(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部分的に肉厚が異なる中空成形部材を成形する中空成形部品の成形方法であって、
全周に渡って均等厚とした断面矩形状の中空部材を、型の内面と前記中空部材の一つの外面との間に隙間を設け、前記中空部材の他の３つの外面が前記型の内面に接するように前記型内に装填し、前記中空部材内に液体を注入して高圧の内圧を発生させることで、前記型の内面との間に前記隙間を設けた前記中空部材の一つの外面側を薄肉部に形成し、前記型の内面に接する前記中空部材の他の３つの外面側を厚肉部として成形したことを特徴とする中空成形部品の成形方法。
【請求項２】
前記中空部品は、押し出し成形材であることを特徴とする請求項１記載の中空成形部品の成形方法。
【請求項３】
車両の略前後方向に延在して互いに車幅方向に離間配置された一対のサイドメンバと、該一対のサイドメンバ間を連結するクロスメンバとを備えた車両用メンバ構造の前記サイドメンバ及び前記クロスメンバの内の少なくとも一方の車両用メンバを成形する方法であって、
全周に渡って均等厚とした中空部材を、型の内面と所定の隙間を設けた部分と、前記内面に接する部分とを設けて前記型内に装填し、前記中空部材内に液体を注入して高圧の内圧を発生させることで、前記中空部材の前記隙間を設けた部分を薄肉部に形成し、前記中空部材の前記型の内面に接する部分を厚肉部として成形したことを特徴とする車両用メンバの成形方法。
【請求項４】
前記中空部品は、押し出し成形材である中空直線部材に曲げ成形を施して成形することを特徴とする請求項３記載の車両用メンバの成形方法。
【請求項５】
前記中空部材は、周方向の肉厚が全周に渡って均等厚とした断面円形の同心円パイプであることを特徴とする請求項３又は４記載の車両用メンバの成形方法。
【請求項６】
車両の略前後方向に延在して互いに車幅方向に離間配置された一対のサイドメンバと、該一対のサイドメンバ間を連結するクロスメンバとを備えた車両用メンバ構造において、
前記サイドメンバ及び前記クロスメンバの内の少なくとも一方は、全周に渡って均等厚とした中空部材を、型の内面と所定の隙間を設けた部分と、前記内面に接する部分とを設けて前記型内に装填し、前記中空部材に液体を注入して高圧の内圧を発生させ、前記中空部材の前記隙間を設けた部分を薄肉部に形成し、前記中空部材の前記型の内面に接する部分を厚肉部として成形した部材であることを特徴とする車両用メンバ構造。
【請求項７】
前記中空部品は、押し出し成形材である中空直線部材に曲げ成形を施して成形されていることを特徴とする請求項６記載の車両用メンバ構造。
【請求項８】
前記中空部材は、周方向の肉厚が全周に渡って均等厚とされた断面円形の同心円パイプであることを特徴とする請求項６又は７記載の車両用メンバ構造。
【請求項９】
前記サイドメンバは、該サイドメンバと車輪とを連結するためのサスペンションリンクを支持するサスペンションリンクブラケットを有し、該サスペンションリンクブラケットは、前記サイドメンバの前記厚肉部に取り付けられることを特徴とする請求項６乃至８の何れかに記載の車両用メンバ構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空成形部品の製造方法、車両用メンバの製造方法及び車両用メンバ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
実公平６−２９０４９号公報には、車両用メンバ構造として、車両略前後方向に延伸する一対のメンバを管状の部材を用いて構成するものが開示されている。
また、特開平１１−２９３３７５号公報には、このような車両用メンバをアルミニウム材で構成することが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術に鑑みて、アルミニウム製の管状の部材を用いて車両用メンバを構成した場合を考察する。図１８に示すように、車両の前後方向に延びて互いに車幅方向に離間配置された一対のサイドメンバｃはクロスメンバｅによって連結され、各サイドメンバｃにはそれぞれサスペンションリンクブラケットｄが取り付けられている。ここで、サイドメンバｃをアルミニウム製の直線状の電縫管に曲げ成形を施したもので形成することにより軽量化を図る。なお、図１７に示すように、電縫管ａは帯状のアルミニウム合金等を円筒状に丸めてその突き合わせ面ｂに電流を流して抵抗熱で溶接したものであり、同心円パイプとされている。そして、このような車両用メンバの曲げ剛性や捩じり剛性を高める方策として、各サイドメンバｃのクロスメンバｅとの連結部、及びサスペンションリンクブラケットｄの取付部に、補強板ｆを溶接等により取り付けることが考えられる。
【０００４】
