JP2007030876A

JP2007030876A - パイプ部材

Info

Publication number: JP2007030876A
Application number: JP2006242896A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Tanaka; 繁樹田中; Mikio Morinaga; 幹夫森永; Hiroshi Kajima; 寛鹿島
Original assignee: Bestex Kyoei Co Ltd
Current assignee: Bestex Kyoei Co Ltd
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2006-09-07
Publication date: 2007-02-08

Abstract

【課題】パイプ部材を部分的に多重管構造にするとともにこの多重管構造の部分を拡管工法を用いて拡径することで、各部位毎に必要とされる強度・剛性を確保しつつ軽量化を図ったパイプ部材を提供する。
【解決手段】大径の金属製パイプ１３に小径の金属製パイプ１１を嵌合して長手方向の所定範囲を二重管構造とし、この二重管構造部分の両パイプ１１，１３を拡管工法によって拡径一体化する。パイプ部材の所定部分を二重管構造にすることで、各部位別に必要な強度・剛性をもたすことができ、また、二重管構造部分の両パイプを拡径することで両パイプを接合できる。高い強度が要求されない部位は小径のパイプで構成するのでパイプ部材を軽量化できる。各パイプ１１，１３の材質は機械構造用炭素鋼である。小径の金属製パイプ１３をアルミニウムとしてさらなる軽量化を図ることもできる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば自動車のステアリングハンガービーム等のメインビームを構成するパイプ部材に係り、詳しくは長さ方向の一部を多重管構造の大径部として強度向上と軽量化を図ったパイプ部材に関する。

図１０は従来の右ハンドル用のステアリングハンガービームの一例を示す分解斜視図である。ステアリングハンガービームは、自動車の幅方向に横架されてインストルメントパネルをボディに取り付けるための部材であり、このステアリングハンガービームは、図１０に示すように、メインビームを構成するパイプ部材に各種ブラケット等を取り付けて構成されている。

上記メインビームを構成するパイプ部材は、図１１に示すように、同じ材質、外径、板厚（例えば機械構造用炭素鋼、外径６０．５ｍｍ、板厚２ｍｍ）の１本のパイプで構成されている。このパイプは、機械構造用炭素鋼（ＳＴＫＭ）やアルミニウム等の金属で形成されている。

また、強度・剛性が要求されるドライバ（運転者席）側のみパイプを拡管して断面を大きくしたパイプ部材が用いられることがある。例えば、特開平８−５８４３２号公報には、運転席側にてステアリングを支持する板厚の厚い大径部と、助手席側にて内装部品を支持する板厚の薄い小径部と、大径部と小径部を連結するテーパ部とを備えたインストルメントパネル用リインホースメント、リインホースメントの製造に用いる中空段付パイプ、及びリインホースメントの製法が記載されている。

さらに、上記メインビームを構成するパイプ部材として、図１２に示すように、材質、外径、板厚の異なる２種類のパイプを溶接で接合した分割型のパイプ部材が用いられることもある。例えば、アシスタント（助手席）側に機械構造用炭素鋼（ＪＩＳＧ３４４５ＳＴＫＭ１１Ａ）、外径４２．７ｍｍ、板厚１．２ｍｍのパイプＡを用い、ドライバ（運転者席）側に機械構造用炭素鋼（ＪＩＳＧ３４４５ＳＴＫＭ１３Ｂ）、外径６０．５ｍｍ、板厚２ｍｍのパイプＢを用い、大径のパイプＢの一端側を絞り加工でその外径を小径のパイプに合わせ、その後に両パイプＡ，Ｂをアーク溶接等で接合したものが用いられる。

図１１に示した１体型のパイプ部材は、強度・剛性の最も必要な部位に合せて材質、外径、板厚が決定されるため、強度・剛性の不要部に対してはオーバースペックとなるとともに重量過多となる。図１２に示した分割型のパイプ部材は、接合のためのコストがかかる。

