JP2006198672A - テーラード素材製パネル部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、テーラード素材の製造に影響を与えずに、絞り成形の際、接合線から引き離す方向に荷重が作用しても、割れの発生なく、テーラード素材に所望の断面形状の絞り成形が施せるテーラード素材製パネル部品の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は、接合線Ｓ２の端と隣接したテーラード素材１の縁部分２０ａに、同部分の剛性を、接合線Ｓ２をなす接合部分より弱くする脆弱部２５を形成してから、絞り加工を行なうようにした。これにより、絞り加工時、テーラード素材１を形成する各パネル部材１ａ，１ｃに、接合線Ｓ２から引き離す方向の力が加わっても、脆弱部２５が有る縁部分２０ｂが、加わる過大な力で伸びるだけで、接合部分Ｓ２の端での割れ発生は抑えられる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、板厚寸法がそれぞれ異なる第１，２プレート部材の端面を突き合わせ接合したテーラード素材に、絞り成形を施して、所望の隆起形状をもつパネル部品を製造するテーラード素材製パネル部品の製造方法に関する。

自動車（車両）のボデーの各部を形成するパネル部品は、一定の強度を保ちつつ重量低減や部品点数の低減等によるコスト低減の要求が高い。

そのため、自動車を生産する工場では、今まで行なわれてきた、同一板厚寸法のパネル素材にプレス加工を施したパネル部品に、各種補強部材を追加して、要求される各部強度を確保する技術から、要求される各部強度にしたがい板厚寸法を変えたテーラード素材を用いてパネル部品を成形するという、パネル部品自体で、できるだけ要求される強度を確保して、補強部材を抑える技術へ変わりつつある。

このようなテーラード素材（ブランク材）には、例えば特許文献１に開示されているように板厚寸法がそれぞれ異なるパネル部材とパネル部材の端同士を突き合わせて接合、多くは溶接で接合した構造が用いられる。
特開平１１−３０９５９１号公報

ところで、テーラード素材で、自動車のパネル部品として、車体の車幅方向側部の外壁部品であるサイドアウタパネルを成形する場合がある。この場合、テーラード素材には、例えば要求強度が高い部分、具体的にはサイドシルの剛性強度の確保に適した厚み寸法が大きなパネル部材と、要求強度がそれよりも低い部分、具体的にはピラー（サイドシルから分岐する外壁部位）の剛性強度の確保に適した厚み寸法を抑えたパネル部材とを用意し、これらパネル部材の端を突き合わせ溶接したブランク材が用いられる。つまり、テーラード素材は、プレス加工機によって、両パネル部材に絞り成形が施されることにより、図６に示されるように厚み寸法が大きなパネル部材ａには、サイドシルｂの断面形状（アウタ側）が直線状に成形され、厚み寸法を抑えたパネル部材ｄには、得られるサイドシルｂとは交叉する方向に延びるピラーｅ（ここではセンタピラー）の断面形状（アウタ側）が成形される。

このプレス加工（絞り成形加工）の場合、両パネル部材ａ，ｄの接合した端部分で形成される接合線ｆの近くは、図６に示されるようにピラーｅと、サイドシルｂとの板厚方向への絞り成形が同時に進行すると難成形部ｇが発生する。つまり、ピラーeの絞り成形に伴う材料流動を示す矢印ｘとサイドシルｂの絞り成形に伴う材料の流動を示す矢印ｙとで、パネル部材ａ，ｄには、接合線ｆから引き離す方向の力（荷重）が加わるという挙動が生じる。特に、両パネル部材ａ，ｂの延設方向が異なっているとこの傾向が顕著にみられる。

ところで、テーラード素材は、板厚寸法が異なるパネル部材ａ，ｄを突き合わせ溶接（接続）しているために、構造上、接合（溶接）部分は、他の部分に比べて、弱く強度的に不安定である。特に接合線ｆの端はその傾向が高い。

