JP2009513354A - 縦方向にスロットを有し、そして、異なる断面を有するいくつかの縦方向セグメントを備えている中空形材を、金属シートから製造する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、長さ方向に沿って異なる断面を備える中空形材を製造する方法に関する。前記形材は、ダイ中において、切断金属シート（５，６，７）１片から成形される。本発明によると、縦方向断面（８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂ）の端部状に製造される凸形又は凹形ラウンディングが、移行領域（８，９）での材料過剰又は材料不足を引き起こし、それにより、前記移行領域（８，９）における成形の間に材料の薄化又は厚化を防止する。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、縦方向にスロットを有している中空形材、特に、縦方向にシーム溶接された中空形材の前製品としての中空形材を、金属シートから製造する方法に関するものであって、前記中空形材は、異なる断面を有するいくつかの縦方向セグメントからなり、そして、それらセグメントの少なくとも１つが、その長さ方向に沿って大きくなるか又は小さくなる。

前記種類の中空形材は、様々な方法及び手段から製造することができる。本発明の基礎となっている第１製造プロセスでは、個々の切断金属部片から中空形材を共に溶接する。従って、小直径の円筒状縦方向セグメントと、隣接している円錐状縦方向セグメントと、その上に接している大直径の円筒状縦方向セグメントとを有する中空形材は、一定の壁厚に関して完全に正確でなくてはならないが、縦方向セグメントを個々に切断し、次に、成形し、そして、最終的に共に溶接するので、その製造は複雑である。更に、溶接シームは、不規則な場所を形成し、そして、それらは、例えば、内部高圧成形（ｉｎｎｅｎｈｏｃｈｄｒｕｃｋｕｍｆｏｒｍｅｎ）による成形（ｕｍｆｏｒｍｕｎｇ）による追加の再加工に関して不利であり、そして、追加成形及びその後の作業での使用の間に、亀裂形成の開始点となる。

その他の公知の製造プロセスの場合では、中空形材を１片の切断金属シートから製造する。個々の縦方向セグメントにおいて異なる断面を得るために、内部高圧成形によって、中空形材を延伸させることができる。実施例に記載の中空形材形状の製造が望ましい場合には、断面延伸では壁厚が完全に犠牲になる。従って、前記製造プロセスは、限られた範囲にのみ適当である。

最後に、フランジを有する中空形材を製造する２段階の方法（ＤＥ１９０５３６５Ａ１）が公知であり、前記方法では、第１段階において、フック形状のフランジを有する長方形の中空形材と、段のある溝とを製造する。前記中空形材の断面を増加させるために、その後の段階において、内部高圧によって延伸させ、そして、結果として、その最終的な形状を達成する。中空形材の個々の縦方向セグメントでの異なる断面による、内部高圧成形の間での壁厚変化の前記問題は、この先行技術では解決されない。

本発明の目的は、縦方向に異なる断面を有する中空形材を、切断金属シートから製造する、より複雑でない製造プロセスを開発することであって、本発明では、不要な局部的材料減少が多くても最小限の範囲で発生し、そして、実質的にしわが発生しない。

本発明の目的は：
後の成形の間において、各々の移行(ｕｅｂｅｒｇａｎｇｓ)セグメントでの材料不足及び／又は材料過剰を補償する材料を提供するために、後の中空形材の小さい断面から大きい断面までの各々の移行セグメントにおいて、凸形の及び／又は凹形の縦方向形材端部のいずれかを有している切断金属シートの１片から開始すること；
材料を移動させて各々の移行セグメントでの材料不足及び／又は材料過剰を補償しながら、縦方向に延びる中央セグメントにおいて、前記切断金属シートをＵ字形に成形すること；
閉鎖したセグメントを有し、Ｕ字形に成形された前記金属シートを、中空形材に相当するダイの第１半部分へ挿入すること；
縦方向端部用のガイドブレードを使用して、Ｕ字形に成形された前記金属シートの側部を、ダイの第２半部分によって共に接触させ、材料を各々の移行セグメントへ移動させて材料不足及び／又は材料過剰を補償すること；及び
中空形材をダイから放出すること；
を特徴として有し、本明細書の冒頭で特定した種類の方法によって達成される。

