(57)【要約】【課題】熱間プレス成形において、鋼板の折り曲げ部付近の割れや、ネッキング等の成形不良を防止する。【解決手段】熱間プレス装置１００Ａは、鋼板１０を折り曲げるための段差１１を有する下金型１２と、下金型１２に対して水平方向に隣接して配置され、上下動可能に支持されたパッド部１３と、パッド部１３に対して垂直方向に対向して配置された上金型１４と、を備える。そして、上金型１４を下動させ、鋼材１０を上金型１４とパッド部１３の間にホールドして熱間プレス成形を行う時に、パッド部１３が上金型１４に遅れて鋼板１０に接触するように構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板（１０）を折り曲げるための段差（１１）を有する下金型（１２）と、
下金型（１２）に対して水平方向に隣接して配置され、上下動可能に支持されたパ
ッド部（１３）と、
パッド部（１３）に対して垂直方向に対向して配置された上金型（１４）と、を備え、
上金型（１４）を下動させ、鋼材（１０）を上金型（１４）とパッド部（１３）の
間にホールドして熱間プレス成形を行う時に、パッド部（１３）が上金型（１４）
に遅れて鋼板（１０）に接触するように構成されたことを特徴とする熱間プレス装置。
【請求項２】
前記上金型（１４）のプレス成形面の端部に垂直方向に突出した突出部（１４ｂ）が形成され、前記第パッド部（１３）のプレス成形面の端部に突出部（１４ｂ）に対応する切り欠き部（１３ａ）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱間プレス装置。
【請求項３】
鋼板（１０）を折り曲げるための段差（１１）を有する下金型（１２）と、
下金型（１２）に対して水平方向に隣接して配置され、上下動可能に支持されたパ
ッド部（１３）と、
パッド部（１３）に対して垂直方向に対向して配置された上金型（１４）と、を備え、
パッド部（１３）は互いに水平方向にこの順に配置された第１のパッド（１３１）、第２のパッド（１３２）及び第３のパッド（１３３）を有しており、
上金型（１４）を下動させ、鋼材（１０）を上金型（１４）とパッド部（１３）の間にホールドして熱間プレス成形を行う時に、第２のパッド（１３２）が上金型（１４）に遅れて鋼板（１０）に接触するように第２のパッド（１３２）のストロークが第１及び第３のパッド（１３１，１３３）のストロークよりも小さく設定されたことを特徴とする熱間プレス装置。
【請求項４】
前記上金型（１４）のプレス成形面の端部に垂直方向に突出した突出部（１４ｂ）が形成され、前記第２のパッド（１３２）のプレス成形面の端部に突出部（１４ｂ）に対応する切り欠き部（１３ａ）が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の熱間プレス装置。
【請求項５】
鋼板（１０）を折り曲げるための段差（１１）を有する下金型（１２）と、下金型（１２）に対して水平方向に隣接して配置され、上下動可能に支持されたパッド部（１３）と、パッド部（１３）に対して垂直方向に対向して配置された上金型（１４）と、を備えた熱間プレス装置を準備し、
上金型（１４）を下動させ、鋼材（１０）を上金型（１４）とパッド部（１３）の
間にホールドして熱間プレス成形を行う時に、パッド部（１３）を上金型（１４）に
遅れて鋼板（１０）に接触させることを特徴とする熱間プレス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板を所定の形状に折り曲げるための熱間プレス装置及び熱間プレス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用部品においては、厚さを薄くなおかつ高強度を持つ部材を用いることにより、安全性と経済性の両立を図っている。このような目的のため、高温に加熱した鋼板を低温のプレス金型で冷却して焼入れを行う、いわゆる熱間プレス成形が知られている。この工法は、鋼板をオーステナイト化温度以上に加熱し、プレス成形と同時に急速冷却して焼入れを行うものである。
