JP6032373B2 - 自動車車体用構造部材の製造方法及びプレス成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車車体用構造部材の製造方法及びプレス成形装置に関する。特に、鋼板製のプレス成形体である自動車車体用構造部材を製造するための製造方法及びプレス成形装置に関する。

自動車の車体は、主に、車長方向に沿って配置される車長部材と、車幅方向に沿って配置される車幅部材とを主要な構造部材として備えて構成される。これらの車幅部材及び車長部材等の構造部材は、構造部材のいずれか一方の端部に形成されるフランジを介して他の部材に接合され、車体に必要な剛性の確保や荷重負担を担っている。

かかる自動車の車体用の構造部材には、構造部材の軸方向に作用する荷重による変形が小さいことや、ねじり剛性が高いこと等が要求される。近年、車体の軽量化や衝突安全性の向上を図る観点から、これらの構造部材の素材として、より薄く、かつ、引張強度等の強度が高い、高張力鋼板（高強度鋼板又はハイテン）が使用される傾向にある。また、トラック等の大型車においては、板厚が厚い鋼板からなる構造部材が使用される場合がある。

例えば、車体のフロアの補強に用いられる構造部材としてのフロアクロスメンバは、略溝型の横断面形状を有し、両端部に形成される外向きフランジを介してサイドシル等の車長部材に接合される。かかるフロアクロスメンバにおいては、他の部材との接合強度やねじり剛性を高めることにより、車体の剛性や、衝撃荷重負荷時の荷重伝達特性を確保することが重要とされる。

特許文献１〜３には、金型のパッド機構に工夫を施すことによって、高強度材料のプレス成形体における形状凍結不良を解決する自動車車体用の構造部材の製造方法が開示されている。これらの特許文献に記載された製造方法は、パンチ頂部と、パンチ頂部の平坦部に向き合う部分のみの平坦なパッドとの位置関係によって、成形中の素材に意図的にたわみを発生させることによって、成形後の形状凍結性の向上を図るものである。

また、特許文献４には、自動車車体用のパネル製品の端部にフランジを成形するためのフランジ成形用金型であって、中央壁部に連なる中央フランジと、側壁部に連なる横向きフランジとを同一の金型により一回の工程で成形可能なフランジ成形用金型が開示されている。かかる特許文献４には、ブランク材のうちの中央壁部に成形される部分をパッドにより押さえて、ブランク材を折り曲げ加工する例が開示されている。

特許第４４３８４６８号 特開２００９−２５５１１６号公報 特開２０１２−０５１００５号公報 特開平５−２３７６１号公報

ところで、車体の剛性や衝撃荷重負荷時の荷重伝達特性を高めるためには、構造部材の端部に形成される外向きフランジを連続フランジとして、構造部材が連続フランジを介して他の部材に接合されることが好ましい。すなわち、後述するように、外向きフランジが、構造部材の稜線部の外周に相当する部分にも形成されて、構造部材の端部における、稜線部と、溝底部及び縦壁部のそれぞれ少なくとも一部とに亘って連続する外向きフランジが形成されることが好ましい。

しかしながら、高張力鋼板は、軟鋼板のような強度の低い鋼板に比べて延性が低く、プレス成形の際に破断しやすいという問題がある。また、高張力鋼板や、板厚が大きい鋼板をプレス成形する際には高いプレス荷重が必要となるため、成形素材に対して十分な張力を付与可能とすべくプレス荷重をさらに増大させることは容易ではない。そのため、高張力鋼板や板厚が大きい鋼板からなる成形素材をプレス成形する際には、しわが発生しやすいという問題もある。

このような理由から、従来のプレス成形で構造部材の端部に外向き連続フランジを形成しようとすると、プレス成形時に、稜線部フランジのエッジにおける伸びフランジ割れや、稜線部フランジの根元近傍におけるしわが生じやすい。したがって、従来のプレス成形法では、外向き連続フランジとしての所望の形状を得ることが困難であった。

このように、成形素材として高張力鋼板や板厚の大きい鋼板を用いた場合、プレス成形技術上の制約により、上記のようなしわや割れを生じさせずに外向き連続フランジを有する構造部材を製造することが困難である。そのため、現状では、稜線部フランジを設ける代わりに、当該部分に切欠きを形成することによって、プレス成形時の困難性を補わざるを得なかった。かかる切欠きは、ねじり剛性や荷重伝達特性等の性能を低下させる要因となっている。

この点、特許文献１〜４により開示された従来の技術は、プレス成形時における、稜線部フランジのエッジの割れや稜線部フランジの根元付近のしわを抑制しつつ外向き連続フランジを形成することについて、何ら考慮していない。したがって、特許文献１〜４により開示された従来の技術によっても、略溝型断面を有し、端部に所望の形状の外向き連続フランジを有する、高強度鋼板製あるいは高張力鋼板製の構造部材をプレス成形することは難しい。

なお、本明細書において、略溝型断面を有する成形体の端部を、溝の外側へ折り曲げたフランジを「外向きフランジ」という。また、成形体の端部のうち、稜線部と、溝底部及び縦壁部のそれぞれ少なくとも一部とに亘って連続して形成された外向きフランジを「外向き連続フランジ」という。また、本明細書において、外向き連続フランジのうち、稜線部の外周に相当する部分に形成されるフランジを「稜線部フランジ」という。

また、本明細書において、「フランジに切欠きを設ける」とは、切欠きがフランジの幅方向の全体にわたって設けられ、フランジが不連続となることをいう。また、フランジ幅は、フランジの高さと同じ意味で用いられる。したがって、フランジ幅が部分的に小さくされ、一部のフランジが残される場合には、フランジに切欠きを設けていないものとする。

本発明の目的は、略溝型断面を有し、端部に外向き連続フランジを有する、高張力鋼板製あるいは板厚の大きい鋼板製の構造部材をプレス成形する際に、パッド荷重の増加を抑制しつつ、稜線部フランジのエッジの割れや稜線部フランジの根元付近のしわを抑制することが可能な自動車車体用構造部材の製造方法及びプレス成形装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、パンチと、ダイと、前記パンチに対向するパッドと、を備えるプレス成形装置を用いて鋼板製の成形素材をプレス成形することにより、所定方向に延びて形成され、溝底部と、前記溝底部に連続する稜線部と、前記稜線部に連続する縦壁部と、を有し、前記所定方向に対して交差する断面が略溝型断面を成し、前記所定方向の少なくとも一方の端部のうち、前記稜線部と、前記溝底部及び前記縦壁部のそれぞれ少なくとも一部と、に亘る範囲に連続して形成された外向き連続フランジを有する自動車車体用構造部材を製造する方法であって、
前記パッドにより、前記成形素材を押圧して前記パンチに押し当てて、少なくとも前記溝底部及び前記稜線部の端部に形成されるフランジに相当する部分を、前記押圧する方向とは反対の方向に立ち上げるとともに、
前記パッドにより、前記稜線部に成形される部分の端部を前記押圧する方向に曲げるとともに当該端部の少なくとも一部を拘束する一方、前記溝底部に成形される部分のうちの端部以外の領域を非拘束として、前記パンチ及び前記ダイによりプレス成形を行い、中間成形体を形成する第１の工程と、
前記中間成形体をさらにプレス成形し前記自動車車体用構造部材を形成する第２の工程と、
を含む、自動車車体用構造部材の製造方法が提供される。

