JP5235924B2 - ねじれプロフィールの形態の自動車構成部材を製造する方法 - Google Patents

Description

この発明は、請求項１の上位概念における特徴事項による板材から成るねじれプロフィールの形態の自動車構成部材を製造する方法に関する。

この種の方法は先行技術としてのドイツ特許第１０２００７０６１１９８号明細書（特許文献１）の範囲に挙げられている。この場合には、矩形板材が圧延によって狭い側から或いは長い側から出発して、異なった厚さ領域が生じるように変形される。引き続いて、そのように輪郭を形成された板材がスリット管に彎曲されて、そのとき長手辺に沿って溶接される。その後にこの溶接された管はＵ状剣を備えて、ねじれ堅い円筒状端部分と、ねじれの弱いＵ状中間長手部分と、端部分と中間長手部分の間に端部分の円筒状横断面からＵ状横断面に交換する移行部分とが形成されるように、変形される。周辺側に閉鎖された管における中間長手部分のＵ状窪みの鍛造が行われるので、造形では材料は多数の箇所にてねじれプロフィールの種々の機械的特性量（変形処理と結び付いた延性、伸長と限界変形）が所望精度で決定され得ないという結果を強く要求される。

同様な問題は、ねじれプロフィールが直接に溶接された或いは引き抜きされた管から同じままの壁厚で仕上げられる方法でも、生じる。

ドイツ特許第１０２００７０６１１９８号明細書

この発明の課題は、先行技術から出発して、ねじれプロフィールの機械的特性が出来るだけ可変な積分法を考慮して結合連結稈後軸線に正確に決定され得て、金属板材から成るねじれプロフィールの形態で自動車構成部材を製造する方法を創作することである。

この課題の解決手段は、この発明によると、請求項１の特徴事項にある。

この発明による方法の第一作業行程は、板材が少なくとも一つの仕上げ段に長手方向に向いたＵ状窪みを備えていることである。この場合には、板材の脚が窪みの傍に同じ幅或いは異なった幅を有する。窪みのそのような鍛造は、接合部の位置が閉鎖されたねじれプロフィールに柔軟に保持され得て、長手辺の接合せの際に（溶接、半田、貼付けなど）有利な仕上げ条件を保証させる利点と結び付いている。材料と材料厚に応じて、窪みが鍛造の際に直接に最終形状に形成される。しかし、二つ或いは複数の互いに連続した鍛造過程も、特別に窪みの壁からその底への彎曲された移行領域と窪みの傍の横脚上で直接造形が可能である目標を考慮できる。これは、最終的に製造されたねじれプロフィールの機械的特性の明確に改良された決定を許容する。

板材は矩形に輪郭を形成され得るか、或いは他の輪郭を有する。これによってねじれプロフィールの構成における変動幅が著しく増加される。

窪みを製造するために、各作業行程では、上工具が窪みの内部輪郭を形成する剣の形態に、そして逆軸受として下工具が窪みの外部輪郭を決定する刻型を備えて使用される。

今や、変形された板材の脚が窪みの傍に板材の全長さにわたり実質的に互いに平行に且つ窪みで包囲される。この方法では、ねじれプロフィールの後の耳部に且つ窪みと管状端部分の間の移行部分に同様に直接造形が機械的特性の造形により条件付けられた精密な調整により達成され得る。

そのために、広範囲にＵ状上下工具が使用されて、それぞれに丸くなった端領域上まで窪みにされ、さらに変形された板材の外径或いは内径を決定する。

それに続いて、包囲された脚がその長手辺の接触の下で板材の前端に隣接した領域に管状に且つ窪みを備える長手部分にＵ状に変形される。この場合には、ねじれ堅さの管状端部分、ねじれの弱いＵ状中間長手部分、管状端部分と中間長手部分の間の移行部分が形成されている。それにより端側耳を受ける中間長手部分には、二重層工作材が生じ、横断面形状のパラメータ、しかも窪みの二重層壁間の拡張角度、工作材の二重層背面並びに耳部の形状と大きさが狙って決定され得る。横断面形状の影響に基づいて、後のねじれプロフィールの剪断中心点が正確に位置決めされ得る。

