JP3933645B2

JP3933645B2 - フランジ付き軸部材

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Publication number: JP3933645B2
Application number: JP2004131529A
Authority: JP
Inventors: 美速今村; 成一橋本; 敏二村
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2004-04-27
Filing date: 2004-04-27
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2024-04-27
Also published as: JP2005313184A

Description

本発明は、前面に相手方部材の被取付面に当接する取付面を有し、中央部に穴が形成された板状のフランジ部材と、前記穴に嵌挿され、電磁成形により拡径されて前記穴の内周面に密着し、前記フランジ部材に接合された管状の軸部材からなるフランジ付き軸部材に関する。

管状の軸部材の端部に相手方部材への取付用フランジが形成されたフランジ付き軸部材、例えばバンパーステイ（縦圧壊型）は、軸部材の端部に板状のフランジ部材を溶接接合して製造される。しかし、バンパーステイの溶接部近傍は最も応力が集中する箇所であり、最も高い強度（継ぎ手強度）が必要とされるが、アルミニウム合金の場合、溶接による熱影響により溶接部近傍が軟化し、必然的に継ぎ手強度が低下するという問題がある。この継ぎ手強度の低下を補うため、軸部材及びフランジ部材の肉厚を大きくしたり、熱処理型アルミニウム合金であれば、熱処理（人工時効処理）を行って硬度及び強度を回復させることが考えられるが、前者の場合、アルミニウム合金を使用した軽量化の効果が半減し、後者の場合、溶接後の熱処理による強度の回復には限界があり、また、溶接後に熱処理工程を付加することによるコストアップが避けられない。

一方、下記特許文献１には、管状の軸部材の周囲を金型で包囲し、金型の端面から前記軸部材の先端部を突出させ、該先端部を電磁成形により瞬間的に拡開して前記金型の端面に打ち付け、軸部材の端部に前記金型の端面に沿った形状のフランジを一体成形することが開示されている。この手段によれば、溶接の熱影響による軟化がなく、むしろ加工硬化により継ぎ手強度が向上するという利点がある。しかし、特に軸部材の径に比べて大径のフランジを形成しようとすれば、アルミニウム合金の種類によってはフランジに割れが入ったり、ボルト締結等に利用されるフランジ周縁部が拡径に伴って薄肉化するという問題が起こり得る。
なお、電磁成形とは、電気エネルギーの投入により、電磁成形用コイルがきわめて短時間の強力な磁場を形成し、この磁場内におかれたワーク（被加工物）が磁場の反発力（フレミングの左手の法則に従ったＬｏｒｅｎｔｚ力）によって強い拡張力や収縮力を受けて、高速で塑性変形することを利用し、ワークを所定形状に成形する技術であり、下記特許文献２〜５及び非特許文献１等にも記載されているように、それ自体公知技術である。

特開２００４−４２０６６号公報特開昭５８−４６０１号公報特開平６−３１２２２６号公報特開平９−１６６１１１号公報特開２００２−８６２２８号公報機械技術研究所報告第１５０号「電磁力を利用する塑性加工の研究」（１９９０年３月、機械技術研究所発行）

ところで、前記特許文献４，５には、軸部材を他部材に形成した穴に貫通させ、軸部材を電磁成形により拡径して、他部材と接合する技術が開示されている。この技術を応用すれば、軸部材の先端にフランジ部材が接合したフランジ付き軸部材を製造することが可能である。
例えば、図１７，１８に示すように、中央に板厚方向に貫通する円形の穴２を形成した板状のフランジ部材１を、図示しない手段により位置決めし、この穴２に仮想線で示す円形断面の素材管３を嵌挿し、かつ素材管３の端部（突出部３ａ）を前方に突出させ、この状態で図示しない手段により位置決めする。続いて、素材管３の内部に電磁成形用コイル４を装入して、電磁成形を行う。これにより、フランジ部材１の面内では素材管３は拡径して穴２の内周面に密着し、フランジ部材１の前方側では突出部３ａが放射方向に拡開して、その背面が穴２の周囲のフランジ面（前面）に当接密着し、フランジ部材１の後方側では素材管３は磁場の反発力による拡張力の大きさに応じて膨出し、素材管３は端部に軸フランジ６とその後方側に張出部７を有する軸部材５となり、フランジ部材１と軸部材５が接合されたフランジ付き軸部材８（図１６参照）が成形される。なお、フランジ付き軸部材８の製造にあたり、この例では、電磁成形により素材管３を全長にわたって拡径するのではなく、フランジ部材１の近傍のみを拡径している。従って、図１７に示すように、軸部材５にはフランジ部材１の前方側に軸フランジ６と、フランジ部材１の後方側に張出部７が形成されているが、軸部材５の張出部７より後方側の部分は管素材のままの径を保っている。

