(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺のパイプ状の本体部分の両端部に、非パイプ状の車両への取付部分を備えた車両用補強部材において、前記本体部分は、金属板材の巾方向の両側縁が互いに重なり合った重合部を有し、前記重合部は、荷重が作用した際、重合幅が変化可能であり、前記取付部分を車両に取付けたとき、前記車両のほぼ水平方向に向けて前記重合部が位置する構成としてなることを特徴とする車両用補強部材。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、本体部分の断面形状は略円形状であり、かつ重合部は、荷重が作用した際、重合幅が大きくなり本体部分の径が小さくなる構成であって、取付部分を車両に取付けたとき、車両の外側を向くように位置してあることを特徴とする車両用補強部材。
【請求項３】
請求項１に記載の発明において、本体部分の断面形状は略円形状であり、かつ重合部は、荷重が作用した際、重合幅が小さくなり本体部分の径が大きくなる構成であって、取付部分を車両に取付けたとき、車両の内側を向くように位置してあることを特徴とする車両用補強部材。
【請求項４】
請求項１，２又は３に記載の発明において、本体部分の重合部における内側片の端縁部を半径方向内側へ屈曲した構成であることを特徴とする車両用補強部材。
【請求項５】
請求項１，２，３又は４に記載の発明において、本体部分の長手方向の中央部側の直径が両端部側の直径よりも大きく形成してあることを特徴とする車両用補強部材。
【請求項６】
請求項１，２，３，４又は５に記載の発明において、本体部分は高張力鋼板をパイプ状に成形してなることを特徴とする車両用補強部材。
【請求項７】
請求項１，２，３，４，５又は６に記載の発明において、本体部分と取付部分は別物体からなり、両者を一体的に接合した構成であることを特徴とする車両用補強部材。
【請求項８】
請求項１，２，３，４，５，６又は７に記載の発明において、本体部分の両端部に備えた取付部分は非対称形状であることを特徴とする車両用補強部材。
【請求項９】
長尺のパイプ状の本体部分の両端部に、車両への取付部分を備えた車両用補強部材における上記本体部分を製造する方法において、次の工程よりなることを特徴とする製造方法、
（ａ）所定幅の金属板ストリップ材を長手方向に送り出し、送り出し方向に沿って間隙を保って配置された複数の成形ロールに備えた一対のロール間を順次通過させて、前記ストリップ材を、断面形状が略円形に近似の形状に成形する工程、
（ｂ）ストリップ材の幅方向の一側縁が他側縁の半径方向内側に入り込んで重なり合い、かつ荷重が作用した際に、重合幅が変化可能な重合部を含む長尺のパイプ状の本体部分を成形する工程。
【請求項１０】
長尺のパイプ状の本体部分の両端部に、車両への取付部分を備えた車両用補強部材における上記本体部分を製造する方法において、次の工程よりなることを特徴とする製造方法、
（ａ）所定幅の金属板ストリップ材を長手方向に送り出し、送り出し方向に沿って間隙を保って配置された複数の成形ロールに備えた一対のロール間を順次通過させて、前記ストリップ材を、断面形状が略円形に近似の形状に成形する工程、
（ｂ）ストリップ材の幅方向の一側縁が他側縁の半径方向内側に入り込んで重なり合い、かつ荷重が作用した際に、重合幅が変化可能な重合部を含む長尺のパイプ状の素材に成形する工程、
（ｃ）本体部分の長さに対応して上記素材を切断する工程。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の発明において、ストリップ材をパイプ状に成形する際、本体部分の中間部側の直径が両端部側の直径よりも大径となるように成形することを特徴とする車両用補強部材における本体部分の製造方法。
【請求項１２】
請求項９又は１０に記載の発明において、ストリップ材をパイプ状の中間材に形成した後、本体部分の中間部側の直径が両端部側の直径よりも大径となるように、中間材の両端部分相当部をより小径になるように加圧成形することを特徴とする車両用補強部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用の補強部材、その製造方法に関し、特に補強部材の軸線と交差する方向から荷重や衝撃力を受けたときに、その荷重や衝撃力に耐えて、規定以上の大きな変形や座屈が生じるのを防ぐ車両用の剛直な長尺の補強部材、その製造方法に関する。
【０００２】
このような補強部材の適用例としては、自動車のドアやフェンダーの内部に取り付けて外部側方から衝突されたときにドアが車内側に大きく変形するのを防止して乗員を保護するためのドアビーム（ガードバーとも言う）、自動車のインストルメントパネルの裏側に配置されるインストルメント補強ビームあるいは前後に配置されるプラスチック製バンパーやバンパーフェイシァの内面側に取り付けられ、衝突時にバンパーの大きな変形や車体の損傷を軽減するバンパーリンフォースメント（バンパー補強材、バンパーアーマチャとも言う）、あるいは自動車のルーフの上に左右一対となって前後方向に沿って又は前後一対となって幅方向に沿って取り付けられ、その上に荷物を載せるためのルーフラック（ルーフレイルとも言う）などを挙げることができる。
【０００３】
本発明に係る補強部材は上記のような適用例があるが、以下その代表例としてドアビームをとりあげて説明する。
【０００４】
【従来の技術】
本発明に係る先行例として、例えば特開平４−２３８７２５号公報（以下、単に先行例と称す）がある。
【０００５】
