JP2022124879A - 車体フレームおよび車体フレームの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】角稜部を目標曲率半径に形成し、かつ角稜部の近傍に塑性ひずみを付与することにより車体フレームの座屈強度を確保できる車体フレームおよび車体フレームの製造方法を提供する。
【解決手段】車体フレームの製造方法は、第１プレス工程と、第２プレス工程と、を備える。第１プレス工程において、車体フレームの凸角稜部に相当する部位に、目標頂部曲率半径より大きい第１曲率半径Ｒ１および第２曲率半径Ｒ２で連続する２つの第１湾曲部５８および第２湾曲部５９を形成する。第２プレス工程において、２つの第１湾曲部および第２湾曲部を目標頂部曲率半径の１つの頂部湾曲部に変形して頂部湾曲部で凸角稜部を形成する。
【選択図】図８

Description

本発明は、車体フレームおよび車体フレームの製造方法に関する。

車体フレームの製造方法として、例えば、耐荷重を向上させるために、車体フレームの圧縮面の全幅に長手方向に延びるビードを形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、車体フレームの製造方法として、例えば、車体フレームにビードをプレス成形する際に塑性ひずみに相当する予ひずみを車体フレームに付与する方法が知られている。一般的に、鋼板などの金属材の特徴として、予ひずみを付与することにより、加工硬化（ひずみ硬化ともいう）が生じ、降伏応力が上げることが可能である（例えば、特許文献２参照）。

さらに、車体フレームの製造方法として、例えば、目標塑性ひずみの半分に相当する予ひずみを付与する高さに波形をプレス成形し、成形した波形をフラットにプレス成形することにより、車体フレームに予ひずみを倍増させる方法が知られている。これにより、車体フレームに塑性ひずみを均等に付与し易く、かつ、塑性ひずみが付与された部分の板厚の減少を抑え、フラット化が可能である（例えば、特許文献３参照）。

特許第６５１６７１６号公報 特開２０２０－１４６７４７号公報 特開２０２０－１４６７４８号公報

しかし、従来の車体フレームの製造方法では、例えば車体フレームがハット断面の場合、凸角稜部の近傍にビードを形成すると、凸角稜部の近傍に目標の塑性ひずみを均一に与えて曲率半径を形成することが難しい。このため、車体フレームが目標の座屈強度に到達しないことが考えられる。この場合、例えば、車体フレームの材料のグレードを上げる必要があり、材料単価の上昇によりコストが上がるという課題がある。

本発明は、角稜部を目標曲率半径に形成し、かつ角稜部の近傍に塑性ひずみを付与することにより車体フレームの座屈強度を確保できる車体フレームおよび車体フレームの製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
（１）本発明に係る車体フレームの製造方法は、ハット断面に形成されることにより頂部（例えば、実施形態の頂部２１）の両端部に目標頂部曲率半径（例えば、実施形態の目標頂部曲率半径Ｒｔ）の凸角稜部（例えば、実施形態の凸角稜部２４）を有する車体フレーム（例えば、実施形態のフロアフレーム１０、クロスメンバ１１、リヤフレーム１２）の製造方法であって、前記凸角稜部に相当する部位に、前記目標頂部曲率半径より大きい第１曲率半径（例えば、実施形態の第１曲率半径Ｒ１）および第２曲率半径（例えば、実施形態の第２曲率半径Ｒ２）で連続する２つの第１湾曲部（例えば、実施形態の第１湾曲部５８）および第２湾曲部（例えば、実施形態の第２湾曲部５９）を形成する第１プレス工程と、２つの前記第１湾曲部および前記第２湾曲部を前記目標頂部曲率半径の１つの頂部湾曲部に変形して前記頂部湾曲部で前記凸角稜部を形成する第２プレス工程と、を備えている。

この方法によれば、第１プレス工程において、２つの第１湾曲部および第２湾曲部を形成する。さらに、第２プレス工程において、２つの第１湾曲部および第２湾曲部を目標頂部曲率半径Ｒｔの１つの頂部湾曲部に変形して凸角稜部を形成する。なお、目標頂部曲率半径Ｒｔは、車体フレームの製品形状における凸角稜部の曲率半径である。
これにより、車体フレームの凸角稜部を目標頂部曲率半径Ｒｔに形成し、かつ凸角稜部の近傍に塑性ひずみを容易に付与することができる。すなわち、凸角稜部の近傍に塑性ひずみを加えて加工硬化させることができる。

ここで、例えば、断面ハット状に形成された車体フレームにおいて、稜線状に曲げられた角稜部（例えば、凸角稜部）は、形状的に強度、剛性が高い部位である。よって、凸角稜部の近傍に塑性ひずみを加えて加工硬化させることにより降伏応力を上げることができ、車体フレームの座屈強度を目標の座屈強度に確保できる。これにより、車体フレームの材料のグレードを上げる必要がなく、材料単価の上昇（すなわち、コストの上昇）を抑えることができる。

（２）前記第１プレス工程において、前記頂部に相当する部位の両端部に前記第１湾曲部を一対形成し、かつ前記頂部に相当する部位に仮凹み部（例えば、実施形態の仮凹み部５７）を形成し、前記第２プレス工程において、前記ハット断面の前記頂部の両端部に前記凸角稜部を一対形成し、かつ一対の前記凸角稜部の間に凹み部（例えば、実施形態の凹み部２７）を形成し、前記一対の凸角稜部および前記頂部の周長（例えば、実施形態の周長Ｌ１）が、前記一対の第１湾曲部および前記仮凹み部の周長（例えば、実施形態の周長Ｌ２）と同じになるように、前記凹み部の凹み幅（例えば、実施形態の凹み幅Ｗ１）および凹み深さ（例えば、実施形態の凹み深さＤ１）の少なくとも一方を調整してもよい。

