KR20190008566A

KR20190008566A - 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체, 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 방법, 및 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 장치

Info

Publication number: KR20190008566A
Application number: KR1020187036510A
Authority: KR
Inventors: 겐이치로 오츠카; 다카시 미야기
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2016-06-16
Filing date: 2017-06-16
Publication date: 2019-01-24
Also published as: KR102196701B1; MX2018015402A; WO2017217538A1; EP3473530A4; CA3026400A1; JP6687110B2; RU2705881C1; EP3473530A1; JPWO2017217538A1; US20190176211A1; US10913102B2; CN109311513A; EP3473530B1; CN109311513B; BR112018075251A2

Abstract

이 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체는, 인장 강도가 980MPa 이상이고, 2개의 제1 볼록 능선부, 제2 볼록 능선부 및 오목 능선부는, 곡률 반경이 모두 30mm 이하이고, 코너벽의 코너 반경이 30mm 이하이고, 천장판부와 외향 플랜지의 이격 거리인 성형 깊이가 40mm 이상이다.

Description

자동차 구조 부재용 드로잉 성형체, 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 방법, 및 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 장치

본 발명은 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체, 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 방법, 및 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 장치에 관한 것이다.

본원은, 2016년 6월 16일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2016-120157호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

자동차 구조 부재로서, 예를 들어 사이드 씰, 범퍼 레인포스, A 필러 로어 패널, A 필러, B 필러와 같은, 해트형 단면 형상을 갖는 긴 부재가 널리 사용되고 있다. 이들 자동차 구조 부재의 소재로서는, 자동차의 경량화 및 충돌 안전성 향상의 관점에서, 예를 들어 판 두께가 1.4mm 이하이고, 인장 강도가 980MPa 이상인 박육 고강도 강판이 사용되고 있다.

한편, 자동차 구조 부재의 박육화에 따라 차체(보디 셸)의 굽힘 강성이나 비틀림 강성(이하, 「강성」이라고 총칭함)의 저하가 문제가 되고 있다. 이 때문에, 박육 고강도 강판을 프레스 가공함으로써 얻어지는 자동차 구조 부재의 강성의 향상이 강하게 요구되고 있다.

고강도 강판의 성형성은 낮기 때문에, 박육 고강도 강판으로 이루어지는 자동차 구조 부재는, 일반적으로 굽힘 성형에 의한 프레스 가공에 의해 성형된다. 그러나, 굽힘 성형에 의한 프레스 가공에 의해 상술한 긴 자동차 구조 부재를 성형하면, 굽힘 성형 중에 수축되어 플랜지 성형부에 주름이 발생하기 쉽다.

따라서, 이들 자동차 구조 부재는, 그 긴 변 방향의 단부에 단부벽을 갖는 구조(프레스 방향에 수직인 단면의 형상이 U자 또는 직사각형인 구조)로 할 수 없다. 이 때문에, 천장판부와, 천장판부의 양측에 인접하는 측벽과, 측벽에 인접하는 플랜지에 의해 구성되는 해트형 개방 단면 형상의 구조로 하지 않을 수 없다.

해트형 개방 단면 형상을 갖는 자동차 구조 부재의 강성은, U자형의 단면 형상, 또는 직사각형의 단면 형상을 갖는 자동차 구조 부재의 강성보다 낮다. 가령, U자형의 단면 형상, 또는 직사각형의 단면 형상을 갖는 자동차 구조 부재를 성형하는 것이 가능하였다고 해도, 특히 단부벽이나 측벽에 있어서의 주름의 발생을 피하기 위해 성형 깊이를 얕게 하지 않을 수 없어, 높은 강성을 갖는 자동차 구조 부재를 얻을 수 없다.

이와 같이, 인장 강도가 예를 들어 980MPa 이상인 박육 고강도 강판을 소재로 하여 상술한 자동차 구조 부재를 제조하려고 하면, 판 두께가 얇은 것, 및 성형 깊이가 얕은 것의 두가지 점에 기인하여, 높은 강성을 갖는 자동차 구조 부재를 제조할 수 없다.

특허문헌 1에는, 펀치와 다이스와 주름 누름기를 구비한 가공 공구를 사용하여, 금속판을 단면 해트 형상으로 성형하는 프레스 가공을 행할 때, 다이스와 주름 누름기에 의해 상기 금속판의 폭 방향 양단부를 집어서 양쪽 누름한 상태에서, 처음에 상기 금속판을 향하여 볼록해지는 단면 반원 형상의 볼록부를 헤드부에 갖는 펀치를 사용하여, 상기 단면 해트 형상의 벽부가 되는 상기 금속판 부분에 펀치의 볼록부를 접촉시킴과 함께 상기 금속판의 해트 헤드부가 되는 부분이 외측을 향하여 볼록해지는 볼록 형상으로 성형하는 예비 가공을 상기 금속판에 실시하고, 이어서 예비 가공 후의 금속판에 소정의 단면 해트 형상을 얻기 위한 펀치를 사용하여, 마무리 가공을 실시하는 것을 특징으로 하는 형상 동결성이 우수한 프레스 가공 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 2에는, 프레스 가공에 의해 금속 평판으로부터 다각형의 환상 부재를 제조하는 방법이며, 평면부와, 곡면으로 이루어지는 코너부와, 상기 코너부와 상기 평면부의 경계 영역에 있는 변형부로 이루어지는 측 주위부를 드로잉 가공에 의해 성형하는 공정과, 상기 금속 평판면으로부터 미리 정한 높이로 상기 측 주위부를 성형하는 공정과, 상기 측 주위부의 상기 높이에 걸쳐, 상기 환상 부재의 내측으로부터 상기 코너부를 압출함과 함께, 상기 변형부를 형성하는 금속 재료를 에지부에 보충함으로써, 상기 환상 부재의 내주면에 있어서, 상기 코너부로부터, 상기 코너부의 곡률 반경보다 작은 곡률 반경을 갖는 상기 에지부를 성형하는 공정을 포함하는 다각형의 환상 부재의 제조 방법이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2004-181502호 공보 일본 특허 공개 제2011-245502호 공보

특허문헌 1에 의해 개시된 발명에서는, 예비 가공에 의한 성형품의 천장판부를 마무리 가공에서 찌부러뜨리기 때문에, 횡단면으로 본 굽힘부의 곡률 반경을 작게 할 수 있기는 하지만, 평면으로 본 코너 반경을 작게 할 수 없다.

특허문헌 2에 의해 개시된 발명에서는, 에지부를 성형하는 공정에서 코너부의 내측으로부터 밀어 붙이는 공구를 사용하기 때문에, 금형 등의 설비 개조를 행할 필요가 있음과 함께 그 개조 내용이 복잡해지고, 설비비가 늘어난다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 경량화를 실현하면서, 고강성화에 의한 내충돌 특성을 높이는 것이 가능한 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체, 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 방법, 및 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 이하에 열기하는 바와 같다.

(1) 본 발명의 제1 양태는, 인장 강도가 980MPa 이상인 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체이며, 제1 방향으로 연장되는 천장판부와, 상기 천장판부 중, 상기 제1 방향에 직교하며, 또한 상기 천장판부를 따르는 제2 방향의 양측에 인접하는 2개의 제1 볼록 능선부와, 상기 천장판부의 상기 제1 방향의 최단부에 인접함과 함께 상기 2개의 제1 볼록 능선부에 연속되는 제2 볼록 능선부와, 상기 2개의 제1 볼록 능선부에 인접하는 2개의 측벽과, 상기 제2 볼록 능선부에 인접하는 단부벽과, 상기 2개의 측벽 및 상기 단부벽에 인접함과 함께, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 직교하는 방향에서 보아 만곡된 형상을 갖는 2개의 코너벽과, 상기 2개의 측벽, 상기 단부벽 및 상기 2개의 코너벽에 인접하는 오목 능선부와, 상기 오목 능선부에 인접하는 외향 플랜지를 구비한다.

