JP2004502547A - 一体形管状ドアビームの製造方法 - Google Patents

Abstract

一体形の管状ドアビームをロール成形する方法。本方法は、一続きの金属ストリップを引き出すステップと、上記ストリップの縁部の間隔を隔てた場所に切欠部を作成するステップと、上記ストリップを管にロール成形するステップであって、それにより凹んでいない縁部を互いに係合させる、該ロール成形するステップと、係合した上記縁部を共に溶接するステップと、上記管を上記切欠部の領域で切断するステップであって、それによりプリフォームを作成する、該切断するステップと、上記プリフォームの端部を開くステップであって、それによりエンドブラケットを作成する、該端部を開くステップとを含む。オプションの追加ステップは、上記エンドブラケットの特注生産を提供する。

Description

【０００１】
［発明の背景］
Ｉ．優先権の主張
本願は、２０００年７月１２日に出願された「Ｏｎｅ （１） Ｐｉｅｃｅ Ｔｕｂｕｌａｒ Ｄｏｏｒｂｅａｍ」という名称の米国仮出願第６０／２１７，７９０号の利益を主張する。
【０００２】
ＩＩ．発明の分野
本発明は管状ビームの成形に関し、より詳細には、一体形の管状ビームに関する。
【０００３】
ＩＩＩ．技術の説明
車両のドアビームは、車両のドアの衝撃強さを高めるため、それゆえ搭乗者の安全を高めるために、自動車産業において広く用いられている。通常これらビームは、管の両端部に溶接された金属管およびブラケットを含む複数の部品から製造される。ブラケットは、ドアフレーム内にビームを固定する際に用いられる。このようなビームは欠点を伴う。第１に、組み立て形の（ｍｕｌｔｉ−ｐｉｅｃｅ；複数部品からなる）ビームは多くの製造ステップを必要とし、そのため比較的労働集約的かつ高価である。第２に、これらドアビームの構造の完全性は、溶接の一貫性（ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ）および溶接の質に大いに依存する。第３に、溶接の飛び散りがビーム上に残ると、その飛び散りが内側の別のドア構成要素と接触した場合にきしみ音が生じ得る。
【０００４】
また、ドアビームは単一部品、すなわち一体形のビームとして製造することができる。このようなビームをロール成形する１つの方法は、１９９８年５月２６日にＴａｍｕｒａ他に発行された米国特許第５，７５６，１６７号に例示されている。Ｔａｍｕｒａのプロセスでは、特別に設計したローラを用いて一続きのストリップのストックを一体形のビームにロール成形する。ローラはビームの長さに対応する外周を有する。ローラは、湾曲した遷移部により接合された、交互に巻かれた本体部分（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｒｏｌｌｅｄ ｂｏｄｙ ｐｏｒｔｉｏｎｓ）と平坦なエンドブラケットとを作成する。このプロセスもまた、欠点を伴う。第１に、工具設備が極めて高価である。第２に、各ドアビームに別個のセットの工具設備が必要である。第３に、新たな／異なるドアビームを製造しようとする場合、長時間に及ぶ設定時間が必要である。設定の一部として、種々の外周のローラを用いると、相対する隣接したローラの軸間で異なる距離をとる必要がある。
【０００５】
一体形のビームはまた、スタンピング、すなわちプレス法を用いて製造され得る。このようなプロセスの例は、１９９８年９月２９日にＭａｓｕｄａ他に発行された米国特許第５，８１３，７１８号、および１９９２年８月２６日に公開された日本国特許公報第４−２３８７２５号に例示されている。これらの方法により個々の金属ブランクがビームに成形されるが、これもまた欠点を伴う。第１に、これらの方法は、個々のブランクをプレス成形する必要があるため比較的労働集約的であり、製造コストが比較的高くなる。第２に、スタンピングで利用するシート部分はロール成形よりも少ない場合が多いため、廃棄物がより多い。第３に、異なるドアビームには異なる工具設備が必要である。
【０００６】
［発明の概要］
