KR20170098302A

KR20170098302A - 패널형상 성형품 및 패널형상 성형품의 제조 방법

Info

Publication number: KR20170098302A
Application number: KR1020177020549A
Authority: KR
Inventors: 겐이치로 오쓰카; 요시아키 나카자와; 나루히코 노무라; 도시야 스즈키; 마사히로 구보
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2014-12-25
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2017-08-29
Anticipated expiration: 2035-12-22
Also published as: KR102028068B1; MX2017008474A; JP2020011721A; EP3238845A1; TW201637746A; US11000890B2; CA2971368A1; BR112017012833A2; TWI613016B; WO2016103682A1; US20180001368A1; EP3238845B1; MX386633B; EP3238845A4; MX2021011266A; US11998967B2; JP6614160B2; CN107107149A; US20210205871A1; CN107107149B

Abstract

금속판으로 이루어지는 패널형상 성형품(1)은, 천판부(2)와, 개구부(3)와, 종벽부(4)를 구비한다. 천판부(2)는 다각형이다. 개구부(3)는 천판부(2)에 형성된다. 종벽부(4)는, 천판부(2)의 변 중 적어도 2 이상의 인접하는 변으로부터 신장된다. 종벽부(4) 중에서 인접하는 종벽부(4)의 세트의 적어도 1세트의 각 종벽부(4)는 단차부(5)를 갖는다. 이에 의해, 패널형상 성형품(1)은, 성형의 난이도가 높은 형상이어도, 균열, 주름 등의 결함이 적다.

Description

패널형상 성형품 및 패널형상 성형품의 제조 방법

본 발명은, 패널형상 성형품 및 패널형상 성형품의 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 자동차용 도어 이너 패널에 적합한 패널형상 성형품 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

자동차의 도어는, 주로 도어 이너 패널과 도어 아우터 패널을 조합하여 제조된다. 자동차의 도어에는, 윈도우, 윈도우 구동 장치, 음향 스피커, 손잡이 등이 부착된다. 이들을 수납하기 위해서, 도어 이너 패널과 도어 아우터 패널 사이에 공간이 필요하다. 그 때문에, 예를 들면, 도어 이너 패널에는 종벽부가 설치된다. 또, 자동차의 도어가 닫혀졌을 때, 도어에 의해서 차내를 밀폐할 필요가 있다. 그로 인해, 예를 들면, 도어 이너 패널의 종벽부에 단차부가 설치된다. 종벽부의 단차부가 차체의 필러 등과 대향함으로써, 차내의 밀폐성이 확보된다.

자동차의 사이드 도어 등에 사용되는 도어 이너 패널은, 강판 등의 금속판을 프레스 가공하여 성형된다. 일반적으로, 도어 이너 패널의 형상은 복잡하기 때문에, 금속판을 크게 변형시키는 경우가 있다. 이 경우, 성형된 도어 이너 패널에 균열, 주름 등이 발생하는 경우가 있다. 그 때문에, 도어 이너 패널의 소재에는 가공성이 높은 금속판이 이용된다. 가공성이 높은 금속판은 강도가 낮기 때문에, 도어 이너 패널의 강도도 낮다. 따라서, 도어 이너 패널에는 보강 부재(예:벨트라인 리인포스먼트, 도어 임팩트빔 등)가 부착되는 경우가 많다.

도어 이너 패널의 구조는, 일본국 특허 공개 2007-296953호 공보(특허 문헌 1), 일본국 특허 공개 2008-94353호 공보(특허 문헌 2) 및 일본국 특허 공개 2013-112133호 공보(특허 문헌 3)에 개시된다. 도어 이너 패널의 제조 방법은, 일본국 특허 공개 2013-189173호 공보(특허 문헌 4), 일본국 특허 공개 2001-38426호 공보(특허 문헌 5), 일본국 특허 공개 2011-147970호 공보(특허 문헌 6) 및 일본국 특허 공개 2011-50971호 공보(특허 문헌 7)에 개시된다.

특허 문헌 1에 개시된 도어 이너 패널은, 벨트라인 리인포스먼트를 구비한다. 벨트라인 리인포스먼트는, 도어 이너 패널의 벨트 라인부에 있어서의 차체 전후방향을 따라서 접합된다. 이에 의해, 벨트라인 리인포스먼트가 차체 전후방향의 충돌 하중을 부담해, 벨트 라인부에 작용하는 굽힘 모멘트를 효과적으로 저감할 수 있다고 특허 문헌 1에는 기재되어 있다.

특허 문헌 2에 개시된 도어 이너 패널에서는, 차체의 측면에서 충돌 하중이 부하되었을 때, 도어 이너 패널과 벨트라인 리인포스먼트가 접촉하고, 도어 이너 패널의 하중 흡수부가 변형된다. 이에 의해, 하중 흡수부는 도어 이너 패널의 두께 방향으로 부하되는 하중의 일부를 흡수하기 때문에, 도어 이너 패널의 강성이 확보된다고 특허 문헌 2에는 기재되어 있다.

특허 문헌 3에 개시된 사이드 도어에서는, 핫 스탬핑에 의해 성형된 벨트라인 리인포스먼트의 후단부 및 전단부가, 본체부보다 저강도 및 저강성이 된다. 이에 의해, 차체의 전면에서 충돌 하중이 부하 되었을 때, 벨트라인 리인포스먼트의 후단부가 소성 변형되어, 센터 필러와의 접촉 면적이 증가한다. 그 때문에, 벨트라인 리인포스먼트의 후단부의 변형은, 충돌의 에너지를 흡수할 수 있다고 특허 문헌 3에는 기재되어 있다.

특허 문헌 4에 개시된 도어 이너 패널의 제조 방법은, 종벽부를 갖는 제1의 성형체 및 제2의 성형체를 용접하고, 그 용접 성형체를 열간 프레스 또는 롤에 의해서 가공한다. 이에 의해, 단위 중량당 내하중 성능이 뛰어난 장척의 자동차 차체용 구조 부품을 제공할 수 있다고 특허 문헌 4에는 개시되어 있다.

특허 문헌 5에 개시된 도어 이너 패널의 제조 방법은, 고강도 강판을 프레스 가공할 때의 주름 억제력을 규정한다. 미리, 성형 중에 발생하는 벽 휘어짐의 곡률과 주름 억제력의 관계가 구해진다. 이 관계에 의거해, 벽 휘어짐의 곡률이 작아지도록 주름 억제력을 부여한다. 이에 의해, 치수 정밀도가 좋은 고강도 강판의 사다리꼴 부재를 성형할 수 있다고 특허 문헌 5에는 개시되어 있다.

특허 문헌 6에 개시된 도어 이너 패널의 제조 방법은, 핫 프레스 성형 장치의 다이 및 홀더를 연동시켜 피가공판을 프레스 가공한다. 이에 의해, 성형 도중의 피가공판의 파단, 주름의 발생을 방지할 수 있다. 또, 성형 종료 후의 성형품의 치수 정밀도를 확보할 수 있다고 특허 문헌 6에는 개시되어 있다.

특허 문헌 7에 개시된 도어 이너 패널의 제조 방법은, 열간 프레스 성형에 있어서, 성형품을 가공 중, 다이와 홀더의 간격을 제어한다. 이에 의해, 성형품의 주름을 억제할 수 있다고 특허 문헌 7에는 개시되어 있다.

일본국 특허 공개 2007-296953호 공보 일본국 특허 공개 2008-94353호 공보 일본국 특허 공개 2013-112133호 공보 일본국 특허 공개 2013-189173호 공보 일본국 특허 공개 2001-38426호 공보 일본국 특허 공개 2011-147970호 공보 일본국 특허 공개 2011-50971호 공보

그러나, 특허 문헌 1, 2 및 3의 도어 이너 패널에는, 충돌 특성을 확보하기 위해서 벨트라인 리인포스먼트 등의 별개의 보강 부재가 불가결하다. 그 때문에, 특허 문헌 1, 2 및 3의 도어 이너 패널로부터 제조되는 도어는, 생산 효율이 낮고, 비용도 높다. 또, 도어 이너 패널의 성형에 이용되는 강판은 저강도의 연강판이다. 그 때문에, 성형된 도어 이너 패널에 균열, 주름 등이 발생하기 어렵다. 그러나, 도어 이너 패널이 인접하는 종벽부를 구비하고, 그 종벽부가 단차부를 갖는 경우, 균열, 주름 등이 발생하기 쉽다.

특허 문헌 4~7의 제조 방법에서는, 성형된 도어 이너 패널의 천판부의 변으로부터 신장되는 각 종벽부가 인접하는 경우, 균열이나 주름 등이 발생하는 경우가 있다.

본 발명의 목적은, 성형의 난이도가 높은 형상이어도, 균열, 주름 등의 결함이 적은 고강도의 패널형상 성형품을 제공하는 것이다. 또, 본 발명의 다른 목적은, 성형 난이도가 높은 형상으로 성형해도, 균열이나 주름 등의 결함이 적은 고강도의 패널형상 성형품의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시형태에 따른 금속판으로 이루어지는 패널형상 성형품은, 천판부와, 개구부와, 종벽부를 구비한다. 천판부는 다각형이다. 개구부는 천판부에 형성된다. 종벽부는, 천판부의 변 중 적어도 2 이상의 인접하는 변으로부터 신장된다. 종벽부 중에서 인접하는 종벽부 세트 중 적어도 1세트의 각 종벽부는 단차부를 갖는다.

본 발명의 실시형태에 의한 패널형상 성형품의 제조 방법은, 천판부와, 종벽부와, 단차부를 갖는 패널형상 성형품의 제조에 적용된다. 천판부는 다각형이다. 종벽부는, 천판부의 변 중 적어도 2 이상의 인접하는 변으로부터 신장된다. 그리고, 종벽부 중에서 인접하는 종벽부 세트 중 적어도 1세트의 각 종벽부에 단차부가 설치된다.

제조 방법은, 준비 공정과, 가열 공정과, 프레스 성형 공정을 구비한다. 준비 공정에서는, 금속판으로 이루어지는 블랭크재를 준비한다. 가열 공정에서는, 블랭크재를 가열한다. 프레스 성형 공정에서는, 가열된 블랭크재에 핫 스탬핑에 의한 프레스 가공을 실시하고, 블랭크재를 패널형상 성형품으로 성형한다.

프레스 성형 공정은, 다이와, 제1 펀치와, 제2 펀치와, 블랭크 홀더를 구비한 프레스 가공 장치를 이용한다. 다이는, 패널형상 성형품의 형상이 조형된 형 조각부를 갖는다. 제1 펀치는, 다이에 대향하며, 천판부의 형상이 조형된 선단면을 갖는다. 제2 펀치는, 제1 펀치의 외측에 인접함과 더불어, 다이에 대향하며, 단차부의 형상이 조형된 선단면을 갖는다. 블랭크 홀더는, 제2 펀치의 외측의 적어도 일부에 인접하여 존재함과 더불어, 다이에 대향한다. 블랭크재는, 다이와, 블랭크 홀더, 제1 펀치 및 제2 펀치 사이에 배치된다. 블랭크 홀더, 제1 펀치 및 제2 펀치는, 다이에 대해 상대적으로 이동하여, 블랭크재에 제1 펀치 및 제2 펀치를 압입(押入)하고, 패널형상 성형품으로 성형한다.

