JP5829601B2

JP5829601B2 - テーラードブランク構造体およびそれを成形する金型

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Publication number: JP5829601B2
Application number: JP2012273998A
Authority: JP
Inventors: 利博筬; 鎮横山
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2032-12-14
Also published as: JP2014117725A

Description

本発明は、テーラードブランク構造体およびそれを成形する金型に関する。より詳細には、厚板部と薄板部とが接合された際に一平面となる一方の面に意匠領域とシール材が配置されるシール領域とを有するテーラードブランク構造体およびそれを成形する金型に関する。

従来、レーザ溶接したワークをプレス成形する技術として特許文献１に開示された技術がある（特許文献１参照）。
特許文献１に開示された技術では、厚板部と薄板部との厚さの段差に合わせて上型または下型の一方の成形面に設けられる段部を、ワークの厚板部配置側に偏向させて設けている。
この技術によると、ワークの溶接ビードおよび溶接ビードにつながる厚板部の一部が成形面におけるワークの薄板部に対応した部分に当たりながら、プレス成形が進行する。これによって、ワークの溶接ビードおよび溶接ビードにつながる厚板部の一部が他の部分より余計に押圧される。その結果、薄板部の端部と溶接ビードの部分に凹部がなく、凹部に肉盛りする必要がなくなり、加工工数を削減できるとされている。
なお、凹部は、ない方が好ましく、完全になくせない場合には、小さい方が好ましい。

特開２０００−０２４７２１号公報

ところで、特許文献１に開示された技術のように接合後にプレス成形されたテーラードブランク構造体は、車両のサイドパネルアウターなどの車両外板部品に使用され、テーラードブランク構造体の意匠面は、車両組立工程においてウェザーストリップなどのシール材が配置されるシール領域と、シール部材が配置されることのない意匠領域と、を有する。
ここで、シール領域に凹部が存在する場合に、シール領域にシール材を配置すると、シール材が凹部の形状に追従して変形せず、凹部の内部にシール材で埋まらない空間が生じる。その結果、シール材と凹部との間に隙間が生じて密封状態が確保できない場合が生じていた（図５（ｂ）参照）。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、シール材と凹部との間に隙間が生じず密封状態が確保できるテーラードブランク構造体およびそれを成形する金型を提供することにある。

（１）厚板部（例えば、後述の厚板部２）と薄板部（例えば、後述の薄板部３）とを一方の面（例えば、後述の意匠面Ｄ）が一平面となるように接合したテーラードブランク（例えば、後述のテーラードブランク１）から形成されるとともに、前記一方の面側に意匠領域（例えば、後述の意匠領域ＤＡ）とシール材（例えば、後述のシール材２０）が配置されるシール領域（例えば、後述のシール領域ＳＡ）とを有するテーラードブランク構造体（例えば、後述のテーラードブランク構造体１０）であって、前記厚板部と前記薄板部との境目の接合線に沿って延び、前記一方の面が他方の面側に凹む凹部（例えば、後述の第１凹部１１，第２凹部１２）を有し、前記凹部は、前記シール領域における前記接合線に直交する幅（例えば、後述の幅Ｈ２）を前記意匠領域における前記幅（例えば、後述の幅Ｈ１）よりも広くしたことを特徴とするテーラードブランク構造体。

（１）の発明によると、厚板部と薄板部とを有するテーラードブランクを用いて、意匠領域とシール材が配置されるシール領域とを有するテーラードブランク構造体を成形する。このとき、テーラードブランク構造体に形成された厚板部と薄板部との境目の接合線に沿って延びる凹部は、シール領域における接合線に直交する幅を意匠領域における幅よりも広くして構成される。このため、シール領域にシール材を配置すると、シール材は幅広の凹部形状に追従して変形し、凹部の内部がシール材で埋まる。したがって、シール材と凹部との間に隙間が生じず密封状態を確保できる。

