(57)【要約】  製造方法は、準備工程と、中間プレス加工工程と、加熱工程と、ホットスタンピング工程とを含む。準備工程ではブランク材を準備する。中間プレス加工工程では、ブランク材にプレス加工を施し、中間成形品（１Ａ）を得る。加熱工程では中間成形品（１Ａ）を加熱する。ホットスタンピング工程では、中間成形品（１Ａ）にプレス加工を施し、パネル状成形品を得る。ホットスタンピング工程では、第１ダイ（１２）と、第２ダイ（１３）と、パンチ（１１）と、ブランクホルダ（１４）とを備えた装置（１０）を用いる。第１ダイ（１２）とパンチ（１１）とによって中間成形品（１Ａ）を挟んだ状態で、第１ダイ（１２）及びパンチ（１１）に対し、第２ダイ（１３）及びブランクホルダ（１４）を相対的に移動しパネル状成形品を成形する。
2017047601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パネル状成形品の製造方法であって、
前記パネル状成形品は、多角形状の天板部と、前記天板部の辺のうちの少なくとも２以上の各辺から伸びる複数の縦壁部と、を備え、前記縦壁部のうちで隣接する少なくとも１組の各縦壁部は、段差部と、前記段差部の一方の端と前記天板部とに繋がる第１縦壁部と、前記段差部の他方の端に繋がる第２縦壁部と、を含み、
前記製造方法は、
鋼板からなるブランク材を準備する準備工程と、
冷間又は熱間で、前記ブランク材にプレス加工を施すことにより、前記天板部が成形されるとともに、前記縦壁部が前記第１縦壁部及び前記段差部の高さまで成形された中間成形品を得る中間プレス加工工程と、
前記中間成形品を加熱する加熱工程と、
ホットスタンピング装置を用い、加熱された前記中間成形品にプレス加工を施すことにより、前記パネル状成形品を得るホットスタンピング工程と、を含み、
前記ホットスタンピング装置は、
前記天板部及び前記天板部から前記段差部の外縁までの形状が形成された第１ダイと、
前記第１ダイの外側に配置された第２ダイと、
前記第１ダイに対向し、前記天板部及び前記天板部から前記段差部の外縁までの形状が形成されたパンチと、
前記第２ダイに対向するブランクホルダと、を備え、
前記ホットスタンピング工程は、
前記パンチの上に前記中間成形品を置いて、前記第１ダイと前記パンチとによって前記中間成形品を挟み、前記第２ダイと前記ブランクホルダとによって前記中間成形品を挟む第１工程と、
前記第１ダイと前記パンチとによって前記中間成形品を挟んだ状態で、前記第１ダイ及び前記パンチに対し、前記第２ダイ及び前記ブランクホルダを相対的に移動して、前記パネル状成形品を成形する第２工程と、を含み、
前記第１工程では、前記第１及び第２ダイが前記中間成形品に接触するまで、前記ブランクホルダと前記中間成形品が接触しない、パネル状成形品の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のパネル状成形品の製造方法であって、
前記第１工程では、前記ブランクホルダの先端面の初期高さは、前記パンチにおける前記段差部に対応する段差面の高さよりも低い、パネル状成形品の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のパネル状成形品の製造方法であって、
前記パネル状成形品の前記天板部は、凹部を備え、
前記中間プレス加工工程では、
前記中間成形品の前記天板部の領域のうちで前記パネル状成形品の前記凹部に対応する位置に隆起部を成形し、
前記ホットスタンピング装置において、
前記第１ダイは、前記中間成形品の前記隆起部に対応する位置に開口部を備え、
前記第２ダイは、前記第１ダイの前記開口部に対応する位置に突起を備え、
前記ホットスタンピング工程のうちの前記第２工程では、前記突起により、前記中間成形品の前記隆起部の領域を前記パネル状成形品の前記凹部にプレス加工する、パネル状成形品の製造方法。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載のパネル状成形品の製造方法であって、
前記パネル状成形品の前記天板部は、凸部を備え、
前記中間プレス加工工程では、
前記中間成形品の前記天板部の領域のうちで前記パネル状成形品の前記凸部に対応する位置に陥没部を成形し、
前記ホットスタンピング装置において、
前記パンチは、前記中間成形品の前記陥没部に対応する位置に配置される開口部と、前記開口部に対応する位置に配置される突起と、を備え、
前記ホットスタンピング工程のうちの前記第２工程では、前記突起により、前記中間成形品の前記陥没部の領域を前記パネル状成形品の前記凸部にプレス加工する、パネル状成形品の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のパネル状成形品の製造方法であって、
前記ホットスタンピング工程後の前記パネル状成形品の引張強度は、１２００ＭＰａ以上である、パネル状成形品の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のパネル状成形品の製造方法であって、
前記ブランク材はテーラードブランクである、パネル状成形品の製造方法。
【請求項７】
鋼板から成形され、引張強度が１２００ＭＰａ以上のパネル状成形品であって、
多角形状の天板部と、
前記天板部の辺のうちの少なくとも２以上の各辺から伸びる縦壁部と、を備え、
前記縦壁部のうちで隣接する縦壁部の組の少なくとも１組の各縦壁部は、段差を備える、パネル状成形品。
【請求項８】
請求項７に記載のパネル状成形品であって、
前記パネル状成形品は自動車用のドアインナーパネルであり、前記天板部の辺のうちの車両上側の辺に前記縦壁部を有しない、パネル状成形品。
【請求項９】
請求項８に記載のパネル状成形品であって、
前記天板部に、凹部又は凸部が設けられる、パネル状成形品。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９に記載のパネル状成形品であって、
前記天板部の前記車両上側の辺を含む上側の縁部に、この上側の縁部に沿って凹部又は凸部が設けられる、パネル状成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホットスタンピングによって鋼板から成形されるパネル状成形品及びその製造方法に関する。さらに詳しくは、自動車用ドアインナーパネルに適したパネル状成形品及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のドアは、ドアインナーパネル及びドアアウターパネル等を組み合わせて製造される。自動車のドアは、ウインドウ、ウインドウ駆動装置、音響スピーカ、取っ手等が取り付けられる。ドアインナーパネル及びドアアウターパネルの間にそれらを収納するため、空間を設ける必要がある。空間を設けるために例えば、ドアインナーパネルに縦壁部が設けられる。加えて、自動車のドアが閉じられたとき車内を密閉する必要がある。車内を密閉するために例えば、ドアインナーパネルに段差部が設けられる。縦壁部の段差部を設けた部分をピラー等と対向させ、車内の密閉性を高くする。【０００３】
自動車のサイドドア等に使用されるドアインナーパネルは、鋼板をプレス加工して成形される。一般にドアインナーパネルの形状は複雑である。そのため、鋼板を大きく変形させる場合がある。この場合、プレス加工後のドアインナーパネルに割れ、シワ等が発生することがある。特に、ドアインナーパネルが段差部を有し、かつ隣接する縦壁部を有する場合、プレス加工後のドアインナーパネルに割れ、シワ等が発生しやすくなる。【０００４】
この不都合を解消するため、ドアインナーパネルの材料（ブランク材）には加工性の高い鋼板が用いられることが多い。加工性の高い鋼板は延性が高いため、材料を変形させても割れ、シワ等が発生しにくい。その他にも、ドアインナーパネルの成形にホットスタンピングが用いられることがある。ホットスタンピングでは、材料を加熱してプレス加工する。加熱により材料の加工性が高くなるため、プレス加工後のドアインナーパネルに割れ、シワ等が発生しにくい。【０００５】
ドアインナーパネルを含むパネル状成形品の製造方法は、国際公開第２０１４／０８４１５１号（特許文献１）及び特開２０１０−１４９１８４号公報（特許文献２）に開示されている。【０００６】
特許文献１に開示されたパネル状成形品の製造方法は、縦壁部成形工程とフランジ部成形工程とを含む。縦壁部成形工程は、ブランク材をパンチとダイとでプレス加工し、縦壁部全域を成形する。その後工程であるフランジ部成形工程は、パッドとパンチとによって天板部を挟み、パンチとダイとによって縦壁部を挟んだ状態でフランジ部を成形する。縦壁部成形工程では、ブランク材の端部が拘束されていないため、縦壁部のスプリングバックが生じにくい。フランジ部成形工程では、天板部及び縦壁部が金型によって拘束されるため、フランジ部を高精度で成形できる、と特許文献１には開示されている。【０００７】
