JP3721808B2

JP3721808B2 - 車体構造用部材の製造方法

Info

Publication number: JP3721808B2
Application number: JP32430998A
Authority: JP
Inventors: 謙二金森; 成幸中川
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-11-16
Filing date: 1998-11-16
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2018-11-16
Also published as: JP2000153314A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の車体を構成する筒状の構造部材の製造方法に関し、特に長方矩形断面形状の長尺筒状の車体構造用部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の車体構造用部材の製造方法としては、例えば特開平５−１７８３７５号公報に開示されたものが知られている。この従来方法例により、例えば図１０に示すような長方矩形断面形状（以下、符号９で示す。）の長尺筒状のフロントサイドメンバ１に代表される車体構造用部材を製造する場合について説明する。
【０００３】
まず、フロントサイドメンバ１は、アンダボディのエンジンルーム内に設けられてエンジンを支持する車体構造部材であって、その断面形状の高さＨ０は、その幅Ｂ０より十分に大きく、長方矩形断面形状９をなす長尺筒状とされている。さらに、このフロントサイドメンバ１は、衝突時のエネルギを吸収する車体構造用部材でもあり、このため、衝突エネルギの吸収を促進させる凹部２が、向かい合う縦壁３にそれぞれ成形されている。この向かい合う縦壁３に形成された凹部２の幅Ｂ１は、当然ながら製品断面幅Ｂ０よりも小さく、また、長方矩形断面形状９の長辺方向に曲げ半径Ｒの曲げ部を有している。
【０００４】
こうした形状をなすフロントサイドメンバ１を製造する場合には、図１１に示す長尺素材４が用いられる。この長尺素材４の断面形状は、フロントサイドメンバ１の断面周長Ｌ０とほぼ同等の断面周長Ｌ１を有する円形断面とされている。
【０００５】
この素材４は、曲げ半径Ｒに相当する曲げ加工が施されたのち（図示は省略する。）、これを図１２（ａ）（ｂ）に示す潰し工程において、上下高さを上下固定型５，５で拘束しつつ、幅方向を製品幅Ｂ０以下まで左右の可動型６，６で潰し加工し、略矩形断面形状４’にまで成形する。なお、凹部２に相当する部分は幅Ｂ１以下まで潰し加工を行う。
【０００６】
次いで、図１３（ａ）（ｂ）に示すバルジ金型７，８の内部に、先ほどの略矩形断面形状とされた４’の筒状部材を保持し、この筒状部材の内部に液圧等の圧力を負荷し、その壁面をバルジ加工により膨出成形することにより、長方矩形断面形状９のフロントサイドメンバ１が製造される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の車体構造用部材の製造方法にあっては、バルジ成形工程（図１３参照）の前に、曲げ加工や製品幅方向の潰し加工など、バルジ予備成形の工程が多数必要となっていたため、製造工程数が多く、設備費用が高価となるだけでなく生産性を低下させるという問題点があった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、製造工程数がきわめて少なく、設備費用が廉価であるとともに生産性に優れた車体構造用部材の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明の車体構造用部材の製造方法は、略長円断面形状の長尺筒状の素材をバルジ型の内部に保持した状態で素材の内部に液圧を加えてその壁面をバルジ加工により膨出成形し、長方矩形断面形状の車体構造用部材を得る車体構造用部材の製造方法において、バルジ型の可動方向が、素材の略長円断面形状の長辺方向に略一致していることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、バルジ型の可動方向が素材の略長円断面形状の長辺方向に略一致しているので、目的とする略長方矩形断面形状の成形品がきわめて成形し易くなり、これによりバルジ加工前の予備成形工程が不要となる。
【００１１】
（２）上記発明においては特に限定されないが、本発明の車体構造用部材の製造方法は、一対のバルジ型の分割位置が、素材の略長円断面形状の長辺方向の中心位置から可動型方向にオフセットされていることを特徴とする。
