JP2006247731A

JP2006247731A - 車輌用衝突補強材の製造方法

Info

Publication number: JP2006247731A
Application number: JP2005070294A
Authority: JP
Inventors: Ryozo Wada; 亮造和田
Original assignee: Aisin Takaoka Co Ltd
Current assignee: Aisin Takaoka Co Ltd
Priority date: 2005-03-14
Filing date: 2005-03-14
Publication date: 2006-09-21

Abstract

【課題】十分な突出量を持った位置決め用突起を具備すると共に、強度並びに形状及び寸法の精度に優れた車輌用衝突補強材を製造する方法を提供する。
【解決手段】平板状の金属製ブランク材の一部をコ字状に切り欠くことにより、一辺がブランク材につながると共に残る三辺がブランク材から切り離された状態の四角形状の小片部２５を形成する。その小片部付きブランク材を８５０〜１０００℃に加熱する。続いて８５０℃以上の高温状態にあるブランク材に対し、相対的に低温の下型３１及び上型３２を用いて、熱間プレス加工及び熱間曲げ加工を同時に施す。こうして、ブランク材に所望の全体形状を付与しつつ焼入れを行うと共に、小片部２５をブランク材の本体部に対して略垂直に曲げつつ小片部２５にも焼入れを行う。車輌用衝突補強材には、曲げられた小片部２５に由来する位置決め用突起１５が一体形成される。
【選択図】図６

Description

本発明は、バンパーリインフォースメント（バンパー補強材）などの車輌用衝突補強材を製造する方法に関するものである。

特許文献１は硬化シートスチール製品の製造方法を開示する。より具体的には、シート状のスチール製ブランク材を加熱状態でスタンプ（型押し）することにより付形と焼入れとを同時に行う熱間プレス加工法に基づくバンパービームの製造方法を開示する。特許文献１の方法によれば、シート状ブランク材には、円形状の丸穴及び／又は一対のフラップ付きの長穴が予め形成される。型押し時にはこれらの穴に対して所定形状のマンドレルを押し込むことにより、丸穴の縁にはカラー（立て襟状の環状フランジ部）を形成し、又、フラップ付きの長穴に対してはフラップの曲げ加工を施している。かかる操作（当該文献では「カラーリング」と呼んでいる）により、硬化されたカラー付きの丸穴（即ちバーリング穴）や硬化された折曲げフラップ付きの長穴が、非常に少ない公差でもってバンパービームに付与される。これらのカラー付きの丸穴や折曲げフラップ付きの長穴は、バンパービームを車輌にマウントする際に当該バンパービームのガイドとして利用される。

しかしながら、特許文献１の方法では、シート状ブランク材に形成した丸穴の縁を無理に拡径しつつ曲げながらバーリング穴化しているため、ブランク材の肉厚との関係で、カラーの立ち量（即ち、立て襟状環状フランジ部のブランク材本体からの突出量）は自ずと制限され、その突出量は一般に小さい。このため、このようなカラーを部材位置決め用の突起として役立てるには、突出量が不十分であることが多い。穴の内側に一対のフラップを向かい合わせに有する長穴にしても、同じことが言える。

国際公開ＷＯ９９／０７４９２号（英語文献）

本発明の目的は、十分な突出量を持った位置決め用突起を具備すると共に、強度並びに形状及び寸法の精度に優れた車輌用衝突補強材を製造する方法を提供することにある。

請求項１の発明は、位置決め用突起を具備した車輌用衝突補強材を製造する方法であって、概して平板状の金属製ブランク材を準備する準備工程と、前記ブランク材の一部をコ字状に切り欠くことにより、一辺がブランク材につながると共に残る三辺がブランク材から切り離された状態の略方形状の小片部を形成する切り欠き工程と、前記小片部付きブランク材を８５０℃以上であってそのブランク材の融点未満の温度に加熱する加熱工程と、８５０℃以上の高温状態にあるブランク材に対し、所望の全体形状を付与すべく相対的に低温のプレス型を用いてプレス加工を施す熱間プレス工程と、８５０℃以上の高温状態にあるブランク材の小片部に対し、これを当該ブランク材の本体部に対して略垂直に曲げるべく相対的に低温のプレス型又は可動部材を用いて曲げ加工を施す熱間曲げ工程とを備え、前記小片部の熱間曲げにより前記位置決め用突起が形成されることを特徴とする車輌用衝突補強材の製造方法である。

