JP7101730B2 - 金型 - Google Patents

Description

本発明は、厚みの異なる複数の板部を有する金属板材を焼入れしながら成型する熱間プレス成型用の金型および熱間プレス成型装置に関する。

車両の骨格部品を成型する技術として、熱間プレス成型法の一つであるホットスタンプ工法が知られている。このホットスタンプ工法は、高温に熱した金属板材を熱間プレス成型装置に装填し、この金属板材に対してプレス成型を行うと同時に焼入れを行う工法である。この種のホットスタンプ工法を実施するために使用する従来の熱間プレス成型装置は、例えば特許文献１に記載されている。

特許文献１に開示されている熱間プレス成型装置は、成型用の金型の温度を低温に保つために、金型を冷却する冷却装置を備えている。
ところで、プレス成型に使用する金属板材としては、例えば特許文献２に記載されているように、厚みが異なる複数の板材料からなるテーラードブランクがある。このテーラードブランクは、厚みが異なる複数の金属製の板材料を互いに突き合わせた状態で溶接して形成されている。この種の金属板材を素材として成型された成型品の表面あるいは裏面には、板材料の厚みの違いに起因する段差部が形成される。

特開２００５－１６９３９４号公報 特開２０１０－３６２２２号公報

厚みが異なる複数の板材料からなる金属板材を使用してホットスタンプ工法で成型された成型品は、板材料どうしの境界となる段差部において硬度が低くなるという問題があった。このように硬度が低くなる理由は、金型による冷却が不十分になり、焼入を十分に実施することできないからであると考えられる。ここで、冷却が不十分になる理由を図２２を参照して説明する。

図２２は、従来の熱間プレス成型用の一対の金型１，２によって金属板材３を成型している状態を示している。一対の金型１，２は、下金型（以下、単に下型という）１と、上金型（以下、単に上型という）２とによって構成されている。下型１および上型２は、図示していない冷却装置によって所定の温度に冷却されている。
金属板材３は、厚みが相対的に薄い金属製の板材料からなる第１の板部３ａと、厚みが相対的に厚い金属製の板材料からなる第２の板部３ｂとを互いに突き合わせた状態で溶接したものである。

この金属板材３の上面、すなわち上型２によって成型される面は、平坦に形成されている。この金属板材３の下面、すなわち下型１によって成型される面には、第１の板部３ａと第２の板部３ｂとによって段差４が形成されている。この段差４は、第２の板部３ｂの端面からなる第１の段差面３ｃを含む。
下型１は、第１の板部３ａを成型する第１の成型面１ａと、第２の板部３ｂを成型する第２の成型面１ｂとを有している。この第２の成型面１ｂは、第１の成型面１ａより上型２の成型面２ａから離間するように形成され、第１の成型面１ａとともに段差５を形成している。この段差５は、第１の板部３ａの厚み方向に延びる第２の段差面１ｃを含む。第２の成型面１ｂは、第１の成型面１ａより、第１の板部３ａと第２の板部３ｂとの厚みの差に相当する高さだけ低い。

第２の段差面１ｃは、第１の板部３ａと第２の板部３ｂとの境界となる第１の段差面３ｃより第１の板部３ａ側に所定の距離だけ離れて位置付けられている。このため、第１の段差面３ｃと第２の段差面１ｃとの間に、第１の成型面１ａに沿う方向（図２２においては左右方向）に所定の幅を有する空間Ｓが形成されている。この空間Ｓを以下においては単に金型逃がし空間Ｓという。このように金型逃がし空間が形成される理由は、下型１と金属板材３には公差があり、第１の板部３ａと第２の板部３ｂとの境界の位置に対して、第１の成型面１ａと第２の成型面１ｂとの境界の位置が必ずしも一定にはならないからである。すなわち、下型１に相対的に高くなるように形成された第１の成型面１ａが金属板材３の相対的に厚い第２の板部３ｂに当たることを防ぐために、金型逃がし空間Ｓが形成されている。
第１の板部３ａの金型逃がし空間Ｓに露出する部分は、上述した成型品の段差部である。この段差部は、下型１から離れていて冷却され難いことから、焼入れが不十分になって強度が低くなる。

本発明の目的は、金属板材の段差部も焼入れされて硬度が高くなる熱間プレス成型用の金型および熱間プレス成型装置を提供することである。

この目的を達成するために、本発明に係る金型は、第１の金属板材からなる第１の板部と、前記第１の金属板材より厚みが厚い第２の金属板材からなる第２の板部とを互いに突き合わせた状態で溶接して形成されたテーラードブランクを加熱された状態でプレス成型する金型であって、冷媒が流れる冷媒通路と、一端が前記冷媒通路と接続し、他端が前記金型の成型面に開口する少なくとも一つの冷媒噴出路と、前記第１の板部を成型する第１の成型面と、この第１の成型面より他の金型の成型面から離間して、前記第１の成型面とともに段差を形成し、前記第２の板部を成型する第２の成型面とを備え、前記少なくとも一つの冷媒噴出路の他端は、前記第２の成型面の、前記第１の成型面と前記第２の成型面との段差の近傍であって、前記第１の板部と前記第２の成型面とによって挟まれて形成された空間に開口しているものである。

