(57)【要約】【課題】成形の難易度が高い形状であっても、割れ、シワ等の欠陥が少ない高強度なパネル状成形品を提供する。【解決手段】金属板からなるパネル状成形品（１）は、天板部（２）と、開口部（３）と、縦壁部（４）と、を備える。天板部（２）は多角形である。開口部（３）は天板部（２）に形成される。縦壁部（４）は、天板部（２）の辺のうちの少なくとも２以上の隣接する辺から伸びる。縦壁部（４）のうちで隣接する縦壁部（４）の組の少なくとも１組の各縦壁部（４）は、段差部（５）を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材が焼入れマルテンサイト組織の鋼板からなり、引張強度が１２００ＭＰａ以上であるパネル状成形品であって、
多角形の天板部と、
前記天板部に形成された開口部と、
前記天板部の辺のうちの少なくとも２以上の隣接する辺から伸びる縦壁部と、を備え、
前記縦壁部のうちで隣接する縦壁部の組の少なくとも１組の各縦壁部は、段差部を有し、
前記開口部の外縁が前記天板部の周縁部に沿うように、前記開口部が設けられる、パネル状成形品。
【請求項２】
請求項１に記載のパネル状成形品であって、
前記パネル状成形品は自動車用のドアインナーパネルであり、前記天板部の辺のうちの車両上側の辺に前記縦壁部を有しない、パネル状成形品。
【請求項３】
請求項２に記載のパネル状成形品であって、
前記天板部の前記車両上側の辺を含む車両上側の縁部に、この車両上側の縁部に沿って凹部及び凸部のうちの少なくとも一方が設けられる、パネル状成形品。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載のパネル状成形品であって、
前記天板部は、前記開口部を複数に分割する境界部を有し、前記境界部に、この境界部に沿って凹部及び凸部のうちの少なくとも一方が設けられる、パネル状成形品。
【請求項５】
請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載のパネル状成形品であって、
前記天板部の下側の辺を含む下側の縦壁部の領域の板厚が、この領域に隣接する領域の板厚よりも厚い、パネル状成形品。
【請求項６】
請求項２〜請求項５のいずれか１項に記載のパネル状成形品であって、
前記天板部の前側の辺を含む前側の縦壁部の領域の板厚が、この領域に隣接する領域の板厚よりも厚い、パネル状成形品。
【請求項７】
請求項２〜請求項６のいずれか１項に記載のパネル状成形品であって、
前記天板部の前記車両上側の辺を含む車両上側の縁部の領域の板厚が、この領域に隣接する領域の板厚よりも厚い、パネル状成形品。
【請求項８】
請求項２〜請求項７のいずれか１項に記載のパネル状成形品であって、
前記天板部は、前記開口部を複数に分割する境界部を有し、前記境界部の領域の板厚が、この領域に隣接する領域の板厚よりも厚い、パネル状成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パネル状成形品に関する。さらに詳しくは、自動車用ドアインナーパネルに適したパネル状成形品に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のドアは、主にドアインナーパネルとドアアウターパネルとを組み合わせて製造される。自動車のドアには、ウインドウ、ウインドウ駆動装置、音響スピーカ、取っ手等が取り付けられる。これらを収納するため、ドアインナーパネルとドアアウターパネルとの間に空間が必要である。そのため、例えば、ドアインナーパネルには縦壁部が設けられる。また、自動車のドアが閉じられたとき、ドアによって車内を密閉する必要がある。そのため、例えば、ドアインナーパネルの縦壁部に段差部が設けられる。縦壁部の段差部が車体のピラー等と対向することにより、車内の密閉性が確保される。
【０００３】
自動車のサイドドア等に使用されるドアインナーパネルは、鋼板等の金属板をプレス加工して成形される。一般に、ドアインナーパネルの形状は複雑であるため、金属板を大きく変形させる場合がある。この場合、成形されたドアインナーパネルに割れ、シワ等が発生することがある。そのため、ドアインナーパネルの素材には加工性の高い金属板が用いられる。加工性の高い金属板は強度が低いため、ドアインナーパネルの強度も低い。したがって、ドアインナーパネルには補強部材（例：ベルトラインリインフォースメント、ドアインパクトビーム等）が取り付けられることが多い。
【０００４】
ドアインナーパネルの構造は、特開２００７−２９６９５３号公報（特許文献１）、特開２００８−９４３５３号公報（特許文献２）及び特開２０１３−１１２１３３号公報（特許文献３）に開示される。ドアインナーパネルの製造方法は、特開２０１３−１８９１７３号公報（特許文献４）、特開２００１−３８４２６号公報（特許文献５）、特開２０１１−１４７９７０号公報（特許文献６）及び特開２０１１−５０９７１号公報（特許文献７）に開示される。
【０００５】
特許文献１に開示されたドアインナーパネルは、ベルトラインリインフォースメントを備える。ベルトラインリインフォースメントは、ドアインナーパネルのベルトライン部における車体前後方向に沿って接合される。これにより、ベルトラインリインフォースメントが車体前後方向の衝突荷重を負担し、ベルトライン部に作用する曲げモーメントを効果的に低減できる、と特許文献１には記載されている。
【０００６】
特許文献２に開示されたドアインナーパネルでは、車体の側面から衝突荷重が負荷されたとき、ドアインナーパネルとベルトラインリインフォースメントとが接触し、ドアインナーパネルの荷重吸収部が変形する。これにより、荷重吸収部はドアインナーパネルの厚さ方向に負荷される荷重の一部を吸収するため、ドアインナーパネルの剛性が確保される、と特許文献２には記載されている。
【０００７】
特許文献３に開示されたサイドドアでは、ホットスタンピングにより成形されたベルトラインリインフォースメントの後端部及び前端部が、本体部よりも低強度及び低剛性にされる。これにより、車体の前面から衝突荷重が負荷されたとき、ベルトラインリインフォースメントの後端部が塑性変形し、センターピラーとの接触面積が増加する。そのため、ベルトラインリインフォースメントの後端部の変形は、衝突のエネルギを吸収することができる、と特許文献３には記載されている。
【０００８】
特許文献４に開示されたドアインナーパネルの製造方法は、縦壁部を有する第１の成形体及び第２の成形体を溶接し、その溶接成形体を熱間プレス又はロールによって加工する。これにより、単位重量当りの耐荷重性能に優れる長尺の自動車車体用構造部品を提供できる、と特許文献４には開示されている。
【０００９】
特許文献５に開示されたドアインナーパネルの製造方法は、高強度鋼板をプレス加工するときのシワ押さえ力を規定する。予め、成形中に発生する壁そりの曲率とシワ押さえ力の関係が求められる。この関係に基づき、壁そりの曲率が小さくなるようにシワ押さえ力を付与する。これにより、寸法精度のよい高強度鋼板の台形部材を成形することができる、と特許文献５には開示されている。
【００１０】
特許文献６に開示されたドアインナーパネルの製造方法は、ホットプレス成形装置のダイ及びホルダを連動させ被加工板をプレス加工する。これにより、成形途中の被加工板の破断、シワの発生を防止できる。また、成形終了後の成形品の寸法精度を確保できる、と特許文献６には開示されている。
【００１１】
特許文献７に開示されたドアインナーパネルの製造方法は、熱間プレス成形において、成形品を加工中、ダイとホルダの間隔を制御する。これにより、成形品のシワを抑制することができる、と特許文献７には開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−２９６９５３号公報
【特許文献２】特開２００８−９４３５３号公報
【特許文献３】特開２０１３−１１２１３３号公報
【特許文献４】特開２０１３−１８９１７３号公報
【特許文献５】特開２００１−３８４２６号公報
【特許文献６】特開２０１１−１４７９７０号公報
【特許文献７】特開２０１１−５０９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１、２及び３のドアインナーパネルには、衝突特性を確保するためベルトラインリインフォースメント等の別個の補強部材が不可欠である。そのため、特許文献１、２及び３のドアインナーパネルから製造されるドアは、生産効率が低く、コストも高い。また、ドアインナーパネルの成形に用いられる鋼板は低強度の軟鋼板である。そのため、成形されたドアインナーパネルに割れ、シワ等が発生しにくい。しかしながら、ドアインナーパネルが隣接する縦壁部を備え、その縦壁部が段差部を有する場合、割れ、シワ等が発生しやすい。
【００１４】
特許文献４〜７の製造方法では、成形されたドアインナーパネルの天板部の辺から伸びる各縦壁部が隣接する場合、割れやシワ等が発生することがある。
【００１５】
