JP2002045923A - ハイドロフォーム成形品、同成形品のハイドロフォーム成形方法およびハイドロフォーム成形品を用いた車体部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、小径部を有する製品の品質向上が図
れるハイドロフォーム成形品を提供する。 【解決手段】本発明のハイドロ成形品は、他の部分より
小径な小径部１５ｂを有する製品１４のうち、小径部１
５ｂの周壁の一部に、当該小径部１５ｂの周長を他の部
分の周長と略一定するための内側へ凹む部分１６を形成
することによって、小径部１５ｂが有る製品１４でも、
拡管率がある制約された範囲内に収められた高品質な製
品１４が得られるようにしたことにある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば一部の外形
形状が他の部分より極端に小径な小径部をもつハイドロ
フォーム成形品、同成形品のハイドロフォーム成形方法
およびハイドロフォーム成形品を用いた車体部材に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車（車両）のボディ（車体）は、ボ
ディ側部からの衝突安全性を確保するために高い剛性強
度が求められている。

【０００３】そこで、ボディ側部の骨格をなすセンタピ
ラー部では、従来、図６（ａ），（ｂ）に示されるよう
にサイドアウタパネル１にインナパネル２を組み付け、
この構造物に対してセンタピラーリンフォース３を組み
付けることが行われている。そして、さらに補強を必要
とする個所にリンフォース、ここでは４種類のリンフォ
ース４ａ〜４ｄを追加して補強することが行われてい
る。

【０００４】ところで、こうした多くのリンフォースを
組み付けて補強する構造は、組付精度がばらつきやす
い。しかも、各種リンフォースは、所定の間隔を空けて
行われるスポット溶接（アーク溶接）により組み付ける
構造なので、求められる剛性強度が確保しにくい。

【０００５】そこで、閉断面形状を呈した１つの薄い板
厚のリンフォースだけで、リンフォース類に置き換わる
剛性強度を確保することが考えられている。

【０００６】具体的には、特開平８−３３７１８２号に
示されるようなハイドロフォーム成形で形成された閉断
面形状の部材を用いて、リンフォース部材とすることが
考えられる。

【０００７】ハイドロフォーム成形は、上型と下型とが
なす最終形状の型内に所定径（一定断面）の素管を収
め、同素管内に水（加圧液）を圧入して内部からの加圧
により素管を膨らませ（拡管）、膨らむ素管を上型と下
型の型面になじませることにより、型面の形状にならう
閉断面形状（口形状）の製品が成形される成形方法であ
る。

【０００８】このハイドロフォーム成形で形成されるリ
ンフォース部材は、連続した周壁で閉断面形状が形成さ
れるだけでなく、素管の周壁が伸びることで生じる加工
硬化により、薄い板厚でありながら、１部品で、複数種
のリンフォース類に相当する高い剛性強度が得られる。
しかも、スプリングバックがほとんどないので、製品精
度がよく、組付精度の点にもよいことが挙げられる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ハイドロフォーム成形
は、材料に過度に負担を強いたり、製品が破断したりす
ることがないよう、素管各部を均等に膨らませることが
求められる。特にハイドロフォーム成形で良好な製品を
得るためには、通常、拡管率は、ある範囲内（例えば０
〜２５％内）に収めることが求められる。

【００１０】ところで、車体のセンタピラー部は、上端
側が小径で、下端側が大径で、上端側から下端側へ向か
い断面が漸次変化する細長の形状をなしている。

【００１１】このため、ハイドロフォーム成形で、セン
タピラー部に組み付くリンフォースを成形する場合に
は、最終形状が小径となる部分を基準として素管を選
び、これにハイドロフォーム成形を施すことになる。

【００１２】ところが、製品形状であるリンフォースの
各部断面の大きさが異なるために、一定断面の素管は異
なる拡管率で各部が膨らむ。特に小径部の有る上端部と
大径部の有る下端部との両者間では、周長の差は著し
く、小径側に比べ大径側は２倍、さらにはそれ以上とな
る。

【００１３】このため、拡管率は、通常の範囲内に収め
られず、ハイドロフォーム成形の成形品では、簡単に
は、センタピラー部のような、全長方向の一部に他の部
分より小径な小径部を有する製品は得られなかった。

【００１４】本発明は上記事情に着目してなされたもの
で、その第１の目的とするところは、小径部を有する製
品の品質向上が図れるハイドロフォーム成形品を提供す
ることにある。

【００１５】また第２の目的とするところは、小径部を
有する製品が、ハイドロフォーム成形により、拡管率を
ある範囲内に収めたまま行えるハイドロフォーム成形方
法を提供することにある。

