JPH10230416A - 荷重支持形状部材と荷重支持形状部材を作る方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高度の応力のかかる、例えば乗り物の乗員拘
束システムのベルトテンショナー駆動体をベルト巻き取
り装置に接続するロッキングキャッチのような形状部材
を従来技術よりも低コストでしかも簡単に作る方法と、
その方法によって作られる形状部材とを提供する。 【解決手段】 本発明の形状部材１２を作る方法は、先
ずアルミニューム合金の形状材料２０を準備し、前記形
状材料をある長さに切断して所定長さの形状片１０を作
り、次いで形状片１０をプレス１４中へ挿入し、最後に
形状片１０をプレス１４において所望の形状にプレス加
工する段階を含む。そして、冷間加工したアルミニュー
ムからなる荷重支持形状部材を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は形状部材を作る方法
に関する。本発明は、また荷重支持形状部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】荷重支持形状部材は諸々の技術分野にお
いて使用しうる。例えば、乗り物の乗員拘束システムの
分野における各種の用途が以下説明されている。しかし
ながら、本発明は全ての技術分野において適用出来るこ
とが明確に指摘される。

【０００３】本発明を適用しうる形状部材は、例えば、
ベルト巻き取り装置のベルトスプールにベルトテンショ
ナー駆動体を接続する為に使用しうるロッキングキャッ
チである。ロッキングキャッチは、通常の状態ではベル
ト巻き取り装置をベルトテンショナー駆動体から分離す
ることによってベルト巻き取り装置のベルトスプールが
回転自在となるようにするカップリングの一部である。
しかしながら、もしも、乗り物の所定の減速限界値を上
回ったことを検出する、乗り物に配置したセンサによっ
てベルトテンショナー駆動体が作動させられると、ベル
トウエビング巻き取り方向にベルトスプールを回転させ
るよう、可能最短時間でベルトテンショナー駆動体をベ
ルトスプールに結合する必要がある。応答必要時間が短
く、かつ転送すべき回転モーメントが大きい為、この時
ロッキングキャッチには大きな応力がかかる。

【０００４】所望の強度を安定して達成する為に、ロッ
キングキャッチは一般に焼結片として作られる。このよ
うにして、必要な強度の他に、必要な形状精度も得るこ
とが出来る。あるいは、鋼のブランクを機械加工してそ
のような形状部材を作ることも出来る。それぞれの場合
に、製作コストが高くつく。更に、冷間で鋼を衝撃プレ
ス加工する方法も公知である。この場合の欠点は、成形
に要するエネルギコストが高いことである。更に、鋼の
形状部材の場合は、重量が比較的大きいことが欠点であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術に
よりよるも低いコストで形状部材を作ることの出来る方
法を提供する。本発明による方法は以下の段階を含む。
まず、アルミニュームの形状材料が準備される。次い
で、前記形状材料をある長さに切断することにより所定
長さの形状片が作られる。次いで、この形状片がプレス
中へ挿入される。最後に、形状片はプレスにおいて所望
の形状にプレス加工される。当該技術分野の専門家には
驚くべきことに、本方法によれば、アルミニューム合金
の強度は実際には十分ではないものの、このアルミニュ
ーム合金の形状部材は鋼製の形状部材に完全に代替しう
ることが判明している。プレスにおいて前記形状部材を
成形することにより、形状材料は事実上冷間加工される
ことにより、強度を６０％まで増加させることが出来
る。このように冷間加工された形状部材は所期の用途に
対して十分な強度を有している。比較対象の材料によっ
ては、鋼製の形状部材に匹敵する強度を達成することも
可能である。従って、重量を明らかに節減出来る。更
に、形状片、すなわち、形状部材に形成すべきブランク
は、例えば連続して供給される形状材料から始まって作
られるので、特に有利な製作方法が提供される。更に、
製作方法に対する有利な効果は、形状片が従来のプレ
ス、すなわち例えば、焼結装置と比較して、価格的に有
利で、かつ単純であることが明らかな装置において所望
の形状にプレス加工されるという事実である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の好適実施例によ
れば、作るべき形状部材に適合した断面を有する形状材
料が提供される。本発明のこの実施例は、形状部材の形
状に出来る限り適合した断面を既に備えた形状材料が準
備されているとすれば、形状部材の製作コストが更に低
減し得るという知見に基づいている。事実、形状アルミ
ニューム材料は種々の断面のものが市販されているも
の、既存の断面のもので、所定の余裕分を備え、形状部
材の外形にその断面が対応するという要件を満たすもの
は極めて稀である。しかしながら、プレス加工により所
望の形状部材用のブランクに変形し得る形状片を準備す
るだけの目的でそのような特殊な断面のものを作ること
は、従来の制作方法に対する節約分は比較すればコスト
的には単に無視し得る程度である。換言すれば、僅かな
コストで、例えば押し出し成形により連続的に作りう
る、適当な形状の形状材料を準備することにより大量の
相互に接続された形状片を得ることが出来、これらは単
に相互に分離すれば良い。個々の形状片を個別に作る、
例えば焼結方法と特に比較すれば、簡素化が達成される
のは明らかである。

