(57)【要約】【課題】設計の自由度が大きく軸圧縮時に潰れ残りが生じ難い構造の中空成形体を得る。【解決手段】互いに重ね合せた第１金属板（６）と第２金属板（７）との間に、第１金属板および第２金属板のそれぞれの内面に接合された予備補強体が配設される予備補強部（２２）と、液圧成形の際に液体が注入される液体注入部（２１）と、第１金属板および第２金属板の長手方向の予備補強部と液体注入部との間に位置し予備補強体が配設されていない中間部（２３）とを設け、第１金属板および前記第２金属板の長手方向に沿う両側縁部（１０）を互いに接合して予備成形体（２０）を形成し、予備成形体をキャビティが形成される上型と下型の間に挟持し、予備成形体の液体注入部に液体を注入し、中空成形体を膨出成形する。【選択図】            図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに重ね合わされた少なくとも２枚の金属板を有し、当該２枚の金属板の長手方向に沿う両側縁部が接合され、液圧成形により当該２枚の金属板がその長手方向に伸延する中空外郭体へと膨出変形される液圧成形における予備成形体であって、
前記２枚の金属板の間には、前記２枚の金属板のそれぞれの内面に接合された予備補強体が予め介装され、当該予備補強体の断面方向の幅は前記金属板の長手方向に向けて漸次変化しており、前記予備補強体は、前記液圧成形により、前記中空外郭体の内部を長手方向に伸延しかつ当該内部をその断面積が漸次変化する複数の空間に仕切る補強体へと変形されることを特徴とする液圧成形における予備成形体。
【請求項２】
前記補強体は、互いに交差する一対の平板部からなり、各平板部は、上記中空外郭体の互いに対向する内面に架け渡されていることを特徴とする請求項１に記載の液圧成形における予備成形体。
【請求項３】
互いに重ね合わされた少なくとも２枚の金属板を有し、当該２枚の金属板の長手方向に沿う両側縁部が接合され、液圧成形により当該２枚の金属板がその長手方向に伸延する中空外郭体へと膨出変形される液圧成形における予備成形体であって、
前記２枚の金属板の間には、前記２枚の金属板のそれぞれの内面に接合された予備補強体が配設される予備補強部と、前記液圧成形の際に液体が注入される液体注入部と、前記金属板の長手方向の前記予備補強部と前記液体注入部との間に位置し前記予備補強体が配設されていない中間部と、を有し、
前記予備補強体の断面方向の幅は前記金属板の長手方向に向けて漸次変化していることを特徴とする液圧成形における予備成形体。
【請求項４】
前記予備補強体は、前記金属板の長手方向に伸延する交差位置で互いに交差する一対の平板部により構成され、各平板部の両側縁部が前記中空外郭体の対向面にそれぞれ接合されていることを特徴とする請求項３に記載の液圧成形における予備成形体。
【請求項５】
前記予備補強体は、前記交差位置で折曲するとともに互いに接合されていることを特徴とする請求項４に記載の液圧成形における予備成形体。
【請求項６】
互いに重ね合せた第１金属板と第２金属板との間に、前記第１金属板および前記第２金属板のそれぞれの内面に接合された予備補強体が配設される予備補強部と、液圧成形の際に液体が注入される液体注入部と、前記第１金属板および前記第２金属板の長手方向の前記予備補強部と前記液体注入部との間に位置し前記予備補強体が配設されていない中間部とを設け、前記第１金属板および前記第２金属板の長手方向に沿う両側縁部を互いに接合して予備成形体を形成し、
当該予備成形体をキャビティが形成される上型と下型の間に挟持し、
前記予備成形体の液体注入部に液体を注入し、
中空成形体を膨出成形することを特徴とする中空成形体の液圧成形方法。
【請求項７】
前記中空成形体の長手方向に直交する断面形状は矩形をなしており、この矩形の対角線上に前記上型と前記下型との分割面が配置されることを特徴とする請求項６に記載の中空成形体の液圧成形方法。
【請求項８】
前記予備補強体は、１枚以上の補強板により構成されることを特徴とする請求項６または７に記載の中空成形体の液圧成形方法。
【請求項９】
前記予備補強体は、２枚の補強板により構成され、これら２枚の補強板は、前記第１金属板および前記第２金属板の長手方向に沿う交差位置で互いに接合されていることを特徴とする請求項６または７に記載の中空成形体の液圧成形方法。
【請求項１０】
前記交差位置は、前記液圧成形後には前記中空成形体のほぼ中央に配置されることを特徴とする請求項９に記載の中空成形体の液圧成形方法。
【請求項１１】
前記２枚の補強板は、その断面幅方向で前記中空成形体の中央から互いにオフセットして接合されていることを特徴とする請求項９に記載の中空成形体の液圧成形方法。
【請求項１２】
前記予備補強体は、その断面方向の幅が前記第１金属板および前記第２金属板の長手方向の中央部までは漸増し、それ以降では漸減することを特徴とする請求項６に記載の中空成形体の液圧成形方法。
【請求項１３】
さらに、前記予備成形体を液圧成形した後、中空成形体をその断面方向ほぼ中央から切断することにより、２個の中空成形体を得る工程を有することを特徴とする請求項１２に記載の中空成形体の液圧成形方法。
【請求項１４】
前記中空成形体は、自動車の車体構造部材であって、前記補強体を備えた略矩形の断面形状がその長手方向に均等に漸増するように構成されたサイドメンバまたはクラッシュボックスであることを特徴とする請求項６〜１３のいずれかに記載の中空成形体の液圧成形方法。
【請求項１５】
