(57)【要約】【課題】曲げ部において他の構造材と結合する際に隙間管理が不要となって結合が容易になり、かつ鋼板の溶断により製造する場合に比較して材料の歩留まりを改善することができる構造材を提供する。【解決手段】タイビーム１１は、断面四角形状の金属製棒材１２の両端部に曲げ部１３が設けられている。曲げ部１３は、内側に膨出部１３ａを有するとともに、一方の平面部にも膨出部１３ｂを有する。また、他方の平面部は膨出していない平坦面である平坦部１３ｃとなっている。タイビーム１１は平鋼の曲げ加工により製造される。曲げ加工は、曲げ加工を行う際に曲げ部１３の内側及び曲げ部１３の一方の平面部への材料の膨出を許容する状態で行われる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面四角形状の金属製棒材に曲げ部が設けられ、前記曲げ部の内側と、前記曲げ部の一方の平面部に膨出部を有し、他方の平面部は膨出していない平坦面である構造材。
【請求項２】
前記曲げ部は、前記金属製棒材の両端に設けられるとともに、前記金属製棒材の直線部に対して同じ側に屈曲するように形成されている請求項１に記載の構造材。
【請求項３】
前記構造材は、フォークリフトにおけるアウタマストのタイビームである請求項１又は請求項２に記載の構造材。
【請求項４】
断面四角形状の金属製棒材に曲げ部を有する構造材の製造方法であって、前記金属製棒材の曲げ加工が行われた際に前記曲げ部の曲率中心が上側となるように前記金属製棒材を下型上に載置した状態で、前記曲げ部の湾曲形状に対応する曲率を有し、かつ前記金属製棒材に当接して金属製棒材の上型側への移動を規制する規制部を備えた上型で前記金属製棒材を押圧して金属製棒材に曲げ加工を施し、曲げ加工を行う際に前記曲げ部の内側及び前記曲げ部の一方の平面部への前記金属製棒材の膨出を許容するとともに、前記曲げ部の他方の平面部への前記膨出を規制する状態で曲げ加工を行う構造材の製造方法。
【請求項５】
前記上型は、前記曲げ加工の際に前記下型上に載置された前記金属製棒材の第１の側面における膨出を規制する規制面と、前記規制面と対向する側に設けられて前記規制面との距離が前記下型に近い側ほど長くなるように形成された膨出許容面と、前記規制面及び膨出許容面の端部に連続するように形成された前記規制部と、前記規制部に挟まれる位置に設けられるとともに前記曲げ加工の際に前記曲げ部の内側への膨出を許容する膨出許容部とを備えている請求項４に記載の構造材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造材及びその製造方法に係り、詳しくは曲げ部を有するとともにその曲げ部の一部において他の構造材と溶接等により結合されて使用される構造材、例えば、フォークリフトにおけるアウタマストのタイビームに好適な構造材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォークリフトにおけるアウタマスト構造は、図６に示すように、車体前部に装備される断面コ字状の左右一対のアウタマスト３１がタイビーム３２で連結されている。タイビーム３２は両端に曲げ部３３が設けられ、曲げ部３３より先端側においてアウタマスト３１の上端部側壁及び後壁に溶接により結合されている。また、アウタマスト３１にはチェーンアンカプレート３４の基端部がアウタマスト３１の側壁に溶接結合されている。そして、チェーンアンカプレート３４の補強のために、チェーンアンカプレート３４とタイビーム３２とが連結ブラケット３５にて溶接結合されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
従来、前記フォークリフトのタイビーム３２は、タイビーム３２の厚さと同じ厚さの鋼板から溶断により形成されていた。しかし、鋼板から溶断によりタイビーム３２を形成する方法では、タイビーム３２を形成する際の歩留まりが悪いという問題がある。
【特許文献１】特開２００４−２１０５００号公報（明細書の段落［０００２］、図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
