特開 2024-154164 重ね合わせ構造部材およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024154164

(43)【公開日】2024-10-30

(54)【発明の名称】重ね合わせ構造部材およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   B21D 22/20 20060101AFI20241023BHJP

   B21D 22/26 20060101ALI20241023BHJP

【ＦＩ】

B21D22/20 G

B21D22/20 E

B21D22/26 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023067841

(22)【出願日】2023-04-18

(71)【出願人】

【識別番号】000001258

【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001542

【氏名又は名称】弁理士法人銀座マロニエ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】澄川 智史

【テーマコード（参考）】

4E137

【Ｆターム（参考）】

4E137AA12

4E137BA01

4E137BB01

4E137BC01

4E137CA09

4E137CA21

4E137CB01

4E137DA04

4E137EA01

4E137GA03

4E137GB03

4E137HA06

4E137HA08

(57)【要約】

【課題】突出部を有する重ね合わせ構造部材をパッチワーク法で製造する際の、冷間プレス成形時の加工加重を低減させて、過大な加工荷重に起因する加工不良を解決することにある。
【解決手段】各々金属板からなるブランクを冷間プレス成形した第１の部品と第２の部品とを互いに重ね合わせた状態で接合してなる、突出部を有する重ね合わせ構造部材において、前記第１の部品と前記第２の部品とのうち何れか一方の部品に前記突出部を有し、前記第１の部品と前記第２の部品とのうち他方の部品の、前記突出部に対応する領域に穴あき部を有することを特徴としている。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

各々金属板からなるブランクを冷間プレス成形した第１の部品と第２の部品とを互いに重ね合わせた状態で接合してなる、突出部を有する重ね合わせ構造部材において、
前記第１の部品と前記第２の部品とのうち何れか一方の部品に前記突出部を有し、
前記第１の部品と前記第２の部品とのうち他方の部品の、前記突出部に対応する領域に穴あき部を有することを特徴とする重ね合わせ構造部材。

【請求項2】

前記一方の部品の前記突出部は、前記他方の部品の方向に突出していることを特徴とする、請求項１記載の重ね合わせ構造部材。

【請求項3】

前記一方の部品の前記突出部は、前記他方の部品と反対の方向に突出していることを特徴とする、請求項１記載の重ね合わせ構造部材。

【請求項4】

前記第１の部品と前記第２の部品との引張強度の強度グレードはともに５９０ＭＰａ級以上であることを特徴とする、請求項１から３までの何れか一項記載の重ね合わせ構造部材。

【請求項5】

各々金属板からなるブランクを冷間プレス成形した第１の部品と第２の部品とを互いに重ね合わせた状態で接合して、突出部を有する重ね合わせ構造部材を製造する方法において、
前記第１の部品と前記第２の部品とのうち何れか一方の部品となるブランクに前記突出部を形成し、
前記第１の部品と前記第２の部品とのうち他方の部品となるブランクの、前記突出部に対応する領域に穴あき部を形成することを特徴とする重ね合わせ構造部材の製造方法。

【請求項6】

前記一方の部品の前記突出部は、前記他方の部品の方向に突出させることを特徴とする、請求項５記載の重ね合わせ構造部材の製造方法。

【請求項7】

前記一方の部品の前記突出部は、前記他方の部品と反対の方向に突出させることを特徴とする、請求項５記載の重ね合わせ構造部材の製造方法。

【請求項8】

前記第１の部品となるブランクおよび前記第２の部品となるブランクを、互いに重ね合わせた状態で接合し、一体で冷間プレス成形することを特徴とする、請求項５から７までの何れか一項記載の重ね合わせ構造部材の製造方法。

【請求項9】

前記第１の部品と前記第２の部品との引張強度の強度グレードはともに５９０ＭＰａ級以上であることを特徴とする、請求項８記載の重ね合わせ構造部材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、各々金属板からなるブランクから冷間プレス成形した第１の部品と第２の部品とを互いに重ね合わせた状態で互いに接合してなる重ね合わせ構造部材およびその製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

