中空柱状部品の製造方法
【課題】衝突特性に優れた形状を有する中空柱状部品を安価に量産することのできる方法を提供する。
【解決手段】天壁部１１と、底壁部と、天壁部１１とその両端でつながる一対の縦壁部１３とを備え、縦壁部１３のうち天壁部１１への連結領域１４には、外方に張り出した形状を呈する張り出し部１５が形成されている中空柱状部品を製造する。その製造方法は、張り出し部１５が形成される前の中間成形体３０を形成する工程と、中間成形体３０を上下の金型４１・４２で型締めして、中間成形体３０の連結領域１４に相当する部分３２を外方に向けて座屈変形させることで、張り出し部１５を成形する工程とを少なくとも含む。
【解決手段】天壁部１１と、底壁部と、天壁部１１とその両端でつながる一対の縦壁部１３とを備え、縦壁部１３のうち天壁部１１への連結領域１４には、外方に張り出した形状を呈する張り出し部１５が形成されている中空柱状部品を製造する。その製造方法は、張り出し部１５が形成される前の中間成形体３０を形成する工程と、中間成形体３０を上下の金型４１・４２で型締めして、中間成形体３０の連結領域１４に相当する部分３２を外方に向けて座屈変形させることで、張り出し部１５を成形する工程とを少なくとも含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空柱状部品の製造方法に関し、特に中空柱状部品のプレス成形に係る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の安全性向上と軽量化による環境負荷低減を共に図るべく、ハイテン材や超ハイテン材と呼ばれる高強度鋼板の車体構造部品への適用が検討され始めている。しかしながら、この種の鋼板は一般的に高価であり、また、高剛性であるが故に加工性の面でも問題がある。そのため、上記鋼板の適用は、未だ限られた範囲に留まっているのが現状である。
【０００３】
例えば、車体フレームを構成する中空柱状部品においては、この柱状部品を構成するハット型部材の断面における稜線の数を増やしたほうが衝突特性が向上することが知られている（例えば、下記非特許文献１を参照）。そのため、中空柱状部品の各々の壁部に凹凸を設けることで衝突性能の向上を図ることができる。例えば、断面略矩形の中空柱状部品の場合、上下壁部だけでなく、両側壁部にも溝状の凹部（ビード部）を長手方向に沿って形成したものが好適と考えられる。
【０００４】
ここで、上記形状を有する部品を製作するための方法として、例えばロールフォーミングが考えられる。これは、加工対象となる金属板をタンデム状に配列された複数組の成形ロールに連続的に通過させ、順次成形加工を施すことによって平板から目的の断面形状を有する中空長尺部品を得る方法である。ロールフォーミングを利用した成形方法の一例として、例えば下記特許文献１には、高張力鋼板からなるドアフレームをロールフォーミングにより成形する方法が開示されている。
【０００５】
また、その他の方法として、例えば下記特許文献２には、ハイドロフォーミングを利用してフロントサイドメンバー等の車体構造用筒状部材を製造する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１４５３号公報
【特許文献２】特開平９−３０３４５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「超高強度車体部品製造における冷間プレス，ロールフォーム，ホットスタンプ工法の特徴」自動車技術会 学術講演会前刷集 No.15-09，p.1〜p.5，２００９年５月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、ロールフォーミングを利用した方法だと、原則、長手方向に一定の断面形状を有する部品しか作ることができない。また、その断面積（外寸法）が変化しても作ることができない。そのため、複雑な３次元形状を有することの多い車体構造部品に対しては適用範囲が限られる。
【０００９】
また、上記特許文献２のように、ハイドロフォーミングを利用した方法だと、成形可能な断面形状の自由度はあるものの、液圧の負荷条件など制御が複雑で、かつ制御すべきパラメータの数も多い。また、必然的に複数の工程を経る必要があるため、サイクルタイムが長くなる。以上より、この方法では生産性の低下が懸念される。また、ハイドロフォーミングマシンは巨大で高価なことから、製造コストの高騰も避けられない。
【００１０】
以上の事情に鑑み、本明細書では、衝突特性に優れた形状を有する中空柱状部品を安価に量産することのできる中空柱状部品の製造方法を提供することを、本発明により解決すべき技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前記課題の解決を図るためになされたものである。すなわち、本発明に係る中空柱状部品の製造方法は、天壁部と、底壁部と、天壁部とその両端でつながる一対の縦壁部とを備え、縦壁部の天壁部への連結領域が外方に張り出している中空柱状部品の製造方法であって、張り出し部が形成される前の中間成形体を形成する工程と、中間成形体を上下の金型で型締めして、中間成形体のうち連結領域に相当する部分を外方に向けて座屈変形させることで、張り出し部を成形する工程とを含む点をもって特徴付けられる。
【００１２】
以下、本発明に係る製造方法の概要を図面に基づき説明する。図１０は、製造対象となる中空柱状部品１１０を示している。この中空柱状部品１１０は、天壁部１１１と、底壁部１１２と、天壁部１１１とその両端でつながる一対の縦壁部１１３・１１３とを備えており、縦壁部１１３のうち天壁部１１１への連結領域１１４が外方に張り出した形状を有する。言い換えると、縦壁部１１３の連結領域１１４には外方への張り出し部１１５が形成されている。上記形状の中空柱状部品１１０は、図８に示すように、まず張り出し部１１５を形成する前の中間成形体１２１を形成する工程と、この中間成形体１２１を上下の金型１３１・１３２を用いて所定の態様に型締め成形して、中間成形体１２１のうち連結領域に相当する部分１２３を外方に向けて座屈変形させることで、張り出し部１１５（図１０を参照）を形成する工程とを少なくとも経ることで得られる。
【００１３】
ここで、張り出し部１１５の形成工程について詳述すると、下型１３２に中間成形体１２１をセットした状態で型締め動作を開始して、上型１３１を下型１３２に向けて移動させていく。そして、図９（ａ）に示すように、上型１３１を、中間成形体１２１のうち天壁部１１１（図１０を参照）に相当する部分１２２に押し当てることで、図９（ｂ）に示すように、中間成形体１２１のうち連結領域１１４（図１０を参照）に相当する部分１２３を外方に向けて座屈変形させる。このようにして、上記座屈変形を伴って型締め動作を続けることで、座屈変形した部分１２４が、上型１３１の内面に設けた張り出し部１１５を成形するための成形面１３３に押し当てられ、当該成形面１３３に沿うように変形する。従って、最終的には、図９（ｃ）に示すように、座屈変形した部分１２４が、成形面１３３に準じた形状に成形され、張り出し部１１５が成形される。
【００１４】
このように、本発明では、型締めにより、中間成形体のうち縦壁部の連結領域に相当する部分を外方に向けて座屈変形させることで、張り出し部を成形することを特徴とする。そのため、型締めした状態で、ワーク（中間成形体）が座屈変形可能なスペースを設けておくことで、上下の金型の型締め動作のみで容易に縦壁部から外方に張り出した部分を成形することができる。従って、この方法によれば、縦壁部を衝突特性に優れた形状とすることができる。また、上記の張り出し部の成形は、上記金型の型締め動作のみで得られるため、当該金型の内面形状しだいで任意の形状の張り出し部を成形することができる。また、同様に、金型の形状しだいで張り出し部を長手方向の一部のみに設けることもできる。よって、ロールフォーミングに比べて自由度の高い成形が可能となる。また、金型の形状を一部変更するだけで、汎用のプレス装置を用いることができるので、設備投資に要する費用を抑えることができ、かつ、型締め動作のみで張り出し部を成形可能なことからサイクルタイムも短くて済む。よって、低コストに生産性を高めることが可能となる。