このため、テーラード素材のプレス加工中（絞り加工中）、難成形により、過大なｘ、ｙ方向の力（荷重）が接合部分（接合線ｆ）に加わると、ときとして図６に示されるように接合線ｆの端、すなわち始端や終端において、製品形状を損なうような割れｈが発生することがある。

そこで、割れｈが製品形状に影響を及ぼさないよう、テーラード素材の縁部に設定してある加工代を増加させることが試みられたが、これだと、パネル部材の接合線が長く、その分、溶接時間が増加しテーラード素材を製造する時間が必要、テーラード素材が大形になるなどの問題があり、良い結果にはならなかった。

そこで、本発明の目的は、テーラード素材の製造に影響を与えずに、絞り成形の際、接合線から引き離す方向に力（荷重）が作用しても、割れの発生なく、テーラード素材に、所望の断面形状の絞り成形が施せるテーラード素材製パネル部品の製造方法を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、接合線の端と隣接したテーラード素材の縁部分に、同部分の剛性を、パネル部材の接合部分より弱くする脆弱部を形成してから、絞り成形をするという、テーラード素材の製造に影響を与えない手法を採用した。

これにより、テーラード素材に絞り成形が施され、第１，２パネル部材に、接合線から引き離す方向の力（荷重）が加わるような場合、脆弱部が有る縁部分が、加わる力（荷重）の影響で伸びる。この挙動により、引き離す方向の力（荷重）が前記接続線に影響を与えることを抑制することができ、パネル部材の接合部分（端）での割れ発生が抑えられる。

請求項２に記載の発明は、上記目的に加え、有効に脆弱部が作用するよう、板厚の異なる２枚のパネル部材のうち、脆弱部は、少なくとも板厚寸法の厚いパネル部材の縁部分に形成されるようにした。

請求項３に記載の発明は、上記目的に加え、さらに簡単な構造で、パネル部材の接合部分の割れが防げるよう、脆弱部には、テーラード素材の縁部分の一部を切欠した切欠部で形成される構造を採用した。

請求項４に記載の発明は、上記目的に加え、さらに切欠部が製品形状に影響を与えることがないよう、テーラード素材の縁部は、絞り成形を終えた後で、除去加工が施される加工代を有した構成を前提としたうえで、加工代の領域内だけに切欠部が形成される構成を採用した。

請求項１に記載の発明によれば、たとえテーラード素材に、パネル部材に接合線から引き離す方向の力（荷重）が作用する絞り成形（難成形）が施されても、脆弱部が有る縁部分が伸びて、当該力を逃がす（吸収）ので、パネル部材の接合部分は引き離す方向の力から護られる。

それ故、テーラード素材には、割れの発生なく、プレス加工が施せる。しかも、割れの防止は、脆弱部をテーラード素材の縁部分に形成するだけですむので、テーラード素材の製造には影響を与えないですむ。

請求項２に記載の発明によれば、さらに上記効果に加え、脆弱部による割れ防止を有効に作用させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、さらに上記効果に加え、脆弱部はテーラード素材の縁部分に切欠部を設けるだけでよく、コスト的な負担が小さい簡単な構造ですむといった効果を奏する。

請求項４に記載の発明によれば、さらに上記効果に加え、切欠部は、加工代の除去加工に伴い、自然と製品形状から切り離されるから、切欠部が製品形状に影響を与えずにすむといった効果を奏する。

［一実施形態］
以下、本発明を図１〜図５に示す一実施形態にもとづいて説明する。

図１（ａ）は、テーラード素材１の全体を示す。このテーラード素材１は、自動車（車両）の外壁を形成する外壁部品の一部、例えば図２のようなワゴン車の外壁部品であるサイドアウタパネルＳを成形するために用意されたオーダ素材である。なお、図２は、例えばテーラード素材１にプレス加工を施した直後の中間成形部品を示している。

