JP7449352B1 - ロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法およびフレーム部品 - Google Patents

Abstract

【課題】板複数の閉断面を有するフレーム部品を生産性よく製造する。
【解決手段】金属製の板材３を一方の端部１５を外方に残し他方の端部１６を内方に配置するようにロールフォーム成形して複数の閉断面１２～１４を内方に形成する略矩形の外郭１１ａを有するフレーム部品１１の製造方法である。第１の縦壁２１（一の側壁）に板材３の他方の端部１６を突き当てて断面Ｔ字状の突当部３１を形成するステップを有する。外方から溶接を施して他方の端部１６を第１の縦壁２１に溶接するステップを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法およびフレーム部品に関する。

自動車等の車両に搭載される部品は、強固なフレーム部品に支持させる必要がある。この種のフレーム部品としては、例えば、バッテリハウジングのフレーム部品を開示する特許文献１に記載されているものがある。特許文献１に開示されたフレーム部品は、図４に示すように断面凹状の溝状部と断面凸状の凸状部とが並ぶようにロールフォーム成形された板材に他の板状の平板部をそれぞれ挟みスポット溶接して実施している。したがって、複数の閉断面が連続する断面日の字状や目の字の閉断面部を形成できない。
この種のフレーム部品は、側方から加えられた荷重に対して剛性が高いことが要請されている。

特開２０１９－９６３８５号公報

特許文献１に示すフレーム部品は、複数の板材を重ねて複数の溶接位置で溶接を行うことによって形成されている。このため、生産性がよいが、断面日の字状や目の字の閉断面部を形成できない。複数の板材の位置決め、溶接などの製造ステップの数が多く、生産性が低いという問題があった。

本発明の第１の目的は、断面日の字状や目の字の閉断面部のように隣接する複数の閉断面を有するフレーム部品を生産性よく製造することである。
本発明の第２の目的は、生産性よく製造できるとともに、側方からの衝突荷重に対して剛性が高いフレーム部品を提供することである。

この目的を達成するために本発明に係るロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法は、一方の端部と他方の端部を有する金属からなる板材を一方の端部を外方に残し他方の端部を内方に配置するようにロールフォーム成形して複数の閉断面を内方に形成する略矩形の外郭を有するフレーム部品の製造方法であって、前記フレーム部品の一の側壁に前記複数の閉断面を仕切る前記板材の前記他方の端部を突き当てて断面Ｔ字状の突当部を形成するステップと、前記他方の端部が突き当てられた前記側壁における前記他方の端部とは反対側の外方から溶接を施して前記他方の端部を前記側壁に溶接するステップとを有する方法である。

本発明は、前記ロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法において、前記断面Ｔ字状の突当部を形成するステップより以前に、前記板材に前記他方の端部が嵌合する被嵌合部を形成するステップを実施し、前記断面Ｔ字状の突当部を形成するステップは、前記板材を曲げることにより、前記他方の端部を前記側壁に突き当てて前記被嵌合部に嵌合させて実施してもよい。

本発明は、前記ロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法において、前記被嵌合部は、前記側壁の側面に連なる案内形状部を有し、前記突当部を形成するステップにおいて、前記端部の先端に形成されている角部分が前記案内形状部に沿って滑ることにより前記端部が前記被嵌合部の中に導かれてもよい。

本発明は、前記ロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法において、前記案内形状部は、前記側面から前記被嵌合部の中に向けて延びる傾斜面によって形成されていてもよい。

本発明は、前記ロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法において、前記被嵌合部を形成するステップにおいて、前記板材の側面に前記被嵌合部として溝を形成し、前記端部を前記被嵌合部に嵌合させるステップにおいて、前記端部を前記溝に嵌合させてもよい。

本発明は、前記ロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法において、前記溝は、前記板材に切削加工を施すことにより形成してもよい。

本発明は、前記ロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法において、前記溝は、外周部に溝加工部が設けられたロールを前記板材に押し付けて回転させ、前記溝加工部の形状を前記板材に転写して形成してもよい。

本発明は、前記ロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法において、さらに、前記突当部を形成するステップより以前に、前記板材の前記端部に舌片を形成するステップを有し、前記被嵌合部を形成するステップにおいて、前記板材を厚み方向に貫通するスリット穴を前記被嵌合部として形成し、前記突当部を形成するステップにおいて、前記舌片を前記スリット穴に嵌合させてもよい。

本発明は、前記ロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法において、前記端部を前記被嵌合部に溶接するステップは、レーザー溶接によって行い、前記レーザー溶接による溶け込み部分の形状は、レーザー照射面から前記端部に向けて延びる弾頭形状であってもよい。

本発明は、前記ロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法において、前記板材はアルミニウム合金によって形成されたものを使用し、前記突当部を形成するステップは、ロールフォーミングによって実施してもよい。