上記先行例の構成は、プレス成形によって帯金をパイプ状に形成したビーム部の両端側に、ビーム部側を要とする扇形状のブラケット部を設け、このブラケット部の先端部に取付部を形成した構成である。そして、上記取付部は、先端部の軸方向に凹凸部を交互に形成した構成である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述のごとき先行例の構成においては、高張力鋼板を使用するものであり、このドアビームの長さが通常は１メートル（バンパーリンフォースメントでは１．５メートル、ルーフラックでは２メートル）前後であり、これを一体にプレス成形するためには１０００トン前後の能力を有する大形のプレス装置が必要であり、またこれを加工する為のプレス型として価格の高い順送り型（プログレシブルダイ）を作る必要がある。
【０００７】
さらに、プレス加工では必然的にブランク工程が必要なので使用する板材料にスクラップとなる無駄な部分が生じる。
【０００８】
ところで、車両用のドアビームとしては、他の車等が側面から衝突したときに、曲げ荷重に対して耐える最高値で、以下「最高荷重」といい、この最高荷重を重視する考えのものと、上記最高荷重よりもエネルギー吸収量を重視する考えのものとがある。
【０００９】
上記ドアビームの前者の例としては、例えば軽自動車、小型車のようにドアインナーパネルとドアアウターパネルとの間の寸法（一般的にはドアの厚さ）を大きくできない車種に適する。すなわち、エネルギー吸収量が多いと、折れ曲ったドアビームの中央部分が車内にまで到達する恐れがあり、ドアの厚さが小さい場合には曲げ荷重の大きい方が望ましい。
【００１０】
前記ドアビームの後者の例としては、大型車のようにドアインナーパネルとドアアウターパネルとの間の寸法を大きく保つことのできる車種に適するものである。この場合、ドアビームが大きく折り曲げられても車内に到達することが少ないので、衝突時の衝撃を緩和することができるものである。すなわちドアの厚さが大きい場合には、曲げ荷重の最高荷重が大きい場合よりもエネルギー吸収量の大きい方が望ましいものである。
【００１１】
すなわち、例えばドアビーム等のごとき車両用補強部材においては、曲げ荷重の最高荷重を重視するタイプと、エネルギー吸収量の大きさを重視するタイプとの両方のタイプが望まれている。
【００１２】
本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成でもって前記両方のタイプに対応し得る車両用補強部材及び安価に製造することのできる製造方法を提供しようとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、長尺のパイプ状の本体部分の両端部に、非パイプ状の車両への取付部分を備えた車両用補強部材において、前記本体部分は、金属板材の巾方向の両側縁が互いに重なり合った重合部を有し、前記重合部は、荷重が作用した際、重合幅が変化可能であり、前記取付部分を車両に取付けたとき、前記車両のほぼ水平方向に向けて前記重合部が位置する構成としてなる車両用補強部材である。
【００１４】
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、本体部分の断面形状は略円形状であり、かつ重合部は、荷重が作用した際、重合幅が大きくなり本体部分の径が小さくなる構成であって、取付部分を車両に取付けたとき、車両の外側を向くように位置してある車両用補強部材である。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、本体部分の断面形状は略円形状であり、かつ重合部は、荷重が作用した際、重合幅が小さくなり本体部分の径が大きくなる構成であって、取付部分を車両に取付けたとき、車両の内側を向くように位置してある車両用補強部材である。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１，２又は３に記載の発明において、本体部分の重合部における内側片の端縁部を半径方向内側へ屈曲した構成である車両用補強部材である。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１，２，３又は４に記載の発明において、本体部分の長手方向の中央部側の直径が両端部側の直径よりも大きく形成してあることを特徴とする車両用補強部材。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項１，２，３，４又は５に記載の発明において、本体部分は高張力鋼板をパイプ状に成形してなる車両用補強部材である。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、請求項１，２，３，４，５又は６に記載の発明において、本体部分と取付部分は別物体からなり、両者を一体的に接合した構成である車両用補強部材である。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、請求項１，２，３，４，５，６又は７に記載の発明において、本体部分の両端部に備えた取付部分は非対称形状である車両用補強部材である。
【００２２】
請求項９に記載の発明は、長尺のパイプ状の本体部分の両端部に、車両への取付部分を備えた車両用補強部材における上記本体部分を製造する方法において、所定幅の金属板のストリップ材を長手方向に送り出し、送り出し方向に沿って間間隙を保って配置された複数の成形ロールに備えた一対のロール間を順次通過させて、前記ストリップ材を、断面形状が略円形に近似の形状に成形する（ａ）工程と、ストリップ材の幅方向の一側縁が他側縁の半径方向内側に入り込んで重なり合い、かつ荷重が作用した際に、重合幅が変化可能な重合部を含む長尺のパイプ状の本体部分を成形する（ｂ）工程と、よりなる車両用補強部材における本体部分の製造方法である。
