JP2007509755A - 二室中空プロファイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、二室中空プロファイル（２、３０）の製造方法に関する。空間（１１、１２）の壁部（９、１０、１４、１５、２７、２８）は、単一ピースで互いに接続される。単一のキャビティ（３）を備える管状中空形材（１）が使用され、かつ比較的簡単な方法で二室中空プロファイル（２、３０）を確実に製造するために、互いに少なくともほぼ平行に延びる２つの部分的管部（５、６、２３、２６）を形成するように、素材（１）がアーチ状にされる。このようにアーチ状にされた素材（１）は、互いに向かい合っている部分的管部（５、６、２３、２６）の壁部（９、１０、２７、２８）が、内部の高圧流体によって互いに隣接して、残りの壁部（１４、１５）が成形ツールのプレス成形部に隣接するまで、内部高圧成形ツールに挿入され、かつ素材は中空プロファイル（２、３０）の最終形状に膨張される。

Description

本発明は、請求項１の前段に記載の二室中空プロファイルの製造方法に関する。

一般的な種類の方法は、特許文献１により開示されている。この文献は、成形ツールを用いて、中空プロファイルから二室中空プロファイルの形状に製造される中空プロファイルを内部高圧成形するための方法を記載している。互いに平行に延びかつ分割壁によって互いに分割された押出し成形プロファイルの管状中空スペースが室を形成する押出し成形プロファイルは、二室中空プロファイルとして使用される。室を囲む壁部と中間分割壁とが、粘着材料接合によって共に接続され、すなわち、室を囲む壁部と中間分割壁とが一体的に接合される。このように形成された押出し成形プロファイルは内部高圧成形ツールに挿入され、この次に、高圧液体が両方の室内に加えられ、二室中空プロファイルの壁部を膨張させるために用いられる。壁部が成形ツールの凹部キャビティに当接するまで、膨張が維持される。しかし、膨張中に、分割壁は、隣接する壁部に、ある種類の引張アンカーを形成し、この結果、膨張された二室中空プロファイルのこの領域に、窪んだ個所が生じる。同時に、分割壁が細長くなり、分割壁の壁厚が薄くなる。中空プロファイル材料の膨張容積と、膨張工程で達成すべき変形度とに応じて、分割壁に、及び室の壁部が分割壁に直接隣接する当該領域に、引裂きが生じることがある。このことは、一般に、膨張工程中に生じるので、形成すべき二室中空プロファイルの所望の輪郭及び所望の断面を得ることが難しく、この結果、部分的に成形された中空プロファイルを不良部品として廃棄しなければならない。

独国特許発明第１９９０９９２４Ｃ２号明細書

本発明の目的は、二室中空プロファイルを確実に製造する比較的簡単な方法を提供することである。

本発明によれば、この目的は、請求項１に記載の特徴によって達成される。

二室中空プロファイルが、単一の管状中空形材を曲げることによって製造され、これにより、高価な押出型を省略できるので、本発明による方法の実行が特に容易になる。内部に加える高圧液体を用いて、何の問題も生ずることなく確実に膨張させることができるが、この理由は、分割壁が従来のような１つの壁層から成るのではなく、曲げ加工から得られた２つの壁層という完全に新しい構成から成るからである。これによって、分割壁は、中空プロファイルの膨張容積を相殺する可能性がある引張アンカーとしてもはや機能しない。したがって、中空形材の壁部が成形ツールの凹部キャビティに完全に当接するまで、損傷を受けることなく、中空形材を膨張させることができる。このようにして、より高い変形度も達成できる。二室中空プロファイルの一方の端部は、曲げセクションによって閉じられるので、成形工程中の内部への高圧に対する中空プロファイルのシーリングが実質的に容易になるが、この理由は、中空プロファイルの開口端のみをシールするだけで済むからであり、これにより内部高圧成形工程用の装置のコストも低減される。閉鎖端の存在により中空プロファイルに対する腐食防止の向上効果も得られるが、これは、この閉鎖端において、少なくとも、水分が中空プロファイルに入ることがないからである。これによって、他の部品と共に組み立てるときに、具体的には水分にさらされる組立個所に閉鎖端を有する仕上げ成形された中空プロファイルを有利に使用できる。例えば、自動車構造のフレーム又は部材を製造する際に、本発明による方法を用いることが可能である。

