JP4102731B2 - Bending method of aluminum alloy hollow profile - Google Patents

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Description

本発明は、自動車のルーフサイドレール用などのアルミニウム合金中空形材の曲げ加工方法に関するものである。   The present invention relates to a method for bending an aluminum alloy hollow profile for roof side rails of automobiles.

自動車の軽量化のために、車体のフレームに、アルミニウム合金の押出中空形材などを適用することが行なわ始めている。例えば、車体の両側にて前後方向に延在するルーフサイドレールに、アルミニウム合金の押出中空形材などを適用して軽量化するとともに、この中空形材に中リブ (内側壁部) を設けた断面日型形状として、衝撃吸収性を持たせることが提案されている。   In order to reduce the weight of automobiles, the application of aluminum alloy extruded hollow members to the body frame has begun. For example, the roof side rail that extends in the front-rear direction on both sides of the vehicle body is lightened by applying an aluminum alloy extruded hollow shape material, etc., and an inner rib (inner wall portion) is provided on the hollow shape material. It has been proposed to provide shock absorption as a cross-sectional shape.

自動車用フレームは、車体デザインあるいは他の車体部材との干渉を避けることなどを目的として、その長手方向に大きく二次元または三次元に湾曲した形状を有する。また、一般的に、パネル部材との接合を目的とし、接合用の突出(張出)フランジを、その長手方向に延在するように有するものが多い。   The automobile frame has a shape that is largely curved in two or three dimensions in the longitudinal direction for the purpose of avoiding interference with the body design or other body members. Further, in general, many have a projecting (overhanging) flange for joining to the panel member so as to extend in the longitudinal direction.

ルーフサイドレールを対象に一般的な形状を説明する。ルーフサイドレール10は、図7 の断面図を示すように、サイドメンバアウタパネル11端部との接合用の突出(張出)フランジ7 やルーフパネル13端部との接合用の突出(張出)フランジ8 を、その長手方向に亙って延在させて有する。   A general shape for the roof side rail will be described. As shown in the cross-sectional view of FIG. 7, the roof side rail 10 has a protrusion (extension) flange 7 for joining to the end of the side member outer panel 11 and a protrusion (extension) for joining to the end of the roof panel 13. It has a flange 8 extending along its length.

図7 に示したルーフサイドレール10におけるサイドメンバアウタパネル11端部との接合用の突出フランジ7 は、素材アルミニウム合金中空形材の曲げ加工の際に、その曲げ湾曲方向からして、ルーフサイドレールの曲げ内側 (曲げ内R)側に突出した突出フランジとなる。このため、ルーフサイドレール10における曲げ内側に突出したフランジ7 には、曲げ加工の際に、座屈によるしわが発生しやすい。   The protruding flange 7 for joining to the end of the side member outer panel 11 in the roof side rail 10 shown in FIG. 7 is the roof side rail in the bending direction of the material aluminum alloy hollow shape. This is a protruding flange that protrudes toward the bending inner side (inside bending R). For this reason, wrinkles due to buckling are likely to occur in the flange 7 protruding inward on the roof side rail 10 during bending.

図10に素材アルミニウム合金中空形材の曲げ加工方式を示す。アルミニウム合金中空形材の曲げ加工では、プレス、マルチ、ストレッチ、図10に示すドローベンダーなどの加工装置が用いられることが多い。この中で比較的曲げ半径の大きな3次元曲げ加工には、マルチベンダーあるいはストレッチベンダーが使用され、比較的小半径の二次元曲げ加工についてはプレスあるいはドローベンダーが用いられることが多い。従来、曲げ半径方向に平行する突出フランジの場合には、素材アルミニウム合金中空形材1aの曲げ内側の突出フランジ7 の両側を金型で拘束しながら曲げ加工することが行なわれている。   Fig. 10 shows the bending method of the material aluminum alloy hollow profile. In bending an aluminum alloy hollow profile, a processing device such as a press, multi-stretch, draw bender shown in FIG. 10 is often used. Among them, multi-bender or stretch bender is used for three-dimensional bending with a relatively large bending radius, and press or draw bender is often used for two-dimensional bending with a relatively small radius. Conventionally, in the case of a projecting flange parallel to the bending radius direction, bending is performed while restraining both sides of the projecting flange 7 on the inner side of the material aluminum alloy hollow profile 1a with a mold.

しかし、突出フランジの角度が曲げ半径方向に対して角度を持つ場合、突出フランジの両側を完全に拘束することができず、後述する図11に示すように、曲げ加工後の中空形材乃至ルーフサイドレール10の突出フランジ7 にはしわA が発生する。このしわは、閉断面部に比較して端部が自由変形可能な突出フランジの方がはるかに発生しやすい。   However, when the angle of the projecting flange has an angle with respect to the bending radial direction, both sides of the projecting flange cannot be completely restrained, and as shown in FIG. A wrinkle A is generated on the protruding flange 7 of the side rail 10. This wrinkle is much more likely to occur in the protruding flange whose end can be freely deformed than in the closed section.

ルーフサイドレール10の曲げ内側の突出フランジ7 にしわA が発生した場合、曲げ加工後に、このしわA の矯正作業が不可避となる。また、しわA が大きい場合には、矯正できずに、前記図7 に示した、サイドメンバアウタパネル11端部との水密な接合や、接合強度の保障ができなくなり、あるいは接合自体が不可能となる。この結果、アルミニウム合金中空形材のルーフサイドレールへの適用ができなくなる。これは、フロントサイドメンバの曲げ内側となる突出フランジなど、曲げ内側に突出フランジを有する他の車体フレームでも、共通して生じる問題である。   When the wrinkle A is generated on the protruding flange 7 on the inner side of the roof side rail 10, correction of the wrinkle A is inevitable after the bending process. Also, if the wrinkle A is large, it cannot be corrected and the water-tight joint with the end of the side member outer panel 11 shown in FIG. 7, the joint strength cannot be ensured, or the joint itself is impossible. Become. As a result, the aluminum alloy hollow profile cannot be applied to the roof side rail. This is a problem that occurs in common with other vehicle body frames having a protruding flange on the bent inner side, such as a protruding flange on the bent inner side of the front side member.

これに対して、このような曲げ内側に突出したフランジを有するアルミニウム合金中空形材の、フランジのしわ発生を防止した曲げ加工方法は、従来から種々提案されている。例えば、フロントサイドメンバの突出フランジにおいて、突出フランジの前記パネル部材との接合部などを除いて、他の突出フランジ部分に易変形部を設けてしわを発生させ、前記突出フランジの接合部の平坦度を確保する曲げ加工方法がある (特許文献1参照)。また、ドローベンディングなどにおける曲げ金型に発熱体を埋め込んで、突出フランジを含めて中空形材の曲げ部分を180 〜250 ℃に加熱して、曲げ加工を行ない、フランジのしわ発生を防止する曲げ加工方法がある (特許文献2参照)。
特開平7-328735号公報 (第1 〜2 頁、図1) 特開平8-99128 号公報 (第1 〜2 頁、図1)
On the other hand, various bending methods for preventing wrinkling of the flange of an aluminum alloy hollow shape member having a flange protruding inwardly from bending have been proposed. For example, in the projecting flange of the front side member, except for the joint portion of the projecting flange with the panel member, the other projecting flange portion is provided with an easily deformable portion to generate wrinkles, and the joint portion of the projecting flange is flattened. There is a bending method to ensure the degree (see Patent Document 1). In addition, a heating element is embedded in a bending die in draw bending, etc., and the bent portion of the hollow shape member including the protruding flange is heated to 180 to 250 ° C. to perform bending and prevent bending of the flange. There exists a processing method (refer patent document 2).
Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-328735 (Pages 1 and 2, Fig. 1) JP-A-8-99128 (pages 1 and 2, Fig. 1)

しかし、上記特許文献1のような他の突出フランジ部分に易変形部を設けてしわを発生させる方法では、突出フランジにおける接合部の平坦度を確保すべき部分がごく一部の場合にのみ適用できる。即ち、この平坦度を確保すべき突出フランジ部分が長い場合やフランジの長手方向全面に渡る場合には適用できず、また部材全体として見た場合にも、しわの発生を根本的に抑制できていない消極的な解決策であると言える。   However, the method of generating wrinkles by providing an easily deformable portion in another protruding flange portion as in Patent Document 1 is applied only when the portion where the flatness of the joint portion in the protruding flange is to be ensured is very small. it can. In other words, it cannot be applied when the protruding flange portion to ensure the flatness is long or over the entire longitudinal direction of the flange, and even when viewed as a whole member, the generation of wrinkles can be fundamentally suppressed. It can be said that there is no passive solution.