自動車車体の乗員保護の観点で、自動車車体には衝突安全性の向上が求められている。一方で、二酸化炭素排出量の削減のため、自動車車体を軽量化し燃費を向上させることも重要である。これら衝突安全性能と車体の軽量化を両立するために、自動車車体の骨格部品への高強度材の適用が年々増えている。例えば、自動車車体のキャビンを形成するフロントピラーやセンタピラーなどのピラー部品は、自動車の衝突時にキャビン内の乗員を保護するために重要な骨格部品である。そのためピラー部品には、衝突荷重に耐え得る強度が要求され、引張強度の強度グレードが１４７０ＭＰａ級以上の高張力鋼板も適用されている。

【0003】

また、自動車の衝突安全性基準は年々厳格さを増す傾向にあり、自動車車体はその基準を満たす必要がある。そのため、強度の必要な骨格部品に対し補強部品を重ね合わせて、衝突特性に大きく影響する車体の部位を部分的に補強した重ね合わせ構造部材が、上記ピラー部品などの骨格部品の構成に採用されている。

【0004】

図１に、重ね合わせ構造部材の一例を示す。図中符号１で示す本体部品は本例ではハット状断面を有し、天板部１ａと縦壁部１ｂとフランジ部１ｃとこれらを繋ぐ稜線部１ｄとからなる。図中符号２で示す補強部品は本体部品１の内側に配置され、本例ではコ字状断面を有し、天板部２ａと縦壁部２ｂとこれらを繋ぐ稜線部２ｄとからなる。本体部品１と補強部品２とは互いに抵抗スポット溶接で接合され、天板部１ａ，２ａと縦壁部１ｂ，２ｂとに接合部５が配置される。

【0005】

このような重ね合わせ構造部材を製造する従来の方法としては、例えば図２（ａ）に示すように二枚のブランク３，４を準備して、先ず図２（ｂ）に示すようにそれらのブランク３，４から本体部品１と補強部品２とをそれぞれプレス成形する。そしてその後に図２（ｃ）に示すように本体部品１と補強部品２とを互いに重ね合わせて接合部５で電極６を用いた抵抗スポット溶接により接合する方法が一般的である。

【0006】

また、重ね合わせ構造部材を製造する他の方法としては、パッチワーク法といわれる方法がある。この方法では、例えば図３（ａ）に示すように二枚のブランク３，４を準備し、先ず図３（ｂ）に示すように本体部品１および補強部品２への成形前のブランク３，４を互いに重ね合わせて、接合部５で電極６を用いた抵抗スポット溶接によりあらかじめ接合する。そして図３（ｃ）に示すようにこの互いに接合されたブランク３，４を１つのプレス金型で同時にプレス成形する。このパッチワーク法を用いれば、一回のプレス工程で本体部品１と補強部品２とを成形するのでプレス金型に掛かる費用を抑えることができる。また、パッチワーク法による構造では材料同士が密着しているため、衝突時に外力を受けた際に高い耐荷重を発揮する。

【0007】

パッチワーク法を適用した部材は、主にホットプレスにより製造されている（特許文献１～３参照）。ホットプレスとは、ブランクを高温に加熱し、これをプレス金型の互いに上下方向に対向する上型と下型とで挟んで、部品を成形する成形方法である。下死点（上型の最下点）でブランクはプレス金型により急冷され、金属組織がマルテンサイトに変態することによって部品強度を確保できる。また、ブランクから部品が高温で成形されることから、成形中にブランクに生じる応力が小さいため、プレス金型から外した際に部品に生じるスプリングバックが少ないので、形状凍結性に優れるという利点を有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１３－１８４２２１号公報

【特許文献2】特開２０２０－１３１２２６号公報

【特許文献3】特開２０２１－０９８４５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

ところで近年は、引張強度が１４７０ＭＰａ級の超高張力鋼板を用いることで、常温のままのブランクをプレス成形する冷間プレス成形でも、ホットプレスと同等の部品強度が得られるようになってきている。冷間プレス成形はホットプレスにおけるようなブランクの加熱工程を必要としないため、ホットプレスに比べて生産性に優れ、部品の製造コストを安価に抑えることができる。

