WO2018012588A1 - ホットスタンプ成形品、自動車部材、及びホットスタンプ成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

このホットスタンプ成形品は、一枚の鋼板からなり、天板部と；一対の縦壁部と；前記天板部と前記縦壁部とを接続してかつ、前記天板部の外側に向かって突出する突出部と；を備え、前記突出部は、前記天板部から立ち上がる内壁部と、前記内壁部の端縁から外側に折り返された外壁部とを有し、前記天板部と前記突出部とがなす角度が８０°～９０°である。

Description

ホットスタンプ成形品、自動車部材、及びホットスタンプ成形品の製造方法

　本発明は、ホットスタンプ成形品、自動車部材、及びホットスタンプ成形品の製造方法に関する。
　本願は、２０１６年７月１３日に日本に出願された特願２０１６－１３８９６２号、及び２０１７年４月１０日に日本に出願された特願２０１７－０７７４３２号に基づき優先権を主張し、それらの内容をここに援用する。

　自動車の構造部材（特に、長尺の自動車部材）には、衝突安全性能を高めるため、三点曲げ試験における特性が高いことが求められている。この要求に対して、従来から様々な提案がなされてきた。

　例えば、特許文献１は、曲げ圧壊特性を高めることを目的として、鋼板が３重に折り重ねられた部分を含む衝撃吸収部材及びその製造方法を開示している。特許文献２は、軸圧潰特性を高めることを目的として、鋼板が３重に折り重ねられた部分を含む衝撃吸収部材及びその製造方法を開示している。

　また、特許文献３は、主に曲げ剛性を高めることを目的として、天壁部と縦壁部との連結部に形成された補強部を有するフレーム部品およびその製造方法を開示している。そして、この補強部は、筒状に丸められた重ね合わせ部からなる。

日本国特開２００８－２６５６０９号公報 日本国特開２００８－１５５７４９号公報 日本国特開２０１３－２７８９４号公報

　近年、自動車の構造部材（以下、自動車部材とも称する）には、自動車の軽量化等のため、高強度化（高い引張強度）が求められている。そして、自動車部材には、引張強度が高い鋼板（以下、「高張力鋼板（ハイテン材）」とも称する）が用いられている。また、自動車部材には、衝突安全性能をより高めることも求められている。これらを換言すれば、高強度かつ三点曲げ試験における特性が高いプレス成形品が求められている。
　一方、高張力鋼板は、一般に延性が低下するため、プレス加工の際に割れなどの成形不良が発生しやすい。

　特許文献１～３に開示された方法を用いて高張力鋼板（例えば、引張強度が７８０ＭＰａ以上の鋼板）をプレス加工する場合、変形が大きい重ね合わせ部において割れなどの成形不良が発生する虞がある。そのため、特許文献１～３に開示された方法では、引張強度が高くかつ、三点曲げ試験における特性が高いプレス成形品を製造することは難しい。

　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、引張強度が高くかつ、三点曲げ試験における特性を向上させることが可能なホットスタンプ成形品、自動車部材、及びホットスタンプ成形品の製造方法の提供を目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明は以下を採用する。
（１）本発明の第１の態様に係るホットスタンプ成形品は、一枚の鋼板からなるホットスタンプ成形品であって、天板部と；一対の縦壁部と；前記天板部と前記縦壁部とを接続してかつ、前記天板部の外側に向かって突出する突出部と；を備え、前記突出部は、前記天板部から立ち上がる内壁部と、前記内壁部の端縁から外側に折り返された外壁部とを有し、前記天板部と前記突出部とがなす角度が８０°～９０°である。
（２）上記（１）に記載の態様において、前記突出部の前記内壁部及び前記外壁部は、互いに当接していてもよい。
（３）上記（１）に記載の態様において、前記突出部の前記内壁部及び前記外壁部は、互いに接合されていてもよい。
（４）上記（１）～（３）のいずれか一項に記載の態様において、前記突出部の突出長が３ｍｍ以上であってもよい。
（５）上記（１）～（４）のいずれか一項に記載の態様において、前記一対の縦壁部の端部に接続されてかつ、互いに離間するように延在する一対のフランジ部をさらに備えていてもよい。

（６）本発明の第２の態様に係る自動車部材は、上記（１）～（５）のいずれか一項に記載のホットスタンプ成形品と；前記ホットスタンプ成形品と閉断面を構成するように前記ホットスタンプ成形品に接合された鋼板部材と；を備える。
（７）上記（６）に記載の態様において、前記天板部の内面、及び前記縦壁部の内面の少なくとも一方に接合されたパッチ部材をさらに備えていてもよい。

（８）本発明の第３の態様に係るホットスタンプ成形品の製造方法は、上記（１）～（５）のいずれか一項に記載のホットスタンプ成形品を製造する方法であって、素材鋼板を押圧して、凹部が形成された予備成形品を得る準備工程と；前記予備成形品を加熱する加熱工程と；加熱された前記予備成形品をプレス加工して、前記予備成形品を前記ホットスタンプ成形品に成形するプレス成形工程と；を有し、前記プレス成形工程で、凸部を有する下型と、前記予備成形品を押圧するパンチ部を有するとともに、前記下型に向かって鉛直方向に移動可能な上型と、前記凸部を間に挟んでかつ、前記凸部の側面に向かって水平方向に移動可能な一対のスライド型と、を有するプレス装置を用い、前記予備成形品を、前記下型の前記凸部が前記予備成形品の前記凹部内に突出してかつ、前記凸部、前記パンチ部、及び前記一対のスライド型に対して非接触となるように、前記プレス装置に載置し、前記パンチ部及び前記一対のスライド型を移動させて、前記予備成形品を押圧する。
（９）上記（８）に記載の態様において、以下のように構成してもよい：前記プレス装置の前記上型が、前記スライド型に対して対向するように配置されかつ、前記スライド型を押圧するスライド押圧型をさらに有し、前記プレス成形工程で、前記スライド押圧型が前記下型に向かって移動することにより、前記スライド型が前記スライド押圧型と摺接しながら、前記予備成形品を押圧する。
（１０）上記（８）または（９）に記載の態様において、前記パンチ部による押圧が完了した後に、前記スライド型による押圧が完了してもよい。

（１１）本発明の第４の態様に係るホットスタンプ成形品の製造方法は、凸部、及び、前記凸部を間に挟んでかつ、鉛直方向に移動可能な一対の可動プレートを有する下型と、前記凸部に向かって鉛直方向に移動可能なパンチ型と、前記パンチ型を間に挟んでかつ、前記可動プレート及び前記凸部に向かって移動可能な一対の移動型とを有するプレス装置を用いて、上記（５）に記載のホットスタンプ成形品を製造する方法であって、素材鋼板を加熱する工程と；加熱された前記素材鋼板を、前記凸部と非接触となるように、前記一対の可動プレートに載置する工程と；前記一対の移動型を前記素材鋼板に当接させながら下降させて、前記素材鋼板を、凹部を有する変形鋼板に成形する工程と；前記パンチ型を前記凸部に向かって移動させ、前記変形鋼板を押圧する工程と；前記一対の移動型を前記パンチ型に向かって移動させて、前記変形鋼板を押圧する工程と；を有する。

