JP6119848B2 - ブランク、成形板、プレス成形品の製造方法及びプレス成形品 - Google Patents

Description

本発明は、ブランク、成形板、プレス成形品の製造方法及びプレス成形品に関する。

自動車のボディシェルは、フロントピラー，センターピラー，サイドシル、ルーフレール、サイドメンバ等の骨格部材と、フードリッジ，ダッシュパネル，フロントフロアーパネル，リアフロアフロントパネル，リアフロアリアパネル等の各種成形パネルとを接合したユニットコンストラクション構造（モノコック構造）を有する。フロントピラー，センターピラー，サイドシル等の一般的に閉断面を有する骨格部材は、フロントピラーレインフォースメント，センターピラーレインフォースメント，サイドシルアウターレインフォースメント等の構成部材を、アウターパネルやインナーパネルといった他の構成部材と接合することにより、組立てられる。

例えば、図１２に示すように、骨格部材１は、構成部材２〜５をスポット溶接によって接合することにより形成される。

構成部材２は、天板部２ａと、天板部２ａの両端から下方に延在する一対の縦壁部２ｂ，２ｂと、縦壁部２ｂ，２ｂの下端から外方に延在するフランジ部２ｃ，２ｃとを備える略ハット型の横断面形状を有する。また、構造部材２は、天板部２ａが平面視でＬ字状の外形を有する（以下、このような構成部材を「Ｌ字状形状部品」という場合がある）。このような構成部材２を含むことにより、骨格部材１の強度及び剛性が確保される。

図１３には、天板部６ａが平面視でＴ字状の外形を有する構成部材(以下、「Ｔ字状形状部品」という場合がある)６を示す説明図である。Ｔ字状形状部品６も、Ｌ字状形状部品２と同様に、天板部６ａ，左右一対の縦壁部６ｂ，６ｂ，フランジ部６ｃ，６ｃとを備える略ハット型の横断面形状を有する。また、Ｔ字状形状部品６の変形として、天板部が平面視でＹ字状の外形を有するＹ字状形状部品（図示しない）もある。

通常、Ｌ字状形状部品２、Ｔ字状形状部品６さらにはＹ字状形状部品をプレス成形により製造する場合には、シワの発生を抑えるために絞り成形によるプレス加工が採用される。

図１４Ａは、絞り成形によるプレス加工の成形開始前を示す概略説明であり、図１４Ｂは成形完了時を示す概略説明図である。

絞り成形方法は、図１４Ａ、図１４Ｂに示すように、ダイ７、パンチ８、及びシワ押さえ９（ブランクホルダ）を用いて素材金属板（ブランク）１０をプレス成形品、例えばＬ字状形状部品１１に絞り成形によりプレス加工する。

図１５は、絞り成形によるプレス加工により製造されるプレス成形品１１の一例を示す概略説明図であり、図１６はプレス成形品１１の成形素材であるブランク１０を示す概略説明図であり、図１７はブランク１０におけるシワ押さえ領域１０ａをハッチングにより示す概略説明図であり、さらに、図１８はトリミング前の中間プレス成形品１２を示す概略説明図である。

例えば、図１５に示すＬ字状形状部品１１を絞り成形によるプレス加工方法により製造する場合には、（１）図１６に示す素材金属板１０を図１４Ａに示すダイ７とパンチ８の間に設置し、（２）図１７に示す素材金属板１０の周囲のシワ押さえ領域１０ａをシワ押さえ９とダイ７により強く押さえ、（３）図１４Ｂに示すように、ダイ７とパンチ８とをプレス方向（鉛直方向）に相対移動させて素材金属板１０を図１８に示す中間プレス成形品１２に絞り成形によるプレス加工し、（４）中間プレス成形品１２の周囲の不要な部分をトリムし、Ｌ字状形状部品１１を得る。

図１４Ａ、図１４Ｂ、図１５〜１８に示すように、絞り成形によるプレス加工によれば、シワ押さえ９によってブランク１０が型内に流入することを抑制できるため、ブランク１０の過剰な流入による中間プレス成形品１２のシワの発生を抑制できる。

しかし、絞り成形によるプレス加工によってプレス成形品１１を製造するためには、中間プレス成形品１２の周囲に広範なトリム領域が必要になるため、プレス成形品１１の歩留まりが低下して製造コストが上昇する。

図１９は、中間プレス成形品１２におけるプレス不良であるシワ及び割れの発生状況の一例を示す概略説明図である。

また、図１９に示すように、中間プレス成形品１２は、絞り成形の過程でブランク１０が型内に過剰に流入するα領域においてシワが発生し易いとともに、絞り成形の過程で板厚が局部的に減少するβ領域において割れが発生し易い。特に、ブランクとして延性が小さい高強度鋼板を用いてＬ字状形状部品２を絞り成形によりプレス加工しようとすると、ブランク１０の延性の不足によりシワや割れが発生し易い。

このようなシワ及び割れの発生を防止するために、従来は、フロントピラーレインフォースメント等のＬ字状形状部品２やセンターピラーレイフォースメント等のＴ字状形状部品６のブランク１０として、延性に優れた比較的低強度の金属板を用いていた。このため、強度を確保するためにはブランク１０の板厚を厚くせざるを得ず、重量増加やコスト上昇は否めなかった。

特開２００３−１０３３０６号公報、特開２００４−１５４８５９号公報、特開２００６−０１５４０４号公報、特開２００８−３０７５５７号公報（以下、それぞれを「特許文献１〜４」という場合がある）には、ハット形状やＺ字状形状等の単純な断面形状が長手方向の全長にわたって延在する部品を製造するための曲げ成形によるプレス加工法が開示されている。しかしながら、これらの方法は、いずれもＬ字状形状部品２やＴ字状形状部品６、さらにはＹ字状形状部品といった複雑な形状を有する部品の製造には適用できない。

そこで、本発明者らは、先に国際公開第２０１１／１４５６７９号パンフレット（以下、「特許文献５」という場合がある）により、延性が小さい高張力鋼板からなるブランクを用いても、シワや割れを生じることなく、Ｌ字状形状部品２やＴ字状形状部品６、Ｙ字状形状部品を歩留まりよく曲げ成形によりプレス加工できる方法に係る特許発明（特許第５１６８４２９号明細書）を開示した。

この特許発明は特許文献５により既に公知であるので、以下に簡単に説明する。この特許発明は、Ｌ字形状部材のように、横断面が略ハット形状で平面視で縦壁部が天板部側に凸となる屈曲部を有する部品をブランクから成形する方法である。ブランクをダイ金型とパッド及び曲げ型との間に配置し、（１）面外変形抑制領域としてのブランクの天板部に相当する部位の一部をパッドにより加圧した状態、且つ、ブランクのＬ字の下側に相当する部分の端部が天板部と同一平面上にある状態で、ダイ金型と曲げ型とを鉛直方向に相対移動させることにより、ブランクのＬ字の下側に相当する部分の端部をダイ金型のうち天板部に対応する部位の上でスライド（面内移動）させながら、縦壁部及びフランジ部を成形することによってＬ字状形状部品等を成形するものである。または、（２）面外変形抑制領域としてのブランクの天板部に相当する部位の一部にパッドを近接又は接触し、パッドとダイ金型との隙間を、ブランクの板厚以上ブランクの板厚の１．１倍以下に保った状態、かつ、ブランクのＬ字の下側に相当する部分の端部が天板部と同一平面上にある状態で、ダイ金型と曲げ型とを鉛直方向に相対移動させることにより、ブランクのＬ字の下側に相当する部分の端部をダイ金型のうちブランクの天板部に対応する部位の上でスライド（面内移動）させながら、縦壁部及びフランジ部を成形することによって、Ｌ字状形状部品等を成形するものである。本明細書では、この特許発明に係る曲げ成形によるプレス加工方法を「自由曲げ工法」という。

自由曲げ工法によれば、Ｌ字状形状部品等をブランクからプレス成形する際に、ブランクのうち、Ｌ字状形状部品のＬ字下側部に対応する部位が縦壁部に向けて引き込まれる。この結果、通常の絞り成形によるプレス加工では板厚減少による割れが発生し易いフランジ部の過度な引張り応力を軽減できるため、フランジ部の割れの発生が抑制される。

また、Ｌ字形状部品の通常の絞り成形によるプレス加工では過剰なブランクの流入によりシワが発生しやすい天板部も、ブランクが流入により引張られるためにシワの発生が抑制される。

さらに、通常の絞り成形によるプレス加工においては、ブランクにおけるＬ字状形状部品のＬ字下側部に対応する部位に必ず設けられる、シワ押さえのための大きなトリム領域を設ける必要がなくなるため、歩留まりが向上する。

