KR20140117700A

KR20140117700A - 폐구조 부재의 제조 방법, 프레스 성형 장치 및 폐구조 부재

Info

Publication number: KR20140117700A
Application number: KR1020147025973A
Authority: KR
Inventors: 가즈히코 히가이; 유지 야마사키; 다카아키 히라; 가츠히로 오치
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2014-10-07
Also published as: JP2010075946A; US9162272B2; CA2736556C; EP2345490A1; CA2736556A1; US20150375288A1; KR20110034685A; WO2010035884A1; EP2345490A4; JP5378738B2; KR101486707B1; CN102164691B; EP2345490B1; CN102164691A; US20110174868A1

Abstract

폐구조 부재의 부품 점수 및 제조 공정수를 감소시켜, 폐구조 부재를 효율적으로 제조한다. 폐구조 부재의 제조 방법에서는, 펀치 (84) 를 프레스 방향으로 구동시키고, 블랭크재 (24) 에 있어서의 일방의 접합 단부 (19) 를, 플랜지 가공부 (102) 로부터의 압압력에 의해 굴곡시켜, 타방의 접합 단부 (21) 의 외측에 중첩시킴과 함께, 이 접합 단부 (21) 를 래치하는 래치 플랜지부 (20) 로 성형함과 동시에, 1 쌍의 프레스 성형면 (96, 97) 에 의해 블랭크재 (24) 를 가압하여, 이 블랭크재 (24) 에 있어서의 1 쌍의 숄더부 (26) 를 각각 소정의 형상으로 프레스 성형한다. 이로써, 일방의 접합 단부 (19) 를 래치 플랜지부 (20) 로 성형하고, 이 래치 플랜지부 (20) 에 의해 타방의 접합 단부 (21) 를 래치하여, 래치 플랜지부 (20) 를 접합 단부 (21) 에 고정시킬 수 있음과 동시에, 1 쌍의 숄더부 (26) 를 소정의 형상으로 프레스 성형할 수 있다.

Description

폐구조 부재의 제조 방법, 프레스 성형 장치 및 폐구조 부재{METHOD OF MANUFACTURING CLOSED STRUCTURAL MEMBER, PRESS-FORMING DEVICE, AND CLOSED STRUCTURAL MEMBER}

본 발명은, 금속판으로 이루어지는 블랭크재를 프레스 성형형 (成形型) 에 의해 가압하여, 블랭크재에 있어서의 일방의 접합 단부를 래치 플랜지부로 성형함과 함께, 이 래치 플랜지부에 의해 타방의 접합 단부를 래치함으로써 폐단면 형상을 갖는 폐구조 부재를 제조하기 위한 프레스 성형 방법, 이 프레스 성형 방법에 사용되는 프레스 성형 장치 및, 이 프레스 성형 방법을 사용하여 제조된 폐구조 부재와 용접 공정에 의해 플랜지부를 용접한 폐구조 부재에 관한 것이다.

자동차 등의 차량에 있어서의 사이드 멤버, 사이드 도어 등의 폐단면 구조를 갖는 구조 부재 (폐구조 부재) 를 제조할 때에는, 예를 들어, 강판 등의 금속판을 소재로 하여 프레스 성형 등에 의해 폐구조 부재를 구성하는 복수 개의 부품 (프레스 부품) 을 각각 성형한 후, 어느 1 개의 프레스 성형부를 다른 프레스 부품에 장착하고, 이들 프레스 부품끼리를 헤밍 (hemming) 가공, 용접 등의 고정 방법에 의해 서로 고정시킴으로써, 복수 개의 프레스 부품으로부터 폐구조 부재를 제조한다.

상기와 같은 폐구조 부재로는, 예를 들어, 특허문헌 1 에 기재된 것 (차량의 도어 구조) 이 알려져 있다. 이 특허문헌 1 에 기재된 차량의 도어 구조에서는, 각각 오목 형상이 되도록 형성된 이너 패널 및 아우터 패널과, 이너 패널의 가장자리부에, 상기 아우터 패널측으로 뒤집혀 형성된 헤밍 플래지를 구비하고 있고, 상기 헤밍 플랜지가 아우터 패널의 가장자리부를 사이에 두도록 절곡되어, 이너 패널이 아우터 패널에 헤밍 접합되어 있다.

또 특허문헌 2 의 단락〔0002〕 ∼ 〔0003〕및 도 5 ∼ 도 10 에는, 아우터 패널과 이너 패널을 접합시키기 위한 헤밍 (프레스 헤밍) 을 실시하는 헤밍 가공 장치가 기재되어 있다. 이 헤밍 가공 장치에 의해 아우터 패널과 이너 패널을 접합시킬 때에는, 이너 패널과 아우터 패널을 중첩시키고, 아우터 패널의 헤밍 플랜지의 선단부에 예비 날을 맞닿게 하고 비스듬히 하방으로 가압하여 절곡시킨 후, 헤밍 날을 하강시키고 헤밍 플랜지를 더욱 절곡시켜, 이너 패널의 가장자리부를 아우터 패널의 헤밍 플랜지에 의해 사이에 끼움으로써, 아우터 패널과 이너 패널을 서로 접합 (헤밍 접합) 시킨다.

또, 차량 충돌시에 있어서의 충격 흡수용 폐구조 부품인 프론트 사이드 멤버를 제조하는 경우에는, 예를 들어, 복수 개의 프레스 부품에 각각 형성된 플랜지부끼리를 스폿 용접, 레이저 용접, 아크 용접 등의 용접에 의해 강고하게 접합시킨다.

그런데, 상기한 바와 같은 폐단면 구조를 갖는 폐구조 부재를 제조하는 경우에는, 폐구조 부재를 구성하는 복수 개의 프레스 부품을, 각각 강판 등을 프레스 가공함으로써 성형한 후, 이들 프레스 부품을 서로 중첩시킨 상태로 하여, 이들 프레스 부품에 각각 형성된 플랜지부끼리를 헤밍 접합시키거나, 혹은 용접함으로써, 복수 개의 프레스 부품을 폐구조 부재에 조립한다.

[선행기술문헌]

[특허문헌]

(특허문헌 1) 일본 공개특허공보 2007-176361호

(특허문헌 2) 일본 공개특허공보 평5-228557호

그러나, 폐단면 구조를 갖는 폐구조 부재의 중량은, 일반적으로는 그 폐구조 부재를 구성하는 프레스 부품의 점수가 증가함에 따라 증대된다. 즉, 프레스 부품의 점수가 증가하면, 각 프레스 부품에 각각 접합용 플랜지부를 각각 형성할 필요가 있는 것에 추가하여, 이와 같은 플랜지부를 적어도 프레스 부품에 있어서의 내부 공간을 사이에 둔 양측 부분에 각각 형성해 둘 필요가 있기 때문에, 프레스 부품의 점수가 증가함에 따라, 폐구조 부재 전체의 중량에 대한 플랜지부의 중량 비율이 높아지고, 결과적으로 폐구조 부재의 중량을 증가시키는 큰 요인이 된다.

또, 상기와 같은 폐구조 부재는, 적어도 폐구조 부품을 구성하는 복수 개의 프레스 부품을 각각 전용의 프레스 성형형 등을 사용하여 성형하는 종단 프레스 공정 및, 각 프레스 부품 사이를 헤밍 접합시키는 경우에는 헤밍 공정을 거쳐 제조되는데, 최근 제조 비용의 저감이 강하게 요구되고 있는 점에서, 폐구조 부재를 더욱 효율적으로 제조하는 것이 요구되고 있다.

본 발명의 목적은, 상기 사실을 고려하여 폐구조 부재의 부품 점수 및 제조 공정수를 감소시켜, 폐구조 부재를 효율적으로 제조할 수 있는 폐구조 부재의 제조 방법 및 제조 장치를 제공하고, 또 구성 부품의 점수를 감소시킬 수 있는 경량의 폐구조 부재를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 [1] 에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법은, 금속판으로 이루어지는 블랭크재를 프레스 성형형에 의해 가압하여, 그 블랭크재에 있어서의 1 쌍의 접합 단부끼리를 서로 고정시킴과 함께, 그 블랭크재로부터 폐단면 형상을 갖는 폐구조 부재를 제조하기 위한 제조 방법으로서, 상기 블랭크재를 상기 폐구조 부재에 대응한 단면 형상을 갖는 중간 부품으로 가공하는 예비 성형 공정과, 상기 예비 성형 공정 완료 후, 상기 중간 부품에 있어서의 1 쌍의 상기 접합 단부를 서로 근접시킴과 함께, 상기 프레스 성형형에 형성된 1 쌍의 프레스 성형면 중, 타방의 프레스 성형면에 있어서의 일방의 프레스 성형면측의 가장자리 단부에 형성된 오목 형상의 플랜지 가공부를 일방의 상기 접합 단부에 부딪히게 하는 폐입 공정과, 상기 폐입 공정 완료 후, 상기 프레스 성형형을 프레스 방향으로 더욱 구동시키고, 일방의 상기 접합 단부를, 상기 플랜지 가공부로부터의 압압력 (押壓力) 에 의해 굴곡시켜, 타방의 상기 접합 단부의 외측에 중첩시킴과 함께, 타방의 상기 접합 단부를 래치하는 래치 플랜지부로 성형함과 동시에, 1 쌍의 상기 프레스 성형면에 의해 상기 블랭크재를 가압하여, 그 블랭크재에 있어서의 1 쌍의 상기 접합 단부의 외측 부분을 소정의 형상으로 프레스 성형하는 접합 프레스 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 [1] 에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법에서는, 예비 성형 공정 완료 후, 폐입 공정에서, 중간 부품에 있어서의 1 쌍의 접합 단부를 서로 근접시킴과 함께, 프레스 성형형에 형성된 1 쌍의 프레스 성형면 중, 타방의 프레스 성형면에 있어서의 일방의 프레스 성형면측의 가장자리 단부에 형성된 오목 형상의 플랜지 가공부를 일방의 상기 접합 단부에 부딪히게 함으로써, 폐구조 부재의 소재가 되는 블랭크재의 변형 저항 (스프링 백) 에 저항하여, 1 쌍의 접합 단부를 서로 근접시키고, 일방의 접합 단부를 타방의 프레스 성형면에 형성된 오목 형상의 플랜지 가공부 내로 이동시킬 수 있으므로, 중간 부품에 있어서의 1 쌍의 접합 단부 사이의 간격을 충분히 작게 하면서, 일방의 접합 단부를 래치 플랜지부로 성형하기 위한 플랜지 가공부 내로 이동시킬 수 있다.

