(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-10-10
(54)【発明の名称】優れたエネルギー吸収を有する高強度高細長部品
(51)【国際特許分類】
B62D 21/15 20060101AFI20241003BHJP
G01N 3/30 20060101ALN20241003BHJP
【ＦＩ】
B62D21/15 B
G01N3/30 N
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024516429
(86)(22)【出願日】2022-09-06
(85)【翻訳文提出日】2024-05-10
(86)【国際出願番号】 IB2022058369
(87)【国際公開番号】W WO2023042031
(87)【国際公開日】2023-03-23
(31)【優先権主張番号】PCT/IB2021/058364
(32)【優先日】2021-09-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IB
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】515214729
【氏名又は名称】アルセロールミタル
(74)【代理人】
【識別番号】110001173
【氏名又は名称】弁理士法人川口國際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】コキュ，アルノー
(72)【発明者】
【氏名】デュモン，アリス
【テーマコード（参考）】
2G061
3D203
【Ｆターム（参考）】
2G061AA13
2G061AB04
2G061BA01
2G061CA02
2G061CB04
2G061EA02
2G061EB07
3D203AA01
3D203BA01
3D203CA02
3D203CA21
3D203CA73
(57)【要約】
本発明は、衝撃時の優れたエネルギー吸収特性を有する高強度、高細長構造部品に関する。特に、本発明は、自動車に使用するための構造部品に関する。
構造部品は、１０００ＭＰａより高い極限引張強度、０．８５より高い降伏強度対極限引張強度比、５５°より高い厚さ１．５ｍｍに正規化された曲げ角度および１０より高い細長比を有する。
構造部品は、１０００ＭＰａより高い極限引張強度、０．８５より高い降伏強度対極限引張強度比、５５°より高い厚さ１．５ｍｍに正規化された曲げ角度および１０より高い細長比を有する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
成形後の極限引張強度が１０００ＭＰａを超える材料でできている部品であって、－材料の降伏強度ＹＳと極限引張強度ＵＴＳとの比は０．９０より大きく、
－材料の厚さ１．５ｍｍに正規化された曲げ角度は５５°より大きく、
－部品の細長比は１０よりも大きい、
部品。
【請求項2】
前記部品を製造するために使用される材料の、厚さ１．５ｍｍに正規化された曲げ角度は７０°よりも大きい、請求項１に記載の部品。部品は、溶接によって一緒に組み立てられた複数の個々の部品からできており、前記溶接作業に関連した熱影響ゾーンの硬度低下は１００Ｈｖ未満である、請求項１または２に記載の部品。
【請求項3】
前記部品を製造するための材料は鋼である、請求項１～３のいずれか一項に記載の部品。
【請求項4】
鋼のホットスタンピングによってできている少なくとも１つの部分を備える、請求項４に記載の部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、衝撃時の優れたエネルギー吸収特性を有する高強度構造部品に関する。特に、本発明は、自動車に使用するための構造部品に関する。
【背景技術】
【0002】
高強度高細長構造部品は、車両の耐衝突性において重要な役割を果たす。それらは、中空空洞を備える細長いアセンブリである。衝撃中、それらは座屈によってエネルギーを吸収するように作用し、したがって衝突エネルギーの一部を吸収する折畳みを形成する。それらはまた、車両アーキテクチャの負荷経路上の重要なリレーとして機能し、車両の一端から他端への衝突エネルギーの伝達および拡散に寄与し、したがって、車両のアーキテクチャの最大量が衝突エネルギーの吸収に関与することを確保する。
【0003】
