(57)【要約】【課題】更に改良された管状部材の製造を可能にし、管状部材の製造をより多様なものとし、かつコスト削減および／または他の利点を実現することができる、管状部材の製造方法を提供する。【解決手段】異なる厚さおよび／または材料を有するサブブランク（２２、２４、２６）が接合線すなわち境界線（２８、３０）に沿って接合される。この接合線は、軸方向の構成要素および／または径方向の構成要素を有し得る。ブランクは、略平行なアーム（１２１、１２３）を有するＵ字形状構造体（１２０）に成形され、これらのアームは前記Ｕ字形状部材の軸方向位置により変化するような移動量で、互いに向かうよう過度に湾曲される。前記Ｕ字形状部材は、プレス成形加工されて、略管状部材（２２０）を成形することができる。前記略管状部材は、非円形断面を有し得る。接合線において、サブブランクの異なる厚さを起因とする段差が形成されうる。この段差は、外方向を向くようにプレス成形金型に配置され、これにより段差はプレス成形加工において縮小される。
2007501714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）厚さを有する第１のサブブランクと、異なる厚さを有する第２のサブブランクとを成形する工程と、
ｂ）前記第１のサブブランクと前記第２のサブブランクとを接合線に沿って接合し、前記第１および第２のサブブランク間の接合部における段差と、対向する一対の側縁部とを有する平らなブランクを形成する工程と、
ｃ）前記平らなブランクを、一対のプレス成形金型の間に、前記段差が外向きとなって当該金型へ向くように配置する工程と、
ｄ）前記一対の金型を合わせるようにプレスして前記平らなブランクを略管状部材に成形し、これにより接合部における前記段差を縮小させる工程と、
を備えた管状部材の製造方法。
【請求項２】
前記略管状部材は、その軸方向位置により断面が変化することを特徴とする請求項１に記載の管状部材の製造方法。
【請求項３】
前記接合線は、軸方向の構成要素を有することを特徴とする請求項１に記載の管状部材の製造方法。
【請求項４】
前記接合線は、径方向の構成要素を有することを特徴とする請求項１に記載の管状部材の製造方法。
【請求項５】
前記接合線は、軸方向の構成要素と径方向の構成要素との両方を有することを特徴とする請求項２に記載の管状部材の製造方法。
【請求項６】
ａ）第１のサブブランクと第２のサブブランクとを成形する工程と、
ｂ）前記第１のサブブランクと第２のサブブランクとを、軸方向の構成要素を有する接合線に沿って接合し、対向する一対の側縁部を有する平らなブランクを形成する工程と、
ｃ）前記平らなブランクの対向する一対の側縁部を接合して管状部材を成形する工程と、
を備えた管状部材の製造方法。
【請求項７】
前記管状部材は、その軸方向位置により断面が変化することを特徴とする請求項６に記載の管状部材の製造方法。
【請求項８】
前記第１のサブブランクと第２のサブブランクとは、厚さあるいは材料のいずれか一方において互いに異なることを特徴とする請求項６に記載の管状部材の製造方法。
【請求項９】
前記接合線は、更に径方向の構成要素を有することを特徴とする請求項６に記載の管状部材の製造方法。
【請求項１０】
前記平らなブランクを、一対の雌型の間でプレス成形する工程を更に備えたことを特徴とする請求項６に記載の管状部材の成形方法。
【請求項１１】
前記平らなブランクの対向する一対の側縁部を接合する工程は、摩擦攪拌溶接工程からなることを特徴とする請求項６に記載の管状部材の成形方法。
【請求項１２】
前記第１のサブブランクと第２のサブブランクとを接合する工程は、摩擦攪拌溶接工程からなることを特徴とする請求項１１に記載の管状部材の成形方法。
【請求項１３】
ａ）境界線に沿って第２の部分に隣接する第１の部分からなる平らなブランクを形成する工程であって、前記第１の部分の材料および厚さの少なくとも一方は、前記第２の部分の材料または厚さと異なり、前記境界線は軸方向の構成要素および径方向の構成要素の両方を有するような工程と、
ｂ）前記ブランクの対向する一対の側縁部を接合することにより、前記ブランクを管状部材に成形する工程と、
を備えた管状部材の製造方法。
【請求項１４】
前記ブランクを管状部材に成形する工程は、前記平らなブランクを略Ｕ字形状部材に成形する工程と、前記略Ｕ字形状部材をプレス成形して略管状部材にする工程とを有することを特徴とする請求項１３に記載の管状部材の製造方法。
【請求項１５】
前記略管状部材は、その軸方向位置により断面が変化することを特徴とする請求項１４に記載の管状部材の製造方法。
【請求項１６】
前記境界線は円弧形状からなることを特徴とする請求項１３に記載の管状部材の製造方法。
【請求項１７】
前記第１の部分の材料は前記第２の部分の材料と異なり、前記材料は前記平らなブランクの第１の部分に対して被覆加工あるいは処理加工を行うことにより異なるものされることを特徴とする請求項１３に記載の管状部材の製造方法。
