JP2004237348A - 他部材へ取り付けられる管状部材 - Google Patents
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Abstract
【課題】アルミニウム合金中空押出材からなるインストルメントパネル用リインフォースにおいて、端部への取付用ブラケットの固定を容易に行う。
【解決手段】ブラケット２２に固定用穴２３が形成され、中空押出材２１の端部が固定用穴２３を貫通し、かつ電磁成形により拡径している。固定用穴２３の外側に位置する部分が拡径してフランジ２４が形成され、フランジ２４がブラケット２２の外側面２２ａに密着し、固定用穴２３の内部に位置する部分２１ｂが拡径して固定用穴２３の内面２３ａに密着し、固定用穴２３の内側に位置する部分２１ｃが拡径して段差部２１ｄが形成され、その段差部２１ｄがブラケット２２の内側面２２ｂに密着している。
【選択図】 図８
【解決手段】ブラケット２２に固定用穴２３が形成され、中空押出材２１の端部が固定用穴２３を貫通し、かつ電磁成形により拡径している。固定用穴２３の外側に位置する部分が拡径してフランジ２４が形成され、フランジ２４がブラケット２２の外側面２２ａに密着し、固定用穴２３の内部に位置する部分２１ｂが拡径して固定用穴２３の内面２３ａに密着し、固定用穴２３の内側に位置する部分２１ｃが拡径して段差部２１ｄが形成され、その段差部２１ｄがブラケット２２の内側面２２ｂに密着している。
【選択図】 図８
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、他部材へ取り付けられる管状部材、例えば乗用車やトラック等の車両のインストルメントパネル用リインフォース（以下、インパネ用リインフォースという）やクロスメンバー等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インパネ用リインフォースは、ステアリングサポート、ステアリングハンガービーム又はピラー間クロスメンバー（ＰＰメンバー）ともいわれ、車幅方向に配設されて両端が車両の左右のフレームに固定され、インストルメントパネル、ダクト及びステアリングコラム等を支持するとともに、車両の側面衝突に対して乗員の生存空間を確保する役割をもつ。
下記特許文献１〜６にみられるように、一般に、インパネ用リインフォースの両端には取付用のブラケットが溶接又はボルトにより固定され、インパネ用リインフォースは前記ブラケットを介して車体フレームの取付部にボルト等により取り付けられている。また、下記特許文献７には、ブラケットの代わりに端部に鍛造により取付用フランジを一体的に形成した、ブラケットレスのインパネ用リインフォースが記載されている。さらに、下記特許文献１〜４，７にも記載されているように、車両の軽量化のため、従来用いられていた鋼材に代わって、インパネ用リインフォースをアルミニウム合金で構成することが提案されている。
しかし、インパネ用リインフォースの端部にブラケットを溶接やボルト等により取り付ける場合、前者では接合部強度の低下、熱影響による歪みの発生、後者では部品点数の増加等の問題がある。また、ブラケットレスのインパネ用リインフォースの場合は、複雑な多段階の鍛造成形が必要でコストアップが問題となり、かつ鍛造成形では両端にフランジを形成するのが一般に困難である。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１１５５５０号公報
【特許文献２】
特開２００１−６３６２８号公報
【特許文献３】
特開２００１−７１９３９号公報
【特許文献４】
特開２００１−２５３３６８号公報
【特許文献５】
特開２００２−５３０７０号公報
【特許文献６】
特開２００２−２１１４４１号公報
【特許文献７】
特開２００２−２１１４４０号公報
【０００４】
一方、部材の接合又は成形において、電磁成形法を利用したものが知られている。電磁成形法とは、コイルに瞬間的に例えば２０ｋＡ以上のレベルの大電流を流して作る強力な磁界と、その中に置いた被成形体（導体）を流れる渦電流による磁界との相互作用で成形する方法であり、電気の良導体であるアルミニウムはこの電磁成形に適している。下記特許文献８〜１４には、アルミニウム合金中空押出材と他のアルミニウム合金部材を電磁成形法により接合した構造体が記載され、また、下記非特許文献１、及び特願２００２−２００３８６、特願２００２−３５７８２０、特願２００２−３５４８２１の明細書及び図面には、電磁成形法により端部にフランジを形成したアルミニウム合金中空押出材が記載されている。電磁成形法は成形工程が単純で、短時間で成形が終了し、溶接と異なり接合部強度の低下や熱影響による歪み等も生じない利点がある。
【０００５】
【特許文献８】
特開２０００−２６４２４６号公報
【特許文献９】
特開２０００−８６２２８号公報
【特許文献１０】
特開平１１−２０４３４号公報
【特許文献１１】
特開平１０−３１４８６９号公報
【特許文献１２】
特開平１０−２５２７２１号公報
【特許文献１３】
特開平９−１６６１１１号公報
【特許文献１４】
特開平７−１１６７５１号公報
【非特許文献１】
機械技術研究所報告第１５０号「電磁力を利用する塑性加工の研究」（１９９０年３月、機械技術研究所発行）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記インパネ用リインフォースのような、他部材に取り付けられる管状部材に関する前記問題点に鑑みてなされたもので、アルミニウム合金中空押出材からなる管状部材の端部へのブラケットの取り付け又は管状部材の端部のフランジ形成が、部品点数の増加、接合部強度の低下及び歪みの発生による精度の低下等を起こすことなく、容易に行えるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る管状部材は、（１）断面が単一の中空部からなる管状のアルミニウム合金中空押出材からなり、前記中空押出材の端部に他部材の取付部に適合する取付面形状を有するフランジが形成され、前記フランジは電磁成形による拡径により前記中空押出材の端部に一体的に形成されていることを特徴とする。これはブラケットレスである。
【０００８】
あるいは、本発明に係る管状部材は、（２）断面が単一の中空部からなる管状のアルミニウム合金中空押出材からなり、前記中空押出材の端部にフランジが形成され、前記フランジに他部材の取付部に適合する取付面形状を有するブラケットが固定され、前記フランジは電磁成形による拡径により前記中空押出材の端部に一体的に形成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る管状部材は、（３）単一の中空部を有する管状のアルミニウム合金中空押出材からなり、前記中空押出材の端部に他部材の取付部に適合する取付面形状を有するブラケットが固定され、前記中空押出材の端部は電磁成形により拡径又は縮径していて、前記ブラケットは前記中空押出材の端部が電磁成形により拡径又は縮径したことにより前記端部に固定されていることを特徴とする。
【０００９】
前記管状部材において、前記（１）のフランジ又は（２），（３）のブラケットは、必要に応じて前記管状部材の一方の端部に設け、又は両方の端部に設けることができる。また、一方の端部を（１）のブラケットレス、他方の端部をブラケット付きにすることもできる。
前記管状部材が例えばインパネ用リインフォースやクロスメンバーであれば、これらは車両の左右の取付部間において車幅方向に配設される。
【００１０】
前記（３）のブラケット付き管状部材において、拡径を行う場合、例えば前記ブラケットに固定用穴が形成され、前記中空押出材の端部が前記固定用穴を貫通しかつ拡径されていて、前記ブラケットは前記固定用穴において前記端部に固定されている。この場合、次のような種々の形態が考えられる。