【０００７】形状材料の断面が、作るべき形状部材に余
裕分を加えたものの投影（projection）に対応すること
が好ましい。本発明のこの実施例は、形状材料の適正な
断面は、作るべき形状部材を１個の平面に投影するとい
う特に単純な方法で決めることが出来るという知見に基
づいている。形状材料の断面を得る為に、このようにし
て得られた面積に余裕分を次いで追加する。前記余裕分
が、形状片を所望形状にプレス加工する間に、十分高度
の成形が行われ、形状材料の所望の冷間加工が確実に達
成されるようにする。

【０００８】この余裕分は、通常２５％以下、好ましく
は約１０％から約２０％の間の量である。

【０００９】形状部材が中心軸を有する場合、形状材料
の断面は、前記中心軸に対して垂直の平面に形状部材を
投影することから始めて得られることが好ましい。この
投影方向において、形状材料の断面は、形状部材の延長
面に対して平行の平面に形状部材を投影することに基づ
いて得られることが好ましい。この投影方向において、
形状材料の断面は全体的に平坦な形状部材の製作に最適
に適合している。

【００１０】本発明によれば、形状材料はある長さに切
断される前に軟質焼鈍（soft-annealed ）される。ある
いは、形状部材を軟質焼鈍してもよい。軟質焼鈍によ
り、例えば押し出し成形により、形状材料の製作過程で
既に行った冷間加工を省略することが出来、成形容易な
アルミニューム合金の形状片が得られる。

【００１１】本発明によれば、また、形状部材は、例え
ば熱硬化あるいは歪み硬化により、プレス加工後に硬化
することが可能である。このようにして、プレス加工し
た形状部材の強度を更に上げることが出来る。

【００１２】本発明は、また荷重支持形状部材にも関す
る。本発明によれば、形状部材は冷間加工したアルミニ
ュームから構成される。そのような形状部材は特に単純
な要領で、すなわち形状片をプレス加工することにより
作ることが出来るという利点を有する。当該技術分野の
専門家は、鋼の比較的高度の強度が、当該材料の十分な
加工性と相俟って満足のいく結果をもたらすが、アルミ
ニューム合金は強度が低い上にコストが高いため、前述
のような形状部材はこれまで検討してこなかった。しか
しながら、本発明は、技術的に比較的簡単な方法、すな
わちプレスで形状片をプレス加工することにより、形状
部材の強度を向上させ、冷間加工したアルミニューム合
金の形状部材が鋼製のこれまでの通常の形状部材に代替
しうるとの知見に基づいている。

【００１３】本発明による前述の形状部材は、特に乗り
物の乗員拘束システムの荷重支持要素としうる。乗り物
の乗員拘束システムにおいては、当該要素の高度の強度
と組み合わせて、高度の精度、故障に対する極めて高度
の安定性を有し、かつ大量に使用される為価格が有利で
ある製作方法が要求されるので、本発明はそのような要
素に特別な利点を提供する。

【００１４】本発明のその他の有利な局面が特許請求の
範囲の従属項から明らかとなる。

【００１５】本発明を添付図面に示す各種の実施例を参
照して以下説明する。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１から図６までを参照すれば、
本発明による方法が概略示されている。アルミニューム
合金の（図示していない）形状材料をある長さに切断す
ることにより、図１に示す形状片１０が得られる。形状
材料は、例えば供給リールで提供される。形状片の長さ
は、作るべき形状部材の容積に基づいて決定されるの
で、形状片の容積は形状部材の容積に、加工の過程で当
該材料を固めることによって生じる形状片の容積の減少
分を加えたものと少なくとも等しい。但し、前記減容積
分は極めて小さい。形状材料は強度等級がＦ１７からＦ
５０までのアルミニューム合金である。形状材料はある
長さに切断される前に軟質焼鈍されるか、あるいは作ら
れた形状片１０を別の加工を施す前に軟質焼鈍すること
が好ましく、そうすれば形状材料の製作において行われ
るアルミニューム合金の冷間加工が省略され、当該材料
の極めて良好な成形性が得られる。

