(57)【要約】【課題】パネル面に複数のビードを有するパネル部材において、生産性を低下させることなく形状不良や寸法精度不良を抑制でき、剛性向上と反りの抑制とを両立可能なビード形状のパネル部材を提供すること。【解決手段】パネル面１１に複数のビード２を有するパネル部材１であって、複数の上記ビードは、上記パネル面に互いに平行に配設されており、上記ビードは、ビード長手方向に間隔をおいて配置される一定幅の複数の主ビード部２Ａと、上記主ビード部よりもビード幅及びビード深さが縮小された縮小ビード部２Ｂとを備え、上記ビードの長さに対する縮小部比率が０．０５を超え０．５未満の範囲にあり、ビード直交方向において、隣り合う複数の上記ビードは、各ビードを構成する上記縮小ビード部が、互い違いに配置され、かつ、上記縮小ビード部は、幅縮小率が０．３を超え、深さ縮小率が０．１を超えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パネル面に複数のビードを有するパネル部材であって、
複数の上記ビードは、それぞれ、上記パネル面に沿って一方向に延びると共に、互いに平行に配設されており、
上記ビードは、上記一方向に間隔をおいて配置される一定幅の複数の主ビード部と、複数の上記主ビード部の間に設けられ、上記主ビード部よりもビード幅及びビード深さが縮小された縮小ビード部とを備え、上記ビードの長さに対する上記縮小ビード部の合計長さの比率が０．０５を超え０．５未満の範囲にあり、
上記一方向と直交する方向において、隣り合う複数の上記ビードは、各ビードを構成する上記縮小ビード部が、互い違いに配置され、かつ、
上記一方向における上記縮小ビード部の長さに対して、上記ビードの最大幅と最小幅の差の比率が０．３を超え、上記一方向における上記縮小ビード部の長さの１／２に対して、上記ビードの最大深さと最小深さの差の比率が０．１を超えている、ビードを有するパネル部材。
【請求項２】
上記主ビード部及び上記縮小ビード部は、上記パネル面に対して同じ側に凸となるように、弧状をなして膨出する弧状輪郭形状を有する、請求項１に記載のビードを有するパネル部材。
【請求項３】
上記縮小ビード部は、上記主ビード部よりも上記一方向における長さが短く、かつ、上記一方向の中間位置において、ビード幅が最も狭くビード深さが最も浅くなる形状を有する、請求項１又は２に記載のビードを有するパネル部材。
【請求項４】
上記一方向と直交する方向において、隣り合う複数の上記ビードは、各ビードを構成する上記縮小ビード部が、上記主ビード部の上記一方向における中間部と対向するように配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のビードを有するパネル部材。
【請求項５】
上記ビードは、上記一方向における上記ビードの長さＬと、上記一方向における上記縮小ビード部の長さＳと、上記縮小ビード部の数ｎとが、下記式１の関係にある、請求項１〜４のいずれか１項に記載のビードを有するパネル部材。
式１：０．１５≦（Ｓ×ｎ）／Ｌ≦０．３５
【請求項６】
上記ビードは、上記主ビード部の最大幅Ｗ１と、上記縮小ビード部の最小幅Ｗ２と、上記一方向における上記縮小ビード部の長さＳとが、下記式２の関係にある、請求項１〜５のいずれか１項に記載のビードを有するパネル部材。
式２：０．３５≦（Ｗ１−Ｗ２）／Ｓ≦１．０（但し、Ｗ１＞Ｗ２＞０）
【請求項７】
上記ビードは、上記主ビード部の最大深さｄ１と、上記縮小ビード部の最小深さｄ２と、上記一方向における上記縮小ビード部の長さＳとが、下記式３の関係にある、請求項１〜６のいずれか１項に記載のビードを有するパネル部材。
式３：０．１５≦｛（ｄ１−ｄ２）／（Ｓ／２）｝≦０．３５（但し、ｄ１＞ｄ２＞０）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パネル面に複数のビードを有するパネル部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、構造部材等に用いられるパネル部材の剛性を向上させるために、パネル面に補強用のビードを形成することが検討されている。ビード形状や配置は、要求される剛性やパネル形状に応じて設定され、ビードの形成には、パネル部材となる金属板材を、ビード形状に対応するプレス型によって加工するプレス成形方法が、一般的に採用される。
【０００３】
一方、例えば、パネル面に複数のビードを並設する場合、プレス成形に伴う残留応力が問題となる。プレス成形時には、パネル面のビード成形領域において、ビードの長手方向と直交する断面の線長が増加することに起因して引張応力が発生するのに対し、ビードが形成されない周辺領域では、発生する引張応力が相対的に小さくなる。そのため、パネル面の残留応力分布が不均一になり、離型後のスプリングバックによる反りの原因となっている。
【０００４】
プレス成形方法として、例えば、特許文献１には、半球形の加工部を有するポンチと凹部を有するダイを用い、薄板状のワークに多数の突起部を連続的に形成する方法が記載されている。ワークをプレス方向と直交する方向へ移動させることで、ワークの移動方向に沿った、様々な形状にビードを成形することができる。また、特許文献２に記載される方法では、長短２種類のビード形状に対応するプレス型を用い、ビードを１つずつプレス成形することで、様々なサイズや形状を有するパネルに対応可能としている。