▲１▼前記中空押出材の端部の前記固定用穴の外側に位置する部分が拡径してフランジが形成され、前記フランジが前記ブラケットの外側面に係合し、前記中空押出材の端部の前記固定用穴の内部に位置する部分が拡径して前記固定用穴の内面に密着し、そこに前記固定用穴の内面形状に沿った突起又は段差部が形成されている。
▲２▼前記中空押出材の端部の前記固定用穴の外側に位置する部分が拡径してフランジが形成され、前記フランジが前記ブラケットの外側面に係合し、前記中空押出材の端部の前記固定用穴の内部に位置する部分が拡径して前記固定用穴の内面に密着し、前記中空押出材の端部の前記固定用穴の内側に位置する部分が拡径して段差部が形成され、その段差部が前記ブラケットの内側面に係合している。
▲３▼前記ブラケットが前記中空押出材の長さ方向に複数の壁部を有する中空部材であり、前記壁部を貫通する固定用穴が形成され、前記中空押出材の端部の前記固定用穴の外側に位置する部分が拡径してフランジが形成され、前記フランジが前記ブラケットの外側面に係合し、前記中空押出材の端部の前記固定用穴の内部に位置する部分が拡径して前記固定用穴の壁部内面に密着するとともに壁部間に突出している。
【００１１】
同じくブラケット付き管状部材において、縮径を行う場合、例えば次の形態が考えられる。
前記ブラケットに固定用軸部が形成され、前記中空押出材の端部が前記固定用軸部に嵌りかつ縮径されて前記固定用軸部の外面に密着し、前記ブラケットは前記固定用軸部において前記端部に固定されている。前記固定用軸部の外周に突起又は段差部が形成されているのが望ましい。その場合、中空押出材の端部には前記固定用軸部の外面形状に沿った突起又は段差部が形成される。
なお、以上述べたブラケットレス又はブラケット付き管状部材において、電磁成形を利用してアルミニウム合金中空押出材の軸方向（押出軸方向）の一部を拡径しすることができる。また、アルミニウム合金中空押出材として断面円形又は楕円形のものが好適であるが、このように断面に平面部分のない中空押出材の軸方向の適宜箇所に平面部を形成することもできる。この場合、アルミニウム合金中空押出材の全周を拡径してもよいし、周の一部を拡径してもよい。このような平面部は曲面部に比べて他の部材の取付部として利用するのに適する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る管状部材について、インパネ用リインフォースを例に、図１〜図１７を参照して説明する。
図１（ａ）に示すインパネ用リインフォース（一方の端部のみを示す）はブラケットレスタイプであり、丸パイプ状のアルミニウム合金中空押出材１の端部に取付用フランジ２が一体的に形成されている。この取付用フランジ２は鞍状に湾曲し、図１（ｂ）に示すように、車体フレーム３の取付部４が湾曲した取り付け面を有している場合に、それに適合する取り付け面形状を備える。従って、取付用フランジ２をボルト５等により取付部４に固定する場合に、取付用フランジ２と取付部４を隙間なく固定することができる。
【００１３】
図２〜図４は取付用フランジ２の電磁成形方法を示すものである。電磁成形に用いる金型６は、２つの上型６ａ，６ｂと２つの下型６ｃ，６ｄとに分割され、この金型６が閉じたとき、図２に示すように貫通穴７が構成される。アルミニウム合金中空押出材１を金型６にセットするときは、金型６を４つに分解した状態でアルミニウム合金中空押出材１を貫通穴７の位置にセットし、上型６ａ，６ｂ及び下型６ｃ，６ｄを閉じる。金型６の成形面８は図１に示すフランジ２の取付面形状に対応した鞍形形状をなしている。
【００１４】
アルミニウム合金中空押出材１を前記のようにセットして、図３に示すように端部１ａを所定長さ成形面８内に突出させた後、端部１ａ側（図の左方）から電磁成形用通電コイル９を内部に挿入する。この挿入長さは端部１ａの突出長さにほぼ等しいか、やや長めとすればよい。続いて、図示しない衝撃電流発生装置に高電圧で蓄荷電されている電気エネルギーを数十ｋＪ（数百μＦ、数ｋ〜数十ｋＶ）のレベルで、通電コイル９に瞬時に投入し、きわめて短時間（数百μｓｅｃ）の強力な磁場を端部１ａ側に形成する。すると、この磁界と端部１ａを流れる渦電流による磁界との相互作用により端部１ａに図３に矢印で示す周囲方向に強い力が発生し、該端部１ａは拡径して成形面８に押圧され、図４に示すように、アルミニウム合金中空押出材１の端部に鞍状曲面を有するフランジ２が一体的に成形される。
なお、アルミニウム合金中空押出材１の両端部にフランジ２を成形する場合、そのフランジ２を同時に電磁成形することもできる。また、上記の例ではフランジ２の形状を鞍状としたが、電磁成形により、取付部の取付面形状に適合した他の形状に成形することも容易である。
【００１５】
図５（ａ）は同じくブラケットレスタイプの取付部構造において、アルミニウム合金中空押出材１の端部に形成するフランジ２に等間隔に突起２ａを形成したものである。
突起２ａは、図５（ｂ）に示すように、成形面８に複数個の突起８ａが形成された分割金型６を用いることにより形成することができる。図２〜図４により説明したと同様に、通電コイル９を挿入して電磁成形を行うと、分割金型６から突出している端部１ａ（図５（ｂ）に仮想線で示す）が拡径し、成形面８に押し付けられてフランジ２が形成され、このとき同時に、突起８ａに対応してフランジ２に突起２ａが形成される。この突起２ａは例えばボルト穴打抜き用の印として利用できる。すなわち、突起２ａの形成はセンターポンチの代わりである。分割金型６の成形面８に突起８ａではなく凹部を形成した場合、フランジ２に凹部が形成される。
また、特願２００２−３５７８２１に添付した明細書及び図面（特に図５（ｃ））に開示されたように、金型６の成形面８リング状の切断刃を形成しておけば、フランジ２に打抜き穴（例えばボルト穴用）を電磁成形時に同時に形成することができる。
【００１６】
図６に示すインパネ用リインフォースは、アルミニウム合金中空押出材の端部にブラケットを固定するタイプであり、ブラケット１２に貫通穴１３が形成され、丸パイプ状のアルミニウム合金中空押出材１１が貫通穴１３を貫通し、かつ端部に形成されたフランジ１４とブラケット１２がボルト等により固定されている。なお、１５はフランジ１４とブラケット１２を締結するためのボルト穴であるが、両者を溶接等、他の手段により固定することもできる。さらに、図示していないが、ブラケット１２には他部材との締結用の穴を適宜形成することができる。
【００１７】
図７（ａ）はフランジ１４の電磁成形方法を示すものであり、電磁成形に用いる金型１６は、図２と同様に分割金型とされ、閉じたとき中心に円形の貫通穴１７が構成され、この貫通穴１７の側面が成形面１８となっている。貫通穴１７の内径はアルミニウム合金押出材１１の外径とほぼ同じに設定されている。アルミニウム合金中空押出材１１の端部１１ａ（図７（ａ）に仮想線で示す）を貫通穴１７に通して所定距離突出させた後、端部側（図の右方）から電磁成形用通電コイル１９を内部に挿入する。図２〜図４により説明したと同様に電磁成形用通電コイル１９に通電して電磁成形を行うと、分割金型１６から突出している端部１１ａが拡径し、成形面１８に押し付けられてフランジ１４が形成される。ブラケット１２はフランジ１４の形成後、他方の端部からアルミニウム合金押出材１１にはめてもよく、フランジ１４の形成前にはめていてもよい。
【００１８】