【請求項１８】
前記ブランクの対向する一対の側縁部を接合する工程は、摩擦攪拌溶接工程からなることを特徴とする請求項１３に記載の管状部材の製造方法。
【請求項１９】
ａ）平らなブランクを形成する工程であって、前記平らなブランクは弾力的に元に戻る性質を有しており、この性質はその軸方向位置により変化するような工程と、
ｂ）前記ブランクの中央に軸力を加えて、それぞれが遠位端を有する２つの略平行なアームを有する略Ｕ字形状構造体を形成する工程と、
ｃ）前記アームの遠位端に力を加えて所定の移動量でアームを移動させる工程であって、前記移動量は前記略Ｕ字形状部材の軸方向位置により異なるような工程と、
を備えた管状部材の製造方法。
【請求項２０】
前記略Ｕ字形状部材をプレス成形して略管状部材にする工程を更に備えたことを特徴とする請求項１９に記載の管状部材の製造方法。
【請求項２１】
前記略管状部材は、その軸方向位置により断面が変化することを特徴とする請求項２０に記載の管状部材の製造方法。
【請求項２２】
前記平らなブランクを形成する工程は、厚さを有するサブブランクを異なる厚さを有する別のサブブランクに接合して、軸方向位置により厚さが変化するような平らなブランクを提供する工程からなることを特徴とする請求項１９に記載の管状部材の製造方法。
【請求項２３】
前記平らなブランクを形成する工程は、前記平らなブランクの一部分を所定の材料から製造し、前記平らなブランクの別の部分を異なる材料から製造する工程を含むことを特徴とする請求項１９に記載の管状部材の製造方法。
【請求項２４】
ａ）初期断面形状を有する略管状部材を成形する工程と、
ｂ）前記略管状部材を、一対の雌型の間にあるプレス成形金型内に配置する工程であって、前記一対の雌型は合わされたときに金型キャビティを画成し、この金型キャビティは前記初期断面形状とは異なる、実質的に円形ではない断面形状を有するような工程と、
ｃ）前記一対の雌型を合わせるように移動させ、前記管状部材が前記金型キャビティの形状を呈するようにする工程と、
を備えた管状部材の製造方法。
【請求項２５】
前記略管状部材を成形する工程は、平らなブランクを略Ｕ字形状部材に成形する工程と、前記略Ｕ字形状部材をプレス成形して略管状部材にする工程と、を有することを特徴とする請求項２４に記載の管状部材の製造方法。
【請求項２６】
前記異なる断面形状は、それぞれが異なる寸法を有する３以上の範囲により画成されることを特徴とする請求項２４に記載の管状部材の製造方法。
【請求項２７】
前記異なる断面形状は、互いに分離した少なくとも３つの範囲により画成されることを特徴とする請求項２４に記載の管状部材の製造方法。
【請求項２８】
前記少なくとも３つの範囲のうち、少なくとも２つは略同一の寸法を有することを特徴とする請求項２７に記載の管状部材の製造方法。
【請求項２９】
前記各３つの範囲により画成された断面形状の各部分は、断面の他の丸みをつけた部分により、または断面の略直線部分により、あるいは他の丸みをつけた部分および略直線部分の両方により、互いに隔てることができることを特徴とする請求項２７に記載の管状部材の製造方法。
【請求項３０】
ａ）略Ｕ字形状部材を成形する工程と、
ｂ）前記略Ｕ字形状部材を、一対の雌型の間にあるプレス成形金型内に配置する工程であって、前記一対の雌型は合わされたとき実質的に円形ではない断面形状を有する金型キャビティを画成するような工程と、
ｃ）前記一対の雌型を合わせるように移動させ、前記管状部材が前記金型キャビティの形状を呈するようにする工程と、
を備えた管状部材の製造方法。
【請求項３１】
前記断面形状は、それぞれが異なる寸法を有する３以上の範囲により画成されることを特徴とする請求項３０に記載の管状部材の製造方法。
【請求項３２】
前記断面形状は、互いに分離した少なくとも３つの範囲により画成されることを特徴とする請求項３０に記載の管状部材の製造方法。
【請求項３３】
前記少なくとも３つの範囲のうち、少なくとも２つは略同一の寸法を有することを特徴とする請求項３２に記載の管状部材の製造方法。
【請求項３４】
前記各３つの範囲により画成された断面形状の各部分は、断面の他の丸みをつけた部分により、または断面の略直線部分により、あるいは他の丸みをつけた部分および略直線部分の両方により、互いに隔てることができることを特徴とする請求項３２に記載の管状部材の製造方法。
【請求項３５】
ａ）第１のサブブランクと第２のサブブランクとを成形する工程と、
ｂ）前記第１のサブブランクと第２のサブブランクとを、円弧状の接合線に沿って接合し、対向する一対の側縁部を有する平らなブランクを形成する工程と、
ｃ）前記平らなブランクの対向する一対の側縁部を接合して管状部材を成形する工程と、
を備えた管状部材の製造方法。
【請求項３６】