長手辺に関して接合されないねじれプロフィールを製造するために、工作材が例えば１８０°だけ回転されるので、窪みが下方へ、脚が上方へ示す。しかし、他のねじれ角度が端造形に応じて選択され得る。今は、ねじれプロフィールの外部輪郭を決定するフード状上工具と長手に向いた突起を備えて窪みに収容する下工具としての逆ホルダーとによってねじれプロフィールが鍛造される。脚が異なった幅を有するならば、包囲された脚の接触する長手辺がねじれプロフィールの背面の傍の領域に位置する。

ねじれプロフィールの造形後に、最終的に変形された脚の長手辺が互いに接合され、特に溶接される。これは、特に緊張された状態で行われ、この場合に、接合部が延性によって変形作業に基づいて負荷されていないから、接合部位置の状態が遠い領域に自由に選択できる。

板材の前端に隣接した領域を板材の長手方向にＳ状に変形させることが利点である。このＳ状鍛造は平らな板材には実施され得るか、或いは窪みの鍛造と同時に実施され得る。さらに、Ｓ状鍛造が窪みの仕上げに基づいて考慮できる。板材の前端に隣接した領域のＳ状鍛造がねじれプロフィールの管状端部分を形成する準備として用いられる。

Ｓ状端領域を鍛造するために、適した上下工具が使用される。

ねじれプロフィールの端部分が円形或いは非円形に変形され得る。非円形鍛造は、ねじれプロフィールと結合すべき長手連結稈が結合連結稈後軸線に一致する結束領域を有するときに、例えば行われる。非円形変形が既に最後の作業行程の枝で変形された脚の長手辺の接合の前に行われる。

板材の前端に隣接した領域の変形が心棒にわたり実施され得る。これは、結合連結稈後軸線の長手連結稈にて後の結付けを考慮してねじれプロフィールの端部分の横断面の精度を高める。

さらに、端部分が窪みを備える長手部分に対してねじれプロフィールの長手軸線を中心にねじれることが考慮できる。これによって、ねじれの度合に応じて、結合連結稈後軸線の長手連結稈におけるそれぞれ最善結付けが達成され得る。

結合連結稈後軸線の長手連結稈とねじれプロフィールとを結合する品質は、板材の前端に隣接した領域が円錐状に拡大されることによってさらに改良される。この方法では、より大きい結束横断面がその他に変更されない形状では達成される。さらに、修正された切断辺がねじれプロフィールの背面の変更されない高さの際に達成される。この変形が既に窪みの傍に位置する脚の変形中に実施され得る。このために、適切に形成された心棒が使用される。

この発明の他の実施態様は、ねじれプロフィールが長手方向に波状に変形されることを認められる。この種の変形がＳ打撃輪郭として示されている。この変形は、特殊な構造空間要件の際に有効である剪断中心点の移動に用いられる。このときに、ねじれプロフィールの中間領域は管状端部分に比べて窪みの中間長手平面にずれて配置されている。

ねじれプロフィールを仕上げるために既に形成された板材はその全拡張にわたり一定厚さを有し得る。しかし、板材から成るねじれ形鋼がその長さにわたり十分に異なった壁厚で仕上げられることが考慮できる。可変な壁厚を備える板材（仕立て圧延ブランク）は、中間Ｕ状長手部分から移行部分へ且つ移行部分から端側管状端部分への移行におけるねじれプロフィールの際により高い強度が必要とされるときに、使用され得る。これと、しかも僅かな重量増加が結合されるけれども、より高いロール強度が得られる。

