特許 7439085 重なり合う細長い鋼構造体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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-16

(45)【発行日】2024-02-27

(54)【発明の名称】重なり合う細長い鋼構造体およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   B62D 25/04 20060101AFI20240219BHJP

   B21D 22/26 20060101ALI20240219BHJP

   B21D 22/20 20060101ALI20240219BHJP

【ＦＩ】

B62D25/04 B

B21D22/26 D

B21D22/20 G

B21D22/20 H

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021528934

(86)(22)【出願日】2019-11-15

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-18

(86)【国際出願番号】 EP2019081452

(87)【国際公開番号】W WO2020104310

(87)【国際公開日】2020-05-28

【審査請求日】2022-10-27

(31)【優先権主張番号】1851446-3

(32)【優先日】2018-11-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】SE

(73)【特許権者】

【識別番号】501426943

【氏名又は名称】イェスタムプ・ハードテック・アクチエボラーグ

(74)【代理人】

【識別番号】100127926

【弁理士】

【氏名又は名称】結田 純次

(74)【代理人】

【識別番号】100140132

【弁理士】

【氏名又は名称】竹林 則幸

(72)【発明者】

【氏名】ハンス・ボーディン

(72)【発明者】

【氏名】ヨアキム・ヨハンソン

【審査官】林 政道

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－２５１６５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５０１３５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２９２３６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６２Ｄ １７／００－２５／０８

Ｂ６２Ｄ ２５／１４－２９／０４

Ｂ２１Ｄ ２２／００－２６／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両用の細長い鋼構造体（１０）であって、
－ 第１の鋼板（１１）と
－ 第２の鋼板（１２）を含み、
前記第１および第２の鋼板は、前記細長い鋼構造体（１０）のそれぞれ反対側の端部を構成し、前記第１および第２の鋼板は、前記細長い鋼構造体の中間部分で互いに重なり合っているが、前記細長い鋼構造体（１０）の前記反対側の端部では重なっておらず、第１および第２の鋼板（１１，１２）が、中央部分（１７）、２つのウェブ（１８）および２つのフランジ（１９）を含む重なり合う帽子形状を有し、
第１および第２の鋼板の少なくとも１つが、前記フランジ（１９）に沿って重なり合いが中断されるように、前記フランジ（１９）に沿って複数の切り欠き（１３）を含み、
第１および第２の鋼板（１１，１２）のうちの一方のみが、フランジ（１９）に沿って複数の切り欠き（１３）を含み、
第１の鋼板（１１）が、細長い鋼構造体（１０）の上部を形成し、第２の鋼板（１２）が、細長い鋼構造体（１０）の下部を形成し、第１および第２の鋼板（１１，１２）が、中央部分（１７）の全長の大部分で互いに重なり合っており、
細長い鋼構造体（１０）の帽子形状の２つのフランジ（１９）が途切れておらず、第１の鋼板（１１）がフランジ（１９）の上部を提供し、第２の鋼板（１２）がフランジ（１９）の下部を提供し、第１および第２の鋼板の部分的に重なる部分がフランジ（１９）の中間部を提供し、フランジ（１９）の前記部分的に重なる部分が複数の切り欠き（１３）を含むことを特徴とする、上記鋼構造体。

【請求項2】

前記複数の切り欠き（１３）間のフランジ（１９）の部分的に重なる部分（１４）に溶接部（１５）が設けられており、前記溶接部（１５）は、第１および第２の鋼板（１１，１２）のフランジ（１９）を互いに取り付けるために設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の細長い鋼構造体。

【請求項3】

第１および第２の鋼板（１１，１２）の中央部分を互いに取り付けるために、中央部分（１７）の部分的に重なる部分に溶接部（１５）が設けられている、請求項１または２に記載の細長い鋼構造体。

【請求項4】

第１および第２の鋼板（１１，１２）の両方が、反対側の鋼板（１１，１２）の中央部分（１７）の上に延びるように配置された舌部（２０，２１）を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の細長い鋼構造体。

