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発明の名称 車体構造用筒状部材の製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−192965
公開日 平成10年(1998)7月28日
出願番号 特願平9−14765
出願日 平成9年(1997)1月10日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】清水 千春
発明者 谷川 久男 / 加藤 雅嗣 / 鈴木 隆博
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 略多角形状の断面を有し、かつ、その外側にフランジが一体に設けられ、さらに、上記フランジが外側となるように湾曲された車体構造用筒状部材の製造方法であって、上記筒状部材の外形形状を有する押出成形孔と、この押出成形孔の上記フランジを形成する部分に進退自在に設けられた可動ダイスと、上記押出成形孔内に挿入されたマンドレルとを有する押出成形装置を用いて、上記略多角形状の断面を有し、かつ、その外側にフランジが一体に設けられた直線状の筒状部材を押出成形しつつ、上記フランジの押出成形孔部分の断面形状を可動ダイスによって変化させることにより、上記フランジの曲げ加工すべき部分に当該フランジを形成しないフランジ切欠き部が形成された上記筒状部材を押出成形する第1工程と、当該第1工程で得た筒状部材を、上記フランジが外側となるように上記フランジ切欠き部分において曲げ加工する第2工程とを有してなることを特徴とする車体構造用筒状部材の製造方法。
【請求項2】 上記マンドレルをテーパー状に形成し、このマンドレルを進退させることにより、上記フランジ切欠き部を肉厚に成形することを特徴とする請求項1に記載の車体構造用筒状部材の製造方法。
【請求項3】 上記第1工程を実施する押出成形装置の下流側に、上記第2工程を実施するロールベンド装置を配設し、上記押出成形装置より押出された直線状の筒状部材を、連続的にロールベンド装置に送給して曲げ加工することを特徴とする請求項1または2に記載の車体構造用筒状部材の製造方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、湾曲部分を有する車体構造用筒状部材の製造方法に係り、さらに詳しくは、湾曲度を大きく取ることができ、かつ、筒状部材の曲げ加工部分にフランジの割れや亀裂が発生するのを防止する車体構造用筒状部材の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、自動車の車体は、鋼板にプレス成形加工を施したり、押し出し成形した鋼管を折り曲げ加工して得られた様々な形状の車体部材を組み合わせ、スポット溶接等を用いて各車体部材を接合し一体化することにより製造されているが、近年、車体のより軽量化を図るために、鋼板の替わりにアルミニウム合金やチタン合金等の軽合金を使用することが検討されている。例えば、車体前方のエンジンルーム下部から後方に向かって延び客室前方フロアの構造部材に接続されるフロントサイドフレームメンバー、客室後方フロアの構造部材から後方に延びトランクルーム下部に達するリヤサイドフレームメンバー等の構造部材は、その長手方向の全長にわたってほぼ一定の断面形状の筒状部材とする必要がある。
【0003】図5は、従来の曲げ加工が施される直線状の筒状部材を示す斜視図である。図5において、符号1はアルミ材を押出成形した長尺の筒状部材であり、肉厚一定の矩形状の断面を有する中空の筒部2と、当該筒部2の外側の一側面2aに長手方向に沿って一体に立設された肉厚一定のフランジ3とから構成されている。
【0004】この筒状部材1に所定形状、例えば、図6に示すようにフランジ3が外向きに凸とされる曲げ加工を施すには、曲げ加工用プレスの上下金型間にフランジ3が外向きになるように筒状部材1を装填し、把持具等を用いて当該筒状部材1の両端部を挟持し、当該筒状部材1の断面形状が変形しないように筒部2の内部に図示しない中子を挿通する。そして、上記把持具等により当該筒状部材1の長手方向に引張力を付与しながら上記上金型をゆっくり下降させ、フランジ3が外向きに凸になるように当該筒部2及びフランジ3の曲げ加工すべき部分3aを湾曲させる。このようにして、フランジ3が外側になるように湾曲させた筒状部材11が得られる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このようにして形成された筒状部材11にあっては、上記曲げ加工時に曲げの外側にあるフランジ3に引張力が生じ、曲げ加工すべき部分3aが長手方向へ引き伸ばされるため、当該フランジ3が曲げ加工により発生する引張強度に耐えられなくなり、例えば、図7に示すように、当該曲げ加工部分3aに引張応力に起因する中空部に達する割れ4や亀裂等が発生するという問題点があった。その理由は、フランジ3の曲げ加工すべき部分3aは、外側になればなる程引張応力が高くなり、この引張応力に応じて材料も引き伸ばされるが、フランジ3の側部は端部の拘束が無いことにより破断の発生点になるためである。
【0006】そこで、このフランジ3に曲率半径の小さな曲げ加工を行なおうとすると、曲げ加工部分3aに割れ4や亀裂が生じ易くなるので、この曲げ加工部分3aの曲げ加工度を小さくするしかなく、上記フランジ3に曲率半径の小さな曲げ加工を施すことが困難であった。