　本発明の上記各態様によれば、引張強度が高くかつ、三点曲げ試験における特性を向上させることが可能なホットスタンプ成形品、自動車部材、及びホットスタンプ成形品の製造方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るプレス成形品（ホットスタンプ成形品）を示す斜視図である。 上記プレス成形品を示す図であって、長手方向に垂直な断面で見た場合の断面図（横断面図）である。 上記プレス成形品の第１変形例を示す斜視図である。 上記プレス成形品の第２変形例を示す斜視図である。 上記プレス成形品の第３変形例を示す図であって、長手方向に垂直な断面で見た場合の部分断面図である。 上記プレス成形品を用いた自動車部材を示す図であって、長手方向に垂直な断面で見た場合の断面図（横断面図）である。 上記自動車部材の第１変形例を示す横断面図である。 上記自動車部材の第２変形例を示す横断面図である。 上記プレス成形品の製造に用いられる予備成形品の一例を示す横断面図である。 上記プレス成形品を製造するためのプレス装置を示す横断面図であって、端部が下方に曲げられた予備成形品を載置した状態を示す図である。 上記プレス装置による製造方法の続きを示す横断面図であって、上型と下型とで予備成形品の一部を拘束した状態を示す図である。 上記プレス装置による製造方法の続きを示す横断面図である。 上記プレス装置による製造方法の続き示す横断面図である。 上記プレス装置の変形例を示す横断面図である。 本発明の第２実施形態に係るプレス成形品の製造方法に用いられるプレス装置を示す横断面図である。 上記プレス装置による製造方法の続きを示す横断面図である。 上記プレス装置による製造方法の続きを示す横断面図である。 上記プレス装置による製造方法の続きを示す横断面図である。 上記プレス装置による製造方法の続きを示す横断面図である。 本発明の第３実施形態に係るプレス成形品の製造方法に用いられるプレス装置を示す横断面図である。 上記プレス装置による製造方法の続きを示す横断面図である。 上記プレス装置による製造方法の続きを示す横断面図である。 上記プレス装置による製造方法の続きを示す横断面図である。 上記プレス装置による製造方法の続きを示す横断面図である。 実施例で用いたサンプル１を示す横断面図である。 実施例で用いたサンプル２を示す横断面図である。 実施例で用いたサンプル３を示す横断面図である。 三点曲げ試験を説明するための図である。 各サンプルのエネルギ吸収量の一例を示すグラフである。 各サンプルのエネルギ吸収量の他の例を示すグラフである。 三点曲げ試験における、サンプル１の形状変化の一例を示す横断面図である。 三点曲げ試験における、サンプル３の形状変化の一例を示す横断面図である。 上記自動車部材の第３変形例を示す横断面である。 上記自動車部材の第４変形例を示す横断面である。 上記プレス成形品の第５変形例を示す横断面図である。 上記プレス成形品の第６変形例を示す横断面図である。

　以下、図面を参照しながら、本発明の各実施形態およびその変形例について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については同一符号を付すことにより、それらの重複説明を省略する。

　（第１実施形態）
［ホットスタンプ成形品（プレス成形品）］
　まず、本発明の第１実施形態に係るホットスタンプ成形品について説明する。なお、以下の説明では、ホットスタンプ成形品を「プレス成形品」と称する場合がある。また、本明細書において、一対の縦壁部と、一対の縦壁部の端部を結ぶ仮想面と、天板部とによって囲まれた領域を「プレス成形品の内側」と称し、縦壁部および天板部を挟んで当該内側とは反対側の領域を「プレス成形品の外側」と称する場合がある。
　図１及び図２は、本発明の第１実施形態に係るプレス成形品１００（ホットスタンプ成形品）を示す図である。なお、図１は斜視図であり、図２は長手方向に垂直な断面で見た場合の断面図（横断面図）である。以下では、図２における上方（天板部側）をプレス成形品１００の上方（外側）と称し、図２における下方（フランジ部側）をプレス成形品１００の下方（内側）と称する場合がある。

　プレス成形品１００は、一方向に長い一枚の鋼板１０１からなり、ホットスタンピングにより一枚の素材鋼板（ブランク）から製造される。プレス成形品１００の引張強度は、例えば５９０ＭＰａ以上であるが、７８０ＭＰａ以上であってもよく、９８０ＭＰａ以上であってもよく、１５００ＭＰａ以上であってもよく、１８００ＭＰａ以上であってもよい。プレス成形品１００の引張強度の上限は特に限定されるものではないが、例えば２５００ＭＰａ以下である。なお、プレス成形品１００の製造に際してホットスタンピングを用いるため、プレス成形品１００の引張強度は、材料である素材鋼板の引張強度よりも高くすることができる。
　ここで、素材鋼板（ブランク）とは、平板状の鋼板であり、製造されるプレス成形品の形状に応じた平面形状を有するものである。素材鋼板の厚さおよび物性は、プレス成形品１００に求められる特性に応じて選択される。たとえば、プレス成形品１００が自動車の構造部材（自動車部材）に用いられる場合、それに応じた素材鋼板が選択される。素材鋼板の厚さは、たとえば０．４ｍｍ～４．０ｍｍであってもよく、０．８ｍｍ～２．０ｍｍであってもよい。

　プレス成形品１００は、各種の移動手段（自動車、二輪車、鉄道車両、船舶、または航空機等）の構造部材、または、各種機械の構造部材に用いることができる。自動車の構造部材としては、例えば、サイドシル、ピラー（フロントピラー、フロントピラーロア、センターピラー等）、ルーフレール、ルーフアーチ、バンパー、ベルトラインレインフォースメント、およびドアインパクトビームを例示できる。

　図１及び図２に示すように、プレス成形品１００は、天板部１１２と、互いに平行な一対の縦壁部１１１と、天板部１１２とこれら一対の縦壁部１１１とを接続してかつ、天板部１１２の上方（外側）に向かって突出する一対の突出部１１５と、一対の縦壁部１１１に対して、互いに離間するように接続された一対のフランジ部１１３とを備えている。
　各縦壁部１１１、天板部１１２、および各フランジ部１１３は平板状である。天板部１１２は、一対の縦壁部１１１に対して垂直でありかつ、一対の突出部１１５を介して一対の縦壁部１１１を互いに接続している。なお、図２に示すように、フランジ部１１３は、縦壁部１１１の下端部から、縦壁部１１１に対して垂直でかつ幅方向外側に向かって延びている。すなわち、フランジ部１１３は、外向きフランジでありかつ、天板部１１２と平行である。

　一対の突出部１１５は、長手方向に垂直な断面で見た場合に、これらの断面形状が互いに線対称となっている。突出部１１５は、縦壁部１１１と天板部１１２とを結ぶ境界部１１４（縦壁部１１１を含む面と天板部１１２を含む面とが交差する位置）から、天板部１１２に対して垂直にかつ、上方に向かって突出している。突出部１１５は、天板部１１２の外側表面１１２ｓ（天板部１１２の板厚方向において互いに対向する一対の面のうち、外側を向く面）から連続して立ち上がる内壁部１０１ａと、この内壁部１０１ａの先端１１５ｔ（端縁）から内壁部１０１ａの外側（プレス成形品１００の幅方向外側）に折り返されて縦壁部１１１に接続された外壁部１０１ｂとを有している。すなわち、突出部１１５は二重壁構造を有している。

　突出部１１５では、内壁部１０１ａの外面と外壁部１０１ｂの内面とが互いに当接している。すなわち、内壁部１０１ａと外壁部１０１ｂとが当接することにより、これらが重ね合わされ、重ね合わせ部１１５ｄが形成されている。
　なお、重ね合わせ部１１５ｄは、全体としては平板状である。また、突出部１１５を除いたプレス成形品１００の横断面（長手方向に垂直な断面）は、ハット状である。

　ここで、縦壁部１１１におけるビッカース硬度ＷＨｖに対する、突出部１１５におけるビッカース硬度ＭＨｖの比（ＭＨｖ／ＷＨｖ）は、０．９５以上となっていてもよい。

　図２に示すように、天板部１１２と突出部１１５とがなす角度を、角度Ｘ（°）とする。具体的には、角度Ｘは、天板部１１２の外側表面１１２ｓを含む面と、重ね合わせ部１１５ｄの表面１１５ｄｓ（重ね合わせ部１１５ｄにおける内壁部１０１ａの内面）を含む面とがなす角度を言う。図２に示すように、プレス成形品１００では、天板部１１２と重ね合わせ部１１５ｄとが直交し、角度Ｘは９０°である。角度Ｘは、８０°～９０°であればよく、８５°～９０°であることがより好ましい。
　なお、天板部１１２に微小な凹凸が形成されるなどして天板部１１２の一部が平板状でない場合、天板部１１２全体として平板とみなしたときの角度を、天板部の角度Ｘとすればよい。

　縦壁部１１１から延びる外壁部１０１ｂと縦壁部１１１との間には、段差部または曲線部等が設けられておらず、外壁部１０１ｂと縦壁部１１１とが一枚の平板を構成するように連続している。これにより、衝突時に上記段差部または上記曲線部に荷重が集中することを防止できる。

　突出部１１５の突出長Ｄ（天板部１１２の内面から突出部１１５の先端１１５ｔまでの距離：図１１Ａ参照）は、３ｍｍ以上であってもよく、５ｍｍ以上、１０ｍｍ以上、または１５ｍｍ以上であってもよい。なお、突出長Ｄの上限は特に限定されるものではないが、たとえば２５ｍｍ以下である。
　一対の突出部１１５は、これらの突出長Ｄが互いに等しくなっている。なお、一対の突出部１１５の突出長Ｄは、互いに異なっていてもよいが、この場合、両者の差が、長い方の突出部の突出長Ｄの１０％以内であることが好ましい。
　また、重ね合わせ部１１５ｄの長さ（重ね合わせ部１１５ｄの下端から先端１１５ｔまでの距離）は、突出長Ｄの１倍以下であり、例えば、突出長Ｄの０．１～１倍である。なお、重ね合わせ部１１５ｄの長さは、突出長Ｄの０．５～１倍であっても、０．３～０．８倍であってもよい。

