(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
引張強さが３４０ＭＰａ以上８５０ＭＰａ以下である素管をハイドロフォーム成形することで、
中空の主管部と、
前記主管部の外周面に一体成形された少なくとも２つの閉じた突出部とを備えるように形成されたものであって、
前記２つの突出部は、前記主管部の主軸まわりに６０度以上１２０度以下の角度をなして配置され、
前記２つの突出部の各端面の前記主管部への投影面である交差面のいずれもが、該交差面の一部分のみで、前記主管部の主軸に対して垂直な面を互いに共有し、
前記交差面の一部分の面積が、前記交差面それぞれの面積に対して３０％以上９０％以下であり、かつ、前記２つの突出部それぞれの突出高さが０．３Ｄ以上０．８Ｄ以下であり、
前記主管部には、前記２つの閉じた突出部同士を連続して繋ぐ、前記主管部の内側に凹む滑らかな曲面である継合曲面、又は前記２つの閉じた突出部同士を連続して繋ぐ斜平面である継合斜平面が設けられていることを特徴とする、他部品の溶接連結用途の構造用継手部材。ここで、Ｄは、前記構造用継手部材の成形前の前記素管の外径である。
【請求項２】
前記主管部の外周面に一体成形された他の閉じた突出部を備え、
前記２つの突出部及び前記他の突出部の各端面の前記主管部への投影面である交差面のいずれもが、該交差面の一部分のみで、前記主管部の主軸に対して垂直な面を互いに共有することを特徴とする請求項１に記載の、他部品の溶接連結用途の構造用継手部材。
【請求項３】
前記継合曲面又は前記継合斜平面が、前記主管部の管端部に向かって面積が小さくなる徐変部を有することを特徴とする請求項１に記載の、他部品の溶接連結用途の構造用継手部材。
【請求項４】
前記徐変部の長さが、前記主管部の主軸に平行な方向で、０．２Ｄ以上２．ＯＤ以下であることを特徴とする請求項３に記載の、他部品の溶接連結用途の構造用継手部材。
【請求項５】
前記継合曲面又は前記継合斜平面には、前記主管部の内側に凸となる周方向リブが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の、他部品の溶接連結用途の構造用継手部材。
【請求項６】
前記継合曲面又は前記継合斜平面には、前記主管部の外側に凸となる周方向リブが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の、他部品の溶接連結用途の構造用継手部材。
【請求項７】
前記２つの閉じた突出部のうち少なくともいずれかの突出部が、周方向の少なくとも一部に、溶接座面突条部を有することを特徴とする請求項１に記載の、他部品の溶接連結用途の構造用継手部材。
【請求項８】
前記２つの閉じた突出部のうち少なくともいずれかの突出部が、周方向に、板ばね状溶接座面部を、少なくとも１つ有することを特徴とする請求項１に記載の、他部品の溶接連結用途の構造用継手部材。
【請求項９】
前記構造用継手部材が、自動車構造用継手部材であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の、他部品の溶接連結用途の構造用継手部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空の主管部の外周面に複数の閉じた突出部が一体成形された構造用継手部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境保全の問題から構造部材の軽量化が求められている。構造部材の中でも、輸送機器用、特に、自動車用の構造部材は、燃費の向上、排ガス及び二酸化炭素排出量の低減等、軽量化の効果が非常に大きいことから、自動車用の構造部材の軽量化が強く求められている。【０００３】
構造部材の軽量化は、構造部材の材質を高強度化し、構造部材を薄肉化することで達成することができる。構造部材の薄肉化に伴い、構造部材が破壊されること、即ち、構造部材の塑性変形や疲労破壊については、薄肉化で低下した強度不足を、構造部材の材質高強度化で補うことができる。しかしながら、構造部材が撓ること、即ち、構造部材の弾性変形については、薄肉化で低下した剛性不足を、構造部材の材質高強度化で補うことはできない。【０００４】
特に、自動車用の構造部材の場合、構造部材の材質を高強度化し、構造部材全体の強度を薄肉化前と同じにしても、薄肉化された構造部材全体の幾何学的構造が薄肉化前と同じで、薄肉化された構造部材全体の剛性が低下していると、騒音や振動が発生する原因となる。【０００５】
また、自動車用の構造部材の中でも、車体用部材や足回り部材等を薄肉化して剛性が低下した場合、操縦安定性が低下するといった問題もある。【０００６】
したがって、構造体全体として、剛性を低下させることなく強度を向上させるには、構造体全体を構成する構造部材の高強度化とともに、構造体全体の幾何学的構造を変更して、構造体全体の剛性を低下させないようにする必要がある。【０００７】
構造部材を薄肉化しても、構造部材で構成される構造体全体の剛性を低下させない方法として、結合部材の剛性向上、特に中空構造の継手部材を用いることが有効である。【０００８】
中空構造を有する構造部材を得る金属加工方法としては、鋳造、板材の溶接、ハイドロフォーム等がある。【０００９】
鋳造は、他の金属加工方法と比べて薄肉化することが難しい。また、鋳造用合金は、鉄系合金、軽合金のいずれの場合にも、流動性を確保するための元素を添加するため、鋼板材料や軽合金の展伸材・押出材と比較して、材料そのものを高強度化することが難しい。そして、薄肉化することができるダイカストは、中空形状の構造部材を得ることが難しい。【００１０】
また、板材を溶接して構造部材を製造する場合、構造部材の形状自由度は大きいが、構造部材を中空形状にする場合には、溶接長が長くなり、生産性に劣るという問題がある。【００１１】
そこで、ハイドロフォームで成形した構造用継手部材を溶接して構造体全体、例えば、自動車の車体やシャシーを形成することが有効である。【００１２】
特許文献１及び非特許文献１には、素管をハイドロフォームで成形し、主管部に対して複数の突出部を有するハイドロフォーム成形体が開示されている。【００１３】
また、特許文献２には、予め多角形に押し出されたアルミニウム又はその合金からなる中空形材を素材とし、この多角中空形材にバルジ加工により２つの膨出部が形成された継手部材用多角形管のバルジ成形品が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特公昭５８−１６７０３３号公報
【特許文献２】実開平５−８４４２０号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】チューブフォーミング  −管材の二次加工と製品設計−、社団法人塑性加工学会、コロナ社（１９９２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
特許文献１に開示されたハイドロフォーム成形体は、主管部に対して２つの突出部を有しているが、２つの突出部それぞれが離れて配置されており、ハイドロフォーム成形体中の一部位を起点として枝分かれする構造体を形成することができないという問題がある。【００１７】
