JPH1058575A - 金属性の発泡材料から成る構成部分、該構成部分を最終成形する方法、および該構成部分を最終成形する装置 - Google Patents

金属性の発泡材料から成る構成部分、該構成部分を最終成形する方法、および該構成部分を最終成形する装置

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JPH1058575A
JPH1058575A JP9074867A JP7486797A JPH1058575A JP H1058575 A JPH1058575 A JP H1058575A JP 9074867 A JP9074867 A JP 9074867A JP 7486797 A JP7486797 A JP 7486797A JP H1058575 A JPH1058575 A JP H1058575A
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Hans-Wolfgang Seeliger
ゼーリガー ハンス−ヴォルフガング
Winfried Bunsmann
ブンスマン ヴィンフリート
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Wilhelm Karmann GmbH
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 扁平な発泡材料から、一定に寸法を維持する
大量生産のための金属性の軽量構成部分を提供する。 【解決手段】 構成部分１が、該構成部分の面１ｂから
隆起するように押し曲げられた少なくとも１つの輪郭１
ａを有しており、３次元的に成形された該輪郭１ａと前
記面１ｂの領域との間の移行領域に形成された角度α
が、１００゜から１８０゜よりも小さいオーダで保たれ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に陸上車両のた
めの構成部分、有利には自動車のための車体の構成部分
であって、該構成部分が、金属粉と発泡剤とを有する発
泡形成された有孔性の層を備えた金属性の発泡材料とか
ら成っている形式のものに関する。
【０００２】または本発明は、特に陸上車両のための構
成部分、有利には自動車のための車体の構成部分であっ
て、該構成部分が、金属粉と発泡剤とを有する発泡形成
された少なくとも１つの有孔性の層を備えた金属性の発
泡材料と、少なくとも１つの中実金属性の薄板とから成
っており、中実金属性の薄板と、発泡形成された有孔性
の層との間に金属結合が生じている形式のものに関す
る。
【０００３】さらに本発明は、発泡剤と混合された金属
粉を有する少なくとも１つの層を有しており、場合によ
っては、少なくとも１つの中実金属性の薄板に例えば圧
延プレーティング(Walzplattieren)によって結合され
て、各層が圧力作用後に金属結合により互いに付着し合
うようになっており、扁平な発泡材料が片側または両側
の形状付与により、片側に最終輪郭を有する３次元的な
成形半製品に変形加工されるような、ほぼ扁平な金属性
の発泡材料から形成された構成部分を最終成形する方法
ならびにこの方法を実施する装置に関する。
【０００４】
【従来の技術】金属粉と発泡剤とを有する発泡成形可能
な層だけを有する発泡材料、または、少なくとも１つの
中実金属性の薄板をカバー層として備えた、金属粉と発
泡剤とを有する発泡形成可能な発泡材料、ただしこの場
合には、中実金属性の薄板と発泡形成可能な層との間に
金属結合が生じているような発泡材料が公知である。
【０００５】ドイツ連邦共和国特許出願公開第４１０１
６３０号明細書によれば、金属粉と、ガス分離性の発泡
剤粉末、有利には金属水素化物の添加物とから、発泡材
料が形成される。この発泡材料は、混合のあとで高圧力
と高温とに晒される。このことは例えば熱間圧延動作に
よって達成され、発泡材料は次いで冷却されるので、発
泡形成可能な半製品が生ぜしめられる。
【０００６】ドイツ連邦共和国特許出願公開第４４２６
６２７号明細書に基づき、少なくとも１つの中実金属性
のカバー層により仕切られた、金属粉と発泡剤とから成
る発泡可能な層を備えた材料を製造することが開示され
ている。このような扁平な複合材料のためには、圧延プ
レーティングにより、異なる層を結合することが提案さ
れている。これにより、扁平な層材料が得られ、この層