金属板材は特に鋼或いは軽金属、特にアルミニウムから成り得る。

さらに、板材がハイブリッド工作材から仕上げられることが紹介できる。

板材が変形の前段階で円形に鍛造され得るか、或いは他の適した方法で処理されている。

結合連結稈後軸線用のねじれプロフィールを概略的斜視図で示す。 矢印ＩＩａの方向において線ＩＩーＩＩに沿って図１の表示を通して縦横断面を拡大寸法で示す。 二つの加工位置における強靱な板材を概略的斜視図で示す。 一作業行程用の上工具を斜視図で示す。 一作業行程用の下工具を斜視図で示す。 図４と５による工具による変形後の図３の板材を斜視図で示す。 縦横断面における図４と５による上下工具と一緒に図３と６の板材を示す。 図６と７によるさらに変形された板材と一緒に図４による第２作業行程用の他の上下工具を縦横断面で示す。 図８の上下工具によってさらに変形された板材を概略的斜視図で示す。 第３作業行程用の上工具を斜視図で示す。 図９の板材を斜視図で示す。 第３作業行程用の下工具を斜視図で示す。 図１０と１２の上下工具によって変形された板材を斜視図で示す。 第４作業行程用の上工具を斜視図で示す。 １８０°ねじれた位置における図１３の板材を斜視図で示す。 第４作業行程用の下工具を斜視図で示す。 仕上げ形成されたねじれプロフィールを斜視図で示す。 他の実施態様によるねじれプロフィールを斜視図で示す。 第３実施態様によるねじれプロフィールを斜視図で示す。 十分に異なった壁厚を備える板材から成るねじれプロフィールを斜視図で示す。 他の実施態様による矢印ＩＩａの方向において線ＩＩーＩＩに沿って図１の表示を通して縦横断面を示す。

この発明は、次に、図面に具体的に説明された実施例に基づいて詳細に説明される。

図１と２には、１によりねじれプロフィールが自動車のその他に詳細に具体的に説明されていない結合連結稈後軸線の構成部材として示されている。このねじれプロフィール１は、ねじれ堅さの円形管状端部分２、ねじれの弱いＵ状中間長手部分３と、中間長手部分３と端部分２の間にＵ状から管状横断面に変換する移行部分４とを有する。特に、図２は、ねじれプロフィール１が中間長手部分３では横脚５並びにアーチ状背面６の領域で二重層に構成されていることが認識される。背面６に対向位置する長手縁部７は耳状に形成されている。

ねじれ形鋼１は矩形強靱な板材８から製造され、図３には、半分が図示されている。他の半分は鏡像的に構成されるので、次に、（図１８を除いて）これのみが半分を具体的に説明され且つ記載される。

ねじれプロフィール１を仕上げるために、まず最初に、板材８の前端９に隣接した領域１０がＳ状に変形される。このために使用された工具が詳細に図示されていない。

それに引き続いて、そのように変形された板材８ａがＳ状領域１０の間にＵ状窪み１１を備えていて、その縦中間長手平面ＶＭＥが変形されていない板材８ｂの縦中間長手平面ＶＭＥ１の傍に延びている（図６と７を参照）。窪み１１を製造するために、図３による板材８ａが図４と７から認識できる上工具１２と図５と７から認識できる下工具１３の間に植え込まれる。上工具１２は隆起１６により窪み１１の内部輪郭を決定し、一方、下工具１３は溝１７により逆軸受として用いられて外部輪郭を決定する。図４の上工具が横羽根４６を備えていて、図５から引き出されるように、板材８ａを欠陥なく変形できる。上工具１２と下工具１３の協働後に板材８ｂが図６から認識できる異なった幅広脚１４と１５を備える輪郭を有する。

ねじれプロフィール１のより良い造形のために、他の作業行程では、図６と７の板材８ｂが上工具１８と下工具１９（互いに移行できる）によって窪み１１に関して、窪み１１の異なった幅広脚１４と１５に限定する壁部分２０が幅広く互いに平行に延びているようにより幅広に変形される（図８）。そのために、上工具１８が適切に形成された隆起２１を備えて、下工具１９が窪み１１の外部輪郭を決定する溝２２を備えている。この作業行程によりさらに変形された板材８ｃがさらに図９と１１から認識できる。