【００１６】また第３の目的とするところは、ハイドロ
フォーム成形品の特徴を用いて、剛性強度の向上が図れ
る車体部材を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために請求項１に記載のハイドロフォーム成形品は、
他の部分より小径な小径部を有する製品のうち、小径部
の周壁の一部に、当該小径部の周長を他の部分の周長と
略一定するための内側へ凹む部分を形成することによっ
て、小径部が有る製品でも、拡管率をある制約された範
囲内に収めた高品質の製品が得られるようにした。

【００１８】上記第２の目的を達成するために請求項２
に記載のハイドロフォーム成形方法は、ハイドロフォー
ム成形により、素管から、全長方向の一部に他の部分よ
りも小径な小径部をもつハイドロフォーム成形品を成形
するに際し、素管の小径部が形成される外周壁の一部を
内側へ凹ませてから、ハイドロフォーム成形によって当
該素管を製品形状に成形するようにした。

【００１９】上記第３の目的を達成するために請求項３
に記載の車体部材は、断面形状が略コ字形で、一端側が
小径に形成され他端が大径に形成され、かつ一方側から
他方側へ向かい断面が漸次変化する細長のパネル部材
と、パネル部材の内部に収容されて該パネル部材に取り
付けられたリンフォース部材とを組み合わせたパネル構
造のうち、リンフォース部材を、一定断面でかつ小径部
に相当する外周壁の一部を凹ませた素管をハイドロフォ
ーム成形によってパネル部材の内壁面にならう閉断面形
状に成形した構成とした。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１ないし図５に
示す一実施形態にもとづいて説明する。

【００２１】図１は、自動車（車両）の車体側部に有る
センタピラー部１１の構造の分解図を示している。セン
タピラー部１１は、ルーフレール側に組み付く上端側の
外形が小径で、サイドシル側に組み付く下端側の外形が
大径で、かつ上端側から下端側へ向かい断面が漸次変化
しながら上下方向に延びている細長の車体の骨格部分で
ある。

【００２２】図中１２は、このセンタピラー部１１のう
ちの最も車外側に配置されるサイドアウタパネルを示し
ている。このサイドアウタパネル１２は、開口が車室内
側に向く断面ハット型をなしている。そして、このサイ
ドアウタパネル１２の内部に補強用構造体１３（本願の
車体部材に相当）を組み付けて、剛性強度を高めている
（補強）。

【００２３】この補強用構造体１３には、１部品で図６
中のインナパネル２およびリンフォース４ａ〜４ｄに置
き換わる剛性強度をもたらすハイドロフォーム品製のリ
ンフォース部材１４（本願のハイドロフォーム成形品に
相当）を、例えば図６中のセンタピラーリンフォース３
（本願のパネル部材に相当）を用いて、サイドアウタパ
ネル１２内に組み付ける構造が採用されている。

【００２４】詳しくは、センタピラーリンフォース３
は、断面形状が略コ字形、具体的には断面形状が略ハッ
ト型をなすパネル部品で形成されていて、外形は、サイ
ドアウタパネル１２と同様、上端側が細径で、下端側が
大径で、上端側から下端側へ向かい断面が漸次変化する
細長をなしている。

【００２５】リンフォース部材１４は、断面が軸方向に
沿って一定な断面の素管１８にハイドロフォーム成形を
施すことによって、センタピラーリンフォース３の内壁
面にならう閉断面形状に成形した筒形の製品から形成さ
れている。

【００２６】ここで、リンフォース部材１４は、全長方
向の一部である上端側に、他の部分、特に下部に有る大
径部１５ａより著しく外径が小径な小径部１５ｂを有し
ているから、単純に素管１８を選んでハイドロフォーム
成形（内部を加圧して素管を膨らませ型面になじませる
成形）したのでは、小径側と大径側との拡管率が、良好
な成形が行えるとされている範囲内（例えば０〜２５
％）に収まらない。

【００２７】そこで、良好な製品が得られる工夫が施し
てある。この工夫は、製品であるリンフォース部材１４
のうち、小径部１５ｂが形成されている領域の周壁の一
部、例えばリンフォース部材１４の車室内に向く壁部分
に、図１中の拡大した図に示されるように内側へ例えば
台形状に凹む凹状部１６を軸心方向沿いに形成して、当
該凹状部１６の内側に隠れた周壁部分１６ａで、同小径
部１５ｂの周長をかせで、小径部１５ｂでありながら当
該小径部１５ｂの周長を、大径部１５ａを含む他の部分
の周長と略一定にしたものである。

