特許 7587944 車体フレーム用部材、及び車体フレーム用部材の製造方法

(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】2024-11-13

(45)【発行日】2024-11-21

(54)【発明の名称】車体フレーム用部材、及び車体フレーム用部材の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B62D 21/00 20060101AFI20241114BHJP

【ＦＩ】

B62D21/00 Z

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020148110

(22)【出願日】2020-09-03

(65)【公開番号】P2022042636

(43)【公開日】2022-03-15

【審査請求日】2023-06-06

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】390001579

【氏名又は名称】プレス工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100156867

【弁理士】

【氏名又は名称】上村 欣浩

(72)【発明者】

【氏名】山口 和博

(72)【発明者】

【氏名】大川 修一

【審査官】近藤 利充

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－２７２４１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２１３０２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０２７９１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２０２６６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６２Ｄ ２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体前後方向に延出されたウェブ、当該ウェブの上端から車幅方向内方に延出された上部フランジ、及び当該ウェブの下端から車幅方向内方に延出された下部フランジによって略Ｕ字状に形成されるとともに、車体上下方向に屈曲されたキックアップ部を有する車体フレーム用部材であって、
前記キックアップ部に、車幅方向外方又は内方に突出された凸部が、前記上部フランジ、前記ウェブ、及び前記下部フランジに亘って一体的に形成されていることを特徴とする車体フレーム用部材。

【請求項2】

車体前後方向に延出されたウェブ、当該ウェブの上端から車幅方向内方に延出された上部フランジ、及び当該ウェブの下端から車幅方向内方に延出された下部フランジによって略Ｕ字状に形成されるとともに、車体上下方向に屈曲されたキックアップ部を有する車体フレーム用部材を製造する方法であって、
板材を準備する工程と、
前記板材を一対の成形型の間に挟んでプレス成形することで、当該板材を略Ｕ字状に折り曲げて前記ウェブ、前記上部フランジ、前記下部フランジ、及び前記キックアップ部を形成するとともに、当該キックアップ部に、車幅方向外方又は内方に突出された凸部を、前記上部フランジ、前記ウェブ、及び前記下部フランジに亘って一体的に形成する工程と、を含む車体フレーム用部材の製造方法。

【請求項3】

前記一対の成形型の一方は、前記キックアップ部を設ける部位に、前記上部フランジ、前記ウェブ、及び前記下部フランジに亘って隆起部が設けられ、当該一対の成形型の他方は、当該キックアップ部を設ける部位に、前記上部フランジ、前記ウェブ、及び前記下部フランジに亘って窪み部が設けられていて、
前記板材を前記一対の成形型の間に挟んでプレス成形することで、前記隆起部と前記窪み部とによって前記凸部を前記上部フランジ、前記ウェブ、及び前記下部フランジに亘って一体的に形成するようにした請求項２に記載の車体フレーム用部材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車体フレームを構成する車体フレーム用部材、及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、車体フレームを構成する車体フレーム用部材として、例えばサイドメンバーのように断面形状が略Ｕ字状になるものが知られている。図５（ａ－１）、（ｂ－１）は、従来の車体フレーム用部材の一例を示している。ここで図５（ａ－１）は、従来の車体フレーム用部材１０１の上方からの斜視図であり、図５（ｂ－１）は、下方からの斜視図である。図示したように車体フレーム用部材１０１は、上下方向に配置され車体前後方向に延出されたウェブ１０２と、ウェブ１０２の上端から車幅方向内方に延出された上部フランジ１０３と、ウェブ１０２の下端から車幅方向内方に延出された下部フランジ１０４によって略Ｕ字状に形成されている。また車体フレーム用部材１０１における長さ方向中間部には、車体上下方向に屈曲されたキックアップ部１０５が設けられている。

【0003】

ところで車体フレーム用部材１０１のような部材は、一般的に板材を一対の成形型に挟んでプレス成形で製造される。ここで、キックアップ部１０５のようにフランジ面が湾曲しているプレス成形品は、成形時にフランジ面が伸びる部分には引張応力が発生し、縮む部分には圧縮応力が発生する。この点について、図５を参照しながら説明する。