【００２３】
請求項１０に記載の発明は、長尺のパイプ状の本体部分の両端部に、車両への取付部分を備えた車両用補強部材における本体部分を製造する方法において、所定幅の金属板ストリップ材を長手方向に送り出し、送り出し方向に沿って間隙を保って配置された複数の成形ロールに備えた一対のロール間を順次通過させて、前記ストリップ材を、断面形状が略円形に近似の形状に成形する（ａ）工程と、ストリップ材の幅方向の一側縁が他側縁の半径方向内側に入り込んで重なり合い、かつ荷重が作用した際に、重合幅が変化可能な重合部を含む長尺のパイプ状の素材に成形する（ｂ）工程と、本体部分の長さに対応して上記素材を切断する（ｃ）工程と、よりなる車両用補強部材における本体部分の製造方法である。
【００２４】
請求項１１に記載の発明は、請求項９又は１０に記載の発明において、ストリップ材をパイプ状に成形する際、本体部分の中間部分の直径が両端部分の直径よりも大径となるように成形する製造方法である。
【００２５】
請求項１２に記載の発明は、請求項９又は１０に記載の発明において、ストリップ材をパイプ状の中間材に形成した後、本体部分の中間部側の直径が両端部側の直径よりも大径となるように、中間材の両端部分相当部をより小径になるように加工成形する製造方法である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
先ず、実施形態例の説明に先立って、本発明のなされた背景について説明する。
【００２９】
発明者は、高張力鋼板材料（日本鋼管株式会社製「ＮＫＣＡ−１２０」引張り強度１２０ｋｇｆ／ｍｍ２  ）を、図１５（Ａ）に示すように板材の両側縁が一部重なり合うようにしてほぼ円形状に形成し、長尺のパイプ状のテストピースＴを作成した。このときの板厚ｔ＝１．８ｍｍ，重合幅Ｏｖ＝２０ｍｍ，重合部分を外径寸法とした直径Ｄ＝３２ｍｍ，長さＬ＝８００ｍｍ以上である。
【００３０】
上記テストピースＴを、図１５（Ｂ）に示すように、８００ｍｍ離れたブロックＢＬ上に載置し、株式会社東京衡機製造所製の「縦形荷重試験機、ＡＪＫ５５０１」を用いて曲げ試験を行った。この際の押金具Ｐの先端部の半径ｒ＝６インチ，荷重スピードＳ＝２００ｍｍ／ｍｉｎである。
【００３１】
そして、重合部分を上にして（車両に取付けられた状態では、この重合部がドアの車外側を向く方向である水平方向に相当する）、図１５（Ａ）の矢印Ａで示すように、テストピースＴの中央部を押金具Ｐによって押圧したときの変位量Ｅと荷重Ｗとの関係は、図１５（Ｃ）に示すグラフＡで示す線図であり、その時の最大荷重は９５０ｋｇ・ｆであった。また、重合部分を下にして（車両に取付けられた状態では、この重合部がドアの車内側を向く方向である水平方向に相当する）、同一条件において曲げ試験を行ったとき（図１５（Ａ）の矢印Ｂ方向からの加圧に相当する）の変位量Ｅと荷重Ｗとの関係は図１５（Ｃ）に示すグラフＢで示す線図であり、その時の最大荷重は１１２０ｋｇ・ｆであった。
【００３２】
上記試験結果のグラフＡ，Ｂより理解されるように、曲げ荷重に対する最高荷重はグラフＡの場合よりもグラフＢの場合の方が大きく、エネルギー吸収量はグラフＢの場合よりもグラフＡの場合の方が大きい（なお、エネルギー吸収量は、図１５Ｃ中で変位量の荷重曲線でかこまれる面積で表わされる）。すなわち、図１５（Ａ）に示すごときテストピースＴにおいては、重合部分側から曲げ荷重が作用するか、又は重合部分の反対側から曲げ荷重が作用するかによって、エネルギー吸収量を大きくするか、最高荷重を大きくするかを選択することができる。
【００３３】
したがって、本発明は、板材の両側縁の一部が重なり合った状態のパイプ状の構成を基本構成として車両用補強部材を構成することにより、最高荷重を重視するタイプとエネルギー吸収量を重視する両タイプの車両用補強部材を構成するものである。
【００３４】
さて、図１，図２を参照するに、車両用補強部材１は、板厚１．０ｍｍ〜２．５ｍｍ程度の高張力鋼板（引張強度５０ｋｇｆ／ｍｍ２  以上が好ましく、より好ましくは８０ｋｇｆ／ｍｍ２  以上）から長尺のパイプ状に形成された本体部分３の両端部に、車両への前後方向のそれぞれの取付部分５Ａ，５Ｂをアーク溶接等ＡＷで固着して備えている。上記本体部分３は、短冊状の板材の両側縁７Ａ，７Ｂが、図３に示すように、互いに重なり合った重合部７を有するようにパイプ状に弯曲形成してなるものである。なお、図３に符号９で示すように、外側の側縁７Ｂの端縁を長手方向に沿って適宜範囲、例えば本体部分３の全長の約１／３〜１／４に亘って適宜に側縁部７Ａと溶接しても良いものである。
【００３５】
前記取付部材５Ａ，５Ｂは、同様の高張力鋼板からなり、成形加工上の観点から引張強度は５０〜８０ｋｇｆ／ｍｍ２  のものが望ましく車両の一部としての例えばドア１１内に前記本体部分を取付けるためのもので、前記本体部分３の両端部にアーク溶接等によって一体的に取付けてある。この取付部分５Ａ，５Ｂは板材の一端を、パイプ状の本体部分３の端部を外から囲む半円形に、他端を略平板状に成形加工することによって形成してある。すなわち、両側に車外側を向く立上りフランジ１３を備え、かつ補強用のビード又にリブ１５を備え、さらにドア１１へ取付ける基準となる略平板状部に位置決め孔１７を備えた構成である。なお、本例においては、両端部の取付部分５Ａ，５Ｂは形状を異にしてある。また、図２において補強リブ１５の図示は省略している。
【００３６】
