JP7450456B2

JP7450456B2 - 構造部材の製造方法

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Publication number: JP7450456B2
Application number: JP2020086796A
Authority: JP
Inventors: 辰宗森
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2020-05-18
Filing date: 2020-05-18
Publication date: 2024-03-15
Anticipated expiration: 2040-05-18
Also published as: JP2021181101A; WO2021235188A1

Description

本発明は、構造部材の製造方法に関する。

従来、構造部材の製造方法としては、例えば特許文献１（特開平３－３２９９０号公報）に開示されているように、センターピラー内の空間に発泡ウレタンを充填した後、塗装工程の熱で発泡ウレタンを発泡させるものがある。

上記センターピラーは、センターピラー外の空間をセンターピラー内の空間に連通させるための貫通孔を有する。上記発泡ウレタンは、上記貫通孔を介してセンターピラー内の空間に充填される。

特開平３－３２９９０号公報

上記センターピラーの所定部分を拡大変形させて、拡大した所定部分内で発泡ウレタンを発泡させる場合、発泡ウレタンを発泡させる工程とは別にセンターピラーの所定分を変形させる工程が必要となるので、製造工程が複雑になるという問題がある。

本発明は、構造部材の製造方法において、製造工程の複雑化を抑制することを課題とする。

本発明の第１の態様は、筒部材内に発泡材を挿入すると共に、軸方向において上記発泡材を第１，第２保持部材で挟んで保持する第１工程と、上記第１，第２保持部材の軸方向の移動を規制した状態で、上記発泡材を加熱して発泡させ、上記発泡材の発泡圧で上記筒部材の所定部分を拡大変形させる第２工程とを備え、
上記第１工程では、上記筒部材と上記発泡材との間に減衰材を配置し、
上記第２工程後、上記減衰材の損失係数は、上記発泡材の損失係数よりも大きくなる、構造部材の製造方法を提供する。

ここで、上記軸方向とは、筒部材の軸方向を意味する。

上記製造方法によれば、上記発泡材を加熱して発泡させ、発泡材の発泡圧で筒部材の所定部分を拡大変形させるので、上記発泡材の発泡と、筒部材の所定部分の拡大変形とを、第２工程で行うことができるので、製造工程が簡単になる。

また、上記所定部分内で発泡材を発泡させるので、所定部分の剛性を向上させることができる。

上記筒部材としては、例えば、発泡材の発泡圧で変形可能な強度を有する筒部材が使用される。別の言い方をすれば、上記発泡材としては、例えば、筒部材の所定部分を発泡圧で変形可能な発泡材が使用される。

上記拡大変形は、所定部分の各部が径方向外側（上記軸方向に垂直な方向において筒部材外に向かう側）へ均一または略均一に膨出するような変形と、所定部分の各部が径方向外側に不均一に膨出するような変形とを含む。

上記所定部分は、筒部材の任意の部分を指すが、例えば、変形を受け易い位置に設定されたり、他の部材に接合される位置に設定されたりする。
上記減衰材が筒部材と発泡材との間に位置することにより、筒部材の振動を減衰させることができる。
上記減衰材は、例えば、筒部材と発泡材との間の全周に渡って配置される１つの環状の部材、または、筒部材と発泡材との間において周方向に所定間隔を空けて配列される複数の部材で構成される。

上記第１，第２保持部材の少なくとも一方は、機械式または油圧式の駆動装置で上記軸方向に移動可能となるようにしてもよい。

上記第１，第２保持部材の少なくとも一方を駆動装置で駆動可能にすることにより、発泡材の保持を容易に解除することができる。

また、上記駆動装置が機械式または油圧式であることにより、第１，第２保持部材の軸方向の移動の規制を強固にすることができる。

上記筒部材の上記所定部分は、上記第１工程前に変形加工が施された部分となるようにしてもよい。

上記筒部材において変形加工（例えば、拡管加工、縮管加工など）を施した部分は剛性が低下して、その部分の振動が悪化する懸念があるが、その部分内に発泡材を配置することにより、そのような懸念を低減することができる。

