WO2020100886A1 - 骨格部材 - Google Patents

骨格部材 Download PDF

Info

Publication number
WO2020100886A1
WO2020100886A1 PCT/JP2019/044309 JP2019044309W WO2020100886A1 WO 2020100886 A1 WO2020100886 A1 WO 2020100886A1 JP 2019044309 W JP2019044309 W JP 2019044309W WO 2020100886 A1 WO2020100886 A1 WO 2020100886A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
flat plate
recess
skeleton member
vickers hardness
plate portion
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/044309
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
紘明 窪田
由梨 戸田
裕之 川田
Original Assignee
日本製鉄株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本製鉄株式会社 filed Critical 日本製鉄株式会社
Priority to KR1020217013644A priority Critical patent/KR102535140B1/ko
Priority to MX2021005521A priority patent/MX2021005521A/es
Priority to CN201980073891.4A priority patent/CN112969632B/zh
Priority to EP19885006.7A priority patent/EP3882110A4/en
Priority to JP2020555715A priority patent/JP7115558B2/ja
Priority to US17/292,945 priority patent/US11718347B2/en
Publication of WO2020100886A1 publication Critical patent/WO2020100886A1/ja

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/15Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted having impact absorbing means, e.g. a frame designed to permanently or temporarily change shape or dimension upon impact with another body
    • B62D21/152Front or rear frames
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/02Side panels
    • B62D25/025Side sills thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/04Door pillars ; windshield pillars
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/20Floors or bottom sub-units
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D47/00Making rigid structural elements or units, e.g. honeycomb structures
    • B21D47/01Making rigid structural elements or units, e.g. honeycomb structures beams or pillars
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00Making other particular articles
    • B21D53/88Making other particular articles other parts for vehicles, e.g. cowlings, mudguards
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2306/00Other features of vehicle sub-units
    • B60Y2306/01Reducing damages in case of crash, e.g. by improving battery protection
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/06Fixed roofs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/08Front or rear portions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D29/00Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
    • B62D29/007Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof predominantly of special steel or specially treated steel, e.g. stainless steel or locally surface hardened steel