このテーラード素材１は、サイドアウタパネルＳの要求強度にしたがい大小の部位に分け、この分けた部位の板厚寸法を変えて、各部の要求強度を満せる素材にしている。

具体的には、例えばテーラード素材１は、図１（ａ）および図２（ｂ）に示されるように要求強度が高い部分となる例えばサイドシルＡのアウタ形状の成形（絞り）に適した横長のパネル部材１ａ（本願の第１パネル部材に相当）と、パネル部材１ａより要求強度が低い部分となる例えばリヤフェンダＢのアウタ形状の成形（絞り）に適した矩形状のパネル部材１ｂと、パネル部分１ｂより要求強度が低い部分となる例えばフロントピラーＣ、センタピラーＤ、サイドルーフレールＥのアウタ形状の成形（絞り）に適したアーム状のパネル部材１ｃ（本願の第２パネル部材に相当）との３つの領域に分けてある。そして、各領域での要求強度にしたがい、パネル部材１ａには、板厚寸法が一番厚い素材（例えば１．６mm程度）が用い、パネル部材１ｂには、板厚寸法がパネル部材１ａより薄い素材（例えば０．８mm程度）が用い、パネル部材１ｃには、板厚寸法がパネル部材１ｂより薄い素材（例えば０．７mm程度）が用いてある。

テーラード素材１の全体形状は、これらパネル部材１ａ〜１ｃ同士を突き合わせ接合することによって形成してある。具体的には、図１（ａ），（ｂ）に示されるようにテーラード素材１の全体は、パネル部材１ａの上部に形成されているピラー根元成形部分１１、１２（フロント、センタ）の端面と、パネル部材１ｃに形成されているピラー下部成形部１３，１４（フロント、センタ）の端面とを突き合わせ溶接で接合、さらにはパネル部材１ａの右側部に形成されているサイドシル成形部１５の端面およびパネル部材１ｃの右下部にそれぞれ形成されているピラー上部成形部１６，１７の端面と、パネル部材１ｂの左側部と上部にそれぞれ形成されているリヤフェンダ端成形部１８，１９の端面とを突き合わせ溶接で接合することによって、一枚のブランク材にしてなる。図１（ａ）中のＳ１〜Ｓ４は、各パネル部材１ａ〜１ｃを接合した部分で形成される接合線を示している。むろん、各パネル部材１ａ〜１ｃの各縁部２０には、所望の製品形状（サイドアウタパネルＳ）を確保するために必要な調整代、例えば図１（ｃ）および図３中の一点鎖線αで示す領域、具体的には縁部２０の先端を、若干、縁方向へ延ばして形成される加工代２０ｂが形成してある。

なお、図１（ａ）のテーラード素材１上の二点鎖線は、プレス加工（絞り加工）により成形される代表的な部位（サイドシルＡ，フロントピラーＣ，センタピラーＤ、サイドルーフレールＥ）しか図示していない。

テーラード素材１は、プレス加工機（図示しない）により絞り成形が施されることによって、図２に示されるようにパネル部材１ａには、所望の断面形状をもつ車両前後方向に延びるサイドシルＡが成形され、パネル部材１ｂには、所望の断面形状をもつリヤフェンダＢが成形され、パネル部材１ｃには、所望の断面形状をもつフロントピラーＣ、センタピラーＤ、サイドルーフレールＥなどが成形される。

ここで、テーラード素材１のうち、パネル部材間を引き離すような材料の流動が発生する接合部付近には、同流動を要因とした接合部の割れを防ぐ工夫が施してある。

本実施形態では、例えば図１（ｃ）に拡大して示される部位、具体的にはピラー根元成形部１２（パネル部材１ａ）とピラー下部成形部１４（パネル部材１ｃ）とが接合される部位に、同工夫が施してある。

すなわち、この部位は、接合線Ｓ２の近くで、図３に示されるようなセンタピラーＤ（車両の上下方向に延設される部分）の断面形状を形成する絞り成形と、サイドシルＡ（車両の前後方向に延設される部分）の断面形状を形成する絞り成形とが同時に進行する難成形部分である。このため、絞り成形時（プレス加工）には、サイドシルＡの絞り成形に伴う材料の流動により、パネル部材１ａ，１ｃには、図２中の矢印ｘ、ｙに示されるような接合線１ｃから引き離す方向の力（荷重）が作用する。

