(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部と、この本体部から曲げ内側に向かって突出した突出フランジとを長手方向に亙って有し、かつ、曲げ加工が施されたアルミニウム合金製押出形材であって、
前記突出フランジは前記本体部の曲げ半径方向に略平行な方向に延出し、
前記突出フランジの長手方向の両端部の少なくとも一方には、曲げ加工時に形成され、前記延出した突出フランジの平坦面に対して略直交する方向に所定の高さを有し且つ長手方向に延設された屈曲部を有したことを特徴とする曲げ加工が施されたアルミニウム合金製押出形材。
【請求項２】
前記アルミニウム合金製押出形材の長手方向に対して直交する断面内には、前記突出フランジ以外に厚肉部を設けることを特徴とする請求項１に記載の曲げ加工が施されたアルミニウム合金製押出形材。
【請求項３】
前記本体部の長手方向に対して直交する断面は、閉断面構造であることを特徴とする請求項１または２に記載の曲げ加工が施されたアルミニウム合金製押出形材。
【請求項４】
前記閉断面構造をした本体部を構成する曲げ外側壁は、前記突出フランジに形成された屈曲部に対して略平行となるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の曲げ加工が施されたアルミニウム合金製押出形材。
【請求項５】
前記曲げ外側壁の肉厚が、前記本体部の曲げ外側壁以外の部位の肉厚や前記突出フランジの肉厚に比べて厚肉であることを特徴とする請求項４に記載の曲げ加工が施されたアルミニウム合金製押出形材。
【請求項６】
前記本体部の長手方向に対して直交する断面は、開断面構造であることを特徴とする請求項１または２に記載の曲げ加工が施されたアルミニウム合金製押出形材。
【請求項７】
前記開断面構造をした本体部を構成する部位の肉厚が、前記突出フランジの肉厚に比べて厚肉であることを特徴とする請求項６に記載の曲げ加工が施されたアルミニウム合金製押出形材。
【請求項８】
前記突出フランジに接合座面が設けられたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の曲げ加工が施されたアルミニウム合金製押出形材。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の曲げ加工が施されたアルミニウム合金製押出形材を一部に用いてなることを特徴とする構造部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、曲げ加工が施されたアルミニウム合金製押出形材およびこれを一部に用いてなる構造部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の通り、自動車や種々の車両などの車体のフレーム類、メンバー類、補強材などの構造部材、あるいは車内の種々の構造部材（部品）には、比較的高強度な鋼材やアルミニウム合金材が使用されている。
【０００３】
特に、アルミニウム合金製中空押出形材（以下、単に「中空押出形材」とも称す）は、溶接などを伴わずに、この中空押出形材の長手方向に垂直な断面として、予め閉断面構造が得られる、また、この断面内の肉厚が比較的自由に設定できるという利点があり、上述したような構造部材への適用が期待されている。そして、このような構造部材では、他部品を接合するための突出フランジを上記中空押出形材の本体に設ける必要がある場合が多い。なお、上記中空押出形材は、長手方向の断面が一定で、かつ、直線状であるため、上記構造部材に適用する場合には、上記中空押出形材の曲げ加工が必要になることが多い。
【０００４】
上記突出フランジの設けられた閉断面構造の中空押出形材を曲げ加工した場合、この突出フランジの一方の端部が自由端になることで、変形が生じやすいことが問題になる。特に、突出フランジが中空押出形材の曲げ内側、かつ、曲げ半径方向に延在する場合には、突出フランジの座屈により、しわが発生することが大きな問題になる。
【０００５】
上記しわを抑制するためのひとつの方法として、突出フランジの長手方向に張力を加えながら曲げ加工（ストレッチベンディング）し、座屈の原因となる圧縮応力を緩和するという方法がある。しかし、この張力を加えるためには、突出フランジの端部をクランプする必要があり、加工後に突出フランジのクランプした部分を切除すると、製品歩留まりが低下し、コストアップが問題になる。また、素材としての伸びが小さいアルミニウム合金製中空押出形材では、張力負荷によって曲げ外側の領域で破断しやすくなるという問題もあった。