さらにまた、曲げ成形によるプレス加工のためにブランクに要求される延性が小さくなるため、延性が優れた比較的低強度の鋼板だけでなく、比較的延性が低い高強度の鋼板をブランクとして用いることも可能になる。このため、ブランクの板厚を小さくすることができ、車両等の軽量化にも寄与できる。

上述のように、自由曲げ工法は、Ｌ字状形状部品又はＴ字形状部品等を高強度のブランクから低コストで割れやシワを生じることなく冷間でプレス成形できる画期的なプレス成形法である。

しかしながら、本発明者らが自由曲げ工法の優れたプレス成形性をさらに高めるべく鋭意検討を重ねた結果、Ｌ字状形状部品１１の各部寸法、とりわけ、天板部１１ａのＬ字下端部における幅ｗ３（図１５参照）が長くなると、自由曲げ工法でも湾曲部１４における縦壁部１１ｂからフランジ部１１ｃにつながる部分においてＬ字状形状部品１１の内側又はエッジ部（図１５、Ａ部付近）における割れ(以下、この割れを「フランジ割れ」という場合がある)や、天板部１１ａのＬ字下端部（図１５、Ｂ部）におけるエッジ割れ(以下「天板エッジ割れ」という場合がある)が生じるという、自由曲げ工法に特有な新規な課題があることが判明した。

自由曲げ工法によりプレス加工を行う際の割れ対策として、他の曲げ加工によるプレス加工法と同様に、ブランク１０におけるフランジ部１１ｃに成形される部分のエッジに適正な大きさの余肉部を設けることにより天板部１１ａの材料を縦壁部１１ｂ側へ移動させ、これにより、割れを防止できるのではと一見考えられる。

しかし、本発明者らが検討した結果、さらに課題があることが判明した。すなわち、自由曲げ工法では、フランジ割れを解消するために、フランジ部１１ｃに成形される部分であるブランク１０のエッジに余肉部を設ける範囲を増やすことは確かに有効である。しかしながら、余肉部を設けられたフランジ部１１ｃに成形される部分の強度も増加するため、天板部１１ａに成形されるブランク１０の部分から縦壁部１１ｂに成形される部分へのブランクの流入量が増加し、天板エッジ割れが発生してしまうことが判明した。

一方、天板エッジ割れを回避するために、天板部１１ａのＬ字下端部に成形されるブランク１０の部分のエッジに余肉部を設けると、天板部１１ａの変形抵抗が大きくなるために天板部１１ａから縦壁部１１ｂへのブランクの流入が不足し、フランジ割れが発生してしまう。

特許文献５の段落００５８には、フランジ部の幅が２５ｍｍ未満である場合に２５ｍｍ以上１００ｍｍ以下となるように余肉部を設けることが記載されているものの、余肉部の形状は具体的に記載されていない。また、フランジ部の幅が２５ｍｍ以上１００ｍｍ以下である場合には余肉部を設けることが開示されていない。

このように、湾曲部１４の存在により天板部１１ａの長手方向の一端の幅ｗ３が他端の幅ｗ１よりも大きいＬ字状形状部品やＴ字状形状部品、さらにはＹ字状形状部品を自由曲げ工法によりプレス成形する際に、フランジ割れ及び天板エッジ割れの発生を防止する手法は、何ら確立されていない。このため、例えば、Ｔ字形状部品の代表的な例であるセンターピラーレインフォースメントを自由曲げ工法によるプレス加工により製造する場合には、長手方向の一端の幅を短くする（他端の幅との差を小さくする）ことによりフランジ割れ及び天板エッジ割れの発生を防止せざるを得ない。したがって、センターピラーレインフォースメントの天板部の長手方向の一端の幅を、３００ｍｍより長く設定することは、プレス成形技術上不可能であった。

本発明の目的は、プレス成形時にシワや割れを防止又は抑制するブランク、成形板、及びプレス成形時にシワや割れを防止又は抑制するプレス成形品の製造方法及びシワや割れの発生が防止されたプレス成形品を提供することである。

本発明は、略述すると、「Ｌ字状形状部品やＴ字状形状部品、さらにはＹ字状形状部品であるプレス成形品を展開した形状のブランクにおける、フランジ部に成形される部分のエッジ部への余肉部の設け方を工夫することにより、プレス成形品におけるフランジ割れの発生を防ぎながら、天板部から縦壁部への過剰なブランクの流入を抑制して天板エッジ割れの発生をも防ぐことができる」という技術思想、具体的には、「Ｔ字状形状部品やＬ字状形状部品、さらにはＹ字状形状部品であるプレス成形品を展開した形状のブランクにおける、フランジ部に成形される部分のエッジ部へ余肉部を設けるとともに、この余肉部のエッジ部に、第１の凹部、凸部及び第２の凹部を設けることにより、余肉部に設ける凸部によりフランジ割れの発生を抑制できるとともに、余肉部に設ける第１の凹部及び第２の凹部がいずれも延びることにより天板部から縦壁部への変位量を軽減することができるために天板エッジ割れの発生をも抑制できる」という技術思想に基づく。

本発明の第１の態様は、平面視において、一対の外縁部のうちの少なくとも一方が、直線である直線外縁部と、前記直線外縁部から連続して他方の外縁部から離間していく外側に凹形状の曲線である曲線外縁部とを備えた天板部と、前記外縁部から下方に折り曲げられ、前記直線外縁部に沿って形成された直縦壁部と前記曲線外縁部に沿って形成された曲縦壁部とを備えた縦壁部と、前記直縦壁部から外側へ延び、前記直線外縁部に沿って形成された直線フランジ部と前記曲線外縁部に沿って形成された前記曲縦壁部から外側へ延びる曲線フランジ部とを備えたフランジ部と、を備えた平面視でＬ字、Ｔ字、及び、Ｙ字状のいずれかの形状の加工部品にプレス加工して製造される平板状のブランクであって、前記加工部品の展開形状において前記フランジ部のエッジに相当する部位には余肉部が設けられており、前記余肉部には外側へ凸形状となる凸部と、前記凸部の両側に凹形状の第１凹部と第２凹部が形成され、少なくもとも前記凸部が前記曲線フランジ部のエッジに相当する部位に設けられているブランクを提供する。

本発明の第２の態様は、前記余肉部は、前記第１凹部と前記凸部の間、および前記凸部と前記第２凹部との間の少なくとも一方には、平面視で直線となる直線状部をさらに備える本発明の第１の態様によるブランクを提供する。

本発明の第３の態様は、本発明の第１態様又は第２態様のブランクにプレス成形前の予加工を行った成形板を提供する。

本発明の第４の態様は、本発明の第１の態様又は第２の態様のブランク又は第３の態様の成形板を、ダイ金型とパッド及び曲げ型との間に配置する工程と、前記天板部、前記縦壁部及び前記フランジ部の端部に形成される前記ブランク又は前記成形板の部分が前記天板部に成形される前記ブランク又は前記成形板の部分と同一平面上に存在する状態で、前記ブランク又は前記成形板において前記天板部に成形される部分の一部である面外変形抑制領域を前記パッドにより加圧した状態で、前記ダイ金型又は前記曲げ型を相互に接近する方向へ相対移動させることによって、前記端部を、前記ダイ金型における前記天板部に対応する部位に対して面内移動させながら前記縦壁部及び前記フランジ部を曲げ成形によりプレス成形する工程と、を備えるプレス成形品の製造方法を提供する。

本発明の第５の態様は、本発明の第１の態様又は第２の態様のブランク又は第３の態様の成形板を、ダイ金型とパッド及び曲げ型との間に配置する工程と、前記天板部、前記縦壁部及び前記フランジ部の端部に形成される前記ブランク又は前記成形板の部分が前記天板部に成形される前記ブランク又は前記成形板の部分と同一平面上に存在する状態で、前記ブランク又は前記成形板における前記天板部に成形される部分の一部である面外変形抑制領域に前記パッドを近接又は接触させ、前記パッドと前記ダイ金型との隙間を、前記ブランク又は前記成形板の板厚以上、かつ該板厚の１．１倍以下に保ちながら前記ダイ金型又は前記曲げ型を相互に接近する方向へ相対移動させることにより、前記縦壁部及び前記フランジ部を曲げ成形によりプレス成形する工程と、を備えるプレス成形品の製造方法を提供する。

本発明の第６の態様は、前記面外変形抑制領域は、前記ブランク又は前記成形板において平面視で、前記天板部に形成される部分を前記直線外縁部となる線の延長線で二分された領域のうち前記曲線外縁部となる部位側の領域であって、前記ダイ金型に接する領域である本発明の第４又は第５態様にプレス成形品の製造方法を提供する。