図７（ｂ）はフランジ１４の別の電磁成形方法を示すものであり、金型１６に密着してブラケット１２をセットし、アルミニウム合金中空押出材１１の端部１１ａ（図７（ｂ）に仮想線で示す）を貫通穴１７及び貫通穴１３に通し所定距離突出させる。その他の点は、図７（ａ）と同じである。続いて前記と同様に電磁成形を行うと、分割金型１６から突出している端部１１ａが拡径し、ブラケット１２の外側面１２ａに押し付けられてフランジ１４が形成される。この方法の場合、ブラケット１２の１２ａは成形面として機能する。また同時に、ブラケットの貫通穴１３内において、アルミニウム合金中空押出材１１が拡径して全期間通穴１３の内面に押し付けられて密着するので、その分の固定作用がある。
【００１９】
図８に示すインパネ用リインフォースは、アルミニウム合金中空押出材の端部にブラケットを固定するタイプであり、ブラケット２２に固定用穴２３が形成され、丸パイプ状のアルミニウム合金中空押出材２１の端部が固定用穴２３を貫通しかつ拡径されていて、ブラケット２２は固定用穴２３においてアルミニウム合金中空押出材２１の端部に嵌着固定されている。より具体的には、アルミニウム合金中空押出材２１の端部の固定用穴２３の外側に位置する部分が拡径してフランジ２４が形成され、このフランジ２４がブラケット２２の外側面２２ａ（取付面側）に密着し、固定用穴２３の内部に位置する部分２１ｂが拡径して固定用穴２３の内面２３ａに密着し、固定用穴２３の内側に位置する部分２１ｃが拡径して段差部２１ｄが形成され、その段差部２１ｄがブラケット２２の内側面２２ｂに密着している。ブラケット２２の外側面２２ａ及び内側面２２ｂにアルミニウム合金中空押出材２１のフランジ２４と段差部２１ｄが係合することにより、車幅方向の固定が確実に行われる。
ブラケット２２には締結用の穴２５が形成され、この穴２５を利用して、ブラケット２２をボルト等により図示しない車体フレームの取付部に取り付ける。
【００２０】
図９はブラケット２２をアルミニウム合金押出材２１の端部に固定するための電磁成形方法を示すものである。電磁成形に用いる金型２６は、図２と同様に分割金型とされ、閉じたとき中心に円形の貫通穴２７が構成され、この貫通穴２７の内面が成形面２８となっている。貫通穴２７の内径はブラケット２２の固定用穴２３より大径とされている。
図９（ａ）に示すように、金型２６に密着してブラケット２２をセットし、アルミニウム合金中空押出材２１の端部（２１ａ〜２１ｃ）を貫通穴２７及び固定用穴２３に通し、その先端（２１ａ）を所定距離突出させた後、端部側（図の左方）から電磁成形用通電コイル２９を内部に挿入する。この挿入長さは例えば金型２６の中間位置までとすればよい。続いて、前記と同様に電磁成形を行うと、アルミニウム合金中空押出材２１の端部（２１ａ〜２１ｃ）に図９（ａ）に矢印で示す周囲方向に強い力が発生し、該端部（２１ａ〜２１ｃ）は拡径して金型２６の成形面２８、ブラケット２２の固定用穴２３の内面２３ａ、外側面２２ａ及び内側面２２ｂに押圧され、図９（ｂ）に示すように、アルミニウム合金中空押出材２１の端部にブラケット２２が嵌着固定される。この場合、ブラケット２２の固定用穴２３の内面２３ａ、外側面２２ａ及び内側面２２ｂは成形面として機能する。
【００２１】
図１０は、図８のタイプのインパネ用リインフォースにおいて、アルミニウム合金中空押出材２１の端部のブラケット２２の内側に位置する部分に、段差部２１ｄの代わりに、半径方向外側に膨出するリング状の張り出し部２１ｅを形成したものを示す。
図１０（ａ）に示すように金型２６とブラケット２２を所定距離離してセットし、電磁成形用通電コイル２９に通電すると、金型２６とブラケット２２の隙間にアルミニウム合金押出材２１が張り出し、図１０（ｂ）に示すように張り出し部２１ｅが形成される。他の点は、図８のインパネ用リインフォースと同じであり、ブラケット２２の固定用穴２３の内部に位置する部分２１ｂが拡径して固定用穴２３の内面２３ａに密着し、ブラケット２２の外側面２２ａ及び内側面２２ｂにアルミニウム合金中空押出材２１のフランジ２４と張り出し部２１ｅが係合することにより、車幅方向の固定が確実に行われる。
【００２２】
図１１は、図８のタイプのインパネ用リインフォースにおいて、ブラケット２２の固定用穴２３の内面２３ａに車幅方向に延在するキー溝２３ｂを形成したもの（ａ）、及び楕円形断面を有するアルミニウム合金中空押出材２１及び楕円形の固定用穴を有するブラケット２２を使用したもの（ｂ）を示す。他の点は図８のインパネ用リインフォースと実質的に同じ構造である。双方とも、アルミニウム合金中空押出材２１とブラケット２２の回転が防止される。
【００２３】
図１２は、図８のタイプのインパネ用リインフォースにおいて、ブラケット２２の固定用穴２３の内面２３ａに環状溝２５ａが形成されたもの（ａ）、螺旋状溝２５ｂが形成されたもの（ｂ）、及び段差２５ｃが形成されたものを示す。
丸パイプ状のアルミニウム合金中空押出材２１の端部が固定用穴２３を貫通しかつ拡径されていて、ブラケット２２は固定用穴２３においてアルミニウム合金中空押出材２１の端部に嵌着固定されている。より具体的には、アルミニウム合金中空押出材２１の端部の固定用穴２３の外側に位置する部分が拡径してフランジ２４が形成され、このフランジ２４がブラケット２２の外側面２２ａ（取付面側）に密着し、固定用穴２３の内部に位置する部分が拡径して固定用穴２３の内面２３ａに密着し、そこに固定用穴の内面形状に沿った環状突起２６ａ、螺旋状２６ｂ又は段差部２６ｃが形成されている。ブラケット２２の外側面２２ａにアルミニウム合金中空押出材２１のフランジ２４が係合し、固定用穴２３の内面２３ａに形成された環状溝２５ａ、螺旋状溝２５ｂ又は段差２５ｃに、それぞれ環状突起２６ａ、螺旋状２６ｂ又は段差部２６ｃが係合し、車幅方向の固定が確実に行われる。
【００２４】
図１３は、同じくアルミニウム合金中空押出材の端部にブラケットを固定するタイプのインパネ用リインフォースにおいて、ブラケット３２が車幅方向に２つの壁部３２ｃ，３２ｄを有する中空部材の例を示す。ブラケット３２には壁部３２ｃ、３２ｄを貫通する固定用穴３３が形成され、丸パイプ状のアルミニウム合金中空押出材３１の端部が固定用穴３３を貫通しかつ拡径されていて、ブラケット３２は固定用穴３３においてアルミニウム合金中空押出材３１の端部に嵌着固定されている。より具体的には、アルミニウム合金中空押出材３１の端部の固定用穴３３の外側に位置する部分が拡径してフランジ３４が形成され、このフランジ３４がブラケット３２の外側面３２ａ（取付面側）に密着し、固定用穴３３の内部に位置する部分が拡径して壁部３２ｃ，３２ｄに密着し、かつ壁部間に突出する膨出部３５が形成されている。
図１４は、ブラケット４２が車幅方向に３つの壁部４２ｃ，４２ｄ，４２ｄを有する中空部材の例を示す。
【００２５】
図１５、１６は、同じくブラケットが中空部材の例であり、アルミニウム合金押出材５１の端部にブラケット５２が嵌着固定されたものを示すが、固定の形態が図１３及び図１４とは異なっている。
図１５に示すように、ブラケット５２が車幅方向に２つの壁部５２ｃ，５２ｄを有し、アルミニウム合金押出材５１の端部のブラケット５２の内部に位置する部分が拡径してフランジ５４が形成され、このフランジ５４がブラケット５２の壁部５２ｄの内面に密着し、壁部５２ｄの内側に位置する部分が拡径して壁部５２ｄに開けられた取付用穴５３ｄに密着し、壁部５２ｄより内側に位置する部分が半径方向外側に張り出し、リング状の張り出し部５１ｅが形成されている。ブラケット５２の壁部５２ｄの内面及び外面にアルミニウム合金中空押出材５１のフランジ５４と張り出し部５１ｅが係合することにより、車幅方向の固定が確実に行われる。なお、仮想線は電磁成型時における電磁成形用通電コイル５９の配置を示す。
図１６は、同じく、ブラケット５２の壁部５２ｄの内面及び外面にアルミニウム合金中空押出材５１のフランジ５４と張り出し部５１ｅを係合させたものである。この場合、ブラケットのへ基部５２ｃに穴が形成されてなく、従って、電磁成形用コイル５９はアルミニウム合金押出材５１の内側から挿入される。