【０００６】
そこで、突出フランジにおけるしわの発生位置をコントロールし、他部品との接合部など平坦面が必要な部位へのしわの発生を抑制するという曲げ加工方法も開示されている（特許文献１参照）。また、２つの中空押出形材にそれぞれ設けられた突出フランジ同士を突き合わせて接合した後に曲げ加工する（特許文献２参照）、あるいは、リップが設けられた突出フランジ付きの中空押出形材を曲げ加工する（特許文献３参照）ことで、突出フランジの座屈限界応力を向上させて、しわを防止するという曲げ加工方法も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３４０１０８０号公報
【特許文献２】特許第４１０２７３１号公報
【特許文献３】特許第３１９９３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に開示された技術の場合、そもそも突出フランジの平坦面が必要な部位を金型などで拘束することが困難であるため、平坦面の精度を確保することが難しいという問題があった。また、上記特許文献２、３に開示された技術では、形状の制約が大きく、適用条件が限られるという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、形状の制約が少なく、かつ、汎用的でありながら、他部品が接合される突出フランジの平坦面の精度を確保することが可能な曲げ加工が施されたアルミニウム合金製押出形材およびこれを一部に用いてなる構造部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明は、
本体部と、この本体部から曲げ内側に向かって突出した突出フランジとを長手方向に亙って有し、かつ、曲げ加工が施されたアルミニウム合金製押出形材であって、
前記突出フランジは前記本体部の曲げ半径方向に略平行な方向に延出し、
前記突出フランジの長手方向の両端部の少なくとも一方には、曲げ加工時に形成され、前記延出した突出フランジの平坦面に対して略直交する方向に所定の高さを有し且つ長手方向に延設された屈曲部を有したことを特徴とする曲げ加工が施されたアルミニウム合金製押出形材である。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記アルミニウム合金製押出形材の長手方向に対して直交する断面内には、前記突出フランジ以外に厚肉部を設けることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記本体部の長手方向に対して直交する断面は、閉断面構造であることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記閉断面構造をした本体部を構成する曲げ外側壁は、前記突出フランジに形成された屈曲部に対して略平行となるように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記曲げ外側壁の肉厚が、前記本体部の曲げ外側壁以外の部位の肉厚や前記突出フランジの肉厚に比べて厚肉であることを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記本体部の長手方向に対して直交する断面は、開断面構造であることを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記開断面構造をした本体部を構成する部位の肉厚が、前記突出フランジの肉厚に比べて厚肉であることを特徴とする。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発明において、前記突出フランジに接合座面が設けられたことを特徴とする。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の曲げ加工が施されたアルミニウム合金製押出形材を一部に用いてなることを特徴とする構造部材である。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明は、
本体部と、この本体部から曲げ内側に向かって突出した突出フランジとを長手方向に亙って有し、かつ、曲げ加工が施されたアルミニウム合金製押出形材であって、
前記突出フランジは前記本体部の曲げ半径方向に略平行な方向に延出し、