【0004】

図５（ａ－２）は、板材を折り曲げる前の状態における上部フランジ１０３のキックアップ部１０５の周辺を示している。図５（ａ－２）の状態から一対の成形型で板材を挟んでいくと、図５（ａ－３）に示すように板材が曲がり始め、図５（ａ－４）に示すように、ウェブ１０２、上部フランジ１０３、キックアップ部１０５が形成される。なお、図中の符合１０６は折れ部（ウェブ１０２と上部フランジ１０３との境界部）を示し、符合１０７は、上部フランジ１０３におけるフランジ面変化端部（フランジ面における平坦状になる部位と湾曲する部位との境界部）を示している。

【0005】

このようにしてフランジ面が湾曲する部材を形成する場合、上部フランジ１０３のフランジ面におけるフランジ端部では圧縮応力１０８が発生し、折れ部１０６におけるフランジ面変化端部１０７の間では引張応力１０９が発生する。一方、プレス成形後はスプリングバックが生じて、図５（ａ－４）に示す状態から図５（ａ－５）に示す状態に変化する。すなわち、上部フランジ１０３のフランジ端部では、図５（ａ－５）に示すように長手方向外側へのスプリングバック１１０が発生し、折れ部１０６では長手方向内側へのスプリングバック１１１が発生する。このためウェブ１０２は、上部フランジ１０３の周辺において目標形状１１２に対して車幅方向内方へ変形する。

【0006】

これに対して下部フランジ１０４におけるキックアップ部１０５の周辺では、図５（ｂ－２）に示す状態から図５（ｂ－３）、図５（ｂ－４）に示すように板材を曲げていくと、上部フランジ１０３とは逆向きの応力が発生する。すなわち、図示したようにウェブ１０２と下部フランジ１０４との境界部を折れ部１１３とし、下部フランジ１０４におけるフランジ面の変化する端部をフランジ面変化端部１１４とする場合、下部フランジ１０４のフランジ面におけるフランジ端部では引張応力１１５が発生し、折れ部１１３におけるフランジ面変化端部１１４の間では圧縮応力１１６が発生する。そして図５（ｂ－５）に示すようにプレス成形後において、下部フランジ１０４のフランジ面には、フランジ端部では長手方向内側へのスプリングバック１１７が発生し、折れ部１１３では長手方向外側へのスプリングバック１１８が発生する。このためウェブ１０２は、下部フランジ１０４の周辺において目標形状１１２に対して車幅方向外方へ変形する。

【0007】

このようにキックアップ部１０５において、上部フランジ１０３の周辺は車幅方向内方へ変形し、下部フランジ１０４の周辺は車幅方向外方へ変形する。従って、図６に示す車体フレーム用部材１０１において、キックアップ部１０５の断面形状（Ａ－Ａに沿う断面形状）は、目標形状１１２に対して傾いた状態になる。なお図６は、図５（ａ）における矢印Ｘに沿う矢視図である。

【0008】

従来は、このような傾いた状態から目標形状１１２が得られるよう、車体フレーム用部材１０１の成形型にスプリングバックする方向とは逆向きの傾きを設けておき、図７（ａ）に示すように、成形時はウェブ１０２を傾ける一方、図７（ｂ）に示すようにスプリングバックすることによって目標形状になるようにしていた。

【0009】

しかしこの方法では、例えば使用する板材の強度向上等によってスプリングバックする量が増大する場合は、成形型に適用する目標形状への見込み量も増大させる必要がある。スプリングバックする量が増えるに従い、見込通りに目標形状に近づけることが難しくなるため、成形型の作り込みに時間を要し、費用も嵩むことになる。またスプリングバックの見込み量が所定量を超えると、図８（ａ）に示すようにスプリングバックする方向とは逆向きにウェブ１０２を傾けていても、図８（ｂ）に示すようにウェブ１０２に対する上部フランジ１０３と下部フランジ１０４の角度は目標形状と相違することになる。なお、成形後の形状が図８（ｃ）に示すような状態になる場合、上部フランジ１０３については、図８（ｄ）に示すようにスプリングバック後の形状を目標形状に近づけることが可能である。しかし下部フランジ１０４については、図８（ｃ）、（ｄ）に示すように目標形状を得ることができない。また下部フランジ１０４についてもスプリングバックを考慮した形状になるようにすると、図８（ｅ）に示すように、成形型１１９が軌道１２０に沿って移動する際、成形型１１９と下部フランジ１０４が干渉することになる。従ってこのような方法で下部フランジ１０４を目標形状に近づけることはできない。このため、下部フランジ１０４を目標形状に近づけるには、図８（ｆ）に示すように、プレス成形後に下部フランジ１０４を曲げる工程を追加する必要がある。

