JP5378738B2 - 閉構造部材の製造方法、プレス成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、有端状の金属板からなるブランク材をプレス成形型により加圧して、ブランク材における一方の接合端部を掛止フランジ部に成形すると共に、この掛止フランジ部により他方の接合端部を掛止することにより閉断面形状を有する閉構造部材を製造するためのプレス成形方法、このプレス成形方法に用いられるプレス成形装置及び、このプレス成形方法を用いて製造された閉構造部材と溶接工程によってフランジ部を溶接した閉構造部材に関する。

自動車等の車両におけるサイドメンバ、サイドドア等の閉断面構造を有する構造部材（閉構造部材）を製造する際には、例えば、鋼板等の金属板を素材としてプレス成形等により閉構造部材を構成する複数個の部品（プレス部品）をそれぞれ成形した後、何れか１個のプレス成形部を他のプレス部品に組付け、これらのプレス部品同士をヘミング加工、溶接等の固定方法により互いに固定することにより、複数個のプレス部品から閉構造部材を製造する。

上記のような閉構造部材としては、例えば、特許文献１に記載されたもの（車両のドア構造）が知られている。この特許文献１に記載された車両のドア構造では、それぞれ凹状になるように形成されたインナパネル及びアウタパネルと、インナパネルの縁部に、前記アウタパネル側に折り返されて設けられたヘミングフランジとを備えており、前記ヘミングフランジがアウタパネルの縁部を挟み込むように折り曲げられて、インナパネルがアウタパネルにヘミング接合されている。

また特許文献２には、特許文献１に記載されているようなアウタパネルとインナパネルとを接合するためのヘミング（プレスヘミング）を行うヘミング加工装置が記載されている。このヘミング加工装置によりアウタパネルとインナパネルとを接合する際には、インナパネルとアウタパネルとを重ね合わせ、アウタパネルのヘミングフランジの先端部にプリ刃を当接させて斜め下方へ押圧して折り曲げた後、ヘム刃を下降してヘミングフランジを更に折り曲げ、インナパネルの縁部をアウタパネルのヘミングフランジにより挟み込むことにより、アウタパネルとインナパネルとを互いに接合（ヘミング接合）する。

また、車両衝突時における衝撃吸収用の閉構造部品である車体のフロントサイドメンバを製造する場合には、例えば、複数個のプレス部品にそれぞれ形成されたフランジ部同士をスポット溶接、レーザ溶接、アーク溶接等の溶接により強固に接合する。
ところで、上記したような閉構造部材を製造する場合には、この閉構造部材を構成する複数個のプレス部品を、それぞれ鋼板等をプレス加工することにより成形した後、これらのプレス部品を互いに重ね合わせた状態とし、これらのプレス部品にそれぞれ形成されたフランジ部同士をヘミング接合もしくは溶接することにより、複数個のプレス部品を閉構造部材に組立てる。
特開２００７−１７６３６１号公報 特開平５−２２８５５７号（段落〔０００２〕〜〔０００３〕及び図５〜図１０参照）

しかしながら、閉断面構造を有する閉構造部材の重量は、一般的には、その閉構造部材を構成するプレス部品の点数が増加するに従って増大する。すなわち、プレス部品の点数が増加すると、各プレス部品にそれぞれ接合用フランジ部をそれぞれ設ける必要があることに加え、このようなフランジ部を、少なくともプレス部品における内部空間を挟んだ両側部分にそれぞれ設けておく必要があるために、プレス部品の点数が増加するに従って、閉構造部材全体の重量に対するフランジ部の重量比率が高くなり、結果として閉構造部材の重量を増加させる大きな要因となる。

また、上記のような閉構造部材は、少なくとも閉構造部品を構成する複数個のプレス部品をそれぞれ専用のプレス成形型等を用いて成形する終段プレス工程及び、各プレス部品間をヘミング接合する場合はヘミング工程を経て製造されるが、近年、製造コストの低減が強く要求されていることから、閉構造部材を更に効率的に製造することが求められている。

本発明の目的は、上記事実を考慮し、閉構造部材の部品点数及び製造工程数を減少し、閉構造部材を効率的に製造できる閉構造部材の製造方法及び製造装置を提供し、また構成部品の点数を減少できる軽量な閉構造部材を提供することにある。

本発明の請求項１に係る閉構造部材の製造方法は、有端状の金属板からなるブランク材をプレス成形型により加圧して、該ブランク材における一対の接合端部同士を互いに固定すると共に、該ブランク材から閉断面形状を有する閉構造部材を製造するための製造方法であって、前記ブランク材を前記閉構造部材に対応した断面形状を有する有端状の中間部品に加工する予備成形工程と、前記予備成形工程の完了後、前記中間部品における一対の前記接合端部を互いに近接させると共に、前記プレス成形型に形成された一対のプレス成形面のうち、他方のプレス成形面における一方のプレス成形面側の縁端部に形成された凹状のフランジ加工部を一方の前記接合端部に突き当てる閉込み工程と、前記閉込み工程の完了後、前記プレス成形型をプレス方向へ更に駆動し、一方の前記接合端部を、前記フランジ加工部からの押圧力により屈曲して、他方の前記接合端部の外側に重なり合うと共に、他方の前記接合端部を掛止する掛止フランジ部に成形すると同時に、一対の前記プレス成形面により前記ブランク材を加圧して、該ブランク材における一対の前記接合端部の外側部分を所定の形状にプレス成形する接合プレス工程と、を有することを特徴とする。

上記請求項１に係る閉構造部材の製造方法では、予備成形工程の完了後、閉込み工程にて、中間部品における一対の接合端部を互いに近接させると共に、プレス成形型に形成された一対のプレス成形面のうち、他方のプレス成形面における一方のプレス成形面側の縁端部に形成された凹状のフランジ加工部を一方の前記接合端部に突き当てることにより、閉構造部材の素材となるブランク材の変形抵抗（スプリングバック）に抗して、一対の接合端部を互いに近接させ、一方の接合端部を他方のプレス成形面に形成された凹状のフランジ加工部内へ移動できるので、中間部品における一対の接合端部間の間隔を十分に小さくしつつ、一方の接合端部を掛止フランジ部に成形するためのフランジ加工部内へ移動できる。

