(57)【要約】      （修正有）【課題】金属製管体にバウシンガ効果の大きな材料を用いた場合でも、耐力を低下させることなく、強度を高めることができる車体用強度部材の製造方法を提供する。【解決手段】管体１に、平面圧縮歪以外の圧縮歪を付与した後、拡管が生じない液圧を保ちつつ、管体１をその長手方向に対する垂直方向の断面が四角形以上の多角形状で且つ断面周長が初期断面周長を超えない形状に成形して、所定部位の肉厚を初期肉厚よりも増加させるようにし、管体１にバウシンガ効果の大きな材料を用いた場合でも、伸び変形させた場合に比較して耐力を低下させることなく車体用強度部材Ａに圧縮歪を付与し、同部材Ａの強度向上を実現した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製管体の中空部に加工液を注入して加圧しつつ、外側からの加圧成形により管体に圧縮歪を付与して成る車体用強度部材を製造する方法において、管体の圧縮歪を付与すべき部位の少なくとも一部に、平面圧縮歪以外の圧縮歪を付与した後、拡管が生じない液圧を保ちつつ、管体をその長手方向に対する垂直方向の断面が四角形以上の多角形状で且つ断面周長が初期断面周長を超えない形状に成形して、少なくとも特定した一辺の肉厚を初期肉厚よりも増加させることを特徴とする車体用強度部材の製造方法。
【請求項２】
管体に歪異方性を有する金属を用いることを特徴とする請求項１記載の車体用強度部材の製造方法。
【請求項３】
管体を回転圧縮成形することにより、管体に平面圧縮歪以外の圧縮歪を付与することを特徴とする請求項１又は２に記載の車体用強度部材の製造方法。
【請求項４】
管体にスピニング加工を行うことにより、管体に平面圧縮歪以外の圧縮歪を付与することを特徴とする請求項１又は２に記載の車体用強度部材の成形方法。
【請求項５】
管体に歪時効性を有する金属を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車体用強度部材の製造方法。
【請求項６】
管体に歪時効性を有する鋼管を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車体用強度部材の製造方法。
【請求項７】
管体の成形後、管体に熱処理を行うことを特徴とする請求項５又は６に記載の車体用強度部材の製造方法。
【請求項８】
第１項〜第７項のいずれかに記載の車体用強度部材の製造方法により得たことを特徴とする車体用強度部材
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の構造部材等に用いる車体用強度部材を製造する方法に関するものであって、とくに、液圧成形を利用して、金属製の管体に圧縮歪みを付与して成る車体用強度部材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属製管体に圧縮歪を付与して成る車体用強度部材を製造する方法としては、例えば図５及び図６に示すようなものがあった。すなわち、図５（ａ）に示す液圧成形装置１において、金属製管体であるワークＷを凹状のダイ２にセットすると共に、ワークＷの両端部分を支持部４，４により支持し、その後、加工液供給部５を有するシール治具３によりワークＷの両端を密閉する。そして、加工液供給部５からワークＷの中空部Ｗａに加工液を注入して加圧した後、図５（ｂ）に示すようにワークＷをポンチ６で加圧することにより、図６に断面を示す車体用強度部材（サイドルーフレール）Ｓを得る。
【０００３】
このとき、上記製造方法では、図６に示す断面において、少なくともワークＷのポンチ６側に丸みを有するコーナー部Ｓｅが成形されるまでの間、拡管が生じない液圧Ｐを保ちつつ、ワークＷを、その長手方向に対する垂直方向の断面が四角形以上の多角形状で且つ断面周長が初期断面周長を超えない形状に成形して、少なくともワークＷ（車体用強度部材Ｓ）の縦辺Ｓｂの肉厚を初期肉厚よりも増加させる。これにより、ワークＷに高強度板材やアルミニウム板材を用いた場合でも、割れを生じさせずに成形することを可能にし、加えて、断面内の特定部位の肉厚を増加させて、軽量で且つ曲げ強度に優れた車体用強度部材Ｓを実現していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−９５２９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような車体用強度部材の製造方法では、金属製管体にバウシンガ効果の大きな材料を用いた場合、車体用強度部材Ｓの縦辺Ｓｂに導入される圧縮歪が平面圧縮歪となるため、縦辺Ｓｂの耐力が、同量の伸び歪を導入した場合（伸び変形させた場合）の耐力に比較して低下するという問題があり、このような問題の解決が望まれていた。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたもので、金属製管体にバウシンガ効果の大きな材料を用いて圧縮歪を付与した場合であっても、伸び変形させた場合に比較して耐力を低下させることなく車体用強度部材に圧縮歪を付与することができ、同部材の強度を高めることができる車体用強度部材の製造方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、例えばスピニング加工によって金属製管体を縮管成形することで、管体に圧縮歪を付与した後、管体内に注入した加工液の液圧作用下において、少なくとも断面周長が減少するように成形することにより、管体にバウシンガ効果が大きな材料を用いた場合においても、成形後の管体の耐力が伸び変形させた場合の耐力に比べて低下するのを抑制し、これにより部材強度が高められることを見出し、本発明を達成するに至った。
