(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-31
(54)【発明の名称】補強構造体の成形方法及び補強構造体
(51)【国際特許分類】
B21D 53/88 20060101AFI20220124BHJP
B21D 22/26 20060101ALI20220124BHJP
【ＦＩ】
B21D53/88 Z
B21D22/26 D
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021529391
(86)(22)【出願日】2019-11-19
(85)【翻訳文提出日】2021-05-25
(86)【国際出願番号】 KR2019015840
(87)【国際公開番号】W WO2020111627
(87)【国際公開日】2020-06-04
(31)【優先権主張番号】10-2018-0153093
(32)【優先日】2018-11-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】592000691
【氏名又は名称】ポスコ
【氏名又は名称原語表記】ＰＯＳＣＯ
(74)【代理人】
【識別番号】100083806
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和
(74)【代理人】
【識別番号】100095500
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 正和
(74)【代理人】
【識別番号】100111235
【弁理士】
【氏名又は名称】原 裕子
(72)【発明者】
【氏名】イ、 ヒュン－ヤン
(72)【発明者】
【氏名】パク、 ジョン－ユン
【テーマコード（参考）】
4E137
【Ｆターム（参考）】
4E137AA01
4E137BA01
4E137BB01
4E137CA09
4E137CA25
4E137EA01
4E137GA03
4E137GB03
(57)【要約】
本発明は、補強構造体の成形方法及び補強構造体に関するものである。
本発明による補強構造体の成形方法は、鋼板の縁を第１方向に折り上げて上記鋼板の底面とフランジ角度を形成するサイドフランジを形成する第１成形段階と、上記鋼板を第２方向に折って一対の側壁フランジを成形するとともに、上記サイドフランジの少なくとも一部を上記第１方向と反対方向に曲げる第２成形段階と、上記サイドフランジを上記第１方向に折り上げる第３成形段階と、を含むことができる。
本発明による補強構造体の成形方法は、鋼板の縁を第１方向に折り上げて上記鋼板の底面とフランジ角度を形成するサイドフランジを形成する第１成形段階と、上記鋼板を第２方向に折って一対の側壁フランジを成形するとともに、上記サイドフランジの少なくとも一部を上記第１方向と反対方向に曲げる第２成形段階と、上記サイドフランジを上記第１方向に折り上げる第３成形段階と、を含むことができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
鋼板の縁を第１方向に折り上げて前記鋼板の底面とフランジ角度を形成するサイドフランジを形成する第１成形段階と、前記鋼板を第２方向に折って一対の側壁フランジを成形するとともに、前記サイドフランジの少なくとも一部を前記第１方向と反対方向に曲げる第２成形段階と、
前記サイドフランジを前記第１方向に折り上げる第３成形段階と、
を含む、補強構造体の成形方法。
【請求項2】
前記第１成形段階は、前記鋼板の一つの辺に形成された前記サイドフランジが屈曲するように前記鋼板を折り上げ、且つ前記鋼板の底面と前記サイドフランジが互いに異なる角度を形成するように前記鋼板の縁を折り上げることにより、前記サイドフランジを屈曲させることを特徴とする、請求項１に記載の補強構造体の成形方法。
【請求項3】
前記第２成形段階は、前記鋼板の底面を前記第２方向に折って一対の角を形成することにより、相互に相対する前記一対の側壁フランジを形成することを特徴とする、請求項２に記載の補強構造体の成形方法。
【請求項4】
前記第２成形段階は、前記一対の側壁フランジの間に前記鋼板の底面の一部領域である上部フランジが存在し、前記上部フランジによって前記一対の側壁フランジが相互に離隔するように前記鋼板を折ることを特徴とする、請求項３に記載の補強構造体の成形方法。
【請求項5】
前記第２成形段階は、前記上部フランジと同じ高さ及び前記上部フランジよりも高い高さを有する前記サイドフランジを前記第１方向以外の方向に折って前記上部フランジと前記サイドフランジの少なくとも一部が同じ高さにあるように成形することを特徴とする、請求項４に記載の補強構造体の成形方法。
【請求項6】
前記第３成形段階は、前記上部フランジと同じ高さを有する前記サイドフランジの少なくとも一部を前記第１方向に折り上げることを特徴とする、請求項５に記載の補強構造体の成形方法。