また請求項１に係る閉構造部材の製造方法では、閉込み工程の完了後、接合プレス工程にて、プレス成形型をプレス方向へ更に駆動し、一方の接合端部を、フランジ加工部からの押圧力により屈曲して、他方の接合端部の外側に重なり合うと共に、他方の接合端部を掛止する掛止フランジ部に成形すると同時に、一対のプレス成形面によりブランク材を加圧して、このブランク材における一対の接合端部の外側部分を所定の形状にプレス成形することにより、一対の接合端部間の間隔を十分に小さくした後、一方の接合端部を掛止フランジ部に成形し、この掛止フランジ部により他方の接合端部を掛止して、一方の接合端部（掛止フランジ部）を他方の接合端部に固定できると同時に、中間部品における一対の接合端部の外側部分を所定の形状にプレス成形することができる。

従って、請求項１に係る閉構造部材の製造方法によれば、１枚の金属板からなるブランク材を素材として閉断面形状を有する閉構造部材を製造できると共に、閉構造部材における一対の接合端部同士を固定する作業及び、一対の接合端部の外側部分をプレス成形する作業を同時に行えるので、閉構造部材の部品点数及び製造工程数をそれぞれ減少でき、閉構造部材を効率的に製造できる。

また請求項２に係る閉構造部材の製造方法は、請求項１記載の閉構造部材の製造方法において、前記接合プレス工程の完了後に、前記掛止フランジ部を溶接により他方の前記接合端部に固定する溶接工程を有することを特徴とする。
本発明の請求項３に係る閉構造部材の製造に用いるプレス成形装置は、請求項１又は２記載の閉構造部材の製造方法に用いられるプレス成形装置であって、前記プレス成形型と、前記閉込み工程及び前記接合プレス工程の実行時に、前記プレス成形型を前記プレス方向へ駆動する駆動手段とを有し、前記プレス成形型は、前記閉構造部材における一対の前記接合端部の外側部分に対応する形状を有する一対のプレス成形面及び、他方の前記プレス成形面における一方の前記プレス成形面側の縁端部に形成された凹状のフランジ加工部を具備することを特徴とする。

上記請求項３に係る閉構造部材の製造に用いるプレス成形装置によれば、１枚の金属板からなるブランク材をプレス成形型に装填し、一対の接合端部間の間隔を十分に小さくした後、このプレス成形型を駆動手段により所定のプレス方向へ駆動することにより、一方の接合端部を掛止フランジ部に成形し、この掛止フランジ部により他方の接合端部を掛止して、一対の接合端部同士を固定できると共に、ブランク材（中間部品）における一対の接合端部の外側部分を所定形状にプレス成形することができるので、１枚の金属板からなるブランク材を素材として閉断面形状を有する閉構造部材を製造できると共に、閉構造部材における一対の接合端部同士を固定する作業及び、フランジ部の外側部分を所定形状にプレス成形する作業を同時に行えるので、閉構造部材の部品点数及び製造工程数をそれぞれ減少でき、閉構造部材を効率的に製造できる。

また請求項４に係る閉構造部材の製造に用いるプレス成形装置は、請求項３記載の閉構造部材の製造に用いるプレス成形装置において、前記フランジ加工部の他方の前記プレス成形面からの深さを、前記ブランク材の厚さの０．５倍以上、４．０倍以下としたことを特徴とする。
本発明の請求項５に係る閉構造部材は、請求項１又は２記載の閉構造部材の製造方法を用いて製造される閉構造部材であって、所定の閉断面形状を有する本体部と、前記本体部における一方の接合端部が屈曲されて形成され、他方の前記接合端部の外側に重なり合うと共に、他方の前記接合端部を掛止する掛止フランジ部と、を有することを特徴とする。

以上説明したように、本発明に係る閉構造部材の製造方法及び閉構造部材の製造に用いるプレス成形装置によれば、閉構造部材の部品点数及び製造工程数を減少し、閉構造部材を効率的に製造できる。
また本発明に係る閉構造部材によれば、構成部品の点数を減少できると共に、その軽量化が可能になる。

以下、本発明の実施形態に係る閉構造部材の製造方法、この製造方法に用いられる製造装置及び、この製造方法を用いて製造された閉構造部材について図面を参照して説明する。
（閉構造部材の構成）
図１（Ａ）及び（Ｂ）には、それぞれ本発明の実施形態に係る閉構造部材の製造方法を用いて製造された閉構造部材が示されている。これらの閉構造部材１０、１２は、自動車等の車体におけるサイドメンバの一部として用いられるものであり、金属板（本実施形態では、高張力鋼板）を素材として形成されている。これらの閉構造部材１０、１２は、図１（Ａ）及び（Ｂ）にそれぞれ示されるように、車両に搭載された状態を基準とし、車両の前後方向を長手方向（矢印ＬＰ方向）とする細長い筒状に形成され、長手方向に沿った両端がそれぞれ開口端とされている。

閉構造部材１０、１２には、長手直角方向に沿って閉断面形状を有する本体部１８が形成され、この本体部１８における一方の端部が掛止フランジ部２０とされると共に、他方の端部が接合端部２１とされている。これらの本体部１８、掛止フランジ部２０及び接合端部２１は、１枚の高張力鋼板からなるブランク材２４（図２参照）を素材としてそれぞれプレス成形により形成されている。

ここで、ブランク材２４は、その面形状がレーザ切断等により予め閉構造部材１０、１２に対応する形状に加工されており、その面形状が閉構造部材１０の長手方向と一致する方向を長手方向とする略長方形に形成される。このブランク材２４では、図２に示されるように、その長手直角方向に沿った両側の端部がそれぞれ接合端部１９、２１とされており、閉構造部材１０、１２では、ブランク材２４における一対の接合端部１９、２１同士が固定されることにより、閉断面を有する本体部１８が構成される。