上記発泡材の加熱は、上記筒部材の上記所定部分を取り囲む加熱部材で行うようにしてもよい。

上記加熱部材で発泡材を加熱することにより、発泡材の各部を均一または略均一に加熱して、発泡材の加熱ムラを低減することができる。

上記第１，第２保持部材の外周面に、上記筒部材の内周面と第１，第２保持部材の外周面との間をシールする第１，第２Ｏリングを取り付けるようにしてもよい。

上記発泡材として液状の発泡材を使用する場合、筒部材の内周面と第１，第２保持部材の外周面との間から発泡材が漏れ出ると、第１保持部材と第２保持部材との間の発泡材が不足して、筒部材の拡大変形が不十分になってしまう。この場合、第１，第２保持部材の外周面に第１，第２Ｏリングを取り付けることにより、筒部材の内周面と第１，第２保持部材の外周面との間から発泡材が漏れ出るのを防ぐことができる。その結果、上記筒部材を十分に拡大変形させることができる。

本発明の構造部材の製造方法は、発泡材を加熱して発泡させ、発泡材の発泡圧で筒部材の所定部分を拡大変形させるので、製造工程の複雑化を抑制できる。

本発明の第１実施形態の構造部材の模式断面図。図１のII－II線矢視の模式断面図。図１の構造部材の製造方法の工程の模式断面図。図３の工程の次工程の模式断面図。図４の工程の次工程の模式断面図。図５の工程の次工程の模式断面図。図６の工程の次工程の模式断面図。第１実施形態の製造方法の変形例の工程の模式断面図。本発明の第２実施形態の構造部材の模式断面図。図９のＸ－Ｘ線矢視の模式断面図。図９の構造部材の製造方法の工程の模式断面図。図１１の工程の次工程の模式断面図。図１２の工程の次工程の模式断面図。図１３の工程の次工程の模式断面図。図１４の工程の次工程の模式断面図。本発明の第３実施形態の構造部材の製造方法の工程の模式断面図。図１６の工程の次工程の模式断面図。図１７の工程の次工程の模式断面図。図１８の工程の次工程の模式断面図。図１９の工程の次工程の模式断面図。ステアリングサポートの斜視図。

以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略することがある。

〔第１実施形態〕
図１は、円筒部材２の軸方向を含む平面で切った構造部材１の模式断面図である。また、図２は、図１のII－II線矢視から見た模式断面図である。

構造部材１は、図１，図２に示すように、円筒部材２と、この円筒部材２内に配置された発泡材３とを備えている。なお、円筒部材２は筒部材の一例である。

円筒部材２は、純アルミニウムまたはアルミニウム合金のようなアルミニウム材からなる押し出し材である。より詳しく説明すると、円筒部材２は、第１非拡管部２１、第２非拡管部２２および非拡管部２３を有する。この円筒部材２の中心軸Ｌ１に沿う方向（以下、「軸方向」という。）に沿って、第１非拡管部２１、第２非拡管部２２および拡管部２３が、この順で並んでいる。第２非拡管部２２は、第１非拡管部２１から上記軸方向に所定間隔を空けて設けられている。第１，第３非拡管部２１，２３は、拡管成形されている一方、第２非拡管部２２および拡管部２３は、拡管成形されている。なお、第１非拡管部２１は第１筒部の一例である。第２非拡管部２２は第２筒部の一例である。拡管部２３は第３筒部の一例である。また、拡管部２３の筒部材の所定部分の一例である。

拡管部２３は、第１非拡管部２１と第２非拡管部２２との間に設けられている。拡管部２３の一端部は第１非拡管部２１の一端部に連なる。一方、拡管部２３の他端部は第２非拡管部２２の一端部に連なる。なお、第１，第２非拡管部２２の他端部には開口が設けられている。

また、拡管部２３は、発泡材３の略全部を取り囲んでいる。拡管部２３の外周は第１，第２非拡管部２１，２２の外周よりも長くなっている。すなわち、拡管部２３の外径は第１，第２非拡管部２１，２２の外径よりも大きくなっている。より詳しく説明すると、拡管部２３の外径は、軸方向の中央付近で最も大きく、その中央付近から第１，第２非拡管部２１，２２に近づくにつれて徐々に小さくなっている。なお、第１，第２非拡管部２１，２２は互いに同じまたは略同じ外径を有する。