【0010】

しかしながら、パッチワーク法に冷間プレス成形を適用する場合、高強度なブランク二枚を一体で成形するため、プレス金型はブランクから大きな反力を受け、大きな加工荷重を必要とする。

【0011】

加工荷重が特に大きくなる構造部材の一例を図４に示す。この部材は本体部品１と補強部品２とを備え、本体部品１および補強部品２は各々天板部１ａ，２ａに、他の部品と抵抗スポット溶接で接合する際に必要となるスポット座面１ｅ，２ｅを有している。この例の場合、図５の断面図に示すように、スポット座面１ｅ，２ｅは本体部品１および補強部品２の外側に突出している。

【0012】

このような基準の面から突出した部位は、材料が張り出されることで成形されるため、変形抵抗が大きくなり加工荷重は非常に大きくなる。必要な加工荷重がプレス機の能力を上回れば、ブランクをプレス金型の下死点まで成形することができない懸念がある。一方、プレス機の能力が十分であっても、局所的な高面圧によりプレス金型が弾性変形し、下死点でブランクを適正な形状に成形できず、本体部品１および補強部品２の寸法精度悪化を招く恐れがある。

【0013】

また、図６および図７に示すように、スポット座面１ｅ，２ｅが本体部品１および補強部品２の内側に突出している形状であっても同様の懸念がある。

【0014】

本発明は、スポット座面等の突出部を有する重ね合わせ構造部材をパッチワーク法で製造する際のプレス成形時の加工荷重を低減させて、その重ね合わせ構造部材の構成部品の加工不良を防止することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0015】

上記課題を有利に解決する本発明の重ね合わせ構造部材は、
各々金属板からなるブランクを冷間プレス成形した第１の部品と第２の部品とを互いに重ね合わせた状態で接合してなる、突出部を有する重ね合わせ構造部材において、
前記第１の部品と前記第２の部品とのうち何れか一方の部品に前記突出部を有し、
前記第１の部品と前記第２の部品とのうち他方の部品の、前記突出部に対応する領域に穴あき部を有することを特徴とするものである。

【0016】

また、上記課題を有利に解決する本発明の重ね合わせ構造部材の製造方法は、
各々金属板からなるブランクを冷間プレス成形した第１の部品と第２の部品とを互いに重ね合わせた状態で接合して、突出部を有する重ね合わせ構造部材を製造する方法において、
前記第１の部品と前記第２の部品とのうち何れか一方の部品となるブランクに前記突出部を形成し、
前記第１の部品と前記第２の部品とのうち他方の部品となるブランクの、前記突出部に対応する領域に穴あき部を形成することを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0017】

本発明の重ね合わせ構造部材にあっては、突出部を有する重ね合わせ構造部材の第１の部品と第２の部品とのうち何れか一方の部品に突出部が形成され、他方の部品の、その突出部に対応する領域に穴あき部が形成されている。

【0018】

また、本発明の重ね合わせ構造部材の製造方法にあっては、突出部を有する重ね合わせ構造部材の第１の部品と第２の部品とのうち何れか一方の部品となるブランクに突出部を形成し、他方の部品となるブランクの、その突出部に対応する領域に穴あき部を形成する。

【0019】

従って、本発明の重ね合わせ構造部材およびその製造方法によれば、冷間プレス成形時の加工加重を低減させて、過大な加工荷重に起因する加工不良を解決することができる。

【0020】

なお、本発明の重ね合わせ構造部材においては、前記一方の部品の前記突出部は、前記他方の部品の方向に突出していてもよく、また前記一方の部品の前記突出部は、前記他方の部品と反対の方向に突出していてもよい。

【0021】

また、本発明の重ね合わせ構造部材の製造方法においては、前記一方の部品の前記突出部は、前記他方の部品の方向に突出させてもよく、また前記一方の部品の前記突出部は、前記他方の部品と反対の方向に突出させてもよい。

【0022】

さらに、本発明の重ね合わせ構造部材の製造方法においては、前記第１の部品となるブランクおよび前記第２の部品となるブランクを、互いに重ね合わせた状態で接合し、一体で冷間プレス成形してもよい。また、本発明の重ね合わせ構造部材およびその製造方法においては、前記第１の部品と前記第２の部品との引張強度の強度グレードはともに５９０ＭＰａ級以上であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】重ね合わせ構造部材を例示する斜視図である。

