JPH08500652A - 補強用のへこみをもつロール成形された金属部材 - Google Patents

補強用のへこみをもつロール成形された金属部材

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Abstract

(57)【要約】 金属部材（１０）は、二つの縁部（１４，１６）と、それらの間に延びているウェブ（１２）をもつ。複数個のへこみ（２６）はウエブ（１２）内に間隔をおいて形成される。複数個の筋かい（２８）は近接するくぼみ（２６）間を、ウェブ（１２）を横切って延びる。筋かい（２８）を形成するように、くぼみ（２６）の周囲のウェブ（１２）から該ウェブに対しある角度で形成されたフランジ成形体（３０，３２）は、一般に溝型の断面をもち、かつ各くぼみ（２６）の辺におけるウェブの縁部に沿って断続的なフランジを形成する。同様にある領域において断面が斜めの角度をつけたかまたは曲がった形状をもつフランジ成形体が開示されている。さらに、同様に、一部筋かいの端部内へ延べる頂点を規定する筋かい（２８）のそれぞれの根元部においてウェブ（１２）内に形成された一般に三辺からなるへこみ（４２）、（４４）が開示されている。

Description

【発明の詳細な説明】 補強用のへこみをもつロール成形された金属部材技術分野 本願発明は、一般に軸方向に位置するくぼみ（ｒｅｃｅｓｓ）をもちかつその 間に横断筋かい（ｓｔｒｕｔ）を規定するロール成形金属部材に関する。本願発 明はさらに、筋かいの端部に近接して金属部材内に形成された一般に三辺形のへ こみ（ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ）をもつ金属部材に関する。背景技術 ロール成形金属部材は、負荷支持構造部材としてあるいは、種々のビームとし て、あるいは多数の負荷を支持しない用途のような種々の目的に使用され得る。 このような部材は、種々の断面をもち得る。典型的な部材の一つは一般にＣ型 の断面をもつ。他の部材はＺに似た断面をもち、さらに他の部材はＴ型の断面ま たはＩ型の断面をもつが、命名された部材は非常に少ない。 しかしながら、これらすべての場合において、部材の断面がどうあろうとも、 それが或る特性をもつことが望ましい。 負荷支持部材の場合には、部材は設計荷重を支持するのに充分なほど強くなけ ればならず、そして、厳密にいえば非負荷部材である場合においても、少なくと も通常の使用に付される力に耐えるだけの充分な強度をもつべきである。 部材は高速度でロール成形により製造して、製造コストを低減させることが可 能である。 コストを低減しかつ重量を低減するために、所定の長さに対して、部材は最少 量の金属を使うべきである。 平らな成形されない断面に比べて低減された重量と増大した強度をもつそのよ うな金属部材を設計するために、従来、数多くの提案がなされて来た。 そのような提案は多すぎて一々言及することができないが、それらの提案は、 部材を貫通して形成される開口の或る形式の組合わせ、または所定の負荷或いは 適用状態に対して部材の強度を増大させかつそれによって厚さを薄くするのを許 容することができるように、部材内に形成された、或る種の形状のへこみまたは フランジを基本としている。この型式の初期のほとんどの提案に生ずる主要な問 題の一つは、経済的な方法にしたがって、公知の製造技術によって製造すること が不可能であったということである。 シート状金属を長尺物に成形するための連続冷間ロール成形法および熱間圧延 は、金属を貫通する開口を穿孔することおよびへこみまたはフランジを形成する ことが不可能である。長年の間、成形ラインに沿って動く金属片を連続的に動か す機能を発揮することのできる装置は知られていなかった。したがって、ほとん どのこのような初期の提案は典型的な定置式のプレスによってしか製造できなか ったので、実用的ではなかった。回転式成形機の最近の進歩は、「回転装置」と いう名称で、発明者イー．アール．ボドナー（Ｅ.Ｒ.Ｂｏｄｎａｒ）の米国再発 行特許第３３，６１３号および「回転装置および方法」という名称で発明者イー ．アール．ボドナー（Ｅ.Ｒ.Ｂｏｄｎａｒ）の米国特許第５，０４０，３９７号 に開示されている。 この型式の装置を使うと、広汎に変化に富んだ異なる製品を製造することが現 在では可能になり、材料の連続的に動く棒またはストリップに開口が穿孔されあ るいは成形物が形成され得る。連続的に成形されたストリップシート金属製品の 例は、「鋼スタッドと予備成形パネル」という名称で発明者イー．アール．ボド ナー（Ｅ.Ｒ.Ｂｏｄｎａｒ）の米国特許第４，９０９，００７号、および「壁シ ステムおよびそのための金属スタッド」という名称で発明者イー．アール．ボド ナー（Ｅ.Ｒ.Ｂｏｄｎａｒ）の米国特許第４，７９３，１１３号に示されている 。 これらの新しい製造技術を使うと、横断構造物、開口、フランジおよび長手方 向の構造物をもつ構造用の荷重負荷または荷重無負荷シート金属製品を製造する ことが可能であることが思い出された。これらの成形体のあるもの又は全部の組 合わせは構造部材の強度能力を増大させかつその結果、シート金属の厚さが薄く なるのを可能とする。例えば、米国特許第４，７９３，１１３号に示される構造 部材において、部材は、一般に、対角線に沿って、筋かいを限定する三角形また は四辺形の開口をもつように成形される。端部のフランジは筋かいのいずれか側 に沿ってかつ開口の側辺の周囲に形成された。ロール成形された連続的なアング ル成形体は部材のいずれか側に沿って成形された。このようにして、例えば、薄 い ゲージのシート金属を使って室内の壁やそれに類するものの支持体のような建造 物の内装に使われる軽量構造部材を提供することが可能となった。その特許に記 載された発明の用途は、そのような薄いゲージの材料に決して限定されるもので はないが、該発明は同様に筋かいに沿ってかつアングル成形体内に一般に横断的 なへこみを提供するので、上記事柄に関連してその発明は特別な有用性をもって いた。