JP6794792B2 - 自動車用の構造部材およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用の構造部材およびその製造方法に関する。

自動車の車体は、結合された各種の構造部材によって構成されている。ほとんどの構造部材は、鋼板をプレス成形することによって形成される。近年、自動車の構造部材（特に長尺部材）では、衝突安全性能を高めるため、三点曲げ試験における特性が高いことが求められている。そのため、様々な提案が従来からなされてきた。

たとえば、特許文献１（特開２００８−２６５６０９号公報）および特許文献２（特開２００８−１５５７４９号公報）の図には、鋼板が３重に折り重ねられた部分を含む衝撃吸収部材が開示されている。

特許文献３（特開２０１１−６７８４１号公報）は、衝突安全性が高い部品の例として、断面における稜線の数が多い断面ハット状部品を挙げている。特許文献４（特開２０１３−２７８９４号公報）には、天壁部と縦壁部との連結部に形成された補強部を有するフレーム部品が開示されている。この補強部は、筒状に丸められた重ね合わせ部からなる。

現在、衝突安全性能をより高めることができる構造部材が求められている。さらに、現在、構造部材の固定方法の自由度を高めることも求められている。溶接部位の両側から電極棒を押し当てて抵抗スポット溶接を行う両側スポット溶接は、コストが低く信頼性も高い溶接方法である。しかし、中空の構造部材に他の構造部材を溶接する場合、中空の構造部材に電極棒を通すことが困難な場合がある。そのような場合に抵抗スポット溶接を行う方法として、特許文献５（特開２０１３−１６９５９０号公報）は、溶接部位の片側のみから電極棒を押し当てて抵抗スポット溶接を行う片側スポット溶接の方法を開示している。

しかし、片側スポット溶接は、加圧力や通電経路の制御が煩雑であり、コストが高くなりやすい。また、両側スポット溶接に比べて信頼性が劣る場合がある。

特開２００８−２６５６０９号公報 特開２００８−１５５７４９号公報 特開２０１１−６７８４１号公報 特開２０１３−２７８９４号公報 特開２０１３−１６９５９０号公報

このような状況において、本発明の目的の１つは、衝突安全性能を高めることができ、構成部材同士を結合させる方法の自由度が高い、自動車用の構造部材およびその製造方法を提供することである。

本発明の一実施形態による構造部材は、自動車用の構造部材である。この構造部材は、１枚の鋼板で形成されたプレス成形品と、前記プレス成形品に固定された、金属板からなる金属部材とを含む。前記プレス成形品は、２つの縦壁部と、前記２つの縦壁部を結ぶ天板部と、前記縦壁部と前記天板部とを結ぶ２つの境界部のうちの少なくとも１つの境界部から突出する突出部と、を含む。前記突出部では、前記縦壁部から延びる前記鋼板と前記天板部から延びる前記鋼板とが、前記突出部の少なくとも先端にある重ね合わせ部で重ね合わされるように前記境界部から突出している。前記金属部材が前記重ね合わせ部に固定されている。

本発明の一実施形態による製造方法は、上記一実施形態の構造部材の製造方法である。この製造方法は、前記２つの縦壁部となる部分および前記天板部となる部分を含む予備成形品を、素材鋼板を変形させることによって形成する第１工程と、前記予備成形品をプレス成形することによって、前記プレス成形品を形成する第２工程と、前記プレス成形品の前記重ね合わせ部に前記金属部材を固定する第３工程と、を含む。前記予備成形品は、前記突出部を形成するための余剰部を含む。前記第２工程において、前記余剰部を構成する前記素材鋼板の少なくとも一部を重ね合わせることによって前記重ね合わせ部を形成する。

本発明によれば、衝突安全性能を高めることができ、構成部材同士を結合させる方法の自由度が高い、自動車用の構造部材が得られる。

図１は、本実施形態の構造部材の一例を模式的に示す斜視図である。 図２は、図１に示した構造部材を模式的に示す断面図である。 図３は、プレス成形品（Ｐ）の一例を模式的に示す断面図である。 図４は、プレス成形品（Ｐ）の他の一例を模式的に示す斜視図である。 図５は、プレス成形品（Ｐ）の変形例について説明するための断面図である。 図６は、プレス成形品（Ｐ）の他の一例を模式的に示す斜視図である。 図７は、図６に示したプレス成形品（Ｐ）を模式的に示す断面図である。 図８Ａは、本実施形態の構造部材の一部の一例を模式的に示す断面図である。 図８Ｂは、本実施形態の構造部材の一部の一例を模式的に示す断面図である。 図８Ｃは、本実施形態の構造部材の一部の一例を模式的に示す断面図である。 図９Ａは、本実施形態の構造部材の他の一例を模式的に示す斜視図である。 図９Ｂは、図９Ａの一部の断面を模式的に示す図である。 図９Ｃは、図９Ｂと同様の構造を有する構造部材の製造工程の一例を模式的に示す図である。 図１０は、本実施形態の構造部材の他の一例を模式的に示す斜視図である。 図１１Ａは、本実施形態の構造部材の他の一例を模式的に示す断面図である。 図１１Ｂは、本実施形態の構造部材の他の一例を模式的に示す断面図である。 図１２Ａは、図１１Ａに示した構造部材の機能を説明する図である。 図１２Ｂは、図１１Ａに示した構造部材の機能を説明する図である。 図１３は、本実施形態の製造方法において形成される予備成形品の一例を模式的に示す断面図である。 図１４Ａは、本実施形態の製造方法の一例における第２工程中の一工程を模式的に示す断面図である。 図１４Ｂは、図１４Ａの一工程に続く一工程を模式的に示す断面図である。 図１４Ｃは、図１４Ｂの一工程に続く一工程を模式的に示す断面図である。 図１４Ｄは、図１４Ｃの一工程に続く一工程を模式的に示す断面図である。 図１５Ａは、本実施形態の製造方法の他の一例における第２工程の一工程を模式的に示す断面図である。 図１５Ｂは、図１５Ａの一工程に続く一工程を模式的に示す断面図である。 図１５Ｃは、図１５Ｂの一工程に続く一工程を模式的に示す断面図である。 図１５Ｄは、図１５Ｃの一工程に続く一工程を模式的に示す断面図である。 図１６は、本実施形態の製造方法に用いることができる装置の一例を模式的に示す断面図である。 図１７Ａは、実施例１で用いたサンプル１の形状を模式的に示す断面図である。 図１７Ｂは、実施例１で用いたサンプル２の形状を模式的に示す断面図である。 図１７Ｃは、実施例１で用いたサンプル３の形状を模式的に示す断面図である。 図１８は、実施例でシミュレーションした三点曲げ試験を模式的に示す図である。 図１９Ａは、実施例１のシミュレーションにおける各サンプルのエネルギ吸収量の一例を模式的に示すグラフである。 図１９Ｂは、実施例１のシミュレーションにおける各サンプルのエネルギ吸収量の他の一例を模式的に示すグラフである。 図２０Ａは、実施例２のシミュレーションにおける各サンプルのエネルギ吸収量の一例を模式的に示すグラフである。 図２０Ｂは、実施例２のシミュレーションにおける各サンプルのエネルギ吸収量の他の一例を模式的に示すグラフである。 実施例１の試験におけるサンプルの変形の一例を模式的に示す断面図である。 実施例２の試験におけるサンプルの変形の一例を模式的に示す断面図である。

鋭意検討した結果、本願発明者は、特定の構造によって衝突に対する特性が向上することを新たに見出した。さらに、本願発明者は、当該構造を用いることによって、構成部材同士を結合する方法の自由度を高められることを見出した。本発明は、これらの新たな知見に基づくものである。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明では本発明の実施形態について例を挙げて説明するが、本発明は以下で説明する例に限定されない。以下の説明では、具体的な数値や材料を例示する場合があるが、本発明の効果が得られる限り、他の数値や材料を適用してもよい。

（自動車用の構造部材）
本実施形態の構造部材は、自動車用の構造部材である。この構造部材は、１枚の鋼板で形成されたプレス成形品と、プレス成形品に固定された、金属板からなる金属部材とを含む。当該プレス成形品を以下では「プレス成形品（Ｐ）」と称する場合があり、当該金属部材を「金属部材（Ｓ１）」と称する場合がある。プレス成形品（Ｐ）は重ね合わせ部を含む。金属部材（Ｓ１）は重ね合わせ部に固定されている。