【００１５】
この場合、上型に、下型との型締め動作により中間成形体の縦壁部に相当する部分の内方に向けてスライドするスライド型を設け、型締め動作によりスライド型をスライドさせて、中間成形体のうち張り出し部に相当する部分に隣接する領域を内方に押し込むことで、張り出し部の底壁部側のコーナー部を成形するようにしてもよい。
【００１６】
このように、型締め動作に伴ってスライドするスライド型を用いて、張り出し部の底壁部側のコーナー部を成形するようにすれば、スライド型により押し込まれた分だけ、張り出し部の外方への張り出し量が増える。よって、座屈変形のみで外方に張出す分と併せて、縦壁部からの外方への張り出し量を大きくすることができる。また、型締め動作に伴い上記の方向に向けてスライドするスライド型であれば、型開き時には、自動的に（又は他のスライド手段により容易に）スライド型を縦壁部から離隔する向きにスライドさせることができる。そのため、張り出し部とスライド型とが干渉するのを極力避けて成形体を金型から取出すことができる。
【００１７】
また、例えば図８のように、いわゆるハット状に成形したもの（中間成形体）に対して張り出し部を成形する場合であれば、上述のように張り出し部に相当する部分に隣接する領域を内方に押し込むことで、張り出し部の上記コーナー部に相当する部分をしっかりと折り曲げて成形することができる。そのため、型開きの際、スプリングバックが過大となったり、スプリングバックの量にばらつきが生じる事態をできる限り防止して、高精度の張り出し部を成形することができる。
【００１８】
また、上記のようにスライド型を設ける場合、型締め動作を開始して先にコーナー部を成形し、次いで、上型を中間成形体のうち天壁部に相当する部分に押し当てることで、連結領域に相当する部分を外方に向けて座屈変形させるようにしてもよい。
【００１９】
このように、張り出し部が形成される連結領域に相当する部分を座屈変形させる前に、上記コーナー部を成形しておくことで、当該座屈変形を常に外方に向けて座屈変形させることができる。また、予め張り出し部の一部（コーナー部）が成形されているので、座屈変形させた部分を容易に（上型の内側に設けた）成形面に沿って変形させることができる。よって、その成形精度も向上する。また、座屈変形それ自体は比較的確実性に乏しい変形態様であるが、上記のように予め張り出し部の一部（コーナー部）をスライド型で押し曲げて成形しておくことで、座屈変形及びこの変形に伴う張り出し部の成形を再現性よく実施することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明に係る製造方法によれば、衝突特性に優れた形状を有する中空柱状部品を安価に量産することができる。
【００２１】
また、本発明に係る製造方法であれば、長手方向で断面形状が変化する中空柱状部品であっても容易に製造することができるので、複雑な３次元形状を有する自動車の構造部品にも本発明を適用して、安価に当該部品を量産することができる。もちろん、衝突性能が向上すれば板厚を薄くできるので、その分の軽量化を図ることができる。あるいは、使用する材料（金属板など）のグレードを下げることができるので、これによっても製造コストの低減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る中空柱状部品の製造方法の概要を説明するための図であって、張り出し部を形成する前の中間成形体を形成する工程に使用する金型の断面図である。
【図２】中間成形体に張り出し部を形成する工程に使用する金型の断面図である。
【図３】図２に示す金型のスライド型が内方に向けてスライドを開始する状態における金型の断面図である。
【図４】図３に示すスライド型のスライド動作が完了すると共に、上型による中間成形体の型締め方向への押圧が開始された状態における金型の断面図である。
【図５】金型の型締めが完了して張り出し部が形成された状態における金型の断面図である。
【図６】図３から図５に至る間に行われる張り出し部の成形態様を説明するための図であって、（ａ）は縦壁部の連結領域に相当する部分の座屈変形が開始された時点の金型の要部断面図、（ｂ）は座屈変形している最中の金型の要部断面図、（ｃ）は座屈変形が終了して張り出し部が成形された時点の金型の要部断面図である。
【図７】図１〜図６に示す金型を用いて製造された中空柱状部品の断面図である。
【図８】本発明に係る製造方法を説明するための図であって、中間成形体に張り出し部を成形する工程に使用する金型の断面図である。
【図９】図８に示す金型の型締めに伴って行われる張り出し部の成形態様を説明するための図であって、（ａ）は縦壁部の連結領域に相当する部分の座屈変形が開始された時点の金型の要部断面図、（ｂ）は座屈変形している最中の金型の要部断面図、（ｃ）は座屈変形が終了して張り出し部が成形された時点の金型の要部断面図である。
【図１０】図８および図９に示す金型を用いて製造された中空柱状部品の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る中空柱状部品の製造方法の一実施形態を図面に基づき説明する。なお、以下の説明における『上下』方向は、単に各図における金型の型締め方向に即して規定したものであって、構成要素間の位置関係を容易に理解するために規定したに過ぎない。よって、後述するハット状部材ないし中空柱状部品の車体における設置方向や使用態様、あるいは他部品への組付け方向等を特定するものではない。「天」と「底」の方向についても同様である。
【００２４】
図７は、本発明の一実施形態に係る中空柱状部品の製造方法により製造される中空柱状部品の断面図を示している。この図に示す中空柱状部品１０は、天壁部１１と、底壁部１２と、天壁部１１とその両端でつながる一対の縦壁部１３・１３とを備えている。また、縦壁部１３のうち天壁部１１への連結領域１４には、外方に張り出した形状を呈する張り出し部１５が形成されている。この実施形態では、左右双方の縦壁部１３にそれぞれ張り出し部１５が形成されている。また、双方の縦壁部１３のうち底壁部１２側の領域には、段差を介して縦壁部１３の外方に向けて突出した外方突出部１３ａが設けられている。これにより、張り出し部１５と外方突出部１３ａとの間に、凹溝状をなすビード部が中空柱状部品１０の長手方向に沿って形成されるようになっている。このような構造とすることで、中空柱状部品１０を高強度化・高剛性化して、衝突特性を向上させることが可能となる。同様に、天壁部１１の左右の縦壁部１３への連結領域には、天壁部１１の外方に向けて突出した外方突出部１１ａがそれぞれ設けられており、これら外方突出部１１ａ・１１ａの間に、凹溝状をなすビード部が形成されるようになっている。さらに底壁部１２の左右の縦壁部１３側の領域にも、底壁部１２の外方に向けて突出した外方突出部１２ａがそれぞれ設けられており、これら外方突出部１２ａ・１２ａの間に、凹溝状をなすビード部が形成されるようになっている。
【００２５】
