(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手フランジを有する中空プロファイル部材の製作方法であって、スタンプ（２、２５）を第１の型（３、２６）に導入することによって前記スタンプ（２）と前記第１の型（３、２６）との間に配置された板（１、２４）が予成形されて第１の部材（８、３０）と第２の部材（９、３２）とを有するＵ字形プロファイル部材（７、３１）が形成され、第２の型（１２、３４）によって前記Ｕ字形プロファイル部材（７、３１）が成形されて長手フランジ（１５、３８）を有するＯ字形プロファイル部材（１４、３７）が形成され、前記板（１、２４）が予成形されて前記Ｕ字形プロファイル部材（７、３１）が形成されるときに、少なくとも前記第１の部材（８、３０）に長手フランジ部材部分（１０、２９）が成形され、前記長手フランジ部材部分（１０、２９）が、前記Ｏ字形プロファイル部材（１４、３７）を形成するための前記Ｕ字形プロファイル部材（７、３１）の前記成形中に、形状をほぼ保ったまま前記長手フランジ（１５、３８）の一部分を形成するように構成される方法において、導入方向に突出するように位置付けられた前記スタンプ（２５）の変位可能な部分スタンプ（２７）と前記導入方向とは逆方向に突出するように位置付けられた前記第１の型（２６）の変位可能な側壁（２８）とによって前記長手フランジ部材部分（２９）が前記予成形作業の最初に成形され、前記スタンプ（２５）を前記第１の型（２６）にさらに導入することによって前記部分スタンプ（２７）と前記側壁（２８）とが前記突出位置から位置合わせされる位置にそれぞれ移動され、前記板（２４）が予成形されて前記Ｕ字形プロファイル部材（３１）が形成されることを特徴とする方法。
【請求項２】
少なくとも前記第１の変位可能な側壁（２８）を有する前記第１の型（２６）が使用され、前記Ｕ字形プロファイル部材（３１）が成形されて前記長手フランジ（３８）を有する前記Ｏ字形プロファイル部材（３７）が形成されるときに、前記第２の型（３４）によって前記第１の側壁が前記導入方向に変位されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記長手フランジ部材部分（２９）に対応付けられた第１の部分型（３５）と少なくとも１つの別の部分型（３６）とを有する第２の型（３４）が使用され、前記第１の部分型（３５）より先に前記別の部分型（３６）を下げることによって前記Ｕ字形プロファイル部材（３１）が成形されて前記Ｏ字形プロファイル部材（３７）が形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記Ｕ字形プロファイル部材（７）が二つ折りにされた長手フランジ（１５）を有するＯ字形プロファイル部材（１４）を形成するように構成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記Ｕ字形プロファイル部材（７、３１）が成形されて長手フランジ（１５、３８）を有する前記Ｏ字形プロファイル部材（１４、３７）が形成される前に、支持心型（１１、３３）が前記Ｕ字形プロファイル部材に導入されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記Ｕ字形プロファイル部材（７、３１）を成形して長手フランジ（１５、３８）を有する前記Ｏ字形プロファイル部材（１４、３７）を形成することによってへり継ぎ部（２３）が形成され、前記へり継ぎ部（２３）に沿って物質的に係合する方法によって前記Ｏ字形プロファイル部材（１４、３７）が少なくとも部分的に閉じられることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記物質的に係合する閉鎖の前または後に、前記支持心型（１１、３３）が引き抜かれることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記中空プロファイル部材（１４、３７）は、一体構造の板、テーラードブランク、またはパッチワークブランクから製作されることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