本発明の目的は、成形の難易度が高い形状であっても、割れ、シワ等の欠陥が少ない高強度なパネル状成形品を提供することである。また、本発明の他の目的は、成形難易度が高い形状に成形しても、割れやシワ等の欠陥が少ない高強度なパネル状成形品の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の実施形態による金属板からなるパネル状成形品は、天板部と、開口部と、縦壁部と、を備える。天板部は多角形である。開口部は天板部に形成される。縦壁部は、天板部の辺のうちの少なくとも２以上の隣接する辺から伸びる。縦壁部のうちで隣接する縦壁部の組の少なくとも１組の各縦壁部は、段差部を有する。
【００１７】
本発明の実施形態によるパネル状成形品の製造方法は、天板部と、縦壁部と、段差部とを有するパネル状成形品の製造に適用される。天板部は多角形である。縦壁部は、天板部の辺のうちの少なくとも２以上の隣接する辺から伸びる。そして、縦壁部のうちで隣接する縦壁部の組の少なくとも１組の各縦壁部に段差部が設けられる。
【００１８】
製造方法は、準備工程と、加熱工程と、プレス成形工程とを備える。準備工程では、金属板からなるブランク材を準備する。加熱工程では、ブランク材を加熱する。プレス成形工程では、加熱されたブランク材にホットスタンピングによるプレス加工を施し、ブランク材をパネル状成形品に成形する。
【００１９】
プレス成形工程は、ダイと、第１パンチと、第２パンチと、ブランクホルダとを備えたプレス加工装置を用いる。ダイは、パネル状成形品の形状が造形された型彫刻部を有する。第１パンチは、ダイに対向し、天板部の形状が造形された先端面を有する。第２パンチは、第１パンチの外側に隣接するとともに、ダイに対向し、段差部の形状が造形された先端面を有する。ブランクホルダは、第２パンチの外側の少なくとも一部に隣接して存在するとともに、ダイに対向する。ブランク材は、ダイと、ブランクホルダ、第１パンチ及び第２パンチとの間に配置される。ブランクホルダ、第１パンチ及び第２パンチは、ダイに対して相対的に移動して、ブランク材に第１パンチ及び第２パンチを押し込み、パネル状成形品に成形する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によるパネル状成形品は、高強度で、割れ、シワ等の欠陥が少ない。本発明によるパネル状成形品の製造方法は、成形難易度が高い形状のパネル状成形品を割れやシワ等の欠陥を抑制して製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、第１実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。
【図２】図２は、図１とは異なるドアインナーパネルの斜視図である。
【図３】図３は、自動車用サイドドアの鉛直断面の模式図である。
【図４】図４は、自動車用サイドドア及びその近傍の水平断面の模式図である。
【図５】図５は、第２実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。
【図６】図６は、第３実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。
【図７】図７は、第４実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。
【図８】図８は、本実施形態のドアインナーパネルのプレス成形に用いられるホットスタンピング装置の模式図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本実施形態のプレス成形工程において、ブランクホルダでブランク材を挟み込む段階を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本実施形態のプレス成形工程において、第２パンチによる押し込みが完了したときの状態を示す図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、本実施形態のプレス成形工程において、第１パンチによる押し込みが完了したときの状態を示す図である。
【図１０】図１０は、一般的なホットスタンピング装置によるプレス加工中の状態を示す断面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、図９Ａ〜図９Ｃとは異なるプレス成形工程において、ブランクホルダでブランク材を挟み込む段階を示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、図９Ａ〜図９Ｃとは異なるプレス成形工程において、第２パンチによる押し込みが完了したときの状態を示す図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、図９Ａ〜図９Ｃとは異なるプレス成形工程において、第１パンチによる押し込みが完了したときの状態を示す図である。
【図１２】図１２は、第５実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、図１２に示すドアインナーパネルの素材を示す斜視図であって、開口部を打ち抜く前の状態を示す。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、図１２に示すドアインナーパネルの素材を示す斜視図であって、開口部を打ち抜いた後、ホットスタンピングに供される直前の状態を示す。
【図１４】図１４は、第６実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。
【図１５】図１５は、第７実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、図１５に示すドアインナーパネルの素材を示す斜視図であって、開口部を打ち抜く前の状態を示す。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、図１５に示すドアインナーパネルの素材を示す斜視図であって、開口部を打ち抜いた後、ホットスタンピングに供される直前の状態を示す。
【図１７】図１７は、第８実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。
【図１８】図１８は、第９実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。
【図１９Ａ】図１９Ａは、図１８に示すドアインナーパネルの素材を示す斜視図であって、開口部を打ち抜く前の状態を示す。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、図１８に示すドアインナーパネルの素材を示す斜視図であって、開口部を打ち抜いた後、ホットスタンピングに供される直前の状態を示す。
【図２０】図２０は、図１８とは異なるドアインナーパネルの斜視図である。
【図２１】図２１は、図２０に示すドアインナーパネルの素材を示す斜視図であって、開口部を打ち抜いた後、ホットスタンピングに供される直前の状態を示す。
【図２２】図２２は、第１０実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。
【図２３Ａ】図２３Ａは、図２２に示すドアインナーパネルの素材を示す斜視図であって、開口部を打ち抜く前の状態を示す。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは、図２２に示すドアインナーパネルの素材を示す斜視図であって、開口部を打ち抜いた後、ホットスタンピングに供される直前の状態を示す。
【図２４】図２４は、本実施例の解析で用いたダイの寸法を示す。
【図２５Ａ】図２５Ａは、本発明例１のドアインナーパネルの板厚減少率を示す。
【図２５Ｂ】図２５Ｂは、本発明例１のドアインナーパネルの曲率分布を示す。
【図２６Ａ】図２６Ａは、本発明例２のドアインナーパネルの板厚減少率を示す。
【図２６Ｂ】図２６Ｂは、本発明例２のドアインナーパネルの曲率分布を示す。
【図２７Ａ】図２７Ａは、比較例のドアインナーパネルの板厚減少率を示す。
【図２７Ｂ】図２７Ｂは、比較例のドアインナーパネルの曲率分布を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施形態による金属板からなるパネル状成形品は、天板部と、開口部と、縦壁部と、を備える。天板部は多角形である。開口部は天板部に形成される。縦壁部は、天板部の辺のうちの少なくとも２以上の隣接する辺から伸びる。縦壁部のうちで隣接する縦壁部の組の少なくとも１組の各縦壁部は、段差部を有する。
【００２３】
本実施形態のパネル状成形品は、互いに隣接し、段差部を有する縦壁部を備える。これにより、本実施形態のパネル状成形品は車内の密閉性を高くすることができる。
【００２４】
好ましくは、パネル状成形品の引張強度が１２００ＭＰａ以上である。
【００２５】
このようなパネル状成形品を自動車用のドアインナーパネルに適用した場合、衝突特性が向上する。
【００２６】
好ましくは、パネル状成形品は自動車用のドアインナーパネルであり、天板部の辺のうちの車両上側の辺に縦壁部を有しない。これにより、ドアインナーパネルをドアアウターパネルと組合せて、自動車用のサイドドアとすることができる。サイドウインドウ等はドアアウターパネルとドアインナーパネルとの間に収納される。
