(57)【要約】      （修正有）【課題】  曲げ強度と吸収エネルギー特性に優れた特殊形状の異形管を、寸法精度良く安定的に製造する。【解決手段】  円形管を、中央に平坦部１３を有しその両側に互いに対称な窪みを有する曲面からなる上面１４と、それに連続的につながり一定の曲率を持つ凸曲面からなる下面とからなる断面にロール成形する第一工程（ａ）と、前記下面を下ロール２２で支えつつ前記上面の中央平坦部に円盤状ロール２１を当てて管の内側に窪ませるようにロール成形する第二工程（ｂ）と、樋状に湾曲した断面の両側にロール３３を当て樋状開口部を狭めて管外径を小さくロール成形する第三工程（ｃ）と、上ロール４１で上部を支えつつ左右テーパーロール４３を用いて左右辺部を内側に押し込むとともに下ロール４２で底辺部を押し上げて異形台形管の底辺及び斜辺をロール成形する第四工程（ｄ）で、横断面の外郭がほぼ台形状を示し、湾曲縁辺部からなる異形管を製造する。【選択図】      図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形管から、横断面の外郭がほぼ台形状を示し、台形の短辺部に内向きの湾曲縁辺部が相対向して形成されるとともに、該湾曲縁辺部から連続して延びた袋部が台形内にその長辺部に対向して形成された異形管をロール成形する際、円形管を、中央に平坦部を有しその両側に互いに対称な窪みを有する曲面からなる上面と、当該上面に連続的につながり一定の曲率を持つ凸曲面からなる下面とからなる断面にロール成形する第一工程と、前記第一工程で形成された下面を支えつつ前記上面の中央平坦部に円盤状ロールを当てて前記上面を管の内側に窪ませるようにロール成形する第二工程と、中央が窪み樋状に湾曲した断面の両側にロールを当て樋状開口部を狭めて管外径を小さくロール成形する第三工程と、上ロールで上部を支えつつ左右テーパーロールを用いて左右辺部を側方から内側に押し込むとともに下ロールで底辺部を押し上げて異形台形管の底辺及び斜辺をロール成形する第四工程からなることを特徴とする自動車構造部材用異形管の製造方法。
【請求項２】
第一工程で、上面と下面の曲面長さを、異形台形管の湾曲縁辺部及び袋部の周方向長さと台形部の短辺部を除く周方向長さにほぼ適合するようにロール成形する請求項１に記載の自動車構造部材用異形管の製造方法。
【請求項３】
第四工程の前に、台形部の斜辺相当部の傾斜角を少しずつ小さくするようにロール成形する工程を付加する請求項１又は２に記載の自動車構造部材用異形管の製造方法。
【請求項４】
素管の円周方向に配置された、中央に平坦底部を有しその両側に互いに対称な凸曲面を有する凹部をもつ凹型上ロールと一定の曲率の凹部をもつ凹型下ロールからなる第一成形スタンドと、異形台形管の底辺長さと同程度若しくは広い幅の下ロール、該下ロールの上部両側に配置された低部径よりも高部径の方が小さいテーパーロール、及び下ロールの上方中央位置に配置された円盤状の上ロールからなる第二成形スタンドと、第二成形スタンドの下ロールと同程度の幅の下ロール、該下ロールの上部両側に配置された曲率半径の大きい凹型ロールからなるサイドロール、及び第二成形スタンドの上ロールよりも幅の広い上ロールからなる第三成形スタンドと、第三成形スタンドの下ロールと同程度の幅の下ロール、該下ロールの上部両側に配置された低部径よりも高部径の方が大きいテーパーロール、及び第三成形スタンドの上ロールよりも狭い幅の上ロールからなる第四成形スタンドを備えていることを特徴とする自動車構造部材用異形管の製造装置。
【請求項５】
