JP2006255785A - 通孔を有する金属製部材及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上記側壁14の内側に液圧を作用させつつ、スライド工具13bを抜き孔12a内に退避させる。このスライド工具13bの先端面20aは、上記側壁14のうちで板厚が比較的大きい部分に対向する部分が凹んでいる。この構成により、この側壁14のうちで、上記スライド工具13bが退避し始める瞬間に於ける、上記抜き孔12aの両側縁に整合する部分の剪断加工の進行程度に差をつける。そして、剪断加工から破断に移るタイミングを一致させて、上記側壁14のうちでこの抜き孔12aに整合する部分を、確実に打ち抜き片10cにして、この側壁14から抜き取れる様にする。
【選択図】図5
Description
要するに、本発明の対象となる金属製部材は、金属板製の部材を含み、上記通孔が形成されている部分が板状(平板状、曲板状を含む)である金属製部材を言う。平板状の金属板を加工して成る金属板製部材は勿論、電縫管、押し出し管等で、管壁部分に通孔を形成した金属管も含む。
上述の様な、中空部材のうちでハイドロフォーム工法により膨らませた部分に通孔を形成する為の技術として従来から、特許文献2〜3、非特許文献1に記載されている様なハイドロピアシング等が知られている。このうちの非特許文献1に記載された従来技術の3例に就いて、図19により説明する。
尚、前記特許文献2、3に記載された方法は、全体の工程が複雑で、コストが嵩む事が避けられない。従って、図20〜23に示した様な、膨出部7aの加工と通孔5c、5cの形成作業とを連続して能率良く行なう事で、コスト低減を図れる工法の代わりにはならない。
この通孔は、上記肉厚不均一部分の片面を金型に当接させた状態でこの肉厚不均一部分の他面に液圧を加えつつ、この肉厚不均一部分の一部で上記金型に設けた抜き孔に対応する部分をこの抜き孔に押し込む、ハイドロピアシングにより形成されたものである。
このハイドロピアシングは、例えば請求項8に記載した様に、形成すべき上記通孔の周縁全体で剪断現象を同時に終了させる事で行なう。
この様に剪断現象を同時に終了させる為に、例えば請求項9に記載した様に、形成すべき通孔の周縁で、ハイドロピアシングによる剪断加工開始のタイミングを、肉厚分布に応じて調整する。
或いは、請求項10に記載した様に、形成すべき通孔の周縁で、破断に至るクラック発生のタイミングを肉厚分布に応じて調整する。
或いは、請求項12に記載した様に、金型の抜き孔の周縁部である刃先部分の断面形状の曲率半径が、この刃先部分が剪断加工を担当する材料の肉厚分布に応じて、肉厚の大きい側で小さく、肉厚の小さい側で大きく形成された金型を使用する。
何れの場合でも、上記肉厚不均一部分のうちで上記抜き孔の周縁全体に対応する部分に剪断応力を発生させ、この部分に剪断現象を発生させ、更にこの剪断現象を同時に破断に結び付けて、上記抜き孔に整合する部分に上記通孔を形成する。
即ち、スライド工具の先端面の形状、或いは金型のうちで抜き孔の周縁部の形状を工夫する事で、上記板状とされた部材の一部の板厚が不均一である場合にも、抜き孔の両側縁同士の間で、この板厚の差を解消乃至は低減する事ができる。この為、上記スライド工具を上記肉厚不均一部分から退避させるのに伴って、この肉厚不均一部分のうちで上記抜き孔に対向する部分を、この抜き孔の全周に亙り裂断して、上記通孔を確実に形成できる。
この場合に、例えば請求項17に記載した様に、金属製部材を、中空管の一部をハイドロフォーム工法により径方向外方に膨らませ、この膨らませて成る膨出部の側壁部に通孔を形成したステアリングコラムとする。そして、この膨出部の加工作業に続いてこの通孔の形成作業を行なう。
この様な形態で本発明を実施すれば、膨出部の形成と通孔の形成とを、素材を移し替える事なく連続して行なう事ができて、工程の簡素化による製造コストの低減を図れる。
又、この場合に例えば、請求項18に記載した様に、中空管の中心軸を含み、膨出部が膨出している方向と直角方向に拡がる仮想平面を考えた場合に、通孔全体を、この仮想平面から上記膨出している方向に外れた位置に形成する。
膨出部を構成する側壁部のうちで、この様な位置に存在する部分の板厚は漸次変化している。この為、この様な側壁部に本発明により通孔を形成する事は有効である。
0≦W2 ≦0.9W1
0.3°≦θ<90°
の範囲が採用可能である。
好ましくは、
0.01W1 ≦W2 ≦0.9W1
0.3°≦θ<90°
更に好ましくは、
0.2W1 ≦W2 ≦0.8W1
1°≦θ≦20°
特に好ましくは、
0.2W1 ≦W2 ≦0.7W1
3°≦θ≦20°
の範囲で設定する。