このフランジ付き軸部材８において、軸部材５が穴２の内周面に密着し、かつフランジ部材１は軸フランジ６と内側の張出部７の間に強固に挟まれている。このフランジ付き軸部材８において、フランジ部材１の外側部１１が相手方部材（例えばバンパーリインフォース）の被取付面に当接する取付面となる。
なお、以上説明した例では、素材管３の周囲に金型を配置せず、張出部７の成形は自由拡管するにまかせたが、必要に応じて、図１７に仮想線で示すように、素材管３の周囲を金型９で取り囲み、フランジ部材１と素材管３の位置決めを行うと同時に、張出部７の形状を規制することもできる。

図１７に示す方法によれば、任意の大きさの取付面を有するフランジ部材１と素材管３を使用して、フランジ付き軸部材８を電磁成形により成形でき、一方、電磁成形された軸フランジ６の外径は、フランジ部材１と軸部材５との接合を確保するに必要な最小限の大きさで済むため、前記特許文献１の方法において生じ得るフランジの割れや肉厚の減少といった問題は抑えられる。また、素材管３としてアルミニウム合金押出材を用い、さらにフランジ部材１として、アルミニウム合金押出材を用いることができる（押出方向に垂直な面で切断し、穴開けすればよい）ため、低コストで実施できる。

一方、図１６に示すフランジ付き軸部材８において、フランジ部材１の穴２の内周面に軸部材５が密着し、かつ軸フランジ６と張出部７が前後からフランジ部材１を挟み付けているが、フランジ部材１と軸部材５は軸回りに互いに噛み合う部分がないため、例えば軸部材５が他の部材に固定された状態でフランジ部材１に強い回転力が加わった場合、フランジ部材１が軸部材５の中心（穴２の中心でもある）を通る軸Ｘに対して軸回りにゆるみを生じて回るおそれがある。
フランジ部材１と軸部材５の間にこのようなゆるみや相対的な回転が生じると、穴２の内周面と軸部材５が摺動し、その接触部でいずれか一方又は双方の部材の摩耗が起こり、ゆるみが促進されていく。これによりフランジ部材１を介して取り付けられる相手方部材をも含めた全体構造（例えばバンパーリインフォースとステイからなるバンパー構造体）の剛性が損なわれるととともに振動を起こす原因になるなど、部材使用上の問題点が生じ得る。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、軸部材を板状のフランジ部材に形成した穴に嵌挿し、端部を穴から突出させ、その状態で軸部材を電磁成形により拡径し、フランジ部材と軸部材を接合させて製造したフランジ付き軸部材において、フランジ部材と軸部材の相対的な軸回りの回転を防止することを目的とする。

本発明に係るフランジ付き軸部材は、前面に相手方部材の被取付面に当接する取付面を有し、中央部に穴が形成された板状のフランジ部材と、前記穴に嵌挿され、かつ電磁成形により拡径されて前記穴の内周面に密着し、前記フランジ部材に接合された管状の軸部材からなり、前記軸部材はアルミニウム合金からなり、前記穴から前方側に突出した部分が放射方向外向きに拡開して軸フランジを形成し、その背面が前記フランジ部材の穴の周囲に当接し、前記穴の後方側が放射方向外側に膨出して張出部が形成され、前記軸フランジと張出部の間に前記フランジ部材が挟まれ、前記穴の形状が前記軸部材の軸方向にみたとき円形であり、前記フランジ部材の前面の形状が少なくとも前記穴の周囲の前記軸フランジが当接する領域において前記軸部材の軸に対し軸対称でないことを特徴とする。ここで、軸部材の軸とは、該軸部材の長さ方向に平行で前記穴の中心を通る直線である。
なお、本発明において、板状部材の穴の位置からみて軸フランジの側を前方、反対側を後方とし、前方を向いた面を前面、後方を向いた面を背面とする。

上記発明において、フランジ部材の前面の形状（特に穴の周囲の軸フランジが当接する領域）が軸部材の軸に対し軸対称でないということは、フランジ部材の前面の幾何学的な形状が、軸回りに変化していることを意味する。このような前面形状を有するフランジ部材を用いることにより、電磁成形後の軸フランジとフランジ部材の前面側が互いに掛止し合い、フランジ部材と軸部材の相対的な回転が防止される。これに対し、前記領域においてフランジ部材の前面の形状が軸部材の軸に対して軸対称である場合、軸フランジとフランジ部材の前面側に互いに掛止し合う箇所がなく、強い回転力が掛かったときフランジ部材と軸部材の相対的な回転は防止されない。例えば図１６のフランジ付き軸部材８では、穴２が形成されたフランジ部材１の内側部１２の前面は軸部材５の軸Ｘに垂直な平面であり、該内側部１２において穴２の周囲の軸フランジ６が当接する領域に着目した場合、当該領域においてフランジ部材の前面の形状は軸Ｘに対して軸対称ということができる。

