(57)【要約】【課題】  実施容易で、部材のねじれを軽減、抑制することができる湾曲状チャンネル部材の成形方法を提供する。【解決手段】  本発明は、平坦壁部の両側に縦壁部が形成され、断面中心線が湾曲した湾曲状チャンネル部材を成形する成形方法であって、前記湾曲状チャンネル部材をブランクから絞り成形あるいは曲げ成形した後、前記湾曲状チャンネル部材１の平坦壁部１１に対してその外側部１１Ｐに多数の凹部２１を湾曲周方向に沿って列設して引張応力を残留させ、又は／及びその内側部１１Ｔに多数の凹部を列設した後、これらを潰して湾曲周方向に沿って圧縮応力を残留させる。これによって、負方向のねじれを発生させ、部材の材料形状から成形により正方向に生じるねじれを軽減、抑制する。【選択図】        図１０
2006272413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦壁部の両側に縦壁部が形成され、断面中心線が湾曲した湾曲チャンネル部を有する湾曲状チャンネル部材を成形する成形方法であって、
前記湾曲状チャンネル部材をブランクから絞り成形あるいは曲げ成形した後、前記湾曲チャンネル部の平坦壁部に対してその外側部に湾曲周方向に沿って圧縮応力を残留させ、又は／及びその内側部に湾曲周方向に沿って引張応力を残留させる、湾曲状チャンネル部材の成形方法。
【請求項２】
平坦壁部の両側に縦壁部が形成され、断面中心線が湾曲した湾曲チャンネル部を有する湾曲状チャンネル部材を成形する成形方法であって、
前記湾曲状チャンネル部材をブランクから絞り成形あるいは曲げ成形した後、前記湾曲チャンネル部の平坦壁部に対してその外側部に湾曲周方向に沿って引張応力を残留させ、又は／及びその内側部に湾曲周方向に沿って圧縮応力を残留させる、湾曲状チャンネル部材の成形方法。
【請求項３】
前記平坦壁部に複数の凹部又は／及び凸部を加圧成形することによって引張応力を残留させる、請求項１又は２に記載した湾曲状チャンネル部材の成形方法。
【請求項４】
前記平坦壁部に複数の凹部又は／及び凸部を加圧成形した後、当該凹部及び凸部を潰して平坦状に成形することによって圧縮応力を残留させる、請求項１又は２に記載した湾曲状チャンネル部材の成形方法。
【請求項５】
前記平坦壁部に湾曲周方向に沿って凹んだ凹部又は膨出した凸部を成形することによって前記平坦部の外側部に湾曲周方向に沿って圧縮応力を残留させるとともに内側部に湾曲周方向に沿って引張応力を残留させる、請求項１に記載した湾曲状チャンネル部材の成形方法。
【請求項６】
前記平坦壁部に湾曲周方向に沿って凹んだ凹部又は膨出した凸部を成形した後、当該凹部又は凸部を潰して平坦状に成形することによって前記平坦壁部の外側部に湾曲周方向に沿って引張応力を残留させるとともに内側部に湾曲周方向に沿って圧縮応力を残留させる、請求項２に記載した湾曲状チャンネル部材の成形方法。
【請求項７】
平坦壁部の両側に縦壁部が形成され、断面中心線が湾曲した湾曲チャンネル部を有する湾曲状チャンネル部材を成形する成形方法であって、
前記ブランクに対して、前記湾曲チャンネル部の平坦壁部の外側部に対応するブランクの部分に予め湾曲周方向に沿って圧縮応力を残留させ、又は／及びその内側部に対応するブランクの部分に予め湾曲周方向に沿って引張応力を残留させ、前記応力を残留させたブランクを用いて前記湾曲状チャンネル部材を絞り成形あるいは曲げ成形する、湾曲状チャンネル部材の成形方法。
【請求項８】
平坦壁部の両側に縦壁部が形成され、断面中心線が湾曲した湾曲チャンネル部を有する湾曲状チャンネル部材を成形する成形方法であって、
前記ブランクに対して、前記湾曲チャンネル部の平坦壁部の外側部に対応するブランクの部分に予め湾曲周方向に沿って引張応力を残留させ、又は／及びその内側部に対応するブランクの部分に予め湾曲周方向に沿って圧縮応力を残留させ、前記応力を残留させたブランクを用いて前記湾曲状チャンネル部材を絞り成形あるいは曲げ成形する、湾曲状チャンネル部材の成形方法。
【請求項９】
前記平坦壁部に対応するブランクの部分に予め複数の凹部又は／及び凸部を加圧成形することによって引張応力を残留させる、請求項７又は８に記載した湾曲状チャンネル部材の成形方法。
【請求項１０】
