CN102947020B - 结构部件 - Google Patents

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Abstract

一种结构部件，通过对外径为D的管坯进行液压成形，由此成为在中空的主管部(20)的外周面上一体成形有突出部(30a、30b)的结构用液压成形接头部件。在该情况下，突出部(30a、30b)的各端面(33a、33b)向主管部(20)的投影面即交叉面(35a、35b)，均仅在该交叉面(35a、35b)的一部分(36a、36b)相互共有相对于主管部(20)的主轴(40)垂直的面。此时，通过使一部分(36a、36b)的面积相对于交叉面(35a、35b)各自的面积为30%以上90%以下，由此能够使突出部(30a、30b)各自的突出高度成为用于作为接头起作用的0.3D以上。

Description

结构部件
技术领域
本发明涉及一种结构部件，例如适用于结构用接头部件，在中空的主管部的外周面上一体成形有多个突出部。
背景技术
由于环境保护的问题而要求结构部件的轻量化。在结构部件中，输送设备用、尤其是汽车用的结构部件，由于燃料消耗率的提高、废气及二氧化碳排出量的降低等、轻量化的效果非常大，因此强烈要求汽车用的结构部件的轻量化。
结构部件的轻量化能够通过使结构部件的材质高强度化、使结构部件薄壁化来实现。对于随着结构部件的薄壁化而结构部件被破坏的情况、即结构部件的塑性变形、疲劳破坏，能够通过结构部件的材质高强度化来弥补由于薄壁化而降低了的强度不足。但是，对于结构部件弯曲的情况、即结构部件的弹性变形，不能够通过结构部件的材质高强度化来弥补由于薄壁化而降低了的刚性不足。
尤其是，在汽车用的结构部件的情况下，即使将结构部件的材质高强度化、并使结构部件整体的强度与薄壁化前相同，被薄壁化了的结构部件整体的几何结构也还与薄壁化前相同，当被薄壁化了的结构部件整体的刚性降低时，会成为产生噪声、振动的原因。
此外，在汽车用的结构部件中，在使车体用部件、行走部件等薄壁化而刚性降低了的情况下，还存在操纵稳定性降低这种问题。
因此，作为结构体整体，为了不使刚性降低而使强度提高，需要构成结构体整体的结构部件的高强度化，并且对结构体整体的几何结构进行变更而不使结构体整体的刚性降低。
作为即使将结构部件薄壁化也不会使由结构部件构成的结构体整体的刚性降低的方法，提高结合部件的刚性、尤其是使用中空结构的接头部件是有效的。
作为得到具有中空结构的结构部件的金属加工方法，存在铸造、板材的焊接、液压成形等。
与其他金属加工方法相比，铸造难以进行薄壁化。此外，在铸造用合金为铁系合金、轻合金的任意一种的情况下，由于添加用于确保流动性的元素，因此与钢板材料、轻合金的形变合金、挤压件相比较，难以将材料本身进行高强度化。而且，能够进行薄壁化的压铸难以得到中空形状的结构部件。
此外，在焊接板材来制造结构部件的情况下，结构部件的形状自由度较大，但在使结构部件成为中空形状的情况下，存在焊接长度变长、生产率较差的问题。
因此，有效的是，对通过液压成形而成形的结构用接头部件进行焊接来形成结构体整体、例如汽车的车体、底盘。
在专利文献1及非专利文献1中公开了一种液压成形体，通过液压成形对管坯进行成形，相对于主管部具有多个突出部。
此外，专利文献2中公开了一种接头部件用多边形管的胀形成形品，将预先被挤压成多边形的由铝或其合金形成的中空型材作为坯料，通过胀形加工在该多边中空型材上形成两个鼓出部。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特公昭58-167033号公报
专利文献2：日本实开平5-84420号公报
非专利文献
非专利文献1：チユ一ブフオ一ミング-管材の二次加工と製品設計-、社団法人塑性加工学会、コロナ社(1992)
发明内容
发明要解决的课题
专利文献1所公开的液压成形体为，相对于主管部具有两个突出部，但两个突出部分别被分离地配置，存在不能够形成以液压成形体中的一个部位为起点而进行分支的结构体的问题。
非专利文献1所记载的液压成形体具有如下结构：相对于主管部具有两个突出部，且两个突出部的配置位置接近，并以液压成形体中的一个部位为起点而进行分支。
但是，非专利文献1所记载的液压成形体为，两个突出部各自的突出高度较短，因此在突出部的前端不能够通过焊接等来连结其他零件，而不能够用作为接头部件。
专利文献2所记载的胀形成形品具有如下结构：具有中空六边形截面的铝挤压型材具有两个鼓出部，并且两个鼓出部为相同形状、且相对于铝挤压型材的长边方向的位置相同。
但是，在专利文献2所记载的接头部件用多边形管的胀形成形品中，由于两个鼓出部为相同形状、且相对于铝挤压型材的长边方向的位置相同，因此在进行胀形成形时难以确保鼓出部的突出高度，而不能够成为所期望的突出高度。
本发明是为了解决上述的问题而进行的，其目的在于提供一种结构部件，具有以结构部件的一个部位为起点而进行分支的多个突出部，且能够使多个突出部的突出高度确保所期望的高度、例如通过焊接等来连结其他零件所需要的高度。
用于解决课题的手段
本发明的主旨如下所述。
(1)一种结构部件，其特征在于，具备中空的主管部和在上述主管部的外周面上一体成形的至少两个突出部，上述两个突出部被配置为围绕上述主管部的主轴成为30度以上小于180度的角度，上述两个突出部的各端面向上述主管部的投影面即交叉面均仅在该交叉面的一部分相互共有相对于上述主管部的主轴垂直的面。
(2)如(1)所述的结构部件，其特征在于，上述两个突出部被配置为围绕上述主管部的主轴成为60度以上120度以下的角度。
(3)如(1)所述的结构部件，其特征在于，具备在上述主管部的外周面上一体成形的其他突出部，上述两个突出部及上述其他突出部的各端面向上述主管部的投影面即交叉面，均仅在该交叉面的一部分相互共有相对于上述主管部的主轴垂直的面。