閉構造部材１０、１２の本体部１８は、車体における設置スペースや要求される強度等に応じて種々の断面形状を有している。具体的には、例えば、閉構造部材１０（図１（Ａ）参照）では、本体部１８の断面形状が略正六角形とされている。また閉構造部材１２では、本体部１８の断面形状が車両の左右方向を長手方向とする略長方形とされている。なお、本体部１８の断面形状については、図１（Ａ）及び（Ｂ）にそれぞれ示される形状に限定されるものではなく、他の多角形形状としても良いし、あるいは本体部１８の断面形状の一部又は全部を円弧、楕円曲線等の曲線に沿った形状にすることも可能である。

閉構造部材１０、１２では、その製造途中に、一方の接合端部１９がプレス成形により掛止フランジ部２０とされ、この掛止フランジ部２０は、他方の接合端部２１の外側に重なり合うと共に、この接合端部２１を掛止する。ここで、掛止フランジ部２０は、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、ブランク材２４における一方の接合端部１９が他方の接合端部２１側へ屈曲されることにより形成されている。この掛止フランジ部２０は、図１（Ａ）、（Ｂ）に示される状態（完成状態）では、他方の接合端部２１の外側に重なり合った状態とされ、スポット溶接、レーザ溶接、アーク溶接等の各種の溶接方法により接合端部２１に接合されている。

上記のような閉構造部材１０、１２を部品として含むサイドメンバを製造する際には、例えば、閉構造部材１０、１２の長手方向両端部にそれぞれ高剛性のキャップ部材を嵌挿固定すると共に、必要に応じて、閉構造部材１０、１２の外周側もしくは内周側に、閉構造部材１０、１２を補強するための補強部材や、閉構造部材１０、１２を車両側へ連結するためのブラケット、ボルト、ナット等を取り付けることにより、車体の一部を構成するサイドメンバが製造される。

（閉構造部材の製造装置）
図２〜図４には、本発明の実施形態に係る閉構造部材の製造装置である第１プレス成形装置、第２プレス成形装置及び接合プレス装置の構成がそれぞれ示されると共に、これらの装置により加工を受けている製造途中の閉構造部材が示されている。なお、図２〜図４にそれぞれ示される第１プレス成形装置３０、第２プレス成形装置６０及び接合プレス装置８０は、正六角形乃至、正六角形に対して上下方向へ若干細長い六角形の断面形状を有する閉構造部材１０（図１（Ａ）参照）を製造するためのものである。

図２に示されるように、第１プレス成形装置３０は、一対のプレス成形型であるダイス３２及びパンチ３４を備えると共に、パンチ３４の駆動手段である油圧アクチュエータ３６を備えている。ダイス３２には、その上面側における幅方向中央部に凹状のプレス成形面３８が形成されている。このプレス成形面３８は、その幅方向に沿った断面形状が略台形状とされており、幅方向両端部に上方へ向ってテーパ状に幅が広がる一対の傾斜面４２が形成されている。

パンチ３４は、その下面側における幅方向中央部にプレス成形面４４が形成されている。このプレス成形面４４は、幅方向に沿った断面形状がプレス成形面３８に対応する略台形状とされており、その幅方向両端部には、それぞれプレス成形面３８の傾斜面４２に対応する傾斜面４８が形成されている。
油圧アクチュエータ３６は、第１プレス成形装置３０の支持フレーム（図示省略）側に固定されたシリンダ５０及び、このシリンダ５０の内周側に配置され、シリンダ５０により高さ方向（矢印ＨＭ方向）に沿ってスライド可能に支持されたプランジャ５２を備えており、プランジャ５２の下端部はパンチ３４の上面中央部に連結されている。油圧アクチュエータ３６は、油圧制御部（図示省略）からの油圧制御に従って、パンチ３４を、そのプレス成形面４４がダイス３２のプレス成形面３８に嵌合するプレス位置（図２参照）とダイス３２の上方へ離間する待機位置との間で移動させる。

図３に示されるように、第２プレス成形装置６０は、第１プレス成形装置３０と同様に、一対のプレス成形型であるダイス６２及びパンチ６４を備えると共に、パンチ６４の駆動手段である油圧アクチュエータ６６を備えている。ダイス６２には、その上面中央部に両端部に対して略Ｖ字状に窪んだブランク挿入部６７が形成されている。ブランク挿入部６７には、その底端部に一対の傾斜面からなる凹状のプレス成形面６８が形成されると共に、このプレス成形面６８の両端部から上方へ向かってテーパ状に広がる一対のブランク支持面７０が形成されている。

パンチ６４は、その断面形状が高さ方向（矢印ＨＭ）を長手とする略長方形とされており、その下端面には、一対のプレス成形面６８にそれぞれ対応する一対のプレス成形面７４が凹状に形成されている。
油圧アクチュエータ６６は、第２プレス成形装置６０の支持フレーム（図示省略）側に固定されたシリンダ７６及び、このシリンダ７６の内周側に配置され、シリンダ７６により高さ方向に沿ってスライド可能に支持されたプランジャ７８を備えており、このプランジャ７８の下端部はパンチ６４の上端面中央部に連結されている。油圧アクチュエータ６６は、油圧制御部（図示省略）からの油圧制御に従って、パンチ６４を、そのプレス成形面７４がダイス６２のプレス成形面６８に嵌合したプレス位置（図３参照）とダイス６２の上方へ離間する待機位置との間で移動させる。

図４（Ａ）に示されるように、接合プレス装置８０は、完成部品である閉構造部材１０（図１（Ａ）参照）における本体部１８の断面形状に対応する断面形状を有するインサートコア８２及び、このインサートコア８２の上側に配置されたパンチ８４をそれぞれプレス成形型として備えると共に、インサートコア８２の下側に配置された支持パッド８６及び、インサートコア８２の幅方向外側に配置された一対の押圧カム８８を備えている。また接合プレス装置８０は、パンチ８４の駆動手段である油圧アクチュエータ９０及び、この油圧アクチュエータ９０に連動して作動するカム駆動機構９２を備えている。