本例においては、本体部分３の曲げ荷重の最高荷重を重視するタイプのものとして、車体のドア１１に取付けたとき本体部分３の重合部７が車内側を向くように両端に前記取付部分５Ａ，５Ｂが取付けてある。そして、前記ドア１１におけるドアアウターパネル１１Ａの内側において、本体部分３がドアアウターパネル１１ａの内面とほぼ平行になるように、図２に示すように前記取付部分５Ａ，５Ｂをドアインナーパネル１１Ｂの段差部に取付けたとき、前記本体部分３の側部，すなわちドアアウターパネル１１Ａと反対の内側（車内側）に重合部７が位置する構成である。
【００３７】
したがって、図２に示すように、車両用補強部材１をドア１１内にドアアウターパネル１１ａとほぼ平行に取付けたとき、本体部分３の重合部７が内側に位置するので、ドア１１の側方（図２においては上方の矢印Ｗ方向）から他の車両が衝突すると、本体部分３の重合部７の反対側から本体部分３に曲げ荷重が作用することになる。よって、本体部分３は衝突時の曲げ荷重に対して最高荷重でもって抗する態様となるものである。
【００３８】
前記車両用補強部材１における本体部分３の長手方向の中央部に、図４に示すように荷重Ｗが作用して弯曲せしめようとすると、本体部分３に荷重Ｗが作用している側には圧縮応力が作用し、反対側の重合部７側には引張り応力が作用して、重合部７における両側縁７Ａ，７Ｂが互いに広がる傾向にあって、当該部分の径が、想像線で示す状態から実線で示す状態に僅かに拡大して断面係数が大きくなり、曲げ荷重に対する最高荷重が大きくなるものと推考される。なお車体のドアの特性によっては、補強材１は水平に取り付けることに限られず斜めに取りつけることもある。
【００３９】
図５は、別形態例の車両用補強部材１Ａを示すものである。この車両用補強部材１Ａは、本体部分３のエネルギー吸収量が大きいことを重視するタイプのもので、ドアに取付けたとき本体部分３における重合部７が車外側を向き、この重合部７の反対側の両端部に前記取付部分５Ａ，５Ｂが取付けてある。なお、図５においても、図２と同様に補強リブ１５の図示は省略してある。
【００４０】
この構成においては、車両用補強部材１Ａをドア１１のドアインナーパネル１１Ｂに取付けると、本体部分３の重合部７が外側に位置することになる。したがって、他の車両が側方からドア１１に衝突すると、車両用補強部材１Ａにおける本体部分３の重合部７側に曲げ荷重が作用することになる。
【００４１】
この場合、図６に示すように、本体部分３の重合部７側に曲げ荷重Ｗが作用すると、圧縮応力が作用し、両側縁部７Ａ，７Ｂの重合幅が大きくなって径が小さくなる傾向にあり、エネルギー吸収量が大きくなるものと推考される。なお、図６に符号９で示すように、外側の側縁７Ｂの端縁を溶接することも可能である。
【００４２】
図７は、前記車両用補強部材１，１Ａにおける本体部分３の別の形態例を示すものである。この例においては、重合部７における半径方向内側の側縁７Ａの端縁部７Ｃを半径内方向へ屈曲して荷重に対する補強リブの機能を奏する構成としたものである。この場合、強度向上においては、前記端縁部７Ｃの先端が本体部分３の内面に当接することが望ましいが、必ずしも当接する必要はないものである。
【００４３】
すなわち、端縁部７Ｃの先端が本体部分３の内面から適宜に離隔してあるときには、荷重Ｗ１  又はＷ２  が掛ったとき本体部分３の初期の曲げ状態時には衝撃を緩和する機能を奏し、端縁部７Ｃの先端が本体部分３Ｃの内面と当接したときに曲げ荷重に対する抗力が急激に向上する構成とすることができるものである。
【００４４】
なお、前述の車両用補強部材１，１Ａの構成としては、本体部分３の両端部に別体の取付部分５Ａ，５Ｂを一体に取付けた構成について例示したが、図８に示すように、本体部分３と取付部分５とを一体成形することも可能である。この場合、本体部分３と取付部分５とを応力集中のないように円滑に接続すべく、次第に断面形状が変化する部分４を設けることが望ましいものである。
【００４５】
また、前述の実施形態例においては、本体部分３の径が全長に亘ってほぼ同一である場合について例示したが、図９に示すように、本体部分３の中央部側の直径Ｒ１が、両端部側の直径Ｒ２よりも大きくなるように、径が次第に変化する構成とすることも可能である。この場合、図１０に示すように、重合部７における両側縁７Ａ，７Ｂの重合幅を異にすることにより、本体部分３の直径が長手方向で中央部側から端部側に向けて徐々に小径となるように成形することができるものである。
【００４６】
図１１は前記車両用補強部材における本体部分３を製造するためのロール成形加工装置１９及びこれに関連する加工方法を概念的に示すものである。
【００４７】
本実施形態例に係るロール成形加工装置１９は、図示省略の駆動装置によって水平軸を中心にしてそれぞれ実質的に同一回転速度で回転駆動される実質同一径の第１，第２，…第ｎの複数対の成形ロール２１−１，２１−２，…２１−ｎを直線的に配置し、かつ適宜範囲に亘って、各成形ロール２１−１，２１−２，…２１−ｎの間に前記成形ロールとは軸の方向を異にするサブ成形ロール２３−１，２３−２，…２３−ｎを交互に配置した構成である。
【００４８】
そして、最下流側のサブ成形ロール２３−ｎの上流側には、本体部分３に形成される前の段階である中間材Ｓ７の送り量（送り出し長さ）を検出する送り量検出装置２５が配置してあり、さらにこのサブ成形ロール２３−ｎの下流側には、パイプ状に成形された中間材Ｓ８を所定の長さに切断する切断加工装置２７が配置してある。
【００４９】
前記第１，第２，…第ｎの各成形ロール２１−１，２１−２，…２１−ｎは、対をなし互いに平行な水平軸心回りに回転駆動される上ロール（雄ロール）２９Ｕ−１，２９Ｕ−２，…２９Ｕ−ｎと下ロール（雌ロール）２９Ｌ−１，２９Ｌ−２，…２９Ｌ−ｎとを備えている。
【００５０】