前記中空成形体は、自動車の車体構造部材であって、前記補強体を備えた略矩形の断面形状がその長手方向で特定方向にのみ漸増するように構成されたサイドメンバまたはクラッシュボックスであることを特徴とする請求項６〜１３のいずれかに記載の中空成形体の液圧成形方法。
【請求項１６】
前記中空成形体は、自動車の車体構造部材であって、前記補強体を備えた略矩形の断面形状がその長手方向で特定方向にのみ漸増するように構成されたフードレッジであることを特徴とする請求項６〜１３のいずれかに記載の中空成形体の液圧成形方法。
【請求項１７】
前記中空成形体は、自動車の車体構造部材であって、前記補強体を備えた略矩形の断面形状がその長手方向で特定方向に漸増かつ漸減するように構成されたバンパーであることを特徴とする請求項６〜１３のいずれかに記載の中空成形体の液圧成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液圧成形における予備成形体および中空成形体の液圧成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フロントサイドメンバやクラッシュボックスのように衝撃吸収部材として機能する自動車の車体構造部材は、一般的に、衝撃の吸収に適した中空外郭形状を有している。この車体構造部材は、ある程度の強度を持つ一方で、衝撃の吸収も効果的にできるようにするため、その内部を仕切るように補強板が配され、かつ、長手方向に渡り断面形状が漸増するように構成される。このような車体構造部材の製造は押し出し成形によって行われる。
【０００３】
下記の特許文献１には、車体構造部材を押し出し材から成形する技術が開示されている。特許文献１に開示されている車体構造部材は、自動車前部で前後方向に軸線が延びる左右のクラッシュボックスである。クラッシュボックスはアルミ押し出し材から成形される。
【０００４】
クラッシュボックスを製造するには、まずその矩形中空部内を十字状に仕切る補強板を矩形中空部に配し、矩形中空部の外面から外側に向かって突出するフランジを一体的に押し出し成形した後、そのフランジの前方側から後方側に向かってフランジ幅が漸増するように、そのフランジを切断する。
【０００５】
このような手順で押し出し成形することによって、主に内部を仕切るように配された補強板と矩形中空部とによって大きな軸圧縮荷重が得られるとともに、フランジ幅が漸増したフランジ部にて軸圧縮荷重を漸増させることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１５５９８１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の車体構造部材では、主に衝撃エネルギーを吸収する矩形中空部を一定断面積とし、フランジ部のフランジ幅のみを漸増させることによりエネルギー吸収性能をコントロールしているため、性能設計の自由度が極めて狭い。また、矩形中空部が一定断面積であるため、軸圧縮時に潰れ残りが生じ、その分有効な潰れストロークが短くなってエネルギー吸収性能が不足する場合もあるという問題がある。
【０００８】
また、アルミ押し出し材を用いた場合、断面を仕切る補強板を押出し成形によって形成するため、矩形中空部は長手方向では一定断面積となり、長手方向の任意の位置に、断面を仕切る補強板を自由に配置することが困難であり、エネルギー吸収性能を設計する上で、形状やレイアウトの自由度が低いという問題がある。
【０００９】
本発明は、以上のような従来の種々の問題を解決するために成されたものであり、設計の自由度が大きく、軸圧縮時に潰れ残りが生じ難い構造を有する予備成形体および中空成形体の液圧成形方法の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる液圧成形における予備成形体は、互いに重ね合わされた少なくとも２枚の金属板を有し、当該２枚の金属板の長手方向に沿う両側縁部が接合され、液圧成形により当該２枚の金属板がその長手方向に伸延する中空外郭体へと膨出変形される液圧成形における予備成形体であって、前記２枚の金属板の間には、前記２枚の金属板のそれぞれの内面に接合された予備補強体が予め介装され、当該予備補強体の断面方向の幅は前記金属板の長手方向に向けて漸次変化しており、前記予備補強体は、前記液圧成形により、前記中空外郭体の内部を長手方向に伸延しかつ当該内部をその断面積が漸次変化する複数の空間に仕切る補強体へと変形されることを特徴とする。
【００１１】
また、上記した課題を解決し、目的を達成するため、発明にかかる中空成形体の液圧成形方法は、互いに重ね合せた第１金属板と第２金属板との間に、前記第１金属板および前記第２金属板のそれぞれの内面に接合された予備補強体が配設される予備補強部と、液圧成形の際に液体が注入される液体注入部と、前記第１金属板および前記第２金属板の長手方向の前記予備補強部と前記液体注入部との間に位置し前記予備補強体が配設されていない中間部とを設け、前記第１金属板および前記第２金属板の長手方向に沿う両側縁部を互いに接合して予備成形体を形成し、当該予備成形体をキャビティが形成される上型と下型の間に挟持し、前記予備成形体の液体注入部に液体を注入し、中空成形体を膨出成形することを特徴とする。
【００１２】
【発明の効果】
本発明の液圧成形における予備成形体によれば、液圧成形することにより、互いに重ね合わせた２枚の金属板により中空外郭体を成形でき、同時に、この中空外郭体の断面をその長手方向に断面積が漸次変化するように仕切る補強体を成形することができ、しかもその製造が容易である。加えて、補強体へと変形する予備補強体は、変形前の金属板に予め接合しておくことができるので、その接合作業が容易であるとともに、補強材のレイアウトおよび形状の自由度が高くなる。
