度试验来取得。
从骨架部件采取具有与板面垂直的截面的试料，将该截面作为测量面进行制备，将该测量面用于硬度试验。
测量面的尺寸也取决于测量装置，但也可以是10mm×10mm左右。
测量面的制备方法依据JIS Z 2244：2009实施。在使用#600到#1500的碳化硅纸研磨测量面之后，使用将粒度1μm到6μm的金刚石粉分散到酒精等的稀释液或纯水中而成的液体，将测量面精加工为镜面。
对于这样精加工为镜面的测量面，利用JIS Z 2244：2009所记载的方法实施硬度试验。
使用微型维氏硬度试验机，测量表层部的硬度。
在载荷300gf下，以压痕的3倍以上的间隔测量30点，求出表层部的硬度频率分布。
同样，在板厚的3/8的深度位置，也在载荷300gf下，以压痕的3倍以上的间隔测量30点，求出板厚中心部的硬度频率分布。
此外，在上述的维氏硬度试验的结果得到的板厚中心部的硬度频率分布和表层部的硬度频率分布中，为了求出标准偏差，使用公知的统计学的方法。
如在现有技术中，在抗拉强度为980MPa以上的冷轧钢板的板厚中心部和表层部金属组织相同的情况下，表层部中的硬度频率分布与板厚中心部的硬度频率分布相同，硬度标准偏差比为1.0。
另一方面，在仅将表层部和其附近的金属组织改性的情况下，硬度标准偏差比为与1.0不同的值。
对于有关本实施方式的由抗拉强度为980MPa以上的冷轧钢板形成的骨架部件10而言，通过仅将表层部和其附近的金属组织改性，表层部的金属组织成为与双相组织接近的组织，因此在表层部的硬度的分布离差变大，能够使表层部与板厚中心部的硬度标准偏差比大于1.0。
具体而言，硬度标准偏差比可以通过作为公知技术的调整钢板的脱碳退火时的最高加热温度和保持时间来控制。脱碳退火的条件优选的是在含有氢、氮或氧的湿润气体环境中，使脱碳退火温度(钢板的最高到达温度)为700～950℃，在700～950℃的温度区域中的滞留时间为5秒～1200秒。
此外，通过在该条件范围内使退火温度为更高的温度范围、将滞留温度缩减到更长的时间范围中，从而能够使硬度标准偏差比大于1.20。
另外，硬度标准偏差比的上述条件只要是骨架部件10的至少一方的表层部满足即可。但是，优选的是骨架部件10的两侧的表层部满足上述硬度标准偏差比的条件。
这样，根据有关本实施方式的骨架部件10，通过在基准平坦部位对基准平坦部位的宽度WS进行控制，从而能够抑制弹性屈曲，并且能够通过硬度标准偏差比的控制来抑制在折皱变形的中途断裂。
因而，能够使基准平坦部位的板厚中心部的维氏硬度具有300Hv以上这样的充分的硬度的同时，使能量吸收效率显著地提高。
以上，参照附图对本发明的优选的实施方式详细地进行了说明，但本发明并不限定于该例。
显然只要是具有本发明所属的技术领域的通常知识的人，能够在本申请的技术思想范畴内想到各种变更例或修正例，应了解的是其当然也属于本发明的技术范围。
例如，上述的骨架部件10由单一的部件构成，但也可以由多个部件构成。图5是表示有关变形例的骨架部件20的立体图，图6是图5的切断线A2－A2处的剖视图。
该骨架部件20包括在长度方向上延伸的第一骨架部件20A和在长度方向上延伸并且与第一骨架部件20A接合的第二骨架部件20B。并且，由第一骨架部件20A和第二骨架部件20B形成闭截面部。
第一骨架部件20A是通过将板厚为1.2mm的钢板冷压成形而成为与长度方向垂直的截面为大致帽型形状的开截面的部件。
如图6所示，与第一骨架部件20A的长度方向垂直的截面部具备五个平坦部位21和四个拐角部位C。
具体而言，第一骨架部件20A的与长度方向垂直的截面部具备第一平坦部位21a、经由拐角部位C与第一平坦部位21a相连的第二平坦部位21b、经由拐角部位C与第二平坦部位21b相连的第三平坦部位21c、经由拐角部位C与第三平坦部位21c相连的第四平坦部位21d、以及经由拐角部位C与第四平坦部位21d相连的第五平坦部位21e。
第二骨架部件20B是通过将板厚为0.8mm的钢板冷压成形而成为与长度方向垂直的截面为大致帽型形状的开截面的部件。
