JP2007533462A

JP2007533462A - フランジを有する構成要素の内部高圧成形による製造

Info

Publication number: JP2007533462A
Application number: JP2006537081A
Authority: JP
Inventors: カイ‐ウヴェ・ドゥーツィアック
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2004-09-11
Publication date: 2007-11-22
Also published as: US20080035628A1; CA2543265A1; DE10350145B4; DE10350145A1; EP1680240A1; WO2005051562A1

Abstract

本発明は、内部高圧成形によって、少なくとも１つのフランジ（６、８、１０、１１）を備える中空成形体を製造するための方法に関する。フランジ（６、８、１０、１１）の寸法及び位置は、内部高圧成形中に、具体化された最終的な中空成形体に対して変化しない。

Description

本発明は、内部高圧成形によって、少なくとも１つのフランジを有する中空成形体を製造する方法に関する。

フランジを有する従来の中空成形体は、一般に、押出し成形によって製造される。特に、自動車構造において、フランジは、例えば押出し成形によって製造された中空成形体を別の車体部分に固定するために必要である。

特許文献１は、例えば、フランジを有する押出し成形された成形体を開示しており、この成形体には、内部高圧成形が引き続き施され、この場合、構造部品の長さにわたるフランジの延在形状及び方向は、内部高圧成形工程に従って変形する間まで、寸法通りに確立されない。

しかし、フランジを有する押出し成形された中空成形体は、一般に、中空成形体のみを曲げ及び／又は広げるのに手間がかかることがあるという不都合を有する。この理由は、中空成形体におけるフランジの接続点が、成形力に対抗するテンションロッドのように機能するからである。さらに、この接続点における材料の蓄積により、フランジは十分に膨張することができず、したがって、中空成形体を制御して成形することができない。

板金素材からロール成形することによって、フランジを有する中空成形体を製造し、次に、中空成形体に内部高圧成形を引き続き施すことは、特許文献２から知られている。この場合、フランジの位置及び寸法が内部高圧成形中に成形されないように、フランジが予め確立される。しかし、このような方法はその実施が複雑になるが、この理由は、一方では、フランジに対する押さえ付け力に基づき、内部高圧成形中に変形すべき初期中空成形体におけるフランジの当該部分を正確に確立又は計算しなければならず、他方では、内部高圧を加えなければならないからである。さらに、この文献に示されている中空成形体には、初期中空成形体が、成形体の製造工程中の著しい硬化の故に、おそらく、目に見える残存縁部又は波状部として、ＩＨＰＦ工程によって製造される最終的な完成中空成形体に後に残る鋭利な縁部を有するという不都合がある。著しく硬化されたこのような成形体縁部の曲げ戻し又は延伸は、ＩＨＰＦ工程では完全に行うことができない。

独国特許出願公開第１０１３０７９４Ａ１号明細書独国特許出願公開第１９９０５３６５Ａ１号明細書

これらのことから、本発明の目的は、少なくとも１つのフランジを有する中空成形体を簡単に制御して製造できる中空成形体を製造する方法を提供することである。

この目的は、請求項１に記載の特徴を有する方法によって達成される。

本方法は、初期中空成形体が単一の板から成り、それに応じた板の折り曲げ加工又はロール成形によって、少なくとも１つのフランジが初期中空成形体の長手方向に形成されるという点で傑出している。特に、コイルから巻き戻される板金素材及び／又はロール成形板から板を製造できる。

次に、閉じた初期中空成形体を成形するために、板の接合位置が溶接され、閉じた初期中空成形体が内部高圧成形（ＩＨＰＦ：ＩｎｔｅｒｎａｌＨｉｇｈＰｒｅｓｓｕｒｅＦｏｒｍｉｎｇ）ツールに挿入される。挿入中に、少なくとも１つのフランジは、ＩＨＰＦツールの対応するキャビティに位置決めされ、内部高圧成形中に、規定された押さえ付け力によって所定位置で締め付けられる。

本発明によれば、一方では、ＩＨＰＦツールの内側輪郭、他方では、内部高圧成形中にフランジに加えるべき押さえ付け力は、フランジの位置が、その後成形される完成中空成形体に対して常に変化しないように選択される。

この場合、本発明によれば、完成中空成形体内への材料流動が内部高圧成形中に決して生じないような大きさになるように、押さえ付け力を確立することが可能である。

しかし、ある状況下では、フランジから完成中空成形体への材料流動が可能になることを望む場合もあるので、それに対応する押さえ付け力を選択すべきである。

本発明によれば、板の折り曲げ加工又はロール成形中に異なる方法でフランジを形成できる。

したがって、一方では、折り曲げ加工又はロール成形中に板の材料を二重にすることによって、フランジを形成することが可能であり、すなわち、板が折り曲げられるか又はロール成形され、フランジが形成される。

他の方法は、板の２つの端部が、フランジを形成するための重畳接合を形成するように、板を折り曲げ加工又はロール成形することである。

しかし、板の一方の端部を折り曲げ加工又はロール成形して、フランジを形成することも可能であり、折り曲げ加工又はロール成形中に、他方の端部がフランジと初期中空成形体との間の移行領域に当接するように、他方の端部を成形することも可能である。