非特許文献１に記載されたハイドロフォーム成形体は、主管部に対して２つの突出部を有し、かつ、２つの突出部の配置位置が近く、ハイドロフォーム成形体中の一部位を起点として枝分かれする構造を有している。【００１８】
しかしながら、非特許文献１に記載されたハイドロフォーム成形体は、２つの突出部それぞれの突出高さが短いため、突出部の先端に他部品を溶接等で連結することができず、継手部材として使用することができない。【００１９】
特許文献２に記載されたバルジ成形品は、中空六角形断面を有するアルミニウム押出形材が２つの膨出部を有し、かつ、２つの膨出部が同じ形状でアルミニウム押出形材の長手方向に対する位置が同じである構造を有している。【００２０】
しかしながら、特許文献２に記載された継手部材用多角形管のバルジ成形品では、２つの膨出部が同じ形状でアルミニウム押出形材の長手方向に対する位置が同じであるため、バルジ成形の際に膨出部の突出高さを確保しにくく、所望の突出高さにすることができない。【００２１】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、構造用継手部材の一部位を起点として枝分かれする複数の閉じた突出部を有し、かつ、複数の閉じた突出部の突出高さを、所望の高さ、例えば他部品を溶接等で連結するのに必要な高さを確保できる構造用継手部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の要旨は次の通りである。
（１）引張強さが３４０ＭＰａ以上８５０ＭＰａ以下である素管をハイドロフォーム成形することで、中空の主管部と、前記主管部の外周面に一体成形された少なくとも２つの閉じた突出部とを備えるように形成されたものであって、前記２つの突出部は、前記主管部の主軸まわりに６０度以上１２０度以下の角度をなして配置され、前記２つの突出部の各端面の前記主管部への投影面である交差面のいずれもが、該交差面の一部分のみで、前記主管部の主軸に対して垂直な面を互いに共有し、前記交差面の一部分の面積が、前記交差面それぞれの面積に対して３０％以上９０％以下であり、かつ、前記２つの突出部それぞれの突出高さが０．３Ｄ以上０．８Ｄ以下であり、前記主管部には、前記２つの閉じた突出部同士を連続して繋ぐ、前記主管部の内側に凹む滑らかな曲面である継合曲面、又は前記２つの閉じた突出部同士を連続して繋ぐ斜平面である継合斜平面が設けられていることを特徴とする、他部品の溶接連結用途の構造用継手部材。ここで、Ｄは、前記構造用継手部材の成形前の前記素管の外径である。
（２）前記主管部の外周面に一体成形された他の閉じた突出部を備え、前記２つの突出部及び前記他の突出部の各端面の前記主管部への投影面である交差面のいずれもが、該交差面の一部分のみで、前記主管部の主軸に対して垂直な面を互いに共有することを特徴とする（１）に記載の、他部品の溶接連結用途の構造用継手部材。
（３）前記継合曲面又は前記継合斜平面が、前記主管部の管端部に向かって面積が小さくなる徐変部を有することを特徴とする（１）に記載の、他部品の溶接連結用途の構造用継手部材。
（４）前記徐変部の長さが、前記主管部の主軸に平行な方向で、０．２Ｄ以上２．ＯＤ以下であることを特徴とする（３）に記載の、他部品の溶接連結用途の構造用継手部材。
（５）前記継合曲面又は前記継合斜平面には、前記主管部の内側に凸となる周方向リブが設けられていることを特徴とする（１）に記載の、他部品の溶接連結用途の構造用継手部材。
（６）前記継合曲面又は前記継合斜平面には、前記主管部の外側に凸となる周方向リブが設けられていることを特徴とする（１）に記載の、他部品の溶接連結用途の構造用継手部材。
（７）前記２つの閉じた突出部のうち少なくともいずれかの突出部が、周方向の少なくとも一部に、溶接座面突条部を有することを特徴とする（１）に記載の、他部品の溶接連結用途の構造用継手部材。
（８）前記２つの閉じた突出部のうち少なくともいずれかの突出部が、周方向に、板ばね状溶接座面部を、少なくとも１つ有することを特徴とする（１）に記載の、他部品の溶接連結用途の構造用継手部材。
（９）前記構造用継手部材が、自動車構造用継手部材であることを特徴とする（１）〜（８）のいずれか１項に記載の、他部品の溶接連結用途の構造用継手部材。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、構造用継手部材の一部位を起点として枝分かれする複数の閉じた突出部を有し、かつ、複数の閉じた突出部の突出高さを、所望の高さ、例えば他部品を溶接等で連結するのに必要な高さを確保できる構造用継手部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る自動車シャシー用継手を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１のI−I線に沿う断面図である。
【図３】図３は、図１のII−II線に沿う断面図である。
【図４】図４は、図１のIII−III線に沿う断面図である。
【図５】図５は、２つの交差面のいずれもが、主管部の主軸に対して垂直な面を全く共有しないハイドロフォーム成形体を示す斜視図である。
【図６】図６は、２つの交差面のいずれもが、それぞれの交差面の全面で、主管部の主軸に対して垂直な面を互いに共有するハイドロフォーム成形体を示す斜視図である。
【図７】図７は、２つの交差面のうち一方の交差面の一部分と、他方の交差面の全面で、主管部の主軸に対して垂直な面を互いに共有するハイドロフォーム成形体を示す斜視図である。
【図８】図８は、第２の実施形態に係る三枝自動車シャシー用継手を示す斜視図である。
【図９Ａ】図９Ａは、第３の実施形態に係る自動車ドア周り用継手を示す斜視図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９ＡのIV−IV線に沿う断面図である。
【図１０】図１０は、第４の実施形態に係る自動車シャシー用継手を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、図１０のV−V線に沿う断面図である。
【図１２】図１２は、図１０のVI−VI線に沿う断面図である。
【図１３】図１３は、図１０のVII−VII線に沿う断面図である。
【図１４】図１４は、第４の実施形態に係る自動車シャシー用継手に設けた継合曲面及び徐変部を説明する図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、図１４のVIII−VIII線に沿う断面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、図１４のIX−IX線に沿う断面図である。
【図１５Ｃ】図１５Ｃは、図１４のX−X線に沿う断面図である。
【図１５Ｄ】図１５Ｄは、図１４のXI−XI線に沿う断面図である。
【図１６】図１６は、第５の実施形態に係る自動車シャシー用継手を示す斜視図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、図１６のXII−XII線に沿う断面図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、図１６のXIII−XIII線に沿う断面図である。
【図１７Ｃ】図１７Ｃは、図１６のXIV−XIV線に沿う断面図である。
【図１８】図１８は、第６の実施形態に係る自動車シャシー用継手を示す斜視図である。