また、この実施形態では、天壁部１１と一対の縦壁部１３・１３とが一体かつハット状に形成されている。そして、このハット状部材１６と底壁部１２とが別体に形成された後、縦壁部１３の連結領域１４とは反対側の端部に設けた板状の延設部１３ｂと、底壁部１２の左右両端に設けた板状の延設部１２ｂとを重ね合わせて例えばスポット溶接等で固定することで、ハット状部材１６と底壁部１２とが一体化され、中空柱状部品１０が形作られる。よって、本実施形態においては、中空柱状部品１０は、張り出し部１５が形成される前の中間成形体を形成する工程と、中間成形体を上下の金型で型締めして、中間成形体の連結領域１４に相当する部分を外方に向けて座屈変形させることで、張り出し部１５を成形し、これによりハット状部材１６を形成する工程と、ハット状部材１６と別体に形成した底壁部１２を一体化する工程とを少なくとも経て製造される。以下、中空柱状部品１０のハット状部材１６を形成するための工程を、特に張り出し部１５の成形態様を中心に説明する。
【００２６】
まず、図１に示すように、中間成形体を成形するための成形金型２１・２２の間に、予備成形体２０をセットし、これに対して型締めを行うことで、予備成形体２０を図２に示す形状の中間成形体３０に成形する（中間成形体の形成工程）。
【００２７】
このようにして、略ハット状をなす中間成形体３０を得た後、この中間成形体３０を、図２に示す金型４１・４２の間にセットし、これら上下の金型４１・４２の型締めを行う。これにより、中間成形体３０に（図７に示す柱状柱状部品１０の張り出し部１５を中間成形体３０に形成する。この実施形態では、張り出し部１５を含むハット状部材１６を金型４１・４２の型締めにより成形する（ハット状部材の形成工程）。
【００２８】
ここで、中間成形体３０は、図２に示すように略ハット状をなすもので、中空柱状部品１０のうち天壁部１１に相当する部分３１と、縦壁部１３に相当する部分３３と、縦壁部１３の天壁部１１への連結領域１４に相当する部分３２と、底壁部１２との連結部分となる板状延設部１３ｂとを一体に有する。そして、下型４２に板状延設部１３ｂを当接させた状態で下型４２を覆うように中間成形体３０がセットされる。
【００２９】
上下の金型４１・４２は、張り出し部１５となる一部分を除いて、中間成形体３０の大部分をプレス成形するためのものである。ここで、上型４１の下面には、中間成形体３０のうち後述する座屈変形させた部分３４に押し当てることで、張り出し部１５の上側部分を成形するための第１成形面４１ａが設けられている。この実施形態では、天壁部１１の幅方向両側（図２で言えば左右両側）に対応する位置に第１成形面４１ａが設けられている。また、幅方向両側に設けた第１成形面４１ａ・４１ａの間には、中間成形体３０のうち天壁部１１に相当する部分３１を所定形状にプレス成形するための第２成形面４１ｂが設けられている。従って、下型４２の上面には、第２成形面４１ｂに対応して、この第２成形面４１ｂとの間で天壁部１１に相当する部分３１をプレス成形するための第１成形面４２ａが設けられている。この実施形態では、第２成形面４１ｂは、その幅方向両側に位置する第１成形面４１ａ・４１ａとつながっており、金型４１・４２の型締めにより、張り出し部１５の上側部分と、外方突出部１１ａ・１１ａを幅方向両側に有する天壁部１１とを連続的かつ滑らかに成形できるようになっている。
【００３０】
上型４１の下部には、上型４１に対して型締め方向とは異なる向き、ここでは中間成形体３０の縦壁部１３に相当する部分３３の内外方向（板厚方向）に沿ってスライド可能なスライド型４３が取付けられている。このスライド型４３は、例えばスライドカム機構を介して上型４１に取付けられており、上型４１の型締め動作に伴い上型４１と一体に下降すると共に、下型４２と当接した時点から、上型４１の下降に伴い縦壁部１３に相当する部分３３の内方に向けてスライドを開始するようになっている。また、型開き時には、上型４１の上昇に伴いスライド型４３が縦壁部１３から外方に離隔する向きにスライドを開始し、所定量外方にスライドした時点で上型４１と一体に上昇を開始するようになっている。なお、この際の外方へのスライド量は、上型４１と一体に上昇した際、成形品としてのハット状部材１６と型締め方向で干渉しない程度の大きさに設定される。
【００３１】
スライド型４３の内面には、中間成形体３０のうち後述する座屈変形させた部分３４に押し当てることで、張り出し部１５の下側部分を成形するための第１成形面４３ａが設けられている。また、第１成形面４３ａの内方側には、張り出し部１５の底壁部１２寄りのコーナー部１７（図７を参照）をプレス成形するための第２成形面４３ｂが設けられると共に、第２成形面４３ｂの下側には、張り出し部１５およびそのコーナー部１７を除いて、外方突出部１３ａを含む縦壁部１３をプレス成形するための第３成形面４３ｃがそれぞれ設けられている。よって、下型４２の外面には、第２成形面４３ｂに対応して、この第２成形面４３ｂとの間でコーナー部１７をプレス成形するための第２成形面４２ｂが設けられている。また、第２成形面４２ｂとその下側で隣接する部分には、スライド型４３の第３成形面４３ｃに対応して、この第３成形面４３ｃとの間で上記範囲の縦壁部１３をプレス成形するための第３成形面４２ｃが設けられている。
【００３２】
以下、上記構成の金型４１・４２およびスライド型４３を用いて、張り出し部１５及び張り出し部１５を含むハット状部材１６を成形する工程を図面に基づき説明する。
【００３３】
まず、図２に示すように、下型４２及び下型４２にセットした中間成形体３０の上方に上型４１とスライド型４３を配置した状態から、型締め動作を開始して、上型４１及びスライド型４３を一体に下降させる。そして、図３に示すように、スライド型４３が下型４２又は下型４２にセットした中間成形体３０の板状延設部１３ｂと当接すると、上型４１の下降動作に伴い、スライド型４３が中間成形体３０の縦壁部１３に相当する部分３３の内方に向けてスライドを開始する。この際、上型４１の下面の幅方向中央に設けた第２成形面４１ｂは、中間成形体３０の天壁部１１に相当する部分３１よりも上方に位置している（天壁部１１に相当する部分３１とは当接していない）。そして、スライド型４３を縦壁部１３に相当する部分３３に押し当てると共に、スライド型４３に設けた第２成形面４３ｂと下型４２に設けた第２成形面４２ｂとで、連結領域１４に相当する部分３２とその下側で隣接する領域との境界部分を押し曲げる。これにより、図４及び図６（ａ）に示すように、張り出し部１５のコーナー部１７がプレス成形される。また、図４に示すように、スライド型４３に設けた第３成形面４３ｃで外方突出部１３ａを含む縦壁部１３（連結領域１４を除く）に相当する部分を内方に押し込んで、下型４２に設けた対応する第３成形面４２ｃとで外方突出部１３ａを有する縦壁部１３をプレス成形する。
【００３４】
なお、この際、スライド型４３は、図３に示すように、中間成形体３０の板状延設部１３ｂを下型４２とで挟持した状態で、第２成形面４３ｂ・４２ｂによるプレス成形を行うようにしているので、縦壁部１３に相当する部分３３の位置ずれを防いでコーナー部１７の押し曲げ成形を精度よく行うことができる。もちろん、板状延設部１３ｂよりも連結領域１４寄りに位置する部分（連結領域１４を除く縦壁部１３）についてもその位置ずれを防いで高精度にプレス成形することができる。
【００３５】
そして、図４に示すように、スライド型４３と下型４２の第２成形面４３ｂ・４２ｂで張り出し部１５の上記コーナー部１７を成形した後、上型４１を引き続き下降させてその第２成形面４１ｂを天壁部１１に相当する部分３１に押し当てる。この押し当てるタイミングは、第２成形面４３ｂ・４２ｂによるコーナー部１７のプレス成形が完了した時点又はそれ以後であることが望ましい。これにより、双方の縦壁部１３の天壁部１１との連結領域１４に相当する部分３２を外方に向けて座屈変形させて、その外側に設けた上型４１の第１成形面４１ａおよびスライド型４３の第１成形面４３ａで張り出し部１５を成形する。以下、張り出し部１５の成形態様を図６に基づき説明する。
【００３６】