これらの横断的なへこみはロール成形アングル部分が曲がる傾向を低減さ せた。 これらの成形体が同様に構造部材のロール成形された長手方向のアングル成形 体の間のウェブ部分の可撓性を低減させ、かつこの要因がさらに筋かいの可撓性 に対する抵抗を高めるという予想外の事項が見出された。この驚異的かつ予想外 の結果は、さらに、種々の幅の薄肉構造部材およびはるかに厚肉の構造部材の剛 性を、強力な負荷支持用途のために高めるという発展をもたらした。 現時点まで、上述の金属製品の特性は、一般的に言えば冷間成形法でストリッ プシート金属から成形されて来たが、これより記載するところの発明の特徴のい くつかまたはすべてを使うことによって冷間圧延または熱間圧延された金属部材 の性能は実質的に改善され得るということが更に確かめられた。従来は、代表的 には平鋼棒、大梁（ｇｉｒｄｅｒ）、小梁（ｊｏｉｓｔ）、縁付きアングル（ｌ ｉｐｐｅｄ ａｎｇｌｅ）、通常の溝形鋼等の熱間圧延金属部材は、通常鋼製の （および／または鉄系または非鉄系金属の）加熱ビレットから熱間圧延され、つ いで冷却され、かつついで所定長さに切断されていた。これらの製品は、上述の ような一般に比較的基本的な連続的断面、代表的には連続的な平坦なウェブおよ び１以上の縁部成形体をもっていた。 そのような熱間圧延構造部材は、種々の異なる用途に応じて種々の厚さと寸法 に成形される。明らかに、同じ観察が当てはまる。即ちもし熱間圧延部材が内部 に形成される或る成形体によって強度が上昇できたら、部材内の金属の厚さは薄 くでき、それによって重量とコストが低減できる。発明の開示 上述の種々の相反する原因を解消させるために、本願発明は、少なくとも１つ の端部成形体と該端部成形体から延びるウェブとを含み、該ウェブは以下の部分 からなる；該クェブ内にある間隔で、一般にその中心線に沿って形成された複数 個のくぼみ；近接するくぼみの間で上記中心線に対しある角度をなして該ウェブ を横切って延びる複数個の筋かい；上記ウェブのどちらかの縁部に沿った端部で あって、該筋かいが一縁部から他縁部に延びかつ一体的に合体する該端部；上記 くぼみを囲む上記ウェブによって形成されかつそれに対して一定の角度で存在し 、それによって該筋かいに一般に溝型断面を与え、かつそれによってまた上記ウ ェブの縁部に沿って断続的なフランジを形成するフランジ成形体；および一般に 、上記筋かいの各端部でウェブ内に形成される、三辺形のへこみ。 本願発明は、さらに、記載されたような金属部材からなり、かつそこにおいて 、上記ウェブは上記くぼみの間で上記筋かいの各々の拡大端部を規定する。 本願発明は、さらに、記載されたような金属部材からなり、かつ、そこにおい て、上記三辺形のくぼみは上記ウェブ内に入り込んでおりかつ上記各筋かいの各 端部内へ部分的に延びている。 本願発明は、さらに、記載されたような金属部材からなり、かつそこにおいて 、上記三辺形のへこみのそれぞれは、直線状で一般的に上記ウェブの端部と平行 な底辺と、少なくとも１つの上記直線状底辺から延びて頂点で第三辺と合致する 曲線状の第一辺とからなり、上記頂点は上記ウエブの夫々の上記筋かい部分内へ 延びている。 本願発明はさらに、記載されたような金属部材からなり、そして、そこにおい て、上記の一般に三辺形のへこみの曲線状の縁部が近接する上記くぼみから間隔 をおいて設けられ、それによって第一の一般に曲線状の筋かい根元部を規定する 。 本願発明はさらに、記載されたような金属部材からなり、そして、該部材はウ ェブ部分をもつ熱間圧延鋼部材であり、そして上記へこみとくぼみが上記ウエブ 部分に形成される。 本願発明はさらに、記載されたような金属部材からなり、そして、そこにおい て上記部材は冷間圧延鋼ストリップ部材であり、二つの上記縁部成形体を含み、 上記ウエブの向い合う両側縁に沿って延び、断面を一般に溝型に規定し、かつ上 記くぼみとフランジ成形体は、上記縁部成形体と同じ側のウェブから延びている 。 本願発明はさらに、記載されたような金属部材からなり、そしてそこにおいて 、 金属部材は上記ウエブの一側に延びる一縁部成形体をもち、かつ上記くぼみの周 りにフランジ成形体があり、そして上記へこみは上記ウェブの反対側に延びる。 本願発明はさらに、記載されたような金属部材からなり、そこにおいて、上記 くぼみは一般に三角形でありかつ上記ウェブの縁部と平行な第一辺と、対角線状 に延びるさらに二つの辺を規定し、かつ曲線状の底部角部は上記第一辺と他辺と の間に延び、かつ他辺同士は曲線状の頂点角部で合体し、かつ上記筋かいは、近 接する上記の三角形のくぼみ間のウエブの対角線状部分によって規定され、上記 の三角形のくぼみの一つの頂点角部と近接する上記の他の三角形のくぼみの曲線 状の底部角部とは、それらの間に、上記筋かいのそれぞれの端において拡大端部 を規定する。 本願発明はさらに、記載されたような金属部材からなり、そして、そこにおい て、上記の一般に三角形の成形体の角部の周りの上記フランジ成形体は、上記ウ ェブの面に対して相対的に斜めの角度で存在する。 本願発明はさらに、記載されたような金属部材からなり、そこにおいて、上記 の三辺をもつへこみは、直線状で上記ウェブの縁部に一般に平行な底辺と、上記 直線状底辺から延びる第１の直線状の角度をもつ辺と、上記直線状底辺から延び かつ上記第２の直線辺と頂点で合致する第３の曲線状辺からなり、かつ上記頂点 は上記筋かいの拡大端部内に延びる。 本願発明はさらに、記載されたような金属部材からなり、そこにおいて、上記 の三辺をもつ成形体の第二の直線縁部は一般に、上記ウェブ部分の一つの部分の 直線状縁部と一般に平行に延びかつそこから距離をおき、それによって上記ウェ ブから上記のそれぞれの対角線状の筋かいに延びかつ上記の曲線状の筋かい部分 から距離をおいた実質的に直線状の筋かい部分を規定し、それによって上記対角 線状の筋かいのそれぞれは、一般に曲線状の筋かい部分および上記ウェブから延 びる直線状筋かい部分の両方から延びている。 