JP2020125022A

JP2020125022A - プレス成形品

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Publication number: JP2020125022A
Application number: JP2019018797A
Authority: JP
Inventors: 和宏川喜田; Kazuhiro Kawakita; 龍山▲崎▼; Ryu Yamazaki
Original assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Current assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Priority date: 2019-02-05
Filing date: 2019-02-05
Publication date: 2020-08-20
Anticipated expiration: 2039-02-05
Also published as: JP7244287B2

Abstract

【課題】重量の増加を抑制しつつ、複数の方向に対する強度の向上を図ることができる技術を提案する。【解決手段】プレス成形品は、異なる複数の鋼板が繋ぎ合わされた材料により構成される。このプレス成形品は、第１方向に長さを有し、かつ、第１方向と交差する第２方向に並べて配置される少なくとも２つの屈曲部を介して接続される３つの板状部を含む凸条部分であって、凸状の断面形状を有する凸条部分を備える。複数の鋼板のうち、２つの鋼板が接合する接合部は、第１方向に沿って位置している。【選択図】図１

Description

本開示は、異なる鋼板を繋ぎ合わされた材料を用いて形成されたプレス成形品に関する。

自動車の衝突安全性の向上及び軽量化のために、テーラード工法などにより繋ぎ合わされた複数の鋼板を材料としたプレス成形品が用いられている。特許文献１には、車体の前後方向に関して板厚が異なるように接合されたテーラードブランク材が用いられたサイドシル構造が提案されている。

特開２０１２−１４８５９０号公報

特許文献１に開示されるサイドシル構造は、フルラップ前面衝突やオフセット前面衝突での安全性を考慮し、車両の前側部の板厚が最も厚く、後側部に向かって順に板厚が薄くなる。しかしながら、側面衝突に対する安全性を向上させるためには、前後方向全体において板厚を厚くすることが望ましい。しかしながら、上記サイドシル構造の後側部の板厚を厚くすると、サイドシル構造全体の重量が増加してしまう。

本開示の目的は、重量の増加を抑制しつつ、複数の方向に対する強度の向上を図ることができる技術を提案することである。

本開示の一態様は、プレス成形品であって、当該プレス成形品は、異なる複数の鋼板が繋ぎ合わされた材料により構成される。このプレス成形品は、第１方向に長さを有し、かつ、第１方向と交差する第２方向に並べて配置される少なくとも２つの屈曲部を介して接続される３つの板状部を含む凸条部分であって、凸状の断面形状を有する凸条部分を備える。複数の鋼板のうち、２つの鋼板が接合する接合部は、第１方向に沿って位置している。

このような構成であれば、異なる複数の鋼板、例えば、相対的に強度が高い鋼板と、相対的に軽量である鋼板と、が第１方向に関して広い範囲に配置される。その結果、プレス成形品は、第１方向に関して強度が高くなるうえ、第１方向と交差する方向に対しても強度を高めることができ、かつ、全体としての軽量化を図ることができる。

上述したプレス成形品において、接合部は、当該プレス成形品における屈曲部を除いた領域に位置していてもよい。このような構成であれば、少なくとも屈曲部においては接合部が存在しないため、屈曲部の強度にばらつきが生じにくく、プレス成形品の品質を安定させることができる。

上述したプレス成形品は、車両の側面に配置されるドアの下方に配置され、所定方向が車両の前後方向となるように配置されるサイドシルであってもよい。このような構成であれば、サイドシルによって車両の前後方向及び左右方向の強度を高めることができ、前面衝突及び側面衝突に対する安全性向上を図ることができるとともに、車両の軽量化を図ることができる。

上述したプレス成形品は、第１鋼板と、第２鋼板と、を含んでもよい。第２鋼板は、第１鋼板よりも相対的に板厚の薄い鋼板であってもよい。第１鋼板は、第２鋼板よりも、車両に搭載された場合において上側となる部分に位置してもよい。

このような構成であれば、車両のサイドシルにおける上側の強度が高くなる。車体構造の強度の観点からはサイドシルの上側の強度が高いことが好ましいため、上述したプレス成形品によって車体構造を良好な強度とすることができる。

