(57)【要約】【課題】取付用の長穴２５、２６を有する取付用フランジ２３，２４が軸部２２の端部に形成されたバンパーステイ２１を簡単な方法で製造する。【解決手段】アルミニウム合金押出材からなる素材管２７の端部に管壁を貫通する円形の穴２８，２９を形成し、前記穴の部分を含めて素材管２７の端部を電磁成形により拡径してフランジ２３，２４を成形する。フランジ２３，２４には周方向に広がった略楕円形の穴２５，２６が形成される。フランジ２３，２４は変形による加工硬化作用により強化されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金押出材からなる管の端部に管壁を貫通する穴を成形し、前記穴の部分を含めて管の端部を電磁成形により拡径してフランジを成形することを特徴とする取付用フランジを有する管状部材の製造方法。
【請求項２】
アルミニウム合金押出材からなる管の端部に管壁を貫通する円形の穴を成形し、前記穴の部分を含めて管の端部を電磁成形により拡径してフランジを成形し、前記フランジに周方向に広がった略楕円形の穴を形成することを特徴とする取付用フランジを有する管状部材の製造方法。
【請求項３】
アルミニウム合金押出材からなる管の管端に請求項１又は２に記載された方法で成形された取付用フランジを有する管状部材。
【請求項４】
バンパーステイであることを特徴とする請求項３に記載された管状部材。
【請求項５】
インストルメントパネル用リインフォースであることを特徴とする請求項３に記載された管状部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム合金押出材からなる管の端部に、取付用の穴を有する取付用フランジを成形して、前記取付用フランジを有する管状部材を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
他部材に取り付けるための取付用フランジにボルト等が挿通される穴を形成するとき、各部材の寸法公差や組み付け作業性の観点から前記穴を長穴に形成することが望ましい場合がある。例えば下記特許文献１では、サイドメンバの先端に溶接固定した取付用フランジに長穴を形成している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２０８３９３号公報
【０００４】
上記の例では、取付用フランジへの穴あけはサイドメンバの先端に固定される前に行われるものと考えられ、その場合の穴あけは容易に行うことができるが、部材の端部に始めから一体的に形成された取付用フランジに対する穴あけ、特に打ち抜きによる穴あけが難しい場合がある。
例えば図７はアルミニウム合金押出材（押出方向は紙面垂直方向）からなるバンパーステイ１を示すもので、軸部２の前端の左右に図示しないバンパーリインフォースに固定するためのフランジ３が形成され、後端の左右に同じく図示しないサイドメンバの先端に固定するためのフランジ４が形成され、各フランジ３，４にはそれぞれボルト挿通用の穴５が形成されている。穴５が軸部２の近傍に形成される場合（距離ｗが小さい場合）には、打ち抜き用ダイスがフランジの下に配置できないため穴５を打ち抜きで形成できず、ドリルによって穴開けをする必要がある。これはコスト的に不利であると同時に、ドリルでは長穴を形成することができないという問題がある。
【０００５】
また、近年の車両のバンパー構造体では、例えば特開２００１−２９４１０６号公報に記載されているように、バンパーリインフォースの両端の傾斜した箇所にバンパーステイを取り付けるようにしたものが主流となっている。この場合、図８に示すように、アルミニウム合金押出材（押出方向は紙面垂直方向）からなるバンパーステイ１１のフランジ１３は図示しないバンパーリインフォースの傾斜に沿って傾斜しており、穴１５が軸部１２の近傍に形成される場合（距離ｗが小さい場合）には、フランジ３，４が共に軸方向に垂直な面内に形成されたバンパーステイ１に比べ、打ち抜きによる穴あけ（軸部１２との間で鋭角となっている側のフランジ１３の穴あけ）はさらに困難となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、長穴を含めて取付用の穴を有する取付用フランジが軸部の端部に形成された部材を簡単な方法で製造できるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る取付用フランジを有する部材の製造方法は、アルミニウム合金押出材からなる管の端部に管壁を貫通する穴を成形し、前記穴の部分を含めて管の端部を電磁成形により拡径してフランジを成形することを特徴とする。電磁成形後、フランジには当初のものより幅が周方向に広がった穴が形成される。また、始めに円形の穴を成形しておけば、電磁成形によりフランジを成形したとき、同時に前記穴は周方向に広げられ、前記フランジには周方向に広がった略楕円形の穴が形成される。逆に、始めに長径が軸方向を向く楕円形の穴を成形しておけば、前記フランジに円形の穴を形成することも可能である。
この方法は例えばバンパーステイ、インストルメントパネル用リインフォース等の製造に好適に使用できる。
【０００８】
