JP2018167283A - 管材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】長手方向の端部に座屈が生じるおそれのない管材の製造方法を提供する。
【解決手段】断面形状がＵ形状であり、Ｕ形状の２等分点を結ぶ線が湾曲し、２等分点を結ぶ線の弧の内側がＵ形状の曲げ部１１ａの内側にある湾曲部１２ａと、湾曲部１２ａの両端に隣接し、断面形状がＵ形状であり、Ｕ形状の２等分点を結ぶ線が直線である、またはＵ形状の２等分点を結ぶ線がＵ形状の曲げ部１１ａの外側を内側とする湾曲線である延長部１２ｂと、を備えた中間成形品１２に金属板１１をプレス成形する第１成形工程と、中間成形品１２のＵ形状の開口端１２ｃ同士を接近させる第２成形工程と、開口端１２ｃ同士を接合する造管工程と、を備える管材１３の製造方法を採用する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、管材の製造方法に関する。

例えば、自動車部品には、長手方向に対して交差する方向の断面形状が閉断面形状である部品がある。閉断面形状の自動車部品として例えば、車体骨格の一部を構成する部材や、サスペンション装置の部材が挙げられる。

例えば、車体骨格を構成する部材であるフロントサイドメンバは、断面がハット形状になるように成形されたハット状部材に、平板状部材を溶接することによって得られた閉断面形状の部材からなる。ハット状部材自体は閉断面形状ではないので、比較的複雑な形状にプレス成形することが可能である。例えば、長手方向に沿って曲げられた形状であっても比較的容易に成形可能である。従って、フロントサイドメンバやセンターピラーのように、２つの部材を接合して１つの部品を製造する場合は、比較的複雑な形状の自動車部品を製造可能である。

一方、サスペンション装置は、様々な大きさ・形状を有する閉断面形状の部品が相互に組み合わされて構成されている。サスペンション装置を構成する部品には、長手方向に沿って曲げられた管材が多く用いられる。こうした管材は、一般には、ＵＯ管や電縫管などの溶接管に対して曲げ加工を施すことで製造される。しかし、曲げ加工によって溶接管が座屈してしまう場合があり、座屈した溶接管は部品として使用できなくなる。そこで、特許文献１に記載のように、金属板をＵ成形して中間成形品とし、中間成形品を更にＯ成形することで、曲がった溶接管を製造し、これを自動車部品に適用する試みがなされている。

国際公開第２０１６／０４３２８０号

特許文献１に記載のように曲がった溶接管を金属板から成形する際、溶接管の溶接部が部品の曲げ部の内側になるように成形したい要求がある。溶接部は他の部分に比べて引張強度や疲労強度が弱いおそれがあるため、引張変形よりも圧縮変形に曝される箇所に溶接部を配置した方が破壊されにくくなるからである。しかし、溶接管の溶接部が部品の曲げ部の内側になるように成形した場合、管端部が成形途中に座屈し、所望の閉断面形状に成形できない問題が生じることが明らかになった。

座屈した箇所を観察したところ、座屈は管端側で起きていることがわかった。そこで発明者らは、座屈の原因を次のように推測した。座屈は、中間成形品をＯ成形する際に、管端になる角部が金型に当たり、角部が折れ曲がって（座屈して）発生する。Ｏ成形の際、曲げ部の断面の線長が縮む変形（伸びフランジ変形）が発生する。このため、管端になる箇所より曲げ部中央が金型に接触する時期と、突き合わされる時期が遅れる。このとき管端になる箇所が折れ曲がっていると、大きく座屈する。つまり、Ｏ成形時に中間成形品は図８に示すように変形するため、管端部で座屈が生じやすい。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、長手方向の端部に座屈が生じるおそれのない管材の製造方法を適用することを課題とする。