前記管状部材は、その軸方向位置により断面が変化することを特徴とする請求項３５に記載の管状部材の製造方法。
【請求項３７】
前記第１のサブブランクと前記第２のサブブランクは、厚さあるいは材料のいずれか一方が互いに異なることを特徴とする請求項３５に記載の管状部材の製造方法。
【請求項３８】
前記平らなブランクを、一対の雌型の間でプレス成形する工程を更に備えたことを特徴とする請求項３５に記載の管状部材の製造方法。
【請求項３９】
前記第１のサブブランクと前記第２のサブブランクとを接合する工程は、溶接工程からなることを特徴とする請求項３５に記載の管状部材の製造方法。
【請求項４０】
前記溶接工程は、摩擦攪拌溶接工程からなることを特徴とする請求項３９に記載の管状部材の製造方法。
【請求項４１】
前記ブランクの対向する一対の側縁部を接合する工程は、摩擦攪拌溶接工程からなることを特徴とする請求項４０に記載の管状部材の製造方法。
【請求項４２】
ａ）平らなシート材料から第１のサブブランクを成形する工程と、
ｂ）異なる材料からなる平らなシート材料から第２のサブブランクを成形する工程と、
ｃ）前記第１のサブブランクと前記第２のサブブランクとを接合線に沿って接合し、対向する一対の側縁部を有する平らなブランクを形成する工程と、
ｄ）前記平らなブランクをプレス成形して略Ｕ字形状部材にする工程と、
ｅ）前記略Ｕ字形状部材をプレス成形して略管状部材にする工程と、
ｆ）前記略管状部材の対向する一対の側縁部を接合して管状部材に成形する工程と、
を備えた管状部材の製造方法。
【請求項４３】
前記管状部材は、その軸方向位置により断面が変化することを特徴とする請求項４２に記載の管状部材の製造方法。
【請求項４４】
前記第１および第２のサブブランクの接合工程は、溶接工程からなることを特徴とする請求項４２に記載の管状部材の製造方法。
【請求項４５】
前記対向する一対の側縁部の接合工程は、溶接工程からなることを特徴とする請求項４４に記載の管状部材の製造方法。
【請求項４６】
前記第１および第２のサブブランクの接合工程、ならびに対向する一対の側縁部の接合工程の少なくとも一方は、摩擦攪拌溶接工程からなることを特徴とする請求項４３に記載の管状部材の製造方法。
【請求項４７】
ａ）平らなシート材料から第１のサブブランクを成形する工程と、
ｂ）平らなシート材料から第２のサブブランクを成形する工程と、
ｃ）前記第１のサブブランクと前記第２のサブブランクとを接合線に沿って摩擦攪拌溶接し、対向する一対の側縁部を有する平らなブランクを形成する工程と、
ｄ）前記平らなブランクをプレス成形して略Ｕ字形状部材にする工程と、
ｅ）前記略Ｕ字形状部材をプレス成形して略管状部材にする工程と、
ｆ）前記略管状部材の対向する一対の側縁部を摩擦攪拌溶接して管状部材に成形する工程と、
を備えた管状部材の成形方法。
【請求項４８】
前記対向する一対の側縁部の摩擦攪拌溶接工程の間において、前記対向する一対の側縁部が接触状態を維持するように前記略Ｕ字形状部材を保持する工程を更に備えたことを特徴とする請求項４７に記載の管状部材の製造方法。
【請求項４９】
前記管状部材は、その軸方向位置により断面が変化することを特徴とする請求項４８に記載の管状部材の製造方法。
【請求項５０】
第２のサブブランクを成形する工程は、前記第１のサブブランクの材料の厚さとは異なる厚さを有する平らなシート材料から第２のサブブランクを成形する工程からなることを特徴とする請求項４７に記載の管状部材の製造方法。
【請求項５１】
前記対向する一対の側縁部を摩擦攪拌溶接する工程は、前記サブブランクの異なる厚さに対応するように溶接ピンの深さを調節する工程を有することを特徴とする請求項５０に記載の管状部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は管状部材の製造方法に関し、更に詳細には、プレス成形工程を含む方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
管状部材は、従来より、平らな材料に対して連続的な圧延成形を行い、円形断面を有する管状部材にすることにより製造されてきた。次いで、このような管状部材を、所望の長さの形材や管に切断することができる。これらの管状部材の成形後に、各種管形材を溶接することによって、軸方向位置により円形断面の直径が変化するような管状部材を提供する。
【０００３】
