(57)【要約】【課題】第１および第２の板状部がコーナ部を介して繋がった構造をもち、かつコーナ部の補強が適切に図られた金属製構造材を生産効率よく廉価に製造する。【解決手段】第１および第２の板状部１１，１２がコーナ部Ｃを介して繋がった構造をもつ金属製構造材１の製造方法であって、素材となる金属板１Ａのうち、コーナ部Ｃとなる部位１４を加熱する工程と、型２０〜２２を用いて金属板１Ａにプレス加工を施し、前記加熱された部位１４を膨出部１５として形成するとともに、型２０，２２を用いて膨出部１５を冷却して焼入れを施すダイクエンチ工程と、膨出部１５をコーナ部Ｃとし、かつ膨出部１５の両側に繋がっている部分を第１および第２の板状部１１，１２とするように、膨出部１５と第２の板状部１２との境界部分を屈曲させる工程と、を有している。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素材となる金属板に加工を施すことにより、第１および第２の板状部がコーナ部を介して繋がった構造をもつ金属製構造材を製造するための方法であって、
前記金属板のうち、前記コーナ部として形成される部位を加熱する加熱工程と、
型を用いて前記金属板にプレス加工を施すことにより、前記金属板のうち、前記加熱が施された部位を前記金属板の厚み方向に膨出した膨出部として形成するとともに、前記型を用いて前記膨出部を冷却することにより前記膨出部に焼入れを施すダイクエンチ工程と、
前記金属板のうち、前記膨出部を前記コーナ部とし、かつ前記膨出部の両側に繋がっている部分を前記第１および第２の板状部とするように、前記膨出部と前記第２の板状部との境界部分を屈曲させる曲げ加工工程と、
を有していることを特徴とする、金属製構造材の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の金属製構造材の製造方法であって、
前記ダイクエンチ工程においては、前記金属板を幅方向に圧縮し、前記膨出部の増肉化を図る、金属製構造材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や建築構造物などの構造材として用いられる断面ハット状、断面Ｌ字状、あるいはその他の形状の金属製構造材を好適に製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車両の車体構成部材として、断面ハット状の金属製構造材がよく用いられている。従来では、このような形態の金属製構造材を製造するための方法として、たとえば特許文献１に記載の方法がある。
同文献に記載の方法では、素材となる平板状の金属板を断面ハット状にプレス加工するが、その際には、部分的なプレス加工を繰り返すことにより、金属板の一部が偏平なＺ字状に折り返された形状のコーナ部を形成している。このような構成によれば、コーナ部の剛性が高まり、金属製構造材全体の強度をも高めることが可能である。
【０００３】
しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるような不具合があった。
【０００４】
第１に、金属製構造材を製造する場合には、全体の薄肉化や軽量化を図りつつ、強度のさらなる向上を図ることを目的として、応力が集中し易いコーナ部に焼入れを施したい場合がある。ところが、従来においては、コーナ部を形成した後に焼入れを施すべくコーナ部の加熱および冷却処理を行なうと、このコーナ部に歪みが生じ、金属製構造材全体が変形する虞がある。一方、コーナ部を形成する前に焼入れを施したのでは、コーナ部を形成する際の成形性が悪化し、コーナ部の形成作業が困難化する不具合がある。
第２に、前記従来技術においては、金属板の一部が偏平なＺ字状に折り返されるように金属板に複数回のプレス加工を施す必要がある。このため、プレス作業工程数が多く、生産性はさほど良好ではないため、製造コストが高価となる不具合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４９８３３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、第１および第２の板状部がコーナ部を介して繋がった構造をもち、かつ前記コーナ部の補強が適切に図られた金属製構造材を、少ない作業工程数によって生産効率よく廉価に製造することが可能な金属製構造材の製造方法を提供することを、その課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００８】
本発明により提供される金属製構造材の製造方法は、素材となる金属板に加工を施すことにより、第１および第２の板状部がコーナ部を介して繋がった構造をもつ金属製構造材を製造するための方法であって、前記金属板のうち、前記コーナ部として形成される部位を加熱する加熱工程と、型を用いて前記金属板にプレス加工を施すことにより、前記金属板のうち、前記加熱が施された部位を前記金属板の厚み方向に膨出した膨出部として形成するとともに、前記型を用いて前記膨出部を冷却することにより前記膨出部に焼入れを施すダイクエンチ工程と、前記金属板のうち、前記膨出部を前記コーナ部とし、かつ前記膨出部の両側に繋がっている部分を前記第１および第２の板状部とするように、前記膨出部
