WO2012169525A1

WO2012169525A1 - ビーム部材

Info

Publication number: WO2012169525A1
Application number: PCT/JP2012/064552
Authority: WO
Inventors: 山本英二; 飯野正光; 大和田貴之
Original assignee: 株式会社エフテック
Priority date: 2011-06-07
Filing date: 2012-06-06
Publication date: 2012-12-13
Also published as: CN103442971B; DE112012002384T5; US8857852B2; CN103442971A; JP5739242B2; JP2012254652A; US20140049030A1

Abstract

　平板状部材を巻いて形成された円状のビーム本体（１０）の軸方向における中央部に、ビーム本体の周方向においてビーム本体の周方向において互いに対向した第１の端部（１２）及び第２の端部（１４）同士が互いに離間して画成されたスリット部（１６）と、ビーム本体の軸方向においてスリット部を挟むように、第１の端部及び第２の端部における各端面（ｅ）、（ｅ）が互いに当接した部分同士を溶接する第１の溶接部（１８ａ）及び第２の溶接部（１８ｂ）と、ビーム本体の軸方向における第１の溶接部及び第２の溶接部の間でスリット部を覆うように、第１の端部及び第２の端部を跨いでビーム本体の外面に溶接された強度部材であるブラケット部材（５０）と、を備える。

Description

ビーム部材

　本発明は、ビーム部材に関し、特に、自動車等の車両の強度部材に使用し得るビーム部材に関するものである。

　近年、自動車等の車両におけるエンジン・ミッションマウント系の一部やサスペンション系の一部は、それらの位置決めを正確に行うと共に、音振特性の向上を企図して、複数のビーム部材から成って所望の強度や剛性を有するサブフレームに装着されることが多い。

　かかるサブフレームには、車両の種類や仕様に対応した高い設計自由度が求められると共に、基本機能を維持したままで一層の軽量化やコスト削減が求められる状況にある。

　かかる状況下で、特許文献１は、Ｕ字状パイプ部材１２及び連結パイプ部材１５を備えてパワーユニット６を搭載するサブフレーム１１を開示する。

　また、特許文献２は、一枚の鋼板５０を素材にして、鋼板５０の幅方向の一端部及び他端部双方を折り曲げて互いに向き合わせてフランジ４６ａ、４６ｂを形成した後、底壁４４になる部分と側壁４８になる部分との境界部分５６を折り曲げると共に、フランジ４６ａ、４６ｂが重なった部分を溶接４９で固定するサイドメンバ４０の製造方法を開示する。

特開平９－８６１９２号公報特開２００４－２５５８９１号公報

　しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１においては、Ｕ字状パイプ部材１２及び連結パイプ部材１５を用いて、軽量化を図りながら所望の強度や剛性を有するサブフレーム１１を実現してはいるが、かかるパイプ部材は、パイプ部材メーカから購入する必要があるため、車両の種類や仕様に最適な大きさや形状を有したものを迅速に入手し難く、かつ比較的高価である傾向がある。更に、かかるパイプ部材は、その軸方向の全長にわたってシーム溶接を連続的に施すものであるため、溶接工程自体が煩雑であるし、ブラケット部材等の別部品を装着するには、パイプ部材を完成した後で、別途、かかる別部品をパイプ部材に溶接する工程を付加する必要がある。つまり、かかるパイプ部材に対しては、設計自由度を高めながら別部品の装着工程を簡素化すると共に、一層の軽量化やコスト削減が求められた状況にあるといえる。

　また、特許文献２においては、一枚の鋼板５０を素材にしてサイドメンバ４０を製造するものではあるが、得られるサイドメンバ４０としては、矩形状断面を有するものが具体的に開示されているものに過ぎないため、必要な強度を確保しながら周辺部品への干渉を防ぐように大きさをコンパクトに設定することができる円形状断面や、周辺部品への干渉を防ぐような形状や大きさを付与することができる角形状断面等の筒状断面を有するサイドメンバ４０を、設計自由度が高くかつ形状精度が高い態様で製造するための具体的工程については何等の開示や示唆がなされていない。更に、フランジ４６ａ、４６ｂが重なった部分を溶接４９で固定するものであるため、フランジ４６ａ、４６ｂの重なり部分が、サイドメンバ４０の重量を増大するのみならず外方へも張り出して周辺部品のレイアウト見直す必要に迫られる可能性も考えられる。更に、フランジ４６ａ、４６ｂが重なった部分を溶接４９で固定しながら、如何にしてサイドメンバ４０に対してブラケット部材等の別部品を装着するか、その具体的工程については何等の開示や示唆がなされていない。