【請求項7】
前記第３成形段階は、前記サイドフランジの少なくとも一部を前記第１成形段階での位置に復帰させるように前記サイドフランジの少なくとも一部を前記第１方向に折り上げることを特徴とする、請求項６に記載の補強構造体の成形方法。
【請求項8】
前記第１成形段階は、前記鋼板の底面の延長線と前記サイドフランジが第１角度、第２角度及び第３角度を形成し、且つ
前記第１角度は、０°超過９０°以下の値であり、
前記第２角度は、０°超過６０°以下の値であり、
前記第３角度は、０°を超えながら前記フランジ角度以下の値であることを特徴とする、請求項４乃至７のいずれか一項に記載の補強構造体の成形方法。
【請求項9】
前記第２成形段階は、前記一対の角の延長線が前記第２角度を形成する前記サイドフランジと同一線上にあるように前記鋼板を折って前記一対の側壁フランジを形成することを特徴とする、請求項８に記載の補強構造体の成形方法。
【請求項10】
一体型鋼板からなる本体プレートと、前記本体プレートの縁を一方向に折って形成されたサイドフランジ部と、
前記本体プレートを前記サイドフランジとは異なる方向に折って形成された一対の側壁フランジ部と、を含み、
前記一対の側壁フランジ部及び前記本体プレートの角に前記サイドフランジ部が連結されたことを特徴とする、補強構造体。
【請求項11】
前記サイドフランジ部は、前記側壁フランジ部の一方から前記側壁フランジ部の他方まで連続して存在することを特徴とする、請求項１０に記載の補強構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、補強構造体の成形方法及び補強構造体に関するものである。
【背景技術】
【0002】
自動車を形成する多数の部品は、関連部品同士の結合のために、様々なフランジ構造を有することができる。
【0003】
図１は、通常の自動車構造部材１０を概略的に示したものであって、鋼板を成形して形成された自動車構造部材１０は、「コ」字状に折り曲げられた側壁フランジ１０ｂ及び下部フランジ１０ａが連結される構造を有することができる。
【0004】
ところで、このような構造部材１０をプレス成形する過程では、図２で示すように、側壁フランジ１０ｂ及び下部フランジ１０ａが接するフランジコーナー部１１に変形が集中するようになる。
【0005】
変形が集中したフランジコーナー部１１は、変形又は破断に脆弱であるため、通常は、図３に示すように構造部材１０のフランジコーナー部を切り出して切欠部１２を形成してきた。
【0006】
ところが、このような切欠部１２は、自動車部品間において隙間を誘発する原因となり、部品の連結剛性を低下させるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】ＫＲ１０－１９１４８２２Ｂ１（２０１８．１０．２９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、自動車の補強構造体自体の剛性を向上させ、自動車部品間の連結剛性及び荷重伝達特性を向上させることを一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、補強構造体の成形方法及び補強構造体に関するものである。
本発明による補強構造体の成形方法は、鋼板の縁を第１方向に折り上げて上記鋼板の底面とフランジ角度を形成するサイドフランジを形成する第１成形段階と、上記鋼板を第２方向に折って一対の側壁フランジを成形するとともに、上記サイドフランジの少なくとも一部を上記第１方向と反対方向に曲げる第２成形段階と、上記サイドフランジを上記第１方向に折り上げる第３成形段階と、を含むことができる。
本発明による補強構造体の成形方法は、鋼板の縁を第１方向に折り上げて上記鋼板の底面とフランジ角度を形成するサイドフランジを形成する第１成形段階と、上記鋼板を第２方向に折って一対の側壁フランジを成形するとともに、上記サイドフランジの少なくとも一部を上記第１方向と反対方向に曲げる第２成形段階と、上記サイドフランジを上記第１方向に折り上げる第３成形段階と、を含むことができる。
【0010】
また、上記第１成形段階は、上記鋼板の一つの辺に形成された上記サイドフランジが屈曲するように、上記鋼板を折り上げ、且つ上記鋼板の底面と上記サイドフランジが互いに異なる角度を形成するように上記鋼板の縁を折り上げることにより、上記サイドフランジを屈曲させることができる。
【0011】
また、上記第２成形段階は、上記鋼板の底面を上記第２方向に折って一対の角を形成することにより、相互に相対する上記一対の側壁フランジを形成することができる。
【0012】
また、上記第２成形段階は、上記一対の側壁フランジの間に上記鋼板の底面の一部領域である上部フランジが存在し、上記上部フランジによって上記一対の側壁フランジが相互に離隔するように上記鋼板を折ることができる。
