JPH0555209B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、箱形状の横断面を有したフレーム
部材を形成する方法に関する。

（従来の技術） 例えば自動車および道路上で使用される他の車
両の構造においては、中空の箱形状の横断面を有
したフレーム部材がしばしば要望される。これれ
らのフレーム部材は通常、横断面において相互に
対向する位置に配置された少なくとも１対の平坦
部を有している。中空の箱形状の横断面は重量の
軽量化とともに良好な剛性及び他の好ましい機械
的性質を提供する。また平坦部は、例えば凹所や
突起やブラケツトやフランジ等の連結構造部材を
形成したり例えば溶接により結合するしたりする
のを容易にしている。

従来このようなフレーム部材は、まず最初に薄
板からスタンピングにより溝を有した対称な形状
の１対の半殻が打ち出され、次に１対の半殻が
夫々の縁部に沿つて形成されているフランジを相
互に溶接されることにより箱形状の横断面を有す
るよう構成される。

とはいうもののこのような従来の製造方法は、
半殻を打ち出す為に複雑な形状の複数の金型を必
要としているばかりでなく、将来は自動化される
にしろ複雑な溶接装置を必要としているので、比
較的多くの製造時間を必要としており、また比較
的多くの製造費用を必要としている。さらにはス
タンピング工程で大量の薄板の屑が発生する。ま
た比較的長い距離を溶接しなければならないの
で、この長い距離の溶接作業中の全体に渡り溶接
作業を適切に制御することが難しく、製品の欠格
が比較的多く発生し易い。通常、溶接された領域
はある程度まで研削する必要が有り、そしてこれ
が時間及びエネルギの消費を生じさせる。

（発明が解決しようとする課題） この発明は上記事情の下でなされ、この発明の
目的は、従来に比べて製造時間及び製造費用を遥
かに減少させることが出来る箱形状の横断面を有
したフレーム部材を形成する方法を提供すること
である。

（課題を解決する為の手段） 上述した如きこの発明の目的を達成する為に、
この発明に従つて箱形状の横断面を有したフレー
ム部材を形成する方法は、相互に対向する位置に
配置された少なくとも２つの平坦部と複数の丸め
られた隅部とを含んだ箱形状の均一な横断面を有
した少なくとも１つの細長い部分を備えたフレー
ム部材を形成する方法であつて：連続的に滑らか
に湾曲した横断面形状を有した管状の素材を用意
する工程と；素材の周壁において、素材が最終的
な製品である上述のフレーム部材に加工された時
に上記少なくとも１つの細長い部分の箱形状の均
一な横断面において上述の少なくとも２つの平坦
部となる少なくとも２つの部分の夫々を内方に湾
曲させて溝形状に凹むよう予備変形させる横断面
予備変形工程と；開位置と閉位置との間で移動自
在であり、夫々が閉位置において相互に密接に接
触される平坦な分割表面と分割表面に形成され閉
位置において上記フレーム部材の横断面に対応し
た均一で滑らかな箱形状の横断面を有する加工空
洞を相互に協働して構成する加工凹所とを有して
おり、加工空洞の内表面の横断面の全周が管状の
素材の横断面における全周に比べて最大略５％程
度まで大きく設定されていて、閉位置において分
割表面が加工空洞の箱形状の横断面の少なくとも
２つの平坦部に位置している少なくとも２つの分
割金型片を備えた分割金型が準備される工程と；
開位置に配置された少なくとも２つの２つの分割
金型片の加工凹所中に上述の予備変形された素材
を配置し、上述の予備変形された素材の横断面中
の少なくとも２つの溝形状に内方に凹んだ部分を
加工空洞の内表面の横断面中の上述した少なくと
も２つの平坦部に対向させた状態で少なくとも２
つの分割金型片を閉位置に配置し、次に、閉位置
に配置された少なくとも２つの分割金型片の加工
空洞中の予備変形された素材の内部空間に流体圧
力を負荷して加工空洞の内表面に予備変形された
素材の周壁の全てが接触するまで予備変形された
素材の周壁を半径方向の外方に膨脹させる工程
と；閉位置に配置された少なくとも２つの分割金
型片を閉位置へ移動させ、上述した如く周壁が半
径方向の外方に膨脹された素材を少なくとも２つ
の分割金型片の加工凹所から取り出す工程と；を
備えたことを特徴としている。

なおこの発明に従つた箱形状の横断面を有した
フレーム部材を形成する方法は、上述した管状の
素材を用意する工程と上述した横断面予備変形工
程との間に、管状の素材を長手方向中心線に関し
て折り曲げて最終的な製品であるフレーム部材の
全体的な外形状により近い所定の外形状にするフ
レーム外形状予備変形工程を介在させることが出
来る。

（作用及び効果） 開位置に配置された少なくとも２つの分割金型
片の加工凹所中に横断面が所定の予備変形された
素材を所定の状態で配置した後に少なくとも２つ
の分割金型片を閉位置に配置し、次に、閉位置に
配置された少なくとも２つ分割金型片の加工空洞
中の予備変形された素材の内部空間に流体圧力を
負荷して加工空洞の内表面に予備変形された素材
の周壁の全てが接触するまで予備変形された素材
の周壁を半径方向の外方に膨脹させることにより
所望の箱形状の横断面を有したフレーム部材を形
成することが出来る。このようにして箱形状の横
断面をを有したフレーム部材を形成する方法によ
れば、溶接や打ち抜き加工を伴つた前述の従来の
箱形状の横断面を有したフレーム部材を形成する
方法に比べて、製造工程が遥かに簡易である。し
かも製造工程において素材から多量の屑が生ぜず
または研削等の独立した仕上げ工程も省略出来る
ので、製造コストや製造時間を大幅に短縮するこ
とが出来る。