【0010】

なお従来、屈曲部が湾曲しているプレス成形品において、プレス成形後のスプリングバックの発生を抑制又は防止する技術が知られている（下記の特許文献１参照）。しかしこの技術は、屈曲部とは逆方向で円弧状に湾曲する凹部を設けるものであり、上述した車体フレーム用部材１０１とは技術内容が相違する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【文献】特開２０１３－２０２６６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

本発明はこのような従来の問題点を解決することを目的とするものであって、スプリングバックによる変形を抑制することが可能な車体フレーム用部材、及びその製造方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明は、車体前後方向に延出されたウェブ、当該ウェブの上端から車幅方向内方に延出された上部フランジ、及び当該ウェブの下端から車幅方向内方に延出された下部フランジによって略Ｕ字状に形成されるとともに、車体上下方向に屈曲されたキックアップ部を有する車体フレーム用部材であって、前記キックアップ部に、車幅方向外方又は内方に突出された凸部が、前記上部フランジ、前記ウェブ、及び前記下部フランジに亘って一体的に形成されている、ことを特徴とする。

【0014】

また本発明は、車体前後方向に延出されたウェブ、当該ウェブの上端から車幅方向内方に延出された上部フランジ、及び当該ウェブの下端から車幅方向内方に延出された下部フランジによって略Ｕ字状に形成されるとともに、車体上下方向に屈曲されたキックアップ部を有する車体フレーム用部材を製造する方法であって、板材を準備する工程と、前記板材を一対の成形型の間に挟んでプレス成形することで、当該板材を略Ｕ字状に折り曲げて前記ウェブ、前記上部フランジ、前記下部フランジ、及び前記キックアップ部を形成するとともに、当該キックアップ部に、車幅方向外方又は内方に突出された凸部を、前記上部フランジ、前記ウェブ、及び前記下部フランジに亘って一体的に形成する工程と、を含む車体フレーム用部材の製造方法でもある。

【0015】

そして前記一対の成形型の一方は、前記キックアップ部を設ける部位に、前記上部フランジ、前記ウェブ、及び前記下部フランジに亘って隆起部が設けられ、当該一対の成形型の他方は、当該キックアップ部を設ける部位に、前記上部フランジ、前記ウェブ、及び前記下部フランジに亘って窪み部が設けられていて、前記板材を前記一対の成形型の間に挟んでプレス成形することで、前記隆起部と前記窪み部とによって前記凸部を前記上部フランジ、前記ウェブ、及び前記下部フランジに亘って一体的に形成することが好ましい。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、スプリングバックによる変形を抑制することができるため、工程を追加することなく目標形状の車体フレーム用部材を得ることができる。従って、従来と比較して製造時の工程及び費用の低減が期待される。また、スプリングバック量が抑制されるため、成形型の作り込みに必要な時間の短縮及び費用の抑制が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明に係る車体フレーム用部材の一実施形態を示した図である。

【図2】図１の車体フレーム用部材でスプリングバックによる変形が抑制できる点を説明するための図である。

【図3】図１に示した車体フレーム用部材の変形例を示した図である。

【図4】図１に示した車体フレーム用部材の更なる変形例を示した図である。

【図5】従来の車体フレーム用部材でのスプリングバックによる変形について説明するための図である。

【図6】従来の車体フレーム用部材でのスプリングバックによる変形について説明するための図である。

【図7】従来のスプリングバックによる変形への対応方法について説明するための図である。

【図8】従来のスプリングバックによる変形への対応方法に関する問題点について説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、添付の図面を参照しながら、本発明に係る車体フレーム用部材を具現化した一例について説明する。