［１］ 断面形状がＵ形状であり、前記Ｕ形状の２等分点を結ぶ線が湾曲し、前記２等分点を結ぶ線の弧の内側が前記Ｕ形状の曲げ部の内側にある湾曲部と、前記湾曲部の両端に隣接し、断面形状がＵ形状であり、前記Ｕ形状の２等分点を結ぶ線が直線である、または前記Ｕ形状の２等分点を結ぶ線が前記Ｕ形状の曲げ部の外側を内側とする湾曲線である延長部と、を備えた中間成形品に金属板をプレス成形する第１成形工程と、
前記中間成形品の前記Ｕ形状の開口端同士を接近させる第２成形工程と、
前記開口端同士を接合する造管工程と、
を備える管材の製造方法。
［２］ 前記中間成形品の前記延長部の片側の長さＬが式（１）を満たす請求項１に記載の管材の製造方法。
Ｌ＞（Ｒ＋１．２５×θ−（１４×Ｈ／ｔ−２６））／（−０．４） …（１）
式（１）におけるＬ、Ｈ、Ｒ、θ、ｔは以下の通りである。
Ｌ：前記延長部における前記Ｕ形状の２等分点を結ぶ直線または湾曲線の長さ（単位：ｍｍ）
Ｈ：前記Ｕ形状の２等分点を結ぶ線と直交する断面内の前記管材の高さ（単位：ｍｍ）
Ｒ：前記管材における前記湾曲部の内側の曲率半径（前記湾曲部の前記Ｕ形状の２等分点を結ぶ線の曲率半径と前記Ｈとの差分）（単位：ｍｍ）
θ：前記湾曲部の挟み角度（前記湾曲部の端部の断面の法線同士のなす角）（単位：°）
ｔ：前記金属板の板厚（単位：ｍｍ）
［３］ 前記第１成形工程と前記第２成形工程の間に、前記中間成形品の前記Ｕ形状の開口端の輪郭形状を整える工程を備える［１］又は［２］に記載の管材の製造方法。
［４］ 前記造管工程後に、前記延長部を切断除去する［１］乃至［３］の何れか一項に記載の管材の製造方法。
［５］ 前記管材が自動車部品用の管材である［１］乃至［４］の何れか一項に記載の管材の製造方法。

本発明では、湾曲部の長手方向両側に延長部を有するＵ断面形状の中間成形品を製造し、これを第２成形工程において閉断面形状に成形する。延長部は、湾曲部の両端に隣接し、断面形状がＵ形状である。延長部のＵ形状の２等分点を結ぶ線は、直線かまたはＵ形状の曲げ部の外側を内側とする湾曲線となっている。
このような延長部は、管端側の断面の線長の長手方向の変化を抑えるために設ける。なぜなら、延長部の断面の線長は、湾曲部における断面の線長に比べ変化しにくいためである。延長部を設けることで、第２成形工程の初期において管端に成形される箇所が局所的に金型に当たり難くなる。その結果、図９に示すように、長手方向の断面の線長の変化が緩やかになり、管端になる箇所が局所的に金型に接触して生じる座屈を抑えることができる。
延長部を設けることで、ある程度の長さに渡って管端側になる箇所同士が突き合わされるため、長手方向中央の湾曲部になる箇所の突き合わせのタイミングが、管端部の突き合わせタイミングよりも多少遅れたとしても、管端側になる箇所は座屈しない。
また、延長部が真直部ではなく、曲げ部とは反対方向に曲がる場合は、更に管端部になる箇所が局所的に金型に当たり難くなるため、座屈が生じにくくなる。
このように、本発明の管材の製造方法では、湾曲部を有する中間成形品を製造する際に湾曲部の長手方向両側に延長部を形成しておき、次いで、中間成形品を加工して閉断面形状の管材とする。延長部を設けることで、上述のように第２成形工程の初期において第２上型が開口端と広い範囲で接触するようになり、開口端の座屈が生じにくくなる。その結果、本発明の管材の製造法によれば、接合部が湾曲部の湾曲方向内側に配置される管材を製造する際に、中間成形品の長手方向両端において座屈が起きにくくなり、湾曲部におけるしわの発生を抑制できる。