상기 2개의 제1 볼록 능선부, 상기 제2 볼록 능선부 및 상기 오목 능선부는, 각각의 연장 방향에 직교하는 단면의 곡률 반경이 모두 30mm 이하이고, 상기 외향 플랜지와 상기 오목 능선부의 경계로부터, 상기 코너벽을 따라 1.0mm 이격된 위치에 있어서의, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 직교하는 방향에서 본 상기 코너벽의 곡률 반경인 코너 반경이 30mm 이하이고, 상기 천장판부에 수직인 방향에 있어서의, 상기 천장판부와 상기 외향 플랜지의 이격 거리인 성형 깊이가 40mm 이상이다.

(2) 상기 (1)에 기재된 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체는, 상기 제1 방향의 양단에, 상기 단부벽, 상기 2개의 코너벽, 상기 오목 능선부 및 상기 외향 플랜지가 형성되어도 된다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체는, 사이드 씰, 범퍼 빔, A 필러 로어 패널, A 필러 또는 B 필러여도 된다.

(4) 본 발명의 제2 양태는, 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 방법이며, 인장 강도가 980MPa 이상인 블랭크에, 제1 다이, 제1 펀치 및 제1 블랭크 홀더를 사용하여 드로잉 성형에 의한 프레스 가공을 행함으로써, 제1 방향으로 연장되는 중간 천장판부와, 상기 중간 천장판부 중 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향의 양측에 인접하는 2개의 중간 제1 볼록 능선부와, 상기 중간 천장판부의 상기 제1 방향의 최단부에 인접함과 함께 상기 2개의 중간 제1 볼록 능선부에 연속되는 중간 제2 볼록 능선부와, 상기 2개의 중간 제1 볼록 능선부에 연속되는 2개의 중간 측벽과, 상기 중간 제2 볼록 능선부에 인접하는 중간 단부벽과, 상기 2개의 중간 측벽 및 상기 중간 단부벽에 인접함과 함께, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 직교하는 방향에서 보아 만곡된 형상을 갖는 2개의 중간 코너벽과, 상기 2개의 중간 측벽, 상기 중간 단부벽 및 상기 2개의 중간 코너벽에 인접하는 중간 오목 능선부와, 상기 중간 오목 능선부에 인접하는 중간 외향 플랜지를 구비하고, 상기 2개의 중간 제1 볼록 능선부, 상기 중간 제2 볼록 능선부 및 상기 중간 오목 능선부는, 각각의 연장 방향에 직교하는 단면의 곡률 반경이, 모두, 상기 드로잉 성형체의 상기 2개의 제1 볼록 능선부, 상기 제2 볼록 능선부 및 상기 오목 능선부의 각각의 연장 방향에 직교하는 단면의 곡률 반경보다 크고, 상기 중간 외향 플랜지와 상기 중간 오목 능선부의 경계로부터, 상기 중간 코너벽을 따라 1.0mm 이격된 위치에 있어서의, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 직교하는 방향에서 본 상기 중간 코너벽의 곡률 반경인 중간 코너 반경이, 상기 드로잉 성형체의 상기 코너벽의 상기 코너 반경보다 크고, 상기 중간 천장판부에 수직인 방향에 있어서의, 상기 중간 천장판부와 상기 중간 외향 플랜지의 이격 거리인 중간 성형 깊이가 상기 드로잉 성형체의 상기 성형 깊이보다 큰 제1 중간 드로잉 성형체를 성형하는 제1 공정과, 상기 제1 중간 드로잉 성형체에, 제2 다이, 제2 펀치 및 제2 블랭크 홀더를 사용하여 드로잉 성형에 의한 프레스 가공을 행하여, 상기 2개의 중간 제1 볼록 능선부, 상기 중간 제2 볼록 능선부 및 상기 중간 오목 능선부의, 각각의 연장 방향에 직교하는 단면의 곡률 반경 및 상기 중간 성형 깊이를 작게 함으로써, 상기 드로잉 성형체의 상기 2개의 제1 볼록 능선부, 상기 제2 볼록 능선부 및 상기 오목 능선부의, 각각의 연장 방향에 직교하는 단면의 곡률 반경 및 상기 성형 깊이를 갖는 제2 중간 드로잉 성형체를 성형하는 제2 공정과, 상기 제2 중간 드로잉 성형체를, 상기 제2 다이, 상기 제2 펀치 및 상기 제2 블랭크 홀더에 의해 구속한 상태에서, 상기 제2 펀치에 내장된 이너 패드에 의해 상기 제1 중간 드로잉 성형체의 상기 중간 단부벽의 내면을 압박하면서 조임 공구에 의해 상기 제2 중간 드로잉 성형체의 중간 단부벽을 상기 제1 방향으로 압박하여 상기 중간 코너벽의 상기 중간 코너 반경을 작게 하는 제3 공정을 구비하는 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 방법.

(5) 상기 (4)에 기재된 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 방법에서는, 상기 중간 성형 깊이는, 상기 성형 깊이의 1.1 내지 2.0배이고, 상기 2개의 중간 제1 볼록 능선부, 상기 중간 제2 볼록 능선부 및 상기 중간 오목 능선부 각각의 곡률 반경은, 모두, 상기 2개의 제1 볼록 능선부, 상기 제2 볼록 능선부 및 상기 오목 능선부 각각의 곡률 반경의 1.2 내지 30배이고, 상기 중간 코너 반경은, 상기 코너 반경의 1.2 내지 30배여도 된다.

(6) 상기 (4) 또는 (5)에 기재된 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 방법에서는, 상기 조임 공구는, 상기 제2 다이의 외부에서 상기 제1 방향으로 이동 가능하게 배치되어도 된다.

(7) 상기 (4) 또는 (5)에 기재된 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 방법에서는, 상기 조임 공구는, 상기 제2 다이의 외부에서 내부까지 상기 제1 방향으로 이동 가능하게 배치되어도 된다.