また、前記第１の工程において、前記溝底部に成形される部分の端部の少なくとも一部が非拘束とされてもよい。

また、前記第１の工程において、前記溝底部に成形される部分の全面と併せて、前記溝底部の端部に形成されるフランジに相当する部分のうち前記溝底部に成形される部分に連続する少なくとも一部が非拘束とされてもよい。

また、前記第１の工程において、前記稜線部に成形される部分の端部のうち、前記稜線部に成形される部分と前記溝底部に成形される部分との接続部を起点とする断面周長の少なくとも１／２の長さの部分を非拘束としてもよい。

また、前記第１の工程において使用される前記パンチにおける前記稜線部の成形面である肩部のうち、少なくとも前記所定方向の端部に相当する部分の曲率半径が２ｍｍ〜４５ｍｍの範囲内の値であってもよい。

また、前記鋼板は、板厚が２．３ｍｍ以上の鋼板、又は引張強度が４４０ＭＰａ以上の高張力鋼板であってもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、所定方向に延びて形成され、溝底部と、前記溝底部に連続する稜線部と、前記稜線部に連続する縦壁部と、を有し、前記所定方向に対して交差する断面が略溝型断面を成し、前記所定方向の少なくとも一方の端部のうち、前記稜線部と、前記溝底部及び前記縦壁部のそれぞれ少なくとも一部と、に亘る範囲に連続して形成された外向き連続フランジを有する自動車車体用構造部材を製造するために用いられ、
パンチと、ダイと、前記パンチに対向するパッドと、を備え、前記パッド及び前記パンチにより鋼板製の成形素材を拘束した状態で前記パンチ及び前記ダイによりプレス成形を行うプレス成形装置において、
前記パッドは、前記成形素材を押圧して、前記稜線部に成形される部分の端部を前記押圧する方向に曲げるとともに当該端部の少なくとも一部を拘束する一方、前記溝底部に成形される部分のうちの端部以外の領域を非拘束とする、プレス成形装置が提供される。

また、前記パッドは、前記溝底部に成形される部分の端部の少なくとも一部を非拘束としてもよい。

また、前記パッドは、前記溝底部に成形される部分の全面と併せて、前記溝底部の端部に形成されるフランジに相当する部分のうち前記溝底部に成形される部分に連続する少なくとも一部を非拘束としてもよい。

また、前記パッドは、前記稜線部に成形される部分の端部のうち、前記稜線部に成形される部分と前記溝底部に成形される部分との接続部を起点とする断面周長の少なくとも１／２の長さの部分を非拘束としてもよい。

また、前記パンチにおける前記稜線部の成形面である肩部のうち、少なくとも前記所定方向の端部に相当する部分の曲率半径が２ｍｍ〜４５ｍｍの範囲内の値であってもよい。

本発明によれば、第１の工程のプレス成形時に、稜線部に成形される部分の端部がパッドにより曲げられるとともに拘束されつつ、溝底部に成形される部分のうちの端部以外の領域が非拘束とされる。したがって、パッド荷重を増加させることなく、パッドによって拘束される部分の単位面積当たりの荷重が増大する。これにより、稜線部に成形される部分の端部がパッドにより確実に拘束されるとともに、パッドにより押圧される部分の鋼板材料を張り出させることにより稜線部の端部が形成されるようになる。その結果、パッドにより押圧される部分の周辺の鋼板材料の移動が抑制され、パッド荷重の増加を抑制しつつも、外向き連続フランジのエッジの割れや、外向き連続フランジの根元付近のしわが抑制されたプレス成形体が得られるようになる。

このようなプレス成形を経て製造される、略溝型断面を有し、端部に外向き連続フランジが形成された、高張力鋼板製あるいは板厚が大きい鋼板製の構造部材は、所望の形状の外向き連続フランジを有するために、ねじり剛性や荷重伝達特性が高められる。また、かかる構造部材は、稜線部フランジを含む外向き連続フランジの全面を介して他の部材との接合が可能となり、構造部材を備える接合構造体の強度や剛性が大幅に向上する。したがって、例えば、板厚が２．３ｍｍ以上の鋼板や引張強度が４４０ＭＰａ以上の鋼板の、自動車車体構造部材への適用可能性が拡大する。

図１（ａ）は、本発明の実施の形態にかかる自動車車体用構造部材の製造方法及びプレス成形装置により製造される構造部材の一例を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ矢視図である。 図２は、溝底部と縦壁部の外向きフランジに切欠きを有する構造部材の例である。 図３は、接合構造体を模式的に示す説明図である。 図４は、本実施形態にかかるプレス成形装置の概略構成を模式的に示す断面図である。 図５は、本実施形態にかかるプレス成形装置の概略構成を示す斜視図である。 図６（ａ）は、稜線パッドによる成形素材の拘束状態を模式的に示す斜視図であり、図６（ｂ）は、稜線パッドによる成形素材の拘束状態を模式的に示す説明図である。 図７（ａ）は、従来のパッドによる成形素材の拘束状態を模式的に示す断面図であり、図７（ｂ）は、従来のパッドによる成形素材の拘束状態を模式的に示す断面図である。 図８は、外向きフランジの近傍における稜線部に成形される部分の全体を拘束している様子を示す斜視図である。 図９は、溝底部から外向きフランジへの立ち上がり曲面を拘束している様子を示す斜視図である。 図１０は、外向きフランジの近傍における溝底部の全体を拘束している様子を示す斜視図である。 図１１は、稜線パッドの別の構成例を示す断面図である。 図１２は、稜線パッドにより成形素材を拘束する工程を示す説明図である。 図１３は、ダイにより成形素材をプレス成形する工程を示す説明図である。 図１４は、パンチの肩部の曲率半径と稜線部フランジの板厚減少率の最大値との関係を示す特性図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．自動車車体用構造部材＞
本発明の実施の形態にかかる自動車車体用構造部材の製造方法及びプレス成形装置は、所望の形状の外向き連続フランジを有する構造部材を製造するためのものである。したがって、まず、本実施形態において製造される構造部材について説明する。

図１は、本実施形態にかかる自動車車体用構造部材の製造方法及びプレス成形装置により製造される構造部材１の一例を示す。図１（ａ）は、構造部材１の斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ矢視図である。構造部材１は、図１（ａ）中に矢印Ｘで示す所定方向（図１（ｂ）における紙面に略直交する方向、軸方向ともいう。）へ延びて形成されている。かかる構造部材１は、２．３ｍｍ以上の板厚を有し、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準拠した引張試験により測定される引張強度が４４０ＭＰａ以上の高張力鋼板製のプレス成形体である。図１（ａ）に示す構造部材１は、構造部材１の長手方向が所定方向となっているが、所定方向は構造部材１の長手方向に限られない。

かかる構造部材１は、例えば、フロアクロスメンバ、サイドシル、フロントサイドメンバ、あるいはフロアトンネルブレースとして、あるいは、それらの一部として用いられる。構造部材１が、フロアクロスメンバ、サイドシル、フロントサイドメンバ又はフロアトンネル等の補強部材として使用される場合、好ましくは５９０ＭＰａ以上、より好ましくは７８０ＭＰａ以上の引張強度を有する高強度鋼板が成形素材として用いられる。

