JP2005262306A - 異形断面金属管の製造方法および異形断面金属管 - Google Patents

Abstract

【要 約】
【課 題】 金属管長手方向で断面形状を変化させた２次加工金属管を経済的に製造しうる製造方法を、該製造方法で製造された異形断面金属管と共に提供する。
【解決手段】 金属管長手方向において管軸に直交する面内に２軸方向に互いに可動に組み合わされ、金属管長手方向両端に開口を有する空洞を形成する一組の金型を用い、前記空洞内に挿入した金属管を、２軸プレスにより金型の位置を動かし、管軸に直交する面内の圧縮量を金属管長手方向で変えて圧縮成形する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、異形断面金属管の製造方法および異形断面金属管に関する。

車両を構成するフロントサイドメンバーやリヤサイドメンバーなどは、車両衝突時に適度に潰れて衝突時のエネルギーを吸収し、キャビンの変形を抑制する役割を有している。

図７に自動車のバンパー２００に直結されたフロントサイドメンバー１００の一例を示す。例えば、前面からの衝突により衝突荷重がバンパー２００からフロントサイドメンバー１００の軸方向に伝達され、衝突荷重によりフロントサイドメンバー１００は蛇腹状に潰れ、衝突エネルギーを吸収する。したがって、車両衝突時の安全性向上のため、フロントサイドメンバー１００のようなエネルギー吸収部材に適用可能な２次加工金属管が求められている。

このような要求に対して本発明者らは、先に自動車用衝突エネルギー吸収部材に用いて好適な、例えば図８に示されるような２次加工金属管２０を単軸プレスにより製造する方法を提案した（特許文献１）。

特許文献１に記載した成形方法によれば、１種類の押圧工具で種々の原管１０の外径ｄサイズに対応でき、かつ１回の押圧で目標とする異形断面金属管を製造することができる利点がある。
特開２００３−２２５７１４号公報

しかしながら、特許文献１記載の製造方法は、櫛歯が相手の櫛隙に嵌合して空洞を形成する一対の櫛型プレス治具を用いる成形方法であるため、一対の櫛型プレス治具の剛性が不十分で、剛性を高めた場合、相互の櫛歯が接触してしまい、金属管長手方向で断面形状を変化させた異形断面金属管を経済的に製造するのが困難であった。

本発明は、係る問題を解消し、金属管長手方向で断面形状を変化させた異形断面金属管を経済的に製造しうる製造方法を、異形断面金属管と共に提供することを目的とする。

本発明は、金属管長手方向において管軸に直交する面内に２軸方向に互いに可動に組み合わされ、金属管長手方向両端に開口を有する空洞を形成する一組の金型を用い、前記空洞内に挿入した金属管を、２軸プレスにより金型の位置を動かし、管軸に直交する面内の圧縮量を金属管長手方向で変えて圧縮成形することを特徴とする異形断面金属管の製造方法である。

また、本発明は、前記異形断面金属管の製造方法により製造された、金属管長手方向に直角な断面形状が金属管長手方向で異なっていることを特徴とする異形断面金属管である。

本発明に係る異形断面金属管の製造方法によれば、１組の金型で種々の原管の外径サイズに対応でき、かつ１回のプレス加工で各種の断面形状に成形できるので、金属管長手方向で断面形状を変化させた２次加工金属管を経済的に製造し得る。

以下に本発明に係る異形断面金属管の製造方法について図を用いて説明する。

図１、図２は、本発明の実施の形態を例示する立体模式図であって、図１は、本発明に係る製造方法を説明する２軸プレスの成形終了時点の状態を示す立体模式図であり、図２は、同、成形開始直前の状態を示す立体模式図である。

ここで、図１、図２に示す斜視図おいて、一組の金型３により形成される空洞の左手前を前側、右奥を後側とする。一組の金型３は、一体の金型部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄにより構成され、一組の金型３により形成される空洞は前後に開口を有する。

図２中、左右方向から最初に原管１と接触する金型部材３Ａ、３Ｃは、左右方向と上下方向の２軸方向に可動に金型部材３Ｂ、３Ｄと接触しており、上下方向から最初に原管１と接触する金型部材３Ｂ、３Ｄは、同様に左右方向と上下方向の２軸方向に可動に金型部材３Ａ、３Ｃと接触している。この一組の金型３は、図示しない２軸プレス装置内に配置され、金型部材３Ａ、３Ｃが２軸プレスのＸ軸方向ラムと連結させてあり、一方金型部材３Ｂ、３Ｄは、２軸プレスのＹ軸方向ラムと連結させてある。