【０００５】
一方、特許文献３には、縮み又は伸びフランジ成形部位となる部分に、パンチで複数の余肉ビード又は潰しビードを形成し、引張応力又は圧縮応力を与える方法が開示されている。この方法では、プレス成形時に縮んで圧縮変形する部位に、余肉ビードを付けることで、圧縮応力を引張応力に変化させて、残留応力を緩和する。また、プレス成形時に伸びて引張変形する部位には、潰しビードを形成し、これを潰すことで圧縮応力を生じさせて、プレス成形品の残留応力を平準化している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２−２４７０２１号公報
【特許文献２】特開２００２−７９９３６号公報
【特許文献３】特開２００９−２５５１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、１プレス毎の加工範囲が狭いため、必要とされるビード形状に成形されるまでに多くの時間を要し、生産性が低下する。また、特許文献２に記載の方法では、様々なサイズや形状の補強パネルに安価にかつ短期間にビードを形成可能であるものの、反りに対する対策とはならない。また、ビードを１つずつプレス成形するため、ビードの数が増加すると工程数も増加し、生産性が低下する。
【０００８】
特許文献３に記載の方法において、余肉ビードは、圧縮成形となる縮みフランジ成形部位との組み合わせに対して有効となり、潰しビードは、伸び成形となる伸びフランジ成形部位との組み合わせに対して有効となる。いずれのビードも、例えば、複数のビードが平行に配置されるパネル部材における残留応力の平準化には適さない。また、潰しビードは、プレス成形の途中で形成したエンボスを潰すことで圧縮応力を生じさせるもので、エンボス形成型と潰し型が必要であり、成形工程数も増加する。
【０００９】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、パネル面に複数のビードを有するパネル部材において、生産性を低下させることなく形状不良や寸法精度不良を抑制することができ、ビードの成形による剛性向上と、成形後のスプリングバックによる反りの抑制とを両立させることができるパネル部材を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、パネル面に複数のビードを有するパネル部材であって、
複数の上記ビードは、それぞれ、上記パネル面に沿って一方向に延びると共に、互いに平行に配設されており、
上記ビードは、上記一方向に間隔をおいて配置される一定幅の複数の主ビード部と、複数の上記主ビード部の間に設けられ、上記主ビード部よりもビード幅及びビード深さが縮小された縮小ビード部とを備え、上記ビードの長さに対する上記縮小ビード部の合計長さの比率が０．０５を超え０．５未満の範囲にあり、
上記一方向と直交する方向において、隣り合う複数の上記ビードは、各ビードを構成する上記縮小ビード部が、互い違いに配置され、かつ、
上記一方向における上記縮小ビード部の長さに対して、上記ビードの最大幅と最小幅の差の比率が０．３を超え、上記一方向における上記縮小ビード部の長さの１／２に対して、上記ビードの最大深さと最小深さの差の比率が０．１を超えている、ビードを有するパネル部材にある。
【発明の効果】
【００１１】
パネル面に平行に配設される複数のビードは、それぞれに設けられる縮小ビード部が、互い違いに配置されている。パネル部材の成形過程では、ビードの長手方向と直交する断面において線長が増加するが、縮小ビード部が配置される部位では、ビード幅及びビード深さがより大きい主ビード部が配置される部位よりも、線長の増加量が相対的に減少する。その場合、縮小ビード部の成形部位では、周囲の主ビード部へ材料が流動するのに連れられて、縮小ビード部へ材料が流動しようとするものの、相対的に線長が短いために、材料の行き場がなくなり、圧縮応力が発生する。すなわち、ビード成形領域において、引張応力が発生する主ビード部と、圧縮応力が発生する縮小ビード部とが、互い違いに配置されることで、パネル部材の残留応力分布を平準化することができる。
【００１２】
その結果、プレス成形後のスプリングバックの駆動力を低減させて、反りの発生を抑制することができる。この効果は、ビードの長さに対する縮小ビード部の合計長さの比率を所定範囲とし、縮小ビード部の長さに対して、ビードの最大幅と最小幅の差、及び、最大深さと最小深さの差を所定の比率とすることで得られる。また、ビード形状に応じたプレス型を用いることにより、一工程で製造可能であり、主ビード部と縮小ビード部とが互い違いに配置されることにより、局所的な応力集中を抑制し、剛性を確保することができる。
【００１３】
したがって、上記態様のビードを有するパネル部材によれば、生産性を低下させることなく形状不良や寸法精度不良を抑制することができ、ビードの成形による剛性向上と、成形後のスプリングバックによる反りの抑制とを両立させることができるパネル部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１における、パネル部材の概略構成を示す全体斜視図。
【図２】実施形態１における、パネル部材の概略構成を示す要部拡大斜視図。
【図３】実施形態１における、パネル部材のパネル面に配置されるビードの概略形状を示す平面図。
【図４】実施形態１における、パネル部材のビード形状を拡大して示す平面図で、図３のＩＶ部拡大図。