ところで、部品点数や製造工程の削減を目的として補強板を廃止する必要性が生じた場合には、車両用メンバを構成する管状部材の板厚や径を増大させることで対応することが考えられる。しかし、この場合は重量及びコストが増大することや、管状部材の径を大きくすることで他部品との干渉によりレイアウトの自由度が制限されるという問題が発生する。
【０００５】
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、外径を大きくすることなく必要な曲げ剛性及び捩じり剛性を得ることができると共に、重量及びコストの増大を抑制することができ、しかも、車両用メンバ構造として用いた場合に補強板の取り付けを不要にすることができるアルミニウム製中空曲げ部材及び車両用メンバ構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【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に係る中空成形部品の成形方法は、部分的に肉厚が異なる中空成形部材を成形する中空成形部品の成形方法であって、全周に渡って均等厚とした断面矩形状の中空部材を、型の内面と前記中空部材の一つの外面との間に隙間を設け、前記中空部材の他の３つの外面が前記型の内面に接するように前記型内に装填し、前記中空部材内に液体を注入して高圧の内圧を発生させることで、前記型の内面との間に前記隙間を設けた前記中空部材の一つの外面側を薄肉部に形成し、前記型の内面に接する前記中空部材の他の３つの外面側を厚肉部として成形したことを特徴とする。
また、請求項２に係る発明は、請求項１記載の中空成形部品の成形方法において、前記中空部品は、押し出し成形材であることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に係る車両用メンバの成形方法は、車両の略前後方向に延在して互いに車幅方向に離間配置された一対のサイドメンバと、該一対のサイドメンバ間を連結するクロスメンバとを備えた車両用メンバ構造の前記サイドメンバ及び前記クロスメンバの内の少なくとも一方の車両用メンバを成形する方法であって、全周に渡って均等厚とした中空部材を、型の内面と所定の隙間を設けた部分と、前記内面に接する部分とを設けて前記型内に装填し、前記中空部材内に液体を注入して高圧の内圧を発生させることで、前記中空部材の前記隙間を設けた部分を薄肉部に形成し、前記中空部材の前記型の内面に接する部分を厚肉部として成形したことを特徴とする。
【０００８】
請求項４に係る発明は、請求項３記載の車両用メンバの成形方法において、前記中空部品は、押し出し成形材である中空直線部材に曲げ成形を施して成形することを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項３又は４記載の車両用メンバの成形方法において、前記中空部材は、周方向の肉厚が全周に渡って均等厚とした断面円形の同心円パイプであることを特徴とする。
【０００９】
請求項６に係る車両用メンバ構造は、車両の略前後方向に延在して互いに車幅方向に離間配置された一対のサイドメンバと、該一対のサイドメンバ間を連結するクロスメンバとを備えた車両用メンバ構造において、前記サイドメンバ及び前記クロスメンバの内の少なくとも一方は、全周に渡って均等厚とした中空部材を、型の内面と所定の隙間を設けた部分と、前記内面に接する部分とを設けて前記型内に装填し、前記中空部材に液体を注入して高圧の内圧を発生させ、前記中空部材の前記隙間を設けた部分を薄肉部に形成し、前記中空部材の前記型の内面に接する部分を厚肉部として成形した部材であることを特徴とする。
請求項７に係る発明は、請求項６記載の車両用メンバ構造において、前記中空部品は、押し出し成形材である中空直線部材に曲げ成形を施して成形されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項８に係る発明は、請求項６又は７記載の車両用メンバ構造において、前記中空部材は、周方向の肉厚が全周に渡って均等厚とされた断面円形の同心円パイプであることを特徴とする。
【００１１】
請求項９に係る発明は、請求項６乃至８の何れかに記載の車両用メンバ構造において、前記サイドメンバは、該サイドメンバと車輪とを連結するためのサスペンションリンクを支持するサスペンションリンクブラケットを有し、該サスペンションリンクブラケットは、前記サイドメンバの前記厚肉部に取り付けられることを特徴とする。