본 발명에 의한 패널형상 성형품은, 고강도로, 균열, 주름 등의 결함이 적다. 본 발명에 의한 패널형상 성형품의 제조 방법은, 성형 난이도가 높은 형상의 패널형상 성형품을 균열이나 주름 등의 결함을 억제하여 제조할 수 있다.

도 1은, 제1 실시형태의 도어 이너 패널의 사시도이다.
도 2는, 도 1과는 상이한 도어 이너 패널의 사시도이다.
도 3은, 자동차용 사이드 도어의 연직 단면의 모식도이다.
도 4는, 자동차용 사이드 도어 및 그 근방의 수평 단면의 모식도이다.
도 5는, 제2 실시형태의 도어 이너 패널의 사시도이다.
도 6은, 제3 실시형태의 도어 이너 패널의 사시도이다.
도 7은, 제4 실시형태의 도어 이너 패널의 사시도이다.
도 8은, 본 실시형태의 도어 이너 패널의 프레스 성형에 이용되는 핫 스탬핑 장치의 모식도이다.
도 9a는, 본 실시형태의 프레스 성형 공정에 있어서, 블랭크 홀더 사이에 블랭크재를 끼워넣는 단계를 나타내는 도면이다.
도 9b는, 본 실시형태의 프레스 성형 공정에 있어서, 제2 펀치에 의한 압입이 완료되었을 때의 상태를 나타내는 도면이다.
도 9c는, 본 실시형태의 프레스 성형 공정에 있어서, 제1 펀치에 의한 압입이 완료되었을 때의 상태를 나타내는 도면이다.
도 10은, 일반적인 핫 스탬핑 장치에 의한 프레스 가공 중인 상태를 나타내는 단면도이다.
도 11a는, 도 9a~도 9c와는 상이한 프레스 성형 공정에 있어서, 블랭크 홀 더 사이에 블랭크재를 끼워넣는 단계를 나타내는 도면이다.
도 11b는, 도 9a~도 9c와는 상이한 프레스 성형 공정에 있어서, 제2 펀치에 의한 압입이 완료되었을 때의 상태를 나타내는 도면이다.
도 11c는, 도 9a~도 9c와는 상이한 프레스 성형 공정에 있어서, 제1 펀치에 의한 압입이 완료되었을 때의 상태를 나타내는 도면이다.
도 12는, 제5 실시형태의 도어 이너 패널의 사시도이다.
도 13a는, 도 12에 나타낸 도어 이너 패널의 소재를 나타내는 사시도이며, 개구부를 블랭킹하기 전의 상태를 나타낸다.
도 13b는, 도 12에 나타낸 도어 이너 패널의 소재를 나타내는 사시도이며, 개구부를 블랭킹한 후, 핫 스탬핑에 제공되기 직전의 상태를 나타낸다.
도 14는, 제6 실시형태의 도어 이너 패널의 사시도이다.
도 15는, 제7 실시형태의 도어 이너 패널의 사시도이다.
도 16a는, 도 15에 나타낸 도어 이너 패널의 소재를 나타내는 사시도이며, 개구부를 블랭킹하기 전의 상태를 나타낸다.
도 16b는, 도 15에 나타낸 도어 이너 패널의 소재를 나타내는 사시도이며, 개구부를 블랭킹한 후, 핫 스탬핑에 제공되기 직전의 상태를 나타낸다.
도 17은, 제8 실시형태의 도어 이너 패널의 사시도이다.
도 18은, 제9 실시형태의 도어 이너 패널의 사시도이다.
도 19a는, 도 18에 나타낸 도어 이너 패널의 소재를 나타내는 사시도이며, 개구부를 블랭킹하기 전의 상태를 나타낸다.
도 19b는, 도 18에 나타낸 도어 이너 패널의 소재를 나타내는 사시도이며, 개구부를 블랭킹한 후, 핫 스탬핑에 제공되기 직전의 상태를 나타낸다.
도 20은, 도 18과는 상이한 도어 이너 패널의 사시도이다.
도 21은, 도 20에 나타낸 도어 이너 패널의 소재를 나타내는 사시도이며, 개구부를 블랭킹한 후, 핫 스탬핑에 제공되기 직전의 상태를 나타낸다.
도 22는, 제10 실시형태의 도어 이너 패널의 사시도이다.
도 23a는, 도 22에 나타낸 도어 이너 패널의 소재를 나타내는 사시도이며, 개구부를 블랭킹하기 전의 상태를 나타낸다.
도 23b는, 도 22에 나타낸 도어 이너 패널의 소재를 나타내는 사시도이며, 개구부를 블랭킹한 후, 핫 스탬핑에 제공되기 직전의 상태를 나타낸다.
도 24는, 본 실시예의 해석에서 이용한 다이의 치수를 나타낸다.
도 25a는, 본 발명예 1의 도어 이너 패널의 판두께 감소율을 나타낸다.
도 25b는, 본 발명예 1의 도어 이너 패널의 곡률 분포를 나타낸다.
도 26a는, 본 발명예 2의 도어 이너 패널의 판두께 감소율을 나타낸다.
도 26b는, 본 발명예 2의 도어 이너 패널의 곡률 분포를 나타낸다.
도 27a는, 비교예의 도어 이너 패널의 판두께 감소율을 나타낸다.
도 27b는, 비교예의 도어 이너 패널의 곡률 분포를 나타낸다.

본 발명의 실시형태에 의한 금속판으로 이루어지는 패널형상 성형품은, 천판부와, 개구부와, 종벽부를 구비한다. 천판부는 다각형이다. 개구부는 천판부에 형성된다. 종벽부는, 천판부의 변 중 적어도 2 이상의 인접하는 변으로부터 신장된다. 종벽부 중에서 인접하는 종벽부 세트 중 적어도 1세트의 각 종벽부는 단차부를 갖는다.

본 실시형태의 패널형상 성형품은, 서로 인접하고, 단차부를 갖는 종벽부를 구비한다. 이에 의해, 본 실시형태의 패널형상 성형품은 차내의 밀폐성을 높게 할 수 있다.

바람직하게는, 패널형상 성형품의 인장 강도가 1200MPa 이상이다.

이러한 패널형상 성형품을 자동차용 도어 이너 패널에 적용한 경우, 충돌 특성이 향상된다.

바람직하게는, 패널형상 성형품은 자동차용 도어 이너 패널이며, 천판부의 변 중 차량 상측의 변에 종벽부를 갖지 않는다. 이에 의해, 도어 이너 패널을 도어 아우터 패널과 조합해, 자동차용 사이드 도어로 할 수 있다. 사이드 윈도우 등은 도어 아우터 패널과 도어 이너 패널 사이에 수납된다.

바람직하게는, 개구부는 천판부의 주연부를 남기도록 설치된다. 이에 의해, 천판부의 주연부 중에서 차량 상측의 변을 포함하는 차량 상측의 가장자리부가 도어 이너 패널의 벨트 라인부를 형성한다.

바람직하게는, 천판부의 차량 상측의 변을 포함하는 차량 상측의 가장자리부에, 이 차량 상측의 가장자리부를 따라서 오목부 및 볼록부 중 적어도 한쪽이 설치된다. 이 경우, 천판부의 차량 상측의 가장자리부(벨트 라인부)는, 천판부를 보강하는 벨트라인 리인포스먼트의 역할을 담당한다. 즉, 도어 이너 패널과 벨트라인 리인포스먼트가 일체화된다. 이에 의해, 도어 이너 패널의 경량화 및 제조 비용을 삭감할 수 있다.

바람직하게는, 패널형상 성형품의 천판부는, 개구부를 복수로 분할하는 경계부를 갖는다. 이 경계부에, 이 경계부를 따라서 오목부 및 볼록부 중 적어도 한쪽이 설치된다. 이 경우, 천판부의 경계부는, 천판부를 보강하는 도어 임팩트빔의 역할을 담당한다. 즉, 도어 이너 패널과 도어 임팩트빔이 일체화된다. 이에 의해, 도어 이너 패널의 경량화 및 제조 비용을 삭감할 수 있다.

바람직하게는, 금속판은 강판이다. 이 경우, 패널형상 성형품은 핫 스탬핑에 의해서 성형할 수 있고, 고강도이며, 또한, 균열, 주름 등의 결함이 적다.

도어 이너 패널의 경우, 바람직하게는, 천판부의 하측의 변을 포함하는 하측의 종벽부의 영역의 판두께가, 이 영역에 인접하는 영역의 판두께보다 두껍다. 판두께가 두꺼운 하측의 종벽부에 의해, 충돌 특성이 향상된다.

상술한 도어 이너 패널의 경우, 바람직하게는, 천판부의 전측의 변을 포함하는 전측의 종벽부의 영역의 판두께가, 이 영역에 인접하는 영역의 판두께보다 두껍다. 전측의 종벽부는, 필러에 접속되는 힌지의 부착부에 상당한다. 판두께가 두꺼운 전측의 종벽부에 의해, 힌지 부착부의 강도가 충분히 확보된다.

상술한 도어 이너 패널의 경우, 바람직하게는, 천판부의 차량 상측의 변을 포함하는 차량 상측의 가장자리부의 영역의 판두께가, 이 영역에 인접하는 영역의 판두께보다 두껍다. 천판부의 주연부 중에서 차량 상측의 변을 포함하는 차량 상측의 가장자리부는, 도어 이너 패널의 벨트 라인부를 형성한다. 판두께가 두꺼운 차량 상측의 가장자리부에 의해, 충돌 특성이 향상된다.

상술한 도어 이너 패널의 경우, 바람직하게는, 천판부는, 개구부를 복수로 분할하는 경계부를 갖고, 경계부의 영역의 판두께가, 이 영역에 인접하는 영역의 판두께보다 두껍다. 판두께가 두꺼운 경계부에 의해, 충돌 특성이 향상된다.

상술한 도어 이너 패널에, 벨트라인 리인포스먼트, 도어 임팩트빔 등의 보강 부재를 추가해도 된다. 이들 보강 부재를 추가하는 경우, 보강 부재는 상술한 오목부, 볼록부 등과 겹쳐져 부착해도 되고, 다른 부위에 부착해도 된다. 그 경우, 종래의 보강 부재보다 박판재, 저강도재 등의 저렴한 재료를 사용해도 각종 특성을 만족할 수 있다. 또, 추가로 부착하는 보강 부재의 형상을 간소하게 할 수 있다. 그 때문에, 보강 부재를 추가하는 경우에도, 제조 비용을 억제할 수 있다.

프레스 성형 공정은, 다이와, 제1 펀치와, 제2 펀치와, 블랭크 홀더를 구비한 프레스 가공 장치를 이용한다. 다이는, 패널형상 성형품의 형상이 조형된 형 조각부를 갖는다. 제1 펀치는, 다이에 대향하며, 천판부의 형상이 조형된 선단면을 갖는다. 제2 펀치는, 제1 펀치의 외측에 인접함과 더불어, 다이에 대향하며, 단차부의 형상이 조형된 선단면을 갖는다. 블랭크 홀더는, 제2 펀치의 외측의 적어도 일부에 인접하여 존재함과 더불어, 다이에 대향한다. 블랭크재는, 다이와, 블랭크 홀더, 제1 펀치 및 제2 펀치 사이에 배치된다. 블랭크 홀더, 제1 펀치 및 제2 펀치는, 다이에 대해 상대적으로 이동하여, 블랭크재에 제1 펀치 및 제2 펀치를 압입하고, 패널형상 성형품으로 성형한다.