ここで、第１プレス工程において成形する第１湾曲部の第１曲率半径Ｒ１は、製品形状（すなわち、凸角稜部）の目標頂部曲率半径Ｒより大きい。このため、第２プレス工程において、凸角稜部を成形すると、第１湾曲部の材料が余るためシワが発生することが考えられる。
そこで、第２プレス工程において成形する一対の凸角稜部および頂部の周長を、第１プレス工程において成形する一対の第１湾曲部および仮凹み部の周長と同じになるように、凹み部の凹み幅や、凹み深さを調整する。これにより、第２プレス工程において成形する一対の角稜部および凹み部にシワが発生することを抑制して、車体フレームの板厚を均一化して品質を維持できる。

（３）前記第１プレス工程において、前記第１湾曲部を外側に突出する凸部に形成し、前記第２湾曲部を内側に凹む凹部に形成し、さらに、前記第２湾曲部に連続する第３湾曲部（例えば、実施形態の第３湾曲部６１）を前記ハット断面の側壁部（例えば、実施形態の側壁部２２）に相当する部位に第３曲率半径（例えば、実施形態の第３曲率半径Ｒ３）で外側に突出する凸部に形成し、前記第２プレス工程において、一対の前記第１湾曲部、一対の前記第２湾曲部、一対の前記第３湾曲部、および前記仮凹み部から前記ハット断面の頂部側半部（例えば、実施形態の頂部側フレーム半部１７）を形成し、一対の前記第１湾曲部、一対の前記第２湾曲部、一対の前記第３湾曲部、および前記仮凹み部の周長（例えば、実施形態の周長Ｌ４）が、前記側壁部の一部（例えば、実施形態の頂部側壁部２２ａ）を含む前記頂部側半部の周長（例えば、実施形態の周長Ｌ３）と同じになるように、前記第１曲率半径、前記第２曲率半径、および前記第３曲率半径を調整してもよい。

この方法によれば、第２プレス工程において、一対の第１湾曲部、一対の第２湾曲部、一対の第３湾曲部、および仮凹み部からハット断面の頂部側半部を形成する。さらに、一対の第１湾曲部、一対の第２湾曲部、一対の第３湾曲部、および仮凹み部の周長を、ハット断面の側壁部の一部を含む頂部側半部の周長と同じになるように、第１曲率半径Ｒ１、第２曲率半径Ｒ２、および第３曲率半径Ｒ３を調整する。
これにより、第２プレス工程において成形する頂部側半部にシワが発生することを抑制して、車体フレームの板厚を均一化して品質を維持できる。
さらに、凸角稜部の近傍に塑性ひずみを加えて加工硬化させ、かつ、側壁部にも塑性ひずみを加えて加工硬化させることができる。これにより、車体フレームの降伏応力を上げることができ、座屈強度を目標の座屈強度に一層確実に確保できる。
なお、第１曲率半径Ｒ１、第２曲率半径Ｒ２、および第３曲率半径Ｒ３は、それぞれの半径が同じでも異なっていてもよい。

（４）前記第１プレス工程において、前記第３湾曲部に連続する第４湾曲部（例えば、実施形態の第４湾曲部６２）を前記ハット断面のフランジ部（例えば、実施形態のフランジ部２３）に相当する部位まで延びる第４曲率半径（例えば、実施形態の第４曲率半径Ｒ４）の凹部に形成し、前記第２プレス工程において、前記第４湾曲部を変形することにより、前記ハット断面の前記側壁部および前記フランジ部の交差部でフランジ湾曲部を目標フランジ部曲率半径（例えば、実施形態の目標フランジ部曲率半径Ｒｆ）の凹部に形成して前記第４湾曲部からフランジ側半部（例えば、実施形態のフランジ側フレーム半部１８）を形成し、前記第４曲率半径は、前記目標フランジ部曲率半径より大きくてもよい。

この方法によれば、第１プレス工程において、第３湾曲部に連続する第４湾曲部を形成する。また、第２プレス工程において、凹角稜部を形成する。さらに、第４湾曲部の第４曲率半径Ｒ４を、フランジ湾曲部の目標フランジ部曲率半径Ｒｆより大きくした。これにより、凹角稜部の近傍、側壁部、およびフランジ部に塑性ひずみを加えて加工硬化させることができる。
すなわち、断面ハット状に形成された車体フレームの凹角稜部の近傍、側壁部に塑性ひずみを加えて加工硬化させ、加えて、フランジ部にも塑性ひずみを加えて加工硬化させることができる。
これにより、車体フレームの降伏応力を上げることができ、座屈強度を目標の座屈強度により一層確実に確保できる。
なお、第４曲率半径Ｒ４は、第１曲率半径Ｒ１、第２曲率半径Ｒ２、および第３曲率半径Ｒ３と同じでも異なっていてもよい。