　従って、現状では、設計自由度を高めながら別部品の装着工程を簡素化すると共に、一層の軽量化やコスト削減が可能な態様で、平板状部材から強度部材であるビーム部材を形状精度よく製造し得る新規な構成の実現が待望された状況にあるといえる。

　本発明は、以上の検討を経てなされたもので、設計自由度を高めながら別部品の装着工程を簡素化すると共に、一層の軽量化やコスト削減が可能な強度部材であるビーム部材を形状精度よく提供することを目的とする。

　以上の目的を達成すべく、本発明の第１の局面におけるビーム部材は、平板状部材を巻いて形成された筒状のビーム本体と、前記ビーム本体の周方向において各端面が互いに対向しかつ部分的に当接した前記ビーム本体の第１の端部及び第２の端部と、前記ビーム本体の軸方向における前記ビーム本体の中央部に、前記周方向において前記第１の端部及び前記第２の端部同士が互いに離間して画成された前記ビーム本体のスリット部と、前記軸方向において前記スリット部を挟むように、前記第１の端部及び前記第２の端部における前記各端面が互いに当接した部分同士を溶接する前記ビーム本体の第１の溶接部及び第２の溶接部と、前記軸方向における前記第１の溶接部及び前記第２の溶接部の間で前記スリット部を覆うように、前記第１の端部及び前記第２の端部を前記周方向で跨いで前記ビーム本体の外面に溶接されたブラケット部材と、を備える。

　また、本発明は、かかる第１の局面に加え、前記スリット部は、前記第１の端部に形成された第１のスリット半部及び前記第２の端部に形成されて前記第１のスリット半部と等しい大きさを有する第２のスリット半部が協働して画成されることを第２の局面とする。

　また、本発明は、かかる第２の局面に加え、前記第１のスリット半部及び前記第２のスリット半部は、前記平板状部材を巻く前に前記平板状部材に共に形成されることを第３の局面とする。

　また、本発明は、かかる第１から第３のいずれかの局面に加え、前記ブラケット部材は、前記スリット部を全体的に覆うことを第４の局面とする。

　また、本発明は、かかる第１から第４のいずれかの局面に加え、更に複数の孔を有し、前記複数の孔は、前記平板状部材を巻く前に前記平板状部材に共に形成されることを第５の局面とする。

　本発明の第１の局面における構成によれば、平板状部材を巻いて形成された筒状のビーム本体の軸方向における中央部に、ビーム本体の周方向において互いに対向した第１の端部及び第２の端部同士が互いに離間して画成されたスリット部と、ビーム本体の軸方向においてスリット部を挟むように、第１の端部及び第２の端部における各端面が互いに当接した部分同士を溶接する第１の溶接部及び第２の溶接部と、ビーム本体の軸方向における第１の溶接部及び第２の溶接部の間でスリット部を覆うように、第１の端部及び第２の端部を跨いでビーム本体の外面に溶接された強度部材であるブラケット部材と、を備えることにより、設計自由度を高めながら別部品の装着工程を簡素化すると共に、一層の軽量化やコスト削減が可能な強度部材であるビーム部材を形状精度よく得ることができる。

　また、本発明の第２の局面における構成によれば、スリット部が、第１の端部に形成された第１のスリット半部及び第２の端部に形成されて第１のスリット半部と等しい大きさを有する第２のスリット半部が協働して画成されることにより、ビーム本体に不要な応力を集中させることを抑制してビーム本体の強度を確保できると共に、平板状部材を巻いて筒状のビーム本体を成形する際に不要な変形を抑制して形状精度のよいビーム本体を得ることができる。