さらに近年では、自動車の衝突時の安全対策のためにステアリングハンガービームに求められる性能が高くなり、要求値を満足させるために数々の部品が組み込まれるようになっている。このためステアリングハンガービームの全体重量が重くなり、アシスタント（助手席）側及びドライバ（運転者席）側等の各部位毎に必要とされる強度・剛性を確保しつつ、メインビームを構成するパイプ部材を軽量化することが望まれている。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、パイプ部材を部分的に多重管構造（二重管構造を含む）にするとともにこの多重管構造の部分を拡管工法を用いて拡径一体化することで、各部位毎に必要とされる強度・剛性を確保しつつ軽量化を図ったパイプ部材を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため本発明に係るパイプ部材は、金属製パイプの外側にこれよりも大径の金属製パイプを嵌合または圧入して長手方向の所定範囲を多重管構造とし、この多重管構造部分を拡径一体化した。

パイプ部材の所定部分を多重管構造にすることで、各部位別に必要な強度・剛性をもたすことができる。多重管構造部分の全体または一部を拡径することで、パイプを溶接することなく接合一体化できる。高い強度が要求されない部位は小径のパイプで構成するので、パイプ部材を軽量化できる。

なお、多重管構造部分の端部または端部に近い部分を拡径量が徐々に増加するテーパ部とすることで、この部分で強度が急激に変化するのを解消できる。また、小径の金属製パイプの材質と大径の金属製パイプの材質を異ならしめることで、各部位毎に必要な強度を得ることが容易になる。さらに、多重管を構成する１つの金属製パイプをアルミニウム製とすることがさらなる軽量化できる。

また、本発明に係るパイプ部材をインストルメントパネルを取り付けるための部材のメインビームに適用し、運転席側から助手席側に至る長さの金属製パイプにこれよりも大径の金属製パイプを嵌合または圧入して運転席側を多重管構造とし、この多重管構造の部分が拡径一体化した構造とすることで、運転席側部位及び助手席側部位の各部位にそれぞれ必要な強度・剛性をもたすことができ、さらにパイプ部材の軽量化を図ることができる。

更に、本発明に係る他のパイプ部材は、外径を拘束された金属製パイプの内側にこれと略同径の金属パイプを縮径しつつ圧入することで多重管構造部分が一体化されている。このような構成とすることで、部分的に肉厚が異なる１本のパイプと同等のものを容易に製作することができる。

更に多重管構造の部分を内側から拡径することで多重管構造の部分の強度を更に向上させることもできる。
また、多重管を構成する１つの金属製パイプをアルミニウム製等の他の金属パイプとしてもよいのは前記発明と同様である。

以上に説明したように本発明によれば、パイプ部材を部分的に多重管構造にし、この多重管構造の部分を拡径一体化したので、各部位毎に必要とされる強度・剛性を確保しつつ軽量化を図ったパイプ部材を提供することができる。そして、本発明に係るパイプ部材を自動車のステアリングハンガービーム等のメインビームに用いることで、運転席側部位及び助手席側部位の各部位にそれぞれ必要な強度・剛性をもたすことができるとともに、ステアリングハンガービーム等を軽量化できる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るパイプ部材の外観斜視図、図２は本発明に係るパイプ部材の構造及び製作方法を示す部分断面図、図３は別実施例に係るパイプ部材の構造及び製作方法を示す部分断面図、図４は本発明に係るパイプ部材を適用した右ハンドル用のステアリングハンガービームの一具体例を示す分解斜視図、図５は本発明に係るステアリングハンガービーム用パイプ部材の各部位の外径と肉厚の一例を示すグラフである。

図１に示すように本発明に係るパイプ部材１０は、細径スチールパイプ１１のみからなる細径部１２と、細径スチールパイプ１１と大径スチールパイプ１３との二重管構造部分を同時拡管加工によって拡径した拡径部１４と、拡径寸法が徐々に変化するテーパ部１５とからなる。