（５）前記凸角稜部、前記第１湾曲部、および前記第２湾曲部は、前記車体フレームの長手方向に向けて延出されるビード形状であってもよい。

この方法によれば、角稜部、第１湾曲部、および第２湾曲部を、車体フレームの長手方向に向けて延出されるビード形状とする。これにより、車体フレームの全長にわたり強度向上でき、車体フレームの座屈強度を目標の座屈強度により一層確実に確保できる。

（６）前記第２プレス工程において、前記ハット断面の前記側壁部および前記フランジ部の交差部で凹部に形成される前記フランジ湾曲部により目標フランジ部曲率半径Ｒｆの凹角稜部（例えば、実施形態の凹角稜部２５）が形成されてもよい。

この方法によれば、第４湾曲部から形成したフランジ湾曲部を目標フランジ部曲率半径Ｒｆの凹角稜部とする。よって、側壁部において凸角稜部の反対側にも凹角稜部を形成できる。これにより、車体フレームの強度、剛性を高めることができ、車体フレームをしっかり支えることができる。したがって、車体フレームの座屈強度を目標の座屈強度により一層確実に確保できる。

（７）前記第１プレス工程は、ブランク成形、フォーム成形、およびドロー成形のいずれかで成形してもよい。

この方法によれば、第１プレス工程において、ブランク成形、フォーム成形、ドロー成形の従来の成形方法を採用することにより、車体フレームの仮成形部品を低コストで製造できる。また、ブランク成形、フォーム成形、ドロー成形を採用することにより、仮成形部品において、車体フレームの頂部側半部に相当する部位に第１湾曲部、第２湾曲部、および第３湾曲部を形成し、フランジ側半部に相当する部位に第４湾曲部を成形できる。

（８）前記第２プレス工程は、リストライク成形で成形してもよい。

この方法によれば、第１プレス工程で成形した車体フレームの仮成形部品を、第２プレス工程のリストライク成形（すなわち、再押し加工）により車体フレームの成形部品を成形する。このように、第２プレス工程を第１プレス工程から分けることにより、車体フレームの成形部品の精度を高め、例えば、凸角稜部の目標頂部曲率半径Ｒｔや凹角稜部の目標フランジ部曲率半径Ｒｆを確保できる。これにより、例えば、車体フレームの凸角稜部や凹角稜部の座屈荷重を目標の座屈強度に確保できる。

（９）本発明に係る車体フレームは、（１）から（８）のいずれかに記載の車体フレームの製造方法で形成される車体フレームは、車体前後方向に向けて設けられ、長手方向に向けて形成されたビード（例えば、実施形態のビード２７）を有する前後フレーム（例えば、実施形態のフロアフレーム１０）、車幅方向に向けて設けられ、長手方向に向けて形成されたビード（例えば、実施形態のビード１５）を有する横フレーム（例えば、実施形態のクロスメンバ１１）である。

この構成によれば、車体フレームの製造方法で車体フレームを形成することにより、車体フレームを前後フレームとして使用する際には、車体前後方向の長手方向に向けてビードを形成できる。また、車体フレームを横フレームとして使用する際には、車幅方向の長手方向に向けてビードを形成できる。よって、車体フレームを前後フレームや横フレームとして使用する際に、車体フレームの座屈強度を目標の座屈強度に確保できる。これにより、車体フレームの材料のグレードを上げることなく強度を向上でき、高強度の車体フレームを低コストで製造できる。

（１０）（１）から（８）のいずれかに記載の車体フレームの製造方法で形成される車体フレームは、車体後部において車体前後方向を向いて設けられ、車体前後方向の一部（例えば、実施形態の車体前後方向の一部１２ａ）において長手方向に向けて形成されたビード（例えば、実施形態のビード１６）を有する前後フレーム（例えば、実施形態のリヤフレーム１２）であってもよい。

この構成によれば、車体フレームの製造方法で車体フレームを形成することにより、車体フレームを車体後部において前後フレームとして使用する際に、車体前後方向の一部において長手方向に向けてビードを形成できる。よって、車体フレームにおいて、ビードを形成した部位を強度、剛性の高い部位とし、一方、ビードを形成しない部位を、衝撃エネルギーを好適に吸収可能な脆弱な部位とすることができる。
これにより、強度、剛性の高い部位と脆弱な部位とを備える車体フレームを１つのブランク材から形成できる。したがって、車体フレームに強度、剛性の高い部位と脆弱な部位とを備えるために、剛性の高い部材と脆弱な部材との２つの別部材を使用する必要がなく、車体フレームを製造する際の工数および費用を削減できる。