本発明は、前記金型において、前記テーラードブランクは、前記第１の金属板材と前記第２の金属板材との間に溶接された第３の金属板材からなる第３の板部を有し、前記空間は、前記第１の板部および前記第３の板部と前記第２の成型面とによって挟まれて形成されていてもよい。

本発明に係る金型は、第１の板部と、前記第１の板部より厚みが厚い第２の板部とが一体に形成された金属板材であるテーラーロールドブランクを加熱された状態でプレス成型する金型であって、冷媒が流れる冷媒通路と、一端が前記冷媒通路と接続し、他端が前記金型の成型面に開口する少なくとも一つの冷媒噴出路と、前記第１の板部を成型する第１の成型面と、この第１の成型面より他の金型の成型面から離間して、前記第１の成型面とともに段差を形成し、前記第２の板部を成型する第２の成型面とを備え、前記少なくとも一つの冷媒噴出路の他端は、前記第２の成型面の、前記第１の成型面と前記第２の成型面との段差の近傍であって、前記第１の板部と前記第２の成型面とによって挟まれて形成された空間に開口しているものである。

本発明は、前記金型において、前記テーラーロールドブランクは、前記第１の板部と前記第２の板部との間に厚みが前記第１の板部より薄くなる第３の板部を有し、前記空間は、前記第１の板部および前記第３の板部と前記第２の成型面とによって挟まれて形成されていてもよい。

本発明に係る金型は、第１の金属板材からなる第１の板部と、前記第１の金属板材とは異なる第２の金属板材を前記第１の金属板材に重ねて溶接してなる第２の板部とを有するパッチドブランクを加熱された状態でプレス成型する金型であって、冷媒が流れる冷媒通路と、一端が前記冷媒通路と接続し、他端が前記金型の成型面に開口する少なくとも一つの冷媒噴出路と、前記第１の板部を成型する第１の成型面と、この第１の成型面より他の金型の成型面から離間して、前記第１の成型面とともに段差を形成し、前記第２の金属板材に接触して前記第２の板部を成型する第２の成型面とを備え、前記少なくとも一つの冷媒噴出路の他端は、前記第２の成型面の、前記第１の成型面と前記第２の成型面との段差の近傍であって、前記第１の板部と前記第２の成型面とによって挟まれて形成された空間に開口しているものである。

本発明は、前記金型において、前記第１の板部の厚みは、好ましくは、０．８ｍｍ以上であって２．９ｍｍ以下であり、前記第２の板部の厚みは、好ましくは０．８ｍｍより大きく５．８ｍｍ以下であり、第２の板部の厚みは第１の厚み以上であり第１の板部と第２の板部の厚みの差は２．０ｍｍ以内、さらに好ましくは０．８ｍｍ以内であることが好ましいが、第２の板部の厚みは第１の厚み以上であればこの範囲でなくとも良い。

本発明は、前記金型において、前記冷媒噴出路の前記他端の近傍に、冷媒が吸入される少なくとも一つの吸入口が開口していてもよい。

本発明は、前記金型において、前記冷媒噴出路の前記他端の開口と、前記吸入口は、前記段差に沿って並ぶ複数の位置にそれぞれ設けられていてもよい。

本発明は、前記金型において、前記冷媒噴出路の前記他端の開口と、前記吸入口は、前記第２の板部より、前記第２の板部の製造上の公差に予め定めた長さを加えた長さだけ離れた位置に配設されていてもよい。

本発明は、前記金型において、前記第２の成型面の少なくとも一部は、多数の凸部によって形成され、前記第２の成型面の、前記多数の凸部を有する部分には、複数の前記冷媒噴出路の前記他端の開口と、複数の前記吸入口とが形成されていてもよい。

本発明に係る熱間プレス成型装置は、加熱された金属板材をプレス成型する一対の金型と、前記一対の金型のうち少なくとも一つの金型に冷媒を供給する冷却装置とを備え、前記冷媒が供給される金型は、前記発明の金型であり、前記冷却装置から前記冷媒通路に冷媒が供給されるものである。

本発明の金型および熱間プレス成型装置において、成型時に金属板材と金型との間に形成される空間には、金型の第２の成型面の、第１の成型面と第２の成型面との段差の近傍に冷媒噴出路の他端が開口している。成型時に冷媒噴出路からこの空間に冷媒が供給されることにより、この空間に露出している金属板材の段差部を冷媒によって冷却することができる。
このため、加熱された金属板材をプレス成型するにあたり、金属板材の段差部においても焼入れが施されるようになる。したがって、本発明によれば、金属板材の段差部も焼入れされて硬度が高くなる熱間プレス成型用の金型および熱間プレス成型装置を提供することができる。

本発明に係る金型を備えた熱間プレス成型装置の構成を示す正面図である。 熱間プレス成型装置の金型部分の構成を示す側面図である。 テーラードブランクの段差部を拡大して示す断面図である。 第１の実施の形態による下型の平面図である。 下型の上型側から見た斜視図である。 上型の下型側から見た斜視図である。 下型およびテーラードブランクの要部を拡大して示す断面図である。 下型の一部を破断して示す斜視図である。 下型の一部を破断して示す斜視図である。 本発明を検証した実験結果を示すグラフである。 第２の実施の形態による下型の斜視図である。 下型の成型面の一部を拡大して示す斜視図である。 下型の要部の噴出口の変形例を示す断面図である。 テーラードブランクの変形例を説明するための断面図である。 テーラードブランクの変形例を説明するための断面図である。 テーラードブランクの変形例を説明するための断面図である。 テーラードブランクの変形例を説明するための断面図である。 テーラーロールドブランクを使用する形態を説明するための断面図である。 テーラーロールドブランクを使用する形態を説明するための断面図である。 テーラーロールドブランクを使用する形態を説明するための断面図である。 パッチドブランクを使用する形態を説明するための断面図である。 従来の熱間プレス成型用金型および金属板材の一部の断面図である。

