(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの筒状部材の軸端面同士を直列に接合して継ぎ目を形成することにより、中空室をもつ素管を形成する接合工程と、
成形型のキャビティ内に前記素管を配置する配置工程と、
前記素管の前記中空室の内圧を増加させることにより、前記素管のうち少なくとも前記継ぎ目を有する部分の周壁を拡管させ前記成形型のキャビティ型面に当接させて拡管部を形成する拡管工程とを実施するハイドロフォーム法において、
前記拡管工程は、前記拡管部のうち前記継ぎ目の外周長を、前記拡管部のうち前記継ぎ目以外の他の部分の外周長よりも短く設定する操作を含むことを特徴とするハイドロフォーム法。
【請求項２】
請求項１において、前記成形型のキャビティ型面はキャビティ内方に向けて突出する突出部を有し、前記操作は、前記成形型の前記キャビティ型面の突出部に前記素管の継ぎ目を当接させることにより行うことを特徴とするハイドロフォーム法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記筒状部材は、第１筒状部材と、前記第１筒状部材に直列に接合された第２筒状部材と、前記第２筒状部材に直列に接合された第３筒状部材とを有することを特徴とするハイドロフォーム法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項において、隣設する前記筒状部材は互いに異なる特性を有することを特徴とするハイドロフォーム法。
【請求項５】
請求項４において、前記特性は、強度、硬さ、塑性変形能、肉厚、組成のうちの少なくとも一つであることを特徴とするハイドロフォーム法。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項において、前記操作は、前記拡管部のうち継ぎ目部分の断面積が、前記拡管部のうち継ぎ目以外の他の部分の断面積よりも小さくなるように行なわれることを特徴とするハイドロフォーム法。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか一項において、前記操作は、前記拡管部のうち継ぎ目の角部領域に面取り状部を形成することにより行なわれることを特徴とするハイドロフォーム法。
【請求項８】
請求項１〜請求項６のいずれか一項において、前記操作は、前記拡管部のうち前記継ぎ目の角部領域の輪郭を規定する円弧の曲率半径が、前記拡管部のうち前記継ぎ目以外の他の部分の角部領域の輪郭を規定する円弧の曲率半径よりも大きくなるように行なわれることを特徴とするハイドロフォーム法。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか一項において、前記継ぎ目は軸長方向において複数個設けられており、少なくとも一個の継ぎ目の外周長は、他の継ぎ目の外周長と異なる値とされていることを特徴とするハイドロフォーム法。
【請求項１０】
少なくとも２つの筒状部材の軸端面同士を直列に接合して継ぎ目を形成した中空室を有しハイドロフォーム法で成形されたハイドロフォーム筒状部材において、
前記継ぎ目の外周長は、前記継ぎ目以外の他の拡管部の外周長よりも短く設定されていることを特徴とするハイドロフォーム筒状部材。
【請求項１１】
請求項１０において、前記筒状部材は、第１筒状部材と、前記第１筒状部材に直列に接合された第２筒状部材と、前記第２筒状部材に直列に接合された第３筒状部材とを有することを特徴とするハイドロフォーム筒状部材。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１において、隣設する前記筒状部材の特性は互いに異なることを特徴とするハイドロフォーム筒状部材。
【請求項１３】
請求項１２において、前記特性は、強度、硬さ、塑性変形能、肉厚、組成のうちの少なくとも一つであることを特徴とするハイドロフォーム筒状部材。
【請求項１４】
請求項１０〜請求項１３のいずれか一項において、前記継ぎ目の断面積は、前記継ぎ目以外の他の部分の断面積よりも小さく設定されていることを特徴とするハイドロフォーム筒状部材。
【請求項１５】
請求項１０〜請求項１４のいずれか一項において、前記継ぎ目の角部領域は面取り状部を有することを特徴とするハイドロフォーム筒状部材。
【請求項１６】
