(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-05
(45)【発行日】2022-12-13
(54)【発明の名称】ブランクおよび部品
(51)【国際特許分類】
B21C 37/00 20060101AFI20221206BHJP
B21D 22/20 20060101ALI20221206BHJP
【ＦＩ】
B21C37/00 L
B21D22/20 E
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2021513693
(86)(22)【出願日】2020-04-09
(86)【国際出願番号】 JP2020015911
(87)【国際公開番号】W WO2020209319
(87)【国際公開日】2020-10-15
【審査請求日】2021-09-22
(31)【優先権主張番号】P 2019074618
(32)【優先日】2019-04-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100175802
【弁理士】
【氏名又は名称】寺本 光生
(74)【代理人】
【識別番号】100134359
【弁理士】
【氏名又は名称】勝俣 智夫
(74)【代理人】
【識別番号】100188592
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 洋
(72)【発明者】
【氏名】園部 蒼馬
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 泰弘
【審査官】國方 康伸
(56)【参考文献】
【文献】特開２００９－２４２９０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－０３１２７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－０６８９７９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２１Ｃ ３７／００－４３／０４
Ｂ２１Ｄ ２２／００－２６／１４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
鋼材からなり、外縁が面内方向において外側へ凸状となる凸部領域を少なくとも２つ有し、
前記凸部領域には、少なくとも部分的に軟化部が形成されかつ、前記凸部領域の外縁の少なくとも一部に前記軟化部が形成され、
前記軟化部のビッカース硬度は、主部領域のビッカース硬度よりも低く設定され、
前記軟化部の形成された前記凸部領域を少なくとも２つ有し、
前記主部領域の引張強度が１１００ＭＰａ以上であり、
前記軟化部の引張強度が１０００ＭＰａ以下である
ことを特徴とするブランク。
【請求項2】
前記軟化部の形成された前記凸部領域は、当該凸部領域の外縁の曲率半径Ｒが１５０ｍｍ以下とされ、
前記外縁の開き角度が１２０°以下である
ことを特徴とする請求項１に記載のブランク。
【請求項3】
前記軟化部のビッカース硬度は、前記ブランクの前記主部領域のビッカース硬度に対する比率が０．４以上０．９以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のブランク。
【請求項4】
鋼材からなり、底面部と、
前記底面部の端部から立設された、第１の縦壁部および第２の縦壁部と、
前記第１の縦壁部と前記第２の縦壁部との間に設けられたコーナ部を少なくとも２つ有する部品であって、
前記コーナ部には、少なくとも部分的に軟化部が形成され、
前記軟化部のビッカース硬度は、前記部品の主部領域のビッカース硬度よりも低く設定され、
前記軟化部の形成された前記コーナ部を少なくとも２つ有し、
前記主部領域の引張強度が１１００ＭＰａ以上であり、
前記軟化部の引張強度が１０００ＭＰａ以下である
ことを特徴とする部品。
【請求項5】
前記軟化部のビッカース硬度は、前記部品の前記主部領域のビッカース硬度に対する比率が０．４以上０．９以下であることを特徴とする請求項４に記載の部品。
【請求項6】
前記コーナ部は、縮みフランジ部を含むことを特徴とする請求項４又は５に記載の部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ブランクおよび部品に関する。
本願は、２０１９年４月１０日に、日本に出願された特願２０１９－０７４６１８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、２０１９年４月１０日に、日本に出願された特願２０１９－０７４６１８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【0002】
ブランクを加工して所定形状の成形品を成形する際に、ブランクに対して種々の処理を行って、ブランクの性質、機能を調整しておく場合がある。
【0003】
下記特許文献１には、複合ブランクにおいて、成形後に伸びフランジ部となる凹形状の領域に溶接線が配置される場合に、部分的にレーザ照射させ軟化することにより、伸びフランジ部の延性を確保する技術が記載されている。
【0004】
また、下記特許文献２には、ブランクにおいて、成形後の断面ハット形状の部材における稜線部となる領域を部分的に軟化させる技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開平０６－２２６４７９号公報