【0019】

図１は、本発明に係る車体フレーム用部材の一実施形態を示した図である。図１（ａ）に示すように本実施形態の車体フレーム用部材１は、上下方向に配置され車体前後方向に延出されたウェブ２と、ウェブ２の上端から車幅方向内方に延出された上部フランジ３と、ウェブ２の下端から車幅方向内方に延出された下部フランジ４によって略Ｕ字状に形成されている。また車体フレーム用部材１における長さ方向中間部には、図１（ｂ）に示すように、車体上下方向に屈曲されたキックアップ部５が設けられている。本実施形態の車体フレーム用部材１は、図１（ｃ）に示すようにキックアップ部５においてウェブ２が車幅内外方向に屈曲している。なお本発明に係る車体フレーム用部材は、図１（ｃ）に示すものに限られず、図１（ｄ）に示すように、キックアップ部５においてウェブ２が車幅内外方向に屈曲しておらず、ストレート状になるものでもよい。

【0020】

図示したようにウェブ２には、キックアップ部５が設けられた部位において、車幅方向外方に突出された凸部２１が、ウェブ２の上端から下端に亘って一体的に形成されている。

【0021】

本実施形態の車体フレーム用部材１によれば、このような凸部２１を設けることによって、図５に示した従来の車体フレーム用部材１０１に比してスプリングバックによる変形を抑制することが可能である。この点に関し、図２を参照しながら説明する。

【0022】

図２（ａ－１）は、図１に示した車体フレーム用部材１の上方からの斜視図であり、図２（ｂ－１）は、下方からの斜視図である。本実施形態の車体フレーム用部材１は、以下に説明するように、板材を一対の成形型の間に挟んでプレス成形することによって形成される。本実施形態で使用する板材は、平板状の素材を所定の外形にしたブランク材である。ブランク材を使用することによって、プレス成形した後に周囲の不用な部位をカットする作業が不用となる。なお、車体フレーム用部材１に使用する板材はブランク材に限られない。また図示は省略するが、本実施形態において一対の成形型における一方は、車体フレーム用部材１における車幅方向内面に対応する形状で形作られていて、他方は、車体フレーム用部材１における車幅方向外面に対応する形状で形作られている。また成形型の一方には、ウェブ２のキックアップ部５が設けられる部位に、ウェブ２の上端から下端に亘って隆起部が設けられ、成形型の他方には、ウェブ２のキックアップ部５が設けられる部位に、ウェブ２の上端から下端に亘って窪み部が設けられている。

【0023】

図２（ａ－２）は、板材を折り曲げる前の状態における上部フランジ３のキックアップ部５の周辺を示している。図２（ａ－２）の状態から一対の成形型で板材を挟んでいくと、図２（ａ－３）に示すように板材が曲がり始め、図２（ａ－４）に示すように、ウェブ２、上部フランジ３、キックアップ部５が形成されるとともに、凸部２１が形成される。なお、図中の符合６は折れ部（ウェブ２と上部フランジ３との境界部）を示し、符合７は、上部フランジ３におけるフランジ面変化端部を示している。

【0024】

このようにしてフランジ面が湾曲する部材を形成する場合、図２（ａ－４）に示すように、上部フランジ３のフランジ面におけるフランジ端部では圧縮応力８が発生する。このためフランジ端部では、成形後、図２（ａ－５）に示すように長手方向外側へのスプリングバック１０が発生する。また図２（ａ－４）に示すように、折れ部６におけるフランジ面変化端部７の間では引張応力９が発生するが、凸部２１が成形される際に生じる応力２２が引張応力９を分断するように作用する。すなわち、図５に示した従来の車体フレーム用部材１０１において、折れ部１０６におけるフランジ面変化端部１０７の間では、引張応力１０９に伴うスプリングバック１１１が一様に発生していたものの、本実施形態では引張応力９が応力２２に伴って生じるスプリングバック２３に伴って、折れ部６に発生する長手方向内側へのスプリングバック１１は分断されて小さくなる。よって、ウェブ２における上部フランジ３の周辺での車幅方向外方への変形は、図５に示した従来の車体フレーム用部材１０１よりも抑制される。