図１Ａが実施形態のプレス成形品の斜視図であり、図１Ｂがプレス成形品の断面図である。車体の構造の一部を示す側面図である。実施形態のプレス成形品の製造工程を説明する図である。テーラード材からブランク材を製造する工程を説明する図である。プレス加工の工程を説明する模式的な側面図である。プレス加工の工程を説明する模式的な側面図である。変形例のプレス成形品の断面図である。

以下に本開示の実施形態を図面と共に説明する。なお以下の説明で用いる上下、左右、及び前後の方向は、説明の便宜上用いるものであって、本開示の使用態様などを限定するものではない。

［１．実施形態］
［１−１．プレス成形品の構成］
図１Ａ及び図１Ｂに示されるように、プレス成形品１は、第１板状部１１、第２板状部１２、第３板状部１３、第１フランジ１４、及び第２フランジ１５を備える。第１板状部１１及び第２板状部１２は、第１屈曲部１６を介して接続され、第２板状部１２及び第３板状部１３は、第２屈曲部１７を介して接続される。第１屈曲部１６及び第２屈曲部１７は、前後方向に長さを有し、かつ、上下方向に並べて配置されている。

上述した前後方向が第１方向に相当し、上述した上下方向が第２方向に相当する。また第１屈曲部１６及び第２屈曲部１７が屈曲部に相当し、第１板状部１１、第２板状部１２、及び第３板状部１３が板状部に相当する。以下では、第１屈曲部１６及び第２屈曲部１７の両方を指す場合には、単に屈曲部とも記載する。なお、本実施形態の屈曲部とは、板状の被加工材をプレスにより折り曲げる加工を行った場合に、その加工により折り曲げられた部分を指す。

このようなプレス成形品１は、前後方向を長手方向とする長尺状の部材である。図１Ｂに示されるように、プレス成形品１は、第１板状部１１、第２板状部１２、及び第３板状部１３によって凸状の断面形状を有する凸条部分１８を構成する。凸条の断面形状を有する具体的な形状の例としては、ハット形状（hat-shaped）やコの字形状（u-shaped）が例示される。本実施形態では、プレス成形品１は、ハット形状（hat-shaped）である。

プレス成形品１は、異なる２つ以上の鋼板が繋ぎ合わされた材料、即ちいわゆるテーラード材により構成される。プレス成形品１は、第１鋼板２１と、第２鋼板２２と、を含む。第１鋼板２１は、厚さ２．０ｍｍであって、引張強度が１４７０ＭＰａの高張力鋼である。第２鋼板２２は、厚さ１．２ｍｍであって、引張強度が１４７０ＭＰａ材の高張力鋼である。第１鋼板２１は第２鋼板２２と比較して相対的に強度が高い。第２鋼板２２は、同一の面積で比較すると第１鋼板２１よりも軽量である。

これら２つの鋼板が接合する接合部２３は前後方向に沿って伸びている。また接合部２３は、第１屈曲部１６と第２屈曲部１７の間に位置、即ち、第１屈曲部１６及び第２屈曲部１７を除いた領域に位置している。接合部２３において、第１鋼板２１と第２鋼板２２との厚さの差は左側に現われる。一方で、接合部２３の右側には段差は無く、平らである。接合部２３の左側とは、言い換えると凸条部分１８の内側であり、接合部２３の右側とは、言い換えると凸条部分１８の外側である。

［１−２．プレス成形品の配置］
本実施形態のプレス成形品１は、図２に示されるように、車体のモノコック構造３１の一部を構成するサイドシル３３として用いることができる。言い換えると、プレス成形品１は、車両の側面に配置されるドアの下方に配置され、上述した前後方向が車両の前後方向となるように配置されるサイドシルである。サイドシルは、ロッカーパネルともいう。プレス成形品１はモノコック構造３１の一部を構成するセンターピラー３５と接合される。

なおプレス成形品１において、第１鋼板２１は、前記第２鋼板２２よりも、サイドシルとして車両に搭載された場合において上側となる部分に位置する。プレス成形品１におけるセンターピラー３５と接合される部分は、第２板状部１２の上側部分、即ち、第１鋼板２１により構成される部分である。高い強度を有するセンターピラー３５と、プレス成形品１における高い強度を有する部分と、が接合することで、モノコック構造３１の強度を高めることができる。