特許文献２に開示されたパネル状成形品の製造方法は、ホットスタンピングによりブランク材の天板部に対応する領域をパッドとパンチとによって挟んだ状態で縦壁部を成形する。プレス加工の際、ブランク材の端部は金型と接触しないため、ブランク材の端部は焼入れされない。これにより、成形されたプレス成形品の端部の割れを抑制できる、と特許文献２には開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０８４１５１号
【特許文献２】特開２０１０−１４９１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２の製造方法では、成形難易度が高い形状を成形すると、割れ、シワ等が発生することがある。ここでいう成形難易度が高い形状とは、プレス加工後のパネル状成形品が段差部を有し、かつ隣接する縦壁部を有する形状等である。【００１０】
本発明の目的は、成形難易度が高い形状であっても、割れ、シワ等の欠陥が少ない高強度なパネル状成形品、及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の実施形態によるパネル状成形品の製造方法は、天板部と、複数の縦壁部とを備えるパネル状成形品の製造に適用される。天板部は多角形状である。縦壁部は、天板部の辺のうちの少なくとも２以上の各辺から伸びる。縦壁部のうちで隣接する少なくとも１組の各縦壁部は、段差部と、前記段差部の一方の端と天板部とに繋がる第１縦壁部と、段差部の他方の端に繋がる第２縦壁部とを含む。【００１２】
本実施形態の製造方法は、準備工程と、中間プレス加工工程と、加熱工程と、ホットスタンピング工程とを含む。準備工程では、鋼板からなるブランク材を準備する。中間プレス加工工程では、冷間又は熱間で、ブランク材にプレス加工を施す。これにより、天板部が成形されるとともに、縦壁部が第１縦壁部及び段差部の高さまで成形された中間成形品を得る。加熱工程では、中間成形品を加熱する。ホットスタンピング工程では、ホットスタンピング装置を用い、加熱された中間成形品にプレス加工を施す。これにより、パネル状成形品を得る。【００１３】
ホットスタンピング装置は、第１ダイと、第２ダイと、パンチと、ブランクホルダとを備える。第１ダイは、天板部及び天板部から段差部の外縁までの形状が形成されている。第２ダイは、第１ダイの外側に配置される。パンチは、第１ダイに対向し、天板部及び天板部から段差部の外縁までの形状が形成されている。ブランクホルダは、第２ダイに対向する。ホットスタンピング工程は、第１工程と、第２工程とを含む。第１工程は、パンチの上に中間成形品を置いて、第１ダイとパンチとによって中間成形品を挟み、第２ダイとブランクホルダとによって中間成形品を挟む。第２工程は、第１ダイとパンチとによって中間成形品を挟んだ状態で、第１ダイ及びパンチに対し、第２ダイ及びブランクホルダを相対的に移動して、パネル状成形品を成形する。第１工程では、第１及び第２ダイが中間成形品に接触するまで、ブランクホルダと中間成形品が接触しない。【００１４】
本発明の実施形態によるパネル状成形品は、鋼板から成形され、引張強度が１２００ＭＰａ以上のパネル状成形品である。パネル状成形品は、多角形状の天板部と、天板部の辺のうちの少なくとも２以上の各辺から伸びる縦壁部と、を備える。縦壁部のうちで隣接する縦壁部の組の少なくとも１組の各縦壁部は、段差を備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の実施形態によるパネル状成形品は、成形難易度が高い形状であっても、割れ、シワ等の欠陥が少なく高強度である。本発明の実施形態によるパネル状成形品の製造方法によれば、そのパネル状成形品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、第１実施形態の製造方法によって成形されたドアインナーパネルの斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、中間プレス加工工程後の状況を示す斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、ホットスタンピング工程途中の状況を示す斜視図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、ホットスタンピング工程後の状況を示す斜視図である。
【図３】図３は、第１実施形態の中間プレス加工工程で用いられる装置を模式的に示す断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、第１実施形態の中間成形品がホットスタンピング装置に挿入された段階を示す断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、ダイの降下が完了した段階（下死点）を示す断面図である。
【図５】図５は、第１実施形態の加熱工程で用いられる装置を模式的に示す断面図である。
【図６】図６は、第１実施形態のホットスタンピング工程で用いられる装置を模式的に示す断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、第１実施形態の中間成形品がホットスタンピング装置に挿入された段階を示す断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、第１ダイとパンチとによって中間成形品を挟んだ段階を示す断面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、第２ダイの降下が完了した段階（下死点）を示す断面図である。
【図８】図８は、従来のホットスタンピング装置によるプレス加工中の状態を示す断面図である。
【図９】図９は、第２実施形態の製造方法によって成形されたドアインナーパネルを模式的に示す斜視図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、中間プレス加工工程後の状況を示す斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、ホットスタンピング工程途中の状況を示す斜視図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、ホットスタンピング工程後の状況を示す斜視図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、第２実施形態の中間成形品がホットスタンピング装置に挿入された段階を示す断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、第１ダイとパンチとによって中間成形品を挟んだ段階を示す断面図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、第２ダイの降下が完了した段階（下死点）を示す断面図である。
【図１２】図１２は、従来のホットスタンピング装置によるプレス加工中の状態を示す断面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、第３実施形態の中間成形品がホットスタンピング装置に挿入された段階を示す断面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、第１ダイとパンチとによって中間成形品を挟んだ段階を示す断面図である。
【図１３Ｃ】図１３Ｃは、第２ダイの降下が完了した段階（下死点）を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態によるパネル状成形品の製造方法は、天板部と、複数の縦壁部とを備えるパネル状成形品の製造に適用される。天板部は多角形状である。縦壁部は、天板部の辺のうちの少なくとも２以上の各辺から伸びる。縦壁部のうちで隣接する少なくとも１組の各縦壁部は、段差部と、前記段差部の一方の端と天板部とに繋がる第１縦壁部と、段差部の他方の端に繋がる第２縦壁部とを含む。
【００１８】
本実施形態の製造方法は、準備工程と、中間プレス加工工程と、加熱工程と、ホットスタンピング工程とを含む。準備工程では、鋼板からなるブランク材を準備する。中間プレス加工工程では、冷間又は熱間で、ブランク材にプレス加工を施す。これにより、天板部が成形されるとともに、縦壁部が第１縦壁部及び段差部の高さまで成形された中間成形品を得る。加熱工程では、中間成形品を加熱する。ホットスタンピング工程では、ホットスタンピング装置を用い、加熱された中間成形品にプレス加工を施す。これにより、パネル状成形品を得る。
