JP5355048B2 - Manufacturing method of bonded structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属製部材に貫通する穴を形成し、その穴に筒状のアルミニウム合金押出材からなる筒状部材を挿通し、この筒状部材を電磁成形により拡管して前記穴の内周面に密着させ、両者を接合して接合構造体を製造する方法に関する。 According to the present invention, a hole penetrating a metal member is formed, a tubular member made of a tubular aluminum alloy extruded material is inserted into the hole, and the tubular member is expanded by electromagnetic forming so that an inner periphery of the hole is formed. The present invention relates to a method for manufacturing a bonded structure by bringing the two into close contact with each other and bonding them together.
特許文献1,2には、閉断面のアルミニウム合金押出材からなるバンパービームの左右両端部の前後壁に前後方向に貫通する穴を形成し、前記穴に筒状のアルミニウム合金押出材からなるステイ素材を挿入して、前端を前壁の穴から前方に少し突出させ、その状態で電磁成形によりステイ素材を拡管して前記バンパービームに接合し、バンパービームとバンパーステイからなるバンパー構造体を製造することが記載されている。
また、特許文献3〜5には、平板状のフランジ部材に穴を形成し、前記穴に筒状のアルミニウム合金押出材からなる軸部材を挿入して、前端を前記穴から前方に少し突出させ、電磁成形により軸部材を拡管して前記金属製部材に接合し、フランジ付き軸部材を製造することが記載されている。
In
In
特許文献1,2のバンパー構造体では、ステイ素材が電磁成形により拡管しバンパービームの前後壁に形成された穴の内周面に密着することにより該バンパービームに接合され、さらにステイ素材の前端がフランジ状に拡開し、前後壁の間及び後壁の後方側に突出する部分が外径方向に張り出すことにより、接合が強化される。特許文献3〜5のフランジ付き軸部材でも、軸部材が電磁成形により拡管してフランジ部材に形成された穴の内周面に密着することにより該フランジ部材に接合され、さらに軸部材の前端がフランジ状に拡開し、フランジ部材から後方側に突出する部分が外径方向に張り出すことにより、接合が強化される。
In the bumper structures disclosed in
図19(a)に示すように、金属製部材61に形成した穴62に筒状部材63を挿通し、その前端を前記穴62から突出させ、その状態で電磁成形により筒状部材63を拡管すると、図19(b)に示すように、筒状部材63の前端が拡開して拡開部(軸フランジ)64が形成され、同時に金属製部材61の穴62の後方側に張出部65が形成される。このときの電磁成形の投入エネルギーは、通常金属製部材61に形成した穴62を実質的に拡径させずかつ穴2の周縁部を実質的に変形させないレベルに設定されるが、その投入エネルギーが十分大きければ、軸フランジは穴62の前面側開口周縁部61a(矢印で示す部位)に沿った平坦な形状に拡開し得る。しかし、逆に投入エネルギーが小さければ、軸フランジ64は前記開口周縁部61aに沿うほどには拡開せず、図19(b)に示すように、朝顔状に拡開するに留まる。なお、その場合でも張出部65は形成される。
As shown in FIG. 19A, a
図19に示すように、筒状部材63の前端が軸方向に垂直に切断されている場合、軸フランジ64を周方向に沿ってほぼ均一に拡開させることができるが、特許文献1,2に記載されたバンパー構造体のように、筒状部材(ステイ素材)の前端を斜めに切断した場合、軸フランジを周方向に沿って均一に拡開することは比較的困難である。すなわち、バンパービームの傾斜した端部に形成した穴に、前端が同様に傾斜したステイ素材を挿通し、電磁成形でステイ素材を拡管すると、ステイ素材の前端の鋭角側(バンパービームの車幅方向中央部側)では電磁成形時に発生する渦電流が弱く、そのため、軸フランジは鋭角側において拡開しにくい。従って、仮に鈍角側(バンパービームの車幅方向端部側)でほぼ平坦に拡開したとしても、鋭角側では図19(b)に示すように朝顔状に拡開するに留まることがある。
As shown in FIG. 19, when the front end of the
さらに、金属製部材の前面側が平坦でない場合、例えば特許文献4に記載されているように穴の開口周縁部に段差があるような場合にも、軸フランジの全周を前記開口周縁部の形状に沿った形状に成形するのが困難な場合が多い。
Furthermore, when the front surface side of the metal member is not flat, for example, as described in
筒状部材の端部に形成された軸フランジが、金属製部材の穴の前面側開口周縁部の形状に沿った形状に拡開せず、図19(b)に示すように朝顔状に拡開した程度でも、金属製部材と筒状部材の接合は確保される。しかし、軸フランジが穴の開口周縁部に沿った形状に拡開している方が、両者の接合をより確実なものにでき、より望ましい。
また、朝顔状に前方に尖って突き出た形態の軸フランジ(図19(b)参照)は、他部材に対する損傷の原因、あるいは無用な突起として邪魔になる場合もある。さらに接合構造体がバンパー構造体の場合、軸フランジがバンパービームの前壁から前方に突き出た形態をとると、尖った先端が衝突時にバンパーカバーを破損させるおそれがある。これらの問題は、軸フランジを穴の開口周縁部に沿った形状に拡開させることにより解消される。
The shaft flange formed at the end of the cylindrical member does not expand to a shape that follows the shape of the front-side opening peripheral edge of the hole of the metal member, but expands in a morning glory shape as shown in FIG. Even in the opened position, the joining of the metal member and the cylindrical member is ensured. However, it is more desirable that the shaft flange is expanded in a shape along the opening peripheral edge of the hole, because the joining of both can be made more reliable.