【0013】
また、上記第２成形段階は、上記上部フランジと同じ高さ及び上記上部フランジよりも高い高さを有する上記サイドフランジを上記第１方向以外の方向に折って上記上部フランジと上記サイドフランジの少なくとも一部が同じ高さにあるように成形することができる。
【0014】
また、上記第３成形段階は、上記上部フランジと同じ高さを有する上記サイドフランジの少なくとも一部を上記第１方向に折り上げることができる。
【0015】
また、上記第３成形段階は、上記サイドフランジの少なくとも一部を上記第１成形段階での位置に復帰させるように、上記サイドフランジの少なくとも一部を上記第１方向に折り上げることができる。
【0016】
また、上記第１成形段階は、上記鋼板の底面の延長線と上記サイドフランジが第１角度、第２角度及び第３角度を形成し、且つ上記第１角度は０°超過９０°以下の値であり、上記第２角度は０°超過６０°以下の値であり、上記第３角度は０°を超えながら、上記フランジ角度以下の値であってもよい。
【0017】
また、上記第２成形段階は、上記一対の角の延長線が上記第２角度を形成する上記サイドフランジと同一線上にあるように、上記鋼板を折って上記一対の側壁フランジを形成することができる。
【0018】
一方、本発明による補強構造体は、一体型鋼板からなる本体プレートと、上記本体プレートの縁を一方向に折って形成されたサイドフランジ部と、上記本体プレートを上記サイドフランジとは異なる方向に折って形成された一対の側壁フランジ部と、を含み、且つ上記一対の側壁フランジ部及び上記本体プレートの角に上記サイドフランジ部が連結されることができる。
【0019】
また、上記サイドフランジ部は、上記側壁フランジ部の一方から上記側壁フランジ部の他方まで連続して存在することができる。
【発明の効果】
【0020】
本発明によると、自動車の補強構造体の成形性及び剛性が向上し、自動車部品間の連結剛性及び荷重伝達特性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】通常の補強構造体を概略的に示したものである。
【図2】通常の補強構造体の成形解析結果を概略的に示したものである。
【図3】通常の補強構造体の切欠部を概略的に示したものである。
【図4】本発明の補強構造体の成形方法を示したものである。
【図5】本発明の補強構造体の斜視図である。
【図6】本発明の補強構造体の斜視図である。
【図7】本発明の補強構造体の斜視図である。
【図9】本発明の補強構造体の斜視図である。
【図11】本発明の補強構造体の斜視図である。
【図13】本発明の補強構造体の斜視図である。
【図14】本発明の補強構造体の斜視図である。
【図15】本発明の補強構造体の斜視図である。
【図16】本発明の補強構造体の斜視図である。
【図17】通常の補強構造体の成形限界曲線である。
【図18】本発明の補強構造体の成形限界曲線である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
本発明の実施例に関する説明の理解を助けるために添付された図面において、同一の符号で記載された要素は同一の要素であり、各実施例において同じ作用をする構成要素のうち、関連する構成要素は同一又は延長線上の数字で表した。
【0023】
また、本発明の要旨を明確にするために、従来の技術により周知された要素及び技術に対する説明は省略し、以下では、添付の図面を参考にして、本発明について詳細に説明する。
【0024】
但し、本発明の思想は、提示される実施例に限定されず、当業者によって特定の構成要素が追加、変更、削除された他の形態としても提供されることができるが、これも本発明と同一の思想の範囲内に含まれることを明らかにしておく。
【0025】
添付の図面に示されたＸ軸及びＹ軸は鋼板の幅方向及び長さ方向であり、Ｚ軸方向は厚さ方向である。但し、この方向は、鋼板及び成形工程の特性上、変更することができる。
【0026】
図４に示すように、本発明による補強構造体の成形方法は、鋼板の縁を第１方向に折り上げて上記鋼板の底面とフランジ角度を形成するサイドフランジを形成する第１成形段階（Ｓ１０１）、上記鋼板を第２方向に折って一対の側壁フランジを成形するとともに、上記サイドフランジの少なくとも一部を上記第１方向と反対方向に曲げる第２成形段階（Ｓ１０２）、及び上記サイドフランジを上記第１方向に折り上げる第３成形段階（Ｓ１０３）を含むことができる。この時、上記第２成形段階（Ｓ１０２）は、上記サイドフランジの少なくとも一部を上記第１方向と反対方向に曲げるか、折り下げて平らにすることができ、上記第３成形段階（Ｓ１０３）は、上記第２成形段階（Ｓ１０２）で平らに折り下げた上記サイドフランジを上記第１方向に折り上げることができる。
【0027】
