WO2020203899A1 - 部材の製造方法、自動車用部材の製造方法、及び金型 - Google Patents

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press
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bending
die
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佐藤 雅彦
吉田 亨
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日本製鉄株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a member for forming a tubular portion from a metal material plate, a method for manufacturing a member for an automobile, and a mold.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-066238 and Japanese Patent Application No. 2019-066239 filed in Japan on March 29, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • the torsion beam type suspension device includes a torsion beam assembly in which the left and right wheels are rotatably supported by arms and one end of a spring can be arranged near the left and right ends, a spring connecting the torsion beam and the vehicle body, and an absorber. It is said to be equipped.
  • the torsion beam assembly for example, a pair of left and right trailing arms that rotatably support the left and right wheels are connected by the torsion beam, and a pair of spring receiving portions are formed in the vicinity of the left and right ends of the torsion beam.
  • the torsion beam assembly is connected to the vehicle body via a pivot shaft extending from the left and right sides of the vehicle body toward the center, so that the left and right wheels swing with respect to the vehicle body.
  • one end side of the spring is arranged in the spring receiving portion so that the load received from the road surface is transmitted to the vehicle via the wheel, the trailing arm and the spring. Therefore, for example, a large load is applied to the trailing arm, and a large strength is required.
  • an automobile member such as trailing arms (for example, link members) are required to have high strength, but are often required to be lightweight. For this reason, a complicated tubular shape is required.
  • an automobile member has a peripheral length change rate change portion in which the rate of change of the circumference (perimeter of a cross section orthogonal to the centroid) changes along the centroid, and a shape of a cross section orthogonal to the centroid. May have a specific three-dimensional tubular portion in which at least one of a cross-sectional shape changing portion that changes along the centroid line and a curved portion whose centroid line has a curvature is formed.
  • a steel plate (metal material plate) is U-shaped (for example, press-molded or bent-formed), and then a round pipe (cylindrical) with a circular cross section.
  • a UO molding method for O-molding a body is used (see, for example, Patent Document 3).
  • a member including a three-dimensional shape such as an automobile member having the above-mentioned specific three-dimensional tubular portion, using, for example, ultra-high-strength steel.
  • Non-Patent Document 1 also targets a straight round tube, and is a tubular portion including a three-dimensional shape other than a round tube having a continuous circular closed cross section, for example, described above. It is difficult to apply to a specific three-dimensional tubular part.
  • a gap may be generated between the abutting portions (scheduled joining portions) due to springback. Therefore, when joining the abutting portions, it is necessary to restrain the abutting portion and minimize the gap generated in the abutting portion before joining. However, in this case, it is necessary to restrain the contact portion at the time of joining, which causes a problem that the workability is deteriorated and the productivity is lowered, such as the jig for restraining the pipe being complicated.
  • the present invention has been made in consideration of such circumstances, and it is possible to efficiently form (manufacture) a member provided with the above-mentioned specific three-dimensional tubular portion by processing a metal material plate. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a member, a method for manufacturing a member for an automobile, and a mold.
  • the present invention proposes the following means.
  • the cross-sectional shape changing portion in which the cross-sectional shape of the tubular portion changes along the centroid line by processing the metal material plate and the circumferential length of the tubular portion become the centroid line.
  • a specific tertiary including at least one of a peripheral length change rate changing portion in which the peripheral length change rate changes along with the change and a curved portion in which the centroid of the tubular portion has a curvature.
  • a method for manufacturing a member having a former tubular portion which is a U-molded product having a concave cross-sectional shape by U-molding the metal material plate using a U-molding die including a U-molding punch.
  • the specific three-dimensional shape of the U-molded punch includes a U-molding step of manufacturing the U-molded product and an O-molding step of forming a contact portion by abutting the side ends of the U-molded product with an O-molding die.
  • the molding condition ratio a Du / Do, which is the ratio of the punch width Du of the portion corresponding to the tubular portion and the recess width Do of the portion corresponding to the specific three-dimensional tubular portion of the O-molding die, is 0.
  • a method for manufacturing a member which is characterized by being set to .85 or more and 0.95 or less.
  • a method for manufacturing an automobile member which comprises applying the above method for manufacturing a member.
  • the present invention is a mold used in the method for manufacturing the member, the U molding mold and the O molding mold are provided, and the molding condition ratio a is 0.85.
  • the width Du of the press-molded punch used when molding the U-molded product from the metal material plate in the U-molding process is 0.85. Since it is set to 0.95 or less, it is possible to appropriately suppress the springback, and the side ends of the specific three-dimensional tubular portion formed in the O forming process are brought into close contact with each other accurately and efficiently.
  • the molding condition ratio a is less than 0.85, the springback of the specific three-dimensional tubular portion becomes excessive, and the closed cross section (cross section orthogonal to the longitudinal direction) of the specific three-dimensional tubular portion is the target shape. It deviates greatly from. For example, when the target shape is a perfect circle, the closed cross section becomes a vertically long egg shape and the roundness is reduced.
  • the molding condition ratio a exceeds 0.95, the side ends of the specific three-dimensional tubular portion formed in the O molding step do not sufficiently adhere to each other.
  • the ends of the planned contact portions are brought into close contact with each other or arranged close to the target state, so that the jigs and the like can be efficiently joined without being complicated.
  • the molding condition ratio a is set to less than 1.0, the U-molded product can be easily arranged in the O-molding mold. As a result, it is possible to efficiently form a tubular portion composed of a specific three-dimensional tubular portion and a tubular portion having at least a part of the specific three-dimensional tubular portion, and by extension, a member and an automobile member can be easily formed. The weight can be reduced and the manufacturing cost can be reduced.
  • the U-molding die has a press-molding punch which is the U-molding punch and a press-molding concave mold in which a press-molding recess corresponding to the press-molding punch is formed.
  • the press-molded punch By moving the press-molded punch relatively in the direction close to the press-molded concave die, the metal material plate extends outward from the cross-sectional view concave shape portion and both side ends of the cross-section view concave shape portion. It includes a press molding step of molding into a press-molded product having an extended portion, and a flangeless step of manufacturing the U-molded product by removing the extended portion from the press-molded product. May be good.
  • press molding means molding a press-molded product by a press-molding punch and a press-molding concave mold in which a press-molding recess is formed. More specifically, the metal material plate is pressed by a metal material pressing tool (for example, a blank holder, etc.) at the outside (side portion) of the press forming recess, and the press forming punch is relative to the direction close to the press forming concave mold. It means to form a cross-sectional concave-shaped portion on a metal material plate while pressing the extending portion extending outward from the end portion of the press-molding concave portion by moving (advancing) the metal material plate.
  • a metal material pressing tool for example, a blank holder, etc.
  • the cross-sectional view is concave from both ends to the outside.
  • the extension that was once formed during press molding is pushed into the press-molding recess to form a part of the concave section. It is assumed that the process includes a step of bending and molding the extended portion once formed to form a part of the concave shape portion in the cross section.
  • the flangeless press-molded product is a form of the press-molded product, and may be simply referred to as a press-molded product.
  • abutting the planned contact portion means not only bringing the corresponding side ends of the flangeless press molded product into close contact with each other, but also a gap (target interval) that can be joined by welding or the like. ) Is formed, a gap is formed in a part of the side end portions that are in close contact with each other, and a predetermined gap is formed over the entire length of the side end portion and arranged in close proximity to each other. Further, when a gap is formed, the gap may be formed in a part of the section in which the gap is formed different from the other part. That is, it does not have to be constant over the entire section.
  • the U-molding die has a bending-molding punch which is the U-molding punch and a bending-molding concave mold in which a bending-molding recess corresponding to the bending-molding punch is formed, and the U-molding step includes the bending.
  • the U-molded product may be manufactured by moving the molding punch relatively in a direction close to the bending-molded concave die.
  • bending molding means molding a U-molded portion by a bending molding punch and a bending molding concave mold, and more specifically, a blank holder when pressing a metal material plate by a bending molding punch. It means molding without pressing the metal material plate by the like. That is, the purpose of bending molding is not to form an extending portion (flange portion) extending outward from both side end portions of a metal material plate having a concave cross-sectional shape or a surplus wall portion due to drawing out.
  • the longitudinal direction is a direction in which a long member (for example, a member having a specific three-dimensional tubular portion) extends.
  • the centroid line refers to a line connecting the centroids of the minimum cross section (that is, the cross section orthogonal to the longitudinal direction) having the minimum cross-sectional area in each portion of the tubular portion in the longitudinal direction.
  • the cross-sectional shape of the tubular portion is a cross-sectional shape orthogonal to the centroid line (longitudinal direction) of the tubular portion.
  • the perimeter change portion is a tubular portion in which the perimeter defined at right angles to the centroid (that is, the length of the outer circle of the cross section orthogonal to the centroid (longitudinal direction)) is along the centroid. It refers to the part that changes, and can be specified by the change in perimeter at any two points along the center of gravity.
  • the value (percentage) obtained by dividing the difference in circumference length at any two points set along the centroid line by the length along the centroid line between these two points is the circumference. It is called the long change rate.
  • the perimeter change rate change portion is a portion where the perimeter change rate changes along the centroid line.
  • the flangeless step may be performed by further advancing the press molding punch after forming the cross-sectional concave-shaped portion and the extending portion in the press molding step.
  • the press molded product is made into a U molding die.
  • the extension portion required to hold the metal plate can be formed into a flangeless press-molded product without taking it out from the slab. As a result, it is not necessary to provide a step of trimming the extension portion required for pressing the metal material plate, and it is possible to efficiently form a flangeless molded product, and productivity can be improved. ..
  • the counter of the press-molded concave mold may be moved back and forth with respect to the press-molded recess along the advancing / retreating direction of the press-molding punch.
  • the press-molded concave mold may be provided with the counter.
  • the press-molded product can be pressed by the counter and the press-molded punch of the press-molded concave mold, the press-molded product can be efficiently manufactured.
  • the cross-sectional shape changing portion is a length of the cross-sectional shape (shape of a cross section orthogonal to the core line of the tubular portion) in a direction including the core line and the contact portion (that is, a view of the cross section).
  • the change of the length of the line segment passing through the center and the contact portion and intersecting the outer periphery of the cross section) along the core line of the figure may be 10% or more and 50% or less.
  • the mold may be designed so that the cross-sectional shape changing portion has the above-mentioned characteristics.
  • the cross-sectional shape changing portion means a portion where the cross-sectional shape changes along the centroid line and orthogonal to the centroid line. Further, the change in the cross-sectional shape in the cross-sectional shape changing portion is the difference in length between the centroid line of the cross-sectional shape and the direction including the contact portion at any two points set along the centroid line. It is shown as a numerical value (percentage) divided by the length along the centroid line between them.
  • the change in the peripheral length change rate between the first end portion and the second end portion of the peripheral length change rate changing portion may be 0.035 mm -1 or more and 0.35 mm -1 or less.
  • the mold may be designed so that the peripheral length change rate changing portion has the above-mentioned characteristics.
  • the change in the peripheral length change rate between the first end portion and the second end portion of the peripheral length change rate change portion is 0.035 mm -1 or more and 0.35 mm -1 or less, and the molding is performed. It is possible to efficiently manufacture difficult members.
  • the perimeter change rate change portion is a portion where the perimeter change rate of the cylinder portion changes along the centroid line, and mathematically, the perimeter change amount along the centroid line is differentiated. This is the part where the perimeter change rate obtained is changed along the center of gravity.
  • the change (numerical value) of the peripheral length change rate between the first end portion and the second end portion of the peripheral length change rate change portion is the first end portion (start point) and the second end portion (start point) of the peripheral length change rate change portion. Defined by the value (absolute value) obtained by dividing the difference in the perimeter change rate of each end (end point) by the distance (length, dimension) along the centroid line between the first end and the second end. It shall be.
  • the perimeter change rate can be calculated based on, for example, a curved surface shape measured by a shape measuring instrument or data measured by another measuring method. In addition, other parameters related to the shape of the present invention can be measured by the same method.
  • the curvature of the centroid lines may be in the range of 0.002 mm -1 or 0.02 mm -1 or less at the bending portion.
  • the mold may be designed so that the curved portion has the above-mentioned characteristics.
  • a member having a curved portion that is difficult to form including a portion in which the curvature of the center of gravity of the tubular portion is in the range of 0.002 mm -1 or more and 0.02 mm -1 or less, can be efficiently formed. Can be manufactured.
  • the molding condition ratio a may change along the centroid line of the specific three-dimensional tubular portion.
  • the mold may be designed so that the molding condition ratio a has the above-mentioned characteristics.
  • the side end portion is accurately and efficiently over the entire length of the contact portion of the specific three-dimensional tubular portion. It can be brought into close contact with or close to the target position.
  • the method for manufacturing a member according to this aspect further includes a molding condition ratio setting step performed in one or a plurality of cycles prior to the U molding step, and the molding condition ratio setting step is the molding condition ratio setting in the previous cycle.
  • the initial value of the molding condition ratio a or the molding condition ratio a set in the step, the material characteristics of the member, the shape and thickness of the metal material plate, the molding conditions in the U molding step, and the O By performing a finite element analysis considering the molding conditions in the molding process and the conditions including the conditions, the amount of strain in the direction along the centroid of the specific three-dimensional tubular portion generated by the U molding process and the O molding A shape parameter including the amount of strain in the direction along the centroid of the specific three-dimensional tubular portion generated by the process and the relative position between the side ends is estimated, and until the shape parameter satisfies a desired condition. ,
  • the molding condition ratio setting step may be repeated.
  • the mold may be designed based on the molding condition ratio a designed by the above-mentioned molding condition ratio setting step.
  • the conditions including the molding condition ratio a, the material characteristics of the member, the shape and thickness of the metal material plate, the molding conditions in the U molding process, and the molding conditions in the O molding process are considered.
  • the amount of strain in the direction along the core line of the specific three-dimensional tubular portion generated by the U molding process and the core line of the specific three-dimensional tubular portion generated by the O molding process can be obtained.
  • the shape parameter including the amount of strain in the direction along the line and the relative position between the side ends is estimated. Since the molding condition ratio a is set based on this shape parameter, the accuracy of the molding condition ratio a can be further improved, and by extension, the specific three-dimensional tubular portion is formed more efficiently and stably. be able to.
  • the material properties of a member refer to the Young's modulus of the material constituting the member, the yield strength (proof stress), the relationship between stress and strain in a tensile test (stress-strain curve, etc.) and the like.
  • the shape and thickness of the metal material plate refer to the shape and thickness of the metal material plate formed corresponding to the member and the specific three-dimensional tubular portion.
  • the molding conditions in the U forming step include, for example, the width Du of the U forming punch (for example, press forming punch, bending forming punch), the shape of the forming concave die (for example, press forming concave die, bending forming concave die), and the forming in the U forming process.
  • the molding conditions in the O molding step include the shape of the contact portion forming recess of the O molding die (including the recess width Do), the molding load in the O molding step, or the second with respect to the first concave mold in the O molding die.
  • the displacement of the concave mold (relative position of the first concave mold and the second concave mold of the O-molding die).
  • a parameter that can be substituted for the above parameter may be used, or a parameter other than the above parameter may be included.
  • the method for manufacturing a member for an automobile, and a mold at least one of a cross-sectional shape changing portion, a peripheral length changing rate changing portion, and a curved portion is formed in a tubular portion. It is possible to efficiently manufacture a member having a specific three-dimensional tubular portion including one.
  • the outline of the press forming process and the contact portion forming process according to the present invention, and the recess width Do of the press forming punch width Du and the O forming die (contact portion forming die) constituting the forming condition ratio a are conceptually described. It is a figure to do. It is a figure explaining the 2nd findings which concerns on this invention, and is the figure which shows an example of the 2nd model which concerns on 2nd findings. It is a figure explaining the 2nd findings which concerns on this invention, and is the figure which shows an example of the metal material plate which concerns on the 2nd model. It is a figure explaining the 2nd findings which concerns on this invention, and is the figure which shows an example of the press molding process which concerns on the 2nd model.
  • the inventor of the present invention applies a method for forming a tubular portion from a metal material plate to an automobile member or the like having a tubular portion as shown in (1) to (3) below.
  • (1) Perimeter change rate change part where the change rate of the circumference changes in the circumference change part where the circumference of the cross section orthogonal to the core line (cross section orthogonal to the longitudinal direction) changes along the core line.
  • Curved portion in which the core line has a curvature As a result, the first to sixth parts as shown below I got the knowledge of.
  • the numerical range represented by using "-" means a range including the numerical values before and after "-" as the lower limit value and the upper limit value.
  • the first finding is the knowledge about the change rate change part of the circumference.
  • the first finding of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A to 1F and FIG. 1A to 1F and FIG. 2 are views for explaining the first finding according to the present invention.
  • the arrows facing each other indicate the compression strain
  • the arrows pointing to the opposite sides indicate the tensile strain.
  • the first finding is, for example, as shown in FIG. 1A, that the closed cross section has a circular shape when viewed from the axial (core line) direction, and the peripheral length of the closed cross section is along the center line.
  • a conical shape portion M101 Formed at a conical shape portion M101 that gradually changes at a constant rate of change, a straight portion M102 having a circular cross section connected to the small diameter side of the conical shape portion M101, and a connection portion between the conical shape portion M101 and the straight portion M102.
  • a member model hereinafter referred to as a first model
  • M100 provided with a peripheral length change rate changing portion M103 in which the peripheral length change rate changes.
  • the first model M100 is formed by molding the metal material plate W100 as shown in FIG. 1B in the order of a press forming step, a flangeless step, and an O forming step (contact portion forming step).
  • O-molding step for example, a flangeless press-molded product (U-molded product) having a side end formed in the press-molding step is used.
  • U-molded product U-molded product
  • the metal material plate W100 includes a fan-shaped portion W101 corresponding to the conical shape portion M101, a rectangular portion W102 corresponding to the straight portion M102, and a connecting portion W103 corresponding to the peripheral length change rate changing portion M103.
  • a press forming die (U forming die) D110 including a press forming concave die D111, a press forming punch D112, and a metal material plate pressing tool D113 is used for pressing. Mold the molded product.
  • the left view of FIG. 1C is a side view of the press forming die D110 and the metal material plate W100 set in the press forming die D110, and the right figure is a right side view of these members (the structure of the left figure is on the right side). It is a view from the surface).
  • the press-molded concave D111 corresponds to the final shape in a range of approximately 180 ° (lower half) with respect to the centroid of the first model M100 when viewed from the centroid of the first model M100.
  • a press-molded recess D111A is formed having a lower molded shape portion and an upper molded shape portion connected to the lower molded shape portion and formed by extending the upper end of the lower molded shape portion upward.
  • the press-molded punch D112 is formed with a press-molded convex portion D112A configured to correspond to the inner peripheral surface of the press-molded product at a predetermined interval from the press-molded recess D111A.
  • the metal material plate pressing tool D113 press-molds
  • the metal material plate W100 arranged so as to straddle the press-forming recess D111A is press-molded on both sides of the press-molding recess D111A by the metal material plate pressing tool D113. Press on the concave D111.
  • the press forming punch D112 moves forward (descending) to insert the metal material plate W100 into the press forming concave D111.
  • the portion pressed by the metal material plate pressing tool D113 applies a tensile force to the formed portion.
  • the press-molded punch D112 side is opened to form a concave portion (cross-sectional view concave-shaped portion) recessed on the press-molded concave D111 side, and the press-molded recess D111A extends outward.
  • a member (intermediate product of the press-molded product) M110A having the extending portion M110B to be extended is formed in the press-molded concave mold D111.
  • the left view of FIG. 1D is a side view of the member M110A, and the right figure is a right side view of the member M110A (a view of the structure of the left figure viewed from the right side).
  • the press-molded punch D112 is further advanced (lowered) (flangeless step), and the extension portion M110B is inserted into the press-molded concave D111, whereby a flange without an extension portion as shown in FIG. 1E.
  • the less press molded product M110 is formed.
  • the flangeless press molded product M110 has a portion M111 corresponding to the conical shape portion M101, a portion M112 corresponding to the straight portion M102, and a portion M113 corresponding to the peripheral length change rate changing portion M103.
  • the flangeless process is part of the press forming process. In the press forming step, as shown in FIGS.
  • the extension portion may be inserted into the press-molded concave mold described above, or the extension portion may be trimmed as shown in the first embodiment described later. You may.
  • the O-molding step is performed using the O-molding mold D120.
  • the lower mold (first concave mold) D121 in which the lower mold recess D121A is formed and the upper mold (second concave mold) in which the upper mold recess D122A along which the side end portion M110E of the planned contact portion is formed are formed.
  • the first model M100 is formed by forming the contact portion M100C by bringing the side end portions M110E of the flangeless press molded product M110 into contact with each other by the D122.
  • 1F is a side view of the lower die D121, the upper die D122, and the flangeless press molded product M110 arranged between them, and the right figure is a right side view of these members (left view). It is a view of the structure of (from the right side).
  • tensile strain is generated in the contact portion M100C of the peripheral length change rate changing portion M103.
  • the change in the peripheral length change rate between the first end portion and the second end portion of the peripheral length change rate changing portion M103 may be 0.035 or more and 0.35 or less.
  • the first end portion may be one end portion in the longitudinal direction of the peripheral length change rate changing portion M103, and the second end portion may be the other end portion.
  • the change (numerical value) of the perimeter change rate between the first end and the second end of the perimeter change rate change portion M103 is the first end (start point) and the second end of the perimeter change rate change portion.
  • the difference in the perimeter change rate of each part (end point) is defined by the value (absolute value) divided by the distance (length, dimension) along the centroid line between the first end part and the second end part. It shall be.
  • the perimeter change rate can be calculated based on, for example, a curved surface shape measured by a shape measuring instrument or data measured by another measuring method.
  • FIG. 2 shows an outline of the press forming process according to the present invention, an outline of the O forming process, and a recess width of the press forming punch width Du and the O forming die (width of the contact portion forming recess) constituting the forming condition ratio a. It is a figure which shows Do conceptually.
  • the tubular portion according to the present knowledge is formed by pressing a metal material plate into a press-molded concave shape with a metal material pressing tool and pressing a press-molded product (press-molded portion) with a press-molding punch in the press-molding process. Is press-molded. After that, the press-molded product is trimmed to obtain a flangeless press-molded product. Then, in the O-molding process, the side end portion of the flangeless press-molded product is molded along the concave portion of the O-molding die (first concave mold and second concave mold), whereby the flangeless press-molded product (side end portion) is formed. The side ends (both end portions in the cross section, that is, the planned contact portions) of the forming press forming portion) are abutted.
  • the forming condition ratio a is the width Du of the press forming convex portion of the press forming punch that presses the metal material against the press forming concave die among the press forming dies press forming in the press forming step, and O forming. It is a numerical value defined by the ratio (Du / Do) of the recess width Do of the contact portion forming recess of the O-molding mold (first concave mold and second concave mold) used in the process.
  • the molding condition ratio a is 0.85 or more and 0.95 or less (fourth finding).
  • the molding condition ratio a may be 0.85 or more and 0.95 or less.
  • the molding condition ratio a may be 0.85 or more and 0.95 or less in the entire area of the mold. The same applies to other findings and embodiments described later.
  • the molding condition ratio a is smaller than 0.85, the strain generated in the press molding step and the O molding step becomes excessive, and the springback of the peripheral length change rate change portion M103 becomes excessive. For this reason, the closed cross section (cross section orthogonal to the longitudinal direction) of the peripheral length change rate changing portion M103 becomes a vertically long oval shape that greatly deviates from the target shape (here, a perfect circle), and the roundness decreases.
  • the molding condition ratio a exceeds 0.95, the side ends of the peripheral length change rate changing portion M103 formed in the O molding step are not sufficiently adhered to or close to each other.
  • the first model M100 including the peripheral length change rate change part M103 can take various shapes. Therefore, depending on the shape of the first model M100, the suitable range of the molding condition ratio a may exist within the range of 0.85 or more and 0.95 or less. In order to search for such a suitable molding condition ratio a, the following processing may be performed prior to the U molding step (here, the press molding step).
  • the molding condition ratio setting step is performed in one or a plurality of cycles to set a suitable molding condition ratio a.
  • the molding condition ratio setting step includes the molding condition ratio a (initial value of the preset molding condition ratio a in the case of the first cycle) set in the molding condition ratio setting step of the previous cycle and the member.
  • a finite element analysis is performed in consideration of conditions including the material characteristics, the shape and thickness of the metal material plate, the molding conditions in the U molding process, and the molding conditions in the O molding process.
  • the amount of strain in the direction along the centroid of the specific three-dimensional tubular portion (here, the peripheral length change rate change portion M103) generated by the U molding process and the specific three-dimensional tubular portion generated by the O molding process (here
  • the shape parameters including the amount of strain in the direction along the centroid of the peripheral length change rate change portion M103) and the relative positions of the side end portions (planned contact portions) are estimated.
  • the material properties of the member refer to the Young's modulus of the material constituting the member, the yield strength (proof stress), the relationship between stress and strain in the tensile test (stress-strain curve, etc.) and the like.
  • the shape and thickness of the metal material plate are the shape of the metal material plate and the plate of the metal material plate formed corresponding to the member and the specific three-dimensional tubular portion (here, the peripheral length change rate change portion M103). Thick.
  • the molding conditions in the U forming process include, for example, the width Du of the U forming punch (here, the press forming punch), the shape of the forming concave die (here, the press forming concave die), and the U forming process.
  • the molding conditions in the O molding step include the shape of the contact portion forming recess of the O molding die (including the recess width Do), the molding load in the O molding step, or the second with respect to the first concave mold in the O molding die.
  • the displacement of the concave mold (relative position of the first concave mold and the second concave mold of the O-molding die). Of course, parameters other than these may be considered.
  • the molding condition ratio setting step is repeated until the shape parameters estimated above satisfy the desired conditions.
  • the desired conditions can be variously set according to the characteristics (strength, dimensional accuracy, etc.) required for the specific three-dimensional tubular portion.
  • the molding condition ratio a within the range of 0.85 or more and 0.95 or less, the contact of the specific three-dimensional tubular portion
  • the planned portion can be brought into close contact with high accuracy, and by extension, a member having a specific three-dimensional tubular portion can be efficiently manufactured.
  • the first finding also applies to bending molding.
  • FIGS. 18A to 18F and FIG. 18A to 18F and FIG. 19 are views for explaining an example in which the first finding according to the present invention is applied to bending molding.
  • the arrows facing each other indicate the compression strain
  • the arrows pointing to the opposite sides indicate the tensile strain.
  • the first finding is, for example, as shown in FIG. 18A, that the closed cross section has a circular shape when viewed from the axial (core line) direction, and the peripheral length of the closed cross section is along the center line.
  • the first model M100' is formed by forming a metal material plate W100 as shown in FIG. 18B in the order of a bending forming step and an O forming step (contact portion forming step).
  • the metal material plate W100' has a fan-shaped portion W101' corresponding to the conical shape portion M101', a rectangular portion W102' corresponding to the straight portion M102', and a connecting portion W103 corresponding to the peripheral length change rate changing portion M103'. 'And has.
  • a bending forming product M110' is formed by using a bending forming die (U forming die) D110' provided with a bending forming concave die D111'and a bending forming punch D112'.
  • the left view of FIG. 18C is a side view of the bending molding die D110'and the metal material plate W100' set in the bending molding die D110', and the right figure is a right side view of these members (the left figure). The structure is seen from the right side).
  • the bent-molded concave D111' has a final shape in a range of approximately 180 ° (lower half) with respect to the centroid of the first model M100'when viewed from the centroid of the first model M100'.
  • a bending molding recess D111A' having a lower molding shape portion corresponding to the above and an upper molding shape portion formed by connecting to the lower molding shape portion and extending the upper end of the lower molding shape portion upward is formed.
  • a bending forming convex portion D112A' formed so as to correspond to the inner peripheral surface of the bending forming product M110' at a predetermined distance from the bending forming recess D111A'. Has been done.
  • the bending forming punch D112'advances (descends) and inserts the metal material plate W100' placed on the bending forming recess D111A'into the bending forming concave D111'.
  • a member (bending molded product) M110'in which the bending molding punch D112'side is opened and the concave shape portion recessed on the bending molding concave D111'side is formed is formed.
  • a compression strain as shown in FIG. 18D is generated on the concave portion side of the portion M113'corresponding to the peripheral length change rate changing portion M103'.
  • the bent molded product M110' has a portion M111' corresponding to the conical shape portion M101', a portion M112' corresponding to the straight portion M102', and a portion M113' corresponding to the peripheral length change rate change portion M103'. ..
  • the O-molding step is performed using the O-molding mold D120'.
  • the lower mold (first concave mold) D121'in which the lower mold recess D121A'is formed and the upper mold (first concave mold) D122A' in which the side end portion M110E'of the planned contact portion is formed are formed.
  • the first model M100' is formed by forming the contact portion M100C'by bringing the side end portions M110E'of the planned contact portions of the bent molded product M110' into contact with each other by the second concave type) D122'. It is formed.
  • 18E is a side view of the lower die D121', the upper die D122', and the bent molded product M110'arranged between them, and the right figure is a right side view of these members (left). The structure of the figure is seen from the right side).
  • tensile strain as shown in FIG. 18F is generated at the contact portion M100C of the peripheral length change rate changing portion M103.
  • FIG. 19 shows the outline of the bending molding process and the O forming process according to the present invention, and the bending forming punch width Du and the concave portion width (width of the contact portion forming concave portion) Do of the O forming mold constituting the forming condition ratio a. It is a figure which shows conceptually.
  • the tubular portion according to this finding is formed by using a bend-molded product (bend-molded portion) that has been bent-molded in the bend-molding step, and an O-molding die (first concave mold and first concave mold) in the O-molding step. Mold along the concave part of (2 concave type). As a result, the side ends (both end portions in the cross section) of the bent molded product (bending molded portion) are brought into contact with each other. As shown in FIG.
  • the forming condition ratio a is the width Du of the bending forming convex portion of the bending forming punch that presses the metal material against the bending forming concave die among the bending forming dies that are bent and formed in the bending forming step, and O forming. It is a numerical value defined by the ratio (Du / Do) of the width Do of the contact portion forming recess of the O-molding mold (first concave mold and second concave mold) used in the process.