(4)如(1)所述的结构部件，其特征在于，通过对管坯进行液压成形来形成上述主管部及上述两个突出部。
(5)如(4)所述的结构部件，其特征在于，上述管坯的外径为D，上述交叉面的一部分的面积相对于上述交叉面各自的面积为30%以上90%以下，且上述两个突出部各自的突出高度为0.3D以上。
(6)如(5)所述的结构部件，其特征在于，上述两个突出部各自的突出高度为0.8D以下。
(7)如(4)所述的结构部件，其特征在于，上述管坯的抗拉强度为340MPa以上850MPa以下。
(8)如(1)所述的结构部件，其特征在于，在上述主管部上设置有将上述两个突出部彼此连续地连接的接合曲面或接合斜平面。
(9)如(8)所述的结构部件，其特征在于，上述接合曲面或上述接合斜平面具有朝向上述主管部的管端部而面积变小的渐变部。
(10)如(9)所述的结构部件，其特征在于，上述渐变部的长度在与上述主管部的主轴平行的方向上为0.2D以上2.0D以下。
(11)如(8)所述的结构部件，其特征在于，在上述接合曲面或上述接合斜平面上设置有向上述主管部的内侧成为凸的周向肋。
(12)如(8)所述的结构部件，其特征在于，在上述接合曲面或上述接合斜平面上设置有向上述主管部的外侧成为凸的周向肋。
(13)如(1)所述的结构部件，其特征在于，上述两个突出部中至少某一个突出部在周向的至少一部分上具有焊接接合面突条部。
(14)如(1)所述的结构部件，其特征在于，上述两个突出部中至少某一个突出部在周向上具有至少一个板簧状焊接接合面部。
(15)如(1)所述的结构部件，其特征在于，上述两个突出部中至少某一个突出部具有将上述突出部的端面的至少一部分开口而形成的焊接部位。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种结构部件，具有以结构部件的一个部位为起点而进行分支的多个突出部，且能够使多个突出部的突出高度确保所期望的高度、例如通过焊接等来连结其他零件所需要的高度。
附图说明
图1是表示第一实施方式的汽车底盘用接头的立体图。
图2是沿着图1的I-I线的截面图。
图3是沿着图1的II-II线的截面图。
图4是沿着图1的III-III线的截面图。
图5是表示两个交叉面均完全不共有相对于主管部的主轴垂直的面的液压成形体的立体图。
图6是表示两个交叉面均在各自的交叉面的整面相互共有相对于主管部的主轴垂直的面的液压成形体的立体图。
图7是表示在两个交叉面中一方的交叉面的一部分和另一方的交叉面的整面相互共有相对于主管部的主轴垂直的面的液压成形体的立体图。
图8是表示第二实施方式的三分支汽车底盘用接头的立体图。
图9A是表示第三实施方式的汽车门附近用接头的立体图。
图9B是沿着图9A的IV-IV线的截面图。
图10是表示第四实施方式的汽车底盘用接头的立体图。
图11是沿着图10的V-V线的截面图。
图12是沿着图10的VI-VI线的截面图。
图13是沿着图10的VII-VII线的截面图。
图14是说明在第四实施方式的汽车底盘用接头上设置的接合曲面及渐变部的图。
图15A是沿着图14的VIII-VIII线的截面图。
图15B是沿着图14的IX-IX线的截面图。
图15C是沿着图14的X-X线的截面图。
图15D是沿着图14的XI-XI线的截面图。
图16是表示第五实施方式的汽车底盘用接头的立体图。
图17A是沿着图16的XII-XII线的截面图。
图17B是沿着图16的XIII-XIII线的截面图。
图17C是沿着图16的XIV-XIV线的截面图。
图18是表示第六实施方式的汽车底盘用接头的立体图。
图19A是沿着图18的XV-XV线的截面图。
图19B是沿着图18的XVI-XVI线的截面图。
图19C是沿着图18的XVII-XVII线的截面图。
图20A是表示在突出部的交叉面和其他突出部的交叉面相互不共有相对于主管部的主轴垂直的面的区域中设置的接合曲面上设置了周向肋的例子的图。
图20B是表示在突出部的交叉面和其他突出部的交叉面相互不共有相对于主管部的主轴垂直的面的区域中设置的接合曲面上设置了周向肋的例子的图。
图21是表示第七实施方式的汽车底盘用接头的立体图。
图22A是沿着图21的XVIII-XVIII线的截面图。
图22B是沿着图21的XIX-XIX线的截面图。
图22C是沿着图21的XX-XX线的截面图。
图23是表示第八实施方式的汽车底盘用接头的立体图。
图24A是沿着图23的XXI-XXI线的截面图。
图24B是沿着图23的XXII-XXII线的截面图。
图25是表示第九实施方式的汽车底盘用接头的立体图。
图26是沿着图25的XXIII-XXIII线的截面图。
图27是表示第九实施方式的变形例的汽车底盘用接头的立体图。
图28是表示第九实施方式的变形例的汽车底盘用接头的立体图。
图29是沿着图28的XXIV-XXIV线的截面图。
图30是表示第十实施方式的汽车底盘用接头的立体图。
图31是表示第十实施方式的变形例的汽车底盘用接头的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选的实施方式进行说明。
本发明人，将液压成形之前的管坯的厚度和材质、突出部的位置及数量进行各种变更而制作了液压成形体，对通过液压成形而形成的多个突出部的突出高度进行调查，而对能够用作为结构用液压成形接头部件的液压成形体反复进行了锐意研究。
结果，得到如下见解：在多个突出部各自的规定范围的一部分区域中相互共有相对于主管部的主轴垂直的面时，突出部各自的突出高度成为与所连结的对方零件之间的协调所需要的规定长度以上。
此外，还得到如下见解：通过将突出部分别连接的主管部的形状，能够提高液压成形体整体的刚性，此外，通过突出部的端部及端面的形状，能够提高与在突出部上焊接的对方零件之间的可焊性。
(第一实施方式)