Further, the shaft flange (see FIG. 19B) that protrudes forward in a morning glory shape may be a cause of damage to other members or as an unnecessary protrusion. Further, when the joint structure is a bumper structure, if the shaft flange protrudes forward from the front wall of the bumper beam, the sharp tip may damage the bumper cover at the time of collision. These problems are solved by expanding the shaft flange into a shape along the opening periphery of the hole.
一方、例えばバンパー構造体の場合、アルミニウム合金押出材は断面形状及び断面内の肉厚配分を自由に設定できることから、バンパービームのアルミニウム合金押出材について、要求される衝突エネルギー吸収特性を充足する範囲内で、車体軽量化のため種々の断面形状が検討され、一層の薄肉化が図られているという現状がある。バンパービームが薄肉化すると、当然バンパービームに形成される穴の強度は低下する。強度の低下した穴が電磁成形による接合時に筒状部材(ステイ素材)の拡管を受け止め、穴自体が実質的に拡径せずかつ穴周辺部が変形しないようにするには、電磁成形の投入エネルギーを低下させる必要がある。従って、バンパービームを薄肉化することに伴い、電磁成形時に朝顔状に拡開した軸フランジや張出部は形成できても、穴の開口周縁部に沿った形状に拡開した軸フランジを形成することは困難となる。そして、このような金属製部材の薄肉化(軽量化を伴う)指向はバンパー構造体に限られない。 On the other hand, for example, in the case of a bumper structure, since the aluminum alloy extruded material can freely set the cross-sectional shape and the thickness distribution in the cross section, the range that satisfies the required impact energy absorption characteristics for the aluminum alloy extruded material of the bumper beam Among them, various cross-sectional shapes have been studied for reducing the weight of the vehicle body, and there is a current situation that the thickness is further reduced. As the bumper beam becomes thinner, the strength of the hole formed in the bumper beam naturally decreases. In order to prevent the hole with reduced strength from receiving pipe expansion of the cylindrical member (stay material) during joining by electromagnetic forming, and to prevent the hole itself from substantially expanding in diameter and from deforming the periphery of the hole, electromagnetic forming is introduced. It is necessary to reduce energy. Therefore, as the bumper beam is made thinner, a shaft flange that expands in a morning glory shape and an overhang can be formed during electromagnetic forming, but a shaft flange that expands into a shape along the peripheral edge of the hole is formed. It will be difficult to do. The orientation of the metal member to be thin (with light weight) is not limited to the bumper structure.
また、金属製部材のさらなる薄肉化に伴い、接合時の電磁成形による軸フランジの形成自体が困難になる場合もあり得る。先に述べたように、金属製部材の板厚が小さく、金属製部材に開けた穴の強度が小さい場合、電磁成形時に穴が簡単に拡径しないようにあるいは穴周縁部が簡単に変形しないように、電磁成形時の投入エネルギーを小さく設定する必要があるが、それでも接合を可能とする投入エネルギー、具体的には筒状部材の端部を拡開して軸フランジを形成できる程度の投入エネルギーは必要である。しかし、図20に示すように、電磁成形時に金属製部材61の穴周縁部61aに作用する拡管力により、強度の低い穴周縁部61aがめくれたようにいびつに変形し、筒状部材63は全体的に拡管して明確な軸フランジ64や張出部65(図19(b)参照)が形成されないということが生じ得る。このような現象は、特に金属製部材が導電性のよい材質、例えば6000系アルミニウム合金からなる場合などに生じやすい。
Further, as the metal member is further thinned, it may be difficult to form the shaft flange itself by electromagnetic forming at the time of joining. As mentioned earlier, when the thickness of the metal member is small and the strength of the hole drilled in the metal member is small, the hole does not easily expand during electromagnetic forming, or the hole periphery does not deform easily. Thus, it is necessary to set the input energy at the time of electromagnetic forming small, but the input energy that can still be joined, specifically, the input that can expand the end of the cylindrical member to form the shaft flange Energy is necessary. However, as shown in FIG. 20, the
本発明は、電磁成形を利用して金属製部材に筒状部材を接合して接合構造体を製造する場合において生じる上記種々の問題点に鑑みてなされたもので、主として薄肉化に伴って穴強度が不足し、そのため電磁成形時の投入エネルギーを抑える必要がある場合でも、金属製部材と筒状部材の接合が確保できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned various problems that occur when a tubular structure is joined to a metal member by using electromagnetic forming, and the holes are mainly produced as the thickness is reduced. An object is to ensure that the metal member and the cylindrical member can be joined even when the strength is insufficient and therefore it is necessary to suppress the input energy during electromagnetic forming.
