JP3833880B2 - ハイドロフォーム成形品およびハイドロフォーム成形品を用いた車体部材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機器類を組付可能としたハイドロフォーム成形品およびハイドロフォーム成形品を用いた車体部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車（車両）のボディ（車体）は、ボディ側面からの衝突安全性を確保するために高い剛性強度が求められる。
【０００３】
そこで、ボディ側面の骨格をなすセンタピラー部では、従来、図７（ａ），（ｂ）に示されるようにサイドアウタパネル１にインナパネル２を組み付け、この構造に対してセンタピラーリンフォース３を組み付けることが行われている。そして、補強を必要とする箇所にリンフォース、ここでは４種類のリンフォース４ａ〜４ｄを追加して補強することが行われている。
【０００４】
ところで、こうした多くのリンフォースを組み付けて補強する構造は、部品点数が多いので、組付精度がばらつきやすい。しかも、各種リンフォースは、所定の間隔を空けて行われるスポット溶接（アーク溶接）により組み付ける構造なので、剛性強度がばらつくことがある。
【０００５】
そこで、閉断面形状を呈した１つの薄い板厚のリンフォースだけで、リンフォース類に置き換わる剛性強度を確保することが考えられている。
【０００６】
具体的には、特開平８−３３７１８２号に示されるようなハイドロフォーム成形で形成された閉断面形状の部材を用いて、リンフォース部材とすることが考えられる。
【０００７】
ハイドロフォーム成形は、上型と下型とがなす最終形状の型内に１本の素管内に水（加圧液）を圧入して内部からの加圧により素管を膨らませ（拡管）、膨らむ素管を上型と下型の型面になじませることにより、型面の形状にならう閉断面形状の製品が成形される成形方法である。
【０００８】
このハイドロフォーム成形で形成されるリンフォース部材は、連続した周壁で閉断面形状が形成されるだけでなく、素管の周壁が伸びることで生じる加工硬化により、薄い板厚でありながら、１部品で、複数種のリンフォース類に相当する高い剛性強度が得られる。しかも、スプリングバックがほとんどないので、製品精度がよく、組立精度もよいことが挙げられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ハイドロフォーム成形品は、薄肉であるので、他の部品や他機器を着脱可能に取り付ける場合、成形品の壁部外面に、取付部として多くはナットを溶接などで接合して、この取り付けたナットに、ボルトを用いて、他の部品や他機器を取り付けることが行われる。
【００１０】
ところが、後工程で、ナットを取り付ける構造は面倒である。しかも、溶接で接合すると、ハイドロフォーム成形品に熱的影響を与えてしまうおそれがある。
【００１１】
一方、補強の仕方には、特開平１１−５１２５号公報に開示されているようなバルジ成形を利用して、補強しようとする中空部材の外周部に補強部材を組付ける構造が提案されているが、ナットなどを組付けようとする考えはなく、簡単にはナット（取付部）がハイドロフォーム成形品に組付けられない。
【００１２】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その第１の目的とするところは、
面倒な作業や工程を必要とせずにハイドロフォーム成形品に機器類組付用の取付部を組み付けることができるハイドロフォーム成形品を提供することにある。
【００１３】