また、本実施形態の管材の製造方法によれば、中間成形品の延長部の片側の長さＬが式（１）を満たす範囲にすることで、中間成形品の長手方向両端における座屈の発生を確実に抑制し、湾曲部におけるしわの発生を防止できる。

更に、第１成形工程と第２成形工程の間で、中間成形品のＵ形状の開口端の輪郭形状を整える工程を行うことで、第２成形工程を行った際に開口端同士を適切に突き合わせることができ、しわの発生を防止できる。
また、造管工程後に、延長部を切断除去することで、所望の部品形状に成形することができる。

トーションビーム式サスペンション装置に使用されるトレーリングアームの一例を示す斜視図。 トレーリングアームの素管となる管材の製造工程の検討例を示す工程図。 図２に示す製造工程によって製造された管材の一部を示す斜視図。 管材を製造する際の第１成形工程を説明する斜視図。 管材を製造する際の第２成形工程を説明する斜視図。 第１成形工程及び第２成形工程を経て製造された管材を示す図であって、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、（ａ）の断面Ｘ_１、Ｘ_２における断面形状を示す図。 第１成形工程後の中間成形品の側面図。 中間成形品の開口端の形状と座屈との関係を説明する模式図。 中間成形品の開口端の形状と座屈との関係を説明する模式図。 本発明の実施形態である管材の製造方法を説明する工程図。 式（１）のパラメータを説明する模式図。

図１には、自動車部品の一例として、トーションビーム式サスペンション装置に使用されるトレーリングアーム１の斜視図を示す。図１に示すトレーリングアーム１は、略Ｓ字状に成形された中空筒状の部材からなる。トレーリングアーム１は、長手方向一端部１ｂの断面形状が矩形の閉断面形状とされ、長手方向他端部１ｃ側の断面形状が円形の閉断面形状とされている。長手方向一端部１ｂと長手方向他端部１ｃとの間には、２つの湾曲部１ｄ、１ｅが設けられている。湾曲部１ｄの断面形状は、長手方向一端部１ｂの断面形状と同様に矩形の閉断面形状とされている。一方、湾曲部１ｅの断面形状は、長手方向他端部１ｃの断面形状と同様に円形の閉断面形状とされている。湾曲部１ｄと湾曲部１ｅとの間における断面形状は、円形から矩形に徐々に変化している。

図１に示すトレーリングアーム１は、従来、例えば、中空筒状の金属管を用意し、曲げ加工により金属管に湾曲部１ｄ、１ｅを設け、更に、金属管の一端側の断面形状を矩形に成形することで製造される。しかし、金属管を曲げ加工すると、湾曲部１ｄ、１ｅまたはその近傍にしわが生じるおそれがある。そこで本発明者らは、金属板をプレス成形することで、湾曲部を有する閉断面形状の管材を製造することを検討した。

図２に、トレーリングアーム１の素管となる管材１ａの製造工程の検討例を示す。まず、図２（ａ）に示す金属板１ｇを用意する。次に、図２（ｂ）に示すように、第１成形工程として、プレス成形により、金属板１ｇの幅方向中央に、金属板の長手方向に沿う曲げ部１ｈを設けることで金属板１ｇをＵ形状に成形して中間成形品１ｍとする。また、中間成形品１ｍには、プレス成形時に、長手方向の全体に渡って湾曲部１ｎを設ける。また、中間成形品１ｍには、加工前の金属板１ｇの幅方向端部であった開口端１ｉが形成される。また、湾曲部１ｎは、開口端１ｉが湾曲形状の内側に位置するように湾曲する。

次に、第２成形工程として、図２（ｃ）に示すように、中間成形品１ｍの開口端１ｉ同士を接近させるように曲げ加工する。次いで、造管工程として、開口端１ｉ同士を接合して接合部１ｆを設けることで管材１ａを得る。