　また、本発明の第３の局面における構成によれば、第１のスリット半部及び第２のスリット半部が、平板状部材を巻く前に平板状部材に共に形成されることにより、第１のスリット半部及び第２のスリット半部の各端面を形状精度のよい垂直面として形成することができ、平板状部材を巻いて筒状のビーム本体を成形する際に不要な変形を抑制しながら巻かれる途中の平板状部材に所望の塑性変形を呈せしめて形状精度のよいビーム本体を提供することができる。

　また、本発明の第４の局面における構成によれば、ブラケット部材が、スリット部から離間した態様でスリット部を全体的に覆うことにより、ビーム本体内に塗料が周り込むことを許容する一方で、ビーム本体内に異物が侵入することを効果的に防止することができる。

　また、本発明の第５の局面における構成によれば、ビーム本体に形成された複数の孔が、平板状部材を巻く前に平板状部材に共に形成されることにより、不要なバリや変形のない形状精度のよい複数の孔を有することができ、ビーム本体における他の部材の取り付け、塗料の周り込み及び水抜き等を良好なものとすることができる。

本発明の実施形態におけるビーム部材を示す斜視図である。本実施形態におけるビーム部材のビーム本体を示す斜視図である。図１ＡのＡ－Ａ断面図である。図１ＡのＢ－Ｂ断面図である。本実施形態におけるビーム部材のビーム本体の展開形状に相当する第１の予備成形体を示す平面図である。本実施形態におけるビーム部材のビーム本体を成形する最終工程で下型及び上型を開いた状態で示す断面図である。図４Ａで示す最終工程で下型及び上型を閉じた状態で示す断面図である。本実施形態の変形例におけるビーム部材を示す斜視図である。本変形例におけるビーム部材のビーム本体を示す斜視図である。図５ＡのＣ－Ｃ断面図である。図５ＡのＤ－Ｄ断面図である。本変形例におけるビーム部材のビーム本体を成形する最終工程で下型及び上型を開いた状態で示す断面図である。図７Ａで示す最終工程で下型及び上型を閉じた状態で示す断面図である。本実施形態の別の変形例におけるビーム部材を示す斜視図である。

　以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態におけるビーム部材につき詳細に説明する。なお、図中、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、３軸直交座標系を成す。また、ｘ軸の正方向は前方向であり、ｙ軸の正方向は左方向であり、及びｚ軸の正方向は上方向であるとする。

　まず、本実施形態におけるビーム部材の構成につき、図１Ａから図２Ｂを参照して、詳細に説明する。

　図１Ａは、本実施形態におけるビーム部材を示す斜視図であり、図１Ｂは、本実施形態におけるビーム部材のビーム本体を示す斜視図である。また、図２Ａは、図１ＡのＡ－Ａ断面図であり、図２Ｂは、図１ＡのＢ－Ｂ断面図である。

　図１Ａから図２Ｂに示すように、強度部材であるビーム部材１は、ｙ軸に平行な左右方向に中心軸Ｃを有した典型的には円筒状のビーム本体１０と、ビーム本体１０に溶接されたブラケット部材５０と、を備える。ここで、ビーム本体１０及びブラケット部材５０は、共に鉄やアルミ等の金属製の強度部材である。また、ビーム部材１は、典型的には、自動車のサブフレームの構成要素として適用される。

　具体的には、ビーム本体１０は、プレス加工により平板状部材を円筒状に巻いて成形されたもので、その周方向で互いに対向しながら左右方向に延在する端部同士である一端部１２及び他端部１４を有する。ここで、かかるビーム本体１０の大きさは、通常の丸パイプのビーム本体のものに合致するように設定されている。つまり、かかるビーム本体１０の大きさは、その周辺部品等の配設状態に応じて自由度高く設定でき、ビーム本体１０が既存の丸パイプに置換される場合にはその大きさに合致するものや強度条件等で支障がなければより小さいものに設定できる。