本願発明はさらに、記載されたような金属部材からなり、そこにおいて、上記 のくぼみは一般に円形でありかつ該円形くぼみのまわりに形成された一般に連続 的な曲線状のフランジ成形体を含む。 本願発明はさらに、記載されたような金属部材からなり、そしてそこにおいて 、 上記三辺をもつへこみのそれぞれは、直線状で一般に上記ウエブの縁部に平行な 底辺と、上記直線状底辺から延びて頂点で合致する第一と第二の曲線状の辺とか らなり、それによって、上記のウエブからそれぞれの筋かいの各縁部へと延びる 二つの実質的にアーチ状の筋かい根元部分を規定し、それによって、上記各筋か いは、上記ウェブから延びる一般に曲線状の両方の筋かい根元部から延びている 。 本願発明は、さらに、記載されたような金属部材からなり、そこにおいて、上 記くぼみが上記ウェブを貫通する開口を規定する。 本願発明はさらに、記載されたような金属部材からなり、そして該金属部材は 以下のものをもつ：間隔を置いて上記ウェブ内に形成された複数個の一般に三角 形の成形体、該三角形成形体は相互に交番的に逆転しかつ底辺と三つの角を規定 する；近接する上記三角形成形体の間で該ウエブを横断して延びる複数個の一般 に対角線状の筋かい；上記ウェブのどちらかの縁に沿う縁部分、上記筋かいは一 方の上記縁部から他方の縁部に延びかつ一体的に合体する；上記筋かいの各縁に 沿った上記の一般に三角形成形体の周りに上記ウェブから形成されかつ上記ウェ ブに対して予め決められた角度で存在する第１フランジ成形体、それによって、 上記対角線状筋かいに一般に溝型断面を付与する；上記三角形成形体の他の辺に 沿って形成され、かつ各上記三角形成形体の上記底辺において上記ウェブに沿う 断続的なフランジを形成する第２フランジ成形体；および上記ウエブに対して、 上記第１フランジ成形体の予め決められた角度より小さい角度で存在する、上記 三角形成形体の上記角部の周りに延びる角部フランジ成形体。 本願発明を特徴づける種々の新規性ある要件は、本明細書に添付されかつその 一部をなす請求の範囲に特に詳細に指摘されている。本願発明、実施効果および その使用によって得られる特別の目的をさらによく理解するために、本願発明が 図示されかつ記載された添付図面および記載事項を参照されたい。図面の簡単な説明 図１は、本願発明の金属部材の一部の側面図であり； 図２ａは、図１の線２ａ−２ａに沿った断面図であり； 図２ｂは、図１の線２ｂ−２ｂに沿った断面図であり； 図３は、図１の金属部材の一部の斜視図であり； 図４は、該金属部材の別の実施態様の断面図であり； 図５は、金属部材のさらに他の実施態様の側面図であり； 図６は、図５の線６−６に沿った断面図であり； 図７、８、９および１０は、本願発明の金属部材のさらに別の実施態様の概略 斜視図であり； 図１１、１２、１３、１４および１５は、本願発明のさらに他の金属部材の概 略端面図であり； 図１６および１７は、それぞれ、金属部材の別の実施態様の側面図および端部 立面図であって、金属のどの部分も切り取られていないものであり； 図１８および１９は、それぞれ、金属部材のさらに他の実施態様の側面図およ び端部立面図であり； 図２０は、図１９の実施態様の変形の、図１９に対応する断面図であり； 図２１および２２は、それぞれ、さらに他の実施態様の側面図および端部立面 図であり； 図２３は、図２１および２２の実施態様の変形の端部立面図であり；そして 図２４および２５は、それぞれ、さらに他の実施態様の側面図および断面図で ある。本願発明を実施するための具体例 まず図１、２ａ、２ｂおよび３を参照すると、本願発明は一般に番号１０で示 された金属部材からなることが分かる。部材１０は、単純に軽量筋かいとして、 または、負荷支持スタッドとして、あるいは横断ビームと考えてもよく、かつ種 々の厚さで種々の負荷支持仕様で使用され得る。この場合に金属部材は、代表的 には鋼（または他の鉄系金属または非鉄系金属）である、冷間圧延シート金属か ら成形されることが理解できるであろう。 部材１０はウェブ部分１２からなり、これは二つのウエブ縁部１４と１６を規 定する。 内方へ反転する角部２２と２４をもつ直角のスペーサーストリップ１８と２０ は、ウェブ、縁部１４および１６と一体に成形されている。 この場合、一般に三角形の開口２６ａ−２６ｃである一連のくぼみは、間隔を おいてウェブ１２内に形成される。 代替的くぼみ２６は反対方向に向き合い、それによりウェブ１２の一側縁１４ と他の側縁１６との間を横切って延びる一般に横断する対角線状筋かい２８を規 定する。 くぼみまたは開口２６のそれぞれの周囲に、側縁フランジ成形体３０および３ ２、ならびに底部縁フランジ成形体３４が形成される。縁フランジ成形体３０、 ３２および３４は直線状であり、開口２６は底部角部２６ａ、２６ｂと頂点角部 ２６ｃを規定する。開口２６の各角部の周囲に、曲がったフランジ部分が３６、 ３８および４０において形成される。これらのフランジは実際上連続しており、 かつ、ウェブ１２の面にある角度で形成される。 近接する開口２６間の筋かい部分２８の夫々は、一般に断面が溝型をもつこと が理解されるであろう。直線状のフランジ部分３０、３２および３４は、角部フ ランジ部分３６、３８および４０（図２ａ）よりも幾分深くなっている。 二つの角部フランジ部分３６と３８は、ウェブ１４の縁部１６とそれぞれ平行 である直線状縁フランジ３４と結合していることがわかるであろう。 二つの残りの直線状フランジ部分３０と３２は、この明細書で開口の頂点と定 義される曲がったフランジ部分４０で合する。 各筋かい２８の各端部はこのようにして幾分拡大されており、かつこの明細書 で筋かいの根元部分と定義され、そこで筋かいはウェブ１２の近接する縁部１４ または１６とそれぞれ合体する。 