支持パッド８６には、その上面側に一対の傾斜面からなる凹状のブランク支持面９４が形成されている。このブランク支持面９４は、その形状が本体部１８の底板部５４に対応する形状とされている。またパンチ８４には、その下端面における幅方向に沿った一端側及び他端側にそれぞれプレス成形面９６、９７が形成されている。これら一対のプレス成形面９６、９７は、それぞれ幅方向及び高さ方向に対して傾斜した傾斜面により形成されており、その上端縁が互い接合されると共に、その接合端から下方へ向ってテーパ状に広がっている。また一対のプレス成形面９６、９７は、その形状が本体部１８における掛止フランジ部２０及び接合端部２１の外側部分である肩部２６に対応する形状とされている。

一方、インサートコア８２には、その上端面に一対のプレス成形面９６、９７にそれぞれ対応する傾斜面からなるプレス成形面９８、９９が形成されると共に、下端面に支持パッド８６におけるブランク支持面９４に対応する凸状のブランク支持面１００が形成されている。また押圧カム８８は、その幅方向内側の側面部がインサートコア８２の側面部８３に対応する押圧面８９とされている。

パンチ８４には、図６（Ａ）に示されるように、他方（図６（Ａ）では、左側）のプレス成形面９７における上端縁部に凹状のフランジ加工部１０２が形成されている。このフランジ加工部１０２は、パンチ８４の奥行方向に沿ってプレス成形面９７の全長に亘って直線的に延在し、プレス成形面９６における上端縁から所定の幅ＢＰの領域をフランジ加工部１０２の下側の領域に対して所定の深さＤＰだけ凹ませることにより形成されている。またフランジ加工部１０２の底面部分は、プレス成形面９７におけるフランジ加工部１０２に対して下縁側の領域と実質的に平行な平面により形成されている。

ここで、フランジ加工部１０２の深さＤＰ（図８（Ｂ）参照）は、閉構造部材１０の素材となるブランク材２４の厚さＴＢ（図８（Ａ）参照）の０．５倍以上、４．０倍以下の範囲で適宜設定されている。またフランジ加工部１０２の幅ＢＰ（図８（Ｂ）参照）は、ブランク材２４に形成される掛止フランジ部２０の幅ＢＦ（図８（Ａ）参照）に応じて適宜設定され、具体的には、幅ＢＦの１．０倍以上、２．０倍以下の範囲で適宜設定される。また掛止フランジ部２０の幅ＢＦはブランク材板厚以上、閉構造部材の断面の周の全長の２５％以下の範囲で適宜設定される。

図４（Ａ）に示されるように、油圧アクチュエータ９０は、接合プレス装置８０の支持フレーム（図示省略）側に固定されたシリンダ１０６及び、このシリンダ１０６の内周側に配置され、シリンダ１０６により高さ方向に沿ってスライド可能に支持されたプランジャ１０８を備えており、このプランジャ１０８の下端部はパンチ８４の上端面中央部に連結されている。油圧アクチュエータ９０は、油圧制御部（図示省略）からの油圧制御に従って、パンチ８４を、そのプレス成形面９６、９７がインサートコア８２のプレス成形面９８、９９に嵌合するプレス位置（図６（Ｃ）参照）とインサートコア８２の上方へ離間する待機位置（図６（Ｄ）参照）との間で移動させる。

一対のカム駆動機構９２は、油圧アクチュエータ９０の動作に連動し、一対の押圧カム８８をそれぞれ幅方向に沿ってインサートコア８２の側面部から離間させる待機位置（図４（Ａ）参照）と、押圧カム８８を幅方向に沿ってインサートコア８２の側面部に押し当てる押圧位置との間で移動させる。具体的には、カム駆動機構９２は、油圧アクチュエータ９０がパンチ８４を待機位置からプレス位置へ下降させると、押圧カム８８を待機位置から押圧位置へ移動させ、油圧アクチュエータ９０がパンチ８４をプレス位置から待機位置へ上昇させると、押圧カム８８を押圧位置から待機位置へ移動させる。前記図２〜図５に示す前記装置は油圧アクチュエータを用いてパンチを駆動させる方式のプレス成形装置を示しているが、本発明におけるプレス成形装置はこれに限定されず、クランクプレスを含めメカプレス機（一般的なプレス機）を用いても良く、同様の金型にて成形できる。

（閉構造部材の製造方法）
次に、上記した製造装置を用いて閉構造部材１０を製造する方法（閉構造部材の製造方法）について説明する。
本実施形態に係る閉構造部材の製造方法では、先ず、第１プレス成形装置３０を用いて第1プレス工程が行われる。この第1プレス工程では、予め所定の面形状に切断加工されたブランク材２４を第１プレス成形装置３０におけるダイス３２のプレス成形面３８とパンチ３４のプレス成形面４４との間に装填する。この後、油圧アクチュエータ３６により待機位置にあるパンチ３４をプレス位置まで下降させる。これにより、図２に示されるように、ブランク材２４がプレス成形面３８、４４に対応する形状に成形（プレス成形）される。このとき、ブランク材２４には、一対の傾斜面４２、４８により幅方向に沿った両端部に本体部１８における一対の肩部２６（図３参照）が形成される。

ここで、図７（Ｂ）に示されるように、一方の肩部２６の幅ＢＳ₁は、掛止フランジ部２０の幅ＢＦ（図７（Ａ）参照）に相当する寸法だけ他方の肩部２６の幅ＢＳ₂よりも長くされる。図３に示されるように、一対の肩部２６の先端部は、それぞれ完成部品としての閉構造部材１０（本体部１８）における一対の接合端部１９、２１とされており、一対の接合端部１９、２１同士が固定（接合）されることにより、ブランク材２４から閉断面形状を有する本体部１８が構成される。

本実施形態に係る閉構造部材の製造方法では、第１プレス工程の完了後に、第２プレス成形装置６０を用いて第２プレス工程が行われる。この第２プレス工程では、第１プレス工程を経て、一対の肩部２６が形成されたブランク材２４を第２プレス成形装置６０におけるダイス６２のブランク挿入部６７上に装填した後、油圧アクチュエータ６６により待機位置にあるパンチ６４をプレス位置まで下降させる。これにより、図３に示されるように、ブランク材２４の幅方向中央部がプレス成形面６８、７４に対応する形状に成形（プレス成形）される。このとき、ブランク材２４には、その幅方向中央部に本体部１８における底板部５４（図７（Ｂ）参照）が形成されると共に、一対の肩部２６と底板部５４との間がそれぞれ側板部５６とされ、これら一対の側板部５６がそれぞれ一対のブランク支持面７０により支持されつつ、底板部５４に対して所定の傾斜角となるように屈曲される。