(8) 본 발명의 제3 양태는, 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 장치이며, 제1 다이, 제1 펀치 및 제1 블랭크 홀더를 갖는 제1 성형 금형과, 제2 다이, 제2 펀치 및 제2 블랭크 홀더를 갖는 제2 성형 금형과, 조임 공구를 구비하고, 상기 제1 성형 금형은, 인장 강도가 980MPa 이상인 블랭크에 드로잉 성형에 의한 프레스 가공을 행함으로써, 제1 방향으로 연장되는 중간 천장판부와, 상기 중간 천장판부 중 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향의 양측에 인접하는 2개의 중간 제1 볼록 능선부와, 상기 중간 천장판부의 상기 제1 방향의 최단부에 인접함과 함께 상기 2개의 중간 제1 볼록 능선부에 연속되는 중간 제2 볼록 능선부와, 상기 2개의 중간 제1 볼록 능선부에 연속되는 2개의 중간 측벽과, 상기 중간 제2 볼록 능선부에 인접하는 중간 단부벽과, 상기 2개의 중간 측벽 및 상기 중간 단부벽에 인접함과 함께, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 직교하는 방향에서 보아 만곡된 형상을 갖는 2개의 중간 코너벽과, 상기 2개의 중간 측벽, 상기 중간 단부벽 및 상기 2개의 중간 코너벽에 인접하는 중간 오목 능선부와, 상기 중간 오목 능선부에 인접하는 중간 외향 플랜지를 구비하고, 상기 2개의 중간 제1 볼록 능선부, 상기 중간 제2 볼록 능선부 및 상기 중간 오목 능선부는, 각각의 연장 방향에 직교하는 단면의 곡률 반경이, 모두, 상기 드로잉 성형체의 상기 2개의 제1 볼록 능선부, 상기 제2 볼록 능선부 및 상기 오목 능선부의 각각의 연장 방향에 직교하는 단면의 곡률 반경보다 크고, 상기 중간 외향 플랜지와 상기 중간 오목 능선부의 경계로부터, 상기 중간 코너벽을 따라 1.0mm 이격된 위치에 있어서의, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 직교하는 방향에서 본 상기 중간 코너벽의 곡률 반경인 중간 코너 반경이, 상기 드로잉 성형체의 상기 코너벽의 상기 코너 반경보다 크고, 상기 중간 천장판부에 수직인 방향에 있어서의, 상기 중간 천장판부와 상기 중간 외향 플랜지의 이격 거리인 중간 성형 깊이가 상기 드로잉 성형체의 상기 성형 깊이보다 큰 제1 중간 드로잉 성형체를 성형하고, 상기 제2 성형 금형은, 상기 제1 중간 드로잉 성형체에 드로잉 성형에 의한 프레스 성형을 행하여, 상기 2개의 중간 제1 볼록 능선부, 상기 중간 제2 볼록 능선부 및 상기 중간 오목 능선부의, 각각의 연장 방향에 직교하는 단면의 곡률 반경 및 상기 중간 성형 깊이를 작게 함으로써, 상기 드로잉 성형체의 상기 2개의 제1 볼록 능선부, 상기 제2 볼록 능선부 및 상기 오목 능선부의, 각각의 연장 방향에 직교하는 단면의 곡률 반경 및 상기 성형 깊이를 갖는 제2 중간 드로잉 성형체를 성형하고, 상기 조임 공구는, 상기 제2 중간 드로잉 성형체를, 상기 제2 성형 금형에 의해 구속한 상태에서, 상기 제2 펀치에 내장된 이너 패드에 의해 상기 제1 중간 드로잉 성형체의 상기 중간 단부벽의 내면을 압박하면서 상기 제2 중간 드로잉 성형체의 중간 단부벽을 상기 제1 방향으로 압박하여 상기 중간 코너벽의 상기 중간 코너 반경을 작게 하는, 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 장치이다.

(9) 상기 (8)에 기재된 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 장치에서는, 상기 중간 성형 깊이는, 상기 성형 깊이의 1.1 내지 2.0배이고, 상기 2개의 중간 제1 볼록 능선부, 상기 중간 제2 볼록 능선부 및 상기 중간 오목 능선부 각각의 곡률 반경은, 상기 2개의 제1 볼록 능선부, 상기 제2 볼록 능선부 및 상기 오목 능선부 각각의 곡률 반경의 1.2 내지 30배임과 함께, 상기 중간 코너 반경은, 상기 코너 반경의 1.2 내지 30배여도 된다.

(10) 상기 (8) 또는 (9)에 기재된 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 장치에서는, 상기 조임 공구는, 상기 제2 다이의 외부에서 상기 제1 방향으로 이동 가능하게 배치되어도 된다.

(11) 상기 (8) 또는 (9)에 기재된 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 장치에서는, 상기 조임 공구는, 상기 제2 다이의 외부에서 내부까지 상기 제1 방향으로 이동 가능하게 배치되어도 된다.

상기 각 양태에 따르면, 인장 강도가 980MPa 이상이고, 성형 깊이가 깊고, 능선부의 곡률 반경과 코너벽의 코너 반경이 작고, 긴 변 방향의 단부에 단부벽을 갖는다는 점에서, 경량화를 실현하면서, 고강성화에 의한 내충돌 특성을 높이는 것이 가능한 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체를 제공할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 일부를 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 2는, 양단부에 단부벽을 갖는 경우의 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체를 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 3a는, 본 실시 형태에 관한 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체를 사이드 씰로서 사용하는 경우에, 이 사이드 씰을 A 필러 로어 패널에 접합하기 전의 상태를 도시하는 설명도이다.
도 3b는, 사이드 씰을 A 필러 로어 패널에 접합하는 양태의 제1 예를 도시하는 설명도이다.
도 3c는, 사이드 씰과 A 필러 로어 패널에 접합하는 양태의 제2 예를 도시하는 설명도이다.
도 4는, 제1 다이, 제1 펀치 및 제1 블랭크 홀더에 의해 성형되는 제1 중간 드로잉 성형체를 도시하는 설명도이다.
도 5a는, 제1 중간 드로잉 성형체로부터 제2 중간 드로잉 성형체를 거쳐 드로잉 성형체를 제조할 때까지의 제1 단계를 도시하는 설명도이다.
도 5b는, 제1 중간 드로잉 성형체로부터 제2 중간 드로잉 성형체를 거쳐 드로잉 성형체를 제조할 때까지의 제2 단계를 도시하는 설명도이다.
도 5c는, 제1 중간 드로잉 성형체로부터 제2 중간 드로잉 성형체를 거쳐 드로잉 성형체를 제조할 때까지의 제3 단계를 도시하는 설명도이다.
도 6은, 캠이 제2 다이의 밖에 배치되어 있는 경우의 성형 상황을 경시적으로 도시하는 상면으로 본 단면도이다.
도 7은, 캠이 제2 다이의 밖에 배치되어 있는 경우의 성형 상황을 경시적으로 도시하는 측면으로 본 단면도이다.
도 8은, 캠이 제2 다이 내에 배치되어 있는 경우의 성형 상황을 경시적으로 도시하는 설명도이다.
도 9a는, 실시예에서 사용한 피시험체(A)를 도시하는 설명도이다.
도 9b는, 실시예에서 사용한 피시험체(B)를 도시하는 설명도이다.
도 9c는, 실시예에서 사용한 피시험체(C)를 도시하는 설명도이다.
도 9d는, 실시예에서 사용한 피시험체(D)를 도시하는 설명도이다.
도 9e는, 실시예에서 사용한 피시험체(E)를 도시하는 설명도이다.
도 9f는, 실시예에서 사용한 피시험체(F)를 도시하는 설명도이다.
도 9g는, 실시예에서 사용한 피시험체(G)를 도시하는 설명도이다.
도 10은, 피시험체(A)에 대한 비틀림 강성의 측정 조건을 도시하는 설명도이다.
도 11은, 피시험체(A 내지 G)에 대한 비틀림 강성의 평가 결과를 도시하는 그래프이다.
도 12는, 피시험체(A)에 대한 굽힘 강성의 측정 조건을 도시하는 설명도이다.
도 13은, 피시험체(A 내지 G)에 대한 굽힘 강성의 평가 결과를 도시하는 그래프이다.

본 발명자는, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 980MPa 이상의 인장 강도, 목표의 능선부의 곡률 반경, 코너벽의 코너 반경 및 성형 깊이를 갖는 드로잉 성형체를 제조하기 위해서는 하기 (a) 내지 (c)의 공정을 채용하는 것이 유효하다는 것을 지견하고, 더 검토를 거듭하여 본 발명을 완성하였다.

(a) 제1 성형 금형을 사용하여, 능선부의 곡률 반경이나 코너벽의 코너 반경을 목표값보다 크게 성형하여 제1 중간 드로잉 성형체로 한다.

(b) 제2 성형 금형을 사용하여, 제1 중간 드로잉 성형체를, 목표의 능선부의 곡률 반경이나 성형 깊이를 갖는 단면 형상의 제2 중간 드로잉 성형체로 성형한다.

(c) 캠 등의 조임 공구를 사용하여, 제2 중간 드로잉 성형체의 긴 변 방향의 단부를 제2 중간 드로잉 성형체의 축 방향으로 압박하여, 코너벽의 코너 반경을 작게 성형한다.