【００２６】
図１７は、同じくアルミニウム合金中空押出材の端部にブラケットを固定するタイプのインパネ用リインフォースであるが、アルミニウム合金中空押出材の端部が電磁成形により縮径し、これにより該端部にブラケットが嵌着固定された例を示す。ブラケット６２の車幅方向内側に取付用軸部６３が形成され、取付用軸部６３の外周に環状突起６３ａが形成されている。アルミニウム合金中空押出材６１の端部が取付用軸部６３に嵌りかつ縮径されて取付用軸部６３の外周面に密着し、そこに取付用軸部６３の外周面形状に沿った環状突起６４が形成されている。
なお、図１７において、仮想線は電磁成形前のアルミニウム合金中空押出材、及び電磁成形時における電磁成形用通電コイルの配置を示す。
【００２７】
図１８は、アルミニウム合金中空押出材の端部だけでなく、電磁成形により中間部を拡径した例を示す。
図１８（ａ）は、図８のタイプ（アルミニウム合金中空押出材１１の端部にブラケット１２を固定するタイプ）のインパネ用リインフォースであり、電磁成形により軸方向の一部に平面部７５，７６を形成した点で、図８に示するインパネ用リインフォースと異なる（その他の点は同じ）。平面部７５ではアルミニウム合金中空押出材１１の全周が拡径して４角形断面とされ、平面部７６ではアルミニウム合金中空押出材１１の周の一部が拡径してそこに平面が形成されている。アルミニウム合金中空押出材１１の周壁にこのような平面部７５，７６を形成するには、アルミニウム合金中空押出材１１の内部の軸方向の所定箇所に電磁成形用通電コイルを挿入し、その箇所においてアルミニウム合金中空押出材１１の周囲に電磁成形用の分割金型（閉じたとき所望の形状の貫通穴が形成される）を設置し、前記と同様に電磁成形を行う（例えば特開平６−３１２２２６号公報参照）。成形された平面部７５，７６は例えば付属パイプ（一端がインパネ用リインフォースに取り付けられてインパネやダクトなどを支持するパイプ）などの取付箇所として好適に利用される。
図１８（ｂ）、（ｃ）は、図１のタイプのインパネ用リインフォースの中間部を全体的に拡径したもので、円筒状（ｂ）又は角筒状に拡径（ｃ）している。
【００２８】
本発明において、インパネ用リインフォース等の管状部材に用いられるアルミニウム合金は電気の良導体であり、電磁成形に適する。このアルミニウム合金は、例えばＪＩＳ６０００系及び７０００系アルミニウム合金であり、成形の容易性を考慮して調質はＪＩＳＨ０００１に規定されるＴ１又はＯで電磁成形し、成形後に必要に応じて時効処理を行うとよい。また、成形の均一性及び容易性を考慮して、アルミニウム合金中空押出材は断面円形か楕円形（それに近い形状を含む）が望ましく（ただし、円形又は楕円形以外の筒状アルミニウム合金中空押出材を利用することができる）、その肉厚は１．５〜４ｍｍ、外径は２０〜１００ｍｍ程度が望ましい。インパネ用リインフォースやクロスメンバーであれば、長さは１２００ｍｍ前後のものが用いられる。
【００２９】
以上、主としてインパネ用リインフォースを例にして本発明を具体的に説明したが、本発明は全く同様の形態で他の車両用管状部材、例えばクロスメンバー、タワーバー、インパネリインフォース用付属パイプ（一端がインパネ用リインフォースに取り付けられてインパネやダクトなどを支持するパイプ）、シートフレーム、インテークマニホールド、マフラー、プロペラシャフト、ステアリングコラム、二輪車（自転車含む）用スイングアームのほか、航空機用のシートフレーム、イス用のフレームなどの他用途管状部材にも適用される。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、インパネ用リインフォースやクロスメンバー等、他部材に取り付けられる管状部材の端部へのブラケットの取り付けが、部品点数の増加、接合部強度の低下及び歪みの発生による精度の低下等を起こすことなく、容易に行えるようになる。また、ブラケットレスの管状部材において、端部の取付用フランジの形成が容易に低コストで行えるようになる。また、管状部材の端部が拡径又は縮径されることにより、その部分が加工硬化し、フランジの強度及びブラケットの取り付け強度が向上する利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】インパネ用リインフォースの端部斜視図（ａ）及び端部断面図（ｂ）である。
【図２】端部フランジの電磁成形工程に使用される電磁成形用金型の斜視図である。
【図３】その電磁成形工程を説明する斜視図である。
【図４】同じく電磁成形工程を説明する斜視図である。
【図５】異なる端部フランジを有するインパネ用リインフォースの端部斜視図（ａ）及びその電磁成形方法を説明する断面図（ｂ）である。
【図６】ブラケット付きインパネ用リインフォースの端部断面図である。
【図７】その電磁成形方法を説明する断面図である。
【図８】他のブラケット付きインパネ用リインフォースの断面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図９】端部にブラケットを固定するるための電磁成形工程を説明する断面図である。
【図１０】他のブラケット付きインパネ用リインフォースとその電磁成形工程を説明する断面図である。
【図１１】異なる形態のブラケットを固定したインパネ用リインフォースの側面図である。
【図１２】同じく異なる形態のブラケットを固定したインパネ用リインフォースの端部断面図である。
【図１３】中空ブラケットを固定したインパネ用リインフォースの端部斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図１４】他の中空ブラケットを固定したインパネ用リインフォースの端部斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図１５】中空ブラケットの固定形態の異なるインパネ用リインフォースの端部斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図１６】同じく中空ブラケットの固定形態の異なるインパネ用リインフォースの端部斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図１７】他のブラケット付きインパネ用リインフォースの端部断面図である。
【図１８】中間部を拡径したインパネ用リインフォースの斜視図である。
【符号の説明】
１ 中空押出材
２ 取付用フランジ
３ 車体フレーム
６（６ａ〜６ｄ）、１６ 電磁成形用金型
９、１９ 電磁成形用通電コイル
１２、２２、３２、５２ ブラケット
１３、２３、３３ 固定用穴
１４、２４，３４ フランジ
３２ｃ，３２ｄ、４２ｃ，４２ｄ，４２ｄ、５２ｃ，５２ｄ 壁部
５３ 取付用軸部
【発明の属する技術分野】
本発明は、他部材へ取り付けられる管状部材、例えば乗用車やトラック等の車両のインストルメントパネル用リインフォース（以下、インパネ用リインフォースという）やクロスメンバー等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インパネ用リインフォースは、ステアリングサポート、ステアリングハンガービーム又はピラー間クロスメンバー（ＰＰメンバー）ともいわれ、車幅方向に配設されて両端が車両の左右のフレームに固定され、インストルメントパネル、ダクト及びステアリングコラム等を支持するとともに、車両の側面衝突に対して乗員の生存空間を確保する役割をもつ。
