JP2002361324A - 曲げ成形方法およびその成形方法で成形される曲げ成形品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、簡単な手法で、曲げ成形される曲げ
部分に集中する応力を緩和させることができる曲げ成形
方法を提供する。 【解決手段】本発明の曲げ成形方法は、ブランク部材１
の被曲げ部分２ａ，２ｄに摩擦部材３を重ね合わせて一
緒に曲げ成形するという簡単な手法により、摩擦部材３
の曲げ変形を曲げ成形された被曲げ部分２ａ，２ｄへ伝
わらせ、被曲げ部分２ａ，２ｄに作用する曲げ方向内側
の応力と外側の応力との差を減少させて、曲げ成形され
た被曲げ部分２ａ，２ｄに集中する応力を緩和するよう
にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブランク部材の被
曲げ部分を曲げ成形する曲げ成形方法およびその成形方
法で成形される曲げ成形品に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車（車両）の各部の補強で用いられ
るリンフォース部材には、断面がハット型の鋼板部材や
くの字形に曲がった管部材など、曲げ成形を施して成形
される部材が多い。

【０００３】こうした部材の製作には、プレス装置や曲
げ装置などを用いて、ブランク部材に定めてある被曲げ
部分に曲げ成形を施すことが行われている。

【０００４】例えば断面がハット型のリンフォース部材
の製作では、プレス装置（曲げ成形装置に相当）を用
い、この同装置のハット型の成形部となしているダイと
ポンチとの間に、平板状のブランク部材（鋼板）を配置
してから、ダイとポンチを接近する方向に作動させて、
ブランク部材にハット型の曲げを施すという方法が用い
られる。

【０００５】またくの字形に曲がるハイドロフォーム製
の管状のリンフォース部材では、ハイドロフォーム成形
をする前段の予備成形のときに、パイプベンダ装置（曲
げ成形装置に相当）で、管状のブランク部材にくの字状
の曲げを施すという方法が用いられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ブランク部
材に曲げ成形を施すと、曲げ成形された部分に応力が集
中することは知られている。

【０００７】例えば図６（ａ）に示されるような断面が
ハット型のリンフォース部材１０だと、略直角に折れ曲
がる各コーナー部１１，１２に応力集中が生ずる。

【０００８】すなわち、フランジ部１０ａと連なるコー
ナー部分１１を見ると、図６中の拡大した図に示される
ように、曲げ半径が板厚方向の内側と外側とで変わるた
めに、中立軸となる板厚み方向の中心を挟むコーナー内
側の板厚部分１１ａで圧縮方向の変形が表れ、コーナー
外側の板厚部分１１ｂで引張り方向の変形が表れるとい
う、局所的に板厚方向の両側（曲げ方向内側と外側との
間）の応力差が大きくなる現象が生ずる。

【０００９】また図７（ａ）に示されるようなくの字形
を曲げた管状のリンフォース部材１５だと、同図中の拡
大した図に示されるようにくの字部分１６のうちの中立
軸となる径方向中心を挟むコーナー内側の周壁部分１６
ａで大小の圧縮方向の変形が表れ、コーナー外側の周壁
部分１６ｂで大小の引張り方向の変形が表れ、中立軸を
挟んだ両側（曲げ方向内側と外側との間）の応力差が大
きくなる現象が生ずる。

【００１０】ところが、こうした応力差が強く表れる
と、それが原因で、曲げ成形を終えた成形品は、図６
（ｂ）や図７（ｂ）に示されるように反りが生じたりス
プリングバックしたりするなど寸法精度不良が生じる問
題がある。なお、図６（ｂ）や図７（ｂ）は、差異が判
別しやすいよう、誇張した図が用いてある。

【００１１】この対策として、起こりうる各部の反りや
スプリングバックを考慮して、ブランク部材に曲げ成形
を施すことが行われているが、かなり種々の状況を考慮
して、曲げ成形を進めなければならないので面倒であ
る。

【００１２】このため、他の手法が求められている。

【００１３】本発明は上記事情に着目してなされたもの
でその目的とするところは、簡単な手法で、曲げ成形さ
れる曲げ部分に集中する応力を緩和させることができる
曲げ成形方法およびその成形方法で成形される曲げ成形
品を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の曲げ成形方法は、ブランク部材の被
曲げ部分に曲げ成形をする際、ブランク部材の少なくも
被曲げ部分に、曲げ変形可能な摩擦部材を重ね合わせて
から、被曲り部を摩擦部材と重なり合ったまま曲げ成形
させて、該摩擦部材の曲げ変形を曲げ成形された被曲げ
部分へ伝わらせ、当該被曲げ部分に作用する曲げ方向内
側と外側との応力差を減少させるようにした。