本実施形態に係る閉構造部材の製造方法では、第２プレス工程の完了後に、接合プレス装置８０を用いて閉込み工程及び接合プレス工程が行われる。閉込み工程では、図４（Ａ）に示されるように、ブランク材２４の底板部５４を支持パッド８６のブランク支持面９４とインサートコア８２のブランク支持面１００との間に挟み込む。このとき、待機位置にある押圧カム８８は、その押圧面８９をブランク材２４における肩部２６と側板部５６との境界部付近に当接させる。

次いで、図４（Ｂ）に示されるように、カム駆動機構９２により待機位置にある押圧カム８８を押圧位置側へ移動させる。これにより、押圧カム８８の押圧面８９により側板部５６がそれぞれインサートコア８２の側面部８３側へ移動（傾斜）し押し当てられるとともに、油圧アクチュエータ９０により待機位置にあるパンチ８４をプレス位置側へ下降させる。この後、パンチ８４が更に下降すると、図６（Ｂ）に示されるように、一方の肩部２６（接合端部１９）の先端面がフランジ加工部１０２の底面部分に突き当たる。これにより、閉込み工程が完了し、次の接合プレス工程が開始される。

一方の接合端部１９がフランジ加工部１０２へ当接した時に、この接合端部１９のフランジ加工部１０２の底面部分に対する接触角θＣ（図６（Ｂ）参照）は約６０°となる。これにより、接合端部１９の先端付近にフランジ加工部１０２からプレス方向に沿った押圧力を受けると、接合端部１９には、インサートコア８２におけるプレス成形面９８とプレス成形面９９との稜線部１０１付近を支点とする曲げ応力が発生する。従って、パンチ８４がプレス位置側へ下降するに従って、接合端部１９は稜線部１０１付近を支点として屈曲され、先端側を他方の接合端部２１へ近接させる。

図６（Ｃ）に示されるように、パンチ８４がプレス位置まで下降すると、接合端部１９は、図７（Ｃ）に示されるように、肩部２６における接合端部１９に対して基端側の部分に対して所定の屈曲角θＦ（＝約１２０°）に屈曲されることにより、他方の接合端部２１を掛止する掛止フランジ部２０に成形される。掛止フランジ部２０は、他方の接合端部２１の外側に重なり合うと共に、ブランク材２４の弾性的な復元力（スプリングバック）に抗して接合端部２１を掛止する。これにより、接合端部１９（掛止フランジ部２０）が接合端部２１に固定（仮止め）される。これにより、接合プレス工程が完了する。

この後、図６（Ｄ）に示されるように、パンチ８４をプレス位置から待機位置へ上昇させると共に、インサートコア８２を本体部１８から引き抜くことにより、閉断面形状を有するブランク材２４を接合プレス装置８０から離脱させる。
本実施形態に係る閉構造部材の製造方法では、接合プレス工程の完了後に、スポット溶接装置、レーザ溶接装置、アーク溶接装置等の汎用の溶接装置を用いて溶接工程が行われる。この溶接工程では、掛止フランジ部２０及び接合端部２１をスポット溶接、レーザ溶接、アーク溶接等の溶接方法により互いに溶接する。これにより、図１（Ａ）に示される閉構造部材１０が製造される。

なお、閉構造部材１０以外の閉構造部材１２を製造する場合について、第１プレス成形装置３０、第２プレス成形装置６０及び接合プレス装置８０に対して、製造する閉構造部材の形状に対応するダイス３２、６２、パンチ３４、６４、８４、支持パッド８６、押圧カム８８及びインサートコア８２を装填すると共に、油圧アクチュエータ３６、６６、９０及びカム駆動機構９２のストローク等を適宜調整するだけで、閉構造部材１０と基本的に同一の工程を経て製造できる。

また本実施形態に係る接合プレス装置８０は、図４（Ａ）〜（Ｄ）に示されるように、プレス成形型としてインサートコア８２及びパンチ８４をそれぞれ備え、これらのインサートコア８２及びパンチ８４並びに、支持パッド８６及び一対の押圧カム８８を用いて接合プレス工程を行うものである。しかし、閉構造部材１０、１２における寸法精度及び形状精度の若干の低下が許容される場合や、ブランク材２４として塑性加工性が良好なものを用いる場合には、図５（Ａ）〜（Ｄ）に示されるように、接合プレス装置８０からインサートコア８２を省略し、インサートコア８２によりブランク材２４を内側から支持することなく、パンチ８４、支持パッド８６及び一対の押圧カム８８のみを用いて接合プレス工程（プレス成形及び接合加工）を行うことも可能である。

また本実施形態では、接合プレス工程が行われたブランク材２４における掛止フランジ部２０及び接合端部２１を溶接することにより、閉構造部材１０の部品としての製造が完了するが、例えば、掛止フランジ部２０及び接合端部２１にそれぞれ貫通穴を穿設し、これらの貫通穴を貫通したボルトの先端部にナットを締め込み、あるいは貫通穴を貫通したリベットの先端部を押し潰すことにより、掛止フランジ部２０及び接合端部２１を接合しても良い。
また接合プレス加工と同時に、パンチ８４及びインサートコア８２によりブランク材２４における皺が発生しやすい部分に沿ってビードを成形するようにしても良い。