この点は、上記特許文献2でも同様であって、アルミニウム合金中空形材を180 〜250 ℃などに加熱して温間で成形した場合、アルミニウム合金成分によっては、時効硬化あるいは焼きなまし作用によって、中空形材の機械的性質が変化して車体フレームとして要求される特性を満たせず、更なる回復のための熱処理を必要とする可能性がある。また、この熱処理を含め、曲げ金型に発熱体を埋め込むこと自体、曲げ加工のコストの上昇を招く。そして、曲げ半径方向に平行なフランジ以外では、金型による拘束が不可能であり、適用できない。   This point is the same in Patent Document 2 described above. When an aluminum alloy hollow shape is heated to 180 to 250 ° C. and formed warm, depending on the aluminum alloy component, the hollow shape may be reduced by age hardening or annealing. The mechanical properties of the profile may change, failing to meet the characteristics required for a body frame, and may require heat treatment for further recovery. Also, including this heat treatment, embedding the heating element in the bending mold itself increases the cost of bending. And, except for the flange parallel to the bending radius direction, the restriction by the mold is impossible and it cannot be applied.

これに対し、更に一般的な対策として、ストレッチベンダーを用い、形材長手方向に張力を加えながら曲げ加工する方法がある。しかし、アルミ材料の場合には、鋼板に比較して伸びが小さく破断しやすいという問題があり、十分にしわを抑制するほどの張力を掛けられない場合がある。   On the other hand, as a more general countermeasure, there is a method of using a stretch bender and bending while applying tension in the longitudinal direction of the shape member. However, in the case of an aluminum material, there is a problem that elongation is small compared to a steel plate and it is easy to break, and there is a case where a tension enough to suppress wrinkles cannot be applied.

このため、その長手方向に大きく二次元または三次元に湾曲した形状を有するルーフサイドレールなどの自動車フレームであって、曲げ内側に突出したフランジを有するアルミニウム合金中空形材では、曲げ加工が困難乃至不可能な場合には、しわの発生を許容せざるを得ないか、しわが発生しない形状への設計変更が必要となる。そして、これらの問題は、自動車フレームへのアルミニウム合金中空形材の採用拡大を妨げる大きな要因となる。   For this reason, it is difficult to bend with an aluminum alloy hollow shape member such as a roof side rail having a shape that is curved two-dimensionally or three-dimensionally in the longitudinal direction and having a flange protruding inside the bending. If this is not possible, it is necessary to allow the generation of wrinkles, or it is necessary to change the design to a shape that does not generate wrinkles. And these problems become a big factor which hinders the expansion | deployment expansion of the aluminum alloy hollow shape material to a motor vehicle frame.

この点に鑑み、本発明は、自動車のルーフサイドレール用など、曲げ内側に突出したフランジを有するアルミニウム合金中空形材であっても、その長手方向に二次元または三次元に湾曲した形状への曲げ加工が可能な、アルミニウム合金中空形材の曲げ加工方法を提供することを目的とする。   In view of this point, the present invention is an aluminum alloy hollow shape member having a flange projecting inwardly, such as for an automobile roof side rail, and has a shape that is curved two-dimensionally or three-dimensionally in its longitudinal direction. It is an object of the present invention to provide a bending method of an aluminum alloy hollow profile that can be bent.

この目的のための本発明アルミニウム合金中空形材の曲げ加工方法の要旨は、曲げ内側に突出したフランジを長手方向に亙って有するアルミニウム合金中空形材の曲げ加工方法であって、曲げ加工される前記中空形材を二個、互いの前記突出フランジ同士を斜めに突き合わせて接合した形状に一体化させた形材を準備し、この一体化させた形材を曲げ加工した後に、この形材の前記突出フランジ同士の突き合わせ部分において、二個の中空形材に各々分割することである。 For this purpose, the gist of the bending method of the aluminum alloy hollow profile of the present invention is a bending method of an aluminum alloy hollow profile having a flange projecting inward in the longitudinal direction, which is bent. that two of said hollow shape member, after which with the match the protruding flange between each other diagonally to prepare a profile which is integrated into the connecting features, and bending the profile in which the integrated allowed, this In the abutting portion between the projecting flanges of the shape member, each is divided into two hollow shape members.

前記した通り、曲げ内側に突出したフランジを有するアルミニウム合金中空形材の曲げ加工方法において、個々のアルミニウム合金中空形材を各々曲げ加工する技術は公知である。しかし、本発明のように、曲げ内側に突出したフランジを有するアルミニウム合金中空形材同士を、互いの突出フランジ同士を突き合わせた形で一体化された形材を曲げ加工し、その後形材を二つの中空形材に各々分割して各々ルーフサイドレール用などに使用するという発想は従来無い。   As described above, in the method of bending an aluminum alloy hollow shape member having a flange protruding inside the bending, a technique for bending each individual aluminum alloy hollow shape member is known. However, as in the present invention, the aluminum alloy hollow shape members having flanges projecting inwardly from bending are formed by bending the integrated shape members in such a manner that the projecting flanges are abutted with each other, and then the shape materials are two-folded. There has been no idea in the past that it is divided into two hollow sections and used for roof side rails.

上記突出フランジ同士を斜めに突き合わせた形で、二つの中空形材同士を一体化させた形状の形材とするのは、曲げ内側となる互いの突出フランジ同士を一体化させることで、曲げ加工の際の突出フランジの座屈限界応力を向上させ、曲げ内側となる突出フランジにしわが発生することを防止する、という技術思想に基づく。   The shape in which the two projecting flanges are obliquely butted together and the shape of the two hollow shapes is integrated. The bending process is achieved by integrating the projecting flanges that are inside the bend. This is based on the technical idea of improving the buckling limit stress of the projecting flange at the time of preventing the occurrence of wrinkles on the projecting flange on the inner side of the bend.

突出フランジの座屈限界応力σc は、σc ×r ∝k(t/b)2 で表せる。但し、r:曲げ半径、k:座屈係数、t:突出フランジ肉厚、b:突出フランジ板幅である。 The buckling limit stress σ c of the protruding flange can be expressed by σ c × r ∝k (t / b) 2 . Where r: bending radius, k: buckling coefficient, t: protruding flange thickness, b: protruding flange plate width.

突出フランジの座屈限界応力σc を高めるためには、この式の内、曲げ半径r 、座屈係数k 、突出フランジ肉厚t などを大きくするか、突出フランジ板幅b を小さくする。しかし、突出フランジ肉厚t 、突出フランジ板幅b などは、車体のルーフサイドレールやフロントサイドメンバなどのフレームの設計によって定まるものである。 In order to increase the buckling limit stress σ c of the projecting flange, the bending radius r 1, buckling coefficient k 2, projecting flange wall thickness t, etc. are increased, or the projecting flange plate width b 1 is decreased. However, the protruding flange thickness t, the protruding flange plate width b, and the like are determined by the design of the frame such as the roof side rail and the front side member of the vehicle body.