【０００３】
例えば、車両側部構造を構成するピラーレインフォースメント等の車両用部品は、熱間プレス装置を用いて鋼板を所望の形状に折り曲げることで形成される。ピラーレインフォースメントは、センターピラーのピラーアウターパネルとピラーインナーパネルとの間に配置されるもので、車両衝突時におけるセンターピラーの変形形状を制御し、センターピラーによる乗員への干渉を防止して乗員を保護するための車両用部品である。
【０００４】
図５はピラーレインフォースメントの構成を示す図であり、図５（ａ）はその平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。ピラーレインフォースメント５０はＡ−Ａ線における断面図で見るとＵ字形をなしている。また、ピラーレインフォースメント５０は、底部５１と、底部５１から折り曲げられて立設された側壁５２，５３を有しており、折り曲げ部（底部５１のコーナー部）の付近には、車両衝突時におけるセンターピラーの変形形状を制御するために長手方向に沿って、底部５１の主面から窪んだ溝部５４が形成されている。
【０００５】
図６は、熱間プレス装置１００の断面図であり、図５（ｂ）におけるピラーレインフォースメント５０の断面Ｕ字形状を形成するための装置断面構造に対応している。この熱間プレス装置１００は、被プレス材である鋼板１０を折り曲げるための段差１１を有する下金型１２と、下金型１２に対して水平方向に隣接して配置され、スプリング等の付勢手段（不図示）により上下動可能に支持されたパッド部１３と、パッド部１３に対して垂直方向に対向して配置された上金型１４と、を備えて構成される。
【０００６】
この場合、下金型１２は断面Ｕ字形の開口部を有しており、上金型１４のプレス成形面（上面）と開口部の底との間に段差１１が形成される。パッド部１３はこの開口部の中で上下動するように構成されている。上金型１４は鋼板１０をパッド部１３の間にホールドして段差１１に押し込むために、下金型１２に嵌合する凸部１４ａを有している。
【０００７】
また、ピラーレインフォースメント５０の溝部５２を形成するために、上金型１４凸部１４ａのプレス成形面の端部に垂直方向に突出した突出部１４ｂが形成され、対向するパッド部１３のプレス成形面の端部に突出部１４ｂに対応する切り欠き部１３ａが形成されている。
【０００８】
熱間プレス装置１００を用いた熱間プレス成形工程を図６に基づいて説明する。先ず、図６（ａ）に示すように、下金型１２及びパッド部１３の上に、予め加熱された鋼板１０が自動搬送機構によりセットされる。この場合、下金型１２のプレス成形面とパッド部１３のプレス成形面とは略同一平面上に位置している。この状態で、上金型１４はパッド部１３に向けて下動する。
【０００９】
次に、図６（ｂ）に示すように、鋼板１０のＵ字形折り曲げ加工前に、鋼板１０を上金型１４とパッド部１３と間に挟み込んでホールド（保持）する。この時、鋼板１０に上金型１４の突出部１４ｂが当たり、パッド部１３の切り欠き部部１３ａに押し込むことにより、ピラーレインフォースメント５０の溝部５４となる部分が予備的に形成される。そして、鋼板１０は、下金型１２、パッド部１３及び上金型１４と接触することにより冷却される。
【００１０】
その後、上金型１４をさらに下動させると、鋼板１０は、上金型１４とパッド部１３の間にホールドされた状態で、下金型１２の段差１１に押し込まれ、折り曲げ加工が進行していく。そして、上金型１４及びパッド部１３が下死点に到達すると、断面Ｕ字形に折り曲げられたピラーレインフォースメント５０が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１５−１４２９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図５に示すように、熱間プレス成形の過程で、鋼板１０の折り曲げ部の付近に割れや、ネッキング等の成形不良が発生するという問題があった。