　更に、かかるビーム本体１０におけるその中心軸Ｃの方向の中央部には、一端部１２及び他端部１４がビーム本体１０における周方向で互いに離間するように形成された矩形状開口部であるスリット部１６が設けられている。ここで、スリット部１６は、一端部１２を切欠いて形成された第１のスリット半部１２ａ及び他端部１４を切欠いて形成され第１のスリット半部１２ａの大きさと等しい大きさを有する第２のスリット半部１４ａが協働することにより構成されるものである。また、かかるスリット部１６を設けることで、ビーム本体１０は軽量化される。併せて、第１のスリット半部１２ａの大きさと第２のスリット半部１４ａの大きさとが等しく設定されているため、ビーム本体１０の強度が均一化されて、ビーム本体１０において応力が不要に集中することを抑制する。

　一方で、一端部１２及び他端部１４におけるスリット部１６以外の残余部同士は、各端面ｅ、ｅが互いに当接されると共に、第１の溶接部１８ａ及び第２の溶接部１８ｂにより対応して溶接されている。つまり、ビーム本体１０において、スリット部１６から左側の一端部１２及び他端部１４は、第１の溶接部１８ａにより溶接され、スリット部１６から右側の一端部１２及び他端部１４は、第２の溶接部１８ｂにより溶接される。なお、かかる第１の溶接部１８ａ及び第２の溶接部１８ｂは、典型的には、スリット部１６に対して左右方向に対称に設けられるものであるが、各々連続的な溶接部であってもよいし間欠的な溶接部であってもよい。ここで、このような構成の第１の溶接部１８ａ及び第２の溶接部１８ｂを設けることで、一端部１２及び他端部１４を溶接する溶接部の長さが短縮されて、ビーム本体１０のコストが削減されると共にビーム本体１０は軽量化される。

　更に、ビーム本体１０には、複数の孔２０が形成されている。かかる複数の孔２０には、他のブラケット部材等を取り付けるための取り付け孔や、位置決め孔、塗装導入孔及び水抜き孔等が含まれる。

　かかるビーム本体１０における左端部２２ａ及び右端部２２ｂは、各々、ビーム本体１０を他の強度部材に取り付けるための取り付け端部である。例えば、ビーム部材１が自動車のサブフレームの構成要素として適用される場合には、左端部２２ａ及び右端部２２ｂは、一対のサイドビーム部材に各々対応して溶接部等を介して固設され、ビーム本体１０が一対のサイドビーム部材に取り付けられることになる。

　ここで、ビーム本体１０においてスリット部１６を設ける位置やその大きさは、ビーム部材１の使用時にビーム本体１０に入力される所定の荷重やモーメントに対して、そのスリット部１６を設けることに起因してビーム本体１０の強度や剛性が低下することを極力抑制しながら、ビーム本体１０が所望の力学的耐力を呈するように設定されるものである。また、スリット部１６における上縁端面１６ａ及び下縁端面１６ｂ間の距離は、同様の力学的な条件下でビーム本体１０が弾性変形した場合に、上縁端面１６ａ及び下縁端面１６ｂが部分的に当接することがないような相互に干渉しない距離に設定されている。

　併せて、一端部１２及び他端部１４におけるスリット部１６以外の残余部における第１の溶接部１８ａ及び第２の溶接部１８ｂの位置や長さも、同様の力学的な条件下でスリット部１６を有するビーム本体１０が所望の力学的耐力を呈するように設定されることになる。

　例えば、ビーム部材１が自動車のサブフレームの構成要素、より詳しくはエンジン・ミッションマウント系やフロントサスペンション系の少なくとも一部を載置するサブフレームの構成要素として適用される場合には、スリット部１６は、典型的には、ビーム本体１０の左右方向に延在しながら斜め後方に開口するように設定されると共に、スリット部１６の上縁端面１６ａがビーム本体１０の最後方の位置にあるＰ線よりも下方に設定され、かつスリット部１６の下縁端面１６ｂがビーム本体１０の最下方の位置にあるＱ線よりも上方に設定される。また、かかる場合、一端部１２及び他端部１４も対応してビーム本体１０の斜め後方を左右方向に延在するから、第１の溶接部１８ａ及び第２の溶接部１８ｂもビーム本体１０の斜め後方を左右方向に延在することになる。