【００１９】
本明細書において、ホットスタンピングとは、以下に示す処理を意味する。プレス加工により、加熱された素材（ブランク材、中間成形品）を成形する。素材成形時に、冷却されたパンチ及びダイ等と素材との接触により、素材を急速に冷却して焼入れする。これにより、成形品の金属組織は例えばマルテンサイト組織に変態し、成形品の強度が高まる。したがって、ホットスタンピングは、通常言われている温間成形とは異なる。
【００２０】
ホットスタンピング装置は、第１ダイと、第２ダイと、パンチと、ブランクホルダとを備える。第１ダイは、天板部及び天板部から段差部の外縁までの形状が形成されている。第２ダイは、第１ダイの外側に配置される。パンチは、第１ダイに対向し、天板部及び天板部から段差部の外縁までの形状が形成されている。ブランクホルダは、第２ダイに対向する。ホットスタンピング工程は、第１工程と、第２工程とを含む。第１工程は、パンチの上に中間成形品を置いて、第１ダイとパンチとによって中間成形品を挟み、第２ダイとブランクホルダとによって中間成形品を挟む。第２工程は、第１ダイとパンチとによって中間成形品を挟んだ状態で、第１ダイ及びパンチに対し、第２ダイ及びブランクホルダを相対的に移動して、パネル状成形品を成形する。第１工程では、第１及び第２ダイが中間成形品に接触するまで、ブランクホルダと中間成形品が接触しない。
【００２１】
本実施形態のパネル状成形品の製造方法は、成形難易度が高い形状のパネル状成形品を、割れ、シワ等の欠陥を抑制して製造できる。成形難易度が高い形状は上述したように、パネル状成形品の隣接する縦壁部に段差部を備える形状等である。
【００２２】
好ましくは、第１工程では、ブランクホルダの先端面の初期高さは、パンチにおける段差部に対応する段差面の高さよりも低い。この場合、ホットスタンピング工程の初期にブランクホルダと中間成形品との非接触状態を確実に保つことができる。
【００２３】
上記製造方法を以下の（１）又は（２）に示すように変更できる。
【００２４】
（１）パネル状成形品の天板部は、凹部を備える。中間プレス加工工程では、中間成形品の天板部の領域のうちでパネル状成形品の凹部に対応する位置に隆起部を成形する。ホットスタンピング装置において、第１ダイは、中間成形品の隆起部に対応する位置に開口部を備える。第２ダイは、第１ダイの開口部に対応する位置に突起を備える。ホットスタンピング工程のうちの第２工程では、突起により、中間成形品の隆起部の領域をパネル状成形品の凹部にプレス加工する。
【００２５】
（２）パネル状成形品の天板部は、凸部を備える。中間プレス加工工程では、中間成形品の天板部の領域のうちでパネル状成形品の凸部に対応する位置に陥没部を成形する。ホットスタンピング装置において、パンチは、中間成形品の陥没部に対応する位置に配置される開口部と、開口部に対応する位置に配置される突起と、を備える。ホットスタンピング工程のうちの第２工程では、突起により、中間成形品の陥没部の領域をパネル状成形品の凸部にプレス加工する。
【００２６】
これにより、天板部に凹部又は凸部を形成する場合であっても、割れ、シワ等を抑制できる。
【００２７】
好ましくは、ホットスタンピング工程後のパネル状成形品の引張強度は、１２００ＭＰａ以上である。この場合、パネル状成形品は自動車用ドアインナーパネルに適する。また、上記のブランク材はテーラードブランクであってもよい。この場合、ドアインナーパネルの衝突特性が向上し、更にドアインナーパネルの軽量化が可能になる。
【００２８】
上述の製造方法によって製造されるパネル状成形品は、鋼板から成形され、引張強度が１２００ＭＰａ以上のパネル状成形品である。パネル状成形品は、多角形状の天板部と、天板部の辺のうちの少なくとも２以上の各辺から伸びる縦壁部と、を備える。縦壁部のうちで隣接する縦壁部の組の少なくとも１組の各縦壁部は、段差を備える。
【００２９】
上記のパネル状成形品は、自動車用のドアインナーパネルとすることができる。この場合、天板部の辺のうちの車両上側の辺に縦壁部を有しない。
【００３０】
上記のドアインナーパネルでは、天板部に、凹部が設けられるのが好ましい。この場合、凹部は、ドアインパクトビームの役割を担う。凹部に代えて凸部を設けてもよい。
【００３１】
上記のドアインナーパネルでは、天板部の上側の辺を含む上側の縁部に、この上側の縁部に沿って凹部又は凸部が設けられるのが好ましい。この場合、この縁部沿った凹部又は凸部は、ベルトラインリインフォースメントの役割を担う。
【００３２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中で同一又は相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。本実施形態では、例として、パネル状成形品が自動車用ドアインナーパネルの場合を説明する。
【００３３】
［第１実施形態］
［成形品］
図１は、第１実施形態の製造方法によって成形されたドアインナーパネルの斜視図である。図１を参照して、ドアインナーパネル１は、天板部２と、縦壁部４と、段差部５とを備える。天板部２は多角形状である。天板部２の形状は、例えば、四角形状でもよいし、五角形状でもよい。本明細書にいう「多角形状」は、多角形の角部（頂点）が丸み（例えばＲ形状）を有するものを含む。図１では、例として、天板部２が五角形状である場合を示す。ドアインナーパネル１では、天板部２の１辺はベルトラインＢＬを形成する。
【００３４】
縦壁部４は、天板部２の辺のうちの少なくとも２以上の各辺から伸びる。図１では、例として、五角形の天板部２の４つの辺２Ａ、２Ｂ、２Ｃ及び２Ｄから縦壁部４が伸びる場合を示す。しかしながら、縦壁部４が伸びる天板部２の辺の数は４つに限定されない。縦壁部４は、天板部２の２以上の隣接する辺の各辺から伸びていればよい。天板部２の２以上の隣接する各辺から縦壁部４が伸びる場合、各辺から伸びる各縦壁部も隣接する。図１では、例として、縦壁部４は天板部２に対して垂直に伸びる場合を示す。しかしながら、縦壁部４は天板部２に対して厳密に垂直でなくてもよい。
【００３５】
段差部５が設けられる縦壁部４は、天板部２に近い上側の縦壁部（以下、「第１縦壁部」ともいう）４Ａと、下側の縦壁部（以下、「第２縦壁部」ともいう）４Ｂと、に区分される。つまり、第１縦壁部４Ａは段差部５の内側の端と天板部２とに繋がる。第２縦壁部４Ｂは段差部５の外側の端に繋がる。段差部５は、第１縦壁部４Ａから外側に伸びる。段差部５の外縁は第２縦壁部４Ｂに繋がる。図１では、例として、段差部５の面は天板部２と平行である場合を示す。しかしながら、段差部５の面は、天板部２と厳密に平行でなくてもよい。第２縦壁部４Ｂの下端は、フランジ部６に繋がる。図１では、例として、３つの隣接する縦壁部４が段差部５を備える場合を示す。しかしながら、段差部５を備える縦壁部４の数は３つに限定されない。２以上の隣接する縦壁部４が段差部５を備えていればよい。言い換えると、隣接する縦壁部４の組のうちの少なくとも１組が段差部５を備えていればよい。図１では、例として、段差部５が１段の場合を示す。しかしながら、段差部５の段数は１段に限定されない。縦壁部４は、複数の段差部５を備えてもよい。
【００３６】
典型的な例では、ドアインナーパネル１の諸寸法は以下のとおりである。
・全長（フランジ部６含む）：８００〜１３００ｍｍ
・全幅（フランジ部６含む）：６００〜８００ｍｍ
・天板部の全長：７００〜１２００ｍｍ
・天板部の全幅：５００〜７００ｍｍ
・第１縦壁部の高さ：３０〜１００ｍｍ
・第２縦壁部の高さ：３０〜１００ｍｍ
・段差部の最小幅：２０〜４０ｍｍ
・板厚：０．５〜１．８ｍｍ
【００３７】
パネル状成形品が、天板部の辺から伸びる複数の縦壁部を備え、隣接する少なくとも１組の縦壁部に段差部を備える場合、このパネル状成形品は成形難易度が高い。そのため、プレス加工の際に割れ、シワ等の欠陥が発生しやすい。従来は複雑な形状の成形品を加工する場合、ブランク材として延性が高い低強度鋼板を用い、そのブランク材をプレス加工していた。そのため、成形品の衝突特性が低かった。本実施形態のパネル状成形品の製造方法を適用すれば、成形難易度が高い形状のパネル状成形品を、割れ、シワ等の欠陥を抑制して製造できる。引張強度が１２００ＭＰａ以上となる高強度の成形品も製造できる。
【００３８】