本出願では上述の問題が克服され、比較的単純な工具設備を用いて比較的少ない廃棄物を生じつつ、一続きのストックから一体形のドアビームをロール成形する。より具体的には、本プロセスは、一続きの金属ストックの端部の間隔を隔てた位置から材料を除去するステップと、材料が除去された部分を除いて両縁部が互いに係合するようにストック全体を管状の形状にロール成形するステップと、係合した縁部を溶接するステップと、管状の形状を材料が除去された領域で分断するステップであって、それによりロール成形された２つの端部を有する部品を作成する、該分断するステップと、少なくとも１つの端部を開くステップであって、それによりエンドブラケットを作成する、該少なくとも１つの端部を開くステップとを含む。
【０００７】
本発明は、従来技術に勝る様々な利点を有する。第１に、非常に特別かつ独特の工具設備が必要ない。第２に、事実上いかなる長さのドアビームも、単一のセットの工具設備を用いて作成することができる。第３に、基本的な成形ステップに従って一体的なエンドブラケットを独自の形状に加工する（ｕｎｉｑｕｅｌｙ ｓｈａｐｅｄ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ）ことができる。結果として、本発明は比較的労働効率が良く安価である。さらに、管状ビームの品質および一貫性が改善される。
【０００８】
本発明のこれらおよび他の目的、利点、および特徴は、好ましい実施形態の詳細な説明および図面を参照することにより、より十分に理解および評価されるであろう。
【０００９】
［好ましい実施形態の詳細な説明］
本発明の製造プロセスを図１〜図３に、本プロセスを用いて製造される管状ドアビーム（全体的に１０で示す）を図４に示す。ビーム１０は単一の部品であり、管状体１２、遷移領域１４、およびエンドブラケット１６を含む。
【００１０】
Ｉ．製造プロセス
図１〜図３に示すように、管状ビームはコイルから引き出した平坦なストックの連続的なウェブから始まる。図５（予備穿孔（ｐｒｅ−ｐｉｅｒｃｉｎｇ）ステップ後のストックを示す）において見られるように、ストックは１対の両縁部２４を含む。好ましい実施形態において、ストックとしての各縁部は直線状で互いに均一な間隔で位置しているため、ストックは均一な幅を有する。好ましい実施形態において、材料はＩｎｌａｎｄ　Ｍ２００超高強度低合金鋼などのマルテンサイト系（ｍａｒｔｉｎｓｉｔｉｃ）鋼（すなわち、Ｍａｒｔｉｎｓｉｔｅ）である。当然、ドアビームの性能要件に適した特性を有する他の材料を用いることもできる。
【００１１】
第１のステップ１０１では、連続的な金属ストックを予備穿孔プレスに供給する。
【００１２】
第２のステップ１０２では、一定の間隔、あるいは時間間隔で、予備穿孔プレスによって直線状の両縁部２４をトリミングし、凹部、すなわち切欠部２２（図５参照）を成形する。予備穿孔されたが依然として平坦なストックは２０で示す。間隔を隔てた地点２５は、各凹部２２の両端部を画定する。地点２５間の距離は、仕上げられたビーム１０の管状体１２の長さＬに相当する。第４の溶接ステップ１０４の実施に応じて、この第２のステップは省略される場合がある。
【００１３】
第３のステップ１０３では、管圧延機内の予備穿孔ストック２０をロール成形する。平坦なストック２０は、全体的に３０で示す管状の形状（図６参照）にロール成形される。一続きの管状の形状３０では、切欠部２２を除いた領域で、ストックの両縁部２４が互いに係合する。縁部２４は互いに当接することが好ましいが、互いに重なり合ってもよい。切欠部２２により、細長のギャップ、すなわちスペース３２が作成される。切欠部２２の縁部は互いに係合しない。圧延機は、後続のステップが材料を受け取ることができる速度で動作する。
【００１４】
第４のステップ１０４では、細長スペース３２の間の側縁部２４を溶接する。溶接装置は、ストックがその溶接機を通って移動する時に継続的に動作することができる（間隔を隔てた切欠部２２は接合されないため）か、または溶接装置は、細長スペース３２の間の領域（すなわち、縁部２４が互いに係合する場所）においてのみ動作することができる。さらに、第２の予備穿孔ステップ１０２が省略された場合、溶接装置は断続的に動作し、接合されない縁部の領域によって分離された接合された縁部の領域を作成する必要がある。良質の溶接を得るために好ましい溶接機は、レーザ溶接機である。高周波溶接などの任意の好適な溶接技術もまた用いることができる。溶接によって溶接の継ぎ目３６が生じる（図７参照）。
【００１５】
第５のステップ１０５では、溶接した管状の形状をサイズ調整して伸ばし、最終的なビーム１０の均一性を高める。
【００１６】