発泡材３は、後述する発泡材１０３を加熱することで得られ、体積が発泡材１０３のよりも大きくなっている。この発泡材３は、拡管部２３の内周面の全周に渡って密着し、第１，第２非拡管部２１，２２の他端部の開口から視認可能である。発泡材３の第１端面3ａは、第１非拡管部２１の内周面で確定される空間に面する一方、発泡材３の第２端面３ｂは、第２非拡管部２２の内周面で確定される空間に面する。発泡材３の軸方向の長さは、円筒部材２の軸方向の長さよりも短く、かつ、拡管部２３の軸方向の長さよりも若干長くなっている。

以下、図３～図７を用いて、構造部材１の製造方法について説明する。

まず、図３に示すように、プレス機の固定部（図示せず）に固定されて移動不可能な例えば円柱形状の第１保持部材４を準備する。

第１保持部材４は、後述するプレス圧を受けるための端面４ａを有する。この端面４ａは、第１保持部材４の中心軸Ｌ２に垂直な平坦面となるように形成されている。また、第１保持部材４の外径は、円筒部材１０２（図２示す）の内径よりも小さくなるように設定されている。

次に、図４に示すように、円筒部材２にするための円筒部材１０２を第１保持部材４側に移動させて、円筒部材１０２の一端部内に第１保持部材４の一部を挿入する。この挿入により、第１保持部材４の中心軸Ｌ２が円筒部材１０２の中心軸Ｌ３と一致する。また、円筒部材１０２に対する第１保持部材４の端面４ａの位置は、拡管部２３（図１に示す）を成すべき場所に基づいて設定される。

円筒部材１０２は、拡管部２３が形成されていないので、各部の断面形状は同じまたは略同じになっている。すなわち、円筒部材１０２の一端部、中央部および他端部は、互いに略同じ外径を有すると共に、互いに同じまたは略同じ内径を有する。

また、円筒部材１０２の一端部内に第１保持部材４の一部を挿入した後、位置固定装置（図示せず）で円筒部材１０２の位置を固定してもよい。この固定により、円筒部材１０２と第１保持部材４との位置関係の変化を防げる。

次に、図５に示すように、円筒部材１０２内に例えば固形の発泡材１０３を挿入する。このとき、第１保持部材４に発泡材１０３を突き当て、円筒部材１０２の所定部分内に発泡材１０３を配置する。なお、円筒部材１０２の所定部分は、後工程の加熱で拡管すべき部分である。

発泡材１０３は、例えば、円柱形状に成形されて熱膨張性マイクロカプセルを含む発泡性プラスチックから成る。この熱膨張性マイクロカプセルは、例えば、液状の炭化水素と、この炭化水素を内包するガスバリア性樹脂製のカプセルとを有する。熱膨張性マイクロカプセルを加熱すると、カプセルが軟化すると共に、炭化水素が気化して膨張する。また、発泡性プラスチックにおける発泡性マイクロカプセルの含有率、発泡性マイクロカプセルの形状、発泡性マイクロカプセルの材料などは、円筒部材１０２の所定部分を拡管可能に設定される。

また、発泡材１０３は、第１保持部材４側に第１端面１０３ａを有する一方、第１保持部材４側とは反対側に第２端面１０３ｂを有する。第１，第２端面１０３ａ，１０３ｂは、発泡材１０３の中心軸Ｌ４に垂直な平坦面である。発泡材１０３が円筒部材１０２の内周面を摺動するように、発泡材１０３の外径が設定されている。別の言い方をすれば、発泡材１０３の外径は、発泡材１０３が円筒部材１０２の内周面の全周に対して隙間が生じないように設定される。