前記突出フランジの長手方向の両端部の少なくとも一方には、曲げ加工時に形成され、前記延出した突出フランジの平坦面に対して略直交する方向に所定の高さを有し且つ長手方向に延設された屈曲部を有しているため、
形状の制約が少なく、かつ、汎用的でありながら、他部品が接合される突出フランジの平坦面の精度を確保することが可能な曲げ加工が施されたアルミニウム合金製押出形材およびこれを一部に用いてなる構造部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の曲げ加工が施されたアルミニウム合金製押出形材の一実施形態（中空押出形材の一端のみを曲げる場合）の概略構造を示す斜視図である。
【図２】図１に示す中空押出形材のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１に示す中空押出形材を製造するための金型配置（上面押さえ金型を外す）を模式的に説明するための斜視図である。
【図４】図３に示す金型で曲げ加工が施された後の金型配置（ただし、上面押さえ金型を含む）を矢印Ｂの方向から見た模式正面図である。
【図５】図１に示す中空押出形材が構造部材の一部として用いられた状態を模式的に説明するための斜視図である。
【図６】図５に示す中空押出形材（但し、曲げ外側壁１１ａの肉厚が、図５に示す曲げ外側壁１１ａの肉厚より厚い）を矢印Ｃの方向から見た形状を模式的に説明するための模式断面図である。
【図７】アルミニウム合金製押出形材の他の断面形状を説明するための模式説明図である。
【図８】本発明の曲げ加工が施されたアルミニウム合金製押出形材の他の実施形態（中空押出形材の両端を曲げる場合）の概略構造を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、具体的に図面を参照しながら、本発明に係るアルミニウム合金製押出形材の曲げ加工方法について説明する。
【００２２】
（実施形態）
図１は本発明の曲げ加工が施されたアルミニウム合金製押出形材の一実施形態（中空押出形材の一端のみを曲げる場合）の概略構造を示す斜視図、図２は図１に示す中空押出形材のＡ−Ａ断面図である。図１、図２において、１０はアルミニウム合金製押出形材としてのアルミニウム合金製中空押出形材（以下、単に「中空押出形材」とも称す）、１１は中空押出形材１０の長手方向に延びた本体部、１２は本体部１１から曲げ内側（曲げ半径方向に略平行な方向）に向かって突出し、かつ、長手方向に亙って延出した突出フランジ、１２ａは曲げ加工が施された後の突出フランジ１２の平坦面、１３は初期に直線状を呈した中空押出形材１０に曲げ加工が施された場合に突出フランジ１２の本体部１１に接する側が突出フランジ１２の平坦面１２ａに対して略直交する方向に所定の高さ（例えば、突出フランジ１２の一端側から長手方向に向かって徐々に低くなる）を有し且つ長手方向に延設された屈曲部である。また、本体部１１の長手方向に垂直な断面は矩形の閉断面構造であり、この閉断面構造をした本体部１１の曲げ外側壁１１ａと曲げ内側壁１１ｂは、突出フランジ１２の平坦面１２ａに直交する（また、屈曲部１３に対して略平行となる）ように構成されている。中空押出形材１０に曲げ加工が施され、上記屈曲部１３が形成されたことにより、屈曲部１３が形成された領域では、その分だけ突出フランジ１２の曲げ半径方向に略平行な方向の平坦面１２ａの長さは短くなる。
【００２３】
次に、図１に示す中空押出形材１０を製造する方法について、図３と図４を用いて説明する。本実施形態においては、特にプレスベンダーによる曲げ加工を採用した例について説明する。
【００２４】
図３は図１に示す中空押出形材１０を製造するための金型配置（上面押さえ金型２１を外す）を模式的に説明するための斜視図、図４は図３に示す金型で曲げ加工が施された後の金型配置（ただし、上面押さえ金型２１を含む）を矢印Ｂの方向から見た模式正面図である。
【００２５】