【図2】（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、上記例の重ね合わせ構造部材を従来のプレス成形方法で製造する際の手順を模式的に示す説明図である。

【図3】（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、上記例の重ね合わせ構造部材をパッチワーク法で製造する際の従来の製造方法の手順を模式的に示す説明図である。

【図4】加工荷重が特に大きくなる構造部材の一例を示す斜視図である。

【図5】図４に示す構造部材の断面図である。

【図6】加工荷重が特に大きくなる構造部材の他の一例を示す斜視図である。

【図7】図６に示す構造部材の断面図である。

【図8】本発明の重ね合わせ構造部材の第１実施形態の一つである構造部材１１を模式的に示す断面図である。

【図9】本発明の第１実施形態の重ね合わせ構造部材の他の一つである構造部材１２を模式的に示す断面図である。

【図10】本発明の第１実施形態の重ね合わせ構造部材のさらに他の一つである構造部材１３を模式的に示す断面図である。

【図11】本発明の第１実施形態の重ね合わせ構造部材のさらに他の一つである構造部材１４を模式的に示す断面図である。

【図12】本発明の第１実施形態の重ね合わせ構造部材のさらに他の一つである構造部材１５を模式的に示す断面図である。

【図13】（ａ）～（ｄ）は、上述した本発明の重ね合わせ構造部材の第１実施形態の一つである図８に示す構造部材１１を一例として、本発明の第１実施形態の重ね合わせ構造部材の製造方法を示す説明図である。

【図14】（ａ）および（ｂ）は、上記のプレス成形における型閉じ前状態および型閉じ状態のスポット座面の周辺部を拡大したブランクと金型の一例を示す断面図である。

【図15】（ａ）および（ｂ）は、上記のプレス成形における型閉じ前状態および型閉じ状態のスポット座面の周辺部を拡大したブランクと金型の他の一例を示す断面図である。

【図16】本発明の重ね合わせ構造部材の第２実施形態の一つである構造部材２１を模式的に示す断面図である。

【図17】本発明の第２実施形態の重ね合わせ構造部材の他の一つである構造部材２２を模式的に示す断面図である。

【図18】本発明の第２実施形態の重ね合わせ構造部材のさらに他の一つである構造部材２３を模式的に示す断面図である。

【図19】本発明の第２実施形態の重ね合わせ構造部材のさらに他の一つである構造部材２４を模式的に示す断面図である。

【図20】本発明の第２実施形態の重ね合わせ構造部材のさらに他の一つである構造部材２５を模式的に示す断面図である。

【図21】（ａ）～（ｄ）は、上述した本発明の重ね合わせ構造部材の第２実施形態の一つである図１６に示す構造部材２１を一例として、本発明の第２実施形態の重ね合わせ構造部材の製造方法を示す説明図である。