【００１５】これにより、ブランク部材の被曲げ部分に
摩擦部材を重ね合わせて一緒に曲げ成形するという簡単
な手法で、曲げ成形された被曲げ部分に局部的に集中す
る応力は緩和され、各部が反る、スプリングバックする
などといった寸法精度不良が改善される。

【００１６】請求項２に記載の曲げ成形方法は、さらに
摩擦部材の変形が、効果的に曲げ成形された被曲げ部分
に伝わるよう、摩擦部材に、すべり止め材を介して被曲
げ部分に重ね合わせる手法を採用した。

【００１７】請求項３に記載の曲げ成形品は、この曲げ
成形方法の特徴を用いて、曲げ部分での集中応力を抑え
た曲げ成形品が得られるよう、曲げ成形されてなる成形
品は、少なくとも曲げ成形された部分に、該被曲げ部分
に作用する曲げ方向内側と外側との応力差を減少するた
めの摩擦部材が取着された構造とした。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１ないし図３に
示す第１の実施形態にもとづいて説明する。

【００１９】図1〜図３は、例えば平板状のブランク部
材１から、図６に示されるような断面がハット型のリン
フォース部材１０（曲げ成形品に相当）を成形する工程
を順に示している。そして、曲げを行う工程で、本発明
の要部となる摩擦部材３を用いている。

【００２０】この摩擦部材３を用いたリンフォース部材
１０の成形方法を説明すれば、ブランク部材１には、図
１（ａ）に示されるように例えば平板状をなした薄肉の
鋼板部材が用いられている。このブランク部材１のう
ち、ハット型を成形するため、略直角に曲げられる部分
（被曲げ部分に相当）が、図１（ａ）中、ブランク部材
１の長手方向に延びる二点鎖線２ａ〜２ｄで示してあ
る。

【００２１】ハット型にするため、このブランク部材１
に曲げ成形を施すときは、まず、成形前において、寸法
精度不良を起こしやすい部位に摩擦部材３を重ね合わせ
る。

【００２２】具体的には、ハット型の断面の場合、図６
に示される開口側に有るコーナー部分１１，１１と底側
に有るコーナー部分１２，１２が寸法精度不良を発生し
やすい部位であるので、図１（ａ）に示されるように各
コーナー部分に対応する各二点鎖線２ａ〜２ｄと重なる
よう、ブランク部材１の側面、ここでは幅方向片側毎、
上面に摩擦部材３を重ね合わせて、アッセンブリしてお
く。

【００２３】ここで、摩擦部材３は、隣接する二つの二
点鎖線間を含むその周辺を局部的に覆う帯板形をなして
いる。また摩擦部材３は、例えば鉄系部材、アルミ部材
など、曲げ変形可能で、ブランク部材１に対して摩擦力
が強く作用するような部材から形成されていて、ブラン
ク部材１と共に曲げ成形が始まると、各摩擦部材３と各
コーナー部分１１，１２が形成される部分（２ａ〜２
ｄ）との間で、摩擦力が発生し得るようにしてある。

【００２４】特に本実施形態では、摩擦部材３は、ブラ
ンク部材１と摩擦部材３との面間で大きな摩擦力が確保
されるよう、直ではなく、松やになどのすべり止め材４
（図３に図示）を挟んで、各二点鎖線２ａ〜２ｄ上に貼
り合わせてアッセンブリしてある。もちろん、摩擦部材
３は、ブランク部材１と同じ部材を用いても構わない。

【００２５】摩擦部材３の重ね合わせを終えたならば、
図１（ｂ）に示されるように摩擦部材３，３を重ね合わ
せた状態のままブランク部材１を、プレス装置５（曲げ
成形装置に相当）の成形部６にセットする。具体的に
は、成形部６は、ハット型の断面を成形するのに適した
形状のダイ５ａとポンチ５ｂとを有して構成されてい
て、ブランク部材１は、これらダイ５ａとポンチ５ｂの
形状にならうよう、ダイ５ａとポンチ５ｂとの間にセッ
トする。なお、ポンチ５ｂの周りには、ハット型の両端
のフランジ部１０ａを成形するのに用いられるプッシャ
部材５ｃが昇降可能に組付けてある。

【００２６】この後、プレス装置５を稼動させる。する
と、例えば図２に示されるようにダイ５ａが下降し、ま
ず、摩擦部材３のあるブランク部材１の幅方向両端部が
プッシャ部材５ｃとの間で押さえ付けられる。続いて、
ブランク部材１の幅方向中央部が、ダイ５ａとポンチ５
ｂとの挟み付けにより、それぞれ二点鎖線２ａ〜２ｄの
地点から、摩擦部材３，３と一緒にコ字形に折り曲げら
れる。