　また、ブラケット部材５０は、プレス加工により板状部材を成形したもので、後方端部５２及び前方端部５４に加え、後方端部５２及び前方端部５４間に形成された荷重受け部５６を有する。ここで、ビーム本体１０の大きさ及び形状を通常の丸パイプのビーム本体のものに合致させることにより、ブラケット部材５０は、通常の丸パイプのビーム本体に適合するものを流用可能となる。なお、後方端部５２及び前方端部５４は、左右方向の中央部でビーム本体１０の周方向において凹状となることがブラケット部材５０の大きさを削減して軽量化するためには好ましいが、左右方向に単に直線状に延在するものであってもよい。

　かかるブラケット部材５０は、スリット部１６部の周辺ではビーム本体１０の外面から離間しながら、後方溶接部５８ａにより後方端部５２がスリット部１６の上縁端面１６ａの斜め後方でビーム本体１０の外面に溶接されると共に、前方溶接部５８ｂにより前方端部５４がスリット部１６の下縁端面１６ｂの斜め前方でビーム本体１０の外面に溶接されて、ビーム本体１０に固設されるものである。

　ここで、ビーム本体１０に対するブラケット部材５０の固設位置及び形状は、ブラケット部材５０が第１の溶接部１８ａ及び第２の溶接部１８ｂに接触することのないような干渉しないものに設定されると共に、スリット部１６を上下方向に跨ぐように後方溶接部５８ａ及び前方溶接部５８ｂによりビーム本体１０に固設されながら、スリット部１６の少なくとも一部を覆うものに設定されている。かかるブラケット部材５０の構成は、スリット部１６を設けることにより低下する傾向にあるビーム本体１０の強度や剛性を補強する機能を呈する。同時に、後方溶接部５８ａ及び前方溶接部５８ｂは、ビーム本体１０において、第１の溶接部１８ａ及び第２の溶接部１８ｂに干渉することのない位置に設けられる。なお、後方溶接部５８ａ及び前方溶接部５８ｂは、各々連続的な溶接部であってもよいし間欠的な溶接部であってもよい。

　かかるビーム本体１０の強度や剛性を補強する機能からいえば、ブラケット部材５０は、原理的にはスリット部１６を上下方向に跨いでスリット部１６の少なくとも一部を覆いながら、後方溶接部５８ａ及び前方溶接部５８ｂによりスリット部１６の上下の両周縁部でビーム本体１０の外面に対応して溶接されていることが必要である。また、このようなビーム本体１０の強度や剛性を補強する機能からいえば、ブラケット部材５０が、スリット部１６の左右方向の全幅に等しいかそれ以上の長さの左右方向の幅を有するように設けられることが好ましく、後方溶接部５８ａ及び前方溶接部５８ｂが、スリット部１６の上下方向の周縁部から延在してスリット部１６の左右方向の両端部で終端するかそれを超えて左右方向に延在して終端する左右方向の両端部を有するように対応して設けられることが好ましい。

　併せて、ブラケット部材５０は、スリット部１６の少なくとも一部を覆う形状を有するものであるため、自動車の走行中等にスリット部１６を介してビーム本体１０内に異物が侵入することを抑制する一方で、スリット部１６を覆う部分はスリット部１６から離間すると共にスリット部１６の周辺でもビーム本体１０の外面から離間する形状を有するものであるため、スリット部１６を介してビーム本体１０内に必要な塗料が周り込むことを許容する。

　例えば、ビーム部材１が自動車のサブフレームの構成要素として適用される場合には、ブラケット部材５０は、自動車をジャッキアップする際のジャッキアップブラケットとして使用でき、その荷重受け部５６は、車重を受ける受け部として機能する。

　次に、以上の構成のビーム部材１を製造するための製造方法につき、図３から及び図４Ｂをも参照して、詳細に説明する。

　図３は、本実施形態におけるビーム部材のビーム本体の展開形状に相当する第１の予備成形体を示す平面図である。また、図４Ａは、本実施形態におけるビーム部材のビーム本体を成形する最終工程で下型及び上型を開いた状態で示す断面図であり、図４Ｂは、図４Ａで示す最終工程で下型及び上型を閉じた状態で示す断面図である。なお、図４Ａ及び図４Ｂは、位置的には図２Ａで示す断面図をそれと同一面上でスリット部が上方になるように回転させたものに相当する。