【００２７】
好ましくは、開口部は天板部の周縁部を残すように設けられる。これにより、天板部の周縁部のうちで車両上側の辺を含む車両上側の縁部が、ドアインナーパネルのベルトライン部を形成する。
【００２８】
好ましくは、天板部の車両上側の辺を含む車両上側の縁部に、この車両上側の縁部に沿って凹部及び凸部のうちの少なくとも一方が設けられる。この場合、天板部の車両上側の縁部（ベルトライン部）は、天板部を補強するベルトラインリインフォースメントの役割を担う。すなわち、ドアインナーパネルとベルトラインリインフォースメントとが一体化される。これにより、ドアインナーパネルの軽量化及び製造コストの削減ができる。
【００２９】
好ましくは、パネル状成形品の天板部は、開口部を複数に分割する境界部を有する。この境界部に、この境界部に沿って凹部及び凸部のうちの少なくとも一方が設けられる。この場合、天板部の境界部は、天板部を補強するドアインパクトビームの役割を担う。すなわち、ドアインナーパネルとドアインパクトビームとが一体化される。これにより、ドアインナーパネルの軽量化及び製造コストの削減ができる。
【００３０】
好ましくは、金属板は鋼板である。この場合、パネル状成形品はホットスタンピングによって成形することができ、高強度で、かつ、割れ、シワ等の欠陥が少ない。
【００３１】
ドアインナーパネルの場合、好ましくは、天板部の下側の辺を含む下側の縦壁部の領域の板厚が、この領域に隣接する領域の板厚よりも厚い。板厚の厚い下側の縦壁部により、衝突特性が向上する。
【００３２】
上述したドアインナーパネルの場合、好ましくは、天板部の前側の辺を含む前側の縦壁部の領域の板厚が、この領域に隣接する領域の板厚よりも厚い。前側の縦壁部は、ピラーに接続されるヒンジの取り付け部に相当する。板厚の厚い前側の縦壁部により、ヒンジ取り付け部の強度が十分に確保される。
【００３３】
上述したドアインナーパネルの場合、好ましくは、天板部の車両上側の辺を含む車両上側の縁部の領域の板厚が、この領域に隣接する領域の板厚よりも厚い。天板部の周縁部のうちで車両上側の辺を含む車両上側の縁部は、ドアインナーパネルのベルトライン部を形成する。板厚の厚い車両上側の縁部により、衝突特性が向上する。
【００３４】
上述したドアインナーパネルの場合、好ましくは、天板部は、開口部を複数に分割する境界部を有し、境界部の領域の板厚が、この領域に隣接する領域の板厚よりも厚い。板厚の厚い境界部により、衝突特性が向上する。
【００３５】
上述したドアインナーパネルに、ベルトラインリインフォースメント、ドアインパクトビーム等の補強部材を追加してもよい。これらの補強部材を追加する場合、補強部材は上述した凹部、凸部等と重ね合わせて取り付けてもよいし、別の部位に取り付けてもよい。その場合、従来の補強部材よりも薄板材、低強度材等の低廉価の材料を使用しても各種特性を満足することができる。また、追加で取り付ける補強部材の形状を簡素にすることができる。そのため、補強部材を追加する場合であっても、製造コストを抑えることができる。
【００３６】
本発明の実施形態によるパネル状成形品の製造方法は、天板部と、縦壁部と、段差部とを有するパネル状成形品の製造に適用される。天板部は多角形である。縦壁部は、天板部の辺のうちの少なくとも２以上の隣接する辺から伸びる。そして、縦壁部のうちで隣接する縦壁部の組の少なくとも１組の各縦壁部に段差部が設けられる。
【００３７】
製造方法は、準備工程と、加熱工程と、プレス成形工程とを備える。準備工程では、金属板からなるブランク材を準備する。加熱工程では、ブランク材を加熱する。プレス成形工程では、加熱されたブランク材にホットスタンピングによるプレス加工を施し、ブランク材をパネル状成形品に成形する。
【００３８】
プレス成形工程は、ダイと、第１パンチと、第２パンチと、ブランクホルダとを備えたプレス加工装置を用いる。ダイは、パネル状成形品の形状が造形された型彫刻部を有する。第１パンチは、ダイに対向し、天板部の形状が造形された先端面を有する。第２パンチは、第１パンチの外側に隣接するとともに、ダイに対向し、段差部の形状が造形された先端面を有する。ブランクホルダは、第２パンチの外側の少なくとも一部に隣接して存在するとともに、ダイに対向する。ブランク材は、ダイと、ブランクホルダ、第１パンチ及び第２パンチとの間に配置される。ブランクホルダ、第１パンチ及び第２パンチは、ダイに対して相対的に移動して、ブランク材に第１パンチ及び第２パンチを押し込み、パネル状成形品に成形する。
【００３９】
本実施形態のパネル状成形品の製造方法は、成形難易度が高い形状のパネル状成形品を割れやシワ等の欠陥を抑制して製造することができる。成形難易度が高い形状はたとえば、パネル状成形品の隣接する縦壁部が段差部を有するような形状がある。
【００４０】
好ましくは、ブランク材は、パネル状成形品の天板部に対応する位置に開口部を有する。
【００４１】
これにより、天板部は伸びフランジ成形で成形される。そのため、パネル状成形品の割れやシワ等を抑制することができる。
【００４２】
好ましくはプレス成形工程では、第２パンチによるブランク材の押し込みが、第１パンチによるブランク材の押し込みよりも先に完了する。
【００４３】
この場合、プレス成形工程では、第２パンチによるブランク材の押し込みが完了したとき又はその押し込みが完了した後に、第１パンチによるブランク材の押し込みが始まってもよい。また、プレス成形工程では、第２パンチによるブランク材の押し込みが完了する前に、第１パンチによるブランク材の押し込みが始まってもよい。
【００４４】
これにより、第１パンチよりも先に、第２パンチがダイとによってブランク材を抑え込む。そのため、パネル状成形品の割れやシワ等をより抑制することができる。ブランク材を抑え込むとはブランク材がパンチとダイとによって完全に挟み込まれ、それ以上押し込むまれなくなることである。また、個々のパンチによるブランク材の押し込みの完了とは、ブランク材を抑え込む状態になることである。
【００４５】
好ましくは、成形後のパネル状成形品の引張強度は、１２００ＭＰａ以上である。
【００４６】
このような、パネル状成形品を自動車用のドアインナーパネルに適用した場合、衝突特性を向上させることができる。
【００４７】
好ましくは、プレス成形工程で用いられるダイの型彫刻部は、ブランクホルダと対向する基準面から第２パンチと対向する段差面までの深さをｄ１とし、基準面から第１パンチと対向する型底面までの深さをｄ２としたとき、ｄ２≧４０ｍｍ、かつ、ｄ１／ｄ２＜０．８の条件を満たす。
【００４８】
この場合、パネル状成形品を自動車用のドアインナーパネルに適用した場合、ウインドウ等を収納する十分な広さの空間を得ることができる。また車内の密閉性を高くすることができる。
【００４９】
上述の金属板は鋼板であるのが好ましい。この場合、ホットスタンピングによる焼入れによって、成形されたパネル状成形品の強度が高まる。また、鋼板はテーラードブランクであってもよい。これにより、必要な箇所に限定して強度を強化することができ、板厚を減少することもできる。
【００５０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。本実施形態では例として、パネル状成形品が鋼板からなる自動車用ドアインナーパネルの場合を説明する。
【００５１】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。図１を参照して、ドアインナーパネル１は、天板部２、開口部３、縦壁部４、段差部５及びフランジ部６を備える。天板部２の平面形状は多角形である。多角形は、たとえば、四角形でもよいし、五角形でもよい。多角形の角部は、Ｒ形状であってもよい。図１では、例として、天板部２の平面形状が五角形である場合を示す。ドアインナーパネル１において、天板部２の車両上側の辺はベルトラインＢＬを形成する。本実施形態では、鋼板の板厚が一定である場合を説明する。したがって、ドアインナーパネル１の板厚も全域にわたり一定である。ただし、厳密には、プレス成形により、板厚のわずかな増減は生じる。
【００５２】
縦壁部４は、天板部２の辺のうちの少なくとも２以上の隣接する辺から伸びる。図１では、例として、五角形の天板部２の５つの辺のうち、車両上側の辺（ベルトラインＢＬ）を除く４つの辺２Ａ、２Ｂ、２Ｃ及び２Ｄから縦壁部４が伸びる場合を示す。しかしながら、縦壁部４が伸びる天板部２の辺の数は４つに限定されない。縦壁部４は、天板部２の２以上の隣接する辺の各辺から伸びていればよい。天板部２の２以上の隣接する各辺から縦壁部４が伸びる場合、各辺から伸びる各縦壁部も隣接する。図１では、例として、縦壁部４が天板部２に対して垂直に伸びる場合を示す。しかしながら、縦壁部４は天板部２に対して厳密に垂直でなくてもよい。縦壁部４によって天板部２はフランジ部６から突出し、これによりウインドウ等を収納するための空間が形成される。
【００５３】