【００１７】次いで、形状片１０は、実質的にダイ１６
とポンチ１８とから構成されるプレス１４中へ挿入され
る。更に、ダイ１６の内部において、前記ダイに対して
運動可能なエジェクタ２１が設けられている。図２にお
いて、形状片１０が前記ダイ１６中へ挿入される態様が
示されている。次いで、ブランク１０の内径より僅かに
小さい外径を有するプランジャの突出部２２がダイ１６
と係合するまで、ポンチ１８が前記ダイ１６中へ挿入さ
れる。

【００１８】図３から判るように、ポンチ１８は更にダ
イ１６中へ圧入され、そのため一方では、形状片１０は
エジェクタ２１に対して位置するようになるまでダイ１
８中へ圧入され、他方では、プランジャ突出部２２に隣
接したポンチコーン２４によって軸線方向反対側の端部
において僅かに広げられるまで前記ダイ１６中へ圧入さ
れる。

【００１９】図４において、ポンチ１８がダイ１６中へ
完全に圧入されていることが判る。そのため、形状片１
０は所望の形状にプレス加工されることによって、形状
部材１２が作られる。

【００２０】図５において、形状部材１２がエジェクタ
２１によってダイ１６から外へ押し出されている態様が
示されている。必要であるとすれば、図５に概略図示す
るエジェクタリング２８をポンチ１８に設けてポンチ１
８から形状部材１２を外すことが出来る。

【００２１】ポンチ１８とダイ１６とが当接すると、プ
レス１４中へ挿入されている形状片１０が集中的に変形
されるため、当該材料の冷間成形が行われる。この冷間
成形により強度を６０％まで増加させることが出来る。
必要であることが明らかとなれば、作られた形状部材１
２の強度は更に、例えば、熱硬化あるいは歪み硬化によ
って、形状部材１２の材料をプレス加工後硬化させるこ
とにより向上させることが出来る。もしも形状片の容積
が、作るべき形状部材の容積と等しくなるようある長さ
に適当に切断することにより選択されたとすれば、成形
部材は、その後の加工を必要とすることなくプレス加工
により直接作られる。もしも形状片の容積が、作るべき
形状部材の容積よりも僅かに大きいように選択されたと
すれば、その結果のブランクは、プレス加工の後、作る
べき形状部材と比較して余分の材料を有している。この
余分の材料は、切断すべき局部的な延在部として、ある
いは除去すべきシート状余裕部分として残しておけばよ
い。

【００２２】図７と図８とにおいては、本発明の方法に
よって作られた、本発明による形状部材が示されてい
る。この場合の形状部材１２は、中央軸に沿って、段付
き孔として構成されている開口を有する歯車である。適
当な形状材料を準備するためには、先ず作るべき形状部
材が、該形状部材の中心軸Ｃである軸心を規定した上で
分析される。形状部材１２は、例えばこの図面の平面で
ある、前記軸心Ｃに対して垂直の平面に投影される。そ
の結果、外周線７０が、歯車の外形として得られ、内周
線７２が段付き孔の径の小さい部分として得られる。２
本の周線の間のこの所定の領域に、使用すべき形状材料
の実際の断面を得る為に約１０％から約２０％の間の余
裕分が追加される。従って、図７と図８とに示す形状部
材を作る為の初期材料として、概ねチューブ状である形
状材料２０が使用される（図９参照）。このチューブの
内径は歯車の開口の小さい方の径によってきまり、外形
は既に、製作すべき歯車に対応する歯を有している。し
かしながら、形状材料の直径と仕上がり形状部材の直径
との差は、前述のように余裕分の差である。形状片が有
すべき、形状材料をある長さに切断することによって作
られる長さは前述のように、仕上がり形状部材１２が有
する容積によって決まる。このようにして得られた形状
片は次いで、作るべき形状部材の形状に適合されている
プレスにおいて形状部材１２に形成される。また、形状
部材の軸Ｃの方向に余裕分を単に追加することも可能で
ある。