本発明によれば、角稜部を目標曲率半径に形成し、かつ角稜部の近傍に塑性ひずみを付与することにより車体フレームの座屈強度を確保できる。

本発明に係る一実施形態の車体フレームを備えた車両後部を右下方からみた斜視図である。 本発明に係る一実施形態の車体フレームを備えた車両中央部を左上方からみた斜視図である。 一実施形態の車体フレームを示す斜視図である。 一実施形態の車体フレームを示す断面図である。 一実施形態の車体フレームの製造方法における第１プレス工程のブランク成形を説明する斜視図である。 一実施形態の車体フレームの製造方法における第１プレス工程のフォーム成形を説明する斜視図である。 一実施形態の第１プレス工程で成形した仮車体フレームを示す斜視図である。 一実施形態の第１プレス工程で成形した仮車体フレームを示す断面図である。 一実施形態の車体フレームの製造方法における第２プレス工程のリストライク成形を説明する斜視図である。 一実施形態の第２プレス工程で成形した車体フレームを示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて車体フレームおよび車体フレームの製造方法を説明する。なお、図面において、矢印ＦＲは車両の前方、矢印ＵＰは車両の上方、矢印ＬＨは車両の左側方を示す。
＜車体フレーム＞
図１、図２に示すように、車両Ｖｅは、車体骨格を構成するフレーム部品として複数の車体フレームを備えている。具体的には、車両Ｖｅは、複数の車体フレームとして、例えばフロアフレーム１０、クロスメンバ１１、およびリヤフレーム１２などを備えている。
フロアフレーム１０およびリヤフレーム１２は、車体前後方向に向けて設けられる前後フレームである。クロスメンバ１１は、車幅方向に向けて設けられる横フレームである。フロアフレーム１０、クロスメンバ１１、およびリヤフレーム１２は、例えば、長手方向に延在され、各フレームの長手方向から入力した荷重に対して強度、剛性を確保するために断面ハット状に形成されている。
以下、フロアフレーム１０を複数の車体フレームの代表例とし、フロアフレーム１０を「車体フレーム１０」として説明する。

図３、図４に示すように、車体フレーム１０は、例えば、金属板材（鋼板）をプレス成形することによって断面ハット状に形成され、車体前後方向（長手方向）に延びるプレス成形品である。車体フレーム１０は、頂部２１と、一対の側壁部２２と、一対のフランジ部２３と、一対の凸角稜部（角稜部）２４と、一対の凹角稜部（角稜部）２５と、を有する。

頂部２１は、幅方向に向けて配置され、幅方向の中央に凹み部２７を有する。凹み部２７は、車体フレーム１０の内側に凹むように凹状に形成されている。凹み部２７は、車体フレーム１０の長手方向に向けて延出されたビード形状（ビード）に形成されている。
一対の側壁部２２は、頂部２１の各外端部（具体的には、各凸角稜部２４）からフランジ部２３（具体的には、各凹角稜部２５）に向けて折り曲げられている。一対のフランジ部２３は、一対の側壁部２２のうち頂部２１の反対側の各端部（具体的には、各凹角稜部２５）から車体フレーム１０の外側に向けて幅方向に張り出されている。
車体フレーム１０は、頂部２１、一対の側壁部２２、および一対のフランジ部２３などにより製品形状（具体的には、車体フレーム１０の断面形状）がハット状に形成されている。以下、ハット状の断面形状を「ハット断面」あるいは「断面ハット状」ということがある。

一対の凸角稜部２４は、頂部２１の両端部に設けられている。凸角稜部２４は、頂部２１および側壁部２２が交差する湾曲部により車体フレーム１０の外側に向けて突出するように形成されている。凸角稜部２４は、曲率半径Ｒｔの湾曲状に形成されている。以下、凸角稜部２４の曲率半径Ｒｔを「目標頂部曲率半径Ｒｔ」ということもある。また、凸角稜部２４は、車体フレーム１０の長手方向に向けて延出されたビード形状に形成されている。

一対の凹角稜部２５は、一対の側壁部２２のうち頂部２１の反対側の各端部に設けられている。凹角稜部２５は、フランジ部２３および側壁部２２が交差する湾曲部により車体フレーム１０の内側に向けて凹むように形成されている。凹角稜部２５は、曲率半径Ｒｆの湾曲状に形成されている。以下、凹角稜部２５の半径Ｒｆを「目標フランジ曲率半径Ｒｆ」ということもある。また、凹角稜部２５は、車体フレーム１０の長手方向に向けて延出されたビード形状に形成されている。
以下、車体フレーム１０の長手方向を「Ｘ方向」、車体フレーム１０の幅方向を「Ｙ方向」ということもある。

図２に示すように、車体フレーム１０は、例えば一対のフランジ部２３がフロアパネル１４に接合されることにより、フロアパネル１４とともに閉断面に形成されている。すなわち、車体フレーム１０は、強度、剛性の高い部材であり、車両Ｖｅの骨格部品または補強部品として機能する。なお、車体フレーム１０に使用される金属板材は、例えば高張力鋼板である。
以下、車体フレーム１０の製造方法について説明する。

＜車体フレームの製造方法＞
（第１プレス工程）
図５に示すように、第１プレス工程において、ブランク成形（ブランク加工、抜き加工）により、金属板材５１（例えば、高張力鋼板）から車体フレーム１０（図３参照）のブランク材（素材）５２を成形する。ブランク材５２は、車体フレーム１０を展開した輪郭形状に沿って形成されている。

つぎに、図６に示すように、第１プレス工程において、ブランク材５２（図５参照）をフォーム成形により車体フレーム１０の基本形状を成形する。以下、車体フレーム１０の基本形状に形成した仮成形部品を「仮車体フレーム５５」ということもある。
フォーム成形の際に、例えば、フォーム成形装置のパッドにより仮車体フレーム５５の頂部５６側に歪みを付与する。
なお、実施形態では、第１プレス工程において、ブランク材５２をフォーム成形により仮車体フレーム５５に形成する例について説明するが、これに限らない。その他の例として、例えば、ブランク材５２をドロー成形などにより仮車体フレーム５５に形成してもよい。

