(57)【要約】【課題】従来、筒状部材（閉断面構造体）に発泡体を充填する場合、発泡体が筒状部材に十分に充填できないことがあった。【解決手段】図の（ｄ）で、発泡前の発泡剤成形体１４を包み込むようにアルミニウム板１３を塑性変形させる。（ｅ）でアルミニウム板１３の端部同士をシーム溶接により一体化することで、閉断面構造体２３を得る。（ｆ）で、閉断面構造体２３に封じ込めた発泡剤成形体１４を発泡温度まで加熱することで発泡させる。この結果、発泡体２７を充填したパイプ状フレームを得ることできる。【効果】塑性加工法で形状を決定した後に、発泡工程で発泡剤を発泡させて、閉断面構造体内に充満させる。従って、本発明によれば、発泡体は十分に緻密に充填することができ、発泡体の剛性を発揮させることができる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属粉末と発泡剤と金属平板を準備する準備工程と、
前記金属粉末に前記発泡剤を混合し、平板状に成形する発泡剤成形工程と、
得られた発泡剤成形体を前記金属平板の片面に張付ける工程と、
前記発泡剤成形体を包み込むように前記金属平板を塑性変形させ、閉断面構造体を得る塑性加工工程と、
閉断面構造体に封じ込めた発泡剤成形体を発泡温度まで加熱することで発泡させる発泡工程と、
からなる発泡体を充填した閉断面構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車体のピラーなどに用いられる車体構成体としての、発泡体を充填した閉断面構造体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、車体のセンターピラーは、コ字断面材に平板を重ね、両者を溶接一体化することで得た閉断面構造体が好んで採用される。そして、剛性を向上させる一手法として、閉断面内に発泡体を充填することが、知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
実開平４−１２３７８１号公報（第５頁、図１及び図２）
【０００４】
図６は特許文献１（実開平４−１２３７８１号公報）図１、２の再掲図である。ただし、図２、図１の順で両図を１図にまとめると共に符号は振り直した。
（ａ）にて、下部金型１０１に、想像線で示すアルミ板１０２を載せ、パンチ１０３により、プレス成形することにより、実線で示すアウターパネル１０４を得る。このアウターパネル１０４は下部金型１０１に付けたままにする。
【０００５】
（ｂ）にて、アウターパネル１０４に発泡アルミブロック１０５を載せる。パンチ１０６で発泡アルミブロック１０５を圧縮する。
この結果、（ｃ）に示すとおりアウターパネル１０４の凹部に圧縮済みの発泡体１０７を充填することができる。
【０００６】
そして、（ｄ）において、平板状のインナーパネル１０８を被せ、フランジ同士をスポット溶接することで、一体化し、閉断面空間に発泡体１０７を充填したセンターピラー１０９を得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記センターピラー１０９の内部断面は、単純な矩形断面であるが、現実のセンターピラーやその他の車体構成体は、意匠その他の必要性から多角形など複雑な閉断面であることが殆どである。
複雑な閉断面にするには、図６（ｄ）で得た矩形断面のセンターピラー１０９に、プレス加工を更に施して要求される形状に仕上げるところの「後加工方式」と、図６（ａ）〜（ｃ）の段階でアウターパネル１０４及び発泡アルミブロック１０５を複雑な断面形状にする「同時加工方式」の２つが考えられる。
【０００８】
後加工方式では、後加工に伴って充填済みの発泡体１０７がアウターパネル１０４から剥がれて隙間が発生することがある。隙間が発生すると、所望の剛性アップが望めなくなる。