【図１９Ａ】図１９Ａは、図１８のXV−XV線に沿う断面図である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、図１８のXVI−XVI線に沿う断面図である。
【図１９Ｃ】図１９Ｃは、図１８のXVII−XVII線に沿う断面図である。
【図２０Ａ】図２０Ａは、突出部の交差面と別の突出部の交差面とで、主管部の主軸に対して垂直な面を互いに共有しない領域で設けた継合曲面に、周方向リブを設けた例を示す図である。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、突出部の交差面と別の突出部の交差面とで、主管部の主軸に対して垂直な面を互いに共有しない領域で設けた継合曲面に、周方向リブを設けた例を示す図である。
【図２１】図２１は、第７の実施形態に係る自動車シャシー用継手を示す斜視図である。
【図２２Ａ】図２２Ａは、図２１のXVIII−XVIII線に沿う断面図である。
【図２２Ｂ】図２２Ｂは、図２１のXIX−XIX線に沿う断面図である。
【図２２Ｃ】図２２Ｃは、図２１のXX−XX線に沿う断面図である。
【図２３】図２３は、第８の実施形態に係る自動車シャシー用継手を示す斜視図である。
【図２４Ａ】図２４Ａは、図２３のXXI−XXI線に沿う断面図である。
【図２４Ｂ】図２４Ｂは、図２３のXXII−XXII線に沿う断面図である。
【図２５】図２５は、第９の実施形態に係る自動車シャシー用継手を示す斜視図である。
【図２６】図２６は、図２５のXXIII−XXIII線に沿う断面図である。
【図２７】図２７は、第９の実施形態の変形例に係る自動車シャシー用継手を示す斜視図である。
【図２８】図２８は、第９の実施形態の変形例に係る自動車シャシー用継手を示す斜視図である。
【図２９】図２９は、図２８のXXIV−XXIV線に沿う断面図である。
【図３０】図３０は、第１０の実施形態に係る自動車シャシー用継手を示す斜視図である。
【図３１】図３１は、第１０の実施形態の変形例に係る自動車シャシー用継手を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
本発明者は、ハイドロフォーム成形する前の素管の厚さと材質、突出部の位置及び数を種々変更してハイドロフォーム成形体を製作し、ハイドロフォーム成形で形成された複数の突出部の突出高さを調査して、構造用ハイドロフォーム継手部材として使用することができるハイドロフォーム成形体について鋭意検討を重ねた。
【００２６】
その結果、複数の突出部それぞれの所定範囲の一部領域で、主管部の主軸に対して垂直な面を互いに共有するとき、突出部それぞれの突出高さが、連結される相手部品との取り合いに必要な所定の長さ以上となることを知見した。
【００２７】
また、突出部それぞれを繋ぐ主管部の形状により、ハイドロフォーム成形体全体の剛性を向上させることができ、また、突出部の端部及び端面の形状により、突出部に溶接される相手部品との溶接性を向上させることができることを併せて知見した。
以下、本発明を適用した実施形態として第４〜第８の実施形態を説明し、参考例として第１〜第３、第９、第１０の実施形態を説明する。
【００２８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明を適用した第１の実施形態に係る構造用ハイドロフォーム継手部材である自動車シャシー用継手を示す斜視図である。図１中、符号１０は自動車シャシー用継手（以下、「シャシー用継手」という。）を示す。シャシー用継手１０は、中空の主管部２０と、主管部２０に集合する突出部３０ａ、３０ｂとを有する。
【００２９】
シャシー用継手１０は、肉厚：２．３ｍｍ、外径：１１４．３ｍｍ、長さ：１５００ｍｍの素管をハイドロフォーム成形して得られる。
【００３０】
素管の材質は、引張強さが３９０ＭＰａ級（全伸び：３４％）の鋼材としている。ただし、これに限定されるものではない。シャシー用継手１０は、中空構造であるため、薄肉化しても剛性低下が少ないことから、素管の材質は、引張強さが３４０ＭＰａ以上８５０ＭＰａ以下級の高張力鋼とすることが好ましい。素管の引張強さが３４０ＭＰａ未満であると、ハイドロフォーム成形後のシャシー用継手の強度を確保するために、素管の肉厚を厚くする必要が生じ、軽量化率が低下する。一方、素管の引張強さが８５０ＭＰａを超えると、素管の最大拡管率の低下により、ハイドロフォーム成形性が低下する。
【００３１】
また、ハイドロフォーム成形の条件は、常法に従って設定すればよい。例えばシャシー用継手１０は、外径１１４．３ｍｍ、肉厚２．９ｍｍ、機械構造用炭素鋼鋼管のＳＴＫＭ１３Ｂにおける成形とし、軸押し量は左右とも１５０ｍｍ、内圧は最大１００ＭＰａで成形した。また、突出部とキャビティとの間に空隙があるとバーストの原因となるため、各々突出部にカウンターパンチを用いた。カウンターパンチの荷重は最大３００ｋＮである。
【００３２】
具体的には図示しないが、突出部３０ａの端部は、自動車のＢピラーの端部と溶接で連結される。また、突出部３０ｂの端部は、自動車のクロスメンバの端部と溶接で連結される。
【００３３】
主管部２０の外周面に一体成形された突出部３０ａ、３０ｂは、主管部２０の主軸４０まわりに９０度ずらして配置されている。なお、主軸４０は、成形前の素管の中心線位置とする。
【００３４】
また、突出部３０ａ、３０ｂは、図１中のＫで示す領域で、シャシー用継手１０の長手方向位置が重複（オーバーラップ）しており、シャシー用継手１０は、シャシー用継手１０の一部位、即ち、Ｋで示す領域を起点として枝分かれした構造を有する。即ち、突出部３０ａの交差面３５ａと、突出部３０ｂの交差面３５ｂとがいずれも一部分のみで、主軸４０に対して垂直な面を互いに共有する。ここで、交差面３５ａ、３５ｂは、それぞれ突出部３０ａの端面３３ａ、突出部３０ｂの端面３３ｂの主管部２０への投影面（主管部２０の根元Ｒ部を含まない）とする。
【００３５】
次に、突出部３０ａ、３０ｂの突出高さについて説明する。図２は、図１のI−I線に沿う断面図である。突出部の突出高さは、突出部の端面上の点うち主軸から最も離れた点と、突出部と主管部との交差面上の点のうち主軸から最も離れた点とを結ぶ線分の長さとする。突出部３０ａの突出高さは、図２に示す突出高さＬａである。点３２ａは、突出部３０ａの端面３３ａ上の点のうち、主軸４０から最も離れた点である。点３４ａは、突出部３０ａと主管部２０との交差面３５ａ上の点のうち、主軸４０から最も離れた点である。即ち、突出高さＬａは、点３２ａと点３４ａとの最短距離３１ａの長さである。また、突出部３０ｂの突出高さは、図２に示す突出高さＬｂである。点３２ｂは、突出部３０ｂの端面３３ｂ上の点のうち、主軸４０から離れた最も点である。点３４ｂは、突出部３０ｂと主管部２０との交差面３５ｂ上の点のうち、主軸４０から最も離れた点である。即ち、突出高さＬｂは、点３２ｂと点３４ｂとの最短距離３１ｂの長さである。
【００３６】
突出高さＬａ、Ｌｂは、０．３Ｄ以上であることが必要である。ここで、Ｄはハイドロフォーム成形前の素管の外径である。突出高さＬａ、Ｌｂが０．３Ｄ未満であると、突出部３０ａ、３０ｂに相手部品を溶接等で連結することができず、本来の目的である継手部材として機能しないからである。さらに、突出高さＬａ、Ｌｂは、０．８Ｄ以下であるのが好ましい。突出高さＬａ、Ｌｂが０．８Ｄを超えると、素管の塑性変形量が大きくなり、突出部３０ａ、３０ｂの付け根に亀裂が発生するおそれがあるからである。なお、この突出高さＬａ、Ｌｂの範囲は、実験的に求めたものである。