【文献】特開２０１１－０６８９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、上記のいずれの文献でも、圧縮変形により成形される縮みフランジ部における問題は考慮されていなかった。上記特許文献１に記載の技術は、部分的な軟化により、引張変形により成形される伸びフランジ部の延性を確保するためのものであり、圧縮変形により成形される縮みフランジ部における問題は考慮されていない。
【0007】
また、上記特許文献２に記載の技術についても、部分的な軟化により、成形後の断面ハット形状の稜線部の曲げ性を向上するためのものであり、縮みフランジ部における問題は考慮されていない。特に、上記特許文献１、２に記載の技術では、縮みフランジ部に生じる、しわによる影響に関しては考慮されていない。
【0008】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、縮みフランジ部等に生じる、しわによる影響を抑制することが可能な、新規かつ改良されたブランクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
（１）本発明のある観点によれば、鋼材からなり、外縁が面内方向において外側へ凸状となる凸部領域を少なくとも２つ有し、上記凸部領域には、少なくとも部分的に軟化部が形成されかつ、上記凸部領域の外縁の少なくとも一部に上記軟化部が形成され、上記軟化部のビッカース硬度は、主部領域のビッカース硬度よりも低く設定され、上記軟化部の形成された上記凸部領域を少なくとも２つ有し、上記主部領域の引張強度が１１００ＭＰａ以上であり、上記軟化部の引張強度が１０００ＭＰａ以下であることを特徴とするブランクが提供される。
【0010】
（２）上記（１）に記載のブランクにおいて、上記軟化部の形成された上記凸部領域は、当該凸部領域の外縁の曲率半径Ｒが１５０ｍｍ以下とされ、上記外縁の開き角度が１２０°以下であってもよい。
【0013】
（３）上記（１）又は（２）に記載のブランクにおいて、上記軟化部のビッカース硬度は、上記ブランクの上記主部領域のビッカース硬度に対する比率が０．４以上０．９以下であってもよい。
【0014】
（４）本発明の別の観点によれば、鋼材からなり、底面部と、上記底面部の端部から立設された、第１の縦壁部および第２の縦壁部と、上記第１の縦壁部と上記第２の縦壁部との間に設けられたコーナ部を少なくとも２つ有する部品であって、上記コーナ部には、少なくとも部分的に軟化部が形成され、上記軟化部のビッカース硬度は、上記部品の主部領域のビッカース硬度よりも低く設定され、上記軟化部の形成された上記コーナ部を少なくとも２つ有し、上記主部領域の引張強度が１１００ＭＰａ以上であり、上記軟化部の引張強度が１０００ＭＰａ以下であることを特徴とする部品が提供される。
【0017】
（５）上記（４）に記載の部品において、上記軟化部のビッカース硬度は、上記部品の上記主部領域のビッカース硬度に対する比率が０．４以上０．９以下であってもよい。
【0018】
（６）上記（４）又は（５）に記載の部品において、上記コーナ部は、縮みフランジ部を含んでもよい。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、縮みフランジ部等に生じる、しわによる影響を抑制することが可能な、新規かつ改良されたブランクが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1A】本発明の第１の実施形態に係るブランクの一例を示す斜視図である。
【図1B】同実施形態に係る成形品の一例を示す斜視図である。
【図2A】本発明の第２の実施形態に係るブランクの一例を示す平面図である。
【図2B】同実施形態に係るシートクッションフレームの一例を示す斜視図である。
【図3】本発明の第２の実施形態に係る凸部領域を示す断面図である。
【図4】本発明のいずれかの実施形態に係るブランクを用いて成形される骨格部材が適用される一例としての自動車骨格を示す図である。
【図5A】本発明のいずれかの実施形態に係るブランクを用いて成形される部品の一例を示す図である。
【図5B】本発明のいずれかの実施形態に係るブランクを用いて成形された部品の適用される例を示す図である。
【図6A】比較例として、シミュレーション解析に用いたブランクのモデルを示す図である。
【図6B】実施例として、シミュレーション解析に用いたブランクのモデルを示す図である。
【図6C】シミュレーション解析にて想定したプレス加工の金型の一例を示す図である。
【図6D】シミュレーション解析にて想定したプレス加工の金型モデルの縮みフランジ部を抜き出した簡易金型モデルを示す図である。
【図7】シミュレーション解析の結果得られた、板厚減少率を示すグラフである。
【図8】３点曲げ圧潰試験条件を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【0022】
＜１．第１の実施形態＞
［鋼板の概略構成］
まず、図１Ａおよび図１Ｂを参照して、本発明の第１の実施形態に係るブランク１００の概略構成について説明する。図１Ａは、本実施形態に係るブランク１００の一例を示す斜視図である。図１Ｂは、本実施形態に係る成形品２００の一例を示す斜視図である。本実施形態に係るブランク１００は、種々の加工を経て、最終的に所定の形状を有する成形品へ加工される被加工材である。ブランク１００は、例えば、平板状の部材である鋼板から切断加工により所定の板形状に形成される。切断加工の一例としては、打ち抜きプレス加工、レーザ加工等の公知の切断加工技術が挙げられ、特に限定されない。