如图6所示，第二骨架部件20B的与长度方向垂直的截面部具备五个平坦部位23和四个拐角部位C。
具体而言，第二骨架部件20B的与长度方向垂直的截面部具备第一平坦部位23a、经由拐角部位C与第一平坦部位23a相连的第二平坦部位23b、经由拐角部位C与第二平坦部位23b相连的第三平坦部位23c、经由拐角部位C与第三平坦部位23c相连的第四平坦部位23d、以及经由拐角部位C与第四平坦部位23d相连的第五平坦部位23e。
并且，第一骨架部件20A的第一平坦部位21a及第五平坦部位21e和第二骨架部件20B的第一平坦部位23a及第五平坦部位23e分别通过点焊接被接合。
通过这样构成，骨架部件20其与长度方向垂直的截面具有闭截面部。
在本申请中，将基准平坦部位定义为闭截面部的平坦部位中的有效宽度比为最大的平坦部位。
第一骨架部件20A的平坦部位21和第二骨架部件20B的平坦部位23都具有相同的屈服应力σy、杨氏模量E及泊松比ν。因而，针对各个平坦部位21、23使用宽度W/有效宽度We计算出的有效宽度比取决于各个平坦部位21、23的宽度W和板厚t而决定。
在该闭截面部中，第一骨架部件20A的第三平坦部位21c和第二骨架部件20B的第三平坦部位23c都是在全部的平坦部位中宽度为最大的平坦部位。但是，由于与第一骨架部件20A的第三平坦部位21c的板厚相比，第二骨架部件20B的第三平坦部位23c的板厚较小，所以第二骨架部件20B的第三平坦部位23c的有效宽度比最大。因而，第二骨架部件20B的第三平坦部位23c是基准平坦部位。
因而，在有关变形例的骨架部件20中，对于作为基准平坦部位的第二骨架部件20B的第三平坦部位23c，将板厚中心部的维氏硬度控制为300Hv以上，将宽度Ws控制为有效宽度We的2.0倍以下，将标准偏差比控制为比1.0大的值，由此能够发挥优良的能量吸收效率。
另外，骨架部件10具有对置的边彼此有相同的宽度的大致矩形的截面形状，但四个平坦部位11也可以具备具有相同的宽度的大致正方形的截面形状。
此外，平坦部位11的数量没有被特别限制，只要至少有一个即可。
此外，有关实施方式的骨架部件10具有跨全长而均匀的截面形状，但也可以不具有跨全长而均匀的截面形状，而是与部件长度方向垂直的闭截面中、截面积(板厚×截面线长)为最小的闭截面是上述的闭截面部即可，只要存在于长度方向的全长的一部分中即可。但是，上述的闭截面部优选的是存在于长度方向的全长的50％以上，更加优选的是80％以上。
另外，骨架部件10、20被应用在汽车车体的构造部件中的、预计在碰撞时主要在轴向上被施加压缩的输入的部件中。图7是表示作为应用了骨架部件10、20的一例的汽车骨架100的图。
参照该图7，骨架部件10、20能够应用于汽车车体的构造部件中的前纵梁101(frontside member)、后纵梁(rearside member)103、下纵梁(side sill)105、A柱107、B柱109、上边梁(roof rail)111、地板横梁(floor cross)113、顶盖横梁(roof cross)115及下加强件(under reinforcement)117。
(实施例)
准备板厚1.6mm的1470MPa级冷轧钢板即钢板A及钢板B、板厚1.6mm的1180MPa级冷轧钢板即钢板C、板厚1.6mm的980MPa级冷轧钢板即钢板D。
对于钢板B、钢板C、及钢板D而言，当脱碳退火时，在将氢与氮混合得到的湿润气体环境中，使脱碳退火温度(钢板的最高到达温度)为700～900℃、在700～900℃的温度区域中的滞留时间为60～600秒，由此仅使表层部和其附近的金属组织改性。
通过将这些钢板A、钢板B、钢板C及钢板D冷压成形并将端面彼此焊接，从而得到由各自的钢板构成的高度为300mm的方筒部件。