本発明において用いる電磁成形とは、コイルに瞬間的に例えば２０ｋＡ以上のレベルの大電流を流して強力な磁界を作り、その中に置いた被成形体（導体）の中を流れる渦電流と磁界の相互作用で成形する方法であり、例えば特開昭５８−４６０１号公報、特開平６−３１２２２６号公報、特開平７−１１６７５１号公報、特開平９−１６６１１１号公報、特開平１０−３１４８６９号公報、特開平１１−２０４３４号公報、特開２０００−８６２２８号公報及び特開２０００−２６４２４６号公報等に記載されているように、それ自体、公知技術である。また、特願２００２−２００３８６及び特願２００２−３５７８２０に添付された明細書及び図面にも記載されている。
【０００９】
本発明において用いるアルミニウム合金押出材としては、断面円形又は楕円形（それに近い形状を含む）のアルミニウム合金押出材が好適である。しかし、例えば４角形、５角形、６角形等の多角形断面あるいはその他の断面形状の管状アルミニウム合金押出材を使用することもできる。アルミニウム合金は電気の良導体であり、電磁成形に適する。このアルミニウム合金は、例えばＪＩＳ６０００系及び７０００系アルミニウム合金であり、成形の容易性を考慮して調質はＪＩＳＨ０００１に規定されるＴ１又はＯで電磁成形し、成形後に必要に応じて時効処理を行うとよい。
【００１０】
電磁成形は、アルミニウム合金押出材を包囲する金型の端面から前記押出材の端部を所定長さ突出させ、該端部を電磁成形により瞬間的に拡径して前記金型の端面に押圧する。これにより、押出材の端部（金型の端部から突出していた部分）がフランジに成形される。このフランジは前記金型の端面に沿った形状に仕上げられ、従って、金型の端面が押出材の軸方向に垂直な面であれば、押出材の端部には該押出材の軸方向に垂直なフランジが形成され、金型の端面が押出材の軸方向に垂直な面に対し傾斜し又は湾曲しているのであれば、軸部の端部には該押出材の軸方向に垂直な面に対し傾斜し又は湾曲したフランジが形成される。フランジの外周への張り出し幅は金型の端面からの突出長さにより決まる。電磁成形を利用することで、フランジの成形が短時間で確実に行われ、かつ変形による加工硬化作用によりフランジが強化される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図６を参照して、本発明に係る取付用フランジの成形方法についてより具体的に説明する。ここに開示するのは、軸部の両端に取付用フランジが形成されたバンパーステイの例である。
図１（ａ）はこの方法に使用する管素材２７であり、断面円形のアルミニウム合金押出材からなる。管素材２７の両端の端面は軸方向に垂直な面内でカットされ、端部に管壁を貫通する円形の穴２８，２９が、例えば打ち抜きにより周方向に等間隔で形成されている。
【００１２】
この管素材２７の周囲を図１（ｂ）及び図２に示す分割金型３０（３０ａ〜３０ｄ）により包囲し、かつ管素材２７の前端及び後端を所定長さ、分割金型３０の端面３１，３２から突出させる（図２（ｂ）の仮想線参照）。穴２８，２９は突出部分に位置させる必要がある。分割金型３０は縦に４つに分割可能とされ、組み合わせたとき管素材２７の外径にほぼ等しい内径の貫通穴３３が構成される。分割金型３０の端面３１、３２は貫通穴３３の軸方向に垂直な平面であり、いずれも電磁成形時の成形面として機能する。電磁成形後のフランジ２３，２４の大きさ（外周直径）は、分割金型３０の端面３１，３２から突出する長さによって決まる。
【００１３】
次に、管素材２７内に電磁成型用コイル体３４を挿入し、図示しない衝撃電流発生装置から電磁成形用コイル体３４に瞬間大電流を流すと、磁界の相互作用により管素材２７は瞬間的に拡径し、分割金型３０の端面３１，３２から突出している管素材２７の前端部及び後端部が前記端面３１，３２に押し付けられ、両端にフランジ２３，２４が形成されたバンパーステイ２１を製造される。このとき、当初円形であった前記穴２８，２９は拡径に伴って円周方向に引張変形され、幅が周方向に広がった略楕円形の穴２５，２６がフランジ２３，２４上に円周方向に沿って等間隔で形成される。なお、ステイ２１の軸部２２は分割金型３０の貫通穴３３の内面に押し付けられ、その内面形状に沿った形状に成形される。成形後は、分割金型３０を開いてステイ２１を取り出す。
【００１４】
次に、バンパーステイへの取付用フランジが車幅方向外側に傾斜したステイの例を示す。
図３（ａ）に示す管素材４７は、同じく断面円形のアルミニウム合金押出材からなり、管素材４７の両端の端面は軸方向に垂直な面内でカットされている。後端部には管壁を貫通する円形の穴４９が、例えば打ち抜きにより周方向に等間隔にかつ管素材４７の端面から等距離の位置に形成され、一方、前端部には同じく円形の穴４８が周方向に等間隔で形成されているが、管素材４７の端面から距離Ｓ１の位置のものと（４８ａで示す）、Ｓ２の位置のもの（４８ｂで示す）がある。
この管素材４７の周囲を図３（ｂ）及び図４に示す分割金型５０（５０ａ〜５０ｄ）により包囲し、かつ管素材４７の前端及び後端を所定長さ、分割金型５０の端面５１，５２から突出させる（図３（ｂ）の仮想線参照）。分割金型５０は縦に４つに分割可能とされ、組み合わせたとき管素材４７の外径にほぼ等しい内径の貫通穴５３が構成される。分割金型５０の端面５２は貫通穴５３の軸方向に垂直な平面であるが、端面５３は一方に傾斜（車幅方向外側が後退する方向に傾斜）している。なお、管素材４７は、分割金型５０内で穴４８ａが車幅方向外側、穴４８ｂが車幅方向内側に向くようにセッティングしている。
