JPH01205833A - 多辺形状の断面を有し部分的に補強されたフレーム部材の製造方法 - Google Patents

多辺形状の断面を有し部分的に補強されたフレーム部材の製造方法

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JPH01205833A
JPH01205833A JP63210900A JP21090088A JPH01205833A JP H01205833 A JPH01205833 A JP H01205833A JP 63210900 A JP63210900 A JP 63210900A JP 21090088 A JP21090088 A JP 21090088A JP H01205833 A JPH01205833 A JP H01205833A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、断面が多辺形状をしており、部分的に補強
された中空フレーム部材を製造するため成用ダイの中に
載置されて両側面の変形が行なわれる。両側面は最終生
成物であるフレーム部材の好ましい平らな側面を形成す
る領域に相当する領域が内側に向かって凹み、凹状に湾
曲する。この後、半加工品は最終フレーム部材の所望の
断面形状に対応した形状の窪のが形成されている最終ダ
イの中に載置される。半加工品は両側面が凹状に湾曲し
ているので、最終ダイか閉じられても側面がダイに挟ま
れることはない。最終ダイか閉じられると、半加工品の
側壁の降伏点を越える流体圧が半加工品の内部に加えら
れる。この内圧により側壁は外側に向かって膨張して、
半加工品の断面は最終ダイの窪みの断面と同じ形状にな
る。このようにして多辺形状の断面を有する中空フレー
ム部材が簡便に製造される。
我々が１９８８年５月６日に出願した欧州特許出願第８
８　３０４１１５．４号には、この基本的な製造方法の
改良が開示されている。上で述べたように、基本的な製
造方法では半加工品が最終ダイに挟まれないようにする
ために予備形成工程の方法に関する。
多辺形状の断面を有する中空フレーム部材は、必要に応
じて様々な部分に用いられている。これらのフレーム部
材の断面は通常矩形状であるが、鋭い角は潜在的に弱い
ので、角は丸みを帯びて形成されている。更に、これら
のフレーム部材を長手方向に沿って湾曲させて用いなけ
ればならない場合もしばしばある。ところで、フレーム
部材を曲げると、その時に生じる応力のために湾曲部は
フレーム部材の他の部分に比べてしばしば最も弱い領域
となる。それにも拘らず、フレーム部材は長手方向全体
に渡って十分な強度を維持していなければならない。
（従来の技術） 我々力１９８５年９月１８日に出願した欧州特許出願第
８５　３０６６７５．１号には、管状の半加工品から多
辺形状の断面を有する中空のフレーム部材を製造する方
法が記載されている。この方法では、管状の半加工品は
先ず所望の曲線形状に曲げられる。次に、湾曲した半加
工品は予備形が必要である。ところで、半加工品がダイ
に挟まれる原因は、ダイを閉じる際にダイの窪みの表面
と半加工品とが接触して半加工品が摩擦により引摺られ
ることにある。そこで、後者の出願では、ダイを閉じる
前に半加工品の内部に半加工品の側壁の降伏点未満の流
体圧を加えて、半加工品が摩擦によって引摺られないよ
うにしている。即ち、ダイか閉じられると、半加工品の
側壁は内圧により均等に最終ダイの隅に押しやられる。
従って、半加工品の側壁はダイの窪みの表面上を旨く滑
るので、側壁がダイに挾まれるという問題は解消される
。この改良により予備形成用ダイは不要になる。
（発明の目的） 多辺形状の断面を有する中空フレーム部材の製造方法に
関連した多くの問題はこの改良により解決されるが、こ
のようにして形成されたフレーム部材には弱い部分をな
くすための部分的補強が施されていない。従って、この
発明の目的は、部分的に補強の施された多辺形状断面の
中空フレーム部材を製造する方法を提供することである
。