本発明の第７の態様は、前記ブランク又は前記成形板の端部であって、前記ブランク又は前記成形板における前記面外変形抑制領域に対応する部位の中で前記曲線外縁部よりも前記天板部に成形される側に存在する部分は、前記天板部に成形される部分と同一平面上に存在する本発明の第４〜第６のいずれか１態様によるプレス成形品の製造方法を提供する。

本発明の第８の態様は、前記縦壁部の高さは、前記曲線外縁部の長さの０．２倍以上、又は２０ｍｍ以上である本発明の第４〜第７のいずれか１態様によるプレス成形品の製造方法を提供する。

本発明の第９の態様は、前記ブランク又は前記成形板における前記天板部に成形される部分の内側であって、前記曲線外縁部から前記天板部に成形される側へ少なくとも５ｍｍ以内の領域に、前記パッドを近接又は接触させることによって、前記縦壁部及び前記フランジ部が成形される本発明の第４〜第８のいずれか１態様によるプレス成形品の製造方法を提供する。

本発明の第１０の態様は、前記曲線外縁部の中央の位置から、前記曲線外縁部の端部から前記直線外縁部側へ５０ｍｍ以上離れた位置までの間の前記フランジ部の幅は、２５ｍｍ以上１００ｍｍ以下である本発明の第４〜第９のいずれか１態様によるプレス成形品の製造方法を提供する。

本発明の第１１の態様は、前記天板部の前記曲線外縁部の最大曲率半径は５ｍｍ以上３００ｍｍ以下である本発明の第４〜第１０のいずれか１態様によるプレス成形品の製造方法を提供する。

本発明の第１２の態様は、前記ブランク又は前記成形板の引張強度は、４００ＭＰａ以上１６００ＭＰａ以下である本発明の第４〜第１１のいずれか１態様によるプレス成形品の製造方法を提供する。

本発明の第１３の態様は、平面視において、一対の外縁部のうちの少なくとも一方が、直線である直線外縁部と、前記直線外縁部から連続して他方の外縁部から離間していく外側に凹形状の曲線である曲線外縁部とを備えた天板部と、前記外縁部から下方に折り曲げられ、前記直線外縁部に沿って形成された直縦壁部と前記曲線外縁部に沿って形成された曲縦壁部とを備えた縦壁部と、前記直縦壁部から外側へ延び、前記直線外縁部に沿って形成された直線フランジ部と前記曲線外縁部に沿って形成された前記曲縦壁部から外側へ延びる曲線フランジ部とを備えたフランジ部と、を備え、前記天板部の前記曲線外縁部側の端部の幅が１５０ｍｍ以上であり、引張強度が４００ＭＰａ以上１６００ＭＰａ以下である請求項１又は２に記載されたブランク又は該ブランクに予加工を行った成形板を素材として冷間で曲げ成形によりプレス成形されて得られるプレス成形品を提供する。

本発明のブランク又は成形板をプレス成形することにより、プレス成形品のシワや割れの発生を防止又は抑制できる。また、本発明のプレス成形品の製造方法によれば、シワや割れの発生を防止又は抑制してプレス成形品を製造することができる。さらに、本発明のプレス成形品は、高強度のブランクからシワや割れの発生が防止又は抑制され、所望の形状に製造されたものである。

本発明の一実施形態に係るプレス成形品であるＬ字状形状部品の形状を簡略化して示す概略説明図である。 本発明の一実施形態に係るＬ字状形状部品の主要部寸法の一例を示す概略説明図である。 本発明の一実施形態に係るＬ字状形状部品のブランクの形状を模式的に示す概略説明図である。 本発明の一実施形態に係るＬ字状形状部品の曲縦壁部近傍の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る製造方法により得られるＬ字状形状部品の曲縦壁部近傍の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る製造方法を実施する際に用いられる金型ユニットの概略を示す概略説明図である。 図５に示す金型ユニットによるプレス成形開始前の概略を示す、図４Ｂにおけるａ−ａ線断面図である。 図５に示す金型ユニットによるプレス成形完了時の概略を示す、図４Ｂにおけるａ−ａ線断面における、説明図である。 図５に示す金型ユニットによるプレス成形開始前の概略を示す、図４Ｂにおけるｂ−ｂ線断面図である。 図５に示す金型ユニットによるプレス成形完了時の概略を示す、図４Ｂにおけるｂ−ｂ線断面における、説明図である。 ブランクの面外変形抑制領域（領域Ｆ）をハッチングで示す概略説明図である。 ブランクをダイ金型上に設置した状態を示す斜視図である。 ブランクをＬ字状形状部材に成形した後の状態を示す斜視図である。 比較例１のブランク形状を示す概略説明図である。 比較例２のブランク形状を示す概略説明図である。 比較例３のブランク形状を示す概略説明図である。 比較例４のブランク形状を示す概略説明図である。 実施例のブランク形状を示す概略説明図である。 実施例で試作した自動車の骨格部品の構成部品であるプレス成形品の形状を示す斜視図である。 構成部材をスポット溶接によって接合することにより形成される骨格部材の一例を示す概略説明図である。 天板部が平面視でＴ字状の外形を有するＴ字状形状部品を示す説明図である。 絞り成形によるプレス加工において、成形開始前を示す概略説明図である。 絞り成形によるプレス加工において、成形完了時を示す概略説明図である。 図１５は、絞り成形によるプレス加工により製造されるプレス成形品の一例を示す概略説明図である。 プレス成形品の成形素材であるブランクを示す斜視図である。 図１７は、ブランクにおけるシワ押さえ領域をハッチングにより示す概略説明図である。 プレス加工後の中間プレス成形品を示す斜視図である。 自由曲げ工法による中間プレス成形品におけるシワ及び割れの発生状況の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るブランク形状のバリエーションを示す概略説明図である。 本発明の一実施形態に係るブランク形状のバリエーションを示す概略説明図である。 本発明の一実施形態に係るブランク形状のバリエーションを示す概略説明図である。 本発明の一実施形態に係るブランク形状のバリエーションを示す概略説明図である。 本発明の一実施形態に係るブランク形状のバリエーションを示す概略説明図である。

本発明の実施形態に係るブランク、プレス成形品及びその製造方法について、図１〜図１１及び図２０を参照しながら説明する。なお、本実施形態において、「平面視」とは、プレス成形時にダイ金型と曲げ金型が相対移動する方向から視ることを意味する。

また、本実施形態では、プレス成形品がＬ字状形状部品である場合を例にとるが、本発明はＬ字状形状部品に限定されるものではなく、Ｔ字状形状部品やＹ字状形状部品といった、後述する横断面形状を有するとともに湾曲部を有するプレス成形品であれば同様に適用される。

さらに、ブランクは、プレス成形に適した金属板であればよく、その材質は特定のものには限定されない。ブランクとしては、例えば鋼板、アルミニウム板、さらには鋼やアルミニウムを主成分とする合金板といった、プレス成形に適した金属板が好適である。本実施形態では、ブランクが鋼板である場合を例にとる。

１．プレス成形品

図１は、本実施形態に係る長尺のプレス成形品であるＬ字状形状部品２０の形状を簡略化して示す説明図である。図２は、このプレス成形品の主要部の寸法の一例を示す説明図である。さらに、図３は、本実施形態に係るＬ字状形状部品２０のブランク３０の形状を模式的に示す説明図である。

Ｌ字状形状部品２０は、図１に示すように、長手方向（図１における矢印Ｘ方向（以下、Ｘ方向という場合がある」））に長く延びて存在する長尺プレス成形品である。Ｌ字状形状部品２０のＸ方向の寸法は、１００〜１４００ｍｍの範囲にあり、図２に示すように例えば３００ｍｍである。

Ｌ字状形状部品２０は、平面視略Ｌ字形状の天板部２０ａと、天板部２０ａのＸ方向と交差する方向（本実施形態ではＸ方向と直交する矢印Ｙ方向（以下、「Ｙ方向」という場合がある））の両端から下方に延在する二つの縦壁部２０ｃ，２０ｃと、二つの縦壁部２０ｃ、２０ｃの下端部から外側に延在する二つのフランジ部２０ｄ，２０ｄとを備える略ハット型の横断面形状を有する。なお、天板部２０ａと縦壁部２０ｃ、２０ｃの間には、横断面がＲ形状とされた稜線部２０ｂ、２０ｂを備える。

天板部２０ａには、Ｙ方向の両端部に稜線部２０ｂ、２０ｂとの境界線となる外縁部２４ａ、２４ｂがある。外縁部２４ａは、Ｘ方向の一方（以下、「Ｘ１方向」という場合がある。）の端部から平面視直線上に延びている直線外縁部２４ａ１と、直線外縁部２４ａ１に連続して平面視で内側に凸に湾曲しており、Ｘ方向の他方（以下、「Ｘ２方向」という場合がある。）に向かって外縁部２４ｂから離間していく曲線外縁部２４ａ２と、曲線外縁部２４ａ２に連続して平面視直線状に延びている直線外縁部２４ａ３とを備える。なお、反対側の外縁部２４ｂは、平面視直線状の直線外縁部のみで形成されている。