  • the molding condition ratio a is 0.85 or more and 0.95 or less (fourth finding).
  • the molding condition ratio a By setting the molding condition ratio a to a value within such a range, the planned contact portion of the peripheral length change rate change portion M103'can be brought into close contact with high accuracy during the O molding process, and as a result, the peripheral length change.
  • the first model M100'having the rate change unit M103' can be efficiently manufactured.
  • the molding condition ratio a of the mold corresponding to at least the total length or a part of the specific three-dimensional tubular portion (here, the peripheral length change rate change portion M103') may be 0.85 or more and 0.95 or less.
  • the molding condition ratio a may be 0.85 or more and 0.95 or less in the entire area of the mold.
  • the molding condition ratio a is smaller than 0.85, the strain generated in the bending molding step and the O molding step becomes excessive, and the springback of the peripheral length change rate change portion M103'becomes excessive. Therefore, the closed cross section (cross section orthogonal to the longitudinal direction) of the peripheral length change rate change portion M103'becomes a vertically long oval shape greatly deviating from the target shape (here, a perfect circle), and the roundness is lowered.
  • the molding condition ratio a exceeds 0.95, the side ends of the peripheral length change rate changing portion M103'formed in the O molding step are not sufficiently adhered to or close to each other.
  • the first model M100'including the peripheral length change rate change part M103' can take various shapes. Therefore, depending on the shape of the first model M100', the suitable range of the molding condition ratio a may exist within the range of 0.85 or more and 0.95 or less. Therefore, as described above, a suitable molding condition ratio a may be searched for by finite element analysis.
  • the specific processing method is as described above.
  • the parameters to be considered include, for example, the material characteristics of the member, the shape and thickness of the metal material plate, the molding conditions in the bending forming process, the forming conditions in the O forming process, and the like.
  • the material characteristics of the member, the shape and thickness of the metal material plate, and the molding conditions in the O forming step are as described above.
  • the forming conditions in the bending forming process include, for example, the width Du of the bending forming punch, the shape of the bending forming concave die, the forming load in the bending forming process, or the displacement of the bending forming punch with respect to the bending forming concave die in the bending forming process (with the bending forming concave die). Relative position with bending forming punch) etc.
  • the second finding is the finding regarding the cross-sectional shape change portion.
  • the second finding of the present invention will be described with reference to FIGS. 3A to 3D.
  • 3A to 3D are diagrams for explaining the second finding according to the present invention.
  • the arrows facing each other indicate the compression strain
  • the arrows pointing to the opposite sides indicate the tensile strain.
  • the second finding is, for example, as shown in FIG. 3A, a rectangular closed cross section M201 which is rectangular when viewed from the axial (center line) direction, a circular closed cross section M202 which is circular, and a circular closed cross section.
  • a member model hereinafter referred to as a second model
  • M200 including a cross-sectional shape changing portion M203 formed between a rectangular closed cross section and a cross-sectional shape changing portion M203 that gradually changes its shape along a centroid line.
  • the second model M200 is formed by forming a rectangular metal material plate W200 as shown in FIG. 3B in the order of a press forming step, a flangeless step, and an O forming step (contact portion forming step). ..
  • a press forming step a flangeless step
  • O forming step contact portion forming step
  • a press forming die (U forming die) D210 including a press forming concave die D211, a press forming punch D212, and a metal material plate pressing tool D213 is used for pressing. Mold the molded product.
  • the left view of FIG. 3C is a side view of the press forming die D210 and the metal material plate W200 set in the press forming die D210, and the right figure is a right side view of these members (the structure of the left figure is on the right side). It is a view from the surface).
  • the press-molded concave D211 corresponds to the final shape in a range of approximately 180 ° (lower half) with respect to the centroid of the second model M200 when viewed from the centroid of the second model M200.
  • a press molding recess D211A having a lower molding shape portion and an upper molding shape portion formed by being connected to the lower molding shape portion and extending the upper end of the lower molding shape portion upward is formed.
  • the press-molding punch D212 is formed with a press-molding convex portion D212A configured to correspond to the inner peripheral surface of the press-molded product at a predetermined interval from the press-molding recess D211A.
  • the metal material plate pressing tool D213 straddles the press molding recess D211A and presses the metal material plate W200 on both sides of the press molding recess D211 during press molding.
  • the metal material plate W200 is press-molded by the press-molded punch D212 and the press-molded concave die D211 to form a press-molded product in which the press-molded punch D212 side is opened and the press-molded concave die D211 side is a concave-shaped portion.
  • compression and tensile strains as shown in FIG. 3D are generated on the concave portion side of the portion M213 corresponding to the cross-sectional shape changing portion M203.
  • Reference numeral M210 indicates a flangeless press-molded product.
  • the flangeless press-formed product M210 has a portion M211 corresponding to a rectangular closed cross section M201, a portion M212 corresponding to a circular closed cross section M202, and a portion M213 corresponding to a cross-sectional shape changing portion M203.
  • the O-molding step is performed using the O-molding mold D220.
  • the lower mold (first concave mold) D221 on which the lower mold recess D221A is formed and the upper mold (second concave mold) on which the upper mold recess D222A along which the side end portion M210E of the planned contact portion is formed are formed.
  • a second model M200 is formed by forming the contact portion M200C by bringing the side end portions M210E of the flangeless press molded product M210 into contact with each other by D222. The left view of FIG.
  • 3E is a side view of the lower die D221, the upper die D222, and the flangeless press molded product M210 arranged between them, and the right figure is a right side view of these members (left view). It is a view of the structure of (from the right side).
  • compression and tensile strains as shown in FIG. 3F are generated on the contact portion M200C side of the cross-sectional shape changing portion M203.
  • the length of the cross-sectional shape of the cross-sectional shape changing portion M203 (the shape of the cross section orthogonal to the core line of the cross-sectional shape changing portion M203) in the direction including the core line and the contact portion M200C (that is, the cross-sectional view).
  • the change along the centroid line of the line segment that passes through the center and the contact portion M200C and intersects the outer periphery of the cross section) may be 10% or more and 50% or less.
  • the change in the cross-sectional shape of the cross-sectional shape changing portion M203 is the difference in length between the two points in the direction including the centroid of the cross-sectional shape and the contact portion M200C at any two points set along the centroid. It is shown as a numerical value (percentage) divided by the length along the centroid of.
  • the molding condition ratio a is 0.85 or more and 0.95 or less (fourth finding).
  • the planned contact portion of the cross-sectional shape changing portion M203 can be brought into close contact with high accuracy during the O molding process, and by extension, the cross-sectional shape changing portion M203 can be brought into close contact with each other.
  • a second model M200 having a second model M200 can be efficiently manufactured.
  • the second finding also applies to bending molding.
  • FIGS. 20A to 20D are diagrams illustrating an example in which the second finding according to the present invention is applied to bending molding.
  • the arrows facing each other indicate the compression strain
  • the arrows pointing to the opposite sides indicate the tensile strain.
  • the second finding is, for example, as shown in FIG. 20A, a rectangular closed cross section M201'that is rectangular when viewed from the axial (center line) direction, a circular closed cross section M202' that is circular, and a circular shape.
  • a member model (hereinafter referred to as a second model) M200' having a cross-sectional shape changing portion M203' formed between a closed cross section and a rectangular closed cross section and gradually changing its shape along a core line.
  • the second model M200' is formed by molding a rectangular metal material plate W200' as shown in FIG. 20B in the order of a bending forming step and an O forming step (contact portion forming step).
  • a bending forming product M210' is formed by using a bending forming die (U forming die) D210' provided with a bending forming concave die D211'and a bending forming punch D212'.
  • the left view of FIG. 20C is a side view of the bending molding die D210'and the metal material plate W200' set in the bending molding die D210', and the right figure is a right side view of these members (the left figure). The structure is seen from the right side).
  • the bent-molded concave D211' has a final shape in a range of approximately 180 ° (lower half) with respect to the centroid of the second model M200'when viewed from the centroid of the second model M200'.
  • a bending molding recess D211A' having a lower molding shape portion corresponding to the above and an upper molding shape portion formed by connecting to the lower molding shape portion and extending the upper end of the lower molding shape portion upward is formed.
  • the bending forming punch D212' has a bending forming convex portion D212A' configured to correspond to the inner peripheral surface of the bending forming product M210'with a predetermined distance from the bending forming recess D211A'. It is formed.
  • the metal material plate W200' is bent and molded by the bending forming punch D212'and the bending forming concave die D211', so that the bending forming punch D212'side is opened and the bending forming concave die D211'side is a concave shape portion. 'Is formed.
  • compression and tensile strains as shown in FIG. 20D are generated on the concave portion side of the portion M213'corresponding to the cross-sectional shape changing portion M203'.
  • the flangeless press-molded product M210' has a portion M211' corresponding to a rectangular closed cross section M201', a portion M212' corresponding to a circular closed cross section M202', and a portion M213' corresponding to a cross-sectional shape changing portion M203'. ..
  • the O-molding step is performed using the O-molding mold D220'.
  • the lower mold (first concave mold) D221 on which the lower mold recess D221A'is formed and the upper mold (first concave mold) D221 on which the upper mold recess D222A'formed along the side end portion M210E'of the planned contact portion are formed.
  • the second model M200' is formed by forming the contact portion M200C'by abutting the side end portions M210E'of the planned contact portions of the bent molded product M210'with each other by the two concave type) D222'. Will be done.
  • 20E is a side view of the lower die D221', the upper die D222', and the bent molded product M210'arranged between them, and the right figure is a right side view (left) of these members. The structure of the figure is seen from the right side).
  • compression and tensile strains as shown in FIG. 20F are generated on the contact portion M200C'side of the cross-sectional shape changing portion M203'.
  • the change along the centroid line of the cross section (the length of the line segment passing through the centroid of the cross section and the contact portion M200C'and intersecting the outer periphery of the cross section) may be 10% or more and 50% or less.
  • the change in the cross-sectional shape in the cross-sectional shape changing portion M203' is the difference in length in the direction including the centroid line of the cross-sectional shape and the contact portion M200C' at any two points set along the centroid line. It is shown as a number (percentage) divided by the length along the centroid between the points.
  • the molding condition ratio a is 0.85 or more and 0.95 or less (fourth finding).
  • the planned contact portion of the cross-sectional shape changing portion M203' can be brought into close contact with high accuracy during the O molding process, and by extension, the cross-sectional shape changing portion M203 can be brought into close contact with each other.
  • a second model M200'with a' can be efficiently manufactured.
  • the third finding is that of a curved portion.
  • the third finding of the present invention will be described with reference to FIGS. 4A to 4D.
  • 4A to 4D are diagrams illustrating a third finding according to the present invention.
  • the arrows facing each other indicate the compression strain
  • the arrows pointing to the opposite sides indicate the tensile strain.
  • the third finding is, for example, an example of a member model (hereinafter, referred to as a third model) M300 having a curved portion in which a circular closed cross section is curved in the molding direction, as shown in FIG. 4A. ..
  • the third model M300 is formed by forming a rectangular metal material plate W300 as shown in FIG. 4B in the order of a press forming step, a flangeless step, and an O forming step (contact portion forming step). ..
  • a press forming step a flangeless step
  • O forming step contact portion forming step
  • a press forming die D (U forming die) 310 including a press forming concave die D311, a press forming punch D312, and a metal material plate pressing tool D313 is used. Mold a press-molded product.
  • the left view of FIG. 4C is a side view of the press forming die D310 and the metal material plate W300 set in the press forming die D310, and the right figure is a cross-sectional view perpendicular to the longitudinal direction of these members.
  • the press-molded concave D311 corresponds to the final shape in a range of approximately 180 ° (lower half) with respect to the centroid of the third model M300 when viewed from the centroid of the third model M300.
  • a press-molded recess D311A is formed which has a lower molded shape portion and an upper molded shape portion formed by connecting to the lower molded shape portion and extending the upper end of the lower molded shape portion upward.
  • the press-molded punch D312 is formed with a press-molded convex portion D312A configured to correspond to the inner peripheral surface of the press-molded product at a predetermined interval from the press-molded recess D311A.
  • the metal material plate pressing tool D313 straddles the press molding recess D311A and presses the metal material plate W300 on both sides of the press molding recess D311 during press molding.
  • the metal material plate W300 is press-molded by the press-molded punch D312 and the press-molded concave die D311 to form a press-molded product in which the press-molded punch D312 side is opened and the press-molded concave die D311 side is a concave-shaped portion.
  • compression distortion as shown in FIG. 4D occurs on the concave portion side of the press molded product M310.
  • Reference numeral M310 indicates a flangeless press-molded product.
  • the O-molding step is performed using the O-molding mold D320. Specifically, the lower mold (first concave mold) D321 on which the lower mold recess D321A is formed and the upper mold (second concave mold) on which the upper mold recess D322A along which the side end portion M310E of the planned contact portion is formed are formed.
  • a third model M300 is formed by forming the contact portion M300C by bringing the side end portions M310E of the flangeless press molded product M310 into contact with each other by D322. The left view of FIG.
  • FIG. 4E is a side view of the lower die D321, the upper die D322, and the flangeless press molded product M310 arranged between them, and the right figure is a cross section perpendicular to the longitudinal direction of these members. It is a figure.
  • compression distortion as shown in FIG. 4F is generated on the contact portion M300C side.
  • the curvature of the centroid lines may be in the range of 0.002 mm -1 or 0.02 mm -1 or less in the bending portion.
  • the molding condition ratio a is 0.85 or more and 0.95 or less (fourth finding).
  • the third finding also applies to bending molding.
  • FIGS. 21A to 21D are diagrams for explaining an example in which the third finding according to the present invention is applied to bending molding.
  • the arrows facing each other indicate the compression strain
  • the arrows pointing to the opposite sides indicate the tensile strain.
  • the third finding is, for example, as shown in FIG. 21A, in an example of a member model (hereinafter referred to as a third model) M300'in which a circular closed cross section is provided with a curved portion curved in the molding direction. is there.
  • the third model M300' is formed by molding a rectangular metal material plate W300' as shown in FIG. 21B in the order of a bending forming step and an O forming step (contact portion forming step).
  • a bending forming product M310' is formed by using a bending forming die (U forming die) D310' provided with a bending forming concave die D311'and a bending forming punch D312'.
  • the left view of FIG. 21C is a side view of the bending forming die D310'and the metal material plate W300' set in the bending forming die D310', and the right figure is a cross-sectional view perpendicular to the longitudinal direction of these members. Is.
  • the bend-molded concave D311' has a final shape in a range of approximately 180 ° (lower half) with respect to the centroid of the third model M300'when viewed from the centroid of the third model M300'.
  • a bending molding recess D311A' having a lower molding shape portion corresponding to the above and an upper molding shape portion formed by connecting to the lower molding shape portion and extending the upper end of the lower molding shape portion upward is formed.
  • a bending forming convex portion D312A' formed so as to correspond to the inner peripheral surface of the bending forming product M310' at a predetermined distance from the bending forming recess D311A'. Has been done.
  • the metal material plate W300' is bent and molded by the bending forming punch D312'and the bending forming concave die D311', so that the bending forming punch D312'side is opened and the bending forming concave die D311'side is a concave shape portion. 'Is formed.
  • compression strain as shown in FIG. 21D is generated on the concave portion side of the bending molded product M310'.
  • the O-molding step is performed using the O-molding mold D320'.
  • the lower mold (first concave mold) D321'in which the lower mold recess D321A'is formed and the upper mold (first concave mold) D322A' in which the side end portion M310E'of the planned contact portion is formed are formed.
  • the third model M300' is formed by abutting the side ends M310E'of the planned contact portions of the bent molded product M310'with each other by the second concave type) D322' to form the contact portion M300C'. It is formed.
  • 21E is a side view of the lower die D321', the upper die D322', and the bent molded product M310'arranged between them, and the right figure is perpendicular to the longitudinal direction of these members. It is a sectional view. In the O forming step, tensile and compressive strains as shown in FIG. 21F are generated on the contact portion M300C'side.
  • the curvature of the centroid lines may be in the range of 0.002 mm -1 or 0.02 mm -1 or less in the bending portion.
  • the molding condition ratio a is 0.85 or more and 0.95 or less (fourth finding).
  • the molding condition ratio a By setting the molding condition ratio a to a value within such a range, it is possible to bring the planned contact portion of the curved portion into close contact with high accuracy during the O molding process, and by extension, the third model M300 having the curved portion. 'Can be manufactured efficiently.
  • a preferable range of the molding condition ratio a may be searched for.
  • the metal material (metal plate) to which each of the above findings (and each embodiment described later) can be applied is not particularly limited, but may be, for example, a steel plate.
  • a steel plate for example, a thin-walled material (plate thickness / equivalent diameter (diameter of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the tubular portion) is 10% or less) or a high-tensile material (tensile strength (TS) is 300 MPa or more, more preferably 400 MPa). Above) and the like.
  • TS tensile strength
  • the springback becomes large, but the springback can be appropriately suppressed by setting the forming condition ratio a to 0.85 to 0.95.
  • Examples of other types of metal plates include Al plates and the like.
  • the thickness of the metal plate is not particularly limited, but may be, for example, 1.0 to 2.9 mm.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating a schematic configuration of a torsion beam assembly used in the torsion beam type rear suspension device (torsion beam type suspension device) according to the first embodiment of the present invention.
  • reference numeral 1 indicates a torsion beam Assy
  • reference numeral 10 indicates a trailing arm
  • reference numeral 11 indicates a torsion beam.
  • the reference numeral F shown in the figure indicates the front of the vehicle, and the reference numeral R indicates the rear.
  • the torsion beam Assy 1 supports a pair of left and right trailing arms 10 that rotatably support the left and right wheels, a torsion beam 11 that connects the left and right trailing arms 10, and a spring (not shown). It is provided with a pair of left and right spring receiving portions 12. Further, one end side of the absorber, which is a shock absorber, is connected to the shock absorber portion (not shown) of the torsion beam Assy1.
  • the trailing arm 10 includes, for example, a trailing arm main body 100 and a pivot mounting member 10F connected to a front end of the trailing arm main body 100 and supported by a vehicle body via a pivot shaft J. It is provided with a wheel mounting member 10R which is connected to the rear end and supports the wheel.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating the trailing arm main body 100.
  • FIG. 7A is a view of the trailing arm main body 100 viewed from the press molding punch side in the molding direction of the trailing arm main body 100
  • FIG. 7B is orthogonal to a plane formed in the molding direction including the core line. It is a view which looked at the trailing arm main body 100 from the direction (that is, the side surface)
  • FIG. 7C is a figure which shows the front side closed cross section 100F of the trailing arm main body 100 shown by the arrow view VIIC-VIIC in FIG. 7B.
  • 7D is a diagram showing a rear side closed cross section 100R of the trailing arm main body 100 shown by arrow view VIID-VIID in FIG. 7B.
  • the trailing arm main body 100 has a rectangular closed cross section formed sequentially along the center line from the front closed cross section 100F to the rear closed cross section 100R.
  • the front side closed cross section 100F has a rectangular closed cross section, and the pivot mounting member 10F is attached to the front side closed cross section 100F by welding.
  • the rear side closed cross section 100R has a circular closed cross section as shown in FIGS. 6 and 7D, and the wheel mounting member 10R side is attached to the rear side closed cross section 100R by welding.
  • the seam portion 100S is arranged on the inner side of the vehicle body in the torsion beam Assy1, for example.
  • the straight shape portion 101 has the same rectangular closed cross section as the front closed cross section 100F, but linearly from the front closed cross section 100F side toward the rear closed cross section 100R side. It is formed in a predetermined range.
  • the cross-sectional shape changing portion 102 is connected to the rear side closed cross section 100R side of the straight shape portion 101, and gradually as the rectangular closed cross section of the straight shape portion 101 moves toward the rear side closed cross section 100R side along the center of gravity. It is formed so as to shift to a circular closed cross section.
  • the cross-sectional shape changing portion 102 has a length change of 10% or more and 50% or less (for example, 40%) in the direction including the centroid line of the cross-sectional shape and the contact portion.
  • the two points set along the center of gravity are, for example, the R-side end and the F-side end of the cross-sectional shape changing portion 102.
  • the peripheral length changing portion 103 is composed of a circular closed cross section connected to the rear side of the cross-sectional shape changing portion 102, and the peripheral length of the circular closed cross section gradually increases toward the front side along the centroid line. It is a part that becomes (expands in diameter). Further, in this embodiment, for example, a curved portion 104 is formed in the peripheral length changing portion 103, and a peripheral length changing rate changing portion 105 is formed in the curved portion 104.
  • the curved portion 104 is, for example, a portion formed from the middle of the peripheral length changing portion 103 to the rear closed cross section 100R, and the centroid line is formed in a curved shape when viewed from the side. ..
  • the curved portion 104, the curvature of Zukokorosen (not shown) is formed in a range of 0.002 mm -1 or 0.02 mm -1 or less.
  • the perimeter change rate changing portion 105 is formed, for example, in the middle of the perimeter changing portion 103, and in the perimeter changing portion 103, a predetermined ratio is formed toward the front side along the centroid line.
  • the perimeter change rate of the circular closed cross section gradually increases, and concave portions and convex portions are formed in the perimeter change portion 103.
  • the peripheral length change rate change unit 105 is configured so that, for example, the change in the peripheral length change rate is in the range of 0.035 mm -1 or more and 0.35 mm -1 or less.
  • the peripheral length change rate changing portion 105 for example, in the peripheral length change rate changing portion 105, the expanded state of the peripheral length changing portion 103 is maintained, but the peripheral length changing rate changes in the reduced diameter portion or the tubular portion that shifts to the straight shape.
  • Part 105 may be configured.
  • FIG. 8 is an example of a flowchart illustrating an outline of a method for manufacturing a member according to the present invention.
  • the trailing arm main body 100 is manufactured by press molding.
  • the manufacturing process of the trailing arm main body 100 includes, for example, a material steel plate (metal material plate) preparation step (S01), a press forming step (S02), and a trimming step (flangeless step) ( S03), an O forming step (contact portion forming step) (S04), and a joining step (S05) are provided.
  • a material steel plate (metal material plate) preparation step (S01) a press forming step (S02), and a trimming step (flangeless step) ( S03), an O forming step (contact portion forming step) (S04), and a joining step (S05) are provided.
  • the dies used in the manufacturing process of the trailing arm main body 100 are, for example, a press forming die used in the press forming step and a trimming die used in the trimming step (flangeless step).
  • the O-molding die used in the O-molding step is provided.
  • the material steel sheet preparation step is a step of preparing a material steel sheet (metal material plate) to be formed in the press forming step (S01).
  • a material steel sheet preparation step for example, a flangeless press-formed product that comes into contact in the contact portion forming step is developed, and a material steel sheet having a surplus thickness added to its outer shape is prepared.
  • the outer shape of the flangeless press-formed product may be left as it is. Further, for example, it is possible to prepare a rectangular material steel plate on the assumption that the shape is adjusted in the trimming step.
  • the press forming step is a step of forming a press forming portion in which the press forming punch side in the Z axis direction is opened by press forming a material steel plate (metal material plate) with a press forming die (S02). ..
  • a material steel plate (metal material plate) is press-formed (press-formed) by a press-molding die (press-molding die) to form a press-molded product (press-molded portion) having a concave cross-sectional shape.
  • the trimming step (flangeless step) is formed by extending to the outside from both end portions of the extending portion (cross-sectional view concave portion of the press-formed product) formed in the press forming step. This is a step of removing the excess thickness) with a trimming mold to form a flangeless press-molded product having side ends on both sides (S03).
  • the press molding process if it is possible to mold a flangeless press-molded product having no surplus thickness, the flangeless process may be completed in the press molding mold.
  • the O-molding step is a step of bringing the side end portion (scheduled contact portion) of the flangeless press-molded product into contact with the O-molding die (S04).
  • the joining step is a step of joining both end portions of the contact portion formed product (O molded product) to each other to form a joined portion (S05).
  • both end portions of the contact portion of the contact portion formed product are joined to each other by welding or the like to form a seam portion (joint portion).
  • welding or the like In addition to arc welding, laser welding or the like can be applied to join the seam portion (joint portion).
  • FIG. 9 is a flowchart showing an example of a detailed procedure of the manufacturing process of the trailing arm main body 100.
  • S101 is a steel plate preparation process
  • S102 to S104 is a press forming process
  • SS105 to S107 is a trimming process (flangeless).
  • S108 to S111 indicate an O forming step (contact portion forming step)
  • S112 indicates a joining step.
  • S113 shows a step of forming the trailing arm 10 by attaching the pivot mounting member 10F and the wheel mounting member 10R to the trailing arm main body 100 by welding.
  • FIGS. 16A to 16G are diagrams showing details of the manufacturing process of the trailing arm main body 100 according to the first embodiment.
  • 15A to 15G show the formation process of the trailing arm main body 100 from the front closed cross section 100F (see FIG. 7B)
  • FIGS. 16A to 16G show the formation process of the trailing arm body 100 from the rear closed cross section 100R (see FIG. 7B). The figure seen is shown.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of a material steel plate for manufacturing the trailing arm main body 100 according to the first embodiment.
  • the material steel plate W0 is removed by the trimming step on the side end portion W10E of the developed view (the portion indicated by the alternate long and short dash line) of the flangeless press molded product of the trailing arm main body 100, for example. It is configured to have meat WH added. Further, the material steel plate W0 has a straight shape portion 101 from the front side end portion WF corresponding to the rectangular closed cross section on the front side of the trailing arm main body 100 toward the rear side end portion WR corresponding to the circular closed cross section on the rear side.
  • W104, a peripheral length change rate change portion 105, and a peripheral length change rate change corresponding portion W105 are provided, and a surplus thickness is provided on the outer side of a side end portion W10E which is a planned contact portion formed according to each portion.
  • a side WE containing the above is formed.
  • the straight corresponding portion W101 is formed in a rectangular shape, and the cross-sectional shape change corresponding portion W102 and the curved corresponding portion W103 gradually widen from the front side end portion WF toward the rear side end portion WR and the peripheral length change rate.
  • the changing portion 105 In the vicinity of the changing portion 105, it has a fan-shaped outer shape in which the degree of widening is gentle.
  • a material steel plate having a tensile strength of 400 MPa and a plate thickness of 1.2 mm is applied. It is not necessary to limit the material and thickness of the steel sheet material, but with respect to a material steel sheet having a tensile strength of 300 MPa or more, more preferably 400 MPa or more, and a thickness of about 1.0 to 2.9 mm (for example, a thin steel sheet). Therefore, it is preferable to apply the press forming method according to the first embodiment in that the influence of springback can be suppressed.
  • press molding process In the press forming step, as shown in S102 to S104 of FIG. 9, the material steel plate is placed in a press forming die (press forming die), pressed by a press forming punch and press formed, and then press formed with a surplus thickness. Take out the item.
  • FIG. 11A is a perspective view illustrating a schematic configuration of a press forming die according to the first embodiment.
  • the press-molding die D10 includes, for example, a press-molding lower die (press-molding concave die) D11 which is a fixed die, as shown in FIGS. 11A, 15A, 15B, 16A, and 16B.
  • a press-molding punch D12 that is placed above the press-molding lower die D11 and is capable of advancing and retreating in the vertical direction (Z-axis direction) with respect to the press-molding lower die D11, and press-molding on both sides of the press-molding punch D12 during press molding.
  • the lower mold D11 is provided with a steel plate pressing tool D13 for pressing the material steel plate W0.
  • the press-molded lower die D11 has a front-side closed cross-section 110R (see FIG. 15B) from the front-side shaped portion D11F forming a portion corresponding to the front-side closed cross-section 110F (see FIG. A press-molded recess D11A is provided over the rear-side shaped portion D11R forming a portion corresponding to (see FIG. 16B).
  • the press-molded recess D11A is a straight-shaped portion 101 having a rectangular closed cross section of the trailing arm body 100 in the press-molded product 110 with a surplus, a cross-sectional shape changing portion (specific three-dimensional shape portion) 102, a peripheral length changing portion 103, and a curved portion (curved portion).
  • a molded shape portion corresponding to the specific three-dimensional shape portion) 104 and the peripheral length change rate change portion (specific three-dimensional shape portion) 105 is formed.
  • the press-molded punch (U-molded punch) D12 collaborates with the press-molded lower die D11 to press-mold the material steel plate W0 to form the press-molded product 110 with a surplus when manufacturing the trailing arm main body 100. It is a type.
  • the press-molded punch D12 is closed on the rear side of the press-molded product 110 with surplus from the front-side molded convex portion D12F corresponding to the front-side closed cross section 110F (see FIG. 15B) of the press-molded product 110 with surplus.
  • a press-molded convex portion D12A is formed over the rear-side molded convex portion D12R corresponding to the cross section 110R (see FIG. 16B).
  • the width Du of the press-molded punch D12 shown in FIG. 11A is the width of the portion corresponding to the planned contact portion when the press-molded product 110 with surplus thickness is trimmed to form the flangeless press-molded product 120 (the portion concerned). The distance between the inner peripheral surfaces of) is shown.
  • the press-molded convex portion D12A is a straight-shaped portion 101 having a rectangular closed cross section of the trailing arm body 100 in the press-molded product 110 with a surplus, a cross-sectional shape changing portion (specific three-dimensional shape portion) 102, a peripheral length changing portion 103, and a curved portion. It has a molded shape portion corresponding to the (specific three-dimensional shape portion) 104 and the peripheral length change rate change portion (specific three-dimensional shape portion) 105.
  • a steel plate presser shape portion D11S corresponding to the press-molded recess D11A is formed on both sides of the press-molded recess D11A of the press-molded lower die D11.
  • the material steel plate W0 placed on the steel plate presser shape portion D11S. Is drawn into the press-molding recess D11A and can be pressed until it is press-molded.
  • the steel plate presser tool D13 is, for example, arranged above the press-molded lower die D11 across the press-molded recess D11A of the press-molded lower die D11, and can move up and down (Z-axis direction) with respect to the press-molded lower die D11. Has been done. Further, in the steel plate presser tool D13, the steel plate presser shape portion D11S corresponding to the steel plate presser shape portion D11S is formed on the lower surface, and the material steel plate W0 is pressed against the press forming lower die D11 on both sides of the press forming punch D12 during press forming. It is designed to do.