段差部５は、天板部２に繋がる縦壁部４Ａから外側に伸びる。段差部５の外縁は、フランジ部６に繋がる縦壁部４Ｂに繋がる。図１では、例として、段差部５の面が天板部２と平行である場合を示す。しかしながら、段差部５の面は、天板部２と厳密に平行でなくてもよい。図１では、例として、３つの隣接する縦壁部４が段差部５を有する場合を示す。すなわち、隣接する縦壁部４の組が２つあり、その２組が共に段差部５を有する場合を示す。しかしながら、段差部５を有する縦壁部４の組数は２組に限定されない。隣接する縦壁部４の組のうちの少なくとも１組が段差部５を有していればよい。図１では、例として、１段の段差部５が縦壁部４に設けられる場合を示す。しかしながら、段差部５の段数は１段に限定されず、複数段であってもよい。
【００５４】
天板部２は開口部３を含む。ドアインナーパネル１が鋼板からなる場合、天板部２は伸びフランジ変形によって成形される。天板部２は開口部３を含むため、伸びフランジ変形しやすい。図１では、例として、開口部３が天板部２の周縁部を残すように１箇所設けられる場合を示す。しかしながら、開口部３の数は１箇所に限定されない。天板部２は、複数の開口部３を含んでもよい。開口部３の形状は、円、楕円、多角形等でもよく、特に限定されない。自動車用ドアインナーパネル１では、開口部３に音響スピーカ、取っ手等が取り付けられる。
【００５５】
図２は、図１とは異なる形状の開口部３を有するドアインナーパネルの斜視図である。図２を参照して、開口部３は天板部２の周縁部の１辺に広がる。すなわち、開口部３はベルトラインＢＬが途切れるように設けられる。この場合、ベルトラインＢＬにはベルトラインリインフォースメント等の補強部材が取り付けられてもよい。
【００５６】
図３は、自動車用サイドドアの鉛直断面の模式図である。図３を参照して、サイドドアは、ドアアウターパネルＡとドアインナーパネル１とを組み合わせて製造される。空間ＳＰは、ドアアウターパネルＡとドアインナーパネル１との間の空間である。空間ＳＰには、音響スピーカ、ウインドウ、ウインドウ駆動装置等を収納する場合がある。そのため、ドアインナーパネル１に縦壁部４を設けることにより、空間ＳＰが形成されることが多い。
【００５７】
ドアインナーパネル１において、天板部２の車両上側の辺はベルトラインＢＬとなる。ベルトラインＢＬは図示しないウインドウの出入り口側になる。ウインドウを開く場合、ウインドウは下降し、空間ＳＰに収納される。そのため、ベルトラインＢＬには縦壁部は存在しない。
【００５８】
図４は、自動車用サイドドア及びその近傍の水平方向断面の模式図である。図４を参照して、段差部５は車体のピラーＢと対向する。そのため、本実施形態のドアインナーパネル１は、段差部５を有しないドアインナーパネルよりも自動車の車内の密閉性を高くすることができる。段差部５とピラーＢとの間に、シール部材が配置されてもよい。この場合、車内の密閉性をさらに高くすることができる。シール部材はたとえば、ゴムである。
【００５９】
天板部２の車両前側の辺２Ａを含む車両前側の縦壁部４には、ピラー（図示しない）に接続されるヒンジが取り付けられる。
【００６０】
図４に示すｈ１は、フランジ部６から段差部５までの高さを示す。ｈ２は、フランジ部６から天板部２までの高さを示す。本実施形態のドアインナーパネル１は、ｈ２≧４０ｍｍ、かつ、ｈ１／ｈ２＜０．８の条件を満足するのが好ましい。ｈ２＜４０ｍｍの場合、ウインドウ等を収納する空間ＳＰが小さすぎるからである。ｈ１／ｈ２≧０．８の場合、天板部２と段差部５との距離が近いため、車内の密閉性が低くなるからである。
【００６１】
［第２実施形態］
図５は、第２実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。図５に示す第２実施形態のドアインナーパネル１は、前記第１実施形態のドアインナーパネル１の構成を基本とする。後述する第３及び第４実施形態でも同様とし、重複する説明は適宜省略する。
【００６２】
図５を参照して、第２実施形態のドアインナーパネル１では、４つの隣接する縦壁部４（３組の縦壁部４）のすべてに段差部５が設けられる。この場合、段差部５は、車体のセンターピラー、フロントピラー、サイドシル等と対向する。したがって、車内の密閉性をさらに高くすることができる。
【００６３】
［第３実施形態］
図６は、第３実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。図６を参照して、第３実施形態のドアインナーパネル１では、五角形の天板部２の５つの辺のうち、ベルトラインＢＬを除く４辺から縦壁部４が伸び、隣接する４つの縦壁部４のうちの３つの縦壁部４に段差部５が設けられる場合を示す。
【００６４】
第３実施形態のドアインナーパネル１では、天板部２のベルトラインＢＬを含む車両上側の縁部２１（以下、「ベルトライン部」ともいう）に、このベルトライン部２１に沿って凹部７が設けられる。凹部７の形成により、天板部２のベルトライン部２１の断面二次モーメントが増加する。すなわち、凹部７はベルトライン部２１の強度を高める。一般に、ドアインナーパネルのベルトライン部は、ベルトラインリインフォースメント等の補強部材を取り付けることによって補強されることが多い。この点、第３実施形態のドアインナーパネル１では、凹部７を有するベルトライン部２１が天板部２に一体的に設けられる。換言すると、第３実施形態では、ドアインナーパネルにベルトラインリインフォースメントが一体化される。したがって、ベルトライン部２１は、別個のベルトラインリインフォースメントによって補強される必要がない。これにより、ドアの部品点数及び組立工数を削減することができ、更に、ドアの重量を軽くすることができる。
【００６５】
ベルトライン部２１には、凹部７に代えて凸部を設けても構わないし、凹部７と凸部の両方を設けても構わない。凸部の形成により、天板部２のベルトライン部２１の断面二次モーメントが増加することに変わりはない。
【００６６】
［第４実施形態］
図７は、第４実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。図７を参照して、第４実施形態のドアインナーパネル１では、前記図１に示す第１実施形態の開口部が複数に分割される。すなわち、天板部２に複数の開口部が設けられる。図７では、例として、２つの開口部３Ａ及び３Ｂが設けられる場合を示す。
【００６７】
第４実施形態のドアインナーパネル１では、天板部２は、開口部３Ａ及び３Ｂの境界部２２を有する。境界部２２には、この境界部２２に沿って凹部８が設けられる。凹部８の形成により、天板部２の境界部２２の断面二次モーメントが増加する。すなわち、凹部８は境界部２２の強度を高める。一般に、サイドドアの強度を高めるために、ドアインナーパネルの天板部は、ドアインパクトビーム等の補強部材を取り付けることによって補強されることが多い。この点、第４実施形態のドアインナーパネル１では、凹部８を有する境界部２２が天板部２に一体的に設けられる。換言すると、第４実施形態では、ドアインナーパネルにドアインパクトビームが一体化される。したがって、天板部２はドアインパクトビーム等によって補強される必要がない。これにより、ドアの部品点数及び組立工数を削減することができ、更に、ドアの重量を軽くすることができる。
【００６８】
境界部２２には、凹部８に代えて凸部を設けても構わないし、凹部８と凸部の両方を設けても構わない。凸部の形成により、天板部２の境界部２２の断面二次モーメントが増加することに変わりはない。
【００６９】
もっとも、図７に示す第４実施形態のドアインナーパネル１のベルトライン部２１に、前記図６に示す凹部７及び凸部のうちのいずれか一方を追加してもよいし、両方を追加してもよい。
【００７０】
ここで、ドアインナーパネルのように、互いに隣接する縦壁部に段差部が設けられるパネル状成形品は、成形の難易度が高く、プレス成形の際に割れ、シワ等の欠陥が発生しやすい。そのため、従来、複雑な形状の成形品を成形する場合、素材として延性の高い低強度鋼板を用いていた。その結果、パネル状成形品の衝突特性の向上に限界があった。この点、縦壁部と段差部とを有するような複雑な形状であっても、天板部に開口部を設けて、ホットスタンピングを適用することにより、割れ、シワ等の欠陥が抑制され、引張強度が１２００ＭＰａ以上の高強度であるパネル状成形品を得ることができる。
【００７１】
本実施形態のパネル状成形品の素材として用いられる鋼板は、質量％で、炭素（Ｃ）：０．１１％以上含有するのが好ましい。鋼板が０．１１％以上の炭素を含有する場合、ホットスタンピング後のパネル状成形品の強度を高くすることができる。
【００７２】
上述のように、パネル状成形品を高強度とすることで、それを自動車のドアインナーパネルに適用した場合、ドアの衝突特性が向上する。パネル状成形品の硬度はビッカース硬さでＨＶ３８０以上であるのが好ましい。硬度ＨＶ３８０は、引張強度１２００ＭＰａに相当する。なお、ビッカース硬さＨＶはＪＩＳ  Ｚ  ２２４４に準拠するものである。
【００７３】
引張強度が高いドアインナーパネルは、通常、成形が困難である。以下、上述の実施形態のドアインナーパネルの製造方法の一例を説明する。以下の製造方法では、製造するドアインナーパネルが、鋼板からなり、引張強度が１２００ＭＰａ以上である場合を例示する。