まず、図６（ａ）に示すように、上型４１を下降させて、上型４１の第２成形面４１ｂを中間成形体３０のうち天壁部１１に相当する部分３１に押し当てる。これにより、型締め方向に延び、天壁部１１とその両側でつながる縦壁部１３の連結領域１４に相当する部分３２を型締め方向に圧縮する。この際、金型４１・４２による型締め力を、連結領域１４に相当する部分３２に座屈を発生させ得る大きさ以上とすることで、図６（ｂ）に示すように、中間成形体３０の連結領域１４に相当する部分３２を外方に向けて座屈変形させる。これにより、座屈変形させた部分３４が外方に大きく膨らんでスライド型４３の第１成形面４３ａに押し当てられ、この第１成形面４３ａに沿うようにして徐々に張り出し部１５が成形されていく。そして、さらに型締め動作を続けることで、座屈変形させた部分３４が上型４１の第１成形面４１ａにも押し当てられ、この第１成形面４１ａに沿うようにして徐々に張り出し部１５が成形されていく。そして、図６（ｃ）に示すように、上型４１の第２成形面４１ｂと、対応する下型４２の第１成形面４２ａとで外方突出部１１ａを有する天壁部１１をプレス成形し終えた時点で、座屈変形させた部分３４の全てが双方の第１成形面４３ａ・４１ａに押し当てられる。これにより、張り出し部１５が第１成形面４３ａ・４１ａのみで成形されると共に、張り出し部１５以外の箇所も同時にプレス成形され（厳密には、天壁部１１の外方突出部１１ａの連結領域１４寄りの一部は、第２成形面４２ａのみで成形され）、図５又は図７に示すハット状部材１６が成形される。この際、張り出し部１５の内方には所定のスペースが残るようになっている。
【００３７】
以上のようにして張り出し部１５を有するハット状部材１６を成形した後、上下の金型４１・４２を型開きすることで、ハット状部材１６を金型４１・４２から取出す。具体的には、型開き動作に伴いスライド型４３を縦壁部１３から離隔する向きにスライドさせる。そして、スライド型４３と張り出し部１５とが型締め方向で干渉しない位置までスライド型４３をスライドさせた時点でスライド型４３が上型４１と一体に上昇を開始する。そうして上型４１及びスライド型４３をハット状部材１６の上方に退避させた上で、ハット状部材１６を下型４２に対して上方に抜き出すことで、上下の金型４１・４２からハット状部材１６を取出すことができる。
【００３８】
なお、この実施形態のように、スライド型４３と下型４２に設けた第２成形面４３ｂ・４２ｂで張り出し部１５の底壁部１２側のコーナー部１７を押し曲げて成形する場合でも、張り出し部１５ないしコーナー部１７の拡開する向きのスプリングバックにより無理抜きすることなくハット状部材１６を離型できる。下型４２と張り出し部１５との干渉が僅かであれば、無理抜きすることも可能である。もちろん、無理抜きによりハット状部材１６の品質低下につながるのであれば、第２成形面４３ｂ・４２ｂでコーナー部１７を押し曲げて成形せずともよい（図８および図９を参照）。
【００３９】
以上、本発明に係る中空柱状部品の製造方法の一実施形態を説明したが、この製造方法は、上記例示の形態に限定されることなく、本発明の範囲内において任意の形態を採り得る。
【００４０】
例えば、上記実施形態では、張り出し部１５を、図７に示すように、その両側に角部を有する断面形状としたが、上型４１やスライド型４３の第１成形面４３ａ・４１ａの形状を工夫することで、例えば一方側にＲ部を有する形態など種々の断面形状を有する張り出し部１５を成形することができる。そのため、図７では張り出し部１５とその反対側に位置する外方突出部１３ａとの間に形成されるビード部に関しても、種々の形状、サイズを成形することが可能となる。
【００４１】
また、上記実施形態では、上型４１の第１成形面４１ａおよびスライド型４３の第１成形面４３ａとで張り出し部１５を成形するようにしたが、何れか一方の成形面のみで成形することも可能である。
【００４２】
また、以上の説明に係る張り出し部１５は、上記例示の如く、双方の縦壁部１３の天壁部１１との連結領域１４に成形する他、上型４１やスライド型４３の内面形状、および下型４２の外面形状を工夫することで、一方の縦壁部１３の連結領域１４のみにを設けることも可能である。もちろん、同様の工夫により、張り出し部１５を中空柱状部品１０（又はハット状部材１６）の長手方向の一部のみに成形することもでき、あるいは張り出し部１５の断面形状を長手方向で変化させることも可能である。もちろん、張り出し部１５以外の部位（外方突出部１１ａ・１２ａ・１３ａ）は原則プレス成形されるので、当然にその断面形状ないし外寸法（断面積）を長手方向で変化させることは可能である。
【００４３】
また、この実施形態では、図７に例示のように、中空柱状部品１０をハット状部材１６と底壁部１２とで構成する場合を例にとり、ハット状部材１６に張り出し部１５を成形する場合を説明したが、天壁部１１と底壁部１２、および一対の縦壁部１３を一体に有する中空柱状部品１０に対しても、本発明に係る製造方法を適用することは可能である（例えば図１０を参照）。
【００４４】
また、成形対象となる中間成形体３０（予備成形体２０）の材質、ないし厚みに関しても、外方への座屈変形により張り出し部１５を成形可能な限りにおいて特に限定されないことはもちろんである。例えば、鋼板に関して言えば、一般的な軟鋼板だけでなく、いわゆるハイテン材（３４０ＭＰａ級以上）や超ハイテン材（７８０ＭＰａ級以上）と呼ばれる高強度鋼板に対して本発明に係る製造方法を適用することが可能である。また、鋼板以外の金属板（例えばアルミ二ウムや銅など。めっき板も含む）に対しても本製造方法を適用することができる。このように、種々の材質、厚みを有する金属板からなる中間成形体３０（予備成形体２０）から張り出し部１５を有する中空柱状部品１０を製造できるので、例えばセンターピラーやフロントピラー、ロッカー、サイドメンバーなど種々の車体構造部品の製造に本発明を適用することが可能となる。
【００４５】
また、上記以外の事項についても、本発明の技術的意義を没却しない限りにおいて他の具体的形態を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００４６】
１０・１１０ 中空柱状部品
１１・１１１ 天壁部
１２・１１２ 底壁部
１３・１１３ 縦壁部
１１ａ・１２ａ・１３ａ 外方突出部
１３ｂ 板状延設部
１４・１１４ 連結領域
１５・１１５ 張り出し部
１６ ハット状部材
１７ コーナー部
２０ 予備成形体
３０・１２０ 中間成形体
３１・１２１ 天壁部に相当する部分
３２・１２２ 連結領域に相当する部分
３３・１２３ 連結領域を除いた縦壁部に相当する部分
３４ 座屈変形させた部分
４１・１３１ 上型
４２・１３２ 下型
４３ スライド型
４１ａ・４３ａ 第１成形面
４２ｂ・４３ｂ 第２成形面
４２ｃ・４３ｃ 第３成形面
１３３ 成形面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空柱状部品の製造方法に関し、特に中空柱状部品のプレス成形に係る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の安全性向上と軽量化による環境負荷低減を共に図るべく、ハイテン材や超ハイテン材と呼ばれる高強度鋼板の車体構造部品への適用が検討され始めている。しかしながら、この種の鋼板は一般的に高価であり、また、高剛性であるが故に加工性の面でも問題がある。そのため、上記鋼板の適用は、未だ限られた範囲に留まっているのが現状である。
【０００３】
例えば、車体フレームを構成する中空柱状部品においては、この柱状部品を構成するハット型部材の断面における稜線の数を増やしたほうが衝突特性が向上することが知られている（例えば、下記非特許文献１を参照）。そのため、中空柱状部品の各々の壁部に凹凸を設けることで衝突性能の向上を図ることができる。例えば、断面略矩形の中空柱状部品の場合、上下壁部だけでなく、両側壁部にも溝状の凹部（ビード部）を長手方向に沿って形成したものが好適と考えられる。