天板部２０ａは、Ｘ方向へ延在するとともにＹ方向に所定の幅ｗを有する。Ｘ１方向の端部における天板部２０ａの幅ｗ１は５０〜２００ｍｍの範囲にあり、図２に示すように例えば１００ｍｍである。また、Ｘ２方向の端部における天板部２０ａの幅ｗ３は７０〜１０００ｍｍの範囲にあり、図２に示すように例えば２００ｍｍである。

なお、Ｌ字状形状部品２０において、「Ｌ字下端部」とは、図１に示すように、天板部２０ａのＸ２方向の端部２５のことを意味する。本実施形態のように端部が平面視において複数の部分（本実施形態では２つの直線）から形成される場合にはその全てを含む。

次に、縦壁部２０ｃ、２０ｃについて説明する。

外縁部２４ａ側の縦壁部２０ｃは、直線外縁部２４ａ１に倣ってＸ１方向の端部から平面視において直線状となる直縦壁部２０ｃ１と、曲線外縁部２４ａ２に倣って平面視において内側に凸となる曲線状となる曲縦壁部２０ｃ２と、直線外縁部２４ａ３に倣って平面視において直線状となる直縦壁部２０ｃ３とを備える。なお、反対側の縦壁部２０ｃは、平面視直線状の直縦壁部のみから形成されている。

縦壁部２０ｃ，２０ｃの高さは２０〜１２０ｍｍの範囲にあり、図２に示すように、例えば７０ｍｍである。ここで、縦壁部２０ｃの高さは、曲線外縁部２４ａ２の長さの０．２倍未満であるか、あるいは２０ｍｍ未満であると、縦壁部２０ｃにシワが発生し易くなる。このため、縦壁部２０ｃの高さは、曲線外縁部２４ａ２の長さの０．２倍以上かつ２０ｍｍ以上であることが好ましい。

縦壁部２０ｃ（曲縦壁部２０ｃ２）の平面視における最大曲率半径、すなわち、外縁部２４ａ（外縁部２４ａ２）の最大曲率半径（Ｒ_ＭＡＸ）は、５ｍｍ以上３００ｍｍ以下であることが好ましい。最大曲率半径が５ｍｍ未満であると、最大曲率部分が局所的に張り出すため、割れが発生し易くなる。一方、最大曲率半径が３００ｍｍ超であると、Ｘ２方向の端部における天板部２０ａの幅ｗ３とＸ１方向の端部の幅ｗ１との差が大きくなり、プレス成形の過程で縦壁部２０ｄに引き込まれる距離が長くなるため、後述する金型ユニット４０とブランク３０との摺動距離が大きくなり、金型ユニット４０の摩耗が促進され、金型寿命が短くなる。したがって、曲縦壁部２０ｃ２（曲線外縁部２４ａ２）の最大曲率半径は１００ｍｍ以下であるとより好ましい。

続いて、フランジ部２０ｄ、２０ｄについて説明する。

外縁部２４ａ側のフランジ部２０ｄも、外縁部２４ａに倣ってＸ１方向の端部から平面視においてエッジが直線状となる直線フランジ部２０ｄ１と、エッジが内側に凹となる曲線状となる曲線フランジ部２０ｄ２と、直線状となる直線縦壁部２０ｄ３とを備える。なお、反対側のフランジ部２０ｄは、平面視直線状の直線フランジ部のみから形成されている。

二つのフランジ部２０ｄ，２０ｄの幅はいずれも１０〜１００ｍｍの範囲にあり、図２に示すように例えば３５ｍｍである。

さらに、本実施形態に係る製造方法では、図４Ａに示すように、曲縦壁部２０ｃ２の中央Ｃよりも第１の端部Ａ（Ｘ１方向側の曲縦壁部２０ｃ２の終点を意味する）へ向けた側のフランジ部２０ｄの幅ｈ_ｉが２５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であればよい。より具体的には、後述する図４Ａにおいて、フランジ部２０ｄの中央線Ｃから、端部Ａにおけるフランジ部２０ｄを超えて、端部Ａ側におけるフランジ部２０ｄからフランジ周方向へ５０ｍｍ離れた位置までの区間Ｄにおけるフランジ部２０ｄの幅ｈ_ｉが２５ｍｍ以上１００ｍｍ以下になるようにプレス成形することが好ましい。

フランジ部２０ｄの幅ｈ_ｉは、フランジ部２０ｄの縁の任意の位置における接線と直交する方向へのフランジ部２０ｄの距離で定義される。

区間Ｄ内のフランジ部２０ｄにフランジ幅ｈ_ｉが２５ｍｍ未満である箇所が存在すると、フランジ部２０ｄにおいて板厚減少が大きくなり、割れが発生し易くなる。これは、成形の過程で天板部２０ａのＸ２方向の端部（図１におけるＢ部近傍）を縦壁部２０ｃに引き込む力がフランジ部近辺に集中するためである。

一方、区間Ｄ内のフランジ部２０ｄにフランジ幅ｈ_ｉが１００ｍｍ超の箇所が存在する場合、フランジ部２０ｄの圧縮される量が大きくなり、シワが発生し易くなる。

このため、区間Ｄ内のフランジ部２０ｄのフランジ幅ｈ_ｉを２５ｍｍ以上１００ｍｍ以下とすることにより、フランジ部２０ｄにおけるシワと割れの発生を抑制することができる。

したがって、フランジ部２０ｄのフランジ幅ｈ_ｉが２５ｍｍ未満の形状の部品を製造する場合には、２５ｍｍ以上の幅を有するフランジ部２０ｄを有する中間プレス成形体をプレス成形により製造した後に、不要部分を切除することが好ましい。

また、Ｌ字状形状部品２０は、Ｘ方向の直線外縁部２４ａ１と曲線外縁部２４ａ２との境界位置で、第１の部分２１と第２の部分２２に便宜的に分けられる。第１の部分２１では、縦壁部２０ｃ，２０ｃが平面視で平行な直線状に形成されているため、天板部２０ａの幅ｗ１が略一定である。

これに対して第２の部分２２では、縦壁部２０ｃ、２０ｃのうち、曲縦壁部２０ｃ２（曲線外縁部２４ａ２）が略板厚方向へ湾曲するとともに天板部２０ａの幅ｗがＸ２方向の端部に向けて徐々に増加することにより、天板部２０ａが平面視でＬ字状を呈する。曲縦壁部２０ｃ２の曲率半径は、５〜５００ｍｍの範囲にあり、図２に示すように２００ｍｍである。

なお、曲線外縁部２４ａ２、曲縦壁部２０ｃ２、曲線フランジ部２０ｄ２をまとめて、湾曲部２３という場合がある。

Ｌ字状形状部品２０の曲線外縁部２４ａ２は、平面視で一定の曲率を有する形状、楕円形状、複数の曲率を有する形状、又は直線部を含む形状などであってよい。すなわち、Ｌ字状形状部品２０では、平面視で、弧状に湾曲している稜線部２０ｂ（曲線外縁部２４ａ２）の外側に天板部２０ａが存在し、弧状に湾曲している稜線部２０ｂの内側（弧の中心点側）にフランジ部２０ｄが存在する。なお、天板部２０ａは完全な平面である必要はなく、プレス製品のデザインに基づき天板部２０ａに種々の付加形状（例えば凹部や凸部等）が付与されてもよい。

図４Ａに示すように、Ｌ字状形状部品２０の曲線外縁部２４ａ２の両端部のうち、Ｘ１方向の端部を端部Ａ（第１の端部）と呼び、Ｘ２方向の端部を端部Ｂ（第２の端部）という。

Ｘ２方向の端部における天板部２０ａの幅ｗ３は１５０ｍｍ以上であることが例示される。従来、Ｔ字状形状部品の代表的な例であるセンターピラーレインフォースメントを自由曲げ工法によるプレス加工により製造する場合には、ブランクの形状を変更してフランジ割れ及び天板エッジ割れの発生を防止せざるを得ず、センターピラーレインフォースメントの下端部における幅ｗ３を１５０ｍｍ超に長く設定することは困難であった。しかし、本実施形態に係るＬ字状形状部品２０は、後述するブランク３０を用いて自由曲げ工法で成形するため、ブランクの形状を変更してフランジ割れ及び天板エッジ割れの発生を防止する必要がなくなり、Ｘ２方向の端部における天板部２０ａの幅ｗ３として１５０ｍｍ以上を確保することができる。

さらに、Ｘ２方向の端部を含む第２の部分２２の一部は、他の部材（例えばルーフレールやサイドシル等）との接合部をなしており、この部分を介して他の部材と適宜手段（スポット溶接やレーザ溶接等）により接合される。