と前記第２の板状部との境界部分を屈曲させる曲げ加工工程と、を有していることを特徴としている。
【０００９】
このような構成によれば、次のような効果が得られる。
第１に、前記方法によって製造される金属製構造材は、コーナ部に膨出部が形成されて剛性が高められ、しかもこの膨出部には焼入れが施されたものとなる。このため、コーナ部の高強度化が効率良く図られたものとなり、全体の厚肉化や重量の増大化を抑制しつつ、高強度の金属製構造材を適切に得ることが可能となる。
第２に、コーナ部に位置する膨出部の形成および焼入れは同時に行なわれる。また、前記従来技術とは異なり、金属板に対するプレス加工を多数回にわたって行なう必要も無くなり、加工工程数を少なくすることができる。したがって、金属製構造材の生産性の向上を図り、製造コストの低減化を好適に図ることができる。
【００１０】
本発明において、好ましくは、前記ダイクエンチ工程においては、前記金属板を幅方向に圧縮し、前記膨出部の増肉化を図る。
【００１１】
このような構成によれば、コーナ部の剛性を一層高めることができる。
【００１２】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の製造方法によって製造される金属製構造材の一例を示す斜視図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は、本発明に係る金属製構造材の製造方法の一例を示す説明図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、本発明の他の例を示す要部断面図である。
【図４】本発明の適用対象となる金属製構造材の他の例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１５】
まず、本発明の製造方法によって製造される図１の金属製構造材１を説明する。
この金属製構造材１は、断面ハット状の部材であり、たとえば自動車の車体構成部品（補強部材を含む）として用いられるものである。この金属製構造材１は、上板部としての第１の板状部１１と、左右一対の側板部としての第２の板状部１２と、これら第１および第２の板状部１１，１２との中間に位置してこれらを一体的に繋ぐ一対のコーナ部Ｃとを有している。第２の板状部１２の下部には、第３の板状部１３が屈曲した状態で連設されている。コーナ部Ｃは、後述する製造方法から理解されるように、増肉が図られているとともに、焼入れ処理も施された部分である。
【００１６】
次に、金属製構造材１の製造方法の一例を、図２を参照して説明する。
【００１７】
まず、金属製構造材１の原材料として、図２（ａ）に示すような矩形平板状の金属板１Ａ（鋼板）を準備し、この金属板１Ａのうち、後の工程においてコーナ部Ｃとして形成される２箇所の部位１４（２条の帯状領域）を局所的に加熱する。この加熱は、たとえば通電による加熱や、高周波加熱などにより行なうことができるが、その具体的な加熱方法は問わない。加熱温度は、後述する焼入れが可能な温度であり、たとえば８５０〜９００℃である。
【００１８】
次いで、図２（ｂ）に示すように、プレス用の金型である上型２０，２１、および下型２２を用いて、金属板１Ａに２条の膨出部１５を形成するとともに、この膨出部１５に焼入れを施すダイクエンチを行なう。このことにより、同図（ｃ）に示すような形態の金属板１Ａが得られる。
【００１９】
この点をより具体的に説明すると、まず、図２（ｂ）に示す下型２２は、その上面部が平面状であり、金属板１Ａの下面全体を受けるためのものである。これに対し、上型２０は、金属板１Ａの幅方向略中央寄り領域を押さえるためのものであるが、その下面部には、下向き開口の左右一対の凹溝部２０ａを有している。この凹溝部２０ａは、金属板１Ａの前記した２条の加熱部位１４の直上に位置合わせする。一対の上型２１は、金属板１Ａの左右両端面１９に当接させて、それら両端面１９を金属板１Ａの中央寄り方向に押圧するためのものである。一対の上型２１によって金属板１Ａを左右幅方向に圧縮すると、２条の加熱部位１４は、圧縮変形を生じて凹溝部２０ａ内に進入するように膨出（隆起）し、２条の膨出部１５が形成される。各膨出部１５は、左右幅方向圧縮変形によって形成されたものであるために、増肉が図られた部位となっている（金属板１Ａの他の部分よりも厚みが大きい）。
【００２０】