【０００４】
ここで、上記形状を有する部品を製作するための方法として、例えばロールフォーミングが考えられる。これは、加工対象となる金属板をタンデム状に配列された複数組の成形ロールに連続的に通過させ、順次成形加工を施すことによって平板から目的の断面形状を有する中空長尺部品を得る方法である。ロールフォーミングを利用した成形方法の一例として、例えば下記特許文献１には、高張力鋼板からなるドアフレームをロールフォーミングにより成形する方法が開示されている。
【０００５】
また、その他の方法として、例えば下記特許文献２には、ハイドロフォーミングを利用してフロントサイドメンバー等の車体構造用筒状部材を製造する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１４５３号公報
【特許文献２】特開平９−３０３４５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「超高強度車体部品製造における冷間プレス，ロールフォーム，ホットスタンプ工法の特徴」自動車技術会 学術講演会前刷集 No.15-09，p.1〜p.5，２００９年５月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、ロールフォーミングを利用した方法だと、原則、長手方向に一定の断面形状を有する部品しか作ることができない。また、その断面積（外寸法）が変化しても作ることができない。そのため、複雑な３次元形状を有することの多い車体構造部品に対しては適用範囲が限られる。
【０００９】
また、上記特許文献２のように、ハイドロフォーミングを利用した方法だと、成形可能な断面形状の自由度はあるものの、液圧の負荷条件など制御が複雑で、かつ制御すべきパラメータの数も多い。また、必然的に複数の工程を経る必要があるため、サイクルタイムが長くなる。以上より、この方法では生産性の低下が懸念される。また、ハイドロフォーミングマシンは巨大で高価なことから、製造コストの高騰も避けられない。
【００１０】
以上の事情に鑑み、本明細書では、衝突特性に優れた形状を有する中空柱状部品を安価に量産することのできる中空柱状部品の製造方法を提供することを、本発明により解決すべき技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前記課題の解決を図るためになされたものである。すなわち、本発明に係る中空柱状部品の製造方法は、天壁部と、底壁部と、天壁部とその両端でつながる一対の縦壁部とを備え、縦壁部の天壁部への連結領域が外方に張り出している中空柱状部品の製造方法であって、張り出し部が形成される前の中間成形体を形成する工程と、中間成形体を上下の金型で型締めして、中間成形体のうち連結領域に相当する部分を外方に向けて座屈変形させることで、張り出し部を成形する工程とを含む点をもって特徴付けられる。
【００１２】
以下、本発明に係る製造方法の概要を図面に基づき説明する。図１０は、製造対象となる中空柱状部品１１０を示している。この中空柱状部品１１０は、天壁部１１１と、底壁部１１２と、天壁部１１１とその両端でつながる一対の縦壁部１１３・１１３とを備えており、縦壁部１１３のうち天壁部１１１への連結領域１１４が外方に張り出した形状を有する。言い換えると、縦壁部１１３の連結領域１１４には外方への張り出し部１１５が形成されている。上記形状の中空柱状部品１１０は、図８に示すように、まず張り出し部１１５を形成する前の中間成形体１２１を形成する工程と、この中間成形体１２１を上下の金型１３１・１３２を用いて所定の態様に型締め成形して、中間成形体１２１のうち連結領域に相当する部分１２３を外方に向けて座屈変形させることで、張り出し部１１５（図１０を参照）を形成する工程とを少なくとも経ることで得られる。
【００１３】
ここで、張り出し部１１５の形成工程について詳述すると、下型１３２に中間成形体１２１をセットした状態で型締め動作を開始して、上型１３１を下型１３２に向けて移動させていく。そして、図９（ａ）に示すように、上型１３１を、中間成形体１２１のうち天壁部１１１（図１０を参照）に相当する部分１２２に押し当てることで、図９（ｂ）に示すように、中間成形体１２１のうち連結領域１１４（図１０を参照）に相当する部分１２３を外方に向けて座屈変形させる。このようにして、上記座屈変形を伴って型締め動作を続けることで、座屈変形した部分１２４が、上型１３１の内面に設けた張り出し部１１５を成形するための成形面１３３に押し当てられ、当該成形面１３３に沿うように変形する。従って、最終的には、図９（ｃ）に示すように、座屈変形した部分１２４が、成形面１３３に準じた形状に成形され、張り出し部１１５が成形される。
【００１４】
このように、本発明では、型締めにより、中間成形体のうち縦壁部の連結領域に相当する部分を外方に向けて座屈変形させることで、張り出し部を成形することを特徴とする。そのため、型締めした状態で、ワーク（中間成形体）が座屈変形可能なスペースを設けておくことで、上下の金型の型締め動作のみで容易に縦壁部から外方に張り出した部分を成形することができる。従って、この方法によれば、縦壁部を衝突特性に優れた形状とすることができる。また、上記の張り出し部の成形は、上記金型の型締め動作のみで得られるため、当該金型の内面形状しだいで任意の形状の張り出し部を成形することができる。また、同様に、金型の形状しだいで張り出し部を長手方向の一部のみに設けることもできる。よって、ロールフォーミングに比べて自由度の高い成形が可能となる。また、金型の形状を一部変更するだけで、汎用のプレス装置を用いることができるので、設備投資に要する費用を抑えることができ、かつ、型締め動作のみで張り出し部を成形可能なことからサイクルタイムも短くて済む。よって、低コストに生産性を高めることが可能となる。
【００１５】
この場合、上型に、下型との型締め動作により中間成形体の縦壁部に相当する部分の内方に向けてスライドするスライド型を設け、型締め動作によりスライド型をスライドさせて、中間成形体のうち張り出し部に相当する部分に隣接する領域を内方に押し込むことで、張り出し部の底壁部側のコーナー部を成形するようにしてもよい。
【００１６】
このように、型締め動作に伴ってスライドするスライド型を用いて、張り出し部の底壁部側のコーナー部を成形するようにすれば、スライド型により押し込まれた分だけ、張り出し部の外方への張り出し量が増える。よって、座屈変形のみで外方に張出す分と併せて、縦壁部からの外方への張り出し量を大きくすることができる。また、型締め動作に伴い上記の方向に向けてスライドするスライド型であれば、型開き時には、自動的に（又は他のスライド手段により容易に）スライド型を縦壁部から離隔する向きにスライドさせることができる。そのため、張り出し部とスライド型とが干渉するのを極力避けて成形体を金型から取出すことができる。
【００１７】
また、例えば図８のように、いわゆるハット状に成形したもの（中間成形体）に対して張り出し部を成形する場合であれば、上述のように張り出し部に相当する部分に隣接する領域を内方に押し込むことで、張り出し部の上記コーナー部に相当する部分をしっかりと折り曲げて成形することができる。そのため、型開きの際、スプリングバックが過大となったり、スプリングバックの量にばらつきが生じる事態をできる限り防止して、高精度の張り出し部を成形することができる。
【００１８】
また、上記のようにスライド型を設ける場合、型締め動作を開始して先にコーナー部を成形し、次いで、上型を中間成形体のうち天壁部に相当する部分に押し当てることで、連結領域に相当する部分を外方に向けて座屈変形させるようにしてもよい。