【図５】実施形態１における、パネル部材のパネル面の要部拡大平面図。
【図６】実施形態１における、パネル部材をプレス成形する際の変形の様子を示す図で、図５のａ−ａ線、ｂ−ｂ線及びｃ−ｃ線断面図。
【図７】実施形態１における、パネル部材のパネル面に配置されるビードの概略形状を示す平面図。
【図８】実施形態１における、パネル部材のビード形状を拡大して示す平面図で、図７のＶIII部拡大図。
【図９】実施形態１における、パネル部材のパネル面に配置されるビードの概略形状を示す平面図。
【図１０】実施形態１における、パネル部材のビード形状を拡大して示す平面図で、図９のｄ−ｄ線及びｅ−ｅ線断面図。
【図１１】実施形態１における、パネル部材のパネル面に配置されるビードの概略形状を示す平面図。
【図１２】実施形態１における、パネル部材のビード形状を拡大して示す平面図で、図１１のｆ−ｆ線拡大図。
【図１３】実施例における、比較例１のパネル部材の概略構成を示す全体斜視図。
【図１４】実施例における、比較例１のパネル部材のパネル部材の概略構成を示す要部拡大斜視図。
【図１５】実施例における、実施例１及び比較例１と参考例のパネル部材のビード形状と、プレス成形後の残留応力分布、Ｚ方向変位の様子を示す概略図。
【図１６】実施例における、剛性を評価するための３点曲げ試験方法を説明するための概略図。
【図１７】実施例における、実施例１、比較例１、比較例６〜７と参考例の３点曲げ試験によるたわみ量を平板と比較して示す柱状グラフ図。
【図１８】実施例における、比較例６及び比較例７のパネル部材のビード形状と、プレス成形後の残留応力分布、Ｚ方向変位の様子を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
上記ビードを有するパネル部材において、上記主ビード部及び上記縮小ビード部は、上記パネル面に対して同じ側に凸となるように、弧状をなして膨出する弧状輪郭形状を有することが好ましい。この場合には、主ビード部と縮小ビード部の弧状輪郭形状を、それぞれ適切に定めることにより、成形部位の線長増加を制御し、所望の剛性を確保しながら、十分な圧縮応力を発生させて、反りの低減効果を高めることができる。
【００１６】
上記縮小ビード部は、上記主ビード部よりも上記一方向における長さが短く、かつ、上記一方向の中間位置において、ビード幅が最も狭くビード深さが最も浅くなる形状を有することが好ましい。この場合には、縮小ビード部は、主ビード部と接続される両端部から中間位置へビード幅とビード深さを減少させた略対称形状となり、主ビード部よりも短いので、剛性を確保しやすい。このような形状の縮小ビード部が、各ビードにおいて分散配置されることで、剛性を確保しながら、十分な圧縮応力を発生させることができる。
【００１７】
上記一方向と直交する方向において、隣り合う複数の上記ビードは、各ビードを構成する上記縮小ビード部が、上記主ビード部の上記一方向における中間部と対向するように配置されていることが好ましい。この場合には、圧縮応力が発生する縮小ビード部と、引張応力が発生する主ビード部とが、パネル面により均等に配置されて、残留応力分布を平準化する効果が高まり、反りを抑制する効果が向上する。
【００１８】
上記ビードは、上記一方向における上記ビードの長さＬと、上記一方向における上記縮小ビード部の長さＳと、上記縮小ビード部の数ｎとが、下記式１の関係にあることが好ましい。
式１：０．１５≦（Ｓ×ｎ）／Ｌ≦０．３５
この場合には、ビードの全長に対して、縮小ビード部の合計長さが占める割合を、式１の範囲で調整することにより、反りの抑制に必要な圧縮応力を発生させつつ、剛性の低下を抑制する効果を向上させることができる。
【００１９】
上記ビードは、上記主ビード部の最大幅Ｗ１と、上記縮小ビード部の最小幅Ｗ２と、上記一方向における上記縮小ビード部の長さＳとが、下記式２の関係にあることが好ましい。
式２：０．３５≦（Ｗ１−Ｗ２）／Ｓ≦１．０（但し、Ｗ１＞Ｗ２＞０）
この場合には、主ビード部と縮小ビード部の幅の差と、縮小ビード部の長さとの比率で表される、幅縮小率を、式２の範囲で調整することにより、反りの抑制に必要な圧縮応力を発生させつつ、剛性の低下を抑制する効果を向上させることができる。
【００２０】
上記ビードは、上記主ビード部の最大深さｄ１と、上記縮小ビード部の最小深さｄ２と、上記一方向における上記縮小ビード部の長さＳとが、下記式３の関係にあることが好ましい。
式３：０．１５≦｛（ｄ１−ｄ２）／（Ｓ／２）｝≦０．３５（但し、ｄ１＞ｄ２＞０）
この場合には、主ビード部と縮小ビード部の深さの差と、縮小ビード部の長さの１／２との比率で表される、深さ縮小率を、式３の範囲で調整することにより、反りの抑制に必要な圧縮応力を発生させつつ、剛性の低下を抑制する効果を向上させることができる。
【００２１】
（実施形態１）
次に、ビードを有するパネル部材に係る実施形態１について、図面を参照しながら説明する。
図１、図２に示すように、パネル部材１は、パネル面１１に沿って一方向に延び、互いに平行な複数のビード２を有している。ここでは、パネル部材１は、例えば、金属板材からなる矩形パネルであり、その長辺に沿う方向をＸ方向、短辺に沿う方向をＹ方向とする。また、パネル部材１の一表面をパネル面１１とし、パネル面１１と直交する方向をＺ方向としている。パネル面１１には、周辺部を除くビード成形領域に、複数のビード２が整列して配置される。