第三成形スタンドと第四成形スタンドの間に、第三成形スタンドの下ロールと同程度の幅の下ロール、該下ロールの上部両側に配置された低部径よりも高部径の方が大きいサイドロールであって第四成形スタンドサイドロールの高部径よりも小さい高部径を有するサイドロール、第三成形スタンド上ロールと同程度もしくは狭く第四成形スタンド上ロールよりも広い幅の上ロールとからなる付加成形スタンドを介在させた請求項４に記載の自動車構造部材用異形管の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、優れた曲げ強度と吸収エネルギー特性を有する自動車構造部材として使用する異形管を製造する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車の側面衝突時のエネルギーを吸収して運転者や同乗者の安全を確保するために、ドア補強部材であるドアインパクトビームやピラー補強材として吸収エネルギー特性に優れた鋼製の構造部材が広く使用されている。バンパーにも同様の構造部材が用いられている。鋼板をプレス成形したものも使用されているが、適宜長さに切断された鋼管が用いられる場合が多い。
特に、ドアインパクトビームには、衝突時の安全性を確保するとともに軽量化を図るために、引張強さが１４００Ｎ／ｍｍ2以上の超高張力鋼管が用いられている。
【０００３】
自動車構造部材の軽量化のためには、肉厚の薄い材料を使用するか、断面積を小さくするか、あるいは軽量な材質に変更するか、等が考えられるが、断面積を小さくしたり、軽量な材質に変更したりすることで軽量化を図ると、吸収エネルギー特性が低下してしまう。このため、現実には設計段階で材料の強度向上と薄肉化を同時に検討している。
ところが、材料強度を向上させて薄肉化しても、薄肉化のために曲げ強度が低下するために局部的な変形や座屈が起きやすく、吸収エネルギー特性は向上しない。
【０００４】
そこで、曲げ強度を高め、局部的な変形や座屈を抑制して吸収エネルギー特性をより高めるために、断面形状が円形でなく、異形形状にした構造部材も提案されている。
例えば、特許文献１では、図１の（ａ）に示すような、ほぼ円形管の一部に対向する内向きの彎曲縁辺部を形成し、この両彎曲縁辺部と連続一体化して管内に凹部を形成した断面形状（以下、「ターンナップ形状」と称す。）としたドア補強材が提案されている。また、特許文献２では、図１の（ｂ）に示すような、断面形状を縦長の楕円形状（以下、「オーバル形状」と称す。）とした自動車用構造部材が提案されている。
【０００５】
しかしながら、近年、自動車の燃費向上のために、自動車構成部材のより軽量化が求められており、補強用の構造部材にもより薄肉のものが要求されている。薄肉化すると、吸収エネルギーが低下するために、従来の円形管や、上記特許文献１，２で提案されたような断面形状を有する異形管では、単純に高強度薄肉化対応のみで、吸収エネルギー特性を向上させることには限界があった。
そこで、本発明者等は、曲げ強度と吸収エネルギー特性を高くすることができる特殊形状の異形管を、簡便かつ低コストで提供するために、図２に示すように、横断面の外郭がほぼ台形状を示し、台形の短辺部に相対向する内向きの湾曲縁辺部ｃ〜ｃ’，ｄ〜ｄ’が形成されるとともに、該湾曲縁辺部ｃ〜ｃ’，ｄ〜ｄ’から連続して延びた袋部ｅが台形内にその先端ａを台形の長辺部ｂに対向するように形成されたような断面形状を有する異形管からなる自動車用構造部材とその製造方法及び製造装置を、特許文献３，４で提案した。
【特許文献１】特開平１１−２７８０５５号公報
【特許文献２】特開２００２−２４８９４１号公報
【特許文献３】特願２００４−４６１２９
