JP5706042B2 - スリット付き中空異型材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、カットブランクからスリット付き中空異型材を製造する方法であって、中空異型材が、ローリングアップ技術またはＵ−Ｏ成形技術を用いて本質的に平らなブランクから作られ、かつ、成形されたブランクの当接縁に沿って軸線方向に延びるスリットを有する構成のスリット付き中空異型材の製造方法に関する。

Ｕ−Ｏ成形技術または本件出願人に係るInnForm T³（登録商標）技術としても知られているローリングアップ技術を用いて、本質的に平らなブランクから製造されかつ長手方向スリットに沿う確実接合態様で結合されるスリット付き中空異型材（いわゆるスリット付き異型材）の製造が従来技術から知られている。ローリングアップ技術（InnForm T³（登録商標））とは、多段プレス、単段プレスまたはプレスラインを使用して、カットブランクから例えば究極的には複合材としての中空異型材を製造することを意味し、ローリングアップ技術では、通常、円弧状の内周面同士が互いに対向するように配置されてなる一対のダイを互いに接近させることで、これらのダイ内でカットブランクを前記内周面に沿って屈曲させるととも周方向に圧縮しながら成形する。Ｕ−Ｏ成形の場合には、通常、本質的に平らなカットブランクを、対応するパンチおよび下方ダイを用いて最初にＵ型に成形し、次に第２上方ダイを用いてＯ型に成形する。Ｕ−Ｏ成形は、プレスラインでも行うことができる。しかしながら、ローリングアップ技術およびＵ−Ｏ成形技術の両方を使用する場合には、シート平面にスプリングバックおよび弾性歪みおよび／または塑性歪みが生じるため、シートが、閉中空異型材を形成すべく接合されるときに必要な充分な形状および寸法安定性が得られない。高強度鋼および超高強度鋼に特に生じ易いブランク材料のスプリングバックおよび歪みにより、所望輪郭からの偏寄が、溶接前に縁接合部に生じる。この結果、中空異型材のスリットにその所望幅からの偏寄が生じ、このため、例えばスリット付き中空異型材を溶接するときに問題が生じる。ここで、カットブランクの局部的に設けられる横断面領域に、必要な成形長さより大きい周方向長さを設けると、カットブランクが閉中空異型材に形成されるときに、成形されるカットブランクの対向縁が互いに当接し、かつ、これが最終形状に成形されるときに、少なくとも縁接合部で当接する中空異型材の領域が、少なくとも部分的に周方向に圧縮される。

下記特許文献１から、遷移領域に材料の過剰または不足を生じさせて、材料を中空異型材に成形するときに遷移領域に材料の厚さの増大または減少が生じないようにして、横断面が長手方向に変化する中空異型材を製造するときにカットブランクを選択することが知られている。これに対し、下記特許文献２は、互いに対向するカットブランクの両縁が互いに完全に当接するように位置決めされ、フィラー材料を用いることなく両縁を容易に溶接できるようにした閉中空異型材の製造方法に関するものである。これは、最初に、成形−曲げ工具内でカットブランクを曲げるか、圧延成形して、ブランクの両長手方向縁を互いに当接させることにより達成される。この曲げ加工または圧延加工中に、シートブランクはアキシャルパンチにより軸線方向に圧縮され、これにより、当接縁の縁と縁とが完全に接触し、中空異型材の截頭円錐状セクションには周方向の膨らみが形成される。しかしながら、この軸線方向圧縮は、別のアキシャルパンチおよび他の製造工程を必要とする。

独国特許出願公告第１０３ ２９ ４２４（Ｂ４）号明細書 独国特許第１００ ４５ ９３８（Ｃ１）号明細書

この従来技術を出発点として、本発明の基礎を形成する目的は、閉中空異型材の製造方法であって、該閉中空異型材を形成すべく、容易に接合可能なスリット付き中空異型材を簡単に製造できる製造方法を提供することにある。

本発明の教示によれば、上記目的は、カットブランクの周方向長さの過剰長さを、両縁領域に対称的に分散配置することにより達成される。

ローリングアップ技術（InnForm T³（登録商標）技術）を用いるときおよびＵ−Ｏ成形技術を用いるときの双方において、金属成形加工中にスリット付き中空異型材を周方向に圧縮すると、中空異型材の縁接合部がきれいに成形されかつ完成部品のスプリングバックが最小になることが判明している。この目的のため、カットブランクは、例えば局部的に与えられる横断面領域において、これらの領域内のカットブランクが必要な成形長さより大きい周方向長さを与えるように選択すべきである。成形長さは、局部的に与えられた周方向長さに等しいカットブランクの寸法である。これにより、ローリングアップ技術またはＵ−Ｏ成形技術を用いるときは、ブランクの周方向の圧縮が自動的に得られ、この場合、少なくとも縁接合部に直接当接する中空異型材の領域が圧縮される。これは、スプリングバックを明らかに最小にしかつスリット付き中空異型材にきれいな縁接合部を形成するのに充分なことである。