【００２２】
パネル部材となる金属板材は、例えば、合金鋼等の鉄系合金、アルミニウム又はアルミニウム合金、その他の任意の金属材料にて構成される。パネル部材は、例えば、車体、機体、機械装置等の構造部材として用いられ、プレス成形型を用いたプレス成形により製造することができる。
【００２３】
複数のビード２は、それぞれ、長手方向となる一方向（例えば、Ｘ方向；以下、ビード長手方向Ｘと称する）に、所定長を有して延設されると共に、ビード長手方向Ｘと直交する方向（例えば、図中のＹ方向；以下、ビード直交方向Ｙと称する）に、所定間隔をおいて平行配設される。各ビード２は、ビード長手方向Ｘに間隔をおいて配置される一定幅の複数の主ビード部２Ａと、複数の主ビード部２Ａの間に設けられる、複数の縮小ビード部２Ｂとを備えている。各ビード２を構成する複数の主ビード部２Ａは、いずれも略同一形状で、矩形の外形を有し、パネル面１１側又はパネル面１１と反対側へ凸となるように、パネル部材１の所定部位を膨出変形させて形成される。
【００２４】
複数の縮小ビード部２Ｂは、複数の主ビード部２Ａと共に、一連なりのビード２を形成する。各ビード２を構成する複数の縮小ビード部２Ｂは、いずれも略同一形状で、主ビード部２Ａよりもビード幅及びビード深さが縮小された形状を有する。複数の縮小ビード部２Ｂは、それぞれ、パネル面１１に対して主ビード部２Ａと同じ側へ凸となるように、パネル部材１の所定部位を膨出変形させて形成される。具体的には、縮小ビード部２Ｂは、主ビード部２Ａよりも小さい膨出形状を有して、複数の主ビード部２Ａの間に位置し、主ビード部２Ａの外形と滑らかに繋がるように幅が徐々に縮小拡大する、可変幅の外形を有する。
【００２５】
パネル面１に配置される複数のビード２は、いずれも同じ側へ凸となるように形成されることが望ましい。すなわち、パネル面１１側へ凸となる場合には、パネル面１１の複数部位が所定長で膨出した膨出部からなるビード２が形成され、パネル面１１と反対側へ凸となる場合には、パネル面１１の複数部位が所定長で凹陥した凹陥部からなるビード２が形成されることになる。なお、パネル面１１における凹陥部は、パネル面１１と反対側の一表面においては膨出部となるので、凹陥部と膨出部とに実質的な差異はない。本形態では、以下、パネル面１１が凹陥した凹陥部として説明するが、図面に基づく便宜的なものであり、膨出部であってもよい。
【００２６】
複数のビード２は、ビード直交方向Ｙにおいて、隣り合うビード２を構成する縮小ビード部２Ｂが、互い違いとなるように配置される。このとき、各ビード２において、縮小ビード部２Ｂと交互に配置される主ビード部２Ａも、隣り合うビード２の主ビード部２Ａと、互い違いに配置される。このような配置により、パネル部材１となる金属板材をプレス成形する際に、材料の流動によって発生する残留応力分布を制御して、スプリングバックによる反りを抑制することが可能になる。次に、複数のビード２の詳細形状と配置例について説明する。
【００２７】
図３に示すように、ビード成形領域に整列する複数のビード２は、それぞれ、一定の長手方向長Ｌを有し、その途中に複数の縮小ビード部２Ｂが配置されている。各ビード２は、その長手方向長Ｌと縮小ビード部２Ｂの合計長さの比率が、０．０５を超え０．５未満の範囲にある。０．０５以下である場合には、反りを抑制する効果が不十分であり、０．５以上である場合には、所望の剛性が得られない。複数の縮小ビード部２Ｂは一定長であり、その長手方向長Ｓは、主ビード部２Ａの長手方向長Ｓ０よりも短くなっている。このとき、長手方向長Ｓは、縮小ビード部２Ｂを挟んで隣り合う２つの主ビード部２Ａの間の距離に等しい。
【００２８】
ビード直交方向Ｙにおいて、隣り合う２つのビード２は、両端部における主ビード部２Ａのビード長が異なっており、例えば、図中の最上段又は最下段のビード２１は、両端部に、主ビード部２Ａの長手方向長Ｓ０よりもビード長が長い主ビード部２Ａ1を配置している。また、これらビード２１に隣り合うビード２２には、両端部に、主ビード部２Ａの長手方向長Ｓ０よりもビード長が短い主ビード部２Ａ２が配置される。
【００２９】
このように、パネル面１１において、両端部のビード長を調整したビード２１、２２が交互に配置されることで、隣り合うビード２１、２２を構成する主ビード部２Ａ及び縮小ビード部２Ｂの配置が、互い違いとなる。具体的には、隣り合うビード２１、２２の縮小ビード部２Ｂが、ビード直交方向Ｙにおいて、一直線上に整列しないように互いにずらして配置される。好適には、隣り合うビード２１、２２において、縮小ビード部２Ｂが、互いに対向せず、縮小ビード部２Ｂと主ビード部２Ａの長手方向Ｘにおける中間部とのみ対向するように配置されていることが好ましい。
【００３０】
ビード２１とビード２２の両端部には、半楕円形状の外形を有する終端ビード部２Ｃが配置される。終端ビード部２Ｃは、主ビード部２Ａ1、２Ａ２と一体的に形成される凹陥部からなり、両端へ向けて徐々に幅が狭くなり深さが浅くなってパネル面１１に接続される。終端ビード部２Ｃの形状は、任意に設定することができる。
【００３１】
なお、ビード長が長い主ビード部２Ａ1及びビード長が短い主ビード部２Ａ２のビード長は、ビード２の長手方向長Ｌや、縮小ビード部２Ｂの長手方向長Ｓに応じて、あるいは、隣り合うビード２の縮小ビード部２Ｂが、所望の配置となるように、任意に設定することができる。また、ビード２１とビード２２の一方が、ビード長が同じ主ビード部２Ａのみを含むビード２であってもよい。
