Method of manufacturing a molding member

本発明は、成形部材の製造方法に関する。 具体的には、本発明は、低コストで製造できるとともに優れた寸法精度を有し、さらに優れた軸圧潰特性および３点曲げ特性、または優れた曲げ剛性および捻じり剛性を有する、自動車構成部材に用いるのに好適な成形部材の製造方法とに関する。

周知のように、殆ど全ての自動車車体は、軽量および高剛性を両立させるために、モノコックボディ（ユニットコンストラクションボディ）により構成される。
図２０は、自動車車体１を模式的に示す説明図である。

モノコックボディは、通常、板厚２．０ｍｍ以下の鋼板からプレス成形された多数の構成部材を、例えばスポット溶接により、所定の形状に組み合わせ接合することによって、構成される。 このような多くの構成部材（以下、自動車構成部材という）には、例えば、フロントサイドメンバー２、バンパーリインフォースメント３、フロントクラッシュボックス４、フロントアッパーレール５、サイドシル６、フロアークロスメンバー７、フロアーパネル８、センターピラー９、ルーフレールサイド１０、リアーサイドメンバー１１、さらにはリアークラッシュボックス１２があり、それらは、要求される車体剛性を確保するため、単一または幾つかの成形部材本体、例えばプレス成形部材本体またはロール成形部材本体から構成される。

ここに、「成形部材本体」は、板状の素材をプレス成形、ロール成形等の適宜曲げ成形手段によって成形した、稜線部を有する部材本体をいう。 本明細書では、便宜上、単に成形体ということもある。

図２１は、板状ブランクを断面ハット型にプレス成形した成形部材１３の例を示す。 特に、図２１は、成形部材１３と平面状のクロージングプレート１４とが組み合わされて構成された自動車構成部材１５の一例であるフロントサイドメンバーの構造を模式的に示す説明図である。

図２１に示すように、成形部材１３は、一の面１３ａと他の一の面１３ｂとをつなぐ稜線部１３ｃを有しており、これにより、自動車構成部材１５の剛性が高められる。
特許文献１には、成形部材の稜線部を、鋼板が折り重ねられた折り重ね形状部とする発明が開示され、特許文献２には、成形部材の稜線部に肉盛溶接部を設ける発明が開示され、特許文献３〜５には、成形部材の強度が必要とされる部分に焼入れを行い焼入れ硬化部とする発明が開示されている。

さらに、特許文献６、７には、素材である２枚の鋼板の間にろう材を介し、いわゆる熱間プレス工程でろう付けと成形を行うことにより、成形部材を製造する発明が開示されている。

特許文献１により開示された発明では、折り重ね形状部を形成するための特殊な金型が必要になり、設備費が嵩む。 特許文献２により開示された発明では、肉盛溶接部を形成するためのコストが嵩む。 さらに、特許文献３〜５により開示された発明では、焼入れ硬化部を形成するためのコストが嵩むのみならず、焼入れにより成形部材の変形による寸法精度の低下が懸念される。

また、鋼板、およびろう材（例えば、Ｐｂ、Ｃｕ、Ａｇ等）それぞれの物性値（融点、強度、伸び）は大きく異なる。 そのため、特許文献６、７に開示された発明には以下に列記の課題が存在する。
（ａ）ろう材は、低融点金属の溶融を利用するものであるため、熱間プレス工程では、２枚の鋼板は、溶融状態にあるろう材を間に挟んだ状態で成形される。 この際、溶融したろう材が鋼の粒界に侵入していわゆる液相粒界脆化を生じる。 この脆化した粒界において成形時の歪によりろう材が剥離し、所望の成形部材を製造できない可能性が高い。
（ｂ）仮に成形部材を製造することができたとしても、２枚の鋼板の間には、強度や伸びといった物性値が鋼とは大きく異なるろう材が不可避的に介在する。 このため、車両に装着された成形部材が、衝撃荷重を受けて軸圧潰変形や曲げ変形する際に、破壊がろう材自体やろう材と鋼板との界面において発生し易くなり、成形部材の衝撃エネルギーの吸収特性を高めることができない。

本発明者らは、構成が簡単で、かつ、複雑な形状であっても簡便な手段で製造できる複合材、すなわち、稜線部に補強材を溶接で接合し、そのときの溶接部が稜線部の中心に近い領域に設けられている複合材が、そのような衝撃荷重を受けたときにエネルギー吸収特性が特に優れていることを知った。

本発明は、 平板状ブランクにおける当該稜線部となる位置にスポット溶接部を形成して平板状の補強部材をスポット溶接し、該補強部材を溶接された前記ブランクにプレス成形またはロール成形を行うことによって、一の面と他の一の面とをつなぐ稜線部を少なくとも一つ有する成形部材であって、少なくとも稜線部に接合される補強部材を備え、稜線部に補強部材との溶接部が設けられる成形部材、例えばプレス成形部材、ロール成形部材を製造することを特徴とする成形部材の製造方法である。

本発明における「稜線部」とは、一の面と他の一の面とをつなぐ曲面部分を意味する。 一の面、および他の一の面がいずれも平面である場合には、１つの面のＲ止まり位置と他の１つの面のＲ止まり位置との間の部分を意味する。 一の面および他の一の面の一方または双方が曲率半径を有する曲面である場合には、一の面と他の一の面とをつなぐとともにそれらの曲率半径に比べて小さな曲率半径である部分を意味する。 したがって、「稜線部」は、具体的には、例えばプレス成形による曲げ変形部、つまり曲げ変形を受けた部位をいい、その稜線の方向を稜線部の延在方向という。

この場合に、補強材を溶接されたブランクを、Ａｃ _３点以上の温度に加熱した後にプレス成形を行うこと、すなわちプレス成形がいわゆる熱間プレス成形であってもよい。

一般的に、炭素鋼の溶接部における溶接金属の硬度は上昇する。 このため、溶接後にプレス加工を行う場合、稜線部の溶接部の変形が非常に厳しいとき、稜線部の溶接部がプレス成形時に破断する可能性が高まる。 これに対し、例えば950℃以上という高温で熱間プレス成形を行えば、稜線部の溶接部は、塑性変形能が大きくなるために、より厳しい形状へプレス成形可能になる。