図１に示すように、構造部材１は、溝底部２と、溝底部２に連続する稜線部３ａ，３ｂと、稜線部３ａ，３ｂに連続する縦壁部４ａ，４ｂと、縦壁部４ａ，４ｂに連続する曲線部５ａ，５ｂと、曲線部５ａ，５ｂに連続するフランジ部６ａ，６ｂとを有する略ハット型の横断面形状を有する。略ハット型の横断面形状は、略溝型の横断面形状の一態様である。二つの稜線部３ａ，３ｂは、溝底部２の幅方向の両端に連続して形成される。二つの縦壁部４ａ，４ｂは、それぞれ二つの稜線部３ａ，３ｂに連続して形成される。二つの曲線部５ａ，５ｂは、それぞれ二つの縦壁部４ａ，４ｂに連続して形成される。二つのフランジ部６ａ，６ｂは、それぞれ二つの曲線部５ａ，５ｂに連続して形成される。ただし、本実施形態にかかる自動車車体用構造部材の製造方法及びプレス成形装置を用いて製造される構造部材１において、縦壁部４ａ，４ｂに連続する曲線部５ａ，５ｂや、曲線部５ａ，５ｂに連続するフランジ部６ａ，６ｂは省略されていてもよい。

構造部材１の長手方向の端部の外周には、溝底部２、稜線部３ａ，３ｂ及び縦壁部４ａ，４ｂに沿うように、外向き連続フランジ７が形成されている。かかる構造部材１は、公知のプレス成形体とは異なり、稜線部フランジ７ａ，７ｂを有し、稜線部３ａ，３ｂの外周に相当する部分に切欠きを有さないプレス成形体である。構造部材１が外向き連続フランジ７を有することにより、稜線部フランジ７ａ，７ｂにおいてもスポット溶接等による他の部材と接合が可能となる。したがって、構造部材１に対して軸回転方向の負荷が生じた際のねじり剛性が高められる。また、構造部材１が外向き連続フランジ７を有することにより、構造部材１に軸方向荷重が負荷された際に、稜線部３ａ，３ｂの端部への応力集中が抑制される。これにより、構造部材１の荷重伝達特性が高められる。

なお、本明細書において、所定方向（長手方向又は軸方向）の端部とは、溝底部２、稜線部３ａ，３ｂ及び縦壁部４ａ，４ｂ等と外向き連続フランジ７との間の立ち上がり曲面と、外向き連続フランジ７との境界部から、所定方向に沿ってフランジ幅の長さの範囲内の領域を意味する。

外向き連続フランジ７のフランジ幅は、他の部材との接合を行わない領域では２ｍｍ以上であることが好ましい。また、外向き連続フランジ７のうち、他の部材に対して、レーザー溶接やスポット溶接等により接合される領域では、フランジ幅が１０ｍｍ以上であることが好ましく、１５ｍｍ以上であることがより好ましい。なお、本実施形態にかかる自動車車体用構造部材の製造方法によれば、フランジ幅を比較的大きくしても、所望の形状の外向き連続フランジ７を有する構造部材１を得ることができる。外向き連続フランジ７のフランジ幅は、後述する展開ブランク（成形素材）１６の形状を変更することにより適宜調整することができる。

図１に示す構造部材１は略ハット型の横断面形状を有するプレス成形体であるが、構造部材１の横断面形状は略ハット型に限られない。本実施形態にかかる自動車車体用構造部材の製造方法及びプレス成形装置は、少なくとも溝底部２と、稜線部３ａ，３ｂと、縦壁部４ａ，４ｂとを有し、所定方向の端部に外向き連続フランジ７を有するプレス成形体の製造に適用可能である。また、図１に示す構造部材１の外向き連続フランジ７は、長手方向の端部の外周の全体に亘って連続して設けられているが、溝底部２又は縦壁部４ａ，４ｂの外周に相当する領域においては不連続となっていてもよい。例えば、図２に示すように、溝底部２や縦壁部４ａ，４ｂに沿うフランジの一部に切欠き８が設けられていてもよい。

また、構造部材１の成形素材は、２．３ｍｍ以上の板厚を有する、引張強度が４４０ＭＰａ以上の鋼板に限られず、板厚が２．３ｍｍ未満の鋼板であってもよいし、引張強度が４４０ＭＰａ未満の鋼板であってもよい。ただし、本実施形態にかかる自動車車体用構造部材の製造方法及びプレス成形装置は、従来のプレス成形方法では所望形状に成形することが困難な、２．３ｍｍ以上の板厚を有する鋼板又は引張強度が４４０ＭＰａ以上の鋼板を成形素材とする場合に、特に有効である。なお、板厚の上限や引張強度の上限は規定されないが、通常、板厚の上限は１５ｍｍ程度であり、また、引張強度の上限は１３１０ＭＰａ程度である。

かかる構造部材１は、端部に形成された外向き連続フランジ７を介して他の部材に接合され、接合構造体として使用することができる。図３は、接合構造体２０の構成例を示す。かかる接合構造体２０は、構造部材１が、その端部に形成された外向き連続フランジ７を介して他の鋼板製部材１０にスポット溶接されて構成されている。かかる接合構造体２０において、構造部材１の外向き連続フランジ７のフランジ幅は、１０ｍｍ以上である。かかる接合構造体２０は、外向き連続フランジ７の全体に亘って、等間隔で複数個所にスポット溶接が施されている。したがって、かかる接合構造体２０は、接合強度が高められ、ねじり剛性に優れるとともに、構造部材１の軸方向への荷重伝達特性に優れている。

なお、図１に示した構造部材１は、長手方向の一方の端部に外向き連続フランジ７を有しているが、長手方向の両端部に外向き連続フランジ７を有する構造部材１であってもよい。

＜２．自動車車体用構造部材の製造方法及びプレス成形装置＞
次に、本実施形態にかかる自動車車体用構造部材の製造方法及びプレス成形装置について説明する。上述のとおり、本実施形態にかかる自動車車体用構造部材の製造方法及びプレス成形装置は、図１に例示した、所定方向の少なくとも一方の端部に外向き連続フランジ７を有する構造部材１を製造するために用いられる方法及び装置である。以下、自動車車体構造部材の製造方法の概略を説明した後に、本実施形態にかかるプレス成形装置及び自動車車体用構造部材の製造方法について詳細に説明する。

（２−１．製造方法の概略）
まず、本実施形態にかかる自動車車体用構造部材の製造方法の概略を説明する。本実施形態にかかるプレス成形体の製造方法は、第１のプレス成形装置を用いて行われる第１の工程と、第２のプレス成形装置を用いて行われる第２の工程とを含む。

第１の工程は、第１のプレス成形装置を用いて行われる。かかる第１のプレス成形装置が、後述する本実施形態にかかるプレス成形装置に相当する。第１の工程では、パッドにより、成形素材が押圧されてパンチに押し当てられ、少なくとも溝底部及び稜線部の端部に形成されるフランジに相当する部分が、押圧方向とは反対の方向に立ち上げられる。また、パッドにより、稜線部に成形される部分の端部が押圧方向に曲げられるとともに、当該端部の少なくとも一部が拘束される。一方、溝底部に成形される部分の端部のうちの端部以外の領域が非拘束とされる。そして、パッドにより成形素材が拘束された状態で、パンチ及びダイによりプレス成形が行われ、中間成形体が形成される。

第２の工程は、第１のプレス成形装置とは異なる第２のプレス成形装置を用いて行われる。第１の工程では、少なくとも稜線部の端部を拘束するパッドが用いられるために、プレス方向における、パッドの下方に位置する部分はプレス成形されない状態となる。したがって、第２の工程では、第２のプレス成形装置を用いて中間成形体をプレス成形することにより、構造部材が成形される。