【００３２】
図４にパネル部材１の一部とその断面を拡大して示すように、ビード２の主ビード部２Ａと縮小ビード部２Ｂは、いずれもパネル面１１と反対側へ円弧状をなして膨出する、弧状断面形状を有している。縮小ビード部２Ｂは、主ビード部２Ａとの境界部となる両端部において、主ビード部２Ａと同等のビード幅及びビード深さを有し、主ビード部２Ａから離れるにつれてビード幅が狭く、ビード深さが浅くなる。すなわち、図示するビード長手方向Ｘの中間位置において最縮小部となり、ビード幅が最も狭くビード深さが最も浅くなる形状を有する。主ビード部２Ａは、ビード長手方向Ｘの全長にわたり、略一定のビード幅及びビード深さを有する。
【００３３】
各ビード２は、ビード長手方向Ｘの全長にわたって、主ビード部２Ａ又は縮小ビード部２Ｂが連続的に形成されており、途中で分断された形状とはならない。すなわち、縮小ビード部２Ｂの最縮小部におけるビード幅又はビード深さは０よりも大きい。
【００３４】
このとき、主ビード部２Ａのビード幅及びビード深さに対して、縮小ビード部２Ｂの中間位置におけるビード幅及びビード深さは、十分小さい。具体的には、縮小ビード部２Ｂの長手方向長Ｓに対して、ビード２の最大幅Ｗ１と最小幅Ｗ２の差（すなわち、Ｗ１−Ｗ２）の比率が、０．３を超えるように構成される。この比率が０．３以下であると反りを抑制する効果が不十分となる。また、縮小ビード部２Ｂの長手方向長Ｓの１／２（すなわち、ビード長手方向Ｘにおける端部から最縮小部までの長さ：Ｓ／２）に対して、ビード２の最大深さｄ１と最小深さｄ２の差の比率が、０．１を超えるように構成される。この比率が０．１以下であると反りを抑制する効果が不十分となる。
【００３５】
図５、図６により、本形態の構成による作用効果について説明する。図５に示すように、パネル面１１には、このような主ビード部２Ａと縮小ビード部２Ｂが交互に配置され、縮小ビード部２Ｂの位置が互い違いとなるように構成されたビード２１、２２が、ビード直交方向Ｙに交互に配置されている。このとき、図中に示すビード２２の３箇所の断面について（すなわち、ａ−ａ線断面、ｂ−ｂ線断面、ｃ−ｃ線断面）、プレス成形時の金属板材の変形の様子を、図６に示した。
【００３６】
図６において、ａ−ａ線断面、ｃ−ｃ線断面は、主ビード部２Ａの中間位置における断面であり、ｂ−ｂ栓断面は、縮小ビード部２Ｂの中間位置における断面である。図示するように、プレス成形型の下型Ｐにはビード形状に沿う凹部Ｐ１、Ｐ２が設けられており、パネル部材１となる金属板材が、図示しない上型との間でプレスされると、これら凹部Ｐ１、Ｐ２に沿って材料が流動する。このとき、ａ−ａ線断面、ｃ−ｃ線断面では、図中白抜き矢印で示すように凹部Ｐ１の両側から材料が流動することにより、逆方向に引張応力が発生する。
【００３７】
一方、ｂ−ｂ線断面においても、ａ−ａ線断面、ｃ−ｃ線断面の材料の流動に連れられて、同様に凹部Ｐ２へ両側から材料が流動しようとする。ところが、縮小ビード部２Ｂに対応する円弧状の凹部Ｐ２の弧長が、凹部Ｐ１の弧長よりも短いために、流動しようとする材料の行き場がなくなり、圧縮応力を発生させることができる。これにより、パネル部材１に発生する残留応力分布が平準化されて、反りを抑制する効果が得られる。
【００３８】
次に、このような効果を得るためのビード２の具体的な構成例について説明する。図３に示したように、パネル面１１に配置される複数のビード２は、縮小ビード部２Ｂの配置が互い違いとなる２種類のビード２１、２２を有しており、これら２種類のビード２１、２２は、縮小ビード部２Ｂの数が異なっている。縮小ビード部２Ｂの数が多くなると、圧縮応力を発生させる領域が増加するものの、剛性が確保しにくくなるので、所望の特性が得られるように、縮小ビード部２Ｂの配置を設定するのがよい。好適には、ビード２の長手方向長Ｌと、縮小ビード部２Ｂの長手方向長Ｓと、縮小ビード部の数ｎとが、下記式１の関係にあることが好ましい。
式１：０．１５≦（Ｓ×ｎ）／Ｌ≦０．３５
【００３９】
上記式１中、（Ｓ×ｎ）／Ｌは、１つのビード２に配置される複数の縮小ビード部２Ｂの合計長さとビード全体の長さとの比率を表し、この縮小部比率が０．１５に満たないと（すなわち、（Ｓ×ｎ）／Ｌ＜０．１５）、付与できる圧縮応力が少なくなり、スプリングバックの駆動力を低減する効果が低下する。また、縮小部比率が０．３５を超えると（すなわち、０．３５＜（Ｓ×ｎ）／Ｌ）、剛性が低下しやすい。好ましくは、パネル面１１に配置される全てのビード２が、上記式１を満足するように、各ビード２に配置される複数の縮小ビード部２Ｂの長手方向長Ｓと数ｎを、それぞれ調整するとよい。
【００４０】
また、図７、図８に示すように、複数のビード２は、それぞれ、主ビード部２Ａの最大幅をＷ１とし、縮小ビード部２Ｂの最小幅をＷ２としたとき、Ｗ１＞Ｗ２の関係にあり、これらはいずれも０より大きい（すなわち、Ｗ１＞Ｗ２＞０）。好適には、各ビード２において、これら主ビード部２Ａの最大幅Ｗ１と、縮小ビード部２Ｂの最小幅Ｗ２と、縮小ビード部２Ｂの長手方向長Ｓとが、下記式２の関係にあることが好ましい。
式２：０．３５≦（Ｗ１−Ｗ２）／Ｓ≦１．０（但し、Ｗ１＞Ｗ２＞０）
【００４１】