出願人が知つていたこのような従来の単なる膨
脹工程では、箱形状の横断面を有したフレーム部
材に求められている強度及び寸法精度を有するよ
う管状の素材を膨脹させることは出来なかつた。

この発明の方法において連続的に滑らかに湾曲
した横断面形状を有した管状の素材は、開位置に
配置された少なくとも２つの分割金型片中の加工
凹所中に配置される前に、素材の周壁において、
素材が最終的な製品である箱形状の横断面を有し
たフレーム材に加工された時に上記少なくとも１
つの細長い部分の箱形状の均一な横断面において
上述の少なくとも２つの平坦部となる少なくとも
２つの部分の夫々を内方に湾曲させて溝形状に凹
むよう予備変形される。

このように横断面が予備変形された素材は最終
的な製品である箱形状の横断面を有したフレーム
部材に比べて横断面が小さいので開位置に配置さ
れた少なくとも２つの分割金型片の加工凹所中に
安定して配置することが出来る。このことは、少
なくとも２つの分割金型片を開位置に配置して加
工凹所中に上記横断面が予備変形された素材を配
置した後に少なくとも２つの分割金型片が閉位置
に配置されるまでの間に、上記横断面が予備変形
された素材が開位置に配置された少なくとも２つ
の分割金型片の加工凹所中から転げ落ちてしまう
のを特別な素材仮り保持装置を必要とすることな
く容易に防止する事を可能にしている。

最終的な製品である箱形状の横断面を有したフ
レーム部材に比べて小さな横断面を有するよう横
断面が予備変形された素材は、内部空間に流体圧
力を負荷された時に上記加工空洞の内表面に上記
横断面が予備変形された素材の周壁の外表面の全
てが接触するまでしか半径方向の外方に膨脹する
ことが出来ないので過大な膨脹による強度の低下
や寸法精度の変更が生じるのを防止することが出
来る。

特にこの発明の方法では、少なくとも２つの分
割金型片の加工凹所により構成される加工空洞の
内表面の横断面の全周が管状の素材の横断面にお
ける全周に比べて最大略５％程度までしか大きく
設定されておらず、しかも上記加工空洞の内表面
の横断面が最終的な製品であるフレーム部材の横
断面に対応していることでフレーム部材の少なく
とも１つの細長い部分の箱形状の均一な横断面に
含まれている相互に対向する位置に配置された少
なくとも２つの平坦部と複数の丸められた隅部も
また上記加工空洞の内表面の横断面に含まれてい
るので、過大な膨脹による強度の低下や寸法精度
の変更や過度の応力集中を効果的に阻止出来、こ
の結果としてフレーム部材の用途に適した強度及
び寸法精度を得ることが出来るようにしている。

分割表面は少なくともつの分割金型片が閉位置
に配置された時に加工空洞の箱形状の横断面の少
なくとも２つの平坦部に位置するので、加工空洞
中で膨脹された素材の周壁が少なくとも２つの分
割金型片の分割表面の間に絞り出されることが効
果的に防止される。

以下この発明の一実施例に従つた箱形状の横断
面を有したフレーム部材を形成する方法を添付の
図面を参照して詳細に説明する。

（実施例） 第１図には、この発明の一実施例に従つた箱形
状の横断面を有したフレーム部材を形成する方法
により加工される金属製の管状の素材１０が示さ
れている。また第４図には、第１図に示された管
状の素材１０からこの発明の一実施例に従つた方
法に従つて最終的に形成された製品である箱形状
の横断面を有したフレーム部材１１が示されてい
る。このフレーム部材１１は自動車のサブフレー
ムである。

フレーム部材１１の全体的なフレーム外形状や
横断面の形状はフレーム部材１１が使用される対
象により変化されるのはもちろんである。とはい
うものの、フレーム部材１１の横断面の形状はフ
レーム部材１１の長手方向において略同じである
ことが好ましい。これはフレーム部材１１の周壁
がいずれかの位置において極端に薄くなり、強度
が極端に弱まることが防止されるからである。こ
のことは最終的に形成される製品において、どの
ような機械的強度の弱点が生ずることも防止す
る。

フレーム部材１１の横断面の形状において特許
することが出来る不均一の程度は結局のところ最
終的に形成される製品の種類即ち用途により決定
されるが、最終的に形成される製品の横断面にお
いて最も大きな外周が最も小さな外周よりも約20
％以上大きくなることは好ましくなく、上記の関
係は約５％如何であることがより好ましい。また
最終的に形成される製品である箱形状の横断面を
有したフレーム部材１１の外周に管状の素材１０
の外周よりも約５％以上大きい地点であることは
好ましくない。

現在人手することが出来る管状の鋼を使用した
素材１０を外周が約５％以上大きくなるよう膨脹
させた場合には、素材１０の膨脹された周壁の強
度が極端に低下してひび割れや降伏が生じ易くな
ることを出願人は発見している。管状の素材１０
の金属が十分に焼鈍されているのであれば管状の
素材１０を外周が約20％以上大きくなるまで膨脹
させることが出来るが、本願の発明に従つた方法
は管状の素材に例えば焼鈍の如き特別な処理を施
すことなく実行されるのが好ましい。

好ましい実施例においては、素材１０に機械的
強度の弱い部分を生じさせたり周壁に割れを生じ
させたりすることなく所望の横断面形状を与える
為に、最終的に形成される製品である箱形状の横
断面を有したフレーム部材１１は全ての横断面に
おいて外周の形状が略同一であり、素材１０の外
周に比べて約２％ないし約４％だけ膨脹される。