［鋼板の概略構成］
まず、図１Ａおよび図１Ｂを参照して、本発明の第１の実施形態に係るブランク１００の概略構成について説明する。図１Ａは、本実施形態に係るブランク１００の一例を示す斜視図である。図１Ｂは、本実施形態に係る成形品２００の一例を示す斜視図である。本実施形態に係るブランク１００は、種々の加工を経て、最終的に所定の形状を有する成形品へ加工される被加工材である。ブランク１００は、例えば、平板状の部材である鋼板から切断加工により所定の板形状に形成される。切断加工の一例としては、打ち抜きプレス加工、レーザ加工等の公知の切断加工技術が挙げられ、特に限定されない。
【0023】
鋼板から切り出されたブランク１００は、例えば冷間成形により、所定の形状を有する成形品へと加工される。ブランク１００の加工後の形状についての詳細は後述するが、ブランク１００は、冷間成形により縮みフランジ部（後述する図１Ｂにおける縮みフランジ部２２１に相当）を有する形状に加工される。冷間成形の一例としては、プレス曲げ加工、プレス絞り加工等の公知の冷間成形技術が挙げられ、特に限定されない。
【0024】
図１Ａに示すように、ブランク１００は、主部領域１１０と、凸部領域１１３とを有する。主部領域１１０は、ブランク１００を主として構成する領域であり、ブランク１００が切り出された鋼板と同等の性質を有する。主部領域１１０は、引張強度で１１００ＭＰａ以上の鋼材であってもよい。さらに、主部領域１１０は、引張強度で１１００ＭＰａ以上で、かつ２０００ＭＰａ以下の鋼材であってもよい。
【0025】
凸部領域１１３は、ブランク１００において外縁１１１の一部が、ブランク１００の板面に略垂直な平面視で、すなわちブランク１００の面内方向において、外側へ凸状となった領域である。また、凸部領域１１３は、成形後に縮みフランジ部となる領域である。換言すれば、成形された凸部領域１１３の少なくとも一部は、縮みフランジ部の少なくとも一部を構成する。凸部領域１１３には、少なくとも部分的に軟化部１２０が形成されている。軟化部１２０についての詳細は後述する。ブランク１００は、軟化部１２０が形成された凸部領域１１３を、少なくとも２つ以上有してもよい。
【0026】
［成形品形状および成形時の課題］
続いて、図１Ｂを参照しながら、成形品２００の形状および成形時の課題について説明する。所定の形状を有するブランク１００は、例えば冷間成形により、所定の形状を有する成形品２００に成形される。図１Ｂに示すように、成形品２００は、一例として、箱型形状を有し、底面としてのウェブ部２１０と、底面から立設したフランジ部２２０と、縮みフランジ部２２１とを有する。ここで、成形品２００には、ブランク１００に対する加工により所定の形状とされて完成する完成品と、追加の加工、処理等の工程が必要な半製品とが含まれる。
続いて、図１Ｂを参照しながら、成形品２００の形状および成形時の課題について説明する。所定の形状を有するブランク１００は、例えば冷間成形により、所定の形状を有する成形品２００に成形される。図１Ｂに示すように、成形品２００は、一例として、箱型形状を有し、底面としてのウェブ部２１０と、底面から立設したフランジ部２２０と、縮みフランジ部２２１とを有する。ここで、成形品２００には、ブランク１００に対する加工により所定の形状とされて完成する完成品と、追加の加工、処理等の工程が必要な半製品とが含まれる。
【0027】
成形品２００は、一例として、ブランク１００の外周側が屈曲されて形成されたフランジ部２２０を有する。フランジ部２２０は、成形時にその一部において圧縮応力を受けながら変形した縮みフランジ部２２１を有している。
【0028】
このような縮みフランジ部２２１を有する成形品においては、その形状に起因する課題が生じる場合がある。すなわち、成形中の圧縮応力により、ブランク１００の一部（凸部領域１１３）は、成形中に面外変形する結果、波状に変形する。当該変形箇所が、さらに金型に潰されると、成形後、微小な凹凸である、しわが発生する。成形品に生じたしわは、成形品の外観もしくは寸法精度の悪化、または溶接品質の悪化を引き起こすことがある。
【0029】
特に、ブランク１００の母材として、高張力鋼板が用いられると、かかる鋼材は降伏応力が高く、延性に劣ることから、成形性が低下する。さらに、高張力鋼板は軽量化を目的として使用されることが多く、薄板化されているから、鋼板として面剛性が低下する。これらの原因により、高張力鋼板のブランク１００を使用して縮みフランジ部２２１を有する成形品２００を成形すると、縮みフランジ部２２１に成形後のしわが発生しやすくなり、しわの高さやしわ部の板厚増加量も大きくなる。この結果、成形品２００の外観もしくは寸法精度の悪化、または溶接品質の悪化が生じやすくなる。特に、ブランク１００の母材が、引張強度で１１００ＭＰａ以上の鋼材となる場合、しわの発生による影響が大きくなる。
【0030】
そこで、本発明者らは、鋭意検討した結果、成形品２００の縮みフランジ部２２１に相当する、ブランク１００の凸部領域１１３において軟化部１２０を形成することを想到した。すなわち、本発明者らは、凸部領域１１３に軟化部１２０を形成することで、縮みフランジ部２２１となる領域の降伏点を低下させ、成形時の面外変形を抑制し、縮みフランジ部２２１における、しわの発生を抑制することを想到した。
【0031】