上記式２中、（Ｗ１−Ｗ２）／Ｓは、主ビード部２Ａと縮小ビード部２Ｂの幅の差と、縮小ビード部２Ｂの長手方向長Ｓとの比率を表し、この幅縮小率が０．３５に満たないと（すなわち、（Ｗ１−Ｗ２）／Ｓ＜０．３５）、付与できる圧縮応力が少なくなり、スプリングバックの駆動力を低減する効果が低下する。また、縮小部比率が１．０を超えると（すなわち、１．０＜（Ｗ１−Ｗ２）／Ｓ）、剛性が低下しやすい。好ましくは、パネル面１１に配置される全てのビード２が、上記式２を満足するように、各ビード２に配置される複数の縮小ビード部２Ｂの幅Ｗ２又は長手方向長Ｓを、それぞれ調整するとよい。
【００４２】
さらに、図９、図１０に示すように、プレス部材１のビード直交方向Ｙにおいて、縮小ビード部２Ｂの最小幅Ｗ２位置を通るｄ−ｄ線断面、ｅ−ｅ線断面には、主ビード部２Ａと、縮小ビード部２Ｂの最浅部が交互に配置される。複数のビード２は、それぞれ、主ビード部２Ａの最大深さをｄ１とし、縮小ビード部２Ｂの最小深さをｄ２としたとき、ｄ１＞ｄ２の関係にあり、これらはいずれも０より大きい（すなわち、ｄ１＞ｄ２＞０）。好適には、各ビード２において、これら最大深さｄ１及び最小深さｄ２と、縮小ビード部２Ｂの長手方向長Ｓとが、下記式３の関係にあることが好ましい。
式３：０．１５≦｛（ｄ１−ｄ２）／（Ｓ／２）｝≦０．３５（但し、ｄ１＞ｄ２＞０）
【００４３】
上記式３中、｛（ｄ１−ｄ２）／（Ｓ／２）｝は、主ビード部２Ａと縮小ビード部２Ｂの深さの差と、縮小ビード部２Ｂの長手方向長Ｓの１／２の長さとの比率を表し、この深さ縮小率が０．１５に満たないと（すなわち、｛（ｄ１−ｄ２）／（Ｓ／２）｝＜０．１５）、付与できる圧縮応力が少なくなり、スプリングバックの駆動力を低減する効果が低下する。また、深さ縮小率が０．３５を超えると（すなわち、０．３５＜｛（ｄ１−ｄ２）／（Ｓ／２）｝）、剛性が低下しやすい。好ましくは、パネル面１１に配置される全てのビード２が、上記式３を満足するように、各ビード２に配置される複数の縮小ビード部２Ｂの深さｄ２又は長手方向長Ｓを、それぞれ調整するとよい。
【００４４】
好適には、これら式１〜式３を満足するように、パネル部材１に複数のビード２を配設することで、スプリングバックによる反りの発生を抑制して、所望の形状精度及び寸法精度を実現し、かつ所望の剛性を確保して、パネル部材１の品質を向上させることができる。
【００４５】
図１１、図１２に示すように、プレス部材１のビード直交方向Ｙにおいて、縮小ビード部２Ｂを通らないｆ−ｆ線断面には、一定の円弧状の主ビード部２Ａが、一定間隔をおいて配置される。より好適には、複数のビード２は、主ビード部２Ａの最大幅Ｗ１における輪郭線長Ｃ１（すなわち、幅方向断面における弧状輪郭の弧長）と、ビード直交方向Ｙにおけるビード２間の間隔Ｉと、パネル構成材の伸びＥｌとが、下記式４の関係にあることが好ましい。
式４：｛（Ｃ１−Ｗ１）/（Ｗ１＋Ｉ）｝×１００≦０．５Ｅｌ
【００４６】
上記式３中、（Ｃ１−Ｗ１）は、幅方向断面における線長の増加量を、（Ｗ１＋Ｉ）は、隣り合う複数のビード２の設置間隔（以下、適宜、ビード間隔と称する）を表す。これらの比率が大きくなると、パネルを構成する金属板材の変形が大きくなるので、金属板材の材料の伸びＥｌの１／２以下となるように設定することが望ましい。伸びＥｌの１／２を超えると、ビード成形部の引張変形が大きくなり、スプリングバックが大きくなりやすい。また、局所的な板厚減少が生じやすくなる。好ましくは、パネル面１１に配置される全てのビード２が、上記式４を満足するように、主ビード部２Ａの輪郭形状とビード間隔を、金属板材の伸び特性に応じて、それぞれ調整するとよい。
【実施例】
【００４７】
（実施例１）
上記実施形態１の構成のパネル部材１について、上記式１〜式４を満足するように、パネル面１１に配置される複数のビード２の形状を設定し、ビード形状に対応するプレス成形型を用いて金属板材をプレス成形することにより、パネル部材１を製造した。
パネル部材１は、ビード２の長手方向長Ｌ：７３３ｍｍ、縮小ビード部２Ｂの長手方向長Ｓ：３３．７とし、縮小ビード部２Ｂの数ｎは、上記図３に示したように、最上段から１つおきの奇数行に配置されるビード２１と、ビード２１と隣り合う偶数行に配置されるビード２２とで、以下のように設定した。
ビード２１の縮小部２Ｂの数ｎ：５
ビード２２の縮小部２Ｂの数ｎ：６
【００４８】
このとき、表１に示すように、ビード２１、２２について、上記式１における縮小部比率：（Ｓ×ｎ）／Ｌは、それぞれ、以下のようになる。
ビード２１：（Ｓ×５）/Ｌ＝０．２３
ビード２２：（Ｓ×６）/Ｌ＝０．２８
【００４９】
また、各ビード２について、主ビード部２Ａの最大幅Ｗ１：４３．４ｍｍ、縮小ビード部２Ｂの最小幅Ｗ２：２０．５ｍｍとした。このとき、縮小ビード部２Ｂの長手方向長Ｓ：３３．７ｍｍを用いて、上記式２における幅縮小率：（Ｗ１−Ｗ２）／Ｓを算出すると、以下のようになる。
（Ｗ１−Ｗ２）／Ｓ＝０．６８
【００５０】
また、各ビード２について、主ビード部２Ａの最大深さｄ１：６．４ｍｍ、縮小ビード部２Ｂの最小深さｄ２：１．６ｍｍとした。このとき、縮小ビード部２Ｂの長手方向長Ｓ：３３．７ｍｍを用いて、上記式３における深さ縮小率：（ｄ１−ｄ２）／Ｓを算出すると、以下のようになる。
｛（ｄ１−ｄ２）/（Ｓ/２）｝＝０．２８
【００５１】