したがって、高強度高細長構造部品は、車両の乗員の安全性を促進する上で基本的な役割を果たす。
【0004】
衝突が発生すると、高細長部品は圧縮力を受けるが、これは必ずしも部品の長さ方向に厳密に平行ではない。最大量のエネルギーを吸収するために、高細長部品が可能な限りそれ自体の上にボトリングすることが重要である。圧縮力と部品の長さ方向との間に角度があるとき、部品が完全にボトリングされる前に曲がる危険性がある。部品が曲げられると、ボトリングに利用できなくなり、したがって可能な最大量のエネルギーを吸収しなくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の目的は、角度付圧縮荷重の場合でも、堅牢な座屈挙動を有する高細長部品を提供することによってこの問題に対処することである。これは、エネルギー消費のための厳しい安全要件および重量雷要件の両方を課される現在の車両の場合に特に重要である。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の目的は、請求項２～請求項５の特徴を任意選択で含む、請求項１に記載の高細長部品を提供することによって達成される。
【0007】
ここで、添付の図面を参照して、本発明が詳細に説明され、限定を導入することなく実施例によって例示される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の一実施形態による高細長部品の概略図である。
【図1a】本明細書で定義された異なる角度の定義を詳述するインサートである。
【図2】インパクタと部品の長手方向との間の角度を伴う、本発明による高細長部品（Ｉ１）および参照例（Ｒ２）の衝突試験中の比較されたシミュレートされた挙動の上面図である。
【図3】インパクタと部品の長さ方向との間の角度を伴う、本発明による高細長部品（Ｉ１）および参照例（Ｒ２）の衝突試験中の比較されたシミュレートされた挙動の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
レオンハードオイラーの座屈理論で一般的に使用される細長比は、次の式によって定義され、ここで、Ｌは部品の長さ、Ｓはその直線断面の面積、Ｉｍｉｎは考慮される断面の面積の最小二次モーメントである。
【数1】
【0010】
一般に、デカルト座標（ｘ、ｙ）のセットの断面Ａにわたる断面の面積の最小二次モーメントｌｍｉｎは、以下の式によって定義される。
【数2】
【0011】
例えば、外側寸法ｂおよびｈならびに内側寸法ｂ１およびｈ１を有する、中空の矩形断面の面積の最小二次モーメントＩｍｉｎは、以下の式を使用して計算される。
【数3】
【0012】
例えば、外側半径Ｒおよび内側半径Ｒ１を有する、中空の環状断面の面積の最小二次モーメントｌｍｉｎは、以下の式を使用して計算される。
【数4】
【0013】
部品は、その細長比が１０を超えると、高細長と見なされることができる。
【0014】
曲げ角度は、ＶＤＡ－２３８－１００曲げ標準に従って測定される。本発明では、曲げ角度はスプリングバック後に測定される。同じ材料の場合、曲げ角度は厚さに依存する。簡単にするために、本発明の曲げ角度の値は、１．５ｍｍの厚さを指す。厚さが１．５ｍｍと異なる場合、以下の計算によって曲げ角度値を１．５ｍｍに正規化される必要があり、ここで、α１．５は１．５ｍｍで正規化された曲げ角度であり、ｔは厚さであり、αｔは厚さｔに対する曲げ角度である。
α１．５＝（αｔ×√ｔ）／√１．５
α１．５＝（αｔ×√ｔ）／√１．５
【0015】
部品の曲げ角度は、部品が亀裂を形成することなく変形に耐える能力を表す。
【0016】
極限引張強度、降伏強度および伸びは、２００９年１０月に発行されたＩＳＯ規格ＩＳＯ６８９２－１に従って測定される。引張試験片は平坦領域から切り出される。必要に応じて、小サイズの引張試験サンプルが採取され、部品上の利用可能な全平坦領域を収容する。
【0017】