Definitions

  • the present invention relates to a skeleton member.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2018-213991 filed in Japan on November 14, 2018, and the content thereof is incorporated herein.
  • a metal plate member processed into a predetermined cross-sectional shape has been used as a frame member of an automobile.
  • These skeletal members are required to realize a light weight and have a sufficient load resistance. Therefore, in recent years, a material having high strength such as a high-tensile steel plate may be used.
  • the skeleton member is required to realize a desired deformation mode and efficiently absorb the impact.
  • Patent Document 1 describes a technique for controlling the cross-sectional shape of a shock absorbing member of an automobile in order to change the shock absorbing characteristics. That is, in the shock absorbing member, a groove is provided in the web of the hat member, and the depth of the groove and the width of the groove are changed to have a predetermined ratio.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a new and improved skeleton member capable of further improving impact absorption characteristics.
  • the outline of the present invention is as follows.
  • a first aspect of the present invention is a skeleton having a flat plate portion in which a concave portion having a pair of wall portions and a bottom portion extending between tip ends in the extending direction of the pair of wall portions is formed.
  • the Vickers hardness of the region of the flat plate portion excluding the recess is 330 Hv or more
  • the depth of the recess is 5 mm or more
  • the width of the recess is L 0
  • the cross-sectional length of the inner peripheral wall of the recess formed of the bottom is L 1
  • the value of (L 1 ⁇ L 0 ) / L 0 is 0.18 or more and 2.8 or less
  • the skeleton member has a Vickers hardness of a ridge line extending between the concave portion and the concave portion that is 1.06 times or more and 1.20 times or less the Vickers hardness of a region of the flat plate portion excluding the concave portion.
  • the width of the recess may be 80 mm or less.
  • the depth of the recess may be 20 mm or less.
  • the value of (L 1 ⁇ L 0 ) / L 0 may be 0.18 or more and 1.8 or less. .. (5)
  • the ratio of the width of the recess to the width along the surface position of the bottom is 0.70 or more and 1.20 or less. May be
  • a skeleton member capable of further improving the impact absorption characteristics.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along the line XZ showing an example of the skeleton member according to the same embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a recess in an XZ plane cross section showing an example of a skeleton member according to the same embodiment.
  • It is a graph which shows the relationship between the depth of the recessed part of the frame
  • Impact absorption characteristics can be improved by providing a concave portion having an appropriate shape in the flat plate portion of the skeleton member, which is a high-strength material having a Vickers hardness of 330 Hv or more, (2) In the skeleton member provided with the recesses, the stress at the time of being deformed due to an impact is concentrated on the ridge line portion of the recessed portion, so that the Vickers hardness of the ridge line portion with respect to the flat plate portion is increased to further improve the shock absorbing characteristics.
  • FIG. 1 is a partial perspective view showing an example of a skeleton member according to the present embodiment.
  • the skeleton member 10 is a member that extends in the Y direction shown in FIG. 1 as the longitudinal direction and has a cross-section (XZ plane) orthogonal to the longitudinal direction that is a substantially hat shape that is opened in the X direction.
  • the skeleton member 10 includes a flat plate portion 11, a vertical wall portion 13 as a wall portion extending from the flat plate portion 11 via a bent portion, and a portion of the vertical wall portion 13 opposite to the flat plate portion 11 side. And a flange portion 15 bent outward from the end portion.
  • the skeleton member 10 can form a closed cross section by welding the flange portion 15 to the plate member 40.
  • the flat plate portion 11 is provided with a recess 20 that projects from the flat plate portion 11 toward the inside of the closed cross section of the skeleton member 10.
  • the concave portion 20 is formed in a groove shape along the longitudinal direction of the skeleton member 10 (Y direction shown in FIG. 1).
  • the skeleton member 10 can be composed of various metal plate-shaped members.
  • the skeleton member 10 may be composed of a steel plate.
  • a steel material having a tensile strength of 1.2 GPa class, 1.5 GPa class, 1.8 GPa class, 2.5 GPa class can be mentioned.
  • the Vickers hardness of the central portion of the plate thickness of the steel plate having these tensile strengths is 330 Hv or more when the test load is 1 kgf (9.8 N) in the hardness test carried out by the method described in JIS Z 2244: 2009. is there.
  • the skeleton member 10 can be formed by applying various known processing techniques to a metal plate-shaped member (blank material).
  • the skeleton member 10 may be formed by forming a plate-shaped member into a predetermined shape by cold drawing and pressing.
  • the plate thickness of the skeleton member 10 is preferably 0.4 mm or more and 2.5 mm or less from the viewpoint of required impact absorption characteristics and weight reduction.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line XX showing an example of the skeleton member according to the present embodiment, and is a cross-sectional view taken along the line II ′ in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the recess 20 in the XZ plane cross section showing an example of the skeleton member according to the present embodiment.
  • the concave portion 20 is a substantially rectangular (groove-shaped) portion formed in the flat plate portion 11 and opened in the X direction in FIG. 2. Since the skeleton member 10 has the concave portion 20, the maximum bending moment in the XZ plane cross section is increased, so that the proof strength of the skeleton member 10 is improved and the impact absorption characteristics of the skeleton member 10 are also improved.
  • the recess 20 has a pair of walls 21 a and 21 b and a bottom 23.
  • the pair of wall portions 21 a and 21 b are bent from the flat plate portion 11 via the ridge line portion 30 and protrude toward the inside of the closed cross section of the skeleton member 10. Further, the bottom portion 23 extends so as to connect between the front end portions of the pair of wall portions 21a and 21b in the extending direction toward the inside of the closed cross section.
  • the recess 20 has a predetermined shape including a predetermined width L 0 , a length L 1 of the inner peripheral wall in the XZ plane sectional view, and a predetermined depth ⁇ .
  • the recesses 20 contribute to the improvement of the shock absorption characteristics in the skeleton member 10, but the present inventors have found that the shape of the recesses 20 has a great influence on the improvement of the shock absorption characteristics. ..
  • the present inventors have found that the parameters relating to the shape of the recess 20 such as the width L 0 , the inner peripheral wall length L 1 and the depth ⁇ when the recess 20 is viewed in the XZ plane cross section have a predetermined relationship. Was found to affect the improvement of impact absorption characteristics.