上述のように、パネル状成形品を高強度とすることで、それを自動車用のドアインナーパネルに適用した場合、ドアの衝突特性が向上する。具体的には、パネル状成形品の硬度をＨＶ３８０以上とするのが好ましい。硬度ＨＶ３８０は、引張強度１２００ＭＰａに相当する。したがって、硬度ＨＶ３８０以上のドアインナーパネルの衝突特性は高い。ここで、ビッカース硬さＨＶはＪＩＳ  Ｚ  ２２４４（２００９）に準拠して測定する。
【００３９】
典型的な例では、上記のパネル状成形品は、質量％で、Ｃ：０．１１〜０．５０％、Ｓｉ：０．１５〜０．２５％、及びＭｎ：０．０８〜１．５０％を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる。任意元素として、Ｂ：０．００２０〜０．００３０％、及びＣｒ：０．１５〜０．２５％からなる群から選択される１種以上を含有してもよい。上記のパネル状成形品はホットスタンピングによって焼入れされたものであり、その金属組織はマルテンサイト組織となっている。ただし、ホットスタンピング処理後にマルテンサイト組織が得られるもので有れば、上記の成分以外の鋼板でも良い。
【００４０】
［製造方法］
第１実施形態の製造方法は、準備工程と、中間プレス加工工程と、加熱工程と、ホットスタンピング工程とを備える。中間プレス加工工程で中間成形品を成形した後、ホットスタンピングを実施してドアインナーパネルを成形する。
【００４１】
図２Ａ〜図２Ｃは、第１実施形態で製造されるドアインナーパネルの成形過程を示す図である。図２Ａは、中間プレス加工工程後の状況を示す。図２Ｂは、ホットスタンピング工程途中の状況を示す。図２Ｃは、ホットスタンピング工程後の状況を示す。以下、図２Ａ〜図２Ｃを参照して、各工程を説明する。
【００４２】
［準備工程］
準備工程では、例えば上記の化学組成を有する鋼板からなる平板状のブランク材を準備する。ブランク材としての鋼板の材質は、ホットスタンピングでの焼入れによってマルテンサイト変態するものであれば、特に限定しない。例えば、本実施形態のようにドアインナーパネルを製造する場合、鋼板は、質量％で、炭素（Ｃ）：０．１１％以上含有するのが好ましい。一般に、鋼板が０．１１％以上の炭素を含有する場合、ホットスタンピング後のドアインナーパネルの強度を高くすることができる。本明細書にいう「鋼板」は、表面処理された鋼板（例えば亜鉛めっき鋼板）を含む。
【００４３】
［中間プレス加工工程］
中間プレス加工工程では、冷間又は熱間で、ブランク材にプレス加工を施し、中間成形品を得る。この工程では、一般的なプレス装置でブランク材を冷間で絞り成形してもよいし、加熱されたブランク材をホットスタンピングで成形してもよい。
【００４４】
図２Ａに示すように、中間プレス加工工程では、天板部２と、第１縦壁部４Ａと、フランジ部６Ａとを備える中間成形品１Ａを得る。そのフランジ部６Ａは、ドアインナーパネル１の段差部５を含み、同一面内で外側に大きく広がる。フランジ部６Ａは、後工程で段差部５、第２縦壁部４Ｂ及びフランジ部６（図２Ｃ参照）に成形される。つまり、中間プレス加工工程では、縦壁部４が段差部５（図２Ｃ参照）の高さまで成形される。
【００４５】
図３は、第１実施形態の中間プレス加工工程で用いられる装置を模式的に示す断面図である。図３を参照して、プレス装置４０は、パンチ４１と、ダイ４２と、ブランクホルダ４３とを備える。本実施形態では、パンチ４１とブランクホルダ４３が下方に配置され、ダイ４２が上方に配置される。ブランクホルダ４３はパンチ４１の外側に隣接して配置される。ダイ４２はパンチ４１及びブランクホルダ４３と対向するように配置され、パンチ４１とダイ４２及びブランクホルダ４３が対になる。
【００４６】
パンチ４１は、先端面４１Ａと、側面４１Ｂとを備える。パンチ４１は、装置の基台に固定されている。先端面４１Ａは、ドアインナーパネル１の天板部２の形状が形成されている。側面４１Ｂは、ドアインナーパネル１の第１縦壁部４Ａの形状が形成されている。側面４１Ｂの下端から先端面４１Ａまでの高さは、ドアインナーパネル１の段差部５から天板部２までの高さに相当する。
【００４７】
ブランクホルダ４３は先端面４３Ａを備える。先端面４３Ａは、ドアインナーパネル１の段差部５の形状が形成されている。さらに、先端面４３Ａは、段差部５の領域を超えて外側に広がる。ブランクホルダ４３は、弾性部材４４を介して装置の基台に支持されている。弾性部材４４は例えば、ばね、油圧シリンダ又はエアシリンダである。ブランクホルダ４３の先端面４３Ａの初期高さは、パンチ４１の先端面４１Ａの高さとほぼ同じである。
【００４８】
ダイ４２は、型底面４２Ａと、先端面４２Ｂとを備える。ダイ４２は、装置のラムに固定されている。型底面４２Ａは、パンチ４１の先端面４１Ａと対向する。型底面４２Ａは、ドアインナーパネルの天板部の形状が形成されている。ダイ４２の先端面４２Ｂは、ブランクホルダ４３の先端面４３Ａと対向する。ダイ４２の先端面４２Ｂは、ドアインナーパネル１の段差部５の形状が形成されている。先端面４２Ｂは、ドアインナーパネル１の段差部５の領域を超えて外側に大きく広がる。先端面４２Ｂから型底面４２Ａまでの高さ（深さ）は、ドアインナーパネル１の段差部５から天板部２までの高さに相当する。
【００４９】
本実施形態の中間プレス加工工程で用いられるプレス装置４０は、パンチ４１及びブランクホルダ４３を装置の下方に配置し、ダイ４２を装置の上方に配置した場合を示す。しかしながら、これらの配置は図３に示す場合に限定されない。すなわち、パンチ４１及びブランクホルダ４３と、ダイ４２との配置は上下反転してもよい。
【００５０】
図４Ａ及び図４Ｂは、第１実施形態の中間プレス加工工程を模式的に示す断面図である。図４Ａは、ブランク材がプレス装置に挿入された段階を示す。図４Ｂは、ダイの降下が完了した段階（下死点）を示す。
【００５１】
図４Ａを参照して、ブランク材４５がプレス装置４０に挿入される。つまり、ブランク材４５がパンチ４１の上に置かれる。その後、装置のラムの降下に伴って、ダイ４２が降下する。すると、ダイ４２がブランク材４５に接触する。これにより、ダイ４２の先端面４２Ｂとブランクホルダ４３の先端面４３Ａとによってブランク材４５を挟み、ダイ４２とパンチ４１とによる成形が始まる。図４Ｂを参照して、ダイ４２が下死点まで降下する。これにより、中間成形品１Ａが成形される。つまり、ダイ４２の型底面４２Ａとパンチ４１の先端面４１Ａとによって、図１に示すドアインナーパネル１の天板部２が成形される。ダイ４２の先端面４２Ｂとブランクホルダ４３の先端面４３Ａとによって、図１に示すドアインナーパネル１の段差部５を含むフランジ部６Ａが成形される。
【００５２】
なお、ダイ４２とブランクホルダ４３とによってブランク材４５を挟んだ状態において、ダイ４２の先端面４２Ｂとブランクホルダ４３の先端面４３Ａとの間隔（ギャップ）が、ブランク材４５の板厚に０．１ｍｍ程度（例：０．０５〜０．３ｍｍ）を加えた寸法に維持されることが好ましい。この状況は、例えば次のような構成によって実現できる。ブランクホルダ４３の先端面４３Ａの端にスペーサ（図示省略）を設ける。このスペーサは、ブランク材４５の板厚に０．１ｍｍ程度（例：０．０５〜０．３ｍｍ）を加えた寸法の厚みを有し、ダイ４２の先端面４２Ｂの端と接触する。これにより、ブランク材４５はダイ４２とブランクホルダ４３とによって緩く挟まれた状態になる。
【００５３】
［加熱工程］
加熱工程では、加熱装置によって中間成形品１Ａが加熱される。例えば、図５に示すように、中間成形品１Ａは、バッチ式の加熱炉４６に挿入され、加熱される。中間成形品１Ａは、その材料のＡ１変態点以上に加熱されるのが好ましい。例えば、加熱温度は７００℃以上が好ましい。具体的には、加熱温度は９００℃である。次工程のホットスタンピング工程では、中間成形品１Ａをプレス加工するのと同時に、中間成形品１Ａを焼入れする。そのため、材料をＡ１点以上に加熱すると、焼入れ後の金属組織はマルテンサイト組織となる。すなわち、成形されたドアインナーパネルの強度が高くなる。材料はＡ３変態点以上に加熱されるのがさらに好ましい。加熱温度は、材料、成形難易度等によって適宜設定される。
【００５４】
［ホットスタンピング工程］
図６は、第１実施形態のホットスタンピング工程で用いられる装置を模式的に示す断面図である。図６を参照して、ホットスタンピング装置１０は、パンチ１１と、第１ダイ１２と、第２ダイ１３と、ブランクホルダ１４とを備える。本実施形態では、パンチ１１とブランクホルダ１４が下方に配置され、第１ダイ１２と第２ダイ１３が上方に配置される。ブランクホルダ１４はパンチ１１の外側に隣接して配置される。第２ダイ１３は第１ダイ１２の外側に隣接して配置される。第１ダイ１２はパンチ１１と対向するように配置され、パンチ１１と第１ダイ１２が対になる。第２ダイ１３はブランクホルダ１４と対向するように配置され、ブランクホルダ１４と第２ダイ１３が対になる。
【００５５】