即ち、これら各スライド工具13d、13eの幅をW1 、これら各スライド工具13d、13eの先端面20c、20dのうちの平坦面21b、21cの幅をW2 とすると、
0≦W2 ≦0.9W1
好ましくは、
0.01W1 ≦W2 ≦0.9W1
の範囲で設定できる。上記傾斜部24、24aの断面形状の曲率半径Rの値は任意に設定できる。各々の値に就いて、金属管3の材質や板厚に応じて、実験により最適な値を選定する事は、図9の(A)に示したスライド工具13b(13c)の場合と同様である。
要するに、本発明を実施するに就いて、抜き孔の内側でスライド工具を退避させる際に、膨出部の側壁の如く、板厚に差がある場合でも、上記抜き孔の両側で板厚の差を小さくする等、この抜き孔に対向する部分を全周に亙って同時に破断できる様にする先端形状を有するスライド工具であれば、本発明の実施に使用できる。
尚、通孔を形成する際、スライド工具を退避させつつ側壁14の片面(金型素子15と反対側の面)に作用させる液圧Pに就いては、金属材料の剪断抵抗をr、肉厚をT、通孔の周長をL、通孔の面積をSとした場合に、P>(r・T・L)/Sを満たす様に規制する。
尚、本実施例の様に、上記各刃先部分26a、26bの断面形状の曲率半径を変える事と合わせて、前述の実施例1〜3の様に、スライド工具13の先端面20の形状を工夫する事も可能である。具体的には、剪断に対する感受性を鈍化させる必要がある板厚の小さな側で、刃先部分の断面形状の曲率半径を大きくすると共に、スライド工具13の先端面20を金型素子15の内部に突出させて剪断加工開始のタイミングを遅らせる。一方、板厚の大きな側で、刃先部分の断面形状の曲率半径を小さくすると共に、スライド工具13の先端面20を上記金型素子15の外方に凹ませて剪断加工を促進する。
又、形成すべき通孔の形状に就いても、単純な円形は勿論、長円形、楕円形、略四角形、或はこれらを組み合わせた様な形状やより複雑な形状等、各種形状の通孔の形成に適用できる。例えば、前述した実施例1〜7の構造を適宜組み合わせて実施する事ができる。この場合に、例えば、互いに異なる形状を有する複数の通孔を、複数の抜き孔及びスライド工具を備えた金型を使用して、ハイドロピアシングにより同時に形成する事が考えられる。
更に、本発明を、金属管を径方向外方に塑性変形して形成した膨出部に通孔を形成するのに適用する場合に、金属管を一方向に膨出させた場合に限らず、全周に亙って膨出させた場合でも、本発明を適用できる。即ち、金属管を全周に亙って膨出させた場合であっても、部分的に膨出の程度が変化する等により、板厚に差がある肉厚不均一部分が存在し、当該部分に通孔を形成する必要があれば、本発明を適用できる。
要するに本発明は、中空部材の膨出部に通孔を形成する場合に限らず、各種金属製部材のうちで、板厚に差がある肉厚不均一部分に通孔を形成する場合に利用可能である。
2 コラムブラケット
3 金属管
4 チルトボルト
5、5a、5b、5c、5d、5e、5f 通孔
6、6a 金型
7、7a 膨出部
8、8a シリンダ孔
9、9a パンチ
10、10a、10b、10c 打ち抜き片
11 中空部材
12、12a、12b 抜き孔
13、13a、13b、13c、13d、13e スライド工具
14 側壁
15 金型素子
16 円孔部
17 凹部
18 中心孔
19、19a、19b 軸押し工具
20、20a、20b、20c、20d 先端面
21、21a、21b、21c 平坦面
22、22a 傾斜面
23 隙間
24、24a 傾斜部
25 金属板
26、26a、26b 刃先部分
27 剪断面
28 クラック
29 傾斜部
Claims (19)
- 少なくとも一部が板状とされた金属製部材の一部で、この板状とされた部分の厚さに差がある肉厚不均一部分に通孔を、この部分を貫通する状態で設けた、通孔を有する金属製部材であって、この通孔は、上記肉厚不均一部分の片面を金型に当接させた状態でこの肉厚不均一部分の他面に液圧を加えつつ、この肉厚不均一部分の一部で上記金型に設けた抜き孔に対応する部分をこの抜き孔に押し込む、ハイドロピアシングにより形成されたものである、通孔を有する金属製部材。
- 肉厚不均一部分の肉厚が漸次変化している、請求項1に記載した通孔を有する金属製部材。
- 肉厚不均一部分が塑性加工により形成されたものである、請求項1〜2のうちの何れか1項に記載した通孔を有する金属製部材。
- 塑性加工が、ハイドロフォーム工法、絞り加工、曲げ加工のうちの少なくとも何れかの加工を含む、請求項3に記載した通孔を有する金属製部材。
- 金属製部材が、中空管の一部をハイドロフォーム工法により径方向外方に膨らませ、この膨らませた部分の側壁部に通孔を形成したステアリングコラムである、請求項4に記載した通孔を有する金属製部材。