【００２３】図１０と図１１とにおいては、本発明の方
法によって作られた別の形状部材１２が示されている。
この形状部材１２は、例えば、ベルトテンショナー駆動
体をべルト巻き取り装置に接続するために使用し得るロ
ッキングキャッチである。高さＨが約２０ミリで、厚さ
ｄが約７ミリであるこのロッキングキャッチは約１００
Ｎｍまでの回転モーメントを伝えることが出来る。ま
た、この作るべき形状部材１２においては、開始点とし
て使用すべき形状材料の断面は形状部材１２を１個の平
面に投射することにより得られる。この場合の形状部材
は全体的に平坦であるので、投射は形状部材１２の平面
に対して平行である平面へ、すなわち、この場合はこの
図面の平面へ実行される。従って、形状材料の断面の外
形は形状部材１２の周囲の線９０に対応する。ここで
も、余裕分が追加される。従って、このようにして得ら
れた形状材料は全体的に三日月状で、形状部材１２が有
する歯が既に内側に設けられているロッドに対応する。
この形状材料をある長さに適当に切断することによって
得られる形状片が次いでプレス加工される。プレス加工
並びにプレス加工によって生じる材料の変形の間に、投
影面に対して垂直に延びるベアリングの延長部９２が形
成される。

【００２４】図１２と図１３とには、本発明の方法によ
って作られた別の形状部材１２が示されている。この場
合は、例えば回転式ベルトテンショナー駆動体に使用さ
れる回転ピストンが示されている。使用される形状材料
の断面は、中央軸心に対して垂直の平面に投影すること
により、図７と図８とに示す形状部材と同じような要領
で決められる。このようにして、外周線１００と内周線
１０２とが作られる。従って、使用すべき形状材料２０
は全体的に外形が三角形で内部に歯の付いた開口（図１
４を参照）を備えたロッドである。この形状材料を切断
した後得られる形状片は次いで、形状部材１２を得るべ
くプレス加工される。プレス加工による変形の間、くぼ
み１０４（図１２を参照）を得ることが出来る。

【００２５】作るべき形状部材１２がアンダーカットを
有する場合、プレスにスライダを加えて使用することが
出来、スライダによってアンダカット部がプレスされ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法において使用しうる形状片の長手
方向断面図。