【００２７】これで、幅方向両端部に一対のフランジ部
１０ａを有する成形品、すなわち断面がハット型のリン
フォース部材１０が成形される。

【００２８】ここで、ブランク部材１だけが曲げ成形さ
れるような場合、リンフォース部材１０の各コーナー部
１１、１２で、図６（ａ）に示されるように反り、スプ
リングバッグなどが発生しやすい。このため、二点鎖線
２ａ〜２ｄを曲げる際、摩擦部材３も一緒に曲げるよう
にして、こうした寸法精度不良を抑えている。

【００２９】この点についてコーナー部１１を例に挙げ
て説明すれば、略直角に折り曲がるコーナー部１１は、
いずれも図３に示されるように中立軸となる板厚み方向
の中心を挟むコーナー内側の板厚部分１１ａで圧縮方向
の変形が発生し、コーナー外側の板厚部分１１ｂで引張
り方向の変形が発生する。

【００３０】一方、コーナー部１１と重なり合う摩擦部
材３は、コーナー部１１と共に略直角に折れ曲がるにし
たがい、図３に示されるように、中立軸となる板厚み方
向の中心を挟むコーナー内側の板厚部分３ａで圧縮方向
の変形が発生し、コーナー外側の板厚部分３ｂで引張り
方向の変形が発生する。

【００３１】このとき、各摩擦部材３のコーナー外側の
面３ｃは、コーナー部１１の内側の面１１ｃと、すべり
止め材４を介して互いに重なり合っているから、摩擦部
材３のコーナー外側で発生する引張り方向の変形は、す
べり止め材４を通じて、コーナー部１１の圧縮方向の変
形を発生している板厚部分１１ａへ伝わる。と共にコー
ナー部１１のコーナー内側で発生する圧縮方向の変形
は、すべり止め材４を通じて、摩擦部材３の引張り方向
の変形を発生している板厚部分３ａへ作用する。

【００３２】つまり、コーナー部１１に作用する圧縮方
向の応力は、摩擦部材３に作用する引張り応力によって
打ち消される。

【００３３】これにより、コーナー部１１に作用する圧
縮方向の応力は緩和され、中立軸となる厚み方向の中心
を挟む曲げ方向内側と外側に作用する応力差、すなわち
コーナー部１１の応力差は減少される。

【００３４】なお、この応力が相殺される現象は、摩擦
部材３とコーナー部１１とが直に触れる場合（すべり止
め：無）でも発生する。

【００３５】この応力差の減少は、コーナー部１２でも
行われる。

【００３６】したがって、摩擦部材３を一緒に曲げ成形
するという簡単な手法で、コーナー部１１，１２に集中
する応力は緩和され、応力差を原因とする、反り、スプ
リングバックなど寸法精度不良の発生を防ぐことができ
る。しかも、すべり止め４を用いることにより、摩擦部
材３を所定の地点に位置決めることができるうえ、摩擦
部材１１の変形をコーナー部１１へ伝わらせる摩擦力を
十分に確保できるから、合理的に応力の打ち消し合いを
進行させることができる。

【００３７】特に、種々の曲り部分を有するリンフォー
ス部材１０（曲げ成形品）は、各曲げ部分における応力
の集中が抑えられるから、この特徴を活かして、各部の
寸法精度が優れた製品を提供できる。

【００３８】なお、第１の実施形態において、プレス装
置で曲げ成形を終えた後は、摩擦部材３は、曲げ成形品
であるリンフォース部材３から取り外してもよいし、取
り外さずにリンフォース部材３の一部としてそのまま用
いてもよい。

【００３９】但し、第１の実施形態では、ブランク部材
１の片側の面だけに摩擦部材３を重ねたが、両側の面に
摩擦部材３をそれぞれ重ねるようにしてもよい。また第
１の実施形態では、ブランク部材１のうち、曲げ成形を
する部分だけに摩擦部材３を重ね合わせたが、これに限
らず、摩擦部材３をブランク部材１の全面に直に重ね合
わせたり、摩擦部材３をすべり止め材４を介してブラン
ク部材１の全面に重ね合わせたりして、ブランク部材１
の被曲げ部分と摩擦部材３とが重なるようにしても構わ
ない。

【００４０】図４および図５は、本発明の第２の実施形
態を示す。

【００４１】本実施形態は、管状のブランク部材を曲げ
成形、例えば素管部材２０にくの字状の曲げ成形を施す
（ハイドロフォーム成形する前段の予備成形）ときの例
を示している。

【００４２】詳しくは、同実施形態は、図４（ａ），
（ｂ）に示されるようにハイドロフォーム成形する前の
素管部材２０（例えば鋼管）のうち、くの字状の曲げ加
工を施す中央部２１（被曲げ部分に相当）の外周面の全
周に、すべり止め材（図示しない）を介して、平板状の
変形可能な摩擦部材２２を巻き付ける。そして、摩擦部
材２２が重なり合ったまま素管部材２０を、図示しない
パイプベンダ装置にセットして、図５に示されるように
素管部材２２の中央部２１に、摩擦部材２２と共にくの
字状の曲げ成形を施すようにした。