下記特許文献１〜６にみられるように、一般に、インパネ用リインフォースの両端には取付用のブラケットが溶接又はボルトにより固定され、インパネ用リインフォースは前記ブラケットを介して車体フレームの取付部にボルト等により取り付けられている。また、下記特許文献７には、ブラケットの代わりに端部に鍛造により取付用フランジを一体的に形成した、ブラケットレスのインパネ用リインフォースが記載されている。さらに、下記特許文献１〜４，７にも記載されているように、車両の軽量化のため、従来用いられていた鋼材に代わって、インパネ用リインフォースをアルミニウム合金で構成することが提案されている。
しかし、インパネ用リインフォースの端部にブラケットを溶接やボルト等により取り付ける場合、前者では接合部強度の低下、熱影響による歪みの発生、後者では部品点数の増加等の問題がある。また、ブラケットレスのインパネ用リインフォースの場合は、複雑な多段階の鍛造成形が必要でコストアップが問題となり、かつ鍛造成形では両端にフランジを形成するのが一般に困難である。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１１５５５０号公報
【特許文献２】
特開２００１−６３６２８号公報
【特許文献３】
特開２００１−７１９３９号公報
【特許文献４】
特開２００１−２５３３６８号公報
【特許文献５】
特開２００２−５３０７０号公報
【特許文献６】
特開２００２−２１１４４１号公報
【特許文献７】
特開２００２−２１１４４０号公報
【０００４】
一方、部材の接合又は成形において、電磁成形法を利用したものが知られている。電磁成形法とは、コイルに瞬間的に例えば２０ｋＡ以上のレベルの大電流を流して作る強力な磁界と、その中に置いた被成形体（導体）を流れる渦電流による磁界との相互作用で成形する方法であり、電気の良導体であるアルミニウムはこの電磁成形に適している。下記特許文献８〜１４には、アルミニウム合金中空押出材と他のアルミニウム合金部材を電磁成形法により接合した構造体が記載され、また、下記非特許文献１、及び特願２００２−２００３８６、特願２００２−３５７８２０、特願２００２−３５４８２１の明細書及び図面には、電磁成形法により端部にフランジを形成したアルミニウム合金中空押出材が記載されている。電磁成形法は成形工程が単純で、短時間で成形が終了し、溶接と異なり接合部強度の低下や熱影響による歪み等も生じない利点がある。
【０００５】
【特許文献８】
特開２０００−２６４２４６号公報
【特許文献９】
特開２０００−８６２２８号公報
【特許文献１０】
特開平１１−２０４３４号公報
【特許文献１１】
特開平１０−３１４８６９号公報
【特許文献１２】
特開平１０−２５２７２１号公報
【特許文献１３】
特開平９−１６６１１１号公報
【特許文献１４】
特開平７−１１６７５１号公報
【非特許文献１】
機械技術研究所報告第１５０号「電磁力を利用する塑性加工の研究」（１９９０年３月、機械技術研究所発行）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記インパネ用リインフォースのような、他部材に取り付けられる管状部材に関する前記問題点に鑑みてなされたもので、アルミニウム合金中空押出材からなる管状部材の端部へのブラケットの取り付け又は管状部材の端部のフランジ形成が、部品点数の増加、接合部強度の低下及び歪みの発生による精度の低下等を起こすことなく、容易に行えるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る管状部材は、（１）断面が単一の中空部からなる管状のアルミニウム合金中空押出材からなり、前記中空押出材の端部に他部材の取付部に適合する取付面形状を有するフランジが形成され、前記フランジは電磁成形による拡径により前記中空押出材の端部に一体的に形成されていることを特徴とする。これはブラケットレスである。
【０００８】
あるいは、本発明に係る管状部材は、（２）断面が単一の中空部からなる管状のアルミニウム合金中空押出材からなり、前記中空押出材の端部にフランジが形成され、前記フランジに他部材の取付部に適合する取付面形状を有するブラケットが固定され、前記フランジは電磁成形による拡径により前記中空押出材の端部に一体的に形成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る管状部材は、（３）単一の中空部を有する管状のアルミニウム合金中空押出材からなり、前記中空押出材の端部に他部材の取付部に適合する取付面形状を有するブラケットが固定され、前記中空押出材の端部は電磁成形により拡径又は縮径していて、前記ブラケットは前記中空押出材の端部が電磁成形により拡径又は縮径したことにより前記端部に固定されていることを特徴とする。
【０００９】
前記管状部材において、前記（１）のフランジ又は（２），（３）のブラケットは、必要に応じて前記管状部材の一方の端部に設け、又は両方の端部に設けることができる。また、一方の端部を（１）のブラケットレス、他方の端部をブラケット付きにすることもできる。
前記管状部材が例えばインパネ用リインフォースやクロスメンバーであれば、これらは車両の左右の取付部間において車幅方向に配設される。
【００１０】
前記（３）のブラケット付き管状部材において、拡径を行う場合、例えば前記ブラケットに固定用穴が形成され、前記中空押出材の端部が前記固定用穴を貫通しかつ拡径されていて、前記ブラケットは前記固定用穴において前記端部に固定されている。この場合、次のような種々の形態が考えられる。
▲１▼前記中空押出材の端部の前記固定用穴の外側に位置する部分が拡径してフランジが形成され、前記フランジが前記ブラケットの外側面に係合し、前記中空押出材の端部の前記固定用穴の内部に位置する部分が拡径して前記固定用穴の内面に密着し、そこに前記固定用穴の内面形状に沿った突起又は段差部が形成されている。
▲２▼前記中空押出材の端部の前記固定用穴の外側に位置する部分が拡径してフランジが形成され、前記フランジが前記ブラケットの外側面に係合し、前記中空押出材の端部の前記固定用穴の内部に位置する部分が拡径して前記固定用穴の内面に密着し、前記中空押出材の端部の前記固定用穴の内側に位置する部分が拡径して段差部が形成され、その段差部が前記ブラケットの内側面に係合している。
▲３▼前記ブラケットが前記中空押出材の長さ方向に複数の壁部を有する中空部材であり、前記壁部を貫通する固定用穴が形成され、前記中空押出材の端部の前記固定用穴の外側に位置する部分が拡径してフランジが形成され、前記フランジが前記ブラケットの外側面に係合し、前記中空押出材の端部の前記固定用穴の内部に位置する部分が拡径して前記固定用穴の壁部内面に密着するとともに壁部間に突出している。
【００１１】
同じくブラケット付き管状部材において、縮径を行う場合、例えば次の形態が考えられる。
前記ブラケットに固定用軸部が形成され、前記中空押出材の端部が前記固定用軸部に嵌りかつ縮径されて前記固定用軸部の外面に密着し、前記ブラケットは前記固定用軸部において前記端部に固定されている。前記固定用軸部の外周に突起又は段差部が形成されているのが望ましい。その場合、中空押出材の端部には前記固定用軸部の外面形状に沿った突起又は段差部が形成される。
なお、以上述べたブラケットレス又はブラケット付き管状部材において、電磁成形を利用してアルミニウム合金中空押出材の軸方向（押出軸方向）の一部を拡径しすることができる。また、アルミニウム合金中空押出材として断面円形又は楕円形のものが好適であるが、このように断面に平面部分のない中空押出材の軸方向の適宜箇所に平面部を形成することもできる。この場合、アルミニウム合金中空押出材の全周を拡径してもよいし、周の一部を拡径してもよい。このような平面部は曲面部に比べて他の部材の取付部として利用するのに適する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る管状部材について、インパネ用リインフォースを例に、図１〜図１７を参照して説明する。