  • the width L 0 of the recess 20, the length L 1 of the inner peripheral wall in the XZ plane sectional view, and the depth ⁇ are as follows, at each surface position outside the closed cross section of the recess 20 and the flat plate portion 11. It can be represented by the length of each part of the recess 20 geometrically obtained from Specifically, the surface position of the flat plate portion 11 and the virtual straight line L 2 extending in the Z-direction, the surface position of the wall portion 21a, with the virtual straight line L 3 which extend in the extending direction of the wall portion 21a The intersection is designated as point A.
  • a virtual straight line L 4 to the surface position of the bottom 23 is extended in the Z direction, the point of intersection of the imaginary straight line L 3 which extend the surface position of the wall portion 21a in the extending direction of the wall portion 21a B
  • a point C is an intersection of a virtual straight line L 4 extending the surface position of the bottom portion 23 in the Z direction and a virtual straight line L 5 extending the surface position of the wall portion 21 b in the extending direction of the wall portion 21 b.
  • a point D is an intersection of a virtual straight line L 2 extending the surface position of the flat plate portion 11 in the Z direction and a virtual straight line L 5 extending the surface position of the wall portion 21b in the extending direction of the wall portion 21b. ..
  • the distance between the point A and the point D is L 0, and the length of the bending line connecting the point A to the point B and the point C via the point C is L 1 .
  • an imaginary straight line L 2 that extends the surface of the flat plate portion 11 in the Z direction and an imaginary straight line L 4 that extends the surface position of the bottom portion 23 in the Z direction are set at an intermediate position of the width L 0 in the X direction.
  • the length of the straight line L 6 connected to is defined as the depth ⁇ .
  • the recess 20 has a shape having a depth of 5 mm or more and a value of (L 1 ⁇ L 0 ) / L 0 of 0.18 or more and 2.8 or less. ..
  • the shape of the recess 20 will be described in detail.
  • the present inventors show the relationship of parameters regarding the shape of the recess 20 by changing the length L 1 (mm), width L 0 (mm), and depth ⁇ (mm) of the bending line in the recess 20.
  • the impact absorption characteristics of the skeleton member 10 were evaluated. The results are shown in Table 1.
  • the impact absorption characteristics were evaluated by a three-point bending test using a hat-shaped member having a top plate width of 80 mm, a vertical wall portion height of 80 mm, and a length in the material axis direction of 800 mm.
  • the reaction force to the impactor was measured by a load cell in the process of pushing in with the impactor having R of 50 mm, and the value of [reaction force] ⁇ [stroke of impactor] was taken as the absorbed energy. Then, based on the value of the absorbed energy of the test piece obtained by the test body having the depth of the recess of 0.5 mm, the absorbed energy of the material obtained from the test body having the recess of various depths was relatively evaluated. did. When the absorbed energy is 1.5 times or more of the reference value, it is A, when it is 1.2 times or more of the reference value, it is B, and when it is less than the reference value, it is C. , B were the acceptance criteria.
  • the Vickers hardness of the flat plate portion 11 of the skeleton member 10 was 350 Hv, and the plate thickness of the flat plate portion 11 was 1.2 mm.
  • excellent shock absorption is achieved in a skeleton member having a recess 20 having a depth of 5 mm or more and a value of (L 1 ⁇ L 0 ) / L 0 of 0.18 or more and 2.8 or less. It was found to exhibit characteristics.
  • the value of (L 1 ⁇ L 0 ) / L 0 is larger than 2.8, the reason why the excellent impact absorption characteristics cannot be exhibited is that when the recess 20 is formed in the skeleton member 10, the plate thickness of the recess 20 is reduced.
  • the value of (L 1 ⁇ L 0 ) / L 0 which is a parameter relating to the shape of the concave portion 20, may be set to 1.8 or less.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the depth ⁇ of the recess 20 and the maximum bending moment.
  • the maximum bending moment of the skeleton member 10 increases as the value of the depth ⁇ increases.
  • the maximum bending moment when the depth ⁇ is 5 mm or more is significantly higher than the maximum bending moment value when the depth ⁇ is 5 mm or less. Therefore, when the value of the depth ⁇ is set to 5 mm or more, the effect of increasing the maximum bending moment in the skeleton member 10 can be greatly obtained.
  • the maximum bending moment also increases with the increase in the value of the depth ⁇ , but when the value of the depth ⁇ reaches 20 mm, it is clear that the effect of increasing the maximum bending moment is hardly obtained. Therefore, the value of the depth ⁇ may be 20 mm or less, and in that case, it is not necessary to increase the depth ⁇ more than necessary.
  • the width L 0 is preferably 80 mm or less in order to reduce stress concentration on the bottom. Further, the ratio of the width L 0 to the width along the surface position of the bottom portion 23 is preferably 0.70 or more and 1.20 or less in order to reduce stress concentration.
  • FIG. 5 is a diagram showing how the skeleton member 10 according to the present embodiment is deformed when an impact load is input.
  • the present inventors have studied to improve the shock absorption characteristics of the skeletal member 10 by controlling the hardness of the ridge line portion 30.
  • the relationship between the hardness of the ridge portion 30 and the maximum bending moment of the skeleton member 10 on the XZ plane will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
  • FIG. 6 is an enlarged XZ plane sectional view of a region including the flat plate portion 11 and the ridge line portion 30 of the skeleton member 10 according to the present embodiment.
  • the ridge line portion 30 is provided between the flat plate portion 11 and the concave portion 20, and connects the flat plate portion 11 and the wall portions 21 a and 21 b of the concave portion 20.
  • the ridge line portion 30 is a region surrounded by the R stop points R3, R4, R5, and R6 shown in FIG.
  • the Vickers hardness of the ridge line portion 30 is a Vickers hardness at a position C2 in the ridge line portion 30, which is intermediate between the R stop points R3 and R4 on the flat plate portion 11 side and the R stop points R5 and R6 on the concave portion 20 side.
  • the flat plate portion 11 is an area extending between the recess 20 and the vertical wall portion 13.
  • the Vickers hardness of the flat plate portion 11 is, as shown in FIG. 6, the R stop points R1 and R2 on the flat plate portion 11 side of the bent portion connecting the flat plate portion 11 and the vertical wall portion 13, and the ridge line portion 30. It is the Vickers hardness at an intermediate position C1 between the R stop points R3 and R4 (a position having the same distance W from the points R1 and R2 and the points R3 and R4).
  • the hardness measurement conditions are as follows. A cross section perpendicular to the plate surface of the sample including the recess 20 of the skeleton member 10 is sampled, a sample of the measurement surface is prepared, and the sample is subjected to a Vickers hardness test.
  • the measurement surface is prepared according to JIS Z 2244: 2009. After polishing the surface to be measured using # 600 to # 1500 silicon carbide paper, diamond powder having a particle size of 1 ⁇ m to 6 ⁇ m is mirror-finished using a liquid such as alcohol diluted with pure water or pure water.
  • the Vickers hardness test is performed by the method described in JIS Z 2244: 2009. The Vickers hardness is measured on the sample whose measurement surface has been prepared using a micro Vickers hardness tester with a test load of 1 kgf (9.8 N).
  • the Vickers hardness of the flat plate portion 11 and the Vickers hardness of the ridge line portion 30 are the depths in the plate thickness direction from the surface of the flat plate portion 11 and the ridge line portion 30, respectively, at a depth corresponding to 1/8 of the plate thickness.