　図２に示すように、重ね合わせ部１１５ｄは、筒状に丸められていない。すなわち、重ね合わせ部１１５ｄの断面形状（長手方向に垂直な断面で見た場合の形状）は、直線状である。さらに、重ね合わせ部１１５ｄでは、上述のように、内壁部１０１ａ及び外壁部１０１ｂが互いに当接している。また、先端１１５ｔ以外の領域において、突出部１１５を構成する鋼板の一部はカーブしているが折り曲げられていない。すなわち、先端１１５ｔを除き、突出部１１５には、突出部１１５の外側に向かって突出する稜線部がない。

　図２に示すように、プレス成形品１００の内側において、縦壁部１１１と天板部１１２とがなす角度をＹ（°）とする。そして、プレス成形品１００では、角度Ｙは９０°である。なお、角度Ｙは、９０°未満であってもよいし、９０°～１５０°であってもよい。また、天板部１１２と一対の縦壁部１１１の一方とがなす角度Ｙ、及び、天板部１１２と他方の縦壁部１１１とがなす角度Ｙは、両者の差が１０°以内であることが好ましく、同じであることがより好ましい。

　図２に示すように、プレス成形品１００では、縦壁部１１１とフランジ部１１３とが所定の曲率半径を有するＲ部１１６を介して連続している。これにより、縦壁部１１１とフランジ部１１３との境界に荷重が集中して座屈が発生することを抑制できる。

　同様に、天板部１１２と突出部１１５とは、Ｒ部を介して連続している。これにより、天板部１１２と突出部１１５との境界に荷重が集中して座屈が発生することを抑制できる。Ｒ部の曲率半径は、突出長Ｄの０．１～１倍であることが好ましく、突出長Ｄの０．２～０．８倍であることがより好ましく、突出長Ｄの０．２～０．５倍であることがさらに好ましい。

　なお、長手方向における一部の領域のみに突出部１１５が形成されると共に、他の領域に突出部１１５が形成されていなくてもよい（すなわち、プレス成形品１００の長手方向全体にわたって突出部１１５が形成されず、プレス成形品１００の長手方向の一部のみに突出部１１５が形成されていてもよい）。
　長手方向の一部のみに突出部が形成されているプレス成形品１００の一例の斜視図を図３Ａに示す。図３Ａのプレス成形品１００では、長手方向の両端の領域Ｐ２に突出部１１５が形成されておらず、長手方向の中央の領域Ｐ１に突出部１１５が形成されている。このように構成することで、プレス成形品１００を他の部材と組み合わせて構造部材とした場合に、他の部材が形状の制約を受けることなく、かつ所望の衝突安全性能を得ることができる。
　ここで、図３Ａに示すような、長手方向の一部のみに突出部が形成されているプレス成形品は、後述する本実施形態に係る製造方法（二工程による製造方法）によって製造することができる一方、第２実施形態に係る製造方法（一工程による製造方法）によっては製造することができない。ただし、長手方向の全体にわたって突出部１１５が形成されたプレス成形品の長手方向の両端に、突出部を有さない他のプレス成形品を溶接などにより接合することで、図３Ａまたは図３Ｂに示すようなプレス成形品を製造することができる（すなわち、第２実施形態に係る製造方法によって製造されたプレス成形品と、突出部を有しない他のプレス成形品とを接合すれば、図３Ａまたは図３Ｂに示すようなプレス成形品を製造することができる）。

　また、長手方向の一部のみに突出部が形成されているプレス成形品１００の他の例の斜視図を図３Ｂに示す。図３Ｂのプレス成形品１００は、センターピラーの一例である。なお、図３Ｂは、プレス成形品１００をセンターピラーに用いる場合の一例であり、突出部１１５の外縁を太線で示している。 

　また、図４に示すように、突出部１１５を構成する内壁部１０１ａ及び外壁部１０１ｂは、溶接により互いに接合されていてもよい。すなわち、重ね合わせ部１１５ｄに対応する領域Ａにおいて、内壁部１０１ａと外壁部１０１ｂとがスポット溶接またはレーザー溶接などの溶接で接合されていてもよい。また、重ね合わせ部１１５ｄを除く領域Ｂにおいて、内壁部１０１ａと外壁部１０１ｂとをアーク溶接（隅肉溶接）により接合してもよい。

　なお、突出部１１５を構成する内壁部１０１ａ及び外壁部１０１ｂは、溶接に限られず、例えば、接着剤、ろう付け、リベット、ボルト締め、または摩擦攪拌接合等により接合されていてもよい。

　以上に説明した本実施形態に係るプレス成形品１００によれば、天板部１１２と縦壁部１１１とを二重壁の突出部１１５を介して接続しているため、プレス成形品の剛性を向上できる。そのため、三点曲げ変形を生じさせる荷重がプレス成形品１００に入力された際の、プレス成形品１００の変形を小さくすることができる。すなわち、三点曲げ試験において、縦壁部１１１の座屈発生を抑制できるため、三点曲げ試験における特性（三点曲げ変形に対するエネルギ吸収量）を向上できる。また、後述するように、ホットスタンピングにより引張強度が５９０ＭＰａ以上の鋼板からなる高強度のプレス成形品１００となっている。したがって、引張強度が高いプレス成形品１００において、三点曲げ試験における特性を向上できる。
　なお、上述のように、突出部１１５の内壁部１０１ａと外壁部１０１ｂとが接合されていることが好ましい。この場合、プレス成形品１００に上記荷重が入力された際に、内壁部１０１ａと外壁部１０１ｂとの離間（内壁部１０１ａと外壁部１０１ｂとが互いに離間する変形）を防止することができる。すなわち、突出部１１５の剛性が高い状態のまま、プレス成形品１００は上記荷重を受けるので、プレス成形品１００の変形をさらに抑制でき、三点曲げ試験における特性をさらに向上できる。

［自動車部材］
　図５Ａは、本発明の第１実施形態に係る自動車部材２００ａを示す横断面図である。自動車部材２００ａは、一方向に長くかつ、長手方向に垂直な断面が中空であり、プレス成形品１００と裏板２０１（鋼板部材）とから構成される。自動車部材２００ａは、例えば、サイドシル、ピラー（フロントピラー、フロントピラーロア、センターピラー等）、ルーフレール、ルーフアーチ、バンパー、ベルトラインレインフォースメント、またはドアインパクトビームである。

　図５Ａに示すように、自動車構造部材２００ａは、プレス成形品１００と、このプレス成形品１００の一対のフランジ部１１３に接合された平板状の裏板２０１（鋼板部材）とを備えている。プレス成形品１００と裏板２０１とは、例えば、抵抗スポット溶接またはレーザー溶接などの溶接により互いに接合されている。なお、プレス成形品１００と裏板２０１との接合方法は、溶接のみに限られず、例えば、接着剤、ろう付け、リベット、ボルト締め、または、摩擦攪拌接合などであってもよい。

　図５Ｂは、自動車構造部材２００ａの第１変形例を示す横断面図であって、自動車構造部材２００ｂを示す図である。図５Ｂに示すように、プレス成形品１００と、このプレス成形品１００の一対のフランジ部１１３に接合された、一対のフランジ部２０２ａを有する断面ハット状の裏板２０２を備える自動車構造部材２００ｂとしてもよい。

　図５Ｃは、自動車構造部材２００ａの第２変形例を示す横断面図である。図５Ｃに示すように、一対のプレス成形品１００を、これらのフランジ部１１３が互いに対向するように接合してなる自動車構造部材２００ｃとしてもよい。なお、自動車構造部材２００ｃは、一対のプレス成形品１００の高さが互いに異なっていてもよいし、同一であってもよい。

　［ホットスタンプ成形品の製造方法］
　次に、本実施形態に係るホットスタンプ成形品の製造方法（以下、「プレス成形品の製造方法」とも称する）について説明する。本実施形態に係るプレス成形品の製造方法は、一枚の素材鋼板をプレス加工してプレス成形品１００（ホットスタンプ成形品）を得るための方法であって、予備成形品３０１を準備する第１工程と、予備成形品３０１をホットスタンピング（熱間プレス）によりプレス成形品１００に成形する第２工程とを有する。加熱された鋼板は延性が高くなるため、第２工程をホットスタンピングで行うことにより、引張強度が高い素材鋼板をプレス成形品１００に成形する際の、割れなどの成形不良発生を抑制することができるとともに、プレス後の急冷により引張強度を高めることができる。