【特許文献４】特願２００４−４６１３０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献４で提案した方法では、図３に示すように、（ａ）高周波溶接法等で溶接された鋼管を準備し、（ｂ）第一工程として、異形台形管の湾曲縁辺部及び袋部の周方向長さと、台形部の短辺部を除く周方向長さにほぼ適合するように円弧の半径ならびに角度を設定した大小２種類の凸曲面よりなる断面にロール成形する。（ｃ）その後、第二工程として、前記２種類の凸曲面の内の曲率半径の大きい面の中央表面から円盤状ロールを当て前記曲率半径の大きい面を管の内側に窪ませるようにロール成形する。（ｄ）その後さらに、第三工程として、中央が窪み樋状に湾曲した断面の両側に凹型ロールを当て樋状開口部を狭めて管外径を小さくロール成形した後、必要に応じて（ｅ）テーパー部と湾曲部を有する左右ロールと平型上ロール及び小さい曲率半径の湾曲部を有する下ロールでロール成形する工程を挟んだ後、（ｆ）第四工程として、上ロールで上部を支えつつ左右テーパーロールを用いて左右辺部を側方から内側に押し込むとともに下ロールで底辺部を押し上げて異形台形管の底辺及び斜辺をロール成形し，図２に示す形状の異形管を製造している。
【０００７】
この方法により、衝撃吸収特性に優れた特殊形状の異形管を簡便かつ低コストで製造することができるようになった。しかしながら、場合により、図４に示すような所望の形状とは異なった形状のものが作られることがある。このような変形品を補強用部材として用いようとすると、例えば図５に示すように本来の衝撃強度が得られず、低い衝撃で座屈を生じる場合がある。なお、図５は９８０Ｎ級の鋼管についての衝撃試験結果であり、上のラインが解析値で下のラインが実験値である。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、曲げ強度と吸収エネルギー特性に優れた特殊形状の異形管を、簡便かつ低コストで、しかも寸法精度良く安定的に製造する手段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】
【０００８】
本発明の自動車構造部材用異形管の製造方法は、その目的を達成するため、円形管から、横断面の外郭がほぼ台形状を示し、台形の短辺部に内向きの湾曲縁辺部が相対向して形成されるとともに、該湾曲縁辺部から連続して延びた袋部が台形内にその長辺部に対向して形成された異形管をロール成形する際、円形管を、中央に平坦部を有しその両側に互いに対称な窪みを有する曲面からなる上面と、当該上面に連続的につながり一定の曲率を持つ凸曲面からなる下面とからなる断面にロール成形する第一工程と、前記第一工程で形成された下面を支えつつ前記上面の中央平坦部に円盤状ロールを当てて前記上面を管の内側に窪ませるようにロール成形する第二工程と、中央が窪み樋状に湾曲した断面の両側にロールを当て樋状開口部を狭めて管外径を小さくロール成形する第三工程と、上ロールで上部を支えつつ左右テーパーロールを用いて左右辺部を側方から内側に押し込むとともに下ロールで底辺部を押し上げて異形台形管の底辺及び斜辺をロール成形する第四工程からなることを特徴とする。
【０００９】
第一工程では、上面と下面の曲面長さを、異形台形管の湾曲縁辺部及び袋部の周方向長さと、台形部の短辺部を除く周方向長さにほぼ適合するようにロール成形することが好ましい。
第四の工程の前に、台形部の斜辺相当部の傾斜角を少しずつ小さくするようにロール成形しても良い。
【００１０】
本発明の自動車構造部材用異形管の製造装置は、素管の円周方向に配置された、中央に平坦底部を有しその両側に互いに対称な凸曲面を有する凹部をもつ凹型上ロールと一定の曲率の凹部をもつ凹型下ロールからなる第一成形スタンドと、異形台形管の底辺長さと同程度若しくは広い幅の下ロール、該下ロールの上部両側に配置された低部径よりも高部径の方が小さいテーパーロール、及び下ロールの上方中央位置に配置された円盤状の上ロールからなる第二成形スタンドと、第二成形スタンドの下ロールと同程度の幅の下ロール、該下ロールの上部両側に配置された曲率半径の大きい凹型ロールからなるサイドロール、及び第二成形スタンドの上ロールよりも幅の広い上ロールからなる第三成形スタンドと、第三成形スタンドの下ロールと同程度の幅の下ロール、該下ロールの上部両側に配置された低部径よりも高部径の方が大きいテーパーロール、及び第三成形スタンドの上ロールよりも狭い幅の上ロールからなる第四成形スタンドを備えていることを特徴とする。