パンチ１１は、先端面１１Ａと、段差面１１Ｂとを備える。パンチ１１は、装置の基台に固定されている。先端面１１Ａは、ドアインナーパネル１の天板部２の形状が形成されている。段差面１１Ｂは、ドアインナーパネル１の段差部５の形状が形成されている。段差面１１Ｂから先端面１１Ａまでの高さは、ドアインナーパネル１の段差部５から天板部２までの高さに相当する。
【００５６】
ブランクホルダ１４は先端面１４Ａを備える。ブランクホルダ１４の先端面１４Ａは、第２ダイ１３の基準面１３Ａと対向する。ブランクホルダ１４は、弾性部材１７を介して装置の基台に支持されている。弾性部材１７は例えば、ばね、油圧シリンダ又はエアシリンダである。ブランクホルダ１４の先端面１４Ａの初期高さは、パンチ１１の段差面１１Ｂの高さよりも僅かに低い。この高さの差は、１〜５ｍｍ程度である。その高さの差が１ｍｍ未満であれば、ホットスタンピングによる成形の初期にブランクホルダ１４と中間成形品との隙間が小さすぎる。そのため、第２ダイ１３が中間成形品に接触する前に中間成形品の温度が低下し、割れが生じやすい。また、その高さの差が５ｍｍを超えれば、ホットスタンピングによる成形の初期にブランクホルダ１４と中間成形品との隙間が大きすぎる。そのため、第２ダイ１３が中間成形品に接触してから第２ダイ１３とブランクホルダ１４とによって中間成形品を挟むまでの時間が長くなり、シワが生じやすい。
【００５７】
第１ダイ１２は、型底面１２Ａと、先端面１２Ｂとを備える。型底面１２Ａは、パンチ１１の先端面１１Ａと対向する。型底面１２Ａは、ドアインナーパネル１の天板部２の形状が形成されている。第１ダイ１２の先端面１２Ｂは、パンチ１１の段差面１１Ｂと対向する。先端面１２Ｂは、ドアインナーパネル１の段差部５の形状が形成されている。先端面１２Ｂから型底面１２Ａまでの高さ（深さ）は、ドアインナーパネル１の段差部５から天板部２までの高さに相当する。第１ダイ１２は、弾性部材１５を介して装置のラムに支持されている。弾性部材１５は例えば、ばね、油圧シリンダ又はエアシリンダである。
【００５８】
第２ダイ１３は、基準面１３Ａを備える。基準面１３Ａは、ブランクホルダ１４の先端面１４Ａと対向する。第２ダイ１３は装置のラムに固定されている。装置のラムは昇降することができる。
【００５９】
本実施形態のホットスタンピング装置１０は、パンチ１１及びブランクホルダ１４を装置の下方に配置し、第１ダイ１２及び第２ダイ１３を装置の上方に配置した場合を示す。しかしながら、これらの配置は図６に示す場合に限定されない。すなわち、パンチ１１及びブランクホルダ１４と、第１ダイ１２及び第２ダイ１３との配置は上下反転してもよい。要するに、パンチ１１及びブランクホルダ１４が、第１ダイ１２及び第２ダイ１３に対して相対的に移動する構成であればよい。
【００６０】
図７Ａ〜図７Ｃは、第１実施形態のホットスタンピング工程を模式的に示す断面図である。図７Ａは、中間成形品がホットスタンピング装置に挿入された段階を示す。図７Ｂは、第１ダイとパンチとによって中間成形品を挟んだ段階を示す。図７Ｃは、第２ダイの降下が完了した段階（下死点）を示す。
【００６１】
図７Ａを参照して、加熱された中間成形品１Ａはホットスタンピング装置１０に挿入される。つまり、中間成形品１Ａがパンチ１１の上に置かれる。このとき、パンチ１１は、中間成形品１Ａの天板部２、第１縦壁部４Ａ、及びフランジ部６Ａ（厳密には、フランジ部６Ａの領域のうちで、ドアインナーパネル１の段差部５に相当する領域）に接触している。ブランクホルダ１４は、中間成形品１Ａと接触していない。具体的には、ブランクホルダ１４は、中間成形品１Ａのフランジ部６Ａに接触していない。ブランクホルダ１４の先端面１４Ａの初期高さがパンチ１１の段差面１１Ｂの高さよりも低いからである。その後、装置のラムの降下に伴って、第１ダイ１２及び第２ダイ１３が降下する。
【００６２】
図７Ｂを参照して、第１ダイ１２が中間成形品１Ａと接触する。これにより、第１ダイ１２の型底面１２Ａとパンチ１１の先端面１１Ａとによって中間成形品１Ａの天板部２を挟む。これと同時に、第１ダイ１２の先端面１２Ｂとパンチ１１の段差面１１Ｂとによって中間成形品１Ａのフランジ部６Ａを挟む。中間成形品１Ａのフランジ部６Ａの領域のうち、第１ダイ１２の先端面１２Ｂとパンチ１１の段差面１１Ｂとによって挟まれる領域は、ドアインナーパネル１の段差部５（図７Ｃ参照）の領域に相当する。このとき、第１ダイ１２の型底面１２Ａとパンチ１１の先端面１１Ａとによって、図１に示すドアインナーパネル１の天板部２が成形される。第１ダイ１２の先端面１２Ｂとパンチ１１の段差面１１Ｂとによって、図１に示すパネル状成形品１の段差部５が成形される。
【００６３】
第１ダイ１２が中間成形品１Ａと接触するのとほぼ同時に、第２ダイ１３が中間成形品１Ａと接触する。引き続きラムの降下に伴って、第２ダイ１３がさらに降下する。これにより、中間成形品１Ａのフランジ部６Ａが押し込まれる。つまり、第２ダイ１３が中間成形品１Ａに接触することにより、実質的な成形が始まる。第２ダイ１３がさらに降下すると、中間成形品１Ａのフランジ部６Ａがブランクホルダ１４と接触し、第２ダイ１３の基準面１３Ａとブランクホルダ１４の先端面１４Ａとによって中間成形品１Ａのフランジ部６Ａを挟む。このように、第１及び第２ダイ１２及び１３が中間成形品１Ａに接触するまで、ブランクホルダ１４と中間成形品１Ａが接触しない。つまり、第１及び第２ダイ１２及び１３が中間成形品１Ａに接触した後（例えば、成形開始から第２ダイ１３が１〜５ｍｍ降下した後）、ブランクホルダ１４と中間成形品１Ａが接触する。中間成形品１Ａのフランジ部６Ａのうち、第２ダイ１３の基準面１３Ａとブランクホルダ１４の先端面１４Ａとによって挟まれる領域は、ドアインナーパネル１の第２縦壁部４Ｂ及びフランジ部６（図７Ｃ参照）の領域に相当する。
【００６４】
なお、第２ダイ１３とブランクホルダ１４とによって中間成形品１Ａのフランジ部６Ａを挟んだ状態において、第２ダイ１３の基準面１３Ａとブランクホルダ１４の先端面１４Ａとの間隔（ギャップ）が、中間成形品１Ａの板厚に０．１ｍｍ程度（例：０．０５〜０．３ｍｍ）を加えた寸法に維持されることが好ましい。この状況は、例えば次のような構成によって実現できる。ブランクホルダ１４の先端面１４Ａの端にスペーサ（図示省略）を設ける。このスペーサは、中間成形品１Ａの板厚に０．１ｍｍ程度（例：０．０５〜０．３ｍｍ）を加えた寸法の厚みを有し、第２ダイ１３の基準面１３Ａの端と接触する。これにより、中間成形品１Ａは第２ダイ１３とブランクホルダ１４とによって緩く挟まれた状態になる。
【００６５】
図７Ｃを参照して、第２ダイ１３が下死点まで降下する。これにより、ドアインナーパネル１の段差部５、第２縦壁部４Ｂ及びフランジ部６を成形する。このようにして、ドアインナーパネル１が成形される。その際、第１ダイ１２とパンチ１１とにより中間成形品１Ａの天板部２は拘束されている。また、第２ダイ１３とブランクホルダ１４とにより中間成形品１Ａのフランジ部６Ａも拘束されている。これにより、ドアインナーパネル１の段差部５付近に発生するシワを抑制することができる。以下、この点を詳述する。
【００６６】
［割れ及びシワの抑制］
図８は、従来のホットスタンピング装置によるプレス加工中の状態を示す断面図である。図８では、従来のホットスタンピング装置２００のダイ２２０の段差面付近を拡大して示す。図８を参照して、ホットスタンピング装置２００では、ダイ２２０の段差面２２０Ｂと基準面２２０Ｃとは一体的に形成されている。そのため、ダイ２２０の型底面２２０Ａ及び段差面２２０Ｂがパンチ２１０の先端面２１０Ａ及び段差面２１０Ｂに到達するよりも早く、ダイ２２０の基準面２２０Ｃはブランクホルダ２３０の先端面２３０Ｃに到達する。このとき、ダイ２２０の段差面２２０Ｂに押し込まれるブランク材Ｓの一部分Ｓ１は、拘束されていない。つまり、ブランク材Ｓの一部分Ｓ１は、パンチ２１０及びダイ２２０と接触しない。
【００６７】
ホットスタンピングでは、ブランク材はパンチ、ダイ等との接触によって冷却される。図８に示す場合、ブランク材Ｓの一部分Ｓ１は、上述した理由により冷却のタイミングが遅れる。ブランク材Ｓの一部分Ｓ１は、ダイ２２０が図８に示す位置よりさらに降下したとき、冷却される。要するに、ダイ２２０によって、縦壁部に段差部を備えるドアインナーパネルを成形した場合、ブランク材Ｓの一部分Ｓ１は他の部分より遅れて冷却される。
【００６８】
ブランク材Ｓの冷却が部分的に遅れた場合、ブランク材Ｓに強度及び延性の差が発生する場合がある。この場合、成形後のドアインナーパネルに割れ、シワ等が発生しやすい。図１に示すように、ドアインナーパネル１の隣接する縦壁部４が段差部５を備える場合、特に割れ、シワ等が発生しやすい。成形後のドアインナーパネルの強度が高い場合、さらに割れ、シワ等が発生しやすい。特にブランク材ＳのうちのＳ１領域は、成形中に金型（パンチ２１０及びダイ２２０）で拘束されないためシワが発生しやすい。