第２のプレス成形装置は、第１のプレス成形装置では成形しきれない部分をプレス成形できるものであればよい。具体的には、第２のプレス成形装置は、溝底部、稜線部及び縦壁部に成形される部分のうち、パッドあるいはダイによってプレスされない領域をプレス成形できるものであればよい。さらに、第２のプレス成形装置は、第１のプレス成形装置では成形しきれない外向き連続フランジの部分をプレス成形するものであってもよい。かかる第２のプレス成形装置は、ダイ及びパンチを備えた公知のプレス成形装置により構成することができる。

（２−２．プレス成形装置）
次に、本実施形態にかかるプレス成形装置について説明する。上述のように、本実施形態にかかるプレス成形装置は、第１の工程において中間成形体の成形に用いられる第１のプレス成形装置である。図４及び図５は、本実施形態にかかるプレス成形装置１１の構成例を模式的に示す図である。図４は、第１のプレス成形装置１１における、構造部品１の端部の領域を成形する部分を概略的に示す断面図である。図４は、成形素材１６がパンチ１３上にセットされた、プレス成形開始前の状態を示している。図５は、第１のプレス成形装置１１の構成を概略的に示す分解斜視図である。また、図６（ａ）及び（ｂ）は、パッド１５によって成形素材１６が拘束された様子を模式的に示す斜視図及び断面図である。

かかる第１のプレス成形装置１１は、パンチ１３と、ダイ１４と、パンチ１３に成形素材１６を押し当てて成形素材１６を拘束するパッド１５を備える。第１のプレス成形装置１１は、基本的に、パッド１５及びパンチ１３により成形素材１６を拘束した状態で、ダイ１４をパンチ１３に向けて移動させることにより、成形素材１６をプレス成形する装置として構成される。

パンチ１３は、成形する構造部材１の略溝型の横断面形状に対応する形状を有するパンチ面１３ｂと、その長手方向の端部に位置する側壁１３ａとを備える。パンチ面１３ｂは、上面部１３ｂａと、稜線部を成形するための肩部１３ｂｂとを有する。また、側壁１３ａは、パッド１５のフランジ成形部１５−３と協働して、外向き連続フランジ７を成形する部分である。

ここで、パンチ１３の肩部１３ｂｂのうち、少なくとも長手方向の側壁１３ａ側の端部の曲率半径Ｒｐが２ｍｍ以上であることが好ましい。かかる部分の肩部１３ｂｂの曲率半径Ｒｐが２ｍｍ未満の場合には、成形素材１６における稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の端部をパッド１５により拘束する際に当該端部に生じる歪みを分散させることが困難となる。また、かかる部分の肩部１３ｂｂの曲率半径Ｒｐが４５ｍｍを超える場合には、従来の製造方法やプレス成形装置によって稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の端部をプレス成形する場合であっても、比較的歪みが抑えられる。したがって、本実施形態にかかるプレス成形装置１１は、稜線部３ａ，３ｂの曲率半径Ｒｐが２ｍｍ〜４５ｍｍの範囲内の構造部材１を製造する場合に特に有効である。

パッド１５は、拘束部１５−１，１５−２と、フランジ成形部１５−３とを有する。かかるパッド１５は、成形される構造部材１の軸方向に沿って分割された拘束部１５−１，１５−２が、フランジ成形部１５−３において連結された分割パッドである。ただし、フランジ成形部１５−３を有さず、完全に分割された２つの拘束部１５−１，１５−２からなるパッド１５であってもよい。

拘束部１５−１，１５−２は、それぞれパンチ１３の肩部１３ｂｂに対向して配置され、パンチ１３の肩部１３ｂｂに対して成形素材１６を押し当てて成形素材１６を拘束する。拘束部１５−１，１５−２及び肩部１３ｂｂによって拘束される成形素材１６の部分は、主として、稜線部フランジ７ａ，７ｂに成形される部分の近傍において稜線部３ａ，３ｂに成形される部分である。パッド１５の拘束部１５−１，１５−２によって稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の端部の領域が押圧されることにより、当該押圧される領域の鋼板材料を張り出させて稜線部３ａ，３ｂの端部が形成され、周辺の鋼板材料の移動が抑制される。以下の説明では、パッド１５を稜線パッドともいう。

本実施形態にかかる稜線パッド１５は、外向き連続フランジ７に成形される部分から離れた溝底部２に成形される部分については拘束しないように構成される。また、本実施形態にかかる稜線パッド１５は、外向き連続フランジ７に成形される部分の近傍においても、溝底部２に成形される部分については拘束しないように構成される。これにより、稜線パッド１５によって拘束される成形素材１６の面積が、溝底部の大部分を拘束する従来のパッドの拘束面積よりも小さくなる。したがって、パッド荷重を著しく増加させることなく、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の端部を押圧する単位面積当たりの荷重が増加する。したがって、当該稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の端部の周辺の鋼板材料の移動が、さらに抑制されやすくなる。

また、本実施形態にかかる稜線パッド１５は、溝底部２に成形される部分の端部を非拘束とするために、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の端部が稜線パッド１５により押圧されて拘束される間、溝底部２に成形される部分にたわみが誘発される。したがって、溝底部２及び稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の端部の線長が長くなって、稜線部フランジ７ａ，７ｂのエッジの伸び率が低減するとともに、稜線部フランジ７ａ，７ｂの根元付近の縮み変形が抑制される。その結果、稜線部フランジ７ａ，７ｂのエッジの割れや、稜線部フランジ７ａ，７ｂの根元付近のしわが抑制される。特に、本実施形態にかかる稜線パッド１５は、溝底部２に成形される部分から連続する外向き連続フランジ７に成形される部分も非拘束としている。したがって、たわみがより誘発されやすくなっており、稜線部フランジ７ａ，７ｂのエッジの割れや、稜線部フランジ７ａ，７ｂの根元付近のしわの抑制効果が高められている。

このとき、稜線パッド１５による成形素材１６の拘束は、外向き連続フランジ７に成形される部分の近傍において、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の全体又は一部のみに対して行われることが好ましい。図６（ａ）に示すように、本実施形態にかかる稜線パッド１５の拘束部１５−１，１５−２は、成形素材１６における外向き連続フランジ７の近傍において、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の一部を拘束する。すなわち、図６（ａ）は、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分と溝底部２に成形される部分との接続部を起点として、稜線部３ａ，３ｂの断面周長に沿って角度θ分が非拘束とされた例を示している。また、本実施形態にかかる稜線パッド１５は、溝底部２に成形される部分から連続する外向きフランジ７に成形される部分も非拘束としている。

これにより、図６（ｂ）に示すように、溝底部２に成形される部分の成形素材１６にたわみが誘発されやすくなっている。したがって、溝底部２及び稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の端部の横断面の線長が長くなって、稜線部フランジ７ａ，７ｂのエッジの伸び率が低減されるとともに、稜線部フランジ７ａ，７ｂの根元付近の縮み変形が抑制される。その結果、稜線部フランジ７ａ，７ｂのエッジの割れや、稜線部フランジ７ａ，７ｂの根元付近のしわが抑制される。