鋼板からタイビーム３２を形成する際の歩留まりが悪い点を改善する方法として、本願出願人は平鋼の曲げ加工によりタイビーム３２を製造することを考え、また、実施している。しかし、一般的な曲げ加工によって平鋼の曲げ加工を行うことによりタイビーム３２を製造すると、図７に示すように、タイビーム３２の曲げ部３３の上面及び下面に膨出部３３ａが生じる。そのため、タイビーム３２の曲げ部３３と連結ブラケット３５の上端部とを溶接で結合する際に、隙間の管理が難しいという問題がある。
【０００５】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その第１の目的は、曲げ部において他の構造材と結合する際に、隙間管理が不要となって結合が容易になり、かつ鋼板の溶断により製造する場合に比較して材料の歩留まりを改善することができる構造材を提供することにある。また、第２の目的は、鋼板の溶断により製造する場合に比較して材料の歩留まりを改善することができる構造材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記第１の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、断面四角形状の金属製棒材に曲げ部が設けられ、前記曲げ部の内側と、前記曲げ部の一方の平面部に膨出部を有し、他方の平面部は膨出していない平坦面である。金属製棒材の材質は鋼が好ましいが要求される強度によっては鋼以外の材質であっても差し支えない。「曲げ部の平面部」とは、曲げ部において、曲げ部の曲率中心軸と直交する平面と平行な面を意味する。
【０００７】
この発明の構造材は、曲げ部における膨出部の無い側、即ち平坦面に他の構造材が当接する状態で、溶接等によって他の構造材と結合されて使用される。単純な曲げ方法で曲げ加工された構造材では曲げ部における両平面部に膨出部が存在するため、溶接等により他の構造材と結合する際に、当接箇所の隙間の管理が難しい。しかし、この発明の構造材は、曲げ部の他方の平面部には膨出部が無く平坦面のため、その平坦面が他の構造材と当接する状態で結合することにより、隙間管理が不要となって結合が容易になる。また、鋼板の溶断により製造する場合に比較して材料の歩留まりを改善することができる。
【０００８】
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、前記曲げ部は、前記金属製棒材の両端に設けられるとともに、前記金属製棒材の直線部に対して同じ側に屈曲するように形成されている。この発明では、曲げ部を曲げ加工で形成するように製造した場合、鋼板の溶断により製造する場合に比較して材料の歩留まりをより改善することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記構造材は、フォークリフトにおけるアウタマストのタイビームである。この発明のタイビームは、膨出部が無い平面部、即ち平坦面が下側となるようにアウタマストに溶接で結合され、前記平坦面が、チェーンアンカプレートの補強のために、チェーンアンカプレートとタイビームとの間に結合される連結ブラケットに溶接結合される。その際、隙間管理が不要になって溶接が容易になる。また、曲げ部を曲げ加工で形成するように製造した場合、鋼板の溶断により製造する場合に比較して材料の歩留まりを改善することができる。
【００１０】
前記第２の目的を達成するため、請求項４に記載の発明は、断面四角形状の金属製棒材に曲げ部を有する構造材の製造方法である。前記金属製棒材の曲げ加工が行われた際に前記曲げ部の曲率中心が上側となるように前記金属製棒材を下型上に載置する。そして、前記曲げ部の湾曲形状に対応する曲率を有し、かつ前記金属製棒材に当接して金属製棒材の上型側への移動を規制する規制部を備えた上型で前記金属製棒材を押圧して金属製棒材に曲げ加工を施す。曲げ加工を行う際に前記曲げ部の内側及び前記曲げ部の一方の平面部への前記金属製棒材の膨出を許容するとともに前記曲げ部の他方の平面部への前記膨出を規制する状態で曲げ加工を行う。