一方、接合部の割れを防ぐ工夫には、テーラード素材１（プレス加工をする前の素材）の縁部２０のうち、接合線Ｓ２の端（始端、始端）と隣接した縁部分２０ａに脆弱部２５を形成する構造が用いられている。さらに述べるならば、脆弱部２５は、少なくともパネル部材１ａ（板厚寸法が厚い部材）の縁部分２０ａ、ここでは図１（ｃ）、図２および図３に示されるようにパネル部材１ａ（板厚寸法が厚い部材）とパネル部材１ｃ（板厚寸法の薄い側）との双方の縁部分２０ａにそれぞれ形成してある。

いずれも脆弱部２５は、例えばパネル部分１ａ，１ｃの縁部２０の一部を小さく切欠いた切欠部２６で形成されている。これら切欠部２６の形成によって、接合線Ｓ２の始端，終端（いずれも端）と隣合う各縁部分２０ａにおける剛性を、接合線Ｓ２の始端，終端（剛性強度が弱いとされる部位）よりも弱くしている。同切欠部２６により、接合線Ｓ２から引き離す方向の力がパネル部材１ａ，１ｃに作用すると、切欠部２６が有る縁部分２０ａが伸びるようにしてある。切欠部２６の大きさや形状は、作用する過大な力やパネル部材の要素に応じて設定されるものである。なお、本実施形態の切欠部２６は、例えば円弧形に凹ませた構造が用いてある。

また切欠部２６は、いずれも、加工代２０ｂ、すなわち絞り成形（プレス加工）を終えた後で、除去加工が施される部分（領域内）だけに形成してある。これにより、最終製品のパネル部品（サイドアウタパネルＳ）には、切欠部２６が残らずにすむようにしている。

このようにテーラード素材１に切欠部２６（脆弱部２５）を形成すると、難成形部分でも割れを避けた絞り成形が行なわれる。

すなわち、今、プレス加工機（図示しない）により、テーラード素材１に、製品の各部形状（サイドシルＡ，フロントピラーＣ，センタピラーＤ、サイドルーフレールＥなど）を成形する絞り成形が一度に施されたとする。

このとき、難成形部分となるサイドシルＡとセンタピラーＤとが交叉する根元の曲がり部Ｇを含む地点では、センタピラーＤとは異なる方向に延設されたサイドシルＡの絞り成形の材料流動を受けて、図４中の矢印ｘ，ｙに示されるような接合線Ｓ２からパネル部材１ａ，１ｃを引き離す方向の力（荷重）が作用する。

ここで、通常であれば、接合線Ｓ２の端（始端、始端）が剛性強度的に弱い部分であるが、本実施形態は、当該端の近くに切欠部２６を形成したことによって、接合線Ｓ２の始端、始端と隣接した、切欠部２６の有る縁部分２０ａが、接合線Ｓ２の端よりも剛性強度が弱い部分（脆弱部２５）となっている。

このため、図４に示されるように上記のようにパネル部材１ａ，１ｃに引き離す方向の過大な力が作用すると（絞り加工時）、接合線Ｓ２はそのままで、切欠部２６の有る縁部分２０ａ（脆弱部２５）だけが、荷重に耐え切れずに、絞り成形の進行に伴い次第に伸びていく。具体的には、同部分は、図４中の二点鎖線に示す小さな円弧から、次第に実線に示されるような大きな円弧形へ伸びる。

この伸びの挙動により、接合線Ｓ２へ加わるはずの過大な力は、脆弱部２５の変形により吸収される（逃げ）。この力の吸収（逃げ）は、板厚寸法が厚いパネル部材１ａだけに、切欠部２６を形成することによっても得られるが、十分な吸収機能を確保するには、本実施形態のように板厚寸法の厚いパネル部材１ａと板厚寸法の薄いパネル部材１ｃとの双方に形成した方が望ましい。