なお、上述した成形過程により、縮みフランジ部では、その稜線方向において、ビッカース硬度に違いが生じる。また、縮みフランジ部では、その稜線方向において、板厚に違いが生じる。縮みフランジ部は、この点で、例えば板材を面外方向へ曲げ加工した成形品における曲げ部とは異なる。フランジ部の稜線方向とは、縮みフランジ部に隣接する２つのフランジ部の板面をそれぞれ拡張した仮想的な平面同士の交線に平行な方向と換言できる。
【0032】
例えば、図１Ｂに例示する成形品２００の縮みフランジ部２２１では、縮みフランジ部２２１の稜線方向において、ウェブ部２１０から離れるに従い、縮みフランジ部２２１のビッカース硬度が上昇し、さらに縮みフランジ部２２１の板厚が増加する。
【0033】
［軟化部］
軟化部１２０は、ブランク１００の凸部領域１１３において、少なくとも部分的に形成された軟化領域である。軟化部１２０のビッカース硬度は、ブランク１００の主部領域１１０のビッカース硬度よりも低く設定されている。特に、軟化部１２０のビッカース硬度は、ブランク１００の主部領域１１０のビッカース硬度に対する比率で０．４以上０．９以下となるように設定されてもよい。
軟化部１２０は、ブランク１００の凸部領域１１３において、少なくとも部分的に形成された軟化領域である。軟化部１２０のビッカース硬度は、ブランク１００の主部領域１１０のビッカース硬度よりも低く設定されている。特に、軟化部１２０のビッカース硬度は、ブランク１００の主部領域１１０のビッカース硬度に対する比率で０．４以上０．９以下となるように設定されてもよい。
【0034】
軟化部１２０のビッカース硬度を、主部領域１１０のビッカース硬度の０．９以下とすることで、凸部領域１１３の降伏点を部分的に低下させ、成形品の縮みフランジ部２２１における、しわ発生を抑制する効果が得られる。一方、軟化部１２０のビッカース硬度を、主部領域１１０のビッカース硬度に対して、０．４以上とすることで、成形品の強度を十分に保つことができる。
【0035】
硬度測定条件としては以下の通りである。ブランク１００の凸部領域１１３を含む試料を採取し、測定面の試料調製を行い、ビッカース硬度試験に供する。測定面の調製方法は、ＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に準じて実施する。＃６００から＃１５００の炭化珪素ペーパーを使用して測定面を研磨した後、粒度１μｍから６μｍのダイヤモンドパウダーをアルコール等の希釈液や純水に分散させた液体を使用して鏡面に仕上げる。ビッカース硬度試験は、ＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に記載の方法で実施する。測定面が調製された試料に対し、マイクロビッカース硬度試験機を用いて、試験荷重を１ｋｇｆ（９．８Ｎ）として、ビッカース硬度の測定が実施される。例えば、主部領域１１０の中央部の複数の箇所でのビッカース硬度の平均値に対して、ビッカース硬度が０．９以下となる箇所を軟化部１２０としてもよい。
【0036】
また、軟化部１２０は、引張強度で１０００ＭＰａ以下となるように設定されてもよい。これにより、軟化部１２０の強度が抑制され、しわの発生がより抑制される。
【0037】
軟化部１２０を形成する方法としては、レーザ加熱、高周波加熱等の公知の部分加熱技術を用いて、ブランク１００を部分的に焼き戻しすることで、軟化させる方法が挙げられる。また、その他の例として、部分熱間成形等の熱間成形技術により、ブランク１００を部分的に焼き戻しすることで軟化させてもよい。軟化部１２０を形成する方法としては、部分的に硬度を低下させることができればよく、加熱による焼き戻し以外の方法であってもよい。例えば、ブランク１００を部分的に脱炭させる等の方法であってもよい。
【0038】
なお、軟化部１２０は、ブランク１００の有する全ての凸部領域１１３において形成されていなくてもよい。成形後の縮みフランジ部２２１の形状、大きさ等を考慮し、しわの発生が予測される凸部領域１１３に軟化部１２０が形成されていればよい。
【0039】
軟化部１２０は、凸部領域１１３の外縁１１１を含む領域に形成されていてもよい。換言すれば、凸部領域１１３の外縁１１１の少なくとも一部に軟化部１２０が形成されていてもよい。軟化部１２０が、凸部領域１１３の外縁１１１を含む領域に形成されていることで、しわの発生しやすい外縁１１１近傍が軟化され、よりしわの発生を抑制できる。
【0040】
さらに、軟化部１２０は、凸部領域１１３において、ブランク１００の面内方向（板厚方向に直交する方向）に拡がっていてもよい。具体的には、軟化部１２０は、外縁１１１を含み、外縁１１１から６０ｍｍまでの距離に亘って面内方向に形成されてもよく、好ましくは外縁１１１から４０ｍｍまでの距離に亘って形成されてもよい。
【0041】
軟化部１２０が、面内方向に拡がっていることにより、凸部領域１１３における軟化された領域が十分確保され、縮みフランジ部２２１におけるしわの発生がより抑制される。また、軟化部１２０が、外縁１１１から所定の範囲内に亘って面内方向に形成されていることにより、軟化領域が確保されながら、成形品としての高強度を維持することができる。また、軟化部１２０は、凸部領域１１３内のみに形成されてもよく、あるいは、凸部領域１１３から外方へ５０ｍｍの範囲であれば、主部領域１１０まで形成されていてもよい。
【0042】
ブランク１００を所定の形状に加工する際に、ブランク１００の移動が生じ得るプレス加工（絞り成形、曲げ成形）の場合、ブランク１００の成形中の移動分も考慮して、軟化部１２０の形成範囲が決定されてもよい。さらに、軟化部１２０の板厚方向深さは、特に限定されず、軟化部１２０は板厚方向に亘って形成されてもよい。