一方、熱間プレス成形を行った後の高張力鋼板に溶接を行うことを考えると、そのときの高張力鋼板がマルテンサイト組織からなりたとえば１５００ＭＰａ程度の強度を有している場合、そのようなマルテンサイト組織により硬化した母材は、必然的に、溶接時の熱により軟化域を生じ（いわゆるＨＡＺ軟化）、約３０％程度硬度が低下してしまう。 このため、この軟化域で継手破断が懸念される。

これに対し、上述したように、本発明は、溶接後に熱間成形を行う態様の場合、平板状のブランクに平板状の補強部材を溶接し、そのときプレス成形に際して曲げ中心となる領域、つまり稜線部となる位置に溶接部を形成する。 このようにして補強部材が溶接されたブランクをＡｃ _３点以上の温度に加熱した後にプレス成形を行う。 このときの加熱のため、それまでの溶接の履歴は消失し、プレス加工後の冷却に際しては、母材、および、溶接時にＨＡＺ軟化した溶接部のいずれもが硬化する。 硬化の程度は、主として鋼中の炭素量の影響を受けるため、鋼成分が同一である母材およびＨＡＺそれぞれの硬度が均一化される。

すなわち、本発明によれば、母材の硬化した強度に見合った接合面積（例えばナゲット径）を確保すれば、硬化した母材の強度に見合った継手強度を有する成形部材を得ることができる。

本発明では、溶接部が、（ａ）稜線部の延在方向へ連続的または断続的に設けられること、（ｂ）稜線部の延在方向に直線状または曲線状に設けられること、（ｃ）稜線部の断面周長方向の中央位置から稜線部の断面周長の５０％の距離にある位置までの間に設けられること、（ｄ）スポット溶接部、シーム溶接部、レーザ溶接部またはプラズマ溶接部であることが、それぞれ望ましい。 また、溶接部は稜線部の全面に形成されていてもよい。 さらに、溶接手段は、スポット溶接、シーム溶接、レーザ溶接またはプラズマ溶接など各種溶接方法の1種を用いても、あるいは、それらの二種以上を併用してもよい。

稜線部を形成する方法は、プレス成形、ロール成形のいずれであってもよく、また、平板ブランクを溶接して重ねたものをプレス成形、ロール成形してもよい。 もちろん、成形部材本体および補強材をそれぞれ予め成形して、成形部材本体の稜線部に設けた溶接部によって補強材を成形部材本体に接合してもよい。

また、本発明では、補強部材が、（ｅ）稜線部の延在方向の一部または全部へ延設されること、（ｆ）稜線部の延在方向へ１つまたは２つ以上に分割して設けられること、（ｇ）稜線部の断面において少なくともその全域を被うことができる寸法を有すること、（ｈ）稜線部の外周面または内周面に設けられることが、それぞれ可能である。

本発明によれば、低コストで製造できるとともに優れた寸法精度を有し、さらに、優れた軸圧潰特性および３点曲げ特性、あるいは優れた曲げ剛性および捻じり剛性を有することから、自動車構成部材に用いるのに好適な成形部材の製造方法が提供される。

図１（ａ）〜図１（ｆ）は、補強部材を省略した成形部材の各種の横断面形状を模式的に示す説明図である。

図２（ａ）は、図１（ａ）に示す成形部材の第１の稜線部にそれぞれ補強部材を溶接した状況を示す説明図であり、図２（ｂ）は、図１（ｄ）に示す曲げ成形部材の第１の稜線部にそれぞれ補強部材を溶接した状況を示す説明図であり、図２（ｃ）は、図１（ｅ）に示す曲げ成形部材の第１の稜線部から第２の稜線部にかけて第１の補強部材を溶接するとともに第３の稜線部に第２の補強部材を溶接した状況を示す説明図である。

図３（ａ）〜図３（ｄ）は、溶接部が点状のスポット溶接部である場合における、稜線部の延在方向への溶接部の配置位置を部分的に示す斜視図である。

図４（ａ）〜図４（ｈ）は、溶接部が線状の溶接部である場合における、稜線部の延在方向への溶接部の配置位置を模式的に示す説明図である。

図５（ａ）〜図５（ｄ）は、溶接部が、線状の溶接部と点状の溶接部との組み合わせである場合を模式的に示す説明図である。

図６（ａ）〜図６（ｃ）は、外観上の意匠性（美麗さ）を要求される部位に溶接部を形成する場合の溶接方法の一例を模式的に示す説明図である。

図７（ａ）〜図７（ｄ）は、成形部材における溶接部の好適な形成位置を、模式的に示す説明図である。

図８は、本発明をセンターピラー（Ｂピラー）に適用する状況を示す説明図であり、図８（ａ）は全体図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のVIII−VIII断面図であり、従来例である。 図８（ｃ）は、同じく図８（ａ）のVIII−VIII断面図であり、本発明例である。

図９は、本発明をフロントピラー（Ａピラー）に適用する状況を示す説明図であり、図９（ａ）は全体図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のXI−XI断面図であり、従来例である。 図９（ｃ）は、同じく図９（ａ）のXI−XI断面図であり、本発明例である。

図１０（ａ）は、実施例で用いる補強部材の概略断面形状を示す説明図であり、図１０（ｂ）は、稜線部への補強部材の形状および配置を示す説明図である。

図１１（ａ）は、補強部材をスポット溶接した後の成形部材の斜視図であり、図１１（ｂ）および図１１（ｃ）は、稜線部への補強部材のスポット溶接位置を示す説明図である。

図１２は、試験条件をまとめて示す説明図である。

図１３は、試験方法を示す説明図である。

図１４（ａ）は、比較例１および本発明例１の成形部材の変位および荷重の関係を示すグラフであり、図１４（ｂ）は、比較例１および本発明例１の成形部材の変位および吸収エネルギーの関係を示すグラフである。

図１５（ａ）は、比較例２および本発明例２の成形部材の変位および荷重の関係を示すグラフであり、図１５（ｂ）は、比較例２および本発明例２の成形部材の変位および吸収エネルギーの関係を示すグラフである。