【００１１】
この発明の製造方法では、金属製棒材の曲げ加工の際に、金属製棒材は曲げ部の内側への膨出と、曲げ部の一方の平面部側への膨出とが許容される状態で上型により押圧される。従って、従来の曲げ加工と異なり、曲げ加工が完了した状態で曲げ部の他方の平面部には膨出部が実質的に形成されない。「実質的に形成されない」とは、顕微鏡などの観察では膨出部の存在が認められても、他の構造材と当接した状態で結合する際に隙間管理の必要がない状態であることを意味する。また、曲げ部を有する構造材を鋼板の溶断により製造する場合に比較して材料の歩留まりを改善することができる。
【００１２】
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、前記上型は、前記曲げ加工の際に前記下型上に載置された前記金属製棒材の第１の側面の膨出を規制する規制面と、前記規制面と対向する側に設けられて前記規制面との距離が前記下型に近い側ほど長くなるように形成された膨出許容面と、前記規制面及び膨出許容面の端部に連続するように形成された前記規制部と、前記規制部に挟まれる位置に設けられるとともに前記曲げ加工の際に前記曲げ部の内側への膨出を許容する膨出許容部とを備えている。
【００１３】
この発明では、金属製棒材は第１の側面（請求項４の他方の平面部に相当）が上型の規制面に当接する状態で曲げ加工されるため当該側面の膨出が阻止され、規制面と対向する側面と反対側の側面で膨出が生じる。また、金属製棒材は膨出許容部を挟んで両側に存在するように上型に設けられた規制部に押圧される状態で曲げ加工が施されるため、金属製棒材に曲げ力が偏らずに作用するとともに、曲げ部の内側への膨出が円滑に行われる。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１〜請求項３に記載の発明によれば、曲げ部において他の構造材と結合する際に隙間管理が不要となって結合が容易になり、かつ鋼板の溶断により製造する場合に比較して材料の歩留まりを改善することができる。また、請求項４及び請求項５に記載の発明によれば、鋼板の溶断により製造する場合に比較して材料の歩留まりを改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明をフォークリフトにおけるアウタマストのタイビームに具体化した一実施形態を図１〜図４に従って説明する。図１（ａ）はタイビームの模式平面図、（ｂ）は部分正面図である。図２（ａ）は曲げ加工を行う金型と金属製棒材との関係を示す模式正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における模式断面図、図３（ａ）は曲げ加工が行われた状態の金型と金属製棒材との関係を示す模式正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における模式断面図である。図４は従来技術の上型を示す模式断面図である。
【００１６】
図１（ａ）に示すように、構造材としてのタイビーム１１は、断面四角形状の金属製棒材１２の両端部に曲げ部１３が設けられている。曲げ部１３には吊り孔１４が形成されている。タイビーム１１の両曲げ部１３より先端内側には、アウタマストと結合する際の係合凹部１５が設けられている。金属製棒材１２として平鋼が使用されている。
【００１７】
図１（ａ）に示すように、曲げ部１３は、内側に膨出部１３ａを有する。図１（ｂ）に示すように、曲げ部１３は、一方の平面部（アウタマストに結合された状態で上側になる部分）にも膨出部１３ｂを有する。また、他方の平面部は膨出していない平坦面である平坦部１３ｃとなっている。なお、図１（ａ），（ｂ）では分かり易くするため、膨出部１３ａ，１３ｂが誇張して表されている。
【００１８】