フレーム部材１１は、長手方向における中間位
置の横断面を境にして対称な形状をしており、直
線形状の中間部１２と、それの両端に湾曲した第
１の肩部１３を介して連結されている両端部１４
と、を有している。１対の両端部１４の夫々は中
間部１２に対して斜めに傾斜されており、その傾
斜角は中間部１２の長手方向中心線から外方に例
えば約135゜である。１対の両端部１４と中間部１
２の長手方向中心線を含む架空の平面が第１の平
面を規定している。１対の両端部１４の夫々の外
端には湾曲した第２の肩部１６を介して外端部１
７が連結されている。１対の外端部１７の夫々は
上記第１の平面に対してある角度で傾斜している
同一の仮想の平面（上記第１の平面に対して第２
の平面という）内を延出している。１対の外端部
１７はフレーム部材１１の上記中間位置の横断面
に対して略平行に延出することも出来るし、上記
中間位置の横断面に対して外方にわずかに傾斜し
た角度で延出することも出来る。

第４図に示す如く、フレーム部材１１は種々の
非円形状の横断面をしている。この最終的に形成
される製品である箱形状の横断面を有したフレー
ム部材１１中に構造上の弱点を生じさせないよう
にする為には、最終的に形成される製品における
横断面の全てが滑らかに連続した輪郭を持ち、応
力の集中を生じさせるような構造的な弱点である
鋭く角張つた部位（即ち、非連続部位）を含まな
いようにすることが好ましいことを出願人は発見
している。従つて、例えば第４図に示したフレー
ム部材１１は中間部１２において、上下方向にお
いて相互に対向した位置に配置され相互に傾斜し
た１対の傾斜平坦部１９，２１と前後方向におい
て相互に対向した位置に配置され相互に略平行な
１対の平行平坦部２２，２３とを含む略台形状の
横断面１８を有している。これら１対の傾斜平坦
部１９，２１と１対の平行平坦部２２，２３とは
緩やかに丸められた隅部を介して相互に連結され
ているばかりでなく、これら１対の傾斜平坦部１
９，２１と１対の平行平坦部２２，２３自身もま
た緩やかに内方に向かい湾曲している。

１対の両端部１４の夫々も、上下方向において
相互に対向した位置に配置され相互に略平行な１
対の上下平行平坦部２６，２７と左右方向におい
て相互に対向した位置に配置され相互に略平行な
１対の左右平行平坦部２８，２９とを含む略４角
形状の横断面２４を有している。

１対の外端部１７の夫々もまた、上下方向にお
いて相互に対向した位置に配置され相互に略平行
な１対の上下平行平坦部３２，３３と左右方向に
おいて相互に対向した位置に配置され相互に略平
行な１対の左右平行平坦部３４，３５とを含む略
４角形状の横断面３１を有している。

１対の両端部１４の夫々の略４角形状の横断面
２４における１対の上下平行平坦部２６，２７及
び１対の左右平行平坦部２８，２９と、１対の外
端部１７の夫々の略４角形状の横断面３１におけ
る１対の上下平行平坦部３２，３３及び１対の左
右平行平坦部３４，３５とは、前述した中間部１
２の略台形状の横断面１８と同様に、緩やかに丸
められた隅部を介して相互に連結されているので
これらの略４角形状の横断面２４と３１の夫々の
輪郭は全体的に滑らかに連続している。とはいう
ものの、これら１対の上下平行平坦部２６，２７
及び１対の左右平行平坦部２８，２９と、１対の
上下平行平坦部３２，３３及び１対の左右平行平
坦部３４，３５と、緩やかに外方に向かい湾曲さ
れていてもよい。

中間部１２の両端と１対の両端部１４との間の
１対の第１の肩部１３の夫々は、夫々の両端で対
応する中間部１２の一端と一方の両端部１４の内
端に滑らかに連続しており、第１の肩部１３の
夫々の中央部分は弧状に湾曲している。

１対の両端部１４の１対の外端部１７との間の
１対の第２の肩部１６の夫々もまた中央部分が滑
らかに湾曲されていて、１対の第２の肩部１６の
夫々の両端は対応する一方の両端部１４の外端と
一方の外端部１７の内端に滑らかに連続してい
る。

１対の外端部１７の夫々の略４角形状の横断面
３１は１対の左右平行平坦部３４，３５間の幅が
１対の両端部１４の夫々の略４角形状の横断面２
４の１対の左右平行平坦部２８，２９間の幅より
も大きく、また１対の外端部１７の夫々の略４角
形状の横断面３１の１対の上下平行平坦部３２，
３３間の高さが１対の両端部１４の夫々の略４角
形状の横断面２４の１対の上下平行平坦部２６，
２７間の高さよりも小さいので、１対の第２の肩
部１６の夫々は対応する一方の両端部１４の外端
から一方の外端部１７の内端に向かうにつれて、
自身の上下の平坦部の間の高さを序々に低くして
いると同時に自身の左右の平坦部の間の幅を序々
に大きくしている。

この発明の実施例に従つた箱形状の横断面を有
したフレーム部材を形成する方法においては、ま
ず最初に第１図に示された管状の素材１０がその
外形状を最終的に形成される製品である箱形状の
横断面を有したフレーム部材１１の全体的なフレ
ーム外形状に類似するよう予備変形される。詳細
に説明すると、第２図に示す如く、中間部１２ａ
を残して両端部１４ａを中間部１２ａ長手方向中
心線に関して一方の側に直線状に折り曲げ、１対
の両端部１４ａの夫々の外端部１７ａがさらに中
間部１２ａの長手方向中心線と１対の両端部１４
とを含む第１の仮想の平面に対して傾斜した第２
の仮想の平面内に直線状に折り曲げられる。