【図２】本発明の方法により形状部材を作る４製作過程
の１つを概略的に示す図。

【図３】本発明の方法により形状部材を作る４製作過程
の１つを概略的に示す図。

【図４】本発明の方法により形状部材を作る４製作過程
の１つを概略的に示す図。

【図５】本発明の方法により形状部材を作る４製作過程
の１つを概略的に示す図。

【図６】図２から図５までに示す方法により作られた形
状部材の斜視図。

【図７】本発明の方法によって作られた形状部材の上面
図。

【図８】図７の線ＶＩＩＩ―ＶＩＩＩに沿って視た図７
に示す形状部材の断面図。

【図９】そこから始まって図７と図８とに示す形状部材
を作ることの出来る形状材料の斜視図。

【図１０】本発明の方法によって作られた別の形状部材
の側面図。

【図１１】図１０の線Ｘ−Ｘに沿って視た、図１０に示
す形状部材の部分的に断面で示す上面図。

【図１２】本発明の方法によって作られた別の形状部材
の斜視図。

【図１３】図１２に示す別の形状部材の上面図。

【図１４】そこから始まって、図１３に示す形状部材を
作ることの出来る形状材料の斜視図。

【符号の説明】

１０ 形状片 １２ 形状部材 １４ プレス ２０ 形状材料

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニューム合金の形状材料（２０）
   を準備する段階と、 前記形状材料（２０）をある長さに切断することにより
   所定長さの形状片（１０）を作る段階と、 前記形状片（１０）をプレス（１４）中へ挿入する段階
   と、 前記形状片（１０）をプレスにおいて所望の形状にプレ
   ス加工する段階とを含むことを特徴とする形状部材（１
   ２）を作る方法。
2. 【請求項２】 前記形状材料（２０）の断面が、作るべ
   き形状部材（１２）に適合したものであることを特徴と
   する請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 仕上がり形状部材（１２）の形状が、軸
   心（Ｃ）と、前記軸心（Ｃ）に対して垂直の平面に位置
   した前記形状部材（１２）の外形とを画成することによ
   り分析されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 【請求項４】 形状材料（２０）の断面が作るべき形状
   部材（１２）の投影分に余裕分を加えたものに相応する
   ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 【請求項５】 ある長さに切断する形状片（１０）の長
   さが、形状部材（１２）の形状の軸線方向の長さによっ
   て決まることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 【請求項６】 形状材料（２０）の断面形状が形状部材
   （１２）の外形とは前記余裕分だけ相違することを特徴
   とする請求項４又は５に記載の方法。
7. 【請求項７】 形状片（１０）の軸線方向の長さが形状
   部材（１２）の軸線方向長さとは余裕分だけ相違するこ
   とを特徴とする請求項４から６までのいずれか１項に記
   載の方法。
8. 【請求項８】 前記余裕分が約２５％以下であることを
   特徴とする請求項４から７までのいずれか１項に記載の
   方法。
9. 【請求項９】 前記余裕分が約１０％から約２０％まで
   の間であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記軸心が前記形状部材の中心軸
    （Ｃ）であり、前記形状材料（２０）の断面が、前記中
    心軸（Ｃ）に対して垂直の平面への前記形状部材（１
    ２）を投影することから始めることにより得られること
    を特徴とする請求項３から９までのいずれか１項に記載
    の方法。
11. 【請求項１１】 前記形状部材（１２）が全体的に平坦
    な形状をしており、前記軸心（Ｃ）が前記形状部材（１
    ２）の平面に対して垂直であり、前記形状材料（２０）
    の断面が前記形状部材（１２）の前記軸心に対して垂直
    の平面への投影から始めることにより得られることを特
    徴とする請求項３から９までのいずれか１項に記載の方
    法。
12. 【請求項１２】 形状材料（２０）がその断面形状が、
    作るべき形状部材（１２）に適合したものとして作られ
    ることを特徴とする請求項２から１１までのいずれか１
    項に記載の方法。
13. 【請求項１３】 投影によって得られる前記形状材料
    （２０）の断面形状が、前記形状部材（１２）の外形に
    適合していることを特徴とする請求項１２に記載の方
    法。
14. 【請求項１４】 形状材料（２０）がＦ１7 からＦ５０
    等級の強度を有していることを特徴とする請求項１から
    １３までのいずれか１項に記載の方法。
15. 【請求項１５】 前記形状材料（２０）がある長さに切
    断される前に軟質焼鈍されることを特徴とする請求項１
    から１４までのいずれか１項に記載の方法。
16. 【請求項１６】 前記形状片（１０）が軟質焼鈍されて
    いることを特徴とする請求項１から１４までのいずれか
    １項に記載の方法。
17. 【請求項１７】 前記形状部材（１２）が加工された後
    硬化されることを特徴とする請求項１から１６までのい
    ずれか１項に記載の方法。
18. 【請求項１８】 前記形状部材（１２）が熱で硬化され
    ることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 【請求項１９】 前記形状部材（１２）が歪み硬化され
    ることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
20. 【請求項２０】 前記形状部材（１２）が、加工された
    後、余裕分の材料を有することを特徴とする請求項１か
    ら１９までのいずれか１項に記載の方法。
21. 【請求項２１】 前記余裕分の材料は、プレス加工され
    た後切断される少なくとも１個の局部的な延在分として
    存在していることを特徴とする請求項２０に記載の方
    法。
22. 【請求項２２】 前記材料の余裕分はプレス加工の後除
    去される少なくとも１個のシート状余裕分として存在す
    ることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
23. 【請求項２３】 前記形状部材（１２）が乗り物の乗員
    拘束システムの荷重支持要素であることを特徴とする請
    求項１から２２までのいずれか１項に記載の方法。
24. 【請求項２４】 冷間加工されたアルミニュームから構
    成されることを特徴とする荷重支持形状部材。
25. 【請求項２５】 ベルトテンショナー用カップリングキ
    ャッチであることを特徴とする請求項２４に記載の形状
    部材。
26. 【請求項２６】 ベルトテンショナー用ロータリピスト
    ンであることを特徴とする請求項２４に記載の形状部
    材。
27. 【請求項２７】 ベルト巻き取り装置用ロッキングキャ
    ッチであることを特徴とする請求項２４に記載の形状部
    材。