本発明に係るフレーム部品は、１枚の金属板材によって一対の縦壁の間に一対の横壁と中間の仕切壁とを有する断面日の字状を含むように形成されたフレーム部品であって、前記仕切壁の一端部は、一方の縦壁に断面Ｔ字状の突当部を構成するように突当てられて前記一方の縦壁に溶接されているとともに、他端部は、湾曲した形状に形成されて他方の縦壁に内側から重なって溶接された内側縦壁に連続し、前記内側縦壁と前記縦壁は重ねて接続した２重壁を構成し、前記内側縦壁および各々の前記縦壁と各々の前記横壁との接続部は、それぞれ湾曲した形状に曲げられているものである。

本発明は、前記フレーム部品において、前記一方の縦壁には、前記仕切壁の先端部が篏合する被嵌合部が形成されており、前記仕切壁の前記先端部は、前記被嵌合部に篏合した状態で溶接されていてもよい。

本発明は、前記フレーム部品において、前記被嵌合部は溝によって形成されていてもよい。

本発明は、前記フレーム部品において、前記被嵌合部は、前記一方の縦壁を厚み方向に貫通するスリット穴によって形成されており、前記仕切壁の前記先端部には、前記スリット穴に嵌合する舌片が形成されていてもよい。

本発明は、前記フレーム部品において、前記被嵌合部は、前記一方の縦壁の側面に連なる案内形状部を有し、前記案内形状部は、前記側面から前記被嵌合部の中に向けて延びる傾斜面によって形成されていてもよい。

本発明に係るロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法によれば、複数の閉断面を１枚の板材にロールフォーム成形を施し、この板材に溶接を施すことによって形成することができる。このため、本発明によれば、複数の板材を重ねて溶接する従来の製造方法と較べて複数の閉断面を有するフレーム部品を生産性よく製造することができる。
また、本発明に係るフレーム部品においては、側方から衝突荷重が加えられたときに強度が高い２重壁に隣接した湾曲部が拡大しながら変形するに伴って、仕切り壁と上下の横壁が撓む。このため、本発明によれば、側方からの衝突荷重に対してエネルギーの吸収率が高いフレーム部品を提供することができる。

図１は、ロールフォーミング成形機の概略の構成を示す側面図である。 図２は、フレーム部品の断面図である。 図３は、フレーム部品の斜視図である。 図４は、フレーム部品の基本形状部を示す断面図である。 図５は、ロールフォーミングの過程を段階的に示す板材の断面図である。 図６は、ロールフォーミングの過程を段階的に示す板材の断面図である。 図７は、突当部の変形例を示すフレーム部品の断面図である。 図８は、突当部の変形例を示すフレーム部品の断面図である。 図９は、本発明に係るフレーム部品の製造方法を説明するためのフローチャートである。 図１０は、本発明に係るフレーム部品の製造方法の変形例を説明するためのフローチャートである。 図１１は、突当部を拡大して示す断面図である。 図１２は、被嵌合部の変形例を示す断面図である。 図１３は、溝からなる被嵌合部を形成する方法を説明するための断面図である。 図９は、被嵌合部に仕切壁が嵌合するときの被嵌合部の移動経路を示す断面図である。 図１５は、レーザー溶接による溶け込み部分の形状を説明するための断面図である。 図１６は、被嵌合部の他の実施の形態を示す断面図である。 図１７は、被嵌合部の他の実施の形態を示す成形物の側面図である。 図１８は、突当部の形成方法の他の実施の形態を示すフローチャートである。 図１９は、衝撃荷重が加えられたときの変形を説明するためのフレーム部品の断面図である。 図２０は、追加部品が接続されたフレーム部品の断面図である。

以下、本発明に係るロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法およびフレーム部品の一実施の形態を図１～図１９を参照して詳細に説明する。
本発明に係るロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法（以下、単にフレーム部品の製造方法という）は、例えば図１に示すロールフォーミング成形機１を使用して実施することができる。このロールフォーミング成形機１は、図１において最も左に位置するアンコイラ２から金属製の板材３を図１において右側に送り、所定の形状の製品を製造するものである。アンコイラ２には、金属製の板材３がコイル状に巻かれた状態で装着されている。

アンコイラ２より板材３の送り方向の下流側には、先穴プレス４、多段ロール成形機５、溶接／切断機６および後穴プレス７などの装置がこの順序で並べて配置されている。
先穴プレス４は、板材３に穴開け加工や切削加工などの機械加工を施す。
多段ロール成形機５は、多数のロール５ａを使用して板材３を所定の形状に曲げる。
溶接／切断機６は、成形後の板材３の被溶接部に溶接を行い、板材３を所定の長さに切断して長尺状の製品を作る。
後穴プレス７は、成形後の板材３に穴開け加工を含む機械加工を施す。

この実施の形態においては、上述したようなロールフォーミング成形機１を使用して図２および図３に示すフレーム部品１１を成形する場合の一例について説明する。図２および図３に示すフレーム部品１１は、図示していない自動車等の車載部品を支持するための部品や、車体の骨格の一部を構成する部品などとして使用することができるものである。