본 실시형태의 패널형상 성형품의 제조 방법은, 성형 난이도가 높은 형상의 패널형상 성형품을 균열이나 주름 등의 결함을 억제하여 제조할 수 있다. 성형 난이도가 높은 형상은 예를 들어, 패널형상 성형품의 인접하는 종벽부가 단차부를 갖는 형상이 있다.

바람직하게는, 블랭크재는, 패널형상 성형품의 천판부에 대응하는 위치에 개구부를 갖는다.

이에 의해, 천판부는 신장 플랜지 성형으로 성형된다. 그 때문에, 패널형상 성형품의 균열이나 주름 등을 억제할 수 있다.

바람직하게는 프레스 성형 공정에서는, 제2 펀치에 의한 블랭크재의 압입이, 제1 펀치에 의한 블랭크재의 압입보다 먼저 완료된다.

이 경우, 프레스 성형 공정에서는, 제2 펀치에 의한 블랭크재의 압입이 완료되었을 때 또는 그 압입이 완료된 후에, 제1 펀치에 의한 블랭크재의 압입이 시작되어도 된다. 또, 프레스 성형 공정에서는, 제2 펀치에 의한 블랭크재의 압입이 완료되기 전에, 제1 펀치에 의한 블랭크재의 압입이 시작되어도 된다.

이에 의해, 제1 펀치보다 먼저, 제2 펀치가 다이와 함께 블랭크재를 억제한다. 그 때문에, 패널형상 성형품의 균열이나 주름 등을 보다 억제할 수 있다. 블랭크재를 억제한다는 것은 블랭크재가 펀치와 다이 사이에 완전히 끼어넣어져, 그 이상 압입되지 않게 된다는 것이다. 또, 개개의 펀치에 의한 블랭크재의 압입의 완료는, 블랭크재를 억제하는 상태가 되는 것이다.

바람직하게는, 성형 후의 패널형상 성형품의 인장 강도는 1200MPa 이상이다.

이러한, 패널형상 성형품을 자동차용 도어 이너 패널에 적용한 경우, 충돌 특성을 향상시킬 수 있다.

바람직하게는, 프레스 성형 공정에서 이용되는 다이의 형 조각부는, 블랭크 홀더와 대향하는 기준면으로부터 제2 펀치와 대향하는 단차면까지의 깊이를 d1로 하고, 기준면으로부터 제1 펀치와 대향하는 형 바닥면까지의 깊이를 d2로 했을 때, d2≥40mm, 또한, d1/d2＜0.8의 조건을 만족한다.

이 경우, 패널형상 성형품을 자동차용 도어 이너 패널에 적용한 경우, 윈도우 등을 수납하는 충분한 넓이의 공간을 얻을 수 있다. 또 차내의 밀폐성을 높게 할 수 있다.

상술한 금속판은 강판인 것이 바람직하다. 이 경우, 핫 스탬핑에 의한 담금질에 의해서, 성형된 패널형상 성형품의 강도가 높아진다. 또, 강판은 테일러드 블랭크여도 된다. 이에 의해, 필요한 개소에 한정하여 강도를 강화할 수 있고, 판두께를 감소할 수도 있다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태를 자세하게 설명한다. 도면 중 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여하여 그 설명은 반복하지 않는다. 본 실시형태에서는 예로서, 패널형상 성형품이 강판으로 이루어지는 자동차용 도어 이너 패널인 경우를 설명한다.

[제1 실시형태]

도 1은, 제1 실시형태의 도어 이너 패널의 사시도이다. 도 1을 참조하여, 도어 이너 패널(1)은, 천판부(2), 개구부(3), 종벽부(4), 단차부(5) 및 플랜지부(6)를 구비한다. 천판부(2)의 평면 형상은 다각형이다. 다각형은, 예를 들어, 사각형이어도 되고, 오각형이어도 된다. 다각형의 모서리부는, R형상이어도 된다. 도 1에서는, 예로서, 천판부(2)의 평면 형상이 오각형인 경우를 나타낸다. 도어 이너 패널(1)에 있어서, 천판부(2)의 차량 상측의 변은 벨트 라인(BL)을 형성한다. 본 실시형태에서는, 강판의 판두께가 일정한 경우를 설명한다. 따라서, 도어 이너 패널(1)의 판두께도 전역에 걸쳐서 일정하다. 단, 엄밀하게는, 프레스 성형에 의해, 판두께의 미소한 증감은 발생한다.

종벽부(4)는, 천판부(2)의 변 중 적어도 2 이상의 인접하는 변으로부터 신장된다. 도 1에서는, 예로서, 오각형의 천판부(2)의 5개의 변 중, 차량 상측의 변(벨트 라인(BL))을 제외한 4개의 변(2A, 2B, 2C 및 2D)으로부터 종벽부(4)가 신장되는 경우를 나타낸다. 그러나, 종벽부(4)가 신장되는 천판부(2)의 변의 수는 4개로 한정되지 않는다. 종벽부(4)는, 천판부(2)의 2 이상의 인접하는 변의 각 변으로부터 신장되어 있으면 된다. 천판부(2)의 2 이상의 인접하는 각 변으로부터 종벽부(4)가 신장되는 경우, 각 변으로부터 신장되는 각 종벽부도 인접한다. 도 1에서는, 예로서, 종벽부(4)가 천판부(2)에 대해 수직으로 신장되는 경우를 나타낸다. 그러나, 종벽부(4)는 천판부(2)에 대해 엄밀하게 수직이 아니어도 된다. 종벽부(4)에 의해서 천판부(2)는 플랜지부(6)로부터 돌출하고, 이에 의해 윈도우 등을 수납하기 위한 공간이 형성된다.

단차부(5)는, 천판부(2)에 연결되는 종벽부(4A)로부터 외측으로 신장된다. 단차부(5)의 외연은, 플랜지부(6)에 연결되는 종벽부(4B)에 연결된다. 도 1에서는, 예로서, 단차부(5)의 면이 천판부(2)와 평행인 경우를 나타낸다. 그러나, 단차부(5)의 면은, 천판부(2)와 엄밀하게 평행이 아니어도 된다. 도 1에서는, 예로서, 3개의 인접하는 종벽부(4)가 단차부(5)를 갖는 경우를 나타낸다. 즉, 인접하는 종벽부(4)의 세트가 2개 있고, 그 2세트가 모두 단차부(5)를 갖는 경우를 나타낸다. 그러나, 단차부(5)를 갖는 종벽부(4)의 세트 수는 2세트로 한정되지 않는다. 인접하는 종벽부(4)의 세트 중 적어도 1세트가 단차부(5)를 갖고 있으면 된다. 도 1에서는, 예로서, 1단의 단차부(5)가 종벽부(4)에 설치되는 경우를 나타낸다. 그러나, 단차부(5)의 단수는 1단으로 한정되지 않고, 복수단이어도 된다.

천판부(2)는 개구부(3)를 포함한다. 도어 이너 패널(1)이 강판으로 이루어지는 경우, 천판부(2)는 신장 플랜지 변형에 의해서 성형된다. 천판부(2)는 개구부(3)를 포함하기 때문에, 신장 플랜지 변형되기 쉽다. 도 1에서는, 예로서, 개구부(3)가 천판부(2)의 주연부를 남기도록 1개소 설치되는 경우를 나타낸다. 그러나, 개구부(3)의 수는 1개소로 한정되지 않는다. 천판부(2)는, 복수의 개구부(3)를 포함해도 된다. 개구부(3)의 형상은, 원, 타원, 다각형 등이어도 되고, 특별히 한정되지 않는다. 자동차용 도어 이너 패널(1)에서는, 개구부(3)에 음향 스피커, 손잡이 등이 부착된다.

도 2는, 도 1과는 상이한 형상의 개구부(3)를 갖는 도어 이너 패널의 사시도이다. 도 2를 참조하여, 개구부(3)는 천판부(2)의 주연부의 1변으로 확대된다. 즉, 개구부(3)는 벨트 라인(BL)이 중단되도록 설치된다. 이 경우, 벨트 라인(BL)에는 벨트라인 리인포스먼트 등의 보강 부재가 부착되어도 된다.

도 3은, 자동차용 사이드 도어의 연직 단면의 모식도이다. 도 3을 참조하여, 사이드 도어는, 도어 아우터 패널(A)과 도어 이너 패널(1)을 조합하여 제조된다. 공간(SP)은, 도어 아우터 패널(A)과 도어 이너 패널(1) 사이의 공간이다. 공간(SP)에는, 음향 스피커, 윈도우, 윈도우 구동 장치 등을 수납하는 경우가 있다. 그 때문에, 도어 이너 패널(1)에 종벽부(4)를 설치함으로써, 공간(SP)이 형성되는 경우가 많다.

도어 이너 패널(1)에 있어서, 천판부(2)의 차량 상측의 변은 벨트 라인(BL)이 된다. 벨트 라인(BL)은 도시하지 않은 윈도우의 출입구측이 된다. 윈도우를 여는 경우, 윈도우는 하강하고, 공간(SP)에 수납된다. 그 때문에, 벨트 라인(BL)에는 종벽부는 존재하지 않는다.

도 4는, 자동차용 사이드 도어 및 그 근방의 수평 방향 단면의 모식도이다.

도 4를 참조하여, 단차부(5)는 차체의 필러(B)와 대향한다. 그 때문에, 본 실시형태의 도어 이너 패널(1)은, 단차부(5)를 갖지 않는 도어 이너 패널보다 자동차의 차내의 밀폐성을 높게 할 수 있다. 단차부(5)와 필러(B) 사이에, 시일 부재가 배치되어도 된다. 이 경우, 차내의 밀폐성을 더욱 높게 할 수 있다. 시일 부재는 예를 들어, 고무이다.

천판부(2)의 차량 전측의 변(2A)을 포함하는 차량 전측의 종벽부(4)에는, 필러(도시하지 않음)에 접속되는 힌지가 부착된다.

도 4에 나타낸 h1은, 플랜지부(6)로부터 단차부(5)까지의 높이를 나타낸다. h2는, 플랜지부(6)로부터 천판부(2)까지의 높이를 나타낸다. 본 실시형태의 도어 이너 패널(1)은, h2≥40mm, 또한, h1/h2＜0.8의 조건을 만족하는 것이 바람직하다. h2＜40mm인 경우, 윈도우 등을 수납하는 공간(SP)이 너무 작기 때문이다. h1/h2≥0.8인 경우, 천판부(2)와 단차부(5)의 거리가 가깝기 때문에, 차내의 밀폐성이 낮아지기 때문이다.

[제2 실시형태]

도 5는, 제2 실시형태의 도어 이너 패널의 사시도이다. 도 5에 나타낸 제2 실시형태의 도어 이너 패널(1)은, 상기 제1 실시형태의 도어 이너 패널(1)의 구성을 기본으로 한다. 후술하는 제3 및 제4 실시형태에서도 동일하게 하고, 중복되는 설명은 적절히 생략한다.