【0043】
また、軟化部１２０は、ブランク１００の主部領域１１０とは、異なる材質の別部材からなってもよい。例えば、別部材のビッカース硬度が、ブランク１００の主部領域１１０のビッカース硬度よりも低く設定され、当該別部材をブランク１００に溶接等により取り付けて、軟化部１２０としてもよい。この場合、別部材は、凸形状を有し、ブランク１００の成形後に縮みフランジ部２２１となる。
【0044】
本実施形態によれば、凸部領域１１３に軟化部１２０を形成することで、縮みフランジ部２２１となる領域の降伏点を低下させ、成形時の面外変形を抑制する。すなわち、軟化部１２０が形成されていることで、凸部領域１１３の塑性変形が生じやすくなり、凸部領域１１３と金型とが、成形開始後の早い段階でなじむことになる。この結果、縮みフランジ部２２１における面外変形が抑制される。従って、成形品２００の縮みフランジ部２２１における、しわの発生が抑制される結果、成形品２００における、しわによる影響が低減される。特に、成形品２００の縮みフランジ部２２１における外観もしくは寸法精度の悪化が低減される。
【0045】
＜２．第２の実施形態＞
続いて、本発明の第２の実施形態に係るブランク３００について説明する。本実施形態に係るブランク３００は、成形によりシートクッションフレームに形成されるブランクである点で、第１の実施形態と相違する。なお、本実施形態の説明において、第１の実施形態と共通する構成については、説明を省略する。
続いて、本発明の第２の実施形態に係るブランク３００について説明する。本実施形態に係るブランク３００は、成形によりシートクッションフレームに形成されるブランクである点で、第１の実施形態と相違する。なお、本実施形態の説明において、第１の実施形態と共通する構成については、説明を省略する。
【0046】
図２Ａおよび図２Ｂを参照しながら、本実施形態係るブランク３００およびシートクッションフレーム４００について説明する。図２Ａは、本実施形態に係るブランク３００の一例を示す平面図である。図２Ｂは、本実施形態に係るシートクッションフレーム４００の一例を示す斜視図である。
【0047】
鋼板から切り出されたブランク３００は、さらに冷間成形により、所定の形状を有する成形品であるシートクッションフレーム４００（サイドフレーム）へと加工される。具体的には、ブランク３００は、プレス曲げ加工、プレス絞り加工等の冷間成形により縮みフランジ部（後述する図２Ｂにおける縮みフランジ部４２１に相当）を有する形状に加工される。シートクッションフレーム４００は、車両用座席の内部骨格であるシートフレームの一部であり、座席乗員の大腿部または臀部を支持するシートクッションの側方に設けられた部材である。
【0048】
図２Ａに示すように、ブランク３００は、主部領域３１０と、凸部領域３１３とを有する。凸部領域３１３は、ブランク３００において外縁３１１の一部が、ブランク３００の板面に略垂直な平面視で、すなわちブランク３００の面内方向において、外側へ凸状となった領域である。また、凸部領域３１３は、成形後に縮みフランジ部となる領域である。換言すれば、成形された凸部領域３１３の少なくとも一部は、縮みフランジ部の少なくとも一部を構成する。凸部領域３１３には、軟化部３２０が形成されている。
【0049】
図２Ｂに示すように、シートクッションフレーム４００は、フレーム本体部４１０と、フレーム本体部４１０の端部から立設されたフレームフランジ部４２０とを有する。フレームフランジ部４２０は、縮みフランジ部４２１を有する。シートクッションフレーム４００は、シートフレームの構造に応じて、種々の形状を採り得る。
【0050】
シートクッションフレーム４００は、一例として、ブランク３００の外周側が屈曲されて形成されたフレームフランジ部４２０を有する。ブランク３００の凸部領域３１３が成形時に圧縮応力を受けながら変形されることにより、フレームフランジ部４２０には、縮みフランジ部４２１が形成されている。シートクッションフレーム４００の縮みフランジ部４２１においても、上述の様に、成形によりしわが発生する場合がある。
【0051】
図２Ａに示すように、ブランク３００には、複数の凸部領域３１３が形成され得る。また、凸部領域３１３は、成形後のシートクッションフレーム４００の形状を考慮して、種々の凸形状を採り得る。以下に、図３を参照しながら、本実施形態に係る凸部領域３１３について説明する。
【0052】
図３は、ブランク３００の凸部領域３１３を説明するための図であり、図２Ａにおける領域Ｘの拡大図である。図３に示すように、凸部領域３１３は、ブランク３００の外縁３１１の一部が外側へ凸となった領域である。凸部領域３１３は、公知の計算手法により、ブランク３００の外縁３１１においてブランク３００の板面に平行な円弧を設定し、当該円弧の曲率半径および開き角度から決定される。円弧は、外縁３１１に沿って、１ｍｍピッチで離間した３点を結ぶ円弧とする。図３に示すように、凸部領域３１３を決定するための円弧の曲率半径Ｒは、１５０ｍｍ以下であり、開き角度θは、６０度以上１２０度以下とされる。上記手法によって、凸部領域３１３を決定して、当該凸部領域３１３に軟化部３２０が形成される。
【0053】
上記の通り、凸部領域３１３が特定され、当該凸部領域３１３に軟化部３２０が形成されることにより、しわの発生が想定される凸部領域３１３に軟化部３２０を設けることができる。これにより、シートクッションフレーム４００の縮みフランジ部４２１におけるしわの発生が効果的に抑制されるとともに、成形後のシートクッションフレーム４００の高強度を維持できる。