図２に示すフレーム部品１１は、略矩形の外郭１１ａを有している。外郭１１ａの内方には複数の閉断面（第１～第３の閉断面１２～１４）が形成されている。この実施の形態によるフレーム部品１１は、１枚の金属板材をロールフォーミング成形法によって所定の形状に成形したものである。ロールフォーム成形は、図２において右下側に描かれている板材３の一方の端部１５を外方に残し他方の端部１６を内方に配置するように実施している。この実施の形態によるフレーム部品１１の形状は、他方の端部１６が中央部に位置する断面日の字状の基本形状部１７を含む断面目の字状である。本発明に係るフレーム部品１１は、図４に示すように、基本形状部１７のみによっても構成することができる。なお、一方の端部１５は外側に折り曲げて張出し取付け用フランジを形成できる。

基本形状部１７は、一対の縦壁２１，２２の間に一対の横壁２３，２４と中間の仕切壁２５とを有する断面日の字状に形成されている。図２に示すフレーム部品１１は、一対の縦壁２１，２２を基本形状部１７より下側に延長して基本形状部１７の下方に横壁２６を追加して断面目の字状に形成されている。
一対の縦壁２１，２２とは、板材３の一方の端部１５を含む第１の縦壁２１と、この第１の縦壁２１と対向する第２の縦壁２２である。この実施の形態においては、第１の縦壁２１が本発明でいう「フレーム部品の一の側壁」、「一方の縦壁」に相当する。また、第２の縦壁２２が本発明でいう「他方の縦壁」に相当する。

一対の横壁２３，２４とは、板材３の他方の端部１６となる仕切壁２５を図２において上下方向から挟む第１、第２の横壁である。第１の横壁２３は、図２に示す第１の縦壁２１と第２の縦壁２２の上端部どうしを接続している。
図２に示すフレーム部品１１において基本形状部１７の下方に追加された横壁は、以下においては第３の横壁２６という。第３の横壁２６は、第１の縦壁２１に内側から重なる第１の内側縦壁２７に接続され、この第１の内側縦壁２７を介して第２の横壁２４に接続されている。

仕切壁２５は、複数の閉断面（第１の閉断面１２と第２の閉断面１３）を仕切っており、第１の縦壁２１と協働して断面Ｔ字状の突当部３１を形成している。詳述すると、仕切壁２５の一端部２５ａは、第１の縦壁２１に断面Ｔ字状の突当部３１を構成するように突当てられている。図２に示すフレーム部品１１の仕切壁２５の他端部２５ｂは、第２の縦壁２２に内側から重なる第２の内側縦壁３２に接続されている。図４に示すフレーム部品１１の仕切壁２５の他端部２５ｂは、第１の縦壁２１に内側から重なる第３の内側縦壁３３に接続されている。第３の内側縦壁３３は、仕切壁２５と第２の横壁２４とを接続している。図４に示す第２の横壁２４は、第２の縦壁２２と第３の内側縦壁３３とを接続している。

図２に示すフレーム部品１１と図４に示すフレーム部品１１のいずれにおいても、ロールフォーム成形で成形されているために、板材３が略直角に曲げられて壁どうしが接続される接続部分に隣接して湾曲した形状の湾曲部３４がロールフォーム成形で形成されている。壁どうしが接続される接続部分とは、突当部３１を除いて縦壁と横壁とが重ね合わされ接続される部分（二重壁）である。

フレーム部品１１は、図２および図４に示す形状にロールフォーミング成形法によって成形した後に板材３どうしが重なる重なり部分を溶接することによって形成されている。図２に示すフレーム部品１１における重なり部分とは、第１の縦壁２１と第１の内側縦壁２７とが重なる第１の重なり部分３５と、第２の縦壁２２と第２の内側縦壁３２とが重なる第２の重なり部分３６と、第１の縦壁２１と仕切壁２５とが重なる第３の重なり部分３７である。

図４に示すフレーム部品１１における重なり部分とは、第１の縦壁２１と第３の内側縦壁３３とが重なる第４の重なり部分３８と、第２の縦壁２２と仕切壁２５とが重なる第５の重なり部分３９である。
この実施の形態で用いる板材３の材質は、アルミニウム合金、鉄系合金やその他の金属材料を用いることができる。アルミニウム合金の場合は、鋼鈑よりも板厚が厚くなるため、第１の縦壁２１と仕切壁２５とが重なる第３の重なり部分３７、第２の縦壁２２と仕切壁２５とが重なる第５の重なり部分３９の溶接範囲が広くなり、外側からの溶接が容易となる。溶接は、例えば閉断面の外側から溶接できるレーザー溶接によって行うことができる。

図２に示すフレーム部品１１をロールフォーミング成形法によって成形する際の成形順序は、例えば図５（Ａ）～（Ｉ）および図６（Ａ）～（Ｆ）に示すようになる。ロールフォーミング成形は、図１に示すロールフォーミング成形機１の多段ロール成形機５によって行う。図５（Ａ）～（Ｉ）および図６（Ａ）～（Ｆ）は板材３の長手方向から見た断面図である。