  • the Vickers hardness of the ridge portion 30 is the Vickers hardness on the outside of the bending.
  • the flat plate portion 11 has a Vickers hardness of at least 330 Hv or higher.
  • the Vickers hardness of the flat plate portion 11 here means the Vickers hardness of the region of the flat plate portion 11 excluding the recess 20. Further, the Vickers hardness of the flat plate portion 11 may be 410 Hv or higher. The upper limit of the Vickers hardness of the flat plate portion 11 is 550 Hv.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the Vickers hardness of the ridge line portion 30 with respect to the Vickers hardness of the flat plate portion 11 and the maximum bending moment value in the Vickers hardness of the ridge line portion 30.
  • the maximum bending moment of the thin-walled structural member increases as the strength of the material used for the structural member (Vickers hardness) increases, but on the other hand, the range (effective width) that receives the stress during collision (that is, the collision width). The area that bears the stress during deformation) decreases. Therefore, when the material strength exceeds a predetermined value, the increase of the maximum bending moment tends to be stabilized.
  • the skeleton member 10 according to the present embodiment as shown in FIG. 7, when the Vickers hardness of the ridge line portion 30 is 1.06 times or more the Vickers hardness of the flat plate portion 11, the increase in the maximum bending moment ratio is stabilized. This makes it easier to secure the amount of shock absorption.
  • the skeleton member 10 be used under the condition that the Vickers hardness of the ridge portion 30 is 1.06 times or more the Vickers hardness of the flat plate portion 11 and the maximum bending moment ratio is sufficiently increased. Thereby, the value of the maximum bending moment can be improved, and the shock absorption characteristics of the skeleton member 10 can be improved.
  • the Vickers hardness of the flat plate portion 11 as used herein means the Vickers hardness of the region of the flat plate portion 11 excluding the recess 20.
  • the ratio of the Vickers hardness of the ridgeline portion 30 to the Vickers hardness of the flat plate portion 11 is 1.20 times or less, breakage from the boundary portion due to the difference in hardness between the ridgeline portion 30 and the flat plate portion 11 may occur. It is possible to secure a high level of maximum bending moment while suppressing. Therefore, the upper limit of the ratio of the Vickers hardness of the ridge line portion 30 to the Vickers hardness of the flat plate portion 11 is 1.20 times.
  • the ridge line portion 30 generally has a higher hardness than the flat plate portion due to work hardening.
  • the Vickers hardness of the ridge line portion 30 is 1.06 times or more the Vickers hardness of the flat plate portion 11 even if a steel plate having a hardness of more than 330 Hv is formed into the shape of the present embodiment only by increasing the hardness due to work hardening. Is difficult. Further, when the hardness is adjusted by partial quenching, the hardness of the ridge portion is excessively improved, and it becomes difficult to reduce the hardness to 1.20 times or less.
  • the hardness difference between the ridge line portion 30 and the flat plate portion 11 becomes excessively large, and breakage may occur from the boundary portion between them, so that the impact absorption energy may not be increased. Therefore, in order to control the ratio of the Vickers hardness of the ridge line portion 30 to the Vickers hardness of the flat plate portion 11 to 1.06 to 1.20, it is preferable to adjust the hardness of the ridge line portion by hardening due to work-induced transformation.
  • the depth ⁇ of the recess 20 is 5 mm or more, and the shape of the recess 20 is (L 1 ⁇ L 0 ) / Since the cross-sectional shape of the skeleton member 10 is set to an appropriate shape by limiting it to a predetermined range by the parameter of L 0 , it is possible to further improve the impact absorption characteristics. That is, since the depth ⁇ of the recess 20 is sufficient, the maximum bending moment can be improved and the cross-sectional proof stress can be improved.
  • the plate thickness of the recess 20 is ensured and the impact absorption energy of the skeleton member 10 is increased.
  • the flat plate portion 11 has a Vickers hardness of 330 Hv or higher, out-of-plane deformation is likely to occur in the vertical wall portion 13 of the skeleton member 10 and the like, and elastic buckling often occurs and does not contribute to the shock absorbing characteristics.
  • the elastic buckling is effectively suppressed by providing the concave portion 20 in which the parameter (L 1 ⁇ L 0 ) / L 0 is set within a predetermined range, and the cross-sectional proof stress of the skeleton member 10 is further improved. Since the impact absorption energy can also be increased, the impact absorption characteristics of the skeleton member 10 can be realized at a higher level.
  • the Vickers hardness is set to be equal to or more than a predetermined value with respect to the Vickers hardness of the flat plate portion 11, so that the impact of the skeletal member 10
  • the absorption characteristics can be further improved. That is, when a load is applied to the flat plate portion 11 of the skeleton member 10, high stress is generated in the ridge line portion 30 and the load is shared. Therefore, by making the ridge line portion 30 have a higher Vickers hardness than the Vickers hardness of the flat plate portion 11, the deformation of the recess 20 can be suppressed. As a result, the maximum bending moment of the skeleton member 10 can be further improved, and the shock absorption characteristics can be further improved.
  • FIG. 8 is a diagram showing an automobile skeleton 1 as an example to which the skeleton member 10 according to the embodiment of the present invention is applied.
  • the skeleton member 10 may constitute the automobile skeleton 1 as a cabin skeleton or a shock absorbing skeleton.
  • Examples of application of the skeleton member 10 as a cabin skeleton include roof center reinforcements 201, roof side rails 203, B pillars 207, side sills 209, tunnels 211, A pillar lowers 213, A pillar uppers 215, kicklin forces 227, floor cross members. 229, under reinforce 231, front header 233, and the like.
  • examples of application of the skeletal member 10 as a shock absorbing skeleton include a rear side member 205, an apron upper member 217, a bumper reinforcement 219, a crash box 221, a front side member 223, and the like.
  • the skeleton member 10 Since the skeleton member 10 is used as a cabin skeleton or a shock-absorbing skeleton, the skeleton member 10 has a sufficient load resistance, so that deformation during a collision can be reduced. Further, the skeleton member 10 is also improved in deformability, and even when an input such as a side collision is input to the automobile skeleton 1, the skeleton member 10 can sufficiently absorb the shock and protect the inside of the skeleton.
  • the flat portion 11 is provided with the recess 20, but the present invention is not limited to such an example.
  • the recess 20 may be provided not only in the flat plate portion 11 but also in the vertical wall portion 13.
  • the flange portion 15 is welded to the plate member 40, but the present invention is not limited to this example.
  • it may be directly welded to the end portion of the vertical wall portion 13 without the flange portion 15.
  • the mating member may be a member having a hat-shaped cross section and having a flange portion, and the flange portion 15 of the skeleton member 10 may be welded to the flange portion of the mating member.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)
  • Finishing Walls (AREA)