なお、従来のパッド１５’による成形素材の拘束範囲を図７に示す。図７（ａ）及び（ｂ）は、従来のパッド１５’により成形素材１６が拘束される様子を示す断面図及び斜視図である。かかる図７に示すように、従来のパッド１５’は、溝底部２に成形される部分を拘束するものの、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分を拘束するものではない。したがって、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の周辺の材料が移動しやすく、稜線部フランジ７ａ，７ｂのエッジの伸びフランジ割れや、稜線部フランジ７ａ，７ｂの根元付近のしわが発生しやすい。

ただし、図８に示すように、本実施形態にかかる稜線パッド１５Ａは、外向き連続フランジ７に成形される部分の近傍において、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の断面周長の全長に亘って当該部分を拘束してもよい。かかる稜線パッド１５Ａは、図６（ａ）に示す、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分と溝底部２に成形される部分との接続部を起点として、稜線部３ａ，３ｂの断面周長に沿う角度θを０°とした例である。かかる稜線パッド１５Ａであっても、図７に示す従来のパッド１５’に比べて拘束面積は十分に小さく、単位面積当たりのパッド荷重を増加させることができるとともに、成形素材１６のたわみを誘発させることも可能である。

また、図９に示すように、本実施形態にかかる稜線パッド１５Ｂは、溝底部２に成形される部分から連続する、立ち上がり曲面を含む外向き連続フランジ７に成形される部分を拘束してもよい。かかる稜線パッド１５Ｂであっても、図７に示す従来のパッド１５’に比べて拘束面積は十分に小さく、単位面積当たりのパッド荷重を増加させることができるとともに、成形素材１６のたわみを誘発させることもできる。

ただし、稜線パッド１５は、外向き連続フランジ７の近傍において、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の材料を張り出させて稜線部３ａ，３ｂを成形することにより、周辺材料の移動を抑制する効果を狙ったものである。したがって、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の端部のうち稜線パッド１５により拘束される範囲は、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の断面周長の少なくとも１／３以上の長さの範囲とすることが好ましい。なお、稜線パッド１５により拘束される範囲は、稜線部３ａ，３ｂに隣接する縦壁部４ａ，４ｂの一部をさらに含んでもよい。

また、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の端部のうち、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分と溝底部２に成形される部分との接続部側を非拘束とすることによって、溝底部２のたわみが誘発されやすくなる。したがって、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の端部のうち稜線パッド１５により非拘束とされる範囲は、上記の接続部を起点とする断面周長の少なくとも１／２以上の長さの範囲とすることが好ましい。

また、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の長手方向における、稜線パッド１５により拘束される範囲は、稜線部フランジ７ａ，７ｂの近傍、すなわち、稜線部フランジ７ａ，７ｂの根元からの所定範囲の少なくとも一部であることが好ましい。所定の範囲は、稜線部フランジ７ａ，７ｂのフランジ幅と同程度とすることができる。この場合に、かかる所定範囲の全域で稜線部３ａ，３ｂに成形される部分が拘束される必要はなく、所定範囲の一部が拘束されればよい。

なお、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の端部における単位面積当たりのパッド荷重を増加させる観点からは、外向き連続フランジ７に成形される部分の近傍において、溝底部２に成形される部分が稜線パッド１５によって拘束されていてもよい。すなわち、図１０に示すように、本実施形態にかかる稜線パッド１５Ｃは、外向き連続フランジ７に成形される部分の近傍における稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の少なくとも一部と併せて、溝底部２に成形される部分の端部を拘束してもよい。

ダイ１４は、全体として略溝型の横断面形状を有する。図４及び図５に例示したダイ１４は、稜線パッド１５により非拘束とされる端部を除いて、溝底部２に成形される部分に対応するプレス面を有する構成となっている。ただし、溝底部２に成形される部分全体に対応するプレス面を有しない構成、すなわち、成形されるプレス成形体の軸方向に沿って二つに分割されたダイ１４であってもよい。

かかるダイ１４は、プレス方向において、稜線パッド１５に重ならないように構成される。ダイ１４は、外向き連続フランジ７に成形される部分の近傍において、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分が稜線パッド１５により拘束される一方、溝底部２に成形される部分の少なくとも一部が非拘束とされた状態で、パンチ１３に向けて移動される。これにより、プレス方向において稜線パッド１５に重ならない領域の溝底部２，稜線部３ａ，３ｂ及び縦壁部４ａ，４ｂ等がプレス成形される。

かかる第１のプレス成形装置１１であれば、例えば、板厚が２．３ｍｍ以上の鋼板や引張強度が４４０ＭＰａ以上の高張力鋼板からなる成形素材１６であっても、パッド荷重の著しい増加を伴わずにプレス成形することが可能になる。また、かかる第１のプレス成形装置１１により、稜線部フランジ７ａ，７ｂのエッジの割れや稜線部フランジ７ａ，７ｂの根元付近のしわが抑制された中間成形体が得られる。したがって、最終形態のプレス成形体として、剛性や荷重伝達特性に優れた構造部材１が得られる。

本実施形態では、ダイ１４に、コイルスプリングやガスシリンダー等を介して、稜線パッド１５が懸架されている。かかるダイ１４をパンチ１３に向けて移動させることにより、始めに、稜線パッド１５が、成形素材１６を押圧する。そして、稜線パッド１５は、外向き連続フランジ７に成形される部分の近傍で、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分を拘束する一方、溝底部２に成形される部分の少なくとも一部を非拘束とする。その後、ダイ１４が成形素材１６をプレス成形する。ただし、稜線パッド１５及びダイ１４が、個別に、パンチ１３に向けて移動可能に構成されていてもよい。

以上の説明では、稜線パッド１５が、長手方向に沿って分割された拘束部１５−１，１５−２がフランジ成形部１５−３において連結された構成を有していたが、稜線パッドの構成はかかる例に限定されない。例えば、図１１に示すように、パンチ１３に対向する面であって、溝底部２に成形される部分のうち非拘束とする部分に対応して凹部２１−３を設けることにより２つの拘束部２１−１，２１−２を形成した稜線パッド２１としてもよい。図１１に示す稜線パッド２１においても、図示しないフランジ成形部を有してもよいし、フランジ成形部が省略されていてもよい。

なお、稜線パッド１５，２１が存在することにより、ダイ１４によって成形素材１６をパンチ１３に押し当てることができない領域が存在する。例えば、プレス方向において、稜線パッド１５，２１と重なる縦壁部やフランジ部分は、ダイ１４によってプレス成形することはできない。また、溝底部２に成形される部分に対応するプレス面を有しないダイ１４を用いた場合には、溝底部２においても、第１のプレス成形装置１１によりプレス成形されない領域が存在する。これらの領域は、第２の工程においてプレス成形される。第２の工程で用いられるプレス成形装置は、公知のプレス成形装置により構成することができるため、ここでの説明を省略する。

（２−３．製造方法）
次に、本実施形態にかかる自動車車体用構造部材の製造方法について具体的に説明する。本実施形態にかかる自動車車体用構造部材の製造方法は、図１に例示した、外向き連続フランジ７を有する構造部材１の製造方法の例である。

（２−３−１．第１の工程）
図１２及び図１３は、上述した第１のプレス成形装置１１を用いて行われる第１の工程を概略的に示す説明図である。図１２は、稜線パッド１５により成形素材１６が拘束される様子を模式的に示す断面図である。図１３は、ダイ１４により成形素材１６がプレス成形される様子を模式的に示す断面図である。かかる図１２及び図１３は、第１の工程において、成形素材１６のうち、外向き連続フランジ７が形成される長手方向の端部の領域を成形する様子を示している。さらに、以下に説明する製造方法では、稜線パッド１５がダイ１４に懸架された第１のプレス成形装置１１が用いられている。