請求項１０〜請求項１５のいずれか一項において、前記継ぎ目の角部領域の輪郭を規定する円弧の曲率半径は、前記拡管部のうち前記継ぎ目以外の他の部分の角部領域の輪郭を規定する円弧の曲率半径よりも大きく設定されていることを特徴とするハイドロフォーム筒状部材。
【請求項１７】
請求項１０〜請求項１６のいずれか一項において、前記継ぎ目は軸長方向において複数個設けられており、少なくとも一個の継ぎ目の外周長は、他の継ぎ目の外周長と異なる値とされていることを特徴とするハイドロフォーム筒状部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水等の流体圧で成形するハイドロフォーム法、及び、ハイドロフォーム法で成形したハイドロフォーム筒状部材に関する。本発明は、例えば、車両ボディを補強する補強部材等の構造部材に適用できる。
【０００２】
【従来の技術】
特開平１１−１７９４４１号公報には、端部同士を直列に接合した継ぎ目を有するパイプ素材の周壁を継ぎ目と共に流体圧で拡管させるバルジ加工装置（ハイドロフォーム装置に相当）を用いる技術が開示されている。この技術によれば、２個のパイプ素材の端面同士を直列に接合して継ぎ目を形成した状態で、加圧プレスでパイプ素材の軸長方向に沿って互いに対向する方向に加圧しつつ、高圧流体供給管からパイプ素材の中空室に流体圧を加えてパイプ素材の周壁を拡管することにしている。拡管時において、肉厚が相対的に薄いパイプ素材は、肉厚が相対的に厚いパイプ素材よりも伸びやすいため、周壁が破断するおそれがある。そこで上記した公報技術によれば、肉厚が相対的に薄いパイプ素材の周壁の変形を拘束する破断防止ブロックと、肉厚が相対的に厚いパイプ素材の周壁の変形を拘束する支持ブロックとを設け、拡管時に各プロックを個別に制御することにより、肉厚が相対的に厚いパイプ素材の周壁と肉厚が相対的に薄いパイプ素材の周壁とをほぼ同時に拡管することとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した公報技術によれば、肉厚が相対的に薄いパイプ素材の周壁の破断を抑え得るものの、パイプ素材の拡管度が大きいときには、パイプ素材の継ぎ目が損傷するおそれがある。このため、パイプ素材の拡管度の増加には限界があった。
【０００４】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、拡管度が大きい場合であっても継ぎ目の損傷を抑えることができ、拡管部のうち継ぎ目以外の部位の拡管度を高めることができるハイドロフォーム法及びハイドロフォーム筒状部材を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るハイドロフォーム法は、少なくとも２つの筒状部材の軸端面同士を直列に接合して継ぎ目を形成することにより、中空室をもつ素管を形成する接合工程と、成形型のキャビティ内に前記素管を配置する配置工程と、前記素管の前記中空室の内圧を増加させることにより、前記素管のうち少なくとも前記継ぎ目を有する部分の周壁を拡管させ前記成形型のキャビティ型面に当接させて拡管部を形成する拡管工程とを実施するハイドロフォーム法において、前記拡管工程は、前記拡管部のうち前記継ぎ目の外周長を、前記拡管部のうち前記継ぎ目以外の他の部分の外周長よりも短く設定する操作を含むことを特徴とするものである。
【０００６】
本発明に係るハイドロフォーム法によれば、拡管工程は、拡管部のうち継ぎ目の外周長を、拡管部のうち継ぎ目以外の他の部分の外周長よりも短く設定する。このため拡管工程において拡管度が大きいときであっても、継ぎ目に作用する負荷が軽減される。
【０００７】
本発明に係るハイドロフォーム筒状部材は、少なくとも２つの筒状部材の軸端面同士を直列に接合して継ぎ目を形成した中空室を有しハイドロフォーム法で成形されたハイドロフォーム筒状部材において、前記継ぎ目の外周長は、前記継ぎ目以外の他の拡管部の外周長よりも短く設定されていることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明に係るハイドロフォーム筒状部材によれば、拡管部のうち継ぎ目の外周長は、拡管部のうち継ぎ目以外の他の部分の外周長よりも短く設定されている。このため拡管工程において拡管度が大きいときであっても、継ぎ目に作用する負荷が軽減される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