［１−３．プレス成形品の製造方法］
図３に示されるように、プレス成形品１は、テーラード溶接を行う工程（Ｓ１）、レーザトリムを行う工程（Ｓ２）、プレス工程（Ｓ３）により製造される。

Ｓ１では、図４に示されるように、第１鋼板２１ａと第２鋼板２２ａとが接合部２３で接合されたテーラード材４１を製造する。
続くＳ２では、レーザトリム外形線４２に沿ってレーザトリムを行い、第１鋼板２１ｂと第２鋼板２２ｂとを含むブランク材４３を製造する。

続くＳ３では、まず図５に示されるように、ブランク材４３を、上型５１と、下型５２と、で上下から挟み込む。下型５３，５４は固定されており、上型５１と下型５２が移動可能である。上型５１はいわゆるパンチであり、下型５２はいわゆるパッドであり、下型５３及び５４はいわゆるダイである。次に、図６に示されるように、ブランク材４３を上型５１及び下型５２で挟み込んだ状態で下方向に移動することにより、プレス成形品１が形成される。

［１−４．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１ａ）本実施形態のプレス成形品１では、相対的に強度の高い第１鋼板２１と、相対的に軽量である第２鋼板２２と、の両方が、前後方向に広く配置される。したがって、広く配置される第１鋼板２１によって、前後方向に対して高い強度を奏することができるのみならず、左右方向に対しても強度を高めることができる。また、第１鋼板２１によって強度を高めるための補強部材が不要となり、かつ、前後方向の広い範囲にて軽量な第２鋼板が配置されるため、プレス成形品１全体としての軽量化を図ることができる。

（１ｂ）プレス成形品１では、第１屈曲部１６及び第２屈曲部１７においては接合部２３が存在しない。仮に屈曲部に接合部２３が重なっていると、接合部２３のわずかな位置の相違によって屈曲部に含まれる鋼板の割合が変化するため、屈曲部の強度にばらつきが生じやすくなる。しかしながら、本実施形態のプレス成形品１ではそのような危険を低減し、プレス成形品１の品質を安定させることができる。

（１ｃ）プレス成形品１は、車両のサイドシル３３として用いることができる。プレス成形品１は前後方向及び左右方向に高い強度を有することから、車両の前面衝突及び側面衝突に対する安全性向上を図ることができる。また、上側により強度の高い第１鋼板が配置され、高い強度を有するセンターピラー３５と強度の高い部分同士で接合されるため、モノコック構造３１の強度を適切な強度とすることができる。なお、プレス成形品１とセンターピラー３５とは、直接的に接合されていてもよいし、他の部材を介して間接的に接合されていてもよい。他の部材として強度の高い部材を用いることで、さらにモノコック構造３１の強度を向上させることができる。

（１ｄ）プレス成形品１では、接合部２３は凸条部分１８の外側が平らになり、内側に差厚による段差２３ａが生じるように第１鋼板２１と第２鋼板２２とが接合されている。そのため、凸条部分１８の外側面にて他の部材との接合を行う場合に、外側面に段差が無いことにより、接合を良好に実現することができる。

（１ｅ）接合部２３は、上側に板厚が厚い第１鋼板２１が多く含まれるように、第２板状部１２の上下方向の中央よりも下側に設けられている。そのため、上側における板厚が厚い部分を多くすることができ、プレス成形品１の強度を増加させることができる。さらに、第２板状部１２に接合部２３が設けられることで、強度を保ちつつ軽量化が実現され、また、衝突の際に下側を潰れやすくすることができ、衝突のエネルギーを下側へ分散しやすくなる。プレス成形品１が車両のサイドシル３３として車両に搭載されたときには、プレス成形品１よりも上側に乗組員が乗るため、より乗組員の安全性が増すこととなる。

［２．その他の実施形態］
以上本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。

（２Ａ）上記実施形態では、異なる２種類の鋼板を１つの接合部２３で接合したブランク材４３を用いて構成されたプレス成形品１を例示した。しかしながら、プレス成形品は２つ以上の接合部によって接合された２種類又は３種類以上の鋼板を用いて構成されていてもよい。なお、いずれの場合であっても、すべての接合部が屈曲部以外の位置となるように構成されていてもよいし、一部又は全部の接合部が屈曲部に設けられていてもよい。