【００１５】
次に、管素材４７内に電磁成型用コイル体５４を挿入し、これに瞬間大電流を流すと、管素材４７は瞬間的に拡径し、分割金型５０の端面５１，５２から突出している管素材４７の前端部及び後端部が前記端面５１，５２に押し付けられ、両端にフランジ４３，４４が形成されたバンパーステイ４１を製造される。フランジ４３の車幅方向外側の張り出し幅Ｗ１が内側の張り出し幅Ｗ２より大きくなっている。また、当初円形であった前記穴４８，４９は拡径に伴って円周方向に引張変形され、幅が周方向に広がった略楕円形の穴４５，４６がフランジ４３，４４上に形成される。なお、穴４５のうち、フランジ４３上の車幅方向外側４３ａに位置する穴４５ａは元の穴４８ａに対応し、フランジ４３上の車幅方向内側４３ｂに位置する穴４５ｂは元の穴４８ｂに対応する。
【００１６】
次に、取付用フランジに形成された穴が円形となるステイの例を示す。
図５（ａ）はこの方法に使用する管素材６７であり、断面円形のアルミニウム合金押出材からなる。この管素材６７は、両端部に形成された穴６８，６９が管素材６７の軸方向に長軸が向く楕円形である点で、管素材２７と異なる。
図５（ｂ）及び図６に示すように、この管素材６７を管素材２７と全く同様に電磁成形し、両端部を拡径してバンパーステイ６１の両端にフランジ６３，６４を形成すると、当初楕円形であった前記穴６８，６９は拡径に伴って円周方向に引張変形され、幅が周方向に広がった略円形の穴６５，６６がフランジ６３，６４上に円周方向に沿って等間隔で形成される。
【００１７】
以上、バンパーステイを例に本発明に係る管状部材について具体的に説明したが、本発明の方法は、乗用車やトラック等の車両のサイドメンバ（先端に取付用フランジを成形）やインストルメントパネル用リインフォース（一端又は両端に取付用フランジを成形）、その他、取付用フランジを必要とする管状部材の製造に好適に利用できる。
なお、サイドメンバは前記特許文献１や特開２００１−２９４１０６号公報にも記載されている。その先端に前記のようなバンパーステイを取り付ける（バンパーステイを介してバンパーリインフォースを固定する）場合と、その先端に直接バンパーリインフォースを固定する場合がある。また、インストルメントパネル用リインフォースは、ステアリングサポート、ステアリングハンガービーム又はピラー間クロスメンバー（ＰＰメンバー）ともいわれ、車幅方向に配設されて両端が車両の左右のフレームに固定され、インストルメントパネル、ダクト及びステアリングコラム等を支持するとともに、車両の側面衝突に対して乗員の生存空間を確保する役割をもつ部材であり、例えば特開平１１−１１５５５０号公報、特開２００１−６３６２８号公報、特開２００１−７１９３９号公報、特開２００１−２５３３６８号公報、特開２００２−２１１４４０号公報にはアルミニウム合金製のインストルメントパネル用リインフォースが記載されている。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、取付用フランジを軸部の端部に有する部材を製造する場合において、管素材の端部に予め穴を打ち抜き等により成形し、その後に電磁成形により端部を拡径してフランジを成形することにより、前記部材を容易に製造することができる。また、管素材の端部に円形の穴を打ち抜き等により成形しておけば、電磁成形後はその穴は周方向に広がった略楕円形に成形されるため、フランジへの長穴の成形も容易となり、さらに、前記取付用穴を軸部の近傍に有するフランジを成形することも容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を利用してバンパーステイを製造する場合に用いる管素材の正面図（ａ）及びバンパーステイを製造する方法を示す断面図（ｂ）である。
【図２】その製造方法を示す平面図である。
【図３】本発明を利用してバンパーステイを製造する場合に用いる管素材の正面図（ａ）及びバンパーステイを製造する方法を示す断面図（ｂ）である。
【図４】その製造方法を示す平面図である。
【図５】本発明を利用してバンパーステイを製造する場合に用いる管素材の正面図（ａ）及びバンパーステイを製造する方法を示す断面図（ｂ）である。
【図６】その製造方法を示す平面図である。
【図７】従来のバンパーステイの正面図（一部断面）である。
【図８】従来のバンパーステイの正面図（一部断面）である。
【符号の説明】
２１，４１，６１  バンパーステイ
２３，４３，６３  取付用フランジ
２４，４４，６４  取付用フランジ
２５，４５，６５  穴
２６，４６，６６  穴
２７，４７，６７  管素材
２８，４８，６８  穴
２９，４９，６９  穴
【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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