また、形材に加わる圧縮応力を低減させるために、(1)張力を加える、あるいは(2)曲げ半径rを増大する方法もある。しかし、この(1)の方法では、前記0014で示したように破断の危険性が大きくなる。一方(2)の方法は、前記した肉厚t、幅bと同様に、曲げ半径rはフレームの設計によって定まるものである。したがって、曲げ半径r 、突出フランジ肉厚t 、突出フランジ板幅b などを、突出フランジのしわ発生防止の観点から制約することは、この設計の自由度を制約することにつながり、これら自動車フレームへのアルミニウム合金中空形材の採用拡大を妨げ、好ましくない。   In order to reduce the compressive stress applied to the shape member, there is a method of (1) applying tension or (2) increasing the bending radius r. However, in the method (1), the risk of breakage increases as shown by 0014. On the other hand, in the method (2), the bending radius r is determined by the design of the frame as in the case of the thickness t and the width b. Therefore, constraining the bending radius r, the protruding flange thickness t, the protruding flange plate width b, etc. from the viewpoint of preventing wrinkle generation of the protruding flange leads to limiting the degree of freedom of this design. This hinders the expansion of adoption of aluminum alloy hollow shape materials, and is not preferable.

このため、本発明者は、上記座屈限界応力σc の式の内の座屈係数k を大きくすることに注目した。そして、突出フランジ同士を互いに突き合わせて二つの中空形材同士を一体化させれば、曲げ内側となる突出フランジを閉断面化でき、この突出フランジの座屈係数k を大きくできることを知見した。因みに、本発明者の解析によれば、前記突出フランジ同士の接合によって、突き合わされた突出フランジ同士のなす角度が135 以下の角度である場合に、突出フランジの座屈係数k を、弾性座屈条件下で、単体の (個々の) 突出フランジの場合の座屈係数k の約5 倍大きくすることができる。 For this reason, the present inventor has focused on increasing the buckling coefficient k in the formula of the buckling limit stress σ c . Then, it was found that if the projecting flanges are brought into contact with each other and the two hollow members are integrated, the projecting flange on the inner side of the bend can be closed, and the buckling coefficient k of the projecting flange can be increased. Incidentally, according to the analysis of the present inventor, when the angle between the projecting flanges joined by the projecting flanges is an angle of 135 or less, the buckling coefficient k of the projecting flange is determined by the elastic buckling. Under conditions, the buckling factor k can be increased by about 5 times for a single (individual) protruding flange.

この突出フランジの座屈係数k を大きくすることで、曲げ加工の際の曲げ内側となる突出フランジの座屈限界応力σc を大きくすることが出来る。これにより、曲げ内側の突出フランジにしわを発生させずに、素材アルミニウム合金中空形材の通常の曲げ加工を行なうことができるに十分な値である。そして、この突出フランジ同士を一体化して突出フランジの座屈係数k を大きくする手法は、車体のルーフサイドレールやフロントサイドメンバなどのフレームにおいて通常設計される、あるいは通常使用される、曲げ半径r 、突出フランジ肉厚t 、突出フランジ板幅b の範囲などにおいて効果があり、広く適用できる。 By increasing the buckling coefficient k of the protruding flange, it is possible to increase the buckling limit stress σ c of the protruding flange that is the inside of the bending at the time of bending. This is a value sufficient to allow normal bending of the material aluminum alloy hollow profile without generating wrinkles in the protruding flange on the inner side of the bend. A method for increasing the buckling coefficient k of the projecting flanges by integrating the projecting flanges is usually designed or used in a frame such as a roof side rail or a front side member of a vehicle body. It is effective in the range of the protruding flange wall thickness t and the protruding flange plate width b, and can be widely applied.

但し、上記突出フランジ同士を一体化して、突出フランジの座屈係数k を大きくする効果の発揮は、互いに突き合わされた突出フランジ同士のなす角度 (内側の角度) と、曲げ金型による曲げ内側からの拘束状態とによって、大きく影響される。即ち、互いに突き合わされた突出フランジ同士のなす角度は、好ましくは135 以下の角度とする。この場合、突出フランジ同士は互いに斜めに突き合わされる。   However, the effect of increasing the buckling coefficient k of the projecting flanges by integrating the projecting flanges is that the angle between the projecting flanges that face each other (inner angle) and the inner side of the bending by the bending mold It is greatly influenced by the restraint state. In other words, the angle formed by the projecting flanges that face each other is preferably 135 or less. In this case, the protruding flanges are butted against each other at an angle.

二つの中空形材が一体された形材は、車体フレームの設計形状が二次元の湾曲形状であれば (更なる曲げ加工が必要なければ) 、この曲げ加工の後に、一体されたフランジの接合部( 突き合わせ部) で切断して、二つの中空形材に各々分割され、各々車体のルーフサイドレールやフロントサイドメンバなどのフレームとして使用される。特にプレスあるいはストレッチベンダー、ドローベンダーでの曲げ加工の場合には、部品2個を同時に生産するとともに、曲げ加工金型を利用して、曲げ加工後直ちに切断することで、加工時間を短縮することも可能である。   If the design shape of the body frame is a two-dimensional curved shape (unless further bending is required), the integrated flange is joined after the bending. It is cut at a portion (butting portion) and divided into two hollow shapes, and each is used as a frame such as a roof side rail or a front side member of a vehicle body. Especially in the case of bending with a press, stretch bender or draw bender, two parts are produced at the same time, and a bending die is used to cut immediately after bending, thereby shortening the processing time. Is also possible.

また、車体フレームの設計形状が三次元の湾曲形状をしているなど、この曲げ加工の後に更なる曲げ加工が必要な場合には、以下の曲げ加工を行なう。即ち、曲げ内側となる突出フランジにしわが生じる可能性がある方向への曲げ加工を、二つの中空形材に各々分割せずに、一体させた中空形材のままで行い、その後、他方向への曲げ加工することでしわの無い製品を得ることが可能となる。   Further, when further bending work is required after this bending work, such as the design shape of the body frame is a three-dimensional curved shape, the following bending work is performed. In other words, bending in the direction in which wrinkles may occur in the protruding flange that is inside the bend is performed without dividing each of the two hollow shapes into an integrated hollow shape, and then in the other direction. It becomes possible to obtain a wrinkle-free product by bending.

なお、中空形材が二次元の曲げ形状であっても、突出フランジの接合角度が十分に取れない場合、後述する2回の曲げ加工を行うことで、製品形状(曲げ半径r、肉厚t、フランジ幅b) の変更なしに、しわの無い製品を得ることが可能である。   Even if the hollow shape has a two-dimensional bent shape, if the joint angle of the projecting flange is not sufficient, the product shape (bending radius r, wall thickness t) can be obtained by performing bending twice described later. It is possible to obtain a product without wrinkles without changing the flange width b).

以下、本発明の実施態様について図面を参照して具体的に説明する。先ず、これら二つの中空形材の前記突出フランジ同士を互いに斜めに突き合わせて接合した形状を有するように一体化させたアルミニウム合金形材と、その形材の準備 (製作方法) について以下に説明する。   Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. First, an aluminum alloy profile integrated so as to have a shape in which the projecting flanges of these two hollow profiles are obliquely butted and joined together, and preparation (production method) of the profile will be described below. .