このため、本実施形態に係るプレス成形品２０は、他の部材との接合部となる部分の接合面積を増加できるために、他の部材との接合強度を高めることができ、プレス成形品が自動車車体構成部材（各種ピラーアウターレインフォースメントやシルアウターレインフォースメント等）である場合には、自動車のボディシェルの曲げ剛性やねじり剛性を向上することができる。

なお、以上の説明は、二つの縦壁部２０ｃ，２０ｃのうちの一つの縦壁部２０ｃとこの縦壁部２０ｃにつながる稜線部２０ｂ及びフランジ部２０ｄとがいずれも縦壁部２０ｃの略板厚方向へ湾曲する場合、すなわちＬ字状形状部品２０を例にとったが、二つの縦壁部２０ｃ，２０ｃのうちの両方の縦壁部２０ｃとこれらの縦壁部２０ｃにそれぞれつながる稜線部２０ｂ及びフランジ部２０ｄとがいずれも縦壁部２０ｃの略板厚方向へ湾曲する場合、すなわちＴ字状形状部品やＹ字状形状部品についても、事情は同じである。

本実施形態に係るプレス成形品であるＬ字状形状部品２０は、以上のように構成される。

２．ブランク

次に、Ｌ字状形状部品２０をプレス成形するための金属素材板であるブランク３０について説明する。

図３に示すように、ブランク３０は、素材である鋼板から適当な加工（例えばレーザー加工）により所定の形状に切り出されることにより、製造される。

ブランク３０に行う予加工としては、例えば、ブランク２０の内部に軽度の凸部を形成するための曲げ成形や絞り成形によるプレス成形加工や穴空け加工等がある。プレス成形品２０の寸法や形状を勘案してブランク３０に対してこれらの予加工を適宜行ってもよい。

ブランク３０は、プレス成形品２０を展開した形状３１（図３おける一点鎖線で示す形状であり、本明細書では「展開形状」という場合がある）、すなわち天板部２０ａに成形される部分３０ａと、外縁部２４ａ、２４ｂに成形される部分３０ｂ，３０ｂと、稜線部２０ｂ、２０ｂ、縦壁２０ｃ，２０ｃ及びフランジ部２０ｄ，２０ｄに成形される部分３０ｃ，３０ｃを合わせた形状に、曲線フランジ部２０ｄ２を含むフランジ部２０ｄに成形される部分のエッジに膨出部４８を付加するとともに、この膨出部４８のエッジを、下記条件１を満足する第１の凹部３３、凸部３４及び第２の凹部３５を設けた余肉部３２にする。

図３に示すように、フランジ部２０ｄに成形される部分の展開形状３１のエッジ部４５には、Ｌ字状形状部品２０のフランジ部２０ｄと同様に、Ｘ１方向の端部から直線エッジ部４５ａ、曲線エッジ部４５ｂ、直線エッジ部４５ｃが形成されている。

条件１；ブランク３０の内部方向への曲率の符号を負とするとともにこの内部方向と反対の方向への曲率の符号を正とした場合に、余肉部３２のエッジに並んで形成された、曲率の符号が負となる第１の凹部３３、曲率の符号が正となる凸部３４、及び曲率の符号が負となる第２の凹部３５をこの順に有する。

さらに、ブランク３０は、下記条件２及び３を満足することが好ましい。

条件２；凸部３４の平面視におけるエッジ長さ（以下、同様の平面視におけるエッジ長さを「エッジ長さ」という場合がある）は曲線エッジ部４５ｂのエッジ長さ以下である。凸部３４は、フランジ割れを防ぐために設けられるものであり、フランジ割れが生じるのは曲線フランジ部２０ｄ２であるから、凸部３４のエッジ長さは曲線エッジ部４５ｂのエッジ長さ以下であることが好ましい。

なお、ブランク３０において、「平面視」という場合には、板の延在方向に対して直交する方向から見た場合を意味する。

また、第１の凹部３３、凸部３４、第２の凹部３５のエッジ長さは、ブランク３０のエッジにおける変曲点間の距離をさす。

条件３；第１の凹部３３及び第２の凹部３５それぞれの曲率の絶対値は、いずれも、０．１（１／ｍｍ）以下である。第１の凹部３３及び第２の凹部３５は、天板エッジ割れを防ぐために設けられるものであり、第１の凹部３３及び第２の凹部３５が延びることによって、プレス加工時にブランク３０が型内へ流入することを抑制するものである。したがって、第１の凹部３３及び第２の凹部３５それぞれの曲率の絶対値が大きいと第１の凹部３３及び第２の凹部３５それぞれにおいて応力集中が発生し、第１の凹部３３及び第２の凹部３５それぞれにおいてエッジ割れが発生し易くなる。このため、第１の凹部３３及び第２の凹部３５それぞれの曲率の絶対値は０．１（１／ｍｍ）以下であることが好ましい。

展開形状３１は、ブランク３０の形状のベースとなる形状であり、天板部２０ａ，稜線部２０ｂ，２０ｂ，縦壁部２０ｃ，２０ｃ及びフランジ部２０ｄ，２０ｄを平面に展開した形状であって、天板部２０ａに成形される部分に、稜線部２０ｂ，２０ｂに成形される部分と、縦壁部２０ｃ，２０ｃに成形される部分と、フランジ部２０ｄ，２０ｄに成形された部分とを付加することにより得られる形状である。

また、余肉部３２は、上述のように、フランジ割れ及び天板エッジ割れをともに防ぐための基本となる部分であり、このような観点から余肉部３２の形成範囲や大きさを決定すればよい。例えば、製品であるＬ字状形状部品２０の縦壁部２０ｃの高さの１／２〜３／２倍の幅（縦壁部２０ｃとフランジ部２０ｄとの境界線から余肉部３２のエッジまでの距離）を有する余肉部３２を、Ｌ字状形状部品２０の曲線フランジ部２０ｄ２となる部分に形成することが望ましい。Ｌ字状形状部品２０のフランジ部２０ｄの形状（長さ）により余肉部３２が変動することを防ぐためである。余肉部３２の幅が縦壁部２０ｃの高さの１／２未満であるとフランジ割れが発生し、余肉部３２の幅が縦壁部２０ｃの高さの３／２超であると、フランジしわや縦壁割れが発生するからである。

また、本実施形態に係る製造方法によれば、成形によるフランジ部２０ｄの板厚減少が抑制されるので、延性が高く比較的低強度の鋼板（例えば引張強度が４００ＭＰａ程度の鋼板）からなるブランク３０だけでなく、延性が低く比較的高強度の鋼板（例えば引張強度が１６００ＭＰａ程度の鋼板）からなるブランクを用いても良好にプレス成形することができる。このため、ブランク３０には、引張強度が４００ＭＰａ以上１６００ＭＰａ以下の高強度鋼板を用いることができる。

ブランク３０のＸ２方向の端部３０ｄは、少なくとも一部の端部が天板部２０ａに成形される部分３０ａの同一平面内にあるような形状、すなわちプレス成形時に端部が巻き込まれない形状を有していることが望ましい。また、後述する図７に示すように、ブランク３０のうち、面外変形抑制領域（領域Ｆ）に対応する部位の端部は部分３０ａと同一平面上にあること、換言すると、ブランク３０の端部であって、ブランク３０における面外変形抑制領域に対応する部位の中で曲線外縁部２４ａ２及び直線外縁部２４ａ３に成形される部分よりも天板部２０ａに成形される側に存在する部分は、天板部２０ａに成形される部分と同一平面上に存在することが好ましい。

図３に示すブランク３０とは異なり、第１の凹部３３と凸部３４との間、又は第２の凹部３５と凸部３４との間のうちの一方又は双方に、直線状部を有していてもよい（図２０Ｅ、直線状部４６、４７参照）。これにより、第１の凹部３３，凸部３４，第２の凹部３５それぞれの曲率半径が小さくてもよい場合には、これらの曲率半径を大きくしなくとも、所望の第１の凹部３３，凸部３４及び第２の凹部３５をエッジに有する余肉部３２を形成することができ、好ましい。

なお、ブランク３０に設けられる余肉部３２の配置については、図２０Ａ〜２０Ｅに示すようなバリエーションが考えられる。

図２０Ａに示すように、余肉部３２の第１の凹部３３、凸部３４、第２の凹部３５が全て曲線エッジ部４５ｂの範囲内に設けられているブランク３０（図２０Ａ参照）や、第１凹部３３の始点が直線エッジ部４５ａにかかるブランク３０（図２０Ｂ参照）や、第２凹部３５の始点が直線エッジ部４５ｃにかかるブランク３０（図２０Ｃ参照）が考えられる。