なお管状の素材１０は上述した如く最終的に形
成される製品である箱形状の横断面を有したフレ
ーム部材１１の全体的なフレーム外形状に類似す
るよう第２図に示す如く折り曲げられた後でもそ
の長手方向中心線に沿つたいずれの横断面１８ａ
において円形状を保持したままである。

横断面の形状を保持したままでの折り曲げは、
例えば内部心棒と外部折曲工具とを使用したいわ
ゆるマンドレルベンデイング、あるいは内部心棒
を使用しない引張りベンデイングの如き従来当業
者の間で良く知られている折曲（ベンデイング）
工程を採用することにより行うことが出来る。こ
のような従来良く知られている折曲（ベンデイン
グ）工程についての詳細な説明は省略する。

マンドレルベンデイングにより管状の素材１０
に与えることが出来る曲げの最小半径は管状の素
材１０の直径の略２倍であり、隣接したもう１つ
の曲げ部との間に設定出来る最小の距離は管状の
素材１０の直径と略同等である。マンドレルベン
デイングは略５％の横断面における減少を生じさ
せる。

引張りベンデイングが採用された場合には、最
小の曲げ半径は管状の素材１０の直径の略３倍と
なり、また隣接したもう１つの曲げ部との間に設
定出来る最小の距離は管状の素材１０の直径の略
１／２となる。そして通常は横断面における面積の
減少が略15％生じる。

図示された管状の素材１０に対してはマンドレ
ルベンデイングを採用することが好ましい。

最終的に形成される製品である箱形状の横断面
を有したフレーム部材１１の全体的なフレーム外
形状に類似するよう第２図に示す如く予備変形さ
れた後の管状の素材１０は、中間部１２ａ，１対
の両端部１４ａ、そして１対の外端部１７ａの
夫々の周壁に対して、最終的に形成される製品で
ある箱形状の横断面を有したフレーム部材１１の
中間部１２、１対の両端部１４、そして１対の外
端部１７の夫々において上下方向の１対の傾斜平
坦部１９，２１そして１対の上下平行平坦部２
６，２７および３２，３３となる相互に対向する
位置に配置された部分に、第３図に示す如く、内
方に湾曲された溝１９ｂ，２１ｂと２６ｂ，２７
ｂと３２ｂ，３３ｂの夫々が形成されて横断面の
形状が予備変形される。

この横断面予備変形工程は、最終的に形成され
る製品の為に最終的に使用される金型中の加工凹
所へと、特別な仮り保持装置の使用や素材１０の
鋭角を伴つた変形の発生を生じさせることなく、
管状の素材１０を収納させることを可能にしてい
る。しかも素材１０の横断面に比べ周囲において
約５％以上大きくなることがない。

中間部１２ｂ、１対の両端部１４ｂ、そして１
対の外端部１７ｂの夫々の周壁において相互に対
向し内方に湾曲された１対の部分を含む参照符号
１８ｂ，２４ｂ、そして３１ｂで示された横断面
の周囲は、第２図に示された中間部１２ａ、１対
の両端部１４ａ、そして１対の外端部１７ａの
夫々における横断面１８ａの周囲と周方向におい
て実質的に変化していない。

また中間部１２ｂ、１対の両端部１４ｂ、そし
て１対の外端部１７ｂの夫々の周壁において参照
符号１８ｂ，２４ｂ、そして３１ｂで示された横
断面の輪郭は滑らかに連続している。このことが
上述した横断面予備変形工程や後述する膨脹工程
において素材１０の周壁に応力の集中が生じるこ
とを防止し、ひいては最終的に形成される製品の
強度を特に強めることが可能である。

中間部１２ｂの両端と１対の両端部１４ｂとの
間の１対の第１の肩部１３ｂの夫々および１対の
両端部１４ｂと１対の外端部１７ｂとの間の１対
の第２の肩部１６ｂの夫々は、夫々の長手方向に
沿つて横断面の形状を滑らかに変化させている。
即ち、第１肩部１３ｂの夫々は中間部１２ｂ側の
端の横断面の形状を中間部１２ｂの横断面１８ｂ
と一致させており、また両端部１４ｂ側の端の横
断面の形状を両端部１４ｂの横断面２４ｂと一致
させている。そして第２の肩部１６ｂの夫々は両
端部１４ｂ側の端の横断面の形状を両端部１４ｂ
の横断面２４ｂと一致させており、また外端部１
７ｂ側の端の横断面の形状を外端部１７ｂの横断
面３１ｂと一致させている。

第１の肩部１３ｂの夫々は夫々の長手方向に沿
い中間部１２ｂから両端部１４ｂへと移行する間
に横断面において左右非対称な中間部１２ｂの横
断面１８ｂから横断面において左右対称な両端部
１４ｂの横断面２４ｂへと変化し、第２の肩部１
６ｂの夫々は夫々の長手方向に沿い両端部１４ｂ
から外端部１７ｂへと移行する間に横断面におい
て上下左右に寸法比が略同じ両端部１４ｂの横断
面２４ｂから横断面において幅広で横長の外端部
１７ｂの横断面３１ｂへと変化する。

第２図に示す如く全体的な外形状が最終的な製
品である箱形状の横断面を有したフレーム部材１
１の全体的な外形状に類似するよう折り曲げられ
ている素材１０の中間部１２ａ、１対の両端部１
４ａ、そして１対の外端部１７ａの夫々の周壁に
おいて相互に対向する１対の部分へ第３図に示す
如き凹所１９ｂ，２１ｂと２６ｂ，２７ｂと３２
ｂ，３３ｂを形成することは、従来良く知られて
いる金属成形技術により行うことが出来る。