【００１３】
本発明の中空成形体の液圧成形方法によれば、液体注入部と予備補強部との間に予備補強体が配置されていない中間部を設けているため、液体注入部へ高圧の液体を注入すると、まず中間部から徐々に変形していき、これに追従するように予備補強部が変形していく。したがって、補強体により仕切られた複数の空間の形状がばらつくことなく適正に形成され、これら空間に作用する均等な液圧により金属板を適正に膨出変形させていくことができ、高強度で、かつエネルギー吸収性能に優れた中空成形体を容易に製造することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる液圧成形における予備成形体および中空成形体の液圧成形方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１は、自動車車体１の前部の骨格を示す斜視図である。自動車車体１の前部には前後方向に延びるフロントサイドメンバ２が左右に設けられている。左右のフロントサイドメンバ２の前端には、クラッシュボックス３が連結され、クラッシュボックス３を介してフロントバンパー４が連結されている。左右のフロントサイドメンバ２の上方には、やはり左右のフードレッジ５が設けられている。車体前方からの衝突に対しては、主にこれらの各部材でエネルギーが吸収される。
【００１６】
［実施の形態１］
まず、自動車の車体構造としてのフロントサイドメンバ２に本発明を適用した実施の形態１について説明する。図２は、フロントサイドメンバ２の斜視図であり、図３は図２のＰ方向からの矢視図である。
【００１７】
フロントサイドメンバ２は、第１金属板６と第２金属板７を組み合わせてなる中空外郭体を有している。中空外郭体は中空断面形状で、長手方向に延びるに従い断面積が漸増する略矩形形状の閉断面構造をなしている。第１金属板６と第２金属板７は、図３に示すように、それぞれ略Ｌ字状に折曲して、中空外郭体の２つの側壁をそれぞれ形成している。これらの金属板６、７は、両側縁部１０の２箇所で長手方向に沿って互いに接合されている。両側縁部１０は、中空外郭体の矩形部分から外側に突出するフランジ形状を呈しており、その方向は矩形部の対角線上に延びるように突出しており、その突出端近傍で両金属板６、７が互いに接合されている。
【００１８】
中空外郭体の内部には、第１補強板８と第２補強板９とが互いにＬ字状に折曲して、かつ長手方向に延びる折曲部１１で接合され、断面略十字形状の補強体が構成されている。第１補強板８は折曲部１１でほぼ直角に折曲しており、かつ、両側縁部１２が長手方向に沿って第１金属板６の内面に接合されている。第２補強板９も折曲部１１でほぼ直角に折曲しており、かつ、両側縁部１３が長手方向に沿って第２金属板７の内面に接合されている。
【００１９】
図２のように、フロントサイドメンバ２は、補強体が配設された補強部１５と、補強体が配設されていない非補強部１４とにより構成されている。非補強部１４は、車両組立状態で車両前部側となる位置に設けられ、中空外郭体の内部を空洞化した形状となっている。
【００２０】
フロントサイドメンバ２は、後述する予備成形体２０を液圧成形により中空成形体に膨出成形した後、図示しない裁断工程などを経て製造される。図４は、上述した２枚の金属板６、７、および２枚の補強板８、９により構成された予備成形体２０を示す図である。図５は、図４のＸ−Ｘ線に沿った予備成形体２０の断面図であり、図６は、図４のＹ−Ｙ線に沿った予備成形体２０の長手方向の断面図である。
【００２１】
図４のように、予備成形体２０は後述する液体注入部２１から長手方向に向かって、その直角断面方向の幅は漸増していく形状をなしており、図５のように、上述した第１金属板６と第２金属板７および、２枚の補強板８、９により構成されている。２枚の金属板６、７は互いに重ね合せた状態で、両側縁部１０を含め全周縁部で互いに接合されている。２枚の補強板８、９は、液圧成形後には図３に示すように折曲することとなるが、予備成形体２０の段階では折曲しておらず、平板形状をなしており、互いに重ね合わせた状態で、２枚の金属板６、７の間にサンドイッチ状に挟み込まれている。
【００２２】
予備成形体２０は、長手方向でいくつかの部分に分けることができ、補強板８、９からなる予備補強体が配設される予備補強部２２と、高圧な液体が注入される液体注入部２１と、その間に長手方向で予備補強部２２と液体注入部２１との間に位置する所定長さの中間部２３とを有している。中間部２３および液体注入部２１には、２枚の金属板６、７の間に補強板８、９を配設しない。図２に示した補強部１５は、予備補強部２２から形成され、非補強部１４は中間部２３から成形される。
【００２３】
図５および図６を参照しながら予備成形体２０の形成手順を説明する。まず一対の補強板８、９を、互いに板幅方向にオフセットして重ね合わせた状態で、その板幅方向中央部に位置する交差位置１１で、長手方向に沿って互いに接合する。この接合はレーザーによる重ね溶接、アーク溶接によるスロット溶接またはプラグ溶接、あるいは、接着、カシメなどにより行うことができる。次に第２補強板９の両側縁部１３を長手方向に沿って第２金属板７の内面に接合する。次いでこれら補強板８、９を挟み込むように第１金属板６を第２金属板７に重ね合わせて、第１金属板６と第１補強板８ａの両側縁部１２とを接合する。次いで互いに重ね合わせた金属板６、７の両周縁部１０を全周に渡って接合し、予備成形体２０を得る。この接合は例えばレーザー溶接やアーク溶接あるいは、接着剤などで行うことができ、この全周接合により両金属板６、７の内部が密閉状態に保たれる。