前記平坦壁部に対応するブランクの部分に予め複数の凹部又は／及び凸部を加圧成形した後、当該凹部及び凸部を潰して平坦状に成形することによって圧縮応力を残留させる、請求項７又は８に記載した湾曲状チャンネル部材の成形方法。
【請求項１１】
前記平坦壁部に対応するブランクの部分に予め湾曲周方向に沿って凹んだ凹部又は膨出した凸部を成形することによって前記平坦部の外側部に圧縮応力を残留させるとともに内側部に引張応力を残留させる、請求項７に記載した湾曲状チャンネル部材の成形方法。
【請求項１２】
前記平坦壁部に対応するブランクの部分に予め湾曲周方向に沿って凹んだ凹部又は膨出した凸部を成形した後、当該凹部又は凸部を潰して平坦状に成形することによって前記平坦部の外側部に引張応力を残留させるとともに内側部に圧縮応力を残留させる、請求項８に記載した湾曲状チャンネル部材の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車などの各種輸送機の車体構造部材等として用いられる湾曲状チャンネル部材の成形方法に係り、成形型から離型した後に生じる部材のねじれを抑制する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃費の向上、環境への配慮、安全性の向上などを企図して、自動車の車体や部品の強化と軽量化が推し進められており、その手段の一つとして車体構造部材（フレーム部材、メンバー部材）やパネル類（外板、内板）などに対して鋼板の高強度化（ハイテン化）やアルミニウム合金板等の軽量材への転換が進められている。
【０００３】
前記構造部材の代表的断面形状としては、図１(1) に示すように、平坦壁部（ウェブ）１１と、前記平坦壁部１１の両端部に屈曲形成された縦壁部１２，１２と、各縦壁部２２の末端部に外側へ屈曲形成されたフランジ部１３を備えたハット形チャンネル部材や、図１(2) に示すように、前記ハット形チャンネル部材に対してフランジ部１３を有しないＵ形チャンネル部材がある。図例では、前記縦壁部１２は平坦壁部１１に対して垂直に屈曲形成されているが、傾斜状に形成される場合もある。本発明で前記ハット形チャンネル部材及びＵ形チャンネル部材をまとめてチャンネル部材という。
前記ハット形チャンネル部材の横断面形状は、幅（縦壁部の内幅）Ｗ、高さ（フランジ部の下面から平坦壁部の上面までの高さ）Ｈ、フランジ部の幅Ｌｆ（フランジ部の先端から縦壁部の内面までの長さ）、平坦壁部から縦壁部に移行する曲げ部の半径ｒｐ、及び縦壁部からフランジ部に移行する曲げ部の半径ｒｄによって特定される。Ｕ形チャンネル部材の場合は、フランジ部１３を除き、同様に特定される。
【０００４】
前記ハット形チャンネル部材は、通常、絞り成形（ドロー成形）あるいは曲げ成形（フォーム成形）によって、またＵ形チャンネル部材は曲げ成形によって成形される。
図２は、前記ハット形チャンネル部材の絞り成形の説明図であり、パンチ３１の平坦壁成形部に載置されたブランク（素板）Ｂは、パッド３２によってパンチ３１の平坦壁成形部の上で位置がずれないように保持され、ダイ３３の下面とブランクホルダー３４との間に挟持される。そして、ダイ３３をブランクホルダー３４の押圧力に抗して下方に移動させることにより、パンチ３１とダイ３３との協働によって縦壁部を成形し、ハット形チャンネルに成形される。図中、ダイ３３の縦壁成形部から下面に移行する曲げ成形部（「ダイ肩」ともいう。）の半径は前記ｒｄに等しく、またパンチ３１の縦壁成形部から平坦壁成形部に移行する曲げ成形部（「パンチ肩」ともいう。）の半径は前記ｒｐに等しい。以下、図３及び図４において同様である。
図３は、前記ハット形チャンネル部材の曲げ成形の説明図であり、パンチ３１の平坦壁成形部に載置されたブランクＢは、パッド３２によってパンチ３１の平坦壁成形部の上で位置がずれないように保持され、ダイ３３を下方に移動させ、パンチ３１とダイ３３との協働によって、縦壁部を成形し、成形終了時点（下死点）でダイ３３の下面とフランジ成形部３５との間にブランクＢを挟持してフランジ部を成形することにより、ハット形チャンネルに成形される。