長手フランジを有する中空プロファイル部材の製作方法であって、スタンプを第１の型に導入してスタンプと第１の型との間に配置された板を予成形することによって第１の部材と第２の部材とを有するＵ字形プロファイル部材を形成し、このＵ字形プロファイル部材を第２の型で成形することによって長手フランジを有するＯ字形プロファイル部材を形成する方法において、板が予成形されて前記Ｕ字形プロファイル部材が形成され、少なくとも第１の部材に長手フランジ部材部分が成形され、この長手フランジ部材部分が、Ｏ字形プロファイル部材を形成するためのＵ字形プロファイル部材の成形中に、形状をほぼ保ったまま長手フランジの一部分を形成するように構成される方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
長手フランジを有する中空プロファイル部材の製作方法は、例えば特許文献１に記載されている。この公知の方法においては、複数の平行部材を有する、断面がＵ字形のプロファイル部材を第１の曲げ型で製作する。その後、このＵ字形プロファイル部材を第２の曲げ型において上側の曲げ型によって成形することによって、閉じた断面を有する管状部材を形成する。この例では、長手方向に延在するフランジがこれらの部材の少なくとも１つに形成される。したがって、特許文献１から公知の方法においては、Ｕ字形プロファイル部材を成形してＯ字形プロファイル部材を形成するには、Ｕ字形プロファイル部材を第１の曲げ型から取り出して第２の曲げ型に導入する必要がある。
さらに、少なくとも１つの長手フランジ部材部分が、Ｏ字形プロファイル部材を形成するためのＵ字形プロファイル部材の成形中に、形状をほぼ保ったまま長手フランジの一部分を形成するように構成される、長手フランジを有する中空プロファイル部材の製作方法は、特許文献２、特許文献３、および特許文献４から公知である。
【０００３】
長手フランジを有する中空プロファイル部材は、特に車両の構成において車体構造の要素として用いられる。長手フランジは、例えば車体構造の金属薄板を接続するために役立つ。中空プロファイル部材の寸法精度に関して益々高い要求がなされている。これは、中空プロファイル部材を他の構成要素に接続するために用いられる中空プロファイル部材部分に特に当てはまる。これらの要求は、従来の方法を用いて製作された、長手フランジを有する中空プロファイル部材によっては必ずしも満足されるとは限らない。その理由は、第１の型から第２の型にＵ字形プロファイル部材が移送されるため、それ程複雑でなくコストも余りかからない方法を取った場合、必然的にある程度の不正確さを伴うからである。これは、湾曲した中空プロファイル部材に特に当てはまる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０ ２００５ ０１１ ７６４（Ａ１）号
【特許文献２】英国特許出願公開第１９１４ ０１３８４（Ａ）号
【特許文献３】独国特許出願公開第４３ ２８ ４４１（Ａ１）号
【特許文献４】米国特許第１，３４４，１０５号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
したがって、上記の従来技術に基づき、本発明の目的の１つは、長手フランジを有する中空プロファイル部材を製作するための加工の信頼性が高い方法を提供することである。
【０００６】
本発明の第１の教示によると、この目的は、長手フランジを有する中空プロファイル部材の製作方法であって、長手フランジ部材部分は、導入方向に突出するように位置付けられたスタンプの変位可能な部分スタンプと導入方向とは逆方向に突出するように位置付けられた第１の型の変位可能な側壁とによって予成形作業の最初に成形され、スタンプを第１の型にさらに導入することによって部分スタンプと側壁とが突出位置から位置合わせされる位置にそれぞれ移動されることによって板が予成形されてＵ字形プロファイル部材が形成される、長手フランジを有する中空プロファイル部材の製作方法、によって達成される。
【０００７】