【００１１】
第三成形スタンドと第四成形スタンドの間に、第三成形スタンドの下ロールと同程度の幅の下ロール、該下ロールの上部両側に配置された低部径よりも高部径の方が大きいサイドロールであって第四成形スタンドサイドロールの高部径よりも小さい高部径を有するサイドロール、第三成形スタンド上ロールと同程度もしくは狭く第四成形スタンド上ロールよりも広い幅の上ロールとからなる付加成形スタンドを介在させても良い。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、第一工程で中央に平坦部を有しその両側に互いに対称な窪みを有する曲面からなる上面を形成し、第二工程で前記上面の中央平坦部に円盤状ロールを当てて上面を管の内側に窪ませるようにロール成形した。このため、第二工程で中央平坦部を含む中間成形管上面が内側に押し込まれるときに、当該中央平坦部がずれることなく内側に押し込まれるとともに、前記中央平坦部の両側に形成された窪みが異形台形管の湾曲縁辺部及び袋部の断面線長の位置決めとなり、当該湾曲縁辺部から袋部にかけての変形を容易にし、形状くずれを抑制することになる。したがって、横断面の外郭がほぼ台形状の異形管を形状くずれさせることなく製造できる。
形状くずれのない異形管が得られるので、衝撃を受けても低荷重で座屈することなく、衝撃吸収エネルギーの高い自動車用構造部材として使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明者等は、特許文献４で提案した方法及び装置で自動車構造部材用異形管を製造する際に、場合により形状が変形する原因について種々検討した。
その結果、次のような推論が得られた。
すなわち、特許文献４で提案した装置でロール成形しようとしたとき、円形管は、第一工程で、異形台形管の湾曲縁辺部および袋部の周方向長さと、台形部の短辺部を除く周方向長さにほぼ適合するように円弧の半径ならびに角度を設定した大小２種類の凸曲面よりなる断面にロール成形されている。このため、第二工程で前記２種類の凸曲面の内の曲率半径の大きい面の中央表面から円盤状上ロールを当て前記曲率半径の大きい面を管の内側に窪ませるようにロール成形しようとするとき、円盤状上ロールと被成形材である楕円管とは点接触の関係にある（図６の（ａ）参照）ため、楕円管は下ロールの凹部曲面に沿って円周方向に滑って横方向にずれ易くなる（図６の（ｂ））。この状態で円盤状上ロールによる成形が進行すると、図６（ｃ）にみられるようにずれた位置での変形が起こることになって、結果的に図４に示すような所望の形状とは異なった形状のものが製造されることになる。
【００１４】
そこで、本発明では、第一工程で得られた中間成形管の上面を管の内側に窪ませるようにロール成形しようとするとき、上ロールと被成形中間成形管との接触を点接触ではなく線接触とすることにより、中間成形管の下ロール凹部曲面に沿ってのずれを抑制した。さらに、面接触した中央部を挟むようにその両側に対称な窪みを予め設けることにより、当該窪みが異形台形管の湾曲縁辺部及び袋部の断面線長の位置決めとなり、中間成形管上面を管の内側に窪ませる際の変形を容易にし、形状くずれを抑制した。その結果、次工程のロール成形と相俟って、製品形状に優れた異形管を得ることができた。
以下にその詳細を説明する。
【００１５】
まず本発明で使用される成形スタンドについて、図７，８を参考にしながら、使用するロール形状等を詳細に説明する。
本発明の自動車構造部材用異形管の製造装置は、基本的には、素管の円周方向に配置された、第一成形スタンド，第二成形スタンド，第三成形スタンド及び第四成形スタンドを備えている。第四成形スタンドの前に付加スタンドを追加しても良い。