また、円筒部材１０２内に発泡材１０３を挿入すると、第１保持部材４の中心軸が円筒部材１０２の中心軸Ｌ３と一致する。

次に、図６に示すように、例えばニクロム線から成る加熱コイル５を円筒部材１０２側に移動させて、円筒部材１０２の所定部分を加熱コイル５で取り囲む。このとき、加熱コイル５は円筒部材１０２に接触しない。より詳しく説明すると、加熱コイル５の内径は、拡管部２３の最大外径よりも大きくなるように設定されている。なお、加熱コイル５は、電源（図示せず）に電気的に接続されている。また、加熱コイル５は、加熱部材の一例である。

次に、図７に示すように、プレス機の油圧シリンダ７で例えば円柱形状の第２保持部材６を駆動して、円筒部材１０２の他端部内に第２保持部材６の一部を挿入する。この挿入は、第２保持部材６の中心軸Ｌ５が円筒部材１０２の中心軸Ｌ３と一致するように行われる。このとき、第２保持部材６を発泡材１０３に突き当て、筒部材１０２の軸方向において発泡材１０３を第１，第２保持部材４，６で挟んで保持する。また、油圧シリンダ７で発泡材１０３に付与するプレス圧は、発泡材１０３の発泡圧で第２保持部材６が動かないように設定される。なお、油圧シリンダ７は油圧式の駆動装置の一例である。

第２保持部材６は、第１保持部材４と同じ形状を呈する。この第２保持部材４は、発泡材１０３にプレス圧を付与するための端面４ａを有する。この端面６ａは、第２保持部材６の中心軸Ｌ５に垂直な平坦面となるように形成されている。また、第２保持部材６の外径は、円筒部材１０２の内径よりも小さくなるように設定されている。

また、第１，第２保持部材４，６による発泡材１０３の保持は、発泡材１０３の第１，第２端面１０３ａ，１３２が第１，第２保持部材４，６の端面４ａ，６ａに密着するように行われる。

油圧シリンダ７は、シリンダ本体７１およびピストンロッド７２を有する。シリンダ本体７１内には、シリンダ本体７１が延在する方向に沿って往復運動可能なピストン（図示せず）が配置されている。ピストンロッド７２の一端部は上記ピストンに連結している一方、ピストンロッド７２の他端部は第２保持部材６に連結している。

最後に、第１，第２保持部材４，６の軸方向の移動を規制した状態で、加熱コイル５に通電して、発泡材１０３を所定温度で所定時間加熱して発泡させる。これにより、発泡材１０３の発泡圧で筒部材１０３の所定部分が円筒部材１０２の径方向外側に膨張する。

このように、発泡材１０３を加熱して発泡させ、発泡材１０３の発泡圧で円筒部材１０２の所定部分を拡大変形させるので、発泡材１０３の発泡と、円筒部材１０２の所定部分の拡大変形とを、一工程で行うことができる。したがって、構造部材１の製造工程の複雑化を抑制することができる。

また、円筒部材１０２の所定部分内で発泡材１０３を発泡させるので、その所定部分の剛性を向上させることができる。

第２保持部材６は油圧シリンダ７で駆動できるので、発泡材３から第２保持部材６を離間させて、発泡材３の保持を容易に解除することができる。

また、第２保持部材６の軸方向の移動の規制は油圧シリンダ７で強固に行える。

上記第１実施形態では、円筒部材２は、アルミニウム合金で形成されていたが、例えば、アルミニウム合金以外の金属（例えば鉄またはハイテンション鋼）で形成されてもよい。

上記第１実施形態では、構造部材１は、円筒部材２を備えていたが、例えば、四角筒部材などのような角筒部材、または、断面の外形が直線と曲線とで構成される筒部材を備えるようにしてもよい。

上記第１実施形態では、第１，第２非拡管部２１，２２の他端部は開口していたが、その開口は他の部材で閉鎖されてもよい。

上記第１実施形態では、第１，第２保持部材４，６は、円柱形状あったが、円筒部材１０２内に挿入可能な形状であれば、他の形状（例えば四角柱形状）にしてもよい。

上記第１実施形態では、加熱コイル５を移動させて、円筒部材１０２の周囲に加熱コイル５を配置していたが、第１保持部材４および円筒部材１０２を移動させて、円筒部材１０２の周囲に加熱コイル５を配置するようにしてもよい。このようにする場合、例えば、第１保持部材４は、プレス機の固定部に固定せずに、油圧シリンダで駆動されるようにしてもよい。