破壊歪みという用語は、ＭｅｔａｌｌｕＲｇｉｃａｌ ＲｅｓｅａＲｃｈ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 第１１４巻、第６号、２０１７の「Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ｔｏ ａｓｓｅｓｓ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｄｕｒｉｎｇ ｃｒａｓｈ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ：ｆｒａｃｔｕｒｅ ｓｔｒａｉｎ ｃｒｉｔｅｒｉａ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ」においてＰａｓｃａｌ Ｄｉｅｔｓｃｈらによって定義された破壊歪み基準を指す。破壊歪みは、臨界曲げ角度に達したときの変形点における材料内の等価歪みである。臨界曲げ角度は、標準化されたＶＤＡ－２３８－１００規格に従って変形されたサンプルの背面で第１の亀裂が検出される角度を定義する。
【0018】
「ボトリング」という用語は、圧縮荷重を受ける部品、典型的には高細長部品の変形モードを指し、部品は、部品の連続した局所座屈変形から生じる一連の連続波を形成することによって圧縮荷重の機械エネルギーを徐々に吸収する。結果として、圧縮荷重の方向に測定された部品の長さは、変形後、前記方向における部品の初期長さよりも小さい。言い換えれば、部品が制御された座屈によって圧縮荷重に反応すると、圧縮荷重がボトルの上部と下部との間に加えられるプラスチックボトルと同じ方法でそれ自体の上に折り畳まれる。
【0019】
ホットスタンピングは、鋼のための成形技術であり、鋼の微細構造が少なくとも部分的にオーステナイトに変態する温度までブランクを加熱することと、ブランクをスタンピングすることによって高温でブランクを形成することと、形成された部品を急冷して非常に高い強度を有する微細構造を得ることとを含み、場合によっては熱処理における追加の分配または焼戻しステップを伴う。ホットスタンピングは、複雑な形状を伴う非常に高強度の部品を得ることを可能にし、多くの技術的利点を提示する。部品にかけられる熱処理は、ホットスタンピングプロセス自体の上述の熱サイクルだけでなく、場合によっては、部品が塗装された後に行われて塗料を焼き付けるために行われる、例えば塗料焼き付けステップなどの他の後続の熱処理サイクルも含むことが理解されるべきである。以下のホットスタンプされた部品の機械的特性は、完全な熱サイクル後に測定されたものであり、例えば、塗料焼き付けが実際に行われた場合の塗料焼き付けステップを任意選択で含む。
【0020】
ブランクは、その使用に適した任意の形状に切断された、平坦なシートを指す。ブランクは、上面および下面を有し、上側および下側または上表面および下表面とも呼ばれる。前記面の間の距離は、ブランクの厚さとして指定される。厚さは、例えばマイクロメータを使用して測定されることができ、そのスピンドルおよびアンビルは上面および下面に配置される。類似したやり方で、厚さは成形部品上で測定されることもできる。
【0021】
硬度は、機械的押し込みによって誘発される局所化された塑性変形に対する耐性の尺度である。これは、材料の機械的特性とよく相関されており、引張試験のためにサンプルを切り出す必要がない有用な局所測定方法である。本発明では、硬度測定は、規格ＩＳＯ６５０７－１に従ってビッカース圧子を使用して行われる。ビッカース硬さは、単位Ｈｖを使用して表される。
【0022】
熱影響ゾーンは、溶接作業中に加熱された溶接部を囲む材料の領域である。高強度材料、例えば高強度鋼の場合、熱影響ゾーンがより弱い機械的特性を有しうることは周知である。実際、熱影響ゾーンは、焼き戻しに似た熱処理を受け、これが軟化につながる可能性がある。
【0023】
材料の熱影響ゾーンにおける硬度低下は、以下のプロトコルを使用して測定される、すなわち、
１／溶接部の硬度プロファイルは、両方の溶接プレートの熱影響ゾーンを通り、スポット溶接部自体を通る互い違いの線に沿って０．２ｍｍごとに０．５ｋｇの荷重下でビッカース硬度を測定することによって取得され、
２／通常は熱影響ゾーンに存在する、前記硬度プロファイルの最も弱い点が決定され、当該点の硬度はＨＶｍｉｎと示され、
３／溶接部から離れた母材金属の硬度は、数点の平均測定値をとることによって測定され、当該硬度はＨｖＢＭと示され、
４／硬度低下は、Ｈｖで表される、差ＨＶＢＭ－ＨＶｍｉｎとして計算される。
１／溶接部の硬度プロファイルは、両方の溶接プレートの熱影響ゾーンを通り、スポット溶接部自体を通る互い違いの線に沿って０．２ｍｍごとに０．５ｋｇの荷重下でビッカース硬度を測定することによって取得され、
２／通常は熱影響ゾーンに存在する、前記硬度プロファイルの最も弱い点が決定され、当該点の硬度はＨＶｍｉｎと示され、