近年において、管状部材は種々のプレス成形方法を利用して成形されている。プレス成形方法の利用により、軸方向位置により円形断面が変化するような管状部材の製造における自由度を増すことが可能となっている。続いて、管状部材をハイドロフォーミング加工処理することにより、軸方向位置により円形断面が更に大きく変化するようにすることができる。しかし、更に改良された管状部材の製造を可能にし、管状部材の製造をより多様なものとし、かつコスト削減および／または他の利点を実現することができる、管状部材の製造方法が依然として望まれている。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の開示における一の態様によれば、管状部材の製造方法が提供される。本発明は、厚さを有する第１のサブブランクと、異なる厚さを有する第２のサブブランクとを成形する工程を含んでいる。前記第１のサブブランクと前記第２のサブブランクとは接合線に沿って接合され、前記第１および第２のサブブランク間の接合部における段差と、対向する一対の側縁部とを有する平らなブランクが形成される。前記平らなブランクは、一対のプレス成形金型の間に、前記段差が外向きとなって当該金型へ向くように配置される。前記一対の金型を合わせるようにプレスして前記平らなブランクを略管状部材に成形し、これにより接合部における前記段差を縮小させる。
【０００５】
本発明の開示の他の態様によれば、管状部材の製造方法が提供される。本発明は、第１のサブブランクと第２のサブブランクとを成形し、前記第１のサブブランクと第２のサブブランクとを、軸方向の構成要素を有する接合線に沿って接合し、対向する一対の側縁部を有する平らなブランクを形成する工程を含んでいる。前記平らなブランクの対向する一対の側縁部は接合されて管状部材を成形する。
【０００６】
本発明の開示の他の態様によれば、管状部材の製造方法が提供される。本発明は、境界線に沿って第２の部分に隣接する第１の部分からなる平らなブランクを形成する工程であって、前記第１の部分の材料および厚さの少なくとも一方は、前記第２の部分の材料または厚さと異なり、前記境界線は軸方向の構成要素および径方向の構成要素の両方を有するような工程を含んでいる。前記ブランクの対向する一対の側縁部を接合することにより、前記ブランクは管状部材に成形される。
【０００７】
本発明の開示の他の態様によれば、管状部材の製造方法が提供される。本発明は、平らなブランクを形成する工程であって、前記平らなブランクは弾力的に元に戻る性質を有しており、この性質はその軸方向位置により変化するような工程を含んでいる。前記ブランクの中央に軸力が加えられて、それぞれが遠位端を有する２つの略平行なアームを有する略Ｕ字形状構造体が形成される。前記アームの遠位端に別の力が加えられて所定の移動量でアームを移動させる。この際に、前記移動量は前記略Ｕ字形状部材の軸方向位置により変化するようになっている。
【０００８】
本発明の開示の他の態様によれば、管状部材の製造方法が提供される。本発明は、初期断面形状を有する略管状部材を成形する工程を含んでいる。前記略管状部材は、一対の雌型の間にあるプレス成形金型内に配置され、前記一対の雌型は合わされたとき金型キャビティを画成する。この際に、この金型キャビティは前記初期断面形状とは異なる、実質的に円形ではない断面形状を有している。前記一対の雌型を合わせるように移動させ、前記管状部材が前記金型キャビティの形状を呈するようにさせる。
【０００９】
本発明の開示の他の態様によれば、管状部材の製造方法が提供される。本発明は、略Ｕ字形状部材を成形し、前記略Ｕ字形状部材を、一対の雌型の間にあるプレス成形金型内に配置する工程であって、前記一対の雌型は合わされたとき実質的に円形ではない断面形状を有する金型キャビティを画成するような工程を含んでいる。前記一対の雌型を合わせるように移動させ、前記管状部材が前記金型キャビティの形状を呈するようにさせる。
【００１０】
本発明の開示の他の態様によれば、管状部材の製造方法が提供される。本発明は、第１のサブブランクと第２のサブブランクとを成形する工程と、前記第１のサブブランクと第２のサブブランクとを、円弧状の接合線に沿って接合し、対向する一対の側縁部を有する平らなブランクを形成する工程を含んでいる。前記平らなブランクの対向する一対の側縁部が接合されて管状部材が成形される。
【００１１】
本発明の開示の他の態様によれば、管状部材の製造方法が提供される。本発明は、平らなシート材料から第１のサブブランクを成形する工程と、異なる材料からなる平らなシート材料から第２のサブブランクを成形する工程を含んでいる。前記第１のサブブランクと前記第２のサブブランクとは接合線に沿って接合されて、対向する一対の側縁部を有する平らなブランクが形成される。前記平らなブランクはプレス成形されて略Ｕ字形状部材にされる。前記略Ｕ字形状部材はプレス成形されて略管状部材にされる。前記略管状部材の対向する一対の側縁部は接合されて管状部材に成形される。
【００１２】
本発明の開示の他の態様によれば、管状部材の製造方法が提供される。本発明は、平らなシート材料から第１のサブブランクを成形する工程と、平らなシート材料から第２のサブブランクを成形する工程を含んでいる。前記第１のサブブランクと前記第２のサブブランクとは接合線に沿って摩擦攪拌溶接され、対向する一対の側縁部を有する平らなブランクが形成される。前記平らなブランクはプレス成形されて略Ｕ字形状部材にされる。前記略Ｕ字形状部材はプレス成形されて略管状部材にされる。前記略管状部材の対向する一対の側縁部は摩擦攪拌溶接されて管状部材に成形される。