上記第１実施形態では、発泡材１０３の一例として、発泡性プラスチックを用いていたが、例えば発泡ビーズなどを用いてもよい。

上記第１実施形態では、発泡材１０３は、円柱形状に成形されていたが、他の形状に成形されてもよい。発泡材１０３を他の形状に成形する場合、発泡材１０３の形状は、円筒部材１０２の形状に対応させるのが好ましい。例えば、円筒部材１０２の内周面で確定される空間の断面形状を四角にするのであれば、発泡材１０３の断面形状も四角とする。

上記第１実施形態では、固形の発泡材１０３を用いていたが、例えば硬質ポリウレタンフォームなどの液状の発泡材を用いてもよい。この液状の発泡材を用いる場合、図７に示すように、第１，第２保持部材４，６の外周面に、円筒部材１０２の内周面と第１，第２保持部材４，６の外周面との間をシールする第１，第２Ｏリング８，９を取り付けてもよい。このようにした場合、第１保持部材４と第２保持部材６との間に充填した液状の発泡材の量が減少するのを抑制できる。その結果、円筒部材１０２を十分に拡大変形させることができる。

第１，第２Ｏリング８，９は、耐熱ゴムで形成されてもよいし、金属で形成されてもよい。また、第１Ｏリング８の材質は、第２Ｏリング９と同じにしてもよいし、異なるようにしてもよい。

上記第１実施形態では、油圧シリンダ７で第２保持部材６を駆動していたが、モータおよび歯車などで構成される機械式の駆動装置で第２保持部材６を駆動するようにしてもよい。

上記第１実施形態では、第１，第２保持部材４，６の材料は、特に説明しなかったが、発泡材１０３の発泡圧で変形し難い耐熱材料でもよい。例えば、筒状部材１０２よりも高強度の金属を第１，第２保持部材４，６の材料としてもよい。

上記第１実施形態では、円筒部材１０２は、加熱コイル５で輻射加熱するようにしていたが、例えば誘導加熱するようにしてもよい。

上記第１実施形態では、拡管部２３は、円筒部材１０２において変形加工が施されていない部分に設けたが、円筒部材１０２の一部を変形加工した後、その一部に設けてもてよい。

上記第１実施形態では、構造部材１の製造方法は、図３～図７の順に行われていたが、この順に限定されず、工程の順番は適宜変更してもよい。例えば、円筒部材１０２内に発泡材１０３を挿入した後、円筒部材１０２の一端部内に第１保持部材４の一部を挿入するような変更をしてもよい。また、円筒部材１０２の他端部内に第２保持部材６の一部を挿入した後、加熱コイル５を円筒部材１０２側に移動させるような変更をしてもよい。

上記第１実施形態において、油圧シリンダ７のプレス圧、加熱コイル５の加熱温度，加熱時間などは、例えば加工時間の削減を目的として適宜変更され得る。

〔第２実施形態〕
図９は、円筒部材２の中心軸Ｌ１を含む平面で切った構造部材２０１の模式断面図である。また、図１０は、図９のＸ－Ｘ線矢視から見た模式断面図である。なお、図９，図１０では、図１，図２の構成部と同一または略同一のものについては、図１，図２の構成部と同じ参照番号を付している。また、図１，図２の構成部と同一または略同一の構成部については、説明を簡単にするか、省略することがある。

構造部材２０１は、円筒部材２と発泡材３との間に減衰材２１０を備えている点が、上記第１実施形態と異なり、その他は上記第１実施形態と同様に形成されていている。より詳しく説明すると、上記第２実施形態の円筒部材２は、上記第１実施形態の円筒部材２と材質および形状が同一である。一方、発泡材３は、上記第１実施形態の発泡材３よりも体積が少し小さいだけで、上記第１実施形態の発泡材と同じ材質である。