第５図にはこの金属成形技術に使用される第１
の２分割金型３６が示されている。第１の２分割
金型３６は上下に分離可能な上方金型片３７と下
方金型片３８とからなり、これら上方金型片３７
と下方金型片３８の両者の分割表面３９には、上
方金型片３７と下方金型片３８とが両者の分割表
面３９を密接に接触された状態で閉位置に配置さ
れた時に、第２図に示す如く全体的な外形状が予
備変形された素材１０の全体的な外形状と一致す
るよう延出するとともに第３図に示す如く中間部
１２ｂ、１対の両端部１４ｂ、そして１対の外端
部１７ｂにおいて横断面が予備変形された素材１
０と同じ横断面を有する加工空洞４１を相互に協
働して構成する加工凹所が形成されている。

このような第１の２分割金型３６においては上
方金型片３７が下方金型片３８から分離され開位
置に配置された後に第２図に示す如く全体的な外
形状を予備変形されている素材１０が下方金型片
３８の分割表面３９に露出している加工凹所内に
載置される。次に上方金型片３７が下方金型片３
８に対して相互の分割表面３９が相互に密接に接
触するまで下降され閉位置に配置されることによ
り、第１の２分割金型３６の加工空洞４１中の第
２図に示す素材１０は中間部１２ａ、１対の両端
部１４ａ、そして１対の外端部１７ａの横断面が
予備変形され、第３図に示す如く横断面が予備変
形された中間部１２ｂ、１対の両端部１４ｂ、そ
して１対の外端部１７ｂを有するようになる。

第３図に示す如く横断面が予備変形された素材
１０を第４図に示す如き全体的な外形状と横断面
とを有した最終的な製品である箱形状の横断面を
有したフレーム部材１１へと変形されるのに使用
される第２の２分割金型４２が第６図に示されて
いる。

第２の２分割金型４２は、前述の第１の２分割
金型３６と同様に、上下に分離可能な上方金型片
４３と下方金型片４４とからなる。これら上方金
型片４３と下方金型片４４の両者の分割表面４６
には、第４図に示す如き最終的な製品である箱形
状の横断面を有したフレーム部材１１と同じ横断
面を有するとともにフレーム部材１１と同様に長
手方向に延出した加工空洞４７を相互に協働して
構成する加工凹所が形成されている。

第４図に示す如き最終的な製品である箱形状の
横断面を有したフレーム部材１１の横断面の周壁
はいずれの地点においても実質的に同じであり、
また第１図に示された管状の素材１０の横断面の
周囲に比べて略２％ないし略４％大きいだけに過
ぎない。それ故に第３図に示す如く全体的な外形
状ばかりでなく横断面の形状も予備変形されてい
る素材１０は、第２の２分割金型４２の上方金型
片４３が下方金型片４４から分離され開位置に配
置された後に下方金型片４４の分割表面４６に露
出している加工凹所内に独立した仮り保持装置を
使用しなくとも安定した状態で配置される。次に
上方金型片３７が下方金型片３８に対して相互の
分割表面４６を相互に密接に接触させるまで下降
される閉位置に配置されることにより上方金型片
４３の分割表面４６に露出している加工凹所が下
方金型片４４の加工凹所内に配置されている第３
図の素材１０の上半部を覆う。

このように第２の２分割金型４２の加工空洞４
７内に収納された第３図の形態の素材１０は両端
の開口が公知の閉塞手段により閉塞され、次にこ
の素材１０の内部空間に一方の閉塞手段を介して
公知の手段により油圧圧力流体が負荷される。こ
れにより第３図の形態の素材１０は周壁の外表面
の全てが加工空洞４７の内表面に接触するまで周
壁を半径方向の外方に膨脹される。この結果、第
３図の形態の素材１０は第２の２分割金型４２の
加工空洞４７内において第４図に示された如き最
終的な製品である箱形状の横断面を有したフレー
ム部材１１へと変形される。なおこの膨脹工程の
間に第２の２分割金型４２は上方金型片３７と下
方金型片３８とが相互に分離しないよう十分な力
で保持される。

このような膨脹工程は第４図に示した如き変化
に富む横断面を有した製品を非常に高い精度で均
一に繰り返し製造することを可能にしている。

膨脹工程が終了した後には、油圧圧力流体と閉
塞手段とが第２の２分割金型４２の加工空洞４７
内の第４図に示された如き形態のフレーム部材１
１から取り除かれ、最後に第２の２分割金型４２
の上方金型片３７と下方金型片３８とが相互に分
離されて開位置に配置されることによりフレーム
部材１１が第２の２分割金型４２の加工空洞４７
内から取り出される。

十分な延性を有した材料であれば以上詳述した
如き本願発明の方法に採用することが出来る。た
だし好ましい実施例においては、最終的な製品の
周囲は実質的に均一であり、横断面の周囲が加工
前の最初の素材１０の横断面の周囲に比べて略５
％以上大きくないことが好ましい。

例えば軟鋼は例えば焼鈍の如き特別な処理を施
すことなく本願発明の方法に採用することが出来
る。この発明の実施例で長さ60インチ、直径３・
１／２インチ、そして周壁の厚さ0.080インチであ
る。SAE 1010鋼を素材１０として採用したとこ
ろ、これが本願発明の方法により最終的な製品で
ある箱形状の横断面を有したフレーム部材１１と
なつた時の周囲の膨脹の程度は略３％であつた。