- 中空管の中心軸を含み、膨出部が膨出している方向と直角方向に拡がる仮想平面を考えた場合に、通孔全体が、この仮想平面から上記膨出している方向に外れた位置に形成されている、請求項5に記載した通孔を有する金属製部材。
- 膨らませた部分と膨らませていない部分とが、傾斜部又は段差部を介して連続しており、通孔のうちの少なくとも一部が、この傾斜部又は段差部に形成されている、請求項5〜6のうちの何れか1項に記載した通孔を有する金属製部材。
- 金属製で、少なくとも一部が板状とされた部材の一部で、この板状とされた部分の厚さに差がある肉厚不均一部分に通孔を、この肉厚不均一部分を貫通する状態で設ける為に、この肉厚不均一部分の片面を金型に当接させた状態でこの肉厚不均一部分の他面に液圧を加えつつ、この肉厚不均一部分の一部で上記金型に設けた抜き孔に対応する部分をこの抜き孔に押し込む、ハイドロピアシングを施す際に、形成すべき上記通孔の周縁全体で剪断現象を同時に終了させる事を特徴とする、通孔を有する金属製部材の製造方法。
- 形成すべき通孔の周縁で、ハイドロピアシングによる剪断加工開始のタイミングを肉厚分布に応じて調整する、請求項8に記載した通孔を有する金属製部材の製造方法。
- 形成すべき通孔の周縁で、破断に至るクラック発生のタイミングを肉厚分布に応じて調整する、請求項8〜9のうちの何れか1項に記載した通孔を有する金属製部材の製造方法。
- 金型の抜き孔に挿入されるスライド工具として、剪断加工を担当する材料の肉厚分布に応じて、先端面が肉厚の小さい側で金型の内側方向へ突出し、肉厚の大きい側で金型の外側方向へ窪んだ形状を有するスライド工具を使用する、請求項8〜10のうちの何れか1項に記載した通孔を有する金属製部材の製造方法。
- 金型の抜き孔の周縁部である刃先部分の断面形状の曲率半径が、この刃先部分が剪断加工を担当する材料の肉厚分布に応じて、肉厚の大きい側で小さく、肉厚の小さい側で大きく形成された金型を使用する、請求項8〜11のうちの何れか1項に記載した通孔を有する金属製部材の製造方法。
- 金型に設けた、通孔に見合う形状及び大きさを有する抜き孔の内側に、肉厚不均一部分のうちで板厚が小さい部分が同じく厚い部分に比べてこの肉厚不均一部分の側に向けて突出している先端面を有するスライド工具を挿入すると共に、上記金型の内面を上記肉厚不均一部分の片面に突き当てた状態でこの肉厚不均一部分の他面に液圧を加えつつ、上記スライド工具をこの肉厚不均一部分から退避する方向に変位させて、この肉厚不均一部分の一部で上記抜き孔に対応する部分を、上記液圧によりこの抜き孔に押し込む、請求項11〜12のうちの何れか1項に記載した通孔を有する金属製部材の製造方法。
- スライド工具の先端面のうちで最も突出した部分を金型の内面と一致する部分に位置させる事によりこの先端面を肉厚不均一部分の片面に、この肉厚不均一部分のうちで板厚が小さい側で当接させ、同じく大きい側で隙間を介して対向させた状態から上記スライド工具を抜き孔の内側で上記肉厚不均一部分から退避させる方向に変位させる事により通孔を形成する、請求項13に記載した通孔を有する金属製部材の製造方法。
- スライド工具の先端面のうちで最も突出した部分を金型の内面から突出させ、最も突出していない部分をこの内面と一致若しくはこの内面よりも凹んだ部分に位置させると共に、上記先端面を上記スライド工具の先端部に倣って屈曲した肉厚不均一部分の片面に当接させた状態から、このスライド工具を抜き孔の内側で上記肉厚不均一部分から退避させる方向に変位させる事により通孔を形成する、請求項13に記載した通孔を有する金属製部材の製造方法。
- 肉厚不均一部分の一部で板厚が漸次変化している部分が、ハイドロフォーム工法により素材の一部を膨らませて成る膨出部の側壁である、請求項8〜15のうちの何れか1項に記載した通孔を有する金属製部材の製造方法。
- 金属製部材が、中空管の一部をハイドロフォーム工法により径方向外方に膨らませ、この膨らませて成る膨出部の側壁部に通孔を形成したステアリングコラムであり、この膨出部の加工作業に続いてこの通孔の形成作業を行なう、請求項16に記載した通孔を有する金属製部材の製造方法。
- 中空管の中心軸を含み、膨出部が膨出している方向と直角方向に拡がる仮想平面を考えた場合に、通孔全体を、この仮想平面から上記膨出している方向に外れた位置に形成する、請求項17に記載した通孔を有する金属製部材の製造方法。
- 膨らませた部分と膨らませていない部分とが、傾斜部又は段差部を介して連続しており、通孔のうちの少なくとも一部を、この傾斜部又は段差部に形成する、請求項17〜18のうちの何れか1項に記載した通孔を有する金属製部材の製造方法。
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