各筋かいの各端部の拡大根元部内に、それぞれ一般に三辺のへこみ（ｄｅｐｒ ｅｓｓｉｏｎ）４２−４４が形成されている。くぼみ４２は底部の直線状辺４６ と角度をなす直線状辺４８と一般に曲がった辺５０とをもつ。 同様にくぼみ４４は、直線状の底辺５２と角度をなす直線状辺５４と曲がった 辺５６とをもつ。 くぼみ４２において、直線状の角度をもつ辺４８は近接する開口２６の縁フラ ンジ３２から距離を置かれ、かつ本質的にそれと平行であることが観察される。 へこみ４２の曲がった片５０は近接する開口２６の曲がったフランジ３８から 間隔を置かれ、かつ開口の角部の周囲のフランジ３８の曲線を本質的に補うよう に曲がっている。 くぼみ４２と対比すると、くぼみ４４はそのレイアウトにおいて本質的に像の 関係にある。 このようにして、へこみ４２−４４は、直線状の筋かいの根元部分５８−６０ と曲がった筋かい根元部分６２−６４とを規定する。 へこみ４２−４４のそれぞれは、それぞれの対角線状の筋かい２８の長さ方向 に沿って内方に延びる頂点６６と６８を規定する。 金属部材は、これらの成形体をもつように成形されたとき、ウェブ１２の幅を 横切って、すなわち、一縁１４から他縁１６へ、初期の金属部材に比べて大幅に 増加した剛性をもつことが見出される。 図４を参照すると、本願発明のさらに他の実施態様が図示され、そこにおいて 金属部材は一般にＺ型の輪郭をもつ。この場合、金属部材７０は、図１、２、３ の実施態様におけるウェブ１２に類似のウェブ部分７２をもつ。しかしながら、 部材７０は、ウェブ７２の反対側にずれている向い合うパネル部材７４と７６を もつ。 その他の点では、その構造は、図１、２、３の実施態様に関連して記載された ところと基本的に同一である。 図５および図６を参照すると、本願発明のさらに他の実施態様が示されている 。この場合、一般に８０で示される金属部材はウェブ部分８２と縁部８４−８６ をもつ。支持パネル８８と９０は、図１、２、３の実施態様と同じように、縁部 ８４と８６から直角に延びている。 しかしながら、この実施態様において、間隔をおいて金属部材を貫通して形成 され、かつ交互に相対的に逆向きになる開口９２−９２が存在する。これらは同 様に、一般に三角形の形状として記載されている。しかしながら、それらの形態 は幾分歪んだ三角形の形状であることがわかる。かくて、これらの開口は、一般 に、直線状の辺のフランジ成形体、すなわち底部フランジ成形体９４と二つの辺 フランジ成形体９６および９８をもつ。 しかしながら、側方フランジ成形体が底部フランジ成形体と合するところで、 一般にスコップ状の角部フランジ１００と１０２が形成される。 側方フランジが各開口の頂点で合するところで、一般にスコップ状の角部フラ ンジ１０４が形成される。 図５を詳細に参照すると、直線状フランジ成形体９４、９６、９８がウェブ８ ２の平面に対してほぼ７５°と８５°の間の角度をつけられているが、角部にお けるスコップ状の成形体１００、１０２、１０４は、ウェブの平面に対して、よ り勾配が小さい角度をつけられている。スコップ状成形体は一般に断面が曲がっ ていてもよく（図６）、またはまずより急な勾配の角度部分を、ついで勾配がよ り急でない角部部分を規定するように、形状が角張ってもよい。スコップ状成形 体においてもあるいは角度をつけられた成形体においても、それらに総括的な目 的は、三角形の角部の周囲に延びるスコップ状のフランジ部分が、これら角部領 域内のフランジ部分の弱体化を生じさせる程にウェブの平面から外側に変形しな いで、角部フランジ部分全体を適当に延びた金属を提供するように、確実に形成 されることである。 一般に図５に示されるように、実質上の結果は、これらの角部フランジ１００ 、１０２、１０４が、実質的にウェブ８２の平面から偏っている直線状フランジ ９４、９６、９８に比べていくぶん、立面図におけるスコップまたは皿断面の形 状の中に現れることである。 図５を図６と比べると、これらの相違点がよく現れてくるであろう。 このようにして、開口９２−９２を金属部材の長手方向に沿って形成し、その 一方で曲がった角部１００、１０１、１０２、１０４によって、より大きな強度 を維持することが可能である。 図１、２、３および４の実施態様におけるように、金属部材８０は開口９２− ９２間に延びる対角線状筋かい１０６−１０６を規定する。対角線状筋かい１０ ６の各根元部分において、一般に三辺をもつへこみ１０８と１１０が形成される 。前のように、三辺のへこみ１０８および１１０のそれぞれは、直線状の底縁部 １１２と直線状の側方縁部１１４と一般に曲がった側縁部１１６とを規定する。 直線状底縁部１１２は、実質的にウェブ８２の縁部８４と８６に対して平行で ある。直線状の側方縁部１１４は実質的に側方フランジ９６と平行である。 へこみ１０８の曲がった側方縁部１１６は、開口９２の曲がったフランジ１０ ０に対して補完的となるように曲がっている。 かくて、へこみ１０８と１１０の一側方に、一般に直線状の筋かい部分１１８ −１１８が規定される。へこみ１０８と１１０の反対側に一般に曲がった筋かい 部分１２０−１２０が規定される。 これらの二つの筋かい部分１１８と１２０は、それぞれのへこみ１０８と１１ ０によって分離されているので、実質的にウェブ８２の強度と剛性が増加し、か つ構造材として大幅に改善された負荷支持性能をもつ金属部材を提供する。 上述のように、同じような技術的特徴が種々の異なる形状の冷間および熱間圧 延金属部材に当て嵌まる。 例えば、図７、８、９および１０において、熱間圧延されたビームと断面の四 つの異なる例が下記に開示される。 断面のすべては、本願発明の実施により実質的に強度を上昇させることができ 、そこにおいては一般に三角形の開口が形成され、それらの開口は図１ないし図 ６の実施態様において記載されてきたように、交互に相対的に逆向きにされる。 さらに、三角形の開口によって規定される、筋かいの端部に近接してへこみが形 成され、そして、図１〜６に図示されたと同様な方法で三角形の開口の周囲にフ ランジが形成される。 