また第２の目的とするところは、芯となるハイドロフォーム成形で成形されたリンフォース部材に、面倒な作業や工程を必要とせずに機器類組付用の取付部を組み付けることができる車体部材を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために請求項１に記載のハイドロフォーム成形品は、ハイドロフォーム成形によって素管を製品形状に膨らませて成形される長管部材の外周部の所定位置に、ねじ孔の入口が周壁の外面に臨みねじ孔の底部が周壁の内方へ突き出るよう袋状のナット部を設けて機器類組付用の取付部を形成してなる短管部材を外挿し、長管部材ハイドロフォーム成形がもたらす素管の膨らみを利用して、短管部材を内側から圧着するとともに、ナット部において短管部材の内方に突出する突出部分を長管部材の壁部に囲い込ませる構造とした。
【００１５】
これにより、取付部は、ハイドロフォーム成形品を成形する際、同時に組付く構造となるので、簡単にハイドロフォーム成形品に組付けられる。しかも、当該取付部が付くハイドロフォーム成形品の部位は、その周りに短管部材が巻き付くので、取付部を取り付けるための短管部材を利用して、同部分の補強も行える。そのうえ、取付部として短管部材の内方へ突き出る袋状のナット部を採用し、当該短管部材の内方へ突き出るナット部分を、ハイドロフォームで膨らむ長管部材の壁部と噛み合わせるようにしたので、長管部材からナット部が抜け出るおそれはなく、高い取付強度で取付部の固定が実現される。
【００１６】
また上記第２の目的を達成するために請求項２に記載の車体部材は、断面形状が略コ字形をなす細長のパネル部材と、パネル部材の内部に収容された機器類組付用の取付部を有するリンフォース部材とで形成されるパネル構造である。取付部は、短管部材の周壁に、ねじ孔の入口が外面に臨みねじ孔の底部が内方へ突き出るように設けられる袋状のナット部である。リンフォース部材に、機器類取付用のナット部を有する短管部材が外周に挿通された素管にハイドロフォーム成形を施して、該成形がもたらす素管の膨らみでナット部において短管部材の内方に突出する突出部分が素管の壁部に囲い込まれるとともに短管部材を固定しつつパネル部材の内壁面にならう閉断面形状に成形する構造を採用することで、芯となるハイドロフォーム成形で成形されたリンフォース部材のうちの求められる箇所に、上記請求項１のときと同様、簡単に機器類組付用の取付部が組付けられるようにした。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１ないし図６に示す一実施形態にもとづいて説明する。
【００１８】
図１は、自動車（車両）の車体側部に有るセンタピラー部１１の構造の分解図を示している。センタピラー部１１は、ルーフレール側に組み付く上端側の外形が小径で、サイドシル側に組み付く下端側の外形が大径で、かつ上端側から下端側へ向かい外周形状（断面）が漸次変化しながら上下方向に延びている細長の車体の骨格部分である。そして、このセンタピラー部１１の車室内側に臨む側部の上段に、自動車のシートベルト装置のシートベルトアンカー、具体的にショルダベルト１５（タングが付くベルト）をスライド自在に支えるショルダ金具１６を支持するボルト１６ｘ（アンカーボルトに相当）が着脱可能に付く。
【００１９】
図中１２は、このセンタピラー部１１のうちの最も車外側に配置されるサイドアウタパネルを示している。このサイドアウタパネル１２は、開口が車室内側に向く断面ハット型をなしている。そして、このサイドアウタパネル１２の内部には補強用構造体１３（本願の車体部材に相当）が組み付けられている。
【００２０】
この補強用構造体１３には、１部品で図７中の複数のリンフォース４ａ〜４ｄに置き換わる剛性強度をもたらすハイドロフォーム製のリンフォース部材１４（本願の長管部材に相当）を、例えば図７中のセンタピラーリンフォース３（本願のパネル部材に相当）を用いて、サイドアウタパネル１２内に組み付ける構造が採用されている。
【００２１】
詳しくは、センタピラーリンフォース３は、断面形状が略コ字形、具体的には断面形状が略ハット型をなすパネル部品で形成されていて、外形は、サイドアウタパネル１２と同様、上端側が細径で、下端側が大径で、上端側から下端側へ向かい外周形状（断面）が漸次変化する細長をなしている。