材料をその最終成形後に発泡形成しようとしている。
【０００７】適宜な発泡材料を製造するためのこのよう
な方法においては、提供された材料から再生可能に大量
生産によって構成部分を形成することはまだできない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、特に
車両構造において、冒頭で述べた形式の扁平な発泡材料
から、一定に寸法を維持する大量生産のための金属性の
軽量構成部分を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】種々異なる出発材料のた
めのこのような課題を解決するために本発明の構成で
は、構成部分が、該構成部分の面から隆起するように押
し曲げられ(ausgepraegt)た少なくとも１つの輪郭を有
しており、３次元的に成形された該輪郭と前記面の領域
との間の移行領域に形成された角度が、１００゜から１
８０゜よりも小さいオーダで保たれているようにした。
【００１０】さらに上記課題を解決するために本発明の
方法では、成形半製品を、該成形半製品の最終輪郭を有
する側に適合した壁を備えた発泡形成型内に導入し、該
発泡形成型内で発泡形成するようにした。
【００１１】
【発明の効果】本発明による構成部分は、車体・車両構
造において扁平な金属性の構成部分に課せられた全ての
主要なジオメトリ上の要件が解決される。移行角度を１
００゜から１８０゜よりも小さい角度で形成することに
より、移行領域における発泡形成層の構造が中断された
り、引き込まれたり、または薄くされたりすることはな
いので、構成部分の機械的な安定性および寸法維持性が
領域全体にわたって維持される。
【００１２】本発明による構成部分は極めて小さな質量
を有している。同時に、特に多層複合体の場合、高い剛
性がもたらされるので、このような構成部分は、車体の
支持領域にも、被覆およびシールドの目的としても使用
できる。
【００１３】金属粉および発泡剤を有する発泡形成され
た有孔性の層だけから成る構成部分、いわゆるインテグ
ラルフォーム(Integralschaum)は、特にクラッシュエレ
メントとして使用することができる。発泡形成された材
料のセル状の構造により、構成部分の変形時の極めて良
好なエネルギ吸収能力が生ぜしめられる。構成部分の本
発明による構成により、例えばプラスチックから成るバ
ンパの内側の層として使用する場合には、この構成部分
を発泡形成のまえに変形加工することができる。
【００１４】片側で中実金属性のカバー層を備えた、発
泡形成された１つの金属性の層を有する構成部分は、極
めて軽量かつ高剛性の構成部分、例えば補強用の下部構
造を必要としないような車両ルーフを形成するのに適し
ている。
【００１５】発泡形成された１つの層と、中実金属性の
薄板による両側のプレーティング部とを有する材料は、
両側で引張り・圧縮力を吸収する平滑壁状の表面を有す
る、例えば車両のリヤクロスボードのための構成部分を
製造するのに適している。発泡形成層はスペーサの機能
を果たし、推動力を伝達する。このような構成部分はや
はり、小さな質量とともに高い剛性を有しており、例え
ば事故時に生じる高いエネルギを吸収するのに適してお
り、しかも遮音性良好である。
【００１６】発泡形成層は通常の場合、例えば珪素のよ
うな成分が合金されたアルミニウムを主体とした金属粉
から成っている。合金元素および合金含量を適当に選択
することにより、構成部分の特性が調整可能である。中
実金属性の薄板のためにも軽金属合金が利用される。
【００１７】
【発明の実施の形態】次に本発明の構成部分ならびに製
造方法を、図面に示した実施の形態について説明する。
【００１８】本発明による構成部分１は発泡形成層２を
有している。この発泡形成層は金属粉と発泡剤とを有し
ている。これらの金属粉と発泡剤とは、混合動作によっ
て均質に互いに混合され、次いで加圧下で、軸線方向プ
レス加工または押出プレス加工によって圧縮され硬化さ
れて、コンパクトな、発泡可能な成形半製品２ｂを形成
している。
【００１９】図示の実施例においては、発泡形成層２は
上側および下側にそれぞれ１つの中実金属性のカバー層
として形成された薄板３，４を備えている。しかしなが
ら、このことは必ずしも必要な訳ではなく、特に本発明
による構成部分１がクラッシュエレメントとして構成さ
れている場合には省略することができる。さらに、１つ