第一成形スタンド（図８（ａ））は、中央に平坦部１３を有しその両側に互いに対称な凸曲面を有する凹部１４をもつ凹型上ロール１１と一定の曲率の凹部をもつ凹型下ロール１２からなる構成されている。
外径５０〜５５ｍｍ程度の鋼管を素材とし、底辺が３０〜３５ｍｍで高さが同じく３０〜３５ｍｍ程度の断面略台形の異形管を製造しようとするとき、第一成形スタンドの凹型上ロール１１の中央平坦部１３としては、幅は５〜１５ｍｍ程度とすることが好ましい。そして、図８（ａ）中の各部位の角度θ1，θ2，θ3，θ4としたとき、角度θ1をθ2，θ3，θ4の何れよりも大きくすることが好ましい。
【００１６】
第二成形スタンドは、異形台形管の底辺長さと同程度若しくは広い幅の下ロール２２、該下ロールの上部両側に配置された低部径よりも高部径の方が小さいテーパーロール２３、及び下ロールの上方中央位置に配置された円盤状の上ロール２１から構成されている。
下ロール２２としては、第一スタンドで用いた凹型下ロール１２よりも曲率の大きい凹型ロールが使用される。平坦な平ロールでも良い。また、ロール幅は、テーパーロール２３との隙間に成形材が流れ込むのを防止するため、異形台形管の底辺長さよりも広くすることが好ましい。両側に配置されたテーパーロール２３は、テーパー角度が６０度程度になるように低部径よりも高部径の方を小さいくしたものが好ましい。円盤状上ロール２１の平坦幅は、前記第一成形スタンドの凹型上ロールの中央平坦部幅１３よりも広くすることが好ましい。
【００１７】
第三成形スタンドは、前記第二成形スタンドの下ロールと同程度の幅の下ロール３２、当該下ロールの上部両側に配置された曲率半径の大きい凹型ロールからなるサイドロール３３、及び前記第二成形スタンドの上ロール２１よりも幅の広い上ロール３１からなる構成されている。
当該スタンドの下ロール３２にも、第一スタンドで用いた凹型下ロール１２よりも曲率の大きい凹型ロールが使用される。平坦な平ロールでも良い。サイドロール３３として使用する凹型ロールの曲率は、第一スタンドで用いた凹型下ロール１２よりも大きくし、上下対称の曲面を持つものが好ましい。このようなサイドロールを使用することにより、断面略方形の中間異形管が得られる。
【００１８】
第四成形スタンドは、前記第三成形スタンドの下ロール３２と同程度の幅の下ロール４２、当該下ロールの上部両側に配置された低部径よりも高部径の方が大きいテーパーロール４３、及び第三成形スタンドの上ロール３１よりも狭い幅の上ロール４１から構成されている。
両側に配置されたテーパーロールとしては、製造する断面略台形の斜辺傾斜角を７５度程度とするとき、異形管の弾性復元を考慮するとテーパー角度が１１０度程度になるように低部径よりも高部径の方を大きくしたものが好ましい。
【００１９】
第三成形スタンドと第四成形スタンドの間に、基本的には第四スタンドと同じ構成の付加成形スタンドを介在させても良い。
付加成形スタンドは、製造する断面略台形の斜辺傾斜角を序々に小さくするために配置するものであるから、配置されたテーパーロールとしては、テーパー角度が９０度と１１０度の中間になるように、低部径よりも高部径の方を大きく設定したものが好ましい。
【００２０】
次に、上記した異形管の製造装置を使用して、ロール成形する態様について説明する。
第一の成形工程にあっては、素管Ｍを、中央に平坦底部を有しその両側に互いに対称な凸曲面を有する凹部をもつ凹型上ロールと一定の曲率の凹部をもつ凹型下ロールからなる構成された成形スタンドを通す。この段階で、素管Ｍは、中央に平坦部を有しその両側に互いに対称な窪みを有する曲面からなる上面と、当該上面に連続的につながり一定の曲率を持つ凸曲面からなる下面とからなる断面にロール成形される。
【００２１】