図３は、管材１ａの部分斜視図である。図３に示すように、管材１ａには、その上部に、管材１ａの長手方向に沿う接合部１ｆが設けられる。接合部１ｆは先に述べたように中間成形品１ｍの開口端１ｉ同士を接合させてなる。接合手法は例えば、溶接などが例示される。図３に示すように、接合部１ｆは、湾曲部１ｎの湾曲形状の内側に配置される。

本発明者らは図２に示した製法によって管材１ａを製造することを試みた。しかし、図２に示す方法では、管材１ａの長手方向両端部に座屈が生じるおそれがあることが判明した。以下、図２に示す管材１ａの製造方法における問題点を説明する。

図４は、管材１ａを製造する際の第１成形工程の斜視図である。第１成形工程では、ブランクとなる金属板１ｇを、第１上型２及びしわ押さえパッド３と、第１下型４との間に配置する。次いで、第１上型２及びしわ押さえパッド３と第１下型４とを相互に接近させることで、金属板１ｇに曲げ部１ｈを形成しつつ成形加工して図２（ｂ）に示すような中間成形品１ｍとする。加工前の金属板１ｇの幅方向両端が開口端１ｉになる。中間成形品１ｍは、曲げ部１ｈが設けられたことで、その長手方向と直交する方向の断面形状が略Ｕ形状とされ、かつ、長手方向の全体にわたって湾曲されている。湾曲の向きは、中間成形品１ｍにおけるＵ形状の２等分点を結ぶ線（以下、２等分線という）の方向によって定義する。図４に示す工程で製造された中間成形品１ｍの２等分線は、開口端１ｉ側が湾曲の内側になるように曲げられている。

次に、図５には、管材１ａを製造する際の第２成形工程の斜視図を示す。第２成形工程では、図５に示すように、中間成形品１ｍを、第２上型５と第２下型６との間に配置する。次いで、第２上型５及び第２下型６とを相互に接近させることで、中間成形品１ｍを成形して管材１ａとする。

図６（ａ）には製造された管材１ａを示す。また、図６（ｂ）、図６（ｃ）はそれぞれ、図６（ａ）の断面Ｘ_１、Ｘ_２における断面形状を示している。図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、管材１ａの長手方向中央部の断面Ｘ_１における断面形状は、目的とする円形の断面形状になっている。しかし、図６（ａ）及び図６（ｃ）に示すように、管材１ａの長手方向端部の断面Ｘ_２における断面形状は、円形ではなく、円形の一部が座屈して歪んだ形状になっている。特に、開口端同士の突き合わせ部分が大きく歪んでいる。

管材１ａの長手方向端部に座屈が生じた原因は、第２成形工程において開口端１ｉ同士を突き合わせる際に、開口端１ｉの両端部ｋ１が第２上型５に当たった際に座屈変形し、座屈変形したまま開口端１ｉが突き合わされたためである。

図７には、第２成形工程前の、中間成形品１ｍの側面図を示している。また、図７には、第２成形工程後の開口端１ｉの位置を二点鎖線で示している。第２成形工程前の開口端１ｉの長さをｑ１としたとき、第２成形工程後の開口端１ｉの長さｑ２は、成形前の長さｑ１よりも長くなる。すなわち、開口端１ｉは、第２成形工程によってその長手方向に沿って引っ張られ、開口端１ｉの長手方向中央部に引っ張り応力が集中する。開口端１ｉの中央部に引っ張り応力が集中してこの部分の材料が伸ばされると、開口端１ｉの長手方向に直交する周方向では、長手方向に伸ばされた分だけ材料が縮められる。一方、中間成形品の長手方向端部では、長手方向中央部に比べてほとんど変形しない。このため、長手方向端部では周方向に縮み変形が生じない。この状況を図示したのが図８である。

図８に示すように、第２成形工程にて加工中の中間成形品においては、長手方向中央部において材料が周方向に縮む一方で、長手方向端部では材料の形状に大きな変化はない。このため、第２成形工程中における開口端１ｉの高低差が広がり、開口端１ｉの長手方向端部ｋ１の先端の角度がψ１からψ２に小さくなる。これにより、第２上型が中間成形品に最初に接触する際に、開口端１ｉの長手方向端部ｋ１のみに当たりやすくなる。図８には、第２上型の接触範囲を点線の円で示している。これにより、長手方向端部ｋ１の角部が座屈しやすくなり、管材の長手方向端部において座屈が生じやすくなる。