【００７４】
［製造方法］
本実施形態のドアインナーパネルの製造方法は、準備工程と、加熱工程と、ホットスタンピングによるプレス成形工程と、を備える。準備工程では鋼板からなるブランク材を準備する。加熱工程ではブランク材を加熱する。プレス成形工程では、加熱されたブランク材をプレス加工すると同時に、成形されたドアインナーパネルを焼入れする。本実施形態のプレス成形工程では、プレス加工装置として、ホットスタンピング装置を用いる。
【００７５】
［ホットスタンピング装置１０］
図８は、本実施形態のドアインナーパネルを製造するためのホットスタンピング装置を模式的に示す断面図である。図８を参照して、ホットスタンピング装置１０は、上型として、パンチ１１及びブランクホルダ１４を備え、下型として、ダイ１５を備える。
【００７６】
パンチ１１は、第１パンチ１２と第２パンチ１３とを備える。第１パンチ１２は先端面１２Ａを備える。第１パンチ１２の先端面１２Ａには、ドアインナーパネルの天板部の形状が造形される。第２パンチ１３は先端面１３Ａを備える。第２パンチ１３の先端面１３Ａには、ドアインナーパネルの段差部の形状が造形される。パンチ１１は、ブランク材Ｓをダイ１５の型彫刻部１６に押し込みドアインナーパネルを成形する。
【００７７】
ブランクホルダ１４は第２パンチ１３の外側の少なくとも一部に隣接して配置される。ブランクホルダ１４は先端面１４Ａを有する。ブランクホルダ１４の先端面１４Ａは、ダイ１５の基準面１６Ｃと対向する。ブランクホルダ１４は、ダイ１５の基準面１６Ｃとの間にブランク材Ｓを挟み込む。
【００７８】
ダイ１５は、型彫刻部１６を有する。型彫刻部１６は、型底面１６Ａ、段差面１６Ｂ及び基準面１６Ｃを備える。型底面１６Ａは第１パンチ１２の先端面１２Ａと対向する。段差面１６Ｂは第２パンチ１３の先端面１３Ａと対向する。
【００７９】
第１パンチ１２、第２パンチ１３及びブランクホルダ１４は、上型ホルダ１７に支持される。第２パンチ１３及びブランクホルダ１４と上型ホルダ１７との間には、図示しない加圧部材が設けられる。加圧部材は、油圧シリンダ、ガスシリンダ、ばね、ゴム等である。ダイ１５は、下型ホルダ１８に固定される。上型ホルダ１７は、図示しないスライドに取り付けられる。下型ホルダ１８は、図示しないボルスタプレートに取り付けられる。ここで、ホットスタンピング装置１０は、図８に示す場合に限定されない。例えば、第１パンチ１２、第２パンチ１３及びブランクホルダ１４は、それぞれ個別に可動するスライドに取り付けられてもよい。
【００８０】
型底面１６Ａ及び第１パンチ１２の先端面１２Ａは、図１に示すドアインナーパネル１の天板部２を成形する。段差面１６Ｂ及び第２パンチ１３の先端面１３Ａは、図１に示すドアインナーパネル１の段差部５を成形する。基準面１６Ｃ及びブランクホルダ１４の先端面１４Ａは、図１に示すドアインナーパネル１のフランジ部６を成形する。
【００８１】
ダイ１５において、基準面１６Ｃから段差面１６Ｂまでの深さｄ１と、基準面１６Ｃから型底面１６Ａまでの深さｄ２は、ｄ２≧４０ｍｍ、かつ、ｄ１／ｄ２＜０．８の条件を満たすのが好ましい。深さｄ１及び深さｄ２はそれぞれ、図４に示す高さｈ１及び高さｈ２に対応する。そのため、ｄ２＜４０ｍｍの場合、ウインドウ等を収納する空間が小さすぎる。ｄ１／ｄ２≧０．８の場合、天板部２と段差部５との距離が近いため、車内の密閉性が低くなる。
【００８２】
本実施形態のホットスタンピング装置１０は、パンチ１１及びブランクホルダ１４を装置上方に有し、ダイ１５を装置下方に有する場合を示す。しかしながら、これらの配置は図８に示す場合に限定されない。すなわち、ホットスタンピング装置１０は、パンチ１１及びブランクホルダ１４と、ダイ１５との配置は上下反転してもよい。要するに、パンチ１１及びブランクホルダ１４が、ダイ１５に対して相対的に移動する構成であればよい。以下、本実施形態の製造方法の各工程を説明する。
【００８３】
［準備工程］
準備工程では、鋼板からなるブランク材を準備する。本実施形態のドアインナーパネルの鋼板は、質量％で、炭素（Ｃ）：０．１１％以上含有するのが好ましい。鋼板が０．１１％以上の炭素を含有する場合、ホットスタンピング後のドアインナーパネルの強度を高くすることができる。
【００８４】
［加熱工程］
加熱工程では、図示しない加熱装置によってブランク材は加熱される。ブランク材が鋼板の場合、加熱温度は７００℃以上が好ましい。加熱温度はたとえば、９００℃である。加熱温度は、材料、成形難易度等によって適宜設定される。ホットスタンピングでは、ブランク材を加熱し軟化させるため、複雑な形状を成形することができる。複雑な形状はたとえば、図１に示すドアインナーパネル１のような隣接する縦壁部４が段差部５を有する形状等がある。
【００８５】
ブランク材は、その材料のＡ１変態点以上に加熱されるのが好ましい。ブランク材はＡ３変態点以上に加熱されるのがさらに好ましい。ホットスタンピングでは、ブランク材をプレス成形するのと同時に、成形されたドアインナーパネルを焼入れする。ブランク材がＡ１点以上に加熱されれば、焼入れ後のドアインナーパネルはマルテンサイト組織となり強度が高くなる。
【００８６】
［プレス成形工程］
図９Ａ〜図９Ｃは、本実施形態のプレス成形工程を模式的に示す断面図である。図９Ａはブランクホルダ１４でブランク材Ｓを挟み込む段階を示す。図９Ｂは第２パンチ１３による押し込みが完了したときの状態を示す。図９Ｃは第１パンチ１２による押し込みが完了したときの状態を示す。
【００８７】
図９Ａを参照して、加熱されたブランク材Ｓはホットスタンピング装置１０に配置される。ブランク材Ｓが配置された後、スライドが下降する。これにより、ブランクホルダ１４の先端面１４Ａとダイ１５の基準面１６Ｃとでブランク材Ｓを挟み込む。ただし、ブランクホルダ１４の先端面１４Ａとダイ１５の基準面１６Ｃとの間隔は、ブランク材Ｓの厚さよりも大きい方が好ましい。すなわち、ブランク材Ｓとブランクホルダ１４の先端面１４Ａとの間に隙間が設けられる。隙間の大きさはたとえば、０．１ｍｍである。ブランク材Ｓをブランクホルダ１４に接触させた場合、ブランク材Ｓがプレス成形される前に、ブランク材Ｓのブランクホルダ１４と接触する部分が冷却される。そのため、ブランク材Ｓの冷却速度が部分的に異なるため、成形品の強度が部分により異なる。したがって、ブランクホルダ１４の先端面１４Ａとブランク材Ｓとの間はわずかな隙間が設けられるのが好ましい。
【００８８】
図９Ｂを参照して、スライドが更に下降すると、パンチ１１とダイ１５とによってブランク材Ｓは絞り成形される。図９Ｂでは、第２パンチ１３によるブランク材Ｓの押し込みが完了したとき、第１パンチ１２の先端面１２Ａは第２パンチ１３の先端面１３Ａと同じ高さの位置である場合を示す。すなわち、第２パンチ１３によるブランク材Ｓの押し込みが完了したと同時に、第１パンチ１２によるブランク材Ｓの押し込みが始まる場合を示す。しかしながら、第２パンチ１３によるブランク材Ｓの押し込みが完了したとき、第１パンチ１２の先端面１２Ａの高さの位置は第２パンチ１３の先端面１３Ａと同じ高さの位置に限定されない。このときの第１パンチ１２の先端面１２Ａの高さの位置は、第２パンチ１３の先端面１３Ａより高い位置にあってもよいし、低い位置にあってもよい。すなわち、第２パンチ１３によるブランク材Ｓの押し込みが完了した後に、第１パンチ１２によるブランク材Ｓの押し込みが始まってもよい。また、第２パンチ１３によるブランク材Ｓの押し込みが完了する前に、第１パンチ１２によるブランク材Ｓの押し込みが始まってもよい。いずれの場合であっても、第１パンチ１２による押し込みは、第２パンチ１３による押し込みよりも先に完了しない。なお、ブランクホルダとダイによるブランク材の抑え込みは第２パンチの成形が完了するまでに行われればよい。
【００８９】
図９Ｃを参照して、第２パンチ１３による押し込みが完了した後、第１パンチ１２は下降し、ブランク材Ｓは絞り成形される。このとき、ブランク材Ｓの第２パンチ１３により押し込まれた部分は、第２パンチ１３により拘束される。これにより、ドアインナーパネルの段差部付近に発生するシワを抑制することができる。以下、この点を詳述する。
【００９０】
［割れ及びシワの抑制］
図１０は、一般的なホットスタンピング装置によるプレス加工中の状態を示す断面図である。図１０では、一般的なホットスタンピング装置のダイの段差面付近を拡大して示す。図１０を参照して、ホットスタンピング装置２００では、パンチ２１０の先端面２１０Ａ及び２１０Ｂはパンチ２１０に一体的に造形される。そのため、パンチ２１０の先端面２１０Ａ及び２１０Ｂは同時に、ダイ２２０の型底面２２０Ａ及び段差面２２０Ｂに到達する。先端面２１０Ａは、先端面２１０Ｂよりもブランク材Ｓを押し込む距離が長い。そのため、図１０に示すように、パンチ２１０を下降させたとき、始めに先端面２１０Ａがブランク材Ｓを押し込む。このとき、ブランク材Ｓの一部分Ｓ１は、パンチ２１０の先端面２１０Ｂ及びダイ２２０の段差面２２０Ｂによって拘束されていない。つまり、ブランク材Ｓの一部分Ｓ１は、パンチ２１０の先端面２１０Ｂ及びダイ２２０の段差面２２０Ｂと接触しない。
【００９１】