したがって、本発明によると、Ｕ字形プロファイル部材が製作される予成形ステップ中に既に長手フランジの少なくとも一部分が成形されるので、長手フランジのこの部分の寸法を予め正確に決めることができる。結果として、以降の成形ステップにおいて長手フランジの高レベルの寸法精度を明示的に考慮する必要がないため、中空プロファイル部材の全体の寸法精度を向上させることができる。本発明の文脈において、用語「導入（introduction）」は、スタンプと第１の型とが互いに向かって移動すること、すなわち、スタンプと型との間の相対移動、を意味する。これは、スタンプまたは第１の型のどちらか一方の移動によって実現可能であるばかりでなく、スタンプと第１の型の両方の移動によっても実現可能である。
【０００８】
さらに、本発明によると、長手フランジ部材部分をできる限り早い時点で形成することができる。このとき、板の位置が予め正確に決められるので、同時に行われる深絞り成形作業による歪みの危険が大幅に低減される。
【０００９】
本方法は、少なくとも第１の変位可能な側壁を有する第１の型が用いられ、Ｕ字形プロファイル部材を成形して長手フランジを有するＯ字形プロファイル部材を形成するときに第１の側壁が第２の型によって導入方向に変位されるという点においてさらに展開可能である。これにより、側壁は、長手フランジを有するＯ字形プロファイル部材を形成するための成形作業中、Ｕ字形プロファイル部材を側方から支持できるので、本方法の加工の信頼性を向上させることができる。
【００１０】
本方法の別の実施形態においては、長手フランジ部材部分に対応付けられた第１の部分型と少なくとも１つの別の部分型とを備えた第２の型が用いられ、第１の部分型より先に別の部分型を下げることによってＵ字形プロファイル部材が成形されてＯ字形プロファイル部材が形成される。第２の型が分割されていることにより、Ｕ字形プロファイル部材を成形してＯ字形プロファイル部材を形成する際の加工の信頼性をさらに向上させることができる。
【００１１】
次の展開では、二つ折りにされた長手フランジを有するＯ字形プロファイル部材を形成するようＵ字形プロファイル部材が構成されるようにする。二つ折りにされた長手フランジは剛性の向上という点で優れているため、このフランジを有する中空プロファイル部材にはより大きな力を導入することができる。
【００１２】
本方法は、Ｕ字形プロファイル部材を成形して長手フランジを有するＯ字形プロファイル部材を形成する前に、支持心型、特に組み立てられた支持心型、がＵ字形プロファイル部材に導入されるという点においてさらに展開可能である。Ｏ字形プロファイル部材を形成するための成形作業中、Ｕ字形プロファイル部材を支持心型によって内側から支持できるため、内側への座屈を防止できる。湾曲した中空プロファイル部材が形成されるようにＵ字形プロファイル部材を成形する場合は、組み立てられた支持心型を用いて支持することもできる。特に、組み立てられた支持心型は、湾曲した中空プロファイル部材から非破壊的な方法で引き抜くこともできる。
【００１３】
本方法は、Ｕ字形プロファイル部材を成形して長手フランジを有するＯ字形プロファイル部材を形成することによってへり継ぎ部が形成され、Ｏ字形プロファイル部材がこのへり継ぎ部に沿って物質的に係合する方法で少なくとも部分的に閉じられるという点においてさらに展開可能である。このへり継ぎ部を閉じるためにレーザ溶接を用いると、中空プロファイル部材への熱の導入を最小化できる。したがって、この閉鎖による中空プロファイル部材の材料特性の変化をほぼ防止することができる。
【００１４】
別の実施形態においては、物質的に係合する閉鎖の前または後に、支持心型が引き抜かれる。物質的に係合する閉鎖の前の支持心型の引き抜きは、支持心型の除去を単純化しうる。例えば、支持心型がＯ字形プロファイル部材に誤って物質的に係合されて接続される危険が減る。また、閉鎖のためのへり継ぎ部への内側からのアクセスを可能にできる。他方、支持心型の引き抜きは、製作される中空プロファイル部材のより高い寸法精度を可能にする。
【００１５】