【0007】本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、工数の増加を極力抑えながら、フランジの曲げ加工すベき部分に割れや亀裂等が発生することがなく、しかも、曲率半径の小さな曲げ加工を施すことができる車体構造用筒状部材の製造方法を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の本発明に係る車体構造用筒状部材の製造方法は、略多角形状の断面を有し、かつその外側にフランジが一体に設けられ、さらに上記フランジが外側となるように湾曲された車体構造用筒状部材を製造するに際して、上記筒状部材の外形形状を有する押出成形孔と、この押出成形孔の上記フランジを形成する部分に進退自在に設けられた可動ダイスと、上記押出成形孔内に挿入されたマンドレルとを有する押出成形装置を用いて、上記略多角形状の断面を有し、かつ、その外側にフランジが一体に設けられた直線状の筒状部材を押出成形しつつ、フランジの押出成形孔部分の断面形状を可動ダイスによって変化させることにより、フランジの曲げ加工すべき部分に当該フランジを形成しないフランジ切欠き部が形成された筒状部材を押出成形する第1工程と、当該第1工程で得た筒状部材を、フランジが外側となるようにフランジ切欠き部分において曲げ加工する第2工程とを有してなることを特徴とするものである。
【0009】ここで、請求項2に記載の発明は、上記マンドレルをテーパー状に形成し、このマンドレルを進退させることにより、上記フランジ切欠き部を肉厚に成形することを特徴とするものである。さらに、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の第1工程を実施する押出成形装置の下流側に、上記第2工程を実施するロールベンド装置を配設し、上記押出成形装置より押出された直線状の筒状部材を、連続的にロールベンド装置に送給して曲げ加工することを特徴とするものである。
【0010】請求項1〜3のいずれかに記載の発明によれば、第1工程の押出成形の段階で、予めフランジの曲げ加工すべき部分を切欠いた形に筒状部材を押出成形するので、一旦押出成形した後で、切削や溶断等によってフランジの一部を切欠く加工を施す必要がない。従って、上記筒状部材の製造に要する工程数を減らすことができると共に、切欠部分に、曲げ加工時に悪作用を及ぼすような無用な影響が残りにくく、曲げ加工の品質を高めることができる。また、予め曲げ加工する前に、フランジの曲げ加工すべき部分を切欠いているので、曲げ加工した際に、このフランジに割れが発生するおそれがなくなり、フランジの曲率半径が小さくなる。よって、曲率半径のより小さな筒状部材を得ることができる。
【0011】ところで、このようにして得られた筒状部材にあっては、曲げ加工が行われる部分にフランジ切欠き部が形成されているので、使用される部位によっては、当該切欠き部における強度が不足する場合がある。この点、請求項2に記載の発明によれば、テーパー状に形成されたマンドレルを進退させて、上記フランジ切欠き部を肉厚に成形することにより、このような曲げ加工される部位における強度不足を生じることが回避される。さらに、請求項3に記載の発明によれば、押出成形装置の下流側に配したロールベンド装置で押出成形品を連続曲げ加工するので、加工設備の場所をとらずに、作業性よく最終製品である筒状部材を得ることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係る車体構造用筒状部材の製造方法の実施形態に用いる加工設備の概要を示す構成図であり、図2は同設備で使用している押出用ダイスの正面図、図3および図4はそれぞれ各工程ごとの成形品の形状を示す斜視図である。図1に示すように、この加工設備は、押出成形装置50と、その下流側に配置されたロールベンド装置60とから概略構成されたものである。ここで、押出成形装置50は、図3に示す形状の筒状部材21を加工し、ロールベンド装置60は、押出成形装置50から出てきた上記筒状部材21に曲げ加工を施して、図4に示す形状の筒状部材31を得るものである。
【0013】上記押出成形装置50は、コンテナ51と、押出用ダイス52と、ステム53と、押盤54と、ステム53側に配されたマンドレル55とを有する。ロールベンド装置60は、加工素材である筒状部材21の外径を拘束する複数の曲げロール61を有し、押出成形装置50から出てきた筒状部材21を、それら曲げロール61間に通過させることで曲げ加工するものである。
【0014】上記押出成形装置50の押出用ダイス52は、図2に示すように、固定ダイス52Aと、可動ダイス52Bとからなるものであり、押出用ダイス52は、マンドレル55との間に所定断面形状の押出成形孔58を形成するものである。この場合の押出成形孔58は、図3に示す筒状部材21の筒部2を形成する部分58aと、フランジ3を形成する部分58bとから構成されている。また、上記可動ダイス52Bは、押出成形孔58のフランジ3を形成する部分58bに、外側から挿入されており、フランジ3の幅を調整する方向(図中矢印S方向)にスライド自在に設けられ、駆動機構59によってその位置が、押出成形の任意の時点で調整できるようになっている。さらに、マンドレル55は、上記押出成形孔58にのぞむ部分が、先端側に向けて漸次縮径するテーパー状に形成されている。