【図22】（ａ）および（ｂ）は、上記のプレス成形における型閉じ前状態および型閉じ状態のスポット座面の周辺部を拡大したブランクと金型の一例を示す断面図である。

【図23】本実施例１としてシミュレートした図８に示す第１実施形態に係る構造部材を示す斜視図および断面図である。

【図24】本実施例２としてシミュレートした図１６に示す第２実施形態に係る構造部材を示す斜視図および断面図である。

【図25】比較例としてシミュレートした図５の構造部材を示す斜視図および断面図である。

【図26】（ａ）および（ｂ）は、本実施例１の構造部材のプレス成形における型閉じ前状態および型閉じ状態のブランクと金型を示す断面図である。

【図27】（ａ）および（ｂ）は、本実施例２の構造部材のプレス成形における型閉じ前状態および型閉じ状態のブランクと金型を示す断面図である。

【図28】本実施例１の構造部材と本実施例２の構造部材と比較例の構造部材との加工荷重をそれぞれ示す対比図である。

【図29】図１８に示す構造部材２３の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施形態につき図面に基づき詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図８は、本発明の重ね合わせ構造部材の第１実施形態の一つである構造部材１１を模式的に示す断面図である。この構造部材１１では、ハット状断面を有する本体部品１の内側に、コ字状断面を有する補強部品２が配置されている。本体部品１は、天板部１ａと縦壁部１ｂとフランジ部１ｃとこれらを繋ぐ稜線部１ｄとを有するとともに、天板部１ａの、後述する天板部２ａのスポット座面２ｅに対応する領域に穴あき部１ｆを有している。補強部品２は、天板部２ａと縦壁部２ｂとこれらを繋ぐ稜線部２ｄとを有するとともに、天板部２ａに突出部として、本体部品１の方向に突出するように、他の部品と抵抗スポット溶接で接合する際に必要となるスポット座面２ｅを有している。スポット座面２ｅは、穴あき部１ｆから本体部品１を通り、構造部材１１の外側に突出している。これにより、座面形状を成形するのは補強部品２のブランク一枚のみとなるため、二枚のブランクを一体としてそれらに座面形状を成形する場合に比べて、加工荷重を低減させて、過大な加工荷重に起因する加工不良を解決することができる。

【0025】

図９は、本発明の第１実施形態の重ね合わせ構造部材の他の一つである構造部材１２を模式的に示す断面図であり、先の構造部材１１と同様の部分はそれと同一の符号にて示す。図９に示すように、本体部品１のスポット座面１ｅは、構造部材１２の内側に突出する形状であってもよい。この場合は、補強部品２が穴あき部２ｆを有し、スポット座面１ｅは、補強部品２の方向に突出して、穴あき部２ｆから補強部品２を通り、構造部材１２の内側に突出している。

【0026】

図１０は、本発明の第１実施形態の重ね合わせ構造部材のさらに他の一つである構造部材１３を模式的に示す断面図であり、先の構造部材１１と同様の部分はそれと同一の符号にて示す。図１０に示すように、補強部品２は、本体部品１の外側に配置されていてもよい。この場合は、本体部品１がスポット座面１ｅを有し、補強部品２が穴あき部２ｆを有しており、スポット座面１ｅは、補強部品２の方向に突出して、穴あき部２ｆから補強部品２を通り、構造部材１３の外側に突出している。

【0027】

図１１は、本発明の第１実施形態の重ね合わせ構造部材のさらに他の一つである構造部材１４を模式的に示す断面図であり、先の構造部材１１と同様の部分はそれと同一の符号にて示す。図１１に示すように、スポット座面が構造部材１４の内側に突出する部材形状の場合は、補強部品２がスポット座面２ｅを有し、本体部品１が穴あき部１ｆを有しており、スポット座面２ｅは、本体部品１の方向に突出して、穴あき部１ｆから本体部品１を通っている。スポット座面２ｅの成形高さは、本体部品１の天板部１ａからの補強部品２の突出高さと本体部品１の板厚とを足した高さとなる。

【0028】

図１２は、本発明の第１実施形態の重ね合わせ構造部材のさらに他の一つである構造部材１５を模式的に示す断面図であり、先の構造部材１１と同様の部分はそれと同一の符号にて示す。図１２に示すように、突出部としてのスポット座面は構造部材の縦壁部にあってもよい。この場合は、補強部品２が縦壁部２ｂにスポット座面２ｅを有し、本体部品１が縦壁部１ｂに穴あき部１ｆを有しており、スポット座面２ｅは、本体部品１の方向に突出して、穴あき部１ｆから本体部品１を通り、構造部材１５の外側に突出している。

【0029】

続いて、本発明の第１実施形態の重ね合わせ構造部材の製造方法について説明する。図１３（ａ）～図１３（ｄ）は、上述した本発明の重ね合わせ構造部材の第１実施形態の一つである図８に示す構造部材１１を一例として、本発明の第１実施形態の重ね合わせ構造部材の製造方法を示す。