（２Ｂ）上記実施形態では、第１鋼板２１及び第２鋼板２２として、厚さの異なる１４７０ＭＰａの高張力鋼を用いる構成を例示した。しかしながら、第１鋼板及び第２鋼板は、上記の板厚や素材に限定されない。例えば、第１鋼板と第２鋼板とは、互いに板厚が異なる鋼板や、互いに材質や物性の異なる鋼板であれば、様々な組み合わせが可能である。材質や物性が異なる鋼板を用いる場合、鋼板の厚さは同一であっても異なっていてもよい。また、上記実施形態で示した鋼板以外の鋼板を用いてもよいし、上記実施形態とは異なる板厚の鋼板を用いてもよい。

なお、上記実施形態のように、第２板状部１２における接合部２３よりも上側の部分を、相対的に強度の高い鋼板（実施形態では第１鋼板２１）で構成することにより、プレス成形品がサイドシルに適した高い強度を備えることができる。さらに、上記実施形態のように、第１屈曲部１６を強度の高い鋼板により構成することで、よりプレス成形品の強度をより高めることができる。もちろん、第２板状部１２における接合部２３よりも下側の部分を相対的に強度の高い鋼板で構成してもよい。

（２Ｃ）上記実施形態のプレス成形品１は、以下のように変更した実施形態としてもよい。例えば、接合部２３は、屈曲部に設けられていてもよいし、屈曲部と交差するように設けられていてもよい。また、第２板状部１２における上下方向の中央よりも上側に設けられていてもよい。

また、図７に示す変形例のプレス成形品１０１のように、第２板状部１１１が、例えば第２板状部１１１に接合される他の部材に合わせて屈曲した形状である起伏部１１１ａを有していてもよい。起伏部１１１ａは、第２板状部１１１の左右方向への突出量が異なることにより形成されている。また、接合部１１３における２つの鋼板の差厚による段差１１３ａは、凸条部分１１５の外側に形成されていてもよい。

また、本開示のプレス成形品は、サイドシル以外の用途に用いられてもよい。もちろん、車体以外に用いられてもよい。また本開示のプレス成形品は、凸状の断面形状を有する凸条部分を備えていればハット形状に限定されず、コの字形状であってもよいし、それ以外の形状であってもよい。

（２Ｄ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

１，１０１…プレス成形品、１１…第１板状部、１２，１１１…第２板状部、１３…第３板状部、１４…第１フランジ、１５…第２フランジ、１６…第１屈曲部、１７…第２屈曲部、１８，１１５…凸条部分、２１…第１鋼板、２２…第２鋼板、２３，１１３…接合部、２３ａ，１１３ａ…段差、３１…モノコック構造、３３…サイドシル、３５…センターピラー、４１…テーラード材、４２…レーザトリム外形線、４３…ブランク材、５１…上型、５２，５３，５４…下型、１１１ａ…起伏部

Claims

プレス成形品であって、
当該プレス成形品は、異なる複数の鋼板が繋ぎ合わされた材料により構成され、
第１方向に長さを有し、かつ、前記第１方向と交差する第２方向に並べて配置される少なくとも２つの屈曲部を介して接続される３つの板状部を含む凸条部分であって、凸状の断面形状を有する凸条部分を備え、
前記複数の鋼板のうち、２つの鋼板が接合する接合部は、前記第１方向に沿って位置している、プレス成形品。
請求項１に記載のプレス成形品であって、
前記接合部は、当該プレス成形品における前記屈曲部を除いた領域に位置している、プレス成形品。
請求項１又は請求項２に記載のプレス成形品であって、
当該プレス成形品は、車両の側面に配置されるドアの下方に配置され、前記第１方向が前記車両の前後方向となるように配置されるサイドシルである、プレス成形品
請求項３に記載のプレス成形品であって、
少なくとも、第１鋼板と、該第１鋼板よりも相対的に板厚の薄い第２鋼板と、を含み、
前記第１鋼板は、前記第２鋼板よりも、前記車両に搭載された場合において上側となる部分に位置する、プレス成形品。