請求項２に記載の本発明の方法の好ましい発展形態では、中空形材は、その長手方向に直行する軸線を中心に曲げられる。この軸を中心とする素材の湾曲部は、２つの管部が互いに支え合う本発明の容易かつ確実な構成を実現する。

請求項３に記載の本発明の他の好ましい発展形態では、曲げ加工時に、細長い部材を中空形材の２つの管部によって挟むようにされる。この部材は、曲げ用の芯金として及び取付部として同時に機能することが可能であり、包囲時に、曲げ加工の結果として、この部材を二室中空プロファイルに単に接合することが可能であり、プレス嵌めを形成する。このプレス嵌めも、加工中に流体内部高圧が作用して、二室中空プロファイルを膨張させることにより達成できる。したがって、本発明による方法の発展形態によって、構成要素を組み立てる際に、溶接等のような別個の高価な接合作業を省略できる。代わりに、中空形材の管部によって、部材を包囲してもよく、この結果、内部高圧成形前又はその後に、部材を２つの管部の囲いから引き抜くことができる。次に、二室中空プロファイルのこのように形成された丸穴は、様々な方法に有用である。例えば、丸穴は、吊り下げループとして機能し得るか、あるいは取付部、ケーブル又は媒体搬送管用の簡単な貫通案内ブッシュとして使用し得る。部材は、棒の種類の固体材料から成り得るか、又は周囲が囲まれた中空プロファイルの形態をとり得る。中空プロファイルの場合、それが押し潰されることを防止するために、曲げ加工及び内部高圧成形動作中に、このプロファイルを液体媒体又は固体媒体で充填することが可能である。

請求項４に記載の本発明の他の特に好ましい発展形態では、中空形材の一方の端部は、中空形材の長手方向に対して４５°の軸線を中心に曲げられ、そして他方の端部は、４５°の軸線と鏡面対称的な軸線を中心に曲げ戻され、このように製造された中空形材の管部の対向する壁部は、素材の境界軸に沿って延びる。中空形材を二重に曲げた結果として、二室中空プロファイルが創成され、このプロファイルの管部は、互いに支え合わずに、互いに並んでいる。この工程によって製造された二室中空プロファイルの極めて平坦な形状の閉鎖端とは、この閉鎖端が、支持体又はコンソールとして、又は平坦なセクションが穿孔された場合にシートとして機能できることを意味する。

請求項５に記載の本発明の他の好ましい発展形態では、中空形材は、曲げ加工前に液体媒体又は固体媒体で充填される。このことは、曲げ加工中に生じるしわ又はひだをほぼ防止するのに役立つ。次に、固体媒体は、少なくとも、曲げ加工後に中空形材から解放される。別の内部高圧成形動作用の液体媒体は圧力流体として適切に使用することが可能であり、この結果、この動作時に、中空形材の新たな充填を省略でき、このために、時間が節約され、装置のコストが低減される。

請求項６に記載の本発明の他の好ましいさらなる発展形態では、２つの管部の２つの対向する壁部は、内部高圧成形前に接着剤又は半田で被覆される。接着剤又は半田で被覆することにより、内部高圧成形後の熱処理によって、２つの管部を互いに固定接合することが可能になる。接着剤被覆の場合、曲げ加工中でも、この接着剤を活性化させることも実行可能であり、この結果、２つの管部が互いに当接したときに、接着剤接合は既に生じている。