【００３７】
突出高さＬａ、Ｌｂが上記の下限及び上限を満足するのは、シャシー用継手１０が、突出部３０ａ及び突出部３０ｂそれぞれの所定範囲の一部領域で、主管部２０の主軸４０に対して垂直な面を互いに共有するときである。ここで、所定範囲の一部領域は、図１においてＫで示す領域である。
【００３８】
図１において、Ｋで示す領域は、以下で説明する交差面３５ａ、３５ｂを定義して具体的数値範囲内とすることが必要である。図１に示すように、突出部３０ａは、主管部２０と交差面３５ａで交差する。また、突出部３０ｂは、主管部２０と交差面３５ｂで交差する。既述したように、交差面３５ａは、端面３３ａの主管部２０への投影面とする。この場合に、主管部２０の根元Ｒ部を含まないものとする。同様に、交差面３５ｂは、端面３３ｂの主管部２０への投影面とする。この場合に、主管部２０の根元Ｒ部を含まないものとする。
【００３９】
シャシー用継手１０の、交差面３５ａの一部分３６ａと交差面３５ｂの一部分３６ｂとが、主軸４０に対して垂直な面を共有し、交差面３５ａの一部分３６ａの面積が交差面３５ａの面積に対して３０％以上９０％以下の範囲にあり、かつ、交差面３５ｂの一部分３６ｂの面積が交差面３５ｂの面積に対して３０％以上９０％以下の範囲にあるとき、突出部３０ａ、３０ｂの突出高さＬａ、Ｌｂは０．３Ｄ以上０．８Ｄ以下を満足する。
【００４０】
このことを、図１のI−Iに沿う断面、II−IIに沿う断面、III−IIIに沿う断面を例に説明する。交差面３５ａの一部分３６ａと、交差面３５ｂの一部分３６ｂとは、図１のI−I線に沿う断面を互いに共有する。即ち、図１のI−I線に沿う断面を示す図２において、交差面３５ａと交差面３５ｂの両方が存在する。
【００４１】
一方、図１のII−II線に沿う断面については、交差面３５ａを含むものの、交差面３５ｂを含まない。即ち、図１のII−II線に沿う断面を示す図３において、交差面３５ａのみが存在し、交差面３５ｂが存在しない。
【００４２】
また、図１のIII−III線に沿う断面については、交差面３５ｂを含むものの、交差面３５ａを含まない。即ち、図１のIII−III線に沿う断面を示す図４において、交差面３５ｂのみが存在し、交差面３５ａが存在しない。
【００４３】
つまり、図１において、突出部３０ａ及び突出部３０ｂそれぞれは、Ｋで示す領域内でのみ、主軸４０に対して垂直な面を互いに共有している。具体的には、I−I線に沿う断面はＫで示す領域内にあり、II−II線に沿う断面及びIII−III線に沿う断面はＫで示す領域外にある。そして、Ｋで示す領域は、交差面３５ａ、３５ｂの面積の割合で表すことができる。
【００４４】
即ち、２つの突出部３０ａ、３０ｂの交差面３５ａ、３５ｂのいずれもが、交差面３５ａの一部分３６ａと交差面３５ｂの一部分３６ｂのみで、主管部２０の主軸４０に対して垂直な面（例えば、I−I線に沿う断面）を互いに共有し、交差面３５ａの一部分３６ａの面積が交差面３５ａの面積の３０％以上９０％以下の範囲にあり、かつ、交差面３５ｂの一部分３６ｂの面積が交差面３５ｂの面積の３０％以上９０％以下の範囲にあるとき、シャシー用継手１０の突出高さＬａ、Ｌｂは０．３Ｄ以上０．８Ｄ以下を満足する。
【００４５】
これに対し、例えば、次の３つの場合において、２つの突出部３０ａ、３０ｂの突出高さＬａ、Ｌｂは０．３Ｄ以上０．８Ｄ以下を満足しない。なお、以下の例では便宜上、本実施形態に係る構成要素に対応するものには同一の符号を付して説明する。
【００４６】
１つ目は、交差面３５ａと交差面３５ｂのいずれもが、交差面３５ａ、３５ｂの全面で、主軸４０に対して垂直な面を互いに共有しない場合である。図５は、１つ目の場合のハイドロフォーム成形体の一例を示す斜視図である。図５中、符号１１はハイドロフォーム成形体を示す。図５に示すハイドロフォーム成形体１１は、突出部３０ａ、３０ｂがハイドロフォーム成形体１１の長手方向（主軸４０方向）に離れているため、素管をハイドロフォーム成形した際に、突出部３０ａ、３０ｂそれぞれに対して、塑性変形された材料が充分に供給され、突出部３０ａ、３０ｂの突出高さＬａ、Ｌｂは、いずれも０．８Ｄを超える。
【００４７】
２つ目は、交差面３５ａと交差面３５ｂのいずれもが、交差面３５ａ、３５ｂの全面で、主軸４０に対して垂直な面を互いに共有する場合である。図６は、２つ目の場合のハイドロフォーム成形体の一例を示す斜視図である。図６中、符号１２はハイドロフォーム成形体を示す。図６に示すハイドロフォーム成形体１２は、突出部３０ａ、３０ｂが、ハイドロフォーム成形体１２の長手方向（主軸４０方向）に対する位置が同じで、突出部３０ａ、３０ｂの形状が同じである。したがって、素管をハイドロフォーム成形した際に、突出部３０ａ、３０ｂそれぞれに対して、多量の塑性変形された材料を供給しなければならず、突出部３０ａ、３０ｂの突出高さＬａ、Ｌｂは、いずれも０．３Ｄに満たない。
【００４８】
３つ目は、交差面３５ａ及び交差面３５ｂのうちいずれか一方の交差面の一部分と、他方の交差面の全面とで、主軸４０に対して垂直な面を互いに共有する場合である。図７は、３つ目の場合のハイドロフォーム成形体の一例を示す斜視図である。図７中、符号１３はハイドロフォーム成形体を示す。図７に示すハイドロフォーム成形体１３は、突出部３０ａの交差面３５ａの一部分３６ａと、突出部３０ｂの交差面３５ｂの全面とで、主軸４０に対して垂直な面を互いに共有する。即ち、図７に示すハイドロフォーム成形体１３は、ハイドロフォーム成形体１３の長手方向（主軸４０方向）に関して、突出部３０ａが配置されている範囲内に、突出部３０ｂが配置されている。このような配置となった場合、素管をハイドロフォーム成形した際、容積の大きい突出部の方に塑性変形された材料が供給されやすくなるため、容積の大きい突出部３０ａの方に優先的に塑性変形された材料が供給され、突出部３０ａの突出高さＬａは０．８Ｄを超える。一方、容積の小さい突出部３０ｂには塑性変形された材料が供給され難くなるため、突出部３０ｂの突出高さは０．３Ｄに満たない。Ｌａ＞０．８ＤとＬｂ＜０．３Ｄの両方を満たす成形は実際には起こり難く、突出部３０ｂの突出高さＬｂを０．３Ｄ以上０．８Ｄ以下にすると、突出部３０ａの突出高さＬａが０．８Ｄを超える。突出部３０ａの突出高さＬａを０．３Ｄ以上０．８Ｄ以下にすると、突出部３０ｂの突出高さＬｂが０．８Ｄに満たない。
【００４９】
ここまで述べたように、素管をハイドロフォーム成形する際、突出部３０ａの交差面３５ａと突出部３０ｂの交差面３５ｂとが主軸４０に対して垂直な面を互いに共有する場合、塑性変形された材料が、この共有する面上で、交差面３５ａ及び交差面３５ｂの両方から、突出部３０ａ、３０ｂの端面３３ａ、３３ｂへ向かって供給される。したがって、突出部３０ａ、３０ｂの突出高さＬａ、Ｌｂを一定の値以上とするためには、塑性変形された材料の充分な供給量が必要である。
【００５０】
交差面３５ａと交差面３５ｂのいずれもが、交差面３５ａの一部分３６ａ及び交差面３５ｂの一部分３６ｂのみで、主管部２０の主軸４０に対して垂直な面を互いに共有し、交差面３５ａの一部分３６ａの面積が交差面３５ａの面積の３０％以上９０％以下の範囲であり、かつ、交差面３５ｂの一部分３６ｂの面積が交差面３５ｂの面積の３０％以上９０％以下の範囲であるとき、構造用ハイドロフォーム継手部材１０の突出高さＬａ、Ｌｂは０．３Ｄ以上０．８Ｄ以下を満足する。