図７、図８に示すように、仮車体フレーム５５は、仮凹み部（ビード）５７と、一対の第１湾曲部５８と、一対の第２湾曲部５９と、一対の第３湾曲部６１と、一対の第４湾曲部６２と、を有する。
仮凹み部５７は、仮車体フレーム５５の頂部５６（すなわち、車体フレーム１０の頂部２１（図４参照）に相当する部位）のうちＹ方向中央において平坦に形成されている。仮凹み部５７は、一対の第１湾曲部５８の間において、一対の第１湾曲部５８とともに凹部を形成する。

一対の第１湾曲部５８は、車体フレーム１０の一対の凸角稜部２４（図４参照）に相当する部位に設けられ、仮凹み部５７のうちＹ方向の両端部に連続して形成されている。第１湾曲部５８は、仮凹み部５７に対して第４湾曲部６２の反対側（すなわち、仮車体フレーム５５の外側）に突出するように第１曲率半径Ｒ１で凸部の湾曲に形成されている。
第１湾曲部５８は、仮車体フレーム５５のＸ方向（長手方向）に向けて延出されるビード形状に形成されている。第１曲率半径Ｒ１は、例えば１０ｍｍとし、目標頂部曲率半径Ｒｔ（図４参照）より大きく設定されている。

一対の第２湾曲部５９は、車体フレーム１０の一対の凸角稜部２４（図４参照）に相当する部位に設けられ、一対の第１湾曲部５８のうちＹ方向外側の各端部に連続して形成されている。第２湾曲部５９は、仮車体フレーム５５の内側に凹むように第２曲率半径Ｒ２で凹部の湾曲に形成され、第１湾曲部５８の端部から第３湾曲部６１まで延びている。すなわち、第１湾曲部５８の端部は、第１湾曲部５８の曲率半径Ｒ１と第２湾曲部５９の曲率半径Ｒ２との第１切替部６４である。
第２湾曲部５９は、仮車体フレーム５５のＸ方向（長手方向）に向けて延出されるビード形状に形成されている。第２曲率半径Ｒ２は、例えば１０ｍｍとし、目標頂部曲率半径Ｒｔ（図４参照）より大きく設定されている。

一対の第３湾曲部６１は、車体フレーム１０の一対の側壁部２２（図４参照）に相当する部位に設けられ、一対の第２湾曲部５９のうち一対の第４湾曲部６２側の各端部に連続して形成されている。第３湾曲部６１は、仮車体フレーム５５の外側に突出するように第３曲率半径Ｒ３で凸部の湾曲に形成され、第２湾曲部５９の端部から第４湾曲部６２まで延びている。
すなわち、第２湾曲部５９の端部は、第２湾曲部５９の曲率半径Ｒ１と第３湾曲部６１の曲率半径Ｒ３との第２切替部６５である。第３曲率半径Ｒ３は、例えば１０ｍｍとし、目標頂部曲率半径Ｒｔ（図４参照）より大きく設定されている。

一対の第４湾曲部６２は、車体フレーム１０の一対の側壁部２２（図４参照）に相当する部位で、かつ車体フレーム１０の一対のフランジ部２３（図４参照）に相当する部位に設けられている。一対の第４湾曲部６２は、一対の第３湾曲部６１のうち一対の第２湾曲部５９の反対側の各端部に連続して形成されている。第４湾曲部６２は、仮車体フレーム５５の内側に凹むように第４曲率半径Ｒ４で凹部の湾曲に形成され、第３湾曲部６１の端部から車体フレーム１０のフランジ部２３（図４参照）に相当する部位まで延びている。
すなわち、第３湾曲部６１の端部は、第３湾曲部６１の曲率半径と第４湾曲部６２の曲率半径との第３切替部６６である。第４曲率半径Ｒ４は、例えば１０ｍｍとし、目標フランジ曲率半径Ｒｆ（図４参照）より大きく設定されている。
なお、第４曲率半径Ｒ４は、第１曲率半径Ｒ１、第２曲率半径Ｒ２、および第３曲率半径Ｒ３と同じでも異なっていてもよい。

（第２プレス工程）
図９に示すように、第２プレス工程において、第１プレス工程で形成した仮車体フレーム５５（図６参照）をリストライク成形（すなわち、再押し加工）で車体フレーム１０に成形する。

図３、図８、図１０に示すように、車体フレーム１０は、頂部側フレーム半部（頂部側半部、上半部）１７と、フランジ側フレーム半部（フランジ側半部、下半部）１８と、を有する。
頂部側フレーム半部１７は、車体フレーム１０のハット断面のうち頂部２１側の部位である。頂部側フレーム半部１７は、一対の第１湾曲部５８、一対の第２湾曲部５９、一対の第３湾曲部６１、および仮凹み部５７からリストライク成形により形成される。

頂部側フレーム半部１７は、頂部２１と、一対の凸角稜部２４と、一対の頂部側壁部２２ａと、を有する。頂部側壁部２２ａは、側壁部２２のうち頂部２１側の一部の部位で形成されている。
頂部２１は、Ｙ方向に間隔をあけて形成された一対の外側頂部２６と、一対の外側頂部２６の間に形成された凹み部（ビード）２７と、を有する。凹み部２７は、一対の外側頂部２６の間のＹ方向における凹み幅がＷ１に形成され、凹み深さがＤ１に形成されている。凹み幅Ｗ１は、一対の外側頂部２６の間におけるＹ方向の幅である。凹み深さＤ１は、一対の外側頂部２６から凹み部２７までの深さである。
頂部２１のうちＹ方向の両端部に凸角稜部２４がそれぞれ形成されている。