３／溶接部から離れた母材金属の硬度は、数点の平均測定値をとることによって測定され、当該硬度はＨｖＢＭと示され、
４／硬度低下は、Ｈｖで表される、差ＨＶＢＭ－ＨＶｍｉｎとして計算される。
【0024】
図１を参照すると、高細長部品１は、２つの端部Ｅ１とＥ２との間の主長手方向Ｌｄｉｒおよび横方向Ｔｄｉｒに延在する。これは、上部３と下部２との間に包み込まれた中空容積４を備える。
【0025】
特定の実施形態では、図１に示されるように、高細長部品１は、略オメガ形状の部品である上部３と、平坦な閉鎖プレートである、下部２とを別個に形成し、次いで一緒に接合することによって作られる。例えば、上部３および下部２は、溶接によって、例えばフランジ６上でのスポット溶接によって一緒に接合され、スポット溶接部５を生成する。
【0026】
別の実施形態では、高細長部品は、上部と下部とを備える一体部品で作られる。例えば、高細長部品は押出成形によって作られる。例えば、ロール成形により高細長部品が形成される。例えば、高細長部品は、形成された金属管から作られる。
【0027】
高細長部品は、車両アーキテクチャに多く存在し、いくつかの例は、前部衝突ボックスをロッカアセンブリに接合する前部部品、後部衝突ボックスをロッカアセンブリに接合する後部部品、車両において横方向に延びるクロス部品、ロッカパネル自体などである。高細長部品は、一般に、その端部Ｅ１およびＥ２の各々において車両構造の残りの部分に取り付けられる。
【0028】
高細長部品は、衝突から生じる圧縮応力下でエネルギーを吸収するように設計されている。図１を参照すると、高細長部品は、Ｅ１に及ぼされるＦ１の接合力およびＥ２に及ぼされる反対方向の反力を受ける。これらの力は、Ｅ１およびＥ２において高細長部品が取り付けられている他の部品によって及ぼされる。図１ａを参照すると、Ｆ１は、長手方向Ｌｄｉｒを伴う角度ベータを形成する。この角度は、Ｆ１およびその反作用によって加えられる圧縮荷重に加えて、高細長部品に曲げモーメントをもたらす。
【0029】
その結果、高細長部品は、（部品をＬｄｉｒ方向に保持する）ボトリング変形またはＬｄｉｒ方向から離れた曲げ変形を介して収容することができる圧縮応力と、Ｌｄｉｒ方向から離れた曲げ方向を介して収容することができる曲げモーメントの両方を受ける。部品をＬｄｉｒ方向に保持するボトリング変形と、部品をＬｄｉｒ方向から外方に曲げる曲げ変形とは、互いに競合する。曲げが発生し始めると、Ｅ１およびＥ２に対する法線ベクトル間の角度が増加し、これは、曲げ変形モードをさらに促進し、ボトリング変形モードを妨げる。この時点で、高細長部品は、もはやボトリングによって変形せず、代わりにそれ自体にのみ曲げられることによって変形する。
【0030】
ボトリングは材料に複数の折畳みを形成するが、曲げは材料に１つの折畳みのみを形成する。したがって、ボトリングは、はるかに大量のエネルギーを吸収し、部品のエネルギー吸収効果を高めるために曲げモードよりもボトリング変形モードを促進することは興味深い。さらに、ボトリングは、衝突中に部品の一般的な方向を維持するが、曲げは、かなり予測不可能な方向および壊滅的な方法で変形させる。したがって、ボトリングは、衝突中の部品の挙動をはるかに予測可能にし、それから曲げ、衝突シナリオが展開するときに車両の構造の残りの部分と予測可能かつ正確に協働することを可能にし、これは曲げに対するボトリングのさらなる重要な利点である。
【0031】
可能な限り多くのエネルギーを吸収するために、高強度材料で高細長部品を製造することも興味深い。例えば、高細長部品の少なくとも一部または全部を製造するために使用される材料は、１０００ＭＰａを超える成形後の引張強度を有する。例えば、高細長部品の少なくとも一部または全部を製造するために使用される材料は、１３００ＭＰａを超える成形後の引張強度を有する。例えば、高細長部品の少なくとも一部または全部を製造するために使用される材料は、１５００ＭＰａを超える成形後の引張強度を有する。例えば、高細長部品の少なくとも一部または全部を製造するために使用される材料は、１８００ＭＰａを超える成形後の引張強度を有する。
【0032】
驚くべきことに、本発明者らは、厳密に０より大きい角度ベータの場合、極限引張強度に対する高い降伏強度（ＹＳ／ＵＴＳ）を有する材料を使用すると、座屈変形モードが促進されることを見出した。特に、本発明者らは、０．８５を超えるＹＳ／ＵＴＳ比、さらにより好ましくは０．９を超えるＹＳ／ＵＴＳ比を有する高細長部品が、非常に良好なボトリング挙動および低い曲げ反応を示すことを見出した。