次の展開によると、中空プロファイル部材は、一体構造の板、テーラードブランク（Tailored Blank, Tailored Blank（英、独訳））、またはパッチワークブランクから製作される。一体構造の板とは、単一の材料から成る特定の肉厚の単一の金属薄板を備えた板と理解されたい。一体構造の板は、特に費用効率の高い方法でコールドストリップまたはホットストリップから分離可能である。「テーラードブランク」は、肉厚、強度、および／または表面被覆がそれぞれ異なる個々の金属薄板から組み立てられた板を指す。したがって、一方では、相対的に高い荷重がかかる部位には、より肉厚の、および／またはより肉薄ではあるがより高強度の、材料を使用できるので、より高い積載能力と共に軽量化を達成できる。他方、その他の部位にはより肉薄の金属薄板を使用できる。したがって、テーラードブランクは、強度特性は同じままで軽量化を可能にする。「パッチワークブランク」では、個々の追加補強用金属薄板を取り付けることによって基板が局所的に補強される。その後、基板と補強用金属薄板とを一緒に容易に成形できる。したがって、作業的に複雑で費用のかかる、以降の構成要素への補強材の取り付けを省くことができる。パッチワークブランク用の基板として、特に、テーラードブランク、補強用金属板を設けることが可能な小さな局所的補強材、を考えることも可能であるので、さらに肉薄の材料または別の材料を「テーラードブランク」の個々の金属板のために選択できる。
【００１６】
次に、図面を参照しながら複数の実施形態によって本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態による中空プロファイル部材を製作するための板を示す。
【図２】スタンプと第１の型との間に配置された図１の板を示す。
【図３】図１の板から予成形されたＵ字形プロファイル部材の要部拡大図である。
【図４】図３に部分的に示されているＵ字形プロファイル部材を成形してＯ字形プロファイル部材を形成する際の中間ステップを示す。
【図５】図１に示されている板から製作された長手フランジを有する中空プロファイル部材を示す。
【図６】図１〜５に示されている製作方法を示す概略図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による中空プロファイル部材を製作するための板を示す。
【図８】スタンプと第１の型との間に配置されている図７の板を示す。
【図９】予成形されてＵ字形プロファイル部材を形成している図７の板を示す。
【図１０】図９のＵ字形プロファイル部材に導入された支持心型と、Ｕ字形プロファイル部材を成形してＯ字形プロファイル部材を形成するために用意された第２の型とを示す。
【図１１】Ｏ字形プロファイル部材を形成するために部分的に成形された図９のＵ字形プロファイル部材を示す。
【図１２】図７の板から製作された中空プロファイル部材を示す。
【図１３】図７〜１２の製作方法を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、長手フランジを有する中空プロファイル部材の製作用に特に切断された板１を示す。板１のブランクは、とりわけ完成された中空プロファイル部材の形状寸法に応じて異なるが、予成形作業中に形成される長手フランジ部材部分１０の形状寸法によっても異なる。図２に示されているように、切断された板１はスタンプ２と第１の型３との間に配置される。第１の型は、２つの側壁４および６と底面要素５とを備える。スタンプ２を第１の型３に導入することによって、板１が予成形されてＵ字形プロファイル部材７が形成される。図３の要部拡大図から分かるように、第１の部材８と、第２の部材９と、第１の部材の長手フランジ部材部分１０とが成形される。こうして成形されたＵ字形プロファイル部材７に、次に支持心型１１が導入される。
【００１９】
別の方法ステップでは、Ｕ字形プロファイル部材が成形されて、第２の型１２を用いて、長手フランジを有するＯ字形プロファイル部材が形成される。図４は、Ｏ字形プロファイル部材を形成するための成形が完了していないＵ字形プロファイル部材１３を示す。説明のために、成形作業に用いられる第２の型１２は、僅かに持ち上げられた位置に示されている。第２の型１２を用いて、Ｕ字形プロファイル部材１３は支持心型１１の周囲に成形される。長手フランジ部材部分１０の形状はほぼ保たれている。長手フランジ部材部分１０のこの領域において、材料が二つ折りにされる。第２の型１２をさらに下げることによって、Ｕ字形プロファイル部材１３の部分が一緒に狭圧されて、二つ折りにされて狭圧されたフランジを有するＯ字形プロファイル部材が形成される。図５は、２つの部材によって形成されたヘリ継ぎ部をレーザ溶接し、支持心型１１を引き抜いた後の、対応する中空プロファイル部材１４を示す。湾曲した中空プロファイル部材１４に沿って、他の構成要素を中空プロファイル部材１４に取り付けるために使用できる二つ折りの長手フランジ１５が形成されている。