このパイプ部材１０は、図２（ａ）に示すように、大径スチールパイプ１３に細径スチールパイプ１１を挿入した後に、図２（ｂ）に示すように、両スチールパイプ１１，１３を拡管工法によって一緒に拡管して製作される。

拡管には、一対のクランプ型１６ａ、１６ｂと、拡管ポンチ１７を使用する。即ち、細径スチールパイプ１１と大径スチールパイプ１３の端部外周部をクランプ型１６ａ、１６ｂの半割筒状の凹溝で挟持してクランプした後、先端部がテーパ形状の拡管ポンチ１７を一方の側から加圧しながら押込んで、パイプの一端部に拡径部１４を成形する。

具体例としては、大径スチールパイプ１３に機械構造用炭素鋼（ＪＩＳＧ３４４５ＳＴＫＭ１３Ｂ）、外径（φ）４５．０ｍｍ、板厚（ｔ）１．０ｍｍのものを用い、小径スチールパイプ１１に機械構造用炭素鋼（ＪＩＳＧ３４４５ＳＴＫＭ１１Ａ）、外径（φ）４２．２ｍｍ、板厚（ｔ）１．２ｍｍのものを用い、二重管構造部分の最外径を６０．５ｍｍにまで拡径する。両パイプ１１，１３を同時に拡管するので両パイプ１１，１３が接合される（拡管同時カシメ）。なお、拡管同時カシメを行なった後に、両パイプ１１，１３を溶接して接合を補強してもよい。

各パイプ１１，１３の材質、外径、板厚及び二重管部分の拡径寸法を適宜設定することで、各部位に別々の強度・剛性を持たせることができる。すなわち、各部位毎の要件を満足するようにパイプ部材の外径と板厚を自由に設定することができる。

また、小径のパイプと大径のパイプとで材質を異ならしめるようにしてもよい。例えば、小径のパイプを外径が４０ｍｍ、板厚が１．５ｍｍのアルミニウム製とし、大径のパイプを外径が４２．７ｍｍ、板厚が１．２ｍｍの機械構造用炭素鋼（ＪＩＳＧ３４４５ＳＴＫＭ１１Ａ）として、スチールパイプとアルミニウムパイプとの二重管構造とし、二重管構造部分を拡径する。このように、大きな強度・剛性が要求されない部位を細径のアルミニウムパイプにすることで、パイプ部材の軽量化が図れる。

図３（ａ）及び（ｂ）は別実施例を示す図２と同様の図であり、この実施例にあっては、大径パイプ１３の端部をいきなりテーパ部１５とせずに、そのまま残し、途中からテーパ部１５となるようにしている。

図４は本発明に係るパイプ部材を適用した右ハンドル用のステアリングハンガービームの一具体例を示す分解斜視図である。運転席側を二重管構造としこの部分を拡径することで、運転席側部位の強度・剛性を確保するとともに、大きな強度が要求されない助手席側を細径のパイプとすることでステアリングハンガービームの軽量化を図ったものである。

図５は本発明に係るステアリングハンガービーム用パイプ部材の各部位の外径と肉厚の一例を示すグラフである。図５において、横軸はパイプ長さ方向の位置を示し、縦軸は外径及び肉厚（板厚）を示している。助手席側を細径薄肉とし、運転者席側を大径厚肉とし、中間部位を中径中肉とすることで、各部位毎に要求される条件を満足させ、且つパイプ部材の軽量化を図ることができる。

図６は別実施例に係るパイプ部材の断面図、図７（ａ）は図６に示したパイプ部材を成形する型とポンチの成形前の状態、（ｂ）は成形後の状態を示した図である。
この実施例にあっては、パイプ部材２０全体の外径が等しくなっている。即ち、スチールパイプ２１,２２の単管構造部分は略同径とされ、多管構造部分は一方のスチールパイプ２１内側に他方のスチールパイプ２２が縮径された状態で圧入一体化されている。