도 5를 참조하여, 제2 실시형태의 도어 이너 패널(1)에서는, 4개의 인접하는 종벽부(4)(3세트의 종벽부(4))의 전부에 단차부(5)가 설치된다. 이 경우, 단차부(5)는, 차체의 센터 필러, 프런트 필러, 사이드시일 등과 대향한다. 따라서, 차내의 밀폐성을 더욱 높게 할 수 있다.

[제3 실시형태]

도 6은, 제3 실시형태의 도어 이너 패널의 사시도이다. 도 6을 참조하여, 제3 실시형태의 도어 이너 패널(1)에서는, 오각형의 천판부(2)의 5개의 변 중, 벨트 라인(BL)을 제외한 4변으로부터 종벽부(4)가 신장되고, 인접하는 4개의 종벽부(4) 중 3개의 종벽부(4)에 단차부(5)가 설치되는 경우를 나타낸다.

제3 실시형태의 도어 이너 패널(1)에서는, 천판부(2)의 벨트 라인(BL)을 포함하는 차량 상측의 가장자리부(21)(이하, 「벨트 라인부」라고도 함)에, 이 벨트 라인부(21)를 따라서 오목부(7)가 설치된다. 오목부(7)의 형성에 의해, 천판부(2)의 벨트 라인부(21)의 단면 2차 모멘트가 증가한다. 즉, 오목부(7)는 벨트 라인부(21)의 강도를 높인다. 일반적으로, 도어 이너 패널의 벨트 라인부는, 벨트라인 리인포스먼트 등의 보강 부재를 부착함으로써 보강되는 경우가 많다. 이 점, 제3 실시형태의 도어 이너 패널(1)에서는, 오목부(7)를 갖는 벨트 라인부(21)가 천판부(2)에 일체적으로 설치된다. 바꿔 말하면, 제3 실시형태에서는, 도어 이너 패널에 벨트라인 리인포스먼트가 일체화된다. 따라서, 벨트 라인부(21)는, 별개의 벨트라인 리인포스먼트에 의해서 보강될 필요가 없다. 이에 의해, 도어의 부품 점수 및 조립 공수를 삭감할 수 있고, 또한, 도어의 중량을 가볍게 할 수 있다.

벨트 라인부(21)에는, 오목부(7) 대신에 볼록부를 설치해도 무방하고, 오목부(7)와 볼록부를 둘 다 설치해도 무방하다. 볼록부의 형성에 의해, 천판부(2)의 벨트 라인부(21)의 단면 2차 모멘트가 증가하는 것에 변함은 없다.

[제4 실시형태]

도 7은, 제4 실시형태의 도어 이너 패널의 사시도이다. 도 7을 참조하여, 제4 실시형태의 도어 이너 패널(1)에서는, 상기 도 1에 나타낸 제1 실시형태의 개구부가 복수로 분할된다. 즉, 천판부(2)에 복수의 개구부가 설치된다. 도 7에서는, 예로서, 2의 개구부(3A 및 3B)가 설치되는 경우를 나타낸다.

제4 실시형태의 도어 이너 패널(1)에서는, 천판부(2)는, 개구부(3A 및 3B)의 경계부(22)를 갖는다. 경계부(22)에는, 이 경계부(22)를 따라서 오목부(8)가 설치된다. 오목부(8)의 형성에 의해, 천판부(2)의 경계부(22)의 단면 2차 모멘트가 증가한다. 즉, 오목부(8)는 경계부(22)의 강도를 높인다. 일반적으로, 사이드 도어의 강도를 높이기 위해서, 도어 이너 패널의 천판부는, 도어 임팩트빔 등의 보강 부재를 부착함으로써 보강되는 경우가 많다. 이 점, 제4 실시형태의 도어 이너 패널(1)에서는, 오목부(8)를 갖는 경계부(22)가 천판부(2)에 일체적으로 설치된다. 바꿔 말하면, 제4 실시형태에서는, 도어 이너 패널에 도어 임팩트빔이 일체화된다. 따라서, 천판부(2)는 도어 임팩트빔 등에 의해서 보강될 필요가 없다. 이에 의해, 도어의 부품 점수 및 조립 공수를 삭감할 수 있고, 또한, 도어의 중량을 가볍게 할 수 있다.

경계부(22)에는, 오목부(8) 대신에 볼록부를 설치해도 무방하고, 오목부(8)와 볼록부를 둘 다 설치해도 무방하다. 볼록부의 형성에 의해, 천판부(2)의 경계부(22)의 단면 2차 모멘트가 증가하는 것에 변함은 없다.

다만, 도 7에 나타낸 제4 실시형태의 도어 이너 패널(1)의 벨트 라인부(21)에, 상기 도 6에 나타낸 오목부(7) 및 볼록부 중 어느 한쪽을 추가해도 되고, 둘 다 추가해도 된다.

여기서, 도어 이너 패널과 같이, 서로 인접하는 종벽부에 단차부가 설치되는 패널형상 성형품은, 성형의 난이도가 높고, 프레스 성형시에 균열, 주름 등의 결함이 발생하기 쉽다. 그 때문에, 종래, 복잡한 형상의 성형품을 성형하는 경우, 소재로서 연성이 높은 저강도 강판을 이용하고 있었다. 그 결과, 패널형상 성형품의 충돌 특성의 향상에 한계가 있었다. 이 점, 종벽부와 단차부를 갖는 복잡한 형상이어도, 천판부에 개구부를 설치하여, 핫 스탬핑을 적용함으로써, 균열, 주름 등의 결함이 억제되고, 인장 강도가 1200MPa 이상인 고강도의 패널형상 성형품을 얻을 수 있다.

본 실시형태의 패널형상 성형품의 소재로서 이용되는 강판은, 질량%로, 탄소(C):0.11% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 강판이 0.11% 이상의 탄소를 함유하는 경우, 핫 스탬핑 후의 패널형상 성형품의 강도를 높게 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 패널형상 성형품을 고강도로 함으로써, 그것을 자동차의 도어 이너 패널에 적용한 경우, 도어의 충돌 특성이 향상된다. 패널형상 성형품의 경도는 비커스 경도로 HV380 이상인 것이 바람직하다. 경도 HV380는, 인장 강도 1200MPa에 상당한다. 또한, 비커스 경도 HV는 JIS Z 2244에 준거하는 것이다.

인장 강도가 높은 도어 이너 패널은, 통상, 성형이 곤란하다. 이하, 상술한 실시형태의 도어 이너 패널의 제조 방법의 일례를 설명한다. 이하의 제조 방법에서는, 제조하는 도어 이너 패널이 강판으로 이루어지고, 인장 강도가 1200MPa 이상인 경우를 예시한다.

[제조 방법]

본 실시형태의 도어 이너 패널의 제조 방법은, 준비 공정과, 가열 공정과, 핫 스탬핑에 의한 프레스 성형 공정을 구비한다. 준비 공정에서는 강판으로 이루어지는 블랭크재를 준비한다. 가열 공정에서는 블랭크재를 가열한다. 프레스 성형 공정에서는, 가열된 블랭크재를 프레스 가공함과 동시에, 성형된 도어 이너 패널을 담금질한다. 본 실시형태의 프레스 성형 공정에서는, 프레스 가공 장치로서, 핫 스탬핑 장치를 이용한다.

[핫 스탬핑 장치(10)]

도 8은, 본 실시형태의 도어 이너 패널을 제조하기 위한 핫 스탬핑 장치를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 8을 참조하여, 핫 스탬핑 장치(10)는, 상형으로서, 펀치(11) 및 블랭크 홀더(14)를 구비하고, 하형으로서 다이(15)를 구비한다.

펀치(11)는, 제1 펀치(12)와 제2 펀치(13)를 구비한다. 제1 펀치(12)는 선단면(12A)을 구비한다. 제1 펀치(12)의 선단면(12A)에는, 도어 이너 패널의 천판부의 형상이 조형된다. 제2 펀치(13)는 선단면(13A)을 구비한다. 제2 펀치(13)의 선단면(13A)에는, 도어 이너 패널의 단차부의 형상이 조형된다. 펀치(11)는, 블랭크재(S)를 다이(15)의 형 조각부(16)에 압입하고 도어 이너 패널을 성형한다.

블랭크 홀더(14)는 제2 펀치(13)의 외측의 적어도 일부에 인접하여 배치된다. 블랭크 홀더(14)는 선단면(14A)을 갖는다. 블랭크 홀더(14)의 선단면(14A)은, 다이(15)의 기준면(16C)과 대향한다. 블랭크 홀더(14)는, 다이(15)의 기준면(16C)과의 사이에 블랭크재(S)를 끼워넣는다.

다이(15)는, 형 조각부(16)를 갖는다. 형 조각부(16)는, 형 바닥면(16A), 단차면(16B) 및 기준면(16C)을 구비한다. 형 바닥면(16A)은 제1 펀치(12)의 선단면(12A)과 대향한다. 단차면(16B)은 제2 펀치(13)의 선단면(13A)과 대향한다.

제1 펀치(12), 제2 펀치(13) 및 블랭크 홀더(14)는, 상형 홀더(17)에 지지된다. 제2 펀치(13) 및 블랭크 홀더(14)와 상형 홀더(17) 사이에는, 도시하지 않은 가압 부재가 설치된다. 가압 부재는, 유압 실린더, 가스 실린더, 스프링, 고무 등이다. 다이(15)는, 하형 홀더(18)에 고정된다. 상형 홀더(17)는, 도시하지 않은 슬라이드에 부착된다. 하형 홀더(18)는, 도시하지 않은 볼스터 플레이트에 부착된다. 여기서, 핫 스탬핑 장치(10)는, 도 8에 나타낸 경우로 한정되지 않는다. 예를 들면, 제1 펀치(12), 제2 펀치(13) 및 블랭크 홀더(14)는, 각각 개별적으로 가동하는 슬라이드에 부착되어도 된다.

형 바닥면(16A) 및 제1 펀치(12)의 선단면(12A)은, 도 1에 나타낸 도어 이너 패널(1)의 천판부(2)를 성형한다. 단차면(16B) 및 제2 펀치(13)의 선단면(13A)은, 도 1에 나타낸 도어 이너 패널(1)의 단차부(5)를 성형한다. 기준면(16C) 및 블랭크 홀더(14)의 선단면(14A)은, 도 1에 나타낸 도어 이너 패널(1)의 플랜지부(6)를 성형한다.

다이(15)에 있어서, 기준면(16C)으로부터 단차면(16B)까지의 깊이 d1과, 기준면(16C)으로부터 형 바닥면(16A)까지의 깊이 d2는, d2≥40mm, 또한, d1/d2＜0.8의 조건을 만족하는 것이 바람직하다. 깊이 d1 및 깊이 d2는 각각, 도 4에 나타낸 높이 h1 및 높이 h2에 대응한다. 그 때문에, d2＜40mm인 경우, 윈도우 등을 수납하는 공간이 너무 작다. d1/d2≥0.8인 경우, 천판부(2)와 단차부(5)의 거리가 가깝기 때문에, 차내의 밀폐성이 낮아진다.