　図６は、プレス成形品の製造に用いられる予備成形品の一例を示す横断面図である。まず、第１工程では、例えば引張強度が５９０ＭＰａ以上の一枚の素材鋼板を冷間でプレス加工して塑性変形させることにより、図６に示す、プレス成形品１００を製造するための予備成形品３０１（変形鋼板）を得る。図６に示すように、予備成形品３０１は塑性変形しているため、その形状は荷重が作用していない状態において維持されている。なお、より引張強度の高いプレス成形品を製造する観点からは、素材鋼板の引張強度は、７８０ＭＰａ以上であることがより好ましく、９８０ＭＰａ以上であることが好ましく、１２００ＭＰａ以上であることが好ましく、１５００ＭＰａ以上であることがより好ましく、１８００ＭＰａ以上であることがさらに好ましい。素材鋼板の引張強度の上限は特に限定されるものではないが、例えば２５００ＭＰａ以下である。
　また、素材鋼板から予備成形品３０１への変形は、通常、それほど大きくないため冷間加工（冷間プレス）で行うことが可能であるが、必要に応じて、熱間加工（たとえば熱間プレス）で行ってもよい。

　なお、素材鋼板の化学組成について、ホットスタンピングにおいて所望の強度を確保するため、Ｃ量：０．０９０～０．４００質量％、Ｍｎ：１．００～５．００質量％、Ｂ：０．０００５０～０．０５０００質量％とすることが好ましい。また、焼き入れ後の引張強度を１５００ＭＰａ以上とするための素材鋼板の代表的な化学組成としては、Ｃ：０．２００質量％、Ｓｉ：０．０２００質量％、Ｍｎ：１．３０質量％、Ａｌ：０．０３０質量％、Ｔｉ：０．０２質量％、Ｂ：０．００１５０質量％を例示できる。

　図６に示すように、予備成形品３０１は、断面がハット状であり、Ｕ字状部３０１ａと、プレス成形品１００の一対のフランジ部１１３に対応する平坦部３０１ｂ（フランジ部相当部）とを有する。そして、予備成形品３０１には、Ｕ字状部３０１ａにより、凹部３０２（Ｕ字状部３０１ａ内の空間）が形成されている。
　Ｕ字状部３０１ａは、プレス成形品１００の一対の縦壁部１１１に対応する一対の縦壁部相当部３０１ａｗと、プレス成形品１００の天板部１１２に対応する天板部相当部３０１ａｔと、プレス成形品１００の突出部１１５に対応する突出部相当部３０１ａｅとを有する。予備成形品３０１では、天板部相当部３０１ａｔに対して一対の縦壁部相当部３０１ａｗが同じ方向に曲がっている。換言すれば、一対の縦壁部相当部３０１ａｗは、天板部相当部３０１ａｔの一方の主面側に曲がっている。
　なお、予備成形品３０１は、プレス加工のみに限られず、他の方法により素材鋼板を変形させて成形されてもよい。

　ここで、Ｕ字状部３０１ａの長さ（断面長さ）をＬｕとする。さらに、プレス成形品１００において、縦壁部の高さをＨｂ（図１１ＡのＨｂ１に相当）とし、２つの縦壁部間の幅をＷｂ（図１１ＡのＷｂ１に相当）とする。Ｕ字状部３０１ａは、縦壁部相当部３０１ａｗおよび天板部相当部３０１ａｔに加えて、後述する工程によって突出部１１５となる突出部相当部３０１ａｅを有する。そのため、長さＬｕ、幅Ｗｂ、および高さＨｂは、Ｗｂ＋２Ｈｂ＜Ｌｕの関係を満たす。さらに、Ｕ字状部３０１ａの幅をＷａとし、Ｕ字状部３０１ａの高さをＨａとする。この際、Ｗｂ≦Ｗａの関係とＷｂ＋２Ｈｂ＜Ｗａ＋２Ｈａの関係とが満たされる。なお、図６に示す予備成形品３０１のＵ字状部３０１ａでは、突出部相当部３０１ａｅと他の部分との間には明確な境界がない。

　第２工程は、ホットスタンピングによって行われる。すなわち、加熱された鋼板をプレスして急冷することにより、プレス加工と焼入れを同時に行う。
　具体的には、第２工程では、まず、予備成形品３０１を、所定の焼入れ温度まで加熱する。焼入れ温度は、予備成形品３０１がオーステナイト化するＡ３変態点（より具体的にはＡｃ３変態点）よりも高い温度（たとえば、Ａｃ３変態点より８０℃以上高い温度）であり、たとえば９１０℃以上である。この加熱は、たとえば、加熱装置を用いて予備成形品３０１を加熱することによって行われる。

　次に、加熱された予備成形品３０１を、図７Ａ～図７Ｄに示すプレス装置１０に載置して、プレス加工する。図７Ａ～図７Ｄは、プレス装置１０を示す図であって、長手方向に垂直な断面で見た場合の断面図（横断面図）である。なお、図７Ａ～図７Ｄでは、フランジ部１１３となる平坦部３０１ｂ（図６参照）の端部が下方に曲がった予備成形品３０１をプレス加工する場合について示す。
　図７Ａに示すように、プレス装置１０は、下型１１と、この下型１１に対向するように配置されてかつ、下型１１に向かって鉛直方向に移動する上型１５と、下型１１に設けられてかつ、互いに対向する一対のカム型（スライド型）２１とを備えている。

　下型１１は、ベース部１２と、ベース部１２に設けられてかつ、上型１５に向かって突出する凸部１３とを有する。
　上型１５は、プレート１６と、プレート１６の幅方向端部に設けられてかつ、互いに対向する一対のカム押圧型１７（スライド押圧型）と、これら一対のカム押圧型１７間に配置されてかつ、伸縮機構１８を介してプレート１６に固定されたパンチ部１９とを有している。上型１５は、プレート１６がプレス成形機（不図示）に設置され、下型１１に向かって鉛直方向に移動可能となっている。

　一対のカム押圧型１７の各々は、下端に向かって先細りとなる形状を有している。具体的には、上型１５の一対のカム押圧型１７の各々は、その内面１７ｂに接続されてかつ、内面１７ｂから離れるに従って外面１７ｃに接近するように傾斜した傾斜面１７ａを有する。すなわち、傾斜面１７ａは、内面１７ｂに垂直な方向（幅方向または水平方向）から見た場合に、内面１７ｂから先端（下端）に向かって広がる面である。
　上型１５の伸縮機構１８には、バネまたは油圧シリンダ等を用いることができる。

　下型１１のベース部１２には、凸部１３を間に挟んでかつ、一対のカム押圧型１７と対向するように、一対のカム型（スライド型）２１が設けられている。一対のカム型２１の各々は、カム押圧型１７の傾斜面１７ａと平行でかつ、この傾斜面１７ａに当接する傾斜面２１ａを有している。
　カム型２１の傾斜面２１ａは、カム押圧型１７がカム型２１に向かって下降する（鉛直方向に移動する）ことにより、カム押圧型１７の傾斜面１７ａと当接する。そして、この状態からカム押圧型１７をさらに下降させることにより、カム型２１の傾斜面２１ａがカム押圧型１７の傾斜面１７ａに摺接しながら、カム型２１は下型１１の凸部１３の側面１３ｂに向かって移動する（すなわち、幅方向内側に向かって移動する）。

　上型１５のパンチ部１９、下型１１の凸部１３、及び一対のカム型２１は、予備成形品３０１を冷却可能に構成されている。たとえば、上型１５のパンチ部１９、下型１１の凸部１３、及び一対のカム型２１は、これらの内部を冷却水が循環することにより、予備成形品３０１を冷却可能となっている。このような冷却された金型を用いて予備成形品３０１をプレス加工することにより、加熱された予備成形品３０１をプレス加工しつつ急冷できる。すなわち、プレス成形と焼入れとを同時に行うことができる。なお、加熱された予備成形品３０１をプレス装置１０によって冷却する際の冷却速度は、３０℃／ｓ以上が好ましい。換言すれば、下型１１の凸部１３、及び一対のカム型２１は、加熱された予備成形品３０１を３０℃／ｓ以上の冷却速度で冷却することが好ましい。