次に前記のように構成されたタイビーム１１の製造方法を説明する。タイビーム１１は平鋼の曲げ加工により形成される。図２（ａ），（ｂ）及び図３（ａ），（ｂ）に示すように、曲げ加工に使用される下型（ダイ）２１は、一般にヤゲン曲げと呼ばれるＶ曲げに使用される金型と同様な金型が使用される。下型２１はＶ溝２１ａを有し、材料載置部２２の上面には金属製棒材である材料２０の幅方向への移動を規制する規制溝２２ａがＶ溝２１ａと直交する方向に延びるように設けられている。材料２０は規制溝２２ａに一部が係合する状態で材料載置部２２上に載置される。
【００１９】
図２（ａ）及び図３（ａ）に示すように、上型２３は、正面形状として先端（下端）が下型２１のＶ溝２１ａに対応する形状に形成されている。図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、上型２３は、曲げ加工時に曲げ加工された材料２０が幅方向、即ち図２（ａ）及び図３（ａ）の紙面と垂直方向に移動するのを規制して材料２０の上部側を収容する溝２４を備えている。溝２４の深さは、曲げ部と対応する箇所の材料２０の側面ほぼ全体を覆う深さに形成されている。溝２４は、曲げ加工時に下型２１上に載置された材料２０の一方の側面の膨出を規制する規制面２４ａと、規制面２４ａと対向する側に設けられて規制面２４ａとの距離が下型２１に近い側ほど長くなるように形成された膨出許容面２４ｂを有する。規制面２４ａは水平面に対して垂直な平面で形成され、膨出許容面２４ｂは鉛直面に対して傾斜する平面で形成されている。
【００２０】
規制面２４ａ及び膨出許容面２４ｂの上端部に連続するように、曲げ加工時に材料２０の上面に当接して材料２０の上型側への移動を規制する規制部２４ｃ，２４ｄが形成されている。規制部２４ｃ，２４ｄに挟まれる位置に、曲げ加工時に曲げ部の内側への膨出を許容する膨出許容部２４ｅが設けられている。
【００２１】
次に前記のように構成された下型２１及び上型２３を使用して材料２０に曲げ加工を行う際の作用を説明する。曲げ加工は片側ずつ行われる。
先ず、下型２１上に材料２０を載置する。材料２０としては、平鋼を所定長さに切断したものが使用される。
【００２２】
次に上型２３が下降され、下降に伴って材料２０の曲げ部中央となる部分の上側が、上型２３の溝２４内に相対的に進入する状態となる。そして、図２（ａ），（ｂ）に示すように、規制部２４ｃ，２４ｄが材料２０の上面に当接した状態から、さらに上型２３が下降を継続すると、材料２０の上面に規制部２４ｃ，２４ｄを介して上型２３から押圧力が作用して材料２０が曲げられる。そして、材料２０が曲げ角度９０度になるまで曲げられると、図３（ａ），（ｂ）に示す状態となり、上型２３の下降が終了する。
【００２３】
なお、曲げ加工が行われた後、吊り孔１４及び係合凹部１５の加工が行われる。
材料２０が曲げられる際には、材料２０の中立軸より外側には引張応力が作用し、中立軸より内側には圧縮応力が作用する。そして圧縮応力の作用により材料の一部が膨出しようとする。材料２０は第１の側面２０ａが規制面２４ａに接する状態で曲げられるため、規制面２４ａと接する第１の側面２０ａに膨出部が生じるのは規制される。しかし、材料２０の第２の側面２０ｂは、膨出許容面２４ｂと対向する状態で曲げられ、第２の側面２０ｂと膨出許容面２４ｂとの間には隙間が存在するため、第２の側面２０ｂには膨出部１３ｂが生じる。
【００２４】
また、材料２０には曲げ部の内側面２０ｃと対応する部分においても膨出しようとする力が作用する。従来技術では、上型２３として図４に示すように、膨出許容部が存在せず、材料２０の上面と対向する部分に凸部２５を有する構成のものが使用されているため、材料２０の内側面２０ｃに膨出部１３ａが生じるのが防止される。その結果、圧縮応力に起因する膨出部が規制面２４ａ側にも生じた。
【００２５】
しかし、この実施形態で使用される上型２３には、規制部２４ｃ，２４ｄに挟まれた状態で膨出許容部２４ｅが存在するため、材料２０には膨出許容部２４ｅと対向する部分、即ち曲げ部の内側に膨出部１３ａが生じることにより、材料２０の規制面２４ａと対応する部分に膨出部が生じることが回避される。
【００２６】