また、直線エッジ部４５ａに第１凹部３３、曲線エッジ部４５ｂに凸部３４、直線エッジ部４５ｃに第２の凹部３５が形成されたブランク３０（図２０Ｄ参照）も考えられる。

さらに、第１の凹部３３と凸部３４の間、凸部３４と第２の凹部３５の間に平面視で直線となる直線状部４６、４７が形成されているブランク３０（図２０Ｅ参照）等が考えられる。これらは、あくまでも例示であり、これらに限定する趣旨ではない。

３．本実施形態に係るプレス成形品の製造方法

本実施形態に係るプレス成形品の製造方法について、先ず自由曲げ工法について説明し、次にこれを本実施形態に係るブランク３０に適用した場合の作用効果について説明する。

これらのプレス成形品の製造方法は、略述すると、上述の本発明に係るブランク３０に、特許文献５により開示された自由曲げ工法を用いて冷間で曲げ成形によるプレス加工を行うことを経て、上述の本発明に係るプレス成形品２０を製造するものである。自由曲げ工法は特許文献５により既に公知であるので、以下に簡単に説明する。

なお、この自由曲げ工法の説明では、上記説明で用いたＬ字状形状部品２０、ブランク３０と異なる形状のＬ字状形状部品２０Ｙ、ブランク３０Ｙを用いているが、作用等に変わりはない。また、Ｌ字状形状部品２０Ｙ、ブランク３０Ｙの構成要素については、Ｌ字状形状部品２０、ブランク３０と同様の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図４Ｂは、本製造方法により得られるＬ字状形状部品２０の湾曲部２３の斜視図であり、図５は、本製造方法を実施する際に用いられる金型ユニット４０の概略を示す説明図であり、図６Ａ、図６Ｂは、図５に示す金型ユニット４０によるプレス成形開始前とプレス成形完了時の概略を示す図４Ｂにおけるａ−ａ線断面図であり、図６Ｃ、図６Ｄは、図５に示す金型ユニット４０によるプレス成形開始前とプレス成形完了時の概略を示す図４Ｂにおけるｂ−ｂ線断面図である。

はじめに、金型ユニット４０を図５を参照して説明する。金型ユニット４０は、ブランク３０Ｙが設置されるダイ金型４１と、ブランク３０ダイ金型４１との間に挟み込むパッド４２と、ダイ金型４１と相対移動することによりブランク３０をプレス成形する曲げ型４３とを備える。

後述する面外変形抑制領域（領域Ｆ）に対応する部位などの面内移動を許容する程度にブランク３０を加圧する場合にパッド４２の駆動機構はバネや油圧でよい。または、ガスクッションをパッド４２としてもよい。

また、面外変形抑制領域（領域Ｆ）に近接又は接触する部分についてパッド４２とダイ金型４１との隙間を、ブランク３０の板厚以上でかつ板厚の１．１倍以下に保った状態で縦壁部２０ｃ及びフランジ部２０ｄを成形する場合に用いるパッド４２の駆動機構は電動シリンダーや油圧サーボ装置などであればよい。なお、ダイ金型４１と曲げ型４３との上下の位置関係は反対でも良い。

この方法では、ブランク３０Ｙの少なくとも一部の領域（ブランク３０のうち、天板部２０ａに対応する領域の少なくとも一部）が、ダイ金型４１のうち天板部２０ａに対応する部位の上でスライド（面内移動）可能な状態で、縦壁部２０ｃ及びフランジ部２０ｄを成形する。つまり、ブランク３０Ｙをダイ金型４１とパッド４２及び曲げ型４３との間に配置し、パッド４２をブランク３０Ｙに近接又は接触させた状態で、ブランク３０Ｙの少なくとも一部を、ダイ金型４１のうち天板部２０ａに対応する部位の上でスライドさせながら、縦壁部２０ｃおよびフランジ部２０ｄを成形する。

なお、「パッド４２をブランク３０Ｙに近接させた状態」とは、ダイ金型４１のうち天板部２０ａに対応する部位の上でブランク３０Ｙがスライドする場合にはブランク３０Ｙとパッド４２とが接触せず、この部位の上でブランク３０Ｙが面外変形（又は座屈）しようとした場合にはブランク３０Ｙとパッド４２とが接触する状態を意味する。より厳密には、「パッド４２をブランク３０Ｙに近接させた状態」とは、パッド４２とダイ金型４１との隙間を、ブランク３０Ｙの板厚の１．０倍超かつ１．１倍以下に保った状態を意味する。

また、縦壁部２０ｃおよびフランジ部２０ｄの成形では、ブランク３０Ｙの一部である面外変形抑制領域（領域Ｆ）にパッド４２が近接又は接触する部分については、パッド４２とダイ金型４１との隙間をブランク３０Ｙの板厚の１．０倍超且つ１．１倍以下に保った状態で、成形してもよい。

例えば、天板部２０ａに相当する部分のパッド４２とダイ金型４１との隙間をブランク３０Ｙの板厚以上でかつ板厚の１．１倍以下に保った状態で成形した場合、ブランク３０Ｙには過大な面圧がからないため、プレス中にブランク３０Ｙは金型ユニット４０内で十分にスライド（面内移動）でき、さらに成形が進むにつれて、天板部２０ａで肉余りが発生してブランク３０Ｙを面外変形させる力が働いた場合には、パッド４２によりブランク３０Ｙの面外変形が拘束されるので、割れやシワの発生を抑制することができる。

天板部２０ａに相当する部分のパッド４２とダイ金型４１との隙間をブランク３０Ｙの板厚未満にして成形した場合は、ブランク３０Ｙとダイ金型４１との間に過大な面圧がかかることになり、ブランク３０Ｙが金型ユニット４０内で十分にスライド（面内移動）できずに、フランジ部２０ｄで割れが発生してしまう。

一方、天板部２０ａに相当する部分におけるパッド４２とダイ金型４１との隙間をブランク３０Ｙの板厚の１．１倍以上として成形した場合、プレス中にブランク３０Ｙの面外変形が十分に拘束されないため、成形が進むにつれ、天板部２０ａでブランク３０Ｙが大幅に余ることにより、天板部２０ａに顕著なシワの発生のみならず、座屈が発生し、所定の形に成形することができなくなる。

自動車部品等で一般に使用される引張強度２００ＭＰａから１６００ＭＰａの金属板をその一部を面外変形抑制領域（領域Ｆ）として、パッド４２の面外抑制領域に近接又は接触する部分についてはパッド４２とダイ金型５１との隙間がブランク３０Ｙの板厚の１．０倍超かつ１．１倍以下に保った状態で成形する場合、パッド４２とダイ金型４１との隙間がブランク３０Ｙの板厚の１．０３倍以上であると、多少のシワが発生するので、パッド４２とダイ金型４１との隙間は板厚以上、かつ板厚の１．０３倍以下とすることがより望ましい。

本実施形態に係る製造方法では、図６Ａ、図６Ｂに示すように、ａ−ａ線断面位置ではダイ金型４１上に天板部２０ａに成形される部分（図３、天板部２０ａに成形される部分３０ａ参考）を載置してパッド４２で押さえながら又は近接させながら、ブランク３０の両側が曲げ型４３によりプレスされることにより縦壁部２０ｃ，２０ｃおよびフランジ部２０ｄ，２０ｄが成形される。この際、図６Ｃ、図６Ｄに示すように、ｂ−ｂ線断面位置では、ダイ金型４１上に面外変形抑制領域Ｆに相当する部分が載置され、ブランク３０の一方側のみが曲げ型４３によりプレスされることにより縦壁部２０ｃおよびフランジ部２０ｄが成形される。

このように、面外抑制変形領域Ｆは、ｂ−ｂ線断面において、一方側のみが曲げ型４３によりプレス成形されると共に、パッド４２とダイ金型４１間をブランク３０Ｙが移動可能に設置されているため、十分な量のブランクが型内に流れ込むことになる。

上記自由曲げ工法の説明では、パッド４２とダイ金型４１の間に隙間を設けたが、パッド４２により、ブランク３０Ｙに加圧しても良い。

すなわち、縦壁部２０ｃおよびフランジ部２０ｄの成形では、ブランク３０Ｙの一部を面外変形抑制領域（領域Ｆ）として、パッド４２により所定の荷重圧力で加圧してもよい。

例えばパッド荷重圧力が高く設定され、プレス中にブランク３０Ｙにおける、ダイ金型４１の天板部２０ａに接する部分が、ダイ金型４１とパッド４２との間で十分にスライド（面内移動）できない場合には、フランジ部２０ｄに割れが発生してしまう。

また、パッド４２による荷重圧力が低く設定され、プレス中にブランク３０Ｙにおける、ダイ金型４１の天板部２０ａに接する部分での面外変形を拘束できない場合は、天板部２０ａにシワが発生してしまう。