閉じた初期中空成形体を形成するために、板がその自由端の領域で互いに溶接される。これらの自由端は、フランジ領域に又はこの領域の外側に位置することができるので、そこで、溶接がその都度行われる。

フランジからの材料流動が、内部高圧成形中に望まれる場合、溶接部は、いずれにしろ、初期中空成形体のフランジ領域の外側に位置する。

本発明による方法によって製造される中空成形体は、例えば、ルーフフレーム、サイドシル、クロスメンバ、又は車体フロアアセンブリの長手方向部材及び横方向部材として車体構造に使用するために適切であり、この場合、次に、例えば抵抗スポット溶接のような従来の接合工程によって、隣接する車体部品をフランジに取付けることができる。

本発明による方法のさらなる利点及び特徴は、添付図面に基づく以下の説明から明らかになる。

図１には、頂部２と底部３とから成るＩＨＰＦツール１が概略的に示されている。頂部２と底部３の両方は、最終的な完成中空成形体の輪郭に一致するキャビティ４を形成する。

初期中空成形体５に成形される板金素材がこのキャビティ４に挿入される。初期中空成形体５は、キャビティ４の対応するセクション７の所定の位置で締め付けられるフランジ６を有する。

材料流動がフランジ６の領域から完成中空成形体に生じることがないか、又はこのような材料流動が可能にならないような押さえ付け力によって、所定位置での締め付けを行うことができる。

一例として、図２ａと図２ｂは、フランジ８が、板の自由端の重ね接合によって形成される初期中空成形体５を示している。次に、フランジ８を溶接でき、溶接部９がフランジ８の接合領域に設けられる（図２ａ）、又は溶接部９がフランジ８に対して横切ってフランジ８にわたって設けられる（図２ｂ）。

さらに、一例として、図３は、板の自由端が適切に折り曲げられ、他方の自由端が、フランジ１０と初期中空成形体５との間の移行領域に溶接されることによって、フランジ１０が形成される初期中空成形体５を示している。

別の方法は、板が折り曲げられて、フランジ１１のために設けられた領域で重畳するように、初期中空成形体５のフランジ１１を成形することである。このことは、単一フランジ１１に関しては図４ａに、２つのフランジ１１に関しては図４ｂに一例として示されている。両方の場合とも、溶接部９は、初期中空成形体５の領域のフランジの外側に位置する。内部高圧成形中にフランジ１１の領域からの材料流動が許容される場合に、フランジ領域の外側に確保された溶接部９を有するこのような初期中空成形体が使用されることが好ましい。

フランジを所定位置で締め付けているＩＨＰＦツールの概略図である。溶接位置が異なる初期中空成形体の図面である。溶接位置が異なる初期中空成形体の図面である。単一フランジを有する別の初期中空成形体の図面である。フランジ領域の外側に溶接部を有する初期中空成形体の図面である。フランジ領域の外側に溶接部を有する初期中空成形体の図面である。

Claims

中空成形体に沿って延在する少なくとも１つのフランジ（６、８、１０、１１）を有する中空成形体を製造する方法であって、
−初期中空成形体から突出する少なくとも１つのフランジ（６、８、１０、１１）の形成を伴う、板から初期中空成形体（５）を折り曲げ加工又はロール成形するステップと、
−前記初期中空成形体（５）の接合位置を溶接するステップと、
−前記初期中空成形体（５）の内部に流体を用いて内部高圧を加えることにより、前記初期中空成形体（５）を完成中空成形体に内部高圧成形（ＩＨＰＦ）するステップであって、前記少なくとも１つのフランジの位置及び寸法が、前記内部高圧成形中に前記完成中空成形体に対して変化しないように、前記少なくとも１つのフランジ（６、８、１０、１１）がＩＨＰＦツール（１）の所定位置で締め付けられるステップと、
からなる方法。
前記閉じられたＩＨＰＦツール（１）内の前記少なくとも１つのフランジ（６、８、１０、１１）に、前記フランジ（６、８、１０、１１）から前記完成中空成形体への材料流動を前記内部高圧成形中に防止する押さえ付け力が作用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記閉じられたＩＨＰＦツール（１）内の前記少なくとも１つのフランジ（６、８、１０、１１）に、前記フランジ（６、８、１０、１１）から前記完成中空成形体への画定された材料流動を前記内部高圧成形中に可能にする前記の種類の押さえ付け力が作用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記少なくとも１つのフランジ（６、８、１０、１１）が、前記折り曲げ加工又はロール成形中に前記板の材料を二重にすることによって形成されることを特徴とする請求項２あるいは３に記載の方法。
前記少なくとも１つのフランジ（６、８、１０、１１）が、前記折り曲げ加工又はロール成形中に前記板の一方の端部によって形成され、前記板の他方の端部が、前記フランジ（６、８、１０、１１）と前記初期中空成形体（５）との間の移行領域に当接することを特徴とする請求項２あるいは３に記載の方法。
前記初期中空成形体（５）が、前記フランジ（６、８、１０、１１）の領域で又は前記フランジの領域の外側で溶接されることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の方法。