本発明の他の特に好ましい発展形態では、２つの管部の少なくとも一方は、他方の管部と対向する壁部でプレスされ、１つ以上のインターロック要素を形成する。これらのインターロック要素の反対側の対応する個所において、インターロック相手要素が、他方の管部の対向する壁部に形成される。インターロック要素をプレスし、かつインターロック相手要素を形成し、前記インターロック要素と前記インターロック相手要素とが互いに正確に反対側にあるように配置することによって、曲げ加工に続き、特に内部高圧成形動作後に、インターロック要素がインターロック相手要素に結合するか又はインターロック相手要素がインターロック要素に結合して、確実なインターロック接続が中空プロファイルの２つの管の間に形成される。このことは、管部が機械的応力を受けて互いに横方向にねじ切れることを防止するのに役立つ。インターロック相手要素を形成する際に、中空形材の膨張と同時に内部高圧成形することによって、この形成を行うことが有利であり、これらの要素は、壁部からインターロック要素内に形成される。したがって、インターロック相手要素の経済的形成について、内部高圧成形工程が、２つの異なる目的のために用いられる。しかし、任意の製造段階において、二室中空プロファイルのインターロック相手要素をプレスすることも同様に実行可能である。中空形材の２つの管部を任意の方向で互いに強固に保持することを保証するために、インターロック要素及びインターロック相手要素が奥が横方向に拡がるような窪み（アンダカット）を有するように、インターロック要素及びインターロック相手要素を設計しても良い。このことにより、インターロック相手要素が、やや軽い機械的圧力を受けてインターロック要素にラッチされることが可能になる。

請求項８に記載の本発明の他の好ましい発展形態では、２つの管部は、内部高圧成形中に、互いに離れた壁部で穿孔されることが好ましい。次に、２つの管部の対向する壁部は、それぞれの穴に通される雄型と、他方の管部のそれぞれの穴に同様に通される雌型とによって折り曲げ接合される。折り曲げ接合とは、２つの管部が互いに強固に固定されることも意味する。この接合方法の後に、内部高圧成形ツールの内部で内部高圧を持続する状態で内部高圧成形動作を引き続き行うことが可能であり、支配する高い背圧により、パンチ穴の領域に、窪んだ個所が生じないことが保証される。内部高圧成形ツールの外側における引き続く動作で、二室中空プロファイルの穿孔及び折り曲げ接合も行うことができる。

図面に示した複数の典型的な実施形態を参照して、本発明について以下により詳細に説明する。

図１は、直線的に延び、かつ二室中空プロファイル２を製造するための最初の基材として使用される中空円筒状の管状中空形材１を示している。円形円筒断面が設けられた中空形材１は、その内部に単一の中空スペース３を有する。ここで、二室中空プロファイル２は、図２によれば、中空形材１を、その長手方向に対する直交軸４を中心に曲げ戻して、２つの管部５と６が少なくとも実質的に互いに平行に延びるまで、すなわち、中空形材１の一方の端部７が約１８０°だけ曲げ戻されるまで、２つの管部５と６を曲げることによって製造される。曲げ加工前に、中空形材１は、層８の個所に接着剤又は半田が設けられ、この個所は、曲げた後に、管部５と６の対向する壁部９と１０になる。次に、曲げられた中空形材１は、内部高圧成形装置にセットされることにより、その開口が閉じられる。内部高圧成形ツールによる加圧時に、２つの管部５と６が互いに圧接されるので、室温で接着特性を既に発現する適切な接着剤を選択することによって、２つの管部５と６が互いに接着される。２つの管部５と６の圧入位置とは、曲げられた中空形材１が、成形すべき二室中空プロファイル２の予備形状を既にとっていることを意味する。ここで、閉鎖動作中に、曲げられた中空形材１を圧縮することも実行可能であり、この結果、前記予備形状は、二室中空プロファイル２の２つの管部５と６の所望の長方形断面に極めて近くなる。