  • the press-molded product 110 with surplus thickness formed in the press-molding step includes the straight shape portion 101 of the trailing arm main body 100, the cross-sectional shape change portion 102, and the circumference.
  • FIG. 11B is a view of the press-molded product 110 with surplus thickness from the lower side (the side opposite to the press-molded punch D12), and FIG. 11C shows the press-molded product 110 formed in the molding direction including the center of gravity. It is a view seen from the direction (that is, the side surface) orthogonal to the plane.
  • the material steel plate W0 is placed in the press forming die D10 (S102).
  • the material steel plate W0 is placed on the press forming concave mold D11, and the steel plate pressing tool D13 is lowered to form the steel plate pressing shape portion.
  • the material steel plate W0 is sandwiched between the D13S and the steel plate presser shape portion D11S. Further, the press forming punch D12 is positioned above the material steel plate W0.
  • the material steel plate W0 is pressed by the press forming punch D12 (S103).
  • the press-formed punch D12 is lowered in the Z-axis direction, and the material steel plate W0 is sandwiched by the steel plate pressing member D13.
  • the material steel plate W0 is pressed by the press-formed convex portion D12A.
  • the material steel plate W0 placed on the press-molded lower die D11 is sandwiched between the steel plate presser shape portion D11S and the steel plate presser shape portion D13S by the steel plate presser member D13 until it is press-formed in the press-molded recess D11A, and is pressed.
  • the forming convex portion D12A and the press forming concave portion D11A jointly draw and form the material steel sheet W0.
  • a press-molded product (press-molded product) 110 with a surplus thickness is formed.
  • the material steel plate W0 is pressed by the steel plate pressing member D13, the material steel plate W0 can be stably drawn and formed.
  • reference numerals D11F and D11R refer to the front and rear shape portions of the press-molded recess D11A
  • reference numerals D12F and D12R refer to the front of the press-molded convex portion D12A.
  • the side shape portion and the rear side shape portion are shown.
  • the press-molded product (press-molded product) 110 with excess thickness is taken out from the press-molded lower mold D11 (S104).
  • the press-molded product with residual thickness (press-molded product) 110 has a concave portion, and one end side in the longitudinal direction is a front side closed cross section 100F of the trailing arm 100 (FIG.
  • the front side cross section 110F corresponds to (see 7B), and the other end side has a rear side cross section 110R corresponding to the rear side closed cross section 100R (see FIG. 7B).
  • flange-shaped surplus (extending portion) 110H extending outward from both side ends is formed at both end portions of the cross-sectional view concave portion of the press-molded product 110 with surplus thickness.
  • the press-molded product 110 with surplus thickness is arranged in the trimming mold, and the surplus thickness of the press-molded product in the trimming die. Is removed to form a flangeless press-molded product, and the flangeless press-molded product is taken out from the trimming mold.
  • flange-shaped surplus (extended portions) 110H extending outward from both end portions at both ends of the press-molded product (press-molded product) 110 with surplus shown in FIGS. 15B and 16B. Is formed, and an example is shown in which the excess wall 110H is removed in the trimming step.
  • the trimming step is provided can be arbitrarily set as needed. For example, if the extension portion does not exist, the trimming step may be omitted.
  • FIG. 12A is a perspective view illustrating a schematic configuration of the trimming type D20 according to the first embodiment.
  • the trimming mold D20 includes a trimming lower mold D21, a pair of trim blades D22 arranged above the trimming lower mold D21, and a trim blade D22 by lowering. Is provided with a wedge mechanism D24 that separates the blades in the Y-axis direction.
  • the trimming lower die D21 is formed with a recess D21A for arranging the press-molded product (press-molded product) 110 with surplus thickness from the front side shape portion 110F to the rear side shape portion 110R so that the surplus thickness 110H and 110H can be removed. ing.
  • the trim blade D22 and the wedge mechanism D24 are configured so as to be able to advance and retreat in the Z-axis direction with respect to the trimming lower die D21, and the trim blade D22 is arranged at a predetermined position with respect to the press-molded product (press-molded product) 110 with surplus thickness.
  • the wedge mechanism D24 is lowered to move the trim blade D22 outward in the Y-axis direction and cooperate with the trimming lower die D21 to remove the surplus thickness 110H and 110H.
  • the flangeless press-molded product 120 after trimming has a straight shape concave molding portion 121, a shape change concave molding portion 122, a peripheral length change concave molding portion 123, and a curved shape concave molding.
  • a portion 124 and a concave molding portion 125 having a variable peripheral length change rate are provided.
  • the straight-shaped concave-molded portion 121, the shape-changing concave-molded portion 122, the peripheral length-changing concave-molded portion 123, the curved-shaped concave-molded portion 124, and the peripheral length-changing rate-variable concave-molded portion 125 are the straight shapes of the press-molded product 110 with excess thickness.
  • the concave molding portion 111, the cross-sectional shape changing concave molding portion 112, the peripheral length changing concave molding portion 113, the curved concave molding portion 114, and the peripheral length change rate changing concave molding portion 115 are configured by removing the surpluses 110H and 110H. ..
  • FIG. 12B is a view of the flangeless press molded product 120 after trimming from the lower side (the side opposite to the press molding punch D12 in the press molding step), and FIG. 12C is a view including the core line in the molding direction. It is a figure which looked at the flangeless press molded article 120 from the direction (that is, the side surface) orthogonal to the formed surface.
  • the press-molded product with excess thickness (press-molded product) 110 is placed on the trimming die D20 (S105). Specifically, as shown in FIGS. 15C and 16C, the press-molded product 110 with surplus thickness is arranged in the recess D21A of the trimming lower die D21, and the upper trim blade D22 and the wedge mechanism D24 are lowered to move the left and right sides.
  • the trim blade D22 is positioned between the surpluses 110H and 110H formed on both side ends of the press-molded product 110 with surplus.
  • the wedge mechanism D24 is driven (the wedge mechanism D24 is further lowered), and the left and right trim blades D22 are moved outward from the margins 110H and 110H in the Y-axis direction to shear the flange-shaped margins 110H and 110H. ,Remove.
  • FIG. 13A is a perspective view illustrating an O-molding die D30 in manufacturing the trailing arm main body according to the first embodiment.
  • the O-molding mold D30 is arranged above the lower mold (first concave mold) D31 which is a fixed mold and the lower mold D31. It is provided with an upper die (second concave die) D32 capable of advancing and retreating in the Z-axis direction with respect to the lower die D31.
  • the lower die D31 has a lower die recess D31A for arranging the flangeless press molded product 120 from the front side shape portion 120F to the rear side shape portion 120R of the flangeless press molded product 120. Has been done.
  • the upper die D32 is provided with the side end portions 120E on both sides of the flangeless press molded product 120 in cooperation with the lower die recess D31A, so that the side from the front side shape portion 120F to the rear side shape portion 120R is extended.
  • An upper mold recess D32A is formed in which the end portions 120E are brought close to each other and further brought into contact with each other to form the contact portion forming product 130.
  • the contact portion formed product 130 includes a straight shape portion 131, a cross-sectional shape change portion 132, a circumference change portion 133, a curved portion 134, and a circumference change rate change portion 135. And have.
  • the straight shape portion 131, the cross-sectional shape change portion 132, the peripheral length change portion 133, the curved portion 134, and the peripheral length change rate change portion 135 are the straight shape portion 101, the cross-sectional shape change portion 102, and the peripheral length of the trailing arm body 100, respectively.
  • the configuration corresponds to the changing portion 103, the bending portion 104, and the peripheral length change rate changing portion 105.
  • FIG. 13A indicates the width of the lower mold recess D31A of the lower mold (first concave mold) D31.
  • FIG. 13B is a view of the contact portion formed product 130 viewed from the upper mold D32 side
  • FIG. 13C is a contact from a direction (that is, a side surface) formed in the molding direction and orthogonal to the surface including the center of gravity. It is the figure which looked at the part-formed product 130.
  • the molding condition ratios a 1 , a 2 , a 3 , a 4 , and a 5 shown in FIG. 14 are the straight shape portion 101, the cross-sectional shape change portion 102, the peripheral length change portion 103, and the curved portion 104 of the trailing arm body 100, respectively.
  • Corresponding to the circumference change rate changing portion 105 it is configured to change along the centroid line of the trailing arm main body 100.
  • the molding condition ratios a 1 , a 2 , a 3 , a 4 , and a 5 are appropriately set to 0.85 or more and 0.95 or less. These values may be set by performing the molding condition ratio setting step described above in one or a plurality of cycles.
  • the molding condition ratio a 4 is included in the molding conditions ratio a 3, such a case, either or molding condition ratio a suitable both as appropriate It is possible to use.
  • the molding condition ratios a 1 , a 2 , a 3 , a 4 , and a 5 are defined by the mathematical formula shown in the molding condition ratio ai described in FIG. 14, and the width Du of the press molding punch D12 is shown in FIG. In 11A, it corresponds to the reference numeral Du shown in the press forming punch D12 of the press forming die D10. Further, the width Do of the lower mold recess (contact portion forming recess) D31A of the contact portion forming type D30 is shown in FIG. 13A in the lower mold recess (contact portion forming recess) D31A of the lower mold (first concave type) D31. Corresponds to the code Do.
  • the width Du of the press molding punch D12 shown in FIG. 11A and the width Do of the lower mold recess D31A of the O molding die D30 shown in FIG. 13A are the press molding punch D12 and the lower mold recess (contact portion forming recess) D31A. Corresponds at positions corresponding to each other in the longitudinal direction (X-axis direction) of.
  • the width Du of the press forming punch D12 and the width Do of the lower mold recess D31A of the O forming die D30 are values corresponding to each portion of the trailing arm main body 100 shown in FIG. 14, respectively.
  • the width Do of the lower die recess D31A width Du and O molding die D30 of the press forming punch D12 corresponding to the molding condition ratio a 2 is a width Du and the width Do of the portion for molding the cross-sectional shape changing portion 132 .. Therefore, even if the molding condition ratio a changes along the centroid line, the press forming punch in the press forming process and the first concave die and the second concave die in the O forming process are relative to each other in the direction orthogonal to the center of gravity line. You don't have to move.
  • the flangeless press-molded product 120 is placed in the O-molding die D30 (S108).
  • the flangeless press-molded product 120 is placed in the lower die D31 in which the lower die recess D31A is formed, as shown in FIGS. 15D and 16D.
  • the upper mold D32 in which the upper mold recess D32A is formed is positioned above.
  • the flangeless press-molded product 120 is pressed by the O-molding die D30 (S109).
  • the flangeless press-molded product 120 is placed on the lower mold D31 and the upper mold D32 is lowered as shown in FIGS. 15D and 16D.
  • the side end portions (planned contact portions) 120E on both sides of the flangeless press molded product 120 are deformed along the upper die recess D32A.
  • the flangeless press molded product 120 is brought into contact with the planned contact portion (S110). As shown in FIGS. 15E and 16E, by pressing the flangeless press-molded product 120 with the upper die recess D32A, the flangeless press-molded product 120 is molded along the upper die recess D32A and the lower die recess D31A. As a result, the side end portions 120E on both sides of the flangeless press molded product 120 are brought into contact with each other. In FIGS.
  • reference numerals D31F and D31R refer to the front side shape portion and the rear side shape portion of the lower mold recess (contact portion forming recess) D31A
  • reference numerals D32F and D32R indicate the upper mold recess (contact). Part forming recess) The front side shape part and the rear side shape part of D32A are shown.
  • the contact portion formed product 130 is taken out from the O-molding die D30 (S111). As shown in the right view of FIGS. 15F and 16F, the contact portion 130C is formed by abutting the side end portions 120E on both sides of the flangeless press molded product 120. Further, the contact portion formed product 130 has a front side cross section 130F corresponding to the front side closed cross section 100F of the trailing arm main body 100 on one end side, and a rear side cross section 130R corresponding to the rear side closed cross section 100R on the other end side. ing.
  • both end portions 130E of the abutting portion 130C of the abutting portion forming product 130 are joined by welding to form a seam portion (joining portion) 100S (S112).
  • the seam portion 100S is formed as shown in FIGS. 15G and 16G.
  • the trailing arm body 100 is formed.
  • laser welding or the like can be applied to the seam portion (joint portion) 100S.
  • the pivot mounting member 10F and the wheel mounting member 10R are joined to the railing arm body 100 by welding (S113).
  • the pivot mounting member 10F and the wheel mounting member 10R are joined (welded) to the trailing arm body 100 and mounted.
  • the trailing arm 10 as shown in FIGS. 6, 7A to 7D is formed.
  • the trailing arm main body 100 including the cross-sectional shape changing portion 102, the bending portion 104, and the peripheral length changing rate changing portion 105 is efficiently used.
  • the trailing arm main body 100 including the cross-sectional shape changing portion 102, the bending portion 104, and the peripheral length changing rate changing portion 105 is efficiently used.
  • the width Du of the press forming punch used when forming the press forming portion from the metal material plate W0 in the press forming process. Width of the recess of the O-molding mold D30 Do (more specifically, the width of the lower recess (contact portion forming recess) D31A of the lower mold D31 and the upper mold recess (contact portion forming recess) D32A of the upper mold D32. Since the molding condition ratio a consisting of the ratio of Do) is set to 0.85 or more and 0.95 or less, springback can be appropriately suppressed, and the side end portions 120E on both sides are accurately and efficiently adhered to each other. It can be moved or brought close to the target position.
  • the side end portions 120E forming the contact portion 130C are arranged close to each other, so that the side end portions 120E can be efficiently joined without using a complicated jig or the like. Can be done.
  • the trailing arm main body 100 since the curved portion 104 bent in the plane along the molding direction is formed by the press molding die D30, the trailing provided with the curved portion 104.
  • the arm body 100 can be efficiently formed.
  • the molding condition ratio a is adjusted and set according to the position along the center of gravity of the trailing arm main body 100. Therefore, the contact portion 130C of the contact portion formed product 130 can be accurately contacted (or approached to a position where it can be joined). As a result, the trailing arm main body 100 can be efficiently manufactured.
  • FIGS. 17A to 17C are views for explaining an outline of a method for manufacturing a trailing arm main body according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 17A shows a state in which a material steel plate is pressed by a steel plate pressing tool in a press forming mold
  • 17B shows a state in which a material steel sheet is pressed against a press-molded concave mold in cooperation with a press-molding punch and a counter in a press-molding die
  • FIG. 17C shows a flangeless press when the press-molding is completed. It is a figure which shows the state which the molded product (press molded product) was molded.
  • the trailing arm main body will be described with reference to the rear side.
  • the mold used in the manufacturing process of the trailing arm 10 includes, for example, a press molding die used in the press molding step and an O molding die used in the O molding step.
  • the second embodiment differs from the first embodiment in that when press forming in the press forming step, the above-mentioned material steel plate having no surplus is used, and a flange forming the corresponding side end portion in the press forming die.
  • the point is that the less process is completed. Therefore, it is not necessary to take out the press-molded product with surplus from the press-molded molds shown in S03 of FIG. 8 and S105 to S107 of FIG. 9 and remove the surplus by the trimming mold.
  • Others are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof will be omitted.
  • the material steel sheet W0 according to the second embodiment has a configuration in which, for example, the portion indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 9 shown in the first embodiment corresponds to the outer shape. If necessary, the shape of the press molding die may be adjusted to complete the flangeless step.
  • the press-molding die D10A is a fixed die (press-molding concave die) D11B and a press-molding lower die D11B arranged above the press-molding lower die D11B.
  • a press forming punch D12 capable of advancing and retreating in the vertical direction (Z-axis direction) with respect to the D11B, and a steel plate pressing tool D13 for pressing the material steel plate W0 against the press forming lower die D11B on both sides of the press forming punch D12 during press forming.
  • the counter D11C is provided.
  • the press-molded lower die D11B is formed in the flangeless press-molded product 120 from the front-side shape portion forming a portion corresponding to the front-side closed cross section in the flangeless press-molded product 120.
  • a press-molded recess D11A is provided over the rear-side shape portion D11R forming a portion corresponding to the rear-side closed cross section 120R.
  • the press-molded recess D11A includes a straight shape portion 101 having a rectangular closed cross section of the trailing arm body 100 in the flangeless press-molded product 120, a cross-section shape change portion (specific three-dimensional shape portion) 102, and a circumference change portion 103.
  • a curved portion (specific three-dimensional shape portion) 104 formed in the peripheral length changing portion 103 and a molded shape portion corresponding to the peripheral length change rate changing portion (specific three-dimensional shape portion) 105 are formed.
  • a hole D11H in which the counter D11C is housed is formed at the bottom of the press-molded recess D11A.
  • the counter D11C has, for example, a shape portion corresponding to the press-molded recess D11A formed on the upper surface thereof, and is supported by a support rod D11L connected downward. Further, it can be stored in the hole D11H formed in the bottom of the press-molded recess D11A, and can move forward and backward in the press-molded recess D11A. Further, the counter D11C sandwiches the press forming punch D12 and the material steel plate W0 and presses them against the press forming recess D11A, so that the counter D11C cooperates with the press forming punch D12 to perform press forming.
  • the press-formed punch D12, the press-formed convex portion D12A, and the steel plate pressing member D13 are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof will be omitted.
  • the material steel plate W0 is arranged in the press-formed concave mold D11B.
  • the steel plate pressing tool D13 is lowered to hold the material steel plate W0 by the steel plate pressing shape portion D13S and the steel plate pressing shape portion D11S.
  • the press-formed punch D12 is positioned above the material steel plate W0, and the counter D11C is raised to the vicinity of the material steel plate W0.
  • the press forming punch D12 is processed to the descending end, and the counter D11C is housed in the hole D11H.
  • the material steel plate W0 is formed along the press forming recess D11A throughout, and both ends WE10 of the material steel plate W0 are separated from the steel plate holding tool D13 and drawn into the press forming recess D11A, and the press forming punch D12 and the press forming recess are formed.
  • Side end 120E is formed between D11A.
  • the formation of the side end portion is completed by the press molding die D10A, and it is not necessary to provide the trimming step (flangeless step) by the trimming die.
  • the flangeless press-molded product 120 on which the side end portion 120E is formed can be formed in the press-molded concave D11A by using the material steel plate W0.
  • the material steel plate W0 it is not necessary to provide a flangeless step using a trimming mold, and the flangeless press-formed product 120 can be efficiently formed, and productivity can be improved.
  • the press forming punch D12 and the counter D11C cooperate with each other for press forming, when both ends WE10 are separated from the steel plate pressing tool D13 and drawn into the press forming recess D11A.
  • the portion corresponding to the side end portion 120E is stably press-molded, the side end portion can be stably formed.
  • the flangeless press-molded product 120 can be molded stably and with high quality.
  • the third embodiment is an example in which the trailing arm main body 100 described above is manufactured by bending molding. Since the structures of the trailing arm main body 100, the trailing arm 10 and the torsion beam Assy1 are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • FIG. 22 is an example of a flowchart for explaining the outline of the method for manufacturing the member according to the third embodiment.
  • the manufacturing process of the trailing arm main body 100 includes, for example, a material steel plate (metal material plate) preparation step (S01'), a bending forming step (S02'), and a contact portion forming step (S03). ') And a joining step (S04') are provided.
  • the molds used in the manufacturing process of the trailing arm main body 100 are the bending mold used in the bending molding process and the O molding mold used in the O molding process (contact portion forming step). (Abutment part forming type) is provided.
  • the material steel sheet preparation step is a step of preparing a material steel sheet (metal material plate) to be formed in the bending forming step (S01').
  • a material steel sheet having an outer shape in which a bending-molded product (bending-molded portion) is developed is prepared. If necessary, the outer shape of the bent-molded product (bending-molded portion) may be formed with a surplus thickness remaining outside the bending-molded concave mold when the bending-molding process is completed. In this case, after bending and molding, excess meat may be removed by trimming.
  • the bending forming step is a step of forming a bending forming portion in which the bending forming punch side in the Z axis direction is opened by bending the material steel plate (metal material plate) with a bending forming die (S02'. ).
  • a material steel plate metal material plate
  • a bending molding die is bent and molded by a bending molding die to form a bending molded product (bending molded portion).
  • both ends (planned contact portions) of the bent molded product 120'(see FIG. 25B) are abutted by an O-molding die (contact portion forming mold). It is a step of making it (S03'). In this embodiment, it is a step of contacting both end portions (scheduled contact portions) of the bent molded product 120'with the O-molding die D30'.
  • the bending molding step when the bending molded product is formed from the material steel plate W0'which does not correspond to the outer circumference of the bending molded product 120', the surplus wall formed on the outer circumference of the bending molded product is removed by trimming.
  • the configuration may be such that the contact portion forming step is performed later.
  • the joining step is a step of joining both end portions of the contact portion formed product (O molded product) to each other to form a joined portion (S04').
  • both end portions of the contact portion of the contact portion formed product are joined to each other by welding or the like to form a seam portion (joint portion).
  • welding or the like In addition to arc welding, laser welding or the like can be applied to join the seam portion (joint portion).
  • FIG. 23 is a flowchart showing an example of a detailed procedure of the manufacturing process of the trailing arm main body 100.
  • S101' is a steel plate preparation process
  • S102' to S104' is a bending forming process
  • S105'to S108' is O.
  • the molding step is shown in S109', and the joining step is shown.
  • S110' indicates a step of forming the trailing arm 10 by attaching the pivot mounting member 10F and the wheel mounting member 10R to the trailing arm body 100 by welding.
  • 28A to 28F and 29A to 29F are diagrams showing details of the manufacturing process of the trailing arm main body 100 according to the third embodiment.
  • 28A to 28F are views of the formation process of the trailing arm main body 100 from the front closed cross section 100F (see FIG. 7B) side
  • FIGS. 15A to 15F are views from the rear closed cross section 100R (see FIG. 7B) side. The figure seen is shown.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of a material steel plate for manufacturing the trailing arm main body 100 according to the third embodiment.
  • the material steel plate W0 has, for example, from the front side end portion WF'corresponding to the rectangular closed cross section on the front side of the trailing arm main body 100 to the rear side end portion WR corresponding to the circular closed cross section on the rear side.
  • the part WE' is the planned contact part.
  • the straight corresponding portion W101' is formed in a rectangular shape, and the cross-sectional shape change corresponding portion W102'and the curved corresponding portion W103' are gradually formed from the front side end portion WF'to the rear side end portion WR'. It has a fan-shaped outer shape that widens and the degree of widening becomes gentle in the vicinity of the peripheral length change rate change portion 105'.
  • a material steel plate having a tensile strength of 400 MPa and a plate thickness of 1.2 mm is applied. It is not necessary to limit the material and thickness of the steel sheet material, but with respect to a material steel sheet having a tensile strength of 300 MPa or more, more preferably 400 MPa or more, and a thickness of about 1.0 to 2.9 mm (for example, a thin steel sheet). Therefore, it is preferable to apply the bending molding method according to the third embodiment in that the influence of springback can be suppressed.
  • FIG. 11A is a perspective view illustrating a bending molding mold in the manufacture of the trailing arm main body according to the third embodiment.
  • the bending molding D10' has a fixed bending concave D11'and a bending concave D11'. It is provided with a bending forming punch D12'which is arranged above the above and is capable of advancing and retreating in the vertical direction (Z-axis direction) with respect to the bending forming concave D11'.
  • a bending concave portion D11A' is provided over the rear side shape portion D11R'forming a portion corresponding to the above.
  • the bending molded recess D11A' is a straight shape portion 101, a cross-sectional shape changing portion 102, a peripheral length changing portion 103, a curved portion 104, and a peripheral length change rate changing portion of the trailing arm main body 100 in the bending molded product 120'.
  • a molded shape portion corresponding to 105 is formed.
  • the bend-molded punch D12' has a front-side closed cross section 120F' (see FIG. 25B) of the bend-molded product 120'and a front-side molded convex portion D12F' corresponding to the rear-side closed cross-section 120R'of the bend-molded product 120'. 25B) and the corresponding rear side molded convex portion D11R'are formed with a bent molded convex portion D12A'.
  • the bending-molded convex portion D12A' is a straight-shaped portion 101, a cross-sectional shape changing portion 102, a peripheral length changing portion 103, a curved portion 104, and a peripheral length change rate change of a rectangular closed cross section of the trailing arm main body 100 in the bent-molded product 120'. It has a molded shape portion corresponding to the portion 105.
  • the reference numeral Du shown in FIG. 25A indicates the width of the bending forming convex portion D12A'of the bending forming punch D12'.
  • the bend-molded product 120'molded in the bend-molding step has a straight shape portion 101 of the trailing arm main body 100, a cross-sectional shape change portion 102, and a peripheral length.
  • the changing portion 103, the curved portion (specific three-dimensional shape portion) 104 formed in the peripheral length changing portion 103, the straight shape bending portion 121'corresponding to the peripheral length change rate changing portion 105, and the cross-sectional shape changing bending portion 122' A peripheral length changing bending portion 123', a curved bending portion 124', and a peripheral length change rate changing bending portion 125'are provided. Note that FIG.
  • FIG. 25B is a view of the bent-molded product 120'viewed from the upper side (bending-molded punch D12'side), and FIG. 25C is a direction (that is, a side surface) formed in the molding direction and orthogonal to the surface including the center of gravity. ) Is a view of the bent molded product 120'.
  • the bent molded product 120' has a straight shape bent portion 121', a cross-sectional shape changing bent portion 122', a peripheral length changing bending portion 123', and a curved shape bending portion 124'.
  • the peripheral length change rate change bending portion 125' is provided.
  • the material steel plate W0' is placed in the bending die D10'(S102').
  • the material steel sheet W0' is placed on the bending forming concave die D11'as shown in FIGS. 28A and 29A, and the bending forming punch D12' is bent upward.
  • the molding protrusion D12A' is positioned.
  • reference numerals D11F'and D11R' are for the front side shape portion and the rear side shape portion of the bending molding recess D11A'
  • reference numerals D12F'and D12R'are for bending molding.
  • bent-molded product 120' is taken out from the bent-molded concave D11'(S104').
  • the bent molded product 120' has a concave portion, and one end side corresponds to the front side closed cross section 100F (see FIG. 7B) of the trailing arm 100.
  • the other end side is 120F', and the rear side cross section 120R' corresponding to the rear side closed cross section 100R (see FIG. 7B).
  • FIG. 26A is a perspective view illustrating an O-molding die D30'in the manufacture of the trailing arm main body according to the third embodiment.
  • the O-molding die D30' is a lower mold (first concave mold) in which a contact portion forming recess, which is a fixed mold, is formed.
  • a D31'and an upper die (second concave die) D32'arranged above the lower die D31'and capable of advancing and retreating in the Z-axis direction with respect to the lower die D31'and having a contact portion forming recess formed therein are provided. There is.
  • the lower mold recess D31A' in which the bending molded product 120'is arranged is formed from the front side shape portion 120F'to the rear side shape portion 120R'of the bending molded product 120'. Is formed over.
  • the upper mold D32' is aligned with the side end portions 120E'on both sides of the bent molded product 120', so that the front side shape portion 120F'to the rear side shape portion
  • An upper mold recess D32A' is formed so that the side end portions 120E'are brought close to each other over 120R'and further brought into contact with each other to form the contact portion formed product 130'.
  • the contact portion formed product 130' has a straight shape portion 131', a cross-sectional shape change portion 132', a circumference change portion 133', a curved portion 134', and a circumference length. It is equipped with a rate of change change unit 135'.
  • the straight shape portion 131', the cross-sectional shape change portion 132', the peripheral length change portion 133', the curved portion 134', and the peripheral length change rate change portion 135' are the straight shape portion 101 and the cross-sectional shape change of the trailing arm body 100, respectively.
  • the configuration corresponds to the portion 102, the peripheral length changing portion 103, the curved portion 104, and the peripheral length changing rate changing portion 105.
  • FIG. 26A indicates the width of the lower mold recess D31A'of the lower mold (first concave mold) D31'.
  • FIG. 26B is a view of the contact portion formed product 130'viewed from the upper mold D32 side
  • FIG. 26C is a view from a direction (that is, a side surface) formed in the molding direction and orthogonal to the surface including the center of gravity. It is the figure which looked at the contact part formed article 130'.
  • the molding condition ratios a 1 , a 2 , a 3 , a 4 , and a 5 shown in FIG. 27 are the straight shape portion 101, the cross-sectional shape change portion 102, the peripheral length change portion 103, and the curved portion 104 of the trailing arm body 100, respectively.
  • Corresponding to the circumference change rate changing portion 105 it is configured to change along the centroid line of the trailing arm main body 100.
  • the molding condition ratios a 1 , a 2 , a 3 , a 4 , and a 5 are appropriately set to, for example, 0.85 or more and 0.95 or less. These values may be set by performing the molding condition ratio setting step described above in one or a plurality of cycles.
  • the molding condition ratio a 4 is included in the molding conditions ratio a 3, such a case, either or molding condition ratio a suitable both as appropriate It is possible to use.
  • the forming condition ratios a 1 , a 2 , a 3 , a 4 , and a 5 are defined by the mathematical formula shown in the forming condition ratio ai shown in FIG. 27, and the width Du of the bending forming punch D12'is defined.
  • FIG. 25A it corresponds to the reference numeral Du shown in the bending forming punch of the bending forming die D10'
  • the width Do of the lower die recess D31A' of the O forming die D30' is the lower die (first concave die) in FIG. 26A. It corresponds to the symbol Do shown in the lower die recess (contact portion forming recess) D31A'of D31'.
  • the width Du of the bending forming punch D12'shown in FIG. 25A and the width Do of the lower die recess D31A' of the O forming die D30' shown in FIG. 26A are the lengths of the bending forming punch D12'and the lower die recess D31A'. They correspond at positions corresponding to each other in the direction (X-axis direction).
  • the width Du of the bending punch D12'and the width Do of the lower mold recess D31A' of the O forming die D30' are values corresponding to each part in the trailing arm main body 100 shown in FIG. 27, respectively.
  • the lower die recess D31A of 'width Du and O molding die D30 of' press forming punch D12 corresponding to the molding condition ratio a 2 'width Do of the cross-sectional shape changing portion 132' width Du and the portion forming the The width is Do.
  • the bending forming punch in the bending forming step and the first concave die and the second concave die in the O forming step are relative to each other in the direction orthogonal to the center of gravity line. You don't have to move.