また、同時加工方式では、その心配はないが、発泡アルミブロック１０５を予め複雑な断面に加工する必要があり、そのために製造コストが嵩む。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、発泡体を充填した、複雑な断面の閉断面構造体を、安価で製造することができる技術を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、金属粉末と発泡剤と金属平板を準備する準備工程と、金属粉末に前記発泡剤を混合し、平板状に成形する発泡剤成形工程と、得られた発泡剤成形体を前記金属平板の片面に張付ける工程と、発泡剤成形体を包み込むように前記金属平板を塑性変形させ、閉断面構造体を得る塑性加工工程と、閉断面構造体に封じ込めた発泡剤成形体を発泡温度まで加熱することで発泡させる発泡工程と、からなる発泡体を充填した閉断面構造体の製造方法である。
【００１１】
前記発泡剤は、粉末などの薬剤的物質を指す。
発泡剤成形体は、発泡剤と他の物質を混合して成形したものを指す。
発泡体は、発泡済みの多孔体を指す。
【００１２】
塑性加工工程では、金属平板を自在な閉断面構造体に変形加工することができる。従って、本発明によれば、自在な形状の閉断面構造体を得ることができる。
そして、形状を決定した後に、発泡工程で発泡剤を発泡させて、閉断面構造体内に充満させる。従って、本発明によれば、発泡体は十分に緻密に充填することができ、発泡体の剛性を発揮させることができる。
【００１３】
加えて、発泡剤は平板状に成形するだけで済み、複雑な形状にする必要がないので、発泡剤の成形費用は、嵩まない。
従って、請求項１によれば、緻密な発泡体を充填し、多様の形状の閉断面構造体を、容易に且つ安価で製造することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、金属粉末はアルミニウム粉末を例に説明し、金属平板若しくは金属板はアルミニウム平板若しくはアルミニウム板を例に説明する。
【００１５】
図１は本発明方法に基づくセンターピラーの製造フロー図（前半）である。
（ａ）は準備工程を示し、アルミニウム粉末１１と発泡剤１２と平板状のアルミニウム板１３とを、準備する。アルミニウム粉末１１は、例えばＡｌ−Ｓｉ系合金粉末であり、発泡剤１２はＴｉＨ（水素化チタン）粉末である。
【００１６】
（ｂ）は発泡剤成形工程を示し、アルミニウム粉末に発泡剤を混合し、圧粉成形法により平板状に成形し、発泡剤成形体１４を得る。混合比率は、例えば、アルミニウム粉末９９ｗｔ％、発泡剤粉末１ｗｔ％とする。発泡剤成形体１４の厚さなどのサイズは、後工程で発泡させた後で計測した発泡体の密度が要求範囲に入るように経験的に決定すればよい。
【００１７】
（ｃ）は張付け工程を示し、発泡剤成形体１４を前記アルミニウム板１３の片面に張付ける。例えば、粉末混合、圧粉後、３００℃にて押出した発泡剤成形体１４を、アルミニウム板１３に載せ、ローラ若しくはパンチで加圧することにより、発泡剤成形体１４をアルミニウム板１３の片面に張付ける。
【００１８】
（ｄ）は塑性加工工程の前半を示し、発泡剤成形体１４を包み込むようにアルミニウム板１３を塑性変形させる。具体的には、図示せぬダイに発泡剤成形体１４が上位になるようにしてアルミニウム板１３を載せ、図示せぬパンチで発泡剤成形体１４を含めアルミニウム板１３を、溝形断面に塑性変形させる。これで、センターピラーのアウターパネル２０を得ることができる。そして、想像線で示すインナーパネル２１を被せる。なお、発泡剤成形体は、アンダーパネル側のみならず、インナーパネル側に有っても良く、またインナーパネル側のみでも良い。
【００１９】
図２は本発明方法に基づくセンターピラーの製造フロー図（後半）である。
（ａ）は塑性加工工程の後半を示し、アウターパネル２０にインナーパネル２１をスポット溶接により一体化することで、閉断面構造体２３を得る。閉断面構造体とは、筒のように内部が外部から遮断されている構造体を指す。
【００２０】