【００２４】
このように形成される予備成形体２０に対し、図７、図８、図９に示すような上型２４、下型２５を用いて液圧成形を行う。なお、図７は図４のＸ−Ｘ線に沿う断面に、図８は図４のＹ−Ｙ線に沿う断面に対応している。上下型２４、２５には、フロントサイドメンバ２の断面方向が略矩形断面で、長手方向に向かって断面が漸増する外形形状がキャビティ２６、２７として形成されおり、上下型２４、２５の分割面２８はその矩形断面の対角線上にある。
【００２５】
下型２５には液体注入ノズル２９が取り付けられている。ノズル２９には、下型２５に形成された液体通路３０および液体通路３０に接続する高圧ホース３４を経由して、図示しない高圧発生装置から高圧の液体が供給される。ノズル２９を受容するように、予備成形体２０の液体注入部２１は、予め中空形状に形成されるとともに、ノズル２９が勘合する勘合孔３１が第２金属板７に形成されている。
【００２６】
上型２４および下型２５には予備成形体２０の中空形状をなす液体注入部２１の形状が収まる凹溝３２、３３がそれぞれ形成され、凹溝３２、３３と金型のキャビティ２６、２７との間には凹溝３２、３３からキャビティ２６、２７へ向かって断面積が徐々に拡大するように傾斜する傾斜面３２ａ、３３ａがそれぞれ形成されている。これら凹溝３２、３３、および傾斜面３２ａ、３３ａは、金属板６、７の合わせ面、つまり上型２４と下型２５の分割面２８に対して実質的に均等に形成されており、分割面２８を挟んでほぼ同じ面積（容積）となるように設定されている。分割面２８上に、矩形形状をなすフロントサイドメンバ２の対角線、ノズル２９の噴射軸線、更には予備補強体の中心を含む補強板８、９の合わせ面が配置するように設定されている。つまり、補強板８、９の中心と中間部２３の中心とを分割面２８上の同一位置に設定している。
【００２７】
図７に示すように、予備成形体２０を上型２４と下型２５の間で狭持型締めした状態で、高圧発生装置により発生された高圧な液体を、高圧ホース３４および液体通路３０を経由してノズル２９へ供給し、ノズル２９により予備成形体２０に形成した勘合孔３１から液体注入部２１の内部へ注入する。この高圧な液体は、互いに重ね合わせた２枚の金属板６、７の周縁部１０が全周に渡って互いに接合されているため予備成形体２０の外部へ漏れ出すことはない。
【００２８】
この液体の高い圧力により、予備成形体２０がノズル２９に近い部分から予備補強部２２へ向かって徐々に膨出変形していくこととなる。この液圧成形により図２、図３に示すように金属板６、７および、補強板８、９が適正な形状へ変形していくことになるが、それは以下のような理由によるものである。中空成形による変形過程において、まず予備変形部４７、３５が凹溝３２、３３の内面に沿うように変形していく。これら予備変形部４７、３５はそのノズル側が予め凹溝３２、３３の内面に沿うように形成されており、かつ、分割面２８に対して上下均等（相似形）に設定されているため、ノズル側の部分の形状に追従するように、長手方向および、長手方向に直交する方向に関して均一かつスムーズに凹溝３２、３３に沿って膨出変形していく。また、傾斜面部３２ａ、３３ａの部分で断面積が徐々に拡大するように設定されているため、金属板６、７はキャビティ２６、２７の内面に沿う形状へとスムーズに膨出変形していく。
【００２９】
従って、予備補強部２２が変形し始める段階では、既に中間部２３周辺部分の金属板６、７がキャビティ２６、２７の壁面に沿うように膨出変形しており、この部分の形状に追従するように、まず予備補強部２２の中間部２３寄りの金属板６、７の部分が適切に膨出変形していく。金属板６、７の変形に応じて、金属板６、７に接合する補強板８、９が変形・折曲していく。このように予備補強部２２の変形が良好に進行していくように、中間部２３の長手方向長さが充分に長く設定されている。補強板８、９の変形に応じて、これら補強板８、９によって仕切られら長手方向に延びる４つの空間が、その形状が個々にばらつくことなく、均一に形成されていき、これら空間から金属板６、７の内面に均等な液圧Ｐが作用することにより、これら金属板６、７がキャビティ２６、２７の壁面に沿う最終的な矩形断面形状で、かつ長手方向で断面の大きさが漸次変化した形状へと膨出変形していく。成形後の金型断面を図９に示す。
【００３０】
上述したように、液圧成形後の中空外郭体の対角線が、上型２４および下型２５の分割面２８上に位置し、分割面２８に沿って金属板６、７を互いに接合したフランジ状の両側縁部１０を配置しているため、金属板６、７が液体により徐々に膨出変形していく過程において、フランジ状をなす両側縁部１０がスムーズにキャビティ２６、２７側へと引き込まれて流入していく。このため、金属板６、７をスムーズに膨出変形させていくことができる。
【００３１】
変形完了後に、液体の圧力を除去し、上型２４および下型２５内から中空成形体３６を取り出し、長手方向両端の不要部分を切除することにより、上述した断面が複数に仕切られた補強部１５と非補強部１４で構成された断面積が漸増するフロントサイドメンバ２を得ることができる。
【００３２】