Ｘ軸方向ラムは、左右方向へ金型部材３Ａ、３Ｃを移動するもので、Ｙ軸方向ラムは、上下方向へ金型部材３Ｂ、３Ｄを移動するものである。このような２軸プレスにより原管１を圧縮成形する際には、Ｘ軸方向ラムおよびＹ軸方向ラムにより対向する金型部材同士を接近させる。

本発明に用いる一組の金型３は、金型部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄを有し、金属管長手方向４に直交する２軸方向に互いに可動に組み合わされ、図２に示すように組み合わせた状態で空洞内に原管１を収容でき、原管１は、上述した２軸プレスにより図１に示すようにして圧縮成形される。

ここで、図3-1は、本発明に係る異形断面金属管の製造方法により製造した２次加工金属管２の前側の形状を示す図であり、図3-2は、本発明に係る異形断面金属管の製造方法により製造した２次加工金属管２の後側の形状を示す図である。

このように本発明に係る異形断面金属管の製造方法は、金属管長手方向４に直交する２軸方向に互いに可動に組み合わされ、組み合わせた状態で空洞内に原管１を収容できる一組の金型３を用い、空洞内に挿入した金属管を、２軸プレスにより２軸方向における圧縮量を金属管長手方向で変えて圧縮成形する。一組の金型３は、金型部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄが金属管長手方向４に直交する２軸方向に互いに可動に組み合わされているから、図１に示したように２軸プレスにより２軸方向における圧縮量を金属管長手方向４で変えることができる。このようにして製造した２次加工金属管２を図４に示す。

図４に示した２次加工金属管２の場合、成形前後において一組の金型３の前側を図3-1に示すように２軸方向へ移動させ、後側は、図3-2に示すように移動させずに２軸方向における圧縮量を金属管長手方向４で変えた。図3-1中、矢印５、６、７、８は、成形前、後における金型部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄの前側角Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの移動量を示す。また、図3-2中、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈは、金型部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄの後側角を示し、成形前後においてその位置は変化していない。

すなわち、原管１の後端では２軸方向における圧縮量を０とし、原管１の先端では、Ｘ軸方向圧縮量とＹ軸方向圧縮量とを同じに設定した。この結果、図４に示したような、金属管長手方向４で断面形状を変化させた２次加工金属管２が得られている。

但し、本発明で２軸方向における圧縮量とは、図２に示したように各金型部材が原管１に接触した状態を基準とし、基準状態からの金型部材３Ａと３Ｃ間の左右方向間隔の縮小量をＸ軸方向圧縮量とし、また、基準状態からの金型部材３Ｂと３Ｄ間の上下方向間隔の縮小量をＹ軸方向圧縮量と定義した。

上述した実施の形態に用いた原管１は、外径が金属管長手方向４で同じである円管とし、原管１が各金型部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄと最初に接触した時点で形成される空洞断面形状は正方形とし、かつ金属管長手方向４に直角な各断面で見ても同じ形状の正方形とした。本発明に係る異形断面金属管の製造方法においては、原管１として、金属管長手方向４で断面形状が同じである角管を用いることもできる。また、本発明に係る異形断面金属管の製造方法に用いる一組の金型３により形成する空洞は、正方形に限定されない。

また上記本発明に係る異形断面金属管の製造方法では、一組の金型３により２軸方向から原管１に圧縮力を加えることができ、圧縮成形の進行につれて原管１が座屈するに際して金属管の変形を一組の金型３によって規制している。このため、２軸方向における圧縮量を大きくするほど、得られる管の断面形状は管中心側に屈曲するように変化する。

図5-1、図5-2には、図４の場合により原管１の前端の２軸方向における圧縮量を図5-1、図5-2の順に小さく設定して、製造した２次加工金属管２の形状を示した。また図６には、原管１の前端の２軸方向における圧縮量を図４の場合と同じに設定し、反対側における原管１の後端の２軸方向における圧縮量を図４の場合より大きく設定して、２軸プレスにより製造した２次加工金属管２を示した。

２軸方向における圧縮量は、いずれの２軸プレスにおいても、Ｘ軸方向圧縮量とＹ軸方向圧縮量とを同じに設定した２軸均等圧縮で行った。

以上の説明より明らかなように、本発明に係る異形断面金属管の製造方法によれば、２次加工金属管２の断面形状は２軸方向における圧縮量によって異なり、しかも同じ一組の金型３を用い、２軸プレスにより１回だけ圧縮成形することで、図４、図5-1、図5-2、図６に例示したような、金属管長手方向で断面形状を変化させた２次加工金属管２を製造することができる。