さらに、各ビード２について、主ビード部２Ａの最大幅Ｗ１における輪郭長さＣ１：４５．９ｍｍ、ビード直交方向Ｙにおけるビード２間の間隔Ｉ：４８．６ｍｍとした。金属板材には、伸びＥｌ：２０％のアルミニウム合金材料を用いた。このとき、主ビード部２Ａの最大幅Ｗ１：４３．４ｍｍを用いて、上記式４におけるビード間隔：｛｛（Ｃ１＋Ｉ）−（Ｗ１＋Ｉ）｝/（Ｗ１＋Ｉ）｝×１００を算出すると、以下のようになる。
｛（Ｃ１−Ｗ１）/（Ｗ１＋Ｉ）｝×１００＝２．７
【００５２】
（比較例１）
図１３、図１４に示すように、比較のため、上記実施例１のパネル部材１について、各ビード２の縮小ビード部２Ｂの位置を平坦部３とし、縮小ビード部２Ｂを有しない形状として、金属板材をプレス成形することにより、比較例１のパネル部材１を製造した。比較例１のパネル部材１のその他の形状、例えば、ビード２を構成する主ビード部２Ａの形状及び大きさ、複数のビード２の長手方向長Ｌ等は、実施例１と同様である。
【００５３】
この場合は、表１に示すように、上記式１における縮小部比率、上記式４におけるビード間隔は、実施例１と同様となる。また、縮小ビード部２Ｂを有しないので（すなわち、Ｗ２＝０、ｄ２＝０）、上記式２における幅縮小率は、（Ｗ１−Ｗ２）／Ｓ＝１．２９となり、上記式３における深さ縮小率は、｛（ｄ１−ｄ２）/（Ｓ/２）｝＝０．３８となる。なお、比較例１では、縮小ビード部２Ｂを有しないので、表１における縮小部比率は、平坦部比率を意味する。このとき、平坦部３の長手方向長、すなわち、主ビード部２Ａの間の距離は、長手方向長Ｓと実質的に同じであり、同じ値を用いた。上記式２、式３における長手方向長Ｓも同様とした。
【００５４】
これら実施例１、比較例１のパネル部材１について、プレス成形後のパネル面１１の残留応力分布を、参考例となる従来ビード形状のパネル部材１と共に、図１５に示した。また、実施例１、比較例１のパネル部材１の反り量を測定し、３点曲げ試験を行って剛性を評価した。さらに、プレス成形前後の板厚減少率を測定して、これらの結果を表１に併記した。
【００５５】
【表１】
2018167282.tif 000003
【００５６】
パネル部材１の反り量は、図１５中の下段に示すように、プレス成形後のパネル面１１のＺ方向における最大変位Ｚmaxと最小変位Ｚminを測定し、これらの差［Ｚmax−Ｚmin］（単位：ｍｍ）を算出して、以下の基準で評価した。
［Ｚmax−Ｚmin］３０ｍｍ未満：○
［Ｚmax−Ｚmin］３０ｍｍ以上：×
図中の中段に示すように、一定幅のビード２が整列する参考例では、ビード直交方向Ｙにおいて、ビード間に大きな引張応力が発生し、ビード２が形成されない周辺領域では相対的に引張応力が小さくなり、残留応力分布が不均一になる。これにより、参考例では、［Ｚmax−Ｚmin］＝３８ｍｍと大きな反りが生じた。
【００５７】
これに対して、実施例１では、複数のビード２に互い違いに縮小ビード部２Ｂが配置されて、圧縮応力を発生させることで、ビード長手方向Ｘ及びビード直交方向Ｙにおいて、引張応力が分断される。これにより、残留応力分布が平準化されることで、［Ｚmax−Ｚmin］＝２９ｍｍと、反り量が大きく低減する。なお、縮小ビード部２Ｂの位置が平坦部３となっている比較例１についても、残留応力分布を平準化する効果が得られ、［Ｚmax−Ｚmin］＝１０ｍｍと、反り量が大きく低減している。
【００５８】
また、図１６に３点曲げ試験方法を示すように、プレス成形後のパネル部材１を、パネル面１１側の中間部の１箇所とその反対側の両端部の２箇所に、それぞれ架け渡すように配置した治具４１〜４３の間に挟持し、１ｋＮの荷重を負荷したときのたわみ量（単位：ｍｍ）を測定して、以下の基準で評価した。
たわみ量８ｍｍ未満：○
たわみ量８ｍｍ以上：×
【００５９】
図１７に示すように、ビード２を有しない平板のたわみ量は、１７．４ｍｍであるのに対し、参考例のパネル部材１のたわみ量は、３．３ｍｍであり、平行な複数のビード２を配置することで、剛性が大きく向上している。また、実施例１のパネル部材１のたわみ量は、６．５ｍｍと参考例よりは大きいものの、平板に対してたわみ量が大きく低減し、十分な剛性が得られている。これに対して、比較例１のパネル部材１は、たわみ量が９．２ｍｍと大きくなっており、ビード２に平坦部３を有する場合には、剛性が低下することがわかる。
【００６０】
また、板厚減少率は、プレス成形前後の板厚を測定し、プレス成形前の板厚に対するビード成形部の板厚の減少率を、以下の基準で評価した。
板厚減少率１０％未満：○
板厚減少率１０％以上：×
表１に示すように、板厚減少率は、実施例１、比較例１共に、良好な結果が得られた。
【００６１】
（実施例２〜実施例８）
表１に示すように、上記実施例１のパネル部材１について、パネル面１１に配置される複数のビード２の形状を変更した実施例２〜実施例８について、同様の評価を行った。具体的には、上記式１における縮小部比率を、ビード２１とビード２２とで、実施例１と入れ替えて、実施例２とした。実施例３、４では、縮小部比率を０．１７又は０．３３となるように変更し、実施例５、６では、上記式２における幅縮小率を、０．４０又は０．９０に変更した。実施例７、８では、上記式３における深さ縮小率を、０．２０又は０．３４に変更した。
【００６２】
（比較例２〜比較例５）
また、表１に示すように、上記実施例１のパネル部材１について、パネル面１１に配置される複数のビード２の形状を変更した比較例２〜比較例５について、同様の評価を行った。具体的には、上記式１における縮小部比率を、０．０５〜０．１０又は０．４５〜０．５０の範囲で変更し、比較例２、３とした。比較例４では、上記式２における幅縮小率を、０．３０に変更し、比較例５では、上記式３における深さ縮小率を、０．１０に変更した。