（２）厚板部（例えば、後述の厚板部２）と薄板部（例えば、後述の薄板部３）とを一方の面（例えば、後述の意匠面Ｄ）が一平面となるように接合したテーラードブランク（例えば、後述のテーラードブランク１）を用いて、前記一方の面側に意匠領域（例えば、後述の意匠領域ＤＡ）とシール材（例えば、後述のシール材２０）が配置されるシール領域（例えば、後述のシール領域ＳＡ）とを有するテーラードブランク構造体（例えば、後述のテーラードブランク構造体１０）を成形する金型（例えば、後述の金型１００）であって、前記テーラードブランクの他方の面（例えば、後述の内側面Ｉ）に対向する前記金型の一方の型（例えば、後述の下型１１０）の成形面（例えば、後述の上面１１０ａ）に形成され、前記テーラードブランクの前記厚板部と前記薄板部との境目の接合線に沿って延びる段差（例えば、後述の段差４）に対応する段部（例えば、後述の第１段部１１４，第２段部１１６）を有し、前記段部は、前記テーラードブランク構造体の前記シール領域に対応する部分（例えば、後述の第２段部１１６）を前記意匠領域に対応する部分（例えば、後述の第１段部１１４）よりも前記薄板部の側に偏向して配置されたことを特徴とするテーラードブランク構造体を成形する金型。

（２）の発明によると、一方の型の成形面に形成され、テーラードブランクの厚板部と薄板部との境目の接合線に沿って延びる段差に対応する段部は、意匠領域とシール材が配置されるシール領域とを有するテーラードブランク構造体のシール領域に対応する部分を意匠領域に対応する部分よりも薄板側に偏向して配置される。このため、この金型でテーラードブランク構造体を成形すると、テーラードブランク構造体に形成される厚板部と薄板部との境目に接合線に沿って延び一方の面が他方の面側に凹む凹部は、シール領域における接合線に直交する幅を意匠領域における幅よりも広くできる。

本発明によれば、シール材と凹部との間に隙間が生じず密封状態が確保できるテーラードブランク構造体およびそれを成形する金型を提供することができる。

本発明の実施形態に係るプレス成形用の金型およびテーラードブランクの要部を示す斜視図である。上記実施形態に係るテーラードブランクをプレス成形する前の状態を示す断面図であり、図２（ａ）は図１のＸ１−Ｘ１断面図であり、図２（ｂ）は図１のＸ２−Ｘ２断面図である。上記実施形態に係るテーラードブランクをプレス成形して、テーラードブランク構造体を形成した状態を示す断面図であり、図３（ａ）は図１のＸ１−Ｘ１断面図であり、図３（ｂ）は図１のＸ２−Ｘ２断面図である。上記実施形態に係るテーラードブランク構造体の要部を示す斜視図であり、図４（ａ）はテーラードブランク構造体の要部を示し、図４（ｂ）はシール材を配置したテーラードブランク構造体の要部を示す。シール材を配置したテーラードブランク構造体の要部を示す断面図であり、図５（ａ）は本実施形態に係るシール材を配置したテーラードブランク構造体の要部を示す図４（ｂ）のＸ３−Ｘ３断面図であり、図５（ｂ）は従来例に係るシール材を配置したテーラードブランク構造体の要部を示す断面図である。

以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１は、本実施形態に係るプレス成形用の金型１００およびテーラードブランク１の要部を示す斜視図である。図１では、金型１００およびテーラードブランク１は、矩形に切断された要部のみを表している。
図２は、本実施形態に係るテーラードブランク１をプレス成形する前の状態を示す断面図であり、図２（ａ）は図１のＸ１−Ｘ１断面図であり、図２（ｂ）は図１のＸ２−Ｘ２断面図である。
図３は、本実施形態に係るテーラードブランク１をプレス成形して、テーラードブランク構造体を形成した状態を示す断面図であり、図３（ａ）は図１のＸ１−Ｘ１断面図であり、図３（ｂ）は図１のＸ２−Ｘ２断面図である。
図４は、本実施形態に係るテーラードブランク構造体の要部を示す斜視図であり、図４（ａ）はテーラードブランク構造体１０の要部を示し、図４（ｂ）はシール材２０を配置したテーラードブランク構造体１０の要部を示す。
図５は、シール材２０を配置したテーラードブランク構造体１０の要部を示す断面図であり、図５（ａ）は本実施形態に係るシール材２０を配置したテーラードブランク構造体１０の要部を示す図４（ｂ）のＸ３−Ｘ３断面図であり、図５（ｂ）は従来例に係るシール材４０を配置したテーラードブランク構造体３０の要部を示す断面図である。

まず、本実施形態に係るテーラードブランク１について説明する。
テーラードブランク（「ＴＷＢ」：Tailor Welded Blank）法は、必要な部位に必要な強度を有するブランク材料（半加工品）を配置する工法である。テーラードブランク法は、解析技術の進展に伴い、様々な分野で採用されている。特に自動車産業においては、テーラードブランク法により軽量化が図られ、ブランク材の歩留まりを向上させて生産コストの低減に大きく貢献するため、量産が求められる車両構造などに多く適用される。