請求項２の発明は、位置決め用突起を具備した車輌用衝突補強材としてのバンパーリインフォースメントを製造する方法であって、概して平板状で且つ長尺な金属製ブランク材を準備する準備工程と、前記ブランク材の幅方向略中央部をコ字状に切り欠くことにより、幅方向に沿った一辺がブランク材につながると共に残る三辺がブランク材から切り離された状態の略方形状の小片部を形成する切り欠き工程と、前記小片部付きブランク材を８５０℃以上であってそのブランク材の融点未満の温度に加熱する加熱工程と、８５０℃以上の高温状態にあるブランク材に対し、幅方向に沿った断面形状がハット形状となるような全体形状を付与すべく相対的に低温のプレス型を用いてプレス加工を施す熱間プレス工程と、８５０℃以上の高温状態にあるブランク材の小片部に対し、これを当該ブランク材の本体部に対して略垂直に曲げるべく相対的に低温のプレス型又は可動部材を用いて曲げ加工を施す熱間曲げ工程とを備え、前記熱間プレスにより、中央フランジ及び一対のウエブを少なくとも具備してなるバンパーリインフォースメントの全体形状が形成されると共に、前記小片部の熱間曲げにより前記位置決め用突起が形成されることを特徴とする車輌用衝突補強材の製造方法である。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の車輌用衝突補強材の製造方法において、前記熱間プレス工程と前記熱間曲げ工程とがほぼ同時に行われることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１，２又は３に記載の車輌用衝突補強材の製造方法において、前記切り欠き工程でのブランク材へのコ字状切り欠きは、プレス機によるパンチ加工、レーザー切断又はプラズマ切断によって行われることを特徴とする。

［作用］
本件方法では、車輌用衝突補強材が備えるべき位置決め用突起を形成するに際して、予めブランク材の一部をコ字状に切り欠いて略方形状の小片部を形成しておき、その後に、ブランク材の当該小片部に対して熱間曲げ加工を施すという手順を採用したので、小片部に由来する位置決め用突起の突出長を十分に確保することができる。また、熱間プレス加工でブランク材に対し全体形状を付与するのみならず、ブランク材の小片部に対する曲げ加工をも熱間曲げ加工としたので、熱間曲げ加工を受けた小片部には付形と同時に焼入れがなされ、その結果、小片部に由来する位置決め用突起の強度も飛躍的に向上する。

なお、熱間プレス工程と熱間曲げ工程とがほぼ同時に行われれば、加工時間が短縮されるのみならず、それらの工程前にブランク材が８５０℃より低い温度に冷えてしまう事態を回避でき、付形と焼入れとを同時に行うという本件方法の意図が確実に達せられる。

本発明の車輌用衝突補強材の製造方法によれば、十分な突出量を持った位置決め用突起を車輌用衝突補強材に一体形成することができるので、当該車輌用衝突補強材を取付け対象物（例えば車輌骨格や他部品）や各種の治具に対して位置決めする際の位置決め精度を向上させることができる。また、熱間プレス加工を基調とする方法なので、強度並びに形状及び寸法の精度に優れた車輌用衝突補強材を製造することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。図１〜図４は、本発明の方法で製造されるバンパーリインフォースメントの最終的な製品形態を示す。各図に示すようにバンパーリインフォースメントは、その長手方向に延びる中央フランジ１１、一対のウエブ（側壁部）１２及び一対の側部フランジ１３を具備する。

中央フランジ１１は、その前面を主たる衝突面として提供する中央板部である。中央フランジ１１の上下端部には、上下一対のウエブ１２が中央フランジ１１に対して略直角方向に延びるように設けられている。また、各ウエブ１２の後端部には、側部フランジ１３がそれぞれのウエブ１２の外方（上方又は下方）に延びるように設けられ、各側部フランジ１３と中央フランジ１１とはほぼ平行な関係にある。このバンパーリインフォースメントは、その中央フランジ１１及び一対のウエブ１２により、中央フランジ１１と反対側に開口した開放断面型の横断面形状（いわゆるハット形状）をなしている。

更に中央フランジ１１の一部（やや左端寄り部分）であってその幅方向中心位置には、ほぼ四角形状の窓１４が貫通形成されている。その窓１４の一辺（即ち中央フランジ１１の幅方向に沿った一辺）には、位置決め用突起１５が設けられている（図２参照）。この位置決め用突起１５は、ウエブ１２が存在する側において中央フランジ１１に対し略垂直な方向に向けて突設されている（図４参照）。

次に、上記バンパーリインフォースメントの製造手順について説明する。
先ず、ほぼ平板状で長尺な金属製ブランク材（図示略）を準備する。ブランク材としては、Ｃ：０．１８〜０．２５重量％、Ｓｉ：０．１５〜０．３５重量％、Ｍｎ：１．１５〜１．４０重量％、Ｃｒ：０．１５〜０．２５重量％、Ｔｉ：０．０１〜０．０３重量％を含有してなる鉄系鋼板であって、引張強度が５００〜６００ＭＰａ程度の高張力鋼板を使用した。この高張力鋼板の融点は約１３００〜１４００℃である。ブランク材の板厚は１．０〜２．０ｍｍ程度である。