（目的を達成するための手段） この発明により、断面が多辺形状で、補強の施された領
域を有し、少なくとも細長い部分は断面が均一で、しか
も少なくとも２つのほぼ対向した平坦な面を有している
フレーム部材を形成する方法が提供される。この方法は
、滑らかな弧が連続した形状の断面を有する管と、この
管を囲繞するこれまた滑らかな弧が連続した形状の断面
を存する筒（１１）とを準備し、筒を管の補強すべき領
域に配備し、最終製品であるフレーム部材の平らな側面
に対応した位置で細長い部分に設けられている対向領域
で管及び筒の側壁を内方に向かって湾曲させて、管及び
筒に凹状に湾曲した対向側壁を形成する予備工程を施し
、長手方向の形状が管及び筒と同じで、管及び筒の凹状
に湾曲している側壁に平行に隣接している部分は少なく
ともほぼ直線状をしており、湾曲した側壁を有する管及
び筒と等しいかこれらより大きい寸法を有する断面が全
体に渡って滑らかに続く細長い通路を規定する少なくと
も２個の協働片で構成された組立式ダイの中に湾曲した
側壁を有する管及び筒を載置し、内部流体圧を加えて管
を周方向に膨脹させることにより管及び筒の断面の形状
をダイの通路の断面の形状に一致させると共に筒を管に
機械的に固定させ、ダイの協働片を分離して補強された
フレーム部材をダイから取り出すものである。
（実施例） 以下−面を参照してこの発明の実施例を参考までに説明
する。
第１図には管１０及び筒１１が示されている。筒の内径
は管１０が筒の中を容易に摺動できる大きさに設定され
ている。しかしながら、管１０の外径は筒１１の内径よ
り僅かに小さいだけであることが好ましい。このように
設定することにより、管１０を膨脹させてその外面を筒
の外面と一致させる際に、管１０を過度に膨脹させない
で済む。第２図には管１０が筒１１の中に挿入されてい
る状態が示されている。
第２図に示されている筒ＩＩと管１０との組み合せは、
所望の形状になるように長手方向に沿って曲げてもよい
。第３図には、はぼ「Ｓ」字形状になるように筒の部分
で曲げられた管１０と筒１１との組み合せが示されてい
る。湾曲部の形状はフレーム部材として所望する形状に
することができる。湾曲部は、マンドレルベンディング
やストレッチベンディングなどの通常の曲げ操作で予め
形成しておく。これらの曲げ操作はこの技術分野では一
般に広く知れ渡っているのでここでは詳述しない。
しかしながら、本質的にマンドレルベンディングではイ
ンターナルマンドレルが用いられるが、ストレッチベン
ディングではインターナルマンドレルは用いられない。
マンドレルベンディングでは、管の湾曲部の最少半径は
管の直径のほぼ２倍であり、相互に隣接した湾曲部間の
最少距離はほぼ管の直径に相当する。断面積は通常５％
減少する。ストレッチベンディングでは、湾曲部の最少
半径は管の直径のほぼ３倍であり、相互に隣接した湾曲
部間の最少距離は管の直径のほぼ半分である。断面積は
通常はぼ１５％減少する。
この実施例ではマンドレルベンディングを用いることが
好ましい。湾曲部を補強する場合は、筒１１及び管１０
を一緒に同時に曲げて、筒で管の湾曲部を覆うようにす
る。
第３図の湾曲した管及び筒は最終ダイに挟まれないよう
にするための予備工程に付される。予備工程では予備形
成か管の内部の加圧のいずれかが行なわれる。最初に予
備形成について述べる。予備形成ダイは欧州特許出願第
８５　３０６６７５゜１号に詳しく記載されているので
、ここでは詳述しない。ダイは２個の金属片で構成され
ており、各金属片は表面に窪みが形成されている。通常
、窪みは金属片の全長に渡って伸びる細長い溝である。
金属片相互が重ね合わされると、窪みが相互に補いあっ
て細長い管状の通路が形成される。この通路は断面がほ
ぼ砂時計の形状をしている。管１０及び筒１１が一方の
金属片の窪みの中に載置され、他方の金属片が一方の金
属片の上に重ね合わされる。これにより、管及び筒の側
壁が内方に向かって変形される。最終製品であるフレー
ム部材の平らな又はほぼ平らな面に相当する側壁１３上
にはこのようにして凹所１２が形成される。従って、筒