钢板A由于在板厚中心部和表层部金属组织相同，所以基准平坦部位的板厚中心部的硬度频率分布的标准偏差与基准平坦部位的表层部的硬度频率分布的标准偏差相等，硬度标准偏差比为1.0。另一方面，钢板B、钢板C及钢板D不将板厚中心部的金属组织改性而将表层部的金属组织改性，从而使表层部的硬度频率分布变化，调整了表层部的标准偏差。由此，钢板B的基准平坦部位中的表层部相对于板厚中心部的硬度标准偏差比为2.37，钢板C的基准平坦部位的硬度标准偏差比为1.25，钢板D的基准平坦部位的硬度标准偏差比为1.28。
在表1中表示冲压成形后的平坦部位的材料特性。
[表1]
如图8所示，与方筒部件的长度方向垂直的截面为4个平坦部位具有相同宽度的大致正方形的截面设计。即，在各个方筒部件中，4个平坦部位的全部是具有最大的有效宽度比的基准平坦部位。以这样的条件为前提，按每个实验例设定基准平坦部位的宽度WS。另外，四个拐角部C的曲率半径都设计为5mm。
对于这些方筒部件，在将下端侧完全约束的状态下，使刚体平坦冲击器从上端侧以时速90km进行碰撞，根据此时的变形状态、断裂发生状况及冲击反作用力(载荷)和行程来计算吸收能量并进行比较。将每个实验例的设定条件和其结果表示在表2中。
[表2]
在1470MPa级冷轧钢板即钢板A、钢板B中，对于实验No.1A、2A、3A而言，硬度标准偏差比是1.0，因而不能得到良好的弯曲性，而在折皱变形的中途在折叠部发生断裂，不能继续变形。由此，能量吸收效率较差。此外，对于实验No.4A、4B、5A、5B而言，虽然没有发生在折皱变形中途的断裂，但由于有效宽度比较高，所以发生基准平坦部位处的弹性屈曲，不能发挥轴向力，能量吸收效率较差。
对于实验No.1B、2B、3B而言，由于适当地控制硬度标准偏差比，并且有效宽度比也适当，所以即使使用1470MPa级冷轧钢板，也不发生在折皱变形中途的断裂及弹性屈曲，能够发挥优良的能量吸收效率。
另外，图9是关于表2所示的实验结果将能量吸收效率针对有效宽度比进行比较的曲线图。如该曲线图所示，仅通过减小有效宽度比并不能看到能量吸收效率的提高，而在如本申请那样适当地控制了硬度标准偏差比的情况下，可知通过减小有效宽度比而能量吸收效率显著地提高。
此外，在实验No.2C(1180MPa级冷轧钢板)和实验No.2D(980MPa级冷轧钢板)中，都适当地控制了硬度标准偏差比，并且有效宽度比也是适当的。在这些实验No.2C及实验No.2D中，与实验No.2B(1470MPa级冷轧钢板)相比强度等级较低，所以虽然是能量吸收效率较差的结果，但没有发生断裂及弹性屈曲。因而，与硬度标准偏差比没有被适当地控制的比较例即实验No.2A(1470MPa级冷轧钢板)相比可知，尽管强度等级较低但呈现较高的能量吸收效率。
工业实用性
根据本发明，能够提供能量吸收效率优良的骨架部件。
标号说明
10、20骨架部件；20A第一骨架部件；20B第二骨架部件；100汽车骨架。

Claims (4)

1.一种骨架部件，通过将钢板冷压成形而形成，其特征在于，
上述骨架部件具有与长度方向垂直的截面是闭截面的闭截面部，
上述闭截面部具有作为曲率半径比该截面的最大外形尺寸大的部位的至少1个平坦部位，
当定义上述至少1个平坦部位中的具有相对于根据卡门有效宽度公式求出的有效宽度的比例为最大的宽度的平坦部位为基准平坦部位时，
上述基准平坦部位中的板厚中心部的维氏硬度是300Hv以上，
上述基准平坦部位的宽度是上述有效宽度的2.0倍以下，
将上述基准平坦部位的表层部的硬度频率分布的标准偏差除以上述基准平坦部位的板厚中心部的硬度频率分布的标准偏差而求出的标准偏差比大于1.0。
2.如权利要求1所述的骨架部件，其特征在于，
上述闭截面部存在于上述骨架部件的上述长度方向的全长的50％以上。
3.如权利要求1或2所述的骨架部件，其特征在于，
上述骨架部件包括在上述长度方向上延伸的第一骨架部件、以及在上述长度方向上延伸并且与上述第一骨架部件接合的第二骨架部件，
上述闭截面部包括上述第一骨架部件和上述第二骨架部件。
4.如权利要求1或2所述的骨架部件，其特征在于，
上述标准偏差比大于1.20。
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