【0030】

ここでは先ず、図１３（ａ）に示すように、本体部品１および補強部品２のための二枚のブランク３，４を準備する。次いで図１３（ｂ）に示すように、スポット座面を成形しないブランク３の、スポット座面に相当する領域に穴あき部３ａの穴あけ加工を行う。この穴あけ加工は、金型によるせん断加工やレーザー加工など手段は問わない。続いて図１３（ｃ）に示すように、二枚のブランク３，４を互いに重ね合わせて、接合部５で電極６を用いた抵抗スポット溶接により接合する。そして図１３（ｄ）に示すように、この互いに接合されたブランク３，４を一体で同時にプレス成形して構造部材１１を形成する。

【0031】

図１４（ａ），図１４（ｂ）は、上記のプレス成形における型閉じ前状態および型閉じ状態のスポット座面の周辺部を拡大したブランクと金型の一例を示す断面図である。図１４（ａ）に示す型閉じ前状態で、金型の上型ＵＤと下型ＬＤとの間に二枚のブランク３，４を互いに重ね合わせて配置し、図１４（ｂ）に示す型閉じ状態で上型ＵＤと下型ＬＤとにより、互いに重ね合わせた状態の二枚のブランク３，４を一体でプレス成形する。なお、プレス下死点での型閉じ状態の上型ＵＤと下型ＬＤとのギャップは、図１４（ｂ）に示すように、ブランク４のスポット座面となる部分４ｂでは成形する板厚分のギャップ、スポット座面の周辺の平坦部では二枚のブランク３，４の板厚の合計分のギャップとなるように金型形状を設計するとよい。

【0032】

また図１５（ａ），図１５（ｂ）は、上記のプレス成形における型閉じ前状態および型閉じ状態のスポット座面の周辺部を拡大したブランクと金型の他の一例を示す断面図である。この例の金型では図１５（ａ）に示すように、上型ＵＤにカウンター形状部Ｃが設けられているので、図１５（ｂ）に示すように、スポット座面となる部分４ｂの立ち上がりで成形されるブランクが、他方のブランク３の穴あき部３ａの内周端縁に当たって局所的に折れるのを防止することができる。

【0033】

上記第１実施形態の製造方法での冷間プレス成形は、構造部材やその部品の形状等に応じて、曲げ成形や絞り成形、あるいは曲げ成形と絞り成形との組み合わせであってもよい。また、スポット座面が内側に突出する形状の構造部材であっても、製造方法や金型の構造は基本的に変わらない。

【0034】

＜第２実施形態＞
図１６は、本発明の重ね合わせ構造部材の第２実施形態の一つである構造部材２１を模式的に示す断面図である。この構造部材２１では、ハット状断面を有する本体部品１の内側に、コ字状断面を有する補強部品２が配置されている。本体部品１は、天板部１ａと縦壁部１ｂとフランジ部１ｃとこれらを繋ぐ稜線部１ｄとを有するとともに、天板部１ａに突出部として、補強部品２と反対の方向に突出するスポット座面１ｅを有している。補強部品２は、天板部２ａと縦壁部２ｂとこれらを繋ぐ稜線部２ｄとを有するとともに、天板部２ａの、スポット座面１ｅに対応する領域に穴あき部１ｆを有している。スポット座面１ｅは、構造部材２１の外側に突出している。これにより、座面形状を成形するのは補強部品２のブランク一枚のみとなるため、二枚のブランクを一体としてそれらに座面形状を成形する場合に比べて、加工荷重を低減させて、過大な加工荷重に起因する加工不良を解決することができる。

【0035】

図１７は、本発明の第２実施形態の重ね合わせ構造部材の他の一つである構造部材２２を模式的に示す断面図であり、先の構造部材２１と同様の部分はそれと同一の符号にて示す。図１７に示すように、スポット座面が構造部材２２の内側に突出する形状であってもよい。この場合は、本体部品１が穴あき部１ｆを有し、補強部品２のスポット座面２ｅは本体部品１と反対の方向に突出している。

【0036】

図１８は、本発明の第２実施形態の重ね合わせ構造部材のさらに他の一つである構造部材２３を模式的に示す断面図であり、先の構造部材２１と同様の部分はそれと同一の符号にて示す。図１８に示すように、補強部品２は本体部品１の外側に配置されていてもよい。この場合は、補強部品２がスポット座面２ｅを有しており、本体部品１が穴あき部１ｆを有している。なお、図２９は、図１８に示す構造部材２３の斜視図である。