自動車部品等で一般に使用される引張強度２００ＭＰａから１６００ＭＰａの鋼板を成形する場合、３０ＭＰａ以上の圧力でパッド４２によってブランク３０Ｙに加圧するとダイ金型４１の天板部２０ａに対応する部位上でブランクが十分に摺動（移動）できないためフランジ部２０ｄで割れが発生する。一方、０．１ＭＰａ以下の圧力で加圧すると天板部２０ａでの面外変形を十分に抑制できない。したがって、パッド４２によるブランク３０Ｙに対する加圧は０．１ＭＰａ以上かつ３０ＭＰａ以下の圧力で行うことが望ましい。

さらに一般的な自動車部品の製造用のプレス機および金型ユニットを考えると、０．４ＭＰａ以下では荷重が小さいため、ガスクッション等でパッド４２を安定して加圧することが難しく、１５ＭＰａ以上では荷重が大きくなり高圧の加圧装置が必要になるため設備コストが高くなるので、パッド４２による加圧は０．４ＭＰａ以上かつ１５ＭＰａ以下の圧力で行うことがより望ましい。

ここで言う圧力とは、パッド加圧力を、パッド４２とブランク３０Ｙとの接触部分の面積で除した平均面圧のことであり、局所的には多少のバラツキがあってもよい。

図７は、ブランク３０Ｙの面外変形抑制領域（領域Ｆ）をハッチングで示す説明図である。

図７に示すように、縦壁部２０ｃ及びフランジ部２０ｄの成形では、天板部２０ａの平面視で、稜線部２０ｂの弧状に湾曲している部位２０ｂの一方の端部である端部Ａ（第１の端部）における、稜線部２０ｂと天板部２０ａとの境界線の接線で二分される天板部２０ａの領域のうち、他方の端部である端部Ｂ（第２の端部）を含む側の領域であって、ダイ金型４１の天板面（ブランク３０の天板部２０ａに成形される部分３０ａに対応する面）に接する領域（図７におけるハッチング部）が、面外変形抑制領域（領域Ｆ）として加圧されることが好ましい。これにより、天板部２０ａや縦壁部２０ｃのシワ発生を抑えることができる。

なお、パッド加圧に際しては、ブランク３０のダイ金型４１の天板面に接する部分全面もしくは、面外変形抑制領域（領域Ｆ）の全体を含むブランク３０のダイ金型４１の天板面に接する部分の一部をカバーする形状のパッドを用いることが好ましい。但し、例えば製品のデザインにより面外変形抑制領域（領域Ｆ）に付加形状が存在する場合等には、付加形状部を避けて、少なくとも面外変形抑制領域（領域Ｆ）のうち外縁部２４ａ（曲線外縁部２４ａ２、直線外縁部２４ａ３）になる位置から５ｍｍ以内の領域を含みかつ面外変形抑制領域（領域Ｆ）の５０％以上の面積をカバーする形状のパッドを用いてもよい。さらに、加圧面が区切りされたパッドを用いてもよい。

また、ブランク３０のうち、外縁部２４ａになる位置から少なくとも５ｍｍ以内にある天板部３０ａに成形される領域を、パッド４２で加圧することが好ましい。すなわち、ブランク３０における天板部２０ａに成形される部分３０ａの内側であって外縁部２４ａとなる位置から少なくとも５ｍｍ以内の領域に、パッド４２を近接又は接触させることによって、曲縦壁部２０ｃ２及び曲線フランジ部２０ｄ２は成形されることが好ましい。例えば、外縁部２４ａから４ｍｍ以内の領域のみをパッド４２で加圧すると、天板部２０ａにシワが発生し易いからである。

図８は、ブランク３０Ｙをダイ金型４１上に設置した状態を示す斜視図であり、図９は、ブランク３０ＹをＬ字状形状部材２０Ｙに成形した後の状態を示す斜視図である。

本発明に係る製造方法では、ブランク３０Ｙを、図８に示すように、ダイ金型４１の上に設置し、そして、Ｌ字状形状部材２０Ｙの天板部２０ａに成形される部分３０ａを、パッド４２によりダイ金型４１に向けて加圧した状態で、曲げ型４３をプレス方向に向けて降下させ、図９に示すように縦壁部２０ｃ，２０ｃ及びフランジ部２０ｄ，２０ｄを成形する。

上述のように、曲げ型４３をプレス方向に向けて降下させることで、ブランク３０は縦壁部２０ｃ及びフランジ部２０ｄの形状に沿って変形する。このとき、ブランク３０のうち、端部３０ｄに対応する部位は、縦壁部２０ｃに流入する。すなわち、ブランク３０のうち、端部３０ｄにおける天板部２０ｄに成形される位置は伸ばされることになるため、従来の絞り成形の場合では型内へのブランク３０の過剰な流入による天板部２０ａにおけるシワの発生が抑制される。また、ブランク３０のうち、端部３０ｄのフランジ部２０ｄに対応する位置は、過度に伸ばされないため、従来の絞り成形の場合では板厚減少による割れが発生し易かったフランジ部２０ｄにおける割れの発生が抑制される。また、このようにしてシワ、割れの発生を抑制できることから、従来の成形法のように、ブランク３０のうち端部３０ｄの近傍にシワ押さえのための大きなトリム領域を設ける必要がない。

本実施形態に係るプレス成形品の製造方法は、冷間で上記自由曲げ工法によるプレス加工によりブランク３０から製造する方法である。

したがって、ブランク３０Ｙに換えてブランク３０を適用することにより、上記自由曲げ工法と同様の作用効果を奏すると共に、以下のような作用を有する

これらの製造方法によれば、この曲げ成形によるプレス加工の際に、ブランク３０は、余肉部３２のエッジ部に、第１の凹部３３、凸部３４及び第２の凹部３５を有するため、余肉部３２に設けられた凸部３４により型内へのブランクの流れ込み量を増加させ、フランジ割れの発生を抑制できる。余肉部３２で凸部３４の両側に設けられた第１の凹部３３及び第２の凹部３５がプレス加工時にいずれも延びることにより天板部２０ａに成形される部分３０ａから縦壁部３０ｃへの変位量を軽減することができ、天板エッジ割れの発生をも抑制できるようになる。

さらに、本製造方法では、Ｌ字状形状部材２０の幅ｗ３を長くとった場合でも、この曲げ成形によるプレス加工の際に用いるブランク３０が、余肉部３２のエッジ部に、第１の凹部３３、凸部３４及び第２の凹部３５を有するため、余肉部３２に設けられた凸部３４によりフランジ割れの発生を抑制できるようになるとともに、余肉部に設けられた第１の凹部３３及び第２の凹部３５がいずれも延びることにより天板部２０ａに成形される部分３０ａから縦壁部３０ｃへの変位量を軽減することができるために天板エッジ割れの発生をも抑制できるようになる。

余肉部３２の作用を確認するために、以下のような試験を行った。

すなわち、図１０Ａ〜図１０Ｅに示すように、各種形状のブランク３６〜３９、３０（比較例１〜４、実施例）（引張強度１１８０ＭＰａ、板厚１．６ｍｍ）を用いて、ブランクにおける天板部２０ａに成形される部分をパッドで抑えた後に曲げ型によって曲げ成形する自由曲げ工法により、図１及び図２に示す形状及び寸法を有するプレス成形品２０を製造した。

なお、ブランク３６〜３９、３０は、余肉部３２以外の部分は全て同一である。

図１０ＡはベースとなるＬ字状形状部品２０の展開形状を有するブランク３６（比較例１）を示し、図１０Ｂ〜図１０Ｅは、いずれも、フランジ部２０ｄに形成される部分のエッジに余肉部３２を形成したものである。図１０Ｂは余肉部３２のエッジに曲率の符号が負となる凹部４６（曲率半径３００ｍｍ）を形成したブランク３７（比較例２）を示し、図１０Ｃは余肉部３２を直線状のエッジ４７に形成したブランク３８（比較例３）を示している。また、図１０Ｄは余肉部３２のエッジにそれぞれ曲率半径が１５０ｍｍの凹部４８及び凸部４９を並べて形成したブランク３９（比較例４）を示し、さらに、図１０Ｅは余肉部３２のエッジにそれぞれ曲率半径が１００ｍｍの第１凹部３３、凸部３４及び第２の凹部３５を連続して形成したブランク３０（本実施例）である。

成形したプレス成形品２０における図１に示すＡ部及びＢ部それぞれにおける板厚減少率、割れについて調べた結果を表１に示す。なお、表１のおける部位Ａ１〜部位Ａ３とは、図１における部位を意味する。