そこで発明者らは、図９に示すように、中間成形品の長手方向両端部を湾曲部から遠ざけることで、第２上型が開口端１ｉの長手方向端部ｋ１のみに接触することを回避することを試みた。図９に示すように、第２成形工程にて加工中の中間成形品の長手方向中央部における材料の縮み量は、図８の場合と比べて大きな違いはないが、中間成形品の長さを長くして、長手方向両端部ｋ１の位置を湾曲部から遠ざけることで、第２成形工程中の開口端１ｉの高低差が小さくなり、長手方向端部ｋ１の先端の角度の変化がψ３からψ４への僅かな変化になる。そのため、第２上型の接触範囲が図９において点線の楕円で示した範囲に広がり、図８の場合に比べて、接触範囲が明らかに広くなる。このように、中間成形品における第２上型の接触範囲が広がることで、長手方向端部ｋ１の先端が座屈しにくくなり、管材の長手方向端部において座屈が生じにくくなる。

以下、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態の自動車部品用の管材の製造方法は、金属板をプレス成形してＵ形状の中間成形品を得る第１成形工程と、中間成形品の開口端同士を接触させて閉断面形状に成形する第２成形工程と、開口端同士を接合する造管工程とから構成される。第１成形工程において成形される中間成形品は、湾曲部と、湾曲部の長手方向両端にある直線状または湾曲した延長部とを有している。中間成形品の長手方向両端に延長部を設けることで、中間成形品における座屈の発生を抑制できるようになる。以下、本実施形態を図面を参照して説明する。

まず、図１０（ａ）に示すように、金属板１１を用意する。金属板１１の材質は特に限定されず、鋼、純アルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅合金などが例示されるが、自動車用部品として用いるには、鋼板またはアルミニウム合金板がよい。また、金属板１１の厚みは例えば４ｍｍ以下であることが好ましい。図１０（ａ）に示す金属板１１は、湾曲部及び延長部を有する中間成形品を得るために十分な長さを有することが好ましい。また、金属板１１の平面視形状は、単純な矩形であってもよいが、後述するトリム工程を省略するためにあらかじめ所定の形状に成形しておいてもよい。

次に、図１０（ｂ）に示すように、第１成形工程において、図示略の第１上型、第１下型及びしわ押さえパッドを用い、金属板１１をプレス成形することにより、中間成形品１２を製造する。より詳細には、金属板１１の幅方向中央に、金属板の長手方向に沿って曲げ部１１ａを設けることで金属板１１をＵ形状に成形し、中間成形品１２とする。また、中間成形品１２には、プレス成形時に長手方向中央部分に湾曲部１２ａを設ける。更に、湾曲部１２ａの長手方向両側には直線状の延長部１２ｂを設ける。延長部１２ｂの長さＬについては後述する。また、中間成形品１２には、開口端１２ｃが形成される。開口端１２ｃは、加工前の金属板１１の幅方向端部であったものである。開口端１２ｃは、中間成形品１２の長手方向に沿って延在している。

中間成形品１２は、長手方向全体にわたり、その断面形状がＵ形状となっている。すなわち、湾曲部１２ａ及び延長部１２ｂの断面形状がＵ形状となっている。Ｕ形状の底の部分にあたる部位に曲げ部１１ａがあり、Ｕ形状の上部には開口端１２ｃがある。湾曲部１２ａでは、Ｕ形状の２等分点を結ぶ線１２ｆが、曲げ部１１ａの内側に向かって湾曲している。すなわち、Ｕ形状の２等分点を結ぶ線１２ｆによって形成される弧の内側は曲げ部１１ａの内側である。また、延長部１２ｂでは、Ｕ形状の２等分点を結ぶ線１２ｆが直線になっている。延長部１２ｂは直線状に限らず、湾曲部１２ａの湾曲方向とは反対向きに湾曲していてもよい。この場合のＵ形状の２等分点を結ぶ線１２ｆは、Ｕ形状の外側に向かって湾曲する。