その際、本発明に係る異形断面金属管の製造方法に用いる一組の金型３の構成から明らかなように、図２の状態で形成される空洞内に入りうる原管１の断面形状、外径サイズによらず、図１に示したようにして２軸方向における圧縮量を金属管長手方向４で変えて圧縮成形することができる。

上述した実施の形態においては、図3-1、図3-2に示したように、金属管長手方向でＸ軸方向圧縮量とＹ軸方向圧縮量を同じに設定した２軸均等圧縮による２軸プレスとしたが、本発明に係る異形断面金属管の製造方法は、金属管長手方向でＸ軸方向圧縮量とＹ軸方向圧縮量を変えた２軸不均等圧縮による２軸プレスとする場合も含む。

また、図４、図5-1、図5-2、図６に例示した異形断面金属管の製造方法により製造された２次加工金属管２は、図７に示すような車体のフロントサイドメンバー１００の部材として適用することができる。

車体のフロントサイドメンバー１００のような衝突エネルギー吸収部材として２次加工金属管２を適用する際には、２次加工金属管２の一側と他側における２軸方向における合計圧縮量の差を１０〜５０ｍｍとすることが好ましい。２軸方向における合計圧縮量の差が１０ｍｍ未満では、図８に示した従来の２次加工金属管２０とのエネルギー吸収量の差が小さく、一方２軸方向における合計圧縮量の差が５０ｍｍを超えた場合、エネルギー吸収量が飽和するからである。また、原管１としては、鋼管が強度に対して安価で入手が容易であり好ましい。

金属管長手方向両端に正方形の開口を有する空洞を形成する一組の金型３を用い、図２のようにＪＩＳ ＳＴＫＭ13Ｂ相当鋼の原管１を空洞内に挿入し、各金型部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄと接触させ、原管１の前側でのＸ軸方向圧縮量を８０ｍｍ、Ｙ軸方向圧縮量を８０ｍｍ、原管１の後側でのＸ軸方向圧縮量を０ｍｍ、Ｙ軸方向圧縮量を０ｍｍに設定して、２軸プレスにより図１のように圧縮成形した。なお、原管１の外径ｄは１６０ｍｍ、肉厚は１．６ｍｍとした。その結果、図４に示すような金属管長手方向に直角な断面形状が金属管長手方向４で異なっている２次加工金属管２を製造することができた。

２軸プレスでの成形終了時点の状態を示す立体模式図である。 ２軸プレスでの成形開始直前の状態を示す立体模式図である。 本発明に係る異形断面金属管の製造方法により製造した２次加工金属管２の一側の形状を示す図である。 本発明に係る異形断面金属管の製造方法により製造した２次加工金属管２の他側の形状を示す図である。 本発明に係る異形断面金属管の製造方法により製造した２次加工金属管２の全体形状を示す立体模式図である。 本発明に係る異形断面金属管の製造方法により製造することができる２次加工金属管２のその他の形状を示す立体模式図である。 本発明に係る異形断面金属管の製造方法により製造することができる２次加工金属管２のその他の形状を示す立体模式図である。 本発明に係る異形断面金属管の製造方法により製造することができる２次加工金属管２のその他の形状を示す立体模式図である。 ２次加工金属管を適用して好適なフロントサイドメンバー１００の車体内位置を示す模式図である。 従来の成形方法により得た２次加工金属管２０の一例を示す立体模式図である。

符号の説明

１、１０ 原管
ｄ 原管の外径
２、２０ ２次加工金属管
３ 一組の金型
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ 金型部材
４、４０ 金属管長手方向
Ｘ、Ｙ 金属管長手方向４に対して直交する２軸方向
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 前側角
Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ 後側角
５、６、７、８ 前側角Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの移動量
１００ フロントサイドメンバー
２００ バンパー

Claims (2)

1. 金属管長手方向において管軸に直交する面内に２軸方向に互いに可動に組み合わされ、金属管長手方向両端に開口を有する空洞を形成する一組の金型を用い、前記空洞内に挿入した金属管を、２軸プレスにより金型の位置を動かし、管軸に直交する面内の圧縮量を金属管長手方向で変えて圧縮成形することを特徴とする異形断面金属管の製造方法。
2. 請求項１に記載の異形断面金属管の製造方法により製造された、金属管長手方向に直角な断面形状が金属管長手方向で異なっていることを特徴とする異形断面金属管。

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