【請求項5】

第１および第２の鋼板（１１，１２）が異なる機械的特性を有する、請求項１～４のいずれか１項に記載の細長い鋼構造体。

【請求項6】

第１および第２の鋼板（１１，１２）が異なる厚さを有する、請求項１～５のいずれか１項に記載の細長い鋼構造体。

【請求項7】

請求項１～６いずれか１項に記載の細長い鋼構造体（１０）を備えることを特徴とする、ホワイトボデーの車体。

【請求項8】

２つの鋼板（１１，１２）から車両用の細長い鋼構造体（１０）を成形する方法であって、少なくとも１つの成形工程（Ｄ）において、重なり合う鋼板を用いて細長い鋼構造体を製造することを特徴とし、各鋼板の別個の部分およびその間の鋼板の重なり合う部分が、中央部分（１７）、２つのウェブ（１８）および２つのフランジ（１９）を含む帽子形状に成形され、鋼板ブランクの重なり部分は２枚のシートであり、前記重なり部分において、第１および第２の鋼板（１１，１２）のうちの少なくとも１つは、前記フランジ（１９）に沿って複数の切り欠き（１３）を含み、前記複数の切り欠き（１３）において前記フランジ（１９）に沿って重なりが中断されるようになっていて、第１および第２の鋼板（１１，１２）のうちの一方のみが、フランジ（１９）に沿って複数の切り欠き（１３）を含み、第１の鋼板（１１）が、細長い鋼構造体（１０）の上部を形成し、第２の鋼板（１２）が、細長い鋼構造体（１０）の下部を形成し、第１および第２の鋼板（１１，１２）が、中央部分（１７）の全長の大部分で互いに重なり合っており、細長い鋼構造体（１０）の帽子形状の２つのフランジ（１９）が途切れておらず、第１の鋼板（１１）がフランジ（１９）の上部を提供し、第２の鋼板（１２）がフランジ（１９）の下部を提供し、第１および第２の鋼板の部分的に重なる部分がフランジ（１９）の中間部を提供し、フランジ（１９）の前記部分的に重なる部分が複数の切り欠き（１３）を含む、上記方法。

【請求項9】

前記鋼板の成形は、前記鋼板の加熱（Ｃ）後に加熱成形されることを特徴とする請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記成形の前に前記鋼板ブランクを互いに溶接（Ｂ）することを特徴とする請求項８または９に記載の方法。

【請求項11】

前記鋼板ブランクは、前記複数の切り欠き（１３）の間のフランジにおいて互いに溶接されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

鋼板ブランクが、中央部分（１７）において互いに溶接されることを特徴とする。請求項１０または１１に記載の方法。

【請求項13】

第１および第２の鋼板（１１，１２）の少なくとも一方が、反対側の鋼板（１１，１２）の中央部分（１７）の上に延びるように配置された舌部（２０，２１）を含み、鋼板（１１，１２）の重なりあいがフランジ（１９）の上よりも中央部分（１７）の上で長くなり、鋼板ブランクが前記舌部（２０，２１）の縁に沿って互いに溶接されていることを特徴とする、請求項８～１２のいずれか１項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、２つの重なり合う部品から作られた細長い鋼構造体に関するものである。また、本発明は、そのような細長い鋼構造体を含む車両およびそのような細長い鋼構造体を製造する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車業界では、ほとんどの部品、特にホワイトボディの（塗装前の）構成部品にとって、重量と構造的強度が重要な要素となっている。さらに、これらの特徴は互いに相反する傾向があるため、重量と構造的強度の間で妥協する必要がある場合が多い。

【0003】

重量と構造的強度の間でバランスをとるには、機械的な力に特にさらされる部分に材料のパッチをあてる方法がある。このようなパッチは、例えば、金属板や繊維強化プラスチックで作られており、パッチは、溶接や熱プレスなどによって地金板に取り付けられている。このようなパッチは、小面積の部分に特に有効である。