【００１２】
本発明では、一対のバルジ型の分割位置が素材の略長円断面形状の長辺方向の中心位置から可動型方向にオフセットされているので、固定型による素材の拘束力が高まり、これによりバルジ型の分割面で素材を挟んだりする不具合が防止される。
【００１３】
（３）本発明の車体構造用部材の製造方法は、バルジ型の可動方向が、目的とする成型品の長方矩形断面形状の鋭角部の方向に略一致していることを特徴とする。
【００１４】
この発明では、バルジ型の可動方向が目的とする成型品の長方矩形断面形状の鋭角部の方向に略一致しているので、一部に鋭角部を有する奇形成形品であっても、鋭角部への材料の流入性が高くなって良好に成形することができる。
【００１５】
（４）上記発明においては特に限定されないが、本発明の車体構造用部材の製造方法は、前記バルジ型が、当該バルジ型の可動方向に湾曲していることを特徴とする。
【００１６】
本発明では、バルジ型が当該バルジ型の可動方向に湾曲しているので、バルジ加工する際に曲げ加工も同時に実施される。これにより、バルジ加工前の曲げ加工工程が不要となる。
【００１７】
（５）本発明において、車体構造用部材の具体例は特に限定されず、車体に用いられる全てのものを含む趣旨である。なかでも、目的とする車体構造用部材がフロントサイドメンバであること、あるいは、目的とする車体構造用部材がサイドルーフレールであることがより好ましい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、一対のバルジ金型の型締めによる略長円断面の素材の押圧を一対のバルジ金型で挟むことなく押圧し、バルジ金型を型締めすることが可能となる。その結果、製品の横方向および縦方向の潰し加工であるバルジ加工前の予備成形が不要となり、生産性を向上させることができる。
【００１９】
これに加えて、本発明によれば、バルジ金型の可動方向が長方矩形断面である製品断面の製品鋭角部の略方向とすることにより、より鋭角な鋭角部を有する長方矩形断面の車体構造用部材の製造が可能となる。
【００２０】
また本発明によれば、バルジ可動型の可動方向に湾曲したバルジ金型とすることにより、素材の略長円断面の長辺方向の曲げ加工が不要となり、さらに生産性を向上させることができる。
【００２１】
またこの場合、曲げ方向に対し面剛性が高い略長円断面の長辺方向を曲げ方向としていることから、曲げ加工時に皺など発生することがないため、良好な曲げ加工を行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
第１実施形態
図１は本発明の車体構造用部材の製造方法の第１実施形態で用いられる素材を示す斜視図、図２は同実施形態で採用されるバルジ工程を示す断面図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図５は図２のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【００２３】
本実施形態では、図１０に示したフロントサイドメンバ１を製造する方法を例に挙げて説明するが、この場合、図１に示すような略長円断面形状２０の長尺筒状部材１４が素材として用いられる。
【００２４】
この素材１４の寸法関係については、まず第１に、図１０にて示したフロントサイドメンバ１の断面形状である長方矩形断面形状９の最短幅、つまり、向かい合う縦壁３にそれぞれ設けられた衝突エネルギの吸収促進用凹部の幅寸法Ｂ１と、図１に示す略長円断面形状２０の筒状部材である長尺素材１４の短辺幅寸法Ｂ２との関係が、Ｂ２≦Ｂ１とされている。
【００２５】
またこれに加えて第２に、製品であるフロントサイドメンバ１の断面周長Ｌ０と素材１４の断面周長Ｌ２とが、０．８×Ｌ０＜Ｌ２＜１．２×Ｌ０の関係にあることとされている。
【００２６】
このような形状とされた素材１４は、図２〜図５に示される金型構造を有するバルジ工程において、図３（ａ）に代表的に示されるように、まずバルジ可動型１７とバルジ固定型１８とで形成される型の内部に保持される。
【００２７】
このとき、本実施形態においては、バルジ可動型１７とバルジ固定型１８との分割位置Ｍが、素材断面である略長円断面形状２０の長辺方向の中心位置Ｎからバルジ可動型１７方向にオフセットされている。また、バルジ固定型１８に対するバルジ可動型１７の移動方向が、素材１４の略長円断面形状の長辺方向とされている。
【００２８】