前記第１，第２，…第ｎのサブ成形ロール２３−１，２３−２，…２３−ｎは、対をなし互いに平行である垂直軸心回りに成形ロールと実質的に同一回転速度で回転される右側のサブロール３１Ｒ−１，３１Ｒ−２，…３１Ｒ−ｎと、図１１では図示されてない左側のサブロール３１Ｌ−１，３１Ｌ−２，…３１Ｌ−ｎとを備えていることが望ましいが、回転駆動は必ずしも必要でなく、軸を中心として回転可能であればよい。
【００５１】
前記第１の成形ロール２１−１は、上流側に配置したアンコイラ３３から巻戻される金属ストリップ材Ｓ１を上下のロール２９Ｕ−１，２９Ｌ−１によって挾圧して断面形状が円弧状になるように成形加工するものであり、第１のサブ成形ロール２３−１は、上記第１の成形ロール２１−１によって成形加工された中間材Ｓ２を左右のサブロール３１Ｌ−１，３１Ｒ−１によって左右方向から挾圧して、中間材Ｓ２の断面形状がより円形状に近づくように成形加工するものである。
【００５２】
そして、第１のサブ成形ロール２３−１において成形加工された後の中間材Ｓ３は第２の成形ロール２１−２によって成形加工されると共に次に第２のサブ成形ロール２３−２によって成形加工されるように、複数の成形ロール及びサブ成形ロールによって順次成形加工され、最終的には前述したテストピースＴのごとく、板材の両側縁が互いに重なり合った形状のパイプ状に成形加工されるものである。
【００５３】
図１２は、サブ成形ロールにおける最終工程の前記サブ成形ロール２３−ｎの断面を示し、同図においてサブ成形ロール２３−ｎは左右一対のサブロール３１Ｌ，３１Ｒが前記成形ロール２１−１，２１−ｎの軸と直交して交差する方向に立設された各々支持軸３５Ｌ，３５Ｒによって回転自在に支持されている。支持軸３５Ｌ，３５Ｒはそれぞれ基部側にスライドブロック３７Ｌ，３７Ｒを有しており、各スライドブロック３７Ｌ，３７Ｒはともにその中央部分に貫通孔が形成され、これらの孔に互いに逆方向のメスネジが形成されている。
【００５４】
これらのネジ孔には、両端側に互いに逆方向のオスネジ３９Ｌ，３９Ｒを形成したネジ棒４１が螺合しており、このネジ棒４１は両端末が支持ブロック４３Ｌ，４３Ｒで支持され、支持ブロック４３Ｌ，４３Ｒはベース４５に固定されている。またこのネジ棒４１の一端はサーボモータ４７に連結され、中間材Ｓ７の送り出し量に応じて回転方向、回転速度が制御されて回転可能である。なお、サブロール３１Ｒ，３１Ｌは回転可能であれば、無駆動で構わないが、必要によっては成形ロールの周速と同一周速となるよう回転駆動させることもできる。
【００５５】
サブロール３１Ｌ，３１Ｒの外周面には中間材Ｓ８を本体部分３に対応する断面を有するパイプ状に曲げ加工成形するための成形面４９Ｌ，４９Ｒが形成されていて、この成形面４９Ｌ，４９Ｒの断面形状は円弧状の凹面をなすものである。
【００５６】
前記サーボモータ４７は、前記送り量検出装置２５の検出値に基づき、制御装置５１の制御の下に正逆回転制御されるものである。なお、サブ成形ロール２３−ｎによって成形加工された中間材Ｓ８が前述したテストピースＴのごとくストレートのパイプ状である場合には、前記サブロール３１Ｌ，３１Ｒの間隔を所定の一定間隔に保持すれば良いものであり、成形加工時にサーボモータ４７を制御して前記サブロール３１Ｌ，３１Ｒの間隔を制御する必要はないものである。
【００５７】
図９及び図１０（Ａ）、１０（Ｂ）に示した本体部分３のごとく、中央部側の直径Ｒ１と両端部側の直径Ｒ２とが異なる場合には、その径の変化に対応し、かつ中間材Ｓ７の移送量（移送位置）に応じて前記サーボモータ４７の駆動を制御して、左右のサブロール３１Ｌ，３１Ｒの接近離反を制御する必要があるものである。すなわち、中間材Ｓ７の両端部側を加工するときには左右のサブロール３１Ｌ，３１Ｒを互いに近づけた状態で加工し、中央部側を加工するときには互いに離れた状態で加工するように駆動制御する。
【００５８】
前記送り量検出装置２５は、例えば前記サブ成形ロール２３−ｎへ送られる中間材Ｓ７に接触して回転する測長ローラ５３を備えた構成であり、この測長ローラ５３の回転数に応じたパルス数が前記制御装置５１へ入力され、このパルス数を計数することにより、送り量検出装置２５の位置を基準としての中間材Ｓ７の送り量を検出することができるものである。なお、送り量の検出値が本体部分３の長さに等しくなると、前記計数を零にすることを繰り返えすことが望ましいものである。
【００５９】
なお、前記送り量検出装置２５から出力されるパルス数を所定時間毎に計数することにより、大径Ｒ１の一定径に形成された中間材Ｓ７の送り速度を検出することもできるものである。
【００６０】
したがって、前記送り量検出装置２５の送り量検出値に対応して前記サーボモータ４７の正逆回転を制御し、サブ成形ロール３１Ｌ，３１Ｒの接近離反を制御することにより、中間材Ｓ８を、一定径の大径から大径部と小径部とを交互に備えた形状に成形加工することができるものである。
【００６１】
前記切断加工装置２７は、前記サブ成形ロール２３−ｎを通過した後の中間材Ｓ８を切断して本体部分３にするものである。この切断加工装置２７の構成としては、例えば次のごとき構成とすることができる。
【００６２】
すなわち、中間材Ｓ８の移動方向と同方向に延伸した螺子杆５５をベース４５に取付けた架台５７に回転可能に設け、この螺子杆５５に移動自在に螺合したナット部材５９と切断機本体６１とを一体的に設ける。そして、架台５７に装着したサーボモータ６３により前記螺子杆５５を回転駆動することにより、ナット部材５９を介して切断機本体６１が往復動する構成とする。
【００６３】
前記切断機本体６１には、中間材Ｓ８を切断するための切断刃６５Ａ，切断ダイ６５Ｂを設ける。
【００６４】