典型的には、図７、８、９および１０のような断面は、熱間圧延された鉄系ま たは非鉄系金属から形成される。そのような金属部材の強度は、本願発明の実施 によって大幅に改善され、そして、これにより強度を増大させるかまたは低減さ れた金属所要量をもつ金属部材の使用を可能とし、同程度の負荷支持性能をもた らす。どちらの場合でも、本願発明によって実質的な効果が得られる。 同様に、図１１、１２、１３および１４に示されるように、種々の他の冷間成 形された断面は、実質的に強度が高められ得るか、そして／または金属所要量が 低くされ得る。図１１と１２は溝の二つの異なる形状を示す。図１３と１４は冷 間成形した金属断面の二つの異なる形状を示し、（下記）それらは、或る場合に は望ましい。これらのすべての場合に、本願発明の実施によって、交互に逆向き になる三角形の開口、および筋かいの根元の三角形のへこみを使用すれば、負荷 支持性能における実質的改善から達成され、かつ／または、同程度の負荷支持性 能を発揮するに必要な金属の厚さの実質的な低減が達成できる。 本願発明が、上述の（鉄系および非鉄系の）金属部材の広汎な異なる断面に適 用し得ることは理解されるであろう。本願発明は、例えば、熱間圧延金属部材に も適用し得る。熱間圧延金属部材は通常は、冷間圧延部材より複雑でない断面を もつ。典型的な熱間圧延された金属断面は図７、８、９および１０に示される。 例えば図７に示されるように、典型的な熱間圧延断面はＩ−ビーム１２０として 知られている形状のものであってよい。そのようなＩ−ビームは中央の平面状ウ ェブ１２２と二つの横断縁部成形体１２４をもつ。この実施態様では、三角形の 開口１２６は筋かい１２８を規定する中央ウェブ内に形成される。一般に、上述 のような三角形のくぼみ１３０は、くぼみのどちらの端部にでも形成され得る。 図８のビーム１３２と図９のビーム１３４と図１０のビーム１３６とはすべて類 似の三角形開口と図示のフランジとくぼみとをもつ。 ある実施態様においては、そのようなへこみおよび開口周囲のフランジは、も し所望ならば、ウェブの一方側と他方側に交互にずれるように成形し得る。 図８の実施態様において、金属部材１３２はウエブ１３４、および直角のフラ ンジ部分１３６をもつ単純なＬ型アングルの形状である。三角形の開口は先のも のと同様に形成し得る。三角形の開口はウェブを貫通して形成されるのが示され 、かつ三角形のへこみがウェブに形成されている。 他の典型的な熱間圧延部片は、図９に単純な溝型鋼１４０として示される。こ の部材はウェブ１４４と二つの縁部フランジ１４６とをもつことができる。三角 形の開口１４８はウェブ内に形成され、かつ三角形のへこみ１４９は三角形の開 口によって規定される筋かいの各端部に形成される。 図１０のビーム１５０は図７、８および９の場合におけると類似の三角形の開 口とフランジとへこみとをもつ単純なＴ−断面である。 冷間圧延部片の他の多くの形状は、本願発明により同様に有効に改善されかつ 強化され得る。例えば、図１１に示されるように、基本壁１５７と二辺の側方ウ ェブ１５４とをもつ単純な冷間圧延溝型鋼１５２が示される。 三角形の成形体１５６は二つの側方、ウェブ内に形成され、かつ三角形のへこ み１５８は図示のようにウェブ内に形成される。 図１２は、冷間圧延部片の他の形態を示し、それは基本壁１６２、側方ウェブ １６４および二つの内方へ折り曲げられた壁１６６をもつ箱型部片１６０から基 本的に成る。 さらに、三角形の開口１６８は二つの側方ウェブ内に形成されかつ三角形のへ こみ１７０は図示のように形成されている。 図１３に示されるように、他の形状の冷間圧延部片１７２が提供される。この 場合、基本壁１７４は、一般に、特定用途のために設計された一般に二重の直角 ベンド１７６をもつ。異なる幅の側方ウェブ１７８と１８０は基本壁から延びて いる。側方ウェブの一方または両方は、図示のように、三角形の開口１８２と三 角形のくぼみ１８３とを有するように成形される。 図１４は、基本壁１８６と側壁１８８とをもつ溝型１８４の代替形状を示す。 三角形の開口１９０とくぼみ１９２とは基本壁１８６内に形成される。 図１５は、ウェブ２０２と一側へ延びる側方パネル２０４とをもつさらに他の 代替形態の部材２００を示す。三角形の開口２０６が形成されるが、それらのフ ランジ２０８は反対側のウェブ２０２上へ延びている。 へこみ２１０は同様にウェブ２０２内に形成される。 ある状況下では、例えば金属材料の節約および重量の軽減が要求されない場合 、くぼみまたは開口は、金属が実際に除去されることなく、単純にくぼみとして 形成され得るということが同様に理解されるであろう。 したがって、この記載の目的のために、“開口”について文献全体での記載は 、金属を除去しまたは除去しないで、ウエブ内に形成されるくぼみを含むものと みなされる。 図１６および図１７を参照すると、全般に図５の金属部材に全体的に似た設計 の金属部材２２０が示される。 しかしながら、この場合くぼみ２２１は、一般に三角形の場合、金属中にへこ みとして形成されるが金属材料は除去されない。 この部材は同様に中央の大きいへこみ２２２のいずれかの側に類似の一般に三 角形の補強へこみ２２４をもち、これ以前の実施態様について上に述べた利点を もたらす。 さらに他の実施態様は図１８と図１９に示される。この場合、金属部材２３０ は、環状形状でかつ金属が除去されたくぼみ２３２をもつように成形される。環 状縁のフランジ２３４は各開口２３２の周囲に形成される。一般に三角形のへこ み２３６−２３６は、近接するくぼみ２３２の間のウェブ内に形成される。この ようにして、筋かい２３８は各くぼみ２３２のそれぞれの間に形成され、くぼみ のそれぞれは一点から拡がる根元部分２４０−２４０をもつ。 部材２３０は同様に、内方へ折り曲げられた縁部２４４−２４４をもつ直角側 方フランジ２４２−２４２をもつように成形される。 