次に第二の成形工程にあっては、素管Ｍは、異形台形管の底辺長さと同程度若しくは広い幅の下ロールと、この下ロールの上部両側に配置された低部径よりも高部径の方が小さいテーパーロール、及び下ロールの上方中央位置に配置された円盤状の上ロールからなる成形スタンド間を、第一の成形工程で形成された中央平坦部に前記円盤状の上ロールを押付けるように通す。この際、素管Ｍの中央平坦部に円盤状上ロールの平坦面が線接触するために両者は相対的にずれ難くなる。しかも、中央平坦部の両側に窪みが形成されているので、この窪みが異形台形管の湾曲縁辺部及び袋部の断面線長の位置決めとなり、管を内側に窪ませる際の変形を容易にし、形状くずれを抑制するため、中央平坦部を左右が対称となるように窪み樋状に湾曲した断面横長の形状品が安定して得られる。
【００２２】
第二の成形工程で得られた成形品は横長形状に成形されている。そこで、横幅を小さくすることが必要になる。第三の成形工程においては、前記第二工程で下ロールとして使用したロールと同程度の幅の下ロールと、この下ロールの上部両側に配置された曲率半径の大きい凹型ロールからなるサイドロールと、前記第二工程で使用した上ロールよりも幅の広い上ロールとからなる成形スタンド間を通し、樋状開口部を狭めるとともに、素管Ｍを略方形に成形する。
【００２３】
最後の第四の成形工程として、前記第三工程で用いた下ロールと同程度の幅の下ロールと、この下ロールの上部両側に配置された低部径よりも高部径の方が大きいテーパーロールと、前記第三工程の上ロールよりも狭い幅の上ロールから構成されている成形スタンド間を通して、断面台形の底辺及び上辺を支えつつ、左右斜辺の上部を側方から内側に押し込んで断面台形を形作る。上ロールで上辺を支えつつ、斜辺の上部が押圧される形態となるので、内部が膨らんだ袋部を有するほぼ台形外郭の断面形状が形作られる。
【００２４】
第三の成形工程と第四の成形工程の間に、第四の成形工程で用いた成形スタンドと同タイプで、テーパーロールの高部径が第四の成形スタンドのテーパーロールよりも小さいテーパーロールを配置した付加成形しスタンド間を通して、断面台形の斜辺部を序々に傾けるようにするとロール成形しやすくなる。
【実施例】
【００２５】
肉厚１．００ｍｍ，降伏点９００Ｎ／ｍｍ2，引張強さ９８０Ｎ／ｍｍ2，全伸び２０％の冷間圧延材をベースとして外径５４．０ｍｍの円形管を高周波溶接法で造管し、連続的に本発明法に従ってロール成形した。
第一工程では、異形台形管の湾曲縁辺部及び袋部の周方向長さと、台形部の短辺部を除く周方向長さとほぼ適合するような凹型ロールを上下に用いた。すなわち、凹型上ロールは図８（ａ）に示す各角度を、θ1＝１４５度，θ2＝９５度，θ3＝１２０度，θ4＝１１０度とした。また凹型上ロールの中央平坦部１３の断面長さを５ｍｍとした。さらに、凹型下ロールの曲率半径は、ロール中央部３０ｍｍの範囲を７０ｍｍ，ロール左右部１７ｍｍの範囲を５０ｍｍとした。
【００２６】
第二工程では、幅１５ｍｍの上ロールと、曲率半径１２０ｍｍで幅５０ｍｍの凹型下ロール、及び上端径が１２０ｍｍ，下端径が１４５ｍｍで高さが３２ｍｍのサイドロールを用いて、第一工程品の断面上半分が凹形状になるようにロール成形した。
第三工程では、平坦幅が３０ｍｍの平型ロールを上ロールとし、曲率半径１００ｍｍで幅３２ｍｍの凹型ロールを下ロールとし、かつ曲率半径１５０ｍｍの凹型ロールをサイドロールとして、第二工程品を上下で支えつつ、断面下半分を左右から上方向に押し上げることで、異形台形の袋部分及び異形台形の辺部分の粗形状を成形した。
【００２７】
次に、付加工程では、平坦幅が３０ｍｍの平型ロールを上ロールに、曲率半径１２０ｍｍで幅４０ｍｍの凹型ロールを下ロールに、かつ上端径１３５ｍｍ，下端径１３０ｍｍで高さが３２ｍｍのテーパーロールをサイドロールに使用した。