図３、図４において、１６は曲げ金型、１７は押さえ金型、１８はプレス金型、１９は芯金、２０は下面押さえ金型、２１は上面押さえ金型、２２は抑え金型である。また、曲げ金型１６には、本体部１１に曲げ加工が施された場合に上述した屈曲部１３が形成可能な逃げ部１６ａが設けられている。プレスベンダーによる曲げ加工を行う場合には、本体部１１および突出フランジ１２を下面押さえ金型２０、上面押さえ金型２１、押さえ金型１７、抑え金型２２、プレス金型１８と曲げ金型１６で最初に拘束した後、本体部１１に挿入した芯金１９、プレス金型１８および曲げ金型１６を曲げ金型１６の回転中心を中心にして矢印で示す回転方向に回転させることで、曲げ加工が行われる。このような曲げ加工が行われた際には、本体部１１の曲げ内側壁１１ｂに接する側の当初平坦であった突出フランジ１２が屈曲変形し、曲げ内側壁１１ｂと曲げ金型１６との間に設けられた空間（逃げ部１６ａ）の間に収まることで、曲げ加工と同時に屈曲部１３が形成される。このような曲げ加工が行われた場合にも、屈曲部１３以外は上述した各種金型により拘束ないし規制されるため、他部品が接合される突出フランジ１２の平坦面１２ａの精度を確保することが可能となる。
【００２６】
なお、図４に示す平坦面１２ａに略直交する方向に突き出す屈曲部１３の高さは、曲げ内側壁１１ｂの高さに比べて低く設定されていることが望ましい。何故ならば、屈曲部１３の高さが曲げ内側壁１１ｂの高さに比べて高くなってしまうようでは、曲げ金型１６で曲げ内側壁１１ｂを拘束することが難しくなり、中空押出形材１０の形状精度、延いては他部品が接合される突出フランジ１２の平坦面１２ａの精度を確保することが難しくなるからである。なお、本実施形態では、アルミニウム合金製押出形材としての中空押出形材１０の本体部１１の長手方向に対して直交する断面が閉断面構造である例について説明したが、アルミニウム合金製押出形材の本体部の長手方向に対して直交する断面が開断面構造であっても、この開断面構造をした本体部から曲げ内側（曲げ半径方向に略平行な方向）に向かって突出し、かつ、長手方向に亙って延出した突出フランジを備え、この突出フランジの長手方向の両端部の少なくとも一方に、前記延出した突出フランジの平坦面に対して略直交する方向に所定の高さを有し且つ長手方向に延設された屈曲部を有した構成｛例えば、後記図７（ｇ）、（ｈ）参照｝とすることで、突出フランジの平坦面の精度を確保することが可能である。
【００２７】
次に、図１に示す中空押出形材１０を構造部材の一部として用いる例について説明する。図５は図１に示す中空押出形材１０が構造部材の一部として用いられた状態を模式的に説明するための斜視図、図６は図５に示す中空押出形材１０（但し、曲げ外側壁１１ａの肉厚が、図５に示す曲げ外側壁１１ａの肉厚より厚い）を矢印Ｃの方向から見た形状を模式的に説明するための模式断面図である。
【００２８】
図５において、中空押出形材１０は、他部品との形状制約あるいはデザイン制約の面で曲げ加工が必要な構造部材の一部として用いられる部品であり、本体部１１の長手方向の右端側および突出フランジ１２の長手方向の右端側が拘束部２５で固定され、本体部１１の曲げ外側壁１１ａの左端側に荷重Ｐが加えられている。このような部品の場合、荷重負荷時に曲げモーメントが大きくなる部位は、固定点側、すなわち、本体部１１の長手方向の右端側および突出フランジ１２の長手方向の右端側（拘束部２５が存在する側）になる。本発明に係る曲げ加工が施されたアルミニウム合金製押出形材の構造では、中空押出形材１０に加わる曲げモーメントが小さくなる載荷点（すなわち、図５に示す本体部１１の曲げ外側壁１１ａに荷重Ｐが加えられる点）近傍に屈曲部１３を形成している。これにより、曲げ強度に大きな影響を与えることなく、形状制約を満足できる。曲げモーメントが大きくなる上記固定点側は、幅広かつ平坦な突出フランジ１２を有することになり、断面係数が大きく、かつ、他部品が接合される平坦面１２ａの精度を確保できる。そして、この幅広の突出フランジ１２があることで、本体部１１の長手方向の右端側の拘束部２５と突出フランジ１２の長手方向の右端側の拘束部２５の間の距離を広く設定可能となり、中空押出形材１０の変形強度を高くすることができる。このように、曲げ加工が施されたアルミニウム合金製押出形材（例えば、上述した中空押出形材１０）を構造部材の一部に用いることが可能である。
【００２９】
また、図５に示すように、中空押出形材１０を構造部材の一部として用いた場合、荷重Ｐに起因して圧縮応力が加わる本体部１１の曲げ外側壁１１ａは、中空の閉断面構造の一部であるため、座屈強度が向上し、変形強度を向上することが可能になる。一方、座屈が懸念される突出フランジ１２は張力のみが加わる構成であるため、重量増加を最小限に抑えた高い強度を有する構造部材とすることができる。
【００３０】