【0015】次に、以上の構成からなる押出成形装置を用いた筒状部材の製造方法について説明する。先ず加工の第1工程としては、押出成形装置50により、図3に示す筒状部材21を押出成形する。すなわち、図1に示す押出成形装置50のコンテナ51内に加熱した成形材(ビレット)56を挿入すると共に、このビレット56を、ステム53によって押出用ダイス52側に押圧して、押出成形孔58(図2参照)から押出すことにより、押出成形孔58の断面形状を有する棒状の筒状部材21を得る。
【0016】この筒状部材21は、略多角形状の断面を有し、かつ、その外側にフランジ3が一体に設けられたものである。しかも、この第1工程の際に、図2に示した可動ダイス52Bの位置を調節することにより、押出成形孔58のフランジ3を形成する部分58bの断面寸法を変化させながら押出成形を行い、それにより、フランジ3の曲げ加工すべき部分3aを切欠いた形の筒状部材21を得る。なお、フランジ3を切欠いた部分は、それだけ強度が落ちる可能性があるので、その部分の押出成形の際に、マンドレル55を後退させることにより、筒部2の肉厚を厚めに加工して、強度低下を抑えることもできる。なお、この場合の肉厚の増加は、筒部2の全体に行ってもよいし、フランジ3側の壁のみに行ってもよい。
【0017】次いで、第2工程として、押出成形された筒状部材21を、そのままロールベンド装置60に送り込み、このロールベンド装置60によって、第1工程で得た筒状部材21を、フランジ3が外側となるように曲げ加工し、図4の筒状部材31を得る。ここでは、予め、フランジ3の曲げ加工すべき部分3aが切欠かれているので、フランジ3が外側になるように曲げ加工した場合、フランジ3に引張応力に起因する割れや亀裂が生じるおそれがなく、筒状部材21に曲率半径の小さな曲げ加工を施すことができる。
【0018】したがって、この製造方法によれば、第1工程の押出成形の段階で、フランジ3の曲げ加工すべき部分3aを切欠いた形に筒状部材21を押出成形するので、一旦押出成形した後で、切削や溶断等によってフランジ3の一部を切欠く加工をする必要がなく、工程数を増やすことがない。また、切削や溶断等の後加工によって切欠くのではないから、切欠部分に、曲げ加工時に悪作用を及ぼすような影響が残りにくく、曲げ加工の品質向上も図れる。また、押出成形装置50の下流側に配したロールベンド装置60で押出成形品を連続曲げ加工するから、加工設備の場所をとらずに、作業性よく最終製品である筒状部材31を得ることができ、曲げ加工の段取り等の煩わしさもない。よって、加工工程は第1、第2の2工程あるものの、一貫した自動作業が可能で、製造効率の向上が図れる。さらに、テーパー状に形成されたマンドレル55を進退させて、上記フランジ3が切り欠かれた部分3aを肉厚に成形すれば、当該部分3aにおいて強度不足を生じることがない。
【0019】なお、上記実施の形態においては、第2の工程を行う曲げ加工手段としてロールベンド法を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ロールベンド法のように一貫した自動作業はできなくなる可能性はあるが、曲げ加工を他の手段によって行ってもよい。すなわち、上記第2の工程は、例えば、曲げ加工として一般的に知られている回転引き曲げ法(ドローベンド法)、押し付け曲げ法(圧縮曲げ法)、引張り曲げ法(ストレッチ曲げ法)等を採用することができる。ここで、回転引き曲げ法とは、回転曲げ型に締め付け型で加工素材を押し付け、そのまま回転曲げ型を回転させることによって、回転曲げ型の半径に沿った形状に加工素材を曲げる加工法である。また、押し付け曲げ法とは、回転する押し型で加工素材を固定曲げ型に押し付けて曲げる加工法である。さらに、引張り曲げ法とは、加工素材に引張力を付加した状態で曲げ型を押し付けて曲げる加工法である。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1〜3のいずれかに記載の本発明に係る製造方法によれば、可動ダイスを用いて、第1工程の押出成形の段階で、フランジの曲げ加工すべき部分を切欠いた形に筒状部材を押出成形するので、一旦押出成形した後で、切削や溶断等によってフランジの一部を切欠く加工を施す必要がない。従って、切欠の後加工の工程を省略できる分、全体の工程数を減らすことができる。また、切欠部分に、曲げ加工時に悪作用を及ぼすような無用な影響が残りにくくなるため、曲げ加工の品質を高めることもできる。また、予め、曲げ加工する前に、フランジの曲げ加工すべき部分を切欠いているので、曲げ加工した際に、このフランジに割れが発生するおそれがなくなり、フランジの曲率半径が小さくなる。よって、曲率半径のより小さな筒状部材を得ることができる。
【0021】また特に、請求項2の発明の製造方法によれば、テーパー状に形成されたマンドレルを進退させて、上記フランジ切欠き部を肉厚に成形することにより、このような曲げ加工される部位において強度不足を生じることが無く、さらに請求項3に記載の発明によれば、押出成形装置の下流側に配したロールベンド装置で押出成形品を連続曲げ加工するので、加工設備の場所をとらずに、作業性よく最終製品である筒状部材を得ることができる。従って、曲げ加工の段取り等の煩わしさもなく、一貫した自動作業が可能となり、製造効率の向上が図れるといった効果が得られる。




 

 


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