金属部材（Ｓ１）は、重ね合わせ部の全体に固定されてもよいし、重ね合わせ部の一部のみに固定されてもよい。金属部材（Ｓ１）は、通常、プレス成形によって形成されたプレス成形品であるが、それ以外であってもよい。

金属部材（Ｓ１）の例には、鋼板、アルミ板、チタン板、マグネシウム板などが含まれる。金属部材（Ｓ１）は典型的には鋼板であり、プレス成形品（Ｐ）を構成する鋼板と同種の鋼板であってもよい。特に説明がない限り、本願明細書中の金属部材（Ｓ１）を鋼板部材に置き換えることが可能である。なお、金属部材（Ｓ１）の代わりに、樹脂やＣＦＲＰからなる部材を用いてもよい。金属部材（Ｓ１）は、平らな金属板であってもよいし、金属板を成形したものであってもよい。

（プレス成形品（Ｐ））
プレス成形品（Ｐ）について、以下に説明する。プレス成形品（Ｐ）は、１枚の鋼板で形成されたプレス成形品である。プレス成形品（Ｐ）は、２つの縦壁部と、２つの縦壁部を結ぶ天板部と、縦壁部と天板部とを結ぶ２つの境界部のうちの少なくとも１つの境界部から突出する突出部と、を含む。突出部では、縦壁部から延びる鋼板（縦壁部から続く鋼板）と天板部から延びる鋼板（天板部から続く鋼板）とが、突出部の少なくとも先端にある重ね合わせ部で重ねあわされるように境界部から突出している。天板部と重ね合わせ部とがなす角度を、以下では「角度Ｘ」と称する場合がある。角度Ｘの詳細については、第１実施形態で説明する。

突出部の少なくとも先端部では、天板部から延びる鋼板と縦壁部から延びる鋼板とが重ね合わされて二重となっている。この明細書では、突出部において鋼板が二重に重ね合わされている部分を、「重ね合わせ部」と称する。重ね合わせ部は、全体として板状の形状を有する。突出部の先端部では鋼板が折り曲げられている。

突出部の長さであって境界部から突出する長さを、以下では「長さＤ」と称する場合がある。長さＤは、長手方向に垂直な断面における突出部の長さである。長手方向に垂直な断面における重ね合わせ部の長さは、突出部の長さＤの１倍以下であり、０．１〜１倍の範囲（たとえば０．５〜１倍の範囲や、０．３〜０．８倍の範囲）にあってもよい。長さＤとして、金属部材（Ｓ１）が固定できる長さが選択される。

プレス成形品（Ｐ）は、１枚の鋼板（素材鋼板）を変形させることによって形成できる。具体的には、本発明の製造方法によって１枚の素材鋼板をプレス成形することによってプレス成形品（Ｐ）を製造できる。材料となる素材鋼板については後述する。

プレス成形品（Ｐ）は、全体としては細長い形状を有する。縦壁部、天板部、フランジ部、および突出部は、いずれもプレス成形品の長手方向に沿って延びている。突出部は、プレス成形品の長手方向全体にわたって形成されていてもよいし、プレス成形品の長手方向の一部のみに形成されていてもよい。

以下では、２つの縦壁部と天板部とによって囲まれた領域を「プレス成形品（Ｐ）の内側」と称し、縦壁部および天板部を挟んで当該内側とは反対側の領域を「プレス成形品（Ｐ）の外側」と称する場合がある。

天板部は、２つの縦壁部を連結する。より詳細には、天板部は、突出部を介して２つの縦壁部を連結する。別の観点では、天板部は、２つの縦壁部を連結する横壁部である。そのため、この明細書において、天板部を横壁部と読み替えることが可能である。横壁部（天板部）を下方に向けてプレス成形品（Ｐ）を配置した場合、横壁部を底板部と呼ぶことも可能である。しかし、この明細書では、横壁部を上方に配置した場合を基準として、横壁部を天板部と称する。

天板部と縦壁部とがなす角度Ｙは、通常、９０°またはその近傍である。角度Ｙについては、第１実施形態で説明する。角度Ｙは、９０°未満であってもよいが、通常は９０°以上であり、９０°〜１５０°の範囲にあってもよい。２つの角度Ｙは、異なっていてもよいが、ほぼ同じ（両者の差が１０°以内）であることが好ましく、同じであってもよい。

プレス成形品（Ｐ）は、２つの境界部のそれぞれから突出する２つの突出部を含んでもよい。この場合、２つの境界部のそれぞれから１つずつ突出部が突出する。２つの突出部における角度Ｘは、ほぼ同じ（両者の差が１０°以内）であってもよいし、異なってもよい。なお、２つの突出部の重ね合わせ部のそれぞれに異なる金属部材（Ｓ１）が固定されてもよい。あるいは２つの突出部の重ね合わせ部に１つの金属部材（Ｓ１）が固定されてもよい。あるいは、２つの突出部の重ね合わせ部の１つのみに、金属部材（Ｓ１）が固定されてもよい。

天板部と重ね合わせ部とがなす角度Ｘは、８０°〜１８０°の範囲（たとえば９０°〜１８０°の範囲）にあってもよく、それ以外の範囲にあってもよい。角度Ｘは、９０°〜１３５°の範囲にあってもよく、１３５°〜１８０°の範囲にあってもよい。

金属部材（Ｓ１）は、縦壁部および天板部のいずれか一方、および、重ね合わせ部の２箇所でプレス成形品（Ｐ）に固定されてもよい。その場合、当該少なくとも一方と重ね合わせ部とがなす角度は、９０°〜１７５°の範囲（たとえば９０°〜１３５°の範囲）にあってもよい。この構成によれば、後述するように、プレス成形品（Ｐ）と金属部材（Ｓ１）との固定の信頼性を高めることができる。この構成は、金属部材（Ｓ１）を溶接によってプレス成形品（Ｐ）に固定する場合に好ましく適用される。２箇所で固定を行う場合、２箇所の固定方法は同じであってもよいし、異なってもよい。

本発明の効果が得られる限り、プレス成形品（Ｐ）と金属部材（Ｓ１）とを固定する方法に限定はない。プレス成形品（Ｐ）と金属部材（Ｓ１）との固定方法は、金属部材（Ｓ１）の材質に応じて選択することが好ましい。プレス成形品（Ｐ）と金属部材（Ｓ１）とは、溶接、接着剤、ろう付け、リベット、および、摩擦攪拌接合からなる群より選ばれる少なくとも１つで固定されていてもよい。溶接の例には、抵抗スポット溶接およびレーザー溶接が含まれる。本実施形態の構造部材では、プレス成形品（Ｐ）の重ね合わせ部に金属部材（Ｓ１）が固定される。そのため、様々な固定方法を用いて両者を固定できる。摩擦攪拌接合は、材料の温度上昇を抑えられる点で好ましい。

プレス成形品（Ｐ）と金属部材（Ｓ１）とは、固定部の両側に電極を当てて溶接を行う抵抗スポット溶接によって固定されていてもよい。当該溶接方法を、この明細書では、「両側スポット溶接」と称する場合がある。第１実施形態で説明するように、重ね合わせ部を有するプレス成形品（Ｐ）を用いることによって、両側スポット溶接を用いた固定を容易に実施できる。両側スポット溶接は、コストおよび信頼性の点で好ましい。

プレス成形品（Ｐ）では、突出部において、縦壁部から延びる鋼板と天板部から延びる鋼板とが固定されていてもよい。たとえば、重ね合わせ部で二重になっている鋼板が、プレス成形品（Ｐ）と金属部材（Ｓ１）との固定方法として例示した方法によって固定されていてもよい。また、突出部の根元（天板部および縦壁部と、突出部との境界）において、縦壁部から延びる鋼板と天板部から延びる鋼板とがアーク溶接（隅肉溶接）されていてもよい。縦壁部から延びる鋼板と天板部から延びる鋼板との固定は、金属部材（Ｓ１）を重ね合わせ部に固定する前に行ってもよいし、金属部材（Ｓ１）を重ね合わせ部に固定する際に同時に行ってもよい。たとえば、金属部材（Ｓ１）を重ね合わせ部に固定する方法として、重ね合わせ部で二重になっている鋼板と金属部材（Ｓ１）とをまとめて固定できる方法を採用する場合には、それらを一度に固定してもよい。そのような方法の例には、抵抗スポット溶接およびレーザー溶接が含まれる。

