(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属平板を、基部と、該基部を起点として該基部の底面より上側の３〜４方向に枝分かれした分岐とからなり、各分岐がハット形即ち“コ”の字の両端にフランジが付いた形の断面形状を有する分岐部材に成形するにあたり、成形目標とする分岐部材形状の平面展開図の輪郭形状に基づいて決定した三叉路形または十字形の平面形状とした金属平板を、前記分岐部材の折曲部に対応する板部分に折り目を付け、さらに、前記分岐部材のフランジ曲がり部に対応する板部分に切れ目を入れ、その後、１回のプレス曲げ加工で前記折り目に則して折り曲げて、前記分岐部材に成形することを特徴とする分岐部材成形方法。
【請求項２】
前記折り目は、その少なくとも一部が溝形断面形状をなすことを特徴とする請求項１に記載の分岐部材成形方法。
【請求項３】
前記切れ目を入れた板部分が前記プレス曲げ加工時に重なって生じた重なり部を、前記プレス曲げ加工後に仮接合することを特徴とする請求項１または２に記載の分岐部材成形方法。
【請求項４】
前記折り曲げ後の被成形材の少なくとも一部に止め具を取り付けることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の分岐部材成形方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載された分岐部材成形方法を用いて製造されてなる分岐部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分岐部材成形方法に関し、詳しくは、金属平板をプレス成形して分岐部材とする成形方法に関する。ここで、金属平板とは、熱延鋼板、冷延鋼板、あるいは鋼板に表面処理（電気亜鉛めっき、溶融亜鉛めっき、有機皮膜処理等）を施した表面処理鋼板をはじめ、ＳＵＳ、アルミニウム、マグネシウム等、各種金属類から構成される単板でもよい。
【背景技術】
【０００２】
分岐部材は、基部と、該基部を起点として該基部の底面より上側の３〜４方向に枝分かれした分岐とからなり、各分岐が“コ”の字形またはハット形（“コ”の字の両端にフランジが付いた形）の断面形状を有する部材である。なお、分岐部材は、その１つの分岐中に、コの字形断面形状を有する長さ部分と、ハット形の断面形状を有する長さ部分とが混在するものであってもよい。このような分岐部材は、自動車の衝突衝撃吸収部材のサポート部品などによく用いられている。
【０００３】
金属単板を分岐部材へ成形する手段として、従来、絞り、張出し、伸びフランジおよび曲げの各変形を複合したプレス成形が行われている。
なお、金属板製の箱（これは分岐が無い点で分岐部材とは異なる）をプレス成形で製造する技術分野では、曲げ加工のみで成形する方法が提案されている（特許文献１，２，３，４，５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５４−１１２７７５号公報
【特許文献２】特開昭５５−１４９７３６号公報
【特許文献３】特開昭５６−１１１１０号公報
【特許文献４】特開平３−１４６２２６号公報
【特許文献５】特開平４−１４７７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、車体軽量化の要請に応じた金属材料（略して材料）の高強度化により、絞り、張出し、伸びフランジ成形性が低下し、従来の、絞り、張出し、伸びフランジおよび曲げの各変形を複合したプレス成形（これを、「従来プレス成形」という）によるのでは、割れやしわなどの成形不具合が発生して、分岐部材の目標形状を達成できない場合が生じてきた。
【０００６】
例えば、高強度材料（例えば引張強さＴＳが９８０，１１８０，１４７０ＭＰａの鋼板）の単板を、従来プレス成形でもって分岐部材となるように成形しようとすると、図３,図４に示すように、隣り合う分岐、例えば分岐２，３などの交線両端部に相当する箇所WAREには割れが発生し、また、フランジ20の側曲げ部の内曲がり側の箇所SHIWAにはしわが発生してしまう。そこでやむなく、各分岐（基部１はいずれか１つの分岐と一体化させてもよい）ごとにプレス成形を行い、溶接等で接合して分岐部材形状を得ているが、工程が増える、部品点数が増える、といった憂いがある。このように、従来プレス成形では、高強度材料の単板から分岐部材への一体成形が困難であるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討し、その結果、以下の要旨構成になる本発明をなした。
（請求項１）