【0037】

図１９は、本発明の第２実施形態の重ね合わせ構造部材のさらに他の一つである構造部材２４を模式的に示す断面図であり、先の構造部材２１と同様の部分はそれと同一の符号にて示す。図１９に示すように、スポット座面が構造部材２４の内側に突出する部材形状の場合に、補強部品２は本体部品１の外側に配置されていてもよい。この場合は、本体部品１がスポット座面１ｅを有しており、補強部品２が穴あき部２ｆを有している。

【0038】

図２０は、本発明の第２実施形態の重ね合わせ構造部材のさらに他の一つである構造部材２５を模式的に示す断面図であり、先の構造部材２１と同様の部分はそれと同一の符号にて示す。図２０に示すように、突出部としてのスポット座面は構造部材の縦壁部にあってもよい。この場合は、本体部品１が縦壁部１ｂにスポット座面１ｅを有し、補強部品２が縦壁部２ｂに穴あき部２ｆを有しており、スポット座面１ｅは、補強部品２と反対の方向に突出して、構造部材２５の外側に突出している。

【0039】

続いて、本発明の第２実施形態の重ね合わせ構造部材の製造方法について説明する。図２１（ａ）～図２１（ｄ）は、上述した本発明の重ね合わせ構造部材の第２実施形態の一つである図１６に示す構造部材２１を一例として、本発明の第２実施形態の重ね合わせ構造部材の製造方法を示す。

【0040】

ここでは先ず、図２１（ａ）に示すように、本体部品１および補強部品２のための二枚のブランク３，４を準備する。次いで図２１（ｂ）に示すように、スポット座面を成形しないブランク４の、スポット座面に相当する領域に穴あき部４ａの穴あけ加工を行う。この穴あけ加工は、金型によるせん断加工やレーザー加工など手段は問わない。続いて図２１（ｃ）に示すように、二枚のブランク３，４を互いに重ね合わせて、接合部５で電極６を用いた抵抗スポット溶接により接合する。そして図２１（ｄ）に示すように、この互いに接合されたブランク３，４を一体で同時にプレス成形して構造部材２１を形成する。

【0041】

図２２（ａ），図２２（ｂ）は、上記のプレス成形における型閉じ前状態および型閉じ状態のスポット座面の周辺部を拡大したブランクと金型の一例を示す断面図である。図２２（ａ）に示す型閉じ前状態で、金型の上型ＵＤと下型ＬＤとの間に二枚のブランク３，４を互いに重ね合わせて配置し、図２２（ｂ）に示す型閉じ状態で上型ＵＤと下型ＬＤとにより、互いに重ね合わせた状態の二枚のブランク３，４を一体でプレス成形する。なお、プレス下死点での型閉じ状態の上型ＵＤと下型ＬＤとのギャップは、図２２（ｂ）に示すように、ブランク３のスポット座面となる部分３ｂでは成形する板厚分のギャップ、スポット座面の周辺の平坦部では二枚のブランク３，４の板厚の合計分のギャップとなるように金型形状を設計するとよい。

【0042】

上記第２実施形態の製造方法での冷間プレス成形は、構造部材やその部品の形状等に応じて、曲げ成形や絞り成形、あるいは曲げ成形と絞り成形との組み合わせであってもよい。また、スポット座面が内側に突出する形状の構造部材であっても、製造方法や金型の構造は基本的に変わらない。

【0043】

上述した第１実施形態および第２実施形態のように、二枚のブランク３，４に対して穴あき部を開けるブランクとスポット座面を成形するブランクとを選択する形態は二通りある。どちらの形態を選択するかに関しては、ブランクの材質（強度、伸び）や板厚を考慮して、より成形性を確保できかつ加工荷重が少なくなる方を選択すればよい。