【0025】

そして下部フランジ４におけるキックアップ部５の周辺では、図２（ｂ－２）に示す状態から図２（ｂ－３）、図２（ｂ－４）に示すように板材を曲げていくと、上部フランジ３とは逆向きの応力が発生する。すなわち、図示したようにウェブ２と下部フランジ４との境界部を折れ部１３とし、下部フランジ４におけるフランジ面の変化する端部をフランジ面変化端部１４とする場合、下部フランジ４のフランジ面におけるフランジ端部では引張応力１５が発生する。このためフランジ端部では、成形後、図２（ｂ－５）に示すように長手方向内側へのスプリングバック１７が発生する。また図２（ｂ－４）に示すように、折れ部１３におけるフランジ面変化端部１４の間では圧縮応力１６が発生するが、凸部２１が成形される際に生じる応力２４が圧縮応力１６を分断するように作用する。このため、図２（ｂ－５）に示すように応力２４に伴って生じるスプリングバック２５に伴って、折れ部１３に発生する長手方向外側へのスプリングバック１８は分断され、従来よりも小さくなる。従って、ウェブ２における下部フランジ４の周辺での変形は、従来の車体フレーム用部材１０１よりも抑制される。

【0026】

このように本実施形態の車体フレーム用部材１によれば、スプリングバックによる変形を抑制することができる。このため、プレス成形を行った後に目標形状に修正する工程を追加する必要がないため、製造工程を減らして費用低減を図ることができる。また、スプリングバック量が抑制されるため、従来に比して成形型の作り込みに必要な時間が短縮できるうえ、費用も抑えることができる。

【0027】

上述した車体フレーム用部材１は凸部２１を備えるものであったが、凸部２１に替えて図３（ａ－１）に示すような凸部２６を設けてもよい。凸部２６は、ウェブ２におけるキックアップ部５が設けられた部位において車幅方向内方に突出され、ウェブ２の上端から下端に亘って一体的に形成されている。

【0028】

凸部２６を備える車体フレーム用部材１においても、凸部２１を備えるものと同様にして形成することができる。すなわち、図３（ａ－２）の状態から一対の成形型で板材を挟んでいくと、図３（ａ－３）に示すように板材が曲がり始め、図３（ａ－４）に示すように、ウェブ２、上部フランジ３、キックアップ部５が形成されるとともに、凸部２６が形成される。この場合も、図３（ａ－４）に示すように、折れ部６におけるフランジ面変化端部７の間では引張応力９が発生するが、凸部２６が成形される際に生じる応力２７が引張応力９を分断するように作用する。従って図３（ａ－５）に示すように応力２７に伴って生じるスプリングバック２８に伴って、折れ部６に発生する長手方向内側へのスプリングバック１１も凸部２１と同様に小さくなるため、ウェブ２における上部フランジ３の周辺での車幅方向外方への変形を抑制することができる。また凸部２１の場合と同様、凸部２６を設ける場合も、ウェブ２における下部フランジ４の周辺での変形を抑制することができる。

【0029】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、上記の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。また、上記の実施形態における効果は、本発明から生じる効果を例示したに過ぎず、本発明による効果が上記の効果に限定されることを意味するものではない。

【0030】

例えば本発明における凸部は、図４（ａ）に示すように複数設けてもよい。なお図４（ａ）では凸部２１と凸部２６を隙間なく並べたが、２つの間に隙間を設けてもよい。また図４（ｂ）に示す凸部２９のように、上下方向に直線状に延在せずに湾曲するように延在するものでもよい。また図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、ウェブ２におけるウェブ面の位置が車幅方向外方又は内方に変化するオフセット部３０を設ける場合は、このオフセット部３０を上記の凸部として機能させることができる。

【符号の説明】

【0031】

１：車体フレーム用部材
２：ウェブ
３：上部フランジ
４：下部フランジ
５：キックアップ部
２１：凸部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】