図１に示すテーラードブランク１は、板厚や材質の異なる２枚の鋼板をプレス成形前に接合し、１枚のブランク材としたものである。
テーラードブランク１は、厚板部２と、薄板部３と、から構成される。
厚板部２は、車両衝突時の安全性などのために高強度の材料が用いられる。
薄板部３は、車両の軽量化などのために軽量の材料が用いられる。

テーラードブランク１は、厚板部２と薄板部３とが接合された段差４を有する。
段差４は、厚板部２と薄板部３とを、テーラードブランク１を用いて組み立てられる車両の外側となる図１における上側の意匠面Ｄが一平面（面一）となる様に突き合せて溶接することで形成される。
段差４は、車両の内側となる図１における下側の内側面Ｉに、厚板部２と薄板部３との厚みの差によって設けられ、厚板部２と薄板部３との境目の接合線に沿って延びる。
段差４は、厚板部２と薄板部３とを溶接した際の溶接ビードであり、他の部位よりも硬度が高い。

次に、テーラードブランク１を成形するプレス成形用の金型１００について説明する。
図１に示すように、金型１００は、下型１１０と、上型１２０と、を備える。

下型１１０は、図示しないプレス装置の下側に設置される固定型であり、プレス成形の際に上下動する上型１２０と対向する。

上型１２０は、型開きする移動型であり、プレス成形時にテーラードブランク１を押圧する平面状の下面１２１を有する。

下型１１０は、上型１２０と対向し、テーラードブランク１の内側面Ｉに対向する上面１１０ａを有する。
下型１１０の上面１１０ａは、厚板配置部１１１と薄板配置部１１２とを有する。
厚板配置部１１１は、テーラードブランク１の厚板部２が配置される部分であり、薄板配置部１１２は、テーラードブランク１の薄板部３が配置される部分である。
薄板配置部１１２は、厚板配置部１１１よりも上型１２０に対して突出するように構成される。

下型１１０の上面１１０ａは、厚板配置部１１１と薄板配置部１１２との境目に、段部１１３を有する。
段部１１３は、下型１１０の上面１１０ａに連続して形成され、プレス成形されるテーラードブランク１の厚板部２と薄板部３とが接合された接合線に沿って延びる段差４に対応し、段差４よりも薄板配置部１１２側に配置されている。
段部１１３は、第１段部１１４と、第２段部１１６と、を有する。
後述の通り、第１段部１１４は、プレス成形して製造されるテーラードブランク構造体１０の意匠領域ＤＡに対応する部分であり、第２段部１１６は、テーラードブランク構造体１０のシール領域ＳＡに対応する部分である（図４（ａ）参照）。

図２（ｂ）に示すように、第１段部１１４は、テーラードブランク１の段差４の傾斜角度に近似させた傾斜角度θ１を有する傾斜面である。
図２（ａ）に示すように、第２段部１１６は、テーラードブランク１の段差４や第１段部１１４の傾斜角度θ１よりも緩やかな傾斜角度θ２を有する傾斜面である。
したがって、図２（ａ），（ｂ）に示すように、第２段部１１６における厚板配置部１１１と薄板配置部１１２との間の距離Ｌ２は、第１段部１１４の厚板配置部１１１と薄板配置部１１２との間の距離Ｌ１よりも長い。

図１に示すように、第２段部１１６は、第１段部１１４よりも薄板配置部１１２側に偏向して配置されている。
具体的には、図２（ａ）に示すように、第１段部１１４および第２段部１１６は、段差４よりも薄板配置部１１２側に配置され、さらに第２段部１１６は、厚板配置部１１１から面一に延びる延長部１１５を介して、第１段部１１４の位置から薄板配置部１１２側に偏向して配置されている。

次に、テーラードブランク１をプレス成形する動作を説明する。
まず、プレス成形前の準備段階では、上型１２０が型開きし、テーラードブランク１を図示しないホルダ部上に配置する。