图1是表示应用了本发明的第一实施方式的结构用液压成形接头部件即汽车底盘用接头的立体图。在图1中，符号10表示汽车底盘用接头(以下称为“底盘用接头”)。底盘用接头10具有中空的主管部20和集合在主管部20上的突出部30a、30b。
对管坯进行液压成形而得到底盘用接头10，该管坯的壁厚：2.3mm、外径：114.3mm、长度：1500mm。
管坯的材质是抗拉强度为390MPa级(总伸长：34%)的钢材。但是，并不限定于此。底盘用接头10为中空结构，因此即使进行薄壁化、刚性降低也较少，因此管坯的材质优选是抗拉强度为340MPa以上850MPa以下级的高强度钢。当管坯的抗拉强度小于340MPa时，为了确保液压成形后的底盘用接头的强度，需要加厚管坯的壁厚，轻量化率降低。另一方面，当管坯的抗拉强度超过850MPa时，由于管坯的最大扩管率的降低，而液压成形性降低。
此外，液压成形的条件按照通常方法来进行设定即可。例如，底盘用接头10为外径114.3mm、壁厚2.9mm、机械结构用碳钢钢管的STKM13B的成形，并以轴向推压量左右均为150mm、内压最大为100MPa来进行了成形。此外，当突出部与内腔之间存在空隙时，成为破裂的原因，因此对各个突出部使用了对向冲头。对向冲头的载荷最大为300kN。
虽然未具体地图示，但突出部30a的端部通过焊接而与汽车的B支柱的端部连结。此外，突出部30b的端部通过焊接而与汽车的横梁的端部连结。
在主管部20的外周面上一体成形的突出部30a、30b被配置为，围绕主管部20的主轴40错开90度。另外，主轴40为成形前的管坯的中心线位置。
此外，突出部30a、30b为，在图1中的由K表示的区域中，其底盘用接头10的长边方向位置重复(重叠)，底盘用接头10具有以底盘用接头10的一个部位、即由K表示的区域为起点而进行了分支的结构。即，突出部30a的交叉面35a和突出部30b的交叉面35b均仅在一部分相互共有相对于主轴40垂直的面。此处，交叉面35a、35b分别为突出部30a的端面33a、突出部30b的端面33b向主管部20的投影面(不包含主管部20的根部R部)。
接着，对突出部30a、30b的突出高度进行说明。图2是沿着图1的I-I线的截面图。突出部的突出高度为将突出部的端面上的点中离主轴最远的点与突出部和主管部的交叉面上的点中离主轴最远的点进行连结的线段的长度。突出部30a的突出高度为图2所示的突出高度La。点32a为突出部30a的端面33a上的点中、离主轴40最远的点。点34a为突出部30a和主管部20的交叉面35a上的点中、离主轴40最远的点。即，突出高度La为点32a和点34a之间的最短距离31a的长度。此外，突出部30b的突出高度为图2所示的突出高度Lb。点32b为突出部30b的端面33b上的点中、离主轴40最远的点。点34b为突出部30b和主管部20的交叉面35b上的点中、离主轴40最远的点。即，突出高度Lb为点32b和点34b之间的最短距离31b的长度。
突出高度La、Lb需要为0.3D以上。此处，D为液压成形前的管坯的外径。这是因为，当突出高度La、Lb小于0.3D时，不能够通过焊接等在突出部30a、30b上连结对方零件，不能够作为本来目的的接头部件起作用。并且，突出高度La、Lb优选为0.8D以下。这是因为，当突出高度La、Lb超过0.8D时，管坯的塑性变形量变大，有可能在突出部30a、30b的根上产生龟裂。另外，该突出高度La、Lb的范围是通过实验来求出的。
在底盘用接头10在突出部30a及突出部30b各自的规定范围的一部分区域中相互共有相对于主管部20的主轴40垂直的面时，突出高度La、Lb满足上述的下限及上限。此处，规定范围的一部分区域是图1中由K表示的区域。
在图1中，由K表示的区域需要对在以下说明的交叉面35a、35b进行定义而设定在具体的数值范围内。如图1所示，突出部30a在交叉面35a与主管部20交叉。此外，突出部30b在交叉面35b与主管部20交叉。如上述那样，交叉面35a是端面33a向主管部20的投影面。在该情况下，不包含主管部20的根部R部。同样，交叉面35b是端面33b向主管部20的投影面。在该情况下，不包含主管部20的根部R部。
底盘用接头10的、交叉面35a的一部分36a和交叉面35b的一部分36b共有相对于主轴40垂直的面，在交叉面35a的一部分36a的面积相对于交叉面35a的面积处于30%以上90%以下的范围、且交叉面35b的一部分36b的面积相对于交叉面35b的面积处于30%以上90%以下的范围时，突出部30a、30b的突出高度La、Lb满足0.3D以上0.8D以下。
以沿着图1的I-I的截面、沿着II-II的截面、沿着III-III的截面为例对该情况进行说明。交叉面35a的一部分36a和交叉面35b的一部分36b相互共有沿着图1的I-I线的截面。即，在表示沿着图1的I-I线的截面的图2中，存在交叉面35a和交叉面35b双方。
另一方面，在沿着图1的II-II线的截面中，虽然包含交叉面35a，但不包含交叉面35b。即，在表示沿着图1的II-II线的截面的图3中，仅存在交叉面35a，而不存在交叉面35b。
此外，在沿着图1的III-III线的截面中，虽然包含交叉面35b，但不包含交叉面35a。即，在表示沿着图1的III-III线的截面的图4中，仅存在交叉面35b，而不存在交叉面35a。
即，在图1中，突出部30a及突出部30b分别仅在由K表示的区域内相互共有相对于主轴40垂直的面。具体地，沿着I-I线的截面处于由K表示的区域内，沿着II-II线的截面及沿着III-III线的截面处于由K表示的区域外。而且，由K表示的区域能够由交叉面35a、35b的面积的比例来表示。