【0004】

さらに、異なる特性を有する２つの要素を１つに結合することにより、異なる部分で異なる特性を有する製品を得ることができる。

【0005】

特許文献１は、重なり合う部分を持つ２つの鋼板で構成された金属シートを、熱成形して強化する方法を示している。この方法は、オーダーメイドの機械的特性を有する鉄鋼製品を得るための有用な方法である。

【0006】

しかし、自動車のホワイトボディの細部については、その重量を過度に増加させることなく、良好な構造的強度を達成する別の方法を見つけることが有用である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】ＥＰ ２ ０５６ ９７９ Ｂ１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の目的は、車両用の細長い鋼構造体（ａｎ ｅｌｏｎｇａｔｅ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を提供することであり、この細長い鋼構造体は、良好な構造的強度／重量比を有し、高い構造的強度が必要とされる部分、特に細長い鋼構造体の中間部において高い構造的強度を有する。

【0009】

第１の側面によれば、本発明は、以下を含む車両用の細長い鋼構造体に関する。

【0010】

－ 第１の鋼板（ｓｔｅｅｌ ｓｈｅｅｔ ｅｌｅｍｅｎｔ）と
－ 第２の鋼板であって、前記第１および第２の鋼板は、細長い鋼構造体のそれぞれ対向する端部を構成し、前記第１および第２の鋼板は、前記細長い鋼構造体の中間部分では互いに重なり合っているが、前記細長い鋼構造体の前記対向する端部においては重なっておらず、前記第１および第２の鋼板は、中央部分、２つのウェブ、および２つのフランジを含む重なり合った帽子形状（ｈａｔ ｐｒｏｆｉｌｅ）を有し、また、第１および第２の鋼板の少なくとも１つが、重なりが前記フランジに沿って遮られるように、前記フランジに沿った切り欠き（ｃｕｔ－ｏｕｔｓ）を有し、また、第１および第２の鋼板の少なくとも１つが、鋼板の重なりがフランジ上よりも中央部分上で長くなるように、反対側の鋼板の中央部分上に延びるように配置された舌部を有する。

【0011】

本発明は、長さ方向にわたって異なる特性を持ち、必要なところでは補助的な強度を持ち、２つの鋼製構造体の間に溶接できる構造を持つ車両用の細長い鋼製構造体を提供する。

【0012】

フランジに沿った重なりあいの中断は、それがフランジの延長が中断することを意味しない。一方の鋼板のみが特定の位置に切り欠きを有し、他方の鋼板のフランジが当該位置に切り欠きを持たず、フランジの延長が中断されないようになっている。

【0013】

本発明の特定の実施形態では、第１および第２の鋼板のうちの一方のみが、フランジに沿った切り欠きを有する。第１および第２の鋼板の他方は、好ましくは、切り欠きのない中断されていないフランジを有する。

【0014】

本発明の具体的な実施形態では、第１の鋼板が細長い鋼構造体の上部を形成し、第２の鋼板が細長い鋼構造体の下部を形成し、第１および第２の鋼板が、中央部分の全長の大部分で互いに重なり合っていることを特徴とする。

【0015】

細長い鋼構造体の帽子形状の２つのフランジは途切れておらず、第１の鋼板がフランジの上部を提供し、第２の鋼板がフランジの下部を提供し、第１および第２の鋼板の部分的に重なった部分がフランジの中間部を提供し、フランジの前記部分的に重なった部分が切り欠きを含むようになっていてもよい。

【0016】

本発明の具体的な実施形態では、前記切り欠きの間のフランジの部分的に重なる部分に溶接部が設けられており、前記溶接部は、第１および第２の鋼板のフランジを互いに取り付けるために設けられている。