【００１３】
本発明の更なる適用領域は、以下の詳細な説明により明らかになるであろう。この詳細な説明および特定の例は、本発明の好適な実施の形態を示唆するものであるが、単なる例示であることが意図されており、本発明の範囲を制限することは全く意図されていないことが理解されるべきである。
【好適な実施形態の説明】
【００１４】
本発明は、以下の詳細な説明および添付の図面から更に完全に理解されよう。
好適な実施形態に関する以下の説明は単なる例示的なものであり、本発明およびその適用あるいは使用を制限することを意図するものではない。例えば、本明細書において、略Ｕ字形状部材成形工程および他の略管形状部材成形工程のそれぞれが、プレス成形工程として開示されているが、場合により、これらの工程のうちの１つあるいは複数のものが圧延成形工程と置換可能である。
【００１５】
本発明の一実施形態による方法は、概して、平らなブランクを形成する工程と、この平らなブランクを略Ｕ字形状構造体に成形する工程と、前記略Ｕ字形状構造体を、ブランクの両遠位端間に小さい長手方向間隙を有する略管状構造体に成形する工程と、前記遠位端同士を接合して管状構造体を完成する工程と、を備えている。本明細書において、「管状」という用語は、周上を３６０度にわたって完全に延びるような壁により画定される断面を有する部材を意味し、当該部材の周線または外縁の形状は問わない。管状部材は、同時に、例えば該部材に形成された孔部に交差し３６０度の完全な壁とはなっていないような追加の断面を有していてもよい。同様に、本明細書における「Ｕ字形状」構造体には、底部において滑らかに湾曲する範囲を有する構造体、および他の形状の底部を有する構造体が含まれる。
【００１６】
図１乃至図４は、本発明の方法の一部として選択的に形成される各種の平らなブランクを示している。図１に示すように、この例示的な平らなブランク２０は、中央に配置された略長方形状のサブブランク２２を備えている。中央に配置されたサブブランク２２の各側面に沿って、更にサブブランク２４、２６が側方に配置されている。側方サブブランク２４、２６は同一のものであり、それぞれ略長方形部分と略台形形状部分とを有している。各サブブランク２２、２４、２６は、金属からなる平らなシートから打抜き加工されるか、あるいは他の方法で成形される。
【００１７】
次いで、各側方サブブランク２４、２６が、それぞれ接合線２８、３０に沿って中央サブブランク２２に接合される。各接合線２８、３０は、平らなブランク２０の各種の部分間の境界線となる。接合線２８、３０すなわち境界線は、軸方向の構成要素となっている。言い換えれば、接合線２８、３０すなわち境界線は、ブランク２０の軸、および／または、この後に形成される管状部材２２０の中央軸に対して、垂直ではない方向に延びている。本実施例において、接合線２８、３０すなわち境界線は、実際には、ブランク２０の軸、および／または、成形された管状部材２２０の軸に対して、略平行な方向に延びている。
【００１８】
サブブランクを、その材料に適した溶接加工により互いに接合することができる。この溶接加工としては、レーザー溶接、ガス金属アーク溶接、高周波溶接、マッシュシーム溶接、摩擦攪拌溶接等が適している。場合により、摩擦攪拌溶接が特に好ましい。摩擦攪拌溶接においては、溶接すべき材料が互いに接触した状態で保持される。非消耗ピン（図示せず）は、回転されながら、圧力を受けて接合線に沿って材料に押し込まれる。ピンと一体となっている肩部も、典型的には、接合線において材料と接触した状態とされる。
【００１９】
ピンの回転により、ピンに接触している材料は加熱されて可塑化する。ピンが接合線に沿って移動するにつれて、材料はピンの前方から後方にかけて固まり、材料と材料とが結合される。ピンの深さは、溶接中に、材料の各種異なる厚さに対応するように調節可能である。更に、ピンは、複雑な接合路に追随するために必要な全ての方向に移動可能である。典型的には、ピンは毎分約１８０乃至３００の回転数で回転し得る。ダウエルは、典型的には、１インチ当たり約５０００乃至１００００ポンドの圧力で材料に押し込まれ得る。
【００２０】
上記のように、接合線２８、３０すなわち境界線は、平らなブランク２０を各種部分に分離する。中央サブブランク２２に対応する平らなブランク２０の部分は、比較的厚肉の材料から成形される。また、側方サブブランク２４、２６に対応する平らなブランク２０の部分は、中央サブブランク２２の対応部分の材料と同じ材料から製造されているが、当該部分と比較すれば比較的薄肉である。したがって、図６に示すように、各接合線２８、３０、すなわち境界線において段差が形成されている。代わりに、各部分２２、２４、２６は、単一のシート材料を圧延することにより異なる厚さを有する各部分に成形されたものであってもよい。