또 [1] 에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법에서는, 폐입 공정 완료 후, 접합 프레스 공정에서, 프레스 성형형을 프레스 방향으로 더욱 구동시키고, 일방의 접합 단부를, 플랜지 가공부로부터의 압압력에 의해 굴곡시켜, 타방의 접합 단부의 외측에 중첩시킴과 함께, 타방의 접합 단부를 래치하는 래치 플랜지부로 성형함과 동시에, 1 쌍의 프레스 성형면에 의해 블랭크재를 가압하여, 이 블랭크재에 있어서의 1 쌍의 접합 단부의 외측 부분을 소정의 형상으로 프레스 성형함으로써, 1 쌍의 접합 단부 사이의 간격을 충분히 작게 한 후, 일방의 접합 단부를 래치 플랜지부로 성형하고, 이 래치 플랜지부에 의해 타방의 접합 단부를 래치하여, 일방의 접합 단부 (래치 플랜지부) 를 타방의 접합 단부에 고정시킬 수 있음과 동시에, 중간 부품에 있어서의 1 쌍의 접합 단부의 외측 부분을 소정의 형상으로 프레스 성형할 수 있다.

따라서, [1] 에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법에 의하면, 1 장의 금속판으로 이루어지는 블랭크재를 소재로 하여 폐단면 형상을 갖는 폐구조 부재를 제조할 수 있음과 함께, 폐구조 부재에 있어서의 1 쌍의 접합 단부끼리를 고정시키는 작업 및, 1 쌍의 접합 단부의 외측 부분을 프레스 성형하는 작업을 동시에 실시할 수 있으므로, 폐구조 부재의 부품 점수 및 제조 공정수를 각각 감소시킬 수 있어, 폐구조 부재를 효율적으로 제조할 수 있다.

또 [2] 에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법은, [1] 에 기재된 폐구조 부재의 제조 방법에 있어서, 상기 접합 프레스 공정 완료 후에, 상기 래치 플랜지부를 용접에 의해 타방의 상기 접합 단부에 고정시키는 용접 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 [3] 에 관련된 폐구조 부재의 제조에 사용하는 프레스 성형 장치는, [1] 또는 [2] 에 기재된 폐구조 부재의 제조 방법에 사용되는 프레스 성형 장치로서, 상기 프레스 성형형과, 상기 폐입 공정 및 상기 접합 프레스 공정의 실행시에 상기 프레스 성형형을 상기 프레스 방향으로 구동시키는 구동 수단을 갖고, 상기 프레스 성형형은, 상기 폐구조 부재에 있어서의 1 쌍의 상기 접합 단부의 외측 부분에 대응하는 형상을 갖는 1 쌍의 프레스 성형면 및, 타방의 상기 프레스 성형면에 있어서의 일방의 상기 프레스 성형면측의 가장자리 단부에 형성된 오목 형상의 플랜지 가공부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 [3] 에 관련된 폐구조 부재의 제조에 사용하는 프레스 성형 장치에 의하면, 1 장의 금속판으로 이루어지는 블랭크재를 프레스 성형형에 장전하고, 1 쌍의 접합 단부 사이의 간격을 충분히 작게 한 후, 이 프레스 성형형을 구동 수단에 의해 소정의 프레스 방향으로 구동시킴으로써, 일방의 접합 단부를 래치 플랜지부로 성형하고, 이 래치 플랜지부에 의해 타방의 접합 단부를 래치하여, 1 쌍의 접합 단부끼리를 고정시킬 수 있음과 함께, 블랭크재 (중간 부품) 에 있어서의 1 쌍의 접합 단부의 외측 부분을 소정 형상으로 프레스 성형할 수 있으므로, 1 장의 금속판으로 이루어지는 블랭크재를 소재로 하여 폐단면 형상을 갖는 폐구조 부재를 제조할 수 있음과 함께, 폐구조 부재에 있어서의 1 쌍의 접합 단부끼리를 고정시키는 작업 및, 플랜지부의 외측 부분을 소정 형상으로 프레스 성형하는 작업을 동시에 실시할 수 있으므로, 폐구조 부재의 부품 점수 및 제조 공정수를 각각 감소시킬 수 있어, 폐구조 부재를 효율적으로 제조할 수 있다.

또 [4] 에 관련된 폐구조 부재의 제조에 사용하는 프레스 성형 장치는, [3] 에 기재된 폐구조 부재의 제조에 사용하는 프레스 성형 장치에 있어서, 상기 플랜지 가공부의 타방의 상기 프레스 성형면으로부터의 깊이를, 상기 블랭크재 두께의 0.5 배 이상, 4.0 배 이하로 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 [5] 에 관련된 폐구조 부재는, [1] 또는 [2] 에 기재된 폐구조 부재의 제조 방법을 사용하여 제조되는 폐구조 부재로서, 소정의 폐단면 형상을 갖는 본체부와, 상기 본체부에 있어서의 일방의 접합 단부가 굴곡되어 형성되고, 타방의 상기 접합 단부의 외측에 중첩됨과 함께, 타방의 상기 접합 단부를 래치하는 래치 플랜지부를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 [5] 에 관련된 폐구조 부재에서는, 래치 플랜지부가 본체부에 있어서의 일방의 접합 단부가 굴곡되어 형성되고, 이 래치 플랜지부가 타방의 접합 단부의 외측에 중첩됨과 함께, 타방의 접합 단부를 래치하여, 본체부에 있어서의 1 쌍의 접합 단부끼리가 서로 고정됨으로써, 폐구조 부재를 구성하는 주요한 구성 부분인 본체부, 래치 플랜지부 및 타방의 접합 단부를 각각 1 장의 금속판 (블랭크재) 으로 일체적으로 형성할 수 있음과 함께, 타방의 접합 단부 및, 이 타방의 접합 단부를 래치하는 래치 플랜지부 (일방의 접합 단부) 만에 의해서 접합 단부끼리를 고정시켜, 이 본체부를 폐단면 형상으로 할 수 있으므로, 2 개 이상의 독립적인 부품에 의해 구성되는 폐구조 부재와 비교하여, 폐구조 부재를 구성하는 부품 점수를 감소시킬 수 있음과 함께, 폐구조 부재의 전체 중량에 대한 플랜지부의 중량이 차지하는 비율을 저감시켜, 폐구조 부재의 중량을 효율적으로 저감시킬 수 있다.

또 [6] 에 관련된 폐구조 부재는, [5] 에 기재된 폐구조 부재에 있어서, 상기 래치 플랜지부의 폭을 블랭크재 판두께 이상이고, 폐구조 부재의 단면의 둘레 전체 길이의 25 ％ 이하로 설정한 것을 특징으로 한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법 및 폐구조 부재의 제조에 사용하는 프레스 성형 장치에 의하면, 폐구조 부재의 부품 점수 및 제조 공정수를 감소시켜, 폐구조 부재를 효율적으로 제조할 수 있다.

또 본 발명에 관련된 폐구조 부재에 의하면, 구성 부품의 점수를 감소시킬 수 있음과 함께, 그 경량화가 가능해진다.