（第１の実施の形態）
以下、本発明に係る金型および熱間プレス成型装置の一実施の形態を図１～図１１を参照して詳細に説明する。
図１に示す熱間プレス成型装置１１は、ホットスタンプ工法により金属板材１２（図２参照）を成型するもので、一対の金型１３，１４を含む成型部１５と、これらの金型１３，１４に複数の配管１６～２１を介して接続された冷却部２２とによって構成されている。
以下において、この熱間プレス成型装置１１の構成を説明するうえで方向を示すにあたっては、便宜上、図１の紙面の手前側を前側とし、図１の紙面の裏側を後側として説明する。また、図１に示す熱間プレス成型装置１１を前側から見た状態で上側を熱間プレス成型装置１１の上側、右側を熱間プレス成型装置１１の右側として説明する。

一対の金型１３，１４は、下金型（以下、単に下型という）１３と、上金型（以下、単に上型という）１４である。下型１３は、下型ホルダー２３を介して成型部１５の基台２４に取付けられている。基台２４には上下方向に延びる複数のガイドロッド２５が立設されている。上型１４は、上型ホルダー２６に取付けられている。上型ホルダー２６は、ガイドロッド２５に上下方向へ移動自在に支持されている。また、上型ホルダー２６は、図示していない加圧装置に接続されており、この加圧装置によって駆動されて上下方向に移動する。上型ホルダー２６に取付けられた上型１４は、この上型ホルダー２６の昇降に伴って、図１に示す成型位置と、図２に示す退避位置との間で上下方向に移動する。

下型１３と上型１４は、図１に示すように、所定の形状の成型品３１を成型するもので、上型１４の凹部３２内に下型１３の突出部３３が嵌合するように形成されている。成型品３１は、金属板材１２（図２参照）を材料として所定の形状に成型されている。
この実施の形態で使用する金属板材１２は、図３に示すように、第１の金属板材からなる第１の板部３４と、第１の金属板材より厚みが厚い第２の金属板材からなる第２の板部３５とによって形成されている。この金属板材１２は、テーラードブランク（tailor welded blank）と呼称されているものである。以下においては、第１および第２の板部３４，３５からなる金属板材１２をテーラードブランク１２Ａとする。テーラードブランク１２Ａの第１の板部３４と第２の板部３５とは、端面どうしを互いに突き合わせた状態で溶接されている。この実施の形態においては、金属板材１２の上面、すなわち成型時に上型１４と接する面は、平坦に形成されている。この金属板材１２の下面、すなわち成型時に下型１３と接する面には、第１の板部３４と第２の板部３５との境界に位置する段差３６が形成されている。この段差３６は、第２の板部３５の端面からなる第１の段差面３７を有している。

第１の板部３４の厚みは０．８ｍｍ以上であって２．９ｍｍ以下である。第２の板部３５の厚みは０．８ｍｍより大きく５．８ｍｍ以下である。第２の板部の厚みは第１の厚み以上であり、第１の板部３４と第２の板部３５の厚みの差は２．０ｍｍ以内、さらに好ましくは０．８ｍｍ以内に設定することが望ましい。

上型１４の凹部３２の表面には、図６に示すように、上型１４の成型面４４が形成されている。この成型面４４は、上型１４の前後方向において凹凸がない同一の形状に形成されている。

下型１３は、図２に示すように、金属板材１２の第１の板部３４を成型する第１の成型面５１と、金属板材１２の第２の板部３５を成型する第２の成型面５２とを有している。第２の成型面５２は、第１の成型面５１より上型１４の成型面４４から離間して、第１の成型面５１とともに段差５３を形成している。この段差５３は、図４に示すように、下型１３を左右方向に横切るように形成されている。また、この段差５３は、図７に示すように、金属板材１２の厚み方向に立ち上がる第２の段差面５４を含んでいる。図７は、下型１３に金属板材１２が載せられて成型位置に位置決めされた状態を示している。図７の破断位置は、図４中にVII－VII線で示した位置である。

第２の段差面５４は、第１の板部３４の厚みと第２の板部３５の厚みとの差に相当する高さだけ第２の成型面５２から金属板材１２の厚み方向に立ち上がっており、金属板材１２を下型１３に位置決めしたときに第１の段差面３７から所定の距離だけ前側に離れるように形成されている。このため、第１の段差面３７と第２の段差面５４との間に、第１の板部３４と第２の成型面５２とによって挟まれた金型逃がし用の空間Ｓが形成されている。以下においては、金型逃がし用の空間Ｓに露出する第１の板部３４の一部を金属板材１２の段差部１２ａという。