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によれば、周方向に部分的に厚肉部が形成されているため、全周が均等に厚肉に形成された中空部材に比べて、重量及び材料コストの増大を抑制することができると共に、外径を大きくすることなく必要な曲げ剛性及び捩じり剛性を得ることができ、しかも、車両用メンバ構造のサイドメンバやクロスメンバ等として用いる場合は従来必要であった補強板を不要にすることができるという効果が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態であるサイドメンバを用いた車両用メンバ構造を説明するための説明的平面図、図２はサイドメンバの液圧成形前（中空直線部材）の断面図、図３は図１のＡ−Ａ線断面図でサイドメンバの第１のサスペンションリンクブラケットの取付部の断面図で、図４は図１のＢ−Ｂ線断面図でサイドメンバの第２のサスペンションリンクブラケットの取付部の断面図、図５はサイドメンバに作用する曲げ及び捩じりの方向を示す図、図６はサイドメンバの周方向の部分的な厚肉部分による曲げ剛性及び捩じり剛性の向上効果を説明するための説明的斜視図、図７は本発明の第２の実施の形態であるサイドメンバの液圧成形前の断面図、図８はサイドメンバの第１のサスペンションリンクブラケットの取付部の断面図、図９はサイドメンバの第２のサスペンションリンクブラケットの取付部の断面図、図１０は液圧成形法を説明するための概略断面図、図１１は本発明の第３の実施の形態であるサイドメンバの液圧成形前の断面図、図１２はサイドメンバの第１のサスペンションリンクブラケットの取付部の断面図、図１３はサイドメンバの第２のサスペンションリンクブラケットの取付部の断面図、図１４は本発明の他の態様の実施の形態である車両用サイドメンバの液圧成形前の断面図、図１５はサイドメンバの第１のサスペンションリンクブラケットの取付部の断面図、図１６はサイドメンバの第２のサスペンションリンクブラケットの取付部の断面図である。なお、各実施の形態共に、アルミニウム製中空曲げ部材として、車両用メンバ構造のサイドメンバを例に採る。
【００１４】
図１に示す車両用メンバ構造は、車両の前後方向に延びて互いに車幅方向に離間配置された一対のサイドメンバ１０と、互いに車両の前後方向に離間配置されて一対のサイドメンバ１０を連結するクロスメンバ１１，１２とを備えている。サイドメンバ１０のクロスメンバ１１，１２との連結部分の外側部には、該サイドメンバ１０と車輪とを連結するためのサスペンションリンク（図示せず。）を支持する第１及び第２のサスペンションリンクブラケット１３，１４が取り付けられている。
【００１５】
図２は本発明の第１の実施の形態である車両用サイドメンバの液圧成形前の状態を示す断面図であり、アルミニウム合金の押出し成形材を所定長さに切断して直線状の中空直線部材１とされている。中空直線部材１は、断面円形とされており、内周円が外周円に対して図において右側にα偏心して偏心円パイプとされている。従って、左側の肉厚Ｔ2 ＞右側の肉厚Ｔ1 の関係とされ、また、サイドメンバ１０としての必要断面係数が確保されている。そして、中空直線部材１を素材として公知の液圧成形法により曲げ成形が施されると共に、断面が径方向外方に膨出成形されて断面矩形状に成形され、これにより、周方向に部分的に厚肉部１０ａが形成された断面矩形状のサイドメンバ１０が得られる。ここで、このサイドメンバ１０は、図３及び図４に示すように、厚肉部１０ａに上述した第１及び第２のサスペンションリンクブラケット１３，１４が取り付けられて、車両用メンバ構造全体の剛性アップが図られている。
【００１６】
なお、液圧成形法としては、特開２０００−２４６３６１号公報に記載のように、公知の種々の方法を採用することができ、例えば断面円形の中空直線部材１にサイドメンバの湾曲形状に応じた曲げ加工を施し、次いで、該曲げ加工品に対してプレス装置等により潰し加工を施して断面略矩形状に成形（プリフォーム）し、次いで、該潰し加工品を上下型の断面矩形状のキャビティーに装填して上下型の型締めを行った後、潰し加工品内に液体を注入して高圧力の内圧を発生させることにより、潰し加工品が型面に沿って径方向外方に膨出成形され、これにより、断面矩形状のサイドメンバ１０が得られる。
【００１７】
かかる構成のサイドメンバ１０においては、周方向に部分的に厚肉部１０ａが形成されているため、全周が均等に厚肉に形成された中空部材からなるサイドメンバに比べて、重量及び材料コストの増大を抑制することができる。
また、液圧成形前の中空直線部材１として周方向に部分的に厚肉部が形成された押し出し成形材を用いているため、全周が均等に厚肉に形成された電縫管を用いる場合に比べて、コスト低減を図ることができる。
【００１８】
更に、周方向に部分的に厚肉部１０ａを形成してサイドメンバ１０としての必要断面係数を確保するようにしているため、外径を大きくすることなく必要な曲げ剛性及び捩じり剛性を得ることができると共に、従来必要であったクロスメンバ１１，１２の連結部及びサスペンションリンクブラケット１３，１４の取付部を補強するための補強板ｆ（図１に二点鎖線で示す。）を不要にすることができる。
【００１９】