また、図４は、前記Ｕ形チャンネル部材の曲げ成形の説明図であり、パンチ３１の平坦壁成形部に載置されたブランクＢは、パッド３２によってパンチ３１の平坦壁成形部の上で位置がずれないように保持され、ダイ３３を下方に移動させることにより、パンチ３１とダイ３３との協働によって縦壁部を成形し、Ｕ形チャンネルに成形される。
前記図２から図４の成形型は、プレス上死点において、パンチ３１がダイ３３の下方に配置され、成形過程でダイ３３をパンチ３１側へ移動させることでブランクを成形したが、これとは上下逆に、パンチ３１をダイ３３の上方に配置し、成形過程でダイをパンチ側へ上昇させて成形する場合もある。また、図例では、パンチを固定側とし、ダイを移動側としたが、これとは逆に、ダイを固定側とし、パンチを移動側とする場合もある。
【０００５】
チャンネル部材の断面中心線（各垂直断面の中心を連ねた線）が直線状の場合、ハット形チャンネル部材では、絞り成形、曲げ成形のいずれの成形においても、その縦壁部１２が曲げ曲げ戻し変形を受けるため、縦壁部１２の表裏面に引張、圧縮の応力分布が生じ、離型後、この応力が解放されて弾性回復（スプリングバック）により、図５に示すように、縦壁部１２の外側が凹んだ壁反りが生じる。なお、絞り成形は曲げ成形に比して曲げ曲げ戻し変形が大きいため、反りも大きくなる。一方、Ｕ形チャンネル部材では、縦壁部には応力分布が生じないため、縦壁部に反りは生じない。
【０００６】
このように直線状のハット形チャンネル部材には、縦壁部１２に反りが生じるが、これを抑制する壁反り抑制手段としては、例えば下記の技術が知られている。
(1) 成形終期におけるＢＨＦ（Blank Holding Force、ブランクホルダーの押圧力）の制御
成形終期に縦壁部の張力を制御する方法であって、成形終期から終了時にかけてＢＨＦを高めて縦壁部に張力を付与し、縦壁部の板厚裏面の応力差を無くすようにする。
(2) コイニングビードの形成（特許文献１：特開２００１−８７８１６公報）
縦壁部に生じる圧縮力を減殺するため、成形と共に、あるいは仕上工程で縦壁部にコイニングビード（線状凹部）を加圧形成（コイニング）して板厚方向の応力差を軽減、解消する。
【０００７】
ところが、断面中心線が湾曲状のチャンネル部材の場合、ハット形チャンネル部材は勿論、Ｕ形チャンネル部材の場合も縦壁部に反りが生じるだけでなく、部材にねじれ（ひねり）が生じるようになる。
図６は、湾曲状ハット形チャンネル部材１の成形後のねじれ状態を示す。図６(1) は平坦壁部１１を上側に、フランジ部１３を下側に配置した部材の平面図を、図６(2) は図６(1) のＡ−Ａ線断面図を示し、実線は成形後の部材形状を、二点鎖線は目標形状を示す。図６は、湾曲状ハット形チャンネル部材１の湾曲の周方向の各端部において、平坦壁部１１の湾曲の径方向の両端を同一平面（水平面）上で拘束した４点支持状態における、部材のねじれ状態を示しており、図中の丸印は拘束点を示す。以下、部材のねじれについて説明する場合、前記４点支持状態を前提とする。
ここで、ねじれの方向を以下のように定義する。図例のように、湾曲の径方向の外側の縦壁部あるいはフランジ部（「縮みフランジ部（ＰＦ）」という。これに対して内側のフランジ部を「伸びフランジ部（ＴＦ）」という。）が平坦壁部１１側に傾く場合のねじれの方向を「正」、その逆の場合を「負」と定義し、成形後の平坦壁部１１が目標形状の平坦壁部１１に対してなす角θを「ねじれ角」というものとする。
【０００８】
前記湾曲状チャンネル部材の成形において、ねじれが生じる原因として、縦壁部の板厚表裏の応力差により生じる縦壁部の反りが主原因とする説（井上ほか、第５３回塑性加工連合講演会論文集、（２００２）、２７１）やフランジ部、縦壁部の面内応力（伸び縮み）が主原因とする説（薄鋼板成形技術研究会編、プレス成形難易ハンドブック、（１９８７）、１７７、日刊工業新聞社発行）があるが、ねじれ発生の原因は必ずしも明確になっていない。
【０００９】
一方、湾曲状チャンネル部材のねじれを抑制する成形方法として、特開昭５９−２２０２１５号公報（特許文献２）には、平坦壁部又はフランジ部の長手方向に断続的にリブ出しをしつつ形部品を成形し、前記リブを押圧加工するプレス加工法が、また特開２００４−２５２７３号公報（特許文献３）には、パンチあるいはダイに複数の突起物を着脱自在に設け、これらの突起物の設置密度、設置高さを適宜変更し、成形過程で平坦壁部にエンボス加工を施すプレス成形品の製造方法が記載されている。