  • the bent-molded product 120' is placed in the O-molding die D30'(S105').
  • the bend-molded product 120' is placed in the lower mold D31'in which the lower mold recess D31A' is formed, as shown in FIGS. 28C and 29C.
  • the upper mold D32'with the upper mold recess D32A'formed is positioned above.
  • the contact portion formed product 130' is taken out from the O-molding die D30'(S108'). As shown in the right view of FIGS. 28E and 29E, the contact portion 130'is formed by contacting the side end portions 120E'on both sides of the bent molded product 120' to form the contact portion 130C'. Further, in the contact portion formed product 130', one end side is a front side cross section 130F'corresponding to the front side closed cross section 100F of the trailing arm main body 100, and the other end side is a rear side cross section 130R corresponding to the rear side closed cross section 100R. 'It is said.
  • both end portions 130E'of the abutting portion 130C'of the abutting portion formed product 130' are joined by welding to form a seam portion (joining portion) 100S'(S109'). ..
  • the seam portion 100S' is formed as shown in FIGS. 28F and 29F.
  • the trailing arm body 100 is formed.
  • laser welding or the like can be applied to the seam portion (joint portion) 100S'.
  • the pivot mounting member 10F and the wheel mounting member 10R are joined to the railing arm body 100 by welding (S110').
  • the pivot mounting member 10F and the wheel mounting member 10R are joined (welded) to the trailing arm body 100 and mounted.
  • the trailing arm 10 as shown in FIGS. 6, 7A to 7D is formed.
  • the trailing arm main body 100 including the cross-sectional shape changing portion 102 and the peripheral length changing rate changing portion 105 is efficiently manufactured. be able to.
  • the width Du of the bending forming punch used when forming the bending forming portion from the metal material plate W0'in the bending forming process, and the width Du of the O forming die From the ratio of the width Do (more specifically, the width Do of the lower mold recess (contact portion forming recess) D31A'and the upper mold D32'upper mold recess (contact portion forming recess) D32A' of the lower mold D31'). Since the molding condition ratio a is set to 0.85 or more and 0.95 or less, springback can be appropriately suppressed, and the side end portions 120E'on both sides can be brought into close contact with each other accurately and efficiently, or aim. Can be brought close to the position of.
  • the side end portions 120E'on both sides forming the contact portion 130C' are arranged close to each other, so that they can be efficiently joined without using a complicated jig or the like. it can.
  • the molding condition ratio a is set to less than 1.0, the press-molded product 120 can be easily arranged in the lower mold recess D31A'and the upper mold recess D32A' of the O molding die D30'. .. As a result, the trailing arm main body 100 can be efficiently manufactured, and by extension, the weight of the member and the member for an automobile can be easily reduced and the manufacturing cost can be reduced.
  • the curved portion 104 bent in the plane along the molding direction is formed by the press molding die D30', the curved portion 104 is provided.
  • the trailing arm body 100 can be efficiently formed.
  • the molding condition ratio a is adjusted and set according to the position along the center of gravity of the trailing arm main body 100. Therefore, the contact portion 130C'of the contact portion formed product 130'can be accurately contacted (or approached to a position where it can be joined). As a result, the trailing arm main body 100 can be efficiently manufactured.
  • the present invention is not limited to each of the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
  • the member in the above embodiment, the case where the member is the trailing arm main body 100 (trailing arm 10) has been described, but the member may be applied to other automobile members instead of the trailing arm main body 100. .. Further, instead of the automobile member, it may be applied to a member constituting a building structure or a mechanical structure. Further, for example, the method for manufacturing a member according to the present invention may be applied to the manufacture of a line pipe or the like in which a peripheral length change rate changing portion, a cross-sectional shape changing portion or a curved portion is formed over a part or the entire length.
  • the molding condition ratio a is set to 0.85 or more and 0.95 or less over the entire length of the contact portion forming product 130 forming the trailing arm main body 100, and the molding condition ratio at each portion is set.
  • the molding condition ratio a is set to 0.85 or more and 0.95 or less for the entire length or a part of the specific three-dimensional tubular portion.
  • the molding condition ratio a may be set to a range outside the range of 0.85 or more and 0.95 or less, or the molding condition ratio a may be set to a constant value over the entire length.
  • the molding condition ratio a may be set to 0.85 or more and 0.95 or less for the tubular portion other than the cross-sectional shape changing portion, the curved portion, and the peripheral length change rate changing portion.
  • the molding condition ratio a is determined by using the finite element method
  • the molding condition ratio a may be set by a calculation method other than the finite element method or an experiment. ..
  • the trailing arm main body (automotive member, member) 100) is formed into a tubular portion over the entire length has been described, but for example, a blade other than the tubular portion is part of the member. It may be applied to a member having a shaped structure (for example, mounting ribs and stays) or a channel-shaped structure (for example, a connecting arm portion).
  • the side end portions 120E and 120E'on both sides of the press-molded product 120 and the bent-molded product 120'are substantially adhered to each other over the entire length and then joined is described.
  • the side ends 120E and 120E'on both sides may be brought into contact with each other (opposed) to the extent that they can be joined by welding or the like, or a gap may be formed in a part of the side ends that are in close contact with each other.
  • the side ends on both sides may be arranged close to each other with a predetermined gap over the entire length. Further, when a gap is formed, the gap may be formed at a different interval depending on the position along the gap. Further, whether or not the abutting portion is joined by welding or the like can be arbitrarily set, and a part of the contact portion may be joined.
  • the trailing arm main body 100 has a cross-sectional shape changing portion 102 having a length change of 10% or more and 50% or less in the direction including the center line of the cross-sectional shape and the contact portion, and a curvature of 0. and .002Mm -1 or 0.02 mm -1 or less of the bending portion 104, a change in peripheral length change rate between the first end portion (the starting point) the second end portion (end point) is 0.035 mm -1 or 0.35mm
  • the peripheral length change rate changing portion 105 of -1 or less has been described, at least one of the cross-sectional shape changing portion 102, the curved portion 104, and the peripheral length changing rate changing portion 105 may be provided. Further, the numerical values of the cross-sectional shape changing portion 102, the curved portion 104, and the peripheral length change rate changing portion 105 can be appropriately set without being limited to the above range.
  • the structure may include a step of imparting curvature to the side end portions WE and WE'on both sides in the width direction of the material steel plates W0 and W0'along the edges.
  • a step of drilling, imparting local unevenness, or performing restoric may be performed.
  • the core may be inserted into a part or all of the tubular portion to perform molding.
  • the molding condition ratio a the material characteristics of the member, the shape and thickness of the metal material plate, the molding conditions in the bending molding step, and the molding conditions in the contact portion forming step are evaluated and suitable based on the settings.
  • parameters other than the above may be substituted, or the molding condition ratio a may be evaluated including parameters other than the above.
  • the press-molded product 120 after trimming the flange-shaped press-molded product (press-molded product) 110 with excess wall is brought into contact with the press-molded product 120 in the contact portion forming step.
  • the step is provided can be arbitrarily set, and a surplus wall (extending portion) extending along the wall portion having a concave cross-sectional shape may be formed.
  • the trailing arm main body 100 is integrally formed in the press molding step (or bending molding process) and the O forming step has been described, but for example, the press molding step (or bending molding step) and The trailing arm main body 100 may be formed by forming a closed cross section such as a circular closed cross section or a polygon in the contact portion forming step and performing restoric molding thereof.
  • the metal material plate is applied to, for example, a material steel sheet having a tensile strength of 400 MPa. Needless to say, it may be applied to a metal material plate other than a material steel plate having a value lower than 400 MPa and a steel plate in which springback occurs.
  • Experimental Example 1 In Experimental Example 1, the above-mentioned second model M200 was manufactured by press molding (second finding). As the metal material plate W200, a steel plate having a tensile strength of 600 MPa and a thickness of 2.0 mm was used. Then, the second model M200 is obtained by variously changing the molding condition ratio a and the change Rh along the centroid line of the length in the direction including the centroid line of the cross-sectional shape of the cross-sectional shape changing portion M203 and the contact portion M200C. Manufactured and evaluated for the quality of these second models M200. Rh was the median value of the values measured at both ends and the center of the cross-sectional shape changing portion M203 in the longitudinal direction. The outer diameter of the circular closed cross section M202 is 40 mm, which is common. The evaluation items were "gap between abutments after springback" and “shape accuracy after springback". The details of the evaluation method are as follows.
  • the height of the second model M200 (the contact portion from the outer peripheral surface portion of the contact portion).
  • the distance (that is, the outer diameter) to the outer peripheral surface portion facing the surface was measured.
  • the distance from the upper end of the upper mold recess D222A to the lower end of the lower mold recess D221A was measured with the upper mold D222 and the lower mold D221 completely abutted.
  • Experimental Example 2 In Experimental Example 2, the above-mentioned first model M100'was manufactured by bending molding (first finding). As the metal material plate W100', a steel plate having a tensile strength of 600 MPa and a thickness of 1.6 mm was used. Then, the molding condition ratio a and the peripheral length change rate Rc of the peripheral length change rate change portion M103'were variously changed to evaluate the quality of the first model M100'.
  • the perimeter change rate Rc is a value obtained by dividing the difference in the perimeter change rate measured at both ends of the perimeter change rate change portion M103'by the intervals (length, dimensions) along the centroid lines at both ends. ..
  • the evaluation items were "gap between abutments after springback" and "shape accuracy after springback". The measurement and evaluation of the evaluation items were carried out according to Experimental Example 1. The results are summarized in Table 2.
  • Experimental Example 3 In Experimental Example 3, the above-mentioned third model M300'was manufactured by bending molding (third finding). As the metal material plate W300', a steel plate having a tensile strength of 600 MPa and a thickness of 2.8 mm was used. Then, the molding condition ratio a and the curvature Rl of the third model M300'were variously changed to evaluate the quality of the third model M300'. The curvature Rl was set to the median value of the values measured at both ends and the center of the third model M300'. The evaluation items were "gap between abutments after springback" and "shape accuracy after springback". The measurement and evaluation of the evaluation items were carried out according to Experimental Example 1. The results are summarized in Table 3.
  • the method for manufacturing an automobile member According to the method for manufacturing a member according to the present invention, the method for manufacturing an automobile member, and a mold, it is possible to efficiently manufacture a member including an automobile member having a specific three-dimensional tubular portion. , Industrially available.

Landscapes

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Abstract

本発明のある観点による部材の製造方法は、特定三次元筒状部を備えた部材を製造する部材の製造方法であって、U成形パンチを含むU成形金型を用いて前記金属材料板をU成形することで、断面視凹形状のU成形品を製造するU成形工程と、前記U成形品の側端部同士をO成形金型により当接することで当接部を形成するO成形工程と、を含み、成形条件比a=Du/Doが、0.85以上0.95以下に設定される。

Description

部材の製造方法、自動車用部材の製造方法、及び金型
 本発明は、金属材料板から筒状部を形成する部材の製造方法、自動車用部材の製造方法及び金型に関する。
 本願は、2019年3月29日に、日本に出願された特願2019-066238号及び特願2019-066239号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 周知のように、自動車産業においては、用途に応じて種々の車両用サスペンションが実用化されている。
 例えば、トーションビーム式サスペンション装置は、左右の車輪をアームにより回転自在に支持するとともに左右端近傍にスプリングの一端を配置可能とされたトーションビームAssyと、トーションビームと車体とを連結するスプリングと、アブソーバとを備えた構成とされている。
 トーションビームAssyは、例えば、左右の車輪を回転自在に支持する左右一対のトレーリングアームがトーションビームにより連結され、さらにトーションビームの左右端近傍には一対のスプリング受部が形成されている。
 そして、トーションビームAssyは、車体の左右側から中央に向かって伸びるピボット軸を介して車体と接続されることで、左右の車輪が車体に対して揺動するようになっている。
 また、スプリング受部には、スプリングの一端側が配置されていて、車輪、トレーリングアーム及びスプリングを介して路面から受けた荷重を車両に伝達するようになっている。そのため、例えば、トレーリングアームには、大きな荷重が付加されることとなり、大きな強度が要求されている。
 このようにトレーリングアームをはじめとする自動車用部材(例えば、リンク部材等)は、大きな強度が必要とされる一方で、軽量化も必要とされること多い。このような理由から筒状の複雑な形状が求められている。例えば、自動車用部材は、周長(図心線に直交する断面の周長)の図心線に沿った変化率が変化する周長変化率変化部と、図心線に直交する断面の形状が図心線に沿って変化する断面形状変化部と、図心線が曲率を有する湾曲部との少なくともいずれか一つが形成された特定三次元筒状部を有している場合がある。従来は、筒状の自動車用部材を金属材料板から製造する場合には、中途でのトリミングを含む多工程のプレス加工により成形してから接合部を溶接することが多く、コスト削減が容易であるとは言いにくい(例えば、特許文献1、2参照。)。
 一方、ラインパイプをはじめとする厚肉のストレート丸管の製造において、鋼板(金属材料板)を断面U字形U成形(例えばプレス成形または曲げ成形)して、次いで断面円形の丸管(筒状体)にO成形するUO成形方法が利用されている(例えば、特許文献3参照。)。
 また、ストレート丸管を対象とした当接部形成工程後における真円度やシーム部の密着性に関しては、U成形パンチの幅DuとO成形金型(当接部形成型)の凹部幅Doに基づく比a(=Du/Do、以下、成形条件比aという。)の影響について解析、実験の両面から充分な検討がなされており技術的に確立されている(例えば、非特許文献1参照。)。
 ところで、近年、上述したUO成形方法において、上述した特定三次元筒状部を備えた部材(自動車用部材)を、効率的に製造するための技術が要望されている。
日本国特許第3114918号公報 日本国特開2012-115905号公報 日本国特開2004-141936号公報
「成形品の形状に関する解析(川田勝巳、戸澤康壽)」(塑性と加工、vol.21 no.230(1980)P234~P240
 しかしながら、例えば、特許文献3に記載の技術は、厚肉のストレート丸管(API X60以上、肉厚/外形比が4%以上)を対象として、真円度を向上するためにプレス成形パンチの幅DuとO成形金型の凹部幅Doに基づく成形条件比a(=Du/Do)を、0.7以下(望ましくは0.65 以下)に設定してUO成形することが開示されているものの、例えば、上述した特定三次元筒状部の当接予定部を高精度に当接する技術としては適していない。
 さらに、上述した特定三次元筒状部を有する自動車用部材をはじめとする三次元形状を含んだ部材を、例えば、超高張力鋼を用いて製造することは不可能であるといえる。
 また、自動車用部材をはじめとする薄肉の筒状部(肉厚/外径比10%以下)においては、上述した成形条件比a(=Du/Do)が小さ過ぎると、当接部形成工程後における閉断面が縦長の卵形になり真円度が低下することから、薄肉の部材への適用が困難であるという問題がある。
 また、非特許文献1に記載の研究成果も、ストレートな丸管を対象とするものであり、円形閉断面がストレートに連続する丸管以外の三次元形状を含んだ筒状部、例えば上述した特定三次元筒状部に適用することは困難である。
 また、UO成形を適用して上述した特定三次元筒状部を有する部材を製造する場合、スプリングバックに起因して当接部(接合予定部)同士の間に隙間が生じる場合がある。このため、当接部を接合する際には、当接部を拘束して当接部に生じた隙間を最小限にしたうえで接合を行う必要がある。しかし、この場合、接合時に当接部を拘束することが必要となり、管を拘束する冶具が複雑化するなど、作業性が悪化して生産性が低下するという問題が生じる。
 特に、自動車用部材への適用が望まれる高強度、薄肉の鋼板は、スプリングバックが大きく当接部に大きな隙間が生じることから、筒状部の三次元形状を冶具などによって密着させることは非常に困難である。このため、三次元形状や異形断面を有する筒状部、特に上述した特定三次元筒状部の当接予定部を高精度に密着させ、上記部材を効率的に製造することが可能な技術が要望されている。