도 1 은 본 발명의 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법을 사용하여 제조된 폐구조 부재를 나타내는 사시도이다.
도 2 는 본 발명의 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 장치인 제 1 프레스 성형 장치의 구성을 나타내는 정면도이다.
도 3 은 본 발명의 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 장치인 제 2 프레스 성형 장치의 구성을 나타내는 정면도이다.
도 4 는 본 발명의 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 장치인 접합 프레스 장치의 구성을 나타내는 정면도이다.
도 5 는 본 발명의 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 장치인 접합 프레스 장치의 변형예의 구성을 나타내는 정면도이다.
도 6 은 본 발명의 실시형태에 관련된 접합 프레스 장치에 의해 실시되는 접합 프레스 공정을 설명하기 위한 인서트 코어, 펀치, 지지 패드 및 가압 캠의 정면도이다.
도 7 의 (A) 는 본 발명의 실시형태에 관련된 폐구조 부품의 성형 소재인 블랭크재를 나타내는 평면도, (B) 는 본 발명의 실시형태에 관련된 블랭크재의 접합 프레스 공정 전의 형상을 나타내는 정면도, (C) 는 본 발명의 실시형태에 관련된 블랭크재의 접합 프레스 공정 후의 형상을 나타내는 정면도이다.
도 8 은 비교예 1 에 관련된 폐구조 부재 및 펀치의 구성을 나타내는 정면도이다.
도 9 는 비교예 2 에 관련된 폐구조 부재 및 펀치의 구성을 나타내는 정면도이다.
도 10 은 비교예 3 에 관련된 폐구조 부재 및 펀치의 구성을 나타내는 정면도이다.
도 11 은 실시예 1 에 관련된 폐구조 부재 및 펀치의 구성을 나타내는 정면도이다.
도 12 는 실시예 2 에 관련된 폐구조 부재 및 펀치의 구성을 나타내는 정면도이다.
도 13 은 실시예 3 에 관련된 폐구조 부재 및 펀치의 구성을 나타내는 정면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법, 이 제조 방법에 사용되는 제조 장치 및, 이 제조 방법을 사용하여 제조된 폐구조 부재에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

(폐구조 부재의 구성)

도 1 의 (A) 및 (B) 에 각각 본 발명의 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법을 사용하여 제조된 폐구조 부재를 나타낸다. 이들 폐구조 부재 (10, 12) 는, 자동차 등의 차체에 있어서의 사이드 멤버의 일부로서 길이 방향 (화살표 LP 방향) 이 차량의 전후 방향이 되도록 사용된다. 소재는 금속판 (본 실시형태에서는, 고장력 강판) 이다. 가늘고 긴 통 형상의 양단은 각각 개구단이다.

폐구조 부재 (10, 12) 의 본체부 (18) 의 길이 방향에 평행한 양단 중 일방의 단부는 래치 플랜지부 (20) 이고, 타방의 단부는 접합 단부 (21) 이다. 이들 본체부 (18), 래치 플랜지부 (20) 및 접합 단부 (21) 는, 1 장의 고장력 강판으로 이루어지는 블랭크재 (24) (도 2 참조) 를 소재로 하여 프레스 성형법에 의해 성형되어 있다.

여기서, 블랭크재 (24) 는, 그 면 형상이 레이저 절단 등에 의해 미리 폐구조 부재 (10, 12) 에 대응하는 형상으로 가공되어 있고, 그 면 형상이 폐구조 부재 (10) 의 길이 방향과 일치하는 방향을 길이 방향으로 하는 대략 직사각형으로 형성된다. 이 블랭크재 (24) 에서는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 그 길이 직각 방향을 따른 양측의 단부가 각각 접합 단부 (19, 21) 로 되어 있고, 폐구조 부재 (10, 12) 에서는, 블랭크재 (24) 에 있어서의 1 쌍의 접합 단부 (19, 21) 끼리가 고정됨으로써, 폐단면을 갖는 본체부 (18) 가 구성된다.

폐구조 부재 (10, 12) 의 본체부 (18) 는, 차체에 있어서의 설치 스페이스나 요구되는 강도 등에 따라 다양한 단면 형상을 갖고 있다. 구체적으로는, 예를 들어, 폐구조 부재 (10) (도 1 의 (A) 참조) 에서는, 본체부 (18) 의 단면 형상이 대략 정육각형으로 되어 있다. 또 폐구조 부재 (12) 에서는, 본체부 (18) 의 단면 형상이 차량의 좌우 방향을 길이 방향으로 하는 대략 직사각형으로 되어 있다. 또한, 본체부 (18) 의 단면 형상에 대해서는, 도 1 의 (A) 및 (B) 에 각각 나타내는 형상에 한정되는 것이 아니며, 다른 다각형 형상으로 해도 되고, 혹은 본체부 (18) 의 단면 형상의 일부 또는 전부를 원호, 타원 곡선 등의 곡선을 따른 형상으로 할 수도 있다.

폐구조 부재 (10, 12) 에서는, 그 제조 도중에 일방의 접합 단부 (19) 가 프레스 성형에 의해 래치 플랜지부 (20) 로 되고, 이 래치 플랜지부 (20) 는 타방의 접합 단부 (21) 의 외측에 중첩됨과 함께, 이 접합 단부 (21) 를 래치한다. 여기서, 래치 플랜지부 (20) 는, 도 1 의 (A) 및 (B) 에 나타내는 바와 같이, 블랭크재 (24) 에 있어서의 일방의 접합 단부 (19) 가 타방의 접합 단부 (21) 측으로 굴곡됨으로써 형성되어 있다. 이 래치 플랜지부 (20) 는, 도 1 의 (A), (B) 에 나타내는 상태 (완성 상태) 에서는, 타방의 접합 단부 (21) 의 외측에 중첩된 상태가 되고, 스폿 용접, 레이저 용접, 아크 용접 등의 각종 용접 방법에 의해 접합 단부 (21) 에 접합되어 있다.

상기와 같은 폐구조 부재 (10, 12) 를 부품으로서 포함하는 사이드 멤버를 제조할 때에는, 예를 들어, 폐구조 부재 (10, 12) 의 길이 방향 양 단부에 각각 고강성의 캡 부재를 끼워 넣어 고정시킴과 함께, 필요에 따라, 폐구조 부재 (10, 12) 의 외주측 혹은 내주측에 폐구조 부재 (10, 12) 를 보강하기 위한 보강 부재나, 폐구조 부재 (10, 12) 를 차량측에 연결하기 위한 브래킷, 볼트, 너트 등을 장착함으로써, 차체의 일부를 구성하는 사이드 멤버가 제조된다.

(폐구조 부재의 제조 장치)

도 2 ∼ 도 4 에는, 본 발명의 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 장치인 제 1 프레스 성형 장치, 제 2 프레스 성형 장치 및 접합 프레스 장치의 구성이 각각 도시됨과 함께, 이들 장치에 의해 가공이 이루어지고 있는 제조 도중의 폐구조 부재가 도시되어 있다. 제 1 프레스 성형 장치에 의한 성형 공정 또는 제 2 프레스 성형 장치에 의한 성형 공정을 예비 성형 공정이라고 한다. 또한, 도 2 ∼ 도 4 에 각각 나타내는 제 1 프레스 성형 장치 (30), 제 2 프레스 성형 장치 (60) 및 접합 프레스 장치 (80) 는, 정육각형 내지, 정육각형에 대하여 상하 방향으로 약간 가늘고 긴 육각형의 단면 형상을 갖는 폐구조 부재 (10) (도 1 의 (A) 참조) 를 제조하기 위한 것이다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 1 프레스 성형 장치 (30) 는, 1 쌍의 프레스 성형형인 다이 (32) 및 펀치 (34) 를 구비함과 함께, 펀치 (34) 의 구동 수단인 유압 액추에이터 (36) 를 구비하고 있다. 다이 (32) 에는, 그 상면측에 있어서의 폭방향 중앙부에 오목 형상의 프레스 성형면 (38) 이 형성되어 있다. 이 프레스 성형면 (38) 은, 그 폭방향을 따른 단면 형상이 대략 사다리꼴 형상으로 되어 있고, 폭방향 양 단부에 상방을 향하여 테이퍼 형상으로 폭이 넓어지는 1 쌍의 경사면 (42) 이 형성되어 있다.

펀치 (34) 는, 그 하면측에 있어서의 폭방향 중앙부에 프레스 성형면 (44) 이 형성되어 있다. 이 프레스 성형면 (44) 은, 폭방향을 따른 단면 형상이 프레스 성형면 (38) 에 대응하는 대략 사다리꼴 형상으로 되어 있고, 그 폭방향 양 단부에는, 각각 프레스 성형면 (38) 의 경사면 (42) 에 대응하는 경사면 (48) 이 형성되어 있다.

유압 액추에이터 (36) 는, 제 1 프레스 성형 장치 (30) 의 지지 프레임 (도시 생략) 측에 고정된 실린더 (50) 및, 이 실린더 (50) 의 내주측에 배치되고, 실린더 (50) 에 의해 높이 방향 (화살표 HM 방향) 을 따라 슬라이드 가능하게 지지된 플런저 (52) 를 구비하고 있고, 플런저 (52) 의 하단부는 펀치 (34) 의 상면 중앙부에 연결되어 있다. 유압 액추에이터 (36) 는, 유압 제어부 (도시 생략) 로부터의 유압 제어에 따라, 펀치 (34) 를, 그 프레스 성형면 (44) 이 다이 (32) 의 프레스 성형면 (38) 에 끼워 맞춰지는 프레스 위치 (도 2 참조) 와 다이 (32) 의 상방으로 이간되는 대기 위치 사이에서 이동시킨다.