ホットスタンピングでは、ブランク材とパンチ、ダイ等との接触によってブランク材を冷却する。したがって、プレス加工中の図１０に示す段階では、ブランク材Ｓの一部分Ｓ１は、冷却されない。ブランク材Ｓの一部分Ｓ１は、パンチ２１０が図１０に示す位置よりもさらに押し込まれたとき、冷却される。要するに、ドアインナーパネルの天板部及び段差部の形状が一体的に造形されたパンチ２１０によって、縦壁部に段差部が設けられたドアインナーパネルを成形した場合、ブランク材Ｓの一部分Ｓ１は他の部分よりも遅れて冷却される。
【００９２】
ブランク材Ｓの冷却が部分的に遅れると、ブランク材Ｓの強度及び延性が部分的に異なる場合がある。この場合、成形されるドアインナーパネルに割れ、シワ等が発生しやすくなる。図１に示すように、ドアインナーパネル１の隣接する縦壁部４が段差部５を有する場合、特に割れ、シワ等が発生しやすい。成形後のドアインナーパネルの強度が高い場合、さらに割れ、シワ等が発生しやすくなる。
【００９３】
本実施形態のドアインナーパネルの製造方法は、図８に示すように、第１パンチ１２及び第２パンチ１３を有するホットスタンピング装置１０を用いる。これにより、図１に示すようなドアインナーパネル１の天板部２と段差部５は、別個のパンチで成形される。加えて、第２パンチ１３による押し込みは、第１パンチ１２による押し込みよりも先に完了する。これにより、一方のパンチが天板部２を成形するとき、他方のパンチがドアインナーパネル１の段差部５を抑え込む。したがって、天板部２を成形するとき、ブランク材の拘束されていない部分が少なくなり、ドアインナーパネルの割れやシワ等を抑制することができる。
【００９４】
ブランク材Ｓは、開口部を有していてもよい。この場合、ブランク材Ｓはダイ１５の型底面１６Ａに対向する位置に開口部を有する。これにより、図１に示すように、天板部２に開口部３を有するドアインナーパネル１が成形される。すなわち、ブランク材Ｓの開口部は、ドアインナーパネル１の開口部３に相当する。ブランク材Ｓが開口部を有する場合、天板部２は伸びフランジ成形により成形される。具体的には、第１パンチ１２がブランク材Ｓを加工するとき、開口部の外縁は開口部が広がる方向に伸びる。そのため、第１パンチ１２を押し込んでも割れが発生しにくい。さらに、ホットスタンピングでは、ブランク材Ｓが加熱されることによりブランク材Ｓの延性が向上するため、伸びフランジ成形を容易にすることができる。
【００９５】
［他の製造方法］
図１１Ａ〜図１１Ｃは、図９Ａ〜図９Ｃとは異なるプレス成形工程を模式的に示す断面図である。図１１Ａはブランクホルダ１４でブランク材Ｓを挟み込む段階を示す。図１１Ｂは第２パンチ１３による押し込みが完了したときの状態を示す。図１１Ｃは第１パンチ１２による押し込みが完了したときの状態を示す。
【００９６】
図１１Ｂを参照して、図９Ａ〜図９Ｃとは異なるプレス成形工程では、第２パンチ１３によるブランク材Ｓの押し込みが完了したとき、第１パンチ１２の先端面１２Ａは第２パンチ１３の先端面１３Ａよりも下方にある。すなわち、第２パンチ１３によるブランク材Ｓの押し込みが完了する前に、第１パンチ１２によるブランク材Ｓの押し込みが始まる。このとき、第１パンチ１２によるブランク材Ｓの押し込みは、完了していない。この場合も上述したように、第１パンチ１２による押し込みが完了する前に、第２パンチ１３がブランク材Ｓを抑え込む。これにより、成形難易度の高い形状のドアインナーパネルを成形しても、割れやシワ等を抑制することができる。図１１Ａ〜図１１Ｃでは、ブランク材Ｓは開口部３１を有する場合を示す。したがって、ドアインナーパネルの天板部は、伸びフランジ成形で成形される。
【００９７】
ホットスタンピングでは、ブランク材の成形と同時に焼入れを行う。具体的には、ブランク材はパンチ、ダイ及びホルダとの接触により冷却される。これにより、高強度のドアインナーパネルを成形することができる。高強度のドアインナーパネルは、たとえば、引張強度が１２００ＭＰａ以上の成形品である。
【００９８】
本実施形態の製造方法では、第２パンチ１３による押し込みが完了する前において、第１パンチ１２の先端面１２Ａの高さの位置は特に限定されない。要するに、第１パンチ１２が先にブランク材Ｓを押し込んでもよいし、第２パンチ１３が先にブランク材Ｓを押し込んでもよい。第２パンチ１３によるブランク材Ｓの押し込みが、第１パンチ１２によるブランク材Ｓの押し込みよりも先に完了すればよい。これにより、成形難易度の高い形状のドアインナーパネルを成形することができる。また、ブランクホルダの下降は第２パンチによる押し込みが完了するまでに行われればよい。
【００９９】
しかしながら、鋼板に延性の高い低強度鋼板を用いる場合、第１パンチ１２によるブランク材Ｓの押し込みが、第２パンチ１３によるブランク材Ｓの押し込みよりも先に完了してもよい。要するに、本実施形態の製造方法は、分割されたパンチを用いるため、ドアインナーパネルを様々な成形難易度の形状にプレス成形することができる。
【０１００】
本実施形態の製造方法では、第１及び第２パンチを備えるホットスタンピング装置でドアインナーパネルを製造する場合を説明した。しかしながら、パンチの数は２つに限定されない。第２パンチは、複数のパンチに分割されてもよい。要するに、３以上のパンチを有するホットスタンピング装置を用いてもよい。この場合、ドアインナーパネルの縦壁部に、複数の段差部が設けられる。
【０１０１】
上述した製造方法において、鋼板をテーラードブランクとすることもできる。以下、テーラードブランクから製造されるドアインナーパネルの例を説明する。
【０１０２】
［第５実施形態］
図１２は、第５実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。図１３Ａ及び図１３Ｂは、図１２に示すドアインナーパネルの素材を示す斜視図である。これらの図のうち、図１３Ａは、開口部を打ち抜く前の状態を示す。図１３Ｂは、開口部を打ち抜いた後、ホットスタンピングに供される直前の状態を示す。
【０１０３】
図１２に示す第５実施形態のドアインナーパネル１は、前記第１〜第４実施形態のドアインナーパネルと比較し、上記したホットスタンピングによって成形される点で共通するが、テーラードブランクを素材とする点で相違する。テーラードブランクは、テーラード溶接ブランク（以下、「ＴＷＢ」ともいう）と、テーラードロールドブランク（以下、「ＴＲＢ」ともいう）に大別される。ＴＷＢは、板厚、引張強度等が異なる複数種の鋼板を溶接（例：突き合わせ溶接）によって一体化したものである。一方、ＴＲＢは、鋼板を製造する際に圧延ロールの間隔を変更することによって、板厚を変化させたものである。図１３Ａ及び図１３Ｂでは、例として、テーラードブランクがＴＲＢである場合を示す。
【０１０４】
図１２を参照して、第５実施形態のドアインナーパネル１では、前記図５に示す第２実施形態のドアインナーパネル１と同様に、４つの隣接する縦壁部４（３組の縦壁部４）のすべてに段差部５が設けられる。開口部３は、天板部２の周縁部を残すように１箇所設けられる。このドアインナーパネル１において、天板部２の車両上側の辺（ベルトラインＢＬ）を含む車両上側の縁部（ベルトライン部２１）の領域の板厚は、この領域に隣接する領域の板厚よりも厚い。すなわち、ドアインナーパネル１の板厚は一定ではなく、ベルトライン部２１の板厚が厚くなっている。これにより、ベルトライン部２１の強度が高まり、ドアインナーパネルの衝突特性が向上する。また、ベルトライン部２１以外の領域で高い強度が求められない領域がある場合、その領域の板厚を薄くすれば、ドアインナーパネル１の軽量化も望める。
【０１０５】
第５実施形態のドアインナーパネル１は、図１３Ａ及び図１３Ｂに示す素材（ＴＲＢ）を用いて製造される。具体的には、先ず、図１３Ａに示すように、ドアインナーパネル１の輪郭形状に見合った輪郭形状のＴＲＢ３０を準備する。このＴＲＢ３０において、ドアインナーパネル１のベルトライン部２１に相当する領域の板厚は、それ以外の領域の板厚よりも厚い。次に、そのＴＲＢ３０に、ドアインナーパネル１の天板部２の開口部３に対応する開口部３１を形成する。この開口部３１は、たとえば、打ち抜き加工によって形成される。このような開口部３１を有するＴＲＢ３０に、上記したホットスタンピングを施すことにより、図１２に示すドアインナーパネル１を成形することができる。
【０１０６】
第５実施形態では、素材として、ＴＲＢに代えてＴＷＢを用いることもできる。
【０１０７】
［第６実施形態］
図１４は、第６実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。図１４に示す第６実施形態のドアインナーパネル１は、前記図１２に示す第５実施形態のドアインナーパネルを前記第３実施形態に準じて変形したものである。
【０１０８】
図１４を参照して、第６実施形態のドアインナーパネル１では、前記図６に示す第３実施形態のドアインナーパネル１と同様に、天板部２のベルトライン部２１に、このベルトライン部２１に沿って凹部７が設けられる。板厚の厚いベルトライン部２１に凹部７が設けられるため、ベルトライン部２１の強度が一層高まる。これにより、ベルトライン部２１は、ベルトラインリインフォースメントの役割も担うようになる。ベルトライン部２１には、前記第３実施形態と同様に、凹部７に代えて凸部を設けても構わないし、凹部７と凸部の両方を設けても構わない。