【００２８】これにより、リンフォース部材１４は、大
径部１５ａおよび小径部１５ｂを含む全体が、素管１８
から制約されたある範囲内の拡管率（例えば０〜２５％
の範囲内）で成形された製品となるから、破断や過度な
応力負担のない良好な品質の製品となる。しかも、内側
に入り込んだ周壁部分１６ａにより、小径部１５ｂの断
面係数は高くなるので、同部分の剛性強度が飛躍的に高
められる。そのうえ、上記工夫は、凹みを形成するだけ
なので、簡単である。

【００２９】また同製品の成形の仕方にも、この考えに
よる工夫が施してある。同成形方法は、リンフォース部
材１４（ハイドロフォーム成形品）を成形するときに、
図２（ａ）〜（ｅ）に示されるように一定断面の素管１
８のうち小径部１５ｂが形成される周壁の一部に凹みを
形成してから、当該素管１８にハイドロフォーム成形を
施して、制約されたある範囲内の拡管率での成形を可能
にしたものである。

【００３０】具体的には、同ハイドロフォーム成形方法
は、図２（ａ）に示されるように製品小径部より大きな
外径をもち一定断面をもつ所定長さの素管１８を用い、
製品の小径部１５ｂと対応する素管１８の周壁部分の一
部（製品の使用に際して、支障とならない部分）に、例
えばプレス機２０で、図２（ｂ）に示されるように軸心
方向に沿う細長の凹状部１６（凹み）を形成する。続い
て、図２（ｃ）に示されるようにこの凹状部１６で小径
側の外径が小さくなった素管１８を、ハイドロフォーム
成形機２１の上型２２と下型２３とがなす最終形状（製
品形状）の型内に収める。そして、ハイドロフォーム成
形機２１を稼動させて、図２（ｃ），（ｄ）に示される
ように同素管１８内に水（加圧液）を圧入して内部から
の加圧により素管１８を膨らませ（拡管）、膨らむ素管
１８を上型２２と下型２３の型面になじませる。

【００３１】このとき、小径部１５ｂが形成される素管
部分は、凹みにより、他の部分（含む大径部１５ａ）と
同じ周長を有して外形が小さく（細）なっているから、
素管１８の各部は、いずれも素管１８から、ある範囲内
の拡管率（例えば０〜２５％の範囲内）を保ったまま成
形される。

【００３２】したがって、図２（ｅ）に示されるような
全長方向の一部に極端に小径となる部分をもつ製品、す
なわち下端部に大径部１５ａを有し、上端部にそれより
極端に外径が小さな小径部１５ｂを有する矩形の閉断面
形状をもつリンフォース部材１４は、破断したりせずに
良好に成形される。

【００３３】こうしたリンフォース部材１４が、図３
（ａ），（ｂ）および図４に示されるようにセンタピラ
ーリンフォース３内の上段から中段にかけての部位に嵌
挿され、さらにアーク溶接で同部分に固定され、センタ
ピラー部１１の補強に適した補強用構造体１３を構成し
ている。なお、同図中、符号２４はその溶接部分を示
す。

【００３４】そして、今までの車体の組立ラインにおけ
るスポット溶接の組付工程をそのまま用いて、この補強
用構造体１３をサイドアウタパネル１２に溶接してあ
る。具体的には、センタピラーリンフォース３は、今ま
でと同じ構造、すなわち両側にフランジ部３ａ，３ａを
有したハット型構造であるから、同リンフォース３をサ
ブ組付部品として用いて、今までのスポット溶接による
補強材の組付工程のときと同じく、図５（ａ）に示され
るようにセンタピラーリンフォース３のコ字形部分をサ
イドアウタパネル１２のコ字形部分内に嵌めつつ、セン
タピラーリンフォース３の両側のフランジ部３ａ，３ａ
を、サイドアウトパネル１２の両側のフランジ部１２
ａ，１２ａに重ねてから、図５（ｂ）に示されるように
フランジ部同士をスポット溶接することにより、補強構
造体１３をサイドアウタパネル１２に組み付けている。
なお、図５（ｂ）中、２５はその溶接部分を示し、２６
は接合されたフランジ部３ａ，１２ａに組み付くフラン
ジトリムを示す。

【００３５】これにより、剛性強度や組付精度に優れる
ハイドロフォーム成形品を利用して、車体の骨格部材で
あるセンタピラー部１１の剛性強度が図れる。しかも、
拡管率をある範囲内に収める凹状部１６の開口を車室内
側に配置して、同凹状部１６の向き合う両側の壁部１６
ａ，１６ａ（縦壁）を車内・外方向に向かせることによ
って、同部分を活用して、車体側部から加わる側面衝突
やシートベルトアンカに加わる大入力の衝撃に対する圧
縮側の補強が行える。