また、溝５４が形成された折り曲げ部付近では、このような成形不良が発生し易いという問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題に鑑み、本発明の熱間プレス装置は、鋼板（１０）を折り曲げるための段差（１１）を有する下金型（１２）と、下金型（１２）に対して水平方向に隣接して配置され、上下動可能に支持されたパッド部（１３）と、パッド部（１３）に対して垂直方向に対向して配置された上金型（１４）と、を備え、  上金型（１４）を下動させ、鋼材（１０）を上金型（１４）とパッド部（１３）の間にホールドして熱間プレス成形を行う時に、パッド部（１３）が上金型（１４）に遅れて鋼板（１０）に接触するように構成されたことを特徴とする。
【００１４】
また、熱間プレス方法は、鋼板（１０）を折り曲げるための段差（１１）を有する下金型（１２）と、下金型（１２）に対して水平方向に隣接して配置され、上下動可能に支持されたパッド部（１３）と、パッド部（１３）に対して垂直方向に対向して配置された上金型（１４）と、を備えた熱間プレス装置を準備し、上金型（１４）を下動させ、鋼材（１０）を上金型（１４）とパッド部（１３）の間にホールドして熱間プレス成形を行う時に、パッド部（１３）を上金型（１４）に遅れて鋼板（１０）に接触させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、鋼板を熱間プレスにより折り曲げ加工する際に、鋼板の折り曲げ部付近の割れや、ネッキング等の成形不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態における熱間プレス装置の平面図である。
【図２】本発明の実施形態における熱間プレス装置及びその動作を説明する第１の断面図である。
【図３】本発明の実施形態における熱間プレス装置及びその動作を説明する第２の断面図である。
【図４】本発明の実施形態における熱間プレス装置及びその動作を説明する第３の断面図である。
【図５】ピラーレインフォースメントの構成を示す図である。
【図６】従来例の熱間プレス装置及びその動作を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜鋼板の成形不良が発生する原因＞
本発明の実施形態の詳細を説明する前に、従来例において、熱間プレス成形の過程で鋼板１０の折り曲げ部付近（例えば、ピラーレインフォースメント５０の底部５１のコーナー部付近）で鋼板１０の割れや、ネッキング等の成形不良が発生していた原因について説明する。
【００１８】
図６（ｂ）に示すように、鋼板１０のＵ字形折り曲げ加工前に、鋼板１０を上金型１４とパッド部１３と間に挟み込んでホールドする。この時、パッド部１３と下金型１２の開口部側壁の間にはギャップＧが存在するため、折り曲げ部付近の鋼板１０が宙に浮き、金型等が接触しない狭い非接触領域ができる。この領域の断面長さＬ１は、パッド部１３のパッド部１３のプレス成形面の端部から下金型１２のプレス成形面の端部までの距離に相当する。
【００１９】
そうすると、この時点では、鋼板１０の非接触領域は金型等による急冷がなされず、その両側の接触領域では金型等による急冷がなされることから、局所的に大きな温度差が生じる。しかして、非接触領域は急冷により収縮した隣接する接触領域からの引張応力により局所的な伸びが生じる。この局所的な伸びが生じた状態で、鋼板１０が下金型１２の段差１１に押し込まれるため、折り曲げ加工が進行していく過程で局所的な伸びが促進され、鋼板１０の折り曲げ部付近に割れ等の成形不良が発生すると考えられる。
【００２０】
特に、折り曲げ部付近に溝５４が形成される場合には、この部分が上金型１４の突出部１４ｂによって強く押し込まれるため、割れ等の成形不良が発生し易いと考えられる。
【００２１】
＜本発明の原理＞  
そこで、本発明によれば、図２に示すように、鋼板１０のＵ字形折り曲げ加工前に、
鋼板１０を上金型１４とパッド部１３と間に挟み込んでホールドすることをせず、折
り曲げ加工を開始してから、折り曲げ加工の途中で鋼板１０をホールドするようにパ
ッド部１３のストロークが減少されている。