（本実施形態に係る作用）
本実施形態に係る閉構造部材の製造方法では、第１プレス工程及び第２プレス工程の完了後、閉込み工程にて、閉構造部材１０に対応した断面形状を有するブランク材２４における一対の接合端部１９、２１を一対の押圧カム８８により互いに近接させると共に、パンチ８４における他方のプレス成形面９７に形成されたフランジ加工部１０２の底面部分を一方の接合端部１９に突き当てることにより、中間部品に成形されたブランク材２４の変形抵抗（スプリングバック）に抗して、一対の接合端部１９、２１を互いに近接させ、一方の接合端部１９を他方のプレス成形面９７に形成された凹状のフランジ加工部１０２内へ移動できるので、ブランク材２４における一対の接合端部１９、２１間の間隔を十分に小さくしつつ、一方の接合端部１９を掛止フランジ部２０に成形するためのフランジ加工部１０２内へ移動できる。

また本実施形態に係る閉構造部材の製造方法では、閉込み工程の完了後、接合プレス工程にて、パンチ８４をプレス方向へ更に駆動し、ブランク材２４における一方の接合端部１９を、フランジ加工部１０２からの押圧力により屈曲して、他方の接合端部２１の外側に重なり合うと共に、この接合端部２１を掛止する掛止フランジ部２０に成形すると同時に、一対のプレス成形面９６、９７によりブランク材２４を加圧して、このブランク材２４における一対の肩部２６をそれぞれ所定の形状にプレス成形する。

これにより、一対の接合端部１９、２１間の間隔を十分に小さくした後、一方の接合端部１９を掛止フランジ部２０に成形し、この掛止フランジ部２０により他方の接合端部２１を掛止して、一方の接合端部１９（掛止フランジ部２０）を他方の接合端部２１に固定できると同時に、ブランク材２４における一対の肩部２６を所定の形状にプレス成形することができる。

従って、本実施形態に係る閉構造部材の製造方法によれば、１枚の高張力鋼板からなるブランク材２４を素材として閉断面形状を有する閉構造部材１０を製造できると共に、閉構造部材１０における一対の接合端部１９、２１同士を固定する作業及び、一対の肩部２６をそれぞれプレス成形する作業を同時に行えるので、閉構造部材１０の部品点数及び製造工程数をそれぞれ減少でき、閉構造部材１０を効率的に製造できる。

また、本実施形態に係る接合プレス装置８０によれば、１枚の金属板からなるブランク材２４をプレス成形型であるインサートコア８２及びパンチ８４並びに支持パッド８６に装填し、このパンチ８４を油圧アクチュエータ９０により所定のプレス方向へ駆動することにより、一対の接合端部１９、２１の間隔を十分に小さくした後、一方の接合端部１９を掛止フランジ部２０にプレス成形し、この掛止フランジ部２０により他方の接合端部２１を掛止して、一対の接合端部１９、２１同士を固定できると共に、ブランク材２４における一対の肩部２６を所定形状にプレス成形することができるので、ブランク材２４を素材として閉断面形状を有する閉構造部材１０を製造できると共に、閉構造部材１０における一対の接合端部１９、２１同士を固定する作業及び、一対の肩部２６をそれぞれ所定形状にプレス成形する作業を同時に行えるので、閉構造部材１０の部品点数及び製造工程数をそれぞれ減少でき、閉構造部材１０を効率的に製造できる。

また、本実施形態に係る閉構造部材１０、１２では、掛止フランジ部２０が本体部１８における一方の接合端部１９が屈曲されて形成され、この掛止フランジ部２０が他方の接合端部２１の外側に重なり合うと共に、他方の接合端部２１を掛止して、本体部１８における一対の接合端部１９、２１同士が互いに固定されることにより、閉構造部材１０、１２を構成する主要な構成部分である本体部１８、掛止フランジ部２０及び接合端部２１をそれぞれ１枚の金属板からなるブランク材２４から一体的に形成できると共に、他方の接合端部２１及び、この接合端部２１を掛止する掛止フランジ部２０（接合端部１９）のみにより接合端部１９、２１同士を固定して、この本体部１８を閉断面形状とすることができるので、２個以上の独立した部品により構成される閉構造部材と比較し、閉構造部材１０、１２を構成する部品点数を減少できると共に、閉構造部材１０、１２の全重量に対するフランジ部の重量が占める比率を低減し、閉構造部材１０、１２の重量を効率的に低減できる。

（接合プレス装置の実施例）
次に、本発明の実施形態に係る接合プレス装置８０におけるパンチ８４の主要部分の寸法及び、その意義を実施例として説明する。
前述したように、フランジ加工部１０２の深さＤＰは、閉構造部材１０の素材となるブランク材２４の厚さの０．５倍以上、４．０倍以下の範囲で適宜設定されている。これは、深さＤＰがブランク材２４の厚さの０．５倍未満である場合には、掛止フランジ部２０を介して他方の接合端部２１へ伝達されるフランジ加工部１０２からの押圧力が過大になり、接合端部２１が形成された肩部２６に変形（形状不良）が発生するおそれがあり、また深さＤＰがブランク材２４の厚さの４．０倍を越える場合には、掛止フランジ部２０の屈曲角θＦ（図７（Ｃ）参照）が設計値よりも小さくなり、掛止フランジ部２０により他方の接合端部２１を確実に掛止することが困難になるためである。

（掛止フランジ部の実施例）
次に、本発明の実施形態に係る閉構造部材１０、１２における掛止フランジ部２０の寸法及び、その意義を実施例として説明する。
前述したように、掛止フランジ部２０の幅ＢＦはブランク材板厚以上、閉構造部材の断面の周の全長の２５％以下の範囲で適宜設定されている。これは、幅ＢＦがブランク材板厚未満である場合には、掛止フランジ部２０により他方の接合端部２１を確実に掛止することが困難になると共に、掛止フランジ部２０と接合端部２１とを長手方向に沿って連続的に溶接する作業が困難になり、また幅ＢＦが閉構造部材の断面の周の全長の２５％を越える場合には、閉構造部材１０、１２の全重量に占める掛止フランジ部２０の重量が過大になり、閉構造部材１０、１２の重量増加に繋がるためである。

またフランジ加工部１０２の幅ＢＰは、掛止フランジ部２０の幅ＢＦの１．０倍以上、２．０倍以下の範囲で適宜設定されている。これは、幅ＢＰが幅ＢＦの１．０倍未満である場合には、掛止フランジ部２０にその長手直角方向に沿って座屈変形が生じやすくなり、掛止フランジ部２０の平坦度が低下するおそれがあり、また幅ＢＰが幅ＢＦの２．０倍を超える場合には、他方のプレス成形面９７の幅が接合端部２１が形成された肩部２６の幅に対して過小になり、この肩部２６に対するプレス成形が不十分になるおそれがあるためである。