이하, 상술한 지견에 기초하여 이루어진 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.

(1. 본 발명의 일 실시 형태에 관한 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체(1))

도 1은, 본 실시 형태에 관한 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체(1)(이하, 간단히 「드로잉 성형체(1)」라고 함)의 구조의 일부를 모식적으로 도시하는 설명도이다.

드로잉 성형체(1)는, 판 두께가 0.7 내지 3.2mm이고, 980MPa 이상의 인장 강도를 갖는 고장력 강판으로 이루어지는 냉간 또는 온간의 드로잉 성형체이다.

판 두께는 0.8 내지 1.8mm인 것이 바람직하고, 0.8 내지 1.4mm인 것이 보다 바람직하다.

인장 강도는 1180MPa 이상인 것이 바람직하고, 1310MPa 이상인 것이 보다 바람직하다.

고장력 강판의 인장 강도의 상한값으로서는 실용성을 확보하기 위해 1800MPa인 것이 바람직하다.

드로잉 성형체(1)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 천장판부(2), 제1 볼록 능선부(3), 제2 볼록 능선부(4), 측벽(5), 단부벽(6), 코너벽(7), 오목 능선부(8) 및 외향 플랜지(9)에 의해 구성된다.

천장판부(2)는, 대략 평면 형상을 갖고, 도 1 중에 양쪽 화살표에 의해 나타내는 제1 방향(d1)으로 연장되어 존재한다. 천장판부(2)는 평면일 필요는 없고, 만곡되어 있어도 된다. 2개의 제1 볼록 능선부(3, 3)는, 천장판부(2)의 폭 방향인 제2 방향(d2)(도 1에 있어서 양쪽 화살표에 의해 나타내는 방향이며, 제1 방향(d1)과 직교하며, 또한 천장판부(2)를 따르는 방향)의 양측에 각각 연속되어 형성된다.

제2 볼록 능선부(4)는, 천장판부(2)의 제1 방향(d1)의 최단부(2a)에 인접함과 함께, 2개의 제1 볼록 능선부(3, 3)에 연속되어 형성된다. 2개의 측벽(5, 5)은, 평면을 따르는 형상을 갖고, 2개의 제1 볼록 능선부(3, 3)에 각각 인접하여 형성된다. 단부벽(6)은, 평면을 따르는 형상을 갖고, 제2 볼록 능선부(4)에 인접하여 형성된다.

2개의 코너벽(7, 7)은, 각각 2개의 측벽(5, 5)과, 단부벽(6)에 인접함과 함께, 평면으로 보아(즉, 제1 방향(d1)과 제2 방향(d2)에 직교하는 방향에서 보아) 만곡되어 형성된다. 또한, 2개의 코너벽(7, 7)은, 각각 제1 볼록 능선부(3)와 제2 볼록 능선부(4)의 경계 영역에 인접한다. 오목 능선부(8)는, 2개의 측벽(5, 5), 단부벽(6) 및 2개의 코너벽(7, 7)에 인접하여 형성된다. 또한, 외향 플랜지(9)는 오목 능선부(8)에 인접하여 형성된다.

도 1에서는, 천장판부(2)의 제1 방향(d1)의 최단부(2a)의 근방을 빼내어 도시하지만, 도 2에 도시하는 바와 같이, 천장판부(2)의 제1 방향(d1)의 또 다른 최단부(2b)에도, 제2 볼록 능선부(4), 단부벽(6), 코너벽(7, 7), 오목 능선부(8) 및 외향 플랜지(9)가 형성되어 있어도 된다. 즉, 단부벽(6)은, 천장판부(2)의 일단에만 형성되어도 되고, 천장판부(2)의 양단에 형성되어 있어도 된다.

또한, 도시는 생략하지만, 천장판부(2)는 T자형 또는 Y자형이어도 되며, 그 경우, 천장판부(2)의 하나 이상의 단부에 단부벽이 형성되어 있으면 된다.

드로잉 성형체(1)에서는, 2개의 제1 볼록 능선부(3, 3)의 각각의 연장 방향에 직교하는 단면의 곡률 반경 Rpl2, 제2 볼록 능선부(4)의 연장 방향에 직교하는 단면의 곡률 반경 Rps2, 및 오목 능선부(8)의 연장 방향에 직교하는 단면의 곡률 반경 Rd2가 모두 30mm 이하이며, 이에 의해, 높은 굽힘 강성과 비틀림 강성을 얻는 것이 가능하게 되어 있다.

곡률 반경 Rpl2, 곡률 반경 Rps2 및 곡률 반경 Rd2는, 모두 20mm 이하인 것이 바람직하고, 10mm 이하인 것이 보다 바람직하다.

또한, 드로잉 성형체(1)에서는, 외향 플랜지(9)와 오목 능선부(8)의 경계로부터, 코너벽(7, 7)을 따라 1.0mm 이격된 위치에 있어서의, 제1 방향(d1) 및 제2 방향(d2)에 직교하는 방향에서 본 코너벽(7, 7)의 곡률 반경인 코너 반경 Rpc2가 30mm 이하이고, 이에 의해, 높은 굽힘 강성과 비틀림 강성을 얻는 것이 가능하게 되어 있다.

코너 반경 Rpc2는, 20mm 이하인 것이 바람직하고, 10mm 이하인 것이 보다 바람직하다.

또한, 천장판부(2)에 수직인 방향에 있어서의, 천장판부(2)와 외향 플랜지(9)의 이격 거리인 성형 깊이 h2가 40mm 이상이며, 이에 의해, 높은 굽힘 강성과 비틀림 강성을 얻는 것이 가능하게 되어 있다.

성형 깊이 h2는, 50mm 이상인 것이 바람직하고, 70mm 이상인 것이 보다 바람직하다.

또한, 종래에는, 인장 강도가 980MPa 이상이고, U자형의 단면 형상, 또는 직사각형의 단면 형상을 갖는 부재를 40mm 이상의 성형 깊이로 프레스 성형하려고 하는 경우, 곡률 반경 Rpl2, 곡률 반경 Rps2, 곡률 반경 Rd2 및 코너 반경 Rpc2를 작게 하는 것이 곤란하고, 가령 성형되었다고 해도 측벽부 등에 발생하는 주름에 기인하여 높은 강성을 발휘하는 것이 곤란하게 되어 있었다.

본 실시 형태에 관한 드로잉 성형체(1)에서는, 후술하는 제조 방법 및 제조 장치를 사용함으로써, 성형 깊이 h2를 40mm 이상으로 한 경우라도, 단부벽이나 측벽 등에 대한 주름의 발생을 억제하면서, 원하는 곡률 반경 및 코너 반경을 얻는 것이 가능하게 되어 있다.

또한, 성형 깊이가 100mm 이상인 경우에는 곡률 반경 Rpl2, 곡률 반경 Rps2, 곡률 반경 Rd2 및 코너 반경 Rpc2를 성형 깊이 h×0.3mm 이하로 하는 것은 어렵다.

드로잉 성형체(1)는, 제1 방향(d1)의 최단부(2a)에 단부벽(6)이 형성됨으로써, 해트형 개방 단면 형상이 아니라, 단부벽(6), 코너벽(7, 7), 오목 능선부(8) 및 외향 플랜지(9)에 의해 구성되는, U자형의 단면 형상 또는 직사각형의 단면 형상을 갖는다. 따라서, 경량이면서 높은 굽힘 강성 및 비틀림 강성을 발휘할 수 있다. 따라서, 드로잉 성형체(1)는 높은 내충돌 특성을 발현하는 것이 가능하기 때문에, 예를 들어 사이드 씰, 범퍼 빔, A 필러 로어 패널, A 필러 또는 B 필러와 같은 자동차 구조 부재에 적합하게 사용된다.