金属平板を、基部と、該基部を起点として該基部の底面より上側の３〜４方向に枝分かれした分岐とからなり、各分岐がハット形即ち“コ”の字の両端にフランジが付いた形の断面形状を有する分岐部材に成形するにあたり、成形目標とする分岐部材形状の平面展開図の輪郭形状に基づいて決定した三叉路形または十字形の平面形状とした金属平板を、前記分岐部材の折曲部に対応する板部分に折り目を付け、さらに、前記分岐部材のフランジ曲がり部に対応する板部分に切れ目を入れ、その後、１回のプレス曲げ加工で前記折り目に則して折り曲げて、前記分岐部材に成形することを特徴とする分岐部材成形方法。
（請求項２）
前記折り目は、その少なくとも一部が溝形断面形状をなすことを特徴とする請求項１に記載の分岐部材成形方法。
（請求項３）
前記切れ目を入れた板部分が前記プレス曲げ加工時に重なって生じた重なり部を、前記プレス曲げ加工後に仮接合することを特徴とする請求項１または２に記載の分岐部材成形方法。
（請求項４）
前記折り曲げ後の被成形材の少なくとも一部に止め具を取り付けることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の分岐部材成形方法。
（請求項５）
請求項１〜４のいずれかに記載された分岐部材成形方法を用いて製造されてなる分岐部材。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の成形方法によれば、ほとんど曲げ変形のみの成形となるので、高強度材料の単板から分岐部材への一体成形が容易となる。また、本発明の分岐部材は、板からの成形過程で絞り、張出し、伸びフランジの各変形はほとんど経ず、これらの変形余裕度が高いものである。
また、分岐部材は隣り合う分岐同士の境界部の形状が全体の形状を大きく左右するため、この部分に止め具を付ける、あるいは重なり部を形成し、接合することにより、優れた寸法精度を有する分岐部材を得ることが可能である。なお、隣り合う分岐同士の境界部とは、隣り合う分岐同士の境界部分とその近傍を含めた領域を意味する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態の第２例を示す折り目および切れ目の平面配置図
【図１Ａ】図１のブランクを本発明により成形してなる分岐部材（ハット形断面形状の３分岐部材）を示す概略立体図
【図２】本発明の実施形態の第４例を示す折り目および切れ目の平面配置図
【図２Ａ】図２のブランクを本発明により成形してなる分岐部材（ハット形断面形状の４分岐部材）を示す概略立体図
【図３】従来プレス成形における分岐部材（３分岐）の成形不具合発生箇所を示す概略立体図
【図４】従来プレス成形における分岐部材（４分岐）の成形不具合発生箇所を示す概略立体図
【図５】本発明の実施形態の第１例を示す折り目の平面配置図
【図５Ａ】図５のブランクを本発明により成形してなる分岐部材（ハット形断面形状の３分岐部材）を示す概略立体図
【図６】本発明の実施形態の第３例を示す折り目の平面配置図
【図６Ａ】図６のブランクを本発明により成形してなる分岐部材（ハット形断面形状の４分岐部材）を示す概略立体図
【図７】板材配置方法あるいは止め具取り付け方法の例を示す概略立体図
【図８】折り目の好ましい形成方法を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明では、金属平板（ブランク）を被成形材の出発材として用い、これを分岐部材に成形する。ブランクの輪郭形状は、成形目標とする分岐部材形状の平面展開図の輪郭形状に基づいて決定するとよい。上記ブランクに対して、まず予備工程において、複数の折り目を付ける。折り目を付ける箇所としては、成形目標とする分岐部材形状の平面展開図において、展開前の立体図形の折曲部に対応する箇所が好ましい。なお、折り目は、前記展開前の立体図形の折曲部に対応する箇所の全部にわたって連続的に付けることのみに限定されるものではなく、場合に応じて、当該箇所の一部のみに断続的につけても良い。ブランクに折り目を付ける加工方法にはコイニング等が好ましく用いうる。
【００１１】
例えば図８には、折曲部に対応する板部分に、精度の高い曲げ位置が容易に得られるように、Ｖ溝９による折り目を線状、破線状、あるいは点線状に形成する形態を示す。ここで、Ｖ溝９の深さは金属板厚みの２０％以下が好ましい。Ｖ溝９の深さが金属板厚みの２０％を超える場合は、自動車骨格部材等で必要とされる部材強度の低下、あるいは折曲部の割れを生じる可能性があり、さらに高強度の金属材料においては、溝を深くすること自体が容易ではなく、生産面や設備コストの問題が生じる可能性がある。なお、溝の形態は図８に例示したＶ字形状に限らず、Ｕ字など各種凹み形状でもよい。また折曲部の曲率半径を大きくとる場合は、溝を複数本平行に設けてもよい。
【００１２】