前記のようにして製造されたタイビーム１１は、曲げ部１３の平面部に生じた膨出部１３ｂが上側となる状態において、係合凹部１５がアウタマストと係合した状態で一対のアウタマスト間に溶接で結合される。そして、チェーンアンカプレート補強用の連結ブラケットに対して、膨出部１３ｂの生じていない曲げ部１３の平坦部１３ｃにおいて溶接結合される。
【００２７】
この実施形態では以下の効果を有する。
（１）タイビーム１１は、断面四角形状の金属製棒材１２の端部に曲げ部１３が設けられ、曲げ部１３の内側と、曲げ部１３の一方の平面部に膨出部１３ａ，１３ｂを有し、他方の平面部は膨出していない平坦部１３ｃである。従って、曲げ部１３における膨出部１３ｂの無い側の面の平坦部１３ｃに、チェーンアンカプレート補強用の連結ブラケットが当接する状態で、溶接等によって他の構造材と結合されて使用されることにより、結合する際に隙間管理が不要となって結合が容易になる。また、鋼板の溶断により製造する場合に比較して材料２０の歩留まりを改善することができる。
【００２８】
（２）タイビーム１１を製造する際は、金属製棒材である材料２０を、曲げ加工が行われた際に曲げ部の曲率中心が上側となるように、下型２１上に載置する。そして、曲げ部の湾曲形状に対応する曲率を有し、かつ材料２０に当接して材料２０の上型側への移動を規制する規制部２４ｃ，２４ｄを備えた上型２３で材料２０を押圧して材料２０に曲げ加工を施す。曲げ加工を行う際に曲げ部の内側及び曲げ部の一方の平面部への材料２０の材質の膨出を許容する状態で曲げ加工を行う。従って、従来の曲げ加工と異なり、曲げ加工が完了した状態で曲げ部１３の他方の平面部である平坦部１３ｃには膨出部が実質的に形成されない。
【００２９】
（３）上型２３は、曲げ加工の際に下型２１上に載置された材料２０の第１の側面２０ａの膨出を規制する規制面２４ａと、規制面２４ａと対向する側に設けられて規制面２４ａとの距離が下型２１に近い側ほど長くなるように形成された膨出許容面２４ｂを備えている。規制面２４ａ及び膨出許容面２４ｂの端部に連続するように形成された規制部２４ｃ，２４ｄと、規制部２４ｃ，２４ｄに挟まれる位置に設けられるとともに曲げ加工の際に曲げ部１３の内側への膨出を許容する膨出許容部２４ｅとを備えている。従って、材料２０は第１の側面２０ａが上型の規制面２４ａに当接する状態で曲げ加工されるため第１の側面２０ａの膨出が阻止され、規制面２４ａと対向する側面と反対側の側面、即ち第２の側面２０ｂで膨出が生じる。また、金属製棒材１２は膨出許容部２４ｅを挟んで両側に存在するように上型に設けられた規制部２４ｃ，２４ｄに押圧される状態で曲げ加工が施されるため、金属製棒材１２に曲げ力が偏らずに作用するとともに、曲げ部１３の内側への膨出が円滑に行われる。
【００３０】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように構成してもよい。
○  上型２３は、曲げ加工の際に下型２１上に載置された断面四角形状の材料２０の第１の側面２０ａの膨出を規制する規制面２４ａと、材料２０に当接して材料２０の上型２３側への移動を規制する規制部と、曲げ加工の際に曲げ部の内側への膨出を許容する膨出許容部２４ｅとを備えていればよい。従って、上型２３に設けられる溝２４の形状は、前記実施形態の形状に限らない。例えば、水平面からなる規制部２４ｃ，２４ｄに代えて、図５（ａ）に示すように、膨出許容部２４ｅの断面形状を下端の幅が最大で、かつ材料２０の幅と同じで、上側ほど幅が狭くなるほぼ台形状としてもよい。
【００３１】
○  材料２０に当接して材料２０の上型２３側への移動を規制する規制部は、規制面２４ａ側及び膨出許容面２４ｂ側の一方の側にのみ存在してもよい。例えば、図５（ｂ）に示すように、膨出許容部２４ｅの断面形状を、規制面２４ａに連続する面は規制面２４ａと同一平面上で鉛直に延び、膨出許容面２４ｂに連続する面は膨出許容面２４ｂより鉛直面との成す角度が大きな斜面となる台形状に形成してもよい。また、図５（ｃ）に示すように、膨出許容部２４ｅの断面形状を、規制面２４ａに連続する面は規制面２４ａと同一平面上で鉛直に延び、膨出許容面２４ｂ側の水平面からなる規制部２４ｄに連続する鉛直面を有する矩形状に形成してもよい。これらの場合、いずれも膨出許容面２４ｂ側にのみ規制部２４ｄが存在する。