【0033】
さらに、より大きい曲げ角度を有する材料を使用すると、エネルギー吸収量が大きくなることを見出した。実際、これは、材料が折畳みの最も高い変形領域に亀裂が発生することなく折畳みを形成できることを意味する。このような亀裂は、亀裂領域を変形させるのに必要なエネルギーがはるかに少ないため、エネルギー吸収を低下させる。亀裂はまた、部品の亀裂伝播および壊滅的な故障につながる可能性があり、これは、負荷経路を通るエネルギー吸収およびエネルギー伝達を確実にし、予測可能な全体的な車両衝突シナリオに従うために防止されるべきである。
【0034】
亀裂の発生を避けるために、材料の十分な曲げ能力を有することが重要であるが、本発明者らは、必ずしも非常に高い曲げ角度を有する必要はないことを見出した。例えば、５５°の１．５ｍｍに正規化された曲げ角度は、良好なエネルギー吸収に十分である。より好ましくは、７０°の１．５ｍｍに正規化された曲げ角度を有する材料は、良好なエネルギー吸収のために使用されることができる。
【0035】
本発明者らはまた、最小レベルの破壊歪みがエネルギー吸収の増加に有益である可能性のあることを見出した。例えば、高エネルギー吸収を促進し、部品の壊滅的な故障を回避するために、０．５の最小破壊歪みを有することは興味深い。
【0036】
図１に示されるような、溶接によって一緒に接合された少なくとも２つの異なる部品で作られた高細長部品の場合、スポット溶接部５およびその周囲領域の機械的抵抗は、総エネルギー吸収に影響を与える。
【0037】
高強度材料、例えば高強度鋼の場合、熱影響ゾーンがより弱い機械的特性を有することができることは周知である。実際、熱影響ゾーンは、焼き戻しに似た熱処理を受け、これが軟化につながる可能性がある。
【0038】
本発明者らは、この種の構成では、熱影響ゾーンにおいて低い硬度低下を示す材料を使用することが有利であることを見出した。より具体的には、熱影響ゾーンにおいて母材金属と比較して１００Ｈｖ未満の硬度低下を示す材料を使用することが有利である。好ましくは、８０Ｈｖ未満、さらにより好ましくは５０Ｈｖ未満の硬度低下を有することが有利である。
【0039】
特定の実施形態では、高細長部品の少なくとも一部または高細長部品全体を製造するために使用される材料は、重量％で表される以下の元素を含有する鋼である。
Ｃ：０．１～０．２５％
Ｍｎ：３．００～５．００％
Ｓｉ：０．８０～１．６０％
Ｂ：０．０００３～０．００４％
Ｓ≦０．０１０％
Ｐ≦０．０２０％
Ｎ≦０．００８％
また、任意選択で、以下の元素のうちの１つ以上を重量パーセントで含有する、すなわち、
Ｔｉ≦０．０４％
Ｎｂ≦０．０５％
Ｍｏ≦０．３％ １５
Ａｌ≦０．９０％
Ｃｒ≦０．８０％
組成物の残りは、鉄および精錬から生じる不可避不純物である。
Ｃ：０．１～０．２５％
Ｍｎ：３．００～５．００％
Ｓｉ：０．８０～１．６０％
Ｂ：０．０００３～０．００４％
Ｓ≦０．０１０％
Ｐ≦０．０２０％
Ｎ≦０．００８％
また、任意選択で、以下の元素のうちの１つ以上を重量パーセントで含有する、すなわち、
Ｔｉ≦０．０４％
Ｎｂ≦０．０５％
Ｍｏ≦０．３％ １５
Ａｌ≦０．９０％
Ｃｒ≦０．８０％
組成物の残りは、鉄および精錬から生じる不可避不純物である。
【0040】
この材料は、ホットスタンプを使用して加工され、得られたホットスタンプ部品は、例えば１０００ＭＰａ超のＵＴＳ、１０％超の伸び、０．９超のＹＳ／ＵＴＳ比、５５°超の曲げ角度、および８０Ｈｖ未満の熱影響ゾーンの硬度低下を有する。
【0041】
特定の実施形態では、高細長部品の少なくとも一部または高細長部品全体を製造するために使用される材料は、重量％で表される以下の元素を含有する鋼である。
Ｃ：０．０３～０．１８％
Ｍｎ：６．０～１１．０％
Ｍｏ：０．０５～０．５％
Ｂ：０．０００５～０．００５％
Ｓ≦０．０１０％
Ｐ≦０．０２０％
Ｎ≦０．００８％
また、任意選択で、以下の元素のうちの１つ以上を重量パーセントで含有する、すなわち、
Ａｌ＜３％
Ｓｉ≦１．２０％
Ｔｉ≦０．０５０％
Ｎｂ≦０．０５０％
Ｃｒ≦０．５％
Ｃ：０．０３～０．１８％
Ｍｎ：６．０～１１．０％
Ｍｏ：０．０５～０．５％
Ｂ：０．０００５～０．００５％