【００６９】
これに対し、本実施形態のドアインナーパネルの製造方法は、プレス加工工程を２つの工程に分離する。そして、ドアインナーパネルを成形する２工程目のホットスタンピング工程で２つのダイを用いる。つまり、ホットスタンピング工程では、第１ダイ１２とパンチ１１とによって中間成形品１Ａの天板部、第１縦壁部、及びフランジ部６Ａ（図８のＳ１に相当）を拘束しながら、段差部５、第２縦壁部及びフランジ部６を成形する。したがって、成形難易度が高い形状であっても、パネル状成形品の段差部近傍で割れ、シワ等を抑制できる。
【００７０】
ここで、第１実施形態では第２ダイ１３を降下させて段差部５を成形する場合を示す。第２ダイ１３を降下させる代わりに、パンチ１１を上昇させてもよい。要するに、第１ダイ１２及びパンチ１１に対し、第２ダイ１３及びブランクホルダ１４を相対的に移動させればよい。
【００７１】
第１実施形態で製造されるドアインナーパネルの天板部は、凹部又は凸部を備えてもよい。凹部又は凸部は、ドアインナーパネルを補強する。凹部又は凸部は、中間プレス加工工程で成形されてもよいし、ホットスタンピング工程で成形されてもよい。強度の観点から凹部の深さ又は凸部の高さは、大きい方が好ましい。しかしながら、凹部の深さ又は凸部の高さが大きすぎると、凹部又は凸部の周辺で割れが生じることがある。以下の実施形態では、このような凹部又は凸部を成形する方法を説明する。
【００７２】
［第２実施形態］
［成形品］
図９は、第２実施形態の製造方法によって成形されたドアインナーパネルを模式的に示す斜視図である。第２実施形態では、第１実施形態のドアインナーパネル１の天板部２に凹部３が追加されたドアインナーパネル２０を成形する。上記のとおり、凹部の深さが深い（大きい）と、凹部の周辺で割れが生じやすい。通常、そのような深い凹部は複数工程で段階的に成形される。第２実施形態は、そのような深い凹部を成形する場合を対象とする。
【００７３】
凹部３は例えば、天板部２の車両上側の辺ＢＬを含む上側の縁部（ベルトライン部）に沿って設けられる。この場合、凹部３は、ベルトライン部を補強するベルトラインリインフォースメントの役割を担う。また、凹部３は、例えば、天板部２の中央部に設けられてもよい。この場合、凹部３は、天板部２を補強するドアインパクトビームの役割を担う。
【００７４】
上述したように、従来の製造方法では、プレス加工後の段差部にシワが生じることがあった。このシワを抑制するため、加工性の高い（強度の低い）鋼板でドアインナーパネルを成形していた。しかし、ドアインナーパネルには高い衝突特性が要求される。そのため、加工性の高い鋼板からなるドアインナーパネルには、ドアインパクトビーム等の補強部材が取り付けられていた。補強部材の取り付けは、工数の増加及び材料コストの増加を招く。
【００７５】
そこで、ドアインナーパネルをホットスタンピングで成形することによって、衝突特性を向上させることができる。さらに、ホットスタンピングによって天板部に凹部又は凸部を付与することで、補強部材をドアインナーパネルと一体化させることが可能となる。一方でさらに高い衝突特性を得るためには、天板部の凹部の深さ又は凸部の高さをより大きくすればよい。しかし、深い凹部又は高い凸部を１工程で成形すると、凹部の周り又は凸部の周りに割れが発生する場合がある。この不都合を解決するには、凹部又は凸部を複数工程（例えば２工程）に分けて成形すればよい。しかし、天板部の凹部又は凸部を２工程に分けて成形すると、２工程目において凹部の周り又は凸部の周りに過大なシワが発生する場合がある。
【００７６】
第２実施形態の製造方法は、複数工程に分けて天板部に凹部を成形してもシワの発生を抑制できる。そのため、ドアインパクトビーム等の補強部材を取り付けなくても、天板部を補強できる。
【００７７】
［製造方法］
図１０Ａ〜図１０Ｃは、第２実施形態で成形されるドアインナーパネルの成形過程を示す図である。図１０Ａは、中間プレス加工工程後の状況を示す。図１０Ｂは、ホットスタンピング工程途中の状況を示す。図１０Ｃは、ホットスタンピング工程後の状況を示す。
【００７８】
第２実施形態の製造方法は、第１実施形態の製造方法と比較して、以下の点で相違する。
・中間プレス加工工程では、中間成形品の天板部の領域のうちでパネル状成形品（ドアインナーパネル）の凹部に対応する位置に隆起部を成形する。
・ホットスタンピング工程では、中間成形品の隆起部の領域をパネル状成形品（ドアインナーパネル）の凹部にプレス加工する。
【００７９】
以下、図１０Ａ〜図１０Ｃを参照して、各工程を説明する。なお、準備工程、及び中間プレス加工工程後の加熱工程は、第１実施形態と同じであるため省略する。
【００８０】
［中間プレス加工工程］
中間プレス加工工程では、第１実施形態と同様に、冷間又は熱間で、ブランク材にプレス加工を施し、中間成形品を得る。第２実施形態では、中間成形品の天板部に隆起部を成形する。
【００８１】
図１０Ａに示すように、中間成形品２０Ａの天板部２は隆起部３Ａを備える。隆起部３Ａの領域は、後のホットスタンピング工程でドアインナーパネル２０の凹部３に成形される（図１０Ｃ参照）。したがって、隆起部３Ａは、ドアインナーパネル２０の凹部３が形成される位置に成形されている。
【００８２】
隆起部３Ａは、ドアインナーパネル２０の凹部３の幅よりも広くなるように緩やかに成形されるのが好ましい。但し、隆起部３Ａの幅方向の断面周長が凹部３の幅方向の断面周長の０．８倍〜１．２倍になることが好ましい。中間プレス加工工程において、隆起部３Ａの周囲で割れ、シワ等の発生を防止するためである。後述するように、中間成形品２０Ａに隆起部３Ａを設ける理由は、ホットスタンピング工程で中間成形品２０Ａの天板部２とパンチ１１の先端面１１Ａとの間の隙間をなくすためである。
【００８３】
［ホットスタンピング工程］
図１１Ａ〜図１１Ｃは、第２実施形態のホットスタンピング工程を模式的に示す断面図である。図１１Ａは、中間成形品がホットスタンピング装置に配置された段階を示す。図１１Ｂは、第１ダイとパンチとで中間成形品を挟んだ段階を示す。図１１Ｃは、第２ダイの降下が完了した段階（下死点）を示す。なお、図１１Ａ〜図１１Ｃでは、ホットスタンピング装置の要部を拡大して示す。
【００８４】
図１１Ａを参照して、ホットスタンピング装置５０は、第１実施形態のホットスタンピング装置１０と比較して、以下の点で相違する。その他の構成は、第１実施形態のホットスタンピング装置１０と同じである。
・第１ダイ３２が開口部３９を備える。開口部３９は、中間成形品２０Ａの隆起部３Ａに対応する位置に設けられる。
・第２ダイ３３は、突起３８を備える。突起３８は、第１ダイ３２の開口部３９（中間成形品２０Ａの隆起部３Ａ）に対応する位置に設けられる。ホットスタンピングの際、第２ダイ３３側の突起３８は、第１ダイ３２の開口部３９を上方から貫通する。
【００８５】
加熱された中間成形品２０Ａはホットスタンピング装置５０に挿入される。つまり、中間成形品２０Ａがパンチ３１の上に置かれる。その後、第１ダイ３２及び第２ダイ３３が降下する。
【００８６】
図１１Ｂを参照して、最初に第１ダイ３２とパンチ３１とによって中間成形品２０Ａの天板部２を挟む。第２ダイ３３がさらに降下すると、突起３８が中間成形品２０Ａの隆起部３Ａの領域を凹部に成形し始める。突起３８が凹部を成形している間、天板部２は第１ダイ３２とパンチ３１とによって挟まれた状態である。第１ダイ３２は、弾性部材１５を介して第２ダイ３３に取り付けられているからである。
【００８７】
図１１Ｃを参照して、第２ダイ３３とブランクホルダ１４とによって中間成形品２０Ａのフランジ部６Ａを挟んだ後、第２ダイ３３をさらに降下させ、段差部５を成形する。このとき、第１実施形態と同様に、第２ダイ３３とブランクホルダ１４とによってフランジ部６Ａは拘束される。したがって、段差部５に割れ、シワ等が生じにくい。さらに、突起３８が隆起部３Ａの領域を凹部３に成形している間も、第１ダイ３２とパンチ３１とによって天板部２は拘束される。これにより、成形された凹部３の周辺に生じるシワを抑制できる。以下、この点を詳述する。
【００８８】
［凹部周辺のシワの抑制］
従来、加工性の低い鋼板をブランク材として用い、ドアインナーパネルの天板部に凹部を成形する場合、以下の不都合があった。凹部の深さが深い場合、割れを抑制するために、複数工程に分けて徐々に凹部を成形していた。しかし、凹部が形成された中間成形品をプレス加工すると、凹部周辺にシワが発生することがある。