도 3 에 나타내는 바와 같이, 제 2 프레스 성형 장치 (60) 는, 제 1 프레스 성형 장치 (30) 와 동일하게, 1 쌍의 프레스 성형형인 다이 (62) 및 펀치 (64) 를 구비함과 함께, 펀치 (64) 의 구동 수단인 유압 액추에이터 (66) 를 구비하고 있다. 다이 (62) 에는, 그 상면 중앙부에 양 단부에 대하여 대략 V 자 형상으로 움푹 패인 블랭크 삽입부 (67) 가 형성되어 있다. 블랭크 삽입부 (67) 에는, 그 바닥 단부에 1 쌍의 경사면으로 이루어지는 오목 형상의 프레스 성형면 (68) 이 형성됨과 함께, 이 프레스 성형면 (68) 의 양 단부로부터 상방을 향하여 테이퍼 형상으로 넓어지는 1 쌍의 블랭크 지지면 (70) 이 형성되어 있다.

펀치 (64) 는, 그 단면 형상이 높이 방향 (화살표 HM) 을 길이로 하는 대략 직사각형으로 되어 있고, 그 하단면에는, 1 쌍의 프레스 성형면 (68) 에 각각 대응하는 1 쌍의 프레스 성형면 (74) 이 오목 형상으로 형성되어 있다.

유압 액추에이터 (66) 는, 제 2 프레스 성형 장치 (60) 의 지지 프레임 (도시 생략) 측에 고정된 실린더 (76) 및, 이 실린더 (76) 의 내주측에 배치되고, 실린더 (76) 에 의해 높이 방향을 따라 슬라이드 가능하게 지지된 플런저 (78) 를 구비하고 있고, 이 플런저 (78) 의 하단부는 펀치 (64) 의 상단면 중앙부에 연결되어 있다. 유압 액추에이터 (66) 는, 유압 제어부 (도시 생략) 로부터의 유압 제어에 따라, 펀치 (64) 를, 그 프레스 성형면 (74) 이 다이 (62) 의 프레스 성형면 (68) 에 끼워 맞춰진 프레스 위치 (도 3 참조) 와 다이 (62) 의 상방으로 이간되는 대기 위치 사이에서 이동시킨다.

도 4 의 (A) 에 나타내는 바와 같이, 접합 프레스 장치 (80) 는, 완성 부품인 폐구조 부재 (10) (도 1 의 (A) 참조) 에 있어서의 본체부 (18) 의 단면 형상에 대응하는 단면 형상을 갖는 인서트 코어 (82) 및, 이 인서트 코어 (82) 의 상측에 배치된 펀치 (84) 를 각각 프레스 성형형으로서 구비함과 함께, 인서트 코어 (82) 의 하측에 배치된 지지 패드 (86) 및, 인서트 코어 (82) 의 폭방향 외측에 배치된 1 쌍의 가압 캠 (88) 을 구비하고 있다. 또 접합 프레스 장치 (80) 는, 펀치 (84) 의 구동 수단인 유압 액추에이터 (90) 및, 이 유압 액추에이터 (90) 에 연동하여 작동하는 캠 구동 기구 (92) 를 구비하고 있다.

지지 패드 (86) 에는, 그 상면측에 1 쌍의 경사면으로 이루어지는 오목 형상의 블랭크 지지면 (94) 이 형성되어 있다. 이 블랭크 지지면 (94) 은, 그 형상이 본체부 (18) 의 저판부 (54) 에 대응하는 형상으로 되어 있다. 또 펀치 (84) 에는, 그 하단면에 있어서의 폭방향을 따른 일단측 및 타단측에 각각 프레스 성형면 (96, 97) 이 형성되어 있다. 이들 1 쌍의 프레스 성형면 (96, 97) 은, 각각 폭방향 및 높이 방향에 대하여 경사진 경사면에 의해 형성되어 있고, 그 상단 가장자리가 서로 접합됨과 함께, 그 접합 단으로부터 하방을 향하여 테이퍼 형상으로 넓어져 있다. 또 1 쌍의 프레스 성형면 (96, 97) 은, 그 형상이 본체부 (18) 에 있어서의 래치 플랜지부 (20) 및 접합 단부 (21) 의 외측 부분인 숄더부 (26) 에 대응하는 형상으로 되어 있다.

한편, 인서트 코어 (82) 에는, 그 상단면에 1 쌍의 프레스 성형면 (96, 97) 에 각각 대응하는 경사면으로 이루어지는 프레스 성형면 (98, 99) 이 형성됨과 함께, 하단면에 지지 패드 (86) 에 있어서의 블랭크 지지면 (94) 에 대응하는 볼록 형상의 블랭크 지지면 (100) 이 형성되어 있다. 또 가압 캠 (88) 은, 그 폭방향 내측의 측면부가 인서트 코어 (82) 의 측면부 (83) 에 대응하는 가압면 (89) 으로 되어 있다.

펀치 (84) 에는, 도 6 의 (A) 에 나타내는 바와 같이, 타방 (도 6 의 (A) 에서는, 좌측) 의 프레스 성형면 (97) 에 있어서의 상단 가장자리부에 오목 형상의 플랜지 가공부 (102) 가 형성되어 있다. 이 플랜지 가공부 (102) 는, 펀치 (84) 의 안길이 방향을 따라 프레스 성형면 (97) 의 전체 길이에 걸쳐 직선적으로 연장되고, 프레스 성형면 (96) 에 있어서의 상단 가장자리로부터 소정 폭 (BP) 의 영역을 플랜지 가공부 (102) 의 하측 영역에 대하여 소정 깊이 (DP) 만큼 움푹 들어가게 함으로써 형성되어 있다. 또 플랜지 가공부 (102) 의 저면 부분은, 프레스 성형면 (97) 에 있어서의 플랜지 가공부 (102) 에 대하여 하측 가장자리측의 영역과 실질적으로 평행한 평면에 의해 형성되어 있다.

여기서, 플랜지 가공부 (102) 의 깊이 (DP) (도 8 의 (B) 참조) 는, 폐구조 부재 (10) 의 소재가 되는 블랭크재 (24) 의 두께 (TB) (도 8 의 (A) 참조) 의 0.5 배 이상, 4.0 배 이하의 범위에서 적절히 설정되어 있다. 또 플랜지 가공부 (102) 의 폭 (BP) (도 8 의 (B) 참조) 은, 블랭크재 (24) 에 형성되는 래치 플랜지부 (20) 의 폭 (BF) (도 8 의 (A) 참조) 에 따라 적절히 설정되고, 구체적으로는 폭 (BF) 의 1.0 배 이상, 2.0 배 이하의 범위에서 적절히 설정된다. 또 래치 플랜지부 (20) 의 폭 (BF) 은 블랭크재 판두께 이상, 폐구조 부재의 단면의 둘레 전체 길이의 25 ％ 이하의 범위에서 적절히 설정된다.

도 4 의 (A) 에 나타내는 바와 같이, 유압 액추에이터 (90) 는, 접합 프레스 장치 (80) 의 지지 프레임 (도시 생략) 측에 고정된 실린더 (106) 및, 이 실린더 (106) 의 내주측에 배치되고, 실린더 (106) 에 의해 높이 방향을 따라 슬라이드 가능하게 지지된 플런저 (108) 를 구비하고 있고, 이 플런저 (108) 의 하단부는 펀치 (84) 의 상단면 중앙부에 연결되어 있다. 유압 액추에이터 (90) 는, 유압 제어부 (도시 생략) 로부터의 유압 제어에 따라, 펀치 (84) 를, 그 프레스 성형면 (96, 97) 이 인서트 코어 (82) 의 프레스 성형면 (98, 99) 에 끼워 맞춰지는 프레스 위치 (도 6 의 (C) 참조) 와 인서트 코어 (82) 의 상방으로 이간되는 대기 위치 (도 6 의 (D) 참조) 사이에서 이동시킨다.

1 쌍의 캠 구동 기구 (92) 는, 유압 액추에이터 (90) 의 동작에 연동하여, 1 쌍의 가압 캠 (88) 을 각각 폭방향을 따라 인서트 코어 (82) 의 측면부로부터 이간시키는 대기 위치 (도 4 의 (A) 참조) 와, 가압 캠 (88) 을 폭방향을 따라 인서트 코어 (82) 의 측면부에 갖다대는 가압 위치 사이에서 이동시킨다. 구체적으로는, 캠 구동 기구 (92) 는, 유압 액추에이터 (90) 가 펀치 (84) 를 대기 위치에서 프레스 위치로 하강시키면, 가압 캠 (88) 을 대기 위치에서 가압 위치로 이동시키고, 유압 액추에이터 (90) 가 펀치 (84) 를 프레스 위치에서 대기 위치로 상승시키면, 가압 캠 (88) 을 가압 위치에서 대기 위치로 이동시킨다. 상기 도 2 ∼ 도 5 에 나타내는 상기 장치는 유압 액추에이터를 사용하여 펀치를 구동시키는 방식의 프레스 성형 장치를 나타내고 있지만, 본 발명에 있어서의 프레스 성형 장치는 이것에 한정되지 않고, 크랭크 프레스를 포함하여 기계식 프레스기 (일반적인 프레스기) 를 사용해도 되며, 동일한 금형으로 성형할 수 있다.