凸角稜部２４は、外側頂部２６と側壁部２２（具体的には、頂部側壁部２２ａ）との交差部で車体フレーム１０の外側に突出するように凸部に形成されている。凸角稜部２４は、仮車体フレーム５５をリストライク成形で車体フレーム１０に成形する際に、第１湾曲部５８および第２湾曲部５９を頂部湾曲部に変形することにより頂部湾曲部で形成される。一対の凸角稜部２４に頂部２１（すなわち、凹み部２７）が設けられている。
凸角稜部２４は、車体フレームのＸ方向（長手方向）に向けて延出されるビード形状に形成されている。凸角稜部２４は、例えば、第１湾曲部５８の第１曲率半径Ｒ１や第２湾曲部５９の第２曲率半径Ｒ２より小さい曲率半径３ｍｍの目標頂部曲率半径Ｒｔで形成されている。

ここで、第１プレス工程において成形する第１湾曲部５８の第１曲率半径Ｒ１は、製品形状（すなわち、凸角稜部２４）の目標頂部曲率半径Ｒｔより大きい。このため、第２プレス工程において、凸角稜部２４を成形すると、第１湾曲部５８の材料が余るためシワが発生することが考えられる。
そこで、一対の凸角稜部２４および頂部２１の周長Ｌ１が、一対の第１湾曲部５８および仮凹み部５７の周長Ｌ２と同じになるように、凹み部２７の凹み幅Ｗ１および凹み深さＤ１の少なくとも一方が調整されている。これにより、第２プレス工程において成形する一対の凸角稜部２４および凹み部２７にシワが発生することを抑制して、車体フレーム１０の板厚を均一化して品質を維持できる。

側壁部２２は、凸角稜部２４に連続され、凸角稜部２４から凹角稜部２５まで直線状に延出されている。前述したように、頂部側フレーム半部１７は、頂部２１と、一対の凸角稜部２４と、一対の頂部側壁部２２ａと、により形成されている。頂部側フレーム半部１７には、頂部２１および一対の凸角稜部２４に加えて一対の頂部側壁部２２ａが含まれている。）
ここで、頂部側フレーム半部１７の周長Ｌ３は、一対の第１湾曲部５８、一対の第２湾曲部５９、一対の第３湾曲部６１、および仮凹み部５７の周長Ｌ４と同じになるように、第１曲率半径Ｒ１、第２曲率半径Ｒ２、および第３曲率半径Ｒ３が調整されている。

これにより、第２プレス工程において成形する頂部側フレーム半部１７にシワが発生することを抑制して、車体フレーム１０の板厚を均一化して品質を維持できる。
さらに、凸角稜部２４の近傍に塑性ひずみを加えて加工硬化させ、かつ、側壁部２２（特に、頂部側壁部２２ａ）にも塑性ひずみを加えて加工硬化させることができる。これにより、車体フレーム１０の降伏応力を上げることができ、座屈強度を目標の座屈強度に確実に確保できる。
なお、第１曲率半径Ｒ１、第２曲率半径Ｒ２、および第３曲率半径Ｒ３は、それぞれの半径が同じでも異なっていてもよい。

フランジ側フレーム半部１８は、車体フレーム１０のハット断面のうちフランジ部２３側の部位である。フランジ側フレーム半部１８は、第４湾曲部６２からリストライク成形により形成される。フランジ側フレーム半部１８は、一対のフランジ側壁部２２ｂと、一対の凹角稜部２５と、一対のフランジ部２３と、を有する。フランジ側壁部２２ｂは、側壁部２２のうちフランジ部２３側の部位で形成されている。フランジ側壁部２２ｂおよび頂部側壁部２２ａにより側壁部２２が形成されている。

凹角稜部２５は、側壁部２２（特に、フランジ側壁部２２ｂ）とフランジ部２３との交差部で車体フレーム１０の内側に凹むように凹部に形成されている。凹角稜部２５は、仮車体フレーム５５をリストライク成形で車体フレーム１０に成形する際に、第４湾曲部６２の一部がフランジ湾曲部の凹部に変形され、変形されたフランジ湾曲部で形成される。
凹角稜部２５は、車体フレーム１０のＸ方向（長手方向）に向けて延出されるビード形状に形成されている。凹角稜部２５は、例えば、第４湾曲部６２の第４曲率半径Ｒ４より小さい曲率半径３ｍｍの目標フランジ部曲率半径Ｒｆで形成されている。
一対のフランジ部２３は、一対の凹角稜部２５から車体フレーム１０の外側に向けてＹ方向に張り出されている。

以上説明したように、実施形態の車体フレーム１０の製造方法よれば、図８、図１０に示すように、第１プレス工程において、２つの第１湾曲部５８および第２湾曲部５９を形成する。さらに、第２プレス工程において、２つの第１湾曲部５８および第２湾曲部５９を目標頂部曲率半径Ｒｔの１つの頂部湾曲部に変形して凸角稜部２４を形成する。
これにより、車体フレーム１０の凸角稜部２４を目標頂部曲率半径Ｒｔに形成し、かつ凸角稜部２４の近傍に塑性ひずみを容易に付与することができる。すなわち、凸角稜部２４の近傍に塑性ひずみを加えて、凸角稜部２４の近傍を加工硬化させることができ、降伏応力を上げることができる。