表１に示すように、比較例１ではＡ部でフランジ割れが生じた。また、比較例２〜４に示すように付与する余肉部３２の面積が大きくなるにつれてＡ部の板厚減少率は小さくなりＡ部でのフランジ割れの危険性は小さくなるものの、Ｂ部の板厚減少率が大きくなってＢ部での天板エッジ割れの危険性が高まることが分かる。

これに対し、本発明例によれば、Ａ部の板厚減少率を最も小さくすることができるとともに比較例３、４のブランク３８、３９よりもＢ部の板厚減少率も小さく抑えることができるため、Ａ部でのフランジエッジ割れのみならずＢ部での天板エッジ割れの発生を防ぐことができた。

このようにして、自由曲げ工法によりブランク３０が中間プレス成形体に成形される。このようにして成形された中間プレス成形体に、必要に応じてさらに曲げ成形を行った後に、外形を所望の形状にするトリム加工を行うとともに、穴抜き加工を行うことにより、製品であるプレス成形体が製造される。

図１１は、本実施例で試作した自動車の骨格部品の構成部品であるプレス成形品５０の形状を示す斜視図である。

図１１に示すように、プレス成形品５０の全長は１０００ｍｍであり、Ｘ１方向及びＸ２方向の端部における天板部５０ａの幅はいずれも１００ｍｍであり、縦壁部５０ｃの高さは７０ｍｍであり、さらに、フランジ部５０ｄの幅は２５ｍｍである。

また、プレス成形品５０のブランクは、板厚がいずれも１．６ｍｍであって引張強度が５９０ＭＰａ級、９８０ＭＰａ級又は１１８０ＭＰａ級の３種類の高張力鋼板からなり、プレス成形品の展開形状における、湾曲部のフランジに成形される部分のエッジに、図３に示す余肉部３２を形成し、この余肉部３２のエッジに第１の凹部３３、凸部３４及び第２の凹部３５を設けたものである。

強度レベルが異なるこれら３種のブランクを用い、このブランクを、パンチの上に設置した後に天板部に成形される部分をパッドで抑えてダイで曲げ成形を行う自由曲げ工法を用いて、図１１に示すプレス成形品５０を製造した。

その結果、３種のいずれのブランクを用いた場合でも、図１１に示す本発明に係るプレス成形品５０を、部位Ａ１におけるフランジ割れや、部位Ａ２におけるダイＲ割れや、部位Ａ３における縦壁割れ、さらには部位Ｂにおける天板エッジ割れを生じることなく、良好にプレス成形ができた。

なお、２０１３年５月１３日に出願された日本国特許出願２０１３−１０１４１９号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。

前述したように、本発明によれば、高強力鋼板等を高品質かつ効率的に成形することができる。よって、本発明は、鋼板加工技術産業、例えば自動車産業において利用可能性が高いものである。

Claims (13)

1. 平面視において、一対の外縁部のうちの少なくとも一方が、直線である直線外縁部と、前記直線外縁部から連続して他方の外縁部から離間していく外側に凹形状の曲線である曲線外縁部とを備えた天板部と、
   前記外縁部から下方に折り曲げられ、前記直線外縁部に沿って形成された直縦壁部と前記曲線外縁部に沿って形成された曲縦壁部とを備えた縦壁部と、
   前記直縦壁部から外側へ延び、前記直線外縁部に沿って形成された直線フランジ部と前記曲線外縁部に沿って形成された前記曲縦壁部から外側へ延びる曲線フランジ部とを備えたフランジ部と、
   を備えた平面視でＬ字、Ｔ字、及び、Ｙ字状のいずれかの形状の加工部品にプレス加工して製造される平板状のブランクであって、
   前記加工部品の展開形状において前記フランジ部のエッジに相当する部位には余肉部が設けられており、前記余肉部には外側へ凸形状となる凸部と、前記凸部の両側に凹形状の第１凹部と第２凹部が形成され、少なくもとも前記凸部が前記曲線フランジ部のエッジに相当する部位に設けられているブランク。
2. 前記余肉部は、前記第１凹部と前記凸部の間、および前記凸部と前記第２凹部との間の少なくとも一方には、平面視で直線となる直線状部をさらに備える請求項１記載のブランク。
3. 請求項１又は２記載のブランクにプレス成形前の予加工を行った成形板。
4. 請求項１又は２記載のブランク又は請求項３記載の成形板を、ダイ金型とパッド及び曲げ型との間に配置する工程と、
   前記天板部、前記縦壁部及び前記フランジ部の端部に形成される前記ブランク又は前記成形板の部分が前記天板部に成形される前記ブランク又は前記成形板の部分と同一平面上に存在する状態で、
   前記ブランク又は前記成形板において前記天板部に成形される部分の一部である面外変形抑制領域を前記パッドにより加圧した状態で、前記ダイ金型又は前記曲げ型を相互に接近する方向へ相対移動させることによって、前記端部を、前記ダイ金型における前記天板部に対応する部位に対して面内移動させながら前記縦壁部及び前記フランジ部を曲げ成形によりプレス成形する工程と、
   を備えるプレス成形品の製造方法。
5. 請求項１又は２記載のブランク又は請求項３記載の成形板を、ダイ金型とパッド及び曲げ型との間に配置する工程と、
   前記天板部、前記縦壁部及び前記フランジ部の端部に形成される前記ブランク又は前記成形板の部分が前記天板部に成形される前記ブランク又は前記成形板の部分と同一平面上に存在する状態で、
   前記ブランク又は前記成形板における前記天板部に成形される部分の一部である面外変形抑制領域に前記パッドを近接又は接触させ、前記パッドと前記ダイ金型との隙間を、前記ブランク又は前記成形板の板厚以上、かつ該板厚の１．１倍以下に保ちながら前記ダイ金型又は前記曲げ型を相互に接近する方向へ相対移動させることにより、前記縦壁部及び前記フランジ部を曲げ成形によりプレス成形する工程と、
   を備えるプレス成形品の製造方法。
6. 前記面外変形抑制領域は、前記ブランク又は前記成形板において平面視で、前記天板部に形成される部分を前記直線外縁部となる線の延長線で二分された領域のうち前記曲線外縁部となる部位側の領域であって、前記ダイ金型に接する領域である請求項４又は５に記載されたプレス成形品の製造方法。
7. 前記ブランク又は前記成形板の端部であって、前記ブランク又は前記成形板における前記面外変形抑制領域に対応する部位の中で前記曲線外縁部よりも前記天板部に成形される側に存在する部分は、前記天板部に成形される部分と同一平面上に存在する請求項４〜６のいずれか１項に記載されたプレス成形品の製造方法。
8. 前記縦壁部の高さは、前記曲線外縁部の長さの０．２倍以上、又は２０ｍｍ以上である請求項４〜７のいずれか１項に記載されたプレス成形品の製造方法。
9. 前記ブランク又は前記成形板における前記天板部に成形される部分の内側であって、前記曲線外縁部から前記天板部に成形される側へ少なくとも５ｍｍ以内の領域に、前記パッドを近接又は接触させることによって、前記縦壁部及び前記フランジ部が成形される請求項４〜８のいずれか１項に記載されたプレス成形品の製造方法。
10. 前記曲線外縁部の中央の位置から、前記曲線外縁部の端部から前記直線外縁部側へ５０ｍｍ以上離れた位置までの間の前記フランジ部の幅は、２５ｍｍ以上１００ｍｍ以下である請求項４〜９のいずれか１項に記載されたプレス成形品の製造方法。
11. 前記天板部の前記曲線外縁部の最大曲率半径は５ｍｍ以上３００ｍｍ以下である請求項４〜１０のいずれか１項に記載されたプレス成形品の製造方法。
12. 前記ブランク又は前記成形板の引張強度は、４００ＭＰａ以上１６００ＭＰａ以下である請求項４〜１１のいずれか１項に記載されたプレス成形品の製造方法。
13. 平面視において、一対の外縁部のうちの少なくとも一方が、直線である直線外縁部と、前記直線外縁部から連続して他方の外縁部から離間していく外側に凹形状の曲線である曲線外縁部とを備えた天板部と、
    前記外縁部から下方に折り曲げられ、前記直線外縁部に沿って形成された直縦壁部と前記曲線外縁部に沿って形成された曲縦壁部とを備えた縦壁部と、
    前記直縦壁部から外側へ延び、前記直線外縁部に沿って形成された直線フランジ部と前記曲線外縁部に沿って形成された前記曲縦壁部から外側へ延びる曲線フランジ部とを備えたフランジ部と、
    を備え、
    前記天板部の前記曲線外縁部側の端部の幅が１５０ｍｍ以上であり、引張強度が４００ＭＰａ以上１６００ＭＰａ以下である請求項１又は２に記載されたブランク又は該ブランクに予加工を行った成形板を素材として冷間で曲げ成形によりプレス成形されて得られるプレス成形品。