プレス成形品（Ｐ）は、２つの縦壁部の端部（天板部側の端部とは反対側の端部）から延びる２つのフランジ部を含んでもよい。

本実施形態の構造部材は、金属板（たとえば鋼板）からなる他の部材をさらに含んでもよい。当該他の部材を、以下では「部材（Ｓ２）」と称する場合がある。部材（Ｓ２）を構成する金属板には、金属部材（Ｓ１）を構成する金属板として例示したものを用いることができる。部材（Ｓ２）を構成する金属板は、典型的には鋼板であり、プレス成形品（Ｐ）を構成する鋼板と同種の鋼板を用いてもよい。部材（Ｓ２）は、プレス成形品（Ｐ）に固定される。プレス成形品（Ｐ）と部材（Ｓ２）とが閉断面（別の観点では中空体。以下同様である。）を構成するように、部材（Ｓ２）が２つのフランジ部に固定されていてもよい。部材（Ｓ２）は、プレス成形品（Ｐ）のフランジ部の全体に固定されていてもよいし、フランジ部の一部のみに固定されていてもよい。部材（Ｓ２）は、平らな金属板（裏板）であってもよいし、プレス成形によって形成されたプレス成形品であってもよい。たとえば、部材（Ｓ２）は、本発明のプレス成形品（Ｐ）であってもよい。その場合、閉断面を構成するように２つのプレス成形品（Ｐ）同士を固定してもよい。

プレス成形品（Ｐ）と部材（Ｓ２）とを固定する方法に限定はなく、プレス成形品（Ｐ）と金属部材（Ｓ１）とを固定する方法として例示した方法を適用してもよい。たとえば、プレス成形品（Ｐ）と部材（Ｓ２）とは抵抗スポット溶接で固定してもよい。

プレス成形品（Ｐ）を構成する鋼板の引張強度は４９０ＭＰａ以上（たとえば５９０ＭＰａ以上、７８０ＭＰａ以上、９８０ＭＰａ以上、または１２００ＭＰａ以上）であってもよい。引張強度の上限に限定はなく、２０００ＭＰａ以下であってもよい。後述する製造方法の第２工程をホットスタンピングによって行う場合、プレス成形品の引張強度を、材料である鋼板（ブランク）の引張強度よりも高くすることができる。金属部材（Ｓ１）および部材（Ｓ２）が鋼板で構成される場合、金属部材（Ｓ１）および部材（Ｓ２）を構成する鋼板の引張強度は、プレス成形品（Ｐ）の鋼板の引張強度について例示した範囲にあることが好ましい。

プレス成形品（Ｐ）およびそれを含む本実施形態の構造部材は、自動車の構造部材として用いることができる。プレス成形品（Ｐ）の用途の例には、サイドシル、ピラー（フロントピラー、フロントピラーロア、センターピラー等）、ルーフレール、ルーフアーチ、バンパー、ベルトラインレインフォースメント、およびドアインパクトビームが含まれ、これら以外の構造部材であってもよい。なお、本実施形態の構造部材を、自動車以外の移動手段（車両、船舶、航空機など）の構造部材に用いることが可能である。たとえば、各種の車両（自動車、二輪車、鉄道車両など）の構造部材に本実施形態の構造部材を用いることが可能である。

プレス成形品（Ｐ）は、Ａピラーの下方に連なる部分を構成するプレス成形品であってもよい。この場合、プレス成形品（Ｐ）は、Ａピラーを含んでもよい。Ａピラーの下方に連なる部分を構成する部材は、Ａピラーロアと呼ばれることもある。この場合、金属部材（Ｓ１）は、アッパーメンバを構成する部材であってもよい。そのような部材は、アッパーメンバーリアと呼ばれることもある。

プレス成形品（Ｐ）はサイドシルインナであってもよい。サイドシルインナは、ロッカーインナと呼ばれることもある。この場合、金属部材（Ｓ１）は、フロアパネルであってもよい。

（構造部材の製造方法）
自動車用の構造部材を製造するための本実施形態の方法について以下に説明する。この製造方法は、本実施形態の構造部材を製造するための方法である。そのため、本実施形態の構造部材について説明した事項は本実施形態の製造方法に適用できるため、重複する説明を省略する場合がある。また、本実施形態の製造方法について説明した事項は、本実施形態の構造部材に適用できる。

本実施形態の製造方法は、第１工程、第２工程、および第３工程をこの順に含む。第１工程では、２つの縦壁部となる部分および天板部となる部分を含む予備成形品を、素材鋼板を変形させることによって形成する。第２工程では、予備成形品をプレス成形することによって、プレス成形品（Ｐ）を形成する。第３工程では、プレス成形品（Ｐ）の重ね合わせ部に金属部材（Ｓ１）を固定する。予備成形品は、突出部を形成するための余剰部を含む。第２工程において、余剰部を構成する素材鋼板（変形された素材鋼板）の少なくとも一部を重ね合わせることによって重ね合わせ部を形成する。典型的には、予備成形品において、余剰部とそれ以外の部分との間には明確な境界がないが、それらの間に何らかの境界があってもよい。

第１工程に特に限定はなく、公知のプレス成形によって行ってもよい。第２工程については後述する。第２工程によって得られたプレス成形品（Ｐ）は、さらに後処理されてもよい。

以下では、出発材料である鋼板（素材鋼板）を「ブランク」と称する場合がある。ブランクは通常、平板状の鋼板であり、形成されるプレス成形品（Ｐ）の形状に応じた平面形状を有する。ブランクの厚さおよび物性は、プレス成形品に求められる特性に応じて選択される。ブランクの厚さは、たとえば０．４ｍｍ〜４．０ｍｍの範囲にあってもよく、０．８ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲にあってもよい。プレス成形品（Ｐ）の肉厚は、ブランクの厚さと加工工程とによって決まり、ここで例示したブランクの厚さの範囲にあってもよい。

ブランクは、引張強度が４９０ＭＰａ以上（たとえば５９０ＭＰａ以上、７８０ＭＰａ以上、９８０ＭＰａ以上、または１２００ＭＰａ以上）の高張力鋼板であることが好ましい。構造部材の軽量化を図るためには、ブランクの引張強度が高いことが好ましく、５９０ＭＰａ以上（たとえば９８０ＭＰａ以上、または１１８０ＭＰａ以上）であることがより好ましい。ブランクの引張強度の上限に限定はなく、一例では２０００ＭＰａ以下である。プレス成形品（Ｐ）の引張強度は、通常はブランクの引張強度と同等かそれよりも高く、ここで例示した範囲にあってもよい。金属部材（Ｓ１）および部材（Ｓ２）を構成する金属板が鋼板である場合には、それらの鋼板の厚さおよび引張強度も、上記の例示範囲から選択することが可能である。

素材鋼板（ブランク）の引張強度が５９０ＭＰａ以上である場合、第２工程がホットスタンピング（熱間プレス）によって行われてもよい。ブランクの引張強度が高い場合、冷間プレスでは突出部の先端部で割れが生じやすくなる。そのため、引張強度が５９０ＭＰａ以上（たとえば７８０ＭＰａ以上）のブランクを用いる場合には、第２工程をホットスタンピングによって行うことが好ましい。もちろん、引張強度が５９０ＭＰａ未満のブランクを用いる場合でも、第２工程をホットスタンピングによって行ってもよい。ホットスタンピングを行う場合、それに適した公知の組成を有するブランクを用いてもよい。

ブランクの引張強度が５９０ＭＰａ以上で肉厚が１．４ｍｍ以上の場合には、突出部で割れが生じることを抑制するために、第２工程をホットスタンピングで行うことが特に好ましい。同様の理由で、ブランクの引張強度が７８０ＭＰａ以上で肉厚が０．８ｍｍ以上である場合には、第２工程をホットスタンピングで行うことが特に好ましい。加熱した鋼板は延性が高くなるため、第２工程をホットスタンピングで行う場合、ブランクの肉厚が３．２ｍｍであっても割れが生じることが少ない。

ブランクの引張強度が高い場合、冷間プレスでは突出部の先端部で割れが生じやすくなる。そのため、成形後の鋼板の引張強度が１２００ＭＰａ以上（たとえば１５００ＭＰａ以上または１８００ＭＰａ以上）となる場合には、第２工程をホットスタンピングによって行うことが好ましい。もちろん、成形後の鋼板の引張強度が１２００ＭＰａ未満となる場合でも、第２工程をホットスタンピングによって行ってもよい。特に、引張強度が高いブランクを用いる場合には、第２工程をホットスタンピングによって行うことが好ましい。