１１及び管１０は第４図に示すように断面がほぼ砂時計
の形状になる。管及び筒にこのような予備形成処置を施
す理由は、後に最終ダイによる処理を受けた時に、挟ま
れたり、鋭角の歪みが形成されたりすることのないよう
にするためである。更に、管及び筒は形成処理の全工程
を通じて断面の輪郭が滑らかに連続する緩やかな丸みを
常に帯びていることが好ましい。このようにすることに
より、後に最終ダイの中で膨脹する際に応力点が形成さ
れることを防止できることが判明した。従って、機械的
強度の優れた多辺形状のフレーム部材を製造することが
できる。
筒ｌｌ及び管１０は、側壁に凹所が形成されてから、最
終ダイの中で膨脂工程に付される。膨脂工程及び膨脂工
程に用いられるダイは、欧州特許出願第８５　３０６６
７５．１号に詳しく記載されている。簡単に説明すると
、ダイは上部片と下部片とに別れ、各月は表面に窪みが
形成されている。両片が重ね合わされると、窪みが相互
に補いあって、断面がほぼ矩形状をした細長い通路が形
成される。
矩形の角は滑らかな丸みを帯びていることが好ましい。
細長い通路は、フレーム部材の所望の形状に従って長手
方向に沿って湾曲して形成することもできる。管はこの
通路内に載置されてがら、管の両端が密閉される。次に
、一方の密閉端がら水圧液体が注入されて、管及び筒の
内部が加圧される。内部圧力により管の側壁及び筒の側
壁は均等に膨脹して、又は外方に向がって均等に変形し
て、両者の断面は通路の断面と同じほぼ矩形状になる。
このようにして形成されたフレーム部材は、断面が第７
図に示されているようにほぼ矩形状になる。
ここで加えられる圧力は、管の側壁の降伏点を優に越え
る大きさであるが、場合によっては、筒の側壁の降伏点
を越える大きさに設定してもよい。
圧力の大きさは膨脹させる管の側壁の厚さや組成によっ
て異なるが、通常は約２０，０ＯＯｋＰａ（３，０００
ｐｓｉ）である。ダイの上部片及び下部片は管が膨脹し
ている最中に移動しないように十分な力で相互にしっか
りと固定される。この膨脹により、四辺形状の断面を有
し部分的に補強されたフレームを非常に正確に、しがち
均一に繰り返して製造することができる。
管及び筒を予備形成ダイの中に載置するがわりに、管の
両端を密閉して、一方の密閉端がら管内に水圧液体を注
入して管を予圧することもできる。この方法の詳細は欧
州特許出願第８８３０４１１５．４号に記載されている
。水圧液体が管を内部から押圧するカは、半加工品又は
管の側壁の降伏点未満で、しがも最終ダイの両片が重ね
合わされる時に、両片に接触する筒及び管が摩擦によっ
て引摺られることがないような強さに設定される。実際
の手順としては、先ず管及び筒をダイの一方の片の窪み
の中に載置し、次に管の内部を加圧し、最後に一方の片
の上に他方の片を重ねるようにするとよい。ダイの両片
が重ね合せられると、管及び筒は上面及び下面がそれぞ
れダイの上部片及び下部片の表面と係合して上面及び下
面が管の内部に向かって変形する。管の上面及び下面が
このようにして凹むために、管及び筒の両側面は外側に
向かって横方向に脹らみ、ついには管及び筒の両側面と
ダイの通路の両側面とが係合する。ところで、この係合
はダイの両片が相互に重ね合わされるとほとんど同時に
生じるので、管及び筒が両片の間に挟まれることはない
。管及び筒がダイに挟まれないようにするために必要な
内圧の値は、与えられた寸法及び形状の下で試行及び実
験を行なうことによって容易に決定することができる。
一般に、圧力はほぼ２，０００ｋＰａ（３００ｐｓｉ）
である。この段階では、管及び筒の上面及び下面の壁は
内部に向かって凹んでいるが、管及び筒の断面は弧が滑
らかに続く形状を維持している。ここで、管及び筒を完
全に膨脹させることにより、多辺形状の断面を有し補強
の施されたフレーム部材が形成される。この改良により
、１個のダイで予備形成及び最終膨張の両者を実施する
ことができるようになる。
膨脂工程が完了すると圧力が解放される。水圧流体は変
形した管の内部からポンプで排出され、ダイの上部片及