【０１０９】
第６実施形態のドアインナーパネル１は、前記第５実施形態と同様に、図１３Ａ及び図１３Ｂに示す素材を用いて製造される。凹部７は、ホットスタンピングによって形成される。
【０１１０】
［第７実施形態］
図１５は、第７実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。図１６Ａ及び図１６Ｂは、図１５に示すドアインナーパネルの素材を示す斜視図である。これらの図のうち、図１６Ａは、開口部を打ち抜く前の状態を示す。図１６Ｂは、開口部を打ち抜いた後、ホットスタンピングに供される直前の状態を示す。図１５に示す第７実施形態のドアインナーパネル１は、前記図１２に示す第５実施形態のドアインナーパネル１を前記第４実施形態に準じて変形したものである。
【０１１１】
図１５を参照して、第７実施形態のドアインナーパネル１では、前記第４実施形態のドアインナーパネル１と同様に、天板部２に複数の開口部３Ａ及び３Ｂが設けられる。図１５では、例として、２つの開口部３Ａ及び３Ｂが設けられる場合を示す。天板部２は、開口部３Ａ及び３Ｂの境界部２２を有する。境界部２２は、ベルトライン部２１とほぼ平行に前後方向に伸びる。このドアインナーパネル１において、天板部２のベルトライン部２１の領域の板厚は、この領域に隣接する領域の板厚よりも厚い。さらに、天板部２の境界部２２の領域の板厚は、この領域に隣接する領域の板厚よりも厚い。すなわち、ドアインナーパネル１の板厚は一定ではなく、ベルトライン部２１及び境界部２２の板厚が厚くなっている。これにより、ベルトライン部２１及び境界部２２の強度が高まり、ドアインナーパネルの衝突特性が向上する。また、ベルトライン部２１及び境界部２２以外の領域で高い強度が求められない領域がある場合、その領域の板厚を薄くすれば、ドアインナーパネル１の軽量化も望める。
【０１１２】
第７実施形態のドアインナーパネル１は、図１６Ａ及び図１６Ｂに示す素材を用いて製造される。具体的には、先ず、図１６Ａに示すように、ドアインナーパネル１の輪郭形状に見合った輪郭形状のＴＲＢ３０を準備する。このＴＲＢ３０において、ドアインナーパネル１のベルトライン部２１及び境界部２２にそれぞれ相当する領域の板厚は、それら以外の領域の板厚よりも厚い。次に、そのＴＲＢ３０に、ドアインナーパネル１の天板部２の開口部３Ａ及び３Ｂに対応する開口部３１Ａ及び３１Ｂを形成する。このような開口部３１Ａ及び３１Ｂを有するＴＲＢ３０に、上記したホットスタンピングを施すことにより、図１５に示すドアインナーパネル１を成形することができる。
【０１１３】
もっとも、第７実施形態のドアインナーパネル１において、ベルトライン部２１及び境界部２２のうちのいずれか一方の板厚が厚くなるように変形しても構わない。
【０１１４】
［第８実施形態］
図１７は、第８実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。図１７に示す第８実施形態のドアインナーパネル１は、前記図１５に示す第７実施形態のドアインナーパネルを前記第４実施形態に準じて変形したものである。
【０１１５】
図１７を参照して、第８実施形態のドアインナーパネル１では、前記第４実施形態のドアインナーパネル１と同様に、天板部２の境界部２２には、この境界部２２に沿って凹部８が設けられる。板厚の厚い境界部２２に凹部８が設けられるため、境界部２１の強度が一層高まる。これにより、境界部２２は、ドアインパクトビームの役割も担うようになる。境界部２２には、前記第４実施形態と同様に、凹部８に代えて凸部を設けても構わないし、凹部８と凸部の両方を設けても構わない。
【０１１６】
第８実施形態のドアインナーパネル１は、前記第７実施形態と同様に、図１６Ａ及び図１６Ｂに示す素材を用いて製造される。凹部８は、ホットスタンピングによって形成される。
【０１１７】
［第９実施形態］
図１８は、第９実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。図１９Ａ及び図１９Ｂは、図１８に示すドアインナーパネルの素材を示す斜視図である。これらの図のうち、図１９Ａは、開口部を打ち抜く前の状態を示す。図１９Ｂは、開口部を打ち抜いた後、ホットスタンピングに供される直前の状態を示す。
【０１１８】
図１８を参照して、第９実施形態のドアインナーパネル１では、天板部２の下側の辺２Ｂを含む下側の縦壁部４の領域の板厚は、この領域に隣接する領域の板厚よりも厚い。すなわち、ドアインナーパネル１の板厚は一定ではなく、下側の縦壁部４の板厚が厚くなっている。これにより、下側の縦壁部４の強度が高まり、ドアインナーパネルの衝突特性が向上する。また、下側の縦壁部４以外の領域で高い強度が求められない領域がある場合、その領域の板厚を薄くすれば、ドアインナーパネル１の軽量化も望める。図１８では、例として、下側の縦壁部４Ａ及び４Ｂに加え、下側の段差５、及び下側のフランジ部６の板厚も厚くなっている場合を示す。
【０１１９】
第９実施形態のドアインナーパネル１は、図１９Ａ及び図１９Ｂに示す素材を用いて製造される。具体的には、先ず、図１９Ａに示すように、ドアインナーパネル１の輪郭形状に見合った輪郭形状のＴＲＢ３０を準備する。このＴＲＢ３０において、ドアインナーパネル１の下側の縦壁部４に相当する領域の板厚は、それ以外の領域の板厚よりも厚い。次に、そのＴＲＢ３０に、ドアインナーパネル１の天板部２の開口部３に対応する開口部３１を形成する。このような開口部３１を有するＴＲＢ３０に、上記したホットスタンピングを施すことにより、図１８に示すドアインナーパネル１を成形することができる。
【０１２０】
もっとも、前記第５〜第８実施形態のドアインナーパネル１において、第９実施形態に準じて下側の縦壁部４の板厚が厚くなるように変形しても構わない。
【０１２１】
図２０は、図１８とは異なる形状の開口部３を有するドアインナーパネルの斜視図である。図２１は、図２０に示すドアインナーパネルの素材を示す斜視図であって、開口部を打ち抜いた後、ホットスタンピングに供される直前の状態を示す。
【０１２２】
図２０に示すドアインナーパネル１では、開口部３は天板部２の周縁部の１辺に広がる。すなわち、開口部３はベルトラインＢＬが途切れるように設けられる。この場合、図２１に示すように、前記図１９Ａに示す打ち抜き加工前のＴＲＢ３０に、ドアインナーパネル１の天板部２の開口部３に対応する開口部３１を形成する。このような開口部３１を有するＴＲＢ３０に、上記したホットスタンピングを施すことにより、図２０に示すドアインナーパネル１を成形することができる。
【０１２３】
［第１０実施形態］
図２２は、第１０実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。図２３Ａ及び図２３Ｂは、図２２に示すドアインナーパネルの素材を示す斜視図である。これらの図のうち、図２３Ａは、開口部を打ち抜く前の状態を示す。図２３Ｂは、開口部を打ち抜いた後、ホットスタンピングに供される直前の状態を示す。
【０１２４】
図２２を参照して、第１０実施形態のドアインナーパネル１では、天板部２の前側の辺２Ａを含む前側の縦壁部４（縦壁部４Ａ）の領域の板厚は、この領域に隣接する領域の板厚よりも厚い。すなわち、ドアインナーパネル１の板厚は一定ではなく、前側の縦壁部４の板厚が厚くなっている。これにより、ヒンジが取り付けられる前側の縦壁部４の強度が高まる。また、前側の縦壁部４以外の領域で高い強度が求められない領域がある場合、その領域の板厚を薄くすれば、ドアインナーパネル１の軽量化も望める。図２２では、例として、前側の縦壁部４Ａ及び４Ｂに加え、前側の段差５、及び前側のフランジ部６の板厚も厚くなっている場合を示す。
【０１２５】
第１０実施形態のドアインナーパネル１は、図２３Ａ及び図２３Ｂに示す素材を用いて製造される。具体的には、先ず、図２３Ａに示すように、ドアインナーパネル１の輪郭形状に見合った輪郭形状のＴＲＢ３０を準備する。このＴＲＢ３０において、ドアインナーパネル１の前側の縦壁部４に相当する領域の板厚は、それ以外の領域の板厚よりも厚い。次に、そのＴＲＢ３０に、ドアインナーパネル１の天板部２の開口部３に対応する開口部３１を形成する。このような開口部３１を有するＴＲＢ３０に、上記したホットスタンピングを施すことにより、図２２に示すドアインナーパネル１を成形することができる。
【０１２６】
もっとも、素材としてＴＷＢを用いれば、前記第５〜第９実施形態のドアインナーパネル１において、本実施形態に準じて前側の縦壁部４の板厚が厚くなるように変形することができる。ＴＷＢは、鋼板の組合せの自由度が大きいからである。
【０１２７】