次の作業行程では、図１０から明らかである上工具２３と図１２から認識できる下工具２４によって板材８ｃの異なった幅広な脚１４、１５が窪み１１の傍に実質的に互いに平行に且つ窪み１１に折り曲げられている。そのために、上工具２３が二つの斜めに互いに調整された脚２５、２６の間に端側Ｕ状領域２８の間に延びている隆起２７を有する。逆軸受としての下工具２４が収容みぞ２９の傍に二つの支持脚３０を有する。窪み１１の外部輪郭を決定する収容みぞ２９が端側でＵ状支持領域３１に移行する。その点で変形された板材８ｄが図１３と１５から明らかである。この板材はＳ状領域１０から変形されたＵ状端部３２を有する。

図１３と１５によるこの変形された板材８ｄは引き続いて図１４による上工具３３と図１６による下工具３４の使用の下で、脚１４、１５がその長手辺３５、３６の接触の下で端部３２で管状に且つ窪み１１を備える長手部分でＵ状に変形される（図１７）ように、変更される。長手辺３５、３６になお溶接されていなかったねじれプロフィール１が形成されている。

１８０°だけねじれた板材８ｄでこの作業行程を及ぼすために、上工具３３は形状みぞ３７と限定して拡大された脚３８を備えている。下工具３４は窪み１１に係合する支持隆起３９並びに板材８ｄの長手縁７用の限定して溝になった長手部分４０を有する。さらに、下工具３４は端部３２用の収容領域４１を備えている。

その後に、変形された脚１４、１５の長手辺３５、３６並びに端部分２は互いに溶接されるので、ほぼ直線に延びる溶接継目４２が形成されている（図１７）。

図１３と１５による板材８ｄの図１７によるねじれプロフィール１への変形は図示されていない心棒によって行われ、それにより端部３２が周りに打撃される。この心棒は円筒状に或いは円錐状に構成され得る。

端部分２の丸くない変形が例えば図１９から明らかになるように、ねじれプロフィール１ａの端部分２の丸くない変形も考慮できる。さらに、図１９は、端部分２が窪み１１を備える長手部分３に対してねじれプロフィール１ａの長手軸線を中心にねじれていることが認識される。

図１８から、長手方向に波状に変形されているねじれプロフィール１ｂの実施態様が認識できる。中間領域４３は端部分２に比べてねじれプロフィール１ｂの縦中心長手平面で矢印ＰＦの方向に変位されている。そのような変形が特に長手辺３５、３６の溶接前にねじれプロフィール１にて実施される。

図２０は、板材がねじれプロフィール１ｃを仕上げるためにその長さにわたり領域的に異なった壁厚を有する実施態様を示す。これら異なった壁厚４４、４５は図２０のねじれプロフィール１ｃにおいて中間長さ部分３と移行部分４の間並びに移行部分４と管状端部分２の間の領域で認識できる。板材は挙げられた既製された圧延ブランクに仕上げられる。

図２１では、最後に、適した、詳細に図示されていない工具によって窪み１１の底４７から隆起４８が耳状長手縁７に対する方向に形成されたねじれプロフィール１ｄの実施態様が図示されている。この方法では、長手辺３５、３６の接合の際に底４７の溶解やそれに伴うねじれプロフィール１ｄの弱化を阻止する自由空間４９が形成されている。溶接継目４２は、図示されるように、背面６の中心に或いは横に設けられている。