 本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、金属材料板を加工して、上述した特定三次元筒状部を備えた部材を効率的に形成(製造)することが可能な部材の製造方法、自動車用部材の製造方法及び金型を提供することを目的とする。
 上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
 本発明のある観点によれば、金属材料板を加工して、筒状部の断面形状が図心線に沿って変化する断面形状変化部と、前記筒状部の周長が図心線に沿って変化するとともに前記周長の変化率が変化する周長変化率変化部と、前記筒状部の図心線が曲率を有する湾曲部と、のうち、少なくともいずれか一つを含む特定三次元筒状部を備えた部材を製造する部材の製造方法であって、U成形パンチを含むU成形金型を用いて前記金属材料板をU成形することで、断面視凹形状のU成形品を製造するU成形工程と、前記U成形品の側端部同士をO成形金型により当接することで当接部を形成するO成形工程と、を含み、前記U成形パンチの前記特定三次元筒状部に対応する部位のパンチ幅Duと、前記O成形金型の前記特定三次元筒状部に対応する部位の凹部幅Doとの比からなる成形条件比a=Du/Doが、0.85以上0.95以下に設定されることを特徴とする部材の製造方法が提供される。
 本発明の他の観点によれば、上記部材の製造方法を適用することを特徴とする自動車用部材の製造方法が提供される。
 本発明の他の観点によれば、上記部材の製造方法に用いられる金型であって、前記U成形金型と、前記O成形金型とを備え、前記成形条件比aが、0.85以上0.95以下に設定されることを特徴とする金型が提供される。
 本発明の上記観点に係る部材の製造方法、自動車用部材の製造方法及び金型によれば、U成形工程において金属材料板からU成形品を成形する際に用いるプレス成形パンチの幅Duと、U成形品の側端部同士を当接させるO成形工程において用いるO成形金型の凹部幅(当接部形成凹部の幅)Doの比からなる成形条件比a=Du/Doが0.85以上0.95以下に設定されているので、スプリングバックを適切に抑制することが可能となり、O成形工程において形成する特定三次元筒状部の側端部同士を正確かつ効率的に密着させ、又は狙いの位置に近接させることができる。ここで、成形条件比aが0.85未満となる場合、特定三次元筒状部のスプリングバックが過大となり、特定三次元筒状部の閉断面(長手方向に直交する断面)が狙いの形状から大きく外れる。例えば、狙いの形状が真円となる場合、閉断面が縦長の卵形になり真円度が低下する。成形条件比aが0.95を超える場合、O成形工程において形成する特定三次元筒状部の側端部同士が十分に密着しない。
 また、O成形工程後に、当接予定部の端部同士を密着させ、又は狙いの状態に近接して配置することにより、治具等を複雑化することなく効率的に接合することができる。
 また、成形条件比aが1.0未満に設定されているので、U成形品をO成形金型内に容易に配置することができる。
 その結果、特定三次元筒状部からなる筒状部及び少なくとも一部が特定三次元筒状部とされた筒状部を効率的に形成することができ、ひいては、部材及び自動車用部材を容易に軽量化するとともに製造コストを削減することができる。
 ここで、前記U成形金型は、前記U成形パンチであるプレス成形パンチと、前記プレス成形パンチと対応するプレス成形凹部が形成されたプレス成形凹型とを有し、前記U成形工程は、前記プレス成形パンチを、前記プレス成形凹型に近接する方向に相対的に移動させることで、前記金属材料板を、断面視凹形状部と、前記断面視凹形状部の両側端部から外部に延出した延出部とを有するプレス成形品に成形するプレス成形工程と、前記プレス成形品から前記延出部を除去することで、前記U成形品を製造するフランジレス化工程と、を含んでいてもよい。
 この明細書において、プレス成形とは、プレス成形パンチと、プレス成形凹部が形成されたプレス成形凹型によりプレス成形品を成形することをいう。より具体的には、金属材料押え工具(例えば、ブランクホルダ等)によって、プレス成型凹部の外方(側方部)で金属材料板を押さえ、プレス成形パンチをプレス成形凹型に近接する方向に相対的に移動(前進)させて、プレス成形凹部の端部から外方に延出する延出部を押さえながら、金属材料板に断面視凹形状部を成形することをいう。
 また、フランジレス化工程とは、前記延出部の無いプレス成形品(=フランジレスプレス成形品)を形成することをいい、例えば、プレス成形後に断面視凹形状の両側端部から外方に延出したフランジ状の延出部をトリミング等により除去する工程のほか、プレス成形する際に一旦形成された延出部を、プレス成形凹部内に押し込むことで、断面視凹形状部の一部とする工程、一旦形成された延出部を曲げ成形して断面視凹形状部の一部とする工程等を含むものとする。なお、フランジレスプレス成形品は、プレス成形品の一形態であり、単にプレス成形品という場合がある。
 また、この明細書において当接予定部を当接するとは、フランジレスプレス成形品の対応する側端部同士を密着させることのほか、例えば、溶接等によって接合可能な程度の隙間(狙いの間隔)を形成すること、密着した側端部の一部に隙間が形成されていること、側端部の全長にわたって所定の隙間をあけて近接配置することを含むものとする。
 また、隙間が形成されている場合に、隙間の間隔は、隙間が形成された区間の一部が他の部分と異なって形成されていてもよい。すなわち、全区間にわたって一定である必要はないものとする。
 また、前記U成形金型は、前記U成形パンチである曲げ成形パンチと、前記曲げ成形パンチと対応する曲げ成形凹部が形成された曲げ成形凹型とを有し、前記U成形工程は、前記曲げ成形パンチを、前記曲げ成形凹型に近接する方向に相対的に移動させることで、前記U成形品を製造してもよい。
 この明細書において、曲げ成形とは、曲げ成形パンチと曲げ成形凹型によって、U成形部を成形することをいい、より具体的には、曲げ成形パンチにより金属材料板を押圧する際に、ブランクホルダ等によって金属材料板を押圧することなく成形することをいう。すなわち、曲げ成形の趣旨は、断面視凹形状とされた金属材料板の両側端部から外部に延出した延出部(フランジ部)や絞り抜きによる余肉を形成しないことである。
 また、この明細書において長手方向とは、長尺な部材(例えば特定三次元筒状部を有する部材)が延在する方向である。また、図心線とは、筒状部の各部位において断面積が最小となる最小断面(すなわち、長手方向に直交する断面)の図心を長手方向に接続した線をいう。
 なお、プレス成形工程におけるプレス成形パンチの進退方向及びO成形工程における第1凹型及び第2凹型(O成形金型を構成する金型)の相対移動方向は、図心線と直交する方向である必要がないことはいうまでもない。
 また、筒状部の断面形状は、筒状部の図心線(長手方向)に直交する断面の形状である。周長変化部とは、筒状部において図心線と直交して定義される周長(すなわち、図心線(長手方向)に直交する断面の外周円の長さ)が図心線に沿って変化する部分をいい、図心線に沿った任意の二点で周長が変化していることで特定することができる。
 また、周長変化部において、図心線に沿って設定した任意の二点における周長の差を、この二点間の図心線に沿った長さで除した数値(の百分率)を周長変化率という。
 また、周長変化率変化部とは、周長変化率が図心線に沿って変化する部分をいう。
 ここで、前記フランジレス化工程は、前記プレス成形工程において前記断面視凹形状部および前記延出部を形成した後に、前記プレス成形パンチをさらに前進させて行うようにしてもよい。
 この観点によれば、フランジレス化工程は、プレス成形工程において断面視凹形状部および前記延出部を形成した後に、プレス成形パンチをさらに前進させて行うので、プレス成形品をU成形金型から取り出すことなく、金属材料板を押さえるために必要とされた延出部を、フランジレスプレス成形品に成形することができる。
 その結果、金属材料板を押さえるために必要とされた延出部をトリミングする工程を設ける必要がなく、フランジレス成形品を効率的に形成することが可能となり、生産性を向上することができる。
 また、前記プレス成形凹型が有するカウンタを、前記プレス成形凹部に対して、前記プレス成形パンチの進退方向に沿って進退させるようにしてもよい。
 ここで、前記プレス成形凹型に前記カウンタを備えさせるようにしてもよい。
 この観点によれば、プレス成形凹型が有するカウンタとプレス成形パンチとによって、プレス成形品を挟圧することが可能であるので、プレス成形品を効率的に製造することができる。
 また、前記断面形状変化部は、前記断面形状(筒状部の図心線に直交する断面の形状)の前記図心線と前記当接部を含む方向における長さ(すなわち、当該断面の図心と当接部とを通り、かつ当該断面の外周と交差する線分の長さ)の前記図心線に沿う変化が10%以上50%以下であってもよい。
 ここで、前記断面形状変化部が上述した特性を有するように、前記金型を設計してもよい。
 この観点によれば、断面形状変化部は、前記断面形状の図心線と当接部を含む方向(=プレス成形方向)における長さの前記図心線に沿う変化が10%以上50%以下の断面形状変化部であり、成形しにくい断面形状変化部を備えた部材を効率的に製造することができる。
 ここで、断面形状変化部とは、図心線に沿って、図心線と直交する断面形状が変化する部分をいう。
 また、断面形状変化部における断面形状の変化は、図心線に沿って設定した任意の二点における前記断面形状の図心線と当接部を含む方向における長さの差を、この二点間の図心線に沿った長さで除した数値(の百分率)として示される。
 また、前記周長変化率変化部の第1端部と第2端部との周長変化率の変化が0.035mm-1以上0.35mm-1以下であってもよい。
 ここで、前記周長変化率変化部が上述した特性を有するように、前記金型を設計してもよい。
 この観点によれば、周長変化率変化部の第1端部と第2端部との周長変化率の変化が0.035mm-1以上0.35mm-1以下とされていて、成形しにくい部材を効率的に製造することができる。
 ここで、周長変化率変化部とは、筒部の周長変化率が図心線に沿って変化する部分であり、数学的には、図心線に沿った周長変化量を微分して得られる周長変化率が、図心線に沿って変化する部分をいう。
 また、周長変化率変化部の第1端部と第2端部の間における周長変化率の変化(数値)とは、周長変化率変化部の第1端部(始点)、第2端部(終点)のそれぞれの周長変化率の差を、第1端部と第2端部との図心線に沿った間隔(長さ、寸法)で除した値(絶対値)によって定義するものとする。
 周長変化率は、例えば、形状測定器により測定した曲面形状や、他の測定方法で測定したデータに基づいて算出することが可能である。なお、本発明の形状に関する他のパラメータも同様の方法で測定することが可能である。
 また、前記湾曲部における図心線の曲率が0.002mm-1以上0.02mm-1以下の範囲であってもよい。
 ここで、前記湾曲部が上述した特性を有するように、前記金型を設計してもよい。
 この観点によれば、筒状部における図心線の曲率が0.002mm-1以上0.02mm-1以下の範囲の部分を含んでいて、成形しにくい湾曲部を備えた部材を効率的に製造することができる。
 また、前記成形条件比aが、前記特定三次元筒状部の図心線に沿って変化してもよい。
 ここで、前記成形条件比aが上述した特性を有するように、前記金型を設計してもよい。
 この観点によれば、成形条件比aが、特定三次元筒状部の図心線に沿って変化するので、特定三次元筒状部の当接部の全長にわたって側端部を正確かつ効率的に密着させ、又は狙いの位置に近接させることができる。
 本観点に係る部材の製造方法は、前記U成形工程に先立って1または複数のサイクルで行われる成形条件比設定工程をさらに含み、前記成形条件比設定工程は、前サイクルの前記成形条件比設定工程で設定された前記成形条件比aまたは前記成形条件比aの初期値と、前記部材の材料特性と、前記金属材料板の形状及び板厚と、前記U成形工程における成形条件と、前記O成形工程における成形条件と、を含む条件を考慮した有限要素解析を行うことで、前記U成形工程によって生じる前記特定三次元筒状部の図心線に沿った方向の歪量と、前記O成形工程によって生じる前記特定三次元筒状部の図心線に沿った方向の歪量及び前記側端部同士の相対位置と、を含む形状パラメータを推定し、前記形状パラメータが所望の条件を満たすまで、前記成形条件比設定工程を繰り返し行うようにしてもよい。
 ここで、前記金型は、上記の成形条件比設定工程により設計された成形条件比aに基づいて設計されてもよい。
 この観点によれば、成形条件比aと、部材の材料特性と、金属材料板の形状及び板厚と、U成形工程における成形条件と、O成形工程における成形条件と、を含む条件を考慮した有限要素解析を行うことで、U成形工程によって生じる前記特定三次元筒状部の図心線に沿った方向の歪量と、O成形工程によって生じる前記特定三次元筒状部の図心線に沿った方向の歪量及び前記側端部同士の相対位置と、を含む形状パラメータを推定する。そして、成形条件比aは、この形状パラメータに基づいて設定されるので、成形条件比aの精度をより高めることができ、ひいては、特定三次元筒状部をより効率的かつ安定して形成することができる。
 この明細書において、部材の材料特性とは、部材を構成する材料のヤング率、降伏強度(耐力)、引張試験における応力と歪の関係(応力-歪曲線等)等をいう。
 また、金属材料板の形状及び板厚とは、部材及び特定三次元筒状部に対応して形成された金属材料板の形状及び金属材料板の板厚をいう。
 また、U成形工程における成形条件とは、例えば、U成形パンチ(例えばプレス成形パンチ、曲げ成形パンチ)の幅Du、成形凹型(例えばプレス成形凹型、曲げ成形凹型)の形状、U成形工程における成形荷重、あるいは、U成形工程における、成形凹型に対するU成形パンチの変位(成形凹型とU成形パンチとの相対的位置)等をいう。
 また、O成形工程における成形条件とは、O成形金型の当接部形成凹部の形状(凹部幅Doを含む)、O成形工程における成形荷重、あるいはO成形金型における第1凹型に対する第2凹型の変位(O成形金型の第1凹型と第2凹型の相対的位置)をいう。
 なお、上記パラメータに代用可能なパラメータを使用してもよいし、上記パラメータ以外のパラメータを含めてもよい。
 本発明の上記観点に係る部材の製造方法、自動車用部材の製造方法、及び金型によれば、筒状部に断面形状変化部と周長変化率変化部と湾曲部のうち、少なくともいずれか一つを含む特定三次元筒状部を備えた部材を効率的に製造することができる。
本発明に係る第1の知見を説明する図であり、第1の知見に係る第1のモデルの一例を示す図である。 本発明に係る第1の知見を説明する図であり、第1のモデルに係る金属材料板の一例を示す図である。 本発明に係る第1の知見を説明する図であり、第1のモデルに係るプレス成形工程の一例を示す図である。 本発明に係る第1の知見を説明する図であり、第1のモデルに係るプレス成形工程において成形中の延出部を有するプレス成形品の一例を示す概念図である。 本発明に係る第1の知見を説明する図であり、第1のモデルに係るプレス成形工程の一例を示す図心線を含む断面の図である。 本発明に係る第1の知見を説明する図であり、第1のモデルに係る当接部形成工程の一例を示す図である。 本発明に係る第1の知見を説明する図であり、第1のモデルに係る当接部形成品の一例を示す図心線を含む断面の図である。 本発明に係るプレス成形工程、当接部形成工程の概略、及び成形条件比aを構成するプレス成形パンチ幅DuとO成形金型(当接部形成型)の凹部幅Doを概念的に説明する図である。 本発明に係る第2の知見を説明する図であり、第2の知見に係る第2のモデルの一例を示す図である。 本発明に係る第2の知見を説明する図であり、第2のモデルに係る金属材料板の一例を示す図である。 本発明に係る第2の知見を説明する図であり、第2のモデルに係るプレス成形工程の一例を示す図である。 本発明に係る第2の知見を説明する図であり、第2のモデルに係るプレス成形工程の一例を示す図心線を含む断面の図である。 本発明に係る第2の知見を説明する図であり、第2のモデルに係る当接部形成工程の一例を示す図である。 本発明に係る第2の知見を説明する図であり、第2のモデルに係る当接部形成品の一例を示す図心線を含む断面の図である。 本発明に係る第3の知見を説明する図であり、第3の知見に係る第3のモデルの一例を示す図である。 本発明に係る第3の知見を説明する図であり、第3のモデルに係る金属材料板の一例を示す図である。 本発明に係る第3の知見を説明する図であり、第3のモデルに係るプレス成形工程の一例を示す図である。 本発明に係る第3の知見を説明する図であり、第3のモデルに係るプレス成形工程の一例を示す図心線を含む断面の図である。 本発明に係る第3の知見を説明する図であり、第3のモデルに係る当接部形成工程の一例を示す図である。 本発明に係る第3の知見を説明する図であり、第3のモデルに係る当接部形成品の一例を示す図心線を含む断面の図である。 本発明の第1実施形態に係るトーションビームAssyの一例を説明する図である。 本発明の第1実施形態に係るトレーリングアームを説明する図であり、レーリングアーム本体を示す斜視図である。 第1実施形態に係るトレーリングアーム本体を説明する図であり、トレーリングアーム本体をプレス成形方向のパンチ側から見た図である。 第1実施形態に係るトレーリングアーム本体を説明する図であり、トレーリングアーム本体をプレス成形方向と直交する側方から見た図である。 第1実施形態に係るトレーリングアーム本体を説明する図であり、図7Bにおいて矢視VIIC-VIICで示したトレーリングアーム本体100のフロント側閉断面である。 第1実施形態に係るトレーリングアーム本体を説明する図であり、図7Bにおいて矢視VIID-VIIDで示したトレーリングアーム本体100のリア側閉断面である。 本発明に係る部材の製造工程の概略の一例を説明するフローチャートである。 本発明の第1実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造工程を説明するフローチャートである。 本発明の第1実施形態に係るトレーリングアーム本体を製造するための材料鋼板の概略構成を説明する図である。 第1実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造におけるプレス成形工程を説明する図であり、プレス成形型の概略構成を示す斜視図である。 第1実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造におけるプレス成形工程を説明する図であり、プレス成形工程で成形された余肉付きプレス成形品をプレス成形方向におけるプレス成形パンチの反対側から見た図である。 第1実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造におけるプレス成形工程を説明する図であり、プレス成形工程で成形された余肉付きプレス成形品をプレス成形方向と直交する側方から見た図である。 第1実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造におけるトリミング工程の概略を説明する図であり、トリミング型の概略構成を示す斜視図である。 第1実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造におけるトリミング工程の概略を説明する図であり、フランジレスプレス成形品をプレス成形方向におけるプレス成形パンチの反対側から見た図である。 第1実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造におけるトリミング工程の概略を説明する図であり、フランジレスプレス成形品をプレス成形方向と直交する側方から見た図である。 第1実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造における当接部形成工程の概略を説明する図であり、O成形金型の概略構成を示す斜視図である。 第1実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造における当接部形成工程の概略を説明する図であり、当接部形成品を当接部側から見た図である。 第1実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造における当接部形成工程の概略を説明する図であり、当接部形成品を当接部形成における成形方向と直交する側方から見た図である。 本発明の第1実施形態に係る金型における成形条件比a(=Du/Do)の概略を説明する図である。 本発明の第1実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、材料鋼板をプレス成形型に載置した状態をトレーリングアーム本体におけるフロント側から見た図である。 本発明の第1実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、プレス成形パンチが材料鋼板をプレス成形凹型に押圧してプレス成形する状態及び余肉付きプレス成形品を、トレーリングアーム本体におけるフロント側から見た図である。 本発明の第1実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、余肉付きプレス成形品をトリミングする状態及びトリミング後のフランジレスプレス成形品を、トレーリングアーム本体におけるフロント側から見た図である。 本発明の第1実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、フランジレスプレス成形品図である。 本発明の第1実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、フランジレスプレス成形品をO成形金型によって当接部形成品に成形する状態を、トレーリングアーム本体におけるフロント側から見た図である。 本発明の第1実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、O成形金型によって当接部形成品が成形された状態及び成形された当接部形成品を、トレーリングアーム本体におけるフロント側から見た図である。 本発明の第1実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、当接部形成品をトレーリングアーム本体におけるフロント側から見た図である。 本発明の第1実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、材料鋼板をプレス成形型に載置した状態をトレーリングアーム本体におけるリア側から見た図である。 本発明の第1実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、材料鋼板をプレス成形パンチがプレス成形凹型に押圧してプレス成形する状態及び余肉付きプレス成形品を、トレーリングアーム本体におけるリア側から見た図である。 本発明の第1実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、余肉付きプレス成形品をトリミングする状態及びトリミング後のフランジレスプレス成形品を、トレーリングアーム本体におけるリア側から見た図である。 本発明の第1実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、フランジレスプレス成形品をO成形金型に配置した状態を、トレーリングアーム本体におけるリア側から見た図である。 本発明の第1実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、フランジレスプレス成形品をO成形金型によって当接部形成品に成形する状態を、トレーリングアーム本体におけるリア側から見た図である。 本発明の第1実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、O成形金型によって当接部形成品が成形された状態及び成形された当接部形成品を、トレーリングアーム本体におけるリア側から見た図である。 本発明の第1実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、当接部形成品をトレーリングアーム本体におけるリア側から見た図である。 本発明の第2実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、プレス成形型において材料鋼板を鋼板押え部材によって押圧した状態を、トレーリングアーム本体におけるリア側から見た図である。 本発明の第2実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、プレス成形型において材料鋼板をプレス成形パンチとカウンタが協働してプレス成形凹型に押圧してプレス成形する状態を、トレーリングアーム本体におけるリア側から見た図である。 本発明の第2実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、プレス成形が完了することによりフランジレスプレス成形品が成形された状態を、トレーリングアーム本体におけるリア側から見た図である。 本発明に係る第1の知見を説明する図であり、第1の知見に係る第1のモデルの一例を示す図である。 本発明に係る第1の知見を説明する図であり、第1のモデルに係る金属材料板の一例を示す図である。 本発明に係る第1の知見を説明する図であり、第1のモデルに係る曲げ成形工程の一例を示す図である。 本発明に係る第1の知見を説明する図であり、第1のモデルに係る曲げ成形品の一例を示す図心線を含む断面の図である。 本発明に係る第1の知見を説明する図であり、第1のモデルに係る当接部形成工程の一例を示す図である。 本発明に係る第1の知見を説明する図であり、第1のモデルに係る当接部形成品の一例を示す図心線を含む断面の図である。 本発明に係る曲げ成形工程、当接部形成工程の概略、及び成形条件比aを構成する曲げ成形パンチ幅DuとO成形金型の凹部幅Doを概念的に説明する図である。 本発明に係る第2の知見を説明する図であり、第2の知見に係る第2のモデルの一例を示す図である。 本発明に係る第2の知見を説明する図であり、第2のモデルに係る金属材料板の一例を示す図である。 本発明に係る第2の知見を説明する図であり、第2のモデルに係る曲げ成形工程の一例を示す図である。 本発明に係る第2の知見を説明する図であり、第2のモデルに係る曲げ成形品の一例を示す図心線を含む断面の図である。 本発明に係る第2の知見を説明する図であり、第2のモデルに係る当接部形成工程の一例を示す図である。 本発明に係る第2の知見を説明する図であり、第2のモデルに係る当接部形成品の一例を示す図心線を含む断面の図である。 本発明に係る第3の知見を説明する図であり、第3の知見に係る第3のモデルの一例を示す図である。 本発明に係る第3の知見を説明する図であり、第3のモデルに係る金属材料板の一例を示す図である。 本発明に係る第3の知見を説明する図であり、第3のモデルに係る曲げ成形工程の一例を示す図である。 本発明に係る第3の知見を説明する図であり、第3のモデルに係る曲げ成形品の一例を示す図心線を含む断面の図である。 本発明に係る第3の知見を説明する図であり、第3のモデルに係る当接部形成工程の一例を示す図である。 本発明に係る第3の知見を説明する図であり、第3のモデルに係る当接部形成品の一例を示す図心線を含む断面の図である。 本発明に係る部材の製造工程の概略の一例を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造工程を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るトレーリングアーム本体を製造するための材料鋼板の概略構成を説明する図である。 一実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造における曲げ成形工程を説明する図であり、曲げ成形型の概略構成を示す斜視図である。 一実施形態に係る曲げ成形工程で成形された曲げ成形品の概略を説明する図であり、曲げ成形品を曲げ成形方向における曲げ成形パンチの反対側から見た図である。 一実施形態に係る曲げ成形工程で成形された曲げ成形品の概略を説明する図であり、曲げ成形品を曲げ成形方向と直交する側方から見た図である。 一実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造における当接部形成工程の概略を説明する図であり、O成形金型の概略構成を示す斜視図である。 一実施形態に係る当接部形成工程で連結された当接部形成品の概略を説明する図であり、当接部形成品を当接部側から見た図である。 一実施形態に係る当接部形成工程で当接された当接部形成品の概略を説明する図であり、当接部形成品を当接部形成における成形方向と直交する側方から見た図である。 本発明の一実施形態に係る金型における成形条件比a(=Du/Do)の概略を説明する図である。 本発明の一実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、材料鋼板を曲げ成形型に載置した状態をトレーリングアーム本体におけるフロント側から見た図である。 本発明の一実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、材料鋼板を曲げ成形パンチが曲げ成形凹型に押圧して曲げ成形する状態及び曲げ成形品を、トレーリングアーム本体におけるフロント側から見た図である。 本発明の一実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、曲げ成形品をO成形金型に配置した状態を、トレーリングアーム本体におけるフロント側から見た図である。 本発明の一実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、曲げ成形品をO成形金型によって閉断面にして当接部形成品を成形する状態を、トレーリングアーム本体におけるフロント側から見た図である。 本発明の一実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、O成形金型によって当接部形成品が成形された状態及び成形された当接部形成品を、トレーリングアーム本体におけるフロント側から見た図である。 本発明の一実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、当接部形成品の当接部を接合して形成されたトレーリングアーム本体をフロント側から見た図である。 本発明の一実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、材料鋼板を曲げ成形型に載置した状態をトレーリングアーム本体におけるリア側から見た図である。 本発明の一実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、材料鋼板を曲げ成形パンチが曲げ成形凹型に押圧して曲げ成形する状態及び曲げ成形品を、トレーリングアーム本体におけるリア側から見た図である。 本発明の一実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、曲げ成形品をO成形金型に配置した状態を、トレーリングアーム本体におけるリア側から見た図である。 本発明の一実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、曲げ成形品をO成形金型によって閉断面にして当接部形成品を成形する状態を、トレーリングアーム本体におけるリア側から見た図である。 本発明の一実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、O成形金型によって当接部形成品が成形された状態及び成形された当接部形成品を、トレーリングアーム本体におけるリア側から見た図である。 本発明の一実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、当接部形成品の当接部を接合して形成されたトレーリングアーム本体をリア側から見た図である。
 本発明の発明者は、金属材料板から筒状部を形成する筒状部形成方法を適用して、以下(1)~(3)に示すような筒状部を有する自動車用部材等に適用可能な部材を効率的に製造する技術について鋭意研究した。(1)図心線と直交する断面(長手方向に直交する断面)の周長が図心線に沿って変化する周長変化部において、周長の変化率が変化する周長変化率変化部(2)図心線と直交する断面の形状が図心線に沿って変化する断面形状変化部(3)図心線が曲率を有する湾曲部
 その結果、次に示すような第1~第6の知見を得た。なお、本実施形態において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
〔第1の知見〕
 第1の知見は、周長変化率変化部に関する知見である。
 以下、図1A~図1F、及び図2を参照して、本発明の第1の知見について説明する。図1A~図1F、及び図2は、本発明に係る第1の知見を説明する図である。また、図1D、図1E、図1Gにおいて、互いに向かい合う矢印は圧縮の歪を示し、互いに反対側を向く矢印は引張の歪を示している。
 第1の知見は、例えば、図1Aに示すように、軸線(図心線)方向から見たときに円形とされた閉断面を有し、この閉断面の周長が図心線に沿って一定の変化率で漸次変化する円錐状形状部M101と、円錐状形状部M101の小径側に接続された断面円形のストレート部M102と、円錐状形状部M101とストレート部M102との接続部に形成され周長変化率が変化する周長変化率変化部M103とを備えた部材モデル(以下、第1のモデルという)M100の例である。
 第1のモデルM100は、図1Bに示すような金属材料板W100を、プレス成形工程、フランジレス化工程及びO成形工程(当接部形成工程)の順に成形することにより形成されている。なお、O成形工程では、例えば、プレス成形工程で側端部が形成されたフランジレスプレス成形品(U成形品)を用いる。なお、ここでは第1のモデルM100がプレス成形加工(絞り加工)により成形される例について説明するが、曲げ成形加工によって第1のモデルM100が成形される場合にも同様の知見が成り立つ。曲げ成形加工については後述する。
 金属材料板W100は、円錐状形状部M101と対応する扇形状部W101と、ストレート部M102と対応する矩形部W102と、周長変化率変化部M103と対応する接続部W103とを備えている。
 プレス成形工程では、図1Cに示すように、プレス成形凹型D111と、プレス成形パンチD112と、金属材料板押え工具D113と、を備えたプレス成形型(U成形金型)D110を用いて、プレス成形品を成形する。なお、図1Cの左図は、プレス成形型D110及びプレス成形型D110内にセットされた金属材料板W100の側面図であり、右図はこれらの部材の右側側面図(左図の構造を右側面から見た図)である。
 プレス成形凹型D111は、第1のモデルM100の図心線方向から見たときに、第1のモデルM100の図心線に対して概ね180°の範囲(下側半分)の最終形状と対応する下側成形形状部とその下側成形形状部に接続され下側成形形状部の上端を上方に延在して形成された上側成形形状部とを有するプレス成形凹部D111Aが形成されている。
 また、プレス成形パンチD112は、プレス成形凹部D111Aとの間に所定の間隔を以ってプレス成形品の内周面と対応するように構成されたプレス成形凸部D112Aが形成されている。
 そして、金属材料板押え工具D113は、プレス成形する際に、プレス成形凹部D111Aを跨いで配置した金属材料板W100を、金属材料板押え工具D113によりプレス成形凹部D111Aの両側の外方でプレス成形凹型D111に押さえる。
 次に、プレス成形パンチD112が前進(下降)して、プレス成形凹型D111内に金属材料板W100を挿入する。このとき、金属材料板W100は、金属材料板押え工具D113で押さえられた部分は、成形される部分に引張力を付与する。