Abstract

この骨格部材は、一対の壁部と、当該一対の壁部の延在方向の先端部の間に延在する底部とを有する凹部が形成された平板部を有する骨格部材であって、前記平板部における前記凹部を除いた領域のビッカース硬度が330Hv以上であり、前記凹部の深さが、5mm以上であり、前記凹部の幅をLとし、前記一対の壁部および前記底部から成る前記凹部の内周壁の断面視長さをLとした場合、(L-L)/Lの値が0.18以上2.8以下であり、前記平板部と前記凹部との間に延在する稜線部のビッカース硬度が、前記平板部における前記凹部を除いた領域のビッカース硬度の1.06倍以上1.20倍以下である。

Description

骨格部材
 本発明は、骨格部材に関する。
 本願は、2018年11月14日に、日本に出願された特願2018-213991号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 従来、自動車の骨格部材として、金属製の板状部材を所定の断面形状に加工した部材が使用されている。これらの骨格部材は、軽量化を実現するとともに、十分な耐荷重を有することが求められる。このため、近年、高張力鋼板等の高い強度を有する材料が使用されることがある。一方、骨格部材を有する製品に対して、衝突による衝撃が加えられた場合には、骨格部材が所望の変形モードを実現して衝撃を効率的に吸収することが求められる。
 下記特許文献1には、自動車の衝撃吸収部材において、衝撃吸収特性を変えるために部材の断面形状を制御する技術が記載されている。すなわち、衝撃吸収部材において、ハット部材のウェブに溝を設け、溝の深さと溝の幅を所定の比になるように変更している。
日本国特開2007-246021号公報
 しかし、上記特許文献1に記載の技術では、衝撃吸収エネルギをさらに向上させるとともに、断面耐力をさらに向上させて、骨格部材においてより高いレベルの衝撃吸収特性を発現させることは困難であった。
 本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、衝撃吸収特性をさらに向上させることが可能な、新規かつ改良された骨格部材を提供することにある。
 本発明の概要は下記の通りである。
(1)本発明の第一の態様は、一対の壁部と、当該一対の壁部の延在方向の先端部の間に延在する底部とを有する凹部が形成された平板部を有する骨格部材であって、前記平板部における前記凹部を除いた領域のビッカース硬度が330Hv以上であり、前記凹部の深さが、5mm以上であり、前記凹部の幅をLとし、前記一対の壁部および前記底部から成る前記凹部の内周壁の断面視長さをLとした場合、(L-L)/Lの値が0.18以上2.8以下であり、前記平板部と前記凹部との間に延在する稜線部のビッカース硬度が、前記平板部における前記凹部を除いた領域のビッカース硬度の1.06倍以上1.20倍以下である骨格部材である。
(2)上記(1)に記載の骨格部材では、前記凹部の幅は、80mm以下であってもよい。
(3)上記(1)又は(2)に記載の骨格部材では、前記凹部の深さは、20mm以下であってもよい。
(4)上記(1)~(3)のいずれか一項に記載の骨格部材では、前記(L-L)/Lの値が0.18以上1.8以下であってもよい。
(5)上記(1)~(4)のいずれか一項に記載の骨格部材では、前記凹部の幅の、前記底部の表面位置に沿った幅との比が0.70以上1.20以下であってもよい。
 本発明によれば、衝撃吸収特性をさらに向上させることが可能な骨格部材が提供される。
本発明の第1の実施形態に係る骨格部材の一例を示す部分斜視図である。 同実施形態に係る骨格部材の一例を示すX-Z平面断面図である。 同実施形態に係る骨格部材の一例を示すX-Z平面断面の凹部の拡大図である。 同実施形態に係る骨格部材の凹部の深さと最大曲げモーメントとの関係を示すグラフである。 同実施形態に係る骨格部材について衝撃荷重の入力があった場合の骨格部材の変形の様子を示す図である。 骨格部材の平板部と稜線部を含む領域を拡大したX-Z平面断面図である。 稜線部のビッカース硬度と平板部のビッカース硬度との比と、最大曲げモーメントとの関係を示すグラフである。 骨格部材が適用される一例としての自動車骨格を示す図である。
 本発明者らは、衝撃吸収特性をさらに向上させることについて鋭意検討した。その結果、
(1)ビッカース硬度が330Hv以上の高強度材である骨格部材の平板部に適切な形状の凹部を設けることで衝撃吸収特性を高めることができること、
(2)凹部を設けた骨格部材において、衝撃を受けて変形する際の応力は凹部の稜線部に集中するため、平板部に対する稜線部のビッカース硬度を増加させることでさらに優れた衝撃吸収特性を実現できること、及び
(3)稜線部のビッカース硬度が平板部のビッカース硬度に比べて高すぎると、稜線部と平板部との境界での硬度差に起因し、この境界部からの破断により衝撃吸収エネルギを高めることができなくなくなること、
を知見して本発明に到達した。
 以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
 <1.第1の実施形態>
 [骨格部材の概略構成]
 まず、図1を参照して、本発明の第1の実施形態に係る骨格部材の一例の部分構造について説明する。図1は、本実施形態に係る骨格部材の一例を示す部分斜視図である。
 骨格部材10は、一例として、図1に示すY方向を長手方向として延在され、長手方向と直交する断面(X-Z平面)が、X方向に開口された略ハット形状となっている部材である。骨格部材10は、一例として、平板部11と、平板部11から屈曲部を介して延在された壁部としての縦壁部13と、縦壁部13の平板部11側とは反対側の端部から外方へ屈曲されたフランジ部15とを含んでいる。また、フランジ部15が板状部材40と溶着されることによって、骨格部材10は、閉断面を形成可能とされている。平板部11には、平板部11から骨格部材10の閉断面内側に向かって突出する凹部20が形成されている。凹部20は、骨格部材10の長手方向(図1に示すY方向)に沿って、溝状に形成されている。
 骨格部材10は、種々の金属製板状部材から構成され得る。特に、骨格部材10は、鋼板から構成され得る。一例としては、引張強度で1.2GPa級、1.5GPa級、1.8GPa級、2.5GPa級の鋼材が挙げられる。これらの引張強度を有する鋼板の板厚中心部分のビッカース硬度は、JIS Z 2244:2009に記載の方法で実施する硬度試験において、試験荷重を1kgf(9.8N)とした場合に、330Hv以上である。骨格部材10は、金属製板状部材(ブランク材)に対し公知の技術である種々の加工技術を適用することにより、形成され得る。一例としては、板状部材が、冷間絞りプレス加工により所定の形状に成形されることで、骨格部材10が形成されてもよい。骨格部材10の板厚は、求められる衝撃吸収特性と軽量化の観点から、0.4mm以上、2.5mm以下であることが好ましい。
 [凹部の構成]
 次に、図2および図3を参照して、本実施形態に係る骨格部材10の一例の凹部20の構成について説明する。図2は、本実施形態に係る骨格部材の一例を示すX-Z平面断面図であり、図1におけるI-I’断面図である。図3は、本実施形態に係る骨格部材の一例を示すX-Z平面断面の凹部20の拡大図である。
 図2に示すように、凹部20は、平板部11に形成された、図2におけるX方向に開口された略矩形状(溝状)の部分である。骨格部材10は、凹部20を有することにより、X-Z平面断面での最大曲げモーメントが上昇するので、骨格部材10の耐力が向上し、さらに骨格部材10の衝撃吸収特性も向上する。
 図3に示すように、凹部20は、一対の壁部21a、21bと底部23とを有する。一対の壁部21a、21bは、平板部11から稜線部30を介して屈曲され、骨格部材10の閉断面内側へ向かって突出されている。また、底部23は、一対の壁部21a、21bの閉断面内側へ向かう延在方向の先端部の間を接続するように延在されている。凹部20は、所定の幅L、X-Z平面断面視における内周壁の長さLおよび、所定の深さαを含めた所定の形状を有する。
 ここで、上記の通り、凹部20は、骨格部材10において衝撃吸収特性の向上に寄与するが、本発明者らは、凹部20の形状が衝撃吸収特性の向上に大きな影響を与えることを見出した。特に、本発明者らは、凹部20をX-Z平面断面視した場合における幅L、内周壁の長さL、深さα等の凹部20の形状に関するパラメータが所定の関係を有することが衝撃吸収特性の向上に影響することを見出した。
 ここで、凹部20の幅Lと、X-Z平面断面視における内周壁の長さL、深さαは、以下のように、凹部20および平板部11の閉断面外側における各表面位置から幾何学的に求めた凹部20の各部位の長さによって表すことができる。