減衰材２１０は、円筒形状を成し、軸方向に延びている。減衰材２１０の軸方向の長さは、円筒部材２の軸方向よりも短い。減衰材２１０は、発泡材３の第１端面３ａと面一になっている第１端面２１０ａと、発泡材３の第２端面３ｂと面一になっている第２端面２１０ｂとを有する。減衰材２１０の大部分は、拡管部２３の内周面の全部に全周に渡って密着している。また、減衰材２１０の残りの一部は、第１，第２非拡管部２１，２２のそれぞれの内周面の一部に全周に渡って密着している。また、減衰材２１０は、例えば、ポリウレタンまたはエポキシ系の樹脂で形成されている。

また、減衰材２１０の損失係数は、円筒部材２の損失係数よりも大きくなるように設定されている。ここで、上記損失係数とは、制振特性の評価指標の一つであり、損失係数が大きいほど制振特性が高いことを示す。損失係数の大きさは、部材の材質および厚さなどに依存する。一般に、柔軟な材質ほど損失係数は大きく、厚い部材ほど損失係数は大きい。そうすると、構造部材１の曲げ剛性および制振特性の改善の観点から言えば、減衰材２１０は、円筒部材２よりも、柔軟な材質（ヤング率が低い）で厚いのが好ましい。

以下、図１１～図１５を用いて、構造部材２０１の製造方法について説明する。

まず、図１１，図１２に示すように、プレス機の固定部に第１保持部材４を固定した後、円筒部材１０２の一端部内に第１保持部材４の一部を挿入する。すなわち、図３，図４の工程と同様の工程を行う。

次に、図１３に示すように、円筒部材１０２内に、発泡材１０３を減衰材３１０と一緒に挿入する。この挿入前、減衰材３１０の径方向内側に発泡材１０３を嵌め込んで、発泡材１０３の第１，第２端面１０３ａ，１０３ｂと減衰材３１０の第１，第２端面３１０ａ，３１０ｂとを面一にしている。また、発泡材１０３の第１端面１０３ａと減衰材３１０の第１端面３１０ａとが第１保持部材４の端面４ａに接触することにより、発泡材１０３および減衰材３１０が位置決めされる。すなわち、円筒部材１０２の所定部分内への発泡材１０３および減衰材３１０の配置が完了する。なお、円筒部材１０２の所定部分は、後工程の加熱で拡管すべき部分である。

次に、図１４に示すように、加熱コイル５を円筒部材１０２側に移動させて、円筒部材１０２の所定部分を加熱コイル５で取り囲む。すなわち、すなわち、図６の工程と同様の工程を行う。

次に、図１５に示すように、プレス機の油圧シリンダ７で第２保持部材６を駆動して、円筒部材１０２の他端部内に第２保持部材６の一部を挿入する。この挿入は、第２保持部材６の中心軸Ｌ５が円筒部材１０２の中心軸Ｌ３と一致するように行われる。このとき、第２保持部材６を発泡材１０３に突き当て、筒部材１０２の軸方向において発泡材１０３を第１，第２保持部材４，６で挟んで保持する。また、油圧シリンダ７で発泡材１０３に付与するプレス圧は、発泡材１０３の発泡圧で第２保持部材６で動かないように設定される。また、上記プレス圧の付与時、発泡材１０３の第２端面１０３ｂと減衰材３１０の第２端面３１０ｂとが第２保持部材６の端面６ａに接触する。

このように、発泡材１０３を加熱して発泡させ、発泡材１０３の発泡圧で円筒部材１０２の所定部分を拡大変形させるので、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏する。

また、円筒部材１０２の所定部分と１０３との間に減衰材３１０を配置するので、拡管後、減衰材２１０が、拡管部２３の内周面の全部と、第１，第２非拡管部２１，２２のそれぞれの内周面の一部とに密着する。したがって、円筒部材２の振動を減衰させることができる。

上記第２実施形態では、円筒部材２と発泡材３との間の全周に渡って配置される減衰材２１０を用いていたが、その間の大部分にだけ配置される減衰材を用いてもよい。例えば、円筒部材２と発泡材３との間において周方向に所定間隔を空けて配列される複数の減衰材を用いてもよい。

上記第２実施形態では、減衰材３１０の外周面には、接着剤を塗布していなかったが、接着剤を塗布してもよい。

上記第２実施形態では、円筒部材１０２内に、発泡材１０３を減衰材３１０と一緒に挿入していたが、円筒部材１０２内に減衰材３１０を挿入した後、減衰材３１０の径方向内側に発泡材１０３を嵌め込んでもよい。