본 실시형태의 핫 스탬핑 장치(10)는, 펀치(11) 및 블랭크 홀더(14)를 장치 상방에 갖고, 다이(15)를 장치 하방에 갖는 경우를 나타낸다. 그러나, 이들 배치는 도 8에 나타낸 경우로 한정되지 않는다. 즉, 핫 스탬핑 장치(10)는, 펀치(11) 및 블랭크 홀더(14)와, 다이(15)의 배치는 상하 반전되어도 된다. 요컨대, 펀치(11) 및 블랭크 홀더(14)가, 다이(15)에 대해 상대적으로 이동하는 구성이면 된다. 이하, 본 실시형태의 제조 방법의 각 공정을 설명한다.

[준비 공정]

준비 공정에서는, 강판으로 이루어지는 블랭크재를 준비한다. 본 실시형태의 도어 이너 패널의 강판은, 질량%로, 탄소(C):0.11% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 강판이 0.11% 이상의 탄소를 함유하는 경우, 핫 스탬핑 후의 도어 이너 패널의 강도를 높게 할 수 있다.

[가열 공정]

가열 공정에서는, 도시하지 않은 가열 장치에 의해서 블랭크재는 가열된다. 블랭크재가 강판인 경우, 가열 온도는 700℃ 이상이 바람직하다. 가열 온도는 예를 들면, 900℃이다. 가열 온도는, 재료, 성형 난이도 등에 따라서 적절히 설정된다. 핫 스탬핑에서는, 블랭크재를 가열해 연화시키므로, 복잡한 형상을 성형할 수 있다. 복잡한 형상은 예를 들면, 도 1에 나타낸 도어 이너 패널(1)과 같은 인접하는 종벽부(4)가 단차부(5)를 갖는 형상 등이 있다.

블랭크재는, 그 재료의 A1 변태 온도 이상으로 가열되는 것이 바람직하다. 블랭크재는 A3 변태 온도 이상으로 가열되는 것이 더욱 바람직하다. 핫 스탬핑에서는, 블랭크재를 프레스 성형함과 동시에, 성형된 도어 이너 패널을 담금질한다. 블랭크재가 A1점 이상으로 가열되면, 담금질 후의 도어 이너 패널은 마루텐사이트 조직이 되어 강도가 높아진다.

[프레스 성형 공정]

도 9a~도 9c는, 본 실시형태의 프레스 성형 공정을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 9a는 블랭크 홀더(14) 사이에 블랭크재(S)를 끼워넣은 단계를 나타낸다. 도 9b는 제2 펀치(13)에 의한 압입이 완료되었을 때의 상태를 나타낸다. 도 9c는 제1 펀치(12)에 의한 압입이 완료되었을 때의 상태를 나타낸다.

도 9a를 참조하여, 가열된 블랭크재(S)는 핫 스탬핑 장치(10)에 배치된다. 블랭크재(S)가 배치된 후, 슬라이드가 하강한다. 이에 의해, 블랭크 홀더(14)의 선단면(14A)과 다이(15)의 기준면(16C) 사이에 블랭크재(S)를 끼워넣는다. 단, 블랭크 홀더(14)의 선단면(14A)과 다이(15)의 기준면(16C)의 간격은, 블랭크재(S)의 두께보다 큰 것이 바람직하다. 즉, 블랭크재(S)와 블랭크 홀더(14)의 선단면(14A) 사이에 간극이 설치된다. 간극의 크기는 예를 들어, 0.1mm이다. 블랭크재(S)를 블랭크 홀더(14)에 접촉시킨 경우, 블랭크재(S)가 프레스 성형되기 전에, 블랭크재(S)의 블랭크 홀더(14)와 접촉하는 부분이 냉각된다. 그 때문에, 블랭크재(S)의 냉각 속도가 부분적으로 상이하기 때문에, 성형품의 강도가 부분에 따라서 상이하다. 따라서, 블랭크 홀더(14)의 선단면(14A)과 블랭크재(S) 사이는 미소한 간극이 형성되는 것이 바람직하다.

도 9b를 참조하여, 슬라이드가 더욱 하강하면, 펀치(11)와 다이(15)에 의해서 블랭크재(S)는 드로잉 성형된다. 도 9b에서는, 제2 펀치(13)에 의한 블랭크재(S)의 압입이 완료되었을 때, 제1 펀치(12)의 선단면(12A)은 제2 펀치(13)의 선단면(13A)과 동일한 높이의 위치인 경우를 나타낸다. 즉, 제2 펀치(13)에 의한 블랭크재(S)의 압입이 완료됨과 동시에, 제1 펀치(12)에 의한 블랭크재(S)의 압입이 시작되는 경우를 나타낸다. 그러나, 제2 펀치(13)에 의한 블랭크재(S)의 압입이 완료되었을 때, 제1 펀치(12)의 선단면(12A)의 높이의 위치는 제2 펀치(13)의 선단면(13A)과 동일한 높이의 위치로 한정되지 않는다. 이 때의 제1 펀치(12)의 선단면(12A)의 높이의 위치는, 제2 펀치(13)의 선단면(13A)보다 높은 위치에 있어도 되고, 낮은 위치에 있어도 된다. 즉, 제2 펀치(13)에 의한 블랭크재(S)의 압입이 완료된 후에, 제1 펀치(12)에 의한 블랭크재(S)의 압입이 시작되어도 된다. 또, 제2 펀치(13)에 의한 블랭크재(S)의 압입이 완료되기 전에, 제1 펀치(12)에 의한 블랭크재(S)의 압입이 시작되어도 된다. 어느 경우에도, 제1 펀치(12)에 의한 압입은, 제2 펀치(13)에 의한 압입보다 먼저 완료되지 않는다. 또한, 블랭크 홀더와 다이에 의한 블랭크재의 압입은 제2 펀치의 성형이 완료되기까지 행해지면 된다.

도 9c를 참조하여, 제2 펀치(13)에 의한 압입이 완료된 후, 제1 펀치(12)는 하강하고, 블랭크재(S)는 드로잉 성형된다. 이 때, 블랭크재(S)의 제2 펀치(13)에 의해 압입된 부분은, 제2 펀치(13)에 의해 구속된다. 이에 의해, 도어 이너 패널의 단차부 부근에 발생하는 주름을 억제할 수 있다. 이하, 이 점을 상세하게 기술한다.

[균열 및 주름의 억제]

도 10은, 일반적인 핫 스탬핑 장치에 의한 프레스 가공 중인 상태를 나타내는 단면도이다. 도 10에서는, 일반적인 핫 스탬핑 장치의 다이의 단차면 부근을 확대하여 나타낸다. 도 10을 참조하여, 핫 스탬핑 장치(200)에서는, 펀치(210)의 선단면(210A 및 210B)은 펀치(210)에 일체적으로 조형된다. 그 때문에, 펀치(210)의 선단면(210A 및 210B)은 동시에, 다이(220)의 형 바닥면(220A) 및 단차면(220B)에 도달한다. 선단면(210A)은, 선단면(210B)보다 블랭크재(S)를 압입하는 거리가 길다. 그 때문에, 도 10에 나타낸 바와 같이, 펀치(210)를 하강시켰을 때, 처음에 선단면(210A)이 블랭크재(S)를 압입한다. 이 때, 블랭크재(S)의 일부분(S1)은, 펀치(210)의 선단면(210B) 및 다이(220)의 단차면(220B)에 의해서 구속되어 있지 않다. 즉, 블랭크재(S)의 일부분(S1)은, 펀치(210)의 선단면(210B) 및 다이(220)의 단차면(220B)과 접촉하지 않는다.

핫 스탬핑에서는, 블랭크재와 펀치, 다이 등의 접촉에 의해서 블랭크재를 냉각한다. 따라서, 프레스 가공 중인 도 10에 나타낸 단계에서는, 블랭크재(S)의 일부분(S1)은 냉각되지 않는다. 블랭크재(S)의 일부분(S1)은, 펀치(210)가 도 10에 나타낸 위치보다 더욱 압입되었을 때 냉각된다. 요컨대, 도어 이너 패널의 천판부 및 단차부의 형상이 일체적으로 조형된 펀치(210)에 의해서, 종벽부에 단차부가 설치된 도어 이너 패널을 성형한 경우, 블랭크재(S)의 일부분(S1)은 다른 부분보다 늦게 냉각된다.

블랭크재(S)의 냉각이 부분적으로 늦으면, 블랭크재(S)의 강도 및 연성이 부분적으로 상이한 경우가 있다. 이 경우, 성형되는 도어 이너 패널에 균열, 주름 등이 발생하기 쉬워진다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 도어 이너 패널(1)의 인접하는 종벽부(4)가 단차부(5)를 갖는 경우, 특히 균열, 주름 등이 발생하기 쉽다. 성형 후의 도어 이너 패널의 강도가 높은 경우, 더욱 균열, 주름 등이 발생하기 쉬워진다.

본 실시형태의 도어 이너 패널의 제조 방법은, 도 8에 나타낸 바와 같이, 제1 펀치(12) 및 제2 펀치(13)를 갖는 핫 스탬핑 장치(10)를 이용한다. 이에 의해, 도 1에 나타낸 도어 이너 패널(1)의 천판부(2)와 단차부(5)는, 별개의 펀치로 성형된다. 추가해, 제2 펀치(13)에 의한 압입은, 제1 펀치(12)에 의한 압입보다 먼저 완료된다. 이에 의해, 한쪽의 펀치가 천판부(2)를 성형할 때, 다른쪽의 펀치가 도어 이너 패널(1)의 단차부(5)를 억제한다. 따라서, 천판부(2)를 성형할 때, 블랭크재의 구속되어 있지 않은 부분이 적어져, 도어 이너 패널의 균열이나 주름 등을 억제할 수 있다.

블랭크재(S)는, 개구부를 갖고 있어도 된다. 이 경우, 블랭크재(S)는 다이(15)의 형 바닥면(16A)에 대향하는 위치에 개구부를 갖는다. 이에 의해, 도 1에 나타낸 바와 같이, 천판부(2)에 개구부(3)를 갖는 도어 이너 패널(1)이 성형된다. 즉, 블랭크재(S)의 개구부는, 도어 이너 패널(1)의 개구부(3)에 상당한다. 블랭크재(S)가 개구부를 갖는 경우, 천판부(2)는 신장 플랜지 성형에 의해 성형된다. 구체적으로는, 제1 펀치(12)가 블랭크재(S)를 가공할 때, 개구부의 외연은 개구부가 확대되는 방향으로 신장된다. 그 때문에, 제1 펀치(12)를 압입해도 균열이 발생하기 어렵다. 또한, 핫 스탬핑에서는, 블랭크재(S)가 가열됨으로써 블랭크재(S)의 연성이 향상되므로, 신장 플랜지 성형을 용이하게 할 수 있다.

[다른 제조 방법]

도 11a~도 11c는, 도 9a~도 9c와는 상이한 프레스 성형 공정을 모식적으로 나타낸 단면도이다. 도 11a는 블랭크 홀더(14) 사이에 블랭크재(S)를 끼워넣는 단계를 나타낸다. 도 11b는 제2 펀치(13)에 의한 압입이 완료되었을 때의 상태를 나타낸다. 도 11c는 제1 펀치(12)에 의한 압입이 완료되었을 때의 상태를 나타낸다.