 具体的には、平板部11の表面位置をZ方向に延在した仮想直線Lと、壁部21aの表面位置を、壁部21aの延在方向に延在させた仮想直線Lとの交点を点Aとする。
 また、底部23の表面位置をZ方向に延在させた仮想直線Lと、壁部21aの表面位置を壁部21aの延在方向に延在させた仮想直線Lとの交点を点Bとする。
 底部23の表面位置をZ方向に延在させた仮想直線Lと、壁部21bの表面位置を壁部21bの延在方向に延在させた仮想直線Lとの交点を点Cとする。
 平板部11の表面位置をZ方向に延在した仮想直線Lと、壁部21bの表面位置を壁部21bの延在方向に延在させた仮想直線Lとの交点を点Dとする。
 このとき、点Aと点Dとの間の距離をLとし、点Aから点B、点Cを介して点Dまでを結んだ屈曲線の長さをLとする。また、平板部11の表面をZ方向に延在させた仮想直線Lと底部23の表面位置をZ方向に延在させた仮想直線Lとを、幅Lの中間の位置においてX方向に結ぶ直線Lの長さを深さαとする。
 骨格部材10の断面画像から、公知の画像解析手法に基づいて凹部20および平板部11の閉断面外側の各表面位置を延在させた仮想直線を算出し、それらの交点を算出することで、上記交点が求められる。
 本実施例に係る骨格部材10では、凹部20は、深さが5mm以上であり、且つ、(L-L)/Lの値が0.18以上2.8以下である形状を有する。以下、凹部20の形状について詳細に説明する。
 本発明者らは、凹部20における屈曲線の長さL(mm)、幅L(mm)、及び、深さα(mm)を変更することで凹部20の形状に関するパラメータの関係を示す値である(L-L)/Lの値を調整し、骨格部材10の衝撃吸収特性の評価を行った。その結果を表1に示す。尚、衝撃吸収特性の評価は、天板部の幅が80mm、縦壁部の高さが80mm、材軸方向の長さが800mmのハット型部材を用いた3点曲げ試験により評価した。Rが50mmのインパクタで押し込む過程で、インパクタへの反力をロードセルによって測定し、その〔反力〕×〔インパクタのストローク〕の値をもって吸収エネルギとした。そして、凹部の深さが0.5mmの試験体により得られた試験片の吸収エネルギの値を基準とし、種々の深さの凹部を形成した試験体より得られた材料の吸収エネルギを相対評価した。吸収エネルギが基準値の1.5倍以上となった場合をA、基準値の1.2倍以上となった場合をB、基準値以下となった場合をCと3段階で評価し、A、Bの場合を合格基準とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 骨格部材10の平板部11のビッカース硬度は350Hv、平板部11の板厚は1.2mmとした。その結果、深さが5mm以上であり、且つ、(L-L)/Lの値が0.18以上2.8以下である形状の凹部20を有する骨格部材において、優れた衝撃吸収特性を示すことが分かった。
 (L-L)/Lの値が、2.8より大きい値になると優れた衝撃吸収特性を発揮できなくなる理由は、骨格部材10に凹部20を形成した時、凹部20の板厚が薄くなり、衝撃が与えられて変形した際の吸収エネルギが小さくなるためと推察される。
 凹部20の板厚が薄くなると、骨格部材10のX-Z平面における最大曲げモーメントは減少する。これは、板厚中心部のビッカース硬度が330Hv以上である高強度材を用いて薄板化された骨格部材10を車体骨格部材として適用する場合に、大きく影響する。
 従って、(L-L)/Lの値が、2.8より大きい値になると、吸収エネルギが小さくなり、最大曲げモーメントも減少することから、骨格部材10の衝撃吸収特性が十分発揮されなくなる。換言すれば、(L-L)/Lの値が、2.8以下であれば、凹部20での板厚が確保されて、骨格部材10の衝撃吸収特性が十分に発揮される。
 一方、(L-L)/Lの値が、0.18より小さい値になると、凹部20によるX-Z平面での最大曲げモーメントの向上が小さくなり、骨格部材10の耐力が向上しなくなることが分かった。従って、(L-L)/Lの値が、0.18以上であれば、凹部20により骨格部材10の耐力をさらに向上でき、優れた衝撃吸収特性を発揮できる。
 以上の通り、表1に示した結果から、凹部20の形状に関するパラメータである(L-L)/Lの値が、0.18≦(L-L)/L≦2.8の関係式を満たすことで、骨格部材10の衝撃吸収特性が十分に発揮される。
 また、特に、凹部20の形状に関するパラメータである(L-L)/Lの値を1.8以下としてもよい。これにより、凹部20の成形後の板厚がより確保されて、骨格部材10の変形時の吸収エネルギが大きくなり、さらに衝撃特性を向上させることができる。
 引き続き、図4を参照して、凹部20の形状と衝撃吸収特性との関係について凹部20の深さαの値と骨格部材10のX-Z平面における最大曲げモーメントの値の関係について説明する。図4は、凹部20の深さαと最大曲げモーメントとの関係を示すグラフである。
 図4に示すように、例えば、幅Lが15mmである場合、深さαの値を大きくしていくと、骨格部材10の最大曲げモーメントも上昇していく。特に、深さαが5mm以上となったときの最大曲げモーメントが、深さαが5mm以下の場合の最大曲げモーメントの値に比較して大きく上昇している。従って、深さαの値を5mm以上とすると、骨格部材10における最大曲げモーメントの上昇効果が大きく得られる。
 その後、深さαの値の上昇に伴い、最大曲げモーメントも上昇していくが、深さαの値が20mmとなると、最大曲げモーメントの上昇効果がほとんど得られていないことが分かる。従って、深さαの値を20mm以下としてもよく、その場合、深さαを必要以上に大きくする必要がなくなる。
 また、図4に示すように、幅Lが20mm、25mmである場合にも、上述した幅Lが15mmである場合の結果と同様な傾向がみられた。
 なお、幅Lは、80mm以下であることが、底部への応力集中を低減させるために好ましい。
 更に、幅Lの、底部23の表面位置に沿った幅との比が0.70以上1.20以下であることが、応力集中を低減させるために好ましい。
[稜線硬さと平板部硬さの関係]
 続いて、図5~図7を参照しながら、稜線部30の硬さについて説明する。図5は、本実施形態に係る骨格部材10について、衝撃荷重の入力があった場合の骨格部材10の変形の様子を示す図である。
 図5に示すように、骨格部材10の平板部11に対して、衝撃荷重Pが平板部11の平面に対して垂直な方向から入力されたとする(図5中の矢印参照)。この場合、凹部20および平板部11が衝撃荷重Pにより変形する。この変形の際の骨格部材10における応力分布を調べるため、解析を行った。解析結果に基づき、図5において、応力の高い領域ほど、点ハッチングの濃度が濃くなるように図示している。図5に示すように、衝撃荷重Pが平板部11に入力された場合、稜線部30において、高い応力が生じることが分かった。すなわち、骨格部材10の平板部11への衝撃荷重の入力に際し、稜線部30が荷重を大きく分担していることが分かった。
 そこで、本発明者らは、稜線部30の硬さを制御することで、骨格部材10の衝撃吸収特性を向上させることを検討した。図6および図7を参照しながら、稜線部30の硬さと、骨格部材10のX-Z平面の最大曲げモーメントとの関係について説明する。
 まず、図6を参照しながら、稜線部30のビッカース硬度と平板部11のビッカース硬度の定義について説明する。図6は、本実施形態に係る骨格部材10の平板部11と稜線部30とを含む領域を拡大したX-Z平面断面図である。図6に示すように、稜線部30は、平板部11と凹部20との間に設けられ、平板部11と凹部20の壁部21a、21bとを接続している。稜線部30は、図6に示すR止まり点R3、R4、R5、R6によって囲まれた領域である。稜線部30のビッカース硬度とは、稜線部30において、平板部11側のR止まり点R3、R4と、凹部20側のR止まり点R5、R6との中間の位置C2におけるビッカース硬度である。
 また、平板部11は、凹部20と縦壁部13との間に延在された領域である。平板部11のビッカース硬度とは、図6に示すように、平板部11と縦壁部13との間を接続する屈曲部の平板部11側のR止まり点R1、R2と、稜線部30のR止まり点R3、R4との間の中間の位置C1(点R1、R2と、点R3、R4とから等しい距離Wの位置)におけるビッカース硬度である。