【００３２】
○  曲げ部１３を挟んで両側に存在する直線部の成す角度は、９０度に限らない。また、曲げ部１３を挟んで両側に存在する直線部の成す角度が９０度の場合でも下型２１のＶ溝２１ａの角度は９０度でなくてもよい。
【００３３】
○  下型２１のＶ溝２１ａの角度は、材料２０の曲げが完了した状態で、材料２０の曲げ部を挟んで両側に連続する直線部の一部と面接触する形状に限らない。即ち、Ｖ溝２１ａは材料２０の曲げを許容する空間の役割だけを果たす構成であってもよい。従って、Ｖ溝２１ａ以外の形状の溝を設けてもよい。
【００３４】
○  下型２１の材料載置部２２に規制溝２２ａに代えて、材料２０の幅と同じ間隔で規制凸部を設けたり、材料２０の片面にのみ当接して幅方向への移動を規制する規制部を設けてもよい。また、材料２０の幅方向への移動を規制する規制部を設けずに、材料載置部２２を平坦面としてもよい。
【００３５】
○  構造材はフォークリフトのタイビーム１１に限らず、曲げ部を有するとともにその曲げ部の一部において他の構造材と溶接等により結合されて使用される構造材であればよい。他の構造材との結合は溶接に限らず、ボルトを使用した結合であってもよい。
【００３６】
○  フォークリフトのタイビーム１１以外の構造材の場合、金属製棒材１２の両端に設けられる曲げ部１３は、金属製棒材１２の直線部に対して同じ側に屈曲するように形成される構造に限らず、直線部に対して反対側に屈曲するように形成される構造であってもよい。また、金属製棒材１２の両端に曲げ部１３を備えた形状に限らず、金属製棒材１２の一端側に曲げ部を備えた構造であってもよい。
【００３７】
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
（１）請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記金属製棒材は平鋼で構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】（ａ）はタイビームの模式平面図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大正面図。
【図２】（ａ）は曲げ加工を行う金型と金属製棒材との関係を示す模式正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における模式断面図。
【図３】（ａ）は曲げ加工が行われた状態の金型と金属製棒材との関係を示す模式正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における模式断面図。
【図４】従来技術の上型を示す模式断面図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は別の実施形態の上型を示す模式断面図。
【図６】従来技術のタイビーム構造を背面側から見た模式斜視図。
【図７】曲げ部における膨出状態を示すタイビームの部分模式正面図。
【符号の説明】
【００３９】
１１…タイビーム、１２…金属製棒材、１３…曲げ部、１３ａ，１３ｂ…膨出部、１３ｃ…平坦面としての平坦部、２０ａ…第１の側面、２１…下型、２３…上型、２４ａ…規制面、２４ｂ…膨出許容面、２４ｃ，２４ｄ…規制部、２４ｅ…膨出許容部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006327702.tif 000005
【図４】
2006327702.tif 000006
【図５】
2006327702.tif 000007
【図６】
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【図７】
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