フレーム部品１１を成形するためには、先ず、図５（Ａ）～図５（Ｉ）に示すように、平板状態の板材３の他方の端部１６が曲げられ、仕切壁２５、第２の内側縦壁３２、第２の横壁２４、第１の内側縦壁２７がこの順序で成形される。前記仕切壁２５と第２の内側縦壁３２の間などの湾曲部３４は、剛性や衝突性能に応じて曲率半径を多段ロール成形機５によって調整できる。例えば、仕切壁２５の湾曲部３４の曲率半径を大きく設定すれば断面潰れを促進できる。そして、図６（Ａ）～（Ｆ）に示すように第３の横壁２６、第２の縦壁２２、第１の横壁２３および第１の縦壁２１がこの順序で成形される。特に、図６（Ｂ）で内側側壁と側壁が２重壁を形成し、図６（Ｅ）～（Ｆ）で横壁２３が湾曲部を形成しながら曲げられて第１の縦壁２１を形成しながら仕切壁２５の先端と第１の内側縦壁２７とに重ねられて突当部を形成してロールフォーミング成形が終了する。なお、図６（Ｂ）と図６（Ｃ）の間で、板材３を外郭の外側に閉断面を形成する工程を追加してもよい。また、図６（Ｂ），（Ｆ）のそれぞれの成形中にレーザー溶接を行うこともできる。

本実施例では、上述したようにロールフォーミング成形が行われた後、フレーム部品１１の第１～第３の重なり部分３５～３７が溶接される。第１～第３の重なり部分３５～３７のうち、第１、第２の重なり部分３５，３６は、２枚の板材３が厚み方向に重なって面接触の状態となるから、溶接を簡単に正しく行うことが可能である。しかし、第３の重なり部分３７は、仕切壁２５が第１の縦壁２１に突き当てられてＴ字形状となっており、仕切壁２５が成形時の誤差やスプリングバックなどによって第１の縦壁２１に対して傾斜した場合には、位置決めされず、面接触の状態とはならないおそれがある。

上述したような仕切壁２５の傾斜を防ぐためには、図７および図８に示すように、第１の縦壁２１あるいは第２の縦壁２２に仕切壁２５が嵌合する被嵌合部４１を形成することにより実現できる。この構成を採ることにより、成形過程で仕切壁２５の位置ずれあるいは傾斜が自動的に修正されて突当部３１が正しく形成されるようになる。被嵌合部４１の説明は後述する。

この実施の形態によるロールフォーム成形で成形されたフレーム部品１１の製造方法は、図９のフローチャートで示すように実施される。すなわち、第１の縦壁２１（図４に示すフレーム部品１１においては第２の縦壁２２）に仕切壁２５を突き当てて断面Ｔ字状の突当部３１を形成するステップＳ１と、ロールフォーミング成形機１のインラインもしくはラインの後に仕切壁２５（板材３の他方の端部１６）を側壁{第１の縦壁２１（図４に示すフレーム部品１１においては第２の縦壁２２）}に溶接するステップＳ２とによって実施される。仕切壁２５を第１の縦壁２１（図４に示すフレーム部品１１においては第２の縦壁２２）に溶接する際には、第１および第２の重なり部分３５，３６（図４に示すフレーム部品１１においては第４の重なり部分３８）においても溶接が行われる。

一方、図７および図８に示す被嵌合部４１を使用する場合の製造方法は、図１０のフローチャートで示すように実施される。すなわち、先ず、断面Ｔ字状の突当部３１を形成するステップＳ１より以前に、板材３に仕切壁２５が嵌合する被嵌合部４１を形成するステップＳ１０を実施する。この場合の突当部３１を形成するステップＳ１は、ロールフォーミング成形中に板材３が曲げられることにより、仕切壁２５が第１の縦壁２１に突き当てられて被嵌合部４１に嵌合されることにより実施される。

ここで、被嵌合部４１の構造を詳細に説明する。ここでは図７に示すフレーム部品１１の被嵌合部４１について説明するが、図８に示すフレーム部品１１の被嵌合部４１も同じ構造が採られている。
被嵌合部４１を形成するステップＳ１０においては、図１１に示すように、第１の縦壁２１の側面４２における仕切壁２５と重なる位置に被嵌合部４１を形成する。図１１に示す被嵌合部４１は、仕切壁２５の先端部分が嵌合する溝４３によって形成されている。

この溝４３は、ロールフォーミング成形機１の先穴プレス４において、板材３に例えば切削加工を施すことによって形成することができる。図１１に示す溝４３は、第１の縦壁２１の内側の側面４２に連なる案内形状部４４と、案内形状部４４に接続された溝底部４５とによって形成されている。案内形状部４４は、側面４２から被嵌合部４１の中に向けて延びる傾斜面４４ａによって形成されている。傾斜面４４ａは、被嵌合部４１の外に向かうにしたがって次第に被嵌合部４１の開口幅が広くなるように傾斜している。溝底部４５は、溝４３の深さ方向に延びる側面４５ａと、溝底となる底面４５ｂとによって構成されており、断面コ字形状の溝となるように形成されている。溝底部４５の溝幅は、仕切壁２５の先端部分が嵌合する幅である。なお、案内形状部４４は、図１２に示すように形成することができる。