【0044】

＜実施例＞
本発明の作用効果を確認するために行った実施例について以下に説明する。冷間プレスによって成形される重ね合わせ部材のプレス成形シミュレーションを実施した。本実施例１として図８に示す第１実施形態に係る図２３の形状の構造部材を、また本実施例２として図１６に示す第２実施形態に係る図２４の形状の構造部材のプレス成形をシミュレートした。そして比較例として図２５に示すように、穴あき部を開けずに、二枚のブランク３，４の、補強部品２に相当する領域を全域二枚重ねとする構造部材を想定した。何れの構造部材も全長５００ｍｍ、全幅１８０ｍｍ、天板部の幅１１０ｍｍ、天板部までの高さ７０ｍｍ、スポット座面の長さ１００ｍｍ、スポット座面の幅５０ｍｍ、天板部からのスポット座面の高さ３ｍｍ、スポット打点の間隔８０ｍｍとした。そして本体部品１は板厚１．２ｍｍの９８０ＭＰａ級鋼板、補強部品２は板厚１．６ｍｍの１４７０ＭＰａ級鋼板とした。

【0045】

本実施例１は図１３に示す工程で製造するものとし、本実施例２は図２１に示す工程で製造するものとした。すなわち先ず本実施例１，２とも、二枚のブランク３，４を用意した。次いで本実施例１では、本体部品１となるブランク３の天板部の、スポット座面に相当する部位にレーザーで穴あき部３ａを穴あけ加工した。また本実施例２では、補強部品２となるブランク４の天板部の、スポット座面に相当する部位にレーザーで穴あき部４ａを穴あけ加工した。そして本実施例１，２とも、天板部同士および縦壁部同士をそれぞれ抵抗スポット溶接で接合した後、二枚のブランク３，４を一体でプレス成形した。

【0046】

図２６（ａ），図２６（ｂ）は、本実施例１の構造部材のプレス成形における型閉じ前状態および型閉じ状態のブランクと金型を示す断面図である。また、図２７（ａ），図２７（ｂ）は、本実施例２の構造部材のプレス成形における型閉じ前状態および型閉じ状態のブランクと金型を示す断面図である。金型の形状は、ブランク３，４の板厚（一枚もしくは二枚）に応じて成形面のオフセット量を調整しており、プレス下死点での型閉じ状態でブランク３，４の全域を金型で挟圧できるようにした。また、上型ＵＤと下型ＬＤとがブランク３，４の板厚分の距離になるまで上型ＵＤを強制変位で下降させ、下死点における上型ＵＤへの反力を加工荷重として評価した。

【0047】

図２８は、本実施例１の構造部材と本実施例２の構造部材と比較例の構造部材との加工荷重をそれぞれ示す。比較例が２１２ｔｏｎであったのに対し、本実施例１では１８５ｔｏｎ、本実施例２では１５０ｔｏｎとなり、実施例１，２の何れも比較例からの加工荷重低減効果が確認された。

【0048】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の重ね合わせ構造部材およびその製造方法は、上記の実施形態に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更し得るものであり、例えば、本発明の重ね合わせ構造部材は、自動車車体用に限られず、例えば二輪車や鉄道車両の車体用等としてもよい。

【0049】

また、前記第１の部品および前記第２の部品は共に、全体的に円弧状などの曲線状をなす断面形状を有するものであってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0050】

かくして本発明の重ね合わせ構造部材およびその製造方法によれば、各々金属板からなるブランクを冷間プレス成形した第１の部品と第２の部品とを互いに重ね合わせた状態で接合してなる、突出部を有する重ね合わせ構造部材をパッチワーク法で製造する際の、冷間プレス成形時の加工加重を低減させて、過大な加工荷重に起因する加工不良を解決することができる。

【符号の説明】

【0051】

１１，１２，１３，１４，１５ 構造部材（第１実施形態）
１ 本体部品
１ａ 天板部
１ｂ 縦壁部
１ｃ フランジ部
１ｄ 稜線部
１ｅ スポット座面
１ｆ 穴あき部
２１，２２，２３，２４，２５ 構造部材（第２実施形態）
２ 補強部品
２ａ 天板部
２ｂ 縦壁部
２ｄ 稜線部
２ｅ スポット座面
２ｆ 穴あき部
３，４ ブランク
３ａ，４ａ 穴あき部
３ｂ、４ｂ スポット座面となる部分
５ 接合部
６ 電極
ＵＤ 上型
ＬＤ 下型

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】