図６は本発明に係るサイドメンバの周方向の部分的な厚肉部１０ａによる曲げ剛性及び捩じり剛性の向上効果を説明するための説明的斜視図であり、（ａ）は左側の短辺を厚肉にした図、（ｂ）は上側の長辺を厚肉にした図、（ｃ）は右側の短辺を厚肉にした図、（ｄ）は上側の長辺と左側の短辺とを部分的に厚肉にした図である。
【００２０】
また、図５は図６（ａ）〜（ｄ）に示すサイドメンバに作用する曲げ及び捩じりの方向を示す図であり、Ｘ軸はサイドメンバの長辺方向、Ｙ軸は長手方向、Ｚ軸は短辺方向であり、ＲｘはＸ軸周りの捩じり方向、ＲｙはＹ軸周りの捩じり方向、ＲｚはＺ軸周りの捩じり方向である。
ここで、図６（ａ）〜（ｄ）に示す本発明に係るサイドメンバと、電縫管に液圧成形を施して該サイドメンバの薄肉部１０ｂの板厚で全周が均等厚に形成された従来のサイドメンバとについて、曲げ剛性及び捩じり剛性を比較した結果を表１に示す。なお、表１においては、図６（ａ）〜（ｄ）に示すサイドメンバについて、従来のサイドメンバに比べて曲げ剛性及び捩じり剛性が向上した場合に○印を付した。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
表１から明らかなように、図６（ａ）〜（ｄ）のサイドメンバは、厚肉部１０ａの形成位置に関係なく、従来に比べて、Ｘ軸，Ｙ軸の曲げ剛性及びＲｘ，Ｒｙ，Ｒｚ周りの捩じり剛性が向上しているのが判る。
図７は本発明の第２の実施の形態である車両用サイドメンバ２０の液圧成形前の中空直線部材７を示す断面図である。この中空直線部材７はアルミニウム合金の押出し成形材を所定長さに切断したものであり、断面円形の同心円パイプとされて周方向の肉厚が全周に渡って均等厚とされ、また、液圧成形後のサイドメンバ２０としての必要断面係数が確保されるようになっている。
【００２３】
そして、中空直線部材７を素材として公知の液圧成形法により曲げ成形が施されると共に、断面が径方向外方に膨出成形されて断面矩形状に成形される。
ここで、この実施の形態では、液圧成形法として、基本的には上記第１の実施の形態と同様に、断面円形の中空直線部材７にサイドメンバの湾曲形状に応じた曲げ加工を施し、次いで、該曲げ加工品に対してプレス装置等により潰し加工を施して断面略矩形状に成形（プリフォーム）し、次いで、該潰し加工品を上下型の断面矩形状のキャビティーに装填して上下型の型締めを行うわけであるが、液圧成形後のサイドメンバ２０に板厚差を設けるために、図１０に示すように、潰し加工品２１を上下型２２の断面矩形状のキャビティーに装填した際に、板厚を薄くしたい側は型面との隙間２３を比較的大きくとっている。これにより、潰し加工品２１内に液体を注入して高圧力の内圧を発生させた際に、隙間２３側での潰し加工品２１の膨出量が大きくなって薄肉となり、該薄肉部の反対側に部分的に厚肉部２０ａが形成された断面矩形状のサイドメンバ２０が得られる。
【００２４】
ここで、このサイドメンバ２０は、図８及び図９に示すように、厚肉部２０ａに上述した第１及び第２のサスペンションリンクブラケット１３，１４が取り付けられて、車両用メンバ構造全体の剛性アップが図られるようになっている。なお、作用効果については、上記第１の実施の形態と略同様であるので、説明を省略する。
【００２５】
図１１は本発明の第３の実施の形態である車両用サイドメンバの液圧成形前の状態を示す断面図であり、アルミニウム合金の押出し成形材を所定長さに切断して直線状の中空直線部材２とされている。中空直線部材２は、同心円パイプの内周部に軸方向に沿って延びる凸条３が周方向に９０°ピッチで４箇所形成されており、これにより、周方向の肉厚が部分的に厚肉とされ、且つ、液圧成形後のサイドメンバ３０としての必要断面係数が確保されている。
【００２６】
そして、この中空直線部材２を素材として第１の実施の形態と同様の液圧成形法により曲げ成形が施されると共に、断面が径方向外方に膨出成形されて断面矩形状に成形され、これにより、周方向に略等間隔で４箇所の厚肉部３０ａが部分的に形成された断面矩形状のサイドメンバ３０が得られる。ここで、このサイドメンバ３０は、図１２及び図１３に示すように、厚肉部３０ａに上述した第１及び第２のサスペンションリンクブラケット１３，１４が取り付けられて、車両用メンバ構造全体の剛性アップが図られるようになっている。
【００２７】
かかる構成のサイドメンバ３０においては、周方向に略等間隔で４箇所の厚肉部３０ａが部分的に形成されているため、管全体の剛性の向上を図ることができる。なお、その他の作用効果については、上記第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
図１４は本発明の他の態様の実施の形態である車両用サイドメンバの液圧成形前の状態を示す断面図であり、アルミニウム合金の押出し成形材を所定長さに切断して直線状の中空直線部材４とされている。中空直線部材４は、同心円パイプの内周部に断面略＋形状の肉部５を有して閉断面とされており、且つ、液圧成形後のサイドメンバ４０としての必要断面係数が確保されている。