図１２に示す案内形状部４４は、溝４３の側壁の全域に形成されており、第１の縦壁２１の側面４２から被嵌合部４１の底まで延びている。すなわち、図１２に示す被嵌合部４１は、案内形状部４４からなる側壁と、底面４１ａとからなる溝４３によって形成されている。この案内形状部４４も傾斜面４４ａによって形成されている。
図１１および図１２に示す被嵌合部４１は、切削や成形によって形成することができる。
被嵌合部４１を切削によって形成する場合は、図１３（Ａ）に示すように回転する切削ツール４６を板材３に押し付けて実施する。

被嵌合部４１を成形によって形成する場合は、図１３（Ｂ）に示すように溝形成用のロール４７を板材３に押し付けて実施する。溝形成用のロール４７は、多段ロール成形機５に設けられており、外周部に溝加工部４８が設けられている。このロール４７を板材３に押し付けて回転させることにより、溝加工部４８の形状が板材３に転写されて被嵌合部４１が形成される。なお、前記溝４３は内面のみの凹み形状であったが、この凹みは外面に凸形状として露出してもよい。かつ、露出させることでレーザー溶接の目印にもなる。

図１０に示すフレーム部品１１の製造方法における、突当部を形成するステップＳ１は、多段ロール成形機５で板材３が曲げられる過程で実施される。すなわち、図６（Ｅ）に示す状態から第１の縦壁２１が仕切壁２５に向けて進み、図６（Ｆ）に示すように第１の縦壁２１が仕切壁２５に突き当てられることにより、図１４（Ａ），（Ｂ）中に二点鎖線で示すように第１の縦壁２１が移動し、被嵌合部４１に仕切壁２５が嵌合する。この嵌合の過程において、仕切壁２５の先端に形成されている角部分５１が案内形状部４４に接触し、案内形状部４４が滑る。そして、案内形状部４４が角部分５１に対して滑りながら仕切壁２５が被嵌合部４１の中に導かれる。仕切壁２５が被嵌合部４１に嵌合することにより、断面Ｔ字状の突当部３１が形成される。

図１４（Ａ）に示すように被嵌合部４１に溝底部４５が形成されている場合は、仕切壁２５が嵌合する過程で角部分５１が案内形状部４４を通過した直後に、溝底部４５の隅部分５２に嵌まるようになる。そして、この隅部分５２を中心にして第１の縦壁２１が図において時計方向に傾くようになり、仕切壁２５が溝底部４５に嵌合する。なお、案内形状部４４は嵌合を容易にするとともに位置精度を高めるが、無くてもクリアランスを設定し仕切壁の端面と溝底面とをV字嵌合形状とすれば位置精度も高めることもできる。

図９および図１０に示すフレーム部品１１の製造方法における、溶接するステップＳ２は、第１の縦壁２１（図４に示すフレーム部品においては第２の縦壁２２）における仕切壁２５とは反対側の外方から実施する。すなわち、図１５に示すように、断面Ｔ字状の突当部３１にフレーム部品１１の外方から（仕切壁２５とは反対側から）レーザー光Ｌを照射して実施する。図１５は被嵌合部４１を使用する場合の突当部３１を示しているが、壁面どうしの溶接の場合であっても同様である。

レーザー光Ｌは、第１の縦壁２１の外側の側面５３であって、被嵌合部４１と対応する位置に照射する。このようにレーザー光Ｌが突当部３１に照射されることにより、第１の縦壁２１の一部と仕切壁２５の一部とが溶融して混ざり合い、これらが溶接される。レーザー溶接が行われることにより、図１５中に左下がりのハッチングを施して示す弾頭形状の溶け込み部分５４が生成される。溶け込み部分５４の弾頭形状は、レーザー照射面（側面６３）から仕切壁２５に向けて延びる凸形状である。弾頭形状の溶け込み部分によりレーザー照射方向からの荷重に対して仕切壁２５は倒れやすくなり湾曲部３４に荷重が集中しやすくなり後述する衝撃吸収量が増加できる。

被嵌合部４１は、図１６に示すように形成することができる。図１６に示す被嵌合部４１は、第１の縦壁２１（図４に示すフレーム部品１１においては第２の縦壁２２）を厚み方向に貫通するスリット穴６１によって形成されている。スリット穴６１は、ロールフォーミング成形機１の先穴プレス４で板材３に例えば打ち抜き加工を施すことによって形成することができる。スリット穴６１は、図１７に示すように、フレーム部品１１の長手方向に延びる長穴となるように形成されている。また、このスリット穴６１は、フレーム部品１１の長手方向に所定の間隔をおいて並ぶように形成されている。