横断補強リブ２４６は側方フランジ２４２内に形成され、かつ合体する補強リ ブ２４８はウェブ内に形成され、そして、三角形のへこみ２３６の縁部と合体す る。 このようにして、ウェブそれ自体が筋かい２３８とフランジ２３４とへこみ２ ３６によって剛性とされ、かつ側方フランジ２４２はさらに横断リブ２４６と２ ４８によって補強される。 さらに他の実施態様が図２０に示される。この場合は、金属部材２５０は、図 １８に示されるものと似て、環状フランジ２５４をもつ中央部環状くぼみ２５２ をもつ。 部材２５０のウェブ部分の一般的外観は、図１８のものに似ており、そしてそ の部材は一般に三角形の補強へこみ２５６−２５６を近接するくぼみ２５２の間 にもつように成形され、それによってそれらの間に延び、高い剛性をもつ筋かい を提供する。 側方フランジ２６０は、ウエブのいずれかの側上にそれに直角に延び、かつ、 その中に形成される一般に軸方向の中央にあるへこみ２６２をもち、ある場合に は部材に優れた性質を付与する。 図２１と図２２は、図１８と図１９の実施態様の変更例を示す。この場合の変 更点は、中央部の環状くぼみ２７２が金属を除去されていないこと、およびその 結果として、単純に環状側壁２７４を規定することである。筋かい２７６はくぼ みの間に形成される。三角形のへこみ２７８は筋かい２７６のいずれかの端部に 形成され、それによって一点から拡がる筋かい根元部を提供する。 側方フランジ２８０はウエブからそれに直角に上方へ延び、かつ横断リブ２８ ２と２８４によって補強される。 図２３は、図２０の実施態様に一般的に類似のさらに他の実施態様を示す。 この場合に金属部材２９０は、金属が除去されていない中央部の環状くぼみ２ ９２をもつ。環状フランジ２９４はくぼみ２９２の周囲に形成される。三角形の へこみ２９６が近接するくぼみ２９２の間のウェブ内に形成される。 部材２９０の側方フランジ２９８は一般に図２０の部材２５０の側方フランジ に形状が似ている。 図２４と図２５は、さらに他の変更実施態様を示す。この場合、金属部材３０ ０は、一般に図５および図６に示されるような部材８０と類似の設計である。そ れは一般に三角形の中央部くぼみ３０２をもち、該くぼみは側方フランジ３０４ と一般にスコップ状の角部フランジ３０６をもつ。筋かい３０８は三角形のくぼ み３０２の間に規定され、かつ筋かいの各端部において、三角形の補強用へこみ ３１０が形成され、それによって一般に一点から拡がる筋かい根元部を提供する 。 側方フランジ３１２はウェブに直角に形成され、かつ中央部補強へこみ３１４ をもつように形成される。 三角形のくぼみおよび環状のくぼみについて説明しかつ図示してきたが、本願 発明がそのような形状のみのくぼみに規定されるものでないことが理解されるで あろう。正方形、卵形、六角形等、および選択されるいかなる形状のくぼみも或 る状況の下では有利に使用できる。すべての場合について、くぼみは金属材料を 除去してまたは除去しないで使用し得る。 上述のものは、実施例によってのみ本明細書に示される本願発明の好ましい実 施態様の説明である。本願発明は記載されたいかなる特定の技術的特徴にも規定 されるものではなく、添付された特許請求の範囲に入る本願発明の変形のすべて を含むものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＳＮ，ＴＤ， ＴＧ)，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＳ，ＦＩ，ＨＵ， ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＫ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＯ，Ｐ Ｌ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＵＳ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも一つの縁部成形体と、該縁部成形体から延びるウェブとをもつ金 属部材（１０）、（７０）、（８０）、（１２０）、（１３２）、（１５０）、 （１４０）、（１５２）、（１６０）、（１７２）、（１８４）、（２００）、 （２２０）であって； 間隔を置いて上記ウェブ内に形成された複数個の一般に三角形の成形体であっ て、相互に交番的に逆向きになりかつ底辺と三つの角部とを規定する該成形体（ ２６）、（９２）、（１２６）、（１４８）、（１５６）、（１６８）、（１８ ２）、（１９０）、（２０６）、（２２２）； 近接する上記三角形成形体の間の上記ウェブを横断して延びる複数個の一般に 対角線状の筋かい（２８）、（１０６）、（１２８）； 上記ウエブのいずれかの縁に沿った縁部であって、上記筋かいを一方の上記縁 部から他方の縁部へ延ばしかつ該筋かいと一体的に合体ずる該縁部（１４，１６ ）、（７４，７６）、（８４、８６）、（１２４）； 上記筋かいの各縁に沿った上記の一般に三角形の成形体の周りの上記ウェブか ら形成されかつ上記ウェブに対して予め決められた角度で存在し、それによって 、上記対角線筋かいに一般に溝型断面を付与する、第１のフランジ成形体（３０ ，３２）、（９４，９６）； 上記三角形成形体の他の辺に沿って形成され、かつ各上記三角形成形体の上記 底辺において、上記ウエブに沿う断続的なフランジを形成する第２のフランジ成 形体（３４）、（９８）；および 上記三角形成形体の上記角部の周りに延び、上記ウエブに対して上記第１フラ ンジ成形体の予め決められた角度より小さい角度で存在する角部フランジ成形体 （３６，３８，４０）、（１００，１０２，１０４）； からなる上記金属部材。 ２．