【００２２】
リンフォース部材１４は、１本の円形な素管１８（図３に図示）にハイドロフォーム成形を施すことによって、センタピラーリンフォース３の内壁面にならう閉断面形状に成形した筒形の製品から形成されている。このリンフォース部材１４のうち、シートベルトアンカー取付位置となる例えば車室内に臨む側面上段の上下二個所の地点には、図２に示されるように上記ショルダ金具１６のボルト１６ｘと組み合うナット部１９（取付部に相当）が組付けてある。
【００２３】
この組付けには、短管部材１７を用いてある。詳しくは、各短管部材１７は、図２（ｂ）、（ｃ）リンフォース部材１４の各取付地点での周長に応じた周寸法をもつ例えば円形の短管が用いられている。ナット部１９は、例えば角形のプレート１９ａの一側面に一体に袋状ナット１６ａを一体に形成してなる。（袋状のナットに相当）。なお、袋状ナット１６ａの内部のねじ孔１６ｃは、プレート１５ａの外面に臨むように形成してある。そして、短管部材１７の一部周壁に形成してある通孔１７ａ［図２、図３（ｃ）に図示］に、袋状ナット１６ａを嵌め、プレート１５ａを短管部材１５の周壁に重ね合わせて同部分を固定、例えば溶接で接合してある。これで、袋状ナット１６ａは、ねじ孔１６ｃの入口１６ｂが短管部材１７の周壁外面に臨み、ねじ孔１６ｃの底部が該周壁の内方へ突き出るように取り付けられる。
【００２４】
これらナット付の短管部材１７が、リンフォース部材１４の外面の所定位置まで挿通してある。各短管部材１７は、リンフォース部材１４のハイドロフォーム成形を利用して固定されている。
【００２５】
図３には、このときのリンフォース部材１４のハイドロフォーム成形方法が示されている。
【００２６】
同方法を説明すれば、まず、例えば図２（ａ）に示されるようにプレス機２０を用い、リンフォース部材１５の上端部となる素管１８の端からナット部１９が取り付く地点までに渡り、軸心方向に沿う凹部１８ａを形成する。続いて、図３（ｂ）に示されるように短管部材１７、ここでは２種類の短管部材１７を、袋状ナット１６ａの突き出た部分が凹部１８ａを通るよう、素管１８の外面上に挿通させて、図２（ｄ）に示されるように所定位置に位置決める。そして、この素管１８にハイドロフォーム成形を施す。具体的には、図２（ｅ）に示されるようにこの素管１８を、ハイドロフォーム成形機２１の上型２２と下型２３とがなす最終形状（リンフォース部材１４の外形形状）の型内に収めてから、ハイドロフォーム成形機２１を稼動させて、図３（ｆ）に示されるように同素管１８内に水（加圧液）を圧入して内部からの加圧により素管１８を膨らませる（拡管）。すると、素管１８の各部は、均等に膨らんで上型２２と下型２３の型面になじんで製品形状を形成する。むろん、凹部１８ａも膨らんで製品形状を形成する。
【００２７】
このとき、各短管部材１７は、膨らむ素管１８の周壁に内側から抑え付けられ、リンフォース部材１４の外面と略面一となる状態に固定される（短管部材１７がリンフォース部材１４の成形型内に収まるため）。
【００２８】
これにより、ハイドロフォーム成形を終えた成形品、すなわちリンフォース部材１４の所定位置に短管部材１７が組み付く。
【００２９】
この短管部材１７の組み付けにより、図１、図２および図３（ｇ）に示されるように袋状ナット１６ａは、ねじ孔１６ｃの入口１６ｂがリンフォース部材１４の外面に臨み、ねじ孔１６ｃの底部がリンフォース部材１４の内方へ突き出るように固定される。これにより、ハイドロフォーム成形品の成形と同時に袋状ナット１６ａの組付けが完了する。
【００３０】
したがって、袋状ナット１６ａは、リンフォース部材７(ハイドロフォーム成形品)の成形時に同成形をそのまま利用して組付くので、成形後の成形品に、別途、部品を取り付けるような面倒な取付作業や取付工程を必要とせずに、簡単に、シートベルトのアンカーが取り付く部分をハイドロフォーム成形品に組み付けることができる。
【００３１】