第１の工程では、まず、構造部材１を平坦状に展開した形状を有する展開ブランクが成形素材１６として準備され、当該成形素材１６がパンチ１３上にセットされる。次いで、図１２及び図６（ａ）に示すように、ダイ１４がパンチ１３に向けて移動することに伴い、稜線パッド１５により、成形素材１６における外向き連続フランジ７に成形される部分の近傍で、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分がプレス方向に曲げられるとともに拘束される。このとき、溝底部２に成形される部分については非拘束とされるために、稜線パッド１５により押圧される部分には、比較的大きいパッド荷重が負荷される。ただし、外向き連続フランジ７に成形される部分の近傍における溝底部２に成形される部分の一部又は全部が拘束されてもよい。

このとき、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分のうち、断面周長の少なくとも１／３の長さの部分が、稜線パッド１５により押圧されることが好ましい。稜線パッド１５が当該部分を押圧することにより、稜線パッド１５の拘束部１５−１，１５−２により押圧する部分の鋼板材料を張り出させて稜線部３ａ，３ｂの一部が形成されるようになるため、周辺の鋼板材料の移動が抑制される。

また、外向き連続フランジ７に成形される部分の近傍で、稜線パッド１５が成形素材１６を拘束する際に、溝底部２に成形される部分の端部が非拘束となるため、図６（ｂ）に示すように、溝底部２に成形される部分での成形素材１６のたわみが誘発される。したがって、溝底部２及び稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の端部の線長が長くなって、稜線部フランジ７ａ，７ｂのエッジの伸び率が低減するとともに、稜線部フランジ７ａ，７ｂの根元付近の縮み変形が抑制される。その結果、稜線部フランジ７ａ，７ｂのエッジの割れや、稜線部フランジ７ａ，７ｂの根元付近のしわが抑制される。

このとき、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分のうち、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分と溝底部２に成形される部分との接続部側を非拘束とすることによって、溝底部２のたわみが誘発されやすくなる。したがって、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の端部のうち、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分と溝底部２に成形される部分との接続部を起点とする断面周長の少なくとも１／２以上の長さの範囲を非拘束とすることが好ましい。

また、使用するパンチ１３の肩部１３ｂｂのうち、少なくとも長手方向の側壁１３ａ側の端部の曲率半径Ｒｐが２ｍｍ以上であることが好ましい。かかる部分の肩部１３ｂｂの曲率半径Ｒｐが２ｍｍ未満の場合には、成形素材１６における稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の端部をパッド１５により拘束する際に当該端部に生じる歪みを分散させることが困難となる。また、かかる部分の肩部１３ｂｂの曲率半径Ｒｐが４５ｍｍを超える場合には、従来の製造方法によって稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の端部をプレス成形する場合であっても、比較的歪みが抑えられる。したがって、本実施形態にかかる自動車車体用構造部材の製造方法は、稜線部３ａ，３ｂの曲率半径Ｒｐが２ｍｍ〜４５ｍｍの範囲内の構造部材１を製造する場合に特に有効である。

次いで、図１３に示すように、ダイ１４がパンチ１３に向けてさらに移動することに伴って、ダイ１４及びパンチ１３により１段階目のプレス成形が行われる。これにより、押圧方向において、稜線部パッド１３の下方に位置する部分（図１３の１６Ａ）等を除き、成形素材１６がプレス成形され、中間成形体が成形される。この間、稜線パッド１５により、外向き連続フランジ７に成形される部分の近傍で、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分が拘束される一方、溝底部２に成形される部分が非拘束とされる。

したがって、ダイ１４及びパンチ１５を用いたプレス成形中においても、稜線部フランジ７ａ，７ｂのエッジの伸び率が低減されるとともに、稜線部フランジ７ａ，７ｂの根元付近の縮み変形が抑制される。これにより、得られる中間成形体における稜線部フランジ７ａ，７ｂのエッジの割れや、稜線部フランジ７ａ，７ｂの根元付近のしわが抑制される。

パンチ１３及びダイ１４を用いた１段階目のプレス成形は、ダイ１４により成形素材１６を押圧して折り曲げ、パンチ１３に押し当てる曲げ成形であってよい。あるいは、かかる１段階目のプレス成形は、ダイ１４及びブランクホルダにより、成形素材１６における縦壁部に成形される部分を挟持するとともに、ダイ１４及びブランクホルダをパンチ１３に向けて移動させて成形する、深絞り成形であってもよい。

以上のように、第１の工程では、プレス方向において、稜線部パッド１５の下方に位置する部分（図１３の１６Ａ）等を除き、成形素材１６がプレス成形されて、中間成形体が成形される。なお、図１２〜図１３には示されていないが、図１に例示した構造部材１における曲線部５ａ，５ｂ及びフランジ部６ａ，６ｂの一部は、第１の工程において、パンチ１３及びダイ１４によってプレス成形されてもよいし、次の第２の工程においてプレス成形されてもよい。

（２−３−２．第２の工程）
第１の工程において１段階目のプレス成形を行った後、第２の工程では２段階目のプレス成形が行われる。第１の工程では、溝底部２に成形される部分の少なくとも一部が稜線パッド１５により押圧されないため、最終形状に成形できない場合がある。また、第１の工程では、プレス方向において、稜線パッド１５の下方に位置する部分であって、稜線部パッド１５に重なる縦壁部４ａ，４ｂに成形される部分は、構造部材１としての最終形状に成形することができない。また、構造部材１における曲線部５ａ，５ｂ及びフランジ部６ａ，６ａに成形される部分の全部又は一部についても、第１の工程において、最終形状に成形できない場合がある。

さらに、成形素材１６に対して、稜線パッド１５が押圧する領域によっては、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の端部の一部についても、第１の工程において、最終形状に成形できない場合がある。例えば、第１の工程において、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分のうち、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の断面周長の１／２が稜線パッド１５により成形された場合には、断面周長の残りの１／２を成形する必要がある。

したがって、第２の工程では、第２のプレス成形装置を用いて、パンチ及びダイにより中間成形体に対して２段階目のプレス成形を行い、最終形状としての構造部材１を成形する。第２の工程は、最終形状に成形したい部分の形状に対応する押圧面を有するパンチ及びダイを用いて、公知のプレス成形により行うことができる。

なお、第２の工程は、パッドを用いないで行われる、ダイ及びパンチのみによるスタンピングプレス成形でもよく、パッドを用いて行われる通常のプレス成形でもよい。

＜３．まとめ＞
以上説明したように、本実施形態にかかるプレス成形装置（第１のプレス成形装置）１１、及び当該第１のプレス成形装置１１を用いた第１の工程を含む自動車車体用構造部材の製造方法によれば、所定方向の端部に、溝底部２から縦壁部４ａ，４ｂに亘って形成された外向き連続フランジ７を有する構造部材１が得られる。第１の工程では、稜線パッド１５により、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の端部がプレス方向に曲げられるとともに拘束される。一方、第１の工程では、溝底部２に成形される部分の端部以外の領域は非拘束とされる。したがって、溝底部２のたわみが誘発され、溝底部２及び稜線部３ａ，３ｂの断面周長が長くなるために、稜線部フランジ７のエッジの割れが抑制される。