本発明によれば、カットブランクの成形および中空異型材の圧縮を容易にするため、過剰長さは、両縁領域に亘って対称的に分散配置される。

本発明の方法の第１実施形態によれば、スリット付き中空異型材の寸法的に安定した縁接合部は、局部的に設けられる横断面領域内の、カットブランクの周方向長さの過剰長さを、必要な成形長さの少なくとも１％〜１０％、好ましくは２％〜５％にすることにより得られる。局部的に設けられる横断面領域内の、カットブランクの公称周方向長さは、この領域内に横断面領域を設けるに実際に必要な周方向長さに等しい。

本発明の方法によれば、中空異型材を、その全横断面に亘って圧縮することにより更に改善される。これは、中空異型材が丸い横断面、例えば円形または楕円形の横断面領域を有する場合に特に当てはまる。

本発明の方法の次の実施形態によれば、中空異型材は、全縁接合部に沿って圧縮される。これにより、中空異型材のスプリングバックは縁接合部の全軸線方向長さに亘って低減され、したがって寸法的に高度に安定した縁接合部が得られた。

製造される中空異型材が少なくとも或る領域に丸い横断面を有する場合には、本発明による方法を用いて中空異型材を全横断面に亘ってこれらの領域内で圧縮することができる。

本発明の方法の他の実施形態によれば、製造される中空異型材は、少なくとも或る領域に、ボックス状または角付き横断面を有し、これにより、特に、少なくとも縁接合部に当接する中空異型材の領域を、本発明の方法を用いて圧縮できかつ寸法的に特に安定した縁接合部を得ることができる。

本発明の方法は、長手方向から見て任意の組合せの横断面形状、例えば丸い形状、楕円形またはボックス形状に適用できる。過剰長さは、特に工具設計に関して、あらゆる他の領域においてスプリングバックを最小にする効果が得られるように寸法を定めることができる。

最後に、縁接合部に設けられた中空異型材のスリットを、特にレーザビームを用いて成形作業の後に溶接できるようにした方法を開発することもできる。本発明の方法を用いて達成できる寸法的に高度に安定した縁接合部により、本発明の製造方法を用いれば、製造すべき閉中空異型材が或る場合に異なる横断面領域を有するか否かは問題ではない。すなわち、本発明の方法を用いて横断面領域を如何に形成するかに係わりなく、縁接合部に関する中空異型材の領域が圧縮され、したがって縁接合部は寸法的に安定した態様で形成される。

以下、添付図面に関連して、本発明の例示実施形態をより詳細に説明する。

管状中空異型材を製造するためのカットブランクを示す概略斜視図である。 図１のカットブランクからのＵ−Ｏ成形作業の一成形段階を示す斜視図である。 図１のカットブランクからのＵ−Ｏ成形作業の他の成形段階を示す斜視図である。 図１のカットブランクからのＵ−Ｏ成形作業の更に別の成形段階を示す斜視図である。 ローリングアップ技術（InnForm T³（登録商標）技術）を用いて中空異型材を製造するためのカットブランクを示す斜視図である。 最終成形工程前に、ローリングアップ技術を用いて図５のカットブランクから成形された複合中空異型材を示す斜視図である。