図1 、2 は本発明の一体化させた素材アルミニウム合金形材の一例を各々示す形材の断面図である。これらの図1 、2 の態様では、互いに左右対称となる断面形状の中空形材1aと1bとの、各々の曲げ内側となる突出フランジ7aと7b同士を、互いに斜めに突き合わせて、突き合わせ部13a 、13b において接合し、一体化させた態様を示している。これら中空形材1aと1bとが、各々個別にも曲げ加工したい、曲げ加工の対象となる中空形材である。なお、中空形材1aと1bとは、後述する押出中空形材など、その長尺な長手方向に渡って同一断面形状を有する。   FIGS. 1 and 2 are cross-sectional views of a profile showing an example of an integrated material aluminum alloy profile according to the present invention. In these embodiments of FIGS. 1 and 2, the projecting flanges 7a and 7b, which are the inner sides of each of the hollow shape members 1a and 1b having cross-sectional shapes that are symmetrical with respect to each other, are abutted obliquely to each other, and a butted portion 13a 13b shows an embodiment in which they are joined and integrated. These hollow shapes 1a and 1b are hollow shapes that are to be bent, and that are to be bent individually. The hollow members 1a and 1b have the same cross-sectional shape over the long longitudinal direction, such as an extruded hollow member described later.

ここで、個々の中空形材1aと1bとの断面形状は、縦壁2(2a、2b) 、3(3a、3b) と、横リブ4(4a、4b) 、5(5a、5b) とから構成される外周形状と、中リブ6(6a、6b) によって中央部が仕切られた二つの中空部 (中空空間)9、9 を有する。中空形材1a(1bも同じ)の断面の各々の全体形状は、互いに外側に張り出した二つの縦壁2aと3a、これらをつなぐ互いに平行な二つの横リブ (上下横壁)4a と5a、中空部9 から構成される略6 角形形状を有する。ここで、縦壁2aと3aとは互いに中リブ6aによって補強されている。   Here, the cross-sectional shapes of the individual hollow members 1a and 1b are the vertical walls 2 (2a, 2b), 3 (3a, 3b) and the lateral ribs 4 (4a, 4b), 5 (5a, 5b) and And two hollow portions (hollow spaces) 9 and 9 whose central portions are partitioned by the middle ribs 6 (6a and 6b). The overall shape of the cross-section of the hollow profile 1a (same for 1b) consists of two vertical walls 2a and 3a projecting outward from each other, two parallel horizontal ribs (upper and lower horizontal walls) 4a and 5a connecting them, hollow It has a substantially hexagonal shape composed of the portion 9. Here, the vertical walls 2a and 3a are reinforced by the middle rib 6a.

そして、中空形材1aと1bの縦壁3aと3bとから、突出フランジ7aが図の右下に向かって、また、突出フランジ7bが図の左下に向かって、各々対称に外方に張り出している。また、中空形材1aと1bの縦壁2aと2bから、突出フランジ8aが図の左上に向かって、突出フランジ8bは図の右上に向かって、各々対称に外方に張り出している。   Then, from the vertical walls 3a and 3b of the hollow shape members 1a and 1b, the protruding flange 7a protrudes toward the lower right in the figure, and the protruding flange 7b protrudes symmetrically outward toward the lower left in the figure. Yes. Further, from the vertical walls 2a and 2b of the hollow shape members 1a and 1b, the protruding flange 8a protrudes toward the upper left in the drawing, and the protruding flange 8b protrudes symmetrically outward toward the upper right in the drawing.

図1 の態様では、アルミニウム合金中空形材1aと1bとは、突出フランジ7aと7b同士が、斜めに、かつ互いに先端部において、突き合わされて、直接突き合わせ部 (先端部)13a において互いに接合され、一体化された態様を示している。   In the embodiment of FIG. 1, the aluminum alloy hollow shapes 1a and 1b are formed such that the projecting flanges 7a and 7b are abutted diagonally and at the tip of each other, and are directly joined to each other at the butted portion (tip) 13a. , Showing an integrated embodiment.

これに対して、図2(a)のアルミニウム合金中空形材1aと1bとの態様では、互いの突出フランジ7aと7b同士が斜めに突き合わされているまでは、図1 の態様と同じである。ただ、このフランジ7aと7b同士が、一定の幅を有する平坦な直線状の突き合わせ部13b を介して接合され、一体化された態様を示している。この図2(a)の態様の場合、ルーフサイドレールなどの最終フレーム形状設計によって、突出フランジ7aと7b同士の突き合わせ角度θが前記図1 の態様よりも小さい場合である。   On the other hand, in the embodiment of the aluminum alloy hollow shape members 1a and 1b in FIG. 2 (a), it is the same as the embodiment in FIG. 1 until the protruding flanges 7a and 7b are abutted diagonally. . However, the flanges 7a and 7b are joined to each other via a flat linear abutting portion 13b having a certain width and are integrated. In the case of the embodiment of FIG. 2 (a), the butting angle θ between the projecting flanges 7a and 7b is smaller than that of the embodiment of FIG. 1 due to the final frame shape design such as the roof side rail.

このような場合には、前記図1 の態様のように、フランジ7aと7b同士を本発明にしたがって直接突き合わせた場合、中空形材1aと1bとの本体同士が互いに重なり合ってしまい、直接には突き合わせできない。したがって、このような場合には、中空形材1aと1bとの本体同士の間隔を開けて、重なり合いを防止するために、一定の幅を有する平坦な直線状の突き合わせ部13b を介してフランジ7aと7bを接合する。この場合、突出フランジ7aと7b同士の突き合わせ角度θは、互いのフランジ7aと7bの延長線 (点線) のなす角度となる。このように突出フランジ7aと7b同士を一体化させることで、曲げ加工の際の突出フランジの座屈限界応力を向上させ、曲げ内側となる突出フランジにしわが発生することを防止できる。   In such a case, as in the embodiment of FIG. 1, when the flanges 7a and 7b are directly butted according to the present invention, the main bodies of the hollow shape members 1a and 1b overlap each other, and directly I ca n’t match. Therefore, in such a case, in order to open the gap between the main bodies of the hollow shape members 1a and 1b and prevent the overlap, the flange 7a is interposed via a flat linear butting portion 13b having a certain width. And 7b. In this case, the butting angle θ between the projecting flanges 7a and 7b is an angle formed by an extension line (dotted line) between the flanges 7a and 7b. By integrating the projecting flanges 7a and 7b in this way, it is possible to improve the buckling limit stress of the projecting flange at the time of bending, and to prevent wrinkles from occurring on the projecting flange that is inside the bend.

このような本来自由端となる突出フランジの先端同士を互いに接合することで、一体化した突出フランジ7a、7bはそれぞれ個々の板として変形するため、平板状の個々の突出フランジ7aと7bの状態での曲げ加工の場合に比して、突出フランジの座屈係数k を約5 倍以上に、著しく大きくできる。   By joining the tips of the protruding flanges, which are essentially free ends, to each other, the integrated protruding flanges 7a and 7b are deformed as individual plates, so the state of the flat plate-like individual protruding flanges 7a and 7b The buckling coefficient k of the protruding flange can be remarkably increased to about 5 times or more compared with the case of bending at.

この際、互いに斜めに突き合わされて一体化された突出フランジ7aと7b同士の突き合わせ角度θ (突き合わされた突出フランジ7aと7bとの同士のなす内側の角度) が135 度以下の場合には、一体化した突出フランジ7aと7bがそれぞれ個々の板として変形する効果を高めることができる。このため、突出フランジの座屈係数k を大きくするためには、前記角度θを135 度以下とすることが好ましい。   At this time, when the butting angle θ between the projecting flanges 7a and 7b that are obliquely butted and integrated with each other (the inner angle between the projecting flanges 7a and 7b that are butted together) is 135 degrees or less, It is possible to enhance the effect that the integrated projecting flanges 7a and 7b are deformed as individual plates. For this reason, in order to increase the buckling coefficient k of the protruding flange, the angle θ is preferably set to 135 degrees or less.