このような成形方法によると、鋼板のフランジに加えられる変形を均一に分散させ、いずれか一つの点、特に、フランジのコーナー部に変形が集中して鋼板が破れたり破断したりすることを防止することができる。
【0028】
また、鋼板のフランジに変形が均一に分散されることで、フランジのコーナー部を切断して切欠部を形成する必要がないため、切欠部なしで連続したフランジを有する補強構造体を形成することができ、補強構造体自体の剛性を向上させることができる。
【0029】
また、連続したフランジによって自動車部品間の連結性及び結合性を向上させることができ、気密性及び水密性も向上し、自動車の騒音を遮断することができ、安全性も向上させることができる。
【0030】
まず、第１成形段階は、図５に示された鋼板１１０の一つの辺に形成されたサイドフランジ１２０が屈曲するように、上記鋼板を折り上げて鋼板１１０の辺が屈曲するように素材の肉を集める工程を含むことができる。
【0031】
サイドフランジ１２０は、鋼板１１０の縁を一方向に折り上げて形成することができるが、このように形成されたサイドフランジ１２０は、Ｚ軸方向に少なくとも平行に置かれることができ、底面１１２とは一定の角度を形成するように折り曲げられた形で置かれることができる。
【0032】
四角形の鋼板１１０は４つの辺を含み、サイドフランジ１２０は４つの辺にそれぞれ形成されることができる。
【0033】
また、４つのサイドフランジのうち、本発明では、フランジのコーナー部が形成される領域に存在する一対のサイドフランジ１２０を屈曲するように形成し、そのために、鋼板の縁１１１を折り上げてサイドフランジ１２０を形成することができる。
【0034】
【0035】
図７で示すように、サイドフランジ１２０に屈曲を形成するためには、鋼板１１０の底面１１２とサイドフランジ１２０が形成する角度がＸ軸方向に互いに異なるように上記鋼板１１０の縁１１１を折り上げることができる。
【0036】
まず、図８で示すように、鋼板１１０の底面１１２の延長線と上記サイドフランジ１２０が第１角度（θ１）を形成するように鋼板１１０の縁１１１を折り上げることができる。
【0037】
また、図９及び図１０に示すように、鋼板１１０の底面１１２の延長線と上記サイドフランジ１２０が第２角度（θ２）を形成するように鋼板１１０の縁１１１を折り上げることができ、また、図１１及び図１２に示すように、鋼板１１０の底面１１２の延長線と上記サイドフランジ１２０が第３角度（θ３）を形成するように鋼板１１０の縁１１１を折り上げることができる。
【0038】
すなわち、鋼板の底面１１２の延長線とサイドフランジ１２０が第１、２、３角度（θ１、θ２、θ３）を形成するように縁１１１をＸ軸方向に折り上げていくことができる。
【0039】
【0040】
本発明の好ましい一実施例において、第１角度（図８のθ１）は０°超過９０°以下のいずれか一つの値であってもよく、第２角度（図１０のθ２）は０°超過６０°以下のいずれか一つの値であってもよく、第３角度（図１２のθ３）は０°を超えながら、上記フランジ角度（図８のθ）以下のいずれか一つの値になってもよい。
【0041】
この時、フランジ角度（図８のθ）はＸ軸方向に変化するか、同じ角度になってもよく、鋼板１２０のまた別の辺に形成される屈曲していないサイドフランジ（図１１の１２０）が底面１１２と形成する角度になってもよい。
【0042】
また、上記第１、２、３角度（θ１、θ２、θ３）はプレス金型の１回の移動により一度に成形完了することができる。
【0043】
但し、これは、鋼板の特性、工程の特性などを考慮し、当業者によって適切に選択されて適用することができる事項である。
【0044】
上記のような第１成形段階に続いて、第２成形段階は図１３で示すように、まず、鋼板１１０の底面１１２を第１方向、すなわち、鋼板の縁（図１２の１１１）を折り上げてサイドフランジ１２０を形成していた方向ではなく、第２方向に折って一対の角１３１を形成することにより、相互に相対する一対の側壁フランジ１３０を形成する工程を含むことができる。
【0045】
この時、上記工程は上記一対の側壁フランジ１３０の間に、上記鋼板の底面１１２の一部領域である上部フランジ１４０が存在し、上記上部フランジ１４０によって上記一対の側壁フランジ１３０が相互に離隔するように上記鋼板を折ることができる。
【0046】
また、上記第２成形段階は、上記のように上部フランジ１４０を形成するとともに、上記上部フランジ１４０とＺ軸方向に同じ高さ及び上記上部フランジよりＺ軸方向に高い高さを有する上記サイドフランジ１２０を形成するために鋼板の縁（図１２の１１１）を折り上げていた第１方向ではない方向Ｄ１に折って、上記上部フランジ１４０と上記サイドフランジ１２０の少なくとも一部がＺ軸において同じ高さ上にあるようにする工程を含む。
【0047】