なお、本実施形態では、図５に示すように、中空押出形材１０（すなわち、本体部１１の長手方向に対して直交する断面が均一な肉厚を有した閉断面構造である）の曲げ外側の部位（曲げ外側壁１１ａ）に圧縮応力が加わる例について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、図６に示すように、曲げ外側壁１１ａの肉厚を、本体部１１の曲げ外側壁１１ａ以外の部位の肉厚や突出フランジ１２の肉厚に比べて厚肉に構成することで、より高い座屈抑制効果が得られる。よって、図６に示すように、曲げ外側壁１１ａの肉厚を、本体部１１の曲げ外側壁１１ａ以外の部位の肉厚や突出フランジ１２の肉厚に比べて厚肉にしておくことが望ましい。このような構成をとることで、中空押出形材１０の拘束部２５近傍断面では、中空押出形材１０の曲げ中立軸からの距離が遠い位置に肉厚を集中的に配置させることができる。これにより、構造部材としての軽量化と断面係数拡大の両立が可能になり、重量増加を最小限に抑えて効率的に高い強度を得ることが出来る。
【００３１】
なお、本実施形態においては、図２や図６に示すような閉断面構造をした本体部１１および曲げ加工と同時に形成された屈曲部１３と曲げ加工後の突出フランジ１２の平坦面１２ａを有した中空押出形材１０を例に説明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、図７（ａ）〜（ｈ）に示すような様々な断面構造をしたアルミニウム合金製押出形材を適宜用いることが可能である。すなわち、図７（ａ）〜（ｄ）に示すように、突出フランジ１２と曲げ加工と同時に形成された屈曲部１３とそれに続く曲げ加工後の突出フランジ１２の平坦面１２ａを本体部１１の曲げ内側壁１１ｂの端部側あるいは中央近傍の任意の位置に設けることが可能である。また、図７（ｅ）、（ｆ）に示すように、本体部１１の断面構造が三角形や円形をした閉断面構造とすることも考えられる。また、図７（ｇ）、（ｈ）に示すように、本体部３０の断面構造として、例えばＬ字状の閉断面構造を採用することも可能である。さらに、上述したような閉断面構造（矩形断面、△形状断面、円形断面）をした本体部を選択した場合、本体部の断面内部に中リブを有する日型構造など、必要に応じて便宜選択可能である。また、屈曲部１３に関しても、図２や図６に示すような方向とは逆の方向を向く構成や屈曲部１３を２個有するものなど様々な構成が考えられる。
【００３２】
（他の実施形態）
図８は、本発明の曲げ加工が施されたアルミニウム合金製押出形材の他の実施形態（中空押出形材の両端を曲げる場合）の概略構造を示す斜視図である。図８（ａ）において、中空押出形材１０の両端に、図２に示すような方向とは逆の方向を向く屈曲部４０、４１がそれぞれ設けられ、本体部１１の両端に矢印で示す方向に曲げ加工が施される以外は、図１に示す中空押出形材１０と同じである。図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す曲げ加工が施された中空押出形材１０の突出フランジ１２に、例えばプレス成形をさらに施すことで接合座面５０が設けられたものである。このようなプレス成形をさらに行うことにより、上述したような接合座面５０の形成やリブ（図示せず）の形成が可能である。また、図８（ａ）に示す曲げ加工が施された中空押出形材１０の屈曲部４０、４１のリストライク成形による形状精度の向上なども可能である。なお、図８（ｂ）では、プレス成形による接合座面５０の形成の例についてのみ示したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、プレス成形段階で初期曲げ加工とは別方向に中空押出形材１０を曲げ加工することも可能であり、工程の追加を行うことにより、形状の自由度をさらに拡大することが可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  中空押出形材
１１、３０  本体部
１１ａ  曲げ外側壁
１１ｂ  曲げ内側壁
１２  突出フランジ
１２ａ  曲げ加工後の突出フランジ１２の平坦面
１３、４０、４１  屈曲部
１６  曲げ金型
１６ａ  逃げ部
１７  押さえ金型
１８  プレス金型
１９  芯金
２０  下面押さえ金型
２１  上面押さえ金型
２２  抑え金型
２５  拘束部
５０  接合座面
【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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