また、予備工程においては、前記折り目のほか、必要に応じて切れ目を入れてもよい。この切れ目を入れる箇所としては、フランジ同士に重なり部を形成させようとする箇所などが好ましい。
ブランクに切れ目を入れる方法としては、刃工具で貫く、レーザーで貫くなどの方法が挙げられる。
【００１３】
予備工程に続く曲げ工程においては、ブランクに対し、前記付けた複数の折り目が成形目標の分岐部材形状の折曲部となるように曲げ加工を施す。かかる曲げ加工は、金型を使ったプレス曲げ加工により実施可能である。
なお、曲げ工程完了後に被成形材を金型から取り出すと、スプリングバック等による寸法精度不良が起こりやすく、特に高強度鋼では、その傾向が顕著となる。かかる寸法精度の低下を防止し、曲げ工程後の被成形材を目標形状とするために、曲げ工程後の被成形材の少なくとも一部に止め具を取付けることが好ましい。また、前記と同様に寸法精度を向上させるために、曲げ工程内のあるいは曲げ工程後の被成形材の少なくとも一部に重なり部を形成し、該形成した重なり部を接合することも、同様に好ましい。
【００１４】
その場合、隣り合う分岐同士の境界部の形状が全体の形状を大きく左右するため、前記止め具を取付ける部位、あるいは前記重なり部を形成する部位には、前記隣り合う分岐同士の境界部を含めることが好ましい。
前記止め具としては、板状の止め具、棒状の止め具、かすがい状の止め具、ワイヤ状の止め具などが挙げられる。止め具の材質については、特に限定されるものではなく、目標形状を保定するに足りる強度を有していればよく、金属、プラスチック、樹脂などが挙げられる。
【００１５】
以下、本発明の実施形態について説明する。
（実施形態の第１例）
本発明の実施形態の第１例において、図５は、ハット形断面形状の３分岐部材に成形するための所定形状の金属平板（ブランク）100に導入する折り目の配置図であり、図５Ａは、図５のブランクを１回のプレス曲げ加工で成形してなる３分岐部材の概略立体図である。この例では、ブランク100を図５Ａの３分岐部材に成形するにあたり、ブランク100の平面形状を、得ようとする３分岐部材の目標形状立体に応じて定めた図５に示すような三叉路形の平面形状とする。
【００１６】
そして、前記目標形状立体の折曲部に対応するブランク100部分に折り目として、山折りA1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,A9、および谷折りB1,B2,B3,B4,B5,B6,B7,B8,B9を付ける。折り目を付ける加工方法には、コイニング等が好ましく用いうる。その後、１回のプレス曲げ加工で前記折り目に則して（すなわち、折り目がこれと対応する折曲部となるように）折り曲げて、前記３分岐部材に成形する。このプレス曲げ加工は、前記目標形状立体に整合させた立体形状の雌雄金型を用いて容易に実現できる。雄金型の押し込み方向は図５の紙面裏から表へ向かう方向とされる。
【００１７】
成形後は図５Ａのようなほぼ目標形状どおりの３分岐部材が得られる。成形加工は、ほとんど曲げ変形のみの加工であるから、図３の箇所WAREに相当する箇所に割れが発生することは無く、図３の箇所SHIWAに相当する箇所にしわが発生することも無い。
なお、“コ”の字形断面形状の３分岐部材への成形を行う場合は、例えば図５Ａの３分岐部材からフランジ20を削除した形態の３分岐部材となるから、図５のブランク100の谷折り位置より外周側を取り去った形態のブランクを用いればよい。
【００１８】
さらに、曲げ工程後の被成形材110には、例えば図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、隣り合う分岐同士の境界部に、あるいは被成形材110のほぼ全域を覆うように、板材40を配置して、フランジとの重なり部を形成させ、この重なり部を接合することで、寸法精度を向上させることができる。また、図７（ｄ）あるいは（ｅ）あるいは（ｆ）に示すように、隣り合う分岐同士の境界部に止め具50を１個あるいは複数個取り付けることで、寸法精度を向上させることができる（図７（ｆ）は例えばワイヤー状の止め具を用いることができる）。
【００１９】
（実施形態の第２例）
本発明の実施形態の第２例において、図１は、ハット形断面形状の３分岐部材に成形するための所定形状の金属平板（ブランク）100に導入する折り目、切れ目の配置図であり、図１Ａは、図１のブランクを１回のプレス曲げ加工で成形してなる３分岐部材の概略立体図である。この例では、ブランク100を図１Ａの３分岐部材に成形するにあたり、ブランク100の平面形状を、得ようとする３分岐部材の目標形状立体に応じて定めた図１に示すような三叉路形の平面形状とする。
【００２０】