（閉構造部材の実施例及び比較例）
次に、本発明の実施形態に係る閉構造部材の製造方法に従って製造された閉構造部材をそれぞれ実施例１〜３として説明すると共に、本発明の実施形態に係る閉構造部材の製造方法に反する条件で製造された閉構造部材をそれぞれ比較例１〜３として説明する。
比較例１では、厚さＴＢが１．２ｍｍ、引張り強度が１１８０ＭＰａの冷延鋼板をブランク材２４として用い、このブランク材２４に対して接合プレス装置８０により接合プレス工程を行い、図８（Ａ）に示される中間部品である閉構造部材１２０を成形（プレス成形）した。この閉構造部材１２０は、略正六角形乃至、正六角形と比較して上下方向へ若干細長い六角形の断面形状を有しており、その全長が４００ｍｍとされている。また掛止フランジ部２０の幅ＢＦは１０ｍｍに設定した。

但し、接合プレス装置８０におけるパンチ８４（図８（Ｂ）参照）としては、フランジ加工部１０２の深さＤＰが０．５ｍｍ（厚さＴＢの０．４倍）、幅ＢＰが８ｍｍ（幅ＢＦの０．８倍）のものを用いた。
また比較例２では、厚さＴＢが１．２ｍｍ、引張り強度が１１８０ＭＰａの冷延鋼板をブランク材２４として用い、このブランク材２４に対して接合プレス装置８０により接合プレス工程を行い、図９（Ａ）に示される中間部品である閉構造部材１２２を成形（プレス成形）した。この閉構造部材１２２は、閉構造部材１２０と同様の断面形状を有しており、その全長が４００ｍｍとされている。また掛止フランジ部２０の幅ＢＦは１０ｍｍに設定した。

但し、接合プレス装置８０におけるパンチ８４（図９（Ｂ）参照）としては、フランジ加工部１０２の深さＤＰが６ｍｍ（厚さＴＢの５倍）、幅ＢＰが３０ｍｍ（幅ＢＦの３倍）のものを用いた。
また比較例３では、厚さＴＢが１．２ｍｍ、引張り強度が１１８０ＭＰａの冷延鋼板をブランク材２４として用い、このブランク材２４に対して接合プレス装置８０により接合プレス工程を行い、図１０（Ａ）に示される中間部品である閉構造部材１２４を成形（プレス成形）した。この閉構造部材１２４は、閉構造部材１２０と同様の断面形状を有しており、その全長が４００ｍｍとされている。但し、掛止フランジ部２０の幅ＢＦは１ｍｍに設定した。

また接合プレス装置８０におけるパンチ８４（図１０（Ｂ）参照）としては、フランジ加工部１０２の深さＤＰが１．２ｍｍ（厚さＴＢの１倍）、幅ＢＰが４ｍｍ（幅ＢＦの２倍）のものを用いた。
一方、実施例１では、厚さＴＢが１．２ｍｍ、引張り強度が１１８０ＭＰａの冷延鋼板をブランク材２４として用い、このブランク材２４に対して接合プレス装置８０により接合プレス工程を行い、図１１（Ａ）に示される中間部品である閉構造部材１３０を成形（プレス成形）した。この閉構造部材１３０は、閉構造部材１２０と同様の断面形状を有しており、その全長が４００ｍｍとされている。また掛止フランジ部２０の幅ＢＦは１０ｍｍに設定した。

また接合プレス装置８０におけるパンチ８４（図１１（Ｂ）参照）としては、フランジ加工部１０２の深さＤＰが１．２ｍｍ（厚さＴＢの１倍）、幅ＢＰが１５ｍｍ（幅ＢＦの１．５倍）のものを用いた。
また実施例２では、厚さＴＢが１．２ｍｍ、引張り強度が１１８０ＭＰａの冷延鋼板をブランク材２４として用い、このブランク材２４に対して接合プレス装置８０により接合プレス工程を行い、図１２（Ａ）に示される中間部品である閉構造部材１３２を成形（プレス成形）した。この閉構造部材１３２は、閉構造部材１３０と同様の断面形状を有しており、その全長が４００ｍｍとされている。また掛止フランジ部２０の幅ＢＦは３０ｍｍに設定した。

また接合プレス装置８０におけるパンチ８４（図１２（Ｂ）参照）としては、フランジ加工部１０２の深さＤＰが１．２ｍｍ（厚さＴＢの１倍）、幅ＢＰが３０ｍｍ（幅ＢＦの１倍）のものを用いた。
また実施例３では、厚さＴＢが１．２ｍｍ、引張り強度が１１８０ＭＰａの冷延鋼板をブランク材２４として用い、このブランク材２４に対して接合プレス装置８０により接合プレス工程を行い、図１３（Ａ）に示される中間部品である閉構造部材１３４を成形（プレス成形）した。この閉構造部材１３４は、略正方形の断面形状を有しており、その全長が４００ｍｍとされている。また掛止フランジ部２０の幅ＢＦは１０ｍｍに設定した。

また接合プレス装置８０におけるパンチ８４としては、図１３（Ｂ）に示されるように、他方のプレス成形面９７全体がフランジ加工部１０２とされているものが用いられている。このフランジ加工部１０２は、その幅ＢＰが１５ｍｍ（幅ＢＦの１．５倍）とされると共に、その深さＤＰが１．２ｍｍ（厚さＴＢの１倍）とされている。ここで、フランジ加工部１０２の幅ＢＰは、掛止フランジ部２０が存在しないとした場合のプレス成形面９７の位置（図１３（Ｂ）の２点鎖線ＢＬで示される位置）を基準とし、このプレス成形面９７からフランジ加工部１０２の底面部分までの間隔と一致する。