도 3a 내지 도 3c는, 드로잉 성형체(1)를 사이드 씰로서 사용하는 경우에 대하여 모식적으로 도시하는 설명도이다.

도 3a는, 사이드 씰로서의 드로잉 성형체(1)를 A 필러 로어 패널(10)에 접합하기 전의 상태를 도시하는 설명도이다.

도 3b 및 도 3c는, 사이드 씰로서의 드로잉 성형체(1)를 A 필러 로어 패널(10)에 접합하는 양태의 제1 예 및 제2 예를 도시하는 설명도이다.

도 3a에 도시하는 바와 같이, 사이드 씰로서의 드로잉 성형체(1)는, 단부벽(6), 코너벽(7), 오목 능선부(8) 및 외향 플랜지(9)에 의해 구성됨으로써, U자형의 단면 형상을 갖는다.

이 때문에, 도 3b에 도시하는 제1 예와 같이, 사이드 씰로서의 드로잉 성형체(1)의 긴 변 방향의 최단부(2a)를, A 필러 로어 패널(10)의 내면(10a)에 맞대고, 또한 최단부(2a) 및 내면(10a)을 용접함으로써, 사이드 씰로서의 드로잉 성형체(1)와 A 필러 로어 패널(10)의 접합체의 강성을 높일 수 있고, A 필러 로어 패널(10) 및 대시 패널을 통하여 엔진 컴파트먼트의 굽힘 강성이나 비틀림 강성을 높일 수 있다.

또한, 도 3b에 도시하는 제1 예와 같이, 사이드 씰로서의 드로잉 성형체(1)의 긴 변 방향의 최단부(2a)를, A 필러 로어 패널(10)의 내면(10a)에 맞대지 않고 서로 이격하여 배치하는 것도 가능하다. 예를 들어, 도 3c에 도시하는 제2 예와 같이, 외향 플랜지(9)를, A 필러 로어 패널(10)의 외향 플랜지(10b)와 중첩하여 용접함으로써, 사이드 씰로서의 드로잉 성형체(1)와 A 필러 로어 패널(10)의 접합체의 강성을 높일 수 있고, A 필러 로어 패널(10) 및 대시 패널을 통하여 엔진 컴파트먼트의 굽힘 강성이나 비틀림 강성을 높일 수 있다.

(2. 본 발명의 일 실시 형태에 관한 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 장치)

본 실시 형태에 관한 제조 장치는, 드로잉 성형체(1)의 제조 장치이며, 제1 다이, 제1 펀치 및 제1 블랭크 홀더와, 제2 다이, 제2 펀치, 제2 블랭크 홀더 및 조임 공구를 구비한다.

(2-1. 제1 다이, 제1 펀치 및 제1 블랭크 홀더)

도 4는, 제1 다이, 제1 펀치 및 제1 블랭크 홀더를 구비하는 제1 성형 금형에 의해 성형되는 제1 중간 드로잉 성형체(11)를 도시하는 설명도이다. 또한, 도 4는, 제1 중간 드로잉 성형체(11)의 제1 방향(d1)의 중간까지의 형상을 도시하고 있고, 남은 형상은 생략되어 있다.

제1 다이, 제1 펀치 및 제1 블랭크 홀더는, 인장 강도가 980MPa 이상인 블랭크 또는 그의 예비 성형체에 드로잉 성형에 의한 프레스 가공을 행하여, 제1 중간 드로잉 성형체(11)를 제조한다.

제1 중간 드로잉 성형체(11)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 중간 천장판부(12), 2개의 중간 제1 볼록 능선부(13), 중간 제2 볼록 능선부(14), 2개의 중간 측벽(15), 중간 단부벽(16), 2개의 중간 코너벽(17), 중간 오목 능선부(18) 및 중간 외향 플랜지(19)에 의해 구성된다.

중간 천장판부(12)는, 대략 평면 형상을 하고 있고, 도 4 중에 양쪽 화살표에 의해 나타내는 제1 방향(d1)으로 연장되어 존재한다. 2개의 중간 제1 볼록 능선부(13, 13)는, 중간 천장판부(12)의 폭 방향인 제2 방향(d2)(도 4에 있어서 양쪽 화살표에 의해 나타내는 방향이며, 제1 방향(d1)과 직교하고, 또한 중간 천장판부(12)를 따르는 방향)의 양측에 각각 연속되어 형성된다.

중간 제2 볼록 능선부(14)는, 중간 천장판부(12)의 제1 방향(d1)의 최단부(12a)에 인접함과 함께, 2개의 중간 제1 볼록 능선부(13, 13)에 연속되어 형성된다. 2개의 중간 측벽(15, 15)은, 2개의 중간 제1 볼록 능선부(13, 13)에 각각 인접하여 형성된다. 중간 단부벽(16)은, 중간 제2 볼록 능선부(14)에 인접하여 형성된다.

2개의 중간 코너벽(17, 17)은, 각각 2개의 중간 측벽(15, 15)과, 중간 단부벽(16)에 인접함과 함께 평면으로 보아(즉, 제1 방향(d1)과 제2 방향(d2)에 직교하는 방향에서 보아) 만곡되어 형성된다. 또한, 2개의 중간 코너벽(17, 17)은, 각각 중간 제1 볼록 능선부(13)와 중간 제2 볼록 능선부(14)의 경계 영역에 인접한다. 중간 오목 능선부(18)는, 2개의 중간 측벽(15, 15), 중간 단부벽(16) 및 2개의 중간 코너벽(17, 17)에 인접하여 형성된다. 또한, 중간 외향 플랜지(19)는, 중간 오목 능선부(18)에 인접하여 형성된다.

제1 중간 드로잉 성형체(11)에서는, 2개의 중간 제1 볼록 능선부(13, 13)의 각각의 연장 방향에 직교하는 단면의 곡률 반경 Rpl1, 중간 제2 볼록 능선부(14)의 연장 방향에 직교하는 단면의 곡률 반경 Rps1, 및 중간 오목 능선부(18)의 연장 방향에 직교하는 단면의 곡률 반경 Rd1은, 각각, 드로잉 성형체(1)의 2개의 제1 볼록 능선부(3, 3)의 각각의 연장 방향에 직교하는 단면의 곡률 반경 Rpl2, 제2 볼록 능선부(4)의 연장 방향에 직교하는 단면의 곡률 반경 Rps2, 및 오목 능선부(8)의 연장 방향에 직교하는 단면의 곡률 반경 Rd2보다 크다.

제1 중간 드로잉 성형체(11)의 곡률 반경 Rpl1, 곡률 반경 Rps1 및 곡률 반경 Rd1은, 각각, 드로잉 성형체(1)의 곡률 반경 Rpl2, 곡률 반경 Rps2 및 곡률 반경 Rd2의 1.2 내지 30배인 것이, 제1 공정 및 제2 공정에 있어서, 균열이나 주름을 생기게 하지 않고 성형되기 때문에 바람직하다.

중간 외향 플랜지(19)와 중간 오목 능선부(18)의 경계로부터, 중간 코너벽(17, 17)을 따라 1.0mm 이격된 위치에 있어서의, 제1 방향(d1) 및 제2 방향(d2)에 직교하는 방향에서 본 중간 코너벽(17, 17)의 곡률 반경인 중간 코너 반경 Rpc1이, 드로잉 성형체(1)의 코너 반경 Rpc2보다 크다. 중간 코너 반경 Rpc1은, 코너 반경 Rpc2의 1.2 내지 30배인 것이 제1 공정 및 제2 공정에 있어서, 균열이나 주름을 생기게 하지 않고 성형되기 때문에 바람직하다. 중간 코너 반경 Rpc1은, 코너 반경 Rpc2의 1.7 내지 2.5배인 것이 보다 바람직하다.