【００５１】
つまり、図１において、Ｋで示す領域では、交差面３５ａ及び交差面３５ｂは、主管部２０の主軸４０に対して垂直な面を互いに共有するため、塑性変形された材料の供給は不足する。しかしながら、Ｋで示す領域以外では、交差面３５ａ及び交差面３５ｂは、主管部２０の主軸４０に対して垂直な面を互いに共有しないため、塑性変形された材料の供給が充分であり、Ｋで示す領域における材料供給の不足分を補うことができる。その結果、突出部３０ａ、３０ｂの突出高さＬａ、Ｌｂを０．３Ｄ以上０．８Ｄ以下とすることができる。
【００５２】
Ｋで示す領域が変化することで、交差面３５ａのうち、交差面３５ａと交差面３５ｂとが主軸４０に対して垂直な面を互いに共有する部分の面積、即ち、交差面３５ａの一部分３６ａの面積が変化する。交差面３５ａの一部分３６ａの面積は、交差面３５ａの面積に対して、下限を３０％、上限を９０％とすることが必要である。交差面３５ａの一部分３６ａの面積が、交差面３５ａの面積に対して３０％未満である場合、突出高さＬａが０．８Ｄを超える。また、交差面３５ａの一部分３６ａの面積が、交差面３５ａの面積に対して３０％未満である場合、シャシー用継手１０を用いることによる結合部の十分な剛性向上が見込めない。一方、交差面３５ａの一部分３６ａの面積が、交差面３５ａの面積に対して９０％を超える場合、Ｋで示す領域における材料供給が不足するため、突出部３０ａの突出高さＬａが低くなり、突出高さＬａが０．３Ｄに満たない。
【００５３】
交差面３５ｂの一部分３６ｂの面積も、交差面３５ａの一部分３５ａの場合と同様である。
【００５４】
以上述べたように本発明を適用することにより、ハイドロフォーム成形体に、ハイドロフォーム成形体中の一部位を起点として枝分かれする複数の突出部３０ａ、３０ｂを設けることができ、これらの複数の突出部３０ａ、３０ｂが、ハイドロフォーム成形体に相手部品を溶接等で連結するために必要な突出高さを有することから、ハイドロフォーム成形体を、構造用ハイドロフォーム継手部材として使用し、構造用ハイドロフォーム継手部材中の一部位を起点として枝分かれする構造体とすることができる。
【００５５】
また、構造用ハイドロフォーム継手部材は、中空構造を有することから、強度と剛性を両立させつつ構造用ハイドロフォーム継手部材を軽量化することができ、その結果、構造用ハイドロフォーム継手部材を使用して構成される構造体全体を、強度と剛性を両立させつつ軽量化することができることから、工業上、顕著な効果を奏するものである。
【００５６】
本実施形態では、２つの突出部３０ａ、３０ｂが主管部２０の主軸４０まわりに直角に配置されているが、その角度は直角に限定されるものではない。２つの突出部３０ａ、３０ｂを主軸４０まわりに１８０度ずらして配置する場合、ハイドロフォーム成形するのは比較的容易であるが、本発明を適用することにより、２つの突出部３０ａ、３０ｂを主軸４０まわりに近づけて配置する、即ち主軸４０まわりに３０度以上１８０度未満の角度ずらして配置する場合にも、突出高さＬａ、Ｌｂが０．３Ｄ以上０．８Ｄ以下を満足するようにハイドロフォーム成形することが可能になる。
【００５７】
なお、自動車用の構造部材に本発明を適用する場合には、継手部材として高い機械的強度、剛性が要求されるため、２つの突出部３０ａ、３０ｂを主軸４０まわりに４５度以上１３５度未満の角度ずらして配置することが望ましい。自動車用の構造部材として十分な機械的強度を重視する場合、前記突出が一定以上に大きいことが要求されるため、前記突出部高さＬａ、Ｌｂが０．３Ｄ以上０．８Ｄ以下を満足するようにするためには、ハイドロフォーム成形の限界から前記角度の下限値は４５度であり、一方、自動車用の構造部材として自動車構造全体に与える剛性を重視する場合、前記角度の上限は１３５度である。
【００５８】
更に自動車用の構造部材としてより高い機械的強度、剛性が要求される場合は、前記角度は６０度以上１２０度以下が望ましい。自動車用の構造部材に限らず更にもっと高い機械的強度、剛性が要求される場合は、前記角度は８０度以上１００度以下が望ましい。
【００５９】
（第２の実施形態）
第１実施形態では、突出部が２つの場合について説明したが、突出部が３以上の場合にも同様に説明することができる。図８は、本発明を適用した第２の実施形態に係る構造用ハイドロフォーム継手部材である三枝自動車シャシー用継手を示す斜視図である。図８中、符号１４は三枝自動車シャシー用継手（以下、「三枝シャシー用継手」という。）を示す。以下では、第１の実施形態との相違点を中心に説明するとともに、同様の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６０】
図８に示すように、三枝シャシー用継手１４は、第１の実施形態で説明したのと同様の突出部３０ａ、３０ｂに、他の突出部３０ｃを加えたものである。三枝シャシー用継手１４は、突出部３０ａの交差面３５ａ、突出部３０ｂの交差面３５ｂ、及び突出部３０ｃの交差面３５ｃを有する。この場合に、交差面３５ａの一部分３６ａのみ、交差面３５ｂの一部分３６ｂのみ、及び交差面３５ｃの一部分３６ｃのみで、主管部２０の主軸４０に対して垂直な面を互いに共有することが必要である。
【００６１】
このように、突出部が３以上の場合、すべての交差面が、それぞれの一部分のみで主管部２０の主軸４０に対して垂直な面を互いに共有するものとする。例えば、三枝シャシー用継手１４の場合、交差面３５ａ、３５ｂ、３５ｃのすべてが、それぞれの一部分のみで主軸４０に対して垂直な面を互いに共有するものとする。したがって、例えば、交差面３５ａと交差面３５ｂとが、それぞれの一部分のみで主軸４０に対して垂直な面を互いに共有し、かつ、交差面３５ｂと交差面３５ｃとが、それぞれの一部分のみで主軸４０に対して垂直な面を互いに共有するが、交差面３５ａと交差面３５ｃとが、それぞれの一部分のみで主軸４０に対して垂直な面を共有しない場合は、交差面３５ａ、３５ｂ、３５ｃのすべてが、それぞれの一部分のみで主軸４０に対して垂直な面を互いに共有するものではない。
【００６２】
また、交差面３５ｃの一部分３６ｃの面積は、交差面３５ａ、３５ｂの場合と同様に、交差面３５ｃの面積に対して、下限を３０％、下限を９０％とすることが必要である。
【００６３】
突出高さＬａ、Ｌｂ、Ｌｃそれぞれは、下限を０．３Ｄ、上限を０．８Ｄとすることが必要である。突出部の数を多くすると、１つの突出部の大きさは小さくなることから、突出高さは突出部の数に依存しないことが実験から判明した。なお、突出部３０ｃの突出高さＬｃは、第１の実施形態で説明したＬａ、Ｌｂの場合と同様に定義する。
【００６４】
（第３の実施形態）
第１実施形態では、突出部３０ａ、３０ｂが主管部２０の主軸４０に対して直角方向に突出するように形成されているが、突出部が主軸４０に対して傾いて突出するようにしてもよい。図９Ａは、本発明を適用した第３の実施形態に係る構造用ハイドロフォーム継手部材である自動車ドア周り用継手を示す斜視図である。また、図９Ｂは、図９ＡのIV−IV線に沿う断面図である。図９Ａ中、符号１５は自動車ドア周り用継手を示す。以下では、第１の実施形態との相違点を中心に説明するとともに、同様の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６５】