この実施の形態を採る場合の仕切壁２５には、スリット穴６１に嵌合する舌片６２が形成されている。この舌片６２は、スリット穴６１と同様に、ロールフォーミング成形機１の先穴プレス４で板材３に例えば打ち抜き加工を施すことによって形成することができる。
このように被嵌合部４１をスリット穴６１によって形成する場合のフレーム部品１１の製造方法は、図１８のフローチャートに示すように実施する。すなわち、突当部３１を形成するステップＳ１より以前に、板材３の端部に舌片６２を形成するステップＳ１１を実施する。スリット穴６１は、被嵌合部を形成するステップＳ１０で形成される。図１８においては、舌片を形成するステップＳ１１が被嵌合部を形成するステップＳ１０の後に記載されているが、これらの加工を先穴プレス４で行う場合は、これらのステップが略同時に実施される。

スリット穴６１と舌片６２とを板材３に形成した後は、突当部３１を形成するステップＳ１において、舌片６２をスリット穴６１に嵌合させる。その後、舌片６２をスリット穴６１の穴壁（図２に示すフレーム部品１１の第１の縦壁２１または図４に示すフレーム部品１１の第２の縦壁２２）に溶接する。この溶接は、スリット穴６１の開口部分に舌片６２が露出しているから、レーザー溶接に限定されることはなく、どのような溶接方法でも実施可能である。なお、このスリット穴６１など穴を突当部３１に形成すると図１５を含み、溶接品質の確認が容易となる。また、舌片６２を延長して側壁の外側で他の部材と接合することもできる。

上述したように構成されたフレーム部品１１の製造方法においては、１枚の板材３にロールフォーム成形を施し、この板材３に溶接を施すことによって隣接する複数の閉断面を形成することができる。このため、この実施の形態によれば、複数の板材３を重ねて溶接する従来の製造方法と較べて複数の閉断面を有するフレーム部品を生産性よく製造することができる。

被嵌合部４１を使用する形態を採る場合は、板材３を成形する過程で板材３の他方の端部１６（仕切壁２５）が第１の縦壁２１（図４に示すフレーム部品１１においては第２の縦壁２２）の被嵌合部４１に嵌合するから、外郭１１ａの内部で板材３の側面に板材３の端部を突き当てて外郭外側から溶接する際、溶接部の位置決めを行っているので正確に溶接を行うことができる。この溶接部の位置決めは成形の過程で自動的に行われるから、簡単に行うことができる。このため、この実施の形態によれば、板材３の他方の端部１６（仕切壁２５）を第１の縦壁２１に突き当てて溶接する際の他方の端部１６の位置決めを簡単に行うことができるから、製造が容易なフレーム部品を提供することができる。

この実施の形態による被嵌合部４１は、第１の縦壁２１の側面４２に連なる案内形状部４４を有している。この実施の形態によるフレーム部品１１の製造方法においては、突当部を形成するステップＳ１（板材３の端部を被嵌合部４１に嵌合させるステップ）において、仕切壁２５の先端に形成されている角部分５１が案内形状部４４に接触しながら案内形状部４４が滑ることにより仕切壁２５が被嵌合部４１の中に導かれる。このため、角部分５１を中心にして第１の縦壁２１が傾き、被嵌合部４１に仕切壁２５が嵌合するようになるから、仕切壁２５が被嵌合部４１に確実に嵌まり込むようになる。

この実施の形態による案内形状部４４は、第１の縦壁２１の側面４２から被嵌合部４１の中に向けて延びる傾斜面４４ａによって形成されている。このため、板材３の仕切壁２５が傾斜面４４ａに対して滑るようにして被嵌合部４１に嵌合するから、嵌合動作が円滑になり、嵌合をより一層正しく行うことができるとともに、成形中に摩耗粉が発生することを防ぐことができる。

被嵌合部４１を形成するステップＳ１０で板材３の側面４２に被嵌合部４１として溝４３を形成し、この溝４３に板材３の他方の端部１６を嵌合させるフレーム部品１１の製造方法によれば、板材３に溝４３を形成するという簡単な加工を施すだけで仕切壁２５の位置決めを行うことができる。このため、実施が容易なフレーム部品の製造方法を実現することができる。また、溝４３の溝壁が板材３の仕切壁２５の移動を規制するから、溝４３を使用することなく単純な突き当て状態で溶接する場合と較べて、溶接強度が低くても仕切壁２５を第１の縦壁２１（図４に示すフレーム部品１１においては第２の縦壁２２）に確実に固定することができる。また、第１の縦壁２１の被嵌合部４１の板厚は、溝４３により減肉されているので、外側から見る際に仕切壁２５との溶接の目印となるため、外側からの溶接位置の把握が容易となる。第１の縦壁２１に覗き穴をあけて被嵌合部４１を確認できるようにしてもよい。

溝４３を板材３に切削加工を施すことにより形成する場合は、ロールフォーミング成形が開始される以前の平板状態の板材３に溝４３を加工することができるから、溝４３の位置、大きさ等を高い精度で形成することができる。

外周部に溝加工部４８が設けられたロール４７を板材３に押し付け、溝加工部４８の形状を板材３に転写して溝４３を形成する場合は、切削加工によって溝４３を形成する場合とは異なり、切削粉が生じることがない。このため、板材３上から切削粉を除去する作業が不要になり、溝加工を容易に行うことができる。