【特許文献１】特開２００１−８７８１６公報
【特許文献２】特開昭５９−２２０２１５号公報
【特許文献３】特開２００４−２５２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記特許文献２の成形方法は必ずしも十分なねじれ抑制効果が得られていない。また、特許文献３の技術については、多数の突起物が着脱自在に設けられた特殊な成形型が必要であり、汎用性に劣る。さらに、これらの技術は、単に平坦壁部の全体に断続的にリブを形成した事例あるいは突起物の設定部位を試行錯誤で決定したに過ぎない事例が開示されるのみであり、実施指針が示されておらず、プレス成形方法として工業的に実施し難いものである。
本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、実施容易で、部材のねじれを軽減、抑制することができる湾曲状チャンネル部材の成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、湾曲状チャンネル部材の成形における変形挙動を汎用のＦＥＭ（有限要素法）により解析した結果、湾曲状ハット形チャンネル部材では部材高さが２０mm程度、湾曲状Ｕ形チャンネル部材では４０mm程度になると、正のねじれ変形が生じることを知見した。また、湾曲状チャンネル部材を成形した後、フランジ部の応力分布を制御するよりも、平坦壁部の応力分布を制御する方がねじれ抑制効果が大きく、その平坦壁部に新たな加工を施し、種々の残留応力分布を付与して、その応力を解放した場合、どのようなねじれが生じるかについて調べたところ、平坦壁部の外側部に湾曲周方向に沿って圧縮残留応力を、内側部に湾曲周方向に沿って引張残留応力を付与する加工を施すと正のねじれが助長され、これとは反対に平坦壁部の外側部に湾曲周方向に沿って引張残留応力を、内側部に湾曲周方向に沿って圧縮残留応力を付与する加工を施すと負方向のねじれが生じることを知見した。従って、成形により正のねじれが生じる湾曲状チャンネル部材に対しては、その成形過程で平坦壁部の外側部に湾曲周方向に沿って引張残留応力を、又は／及び内側部に湾曲周方向に沿って圧縮残留応力を付与することによって、また負のねじれが生じる湾曲状チャンネル部材に対しては、平坦壁部の外側部に湾曲周方向に沿って圧縮残留応力を、又は／及び内側部に湾曲周方向に沿って引張残留応力を付与することによって、部材のねじれを抑制、軽減することができる。本発明はかかる知見を基に完成されたものである。
【００１２】
すなわち、本発明の第１の湾曲状チャンネル部材の成形方法は、平坦壁部の両側に縦壁部が形成され、断面中心線が湾曲した湾曲チャンネル部を有する湾曲状チャンネル部材を成形する成形方法であって、前記湾曲状チャンネル部材をブランクから絞り成形あるいは曲げ成形した後、前記湾曲チャンネル部の平坦壁部に対してその外側部に湾曲周方向に沿って圧縮応力を残留させ、又は／及びその内側部に湾曲周方向に沿って引張応力を残留させるものである。なお、湾曲チャンネル部を有する湾曲状チャンネル部材とは、湾曲チャンネル部のみからなる湾曲状チャンネル部材及び湾曲チャンネル部を一部に含む湾曲状チャンネル部材のいずれのものも含む。
この成形方法によると、前記湾曲チャンネル部の平坦壁部に対してその外側部に湾曲周方向に沿って圧縮応力を残留させ、又は／及びその内側部に湾曲周方向に沿って引張応力を残留させるので、正方向のねじれを生じさせることができ、部材の材料形状から成形により負方向のねじれが生じる湾曲状チャンネル部材に対して、部材のねじれを抑制、軽減することができる。
【００１３】
また、本発明の第２の湾曲状チャンネル部材の成形方法は、前記所定構造の湾曲状チャンネル部材をブランクから絞り成形あるいは曲げ成形した後、前記湾曲チャンネル部の平坦壁部に対してその外側部に湾曲周方向に沿って引張応力を残留させ、又は／及びその内側部に湾曲周方向に沿って圧縮応力を残留させるものである。