また、延長部１２ｂは、湾曲部１２ａの長手方向両側に必ず設ける必要がある。湾曲部１２ａの片側のみに延長部１２ｂを設けると、延長部１２ｂを設けない側の湾曲部１２ａの端部において座屈が生じてしまうので好ましくない。

曲げ部１１ａの断面形状は、図１０（ｂ）に示す例では半円弧形状であるが、円弧状に限るものではなく、楕円形状にしてもよく、角部を有する形状であってもよく、その他の形状にしてもよい。また、湾曲部１２ａの長手方向両側に２つの延長部１２ｂが形成されるが、各延長部１２ｂの長さは、後述する条件を満たす限り、同じ長さであってもよく、異なる長さであってもよい。また、図１０（ｂ）に示す延長部１２ｂは両方とも直線状であるが、本発明ではこれに限らず、一方または両方の延長部が、湾曲部１２ａとは反対側に湾曲していてもよい。

第１成形工程後に、開口端１２ｃの輪郭形状を整えるトリム工程を行ってもよい。第１成形工程後の中間成形品１２は、曲げ加工及び絞り加工を受けているため、全体的に変形量が比較的大きく、開口端１２ｃの輪郭形状が乱れる場合がある。開口端１２ｃの輪郭形状が乱れたまま次の第２成形工程を行うと、中間成形品１２の全長に渡って開口端１２ｃ同士を適切に突き合わせることができず、開口端１２ｃ同士の間に隙間が生じたり、開口端１２ｃ同士が部分的に重なったりする場合がある。トリム工程を必要に応じて行い、開口端１２ｃの輪郭形状を整えることで、第２成形工程において開口端１２ｃ同士を適切に突き合わせることができる。また、トリム工程は省略してもよい。例えば、第１成形工程における金属板１１の変形量を見越して、予め金属板の形状を所定の形状に成形したらか第１成形工程を行うことで、トリム工程を省略できる。

次に、図１０（ｃ）に示すように、第２成形工程において、図示略の第２上型及び第２下型を用い、中間成形品の長手方向全長に渡って、中間成形品１２の開口端１２ｃ同士を接近させる曲げ加工を行う。湾曲部１２ａの長手方向両側に延長部１２ｂがあるため、開口端１２ｃの長手方向端部の位置が湾曲部１２ａから離間し、これにより第２成形工程において中間成形品の開口端１２ｃの長手方向端部の先端の角度変化が少なくなる。このため、第２上型が開口端の長手方向端部のみならず、中央寄りの開口端にも接触するようになり、開口端の座屈が生じにくくなる。

延長部１２ｂの長さＬは特に限定されるものではないが、より好ましい延長部１２ｂの長さは下記式（１）により表すことができる。この下記式（１）は、実験的に求められたものであり、式（１）を満たすことで座屈をより確実に防止できることを確認している。

Ｌ＞（Ｒ＋１．２５×θ−（１４×Ｈ／ｔ−２６））／（−０．４） … （１）

なお、式（１）において、Ｌは、延長部１２ｂにおけるＵ形状の２等分点を結ぶ直線１２ｆまたは湾曲線１２ｆの長さであり（単位：ｍｍ）、Ｈは、管材１３の長手方向と直交する方向の高さであり（単位：ｍｍ）、Ｒは、管材１３における湾曲部１２ａの内側の曲率半径（湾曲部１２ａのＵ形状の２等分点を結ぶ線１２ｆの曲率半径と前記Ｈとの差分）であり（単位：ｍｍ）、θは、湾曲部１２ａの挟み角度（湾曲部１２ａの端部の断面の法線同士のなす角）であり（単位：°）、ｔは、金属板１１の板厚である（単位：ｍｍ）。図１１に、Ｌ，Ｈ，Ｒ、θをそれぞれ図示している。