上記切断加工装置２７は、中間材Ｓ８が同一径のものでは、切断装置の一定距離だけ下流側に配置したリミットスイッチなどのセンサーで中間材Ｓ８の先端を検出すると同時に前記制御装置５１の制御の下にサーボモータ６３を回転制御することにより中間材Ｓ８の移動方向へ移動され、中間材Ｓ８の移動量と等しくなったときに中間材Ｓ８の切断を行うものである。
【００６５】
なお、中間材Ｓ８が、大径部と小径部とを交互に備えた構成の場合には、上記の隣り合う二つの小径部の間でもって切断すべく、前記送り量検出装置２５の検出値に基づいて切断加工装置２７の移動を適宜制御するものである。
【００６６】
なお、前記ロール成形加工装置１９へ供給されるストリップ材Ｓ１が長手方向で予め所定の長さに切断してある場合には、アンコイラ３３及び切断加工装置２７を省略することが可能である。
【００６７】
また、両側縁が互いに重なり合った重合部を備えたパイプ状に成形された中間材Ｓ８の上記重合部に必要により溶接を行う場合には、サブ成形ロール２３−ｎの下流側に溶接装置（図示省略）を配置し、当該溶接装置によって溶接を行うものである。
【００６８】
上記溶接装置としては、例えばＭＩＧ溶接機が使用可能であり、中間材Ｓ８の重合部における外側の側縁の端面を、例えばイメージセンサ，接触式の位置検出センサ，光センサ等のごとき適宜のセンサにより検出して、前記端面の溶接を行うものである。この溶接装置による溶接としては、全長に亘って或いは間欠的に溶接することが可能である。
【００６９】
以上のごとき構成において、アンコイラ３３からストリップ材Ｓ１を第１の成形ロール２１−１における上下のロール２９Ｕ−１，２９Ｌ−１の間へ供給すると、ストリップ材Ｓ１の側縁を、図１３に示す＃１のように僅かに弧状に弯曲するように成形加工を行う。
【００７０】
なお、図１３は、本体部分３の加工毎の断面形状の変化を示しストリップ材Ｓ１の板厚Ｔを左右側縁部のみに示して、中央付近においては板厚表示を省略してある。
【００７１】
上述のごとく第１成形ロール２１−１によって僅かに成形加工された後の中間材Ｓ２は第１サブ成形ロール２３−１に至り、左右のサブロール３１Ｌ，３１Ｒによって中間材Ｓ３、さらに第２成形ロール２１−２によって中間材Ｓ４、以下同様に成形加工される。
【００７２】
すなわち、左右のサブロール３１Ｌ，３１Ｒは、第１成形ロール２１−１による上下のロール２９Ｕ−１，２９Ｌ−１の向き方向と異なり、第１成形ロール２１−１の成形加工する方向と異なる方向（この実施の形態では互いに直交方向）から力を作用させ中間材Ｓ２を成形加工するように機能するものである。
【００７３】
第１サブ成形ロール２３−１によって所定の中間材Ｓ３の形状に折り曲げ加工された後の中間材Ｓ３は、次に成形ロール２１−２に至り、第２成形ロール２１−２における上下のロール２９Ｕ−２，２９Ｌ−２によってさらに本体部分３の形状に近づくように中間材Ｓ４の形状に成形加工され、そして、第２成形ロール２１−２を経過した中間材Ｓ４は第２サブ成形ロール２３−２によって中間材Ｓ５の形状に成形加工される。
【００７４】
すなわち、本体部分３は、第１成形ロール２１−１，第１サブ成形ロール２３−１，第２成形ロール２１−２，第２サブ成形ロール２３−２というように複数の成形ロール及びサブ成形ロールのロール間を交互に通過することにより、図１３に＃１，＃２，…又はＳ３，Ｓ４，Ｓ５…と示すように、次第に円筒形状に成形加工されて最終的に本体部分３の形状になる。
【００７５】
なお、本体部分３の構成を、側縁部が互いに重なり合った構成とするには、図１２に示すように、左右のサブロールにおける成形面４９Ｌ，４９Ｒは断面形状が円弧状の周溝によって形成してあるから、例えば右サブロール３１Ｒにおける周溝の円弧状部の径を、左サブロール３１Ｌにおける周溝の円弧状部の径よりも小さくすることによって、図面上右側の側縁の曲げの曲率半径が左側の側縁の曲率半径よりも小さくなるように加工され側縁７Ａが半径方向内側に入り込むことになる。
【００７６】
上記構成により、中間材における長手方向に対し直交する方向の左右両側縁に形成される円弧状の弯曲の径は、図１３の＃２，＃３，…＃６に示すように、右側縁の弯曲の径よりも左側縁の弯曲の径が大きくなる。したがって、中間材における左右両側縁が互いに接近すると、図１３の＃７に示すように、右側縁部が左側縁部の径方向内側に位置することになる。
【００７７】
上述のごとく、中間材における左右両側縁が互いに重なり合うときは、図１３の＃７〜＃８に示すように、ほぼ縦長の長円形状を呈するように成形加工し、最終段階において＃９〜＃１０に示すように、円形を呈するように成形加工することが望ましい。そして、所定の径に成形加工された後、次工程の溶接装置（図示省略）へ移送され、必要により、重なり合った接合部が溶接装置によって適宜に溶接される。
【００７８】
その後、中間材が切断加工装置２７へ移送され、本体部分３として所定長さ寸法に切断分離されるものである。
【００７９】
ところで、前記取付部分５Ａ，５Ｂは、図８に示す形態のものを除き前記本体部分３のロール成形とは別に、プレス加工によって成形加工されるものである。そして、前述のごとく中間材を所定長さの本体部分３に切断した後、当該本体部分３の両端部に前記取付部分５Ａ，５Ｂを溶接等によって一体に取付けるものである。
【００８０】
なお、本体部分３の両端部に取付部分５Ａ，５Ｂを取付けるに際しては、曲げ荷重の最高荷重を重視する場合には本体部分３の重合部７の両端部に重合部７と向き合うように取付部分５Ａ，５Ｂを取付け、エネルギー吸収量の大きさを重視する場合には、前記重合部７の反対側において本体部分３の両端部に取付けるものである。
【００８１】