【００３６】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々
変更して実施しても構わない。例えば実施形態では、車
体の骨格部材となるセンタピラー部にハイドロフォーム
成形品を用いた例を挙げたが、これに限らず、他の車体
の部材に用いてもよい。むろん、ハイドロフォーム成形
品は、コ字形やハット形のセンタピラーリンフォースな
どのサブ組付部品を用いずに、直接、コ字形やハット形
のサイドアウタパネルといったアウタパネル部材の内部
に組み付けてもよく、またハイドロフォーム成形品その
ものだけで車体の骨格部材を構成してもよい。もちろ
ん、本発明は、車体に限らず、他の構造物に適用しても
よい。また素管に形成する凹みの形成は、ハイドロフォ
ーム成形機の前段で、別途、加工機で形成するのでな
く、例えばハイドロフォーム成形機の上型に突起部を形
成して、下型との型締め時に該突起部で素管の周壁に凹
みを形成するようにしてもよく、凹みの形成の仕方には
限定されるものではない。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明によれば、極端に小径な小径部が有る製品でも、凹み
の形成により、ハイドロフォーム成形で、高品質な製品
を得ることができる。

【００３８】請求項２に記載の発明によれば、小径部が
形成される素管の周壁に凹みを形成してから、ハイドロ
フォーム成形を行う成形により、極端に小径な小径部を
もつ製品でも、拡管率をある制約された範囲内に収めて
成形でき、高品質の成形が約束できる。

【００３９】請求項３に記載の発明によれば、ハイドロ
フォーム成形品の特有の特徴を活かして剛性強度が図ら
れた車体部材が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るハイドロフォーム成
形品で形成されたリンフォース部材を、同部材が組み付
く車両のセンタピラー部と共に示す分解斜視図。

【図２】同リンフォース部材がハイドロフォーム成形で
成形される工程を説明するための図。

【図３】ハイドロフォーム成形品で形成されたリンフォ
ースとサブ組付部品とが組み付けられたサブアッセンブ
リ部品を説明するための図。

【図４】図３（ａ）中のＡ−Ａ線に沿うサブアッセンブ
リ部品の断面図。

【図５】同サブアッセンブリ部品がアウタパネル部材と
組み付くまでを説明するための断面図。

【図６】（ａ）従来の車両のセンタピラー部の構造を説
明するための分解斜視図。 （ｂ）同組み上がるセンタピラー部の構造を示す平断面
図。

【符号の説明】 ３…センタピラーリンフォース（パネル部材） １１…センタピラー部 １２…サイドアウタパネル（アウタパネル部材） １３…補強用構造体（車体部材） １４…リンフォース部材（ハイドロフォーム成形品） １５ａ…大径部 １５ｂ…小径部 １６…凹状部（凹み） １８…素管 ２１…ハイドロフォーム成形機。

フロントページの続き (72)発明者 長井 節生 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 山田 直章 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 岩男 明信 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 小嶋 正康 兵庫県尼崎市扶桑町１番８号 住友金属工 業株式会社総合技術研究所内 (72)発明者 井上 三郎 千葉県市川市菅野３丁目23番１号 住友鋼 管株式会社内 Ｆターム(参考） 3D003 AA01 AA12 BB02 CA34 CA36

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハイドロフォーム成形により、一定断面
   の素管から、全長方向の一部に他の部分より小径な小径
   部をもつ製品形状の製品に成形してなるハイドロフォー
   ム成形品であって、 前記製品は、前記小径部の周壁の一部に、当該記小径部
   の周長を他の部分の周長と略一定にするための内側へ凹
   む部分が形成されてなることを特徴とするハイドロフォ
   ーム成形品。
2. 【請求項２】 ハイドロフォーム成形により、素管か
   ら、全長方向の一部に他の部分よりも小径な小径部をも
   つハイドロフォーム成形品を成形するに際し、前記素管
   の小径部が形成される周壁の一部を内側へ凹ませてか
   ら、前記ハイドロフォーム成形によって当該素管を製品
   形状に成形することを特徴とするハイドロフォーム成形
   方法。
3. 【請求項３】 断面形状が略コ字形で、一端側が小径に
   形成され他端が大径に形成され、かつ一方側から他方側
   へ向かい断面が漸次変化する細長のパネル部材と、 前記パネル部材の内部に収容されて該パネル部材に取り
   付けられるリンフォース部材とを有し、 前記リンフォース部材は、一定断面でかつ小径部に相当
   する周壁の一部を凹ませた素管をハイドロフォーム成形
   によって、前記パネル部材の内壁面にならう閉断面形状
   に成形してなることを特徴とする車体部材。