【０００８】
そして、本発明の車体用強度部材の製造方法は、金属製管体の中空部に加工液を注入して加圧しつつ、外側からの加圧成形により管体に圧縮歪を付与して成る車体用強度部材を製造する方法において、管体の圧縮歪を付与すべき部位の少なくとも一部に、平面圧縮歪以外の圧縮歪を付与した後、拡管が生じない液圧を保ちつつ、管体をその長手方向に対する垂直方向の断面が四角形以上の多角形状で且つ断面周長が初期断面周長を超えない形状に成形して、少なくとも特定した一辺の肉厚を初期肉厚よりも増加させることを特徴としている。
【０００９】
【発明の効果】
本発明の車体用強度部材の製造方法によれば、液圧成形を利用して、金属製管体に圧縮歪を付与して成る車体用強度部材を製造するに際し、金属製管体にバウシンガ効果の大きな材料を用いて圧縮歪を付与した場合であっても、伸び変形させた場合に比較して耐力を低下させることなく車体用強度部材に圧縮歪を付与することができ、これにより部材強度を高めることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の車体用強度部材の製造方法は、自動車の構造部材等に用いられる車体用強度部材を製造する方法であり、とくに、金属製管体の中空部に加工液を注入して加圧しつつ、外側からの加圧成形により管体に圧縮歪を付与して成る車体用強度部材を製造する方法であって、最初に、管体の圧縮歪を付与すべき部位（最終形状において増肉する部位）の少なくとも一部に、平面圧縮歪以外の圧縮歪を付与する。
【００１１】
ここで、金属製管体には、バウシンガ効果の大きな材料を用いることが可能であり、より好ましくは、歪異方性を有する金属、歪時効性を有する金属又は歪時効性を有する鋼管を用いることができる。これらの金属を金属製管体の材料として用いることにより、最終的に得られる車体用強度部材の引張り強度をより向上させることができる。
【００１２】
また、管体に平面圧縮歪以外の圧縮歪を付与する手段には、回転圧縮成形を用いることができ、より具体的にはスピニング加工を用いることができる。これらの手段によって管体を縮管成形することで、管体に平面圧縮歪以外の圧縮歪を簡単に付与することができる。
【００１３】
そして、当該製造方法では、上記の如く管体に平面圧縮歪以外の圧縮歪を付与して、少なくとも特定した一辺（多角形状の一辺）の肉厚を初期肉厚よりも増加させた後、管体の中空部に加工液を注入して加圧し、拡管が生じない液圧を保ちつつ、例えばダイ及びポンチを用いた加圧成形により、管体をその長手方向に対する垂直方向の断面が四角形以上の多角形状で且つ断面周長が初期断面周長を超えない形状に成形することができる。
【００１４】
このとき、先に、管体に平面圧縮歪以外の圧縮歪を付与する手段として、回転圧縮成形、より具体的にはスピニング加工を採用したので、上記成形すなわち断面周長が初期断面周長を超えない形状にし且つ少なくとも特定した一辺の肉厚を初期肉厚よりも増加させる成形がより確実なものとなる。
【００１５】
このようにして、当該製造方法では、金属製管体にバウシンガ効果の大きな材料を用いて圧縮歪を付与した場合であっても、伸び変形させた場合に比較して耐力を低下させることなく車体用強度部材に圧縮歪を付与し得ることとなり、これにより部材強度の高い車体用強度部材が得られる。また、当該製造方法では、上記の如く管体を成形した後、同管体に熱処理（焼き付け硬化処理）を行うことも有効であり、これによっても、最終的に得られる車体用強度部材の引張り強度をより向上させることができる。
【００１６】
さらに、上記の製造方法により得た車体用強度部材は、金属製管体にバウシンガ効果の大きな材料を用いて圧縮歪を付与した場合であっても、伸び変形させた場合に比較して耐力を低下させることなく圧縮歪が付与されたものとなり、その強度が非常に高いものとなる。
【００１７】
【実施例】
以下、図面に基づいて、本発明に係わる車体用強度部材の製造方法を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明の製造方法はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００１８】
（実施例１）
実施例１として、引張強度４９０ＭＰａ、板厚１．８ｍｍの鋼板を円形に曲成して突き合わせ溶接することにより、図１（ａ）（ｂ）に示すように、直径１０１．６ｍｍ、全長５００ｍｍの管体１を形成した。
【００１９】