【００２２】
詳しくは、図２（ａ）に示すように、鋼板１０を熱間プレス装置１００Ａにセット
した状態において、パッド部１３は、鋼板１０に接触せず、下金型１２のプレス成形面の下方に待機している。このため、上金型１４を下動させていくと、先ず、上金型１４が鋼板１０の上面に接触し、鋼板１０を下金型１２の段差１１に押し込んでいく。
【００２３】
そして、図２（ｂ）に示すように、折り曲げ加工の途中で、鋼板１０を上金型１４とパッド部１３の間に挟んでホールドする。そのために、パッド部１３のストロークは従来例に比べて減少されている。
【００２４】
鋼板１０がホールドされた時に、金型等が接触しない非接触領域ができ、これに隣接する接触領域から引張応力が加わることは従来と変わりがない。しかしながら、この場合の非接触領域の長さＬ２は、鋼板１０がある程度段差１１に引き込まれていることから、図６の従来の非接触領域よりも相当長くなっており、その分、収縮した接触領域からの引張り応力の影響が緩和される。
【００２５】
すなわち、従来例では狭い非接触領域に引張応力が加わっていたが、本発明によれば比較的広い非接触領域に引張応力が加わるので、その分局所的な伸びは小さくなる。このため、本発明によれば、熱間プレス成形における鋼板１０の割れ等の成形不良を防止することができる。
【００２６】
＜本発明の実施形態の詳細な説明＞
次に、本発明の実施形態を図１乃至図５に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態における熱間プレス装置１００Ａの平面図である。図を見やすくするために、
図１（ａ）に下金型１２及びパッド部１３を示し、図１（ｂ）にパッド部１３及び上金型１４を分けて図示してある。図２は図１のＢ−Ｂ線における断面図、図３は図１のＣ−Ｃ線における断面図、図４は図１のＤ−Ｄ線における断面図である。
【００２７】
図１乃至図５においては、下金型１２、パッド部１３及び上金型１４の形状を単純化して図示している。実際には、ピラーレインフォースメント５０等の車両用部品は、図５に示すように複雑な形状を有しているので、下金型１２、パッド部１３及び上金型１４はこれに合わせて複雑な形状を有している。
【００２８】
図１に示すように、パッド部１３は互いに水平方向にこの順に配置された第１のパッド１３１、第２のパッド１３２及び第３のパッド１３３を有している。また、図４に示すように、第１のパッド１３１、第２のパッド１３２及び第３のパッド１３３は、それぞれ第１の付勢手段１５１、第２の付勢手段１５２、第３の付勢手段１５３で上下動可能に支持されている。付勢手段は、例えばスプリングやシリンダー等で構成することができる。
【００２９】
そして、上金型１４を下動させ、鋼材１０を上金型１４とパッド部１３の間にホールドして熱間プレス成形を行う時に、第２のパッド１３２が上金型１４に遅れて鋼板１０に接触するように第２のパッド１３２のストロークが第１及び第３のパッド１３１，１３３のストロークよりも小さく設定されている。
【００３０】
すなわち、熱間プレス装置１００Ａによれば、パッド部１３は、３つのパッドに分
割され、パッド部１３の両端に位置する第１及び第３のパッド１３１，１３３については、従来例と同様に、鋼板１０のＵ字形折り曲げ加工前に、鋼板１０を上金型１４と第１及び第３のパッド１３１，１３３と間に挟み込んでホールドするが、パッド部１３の中央に位置する第２のパッド１３２については、鋼板１０を上金型１４と第２のパッド部１３２と間に挟み込んでホールドすることをせず、折り曲げ加工を開始してから、折り曲げ加工の途中で鋼板１０をホールドするように第２のパッド部１３２のストロークが減少されている。
【００３１】
これにより、第２のパッド１３２に対応する部分については前述した本発明の原理により、鋼板１０の折り曲げ部付近の割れ等の成形不良を防止することができる。これに加えて、パッド部１３の両端に位置する第１及び第３のパッド１３１，１３３については、鋼板１０のＵ字形折り曲げ加工前に、鋼板１０をホールドしているので、鋼板１０のあばれを防ぎ、安定した熱間プレスを行うことができる。特に、第２のパッド１３２に対応する部分の鋼板１０の折り曲げ部付近に、溝５４が形成される場合は割れ等の成形不良に対する防止効果が大きい。