図１（ａ）に示すインパネ用リインフォース（一方の端部のみを示す）はブラケットレスタイプであり、丸パイプ状のアルミニウム合金中空押出材１の端部に取付用フランジ２が一体的に形成されている。この取付用フランジ２は鞍状に湾曲し、図１（ｂ）に示すように、車体フレーム３の取付部４が湾曲した取り付け面を有している場合に、それに適合する取り付け面形状を備える。従って、取付用フランジ２をボルト５等により取付部４に固定する場合に、取付用フランジ２と取付部４を隙間なく固定することができる。
【００１３】
図２〜図４は取付用フランジ２の電磁成形方法を示すものである。電磁成形に用いる金型６は、２つの上型６ａ，６ｂと２つの下型６ｃ，６ｄとに分割され、この金型６が閉じたとき、図２に示すように貫通穴７が構成される。アルミニウム合金中空押出材１を金型６にセットするときは、金型６を４つに分解した状態でアルミニウム合金中空押出材１を貫通穴７の位置にセットし、上型６ａ，６ｂ及び下型６ｃ，６ｄを閉じる。金型６の成形面８は図１に示すフランジ２の取付面形状に対応した鞍形形状をなしている。
【００１４】
アルミニウム合金中空押出材１を前記のようにセットして、図３に示すように端部１ａを所定長さ成形面８内に突出させた後、端部１ａ側（図の左方）から電磁成形用通電コイル９を内部に挿入する。この挿入長さは端部１ａの突出長さにほぼ等しいか、やや長めとすればよい。続いて、図示しない衝撃電流発生装置に高電圧で蓄荷電されている電気エネルギーを数十ｋＪ（数百μＦ、数ｋ〜数十ｋＶ）のレベルで、通電コイル９に瞬時に投入し、きわめて短時間（数百μｓｅｃ）の強力な磁場を端部１ａ側に形成する。すると、この磁界と端部１ａを流れる渦電流による磁界との相互作用により端部１ａに図３に矢印で示す周囲方向に強い力が発生し、該端部１ａは拡径して成形面８に押圧され、図４に示すように、アルミニウム合金中空押出材１の端部に鞍状曲面を有するフランジ２が一体的に成形される。
なお、アルミニウム合金中空押出材１の両端部にフランジ２を成形する場合、そのフランジ２を同時に電磁成形することもできる。また、上記の例ではフランジ２の形状を鞍状としたが、電磁成形により、取付部の取付面形状に適合した他の形状に成形することも容易である。
【００１５】
図５（ａ）は同じくブラケットレスタイプの取付部構造において、アルミニウム合金中空押出材１の端部に形成するフランジ２に等間隔に突起２ａを形成したものである。
突起２ａは、図５（ｂ）に示すように、成形面８に複数個の突起８ａが形成された分割金型６を用いることにより形成することができる。図２〜図４により説明したと同様に、通電コイル９を挿入して電磁成形を行うと、分割金型６から突出している端部１ａ（図５（ｂ）に仮想線で示す）が拡径し、成形面８に押し付けられてフランジ２が形成され、このとき同時に、突起８ａに対応してフランジ２に突起２ａが形成される。この突起２ａは例えばボルト穴打抜き用の印として利用できる。すなわち、突起２ａの形成はセンターポンチの代わりである。分割金型６の成形面８に突起８ａではなく凹部を形成した場合、フランジ２に凹部が形成される。
また、特願２００２−３５７８２１に添付した明細書及び図面（特に図５（ｃ））に開示されたように、金型６の成形面８リング状の切断刃を形成しておけば、フランジ２に打抜き穴（例えばボルト穴用）を電磁成形時に同時に形成することができる。
【００１６】
図６に示すインパネ用リインフォースは、アルミニウム合金中空押出材の端部にブラケットを固定するタイプであり、ブラケット１２に貫通穴１３が形成され、丸パイプ状のアルミニウム合金中空押出材１１が貫通穴１３を貫通し、かつ端部に形成されたフランジ１４とブラケット１２がボルト等により固定されている。なお、１５はフランジ１４とブラケット１２を締結するためのボルト穴であるが、両者を溶接等、他の手段により固定することもできる。さらに、図示していないが、ブラケット１２には他部材との締結用の穴を適宜形成することができる。
【００１７】
図７（ａ）はフランジ１４の電磁成形方法を示すものであり、電磁成形に用いる金型１６は、図２と同様に分割金型とされ、閉じたとき中心に円形の貫通穴１７が構成され、この貫通穴１７の側面が成形面１８となっている。貫通穴１７の内径はアルミニウム合金押出材１１の外径とほぼ同じに設定されている。アルミニウム合金中空押出材１１の端部１１ａ（図７（ａ）に仮想線で示す）を貫通穴１７に通して所定距離突出させた後、端部側（図の右方）から電磁成形用通電コイル１９を内部に挿入する。図２〜図４により説明したと同様に電磁成形用通電コイル１９に通電して電磁成形を行うと、分割金型１６から突出している端部１１ａが拡径し、成形面１８に押し付けられてフランジ１４が形成される。ブラケット１２はフランジ１４の形成後、他方の端部からアルミニウム合金押出材１１にはめてもよく、フランジ１４の形成前にはめていてもよい。
【００１８】
図７（ｂ）はフランジ１４の別の電磁成形方法を示すものであり、金型１６に密着してブラケット１２をセットし、アルミニウム合金中空押出材１１の端部１１ａ（図７（ｂ）に仮想線で示す）を貫通穴１７及び貫通穴１３に通し所定距離突出させる。その他の点は、図７（ａ）と同じである。続いて前記と同様に電磁成形を行うと、分割金型１６から突出している端部１１ａが拡径し、ブラケット１２の外側面１２ａに押し付けられてフランジ１４が形成される。この方法の場合、ブラケット１２の１２ａは成形面として機能する。また同時に、ブラケットの貫通穴１３内において、アルミニウム合金中空押出材１１が拡径して全期間通穴１３の内面に押し付けられて密着するので、その分の固定作用がある。
【００１９】
図８に示すインパネ用リインフォースは、アルミニウム合金中空押出材の端部にブラケットを固定するタイプであり、ブラケット２２に固定用穴２３が形成され、丸パイプ状のアルミニウム合金中空押出材２１の端部が固定用穴２３を貫通しかつ拡径されていて、ブラケット２２は固定用穴２３においてアルミニウム合金中空押出材２１の端部に嵌着固定されている。より具体的には、アルミニウム合金中空押出材２１の端部の固定用穴２３の外側に位置する部分が拡径してフランジ２４が形成され、このフランジ２４がブラケット２２の外側面２２ａ（取付面側）に密着し、固定用穴２３の内部に位置する部分２１ｂが拡径して固定用穴２３の内面２３ａに密着し、固定用穴２３の内側に位置する部分２１ｃが拡径して段差部２１ｄが形成され、その段差部２１ｄがブラケット２２の内側面２２ｂに密着している。ブラケット２２の外側面２２ａ及び内側面２２ｂにアルミニウム合金中空押出材２１のフランジ２４と段差部２１ｄが係合することにより、車幅方向の固定が確実に行われる。
ブラケット２２には締結用の穴２５が形成され、この穴２５を利用して、ブラケット２２をボルト等により図示しない車体フレームの取付部に取り付ける。
【００２０】
図９はブラケット２２をアルミニウム合金押出材２１の端部に固定するための電磁成形方法を示すものである。電磁成形に用いる金型２６は、図２と同様に分割金型とされ、閉じたとき中心に円形の貫通穴２７が構成され、この貫通穴２７の内面が成形面２８となっている。貫通穴２７の内径はブラケット２２の固定用穴２３より大径とされている。