そして、前記目標形状立体の折曲部に対応するブランク100部分に折り目として、山折りA1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,A9、および谷折りB1,B2,B3,B4,B5,B6,B7,B8,B9を付ける。折り目を付ける加工方法には、コイニング等が好ましく用いうる。
さらに、前記目標形状立体のフランジ曲がり部に対応するブランク100部分に切れ目C1,C2,C3を入れる。切れ目を入れる方法としては、刃工具で貫く、レーザーで貫くなどの方法が挙げられる。
【００２１】
その後、１回のプレス曲げ加工で前記折り目に則して（すなわち、折り目がこれと対応する折曲部となるように）折り曲げて、前記３分岐部材に成形する。このプレス曲げ加工は、前記目標形状立体に整合させた立体形状の雌雄金型を用いて容易に実現できる。雄金型の押し込み方向は図１の紙面裏から表へ向かう方向とされる。
成形後は図１Ａのようなほぼ目標形状どおりの３分岐部材が得られる。成形加工は、ほとんど曲げ変形のみの加工であるから、図３の箇所WAREに相当する箇所に割れが発生することは無く、図３の箇所SHIWAに相当する箇所にしわが発生することも無い。
【００２２】
もっとも、前記目標形状立体のフランジ曲がり部に対応させて入れた切れ目C1,C2,C3は、前記プレス曲げ加工の際に重なり部（２枚重ね）C11,C22,C33を形成する。これらの重なり部は、成形後の部材形状を保定するために、仮接合するとよい。この仮接合のための接合方法としては、スポット溶接、かしめ、接着剤適用などが挙げられる。接着剤適用の場合は前記プレス曲げ加工の実行前に切れ目の近傍に接着剤を塗布しておいてもよい。
【００２３】
ここで前記仮接合は、これに代えて本接合としてもよい。
なお、“コ”の字形断面形状の３分岐部材への成形を行う場合は、例えば図１Ａの３分岐部材からフランジ20を削除した形態の３分岐部材となるから、図１のブランク100の谷折り位置より外周側を取り去った（中心側を残した）形態のブランクを用いればよい。この場合、切れ目は入れない。
【００２４】
（実施形態の第３例）
本発明の実施形態の第３例において、図６は、ハット形断面形状の４分岐部材に成形するための所定形状の金属平板（ブランク）100に導入する折り目の配置図であり、図６Ａは、図６のブランクを１回のプレス曲げ加工で成形してなる４分岐部材の概略立体図である。この例では、ブランク100を図６Ａの４分岐部材に成形するにあたり、ブランク100の平面形状を、得ようとする４分岐部材の目標形状立体に応じて定めた図６に示すような十字形の平面形状とする。
【００２５】
そして、前記目標形状立体の折曲部に対応するブランク100部分に折り目として、山折りA1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,A9,A10,A11,A12および谷折りB1,B2,B3,B4,B5,B6,B7,B8,B9,B10,B11,B12を付ける。折り目を付ける加工方法には、コイニング等が好ましく用いうる。その後、１回のプレス曲げ加工で前記折り目に則して（すなわち、折り目がこれと対応する折曲部となるように）折り曲げて、前記４分岐部材に成形する。このプレス曲げ加工は、前記目標形状立体に整合させた立体形状の雌雄金型を用いて容易に実現できる。雄金型の押し込み方向は図６の紙面裏から表へ向かう方向とされる。
【００２６】
成形後は図６Ａのようなほぼ目標形状どおりの４分岐部材が得られる。成形加工は、ほとんど曲げ変形のみの加工であるから、図４の箇所WAREに相当する箇所に割れが発生することは無く、図４の箇所SHIWAに相当する箇所にしわが発生することも無い。
なお、“コ”の字形断面形状の４分岐部材への成形を行う場合は、例えば図６Ａの４分岐部材からフランジ20を削除した形態の４分岐部材となるから、図６のブランク100の谷折り位置より外周側を取り去った形態のブランクを用いればよい。
【００２７】
（実施形態の第４例）
本発明の実施形態の第４例において、図２は、ハット形断面形状の４分岐部材に成形するための所定形状の金属平板（ブランク）100に導入する折り目、切れ目の配置図であり、図２Ａは、図２のブランクを１回のプレス曲げ加工で成形してなる４分岐部材の概略立体図である。この例では、ブランク100を図２Ａの４分岐部材に成形するにあたり、ブランク100の平面形状を、得ようとする４分岐部材の目標形状立体に応じて定めた図２に示すような十字形の平面形状とする。
【００２８】
そして、前記目標形状立体の折曲部に対応するブランク100部分に折り目として、山折りA1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,A9,A10,A11,A12および谷折りB1,B2,B3,B4,B5,B6,B7,B8,B9,B10,B11,B12を付ける。折り目を付ける加工方法には、コイニング等が好ましく用いうる。