また、本発明に係るフランジ付き軸部材は、前面に相手方部材の被取付面に当接する取付面を有し、中央部に穴が形成された板状のフランジ部材と、前記穴に嵌挿され、かつ電磁成形により拡径されて前記穴の内周面に密着し、前記フランジ部材に接合された管状の軸部材からなり、前記軸部材はアルミニウム合金からなり、前記穴から前方側に突出した部分が放射方向外向きに拡開して軸フランジを形成し、その背面が前記フランジ部材の穴の周囲に当接し、前記穴の後方側が放射方向外側に膨出して張出部が形成され、前記軸フランジと張出部の間に前記フランジ部材が挟まれ、前記穴の形状が前記軸部材の軸方向にみたとき非円形であることを特徴とする。
このような形状の穴を有するフランジ部材を用いることにより、電磁成形後の軸部材とフランジ部材の穴の内周面が互いに掛止し合い、フランジ部材と軸部材の相対的な回転が防止される。これに対し、図１６のフランジ付き軸部材８では、穴２の形状が軸部材５の軸方向にみたとき円形であるため、軸部材５と穴２の内周面は互いに掛止し合うことはない。

また、本発明に係るフランジ付き軸部材は、前面に相手方部材の被取付面に当接する取付面を有し、中央部に穴が形成された板状のフランジ部材と、前記穴に嵌挿され、かつ電磁成形により拡径されて前記穴の内周面に密着し、前記フランジ部材に接合された管状の軸部材からなり、前記軸部材はアルミニウム合金からなり、前記穴から前方側に突出した部分が放射方向外向きに拡開して軸フランジを形成し、その背面が前記フランジ部材の穴の周囲に当接し、前記穴の後方側が放射方向外側に膨出して張出部が形成され、前記軸フランジと張出部の間に前記フランジ部材が挟まれ、前記穴が前記軸部材の軸方向にみたとき円形であり、前記フランジ部材の背面の形状が少なくとも前記穴の周縁部において前記軸部材の軸に対し軸対称ではないことを特徴とする。
このような背面形状を有するフランジ部材を用いることにより、電磁成形後の張出部とフランジ部材の背面側が互いに掛止し合い、フランジ部材と軸部材の相対的な回転が防止される。これに対し、前記穴の周縁部においてフランジ部材の背面の形状が軸部材の軸に対して軸対称である場合、張出部とフランジ部材の背面側に互いに掛止し合う箇所がなく、強い回転力が掛かったときフランジ部材と軸部材の相対的な回転は防止されない。例えば図１６のフランジ付き軸部材８では、穴２が形成されたフランジ部材１の内側部１２の背面は軸部材５の軸Ｘに垂直な平面であり、穴２の周縁部においてフランジ部材の背面の形状は軸Ｘに対して軸対称ということができる。

本発明によれば、任意の大きさのフランジ部材を使用して、フランジ部材と軸部材が接合されたフランジ付き軸部材を電磁成形により成形でき、かつ、前記特許文献１の方法において生じ得るフランジの割れや肉厚の減少といった問題が生じない。また、フランジ部材と軸部材をともにアルミニウム合金押出材で形成することもでき、低コストで軽量なフランジ付き軸部材を得ることができる。
そして、フランジ部材の前面側又は背面側あるいは穴の内周面のいずれかの形状を、先に述べた特定の形状とすることにより、電磁成形後のフランジ部材と軸部材が互いに掛止し合い、両者の相対的な回転を防止することができる。

以下、図１〜図１５を参照して、本発明に係るフランジ付き軸部材について具体的に説明する。
図１〜図６は、フランジ部材の前面の形状（特に穴の周囲の軸フランジが当接する領域）が軸部材の軸に対し軸対称でないタイプのフランジ付き軸部材を示す。
図１に示すフランジ付き軸部材２１は、板状のフランジ部材２２と、該フランジ部材２２が端部に接合された管状の軸部材２３からなる。フランジ部材２２はアルミニウム合金押出材からなり、図４に示すように、該押出材を押出方向に垂直な面内で所定長さに切断したもので（切断線を仮想線で示す）、左右の外側部２４と内側部２５及び両者を接続する傾斜した左右の段差部２６からなる。外側部２４と内側部２５は互いに平行な板であり、外側部２４の前面は内側部２５の前面より前方側に位置し、外側部２４の前面が図示しない相手方部材の被取付面（平面）に当接する取付面となっている。軸部材２３は内側部２５に対して垂直に接合している。

フランジ部材２２は全体としてほぼ均一な厚さの板状部材であるが、内側部２４の前面側中央部に断面矩形状の突条２７が形成され、ここでは厚肉となっている。また、フランジ部材２２は、内側部２５の中央部に円形の穴２８が形成され、該穴２８はその周方向の一部が前記突条２７を通って板厚方向に貫通している。従って、穴２８の内周面の高さは突条２７の箇所において高く、その他の箇所において低くなっている。
軸部材２３は円形断面のアルミニウム合金押出材からなり、素材管は押出方向に垂直な面内で所定長さに切断されている。
なお、フランジ部材２２の材質としては、強度が高く導電率が低いものが望ましく、ＪＩＳ５０００系や、ＪＩＳ６０００，７０００系のＴ５調質材が好適である。また、軸部材の材質は、成形しやすく導電率が高いものが望ましく、例えば６０６３等のＪＩＳ６０００系が好適である。軸部材としては、アルミニウム合金押出材が好適であるが、例えばアルミニウム合金板を曲げ加工したものを用いることもできる。