 その結果、図1Dに示すように、プレス成形パンチD112側が開口されプレス成形凹型D111側にくぼむ凹形状部(断面視凹形状部)が形成されるとともに、プレス成形凹部D111Aから外部に延出する延出部M110Bを有する部材(プレス成形品の中間品)M110Aがプレス成形凹型D111内に形成される。なお、図1Dの左図は部材M110Aの側面図であり、右図は部材M110Aの右側側面図(左図の構造を右側面から見た図)である。
 次いで、プレス成形パンチD112がさらに前進(下降)(フランジレス化工程)して、プレス成形凹型D111内に延出部M110Bを挿入することにより、図1Eに示すような、延出部の無いフランジレスプレス成形品M110が形成される。フランジレスプレス成形品M110は、円錐状形状部M101と対応する部位M111と、ストレート部M102と対応する部位M112と、周長変化率変化部M103と対応する部位M113とを有する。この例では、フランジレス化工程は、プレス成形工程の一部とされている。
 プレス成形工程では、図1D、図1Eに示すように、周長変化率変化部M103と対応する部位M113に圧縮の歪が発生する。なお、フランジレス化工程は、上述したプレス成形凹型内に延出部を挿入するものであってもよいし、後述する第1実施形態に示されるように、延出部をトリミングするものであってもよい。
 O成形工程では、図1Fに示すように、O成形金型D120を用いてO成形工程を行う。具体的には、下型凹部D121Aが形成された下型(第1凹型)D121と、当接予定部の側端部M110Eを沿わせる上型凹部D122Aが形成された上型(第2凹型)D122により、フランジレスプレス成形品M110の当接予定部のそれぞれの側端部M110E同士を互いに当接させて当接部M100Cを形成することにより第1のモデルM100が形成される。なお、図1Fの左図は、下型D121、上型D122、及びこれらの間に配置されたフランジレスプレス成形品M110の側面図であり、右図はこれらの部材の右側側面図(左図の構造を右側面から見た図)である。
 当接部形成工程では、図1Gに示すように、周長変化率変化部M103の当接部M100Cに引張の歪が発生する。
 ここで、周長変化率変化部M103の第1端部と第2端部との周長変化率の変化が0.035以上0.35以下であってもよい。ここで、第1端部は、前記周長変化率変化部M103の長手方向の一方の端部であってもよく、第2端部は他方の端部であってもよい。周長変化率変化部M103の第1端部と第2端部の間における周長変化率の変化(数値)とは、周長変化率変化部の第1端部(始点)、第2端部(終点)のそれぞれの周長変化率の差を、第1端部と第2端部との図心線に沿った間隔(長さ、寸法)で除した値(絶対値)によって定義するものとする。周長変化率は、例えば、形状測定器により測定した曲面形状や、他の測定方法で測定したデータに基づいて算出することが可能である。
 次に、図2を参照して、成形条件比aの概念、及び成形条件比aの算出方法について説明する。
 図2は、本発明に係るプレス成形工程の概略、O成形工程の概略、及び成形条件比aを構成するプレス成形パンチ幅DuとO成形金型の凹部幅(当接部形成凹部の幅)Doを概念的に示す図である。
 本知見に係る筒状部の形成は、図2に示すように、プレス成形工程において、金属材料押さえ工具により金属材料板をプレス成形凹型に押さえ、プレス成形パンチによりプレス成形品(プレス成形部)をプレス成形する。その後、プレス成形品をトリミングしてフランジレスプレス成形品にする。ついで、O成形工程において、フランジレスプレス成形品の側端部をO成形金型(第1凹型及び第2凹型)の凹部に沿うように成形することで、フランジレスプレス成形品(側端部形成プレス成形部)の側端部(断面における両側の端部。すなわち、当接予定部。)が当接される。
 成形条件比aは、図2に示すように、プレス成形工程においてプレス成形するプレス成形型のうち、プレス成形凹型に金属材料を押圧するプレス成形パンチのプレス成形凸部の幅Duと、O成形工程において使用するO成形金型(第1凹型及び第2凹型)の当接部形成凹部の凹部幅Doの比(Du/Do)によって定義される数値である。
 この場合、成形条件比aは、0.85以上0.95以下とされる(第4の知見)。成形条件比aをこのような範囲内の値に設定することで、O成形工程時に周長変化率変化部M103の当接予定部を高精度に密着させることができ、ひいては、周長変化率変化部M103を有する第1のモデルM100を効率的に製造することができる。なお、少なくとも特定三次元筒状部(ここでは周長変化率変化部M103)に対応する金型の成形条件比aが0.85以上0.95以下であればよい。金型の全域で成形条件比aが0.85以上0.95以下であってもよい。後述する他の知見や実施形態においても同様である。
 成形条件比aが0.85より小さい場合、プレス成形工程およびO成形工程で発生する歪が過大になり、また、周長変化率変化部M103のスプリングバックが過大となる。このため、周長変化率変化部M103の閉断面(長手方向に直交する断面)が狙いの形状(ここでは真円)から大きく外れた縦長の卵形になり真円度が低下する。成形条件比aが0.95を超える場合、O成形工程において形成する周長変化率変化部M103の側端部同士が十分に密着または近接しない。
 なお、周長変化率変化部M103を含む第1のモデルM100は様々な形状をとりうる。このため、第1のモデルM100の形状によっては、成形条件比aの好適な範囲が0.85以上0.95以下の範囲内で存在する可能性がある。このような好適な成形条件比aを探るために、U成形工程(ここではプレス成形工程)に先立って以下の処理を行ってもよい。
 すなわち、U成形工程に先立って、成形条件比設定工程を1または複数のサイクルで行い、好適な成形条件比aを設定する。ここで、成形条件比設定工程は、前サイクルの成形条件比設定工程で設定された成形条件比a(1サイクル目の場合には予め設定された成形条件比aの初期値)と、部材の材料特性と、金属材料板の形状及び板厚と、U成形工程における成形条件と、O成形工程における成形条件と、を含む条件を考慮した有限要素解析を行う。これにより、U成形工程によって生じる特定三次元筒状部(ここでは周長変化率変化部M103)の図心線に沿った方向の歪量と、O成形工程によって生じる特定三次元筒状部(ここでは周長変化率変化部M103)の図心線に沿った方向の歪量及び側端部(当接予定部)同士の相対位置と、を含む形状パラメータを推定する。
 ここで、部材の材料特性とは、部材を構成する材料のヤング率、降伏強度(耐力)、引張試験における応力と歪の関係(応力-歪曲線等)等をいう。
 また、金属材料板の形状及び板厚とは、部材及び特定三次元筒状部(ここでは周長変化率変化部M103)に対応して形成された金属材料板の形状及び金属材料板の板厚をいう。
 また、U成形工程(ここではプレス成形工程)における成形条件とは、例えば、U成形パンチ(ここではプレス成形パンチ)の幅Du、成形凹型(ここではプレス成形凹型)の形状、U成形工程における成形荷重、あるいは、U成形工程における、成形凹型に対するU成形パンチの変位(プレス成形凹型とプレス成形パンチとの相対的位置)等をいう。
 また、O成形工程における成形条件とは、O成形金型の当接部形成凹部の形状(凹部幅Doを含む)、O成形工程における成形荷重、あるいはO成形金型における第1凹型に対する第2凹型の変位(O成形金型の第1凹型と第2凹型の相対的位置)をいう。もちろん、これら以外のパラメータを考慮してもよい。
 ついで、上記で推定された形状パラメータが所望の条件を満たすまで、成形条件比設定工程を繰り返し行う。ここで、所望の条件は、特定三次元筒状部に求められる特性(強度や寸法精度等)に応じて様々に設定されうる。いずれにしても、特定三次元筒状部を有する部材を製造する場合、成形条件比aを0.85以上0.95以下の範囲内で設定することで、特定三次元筒状部の当接予定部を高精度に密着させることができ、ひいては、特定三次元筒状部を有する部材を効率的に製造することができる。
 第1の知見は、曲げ成形加工にも適用される。以下、図18A~図18F、及び図19を参照して、本発明の第1の知見を曲げ成形加工に適用した例について説明する。図18A~図18F、及び図19は、本発明に係る第1の知見を曲げ成形加工に適用した例を説明する図である。また、図18D、図18Fにおいて、互いに向かい合う矢印は圧縮の歪を示し、互いに反対側を向く矢印は引張の歪を示している。
 第1の知見は、例えば、図18Aに示すように、軸線(図心線)方向から見たときに円形とされた閉断面を有し、この閉断面の周長が図心線に沿って一定の変化率で漸次変化する円錐状形状部M101’と、円錐状形状部M101’の小径側に接続された断面円形のストレート部M102’と、円錐状形状部M101’とストレート部M102’との接続部に形成され周長変化率が変化する周長変化率変化部M103’とを備えた部材モデル(以下、第1のモデルという)M100’の例である。
 第1のモデルM100’は、図18Bに示すような金属材料板W100を、曲げ成形工程、及びO成形工程(当接部形成工程)の順に成形することにより形成されている。
 金属材料板W100’は、円錐状形状部M101’と対応する扇形状部W101’と、ストレート部M102’と対応する矩形部W102’と、周長変化率変化部M103’と対応する接続部W103’とを備えている。
 曲げ成形工程では、図18Cに示すように、曲げ成形凹型D111’と、曲げ成形パンチD112’とを備えた曲げ成形型(U成形金型)D110’を用いて、曲げ成形品M110’を成形する。なお、図18Cの左図は、曲げ成形型D110’及び曲げ成形型D110’内にセットされた金属材料板W100’の側面図であり、右図はこれらの部材の右側側面図(左図の構造を右側面から見た図)である。
 曲げ成形凹型D111’は、第1のモデルM100’の図心線方向から見たときに、第1のモデルM100’の図心線に対して概ね180°の範囲(下側半分)の最終形状と対応する下側成形形状部とその下側成形形状部に接続され下側成形形状部の上端を上方に延在して形成された上側成形形状部とを有する曲げ成形凹部D111A’が形成されている。
 また、曲げ成形パンチD112’は、曲げ成形凹部D111A’との間に所定の間隔を以って曲げ成形品M110’の内周面と対応するように構成された曲げ成形凸部D112A’が形成されている。
 次に、曲げ成形パンチD112’が前進(下降)して、曲げ成形凹部D111A’に載置された金属材料板W100’を曲げ成形凹型D111’内に挿入する。
 その結果、図18Dに示すように、曲げ成形パンチD112’側が開口され曲げ成形凹型D111’側にくぼむ凹形状部が形成される部材(曲げ成形品)M110’が形成される。
 曲げ成形工程では、周長変化率変化部M103’と対応する部位M113’の凹形状部側に、図18Dに示すような圧縮の歪が発生する。曲げ成形品M110’は、円錐状形状部M101’と対応する部位M111’と、ストレート部M102’と対応する部位M112’と、周長変化率変化部M103’と対応する部位M113’とを有する。
 O成形工程では、図18Eに示すように、O成形金型D120’を用いてO成形工程を行う。具体的には、下型凹部D121A’が形成された下型(第1凹型)D121’と、当接予定部の側端部M110E’を沿わせる上型凹部D122A’が形成された上型(第2凹型)D122’により、曲げ成形品M110’の当接予定部のそれぞれの側端部M110E’同士を互いに当接させて当接部M100C’を形成することにより第1のモデルM100’が形成される。なお、図18Eの左図は、下型D121’、上型D122’、及びこれらの間に配置された曲げ成形品M110’の側面図であり、右図はこれらの部材の右側側面図(左図の構造を右側面から見た図)である。
 O成形工程では、周長変化率変化部M103の当接部M100Cに、図18Fに示すような引張の歪が発生する。
 次に、図19Aを参照して、成形条件比aの概念、及び成形条件比aの算出方法について説明する。
 図19は、本発明に係る曲げ成形工程、O成形工程の概略、及び成形条件比aを構成する曲げ成形パンチ幅DuとO成形金型の凹部幅(当接部形成凹部の幅)Doを概念的に示す図である。
 本知見に係る筒状部の形成は、図19に示すように、曲げ成形工程で曲げ成形した曲げ成形品(曲げ成形部)を、O成形工程において、O成形金型(第1凹型及び第2凹型)の凹部に沿うように成形する。これにより、曲げ成形品(曲げ成形部)の側端部(断面における両側の端部)が当接される。
 成形条件比aは、図19に示すように、曲げ成形工程において曲げ成形する曲げ成形型のうち、曲げ成形凹型に金属材料を押圧する曲げ成形パンチの曲げ成形凸部の幅Duと、O成形工程において使用するO成形金型(第1凹型及び第2凹型)の当接部形成凹部の幅Doの比(Du/Do)によって定義される数値である。
 プレス成形の場合と同様に、成形条件比aは、0.85以上0.95以下とされる(第4の知見)。成形条件比aをこのような範囲内の値に設定することで、O成形工程時に周長変化率変化部M103’の当接予定部を高精度に密着させることができ、ひいては、周長変化率変化部M103’を有する第1のモデルM100’を効率的に製造することができる。なお、少なくとも特定三次元筒状部(ここでは周長変化率変化部M103’)の全長又は一部に対応する金型の成形条件比aが0.85以上0.95以下であればよい。金型の全域で成形条件比aが0.85以上0.95以下であってもよい。
 成形条件比aが0.85より小さい場合、曲げ成形工程およびO成形工程で発生する歪が過大になり、また、周長変化率変化部M103’のスプリングバックが過大となる。このため、周長変化率変化部M103’の閉断面(長手方向に直交する断面)が狙いの形状(ここでは真円)から大きく外れた縦長の卵形になり真円度が低下する。成形条件比aが0.95を超える場合、O成形工程において形成する周長変化率変化部M103’の側端部同士が十分に密着または近接しない。
 なお、周長変化率変化部M103’を含む第1のモデルM100’は様々な形状をとりうる。このため、第1のモデルM100’の形状によっては、成形条件比aの好適な範囲が0.85以上0.95以下の範囲内で存在する可能性がある。そこで、上述したように有限要素解析により好適な成形条件比aを探ってもよい。具体的な処理方法は上述した通りである。
 ここで、考慮すべきパラメータは、例えば、部材の材料特性、金属材料板の形状及び板厚、曲げ成形工程における成形条件、及びO成形工程における成形条件等が挙げられる。これらのうち、部材の材料特性、金属材料板の形状及び板厚、及びO成形工程における成形条件は上述した通りである。曲げ成形工程における成形条件は、例えば曲げ成形パンチの幅Du、曲げ成形凹型の形状、曲げ成形工程における成形荷重、あるいは、曲げ成形工程における、曲げ成形凹型に対する曲げ成形パンチの変位(曲げ成形凹型と曲げ成形パンチとの相対的位置)等をいう。
〔第2の知見〕
 第2の知見は、断面形状変化部に関する知見である。
 以下、図3A~図3Dを参照して、本発明の第2の知見について説明する。図3A~図3Dは、本発明に係る第2の知見を説明する図である。また、図3D、図3Fにおいて、互いに向かい合う矢印は圧縮の歪を示し、互いに反対側を向く矢印は引張の歪を示している。
 第2の知見は、例えば、図3Aに示すように、軸線(図心線)方向から見たときに矩形とされた矩形閉断面M201と、円形とされた円形閉断面M202と、円形閉断面と矩形閉断面との間に形成され図心線に沿って漸次形状変化する断面形状変化部M203とを備えた部材モデル(以下、第2のモデルという)M200の例である。
 第2のモデルM200は、図3Bに示すような矩形の金属材料板W200を、プレス成形工程、フランジレス化工程及びO成形工程(当接部形成工程)の順に成形することにより形成されている。なお、ここでは第2のモデルM200がプレス成形加工により成形される例について説明するが、曲げ成形加工によって第2のモデルM200が成形される場合にも同様の知見が成り立つ。曲げ成形加工については後述する。
 プレス成形工程では、図3Cに示すように、プレス成形凹型D211と、プレス成形パンチD212と、金属材料板押え工具D213と、を備えたプレス成形型(U成形金型)D210を用いて、プレス成形品を成形する。なお、図3Cの左図は、プレス成形型D210及びプレス成形型D210内にセットされた金属材料板W200の側面図であり、右図はこれらの部材の右側側面図(左図の構造を右側面から見た図)である。
 プレス成形凹型D211は、第2のモデルM200の図心線方向から見たときに、第2のモデルM200の図心線に対して概ね180°の範囲(下側半分)の最終形状と対応する下側成形形状部とその下側成形形状部に接続され下側成形形状部の上端を上方に延在して形成された上側成形形状部とを有するプレス成形凹部D211Aが形成されている。また、プレス成形用パンチD212は、プレス成形凹部D211Aとの間に所定の間隔を以ってプレス成形品の内周面と対応するように構成されたプレス成形凸部D212Aが形成されている。
 また、金属材料板押え工具D213は、プレス成形する際に、プレス成形凹部D211Aを跨いで両側で金属材料板W200をプレス成形凹型D211に押さえるようになっている。
 そして、金属材料板W200をプレス成形パンチD212とプレス成形凹型D211によりプレス成形することにより、プレス成形パンチD212側が開口されプレス成形凹型D211側が凹形状部とされたプレス成形品が形成される。
 プレス成形工程では、断面形状変化部M203と対応する部位M213の凹形状部側に、図3Dに示すような圧縮及び引張の歪が発生する。なお、符号M210は、フランジレスプレス成形品を示している。フランジレスプレス成形品M210は、矩形閉断面M201と対応する部位M211と、円形閉断面M202と対応する部位M212と、断面形状変化部M203と対応する部位M213とを有する。
 O成形工程では、図3Eに示すように、O成形金型D220を用いてO成形工程を行う。具体的には、下型凹部D221Aが形成された下型(第1凹型)D221と、当接予定部の側端部M210Eを沿わせる上型凹部D222Aが形成された上型(第2凹型)D222により、フランジレスプレス成形品M210の当接予定部のそれぞれの側端部M210E同士を互いに当接させて当接部M200Cを形成することにより第2のモデルM200が形成される。なお、図3Eの左図は、下型D221、上型D222、及びこれらの間に配置されたフランジレスプレス成形品M210の側面図であり、右図はこれらの部材の右側側面図(左図の構造を右側面から見た図)である。
 O成形工程では、断面形状変化部M203の当接部M200C側に、図3Fに示すような圧縮及び引張の歪が発生する。
 ここで、断面形状変化部M203の断面形状(断面形状変化部M203の図心線に直交する断面の形状)の図心線と当接部M200Cを含む方向における長さ(すなわち、当該断面の図心と当接部M200Cとを通り、かつ当該断面の外周と交差する線分の長さ)の図心線に沿う変化が10%以上50%以下であってもよい。断面形状変化部M203における断面形状の変化は、図心線に沿って設定した任意の二点における断面形状の図心線と当接部M200Cを含む方向における長さの差を、この二点間の図心線に沿った長さで除した数値(の百分率)として示される。
 このようなプレス成形においても、成形条件比aは、0.85以上0.95以下とされる(第4の知見)。成形条件比aをこのような範囲内の値に設定することで、O成形工程時に断面形状変化部M203の当接予定部を高精度に密着させることができ、ひいては、断面形状変化部M203を有する第2のモデルM200を効率的に製造することができる。上述した成形条件比設定工程を1または複数のサイクルで行うことで、成形条件比aの好ましい範囲を探ってもよい。
 第2の知見は、曲げ成形加工にも適用される。以下、図20A~図20Dを参照して、本発明の第2の知見を曲げ成形加工に適用した例について説明する。図20A~図20Dは、本発明に係る第2の知見を曲げ成形加工に適用した例を説明する図である。また、図20D、図20Fにおいて、互いに向かい合う矢印は圧縮の歪を示し、互いに反対側を向く矢印は引張の歪を示している。
 第2の知見は、例えば、図20Aに示すように、軸線(図心線)方向から見たときに矩形とされた矩形閉断面M201’と、円形とされた円形閉断面M202’と、円形閉断面と矩形閉断面との間に形成され図心線に沿って漸次形状変化する断面形状変化部M203’とを備えた部材モデル(以下、第2のモデルという)M200’の例である。
 第2のモデルM200’は、図20Bに示すような矩形の金属材料板W200’を、曲げ成形工程、及びO成形工程(当接部形成工程)の順に成形することにより形成されている。
 曲げ成形工程では、図20Cに示すように、曲げ成形凹型D211’と、曲げ成形パンチD212’とを備えた曲げ成形型(U成形金型)D210’を用いて、曲げ成形品M210’を成形する。なお、図20Cの左図は、曲げ成形型D210’及び曲げ成形型D210’内にセットされた金属材料板W200’の側面図であり、右図はこれらの部材の右側側面図(左図の構造を右側面から見た図)である。
 曲げ成形凹型D211’は、第2のモデルM200’の図心線方向から見たときに、第2のモデルM200’の図心線に対して概ね180°の範囲(下側半分)の最終形状と対応する下側成形形状部とその下側成形形状部に接続され下側成形形状部の上端を上方に延在して形成された上側成形形状部とを有する曲げ成形凹部D211A’が形成されている。また、曲げ成形用パンチD212’は、曲げ成形凹部D211A’との間に所定の間隔を以って曲げ成形品M210’の内周面と対応するように構成された曲げ成形凸部D212A’が形成されている。
 そして、金属材料板W200’を曲げ成形パンチD212’と曲げ成形凹型D211’により曲げ成形することにより、曲げ成形パンチD212’側が開口され曲げ成形凹型D211’側が凹形状部とされた曲げ成形品M210’が形成される。
 曲げ成形工程では、断面形状変化部M203’と対応する部位M213’の凹形状部側に、図20Dに示すような圧縮及び引張の歪が発生する。フランジレスプレス成形品M210’は、矩形閉断面M201’と対応する部位M211’と、円形閉断面M202’と対応する部位M212’と、断面形状変化部M203’と対応する部位M213’とを有する。
 O成形工程では、図20Eに示すように、O成形金型D220’を用いてO成形工程を行う。具体的には、下型凹部D221A’が形成された下型(第1凹型)D221と、当接予定部の側端部M210E’を沿わせる上型凹部D222A’が形成された上型(第2凹型)D222’により、曲げ成形品M210’の当接予定部のそれぞれの側端部M210E’同士を互いに当接させて当接部M200C’を形成することにより第2のモデルM200’が形成される。なお、図20Eの左図は、下型D221’、上型D222’、及びこれらの間に配置された曲げ成形品M210’の側面図であり、右図はこれらの部材の右側側面図(左図の構造を右側面から見た図)である。
 O成形工程では、断面形状変化部M203’の当接部M200C’側に、図20Fに示すような圧縮及び引張の歪が発生する。
 ここで、断面形状変化部M203’の断面形状(断面形状変化部M203’の図心線に直交する断面の形状)の図心線と当接部M200C’を含む方向における長さ(すなわち、当該断面の図心と当接部M200C’とを通り、かつ当該断面の外周と交差する線分の長さ)の図心線に沿う変化が10%以上50%以下であってもよい。断面形状変化部M203’における断面形状の変化は、図心線に沿って設定した任意の二点における断面形状の図心線と当接部M200C’を含む方向における長さの差を、この二点間の図心線に沿った長さで除した数値(の百分率)として示される。
 このような曲げ成形においても、成形条件比aは、0.85以上0.95以下とされる(第4の知見)。成形条件比aをこのような範囲内の値に設定することで、O成形工程時に断面形状変化部M203’の当接予定部を高精度に密着させることができ、ひいては、断面形状変化部M203’を有する第2のモデルM200’を効率的に製造することができる。上述した成形条件比設定工程を1または複数のサイクルで行うことで、成形条件比aの好ましい範囲を探ってもよい。
〔第3の知見〕
 第3の知見は、湾曲部に関する知見である。
 以下、図4A~図4Dを参照して、本発明の第3の知見について説明する。図4A~図4Dは、本発明に係る第3の知見を説明する図である。また、図4D、図4Fにおいて、互いに向かい合う矢印は圧縮の歪を示し、互いに反対側を向く矢印は引張の歪を示している。
 第3の知見は、例えば、図4Aに示すように、例えば、円形閉断面が成形方向に湾曲状に曲がった湾曲部を備えた部材モデル(以下、第3のモデルという)M300の例である。
 第3のモデルM300は、図4Bに示すような矩形の金属材料板W300を、プレス成形工程、フランジレス化工程及びO成形工程(当接部形成工程)の順に成形することにより形成されている。なお、ここでは第3のモデルM300がプレス成形加工により成形される例について説明するが、曲げ成形加工によって第3のモデルM300が成形される場合にも同様の知見が成り立つ。曲げ成形加工については後述する。
 プレス成形工程では、図4Cに示すように、プレス成形凹型D311と、プレス成形パンチD312と、金属材料板押え工具D313と、を備えたプレス成形型D(U成形金型)310を用いて、プレス成形品を成形する。なお、図4Cの左図は、プレス成形型D310及びプレス成形型D310内にセットされた金属材料板W300の側面図であり、右図はこれらの部材の長手方向に垂直な断面図である。
 プレス成形凹型D311は、第3のモデルM300の図心線方向から見たときに、第3のモデルM300の図心線に対して概ね180°の範囲(下側半分)の最終形状と対応する下側成形形状部とその下側成形形状部に接続され下側成形形状部の上端を上方に延在して形成された上側成形形状部とを有するプレス成形凹部D311Aが形成されている。また、プレス成形パンチD312は、プレス成形凹部D311Aとの間に所定の間隔を以ってプレス成形品の内周面と対応するように構成されたプレス成形凸部D312Aが形成されている。
 また、金属材料板押え工具D313は、プレス成形する際に、プレス成形凹部D311Aを跨いで両側で金属材料板W300をプレス成形凹型D311に押さえるようになっている。
 そして、金属材料板W300をプレス成形パンチD312とプレス成形凹型D311によりプレス成形することにより、プレス成形パンチD312側が開口されプレス成形凹型D311側が凹形状部とされたプレス成形品が形成される。
 プレス成形工程では、プレス成形品M310の凹形状部側に、図4Dに示すような圧縮の歪が発生する。なお、符号M310は、フランジレスプレス成形品を示している。
 O成形工程では、図4Eに示すように、O成形金型D320を用いてO成形工程を行う。具体的には、下型凹部D321Aが形成された下型(第1凹型)D321と、当接予定部の側端部M310Eを沿わせる上型凹部D322Aが形成された上型(第2凹型)D322により、フランジレスプレス成形品M310の当接予定部のそれぞれの側端部M310E同士を互いに当接させて当接部M300Cを形成することにより第3のモデルM300が形成される。なお、図4Eの左図は、下型D321、上型D322、及びこれらの間に配置されたフランジレスプレス成形品M310の側面図であり、右図はこれらの部材の長手方向に垂直な断面図である。
 O成形工程では、当接部M300C側に、図4Fに示すような圧縮の歪が発生する。
 ここで、湾曲部における図心線の曲率が0.002mm-1以上0.02mm-1以下の範囲であってもよい。
 このようなプレス成形においても、成形条件比aは、0.85以上0.95以下とされる(第4の知見)。成形条件比aをこのような範囲内の値に設定することで、O成形工程時に湾曲部の当接予定部を高精度に密着させることができ、ひいては、湾曲部を有する第3のモデルM300を効率的に製造することができる。上述した成形条件比設定工程を1または複数のサイクルで行うことで、成形条件比aの好ましい範囲を探ってもよい。
 第3の知見は、曲げ成形加工にも適用される。以下、図21A~図21Dを参照して、本発明の第3の知見を曲げ成形加工に適用した例について説明する。図21A~図21Dは、本発明に係る第3の知見を曲げ成形加工に適用した例を説明する図である。また、図21D、図21Fにおいて、互いに向かい合う矢印は圧縮の歪を示し、互いに反対側を向く矢印は引張の歪を示している。
 第3の知見は、例えば、図21Aに示すように、例えば、円形閉断面が成形方向に湾曲状に曲がった湾曲部を備えた部材モデル(以下、第3のモデルという)M300’の例である。
 第3のモデルM300’は、図21Bに示すような矩形の金属材料板W300’を、曲げ成形工程、及びO成形工程(当接部形成工程)の順に成形することにより形成されている。
 曲げ成形工程では、図21Cに示すように、曲げ成形凹型D311’と、曲げ成形パンチD312’とを備えた曲げ成形型(U成形金型)D310’を用いて、曲げ成形品M310’を成形する。なお、図21Cの左図は、曲げ成形型D310’及び曲げ成形型D310’内にセットされた金属材料板W300’の側面図であり、右図はこれらの部材の長手方向に垂直な断面図である。
 曲げ成形凹型D311’は、第3のモデルM300’の図心線方向から見たときに、第3のモデルM300’の図心線に対して概ね180°の範囲(下側半分)の最終形状と対応する下側成形形状部とその下側成形形状部に接続され下側成形形状部の上端を上方に延在して形成された上側成形形状部とを有する曲げ成形凹部D311A’が形成されている。また、曲げ成形パンチD312’は、曲げ成形凹部D311A’との間に所定の間隔を以って曲げ成形品M310’の内周面と対応するように構成された曲げ成形凸部D312A’が形成されている。
 そして、金属材料板W300’を曲げ成形パンチD312’と曲げ成形凹型D311’により曲げ成形することにより、曲げ成形パンチD312’側が開口され曲げ成形凹型D311’側が凹形状部とされた曲げ成形品M310’が形成される。
 曲げ成形工程では、曲げ成形品M310’の凹形状部側に、図21Dに示すような圧縮の歪が発生する。
 O成形工程では、図21Eに示すように、O成形金型D320’を用いてO成形工程を行う。具体的には、下型凹部D321A’が形成された下型(第1凹型)D321’と、当接予定部の側端部M310E’を沿わせる上型凹部D322A’が形成された上型(第2凹型)D322’により、曲げ成形品M310’の当接予定部のそれぞれの側端部M310E’同士を互いに当接させて当接部M300C’を形成することにより第3のモデルM300’が形成される。なお、図21Eの左図は、下型D321’、上型D322’、及びこれらの間に配置された曲げ成形品M310’の側面図であり、右図はこれらの部材の長手方向に垂直な断面図である。
 O成形工程では、当接部M300C’側に、図21Fに示すような引張及び圧縮の歪が発生する。
 ここで、湾曲部における図心線の曲率が0.002mm-1以上0.02mm-1以下の範囲であってもよい。
 このような曲げ成形においても、成形条件比aは、0.85以上0.95以下とされる(第4の知見)。成形条件比aをこのような範囲内の値に設定することで、O成形工程時に湾曲部の当接予定部を高精度に密着させることができ、ひいては、湾曲部を有する第3のモデルM300’を効率的に製造することができる。上述した成形条件比設定工程を1または複数のサイクルで行うことで、成形条件比aの好ましい範囲を探ってもよい。
〔第5の知見〕
 上述した各知見(及び後述する各実施形態)が適用可能な金属材料(金属板)は特に制限されないが、例えば鋼板であってもよい。鋼板としては、例えば薄肉材(板厚/相当径(筒状部の長手方向に垂直な断面の直径)が10%以下)やハイテン材(引張強さ(TS)が300MPa以上、より好ましくは400MPa以上)等が挙げられる。これらの鋼板を使用する場合にはスプリングバックが大きくなるが、成形条件比aを0.85~0.95と設定することによりスプリングバックを適切に抑制可能とすることができる。他の種類の金属板としては、例えばAl板等が挙げられる。金属板の厚さも特に制限されないが、例えば1.0~2.9mmであってもよい。
〔第6の知見〕
 当接予定部の歪量の評価には、幾何学的な関係に基づく計算が有効であり、例えば、有限要素法を用いた解析が特に有効である。
 以上の知見及び後述する実施例から明らかな通り、例えば引張強さ300~600MPa、板厚1.5~3.0mmの鋼板を特定三次元筒状部にUO成形するに際して、以下の条件がすべて満たされる場合に、特定三次元筒状部(を有する部材)を効率的に形成(製造)することが可能となる。
・断面形状変化部の断面形状の図心線と当接部を含む方向における長さの図心線に沿う変化Rhが10~50%、周長変化率変化部の周長変化率の変化Rcが0.035mm-1~0.35mm-1、湾曲部の曲率Rlが0.002mm-1~0.02mm-1となるという条件のうち、少なくとも1つ以上が満たされる。
・成形条件比aが0.85~0.95となる。
 <第1実施形態>
 以下、図5から図16Gを参照して、本発明の第1実施形態に係るトレーリングアーム本体について説明する。
 図5は、本発明の第1実施形態に係るトーションビーム式リアサスペンション装置(トーションビーム式サスペンション装置)に用いられるトーションビームAssyの概略構成を説明する斜視図である。
 図5において、符号1はトーションビームAssyを、符号10はトレーリングアームを、符号11はトーションビームを示している。なお、図に示した符号Fは車両の前方を、符号Rは後方を示している。
 トーションビームAssy1は、図5に示すように、左右の車輪を回転自在に支持する左右一対のトレーリングアーム10と、左右のトレーリングアーム10を連結するトーションビーム11と、スプリング(不図示)を支持する左右一対のスプリング受部12とを備えている。
 また、トーションビームAssy1の図示しない緩衝受部には、緩衝装置であるアブソーバの一端側が連結されるようになっている。
 トレーリングアーム10は、図5に示すように、例えば、トレーリングアーム本体100と、トレーリングアーム本体100のフロント側端に接続されピボット軸Jを介して車体に支持されるピボット取付部材10Fと、リア側端に連結され車輪を支持するための車輪取付部材10Rとを備えている。
 以下、図6、図7A~図7Dを参照して、第1実施形態に係るトレーリングアーム本体100について説明する。
 図6は、トレーリングアーム本体100を説明する斜視図である。また、図7Aは、トレーリングアーム本体100の成形方向のプレス成形パンチ側からトレーリングアーム本体100を見た図であり、図7Bは図心線を含んで成形方向に形成される面と直交する方向(すなわち側面)からトレーリングアーム本体100を見た図であり、図7Cは、図7Bにおいて矢視VIIC-VIICで示したトレーリングアーム本体100のフロント側閉断面100Fを示す図であり、図7Dは、図7Bにおいて矢視VIID-VIIDで示したトレーリングアーム本体100のリア側閉断面100Rを示す図である。
 トレーリングアーム本体100は、例えば、図6、図7A、図7Bに示すように、フロント側閉断面100Fからリア側閉断面100Rに向かって、図心線に沿って順次形成された矩形閉断面のストレート形状部101と、断面形状変化部(特定三次元形状部)102と、周長変化部103と、周長変化部103に形成された湾曲部(特定三次元形状部)104と、周長変化率変化部(特定三次元形状部)105と、溶接により接合されたシーム部(接合部)100Sとを備えた筒状体(特定三次元筒状部)を備えた自動車用部材(部材)とされている。
 また、トレーリングアーム本体100は、例えば、図6、図7Cに示すように、フロント側閉断面100Fが矩形閉断面とされ、フロント側閉断面100Fにはピボット取付部材10Fが溶接により取付けられている。
 また、リア側閉断面100Rは、図6、図7Dに示すように、円形閉断面とされていて、リア側閉断面100Rには車輪取付部材10R側が溶接により取付けられている。
 なお、この実施形態において、シーム部100Sは、例えば、トーションビームAssy1における車体内方側に配置されるようになっている。
 ストレート形状部101は、図6、図7A~図7Bに示すように、フロント側閉断面100Fと同じ矩形閉断面が、フロント側閉断面100F側からリア側閉断面100R側に向かって直線的に所定の範囲に形成されている。
 断面形状変化部102は、ストレート形状部101のリア側閉断面100R側に接続され、ストレート形状部101の矩形閉断面が、図心線に沿ってリア側閉断面100R側に向かうにしたがって、漸次円形閉断面に移行するように形成されている。