図１６（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明例２、比較例２の場合、成形部材の変形量が８ｍｍのときの部材軸方向応力の分布状態を示す説明図である。

図１７（ａ）は３点曲げ試験の状況を示す説明図であり、図１７（ｂ）はハット部材の断面形状を示す説明図である。

図１８は、Ｎｏ． １〜３の曲げ試験の結果を示すグラフである。

図１９は、Ｎｏ． １〜６の試験条件と試験結果（最大荷重）とをまとめて示す説明図である。

図２０は、自動車車体を模式的に示す説明図である。

図２１は、成形部材本体と平面状のクロージングプレートとが組み合わされて構成された自動車構成部材の一例であるフロントサイドメンバーの構造を模式的に示す説明図である。

１５ 自動車構成部材２０〜２５ 曲げ成形部材２６ 一の面２７ 他の一の面２８ 第１の稜線部２８−１ 軸圧壊性能を要求される部分２８−２ 曲げ変形性能を要求される部分２９ 一の面３０ 第２の稜線部３１ クロージングプレート３２ 他の一の面３３ 第３の稜線部３４ フランジ３５ 補強部材３５−１ 第１の補強部材３５−２ 第２の補強部材

本発明を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。 以降の説明では、成形部材が、自動車構成部材の一つの要素である場合を例にとる。 また、成形部材の断面をもって、また、成形方法として、プレス成形を例にとり本発明を説明する。

成形部材は、一の面と他の一の面とをつなぐ稜線部を少なくとも一つ有する成形部材本体と、この成形部材本体の少なくとも稜線部に接合される補強部材とを備える。 つまり、成形部材の稜線部に補強部材との溶接部が設けられる。 ここに、本明細書では、説明を簡単にするために、この成形部材本体をも便宜上「成形部材」と云うこともある。

図１（ａ）〜図１（ｆ）は、成形部材２０〜２５の各種の横断面形状を模式的に示す説明図である。 図１（ａ）〜図１（ｆ）における稜線部に補強部材（図示しない）が溶接により接合される。 同一符号は同一部位を示す。

図１（ａ）に示す成形部材２０は、一の面２６と他の一の面２７、２７とをつなぐ第１、第２の稜線部２８、２８と、一の面２９、２９と他の一の面２７、２７とをつなぐ第３、第４の稜線部３０、３０とを有する。 成形部材２０は、これら４つの稜線部２８、２８、３０、３０のうちの少なくとも一つの稜線部に接合される補強部材を備える。 成形部材２０は、単体で、自動車構成部材を構成してもよい。

図１（ｂ）に示す成形部材２１は、第１、第２の稜線部２８、２８の少なくとも一つの稜線部に接合される補強部材を備える例を示す。 成形部材２１は、一の面（フランジ）２９、２９を介してスポット溶接される平板状のクロージングプレート３１とともに、自動車構成部材を構成してもよい。

図１（ｃ）に示す成形部材２２は、第１の稜線部２８に接合される補強部材を備える。 成形部材２２は、一の面（フランジ）２９、２９を介してスポット溶接される平板状のクロージングプレート３１とともに、自動車構成部材を構成してもよい。

図１（ｄ）に示す成形部材２３は、上述した成形部材２１を二つ、それぞれの一の面（フランジ）２９、２９を介してスポット溶接されて組み合わされ、自動車構成部材を構成してもよい。

図１（ｅ）に示す成形部材２４は、一の面２６と他の一の面２７、２７とをつなぐ第１、第２の稜線部２８、２８と、一の面２９、２９と他の一の面２７、２７とをつなぐ第３、第４の稜線部３０、３０と、一の面２９、２９と他の一の面３２、３２とをつなぐ第５、第６の稜線部３３、３３とを有する。 成形部材２４は、これらの稜線部２８、２８、３０、３０、３３、３３のうちの少なくとも一つの稜線部に接合される補強部材を備える。 成形部材２４は、単体で、自動車構成部材を構成してもよい。

さらに、図１（ｆ）に示す成形部材２５は、上述した成形部材２４の一の面（フランジ）２９、２９を介してスポット溶接される平板状のクロージングプレート３１とともに、自動車構成部材を構成してもよい。

稜線部２８、３０、３３の内角（図１（ａ）において例示する角度θ）は、９０度である必要はなく、各成形部材２０〜２５に要求される所定の角度であればよい。
また、図示例で稜線部は、全体が対称となるように設けられているが、非対称であってもよい。

図２（ａ）は、図１（ａ）に示す成形部材２０の稜線部２８、２８にそれぞれ補強部材３５、３５を溶接した状況を示す説明図であり、図２（ｂ）は、図１（ｄ）に示す成形部材２３の稜線部２８、２８、２８、２８にそれぞれ補強部材３５、３５、３５、３５を溶接した状況を示す説明図であり、図２（ｃ）は、図１（ｅ）に示す成形部材２４の稜線部２８、２８から稜線部３０、３０にかけて第１の補強部材３５−１、３５−１を溶接するとともに稜線部３３、３３に第２の補強部材３５−２、３５−２を溶接した状況を示す説明図である。 なお、図中、稜線部２８，３０，３３に設ける溶接部は図面を明瞭にするために省略してある。

ここに，補強部材を稜線部の断面でその領域だけに被せる例を示している。 それは，部材特性を改善させる上で，稜線部の溶接固定が有効であるが，一方で，補強部材は部材全体の重量増要因であるためである。 なお、「稜線部の断面」は成形部材の長手方向に直交する方向の断面を云う。
さらに，本発明では，溶接により補強材を溶接させてからプレス成形あるいはロール成形を行うことが好ましい． すなわち，稜線部つまり曲げ加工部全体（母材部＋補強部）が隙間なく一体的に成形されるのが好ましいからである。

図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、補強部材３５、３５−１、３５−２は、各稜線部２８、３０、３３の全域をその断面周長方向に被うことができる幅寸法を有していればよい。 図２（ａ）中の拡大図に示すように、稜線部２８、３０、３３の内角をθ（ｒａｄ）、曲率半径をＲ（ｍｍ）とすると、稜線部２８、３０、３３の断面周長方向の長さはＲθ（ｍｍ）となるので、補強部材３５の幅はＲθ（ｍｍ）以上であることが好ましい。 なお、実際の成形部材の形状を考慮すると、例えば、内角θは６０度以上１２０度以下である。