【0017】

また、第１および第２の鋼板の中央部分を互いに取り付けるために、中央部分の部分的に重なる部分に溶接部が設けられていてもよい。

【0018】

本発明の特定の実施形態では、第１および第２の鋼板の両方が、対向する鋼板の中央部分上に延びるように配置された舌部を含んでもよい。これにより、プレート間の非常に良好な取り付けと、帽子形状の中央部分の良好な剛性とが得られる。

【0019】

本発明の特定の実施形態では、第１および第２の鋼板は、異なる機械的特性を有する。具体的には、第１および第２の鋼板は、異なる機械的厚さを有していてもよい。

【0020】

第２の態様によれば、本発明は、先行する請求項のいずれかに記載の細長い鋼構造体を備える車両に関する。

【0021】

第３の態様によれば、本発明は、２つの鋼板ブランク（ｓｈｅｅｔ ｓｔｅｅｌ ｂｌａｎｋ）からの車両用の細長い鋼構造体を熱間成形する方法であって、この方法は、重なり合う鋼板ブランク（未加工の鋼板）を用いて少なくとも１つの成形工程で車両部品を製造する工程であり、
各鋼板ブランクの別個の部分と、その間の鋼板ブランクの重なり合う部分とが中央部分を含む帽子形状（ｈａｔ ｐｒｏｆｉｌｅ）に成形される工程であり、前記鋼板ブランクの前記重なり部分が２枚のシート状であり、前記重なり部分において、第１および第２の鋼板の少なくとも一方が、前記フランジに沿った切り欠きを含み、前記切り欠きにおいて前記重なりが前記フランジに沿って中断されることを特徴とする。

【0022】

本方法の具体的な実施形態では、前記鋼板ブランクの成形は、前記鋼板ブランクの加熱後に熱成形される。

【0023】

本方法の具体的な実施形態では、成形の前に、鋼板ブランクを互いに溶接する。

【0024】

具体的には、鋼板ブランクは、切欠きの間のフランジにおいて互いに溶接されてもよい。

【0025】

また、鋼板ブランクは、中央部で互いに溶接されてもよい。

【0026】

本発明の細長い鋼構造体の利点は、前記細長い鋼構造体の中央部の構造的強度が向上することである
他の実施形態および利点は、詳細な説明および添付の図面から明らかになるであろう。

【0027】

以下、本発明の具体的な実施形態について、添付の図面を参照して説明する。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】車両のパネルとカバープレートとの間に配置されるＢピラーの分解斜視図である。

【図2】Ｂピラーが上下に重なる部分に分離された状態を示す分解図である。

【図3】重ね合わせた部品を細長い鋼板に組み立てる様子を示す図である。

【図4】細長い鋼板を加熱して細長い鋼構造体に成形する方法を示す図である。

【図5】車両のパネルとカバープレートの間に細長い鋼構造体を組み立てる様子を示す図である。

【図6】パネルとカバープレートとの間の細長い鋼構造体の中間部の詳細図である。

【図7】図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿って取った断面図である。

【図8】図６のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿って取った断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

図１は、車両のパネルまたは車体１とカバープレート２との間に配置された細長い鋼構造体１０の分解図である。図示の実施形態では、細長い鋼構造体１０は、Ｂピラー、すなわち、車両のフロントドアとバックドアとの間のビームを形成するホワイトボディの部分である。しかし、本発明は、車両の任意のタイプの細長い鋼構造体に適応できることはもちろんである。細長い鋼構造体１０は、車両の上方に向けて配置された上端部と、車両の下方に向けて配置された下端部とを有する。

【0030】

本発明は、２つの重なり合う部分から形成される細長い鋼構造体１０に関する。図２では、細長い鋼構造体１０は、細長い鋼構造体１０の上端に延びるように設けられた上側鋼シート要素１１と、重なり合う中間部を有する細長い鋼構造体１０の下端に延びるように設けられた下側鋼シート要素１２が図示されている。上側鋼製シート要素１１は、細長い鋼製構造物１０の下端まで延びておらず、下側鋼製シート要素１２は、細長い鋼製構造物１０の上端まで延びていない。しかし、図２の分割された細長い鋼構造体１０の図は説明のためだけのものである。すなわち、後述するように、鋼板の重なり合った部分は、細長いスチール構造体１０に形成される前に、好ましくは互いに取り付けられる。