　図７Ａに示すように、第２工程では、まず、予め加熱された予備成形品３０１を、凹部３０２内に凸部１３が突出するように下型１１に載置する。この際、予備成形品３０１は、下型１１の凸部１３、上型１５のパンチ部１９、及び一対のカム型２１に対して接触しないように下型１１に載置する。ここで、上述のように、下型１１の凸部１３、上型１５のパンチ部１９、及び一対のカム型２１は、熱間プレス後の予備成形品３０１の冷却のため、冷却状態にある。そのため、加熱された予備成形品３０１を下型１１に載置する際に、加熱された予備成形品３０１が下型１１の凸部１３、上型１５のパンチ部１９、及び一対のカム型２１と接触すると、熱間プレス前に予備成形品３０１が冷却されてその温度が低下する。そのため、予備成形品３０１を、下型１１の凸部１３、上型１５のパンチ部１９、及び一対のカム型２１に対して接触しないように、下型１１に載置することにより、熱間プレス前に予備成形品３０１が冷却されてその温度が低下することを防止できる。その結果、引張強度が高い予備成形品３０１を、Ａｃ３変態点以上の温度（たとえば、Ａｃ３変態点より８０℃以上高い温度）に保ちながらプレス加工できるため、割れ等の成形不良発生を抑制することができると共に、プレス後の予備成形品３０１を急冷することができる。

　なお、図７Ａに示すように、プレス装置１０では、下方に曲げられた、予備成形品３０１の平坦部３０１ｂの端部に対応する凹部が下型１１のベース部１２に設けられている。このような凹部を設けることにより、平坦部３０１ｂの端部を、カム型２１の下面とベース部１２との間に入れることが容易になる。

　続いて、図７Ｂに示すように、上型１５を下降させて（下型１１に向かって鉛直方向に移動させて）、予備成形品３０１のうち、プレス成形品１００の天板部となる部分をパンチ部１９により押圧する。この際、パンチ部１９は、伸縮機構１８により凸部１３の上面１３ａに向けて付勢されているので、予備成形品３０１を押圧することができる。そして、予備成形品３０１の、天板部となる部分は、パンチ部１９と凸部１３の上面１３ａとの間に挟まれて拘束される。そして、予備成形品３０１の当該部分は、パンチ部１９及び凸部１３に密着して、冷却される。なお、このときの冷却速度は、上述のように３０℃／ｓ以上であることが好ましい。

　続いて、図７Ｃに示すように、図７Ｂに示す状態から上型１５をさらに下降させる。この際、上型１５は、カム押圧型１７の傾斜面１７ａが、カム型２１の傾斜面２１ａと当接しながら下降する。これにより、カム型２１は、幅方向内側に向かう力をカム押圧型１７より受け、凸部１３の側面１３ｂに向かって水平方向に移動する。カム型２１の移動により、予備成形品３０１は幅方向内側に向かって押圧される。そして、予備成形品３０１は余剰部を有するため、その余剰部が上方に張り出す。

　そして、図７Ｄに示す状態（上型１５の下死点）まで上型１５を下降させ、一対のカム型２１と凸部１３とにより、予備成形品３０１をプレスして拘束する。この際、予備成形品３０１の余剰部は、カム型２１と凸部１３との間で折り重ねられて突出部１１５となる。予備成形品３０１の余剰部および縦壁部相当部は、一対のカム型２１と凸部１３に密着して、冷却される。なお、このときの冷却速度は、上述のように３０℃／ｓ以上であることが好ましい。

　以上に説明したプレス加工により、素材鋼板よりプレス成形品１００が製造される。なお、上述の製造方法によって製造されたプレス成形品１００は、必要に応じて後処理がなされる。

　本実施形態に係るプレス成形品の製造方法によれば、下型１１の凸部１３、上型１５のパンチ部１９、及び一対のカム型２１と接触しないように、予め加熱した予備成形品３０１をプレス装置１０に載置する。そのため、熱間プレス前に予備成形品３０１が冷却されてその温度が低下することを防止できる。その結果、引張強度が高い予備成形品３０１を、Ａｃ３変態点以上の温度（たとえば、Ａｃ３変態点より８０℃以上高い温度）に保ちながらプレス加工できるため、割れ等の成形不良発生を抑制しつつ、素材鋼板よりプレス成形品１００を製造することができる。また、プレス後に予備成形品３０１を急冷できるため、引張強度を高めることができる。
　なお、素材鋼板を冷間でプレス成形品１００に成形する場合、素材鋼板の引張強度が７８０ＭＰａ未満であれば、突出部に割れ等の成形不良を発生させずに成形が可能である。しかしながら、引張強度が７８０ＭＰａ以上の素材鋼板を冷間でプレス成形品１００に成形する場合、突出部に割れ等の成形不良が発生する虞がある。そのため、本実施形態に係るプレス成形品の製造方法は、素材鋼板の引張強度が７８０ＭＰａ以上の場合に特に有用である。

　なお、上述の製造方法では、凸部１３とパンチ部１９とによる予備成形品３０１の拘束が完了した後に、凸部１３と一対のカム型２１とによる拘束が完了する場合を示した。しかしながら、凸部１３とパンチ部１９とによる予備成形品３０１の拘束と、凸部１３と一対のカム型２１とによる拘束とが同時に完了してもよい。なお、カム型２１の移動のタイミングは、傾斜面１７ａおよび２１ａの位置および形状を変化させることによって調整できる。

　また、上述の製造方法では、カム型２１及びカム押圧型１７から構成されるカム機構を用いて、予備成形品３０１をプレスする場合を示した。しかしながら、カム機構を用いずに、油圧シリンダ等によってカム型２１を移動させてもよい。
　また、上型１５とカム押圧型１７とを別のプレス機に取り付け、これらを個別に動作させてもよい。また、カム押圧型１７を用いずに、カム型２１に直接取り付けた駆動装置によってカム型２１を移動させてもよい。

　また、図８に示すように、下型１１の凸部１３に、パンチ部１９に向かって突出するピン１４を設けてかつ、予備成形品３０１にピン１４が通る貫通穴を設けるとともに、上型１５が下降した際にピン１４が挿入される貫通孔１９ｈをパンチ部１９に設けてもよい。この場合、予備成形品３０１の天板部相当部の移動が抑制されるので、プレス成形品１００の突出部１１５を精度よく成形することができる。
　なお、図８に示すように、端部が下方に曲げられていない予備成形品（図６参照）を用いてプレス成形品１００を製造する場合、ベース部１２に凹部（図７Ａ参照）を設けなくてもよい。

　（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態について説明する。

　上記第１実施形態に係るプレス成形品の製造方法では、一枚の素材鋼板をプレス加工することにより得られた予備成形品３０１を、プレス装置１０を用いてプレス成形品１００に成形する場合を示した。これに対して、本実施形態に係るプレス成形品の製造方法では、図９Ａ～図９Ｅに示すプレス装置４０を用いて、一枚の素材鋼板Ｂ１をプレス成形品１００に成形する。すなわち、本実施形態に係るプレス成形品の製造方法は、１つのプレス装置で、一枚の素材鋼板をプレス成形品１００に成形する点で、上記第１実施形態に係るプレス成形品の製造方法と異なっている。

　図９Ａ～図Ｅは、本実施形態に係るプレス成形品の製造方法に用いられるプレス装置４０を示す横断面図である。図９Ａに示すように、プレス装置４０は、下型６０と、この下型６０に向かって移動するパンチ型５０と、下型６０及びパンチ型５０に向かって移動する一対の移動型５１とを備えている。
　下型６０は、ベース部６３と、このベース部６３に設けられてかつ、パンチ型５０に対して対向するとともに、段部６１ｂを有する凸部６１と、凸部６１を間に挟んでかつ、伸縮機構６５を介してベース部６３に固定された一対の可動プレート６４とを有している。伸縮機構６５は、例えば、バネ等の弾性体、または油圧シリンダ等のアクチュエータである。
　一対の移動型５１の各々は、鉛直方向、水平方向、及び、鉛直方向と水平方向を含む方向（斜めの方向）に移動可能となっている。そして、移動型５１は、その下端に段部５１ａを有する。

　一対の可動プレート６４の各々は、伸縮機構６５により、鉛直方向上向きに付勢されている。そして、素材鋼板Ｂ１が一対の可動プレート６４に載置された状態において、一対の可動プレート６４の上面６４ａは、凸部６１の上面６１ａよりも高い位置にある。すなわち、例えば伸縮機構６５がバネ等の弾性体である場合には、素材鋼板Ｂ１及び可動プレート６４の自重が伸縮機構６５に作用した際に、一対の可動プレート６４の上面６４ａの高さ位置が凸部６１の上面６１ａよりも高くなるように、ばね定数などが調整されている。