도 11b를 참조하여, 도 9a~도 9c와는 상이한 프레스 성형 공정에서는, 제2 펀치(13)에 의한 블랭크재(S)의 압입이 완료되었을 때, 제1 펀치(12)의 선단면(12A)은 제2 펀치(13)의 선단면(13A)보다 하방에 있다. 즉, 제2 펀치(13)에 의한 블랭크재(S)의 압입이 완료되기 전에, 제1 펀치(12)에 의한 블랭크재(S)의 압입이 시작된다. 이 때, 제1 펀치(12)에 의한 블랭크재(S)의 압입은, 완료되어 있지 않다. 이 경우도 상술한 바와 같이, 제1 펀치(12)에 의한 압입이 완료되기 전에, 제2 펀치(13)가 블랭크재(S)를 억제한다. 이에 의해, 성형 난이도가 높은 형상의 도어 이너 패널을 성형해도, 균열이나 주름 등을 억제할 수 있다. 도 11a~도 11c에서는, 블랭크재(S)는 개구부(31)를 갖는 경우를 나타낸다. 따라서, 도어 이너 패널의 천판부는, 신장 플랜지 성형으로 성형된다.

핫 스탬핑에서는, 블랭크재의 성형과 동시에 담금질을 행한다. 구체적으로는, 블랭크재는 펀치, 다이 및 홀더와의 접촉에 의해 냉각된다. 이에 의해, 고강도의 도어 이너 패널을 성형할 수 있다. 고강도의 도어 이너 패널은, 예를 들어, 인장 강도가 1200MPa 이상인 성형품이다.

본 실시형태의 제조 방법에서는, 제2 펀치(13)에 의한 압입이 완료되기 전에 있어서, 제1 펀치(12)의 선단면(12A)의 높이의 위치는 특별히 한정되지 않는다. 요컨대, 제1 펀치(12)가 먼저 블랭크재(S)를 압입해도 되고, 제2 펀치(13)가 먼저 블랭크재(S)를 압입해도 된다. 제2 펀치(13)에 의한 블랭크재(S)의 압입이, 제1 펀치(12)에 의한 블랭크재(S)의 압입보다 먼저 완료되면 된다. 이에 의해, 성형 난이도가 높은 형상의 도어 이너 패널을 성형할 수 있다. 또, 블랭크 홀더의 하강은 제2 펀치에 의한 압입이 완료되기까지 행해지면 된다.

그러나, 강판에 연성이 높은 저강도 강판을 이용하는 경우, 제1 펀치(12)에 의한 블랭크재(S)의 압입이, 제2 펀치(13)에 의한 블랭크재(S)의 압입보다 먼저 완료되어도 된다. 요컨대, 본 실시형태의 제조 방법은, 분할된 펀치를 이용하므로, 도어 이너 패널을 다양한 성형 난이도의 형상으로 프레스 성형할 수 있다.

본 실시형태의 제조 방법에서는, 제1 및 제2 펀치를 구비하는 핫 스탬핑 장치로 도어 이너 패널을 제조하는 경우를 설명했다. 그러나, 펀치의 수는 2개로 한정되지 않는다. 제2 펀치는, 복수의 펀치로 분할되어도 된다. 요컨대, 3 이상의 펀치를 갖는 핫 스탬핑 장치를 이용해도 된다. 이 경우, 도어 이너 패널의 종벽부에, 복수의 단차부가 설치된다.

상술한 제조 방법에 있어서, 강판을 테일러드 블랭크로 할 수도 있다. 이하, 테일러드 블랭크로부터 제조되는 도어 이너 패널의 예를 설명한다.

[제5 실시형태]

도 12는, 제5 실시형태의 도어 이너 패널의 사시도이다. 도 13a 및 도 13b는, 도 12에 나타낸 도어 이너 패널의 소재를 나타내는 사시도이다. 이들 도면 중, 도 13a는, 개구부를 블랭킹하기 전의 상태를 나타낸다. 도 13b는, 개구부를 블랭킹한 후, 핫 스탬핑에 제공되기 직전의 상태를 나타낸다.

도 12에 나타낸 제5 실시형태의 도어 이너 패널(1)은, 상기 제1~제4 실시형태의 도어 이너 패널에 비해, 상기한 핫 스탬핑에 의해서 성형되는 점에서 공통되지만, 테일러드 블랭크를 소재로 하는 점에서 상이하다. 테일러드 블랭크는, 테일러드 용접 블랭크(이하, 「TWB」라고도 함)와, 테일러드 롤드 블랭크(이하, 「TRB」라고도 함)로 크게 구별된다. TWB는, 판두께, 인장 강도 등이 상이한 복수종의 강판을 용접(예:맞댐 용접)에 의해서 일체화한 것이다. 한편, TRB는, 강판을 제조할 때에 압연 롤의 간격을 변경함으로써, 판두께를 변화시킨 것이다. 도 13a 및 도 13b에서는, 예로서, 테일러드 블랭크가 TRB인 경우를 나타낸다.

도 12를 참조하여, 제5 실시형태의 도어 이너 패널(1)에서는, 상기 도 5에 나타낸 제2 실시형태의 도어 이너 패널(1)과 동일하게, 4개의 인접하는 종벽부(4)(3세트의 종벽부(4))의 전부에 단차부(5)가 설치된다. 개구부(3)는, 천판부(2)의 주연부를 남기도록 1개소 설치된다. 이 도어 이너 패널(1)에 있어서, 천판부(2)의 차량 상측의 변(벨트 라인(BL))을 포함하는 차량 상측의 가장자리부(벨트 라인부(21))의 영역의 판두께는, 이 영역에 인접하는 영역의 판두께보다 두껍다. 즉, 도어 이너 패널(1)의 판두께는 일정하지 않고, 벨트 라인부(21)의 판두께가 두껍게 되어 있다. 이에 의해, 벨트 라인부(21)의 강도가 높아져, 도어 이너 패널의 충돌 특성이 향상된다. 또, 벨트 라인부(21) 이외의 영역에서 높은 강도가 요구되지 않는 영역이 있는 경우, 그 영역의 판두께를 얇게 하면, 도어 이너 패널(1)의 경량화도 바랄 수 있다.

제5 실시형태의 도어 이너 패널(1)은, 도 13a 및 도 13b에 나타낸 소재(TRB)를 이용하여 제조된다. 구체적으로는, 먼저, 도 13a에 나타낸 바와 같이, 도어 이너 패널(1)의 윤곽 형상과 맞는 윤곽 형상의 TRB(30)를 준비한다. 이 TRB(30)에 있어서, 도어 이너 패널(1)의 벨트 라인부(21)에 상당하는 영역의 판두께는, 그 이외의 영역의 판두께보다 두껍다. 다음에, 그 TRB(30)에, 도어 이너 패널(1)의 천판부(2)의 개구부(3)에 대응하는 개구부(31)를 형성한다. 이 개구부(31)는, 예를 들어, 블랭킹 가공에 의해서 형성된다. 이러한 개구부(31)를 갖는 TRB(30)에, 상기한 핫 스탬핑을 실시함으로써, 도 12에 나타낸 도어 이너 패널(1)을 성형할 수 있다.

제5 실시형태에서는, 소재로서, TRB 대신에 TWB를 이용할 수도 있다.

[제6 실시형태]

도 14는, 제6 실시형태의 도어 이너 패널의 사시도이다. 도 14에 나타낸 제6 실시형태의 도어 이너 패널(1)은, 상기 도 12에 나타낸 제5 실시형태의 도어 이너 패널을 상기 제3 실시형태에 준해 변형한 것이다.

도 14를 참조하여, 제6 실시형태의 도어 이너 패널(1)에서는, 상기 도 6에 나타낸 제3 실시형태의 도어 이너 패널(1)과 동일하게, 천판부(2)의 벨트 라인부(21)에, 이 벨트 라인부(21)를 따라서 오목부(7)가 설치된다. 판두께가 두꺼운 벨트 라인부(21)에 오목부(7)가 설치되므로, 벨트 라인부(21)의 강도가 한층 높아진다. 이에 의해, 벨트 라인부(21)는, 벨트라인 리인포스먼트의 역할도 담당하게 된다. 벨트 라인부(21)에는, 상기 제3 실시형태와 동일하게, 오목부(7) 대신에 볼록부를 설치해도 무방하고, 오목부(7)와 볼록부를 둘 다 설치해도 무방하다.

제6 실시형태의 도어 이너 패널(1)은, 상기 제5 실시형태와 마찬가지로, 도 13a 및 도 13b에 나타낸 소재를 이용하여 제조된다. 오목부(7)는, 핫 스탬핑에 의해서 형성된다.

[제7 실시형태]

도 15는, 제7 실시형태의 도어 이너 패널의 사시도이다. 도 16a 및 도 16b는, 도 15에 나타낸 도어 이너 패널의 소재를 나타내는 사시도이다. 이들 도면 중, 도 16a는, 개구부를 블랭킹하기 전의 상태를 나타낸다. 도 16b는, 개구부를 블랭킹한 후, 핫 스탬핑에 제공되기 직전의 상태를 나타낸다. 도 15에 나타낸 제7 실시형태의 도어 이너 패널(1)은, 상기 도 12에 나타낸 제5 실시형태의 도어 이너 패널(1)을 상기 제4 실시형태에 준해 변형한 것이다.

도 15를 참조하여, 제7 실시형태의 도어 이너 패널(1)에서는, 상기 제4 실시형태의 도어 이너 패널(1)과 마찬가지로, 천판부(2)에 복수의 개구부(3A 및 3B)가 설치된다. 도 15에서는, 예로서, 2개의 개구부(3A 및 3B)가 설치되는 경우를 나타낸다. 천판부(2)는, 개구부(3A 및 3B)의 경계부(22)를 갖는다. 경계부(22)는, 벨트 라인부(21)와 거의 평행하게 전후방향으로 신장된다. 이 도어 이너 패널(1)에 있어서, 천판부(2)의 벨트 라인부(21)의 영역의 판두께는, 이 영역에 인접하는 영역의 판두께보다 두껍다. 또한, 천판부(2)의 경계부(22)의 영역의 판두께는, 이 영역에 인접하는 영역의 판두께보다 두껍다. 즉, 도어 이너 패널(1)의 판두께는 일정하지 않고, 벨트 라인부(21) 및 경계부(22)의 판두께가 두껍게 되어 있다. 이에 의해, 벨트 라인부(21) 및 경계부(22)의 강도가 높아져, 도어 이너 패널의 충돌 특성이 향상된다. 또, 벨트 라인부(21) 및 경계부(22) 이외의 영역에서 높은 강도가 요구되지 않는 영역이 있는 경우, 그 영역의 판두께를 얇게 하면, 도어 이너 패널(1)의 경량화도 바랄 수 있다.

제7 실시형태의 도어 이너 패널(1)은, 도 16a 및 도 16b에 나타낸 소재를 이용하여 제조된다. 구체적으로는, 먼저, 도 16a에 나타낸 바와 같이, 도어 이너 패널(1)의 윤곽 형상과 맞는 윤곽 형상의 TRB(30)를 준비한다. 이 TRB(30)에 있어서, 도어 이너 패널(1)의 벨트 라인부(21) 및 경계부(22)에 각각 상당하는 영역의 판두께는, 그들 이외의 영역의 판두께보다 두껍다. 다음에, 그 TRB(30)에, 도어 이너 패널(1)의 천판부(2)의 개구부(3A 및 3B)에 대응하는 개구부(31A 및 31B)를 형성한다. 이러한 개구부(31A 및 31B)를 갖는 TRB(30)에, 상기한 핫 스탬핑을 실시함으로써, 도 15에 나타낸 도어 이너 패널(1)을 성형할 수 있다.