次に、上型１２０を下降させる。これにより、先ず、テーラードブランク１を上型１２０とホルダ部とで挟持する。そして、ホルダ部も上型１２０とテーラードブランク１を挟持した状態を維持しつつ上型１２０の下降に伴って下降する。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、上型１２０を更に下降させると、テーラードブランク１の厚板部２が下型１１０の厚板配置部１１１に当接し、テーラードブランク１の薄板部３が下型１１０の薄板配置部１１２に当接する。
このとき、図２（ｂ）に示すように、テーラードブランク１の段差４から第１段部１１４との間には、空間Ｓ１が形成される。
一方、図２（ａ）に示すように、テーラードブランク１の段差４から下型１１０の第２段部１１６との間には、延長部１１５の分だけ空間Ｓ１よりも大きな空間Ｓ２が形成される。

図３（ａ），（ｂ）に示すように、上型１２０を更に下降させ型締めすると、テーラードブランク１が下型１１０と上型１２０との間で押圧され、テーラードブランク構造体１０が成形される。
このとき、第１段部１１４が段差４よりも薄板配置部１１２側に配置されているため、プレス成形の圧力でテーラードブランク１の薄板部３の段差４近傍部分が、空間Ｓ１に沈み込む。これにより、プレス成形されたテーラードブランク構造体１０には、厚板部２と薄板部３との境目（段差４の部分）の接合線に沿って延び、意匠面Ｄが内側面Ｉ側に凹む第１凹部１１が形成される。
また同様に、第２段部１１６が段差４よりも薄板配置部１１２側に配置されているため、プレス成形の圧力でテーラードブランク１の薄板部３の段差４近傍部分が、空間Ｓ２に沈み込む。これにより、プレス成形されたテーラードブランク構造体１０には、厚板部２と薄板部３との境目（段差４の部分）の接合線に沿って延び、意匠面Ｄが内側面Ｉ側に凹む第２凹部１２が形成される。

図４（ａ）に示すように、第１凹部１１は、意匠領域ＤＡにおいて形成される凹みであり、第２凹部１２は、シール領域ＳＡにおいて形成される凹みである。
前述の通り、第２段部１１６が延長部１１５を介して第１段部１１４よりも薄板配置部１１２側に偏向して配置されているため、図３（ａ）に示す第２凹部１２のテーラードブランク構造体１０の接合線に直交する幅Ｈ２は、図３（ｂ）に示す第１凹部１１のテーラードブランク構造体１０の接合線に直交する幅Ｈ１よりも広く形成される。
図３（ａ）に示すように、第２凹部１２は、延長部１１５に対応する部分１２ａと、第２段部１１６に対応する部分１２ｂと、を有する。
延長部１１５に対応する部分１２ａは、第２凹部１２において最も深く凹み、第２段部１１６に対応する部分１２ｂは、第２凹部１２の凹み角度を緩やかにする。

図４（ａ），（ｂ）に示すように、プレス工程が完了した後、テーラードブランク構造体１０は、シール材２０を組み付けられる。
シール材２０は、ゴム製や樹脂製であり、弾性変形可能である。
シール材２０は、シール領域ＳＡに配置され、第２凹部１２の幅Ｈ２方向に延びる。

ここで、図５（ｂ）に示す従来例に係るシール材４０を配置したテーラードブランク構造体３０について説明する。
従来例に係るシール材４０を配置したテーラードブランク構造体３０は、シール領域ＳＡの第２凹部３２の幅Ｈ３を本実施形態に係る第１凹部１１の幅Ｈ１と一致させていた。このため、従来例においては、第２凹部の幅Ｈ３（＝Ｈ１）が狭く、シール材４０が第２凹部３２を覆っても、シール材４０は第２凹部３２の形状に追従して変形しない。そのため、第２凹部３２の内部にシール材４０で埋まらない空間が生じる。その結果、シール材４０と第２凹部３２との間に隙間Ｇが生じて密封状態が確保できない。

次に、図５（ａ）に示す本実施形態に係るシール材２０を配置したテーラードブランク構造体１０の特徴を説明する。
本実施形態に係るシール材２０を配置したテーラードブランク構造体１０は、第２凹部１２の幅をＨ２（＞Ｈ１）に広くしている。このため、本実施形態においては、シール領域ＳＡにシール材２０を配置すると、シール材２０は幅広の第２凹部１２の形状に追従して変形し、第２凹部１２の内部がシール材２０で埋まる。特に、第２凹部１２が延長部１１５に対応する部分１２ａと傾斜角度θ２が緩やかな第２段部１１６に対応する部分１２ｂとに分けられ、第２凹部１２の形状変化が緩やかなため、シール材２０は第２凹部１２の形状に追従して変形し易い。したがって、シール材２０と第２凹部１２との間に隙間が生じず密封状態を確保できる。