次に、管部５と６の端部７と１３の空間１１と１２は、適切な形状の軸方向型によってシールされ、その次に、軸方向型は、内部に高圧液体を供給し、この圧力は、互いに離れた壁部１５も含む曲げられた中空形材１の壁部１４の周囲全面が、成形ツールの凹部キャビティに当接するまで、曲げられた中空形材１を膨張させる。二室中空プロファイル２が内部高圧成形ツールから取り外された後に、２つの管部５と６がもはや跳ね戻って互いに離れることがなく、したがって互いに当接し続けるように、管部５と６の対向する壁部９と１０は、高圧流体によって互いに圧接される。中空形材１の内部に高圧を伝達する圧力流体は、成形が完了すると解放されて、空間１１と１２から導出される。最後に、内部高圧成形ツールが開かれ、かつ仕上げ成形された二室中空プロファイル２が、この内部高圧成形ツールから取り外される。このように成形された二室中空プロファイル２は、図３から見ることができる。

２つの管部５と６の接着剤接合の代わりに又はそれに追加して、それらの管部の壁部９と１０を互いに折り曲げ接合することが可能である。このことを行うために、折り曲げ接合のための壁部９と１０へのアクセスを得るように、互いに離れた壁部１５に穴１６をあけることが必要である。壁部１５の個所が窪むことを防止するように、穿孔及び折り曲げ接合を実行でき、一方、内部高圧成形ツール内で中空形材１が膨張した後、内部高圧が依然として持続する。折り曲げ接合及び穿孔を伴う加工順序を簡単にするために、一方のピアスパンチの端面は雌型を有することが可能であり、一方、反対側のピアスパンチの端面は、２つの壁部９と１０の中空形材材料を他方のパンチの雌型に押し込むことができるような形状を有する。この加工では、折り曲げ接合により、ノブ形状又は溝形状の隆起部１７が形成されるが、この隆起部は、この加工によって、アンダカットを有利に有するので、折り曲げ接合によって達成される確実なインターロックにより、２つの管部５と６をほぼ永続的に共に接合できる。さらに又は代わりに、２つの管部５と６の少なくとも一方に、例えば管部６の方に、溝形状のインターロック要素１８をプレスすることも実行可能である。高圧液体によって行われる膨張工程中に中空形材１が膨張することにより、管部５の壁部９はインターロック要素１８に膨張され、インターロック相手要素１９と同一形状が形成される。このことにより、図４から理解できるように、管部５と６の少なくとも横方向の保持が互いに達成される。

この場合細長い管の形状の細長い部材２０は、曲げ加工時に中空形材１に取付けることが可能であり、このことにより、前記部材が、中空形材１の２つの管部５と６によって包囲される。内部高圧成形工程では、管部５と６を有する中空形材１は部材２０の形状に変形され、この結果、各管部５と６が半円断面の凹部２１を得る。代わりに、中空形材１の曲げ加工中に部材２０を過度の圧縮から保護するために、中空形材１を適切な時点で予備成型することが実行可能であり、これによって、凹部２１が形成される。内部高圧成形工程中に、部材２０を別個の高圧回路に接続することも同様に実行可能であり、前記高圧回路は、加圧流体によって、中空形材１内を支配する外側に作用する内部高圧に対抗して部材２０を内側にブレースするように機能し、この結果、前記部材はその形状及び輪郭を保持する。さらに、曲げ加工前に、液体媒体又は固体媒体によって、中空形材１を充填することもできるので、曲げ加工が完了した後に、素材はその断面形状及び輪郭をほとんど変化せずに保持する（図５）。

図６〜図８は、本発明による方法の変形方法を示している。この場合、中空形材１の一方の端部７は、中空形材の長手方向に対して４５°の軸線２２を中心に曲げられ、中空形材１の残部の長手方向軸線２４に対して直角に突出する管部２３を形成する。次に、中空形材の他方の端部１３は、軸線２２と鏡面対称的な軸線２５を中心に曲げ戻され、管部２３に並んで位置する第２の管部２６を形成する。この場合に製造された管部２３と２６の対向する壁部２７と２８は、中空形材１の境界軸２９に沿って延びる（図７）。内部高圧成形法を用いて成形した後に、図８による長方形の室断面を有する二室中空プロファイル３０が得られる。折り曲げ加工方法とほぼ共通している曲げ加工方法の特定の性質とは、二室中空プロファイル３０が、その閉鎖端３１の個所に向かって平坦かつ先細に成形されることを意味する。さらに、図８に示したように、中空プロファイル３０の端部３１は頂部から底部に向かって先細になっている。その上、典型的な第１の実施形態の例に見られる接合方法をこの図８の典型的な実施形態に同様に適用できることに留意されたい。