即，两个突出部30a、30b的交叉面35a、35b均仅在交叉面35a的一部分36a和交叉面35b的一部分36b相互共有相对于主管部20的主轴40垂直的面(例如沿着I-I线的截面)，在交叉面35a的一部分36a的面积处于交叉面35a的面积的30%以上90%以下的范围、且交叉面35b的一部分36b的面积处于交叉面35b的面积的30%以上90%以下的范围时，底盘用接头10的突出高度La、Lb满足0.3D以上0.8D以下。
相对于此，例如在如下的三种情况下，两个突出部30a、30b的突出高度La、Lb不满足0.3D以上0.8D以下。另外，在以下的例子中，为了方便，对与本实施方式的构成要素对应的构成要素赋予相同的符号来进行说明。
第一种情况，是交叉面35a和交叉面35b均在交叉面35a、35b的整面相互不共有相对于主轴40垂直的面的情况。图5是表示第一种情况的液压成形体的一例的立体图。在图5中，符号11表示液压成形体。图5所示的液压成形体11为，突出部30a、30b在液压成形体11的长边方向(主轴40方向)上分离，因此在对管坯进行了液压成形时，对突出部30a、30b分别充分地供给塑性变形了的材料，突出部30a、30b的突出高度La、Lb均超过0.8D。
第二种情况，是交叉面35a和交叉面35b均在交叉面35a、35b的整面相互共有相对于主轴40垂直的面的情况。图6是表示第二种情况的液压成形体的一例的立体图。在图6中，符号12表示液压成形体。图6所示的液压成形体12为，突出部30a、30b相对于液压成形体12的长边方向(主轴40方向)的位置相同，突出部30a、30b的形状相同。因此，在对管坯进行了液压成形时，必须对突出部30a、30b分别供给大量的塑性变形了的材料，突出部30a、30b的突出高度La、Lb均不满0.3D。
第三种情况，是在交叉面35a及交叉面35b中某一方的交叉面的一部分和另一方的交叉面的整面相互共有相对于主轴40垂直的面的情况。图7是表示第三种情况的液压成形体的一例的立体图。在图7中，符号13表示液压成形体。图7所示的液压成形体13为，在突出部30a的交叉面35a的一部分36a和突出部30b的交叉面35b的整面，相互共有相对于主轴40垂直的面。即，图7所示的液压成形体13为，相对于液压成形体13的长边方向(主轴40方向)，在配置有突出部30a的范围内配置突出部30b。在成为这种配置的情况下，在对管坯进行了液压成形时，容易向容积较大的突出部一方供给塑性变形了的材料，因此优先向容积较大的突出部30a一方供给塑性变形了的材料，突出部30a的突出高度La超过0.8D。另一方面，难以向容积较小的突出部30b供给塑性变形了的材料，因此突出部30b的突出高度不满0.3D。实际上难以产生满足La＞0.8D和Lb＜0.3D双方的成形，当使突出部30b的突出高度Lb为0.3D以上0.8D以下时，突出部30a的突出高度La超过0.8D。当使突出部30a的突出高度La为0.3D以上0.8D以下时，突出部30b的突出高度Lb不满0.8D。
如到此为止所述的那样，在对管坯进行液压成形时，在突出部30a的交叉面35a和突出部30b的交叉面35b相互共有相对于主轴40垂直的面的情况下，塑性变形了的材料在该共有的面上、从交叉面35a及交叉面35b双方朝向突出部30a、30b的端面33a、33b供给。因此，为了使突出部30a、30b的突出高度La、Lb成为一定值以上，需要塑性变形了的材料的充分的供给量。
在交叉面35a和交叉面35b均仅在交叉面35a的一部分36a及交叉面35b的一部分36b相互共有相对于主管部20的主轴40垂直的面，交叉面35a的一部分36a的面积为交叉面35a的面积的30%以上90%以下的范围、且交叉面35b的一部分36b的面积为交叉面35b的面积的30%以上90%以下的范围时，结构用液压成形接头部件10的突出高度La、Lb满足0.3D以上0.8D以下。
即，在图1中，在由K表示的区域中，交叉面35a及交叉面35b相互共有相对于主管部20的主轴40垂直的面，因此塑性变形了的材料的供给不足。但是，在由K表示的区域以外，交叉面35a及交叉面35b相互不共有相对于主管部20的主轴40垂直的面，因此塑性变形了的材料的供给充分，能够弥补由K表示的区域中的材料供给的不足量。结果，能够使突出部30a、30b的突出高度La、Lb成为0.3D以上0.8D以下。
通过使由K表示的区域变化，由此交叉面35a中、交叉面35a和交叉面35b相互共有相对于主轴40垂直的面的部分的面积、即交叉面35a的一部分36a的面积变化。交叉面35a的一部分36a的面积相对于交叉面35a的面积，需要使下限为30%、上限为90%。在交叉面35a的一部分36a的面积相对于交叉面35a的面积小于30%的情况下，突出高度La超过0.8D。此外，在交叉面35a的一部分36a的面积相对于交叉面35a的面积小于30%的情况下，预料不到使用底盘用接头10带来的结合部的充分的刚性提高。另一方面，在交叉面35a的一部分36a的面积相对于交叉面35a的面积超过90%的情况下，由K表示的区域中的材料供给不足，因此突出部30a的突出高度La变低，突出高度La不满0.3D。
交叉面35b的一部分36b的面积也与交叉面35a的一部分35a的情况同样。
通过如以上所述那样地应用本发明，能够在液压成形体上设置以液压成形体中的一个部位为起点而进行分支的多个突出部30a、30b，该多个突出部30a、30b具有为了通过焊接等在液压成形体上连结对方零件所需要的突出高度，因此能够使液压成形体成为如下的结构体：用作为结构用液压成形接头部件，并以结构用液压成形接头部件中的一个部位为起点而进行分支。
此外，结构用液压成形接头部件具有中空结构，因此能够在兼顾强度和刚性的同时使结构用液压成形接头部件轻量化，结果，能够使使用结构用液压成形接头部件而构成的结构体整体在兼顾强度和刚性的同时进行轻量化，因此在工业上发挥显著的效果。
