(57)【要約】【課題】２つの開断面板金部品の各端部を接合して形成される閉断面中空構造体において、互いに接合される端部で凸形状に係合される凹形状を、端部の曲げ成形により形成することにより、接合精度の高い閉断面中空構造体を容易に製造する。【解決手段】第１の開断面板金部品１０の一対の端部１１の一部が閉断面中空部２の外側に板厚相当量だけ打出し成形されて凹部１２が形成されている。第２の開断面板金部品２０の一対の端部２１の先端で凹部１２に対応する部位に凹部１２に向けて突出する突片２２が形成されている。第１及び第２の開断面板金部品１０、２０が、各一対の端部１１、２１の板厚方向（Ｙ方向）に相対移動することを抑制するように、突片２２が凹部１２内に挿入して両者が係合されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共に断面Ｕ字形状の第１及び第２の開断面板金部品の各開放側を対向させて各一対の端部同士を接合して、前記第１及び第２の開断面板金部品間に閉断面中空部を形成された閉断面中空構造体であって、
前記第１又は第２の開断面板金部品の一対の端部の少なくとも一方の一部が前記閉断面中空部の外側に板厚相当量だけ打出し成形されて凹部が形成されており、
前記第１又は第２の開断面板金部品の一対の端部の先端で前記凹部に対応する部位に前記凹部に向けて突出する突片が形成されており、
前記第１及び第２の開断面板金部品が、前記各一対の端部の板厚方向に相対移動することを抑制するように、前記突片が前記凹部内に挿入して両者が係合されている閉断面中空構造体。
【請求項２】
請求項１において、
前記凹部及び前記突片の組合せは、前記第１及び第２の開断面板金部品の各一対の端部の対向位置にそれぞれ形成されている閉断面中空構造体。
【請求項３】
請求項２において、
前記凹部は前記第１の開断面板金部品に形成され、前記突片は前記第２の開断面板金部品に形成されている閉断面中空構造体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記突片は、板厚が均等で、前記第１又は第２の開断面板金部品の一対の端部の板面に沿った形状が台形とされており、この台形の互いに平行な底辺のうち長さの短い上底が前記凹部に対向する側とされている閉断面中空構造体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記第１及び第２の開断面板金部品の各一対の端部同士の接合は、前記凹部及び前記突片が形成された部位を除く部位でアーク溶接により行われている閉断面中空構造体。
【請求項６】
請求項１に記載の閉断面中空構造体の製造方法であって、
プレスにより板材をせん断加工して前記第１及び第２の開断面板金部品となる半製品を形成し、該半製品のうち前記突片を備える側の前記各一対の端部には前記突片が形成される第１工程と、
前記半製品のうち前記凹部を備える側の前記各一対の端部に対し、板厚方向にプレスの打出し加工を行って前記凹部を形成する第２工程と
を備える閉断面中空構造体の製造方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記第１工程は、前記凹部及び前記突片を形成する部位をプレス時のマッチングに設定して抜き分けせん断加工を行う閉断面中空構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車体構成部品として使用可能な閉断面中空構造体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サスペンションアーム、サスペンションサブフレームのような車体構成部品等に用いられる閉断面中空構造体の製造方法が特許文献１に開示されている。ここでは、閉断面中空構造体を構成する、共に断面Ｕ字形状の一対の開断面板金部品の接合部を、レーザ装置により相補的に切り揃えて一対の開断面板金部品の突合せ溶接を容易にしている。
【０００３】