(폐구조 부재의 제조 방법)

다음으로, 상기한 제조 장치를 사용하여 폐구조 부재 (10) 를 제조하는 방법 (폐구조 부재의 제조 방법) 에 대해 설명한다.

본 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법에서는, 먼저, 제 1 프레스 성형 장치 (30) 를 사용하여 제 1 프레스 공정이 실시된다. 이 제 1 프레스 공정에서는, 미리 소정의 면 형상으로 절단 가공된 블랭크재 (24) 를 제 1 프레스 성형 장치 (30) 에 있어서의 다이 (32) 의 프레스 성형면 (38) 과 펀치 (34) 의 프레스 성형면 (44) 사이에 장전한다. 이 후, 유압 액추에이터 (36) 에 의해 대기 위치에 있는 펀치 (34) 를 프레스 위치까지 하강시킨다. 이로써, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 블랭크재 (24) 가 프레스 성형면 (38, 44) 에 대응하는 형상으로 성형 (프레스 성형) 된다. 이 때, 블랭크재 (24) 에는, 1 쌍의 경사면 (42, 48) 에 의해 폭방향을 따른 양 단부에 본체부 (18) 에 있어서의 1 쌍의 숄더부 (26) (도 3 참조) 가 형성된다.

여기서, 도 7 의 (B) 에 나타내는 바와 같이, 일방의 숄더부 (26) 의 폭 (BS₁) 은, 래치 플랜지부 (20) 의 폭 (BF) (도 7 의 (A) 참조) 에 상당하는 치수만큼 타방의 숄더부 (26) 의 폭 (BS₂) 보다 길게 된다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 1 쌍의 숄더부 (26) 의 선단부는, 각각 완성 부품으로서의 폐구조 부재 (10) (본체부 (18)) 에 있어서의 1 쌍의 접합 단부 (19, 21) 로 되어 있고, 1 쌍의 접합 단부 (19, 21) 끼리가 고정 (접합) 됨으로써, 블랭크재 (24) 로부터 폐단면 형상을 갖는 본체부 (18) 가 구성된다.

본 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법에서는, 제 1 프레스 공정 완료 후에, 제 2 프레스 성형 장치 (60) 를 사용하여 제 2 프레스 공정이 실시된다. 이 제 2 프레스 공정에서는, 제 1 프레스 공정을 거쳐, 1 쌍의 숄더부 (26) 가 형성된 블랭크재 (24) 를 제 2 프레스 성형 장치 (60) 에 있어서의 다이 (62) 의 블랭크 삽입부 (67) 상에 장전한 후, 유압 액추에이터 (66) 에 의해 대기 위치에 있는 펀치 (64) 를 프레스 위치까지 하강시킨다. 이로써, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 블랭크재 (24) 의 폭방향 중앙부가 프레스 성형면 (68, 74) 에 대응하는 형상으로 성형 (프레스 성형) 된다. 이 때, 블랭크재 (24) 에는, 그 폭방향 중앙부에 본체부 (18) 에 있어서의 저판부 (54) (도 7 의 (B) 참조) 가 형성됨과 함께, 1 쌍의 숄더부 (26) 와 저판부 (54) 사이가 각각 측판부 (56) 로 되고, 이들 1 쌍의 측판부 (56) 가 각각 1 쌍의 블랭크 지지면 (70) 에 의해 지지되면서, 저판부 (54) 에 대하여 소정의 경사각이 되도록 굴곡된다.

본 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법에서는, 제 2 프레스 공정 완료 후에, 접합 프레스 장치 (80) 를 사용하여 폐입 공정 및 접합 프레스 공정이 실시된다. 폐입 공정에서는, 도 4 의 (A) 에 나타내는 바와 같이, 블랭크재 (24) 의 저판부 (54) 를 지지 패드 (86) 의 블랭크 지지면 (94) 과 인서트 코어 (82) 의 블랭크 지지면 (100) 사이에 끼운다. 이 때, 대기 위치에 있는 가압 캠 (88) 은, 그 가압면 (89) 을 블랭크재 (24) 에 있어서의 숄더부 (26) 와 측판부 (56) 의 경계부 부근에 맞닿게 한다.

이어서, 도 4 의 (B) 에 나타내는 바와 같이, 캠 구동 기구 (92) 에 의해 대기 위치에 있는 가압 캠 (88) 을 가압 위치측으로 이동시킨다. 이로써, 가압 캠 (88) 의 가압면 (89) 에 의해 측판부 (56) 가 각각 인서트 코어 (82) 의 측면부 (83) 측으로 이동 (경사) 하여 누르면서 닿게 됨과 함께, 유압 액추에이터 (90) 에 의해 대기 위치에 있는 펀치 (84) 를 프레스 위치측으로 하강시킨다. 이 후, 펀치 (84) 가 더욱 하강하면, 도 6 의 (B) 에 나타내는 바와 같이, 일방의 숄더부 (26) (접합 단부 (19)) 의 선단면이 플랜지 가공부 (102) 의 저면 부분에 부딪친다. 이로써, 폐입 공정이 완료되고, 다음의 접합 프레스 공정이 개시된다.

일방의 접합 단부 (19) 가 플랜지 가공부 (102) 에 맞닿았을 때, 이 접합 단부 (19) 의 플랜지 가공부 (102) 의 저면 부분에 대한 접촉각 (θC) (도 6 의 (B) 참조) 은 약 60 °가 된다. 이로써, 접합 단부 (19) 의 선단 부근에 플랜지 가공부 (102) 로부터 프레스 방향을 따른 압압력을 받으면, 접합 단부 (19) 에는, 인서트 코어 (82) 에 있어서의 프레스 성형면 (98) 과 프레스 성형면 (99) 의 능선부 (101) 부근을 지지점으로 하는 굽힘 응력이 발생한다. 따라서, 펀치 (84) 가 프레스 위치측으로 하강함에 따라, 접합 단부 (19) 는 능선부 (101) 부근을 지지점으로 하여 굴곡되어, 선단측을 타방의 접합 단부 (21) 에 근접시킨다.

도 6 의 (C) 에 나타내는 바와 같이, 펀치 (84) 가 프레스 위치까지 하강하면, 접합 단부 (19) 는, 도 7 의 (C) 에 나타내는 바와 같이, 숄더부 (26) 에 있어서의 접합 단부 (19) 에 대하여 기단측의 부분에 대하여 소정의 굴곡각 (θF) (＝ 약 120 °) 으로 굴곡됨으로써, 타방의 접합 단부 (21) 를 래치하는 래치 플랜지부 (20) 로 성형된다. 래치 플랜지부 (20) 는, 타방의 접합 단부 (21) 의 외측에 중첩됨과 함께, 블랭크재 (24) 의 탄성적인 복원력 (스프링 백) 에 저항하여 접합 단부 (21) 를 래치한다. 이로써, 접합 단부 (19) (래치 플랜지부 (20)) 가 접합 단부 (21) 에 고정 (가고정) 된다. 이로써, 접합 프레스 공정이 완료된다.

이 후, 도 6 의 (D) 에 나타내는 바와 같이, 펀치 (84) 를 프레스 위치에서 대기 위치로 상승시킴과 함께, 인서트 코어 (82) 를 본체부 (18) 로부터 빼냄으로써, 폐단면 형상을 갖는 블랭크재 (24) 를 접합 프레스 장치 (80) 로부터 이탈시킨다.

본 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법에서는, 접합 프레스 공정 완료 후에, 스폿 용접 장치, 레이저 용접 장치, 아크 용접 장치 등의 범용의 용접 장치를 사용하여 용접 공정이 실시된다. 이 용접 공정에서는, 래치 플랜지부 (20) 및 접합 단부 (21) 를 스폿 용접, 레이저 용접, 아크 용접 등의 용접 방법에 의해 서로 용접한다. 이로써, 도 1 의 (A) 에 나타내는 폐구조 부재 (10) 가 제조된다.

또한, 폐구조 부재 (10) 이외의 폐구조 부재 (12) 를 제조하는 경우에 대해, 제 1 프레스 성형 장치 (30), 제 2 프레스 성형 장치 (60) 및 접합 프레스 장치 (80) 에 대하여, 제조하는 폐구조 부재의 형상에 대응하는 다이 (32, 62), 펀치 (34, 64, 84), 지지 패드 (86), 가압 캠 (88) 및 인서트 코어 (82) 를 장전함과 함께, 유압 액추에이터 (36, 66, 90) 및 캠 구동 기구 (92) 의 스트로크 등을 적절히 조정할 뿐, 폐구조 부재 (10) 와 기본적으로 동일한 공정을 거쳐 제조할 수 있다.

또 본 실시형태에 관련된 접합 프레스 장치 (80) 는, 도 4 의 (A) ∼ (D) 에 나타내는 바와 같이, 프레스 성형형으로서 인서트 코어 (82) 및 펀치 (84) 를 각각 구비하고, 이들 인서트 코어 (82) 및 펀치 (84) 그리고, 지지 패드 (86) 및 1 쌍의 가압 캠 (88) 을 사용하여 접합 프레스 공정을 실시하는 것이다. 그러나, 폐구조 부재 (10, 12) 에 있어서의 치수 정밀도 및 형상 정밀도의 약간의 저하가 허용되는 경우나, 블랭크재 (24) 로서 소성 가공성이 양호한 것을 사용하는 경우에는, 도 5 의 (A) ∼ (D) 에 나타내는 바와 같이, 접합 프레스 장치 (80) 에서 인서트 코어 (82) 를 생략하여, 인서트 코어 (82) 에 의해 블랭크재 (24) 를 내측으로부터 지지하는 일 없이, 펀치 (84), 지지 패드 (86) 및 1 쌍의 가압 캠 (88) 만을 사용하여 접합 프레스 공정 (프레스 성형 및 접합 가공) 을 실시할 수도 있다.