ところで、前記本体部分３を、図９に示すごとく、長手方向の中央部側の直径Ｒ１に対して両端部側の直径Ｒ２が小径となるように成形加工する加工方法としては、成形ロール２３−ｎにおけるサブロール３１Ｌ，３１Ｒを、中間材Ｓ７の送り量に対応して離反接近の制御を行うことにより行われる。
【００８２】
すなわち、左右のサブロール３１Ｌ，３１Ｒが互に接近しつつ中間材Ｓ７を押圧するときには、中間材Ｓ７における重合部の重なり幅を大きくして中間材Ｓ７の径を縮径し、互に離反するときには上記縮径状態から中間材の弾性復元力により大径に戻るように作用するものである。したがって、サブロール３１Ｌ，３１Ｒの接近離反を、中間材Ｓ７の送り量に対応して繰り返すことにより、一定の大径の中間材Ｓ７を、大径部と小径部とを交互に有する中間材Ｓ８に成形することができるものである。
【００８３】
なお、図１４に示すごとき構成とすることも可能である。すなわち、互いに噛合した同一径の一対のギア６７Ａ，６７Ｂの軸心に対して偏心量Ｅだけ偏心して一対の成形ロール６９Ａ，６９Ｂをそれぞれのギア６７Ａ，６７Ｂに取付ける。そして、一対のピンチロール７１Ａ，７１Ｂによってパイプ状に成形した中間材（この場合、図９に示す大きな径Ｒ１の一定断面形に形成された中間材）Ｓ１０を前記一対の成形ロール６９Ａ，６９Ｂの間に送材する構成である。この場合、成形ロール６９Ａ，６９Ｂの外周面に形成した成形面６９Ｆ，６９Ｆの位置Ｐ１と中間材Ｓ１０の先端部とが一致するようにして中間材Ｓ１０の送り込みを行うものである。
【００８４】
上記構成においては、ギア６７Ａ，６７Ｂを回転駆動すると、各成形ロール６９Ａ，６９Ｂが偏心して取付けてあるので、上記ギア６７Ａ，６７Ｂの回転に従って前記成形ロール６９Ａ，６９Ｂの成形面６９Ｆ，６９Ｆ同志は次第に接近して次いで離反することを繰り返すものである。
【００８５】
したがって、前記成形ロール６９Ａ，６９Ｂの間へ送り込まれた中間材Ｓ１０は、前記成形面６９Ｆが接近するときには次第に縮径され図９に示す径Ｒ２になり、離反するときには上記縮径が次第に緩くなり、図９に示す径Ｒ１に戻るものである。よって、前記成形ロール６９Ａ，６９Ｂの間へ中間材Ｓ１０を送り込むことにより、本体部分３の径を長手方向の位置によって異にすることができるものである。
【００８６】
なお上記補強材をバンパー補強材に適用する場合には、目的によって本体部分の前記重合部が車両の前後のいずれかの方向を向くように位置させて取付ける。
【００８７】
【発明の効果】
以上のごとき説明より理解されるように、請求項１に記載の発明は、長尺のパイプ状の本体部分の両端部に、非パイプ状の車両への取付部分を備えた車両用補強部材において、前記本体部分は、金属板材の巾方向の両側縁が互いに重なり合った重合部を有し、前記重合部は、荷重が作用した際、重合幅が変化可能であり、前記取付部分を車両に取付けたとき、前記車両のほぼ水平方向に向けて前記重合部が位置する構成としてなるものである。
【００８８】
したがって、車両用補強部材を車体の一部、例えばドア内に取付けた状態においては、パイプ状の本体部分の重合部分が車体に対して車体のほぼ水平方向である内側又は外側を向く態様となり、例えば衝突等によって外力を受けたときには、曲げ荷重の最高荷重でもって、或いはエネルギー吸収量を大きくして衝撃を緩和するなどして、乗員などの保護を図ることができるものである。
【００８９】
すなわち、本構成によれば、最高荷重重視タイプ又はエネルギー吸収量重視タイプの車両用補強部材を容易に得ることができるものである。
【００９０】
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、本体部分の断面形状は略円形状であり、かつ重合部は、荷重が作用した際、重合幅が大きくなり本体部分の径が小さくなる構成であって、取付部分を車両に取付けたとき、車両の水平方向の一つである外側を向くように位置してあるから、衝突時等の外力は本体部分の重合部側に作用することとなり、衝突時のエネルギー吸収量を大きくすることができるものである。すなわち、衝突時の衝撃を緩和することができるものである。
【００９１】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、本体部分の断面形状は略円形状であり、かつ重合部は、荷重が作用した際、重合幅が小さくなり本体部分の径が大きくなる構成であって、取付部分を車両に取付けたとき、車両の水平方向の一つである内側を向くように位置してあるから、衝突時等の外力は、本体部分の重合部の反対側に作用することとなり、本体部分の曲げ作用に対しては最高荷重でもって抗することができるものである。すなわち変形量を少なくして保護を図ることができるものである。
【００９３】
請求項４に記載の発明は、請求項１，２又は３に記載の発明において、本体部分の重合部における内側片の端縁部を半径方向内側へ屈曲した構成であるから、本体部分の曲げ作用に対してより強度を向上することができるものである。
【００９４】
請求項５に記載の発明は、請求項１，２，３又は４に記載の発明において、本体部分の長手方向の中央部側の直径が両端部側の直径よりも大きく形成してあるから、本体部分の曲げ作用に対して中央部側の強度向上を図ることができるものである。
【００９５】
請求項６に記載の発明は、請求項１，２，３，４又は５に記載の発明において、本体部分は高張力鋼板をパイプ状に成形してなるものであるから、比重量（重量当りの）強度がより向上するものである。
【００９６】
請求項７に記載の発明は、請求項１，２，３，４，５又は６に記載の発明において、本体部分と取付部分は別物体からなり、両者を一体的に接合した構成であるから、取付部分の形状が複雑な場合であっても容易に製造することができるものである。