【００８９】
図１２は、従来のホットスタンピング装置によるプレス加工中の状態を示す断面図である。凹部３００が形成された中間成形品２００をプレス加工装置に挿入すると、凹部３００の底面３００Ａがパンチ３１０の先端面３１０Ａに接する。したがって、天板部２２０とパンチ３１０の先端面３１０Ａとの間に隙間ＳＰが存在する。この隙間ＳＰにより、天板部２２０がパンチ３１０の先端面３１０Ａに接触しない。そのため、プレス加工中にブランク材が自由に変形し、凹部３００の周辺にシワが生じやすい。
【００９０】
これに対し、第２実施形態の製造方法では、ホットスタンピング工程の前に、隆起部３Ａを備える中間成形品２０Ａを成形する。隆起部３Ａを備える中間成形品２０Ａをプレス加工装置に挿入すると、図１１Ａに示すように、天板部２とパンチ３１の先端面３１Ａが接触する。すなわち、天板部２とパンチ３１の先端面３１Ａとの間に隙間がない。これにより、プレス加工中にブランク材の変形が拘束され、凹部３周辺にシワが生じにくい。また、ホットスタンピングでは材料を加熱するため加工性が高くなる。そのため、隆起部３Ａの領域を凹部３に加工しても、割れは発生しにくい。
【００９１】
［第３実施形態］
［成形品］
第３実施形態では、第１実施形態のドアインナーパネル１の天板部２に凸部が追加されたドアインナーパネルを成形する。第３実施形態の凸部は、第２実施形態の凹部と同様に、高さの大きい凸部を対象とする。要するに、第３実施形態のドアインナーパネルは、第２実施形態のドアインナーパネル２０の凹部３が凸部に代わった形状である。第３実施形態のドアインナーパネルの凸部は、第２実施形態の凹部３と同様の役割を担う。また、第３実施形態のドアインナーパネルの凸部を成形する際は、第２実施形態の凹部３と同様の理由によりシワが発生しやすい。以下、凸部を備えるドアインナーパネルの製造方法を説明する。
【００９２】
［製造方法］
第３実施形態の製造方法は、第１実施形態の製造方法と比較して、以下の点で相違する。
・中間プレス加工工程では、中間成形品の天板部の領域のうちでパネル状成形品（ドアインナーパネル）の凸部に対応する位置に陥没部を成形する。
・ホットスタンピング工程では、中間成形品の陥没部の領域をパネル状成形品（ドアインナーパネル）の凸部にプレス加工する。
【００９３】
図１３Ａ〜図１３Ｃは、第３実施形態のホットスタンピング工程を模式的に示す断面図である。図１３Ａは、中間成形品がホットスタンピング装置に挿入された段階を示す。図１３Ｂは、第１ダイとパンチとによって中間成形品を挟んだ段階を示す。図１３Ｃは、第２ダイの降下が完了した段階（下死点）を示す。以下、図１３Ａ〜図１３Ｃを参照して、各工程を説明する。なお、準備工程、及び中間プレス加工工程後の加熱工程は、第１実施形態と同じであるため省略する。
【００９４】
［中間プレス加工工程］
中間プレス加工工程では、第１実施形態と同様に、冷間又は熱間で、ブランク材にプレス加工を施し、中間成形品を得る。第３実施形態では、中間成形品の天板部に陥没部を成形する。
【００９５】
図１３Ａに示すように、中間成形品３０Ａの天板部２は陥没部１６Ａを備える。陥没部１６Ａの領域は、後のホットスタンピング工程でドアインナーパネルの凸部１６に成形される。したがって、陥没部１６Ａは、ドアインナーパネルの凸部１６が形成される位置に成形されている。
【００９６】
［ホットスタンピング工程］
図１３Ａを参照して、ホットスタンピング装置６０は、第１実施形態のホットスタンピング装置１０と比較して、以下の点で相違する。その他の構成は、第１実施形態のホットスタンピング装置１０と同じである。
・パンチ６１は、中間成形品３０Ａの陥没部１６Ａに対応する位置に配置される開口部６９と、開口部６９に対応する位置に配置される突起６８と、を備える。ホットスタンピングの際、パンチ６１側の突起６８は、パンチ６１の開口部６９を下方から貫通する。
【００９７】
加熱された中間成形品３０Ａはホットスタンピング装置６０に挿入される。つまり、中間成形品３０Ａがパンチ６１の上に置かれる。その後、第１ダイ６２及び第２ダイ６３が降下する。
【００９８】
図１３Ｂを参照して、最初に第１ダイ６２とパンチ６１とによって中間成形品３０Ａの天板部２を挟む。第２ダイ６３がさらに降下すると、突起６８が中間成形品３０Ａの陥没部１６Ａの領域を凸部に成形し始める。突起６８が凸部を成形している間、天板部２は第１ダイ６２とパンチ６１とによって挟まれた状態である。第１ダイ６２は、弾性部材１５を介して第２ダイ６３に取り付けられているからである。
【００９９】
第３実施形態では、パンチ６１は弾性部材２５を介してホットスタンピング装置６０の基台に支持されている。突起６８は、ホットスタンピング装置６０の基台に固定されている。そのため、第１ダイ６２及び第２ダイ６３が降下すると、突起６８がパンチ６１の開口部６９を貫通する。
【０１００】
図１３Ｃを参照して、第２ダイ６３とブランクホルダ１４とによって中間成形品３０Ａのフランジ部６Ａを挟んだ後、第２ダイ６３をさらに降下させ、段差部５を成形する。このとき、第１実施形態と同様に、第２ダイ６３とブランクホルダ１４とによってフランジ部６Ａは拘束される。したがって、段差部５に割れ、シワ等が生じにくい。さらに、突起６８が陥没部１６Ａの領域を凸部１６に成形している間も、第１ダイ６２とパンチ６１とによって天板部２は拘束される。これにより、成形された凸部１６の周辺に生じるシワを抑制できる。
【０１０１】
上記の実施形態では、ホットスタンピングによりドアインナーパネル（パネル状成形品）を成形する。ホットスタンピングでは、材料の加工と同時に焼入れを行う。具体的には、材料はパンチ及びダイホルダとの接触により冷却される。これにより、高強度のパネル状成形品を成形できる。高強度のパネル状成形品は、例えば、引張強度が１２００ＭＰａ以上の成形品である。
【０１０２】
ここで、本実施形態では、第１及び第２ダイが中間成形品に接触するまで、パンチと中間成形品は接触しているが、ブランクホルダと中間成形品は接触しない。そのため、中間成形品の各部分のうちでパンチと接触している部分は、ホットスタンピングの初期から焼入れされる。パンチと接触している部分は、中間成形品の段階で最終製品の形状にほぼ成形されているため、この部分がホットスタンピングの初期から焼入れされても、寸法及び品質上で特に問題は生じない。一方、中間成形品の各部分のうちでパンチと接触していないフランジ部は、ホットスタンピングの成形によって、最終製品の段差部、第２縦壁部及びフランジ部の形状に変形させる必要がある。本実施形態では、ホットスタンピングの初期にブランクホルダと中間成形品を接触させないため、その後にブランクホルダと第２ダイとによって挟まれる部分の変形が許容される。したがって、この部分でも寸法及び品質上で特に問題は生じない。
【０１０３】
上記の実施形態において、ブランク材をテーラードブランクとしてもよい。テーラードブランクは、テーラード溶接ブランク（以下、「ＴＷＢ」ともいう）と、テーラードロールドブランク（以下、「ＴＲＢ」ともいう）に大別される。ＴＷＢは、板厚、引張強度等が異なる複数種の鋼板を溶接（例：突き合わせ溶接）によって一体化したものである。一方、ＴＲＢは、鋼板を製造する際に圧延ロールの間隔を変更することによって、板厚を変化させたものである。テーラードブランクを用いると、必要な箇所に限定して強度を強化することができ、板厚を減少することもできる。また、テーラードブランクを用いたパネル状成形品も自動車用のドアインナーパネルに適用できる。これにより、衝突特性を向上することができ、さらに軽量化を望める。
【実施例】
【０１０４】
本実施形態の製造方法による効果を確認するため、ＦＥＭ（有限要素法）による解析を実施した。発明例では、図３に示すプレス装置４０及び図６に示すホットスタンピング装置１０を用いた第１実施形態の製造方法により、図１に示すドアインナーパネル１を製造した。比較例では、図８に示す従来のホットスタンピング装置２００を用いることにより、発明例と同様のドアインナーパネルを製造した。解析結果からシワの発生状況を評価した。【０１０５】
［解析条件］
ブランク材として、質量％で、Ｃ：０．２１％、Ｓｉ：０．２５％、Ｍｎ：１．２０％、Ｂ：０．００２０％を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる鋼板を用いた。ブランク材の板厚は１．２ｍｍとした。焼入れ後の材料特性は、ビッカース硬さ：４４８、降伏強さ：４４８ＭＰａ、引張強さ：１５０１ＭＰａ、及び破断伸び：６．４％とした。素材（発明例では中間成形品、比較例ではブランク材）の加熱温度は７５０℃とした。ホットスタンピングでの金型の移動速度は４０ｍ／ｓ相当とした。ホットスタンピングにおける金型と素材との摩擦係数は０．４とした。解析には、汎用のＦＥＭ解析ソフト（ＬＩＶＥＲＭＯＲＥ  ＳＯＦＴＷＡＲＥ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ社製、商品名ＬＳ−ＤＹＮＡ）による熱−成形連成解析を用いた。【０１０６】