　次に、プレス装置４０を用いて、素材鋼板Ｂ１よりプレス成形品１００を製造する方法について説明する。まず、素材鋼板Ｂ１を、所定の焼入れ温度（素材鋼板Ｂ１がオーステナイト化するＡ３変態点よりも高い温度）まで加熱する。なお、素材鋼板Ｂ１は、中央に天板部相当部を有し、その両側に順に、突出部相当部、縦壁部相当部、およびフランジ部相当部を有する。

　次に、図９Ａに示すように、加熱された素材鋼板Ｂ１を一対の可動プレート６４に載置する。この状態において、素材鋼板Ｂ１は、凸部６１に接触していない。すなわち、素材鋼板Ｂ１と凸部６１の上面６１ａとの間には隙間が生じている。
　上記第１実施形態と同様に、凸部６１の内部は冷却水が循環している。そのため、加熱された素材鋼板Ｂ１をプレス装置４０に載置する際に、素材鋼板Ｂ１が凸部６１と接触すると、熱間プレス前にも関わらず、素材鋼板Ｂ１が冷却される。すなわち、上記のように素材鋼板Ｂ１を一対の可動プレート６５に載置することにより、熱間プレス前に素材鋼板Ｂ１が冷却されることを防止できる。

　続いて、図９Ａに示す状態から、段部６１ｂの上面と可動プレート６４の上面とが面一になるまで、素材鋼板Ｂ１の幅方向における端部を移動型５１の段部５１ａに当接させながら、一対の移動型５１を下降させる（一対の移動型５１を鉛直方向下方に移動させると共に、一対の移動型５１を凸部６１に向かって移動させる）。なお、図９Ｂは一対の移動型５１の下降途中の状態を示す図であり、図９Ｃは一対の移動型５１の下降が完了した状態を示す図である。一対の移動型５１の下降により、これら一対の移動型５１と可動プレート６４との間に素材鋼板Ｂ１の端部が挟み込まれた状態で素材鋼板Ｂ１が押圧され、素材鋼板Ｂ１が鉛直方向上向きに撓む。その結果、図１５Ｃに示す変形鋼板３１０が得られる。変形鋼板３１０には、予備成形品３０１と同様に、凹部３１１が形成されている。
　なお、変形鋼板３１０は、塑性変形していてもよいし、塑性変形していなくてもよい。すなわち、素材鋼板Ｂ１を塑性変形させて変形鋼板３１０としてもよいし、素材鋼板Ｂ１を弾性変形させて変形鋼板３１０としてもよい、
　ここで、一対の移動型５１が下降する際、移動型５１の段部５１ａと可動プレート６４との間に素材鋼板Ｂ１の端部が挟み込まれるが、移動型５１の段部５１ａと可動プレート６４との間の間隔は、素材鋼板Ｂ１の端部の板厚に対して０．１～０．３ｍｍ大きいことが好ましい。移動型５１の水平方向への移動が円滑になるためである

　図９Ｂ及び図９Ｃに示すように、一対の移動型５１を下降させる際、パンチ型５０も凸部６１に向かって鉛直方向に移動させる。これにより、天板部相当部をパンチ型５０と凸部６１とによってプレスして拘束する。すなわち、図９Ｃに示す状態において、変形鋼板３１０は、パンチ型５０と凸部６１とにより拘束されている。その後、図９Ｄに示すように、天板部相当部を拘束したままの状態で一対の移動型５１を凸部６１に向かって水平方向に移動させることにより、凸部６１と一対の移動型５１との間に突出部相当部を挟み込んで押圧し、突出部１１５を形成する。なお、図９Ｄに示すように、パンチ型５０と凸部６１と一対の移動型５１とによりプレス成形品１００の成形が完了した状態において、フランジ部１１３全体が、凸部６１の段部６１ｂ上に位置している。すなわち、フランジ部１１３は、凸部６１の側面６１ｃより幅方向外側に突出していない（フランジ部１１３の幅方向端面は、凸部６１の側面６１ｃよりも幅方向内側に位置している）。

　最後に、図９Ｅに示すように、一対の移動型５１、一対の可動プレート６４、およびパンチ型５０を上昇させる。そして、プレス成形品１００をプレス装置４０から搬出する。

　（第３実施形態）
　次に、本発明の第３実施形態について説明する。

　上記第２実施形態では、プレス装置４０を用いて、素材鋼板Ｂ１よりプレス成形品１００を製造する場合を示した。これに対して、本実施形態では、プレス装置７０を用いて、素材鋼板Ｂ１よりプレス成形品１００を製造する。なお、本実施形態に係るプレス装置７０は、上記第２実施形態に係るプレス装置４０に対して、凸部６１の形状、および可動プレート６４の幅が異なっている。

　図１０Ａ～図１０Ｅは、本実施形態に係るプレス成形品の製造方法に用いられるプレス装置７０を示す横断面図である。図１０Ａに示すように、本実施形態に係るプレス装置７０の凸部６１の段部６１ｂ’は、上記第２実施形態に係るプレス装置４０の凸部６１の段部６１ｂに対して幅が小さくなっている。また、本実施形態に係るプレス装置７０の可動プレート６４’は、上記第２実施形態に係るプレス装置４０の可動プレート６４に対して幅が大きくなっている。

　本実施形態に係るプレス成形品の製造方法では、まず、上記第２実施形態に係る製造方法と同様に、予め加熱された素材鋼板Ｂ１を一対の可動プレート６４’に載置する（図１０Ａ参照）。その後、上記第２実施形態に係る製造方法と同様に、一対の移動型５１及びパンチ型５０を下降させる（図１０Ｂ及び図１０Ｃ参照）。

　続いて、一対の移動型５１を凸部６１に向かって水平方向に移動させ、変形鋼板３１０をプレス成形品１００に成形する（図１０Ｄ参照）。図１０Ｄに示すように、プレス成形品１００の成形が完了した状態において、プレス成形品１００のフランジ部１１３の幅方向端面が凸部６１の側面６１ｃよりも幅方向外側に位置するとともに、プレス成形品１００のフランジ部１１３の幅方向端部が、可動プレート６４’上に位置している。

　最後に、図１０Ｅに示すように、パンチ型５０、一対の移動型５１、および一対の可動プレート６４’を上昇させる（移動型５１については、鉛直方向のみならず、水平方向にも移動させる）。この際、プレス成形品１００の端部は可動プレート６４’上に載置されているため（図１０Ｄ参照）、可動プレート６４’の上昇により鉛直方向上向きの力を受ける。すなわち、図１０Ｅに示すように、パンチ型５０、一対の移動型５１、および一対の可動プレート６４’の上昇によりプレス成形品１００も上昇する。これにより、プレス成形品１００をプレス装置から取り出す手間を省くことができ、その結果、製造に要する時間を短縮することができる。

　次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例１及び２について説明する。

（実施例１）
　本実施例では、本発明例による構造部材、及び従来の構造部材について、三点曲げ試験のシミュレーションを行った。シミュレーションには、汎用のＦＥＭ（有限要素法）ソフト（ＬＩＶＥＲＭＯＲＥ　ＳＯＦＴＷＡＲＥ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ社製、商品名ＬＳ‐ＤＹＮＡ）を用いた。本発明による構造部材としてシミュレーションに用いたサンプル１（発明例）の断面図を、図１１Ａに示す。図１１Ａの構造部材は、プレス成形品１００と、そのフランジ部１１３に溶接された裏板２０１とを有する。図１１Ａに示したサンプル１のサイズは以下の通りである。ただし、以下のサイズにおいては鋼板の厚さは考慮していない。
・角度Ｘ：９０°
・角度Ｙ：９０°
・突出部の突出長Ｄ：１５ｍｍ
・縦壁部の高さＨｂ１：６０ｍｍ
・２つの縦壁部間の距離（天板部の幅）Ｗｂ１：５０ｍｍ（８０－２Ｄ）
・裏板の幅Ｗｐ１：９０ｍｍ（１２０－２Ｄ）
・コーナー部ＲａおよびＲｂにおける曲率半径：５ｍｍ
・長手方向の長さ（全長）：１０００ｍｍ