突当部３１を形成するステップＳ１より以前に板材３の他方の端部１６（仕切壁２５）に舌片６２を形成し、この舌片６２をスリット穴６１からなる被嵌合部４１に嵌合させるフレーム部品の製造方法によれば、スリット穴６１の開口部分から溶接を行うことができる。このため、最適な溶接方法を採用して溶接を確実に行うことができる。

板材３の他方の端部１６（仕切壁２５）と板材３（第１の縦壁２１）との溶接をレーザー溶接によって行い、レーザー溶接による溶け込み部分５４の形状がレーザー照射面（側面５３）から板材３の端部に向けて延びる弾頭形状である場合は、溶接強度が高い断面Ｔ字状の突当部３１を形成することができる。

上述した実施の形態においては、アルミニウム合金製の板材３を使用し、この板材３をロールフォーミング成形法によって所定の形状に曲げている。板材３の材料としてアルミニウム合金を使用すると、鋼材を使用する場合と較べて厚みの厚い板材３を使用することができる。このため、被嵌合部４１に板材３の他方の端部１６が確実に嵌合するから、板材３の他方の端部１６の位置決めをより一層確実に行うことができる。アルミニウム材の適用により、フレーム部品１１の軽量化にも資する。

この実施の形態によるフレーム部品１１は、１枚の金属製の板材３によって一対の縦壁（第１の縦壁２１と第２の縦壁２２）の間に一対の横壁（第１の横壁２３と第２の横壁２４）と中間の仕切壁２５とを有する断面日の字状となるように形成された基本形状部１７を有するフレーム部品である。仕切壁２５の一端部２５ａは、一方の縦壁（第１の縦壁２１あるいは第２の縦壁２２）に断面Ｔ字状の突当部３１を構成するように突当てられて一方の縦壁に溶接されているとともに、他端部２５ｂは、湾曲した形状に形成されて他方の縦壁（第２の縦壁２２、第１の縦壁２１）に内側から重なって溶接された内側縦壁（第２の内側縦壁３２、第３の内側縦壁３３）に接続されている。内側縦壁および各々の縦壁と各々の横壁との接続部は、それぞれ湾曲した形状に曲げられて湾曲部３４をへて前記内側縦壁と前記縦壁は重ねて接続した２重壁を構成している。

このように構成されたフレーム部品１１によれば、第１または第２の縦壁２１，２２に側方から衝撃荷重が加えられたときに第１～第３の横壁２３，２４，２６と仕切壁２５とが変形して衝撃エネルギーを吸収することができる。例えば、図１９に示すように、フレーム部品１１の第１の縦壁２１に側方から衝撃荷重Ｆが加えられると、第１の縦壁２１が図中に二点鎖線Ａ，Ｂで示すように第２の縦壁２２に近付くように変位する。このとき、仕切壁２５は、前記内側縦壁と前記縦壁は重ねて接続した２重壁で強固に支持されているため、湾曲部３４に応力を集中させ曲率半径が拡大するように変形させる。この仕切壁２５の湾曲部３４がトリガーとなり、他の第１～第３の横壁２３，２４，２６は、湾曲部３４の曲率半径が拡大するように傾く。
このように多数の湾曲部３４で曲率半径が拡大して各壁が全体的に変形することになり、エネルギー吸収量が飛躍的に増大する。

フレーム部品１１は、図示してはいないが、バッテリハウジングのクロスメンバ、サイドフレーム、車体骨格のサイドシル、フロアクロスメンバ、フロントサイドフレーム、センタピラーなど、長尺のフレーム部品として使用することができる。なお、図３のような直線状に限らず、ロールフォーム成形で湾曲することもできる。

本発明に係るフレーム部品１１には、図２０に示すように閉断面構成体７１を溶接することができる。図２０に示す閉断面構成体７１は、アルミニウム合金を材料として押出成形法あるいはロールフォーミング成形法によって角筒状に形成されており、角筒７２の底壁７２ａを構成する部分から側方に突出する取付板７３を有している。取付板７３は、フレーム部品１１の第３の横壁２６に重ねて溶接されている。
図２０に示す構成を採ることにより、バッテリハウジングをサイドシル下面に閉断面構成体７１を介し取付けできるとともに、この閉閉断面構成体７１が位置する側方から衝突荷重が加えられた場合において衝撃エネルギーの吸収量がより一層増大する。

１…ロールフォーミング成形機、３…板材、１１…フレーム部品、１１ａ…外郭、１２…第１の閉断面、１３…第２の閉断面、１４…第３の閉断面、１５…一方の端部、１６…他方の端部、２１…第１の縦壁（側壁）、２２…第２の縦壁（側壁）、２５…仕切壁、３１…突当部、３２…第２の内側縦壁、３３…第３の内側縦壁、３４…湾曲部、４２…側面、４３…溝、４４…案内形状部、４４ａ…傾斜面、４６…切削ツール、４７…ロール、５１…角部分、５４…溶け込み部分、６１…スリット穴、６２…舌片、 Ｌ…レーザー光、 Ｓ１…突当部を形成するステップ 、Ｓ２…溶接するステップ、Ｓ１１…舌片を形成するステップ、４１…被嵌合部、Ｓ１０…被嵌合部を形成するステップ。