このブランク材の一部であって中央フランジ１１を構成する部位の幅方向中央位置に対し、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すような平面コ字状の切り欠き２４を形成する。かかる切り欠き２４の形成手法としては、パンチ用プレス機によるパンチ加工、レーザー切断あるいはプラズマ切断のいずれも使用可能である。本実施形態では、パンチ用プレス機によるパンチ加工によって切り欠き２４を形成した。その結果、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ブランク材の当該部位には、ブランク材の幅方向に沿った一辺がブランク材につながると共に残る三辺がブランク材から切り離された状態のほぼ四角形状の小片部２５が形成される。

続いて、上記小片部２５付きのブランク材を加熱装置内に封入し、不活性ガス雰囲気の下で８５０℃〜１０００℃の範囲の温度にまで加熱する。そして、所望温度に加熱されたブランク材を加熱装置から成形用プレス機の固定型３１及び可動型３２（図６参照）間に高速搬送する。なお、固定型としての下型３１及び可動型としての上型３２は、平板状のブランク材に対して図１〜図４に示すような全体形状を付与し得るような型形状を有することは言うまでもない。加えて図６に示すように、可動型としての上型３２には、前記小片部２５の曲げ加工に関与する曲げ凸部３２ａが形成されている。他方、固定型としての下型３１には、その上型の曲げ凸部３２ａを下型３１に干渉させることなく受容するための凹部３１ａが形成されている。

加熱状態にあるブランク材を成形用プレス機の下型３１上にセットしたら直ちに、つまり８５０℃以上の高温状態を維持しているうちに、下型３１と上型３２とでブランク材をプレスし、当該ブランク材に対し横断面形状がハット形状となる全体形状を付与する。その際、図６に示唆するように、上型の曲げ凸部３２ａがブランク材の小片部２５を上から下に押すことで、小片部２５はブランク材の本体に対してほぼ垂直に曲げられる。このように下型３１及び上型３２間でブランク材を型押しすることにより、当該ブランク材には所望の全体形状が付与されると同時に、製品の中央フランジ１１の下側面には、曲げられた小片部２５に由来する位置決め用突起１５が一体形成される。

また、高温状態のブランク材に対して相対的に低温の下型３１及び上型３２で型押しすることにより、付形と同時に焼入れが行われる。その結果、この方法で得られるバンパーリインフォースメントの平均引張強度は、熱間プレス加工前のブランク材の５００〜６００ＭＰａ程度から、約１４００ＭＰａ又はそれ以上にまで向上する。熱間にて強制的な曲げ加工が施される小片部２５についても、焼入れ効果による強度向上がみられることは言うまでもない。尚、熱間プレス加工時の焼入れ効果を高める意味で、下型３１及び上型３２の内部に急冷可能な冷却機構（例えば冷却水循環機構）を設けることは好ましい。

［実施形態の効果］
本実施形態のバンパーリインフォースメントによれば、これを車輌骨格や他部品に装着する際に、中央フランジ１１の後面に突出した位置決め用突起１５、各ウエブ１２の内側面１２ａ及び各側部フランジ１３の後面１３ａを車輌骨格や他部品に対する位置決めに利用することができる（図４参照）。具体的には、位置決め用突起１５を車輌骨格や他部品の対応部位に係合させることで、バンパーリインフォースメントの左右方向への位置決めを行うことができる。また、相対向する一対のウエブ内側面１２ａによってバンパーリインフォースメントの上下方向への位置決めを、又、各側部フランジ後面１３ａによってバンパーリインフォースメントの前後方向への位置決めをそれぞれ行うことができる。更には、位置決め用突起１５、各ウエブの内側面１２ａ及び各側部フランジの後面１３ａについては、製品の追加加工、検査、搬送などに使用する治具に対する位置決め兼用の係合部としても活用することができる。

本実施形態では、予めブランク材の一部をコ字状に切り欠いて四角形状の小片部２５をブランク材に形成しておき、その後に、ブランク材に対して熱間プレス加工を施すと同時に当該小片部２５に対して熱間曲げ加工を施すという手順を経て、位置決め用突起１５を一体形成している。小片部２５の切り欠き時には各辺の切り欠き長を自由に調節可能なので、小片部２５に由来する位置決め用突起１５の突出長を十分に長くすることができる。それ故、バンパーリインフォースメントを取付け対象物（例えば車輌骨格や他部品）や各種の治具に対して位置決めする際の位置決め精度を向上させることができる。