 硬度測定条件としては以下の通りである。骨格部材10の凹部20を含む試料の板面に垂直な断面を採取し、測定面の試料調製を行い、ビッカース硬度試験に供する。測定面の調製方法は、JIS Z 2244:2009に準じて実施する。#600から#1500の炭化珪素ペーパーを使用して測定面を研磨した後、粒度1μmから6μmのダイヤモンドパウダーをアルコール等の希釈液や純水に分散させた液体を使用して鏡面に仕上げる。ビッカース硬度試験は、JIS Z 2244:2009に記載の方法で実施する。測定面が調製された試料に対し、マイクロビッカース硬度試験機を用いて、試験荷重を1kgf(9.8N)として、ビッカース硬度の測定が実施される。
 また、平板部11のビッカース硬度および稜線部30のビッカース硬度は、それぞれ平板部11と稜線部30における表面からの板厚方向深さで、板厚の1/8に相当する距離の深さにおける位置のビッカース硬度である。また、稜線部30のビッカース硬度は、曲げ外側のビッカース硬度である。
 平板部11のビッカース硬度は、少なくとも330Hv以上である。ここでいう平板部11のビッカース硬度とは、平板部11における凹部20を除いた領域のビッカース硬度を意味する。さらに、平板部11のビッカース硬度は、410Hv以上であってもよい。平板部11のビッカース硬度の上限は、550Hvである。
 続いて、図7を参照しながら、平板部11のビッカース硬度に対して稜線部30のビッカース硬度を向上させた場合に、最大曲げモーメントが向上することについて説明する。図7は、平板部11のビッカース硬度に対する稜線部30のビッカース硬度と、当該稜線部30のビッカース硬度における最大曲げモーメントの値との関係を示すグラフである。
 図7に示すように、まず、稜線部30と平板部11のビッカース硬度が同じ(稜線部30のビッカース硬度/平板部11のビッカース硬度=1)であるとき、得られた最大曲げモーメントを1とする。図7において、平板部11のビッカース硬度に対する稜線部30のビッカース硬度が1である点から、稜線部30のビッカース硬度が増加していくと、次第に最大曲げモーメントの値も上昇していく。すなわち、稜線部30のビッカース硬度が向上することで、骨格部材10の最大曲げモーメントも向上する。
 ここで、薄肉構造部材の最大曲げモーメントは、構造部材に使用される材料強度(ビッカース硬度)が上昇するほど向上するが、一方で衝突時の応力を受けもつ範囲(有効幅)(すなわち、衝突変形時の応力を受け持つ面積)は縮小していく。このため、材料強度が所定の値を超えると最大曲げモーメントの上昇は安定化する傾向にある。本実施形態に係る骨格部材10では、図7に示すように、稜線部30のビッカース硬度が平板部11のビッカース硬度の1.06倍以上となると、最大曲げモーメント比の上昇は安定化する。これにより、衝撃吸収量を確保し易くなる。一方、稜線部30のビッカース硬度が平板部11のビッカース硬度の1.06倍より小さい範囲では、最大曲げモーメント比がほぼ直線的に上昇した。従って、稜線部30のビッカース硬度が平板部11のビッカース硬度の1.06倍以上とされ、最大曲げモーメント比が十分に上昇した条件で骨格部材10が使用されることが望ましい。これにより、最大曲げモーメントの値を向上でき、骨格部材10の衝撃吸収特性を向上できる。なお、ここでいう平板部11のビッカース硬度とは、平板部11における凹部20を除いた領域のビッカース硬度を意味する。
 また、平板部11のビッカース硬度に対する稜線部30のビッカース硬度の割合が1.20倍以下であると、稜線部30と平板部11との硬度差に起因する、これらの境界部からの破断を抑制しつつ、高水準の最大曲げモーメントを確保することができる。従って、平板部11のビッカース硬度に対する稜線部30のビッカース硬度の割合の上限は1.20倍である。
 稜線部30は、一般的に加工硬化により、平板部と比較して硬度が高い。しかし、加工硬化による硬度上昇だけでは、硬度が330Hvを超える鋼板を本実施形態の形状に成形しても、稜線部30のビッカース硬度は、平板部11のビッカース硬度の1.06倍以上とすることは困難である。
 また、部分焼き入れで硬度を調整する場合では、稜線部の硬度が過剰に向上し、1.20倍以下とすることが困難となる。この場合、稜線部30と平板部11との硬度差が過度に大きくなり、これらの境界部から破断が生じ、衝撃吸収エネルギを高めることができなくなる場合がある。従って、平板部11のビッカース硬度に対する稜線部30のビッカース硬度の割合を1.06~1.20に制御するためには、加工誘起変態による硬化により稜線部の硬さを調整することが好ましい。
(作用効果)
 本実施形態によれば、平板部11のビッカース硬度が330Hv以上という十分な硬さを有する部材において、凹部20の深さαを5mm以上とし、凹部20の形状を(L-L)/Lのパラメータによって所定の範囲に制限して、骨格部材10の断面形状を適切な形状にしたので、衝撃吸収特性をより向上させることができる。すなわち、凹部20の深さαが十分あるので、最大曲げモーメントを向上させて、断面耐力を向上できる。さらに、凹部20の形状に関するパラメータである(L-L)/Lを、所定の範囲に設定したので、凹部20の板厚が確保されて、骨格部材10の衝撃吸収エネルギを高めることができる。平板部11が330Hv以上のビッカース硬度を有する場合、骨格部材10の縦壁部13等において面外変形が生じやすくなり、弾性座屈が生じて衝撃吸収特性に寄与しなくなる場合が多い。そこで、かかるパラメータ(L-L)/Lを、所定の範囲に設定した凹部20を設けることで弾性座屈を効果的に抑制し、骨格部材10の断面耐力を向上させて、さらに衝撃吸収エネルギも高めることができるから、骨格部材10の衝撃吸収特性をより高いレベルで実現できる。
 また、本実施形態によれば、凹部20と平板部11との間の稜線部30において、ビッカース硬度を平板部11のビッカース硬度に対して、所定の値以上としたので、骨格部材10の衝撃吸収特性をより向上できる。すなわち、骨格部材10の平板部11に対して荷重が入力された場合に、稜線部30に高い応力が生じ、荷重を分担する。従って、平板部11のビッカース硬度に対して、稜線部30において、さらに高いビッカース硬度を有するようにすることで、凹部20の変形を抑制できる。この結果、骨格部材10の最大曲げモーメントをより向上させることができ、衝撃吸収特性をより向上させることができる。
 [本発明の実施形態に係る骨格部材の適用例]
 以上、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明した。ここから、図8を参照して本発明の実施形態に係る骨格部材の適用例について説明する。図8は、本発明の実施形態に係る骨格部材10が適用される一例としての自動車骨格1を示す図である。骨格部材10は、キャビン骨格または衝撃吸収骨格として自動車骨格1を構成し得る。キャビン骨格としての骨格部材10の適用例は、ルーフセンタリンフォース201、ルーフサイドレール203、Bピラー207、サイドシル209、トンネル211、Aピラーロア213、Aピラーアッパー215、キックリンフォース227、フロアクロスメンバ229、アンダーリンフォース231、フロントヘッダ233等が挙げられる。
 また、衝撃吸収骨格としての骨格部材10の適用例は、リアサイドメンバー205、エプロンアッパメンバ217、バンパリンフォース219、クラッシュボックス221、フロントサイドメンバー223等が挙げられる。
 骨格部材10がキャビン骨格または衝撃吸収骨格として使用されることで、骨格部材10は十分な耐荷重を有するので、衝突時の変形を低減できる。また、骨格部材10は、変形能も向上されており、自動車骨格1へ側面衝突等の入力があった場合にも十分な変形により衝撃を吸収し、骨格内部を保護することができる。
 以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
 例えば、上記実施形態では、平板部11に凹部20が設けられるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、平板部11だけでなく、縦壁部13にも凹部20が設けられてもよい。
 また、上記実施形態では、フランジ部15が板状部材40に溶接されるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、フランジ部15を介さず、縦壁部13の端部へ直接溶接されるようにしてもよい。また、例えば、板状部材40ではなく、相手部材がフランジ部を有する断面ハット形状の部材であって、骨格部材10のフランジ部15が、相手部材のフランジ部と溶接されてもよい。
 この発明によれば、衝撃吸収特性をさらに向上させることが可能な、新規かつ改良された骨格部材を提供することができる。
 10  骨格部材
 11  平板部
 13  縦壁部
 15  フランジ部
 20  凹部
 21a、21b  壁部
 23  底部
 30  稜線部
 40  板状部材