フロントサイドメンバ２によれば、前面衝突時には、まず非補強部１４が速やかに潰れ、次に補強体で断面を仕切っている補強部１５が潰れる。補強部１５は断面を仕切る補強板８、９により断面内に稜線が増えるため、高強度となり高反力が得られる。さらにフロントサイドメンバ２では、補強体を有した略矩形部の断面形状が、長手方向で均等に漸増するように構成された外形形状をなしているため、この反力は潰れが進行するに従い大きくなるとともに、潰れた部分が重なりにくくなるため、潰れ残りが少なくなり有効な潰れストロークが増えるため、衝突時の初期反力を抑えつつ、全体として衝突エネルギー吸収効率を効果的に高めることができる。さらに対角線方向にフランジが突出することにより、潰れモードが安定する。また、平板部８ａ、８ｂが互いに直交するように交差する形状となっているため、長手方向に直交する方向の荷重に対しても高い強度が得られる。
【００３３】
実施の形態１では、２枚の補強板８、９により構成しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば図１０に示すように、金属板６、７からなる中空外郭体の内部を２つの空間に仕切る一枚の補強板３７を構成してもよい。また、同様に図１１のように、金属板６、７からなる中空外郭体の内部を３つの空間に仕切る２枚の補強板３８、３９を構成してもよい。図１０および図１１に示す補強体を有した中空外郭体は、それぞれ図１２と図１３に示すような構成の予備成形体４０、４１を用いて液圧成形を行うことにより形成できる。さらにこれらの断面形状は長手方向の途中で任意に変化させることが可能であり、求められるエネルギー吸収性能に応じて自由に組合せ選択も可能である。
【００３４】
なお、以上の説明では、フロントサイドメンバ２として説明したが、車両後部に設置され、車両後面からの衝突に対してエネルギー吸収を行うリアサイドメンバ（図示せず）にも適用できることは言うまでもない。
【００３５】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２を説明する。この実施の形態は、図１に示した自動車車体１のフロントサイドメンバ２の前端からさらに前方方向に延びるクラッシュボックス３に本発明を適用したものである。なお、この実施の形態の説明をするに当たって、実施の形態１と重複する構成、およびその構成の作用、効果についての説明は適宜省略する。
【００３６】
図１において、クラッシュボックス３はフロントサイドメンバ２の前端に左右略対称に配置されており、左右のクラッシュボックス３にはさらにその前方に位置されるバンパー４が連結されている。前面衝突時のエネルギーはまずバンパー４に伝わり、それが左右のクラッシュボックス３に伝達され、さらにフロントサイドメンバ２に伝わる構造となっている。
【００３７】
図１４はクラッシュボックス３の斜視図である。クラッシュボックス３は、２枚の金属板５１、５２からなる中空外郭体をなしている。中空外郭体は、断面略矩形形状で、長手方向に漸次断面を拡大しながら延びる閉断面構造をなしている。中空外郭体の内部には、互いに交差する一対の補強板５３、５４を備えた断面略十字状をなす補強部５６が設けられている。これら補強板５３、５４によって、中空外郭体の内部が長手方向に延び、かつ断面空間の大きさが漸増する４つの空間に仕切られている。中空外郭体の両側縁部５５は、中空外郭体の矩形部分から突出するフランジ形状を呈しており、その方向は矩形部分の対角線上に延びるように突出しており、その突出端近傍で両金属板５１、５２が互いに接合されている。
【００３８】
クラッシュボックス３は、後述する予備成形体５７を液圧成形することにより得られる中空成形体から、裁断加工等を経て製造される。図１５は予備成形体５７の斜視図である。予備成形体５７は中空外郭体となる２枚の金属板５１、５２と、補強部５６となる２枚の補強板５３、５４とにより構成されており、その断面形状は図５に示した形状と同様である。しかし本実施の形態では図１５に示すように、予備成形体５７が、液体注入部５８から非補強部５９、補強部５６へと、順次、長手方向と直交する側の幅は漸増していくが、中央から後方へは漸減していく、つまり中央で前後対称形状をもった予備成形体５７であり、後述するように、左右のクラッシュボックスを中央で繋げた２ヶ取り用の形状をなしている。
【００３９】
予備成形体５７を液圧成形により膨出変形する方法は、実施の形態１と同様である。しかしながら、本実施の形態では、クラッシュボックス３の外郭形状に対応したキャビティが形成された上型と下型には、図１６に示すように、断面が漸増する右側用クラッシュボックス６１と、断面が漸減する左側用クラッシュボックス６２が、中央変化部６３で組み合わされた外郭形状で、金型のキャビティが形成されているのが特徴である。
【００４０】
予備成形体５７の液体注入部５８から、２枚の金属板５１、５２と補強板５３、５４とで仕切られる各空間部に液体を注入すると、液体注入部５８近傍は実施の形態１と同様の構成となっているため、補強板で仕切られる各空間に均等に液圧を作用させることができ、予備成形体５７を膨出変形させることで中空成形体が得られる。中空成形体の前後の不要部分を裁断すると、図１６に示したような、右側用クラッシュボックス６１と、左側用クラッシュボックス６２が、中央変化部６３で繋がった中間成形体６０が得られ、これをさらに中央で２分割することにより、一度にクラッシュボックス３の左右用２部品を同時に得ることができる。
【００４１】