【００４３】このようにしても、図５中の拡大した断面
図に示されるように板状の摩擦部材２２の変形が、摩擦
力により中央部１１へ伝わり、くの字に曲がる中央部２
１に作用する応力が緩和される。詳しくは、中立軸とな
る径方向中心を挟むコーナー内側の周壁部分１６ａにお
いて作用する圧縮方向の応力が減少、コーナー外側の周
壁部分１６ｂにおいて作用する引張り方向の応力が減少
され、中立軸を挟む曲げ方向内側と外側の応力差が緩和
される。

【００４４】つまり、管状のブランク部材を曲げ成形す
るときも、第１の実施形態と同様、応力差を原因とした
寸法精度不良を防ぐことができ、寸法精度に優れた曲げ
成形ができるうえ、寸法精度に優れた曲げ成形品が提供
できる。

【００４５】但し、第２の実施形態では、素管部材２０
の曲げ成形される部分だけに摩擦部材３を巻き付けた
が、これに限らず、素管部材２０の全体に摩擦部材３を
巻き付けても、曲げ方向内側および外側の一方にだけ摩
擦部材３を重ね合わせても構わない。

【００４６】もちろん、本発明は、第１の実施形態のよ
うな板状のブランク部材の曲げ成形、第２の実施形態の
ような管状のブランク部材の曲げ成形にかかわらず、他
の形状のブランク部材に曲げ成形を施すときにも適用で
きることはいうまでもない。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、ブランク部材の被曲げ部分に摩擦部材を重ね合わ
せて一緒に曲げ成形するという簡単な手法により、曲が
る被曲げ部に作用する内外の応力差が減少されて、同部
分に集中する応力を緩和するので、曲げ成形部分におけ
る寸法精度不良の発生を防ぐことができる。

【００４８】請求項２の発明によれば、さらに摩擦部材
の変形が、曲げ成形された被曲げ部分へ伝わせるのに十
分な摩擦力を確保でき、合理的に応力差の低減を行わせ
ることができる。

【００４９】請求項３の発明によれば、応力差が低減す
る特徴を活かして、寸法精度に優れる種々の曲り部を有
する曲げ成形品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の曲げ成形方法に係
り、摩擦部材と組合ったブランク部材がプレス装置にセ
ットされるまでの工程を説明する斜視図。

【図２】同ブランク部材が、プレス装置のダイ、ポンチ
で、曲げ成形される状況を示す断面図。

【図３】同図２中Ａ部を拡大して示す断面図。

【図４】本発明の第２の実施形態の曲げ成形方法に係
り、ブランク部材に摩擦部材を組合わせる工程を説明す
る斜視図。

【図５】同ブランク部材に曲げ成形を施したときの摩擦
部材の挙動を説明する図。

【図６】従来の断面がハット型の曲げ成形品に発生する
寸法精度不良を説明するための断面図。

【図７】くの字形に曲げ成形する管状の曲げ成形品に発
生する寸法精度を説明するための図。

【符号の説明】

１…ブランク部材 ２ａ，２ｄ，２１…被曲げ部分 ３，２２…摩擦部材 ４…すべり止め材 ５…プレス装置（曲げ成形装置） １０…リンフォース部材（曲げ成形品） ２０…素管部材（ブランク部材）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 曲げ成形装置を用いて、ブランク部材の
   被曲げ部分を曲げ成形させる成形方法であって、 前記曲げ成形装置でブランク部材を曲げ成形する際、前
   記ブランク部材の少なくも被曲げ部分に、曲げ変形可能
   な摩擦部材を重ね合わせ、その後、前記曲げ成形装置で
   前記被曲り部を前記摩擦部材と重なり合ったまま曲げ成
   形させて、該摩擦部材の曲げ変形を曲げ成形された被曲
   げ部分へ伝わらせ、当該被曲げ部分に作用する曲げ方向
   内側と外側との応力差を減少させることを特徴とする曲
   げ成形方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の曲げ成形方法におい
   て、前記摩擦部材は、すべり止め材を介して前記被曲げ
   部分に重ね合わせてあることを特徴とする曲げ成形方
   法。
3. 【請求項３】 ブランク部材を曲げ成形して所定の成形
   品の形状に成形してなる曲げ成形品であって、 前記成形品は、少なくとも曲げ成形された部分に、該曲
   げ部分に作用する曲げ方向内側と外側との応力差を減少
   するための摩擦部材が取着されてなることを特徴とする
   曲げ成形品。