また、特許文献２には、一対の開断面板金部品の接合部に接合時に互いに噛み合う凹凸形状を形成して接合精度を向上する発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１３−５１４１８７号公報
【特許文献２】特開２００１−２３３２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献２の発明では、接合部の端面に開断面板金部品の板厚の範囲内で凹凸形状を形成する必要があり、板厚が２〜３ｍｍ程度の部品の場合、精密な加工が必要となり製造が容易でない。
【０００６】
本発明の課題は、２つの開断面板金部品の各端部を接合して形成される閉断面中空構造体において、互いに接合される端部で凸形状に係合される凹形状を、端部の曲げ成形により形成することにより、接合精度の高い閉断面中空構造体を容易に製造することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１発明は、共に断面Ｕ字形状の第１及び第２の開断面板金部品の各開放側を対向させて各一対の端部同士を接合して、前記第１及び第２の開断面板金部品間に閉断面中空部を形成された閉断面中空構造体であって、前記第１又は第２の開断面板金部品の一対の端部の少なくとも一方の一部が前記閉断面中空部の外側に板厚相当量だけ打出し成形されて凹部が形成されており、前記第１又は第２の開断面板金部品の一対の端部の先端で前記凹部に対応する部位に前記凹部に向けて突出する突片が形成されており、前記第１及び第２の開断面板金部品が、前記各一対の端部の板厚方向に相対移動することを抑制するように、前記突片が前記凹部内に挿入して両者が係合されている。
【０００８】
第１発明において、断面Ｕ字形状のＵ字形状は、Ｕ字溝、Ｕ字鋼と同様の断面形状をいうが、断面コ字形状と言われるものも含む。凹部及び突片は、第１及び第２の開断面板金部品のどちらに形成されてもよい。また、凹部及び突片は、各開断面板金部品の一対の端部のいずれか一方に形成されるか、両方に形成される。
【０００９】
本発明の第２発明は、上記第１発明において、前記凹部及び前記突片の組合せは、前記第１及び第２の開断面板金部品の各一対の端部の対向位置にそれぞれ形成されている。
【００１０】
本発明の第３発明は、上記第２発明において、前記凹部は前記第１の開断面板金部品に形成され、前記突片は前記第２の開断面板金部品に形成されている。
【００１１】
本発明の第４発明は、上記第１〜第３発明のいずれかにおいて、前記突片は、板厚が均等で、前記第１又は第２の開断面板金部品の一対の端部の板面に沿った形状が台形とされており、この台形の互いに平行な底辺のうち長さの短い上底が前記凹部に対向する側とされている。
【００１２】
本発明の第５発明は、上記第１〜第４発明のいずれかにおいて、前記第１及び第２の開断面板金部品の各一対の端部同士の接合は、前記凹部及び前記突片が形成された部位を除く部位でアーク溶接により行われている。
【００１３】
本発明の第６発明は、上記第１発明に記載の閉断面中空構造体の製造方法であって、プレスにより板材をせん断加工して前記第１及び第２の開断面板金部品となる半製品を形成し、該半製品のうち前記突片を備える側の前記各一対の端部には前記突片が形成される第１工程と、前記半製品のうち前記凹部を備える側の前記各一対の端部に対し、板厚方向にプレスの打出し加工を行って前記凹部を形成する第２工程とを備える。
【００１４】
本発明の第７発明は、上記第６発明において、前記第１工程は、前記凹部及び前記突片を形成する部位をプレス時のマッチングに設定して抜き分けせん断加工を行う。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、互いに接合される２つの開断面板金部品の各端部で凸形状に係合される凹形状を、端部の曲げ成形により形成する。そのため、接合精度の高い閉断面中空構造体を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の閉断面中空構造体の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】上記実施形態の平面図である。