この製造方法によって得られた中空成形体から図１４に示したクラッシュボックス３が製造される。クラッシュボックス３によれば、補強部５６は断面を仕切る補強板５３、５４により断面内に稜線が増えるため、高強度となり高反力が得られる。さらに補強板を有した略矩形部分の断面形状が、長手方向で均等に漸増するように構成された外形形状をなしているため、その反力は潰れが進行するに従い大きくなるとともに、潰れた部分が重なりにくいため、潰れ残りが少なくなり有効な潰れストロークが増える。従って、全体として衝突エネルギー吸収効率を効果的に高めることができる。また、断面が漸増する右側用クラッシュボックス６１と、断面が漸減する左側用クラッシュボックス６２を中央で繋げた外郭形状で金型のキャビティを形成することにより、一回の成形で左右部品が同時に成形でき、生産性や材料歩留りが向上するとともに、成形体が膨出変形しやすい滑らかな形状となるため、成形が容易に行えるという効果も得られる。
【００４２】
なお、クラッシュボックス３においても、実施の形態１で、図１０、図１１に示したような補強板の数や構造を、要求性能に応じて任意に選択、適用できることは言うまでもない。
【００４３】
［実施の形態３］
この実施の形態は、図１に示す自動車車体１のサイドメンバ２の上方に位置するフードレッジ５に本発明を適用したものである。
【００４４】
図１７は、フードレッジ５の斜視図であり、図１８は図１７のＱ方向からの矢視図を示す。図１７に示すフードレッジ５の形状は、２枚の金属板７１、７２からなる中空外郭体をなしている。中空外郭体は、断面略矩形で、長手方向に漸次断面積を拡大しながら延びる閉断面構造をなしているが、その拡大方向が、図１の車両組み付け状態で、車両内側と車両下方方向には変化がなく、車両外側と車両上方には漸次拡大していく形状を有している。中空外郭体の内部には、互いに交差する一対の平板部７３ａ、７３ｂを備えた断面略十字状をなす補強板７３、７４が設けられている。これら補強板７３、７４によって、中空外郭体の内部が長手方向に延び、かつ断面空間の大きさが漸増する４つの空間に仕切られている。中空外郭体の両側縁部７５は、中空外郭体の矩形部分から突出するフランジ形状を呈しており、その方向は矩形部分の対角線上に延びるように突出しており、その突出端近傍で両金属板７１、７２が互いに接合されている。
【００４５】
フードレッジ５は、図１９に示す予備成形体７７を、実施の形態１と同様、液圧成形することにより得られる中空成形体から裁断加工などを経て製造される。図１９は予備成形体７７の斜視図である。予備成形体７７は中空外郭体となる２枚の金属板７１、７２と、補強部７６となる２枚の補強板７３、７４とにより構成されており、断面形状としては図５に示すものと同様である。しかし本実施の形態では、図１９に示すように、予備成形体７７が、液体注入部７８から非補強部７９、補強部７６へと、順次、長手方向と直交する側の幅が一方向だけ（図１９では図の手前側）に漸増していく非対称形状をもった予備成形体７７である。
【００４６】
予備成形体７７を液圧成形により膨出変形する方法は、実施の形態１と同様であるが、前述したように、フードレッジ５の外郭形状は断面略矩形で、長手方向に漸次断面を拡大しながら延びる閉断面構造をなしている。その拡大方向は、車両組み付け状態で、車両内側と車両下方方向には変化がなく、車両外側と車両上方には漸次拡大していく形状となっているため、図２０に示すようにこの形状に対応して特定方向に断面が漸増したキャビティ８２、８３が形成された上型８０および下型８１を用いる。
【００４７】
予備成形体７７の液体注入部７８から、２枚の金属板７１、７２と補強板７３、７４とで仕切られる各空間部に液体を注入すると、液体注入部７８近傍は実施の形態１の場合と同様の構成となっているため、補強板で仕切られる各空間に均等に液圧を作用させることができ、予備成形体７７を膨出変形させることで中空成形体が得られる。
【００４８】
この製造方法によって得られた中空成形体から図１７に示したフードレッジ５が製造される。フードレッジ５も前述のサイドメンバやクラッシュボックスと同様に、高強度な補強部７６は高反力が得られる。さらに補強板７３、７４を有した略矩形部の断面形状が、長手方向で特定方向に漸増する外形形状をなしているため、軸方向に作用する荷重に対する反力も漸増す。かつ、潰れ残りが少なくなり有効な潰れストロークが増えるため、全体として衝突エネルギー吸収効率を効果的に高めることができる。またそれと同時に、フードレッジ５は車両組み付け状態で、車両内側と車両下方方向には断面拡大をなくせるため、エンジンやタイヤ、サスペンションなどとの干渉が避けられ、車両部品のレイアウトがしやすい。
【００４９】
なお、フードレッジ５においても、サイドメンバについての実施の形態１で、図１０、図１１に示したような補強板の数や構造を任意に選択適用できることはもちろんである。また逆に、本実施の形態に示したような、補強部を有し、かつ特定方向にのみ断面が拡大する形状を、前述のサイドメンバやクラッシュボックスに適用してもよい。この場合は、斜め衝突などの際、必要となる特定方向に対して高強度となり高反力が得られるサイドメンバやクラッシュボックスの製造が可能となる。
【００５０】
［実施の形態４］
この実施の形態は、図１の自動車車体１の前端部もしくは、図示しない後端部で、左右方向に延びるバンパー４に本発明を適用したものである。
【００５１】
図２１はバンパー４の斜視図、図２２は図２１のＲ方向からの矢視図を示す。バンパー４は、略矩形断面の中空外郭体を形成する金属板９１、９２の内部が、複数の補強板９３、９４で断面が仕切られており、かつ、その複数の補強板９３、９４の交差位置９６が、中空外郭体の中心位置からオフセットした断面形状を有している。また断面形状は、図１に示す車両組み付け状態で、車両の左右中心方向に向かうに従い、車両前方部９８および、車両上方部９７に拡大する形状を有したバンパー４である。
【００５２】