上記第２実施形態では、円筒部材１０２の所定部分（拡管変形させる部分）は、変形加工が施されていなかったが、例えば、円筒部材１０２の所定部分および他の部分を拡管した後、その所定部分内に発泡材および減衰材を配置してもよい。このようにした場合、上記所定部分の振動が悪化する懸念を低減することができる。

〔第３実施形態〕
以下、図１６～図２０を用いて、構造部材２０１の製造方法について説明する。なお、図１６～図２０では、図１２～図１５の構成部と同一または略同一のものについては、図１２～図１５の構成部と同じ参照番号を付している。また、図１２～図１５の構成部と同一または略同一の構成部については、説明を簡単にするか、省略することがある。

まず、図１６に示すように、例えば作業台（図示せず）上に、凹部４１１が上面に形成された下金型４０１を載せる。なお、下金型４０１は、第１保持部材の一例である。

凹部４１１は、円柱形状の凸部４１１ａと、この凸部４１１ａの周囲に設けられた溝４１１ｂと、下規制面４１１ｃとを有する。

凸部４１１ａの形状は、円筒部材１０２の内周面で確定される空間の形状に対応している。別の言い方をすると、凸部４１１ａは、円筒部材１０２内に嵌め込めるように形成されている。また、凸部４１１ａの上面は、第１保持部材４の端面４ａと同様に平坦面にしている。

溝４１１ｂは、上から見た形状が円形状を呈し、円筒部材１０２の一端部を嵌め込むことができるように形成されている。

下規制面４１１ｃは、所定軸を中心にして円弧を回転させて得られる面と同じ形状を呈する。この下規制面４１１ｃは、円筒部材１０２の所定部分が所定量を超えて膨出するのを規制する役割を果たす。

次に、図１７に示すように、溝４１１ｂに、円筒部材１０２の一端部を嵌め込むと共に、円筒部材１０２内に凸部４１１ａを嵌め込む。

次に、図１８に示すように、円筒部材１０２内に、発泡材１０３を減衰材３１０と一緒に挿入する。このとき、発泡材１０３の第１端面１０３ａと減衰材３１０の第１端面３１０ａとが凸部４１１ａの上面に接触することにより、発泡材１０３および減衰材３１０が位置決めされる。すなわち、円筒部材１０２の所定部分内への発泡材１０３および減衰材３１０の配置が完了する。なお、円筒部材１０２の所定部分は、後工程の加熱で拡管すべき部分である。

次に、図１９に示すように、下金型４０１上に上金型４０２を載せる。この上金型４０２の下面には、下金型４０１と同様に凹部４２１が形成されている。なお、上金型４０２は、第２保持部材の一例である。

凹部４２１は、凸部４２１ａ、溝４２１ｂおよび上規制面４２１ｃを有する。この凸部４２１ａ、溝４２１ｂおよび上規制面４２１ｃは、凸部４１１ａ、溝４１１ｂおよび下規制面４１１ｃと同様の役割を果たす。より詳しく説明すると、下金型４０１上に上金型４０２を載せるとき、溝４２１ｂに、円筒部材１０２の他端部を嵌め込むと共に、円筒部材１０２内に凸部４２１ａを嵌め込む。このとき、発泡材１０３の第２端面１０３ｂと減衰材３１０の第２端面３１０ｂとが凸部４２１ａの下面に接触する。これにより、筒部材１０２の軸方向において発泡材１０３を凸部４１１ａ，４２１ａで挟んで保持する。その後、上金型４０２が開かないように、下金型４０１に上金型４０２を例えばボルトで固定する。

最後に、図２０に示すように、下金型４０１および上金型４０２を加熱炉４０３内に入れて、発泡材１０３を所定温度で所定時間加熱して発泡させる。これにより、発泡材１０３の発泡圧で筒部材１０３の所定部分が円筒部材１０２の径方向外側に膨張する。このとき、上記所定部分が下規制面４１１ｃおよび上規制面４２１ｃに接触して、膨張が想定を超えて進まない。なお、加熱炉４０３は、加熱部材の一例である。