フランジ付き軸部材２１の製造にあたっては、図２，３に示すように、フランジ部材２２の穴２８に素材管２９を嵌挿し、その前端部を穴２８から前方側に突出させた状態とし、図示しない手段によりフランジ部材２２及び素材管２９を位置決めする。
続いて、図１７において説明したと同じ要領で、素材管２９の内部に図示しない電磁成形用コイルを装入して、電磁成形を行う。これにより、図１〜図３に示すように、穴２８の内側では、素材管２９は拡径して穴２８の内周面に密着し、穴２２から前方側に突出していた突出部２９ａが放射方向外向きに拡開して軸フランジ３１を形成し、その背面３１ａが穴２８の周囲の内側部２５の前面（突条２７の前面を含む）に打ち当たって密着当接し、さらに、穴２８の後方側では、素材管２９は磁場の反発力による拡張力の大きさに応じて半径方向外側に膨出し張出部３２が形成される。

このフランジ付き軸部材２１では、穴２８の内周面に拡径した軸部材２３（成形後のものを軸部材２３という）が密着し、フランジ部材２２が穴２８の周囲において前後から軸フランジ３１と張出部３２により挟まれ、さらに突条２７が軸フランジ３１により左右両側から挟まれてカシメ止めされた形になっている。突条２７と軸フランジ３１が互いに噛み合っているため、仮にフランジ部材２２を軸部材２３の軸Ｘに対して軸回りに回転させようとする力が作用しても、両者の相対的な回転は防止される。
フランジ部材２２の前面の形状について、特に穴２８の周囲の軸フランジ３１が当接する領域に着目すると、該領域におけるフランジ部材２２の前面は、突条２７の部分を除いて軸部材２３の軸Ｘに垂直な１つの平面内にあるが、突条２７があることにより前記軸Ｘに対し軸対称な形状ではなく、さらに軸対称でないことにより軸フランジ３１とフランジ部材２２（突条２７）の噛み合いが生じている。なお、このフランジ部材２２は押出材であるため、突条２７は穴２８の周囲の軸フランジ３１が当接する領域外にも存在するが、当然そこでは軸フランジ３１とフランジ部材２２（突条２７）の噛み合いがなく、従って、当該領域外に突条２７が存在するかしないかは、本発明の課題を達成するうえで問題にならない。
フランジ部材２２において、前面に突条２７の代わりに凹溝を形成しても、同様の作用を得ることができる。

図５に示すフランジ付き軸部材４１は、板状のフランジ部材４２と、該フランジ部材４２が端部に接合された管状の軸部材４３からなる。フランジ部材４２はアルミニウム合金押出材からなり、該押出材を押出方向に垂直な面内で所定長さに切断したもので、左右の外側部４４と内側部４５及び両者を接続する傾斜した左右の段差部４６からなり、内側部４５に板厚方向に円形の穴４８が形成されている。ちょうど図４に示すフランジ部材２２において突条２７をなくして内側部２５の前面を完全な平面にした形状と考えればよく、全体がほぼ均一な厚さの板状部材である。同じく外側部４４の前面が図示しない他部材の被取付面に当接する取付面となっている。軸部材４３は内側部４５に対して垂直に接合している。
軸部材４３はアルミニウム合金押出材からなり、図６に示すように、素材管４９は押出方向に垂直な面内で所定長さに切断されている。

フランジ付き軸部材４１の製造は、フランジ付き軸部材２１の製造と同様の要領で行われる。フランジ付き軸部材４１は、図５，６に示すように、穴４８の内側では、素材管４９は拡径して穴４８の内周面に密着し、穴４８から前方側に突出していた突出部４９ａが放射方向外向きに拡開して軸フランジ５１を形成し、その背面が穴４８の周囲において内側部２４の前面及び一部が傾斜した段差部４６に打ち当たって密着当接し、さらに、穴４８の後方側では、素材管４９は磁場の反発力による拡張力の大きさに応じて半径方向外側に膨出し張出部５２が形成される。

このフランジ付き軸部材４１では、穴４８の内周面に拡径した軸部材４３（成形後のものを軸部材４３という）が密着し、フランジ部材４２が穴２８の周囲において前後から軸フランジ５１と張出部５２により挟まれている。そして、軸フランジ５１がフランジ部材４２の内側部４５及び傾斜した段差部４６にまたがって当接している。軸フランジ５１の段差部４６に当接した部分と該段差部４６とが、フランジ部材４２と軸部材４３の相対的な回転に関して互いに掛止し合った形になるため、仮にフランジ部材４２を軸部材４３の軸Ｘに対して軸回りに回転させようとする力が作用しても、両者の相対的な回転は防止される。
フランジ部材４２の前面の形状について、特に穴４８の周囲の軸フランジ５１が当接する領域に着目すると、内側部４５の前面は軸部材４３の軸Ｘに垂直な平面であるが、段差部４６が前記領域に含まれることから、前記領域におけるフランジ部材４２の前面形状は軸部材４３の軸Ｘに対し軸対称ではなく、さらに軸対称でないことにより軸フランジ５１とフランジ部材４２（段差部４６）の噛み合いが生じている。