 この実施形態では、断面形状変化部102は、断面形状の図心線と当接部を含む方向における長さの変化が10%以上50%以下の範囲(例えば、40%)である。ここで、図心線に沿って設定した二点は、例えば、断面形状変化部102のR側端部とF側端部とされている。
 周長変化部103は、断面形状変化部102のリア側に接続された円形閉断面により構成されていて、図心線に沿ってフロント側に向かうにしたがって、円形閉断面の周長が漸次長くなる(拡径される)部位である。
 また、この実施形態では、例えば、周長変化部103に湾曲部104が形成され、湾曲部104に周長変化率変化部105が形成されている。
 この実施形態において、湾曲部104は、例えば、周長変化部103の途中からリア側閉断面100Rに至るまで形成されていて、側面視して図心線が湾曲状に形成された部位である。
 この実施形態において、湾曲部104は、図心線(不図示)の曲率が0.002mm-1以上0.02mm-1以下の範囲で構成されている。
 周長変化率変化部105は、この実施形態において、例えば、周長変化部103の途中に形成されていて、周長変化部103において、図心線に沿ってフロント側に向かうにしたがって所定比率で漸次長くなる円形閉断面の周長変化率が変化して、周長変化部103に凹部や凸部が形成されている。
 この実施形態において、周長変化率変化部105は、例えば、周長変化率の変化が0.035mm-1以上0.35mm-1以下の範囲となるように構成されている。
 なお、この実施形態では、例えば、周長変化率変化部105において周長変化部103の拡径状態は維持されるが、縮径部やストレート形状に移行する筒状部に周長変化率変化部105が構成されてもよい。
 次に、図8を参照して、本発明に係る筒状部形成方法を適用したトレーリングアーム本体100の製造方法の概略について説明する。図8は、本発明に係る部材の製造方法の概略を説明するフローチャートの一例である。本実施形態では、プレス成形加工によりトレーリングアーム本体100を製造する。
 トレーリングアーム本体100の製造工程は、図8に示すように、例えば、材料鋼板(金属材料板)準備工程(S01)と、プレス成形工程(S02)と、トリミング工程(フランジレス化工程)(S03)と、O成形工程(当接部形成工程)(S04)と、接合工程(S05)とを備えている。
 また、第1実施形態において、トレーリングアーム本体100の製造工程で使用する金型は、例えば、プレス成形工程で使用するプレス成形型と、トリミング工程(フランジレス化工程)で使用するトリミング型と、O成形工程(当接部形成工程)で使用するO成形金型とを備えている。
〔材料鋼板(金属材料板)準備工程〕
(1)材料鋼板準備工程は、プレス成形工程で成形する材料鋼板(金属材料板)を準備する工程である(S01)。
 材料鋼板準備工程では、例えば、当接部形成工程で当接するフランジレスプレス成形品を展開し、その外形に余肉が付加された材料鋼板を準備する。なお、後述するトリミング工程を設定する必要がない場合には、フランジレスプレス成形品を展開した外形のままでもよい。また、例えば、トリミング工程で形状を調整することを前提に矩形の材料鋼板を準備することも可能である。
〔プレス成形工程〕
(2)プレス成形工程は、材料鋼板(金属材料板)を、プレス成形型によってプレス成形することにより、Z軸方向におけるプレス成形パンチ側が開口されたプレス成形部を成形する工程である(S02)。
 プレス成形工程では、材料鋼板(金属材料板)を、プレス成形金型(プレス成形型)によってプレス成形(プレス成形)して断面視凹形状を有するプレス成形品(プレス成形部)を成形する。
〔トリミング工程(フランジレス化工程)〕
(3)トリミング工程(フランジレス化工程)は、第1実施形態では、プレス成形工程において形成された延出部(プレス成形品の断面視凹形状部の両側端部から外部に延出して形成された余肉)をトリミング型により除去して、両側が側端部とされたフランジレスプレス成形品を形成する工程である(S03)。
 なお、プレス成形工程において、余肉がないフランジレスプレス成形品を成形可能である場合にはプレス成形型内でフランジレス化工程が完了する構成としてもよい。
〔O成形工程〕
(4)O成形工程(当接部形成工程)は、フランジレスプレス成形品の側端部(当接予定部)を、O成形金型により当接させる工程である(S04)。
〔接合工程〕
(5)接合工程は、当接部形成品(O成形品)の両側端部同士を互いに接合して接合部を形成する工程である(S05)。
 接合工程では、当接部形成品の当接部の両側端部同士を、溶接等により互いに接合してシーム部(接合部)を形成する。
 シーム部(接合部)の接合に際しては、アーク溶接のほか、レーザ溶接等を適用することができる。
 次に、図9、図10、図11A~図11C、図12A~図12C、図13A~図13C、図15A~図15G、図16A~図16Gを参照して、第1実施形態に係るトレーリングアーム本体100の製造手順の詳細を説明する。
 図9は、トレーリングアーム本体100の製造工程の詳細な手順の一例を示すフローチャートであり、S101は鋼板準備工程を、S102~S104はプレス成形工程を、SS105~S107はトリミング工程(フランジレス化工程)を、S108~S111はO成形工程(当接部形成工程)を、S112は接合工程を示している。なお、S113は、トレーリングアーム本体100にピボット取付部材10F及び車輪取付部材10Rを溶接により取付けて、トレーリングアーム10を形成する工程を示している。
 また、図15A~図15G、図16A~図16Gは、第1実施形態に係るトレーリングアーム本体100の製造工程の詳細を示す図である。そして、図15A~図15Gはトレーリングアーム本体100の形成過程をフロント閉断面100F(図7B参照)側から見た図を、図16A~図16Gはリア閉断面100R(図7B参照)側から見た図を示している。
〔材料鋼板準備工程〕
 まず、図9に示す材料鋼板準備工程(S101)について説明する。
 この実施形態では、トレーリングアーム本体100のフランジレスプレス成形品を展開したものに、余肉を付加した材料鋼板(金属材料板)を準備する。
 以下、図10を参照して、材料鋼板W0について説明する。図10は、第1実施形態に係るトレーリングアーム本体100を製造するための材料鋼板の概略構成の一例を説明する図である。
 材料鋼板W0は、図10に示すように、例えば、トレーリングアーム本体100のフランジレスプレス成形品の展開図(二点鎖線で示す部分)の側端部W10Eに、トリミング工程で除去される余肉WHを付加した構成とされている。
 また、材料鋼板W0は、トレーリングアーム本体100のフロント側の矩形閉断面と対応するフロント側端部WFからリア側の円形閉断面と対応するリア側端部WRに向かって、ストレート形状部101と対応するストレート対応部W101と、断面形状変化部102と対応する断面形状変化対応部W102と、周長変化部103と対応する周長変化対応部W103と、湾曲部104と対応する湾曲対応部W104と、周長変化率変化部105と対応する周長変化率変化対応部W105とを備え、それぞれの部位に応じて形成された当接予定部である側端部W10Eの外方に余肉を含んだ側部WEが形成されている。
 材料鋼板W0のうち、ストレート対応部W101は矩形に形成され、断面形状変化対応部W102、湾曲対応部W103は、フロント側端部WFからリア側端部WRに向かって漸次拡幅し周長変化率変化部105近傍において、拡幅の程度が緩やかになる扇形に形成された外形を有している。
 この実施形態では、例えば、引張強さ400MPa、板厚1.2mmの材料鋼板が適用されている。
 なお、鋼板材料の材質、厚さを限定する必要はないが、引張強さ300MPa以上、より好ましくは400MPa以上、厚さ1.0~2.9mm程度の材料鋼板(例えば、薄板鋼板)に対して第1実施形態に係るプレス成形方法を適用することが、スプリングバックの影響を抑制することが可能な点で好適である。
〔プレス成形工程〕
 プレス成形工程では、図9のS102~S104に示すように、材料鋼板をプレス成形金型(プレス成形型)に配置し、プレス成形パンチにより押圧してプレス成形して、形成した余肉付きプレス成形品を取り出す。
 以下、図11A、図15A、図15B、図16A、図16Bを参照して、プレス成形型D10の概略構成について説明する。図11Aは、第1実施形態に係るプレス成形金型の概略構成を説明する斜視図である。
 この実施の形態において、プレス成形型D10は、例えば、図11A、図15A、図15B、図16A、図16Bに示すように、固定型とされるプレス成形下型(プレス成形凹型)D11と、プレス成形下型D11の上方に配置されてプレス成形下型D11に対して上下方向(Z軸方向)に進退可能とされるプレス成形パンチD12と、プレス成形時にプレス成形パンチD12の両側でプレス成形下型D11に材料鋼板W0を押さえる鋼板押え工具D13とを備えている。
 プレス成形下型D11は、図11Aに示すように、余肉付きプレス成形品110におけるフロント側閉断面110F(図15B参照)と対応する部位を形成するフロント側形状部D11Fからリア側閉断面110R(図16B参照)と対応する部位を形成するリア側形状部D11Rにわたって、プレス成形凹部D11Aを有している。
 プレス成形凹部D11Aは、余肉付きプレス成形品110におけるトレーリングアーム本体100の矩形閉断面のストレート形状部101、断面形状変化部(特定三次元形状部)102、周長変化部103、湾曲部(特定三次元形状部)104、周長変化率変化部(特定三次元形状部)105と対応する成形形状部が形成されている。
 プレス成形パンチ(U成形パンチ)D12は、トレーリングアーム本体100を製造する際に、プレス成形下型D11と協働して、材料鋼板W0をプレス成形して余肉付きプレス成形品110を成形する型である。
 プレス成形パンチD12は、図11Aに示すように、余肉付きプレス成形品110のフロント側閉断面110F(図15B参照)と対応するフロント側成形凸部D12Fから余肉付きプレス成形品110のリア側閉断面110R(図16B参照)と対応するリア側成形凸部D12Rにわたってプレス成形凸部D12Aが形成されている。なお、図11Aに示したプレス成形パンチD12の幅Duは、余肉付きプレス成形品110をトリミングしてフランジレスプレス成形品120を形成した際の当接予定部と対応する部位の幅(当該部位の内周面間の距離)を示している。
 プレス成形凸部D12Aは、余肉付きプレス成形品110におけるトレーリングアーム本体100の矩形閉断面のストレート形状部101、断面形状変化部(特定三次元形状部)102、周長変化部103、湾曲部(特定三次元形状部)104、周長変化率変化部(特定三次元形状部)105と対応する成形形状部を有している。
 また、プレス成形下型D11のプレス成形凹部D11Aの両側には、プレス成形凹部D11Aと対応する鋼板押え形状部D11Sが形成されていて、例えば、鋼板押え形状部D11Sに載置された材料鋼板W0がプレス成形凹部D11Aに引き込まれてプレス成形されるまで押圧可能とされている。
 鋼板押え工具D13は、例えば、プレス成形下型D11のプレス成形凹部D11Aを跨いでプレス成形下型D11の上方に配置され、プレス成形下型D11に対して上下(Z軸方向)に進退可能とされている。
 また、鋼板押え工具D13は、下面に鋼板押え形状部D11Sと対応する鋼板押え形状部D13Sが形成されていて、プレス成形時にプレス成形パンチD12の両側で材料鋼板W0をプレス成形下型D11に押圧するようになっている。
 この実施形態に係るプレス成形工程で成形される余肉付きプレス成形品110は、図11B、図11Cに示すように、トレーリングアーム本体100のストレート形状部101と、断面形状変化部102と、周長変化部103と、周長変化部103内に形成された湾曲部(特定三次元形状部)104及び周長変化率変化部105とのそれぞれに対応するストレート形状凹成形部111と、断面形状変化凹成形部112と、周長変化凹成形部113と、湾曲凹成形部114と、周長変化率変化凹成形部115とを備えて構成されている。
 なお、図11Bは、余肉付きプレス成形品110を下側(プレス成形パンチD12と反対側)から見た図であり、図11Cは、プレス成形品110を図心線を含み成形方向に形成される面と直交する方向(すなわち側面)から見た図である。
 以下、プレス成形工程における手順を説明する。
(1)まず、材料鋼板W0をプレス成形型D10に配置する(S102)。
 材料鋼板W0をプレス成形型D10に配置するときは、図15A、図16Aに示すように、材料鋼板W0をプレス成形凹型D11に載置して、鋼板押え工具D13を下降させて鋼板押え形状部D13Sと鋼板押え形状部D11Sによって材料鋼板W0を挟持する。
 また、材料鋼板W0の上方にプレス成形パンチD12を位置させる。
(2)プレス成形パンチD12により材料鋼板W0を押圧する(S103)。
 プレス成形パンチD12により材料鋼板W0を押圧する際には、図15B、図16Bに示すように、プレス成形パンチD12をZ軸方向に下降させて、鋼板押え部材D13によって材料鋼板W0を挟持した状態で、プレス成形凸部D12Aによって材料鋼板W0を押圧する。
 プレス成形下型D11に載置された材料鋼板W0は、プレス成形凹部D11A内においてプレス成形されるまで、鋼板押え部材D13によって鋼板押え形状部D11Sと鋼板押え形状部D13Sの間に挟まれ、プレス成形凸部D12A及びプレス成形凹部D11Aが共同して材料鋼板W0を絞り成形する。
 その結果、余肉付きプレス成形品(プレス成形品)110が形成される。また、材料鋼板W0が、鋼板押え部材D13によって押圧されているので、材料鋼板W0を安定して絞り成形することができる。
 なお、プレス成型に際して、部分的に絞り成形されていない箇所があってもよい。
 図15A、図16A、図15B、図16Bにおいて、符号D11F、符号D11Rは、プレス成形凹部D11Aのフロント側形状部及びリア側形状部を、符号D12F、符号D12Rは、プレス成形凸部D12Aのフロント側形状部及びリア側形状部を示している。
(3)余肉付きプレス成形品(プレス成形品)110をプレス成形下型D11から取り出す(S104)。
 余肉付きプレス成形品(プレス成形品)110は、図15B、図16Bの右図に示すように、凹形状部を有するとともに、長手方向の一端側がトレーリングアーム100のフロント側閉断面100F(図7B参照)と対応するフロント側断面110Fとされ、他端側がリア側閉断面100R(図7B参照)と対応するリア側断面110Rとされている。
 また、余肉付きプレス成形品110の断面視凹形状部の両側端部には、当該両側端部から外部に延出するフランジ状の余肉(延出部)110Hが形成されている。
〔トリミング工程(フランジレス化工程)〕
 第1実施形態において、トリミング工程(フランジレス化工程)では、図9のS105~S107に示すように、余肉付きプレス成形品110をトリミング型に配置して、トリミング型においてプレス成形品の余肉を除去してフランジレスプレス成形品を形成し、トリミング型からフランジレスプレス成形品を取り出す。
 この実施形態では、図15B、図16Bに示した余肉付きプレス成形品(プレス成形品)110の両端部に、当該両側端部から外部に延出するフランジ状の余肉(延出部)110Hが形成され、この余肉110Hをトリミング工程において除去する場合の例を示している。なお、トリミング工程を設けるかどうかは、必要に応じて、任意に設定可能である。例えば、延出部が存在しなければトリミング工程を省略してもよい。
 以下、図12A、図15C、図16Cを参照して、トリミング型D20の概略構成について説明する。図12Aは、第1実施形態に係るトリミング型D20の概略構成を説明する斜視図である。
 トリミング型D20は、例えば、図11A、図15C、図16Cに示すように、トリミング下型D21と、トリミング下型D21の上方に配置された一対のトリム刃D22と、下降することでトリム刃D22をY軸方向に離間するくさび機構D24とを備える。トリミング下型D21には、余肉付きプレス成形品(プレス成形品)110を、フロント側形状部110Fからリア側形状部110Rにわたって余肉110H、110Hを除去可能に状態に配置する凹部D21Aが形成されている。
 また、トリム刃D22及びくさび機構D24は、トリミング下型D21に対してZ軸方向に進退可能に構成され、余肉付きプレス成形品(プレス成形品)110に対してトリム刃D22が所定位置に配置された状態で、くさび機構D24が下降することによってトリム刃D22をY軸方向外方に移動させてトリミング下型D21と協働して余肉110H、110Hを除去するように構成されている。
 トリミング後のフランジレスプレス成形品120は、図12B、図12Cに示すように、ストレート形状凹成形部121と、形状変化凹成形部122と、周長変化凹成形部123と、曲線形状凹成形部124と、周長変化率変動凹成形部125とを備えている。
 ストレート形状凹成形部121、形状変化凹成形部122、周長変化凹成形部123、曲線形状凹成形部124、周長変化率変動凹成形部125は、それぞれ余肉付きプレス成形品110のストレート形状凹成形部111、断面形状変化凹成形部112、周長変化凹成形部113、湾曲凹成形部114、周長変化率変化凹成形部115から余肉110H、110Hを除去した構成とされている。
 なお、図12Bは、トリミング後のフランジレスプレス成形品120を下側(プレス成形工程におけるプレス成形パンチD12と反対側)から見た図であり、図12Cは、図心線を含み成形方向に形成される面と直交する方向(すなわち側面)からフランジレスプレス成形品120を見た図である。
 以下、トリミング工程(フランジレス化工程)における手順を説明する。
(1)余肉付きプレス成形品(プレス成形品)110をトリミング金型D20に配置する(S105)。
 具体的には、図15C、図16Cに示すように、余肉付きプレス成形品110をトリミング下型D21の凹部D21Aに配置して、上部のトリム刃D22及びくさび機構D24を下降させて、左右のトリム刃D22を余肉付きプレス成形品110の両側端部に形成された余肉110H、110Hの間に位置させる。
 そして、くさび機構D24を駆動(くさび機構D24をさらに下降)して、左右のトリム刃D22をY軸方向に余肉110H、110Hより外方まで移動させてフランジ状の余肉110H、110Hをせん断、除去する。
(2)トリミング金型D20により両側のフランジ状の余肉110H、110Hをトリミングすることで、側端部(当接予定部)120E、120Eが形成されたフランジレスプレス成形品120を形成する(S106)。
(3)形成されたフランジレスプレス成形品120をトリミング金型D20から取り出す(S107)。
 その結果、図15C、図16Cに示すように、プレス成形品110の余肉110H、110Hが除去されて、側端部120E、120Eが正確に形成されたトリミング後のプレス成形品(フランジレスプレス成形品)120が形成される。
〔O成形工程〕
 O成形工程(当接部形成工程)では、図9のS108~S111に示すように、フランジレスプレス成形品をO成形金型(当接部形成型)に配置し、O成形金型においてフランジレスプレス成形品を押圧し、フランジレスプレス成形品の当接予定部(側端部)を当接させて、当接部形成品を取り出す。
 以下、図13A、図15D~図15F、図16D~図16Fを参照して、O成形金型D30の概略構成について説明する。図13Aは、第1実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造におけるO成形金型D30を説明する斜視図である。
 O成形金型D30は、例えば、図13A、図15D~図15F、図16D~図16Fに示すように、固定型とされる下型(第1凹型)D31と、下型D31の上方に配置され下型D31に対してZ軸方向に進退可能とされる上型(第2凹型)D32とを備えている。
 そして、下型D31には、図13Aに示すように、フランジレスプレス成形品120を配置する下型凹部D31Aが、フランジレスプレス成形品120のフロント側形状部120Fからリア側形状部120Rにわたって形成されている。
 また、上型D32には、下型凹部D31Aと協働して、フランジレスプレス成形品120の両側の側端部120Eを沿わせることにより、フロント側形状部120Fからリア側形状部120Rにわたって側端部120Eを近接させ、さらには当接させて当接部形成品130を形成する上型凹部D32Aが形成されている。
 当接部形成品130は、図13B、図13Cに示すように、ストレート形状部131と、断面形状変化部132と、周長変化部133と、湾曲部134と、周長変化率変化部135とを備えている。
 ストレート形状部131、断面形状変化部132、周長変化部133、湾曲部134、周長変化率変化部135は、それぞれトレーリングアーム本体100のストレート形状部101、断面形状変化部102、周長変化部103、湾曲部104、周長変化率変化部105と対応した構成とされている。
 なお、図13Aに示す符号Doは、下型(第1凹型)D31の下型凹部D31Aの幅を示している。
 なお、図13Bは、当接部形成品130を上型D32側から見た図であり、図13Cは、成形方向に形成され図心線を含む面と直交する方向(すなわち側面)から当接部形成品130を見た図である。
 ここで、図14を参照して、トレーリングアーム本体100を製造する際の成形条件比aと、図11Aに示したプレス成形型D10のプレス成形パンチの幅Duと、図13Aに示した下型(第1凹型)D31の下型凹部D31Aの幅Doについて説明する。図14は、第1実施形態に係る金型(プレス成形型D10及び当接部形成型D30)における成形条件比a(=Du/Do)の概略を説明する図である。
 トレーリングアーム本体100を製造する際の成形条件比a(=Du/Do)は、図14に示すように、トレーリングアーム本体100の長手方向(図心線)に沿って変化するように構成されている。
 図14に示す成形条件比a、a、a、a、aは、それぞれトレーリングアーム本体100のストレート形状部101、断面形状変化部102、周長変化部103、湾曲部104、周長変化率変化部105と対応して、トレーリングアーム本体100の図心線に沿って変化するように構成されている。また、成形条件比a、a、a、a、aは、0.85以上0.95以下に適宜設定されている。これらの値は、上述した成形条件比設定工程を1または複数のサイクルで行うことで設定されてもよい。
 なお、図14において、成形条件比a、成形条件比aは、成形条件比aに含まれているが、このような場合は、いずれか又は双方に適した成形条件比aを適宜使用することが可能である。
 また、成形条件比a、a、a、a、aは、図14に記載した成形条件比aに示す数式により定義されており、プレス成形パンチD12の幅Duは、図11Aにおいてプレス成形型D10のプレス成形パンチD12に示した符号Duと対応している。また、当接部形成型D30の下型凹部(当接部形成凹部)D31Aの幅Doは、図13Aにおいて下型(第1凹型)D31の下型凹部(当接部形成凹部)D31Aに示した符号Doと対応している。
 また、図11Aに示すプレス成形パンチD12の幅Du、及び図13Aに示すO成形金型D30の下型凹部D31Aの幅Doは、プレス成形パンチD12及び下型凹部(当接部形成凹部)D31Aの長手方向(X軸方向)の互いに対応する位置で対応するようになっている。
 なお、プレス成形パンチD12の幅Du、O成形金型D30の下型凹部D31Aの幅Doは、それぞれ図14に示すトレーリングアーム本体100における各部位に対応する値である。例えば、成形条件比aに対応するプレス成形パンチD12の幅Du及びO成形金型D30の下型凹部D31Aの幅Doは、断面形状変化部132を成形する部分の幅Du及び幅Doとなる。したがって、成形条件比aが図心線に沿って変化していても、プレス成形工程におけるプレス成形パンチや、O成形工程における第1凹型及び第2凹型が、図心線と直交する方向に相対移動する必要はない。
 以下、当接部形成工程における工程手順を説明する。
(1)フランジレスプレス成形品120を、O成形金型D30に配置する(S108)。
 フランジレスプレス成形品120をO成形金型D30に配置する際には、図15D、図16Dに示すように、フランジレスプレス成形品120を下型凹部D31Aが形成された下型D31に配置し、上方に上型凹部D32Aが形成された上型D32を位置させる。
(2)O成形金型D30によりフランジレスプレス成形品120を押圧する(S109)。
 O成形金型D30によりフランジレスプレス成形品120を押圧する際には、図15D、図16Dに示すように、フランジレスプレス成形品120を下型D31に配置し、上型D32を下降させて、フランジレスプレス成形品120の両側の側端部(当接予定部)120Eを上型凹部D32Aに沿わせて変形させる。
(3)フランジレスプレス成形品120の当接予定部を当接する(S110)。
 図15E、図16Eに示すように、上型凹部D32Aによってフランジレスプレス成形品120を押圧することにより、フランジレスプレス成形品120は上型凹部D32A及び下型凹部D31Aに沿って成形される。
 その結果、フランジレスプレス成形品120の両側の側端部120Eが当接される。
 図15F、図16Fにおいて、符号D31F、符号D31Rは、下型凹部(当接部形成凹部)D31Aのフロント側形状部及びリア側形状部を、符号D32F、符号D32Rは、上型凹部(当接部形成凹部)D32Aのフロント側形状部及びリア側形状部を示している。
(4)当接部形成品130をO成形金型D30から取り出す(S111)。
 当接部形成品130は、図15F、図16Fの右図に示すように、フランジレスプレス成形品120の両側の側端部120Eが当接されて当接部130Cが形成される。
 また、当接部形成品130は、一端側がトレーリングアーム本体100のフロント側閉断面100Fと対応するフロント側断面130Fとされ、他端側がリア側閉断面100Rと対応するリア側断面130Rとされている。
〔接合工程〕
 この実施形態において、接合工程では、当接部形成品130の当接部130Cの両側端部130E同士を溶接により接合してシーム部(接合部)100Sを形成する(S112)。
 当接部形成品130の当接部130Cを溶接により接合すると、図15G、図16Gに示すように、シーム部100Sが形成される。その結果、トレーリングアーム本体100が形成される。
 シーム部(接合部)100Sの接合に際しては、アーク溶接のほか、レーザ溶接等を適用することができる。
〔部材取付工程〕
 この実施形態において、部材取付工程では、レーリングアーム本体100にピボット取付部材10F及び車輪取付部材10Rを溶接により接合する(S113)。
 トレーリングアーム本体100に、ピボット取付部材10F及び車輪取付部材10Rを接合(溶接)して取り付ける。
 その結果、図6、図7A~図7Dに示すようなトレーリングアーム10が形成される。
 第1実施形態に係るトレーリングアーム本体100(自動車用部材)の製造方法によれば、断面形状変化部102、湾曲部104及び周長変化率変化部105を備えたトレーリングアーム本体100を効率的に製造することができる。
 第1実施形態に係るトレーリングアーム本体100、及びトレーリングアーム本体100の製造方法によれば、プレス成形工程において金属材料板W0からプレス成形部を成形する際に用いるプレス成形パンチの幅Duと、O成形金型D30の凹部の幅Do(より詳細には、下型D31の下型凹部(当接部形成凹部)D31A及び上型D32の上型凹部(当接部形成凹部)D32Aの幅Do)の比からなる成形条件比aが、0.85以上0.95以下に設定されているので、スプリングバックを適切に抑制可能となり、両側の側端部120E同士を正確かつ効率的に密着させ、又は狙いの位置に近接させることができる。
 また、O成形工程後に、当接部130Cをなす両側の側端部120E同士が近接して配置されることにより、複雑な治具等を用いることなく側端部120Eを効率的に接合することができる。
 また、成形条件比a(=Du/Do)が1.0未満に設定されているので、プレス成形品120をO成形金型D30の下型凹部D31A、上型凹部D32A内に容易に配置することができる。
 その結果、トレーリングアーム本体100を効率的に製造することができ、ひいては、部材及び自動車用部材を容易に軽量化するとともに製造コストを削減することができる。
 第1実施形態に係るトレーリングアーム本体100の製造方法によれば、プレス成形型D30により成形方向に沿った面内において曲げられた湾曲部104を形成するので、湾曲部104を備えたトレーリングアーム本体100を効率的に形成することができる。
 第1実施形態に係るトレーリングアーム本体100、及びトレーリングアーム本体100の製造方法によれば、成形条件比aがトレーリングアーム本体100の図心線に沿った位置に応じて調整して設定されているので、当接部形成品130の当接部130Cを正確に当接(あるいは、接合可能な位置まで近接)させることができる。
 その結果、トレーリングアーム本体100を効率的に製造することができる。
 <第2実施形態>
 以下、図17Aから図17Cを参照して、本発明の第2実施形態について説明する。
 図17A~図17Cは、本発明の第2実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造方法の概略を説明する図であり、図17Aは、プレス成形型において材料鋼板を鋼板押え工具によって押圧した状態を、図17Bは、プレス成形型において材料鋼板をプレス成形パンチとカウンタが協働してプレス成形凹型に押圧してプレス成形する状態を、図17Cは、プレス成形が完了することによりフランジレスプレス成形品(プレス成形品)が成形された状態を示す図である。なお、第2実施形態では、それぞれトレーリングアーム本体におけるリア側から見た図を用いて説明する。
 第2実施形態では、トレーリングアーム10の製造工程で使用する金型は、例えば、プレス成形工程で使用するプレス成形型と、O成形工程で使用するO成形金型とを備えている。
 第2実施形態が第1実施形態と異なるのは、プレス成形工程においてプレス成形する際に、上述した余肉のない材料鋼板を使用し、プレス成形型内で対応する側端部を形成するフランジレス化工程が完了する点にある。このため、図8のS03、図9のS105~S107で示すプレス成形型から余肉付きプレス成形品を取り出して、トリミング型による余肉除去を行わなくてよい。その他は第1実施形態と同様であるので、説明を省略する。
 第2実施形態に係る材料鋼板W0は、例えば、第1実施形態で示した図9において二点鎖線で示した部分が外形形状に相当する構成とされている。なお、必要に応じて、プレス成形型でフランジレス化工程を完了させるための形状調整を実施してもよい。
 以下、図17A~図17Cを参照して、第2実施形態に係るプレス成形工程及びフランジレス化工程について説明する。
 プレス成形型D10Aは、例えば、図17A~図17Cに示すように、固定型とされるプレス成形下型(プレス成形凹型)D11Bと、プレス成形下型D11Bの上方に配置されてプレス成形下型D11Bに対して上下方向(Z軸方向)に進退可能とされるプレス成形パンチD12と、プレス成形時にプレス成形パンチD12の両側でプレス成形下型D11Bに材料鋼板W0を押圧する鋼板押え工具D13と、カウンタD11Cとを備えている。
 プレス成形下型D11Bは、図11Aに示すプレス成形下型D11と同様に、フランジレスプレス成形品120におけるフロント側閉断面と対応する部位を形成するフロント側形状部からフランジレスプレス成形品120におけるリア側閉断面120Rと対応する部位を形成するリア側形状部D11Rにわたって、プレス成形凹部D11Aを有している。
 プレス成形凹部D11Aは、フランジレスプレス成形品120におけるトレーリングアーム本体100の矩形閉断面のストレート形状部101と、断面形状変化部(特定三次元形状部)102と、周長変化部103と、周長変化部103に形成された湾曲部(特定三次元形状部)104と、周長変化率変化部(特定三次元形状部)105と対応する成形形状部が形成されている。
 また、この実施形態では、プレス成形凹部D11Aの底部にカウンタD11Cが収納される孔D11Hが形成されている。
 カウンタD11Cは、例えば、上面にプレス成形凹部D11Aと対応する形状部が形成されるとともに、下方に連接された支持ロッドD11Lに支持されている。
 また、プレス成形凹部D11Aの底部に形成された孔D11Hに収納可能とされ、プレス成形凹部D11A内に進退可能とされている。
 また、カウンタD11Cは、プレス成形パンチD12と材料鋼板W0を挟持してプレス成形凹部D11Aに押圧することで、プレス成形パンチD12と協働してプレス成形するようになっている。
 プレス成形パンチD12、プレス成形凸部D12A、鋼板押え部材D13については、第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
 以下、プレス成形工程における手順を説明する。
(1)まず、図17Aに示すように、材料鋼板W0をプレス成形凹型D11Bに配置する。
 プレス成形凹型D11Bに材料鋼板W0を配置するときは、図17Aに示すように、鋼板押え工具D13を下降させて鋼板押え形状部D13Sと鋼板押え形状部D11Sによって材料鋼板W0を保持する。
 また、材料鋼板W0の上方にプレス成形パンチD12を位置させるとともに、カウンタD11Cを材料鋼板W0の近傍まで上昇させる。
(2)次に、図17Bに示すように、プレス成形パンチD12を下降させて、プレス成形パンチD12とカウンタD11Cにより材料鋼板W0を挟んで、材料鋼板W0をプレス成形凹部D11A内に押圧する。その結果、材料鋼板W0は、プレス成形凹部D11Aに沿ってフランジレスプレス成形品120に成形される。
 プレス成形パンチD12を下降させてプレス成形する際には、材料鋼板W0の両側は、鋼板押え工具D13によって押圧されている。
(3)次いで、図17Cに示すように、プレス成形パンチD12が下降端まで加工するとともにカウンタD11Cが孔D11H内に収納される。
 材料鋼板W0は、全体にわたってプレス成形凹部D11Aに沿って成形されるとともに、材料鋼板W0の両端部WE10が鋼板押え工具D13から離れてプレス成形凹部D11Aに引き込まれてプレス成形パンチD12とプレス成形凹部D11Aの間で側端部120Eが形成される。なお、プレス成型に際して、部分的に絞り成形されない箇所があってもよい。
 その結果、プレス成形型D10Aによって側端部形成が完了することになり、トリミング型によるトリミング工程(フランジレス化工程)を設ける必要がなくなる。
 第2実施形態に係る部材の製造方法によれば、材料鋼板W0を用いて、側端部120Eが形成されたフランジレスプレス成形品120をプレス成形凹型D11A内で成形することができる。
 その結果、トリミング型によるフランジレス化工程を設ける必要がなく、フランジレスプレス成形品120を効率的に形成することができ、生産性を向上することができる。
 第2実施形態に係る部材の製造方法によれば、プレス成形パンチD12とカウンタD11Cが協働してプレス成形するので、両端部WE10が鋼板押え工具D13から離れてプレス成形凹部D11Aに引き込まれる際に、側端部120Eと対応する部分が安定してプレス成形されルので、側端部を安定して形成することができる。
 その結果、フランジレスプレス成形品120を安定かつ高品質に成形することができる。
 <第3実施形態>
 以下、第3実施形態を説明する。第3実施形態は、上述したトレーリングアーム本体100を曲げ成形加工により製造する例である。トレーリングアーム本体100、トレーリングアーム10及びトーションビームAssy1の構造は第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
 まず、図22を参照して、第3実施形態に係る部材の製造方法を適用したトレーリングアーム本体100の製造方法の概略について説明する。図22は、第3実施形態に係る部材の製造方法の概略を説明するフローチャートの一例である。
 トレーリングアーム本体100の製造工程は、図22に示すように、例えば、材料鋼板(金属材料板)準備工程(S01’)と、曲げ成形工程(S02’)と、当接部形成工程(S03’)と、接合工程(S04’)とを備えている。