　まず、図３に示すように、ビーム本体１０を成形するために、第１の予備成形体Ｍ１を用意する。かかる第１の予備成形体Ｍ１は、矩形状で鉄やアルミ等の金属製の平板に対して、その輪郭形状が、一端部１２及び他端部１４を対応して切欠いて形成された互いに対向する１対の切り欠き凹部である第１のスリット半部１２ａ及び第２のスリット半部１４ａを有するようにブランク加工されると共に、その輪郭内部が、複数の孔２０を有するようにピアス加工されて、形成されている。

　ここで、第１のスリット半部１２ａ及び第２のスリット半部１４ａは、平板をブランク加工することにより形成されるものであるため、その板面の垂直方向に不要な変形やバリが生じることがなく、それらの端面１２ｂ及び１４ｂもその板面に対して垂直な面として正確に打ち抜かれて成形される。また、複数の孔２０も、平板をピアス加工することにより形成されるものであるため、その板面の垂直方向に不要な変形やバリが生じることがない態様で形成されて、最終成形体であるビーム本体１０における他の部材の取り付け、塗料の周り込み及び水抜き等を良好なものとする。なお、第１のスリット半部１２ａ及び第２のスリット半部１４ａの各角部には、不要な応力集中を避けるために適宜の角Ｒが付与されている。

　次に、図４Ａに示すように、かかる第１の予備成形体Ｍ１に適宜の曲げ成形を施した第２の予備成形体Ｍ２を用意し、かかる第２の予備成形体Ｍ２を下型１０２及び下型１０２に対向して上下移動自在な上型１０４から成るプレス型１００内に収容する。

　ここで、下型１０２は、最終成形体であるビーム本体１０の半分の外面の形状に整合した収容面を有する収容部１０２ａを備える。また、上型１０４は、最終成形体であるビーム本体１０の残り半分の外面の形状に整合した収容面及びその収容面から突出した凸部１０４ｂを有する収容部１０４ａを備える。かかる凸部１０４ｂは、図４Ａの紙面垂直方向にも延在するもので、その輪郭形状は、最終成形体であるビーム本体１０のスリット部１６の形状に整合して、第１のスリット半部１２ａ及び第２のスリット半部１４ａの端面１２ｂ及び１４ｂ所定の押圧代で押圧自在に設定されている。この際、下型１０２の収容部１０２ａ上に、第２の予備成形体Ｍ２の半分程度のみが載置される一方で、上型１０４は、第２の予備成形体Ｍ２及び下型１０２に対向しながらこれらの上方に離間されて位置される。

　次に、図４Ｂに示すように、下型１０２上に載置された第２の予備成形体Ｍ２及び下型１０２に対して上型１０４を下降していく。この際、第２の予備成形体Ｍ２は、下型１０２の収容部１０２ａに押圧されると共に上型１０４の収容部１０４ａ内に収容されていき、第２の予備成形体Ｍ２における第１のスリット半部１２ａの端面１２ｂ及び第２のスリット半部１４ａの端面１４ｂが、上型１０４の収容部１０４ａに設けられた凸部１０４ｂに当接するようになる。

　そして、かかる状態で、更に上型１０４を下降して上型１０４で下型１０２を押し切ると、第２の予備成形体Ｍ２における外面が、下型１０２の収容部１０２ａ及び上型１０４の収容部１０４ａの各収容面に押圧され、かつ第２の予備成形体Ｍ２における第１のスリット半部１２ａの端面１２ｂ及び第２のスリット半部１４ａの端面１４ｂが、上型１０４の収容部１０４ａに設けられた凸部１０４ｂに押圧された状態で、第２の予備成形体Ｍ２が押圧される。