在本实施方式中，两个突出部30a、30b围绕主管部20的主轴40配置成直角，但其角度并不限定于直角。在将两个突出部30a、30b围绕主轴40错开180度地配置的情况下，比较容易进行液压成形，但通过应用本发明，即使在将两个突出部30a、30b围绕主轴40接近地配置、即围绕主轴40错开30度以上小于180度的角度而配置的情况下，也能够液压成形为突出高度La、Lb满足0.3D以上0.8D以下。
另外，在将本发明应用于汽车用的结构部件的情况下，作为接头部件要求较高的机械强度、刚性，因此希望将两个突出部30a、30b围绕主轴40错开45度以上小于135度的角度而配置。在作为汽车用的结构部件而重视充分的机械强度的情况下，要求上述突出大到一定以上，因此为了使上述突出部高度La、Lb满足0.3D以上0.8D以下，根据液压成形的极限、上述角度的下限值为45度，另一方面，在作为汽车用的结构部件而重视对汽车结构整体赋予的刚性的情况下，上述角度的上限为135度。
并且，在作为汽车用的结构部件而要求更高的机械强度、刚性的情况下，希望上述角度为60度以上120度以下。在不限于汽车用的结构部件而要求进一步更高的机械强度、刚性的情况下，希望上述角度为80度以上100度以下。
(第二实施方式)
在第一实施方式中，对突出部为两个的情况进行了说明，但对突出部为三个以上的情况也能够同样地进行说明。图8是表示应用了本发明的第二实施方式的结构用液压成形接头部件即三分支汽车底盘用接头的立体图。在图8中，符号14表示三分支汽车底盘用接头(以下称为“三分支底盘用接头”)。在以下，以与第一实施方式的不同点为中心进行说明，并且对同样的构成要素赋予相同的符号，并省略其详细说明。
如图8所示，三分支底盘用接头14为，在与第一实施方式中说明了的同样的突出部30a、30b的基础上，增加了其他突出部30c。三分支底盘用接头14具有突出部30a的交叉面35a、突出部30b的交叉面35b以及突出部30c的交叉面35c。在该情况下，需要在仅交叉面35a的一部分36a、仅交叉面35b的一部分36b以及仅交叉面35c的一部分36c，相互共有相对于主管部20的主轴40垂直的面。
如此，在突出部为三个以上的情况下，所有的交叉面仅在各自的一部分相互共有相对于主管部20的主轴40垂直的面。例如，在三分支底盘用接头14的情况下，交叉面35a、35b、35c全部仅在各自的一部分相互共有相对于主轴40垂直的面。因此，例如，在交叉面35a和交叉面35b仅在各自的一部分相互共有相对于主轴40垂直的面、且交叉面35b和交叉面35c仅在各自的一部分相互共有相对于主轴40垂直的面、但交叉面35a和交叉面35c未仅在各自的一部分共有相对于主轴40垂直的面的情况下，不是交叉面35a、35b、35c全部仅在各自的一部分相互共有相对于主轴40垂直的面的情况。
此外，与交叉面35a、35b的情况同样，交叉面35c的一部分36c的面积相对于交叉面35c的面积，需要使下限为30%、下限为90%。
突出高度La、Lb、Lc分别需要使下限为0.3D、上限为0.8D。通过实验判明了如下情况：当突出部的数量增多时，一个突出部的大小会变小，因此突出高度不依存于突出部的数量。另外，突出部30c的突出高度Lc与在第一实施方式中说明了的La、Lb的情况同样地进行定义。
(第三实施方式)
在第一实施方式中，突出部30a、30b形成为相对于主管部20的主轴40向直角方向突出，但突出部也可以相对于主轴40倾斜地突出。图9A是表示应用了本发明的第三实施方式的结构用液压成形接头部件即汽车门附近用接头的立体图。此外，图9B是沿着图9A的IV-IV线的截面图。在图9A中，符号15表示汽车门附近用接头。在以下，以与第一实施方式的不同点为中心进行说明，并且对同样的构成要素赋予相同的符号，并省略其详细说明。
汽车门附近用接头15为，在由K表示的区域中，突出部30a的交叉面35a和突出部30b的交叉面35b均仅在一部分相互共有相对于主轴40垂直的面。而且，交叉面35a的一部分36a的面积为交叉面35a的30%以上90%以下的范围，并且交叉面35b的一部分36b的面积为交叉面35b的30%以上90%以下的范围，突出高度La、Lb为0.3D以上0.8D以下。即，在仅突出部30a的交叉面35a的一部分36a以及仅突出部30b的交叉面35b的一部分36b相互共有相对于主管部20的主轴40垂直的面时，突出高度La、Lb成为0.3D以上0.8D以下。
图9A、图9B所示的汽车门附近用接头15形成为，突出部30a相对于主管部20的主轴40向直角方向突出，此外，突出部30b相对于主管部20的主轴40的直角方向倾斜12度地突出。如此相对于主轴40倾斜地突出的突出部30b的交叉面35b，是沿着其突出方向(相对于主轴40的直角方向倾斜了12度的直线方向)将端面33b向主管部20进行了投影的投影面。另外，突出部30b的角度并不限于此。此外，突出部30a也可以被配置为相对于主管部20的主轴40向倾斜方向突出。
(第四实施方式)
在第四实施方式中，对将突出部进行连接的形状进行说明。图10是表示第四实施方式的结构用液压成形接头部件即汽车底盘用接头的立体图。在图10中，符号16表示底盘用接头。此外，图14是说明在第四实施方式的底盘用接头16上设置的接合曲面及渐变部的图。在以下，以与第一实施方式的不同点为中心进行说明，并且对同样的构成要素赋予相同的符号，并省略其详细说明。
如图10、图14所示，第四实施方式的汽车底盘用接头16为，从突出部30a到突出部30b通过平滑的曲面来连续地连接。在以下，将该曲面称为接合曲面50。由于通过接合曲面50将突出部30a和突出部30b之间连续地连接，因此期待底盘用接头16成为构成要素之一的结构体整体的刚性提高。
在从突出部30a到突出部30b通过平滑的曲面来连续地连接时，也可以在主管部20的从突出部30a、30b离开的位置上设置渐变部52a、52b。