（ｂ）は発泡工程を示し、閉断面構造体２３に封じ込めた発泡剤成形体１４を発泡温度まで加熱することで発泡させる。具体的には、加熱炉２４に閉断面構造体２３を投入し、前後開口を想像線で示す盲板２５、２５で塞ぐ。そして、５５０℃〜６００℃程度の温度に昇温する。この結果、発泡剤成形体１４が発泡し、増量し、閉断面空間、すなわち、閉断面構造体２３の内部に充満する。なお、盲板２５に小径の孔を開けておき、発泡に伴って発生するガスを閉断面構造体２３の外へ抜くことで、発生ガスの影響を排除することが望ましい。
【００２１】
（ｃ）は、発泡体２７を充填したアルミニウムとしてのセンターピラー２８を示る。すなわち、アウターパネル２０とインナーパネル２１とで囲った閉断面空間に、密度が０．６ｇ／ｃｍ３程度の発泡体２７を充満させた形態のセンターピラー２８を得ることができた。
【００２２】
塑性加工工程では、アルミニウム平板を自在な閉断面構造体に変形加工することができる。従って、本発明によれば、自在な形状の構造体を得ることができる。
そして、形状を決定した後に、発泡工程で発泡剤を発泡させて、閉断面構造体内に充満させる。従って、本発明によれば、発泡体は十分に緻密に充填することができ、発泡体の剛性を発揮させることができる。
【００２３】
加えて、発泡剤は平板状に成形するだけで済み、複雑な形状にする必要がないので、発泡剤の成形費用は、嵩まない。
従って、本発明によれば、緻密な発泡体を充填し、多様の形状の閉断面構造体を、容易に且つ安価で製造することができる。
【００２４】
図３は本発明方法に基づくパイプ状フレームの製造フロー図である。
（ａ）は準備工程を示し、アルミニウム粉末１１と発泡剤１２と平板状のアルミニウム板１３とを、準備する。アルミニウム粉末１１は、例えばＡｌ−Ｓｉ系合金粉末であり、発泡剤１２はＴｉＨ（水素化チタン）粉末である。
【００２５】
（ｂ）は発泡剤成形工程を示し、アルミニウム粉末に発泡剤を混合し、圧粉成形法により平板状に成形し、発泡剤成形体１４を得る。混合比率は、例えば、アルミニウム粉末９９ｗｔ％、発泡剤粉末１ｗｔ％とする。
【００２６】
（ｃ）は張付け工程を示し、発泡剤成形体１４を前記アルミニウム板１３の片面に張付ける。例えば、粉末混合、圧粉後、３００℃にて押出した発泡剤成形体１４を、アルミニウム板１３に載せ、ローラ若しくはパンチで加圧することにより、発泡剤成形体１４をアルミニウム板１３の片面に張付ける。
【００２７】
（ｄ）は塑性加工工程の前半を示し、発泡剤成形体１４を包み込むようにアルミニウム板１３を塑性変形させる。具体的には、図示せぬパイプ成型ロールにより発泡剤成形体１４が内側になるようにしてアルミニウム板１３を円筒状に塑性変形させる。
【００２８】
（ｅ）は塑性加工工程の後半を示し、アルミニウム板１３の端部同士をシーム溶接により一体化することで、閉断面構造体２３を得る。
【００２９】
（ｆ）は発泡工程を示し、閉断面構造体２３に封じ込めた発泡剤成形体１４を発泡温度まで加熱することで発泡させる。具体的には、加熱炉２４に閉断面構造体２３を投入し、前後開口を想像線で示す盲板２５、２５で塞ぐ。そして、５５０℃〜６００℃程度の温度に昇温する。この結果、発泡剤成形体１４が発泡し、増量し、閉断面空間、すなわち、閉断面構造体２３の内部に充満する。
この結果、発泡体２７を充填したパイプ状フレーム（閉断面構造体の一種）を得ることできる。
【００３０】
図４は本発明方法に基づく溝形フレームの製造フロー図である。
（ａ）は準備工程を示し、アルミニウム粉末１１と発泡剤１２と平板状のアルミニウム板１３とを、準備する。アルミニウム粉末１１は、例えばＡｌ−Ｓｉ系合金粉末であり、発泡剤１２はＴｉＨ（水素化チタン）粉末である。
【００３１】
（ｂ）は発泡剤成形工程を示し、アルミニウム粉末に発泡剤を混合し、圧粉成形法により平板状に成形し、発泡剤成形体１４を得る。混合比率は、例えば、アルミニウム粉末９９ｗｔ％、発泡剤粉末１ｗｔ％とする。
【００３２】
（ｃ）は張付け工程を示し、発泡剤成形体１４を前記アルミニウム板１３の片面に張付ける。例えば、粉末混合、圧粉後、３００℃にて押出した発泡剤成形体１４を、アルミニウム板１３に載せ、ローラ若しくはパンチで加圧することにより、発泡剤成形体１４をアルミニウム板１３の片面に張付ける。
【００３３】