　この際、第２の予備成形体Ｍ２における外面は、下型１０２の収容部１０２ａ及び上型１０４の収容部１０４ａの各収容面に保持されながら第２の予備成形体Ｍ２の径方向に押圧され続ける一方で、第２の予備成形体Ｍ２における第１のスリット半部１２ａの端面１２ｂ及び第２のスリット半部１４ａの端面１４ｂは、上型１０４の収容部１０４ａに設けられた凸部１０４ｂに各々当接されながら第２の予備成形体Ｍ２の周方向に各々圧縮され続ける。併せて、第１のスリット半部１２ａの大きさと第２のスリット半部１４ａの大きさとが等しく設定されているため、第１のスリット半部１２ａの端面１２ｂ及び第２のスリット半部１４ａの端面１４ｂは、凸部１０４ｂに対して均等に当接しながら、第２の予備成形体Ｍ２の周方向に各々均等に圧縮され続ける。

　更に、第２の予備成形体Ｍ２における第１のスリット半部１２ａ及び第２のスリット半部１４ａの端面１２ｂ及び１４ｂが、第２の予備成形体Ｍ２の板面に対して垂直な面として正確に打ち抜かれて成形されているため、かかる端面１２ｂ及び１４ｂは、第２の予備成形体Ｍ２の周方向に各々均等かつ確実に圧縮され続け、対応して、第２の予備成形体Ｍ２は、下型１０２の収容部１０２ａ及び上型１０４の収容部１０４ａの各収容面に確実に押圧され続けて、不要な変形等のない態様で各収容面の形状に倣った塑性変形を呈することになる。

　そして、かかる状態を所定時間維持すると、第２の予備成形体Ｍ２は、必要な塑性変形を呈して、スリット部１６及び複数の孔２０が各々形成された最終成形体であるビーム本体１０に成形される。なお、この際、端面１２ｂがスリット部１６の上縁端面１６ａに対応し、端面１４ｂがスリット部１６の下縁端面１６ｂに対応する。

　その後、上型１０４を上昇して、プレス型１００内からビーム本体１０を取り出す。そして、予め成形して用意しておいたブラケット部材５０をビーム本体１０に対して位置決めして当接し、ビーム本体１０の一端部１２及び他端部１４におけるスリット部１６以外の残余部同士を、互いに当接しながら第１の溶接部１８ａ及び第２の溶接部１８ｂにより対応して溶接すると共に、ブラケット部材５０を、後方溶接部５８ａ及び前方溶接部５８ｂによりビーム本体１０の外面に溶接する。これにより、ビーム本体１０及びブラケット部材５０を備えたビーム部材１が得られることになる。

　さて、以上の本実施形態では、ビーム本体１０は、強度剛性、レイアウト性及び加工性を全て良好に満足し得る観点からは、プレス加工により平板状部材を円筒状に巻いて成形されたものが好ましいが、限定的なものではなく、かかる諸条件を適宜満足するものであれば、プレス加工により平板状部材を楕円筒状や角筒状等に巻いて成形された筒状のものであってもよいし、型構造は複雑になるがこれらの筒形状が適宜組み合わされた筒状のものであってもよい。また、ビーム本体１０は、その中心軸Ｃが直線であり左右方向に直状に延在するものであるが、限定的なものではなく、スリット部１６の左右で適宜屈曲して左右方向に延在するものであってもよい。以下、図５Ａから図７Ｂを参照して、円筒状のビーム本体に角筒状部分を組み合わせた本実施形態の変形例につき、詳細に説明する。

　図５Ａは、本変形例におけるビーム部材を示す斜視図であり、図５Ｂは、本変形例におけるビーム部材のビーム本体を示す斜視図である。図６Ａは、図５ＡのＣ－Ｃ断面図であり、図６Ｂは、図５ＡのＤ－Ｄ断面図である。また、図７Ａは、本変形例におけるビーム部材のビーム本体を成形する最終工程で下型及び上型を開いた状態で示す断面図であり、図７Ｂは、図７Ａで示す最終工程で下型及び上型を閉じた状態で示す断面図である。

　図５Ａから図６Ｂにより詳細に示す本変形例におけるビーム部材１'は、本実施形態のものに対して、ビーム本体１０’の円筒状部分の一部が陥設された凹部３０を有し、凹部３０が角筒状であることが主たる相違点であり、残余の構成は同様である。よって、本変形例においては、かかる相違点に着目して説明することとし、同様な構成については同一の符号を付して適宜説明を簡略化又は省略する。