図７，８は、フランジ部材に形成した穴の形状が軸部材の軸方向にみたとき非円形となっているタイプのフランジ付き軸部材の具体的な形態を示す。
図７に示すフランジ付き軸部材６１は、板状のフランジ部材６２と、該フランジ部材６２が端部に接合された管状の軸部材６３からなる。フランジ部材６２は、図８に示すように、フランジ部材４２と同じ断面のアルミニウム合金押出材を、押出方向に垂直な面内で所定長さに切断したもので、左右の外側部６４と内側部６５及び両者を接続する傾斜した左右の段差部６６からなり、全体がほぼ均一な厚さの板状部材であり、外側部６４の前面が図示しない他部材の被取付面に当接する取付面となっている。内側部６５に板厚方向に開けられた穴６８は、円形の周の一部が半径方向外側に円弧状に張り出した形状（張出部６８ａ）を有する。軸部材６３は内側部６５に対して垂直に接合している。

フランジ付き軸部材６１は、フランジ付き軸部材２１と同じ要領で製造される。フランジ付き軸部材６１は、フランジ付き軸部材２１と同様に、穴６８の内周面（張出部６８ａの内周面を含む）に拡径した軸部材６３が密着し、フランジ部材６２が穴６８の周囲において前後から軸フランジ７１と張出部７２により挟まれている。そして、軸部材６２の一部が穴６８の張出部６８ａ内に膨出し、これにより当該部分においてフランジ部材６２と軸部材６３が互いに掛止し合った形になっているため、仮にフランジ部材４２を軸部材４３の軸Ｘに対して軸回りに回転させようとする力が作用しても、両者の相対的な回転は防止される。
なお、非円形な穴の形状として、上記穴６８のように円形の周の一部が半径方向外側に張り出した形状だけでなく、円形の周の一部が半径方向内側に張り出した形状の穴、円形の周の一部が直線になった穴（例えばレーストラックに似た形状）、全体が楕円形の穴など、種々のものが考えられる。

図９，１０は、フランジ部材の背面の形状（特に穴の周縁部）が軸部材の軸に対し軸対称でないタイプのフランジ付き軸部材を示す。
図９に示すフランジ付き軸部材８１は、板状のフランジ部材８２と、該フランジ部材８２が端部に接合された管状の軸部材８３からなる。フランジ部材８２はアルミニウム合金押出材からなり、該押出材を押出方向に垂直な面内で所定長さに切断したもので、図１０に示すように、左右の外側部８４と内側部８５及び両者を接続する傾斜した左右の段差部８６からなり、外側部８４の前面が図示しない他部材の被取付面に当接する取付面となっている。内側部８５の背面側中央部に断面矩形状の突条８７が形成され、ここでは厚肉となり、また、内側部８５には中央部に円形の穴８８が形成され、該穴８８はその周方向の一部が前記突条８７を通って板厚方向に貫通している。このフランジ部材８２は、ちょうど図４に示すフランジ部材２２において前面に形成された突条２７をなくして、その代わりに背面に突条８７を形成した形状と考えてよい。軸部材８３はアルミニウム合金押出材からなり、内側部８５に対して垂直に接合している。

フランジ付き軸部材８１は、フランジ付き軸部材２１と同じ要領で製造される。フランジ付き軸部材８１は、フランジ付き軸部材２１と同様に、穴８８の内周面に拡径した軸部材８３が密着し、フランジ部材８２が穴８８の周囲において前後から、図示されていない軸フランジと張出部９２により挟まれ、さらに、張出部９２は突条８７の箇所とその他の箇所では膨出の起点が異なるため（膨出の起点は前者より後者が前方となる）、突条８７が張出部９２により左右両側から挟まれてカシメ止めされた形になっている。このように突条８７と張出部９２が互いに噛み合い互いに掛止し合っているため、仮にフランジ部材８２を軸部材８３の軸Ｘに対して軸回りに回転させようとする力が作用しても、両者の相対的な回転は防止される。

フランジ部材８２の背面の形状について、特に穴８８の周縁部に着目すると、外周縁部におけるフランジ部材８２の背面形状は、突条８７の部分を除いて軸部材８３の軸Ｘに垂直な１つの平面内にあるが、突条８７があることにより軸部材８３の軸Ｘに対し軸対称ではなく、さらに軸対称でないことにより張出部９２とフランジ部材８２（突条８７）の噛み合いが生じている。なお、このフランジ部材８２は押出材であるため、突条８７は穴８８の周縁部外にも存在するが、当然そこでは張出部９２とフランジ部材８２（突条８７）の噛み合いがなく、従って、当該周縁部外に突条８７が存在するかしないかは、本発明の課題を達成するうえで問題にならない。
フランジ部材８２において、背面に突条８７の代わりに凹溝を形成しても、同様の作用を得ることができる。