다만, 제7 실시형태의 도어 이너 패널(1)에 있어서, 벨트 라인부(21) 및 경계부(22) 중 어느 한쪽의 판두께가 두껍게 되도록 변형해도 상관없다.

[제8 실시형태]

도 17은, 제8 실시형태의 도어 이너 패널의 사시도이다. 도 17에 나타낸 제8 실시형태의 도어 이너 패널(1)은, 상기 도 15에 나타낸 제7 실시형태의 도어 이너 패널을 상기 제4 실시형태에 준해 변형한 것이다.

도 17을 참조하여, 제8 실시형태의 도어 이너 패널(1)에서는, 상기 제4 실시형태의 도어 이너 패널(1)과 마찬가지로, 천판부(2)의 경계부(22)에는, 이 경계부(22)를 따라서 오목부(8)가 설치된다. 판두께가 두꺼운 경계부(22)에 오목부(8)가 설치되므로, 경계부(21)의 강도가 한층 높아진다. 이에 의해, 경계부(22)는, 도어 임팩트빔의 역할도 담당하게 된다. 경계부(22)에는, 상기 제4 실시형태와 마찬가지로, 오목부(8) 대신에 볼록부를 설치해도 무방하고, 오목부(8)와 볼록부를 둘 다 설치해도 무방하다.

제8 실시형태의 도어 이너 패널(1)은, 상기 제7 실시형태와 마찬가지로, 도 16a 및 도 16b에 나타낸 소재를 이용하여 제조된다. 오목부(8)는, 핫 스탬핑에 의해서 형성된다.

[제9 실시형태]

도 18은, 제9 실시형태의 도어 이너 패널의 사시도이다. 도 19a 및 도 19b는, 도 18에 나타낸 도어 이너 패널의 소재를 나타내는 사시도이다. 이들 도면 중, 도 19a는, 개구부를 블랭킹하기 전의 상태를 나타낸다. 도 19b는, 개구부를 블랭킹한 후, 핫 스탬핑에 제공되기 직전의 상태를 나타낸다.

도 18을 참조하여, 제9 실시형태의 도어 이너 패널(1)에서는, 천판부(2)의 하측의 변(2B)을 포함하는 하측의 종벽부(4)의 영역의 판두께는, 이 영역에 인접하는 영역의 판두께보다 두껍다. 즉, 도어 이너 패널(1)의 판두께는 일정하지 않고, 하측의 종벽부(4)의 판두께가 두껍게 되어 있다. 이에 의해, 하측의 종벽부(4)의 강도가 높아져, 도어 이너 패널의 충돌 특성이 향상된다. 또, 하측의 종벽부(4) 이외의 영역에서 높은 강도가 요구되지 않는 영역이 있는 경우, 그 영역의 판두께를 얇게 하면, 도어 이너 패널(1)의 경량화도 바랄 수 있다. 도 18에서는, 예로서, 하측의 종벽부(4A 및 4B)에 추가해, 하측의 단차(5), 및 하측의 플랜지부(6)의 판두께도 두껍게 되어 있는 경우를 나타낸다.

제9 실시형태의 도어 이너 패널(1)은, 도 19a 및 도 19b에 나타낸 소재를 이용하여 제조된다. 구체적으로는, 먼저, 도 19a에 나타낸 바와 같이, 도어 이너 패널(1)의 윤곽 형상과 맞는 윤곽 형상의 TRB(30)를 준비한다. 이 TRB(30)에 있어서, 도어 이너 패널(1)의 하측의 종벽부(4)에 상당하는 영역의 판두께는, 그 이외의 영역의 판두께보다 두껍다. 다음에, 그 TRB(30)에, 도어 이너 패널(1)의 천판부(2)의 개구부(3)에 대응하는 개구부(31)를 형성한다. 이러한 개구부(31)를 갖는 TRB(30)에, 상기한 핫 스탬핑을 실시함으로써, 도 18에 나타낸 도어 이너 패널(1)을 성형할 수 있다.

다만, 상기 제5~제8 실시형태의 도어 이너 패널(1)에 있어서, 제9 실시형태에 준해 하측의 종벽부(4)의 판두께가 두껍게 되도록 변형해도 무방하다.

도 20은, 도 18과는 상이한 형상의 개구부(3)를 갖는 도어 이너 패널의 사시도이다. 도 21은, 도 20에 나타낸 도어 이너 패널의 소재를 나타내는 사시도이며, 개구부를 블랭킹한 후, 핫 스탬핑에 제공되기 직전의 상태를 나타낸다.

도 20에 나타낸 도어 이너 패널(1)에서는, 개구부(3)는 천판부(2)의 주연부의 1변으로 확대된다. 즉, 개구부(3)는 벨트 라인(BL)이 중단되도록 설치된다. 이 경우, 도 21에 나타낸 바와 같이, 상기 도 19a에 나타낸 블랭킹 가공 전의 TRB(30)에, 도어 이너 패널(1)의 천판부(2)의 개구부(3)에 대응하는 개구부(31)를 형성한다. 이러한 개구부(31)를 갖는 TRB(30)에, 상기한 핫 스탬핑을 실시함으로써, 도 20에 나타낸 도어 이너 패널(1)을 성형할 수 있다.

[제10 실시형태]

도 22는, 제10 실시형태의 도어 이너 패널의 사시도이다. 도 23a 및 도 23b는, 도 22에 나타낸 도어 이너 패널의 소재를 나타내는 사시도이다. 이들 도면 중, 도 23a는, 개구부를 블랭킹하기 전의 상태를 나타낸다. 도 23b는, 개구부를 블랭킹한 후, 핫 스탬핑에 제공되기 직전의 상태를 나타낸다.

도 22를 참조하여, 제10 실시형태의 도어 이너 패널(1)에서는, 천판부(2)의 전측의 변(2A)을 포함하는 전측의 종벽부(4)(종벽부(4A))의 영역의 판두께는, 이 영역에 인접하는 영역의 판두께보다 두껍다. 즉, 도어 이너 패널(1)의 판두께는 일정하지 않고, 전측의 종벽부(4)의 판두께가 두껍게 되어 있다. 이에 의해, 힌지가 부착되는 전측의 종벽부(4)의 강도가 높아진다. 또, 전측의 종벽부(4) 이외의 영역에서 높은 강도가 요구되지 않는 영역이 있는 경우, 그 영역의 판두께를 얇게 하면, 도어 이너 패널(1)의 경량화도 바랄 수 있다. 도 22에서는, 예로서, 전측의 종벽부(4A 및 4B)에 추가해, 전측의 단차(5), 및 전측의 플랜지부(6)의 판두께도 두껍게 되어 있는 경우를 나타낸다.

제10 실시형태의 도어 이너 패널(1)은, 도 23a 및 도 23b에 나타낸 소재를 이용하여 제조된다. 구체적으로는, 먼저, 도 23a에 나타낸 바와 같이, 도어 이너 패널(1)의 윤곽 형상과 맞는 윤곽 형상의 TRB(30)를 준비한다. 이 TRB(30)에 있어서, 도어 이너 패널(1)의 전측의 종벽부(4)에 상당하는 영역의 판두께는, 그 이외의 영역의 판두께보다 두껍다. 다음에, 그 TRB(30)에, 도어 이너 패널(1)의 천판부(2)의 개구부(3)에 대응하는 개구부(31)를 형성한다. 이러한 개구부(31)를 갖는 TRB(30)에, 상기한 핫 스탬핑을 실시함으로써, 도 22에 나타낸 도어 이너 패널(1)을 성형할 수 있다.

다만, 소재로서 TWB를 이용하면, 상기 제5~제9 실시형태의 도어 이너 패널(1)에 있어서, 본 실시형태에 준해 전측의 종벽부(4)의 판두께가 두껍게 되도록 변형할 수 있다. TWB는, 강판의 조합의 자유도가 크기 때문이다.

상술한 설명에서는, 도어 이너 패널의 재료가 강판인 경우를 설명했다. 그러나, 도어 이너 패널의 재료는 강판으로 한정되지 않고, 금속판이면 된다. 금속판은, 예를 들면, 알루미늄, 알루미늄 합금, 복층 강판, 티탄, 마그네슘 등이다. 또, 상술한 설명에서는, 패널형상 성형품이 도어 이너 패널인 경우를 설명했다. 그러나, 패널형상 성형품은 도어 이너 패널로 한정되지 않는다. 패널형상 성형품은, 뛰어난 충돌 특성이 요구되는 제품에 적용할 수 있다. 그러한 제품은, 자동차 외에, 예를 들면, 차량, 건설기계, 항공기 등이다.

실시예

도 9a, 도 11a에 나타낸 핫 스탬핑 장치(10), 및 도 10에 나타낸 핫 스탬핑 장치(200)를 이용한 프레스 가공을 상정하고, 각 프레스 가공의 해석을 행했다. 해석 결과로부터, 각 프레스 가공에 의해서 얻어지는 도어 이너 패널의 판두께 감소율 및 곡률 분포를 평가했다. 여기서, 본 발명예 1로서, 도 9a에 나타낸 핫 스탬핑 장치(10)를 이용한 프레스 가공을 상정했다. 본 발명예 2로서, 도 11a에 나타낸 핫 스탬핑 장치(10)를 이용한 프레스 가공을 상정했다. 비교예로서, 도 10에 나타낸 핫 스탬핑 장치(200)를 이용한 프레스 가공을 상정했다.

[해석 조건]

블랭크재는, 질량%로, C:0.21%, Si:0.25%, Mn:1.2%, B:0.0014%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 강판으로 했다. 담금질 후의 재료 특성은, 비커스 경도:448, 항복 강도:448MPa, 인장 강도:1501MPa, 및 파단 신장률:6.4%로 했다. 블랭크재의 가열 온도는 750℃로 했다. 기계 특성의 변형 속도 의존성을 고려하여, 다이에 대한 제1 및 제2 펀치의 이동 속도는, 40m/s 상당으로 했다. 펀치, 다이 및 블랭크 홀더에 대한 블랭크재의 마찰 계수는 0.4로 했다. 해석에는, 범용의 FEM(유한 요소법) 소프트(LIVERMORE SOFTWARE TECHNOLOGY사 제조, 상품명 LS-DYNA)에 의한 열-성형 연성 해석을 이용했다.

도 24는, 본 실시예의 해석에서 이용한 다이의 치수를 나타낸다. 도 24 중의 치수의 단위는, mm이다. 도 8에 나타낸, 다이의 기준면(16C)과 단차면(16B)의 깊이 d1는, 45mm로 했다. 다이의 기준면(16C)과 형 바닥면(16A)의 깊이 d2는, 120mm로 했다.