また、溝底部２に成形される部分が非拘束とされることから、パッド荷重を著しく増加させることなく、稜線パッド１５により拘束される部分の単位面積当たりの荷重が増大する。したがって、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の端部が稜線パッド１５により確実に拘束されるとともに、稜線パッド１５により押圧される部分の鋼板材料を張り出させることにより稜線部の端部が形成される。その結果、稜線パッド１５により押圧される部分の周辺の鋼板材料の移動が抑制され、パッド荷重の増加を抑制しつつも、外向き連続フランジ７のエッジの割れや、外向き連続フランジ７の根元付近のしわが抑制されたプレス成形体が得られるようになる。

このように、本実施形態によれば、板厚が２．３ｍｍ以上の鋼板、又は引張強度が４４０ＭＰａ以上の高張力鋼板からなる成形素材１６であっても、稜線部フランジ７ａ，７ｂのエッジの割れや、稜線部フランジ７ａ，７ｂの根元付近のしわの原因となる周辺の材料の伸びや縮み変形が抑制される。このように成形されたプレス成形体により自動車車体用の構造部材を構成することにより、剛性や衝撃荷重の伝達特性を向上させることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

以下、本発明の実施例について説明する。

（１）実施例１，２及び比較例１
実施例１では、図４及び図５に示す稜線パッド１５を用いて、本実施形態にかかる製造方法により構造部材１を製造した。実施例１では、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の端部のうち、稜線部３ａ，３ｂと溝底部２との境界から稜線部３ａ，３ｂに沿って稜線部３ａ，３ｂの断面周長の１／２の範囲を非拘束とした。

また、実施例２では、図１０に示す稜線パッド１５Ｃを用いて、本実施形態にかかる製造方法により構造部材１を製造した。実施例２では、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の端部における稜線パッド１５による拘束範囲は、稜線部３ａ，３ｂの断面周長の全長とした。また、実施例２では、溝底部２に成形される部分の端部についても拘束した。

また、比較例１では、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、成形素材１６における溝底部２に成形される部分の全面を拘束する一方、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の端部を非拘束とするパッド１５’を用いる以外は実施例１と同じ条件で、構造部材を製造した。

使用した成形素材１６は、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準拠した引張試験により測定される引張強度が９８０ＭＰａ級の板厚１．４ｍｍの鋼板である。また、製造される構造部材における、略溝型断面の高さは１００ｍｍ、溝底部の幅は８０ｍｍ、外向き連続フランジ７のフランジ幅は１５ｍｍであった。また、使用したパンチの肩部の曲率半径は１２ｍｍであった。

（１−１）板厚増加率（板厚減少率）
実施例１，２及び比較例１により製造される構造部材における稜線部フランジ７ａ，７ｂ近傍の板厚増加率（板厚減少率）について、それぞれ有限要素法による数値解析を行った。解析の結果、比較例１にかかる構造部材において、稜線部フランジのエッジの板厚減少率の最大値は約２９．８％であった。また、比較例１にかかる構造部材の稜線部フランジの根元付近における板厚増加率の最大値は約１７．０％であった。

これに対して、実施例１，２にかかる構造部材１において、稜線部フランジ７ａ，７ｂのエッジの板厚減少率の最大値はそれぞれ約１２．５％、約１３．４％であった。したがって、実施例１，２にかかる構造部材１は、比較例１にかかる構造部材よりも、稜線部フランジ７ａ，７ｂのエッジの割れが抑制され得ることが分かった。また、実施例１，２にかかる構造部材１において、稜線部フランジ７ａ，７ｂの根元付近における板厚増加率の最大値はそれぞれ約１４．１％、約１３．０％であった。したがって、実施例１，２にかかる構造部材１は、比較例１にかかる構造部材よりも、稜線部フランジ７ａ，７ｂの根元付近のしわが抑制され得ることが分かった。

（１−２）パッド荷重
次に、上記の実施例１及び比較例１にかかる構造部材を製造するにあたって、パッドによって成形素材１６をパンチ１３に押し当てて拘束しておくために必要なパッド荷重を求めた。その結果、実施例１の稜線パッド１５のパッド荷重は、比較例１のパッドのパッド荷重の１．２倍程度であり、パッド荷重の著しい増加を要しないことが分かった。

（１−３）拘束範囲
次に、上述した実施例１にかかる構造部材１の製造方法における、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の拘束範囲が板厚増加率（板厚減少率）に与える影響について、有限要素法による数値解析を行った。ここでは、図６（ａ）に示す非拘束範囲の角度θを０°〜４５°の範囲内で変化させた。なお、角度θ＝０°の状態では、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分の端部の全領域が押さえられる。また、角度θ＝４５°の状態では、稜線部３ａ，３ｂに成形される部分と溝底部２に成形される部分との接続部を起点として、稜線部３ａ，３ｂの断面周長の１／２の領域が非拘束とされる。

解析の結果、角度θ＝０°の場合における、稜線部フランジ７ａ，７ｂのエッジの板厚減少率の最大値は約１３．１％であった。また、角度θの増大に伴って、すなわち、拘束範囲の減少に伴って板厚減少率の最大値は低下し、角度θ＝４５°の場合における稜線部フランジ７ａ，７ｂのエッジの板厚減少率の最大値は約１２．５％であった。かかる角度θ＝０°〜４５°の範囲における稜線部フランジ７ａ，７ｂのエッジの板厚減少率の最大値は、許容範囲内の値である。

（１−４）パンチの肩部の曲率半径
次に、上述した実施例１及び比較例１にかかる構造部材の製造方法における第１の工程で使用するプレス成形装置（第１のプレス成形装置）１１のパンチ１３の肩部１３ｂｂの曲率半径Ｒｐと、形成される稜線部フランジ７ａ，７ｂのエッジの板厚減少率との関係について、有限要素法による数値解析を行った。ＺＩＳ Ｚ ２２４１に準拠した引張試験により測定される引張強度が５９０ＭＰａ級の板厚が２．３ｍｍの鋼板を成形素材として使用し、パンチ１３の肩部１３ｂｂの曲率半径Ｒｐを異ならせる点以外は同じ条件で構造部材を製造した。パンチ１３の肩部１３ｂｂの曲率半径Ｒｐは、０ｍｍ〜４５ｍｍの範囲内で変化させた。

解析結果を図１４に示す。横軸はパンチ１３の肩部１３ｂｂの曲率半径Ｒｐ（ｍｍ）を示し、縦軸は板厚減少率の最大値（相対値）を示す。かかる図１４に示すように、実施例１にかかる稜線パッド１５を用いた場合、肩部１３ｂｂの曲率半径Ｒｐが４５ｍｍ以下の範囲においては比較例１にかかるパッドを用いた場合に比べて、板厚減少率の最大値が低下することが分かる。また、実施例１にかかる稜線パッド１５を用いた場合、肩部１３ｂｂの曲率半径Ｒｐが２ｍｍ未満になると、稜線部フランジ７ａ，７ｂのエッジが破断し、所望の外向き連続フランジ７とすることができなかった。

したがって、実施例１にかかる稜線パッド１５を用いる場合に、パンチ１３の肩部１３ｂｂの曲率半径Ｒｐが２ｍｍ〜４５ｍｍの範囲内であれば、プレス成形体の成形性を確保しつつ、比較例１にかかるパッドを用いる場合に比べて稜線部フランジ７ａ，７ｂや稜線部３ａ，３ｂの端部の歪みを抑制できることが分かった。