一方、突出フランジ7aと7b同士の突き合わせ角度が、135 度よりも大きい場合には、突出フランジ7aと7bとが一枚のフランジとして変形しやすくなる。例えば、突き合わせ角度θが180 度の場合、突出フランジ7aと7b同士は平行乃至面一に一体化されるため、突出フランジ7aと7bは一枚の幅の広いフランジ面(フランジ幅2b)を形成することになる。   On the other hand, when the butting angle between the projecting flanges 7a and 7b is larger than 135 degrees, the projecting flanges 7a and 7b are easily deformed as a single flange. For example, when the butting angle θ is 180 degrees, the protruding flanges 7a and 7b are parallel or flush with each other, so that the protruding flanges 7a and 7b form a single wide flange surface (flange width 2b). Will do.

ここで、部材乃至部品の座屈限界応力は、前記したk×(t/b)2 に依存するため、座屈係数kが約5倍以上となっても、フランジ幅が2倍になることで、その効果はほぼ相殺されてしまう。したがって、一体化された突出フランジ7aと7b同士の突き合わせ角度θは、中空形材1aと1bとの本体同士が接触しないように考慮する必要はあるが、135 度以下の角度とすることが好ましい。 Here, since the buckling limit stress of a member or a part depends on the aforementioned k × (t / b) 2 , the flange width is doubled even if the buckling coefficient k is about 5 times or more. The effect is almost offset. Therefore, the abutting angle θ between the integrated projecting flanges 7a and 7b needs to be considered so that the main bodies of the hollow shape members 1a and 1b do not contact each other, but is preferably an angle of 135 degrees or less. .

この突出フランジ7aと7b同士および個々の中空形材1aと1b同士の一体化は、個々の中空形材1aと1bとを、押出などによって、別々に製作した上で、各々の曲げ内側となる突出フランジ7aと7b同士を突き合わせ部13a において、FSW や、スポット、TIG 、MIG などの溶融溶接により長手方向に接合し、一体化させも良い。ただ、この方法では、上記溶接による接合工程が増す不利がある。このため、押出によって、互いに左右対称となる断面形状の中空形材1aと1bとが予め一体化された図1 、2 の全体形状の形材を得る態様の方が好ましい。   The projecting flanges 7a and 7b and the individual hollow profiles 1a and 1b are integrated with each other by forming the individual hollow profiles 1a and 1b separately by extrusion or the like, and then inside each bend. The protruding flanges 7a and 7b may be joined together in the longitudinal direction by fusion welding of FSW, spot, TIG, MIG or the like at the butting portion 13a. However, this method has a disadvantage in that the joining step by welding is increased. For this reason, it is preferable to obtain an overall shape in FIGS. 1 and 2 in which hollow shapes 1a and 1b having cross-sectional shapes that are symmetrical to each other are integrated in advance by extrusion.

この一体化された押出形材の製造自体は、鋳塊鋳造、均質化熱処理、熱間押出、調質熱処理等を、主要工程とする常法により適宜製造される。このような押出による形材を使用することにより、設計あるいはデザイン上、図1 、2 のように、本発明の一体化させた素材アルミニウム合金形材の断面が複雑な形状の場合であっても、容易に、かつ効率的に製造することが可能となる。   The integrated extruded profile itself is appropriately manufactured by a conventional method including ingot casting, homogenization heat treatment, hot extrusion, tempering heat treatment, and the like as main processes. By using such extruded profiles, even if the cross section of the integrated material aluminum alloy profile of the present invention has a complicated shape as shown in FIGS. It is possible to manufacture easily and efficiently.

曲げ加工の際の曲げ外側となる突出フランジ8aと8bについては、曲げ加工の際に、引張応力が作用するため、座屈変形は生じず、本発明の対策を施す必要は無い。   The protruding flanges 8a and 8b, which are the outer sides of the bending process, are not subjected to buckling deformation because the tensile stress acts during the bending process, and it is not necessary to take the measures of the present invention.

この図1 、2 の態様では、互いに左右対称となる断面形状の中空形材1aと1bとが、曲げ加工後、各々、車体の左右に存在する各々のルーフサイドレールとなる。突出フランジ7aと7bとは、曲げ加工の際の曲げ内側となり、前記図7 にルーフサイドレールの使用態様を示したように、曲げ加工後に、サイドメンバアウタパネル11端部との接合用の突出フランジとなる。また、突出フランジ8aと8bとは、曲げ加工の際の曲げ外側となり、曲げ加工後に、ルーフパネル13端部との接合用の突出フランジとなる。なお、図7 において、12は各々上記接合用の、接着剤や機械的な接合手段を示す。   In the embodiment of FIGS. 1 and 2, hollow sections 1a and 1b having cross-sectional shapes that are symmetrical with respect to each other become the respective roof side rails that exist on the left and right sides of the vehicle body after bending. The projecting flanges 7a and 7b are inside the bend at the time of bending, and as shown in FIG. 7, the projecting flange for joining to the end of the side member outer panel 11 after the bending, as shown in the usage mode of the roof side rail. It becomes. In addition, the protruding flanges 8a and 8b are bent outside at the time of bending, and become protruding flanges for joining to the end of the roof panel 13 after bending. In FIG. 7, reference numeral 12 denotes an adhesive or a mechanical joining means for the joining.

これら個々のアルミニウム合金中空形材の断面形状は、この図1 、2 の態様に限定されるものではなく、車体のルーフサイドレールやフロントサイドメンバなどのフレームの設計によって各々定まる。例えば、素材アルミニウム合金中空形材の全体断面形状は、図1 、2 の略6 角形形状の他に、口形、多角形などの中空構造が適宜選択される。また、中空構造内に補強用の中リブを、断面形状が日形 (図1 、2 の態様) 、目形、田形等になるように、適宜入れることができる。   The cross-sectional shapes of these individual aluminum alloy hollow members are not limited to those shown in FIGS. 1 and 2, but are determined by the design of the frame such as the roof side rail and the front side member of the vehicle body. For example, as the overall cross-sectional shape of the material aluminum alloy hollow shape, a hollow structure such as a mouth shape or a polygon is appropriately selected in addition to the substantially hexagonal shape shown in FIGS. In addition, a reinforcing middle rib can be appropriately inserted into the hollow structure so that the cross-sectional shape thereof becomes a day shape (the embodiment shown in FIGS. 1 and 2), an eye shape, a square shape, and the like.

一体化させる個々のアルミニウム合金中空形材の断面形状は、車体フレームに応じて、必ずしも、図1 、2 の態様のように互いに左右対称、あるいは同じ断面形状でなくとも良い。一体化させる中空形材同士の断面形状や大きさは, 得たい車体フレームや、曲げ工程の生産効率などに応じて、適宜変えることができる。更に、一体化させるアルミニウム合金中空形材の一方が製品対象とならないダミー材であっても良い。   The cross-sectional shapes of the individual aluminum alloy hollow members to be integrated do not necessarily have to be bilaterally symmetrical or have the same cross-sectional shape as shown in FIGS. The cross-sectional shape and size of the hollow members to be integrated can be appropriately changed according to the body frame to be obtained, the production efficiency of the bending process, and the like. Further, one of the aluminum alloy hollow shapes to be integrated may be a dummy material that is not a product target.

中空形材同士を一体化させた形材のドローベンディングなどによる曲げ加工の態様を以下に説明する。図3 (a) は一体化させた図1 の形材を曲げ加工しようとする態様を示す斜視図、図3(b)は図3 (a) の側面図、図3(c)は一体化させた形材を曲げ加工している態様を示す斜視図である。   A description will be given below of the manner of bending by draw bending or the like of the shapes in which the hollow shapes are integrated. Fig. 3 (a) is a perspective view showing an aspect of bending the integrated shape of Fig. 1, Fig. 3 (b) is a side view of Fig. 3 (a), and Fig. 3 (c) is integrated. It is a perspective view which shows the aspect which is making the shape member made to be bent.