本発明は、金属製部材に貫通する穴を形成し、前記穴に筒状のアルミニウム合金押出材からなる筒状部材を挿通し、前記筒状部材を電磁成形により拡管して前記穴の内周面に密着させ、前記金属製部材と前記筒状部材を接合して接合構造体を製造する方法の改良に関し、予め筒状のアルミニウム合金押出材の一方の端部を拡開して軸フランジを有する筒状部材を作成し、この筒状部材の軸部を前記穴に挿通して前記軸フランジを前記穴の開口部に当接させ、その状態で前記筒状部材を前記電磁成形により拡管することを特徴とする。本発明において、接合構造体には、例えばバンパー構造体(特許文献1,2参照)やフランジ付き軸部材(特許文献3〜5参照)が含まれる。また、金属製部材には、アルミニウム合金押出材のほか、アルミニウム合金板から成形した部材や鉄製部材等も含まれる。
The present invention forms a hole penetrating through a metal member, inserts a cylindrical member made of a cylindrical aluminum alloy extruded material into the hole, expands the cylindrical member by electromagnetic forming, and forms an inner periphery of the hole. In connection with an improvement in a method of manufacturing a bonded structure by bonding the metal member and the cylindrical member to each other in close contact with the surface, one end of the cylindrical aluminum alloy extruded material is expanded in advance to form a shaft flange. A tubular member having the tubular member is inserted, the shaft portion of the tubular member is inserted into the hole, the shaft flange is brought into contact with the opening portion of the hole, and the tubular member is expanded by the electromagnetic forming in this state. It is characterized by that. In the present invention, the joint structure includes, for example, a bumper structure (see Patent Documents 1 and 2) and a shaft member with a flange (see
本発明は例えば次のような具体的な形態をとることができる。
(1)前記軸フランジは、前記金属製部材の穴の開口周縁部の形状にほぼ沿った形状を有するように拡開していること。
(2)金属製部材が板状の部材であり、筒状部材を電磁成形により拡管して軸部を前記穴の内周面に密着させると同時に、板状部材から軸フランジとは反対側に突出する軸部を外径方向に張り出させること。その場合に、前記穴が、軸フランジが当接する側からバーリング加工されたバーリング穴であること。
(3)金属製部材が閉断面を有し、筒状部材を電磁成形により拡管して軸部を前記穴の内周面に密着させると同時に、閉断面の内部と閉断面から軸フランジとは反対側に突出する軸部を外径方向に張り出させること。
(4)筒状のアルミニウム合金押出材の一方の端部を電磁成形により拡開して、前記軸フランジを成形すること。この場合、さらにプレス加工で前記軸フランジを整形すること。
The present invention can take the following specific forms, for example.
(1) The said shaft flange is expanded so that it may have a shape substantially along the shape of the opening peripheral part of the hole of the said metal member.
(2) The metal member is a plate-like member, and the tubular member is expanded by electromagnetic forming so that the shaft portion is brought into close contact with the inner peripheral surface of the hole, and at the same time from the plate-like member to the opposite side of the shaft flange. Project the protruding shaft part in the outer diameter direction. In this case, the hole is a burring hole that has been burred from the side on which the shaft flange abuts.
(3) The metal member has a closed cross section, and the cylindrical member is expanded by electromagnetic forming so that the shaft portion is in close contact with the inner peripheral surface of the hole. Project the shaft protruding to the opposite side in the outer diameter direction.
(4) Forming the shaft flange by expanding one end of the cylindrical aluminum alloy extruded material by electromagnetic forming. In this case, the shaft flange is further shaped by pressing.
また、本発明は、衝突面側の前壁と車体側の後壁を有する閉断面の形材からなり両端部に前後方向に貫通する穴が形成されたバンパービームの前記穴に、筒状のアルミニウム合金押出材からなるバンパーステイ用筒状部材を挿通し、前記筒状部材を電磁成形により拡管して前記穴の内周面に密着させ、前記バンパービームと筒状部材を接合してバンパー構造体を製造する方法の改良に関し、予め筒状のアルミニウム合金押出材の一方の端部を拡開して軸フランジを有する筒状部材を作成し、この筒状部材の軸部を前壁側から前記穴に挿通して前記軸フランジを前記開口部に当接させ、その状態で前記筒状部材を前記電磁成形により拡管することを特徴とする。なお、この発明において、車両のフロント側、リア側に関わらず、衝突面側を前とし、その反対側を後としている。 Further, the present invention provides a cylinder-shaped hole in the bumper beam, which is formed of a closed cross-section having a front wall on the collision surface side and a rear wall on the vehicle body side, and has holes penetrating in the front-rear direction at both ends. A bumper stay tubular member made of an aluminum alloy extruded material is inserted, and the tubular member is expanded by electromagnetic forming to closely contact the inner peripheral surface of the hole, and the bumper beam and the tubular member are joined to form a bumper structure. Regarding the improvement of the method of manufacturing a body, a cylindrical member having a shaft flange is created by expanding one end of a cylindrical aluminum alloy extruded material in advance, and the shaft portion of the cylindrical member is formed from the front wall side. The shaft member is inserted into the hole, the shaft flange is brought into contact with the opening, and the tubular member is expanded by the electromagnetic forming in this state. In the present invention, regardless of the front side and the rear side of the vehicle, the collision surface side is the front and the opposite side is the rear.
この本発明は例えば次のような具体的な形態をとることができる。
(5)前記軸フランジは、前記前壁側の穴の開口周縁部の形状にほぼ沿った形状を有するように拡開していること。
(6)バンパービーム用の閉断面の形材がアルミニウム合金押出材からなること。
(7)筒状部材を電磁成形により拡管して軸部を前記穴の内周面に密着させると同時に、前後壁の間と後壁の後方側に突出する軸部を外径方向に張り出させること。
(8)バンパービームの両端部は前後方向に潰し加工され、潰し加工により重なった前後壁に前記穴が打抜き加工されていること。この場合、前記穴がバーリング穴であり、打抜き加工後さらに前方側からバーリング加工して形成されたものであること。
(9)筒状のアルミニウム合金押出材の一方の端部を電磁成形により拡開して、前記軸フランジを成形すること。この場合、さらにプレス加工で前記軸フランジを整形すること。
The present invention can take the following specific forms, for example.