【００２０】
図６は、中空プロファイル部材を製作する際に実行される方法ステップと、各ステップで得られる断面形状とを高度に単純化した形態で示す。最初に板１６から第１の部材１８と第２の部材１９とを有するＵ字形プロファイル部材１７が予成形される。この例では、長手フランジ部材部分２０が第１の部材１８に形成されている。その後、Ｕ字形プロファイル部材１７が成形されてＯ字形プロファイル部材２１が形成される。この例では、長手フランジ部材部分２０がその形状をほぼ保ったまま二つ折りにされ、狭圧されて長手フランジ２２を形成する。したがって、長手フランジ２２は、特に良好な寸法精度と二つ折りによる高強度とを有する。そのため、長手フランジ２２は、この中空プロファイル部材を固定するため、または他の構成要素をこの中空プロファイル部材に固定するために、極めて有効に使用可能である。最後に、へり継ぎ部２３がレーザ溶接によって少なくとも部分的に閉じられるので、中空プロファイル部材は極めて高い剛性度を得る。本実施形態において説明したように、支持心型が使用されることが好ましい。これは、複雑な方法で成形される中空プロファイル部材に用いられる。単純な形状寸法の場合は、支持心型の使用を容易に省くことができる。
【００２１】
図７は、中空プロファイル部材を製作するために切断された別の板２４を示す。これは、図８に示されているように、スタンプ２５と第１の型２６との間に配置される。この例では、スタンプ２５は、導入方向Ｒに突出するように位置付けられた部分スタンプ２７を有する。第１の型２６の変位可能な側壁２８が部分スタンプ２７に対応付けられ、同じく突出するように位置付けられている。スタンプ２５が導入されると、最初に部分スタンプ２７と側壁２８との間で長手フランジ部材部分２９が図９のＵ字形プロファイル部材３１の第１の部材３０に形成される。その後、スタンプ２５を第１の型２６にさらに導入することによって、部分スタンプ２７と側壁２８とが位置合わせされる位置に変位され、第１の部材３０と第２の部材３２とが形成される。次に、組み立てられた支持心型３３が、第１の型２６に配置されているＵ字形プロファイル部材３１に導入される。第２の型３４は、図１０に示すように、長手フランジ部材部分２９に対応付けられた第１の部分型３５と別の部分型３６とを備える。図１１によると、最初に部分型３６が第１の型２６の方向に移動される。長手フランジ部材部分２９とは反対の側にあるＵ字形プロファイル部材部分が成形される。その後、部分型３５も下げられてＯ字形プロファイル部材が形成される。支持心型３３を引き抜き、へり継ぎ部を溶接すると、図１２に示されている長手フランジ３８を有する中空プロファイル部材３７が製作される。図１２から分かるように、中空プロファイル部材３７は、極めて複雑な形に、例えば湾曲させて、成形可能である。それにも拘らず、本発明による方法は、寸法精度の高い長手フランジ３８を有する中空プロファイル部材の製作を可能にする。
【００２２】
図１３には、本発明による中空プロファイル部材の製作方法の最後の実施形態の個々の工程ステップが各ステップの断面形状を用いて示されている（支持心型は不図示）。最初に、板３９が予成形されて第１の部材４１と第２の部材４２とを有するＵ字形プロファイル部材４０が形成される。この例では、長手フランジ部材部分４３が第１の部材４１に形成される。次に、Ｕ字形プロファイル部材４０が成形され、中間プロファイル部材４４を介して、Ｏ字形プロファイル部材４５が形成され、へり継ぎ部４６が溶接される。中空空間を取り囲む輪郭は、長手フランジ４７と共に、図「６」に似た形状を形成する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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