この金型逃がし用の空間Ｓの幅（第１の段差面３７と第２の段差面５４との間隔）は、金属板材１２と下型１３との公差より長くなるように形成されている。
このように金型逃がし用の空間Ｓが形成されていることにより、公差の範囲内で金属板材１２の第１の段差面３７が下型１３の第２の段差面５４に近づくようなことがあったとしても、これら第１の段差面３７と第２の段差面５４との間隔が０になることはない。このため、成型時に下型１３の相対的に高い第１の成型面５１が金属板材１２の相対的に厚い第２の板部３５と重なって成型不良を起こすことを防ぐことができる。

金型逃がし用の空間Ｓに露出する第２の成型面５２、言い換えると、第２の成型面５２の、第１の成型面５１と前記第２の成型面５２との段差５３の近傍には、少なくとも一つの噴出口６１と、少なくとも一つの吸入口６２とがそれぞれ開口している。この実施の形態による噴出口６１と吸入口６２は、図４に示すように、第１の成型面５１と第２の成型面５２とによって形成される段差５３に沿って並ぶ複数の位置にそれぞれ設けられている。この実施の形態による吸入口６２と、噴出口６１とは、左右方向および前後方向に互いに離間するように配設されている。また、噴出口６１と吸入口６２は、図７に示すように、第２の板部３５より、第２の板部３５の製造上の公差に予め定めた長さを加えた長さだけ離れた位置に配設されている。

下型１３には、冷媒分配用の冷媒通路６３と、この冷媒通路６３に一端が接続された冷媒噴出路６４とが設けられている。
噴出口６１は、図８に示すように、噴出口６１毎に形成された冷媒噴出路６４の他端である。分配用の冷媒通路６３は、下型１３の下面に開口する冷媒入口６５を有し、この冷媒入口６５には、供給用の配管２０（図１参照）の一端が接続されて後述する冷却部２２から冷媒が供給される。図８は、図４中のVIII－VIII線で切断した下型１３の斜視図である。冷媒噴出路６４は、噴出口６１から下型１３内に直線的に延びている。冷媒噴出路６４の他端が第２の成型面５２の、段差５３の近傍に噴出口６１として開口している。

冷媒通路６３は、冷媒入口６５と前後方向の同一位置に設けられている分配部６６と、この分配部６６から前方に延びる複数の連通部６７とによって構成されている。分配部６６は、冷媒入口６５から上下方向の複数箇所と、左右方向の複数箇所とに延びている。連通部６７は、分配部の複数の先端部分にそれぞれ接続されている。冷媒噴出路６４の一端は、これらの連通部６７に接続されている。

また、下型１３には、図９に示すように、冷媒を集めるための集合通路７１と、この集合通路７１に一端が接続された吸入路７２とが設けられている。
吸入口６２は、吸入口６２毎に形成された吸入路７２の他端である。集合通路７１は、下型１３の下面に開口する冷媒出口７３を有し、この冷媒出口７３には、吸入用の配管２１（図１参照）の一端が接続されて、後述する冷却部２２から負圧が伝播される。図９は、図４中のIX－IX線で切断した下型１３の斜視図である。吸入路７２は、吸入口６２から下型１３内に直線的に延びている。
集合通路７１は、冷媒出口７３から上方に延びる縦通路７１ａと、この縦通路７１ａの上端から左右方向に延びる横通路７１ｂとによってＴ字状に形成されている。吸入路７２は、この集合通路７１の横通路７１ｂに接続されている。

下型１３に形成されているこれらの通路（冷媒通路６３と、冷媒噴出路６４と、集合通路７１および吸入路７２）は、詳細には図示してはいないが、それぞれ下型１３にドリル加工を施して穿設された孔によって形成されている。冷媒通路６３と集合通路７１のドリル挿入口となる開口は、冷媒入口６５と冷媒出口７３とを除いて栓部材（図示せず）によって閉塞されている。この実施の形態においては、下型１３が本発明でいう「冷媒が供給される金型」に相当する。

冷却部２２は、図１に示すように、第１および第２の冷却装置８１，８２と、吸入装置８３とを備えている。
第１の冷却装置８１は、成型時に噴出口６１から冷媒が噴出するように供給用の配管２０に液状の冷媒を供給する。この液状の冷媒としては、水や、薬剤を含む冷却液などを用いることができる。この第１の冷却装置８１は、冷媒を成型時に供給用の配管２０に送る機能の他に、冷媒を所定の温度に冷却する機能を有している。この実施の形態においては、この第１の冷却装置８１が本発明でいう「冷却装置」に相当する。

第２の冷却装置８２は、図２に示すように、下型１３内の熱交換用の通路８４と送り側配管１８および戻り側配管１９とからなる下型１３の循環流路８５と、上型１４内の熱交換用の通路８６と送り側配管１６および戻り側配管１７とからなる上型１４の循環流路８７とにそれぞれ接続されている。下型１３内の熱交換用の通路８４は、図８および図９に示すように、冷媒供給用の通路（冷媒噴出路６４および冷媒通路６３）と吸入用の通路（吸入路７２および集合通路７１）とは上下方向および左右方向に離れた位置に形成されている。

この第２の冷却装置８２は、下型１３の循環流路８５と上型１４の循環流路８７とにそれぞれ冷媒を通す機能と、この冷媒を所定の温度に冷却する機能とを有している。下型１３の循環流路８５に所定の温度の冷媒が流れることにより、下型１３が冷媒によって冷却される。また、上型１４の循環流路８７に所定の温度の冷媒が流れることにより、上型１４が冷媒によって冷却される。
吸入装置８３は、下型１３の吸入用の配管２１から冷媒を吸入し、図示していない排液タンクに排出する。