【0054】
ブランク３００は、軟化部３２０が形成された凸部領域３１３を、少なくとも２つ以上有してもよい。また、ブランク３００の主部領域３１０は、引張強度で１１００ＭＰａ以上の鋼材であってもよい。さらに、ブランク３００の主部領域３１０は、引張強度で１１００ＭＰａ以上で、かつ２０００ＭＰａ以下の鋼材であってもよい。
【0055】
本実施形態によれば、凸部領域３１３に軟化部３２０を形成することで、縮みフランジ部４２１となる領域の降伏点を低下させ、成形時の面外変形を抑制する。この結果、成形品であるシートクッションフレーム４００において、縮みフランジ部４２１における、しわの発生が抑制される。これにより、シートクッションフレーム４００へのしわによる影響を低減できる。特に、シートクッションフレーム４００の縮みフランジ部４２１における外観もしくは寸法精度の悪化が低減される。
【0056】
なお、本実施形態において、ブランク３００がシートクッションフレーム４００に成形される例を説明したが、縮みフランジ部を有する成形品であればよく、本発明は、シートクッションフレームに限定されない。例えば、シートバックフレームに適用されてもよい。
【0057】
［本発明の実施形態に係る骨格部材の適用例］
以上、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明した。ここから、図４を参照して本発明のいずれかの実施形態に係るブランク１００、３００を用いて成形される骨格部材の適用例について説明する。図４は、本発明の実施形態に係るブランク１００、３００を用いて成形される骨格部材が適用される一例としての自動車骨格５００を示す図である。ブランク１００、３００を用いて成形される骨格部材は、キャビン骨格または衝撃吸収骨格として自動車骨格５００を構成し得る。キャビン骨格としての適用例は、ルーフサイドレール５０１、Ａピラーロア５０７、Ａピラーアッパー５０５、キックリーンフォース５１１、フロアクロスメンバ５１３、フロントヘッダ５１５等が挙げられる。
以上、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明した。ここから、図４を参照して本発明のいずれかの実施形態に係るブランク１００、３００を用いて成形される骨格部材の適用例について説明する。図４は、本発明の実施形態に係るブランク１００、３００を用いて成形される骨格部材が適用される一例としての自動車骨格５００を示す図である。ブランク１００、３００を用いて成形される骨格部材は、キャビン骨格または衝撃吸収骨格として自動車骨格５００を構成し得る。キャビン骨格としての適用例は、ルーフサイドレール５０１、Ａピラーロア５０７、Ａピラーアッパー５０５、キックリーンフォース５１１、フロアクロスメンバ５１３、フロントヘッダ５１５等が挙げられる。
【0058】
また、衝撃吸収骨格としての骨格部材の適用例は、リアサイドメンバー５０３、バンパリーンフォース５０９等が挙げられる。
【0059】
本発明のいずれかの実施形態に係るブランク１００、３００を用いて成形される骨格部材は、縮みフランジ部におけるしわの発生が抑制される。これにより、骨格部材においてもしわによる影響が低減される。
【0060】
続いて、図５Ａおよび図５Ｂを参照して、本発明のいずれかの実施形態に係るブランク１００を用いて成形される部品の一例について説明する。図５Ａは、本実施形態に係るブランク１００を用いて成形される部品の一例を示す図である。また、図５Ｂは、本実施形態に係るブランク１００を用いて成形された部品の適用される例を示す図である。本実施形態に係るブランク１００を用いて成形される部品の一例は、バルクヘッド６１０が挙げられる。バルクヘッド６１０は、一面が開口した略箱型形状の部材である。バルクヘッド６１０により、中空の骨格部材の内部において隔壁が形成されることで、骨格部材の剛性および衝突性能がより向上される。
【0061】
図５Ａに示すように、部品としてのバルクヘッド６１０は、一例として、箱型形状を有し、底面部としてのウェブ部６１１と、底面部の端部から立設した縦壁部としてフランジ部６１３と、コーナ部６１５とを有する。コーナ部６１５には、少なくとも部分的に軟化部６２０が形成されている。また、ウェブ部６１１とフランジ部６１３とは、主部領域６１７から構成される。
【0062】
フランジ部６１３は、第１の縦壁部としての第１のフランジ部６１３ａと、第２の縦壁部としての第２のフランジ部６１３ｂとを有する。コーナ部６１５は、屈曲しかつ第１のフランジ部６１３ａと第２のフランジ部６１３ｂとを接続するように、第１のフランジ部６１３ａと第２のフランジ部６１３ｂとの間に設けられている。第２のフランジ部６１３ｂは、コーナ部６１５の端部から、第１のフランジ部６１３ａと略直交する方向に設けられている。また、コーナ部６１５の稜線方向の一端はウェブ部６１１に接続されている。
【0063】
図５Ａに示すように、バルクヘッド６１０において、コーナ部６１５は、少なくとも２つ形成されている。また、バルクヘッド６１０は、軟化部６２０が形成されたコーナ部６１５を少なくとも２つ以上有する。コーナ部６１５の一部は、上述した縮みフランジ部の一部として形成されている。
【0064】
軟化部６２０のビッカース硬度は、バルクヘッド６１０のウェブ部６１１またはフランジ部６１３を構成する主部領域６１７のビッカース硬度よりも低く設定されている。特に、軟化部６２０のビッカース硬度は、バルクヘッド６１０の主部領域６１７のビッカース硬度に対する比率で０．４以上０．９以下となるように設定されてもよい。