次に、管体１の圧縮歪を付与すべき部位の少なくとも一部に、平面圧縮歪以外の圧縮歪を付与した。すなわち、この実施例では、図１（ｃ）に示すように、管体１の両端部をチャック２で保持して軸線回りに回転させながら、回転圧縮成形として、複数のスピニング加工ローラ３により管体１をスピニング加工し、図１（ｄ）（ｅ）に示すように、管体１の中間部分を縮管成形することで、その縮管部分１Ａに約１０％の予歪を付与した。なお、スピニング加工の条件は、スピニング加工ローラ３を三個使用し、ローラ３の送り速度を６００ｍｍ／ｍｉｎとし、加工パスを２〜３パスとした。
【００２０】
次に、図１（ｆ）に示すように、管体１の両端部を液圧成形用ノズル４で閉塞して、管体１の中空部に加工液を注入し、拡管が生じない液圧として液圧を５ＭＰａに保ちながら、軸線を中心にして上下左右に分割された液圧成形用ポンチ５により管体１を外側から加圧成形し、図１（ｇ）（ｈ）に示すように、管体１の縮管部分１Ａを断面四角形状に成形した。このとき、管体１の縮管部分１Ａは、その断面周長が、図１（ａ）に示す初期の管体１の断面周長を超えない形状に成形され、一辺の肉厚が初期肉厚よりも増加したものとなっている。
【００２１】
その後、図１（ｉ）（ｊ）に示すように、管体１の両端部分を切断して縮管部分１Ａから成る車体用強度部材Ａを得た。そして、車体用強度部材Ａにおいて、初期肉厚よりも肉厚が増加した面Ａｆについて引張試験を行い、また、比較例として、伸び歪（引張歪）を付与した部材において肉厚が減少した面、及び平面圧縮歪を付与した部材において肉厚が増加した面についても引張試験を行った。その結果を図２に示す。図２は、縦軸を耐力、横軸を予歪量（引張予歪量を正）として、本実施例の車体用強度部材と比較例の部材を比較するものである。
【００２２】
図２から明らかなように、平面圧縮歪を付与した部材は、同量の伸び歪を付与した部材に比べて耐力が著しく低下（約９０ＭＰａ低下）しており、バウシンガ効果が認められたが、本実施例で成形した車体用強度部材Ａは、同量の伸び歪を付与した部材に比べて耐力が約７０ＭＰａ増加しており、バウシンガ効果は認められなかった。
【００２３】
これにより、当該製造方法では、金属製管体１にバウシンガ効果の大きな材料を用いて圧縮歪を付与する場合においても、伸び変形させた場合に比較して耐力を低下させることなく車体用強度部材Ａに圧縮歪を付与し、さらに部材強度の向上を実現し得ることが立証できた。
【００２４】
（実施例２）
実施例２として、引張強度４９０ＭＰａ、板厚１．８ｍｍで歪時効性を有する鋼板を突き合わせ溶接することにより、直径１０１．６ｍｍ、全長５００ｍｍの管体１を形成し、実施例１と同様に、図３（ａ）〜（ｊ）に示すように、スピニング加工、液圧成形及び管体１の切断を行って、車体用強度部材Ａを得た。
【００２５】
そして、図３（ｋ）に示すように、オーブン６において、車体用強度部材Ａを１７０℃で２０分間熱処理し、さらに、図（ｌ）（ｍ）に示すように、初期肉厚よりも肉厚が増加した面Ａｆを切り出して引張試験を行った。また、比較例として、伸び歪を付与した部材において肉厚が減少した面、及び平面圧縮歪を付与した部材において肉厚が増加した面について、それぞれ同様の熱処理を行い、これらの引張試験を行った。その結果を図４に示す。
【００２６】
平面圧縮歪を付与した部材は、同量の伸び歪を付与した部材に比べて耐力が低下（約７０ＭＰａ低下）しており、バウシンガ効果が認められたが、本実施例で成形した車体用強度部材は、同量の伸び歪を付与した部材に比べて耐力が約９０ＭＰａ増加しており、バウシンガ効果は認められなかった。
【００２７】
これにより、当該製造方法では、金属製管体１にバウシンガ効果の大きな材料を用いて圧縮歪を付与する場合においても、伸び変形させた場合に比較して耐力を低下させることなく車体用強度部材に圧縮歪を付与し、さらに部材強度の向上を実現し得ることが立証できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる車体用強度部材の製造方法の実施例１を工程別に示す各々説明図（ａ）〜（ｊ）である。
【図２】実施例１に示した製造方法により成形した車体用強度部材において板厚が増加した面の引張試験結果を比較例とともに示す図である。
【図３】本発明に係わる車体用強度部材の製造方法の実施例２を工程別に示す各々説明図（ａ）〜（ｍ）である。
【図４】実施例２に示した製造方法により成形した車体用強度部材において板厚が増加した面の引張試験結果を比較例とともに示す図である。
【図５】従来の車体用強度部材の製造方法及び液圧成形装置を示す各々断面図（ａ）（ｂ）である。
【図６】図５に示す液圧成形装置により成形した車体用強度部材の断面図である。
【符号の説明】
１    金属製管体
Ａ    車体用強度部材
【図１】
2004306047.tif 000003
【図２】
2004306047.tif 000004
【図３】
2004306047.tif 000005
【図４】
2004306047.tif 000006
【図５】
2004306047.tif 000007
【図６】
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