このように構成された熱間プレス成型装置１１を使用して金属板材１２から成型品３１を製造するためには、先ず、上型１４を図２に示すように退避位置に位置付け、この上型１４と下型１３との間に所定の温度に加熱された金属板材１２を挿入する。そして、図１に示すように、上型１４を下げて上型１４と下型１３とによって金属板材１２を成型する。このとき、下型１３と上型１４が冷媒によって冷却されているために、金属板材１２が成型と同時に急速に冷却されて焼入れされる。また、この成型時には、第１の冷却装置８１が供給用の配管２０に冷媒を供給するために、下型１３の噴出口６１から冷媒が噴出する。この冷媒は、金型逃がし用の空間Ｓを満たし、金型逃がし用の空間Ｓに露出している金属板材１２の段差部１２ａを冷却する。

その結果、加熱された金属板材１２をプレス成型するにあたり、金属板材１２の段差部１２ａにおいても焼入れが施されるようになる。したがって、この実施の形態によれば、金属板材１２の段差部１２ａも焼入れされて硬度が高くなる熱間プレス成型用の金型および熱間プレス成型装置を提供することができる。
この実施の形態による一対の金型１３，１４を試作して実験を行ったところ、図１０に示すような結果が得られた。この実験に使用した金属板材１２の第１の板部３４の厚みは１．２ｍｍで、第２の板部３５の厚みは１．６ｍｍである。この第１の板部３４における金型逃がし用空間Ｓに露出する部分の硬度を測定した。硬度の基準値は４００Ｈｖである。実験は２枚の金属板材１２について行い、硬度の測定は、各々の金属板材１２について、金型の左右方向に延びる金型逃がし用空間Ｓの長手方向の５箇所で行った。
この実験によれば、硬度が基準値を大きく上回るとともに、金属板材１２毎に硬度が安定することが判る。

この実施の形態においては、噴出口６１（冷媒噴出路６４の他端の開口）の近傍に複数の吸入口６２が開口している。このため、金型逃がし用の空間Ｓで第１の板部３４に当たって戻った冷媒、すなわち温度が上昇した冷媒を吸入口６２から吸い出すことができる。したがって、第１の板部３４を常に低温な冷媒で冷却することができるから、冷却効率が高く、焼入れを十分に行うことができる。

この実施の形態による噴出口６１と吸入口６２は、第１の成型面５１と第２の成型面５２とによって形成された段差５３に沿って並ぶ複数の位置にそれぞれ設けられている。このため、金型逃がし用の空間Ｓの全域に冷媒を供給することができるから、金属板材１２の段差部１２ａの全域に焼入れを均等に施すことができ、品質が高い成型品３１を成型することができる。

（第２の実施の形態）
下型１３の第１の成型面５１と第２の成型面５２は図１１～図１３に示すように形成することができる。これらの図において、図１～図９によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図１１に示す下型１３の第１の成型面５１と第２の成型面５２とには、それぞれ多数の噴出口６１と多数の吸入口６２とが形成されている。図１１に示す噴出口６１と吸入口６２は、下型の前後方向に所定の間隔をおいて離間する位置に互いに離間するように設けられており、第１の成型面５１と第２の成型面５２の全域に設けられている。なお、噴出口６１と吸入口６２は、このように第１の成型面５１と第２の成型面５２の全域に設ける他に、第１の成型面５１と第２の成型面５２の特に冷却性を高くする部位にのみ形成することができる。すなわち、噴出口６１と吸入口６２は、第１の成型面５１と第２の成型面５２の少なくとも一部に形成される。

これらの噴出口６１は、図８に示した冷媒噴出路６４と同等の冷媒噴出路（図示せず）の他端に形成されている。この冷媒噴出路は、下型１３の前後方向において噴出口６１の形成ピッチで前後方向に並ぶように設けられている。これらの冷媒噴出路は、図８に示した連通部６７を前後方向に延長した形状の連通路（図示せず）に接続されている。また、これらの連通路は、図８に示した分配部６６と同等の形状の分配通路（図示せず）によって、下型１３の下面の二つの冷媒入口６５に接続されている。二つの冷媒入口６５は、それぞれ供給用の配管２０によって第１の冷却装置８１（図２参照）に接続されている。二つの冷媒入口６５のうち、下型１３の前側に位置する冷媒入口６５は、下型１３の前側の半部に設けられている多数の噴出口６１に接続されている。下型１３の後側に位置する冷媒入口６５は、下型１３の後側の半部に設けられている多数の噴出口６１に接続されている。

複数の吸入口６２は、図９に示した吸入路７２と同等の吸入路（図示せず）の他端に形成されている。この吸入路は、下型１３の前後方向において吸入口６２の形成ピッチで前後方向に並ぶように設けられている。これらの吸入路は、下型１３の前後方向に延びる複数の連通路に接続されている。これらの複数の連通路は、図９に示した集合通路７１と同等の集合通路（図示せず）によって下型１３の下面の冷媒出口７３に接続されている。この冷媒出口７３は、吸入用の配管２１によって吸入装置８３（図２参照）に接続されている。