(5) The shaft flange is expanded so as to have a shape substantially along the shape of the opening peripheral edge of the hole on the front wall side.
(6) The shape of the closed section for the bumper beam is made of an aluminum alloy extruded material.
(7) The tubular member is expanded by electromagnetic forming so that the shaft portion is brought into close contact with the inner peripheral surface of the hole, and at the same time, the shaft portion protruding between the front and rear walls and the rear side of the rear wall is projected in the outer diameter direction. Make it.
(8) Both ends of the bumper beam are crushed in the front-rear direction, and the holes are punched in the front and rear walls overlapped by the crushing process. In this case, the hole is a burring hole and is formed by burring from the front side after punching.
(9) One end of the tubular aluminum alloy extruded material is expanded by electromagnetic forming to form the shaft flange. In this case, the shaft flange is further shaped by pressing.
本発明によれば、電磁成形により筒状部材を拡管して金属製部材に接合する前に、予め筒状部材の端部を拡開して軸フランジを形成しておくので、接合時の電磁成形において軸フランジを新たに形成する必要はなく、そのため、電磁成形時の投入エネルギーを抑えても、金属製部材と筒状部材の接合が確保される。
また、予め筒状部材に軸フランジを形成しておくので、自由に成形方法を選択でき、かつ軸フランジを当接させる穴の開口周縁部の形状に正確に沿った形状、例えば平坦な形状、段差のある形状などに成形することも容易である。このように軸フランジを前記開口周縁部に沿った形状とすることにより、金属製部材と筒状部材の接合がより確実に行えるようになる。また、この場合、軸フランジが他部材に対する損傷の原因、あるいは無用な突起として邪魔になるようなことが解消され、さらに接合構造体がバンパー構造体の場合、軸フランジがバンパーカバーを破損させるおそれもなくなる。
本発明のその他の作用効果については、以下の[発明を実施するための最良の形態]の欄で具体的に説明する。
According to the present invention, before the tubular member is expanded by electromagnetic forming and joined to the metal member, the end of the tubular member is expanded in advance to form the shaft flange. There is no need to form a new shaft flange in the molding, and therefore, the joining of the metal member and the cylindrical member is ensured even if the input energy during electromagnetic molding is suppressed.
In addition, since the shaft flange is formed in advance on the cylindrical member, the molding method can be freely selected, and the shape exactly along the shape of the opening peripheral edge of the hole for contacting the shaft flange, for example, a flat shape, It is easy to form into a stepped shape. Thus, by making the shaft flange a shape along the peripheral edge of the opening, the metal member and the cylindrical member can be more reliably joined. Further, in this case, the shaft flange can be prevented from causing damage to other members or being obstructed as a useless protrusion, and if the joint structure is a bumper structure, the shaft flange may damage the bumper cover. Also disappear.
Other functions and effects of the present invention will be specifically described in the following [Best Mode for Carrying Out the Invention] section.
まず、図1〜11を参照し、本発明に係る接合構造体(バンパー構造体)の製造方法の例を具体的に説明する。
図1に示すバンパー構造体1は、図2に示す閉断面形状を有するアルミニウム合金押出材からなるバンパービーム2と、円筒状のアルミニウム合金押出材からなり前記バンパービーム2の左右両端に接合されたバンパーステイ3からなる。
バンパービーム2を構成するアルミニウム合金押出材の断面は、図2に示すように、衝突面側の前壁4と、車体側の後壁5と、前壁4及び後壁5を接続する上壁6及び下壁7からなり、前壁4の中央部に前面側に突出するビード4a(段部)が形成され、閉断面全体として略凸形状をなし、前壁4のビード4a及びその上下の所定幅の部分と、後壁5の中央部はかなり薄肉化されている。
First, with reference to FIGS. 1-11, the example of the manufacturing method of the junction structure (bumper structure) which concerns on this invention is demonstrated concretely.