１．．．．．ねじれプロフィール
１ａ．．．．ねじれプロフィール
１ｂ．．．．ねじれプロフィール
１ｃ．．．．ねじれプロフィール
１ｄ．．．．ねじれプロフィール
２．．．．．ねじれプロフィールの端部分
３．．．．．ねじれプロフィールの中間長手部分
４．．．．．移行部分
５．．．．．端部分における脚
６．．．．．端部分における背面
７．．．．．端部分における長手縁
８．．．．．板材
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ．．．．板材
９．．．．．板材の前端
１０．．．．板材８ａ，８ｂ，８ｃのＳ状領域
１１．．．．板材８ｂ，８ｃ，８ｄの窪み
１２．．．．上工具
１３．．．．下工具
１４．．．．板材８ｂ，８ｃ，８ｄの脚
１５．．．．板材８ｂ，８ｃ，８ｄの脚
１６．．．．上工具における隆起
１７．．．．下工具におけるみぞ
１８．．．．上工具
１９．．．．下工具
２０．．．．板材の壁部分
２１．．．．上工具における隆起
２２．．．．下工具におけるみぞ
２３．．．．上工具
２４．．．．下工具
２５．．．．上工具における脚
２６．．．．上工具における脚
２７．．．．上工具における隆起
２８．．．．上工具におけるＵ状領域
２９．．．．下工具におけるみぞ
３０．．．．下工具における支持脚
３１．．．．下工具における支持脚
３２．．．．板材８ｄにおける端部
３３．．．．上工具
３４．．．．下工具
３５．．．．脚の長手辺
３６．．．．脚の長手辺
３７．．．．上工具における形状みぞ
３８．．．．上工具における脚
３９．．．．下工具における支持隆起
４０．．．．下工具における長手部分
４１．．．．端部用の収容領域
４２．．．．ねじれプロフィールにおける溶接継目
４３．．．．ねじれプロフィール１ｂの中間領域
４４．．．．ねじれプロフィール１ｃの壁領域
４５．．．．ねじれプロフィール１ｃの壁領域
４６．．．．下工具におけるみぞの傍の羽根
４７．．．．板材８ｂ，８ｃ，８ｄの窪みの底
４８．．．．窪みの底における隆起
４９．．．．自由空間
ＰＲ．．．．方向矢印
ＶＭＬＥ．．．．板材８ｂ，８ｃ，８ｄの窪みの縦中間長手平面
ＶＭＬＥ１．．．板材８ｂ縦中間長手平面

Claims (11)

1. ねじれ堅い管状端部分（２）、ねじれ弱いＵ状中間長手部分（３）、中間長手部分（３）及び端部分（２）の間にＵ状から管状横断面に変更する移行部分（４）を有する板材（８）から成るねじれプロフィール（１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）の形態の自動車構成部材を製造する方法において、
   ａ）板材（８）が、少なくとも一つの仕上げ段階において、その前端（９）に対する間隔を置いて、長手方向に向けられたＵ状窪み（１１）を備えられ；
   ｂ）窪み（１１）の傍の変形された板材（８ｂ，８ｃ）の脚（１４、１５）が実質的に互いに平行に且つ窪み（１１）に対して折り曲げられていて；
   ｃ）折り曲げられた脚（１４、１５）がその長手辺（３５、３６）の接触の下で板材（８ａ，８ｂ，８ｃ）の前端（９）に隣接した領域（１０）において管状且つ窪み（１１）を備える長手部分（３）において窪み（１１）の輪郭の適合してＵ状に変形されていて；
   ｄ）変形された脚（１４、１５）の長手辺（３５、３６）が互いに接合されるという作業行程を特徴する方法。
2. 板材（８ａ，８ｂ，８ｃ）の前端（９）に隣接した領域（１０）がＳ状に変形されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 板材（８ａ，８ｂ，８ｃ）の前端（９）に隣接した領域（１０）が丸くなく変形されることを特徴とする請求項１或いは２に記載の方法。
4. 板材（８ａ，８ｂ，８ｃ）の前端（９）に隣接した領域（１０）が心棒によって変形されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
5. 板材（８ａ，８ｂ，８ｃ）の前端（９）に隣接した領域（１０）が窪み（１１）を備える長手部分（３）に対してねじれプロフィール（１）の長手軸線を中心にねじられることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
6. 板材（８ａ，８ｂ，８ｃ）の前端（９）に隣接した領域（１０）が円錐状に拡大されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
7. ねじれプロフィール（１）が長手方向において波状に変形されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
8. 窪み（１１）の底（４７）から、長手縁（７）に対する方向に突き出す隆起（４８）が形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
9. 板材から成るねじれプロフィール（１）がその長さにわたり部分的に異なった厚い壁領域（４４、４５）を備えて仕上げられることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
10. 板材から成るねじれプロフィール（１）がハイブリッド工作材から仕上げられることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
11. 板材（８ａ，８ｂ，８ｃ）がその変形前に円形鍛造されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。

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