【００２１】
図２に示すように、他の例示的な平らなブランク３２が形成されている。この平らなブランク３２は、上記と同様に、平らな金属製のシート材料から打抜き加工された、あるいは他の方法で切り出し加工された２つのサブブランク３４、３６から形成されている。この場合、略長方形状のサブブランク３４は、比較的厚肉のシート材料から切り出されている。略台形形状のサブブランク３６は、比較的薄肉のシート材料から切り出されている。次いで、上述のように、これらのサブブランクが、溶接あるいは他の適切な方法により、接合線３８すなわち境界線に沿って互いに接合され、平らなブランク３２が形成される。
【００２２】
接合線３８すなわち境界線は、径方向の構成要素のみからなり、軸方向の構成要素は含んでいない。つまり、接合線３８すなわち境界線は、ブランク３２の軸線、および／または、この後に成形される管状部材の軸線に対して垂直な方向に延びている。この接合線３８すなわち境界線は、平らなブランク３２を２つの部分に分離している。長方形状のサブブランク３４に対応する平らなブランク３２の部分は比較的薄肉の材料から成形され、台形形状のサブブランク３６に対応する部分は前者に比較すると比較的厚肉の材料から形成されている。このため、図１に示す実施の形態に関する上記の説明と同様に、接合線３８すなわち境界線において段差が形成される。
【００２３】
図３に示すように、他の例示的な平らなブランク４０が形成されている。この場合、平らなブランク４０は、処理加工および／または表面被覆加工された材料からなる部分４２と、処理加工および／または表面被覆加工されていない材料からなる部分４４と、を有している。したがって、この例では、各部分４２、４４は、他方とは異なる材料から形成されている。この場合、平らなブランク４０は、平らなシート材料から打抜き加工されるか、あるいは他の方法で切り出し加工されたものである。表面被覆加工および／または処理加工は、切り出し加工の前後いずれにおいても、処理部分４２に施すことができる。
【００２４】
あるいは、平らなブランク４０の２つ部分４２、４４に対応する別の２つの異なるサブブランクから、平らなブランク４０を形成することも可能である。２つのサブブランク４２、４４を、上記のように、例えば溶接により互いに接合することができる。サブブランク４２、４４を形成するために使用可能な別の材料の例としては、低強度鋼、高強度鋼、ステンレス鋼、亜鉛めっき鋼、および焼なまし鋼が挙げられる。
【００２５】
境界線４６が図示されており、この境界線４６は処理された部分４２と処理されていない部分４４との間の境界を画定する。この場合、平らなブランク４０の２つの部分の間を画定する境界線４６は円弧形状を有し、したがって、軸方向の構成要素を含んでいる。実際には、境界線４６は軸方向に略平行な要素を含む。また、境界線４６は、軸方向に略垂直な要素も含む。更に、境界線４６は、平らなブランク４０の対向する一対の側縁部４８、５０に交差している。
【００２６】
図４には、嵌入用サブブランク５４を有する、更に他の例示的な平らなブランク５２が示されている。この嵌入用サブブランク５４は、その周囲のサブブランク５６の材料とは異なる材料から形成され、かつ異なる厚さを有している。図１に示す平らなブランク２０、および図２に示す平らなブランク３２と同様に、この平らなブランク５２も、上記のように接合線５８すなわち境界線に沿って互いに接合された２つのサブブランク５４、５６から構成されている。あるいは、サブブランク５６の材料は、サブブランク５４の領域から取り除かれていなくともよい。その代わりに、サブブランク５４が、サブブランク５６の表面に溶接されるかあるいは他の方法で接合されて、より厚肉の部分とすることも可能である。
【００２７】
接合線５８すなわち境界線は、軸方向の構成要素と径方向の構成要素の両方を有している。実際には、接合線５８すなわち境界線は、軸方向に略平行な２つの要素を含む。更に、接合線５８すなわち境界線は、軸方向に略垂直な２つの要素を含む。
【００２８】
図１の代表的なブランクに示すように、平らなブランク２０の対向する一対の側縁部６０、６２は、後述のプレス成形工程において互いに略平行な状態となるよう、選択的に角度が付けられている。上述の角度は、剪断加工あるいはスカイビング加工により、ブランク２０の対向する一対の側縁部６０、６２に設けることができる。通常、スカイビング加工は、剪断加工よりも非常に少ない量の材料しか除去しないので、材料コストを十分に節約することができる。
【００２９】
