JP7115558B2

JP7115558B2 - 骨格部材

Info

Publication number: JP7115558B2
Application number: JP2020555715A
Authority: JP
Inventors: 紘明窪田; 由梨戸田; 裕之川田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2018-11-14
Filing date: 2019-11-12
Publication date: 2022-08-09
Anticipated expiration: 2039-11-12
Also published as: KR20210069707A; EP3882110A1; CN112969632B; MX2021005521A; KR102535140B1; US20220001929A1; WO2020100886A1; CN112969632A; JPWO2020100886A1; US11718347B2; EP3882110A4

Description

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_０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_１とした場合、（Ｌ_１－Ｌ_０）／Ｌ_０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_１－Ｌ_０）／Ｌ_０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。
（６）上記（１）～（５）のいずれか一項に記載の骨格部材では、前記骨格部材は冷間絞りプレス加工により成形されかつ、加工誘起変態による硬化により、前記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倍以下に制御されていてもよい。

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、ＪＩＳＺ２２４４：２００９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_０、Ｘ－Ｚ平面断面視における内周壁の長さＬ_１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_０、内周壁の長さＬ_１、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_０と、Ｘ－Ｚ平面断面視における内周壁の長さＬ_１、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_２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_３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_４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_３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_４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_５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_２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_５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_０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_１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_２と底部２３の表面位置をＺ方向に延在させた仮想直線Ｌ_４とを、幅Ｌ_０の中間の位置においてＸ方向に結ぶ直線Ｌ_６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_１－Ｌ_０）／Ｌ_０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_１（ｍｍ）、幅Ｌ_０（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_１－Ｌ_０）／Ｌ_０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。

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_１－Ｌ_０）／Ｌ_０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_１－Ｌ_０）／Ｌ_０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_１－Ｌ_０）／Ｌ_０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_１－Ｌ_０）／Ｌ_０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_１－Ｌ_０）／Ｌ_０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_１－Ｌ_０）／Ｌ_０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_１－Ｌ_０）／Ｌ_０の値が、０．１８≦（Ｌ_１－Ｌ_０）／Ｌ_０≦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_１－Ｌ_０）／Ｌ_０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_０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_０が２０ｍｍ、２５ｍｍである場合にも、上述した幅Ｌ_０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_０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_０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、ＪＩＳＺ２２４４：２００９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、ＪＩＳＺ２２４４：２００９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_１－Ｌ_０）／Ｌ_０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_１－Ｌ_０）／Ｌ_０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_１－Ｌ_０）／Ｌ_０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

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_０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_１とした場合、（Ｌ_１－Ｌ_０）／Ｌ_０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。
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。
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。
前記（Ｌ_１－Ｌ_０）／Ｌ_０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。
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。
前記骨格部材は冷間絞りプレス加工により成形されかつ、加工誘起変態による硬化により、前記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倍以下に制御されている請求項１～５のいずれか一項に記載の骨格部材。