上記三角形成形体（２６）、（９２）、（１２６）、（１４８）、（１５６ ）、（１６８）、（１８２）、（１９０）、（２０６）、（２２２）が上記ウェ ブの縁部（１４，１６）、（７４，７６）に平行な底辺と対角線状に延びる側辺 とを規定し、 かつ曲がった底部角部（３６，３８，４０）、（１００，１０２，１０４）が上 記底辺と側辺との間に延び、さらに上記側辺が曲がった頂点角部で合体し、そし てさらに、上記三角形成形体の一つの上記頂点角部と他の上記三角形成形体の近 接する曲がった底部角部とがそれらの間に上記対角線状の筋かいの角端部で拡大 端部を規定することを特徴とする、請求項１記載の金属部材（１０）、（７０） 、（８０）、（１２０）、（１３２）、（１４０）、（１５０）、（１５２）、 （１６０）、（１７２）、（１８４）、（２００）、（２２０）。 ３．上記ウェブ内に形成されかつ部分的に各上記対角線状筋かいの角端部内に延 びる一般に三辺をもつ補強くぼみ（４２，４４）、（１０８，１１０）、（１３ ０）を含む、請求項３記載の金属部材（１０）、（７０）、（８０）、（１２０ ）、（１３２）、（１４０）、（１５０）、（１５２）、（１６０）、（１７２ ）、（１８４）、（２００）、（２２０）。 ４．上記三辺のへこみ（４２，４４）、（１０８，１１０）、（１３０）が、直 線状で一般に上記ウェブの上記縁部と平行である第一の底辺（４６，５２）、上 記直線状底辺から延びる角度のついた直線状第二辺（４８，５４）、および上記 直線状底辺から延びかつ上記ウェブの上記対角線状筋かい部分（２８）内へ延び る頂点において、上記第一直線状辺と合する曲がった第三辺（５０，５６）から なる、上記請求項３記載の金属部材（１０）、（７０）、（８０）、（１２０） 、（１３２）、（１４０）、（１５０）、（１５２）、（１６０）、（１７２） 、（１８４）、（２００）、（２２０）。 ５．上記の一般に三辺のへこみの上記第三の曲がった辺（５０，５６）は、上記 の一般に三角形の成形体の近接する上記の曲がった底部角部（３６，３８）から 距離を置かれており、それによって上記の一般に曲がった筋かい根元部を規定す る、請求項４記載の金属部材（１０）。 ６．上記の一般に三角形の成形体の上記角部の周囲の上記フランジ成形体（２６ ）の上記部分が、上記ウェブ部分の平面に対して７５°と８５°の間の角度で存 在する、請求項１記載の金属部材（１０）。 ７．上記三辺のへこみ（４２，４４）の上記の第２の直線縁部分（４８）は、上 記の一般に三角形の成形体（２６）の一つの直線縁部分（３２）と平行にかつ間 隔を置いて延び、これによって、上記ウエブから形成されかつ上記それぞれの対 角線状筋かい（２８）に合体し、そして上記曲がった筋かい根元部分（６４）か ら間隔を置いた実質的に直線状の筋かい根元部分（６０）を規定し、それによっ て各上記対角線状の筋かいは上記ウエブから形成された一般に曲がった筋かい根 元部分および直線状の筋かい根元部分から延びる、請求項５記載の金属部材（１ ０）。 ８．上記角部フランジ成形体（３６，３８，４０）、（１００，１０２，１０４ ）が一般に断面において曲がった形状からなる、請求項１記載の金属部材（１０ ）、（７０）、（８０）、（１２０）、（１３２）、（１４０）、（１５０）、 （１５２）、（２２０）。 ９．上記部材が、ウェブ部分をもつ熱間圧延鋼部材であり、かつ上記三角形成形 体および上記へこみが上記ウェブ部分内に形成されたものである、請求項１記載 の金属部材（１０）、（７０）、（８０）、（１２０）、（１３２）、（１４０ ）、（１５０）。 １０．上記部材が冷間圧延鋼ストリップ部材であり、かつ二つの上記縁部成形体 を含み、上記ウエブの反対側縁に沿って延び、一般に溝型の断面を規定し、そし て上記三角形成形体および上記フランジ成形体は上記縁部成形体と同じ側上にウ ェブから延びている、請求項１記載の金属部材（１５２）、（１６０）、（１７ ２）、（１８４）、（２００）、（２２０）。 １１．上記ウェブの一側へ延びる縁部成形体をもち、かつ、上記三角形成形体（ ２６）の周囲の上記フランジ成形体および上記へこみがともに上記ウェブの反対 側に延びる、請求項１記載の金属部材（１０）。 １２．上記三角形成形体（２６）が一般に三角形の開口を規定するものである、 先行請求項のいずれかに記載の金属部材（１０）。 １３．少なくとも一つの縁部成形体と該縁部成形体から延びるウェブとをもつ金 属部材（１０）、（７０）、（８０）、（１２０）、（１３２）、（１４０）、 （１５０）、（１５２）、（１６０）、（１７２）、（１８４）、（２００）、 （２２０）、（２３０）、（２５０）、（２７０）、（２９０）であって； 上記ウエブ内に間隔をおいて一般にその中心軸に沿って形成された複数個のく ぼみ（２６）、（９２）、（１２６）、（１４８）、（１５６）、（１６８）、 （１８２）、（１９０）、（２２２）、（２３２）、（２５２）、（２７２）、 （２９２）； 近接する上記くぼみ間のウェブを上記中心軸に対してある角度で横断して延び る複数個の筋かい（２８）、（１０６）、（１２８）； 上記ウェブのいずれかの縁に沿い、複数の上記筋かいを一方の上記縁部から他 方の縁部へ延ばしかつそれを一体的に合体させる縁部（１４，１６）、（７４， ７６）、（８４，８６）、（１２４）； 上記くぼみの周囲の上記ウェブから形成され、かつそれに対してある角度で存 在し、それによって上記筋かいに一般に溝型の断面を与えるフランジ成形体（３ ０−４０）、（９４−１０４）；および 上記筋かいのそれぞれの各端部において上記ウェブ内に形成される一般に三辺 のくぼみ（４２，４４）、（１０８，１１０）、（１３０）； からなる上記金属部材。 １４．上記ウェブが上記くぼみの間に上記筋かいのそれぞれの拡大端部を規定す る、請求項１３記載の金属部材（１０）、（７０）、（８０）、（１２０）、（ １３２）、（１４０）、（１５０）、（１５２）、（１６０）、（１７２）、（ １８４）、（２００）、（２２０）、（２３０）、（２５０）、（２７０）、（ ２９０）。 １５．