ドアインナーパネルの諸寸法は以下のとおりであった。
・全長（フランジ部含む）：９５０ｍｍ
・全幅（フランジ部含む）：６７０ｍｍ
・天板部の全長：８３０ｍｍ
・天板部の全幅：６００ｍｍ
・第１縦壁部の高さ：４０ｍｍ
・第２縦壁部の高さ：４０ｍｍ
・段差部の最小幅：４０ｍｍ【０１０７】
発明例のホットスタンピングにおいて、ブランクホルダの先端面の初期高さはパンチの段差面から３．０ｍｍ低い高さであった。この場合、第１及び第２ダイが中間成形品に接触してから第２ダイが３．０ｍｍ降下した後、ブランクホルダと中間成形品が接触した。【０１０８】
［評価方法］
得られた各ドアインナーパネルについて、段差部の表面に生じた凹凸の曲率を調査した。曲率は、下記の式（１）を用いて算出した。
（曲率［１／ｍ］）＝（１／（曲率半径））  （１）【０１０９】
段差部の表面に垂直な複数の断面それぞれにおいて、段差部の表面に存在する凹凸の曲率半径を算出し、そのうちの最小値を式（１）の曲率半径として採用した。曲率が０．０１以上の場合、ドアインナーパネルにシワが発生したと判断した。【０１１０】
［解析結果］
発明例では、曲率が０．０１以上となる断面はなかった。したがって、シワは発生しなかったといえる。一方、比較例では、曲率が０．０１以上となる断面が多かった。したがって、シワが発生したといえる。【０１１１】
以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。
【符号の説明】
【０１１２】
１、２０  パネル状成形品（ドアインナーパネル）
１Ａ、２０Ａ、３０Ａ  中間成形品
２  天板部
３  凹部
３Ａ  隆起部
４、４Ａ、４Ｂ  縦壁部
５  段差部
１０、５０、６０、２００  ホットスタンピング装置
１１、３１、６１、２１０  パンチ
１２、３２、６２  第１ダイ
１３、３３、６３  第２ダイ
３８、６８  突起
３９、６９  開口部
１４、２３０  ブランクホルダ
１６  凸部
１６Ａ  陥没部
Ｓ  ブランク材
４０  プレス装置
４１  パンチ
４２  ダイ
４３  ブランクホルダ
４５  ブランク材
４６  加熱炉（加熱装置）
【図１】
2017047601.tif 000003
【図２Ａ】
2017047601.tif 000004
【図２Ｂ】
2017047601.tif 000005
【図２Ｃ】
2017047601.tif 000006
【図３】
2017047601.tif 000007
【図４Ａ】
2017047601.tif 000008
【図４Ｂ】
2017047601.tif 000009
【図５】
2017047601.tif 000010
【図６】
2017047601.tif 000011
【図７Ａ】
2017047601.tif 000012
【図７Ｂ】
2017047601.tif 000013
【図７Ｃ】
2017047601.tif 000014
【図８】
2017047601.tif 000015
【図９】
2017047601.tif 000016
【図１０Ａ】
2017047601.tif 000017
【図１０Ｂ】
2017047601.tif 000018
【図１０Ｃ】
2017047601.tif 000019
【図１１Ａ】
2017047601.tif 000020
【図１１Ｂ】
2017047601.tif 000021
【図１１Ｃ】
2017047601.tif 000022
【図１２】
2017047601.tif 000023
【図１３Ａ】
2017047601.tif 000024
【図１３Ｂ】
2017047601.tif 000025
【図１３Ｃ】
2017047601.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月21日(2017.7.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パネル状成形品の製造方法であって、
前記パネル状成形品は、多角形状の天板部と、前記天板部の辺のうちの少なくとも２以上の各辺から伸びる複数の縦壁部と、を備え、前記縦壁部のうちで隣接する少なくとも１組の各縦壁部は、段差部と、前記段差部の一方の端と前記天板部とに繋がる第１縦壁部と、前記段差部の他方の端に繋がる第２縦壁部と、を含み、
前記製造方法は、
鋼板からなるブランク材を準備する準備工程と、
冷間又は熱間で、前記ブランク材にプレス加工を施すことにより、前記天板部が成形されるとともに、前記縦壁部が前記第１縦壁部及び前記段差部の高さまで成形された中間成形品を得る中間プレス加工工程と、
前記中間成形品を加熱する加熱工程と、
ホットスタンピング装置を用い、加熱された前記中間成形品にプレス加工を施すことにより、前記パネル状成形品を得るホットスタンピング工程と、を含み、
前記ホットスタンピング装置は、
前記天板部及び前記天板部から前記段差部の外縁までの形状が形成された第１ダイと、
前記第１ダイの外側に配置された第２ダイと、
前記第１ダイに対向し、前記天板部及び前記天板部から前記段差部の外縁までの形状が形成されたパンチと、
前記第２ダイに対向するブランクホルダと、を備え、
前記ホットスタンピング工程は、
前記パンチの上に前記中間成形品を置いて、前記第１ダイと前記パンチとによって前記中間成形品を挟み、前記第２ダイと前記ブランクホルダとによって前記中間成形品を挟む第１工程と、
前記第１ダイと前記パンチとによって前記中間成形品を挟んだ状態で、前記第１ダイ及び前記パンチに対し、前記第２ダイ及び前記ブランクホルダを相対的に移動して、前記パネル状成形品を成形する第２工程と、を含み、
前記第１工程では、前記第１及び第２ダイが前記中間成形品に接触するまで、前記ブランクホルダと前記中間成形品が接触しない、パネル状成形品の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のパネル状成形品の製造方法であって、
前記第１工程では、前記ブランクホルダの先端面の初期高さは、前記パンチにおける前記段差部に対応する段差面の高さよりも低い、パネル状成形品の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のパネル状成形品の製造方法であって、
前記パネル状成形品の前記天板部は、凹部を備え、
前記中間プレス加工工程では、
前記中間成形品の前記天板部の領域のうちで前記パネル状成形品の前記凹部に対応する位置に隆起部を成形し、
前記ホットスタンピング装置において、
前記第１ダイは、前記中間成形品の前記隆起部に対応する位置に開口部を備え、
前記第２ダイは、前記第１ダイの前記開口部に対応する位置に突起を備え、
前記ホットスタンピング工程のうちの前記第２工程では、前記突起により、前記中間成形品の前記隆起部の領域を前記パネル状成形品の前記凹部にプレス加工する、パネル状成形品の製造方法。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載のパネル状成形品の製造方法であって、
前記パネル状成形品の前記天板部は、凸部を備え、
前記中間プレス加工工程では、
前記中間成形品の前記天板部の領域のうちで前記パネル状成形品の前記凸部に対応する位置に陥没部を成形し、
前記ホットスタンピング装置において、
前記パンチは、前記中間成形品の前記陥没部に対応する位置に配置される開口部と、前記開口部に対応する位置に配置される突起と、を備え、
前記ホットスタンピング工程のうちの前記第２工程では、前記突起により、前記中間成形品の前記陥没部の領域を前記パネル状成形品の前記凸部にプレス加工する、パネル状成形品の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のパネル状成形品の製造方法であって、
前記ホットスタンピング工程後の前記パネル状成形品の引張強度は、１２００ＭＰａ以上である、パネル状成形品の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のパネル状成形品の製造方法であって、
前記ブランク材はテーラードブランクである、パネル状成形品の製造方法。
【国際調査報告】
2017047601.tif 000027
2017047601.tif 000028
2017047601.tif 000029
2017047601.tif 000030