図１１に示す第１の成型面５１と第２の成型面５２は、拡大すると図１２に示すように多数の凸部９１によって形成されている。これらの凸部９１は、円柱状または円錐台状に形成されている。この凸部９１の円形の先端面が実質的に第１の成型面５１や第２の成型面５２として機能する。これらの凸部９１どうしの間には、第１および第２の成型面５１，５２に沿う平面９２が形成されている。この平面９２は、成型時には金属板材１２から離間する。このため、この下型１３においては、成型時に金属板材１２と平面９２との間に隙間が形成される。この隙間には、成型時に噴出口６１から冷媒が供給される。この冷媒は、金属板材１２の下面に広く濡れ拡がるようになって金属板材１２を冷却する。このように金属板材１２の熱を奪って温度が上昇した冷媒は、吸入口６２に吸い込まれて下型１３内から排出される。

このため、金型逃がし用の空間Ｓに大量に供給された冷媒が滞ることなく金型逃がし用の空間Ｓから第１の成型面５１側や第２の成型面５２側に排出されるようになり、金型逃がし用の空間Ｓ内が常に低温の冷媒で満たされるようになって冷却の効率が向上する。一方、金型逃がし用の空間Ｓに供給される冷媒の量が周囲より少なくなった場合には、第１の成型面５１側と第２の成型面５２側とから金型逃がし用の空間Ｓに冷媒が補充されるようになり、金型逃がし用の空間Ｓに供給される冷媒の量を増やすことができる。
このように冷媒による冷却の効率が向上したり、冷媒の量が増えることにより、金属板材１２の段差部１２ａの焼入れがより一層確実になる。

第１の成型面５１と第２の成型面５２にそれぞれ多数の凸部９１が形成される場合は、図１３に示すように、噴出口６１に連なる冷媒噴出路６４にそれぞれノズル１０１を設けることができる。図１３は、金型逃がし用の空間Ｓに開口する冷媒噴出路６４にノズル１０１を取付ける例を示している。しかし、ノズル１０１は、下型１３の全ての冷媒噴出路６４に取付けることができる。

図１３に示す冷媒噴出路６４の噴出口６１を含む下流部（他端側）は、ねじ孔１０２によって形成されている。
ノズル１０１は、冷媒が噴出する噴出通路１０３を有し、ねじ孔１０２に螺着されている。噴出通路１０３は、三つの機能部を有している。第１の機能部は、噴出通路１０３の上流側端部を構成するテーパー部１０４である。テーパー部１０４は、ノズル１０１の上流端に位置する開口１０５から下流側に向かうにしたがって孔径が次第に小さくなるテーパー状に形成されている。ノズル１０１の上流端の開口１０５は、ねじ孔１０２と連なる冷媒噴出路６４の内径より大きい。

第２の機能部は、ノズル１０１の軸線方向の中央部に位置する通路孔１０６である。通路孔１０６は、テーパー部１０４の下流端と、後述する第３の機能部となる６角穴１０７とを接続している。通路孔１０６の孔形状は円形である。通路孔１０６の孔径は、上流端から下流端まで一定である。この孔径は、ノズル１０１を通過する冷媒の量と関連している。通路孔１０６の孔径が大きくなればノズル１０１を通過する冷媒の量が増える。一方、通路孔１０６の孔径が小さくなれば、ノズル１０１を通過する冷媒の量が減少する。

通路孔１０６の長さは、冷媒の流れる方向を整える作用を得るために、ある程度の長さが必要である。この実施の形態による通路孔１０６の長さは、孔径と同等の長さである。なお、通路孔１０６の長さは、孔径より長くてもよい。この実施の形態による通路孔１０６の長さは、テーパー部１０４の軸線方向の長さより短い。
この実施の形態を採る場合は、通路孔１０６の孔径が異なる複数種類のノズル１０１が予め形成される。これらのノズル１０１は、冷媒噴出路６４から噴出する冷媒の量が目標量となるような孔径のものが選択され、冷媒噴出路６４に取付けられる。

第３の機能部は、噴出通路１０３の下流側の開口となる６角穴１０７である。この６角穴１０７は、６角レンチ（図示せず）が嵌合する形状に形成されている。ノズル１０１をねじ孔１０２にねじ込む作業や、ノズル１０１をねじ孔１０２から外す作業は、この６角穴１０７に嵌合した６角レンチを回すことによって行われる。
。

この実施の形態によれば、金型逃がし用の空間Ｓに冷媒を噴出する噴出口６１に冷媒の流量が相対的に多くなるノズル１０１を取付けることにより、金属板材１２の段差部１２ａをより一層効率よく冷却することが可能になる。

（第３の実施の形態）
本発明に係る金型は、図１４～図１７に示すような金属板材を成型することができる。図１４～図１７において、図１～図１３によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図１４～図１７に示す金属板材１２は、第１の板部３４と第２の板部３５との間に第３の板部１１１を有するテーラードブランク１２Ｂである。

第３の板部１１１は、第１の板部３４を構成する第１の金属板材と、第２の板部３５を構成する第２の金属板材との間に溶接された第３の金属板材によって構成されている。第３の板部１１１の一端は、第１の板部３４に突き合わせた状態で溶接され、第３の板部１１１の他端は、第２の板部３５に突き合わせた状態で溶接されている。
図１４～図１７に示すテーラードブランク１２Ｂを下型１３に重ねることにより生じる金型逃がし空間Ｓは、第１の板部３４および第３の板部１１１と第２の成型面５２とによって挟まれて形成されている。