【００１９】
このように、張り出し部が形成される連結領域に相当する部分を座屈変形させる前に、上記コーナー部を成形しておくことで、当該座屈変形を常に外方に向けて座屈変形させることができる。また、予め張り出し部の一部（コーナー部）が成形されているので、座屈変形させた部分を容易に（上型の内側に設けた）成形面に沿って変形させることができる。よって、その成形精度も向上する。また、座屈変形それ自体は比較的確実性に乏しい変形態様であるが、上記のように予め張り出し部の一部（コーナー部）をスライド型で押し曲げて成形しておくことで、座屈変形及びこの変形に伴う張り出し部の成形を再現性よく実施することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明に係る製造方法によれば、衝突特性に優れた形状を有する中空柱状部品を安価に量産することができる。
【００２１】
また、本発明に係る製造方法であれば、長手方向で断面形状が変化する中空柱状部品であっても容易に製造することができるので、複雑な３次元形状を有する自動車の構造部品にも本発明を適用して、安価に当該部品を量産することができる。もちろん、衝突性能が向上すれば板厚を薄くできるので、その分の軽量化を図ることができる。あるいは、使用する材料（金属板など）のグレードを下げることができるので、これによっても製造コストの低減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る中空柱状部品の製造方法の概要を説明するための図であって、張り出し部を形成する前の中間成形体を形成する工程に使用する金型の断面図である。
【図２】中間成形体に張り出し部を形成する工程に使用する金型の断面図である。
【図３】図２に示す金型のスライド型が内方に向けてスライドを開始する状態における金型の断面図である。
【図４】図３に示すスライド型のスライド動作が完了すると共に、上型による中間成形体の型締め方向への押圧が開始された状態における金型の断面図である。
【図５】金型の型締めが完了して張り出し部が形成された状態における金型の断面図である。
【図６】図３から図５に至る間に行われる張り出し部の成形態様を説明するための図であって、（ａ）は縦壁部の連結領域に相当する部分の座屈変形が開始された時点の金型の要部断面図、（ｂ）は座屈変形している最中の金型の要部断面図、（ｃ）は座屈変形が終了して張り出し部が成形された時点の金型の要部断面図である。
【図７】図１〜図６に示す金型を用いて製造された中空柱状部品の断面図である。
【図８】本発明に係る製造方法を説明するための図であって、中間成形体に張り出し部を成形する工程に使用する金型の断面図である。
【図９】図８に示す金型の型締めに伴って行われる張り出し部の成形態様を説明するための図であって、（ａ）は縦壁部の連結領域に相当する部分の座屈変形が開始された時点の金型の要部断面図、（ｂ）は座屈変形している最中の金型の要部断面図、（ｃ）は座屈変形が終了して張り出し部が成形された時点の金型の要部断面図である。
【図１０】図８および図９に示す金型を用いて製造された中空柱状部品の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る中空柱状部品の製造方法の一実施形態を図面に基づき説明する。なお、以下の説明における『上下』方向は、単に各図における金型の型締め方向に即して規定したものであって、構成要素間の位置関係を容易に理解するために規定したに過ぎない。よって、後述するハット状部材ないし中空柱状部品の車体における設置方向や使用態様、あるいは他部品への組付け方向等を特定するものではない。「天」と「底」の方向についても同様である。
【００２４】
図７は、本発明の一実施形態に係る中空柱状部品の製造方法により製造される中空柱状部品の断面図を示している。この図に示す中空柱状部品１０は、天壁部１１と、底壁部１２と、天壁部１１とその両端でつながる一対の縦壁部１３・１３とを備えている。また、縦壁部１３のうち天壁部１１への連結領域１４には、外方に張り出した形状を呈する張り出し部１５が形成されている。この実施形態では、左右双方の縦壁部１３にそれぞれ張り出し部１５が形成されている。また、双方の縦壁部１３のうち底壁部１２側の領域には、段差を介して縦壁部１３の外方に向けて突出した外方突出部１３ａが設けられている。これにより、張り出し部１５と外方突出部１３ａとの間に、凹溝状をなすビード部が中空柱状部品１０の長手方向に沿って形成されるようになっている。このような構造とすることで、中空柱状部品１０を高強度化・高剛性化して、衝突特性を向上させることが可能となる。同様に、天壁部１１の左右の縦壁部１３への連結領域には、天壁部１１の外方に向けて突出した外方突出部１１ａがそれぞれ設けられており、これら外方突出部１１ａ・１１ａの間に、凹溝状をなすビード部が形成されるようになっている。さらに底壁部１２の左右の縦壁部１３側の領域にも、底壁部１２の外方に向けて突出した外方突出部１２ａがそれぞれ設けられており、これら外方突出部１２ａ・１２ａの間に、凹溝状をなすビード部が形成されるようになっている。
【００２５】
また、この実施形態では、天壁部１１と一対の縦壁部１３・１３とが一体かつハット状に形成されている。そして、このハット状部材１６と底壁部１２とが別体に形成された後、縦壁部１３の連結領域１４とは反対側の端部に設けた板状の延設部１３ｂと、底壁部１２の左右両端に設けた板状の延設部１２ｂとを重ね合わせて例えばスポット溶接等で固定することで、ハット状部材１６と底壁部１２とが一体化され、中空柱状部品１０が形作られる。よって、本実施形態においては、中空柱状部品１０は、張り出し部１５が形成される前の中間成形体を形成する工程と、中間成形体を上下の金型で型締めして、中間成形体の連結領域１４に相当する部分を外方に向けて座屈変形させることで、張り出し部１５を成形し、これによりハット状部材１６を形成する工程と、ハット状部材１６と別体に形成した底壁部１２を一体化する工程とを少なくとも経て製造される。以下、中空柱状部品１０のハット状部材１６を形成するための工程を、特に張り出し部１５の成形態様を中心に説明する。
【００２６】
まず、図１に示すように、中間成形体を成形するための成形金型２１・２２の間に、予備成形体２０をセットし、これに対して型締めを行うことで、予備成形体２０を図２に示す形状の中間成形体３０に成形する（中間成形体の形成工程）。
【００２７】
このようにして、略ハット状をなす中間成形体３０を得た後、この中間成形体３０を、図２に示す金型４１・４２の間にセットし、これら上下の金型４１・４２の型締めを行う。これにより、中間成形体３０に（図７に示す柱状柱状部品１０の張り出し部１５を中間成形体３０に形成する。この実施形態では、張り出し部１５を含むハット状部材１６を金型４１・４２の型締めにより成形する（ハット状部材の形成工程）。
【００２８】
ここで、中間成形体３０は、図２に示すように略ハット状をなすもので、中空柱状部品１０のうち天壁部１１に相当する部分３１と、縦壁部１３に相当する部分３３と、縦壁部１３の天壁部１１への連結領域１４に相当する部分３２と、底壁部１２との連結部分となる板状延設部１３ｂとを一体に有する。そして、下型４２に板状延設部１３ｂを当接させた状態で下型４２を覆うように中間成形体３０がセットされる。
【００２９】
