JP2004337966A

JP2004337966A - フランジ付き管状部材及びその製造方法

Info

Publication number: JP2004337966A
Application number: JP2003141033A
Authority: JP
Inventors: Yoshihaya Imamura; 美速今村
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2004-12-02

Abstract

【課題】アルミニウム合金押出材からなる管２１の端部に、取付用フランジ２７を成形すると同時に、該取付用フランジ２７に取付用の穴２８を形成する。
【解決手段】管２１の周囲を貫通穴２４を有する電磁成形用の金型２２で囲繞するとともに、その端部を前記金型２２の端面２３から所定長さ突出させ、電磁成形用コイル体２６を挿入し、電磁成形により管の端部周壁を外径方向に拡開して前記端面２３に押し付け、軸端に取付用フランジ２７を形成する。金型２２の端面２３に先端の尖った突起２５を複数個設け、電磁成形時に拡開した管の端部周壁が突起２５に当たるようにする。突起２５の尖った先端が前記端部周壁の肉を突き破り、ここに穴２８が形成される。穴２８はタッピングボルト用の下穴とされたり、ボルト穴打ち抜きの位置決め用のマークとして利用される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸端に取付用フランジが形成されたフランジ付き管状部材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特願２００２−２００３８６，特願２００２−３５７８２０及び特願２００２−３５７８２１の明細書及び図面には、アルミニウム合金押出材からなる管の周囲を貫通穴を有する電磁成形用の金型で囲繞するとともに、その端部を前記金型の端面から所定長さ突出させ、電磁成形により管の端部周壁を外径方向（放射方向）に拡開して前記端面に押し付け、軸端に取付用フランジを形成し、フランジ付き管状部材（具体的な製品としては、バンパーステイ、継ぎ手、車体用エネルギー吸収部材など）を製造する方法が記載されている。
【０００３】
このフランジ付き管状部材をボルト・ナットにより他部材（フランジ付き管状部材がバンパーステイであれば、他部材はバンパーリインフォース又はサイドメンバー）に取り付ける場合、取付用フランジにボルト等が挿通される穴を形成する必要がある。
しかし、この穴開けについては問題点が２つある。１つは取付用フランジの決まった位置に複数個の穴を順次開ける際の位置決めの困難性であり、もう１つは特に打ち抜きにより穴開けを行う際の問題点である。
【０００４】
後者について説明すると、例えば図６は電磁成形により成形されたバンパーステイ１を示すもので、軸部２の前端に図示しないバンパーリインフォースに固定するためのフランジ３が形成され、後端に同じく図示しないサイドメンバの先端に固定するためのフランジ４が形成され、各フランジ３，４にはそれぞれボルト挿通用の穴５が形成されている。穴５が軸部２の近傍に形成される場合（距離ｗが小さい場合）には、打ち抜き用ダイスがフランジの下に配置できないため穴５を打ち抜きで形成できないという問題がある。この場合、ドリルによる穴開けは可能であるが、コスト的に不利である。
【０００５】
また、近年の車両のバンパー構造体では、例えば特開２００１−２９４１０６号公報に記載されているように、バンパーリインフォースの両端の傾斜した箇所にバンパーステイを取り付けるようにしたものが主流となっている。