【００３２】
次に、熱間プレス装置１００Ａを用いた熱間プレス成形工程を図２乃至図４に基づいて説明する。図２は第２のパッド１３２に対応する部分、図３は第１，第３のパッド１３１，１３３に対応する部分、図４はパッド部１３の全体を示している。
なお、図４においては、鋼板１０の図示を省略している。
【００３３】
先ず、下金型１２及びパッド部１３の上に、予め加熱された鋼板１０が自動搬送機構によりセットされる。この場合、図２（ａ）、図４（ａ）に示すように、第２のパッド１３２は鋼板１０に接触せず、下金型１２のプレス成形面の下方に待機している。一方、図３（ａ）、図４（ａ）に示すように、第１及び第３のパッド１３１，１３３上には鋼板１０が載置されている。
【００３４】
その後、上金型１４を下動させると、鋼板１０のＵ字形折り曲げ加工前において、
第１及び第３のパッド１３１，１３３の所では鋼板はホールドされるが、中央に位置する第２のパッド１３２の所では、鋼板１０はホールドされない。
【００３５】
次に、上金型１４をさらに下動させていくと、上金型１４が鋼板１０の上面に接触し、鋼板１０を下金型１２の段差１１に押し込んでいく。そして、図２（ｂ）に示すように、第２のパッド１３の所では、折り曲げ加工の途中で、鋼板１０はホールドされる。一方、図３（ｂ）に示すように、第１及び第３のパッド１３１，１３３の所では、鋼板１０はホールドされた状態で折り曲げ加工が進行していく。
【００３６】
この場合、図４に示すように、第１乃至第３のパッド１３１，１３２，１３３の上下運動のストロークＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、Ｓ２＜Ｓ１，Ｓ３、Ｓ２＝Ｓ３という大小関係になっている。第２のパッド１３２のストロークＳ２を小さくするために、第２のパッド１３２の下方に第２のパッド１３２を停止させるためのストッパー部１２ａが形成されている。
【００３７】
図４に基づいて、第１乃至第３のパッド１３１，１３２，１３３の動きを説明する。先ず、図４（ａ）に示すように、第１乃至第３のパッド１３１，１３２，１３３が上死点に位置している時は、第２のパッド１３２のプレス成形面は比較的低い位置にある。
【００３８】
次に、図４（ｂ）に示すように、上金型１４が下動して来ると、第１及び第３のパッド１３１，１３３が最初に押し下げられ、次に、第２のパッド１３２がそれに加わり、パッド部１３の全体が同じ高さのプレス成形面を維持しながら押し下げられていく。そして、図４（ｃ）に示すように、第１乃至第３のパッド１３１，１３２，１３３は、それらの下死点に到達した時点で静止する。
【００３９】
上述の熱間プレス装置１００Ａにおいては、パッド部１３を第１乃至第３のパッド１３１〜１３３に分割しているが、パッド部を更に多くのパッドに分割して、隣接するパッド間でストロークを異ならせても良い。
【００４０】
また、パッド部１３を１個のパッドのみで構成し、パッド部１３の全体が上金型１４に遅れて鋼板１０に接触するように構成しても良い。この場合でも、上述の発明の原理により、熱間プレス成形における鋼板１０の割れ等の成形不良を防止することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１０  鋼板
１１  段差
１２  下金型
１３  パッド部
１３ａ  切り欠き部
１４  上金型
１４ａ  凸部
１４ｂ  突出部
１００、１００Ａ  熱間プレス装置
１３１  第１のパッド
１３２  第２のパッド
１３３  第３のパッド
１５１  第１の付勢手段
１５２  第２の付勢手段
１５３  第３の付勢手段
【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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