図２（ａ）および図２（ｂ）は、補強部材３５を稜線部２８の外周面に設けた例を示し、図２（ｃ）は、補強部材３５−１、３５−２を、稜線部２８、３０の外周部および内周面の双方に設けた例を示す。 １つの稜線部の外周面および内周面の双方に補強材を設ける態様も考えれる。 ここに「外周面」、「内周面」とは、稜線部の凸面、凹面をそれぞれ云う。

補強部材３５、３５−１、３５−２を各稜線部２８、３０、３３に溶接するための溶接部の幅（断面周長方向の長さ）は、後述するプレス成形時に負荷される荷重によって補強部材３５、３５−１、３５−２が各稜線部２８、３０、３３から大きく剥離しない限り、特に規定する必要はない。 しかし、いうまでもなく大きな荷重変形を受けても剥離しないことが好ましく、例えば溶接部がスポット溶接部である場合には、溶接部のナゲット径が補強部材３５の板厚をｔ（ｍｍ）とした場合に３√ｔ（ｍｍ）以上であることが好ましい。 このように、溶接部の幅は、成形部材２０〜２５が所望の特性を維持するために、稜線部２８、３０、３３の断面周長方向の長さＲθに占める割合が大きいほうが好ましく、また一つの稜線部に溶接部が複数存在していてもよい。

溶接部は、各稜線部２８、３０、３３の断面周長方向の中央位置から各稜線部２８、３０、３３の断面周長の５０％の距離にある位置までの間に設けられることが望ましい。 これにより、本発明の効果を確実に得ることが可能である。

また、溶接部の幅全域が稜線部２８、３０、３３の断面周長方向の長さＲθの範囲に全て含まれていなくともよい。 溶接部の少なくとも一部が稜線部に含まれていればよい。
基本的には、補強部材３５、３５−１、３５−２の幅が大きくなるほど、補強部材３５、３５−１、３５−２による曲げ成形部材２０〜２５の補強効果は増加するが、自動車構成部材としての重量やコストの増加は避けられない。 このため、補強部材３５、３５−１、３５−２の幅は、稜線部２８、３０、３３の断面周長方向の長さＲθを少し上回る程度、具体的には、Ｒθ×５以下であることが望ましく、Ｒθ×４以下であることがさらに望ましく、Ｒθ×３以下であることが最も望ましい。

補強部材３５、３５−１、３５−２は、各稜線部２８、３０、３３の延在方向への成形部材２０〜２５の断面形状が一定で変化しない場合には、当然のことながら、各稜線部２８、３０、３３の延在方向の全長にわたって設けることにより、本発明の効果を得ることができる。

しかし、実在の多くの成形部材は、各稜線部２８、３０、３３の延在方向において断面形状がその位置によって一定ではなく変化する。 この場合には、成形部材２０〜２５が、例えば軸圧潰方向への荷重を受けた時に最も変形し易い、断面積が小さな領域がある。 そのため、少なくとも、この領域に補強部材３５、３５−１、３５−２を設けることが有効である。 成形部材２０〜２５の軸方向の全長に補強部材３５、３５−１、３５−２を設けなくとも、この断面積が小さな領域に補強部材３５、３５−１、３５−２を設けることにより、より確実に、本発明の効果を得ることができる。 もちろん、成形部材２０〜２５の軸方向の全長に補強部材３５、３５−１、３５−２を設けることによりさらに大きな効果を得ることが可能である。

稜線部２８、３０、３３の延在方向への溶接部の配置は、成形時の成形性や成形部材に要求される特性に応じて、適宜設定すればよい。 点状、直線状、曲線状といった溶接部の形状やその配置数、また溶接部の寸法（長さ）も適宜設定すればよい。 また、点状の溶接部と線状の溶接部を併用したり、直線状の溶接部と曲線状の溶接部とを併用してもよい。

ここに、稜線部の「延在方向」とは、稜線部が成形部材の長手方向に沿って設けられていることから、その長手方向、つまり軸方向を云う。 また、「稜線部の断面形状」とは、その長手方向に直交する断面での形状である。

図３（ａ）〜図３（ｄ）は、溶接部４０が点状のスポット溶接部である場合における、稜線部２８の延在方向への溶接部４０の配置位置を部分的に示す斜視図である。 図３（ａ）〜図３（ｄ）における丸印は溶接部４０を示す。 図示例は、図２に示す成形部材２０に設けた稜線部２８の外周面に補強部材３５を、溶接により接合する場合を例にとって説明する。 便宜上、稜線部２８を補強部材３５の稜線部として図示している。 なお、後述する図４〜図７の場合も同じである。

図３（ａ）は、溶接部４０を、稜線部２８の延在方向の同一断面に配置した場合であり、一方向への成形性や変形を制御し易い効果がある。
図３（ｂ）は、溶接部４０を、稜線部２８の延在方向に千鳥配置した場合であり、単位面積当りの溶接部４０の位置数をより増加できるために成形部材の性能を向上できる。

図３（ｃ）は、溶接部４０の形成位置を稜線部２８の延在方向の位置に応じて変更した場合であり、例えば、稜線部２８のうちで軸圧壊性能を要求される部分２８−１と、曲げ変形性能を要求される部分２８−２とで、溶接部４０の形成位置を異ならせることによって、成形部材の軸圧壊性能および曲げ変形性能をいずれも高めることができる。 このように、溶接部４０の形成位置を稜線部２８の延在方向の位置に応じて変更することにより、成形部材に要求される多様な要求に柔軟に対応することができる。

図３（ｄ）は、溶接部４０を、稜線部２８の延在方向への打点ピッチを変更して形成した場合であり、図３（ｃ）に示す場合と同様に、成形部材に要求される多様な要求に柔軟に対応することができる。

図４（ａ）〜図４（ｈ）は、溶接部が線状の溶接部４１である場合における、稜線部２８の延在方向への溶接部４１の配置位置を模式的に示す説明図である。
図４（ａ）は、溶接部４１を、稜線部２８の延在方向へ連続して直線状に形成した場合を示す。