上述した実施例はこの発明を説明する為のもの
であり、この発明を何等限定するものでなく、こ
の発明の技術範囲内で変形や改造等の施されたも
のも全てこの発明に包含されることは言うまでも
ない。

例えば加工前の最初の素材１０は、例えば楕円
の如き滑らかに丸められた非円形状の横断面であ
る事も出来る。

素材１０の中間部１２ｂ、１対の両端部１４
ｂ、そして１対の外端部１７ｂが膨脹工程の前に
夫々の周壁の相互に対向する位置に配置されてい
る１対の部分を内方に向かい滑らかに凹状の湾曲
されていることは、膨脹工程においてこれらの周
壁の内方に向かい湾曲された部分が最終的な製品
の為の第２の２分割金型４２の加工空洞４７の内
表面に向かい略均一に膨脹するという利点を生じ
させている。この利点により、第３図の形態の素
材１０の周壁の外表面は膨脹工程において第２の
２分割金型４２の加工空洞４７の内表面に対して
こすれ合わない。この結果、第２の２分割金型４
２の加工空洞４７の摩耗が非常に小さくなるの
で、従来に比べてはるかに長期間に渡り最終的な
製品の精密な寸法を保証することが出来る。さら
に、比較的柔らかく安価な材料であつてもどのよ
うな特別な表面硬化処理を施すことなく金型とし
て使用することが出来る。

第２の２分割金型４２の加工空洞４７はもちろ
んのこと第１の２分割金型３６の加工空洞４１の
夫々の上半部の加工凹所と下半部の加工凹所の内
表面は僅かの抜け勾配を有していることが好まし
い。抜け勾配は、第２図に示された形態から第３
図に示された形態へと第１の２分割金型３６の加
工空洞４１中で横断面が予備変形された素材１０
および第３図に示された形態から第４図に示され
た最終的な形態へと第２の２分割金型４２の加工
空洞４７中で横断面が最終的に変形されたフレー
ム部材１１の夫々が、対応する第１の２分割金型
３６の加工空洞４１および第２の２分割金型４２
の加工空洞４７から容易に抜け出るのを保証す
る。しかも一般的には、第１の２分割金型３６の
加工空洞４１中および第２の２分割金型４２の加
工空洞４７中に第２図に示された形態の素材１０
および第３図に示された形態の素材１０を格納す
る前にこれらの加工空洞４１，４７に潤滑油を供
給する必要をなくしている。

上述した本願の発明の実施例においては、管状
の素材１０の周壁の横断面を予備変形させて相互
に対向した１対の部分に第３図に示す如く内方に
向かい滑らかに湾曲して凹んだ溝形状の領域を形
成する前に、第２図に示す如く最終的な製品の全
体的な外形状に類似した全体的な外形状を得るよ
う管状の素材１０を予備変形させておくことが好
ましい。このような手順であれば、管状の素材１
０を第２図に示す如き所望の全体的な外形状を得
るよう加工する際には、簡単な湾曲表面を有した
だけのベンデイングマンドレルあるいは他の簡単
な工具しか必要としない。