 また、この実施形態において、トレーリングアーム本体100の製造工程で使用する金型は、曲げ成形工程で使用する曲げ成形型と、O成形工程(当接部形成工程)で使用するO成形金型(当接部形成型)とを備えている。
〔材料鋼板(金属材料板)準備工程〕
(1)材料鋼板準備工程は、曲げ成形工程で成形する材料鋼板(金属材料板)を準備する工程である(S01’)。
 材料鋼板準備工程では、例えば、曲げ成形品(曲げ成形部)を展開した外形を有する材料鋼板を準備する。
 なお、必要に応じて曲げ成形品(曲げ成形部)を展開した外形に、曲げ成形工程が完了した状態で曲げ成形凹型よりも外方に残る余肉が形成されていてもよい。この場合、曲げ成形した後に、トリミングによって余肉を除去してもよい。
〔曲げ成形工程〕
(2)曲げ成形工程は、材料鋼板(金属材料板)を、曲げ成形型によって曲げ成形することにより、Z軸方向における曲げ成形パンチ側が開口された曲げ成形部を成形する工程である(S02’)。
 曲げ成形工程では、材料鋼板(金属材料板)を、曲げ成形型によって曲げ成形して曲げ成形品(曲げ成形部)を成形する。
〔O成形工程〕
(3)O成形工程(当接部形成工程)は、曲げ成形品120’(図25B参照)の両端部(当接予定部)を、O成形金型(当接部形成型)により当接させる工程である(S03’)。
 この実施形態では、曲げ成形品120’の両側端部(当接予定部)をO成形金型D30’によって当接する工程である。
 なお、曲げ成形工程において、曲げ成形品120’の外周と対応していない材料鋼板W0’から曲げ成形品を形成する場合には、曲げ成形品の外周に形成された余肉をトリミングにより除去した後に当接部形成工程に移行する構成としてもよい。
〔接合工程〕
(4)接合工程は、当接部形成品(O成形品)の両側端部同士を互いに接合して接合部を形成する工程である(S04’)。
 接合工程では、当接部形成品の当接部の両側端部同士を、溶接等により互いに接合してシーム部(接合部)を形成する。
 シーム部(接合部)の接合に際しては、アーク溶接のほか、レーザ溶接等を適用することができる。
 次に、図23、図24、図25A~図25C、図26A~図26C、図27、図28A~図28F、図29A~図29Fを参照して、第3実施形態に係るトレーリングアーム本体100の製造手順の詳細を説明する。
 図23は、トレーリングアーム本体100の製造工程の詳細な手順の一例を示すフローチャートであり、S101’は鋼板準備工程を、S102’~S104’は曲げ成形工程を、S105’~S108’はO成形工程(当接部形成工程)を、S109’は接合工程を示している。なお、S110’は、トレーリングアーム本体100にピボット取付部材10F及び車輪取付部材10Rを溶接により取付けて、トレーリングアーム10を形成する工程を示している。
 また、図28A~図28F、図29A~図29Fは、第3実施形態に係るトレーリングアーム本体100の製造工程の詳細を示す図である。そして、図28A~図28Fはトレーリングアーム本体100の形成過程をフロント閉断面100F(図7B参照)側から見た図を、図15A~図15Fはリア閉断面100R(図7B参照)側から見た図を示している。
〔材料鋼板準備工程〕
 まず、図23に示す材料鋼板準備工程(S101’)について説明する。
 この実施形態では、トレーリングアーム本体100を展開した形状に形成した材料鋼板(金属材料板)W0’を準備する。
 以下、図24を参照して、材料鋼板W0’について説明する。図24は、第3実施形態に係るトレーリングアーム本体100を製造するための材料鋼板の概略構成の一例を説明する図である。
 材料鋼板W0は、図24に示すように、例えば、トレーリングアーム本体100のフロント側の矩形閉断面と対応するフロント側端部WF’からリア側の円形閉断面と対応するリア側端部WR’に向かって、ストレート形状部101と対応するストレート対応部W101’と、断面形状変化部102と対応する断面形状変化対応部W102’と、周長変化部103と対応する周長変化対応部W103’と、湾曲部104と対応する湾曲対応部W104’と、周長変化率変化部105と対応する周長変化率変化対応部W105’とを備え、それぞれの部位に応じて形成された側端部WE’が当接予定部とされている。
 材料鋼板W0’のうち、ストレート対応部W101’は矩形に形成され、断面形状変化対応部W102’、湾曲対応部W103’は、フロント側端部WF’からリア側端部WR’に向かって漸次拡幅し周長変化率変化部105’近傍において、拡幅の程度が緩やかになる扇形に形成された外形を有している。
 この実施形態では、例えば、引張強さ400MPa、板厚1.2mmの材料鋼板が適用されている。
 なお、鋼板材料の材質、厚さを限定する必要はないが、引張強さ300MPa以上、より好ましくは400MPa以上、厚さ1.0~2.9mm程度の材料鋼板(例えば、薄板鋼板)に対して第3実施形態に係る曲げ成形方法を適用することが、スプリングバックの影響を抑制することが可能な点で好適である。
〔曲げ成形工程〕
 曲げ成形工程では、図23のS102’~S104’に示すように、材料鋼板を曲げ成形型に配置し、曲げ成形パンチにより押圧して曲げ成形して、形成した曲げ成形品(曲げ成形部)を取り出す。
 以下、図25A、図28A、図28B、図29A、図29Bを参照して、曲げ成形型D10’の概略構成について説明する。図11Aは、第3実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造における曲げ成形型を説明する斜視図である。
 この実施形態において、曲げ成形型D10’は、例えば、図25A、図28A、図28B、図29A、図29Bに示すように、固定型とされる曲げ成形凹型D11’と、曲げ成形凹型D11’の上方に配置されて曲げ成形凹型D11’に対して上下方向(Z軸方向)に進退可能とされる曲げ成形パンチD12’と、を備えている。
 曲げ成形凹型D11’は、図25Aに示すように、図25Bに示す曲げ成形品120’におけるフロント側閉断面120F’と対応する部位を形成するフロント側形状部D11F’からリア側閉断面120R’と対応する部位を形成するリア側形状部D11R’にわたって、曲げ成形凹部D11A’を有している。
 曲げ成形凹部D11A’は、曲げ成形品120’におけるトレーリングアーム本体100の矩形閉断面のストレート形状部101、断面形状変化部102、周長変化部103、湾曲部104、周長変化率変化部105と対応する成形形状部が形成されている。
 曲げ成形パンチ(U成形パンチ)D12’は、トレーリングアーム本体100を製造する際に、曲げ成形凹型D11’と協働して、材料鋼板W0’を曲げ成形して曲げ成形品120’を成形する型である。
 曲げ成形パンチD12’には、曲げ成形品120’のフロント側閉断面120F’(図25B参照)と対応するフロント側成形凸部D12F’から曲げ成形品120’のリア側閉断面120R’(図25B参照)と対応するリア側成形凸部D11R’にわたって曲げ成形凸部D12A’が形成されている。
 曲げ成形凸部D12A’は、曲げ成形品120’におけるトレーリングアーム本体100の矩形閉断面のストレート形状部101、断面形状変化部102、周長変化部103、湾曲部104、周長変化率変化部105と対応する成形形状部を有している。
 なお、図25Aに示す符号Duは、曲げ成形パンチD12’の曲げ成形凸部D12A’の幅を示している。
 この実施形態に係る曲げ成形工程で成形される曲げ成形品120’は、図25B、図25Cに示すように、トレーリングアーム本体100のストレート形状部101と、断面形状変化部102と、周長変化部103と、周長変化部103に形成された湾曲部(特定三次元形状部)104及び周長変化率変化部105と対応するストレート形状曲げ部121’と、断面形状変化曲げ部122’と、周長変化曲げ部123’と、湾曲曲げ部124’及び周長変化率変化曲げ部125’とを備えて構成されている。
 なお、図25Bは、曲げ成形品120’を上側(曲げ成形パンチD12’側)から見た図であり、図25Cは、成形方向に形成され図心線を含む面と直交する方向(すなわち側面)から曲げ成形品120’を見た図である。
 曲げ成形品120’は、図25B、図25Cに示すように、ストレート形状曲げ部121’と、断面形状変化曲げ部122’と、周長変化曲げ部123’と、曲線形状曲げ部124’と、周長変化率変化曲げ部125’とを備えている。
 以下、曲げ成形工程における工程手順を説明する。
(1)まず、材料鋼板W0’を曲げ成形型D10’に配置する(S102’)。
 材料鋼板W0’を曲げ成形型D10’に配置するときは、図28A、図29Aに示すように、材料鋼板W0’を曲げ成形凹型D11’に載置し、上方に曲げ成形パンチD12’の曲げ成形凸部D12A’を位置させる。
(2)曲げ成形パンチD12’により材料鋼板W0’を押圧する(S103’)。
 曲げ成形パンチD12’により材料鋼板W0’を押圧する際には、図28B、図29Bに示すように、曲げ成形パンチD12’をZ軸方向に下降させて、曲げ成形凸部D12A’によって材料鋼板W0’を押圧し、曲げ成形パンチD12’と曲げ成形凹型D11’とが協働して、材料鋼板W0’を曲げ成形凸部D12A’及び曲げ成形凹部D11A’に沿わせて曲げ成形する。
 図28A、図29A、図28B、図29Bにおいて、符号D11F’、符号D11R’は、曲げ成形凹部D11A’のフロント側形状部及びリア側形状部を、符号D12F’、符号D12R’は、曲げ成形凸部D12A’のフロント側形状部及びリア側形状部を示している。
(3)曲げ成形品120’を曲げ成形凹型D11’から取り出す(S104’)。
 曲げ成形品120’は、図28B、図29Bの右図に示すように、凹形状部を有するとともに、一端側がトレーリングアーム100のフロント側閉断面100F(図7B参照)と対応するフロント側断面120F’とされ、他端側がリア側閉断面100R(図7B参照)と対応するリア側断面120R’とされている。
〔O成形工程〕
 O成形工程(当接部形成工程)では、図23のS105’~S108’に示すように、曲げ成形品(曲げ成形部)をO成形金型(当接部形成型)に配置し、O成形金型において曲げ成形品(曲げ成形部)を押圧し、曲げ成形品(曲げ成形部)の当接予定部を当接させて、当接部形成品を取り出す。
 以下、図26A、図28C~図28F、図29C~図29Fを参照して、当接部形成型D30’の概略構成について説明する。図26Aは、第3実施形態に係るトレーリングアーム本体の製造におけるO成形金型D30’を説明する斜視図である。
 O成形金型D30’は、例えば、図26A、図28C~図28F、図29C~図29Fに示すように、固定型とされる当接部形成凹部が形成された下型(第1凹型)D31’と、下型D31’の上方に配置され下型D31’に対してZ軸方向に進退可能とされ当接部形成凹部が形成された上型(第2凹型)D32’とを備えている。
 そして、下型D31’には、図26Aに示すように、曲げ成形品120’を配置する下型凹部D31A’が、曲げ成形品120’のフロント側形状部120F’からリア側形状部120R’にわたって形成されている。
 また、上型D32’には、下型凹部D31A’と協働して、曲げ成形品120’の両側の側端部120E’を沿わせることにより、フロント側形状部120F’からリア側形状部120R’にわたって側端部120E’を近接させ、さらには当接させて当接部形成品130’を形成する上型凹部D32A’が形成されている。
 当接部形成品130’は、図26B、図26Cに示すように、ストレート形状部131’と、断面形状変化部132’と、周長変化部133’と、湾曲部134’と、周長変化率変化部135’とを備えている。
 ストレート形状部131’、断面形状変化部132’、周長変化部133’、湾曲部134’、周長変化率変化部135’は、それぞれトレーリングアーム本体100のストレート形状部101、断面形状変化部102、周長変化部103、湾曲部104、周長変化率変化部105と対応した構成とされている。
 なお、図26Aに示す符号Doは、下型(第1凹型)D31’の下型凹部D31A’の幅を示している。
 なお、図26Bは、当接部形成品130’を上型D32側から見た図であり、図26Cは、成形方向に形成され図心線を含む面と直交する方向(すなわち側面)から当接部形成品130’を見た図である。
 ここで、図27を参照して、トレーリングアーム本体100を製造する際の成形条件比aと、図25Aに示した曲げ成形型D10’の曲げ成形パンチの幅Duと、図26Aに示す下型(第1凹型)D31’の下型凹部D31A’の幅Doについて説明する。図27は、第3実施形態に係る金型(曲げ成形型D10’及びO成形金型D30’)における成形条件比a(=Du/Do)の概略を説明する図である。
 トレーリングアーム本体100を製造する際の成形条件比a(=Du/Do)は、図27に示すように、トレーリングアーム本体100の長手方向(図心線)に沿って変化するように構成されている。
 図27に示す成形条件比a、a、a、a、aは、それぞれトレーリングアーム本体100のストレート形状部101、断面形状変化部102、周長変化部103、湾曲部104、周長変化率変化部105と対応して、トレーリングアーム本体100の図心線に沿って変化するように構成されている。また、成形条件比a、a、a、a、aは、例えば、0.85以上0.95以下に適宜設定されている。これらの値は、上述した成形条件比設定工程を1または複数のサイクルで行うことで設定されてもよい。
 なお、図27において、成形条件比a、成形条件比aは、成形条件比aに含まれているが、このような場合は、いずれか又は双方に適した成形条件比aを適宜使用することが可能である。
 また、成形条件比a、a、a、a、aは、図27に記載した成形条件比aに示す数式により定義されており、曲げ成形パンチD12’の幅Duは、図25Aにおいて曲げ成形型D10’の曲げ成形パンチに示した符号Duと対応しており、O成形金型D30’の下型凹部D31A’の幅Doは、図26Aにおいて下型(第1凹型)D31’の下型凹部(当接部形成凹部)D31A’に示した符号Doと対応している。
 また、図25Aに示す曲げ成形パンチD12’の幅Du、及び図26Aに示すO成形金型D30’の下型凹部D31A’の幅Doは、曲げ成形パンチD12’及び下型凹部D31A’の長手方向(X軸方向)の互いに対応する位置において対応するようになっている。
 なお、曲げ成形パンチD12’の幅Du、O成形金型D30’の下型凹部D31A’の幅Doは、それぞれ図27に示すトレーリングアーム本体100における各部位に対応する値である。例えば、成形条件比aに対応するプレス成形パンチD12’の幅Du及びO成形金型D30’の下型凹部D31A’の幅Doは、断面形状変化部132’を成形する部分の幅Du及び幅Doとなる。したがって、成形条件比aが図心線に沿って変化していても、曲げ成形工程における曲げ成形パンチや、O成形工程における第1凹型及び第2凹型が、図心線と直交する方向に相対移動する必要はない。
 以下、当接部形成工程における工程手順を説明する。
(1)曲げ成形品120’を、O成形金型D30’に配置する(S105’)。
 曲げ成形品120’をO成形金型D30’に配置する際には、図28C、図29Cに示すように、曲げ成形品120’を下型凹部D31A’が形成された下型D31’に配置し、上方に上型凹部D32A’が形成された上型D32’を位置させる。
(2)O成形金型D30’により曲げ成形品120’を押圧する(S106’)。
 O成形金型D30’により曲げ成形品120’を押圧する際には、図28C、図29Cに示すように、曲げ成形品120’を下型D31’に配置し、上型D32’を下降させて、曲げ成形品120’の両側の側端部(当接予定部)120E’を上型凹部D32A’に沿わせて変形させる。
(3)曲げ成形品120’の当接予定部を当接する(S107)。
 図28D、図29Dに示すように、上型凹部D32A’によって曲げ成形品120’を押圧することにより、曲げ成形品120’は上型凹部D32A’ 及び下型凹部D31A’に沿って成形される。
 その結果、曲げ成形品120’の両側の側端部120E’が当接される。
 図28E、図29Eにおいて、符号D31F’、符号D31R’は、下型凹部(当接部形成凹部)D31A’のフロント側形状部及びリア側形状部を、符号D32F’、符号D32R’は、上型凹部(当接部形成凹部)D32A’のフロント側形状部及びリア側形状部を示している。
(4)当接部形成品130’をO成形金型D30’から取り出す(S108’)。
 当接部形成品130’は、図28E、図29Eの右図に示すように、曲げ成形品120’の両側の側端部120E’が当接されて当接部130C’が形成される。
 また、当接部形成品130’は、一端側がトレーリングアーム本体100のフロント側閉断面100Fと対応するフロント側断面130F’とされ、他端側がリア側閉断面100Rと対応するリア側断面130R’とされている。
〔接合工程〕
 この実施形態において、接合工程では、当接部形成品130’の当接部130C’の両側端部130E’同士を溶接により接合してシーム部(接合部)100S’を形成する(S109’)。
 当接部形成品130’の当接部130C’を溶接により接合すると、図28F、図29Fに示すように、シーム部100S’が形成される。その結果、トレーリングアーム本体100が形成される。
 シーム部(接合部)100S’の接合に際しては、アーク溶接のほか、レーザ溶接等を適用することができる。
〔部材取付工程〕
 この実施形態において、部材取付工程では、レーリングアーム本体100にピボット取付部材10F及び車輪取付部材10Rを溶接により接合する(S110’)。
 トレーリングアーム本体100に、ピボット取付部材10F及び車輪取付部材10Rを接合(溶接)して取り付ける。
 その結果、図6、図7A~図7Dに示すようなトレーリングアーム10が形成される。
 第3実施形態に係るトレーリングアーム本体100(自動車用部材)の製造方法によれば、断面形状変化部102及び周長変化率変化部105を備えたトレーリングアーム本体100を効率的に製造することができる。
 第3実施形態に係るトレーリングアーム本体100の製造方法によれば、曲げ成形工程において金属材料板W0’から曲げ成形部を成形する際に用いる曲げ成形パンチの幅Duと、O成形金型の幅Do(より詳細には、下型D31’の下型凹部(当接部形成凹部)D31A’及び上型D32’の上型凹部(当接部形成凹部)D32A’の幅Do)の比からなる成形条件比aが、0.85以上0.95以下に設定されているので、スプリングバックを適切に抑制可能となり、両側の側端部120E’同士を正確かつ効率的に密着させ、又は狙いの位置に近接させることができる。
 また、当接部形成工程後に、当接部130C’をなす両側の側端部120E’同士が近接して配置されることにより、複雑な治具等を用いることなく効率的に接合することができる。
 また、成形条件比aが1.0未満に設定されているので、プレス成形品120をO成形金型D30’の下型凹部D31A’、上型凹部D32A’内に容易に配置することができる。
 その結果、トレーリングアーム本体100を効率的に製造することができ、ひいては、部材及び自動車用部材を容易に軽量化するとともに製造コストを削減することができる。
 また、第3実施形態に係るトレーリングアーム本体100の製造方法によれば、プレス成形型D30’により成形方向に沿った面内において曲げられた湾曲部104を形成するので、湾曲部104を備えたトレーリングアーム本体100を効率的に形成することができる。
 第3実施形態に係るトレーリングアーム本体100及びトレーリングアーム本体100の製造方法によれば、成形条件比aがトレーリングアーム本体100の図心線に沿った位置に応じて調整して設定されているので、当接部形成品130’の当接部130C’を正確に当接(あるいは、接合可能な位置まで近接)させることができる。
 その結果、トレーリングアーム本体100を効率的に製造することができる。
 なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
 例えば、上記実施の形態においては、部材がトレーリングアーム本体100(トレーリングアーム10)である場合について説明したが、トレーリングアーム本体100に代えて、他の自動車用部材に適用してもよい。
 また、自動車用部材に代えて、建築構造物や機械構造物を構成する部材に適用してもよい。
 また、例えば、本発明に係る部材の製造方法を、一部又は全長にわたって周長変化率変化部、断面形状変化部や湾曲部が形成されたラインパイプ等の製造に適用してもよい。
 また、上記実施の形態においては、トレーリングアーム本体100を形成する当接部形成品130の全長にわたって成形条件比aを0.85以上0.95以下に設定し、それぞれの部位における成形条件比aが図心線に沿って変化する場合について説明したが、例えば、特定三次元筒状部の全長又は一部を対象に成形条件比aを0.85以上0.95以下に設定して、それ以外の部位では成形条件比aを0.85以上0.95以下の範囲外の範囲としてもよいし、又は全長にわたり成形条件比aを一定値に設定してもよい。
 また、断面形状変化部、湾曲部、及び周長変化率変化部以外の筒状部について、成形条件比aを0.85以上0.95以下に設定してもよい。
 上記実施の形態においては、成形条件比aを、有限要素法を利用して決定する場合について説明したが、例えば、有限要素法以外の算出方法や実験によって成形条件比aを設定してもよい。
 また、上記実施の形態においては、トレーリングアーム本体(自動車用部材、部材)100)が全長にわたって筒状部とされる場合について説明したが、例えば、部材の一部に筒状部以外の羽根状の構成(例えば、取付用リブやステー)や、チャネル状の構成(例えば、連結アーム部等)が形成された部材に適用してもよい。
 また、上記実施形態においては、プレス成形品120及び曲げ成形品120’の両側の側端部120E、120E’同士が、全長にわたって略密着されて、その後接合される場合について説明したが、例えば、両側の側端部120E、120E’同士が溶接等によって接合可能な程度の隙間を当接(対向配置)されてもよいし、密着した側端部の一部に隙間が形成されていてもよいし、両側の側端部同士が全長にわたって所定の隙間をあけて近接配置されていてもよい。
 また、隙間が形成されている場合に、隙間の間隔が、隙間に沿った位置に応じて異なる間隔に形成されていてもよい。
 また、当接部を溶接等によって接合するかどうかは任意に設定可能であり、また一部が接合された構成としてもよい。
 上記実施の形態においては、円形閉断面と矩形閉断面とを有するトレーリングアーム本体(自動車用部材)100に適用する場合について説明したが、円形閉断面、矩形閉断面に代えて、多角形(正多角形、正多角形以外を含む)閉断面を有する部材に適用してもよいことはいうまでもない。
 上記実施の形態においては、トレーリングアーム本体100が、断面形状の図心線と当接部を含む方向における長さの変化が10%以上50%以下の断面形状変化部102と、曲率が0.002mm-1以上0.02mm-1以下の湾曲部104と、第1端部(始点)と第2端部(終点)との周長変化率の変化が0.035mm-1以上0.35mm-1以下である周長変化率変化部105とを備える場合について説明したが、断面形状変化部102、湾曲部104、周長変化率変化部105の少なくともいずれかを備えていればよい。また、断面形状変化部102、湾曲部104、周長変化率変化部105の数値については、上記範囲に限定されることなく適宜設定することができる。
 上記実施の形態においては、平板状の材料鋼板W0、W0’をプレス成形または曲げ成形する場合について説明したが、例えば、図15A、図16A、図28A、図29Aに示すプレス成形または曲げ成形を実施する前に、材料鋼板W0、W0’の幅方向両側の側端部WE、WE’に、縁部に沿って曲率を付与する工程を伴う構成としてもよい。また、プレス成形工程(または曲げ成形工程)やO成形工程の前後に、穿孔や局部的な凹凸の付与、あるいはリストライクを行う工程を伴う構成としてもよい。当接部形成工程においては、筒状部の一部あるいは全部に中子を挿入し成形を行ってもよい。
 上記実施の形態においては、成形条件比a、部材の材料特性、金属材料板の形状及び板厚、曲げ成形工程における成形条件、当接部形成工程における成形条件を設定に基づいて評価して好適化された成形条件比aを適用する場合について説明したが、上記以外のパラメータで代用してもよいし、上記以外のパラメータを含めて成形条件比aを評価してもよい。
 また、上記第1実施の形態においては、フランジ状の余肉付きプレス成形品(プレス成形品)110をトリミングした後のプレス成形品120を当接部形成工程で当接する場合について説明したが、トリミング工程を設けるかどうかは任意に設定することができ、断面視凹形状とされた壁部に沿って延出する余肉(延出部)を形成してもよい。
 上記実施の形態においては、プレス成形工程(または曲げ成形加工)及びO成形工程において、トレーリングアーム本体100を一体として形成する場合について説明したが、例えば、プレス成形工程(または曲げ成形工程)及び当接部形成工程において円形閉断面や多角形等の閉断面を形成して、それをリストライク成形することによって、トレーリングアーム本体100を形成してもよい。
 上記実施の形態においては、金属材料板が、例えば、引張強さ400MPaの材料鋼板に適用する場合について説明したが、スプリングバックが生じやすい引張強さが400MPaより大きい材料鋼板のほか、引張強さが400MPaより低い材料鋼板やスプリングバックが生じる鋼板以外の金属材料板に適用してもよいことはいうまでもない。
 つぎに、本実施形態の実施例について説明する。本実施例では、上述した各実施形態の効果を確認するために、以下の実験を行った。
<1.実験例1>
 実験例1では、上述した第2のモデルM200をプレス成形加工により製造した(第2の知見)。金属材料板W200としては、引張強さ600MPa、厚さ2.0mmの鋼板を使用した。そして、成形条件比a、断面形状変化部M203の断面形状の図心線と当接部M200Cを含む方向における長さの図心線に沿う変化Rhを様々に変更して第2のモデルM200を製造し、これらの第2のモデルM200の品質を評価した。なお、Rhは、断面形状変化部M203の長手方向の両端部及び中心部でそれぞれ測定した値の中央値とした。また、円形閉断面M202の外径は40mmで共通とした。評価項目は「スプリングバック後の当接部間の隙間」、「スプリングバック後の形状精度」とした。評価方法の詳細は以下の通りである。
 (スプリングバック後の当接部間の隙間)
 第2のモデルM200をO成形金型D220から取り出した後(すなわち、第2のモデルM200がスプリングバックした後)、当接部M200C間の距離を測定した。そして、以下の評価基準でスプリングバック後の当接部間の隙間を評価した。A~Cを合格レベルとした。結果を表1にまとめて示す。
 A:当接部間が密着
 B:当接部間の距離が0.5mm以下
 C:当接部間の距離が2.0mm未満
 D:当接部間の距離が2.0mm以上
 (スプリングバック後の形状精度)
 第2のモデルM200をO成形金型D220から取り出した後(すなわち、第2のモデルM200がスプリングバックした後)、第2のモデルM200の高さ(当接部における外周面部分から当接部に対向する外周面部分までの距離(すなわち外径))を測定した。さらに、上型D222と下型D221とを完全に突き合せた状態で上型凹部D222Aの上端から下型凹部D221Aの下端までの距離(O成形金型D220の成形面高さ)を測定した。そして、第2のモデルM200の高さをO成形金型D220の成形面高さで除算し、得られた評価値と以下の評価基準に基づいて、スプリングバック後の形状精度を評価した。a~cを合格レベルとした。結果を表1にまとめて示す。
 a:評価値が1.00以上1.01未満
 b:評価値が1.01以上1.03未満
 c:評価値が1.03以上1.05未満
 d:評価値が1.05以上
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
<2.実験例2>
 実験例2では、上述した第1のモデルM100’を曲げ成形加工により製造した(第1の知見)。金属材料板W100’としては、引張強さ600MPa、厚さ1.6mmの鋼板を使用した。そして、成形条件比a、周長変化率変化部M103’の周長変化率Rcを様々に変更して第1のモデルM100’の品質を評価した。周長変化率Rcは、周長変化率変化部M103’の両端で測定した周長変化率の差を、これら両端の図心線に沿った間隔(長さ、寸法)で除した値とした。評価項目は「スプリングバック後の当接部間の隙間」、「スプリングバック後の形状精度」とした。評価項目の測定、評価は実験例1に倣って行った。結果を表2にまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
<3.実験例3>
 実験例3では、上述した第3のモデルM300’を曲げ成形加工により製造した(第3の知見)。金属材料板W300’としては、引張強さ600MPa、厚さ2.8mmの鋼板を使用した。そして、成形条件比a、第3のモデルM300’の曲率Rlを様々に変更して第3のモデルM300’の品質を評価した。なお、曲率Rlは、第3のモデルM300’の両端部及び中心部でそれぞれ測定した値の中央値とした。評価項目は「スプリングバック後の当接部間の隙間」、「スプリングバック後の形状精度」とした。評価項目の測定、評価は実験例1に倣って行った。結果を表3にまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表1~表3から明らかな通り、成形条件比aが0.85以上0.95以下である場合に、良好な結果が得られている。これらの条件に加え、さらにRhが10~50%、Rcが0.035mm-1~0.35mm-1、Rlが0.002mm-1~0.02mm-1となる場合に、さらに良好な結果が得られる。したがって、上述した各知見及び実施形態により良好な結果が得られることがわかった。
 なお、上記の例では鋼板について実験したが、Al板について実験例1~3と同様の実験を行ったところ、実験例1~3と同様の結果が得られた。
 この発明に係る部材の製造方法、自動車用部材の製造方法、及び金型によれば、特定三次元筒状部を備えた自動車用部材をはじめとする部材を効率的に製造することができるので、産業上利用可能である。
 W0 材料鋼板(金属材料板)
 10 トレーリングアーム(部材、自動車用部材)
D10、D10A プレス成形型
D11 プレス成形凹型
D11A プレス成形凹部
D11B プレス成形凹部
D11C カウンタ
D12 プレス成形パンチ
D12A プレス成形凸部
D13 鋼板押え部材(金属材料押え部材)
D30 O成形金型
D31 下型(第1凹型)
D31A 下型凹部(第1凹部)
D32 上型(第2凹型)
D32A 上型凹部(第2凹部)
100 トレーリングアーム本体(筒状部、部材、自動車用部材)
101 ストレート形状部
102 断面形状変化部
103 周長変化部
104 湾曲部
105 周長変化率変化部
110 余肉付きプレス成形品(プレス成形品)
110F フロント側断面(余肉付きプレス成形品)
110R リア側断面(余肉付きプレス成形品)
120 フランジレスプレス成形品(トリミングプレス成形品)
120F フロント側断面(側フランジレスプレス成形品)
120R リア側断面(フランジレスプレス成形品品)
130 当接部形成品
130C 当接部
130F フロント側断面(当接部形成品)
130R リア側断面(当接部形成品)

Claims (11)

  1.  金属材料板を加工して、筒状部の断面形状が図心線に沿って変化する断面形状変化部と、前記筒状部の周長が図心線に沿って変化するとともに前記周長の変化率が変化する周長変化率変化部と、前記筒状部の図心線が曲率を有する湾曲部と、のうち、少なくともいずれか一つを含む特定三次元筒状部を備えた部材を製造する部材の製造方法であって、
     U成形パンチを含むU成形金型を用いて前記金属材料板をU成形することで、断面視凹形状のU成形品を製造するU成形工程と、
     前記U成形品の側端部同士をO成形金型により当接することで当接部を形成するO成形工程と、を含み、
     前記U成形パンチの前記特定三次元筒状部に対応する部位のパンチ幅Duと、前記O成形金型の前記特定三次元筒状部に対応する部位の凹部幅Doとの比からなる成形条件比a=Du/Doが、0.85以上0.95以下に設定されることを特徴とする部材の製造方法。
  2.  前記U成形金型は、前記U成形パンチであるプレス成形パンチと、前記プレス成形パンチと対応するプレス成形凹部が形成されたプレス成形凹型とを有し、
     前記U成形工程は、前記プレス成形パンチを、前記プレス成形凹型に近接する方向に相対的に移動させることで、前記金属材料板を、断面視凹形状部と、前記断面視凹形状部の両側端部から外部に延出した延出部とを有するプレス成形品に成形するプレス成形工程と、
     前記プレス成形品から前記延出部を除去することで、前記U成形品を製造するフランジレス化工程と、
     を含むことを特徴とする、請求項1に記載の部材の製造方法。
  3.  前記U成形金型は、前記U成形パンチである曲げ成形パンチと、前記曲げ成形パンチと対応する曲げ成形凹部が形成された曲げ成形凹型とを有し、
     前記U成形工程は、前記曲げ成形パンチを、前記曲げ成形凹型に近接する方向に相対的に移動させることで、前記U成形品を製造することを特徴とする、請求項1に記載の部材の製造方法。
  4.  前記U成形工程に先立って1または複数のサイクルで行われる成形条件比設定工程をさらに含み、
     前記成形条件比設定工程は、
     前サイクルの前記成形条件比設定工程で設定された前記成形条件比aまたは前記成形条件比aの初期値と、前記部材の材料特性と、前記金属材料板の形状及び板厚と、前記U成形工程における成形条件と、前記O成形工程における成形条件と、を含む条件を考慮した有限要素解析を行うことで、前記U成形工程によって生じる前記特定三次元筒状部の図心線に沿った方向の歪量と、前記O成形工程によって生じる前記特定三次元筒状部の図心線に沿った方向の歪量及び前記側端部同士の相対位置と、を含む形状パラメータを推定し、
     前記形状パラメータが所望の条件を満たすまで、前記成形条件比設定工程を繰り返し行うことを特徴とする、請求項1~3の何れか1項に記載の部材の製造方法。
  5.  前記成形条件比aは、前記特定三次元筒状部の図心線に沿って変化することを特徴とする、請求項1~4の何れか1項に記載の部材の製造方法。
  6.  請求項1~5のいずれか1項に記載の部材の製造方法を適用することを特徴とする自動車用部材の製造方法。
  7.  請求項1~5の何れか1項に記載の部材の製造方法に用いられる金型であって、
     前記U成形金型と、前記O成形金型とを備え、
     前記成形条件比aが、0.85以上0.95以下に設定されることを特徴とする金型。
  8.  前記U成形金型は、前記U成形パンチであるプレス成形パンチと、前記プレス成形パンチと対応するプレス成形凹部が形成されたプレス成形凹型とを有することを特徴とする、請求項7に記載の金型。
  9.  前記U成形金型は、前記U成形パンチである曲げ成形パンチと、前記曲げ成形パンチと対応する曲げ成形凹部が形成された曲げ成形凹型とを有することを特徴とする、請求項7記載の金型。
  10.  前記成形条件比aは、1または複数のサイクルで行われる成形条件比設定工程により設定された値であり、
     前記成形条件比設定工程は、
     前サイクルの前記成形条件比設定工程で設定された前記成形条件比aまたは前記成形条件比aの初期値と、前記部材の材料特性と、前記金属材料板の形状及び板厚と、前記U成形工程における成形条件と、前記O成形工程における成形条件と、を含む条件を考慮した有限要素解析を行うことで、前記U成形工程によって生じる前記特定三次元筒状部の図心線に沿った方向の歪量と、前記O成形工程によって生じる前記特定三次元筒状部の図心線に沿った方向の歪量及び前記側端部同士の相対位置と、を含む形状パラメータを推定し、
     前記形状パラメータが所望の条件を満たすまで、前記成形条件比設定工程が繰り返し行われることを特徴とする、請求項7~9の何れか1項に記載の金型。
  11.  前記成形条件比aは、前記特定三次元筒状部の図心線に沿って変化することを特徴とする、請求項7~10の何れか1項に記載の金型。
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