또 본 실시형태에서는, 접합 프레스 공정이 실시된 블랭크재 (24) 에 있어서의 래치 플랜지부 (20) 및 접합 단부 (21) 를 용접함으로써 폐구조 부재 (10) 의 부품으로서의 제조가 완료되지만, 예를 들어, 래치 플랜지부 (20) 및 접합 단부 (21) 에 각각 관통 구멍을 뚫고, 이들 관통 구멍을 관통한 볼트의 선단부에 너트를 조여 넣거나, 혹은 관통 구멍을 관통한 리벳의 선단부를 눌러 찌부러트림으로써, 래치 플랜지부 (20) 및 접합 단부 (21) 을 접합시켜도 된다.

또 접합 프레스 가공과 동시에, 펀치 (84) 및 인서트 코어 (82) 에 의해 블랭크재 (24) 에 있어서의 주름이 발생하기 쉬운 부분을 따라 비드를 성형하도록 해도 된다.

(본 실시형태에 관련된 작용)

본 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법에서는, 제 1 프레스 공정 및 제 2 프레스 공정 완료 후, 폐입 공정에서, 폐구조 부재 (10) 에 대응한 단면 형상을 갖는 블랭크재 (24) 에 있어서의 1 쌍의 접합 단부 (19, 21) 를 1 쌍의 가압 캠 (88) 에 의해 서로 근접시킴과 함께, 펀치 (84) 에 있어서의 타방의 프레스 성형면 (97) 에 형성된 플랜지 가공부 (102) 의 저면 부분을 일방의 접합 단부 (19) 에 부딪히게 함으로써, 중간 부품으로 성형된 블랭크재 (24) 의 변형 저항 (스프링 백) 에 저항하여, 1 쌍의 접합 단부 (19, 21) 를 서로 근접시키고, 일방의 접합 단부 (19) 를 타방의 프레스 성형면 (97) 에 형성된 오목 형상의 플랜지 가공부 (102) 내로 이동시킬 수 있으므로, 블랭크재 (24) 에 있어서의 1 쌍의 접합 단부 (19, 21) 사이의 간격을 충분히 작게 하면서, 일방의 접합 단부 (19) 를 래치 플랜지부 (20) 로 성형하기 위한 플랜지 가공부 (102) 내로 이동시킬 수 있다.

또 본 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법에서는, 폐입 공정 완료 후, 접합 프레스 공정에서, 펀치 (84) 를 프레스 방향으로 더욱 구동시키고, 블랭크재 (24) 에 있어서의 일방의 접합 단부 (19) 를, 플랜지 가공부 (102) 로부터의 압압력에 의해 굴곡시켜, 타방의 접합 단부 (21) 의 외측에 중첩시킴과 함께, 이 접합 단부 (21) 을 래치하는 래치 플랜지부 (20) 로 성형함과 동시에, 1 쌍의 프레스 성형면 (96, 97) 에 의해 블랭크재 (24) 를 가압하여, 이 블랭크재 (24) 에 있어서의 1 쌍의 숄더부 (26) 를 각각 소정의 형상으로 프레스 성형한다.

이로써, 1 쌍의 접합 단부 (19, 21) 사이의 간격을 충분히 작게 한 후, 일방의 접합 단부 (19) 를 래치 플랜지부 (20) 로 성형하고, 이 래치 플랜지부 (20) 에 의해 타방의 접합 단부 (21) 를 래치하여, 일방의 접합 단부 (19) (래치 플랜지부 (20)) 를 타방의 접합 단부 (21) 에 고정시킬 수 있음과 동시에, 블랭크재 (24) 에 있어서의 1 쌍의 숄더부 (26) 를 소정의 형상으로 프레스 성형할 수 있다.

따라서, 본 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법에 의하면, 1 장의 고장력 강판으로 이루어지는 블랭크재 (24) 를 소재로 하여 폐단면 형상을 갖는 폐구조 부재 (10) 를 제조할 수 있음과 함께, 폐구조 부재 (10) 에 있어서의 1 쌍의 접합 단부 (19, 21) 끼리를 고정시키는 작업 및, 1 쌍의 숄더부 (26) 를 각각 프레스 성형하는 작업을 동시에 실시할 수 있으므로, 폐구조 부재 (10) 의 부품 점수 및 제조 공정수를 각각 감소시킬 수 있어, 폐구조 부재 (10) 를 효율적으로 제조할 수 있다.

또, 본 실시형태에 관련된 접합 프레스 장치 (80) 에 의하면, 1 장의 금속판으로 이루어지는 블랭크재 (24) 를 프레스 성형형인 인서트 코어 (82) 및 펀치 (84) 그리고 지지 패드 (86) 에 장전하고, 이 펀치 (84) 를 유압 액추에이터 (90) 에 의해 소정의 프레스 방향으로 구동시킴으로써, 1 쌍의 접합 단부 (19, 21) 의 간격을 충분히 작게 한 후, 일방의 접합 단부 (19) 를 래치 플랜지부 (20) 로 프레스 성형하고, 이 래치 플랜지부 (20) 에 의해 타방의 접합 단부 (21) 를 래치하여, 1 쌍의 접합 단부 (19, 21) 끼리를 고정시킬 수 있음과 함께, 블랭크재 (24) 에 있어서의 1 쌍의 숄더부 (26) 를 소정 형상으로 프레스 성형할 수 있으므로, 블랭크재 (24) 를 소재로 하여 폐단면 형상을 갖는 폐구조 부재 (10) 를 제조할 수 있음과 함께, 폐구조 부재 (10) 에 있어서의 1 쌍의 접합 단부 (19, 21) 끼리를 고정시키는 작업 및, 1 쌍의 숄더부 (26) 를 각각 소정 형상으로 프레스 성형하는 작업을 동시에 실시할 수 있으므로, 폐구조 부재 (10) 의 부품 점수 및 제조 공정수를 각각 감소시킬 수 있어, 폐구조 부재 (10) 를 효율적으로 제조할 수 있다.

또, 본 실시형태에 관련된 폐구조 부재 (10, 12) 에서는, 래치 플랜지부 (20) 가 본체부 (18) 에 있어서의 일방의 접합 단부 (19) 가 굴곡되어 형성되고, 이 래치 플랜지부 (20) 가 타방의 접합 단부 (21) 의 외측에 중첩됨과 함께, 타방의 접합 단부 (21) 를 래치하여, 본체부 (18) 에 있어서의 1 쌍의 접합 단부 (19, 21) 끼리가 서로 고정됨으로써, 폐구조 부재 (10, 12) 를 구성하는 주요한 구성 부분인 본체부 (18), 래치 플랜지부 (20) 및 접합 단부 (21) 를 각각 1 장의 금속판으로 이루어지는 블랭크재 (24) 로부터 일체적으로 형성할 수 있음과 함께, 타방의 접합 단부 (21) 및, 이 접합 단부 (21) 를 래치하는 래치 플랜지부 (20) (접합 단부 (19)) 만에 의해서 접합 단부 (19, 21) 끼리를 고정시켜, 이 본체부 (18) 를 폐단면 형상으로 할 수 있으므로, 2 개 이상의 독립적인 부품에 의해 구성되는 폐구조 부재와 비교하여, 폐구조 부재 (10, 12) 를 구성하는 부품 점수를 감소시킬 수 있음과 함께, 폐구조 부재 (10, 12) 의 전체 중량에 대한 플랜지부의 중량이 차지하는 비율을 저감시켜, 폐구조 부재 (10, 12) 의 중량을 효율적으로 저감시킬 수 있다.

실시예

(접합 프레스 장치의 실시예)

다음으로, 본 발명의 실시형태에 관련된 접합 프레스 장치 (80) 에 있어서의 펀치 (84) 의 주요 부분의 치수 및, 그 의의를 실시예로서 설명한다.

전술한 바와 같이, 플랜지 가공부 (102) 의 깊이 (DP) 는, 폐구조 부재 (10) 의 소재가 되는 블랭크재 (24) 의 두께의 0.5 배 이상, 4.0 배 이하의 범위에서 적절히 설정되어 있다. 이것은, 깊이 (DP) 가 블랭크재 (24) 의 두께의 0.5 배 미만인 경우에는, 래치 플랜지부 (20) 를 통하여 타방의 접합 단부 (21) 에 전달되는 플랜지 가공부 (102) 로부터의 압압력이 과대해져, 접합 단부 (21) 가 형성된 숄더부 (26) 에 변형 (형상 불량) 이 발생할 우려가 있고, 또 깊이 (DP) 가 블랭크재 (24) 의 두께의 4.0 배를 초과하는 경우에는, 래치 플랜지부 (20) 의 굴곡각 (θF) (도 7 의 (C) 참조) 이 설계값보다 작아져, 래치 플랜지부 (20) 에 의해 타방의 접합 단부 (21) 를 확실하게 래치하기 곤란해지기 때문이다.