Ｓ≦０．０１０％
Ｐ≦０．０２０％
Ｎ≦０．００８％
また、任意選択で、以下の元素のうちの１つ以上を重量パーセントで含有する、すなわち、
Ａｌ＜３％
Ｓｉ≦１．２０％
Ｔｉ≦０．０５０％
Ｎｂ≦０．０５０％
Ｃｒ≦０．５％
【0042】
この材料は、ホットスタンプを使用して加工され、得られたホットスタンプ部品は、例えば１０００ＭＰａ超のＵＴＳ、１０％超の伸び、０．９超のＹＳ／ＵＴＳ比、５５°超の曲げ角度、および８０Ｈｖ未満の熱影響ゾーンの硬度低下を有する。
【0043】
特定の実施形態では、高細長部品の少なくとも一部または高細長部品全体を製造するために使用される材料は、重量％で表される以下の元素を含有する鋼である、すなわち、
Ｃ：０．２～０．３４％
Ｍｎ：０．５０～２．２０％
Ｓｉ：０．５～２％
Ｐ≦０．０２０％
Ｓ≦０．０１０％
Ｎ≦０．０１０％
また、任意選択で、以下の元素のうちの１つ以上を重量パーセントによって含有する、すなわち、
Ａｌ：≦０．２％
Ｃｒ≦０．８％
Ｂ≦０．００５％
Ｔｉ≦０．０６％
Ｎｂ≦０．０６％
組成物の残りは、鉄および精錬から生じる不可避不純物である。
Ｃ：０．２～０．３４％
Ｍｎ：０．５０～２．２０％
Ｓｉ：０．５～２％
Ｐ≦０．０２０％
Ｓ≦０．０１０％
Ｎ≦０．０１０％
また、任意選択で、以下の元素のうちの１つ以上を重量パーセントによって含有する、すなわち、
Ａｌ：≦０．２％
Ｃｒ≦０．８％
Ｂ≦０．００５％
Ｔｉ≦０．０６％
Ｎｂ≦０．０６％
組成物の残りは、鉄および精錬から生じる不可避不純物である。
【0044】
例えば、前記材料で作られている前記高細長部品の部分は、表面分率で、
－９５％以上の焼戻しマルテンサイト、
－および５％未満のベイナイトを含有する微細構造を有する。
－９５％以上の焼戻しマルテンサイト、
－および５％未満のベイナイトを含有する微細構造を有する。
【0045】
例えば、前記材料で作られている前記高細長部品の部分は、以下の機械的特性、すなわち、１０００ＭＰａより高い極限引張強度ＴＳ、０．５より高い破壊歪み、５５°より高い曲げ角度、および８０Ｈｖ未満の熱影響ゾーンにおける硬度低下を有する。
【0046】
特定の実施形態では、高細長部品の少なくとも一部または高細長部品全体を製造するために使用される材料は、重量％で表される以下の元素を含有する鋼である、すなわち、
０．２０％≦Ｃ≦０．２５％
１．１％≦Ｍｎ≦１．４％
０．１５％≦Ｓｉ≦０．３５％
Ｃｒ≦０．３０％
０．０２０％≦Ｔｉ≦０．０６０％
０．０２０％≦Ａｌ≦０．０６０％
Ｓ≦０．００５％
Ｐ≦０．０２５％
０．００２％≦Ｂ≦０．００４％
残りは、鉄および精緻化から生じる不可避の不純物である。
０．２０％≦Ｃ≦０．２５％
１．１％≦Ｍｎ≦１．４％
０．１５％≦Ｓｉ≦０．３５％
Ｃｒ≦０．３０％
０．０２０％≦Ｔｉ≦０．０６０％
０．０２０％≦Ａｌ≦０．０６０％
Ｓ≦０．００５％
Ｐ≦０．０２５％
０．００２％≦Ｂ≦０．００４％
残りは、鉄および精緻化から生じる不可避の不純物である。
【0047】
ここで、本発明は以下の実施例によって説明されるが、これらは決して限定的なものではない。
【0048】
異なる材料で作られた高細長部品上の角度を有する衝撃に対する反応が、ＬＳ－ＤＹＮＡ Ｒ１１．１．０を使用してシミュレートされた。使用されるメッシュサイズは３ｍｍである。
【0049】
図１を参照すると、シミュレートされた高細長部品１は、略オメガ形状の部品である上部３と、平坦な閉鎖プレートである下部２とを別個に形成し、次いでフランジ６にスポット溶接５をすることにより一緒に接合することによって作られる。接合は、各フランジに沿って３０ｍｍごとに各側に２０箇所のスポット溶接部によって行われる。各スポット溶接部５は、直径６ｍｍのナゲットを有し、熱影響ゾーンは、各ナゲットの周りの３ｍｍのリングによってシミュレートされる。
【0050】
高細長部品１は、以下の寸法を有する、すなわち、
－成形前の１．５ｍｍの板金厚さ、
－６００ｍｍの長さＬ
－１３０ｍｍの横方向の全幅を有する閉鎖プレート２であって、各々が２５ｍｍの２つのフランジ６を備える、閉鎖プレート２。したがって、中空容積４を囲む閉鎖プレートの幅は、１３０－２＊２５＝８０ｍｍである。
－６０ｍｍの中空容積４の高さ
－成形前の１．５ｍｍの板金厚さ、
－６００ｍｍの長さＬ