上述の説明では、ドアインナーパネルの材料が鋼板である場合を説明した。しかし、ドアインナーパネルの材料は鋼板に限定されず、金属板であればよい。金属板は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、複層鋼板、チタン、マグネシウム等である。また、上述の説明では、パネル状成形品がドアインナーパネルである場合を説明した。しかし、パネル状成形品はドアインナーパネルに限定されない。パネル状成形品は、優れた衝突特性が要求される製品に適用できる。そのような製品は、自動車の他に、例えば、車両、建設機械、航空機等である。
【実施例】
【０１２８】
図９Ａ、図１１Ａに示すホットスタンピング装置１０、及び図１０に示すホットスタンピング装置２００を用いたプレス加工を想定し、各プレス加工の解析を行った。解析結果から、各プレス加工によって得られるドアインナーパネルの板厚減少率及び曲率分布を評価した。ここで、本発明例１として、図９Ａに示すホットスタンピング装置１０を用いたプレス加工を想定した。本発明例２として、図１１Ａに示すホットスタンピング装置１０を用いたプレス加工を想定した。比較例として、図１０に示すホットスタンピング装置２００を用いたプレス加工を想定した。
【０１２９】
［解析条件］
ブランク材は、質量％で、Ｃ：０．２１％、Ｓｉ：０．２５％、Ｍｎ：１．２％、Ｂ：０．００１４％を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる鋼板とした。焼入れ後の材料特性は、ビッカース硬さ：４４８、降伏強さ：４４８ＭＰａ、引張強さ：１５０１ＭＰａ、及び破断伸び：６．４％とした。ブランク材の加熱温度は７５０℃とした。機械特性のひずみ速度依存性を考慮して、ダイに対する第１及び第２パンチの移動速度は、４０ｍ／ｓ相当とした。パンチ、ダイ及びブランクホルダに対するブランク材の摩擦係数は０．４とした。解析には、汎用のＦＥＭ（有限要素法）ソフト（ＬＩＶＥＲＭＯＲＥ  ＳＯＦＴＷＡＲＥ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ社製、商品名ＬＳ−ＤＹＮＡ）による熱−成形連成解析を用いた。
【０１３０】
図２４は、本実施例の解析で用いたダイの寸法を示す。図２４中の寸法の単位は、ｍｍである。図８に示す、ダイの基準面１６Ｃと段差面１６Ｂとの深さｄ１は、４５ｍｍとした。ダイの基準面１６Ｃと型底面１６Ａとの深さｄ２は、１２０ｍｍとした。
【０１３１】
本発明例１では、第１パンチ及び第２パンチは同時にブランク材に接触するように設定した。すなわち、本発明例１では、図９Ｂに示すように、第２パンチ１３による押し込みが完了したとき、第１パンチ１２の先端面１２Ａは第２パンチ１３の先端面１３Ａと同じ高さの位置にあった。本発明例２では、第１パンチの先端面は第２パンチの先端面よりも下方にあった。すなわち、本発明例２では、図１１Ｂに示すように、第２パンチ１３による押し込みが完了したとき、第１パンチ１２の先端面１２Ａは第２パンチ１３の先端面１３Ａよりも４０ｍｍ下方となるように設定した。比較例では、分離されずに一体化されたパンチを用いた。すなわち、図１０に示すように、１つのパンチによってドアインナーパネルの段差部及び天板部を成形した。また、本発明例１及び２のいずれでも第１及び第２パンチがブランク材を押し込む前に、ダイとブランクホルダによってブランク材を抑えるように設定した。
【０１３２】
［評価方法］
上記の各プレス成形の解析によって得られるドアインナーパネルの板厚減少率及びその表面の曲率分布を調査した。板厚減少率は、下記の式（１）を用いて算出した。
（板厚減少率  ［％］）＝（（プレス成形前の板厚）−（プレス成形後の板厚））／（プレス成形前の板厚）×１００    （１）
【０１３３】
曲率は、下記の式（２）を用いて算出した。
（曲率  ［１／ｍ］）＝（１／（曲率半径））    （２）
【０１３４】
ここで、式（２）の曲率半径には、各位置において、ドアインナーパネル表面に垂直な複数の断面それぞれにおいて、ドアインナーパネル表面の曲率半径を算出し、そのうちの最小値を採用した。曲率は、各位置において材料が裏面側に凸となる様に変形した場合は正の値とし、材料が表面側に凸となる様に変形した場合は負の値とした。なお、曲率は第１のパンチが下死点に到達する１ｍｍ手前の状態で評価した。板厚減少率が、２０．０％以上の場合、ドアインナーパネルに割れが発生したと判断した。曲率の絶対値が０．０１以上の場合、ドアインナーパネルにシワが発生したと判断した。
【０１３５】
［解析結果］
図２５Ａ及び図２５Ｂは、本発明例１の解析結果を示す。図２５Ａは本発明例１のドアインナーパネルの板厚減少率を示す。図２５Ｂは本発明例１のドアインナーパネルの曲率分布を示す。図２５Ａを参照して、本発明例１では、板厚減少率の最大値は１６．５％であった。したがって、ドアインナーパネルに割れは発生しなかったといえる。図２５Ｂを参照して、本発明例１では、ドアインナーパネルの段差部において、曲率の絶対値が０．０１以上の部分は見られなかった。したがって、シワは発生しなかったといえる。
【０１３６】
図２６Ａ及び図２６Ｂは、本発明例２の解析結果を示す。図２６Ａは本発明例２のドアインナーパネルの板厚減少率を示す。図２６Ｂは本発明例２の曲率分布を示す。図２６Ａを参照して、本発明例２では、板厚減少率の最大値は１５．８％であった。したがって、ドアインナーパネルに割れは発生しなかったといえる。図２６Ｂを参照して、本発明例２では、ドアインナーパネルの段差部において、曲率の絶対値が０．０１以上の部分は見られなかった。したがって、シワは発生しなかったといえる。
【０１３７】
図２７Ａ及び図２７Ｂは比較例の解析結果を示す。図２７Ａは比較例のドアインナーパネルの板厚減少率を示す。図２７Ｂは比較例のドアインナーパネルの曲率分布を示す。図２７Ａを参照して、比較例では、板厚減少率の最大値は１４．０％であった。したがって、ドアインナーパネルに割れは発生しなかったといえる。図２７Ｂを参照して、比較例では、ドアインナーパネルの段差部において、図２７Ｂ中、Ｘで示される領域では、曲率の絶対値が０．０１以上の部分が見られた。したがって、シワが発生したといえる。
【０１３８】
以上、本発明の実施形態を説明した。しかしながら、上述した実施形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施形態を適宜変更して実施することができる。
【符号の説明】
【０１３９】
１  ドアインナーパネル（パネル状成形品）
２  天板部
２１  ベルトライン部
２２  境界部
３、３Ａ、３Ｂ、３１、３１Ａ、３１Ｂ  開口部
４、４Ａ、４Ｂ  縦壁部
５  段差部
６  フランジ部
７、８  凹部
１０  ホットスタンピング装置
１２  第１パンチ
１３  第２パンチ
１４  ブランクホルダ
１５  ダイ
３０  ＴＲＢ
ＢＬ  ベルトライン
Ｓ  ブランク材
【図１】
2020011721.tif 000003
【図２】
2020011721.tif 000004
【図３】
2020011721.tif 000005
【図４】
2020011721.tif 000006
【図５】
2020011721.tif 000007
【図６】
2020011721.tif 000008
【図７】
2020011721.tif 000009
【図８】
2020011721.tif 000010
【図９Ａ】
2020011721.tif 000011
【図９Ｂ】
2020011721.tif 000012
【図９Ｃ】
2020011721.tif 000013
【図１０】
2020011721.tif 000014
【図１１Ａ】
2020011721.tif 000015
【図１１Ｂ】
2020011721.tif 000016
【図１１Ｃ】
2020011721.tif 000017
【図１２】
2020011721.tif 000018
【図１３Ａ】
2020011721.tif 000019
【図１３Ｂ】
2020011721.tif 000020
【図１４】
2020011721.tif 000021
【図１５】
2020011721.tif 000022
【図１６Ａ】
2020011721.tif 000023
【図１６Ｂ】
2020011721.tif 000024
【図１７】
2020011721.tif 000025
【図１８】
2020011721.tif 000026
【図１９Ａ】
2020011721.tif 000027
【図１９Ｂ】
2020011721.tif 000028
【図２０】
2020011721.tif 000029
【図２１】
2020011721.tif 000030
【図２２】
2020011721.tif 000031
【図２３Ａ】
2020011721.tif 000032
【図２３Ｂ】
2020011721.tif 000033
【図２４】
2020011721.tif 000034
【図２５Ａ】
2020011721.tif 000035
【図２５Ｂ】
2020011721.tif 000036
【図２６Ａ】
2020011721.tif 000037
【図２６Ｂ】
2020011721.tif 000038
【図２７Ａ】
2020011721.tif 000039
【図２７Ｂ】
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