【００６３】
これら実施例２〜実施例８、比較例２〜比較例５について、同様にして、反り量、剛性及び板厚減少率を評価した。結果を表１に併記する。表１に示すように、実施例２〜実施例８では、反り量、剛性及び板厚減少率のいずれも良好な結果が得られた。これに対して、ビード２の長さに対する縮小ビード部２Ｂの合計長さの比率である縮小部比率が０．０５以下のビード２１を有する比較例２では、反りの抑制効果が得られず、縮小部比率が０．５以上のビード２２を有する比較例３では、十分な剛性が得られない。また、幅縮小率が０.３以下である比較例４、深さ縮小率が０.１以下である比較例５においても、反りの抑制効果が得られていない。
【００６４】
（比較例６）
比較のため、図１８に示すように、上記実施例１のパネル部材１について、縮小ビード部２Ｂがビード直交方向Ｙに一直線上に整列する配置とし、それ以外は実施例１と同様として金属板材をプレス成形することにより、比較例６のパネル部材１を製造した。ビード２の縮小部比率は、実施例１のビード２１と同じである。同様にして、反り量、剛性及び板厚減少率を評価した結果を表２に示す。
【００６５】
【表２】
2018167282.tif 000004
【００６６】
図１８中の中段に示すように、比較例６では、縮小ビード部２Ｂの配置されるビード長手方向Ｘには引張応力が分断されるものの、ビード直交方向Ｙにおいては、引張応力が分断されていない。これにより、残留応力分布が十分に平準化されず、下段に示すように、反り量は、［Ｚmax−Ｚmin］＝３０ｍｍと大きくなった。さらに、上記図１７中に比較して示すように、比較例６のパネル部材１は、たわみ量が７．３ｍｍと、基準とする８ｍｍ未満であるものの、実施例１より大きくなった。このように、縮小ビード部２Ｂが一直線に位置する場合には、反りを抑制する十分な効果が得られない。
【００６７】
（比較例７、比較例８）
さらに、図１８に示すように、上記比較例１のパネル部材１について、各ビード２の平坦部３がビード直交方向Ｙに一直線上に整列する配置として、金属板材をプレス成形することにより、比較例７のパネル部材１を製造した。さらに、比較例８では、上記式４におけるビード２のビード間隔が１５となるように、主ビード部２Ａの形状を変更し、それ以外は比較例７と同様にしてパネル部材１を製造した。同様にして、反り量、剛性及び板厚減少率を評価した結果を表２に併記する。
【００６８】
図１８中の中段に示すように、比較例７では、縮小ビード部２Ｂの配置されるビード長手方向Ｘにおける引張応力の分断効果が大きくなり、下段に示すように、反り量は、［Ｚmax−Ｚmin］＝１１ｍｍと低減する。ただし、上記図１７中に比較して示すように、比較例７のパネル部材１は、たわみ量が９．６ｍｍと、比較例１より大きくなっており、平坦部３が一直線に位置することで、剛性がさらに低下することがわかる。このように、縮小ビード部２Ｂを有しない場合には、剛性を確保することが難しい。また、比較例８では、板厚減少率が１０％以上となっており、ビード成形部の引張変形が大きくなって局所的な板厚の減少が生じたものと推測される。
【００６９】
以上のように、パネル部材１に形成される複数のビード２に、それぞれ縮小ビード部２Ｂを設けて、互い違いに配置するとともに、縮小ビード部２Ｂの形状や配置を適切に設定することによって、所望の剛性と形状及び寸法精度を兼ね備えたパネル部材１を得ることができる。このようなパネル部材は、プレス成形により一工程で製造することができ、生産性に優れる。
【００７０】
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。例えば、上記実施形態では、矩形のパネル部材の周辺領域を除く矩形領域に、その一辺に沿うように、複数のビードを平行に配置した例を示したが、パネル部材の形状や複数のビードの配置方向は、任意に設定することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１  パネル部材
１１  パネル面
２、２１、２２  ビード
２Ａ、２Ａ1、２Ａ２  主ビード部
２Ｂ  縮小ビード部
２Ｃ  終端ビード部
【図１】
2018167282.tif 000005
【図２】
2018167282.tif 000006
【図３】
2018167282.tif 000007
【図４】
2018167282.tif 000008
【図５】
2018167282.tif 000009
【図６】
2018167282.tif 000010
【図７】
2018167282.tif 000011
【図８】
2018167282.tif 000012
【図９】
2018167282.tif 000013
【図１０】
2018167282.tif 000014
【図１１】
2018167282.tif 000015
【図１２】
2018167282.tif 000016
【図１３】
2018167282.tif 000017
【図１４】
2018167282.tif 000018
【図１５】
2018167282.tif 000019
【図１６】
2018167282.tif 000020
【図１７】
2018167282.tif 000021
【図１８】
2018167282.tif 000022