【図３】上記実施形態の正面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線断面矢視拡大図である。
【図５】上記実施形態の閉断面中空構造体の製造方法において、第１の開断面板金部品の半製品を形成する第１工程を説明する説明図である。
【図６】上記実施形態の閉断面中空構造体の製造方法における第２工程を説明する説明図である。
【図７】上記実施形態の閉断面中空構造体の製造方法において、第１の開断面板金部品を形成する第３工程を説明する説明図である。
【図８】上記実施形態の閉断面中空構造体の製造方法において、第２の開断面板金部品の半製品を形成する第１工程を説明する説明図である。
【図９】上記実施形態の閉断面中空構造体の製造方法において、第２の開断面板金部品を形成する第３工程を説明する説明図である。
【図１０】上記実施形態の閉断面中空構造体の製造方法において、第４工程を説明する説明図である。
【図１１】上記実施形態の閉断面中空構造体の製造方法において、第５工程を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜一実施形態の構成＞
図１〜４は、本発明の閉断面中空構造体の一実施形態を示す。この実施形態は、外観形状が単純な四角柱体の閉断面中空構造体である。但し、サスペンションアーム、サスペンションサブフレームのような車体構成部品に適用される場合は、適用部品に応じた特有の外観形状となる。なお、図１〜４にＸ、Ｙ、Ｚの矢印で示すように、閉断面中空構造体１の各方向をＸ方向（若しくはＸ１、Ｘ２側）、Ｙ方向（若しくはＹ１、Ｙ２側）、Ｚ方向（若しくはＺ１、Ｚ２側）として説明する。
【００１８】
この実施形態において、閉断面中空構造体１は、共に断面Ｕ字形状の第１の開断面板金部品１０と第２の開断面板金部品２０とが、各開放側を対向させて、それぞれの一対の端部１１、２１の突合せ端面１１ａ、２１ａ同士を接合して構成されている。その結果、第１及び第２の開断面板金部品１０、２０の間に閉断面中空部２が形成されている。この場合、第１の開断面板金部品１０がＺ２側に配置され、第２の開断面板金部品２０がＺ１側に配置されている。なお、第１及び第２の開断面板金部品１０、２０は、それぞれ板厚が２〜３ｍｍ程度の鋼板製である。
【００１９】
第１の開断面板金部品１０のＸ方向の中央部には、凹部１２が形成されている。凹部１２は、一対の端部１１の一部をそれぞれＹ１側及びＹ２側に板厚相当量だけ打出し成形して形成されている。従って、凹部１２は、一対の端部１１の互いに対向する面の一部が一般面から窪まされて形成されている。また、凹部１２に対応させて第２の開断面板金部品２０のＸ方向の中央部には、一対の端部２１の一部にそれぞれ突片２２が突出形成されている。各突片２２は、各凹部１２の打出し成形部分に対応する大きさに突出されており、各凹部１２の対向面側の窪みに挿入可能とされている。各突片２２及び凹部１２の組合せは、第１及び第２の開断面板金部品１０、２０の一対の端部１１、２１の対向位置にそれぞれ形成されている。
【００２０】
各突片２２は、第２の開断面板金部品２０の一対の端部２１をＺ２側に延長して形成されている。そして、各突片２２は、Ｙ方向から見て台形に形成され、その板厚は全体に均等とされている。この台形は、凹部１２に向かうＺ２側が、互いに平行な底辺のうちの長さの短い上底とされている。また、台形は、一対の端部１１と繋がっているＺ１側が底辺のうちの長さの長い下底とされ、その下底に対してＺ方向の高さが僅かに小さくされている。このような寸法関係にすることにより各突片２２が各凹部１２に係合した状態における各突片２２の下底部でＹ方向に受ける曲げモーメントを小さくすることができる。
【００２１】