この吸収（逃げ）により、引き離す方向の力が加わることを要因とした、パネル部材１ａ，１ｃの接合線Ｓ２（接合部分）での割れの発生は抑えられる。

したがって、脆弱部２５を形成する技術により、接合線Ｓ２から引き離す方向に力が過大な作用するような難成形が余儀なくされても、割れの発生なく絞り成形が進められ、良好な製品形状が形成できる。しかも、同技術は脆弱部２５を形成するだけなので、テーラード素材１の製造に影響を与えることはない。特に、脆弱部２５の形成には、縁部２０の一部を切欠するという切欠構造を採用したので、脆弱部２５は簡単な構造ですむ。

加えて、切欠部２６は、加工代２０ｂだけに形成してあるので、図５に示されるようにプレス加工後、得られた中間成形部品の形状を整えるという、通常、行なわれる加工代２０ｂの除去加工を実施すれば、切欠部２６は、加工代２０ｂと一緒に中間成形部品から取り除かれるので、切欠部２６が製品形状に影響を与える心配はない。

なお、一実施形態では、サイドシルとセンタピラーとが交わる部分にある接合線Ｓ２の割れを防ぐ構造を例に挙げたが、これに限らず、他の絞り成形に伴う材料の流動によって接合線から引き離すようなパネル部材の挙動が生じる部分に適用してもよい。例えば図１中のパネル部材１ｂとパネル部材１ｃとが接合する接合線Ｓ３，Ｓ４が有る部位に、本発明をそのまま適用してもよい。また一実施形態では、切欠部により脆弱部を形成する構造を用いたが、これに限らず、他の手段で、脆弱部を形成するようにしても構わない。もちろん、一実施形態では、割れを防ぐ構造を、サイドアウタパネルを成形するのに用いられるテーラード素材に適用したが、これに限らず、他の車両の部品、例えば各種のドアパネルやフレームなど、内板部品、外板部品、骨格部品などを成形するのに用いられるテーラード素材に適用してもよい。

本発明の一実施形態に係るテーラード素材を説明するための正面図。 同テーラード素材にプレス加工を施して成形されたサイドアウタパネルを示す正面図。 図２中のＸ部の外観を示す斜視図。 図２中のＸ部における詳細を説明するための正面図。 加工代を取り除いたセンタピラーの根元部を示す正面図。 テーラード素材を絞り成形するときに生じる割れを説明するための正面図。

符号の説明

１…テーラード素材、１ａ…パネル部材（第１パネル部材）、１ｃ…パネル部材（第２パネル部材）、２０…縁部、２５…脆弱部、２６…切欠部、Ｓ２…接合線（接合部）。

Claims (4)

1. 第１パネル部材と第２パネル部材の端同士を突き合わせ接合してなるテーラード素材を用意し、同テーラード素材に、絞り成形されるテーラード素材製パネル部品の製造方法であって、
   前記テーラード素材には、前記絞り成形加工の前に、前記接合線の端と隣接した前記テーラード素材の縁部分に、同部分の剛性をパネル部材の接合部分より弱くする脆弱部を形成しておく
   ことを特徴とするテーラード素材製パネル部品の製造方法。
2. 前記第1パネル部材と前期第２パネル部材の板厚はそれぞれ異なっており、前記脆弱部は、少なくとも板厚寸法の厚いパネル部材の縁部分に形成されることを特徴とする請求項１に記載のテーラード素材製パネル部品の製造方法。
3. 前記脆弱部は、前記テーラード素材の縁部分の一部を切欠した切欠部で形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のテーラード素材製パネル部品の製造方法。
4. 前記テーラード素材の縁部は、前記絞り成形を終えた後で、除去加工が施される加工代を有し、
   前記切欠部は、前記加工代の領域内だけに形成される
   ことを特徴とする請求項３に記載のテーラード素材製パネル部品の製造方法。

Images