ここで、例えば、断面ハット状に形成された車体フレーム１０において、稜線状に曲げられた角稜部（例えば、凸角稜部２４）は、形状的に強度、剛性が高い部位である。よって、凸角稜部２４の近傍に塑性ひずみを加えて加工硬化させることにより、降伏応力を上げることができ、車体フレーム１０の座屈強度を目標の座屈強度に確保できる。これにより、車体フレーム１０の材料のグレードを上げる必要がなく、材料単価の上昇（すなわち、コストの上昇）を抑えることができる。

また、第１プレス工程において、第３湾曲部６１に連続する第４湾曲部６２を形成する。さらに、第２プレス工程において、凹角稜部２５を形成する。また、第４湾曲部６２の第４曲率半径Ｒ４を、フランジ湾曲部（すなわち、凹角稜部２５）の目標フランジ部曲率半径Ｒｆより大きくした。これにより、凹角稜部２５の近傍、側壁部２２、およびフランジ部２３に塑性ひずみを加えて、凹角稜部２５の近傍、側壁部２２（特に、フランジ側壁部２２ｂ）、およびフランジ部２３を加工硬化させることができる。
すなわち、断面ハット状に形成された車体フレーム１０の凹角稜部２５の近傍、側壁部２２に塑性ひずみを加えて加工硬化させ、加えて、フランジ部２３にも塑性ひずみを加えて加工硬化させることができる。これにより、車体フレーム１０の降伏応力を上げることができ、座屈強度を目標の座屈強度により一層確実に確保できる。

さらに、例えば、凸角稜部２４、凹角稜部２５、第１湾曲部５８、および第２湾曲部５９を、車体フレーム１０の長手方向に向けて延出されるビード形状とする。これにより、車体フレーム１０の全長にわたり強度向上でき、車体フレーム１０の座屈強度を目標の座屈強度により一層確実に確保できる。

加えて、第４湾曲部６２から形成したフランジ湾曲部を目標フランジ部曲率半径Ｒｆの凹角稜部２５とする。よって、側壁部２２において凸角稜部２４の反対側にも凹角稜部２５を形成できる。これにより、車体フレーム１０の強度、剛性を高めることができ、車体フレーム１０をしっかり支えることができる。したがって、車体フレーム１０の座屈強度を目標の座屈強度により一層確実に確保できる。

また、第１プレス工程において、例えば、ブランク成形、フォーム成形、ドロー成形などの従来の成形方法を採用することにより、車体フレーム１０の仮成形部品（すなわち、仮車体フレーム５５）を低コストで製造できる。
さらに、第１プレス工程において、ブランク成形、フォーム成形、ドロー成形などを採用した。これにより、仮車体フレーム５５において、車体フレーム１０の頂部側フレーム半部１７に相当する部位に第１湾曲部５８、第２湾曲部５９、および第３湾曲部６１を形成でき、フランジ側フレーム半部１８に相当する部位に第４湾曲部６２を成形できる。

さらに、第１プレス工程で成形した仮車体フレーム５５を、第２プレス工程のリストライク（再押し加工）により車体フレーム１０（すなわち、成形部品）を成形する。このように、第２プレス工程を第１プレス工程から分けることにより、成形部品として車体フレーム１０の精度を高め、例えば、凸角稜部２４の目標頂部曲率半径Ｒｔや凹角稜部２５の目標フランジ部曲率半径Ｒｆを確保できる。これにより、例えば、車体フレーム１０の凸角稜部２４や凹角稜部２５の座屈荷重を目標の座屈強度に確保できる。

図２に戻って、実施形態の車体フレームは、車体フレームの製造方法で形成される。この車体フレームをフロアフレーム１０（すなわち、前後フレーム）１０として使用する際には、車体前後方向の長手方向に向けてビード（例えば、凹み部２７）を形成できる。また、例えば、車体フレームをクロスメンバ（横フレーム）１１として使用する際には、車幅方向の長手方向に向けてビード１５を形成できる。
よって、車体フレームを前後フレーム（すなわち、フロアフレーム１０）や横フレーム（すなわち、クロスメンバ１１）として使用する際に、車体フレームの座屈強度を目標の座屈強度に確保できる。これにより、車体フレームの材料のグレードを上げることなく強度を向上でき、高強度の車体フレームを低コストで製造できる。