Claims (5)

  1.  一対の壁部と、当該一対の壁部の延在方向の先端部の間に延在する底部とを有する凹部が形成された平板部を有する骨格部材であって、
     前記平板部における前記凹部を除いた領域のビッカース硬度が330Hv以上であり、
     前記凹部の深さが、5mm以上であり、
     前記凹部の幅をLとし、前記一対の壁部および前記底部から成る前記凹部の内周壁の断面視長さをLとした場合、(L-L)/Lの値が0.18以上2.8以下であり、
     前記平板部と前記凹部との間に延在する稜線部のビッカース硬度が、前記平板部における前記凹部を除いた領域のビッカース硬度の1.06倍以上1.20倍以下である骨格部材。
  2.  前記凹部の幅は、80mm以下である請求項1に記載の骨格部材。
  3.  前記凹部の深さは、20mm以下である請求項1または2に記載の骨格部材。
  4.  前記(L-L)/Lの値が0.18以上1.8以下である請求項1~3のいずれか一項に記載の骨格部材。
  5.  前記凹部の幅の、前記底部の表面位置に沿った幅との比が0.70以上1.20以下である請求項1~4のいずれか一項に記載の骨格部材。
PCT/JP2019/044309 2018-11-14 2019-11-12 骨格部材 WO2020100886A1 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020217013644A KR102535140B1 (ko) 2018-11-14 2019-11-12 골격 부재
MX2021005521A MX2021005521A (es) 2018-11-14 2019-11-12 Miembro de bastidor.
CN201980073891.4A CN112969632B (zh) 2018-11-14 2019-11-12 骨架部件
EP19885006.7A EP3882110A4 (en) 2018-11-14 2019-11-12 SKELETAL ELEMENT
JP2020555715A JP7115558B2 (ja) 2018-11-14 2019-11-12 骨格部材
US17/292,945 US11718347B2 (en) 2018-11-14 2019-11-12 Frame member

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-213991 2018-11-14
JP2018213991 2018-11-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020100886A1 true WO2020100886A1 (ja) 2020-05-22

Family

ID=70731196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/044309 WO2020100886A1 (ja) 2018-11-14 2019-11-12 骨格部材

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11718347B2 (ja)
EP (1) EP3882110A4 (ja)
JP (1) JP7115558B2 (ja)
KR (1) KR102535140B1 (ja)
CN (1) CN112969632B (ja)
MX (1) MX2021005521A (ja)
WO (1) WO2020100886A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022234792A1 (ja) * 2021-05-06 2022-11-10 日本製鉄株式会社 骨格部材
WO2024100714A1 (ja) * 2022-11-07 2024-05-16 日本製鉄株式会社 骨格部材

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007246021A (ja) 2006-03-17 2007-09-27 Jfe Steel Kk 衝撃吸収部材
KR101509966B1 (ko) * 2013-11-11 2015-04-07 현대자동차주식회사 다중 강도를 갖는 핫 스탬핑 부품
WO2015053125A1 (ja) * 2013-10-09 2015-04-16 新日鐵住金株式会社 自動車車体用構造部材

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2927828B1 (fr) * 2008-02-26 2011-02-18 Thyssenkrupp Sofedit Procede de formage a partir de flan en materiau trempant avec refroidissement differentiel
JP5655338B2 (ja) * 2009-08-24 2015-01-21 Jfeスチール株式会社 部分焼戻し軟化鋼板およびその鋼板を用いたプレス成形部品
MX358893B (es) * 2013-04-04 2018-09-07 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp Miembro estructural para automovil y metodo de fabricacion del mismo.
CA2990571C (en) * 2015-07-08 2019-09-24 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Bumper reinforcement and vehicle including the same
BR112019000065A2 (pt) 2016-07-13 2019-04-09 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation artigo conformado por estampagem a quente, membro de veículo e método de fabricação de artigo conformado por estampagem a quente
BR112019002944A2 (pt) * 2016-08-18 2019-05-14 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation componente moldado por prensagem de chassi de automóvel e método para produção do mesmo
KR102088985B1 (ko) * 2017-03-24 2020-03-13 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 해트 부재 및 그 제조 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007246021A (ja) 2006-03-17 2007-09-27 Jfe Steel Kk 衝撃吸収部材
WO2015053125A1 (ja) * 2013-10-09 2015-04-16 新日鐵住金株式会社 自動車車体用構造部材
KR101509966B1 (ko) * 2013-11-11 2015-04-07 현대자동차주식회사 다중 강도를 갖는 핫 스탬핑 부품

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3882110A4

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022234792A1 (ja) * 2021-05-06 2022-11-10 日本製鉄株式会社 骨格部材
WO2024100714A1 (ja) * 2022-11-07 2024-05-16 日本製鉄株式会社 骨格部材

Also Published As

Publication number Publication date
US20220001929A1 (en) 2022-01-06
EP3882110A1 (en) 2021-09-22
KR102535140B1 (ko) 2023-05-26
JPWO2020100886A1 (ja) 2021-09-27
US11718347B2 (en) 2023-08-08
KR20210069707A (ko) 2021-06-11
CN112969632A (zh) 2021-06-15
MX2021005521A (es) 2021-06-18
CN112969632B (zh) 2023-04-18
EP3882110A4 (en) 2022-08-03
JP7115558B2 (ja) 2022-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102359704B1 (ko) 골격 부재
US20190248415A1 (en) Sixteen-cornered strengthening member for vehicles
JP5206881B2 (ja) 車体構造
KR101501816B1 (ko) 자동차용 부품
RU2685111C2 (ru) Усиливающий элемент для транспортного средства, способ его изготовления и дверь транспортного средства
WO2020100886A1 (ja) 骨格部材
WO2020179883A1 (ja) 車体構造
JP7264597B2 (ja) 車両用構造部材及び車両
WO2020196837A1 (ja) 骨格部材および車体構造
US20200269924A1 (en) Structure for vehicle
US10023238B2 (en) Skeletal component for automobile and front pillar lower including the same
JP2020152257A (ja) 車体部材
JP6281522B2 (ja) 車両用サイドシル構造の決定方法
JP7385121B2 (ja) 車体構造部材の設計方法
US20240158011A1 (en) Frame member
EP4108546A1 (en) Vehicle body structural member and method for designing vehicle body structural member
WO2022234792A1 (ja) 骨格部材
EP3932750A1 (en) Structural member for vehicle
US20240208575A1 (en) Frame member
WO2022234791A1 (ja) 骨格部材

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19885006

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020555715

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20217013644

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019885006

Country of ref document: EP

Effective date: 20210614