の発泡形成層２を、唯１つの中実金属性の薄板３；４に
結合するか、または、異なる複数の発泡成形層から成る
複合体を、場合によっては中実金属性の層によって分離
されるように製造して、これにより例えば、衝突速度ひ
いては衝突エネルギに応じて、異なる数の発泡形成層が
衝突による変形に関与するような衝突エレメントを提供
することもできる。
【００２０】両側に中実金属性の薄板３，４を備えた発
泡形成層２の実施例においては、プロセス終了時に発泡
形成層２と、中実金属性の薄板３，４との結合は圧力作
用下で、個々の層（中間層２ａ，カバー層３ａ，４ａ）
の間の金属結合が変形加工および発泡形成の前に既に達
成されているようになっている。このためには、押出プ
レスもしくは軸方向プレスの後で生ぜしめられた発泡形
成可能な成形半製品２ｂと、中実金属性の薄板の層３
ｂ，４ｂとから成る複合体の圧延プレーティングを２つ
のローラ５の間で行い、２つの中実金属性のカバー層３
ａ，４ａと未だ発泡形成されていない有孔性の中間層２
ａとのサンドイッチ構造を有する複合材料６が得られる
ようになっていることが望ましい。
【００２１】いずれの場合にもなおも発泡形成可能な中
間層２ａを有するほぼ扁平なこのような金属性の結合材
料６は、カバー層３ａ，４ａとして形成された金属性の
薄板と発泡可能な中間層２ａとの間に金属結合を有して
おり、更なる加工を行うことができる。このような扁平
な複合材料６は先ず、例えば鋸によって適当な大きさの
複数部分に分割される。
【００２２】所望の外寸に合わせて適正に切断されたこ
のような複合材料６は次いで変形加工されて成形半製品
７が形成される。この変形加工は複合材料６の連続的な
湾曲を生ぜしめることができ、個別の領域７ａの押し曲
げ部を生ぜしめることもできる。
【００２３】いずれの場合にも、複合材料６を変形加工
して成形半製品７を得るために使用される型８は、複合
材料６の支持面に対して横方向に、ほぼ１００゜〜２６
０゜の大きさの角度γを成している。この場合エッジは
丸くされているので、複合材料６の直接的な面取りを回
避することができる。これにより、複合体はアングル領
域においても維持され、変形加工によって得られた成形
半製品７は機械的な強度において点状の弱い個所を有し
ない。
【００２４】この変形加工は公知の一般的な変形加工手
段によって、例えば車体製造において公知であるよう
に、押え付けホルダの有無にかかわらず深絞り加工によ
って、または、例えば流体セル法（Fluidzellverfahre
n)のような片側の変形加工法によって行うことができ
る。
【００２５】いずれの場合にも、扁平なまたは湾曲した
面の領域７ｂと、場合によっては成形された輪郭を有す
る領域７ａと、更なる加工時に発泡可能な中間層２ａと
を有する成形半製品７が得られる。
【００２６】規定された状態で、再生可能に、かつ寸法
通りに成形半製品７を発泡させることにより１構成部分
１を形成することが、本発明の本来の目的である。それ
というのはこれにより、大量生産のための構成部分を提
供することが初めて可能になるからである。
【００２７】このために、成形半製品７は発泡形成型９
内に挿入される。この発泡形成型９の一方の壁１２は成
形半製品７の一方の側１０をほぼ面状に合致して支持す
るので、この側１０は既にその最終輪郭を有していなけ
ればならない。それというのは、成形半製品７を発泡形
成して１構成部分１を形成することによって更に輪郭が
付与されるときに、この側１０がもはや一緒に変形させ
られることはないからである。
【００２８】発泡形成型９の壁１２，１３は例えば鋼ま
たはセラミックスから成っていてよい。いずれの場合に
も重要なのは、発泡形成時に内圧が形成されるのにもか
かわらず、構成部分１が発泡形成型９の壁１２，１３と
は結合しないことである。この場所でいかなる相互付着
をも阻止するために、これらの壁１２，１３は被覆され
ていてよい。
【００２９】未だ発泡形成されていない成形半製品７
の、最終輪郭を有する側１０が面支持されていることに
よって、発泡形成時には、のちの構成部分１の最終輪郭
を有するこのような側１０が、発泡形成中に発泡性の中
間層２ａ内のガス分離性(gasabspaltend)の発泡剤の圧
力によって外方に向かって変形することが回避される。
この場合、成形半製品７の対向して位置する側１１に、
壁１２に対して一定の間隔を置いて配置された、発泡形
成型９の別の壁１３を配設すると有利であり、かつ幾つ