自動車ドア周り用継手１５は、Ｋで示す領域で、突出部３０ａの交差面３５ａと、突出部３０ｂの交差面３５ｂとがいずれも一部分のみで、主軸４０に対して垂直な面を互いに共有する。そして、交差面３５ａの一部分３６ａの面積は交差面３５ａの３０％以上９０％以下の範囲であり、かつ、交差面３５ｂの一部分３６ｂの面積は交差面３５ｂの３０％以上９０％以下の範囲であり、突出高さＬａ、Ｌｂが０．３Ｄ以上０．８Ｄ以下である。即ち、突出部３０ａの交差面３５ａの一部分３６ａのみ、及び、突出部３０ｂの交差面３５ｂの一部分３６ｂのみで、主管部２０の主軸４０に対して垂直な面を互いに共有しているとき、突出高さＬａ、Ｌｂが０．３Ｄ以上０．８Ｄ以下となる。
【００６６】
図９Ａ、図９Ｂに示す自動車ドア周り用継手１５は、突出部３０ａが主管部２０の主軸４０に対して直角方向に突出するように、また、突出部３０ｂが主管部２０の主軸４０の直角方向に対して１２度傾いて突出するように形成されている。このように主軸４０に対して傾いて突出する突出部３０ｂの交差面３５ｂは、その突出方向（主軸４０の直角方向に対して１２度傾いた直線方向）に沿って端面３３ｂを主管部２０に投影した投影面とする。なお、突出部３０ｂの角度はこれに限られるものではない。また、突出部３０ａも、主管部２０の主軸４０に対して斜め方向に突出するように配置されてもよい。
【００６７】
（第４の実施形態）
第４の実施形態では、突出部を繋ぐ形状について説明する。図１０は、第４の実施形態に係る構造用ハイドロフォーム継手部材である自動車シャシー用継手を示す斜視図である。図１０中、符号１６はシャシー用継手を示す。また、図１４は、第４の実施形態に係るシャシー用継手１６に設けた継合曲面及び徐変部を説明する図である。以下では、第１の実施形態との相違点を中心に説明するとともに、同様の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６８】
第４の実施形態に係る自動車シャシー用継手１６は、図１０、図１４に示すように、突出部３０ａから突出部３０ｂにかけて、滑らかな曲面で連続して繋いだものである。以下、この曲面を継合曲面５０という。突出部３０ａと突出部３０ｂとの間を継合曲面５０で連続して繋いでいるので、シャシー用継手１６が構成要素の１つとなる構造体全体の剛性向上が期待される。
【００６９】
突出部３０ａから突出部３０ｂにかけて滑らかな曲面で連続して繋ぐ際には、主管部２０における突出部３０ａ、３０ｂから離れた位置に徐変部５２ａ、５２ｂを設けてもよい。
【００７０】
図１０に示すシャシー用継手１６は、第１の実施形態に係るシャシー用継手１０と同様に、交差面３５ａの一部分３６ａの面積は交差面３５ａの面積の３０％以上９０％以下の範囲であり、かつ、交差面３５ｂの一部分３６ｂの面積は交差面３５ｂの面積の３０％以上９０％以下の範囲であり、突出高さＬａ、Ｌｂはいずれも０．３Ｄ以上０．８Ｄ以下である。
【００７１】
また、図１０のV−V線に沿う断面には、図１１に示すように交差面３５ａ及び交差面３５ｂの両方が存在する。一方、図１０のVI−VI線に沿う断面には、図１２に示すように交差面３５ａのみが存在し、交差面３５ｂは存在しない。また、図１０のVII−VII線に沿う断面には、図１３に示すように交差面３５ｂのみが存在し、交差面３５ａは存在しない。
【００７２】
次に、継合曲面５０、徐変部５２ａ、５２ｂについて説明する。突出部３０ａと突出部３０ｂとの間は、継合曲面５０で滑らかに連続して繋がれ、突出部３０ａと突出部３０ｂとが継合される。突出部が３以上ある場合には、主軸４０まわりに隣り合う突出部同士を滑らかな曲線で繋ぎ、突出部それぞれが継合される。
【００７３】
継合曲面５０は、主管部２０の主軸４０方向の両端に徐変部５２ａ、５２ｂを有する。図１５Ａ〜図１５Ｄは、シャシー継手１６の徐変部５２ａの形状を説明するために主管部２０の断面形状変化を示す図である。図１５Ａは、図１４のVIII−VIII線に沿う断面図である。図１５Ｂは、図１４のIX−IX線に沿う断面図である。図１５Ｃは、図１４のX−X線に沿う断面図である。図１５Ｄは、図１４のXI−XI線に沿う断面図である。一方の管端部２１ａに近いVIII−VIII線に沿う断面では、継合曲面５０は存在しない。そして、IX−IX線に沿う断面、X−X線に沿う断面、XI−XI線に沿う断面の順に徐変部５２ａの面積は大きくなり、XI−XI線に沿う断面で面積は最大となる。即ち、XI−XI線に沿う断面の位置で、徐変部５２ａは終点となる。このように、継合断面５０は、管端部２１ａに向かって面積が小さくなる徐変部５２ａを有する。主管部２０の反対側の管端部２１ｂについても、同様の徐変部５２ｂを有する。
【００７４】
突出部３０ａと突出部３０ｂとを継合曲面５０で継合することで、シャシー用継手１６の全体剛性を向上させることができる。そして、徐変部５２ａ、５２ｂをさらに設けることで、シャシー用継手１６の全体剛性をより一層向上させることができる。
【００７５】
徐変部５２ｂの大きさを、図１４に示すように、主管部２０の主軸４０に平行な方向の長さＷで表すと、Ｗを０．２Ｄ以上２．０Ｄ以下としたとき、シャシー用継手１６の剛性向上とハイドロフォーム成形性が両立する。Ｗが０．２Ｄ未満であると、徐変部５２ｂの形状変化が急激なため、ハイドロフォーム成形性が低下する。一方、Ｗが２．０Ｄを超えると、剛性向上効果が低下する。Ｄはハイドロフォーム成形前の素管の外径である。徐変部５２ａについても同様である。
【００７６】
（第５の実施形態）
主管部２０の主軸４０まわりに隣り合う突出部３０ａ、３０ｂの間には、凸状の周方向リブを設けてもよい。図１６は、第５の実施形態に係る構造用ハイドロフォーム継手部材である自動車シャシー用継手を示す斜視図である。図１６中、符号１７はシャシー用継手を示す。
【００７７】
第５の実施形態に係るシャシー用継手１７では、突出部３０ａと突出部３０ｂとを繋ぐ継合曲面５０に、主管部２０の内側に凸となる周方向リブ５３を形成している。
【００７８】
図１７Ａ〜図１７Ｃは、主管部２０の断面形状変化を示す図である。図１７Ａは、図１６のXII−XII線に沿う断面図である。図１７Ｂは、図１６のXIII−XIII線に沿う断面図である。図１７Ｃは、図１６のXIV−XIV線に沿う断面図である。図１７Ｃに示すXIV−XIV線に沿う断面から明らかなように、継合曲面５０には、主管部２０の内側に凸となる周方向リブ５３が形成されている。周方向リブ５３のような凸状のリブを継合曲面５０に設けることによって、シャシー用継手１７全体の剛性を向上させることができる。
【００７９】
周方向リブ５３の深さは、１．０ｔ以上３．０ｔ以下の範囲とすることが好ましい。ここで、ｔはハイドロフォーム成形する前の素管の肉厚である。周方向リブ５３の深さが１．０ｔ未満であると、剛性向上効果が得られない。一方、３．０ｔを超えると、ハイドロフォーム成形性が低下する。
【００８０】
（第６の実施形態）
周方向リブは、主管部２０の外側に凸となるようにしてもよい。図１８は、第６の実施形態に係る構造用ハイドロフォーム継手部材である自動車シャシー用継手を示す斜視図である。図１８中、符号１８はシャシー用継手を示す。
【００８１】