第１工程での変形は、通常、それほど大きくはない。そのため、ブランクの引張強度とは無関係に、第１工程は、通常、冷間加工（たとえば冷間プレス）で行うことができる。ただし、必要に応じて第１工程を熱間加工（たとえば熱間プレス）で行ってもよい。好ましい一例では、第１工程を冷間加工で行い、第２工程をホットスタンピングで行う。

ホットスタンピングの一例について以下に説明する。ホットスタンピングを行う場合、まず、被加工物（ブランクまたは予備成形品）を所定の焼入れ温度まで加熱する。焼入れ温度は、被加工物がオーステナイト化するＡ３変態点（より具体的にはＡｃ３変態点）よりも高い温度であり、たとえば９１０℃以上であってもよい。次に、加熱した被加工物を、プレス装置でプレスする。被加工物は加熱されているため、大きく変形させても割れが生じにくい。被加工物をプレスする際に被加工物を急冷する。この急冷によって、プレス加工の際に被加工物が焼入れされる。被加工物の急冷は、金型を冷却したり、金型から被加工物に向けて水を噴出させたりすることによって実施できる。ホットスタンピングの手順（加熱およびプレス等）およびそれに用いられる装置に特に限定はなく、公知の手順および装置を用いてもよい。

予備成形品は、長手方向に垂直な断面がＵ字状であるＵ字状部を含んでもよい。このＵ字状部が、２つ縦壁部、天板部、および突出部となる。通常、Ｕ字状部の端部には、フランジ部となる部分がつながっている。以下の説明において、「断面」という語句は、原則として長手方向に垂直な方向の断面を意味する。

本発明の製造方法において、第２工程は、以下の工程（ａ）および工程（ｂ）を含んでもよい。工程（ａ）では、予備成形品のうち天板部となる部分を一対のプレス型によってプレスする。工程（ｂ）では、予備成形品のうち縦壁部となる部分を、一対のプレス型の少なくとも１つとカム型とによってプレスする。本発明の製造方法では、工程（ａ）および工程（ｂ）の両方が完了したときに突出部が形成されるような金型を用いてもよい。カム型は、主に、プレス方向に対して垂直な方向（水平方向）に移動する。典型的な一例では、カム型は水平方向にのみ移動する。

工程（ａ）および工程（ｂ）を行うタイミングは、状況に応じて選択でき、いずれかを先に完了させてもよいし、両者を同時に完了させてもよい。また、工程（ａ）および工程（ｂ）のいずれかを先に開始してもよいし、両者を同時に開始してもよい。工程（ａ）および工程（ｂ）の完了のタイミングが異なる第１〜第３の例について以下に説明する。

第２工程の第１の例では、工程（ａ）が完了した後に工程（ｂ）を完了させる。第１の例は、天板部と重ね合わせ部とがなす角度Ｘが１３５°以下（たとえば９０°〜１３５°の範囲）である場合に好ましく行われる。なお、工程（ａ）が完了した後に工程（ｂ）を完了させる限り、工程（ａ）が完了する前に工程（ｂ）におけるカム型の移動を開始してもよい。

第２工程の第２の例では、工程（ｂ）が完了した後に工程（ａ）を完了させる。第２の例は、天板部と重ね合わせ部とがなす角度Ｘが１３５°以上（たとえば１３５°〜１８０°の範囲）である場合に好ましく行われる。なお、なお、工程（ｂ）が完了した後に工程（ａ）を完了させる限り、工程（ｂ）が完了する前に工程（ａ）における一対のプレス型の移動を開始してもよい。

第２工程の第３の例では、工程（ａ）および工程（ｂ）を同時に完了させる。工程（ａ）と工程（ｂ）とが同時に完了する限り、工程（ａ）における一対のプレス型の移動開始時期と、工程（ｂ）におけるカム型の移動開始時期とに限定はない。

本発明の製造方法では、予備成形品のうち天板部となる部分に貫通孔が形成されていてもよい。そして、第２工程において、一対のプレス型から突出するピンを貫通孔に通すことによって天板部となる部分の移動を抑制してもよい。ピンは、通常、一対のプレス型のうちのいずれか一方から突出する。一対のプレス型の他方には、ピンが通る貫通孔が形成される。貫通孔は、一般的にブランクの段階で形成されるが、第２工程の前の他の段階で形成されてもよい。

第３工程では、プレス成形品（Ｐ）の重ね合わせ部に金属部材（Ｓ１）を固定する。固定方法の例には、上述した方法が含まれる。第３工程によって、本実施形態の構造部材が得られる。

以下では、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下で説明する実施形態は例示であり、以下の実施形態の構成の少なくとも一部を、上述した構成に置き換えることができる。以下の説明では、同様の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略する場合がある。

以下の図面では、理解を容易にするために、重ね合わせ部で重ね合わされている鋼板の間に隙間を図示する場合があるが、通常、重ね合わせ部で重ね合わされている鋼板同士は密着している。さらに、以下では、２つの境界部のそれぞれに突出部（重ね合わせ部）が設けられる場合について例示する場合があるが、２つの境界部のうちの１つのみに突出部（重ね合わせ部）が設けられてもよい。

（第１実施形態）
第１実施形態では、本発明の構造部材の一例について説明する。第１実施形態の構造部材４００の斜視図を図１に模式的に示す。さらに、構造部材４００の長手方向に垂直な断面図を、図２に模式的に示す。なお、以下では、図２における上方（天板部側）をプレス成形品１００の上方と称し、図２における下方（フランジ部側）をプレス成形品１００の下方と称する場合がある。

構造部材４００は、プレス成形品（Ｐ）であるプレス成形品１００と、金属部材（Ｓ１）である金属部材（鋼板部材）４１０とを含む。図１および図２では、プレス成形品１００の重ね合わせ部１１５ｄの長手方向の一部に金属部材４１０が固定されている一例を示す。

プレス成形品１００は、１枚の鋼板１０１で形成されている。図１および図２を参照して、プレス成形品１００は、２つの縦壁部１１１、天板部１１２、２つのフランジ部１１３、２つの突出部１１５を含む。縦壁部１１１、天板部１１２、およびフランジ部１１３はそれぞれ平板状である。天板部１１２は、２つの突出部１１５を介して２つの縦壁部１１１を結んでいる。図２に示す一例では、２つのフランジ部１１３は、２つの縦壁部１１１の下端部から、外側に向かってほぼ水平に延びている。すなわち、フランジ部１１３は、天板部１１２とほぼ平行である。

突出部１１５は、縦壁部１１１と天板部１１２とを結ぶ境界部（コーナー部）１１４から、外側に向かって突出している。突出部１１５のうち少なくとも先端部１１５ｔ側には、重ね合わせ部１１５ｄが存在する。重ね合わせ部１１５ｄでは、天板部１１２から延びる鋼板１０１ａと縦壁部１１１から延びる鋼板１０１ｂとが重ね合わされて密着している。鋼板１０１ａおよび鋼板１０１ｂはそれぞれ、鋼板１０１の一部である。天板部１１２から延びる鋼板（鋼板１０１ａ）は、先端部１１５ｔにおいて逆方向に曲げられて鋼板１０１ｂとなっている。重ね合わせ部１１５ｄは、全体としては平板状である。突出部１１５を除いたプレス成形品１００の断面（長手方向に垂直な断面）は、略ハット状である。

図２に示すように、天板部１１２と重ね合わせ部１１５ｄとがなす角度を、角度Ｘとする。より詳細には、角度Ｘは、天板部１１２の外側表面１１２ｓを含む面と、重ね合わせ部１１５ｄの表面１１５ｄｓ（重ね合わせ部１１５ｄにおける鋼板１０１ａの表面）を含む面とがなす角度をいう。図１および図２には、角度Ｘが１８０°の場合を示す。この場合、天板部１１２と重ね合わせ部１１５ｄとは平行である。角度Ｘが１８０°である場合の好ましい一例では、天板部１１２から延びる鋼板１０１ａと天板部１１２との間に段差がない。なお、角度Ｘが１８０°の状態は、別の観点では、天板部１１２と重ね合わせ部１１５ｄとがなす角度が０°の状態であるとみなすことも可能である。

角度Ｘは、上述した範囲にあってもよい。角度Ｘが１４５°である場合の一例の断面図を図３に示す。

角度Ｘが９０°より大きい場合、天板部１１２の上方からプレス成形品１００を見たときに、突出部１１５を構成する鋼板１０１ｂが鋼板１０１ａによって見えなくなっている。このような部分は、負角部と呼ばれることがある。別の観点では、負角部は、上型および下型のみでプレス成形しようとしたときに、逆勾配となる部分である。