　また、従来の構造部材としてシミュレーションに用いたサンプル２およびサンプル３の断面図を図１１Ｂおよび図１１Ｃに示す。図１１Ｂに示すサンプル２は、断面がハット型のプレス成形品１と、そのフランジ部１ｃに溶接された裏板２とを有する。プレス成形品１は、天板部１ａ、縦壁部１ｂ、およびフランジ部１ｃを有する。図１１Ｂに示したサンプル２のサイズは以下の通りである。
・天板部１ａの幅：８０ｍｍ
・縦壁部１ｂの高さ：６０ｍｍ
・裏板２の幅：１２０ｍｍ
・コーナー部における曲率半径：５ｍｍ
・長手方向の長さ：１０００ｍｍ

　サンプル２とサンプル３とは、全く同じ構造を有し、インパクタに対する配置のみが異なる。具体的には、サンプル２は、裏板２側が上方（インパクタ側）に配置されており、サンプル３は天板部１ａ側が上方（インパクタ側）に配置されている。以下では、裏板側が上方にある配置（サンプル２の配置）を逆ハットの配置と称する。さらに、天板部側が上方にある配置（サンプル３の配置）を正ハットの配置と称する。なお、後述するように、実際の構造部材で起きる衝突は、主に正ハットの配置で起きる。そのため、本実施形態のサンプル１（本発明例）の比較例となるのは、正ハット配置のサンプル３であり、逆ハット配置のサンプル２は参考例として記載している。

　サンプル１～３は、厚さが１．４ｍｍで引張強度が１５００ＭＰａである鋼板からなるものであると仮定した。プレス成形品のフランジ部と裏板とは、４０ｍｍのピッチでスポット溶接して固定したと仮定した。サンプル１～３は、長手方向における単位長さあたりの質量が同じになるように設計した。

　シミュレーションで用いた三点曲げ試験の方法を図１２に示す。なお、図１２は、サンプルを側面視した場合の側面模式図である。図１２に示すように、三点曲げ試験は、２つの支点５にサンプルを載せ、上方からサンプルに円柱状のインパクタ６を衝突させることによって行った。具体的には、サンプル１の場合、一対の突出部１１５の先端にインパクタ６を衝突させた（図２及び図１１Ａ参照）。また、サンプル２の場合、裏板に対して垂直にインパクタ６を衝突させた（図１１Ｂ参照）。また、サンプル３の場合、天板部に対して垂直にインパクタ６を衝突させた（図１１Ｃ参照）。
　この実施例の試験において、２つの支点５の間の距離Ｓは４００ｍｍまたは７００ｍｍとした。支点５の曲率半径は３０ｍｍとした。インパクタ６の曲率半径は１５０ｍｍとした。インパクタ６の衝突速度は７．５ｋｍ／ｈとした。

　変位量が１００ｍｍのときの各サンプルのエネルギ吸収量をシミュレーションによって求めた。エネルギ吸収量が大きい自動車構造部品は、衝突に対する乗員の安全性が高いことを意味する。支点間距離Ｓが４００ｍｍである場合の結果を図１３Ａに示す。支点間距離Ｓが７００ｍｍである場合の結果を図１３Ｂに示す。なお、このシミュレーションでは、鋼板の割れおよびスポット溶接部分の割れを考慮しなかった。

　支点間距離Ｓにかかわらず、本発明によるサンプル１（正ハット配置）のエネルギ吸収量は、比較例のサンプル３（正ハット配置）のエネルギ吸収量よりも大きかった。特に支点間距離Ｓが７００ｍｍの場合、サンプル１のエネルギ吸収量は、参考例のサンプル２（逆ハット配置）のエネルギ吸収量よりも大きかった。

　シミュレーションにより求めた、支点間距離Ｓが４００ｍｍで変位量が１０ｍｍのときのサンプル１及びサンプル３の断面形状を図１４及び図１５に示す。
　図１５に示すように、比較例であるサンプル３では、稜線部の形状が崩れており，局所的に変形が集中していることがわかる。また、縦壁の外側への変形量が大きくなっている。このため、サンプル３では、三点曲げ変形による座屈が生じやすく、その結果としてエネルギ吸収量が低くなったと考えられる。
　一方、図１４に示すように、本発明例であるサンプル１では、外側の鋼板（突出部１１５の外壁部１０１ｂ、および縦壁部１１１）が全体にわたって変形しており、サンプル３ほどの局所的な変形が発生していないことがわかる。また、サンプル1の縦壁の外側への変形量はサンプル３よりも小さいことがわかる。すなわち、サンプル１では、三点曲げ変形による座屈が生じにくく、その結果としてエネルギ吸収量が高くなったと考えられる。この要因として、サンプル１では、二重壁の突出部１１５を設けたことにより剛性が向上したことが考えられる。

　断面が略ハット状のプレス成形品を自動車その他の構造部材として用いる場合、天板部側がボディーの外側に向けて配置されることが多い。そのため、事故時の衝突は、裏板側からではなく天板部側から生じることを想定する必要がある。その点で、逆ハット配置のサンプル２の特性が良好であったとしても、実際に構造部材として適用する場合には意味がない場合が多い。そのため、天板部側からの衝突に対する特性が重要である。天板部側からの衝突で比較した場合、本発明のサンプルは、正ハット配置のサンプル３に対して非常に優れた特性を示した。そのため、本発明のサンプルは、構造部材として非常に有用である。

（実施例２）
　実施例２では、上記第１実施形態に係る製造方法により製造したプレス成形品１００の突出部１１５（図１及び図２参照）のマルテンサイト分率とビッカース硬度ＭＨｖとの関係性を調べた。また、比較のため、当該製造方法と異なる製造方法により製造したプレス成形品の突出部のマルテンサイト分率とビッカース硬度ＭＨｖとの関係性を調べた。

マルテンサイト分率は、長手方向に垂直な断面における突出部１１５の重ね合わせ部１１５ｄの中央位置の近傍、すなわち重ね合わせ部１１５ｄの長さの半分の位置の近傍において測定した。具体的には、この中央位置近傍において、プレス成形品１００の内壁部１０１ａの外面（プレス成形品１００の幅方向における内壁部１０１ａの二面のうち、幅方向外側の面）から、板厚方向に沿って、板厚ｔの４分の１の距離（ｔ／４）の位置を測定位置とした。
なお、この測定位置はある程度範囲を有してもよく、例えば、この測定位置から、板厚方向に沿って、内壁部１０１ａの内面側および外面側の各々へ、板厚ｔの８分の１の距離（ｔ／８）分移動した位置の間の範囲を測定範囲としてもよい。
また、プレス成形品１００の外壁部１０１ｂの内面（プレス成形品１００の幅方向における外壁部１０１ｂの二面のうち、幅方向内側の面）から、板厚方向に沿って、板厚ｔの４分の１の距離（ｔ／４）の位置を測定位置としてもよい。

ビッカース硬度ＭＨｖについても、上述したマルテンサイト分率と同様に測定した（マルテンサイト分率の測定位置と同じ位置のビッカース硬度を測定した）。

マルテンサイト分率は、撮影した組織の写真からマルテンサイト組織を読み取ることによって求めた。
ビッカース硬度ＭＨｖは、長手方向に垂直な断面について、ＪＩＳ　Ｚ　２２４４に規定されるビッカース試験により求めた。なお、ビッカース試験の荷重は１ｋｇｆとした。また、上記の測定位置において、異なる５点のビッカース硬度を測定した。

マルテンサイト分率とビッカース硬度ＭＨｖの測定結果を以下の表１に示す。
番号１は、予備成形品３０１をプレス装置１０に載置する際に、予備成形品３０１を下型１１の凸部１３の上面１３ａに接触させた場合の比較例である（すなわち、予備成形品３０１をプレス装置１０に載置する際に、予備成形品３０１を下型１１の凸部１３の上面１３ａに接触させる点が上記第１実施形態に係る製造方法と異なる製造方法によって製造したプレス成形品における突出部のマルテンサイト分率とビッカース硬度ＭＨｖの測定結果を示す比較例である）。
番号２は、予備成形品３０１をプレス装置１０に載置する際に、予備成形品３０１を下型１１の凸部１３の上面１３ａに接触させない場合の発明例である（すなわち、上記第１実施形態に係る製造方法によって製造したプレス成形品における突出部のマルテンサイト分率とビッカース硬度ＭＨｖの測定結果を示す発明例である）。
なお、番号１と番号２は、同じ素材鋼板を用いた。