次に、比較例に係る閉構造部材１２０、１２２、１２４及び閉構造部品１３０、１３２、１３４に対する評価方法について説明する。接合プレス装置８０を用いてブランク材２４に対して接合プレス工程を行う直前の一対の接合端部１９、２１間の隙間の距離ＧＢ（最大値）及び、ブランク材２４に対して接合プレス工程を行った直後の一対の接合端部１９、２１（掛止フランジ部２０及び接合端部２１）間の隙間距離ＧＡ（最大値）をそれぞれ測定した。ここで、隙間距離ＧＡは、溶接性の観点から小さい程、好ましく、概ね０．３ｍｍであるならば、外部から掛止フランジ部２０及び接合端部２１を拘束することなく、掛止フランジ部２０と接合端部２１を確実に溶接できる。また、プレス成形後に、本体部１８の断面形状及び掛止フランジ部２０の形状をそれぞれ観察し、これらの形状の観察結果を評価項目とした。〔表１〕にて、“○”の記号は本体部１８の断面形状及び掛止フランジ部２０の形状がそれぞれ正常であることを意味し、また“×”の記号は本体部１８の断面形状及び掛止フランジ部２０の形状の何れかが設計形状を満足しないことを意味している。

閉構造部材１２０、１２２、１２４及び閉構造部品１３０、１３２、１３４に対する評価を、下記〔表１〕に示す。

本発明の実施形態に係る閉構造部材の製造方法を用いて製造された閉構造部材を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る閉構造部材の製造装置である第１プレス成形装置の構成を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る閉構造部材の製造装置である第２プレス成形装置の構成を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る閉構造部材の製造装置である接合プレス装置の構成を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る閉構造部材の製造装置である接合プレス装置の変形例の構成を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る接合プレス装置により行われる接合プレス工程を説明するためのインサートコア、パンチ、支持パッド及び押圧カムの正面図である。 （Ａ）は本発明の実施形態に係る閉構造部品の成形素材であるブランク材を示す平面図、（Ｂ）は本発明の実施形態に係るブランク材の接合プレス工程前の形状を示す正面図、（Ｃ）は本発明の実施形態に係るブランク材の接合プレス工程後の形状を示す正面図である。 比較例１に係る閉構造部材及びパンチの構成を示す正面図である。 比較例２に係る閉構造部材及びパンチの構成を示す正面図である。 比較例３に係る閉構造部材及びパンチの構成を示す正面図である。 実施例１に係る閉構造部材及びパンチの構成を示す正面図である。 実施例２に係る閉構造部材及びパンチの構成を示す正面図である。 実施例３に係る閉構造部材及びパンチの構成を示す正面図である。

符号の説明

１０、１２ 閉構造部材
１８ 本体部
１９ 接合端部
２０ 掛止フランジ部
２１ 接合端部
２４ ブランク材
２６ 肩部
３０ 第1プレス成形装置
３２ ダイス
３４ パンチ
３６ 油圧アクチュエータ
３８ プレス成形面
４２ 傾斜面
４４ プレス成形面
４８ 傾斜面
５０ シリンダ
５２ プランジャ
５４ 底板部
５６ 側板部
６０ 第２プレス成形装置
６２ ダイス
６４ パンチ
６６ 油圧アクチュエータ
６７ ブランク挿入部
６８ プレス成形面
７０ ブランク支持面
７４ プレス成形面
７６ シリンダ
７８ プランジャ
８０ 接合プレス装置
８２ インサートコア（プレス成形型）
８３ 側面部
８４ パンチ（プレス成形型）
８６ 支持パッド
８８ 押圧カム
８９ 押圧面
９０ 油圧アクチュエータ（駆動手段）
９２ カム駆動機構
９４ ブランク支持面
９６、９７ プレス成形面
９８、９９ プレス成形面
１００ ブランク支持面
１０６ シリンダ
１０８ プランジャ
１２０、１２２、１２４ 閉構造部材
１３０、１３２、１３４ 閉構造部材

Claims (4)

1. 有端状の金属板からなるブランク材をプレス成形型により加圧して、該ブランク材における一対の接合端部同士を互いに固定すると共に、該ブランク材から閉断面形状を有する閉構造部材を製造するための製造方法であって、
   前記ブランク材を前記閉構造部材に対応した断面形状を有する有端状の中間部品に加工する予備成形工程と、
   前記予備成形工程の完了後、前記中間部品における一対の前記接合端部を互いに近接させると共に、前記プレス成形型に形成された一対のプレス成形面のうち、他方のプレス成形面における一方のプレス成形面側の縁端部に形成された凹状のフランジ加工部を一方の前記接合端部に突き当てる閉込み工程と、
   前記閉込み工程の完了後、前記プレス成形型をプレス方向へ更に駆動し、一方の前記接合端部を、前記フランジ加工部からの押圧力により屈曲して、他方の前記接合端部の外側に重なり合うと共に、他方の前記接合端部を掛止する掛止フランジ部に成形すると同時に、一対の前記プレス成形面により前記ブランク材を加圧して、該ブランク材における一対の前記接合端部の外側部分を所定の形状にプレス成形する接合プレス工程と、
   を有することを特徴とする閉構造部材の製造方法。
2. 前記接合プレス工程の完了後に、前記掛止フランジ部を溶接により他方の前記接合端部に固定する溶接工程を有することを特徴とする請求項１記載の閉構造部材の製造方法。
3. 請求項１又は２記載の閉構造部材の製造方法に用いられるプレス成形装置であって、
   前記プレス成形型と、
   前記閉込み工程及び前記接合プレス工程の実行時に、前記プレス成形型を前記プレス方向へ駆動する駆動手段とを有し、
   前記プレス成形型は、前記閉構造部材における一対の前記接合端部の外側部分に対応する形状を有する一対のプレス成形面及び、他方の前記プレス成形面における一方の前記プレス成形面側の縁端部に形成された凹状のフランジ加工部を具備することを特徴とする閉構造部材の製造に用いるプレス成形装置。
4. 前記フランジ加工部の他方の前記プレス成形面からの深さを、前記ブランク材の厚さの０．５倍以上、４．０倍以下としたことを特徴とする請求項３記載の閉構造部材の製造に用いるプレス成形装置。

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