とはいうものの、変形された素材の複雑に湾曲さ
れた表面に合致した表面を有する特別な折り曲げ
工具を採用した場合には、管状の素材１０の周壁
の横断面を予備変形させた後に最終的な製品の全
体的な外形状に類似した全体的な外形状を得るよ
う管状の素材１０を予備変形させることも出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は、この発明の一実施例の方
法に従つて未加工の管状の素材が最終的な製品で
ある箱形状の横断面を有したフレーム部材に加工
されるまでの途中経過を横断面をまじえて概略的
に示す斜視図；第５図は、このこの発明の一実施
例の方法において最終的な製品の全体的な外形状
に類似した全体的な外形状を得るよう予備変形さ
れている管状の素材に対して次に横断面の予備変
形を行うのに使用される第１の２分割金型を概略
的に示す斜視図；第６図は、第５図の第１の２分
割金型により横断面が予備変形された後の管状の
素材を最終的な製品の横断面を得るよう内部圧力
の負荷により膨脹させるのに使用される第２の２
分割金型を概略的に示す斜視図である。 １０……素材、１１……フレーム部材、１２，
１２ａ，１２ｂ……中間部、１３，１３ｂ……第
１の肩部、１４，１４ａ，１４ｂ……両端部、１
６，１６ｂ……第２の肩部、１７，１７ａ，１７
ｂ……外端部、１８，１８ａ，１８ｂ……横断
面、１９，２１……傾斜平坦部、２２，２３……
平行平坦部、２４……横断面、２６……上平行平
坦部、２７……下平行平坦部、２８……左平行平
坦部、２９……右平行平坦部、３１……横断面、
３２……上平行平坦部、３３……下平行平坦部、
３４……左平行平坦部、３５……右平行平坦部、
３６……第１の２分割金型、３７……上方金型
片、３８……下方金型片、３９……分割表面、４
１……加工空洞、４２……第２の２分割金型、４
３……上方金型片、４４……下方金型片、４６…
…分割表面、４７……加工空洞。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 相互に対向する位置に配置された少なくとも
   ２つの平坦部１９，２１または２２，２３と、２
   ６，２７または２８，２９と、３２，３３または
   ３４，３５と複数の丸められた隅部とを含んだ箱
   形状の均一な横断面を有した少なくとも１つの細
   長い部分１２または１４または１７を備えたフレ
   ーム部材１１を形成する方法であつて： 連続的に滑らかに湾曲した横断面形状を有した
   管状の素材１０を用意する工程と； 素材の周壁において、素材が最終的な製品であ
   る上述のフレーム部材に加工された時に上記少な
   くとも１つの細長い部分の箱形状の均一な横断面
   において上述の少なくとも２つの平坦部となる少
   なくとも２つの部分１９ｂ，２１ｂまたは２６
   ｂ，２７ｂまたは３２ｂ，３３ｂの夫々を内方に
   湾曲させて溝形状に凹むよう予備変形させる横断
   面予備変形工程と； 開位置と閉位置との間で移動自在であり、夫々
   が閉位置において相互に密接に接触される平坦な
   分割表面４６と分割表面に形成され閉位置におい
   て上記フレーム部材の横断面に対応した均一で滑
   らかな箱形状の横断面を有する加工空洞４７を相
   互に協働して構成する加工凹所とを有しており、
   加工空洞の内表面の横断面の全周が管状の素材１
   ０の横断面における全周に比べて最大略５％程度
   まで大きく設定されていて、閉位置において分割
   表面が加工空洞の箱形状の横断面の少なくとも２
   つの平坦部に位置している少なくとも２つの分割
   金型片４３，４４を備えた分割金型４２が準備さ
   れる工程と； 開位置に配置された少なくとも２つの分割金型
   片の加工凹所中に上述の予備変形された素材を配
   置し、上述の予備変形された素材の横断面中の少
   なくとも２つの溝形状に内方に凹んだ部分を加工
   空洞の内表面の横断面中の上述した少なくとも２
   つの平坦部に対向させた状態で少なくとも２つの
   分割金型片を閉位置に配置し、次に、閉位置に配
   置された少なくとも２つの分割金型片の加工空洞
   中の予備変形された素材の内部空間に流体圧力を
   負荷して加工空洞の内表面に予備変形された素材
   の周壁の全てが接触するまで予備変形された素材
   の周壁を半径方向の外方に膨脹させる工程と； 閉位置に配置された少なくとも２つの分割金型
   片を開位置へと移動させ、上述した如く周壁が半
   径方向の外方に膨脹された素材を少なくとも２つ
   の分割金型片の加工凹所から取り出す工程と； を備えたことを特徴とする箱形状の横断面を有し
   たフレーム部材を形成する方法。 ２ 管状の素材１０の横断面が円形状である、こ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の箱
   形状の横断面を有したフレーム部材を形成する方
   法。 ３ 閉位置に配置された少なくとも２つの分割金
   型片４３，４４の加工凹所が相互に協働して構成
   する加工空洞４７は、相互に対向した位置で略平
   行に配置された１対の平行平坦部と相互に対向し
   た位置で相互に傾斜して配置された１対の傾斜平
   坦部と１対の平行平坦部と１対の傾斜平坦部との
   交差部分に位置する複数の丸められた隅部とで規
   定された略台形状の横断面を有する少なく１つの
   直線形状部分を備えており、 前述の予備変形された素材は、閉位置に配置さ
   れた少なくとも２つの分割金型片の加工空洞中に
   格納された時に加工空洞の略台形状の横断面を有
   する少なく１つの直線形状部分に配置される少な
   くとも１つの直線形状部分１８ｂを有していて、 前述の予備変形された素材のこの少なくとも１
   つの直線形状部分１８ｂの周壁は、前述の予備変
   形された素材が閉位置に配置された少なくとも２
   つの分割金型片の加工空洞中に格納された時に加
   工空洞の略台形状の横断面を有する少なく１つの
   直線形状部分において１対の傾斜平坦部と対応す
   る１対の部分が前述の横断面予備変形工程におい
   て内方に湾曲されて溝形状に凹まされている、 ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
   ２項のいずれかに記載の箱形状の横断面を有した
   フレーム部材を形成する方法。 ４ 閉位置に配置された少なくとも２つの分割金
   型片４３，４４の加工凹所が相互に協働して構成
   する加工空洞４７は、相互に対向した位置で略平
   行に配置された１対の平行平坦部と相互に対向し
   た位置で略平行に配置されたもう１対の平行平坦
   部と１対の平行平坦部ともう１対の平行平坦部と
   の交差部分に位置する複数の丸められた隅部とで
   規定された略４角形状の横断面を有する少なく１
   つの直線形状部分を備えており、 前述の予備変形された素材は、前述の予備変形
   された素材が閉位置に配置された少なくとも２つ
   の分割金型片の加工空洞中に格納された時に加工
   空洞の略４角形状の横断面を有する少なく１つの
   直線形状部分に配置される少なくとも１つの直線
   形状部分１４ｂまたは１７ｂを有していて、 前述の予備変形された素材のこの少なくとも１