A bumper structure 1 shown in FIG. 1 is bonded to both left and right ends of a
As shown in FIG. 2, the cross section of the aluminum alloy extruded material constituting the
バンパービーム2は、車幅方向の中央部が車幅方向に平行で、両端部が後方側(車体側)に曲げられて傾斜し、傾斜した端部の大部分がプレス加工により前後方向に潰し加工されている。この潰し加工は、図2に仮想線で付記しているように、前壁4の前面側形状に対応する受け面を有する下金型8上に、前壁4側を下向きにしてバンパービーム2を置き、前壁4及び後壁5の上下幅よりやや狭幅で、前壁4に後壁5を密着させたときの後壁5の背面側形状に対応する型打ち面を有する上金型9を下降(白抜き矢印参照)させ、後壁5を上壁6と下壁7の間に押し込み、後方側(車体側)から前方側(衝突側)に向かって、後壁5が前壁4の背面に接触するまで行われる。すなわち、前壁4側は潰し加工前と位置を変えることなく、後壁5側のみが潰し加工により前方側に押しやられている。
The
この潰し加工は上壁6と下壁7の内側に行われているため、図3に示すように、上壁6と下壁7は上下にやや広がった状態で潰れ残り、重なった前壁4と後壁5の上下に、主として上壁6により構成されるリブ状部11と、主として下壁7により構成されるリブ状部12が形成されている。
潰し加工された箇所では、図3の端面図に示すように、上下方向のほぼ全幅にわたり前壁4と後壁5が密着状態で前後に重なり、重なった前壁4と後壁5の上下に、主として上壁6により構成されるリブ状部11と、主として下壁7により構成されるリブ状部12が形成されている。重なった前壁4と後壁5、及び上下のリブ状部11,12により、バンパービーム2の潰し加工された箇所は、全体として後方側が開口した溝形をなす。また、各リブ状部11,12は中空断面を有している。なお、図1に示すように、前壁4と後壁5が2枚重ねとされた箇所と潰し加工されていない箇所の間には、潰し加工の程度が変化する遷移領域が存在する。
Since this crushing process is performed inside the
As shown in the end view of FIG. 3, in the crushed portion, the
バンパービーム2の両端部の潰し加工されて重ねられた前後壁4,5に、プレス打抜きにより前方側又は後方側から穴開けが行われ、前壁4及び後壁5を前後方向に貫通する穴が形成され、さらにこの穴に対し前方側からバーリング加工が行われる。この箇所では前壁4と後壁5が密着状態であるため、あたかも1枚の板のように、片側からプレスによる穴開け及びバーリング加工を行うことができる。
なお、このような穴開け及びバーリング加工を行う場合に、前壁4と後壁5は密着していることが望ましいが、両壁間に多少の隙間は許容される(潰し加工後のスプリングバックにより隙間ができることもある)。要は、片側から穴開け及びバーリング加工が特に支障なくできる程度の隙間であれば許容されるということである。
Holes penetrating the
When performing such drilling and burring, it is desirable that the
図4及び図5に示すように、形成されたバーリング穴13は前壁4及び後壁5を前後方向に貫通し、前記ビード4aを上下に超える径を有し、バーリング穴13の縁に前方側に向かって拡開する穴フランジ14が形成されている。穴フランジ14は前壁4と後壁5により構成され、前壁4と後壁5が密着して一体化している。もし前記隙間が大きすぎると、バーリング加工時に図示しないポンチに前壁4がかじりやすく、バーリング加工後に前記ポンチを引き抜くとき、該ポンチにかじった前壁4が連れ抜きされ、そうなると穴フランジ14において前壁4が後壁5から分離し、また穴フランジ14の周囲において前壁4に変形(形状の崩れ)が生じる。しかし、前記隙間がバーリング高さ(バーリング穴13の深さ)の1/2程度以下であれば、特に支障なく穴開け及びバーリング加工が可能である。なお、前壁4及び後壁5が薄肉の場合、テーパの付いたポンチを用いてバーリング加工を行うと、形成された穴フランジに外向きの湾曲(カーリング)が生じる場合がある。本発明でいうバーリング穴には、このようなものも含まれる。
穴フランジ14の後端はほぼ同一平面内にあり、バーリング高さは、前壁4のビード4aに掛かる部分で大きく、平坦部4bに掛かる部分(ビード4aの上下)で小さくなっている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the formed burring
The rear end of the
バンパーステイ3は、円筒状のアルミニウム合金押出材からなり、車体前後方向に向く軸部15が略円形断面を有し、軸部15の後端に図示しないサイドメンバの前端に固定される取付用フランジ16が車体前後方向に対して垂直に形成されている。
図6に示すように、軸部15の前方部分(接合に関与する部分)は、バーリング穴13に挿入され電磁成形により拡管してバーリング穴13の内周面に密着する密着部17(前方側が拡開している)と、バーリング穴13の後端の後方側において外径方向に張り出した張出部19を有し、軸部15の前端にバーリング穴13の前方に突出して前壁4の前面に沿って拡開する軸フランジ18が形成されている。バンパーステイ3が上記構造を有することにより、バンパーステイ3はバンパービーム2に強固に接合されている。
The
As shown in FIG. 6, the front portion of the shaft portion 15 (the portion involved in the joining) is inserted into the burring
バンパービーム2とバンパーステイ3からなるこのバンパー構造体の製造(接合)は、次のような手順で行われる。
まず、図7に示すように、バーリング穴13の内径に近い外径を有する円筒状のアルミニウム合金押出材の端部を拡開して、軸部15の前端に軸フランジ18が形成された筒状部材(ステイ中間材)3Aを作成する。軸フランジ18の背面側は、バーリング穴13の拡開した内周面及び前壁側開口周縁部の形状にほぼ沿った、やや複雑な形状を有する。
The manufacturing (joining) of the bumper structure including the
First, as shown in FIG. 7, a cylindrical aluminum alloy extruded material having an outer diameter close to the inner diameter of the burring
筒状部材3Aの軸フランジ18は、例えば特開2004-042066号公報に記載された方法で成形できる。この方法は、簡単に説明すると、筒状のアルミニウム合金押出材を電磁成形用の金型(縦方向に複数個に分割できる分割金型)の貫通穴内に挿入し、前端を前記貫通穴の端面から所定長さ突出させ、主として前記貫通穴から突出した部分を電磁成形により拡管することにより成形することができる。前記端面は成形面でもあり、バーリング穴13の拡開した内周面及び前壁側開口周縁部の形状に合わせた形状に形成されている。