Claims (13)

1. 一方の端部と他方の端部を有する金属からなる板材を一方の端部を外方に残し他方の端部を内方に配置するようにロールフォーム成形して複数の閉断面を内方に形成する略矩形の外郭を有するフレーム部品の製造方法であって、前記フレーム部品の一の側壁に前記複数の閉断面を仕切る前記板材の前記他方の端部を突き当てて断面Ｔ字状の突当部を形成するステップと、
   前記他方の端部が突き当てられた前記側壁における前記他方の端部とは反対側の外方から溶接を施して前記他方の端部を前記側壁に溶接するステップとを有し、
   前記断面Ｔ字状の突当部を形成するステップより以前に、前記板材に前記他方の端部が嵌合する被嵌合部を形成するステップを実施し、
   前記断面Ｔ字状の突当部を形成するステップは、前記板材を曲げることにより、前記他方の端部を前記側壁に突き当てて前記被嵌合部に嵌合させて実施することを特徴とするロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法。
2. 請求項１に記載したロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法において、
   前記被嵌合部は、前記側壁の側面に連なる案内形状部を有し、
   前記突当部を形成するステップにおいて、前記端部の先端に形成されている角部分が前記案内形状部に沿って滑ることにより前記端部が前記被嵌合部の中に導かれることを特徴とする突当部のロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法。
3. 請求項２に記載したロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法において、
   前記案内形状部は、前記側面から前記被嵌合部の中に向けて延びる傾斜面によって形成されていることを特徴とする突当部のロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法。
4. 請求項１に記載したロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法において、
   前記被嵌合部を形成するステップにおいて、前記板材の側面に前記被嵌合部として溝を形成し、
   前記端部を前記被嵌合部に嵌合させるステップにおいて、前記端部を前記溝に嵌合させることを特徴とする突当部のロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法。
5. 請求項４に記載したロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法において、
   前記溝は、前記板材に切削加工を施すことにより形成することを特徴とする突当部のロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法。
6. 請求項４に記載したロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法において、
   前記溝は、外周部に溝加工部が設けられたロールを前記板材に押し付けて回転させ、前記溝加工部の形状を前記板材に転写して形成することを特徴とする突当部のロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法。
7. 請求項１に記載したロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法において、
   さらに、前記突当部を形成するステップより以前に、前記板材の前記端部に舌片を形成するステップを有し、
   前記被嵌合部を形成するステップにおいて、前記板材を厚み方向に貫通するスリット穴を前記被嵌合部として形成し、
   前記突当部を形成するステップにおいて、前記舌片を前記スリット穴に嵌合させることを特徴とする突当部のロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法。
8. 請求項１に記載したロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法において、
   前記端部を前記被嵌合部に溶接するステップは、レーザー溶接によって行い、
   前記レーザー溶接による溶け込み部分の形状は、レーザー照射面から前記端部に向けて延びる弾頭形状であることを特徴とする突当部のロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法。
9. 請求項１に記載したロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法において、
   前記板材はアルミニウム合金によって形成されたものを使用し、
   前記突当部を形成するステップは、ロールフォーミングによって実施することを特徴とする突当部のロールフォーム成形で成形されたフレーム部品の製造方法。
10. １枚の金属板材によって一対の縦壁の間に一対の横壁と中間の仕切壁とを有する断面日の字状を含むように形成されたフレーム部品であって、
    前記仕切壁の一端部は、一方の縦壁に断面Ｔ字状の突当部を構成するように突当てられて前記一方の縦壁に溶接されているとともに、他端部は、湾曲した形状に形成されて他方の縦壁に内側から重なって溶接された内側縦壁に連続し、
    前記内側縦壁と前記縦壁は重ねて接続した２重壁を構成し、
    前記内側縦壁および各々の前記縦壁と各々の前記横壁との接続部は、それぞれ湾曲した形状に曲げられ、
    前記一方の縦壁には、前記仕切壁の前記一端部が篏合する被嵌合部が形成されており、
    前記仕切壁の前記一端部は、前記被嵌合部に篏合した状態で溶接されていることを特徴とするフレーム部品。
11. 請求項１０に記載したフレーム部品において、
    前記被嵌合部は溝によって形成されていることを特徴とするフレーム部品。
12. 請求項１０に記載したフレーム部品において、
    前記被嵌合部は、前記一方の縦壁を厚み方向に貫通するスリット穴によって形成されており、
    前記仕切壁の前記一端部には、前記スリット穴に嵌合する舌片が形成されていることを特徴とするフレーム部品。
13. 請求項１０に記載したフレーム部品において、
    前記被嵌合部は、前記一方の縦壁の側面に連なる案内形状部を有し、
    前記案内形状部は、前記側面から前記被嵌合部の中に向けて延びる傾斜面によって形成されていることを特徴とするフレーム部品。

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