【００９７】
請求項８に記載の発明は、請求項１，２，３，４，５，６又は７に記載の発明において、本体部分の両端部に備えた取付部分は非対称形状であるから、車体側の取付部に対応した構成であり、車体に対する取付けを容易に行うことができるものである。
【００９８】
請求項９に記載の発明は、長尺のパイプ状の本体部分の両端部に、車両への取付部分を備えた車両用補強部材における本体部分を製造する方法において、所定幅の金属板ストリップ材を長手方向に送り出し、送り出し方向に沿って間隙を保って配置された複数の成形ロールに備えた一対のロール間を順次通過させて、前記ストリップ材を、断面形状が略円形に近似の形状に成形する（ａ）工程と、ストリップ材の幅方向の一側縁が他側縁の半径方向内側に入り込んで重なり合い、かつ荷重が作用した際に、重合幅が変化可能な重合部を含む長尺のパイプ状の本体部分を成形する（ｂ）工程と、よりなるものである。
【００９９】
したがって、本体部分における重合部の両端部に取付部分を接合して最高荷重を重視するタイプとしての車両用補強部材を製造すること、及び前記重合部の反対側において本体部分の両端部に取付部分を接合してエネルギー吸収量を重視するタイプの車両用補強部材を製造することが容易なものである。
【０１００】
請求項１０に記載の発明は、長尺のパイプ状の本体部分の両端部に、車両への取付部分を備えた車両用補強部材における本体部分を製造する方法において、所定幅の金属板ストリップ材を長手方向に送り出し、送り出し方向に沿って間隙を保って配置された複数の成形ロールに備えた一対のロール間を順次通過させて、前記ストリップ材を、断面形状が略円形に近似の形状に成形する（ａ）工程と、ストリップ材の幅方向の一側縁が他側縁の半径方向内側に入り込んで重なり合い、かつ荷重が作用した際に、重合幅が変化可能な重合部を含む長尺のパイプ状の素材に成形する（ｂ）工程と、本体部分の長さに対応して素材を切断する（ｃ）工程と、よりなるものであるから、最高荷重重視タイプ及びエネルギー吸収量重視タイプの車両用補強部材を量産することができるものである。
【０１０１】
請求項１１に記載の発明は、請求項９又は１０に記載の発明において、ストリップ材をパイプ状に成形する際、本体部分の中間部分の直径が両端部分の直径よりも大径となるように成形するものであるから、本体部分の中間部分の直径が両端部分の直径よりも大きい形状の車両用補強部材を容易に製造することができるものである。
【０１０２】
請求項１２に記載の発明は、請求項９又は１０に記載の発明において、ストリップ材を大径のパイプ状の中間材に形成した後、本体部分の中間部分の直径が両端部分の直径よりも大径となり、中間材の両端部分相当部をより小径になるように加圧成形するものであるから、本体部分の中間部分の直径が両端部の直径よりも大径である構成の車両用補強部材を容易に製造することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態例に係る車両用補強部材の正面説明図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面説明図である。
【図３】図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った拡大断面説明図である。
【図４】図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図であって、荷重が作用したときの変形状態の説明図である。
【図５】別の実施形態例の車両用補強部材の断面説明図である。
【図６】別の実施形態例の本体部分の拡大断面説明図である。
【図７】本体部分の別の実施形態例を示す断面説明図である。
【図８】第３の実施形態例の車両用補強部材の一部を示す説明図である。
【図９】本体部分の別の実施形態例を示す説明図である。
【図１０】図９における矢印Ａ，Ｂに沿った拡大断面図である。
【図１１】本体部分を製造するロール成形装置の説明図である。
【図１２】図１１におけるＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った拡大断面説明図である。
【図１３】本体部分の成形状態を示す説明図である。
【図１４】本体部分の中間部の径が両端部の径より大径となるように成形加工する成形ロールの説明図である。
【図１５】テストピース及びその曲げ試験並びにその結果を示す説明図である。
【符号の説明】
１  車両用補強部材
３  本体部分
５Ａ，５Ｂ  取付部分
７  重合部
７Ａ，７Ｂ  側縁
１９  ロール成形加工装置
２１  成形ロール
２３  サブ成形ロール
２５  送り量検出装置
２７  切断加工装置
【図１】
0003559117.tif 000002
【図２】
0003559117.tif 000003
【図３】
0003559117.tif 000004
【図４】
0003559117.tif 000005
【図５】
0003559117.tif 000006
【図６】
0003559117.tif 000007
【図７】
0003559117.tif 000008
【図８】
0003559117.tif 000009
【図９】
0003559117.tif 000010
【図１０】
0003559117.tif 000011
【図１１】
0003559117.tif 000012
【図１２】
0003559117.tif 000013
【図１３】
0003559117.tif 000014
【図１４】
0003559117.tif 000015
【図１５】
0003559117.tif 000016