また、図１に戻って、実施形態の車体フレームを車体フレームの製造方法で形成することにより、車体フレーム（具体的には、リヤフレーム１２）を車体後部において前後フレームとして使用する際に、車体前後方向の一部１２ａにおいて長手方向に向けてビード１６を形成できる。よって、リヤフレーム１２において、ビード１６を形成した車体前後方向の一部１２ａを強度、剛性の高い部位とし、一方、ビード１６を形成しない部位１２ｂを、衝撃エネルギーを好適に吸収可能な脆弱な部位とすることができる。
これにより、強度、剛性の高い部位と脆弱な部位とを備えるリヤフレーム１２を１つのブランク材から形成できる。したがって、リヤフレーム１２に強度、剛性の高い部位と脆弱な部位とを備えるために、剛性の高い部材と脆弱な部材の２つの別部材を使用する必要がなく、リヤフレーム１２を製造する際の工数および費用を削減できる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１０ 車体フレーム（フロアフレーム、前後フレーム）
１１ クロスメンバ（車体フレーム、横フレーム）
１２ リヤフレーム（車体フレーム、前後フレーム）
１２ａ 車体前後方向の一部
１５，１６ ビード
１７ 頂部側フレーム半部（頂部側半部）
１８ フランジ側フレーム半部（フランジ側半部）
２１ 頂部
２２ 側壁部
２２ａ 頂部側壁部（側壁部の一部）
２３ フランジ部
２４ 凸角稜部（角稜部）
２５ 凹角稜部（角稜部）
２７ 凹み部（ビード）
５５ 仮車体フレーム
５７ 仮凹み部（ビード）
５８ 第１湾曲部
５９ 第２湾曲部
６１ 第３湾曲部
６２ 第４湾曲部
Ｌ１ 一対の凸角稜部および頂部の周長
Ｌ２ 一対の第１湾曲部および仮凹み部の周長
Ｌ３ 頂部側フレーム半部の周長
Ｌ４ 一対の第１湾曲部、一対の第２湾曲部、一対の第３湾曲部、および仮凹み部の周長
Ｒｔ 目標頂部曲率半径
Ｒｆ 目標フランジ部曲率半径
Ｒ１ 第１曲率半径
Ｒ２ 第２曲率半径
Ｒ３ 第３曲率半径
Ｒ４ 第４曲率半径
Ｗ１ 凹み幅
Ｄ１ 凹み深さ

Claims (10)

1. ハット断面に形成されることにより頂部の両端部に目標頂部曲率半径の凸角稜部を有する車体フレームの製造方法であって、
   前記凸角稜部に相当する部位に、前記目標頂部曲率半径より大きい第１曲率半径および第２曲率半径で連続する２つの第１湾曲部および第２湾曲部を形成する第１プレス工程と、
   ２つの前記第１湾曲部および前記第２湾曲部を前記目標頂部曲率半径の１つの頂部湾曲部に変形して前記頂部湾曲部で前記凸角稜部を形成する第２プレス工程と、を備える、
   ことを特徴とする車体フレームの製造方法。
2. 前記第１プレス工程において、前記頂部に相当する部位の両端部に前記第１湾曲部を一対形成し、かつ前記頂部に相当する部位に仮凹み部を形成し、
   前記第２プレス工程において、前記ハット断面の前記頂部の両端部に前記凸角稜部を一対形成し、かつ一対の前記凸角稜部の間に凹み部を形成し、
   前記一対の凸角稜部および前記頂部の周長が、前記一対の第１湾曲部および前記仮凹み部の周長と同じになるように、前記凹み部の凹み幅および凹み深さの少なくとも一方を調整する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車体フレームの製造方法。
3. 前記第１プレス工程において、前記第１湾曲部を外側に突出する凸部に形成し、前記第２湾曲部を内側に凹む凹部に形成し、さらに、前記第２湾曲部に連続する第３湾曲部を前記ハット断面の側壁部に相当する部位に第３曲率半径で外側に突出する凸部に形成し、
   前記第２プレス工程において、一対の前記第１湾曲部、一対の前記第２湾曲部、一対の前記第３湾曲部、および前記仮凹み部から前記ハット断面の頂部側半部を形成し、
   一対の前記第１湾曲部、一対の前記第２湾曲部、一対の前記第３湾曲部、および前記仮凹み部の周長が、前記側壁部の一部を含む前記頂部側半部の周長と同じになるように、前記第１曲率半径、前記第２曲率半径、および前記第３曲率半径を調整する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の車体フレームの製造方法。
4. 前記第１プレス工程において、前記第３湾曲部に連続する第４湾曲部を前記ハット断面のフランジ部に相当する部位まで延びる第４曲率半径の凹部に形成し、
   前記第２プレス工程において、前記第４湾曲部を変形することにより、前記ハット断面の前記側壁部および前記フランジ部の交差部でフランジ湾曲部を目標フランジ部曲率半径の凹部に形成して前記第４湾曲部からフランジ側半部を形成し、
   前記第４曲率半径は、前記目標フランジ部曲率半径より大きい、
   ことを特徴とする請求項３に記載の車体フレームの製造方法。
5. 前記凸角稜部、前記第１湾曲部、および前記第２湾曲部は、前記車体フレームの長手方向に向けて延出されるビード形状である、
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車体フレームの製造方法。
6. 前記第２プレス工程において、前記ハット断面の前記側壁部および前記フランジ部の交差部で凹部に形成される前記フランジ湾曲部により目標フランジ部曲率半径Ｒｆの凹角稜部が形成される、
   ことを特徴とする請求項４に記載の車体フレームの製造方法。
7. 前記第１プレス工程は、
   ブランク成形、フォーム成形、およびドロー成形のいずれかで成形する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の車体フレームの製造方法。
8. 前記第２プレス工程は、リストライク成形で成形する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の車体フレームの製造方法。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の車体フレームの製造方法で形成される車体フレームは、
   車体前後方向に向けて設けられ、長手方向に向けて形成されたビードを有する前後フレーム、車幅方向に向けて設けられ、長手方向に向けて形成されたビードを有する横フレームである、
   ことを特徴とする車体フレーム。
10. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の車体フレームの製造方法で形成される車体フレームは、
    車体後部において車体前後方向を向いて設けられ、車体前後方向の一部において長手方向に向けて形成されたビードを有する前後フレームである、
    ことを特徴とする車体フレーム。

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