   つの直線形状部分１４ｂまたは１７ｂの周壁は、
   閉位置に配置された少なくとも２つの分割金型片
   の加工空洞中に格納された時に加工空洞の略４角
   形状の横断面を有する少なく１つの直線形状部分
   において２対の平行平坦部の中の一方の対と対応
   する１対の部分２６ｂ，２７ｂまたは３２ｂ，３
   ３ｂが前述の横断面予備変形工程において内方に
   湾曲されて溝形状に凹まされている、 ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
   ２項のいずれかに記載の箱形状の横断面を有した
   フレーム部材を形成する方法。 ５ 閉位置に配置された後の少なくとも２つの分
   割金型片の加工凹所により構成される加工空洞４
   ７の内表面の横断面における全周が管状の素材１
   ０の横断面における全周に比べて略２％ないし略
   ４％だけ大きい、 ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ４項のいずれか１項に記載の箱形状の横断面を有
   したフレーム部材を形成する方法。 ６ 相互に組み合わされた後の少なくとも２つの
   分割金型片の加工凹所により規定される加工空洞
   ４７の横断面の全周は、加工凹所の長手方向にお
   ける全ての位置で略同じである、 ことを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の
   箱形状の横断面を有したフレーム部材を形成する
   方法。 ７ 相互に対向する位置に配置された少なくとも
   ２つの平坦部１９，２１または２２，２３と、２
   ６，２７または２８，２９と、３２，３３または
   ３４，３５と複数の丸められた隅部とを含んだ箱
   形状の均一な横断面を有した少なくとも１つの細
   長い部分１２または１４または１７を備えたフレ
   ーム部材１１を形成する方法であつて： 連続的に滑らかに湾曲した横断面形状を有した
   管状の素材１０を用意する工程と； 管状の素材を長手方向中心線に関して折り曲げ
   て最終的な製品であるフレーム部材の全体的な外
   形状により近い所定の外形状にするフレーム外形
   状予備変形工程と； 素材の周壁において、素材が最終的な製品であ
   る上述のフレーム部材に加工された時に上記少な
   くとも１つの細長い部分の箱形状の均一な横断面
   において上述の少なくとも２つの平坦部となる少
   なくとも２つの部分１９ｂ，２１ｂまたは２６
   ｂ，２７ｂまたは３２ｂ，３３ｂの夫々を内方に
   湾曲させて溝形状に凹むよう予備変形させる横断
   面予備変形工程と； 開位置と閉位置との間で移動自在であり、夫々
   が閉位置において相互に密接に接触される平坦な
   分割表面４６と分割表面に形成され閉位置におい
   て上記フレーム部材の横断面に対応した均一で滑
   らかな箱形状の横断面を有する加工空洞４７を相
   互に協働して構成する加工凹所とを有しており、
   加工空洞の内表面の横断面の全周が管状の素材１
   ０の横断面における全周に比べて最大略５％程度
   まで大きく設定されていて、閉位置において分割
   表面が加工空洞の箱形状の横断面の少なくとも２
   つの平坦部に位置している少なくとも２つの分割
   金型片４３，４４を備えた分割金型４２が準備さ
   れる工程と； 開位置に配置された少なくとも２つの分割金型
   片の加工凹所中に上述の予備変形された素材を配
   置し、上述の予備変形された素材の横断面中の少
   なくとも２つの溝形状に内方に凹んだ部分を加工
   空洞の内表面の横断面中の上述した少なくとも２
   つの平坦部に対向させた状態で少なくとも２つの
   分割金型片を閉位置に配置し、次に、閉位置に配
   置された少なくとも２つの分割金型片の加工空洞
   中の予備変形された素材の内部空間に流体圧力を
   負荷して加工空洞の内表面に予備変形された素材
   の周壁の全てが接触するまで予備変形された素材
   の周壁を半径方向の外方に膨脹させる工程と； 閉位置に配置された少なくとも２つの分割金型
   片を開位置へと移動させ、上述した如く周壁が半
   径方向の外方に膨脹された素材を少なくとも２つ
   の分割金型片の加工凹所から取り出す工程と； を備えたことを特徴とする箱形状の横断面を有し
   たフレーム部材を形成する方法。 ８ フレーム外形状予備変形工程において、管状
   の素材１０は、両端部１４ａを管状の素材の長手
   方向中心線を含む第１の平面内で長手方向中心線
   の一方の側に略直線状に折り曲げられるととも
   に、両端部１４ａの夫々の外端部１７ａを第１の
   平面に対して傾斜している第２の平面内で相互に
   略平行になるよう略直線状に折り曲げられ、 管状の素材の両端部１４ａと両端部１４ａの
   夫々の外端部１７ａと両端部１４ａの間の中間部
   １２ａとは、管状の素材が最終的な製品である箱
   形状の横断面を有したフレーム部材に形成された
   時に相互に対向する位置に配置された少なくとも
   ２つの平坦部１９，２１または２２，２３と、２
   ６，２７または２８，２９と、３２，３３または
   ３４，３５を含んだ箱形状の均一な横断面を有し
   た細長い部分１２または１４または１７を構成す
   る部分であり、 横断面予備変形工程において、管状の素材の両
   端部１４ａと両端部１４ａの夫々の外端部１７ａ
   と両端部１４ａの間の中間部１２ａの夫々の周壁
   は、管状の素材が最終的な製品である箱形状の横
   断面を有したフレーム部材に形成された時に相互
   に対向する位置に配置された少なくとも２つの平
   坦部１９，２１または２２，２３と、２６，２７
   または２８，２９と、３２，３３または３４，３
   ５となる少なくとも２つの部分１９ｂ，２１ｂま
   たは２６ｂ，２７ｂまたは３２ｂ，３３ｂの夫々
   を内方に湾曲されて溝形状に凹むよう予備変形さ
   せられる、 ことを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の
   箱形状の横断面を有したフレーム部材を形成する
   方法。 ９ 閉位置に配置された後の少なくとも２つの分
   割金型片の加工凹所により構成される加工空洞４
   ７の内表面の横断面における全周が管状の素材１
   ０の横断面における全周に比べて略２％ないし略
   ４％だけ大きい、 ことを特徴とする特許請求の範囲第７項または第
   ８項のいずれかに記載の箱形状の横断面を有した
   フレーム部材を形成する方法。 １０ 閉位置に配置された後の少なくとも２つの
   分割金型片の加工凹所により構成される加工空洞
   ４７の内表面の横断面の全周は、加工凹所の長手
   方向における全ての位置で略同じである、 ことを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の
   箱形状の横断面を有したフレーム部材を形成する
   方法。 １１ 管状の素材１０の横断面が円形状である、
   ことを特徴とする特許請求の範囲第７項ないし第
   １０項のいずれか１項に記載の箱形状の横断面を
   有したフレーム部材を形成する方法。