かの使用事例にとっては不可欠である。これにより、発
泡性の中間層２ａの膨張の程度を規定された状態で制限
することができ、ひいては振れが５／１０ｍｍ未満であ
るような、完成した構成部分１の寸法維持性を可能にす
る。壁１２，１３の間隔が調節可能であることに基づ
き、構成部材１の厚さ、ひいてはその密度および機械的
な強度を予め選択することができる。これにより、完全
に異なる特性を有する構成部材１のために同一の出発材
料を使用することができる。発泡形成型９における許容
された発泡路が大きく残されるほど、完成した構成部分
１の密度は小さい。こうして剛性も調整することができ
る。これにより、例えば短い乗用車ルーフもしくはステ
ーションワゴンの長いルーフの異なる剛性要件を、発泡
形成の度合いによって満たすことができる。
【００３０】発泡形成型の上側の壁１３は、例えばクラ
ッシュエレメントを構成する場合のように、発泡性の成
形半製品７の厚さ寸法維持性が僅かしか要求されていな
い場合には、省くことができる。
【００３１】しかしながら大抵の場合には、両壁１２，
１３によって発泡路、ひいては発泡形成された構成部分
１の最終寸法を制限することを省くことはできない。こ
のように最終寸法を制限することより、発泡形成された
常に同一の構成部分１を大量生産することが可能にな
る。
【００３２】発泡成形型９の互いに対向して位置する両
壁１２，１３は、ほぼ平行な面構造を有している。それ
というのは、発泡形成によって例えば成形半製品７の一
方の側１１の表面にのみ別の構造を、例えば発泡形成型
９を仕切る壁１３を切り欠くことにより圧刻することは
できないからである。
【００３３】このように規定された発泡形成により、構
成部分１は軽量構造大量生産品として得られる。この軽
量構造大量生産品は、例えば車体インナパネル、エンジ
ンルームまたはトランクルームに対向するスプラッシュ
ボードまたは仕切りボードとして、または、車体内部に
おいてクラッシュ防止・補強機能のために使用すること
ができる。
【００３４】このような構成部分は、例えばドアアウタ
パネルとして使用するために全体的に湾曲されていても
よく、または、平らなまたは湾曲された領域１ｂから押
し曲げられた輪郭１ａを有していてもよい。このような
輪郭は、湾曲されたまたは平らな面領域に対する移行領
域において、１００゜から１８０゜よりも小さなオーダ
の角度αを有しているので、これにより、車体パネルも
しくは車体インナパネルへの極めて多様な要件を、極め
て軽量かつねじり剛性的な構成部分１によって満たすこ
とができる。
【００３５】この押し曲げられた輪郭１ａの内部にも、
同一オーダの角度βが得られるので、車体製造者の要求
に対して最大のフレキシブル性および適合性がもたらさ
れる。
【００３６】上記の方法およびこの方法から得られる構
成部分により初めて、材料を金属性の発泡体および場合
によってはこれらの発泡体に結合された中実金属性の薄
板を大量生産のために使用することができ、公知の変形
加工プロセスと、これに続いて行われる、金属粉と発泡
剤とを有する中間層２ａの規定された発泡形成とによっ
て、このような軽量構造がもたらす利点を事実上再生可
能に変えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】変形加工しようとする発泡材料が載置された深
絞り型を、斜め上方から見た状態で示した概略図であ
る。
【図２】片側に最終輪郭を有する成形半製品を、発泡成
形型に挿入された状態で示す概略的な斜視図である。
【図３】構成部分を、発泡形成プロセス終了時の状態で
示す概略的な斜視図である。
【図４】本発明による構成部分の全製造方法を示す概略
図である。
【図５】構成部分の本発明による発泡形成をその経過に
従って示す概略的な図である。
【符号の説明】
１ 構成部分、 １ａ 輪郭、 １ｂ 領域、 ２ 発
泡形成層、 ２ａ 中間層、 ２ｂ 成形半製品、
３，４ 薄板、 ３ａ，４ａ カバー層、 ３ｂ，４ｂ
層、 ５ ローラ、 ６ 複合材料、 ７ 成形半製
品、 ７ａ，７ｂ領域、 ８ 型、 ９ 発泡形成型、
１０，１１ 側、 １２，１３ 壁

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 特に陸上車両のための構成部分、有利に
    は自動車のための車体の構成部分であって、該構成部分
    が、金属粉と発泡剤とを有する発泡形成された有孔性の