この場合、図７に示すように、バンパーステイ１１のフランジ１３は図示しないバンパーリインフォースの傾斜に沿って傾斜しており、穴１５が軸部１２の近傍に形成される場合（距離ｗが小さい場合）には、フランジ３，４が共に軸方向に垂直な面内に形成されたバンパーステイ１に比べ、打ち抜きによる穴あけ（軸部１２との間で鋭角となっている側のフランジ１３の穴あけ）はさらに困難となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、アルミニウム合金押出材からなるフランジ付き管状部材の取付用フランジに穴開けをする場合において、前記２つの問題点を解消することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、アルミニウム合金押出材からなる管の周囲を貫通穴を有する電磁成形用の金型で囲繞するとともに、その端部を前記金型の端面から所定長さ突出させ、電磁成形により管の端部周壁を外径方向に拡開して前記端面に押し付け、軸端に取付用フランジを形成するフランジ付き管状部材の製造方法において、前記金型の端面に先端の尖った突起を設け、電磁成形により前記管の端部周壁を拡開して前記金型の端面に押し付ける際に前記端部周壁が前記突起に当たるようにし、これにより前記取付用フランジに穴を穿設することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係るフランジ付き管状部材は、前記方法により製造し得るもので、アルミニウム合金押出材からなる管の軸端に取付用フランジが形成され、該取付用フランジは前記アルミニウム合金押出材の端部が拡開して形成されたもので、該取付用フランジに軸部側から前方に突き出す突起が形成され、その突端に穴が形成されていることを特徴とする。なお、本発明において、軸部からみて取付用フランジの方向が前方である。
このフランジ付き管状部材は、例えばバンパーステイ、インストルメントパネル用リインフォース等に適用できる。
【０００９】
本発明において用いる電磁成形とは、コイルに瞬間的に例えば１０ｋＡ以上のレベルの大電流を流して強力な磁界を作り、その中に置いた被成形体（導体）の中を流れる渦電流と磁界の相互作用で成形する方法であり、例えば特開昭５８−４６０１号公報、特開平６−３１２２２６号公報、特開平７−１１６７５１号公報、特開平９−１６６１１１号公報、特開平１０−３１４８６９号公報、特開平１１−２０４３４号公報、特開２０００−８６２２８号公報及び特開２０００−２６４２４６号公報等に記載されているように、それ自体、公知技術である。また、前記特願２００２−２００３８６、特願２００２−３５７８２０及び特願２００２−３５７８２１に添付された明細書及び図面にも記載されている。
【００１０】
本発明において用いるアルミニウム合金押出材としては、断面円形又は楕円形（それに近い形状を含む）のアルミニウム合金押出材が好適である。しかし、例えば４角形、５角形、６角形等の多角形断面あるいはその他の断面形状の管状アルミニウム合金押出材を使用することもできる。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。
【００１１】
本発明によれば、管の端部周壁、すなわち金型の端面から突出している部分お周壁を電磁成形により瞬間的に外径方向に拡開して前記金型の端面に押し付ける。これにより、管の端部周壁がフランジ（取付用フランジ）に成形される。本発明の場合、金型の端面に先端の尖った突起が設けられているため、拡開した管の端部周壁が金型の端面に押し付けられる際に前記突起に当たり、該突起が前記拡開した管の端部周壁の肉を突き破る。これにより、取付用フランジに穴が穿設される。
この穴をそのままボルト穴（例えばタッピングボルトの下穴用）として利用することができる。また、別途ボルト穴の穴開けを行う場合、この穴を位置決め用のマークとして（センターポンチの代わりに）利用することができる。いずれにしても取付用フランジに穴開けを行う場合の位置決めの困難性は解消され、特に前者の場合、打ち抜きやドリルによる穴開け自体が不要となる。
【００１２】
取付用フランジは前記金型の端面に沿った形状に仕上げられ、従って、金型の端面が管の軸方向に垂直な面であれば、軸部の端部には軸方向に垂直な取付用フランジが形成され、金型の端面が軸方向に垂直な面に対し傾斜し又は湾曲しているのであれば、軸部の端部には軸方向に垂直な面に対し傾斜し又は湾曲した取付用フランジが形成される。