この成形方法によると、前記湾曲チャンネル部の平坦壁部に対してその外側部に湾曲周方向に沿って引張応力を残留させ、又は／及びその内側部に湾曲周方向に沿って圧縮応力を残留させるので、負方向のねじれを生じさせることができ、部材の材料形状から成形により正方向のねじれが生じる湾曲状チャンネル部材に対して、部材のねじれを抑制、軽減することができる。
【００１４】
また、本発明の第３の湾曲状チャンネル部材の成形方法は、前記所定構造の湾曲状チャンネル部材を成形する成形方法であって、前記ブランクに対して、前記湾曲チャンネル部の平坦壁部の外側部に対応するブランクの部分に予め湾曲周方向に沿って圧縮応力を残留させ、又は／及びその内側部に対応するブランクの部分に予め湾曲周方向に沿って引張応力を残留させ、前記応力を残留させたブランクを用いて前記湾曲状チャンネル部材を絞り成形あるいは曲げ成形する成形方法である。
この成形方法によると、予め、ブランクに対して、湾曲チャンネル部の平坦壁部の外側部に対応するブランクの部分に湾曲周方向に沿って圧縮応力を残留させ、又は／及びその内側部に対応するブランクの部分に湾曲周方向に沿って引張応力を残留させるので、所定の残留応力を容易に付与することができる。また、この残留応力を付与したブランクを用いて成形するので、部材に正方向のねじれを生じさせることができ、部材の材料形状から成形により負方向のねじれが生じる湾曲状チャンネル部材に対して、部材のねじれを抑制、軽減することができる。
【００１５】
また、本発明の第４の湾曲状チャンネル部材の成形方法は、前記所定構造の湾曲状チャンネル部材を成形する成形方法であって、前記ブランクに対して、前記湾曲チャンネル部の平坦壁部の外側部に対応するブランクの部分に予め湾曲周方向に沿って引張応力を残留させ、又は／及びその内側部に対応するブランクの部分に予め湾曲周方向に沿って圧縮応力を残留させ、前記応力を残留させたブランクを用いて前記湾曲状チャンネル部材を絞り成形あるいは曲げ成形する成形方法である。
この成形方法によると、予め、ブランクに対して、湾曲チャンネル部の平坦壁部の外側部に対応するブランクの部分に湾曲周方向に沿って圧縮応力を残留させ、又は／及びその内側部に対応するブランクの部分に湾曲周方向に沿って引張応力を残留させるので、所定の残留応力を容易に付与することができる。また、この残留応力を付与したブランクを用いて成形するので、部材に負方向のねじれを生じさせることができ、部材の材料形状から成形により正方向のねじれが生じる湾曲状チャンネル部材に対して、部材のねじれを抑制、軽減することができる。
【００１６】
前記平坦壁部あるいはこれに対応するブランクの部分に引張残留応力を付与するには、平坦壁部あるいはこれに対応するブランクの部分に複数の凹部又は／及び凸部を加圧成形すればよい。また、前記平坦壁部あるいはこれに対応するブランクの部分に圧縮残留応力を付与するには、平坦壁部あるいはこれに対応するブランクの部分に複数の凹部又は／及び凸部を加圧成形した後、当該凹部及び凸部を潰して平坦状に成形すればよい。
【００１７】
また、前記平坦壁部の外側部に湾曲周方向に沿って圧縮応力を残留させるとともに内側部に湾曲周方向に沿って引張応力を残留させるには、平坦壁部あるいはこれに対応するブランクの部分に湾曲周方向に沿って凹んだ凹部又は膨出した凸部を成形すればよい。また、前記平坦壁部の外側部に湾曲周方向に沿って引張応力を残留させるとともに内側部に湾曲周方向に沿って圧縮応力を残留させるには、平坦壁部あるいはこれに対応するブランクの部分に湾曲周方向に沿って凹んだ凹部又は膨出した凸部を成形した後、当該凹部又は凸部を潰して平坦状に成形すればよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、湾曲状チャンネル部材の材料形状から成形により生じるねじれと反対方向にねじれを発生するように、湾曲チャンネル部の平坦壁部あるいはこれに対応するブランクの部分に湾曲周方向に沿って所定の残留応力を付与するので、部材の材料形状から成形により生じるねじれを軽減、抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
まず、湾曲状チャンネル部材の成形についてまず簡単に説明する。