또한, 중간 천장판부(12)에 수직인 방향에 있어서의, 중간 천장판부(12)와 중간 외향 플랜지(19)의 이격 거리인 중간 성형 깊이 h1이 드로잉 성형체(1)의 성형 깊이 h2보다 크다. 중간 성형 깊이 h1은, 성형 깊이 h2의 1.1 내지 2.0배인 것이, 제2 공정에 있어서, 균열이나 주름을 생기게 하지 않고 성형되기 때문에 바람직하다.

중간 성형 깊이 h1은, 성형 깊이 h2의 1.2 내지 1.5배인 것이 보다 바람직하다.

(2-2. 제2 다이, 제2 펀치 및 제2 블랭크 홀더)

도 5a 내지 도 5c는, 제2 다이(21), 제2 펀치(22), 제2 블랭크 홀더(23)를 구비하는 제2 성형 금형 및 캠(24)을 사용하여, 제1 중간 드로잉 성형체로부터 제2 중간 드로잉 성형체를 거쳐 드로잉 성형체를 제조할 때까지의 제1 단계 내지 제3 단계를 도시하는 설명도이다. 또한, 도 5a 내지 도 5c에서는 도면을 보기 쉽게 하기 위해, 제2 다이(21), 제2 펀치(22), 제2 블랭크 홀더(23) 및 캠(24)의 작업면을 도시한다.

도 5a, 도 5b에 도시하는 바와 같이, 제2 다이(21)는 제1 중간 드로잉 성형체(11)를 내부에 수용한다. 제2 블랭크 홀더(23)는 수용된 제1 중간 드로잉 성형체(11)의 외측 에지부를 누른다. 또한, 제2 펀치(22)는, 형 조임 방향으로 제2 다이(21)에 대하여 상대적으로 이동함으로써 제1 중간 드로잉 성형체(11)에 드로잉 성형에 의한 프레스 가공을 행한다.

이에 의해, 도 4에 도시하는 제1 중간 성형체(11)의 곡률 반경 Rpl1, 곡률 반경 Rd1 및 성형 깊이 h1을 작게 할 수 있고, 드로잉 성형체(1)와 동등한 곡률 반경 Rpl2, 곡률 반경 Rd2 및 성형 깊이 h2를 갖는 제2 중간 성형체(31)를 제조한다.

(2-3. 조임 공구)

이후의 설명에서는, 조임 공구로서 캠(24)을 사용하는 경우를 예로 들지만, 조임 공구는, 캠(24)에 한정되는 것은 아니며, 제2 중간 드로잉 성형체(31)의 중간 단부벽(16)을 제1 방향(d1)으로 압박하여 중간 코너 반경 Rpc1을 작게 할 수 있는 공구라면 동등하게 사용할 수 있다.

조임 공구로서 캠(24)을 사용하는 경우, 캠은, 제2 펀치(22)나 제2 블랭크 홀더(23), 경우에 따라서는 제2 다이(21)가 설치되는 상하 방향으로 이동하는 프레스기의 슬라이드의 움직임을 기계적인 기구를 통하여 횡방향의 움직임으로 변환시킴으로써 가동된다.

캠 이외의 것을 사용하는 경우에는, 프레스기의 슬라이드로부터 독립적으로 가동되는 유압 장치나 전동 장치 등에 설치되는 플레이트를 사용해도 된다.

이어서, 도 5c에 도시하는 바와 같이, 캠(24)은, 제2 다이(21), 제2 펀치(22) 및 제2 블랭크 홀더(23)가 제2 중간 드로잉 성형체(31)를 구속한 상태에서, 제2 중간 드로잉 성형체(31)의 중간 단부벽(16)을 제1 방향(d1)으로 압박하여 중간 코너 반경 Rpc1, 곡률 반경 Rps1을 작게 함으로써, 드로잉 성형체(1)의 코너 반경 Rpc2 및 곡률 반경 Rps2로 한다.

이때, 제2 펀치(22)에, 프레스 방향과는 상이한 방향으로 움직이는 이너 패드(25)를 내장함으로써, 제2 중간 드로잉 성형체(31)의 중간 단부벽(16)의 내면을 압박하여, 중간 단부벽(16)에 생기는 주름을 억제할 수 있다.

도 6은, 캠(24)이 제2 다이(21)의 밖에 배치되어 있는 경우의 성형 상황을 경시적으로 도시하는 상면에서 본 단면도이다.

도 7은, 캠(24)이 제2 다이(21)의 밖에 배치되어 있는 경우의 성형 상황을 경시적으로 도시하는 측면에서 본 단면도이다.

도 8은, 캠(24)이 제2 다이(21) 내에 배치되어 있는 경우의 성형 상황을 경시적으로 도시하는 설명도이다.

도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 캠(조임 공구)은, 제2 다이(21)의 외부에서 제1 방향(d1)으로 이동 가능하게 배치되어 있어도 되고, 혹은 도 8에 도시하는 바와 같이, 제2 다이의 외부에서 내부까지 상기 제1 방향(d1)으로 이동 가능하게 배치되어 있어도 된다.

(3. 본 발명의 일 실시 형태에 관한 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 방법)

본 실시 형태에 관한 제조 방법에서는, 하기의 제1 공정 내지 제3 공정을 거침으로써, 드로잉 성형체(1)를 제조한다.

제1 공정: 인장 강도가 980MPa 이상인 블랭크에 제1 다이, 제1 펀치 및 제1 홀더를 사용하여 드로잉 성형에 의한 프레스 가공을 행하여, 도 4에 도시하는 제1 중간 드로잉 성형체(11)를 성형한다.

제2 공정: 도 5a, 도 5b에 도시하는 바와 같이, 제1 중간 드로잉 성형체(11)에, 제2 다이(21), 제2 펀치(22) 및 제2 블랭크 홀더(23)를 사용하여 프레스 성형을 행하여, 제2 중간 드로잉 성형체(31)를 제조한다.

제3 공정: 도 5c에 도시하는 바와 같이, 제2 다이(21), 제2 펀치(22) 및 제2 블랭크 홀더(23)에 의해 제2 중간 드로잉 성형체(31)를 구속한 상태에서, 캠(24)에 의해 제2 중간 드로잉 성형체(31)의 중간 단부벽(16)을, 제1 방향(d1)으로 압박하여 중간 코너 반경 Rpc1과 곡률 반경 Rps1을 작게 함으로써, 드로잉 성형체(1)의 코너 반경 Rpc2, 곡률 반경 Rps2로 한다.

또한, 제3 공정 후, 필요에 따라, 드로잉 성형체(1)의 제2 블랭크 홀더(23)에 의한 누름부를 절제해도 된다.

(실시예)

판 두께가 1.0mm인 1180MPa급의 고장력 강판을 사용하여 도 9a 내지 도 9g에 도시하는 프레스 성형체(40 내지 46)를 성형하였다.

도 9a에 도시하는 프레스 성형체(40)는, 종래의 굽힘 성형 공법에 의해 제조된 성형체이며, 단부벽을 갖지 않는 구조이다.

도 9b 내지 도 9g에 도시하는 프레스 성형체(41 내지 46)는, 도 5a 내지 도 5c에 도시하는 드로잉 성형 공법에 의해 제조된 성형체이며, 한쪽 단부에 단부벽을 갖는 구조이다.

도 9a에 도시하는 프레스 성형체(40)에서는, 볼록 능선부의 곡률 반경 Rx를 5mm로 하였다.

도 9b 내지 도 9g에 도시하는 프레스 성형체(41 내지 46)에서는, 볼록 능선부의 곡률 반경 Rx를 각각 5mm, 10mm, 20mm, 30mm, 40mm, 50mm로 하였다.