　具体的には、ビーム本体１０’の円筒状部分の一部が陥設された凹部３０は、一対の接続部３２を介して円筒状部分に接続する角筒状部分３４を有する。つまり、角筒状部分３４は、一対の接続部３２を介して円筒状部分に滑らかに接続する。かかる凹部３０においては、接続部３２及び角筒状部分３４の形状に沿って、スリット部１６、第１の溶接部１８ａ等の溶接部、及びブラケット部材５０が延在していてもかまわない。

　また、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、かかる凹部３０を形成するには、それに対応する矩形凹状の収容部１０２ａ’及び１０４ａ’を形成した下型１０２’及び上型１０４’を有するプレス型１００’を用いて、図４Ａで示すのと同様にプレス型１００’内に第２の予備成形体Ｍ３を収容した後で、図４Ｂで示すのと同様に上型１０４’を下降して下型１０２’を押し切ればよい。

　なお、かかるプレス型１００’の全体にわたって矩形凹状の収容部１０２ａ’及び１０４ａ’を形成した下型１０２’及び上型１０４’を用いれば、全体が角筒状のビーム本体を有するビーム部材が得られることはもちろんである。

　また、プレス型１００及び１００’等の中心軸Ｃを湾曲させれば、それに対応して図８に示すような湾曲したビーム部材１’’が得られることはもちろんである。

　図８は、本実施形態の別の変形例におけるビーム部材を示す斜視図である。

　図８に示すように、本変形例におけるビーム部材１’’の円筒状のビーム本体１０’’においては、ｙ軸方向の両端で、中心軸Ｃが湾曲するに伴ってその形状も湾曲していることが本実施形態のビーム部材１に対する相違点であり、残余の構成は同様であるため、図中の符号は主なもののみ示す。かかるビーム部材１’’は、キャビティの軸方向の両端を湾曲させたプレス型１００を用いて作製すればよい。また、ビーム部材１’’のビーム本体１０’’の一部又は全部は、角筒状に構成してもよく、かかる構成は、キャビティの軸方向の両端を湾曲させたプレス型１００’等を用いて作製すればよいことはもちろんである。

　また、本発明は、部材の形状、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。

　以上のように、本発明のビーム部材においては、設計自由度を高めながら別部品の装着工程を簡素化すると共に、一層の軽量化やコスト削減が可能な強度部材であるビーム部材を形状精度よく提供することができるものであるため、その汎用普遍的な性格から広範に車両等の移動体の強度部材の分野に適用され得るものと期待される。

Claims

　平板状部材を巻いて形成された筒状のビーム本体と、
　前記ビーム本体の周方向において各端面が互いに対向しかつ部分的に当接した前記ビーム本体の第１の端部及び第２の端部と、
　前記ビーム本体の軸方向における前記ビーム本体の中央部に、前記周方向において前記第１の端部及び前記第２の端部が互いに離間して画成された前記ビーム本体のスリット部と、
　前記軸方向において前記スリット部を挟むように、前記第１の端部及び前記第２の端部における前記各端面が互いに当接した部分同士を溶接する前記ビーム本体の第１の溶接部及び第２の溶接部と、
　前記軸方向における前記第１の溶接部及び前記第２の溶接部の間で前記スリット部を覆うように、前記第１の端部及び前記第２の端部を前記周方向で跨いで前記ビーム本体の外面に溶接されたブラケット部材と、
　を備えたビーム部材。
　前記スリット部は、前記第１の端部に形成された第１のスリット半部及び前記第２の端部に形成されて前記第１のスリット半部と等しい大きさを有する第２のスリット半部が協働して画成される請求項１に記載のビーム部材。
　前記第１のスリット半部及び前記第２のスリット半部は、前記平板状部材を巻く前に前記平板状部材に共に形成される請求項２に記載のビーム部材。
　前記ブラケット部材は、前記スリット部を全体的に覆う請求項１から３のいずれかに記載のビーム部材。
　更に複数の孔を有し、前記複数の孔は、前記平板状部材を巻く前に前記平板状部材に共に形成される請求項１から４のいずれかに記載のビーム部材。