び下部片が分離されて、最終的に形成された製品がダイ
から取り出される。
膨脂工程において、管ＩＯの中で筒１１に覆われている
領域１４は、筒に覆われていない領域に比べて半径方向
外方に膨脹する割合が少ない。即ち、膨張量は筒１１の
側壁の厚さ分だけ相違している。この点は第６図に明示
されている。従って、この処理によって形成される多辺
形状の断面を有するフレーム部材の外面は筒１１の両端
で生じる小さな切れ目１５を除いて凹凸のない面が−様
に続いている。
管ＩＯには筒１１の全長とほぼ同じ長さに渡って筒１１
の厚さ分だけ内部に向かって凹んでいる領域１４がある
。この内部に向かって凹んでいる領域は、筒１１を収容
し筒１１の両端と係合して、筒１１を管１０にしっかり
と固定する。従って、外面が凹凸のないほぼ−様な面で
覆われ、機械的強度があり、断面が多辺形状で、部分的
に補強されたフレーム部材が最終的に製造される。
開始材料である管を選択する場合は、管の全長のどの部
分でも最終製品であるフレーム部材の周の長さが開始管
の周の長さより約５％を越えて長くなることのないよう
なものを選択することが好ましい。現在入手可能な管状
鋼の品質では、周が５％を越えて膨脹すると、管又は筒
の側壁が過度に弱くなったり、ひび割れが生じたりする
。管の材料を十分に焼きなましすれば、管の周を２０％
まで膨脹させることができるが、焼きなまし処理の施さ
れていない金属を用いることが好ましい。
筒１１の周の大きさは最終製品の周の大きさと同じかそ
れ以下である。筒１１の材料としては、例えば、管ＩＯ
と同じＳＡＥ　１０１０を用いることもできれば、もと
の周より５〜１０％大きい周になるまで膨脹させること
のできる程度に十分な延性を有する金属を用いることも
できる。また、筒を管に固定するために、筒は膨脹させ
ずに管だけ膨脹させる必要があるので、両材料の引張り
特性は、例えば、管の引張り特性より低いものか、高い
場合は最大で３０％高いものが好ましい。
上記実施例はこの発明の本質を逸脱しない範囲で様々に
修正することができる。例えば、開始材料である管及び
筒の断面を円形でな（楕円形とすることができる。また
、管及び筒の断面を先に多辺形状にしてから、管及び筒
を所望の形状に湾曲させることもできる。最後に、多辺
形状の断面を有するフレーム部材の断面の形状は、台形
、六角形、その他の多辺形とすることができる。
（発明の効果） 以上説明した通り、この発明によれば、外面が凹凸のな
いほぼ−様な面で覆われ、機械的強度があり、断面が多
辺形状で、部分的に補強されたフレーム部材を提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は管及び筒を示す斜視図、第２図は第１図の筒が
第１図の管の一部に配備されているところを示す斜視図
、第３図は第２図の筒及び管が長平方向に沿って所望の
形状に曲げられたところを示す斜視図、第４図は変形し
た管及び筒の断面図、第５図は第３図の筒及び管から形
成された多辺形状の断面を有するフレーム部材を一部断
面にして示す斜視図、第６図は管及び筒の機械的結合を
示すために第５図中符号「６」で示されている円で囲ま
れた断面の拡大図、そして第７図は第５図のフレーム部
材の断面図である。 ＩＯ・・・管、１１・・・筒、１２・・・凹所、１３・
・・側壁、１４・・・筒に覆われている領域、１５・・
・切れ目。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）断面が多辺形状で、補強された領域を有し、少な
    くとも細長い部分は断面が均一で、しかも少なくとも２
    つのほぼ対向した平坦な面を有しているフレーム部材を
    形成する方法であり、 弧が滑らかに連続した形状の断面を有する管（１０）と
    、この管を囲繞するこれまた弧が滑らかに連続した形状
    の断面を有する筒（１１）とを準備し、筒（１１）を管
    （１０）の補強すべき領域に配備し、最終製品であるフ
    レーム部材の平らな側面（第７図）に対応した位置で細