次に、造管工程として、開口端１２ｃ同士を接合して接合部１２ｄを設ける。このようにして管材１３を製造する。

また、図１０（ｄ）に示すように、造管工程後の管材１３から延長部１２ｂを切断除去してもよい。図１０（ｄ）に示すように、湾曲部１２ａの両側にある２つの延長部１２ｂを切断除去してもよく、一方の延長部１２ｂを残し、他方の延長部１２ｂを切断除去してもよい。延長部１２ｂの切断除去は、目的とする自動車部品の部品形状に合わせて適宜選択すればよい。

本実施形態における延長部１２ｂは、管端側の断面の線長の長手方向の変化を抑えるために設ける。なぜなら、上述のように、延長部１２ｂの断面の線長は、湾曲部１２ａにおける断面の線長に比べ変化しにくいためである。延長部１２ｂを設けることで、第２成形工程の初期において管端に成形される箇所が局所的に金型に当たり難くなる。その結果、図９に示すように、長手方向の断面の線長の変化が緩やかになり、管端になる箇所が局所的に金型に接触して生じる座屈を抑えることができる。
また、延長部１２ｂを設けることで、ある程度の長さに渡って管端側になる箇所同士が突き合わされるため、長手方向中央の湾曲部になる箇所の突き合わせのタイミングが、管端部の突き合わせタイミングよりも多少遅れたとしても、管端側になる箇所は座屈しない。
また、延長部１２ｂが真直部ではなく、曲げ部とは反対方向に曲がる場合は、更に管端部になる箇所が局所的に金型に当たり難くなるため、座屈が生じにくくなる。

本実施形態の管材の製造方法では、湾曲部１２ａを有する中間成形品１２を製造する際に、湾曲部１２ａの長手方向両側に延長部１２ｂを形成しておき、次いで、中間成形品１２を加工して閉断面形状の管材１３とする。延長部１２ｂを設けることで、上述のように、第２成形工程の初期において、第２上型が開口端の長手方向端部のみならず、長手方向端部を含む広い領域に接触するようになり、開口端の座屈が生じにくくなる。その結果、本実施形態の管材の製造法によれば、中間成形品１２の長手方向両端において座屈が起きにくくなり、湾曲部におけるしわの発生を抑制できる。

また、本実施形態の管材の製造方法によれば、中間成形品１２の延長部１２ｂの片側の長さＬを式（１）を満たす範囲にすることで、中間成形品１２の長手方向両端における座屈の発生を確実に抑制し、湾曲部におけるしわの発生を防止できる。

更に、第１成形工程と第２成形工程の間で、中間成形品１２のＵ形状の開口端１２ｃの輪郭形状を整えるトリム工程を行うことで、第２成形工程を行った際に開口端１２ｃ同士を適切に突き合わせることができ、しわの発生を防止できる。
また、造管工程後に、延長部１２ｂを切断除去することで、所望の部品形状に成形することができる。

本実施形態の管材の製造方法は、例えば、自動車部品用の管材の製造方法に適用できる例えば、トーションビーム式サスペンション装置に使用されるトレーリングアームの製造方法に適用でき、金属板を成形加工することでトレーリングアームを製造できるので、従来の金属管を曲げ加工する場合に比べて外観不良の少ないトレーリングアームを製造できる。また、トレーリングアームを中空の閉断面形状の部品にすることができるので、自動車の軽量化にも貢献できる。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
板厚３．６ｍｍ、引張強度４４０ＭＰａの鋼板を用意し、図１０（ｂ）と同様にして、第１成形工程を行って鋼板を所定の形状の中間成形品に加工した。中間成形品は、湾曲部のみからなるものと、湾曲部及び延長部を有するものの２種類とした。延長部は、湾曲部の長手方向両側に隣接するように設けた。延長部は全て直線状とした。次いで、図１０（ｃ）と同様にして、第２成形工程を行い、中間成形品の開口端同士を接近させる加工を行い、次いで、開口端同士を突き合わせて溶接することにより、管材を製造した。得られた管材の外観を目視で確認し、しわなどの外観不良が発生していないかどうかを評価した。外観不良は以下の２段階で評価した。○：しわ発生なし。×：しわ発生。結果を表１に示す。