－１３０ｍｍの横方向の全幅を有する閉鎖プレート２であって、各々が２５ｍｍの２つのフランジ６を備える、閉鎖プレート２。したがって、中空容積４を囲む閉鎖プレートの幅は、１３０－２＊２５＝８０ｍｍである。
－６０ｍｍの中空容積４の高さ
【0051】
単純化のために、以下の細長係数は、同じ中空容積４および同じ板金厚さを有する完全に長方形の部品について計算された。すなわち、細長係数は、フランジの寄与を考慮せずに計算され、フランジの寄与は極めて最小になる。
【0052】
以下の式において、係数ｂ１および係数ｂは、長方形の部品の内幅（すなわち６０ｍｍ）および外幅（すなわち、ｂ＝ｂ１＋２＊厚さ＝ｂ１＋３ｍｍ）にそれぞれ対応し、係数ｈ１および係数ｈは、長方形の部品の内高（すなわち６０ｍｍ）および外高（すなわち、ｈ＝ｈ１＋２＊厚さ＝ｈ１＋３ｍｍ）にそれぞれ対応する。最小二次モーメントは次式で与えられる、すなわち、
これは次のように計算される、すなわち、
【数5】
【数6】
【0053】
細長比は、以下の式によって与えられる、すなわち、
この中で、直線断面Ｓの面積＝ｈ＊ｂ－ｈ１＊ｂ１
これは、次のように計算される
【数7】
これは、次のように計算される
【数8】
【0054】
したがって、記載された形状は、２３．１の細長比をもたらす。
【0055】
部品１は、一方の端部Ｅ２で固定され、他方の端部Ｅ１で、長手方向Ｌｄｉｒを伴う１０°の角度ベータで、１６ｍ／ｓの初期衝撃速度で移動し、４１７ｋｇの質量を有する平坦なインパクタ７によって衝撃を受けている。
【0056】
結果は、ソフトウェアによって直接提供されるエネルギー吸収に関して、および衝突から生じる破壊のレベルを表すための削除された要素に関して表される。
【0057】
Ｆｏｓｔａ ８０６プロジェクトで開発された方法を適用して、荷重下のスポット溶接部の挙動がシミュレートされた：「Ｐ ８０６－構成要素の挙動に対する接合部の影響を考慮した衝突シミュレーションのための超高強度鋼からのスポット溶接部の破壊挙動の特性評価および単純化されたモデル化」（Ｆｏｓｔａは、「Ｆｏｒｓｃｈｕｎｇｓｖｅｒｅｉｎｉｇｕｎｇ Ｓｔａｈｌａｎｗｅｎｄｕｎｇ」、すなわち、Ｔｈｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔｅｅｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎを表す）。スポット溶接挙動の効果を残りの材料挙動から分離するために、スポット溶接の存在を考慮しておよび考慮せずにシミュレーションが行われた（表１では、線「熱影響ゾーンでの硬度低下」に対して「溶接なし」を示す列は、溶接挙動が考慮されていないシミュレーションに対応する）。
【0058】
故障挙動および関連する削除された要素の計算は、材料カードＭＡＴ１２３およびＭＡＴ＿ＡＤＤ＿ＥＲＯＳＩＯＮを使用してシミュレートされる。方法論に関するさらなる説明は、例えば、「Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｐｏｔ Ｗｅｌｄｓ ａｎｄ Ｗｅｌｄ Ｓｅａｍｓ ｏｆ Ｐｒｅｓｓ－Ｈａｒｄｅｎｅｄ Ｓｔｅｅｌ（ＰＨＳ）Ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ」、Ｓｔａｎｉｓｌａｗ Ｋｌｉｍｅｋ、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｂｏｄｙ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ ２００８に見出されることができる。
【0059】
削除された要素の数は、衝突中に発生する破壊の量の評価である。故障モデリングは亀裂の伝播を考慮していないため、全体的な結果に対する破壊の影響はおそらくシミュレーションでは過小評価されており、実際の物理的衝突試験では、部品の故障伝播および最終的な全体的な故障（例えば、部品が２つに切断されるなど）のために削除された要素の数が多い場合、エネルギー吸収レベルはおそらく低くなると言われる可能性がある。そのような壊滅的な故障は、エネルギー吸収の問題であるだけでなく、車両の予測される衝突シナリオにおける部品の全体的な挙動の問題でもあることに留意されるべきである。実際、これは、予想される負荷経路を乱し、車両の異なる部品がもはや一緒に接合されていないために制御されない方向に移動することを意味する。この制御の欠如は、衝突中の車両の予測不可能で壊滅的な挙動につながる。