【0065】
軟化部６２０のビッカース硬度を、主部領域６１７のビッカース硬度の０．９以下とすることで、成形品のコーナ部６１５における、衝突時の破断を抑制する効果を得られる。また、軟化部６２０のビッカース硬度を、主部領域６１７のビッカース硬度の０．９以下とすることで、しわ発生を抑制する効果も得られる。一方、軟化部６２０のビッカース硬度を、主部領域のビッカース硬度に対して、０．４以上とすることで、成形品の強度を十分に保つことができる。
【0066】
バルクヘッド６１０の主部領域６１７は、引張強度で１１００ＭＰａ以上の鋼材であってもよい。また、軟化部６２０は、引張強度で１０００ＭＰａ以下となるように設定されてもよい。
【0067】
バルクヘッド６１０は、角筒状の骨格部材６３０の内部に、骨格部材６３０の短手方向に沿って設けられている。骨格部材６３０は、一対の第１の壁部６３１と、第１の壁部６３１の短手方向の端部に設けられたコーナ部６３３と、コーナ部６３３から第１の壁部６３１と直交する方向に設けられた、一対の第２の壁部６３５とを有する。バルクヘッド６１０のフランジ部６１３は、第１の壁部６３１および第２の壁部６３５の内面側に取り付けられている。また、バルクヘッド６１０のコーナ部６１５は、骨格部材６３０のコーナ部６３３の曲げ内側に、取り付けられている。
【0068】
バルクヘッド６１０は、本実施形態に係るブランク１００から成形され、バルクヘッド６１０のコーナ部６１５において軟化部６２０が設けられている。そのため、骨格部材６３０に荷重が入力された際、バルクヘッド６１０が、縮みフランジ部であるコーナ部６１５を起点として破断することを抑制できる。
【0069】
また、バルクヘッド６１０は、本実施形態に係るブランク１００から成形されることから、縮みフランジ部であるコーナ部６１５において、しわの発生が抑制される。これにより、バルクヘッド６１０と骨格部材６３０の密着性が向上する等、バルクヘッド６１０におけるしわによる影響が低減される。
【実施例】
【0070】
（実施例１）
上述した実施形態に係るブランクのしわの発生への影響を確認するため、プレス成形のシミュレーション解析を行った。図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃおよび図６Ｄを参照して、当該シミュレーション解析結果について説明する。図６Ａは、比較例１として、シミュレーション解析に用いたブランクのモデルである。図６Ｂは、実施例として、シミュレーション解析に用いたブランクのモデルである。図６Ｃは、シミュレーション解析にて想定したプレス加工の金型の一例を示す図である。図６Ｄは、図６Ｃに示した金型において、縮みフランジ部を形成する角部分を抜き出した簡易金型モデルである。本解析は、図６Ｄの簡易金型モデルを用いて行った。
上述した実施形態に係るブランクのしわの発生への影響を確認するため、プレス成形のシミュレーション解析を行った。図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃおよび図６Ｄを参照して、当該シミュレーション解析結果について説明する。図６Ａは、比較例１として、シミュレーション解析に用いたブランクのモデルである。図６Ｂは、実施例として、シミュレーション解析に用いたブランクのモデルである。図６Ｃは、シミュレーション解析にて想定したプレス加工の金型の一例を示す図である。図６Ｄは、図６Ｃに示した金型において、縮みフランジ部を形成する角部分を抜き出した簡易金型モデルである。本解析は、図６Ｄの簡易金型モデルを用いて行った。
【0071】
図６Ａに示すように、本発明に対する比較例では、四分円形状（凸部領域に相当）のブランクモデル７００Ａを用いた。比較例は、母材となる引張強度で１１８０ＭＰａの鋼材に相当する領域７１０を有し、外縁７１３の上面視の曲率半径Ｒは、１２０ｍｍである。一方、図６Ｂに示すように、本発明の実施例では、比較例と同じく四分円形状のブランクモデル７００Ｂを用いた。実施例は、四分円の外周側において軟化部となる領域７２０を有し、さらに四分円の中心側において母材となる引張強度で１１８０ＭＰａの鋼材に相当する領域７１０を有している。
【0072】
さらに、実施例では、領域７２０のビッカース硬度を変えて、シミュレーションを行った。実施例１では、軟化部に相当する領域７２０のビッカース硬度を、領域７１０のビッカース硬度に対して、０．８３とした。これは、軟化部が、引張強度で９８０ＭＰａの鋼材である場合に相当する。実施例２では、領域７２０のビッカース硬度を、領域７１０に対して、０．６６とした。これは、軟化部が、引張強度で７８０ＭＰａの鋼材の場合に相当する。実施例３では、領域７２０のビッカース硬度を、領域７１０のビッカース硬度に対して、０．５とした。これは、軟化部が、引張強度で５９０ＭＰａの鋼材の場合に相当する。実施例のモデルの外縁７１３の上面視の曲率半径Ｒは、比較例１と同じく、１２０ｍｍであり、軟化部に相当する領域７２０は、モデルの外縁７１３を含み、モデルの外縁７１３から６０ｍｍ離れた位置まで存在する。そのため、縦壁全域が領域７２０で構成される。なお、実施例と比較例１とで、モデルの板厚は同一である。
【0073】