第６の実施形態に係るシャシー用継手１８では、突出部３０ａと突出部３０ｂとを繋ぐ継合曲面５０に、主管部２０の外側に凸となる周方向リブ５４を形成している。
【００８２】
図１９Ａ〜図１９Ｃは、主管部２０の断面形状変化を示す図である。図１９Ａは、図１８のXV−XV線に沿う断面図である。図１９Ｂは、図１８のXVI−XVI線に沿う断面図である。図１９Ｃは、図１８のXVII−XVII線に沿う断面図である。図１９Ｃに示すXVII−XVII線に沿う断面から明らかなように、継合曲面５０には、主管部２０の外側に凸となる周方向リブ５４が形成されている。周方向リブ５４のような凸状のリブを継合曲面５０に設けることによって、シャシー用継手１７全体の剛性を向上させることができる。周方向リブ５４の深さについては、周方向リブ５３の場合と同様である。
【００８３】
ここで、図１８に示すように、主管部２０の外側に凸となる周方向リブ５４は、突出部３０ａの交差面３５ａと、突出部３０ｂの交差面３５ｂとが、主軸４０に対して垂直な面を互いに共有する、図１においてＫで示す領域内にある継合曲面５０に設けることができる。或いは、図２０Ａ、図２０Ｂに示すように、周方向リブ５４は、Ｋで示す領域外にある継合曲面５０に設けてもよい。図２０Ａ、図２０Ｂは、周方向リブ５４を、突出部３０ａの交差面３５ａと、突出部３０ｂの交差面３５ｂとが、主軸４０に対して垂直な面を互いに共有する領域外にある継合曲面５０に設けた例を示す図である。図２０Ａは周方向リブ５４が管端部２１ｂ側にある場合、図２０Ｂは周方向リブ５４が管端部２１ａ側にある場合を示す。なお、ここでは、主管部２０の外側に凸となる周方向リブ５４の位置について説明したが、第５の実施形態で説明した主管部２０の内側に凸となる周方向リブ５３の位置についても同様である。
【００８４】
（第７の実施形態）
主管部２０の外側に凸となる周方向リブ５４に代えて、斜平面状リブとしてもよい。図２１は、第７の実施形態に係る構造用ハイドロフォーム継手部材である自動車シャシー用継手を示す斜視図である。図２１中、符号１９はシャシー用継手を示す。
【００８５】
図２２Ａ〜図２２Ｃは、主管部２０の断面形状変化を示す図である。図２２Ａは、図２１のXVIII−XVIII線に沿う断面図である。図２２Ｂは、図２１のXIX−XIX線に沿う断面図である。図２２Ｃは、図２１のXX−XX線に沿う断面図である。図２２Ｃに示すXX−XX線に沿う断面から明らかなように、継合曲面５０は、主管部２０の外側に凸となり、かつ、その凸面が斜平面である斜平面状リブ５５を有する。斜平面状リブ５５は、継合曲面５０の形状に沿う形状を有する周方向リブ５３、５４と同様の効果を得ることができる。
【００８６】
（第８の実施形態）
第４〜第７の実施形態で説明したように突出部３０ａ、３０ｂを曲面で連続して繋げることに限られず、斜平面とすることができる。図２３は、第８の実施形態に係る構造用ハイドロフォーム継手部材である自動車シャシー用継手を示す斜視図である。図２３中、符号２４はシャシー用継手を示す。
【００８７】
図２４Ａ、図２４Ｂは、主管部２０の断面形状変化を示す図である。図２４Ａは、図２３のXXI−XXI線に沿う断面図である。図２４Ｂは、図２３のXXII−XXII線に沿う断面図である。図２４Ｂに示すXXII−XXII線に沿う断面から明らかなように、突出部３０ａと突出部３０ｂとの間は、継合斜平面５８で連続して繋がれ、突出部３０ａと突出部３０ｂとが継合される。突出部が３以上ある場合には、主軸４０まわりに隣り合う突出部同士を継合斜平面で連続して繋ぎ、突出部それぞれが継合される。このように継合斜平面５８とすることで、継合曲面５０と比較して、シャシー用継手２４全体の剛性はやや低下するものの、ハイドロフォーム成形性を向上させることができる。
【００８８】
（第９の実施形態）
第９の実施形態では、本発明を適用した構造用ハイドロフォーム継手部材における突出部の末端溶接部について説明する。図２５は、第９の実施形態に係る構造用ハイドロフォーム継手部材である自動車シャシー用継手を示す斜視図である。図２５中、符号２５はシャシー用継手を示す。また、図２６は、図２５のXXIII−XXIII線に沿う断面図である。以下では、第１の実施形態との相違点を中心に説明するとともに、同様の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８９】
シャシー用継手２５は、突出部３０ａ、３０ｂの溶接末端部３７ａ、３７ｂで相手部品と溶接され、所望の構造体となる。図２５に示すように、溶接末端部３７ｂに環状の溶接座面突条部６０を設けることで、その突条形状ゆえに、溶接座面突条部６０が相手部品と優先的に接触する。これにより、溶接座面突条部６０で溶接すれば、シャシー用継手２５と相手部品との溶接が確実になり、溶接性が向上する。特に、入熱部の小さいレーザ溶接を用いる場合に、溶接座面突条部６０を設けることは有効である。
【００９０】
図２６に示す突条高さＨＷ１は、０．３ｔ１以上２ｔ１以下とすることが好ましい。ここで、ｔ１はシャシー用継手２５の肉厚である。ＨＷ１が０．３ｔ１未満であると、上記の溶接性向上効果が得られない。一方、ＨＷ１が２ｔ１を超えるとハイドロフォーム成形性が低下する。また、平面長ＬＷ１は、特に制限はないが、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが好ましい。ＬＷ１が５ｍｍ未満であると、溶接範囲が溶接座面突条部６０から外れ、溶接を確実に行うことができない。一方、ＬＷ１が１０ｍｍを超えると、ハイドロフォーム成形性が低下する。また、突条肩半径ＲＷ１は、ハイドロフォーム成形性確保のため、３ｔ１以下とすることが好ましい。
【００９１】
図２７は、第９の実施形態の変形例を示す。溶接座面突条部６０は、図２７に示すように、点線状としてもよい。即ち、突出部３０ｂは、溶接末端部３７ｂにおいて、周方向の少なくとも一部に溶接座面突条部６０を有することが好ましい。
【００９２】
図２８は、第９の実施形態の変形例を示す。溶接座面突条部６０に代えて、次に説明する板ばね状溶接座面部としてもよい。図２８は、溶接座面突条部６０に代えて、板ばね状溶接座面部６１としたシャシー用継手２５の斜視図である。また、図２９は、図２８のXXIV−XXIV線に沿う断面図である。
【００９３】
板ばね状溶接座面部６１は、図２９に示すように、切り欠き部６２を設けることにより、板ばねのような形状を有する。このような板ばね状溶接座面部６１とすることで、シャシー用継手２５を相手部品と溶接する際に、板ばね状溶接座面部６１を板ばねのように僅かに変形させた状態で溶接することができ、相手部品と板ばね状溶接座面部６１の接触性をさらに向上させることができる。これにより、溶接を一層確実に行うことができ、溶接性をさらに向上させることができる。
【００９４】
図２９に示す座面高さＨＷ２は、０．３ｔ１以上１．５ｔ１以下とすることが好ましい。ここで、ｔ１はシャシー用継手２５の肉厚である。ＨＷ２が０．３ｔ１未満であると、上記の溶接性向上効果が得られない。一方、ＨＷ２が１．５ｔ２を超えると、ハイドロフォーム成形で板ばね状溶接座面部６１を成形するときに、板ばね状溶接座面部６１の根元に亀裂が入るおそれがある。平面長ＬＷ２及び座面肩半径ＲＷ２は、平面長ＬＷ１及び突条肩半径ＲＷ１と同様である。
【００９５】