こうした構成のもと、同図（ｂ）に示すようにバルジ可動型１７を型締めしたのち、この状態で筒状素材１４の内部に液圧を加えてその壁面をバルジ加工により膨出成形し、同図（ｃ）に示すように、略長円断面形状２０をなしていた素材１４を長方矩形断面形状１９に成形する。
【００２９】
次に作用を説明する。
本実施形態の車体構造用部材の製造方法では、フロントサイドメンバ１の長方矩形断面形状１９の最短幅である凹部２の幅寸法Ｂ１と略長円断面形状２０の素材１４の短辺幅寸法Ｂ２の関係が、Ｂ２≦Ｂ１の関係にあり、かつ、製品断面周長Ｌ０と素材断面周長Ｌ２とが、０．８×Ｌ０＜Ｌ２＜１．２×Ｌ０の関係にあるので、図２の断面Ｂ−Ｂを示す図４のバルジ固定型１８で説明すると、最も幅が狭いバルジ固定型１８の凹部２の成形部２１の幅寸法Ｂ１に、略長円断面形状２０の素材１４が挿入され、図３（ａ）に示すようにバルジ固定型１８に保持される。
【００３０】
そして、バルジ可動型１７の可動方向を素材１４の略長円断面の長辺方向としたことにより、素材１４の略長円断面形状２０の長辺方向に可動するバルジ可動型１７が型締めされるとき、図３（ｂ）に示すように素材１４の略長円断面形状２０が円滑に略長方矩形断面形状２４に成形される。したがって、略長円断面形状の素材１４の長辺高さＨ２を製品断面高さＨ０まで潰し加工するバルジ加工前の予備成形が不要となる。
【００３１】
さらには、バルジ可動型１７の可動方向に湾曲した一対のバルジ金型１７，１８とすることにより、素材１４の略長円断面形状２０の長辺方向の曲げ加工が不要となり、これによっても生産性を向上させることが可能となる。
【００３２】
また、曲げ方向に対し面剛性が高い略長円断面２０の長辺方向を曲げ方向としていることから、曲げ加工時に皺（しわ）などが発生することがないため、この一対のバルジ金型１７，１８を型締めするだけで、良好な曲げ加工を行うことができる。
【００３３】
なお、この素材１４の略長円断面形状２０が押圧されるとき、バルジ可動型１７とバルジ固定型１８の分割位置Ｍを、素材断面である略長円断面２０の長辺方向の中心位置Ｎからバルジ可動型１７方向にオフセットしたことにより、素材１４の略長円断面形状２０の変形がバルジ固定型１８に充分に拘束されることになり、バルジ可動型１７とバルジ固定型１８の分割面で素材１４を挟むことなく成形することができる。
【００３４】
次に、図３（ｃ）に示すように、素材１４の内部に液圧を加えてその壁面をバルジ加工により膨出成形すると、同図（ｂ）に示す略長方矩形断面形状２４に成形された素材１４を、長方矩形断面形状１９のフロントサイドメンバ１にバルジ成形することができる。
【００３５】
一方、素材１４の端部２５が当接する一対のバルジ金型１７，１８の型端部２６は、図２の断面Ｃ−Ｃを示す図５（ａ）〜（ｃ）のように、一対のバルジ金型１７，１８が型締めされた状態では円形状となり、その円形状の周長Ｌ３は、素材断面周長Ｌ２と同等あるいはそれ以上とされている。これによって、この素材端部２５は、バルジ可動型１７が型締めされることにより、略長円断面形状２０が略丸断面形状２７に成形される。
【００３６】
そして、図２に示すシール口金２３が、その素材１４の端部２５である略丸断面形状２７に圧入され、図５（ｃ）に示すように液圧シールが可能となる丸断面形状２８に成形あるいは拡管されて、上記に示したように素材１４の内部に液圧を加えてバルジ成形することができる。
【００３７】
なお、この長尺な素材１４は、アルミニウム合金による押し出し形材や、鉄板をロール成形した長尺なものを用いてもよい。また、図示する実施形態では、バルジ金型１７，１８として、上下方向に可動する竪形プレスを用いて本発明を説明したが、水平方向に型締めを行う横型プレスや、カム機構を用いた横方向の型締め機構を用いた金型についても、型締め方向が異なるだけであって、上記と同様の作用効果を奏することになる。
【００３８】
第２実施形態
図６〜図９には、本発明の他の実施形態を示す。本実施形態における車体構造用部材は、長方矩形断面形状４９の筒状部材であるサイドルーフレール４１である。図６の断面Ｄ−Ｄを示す図７のように、このサイドルーフレール４１は、鋭角部５１を有し、製品断面高さＨ３が製品断面幅Ｂ３より十分に大きい長方矩形断面形状４９とされたものである。
【００３９】
本製造方法に用いる筒状の長尺の素材４４は、図８に示すように、略長円断面形状５０とされ、より詳しくは、サイドルーフレール４１の製品断面幅Ｂ３と、素材４４である略長円断面形状５０の短辺幅Ｂ４の関係が、Ｂ４≦Ｂ３であり、かつ、サイドルーフレール４１の製品断面周長Ｌ４と素材断面周長Ｌ６とが、０．８×Ｌ４＜Ｌ５＜１．２×Ｌ４の寸法関係とされている。