    層を備えた金属性の発泡材料とから成っている形式のも
    のにおいて、 構成部分（１）が、該構成部分の面（１ｂ）から隆起す
    るように押し曲げられた少なくとも１つの輪郭（１ａ）
    を有しており、３次元的に成形された該輪郭（１ａ）と
    前記面（１ｂ）の領域との間の移行領域に形成された角
    度（α）が、１００゜から１８０゜よりも小さいオーダ
    で保たれていることを特徴とする、金属性の発泡材料か
    ら成る構成部分。
  2. 【請求項２】 特に陸上車両のための構成部分、有利に
    は自動車のための車体の構成部分であって、該構成部分
    が、金属粉と発泡剤とを有する発泡形成された少なくと
    も１つの有孔性の層を備えた金属性の発泡材料と、少な
    くとも１つの中実金属性の薄板とから成っており、中実
    金属性の薄板と、発泡形成された有孔性の層との間に金
    属結合が生じている形式のものにおいて、 構成部分（１）が、該構成部分の面（１ｂ）から隆起す
    るように押し曲げられた少なくとも１つの輪郭（１ａ）
    を有しており、３次元的に成形された該輪郭（１ａ）と
    前記面（１ｂ）の領域との間の移行領域に形成された角
    度（α）が、１００゜から１８０゜よりも小さいオーダ
    で保たれていることを特徴とする、金属性の発泡材料か
    ら成る構成部分。
  3. 【請求項３】 隆起するように押し曲げられた輪郭の内
    部に生じる角度（β）が１００゜から１８０゜よりも小
    さい角度範囲内で保たれている、請求項１または２記載
    の構成部分。
  4. 【請求項４】 前記面（１ｂ）の領域が平らである、請
    求項１から３までのいずれか１項記載の構成部分。
  5. 【請求項５】 前記面（１ｂ）の領域が湾曲されてい
    る、請求項１から３までのいずれか１項記載の構成部
    分。
  6. 【請求項６】 発泡剤と混合された金属粉を有する少な
    くとも１つの層を有しており、場合によっては、少なく
    とも１つの中実金属性の薄板に例えば圧延プレーティン
    グによって結合されて、各層が圧力作用後に金属結合に
    より互いに付着し合うようになっており、扁平な発泡材
    料が片側または両側の形状付与により、片側に最終輪郭
    を有する３次元的な成形半製品に変形加工されるよう
    な、ほぼ扁平な金属性の発泡材料から形成された、特に
    請求項１から３までのいずれか１項記載の構成部分を最
    終成形する方法において、 このように形成された成形半製品（７）を、該成形半製
    品の最終輪郭を有する側（１０）に適合した壁（１２）
    を備えた発泡形成型（９）内に導入し、該発泡形成型内
    で発泡形成することを特徴とする、構成部分を最終成形
    する方法。
  7. 【請求項７】 発泡形成型の壁（１２，１３）を成形半
    製品（７）の両側（１０，１１）に適合することによ
    り、発泡性の層（２ａ）の膨張の程度を、発泡形成型
    （９）の壁（１２，１３）によって規定して制限する、
    請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】 複合材料（６）の変形加工によって、面
    領域（７ｂ）の湾曲を成形半製品（７）において生ぜし
    める、請求項６または７記載の方法。
  9. 【請求項９】 複合材料（６）の変形加工によって、成
    形半製品（７）の面領域（７ｂ）から部分領域（７ａ）
    の押し曲げ部分を生ぜしめる、請求項６から８までのい
    ずれか１項記載の方法。
  10. 【請求項１０】 変形加工のために、支持される扁平な
    複合材料（６）を片側で支持し、かつ該複合材料（６）
    の支持面に対して横方向に１００゜〜２６０゜の大きさ
    の角度（γ）を有する型（８）を使用する、請求項１か
    ら９までのいずれか１項記載の方法。
  11. 【請求項１１】 請求項６に記載の方法を実施するため
    の装置において、 発泡形成型（９）の互いに対向して位置する壁（１２，
    １３）がほぼ平行な面構造を有していることを特徴とす
    る、構成部分を最終成形する装置。
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