突出部１１５の長さであって境界部１１４から突出する長さＤ（図１７Ａ参照）は、上述した範囲にあってもよい。境界部１１４において鋼板がカーブしている場合には、そのカーブがないと仮定した場合の位置から突出部１１５が突出する長さを長さＤとする。具体的には、縦壁部１１１を含む面と天板部１１２を含む面とが交差する位置を境界部とみなし、その位置から突出する長さを、長さＤとする。

重ね合わせ部１１５ｄは筒状に丸められていない。そのため、突出部１１５は、特許文献４の図６に記載の筒状に丸められた補強部とは異なる。さらに、重ね合わせ部１１５ｄでは、２枚の鋼板が密着している。また、先端部１１５ｔ以外の領域において、突出部１１５を構成する鋼板の一部はカーブしているが折り曲げられていない。すなわち、先端部１１５ｔを除いて突出部１１５には、突出部１１５の外側に向かって突出する稜線部がない。これらの点で、プレス成形品１００は、特許文献３に記載の部品とは異なる。

図２には、縦壁部１１１と天板部１１２とがなす角度Ｙが９０°より大きい場合の一例を示している。ここで、角度Ｙは、図２に示す角度、すなわち、プレス成形品１００の内側において、縦壁部１１１と天板部１１２とがなす角度である。

図２に示すように、縦壁部１１１とフランジ部１１３とを結ぶコーナー部１１６は、丸められた形状を有することが好ましい。コーナー部１１６が丸められた形状を有することによって、コーナー部１１６で座屈することを抑制できる。

突出部１１５の鋼板１０１ｂと縦壁部１１１との境界のコーナー部は、曲面であることが好ましい。当該コーナー部を曲面とすることによって、当該コーナー部で座屈することを抑制できる。長手方向に垂直な方向における当該コーナー部の曲率半径は、長さＤの０．１〜１倍の範囲（たとえば０．２〜０．８倍の範囲や、０．２〜０．５倍の範囲）にあってもよい。角度Ｘが１８０°より小さい場合、突出部１１５の鋼板１０１ａと縦壁部１１１との境界のコーナー部は、曲面であってもよい。

なお、プレス成形品の長手方向の全体にわたって突出部が形成されていなくてもよい。長手方向の一部のみに突出部が形成されているプレス成形品の斜視図を、図４に模式的に示す。図４のプレス成形品１００では、長手方向の両端の領域Ｐ２に突出部１１５が形成されておらず、長手方向の中央の領域Ｐ１に突出部１１５が形成されている。

突出部１１５で二重に重ねられている鋼板は、互いに固定されていてもよい。固定方法には、プレス成形品（Ｐ）と金属部材（Ｓ１）との固定方法として例示した方法を用いてもよい。たとえば、図５に示す領域Ａおよび／または領域Ｂが溶接されていてもよい。溶接方法に限定はない。突出部の端部ではない領域Ａの溶接は、抵抗スポット溶接またはレーザー溶接で行ってもよい。突出部１１５と他の部分との境界にある領域Ｂの溶接（隅肉溶接）は、アーク溶接で行ってもよい。

図１および図２では、角度Ｘが１８０°である場合を示したが、角度Ｘは上述した範囲にあってもよい。角度Ｘが９０°である場合のプレス成形品１００の一例を図６に示す。さらに、図６のプレス成形品１００の長手方向に垂直な断面図を、図７に模式的に示す。図６および図７の符号の意味については上述したため説明を省略する。図６および図７に示すプレス成形品１００の重ね合わせ部１１５ｄには、金属部材４１０が固定される。

本実施形態の構造部材が、鋼板からなる他の部材（Ｓ２）を含む場合の例を、図８Ａ〜図８Ｃに示す。図８Ａ〜図８Ｃは、構造部材の長手方向に垂直な断面を模式的に示す図である。なお、図８Ａ〜図８Ｃでは、プレス成形品１００と部材（Ｓ２）とを図示し、金属部材４１０（金属部材（Ｓ１））の図示は省略する。上述したように、金属部材４１０は、プレス成形品１００の重ね合わせ部に固定される。

図８Ａ〜図８Ｃに示す例では、プレス成形品１００と部材２０１とが閉断面を構成している。図８Ａに示す一例では、プレス成形品１００に、鋼板からなる部材（裏板）２０１が固定されている。部材２０１は、プレス成形品１００の２つのフランジ部１１３に溶接されている。図８Ｂに示す一例では、プレス成形品１００に、他のプレス成形品２０２が固定されている。プレス成形品２０２は、略ハット状の断面を有する。プレス成形品１００とプレス成形品２０２とは、それぞれの内側領域が対向するように配置され、プレス成形品１００のフランジ部１１３とプレス成形品２０２のフランジ部２０２ａとが溶接されている。図８Ｃに示す一例では、２つのプレス成形品１００が、それぞれの内側領域が対向するように配置され、お互いのフランジ部１１３同士が溶接されている。２つのプレス成形品１００のうちの１つを部材（Ｓ２）とみなすことが可能である。また、部材２０１およびプレス成形品２０２は部材（Ｓ２）である。図８Ａ〜図８Ｃでは、図１に示したプレス成形品１００と同様の形状を有するプレス成形品を用いる場合について説明したが、他のプレス成形品を用いてもよい。

プレス成形品（Ｐ）がＡピラーの下方に連なる部分を構成するプレス成形品であり、金属部材（Ｓ１）がアッパーメンバを構成する部材である場合の構造部材の一例を図９Ａに模式的に示す。さらに、図９Ａの線IXＢ−IXＢにおける断面図を図９Ｂに模式的に示す。

図９Ａおよび図９Ｂに示す構造部材４００ａにおいて、プレス成形品１００ａは、Ａピラーの下方に連なる部分を構成するプレス成形品である。プレス成形品１００ａのフランジ部には、閉断面を構成するように部材（Ｓ２）である部材２０１ａが固定されている。金属部材４１０ａは、アッパーメンバを構成する部材である。金属部材４１０ａは、固定部４２０において、重ね合わせ部１１５ｄに固定されている。抵抗スポット溶接を用いた場合、固定部４２０はナゲットである。

自動車の組立てでは、プレス成形品（Ｐ）に部材（Ｓ２）を溶接して閉断面部材（中空体）を形成した後に金属部材（Ｓ１）を溶接する場合が多い。重ね合わせ部がない従来のプレス成形品では、天板部１１２に金属部材４１０を溶接する必要がある。その場合、部材２０１を溶接した後に金属部材４１０を両側スポット溶接によって天板部１１２に溶接することは難しい。これは、長尺の閉断面部材（筒状体など）に対して両側スポット溶接を行う場合に常に問題となる。一方、プレス成形品１００は重ね合わせ部１１５ｄを有する。そのため、図９Ｃに示すように、プレス成形品１００に部材２０１を溶接して中空体を形成した後であっても、溶接部位の両側から２つの電極（電極棒）５１ａおよび５１ｂを溶接部位に到達させることができ、両側スポット溶接を容易に実施できる。さらに、両側スポット溶接に限らず、他の固定方法についても適用が容易である。そのため、プレス成形品１００を用いることによって、金属部材４１０をプレス成形品１００に固定する自由度が格段に高くなる。

プレス成形品（Ｐ）がサイドシルインナであり、金属部材（Ｓ１）がフロアパネルである場合の構造部材の一例の斜視図を、図１０に模式的に示す。なお、図１０は、フロアパネルの一部のみを示している。

図１０の構造部材４００ｂにおいて、プレス成形品１００ｂはサイドシルインナであり、金属部材４１０ｂはフロアパネルである。金属部材４１０ｂは、プレス成形品１００ｂの重ね合わせ部に固定されている。

（第２実施形態）
上述したように、金属部材（Ｓ１）は、縦壁部および天板部のいずれか一方、および、重ね合わせ部の２箇所でプレス成形品に固定されていてもよい。第２実施形態では、そのような構造部材の一例について説明する。なお、第１実施形態で説明した構造部材について、第２実施形態の構成を適用することが可能である。

第２実施形態の構造部材の一例の断面図を、図１１Ａに模式的に示し、他の一例の断面図を図１１Ｂに模式的に示す。図１１Ａおよび図１１Ｂに示す構造部材４００では、金属部材４１０が、固定部４２０ａおよび固定部４２０ｂの２箇所でプレス成形品１００に固定されている。図１１Ａの構造部材では、固定部４２０ａは天板部１１２に形成され、固定部４２０ｂは重ね合わせ部１１５ｄに形成される。この場合、固定部４２０ａが形成されている部分（天板部１１２）と固定部４２０ｂが形成されている部分（重ね合わせ部１１５ｄ）とがなす角度は、上述した角度Ｘである。