（２）実施例３，４及び比較例２
実施例３，４及び比較例２では、使用する成形素材１６を、ＺＩＳ Ｚ ２２４１に準拠した引張試験により測定される引張強度が２７０ＭＰａ級であり板厚が３．２ｍｍの鋼板として、それぞれ実施例１，２及び比較例１と同様の条件で構造部材を製造した。

（２−１）板厚増加率（板厚減少率）
実施例３，４及び比較例２により製造される構造部材における稜線部フランジ７ａ，７ｂ近傍の板厚増加率（板厚減少率）について、それぞれ有限要素法による数値解析を行った。解析の結果、比較例２にかかる構造部材において、稜線部フランジのエッジの板厚減少率の最大値は約１２．７％であった。また、比較例２にかかる構造部材の稜線部フランジの根元付近における板厚増加率の最大値は約６．８％であった。

これに対して、実施例３，４にかかる構造部材１において、稜線部フランジ７ａ，７ｂのエッジの板厚減少率の最大値はそれぞれ約７．５％、約７．６％であった。したがって、実施例３，４にかかる構造部材１は、比較例２にかかる構造部材よりも、稜線部フランジ７ａ，７ｂのエッジの割れが抑制され得ることが分かった。また、実施例３，４にかかる構造部材１において、稜線部フランジ７ａ，７ｂの根元付近における板厚増加率の最大値はそれぞれ約５．２％、約６．５％であった。したがって、実施例３，４にかかる構造部材１は、比較例２にかかる構造部材よりも、稜線部フランジ７ａ，７ｂの根元付近のしわが抑制され得ることが分かった。

（２−２）パッド荷重
次に、上記の実施例３及び比較例２にかかる構造部材を製造するにあたって、パッドによって成形素材１６をパンチ１３に押し当てて拘束しておくために必要なパッド荷重を求めた。その結果、実施例３の稜線パッド１５のパッド荷重は、比較例２のパッドのパッド荷重の１．３倍程度であり、パッド荷重の著しい増加を要しないことが分かった。

１ 構造部材
２ 溝底部
３ａ，３ｂ 稜線部
４ａ，４ｂ 縦壁部
５ａ，５ｂ 曲線部
６ａ，６ｂ フランジ部
７ 外向き連続フランジ
７ａ，７ｂ 稜線部フランジ
１１ プレス成形装置（第１のプレス成形装置）
１３ パンチ
１３ｂａ 上面部
１３ｂｂ 肩部
１４ ダイ
１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ パッド（稜線パッド）
１５−１，１５−２ 拘束部
１６ 成形素材
２０ 接合構造体
２１ パッド（稜線パッド）
２１−１，２１−２ 拘束部
２１−３ 凹部

Claims (11)

1. パンチと、ダイと、前記パンチに対向するパッドと、を備えるプレス成形装置を用いて鋼板製の成形素材をプレス成形することにより、所定方向に延びて形成され、溝底部と、前記溝底部に連続する稜線部と、前記稜線部に連続する縦壁部と、を有し、前記所定方向に対して交差する断面が略溝型断面を成し、前記所定方向の少なくとも一方の端部のうち、前記稜線部と、前記溝底部及び前記縦壁部のそれぞれ少なくとも一部と、に亘る範囲に連続して形成された外向き連続フランジを有する自動車車体用構造部材を製造する方法であって、
   前記パッドにより、前記成形素材を押圧して前記パンチに押し当てて、少なくとも前記溝底部及び前記稜線部の端部に形成されるフランジに相当する部分を、前記押圧する方向とは反対の方向に立ち上げるとともに、
   前記パッドにより、前記稜線部に成形される部分の端部を前記押圧する方向に曲げるとともに当該端部の少なくとも一部を拘束する一方、前記溝底部に成形される部分のうちの端部以外の領域を非拘束として、前記パンチ及び前記ダイによりプレス成形を行い、中間成形体を形成する第１の工程と、
   前記中間成形体をさらにプレス成形し前記自動車車体用構造部材を形成する第２の工程と、
   を含む、自動車車体用構造部材の製造方法。
2. 前記第１の工程において、前記溝底部に成形される部分の端部の少なくとも一部が非拘束とされる、請求項１に記載の自動車車体用構造部材の製造方法。
3. 前記第１の工程において、前記溝底部に成形される部分の全面と併せて、前記溝底部の端部に形成されるフランジに相当する部分のうち前記溝底部に成形される部分に連続する少なくとも一部が非拘束とされる、請求項１又は２に記載の自動車車体用構造部材の製造方法。
4. 前記第１の工程において、前記稜線部に成形される部分の端部のうち、前記稜線部に成形される部分と前記溝底部に成形される部分との接続部を起点とする断面周長の少なくとも１／２の長さの部分を非拘束とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動車車体用構造部材の製造方法。
5. 前記第１の工程において使用される前記パンチにおける前記稜線部の成形面である肩部のうち、少なくとも前記所定方向の端部に相当する部分の曲率半径が２ｍｍ〜４５ｍｍの範囲内の値である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動車車体用構造部材の製造方法。
6. 前記鋼板は、板厚が２．３ｍｍ以上の鋼板、又は引張強度が４４０ＭＰａ以上の高張力鋼板である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の自動車車体用構造部材の製造方法。
7. 所定方向に延びて形成され、溝底部と、前記溝底部に連続する稜線部と、前記稜線部に連続する縦壁部と、を有し、前記所定方向に対して交差する断面が略溝型断面を成し、前記所定方向の少なくとも一方の端部のうち、前記稜線部と、前記溝底部及び前記縦壁部のそれぞれ少なくとも一部と、に亘る範囲に連続して形成された外向き連続フランジを有する自動車車体用構造部材を製造するために用いられ、
   パンチと、ダイと、前記パンチに対向するパッドと、を備え、前記パッド及び前記パンチにより鋼板製の成形素材を拘束した状態で前記パンチ及び前記ダイによりプレス成形を行うプレス成形装置において、
   前記パッドは、前記成形素材を押圧して、前記稜線部に成形される部分の端部を前記押圧する方向に曲げるとともに当該端部の少なくとも一部を拘束する一方、前記溝底部に成形される部分のうちの端部以外の領域を非拘束とする、プレス成形装置。
8. 前記パッドは、前記溝底部に成形される部分の端部の少なくとも一部を非拘束とする、請求項７に記載のプレス成形装置。
9. 前記パッドは、前記溝底部に成形される部分の全面と併せて、前記溝底部の端部に形成されるフランジに相当する部分のうち前記溝底部に成形される部分に連続する少なくとも一部を非拘束とする、請求項７又は８に記載のプレス成形装置。
10. 前記パッドは、前記稜線部に成形される部分の端部のうち、前記稜線部に成形される部分と前記溝底部に成形される部分との接続部を起点とする断面周長の少なくとも１／２の長さの部分を非拘束とする、請求項７〜９のいずれか１項に記載のプレス成形装置。
11. 前記パンチにおける前記稜線部の成形面である肩部のうち、少なくとも前記所定方向の端部に相当する部分の曲率半径が２ｍｍ〜４５ｍｍの範囲内の値である、請求項７〜１０のいずれか１項に記載のプレス成形装置。

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