第６のステップ１０６では、一続きのストックを焼きなます。好ましい実施形態においては、焼きなましは細長スペース３２付近の領域にのみ施される。焼きなましはまた、加工（たとえば、予備穿孔）のため、および／または最終的な製品としてドアビームに与えられる所望の品質および特性に応じて、プロセス中の他のステップの前または後に施すことができる。
【００１７】
第７のステップ１０７では、一続きの管状の形を定寸切断し、個別の部品、すなわちプリフォーム４０（図７および図８参照）を作成する。このステップは、ロール成形ラインの最後に行なわれる。切断部は、細長スペース３２の領域（ストックが予備穿孔されている場合）、または接合されない縁部の領域（ストックが予備穿孔されていない場合）に生じ、プリフォーム４０の各端部に溶接されない部分が残る。
【００１８】
第８のステップ１０８では、各プリフォーム４０の端部を開いて比較的平坦な端部を作成する。このステップを実行するのに用いる段階的なプレスを図９に示す。好ましくは、開くステップは複数の成形ステップを含むが、１ステップのみで行なうこともできる。好ましい実施形態においては、細長スペース３２はまず４２に示すように開かれ、４４、４５、および４６に示すようにさらに開かれる。最後のダイでのスタンピングの後、エンドブラケット４８が完全に成形される。
【００１９】
後続のステップ（すなわち、開くステップ１０８の後のステップ）は、図２および図３に示すように、様々なラインにおいて種々のプロセスを実行するために行なわれる。各ラインにおいて利用される特定のプロセス、すなわちステップ１１０は、最終的なドアビームに与えられる所望の形状および特徴に応じて行なわれる。図３に示す４つのプロセスのオプションは例示的なものであり、所望の結果に応じて他のプロセスのオプションも容易に展開可能である。
【００２０】
１つの代替的な成形ステップ１１１では、エンドブラケット１６に少なくとも１つの孔５２（図４参照）を開ける。必要な数の孔を開けることができる。第２の代替的な成形ステップ１１２では、エンドブラケット１６に折曲部、すなわち角５４（図４、図１０、および図１１参照）を加える。角５４は、多様な形状のうち任意のものであってよく、管状ビーム１０の取り付けの必要性に応じて大幅に変化し得る。第３の代替的な成形ステップ１１３では、エンドブラケット１６の角５４に補強ガセット５６（図１０参照）を加えて、ブラケット１６を補強する。第４の代替的な成形ステップ１１４では、補強材５８（図１１参照）を巻き込む。このステップでは、トリミングした切欠部２２の縁部が遷移領域１４の中心に巻き込まれる。切欠部２２の縁部のこの折り曲げにより、遷移領域１４が強化される。この巻き込み（ｒｏｌｌｉｎｇ）はまた、遷移領域１４の外形を縮小してほとんど隙間のない領域に取り付け可能にするように行なわれる。第５の代替ステップ１１５では、エンドブラケット１６を最終的な形状およびサイズにトリミングする。全成形ステップが完了した後の縁部のトリミングは、結果として作成されるドアビーム１０の一貫性を改善する。代替ステップは、事実上いかなる順序でも、またはいかなる組み合わせでも実行することができる。
【００２１】
成形、形削り、およびトリミングの全ステップが完了した後、ドアビームには、品質管理のためにビームを識別および追跡するために、会社名、日付、シフト（ｓｈｉｆｔ）、顧客品番、またはバーコードをレーザーマーキングすることができる。好ましくは、各ドアビームが仕様書に従って製造されたことを確認するために検査される（１１６）。ドアビームは、検査された（１１６）後に出荷のために梱包される（１１８）。
【００２２】
４つの例示的プロセスのオプション２０１、２０２、２０３、および２０４を図３に示す。それぞれは、前述のステップの様々な組み合わせ、および当業者に認識および理解されるであろう他のステップを含む。
【００２３】
本発明は、広範で実際に無限の多様な一体形の管状ドアビーム１０を作成するために用いることができ、管状体１２は、遷移領域１４を通ってエンドブラケット１６と一体になっている。本発明により、安価な改良品が製造される。
【００２４】
上述の説明は、本発明の好ましい実施形態の説明である。併記の特許請求の範囲に定義される本発明の精神およびより広い態様から逸脱することなく、様々な改変および変更を行なうことができ、併記の特許請求の範囲は、均等論を含む特許法の原理に基づいて解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプロセスのフロー図である。