その後、第四工程として、上端径が１４５ｍｍ，下端径が１２０ｍｍで高さが３２ｍｍのテーパーロールをサイドロールとし、平坦幅が２０ｍｍの平型ロールを上ロールに、曲率半径３００ｍｍで幅が４０ｍｍの凹型ロールを下ロールに使用して、異形台形の斜辺部分を内側に押圧しつつ底辺部分を押し上げ、断面異形台形を形作った。
【００２８】
比較のために、同じ材質、寸法の電縫鋼管を、特許文献４で紹介している方法を用いて異形管にロール成形した。
すなわち、第一工程では、異形台形管の湾曲縁辺部および袋部の周方向長さと、台形部の短辺部を除く周方向長さとほぼ適合するように、上部の円周方向長さが７０ｍｍ，曲率半径１５０ｍｍの凹型の上ロールと、下部の円周方向長さが９９．４ｍｍ，曲率半径４０ｍｍの凹型の下ロールを用いて、円弧を２つ上下に繋げた扁平な断面形状に成形した。
【００２９】
第二工程では、曲率半径５０ｍｍの凸型上ロールと、曲率半径１５０ｍｍの凹型下ロールを用いて、第一工程品の断面上半分が凹形状になるようにロール成形した。
第三工程では、平坦幅が１０ｍｍの平型ロールを上ロールに、曲率半径３０ｍｍで幅が８ｍｍの凹型ロールを下ロールにして、曲率半径１５０ｍｍの凹型ロールをサイドロールとして使用して、第二工程品を上下で支えつつ、断面下半分を左右から上方向に押し上げることで、異形台形の袋部分および異形台形の辺部分の粗形状を成形した。
【００３０】
次に、付加工程では、平坦幅が１０ｍｍの平型ロールを上ロールに、曲率半径３０ｍｍで幅が８ｍｍの凹型ロールを下ロールとして使用し、さらに曲率半径１５０ｍｍの凹型ロールをサイドロールとして使用して異形台形の辺部分を粗成形した。
その後、第四工程として、上端部の径が１４５ｍｍ，下端部の径が１２０ｍｍで高さが３２ｍｍのテーパーロールをサイドロールとし、平坦幅が７ｍｍの平型ロールを上ロールに、曲率半径３００ｍｍで幅が４０ｍｍの凹型ロールを下ロールに使用して、異形台形の斜辺部分を内側に押圧しつつ底辺部分を押し上げ、断面異形台形を形作った。
【００３１】
両方法によりロール成形した断面異形台形の異形管について、その断面形状を観察・計測し、図９に示すような各寸法の目標値と対比した。なお、目標値は、設計上の目標寸法である。
その計測結果を表１に示す。
同結果からもわかるように、本発明法を適用すると、特に第一工程において中央に平坦部を有しその両側に互いに対称な窪みを有する曲面からなる上面を形成したために、第二工程での横ズレが防止されるとともに内方への折れ曲がりが容易になって、最終的に寸法精度の優れた断面異形台形形状が得られている。これに対して、第一工程で対策を講じなかった比較例の方法を適用したものにあっては、目標形状と比べて形状くずれしたものしか得られていない。
設計通りの形状品が安定して得られるために、目標通りの衝撃吸収エネルギー特性を有する自動車用構造部材として好適な異形管が提供できることになる。
【００３２】
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【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来の自動車用構造部材の断面形状を説明する図
【図２】本発明の自動車用構造部材の断面形状を説明する図
【図３】円形管を異形台形管に変形していく過程の断面形状を説明する図
【図４】形成されやすい変形異形管の断面形状を説明する図
【図５】正常品と変形品の曲げ加工強度の違いを示す変位量−荷重曲線
【図６】上ロールと被加工素管の接触形態を説明する図
【図７】円形管を異形台形管に変形する工程のロール配置を説明する図
【図８】円形管を異形台形管に変形する各工程のロール形状を説明する断面図
【図９】異形台形管の断面寸法測定部位を示す図
【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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