図１１〜図１５は、フランジ部材の前面の形状（特に穴の周囲の軸フランジが当接する領域）が軸部材の軸に対し軸対称でなく、かつフランジ部材の背面の形状（特に穴の周縁部）が軸部材の軸に対し軸対称でないタイプのフランジ付き軸部材を示す。
図１１に示すフランジ付き軸部材１０１は、板状のフランジ部材１０２と、該フランジ部材１０２が端部に接合された管状の軸部材１０３からなる。フランジ部材１０２はアルミニウム合金押出材からなり、該押出材を押出方向に垂直な面内で所定長さに切断したもので、図１３に示すように、左右の外側部１０４と内側部１０５及び両者を接続する傾斜した左右の段差部１０６からなり、外側部１０４の前面が図示しない他部材の被取付面に当接する取付面となっている。フランジ部材１０２は全体としてほぼ均一な肉厚であるが、内側部１０５の中央部に前方側に台形状に突出する突条１０７（背面側からみると凹溝１０９）が形成され、また、内側部１０５には中央部に円形の穴１０８が形成され、該穴１０８はその周方向の一部が前記突条１０７を通って板厚方向に貫通している。この例では、突条１０７の前面の高さは、外側部１０４の前面の高さと等しく設定されている。軸部材１０３はアルミニウム合金押出材からなり、内側部１０５に対して垂直に接合している。

フランジ付き軸部材１０１は、フランジ付き軸部材２１と同じ要領で製造される。ただし、この例では、図示しない素材管はその前端が突条１０７の前面と一致するように位置決めされる。フランジ付き軸部材１０１は、フランジ付き軸部材２１と同様に、穴１０８の内周面に拡径した軸部材１０３が密着し、フランジ部材１０２が穴１０８の周囲において前後から軸フランジ１１１と張出部１１２により挟まれている。さらに、フランジ部材１０２の前面側では、突条１０７が軸フランジ１１１により左右両側から挟まれてカシメ止めされた形になり、一方、フランジ部材１０２の背面側では、張出部１１２は凹溝１０９の箇所とその他の箇所では膨出の起点が異なるため（膨出の起点は前者が後者より前方となる）、凹溝１０９内に張出部１１２が膨出する。このように、フランジ部材１０２の前面側では突条１０７と軸フランジ１１１が互いに噛み合い、背面側では凹溝１０９と張出部１１２が互いに噛み合い掛止し合っているため、仮にフランジ部材１０２を軸部材１０３の軸Ｘに対して軸回りに回転させようとする力が作用しても、両者の相対的な回転は防止される。

フランジ部材１０２の前面の形状について、特に穴１０８の周囲の軸フランジ１１１が当接する領域に着目すると、該領域におけるフランジ部材１０２の前面形状は、突条１０７の部分を除いて軸部材１０３の軸Ｘに垂直な１つの平面内にあるが、突条１０７があることにより軸部材１０３の軸Ｘに対し軸対称ではなく、さらに軸対称でないことにより軸フランジ１１１とフランジ部材１０２（突条１０７）の噛み合いが生じている。また、フランジ部材１０２の背面の形状について、特に穴１０８の周縁部に着目すると、該周縁部におけるフランジ部材１０２の背面形状は、凹溝１０９があることにより軸部材１０３の軸Ｘに対し軸対称ではなく、さらに軸対称でないことにより張出部１１２とフランジ部材１０２（凹溝１０９）の噛み合いが生じている。

図１４に示すフランジ付き軸部材１２１は、板状のフランジ部材１２２と、該フランジ部材１２２が端部に接合された管状の軸部材１２３からなる。フランジ部材１２２はフランジ部材４２と同じ断面のアルミニウム合金押出材を、押出方向に垂直な面内で所定長さに切断したもので、左右の外側部１２４と内側部１２５及び両者を接続する傾斜した左右の段差部１２６からなり、外側部１２４の前面が図示しない他部材の被取付面に当接する取付面となっている。軸部材１２３は、内側部１２５に対し傾斜して接合している。
軸部材１２３は円形断面のアルミニウム合金押出材からなり、図１５に示すように、素材管１２９の前端は押出方向に垂直な面に対して傾斜した面内で切断され、後端は押出方向に垂直な面内で切断されている。

フランジ付き軸部材１２１の製造は、フランジ付き軸部材２１の製造とほぼ同様の要領で行われる。ただし、図１５に示すように、フランジ部材１２２は素材管１２９（又は軸部材１２３）の軸Ｘに垂直な面に対し傾斜して位置決めされ、その傾斜は内側部１２５の前面と突出させた素材管１２９の前端が平行になるように設定される。また、内側部１２５に形成された穴１２８は、前記軸Ｘの方向からみたときに円形とされている。
フランジ付き軸部材１２１は、図１４，１５に示すように、穴１２８の内側では、素材管１２９は拡径して穴１２８の内周面に密着し、穴１２８から前方側に突出していた突出部１２８ａが放射方向外向きに拡開して軸フランジ１３１を形成し、穴１２８の後方側では、素材管１２９は磁場の反発力による拡張力の大きさに応じて半径方向外側に膨出し張出部１３２が形成される。