図４（ｂ）は、溶接部４１を、稜線部２８の延在方向へ断続して直線状に形成した場合を示す。
図４（ｃ）は、溶接部４１を、稜線部２８の延在方向へ連続して、かつ途中で位置を変更して直線状に形成した場合を示す。

図４（ｄ）は、溶接部４１を、稜線部２８の延在方向へ連続して曲線状に形成した場合を示す。
図４（ｅ）は、溶接部４１を、稜線部２８の延在方向へＣ字状に連続して離間して形成した場合を示す。

図４（ｆ）は、溶接部４１を、稜線部２８の延在方向へＣ字状に連続して一部を交差させて形成した場合を示す。
図４（ｇ）は、断面方向へのステッチ状の溶接部４１を、稜線部２８の延在方向へ連続して離間して形成した場合を示す。

図４（ｈ）は、断面方向への連続溶接部４１を、稜線部２８の延在方向へ連続して離間して形成した場合を示す。
図５（ａ）〜図５（ｄ）は、溶接部が、線状の溶接部と点状の溶接部との組み合わせである場合を模式的に示す説明図である。 なお、点状の溶接部は、スポット溶接により形成してもよいし、あるいはレーザ溶接により形成してもよい。 また、線状の溶接部は、レーザ溶接により形成してもよいし、あるいはシーム溶接により形成してもよい。

図５（ａ）は、点状の溶接部４０と線状の溶接部４１とを併用した場合を示し、図５（ｂ）は、線状の溶接部４１とは方向が異なる線状の溶接部４２とを併用した場合を示し、図５（ｃ）は、Ｃの字形状の溶接部４１と点状の溶接部４０とを併用した場合を示し、図５（ｄ）は、稜線部の延在方向と直交する方向への線状の溶接部４１と点状の溶接部４０とを併用した場合を示す。

このように、補強部材３５は、稜線部２８の延在方向の一部または全部へ延設されていてもよく、また、稜線部２８の延在方向へ１つまたは２つ以上に分割して設けられていてもよい。

稜線部２８へ補強部材３５を溶接するための溶接部４０〜４２は、成形部材２０が外力を受ける際に、補強部材３５と成形部材２０との間に隙間が発生することを防止して、軸圧潰特性および曲げ変形特性を向上させる効果、若しくは曲げ剛性および捻じり剛性を高める効果を有する。 このため、溶接部４０〜４２は、稜線部２８の延在方向へ連続して形成されることが最も好ましいが、例えばスポット溶接のように、稜線部２８の延在方向へ断続的に形成されていてもよい。 溶接部４０〜４２が稜線部２８の延在方向へ断続的に形成される場合には、変形時に稜線部２８から補強部材３５が剥離しないように、隣接する各溶接部の間隔を適宜設定すればよい。

また、成形部材から構成される自動車用構成部材が例えばフロアーパネルである場合には、稜線部の断面周長方向の長さＲθが長くなる傾向にある。 この場合には、溶接部は、稜線部の延在方向に直線状に存在する必要はなく、例えばＳ字状に屈曲した曲線状、または千鳥状の短線状、あるいは点状に存在していてもよい。 要するに、成形部材が外力を受ける際に、稜線部から補強部材が剥離しないように、溶接部を形成すればよい。

補強部材３５が、稜線部２８だけではなく稜線部２８に連続する面部（例えばハット断面部の縦壁部）をも被う場合には、稜線部２８で溶接することに加えてこの面部でも溶接してもよいことはいうまでもない。

成形部材２０が軸圧潰変形を生じる場合、断面形状が稜線部２８の延在方向について変化しないときには、軸圧潰時の変形は、成形部材２０の端部に集中する。 そのため、プレス成形の際に稜線部で成形部材２８と補強部材３５との間で材料が滑ったり、それぞれの材料が異なった変形をしたりすることを防止するために、端部、特に断面形状変化部ではより密に溶接部を設ける。 このように、成形部材２０の両端部の稜線部２８と補強部材３５との隙間を溶接により少なくすること、また、断面形状が変化するときには形状変化領域の近傍の稜線部２８と補強部材３５との隙間を溶接により少なくすることが、それぞれ重要である。 さらに、溶接部が、スポット溶接部のように断続的に形成される場合には、これらの部分において、隣接する各溶接部４０〜４２の間隔を小さく設定することが望ましい。

溶接法は、特に限定を要するものではなく、例えば、スポット溶接、シーム溶接、レーザ溶接またはプラズマ溶接を用いることができる。 後述するように、平板状のブランク材の一部に同じく平板状の補強部材を重ね合わせた状態で両者を溶接することが可能な溶接法であれば、同様に適用することが可能である。

図６（ａ）〜図６（ｃ）は、溶接部４０〜４２を、外観上の意匠性（美麗さ）を要求される部位に形成する場合の溶接方法の一例を模式的に示す説明図である。
組み立て後の成形部品の一面あるいは一部に対して外観上の意匠性、すなわち溶接ビードや抵抗溶接による電極痕跡等の凹凸が残存しない外観上の美麗さが要求される場合には、図６（ａ）〜図６（ｃ）に例示される方法を用いることが好ましい。

図６（ａ）における符号７０はレーザ溶接機を示す。 図６（ａ）は、稜線部２８と補強部材３５とをレーザ溶接する際に、稜線部の外面である面ａまで溶接ビード４１を貫通させずにレーザ溶接を行うことにより、面ａを美麗に保つことができる。

図６（ｂ）における符号７１、７２はシーム溶接用電極を示す。 図６（ｂ）に示すように、シーム溶接では面ａ側に接触面積の大きな円盤形状のシーム溶接用電極７２を採用し回転させながら溶接を行うことにより、面ａを美麗に保つことができる。

図６（ｃ）における符号７３は、片側シーム溶接用電極を示す。 符号７４は、フラットなバック電極を示す。 図６（ｃ）に示すように、片側シーム溶接では、面ａ側にフラットなバック電極７４を採用し、面ｂ側の電極７３を回転させながら溶接（所謂，片側シーム溶接）することにより、面ａを美麗に保つことができる。