図3(a)〜図3(c)において、中空形材1aと1bとを一体に押出して予め一体化させた図1 の直線状の形材は、予め中空形材1aと1bとの設計上の湾曲度 (曲げ加工度) に対応して湾曲した金型20に押しつけられて、曲げ加工される。図3(a)に示すように、曲げ加工の際に、一体化させた形材の内の曲げ内側となる各部位、即ち、一体化させたフランジ7a、7bと、このフランジ近傍の中空形材部分である中空形材1aの縦壁3aと下側の横壁5a、中空形材1bの縦壁3bと下側の横壁5bとが、金型20によって、曲げ内側から拘束される。   In FIG. 3 (a) to FIG. 3 (c), the hollow shape members 1a and 1b are integrally extruded and integrated in advance. Bending is performed by pressing against the curved mold 20 corresponding to the above bending degree (bending degree). As shown in FIG. 3 (a), during bending, each part that is inside the bent portion of the integrated profile, that is, the integrated flanges 7a and 7b, and the hollow shape in the vicinity of this flange The vertical wall 3a and the lower horizontal wall 5a of the hollow profile 1a, which are the material parts, and the vertical wall 3b and the lower horizontal wall 5b of the hollow profile 1b are constrained by the mold 20 from the inside of the bending.

ドローベンダーのクランピングダイ (クランプ金型)20 は、20a 、20b の左右の金型に分割されている。そして、左右の金型20a 、20b は、フランジ7a、7bの外形状に対応する拘束部分22 (拘束斜面もしくは拘束曲面) 、中空形材1aの縦壁3aと下側の横壁5aの外形状に対応する拘束部分21( 拘束斜面もしくは拘束曲面) を各々有する。C は、後述する中空形材1aと1bとの分離 (分割) のために、シャー切断刃が入る (下降する) 、左右の金型20a 、20b 間の隙間である。本態様では、隙間C を、金型20を分割することで設けているが、必ずしも金型20を分割する必要はなく、シャー切断刃が入るスペースが確保できれば良く、隙間C を金型20に刻んた溝状としても良い。   A drawing bender clamping die (clamping die) 20 is divided into left and right dies 20a and 20b. The left and right molds 20a, 20b are formed in the outer shape of the restraint portion 22 (restraint slope or restraint curved surface) corresponding to the outer shape of the flanges 7a, 7b, the vertical wall 3a of the hollow profile 1a, and the lower lateral wall 5a. Each has a corresponding restraint portion 21 (a restraint slope or a restraint curved surface). C is a gap between the left and right molds 20a and 20b where the shear cutting blade enters (lowers) in order to separate (divide) the hollow members 1a and 1b described later. In this embodiment, the gap C is provided by dividing the mold 20, but it is not always necessary to divide the mold 20, as long as a space for the shear cutting blade can be secured, and the gap C is formed in the mold 20. It is good also as chopped groove shape.

図3(c)において、23はベンディングダイである。なお、図3(a)〜図3(c)において、ベンディングダイ23とともに、かつ、ベンディングダイ23の反対側から中空形材を拘束するプレッシャーダイの図示は省略している。   In FIG. 3 (c), reference numeral 23 denotes a bending die. 3A to FIG. 3C, the pressure die that restrains the hollow member together with the bending die 23 and from the opposite side of the bending die 23 is not shown.

この際、突出フランジ7a、7bのしわ発生を抑制するために、曲げ加工の際に、一体の形材において曲げ内側となる突出フランジ7a、7bの面 (下面) と、これに対応する金型20の面22とが接触することが好ましい。即ち、図3(a)〜図3(c)の態様では、突出フランジ7a、7bのしわ発生を抑制するために、曲げ加工の際に、突出フランジ7a、7bの面 (下面) と接触する面22を、金型20に設けている。   At this time, in order to suppress wrinkling of the projecting flanges 7a and 7b, the surface (lower surface) of the projecting flanges 7a and 7b, which is the inside of the bend in the integrated shape member, and the mold corresponding to this are bent. Preferably, 20 surfaces 22 are in contact. That is, in the embodiment of FIGS. 3 (a) to 3 (c), in order to suppress wrinkling of the projecting flanges 7a and 7b, the surface (lower surface) of the projecting flanges 7a and 7b is contacted during bending. A surface 22 is provided on the mold 20.

本発明においては、特に突出フランジ7a、7bの形状に対応した形状の金型が必要であること以外には、素材アルミニウム合金形材の変更のみで実施可能である。即ち、通常の曲げ加工方法が採用でき、条件や曲げ部設計条件が適用できる利点を有する。上記ドローベンダー以外でも、ストレッチベンダーやマルチベンダーなどが適宜適用でき、プレッシャーダイ、把持 (クランピング) ダイ、供給 (フィーディング) ダイなどとの共動で、一体化させた形材が曲げ加工できる。このような曲げ加工の際には、図3(c)に示すような中立軸を有する。   In the present invention, the present invention can be carried out only by changing the material aluminum alloy shape, except that a die having a shape corresponding to the shape of the protruding flanges 7a and 7b is necessary. That is, there is an advantage that a normal bending method can be adopted and conditions and bending part design conditions can be applied. Other than the above drawing benders, stretch benders, multi-benders, etc. can be applied as appropriate, and integrated shapes can be bent by cooperating with pressure dies, gripping (clamping) dies, and feeding (feeding) dies. . In such bending, a neutral shaft as shown in FIG. 3 (c) is provided.

この曲げ加工の後に、車体フレームの設計形状が二次元の湾曲形状であれば (更なる曲げ加工が必要なければ) 、前記図3 の曲げ加工の後に、形材が切断 (分割) される。この際、図4 に断面図を示すように、形材は、一体化されたフランジ7a、7bのフランジの突き合わせ部13a (接合部) において切断され、二つの中空形材1a、1bに各々分割される。そして、車体のルーフサイドレールやフロントサイドメンバなどのフレームとして使用される。この切断は、垂直方向から、カッターあるいはシャーなどの適宜の切断手段、例えばシャー切断刃24によって行なわれる。   If the design shape of the vehicle body frame is a two-dimensional curved shape after this bending process (if no further bending process is required), the profile is cut (divided) after the bending process shown in FIG. At this time, as shown in the sectional view of FIG. 4, the profile is cut at the flange abutting portion 13a (joint portion) of the integrated flanges 7a and 7b, and divided into two hollow profiles 1a and 1b, respectively. Is done. And it is used as frames, such as the roof side rail of a vehicle body, and a front side member. This cutting is performed from the vertical direction by an appropriate cutting means such as a cutter or a shear, for example, a shear cutting blade 24.

これら二つの中空形材へ各々分割するに際し、前記図1 の態様では、突出フランジ7aと7b同士の突き合わせ部13a において、適宜の切断手段で切断されて分割される。また、図2 の態様では、突出フランジ7aと7b同士の間に介在する直線状の突き合わせ部13b(不要な) を除去するために、突出フランジ7aと7bの先端部の各々2 箇所において、例えば、点線14で示すように、適宜の切断手段で斜めに切断されて、分離、分割される。   When dividing into these two hollow shapes, in the embodiment shown in FIG. 1, the abutting portion 13a between the projecting flanges 7a and 7b is cut and divided by an appropriate cutting means. Further, in the embodiment of FIG. 2, in order to remove the linear abutting portion 13b (unnecessary) interposed between the projecting flanges 7a and 7b, at each of the two ends of the projecting flanges 7a and 7b, for example, As shown by a dotted line 14, the cut is made obliquely by an appropriate cutting means, and separated and divided.