Ｕ字形成形を、特に、相当する形状のコアを使用して、第１ダイ半部分中で実施することが好ましい。

本発明は、以下の思想に基づくものである。すなわち、中空形材のファブリケーションのために材料不足及び／又は材料過剰が発生する移行領域において、それらは、壁をストレッチングする（薄くする）か、又はアプセッティングする（厚くする）ことによって中空形材を形成しながら補償することが可能であり、この材料不足及び／又は材料過剰は、境界領域の凸形ラウンディング及び／又は凹形ラウンディングによって、材料がそれに応じて移動することにより補償され、従って、異なる直径をもつ縦方向セグメントをも有する中空形材が、切断金属シートの１部片からダイ中で製造され、臨界的な移行セグメントにおいてさえ、有意に薄くなることや厚くなることがない。凸形ラウンディング及び凹形ラウンディングは、厳密に円形の弧状形材の端部にわたるのではなく、全ての形材端部にわたり、その端部は、移行部（特に、端部）において別の急なコーナーを有しておらず、これが、多項式の一定曲線プログレッション（ｐｏｌｙｎｏｍｉｓｃｈｅｎ， ｓｔｅｔｉｇｅｎ ｋｕｒｖｅｎｖｅｒｌａｕｆ ｆｏｌｇｅn）に続くことは言うまでもない。

ダイ中での成形を容易にするために、ダイでの成形の前に、切断金属シートを、その縦方向の端部に沿って内側に曲げることができる。この場合、曲げられた縦方向端部の曲げ半径が、中空形材の最小の曲げ半径と、多くても等しくなることが好ましい。

本発明を、図面を参照しながら、詳しく以下に説明する：
切断金属シートの１片を示す説明図である。 屈曲縦方向端部を有する、図１に示す切断金属シートを示す説明図である。 コアを有するダイ中での、図１及び図２に示す切断金属シートの第１成形段階の斜視図である。 図３のダイ中での、図１及び図２に示す切断金属シートの第２成形段階の斜視図である。 ダイから放出された後の中空形材の斜視図である。

前記の実施態様においては、切断金属シートの１片から、図５に示す中空形材１を成形する。前記切断金属シートは、３つの縦方向セグメント２，３，４、すなわち、小直径の円筒状縦方向セグメント２と、円錐状に延伸している縦方向セグメント３と、大直径の円筒状縦方向セグメント４とからなる。従って、前記切断金属シートの１片を、３つのセグメント５，６，７へ分割することができる。セグメント５及び７は、実質的に長方形の断面を有している。これに対して、中間セグメント６は、実質的に台形の断面を有している。セグメント５，６，７の間の移行セグメント８，９において、まっすぐな形材端部が丸くなっており、そして、正確には、台形セグメント６から大きな長方形セグメント７への形材端部９ａ，９ｂが凹形であるのに対して、小さい長方形セグメント５から台形セグメント６への形材端部８ａ，８ｂは、凸形であるという事実によって、切断金属シート５，６，７の１片の特徴が構成されている。その結果、追加の材料が移行セグメント８において利用可能となり、その一方で材料が移行セグメント９から取り除かれる。こうした材料の追加及び／又は材料の除去によって、移行セグメント８のセグメント８ｃ，８ｄ内での材料の不足、並びに、移行セグメント９のセグメント９ｃ，９ｄ内での材料の過剰が、中空形材の製造の間に平均化され、補償される。

移行セグメント８，９における材料の追加及び除去の原理は、前記の実施態様では単純な幾何学形状に関して説明したが、楕円形、長方形、及び、様々な形状、例えば、円形から長方形などの形状の移行セグメントを有し、より複雑な中空形材の形状であっても実現することができる。

図１に示す切断金属シートを、段階的に成形して、図５の中空形材を成形する。始めに、縦方向端部６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ，５ａ，５ｂを、内側へ（特に、後の中空形材の最小曲げ半径と多くても等しい曲げ半径で）曲げることが好ましい。実際の成形用に前記の方法で用意される切断金属シートを、図２に示す。