【００２８】
そして、この中空直線部材４を素材として第１の実施の形態と同様の液圧成形法により曲げ成形が施されると共に、断面が径方向外方に膨出成形されて断面矩形状に成形され、これにより、内周部に断面略＋形状の肉部５を有する断面矩形状のサイドメンバ４０が得られる。ここで、このサイドメンバ４０は、図１５及び図１６に示すように、断面略＋形状の肉部５に上述した第１及び第２のサスペンションリンクブラケット１３，１４が取り付けられて、車両用メンバ構造全体の剛性アップが図られるようになっている。
【００２９】
かかる構成のサイドメンバにおいては、中空直線部材４として内周部に断面略＋形状の肉部５を有して閉断面とされた同心円パイプを用いているため、外径寸法を小さくしても必要な曲げ剛性及び捩じり剛性を得ることができる。その他の作用効果については、上記第３の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【００３０】
なお、上記各実施の形態では、中空直線部材として外径断面が円形のものを用いているが、これに限定されず、例えば中空直線部材の外径断面を矩形状としてもよい。
また、上記各実施の形態では、形状安定性に優れた液圧成形法によって中空直線部材からサイドメンバを得るようにした場合を例に採ったが、必ずしもこれに限定する必要はなく、中空直線部材として、周方向に部分的に厚肉部が形成され、且つ、断面矩形状のものを用いる場合には、例えば、プレス装置を用いて中空直線部材に曲げ加工を施してサイドメンバを得るようにしてもよい。
【００３１】
更に、上記各実施の形態では、サイドメンバに本発明を適用した例のみを示したが、サイドメンバに限ることなく、クロスメンバ、又はサイドメンバ及びクロスメンバの両方に適用することも可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるサイドメンバを用いた車両用メンバ構造を説明するための説明的平面図である。
【図２】サイドメンバの液圧成形前（中空直線部材）の断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面図でサイドメンバの第１のサスペンションリンクブラケットの取付部の断面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ線断面図でサイドメンバの第２のサスペンションリンクブラケットの取付部の断面図である。
【図５】サイドメンバに作用する曲げ及び捩じりの方向を示す図である。
【図６】サイドメンバの周方向の部分的な厚肉部分による曲げ剛性及び捩じり剛性の向上効果を説明するための説明的斜視図であり、（ａ）は左側の短辺を厚肉にした図、（ｂ）は上側の長辺を厚肉にした図、（ｃ）は右側の短辺を厚肉にした図、（ｄ）は上側の長辺と左側の短辺とを部分的に厚肉にした図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態であるサイドメンバの液圧成形前の断面図である。
【図８】サイドメンバの第１のサスペンションリンクブラケットの取付部の断面図である。
【図９】サイドメンバの第２のサスペンションリンクブラケットの取付部の断面図である。
【図１０】液圧成形法を説明するための概略断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態であるサイドメンバの液圧成形前の断面図である。
【図１２】サイドメンバの第１のサスペンションリンクブラケットの取付部の断面図である。
【図１３】サイドメンバの第２のサスペンションリンクブラケットの取付部の断面図である。
【図１４】本発明の他の態様の実施の形態である車両用サイドメンバの液圧成形前の断面図である。
【図１５】サイドメンバの第１のサスペンションリンクブラケットの取付部の断面図である。
【図１６】サイドメンバの第２のサスペンションリンクブラケットの取付部の断面図である。
【図１７】電縫管の断面図である。
【図１８】従来の車両用メンバ構造の一例を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１，２，４，７…中空直線部材
１０，２０，３０，４０…サイドメンバ（中空成形部材）
１０ａ，２０ａ，３０ａ…厚肉部
５…断面略＋形状の肉部
１１，１２…クロスメンバ
１３，１４…サスペンションリンクブラケット
２２…上下型（型）
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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