このフランジ付き軸部材１２１では、穴１２８の内周面に拡径した軸部材１２３（成形後のものを軸部材１２３という）が密着し、フランジ部材１２２が穴１２８の周囲において前後から軸フランジ１３１と張出部１３２により挟まれている。そして、軸部材１２１において、フランジ部材１２２（内側部１２５）が軸部材１２３の軸Ｘに垂直な面に対して傾斜しているため、フランジ部材１２２と軸部材１２３が両者の相対的な回転に関して互いに掛止し合った形になっている。そのため、仮にフランジ部材１２２を軸部材１２３の軸Ｘに対して軸回りに回転させようとする力が作用しても、両者の相対的な回転は防止される。

フランジ部材１２２の前面の形状について、特に穴１２８の周囲の軸フランジ１３１が当接する領域に着目すると、当該領域は平面であるが該平面が軸部材１２３の軸Ｘに対して傾斜しているため、前記前面形状は軸部材１２３の軸Ｘに対し軸対称ではなく、さらに軸対称でないことにより、軸フランジ１３１とフランジ部材１２２の相互の掛止が生じている。また、フランジ部材１２２の背面の形状について、特に穴１２８の周縁部に着目すると、該周縁部は前面側と平行な１つの平面内にあるが、該平面が軸部材１２３の軸Ｘに対して傾斜しているため、前記背面形状は軸部材１２３の軸Ｘに対し軸対称ではなく、さらに軸対称でないことにより、張出部１３２とフランジ部材１２２の相互の掛止が生じている。

なお、以上の例では、素材管（軸部材）について、円形断面としたが、楕円、多角形等、円形とは異なる回転対称な断面形状にすることもできる。
また、以上の例では、軸部材の一方の端部にのみフランジ部材を接合したが、必要に応じて、両端にフランジ部材を接合することができる。

本発明に係るフランジ付き軸部材は、バンパーステイに好適に適用することができる。その場合、必要に応じて、軸部材の両端にバンパーリインフォース用とサイドメンバ用の２つのフランジ部材を接合する。
また、本発明に係るフランジ付き軸部材は、他のフランジ付き軸部材、例えば車両のインストルメントパネル用リインフォース、クロスメンバー、タワーバー、インストルメントパネル用付属パイプ（一端がインストルメントパネル用リインフォースに取り付けられてインストルメントパネルやダクトなどを支持するパイプ）、ピラー、シートフレーム、インテークマニホールド、マフラー、プロペラシャフト、ステアリングコラム、二輪車（自転車を含む）用スイングアームのほか、航空機用のシートフレーム、いす用のフレーム、その他、各種用途の継ぎ手類等、相手方部材に取り付けられるフランジ付き軸部材一般に適用できる。

本発明に係るフランジ付き軸部材の斜視図である。図１のＡ−Ａ断面図である。図１のＢ−Ｂ断面図である。図１に示すフランジ付き軸部材のフランジ部材の斜視図である。本発明に係る他の形態のフランジ付き軸部材の斜視図である。図５のＣ−Ｃ断面図である。本発明に係る他の形態のフランジ付き軸部材の斜視図である。図７に示すフランジ付き軸部材のフランジ部材の斜視図である。本発明に係る他の形態のフランジ付き軸部材の斜視図（背面側）である。図７に示すフランジ付き軸部材のフランジ部材の斜視図（背面側）である。本発明に係る他の形態のフランジ付き軸部材の斜視図である。図１１のＤ−Ｄ断面図である。図１１に示すフランジ付き軸部材のフランジ部材の斜視図である。本発明に係る他の形態のフランジ付き軸部材の斜視図である。図１４のＥ−Ｅ断面図である。比較のために示すフランジ付き軸部材の斜視図である。図１６のＦ−Ｆ断面図である。図１６のフランジ付き軸部材のフランジ部材の斜視図である。

符号の説明

２１，４１，６１、８１、１０１，１２１フランジ付き軸部材
２２，４２，６２，８２，１０２，１２２フランジ部材
２３，４３，６３，８３，１０３，１２３軸部材
２４，４４，６４，８４，１０４，１２４外側部
２５，４５，６５，８５，１０５，１２５内側部
２６，４６，６６，８６，１０６，１２６段差部
２７，８７，１０７突条
２８，４８，６８，８８，１０８，１２８穴
３１，５１，７１，９１，１１１，１３１軸フランジ
３２，５２，７２，９２，１１２，１３２張出部
１０９凹溝