上下の金型４１・４２は、張り出し部１５となる一部分を除いて、中間成形体３０の大部分をプレス成形するためのものである。ここで、上型４１の下面には、中間成形体３０のうち後述する座屈変形させた部分３４に押し当てることで、張り出し部１５の上側部分を成形するための第１成形面４１ａが設けられている。この実施形態では、天壁部１１の幅方向両側（図２で言えば左右両側）に対応する位置に第１成形面４１ａが設けられている。また、幅方向両側に設けた第１成形面４１ａ・４１ａの間には、中間成形体３０のうち天壁部１１に相当する部分３１を所定形状にプレス成形するための第２成形面４１ｂが設けられている。従って、下型４２の上面には、第２成形面４１ｂに対応して、この第２成形面４１ｂとの間で天壁部１１に相当する部分３１をプレス成形するための第１成形面４２ａが設けられている。この実施形態では、第２成形面４１ｂは、その幅方向両側に位置する第１成形面４１ａ・４１ａとつながっており、金型４１・４２の型締めにより、張り出し部１５の上側部分と、外方突出部１１ａ・１１ａを幅方向両側に有する天壁部１１とを連続的かつ滑らかに成形できるようになっている。
【００３０】
上型４１の下部には、上型４１に対して型締め方向とは異なる向き、ここでは中間成形体３０の縦壁部１３に相当する部分３３の内外方向（板厚方向）に沿ってスライド可能なスライド型４３が取付けられている。このスライド型４３は、例えばスライドカム機構を介して上型４１に取付けられており、上型４１の型締め動作に伴い上型４１と一体に下降すると共に、下型４２と当接した時点から、上型４１の下降に伴い縦壁部１３に相当する部分３３の内方に向けてスライドを開始するようになっている。また、型開き時には、上型４１の上昇に伴いスライド型４３が縦壁部１３から外方に離隔する向きにスライドを開始し、所定量外方にスライドした時点で上型４１と一体に上昇を開始するようになっている。なお、この際の外方へのスライド量は、上型４１と一体に上昇した際、成形品としてのハット状部材１６と型締め方向で干渉しない程度の大きさに設定される。
【００３１】
スライド型４３の内面には、中間成形体３０のうち後述する座屈変形させた部分３４に押し当てることで、張り出し部１５の下側部分を成形するための第１成形面４３ａが設けられている。また、第１成形面４３ａの内方側には、張り出し部１５の底壁部１２寄りのコーナー部１７（図７を参照）をプレス成形するための第２成形面４３ｂが設けられると共に、第２成形面４３ｂの下側には、張り出し部１５およびそのコーナー部１７を除いて、外方突出部１３ａを含む縦壁部１３をプレス成形するための第３成形面４３ｃがそれぞれ設けられている。よって、下型４２の外面には、第２成形面４３ｂに対応して、この第２成形面４３ｂとの間でコーナー部１７をプレス成形するための第２成形面４２ｂが設けられている。また、第２成形面４２ｂとその下側で隣接する部分には、スライド型４３の第３成形面４３ｃに対応して、この第３成形面４３ｃとの間で上記範囲の縦壁部１３をプレス成形するための第３成形面４２ｃが設けられている。
【００３２】
以下、上記構成の金型４１・４２およびスライド型４３を用いて、張り出し部１５及び張り出し部１５を含むハット状部材１６を成形する工程を図面に基づき説明する。
【００３３】
まず、図２に示すように、下型４２及び下型４２にセットした中間成形体３０の上方に上型４１とスライド型４３を配置した状態から、型締め動作を開始して、上型４１及びスライド型４３を一体に下降させる。そして、図３に示すように、スライド型４３が下型４２又は下型４２にセットした中間成形体３０の板状延設部１３ｂと当接すると、上型４１の下降動作に伴い、スライド型４３が中間成形体３０の縦壁部１３に相当する部分３３の内方に向けてスライドを開始する。この際、上型４１の下面の幅方向中央に設けた第２成形面４１ｂは、中間成形体３０の天壁部１１に相当する部分３１よりも上方に位置している（天壁部１１に相当する部分３１とは当接していない）。そして、スライド型４３を縦壁部１３に相当する部分３３に押し当てると共に、スライド型４３に設けた第２成形面４３ｂと下型４２に設けた第２成形面４２ｂとで、連結領域１４に相当する部分３２とその下側で隣接する領域との境界部分を押し曲げる。これにより、図４及び図６（ａ）に示すように、張り出し部１５のコーナー部１７がプレス成形される。また、図４に示すように、スライド型４３に設けた第３成形面４３ｃで外方突出部１３ａを含む縦壁部１３（連結領域１４を除く）に相当する部分を内方に押し込んで、下型４２に設けた対応する第３成形面４２ｃとで外方突出部１３ａを有する縦壁部１３をプレス成形する。
【００３４】
なお、この際、スライド型４３は、図３に示すように、中間成形体３０の板状延設部１３ｂを下型４２とで挟持した状態で、第２成形面４３ｂ・４２ｂによるプレス成形を行うようにしているので、縦壁部１３に相当する部分３３の位置ずれを防いでコーナー部１７の押し曲げ成形を精度よく行うことができる。もちろん、板状延設部１３ｂよりも連結領域１４寄りに位置する部分（連結領域１４を除く縦壁部１３）についてもその位置ずれを防いで高精度にプレス成形することができる。
【００３５】
そして、図４に示すように、スライド型４３と下型４２の第２成形面４３ｂ・４２ｂで張り出し部１５の上記コーナー部１７を成形した後、上型４１を引き続き下降させてその第２成形面４１ｂを天壁部１１に相当する部分３１に押し当てる。この押し当てるタイミングは、第２成形面４３ｂ・４２ｂによるコーナー部１７のプレス成形が完了した時点又はそれ以後であることが望ましい。これにより、双方の縦壁部１３の天壁部１１との連結領域１４に相当する部分３２を外方に向けて座屈変形させて、その外側に設けた上型４１の第１成形面４１ａおよびスライド型４３の第１成形面４３ａで張り出し部１５を成形する。以下、張り出し部１５の成形態様を図６に基づき説明する。
【００３６】
まず、図６（ａ）に示すように、上型４１を下降させて、上型４１の第２成形面４１ｂを中間成形体３０のうち天壁部１１に相当する部分３１に押し当てる。これにより、型締め方向に延び、天壁部１１とその両側でつながる縦壁部１３の連結領域１４に相当する部分３２を型締め方向に圧縮する。この際、金型４１・４２による型締め力を、連結領域１４に相当する部分３２に座屈を発生させ得る大きさ以上とすることで、図６（ｂ）に示すように、中間成形体３０の連結領域１４に相当する部分３２を外方に向けて座屈変形させる。これにより、座屈変形させた部分３４が外方に大きく膨らんでスライド型４３の第１成形面４３ａに押し当てられ、この第１成形面４３ａに沿うようにして徐々に張り出し部１５が成形されていく。そして、さらに型締め動作を続けることで、座屈変形させた部分３４が上型４１の第１成形面４１ａにも押し当てられ、この第１成形面４１ａに沿うようにして徐々に張り出し部１５が成形されていく。そして、図６（ｃ）に示すように、上型４１の第２成形面４１ｂと、対応する下型４２の第１成形面４２ａとで外方突出部１１ａを有する天壁部１１をプレス成形し終えた時点で、座屈変形させた部分３４の全てが双方の第１成形面４３ａ・４１ａに押し当てられる。これにより、張り出し部１５が第１成形面４３ａ・４１ａのみで成形されると共に、張り出し部１５以外の箇所も同時にプレス成形され（厳密には、天壁部１１の外方突出部１１ａの連結領域１４寄りの一部は、第２成形面４２ａのみで成形され）、図５又は図７に示すハット状部材１６が成形される。この際、張り出し部１５の内方には所定のスペースが残るようになっている。
【００３７】
以上のようにして張り出し部１５を有するハット状部材１６を成形した後、上下の金型４１・４２を型開きすることで、ハット状部材１６を金型４１・４２から取出す。具体的には、型開き動作に伴いスライド型４３を縦壁部１３から離隔する向きにスライドさせる。そして、スライド型４３と張り出し部１５とが型締め方向で干渉しない位置までスライド型４３をスライドさせた時点でスライド型４３が上型４１と一体に上昇を開始する。そうして上型４１及びスライド型４３をハット状部材１６の上方に退避させた上で、ハット状部材１６を下型４２に対して上方に抜き出すことで、上下の金型４１・４２からハット状部材１６を取出すことができる。