図１１Ｂの構造部材４００では、固定部４２０ａは縦壁部１１１に形成され、固定部４２０ｂは重ね合わせ部１１５ｄに形成される。この場合、固定部４２０ａが形成されている部分（縦壁部１１１）と固定部４２０ｂが形成されている部分（重ね合わせ部１１５ｄ）とがなす角度は、上述した角度ＸおよびＹを用いると、（３６０−Ｘ−Ｙ）度で表される。

固定部４２０ａが形成されている部分（縦壁部１１１または天板部１１２）と、固定部４２０ａが形成されている部分（重ね合わせ部１１５ｄ）とがなす角度を、１８０°以外（たとえば上述した範囲）とすることによって、固定部の信頼性を高めることができる。

スポット溶接継手の破断モードは、引張せん断（ＴＳＳ）のモード、Ｌ字継手（ＬＴＳ）のモード、十字継手（ＣＴＳ）のモードに大きく分けられる。一般的に、継手の強度は、ＴＳＳが最も高く、ＬＴＳ、ＣＴＳの順に低くなる。しかし、衝突時には様々な方向から力が加わるため、一般的なスポット溶接継手では、破断モードをコントロールすることは困難である。

図１２Ａおよび図１２Ｂはそれぞれ、図１１Ａに示した構造部材について、プレス成形品１００と金属部材４１０とに、矢印の方向に引き離す力が加わった場合を示す。図１２Ａおよび図１２Ｂのいずれの場合でも、固定部４２０ａおよび４２０ｂの少なくとも一方の破断モードがＴＳＳモードとなる。そのため、第２実施形態の構造部材によればより高い接合強度が得られ、その結果、高い衝突安全性を実現することが可能になる。

（第３実施形態）
第３実施形態では、本実施形態の構造部材を製造するための方法について説明する。第３実施形態では、第１および第２の実施形態で説明したプレス成形品を製造する一例について説明するが、本発明の他のプレス成形品も同様の方法で製造できる。第３実施形態では、第２工程をホットスタンピングによって行う一例について説明する。

まず、第１工程では、２つの縦壁部１１１となる部分および天板部１１２となる部分を含む予備成形品３０１を、素材鋼板を変形させることによって形成する。第１工程は、上述した方法（たとえばプレス加工）によって行うことができる。第１工程で形成される予備成形品３０１の一例の断面（長手方向に垂直な断面）を、図１３に模式的に示す。

予備成形品３０１は、Ｕ字状部３０１ａと、フランジ部１１３となる平坦部３０１ｂとを含む。Ｕ字状部３０１ａは、２つの縦壁部１１１および天板部１１２となる部分を含み、さらに、突出部１１５となる部分（余剰部３０１ａｅ）を含む。予備成形品３０１の断面は、略ハット状である。また、Ｕ字状部３０１ａの断面は、略Ｕ字状（図１３では上下が逆）である。

Ｕ字状部３０１ａの長さ（断面長さ）をＬｕとする。さらに、プレス成形品において、縦壁部の高さをＨｂ（図１１ＡのＨｂ１に相当）とし、２つの縦壁部間の幅をＷｂ（図１１ＡのＷｂ１に相当）とする。Ｕ字状部３０１ａは、縦壁部１１１となる部分および天板部１１２となる部分に加えて、第２工程によって突出部１１５となる余剰部３０１ａｅを含む。そのため、長さＬｕ、幅Ｗｂ、および高さＨｂは、Ｗｂ＋２Ｈｂ＜Ｌｕの関係を満たす。さらに、Ｕ字状部３０１ａの幅をＷａとし高さをＨａとする。通常、Ｗｂ≦Ｗａの関係とＷｂ＋２Ｈｂ＜Ｗａ＋２Ｈａの関係とが満たされる。なお、図１３に示す予備成形品３０１のＵ字状部３０１ａでは、余剰部３０１ａｅと他の部分との間には明確な境界がない。

予備成形品３０１の平坦部３０１ｂの端部は下方（天板部１１２から離れる方向）に下がっていてもよい。以下の図１４Ａ〜図１４Ｄでは、平坦部３０１ｂの端部が下がっていない予備成形品３０１を用いて第２工程を行う一例について説明する。図１５Ａ〜図１５Ｄに示すように、平坦部３０１ｂの端部が下がっている予備成形品３０１でも同様に成形が可能である。

第２工程は、ホットスタンピングによって行われる。まず、予備成形品３０１を、Ａｃ３変態点以上の温度（たとえばＡｃ３変態点より８０℃以上高い温度）にまで加熱する。この加熱は、たとえば、予備成形品３０１を加熱装置内で加熱することによって行われる。

次に、加熱された予備成形品３０１をプレス装置によってプレス加工する。プレス加工に用いられるプレス型の構成の一例を図１４Ａに示す。プレス装置は、一対のプレス型１０、プレート１３、伸縮機構１４、カム押圧型１５、およびカム型（スライド型）２１を含む。一対のプレス型１０は、上型１１と下型１２とを含む。下型１２は、凸部１２ａを含む。カム押圧型１５およびカム型２１はそれぞれ、カム機構として働く傾斜面１５ａおよび２１ａを有する。カム押圧型１５は、伸縮可能な伸縮機構１４を介してプレート１３に固定されている。伸縮機構には、バネおよび油圧シリンダ等の公知の伸縮機構を用いることができる。

プレート１３の下降に伴って、上型１１およびカム押圧型１５が下降する。カム押圧型１５の下降に伴い、カム型２１がカム押圧型１５に押されて下型１２の凸部１２ａ側に移動する。よく知られているように、カム型２１の移動のタイミングは、傾斜面１５ａおよび２１ａの位置および形状を変化させることによって調整できる。すなわち、それらの調整によって、上述した工程（ａ）の完了および工程（ｂ）の完了のタイミングを調整できる。なお、カム機構を用いずに、油圧シリンダ等によってカム型２１を移動させてもよい。

この実施形態では、上型１１とカム押圧型１５とがプレート１３を介してプレス機の同じスライドに取り付けられている一例について例示している。しかし、上型１１とカム押圧型１５とをプレス機の別々のスライドに取り付け、それらを個別に動作させてもよい。また、この実施形態では、カム押圧型１５が押し当てられることによってカム型２１が移動する一例について例示している。しかし、カム型２１に直接取り付けた駆動装置によってカム型２１を移動させてもよい。

プレス型１０およびカム型２１は、冷却可能である。たとえば、プレス型１０およびカム型２１は、それらの内部を冷却水が循環するように構成されてもよい。冷却された金型を用いてプレスを行うことによって、加熱された予備成形品３０１が成形および冷却される。その結果、プレス成形と焼入れとが行われる。なお、金型から水を噴出させることによって冷却を行ってもよい。

図１４Ａの装置を用いてプレス成形する工程の一例について説明する。図１４Ａ〜図１４Ｄに、上述した第２の例の方法で第２工程を行う場合の一例を模式的に示す。この第２の例の方法は、角度Ｘが１３５°以上（たとえば１３５°〜１８０°の範囲）である場合に好ましく用いられる。

まず、図１４Ａに示すように、上型１１と下型１２との間に予備成形品３０１を配置する。次に、プレート１３を下降させる。カム型２１は、プレート１３に伴って下降するカム押圧型１５に押され、凸部１２ａ側にスライドする。その結果、図１４Ｂに示すように、下型１２（凸部１２ａ）とカム型２１とが、縦壁部１１１となる部分をプレスして拘束する。このようにして、工程（ｂ）が完了する。

次に、図１４Ｃに示すように、プレート１３をさらに下降させ、それによって天板部となる部分のプレスを開始する。このとき、伸縮機構１４が縮む。予備成形品３０１は余剰部を有するため、その余剰部がカム型２１側に張り出す。

次に、図１４Ｄに示すように、上型１１を下死点まで下降させ、天板部となる部分を上型１１と下型１２（凸部１２ａ）とでプレスして拘束する。このようにして、工程（ａ）が完了する。以上のようにして、プレス成形が完了する。余剰部は、上型１１とカム型２１との間で折り重ねられて、重ね合わせ部１１５ｄを有する突出部１１５となる。このようにして、プレス成形品１００が得られる。