图10所示的底盘用接头16与第一实施方式的底盘用接头10同样，交叉面35a的一部分36a的面积为交叉面35a的面积的30%以上90%以下的范围，且交叉面35b的一部分36b的面积为交叉面35b的面积的30%以上90%以下的范围，突出高度La、Lb均为0.3D以上0.8D以下。
此外，在沿着图10的V-V线的截面中，如图11所示那样，存在交叉面35a及交叉面35b双方。另一方面，在沿着图10的VI-VI线的截面中，如图12所示那样，仅存在交叉面35a而不存在交叉面35b。此外，在沿着图10的VII-VII线的截面中，如图13所示那样，仅存在交叉面35b而不存在交叉面35a。
接着，对接合曲面50、渐变部52a、52b进行说明。突出部30a和突出部30b之间通过接合曲面50来平滑且连续地连接，突出部30a和突出部30b被接合。在突出部存在三个以上的情况下，通过平滑的曲线将围绕主轴40而相邻的突出部彼此连接，突出部分别被接合。
接合曲面50在主管部20的主轴40方向的两端具有渐变部52a、52b。图15A~图15D是为了说明底盘接头16的渐变部52a的形状而表示主管部20的截面形状变化的图。图15A是沿着图14的VIII-VIII线的截面图。图15B是沿着图14的IX-IX线的截面图。图15C是沿着图14的X-X线的截面图。图15D是沿着图14的XI-XI线的截面图。在沿着与一方的管端部21a接近的VIII-VIII线的截面中，不存在接合曲面50。然后，按照沿着IX-IX线的截面、沿着X-X线的截面、沿着XI-XI线的截面的顺序，渐变部52a的面积变大，在沿着XI-XI线的截面中面积成为最大。即，在沿着XI-XI线的截面的位置上，渐变部52a成为终点。如此，接合截面50具有朝向管端部21a而面积变小的渐变部52a。对于主管部20的相反侧的管端部21b，也具有同样的渐变部52b。
通过用接合曲面50来接合突出部30a和突出部30b，能够使底盘用接头16的整体刚性提高。而且，通过进一步设置渐变部52a、52b，能够进一步提高底盘用接头16的整体刚性。
当如图14所示那样、用与主管部20的主轴40平行的方向的长度W来表示渐变部52b的大小时，在使W成为0.2D以上2.0D以下时，能够兼顾底盘用接头16的刚性提高和液压成形性。当W小于0.2D时，渐变部52b的形状变化剧烈，因此液压成形性降低。另一方面，当W超过2.0D时，刚性提高效果降低。D为液压成形前的管坯的外径。对于渐变部52a也是同样的。
(第五实施方式)
在围绕主管部20的主轴40而相邻的突出部30a、30b之间，也可以设置凸状的周向肋。图16是表示第五实施方式的结构用液压成形接头部件即汽车底盘用接头的立体图。在图16中，符号17表示底盘用接头。
在第五实施方式的底盘用接头17中，在将突出部30a和突出部30b进行连接的接合曲面50上，形成有向主管部20的内侧成为凸的周向肋53。
图17A~图17C是表示主管部20的截面形状变化的图。图17A是沿着图16的XII-XII线的截面图。图17B是沿着图16的XIII-XIII线的截面图。图17C是沿着图16的XIV-XIV线的截面图。如根据图17C所示的沿着XIV-XIV线的截面可知的那样，在接合曲面50上形成有向主管部20的内侧成为凸的周向肋53。通过在接合曲面50上设置周向肋53那样的凸状的肋，能够使底盘用接头17整体的刚性提高。
周向肋53的深度优选为1.0t以上3.0t以下的范围。此处，t为液压成形前的管坯的壁厚。当周向肋53的深度小于1.0t时，不能够得到刚性提高效果。另一方面，当超过3.0t时，液压成形性降低。
(第六实施方式)
周向肋也可以向主管部20的外侧成为凸。图18是表示第六实施方式的结构用液压成形接头部件即汽车底盘用接头的立体图。在图18中，符号18表示底盘用接头。
在第六实施方式的底盘用接头18中，在将突出部30a和突出部30b进行连接的接合曲面50上，形成有向主管部20的外侧成为凸的周向肋54。
图19A~图19C是表示主管部20的截面形状变化的图。图19A是沿着图18的XV-XV线的截面图。图19B是沿着图18的XVI-XVI线的截面图。图19C是沿着图18的XVII-XVII线的截面图。如根据图19C所示的沿着XVII-XVII线的截面可知的那样，在接合曲面50上形成有向主管部20的外侧成为凸的周向肋54。通过在接合曲面50上设置周向肋54那样的凸状的肋，能够提高底盘用接头17整体的刚性。关于周向肋54的深度，与周向肋53的情况相同。
此处，如图18所示，向主管部20的外侧成为凸的周向肋54，能够设置在如下的接合曲面50上，该接合曲面50处于突出部30a的交叉面35a和突出部30b的交叉面35b相互共有相对于主轴40垂直的面的、在图1中由K表示的区域内。或者，如图20A、图20B所示那样，周向肋54也可以设置在处于由K表示的区域外的接合曲面50上。图20A、图20B是表示周向肋54设置在处于突出部30a的交叉面35a和突出部30b的交叉面35b相互共有相对于主轴40垂直的面的区域外的接合曲面50上的例子的图。图20A表示周向肋54处于管端部21b侧的情况，图20B表示周向肋54处于管端部21a侧的情况。另外，此处，对向主管部20的外侧成为凸的周向肋54的位置进行了说明，但对于在第五实施方式中说明了的向主管部20的内侧成为凸的周向肋53的位置也是同样的。
(第七实施方式)
也可以代替向主管部20的外侧成为凸的周向肋54，而成为斜平面状肋。图21是表示第七实施方式的结构用液压成形接头部件即汽车底盘用接头的立体图。在图21中，符号19表示底盘用接头。
图22A~图22C是表示主管部20的截面形状变化的图。图22A是沿着图21的XVIII-XVIII线的截面图。图22B是沿着图21的XIX-XIX线的截面图。图22C是沿着图21的XX-XX线的截面图。如根据图22C所示的沿着XX-XX线的截面可知的那样，接合曲面50具有向主管部20的外侧成为凸、且其凸面为斜平面的斜平面状肋55。斜平面状肋55能够得到与具有沿着接合曲面50的形状的形状的周向肋53、54同样的效果。