【0031】

図３は、車両の細長い鋼構造体１０に形成される前の、ブランクの形をした第１および第２の鋼板１１および１２を示す。

【0032】

第１および第２の鋼板１１および１２は、細長いスチール構造１０の対向する端部を構成する。第１および第２の鋼板は、前記細長いスチール構造の中間部で互いに重なり合うように構成されている。組み立てられた製品（例えば図４参照）では、第１および第２の鋼板は、好ましくは溶接によって互いに取り付けられており、重なりあう帽子形状を有する。細長い鋼構造体１０は、重なり合う中間部に断面帽子形状を有する細長い形状を有する。

【0033】

第１の工程（Ａ）では、第１の鋼板１１および第２の鋼板１２が用意され、第１および第２の鋼板の少なくとも１つは、第１および第２の鋼板の重なりあいが前記フランジに沿って中断されるように、前記フランジに沿った切り欠きを含む。第１の鋼板１１は、細長いスチール構造体１０の上部を形成するために設けられ、第２の鋼板１２は、同じ細長いスチール構造体１０の下部を形成するために設けられる。

【0034】

第２の工程（Ｂ）では、第１の鋼板１１および第２の鋼板１２の重なり合う部分が、好ましくは溶接によって互いに取り付けられる。溶接部１５は、前記切り欠き部１３の間のフランジの部分的に重なる部分１４に設けられており、前記溶接部は、第１の鋼板と第２の鋼板のフランジを互いに取り付けるために設けられている。同様に、溶接部１５は、第１および第２の鋼板エレメントの中央部分を互いに取り付けるために、中央部分の部分的に重なる部分に設けられることが好ましい。

【0035】

細長い鋼構造体１０の成形は、図４に示されている。

【0036】

溶接後、第１の鋼板１１および第２の鋼板１２で構成される細長いシート構造は、例えば、断面帽子形状を有する細長い構造に形成される。典型的には、成形は打ち抜きによって行われ、好ましくは、細長いシート構造は打ち抜きの前に加熱され、成形は熱プレスによって行われる。図４では、加熱工程（Ｃ）、熱プレス（ホットスタンプ）による成形工程（Ｄ）、および組み立てられた製品（Ｅ）が示されている。

【0037】

成形工程（Ｄ）に続いて、細長いシート構造（Ｅ）は組み立てとなる。細長いシート構造の各フランジは、第１および第２の鋼板が相互に断続的に重なり合う中間部分からなる。フランジの重なり部分は、少なくとも部分的に互いに取り付けられる。

【0038】

図５には続く工程が示されており、フランジの重なりがない部分、すなわち切り取り部では、フランジが車両のパネル２と車体１の両方に取り付けられ、例えば溶接され、その場合、取り付け／溶接部には３つの層しかない。

【0039】

図６には、車体１とカバープレート２の間に配置された細長い鋼構造体の中間部が示されている。

【0040】

図７および図８は、それぞれ、図６の線ＶＩＩ－ＶＩＩおよび線ＶＩＩＩ－ＶＩＩＩに沿って取った断面図である。

【0041】

図８に示されるように、帽子形状は、中央部分１７、２つのウェブ１８、および２つのフランジ１９を含む。中央部分１７は、細長い実質的に平坦な部分である。ウェブ１８は、共通の長手方向に中央部分１７と並んで配置されており、中央部分の両側に１つずつのウェブが配置されている。断面図に見られるように、ウェブ１８は、中央部分１７に対して、典型的には４５度から９０度の間の角度で配置されている。フランジ１９は、ウェブ１８と並んで配置されており、各ウェブ１８の両側に１つずつのフランジが配置されている。フランジ１９は、フランジ１９によって形成される平面が中央部分によって形成される平面と平行になるように、典型的には４５度から９０度の間で、ウェブ１８に対して角度をつけて配置されており、前記平面は、中央部分１７およびフランジ１９の平面に対して直交する方向へのウェブ１８の延長によって分離されている。