一方、各凹部１２は、打出し成形部分が、成形された窪み内に各突片２２を受け入れるように台形に形成されている。そのため、各凹部１２は、打出し成形された窪み内に各突片２２を受け入れたとき、両者間にＸ方向及びＹ方向で隙間が可及的にできない寸法関係とされている。それにより、第１及び第２の開断面板金部品１０、２０の各開放側を対向させて、それぞれの一対の端部１１、２１の突合せ端面１１ａ、２１ａ同士を当接させて接合するとき、各凹部１２に各突片２２が係合してガイドの役割を担って、Ｘ方向及びＹ方向で両者がズレなく接合することができる。また、各凹部１２に各突片２２が係合しているため、接合のための溶接の熱により各端部１１、２１がＹ方向に相対的に変形するのを抑制することができる。そのように各凹部１２と各突片２２の係合により各端部１１、２１がＹ方向に相対的に変形するのが抑制されるため、係る変形を抑制するために必要となる矯正治具を省略することができる。
【００２２】
＜一実施形態の製造方法＞
図５〜７は、第１の開断面板金部品１０の製造過程を示す。また、図８、９は、第２の開断面板金部品２０の製造過程を示す。更に、図１０、１１は、第１及び第２の開断面板金部品１０、２０を組み合わせて接合し、一つの閉断面中空構造体１とする製造過程を示す。
【００２３】
＜第１の開断面板金部品１０の製造方法（第１工程：抜き分けせん断加工）＞
図５は、１枚の鋼板をプレス機（図示略）によりせん断加工して第１の開断面板金部品１０となる矩形の半製品１０Ａを形成する第１工程の様子を示す。この場合、せん断加工は、順送プレス機により抜き分けせん断加工が行われる。抜き分けせん断加工が行われると、スクラップが細かく分割される。図５では、せん断加工を行うせん断用金型Ａ１〜Ａ６はハッチングを施して示す。
【００２４】
初めに、せん断用金型Ａ１、Ａ３によりせん断加工が行われ、次に、せん断用金型Ａ２、Ａ４によりせん断加工が行われる。これらのせん断加工により矩形の半製品１０Ａの長辺が形成される。このとき、上述の凹部１２となる凹部形成部１２Ａに対応する部位がプレスのマッチング（つなぎ目）となる。そのため、この部位には、せん断用金型Ａ１、Ａ２の位置ずれ、せん断用金型Ａ３、Ａ４の位置ずれによりバリができる可能性があるが、この部位以外の部位はそれぞれ単独のせん断用金型Ａ１〜Ａ４により１度で加工が行われるため、バリの発生が抑制される。そして、最後に、せん断用金型Ａ５、Ａ６によりせん断加工が行われ、矩形の半製品１０Ａの短辺が形成される。
【００２５】
＜第１の開断面板金部品１０の製造方法（第２工程：打出し加工）＞
図６は、上述の半製品１０Ａの凹部形成部１２Ａをプレス機（図示略）により打出し加工して凹部１２を形成する第２工程の様子を示す。
【００２６】
＜第１の開断面板金部品１０の製造方法（第３工程：折曲加工）＞
図７は、図５の破線で示す折曲部１３を折り曲げ加工して断面Ｕ字形の第１の開断面板金部品１０を完成させる第３工程の様子を示す。このとき、凹部１２は折り曲げ方向の外側となるようにされる。
【００２７】
＜第２の開断面板金部品２０の製造方法（第１工程：抜き分けせん断加工）＞
図８は、１枚の鋼板をプレス機（図示略）によりせん断加工して第２の開断面板金部品２０となる概略矩形の半製品２０Ａを形成する第１工程の様子を示す。この場合、第１の開断面板金部品１０となる半製品１０Ａを形成する場合と同様、せん断加工は、抜き分けせん断加工が行われる。図８では、せん断加工を行うせん断用金型Ｂ１〜Ｂ６はハッチングを施して示す。
【００２８】
初めに、せん断用金型Ｂ１、Ｂ３によりせん断加工が行われ、次に、せん断用金型Ｂ２、Ｂ４によりせん断加工が行われる。これらのせん断加工により矩形の半製品２０Ａの長辺が形成される。このとき、長辺の中央部の対向する辺上に一対の突片２２も形成される。また、突片２２となる部位がプレスのマッチングとされている。そのため、この部位には、せん断用金型Ｂ１、Ｂ２の位置ずれ、せん断用金型Ｂ３、Ｂ４の位置ずれによりバリができる可能性があるが、この部位以外の部位はそれぞれ単独のせん断用金型Ｂ１〜Ｂ４により１度で加工が行われるため、バリの発生が抑制される。そして、最後に、せん断用金型Ｂ５、Ｂ６によりせん断加工が行われ、矩形の半製品２０Ａの短辺が形成される。