도 9a 내지 도 9g에 도시하는 바와 같이, 각각의 프레스 성형체(40 내지 46)의 플랜지에 대하여, 판 두께가 1.0mm, 인장 강도가 1180MPa급인 고장력 강판을 뒷판(50)(클로징 플레이트)으로 하여 저항 스폿 용접에 의해 설치함으로써, 피시험체(A 내지 G)를 작성하였다. 도 9a 내지 도 9g에 있어서 검정색 동그라미로 나타나는 개소가 스폿 용접부이며, 용접 피치는 30mm, 용접 직경은 3.3mm이다.

도 10은, 피시험체(A)에 대한 비틀림 강성의 측정 조건을 도시하는 설명도이며, 치수의 단위는 mm이다.

도 10에 도시하는 바와 같이, 피시험체(A)에 대하여 한쪽 단부를, 뒷판(50)을 포함하여 완전 구속하고, 도 10에 있어서의 착색 영역을 화살표 방향으로 변위시켜 자동차 구조 부재에 대하여 비틀림 변위를 부여하여 비틀림 강성을 조사하였다.

피시험체(B 내지 G)에 대해서도 마찬가지로 비틀림 강성을 조사하고, 각각의 1.5deg. 회전 시에 발생하는 모멘트를 도 11의 그래프에 통합하여 나타낸다.

도 11의 그래프에 도시하는 바와 같이, U자형의 단면 형상을 갖는 피시험체(B 내지 G)의 비틀림 강성은, 해트형 개방 단면 형상을 갖는 피시험체(A)의 비틀림 강성보다 대폭 높아지지만, 피시험체(F, G)와 같이 볼록 능선부의 곡률 반경 Rx가 30mm를 초과하면, 비틀림 강성은 저하됨을 알 수 있다.

또한, 상기와 마찬가지로 작성한 피시험체(A 내지 G)를 사용하여 굽힘 강성의 측정을 행하였다.

도 12는, 피시험체(A)에 대한 굽힘 강성의 측정 조건을 도시하는 설명도이며, 치수의 단위는 mm이다.

도 12에 도시하는 바와 같이, 피시험체(A)에 있어서의, 도 12의 착색 영역에 대하여, 화살표로 나타내는 위치에 변위를 부여하여 굽힘 강성을 조사하였다.

피시험체(B 내지 G)에 대해서도 마찬가지로 굽힘 강성을 조사하고, 각각의 1.5mm 변위 부여 시의 굽힘 하중을 도 13의 그래프에 통합하여 나타낸다.

도 13의 그래프에 도시하는 바와 같이, U자형의 단면 형상을 갖는 피시험체(B 내지 G)의 굽힘 강성은, 해트형 개방 단면 형상을 갖는 피시험체(A)의 굽힘 강성보다 대폭 높아지지만, 피시험체(F, G)와 같이 볼록 능선부의 곡률 반경 Rx가 30mm를 초과하면, 굽힘 강성은 저하됨을 알 수 있다.

또한, 비교예로서, 도 9b에 도시하는 프레스 성형체(41)와 마찬가지의 치수의 프레스 성형체를, 도 5a 내지 도 5c에 도시하는 이너 패드(25)를 작동시키지 않고 드로잉 성형을 행함으로써 작성한바, 단부벽에 현저한 주름이 발생하였다. 이 프레스 성형체로부터 상기와 마찬가지로 피시험체를 작성하고, 상기와 마찬가지로 비틀림 강성 및 굽힘 강성을 측정한바, 1.5deg. 회전 시에 발생하는 모멘트는 600Nㆍm, 1.5mm 변위 부여 시의 굽힘 가중은 5.1kN이며, 높은 비틀림 강성 및 굽힘 강성을 발휘할 수 없음이 확인되었다.

<산업상 이용가능성>

본 발명에 따르면, 경량화를 실현하면서, 고강성화에 의한 내충돌 특성을 높이는 것이 가능한 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체, 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 방법 및 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 장치를 제공할 수 있다.

1: 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체
2: 천장판부
3: 제1 볼록 능선부
4: 제2 볼록 능선부
5: 측벽
6: 단부벽
7: 코너벽
8: 오목 능선부
9: 외향 플랜지