図７は、横断面の断面中心線（「湾曲中心線」という場合がある。）が湾曲した湾曲チャンネル部のみで構成されてた湾曲状ハット形チャンネル部材１及びその成形前のブランク（破線で表示）Ｂを示し、湾曲チャンネル部の湾曲形状は、湾曲中心線の曲率半径Ｒと、湾曲部（弧）を挟む、曲率中心まわりの中心角θｃを用いて表される。
前記湾曲状チャンネル部材１を絞り成形する場合、前記ブランクＢは、ハット形チャンネル形状に成形されるに従って、破線の矢印で示すように、湾曲の径方向に沿って放射状に成形型に流入して、湾曲状チャンネル部材１に成形される。前記径方向の外側のフランジ部ＰＦを縮みフランジ部、内側のフランジ部ＴＦを伸びフランジ部というのは、ブランクＢが成形型に流入して絞り成形される際、成形終了時点（下死点）では、湾曲の周方向に沿って、外側のフランジ部ＰＦには圧縮応力が、内側のフランジ部ＴＦには引張応力が生じることによる。
【００２０】
本発明の第１実施形態の成形方法では、先ず、湾曲状チャンネル部材１を上記のように絞り成形する。成形後、部材はその材料、板厚、各部の寸法形状などの材料形状によって正方向あるいは負方向にねじれる。通常、湾曲状ハット形チャンネル部材（湾曲チャンネル部のみからなる場合）では、高さが２０mm程度以上の場合、図６で示したように、部材は正方向にねじれ、その程度以下では負方向にねじれる。また、湾曲状Ｕ形チャンネル部材（湾曲チャンネル部のみからなる場合）では、高さが４０mm程度以上の場合、部材は正方向にねじれ、それ以下では負方向にねじれる。
【００２１】
次に、前記成形によって生じたねじれ方向とは反対の方向にねじれが生じるように湾曲状チャンネル部材１の平坦壁部１１の湾曲周方向に沿って引張応力あるいは圧縮応力を残留させるように後述する凹部あるいは凸部を前記平坦壁部１１に成形する。
すなわち、湾曲状チャンネル部材１が成形後、正方向にねじれる場合、図８に示すように、湾曲状チャンネル部材１の平坦壁部１１の中心線の径方向外側の外側部１１Ｐに湾曲周方向に沿って引張応力を残留させる。または前記平坦壁部１１の中心線の径方向内側の内側部１１Ｔに湾曲周方向に沿って圧縮応力を残留させる。もちろん、前記平坦壁部１１の外側部１１Ｐに湾曲周方向に沿って引張応力を残留させるとともに内側部１１Ｔに湾曲周方向に沿って圧縮応力を残留させるようにしてもよい。これらの応力を残留させることにより、離型後、湾曲周方向に沿って付与された残留応力が解放され、引張応力が付与された部分は縮み、圧縮応力が付与された部分は伸びが生じて、部材は負方向にねじれ、これによって成形後の正方向のねじれを抑制、軽減することができる。
一方、湾曲状チャンネル部材１が成形後、負方向にねじれる場合、図９に示すように、湾曲状チャンネル部材１の平坦壁部１１の外側部１１Ｐに湾曲周方向に沿って圧縮応力を残留させる。または、あるいは前記圧縮応力の付与に加えてさらに、前記平坦壁部１１の内側部１１Ｔに湾曲周方向に沿って引張応力を残留させる。これらの応力を残留させることにより、離型後、部材は正方向にねじれ、これによって成形後の負方向のねじれを抑制、軽減することができる。
【００２２】
以下、湾曲状チャンネル部材の成形の際によく見られる正方向のねじれを相殺させるために、負方向のねじれを発生させる場合（図８の場合）について、残留応力を付与するための成形について具体的に説明する。図９の場合についても同様の要領で所定の部位に残留応力を付与する成形を行えばよい。
【００２３】
前記平坦壁部１１の外側部１１Ｐに湾曲周方向に沿って引張応力を残留させるには、図１０に示すように、前記外側部１１Ｐに湾曲周方向に沿って適宜の間隔で配置した複数の凹部２１を加圧成形すればよい。図例では平坦壁部１１の下側（内側）に凹んだ凹部２１を成形したが、上側（外側）に膨らんだ凸部を成形するようにしてもよく、また凹部２１と前記凸部とを併用してもよい。
一方、前記平坦壁部１１の内側部１１Ｔに湾曲周方向に沿って圧縮応力を残留させるには、まず前記のように凹部２１（その一部を図１０中に破線で示す。）を断続的に加圧成形した後、この凹部２１を潰して平坦状に成形すればよい。この場合も、前記凹部２１の代わりに凸部を用いてもよく、あるいは凹部２１と凸部とを併用してもよい。
【００２４】