図９（ａ）に示すように、金型２６に密着してブラケット２２をセットし、アルミニウム合金中空押出材２１の端部（２１ａ〜２１ｃ）を貫通穴２７及び固定用穴２３に通し、その先端（２１ａ）を所定距離突出させた後、端部側（図の左方）から電磁成形用通電コイル２９を内部に挿入する。この挿入長さは例えば金型２６の中間位置までとすればよい。続いて、前記と同様に電磁成形を行うと、アルミニウム合金中空押出材２１の端部（２１ａ〜２１ｃ）に図９（ａ）に矢印で示す周囲方向に強い力が発生し、該端部（２１ａ〜２１ｃ）は拡径して金型２６の成形面２８、ブラケット２２の固定用穴２３の内面２３ａ、外側面２２ａ及び内側面２２ｂに押圧され、図９（ｂ）に示すように、アルミニウム合金中空押出材２１の端部にブラケット２２が嵌着固定される。この場合、ブラケット２２の固定用穴２３の内面２３ａ、外側面２２ａ及び内側面２２ｂは成形面として機能する。
【００２１】
図１０は、図８のタイプのインパネ用リインフォースにおいて、アルミニウム合金中空押出材２１の端部のブラケット２２の内側に位置する部分に、段差部２１ｄの代わりに、半径方向外側に膨出するリング状の張り出し部２１ｅを形成したものを示す。
図１０（ａ）に示すように金型２６とブラケット２２を所定距離離してセットし、電磁成形用通電コイル２９に通電すると、金型２６とブラケット２２の隙間にアルミニウム合金押出材２１が張り出し、図１０（ｂ）に示すように張り出し部２１ｅが形成される。他の点は、図８のインパネ用リインフォースと同じであり、ブラケット２２の固定用穴２３の内部に位置する部分２１ｂが拡径して固定用穴２３の内面２３ａに密着し、ブラケット２２の外側面２２ａ及び内側面２２ｂにアルミニウム合金中空押出材２１のフランジ２４と張り出し部２１ｅが係合することにより、車幅方向の固定が確実に行われる。
【００２２】
図１１は、図８のタイプのインパネ用リインフォースにおいて、ブラケット２２の固定用穴２３の内面２３ａに車幅方向に延在するキー溝２３ｂを形成したもの（ａ）、及び楕円形断面を有するアルミニウム合金中空押出材２１及び楕円形の固定用穴を有するブラケット２２を使用したもの（ｂ）を示す。他の点は図８のインパネ用リインフォースと実質的に同じ構造である。双方とも、アルミニウム合金中空押出材２１とブラケット２２の回転が防止される。
【００２３】
図１２は、図８のタイプのインパネ用リインフォースにおいて、ブラケット２２の固定用穴２３の内面２３ａに環状溝２５ａが形成されたもの（ａ）、螺旋状溝２５ｂが形成されたもの（ｂ）、及び段差２５ｃが形成されたものを示す。
丸パイプ状のアルミニウム合金中空押出材２１の端部が固定用穴２３を貫通しかつ拡径されていて、ブラケット２２は固定用穴２３においてアルミニウム合金中空押出材２１の端部に嵌着固定されている。より具体的には、アルミニウム合金中空押出材２１の端部の固定用穴２３の外側に位置する部分が拡径してフランジ２４が形成され、このフランジ２４がブラケット２２の外側面２２ａ（取付面側）に密着し、固定用穴２３の内部に位置する部分が拡径して固定用穴２３の内面２３ａに密着し、そこに固定用穴の内面形状に沿った環状突起２６ａ、螺旋状２６ｂ又は段差部２６ｃが形成されている。ブラケット２２の外側面２２ａにアルミニウム合金中空押出材２１のフランジ２４が係合し、固定用穴２３の内面２３ａに形成された環状溝２５ａ、螺旋状溝２５ｂ又は段差２５ｃに、それぞれ環状突起２６ａ、螺旋状２６ｂ又は段差部２６ｃが係合し、車幅方向の固定が確実に行われる。
【００２４】
図１３は、同じくアルミニウム合金中空押出材の端部にブラケットを固定するタイプのインパネ用リインフォースにおいて、ブラケット３２が車幅方向に２つの壁部３２ｃ，３２ｄを有する中空部材の例を示す。ブラケット３２には壁部３２ｃ、３２ｄを貫通する固定用穴３３が形成され、丸パイプ状のアルミニウム合金中空押出材３１の端部が固定用穴３３を貫通しかつ拡径されていて、ブラケット３２は固定用穴３３においてアルミニウム合金中空押出材３１の端部に嵌着固定されている。より具体的には、アルミニウム合金中空押出材３１の端部の固定用穴３３の外側に位置する部分が拡径してフランジ３４が形成され、このフランジ３４がブラケット３２の外側面３２ａ（取付面側）に密着し、固定用穴３３の内部に位置する部分が拡径して壁部３２ｃ，３２ｄに密着し、かつ壁部間に突出する膨出部３５が形成されている。
図１４は、ブラケット４２が車幅方向に３つの壁部４２ｃ，４２ｄ，４２ｄを有する中空部材の例を示す。
【００２５】
図１５、１６は、同じくブラケットが中空部材の例であり、アルミニウム合金押出材５１の端部にブラケット５２が嵌着固定されたものを示すが、固定の形態が図１３及び図１４とは異なっている。
図１５に示すように、ブラケット５２が車幅方向に２つの壁部５２ｃ，５２ｄを有し、アルミニウム合金押出材５１の端部のブラケット５２の内部に位置する部分が拡径してフランジ５４が形成され、このフランジ５４がブラケット５２の壁部５２ｄの内面に密着し、壁部５２ｄの内側に位置する部分が拡径して壁部５２ｄに開けられた取付用穴５３ｄに密着し、壁部５２ｄより内側に位置する部分が半径方向外側に張り出し、リング状の張り出し部５１ｅが形成されている。ブラケット５２の壁部５２ｄの内面及び外面にアルミニウム合金中空押出材５１のフランジ５４と張り出し部５１ｅが係合することにより、車幅方向の固定が確実に行われる。なお、仮想線は電磁成型時における電磁成形用通電コイル５９の配置を示す。
図１６は、同じく、ブラケット５２の壁部５２ｄの内面及び外面にアルミニウム合金中空押出材５１のフランジ５４と張り出し部５１ｅを係合させたものである。この場合、ブラケットのへ基部５２ｃに穴が形成されてなく、従って、電磁成形用コイル５９はアルミニウム合金押出材５１の内側から挿入される。
【００２６】
図１７は、同じくアルミニウム合金中空押出材の端部にブラケットを固定するタイプのインパネ用リインフォースであるが、アルミニウム合金中空押出材の端部が電磁成形により縮径し、これにより該端部にブラケットが嵌着固定された例を示す。ブラケット６２の車幅方向内側に取付用軸部６３が形成され、取付用軸部６３の外周に環状突起６３ａが形成されている。アルミニウム合金中空押出材６１の端部が取付用軸部６３に嵌りかつ縮径されて取付用軸部６３の外周面に密着し、そこに取付用軸部６３の外周面形状に沿った環状突起６４が形成されている。
なお、図１７において、仮想線は電磁成形前のアルミニウム合金中空押出材、及び電磁成形時における電磁成形用通電コイルの配置を示す。
【００２７】
図１８は、アルミニウム合金中空押出材の端部だけでなく、電磁成形により中間部を拡径した例を示す。
図１８（ａ）は、図８のタイプ（アルミニウム合金中空押出材１１の端部にブラケット１２を固定するタイプ）のインパネ用リインフォースであり、電磁成形により軸方向の一部に平面部７５，７６を形成した点で、図８に示するインパネ用リインフォースと異なる（その他の点は同じ）。平面部７５ではアルミニウム合金中空押出材１１の全周が拡径して４角形断面とされ、平面部７６ではアルミニウム合金中空押出材１１の周の一部が拡径してそこに平面が形成されている。アルミニウム合金中空押出材１１の周壁にこのような平面部７５，７６を形成するには、アルミニウム合金中空押出材１１の内部の軸方向の所定箇所に電磁成形用通電コイルを挿入し、その箇所においてアルミニウム合金中空押出材１１の周囲に電磁成形用の分割金型（閉じたとき所望の形状の貫通穴が形成される）を設置し、前記と同様に電磁成形を行う（例えば特開平６−３１２２２６号公報参照）。成形された平面部７５，７６は例えば付属パイプ（一端がインパネ用リインフォースに取り付けられてインパネやダクトなどを支持するパイプ）などの取付箇所として好適に利用される。
図１８（ｂ）、（ｃ）は、図１のタイプのインパネ用リインフォースの中間部を全体的に拡径したもので、円筒状（ｂ）又は角筒状に拡径（ｃ）している。
【００２８】