本実施形態では、全体形状付与のためのプレス加工と前記小片部２５の曲げ加工とを熱間状態でほぼ同時に行うため、バンパーリインフォースメント全体の強度並びに形状及び寸法の精度を向上させることができると共に、熱間曲げ加工によって得られる位置決め用突起１５の強度並びに形状及び寸法の精度をも向上させることができる。

［変更例］：図６では上型３２に対して曲げ凸部３２ａを固定的に設けたが、これに代えて、図７に示すように、上型３２に対して曲げ加工用の可動部材３３を垂直駆動可能に設けてもよい。図７に示す成形用プレス機を用いる場合、下型３１と上型３２とでブランク材を熱間プレスして横断面形状がハット形状となる全体形状を付与した直後に、又は全体形状の付形中に、上型３２から可動部材３３を下型の凹部３１ａに向けて突出させ、ブランク材の小片部２５をブランク材の本体に対してほぼ垂直に曲げ加工することになる。この場合も、熱間にて強制的な曲げ加工が行われるため、曲げられた小片部２５に対しても焼入れ効果がある。

［変更例］：本発明を適用可能な車輌用衝突補強材としては、バンパーリインフォースメントの他に、ドアインパクトビーム、サイドメンバー、フロントピラーリインフォースメント、センターピラーリインフォースメント、リアピラーリインフォースメント、ルーフリインフォースメントなどを例示することができる。

バンパーリインフォースメントの全体斜視図。バンパーリインフォースメントの要部の拡大斜視図。（Ａ）はバンパーリインフォースメントの正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線で切断した場合の端面図。図３（Ａ）のＢ−Ｂ線での断面図。（Ａ）は平板状ブランク材の一部の拡大平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＱ−Ｑ線での概略断面図。成形用プレス型の概略断面図。成形用プレス型（変更例）の概略断面図。

符号の説明

１１…中央フランジ、１２…ウエブ、１３…側部フランジ、１５…位置決め用突起、２４…ブランク材におけるコ字状の切り欠き、２５…ブランク材における小片部、３１…固定型としての下型、３２…可動型としての上型、３２ａ…上型の曲げ凸部、３３…曲げ加工用の可動部材。

Claims

位置決め用突起を具備した車輌用衝突補強材を製造する方法であって、
概して平板状の金属製ブランク材を準備する準備工程と、
前記ブランク材の一部をコ字状に切り欠くことにより、一辺がブランク材につながると共に残る三辺がブランク材から切り離された状態の略方形状の小片部を形成する切り欠き工程と、
前記小片部付きブランク材を８５０℃以上であってそのブランク材の融点未満の温度に加熱する加熱工程と、
８５０℃以上の高温状態にあるブランク材に対し、所望の全体形状を付与すべく相対的に低温のプレス型を用いてプレス加工を施す熱間プレス工程と、
８５０℃以上の高温状態にあるブランク材の小片部に対し、これを当該ブランク材の本体部に対して略垂直に曲げるべく相対的に低温のプレス型又は可動部材を用いて曲げ加工を施す熱間曲げ工程とを備え、
前記小片部の熱間曲げにより前記位置決め用突起が形成されることを特徴とする車輌用衝突補強材の製造方法。
位置決め用突起を具備した車輌用衝突補強材としてのバンパーリインフォースメントを製造する方法であって、
概して平板状で且つ長尺な金属製ブランク材を準備する準備工程と、
前記ブランク材の幅方向略中央部をコ字状に切り欠くことにより、幅方向に沿った一辺がブランク材につながると共に残る三辺がブランク材から切り離された状態の略方形状の小片部を形成する切り欠き工程と、
前記小片部付きブランク材を８５０℃以上であってそのブランク材の融点未満の温度に加熱する加熱工程と、
８５０℃以上の高温状態にあるブランク材に対し、幅方向に沿った断面形状がハット形状となるような全体形状を付与すべく相対的に低温のプレス型を用いてプレス加工を施す熱間プレス工程と、
８５０℃以上の高温状態にあるブランク材の小片部に対し、これを当該ブランク材の本体部に対して略垂直に曲げるべく相対的に低温のプレス型又は可動部材を用いて曲げ加工を施す熱間曲げ工程とを備え、
前記熱間プレスにより、中央フランジ及び一対のウエブを少なくとも具備してなるバンパーリインフォースメントの全体形状が形成されると共に、前記小片部の熱間曲げにより前記位置決め用突起が形成されることを特徴とする車輌用衝突補強材の製造方法。
前記熱間プレス工程と前記熱間曲げ工程とがほぼ同時に行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の車輌用衝突補強材の製造方法。
前記切り欠き工程でのブランク材へのコ字状切り欠きは、プレス機によるパンチ加工、レーザー切断又はプラズマ切断によって行われることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の車輌用衝突補強材の製造方法。