このように、本発明では、曲げ加工の後の一体させた形材の分割工程が余分に必要となる。しかし、フレーム製作工程において大きな工程部分を占める曲げ加工工程においては、2 個のアルミニウム合金中空形材の曲げ加工を同時に行なうことができて、逆に効率化が図れる。このため、全体としてのフレーム製作製作工程を却って効率化できる利点もある。   As described above, according to the present invention, an additional process of dividing the integrated shape after bending is required. However, in the bending process that occupies a large part in the frame manufacturing process, two aluminum alloy hollow shapes can be bent at the same time, and the efficiency can be improved. For this reason, there is also an advantage that the overall frame manufacturing process can be made more efficient.

車体フレームの設計形状が三次元の湾曲形状など、更なる曲げ加工が必要な場合には、上記切断、分割の後、所定方向に更なる曲げ加工を行なう。なお、この2 工程目の曲げ加工と、前記した図3 で説明した謂わば 1工程目の曲げ方向や、曲げ加工順序については、曲げ内側となる突出フランジのしわ発生可能性を考慮して、適宜選択される。   When the body frame has a design shape such as a three-dimensional curved shape and requires further bending, further bending is performed in a predetermined direction after the cutting and dividing. Regarding the bending process of the second step, the so-called bending direction of the first step described in FIG. 3, and the bending process sequence, considering the possibility of wrinkling of the protruding flange on the inner side of the bending, It is selected appropriately.

図5(a)に、前記1 工程目の曲げ加工および分割後の一方の形材1aであって、更に2 工程目の曲げ加工を施される形材1aを斜視図で示す。また、図5(b)に、この形材1aの 2工程目の曲げ加工を断面図で示す。図5(a)において、図の上方に立ち上がる実線が2 工程目の曲げ加工方向であり、図の上方に立ち上がる点線が2 工程目の形材の曲がり方向である。   FIG. 5 (a) is a perspective view showing one shape 1a after bending and dividing in the first step, which is further subjected to bending in the second step. FIG. 5 (b) is a sectional view showing the second bending process of the shape member 1a. In FIG. 5 (a), the solid line rising upward in the figure is the bending direction of the second process, and the dotted line rising upward in the figure is the bending direction of the profile in the second process.

図5(b)に示す形材1aの 2工程目の曲げ加工は、図5(a)の2 工程目の曲げ加工方向に対し、形材1aの突出フランジ7aに圧縮応力が加わらないように、曲げ加工している態様を示している。即ち、図5(a)の2 工程目の曲げ加工方向においては、形材1aの突出フランジ7aに圧縮応力が加わるため、金型25端部の面25a を突出フランジ7aに接触させて曲げ加工している。2 工程目の曲げ加工方向が、形材1aの突出フランジ7aに圧縮応力が加わらない方向であれば、金型による接触なしに、突出フランジ7aを自由な状態で曲げ加工してもしわ発生は抑制される。   The bending process of the second step of the profile 1a shown in FIG. 5 (b) is performed so that no compressive stress is applied to the protruding flange 7a of the profile 1a with respect to the bending direction of the second process of FIG. 5 (a). The mode which is bending-processed is shown. That is, in the bending direction of the second step in FIG. 5 (a), compressive stress is applied to the protruding flange 7a of the profile 1a, so that the bending process is performed by bringing the end surface 25a of the mold 25 into contact with the protruding flange 7a. is doing. If the bending direction in the second process is such that no compressive stress is applied to the protruding flange 7a of the profile 1a, wrinkles will not occur even if the protruding flange 7a is bent freely without contact with the mold. It is suppressed.

これら中空形材の車体フレームに応じた要求特性を満足するアルミニウム合金としては、通常、この種構造部材用途に汎用される、AA乃至JIS 規格で規定される、あるいはこれら規格に含まれる、5000系、6000系、7000系等の耐力の比較的高い汎用合金であって、O 、T4、T5、T6、T7などの調質アルミニウム合金から選択して用いられる。   As an aluminum alloy that satisfies the required characteristics according to the body frame of these hollow shape members, 5000 series, which is generally used for this kind of structural member application, is defined by AA to JIS standards, or is included in these standards. 6000 series, 7000 series and other general-purpose alloys with relatively high yield strength, selected from tempered aluminum alloys such as O 2, T4, T5, T6, and T7.

図1 に示した本発明形材 (中空形材1aと1bとを一体化させた形材) と、図10に示した通常の (従来の) 単一の中空形材1aとを二次元方向に曲げ加工した際の、しわ発生状態をFEM 解析により比較した。解析の前提となる、中空形材1aの各部の長さや肉厚を図9(a)に示す。なお、図9(a)には中空形材1aの各部の肉厚のみを示し、本発明形材の中空形材1b側の各部の肉厚は、中空形材1aの対応する各部と同じである。また、ここでは、しわ発生状態を、突出フランジ7 先端の肉余り量で評価した。この肉余り量は、図9(b)に示すように、突出フランジ7 先端の設計線長さL0と、曲げ加工後の実際の長さL との比較により、次式で表されるパラメータとした。
肉余り量(%)=[(L0−L)/L] ×100
The shape of the present invention shown in FIG. 1 (the shape obtained by integrating the hollow shapes 1a and 1b) and the normal (conventional) single hollow shape 1a shown in FIG. The state of wrinkle generation was compared by FEM analysis. FIG. 9 (a) shows the length and thickness of each part of the hollow profile 1a, which is a premise of the analysis. FIG. 9 (a) shows only the thickness of each part of the hollow profile 1a, and the thickness of each part on the hollow profile 1b side of the profile of the present invention is the same as the corresponding part of the hollow profile 1a. is there. Further, here, the wrinkle generation state was evaluated by the amount of surplus at the tip of the protruding flange 7. As shown in FIG. 9 (b), the amount of this surplus is a parameter expressed by the following equation by comparing the design line length L 0 at the tip of the protruding flange 7 with the actual length L after bending. It was.
Meat surplus (%) = [(L 0 −L) / L] × 100

この際、曲げ内側半径Riを種々変えた時の肉余り量を算出するため、曲げ加工には、金型を変更せずに曲げ半径を可変とできるマルチベンダーを想定した。また、解析には汎用の動的陽解法ソフトLS-DYNA3d を用いて計算した。この計算では、可動型と固定型間の曲げ加工を想定し、形材を均等曲げした時の変形形態を調査した。供試材は、6062アルミニウム合金のT1、T5との2 種類の調質材を想定した。   At this time, in order to calculate the surplus amount when variously changing the bending inner radius Ri, a multi-bender capable of changing the bending radius without changing the mold was assumed for the bending process. The analysis was performed using the general-purpose dynamic explicit method software LS-DYNA3d. In this calculation, we assumed a bending process between the movable mold and the fixed mold, and investigated the deformation mode when the profile was evenly bent. Two types of tempered materials, T1 and T5 of 6062 aluminum alloy, were assumed as test materials.

突出フランジ7 先端の肉余り量と曲げ半径との関係を図8 に示す。図8 の縦軸がしわの発生程度を表す上記肉余り量(%) 、横軸が曲げ半径Ri(mm)である。図8 の4 つの曲線は、細線が従来法、太線が本発明法を表し、白丸印と黒丸印とが従来法と本発明法の6062アルミニウム合金T1材、白四角印と黒四角印とが従来法と本発明法の6062アルミニウム合金T5材、である。そして、図8 において、縦軸の肉余り量が0%の場合が、曲げ加工によっても突出フランジ7 にしわが発生していないことを示している。   FIG. 8 shows the relationship between the amount of excess margin at the tip of the protruding flange 7 and the bending radius. In FIG. 8, the vertical axis represents the above-mentioned surplus amount (%) indicating the degree of occurrence of wrinkles, and the horizontal axis represents the bending radius Ri (mm). In the four curves in Fig. 8, the thin line represents the conventional method, the thick line represents the method of the present invention, the white circle mark and the black circle mark represent the 6062 aluminum alloy T1 material of the conventional method and the present invention method, the white square mark and the black square mark. 6062 aluminum alloy T5 material of the conventional method and the present invention method. In FIG. 8, when the amount of excess on the vertical axis is 0%, it indicates that wrinkles are not generated on the protruding flange 7 even by bending.