電磁成形によりアルミニウム合金押出材の前記貫通穴から突出した部分は瞬間的に拡開し、前記端面に打ち付けられ、これにより軸部15の前端に軸方向に略垂直で平坦な軸フランジ18を有する筒状部材3Aが成形される。電磁成形だけではバーリング穴13の前壁側開口周縁部の形状(平坦部や段部を有する)が正確に出せない場合は、金型を用いたプレス成形等の適宜の手段により、軸フランジ18を適宜整形することができる。
The
A portion of the aluminum alloy extruded material protruding from the through hole by electromagnetic forming expands instantaneously and is struck against the end face, thereby having a
次に、図8,9に示すように、筒状部材3Aの軸部15を前壁側からバーリング穴13に挿通し、軸フランジ18をバーリング穴13の前壁側開口周縁部に当接させ、その状態で仮想線で示す電磁成形用コイル21(図8参照)を筒状部材3A内に挿入し、筒状部材3Aの前端からバーリング穴13の後方側までの範囲を電磁成形により拡管する。このとき、軸部15の後方部分(接合に関与しない部分)を金型で包囲して、余計な拡管を防止することもできる。
図10,11に示すように、電磁成形後の筒状部材3Bの軸部15は、バーリング穴13の内周面に密着し(密着部17)、バーリング穴13の後方側において外径方向に張り出し(張出部19)、一方、軸フランジ18はバーリング穴13の前壁側開口周縁部に密着し、筒状部材3Bはバンパービーム2に接合される。
なお、バーリング穴13は、単なる打抜き穴と比べた場合、バンパーステイ3との接触面積を増加させて接合強度を高める作用と、穴フランジ14による穴周縁部の強度及び剛性アップの作用を有する。また、バーリング穴13が前壁4と後壁5が重なった箇所(見かけ上の板厚が増大)に形成されていることも、穴周縁部の強度及び剛性アップに寄与する。
Next, as shown in FIGS. 8 and 9, the
As shown in FIGS. 10 and 11, the
In addition, the burring
この電磁成形では、軸フランジ18の成形を特に行わなくてよいため、投入エネルギーは主として張出部19の成形に必要なレベルに抑制することができる。また、バーリング穴13が前壁4と後壁5の2枚重ねになっていることもあって、前壁4と後壁5の板厚が小さいにも関わらず、電磁成形によりバーリング穴13の拡径やバーリング穴13の周縁部の変形を実質的に生じさせなくて済む。しかも、軸フランジ18が段差部や平坦部を有するバーリング穴13の開口周縁部に密着している。なお、図10,11では、図8,9と比較すると、電磁成形後の穴フランジ14の後方側(先端側)が外径方向に若干広がった様子が示されている。穴フランジ14の上記部位の外径方向への広がりは、電磁成形で拡管した筒状部材3Bの加圧力によるもので、これにより軸部16の張出部19が外径方向に張り出しやすく、かつ弾性変形した穴フランジ14から内向きの反力が筒状部材3Bの前記密着部17に掛かり、むしろ筒状部材3Bとバンパービーム2の接合性が向上する。
In this electromagnetic forming, the
電磁成形による接合後、筒状部材3Bの後端に取付用フランジ16を成形する。取付用フランジ16の成形は、先に説明した軸フランジ15の成形と同様に、電磁成形による拡管で行うことができ、必要に応じてプレス成形を併用して平坦化することができる。取付用フランジ16の成形後の筒状部材(バンパーステイ3)が図6に示されている。この電磁成形では、投入エネルギーを抑制する必要はなく(ただし、投入エネルギーが接合部に実質的に及ばないようにする)、筒状部材3Bの軸方向に略垂直で平坦な取付用フランジ16を成形可能な高いレベルに設定することができる。
なお、取付用フランジ16の成形を電磁成形による接合前に行うことも、電磁成形による接合と同時に行うこともできる。取付用フランジ16の代わりとして、例えば特許文献3〜5に記載されているように、筒状部材3Bの後端に板状のフランジ部材を接合することもできる。
After joining by electromagnetic forming, the mounting
The mounting
次に、取付用フランジ16の成形を電磁成形による接合と同時に行う場合の一例を、図12を参照して説明する。
図12において、筒状部材3A(ステイ中間材)は、円筒状のアルミニウム合金押出材の端部を拡開すると同時に全長にわたり拡管して作成したもので、前方ほど径の大きい軸部15と、前端に形成された軸フランジ18からなる。軸フランジ18の背面側は、バーリング穴13の拡開した内周面及び前壁側開口周縁部の形状にほぼ沿った形状を有する。この筒状部材3Aは、図7に示す筒状部材3Aと同様に電磁成形等により作成できる。
Next, an example in which the mounting
In FIG. 12, the
図12に示すように、この筒状部材3Aの軸部15を前壁側からバーリング穴13穴に挿通し、軸フランジ18をバーリング穴13の前壁側開口周縁部に当接させ、その状態で、仮想線で示す電磁成形用コイル21を筒状部材3A内に挿入し、筒状部材3Aの全長を電磁成形により拡管する。このとき、筒状部材3Aの後方部分(接合に関与しない部分)を貫通穴を有する電磁成形用金型22で取り囲み、かつ筒状部材3Aの後端を前記貫通穴の端面から所定長さ突出させておく。この場合、電磁成形の投入エネルギーは、取付用フランジ16の成形が可能な高いレベルに設定される。
As shown in FIG. 12, the
電磁成形の投入エネルギーが高いレベルに設定されていても、コイル21と筒状部材3Aの間隔は前端に向かって広がっているから、この電磁成形では、筒状部材3Aの軸部15の前方部分(接合に関与する部分)には、主として張出部の成形に必要なレベルの拡管力のみを作用させ、軸部15の後方部分(接合に関与しない部分)、特に後端部には取付用フランジの成形を可能とする大きい拡管力を作用させることができる。従って、電磁成形によりバーリング穴13の拡径やバーリング穴13の周縁部の変形を、実質的に生じさせなくて済む。
なお、電磁成形により成形された取付用フランジを、必要に応じてプレス加工等により整形することもできる。
Even if the input energy of electromagnetic forming is set to a high level, the distance between the
Note that the mounting flange formed by electromagnetic forming can be shaped by pressing or the like as necessary.