本発明において、インパネ用リインフォース等の管状部材に用いられるアルミニウム合金は電気の良導体であり、電磁成形に適する。このアルミニウム合金は、例えばＪＩＳ６０００系及び７０００系アルミニウム合金であり、成形の容易性を考慮して調質はＪＩＳＨ０００１に規定されるＴ１又はＯで電磁成形し、成形後に必要に応じて時効処理を行うとよい。また、成形の均一性及び容易性を考慮して、アルミニウム合金中空押出材は断面円形か楕円形（それに近い形状を含む）が望ましく（ただし、円形又は楕円形以外の筒状アルミニウム合金中空押出材を利用することができる）、その肉厚は１．５〜４ｍｍ、外径は２０〜１００ｍｍ程度が望ましい。インパネ用リインフォースやクロスメンバーであれば、長さは１２００ｍｍ前後のものが用いられる。
【００２９】
以上、主としてインパネ用リインフォースを例にして本発明を具体的に説明したが、本発明は全く同様の形態で他の車両用管状部材、例えばクロスメンバー、タワーバー、インパネリインフォース用付属パイプ（一端がインパネ用リインフォースに取り付けられてインパネやダクトなどを支持するパイプ）、シートフレーム、インテークマニホールド、マフラー、プロペラシャフト、ステアリングコラム、二輪車（自転車含む）用スイングアームのほか、航空機用のシートフレーム、イス用のフレームなどの他用途管状部材にも適用される。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、インパネ用リインフォースやクロスメンバー等、他部材に取り付けられる管状部材の端部へのブラケットの取り付けが、部品点数の増加、接合部強度の低下及び歪みの発生による精度の低下等を起こすことなく、容易に行えるようになる。また、ブラケットレスの管状部材において、端部の取付用フランジの形成が容易に低コストで行えるようになる。また、管状部材の端部が拡径又は縮径されることにより、その部分が加工硬化し、フランジの強度及びブラケットの取り付け強度が向上する利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】インパネ用リインフォースの端部斜視図（ａ）及び端部断面図（ｂ）である。
【図２】端部フランジの電磁成形工程に使用される電磁成形用金型の斜視図である。
【図３】その電磁成形工程を説明する斜視図である。
【図４】同じく電磁成形工程を説明する斜視図である。
【図５】異なる端部フランジを有するインパネ用リインフォースの端部斜視図（ａ）及びその電磁成形方法を説明する断面図（ｂ）である。
【図６】ブラケット付きインパネ用リインフォースの端部断面図である。
【図７】その電磁成形方法を説明する断面図である。
【図８】他のブラケット付きインパネ用リインフォースの断面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図９】端部にブラケットを固定するるための電磁成形工程を説明する断面図である。
【図１０】他のブラケット付きインパネ用リインフォースとその電磁成形工程を説明する断面図である。
【図１１】異なる形態のブラケットを固定したインパネ用リインフォースの側面図である。
【図１２】同じく異なる形態のブラケットを固定したインパネ用リインフォースの端部断面図である。
【図１３】中空ブラケットを固定したインパネ用リインフォースの端部斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図１４】他の中空ブラケットを固定したインパネ用リインフォースの端部斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図１５】中空ブラケットの固定形態の異なるインパネ用リインフォースの端部斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図１６】同じく中空ブラケットの固定形態の異なるインパネ用リインフォースの端部斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図１７】他のブラケット付きインパネ用リインフォースの端部断面図である。
【図１８】中間部を拡径したインパネ用リインフォースの斜視図である。
【符号の説明】
１ 中空押出材
２ 取付用フランジ
３ 車体フレーム
６（６ａ〜６ｄ）、１６ 電磁成形用金型
９、１９ 電磁成形用通電コイル
１２、２２、３２、５２ ブラケット
１３、２３、３３ 固定用穴
１４、２４，３４ フランジ
３２ｃ，３２ｄ、４２ｃ，４２ｄ，４２ｄ、５２ｃ，５２ｄ 壁部
５３ 取付用軸部
Claims (9)
- 断面が単一の中空部からなる管状のアルミニウム合金中空押出材からなり、前記中空押出材の端部に他部材の取付部に適合する取付面形状を有するフランジが形成され、前記フランジは電磁成形による拡径により前記中空押出材の端部に一体的に形成されていることを特徴とする他部材へ取り付けられる管状部材。
- 断面が単一の中空部からなる管状のアルミニウム合金中空押出材からなり、前記中空押出材の端部にフランジが形成され、前記フランジに他部材の取付部に適合する取付面形状を有するブラケットが固定され、前記フランジは電磁成形による拡径により前記中空押出材の端部に一体的に形成されていることを特徴とする他部材へ取り付けられる管状部材。
- 断面が単一の中空部からなる管状のアルミニウム合金中空押出材からなり、前記中空押出材の端部に他部材の取付部に適合する取付面形状を有するブラケットが固定され、前記中空押出材の端部は電磁成形により拡径又は縮径していて、前記ブラケットは前記中空押出材の端部が電磁成形により拡径又は縮径したことにより前記端部に固定されていることを特徴とする他部材へ取り付けられる管状部材。
- 前記ブラケットに固定用穴が形成され、前記中空押出材の端部が前記固定用穴を貫通しかつ拡径されていて、前記ブラケットは前記固定用穴において前記端部に固定されていることを特徴とする請求項３に記載された管状部材。
- 前記中空押出材の端部の前記固定用穴の外側に位置する部分が拡径してフランジが形成され、前記フランジが前記ブラケットの外側面に係合し、前記中空押出材の端部の前記固定用穴の内部に位置する部分が拡径して前記固定用穴の内面に密着し、そこに前記固定用穴の内面形状に沿った突起又は段差部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載された管状部材。
- 前記中空押出材の端部の前記固定用穴の外側に位置する部分が拡径してフランジが形成され、前記フランジが前記ブラケットの外側面に係合し、前記中空押出材の端部の前記固定用穴の内部に位置する部分が拡径して前記固定用穴の内面に密着し、前記中空押出材の端部の前記固定用穴の内側に位置する部分が拡径して段差部が形成され、その段差部が前記ブラケットの内側面に係合していることを特徴とする請求項４に記載された管状部材。
- 前記ブラケットが前記中空押出材の長さ方向に複数の壁部を有する中空部材であり、前記壁部を貫通する固定用穴が形成され、前記中空押出材の端部の前記固定用穴の外側に位置する部分が拡径してフランジが形成され、前記フランジが前記ブラケットの外側面に係合し、前記中空押出材の端部の前記固定用穴の内部に位置する部分が拡径して前記固定用穴の壁部内面に密着するとともに壁部間に突出していることを特徴とする請求項４に記載された管状部材。
- 前記ブラケットに固定用軸部が形成され、前記中空押出材の端部が前記固定用軸部に嵌りかつ縮径されて前記固定用軸部の外面に密着し、前記ブラケットは前記固定用軸部において前記端部に固定されていることを特徴とする請求項３に記載された管状部材。
- 前記管状部材がインストルメントパネル用リインフォースであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載された管状部材。
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