(래치 플랜지부의 실시예)

다음으로, 본 발명의 실시형태에 관련된 폐구조 부재 (10, 12) 에 있어서의 래치 플랜지부 (20) 의 치수 및, 그 의의를 실시예로서 설명한다.

전술한 바와 같이, 래치 플랜지부 (20) 의 폭 (BF) 은 블랭크재 판두께 이상, 폐구조 부재의 단면의 둘레 전체 길이의 25 ％ 이하의 범위에서 적절히 설정되어 있다. 이것은, 폭 (BF) 이 블랭크재 판두께 미만인 경우에는, 래치 플랜지부 (20) 에 의해 타방의 접합 단부 (21) 를 확실하게 래치하기 곤란해짐과 함께, 래치 플랜지부 (20) 와 접합 단부 (21) 를 길이 방향을 따라 연속적으로 용접하는 작업이 곤란해지고, 또 폭 (BF) 이 폐구조 부재의 단면의 둘레 전체 길이의 25 ％ 를 초과하는 경우에는, 폐구조 부재 (10, 12) 의 전체 중량에서 차지하는 래치 플랜지부 (20) 의 중량이 과대해져, 폐구조 부재 (10, 12) 의 중량 증가로 이어지기 때문이다.

또 플랜지 가공부 (102) 의 폭 (BP) 은, 래치 플랜지부 (20) 의 폭 (BF) 의 1.0 배 이상, 2.0 배 이하의 범위에서 적절히 설정되어 있다. 이것은, 폭 (BP) 이 폭 (BF) 의 1.0 배 미만인 경우에는, 래치 플랜지부 (20) 에 그 길이 직각 방향을 따라 좌굴 변형이 발생하기 쉬워져, 래치 플랜지부 (20) 의 평탄도가 저하될 우려가 있고, 또 폭 (BP) 이 폭 (BF) 의 2.0 배를 초과하는 경우에는, 타방의 프레스 성형면 (97) 의 폭이 접합 단부 (21) 가 형성된 숄더부 (26) 의 폭에 대하여 과소해져, 이 숄더부 (26) 에 대한 프레스 성형이 불충분해질 우려가 있기 때문이다.

(폐구조 부재의 실시예 및 비교예)

다음으로, 본 발명의 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법에 따라 제조된 폐구조 부재를 각각 실시예 1 ∼ 3 으로서 설명함과 함께, 본 발명의 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법에 반하는 조건으로 제조된 폐구조 부재를 각각 비교예 1 ∼ 3 으로서 설명한다.

비교예 1 에서는, 두께 (TB) 가 1.2 ㎜, 인장 강도가 1180 ㎫ 인 냉연 강판을 블랭크재 (24) 로서 사용하고, 이 블랭크재 (24) 에 대하여 접합 프레스 장치 (80) 에 의해 접합 프레스 공정을 실시하여, 도 8 의 (A) 에 나타내는 중간 부품인 폐구조 부재 (120) 를 성형 (프레스 성형) 하였다. 이 폐구조 부재 (120) 는, 대략 정육각형 내지, 정육각형과 비교하여 상하 방향으로 약간 가늘고 긴 육각형의 단면 형상을 갖고 있으며, 그 전체 길이가 400 ㎜ 로 되어 있다. 또 래치 플랜지부 (20) 의 폭 (BF) 은 10 ㎜ 로 설정하였다.

단, 접합 프레스 장치 (80) 에 있어서의 펀치 (84) (도 8 의 (B) 참조) 로는, 플랜지 가공부 (102) 의 깊이 (DP) 가 0.5 ㎜ (두께 (TB) 의 0.4 배), 폭 (BP) 이 8 ㎜ (폭 (BF) 의 0.8 배) 인 것을 사용하였다.

또 비교예 2 에서는, 두께 (TB) 가 1.2 ㎜, 인장 강도가 1180 ㎫ 인 냉연 강판을 블랭크재 (24) 로서 사용하고, 이 블랭크재 (24) 에 대하여 접합 프레스 장치 (80) 에 의해 접합 프레스 공정을 실시하여, 도 9 의 (A) 에 나타내는 중간 부품인 폐구조 부재 (122) 를 성형 (프레스 성형) 하였다. 이 폐구조 부재 (122) 는, 폐구조 부재 (120) 와 동일한 단면 형상을 갖고 있으며, 그 전체 길이가 400 ㎜ 로 되어 있다. 또 래치 플랜지부 (20) 의 폭 (BF) 은 10 ㎜ 로 설정하였다.

단, 접합 프레스 장치 (80) 에 있어서의 펀치 (84) (도 9 의 (B) 참조) 로는, 플랜지 가공부 (102) 의 깊이 (DP) 가 6 ㎜ (두께 (TB) 의 5 배), 폭 (BP) 이 30 ㎜ (폭 (BF) 의 3 배) 인 것을 사용하였다.

또 비교예 3 에서는, 두께 (TB) 가 1.2 ㎜, 인장 강도가 1180 ㎫ 인 냉연 강판을 블랭크재 (24) 로서 사용하고, 이 블랭크재 (24) 에 대하여 접합 프레스 장치 (80) 에 의해 접합 프레스 공정을 실시하여, 도 10 의 (A) 에 나타내는 중간 부품인 폐구조 부재 (124) 를 성형 (프레스 성형) 하였다. 이 폐구조 부재 (124) 는, 폐구조 부재 (120) 와 동일한 단면 형상을 갖고 있으며, 그 전체 길이가 400 ㎜ 로 되어 있다. 단, 래치 플랜지부 (20) 의 폭 (BF) 은 1 ㎜ 로 설정하였다.

또 접합 프레스 장치 (80) 에 있어서의 펀치 (84) (도 10 의 (B) 참조) 로는, 플랜지 가공부 (102) 의 깊이 (DP) 가 1.2 ㎜ (두께 (TB) 의 1 배), 폭 (BP) 이 4 ㎜ (폭 (BF) 의 2 배) 인 것을 사용하였다.

한편, 실시예 1 에서는, 두께 (TB) 가 1.2 ㎜, 인장 강도가 1180 ㎫ 인 냉연 강판을 블랭크재 (24) 로서 사용하고, 이 블랭크재 (24) 에 대하여 접합 프레스 장치 (80) 에 의해 접합 프레스 공정을 실시하여, 도 11 의 (A) 에 나타내는 중간 부품인 폐구조 부재 (130) 를 성형 (프레스 성형) 하였다. 이 폐구조 부재 (130) 는, 폐구조 부재 (120) 와 동일한 단면 형상을 갖고 있으며, 그 전체 길이가 400 ㎜ 로 되어 있다. 또 래치 플랜지부 (20) 의 폭 (BF) 은 10 ㎜ 로 설정하였다.

또 접합 프레스 장치 (80) 에 있어서의 펀치 (84) (도 11 의 (B) 참조) 로는, 플랜지 가공부 (102) 의 깊이 (DP) 가 1.2 ㎜ (두께 (TB) 의 1 배), 폭 (BP) 이 15 ㎜ (폭 (BF) 의 1.5 배) 인 것을 사용하였다.

또 실시예 2 에서는, 두께 (TB) 가 1.2 ㎜, 인장 강도가 1180 ㎫ 인 냉연 강판을 블랭크재 (24) 로서 사용하고, 이 블랭크재 (24) 에 대하여 접합 프레스 장치 (80) 에 의해 접합 프레스 공정을 실시하여, 도 12 의 (A) 에 나타내는 중간 부품인 폐구조 부재 (132) 를 성형 (프레스 성형) 하였다. 이 폐구조 부재 (132) 는, 폐구조 부재 (130) 와 동일한 단면 형상을 갖고 있으며, 그 전체 길이가 400 ㎜ 로 되어 있다. 또 래치 플랜지부 (20) 의 폭 (BF) 은 30 ㎜ 로 설정하였다.

또 접합 프레스 장치 (80) 에 있어서의 펀치 (84) (도 12 의 (B) 참조) 로는, 플랜지 가공부 (102) 의 깊이 (DP) 가 1.2 ㎜ (두께 (TB) 의 1 배), 폭 (BP) 이 30 ㎜ (폭 (BF) 의 1 배) 인 것을 사용하였다.

또 실시예 3 에서는, 두께 (TB) 가 1.2 ㎜, 인장 강도가 1180 ㎫ 인 냉연 강판을 블랭크재 (24) 로서 사용하고, 이 블랭크재 (24) 에 대하여 접합 프레스 장치 (80) 에 의해 접합 프레스 공정을 실시하여, 도 13 의 (A) 에 나타내는 중간 부품인 폐구조 부재 (134) 를 성형 (프레스 성형) 하였다. 이 폐구조 부재 (134) 는, 대략 정사각형의 단면 형상을 갖고 있으며, 그 전체 길이가 400 ㎜ 로 되어 있다. 또 래치 플랜지부 (20) 의 폭 (BF) 은 10 ㎜ 로 설정하였다.