【0042】

好ましくは、第１および第２の鋼板１１，１２は、中央部分１７に沿って、および２つのフランジ１９に沿って、溶接部１５、典型的にはスポット溶接部によって互いに取り付けられる。また、ウェブ１８に沿って溶接部を設けてもよい。しかし、好ましくは中央部とウェブとの間、またはウェブとそれぞれのフランジとの間の過渡的な曲がり部分に沿って溶接部は設けられない。これは溶接部が鋼板の機械的特性に悪影響を及ぼす可能性があるからである。多くの場合、溶接部およびその周辺では鋼が脆くなる。

【0043】

第１および第２の鋼板の少なくとも一方は、フランジに沿って重なりあいが中断されるようにフランジに沿って切り欠き１３を含む。これらの切り欠きはＢピラーを車両のパネルと車体の両方に溶接できるように配置されている。すなわち、溶接の際には、３つ以上の層を含まないことが好ましい。したがって、これらの構成要素を取り付ける際に４つの層を避けるために、第１および第２の鋼板の一方はフランジ１９に沿って切り欠き１３を有し、溶接部１６（典型的にはスポット溶接）を切り欠き内に設けることができ、それによって第１および第２の鋼板の一方を車両のパネルおよび車体の内側の両方に取り付けることができる。図８に示すように、第１の鋼板１１は切り欠きを有し、第２の鋼板１２のフランジは切り欠き部でボディワーク１およびカバープレート２に溶接され、カバープレート２は前記切り欠き１３で第２の鋼板１２に接するように形成される。

【0044】

図示の実施形態では、第１および第２の鋼板のうち一方のみが、フランジ１９に沿って切り欠き１３を含んでおり、すなわち第１の鋼板１１である。図示されていない別の実施形態では、第１および第２の鋼板の両方に、両方のフランジに沿って断続的に切り欠きが設けられているか、あるいは代わりに、第１の鋼板の第１の側のフランジに切り欠きが設けられ、第２の鋼板の反対側のフランジに切り欠きが設けられてもよい。

【0045】

図示の実施形態では、第１の鋼板１１がＢピラーの上部を形成し、第２の鋼板１２がＢピラーの下部を形成しており、第１および第２の鋼板は、中央部分の全長の大部分で互いに重なり合っているが、Ｂピラーの上部および下部には及んでいない。図３に示されているように、第１の鋼板は、第２の鋼板の中央部分の一部と重なる第１の舌部２０を有し、第２の鋼板は、第１の鋼板の中央部分の一部と重なる第２の舌部２１を含む。図示の実施形態では第１の舌部２０を第２の鋼板１２要素の中央部分に取り付けるために溶接部１５が設けられており、第２の舌部２１を第１の鋼板１１の中央部分に取り付けるために溶接部１５が設けられており、好ましくはスポット溶接が行われる。

【0046】

図示の実施形態では、２つのブランクによって形成されたＢピラーの帽子形状の２つのフランジ１９は中断されておらず、第１の鋼板がフランジの上部を提供し、第２の鋼板がフランジの下部を提供し、第１および第２の鋼板の部分的に重なる部分がフランジの中間部を提供し、フランジの前記部分的に重なる部分は、第１および第２の鋼板の少なくとも１つに設けられた切り欠きを含む。Ｂピラーの帽子形状の中断されていないフランジはＢピラーの強度に寄与する。

【0047】

以上、本発明を具体的な実施形態を参照しながら説明した。しかし、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。以下の請求項の範囲内で他の実施形態が可能であることは、当業者には明らかである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】