なお、これまで、溶接座面突条部６０及び板ばね状溶接座面６１を、突出部３０ｂの溶接末端部３７ｂに設ける場合について説明したが、突出部３０ａの溶接末端部３７ａに設ける場合も同様である。
【００９６】
（第１０の実施形態）
第１０の実施形態でも、本発明を適用した構造用ハイドロフォーム継手部材における突出部の末端溶接部について説明する。第１０の実施形態では、構造用ハイドロフォーム継手部材の突出部で相手部品と溶接するに際し、突出部の端面の一部を開口して溶接代（しろ）とする実施形態について説明する。図３０は、第１０の実施形態に係る構造用ハイドロフォーム継手部材である自動車シャシー用継手を示す斜視図である。図３０中、符号２６はシャシー用継手を示す。以下では、第１の実施形態との相違点を中心に説明するとともに、同様の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００９７】
シャシー用継手２６は、突出部３０ｂの端面３３ｂの少なくとも一部を開口して溶接代７０ａとする。溶接代７０ａを、相手部品の溶接部に重ね合わせ、溶接する。このようにすることで、シャシー用継手２６と相手部品との溶接を確実なものとする。突出部３０ｂの端面３３ｂの少なくとも一部を開口する方法は、常法でよい。例えば、せん断加工、エンドミル加工等である。
【００９８】
複数の部材（部品）を溶接して１つの構造体とする場合、特定の部材（部品）の溶接部の剛性が高すぎると、構造体を使用するときに、その特定の部材（部品）の溶接部以外のところから破壊しやすくなる場合がある。また、自動車用の衝撃吸収部材のように、構造体の特定の部位から意識的に破壊させたい場合がある。これらの場合に、突出部３０ｂの端面３３ｂの少なくとも一部を開口し、開口部の面積を変えることによって、突出部３０ｂの剛性を制御することができる。
【００９９】
図３１は、第１０の実施形態の変形例を示す。突出部３０ｂの端面３３ｂは、図３１に示すように、複数の溶接代７０ａ〜７０ｄを形成することができるように開口してもよい。なお、図３０、図３１では、溶接代を、突出部３０ｂの端面３３ｂに設ける場合について説明したが、突出部３０ａの端面３３ａに設ける場合も同様である。
【実施例】
【０１００】
次に、本発明を実施例でさらに説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。【０１０１】
図１に示したようなシャシー用継手１０、及び図８に示したような三枝シャシー用継手１４において、図１及び図８中のＫで示す領域を変化させて、各交差面における、主管部２０の主軸４０に対して垂直な面を互いに共有する面積割合Ｒを変化させた。そして、これにより突出部３０ａ、３０ｂ、３０ｃの突出高さＬａ、Ｌｂ、Ｌｃがどのように変化するかを調査した。【０１０２】
なお、面積割合Ｒとは、交差面３５ａについて説明すれば、交差面３５ａが他の交差面と主軸２０に対して垂直な面を共有する面積の、交差面３５ａの面積に対する割合のことである。即ち、図１において、交差面３５ａの一部分３６ａの面積の、交差面３５ａの面積に対する割合である。交差面３５ｂ、３５ｃについても同様である。【０１０３】
使用した素管の直径は６０．５ｍｍ、１１４．３ｍｍの２種類とした。また、素管の肉厚は２．３ｍｍとした。ハイドロフォーム成形の条件は、引張強さが３９０ＭＰａ級の素管を成形するときは、軸押し：１８０ｍｍ、内圧：８０ＭＰａ、引張強さが５４０ＭＰａ級の素管を成形するときは、軸押し：２００ｍｍ、内圧：１００ＭＰａ、引張強さが７８０ＭＰａ級の素管を成形するときは、軸押し：２１０ｍｍ、内圧：１２０ＭＰａとした。【０１０４】
各条件の組合せ及び結果を表１に示す。【０１０５】
【表１】
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【０１０６】
表１から明らかなように、交差面のいずれもが、交差面の一部分のみで、主管部２０の主軸４０に対して垂直な面を互いに共有し、交差面の一部分の面積が、交差面それぞれの面積に対して３０％以上９０％以下であるとき、即ち交差面面積割合Ｒが３０％以上９０％以下であるとき、すべての突出高さは、素管の外径Ｄに対して、継手としての機能を確保できる０．３Ｄ以上であることが確認できた（成形結果○を参照のこと）。【０１０７】
これに対し、交差面の一部分のみで、主管部２０の主軸４０に対して垂直な面を互いに共有していても、交差面の一部分の面積が、交差面それぞれの面積に対して３０％以上９０％以下でないとき、即ち交差面面積割合Ｒが３０％以上９０％以下でないとき、突出高さの一部又は全部が、継手としての機能を確保できる０．３Ｄを満足していないことを確認できた（成形結果×を参照のこと）。【０１０８】
また、シャシー継手１０、１４に、継合曲面５０、徐変部５２ａ、５２ｂ、周方向リブ５３、５４、継合斜平面５８、溶接座面突条部６０、板ばね状溶接座面６１、及び、溶接代７０ａ〜７０ｄのうちの少なくとも１つを設けた場合においても、表１に示した結果と同様の結果が得られたことを確認した。【０１０９】
なお、上記実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。例えば、上記実施形態では主管部２０の横断面（主軸４０に垂直な断面）が丸みを帯びた略矩形状を呈する例を示したが、主管部２０の形状は限定されるものでなく、主管部２０の横断面が円形であったり、多角形であったりしてもよい。【０１１０】
また、本発明の構造部材を、建築用継手部材に適用することにより、板材や棒材等をボルト等で締結して建築物を構築する場合と比べて、組立て工数を大幅に削減できる。【０１１１】
また、本発明の構造部材を、建築用継手部材に適用した場合、同じ強度及び剛性を有する構造物を軽量化できるため、構造物の自重を支える負荷が低減し、建造物全体の構造を簡略化することができるとともに、耐震性も向上させることができる。【０１１２】
そして、本発明の構造部材は、高張力鋼をはじめとする鉄鋼系材料において、最も大きい効果を奏するが、アルミニウム合金等の軽合金系材料にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明では、主管部に枝分かれする複数の突出部を設けることができ、これらの複数の突出部が、所望の突出高さを有する。例えば相手部品を溶接等で連結するために必要な突出高さを有するようにして、構造用継手部材として使用すれば、構造用継手部材中の一部位を起点として枝分かれする構造体を得ることができる。よって、本発明は、工業上、利用価値の高いものである。
【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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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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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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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