図５には、図２に示す平らなブランク３２の対向する一対の側縁部のうちの一方６６と交差する接合線３８の拡大部分斜視図が示されている。溶接線の終端部において、しばしば材料間隙７０が発生することがわかる。平らなブランク３２の対向する一対の側縁部６４、６６に沿って角度をなす縁部を設けるための動作の結果として、接合線３８における材料間隙７０が全て除去されるように、対向端部６４に沿って材料が十分に除去されることが望ましい。
【００３０】
図６および図７に示すように、この例示的な方法は、雌型７６の一部を形成する一対の離間したローラ７２、７４上に平らなブランク２０を配置する工程と、雄型７８の下方移動により平らなブランク２０の中央に軸力を加える工程と、を有している。平らなブランク２０は、接合線２８、３０において平らなブランク２０の各部分２２，２４、２６の厚さの違いにより形成された段差が、雄型７８と背中合わせとされて、この段差が、雌型７６に向くようあるいはこれから平らなブランク２０が成形されるべきＵ字形状部材１２０の外側面に位置するように配置される。
【００３１】
図７に示すように、雄型７８が下方に移動して、平らなブランク２０を雌型７６のローラ７２、７４に対して押し込む。ブランク２０が雌型７６の底部８０に接触して、ローラ７２、７４は内側に回転しブランク２０を１８０度よりも大きくなるよう過度に湾曲させる。このようにブランク２０を過度に湾曲させる工程は、雌型７６からブランク２０が取り外されたときに、材料に弾力性（すなわち、材料が平らな形状に弾力的に戻ろうとする性質）があるにもかかわらず、ブランク２０が少なくとも約１８０度に湾曲された状態を維持することを確実にしている。したがって、ブランク２０が雌型から取り外されても、当該ブランク２０は略平行なアーム１２１、１２３を有する略Ｕ字形状に維持される。このようにして、平らなブランク２０は略Ｕ字形状部材１２０に成形される。
【００３２】
図８に示すように、例えば、略Ｕ字形状部材の厚さおよび／または剛性が、その軸方向位置により変化する場合、成形工程後に略Ｕ字形状部材が弾力的に元に戻る性質も、その軸方向位置により変化し得ることが示されている。略Ｕ字部材の弾力的に元に戻る性質がその軸方向位置により変化する場合には、その位置に基づいて異なる度合いで湾曲させることが望ましい。
【００３３】
この点に関して、図２の代表的なブランク３２を参照すると、雌型７６は、ブランクの厚肉部分３４に対応する第１セクション８２を有し、この第１セクション８２は、略Ｕ字形状部材１３２の長さに基づいて、比較的小さい移動量で、アームを互いに内側に移動させる。また、雌型７６は、ブランク３２の薄肉部分３６に対応する第２セクション８４を有し、この第２セクション８４は、比較的大きい移動量で、アーム１３３、１３５を互いに内側に移動させる。これにより、厚肉あるいは剛性の大きい部分３４よりも、薄肉部分３６は弾力的に元に戻る性質を強く有しているが、これらの２つの部分は、過度に湾曲されて雌型７６から取り外された後、実質的に一直線に揃う。
【００３４】
図９および図１０に示すように、Ｕ字形状部材１２０が、一対の雌型８６、８８の間にある金型キャビティ内に配置され、プレス成形加工されている。他の実施の形態において、下側の雌型８６は、前記のＵ字形状成形工程において使用された雌型７６と同一のものであってもよい。一対の雌型８６、８８は、その内部に金型キャビティ９０を形成する。プレス成形工程において、２つの雌型８６、８８は合わされるようにプレスされる。雌型８６、８８が互いに向かって移動するにつれ、略Ｕ字形状部材１２０のアーム１２１、１２３の遠位端は互いに近づいて接触する。これらのアーム１２１、１２３は平らなブランク２０の対向する一対の側縁部６０、６２に対応するものである。
【００３５】
このようにして、略Ｕ字形状部材１２０は略管状部材２２０となり、アーム１２１、１２３は互いにプレスされて、略管状部材２２０が圧縮力に対する耐性を有しつつ金型キャビティ９０の形状を呈するようにさせる。更に、このプレス加工によって、接合線２８、３０における段差周辺の材料が外側に移動し、これにより、略管状部材１２０の厚肉部分２２と薄肉部分２４、２６との間の移行部が円滑なものとなる。このことは、例えば次の成形工程において内部マンドレルが使用される場合等において、非常に有用である。
【００３６】
図１１に示すように、略管状部材２２０は雌型８６、８８から取り外されている。この略管状部材２２０は、その軸方向の全長に沿って、アーム１２１、１２３の遠位端が接近している場所に小さい間隙２２７を有している。図１２に示すように、間隙２２７は、対向する矢印により示されるクランプ加工により閉鎖される。間隙２２７は、位置決めナイフ（図示せず）を用いて位置決めすることができ、略管状部材２２０が所定位置でクランプされる際に、ナイフは間隙２２７から取り除かれる。一旦クランプされると、平らなブランク２０の対向する一対の側縁部６０、６２に対応するアーム１２１、１２３の遠位端は、図１２に示すように、接合線２２９に沿って溶接されるか、あるいは他の適切な方法で接合される。