또 접합 프레스 장치 (80) 에 있어서의 펀치 (84) 로는, 도 13 의 (B) 에 나타내는 바와 같이, 타방의 프레스 성형면 (97) 전체가 플랜지 가공부 (102) 로 되어 있는 것이 사용되고 있다. 이 플랜지 가공부 (102) 는, 그 폭 (BP) 이 15 ㎜ (폭 (BF) 의 1.5 배) 로 됨과 함께, 그 깊이 (DP) 가 1.2 ㎜ (두께 (TB) 의 1 배) 로 되어 있다. 여기서, 플랜지 가공부 (102) 의 폭 (BP) 은, 래치 플랜지부 (20) 가 존재하지 않는다고 한 경우의 프레스 성형면 (97) 의 위치 (도 13 의 (B) 의 2 점 쇄선 (BL) 으로 나타내는 위치) 를 기준으로 하여, 이 프레스 성형면 (97) 에서 플랜지 가공부 (102) 의 저면 부분까지의 간격과 일치한다.

다음으로, 비교예에 관련된 폐구조 부재 (120, 122, 124) 및 폐구조 부품 (130, 132, 134) 에 대한 평가 방법에 대해 설명한다. 접합 프레스 장치 (80) 를 사용하여 블랭크재 (24) 에 대하여 접합 프레스 공정을 실시하기 직전의 1 쌍의 접합 단부 (19, 21) 사이의 간극 거리 (GB) (최대값) 및, 블랭크재 (24) 에 대하여 접합 프레스 공정을 실시한 직후의 1 쌍의 접합 단부 (19, 21) (래치 플랜지부 (20) 및 접합 단부 (21)) 사이의 간극 거리 (GA) (최대값) 를 각각 측정하였다. 여기서, 간극 거리 (GA) 는 용접성의 관점에서 작을수록 바람직하며, 대체로 0.3 ㎜ 이면, 외부로부터 래치 플랜지부 (20) 및 접합 단부 (21) 를 구속하지 않고, 래치 플랜지부 (20) 와 접합 단부 (21) 를 확실하게 용접할 수 있다. 또, 프레스 성형 후에, 본체부 (18) 의 단면 형상 및 래치 플랜지부 (20) 의 형상을 각각 관찰하여, 이들 형상의 관찰 결과를 평가 항목으로 하였다. 〔표 1〕에서, "○" 의 기호는 본체부 (18) 의 단면 형상 및 래치 플랜지부 (20) 의 형상이 각각 정상적인 것을 의미하고, 또 "×" 의 기호는 본체부 (18) 의 단면 형상 및 래치 플랜지부 (20) 의 형상 중 어느 것이 설계 형상을 만족시키지 않음을 의미하고 있다.

폐구조 부재 (120, 122, 124) 및 폐구조 부품 (130, 132, 134) 에 대한 평가를, 하기〔표 1〕에 나타낸다.

10, 12 : 폐구조 부재, 18 : 본체부, 19 : 접합 단부, 20 : 래치 플랜지부, 21 : 접합 단부, 24 : 블랭크재, 26 : 숄더부, 30 : 제 1 프레스 성형 장치, 32 : 다이, 34 : 펀치, 36 : 유압 액추에이터, 38 : 프레스 성형면, 42 : 경사면, 44 : 프레스 성형면, 48 : 경사면, 50 : 실린더, 52 : 플런저, 54 : 저판부, 56 : 측판부, 60 : 제 2 프레스 성형 장치, 62 : 다이, 64 : 펀치, 66 : 유압 액추에이터, 67 : 블랭크 삽입부, 68 : 프레스 성형면, 70 : 블랭크 지지면, 74 : 프레스 성형면, 76 : 실린더, 78 : 플런저, 80 : 접합 프레스 장치, 82 : 인서트 코어 (프레스 성형형), 83 : 측면부, 84 : 펀치 (프레스 성형형), 86 : 지지 패드, 88 : 가압 캠, 89 : 가압면, 90 : 유압 액추에이터 (구동 수단), 92 : 캠 구동 기구, 94 : 블랭크 지지면, 96, 97 : 프레스 성형면, 98, 99 : 프레스 성형면, 100 : 블랭크 지지면, 106 : 실린더, 108 : 플런저, 120, 122, 124 : 폐구조 부재, 130, 132, 134 : 폐구조 부재

Claims

금속판으로 이루어지는 블랭크재를 프레스 성형형에 의해 가압하여, 그 블랭크재에 있어서의 1 쌍의 접합 단부끼리를 서로 고정시킴과 함께, 그 블랭크재로부터 폐단면 형상을 갖는 폐구조 부재를 제조하기 위한 제조 방법으로서,
상기 블랭크재를 상기 폐구조 부재에 대응한 단면 형상을 갖는 중간 부품으로 가공하되, 상기 중간 부품은 저판부, 각각의 선단부에 접합 단부가 형성된 1 쌍의 숄더부 및 상기 저판부와 1 쌍의 숄더부 사이의 1 쌍의 측판부를 갖고, 상기 1 쌍의 접합 단부가 서로 떨어진 상태로 예비 성형된 예비 성형 공정과,
상기 예비 성형 공정 완료 후, 예비 성형한 블랭크재의 1 쌍의 측판부를 1 쌍의 가압 캠의 가압면을 사용하여 폭방향으로 가압함으로써, 상기 중간 부품에 있어서의 상기 1 쌍의 접합 단부를 서로 근접시킨 상태를 유지시킴과 함께, 상기 프레스 성형형에 형성된 1 쌍의 프레스 성형면 중, 타방의 프레스 성형면에 있어서의 일방의 프레스 성형면측의 가장자리 단부에 형성된 오목 형상의 플랜지 가공부를 상기 일방의 접합 단부에 부딪히게 하는 폐입 공정과,
상기 폐입 공정 완료 후, 상기 프레스 성형형을 프레스 방향으로 더욱 구동시키고, 상기 플랜지 가공부에서 높이 방향으로 가압하여 상기 일방의 접합 단부를 굴곡시켜 상기 타방의 접합 단부의 외측에 중첩시킴으로써, 상기 타방의 접합 단부를 상기 블랭크재의 탄성적인 복원력에 저항하여 래치하는 래치 플랜지부로 성형함과 동시에, 1 쌍의 상기 프레스 성형면에 의해 상기 블랭크재를 가압하여, 그 블랭크재에 있어서의 1 쌍의 상기 접합 단부의 외측 부분을 중첩된 접합 단부를 구비한 소정의 형상으로 프레스 성형하는 접합 프레스 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 폐구조 부재의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 일방의 접합 단부의, 상기 플랜지 가공부로부터의 압압력에 의해 굴곡된 부분만이 상기 타방의 접합 단부의 외측에 중첩시키는 것을 특징으로 하는 폐구조 부재의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 접합 프레스 공정 완료 후에, 상기 래치 플랜지부를 용접에 의해 상기 타방의 접합 단부에 고정시키는 용접 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 폐구조 부재의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 폐구조 부재의 제조 방법에 사용되는 프레스 성형 장치로서,
상기 프레스 성형형과,
상기 폐입 공정 및 상기 접합 프레스 공정의 실행시에 상기 프레스 성형형을 상기 프레스 방향으로 구동시키는 구동 수단을 갖고,
상기 프레스 성형형은, 상기 폐구조 부재에 있어서의 1 쌍의 상기 접합 단부의 외측 부분에 대응하는 형상을 갖는 1 쌍의 프레스 성형면 및, 타방의 상기 프레스 성형면에 있어서의 일방의 상기 프레스 성형면측의 가장자리 단부에 형성된 오목 형상의 플랜지 가공부를 구비하고,
상기 예비 성형 공정에서, 상기 중간 부품은 저판부, 각각의 선단부에 접합 단부가 형성된 1 쌍의 숄더부 및 상기 저판부와 1 쌍의 숄더부 사이의 1 쌍의 측판부를 갖고, 상기 1 쌍의 접합 단부가 서로 떨어진 상태로 예비 성형되며,
상기 폐입 공정에서, 상기 1 쌍의 측판부를 1 쌍의 가압 캠의 가압면을 사용하여 폭방향으로 가압함으로써, 상기 중간 부품에 있어서의 상기 1 쌍의 접합 단부를 서로 근접시키고,
상기 접합 프레스 공정에서, 상기 1 쌍의 접합 단부를 서로 근접시킨 상태에서, 상기 플랜지 가공부에서 높이 방향으로 가압하여 상기 일방의 접합 단부를 굴곡시켜 상기 타방의 상기 접합 단부의 외측에 중첩시킴으로써, 상기 타방의 접합 단부를 상기 블랭크재의 탄성적인 복원력에 저항하여 래치하는 래치 플랜지부로 성형하는 것을 특징으로 하는 폐구조 부재의 제조에 사용하는 프레스 성형 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 플랜지 가공부의 타방의 상기 프레스 성형면으로부터의 깊이를, 상기 블랭크재 두께의 0.5 배 이상, 4.0 배 이하로 한 것을 특징으로 하는 폐구조 부재의 제조에 사용하는 프레스 성형 장치.