(第八实施方式)
不限于在第四~第七实施方式中说明了的那样、通过曲面来连续地连接突出部30a、30b的情况，还能够成为斜平面。图23是表示第八实施方式的结构用液压成形接头部件即汽车底盘用接头的立体图。在图23中，符号24表示底盘用接头。
图24A、图24B是表示主管部20的截面形状变化的图。图24A是沿着图23的XXI-XXI线的截面图。图24B是沿着图23的XXII-XXII线的截面图。如根据图24B所示的沿着XXII-XXII线的截面可知的那样，突出部30a和突出部30b之间通过接合斜平面58来连续地连接，突出部30a和突出部30b被接合。在突出部存在三个以上的情况下，通过接合斜平面将围绕主轴40而相邻的突出部彼此连续地连接，突出部分别被接合。通过如此地成为接合斜平面58，由此与接合曲面50相比较，虽然底盘用接头24整体的刚性稍微降低，但能够使液压成形性提高。
(第九实施方式)
在第九实施方式中，对应用了本发明的结构用液压成形接头部件的突出部的末端焊接部进行说明。图25是表示第九实施方式的结构用液压成形接头部件即汽车底盘用接头的立体图。在图25中，符号25表示底盘用接头。此外，图26是沿着图25的XXIII-XXIII线的截面图。在以下，以与第一实施方式的不同点为中心进行说明，并且对同样的构成要素赋予相同的符号，并省略其详细说明。
底盘用接头25为，在突出部30a、30b的焊接末端部37a、37b与对方零件进行焊接，而成为所期望的结构体。如图25所示，通过在焊接末端部37b设置环状的焊接接合面突条部60，由此由于其突条形状，因此焊接接合面突条部60优先与对方零件接触。由此，如果在焊接接合面突条部60进行焊接，则底盘用接头25和对方零件之间的焊接变得可靠，可焊性提高。尤其是，在使用热量输入部较小的激光焊接的情况下，设置焊接接合面突条部60是有效的。
图26所示的突条高度HW1优选为0.3t1以上2t1以下。此处，t1为底盘用接头25的壁厚。当HW1小于0.3t1时，不能够得到上述的可焊性提高效果。另一方面，当HW1超过2t1时，液压成形性降低。此外，平面长度LW1无特别限制，但优选成为5mm以上10mm以下。当LW1小于5mm时，焊接范围从焊接接合面突条部60脱离，不能够可靠地进行焊接。另一方面，当LW1超过10mm时，液压成形性降低。此外，为了确保液压成形性，而突条肩半径RW1优选成为3t1以下。
图27表示第九实施方式的变形例。如图27所示，焊接接合面突条部60也可以为虚线状。即，优选为，突出部30b在焊接末端部37b、在周向的至少一部分上具有焊接接合面突条部60。
图28表示第九实施方式的变形例。也可以代替焊接接合面突条部60，而成为如下说明的板簧状焊接接合面部。图28是代替焊接接合面突条部60而成为板簧状焊接接合面部61的底盘用接头25的立体图。此外，图29是沿着图28的XXIV-XXIV线的截面图。
如图29所示，板簧状焊接接合面部61通过设置切口部62，而具有板簧那样的形状。通过成为这种板簧状焊接接合面部61，在将底盘用接头25与对方零件进行焊接时，能够在使板簧状焊接接合面部61如板簧那样稍微变形了的状态下进行焊接，能够进一步提高对方零件与板簧状焊接接合面部61之间的接触性。由此，能够更可靠地进行焊接，能够进一步提高可焊性。
图29所示的接合面高度HW2优选为0.3t1以上1.5t1以下。此处，t1为底盘用接头25的壁厚。当HW2小于0.3t1时，不能够得到上述的可焊性提高效果。另一方面，当HW2超过1.5t2时，在通过液压成形来对板簧状焊接接合面部61进行成形时，有可能在板簧状焊接接合面部61的根部产生龟裂。平面长度LW2及接合面肩半径RW2与平面长度LW1及突条肩半径RW1同样。
另外，到此为止，对将焊接接合面突条部60及板簧状焊接接合面61设置在突出部30b的焊接末端部37b上的情况进行了说明，但设置在突出部30a的焊接末端部37a上的情况也是同样的。
(第十实施方式)
在第十实施方式中，也对应用了本发明的结构用液压成形接头部件的突出部的末端焊接部进行说明。在第十实施方式中，说明如下的实施方式：在结构用液压成形接头部件的突出部上与对方零件进行焊接时，将突出部的端面的一部分开口而作为焊接部位(余量)。图30是表示第十实施方式的结构用液压成形接头部件即汽车底盘用接头的立体图。在图30中，符号26表示底盘用接头。在以下，以与第一实施方式的不同点为中心进行说明，并且对同样的构成要素赋予相同的符号，并省略其详细说明。
底盘用接头26将突出部30b的端面33b的至少一部分开口而作为焊接部位70a。使焊接部位70a与对方零件的焊接部重合并进行焊接。由此，使底盘用接头26与对方零件之间的焊接变得可靠。将突出部30b的端面33b的至少一部开口的方法，可以为通常方法。例如是剪切加工、立铣加工等。
在将多个部件(零件)焊接成为一个结构体的情况下，当特定的部件(零件)的焊接部的刚性过高时，在使用结构体时，有时容易从该特定的部件(零件)的焊接部以外的部位开始破坏。此外，如汽车用的冲击吸收部件那样，有时想有意识地使结构体从特定的部位开始破坏。在这些情况下，通过将突出部30b的端面33b的至少一部分开口并改变开口部的面积，由此能够控制突出部30b的刚性。
图31表示第十实施方式的变形例。如图31所示，突出部30b的端面33b也可以开口为，能够形成多个焊接部位70a~70d。另外，在图30、图31中，对将焊接部位设置在突出部30b的端面33b上的情况进行了说明，但设置在突出部30a的端面33a上的情况也是同样的。
实施例
接着，通过实施例进一步对本发明进行说明，但实施例中的条件是为了确认本发明的可实施性及效果而采用的一个条件例，本发明并不限定于该一个条件例。只要不脱离本发明的主旨、且能够实现本发明的目的，则本发明能够采用各种条件。