次に、上述した第１の例の方法で第２工程を行う場合の一例について説明する。図１５Ａ〜図１５Ｄに、各工程を模式的に示す。この第１の例の方法は、角度Ｘが１３５°以下（たとえば９０°〜１３５°の範囲）である場合に好ましく用いられる。

図１５Ａ〜図１５Ｄでは、フランジ部１１３となる平坦部３０１ｂ（図１３参照）の端部が下方に曲がっており、下型１２がそれに対応する形状を有する場合について示す。このような構成によれば、平坦部３０１ｂの端部を、カム型２１の下面と下型１２との間に入れることが容易になる。もちろん、図１４Ａ〜図１４Ｄに示すように、平坦部３０１ｂの端部が下方に曲がっていなくてもよい。すなわち、本発明の製造方法において、予備成形品のうちフランジ部となる部分の端部が、下方に曲がっていてもよいし、曲がっていなくてもよい。フランジ部となる部分の端部が下方に曲がっている場合、それに対応する凹部が下型に形成されていてもよい。

図１５Ａに示す装置では、伸縮可能な伸縮機構１４を介して上型１１がプレート１３に固定されている。一方、カム押圧型１５は、伸縮機構１４を介さずにプレート１３に固定されている。

この第２工程では、まず、図１５Ａに示すように、上型１１と下型１２との間に予備成形品３０１を配置する。次に、図１５Ｂに示すように、プレート１３を下降させ、上型１１と下型１２（凸部１２ａ）とによって、天板部となる部分をプレスして拘束する。このようにして、工程（ａ）が完了する。

次に、伸縮機構１４を収縮させながらプレート１３をさらに下降させる。これによって、図１５Ｃに示すように、カム型２１を凸部１２ａ側にスライドさせる。予備成形品３０１は余剰部を有するため、その余剰部が上方に張り出す。

次に、図１５Ｄに示すように、プレート１３を下死点まで下降させ、カム型２１と下型１２（凸部１２ａ）とによって縦壁部となる部分をプレスして拘束する。このとき、余剰部は、上型１１とカム型２１との間で折り重ねられて突出部１１５となる。このようにして、工程（ｂ）が完了する。以上のようにしてプレス成形が完了し、プレス成形品１００が得られる。

第２工程の第３の例として上述したように、第２工程において、工程（ａ）および工程（ｂ）を同時に完了させてもよい。金型の形状および配置を調整することによって、工程（ａ）および工程（ｂ）を同時に完了させることができる。

ホットスタンピングによって第２工程を行う場合、第２工程において適正な焼入れを行うために、金型（プレス型１０およびカム型２１）の移動が完了した時点で、それらの金型とプレス成形品１００とが密着していることが好ましい。第２工程で得られたプレス成形品１００は、必要に応じて後処理がなされる。得られた成形品は、必要に応じて他の部品と組み合わされて用いられる。

第２工程は、一対のプレス型（上型および下型）の少なくとも一方から突出するピンを含むプレス型を用いて行ってもよい。そのような第２工程の一例を、図１６に模式的に示す。図１６のプレス型は、下型１２の凸部１２ａから突出するピン１６を含む。上型１１には、上型１１が下降したときにピン１６が挿入される穴１１ｈが形成されている。ピン１６は、予備成形品３０１に形成された貫通孔に挿入される。その状態で第２工程のプレス成形を行うことによって、突出部を精度よく形成できる。なお、プレス型は、ピン１６が上方から押圧されたときにピン１６の少なくとも一部が下型１２内に収納される機構を有してもよい。

次に、第３工程では、プレス成形品１００の重ね合わせ部１１５ｄに、金属部材（Ｓ１）を固定する。固定方法には、上述した方法を適用することができ、プレス成形品１００の形状や用途に応じて選択すればよい。

本実施形態の構造部材が部材（Ｓ２）を含む場合、部材（Ｓ２）の固定は、金属部材（Ｓ１）の固定の前であってもよいし、後であってもよい。部材（Ｓ２）の固定も、上述した方法を適用することができ、プレス成形品１００の形状や用途に応じて選択すればよい。

以上のようにして、本実施形態の構造部材が得られる。もちろん、第３工程で得られた構造部材をさらに加工してから自動車の構造部材として用いてもよい。

本発明について、実施例によってより詳細に説明する。

（実施例１）
実施例１では、プレス成形品（Ｐ）と部材（Ｓ２）とからなる構造体について、三点曲げ試験のシミュレーションを行った。シミュレーションには、汎用のＦＥＭ（有限要素法）ソフト（ＬＩＶＥＲＭＯＲＥ ＳＯＦＴＷＡＲＥ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ社製、商品名ＬＳ‐ＤＹＮＡ）を用いた。プレス成形品（Ｐ）を含む構造体としてシミュレーションに用いたサンプル１の断面図を、図１７Ａに模式的に示す。図１７Ａの構造体は、プレス成形品１００と、そのフランジ部１１３に溶接された部材（裏板）２０１とからなる。図１７Ａに示したサンプル１のサイズは以下の通りである。ただし、以下のサイズにおいては鋼板の厚さは考慮していない。
・角度Ｘ：１８０°
・角度Ｙ：９０°
・突出部の長さＤ：１５ｍｍ
・縦壁部の高さＨｂ１：６０ｍｍ
・２つの突出部の先端部間の幅Ｗｔ１：８０ｍｍ
・２つの縦壁部間の距離（天板部の幅）Ｗｂ１：５０ｍｍ（８０−２Ｄ）
・裏板の幅Ｗｐ１：９０ｍｍ（１２０−２Ｄ）
・コーナー部ＲａおよびＲｂにおける曲率半径：５ｍｍ
・長手方向の長さ：１０００ｍｍ

また、従来例の構造体としてシミュレーションに用いたサンプル２およびサンプル３の断面図を図１７Ｂおよび図１７Ｃに模式的に示す。図１７Ｂに示すサンプル２は、断面がハット型のプレス成形品１と、そのフランジ部１ｃに溶接された裏板２とからなる。プレス成形品１は、天板部１ａ、縦壁部１ｂ、およびフランジ部１ｃからなる。図１７Ｂに示したサンプル２のサイズは以下の通りである。
・天板部１ａの幅：８０ｍｍ
・縦壁部１ｂの高さ：６０ｍｍ
・裏板２の幅：１２０ｍｍ
・コーナー部における曲率半径：５ｍｍ
・長手方向の長さ：１０００ｍｍ

サンプル２とサンプル３とは、全く同じ構造を有し、配置のみが異なる。具体的には、サンプル２は、裏板２側が上方（インパクタ側）に配置されており、サンプル３は天板部１ａ側が上方（インパクタ側）に配置されている。以下では、裏板側が上方にある配置（サンプル２の配置）を逆ハットの配置と称する。さらに、天板部側が上方にある配置（サンプル３の配置）を正ハットの配置と称する。なお、後述するように、実際の構造部材で起きる衝突は、主に正ハットの配置で起きる。そのため、サンプル１の比較例となるのは、正ハット配置のサンプル３であり、逆ハット配置のサンプル２は参考例として記載している。

サンプル１〜３は、厚さが１．４ｍｍで引張強度が１５００ＭＰａである鋼板からなるものであると仮定した。プレス成形品のフランジ部と裏板とは、４０ｍｍのピッチでスポット溶接して固定したと仮定した。サンプル１〜３は、長手方向における単位長さあたりの質量が同じになるように設計した。

シミュレーションで用いた三点曲げ試験の方法を図１８に模式的に示す。三点曲げ試験は、２つの支点５にサンプルを載せ、インパクタ６によって上方からサンプルを押すことによって行った。実施例１の試験において、２つの支点５の間の距離Ｓは４００ｍｍまたは７００ｍｍとした。支点５の曲率半径は３０ｍｍとした。インパクタ６の曲率半径は１５０ｍｍとした。インパクタ６の衝突速度は７．５ｋｍ／ｈとした。

三点曲げ試験では、各サンプルの上方からインパクタ６を衝突させた。具体的には以下の表１に示す６種類の試験を行った。インパクタ６の衝突方向を、図１７Ａ〜図１７Ｃ中の矢印で示す。

試験１−１〜１−３および２−１〜２−３において、変位量が１００ｍｍのときの、各サンプルのエネルギ吸収量を求めた。その結果を、図１９Ａおよび図１９Ｂに示す。図１９Ａは、試験１−１〜１−３（距離Ｓ＝４００ｍｍ）の結果を示し、図１９Ｂは、試験２−１〜２−３（距離Ｓ＝７００ｍｍ）の結果を示す。エネルギ吸収量が大きい自動車構造部品は、衝突に対する乗員の安全性が高いことを意味する。