続いて、図13〜15を参照し、本発明に係る別の接合構造体(バンパー構造体)の製造方法の例を説明する。
図13に示すバンパー構造体31は、図1〜11に示すバンパー構造体1(図6参照)と同じく、閉断面形状を有するアルミニウム合金押出材からなるバンパービーム32と、円筒状のアルミニウム合金押出材からなり前記バンパービーム32の左右両端に接合されたバンパーステイ33からなる。
Then, with reference to FIGS. 13-15, the example of the manufacturing method of another joining structure (bumper structure) which concerns on this invention is demonstrated.
A
バンパービーム32を構成するアルミニウム合金押出材の断面は、衝突面側の前壁34と、車体側の後壁35と、前壁34及び後壁35を接続する上壁(図示せず)及び下壁37からなる略矩形であり、前壁34及び後壁35はかなり薄肉化されている。バンパービーム32は、図1〜11に示すバンパー構造体1のバンパービーム2と同じく、車幅方向の中央部が車幅方向に平行で、両端部が後方側(車体側)に曲げられて傾斜している。バンパービーム32の両端部には、前壁34及び後壁35を貫通する穴38,39(図14参照)が形成されている。なお、バンパービーム32の両端部は潰し加工されていない。
The cross section of the aluminum alloy extruded material constituting the
バンパーステイ33は、円筒状のアルミニウム合金押出材からなり、車体前後方向に向く軸部41の前方部分(接合に関与する部分)がバンパービーム32に形成された穴38,39に挿入され、軸部41の後端に図示しないサイドメンバの前端に固定される取付用フランジ42が車体前後方向に対して垂直に形成されている。
軸部41の前方部分(接合に関与する部分)は、前壁側の穴38と後壁側の穴39の内周面に密着した密着部と、前壁34と後壁35の間で外径方向に張り出した張出部44と、後壁34の後方側において外径方向に張り出した張出部45を有し、軸部41の前端に前壁側の穴38から前方に突出して前壁34の前面に沿って拡開する軸フランジ43が形成されている。バンパーステイ33が上記構造を有することにより、バンパーステイ33はバンパービーム32に強固に接合されている。
The bumper stay 33 is made of a cylindrical aluminum alloy extruded material, and a front portion (portion involved in joining) of the
The front portion of the shaft portion 41 (the portion involved in the joining) is an outer portion between the
バンパービーム32とバンパーステイ33からなるこのバンパー構造体31の製造(接合)は、次のような手順で行われる。
まず、図14に示すように、前記穴38,39の内径に近い外径を有する円筒状のアルミニウム合金押出材の端部を拡開して、軸部41の前端に軸フランジ43が形成された筒状部材(ステイ中間材)33Aを作成する。軸フランジ43の背面側は、前壁側の穴38の開口周縁部の形状にほぼ沿った平坦な形状を有する。筒状部材33Aは、図7に示す筒状部材3Aと同様に電磁成形により作成できる。また、電磁成形だけでは前壁側の穴38の開口周縁部の形状(平坦面)が正確に出せない場合は、金型を用いたプレス成形等の適宜の手段により、軸フランジ43を適宜整形することができる。
The
First, as shown in FIG. 14, the end of the cylindrical aluminum alloy extruded material having an outer diameter close to the inner diameter of the
次に、筒状部材33Aの軸部41を前壁側から穴38,39に挿通し、軸フランジ43を前壁側の穴38の開口周縁部に当接させ、その状態で電磁成形用コイルを筒状部材33A内に挿入し、筒状部材33Aの前端から後壁35の後方側までの範囲を電磁成形により拡管する。このとき、軸部41の後方部分(接合に関与しない部分)を金型で包囲して、余計な拡管を防止することもできる。
図15に示すように、電磁成形後の筒状部材33Bの軸部41は、前壁側の穴38と後壁側の穴39の内周面に密着し、前壁34と後壁35の間及び後壁35の後方側で外径方向に張り出し(張出部44,45)、一方、軸フランジ43は前壁側の穴38の開口周縁部に密着し、筒状部材33Bはバンパービーム32に接合される。
Next, the
As shown in FIG. 15, the
この電磁成形では、軸フランジ43の成形を特に行わなくてよいため、投入エネルギーは主として張出部44,45の成形に必要なレベルに抑制することができる。従って、前壁34と後壁35の板厚が小さいにも関わらず、電磁成形により穴38,39の拡径や穴周縁部の変形を実質的に生じさせなくて済む。しかも、軸フランジ43が平坦で前壁側の穴38の開口周縁部に密着している。
電磁成形による接合後、筒状部材33Bの後端に取付用フランジ42を成形する。取付用フランジ42の成形は、図6に示すバンパー構造体1の筒状部材3Bに対して行ったと同様の方法で行うことができる。
In this electromagnetic forming, the
After joining by electromagnetic forming, a mounting
次に図16〜18を参照し、本発明に係る別の接合構造体(フランジ付き軸部材)の製造方法の例を説明する。
ここで示すフランジ付き軸部材はバンパーステイ51であり、図16に示すように、板状部材52とこれに電磁成形により接合された筒状部材53からなる。板状部材52は自動車車体のサイドメンバの前端に例えばボルト接合されるフランジであり、筒状部材53の一端に形成された取付用フランジ54はバンパービームの後壁に例えばボルト接合されるフランジである。
Next, with reference to FIGS. 16-18, the example of the manufacturing method of another joining structure (shaft member with a flange) which concerns on this invention is demonstrated.