一方、上型２０および下型２２は、たとえば内部に冷却用の通水路（図示略）を備えており、金属板１Ａに対する冷却機能を有している。このことにより、金属板１Ａに膨出部１５を形成すると同時に、この膨出部１５を冷却し、焼入れを施すことが可能である。なお、図２（ｂ）においては、凹溝部２０ａが断面矩形状とされ、この凹溝部２０ａの内壁と膨出部１５の外面との間に隙間が形成されているが、好ましくは、凹溝部２０ａは、膨出部１５の外面に対応した断面形状（たとえば、半円状）とされて、凹溝部２０ａの内壁が膨出部１５の外面に接触し、膨出部１５の冷却が効率よく行なわれるように構成される（後述の図３も同様）。
【００２１】
その後、図２（ｃ）の金属板１Ａについては、同図（ｄ），（ｅ）に示すように、曲げ加工を施す。この曲げ加工は、第１の板状部１１を上下の型３０，３１によって挟んだ状態において、一対の型３２を利用して第２の板状部１２を下方に押し下げることにより行なう。膨出部１５は、焼入れが施され、他の部分よりも高硬度の部位となっているために、前記の曲げ加工によれば、膨出部１５と第２の板状部１２との境界部分が屈曲し、第２の板状部１２が膨出部１５の一端から下向きに延びるように加工することができる。この曲げ加工では、第３の板状部１３をも形成することが可能であるが、この第３の板状部１３については、別工程で形成してもよい。
【００２２】
前記したような一連の工程により、図１に示した金属製構造材１を適切に製造することが可能であり、次のような作用が得られる。
【００２３】
すなわち、金属製構造材１は、各コーナ部Ｃに焼入れが施されており、しかもこのコーナ部Ｃは、膨出部１５を有しているために、強度が高められたものとなる。とくに、本実施形態では、図２（ｂ）を参照して説明したように、膨出部１５は、増肉が図られた部分であるために、コーナ部Ｃの強度は一層高いものとなる。このため、金属製構造材１の全体の厚肉化や重量増大を適切に抑制しつつ、高強度化を効率よく図ることが可能であり、軽量かつ高強度の性能が要求される車体構成部材などとして用いるのに好適なものとなる。
【００２４】
前記した製造方法では、コーナ部Ｃに位置する膨出部１５の形成および焼入れは同時に行なわれている。また、膨出部１５の形成に際し、金属板１Ａに対するプレス加工を多数回にわたって繰り返し行なうような必要はない。図２（ａ）に示す金属板１Ａの加熱工程から同図（ｅ）に示す金属板１Ａの曲げ工程までの作業工程総数は少ない。したがって、
金属製構造材１の生産性がよく、その製造コストも廉価にすることができる。
【００２５】
図３および図４は、本発明の他の実施形態を示している。これらの図において、前記実施形態と同一または類似の要素には、前記実施形態と同一の符号を付している。
【００２６】
図３に示す実施形態においては、金属板１Ａにダイクエンチを施すための手段として、下型２２に一対の凸状部２２ａを形成し、これら凸状部２２ａによって金属板１Ａの加熱部位１４を押圧している。このような手段によれば、同図（ｂ）に示すように、凸状部２２ａによる押圧作用により、加熱部位１４を上型２０の凹状部２０ａ側に突出させ、膨出部１５Ａを形成することができる。もちろん、この膨出部１５Ａを冷却し、焼入れすることもできる。  本実施形態によれば、膨出部１５Ａの増肉化を図ることは難しいものの、やはり膨出部１５Ａの形成、およびその焼入れにより、この部分の高強度化を適切に図ることが可能である。
【００２７】
図４に示す金属製構造材１’は、断面略Ｌ字状であり、その全体構成は、１つずつの第１および第２の板状部１１，１２が１つのコーナ部Ｃを介して繋がった構成である。本発明は、このような構成の金属製構造材１’を製造する場合にも適用可能である。なお、金属製構造材１’の製造工程は、図２を参照して説明した工程と比較すると、膨出部１５を１つのみ設けるなどの点で相違する点はあるものの、その基本的な構成は同様であるため省略する。
【００２８】
本発明の適用対象となる金属製構造材は、第１および第２の板状部がコーナ部を介して繋がった構造をもつ金属製構造材であり、金属製構造材の全体が前記したような構造であってもよいし、金属製構造材の一部が前記したような構造であってもよい。第１および第２の板状部やコーナ部の具体的な数は限定されない。板状部としては、第１および第２の板状部とは別に、第３あるいは第４の板状部などがさらに設けられていてもよい。金属製構造材に複数のコーナ部を形成する場合、それら全てのコーナ部に膨出部を形成し、また焼入れを施す必要もない。
【００２９】
本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る金属製構造材の製造方法の各工程の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に変更自在である。
【符号の説明】
【００３０】
Ｃ  コーナ部
１，１’  金属製構造材
１Ａ  金属板
１１，１２  第１および第２の板状部
１４  加熱部位
１５，１５Ａ  膨出部
２０〜２２  型
３０〜３２  型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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