본 발명예 1에서는, 제1 펀치 및 제2 펀치는 동시에 블랭크재에 접촉하도록 설정했다. 즉, 본 발명예 1에서는, 도 9b에 나타낸 바와 같이, 제2 펀치(13)에 의한 압입이 완료되었을 때, 제1 펀치(12)의 선단면(12A)은 제2 펀치(13)의 선단면(13A)과 동일한 높이의 위치에 있었다. 본 발명예 2에서는, 제1 펀치의 선단면은 제2 펀치의 선단면보다 하방에 있었다. 즉, 본 발명예 2에서는, 도 11b에 나타낸 바와 같이, 제2 펀치(13)에 의한 압입이 완료되었을 때, 제1 펀치(12)의 선단면(12A)은 제2 펀치(13)의 선단면(13A)보다 40mm 하방이 되도록 설정했다. 비교예에서는, 분리되지 않고 일체화된 펀치를 이용했다. 즉, 도 10에 나타낸 바와 같이, 1개의 펀치에 의해서 도어 이너 패널의 단차부 및 천판부를 성형했다. 또, 본 발명예 1 및 2 중 어느 경우에도 제1 및 제2 펀치가 블랭크재를 압입하기 전에, 다이와 블랭크 홀더에 의해서 블랭크재를 억제하도록 설정했다.

[평가 방법]

상기 각 프레스 성형의 해석에 의해서 얻어지는 도어 이너 패널의 판두께 감소율 및 그 표면의 곡률 분포를 조사했다. 판두께 감소율은, 하기 식 (1)을 이용하여 산출했다.

(판두께 감소율[%])=((프레스 성형 전의 판두께)-(프레스 성형 후의 판두께))/(프레스 성형 전의 판두께)×100 (1)

곡률은, 하기 식 (2)를 이용하여 산출했다.

(곡률[1/m])=(1/(곡률 반경)) (2)

여기서, 식 (2)의 곡률 반경에는, 각 위치에 있어서, 도어 이너 패널 표면에 수직인 복수의 단면 각각에 있어서, 도어 이너 패널 표면의 곡률 반경을 산출하고, 그 중의 최소치를 채용했다. 곡률은, 각 위치에 있어서 재료가 이면측으로 볼록해지도록 변형된 경우에는 양의 값으로 하고, 재료가 표면측으로 볼록해지도록 변형된 경우에는 음의 값으로 했다. 또한, 곡률은 제1의 펀치가 하사점에 도달하는 1mm 앞쪽의 상태로 평가했다. 판두께 감소율이, 20.0% 이상인 경우, 도어 이너 패널에 균열이 발생했다고 판단했다. 곡률의 절대치가 0.01 이상인 경우, 도어 이너 패널에 주름이 발생했다고 판단했다.

[해석 결과]

도 25a 및 도 25b는, 본 발명예 1의 해석 결과를 나타낸다. 도 25a는 본 발명예 1의 도어 이너 패널의 판두께 감소율을 나타낸다. 도 25b는 본 발명예 1의 도어 이너 패널의 곡률 분포를 나타낸다. 도 25a를 참조하여, 본 발명예 1에서는, 판두께 감소율의 최대치는 16.5%였다. 따라서, 도어 이너 패널에 균열은 발생하지 않았다고 할 수 있다. 도 25b를 참조하여, 본 발명예 1에서는, 도어 이너 패널의 단차부에 있어서, 곡률의 절대치가 0.01 이상인 부분은 볼 수 없었다. 따라서, 주름은 발생하지 않았다고 할 수 있다.

도 26a 및 도 26b는, 본 발명예 2의 해석 결과를 나타낸다. 도 26a는 본 발명예 2의 도어 이너 패널의 판두께 감소율을 나타낸다. 도 26b는 본 발명예 2의 곡률 분포를 나타낸다. 도 26a를 참조하여, 본 발명예 2에서는, 판두께 감소율의 최대치는 15.8%였다. 따라서, 도어 이너 패널에 균열은 발생하지 않았다고 할 수 있다. 도 26b를 참조하여, 본 발명예 2에서는, 도어 이너 패널의 단차부에 있어서, 곡률의 절대치가 0.01 이상인 부분은 볼 수 없었다. 따라서, 주름은 발생하지 않았다고 할 수 있다.

도 27a 및 도 27b는 비교예의 해석 결과를 나타낸다. 도 27a는 비교예의 도어 이너 패널의 판두께 감소율을 나타낸다. 도 27b는 비교예의 도어 이너 패널의 곡률 분포를 나타낸다. 도 27a를 참조하여, 비교예에서는, 판두께 감소율의 최대치는 14.0%였다. 따라서, 도어 이너 패널에 균열은 발생하지 않았다고 할 수 있다. 도 27b를 참조하여, 비교예에서는, 도어 이너 패널의 단차부에 있어서, 도 27b중, X로 나타나는 영역에서는, 곡률의 절대치가 0.01 이상인 부분을 볼 수 있었다. 따라서, 주름이 발생했다고 할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시형태를 설명했다. 그러나, 상술한 실시형태는 본 발명을 실시하기 위한 예시에 지나지 않는다. 따라서, 본 발명은 상술한 실시형태로 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서 상술한 실시형태를 적절히 변경하여 실시할 수 있다.

1:도어 이너 패널(패널형상 성형품)
2:천판부
21:벨트 라인부
22:경계부
3, 3A, 3B, 31, 31A, 31B:개구부
4, 4A, 4B:종벽부
5:단차부
6:플랜지부
7, 8:오목부
10:핫 스탬핑 장치
12:제1 펀치
13제:2 펀치
14:블랭크 홀더
15:다이
30:TRB
BL:벨트 라인
S:블랭크재

Claims

금속판으로 이루어지는 패널형상 성형품으로서,
다각형의 천판부와,
상기 천판부에 형성된 개구부와,
상기 천판부의 변 중 적어도 2 이상의 인접하는 변으로부터 신장되는 종벽부를 구비하고,
상기 종벽부 중에서 인접하는 종벽부 세트 중 적어도 1세트의 각 종벽부는 단차부를 갖는, 패널형상 성형품.
청구항 1에 있어서,
인장 강도가 1200MPa 이상인, 패널형상 성형품.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 패널형상 성형품은 자동차용 도어 이너 패널이며, 상기 천판부의 변 중 차량 상측의 변에 상기 종벽부를 갖지 않는, 패널형상 성형품.
청구항 3에 있어서,
상기 개구부는 상기 천판부의 주연부를 남기도록 설치되는, 패널형상 성형품.
청구항 4에 있어서,
상기 천판부의 상기 차량 상측의 변을 포함하는 차량 상측의 가장자리부에, 이 차량 상측의 가장자리부를 따라서 오목부 및 볼록부 중 적어도 한쪽이 설치되는, 패널형상 성형품.
청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
상기 천판부는, 상기 개구부를 복수로 분할하는 경계부를 갖고, 상기 경계부에, 이 경계부를 따라서 오목부 및 볼록부 중 적어도 한쪽이 설치되는, 패널형상 성형품.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 금속판은 강판인, 패널형상 성형품.
청구항 3 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 천판부의 하측의 변을 포함하는 하측의 종벽부의 영역의 판두께가, 이 영역에 인접하는 영역의 판두께보다 두꺼운, 패널형상 성형품.
청구항 3 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 천판부의 전측의 변을 포함하는 전측의 종벽부의 영역의 판두께가, 이 영역에 인접하는 영역의 판두께보다 두꺼운, 패널형상 성형품.
청구항 4 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 천판부의 상기 차량 상측의 변을 포함하는 차량 상측의 가장자리부의 영역의 판두께가, 이 영역에 인접하는 영역의 판두께보다 두꺼운, 패널형상 성형품.
청구항 4 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
상기 천판부는, 상기 개구부를 복수로 분할하는 경계부를 갖고, 상기 경계부의 영역의 판두께가, 이 영역에 인접하는 영역의 판두께보다 두꺼운, 패널형상 성형품.
패널형상 성형품의 제조 방법으로서,
상기 패널형상 성형품은, 다각형의 천판부와, 상기 천판부의 변 중 적어도 2 이상의 인접하는 변으로부터 신장되는 종벽부와, 상기 종벽부 중에서 인접하는 종벽부 세트 중 적어도 1세트의 각 종벽부에 설치된 단차부를 갖고,
상기 제조 방법은,
금속판으로 이루어지는 블랭크재를 준비하는 준비 공정과,
상기 블랭크재를 가열하는 가열 공정과,
가열된 상기 블랭크재에 핫 스탬핑에 의한 프레스 가공을 실시하고, 상기 블랭크재를 상기 패널형상 성형품으로 성형하는 프레스 성형 공정을 포함하고,
상기 프레스 성형 공정은,
상기 패널형상 성형품의 형상이 조형된 형 조각부를 갖는 다이와,
상기 다이에 대향하며, 상기 천판부의 형상이 조형된 선단면을 갖는 제1 펀치와,
상기 제1 펀치의 외측에 인접함과 더불어, 상기 다이에 대향하며, 상기 단차부의 형상이 조형된 선단면을 갖는 제2 펀치와,
상기 제2 펀치의 외측의 적어도 일부에 인접하여 존재함과 더불어, 상기 다이에 대향하는 블랭크 홀더를 구비한 프레스 가공 장치를 이용하여,
상기 다이와, 상기 블랭크 홀더, 상기 제1 펀치 및 상기 제2 펀치 사이에 상기 블랭크재를 배치하고, 상기 다이에 대해 상기 블랭크 홀더, 상기 제1 펀치 및 상기 제2 펀치를 상대적으로 이동시켜, 상기 블랭크재에 상기 제1 펀치 및 상기 제2 펀치를 압입(押入)하고, 상기 패널형상 성형품으로 성형하는, 패널형상 성형품의 제조 방법.
청구항 12에 있어서
상기 블랭크재는 상기 천판부에 대응하는 위치에 개구부를 갖는, 패널형상 성형품의 제조 방법.
청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
상기 프레스 성형 공정에서는, 상기 제2 펀치에 의한 상기 블랭크재의 압입이, 상기 제1 펀치에 의한 상기 블랭크재의 압입보다 먼저 완료되는, 패널형상 성형품의 제조 방법.
청구항 14에 있어서,
상기 프레스 성형 공정에서는, 상기 제2 펀치에 의한 상기 블랭크재의 압입이 완료되었을 때 또는 그 압입이 완료된 후에, 상기 제1 펀치에 의한 상기 블랭크재의 압입이 시작되는, 패널형상 성형품의 제조 방법.
청구항 14에 있어서,
상기 프레스 성형 공정에서는, 상기 제2 펀치에 의한 상기 블랭크재의 압입이 완료되기 전에, 상기 제1 펀치에 의한 상기 블랭크재의 압입이 시작되는, 패널형상 성형품의 제조 방법.
청구항 12 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
성형 후의 상기 패널형상 성형품의 인장 강도는 1200MPa 이상인, 패널형상 성형품의 제조 방법.
청구항 12 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프레스 성형 공정에서 이용되는 상기 다이의 상기 형 조각부는,
상기 블랭크 홀더와 대향하는 기준면으로부터 상기 제2 펀치와 대향하는 단차면까지의 깊이를 d1로 하고, 상기 기준면으로부터 상기 제1 펀치와 대향하는 형 바닥면까지의 깊이를 d2로 했을 때, d2≥40mm, 또한, d1/d2＜0.8의 조건을 만족하는, 패널형상 성형품의 제조 방법.
청구항 12 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서,
상기 금속판은 강판인, 패널형상 성형품의 제조 방법.
청구항 19에 있어서,
상기 강판이 테일러드 블랭크인, 패널형상 성형품의 제조 방법.