（ｄ）は塑性加工工程の前半を示し、発泡剤成形体１４を包み込むようにアルミニウム板１３を塑性変形させる。具体的には、図示せぬ成形プレスにより発泡剤成形体１４が内側になるようにしてアルミニウム板１３を溝形形状に塑性変形させる。
【００３４】
（ｅ）は塑性加工工程の後半及び発泡工程を示し、基盤３１にアルミニウム板１３を載せ、このアルミニウム板１３及び発泡剤成形体１４をサンドイッチするために抑え蓋３２を被せ、これら抑え蓋３２をタイロッド３３により、基盤３１へ付勢する。この結果、抑え蓋３２と溝形のアルミニウム板１３とで、閉断面構造体２３を得ることができる。
【００３５】
そして、閉断面構造体２３に封じ込めた発泡剤成形体１４を発泡温度まで加熱することで発泡させる。具体的には、加熱炉２４に閉断面構造体２３を投入し、前後開口を図示せぬ盲板で塞ぐ。そして、５５０℃〜６００℃程度の温度に昇温する。この結果、発泡剤成形体１４が発泡し、増量し、閉断面空間、すなわち、閉断面構造体２３の内部に充満する。
【００３６】
（ｄ）において、抑え蓋３２を外すことにより、発泡体２７を充填した溝形フレーム（閉断面構造体の一種）を得ることできる。
【００３７】
図５は車体フレームの分解斜視図であり、サイドパネルフロント３５とサイドパネルリヤ３６との間に配置するセンターピラー２８や、サイドパネルフロント３５の前に配置するフロントピラー３７や、サイドパネルリヤ３６とのサイドパネルフロント３５との下方に配置するサイドシル３８の製造に、本発明方法は好適である。その他、図示しないがサスペンションアームなどの車両構成部材の製造に本発明は適用できる。
【００３８】
さらには、車体フレームに限ることなく、本発明は、建築構造物、一般機械装置、産業機械などに、適用できる。すなわち、閉断面構造体に発泡体を充填した閉断面構造体であれば、種類を限定することなく、本発明の製造方法を適用することができる。
【００３９】
尚、発泡剤は、水素化チタンの他、炭酸ガスにより発泡するものでも良く、その種類は問わない。
【００４０】
また、金属粉末は、アルミニウム粉末の他、マグネシウム合金粉末、亜鉛合金粉末、銅合金粉末であってもよく、その種類は問わない。金属平板も同様である。しかし、強度と軽量化の双方を容易に達成することができるため、アルミニウム粉とアルミニウム平板に、本発明に適用することが望ましい。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１の塑性加工工程では、アルミニウム平板を自在な閉断面構造体に変形加工することができる。従って、本発明によれば、自在な形状の閉断面構造体を得ることができる。
【００４２】
そして、形状を決定した後に、発泡工程で発泡剤を発泡させて、閉断面構造体内に充満させる。従って、本発明によれば、発泡体は十分に緻密に充填することができ、発泡体の剛性を発揮させることができる。
【００４３】
加えて、発泡剤は平板状に成形するだけで済み、複雑な形状にする必要がないので、発泡剤の成形費用は、嵩まない。
【００４４】
従って、請求項１によれば、緻密な発泡体を充填し、多様の形状の閉断面構造体を、容易に且つ安価で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法に基づくセンターピラーの製造フロー図（前半）
【図２】本発明方法に基づくセンターピラーの製造フロー図（後半）
【図３】本発明方法に基づくパイプ状フレームの製造フロー図
【図４】本発明方法に基づく溝形フレームの製造フロー図
【図５】車体フレームの分解斜視図
【図６】特許文献１（実開平４−１２３７８１号公報）図１、２の再掲図
【符号の説明】
１１…金属粉末としてのアルミニウム粉末、１２…発泡剤、１３…金属板としてのアルミニウム板、２３…閉断面構造体、２４…加熱炉、２７…発泡体、２８…発泡体を充填した閉断面構造体としてのセンターピラー。
【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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