予備成形体９５の断面図を図２３に示す。これは、実施の形態３とほぼ同様の予備成形体９５であるが、第１の補強板９３と第２の補強板９４との断面方向の幅が異なり、かつ互いに接合された交差位置９６が、２枚の金属板９１、９２の中心位置からオフセットした予備成形体９５である。その後の製造方法は実施の形態３の場合と同様である。
【００５３】
なお、本実施の形態では、液圧成形後、矩形部分の対角線８９上にある車両前方側のフランジ９９に曲げ加工を施し、車両前側壁８８と面一となるように形成している。
【００５４】
本発明により得られる車両左右中心に向かって断面が拡大する形状を有したバンパー４により、ポール衝突やオフセット衝突など、バンパー中央部あるいは、バンパーの片側に衝突入力が作用する場合に、左右のクラッシュボックス３間での折れ曲がりを防止でき、また、バンパー４連結されているクラッシュボックス３やサイドメンバ２へ荷重を良好に伝達することができる。なお、複数の補強板９３、９４の交差位置は、バンパー４の高さ方向の位置と、左右のクラッシュボックス３やサイドメンバ２の高さ方向の位置に応じて、任意に設定が可能であり、バンパー４からの荷重をサイドメンバ２に良好に伝達するように適宜設定ができ、構造設計の自由度が高い。またバンパー４の補強体は、実施の形態１の場合と同様に、図１０、図１１で示したような補強板の数や構造を適宜、適用できる。
【００５５】
以上のように具体的な実施の形態１〜４に基づいて本発明を説明してきたが、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲で、種々の変形、変更は可能である。例えば、重ね合わせる金属板や補強板の材質、板厚などは、図示された形態に限定されるものではなく、要求性能に応じて任意に設定できる。
【００５６】
なお、各請求項に記載した発明は次のような効果を奏する。
【００５７】
請求項１に記載の液圧成形における予備成形体によれば、この予備成形体を液圧成形することにより、互いに重ね合わせた２枚の金属板により中空外郭体が成形されるとともに、この中空外郭体は長手方向に断面積が漸次変化する中空断面を仕切る補強体を同時に成形することができ、しかもその製造が容易である。加えて、補強体へと変形する予備補強体は、変形前の金属板に予め接合しておくことができるので、その接合作業が容易であるとともに、補強体のレイアウトおよび形状の自由度も高い。
【００５８】
請求項２に記載の液圧成形における予備成形体によれば、成形後の中空外郭体の内部が平板部によって長手方向に伸びる４つの空間に仕切られた形状となり、強度・剛性に優れたものとなる。
【００５９】
請求項３に記載の液圧成形における予備成形体によれば、この予備成形体から成形される中空成形体は、長手方向に断面積が漸次変化するとともに、中空外郭体の対向面を互いに連結する補強体により、強度・剛性に優れたものとなり、衝撃荷重を有効に吸収・分散することができる。また補強体を長手方向の一部にのみ配置することも可能で、レイアウトの自由度も高い。
【００６０】
請求項４に記載の液圧成形における予備成形体によれば、予備成形体から得られる製品の補強性は優れたものとなる。
【００６１】
請求項５に記載の液圧成形における予備成形体によれば、得られる製品における補強板間で荷重を分散させることができ、補強性能に優れている。
【００６２】
請求項６に記載の中空成形体の液圧成形方法によれば、液体注入部と予備補強部との間に予備補強体が配置されていない中間部を設けているため、上記液体注入部へ高圧な液体を注入すると、まず中間部から徐々に変形していき、これに追従するように予備補強部が変形していく。従って補強体により仕切られた複数の空間の形状がばらつくことなく適正に形成され、これら空間に作用する均等な液圧により金属板を適正に膨出変形させていくことができる。このように、２枚の金属板を、長手方向に断面が漸次変化する中空形状に膨出変形する中空成形時に、断面を複数に仕切る補強体を同時に成形することが可能となり、高強度で、かつエネルギー吸収性能に優れた中空成形体を容易に製造することができる。
【００６３】
請求項７に記載の中空成形体の液圧成形方法によれば、液圧成形により金属板が徐々に膨出変形していくに従って、フランジ状の両側縁部を金型のキャビティ内へスムーズに導き入れることができ、金属板の膨出変形を良好に行わせることができる。また対角線方向にフランジが突出することにより、エネルギー吸収効率に優れた部材が得やすくなる。
【００６４】
請求項８に記載の中空成形体の液圧成形方法によれば、例えば一枚の補強板からなる第１の予備補強体と、複数の補強板からなる第２の予備補強体と、を一つの予備成形体の長手方向で異なる位置に設けることもでき、性能に応じた設計が可能となる。
【００６５】
請求項９に記載の中空成形体の液圧成形方法によれば、液圧成形後の中空成形体の内部が２枚の補強板により上下左右に仕切られることとなり、上下・左右のどちらの方向にも、また軸方向にも高強度な中空成形体が得られる。
【００６６】
請求項１０に記載の中空成形体の液圧成形方法によれば、上記２枚の補強板により内部が４つの均等に仕切られた中空成形体を得ることが可能となる。
【００６７】
請求項１１に記載の中空成形体の液圧成形方法によれば、例えば中空成形体の断面が長手形状の場合であっても、上記２枚の補強板により中空成形体の断面を均等に、または任意の位置で仕切ることができる。
【００６８】
請求項１２に記載の中空成形体の液圧成形方法によれば、長手方向で断面が変化するとともに、内部に補強板を有した中空成形体を容易に得ることができる。
【００６９】
請求項１３に記載の中空成形体の液圧成形方法によれば、例えば左右部品や複数部品を同時に得ることができ、製造に係る生産性や経済性が向上する。