The flanged shaft member shown here is a
板状部材52は薄板材からなり、中央部に凹みが同心状にプレス成形され、その中心にバーリング穴55が前方側から後方側に向けて成形されている。なお、後述する軸フランジが位置する側を前、その反対側を後とする。
筒状部材53は、円筒状のアルミニウム合金押出材からなり、軸部56の前方部分(接合に関与する部分)がバーリング穴55に挿入され、軸部56の後端に前記取付用フランジ54が軸方向に対し垂直に形成されている。
軸部56の前方部分(接合に関与する部分)は、板状部材52のバーリング穴55の内周面に密着した密着部56と、板状部材52の後方側において外径方向に張り出した張出部59を有し、軸部56の前端にバーリング穴55から前方に突出して板状部材52の前面に沿って拡開する軸フランジ58が形成されている。筒状部材53が上記構造を有することにより、筒状部材53は板状部材52に強固に接合されている。
The plate-
The
The front portion of the shaft portion 56 (the portion involved in joining) includes a
板状部材51と筒状部材53からなるこのバンパーステイ51の製造(接合)は、次のような手順で行われる。
まず、図17に示すように、前記バーリング穴55の内径に近い外径を有する円筒状のアルミニウム合金押出材の端部を拡開して、軸部56の前端に軸フランジ58が形成された筒状部材53Aを作成する。軸フランジ58の背面側は、板状部材52の前面側の凹みの部分(バーリング穴55の開口周縁部)の形状に沿った形状を有する。筒状部材53Aは、図7に示す筒状部材3Aと同様に電磁成形により作成できる。また、電磁成形だけではバーリング穴55の開口周縁部の形状(平坦面)が正確に出せない場合は、金型を用いたプレス成形等の適宜の手段により、軸フランジ58を適宜整形することができる。
Manufacture (joining) of the bumper stay 51 including the plate-
First, as shown in FIG. 17, the end of the cylindrical aluminum alloy extruded material having an outer diameter close to the inner diameter of the burring
続いて、図18に示すように、この筒状部材53Aの軸部56を、前方からバーリング穴55に挿通して、軸フランジ58をバーリング穴55の開口周縁部に当接させ、その状態で電磁成形用コイルを筒状部材53A内に挿入し、筒状部材53Aの前端から板状部材52の後方側までの範囲を電磁成形により拡管する。このとき、軸部56の後方部分(接合に関与しない部分)を金型で包囲して、余計な拡管を防止することもできる。
図18に示すように、電磁成形後の筒状部材53Bの軸部56は、バーリング穴55の内周面に密着し、板状部材52の後方側で外径方向に張り出し(張出部58)、一方、筒状部材53Bの軸フランジ58はバーリング穴55の開口周縁部に密着し、筒状部材53Bは板状部材52に接合される。
Subsequently, as shown in FIG. 18, the
As shown in FIG. 18, the
この電磁成形では、軸フランジ58の成形を特に行わなくてよいため、投入エネルギーは主として張出部59の成形に必要なレベルに抑制することができる。従って、板状部材52が薄板状で強度及び剛性が低いにも関わらず、電磁成形によりバーリング穴55の拡径や穴周縁部の変形を実質的に生じさせなくて済む。しかも、軸フランジ58が平坦で板状部材52に形成されたバーリング穴55の開口周縁部に密着している。
電磁成形による接合後、筒状部材53Bの後端に取付用フランジ54を成形する。取付用フランジ54の成形は、図6に示すバンパー構造体1の筒状部材3Bに対して行ったと同様の方法で行うことができる。
In this electromagnetic forming, the
After joining by electromagnetic forming, a mounting
なお、バンパー構造体には、一般に、取付用フランジをサイドメンバに固定するためのボルト穴や、取付用フランジをサイドメンバにボルト締めする際に利用する作業穴が形成されるが、以上の説明及び図面では省略した。またバンパーステイのフランジ(板状部材、取付用フランジ)にもボルト穴が形成されるが、以上の説明及び図面では省略した。必要であれば、製造工程の適宜の段階で上記ボルト穴や作業穴を形成すればよい。 The bumper structure generally has a bolt hole for fixing the mounting flange to the side member and a work hole used when bolting the mounting flange to the side member. And omitted in the drawings. Bolt holes are also formed in the bumper stay flanges (plate members, mounting flanges), which are omitted in the above description and drawings. If necessary, the bolt holes and work holes may be formed at an appropriate stage of the manufacturing process.
1,31 バンパー構造体
2,32 バンパービーム
3,33 バンパーステイ
4,34 バンパービームの前壁
5,35 同後壁
6 同上壁
7,37 同下壁
13,55 バーリング穴
15,41,56 軸部
18,43,58 軸フランジ
19,44,45,59 張出部
38,39 穴
1,31
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