【図２】本プロセスの概略図である。
【図３】本プロセスを用いる４つの異なる加工オプションのブロック図である。
【図４】本プロセスを用いて成形され、不定長を示すために破断されたドアビームの斜視図である。
【図５】穿孔された凹部領域を示す、一続きの金属ストリップの一部の平面図である。
【図６】穿孔された凹部領域を示す、一続きの圧延管の一部の図である。
【図７】不定長を示すために破断された、切欠部領域で定寸切断した１つのドアビームの図である。
【図８】図７のビームの端面図である。
【図９】プリフォームの端部が開かれ、かつ平坦化される、段階的プレスにおけるビームのプリフォームの斜視図である。
【図１０】補強ガセットを有するドアビームの端部の斜視図である。
【図１１】遷移領域に巻き込まれた補強材を有するドアビームの端部の斜視図である。

Claims (28)

1. 金属部品（ｉｔｅｍ）を成形する方法であって、
   一続きの金属ブランクの対向する側縁部をトリミングするステップであって、それにより前記対向する側縁部に複数の切欠部を作成する、該トリミングするステップと、
   前記一続きの金属ブランクを管状の形状に成形するステップと、
   前記一続きの金属管の長さに沿って溶接するステップであって、それにより前記側縁部を前記切欠部間の領域でのみ接合する、該溶接するステップと、
   前記一続きの金属管を前記切欠部領域で切断するステップであって、それにより部品を作成する、該切断するステップと、
   各部品の端部を開くステップであって、それにより前記部品に比較的平坦な端部を作成する、該端部を開くステップと
   を含む方法。
2. 前記溶接するステップに続いて、前記一続きの管は焼きなまされる、請求項１に記載の方法。
3. 前記端部を開くステップは、前記比較的平坦な端部と前記管との間に遷移領域を成形し、前記端部を開くステップは、前記遷移領域の内側に前記切欠部の前記縁部を巻き込むステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記端部を開くステップは、前記比較的平坦な端部に孔を開けるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記端部を開くステップは、前記比較的平坦な端部の一部を焼きなますステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記端部を開くステップは、前記比較的平坦な部分をトリミングするステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
7. 部品を成形する方法であって、
   一続きの金属ストリップをトリミングするステップであって、それにより対向する側縁部に複数の凹部を形成する、該トリミングするステップと、
   前記一続きの金属ストリップを一続きの管状の形状にロール成形するステップであって、前記対向する側縁部は互いに係合する、該ロール成形するステップと、
   トリミングされず係合した側縁部を溶接するステップと、
   前記一続きの管状の形状を前記凹部の領域で切断するステップであって、それにより部品を作成する、該切断するステップと、
   各部品の端部を開くステップであって、それにより比較的平坦な端部を作成する、該端部を開くステップと
   を含む方法。
8. 前記一続きの管状の形状は、前記溶接するステップと前記切断するステップとの間で前記凹部の領域で焼きなまされる、請求項７に記載の方法。
9. 前記溶接するステップと前記焼きなますステップとの間で、前記一続きの管状の形状はサイズ調整して伸ばされる、請求項８に記載の方法。
10. 前記端部を開くステップは、
    前記凹部領域を開く少なくとも１つの成形ステップと、
    前記凹部の領域を平坦化する最終成形ステップと
    を含む、請求項７に記載の方法。
11. 前記比較的平坦な端部に少なくとも１つの孔を開けるステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
12. 前記比較的平坦な端部から角度をつけたブラケットを成形するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