以上のパイプ部材２０を製造するには、一方のスチールパイプ２１全体をクランプ型２３内に外径を拘束した状態で保持する。尚、クランプ型２３は２分割構造とされ、型合わせした状態の内径部には段部２３ａが形成され、この段部２３ａでスチールパイプ２１の一端を受けるようにしている。また、スチールパイプ２１の他端は雌テーパ２１ａが形成されている。

また、他方のスチールパイプ２２については基部（例えば全長の半分程度）を、
クランプ型２４内に外径を拘束した状態で保持する。このクランプ型２４も２分割構造とされ、型合わせした状態の内径部にスチールパイプ２２の一端を受ける段部２４ａが形成され、またスチールパイプ２２の他端には雄テーパ２２ａが形成されている。

以上において、クランプ型２３，２４の軸を一致せしめた状態で、クランプ型２３，２４を接近せしめる。すると、スチールパイプ２１先端の雌テーパ２１ａにスチールパイプ２２先端の雄テーパ２２ａが当接し、更にクランプ型２３，２４を接近せしめると、図７（ｂ）に示すように、スチールパイプ２２が縮径されつつスチールパイプ２１内に圧入される。

図８及び図９は図６に示したパイプ部材を成形する装置の別実施例を示す図であり、図８に示す実施例にあっては圧入芯金２５によってスチールパイプ２２をスチールパイプ２１内に圧入するようにし、図９に示す実施例にあってはガイド芯金２６によってスチールパイプ２２をスチールパイプ２１内に圧入するようにしている。いずれも圧入荷重によりスチールパイプ２２が曲がることを有効に防止できる。

尚、スチールパイプ２１の内面またはスチールパイプ２２の外面に潤滑剤を塗布するかボンデ処理を行っておくことが好ましい。

また、図面では多重管の例として二重管を示したが、三重管あるいはそれ以上でもよい。

本発明に係るパイプ部材の外観斜視図本発明に係るパイプ部材の構造及び製作方法を示す部分断面図別実施例を示す図２と同様の図本発明に係るパイプ部材を適用した右ハンドル用のステアリングハンガービームの一具体例を示す分解斜視図本発明に係るステアリングハンガービーム用パイプ部材の各部位の外径と肉厚の一例を示すグラフ別実施例に係るパイプ部材の断面図（ａ）は図６に示したパイプ部材を成形する型とポンチの成形前の状態を示した図、（ｂ）は成形後の状態を示した図図６に示したパイプ部材を成形する装置の別実施例を示す図図６に示したパイプ部材を成形する装置の別実施例を示す図従来のステアリングハンガービームの一例を示す分解斜視図従来のパイプ部材（１体型）の構造を示す図従来のパイプ部材（分割型）の構造を示す図

符号の説明

１０…パイプ部材、１１…細径スチールパイプ、１２…細径部、１３…大径スチールパイプ、１４…拡径部、１５…テーパ部、１６ａ,１６ｂ…クランプ型、１７…ポンチ、２０…パイプ部材、２１,２２…スチールパイプ、２３，２４…クランプ型、２５…圧入芯金、２６…ガイド芯金。

Claims

自動車の幅方向に横架されてインストルメントパネルを取り付けるための部材のメインビームを構成するパイプ部材であって、このパイプ部材は運転席側から助手席側に至る長さの金属製パイプにこれよりも大径の金属製パイプを嵌合または圧入して運転席側を多重管構造とし、この多重管構造の部分が拡径一体化されていることを特徴とするパイプ部材。
外径を拘束された金属製パイプの内側にこれと略同径の金属パイプを縮径しつつ圧入することで多重管構造部分が一体化されていることを特徴とするパイプ部材。
請求項２に記載されたパイプ部材の多重管構造部分を拡径したことを特徴とするパイプ部材。