しかも、袋状ナット１６ａが取付くリンフォース部材７（ハイドロフォーム成形品）の部位は、その周りに短管部材１７が巻き付くので、袋状ナット１６ａを取り付けるための短管部材１７を利用して、同部分の補強もできる。特にシートベルトアンカーなどのように大きな衝撃力が加わる部位の場合、別途、補強部材を設ける必要がないので、有効である。
【００３２】
そのうえ、袋状ナット１６ａを用いたことにより、袋状ナット１６ａの突出部分がハイドロフォーム成形品の壁部と噛み合い、袋状ナット１６ａがハイドロフォーム成形品であるリンフォース部材１４から不用意に抜け出るおそれもない。
【００３３】
こうしたリンフォース部材１４が、図４（ａ），（ｂ）および図５に示されるようにセンタピラーリンフォース３内の上段から中段にかけての部位に嵌挿され、さらにアーク溶接で同部分に固定され、センタピラー部１１の補強に適した補強用構造体１３を構成している。なお、同図中、符号２４はその溶接部分を示す。
【００３４】
そして、今までの車体の組立ラインにおけるスポット溶接の組付工程をそのまま用いて、この補強用構造体１３をサイドアウタパネル１２に溶接してある。具体的には、センタピラーリンフォース３は、今までと同じ構造、すなわち両側にフランジ部３ａ，３ａを有したハット型構造であるから、同リンフォース３をサブ組付部品として用いて、今までのスポット溶接による補強材の組付工程のときと同じく、図６（ａ）に示されるようにセンタピラーリンフォース３のコ字形部分をサイドアウタパネル１２のコ字形部分内に嵌めつつ、センタピラーリンフォース３の両側のフランジ部３ａ，３ａを、サイドアウトパネル１２の両側のフランジ部１２ａ，１２ａに重ねてから、図６（ｂ）に示されるようにフランジ部同士をスポット溶接することにより、補強構造体１３をサイドアウタパネル１２に組み付けてある。なお、図６（ｂ）中、２５はその溶接部分を示し、２６は接合されたフランジ部３ａ，１２ａに組み付くフランジトリムを示す。
【００３５】
これにより、芯となるハイドロフォーム成形で成形されたリンフォース部材１４のうちの必要な箇所に、簡単にナット部１９（機器類組付用の取付部）を組付けることができる上、同時に同部分の補強もできる。
【００３６】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。例えば実施形態では、センタピラー部のリンフォース部材にハイドロフォーム成形品を用いた例を挙げたが、これに限らず、サイドフレームやサイドシルなどといった他の骨格部材やそれ以外の車体部材に用いてもよく、要はハイドロフォーム成形で成形される長管部材に、取付部を有する短管部材を組付ける構造であればよい。むろん、ハイドロフォーム成形品は、コ字形やハット形のセンタピラーリンフォースなどのサブ組付部品を用いずに、直接、コ字形やハット形のサイドアウタパネルといったアウタパネル部材の内部に組み付けてもよく、またハイドロフォーム成形品そのものだけで車体の骨格部材などを構成してもよい。もちろん、車体に限らず、他の構造物に適用してもよい。また取付部も、シートベルトのアンカーボルトを取り付けるためのナットに限らず、他の部品や他機器などいった機器類を取り付ける機器類の組付けに適したナットでもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明に記載の発明によれば、ハイドロフォーム成形される素管の膨らみを利用して、ハイドロフォーム成形品に機器類組付用の取付部を固定するので、成形後、別途、部品を取りつけるような面倒な作業や工程を必要とせずに、簡単に取付部をハイドロフォーム成形品に組付けることができる。しかも、取付部が付くハイドロフォーム成形品の部位は、その周りに短管部材が巻き付くので、取付部を取り付けるための短管部材を活用して、同部分の補強も行うことができる。特に取付部が、シートベルトアンカーなどのように大きな衝撃力が加わるような場合、別途、補強部材を設ける必要がないので、有効である。加えて、取付部として短管部材の内方へ突き出る袋状のナット部を用いることによって、短管部材の内方へ突き出るナット部分を、ハイドロフォーム成形で膨らむ長管部材の壁部と噛み合わせるようにしたので、長管部材からナット部が抜け出るのを防ぐことができ、高い取付強度をもたらすことができる。