前記凹部（凸部）の深さ（高さ）、ピッチ、形状を調整することにより、平坦壁部１１の外側部１１Ｐ、内側部１１Ｔの湾曲周方向の伸び率、縮み率を調整することができ、引いては部材に発生させるねじれ量を調整することができる。また、前記凹部２１の形状については、図例のように平面視楕円形状に限るものではなく、要は平坦壁部１１の外側部１１Ｐに湾曲方向に沿って引張応力が残留すればよく、例えば図１１(1) 、(2) に示すように、外側部１１Ｐの縦壁部側で幅広で、深さを深く形成し、内側部１１Ｔの縦壁部側に向かって幅狭で、浅くなるような傾斜面を有する凹部２１Ａであってもよい。
【００２５】
前記凹部２１の成形によるねじれの発生を確かめるため、湾曲状ハット形チャンネル部材を絞り成形した場合のねじれ角を汎用のＦＥＭ（有限要素法）を用いて計算した。ねじれ角の計算において、部材は前記４点支持状態で４隅が拘束された状態で支持されているものとした。
計算対象とした湾曲状チャンネル部材は、図７に示すように、湾曲チャンネル部のみで構成され、板厚１．２mm、強度５９０ＭＰａの冷延鋼板をブランクとして絞り成形したものであり、湾曲チャンネル部の形状は、断面中心線の曲率半径Ｒ＝１０００mm、湾曲部の中心角θｃ＝３２°、部材高さＨ＝４０mm、部材幅Ｗ＝６０mm、フランジ部の幅Ｌｆ＝３５mm、曲げ部の半径ｒｐ＝ｒｄ＝５mmである。また、絞り成形におけるパッドの押圧力を３０ｔｏｎとし、絞り成形の際のブランクホルダーの押圧力を６０ｔｏｎとした。また、凹部２１として、図１０に示すように、平坦壁部１１の外側部１１Ｐに長径２５mm、短径１５mmの平面視楕円状で深さ３mmの凹部２１を、３．２°ピッチで１０カ所加圧成形した。
その結果、前記凹部２１の成形を行わない場合の部材のねじれ角は５．３°であったが、前記凹部２１の成形を行った場合の部材のねじれ角は１．０°になった。これより、前記凹部２１の成形により負方向に４．３°のねじりが生じたことが確認された。
【００２６】
次に、前記平坦壁部１１の外側部１１Ｐに湾曲周方向に沿って引張応力を残留させると共に内側部１１Ｔに圧縮応力を残留させる成形方法について説明する。この成形方法は、図１２(1) に示すように、平坦壁部１１の中心線に沿って連続的に凹んだ凹部２２、あるいは連続的に膨出した凸部を形成した後、同図(2) に示すように、この凹部２２あるいは凸部を潰して平坦状に成形する。前記凹部２２を成形した段階では、平坦壁部１１の前記凹部２２（凸部）の縮みフランジ部ＰＦ側の外側部１１Ｐには、湾曲周方向に沿って圧縮応力が、一方伸びフランジ部ＴＦ側の内側部１１Ｔには湾曲周方向に沿って引張応力が残留した状態となっている。前記凹部２２に代えて凸部を成形した場合も同様である。なお、これは部材を正方向にねじれさせる応力分布である。この凹部２２（凸部の場合も同様）を潰すことにより、平坦壁部１１の外側側１１Ｐには引張応力が、内側側１１Ｔには圧縮応力が残留するようになり、部材を負方向にねじれさせる応力分布が得られる。この場合も、凹部（凸部）の形状を調整することによって、部材に発生させるねじれ量を調整することができる。
【００２７】
前記凹部２２の成形とその押し潰しによるねじれの発生を確かめるため、湾曲状ハット形チャンネル部材を絞り成形した場合のねじれ角を汎用のＦＥＭ（有限要素法）を用いて計算した。
計算対象とした湾曲状チャンネル部材は、前記凹部２１の効果を確認したものと同形であり、絞り成形条件も同様である。平坦壁部１１の中心線に沿って連続的に凹状に成形した凹部２２の寸法を図１４に示す。
その結果、前記凹部の成形、押し潰しを行わない場合の部材のねじれ角は５．３°であったが、前記凹部の成形、押し潰しを行った場合の部材のねじれ角は−０．５°になった。これより、前記凹部の成形、押し潰しにより負方向に５．８°のねじりが生じたことが確認された。
【００２８】
上記実施形態は、一旦、ブランクから湾曲状チャンネル部材を成形した後、その平坦壁部１１に所定の残留応力分布を付与するものであるが、先ず、成形前のブランクに対して、平坦壁部１１に対応するブランクの部分に上記所定の残留応力分布を付与する成形を行い、次にそのブランクを用いて湾曲状チャンネル部材を成形するようにしてもよい。この場合、平坦状のブランクに対して複数の凹部２１や湾曲周方向に沿って凹んだ凹部２２を、あるいはさらにそれらを潰す成形を行うため、成形後の部材の平坦壁部１１に対してそれらを成形する場合に比して応力分布を制御し易い。その理由は、周囲の形状の影響を受けることがないため、狙い通りの応力分布を付与し易いからである。