以上の本実施形態に係るテーラードブランク構造体１０およびそれを成形する金型１００によれば、以下の効果を奏する。

（１）厚板部２と薄板部３とを有するテーラードブランク１を用いて、意匠領域ＤＡとシール領域ＳＡとを有するテーラードブランク構造体１０を成形する。このとき、テーラードブランク構造体１０に形成された厚板部２と薄板部３との境目の接合線に沿って延びる第１凹部１１および第２凹部１２は、シール領域ＳＡにおける第２凹部１２の接合線に直交する幅Ｈ２を意匠領域ＤＡにおける第１凹部１１の接合線に直交する幅Ｈ１よりも広くしている。このため、シール領域ＳＡにシール材２０を配置すると、シール材２０は幅広の第２凹部１２の形状に追従して変形し、第２凹部１２の内部がシール材２０で埋まる。したがって、シール材２０と第２凹部１２との間に隙間が生じず密封状態を確保できる。

（２）下型１１０の上面１１０ａに形成され、テーラードブランク１の厚板部２と薄板部３との境目の接合線に沿って延びる段差４に対応する第１段部１１４および第２段部１１６は、テーラードブランク構造体１０のシール領域ＳＡに対応する第２段部１１６を意匠領域ＤＡに対応する第１段部１１４よりも薄板配置部１１２側に偏向して配置される。このため、この金型１００でテーラードブランク構造体１０を成形すると、意匠領域ＤＡとシール材２０が配置されるシール領域ＳＡとを有するテーラードブランク構造体１０に形成される厚板部２と薄板部３との境目に接合線に沿って延び意匠面Ｄが内側面Ｉ側に凹む第１凹部１１および第２凹部１２では、シール領域ＳＡにおける第２凹部１２の接合線に直交する幅Ｈ２を意匠領域ＤＡにおける第１凹部１１のその幅Ｈ１よりも広くできる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲で変形、改良などを行っても、本発明の範囲に包含される。

本実施形態では、第２段部１１６を延長部１１５によって第１段部１１４の位置から薄板配置部１１２側にずらす構成とした。しかし、本発明はこれに限られない。例えば、第２段部は、延長部を有さず、第１段部の位置から緩やかな傾斜角度で傾斜するように構成されていてもよい。

本実施形態では、テーラードブランク１のシール領域ＳＡにシール材２０を組み付けた。しかし、本発明はこれに限られない。例えば、テーラードブランク１のシール領域ＳＡと合わさる相手部材側にシール材を組みつけてもよい。これによっても、シール領域ＳＡにシール材が接触して来ると、シール材は幅広の第２凹部１２の形状に追従して変形し、第２凹部１２の内部がシール材で埋まる。

１…テーラードブランク
２…厚板部
３…薄板部
４…段差
１０…テーラードブランク構造体
１１…第１凹部
１２…第２凹部
１００…金型
１１０…下型
１１０ａ…上面（成形面）
１１４…第１段部（段部の意匠領域に対応する部分）
１１６…第２段部（段部のシール領域に対応する部分）
Ｈ１…意匠領域における幅
Ｈ２…シール領域における幅
Ｄ…意匠面
Ｉ…内側面
ＤＡ…意匠領域
ＳＡ…シール領域

Claims

厚板部と薄板部とを一方の面が一平面となるように接合したテーラードブランクから形成されるとともに、前記一方の面側に意匠領域とシール材が配置されるシール領域とを有するテーラードブランク構造体であって、
前記厚板部と前記薄板部との境目の接合線に沿って延び、前記一方の面が他方の面側に凹む凹部を有し、
前記凹部は、前記シール領域における前記接合線に直交する幅を前記意匠領域における前記幅よりも広くしたことを特徴とするテーラードブランク構造体。
厚板部と薄板部とを一方の面が一平面となるように接合したテーラードブランクを用いて、前記一方の面側に意匠領域とシール材が配置されるシール領域とを有するテーラードブランク構造体を成形する金型であって、
前記テーラードブランクの他方の面に対向する前記金型の一方の型の成形面に形成され、前記テーラードブランクの前記厚板部と前記薄板部との境目の接合線に沿って延びる段差に対応する段部を有し、
前記段部は、前記テーラードブランク構造体の前記シール領域に対応する部分を前記意匠領域に対応する部分よりも前記薄板部の側にずらしたことを特徴とするテーラードブランク構造体を成形する金型。