【００３８】
請求項２に記載の発明によれば、芯となるハイドロフォーム成形で成形されたリンフォース部材のうちの求められる箇所に、上記請求項１と同様、簡単に機器類組付用の取付部を組付けることができる。しかも、同部分を短管部材で補強することができる利点もある。さらに、取付部が袋状のナット部であって、ナット部の突出部分がハイドロフォーム成形によって素管の壁部に囲い込まれるので、ナット部が抜け出ることが防げる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るハイドロフォーム成形品で形成されたリンフォース部材を、同部材が組み付く車両のセンタピラー部と共に示す分解斜視図。
【図２】図１中Ａ−Ａ線に沿う平断面図。
【図３】同リンフォース部材がハイドロフォーム成形で成形されるとともに同成形工程の一部を利用して取付部が組付く工程を説明するための図。
【図４】ハイドロフォーム成形品で形成されたリンフォース部材とサブ組付部品とが組み付けられたサブアッセンブリ部品を説明するための図。
【図５】図４（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿うサブアッセンブリ部品の断面図。
【図６】同サブアッセンブリ部品がアウタパネル部材と組み付くまでを説明するための断面図。
【図７】（ａ）従来の車両のセンタピラー部の構造を説明するための分解斜視図。
（ｂ）同組み上がるセンタピラー部の構造を示す平断面図。
【符号の説明】
３…センタピラーリンフォース（パネル部材）
１１…センタピラー部
１２…サイドアウタパネル
１３…補強用構造体（車体部材）
１４…リンフォース部材（長管部材、ハイドロフォーム成形品）
１６ａ…袋状ナット
１６ｂ…ねじ孔
１６ｘ…ショルダ金具のボルト（機器類）
１７…短管部材
１８…素管
１８ａ…凹部
１９…ナット部（取付部）
２１…ハイドロフォーム成形機。

Claims (2)

1. ハイドロフォーム成形によって素管を製品形状に膨らませて成形される長管部材と、
   前記長管部材の所定位置に外挿され、機器類組付用の取付部を有して形成された短管部材とを有し、
   前記取付部は、前記短管部材の周壁に、ねじ孔の入口が外面に臨みねじ孔の底部が内方へ突き出るように袋状のナット部を設けて構成され、
   前記短管部材は、前記ハイドロフォーム成形がもたらす素管の膨らみで内側から圧着されるとともに、前記ナット部において前記短管部材の内方に突出する突出部分が前記ハイドロフォーム成形によって前記長管部材の壁部に囲い込まれることによって、前記所定位置に固定されてなる
   ことを特徴とするハイドロフォーム成形品。
2. 断面形状が略コ字形をなす細長のパネル部材と、
   前記パネル部材の内部に収容されて該パネル部材に取り付けられた、機器類組付用の取付部を有するリンフォース部材とを有し、
   前記取付部は、短管部材の周壁に、ねじ孔の入口が外面に臨みねじ孔の底部が内方へ突き出るように設けられる袋状のナット部であって、
   前記リンフォース部材は、前記短管部材が外周に挿通された素管にハイドロフォーム成形を施すことによって、該成形がもたらす前記素管の膨らみで前記ナット部において前記短管部材の内方に突出する突出部分が前記素管の壁部に囲い込まれるとともに前記短管部材を固定しつつ前記パネル部材の内壁面にならう閉断面形状に成形してある
   ことを特徴とする車体部材。

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