取付用フランジの外周への張り出し幅は金型の端面からの突出長さにより決まる。電磁成形を利用することで、取付用フランジの成形が短時間で確実に行われ、かつ変形による加工硬化作用により取付用フランジが強化される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図５を参照して、本発明に係るフランジ付き管状部材の製造方法についてより具体的に説明する。
図１に示すように、アルミニウム合金押出材からなる断面円形の管素材２１（仮想線で示す）を使用し、その周囲を金型２２により囲繞し、かつ管素材２１の前端を所定長さ、金型２２の端面２３から突出させる。金型２２は分割金型２２ａ〜２２ｄからなり、縦に４つに分割可能とされ、組み合わせたとき管素材２１の外径にほぼ等しい内径の貫通穴２４が構成される。金型２２の端面２３は貫通穴２４の軸方向に垂直な平面であり、電磁成形時の成形面として機能する。
電磁成形後の取付用フランジの大きさ（外周直径）は、管素材２１の突出長さ（金型２２の端面２３からの突出長さ）によって決まる。
【００１４】
金型２２の端面２３には先端の尖った突起（この例では円錐体）２５が、等間隔で設けられている。この突起２５の高さは管素材２１の肉厚よりやや大きい。
次に、管素材２１内に電磁成形用コイル体２６を挿入し、図示しない衝撃電流発生装置から電磁成形用コイル体２６に瞬間大電流を流すと、磁界の相互作用により管素材２１は瞬間的に拡開し、金型２２の端面２３から突出している管素材２１の端部周壁が前記端面２３に押し付けられる。金型２２の端面２３に突起２５が設けられているため、このとき拡開した管素材２１の端部周壁が前記突起２５に当たり、突起２５の尖った先端が端面２３に押し付けられる前記端部周壁の肉を突き破る。これにより、管素材２１の軸端に取付用フランジ２７が形成されると同時に穴２８が穿設される。一方、貫通穴２４内では、管素材２１は前記貫通穴２４の内面に押し付けられ、その内面形状に沿った形状に成形される。成形後は、分割金型２２を開いて管状部材２９を取り出す。
【００１５】
図１（ａ）及び図２に示すように、管状部材２９の取付用フランジ２７には、軸部３０側から前方に突き出す円錐状の突起３１（反対側から見れば円錐状の窪み）が形成され、突起３１の突端に前記穴２８が形成されている。穴２８はそのままボルト穴として利用することができ、あるいは穴２８を位置決め用のマークとして該穴２８の部分に新たにボルト穴を打ち抜き等により形成することもできる。
図３は穴２８をそのままボルト穴（タッピングボルト用の下穴）として利用する例を示すもので、管状部材２９は例えばバンパーステイであり、３２はサイドメンバーである。サイドメンバー３２にもフランジ３３が形成され、管状部材（バンパーステイ）２９の突起３１に対応する箇所に該突起３１を収容し得る穴３４が形成されている。図３に示すように両フランジ２７，３３を重ね、さらにワッシャ３５を当てがい、前記穴２８を下穴としてタッピングボルト３６をねじ込み、管状部材（バンパーステイ）２９の取付用フランジ２７とサイドメンバー３２のフランジ３３を締結する。なお、タッピングボルト３６のねじ込みにより、穴２８には雌ねじが形成される。
一方、図４は穴２８を位置決め用のマーク（センターポンチの代わり）として利用し、該穴２８の部分に新たにボルト穴３７を打ち抜き等により形成した例を示す。この例では電磁成形時に形成された突起３１がそっくり打ち抜かれている。
【００１６】
金型２２において、突起２５は金型２２と同一の素材で一体に形成することもできるが、図５に示すように、突起２５をダイヤモンド、超硬合金などからなる硬質な部材３８を金型２２にはめ込んで形成してもよい。また、金型の端面に設ける突起の配置は任意に設定することができ、その形状についても円錐体だけでなく他の形態の錐体及びその類似形状を用いることもできる。
なお、上記の例では、取付用フランジが軸部の軸方向に垂直に形成されていたが、本発明は取付用フランジが軸部の軸方向に垂直な面に対して傾斜したもの、あるいは湾曲したものなど、他の形態のフランジ付き管状部材に適用することもできる。
【００１７】