先ず図１には、カットブランク１が斜視図で示されており、該カットブランク１は、後で中空異型材の縁接合部を形成する縁領域１ａ、１ｂに過剰長さを有している。長さＡは、必要な成形長さ、すなわち、横断面領域を形成するのに必要なブランクの周方向長さを示している。図２、図３および図４のそれぞれには、カットブランク１をＵ−Ｏ成形する個々の工程が示されている。カットブランク１は、最初に、Ｕ型に成形される（図２）。これは、通常、平らなカットブランク１をＵ型に成形するパンチを用いた第１ダイ半部により行われる。図３に示すように、カットブランクを更に成形する間に、Ｕ型が最初に閉じられる。これは、しばしば、カットブランク１の縁領域１ａ、１ｂが互いに当接するように、上方ダイ半部を用いることにより達成される。図４に示すように、カットブランク１が最終形状に成形されるとき、縁領域１ａ、１ｂが互いに上下方向に当接しかつ全横断面に亘って中空異型材となるように圧縮される。この圧縮により、カットブランクのスプリングバックが大幅に低減され、中空異型材の寸法的に特に安定した長手方向スリット２が形成される。図４に矢印で示すように、中空異型材の圧縮は周方向に行われる。長手方向スリット２は、レーザビーム溶接を行うのに特に適している。なぜならば、溶接ゾーンが限定されたレーザビーム溶接には、スリットの寸法安定性が特に要求されるからである。図４から理解されようが、長手方向スリットを備えた中空異型材に成形されたカットブランク１は、全軸線方向長さに亘って周方向に圧縮される。しかしながら、カットブランク１は、溶接すべき長手方向スリットを形成するのに必要な領域内でのみ圧縮されるべきであることも理解されよう。

図５は、他の例示実施形態によるカットブランク３を斜視図で示すものである。このカットブランク３は、ローリングアップ技術の適用を意図したものである。ローリングアップ技術の場合には、本質的に平らなカットブランクが、好ましくは成形コア４を用いる多段プレス、単段プレスまたはプレスラインを使用して中空異型材に成形される。図５では、局部的横断面を形成する周方向長さが３ａ、３ｂで示されている。本発明によれば、周方向長さ３ａ、３ｂを超えて延びるカットブランク３の縁領域は、カットブランク３が最終形状に成形されるときにカットブランクを圧縮するのに使用される。

図５から理解されようが、カットブランク３の過剰長さは、製造すべき中空異型材の形状に基づいて周方向に適宜変えることができる。カットブランクの周方向長さの過剰長さを、必要な周方向長さすなわち成形長さの少なくとも１％〜１０％、好ましくは必要な成形長さの２％〜５％に選択することにより、高い寸法安定性を有する長手方向スリット付き中空異型材を製造することに関して特に良い結果が得られることが明らかになっている。

最後に図６には、カットブランク３が予成形ブランクに既に成形されたところが示されている。予成形ブランクは、成形コア４、下方ダイ半部５および上方ダイ半部６を用いて最終形状に成形される。軸線方向長さに亘って周方向に設けられたカットブランクの過剰長さは、製造すべき中空異型材を最終形状に成形する前に中空異型材を圧縮するのに使用され、これにより、カットブランクを中空異型材に成形するときのスプリングバックが著しく低減される。

１ カットブランク
１ａ、１ｂ 縁領域
２ 長手方向スリット
３ カットブランク
３ａ、３ｂ 局部的横断面を形成する周方向長さ
４ 成形コア
５ 下方ダイ半部
６ 上方ダイ半部

Claims (6)

1. カットブランク（１、３）からスリット付き中空異型材を製造する方法であって、中空異型材が、ローリングアップ技術またはＵ−Ｏ成形技術を用いて本質的に平らなブランク（１、３）から作られ、中空異型材が、成形されたブランクの当接縁に沿って軸線方向に延びるスリット（２）を有し、カットブランク（１、３）が、局部的に設けられる横断面領域内に、必要な成形長さより大きい周方向長さを有し、これにより、カットブランク（１、３）が閉中空異型材に成形されるとき、成形されたカットブランクの対向縁部（１ａ、１ｂ、３ａ、３ｂ）が互いに当接し、かつカットブランクが最終形状に成形されるとき、少なくとも縁接合部に当接する中空異型材の領域が、少なくとも部分的に周方向に圧縮される構成のスリット付き中空異型材の製造方法において、
   前記局部的に設けられる横断面領域内の、カットブランク（１、３）の周方向長さの過剰長さは、必要な成形長さの２％〜５％であり、
   前記局部的に設けられる横断面領域において、カットブランク（１、３）の周方向長さの過剰長さが、両縁領域に互いに対称的に分散配置されていることを特徴とするスリット付き中空異型材の製造方法。
2. 前記中空異型材は、その全横断面に亘って圧縮されることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
3. 前記中空異型材は、全縁接合部に沿って圧縮されることを特徴とする請求項１または２記載の製造方法。
4. 製造される中空異型材は、少なくとも或る領域に丸い横断面を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の製造方法。
5. 製造される中空異型材は、少なくとも或る領域に、ボックス状または角付き横断面を有し、少なくとも縁接合部に当接する領域に、大きい周方向長さを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の製造方法。
6. 前記縁接合部に設けられた中空異型材のスリットは、成形後に溶接されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の製造方法。

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