在图1所示那样的底盘用接头10以及图8所示那样的三分支底盘用接头14中，使图1及图8中的由K表示的区域变化，而使各交叉面的、相互共有相对于主管部20的主轴40垂直的面的面积比例R变化。然后，由此调查了突出部30a、30b、30c的突出高度La、Lb、Lc如何变化。
另外，所谓面积比例R，如果对交叉面35a进行说明，则是指交叉面35a与其他交叉面共有相对于主轴20垂直的面的面积、相对于交叉面35a的面积的比例。即，在图1中，是指交叉面35a的一部分36a的面积相对于交叉面35a的面积的比例。关于交叉面35b、35c也是同样的。
使用的管坯的直径为60.5mm、114.3mm两种。此外，管坯的壁厚为2.3mm。液压成形的条件为：在对抗拉强度为390MPa级的管坯进行成形时，轴向推压：180mm、内压：80MPa；在对抗拉强度为540MPa级的管坯进行成形时，轴向推压：200mm、内压：100MPa；在对抗拉强度为780MPa级的管坯进行成形时，轴向推压：210mm，内压：120MPa。
表1表示各条件的组合及结果。
[表1]
如根据表1可知的那样，确认了如下情况：在交叉面均仅在交叉面的一部分相互共有相对于主管部20的主轴40垂直的面、且交叉面的一部分的面积相对于交叉面各自的面积为30%以上90%以下、即交叉面面积比例R为30%以上90%以下时，所有的突出高度相对于管坯的外径D为能够确保作为接头起作用的0.3D以上(参照成形结果○)。
与此相对，确认了如下情况：即使仅在交叉面的一部分相互共有相对于主管部20的主轴40垂直的面，在交叉面的一部分的面积相对于交叉面各自的面积并非30%以上90%以下时、即交叉面面积比例R并非30%以上90%以下时，突出高度的一部分或全部也不满足能够确保作为接头起作用的0.3D(参照成形结果×)。
此外，确认了如下情况：即使在底盘接头10、14上设置了接合曲面50、渐变部52a、52b、周向肋53、54、接合斜平面58、焊接接合面突条部60、板簧状焊接接合面61以及焊接部位70a~70d中的至少一个的情况下，也能够得到与表1所示的结果同样的结果。
另外，上述实施方式均只不过表示了实施本发明时的具体化的例子，不能够由此来限定性地解释本发明的技术范围。即，本发明在不脱离其技术构思或其主要特征的情况下，能够以各种形式来实施。例如，在上述实施方式中示出了主管部20的横截面(与主轴40垂直的截面)呈现带有圆角的大致矩形状的例子，但主管部20的形状并不被限定，主管部20的横截面也可以为圆形或多边形。
此外，通过将本发明的结构部件应用于建筑用接头部件，由此与通过螺栓等对板材、棒材等进行紧固而构筑建筑物的情况相比，能够大幅度削减组装工时数。
此外，在将本发明的结构部件应用于建筑用接头部件的情况下，能够使具有相同强度及刚性的结构物轻量化，因此能够降低支承结构物的自重的负荷，能够使建造物整体的结构简化，并且能够提高抗震性。
而且，本发明的结构部件在以高强度钢为代表的钢铁系材料中发挥最大的效果，但也能够应用于铝合金等轻合金系材料。
产业上的可利用性
在本发明中，能够在主管部上设置进行分支的多个突出部，该多个突出部具有所期望的突出高度。例如，如果具有通过焊接等来连结对方零件所需要的突出高度并用作为结构用接头部件，则能够得到以结构用接头部件中的一个部位为起点而进行分支的结构体。因此，本发明在工业上的利用价值较高。

Claims (10)

1.一种结构部件，其特征在于，
对抗拉强度为340MPa以上850MPa以下的管坯进行液压成形，使其具备：中空的主管部；以及在上述主管部的外周面上一体成形的至少两个突出部，
上述两个突出部被配置为，围绕上述主管部的主轴成为30度以上小于180度的角度，
上述两个突出部的各端面向上述主管部的投影面即交叉面，均仅在该交叉面的一部分相互共有相对于上述主管部的主轴垂直的面，
上述交叉面的一部分的面积相对于上述交叉面各自的面积为30％以上90％以下，且上述两个突出部各自的突出高度为0.3D以上0.8D以下，其中D为上述管坯的外径，
在上述主管部上设置有将上述两个突出部彼此连续地连接的向上述主管部的内侧凹陷的平滑的曲面即接合曲面、或将上述两个突出部彼此连续地连接的斜平面即接合斜平面。
2.如权利要求1所述的结构部件，其特征在于，
上述两个突出部被配置为，围绕上述主管部的主轴成为60度以上120度以下的角度。
3.如权利要求1所述的结构部件，其特征在于，
具备在上述主管部的外周面上一体成形的其他突出部，
上述两个突出部及上述其他突出部的各端面向上述主管部的投影面即交叉面，均仅在该交叉面的一部分相互共有相对于上述主管部的主轴垂直的面。
4.如权利要求1所述的结构部件，其特征在于，
上述接合曲面或上述接合斜平面具有朝向上述主管部的管端部而面积变小的渐变部。
5.如权利要求4所述的结构部件，其特征在于，
上述渐变部的长度在与上述主管部的主轴平行的方向上为0.2D以上2.0D以下。
6.如权利要求1所述的结构部件，其特征在于，
在上述接合曲面或上述接合斜平面上设置有向上述主管部的内侧成为凸的周向肋。
7.如权利要求1所述的结构部件，其特征在于，
在上述接合曲面或上述接合斜平面上设置有向上述主管部的外侧成为凸的周向肋。
8.如权利要求1所述的结构部件，其特征在于，
上述两个突出部中至少某一个突出部在周向的至少一部分上具有焊接接合面突条部。
9.如权利要求1所述的结构部件，其特征在于，
上述两个突出部中至少某一个突出部在周向上具有至少一个板簧状焊接接合面部。
10.如权利要求1所述的结构部件，其特征在于，
上述两个突出部中至少某一个突出部具有将上述突出部的端面的至少一部分开口而形成的焊接部位。
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