13. 前記角度をつけたブラケットに補強材を加えるステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記溶接するステップは、レーザによって行なわれる、請求項７に記載の方法。
15. ドアビームを成形する方法であって、
    １対の対抗する直線状の縁部を有する平坦なストックの一続きのウェブを設けるステップと、
    前記平坦なストックの長さに沿って、前記直線状の縁部の少なくとも一方を間隔を隔てた位置でトリミングするステップであって、それによりトリミングされた縁部を作成し、トリミングされない縁部を残す、該トリミングするステップと、
    前記平坦なストックを、互いに係合する前記トリミングされない縁部を有する、ほぼ管状の形状に成形するステップと、
    トリミングされず係合した側縁部を溶接するステップと、
    前記管状の形状を前記トリミングされた側縁部の領域で分断するステップであって、それにより管状の長さ（ｔｕｂｕｌａｒ ｌｅｎｇｔｈｓ）を作成する、該分断するステップと、
    前記管状の長さの少なくとも一方の端部を前記トリミングされた縁部の領域で開くステップであって、それによりブラケットを作成する、該前記管状の長さの少なくとも１つの端部を開くステップと
    を含む方法。
16. 前記溶接するステップに続いて、前記トリミングされた直線状の縁部の領域は焼きなまされる、請求項１５に記載の方法。
17. 前記管状の長さの少なくとも１つの端部を開くステップは、前記管状の長さの前記トリミングされた縁部の領域に比較的平坦な端部を成形する最終成形ステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記比較的平坦な端部に孔を開けるステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記比較的平坦な端部に角度をつけるステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
20. 前記角度をつけた端部に補強材を加えるステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
21. ドアビームを成形する方法であって、
    １対の側縁部を有するシートストックの一続きのウェブを設けるステップと、
    前記一続きのウェブを、互いに係合する前記側縁部の少なくとも一部を有するほぼ閉鎖された構造に成形するステップと、
    接合されない第２の長手断片（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｓｅｇｍｅｎｔｓ）により分離された第１の長手断片の側縁部を接合するステップと、
    前記第２の断片の前記閉鎖された構造を分断するステップであって、それにより複数の長さを作成する、該分断するステップと、
    前記閉鎖された構造からの各長さの少なくとも１つの端部を開くステップであって、それによりブラケットを作成する、該少なくとも１つの端部を開くステップと
    を含む方法。
22. 比較的平坦なブラケットを成形するステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
23. 前記ブラケットに少なくとも１つの孔を開けるステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
24. 前記ブラケットに角度をつけた部分を成形するステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
25. 前記ブラケットの前記角度をつけた部分に少なくとも１つの補強材を加えるステップをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
26. 前記ブラケットをトリミングするステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
27. 前記側縁部を接合するステップは、溶接を含む、請求項２１に記載の方法。
28. 前記１つの端部を開くステップは、前記ブラケットと前記ほぼ閉鎖された構造との間に遷移領域を成形し、
    前記開くステップは、前記遷移領域を半径方向内側に変形させることを含む、請求項２１に記載の方法。

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