図１４に示す第３の板部１１１は、一端から他端まで厚みが一定で、第１の板部３４より薄く形成されている。
図１５に示す第３の板部１１１は、一端から他端まで厚みが一定で、第１の板部３４より厚くかつ第２の板部３５より薄く形成されている。
図１６に示す第３の板部１１１は、第１の板部３４に溶接される一端が第１の板部３４より薄く、第２の板部３５に溶接される他端が第２の板部３５より僅かに薄くなるように形成されているとともに、厚みが一端から他端まで漸次増大するように形成されている。
図１７に示す第３の板部１１１は、第１の板部３４に溶接される一端の厚みが第１の板部３４と同等で、第２の板部３５に溶接される他端の厚みが第１の板部３４より薄くなるように形成されているとともに、厚みが一端から他端まで漸次減少するように形成されている。

（第４の実施の形態）
本発明に係る金型は、図１８（Ａ），（Ｂ）～図２０（Ａ），（Ｂ）に示すような金属板材を成型することができる。図１８（Ａ），（Ｂ）～図２０（Ａ），（Ｂ）において、図１～図１３によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図１８～図２０に示す金属板材１２は、テーラーロールドブランク（tailor rolled blank）と呼称されているもので、第１の板部３４と、第１の板部３４より厚みが厚い第２の板部３５とが一体に形成されている。図１８（Ａ），（Ｂ）～図２０（Ａ），（Ｂ）においては、テーラーロールドブランクを符号１２Ｃで示す。図１８（Ａ）、図１９（Ａ）、図２０（Ａ）は、テーラーロールドブランク１２Ｃの厚みが変わる段差部の断面図、図１８（Ｂ）、図１９（Ｂ）、図２０（Ｂ）は、テーラーロールドブランク１２Ｃが下型１３と上型１４とに挟まれている状態を示す断面図である。

図１８（Ａ）に示すテーラーロールドブランク１２Ｃは、第１の板部３４と第２の板部３５との境界となる部分に厚みが漸次変化する段差部１１２を有している。図１８（Ａ）に示すテーラーロールドブランク１２Ｃを下型１３に重ねることにより生じる金型逃がし空間Ｓは、図１８（Ｂ）に示すように、第１の板部３４および段差部１１２と第２の成型面５２とによって挟まれて形成される。

図１９（Ａ）に示すテーラーロールドブランク１２Ｃは、第１の板部３４と第２の板部３５との間に厚みが第１の板部３４より薄くなる第３の板部１１３を有している。すなわち、第１の板部３４と第２の板部３５との間の段差部１１２に、厚みが部分的に薄くなる第３の板部１１３が形成されている。
図１９（Ａ）に示すテーラーロールドブランク１２Ｃを下型１３に重ねることにより生じる金型逃がし空間Ｓは、図１９（Ｂ）に示すように、第３の板部１１３を含む段差部１１２と第２の成型面５２とによって挟まれて形成される。

図２０（Ａ）に示すテーラーロールドブランク１２Ｃは、第２の板部３５の両側に第１の板部３４を有している。第２の板部３５と第１の板部３４との境界となる部分には、厚みが漸次変化する段差部１１２が形成されている。図２０（Ａ）に示すテーラーロールドブランク１２Ｃを成型する下型１３には、第２の成型面５２の両側に第１の成型面５１が設けられている。この場合、金型逃がし空間Ｓは、図２０（Ｂ）に示すように、第２の板部３５の両側に位置する第１の板部３４および段差部１１２と、第２の成型面５２とによって挟まれて形成される。

（第５の実施の形態）
本発明に係る金型は、図２１（Ａ），（Ｂ）に示すような金属板材を成型することができる。図２１（Ａ），（Ｂ）において、図１～図１３によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図２１に示す金属板材１２は、パッチドブランク（Patchd blank）と呼称されているもので、１枚の金属板材のみによって形成された第１の板部３４と、２枚の金属板材によって形成された第２の板部３５とを有している。図２１（Ａ），（Ｂ）においては、パッチドブランクを符号１２Ｄで示す。

第２の板部３５は、第１の板部３４を構成する第１の金属板材３４ａに、この第１の金属板材３４ａとは異なる第２の金属板材３５ａを重ねて溶接することによって構成されている。図２１（Ａ）に示す第１の金属板材３４ａと第２の金属板材３５ａは、厚みが同等のものである。しかし、本発明に係る金型においては、図示してはいないが、厚みの異なる２枚の金属板材によって形成されたパッチドブランク１２Ｄを使用することができる。
パッチドブランク１２Ｄを下型１３に重ねることにより生じる金型逃がし空間Ｓは、図２１（Ｂ）に示すように、第１の板部３４と第２の成型面５２とによって挟まれて形成される。

上述した各実施の形態においては下型１３に噴出口６１を形成する例を示した。しかし、本発明は、このような限定にとらわれることはない。金属板材１２の上面に段差３６が形成される場合は、上型１４に噴出口６１が形成される。また、金属板材１２の上面と下面とにそれぞれ段差３６が形成される場合には、上型１４と下型１３とにそれぞれ噴出口６１が形成される。
さらに、上述した実施の形態においては、複数の吸入口６２が設けられている例を示した。しかし、吸入口６２は設けなくてもよいし、金型逃がし用の空間Ｓと対応する位置に一つだけ設けてもよい。