Claims

前面に相手方部材の被取付面に当接する取付面を有し、中央部に穴が形成された板状のフランジ部材と、前記穴に嵌挿され、かつ電磁成形により拡径されて前記穴の内周面に密着し、前記フランジ部材に接合された円管状の軸部材からなり、前記軸部材はアルミニウム合金からなり、前記穴から前方側に突出した部分が放射方向外向きに拡開して軸フランジを形成し、その背面が前記フランジ部材の穴の周囲に当接し、前記穴の後方側が放射方向外側に膨出して張出部が形成され、前記軸フランジと張出部の間に前記フランジ部材が挟まれ、前記穴の形状が前記軸部材の軸方向にみたとき円形であり、前記フランジ部材が前記軸部材の軸に垂直な面に対して傾斜し、これにより前記フランジ部材の前面の形状が少なくとも前記穴の周囲の前記軸フランジが当接する領域において前記軸部材の軸に対し軸対称でないことを特徴とするフランジ付き軸部材。
前記フランジ部材が、段差のある外側部と内側部及び両者を接続する段差部からなり、前記外側部の前面が前記取付面となり、前記内側部に前記穴が形成されていることを特徴とする請求項１に記載されたフランジ付き軸部材。
前面に相手方部材の被取付面に当接する取付面を有し、中央部に穴が形成された板状のフランジ部材と、前記穴に嵌挿され、かつ電磁成形により拡径されて前記穴の内周面に密着し、前記フランジ部材に接合された管状の軸部材からなり、前記軸部材はアルミニウム合金からなり、前記穴から前方側に突出した部分が放射方向外向きに拡開して軸フランジを形成し、その背面が前記フランジ部材の穴の周囲に当接し、前記穴の後方側が放射方向外側に膨出して張出部が形成され、前記軸フランジと張出部の間に前記フランジ部材が挟まれ、前記穴の形状が前記軸部材の軸方向にみたとき円形であり、前記フランジ部材が段差のある外側部と内側部及び両者を接続する傾斜した段差部からなり、前記外側部の前面が前記取付面となり、前記穴が前記内側部に形成され、前記軸フランジが前記内側部及び段差部の前面に当接し、これにより前記フランジ部材の前面の形状が少なくとも前記穴の周囲の前記軸フランジが当接する領域において前記軸部材の軸に対し軸対称でないことを特徴とするフランジ付き軸部材。
前面に相手方部材の被取付面に当接する取付面を有し、中央部に穴が形成された板状のフランジ部材と、前記穴に嵌挿され、かつ電磁成形により拡径されて前記穴の内周面に密着し、前記フランジ部材に接合された円管状の軸部材からなり、前記軸部材はアルミニウム合金からなり、前記穴から前方側に突出した部分が放射方向外向きに拡開して軸フランジを形成し、その背面が前記フランジ部材の穴の周囲に当接し、前記穴の後方側が放射方向外側に膨出して張出部が形成され、前記軸フランジと張出部の間に前記フランジ部材が挟まれ、前記穴の形状が前記軸部材の軸方向にみたとき円形であり、前記フランジ部材が前記軸部材の軸に垂直な面に対して傾斜し、これにより前記フランジ部材の背面の形状が少なくとも前記穴の周縁部において前記軸部材の軸に対し軸対称ではないことを特徴とするフランジ付き軸部材。
前記フランジ部材が、段差のある外側部と内側部及び両者を接続する段差部からなり、前記外側部の前面が前記取付面となり、前記内側部に前記穴が形成されていることを特徴とする請求項４に記載されたフランジ付き軸部材。
前面に相手方部材の被取付面に当接する取付面を有し、中央部に穴が形成された板状のフランジ部材と、前記穴に嵌挿され、かつ電磁成形により拡径されて前記穴の内周面に密着し、前記フランジ部材に接合された円管状の軸部材からなり、前記軸部材はアルミニウム合金からなり、前記穴から前方側に突出した部分が放射方向外向きに拡開して軸フランジを形成し、その背面が前記フランジ部材の穴の周囲に当接し、前記穴の後方側が放射方向外側に膨出して張出部が形成され、前記軸フランジと張出部の間に前記フランジ部材が挟まれ、前記穴の形状が前記軸部材の軸方向にみたとき円形であり、前記フランジ部材が前記軸部材の軸に垂直な面に対して傾斜し、これにより前記フランジ部材の前面の形状が少なくとも前記穴の周囲の前記軸フランジが当接する領域において前記軸部材の軸に対し軸対称でなく、かつ前記フランジ部材の背面の形状が少なくとも前記穴の周縁部において前記軸部材の軸に対し軸対称ではないことを特徴とするフランジ付き軸部材。
前記フランジ部材が、段差のある外側部と内側部及び両者を接続する段差部からなり、前記外側部の前面が前記取付面となり、前記内側部に前記穴が形成されていることを特徴とする請求項６に記載されたフランジ付き軸部材。
前記フランジ部材がアルミニウム合金押出材からなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載されたフランジ付き軸部材。
前記フランジ付き軸部材が自動車のバンパーステイであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載されたフランジ付き軸部材。