また、スポット溶接ではフラットなバック電極や先端の曲率半径の大きな電極を用いることによりａ面に電極痕跡を残存させずに美麗に保つことができる。
成形部材は、例えば、フロントサイドメンバー、バンパーリインフォースメント、フロントクラッシュボックス、フロントアッパーレール、サイドシル、フロアークロスメンバー、フロアーパネル、センターピラー、ルーフレールサイド、リアーサイドメンバー、さらにはリアークラッシュボックスといった自動車構成部材に、単独であるいは他の部材と組み合わせて、好適に用いることができる。 あるいは、そのような自動車構成部材の一部を成形部材で構成するようにしてもよい。 つまり、上記自動車構成部材の一部の箇所に、 補強材を、その稜線部に設けた溶接部によって固着させるようにしてもよい。
なお、本明細書では、説明を簡単にするために、上述のような自動車構成部材それ自体を成形部材と称することもある。

例えば、トンネル部を備えたフロアーパネル（フロントフロアーパネル）に本発明を適用する場合には、トンネル部の稜線部のうち、前方衝突時に最初に衝撃荷重が入力される部分である、ダッシュロアーパネルに近い側（前側）の稜線部に、補強部材を配置することが望ましい。 これにより、フロントフロアーパネルの曲げ剛性や捻じり剛性を高めることが可能になるのみならず、フロントフロアーパネルの衝撃吸収特性を向上させることも可能になる。

成形部材は、稜線部において溶接された補強部材を備えるため、例えば、軸圧潰時においては、（ｉ）曲げ成形部材の外壁部が断面外部側へ開こうするとする変形（以下、「面外変形」という）が補強部材により確実に抑制され、成形部材の座屈荷重が増加するとともに、（ｉｉ）最も特性寄与度の大きな稜線部に溶接された補強部材を有するので、単座屈荷重が向上するとともに座屈波長を小さくすることができる。 このため、本発明によれば、成形部材の衝撃エネルギーの吸収特性が向上する。

また、 成形部材は、稜線部において溶接された補強部材を備えるため、例えば、三点曲げ時においては、稜線部が接合されていない従来の場合に比較して、この補強された稜線部が、高い剛性とともに高い強度を有するため、変形初期から高い曲げ強度を示すとともに、この稜線部での変形量が従来の場合に比較して小さくなる。 このため、側壁部が曲げ応力に対して負荷を有効に負担することができ、その結果として、高い曲げ座屈荷重を得られる。 このため、本発明によれば、成形部材の衝撃エネルギーの吸収特性が向上する。

さらに、 成形部材は、稜線部において溶接された補強部材を備えるため、例えばフロアーパネルに適用すると、このフロアーパネルに曲げ変形や捻じり変形が発生する際の抵抗性が高まり、成形部材の曲げ剛性や捻じり剛性を高めることができる。

このため、 成形部材を用いて自動車構成部材を構成すれば、
（Ａ）筒状の自動車構成部材であってその軸方向へ負荷される衝撃荷重を負担する部材（例えば、フロントサイドメンバー、フロントクラッシュボックス、フロントアッパーレール、フロアークロスメンバー、リアーサイドメンバー、さらにはリアークラッシュボックス等）の場合には、その軸圧潰時の衝撃エネルギーの吸収特性を高めること、
（Ｂ）筒状の自動車構成部材であってその軸方向と略直交する方向へ負荷される衝撃荷重を負担する部材（例えば、バンパーリインフォースメント、サイドシル、センターピラー、ルーフレールサイド等）の場合には、その３点曲げ時の衝撃エネルギーの吸収特性を高めること、さらには、
（Ｃ）板状の自動車構成部材（フロアーパネル等）の場合には、その曲げ剛性や捻じり剛性を高めることがいずれも可能になる。

図７（ａ）〜図７（ｄ）は、成形部材４４〜４７における溶接部４０〜４２の好適な形成位置を、断面で部分的かつ模式的に示す説明図である。
図７（ａ）は、その軸方向へ負荷される衝撃荷重を負担する成形部材４４を示し、溶接部４０〜４２が稜線部Ｒθの断面周長の５０％に含まれる範囲（図中、１／２Ｒθで示す）に少なくとも存在することが好ましい。

図７（ｂ）は、その軸方向と直交する方向へ負荷される衝撃荷重（σ、図中、白抜矢印で示す）を負担する成形部材４５を示し、溶接部４０〜４２の一部が、側壁側のＲ終端部に掛かる位置に存在することが好ましい。

図７（ｃ）は、その軸方向、および、軸方向と直交する方向の２方向へ負荷される衝撃荷重をひとつの溶接部で負担する成形部材４６を示す。
さらに、図７（ｄ）は、同一断面上にそれぞれの負荷方向に応じた溶接部を個々に設けて負担する成形部材４７をそれぞれ示す。

図８は、本発明をセンターピラー（Ｂピラー）４８に適用する態様の一例を示す説明図であり、図８（ａ）は全体図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のVIII-VIII断面図であり、比較のために示す、従来のセンターピラーの断面図である。 図８（ｃ）は、同じく図８（ａ）のVIII-VIII断面図であり、 センターピラーを示す断面図である。 図中、溶接部の位置を丸印で示す。 図９においても同じである。

本発明をＢピラー４８に適用する場合には、Ｂピラーアウター４９とＢピラーインナー５１の間に設けられるＢピラーリインフォース５０を、 成形部材で構成する。 このように補強部材を備えた成形部材であるＢピラーリインフォース５０は、通常、Ｂピラー４８の上部に配置される。 そして、本発明をＢピラーリインフォース５０に適用し、その稜線部に補強材(図示せず)および溶接部４０〜４２を配置することで、Ｂピラーアウター４９の耐衝撃特性は大幅に改善される。 なお、図８（ｃ）における成形部材であるＢピラーリインフォース５０の具体的構成は、その具体的形状によって例えば図２に示すいずれかの構成であってもよい。

このとき、Ｂ ピラーリインフォース ５０および補強部材それぞれの材料は、特に限定を要するものではなく、高張力鋼板もしくは熱間プレス材でもよい。
図８（ｃ）に示す溶接部はスポット溶接部４０であるが、スポット溶接部４０ではなくレーザ溶接部４１やシーム溶接部４２であってもよい。