本発明による二室中空プロファイルを製造するための管状中空形材の側面図である。 中空形材の長手方向に対する直交軸を中心に曲げ加工した後の図１の中空形材の斜視側面図である。 本発明による方法によって、予備成形されたのちに穿孔と折り曲げ接合された二室中空プロファイルの斜視側面図である。 本発明による方法によって、一方の管部にインターロック要素が成形され、かつ他方の管部にインターロック相手要素が形成された状態に仕上げ成形された二室中空プロファイルの開口端の細部の斜視側面図である。 本発明に従って製造され、円筒管に接続された二室中空プロファイルの細部の斜視側面図である。 一方の端部が、中空形材の長手方向に対して４５°の軸線を中心に曲げられている図１の中空形材の斜視図である。 図６の中空形材の他方の端部が、４５°の軸線と鏡面対称的な軸線を中心に曲げ戻されている図６の中空形材の頂面図である。 本発明による方法によって、図６と図７の中空形材が曲げられた状態に仕上げ成形された二室中空プロファイルの斜視図である。

Claims (8)

1. 中空プロファイルの壁部が互いに一体的に接合されることにより製造される二室中空プロファイルの製造方法において、
   単一の中空スペース（３）を有する管状中空形材（１）が使用され、
   該素材（１）が、少なくとも実質的に互いに平行に延びる２つの管部（５、６、２３、２６）を形成するように曲げられ、
   曲げられた前記素材（１）が、内部高圧成形ツールにセットされ、流体内部高圧によって、前記管部（５、６、２３、２６）の対向する壁部（９、１０、２７、２８）が互いに当接して、残りの壁部（１４、１５）が前記高圧成形ツールの凹部キャビティに当接して中空プロファイル（２、３０）の最終形状になるまで膨張させられることを特徴とする二室中空プロファイルの製造方法。
2. 前記中空形材（１）が、前記中空形材の長手方向に対する直交軸（４）を中心に曲げられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 曲げ加工時に、細長い部材（２０）が、前記中空形材（１）の前記２つの管部（５、６）によって包囲されることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の方法。
4. 前記中空形材（１）の一方の端部（７）が、前記中空形材の長手方向に対して４５°の軸線（２２）を中心に曲げられ、次に他方の端部（１３）が、この軸線（２２）と鏡面対称的な軸線（２５）を中心に曲げ戻され、このように製造された前記中空形材（１）の前記管部（２３、２６）の前記対向する壁部（２７、２８）が、前記素材（１）の境界軸（２９）に沿って延びることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記中空形材（１）が、前記曲げ加工前に液体媒体又は固体媒体で充填されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記２つの管部（５、６、２３、２６）の前記２つの対向する壁部（９、１０、２７、２８）が、内部高圧成形前に接着剤又は半田で被覆されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記２つの管部（５、６、２３、２６）の少なくとも一方が、他方の管部（５、６、２３、２６）とは反対側の前記壁部（９、１０、２３、２６）でプレスされ、１つ以上のインターロック要素（１８）を形成することと、該インターロック要素の反対側の対応する個所において、インターロック相手要素（１９）が、前記他方の管部（５、６、２３、２６）の前記対向する壁部（９、１０、２３、２６）に形成されることとを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記２つの管部（５、６、２３、２６）が、前記内部高圧成形中に、互いに離れた前記壁部（１５）で穿孔され、次に、前記２つの管部（５、６、２３、２６）の前記対向する壁部（９、１０、２３、２６）が、それぞれの穴（１６）に通される雄型と、前記他方の管部（５、６、２３、２６）の前記それぞれの穴（１６）に同様に通される雌型とによって折り曲げ接合されることとを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。

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