【００２９】
＜第２の開断面板金部品２０の製造方法（第３工程：折曲加工）＞
図９は、図８の破線で示す折曲部２３を折り曲げ加工して断面Ｕ字形の第２の開断面板金部品２０を完成させる第３工程の様子を示す。このとき、各突片２２は、折り曲げにより形成された一対の端部２１の先端からそれぞれ真っすぐ先端側に延びるようにされる。
【００３０】
＜閉断面中空構造体１の製造方法（第４工程：組立）＞
図１０は、第１及び第２の開断面板金部品１０、２０の各開放側を対向させて、それぞれの一対の端部１１、２１の突合せ端面１１ａ、２１ａ同士を突合せて組み立てる第４工程の様子を示す。このとき、各凹部１２に各突片２２が挿入され係合してガイドの役割を担って、突合せ端面１１ａ、２１ａがズレなく当接することができる。
【００３１】
＜閉断面中空構造体１の製造方法（第５工程：溶接）＞
図１１は、組み立てられた第１及び第２の開断面板金部品１０、２０の各一対の端部１１、２１をアーク溶接して固定する第５工程を示す。このとき、第４工程にて組み立てられた第１及び第２の開断面板金部品１０、２０の組立て状態を維持するようにクランプＣ１、Ｃ２により第１及び第２の開断面板金部品１０、２０を挟んで保持している。そして、クランプＣ１、Ｃ２により保持された第１及び第２の開断面板金部品１０、２０の各一対の端部１１、２１の当接部を、凹部１２及び突片２２の部位を除いてアーク溶接して接合する。アーク溶接により端部１１、２１の当接部には溶接ビード３が形成される。
【００３２】
第１及び第２の開断面板金部品１０、２０の各一対の端部１１、２１同士が当接された状態で、突片２２が凹部１２に係合して一対の端部１１、２１同士はズレが抑制されている。そのため、アーク溶接を安定して行うことができる。しかも、各一対の端部１１、２１同士には、上述のようにせん断加工に伴うバリも抑制されているため、一対の端部１１、２１同士はきれいに当接され、より一層アーク溶接を安定して行うことができる。一方、係合状態にある突片２２と凹部１２との間には、隙間が出来る可能性がある。そのため、ここでは溶接を行わず、接合が不安定になるのを抑制している。
【００３３】
＜一実施形態の作用、効果＞
突片２２と凹部１２とを係合させて第１及び第２の開断面板金部品１０、２０を接合させることにより各開断面板金部品１０、２０の一対の端部１１、２１の位置ズレを抑制でき、接合精度を向上することができる。しかも、凹部１２は、第１の開断面板金部品１０の端部１１の一部を打出し成形することにより形成されるため、プレスにより容易に製造することができる。また、凹部１２に向けて突出する突片２２も、プレスにより容易に製造することができる。
【００３４】
＜その他の実施形態＞
以上、特定の実施形態について説明したが、本発明は、それらの外観、構成に限定されず、種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、上記実施形態では、凹部と突片との組合せを、一対の端部の対向位置にそれぞれ形成して、一つの閉断面中空構造体で前記組合せを２組形成した。しかし、この組合せは、一つの閉断面中空構造体で１組としてもよいし、３組以上としてもよい。また、上記実施形態では、２組の組合せを一対の端部の対向位置に形成したが、対向位置からずらして形成してもよい。更に、上記実施形態では、第１の開断面板金部品の一対の端部に凹部をそれぞれ形成し、第２の開断面板金部品の一対の端部に突片をそれぞれ形成した。しかし、各開断面板金部品の一対の端部の一方には凹部を形成し、他方には突片を形成してもよい。
【００３５】
上記実施形態では、凹部内に突片が挿入されて両者が係合することにより、第１及び第２の開断面板金部品の各端部同士が板面方向（Ｘ方向）及び板厚方向（Ｙ方向）に相対移動するのを抑制するようにされた。しかし、凹部及び突片の係合による各端部同士の相対移動の抑制が板厚方向（Ｙ方向）のみとされてもよい。
【００３６】