【００３８】
なお、この実施形態のように、スライド型４３と下型４２に設けた第２成形面４３ｂ・４２ｂで張り出し部１５の底壁部１２側のコーナー部１７を押し曲げて成形する場合でも、張り出し部１５ないしコーナー部１７の拡開する向きのスプリングバックにより無理抜きすることなくハット状部材１６を離型できる。下型４２と張り出し部１５との干渉が僅かであれば、無理抜きすることも可能である。もちろん、無理抜きによりハット状部材１６の品質低下につながるのであれば、第２成形面４３ｂ・４２ｂでコーナー部１７を押し曲げて成形せずともよい（図８および図９を参照）。
【００３９】
以上、本発明に係る中空柱状部品の製造方法の一実施形態を説明したが、この製造方法は、上記例示の形態に限定されることなく、本発明の範囲内において任意の形態を採り得る。
【００４０】
例えば、上記実施形態では、張り出し部１５を、図７に示すように、その両側に角部を有する断面形状としたが、上型４１やスライド型４３の第１成形面４３ａ・４１ａの形状を工夫することで、例えば一方側にＲ部を有する形態など種々の断面形状を有する張り出し部１５を成形することができる。そのため、図７では張り出し部１５とその反対側に位置する外方突出部１３ａとの間に形成されるビード部に関しても、種々の形状、サイズを成形することが可能となる。
【００４１】
また、上記実施形態では、上型４１の第１成形面４１ａおよびスライド型４３の第１成形面４３ａとで張り出し部１５を成形するようにしたが、何れか一方の成形面のみで成形することも可能である。
【００４２】
また、以上の説明に係る張り出し部１５は、上記例示の如く、双方の縦壁部１３の天壁部１１との連結領域１４に成形する他、上型４１やスライド型４３の内面形状、および下型４２の外面形状を工夫することで、一方の縦壁部１３の連結領域１４のみにを設けることも可能である。もちろん、同様の工夫により、張り出し部１５を中空柱状部品１０（又はハット状部材１６）の長手方向の一部のみに成形することもでき、あるいは張り出し部１５の断面形状を長手方向で変化させることも可能である。もちろん、張り出し部１５以外の部位（外方突出部１１ａ・１２ａ・１３ａ）は原則プレス成形されるので、当然にその断面形状ないし外寸法（断面積）を長手方向で変化させることは可能である。
【００４３】
また、この実施形態では、図７に例示のように、中空柱状部品１０をハット状部材１６と底壁部１２とで構成する場合を例にとり、ハット状部材１６に張り出し部１５を成形する場合を説明したが、天壁部１１と底壁部１２、および一対の縦壁部１３を一体に有する中空柱状部品１０に対しても、本発明に係る製造方法を適用することは可能である（例えば図１０を参照）。
【００４４】
また、成形対象となる中間成形体３０（予備成形体２０）の材質、ないし厚みに関しても、外方への座屈変形により張り出し部１５を成形可能な限りにおいて特に限定されないことはもちろんである。例えば、鋼板に関して言えば、一般的な軟鋼板だけでなく、いわゆるハイテン材（３４０ＭＰａ級以上）や超ハイテン材（７８０ＭＰａ級以上）と呼ばれる高強度鋼板に対して本発明に係る製造方法を適用することが可能である。また、鋼板以外の金属板（例えばアルミ二ウムや銅など。めっき板も含む）に対しても本製造方法を適用することができる。このように、種々の材質、厚みを有する金属板からなる中間成形体３０（予備成形体２０）から張り出し部１５を有する中空柱状部品１０を製造できるので、例えばセンターピラーやフロントピラー、ロッカー、サイドメンバーなど種々の車体構造部品の製造に本発明を適用することが可能となる。
【００４５】
また、上記以外の事項についても、本発明の技術的意義を没却しない限りにおいて他の具体的形態を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００４６】
１０・１１０ 中空柱状部品
１１・１１１ 天壁部
１２・１１２ 底壁部
１３・１１３ 縦壁部
１１ａ・１２ａ・１３ａ 外方突出部
１３ｂ 板状延設部
１４・１１４ 連結領域
１５・１１５ 張り出し部
１６ ハット状部材
１７ コーナー部
２０ 予備成形体
３０・１２０ 中間成形体
３１・１２１ 天壁部に相当する部分
３２・１２２ 連結領域に相当する部分
３３・１２３ 連結領域を除いた縦壁部に相当する部分
３４ 座屈変形させた部分
４１・１３１ 上型
４２・１３２ 下型
４３ スライド型
４１ａ・４３ａ 第１成形面
４２ｂ・４３ｂ 第２成形面
４２ｃ・４３ｃ 第３成形面
１３３ 成形面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天壁部と、底壁部と、前記天壁部とその両端でつながる一対の縦壁部とを備え、該縦壁部の前記天壁部への連結領域が外方に張り出している中空柱状部品の製造方法であって、
前記張り出し部が形成される前の中間成形体を形成する工程と、
前記中間成形体を上下の金型で型締めして、前記中間成形体のうち前記連結領域に相当する部分を外方に向けて座屈変形させることで、前記張り出し部を成形する工程とを含むことを特徴とする中空柱状部品の製造方法。
【請求項２】
前記上型に、前記下型との型締め動作により前記中間成形体の前記縦壁部に相当する部分の内方に向けてスライドするスライド型を設け、
前記型締め動作により前記スライド型をスライドさせて、前記中間成形体のうち前記張り出し部に相当する部分に隣接する領域を内方に押し込むことで、前記張り出し部の前記底壁部側のコーナー部を成形する請求項１に記載の中空柱状部品の製造方法。
【請求項３】
前記型締め動作を開始して先に前記コーナー部を成形し、次いで、前記上型を前記中間成形体のうち前記天壁部に相当する部分に押し当てることで、前記連結領域に相当する部分を外方に向けて座屈変形させる請求項２に記載の中空柱状部品の製造方法。
【請求項１】
天壁部と、底壁部と、前記天壁部とその両端でつながる一対の縦壁部とを備え、該縦壁部の前記天壁部への連結領域が外方に張り出している中空柱状部品の製造方法であって、
前記張り出し部が形成される前の中間成形体を形成する工程と、
前記中間成形体を上下の金型で型締めして、前記中間成形体のうち前記連結領域に相当する部分を外方に向けて座屈変形させることで、前記張り出し部を成形する工程とを含むことを特徴とする中空柱状部品の製造方法。
【請求項２】
前記上型に、前記下型との型締め動作により前記中間成形体の前記縦壁部に相当する部分の内方に向けてスライドするスライド型を設け、
前記型締め動作により前記スライド型をスライドさせて、前記中間成形体のうち前記張り出し部に相当する部分に隣接する領域を内方に押し込むことで、前記張り出し部の前記底壁部側のコーナー部を成形する請求項１に記載の中空柱状部品の製造方法。
【請求項３】
前記型締め動作を開始して先に前記コーナー部を成形し、次いで、前記上型を前記中間成形体のうち前記天壁部に相当する部分に押し当てることで、前記連結領域に相当する部分を外方に向けて座屈変形させる請求項２に記載の中空柱状部品の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−６７８４１（Ｐ２０１１−６７８４１Ａ）
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２１２６１（Ｐ２００９−２２１２６１）
【出願日】平成２１年９月２５日（２００９．９．２５）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２５日（２００９．９．２５）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
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