    長い部分に設けられている対向領域（１２）で管及び筒
    の側壁（１３）を内方に向かって変形させて、管及び筒
    に内部に向かって凹んだ対向側壁を形成する予備工程を
    施し、長手方向の形状が管及び筒と同じで、管及び筒の
    凹状に湾曲している側壁に平行に隣接している部分は少
    なくともほぼ直線状をしており、変形した管及び筒と等
    しいかこれらより大きい寸法を有する断面が全体に渡っ
    て滑らかに続く細長い通路を規定する少なくとも２個の
    協働片で構成された組立式ダイの中に変形した管及び筒
    （１０及び１１）を載置し、 内部流体圧を加えて管（１０）を周方向に膨脹させるこ
    とにより管（１０）及び筒（１１）の断面の形状をダイ
    の通路の断面の形状に一致させると共に筒（１１）を管
    に機械的に固定させ、 ダイの協働片を分離して補強されたフレーム部材をダイ
    から取り出すことを特徴とする多辺形状の断面を有し部
    分的に補強されたフレーム部材の製造方法。
  2. （２）予備工程は、管（１０）及び筒（１１）を予備形
    成ダイの中に載置して管及び筒の側壁を凹ませて、弧が
    滑らかに連続した形状の断面を維持しながら管及び筒に
    凹状の湾曲対向側壁（１３）を形成することを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項に記載した多辺形状の断面を有
    し部分的に補強されたフレーム部材の製造方法。
  3. （３）予備工程は、管（１０）及び筒（１１）を収容し
    た組立式ダイを閉じる際に、組立式ダイと管（１０）及
    び筒（１１）との間に生じる摩擦力を十分に克服できる
    が、管の壁（１３）の降伏点未満の内部流体圧を管（１
    ０）に加えることにより、管（１０）及び筒（１１）の
    壁が横方向外方に押しやられてダイの交接面に挟まれる
    ことを防止することを特徴とする特許請求の範囲第１項
    に記載した多辺形状の断面を有し部分的に補強されたフ
    レーム部材の製造方法。
  4. （４）管（１０）及び筒（１１）はいずれも円形状のほ
    ぼ均一な断面を有していることを特徴とする特許請求の
    範囲第１項、第２項、又は第３項に記載した多辺形状の
    断面を有し部分的に補強されたフレーム部材の製造方法
    。
  5. （５）ダイの通路の断面の周は通路の長手方向のどの部
    分においても管（１０）の周より５％未満大きいことを
    特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、又
    は第４項に記載した多辺形状の断面を有し部分的に補強
    されたフレーム部材の製造方法。
  6. （６）ダイの通路の断面は角が丸められた矩形状である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載した多辺
    形状の断面を有し部分的に補強されたフレーム部材の製
    造方法。
  7. （７）変形された管及び筒は凹状に湾曲した側壁部（１
    ２）を有しており、この側壁部は断面が矩形状をした最
    終製品であるフレーム部材の２つの対向面に相当してい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載した多
    辺形状の断面を有し部分的に補強されたフレーム部材の
    製造方法。
  8. （８）管を囲繞する筒の位置決後であって、しかも管及
    び筒を変形する前に、管及び筒を長手方向に沿って曲げ
    る（第３図）ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
    記載した多辺形状の断面を有し部分的に補強されたフレ
    ーム部材の製造方法。
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