図１９Ａおよび図１９Ｂには、サンプル１の突出部の長さＤを、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、および２０ｍｍとした場合の結果についても示す。長さＤが５ｍｍの場合は、突出部の先端部のみが重ね合わせ部となる。なお、いずれのサンプルも、長手方向の単位長さあたりの質量は同じになるように設計した。さらに、それらの図には、鋼板の割れおよびスポット溶接の部分における割れを考慮しないシミュレーション結果と、それらを考慮したシミュレーション結果とについても示す。

図１９Ａおよび図１９Ｂに示すように、突出部を有するサンプル１はいずれも、正ハット配置のサンプル３（比較例）よりもエネルギ吸収量が大きかった。さらに、割れを考慮した場合、サンプル１は多くの場合でサンプル２（参考例）よりも高い特性を示した。図１９Ａは、支点間距離Ｓが４００ｍｍの場合には突出部の長さＤを１０ｍｍ以上とすることが好ましいことを示している。図１９Ｂは、支点間距離Ｓが７００ｍｍの場合には突出部の長さＤが長い方が好ましいことを示している。

図１９Ａおよび図１９Ｂに示されるように、サンプル２（逆ハット配置）の結果において、鋼板およびスポット溶接の割れを考慮した場合のエネルギ吸収量は、それらを考慮しない場合のエネルギ吸収量よりも大きく低下した。この結果は、裏板側からインパクタ６が衝突した場合、割れ（たとえばスポット溶接部分における割れ）が生じやすいことを示唆している。

断面が略ハット状のプレス成形品を自動車その他の構造部材として用いる場合、天板部側がボディーの外側に向けて配置されることが多い。そのため、事故時の衝突は、裏板側からではなく天板部側から生じることを想定する必要がある。その点で、逆ハット配置のサンプル２の特性が良好であったとしても、実際に構造部材として適用する場合には意味がない場合が多い。そのため、天板部側からの衝突に対する特性が重要である。天板部側からの衝突で比較した場合、サンプル１は、正ハット配置のサンプル３に対して非常に優れた特性を示した。そのため、プレス成形品（Ｐ）を用いた構造部材は、衝突安全性の向上に非常に有用である。

（実施例２）
実施例２では、サンプル１（Ｄ＝１５ｍｍ）の角度Ｘのみを変化させたサンプル（サンプル１’）について、実施例１と同様に三点曲げ試験のシミュレーションを行った。サンプル１’の角度Ｘは、９０°、１０５°、１２０°、１３５°、および１８０°とした。角度Ｘが９０°である場合のサンプル１’に含まれるプレス成形品（Ｐ）の形状は、図７に示すプレス成形品１００と同様の形状である。

変位量が１００ｍｍのときの各サンプルのエネルギ吸収量を、シミュレーションによって求めた。支点間距離Ｓが４００ｍｍである場合の結果を図２０Ａに示す。支点間距離Ｓが７００ｍｍである場合の結果を図２０Ｂに示す。なお、実施例２のシミュレーションでは、鋼板の割れおよびスポット溶接部分の割れを考慮しなかった。

図２０Ａおよび図２０Ｂに示されるように、角度Ｘが変化しても、サンプル１’は正ハット配置のサンプル３よりも良好な特性を示した。図２０Ａに示されるように、支点間距離Ｓが４００ｍｍの場合には、角度Ｘが大きいほどエネルギ吸収量が大きかった。一方、図２０Ｂに示されるように、支点間距離Ｓが７００ｍｍの場合には、角度Ｘが小さいほどエネルギ吸収量が大きかった。

実施例１の試験において、インパクタの衝突によって変位したサンプル１の断面形状を図２１Ａに示す。サンプル１では縦壁部が内側に倒れており、それによって荷重を受けとめている。これは、角度Ｘが９０°よりも大きいためである。実施例２の試験において、インパクタの衝突によって変位したサンプル１’の断面形状を図２１Ｂに示す。図２１Ｂに示すのは、角度Ｘ＝９０°のサンプル１’である。図２１Ｂに示すように、角度Ｘ＝９０°の場合、サンプル１’の外側の鋼板（突出部のうちの外側の鋼板および縦壁部の鋼板）は全体で荷重を受けとめている。

以上のように、プレス成形品（Ｐ）を用いることによって、自動車の衝突安全性を高めることが可能な構造部材が得られる。さらに、プレス成形品の重ね合わせ部に金属部材（Ｓ１）を固定することによって、製造の自由度および固定部の信頼性が高い構造部材が得られる。

本発明は、自動車用の構造部材に利用できる。

１０：一対のプレス型
１１：上型（プレス型）
１２：下型（プレス型）
１００：プレス成形品
１０１、１０１ａ、１０１ｂ：鋼板
１１１：縦壁部
１１２：天板部
１１３：フランジ部
１１４：境界部
１１５：突出部
１１５ｄ：重ね合わせ部
２００ａ、２００ｂ、２００ｃ：構造部材（自動車部品）
２０１：他の部材
３０１：予備成形品
３０１ａｅ：余剰部
４００：構造部材
４１０：金属部材
Ｄ：突出部の長さであって境界部から突出する長さ
Ｘ：天板部と重ね合わせ部とがなす角度

Claims (11)

1. 自動車用の構造部材であって、
   １枚の鋼板で形成されたプレス成形品と、前記プレス成形品に固定された、金属板からなる金属部材とを含み、
   前記プレス成形品は、
   ２つの縦壁部と、
   前記２つの縦壁部を結ぶ天板部と、
   前記縦壁部と前記天板部とを結ぶ２つの境界部のうちの少なくとも１つの境界部から突出する突出部と、を含み、
   前記突出部は、その少なくとも先端に前記鋼板が折り重ねられた重ね合わせ部を有して、前記境界部から突出しており、
   前記金属部材が前記重ね合わせ部に固定されている、自動車用の構造部材。
2. 前記プレス成形品は、前記２つの境界部のそれぞれから突出する２つの前記突出部を含む、請求項１に記載の、自動車用の構造部材。
3. 前記天板部と前記重ね合わせ部とがなす角度が９０°〜１８０°の範囲にある、請求項１または２に記載の、自動車用の構造部材。
4. 前記金属部材は、前記縦壁部および前記天板部のいずれか一方、および、前記重ね合わせ部の２箇所で前記プレス成形品に固定されており、
   前記金属部材が固定された前記縦壁部または前記天板部と前記重ね合わせ部とがなす角度が、９０°〜１７５°の範囲にある、請求項１または２に記載の、自動車用の構造部材。
5. 前記プレス成形品と前記金属部材とが、溶接、接着剤、ろう付け、リベット、および、摩擦攪拌接合からなる群より選ばれる少なくとも１つで固定されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の、自動車用の構造部材。
6. 前記プレス成形品と前記金属部材とが、固定部の両側に電極を当てて溶接を行う抵抗スポット溶接によって固定されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の、自動車用の構造部材。
7. 前記プレス成形品は、前記２つの縦壁部の端部から延びる２つのフランジ部を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の、自動車用の構造部材。
8. 金属板からなる他の部材をさらに含み、
   前記プレス成形品と前記他の部材とが閉断面を構成するように、前記他の部材が前記２つのフランジ部に固定されている、請求項７に記載の、自動車用の構造部材。
9. 前記プレス成形品は、Ａピラーの下方に連なる部分を構成するプレス成形品であり、
   前記金属部材は、アッパーメンバを構成する部材である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の、自動車用の構造部材。
10. 前記プレス成形品はサイドシルインナであり、
    前記金属部材はフロアパネルである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の、自動車用の構造部材。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の、自動車用の構造部材の製造方法であって、
    前記２つの縦壁部となる部分および前記天板部となる部分を含む予備成形品を、素材鋼板を変形させることによって形成する第１工程と、
    前記予備成形品をプレス成形することによって、前記プレス成形品を形成する第２工程と、
    前記プレス成形品の前記重ね合わせ部に前記金属部材を固定する第３工程と、を含み、
    前記予備成形品は、前記突出部を形成するための余剰部を含み、
    前記第２工程において、前記余剰部を構成する前記素材鋼板の少なくとも一部を折り重ねて、重ね合わせることによって前記重ね合わせ部を形成する、自動車用の構造部材の製造方法。

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