【００２９】
また、上記実施形態は、湾曲状ハット形チャンネル部材を絞り成形した場合であるが、湾曲状ハット形チャンネル部材や湾曲状Ｕ形チャンネル部材を曲げ成形する場合も同様にして、部材の材料形状から成形により生じるねじれを軽減、抑制することができる。
【００３０】
以上、湾曲チャンネル部のみで構成された湾曲状チャンネル部材の成形方法の実施形態について説明したが、本発明の対象とする湾曲状チャンネル部材はこれに限らず、湾曲チャンネル部と断面中心線が直線状の直線チャンネル部とが複合連成された湾曲状チャンネル部材であってもよい。図１３は、複合湾曲状チャンネル部材の一例であり、第１直線チャンネル部２Ａの一端に第１湾曲チャンネル部１Ａが連成され、第１湾曲チャンネル部１Ａの他端に曲率中心が反対側の第２湾曲チャンネル部１Ｂが連成され、第２湾曲状部１Ｂの他端に第２直線チャンネル部２Ｂが連成されたものを示す。
【００３１】
このような複合湾曲状チャンネル部材であっても、第１，第２直線チャンネル部２Ａ，２Ｂ、第１，第２湾曲チャンネル部１Ａ，１Ｂをそれぞれ分割して考え、各湾曲チャンネル部１Ａ，１Ｂに対して、その成形の際に生じるねじれを解消するように、そのねじれと反対方向のねじれを発生させるように、各湾曲チャンネル部の平坦壁部１１あるいはそれに対応したブランクの部分に所期の残留応力分布を付与するように凹部あるいは凸部を成形すればよい。また、湾曲チャンネル部１Ａ，１Ｂに隣接する直線チャンネル部２Ａ，２Ｂの平坦壁部１１に対しても所期の残留応力分布を付与する成形を施すことが望ましい。もっとも、直線チャンネル部が湾曲チャンネル部に比して十分に長い場合、隣接する湾曲チャンネル部の湾曲中心線に沿った長さからその半分程度の長さに対して所期の残留応力分布を付与すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】ハット形及びＵ形チャンネル部材の横断面図である。
【図２】ハット形チャンネル部材の絞り成形説明図である。
【図３】ハット形チャンネル部材の曲げ成形説明図である。
【図４】Ｕ形チャンネル部材の曲げ成形説明図である。
【図５】直線状ハット形チャンネル部材の成形後の壁反り状態を示す斜視図である。
【図６】湾曲状ハット形チャンネル部材の成形後のねじれ状態を示す(1) 平面図及び(2) Ａ−Ａ線断面図である。
【図７】湾曲状ハット形チャンネル部材の成形前後の状態を示す平面図である。
【図８】負方向のねじれを発生させる場合の平坦壁部に付与する残留応力分布を示す湾曲状ハット形チャンネル部材の平面図である。
【図９】正方向のねじれを発生させる場合の平坦壁部に付与する残留応力分布を示す湾曲状ハット形チャンネル部材の平面図である。
【図１０】平坦壁部の湾曲周方向に圧縮残留応力を付与する際の凹部の加圧成形要領を示す平面図である。
【図１１】平坦壁部の湾曲周方向に圧縮残留応力を付与する際の凹部の他例を示す(1) 平面図及び(2) Ａ−Ａ線断面図である。
【図１２】平坦壁部の外側部に湾曲周方向に沿って引張残留応力を、内側部に沿って圧縮残留応力を付与する際の成形要領を示す平面図である。
【図１３】湾曲チャンネル部及び直線チャンネル部を備えた湾曲状ハット形チャンネル部材の平面図である。
【図１４】ねじれ角の計算に用いた湾曲状ハット形チャンネル部材の平坦壁部の凹部形状を示す部分横断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  湾曲状ハット形チャンネル部材
１Ａ，１Ｂ  湾曲チャンネル部
２Ａ，２Ｂ  直線チャンネル部
１１  平坦壁部
１１Ｐ  平坦壁部の外側部
１１Ｔ  平坦壁部の内側部
１２  縦壁部
１３  フランジ部
ＰＦ  縮みフランジ部
ＴＦ  伸びフランジ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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