上記実施形態では、第１及び第２の開断面板金部品を互いに対を成すものとした。しかし、端部同士が接合可能だが、それぞれ違う形状とされていてもよい。
【００３７】
上記実施形態では、凹部及び突片の形状を台形とした。しかし、これらの形状は、矩形、三角形、円弧形状等としてもよい。
【００３８】
上記実施形態では、各開断面板金部品の一対の端部同士の接合をアーク溶接により行ったが、突合せ溶接等、アーク溶接以外の溶接により接合してもよい。
【００３９】
上記実施形態では、各開断面板金部品の半製品をせん断加工により形成する際に抜き分けを行ったが、抜き分けを行わず、１回のせん断加工で半製品を形成するようにしてもよい。
【００４０】
＜各発明に対応する上記実施形態の作用効果＞
最後に上述の「課題を解決するための手段」における第１発明以降の各発明に対応する上記実施形態の作用効果を付記しておく。
【００４１】
第１発明によれば、突片と凹部とを係合させて第１及び第２の開断面板金部品を接合させることにより各開断面板金部品の一対の端部の位置ズレを抑制でき、接合精度を向上することができる。しかも、凹部は、開断面板金部品の端部の一部を打出し成形することにより形成されるため、プレスにより容易に製造することができる。また、凹部に向けて突出する突片も、プレスにより容易に製造することができる。
【００４２】
第２発明によれば、凹部及び突片の組合せが各開断面板金部品の一対の端部の対向位置にそれぞれ形成されているため、一対の端部の対向位置間で共に凹部と突片とが係合して接合位置が調整され、第１及び第２の開断面板金部品の接合精度が向上される。
【００４３】
第３発明によれば、凹部は第１の開断面板金部品に形成され、突片は第２の開断面板金部品に形成されるため、凹部及び突片の各複数個を一括して形成することができ、生産性を向上させることができる。
【００４４】
第４発明によれば、突片が台形とされているため、凹部に向かう先端が細く、凹部への挿入作業が容易になる。また、反対に突片の基端が太く、凹部と係合した際の突片の強度を高めることができる。
【００４５】
第５発明によれば、第１及び第２の開断面板金部品の各一対の端部同士が当接された状態で、突片が凹部に係合して一対の端部同士はズレが抑制されている。そのため、アーク溶接を安定して行うことができる。一方、係合状態にある突片と凹部との間には、隙間が出来る可能性がある。そのため、ここでは溶接を行わず、接合が不安定になるのを抑制している。
【００４６】
第６発明によれば、突片は、第１及び第２の開断面板金部品の半製品を形成する際のプレス金型の形状により特別な作業なしに形成することができる。また、凹部は、第１及び第２の開断面板金部品を板厚方向に打出し加工を行う単純なプレス成形により容易に形成することができる。
【００４７】
第７発明によれば、抜き分けせん断を行うに際し、凹部及び突片の部位をプレスのマッチングに設定している。そのため、プレス時のバリは、凹部及び突片の部位に生じ易く、第１及び第２の開断面板金部品の接合部に生じるのが抑制される。従って、せん断加工時のバリに影響されることなく、第１及び第２の開断面板金部品の接合精度を向上することができ、しかも第１工程で抜き分けせん断を行うことができる。
【符号の説明】
【００４８】
１      閉断面中空構造体
２      閉断面中空部
３      溶接ビード
１０    第１の開断面板金部品
１０Ａ  半製品
２０    第２の開断面板金部品
１１、２１  端部
１１ａ、２１ａ  突合せ端面
１２    凹部
１２Ａ  凹部形成部
１３、２３  折曲部
２２    突片
Ａ１〜Ａ６、Ｂ１〜Ｂ６  せん断用金型
Ｃ１、Ｃ２  クランプ
【図１】
2022002850.tif 000003
【図２】
2022002850.tif 000004
【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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