さらに、前記目標形状立体のフランジ曲がり部に対応するブランク100部分に切れ目C1,C2,C3,C4を入れる。切れ目を入れる方法としては、刃工具で貫く、レーザーで貫くなどの方法が挙げられる。
【００２９】
その後、１回のプレス曲げ加工で前記折り目に則して（すなわち、折り目がこれと対応する折曲部となるように）折り曲げて、前記４分岐部材に成形する。このプレス曲げ加工は、前記目標形状立体に整合させた立体形状の雌雄金型を用いて容易に実現できる。雄金型の押し込み方向は図２の紙面裏から表へ向かう方向とされる。
成形後は図２Ａのようなほぼ目標形状どおりの４分岐部材が得られる。成形加工は、ほとんど曲げ変形のみの加工であるから、図４の箇所WAREに相当する箇所に割れが発生することは無く、図４の箇所SHIWAに相当する箇所にしわが発生することも無い。
【００３０】
もっとも、前記目標形状立体のフランジ曲がり部に対応させて入れた切れ目C1,C2,C3,C4は、前記プレス曲げ加工の際に重なり部（２枚重ね）C11,C22,C33,C44(ただし、重なり部C22は、図２Ａでは基部１に隠蔽されている)を形成する。これらの重なり部は、成形後の部材形状を保定するために、仮接合するとよい。この仮接合のための接合方法としては、スポット溶接、かしめ、接着剤適用などが挙げられる。接着剤適用の場合は前記プレス曲げ加工の実行前に切れ目の近傍に接着剤を塗布しておいてもよい。
【００３１】
ここで前記仮接合は、これに代えて本接合としてもよい。
なお、“コ”の字形断面形状の４分岐部材への成形を行う場合は、例えば図２Ａの４分岐部材からフランジ20を削除した形態の４分岐部材となるから、図２のブランク100の谷折り位置より外周側を取り去った（中心側を残した）形態のブランクを用いればよい。この場合、切れ目は入れない。
【実施例１】
【００３２】
表１に示す板厚および引張特性（降伏強さＹＳ，引張強さＴＳ，伸びＥｌ）を有する薄鋼板（材料記号Ａ，Ｂ，Ｃ）を、表２に示す成形方法でハット形断面形状の３分岐部材または４分岐部材に成形し、得られた３分岐部材形状および４分岐部材形状を目視観察して成形方法を評価した。その結果、表２に示すとおり、従来例では、図３又は図４の箇所SHIWAに相当する箇所にはしわが、同図の箇所WAREに相当する箇所には割れが、それぞれ発生したのに対し、本発明例では、そのようなしわおよび割れは発生しなかった。また、本発明例の中でも止め具を取り付けた場合、あるいは重なり部を形成・接合したものは、寸法精度に優れていた。
【００３３】
【表１】
0005568877.tif 000002
【００３４】
【表２】
0005568877.tif 000003
【実施例２】
【００３５】
表１に示す板厚および引張特性（降伏強さＹＳ，引張強さＴＳ，伸びＥｌ）を有する薄鋼板（材料記号Ａ，Ｂ，Ｃ）を、表３に示す成形方法で分岐部材に成形し、得られた分岐部材形状を目視観察して成形方法を評価した。なお、折り目は図８に示したＶ溝状に形成した。その結果、表３に示すとおり、本発明例では、図３および図４のWAREおよびSHIWAに相当する箇所に、割れおよびしわは発生しなかった。
【００３６】
【表３】
0005568877.tif 000004
【符号の説明】
【００３７】
１  基部
２，３，４，５  分岐
９  Ｖ溝
20  フランジ
40  板材
50  止め具
100  ブランク（金属平板）
110  折り曲げ後（曲げ工程後）の被成形材
A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,A9,A10,A11,A12  山折り（折り目；分岐部材成形後は折曲部）
B1,B2,B3,B4,B5,B6,B7,B8,B9,B10,B11,B12  谷折り（折り目；分岐部材成形後は折曲部）
C1,C2,C3,C4  切れ目
C11,C22,C33,C44  重なり部（２枚重ね）  
【図１】
0005568877.tif 000005
【図１Ａ】
0005568877.tif 000006
【図２】
0005568877.tif 000007
【図２Ａ】
0005568877.tif 000008
【図３】
0005568877.tif 000009
【図４】
0005568877.tif 000010
【図５】
0005568877.tif 000011
【図５Ａ】
0005568877.tif 000012
【図６】
0005568877.tif 000013
【図６Ａ】
0005568877.tif 000014
【図７】
0005568877.tif 000015
【図８】
0005568877.tif 000016