さらに好ましくは、Ｂピラーアウター４９、Ｂピラーインナ５１に、さらに複数の稜線部を形成しておき，それぞれの稜線部に補強部材と溶接部４０〜４２を適宜配置することにより、Ｂピラー４８の曲げ荷重をさらに高めることが可能になる。

図９は、本発明をフロントピラー（Ａピラー）に適用する態様の一例を示す説明図であり、図９（ａ）は全体図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のXI−XI断面図であり、比較のために示す従来のフロントピラーの断面図である。 図９（ｃ）は、同じく図９（a）のXI−XI断面図であり、 フロントピラーの断面図である。

Ａピラー５２のアウター５７とＡピラーインナー５６との間には、Ａピラーインナーリインフォース５４とアウターリインフォース５３とが設けられている。 本発明をＡピラー５２に適用する場合には、アウターリインフォース５３の稜線部に補強部材を配置し、それを同じく稜線部に設けられた溶接部４０〜４２によって固定することが好ましい。 つまり、アウターリインフォース５３を成形部材で構成する。
あるいは、Ａピラーのインナーリインフォース５４の稜線部に補強部材と溶接部４０〜４２を配置してもよい。
これにより、前方衝突時のＡピラー５２の曲げ圧潰荷重を大幅に高めることが可能になる。

図８、図９において、説明を簡単にするため補強部材については示していないが、その具体的形態は、例えば、インナーリインフォース５４とアウターリインフォース５３の形状、つまり成形部材の形状に応じて、例えば図２に示す各種の形態をとりうる。
このときのＡピラーのアウターリインフォース５３およびインナーリインフォース５４、さらにはそれらの稜線部に設ける補強部材のそれぞれの材料は、特に限定を要するものではなく、高張力鋼板もしくは熱間プレス材でもよい。

本発明に係る製造方法を説明する。
成形部材を製造するには、その１態様によれば、プレス成形あるいはロール成形によりそれぞれ曲げ成形を行うことで、稜線部を備えた成形部材本体および補強部材を予め用意する。 このとき予め行うプレス成形、ロール成形は、熱間で行っても冷間で行ってもよい。 このようにして予め成形された成形部材本体の稜線部に、これも同様な形状に曲げ成形された補強部材を配置し、稜線部において溶接を行い、両者をその位置で固着する。 稜線部に補強部材を配置するときには、両者の間に隙間はできるだけ生じないようにする。 このときの溶接部の配置はすでに詳述したとおりであり、溶接手段もすでに述べた各種手段を適宜選択して使用することができる。

このように本発明によれば、成形部材は簡便な手段で製造でき、補強材を設ける領域は、稜線部であれば、任意の個所に部分的に設けるだけで、局所的にその部位の耐衝撃性を大きく改善できるため、そのような成形部材を自動車構成部材として用いると車体軽量化と耐衝撃性改善という本来相反する特性を同時に満足させることができる。

本発明の別の態様によれば、 成形部材を製造するには、はじめに、素材である平板状のブランクと、平板状の補強部材３５、３５−１、３５−２とを重ね合せて配置する。 重ね合わせる位置は、ブランクにおける稜線部となる位置である。

この位置において、ブランクと補強部材３５、３５−１、３５−２とを、上述した各種の溶接法のいずれかにより溶接し、平板状の溶接部材を製造する。 このときの溶接部の配置、溶接部の形成方法などはすでに述べた通りである。

この平板状の溶接部材に対して、補強部材３５、３５−１、３５−２が存在する範囲が稜線部２８、３０、３３となるようにして、プレス成形またはロール成形を行う。 これにより、プレス成形部あるいはロール成形部、つまり稜線部に補強部材を備えた成形部材が製造される。 このときの成形は冷間であっても、熱間であってもいずれであってもよい。 材料の種類、溶接手段に応じて適宜決めることができる。

本発明者らは、４４０〜９８０ＭＰａ級の二枚の高強度鋼板（板厚０．７〜２．０ｍｍ）を重ね合せてスポット溶接し、このようにして形成されたスポット溶接部の中心が、曲率半径３ｍｍの稜線部の頂点に位置するように９０°曲げ加工を行うプレス成形試験を多数回行い、曲げ加工によりスポット溶接部が破断するか否かを確認したが、いずれの試験においても溶接部割れは発生しないことを確認した。

また、本発明では、平板状の溶接部材を、Ａｃ _３点以上の温度に加熱した後にプレス成形(ロール成形)を行うこと、すなわちプレス成形がいわゆる熱間プレス成形であっても十分な効果を得られる。 これにより、プレス成形性を高めながら、より高強度を有する熱間プレス成形部材を製造することができる。

熱間プレス成形部材が高強度材からなる場合、溶接部にはいわゆるＨＡＺ軟化を生じることがあるが、平板状の溶接部材を熱間プレス成形工程により製造すると、溶接時に生じた軟化部にも焼入れ硬化が得られ、ＨＡＺ軟化部が存在せず、母材および溶接部がともに同等の強度（硬さ）を有する成形部材を得られる。

本発明において使用する鋼板については、Ａｃ３点以上に加熱してすること熱間プレス成形及び熱間ロース成形が可能となる鋼種、板材であれば特に制限はないが、溶接部のHAZ軟化は，鋼のマルテンサイト強化によるものであるから，その強化機構の寄与が大きいため，HAZ軟化を生じる590MPa級以上の鋼（特に，デュアルフェーズ(DP)鋼）が好ましく，さらにより好ましくは，1500MPa級以上の鋼である．
このようにして、本発明によれば、低コストで製造できるとともに優れた寸法精度を有し、さらに優れた軸圧潰特性や３点曲げ特性、または優れた曲げ剛性や捻じり剛性を有する、自動車構成部材に用いるのに好適な成形部材または自動車構成部材それ自体を提供することができる。

図１０（ａ）は、本実施例で用いる補強部材３５の概略断面形状を示す説明図であり、図１０（ｂ）は、成形部材２１の稜線部２８への補強部材３５の形状・配置を示す説明図である。
図１１（ａ）は、補強部材をスポット溶接した後の成形部材２１の斜視図であり、図１１（ｂ）および図１１（ｃ）は、それぞれ、本発明例および比較例２の稜線部２８への補強部材のスポット溶接位置を示す説明図である。 ただし、比較例２では稜線部２８にはスポット溶接部は見られない。