　また、表１は、縦壁部におけるビッカース硬度ＷＨｖに対する、突出部におけるビッカース硬度ＭＨｖの比（ＭＨｖ／ＷＨｖ）についても示している。縦壁部におけるビッカース硬度ＷＨｖは、突出部におけるビッカース硬度ＭＨｖと同じ断面において、同様に測定を行った。なお、この測定は、縦壁部の中央位置の近傍、すなわち縦壁部の高さの半分の位置の近傍において行った。

　表１に示すように、本発明に係るプレス成形品１００（番号２の発明例）では、マルテンサイト分率が９０％以上となり、突出部におけるビッカース硬度ＭＨｖが４６０以上となった。そして、番号１の比較例と比較することにより、本発明に係るプレス成形品１００（番号２の発明例）では、突出部におけるマルテンサイト分率およびビッカース硬度ＭＨｖを向上できることがわかった。また、縦壁部におけるビッカース硬度ＷＨｖに対する、突出部におけるビッカース硬度ＭＨｖの比（ＭＨｖ／ＷＨｖ）が１．０１以上となった。すなわち、本発明に係るプレス成形品１００（番号２の発明例）では、番号１の比較例と比較することにより、縦壁部におけるビッカース硬度に対する、突出部におけるビッカース硬度の比を向上できると共に、突出部におけるビッカース硬度を縦壁部におけるビッカース硬度と同程度にできることがわかった。

　以上、本発明の各実施形態および変形例を説明したが、これらは、例として提示したものであり、本発明の範囲がこれらのみに限定されるものではない。これら実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態および変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

　例えば、図１６Ａに示すように、自動車部材２００ａには、プレス成形品１００の天板部１１２および縦壁部１１１に溶接等により接合されたパッチ部材４００が設けられていてもよい。すなわち、自動車部材２００ａは、プレス成形品１００と、プレス成形品１００のフランジ部１１３に接合された裏板２０１と、プレス成形品１００の天板部１１２の内面および縦壁部１１１の内面に接合部４１０を介して接合されたパッチ部材４００とを備えていてもよい。パッチ部材４００は、例えば断面Ｕ字状の金属板である。なお、パッチ部材４００として、樹脂を用いてもよい。
　このようなパッチ部材４００をプレス成形品１００に接合することにより、三点曲げ変形が生じた際の、縦壁部１１１の倒れをさらに抑制できるため、三点曲げ試験における特性（三点曲げ変形に対するエネルギー吸収量）をさらに向上できる。

　また、例えば、図１６Ｂに示すように、２つに分割したパッチ部材４００をプレス成形品１００に接合してもよい。この場合、パッチ部材４００の重量を低減できる。

　また、例えば、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、プレス成形品１００の天板部１１２に凹部１１２ｃを設けてもよい。なお、図１７Ａに示すプレス成形品１００では、凹部１１２ｃの深さが、縦壁部１１１の高さと同一である。
　ここで、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すプレス成形品１００のように、天板部１１２に凹部を設ける場合、角度Ｘ及びＹ（図２参照）に関し、当該凹部を除いた部分を天板部として天板部の角度を決定すればよい。

　また、上記第２実施形態に係るプレス成形品の製造方法では、パンチ型５０と凸部６１とによるプレスが完了した後に、一対の移動型５１と凸部６１とによるプレスが完了する場合を示した。しかしながら、これらプレスを同時に完了させてもよいし、いずれかのプレスを先に開始してもよい。

　本発明によれば、引張強度が高くかつ、三点曲げ試験における特性を向上させることが可能なプレス成形品、自動車部材、及びプレス成形品の製造方法を提供することができる。

　１０：プレス装置
　１１：下型
　１２：ベース部
　１００：プレス成形品（ホットスタンプ成形品）
　１０１：鋼板
　１１１：縦壁部
　１１２：天板部
　１１３：フランジ部
　１１４：境界部
　１１５：突出部
　１１５ｄ：重ね合わせ部
　２００ａ、２００ｂ、２００ｃ：自動車構造部材（自動車部材）
　２０１：裏板（鋼板部材）
　３０１：予備成形品（変形鋼板）
　３０１ａｔ：天板部相当部
　３０１ａｗ：縦壁部相当部
　３０１ａｅ：突出部相当部
　３１０：変形鋼板
　Ｄ：突出部の突出長
　Ｘ：天板部と突出部とがなす角度

Claims (11)

1. 　一枚の鋼板からなるホットスタンプ成形品であって、
   　天板部と；
   　一対の縦壁部と；
   　前記天板部と前記縦壁部とを接続してかつ、前記天板部の外側に向かって突出する突出部と；
   を備え、
   　前記突出部は、
   　前記天板部から立ち上がる内壁部と、
   　前記内壁部の端縁から外側に折り返された外壁部と、
   を有し、
   　前記天板部と前記突出部とがなす角度が８０°～９０°である
   ことを特徴とするホットスタンプ成形品。
2. 　前記突出部の前記内壁部及び前記外壁部は、互いに当接している
   ことを特徴とする請求項１に記載のホットスタンプ成形品。
3. 　前記突出部の前記内壁部及び前記外壁部は、互いに接合されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のホットスタンプ成形品。
4. 　前記突出部の突出長が３ｍｍ以上である
   ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のホットスタンプ成形品。
5. 　前記一対の縦壁部の端部に接続されてかつ、互いに離間するように延在する一対のフランジ部をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のホットスタンプ成形品。
6. 　請求項１～５のいずれか一項に記載のホットスタンプ成形品と；
   　前記ホットスタンプ成形品と閉断面を構成するように前記ホットスタンプ成形品に接合された鋼板部材と；
   を備えることを特徴とする自動車部材。
7. 　前記天板部の内面、及び前記縦壁部の内面の少なくとも一方に接合されたパッチ部材をさらに備える
   ことを特徴とする請求項６に記載の自動車部材。
8. 　請求項１～５のいずれか一項に記載のホットスタンプ成形品を製造する方法であって、
   　素材鋼板を押圧して、凹部が形成された予備成形品を得る準備工程と；
   　前記予備成形品を加熱する加熱工程と；
   　加熱された前記予備成形品をプレス加工して、前記予備成形品を前記ホットスタンプ成形品に成形するプレス成形工程と；
   を有し、
   　前記プレス成形工程で、
   　凸部を有する下型と、
   　前記予備成形品を押圧するパンチ部を有するとともに、前記下型に向かって鉛直方向に移動可能な上型と、
   　前記凸部を間に挟んでかつ、前記凸部の側面に向かって水平方向に移動可能な一対のスライド型と、
   を有するプレス装置を用い、
   　前記予備成形品を、前記下型の前記凸部が前記予備成形品の前記凹部内に突出してかつ、前記凸部、前記パンチ部、及び前記一対のスライド型に対して非接触となるように、前記プレス装置に載置し、
   　前記パンチ部及び前記一対のスライド型を移動させて、前記予備成形品を押圧する
   ことを特徴するホットスタンプ成形品の製造方法。
9. 　前記プレス装置の前記上型が、前記スライド型に対して対向するように配置されかつ、前記スライド型を押圧するスライド押圧型をさらに有し、
   　前記プレス成形工程で、
   　前記スライド押圧型が前記下型に向かって移動することにより、前記スライド型が前記スライド押圧型と摺接しながら、前記予備成形品を押圧する
   ことを特徴する請求項８に記載のホットスタンプ成形品の製造方法。
10. 　前記パンチ部による押圧が完了した後に、前記スライド型による押圧が完了することを特徴とする請求項８または９に記載のホットスタンプ成形品の製造方法。
11. 　凸部、及び、前記凸部を間に挟んでかつ、鉛直方向に移動可能な一対の可動プレートを有する下型と、前記凸部に向かって鉛直方向に移動可能なパンチ型と、前記パンチ型を間に挟んでかつ、前記可動プレート及び前記凸部に向かって移動可能な一対の移動型とを有するプレス装置を用いて、請求項５に記載のホットスタンプ成形品を製造する方法であって、
    　素材鋼板を加熱する工程と；
    　加熱された前記素材鋼板を、前記凸部と非接触となるように、前記一対の可動プレートに載置する工程と；
    　前記一対の移動型を前記素材鋼板に当接させながら下降させて、前記素材鋼板を、凹部を有する変形鋼板に成形する工程と；
    　前記パンチ型を前記凸部に向かって移動させ、前記変形鋼板を押圧する工程と；
    　前記一対の移動型を前記パンチ型に向かって移動させて、前記変形鋼板を押圧する工程と；
    を有することを特徴するホットスタンプ成形品の製造方法。
     

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