すなわち、サイドフランジ１２０の少なくとも一部を折り下げて平らにすることにより、サイドフランジ１２０、側壁フランジ１３０及び上部フランジ１４０が接するコーナー部に変形を与え、コーナー部にストレッチングが発生しないようにするものであるが、鋼板１１０は、図１４で示すような変形領域Ｅを有するようになる。
【0048】
側壁フランジ１３０を形成し、平坦部１２１を形成する過程で素材の肉を集めておいたサイドフランジ（図１１の１２０）の領域は延伸されるが、この時、平坦部１２１が平らに形成されているため、フランジのコーナー部が破れたりクラックが発生したりすることなく、側壁フランジ１３０を形成することができるようになる。
【0049】
好ましくは、上記第２成形段階は、一対の角１３１の延長線が第１成形段階で第２角度（図１０のθ２）を形成するサイドフランジ１２０の領域と同一線上、すなわち、Ｚ軸において同じ高さ上にあるように鋼板１１０を折って一対の角１３１及び側壁フランジ１３０を形成することができる。
【0050】
側壁フランジ１３０を形成する際に加わる変形を考慮して、最も小さい角度で折っていた第２角度（図１０のθ２）に該当する領域に変形を加えて側壁フランジ１３０を形成することにより、鋼板１１０の領域に変形を均一に分割して加えることができるようになる。
【0051】
このように側壁フランジ１３０及び平坦部１２１を形成する過程もプレス金型の１回の移動により一度に行うことができる。
【0052】
次いで、第３成形段階は、図１５で示すように、上記上部フランジと同じ高さを有する上記サイドフランジの少なくとも一部、すなわち、平坦部（図１４の１２）を、サイドフランジ１２０を形成するときに縁を折り上げていた方向と同じ方向Ｄ２、つまり、上記第１方向に折り上げる工程を含むことができる。
【0053】
すると、また別の変形領域Ｅが生じるようになるが、第２成形段階で形成されていた変形領域（図１４のＥ）とは異なる場所に生じたことが分かり、これにより、変形集中による破断及びクラックを防止することができる効果があり、変形が集中したフランジのコーナー部を切り出して切欠部を形成する必要もなくなる。
【0054】
また、本発明は、第１、２、３成形段階での変形領域Ｅは、フランジのコーナー部又はいずれか一つの領域に集中するものではなく、サイドフランジ１２０、上部フランジ１４０及び側壁フランジ１３０の全般的な領域に分散して形成されることが分かる。
【0055】
したがって、本発明の補強構造体の成形方法によると、切欠部なしで連続したサイドフランジ１２０を鋼板１１０の破断及びクラックなく成形することができるようになる。
【0056】
一方、他の側面としての本発明は、補強構造体を提供する。
本発明の一実施例による補強構造体は、図１６で示すように、一体型鋼板からなる本体プレート２１０及び上記本体プレートの縁を一方向に折って形成されたサイドフランジ部２２０及び上記本体プレートを上記サイドフランジとは異なる方向に折って形成された一対の側壁フランジ部２３０を含むことができる。
本発明の一実施例による補強構造体は、図１６で示すように、一体型鋼板からなる本体プレート２１０及び上記本体プレートの縁を一方向に折って形成されたサイドフランジ部２２０及び上記本体プレートを上記サイドフランジとは異なる方向に折って形成された一対の側壁フランジ部２３０を含むことができる。
【0057】
この時、上記一対の側壁フランジ部２３０及び上記本体プレート２１０の角２１２には上記サイドフランジ部２２０が連結される。そして、上記サイドフランジ部は本体プレート２１０の縁に沿って連続して存在する。
【0058】
すなわち、本発明による補強構造体は、サイドフランジ部２２０がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に連続して存在し、非連続の切欠部を含まない。
【0059】
このような本発明は、図１７に示される従来の補強構造体の成形限界曲線で発生する変形区間Ａに比べて、図１８で示すように、限界線を越えた変形区間Ａが著しく少なく、その分、破断及び変形の可能性が少ないことが分かる。
【0060】
したがって、フランジのコーナー部を切欠部として形成すべき理由がなく、連続したサイドフランジ部を形成することができるため、従来の補強構造体に比べて自動車部品間の連結性及び結合性が向上することができ、気密性及び水密性も向上して自動車の騒音を遮断することができ、安全性も向上させることができる効果がある。
【0061】
以上で説明した事項は、本発明の一実施例について説明したものであり、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるは、当該技術分野における通常の知識を有する者には自明である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【国際調査報告】