上述した実施の形態においては、金属板材１２の段差３６が下型１３側に形成されている場合の一例を示した。しかし、本発明は、このような限定にとらわれることはなく、金属板材１２の段差３６が上型１４側に形成されている場合であっても実施可能である。この場合は、上型１４と金属板材１２との間に金型逃がし用の空間Ｓが形成されるように、上型１４に段差５３が形成されるとともに、噴出口６１と吸入口６２とが形成される。

また、上述した実施の形態においては成型品３１の断面形状がいわゆるハット状である場合の例を示した。しかし、本発明は、このような限定にとらわれることはなく、その他の形状の成型品を成型する金型であっても適用可能である。

１１…熱間プレス成型装置、１２…金属板材、１２Ａ，１２Ｂ…テーラードブランク、１２Ｃ…テーラーロールドブランク、１２Ｄ…パッチドブランク、１３…下金型、１４…上金型、５１…第１の成型面、５２…第２の成型面、５３…段差、６１…噴出口、６２…吸入口、６３…冷媒通路、６４…冷媒噴出路、８１…第１の冷却装置（冷却装置）、８３…吸入装置、９１…凸部、１１１，１１３…第３の板部。

Claims (12)

1. 第１の板部と、板部段差を介し前記第１の板部より厚みが厚い第２の板部とを含むブランクを加熱された状態でプレス成型する金型であって、
   冷媒が流れる冷媒通路と、
   一端が前記冷媒通路と接続し、他端が前記金型の成型面に開口する少なくとも一つの冷媒噴出路と、
   前記第１の板部を成型する第１の成型面と、
   前記第１の成型面とともに金型段差を形成し、前記第２の板部を成型する第２の成型面と
   を備え、
   前記少なくとも一つの冷媒噴出路の他端（噴出口）は、前記板部段差と、これに連続する第１の板部、該第１の板部に対峙する前記第２の成型面、この第２の成型面に連続し前記板部段差と対峙する金型段差とに囲まれる冷却空間に臨み、前記金型段差側の第２の成型面に開口し、
   前記冷媒噴出路からの冷媒を吸入する吸入口を、前記第２の板部側の前記第２の成型面に開口し、前記冷媒を前記冷媒噴出路から噴出し、前記金型段差で堰き止め、前記第１の板部に沿って流動し、前記板部段差に当てて排出することを特徴とする金型。
2. 請求項１記載の金型において、
   前記冷媒噴出路の前記他端の開口と、前記吸入口は、前記段差に沿って並ぶ複数の位置に千鳥状にそれぞれ設けられていることを特徴とする金型。
3. 請求項１または請求項２に記載の金型において、
   前記下型の前記第２の成型面の少なくとも一部は、多数の凸部によって形成され、
   前記下型の前記第２の成型面の、前記多数の凸部を有する部分には、前記冷却空間に連通する吸入口が形成されていることを特徴とする金型。
4. 請求項３記載の金型において、
   前記下型の前記第２の成型面の少なくとも一部は、多数の凸部によって形成され、
   前記第２の成型面の、前記多数の凸部を有する部分には、前記冷却空間に連通する噴出口および吸入口が形成されていることを特徴とする金型。
5. 請求項４記載の金型において、
   前記下型の前記第１の成型面の少なくとも一部は、多数の凸部によって形成され、
   前記第１の成型面の、前記多数の凸部を有する部分には、前記冷却空間に連通する噴出口または吸入口が形成されていることを特徴とする金型。
6. 請求項１記載の金型において、
   前記第１、２の板部は第１、２の金属板材から構成され、互いに突き合わせた状態で溶接して形成されたテーラードブランクであることを特徴とする金型。
7. 請求項４記載の金型において、
   前記テーラードブランクは、前記第１の金属板材と前記第２の金属板材との間に溶接された第３の金属板材からなる第３の板部を有し、
   前記空間は、前記第１の板部および前記第３の板部と前記第２の成型面とによって挟まれて形成されていることを特徴とする金型。
8. 請求項１記載の金型において、
   前記第１の板部と、前記第１の板部より厚みが厚い第２の板部とが一体に形成された金属板材であるテーラーロールドブランクを加熱された状態でプレス成型する金型。
9. 請求項１記載の金型において、
   前記第１の板部と、重ねて溶接してなる第２の板部とを有するパッチドブランクを加熱された状態でプレス成型する金型。
10. 請求項１記載の金型において、
    前記金型は、金属板材のブランクを加熱された状態でプレス成型して断面形状がハット状の長尺部材を形成し、急冷する熱間プレス成型する金型であって、
    前記長尺部材は、ハット状の断面の突出側（外面）を同一の金属板材で平坦に形成、裏面側（内面）はハット状の断面を横切る方向に他の金属板材を重ねて形成される段差部または１の金属板材の板厚を変化させて形成される傾斜部を境に長手方向の一方の厚板部の第２の板部と他方の薄板部の第１の板部とから構成されていることを特徴とする金型。
11. 請求項１記載の金型において、
    前記冷媒噴出路の開口の近傍に、冷媒が吸入される少なくとも一つの吸入口が開口していることを特徴とする金型。
12. 請求項１１記載の金型において、
    前記冷媒噴出路の前記他端の開口と、前記吸入口は、前記段差部または傾斜部に沿って並ぶ複数の位置にそれぞれ設けられていることを特徴とする金型。

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