【００４０】
このような形状とされた素材４４は、図９に示される金型構造を有するバルジ工程において、まずバルジ可動型４７とバルジ固定型４８とで形成される型の内部に保持される。
【００４１】
このとき、本実施形態においては、バルジ可動型４７とバルジ固定型４８との分割位置Ｍが、素材断面である略長円断面形状５０の長辺方向の中心位置Ｎからバルジ可動型４７方向にオフセットされている。また、バルジ固定型４８に対するバルジ可動型４７の可動方向が、素材４４の略長円断面形状の長辺方向とされている。さらには、このバルジ可動型４７の可動方向は、長方矩形断面形状４９である製品断面の製品鋭角部５１の略方向でもある。
【００４２】
こうした構成のもと、同図（ｂ）に示すようにバルジ可動型４７を型締めしたのち、この状態で筒状素材４４の内部に液圧を加えてその壁面をバルジ加工により膨出成形し、同図（ｃ）に示すように、略長円断面形状５０をなしていた素材４４を長方矩形断面形状４９に成形する。
【００４３】
つまり、バルジ可動型４７の可動方向が、略長円断面４４の長辺方向であり、かつ、長方矩形断面形状４９である製品断面の製品鋭角部５１の略方向とすることにより、図９（ｂ）のように、バルジ可動型４７が型締めされると、素材４４の略長円断面形状５０は、材料が流入し難い型の鋭角部５２の方向へ材料が流れつつ、略長方矩形断面形状５４に成形される。そして、同図（ｃ）のように、筒状素材４４の内部に液圧を加えるバルジ加工を行うと、鋭角部５１を有する長方矩形断面形状４９のサイドルーフレール４１が良好に製造される。
【００４４】
なお、素材端部は第１実施形態と同様に、一対のバルジ金型４７，４８の型締めによる押圧とシール口金２３の圧入により、液圧シールが可能な丸断面形状に成形あるいは拡管される。
【００４５】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車体構造用部材の製造方法の第１実施形態で用いられる素材を示す斜視図である。
【図２】本発明の車体構造用部材の製造方法の第１実施形態で用いられるバルジ工程を示す断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】図２のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図６】本発明の車体構造用部材の製造方法の第２実施形態で製造される製品（成形品）を示す正面図である。
【図７】図６のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図８】本発明の車体構造用部材の製造方法の第２実施形態で用いられる素材を示す断面図である。
【図９】本発明の車体構造用部材の製造方法の第２実施形態で用いられるバルジ工程を示す断面図である。
【図１０】一般的な自動車のフロントサイドメンバを示す斜視図である。
【図１１】従来の製造方法で用いられる素材を示す断面図である。
【図１２】従来の製造方法で採用される予備成形工程を示す断面図である。
【図１３】従来の製造方法で用いられるバルジ工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１４，４４…素材
１７，４７…可動型（バルジ型）
１８，４８…固定型（バルジ型）
５１…鋭角部
Ｍ…バルジ型の分割面

Claims

略長円断面形状の長尺筒状の素材をバルジ型の内部に保持した状態で前記素材の内部に液圧を加えてその壁面をバルジ加工により膨出成形し、長方矩形断面形状の車体構造用部材を得る車体構造用部材の製造方法において、前記バルジ型の可動方向が、前記素材の略長円断面形状の長辺方向に略一致しているとともに、目的とする成型品の長方矩形断面形状の鋭角部の方向に略一致していることを特徴とする車体構造用部材の製造方法。
前記一対のバルジ型の分割位置が、前記素材の略長円断面形状の長辺方向の中心位置から可動型方向にオフセットされていることを特徴とする請求項１記載の車体構造用部材の製造方法。
前記バルジ型が、当該バルジ型の可動方向に湾曲していることを特徴とする請求項１又は２に記載の車体構造用部材の製造方法。
前記目的とする車体構造用部材が、フロントサイドメンバであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の車体構造用部材の製造方法。
前記目的とする車体構造用部材が、サイドルーフレールであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車体構造用部材の製造方法。