なお、本実施例で用いる成形部材２１は、図１（ａ）に示す断面形状を有する成形部材２１とほぼ同じ形状であり、同一部位は同一符号で示す。 また図１１（ｂ）、（ｃ）では、スポット溶接部は黒丸印で示す。 また、成形部材２１、補強部材３５の板厚はいずれも０．７ｍｍとした。

図１２は、成形部材の諸元および試験条件をまとめて示す説明図であり、図１３は、試験方法を示す説明図である。 なお、図１２中の「成形部材断面図」の欄で白抜矢印により示す位置は、スポット溶接位置である。

図１２に示す比較例１、２、および本発明例１、２で得られた成形部材に、図１３に示す試験を行った。 すなわち、図１３に示すようにして時速６４ｋｍ／ｈｒで落錘体３６を、下端部を完全に固定および拘束されて垂設された成形部材試料の上端部から衝突させ、軸方向への変形量が２０ｍｍとなるまでの荷重を測定した。 なお、図１２に示すように、比較例１、２は稜線部２８にはスポット溶接部が存在しないが、本発明例１、２は稜線部２８にもスポット溶接部が存在する。

図１４（ａ）は、引張強度２７０ＭＰａの鋼板から構成した成形部材（比較例１、本発明例１）の変位および荷重の関係を示すグラフであり、図１４（ｂ）は、引張強度２７０ＭＰａの鋼板から構成した成形部材（比較例１、本発明例１）の変位および吸収エネルギーの関係を示すグラフである。

また、図１５（ａ）は、同じく引張強度９８０ＭＰａの場合の成形部材（比較例２、本発明例２）の変位および荷重の関係を示すグラフであり、図１５（ｂ）は、引張強度９８０ＭＰａの場合試料（比較例２、本発明例２）の変位および吸収エネルギーの関係を示すグラフである。

図１４（ａ）、図１４（ｂ）、図１５（ａ）および図１５（ｂ）のそれぞれのグラフから明らかなように、本発明例１、２は、比較例１、２に対して、高い荷重特性を得ることができ、衝撃エネルギーの吸収特性が高いことがわかる。

また、図１６（a）、（ｂ）は、引張強度９８０ＭＰａの場合（比較例２、本発明例２）のそれぞれの変形量８ｍｍにおける部材軸方向応力の分布状態を示す説明図である。 なお、図１６では、補強部材３５は省略してある。

図１６（a）に示すように、比較例２の場合は、軸方向のＡ部およびＢ部において応力集中が発生しているのに対し、図１６(ｂ)に示す本発明例２の場合は、比較例２よりも稜線部の面外変形が抑制されるようになり、その結果、軸方向応力が高まり、かつその応力分布が軸方向の全域Ｃ部に均一に広がるようになることがわかる。

熱間プレス工法を用いてハット型の断面を有するハット本体、すなわちハット型成形部材を製造し、３点曲げ試験を行った。 本例はハット型成形部材の稜線部の内側に補強材６０を設けた例を示す。

図１７（ａ）は３点曲げ試験の状況を示す説明図であり、図１７（ｂ）はハット部材５８の断面形状を示す説明図である。
図１７（ｂ）に示すように、ハット部材５８は、ハット本体５９、補強材６０、およびハット底板６１からなる。 これら構成部材５９〜６１のスペックを以下に列記する。

ハット本体５９：熱間プレス用合金化溶融亜鉛めっき鋼板、板厚１．２ｍｍ、幅２４０ｍｍ、長さ６００ｍｍ
補強材６０：熱間プレス用合金化溶融亜鉛めっき鋼板、板厚１．４ｍｍ、幅１８０ｍｍ、長さ６００ｍｍ
ハット底板６１：７８０ＭＰａ級合金化溶融亜鉛めっき鋼板、板厚１．８ｍｍ、幅１５０ｍｍ、長さ６００ｍｍ
ハット本体５９および補強材６０それぞれの平板（ブランク）を、後述する図１９に示す各種溶接法により溶接して熱間プレス用の溶接ブランク材とし、この溶接ブランク材に熱間プレス成形（９００℃で４分間加熱）を行ってハット本体材とし、その後に、このハット本体材にハット底板６１をスポット溶接することにより、曲げ試験用のハット成形部材５８を製造した。

図１７（ａ）に示すように、このようにして得られたハット成形部材５８を支持点間隔５００ｍｍで二点６２，６３において支持し、ハット成形部材５８の長手方向の中央位置に半径１５０ｍｍのインパクタ６４を２ｍｍ／ｓｅｃの速度で降下させて衝突させ、曲げ変形を与えた。

図１８は、Ｎｏ． １〜３の曲げ試験の結果を示すグラフであり、図１９は、Ｎｏ． １〜６の試験条件と試験結果（最大荷重）とをまとめて示す説明図である。
図１９における「ＨＰ成形」とは熱間プレス成形を意味し、「ＴＷＢ」はテーラーウェルドブランクを意味し、「パッチＴＷＢ時の形状」の欄、および「形状（断面）」の欄における丸印はスポット溶接位置を示し、「パッチＴＷＢ時の形状」の欄における直線は連続溶接（シーム溶接またはレーザ溶接）を示す。

図１８、１９におけるＮｏ． １，２は、稜線部に溶接部を有さない比較例であり、Ｎｏ． ３〜６は稜線部に溶接部を有する本発明例である。
なお、スポット溶接は、稜線の延在方向へ４０ｍｍピッチで行った。 また、Ｎｏ． ５のシーム溶接（稜線垂直方向）は、長さ４０ｍｍ、４０ｍｍピッチで行った。 さらに、Ｎｏ． ６のレーザ曲線溶接は、振幅２０ｍｍ、周期４０ｍｍの正弦波曲線とした。

図１８、１９に示す結果より、本発明例によれば、比較例よりも最大荷重が大幅に増加したこと、特に、比較例よりも変位の全域で荷重が高まっており、衝撃エネルギーの吸収量が大幅に増加したことがわかる。