次に、縦方向に延びる中央セグメントを有する前記切断金属シート５，６，７を、コア１１の補助で後の中空形材へ適合されるダイ１０ａ，１０ｂの第１半部分１０ａ中で、図３に従って成形すると、直立側部１２ａ，１２ｂを伴ってＵ字形部分が現れる。第１ダイ半部分１０ａでの前記成形段階において、材料が既に移行セグメント８，９へ移動し、従って、移行領域でのアプセット及び材料を厚くすること又は薄くすることは、多くても最小限の範囲でしか必要とされない。

図４に示す追加の成形段階において、（必要であれば、コア１１の除去の後に）、第２のダイ半部分１０ｂを降下させると、側部１２ａ，１２ｂが第２のダイ半部分１０ｂによって相互に折れ曲がり、コア１１と接触する。この場合、コア１１によって保持されているブレード１３は、縦方向端部を中央にする作用を有する。前記の第２成形段階の間でも、材料が移行セグメント８，９へ移動するので、材料を厚くすること及び薄くすることが実質的に生じない。

中空形材に成形された金属シートを放出した後で、縦方向端部を相互に接触させ、そして、線型の溶接可能な端部接合部を形成する。前記方法で予備成形された中空形材は、縦方向シームで溶接した後で、更なる成形、例えば、内部高圧成形に利用することができ、この場合、予備成形のために追加成形を比較的ほんのわずかしか必要としない。

両端部に、中間のセグメントよりも小さい断面を有する中空形材の場合に、第２成形段階のためにコアを除去する必要があることは言うまでもない。この場合、第２ダイ半部分１０ｂと共にブレード１３は、案内機能を担う。例えば、第２ダイ半部分１０ｂによって、ブレード１３を任意の態様で保持することができることは言うまでもない。

Claims (4)

1. 異なる断面を有するいくつかの縦方向セグメント（５，６，７）からなり、その縦方向セグメントの少なくとも１つの縦方向セグメント（６）が、その長さ方向に沿ってより大きくなるか又はより小さくなり、縦方向にスロットを有する中空形材（特に、縦方向にシーム溶接された中空形材の前製品としての中空形材）を、平坦な金属シートから製造する方法であって、
   後の成形の間において、各々の移行セグメント（８，９）での材料不足及び／又は材料過剰を補償する材料を提供するために、後の中空形材（１）の小さい断面から大きい断面までの各々の移行セグメント（８，９）において、凸形の及び／又は凹形の縦方向形材端部（８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂ）のいずれかを有している切断金属シート（５，６，７）の１片から開始すること；
   材料を移動させて各々の移行セグメント（８，９）での材料不足及び／又は材料過剰を補償しながら、縦方向に延びる中央セグメントにおいて、前記切断金属シートをＵ字形に成形すること；
   閉鎖したセグメントを有し、Ｕ字形に成形された前記金属シートを、中空形材（１）に相当するダイ（１０ａ，１０ｂ）の第１半部分（１０ａ）へ挿入すること；
   縦方向端部用のガイドブレード（１３）を使用して、Ｕ字形に成形された前記金属シートの側部（１２ａ，１２ｂ）を、ダイ（１０ａ，１０ｂ）の第２半部分（１０ｂ）によって共に接触させ、材料を各々の移行セグメント（８，９）へ移動させて材料不足及び／又は材料過剰を補償すること；及び
   中空形材（１）をダイから放出すること；
   を特徴とする、前記製造方法。
2. 前記切断金属シート（５，６，７）のＵ字形成形を、特に、相当する形状のコア（１１）を使用して、第１ダイ半部分（１０ａ）中で実施することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. ダイ（１０ａ，１０ｂ）中での成形の前に、前記切断金属シート（５，６，７）を、その縦方向端部（５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ）に沿って、内側に曲げることを特徴とする、請求項１及び２に記載の方法。
4. 曲げられた縦方向端部（５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ）の曲げ半径が、中空形材（１）の最小の曲げ半径と、多くても等しくなることを特徴とする、請求項３に記載の方法。

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