【００７０】
請求項１４に記載の中空成形体の液圧成形方法によれば、補強材により断面内に稜線が増えるため、高強度となり高反力が得られる。また補強材を有した中空部の断面積が長手方向で均等に漸次拡大していく一体構造部材が形成可能となり、軸圧縮時に潰れ残りが少なくなるため、衝突エネルギー吸収効率を効果的に高めることができる。また補強材を中空成形体の長手方向の任意の位置に容易に配置することが可能となり、エネルギー吸収性能を設計する上で、形状やレイアウトの自由度が高くなる。
【００７１】
請求項１５に記載の中空成形体の液圧成形方法によれば、斜め衝突などの際の必要となる特定方向に対して高強度となり高反力が得られる。
【００７２】
請求項１６に記載の中空成形体の液圧成形によれば、必要となる特定方向に対して高強度となり高反力が得られる。またエネルギー吸収性能を設計する上で、形状やレイアウトの自由度が高くなる。
【００７３】
請求項１７に記載の中空成形体の液圧成形によれば、バンパー中央部あるいは、バンパーの片側に衝突入力が作用する場合に、左右のクラッシュボックス間での折れ曲がりを防止でき、また、車体へ荷重を良好に伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車車体の前部の骨格を示す斜視図である。
【図２】フロントサイドメンバの斜視図である。
【図３】図２のＰ方向からの矢視図である。
【図４】２枚の金属板および２枚の補強板により構成された予備成形体を示す図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ線に沿った予備成形体の断面図である。
【図６】図４のＹ−Ｙ線に沿った予備成形体の長手方向の断面図である。
【図７】実施の形態１に係る金型および予備成形体の液圧成形前の断面図である。
【図８】図７のＺ−Ｚ線に沿う断面図である。
【図９】実施の形態１に係る金型および予備成形体の液圧成形後の断面図である。
【図１０】実施の形態１に対する他の例を示す断面図である。
【図１１】実施の形態１に対するさらに他の例を示す断面図である。
【図１２】実施の形態１に対する他の例の予備成形体を示す断面図である。
【図１３】実施の形態１に対するさらに他の例の予備成形体を示す断面図である。
【図１４】実施の形態２に係るクラッシュボックスの斜視図である。
【図１５】実施の形態２に係る予備成形体の斜視図である。
【図１６】実施の形態２に係る中間成形体の斜視図である。
【図１７】実施の形態３に係るフードレッジの斜視図である。
【図１８】図１７のＱ方向からの矢視図である。
【図１９】実施の形態３に係る予備成形体の斜視図である。
【図２０】実施の形態３に係る金型および予備成形体の液圧成形後の断面図である。
【図２１】実施の形態４に係るバンパーの斜視図である。
【図２２】図２１のＲ方向からの矢視図である。
【図２３】実施の形態４に係る予備成形体の断面図である。
【符号の説明】
１…自動車車体前端部
２…フロントサイドメンバ
３…クラッシュボックス
４…バンパー
５…フードレッジ
６、７、５１、５２、７１、７２、９１、９２…金属板
８、９、３７、３８、３９、５３、５４、７３、７４、９３、９４…補強板
１０、１２、１３、５５、７５…両側縁部
１１、９６…折曲部
１４、５９、７９…非補強部
１５、５６、７６…補強部
２０、４０、４１、５７、７７、９５…予備成形体
２１、５８、７８…液体注入部
２２…予備補強部
２３、５９、７９…中間部
２４、２５、８０、８１…上下型
２６、２７、８２、８３…キャビティ
２８…分割面
２９…ノズル
３０…液体通路
３１…勘合孔
３２、３３…凹溝
３２ａ、３３ａ…傾斜面
３４…高圧ホース
３５、４７…予備変形部
３６…中空成形体
６０…中間成形体
６１…右側用クラッシュボックス
６２…左側用クラッシュボックス
６３…中央変化部
７３ａ、７３ｂ…平板部
８８…車両前側壁、
９６…交差位置、
９７…車両上方部、
９８…車両前方部、
９９…フランジ。
【図１】
2004160485.tif 000003
【図２】
2004160485.tif 000004
【図３】
2004160485.tif 000005
【図４】
2004160485.tif 000006
【図５】
2004160485.tif 000007
【図６】
2004160485.tif 000008
【図７】
2004160485.tif 000009
【図８】
2004160485.tif 000010
【図９】
2004160485.tif 000011
【図１０】
2004160485.tif 000012
【図１１】
2004160485.tif 000013
【図１２】
2004160485.tif 000014
【図１３】
2004160485.tif 000015
【図１４】
2004160485.tif 000016
【図１５】
2004160485.tif 000017
【図１６】
2004160485.tif 000018
【図１７】
2004160485.tif 000019
【図１８】
2004160485.tif 000020
【図１９】
2004160485.tif 000021
【図２０】
2004160485.tif 000022
【図２１】
2004160485.tif 000023
【図２２】
2004160485.tif 000024
【図２３】
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