本発明の方法は、前記バンパーステイだけでなく、乗用車やトラック等のサイドメンバ（先端に取付用フランジを成形）やインストルメントパネル用リインフォース（一端又は両端に取付用フランジを成形）、その他、取付用フランジを必要とする管状部材の製造に好適に利用できる。
なお、サイドメンバは特開平１１−２０８３９３号公報や特開２００１−２９４１０６号公報にも記載されている。その先端に前記のようなバンパーステイを取り付ける（バンパーステイを介してバンパーリインフォースを固定する）場合と、その先端に直接バンパーリインフォースを固定する場合がある。また、インストルメントパネル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部材であり、例えば特開平１１−１１５５５０号公報、特開２００１−６３６２８号公報、特開２００１−７１９３９号公報、特開２００１−２５３３６８号公報、特開２００２−２１１４４０号公報にはアルミニウム合金製のインストルメントパネル用リインフォースが記載されている。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、取付用フランジを軸部の端部に有する管状部材を製造する場合において、金型の端面の所定位置に先端の尖った突起を設け、電磁成形時に拡開した管の端部周壁が当たってそこに穴が形成されるようにしておくことにより、前記取付用フランジの成形と同時に、前記取付用フランジに取付用の穴を形成することができる。
この穴をそのままボルト穴（例えばタッピングボルトの下穴用）として利用する場合、別途打ち抜き等によりボルト穴を穴開けする必要がないため、穴開けに際しての位置決めの問題は始めから存在しない。また、取付用フランジに対する打ち抜きによる穴開けは、軸部近傍においては困難であったが、本発明によれば、取付用フランジの任意の位置に穴を形成することができる。一方、取付用フランジに別途ボルト穴を穴開けする場合、電磁成形時に形成した穴を位置決め用のマークとして利用することができるので、位置決めの困難性が解消される。
【図面の簡単な説明】
【図１】フランジ付き管状部材の製造方法を説明する断面図（ａ）及び金型の要部斜視図（ｂ）である。
【図２】製造されたフランジ付き管状部材の要部斜視図である。
【図３】そのフランジ付き管状部材と他部材の締結方法を説明する断面図（ａ）及び締結後の側面図（ｂ）である。
【図４】電磁成形時に形成された穴を位置決め用のマークとしてボルト穴を穴開けしたフランジ付き管状部材の要部斜視図である。
【図５】金型に設ける突起の一例を示す断面図である。
【図６】従来のバンパーステイの正面図（一部断面）である。
【図７】従来のバンパーステイの正面図（一部断面）である。
【符号の説明】
２１管素材
２２金型
２３端面（成形面）
２４貫通穴
２５金型に設けた突起
２７取付用フランジ
２８穴
２９フランジ付き管状部材
３１取付用フランジに形成された突起
３６タッピングボルト

Claims

アルミニウム合金押出材からなる管の周囲を貫通穴を有する電磁成形用の金型で囲繞するとともに、その端部を前記金型の端面から所定長さ突出させ、電磁成形により管の端部周壁を外径方向に拡開して前記端面に押し付け、軸端に取付用フランジを形成するフランジ付き管状部材の製造方法において、前記金型の端面に先端の尖った突起を設け、電磁成形により前記管の端部周壁を拡開して前記金型の端面に押し付ける際に前記端部周壁が前記突起に当たるようにし、これにより前記取付用フランジに穴を穿設することを特徴とするフランジ付き管状部材の製造方法。
請求項２に記載された方法により製造されたフランジ付き管状部材。
アルミニウム合金押出材からなる管の軸端に取付用フランジが形成され、該取付用フランジは前記アルミニウム合金押出材の端部が拡開して形成されたもので、該取付用フランジに軸部側から前方に突き出す突起が形成され、その突端に穴が形成されていることを特徴とするフランジ付き管状部材。
バンパーステイであることを特徴とする請求項２又は３に記載されたフランジ付き管状部材。
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２又は３に記載されたフランジ付き管状部材。