なお、表１における式（１）の右辺の値は、（Ｒ＋１．２５×θ−（１４×Ｈ／ｔ−２６））／（−０．４）とした。Ｈは、管材の長手方向と直交する方向の高さ（単位：ｍｍ）、Ｒは、管材における湾曲部の内側の曲率半径（湾曲部のＵ形状の２等分点を結ぶ線の曲率半径とＨとの差分）（単位：ｍｍ）、θは、湾曲部の挟み角度（湾曲部の端部の断面の法線同士のなす角）（単位：°）、ｔは、金属板の板厚（単位：ｍｍ）である。
また、延長部の長さＬは、延長部におけるＵ形状の２等分点を結ぶ線の長さとした（単位：ｍｍ）。

表１に示すように、実施例１〜６では、中間成形品の湾曲部の長手方向両側に、湾曲部に隣接する延長部を設けたことで、管材にしわが発生せず、外観不良が生じなかった。
一方、比較例１〜６では、管材にしわが発生して外観不良が生じた。比較例１、３、５は、延長部を設けなかったため、管材の長手方向両端部に、第２成形工程時に生じた座屈によるしわが発生した。また、比較例２、４、６は、延長部を設けたもの、その長さＬが十分でなかったため、他の比較例と同様にしわが生じた。

１１…金属板、１１ａ…曲げ部、１２…中間成形品、１２ａ…湾曲部、１２ｂ…延長部、１２ｃ…開口端、１２ｆ…２等分点を結ぶ線、１３…管材。

Claims (5)

1. 断面形状がＵ形状であり、前記Ｕ形状の２等分点を結ぶ線が湾曲し、前記２等分点を結ぶ線の弧の内側が前記Ｕ形状の曲げ部の内側にある湾曲部と、前記湾曲部の両端に隣接し、断面形状がＵ形状であり、前記Ｕ形状の２等分点を結ぶ線が直線である、または前記Ｕ形状の２等分点を結ぶ線が前記Ｕ形状の曲げ部の外側を内側とする湾曲線である延長部と、を備えた中間成形品に金属板をプレス成形する第１成形工程と、
   前記中間成形品の前記Ｕ形状の開口端同士を接近させる第２成形工程と、
   前記開口端同士を接合する造管工程と、
   を備える管材の製造方法。
2. 前記中間成形品の前記延長部の片側の長さＬが式（１）を満たす請求項１に記載の管材の製造方法。
   Ｌ＞（Ｒ＋１．２５＊θ−（１４＊Ｈ／ｔ−２６））／（−０．４） …（１）
   式（１）におけるＬ、Ｈ、Ｒ、θ、ｔは以下の通りである。
   Ｌ：前記延長部における前記Ｕ形状の２等分点を結ぶ直線または湾曲線の長さ（単位：ｍｍ）
   Ｈ：前記Ｕ形状の２等分点を結ぶ線と直交する断面内の前記管材の高さ（単位：ｍｍ）
   Ｒ：前記管材における前記湾曲部の内側の曲率半径（前記湾曲部の前記Ｕ形状の２等分点を結ぶ線の曲率半径と前記Ｈとの差分）（単位：ｍｍ）
   θ：前記湾曲部の挟み角度（前記湾曲部の端部の断面の法線同士のなす角）（単位：°）
   ｔ：前記金属板の板厚（単位：ｍｍ）
3. 前記第１成形工程と前記第２成形工程の間に、前記中間成形品の前記Ｕ形状の開口端の輪郭形状を整える工程を備える請求項１又は請求項２に記載の管材の製造方法。
4. 前記造管工程後に、前記延長部を切断除去する請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の管材の製造方法。
5. 前記管材が自動車部品用の管材である請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の管材の製造方法。

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