このように、発泡材１０３を加熱して発泡させ、発泡材１０３の発泡圧で円筒部材１０２の所定部分を拡大変形させるので、上記第２実施形態と同様の作用効果を奏する。

本発明の具体的な実施の形態について説明したが、本発明は上記第１～第３実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、上記第１～第３実施形態で記載した内容の一部を削除または置換したものを、本発明の一実施形態としてもよい。また、上記第１～第３実施形態で記載した内容を適宜組み合わせたものを、本発明の一実施形態としてもよい。

本発明の構造部材の製造方法で製造できる構造部材は、上記第１実施形態～第３実施形態で説明した形状に限られない。

例えば、本発明の構造部材の製造方法は、図２１に示すステアリングサポート（車両用構造部材）５０１に用いてもよい。

ステアリングサポート５０１は、一方向に延びた長尺中空部材５０２と、長尺中空部材５０２に例えば溶接で接合された種々のブラケット（支持部材）５０３～５０７とを備える。

長尺中空部材５０２は、純アルミニウムまたはアルミニウム合金のようなアルミニウム材からなる押し出し材である。この長尺中空部材５０２では、ブラケット５０３～５０５が接合されている第１部分５０２ａの外径が、ブラケット５０６～５０８が接合されている第２部分５０２ｂの外径よりも大きくなっている。すなわち、第１部分５０２ａは拡管成形されている一方、第２部分５０２ｂは拡管成形されていない。

ブラケット５０３～５０７は、それぞれ、ステアリングサポート５０１が延びる方向に直交する方向に延びている。ここで、ブラケット５０４は、ステアリングホイール６０１の回転軸となるステアリングコラム６０２を支持するためのステアリングブラケットである。

このようなステアリングサポート５０１に本発明の構造部材の製造方法を用いる場合、例えば、長尺中空部材５０２におけるブラケット５０３，５０５～５０８との接合部分と、長尺中空部材５０２における上記接合部分に隣接する部分との内側に、上記第１～第３実施形態の発泡材１０３を入れて加熱する。これにより、上記第１～第３実施形態と同様の作用効果が、ステアリングサポート５０１で得られる。

１構造部材
２，１０２円筒部材
３，１０３発泡材
４第１保持部材
５加熱コイル
６第２保持部材
７油圧シリンダ
８第１Ｏリング
９第２Ｏリング
２１第１非拡管部
２２第２非拡管部
２３拡管部
２１０，３１０減衰材
４０１下金型
４０２上金型
４０３加熱炉
５０１ステアリングサポート
５０２長尺中空部材

Claims

筒部材内に発泡材を挿入すると共に、軸方向において上記発泡材を第１，第２保持部材で挟んで保持する第１工程と、
上記第１，第２保持部材の軸方向の移動を規制した状態で、上記発泡材を加熱して発泡させ、上記発泡材の発泡圧で上記筒部材の所定部分を拡大変形させる第２工程と
を備え、
上記第１工程では、上記筒部材と上記発泡材との間に減衰材を配置し、
上記第２工程後、上記減衰材の損失係数は、上記発泡材の損失係数よりも大きくなる、構造部材の製造方法。
請求項１に記載の構造部材の製造方法において、
上記第１，第２保持部材の少なくとも一方は、機械式または油圧式の駆動装置で上記軸方向に移動可能である、構造部材の製造方法。
請求項１または２に記載の構造部材の製造方法において、
上記筒部材の上記所定部分は、上記第１工程前に変形加工が施された部分である、構造部材の製造方法。
請求項１から３までのいずれか一項に記載の構造部材の製造方法において、
上記発泡材の加熱は、上記筒部材の上記所定部分を取り囲む加熱部材で行う、構造部材の製造方法。
請求項１から４までのいずれか一項に記載の構造部材の製造方法において、
上記第１，第２保持部材の外周面に、上記筒部材の内周面と第１，第２保持部材の外周面との間をシールする第１，第２Ｏリングを取り付ける、構造部材の製造方法。