図６Ｄに示すように、金型モデルＡ’、Ｂ’、およびＣ’を用いてブランクのプレス加工のシミュレーションを行った。金型モデルＡ’、Ｂ’、Ｃ’は、それぞれ図６ＣにおけるダイＡ、パッドＢ、パンチＣの一部分に相当する簡易的なモデルである。本発明者らは、上述したブランクのモデルの中心側を金型モデルＣ’（パンチ）と金型モデルＢ’（パッド）で保持しつつ、金型モデルＡ’（ダイ）に向かって移動させ、ブランクモデルを変形させた。すなわち、図６Ａ、図６Ｂに記載の四分円形状の外周側を屈曲させながら、圧縮変形させて、フランジを形成し、縮みフランジ部を有する成形品形状とするシミュレーション解析を行った。さらに、成形後の各モデルの縮みフランジ部に生じた、板厚減少率を比較した。ここで、板厚減少率とは、縮みフランジ部における、成形前の板厚に対する成形後の板厚の減少割合を示している。成形品における板厚減少率の最大値を板厚減少率とした。
【0074】
図７は、シミュレーション解析の結果得られた、プレス成形後のモデルの縮みフランジ部における、板厚減少率を示すグラフである。図７に示すように、比較例の板厚減少率に比べ、実施例１～３において板厚減少率が約１６～１８％となった。この結果、本発明のいずれかの実施形態に係るブランクを用いることで、縮みフランジ部における、板厚減少率を低減できることが分かった。さらに、主部領域のビッカース硬度に対する軟化部のビッカース硬度の比が０．９以下であれば、板厚減少率を大幅に低減できることがわかった。
【0075】
板厚減少率の低減は、縮みフランジ部における成形後の板厚変化が抑制されることを示し、この結果、板厚の変化に起因するしわの発生が抑制されることが示された。すなわち、本発明のいずれかの実施形態に係るブランクにより、縮みフランジ部を有する成形品における、しわの発生を抑制できた。
【0076】
さらに、図７に示すように、実施例１～３の間で、板厚減少率が大きく変化しないことから、軟化部のビッカース硬度の比を０．９から低下させても、板厚減少率の低減代は大きく変化しないことがわかった。すなわち、しわ抑制の観点から主部領域のビッカース硬度に対する軟化部のビッカース硬度の比が０．９以下であることが望ましいことが示された。また、しわ抑制の効果および部品強度の観点から、主部領域のビッカース硬度に対する軟化部のビッカース硬度の比が０．４以上であることが望ましい。
（実施例２）
（実施例２）
【0077】
本発明に係る部品としてのバルクヘッド６１０の性能を評価するため、３点曲げ圧潰試験を実施した。図８を参照しながら、当該試験結果について説明する。図８は、３点曲げ圧潰試験条件を説明する図である。図８に示すように、本発明に係るバルクヘッド６１０を備える骨格部材６３０に対して、インパクタＩを図８中の矢印の方向に衝突させ、バルクヘッド６１０のコーナ部６１５の破断の有無について評価した。衝突位置は、バルクヘッド６１０が設けられた位置である、骨格部材６３０の長手方向略中央位置とした。また、衝突速度は、６４ｋｍ／ｈとし、インパクタＩの骨格部材６３０への侵入量が１０ｍｍとなった時の破断の有無を調べた。
【0078】
実施例４では、バルクヘッド６１０の主部領域６１７は、引張強度で１１８０ＭＰａの鋼材とした。また、コーナ部６１５に設けられた軟化部６２０の強度は、引張強度で９８０ＭＰａ、つまり主部領域６１７のビッカース硬度の０．８３となるように硬度を制御した。比較例２では、コーナ部に軟化部を設けず、バルクヘッドの全体を引張強度で１１８０ＭＰａの鋼材とした。骨格部材６３０の寸法は、短手方向に沿った断面視で縦方向１００ｍｍ×横方向１００ｍｍの角筒形状であり、板厚は、０．８ｍｍとした。また、バルクヘッドの板厚も０．８ｍｍとした。表１に評価結果を示す。
【0079】
【表1】
【0080】
表１に示すように、コーナ部において、軟化部を設けなかった比較例２においては、インパクタＩの１０ｍｍ侵入時で、バルクヘッドのコーナ部で破断が発生した。一方、実施例４においては、インパクタＩの１０ｍｍ侵入時においても、バルクヘッド６１０に破断は生じなかった。このように、コーナ部６１５に主部領域６１７よりも軟化された軟化部６２０を設け、軟化部６２０の強度を主部領域６１７のビッカース硬度の０．９以下とすることで、バルクヘッド６１０のコーナ部６１５における破断を抑制できることが示された。
【0081】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【0082】
本発明は、縮みフランジ部等に生じる、しわによる影響を抑制することが可能なブランクを提供できるため、産業上有用である。
【符号の説明】
【0083】
１００、３００ ブランク
１１０、３１０ 主部領域
１１１、３１１ 外縁
１１３、３１３ 凸部領域
１２０、３２０ 軟化部
２００ 成形品
２１０ ウェブ部
２２０ フランジ部
２２１、４２１ 縮みフランジ部
４００ シートクッションフレーム
６１０ バルクヘッド（部品）
６１１ ウェブ部（底面部）
６１３ フランジ部
６１３ａ 第１のフランジ部（第１の縦壁部）
６１３ｂ 第２のフランジ部（第２の縦壁部）
６１５ コーナ部（縮みフランジ部）
６１７ 主部領域
６２０ 軟化部
１１０、３１０ 主部領域
１１１、３１１ 外縁
１１３、３１３ 凸部領域
１２０、３２０ 軟化部
２００ 成形品
２１０ ウェブ部
２２０ フランジ部
２２１、４２１ 縮みフランジ部
４００ シートクッションフレーム
６１０ バルクヘッド（部品）
６１１ ウェブ部（底面部）
６１３ フランジ部
６１３ａ 第１のフランジ部（第１の縦壁部）
６１３ｂ 第２のフランジ部（第２の縦壁部）
６１５ コーナ部（縮みフランジ部）
６１７ 主部領域
６２０ 軟化部
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図7】
【図8】