上記三辺のへこみ（４２，４４）、（１０８，１１０）、（１３０）が上 記ウェブ内に凹入しておりかつ上記各筋かいの各端部内に一部延びている、請求 項１３記載の金属部材（１０）、（７０）、（８０）、（１２０）、（１３２） 、（１４０）、（１５０）、（１５２）、（１６０）、（１７２）、（１８４） 、（２００）、（２２０）、（２３０）、（２５０）、（２７０）、（２９０） 。 １６．上記三辺のへこみ（４２，４４）、（１０８，１１０）、（１３０）のそ れぞれは、直線的で一般に上記ウエブの縁部に平行な第１の底辺（５２）と、上 記（第１の）直線状底辺から延びかつ一つの頂点で第三の上記辺（４８）と合体 する少なくとも一つの第２の曲がった辺（５０）からなり、上記頂点は上記ウェ ブのそれぞれの上記筋かい部分へ延びている、請求項１３記載の金属部材（１０ ）、（７０）、（８０）、（１２０）、（１３２）、（１４０）、（１５０）、 （１５２）、（１６０）、Ｃ１７２）、（１８４）、（２００）、（２２０）、 （２３０）、（２５ ０）、（２７０）、（２９０）。 １７．上記の一般に三辺のへこみ（４２，４４）、（１０８，１１０）、（１３ ０）のそれぞれの上記曲がった辺（５０）は、上記くぼみの近接角部から間隔を 置かれ、それによって一般に曲がった第１の筋かい根元部分を規定する、請求項 １３に記載の金属部材（１０）、（７０）、（８０）、（１２０）、（１３２） 、（１４０）、（１５０）、（１５２）、（１６０）、（１７２）、（１８４） 、（２００）、（２２０）、（２３０）、（２５０）、（２７０）、（２９０） 。 １８．上記金属部材がウェブ部分をもつ熱間圧延鋼部材であり、かつ上記ウェブ 部分内に上記くぼみと上記へこみとが形成されている、請求項１３記載の金属部 材（１０）、（７０）、（８０）、（１２０）、（１３２）、（１４０），（１ ５０）、（１５２）、（１６０）、（１７２）、（１８４）、（２００）、（２ ２０）、（２３０）、（２５０）、（２７０）、（２９０）。 １９．上記金属部材が冷間圧延鋼ストリップ部材であり、二つの上記縁部成形体 を含み、上記ウエブの反対側縁部に沿って延び、一般に溝型の断面形状を規定し 、かつ上記くぼみと上記フランジ成形体とが上記縁部成形体と同じ側の上記ウェ ブから延びている、請求項１３記載の金属部材（１５２）、（１６０）、（１７ ２）、（１８４）、（２００）、（２２０）。 ２０．上記縁部成形体が上記ウェブの一方側に延び、かつ上記くぼみの周囲のフ ランジ成形体および上記へこみが上記ウエブの反対側に延びている、請求項１３ 記載の金属部材（１０）、（７０）、（８０）、（１２０）、（１３２）、（１ ４０）、（１５０）、（１５２）、（１６０）、（１７２）、（１８４）、（２ ００）、（２２０）、（２３０）、（２５０）、（２７０）、（２９０）。 ２１．上記へこみ（２６）、（９２）、（１２６）、（１４８）、（１５６）、 （１６８）、（１８２）、（１９０）、（２２２）が一般に三角形であり、かつ 上記ウェブの上記縁部と平行である第１の辺と対角線状に延びる他の二辺とを規 定し、曲がった底部角部は上記第１辺と上記他辺との間に延び、上記他辺は曲が った頂点角部で合体し、上記筋かいは近接する上記三角形のくぼみの間の上記ウ ェブの対角線部分によって規定され、かつ上記三角形のくぼみの一つの上記頂点 角部と他の上記三角形のくぼみの近接する曲がった底部角部とはそれらの間に上 記筋か いのそれぞれの各端部において拡大端部を規定する、請求項１３記載の金属部材 （１０）、（７０）、（８０）、（１２０）、（１３２）、（１４０）、（１５ ０）、（１５２）、（１６０）、（１７２）、（１８４）、（２００）。 ２２．上記の一般に三角形の成形体の上記角部の周囲の上記フランジ成形体は、 上記ウェブの平面に対して斜めの角度で存在する、請求項２１記載の金属部材（ １０）、（７０）、（８０）、（１２０）、（１３２）、（１４０）、（１５０ ）、（１５２）、（１６０）、（１７２）、（１８４）、（２００）。 ２３．上記三辺のへこみが、直線的で上記ウェブの縁部に一般に平行な第１の底 辺（４６，５２）、上記の直線底辺から延びる第２の直線状の角度をつけた辺（ ４８，５４）、および上記第１の直線底辺から延びかつ頂点で上記第２直線辺と 合体する第３の曲がった辺（５０，５６）からなり、上記頂点は上記筋かいの拡 大端部内へ延びる、請求項２１記載の金属部材（１０）、（７０）、（８０）、 （１２０）、（１３２）、（１４０）、（１５０）、（１５２）、（１６０）、 （１７２）、（１８４）、（２００）。 ２４．上記三辺のへこみの上記の第２の直線状縁部（４８，５４）は、上記ウェ ブ部分の一つの直線状縁（３２）と一般に平行にかつ間隔をおいて延び、それに よって上記ウェブから上記それぞれの対角線状筋かいに延び、かつ上記曲がった 筋かい部分から間隔を置かれた実質的に直線の筋かい部分（２８）を規定し、そ れによって各上記対角線状筋かいは一般に曲がった筋かい部分（６２，６４）と 上記ウエブから延びている直線筋かい部分（２８）とから延びている、請求項２ ３記載の金属部材（１０）。 ２５．上記くほみ（２３２）、（２５２）、（２７２）、（２９２）が一般に環 状で、かつ、その環状のくぼみの周囲に形成された一般に連続的な曲がったフラ ンジ成形体を含む、請求項１３記載の金属部材（２３０）、（２５０）、（２７ ０）、（２９０）。 ２６．上記三辺のへこみのそれぞれが直線状で上記ウェブの上記縁部と一般に平 行である第１の底辺と上記直線底辺から延びかつ頂点で合体する第２および第３ の曲がった辺からなり、それによって、上記ウェブから上記それぞれの筋かいの 各端部の中へ延びている二つの実質的にアーチ状の筋かい根元部分を規定し、そ れによって各上記筋かいの各端部は上記ウエブから延びている両方の上記の一般 に曲がった筋かい根元部分から延びるものである、請求項２５記載の金属部材（ ２３０）、（２５０）、（２７０）、（２９０）。 ２７．上記くぼみが上記ウエブを貫通する開口を規定する、請求項１３〜２６の いずれかに記載の金属部材。
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