【0060】
表１を参照すると、衝突時間の１／４、衝突時間の１／２、衝突時間の３／４および終了衝突時間のサンプル点を取って、衝突シナリオ全体を通して吸収エネルギー量および削除された要素の数の進展が表されている。本発明の実施例は、スポット溶接挙動が考慮されなかった場合およびそれが考慮された場合にそれぞれ対応する参照Ｉ１およびＩ１ｗを持つ。本発明の範囲外の場合に対応する参照例は、Ｒ１、Ｒ１ｗ、Ｒ２、Ｒ２ｗ、Ｒ３およびＲ３ｗと呼ばれる。
【0061】
本発明の実施例は、最も高いエネルギー吸収量および最も少ない数の削除された要素、すなわち最も好ましい応答を示す。
【0062】
Ｒ１、Ｒ１ｗは、本発明よりも低いＹＳ／ＵＴＳ比および低い曲げ角度を有する。これは、より低いエネルギー吸収とより高い破壊量（削除された要素の数）との組み合わせをもたらす。
【0063】
Ｒ２、Ｒ２ｗは、本発明よりも低いＹＳ／ＵＴＳ比を有する。これは、より低いエネルギー吸収をもたらす。１／４、１／２、３／４の衝突シミュレーションならびにＩ１およびＲ２の全衝突時間の上面図および側面図である図２および図３を参照すると、インパクタ７の角度は、３／４の衝突時間から始まる部品１の最終的な曲げをもたらす。この曲げは、Ｒ２のエネルギー吸収量を低下させることにつながる。実際、Ｉ１およびＲ２は、１／４時間および１／２時間で非常に類似したエネルギー吸収レベルを有し、Ｒ２の曲げの開始に対応する、３／４時間で互いに逸脱し始める。一方、Ｉ１の高細長部品は、衝突の終わりまでボトリングによって変形し続ける。
【0064】
Ｒ３、Ｒ３ｗは、本発明よりも低い曲げ角度を有し、これにより、著しく多い数の削除された要素がもたらされる。
【0065】
溶接スポットの影響の有無で実施例を比較すると、熱影響ゾーンの重要な硬度低下がエネルギー吸収に悪影響を有することが明らかである。これは、Ｒ１対Ｒ１ｗ、Ｒ２対Ｒ２ｗおよびＲ３対Ｒ３ｗの場合に一貫して当てはまり、これらはすべて、２００Ｈｖの熱影響ゾーンにおける推定硬度低下を有する。結果として生じるエネルギー吸収の減少は、Ｒ１対Ｒ１ｗの０．４ｋＪから、Ｒ２対Ｒ２ｗの２．４ｋＪまでの範囲である。
【0066】
【表1】
【図1】
【図1a】
【図2】
【図3】
【手続補正書】
【提出日】2024-05-10
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
成形後の極限引張強度が１０００ＭＰａを超える材料でできている部品であって、－材料の降伏強度ＹＳと極限引張強度ＵＴＳとの比は０．９０より大きく、
－材料の厚さ１．５ｍｍに正規化された曲げ角度は５５°より大きく、
－部品の細長比は１０よりも大きい、
部品。
【請求項2】
前記部品を製造するために使用される材料の、厚さ１．５ｍｍに正規化された曲げ角度は７０°よりも大きい、請求項１に記載の部品。
【請求項3】
部品は、溶接によって一緒に組み立てられた複数の個々の部品からできており、前記溶接作業に関連した熱影響ゾーンの硬度低下は１００Ｈｖ未満である、請求項１または２に記載の部品。
【請求項4】
前記部品を製造するための材料は鋼である、請求項１～３のいずれか一項に記載の部品。
【請求項5】
鋼のホットスタンピングによってできている少なくとも１つの部分を備える、請求項４に記載の部品。
【手続補正書】
【提出日】2024-06-04
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
成形後の極限引張強度が１０００ＭＰａを超える材料でできている部品であって、－材料の降伏強度ＹＳと極限引張強度ＵＴＳとの比は０．９０より大きく、
－材料の厚さ１．５ｍｍに正規化された曲げ角度は５５°より大きく、
－部品の細長比は１０よりも大きい、
部品。
【請求項2】
前記部品を製造するために使用される材料の、厚さ１．５ｍｍに正規化された曲げ角度は７０°よりも大きい、請求項１に記載の部品。
【請求項3】
部品は、溶接によって一緒に組み立てられた複数の個々の部品からできており、前記溶接作業に関連した熱影響ゾーンの硬度低下は１００Ｈｖ未満である、請求項１または２に記載の部品。
【請求項4】
前記部品を製造するための材料は鋼である、請求項１または２に記載の部品。
【請求項5】
鋼のホットスタンピングによってできている少なくとも１つの部分を備える、請求項４に記載の部品。
【国際調査報告】