【００３７】
対向する一対の側縁部を接合するために摩擦攪拌溶接が利用される場合、これらの対向する一対の側縁部は、互いに分離することなく圧力に耐え得るように所定位置に保持される。更に、上記の剪断加工あるいはスカイビング加工は、例えば対向する一対の側縁部の接合方法等に応じて選択可能である。例えば、対向する一対の側縁部が摩擦攪拌溶接により接合される場合、剪断加工あるいはスカイビング加工は、多くの場合省略可能である。対向する一対の側縁部が接合された後、管状部材２２０に、引き続きプレス成形加工を施すことが可能である。例えば、管状部材２２０に、ハイドロフォーミング加工を実施してもよい。
【００３８】
図１３に示すように、溶接された管状部材２２０に、別のプレス成形加工を施してもよい。この場合、溶接された管状部材２２０は、一対の雌型９２、９４を有する金型に再び配置される。雌型９２、９４が合わさるようにプレスされることにより、管状部材２２０は雌型９２、９４による金型キャビティ９６の形状を呈する。したがって、この場合、略Ｕ字形状部材１２０はプレス成形されて、初期断面形状を有する略管状部材２２０とされる。軸方向間隙２２７は、次いで溶接可能である。別の非円形断面形状を有する金型キャビティ９６を使用して、略管状部材２２０に更なるプレス成形加工が実施される。
【００３９】
他の実施の形態として、略Ｕ字形状部材１２０は、非円形断面形状を有する略管状部材２２０に直接成形され得る。この場合、図９および図１０に示す雌型８６、８８は、非円形断面の金型キャビティ９６を形成し得る。これらの雌型８６、８８の内部で、略Ｕ字形状部材１２０は略管状部材２２０に変形される。例えば、これらの雌型８６、８８は、図１３に示すような非円形断面の金型キャビティ９６を形成する雌型９２、９４に代えることができる。
【００４０】
いずれの場合であっても、非円形断面は、それぞれが異なる寸法を有する３以上の範囲（部分）により画成され得る。あるいは、互いに分離した少なくとも３つの範囲により、別の断面形状が画成されてもよい。３つの範囲のうち少なくとも２つは略同一の寸法を有し得る。３つの範囲のそれぞれにより画成された断面の一部分は、断面の他の丸みをつけた部分により、または断面の略直線部分により、あるいは他の丸みをつけた部分および略直線部分の両方により、他の部分から隔てることができる。
【００４１】
本発明に関する以上の説明は単なる例示的なものであり、したがって、本発明の主旨から逸脱しないような変形は本発明の範囲内にあることが意図されている。このような変形は本発明の精神と範囲を逸脱するものとはみなされない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態に係る方法により成形された、例示的なブランクの平面図。
【図２】本発明の実施形態に係る方法により成形された、他の例示的なブランクの平面図。
【図３】本発明の実施形態に係る方法により成形された、更に他の例示的なブランクの平面図。
【図４】本発明の実施形態に係る方法により成形された、更に他の例示的なブランクの平面図。
【図５】図３に示すブランクの対向縁部における溶接接合線の拡大部分斜視図。
【図６】雌型および雄型を含む、Ｕ字形状形成工程を示す側面図。
【図７】過度に湾曲させる工程を示す側面図。
【図８】過度に湾曲させる工程において使用される雌型の一実施形態を示す拡大斜視図。
【図９】一対の雌型間にある金型キャビティに配置された略Ｕ字形状構造の端面図。
【図１０】一対の雌型が合わさるようにプレスされている状態以外は図９と同様の、雌型間にある金型キャビティに配置された略Ｕ字形状構造の端面図。
【図１１】略管状部材の斜視図。
【図１２】溶接工程における図１１の略管状部材の斜視図。
【図１３】金型キャビティが非円形断面を有する以外は図１０と同様の、一対の雌型間にある金型キャビティに配置された略Ｕ字形状構造の端面図。
【符号の説明】
【００４３】
２０  平らなブランク
２２  サブブランク
２４  サブブランク
２６  サブブランク
２８、３０  接合線
３２  平らなブランク
３４  サブブランク
３６  サブブランク
４０  平らなブランク
４２  サブブランク
４４  サブブランク
４６  境界線
５２  平らなブランク
５４  サブブランク
５６  サブブランク
５８  接合線
６０、６２  対向する一対の側縁部
６４、６６  対向する一対の側縁部
９２、９４  雌型
９６  金型キャビティ
１２１、１２３  アーム
１３３、１３５  アーム
１２０  略Ｕ字形状部材
２２０  略管状部材
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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