Claims

인장 강도가 980MPa 이상인 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체이며,
제1 방향으로 연장되는 천장판부와,
상기 천장판부 중, 상기 제1 방향에 직교하며, 또한 상기 천장판부를 따르는 제2 방향의 양측에 인접하는 2개의 제1 볼록 능선부와,
상기 천장판부의 상기 제1 방향의 최단부에 인접함과 함께 상기 2개의 제1 볼록 능선부에 연속되는 제2 볼록 능선부와,
상기 2개의 제1 볼록 능선부에 인접하는 2개의 측벽과,
상기 제2 볼록 능선부에 인접하는 단부벽과,
상기 2개의 측벽 및 상기 단부벽에 인접함과 함께, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 직교하는 방향에서 보아 만곡된 형상을 갖는 2개의 코너벽과,
상기 2개의 측벽, 상기 단부벽 및 상기 2개의 코너벽에 인접하는 오목 능선부와,
상기 오목 능선부에 인접하는 외향 플랜지
를 구비하고,
상기 2개의 제1 볼록 능선부, 상기 제2 볼록 능선부 및 상기 오목 능선부는, 각각의 연장 방향에 직교하는 단면의 곡률 반경이 모두 30mm 이하이고,
상기 외향 플랜지와 상기 오목 능선부의 경계로부터, 상기 코너벽을 따라 1.0mm 이격된 위치에 있어서의, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 직교하는 방향에서 본 상기 코너벽의 곡률 반경인 코너 반경이 30mm 이하이고,
상기 천장판부에 수직인 방향에 있어서의, 상기 천장판부와 상기 외향 플랜지의 이격 거리인 성형 깊이가 40mm 이상인 것을 특징으로 하는 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체.
제1항에 있어서, 상기 제1 방향의 양단에, 상기 단부벽, 상기 2개의 코너벽, 상기 오목 능선부 및 상기 외향 플랜지가 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체.
제1항 또는 제2항에 있어서, 사이드 씰, 범퍼 빔, A 필러 로어 패널, A 필러 또는 B 필러인 것을 특징으로 하는 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 방법이며,
인장 강도가 980MPa 이상인 블랭크에, 제1 다이, 제1 펀치 및 제1 블랭크 홀더를 사용하여 드로잉 성형에 의한 프레스 가공을 행함으로써, 제1 방향으로 연장되는 중간 천장판부와, 상기 중간 천장판부 중 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향의 양측에 인접하는 2개의 중간 제1 볼록 능선부와, 상기 중간 천장판부의 상기 제1 방향의 최단부에 인접함과 함께 상기 2개의 중간 제1 볼록 능선부에 연속되는 중간 제2 볼록 능선부와, 상기 2개의 중간 제1 볼록 능선부에 연속되는 2개의 중간 측벽과, 상기 중간 제2 볼록 능선부에 인접하는 중간 단부벽과, 상기 2개의 중간 측벽 및 상기 중간 단부벽에 인접함과 함께, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 직교하는 방향에서 보아 만곡된 형상을 갖는 2개의 중간 코너벽과, 상기 2개의 중간 측벽, 상기 중간 단부벽 및 상기 2개의 중간 코너벽에 인접하는 중간 오목 능선부와, 상기 중간 오목 능선부에 인접하는 중간 외향 플랜지를 구비하고, 상기 2개의 중간 제1 볼록 능선부, 상기 중간 제2 볼록 능선부 및 상기 중간 오목 능선부는, 각각의 연장 방향에 직교하는 단면의 곡률 반경이, 모두, 상기 드로잉 성형체의 상기 2개의 제1 볼록 능선부, 상기 제2 볼록 능선부 및 상기 오목 능선부의 각각의 연장 방향에 직교하는 단면의 곡률 반경보다 크고, 상기 중간 외향 플랜지와 상기 중간 오목 능선부의 경계로부터, 상기 중간 코너벽을 따라 1.0mm 이격된 위치에 있어서의, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 직교하는 방향에서 본 상기 중간 코너벽의 곡률 반경인 중간 코너 반경이, 상기 드로잉 성형체의 상기 코너벽의 상기 코너 반경보다 크고, 상기 중간 천장판부에 수직인 방향에 있어서의, 상기 중간 천장판부와 상기 중간 외향 플랜지의 이격 거리인 중간 성형 깊이가 상기 드로잉 성형체의 상기 성형 깊이보다 큰 제1 중간 드로잉 성형체를 성형하는 제1 공정과,
상기 제1 중간 드로잉 성형체에, 제2 다이, 제2 펀치 및 제2 블랭크 홀더를 사용하여 드로잉 성형에 의한 프레스 가공을 행하여, 상기 2개의 중간 제1 볼록 능선부, 상기 중간 제2 볼록 능선부 및 상기 중간 오목 능선부의, 각각의 연장 방향에 직교하는 단면의 곡률 반경 및 상기 중간 성형 깊이를 작게 함으로써, 상기 드로잉 성형체의 상기 2개의 제1 볼록 능선부, 상기 제2 볼록 능선부 및 상기 오목 능선부의, 각각의 연장 방향에 직교하는 단면의 곡률 반경 및 상기 성형 깊이를 갖는 제2 중간 드로잉 성형체를 성형하는 제2 공정과,
상기 제2 중간 드로잉 성형체를, 상기 제2 다이, 상기 제2 펀치 및 상기 제2 블랭크 홀더에 의해 구속한 상태에서, 상기 제2 펀치에 내장된 이너 패드에 의해 상기 제1 중간 드로잉 성형체의 상기 중간 단부벽의 내면을 압박하면서 조임 공구에 의해 상기 제2 중간 드로잉 성형체의 중간 단부벽을 상기 제1 방향으로 압박하여 상기 중간 코너벽의 상기 중간 코너 반경을 작게 하는 제3 공정
을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 중간 성형 깊이는, 상기 성형 깊이의 1.1 내지 2.0배이고,
상기 2개의 중간 제1 볼록 능선부, 상기 중간 제2 볼록 능선부 및 상기 중간 오목 능선부 각각의 곡률 반경은, 모두, 상기 2개의 제1 볼록 능선부, 상기 제2 볼록 능선부 및 상기 오목 능선부 각각의 곡률 반경의 1.2 내지 30배이고,
상기 중간 코너 반경은, 상기 코너 반경의 1.2 내지 30배인 것을 특징으로 하는 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 조임 공구는, 상기 제2 다이의 외부에서 상기 제1 방향으로 이동 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 조임 공구는, 상기 제2 다이의 외부에서 내부까지 상기 제1 방향으로 이동 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 장치이며,
제1 다이, 제1 펀치 및 제1 블랭크 홀더를 갖는 제1 성형 금형과,
제2 다이, 제2 펀치 및 제2 블랭크 홀더를 갖는 제2 성형 금형과,
조임 공구
를 구비하고,
상기 제1 성형 금형은, 인장 강도가 980MPa 이상인 블랭크에 드로잉 성형에 의한 프레스 가공을 행함으로써, 제1 방향으로 연장되는 중간 천장판부와, 상기 중간 천장판부 중 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향의 양측에 인접하는 2개의 중간 제1 볼록 능선부와, 상기 중간 천장판부의 상기 제1 방향의 최단부에 인접함과 함께 상기 2개의 중간 제1 볼록 능선부에 연속되는 중간 제2 볼록 능선부와, 상기 2개의 중간 제1 볼록 능선부에 연속되는 2개의 중간 측벽과, 상기 중간 제2 볼록 능선부에 인접하는 중간 단부벽과, 상기 2개의 중간 측벽 및 상기 중간 단부벽에 인접함과 함께, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 직교하는 방향에서 보아 만곡된 형상을 갖는 2개의 중간 코너벽과, 상기 2개의 중간 측벽, 상기 중간 단부벽 및 상기 2개의 중간 코너벽에 인접하는 중간 오목 능선부와, 상기 중간 오목 능선부에 인접하는 중간 외향 플랜지를 구비하고, 상기 2개의 중간 제1 볼록 능선부, 상기 중간 제2 볼록 능선부 및 상기 중간 오목 능선부는, 각각의 연장 방향에 직교하는 단면의 곡률 반경이, 모두, 상기 드로잉 성형체의 상기 2개의 제1 볼록 능선부, 상기 제2 볼록 능선부 및 상기 오목 능선부의 각각의 연장 방향에 직교하는 단면의 곡률 반경보다 크고, 상기 중간 외향 플랜지와 상기 중간 오목 능선부의 경계로부터, 상기 중간 코너벽을 따라 1.0mm 이격된 위치에 있어서의, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 직교하는 방향에서 본 상기 중간 코너벽의 곡률 반경인 중간 코너 반경이, 상기 드로잉 성형체의 상기 코너벽의 상기 코너 반경보다 크고, 상기 중간 천장판부에 수직인 방향에 있어서의, 상기 중간 천장판부와 상기 중간 외향 플랜지의 이격 거리인 중간 성형 깊이가 상기 드로잉 성형체의 상기 성형 깊이보다 큰 제1 중간 드로잉 성형체를 성형하고,
상기 제2 성형 금형은, 상기 제1 중간 드로잉 성형체에 드로잉 성형에 의한 프레스 성형을 행하여, 상기 2개의 중간 제1 볼록 능선부, 상기 중간 제2 볼록 능선부 및 상기 중간 오목 능선부의, 각각의 연장 방향에 직교하는 단면의 곡률 반경 및 상기 중간 성형 깊이를 작게 함으로써, 상기 드로잉 성형체의 상기 2개의 제1 볼록 능선부, 상기 제2 볼록 능선부 및 상기 오목 능선부의, 각각의 연장 방향에 직교하는 단면의 곡률 반경 및 상기 성형 깊이를 갖는 제2 중간 드로잉 성형체를 성형하고,
상기 조임 공구는, 상기 제2 중간 드로잉 성형체를, 상기 제2 성형 금형에 의해 구속한 상태에서, 상기 제2 펀치에 내장된 이너 패드에 의해 상기 제1 중간 드로잉 성형체의 상기 중간 단부벽의 내면을 압박하면서 상기 제2 중간 드로잉 성형체의 중간 단부벽을 상기 제1 방향으로 압박하여 상기 중간 코너벽의 상기 중간 코너 반경을 작게 하는 것을 특징으로 하는 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 장치.
제8항에 있어서, 상기 중간 성형 깊이는, 상기 성형 깊이의 1.1 내지 2.0배이고,
상기 2개의 중간 제1 볼록 능선부, 상기 중간 제2 볼록 능선부 및 상기 중간 오목 능선부 각각의 곡률 반경은, 상기 2개의 제1 볼록 능선부, 상기 제2 볼록 능선부 및 상기 오목 능선부 각각의 곡률 반경의 1.2 내지 30배이고,
상기 중간 코너 반경은, 상기 코너 반경의 1.2 내지 30배인 것을 특징으로 하는 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 장치.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 조임 공구는, 상기 제2 다이의 외부에서 상기 제1 방향으로 이동 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 장치.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 조임 공구는, 상기 제2 다이의 외부에서 내부까지 상기 제1 방향으로 이동 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차 구조 부재용 드로잉 성형체의 제조 장치.