図8 に示すように、本発明方法は、より高強度の6062-T5 材 (黒四角印の太線) でも曲げ半径が550mm まで小さくなっても、また6062-T1 材 (黒丸印の太線) では曲げ半径が450mm まで小さくなっても、肉余り量が0%であって、曲げ加工された中空形材の突出フランジ7 には、しわが殆ど発生していない。   As shown in Fig. 8, the method of the present invention can be applied to the higher strength 6062-T5 material (black square bold line), the bending radius is reduced to 550 mm, and 6062-T1 material (black circle thick line). Even when the bending radius is reduced to 450 mm, the surplus amount is 0%, and almost no wrinkles are generated in the projecting flange 7 of the bent hollow member.

これに対し、通常の単一の中空形材の曲げ加工では、6062-T5 材 (白四角印の細線) でも、6062-T1 材 (白丸印の細線) でも、曲げ半径が750mm と大きくても肉余り量が1 〜3%生じ、しわが発生している。そして、このしわ発生の傾向は曲げ半径が小さくなるほど顕著となる。したがって、本発明による曲げ内側となる突出フランジ7 の座屈限界応力向上効果が裏付けられる。   On the other hand, in the ordinary bending of a single hollow profile, even if the bending radius is as large as 750 mm, either 6062-T5 (white square-marked thin wire), 6062-T1 (white circle-marked thin wire), or The amount of excess meat is 1 to 3% and wrinkles are generated. And the tendency of this wrinkle generation becomes so remarkable that a bending radius becomes small. Therefore, the effect of improving the buckling limit stress of the protruding flange 7 which is the inside of the bending according to the present invention is supported.

本発明によれば、ルーフサイドレールなどの車体フレームの曲げ内側となる突出フランジにしわA が発生しないため、曲げ加工後の、しわの矯正作業が不要となる。また、前記図7 に示した、サイドメンバアウタパネル11端部との水密な接合や、接合強度の保障ができる。これらの効果は、フロントサイドメンバなど、曲げ内側に突出フランジを有する他の車体フレームでも同じである。   According to the present invention, wrinkles A are not generated on the protruding flanges on the bending inner side of the vehicle body frame such as the roof side rail, so that the wrinkle correction work after bending is not necessary. Further, it is possible to ensure watertight joining with the end of the side member outer panel 11 shown in FIG. These effects are the same in other body frames such as a front side member having a protruding flange on the inner side of the bend.

以上説明したように、本発明によれば、自動車のルーフサイドレール用など、曲げ内側に突出したフランジを有するアルミニウム合金中空形材であっても、その長手方向に二次元または三次元に湾曲した形状への曲げ加工が可能な、アルミニウム合金中空形材の曲げ加工方法を提供できる。したがって、自動車フレームなどへのアルミニウム合金の用途の拡大を図れる。   As described above, according to the present invention, even for an aluminum alloy hollow shape member having a flange protruding inside the bend, such as for an automobile roof side rail, it is curved two-dimensionally or three-dimensionally in its longitudinal direction. It is possible to provide a method for bending an aluminum alloy hollow profile that can be bent into a shape. Therefore, the application of the aluminum alloy to an automobile frame or the like can be expanded.

本発明の一体化させた素材アルミニウム合金形材の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the raw material aluminum alloy shape material integrated of this invention. 本発明の一体化させた素材アルミニウム合金形材の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the raw material aluminum alloy shape material integrated of this invention. 本発明のドローベンディングによる曲げ加工の一態様を示し、図3 (a) は斜視図、図3 (b) は断面図である。FIG. 3 (a) is a perspective view and FIG. 3 (b) is a cross-sectional view showing an embodiment of bending by draw bending according to the present invention. 曲げ加工後の形材の切断の態様を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the aspect of the cutting | disconnection of the profile after a bending process. 第二の形材の曲げ加工を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the bending process of a 2nd profile. 本発明によって曲げ加工されたアルミニウム合金中空形材の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the aluminum alloy hollow shape material bent by this invention. アルミニウム合金中空形材を自動車ルーフサイドレールに適用した態様を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the aspect which applied the aluminum alloy hollow shape material to the automobile roof side rail. 実施例における突出フランジ7 先端の肉余り量と曲げ半径との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the amount of surplus at the front-end | tip of the protrusion flange 7 in an Example, and a bending radius. 実施例における解析条件を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the analysis conditions in an Example. 従来の曲げ加工方法例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example of the conventional bending method. 従来の曲げ加工されたアルミニウム合金中空形材を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the conventional aluminum alloy hollow shape material by which the bending process was carried out.

符号の説明Explanation of symbols

1:アルミニウム合金中空形材、2 、3:縦壁、4 、5:横リブ、6:中リブ、
7: 突出フランジ、8:突出フランジ、9:中空空間、10: ルーフサイドレール、
11:サイドメンバアウタ、12: 接合手段、13: ルーフパネル、
20 、23、25: 金型、 21 、22: 拘束部分、24: シャー切断刃、
1: Aluminum alloy hollow shape, 2, 3: Vertical wall, 4, 5: Horizontal rib, 6: Medium rib,
7: Protruding flange, 8: Protruding flange, 9: Hollow space, 10: Roof side rail,
11: Side member outer, 12: Joining means, 13: Roof panel,
20, 23, 25: Mold, 21, 22: Restraint part, 24: Shear cutting blade,

Claims (4)

曲げ内側に突出したフランジを長手方向に亙って有するアルミニウム合金中空形材の曲げ加工方法であって、曲げ加工される前記中空形材を二個、互いの前記突出フランジ同士を斜めに突き合わせて接合した形状に一体化させた形材を準備し、この一体化させた形材を曲げ加工した後に、この形材の前記突出フランジ同士の突き合わせ部分において、二個の中空形材に各々分割することを特徴とするアルミニウム合金中空形材の曲げ加工方法。 A bending method of an aluminum alloy hollow shape member having a flange protruding inward in the longitudinal direction, the two hollow shapes to be bent, and the protruding flanges of each other are abutted diagonally After preparing the shape integrated into the joined shape and bending the integrated shape, the two hollow shapes are respectively formed at the abutting portions of the protruding flanges of the shape. A method of bending an aluminum alloy hollow profile characterized by dividing. 前記突き合わされた突出フランジ同士のなす角度が135 度以下である請求項1に記載のアルミニウム合金中空形材の曲げ加工方法。   The method of bending an aluminum alloy hollow profile according to claim 1, wherein an angle formed by the butted projecting flanges is 135 degrees or less. 前記曲げ加工の後に更に中空形材の曲げ加工を行ない、三次元方向に曲げ加工されたアルミニウム合金中空形材を得る請求項1または2に記載のアルミニウム合金中空形材の曲げ加工方法。   The method of bending an aluminum alloy hollow profile according to claim 1 or 2, wherein the hollow profile is further bent after the bending to obtain an aluminum alloy hollow profile bent in a three-dimensional direction. 前記アルミニウム合金中空形材が自動車のルーフサイドレールに用いられるものである請求項1乃至3のいずれか1項に記載されたアルミニウム合金中空形材の曲げ加工方法。   The method for bending an aluminum alloy hollow shape member according to any one of claims 1 to 3, wherein the aluminum alloy hollow shape member is used for a roof side rail of an automobile.
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