・拡管工程は、素管の中空室の内圧を増加させることにより、素管のうち少なくとも継ぎ目を有する部分の周壁を拡管させ、拡管した周壁を成形型のキャビティ型面に当接させて拡管部を形成する。内圧の増加としては、素管の中空室に流体を送給することにより行うことができる。流体としては水や油などの液体などを採用できる。素管の材質としては、鉄系、アルミニウム系、マグネシウム系、チタン系、銅系等の各種金属を採用できるが、これらに限定されるものではない。鉄系としては、ステンレス鋼等の合金鋼系でも、炭素鋼系、純鉄系でも良く、亜共析鋼系、共析鋼系、過共析鋼系で良い、また組織的にはフェライト−パーライト系、フェライト系、オーステナイト系、ベイナイト系、ソルバイト系でも良い。
【００１０】
・成形型のキャビティ型面はキャビティ内方に向けて突出する突出部を有し、拡管工程で行う操作としては、成形型のキャビティ型面の突出部に素管の継ぎ目を当接させることにより、継ぎ目の拡管量を抑える形態を採用できる。
【００１１】
・素管は、少なくとも２つの筒状部材の軸端面同士を直列に接合して継ぎ目を形成することにより形成されている。素管は円筒形状でも良いし、角筒形状でも良い。従って、筒状部材としては、第１筒状部材と、第１筒状部材に直列に接合された第２筒状部材とを有する形態を採用できる。また、筒状部材としては、第１筒状部材と、第１筒状部材に直列に接合された第２筒状部材と、第２筒状部材に直列に接合された第３筒状部材とを有する形態を採用できる。継ぎ目の接合は溶接で行い得る。溶接としては公知の溶接を採用できるが、高エネルギビームを素管の継ぎ目に照射して溶接する手段、摩擦熱で溶接する摩擦溶接手段を採用できる。高エネルギビームとしてはレーザビーム、電子ビームが代表的なものである。
【００１２】
・素管を構成する隣設する筒状部材は互いに異なる特性を有することが好ましい。特性としては、強度、硬さ、塑性変形能、肉厚、組成のうちの少なくとも一つとすることができる。この場合、素管の軸長方向の中央領域に位置する筒状部材の強度を、素管の軸長方向の端領域に位置する筒状部材の強度よりも高くできる。また素管の軸長方向の中央領域に位置する筒状部材の硬度を、素管の軸長方向の端領域に位置する筒状部材の硬度よりも高くできる。更に素管の軸長方向の中央領域に位置する筒状部材の塑性変形能を、素管の軸長方向の端領域に位置する筒状部材の塑性変形能よりも大きくできる。また素管の軸長方向の中央領域に位置する筒状部材の肉厚を、素管の軸長方向の端領域に位置する筒状部材の肉厚よりも大きくできる。
【００１３】
・前述したように、素管として、第１筒状部材と、第１筒状部材に直列に接合された第２筒状部材と、第２筒状部材に直列に接合された第３筒状部材とを有する形態を採用できる。この場合、第１筒状部材、第２筒状部材、第３筒状部材のうち一者または二者の強度を残りの筒状部材の強度よりも高くできる。また第１筒状部材、第２筒状部材、第３筒状部材のうち一者または二者の硬度を残りの筒状部材の硬度よりも高くできる。更に第１筒状部材、第２筒状部材、第３筒状部材のうち一者または二者の塑性変形能を残りの筒状部材の塑性変形能よりも大きくできる。また第１筒状部材、第２筒状部材、第３筒状部材のうち一者または二者の肉厚を残りの筒状部材の肉厚よりも大きくできる。
【００１４】
あるいは、第２筒状部材の強度を第１筒状部材及び第３筒状部材の一方または双方の強度よりも高くできる。また第２筒状部材の硬度を第１筒状部材及び第３筒状部材の一方または双方の硬度よりも高くできる。更に第２筒状部材の塑性変形能を第１筒状部材及び第３筒状部材の一方または双方の塑性変形能よりも大きくできる。第２筒状部材の肉厚を第１筒状部材及び第３筒状部材の一方または双方の肉厚よりも大きくできる。第２筒状部材の炭素含有量を第１筒状部材及び第３筒状部材の一方または双方の炭素含有量よりも高くできる。
【００１５】
・素管として、第１筒状部材と、第１筒状部材に直列に接合された第２筒状部材と、第２筒状部材に直列に接合された第３筒状部材とを有する形態が採用されている場合には、次のようにできる。例えば、第１筒状部材、第３筒状部材の引張強度を相対的に低く、第２筒状部材の引張強度を相対的に高くできる。従って、第１筒状部材、第３筒状部材は例えば３００〜４００ＭＰａの引張強度を有する鋼材で形成されている形態を採用できる。第２筒状部材は例えば４２０〜８００ＭＰａの引張強度を有する鋼材で形成されている形態を採用できる。第１筒状部材、第３筒状部材の炭素含有量を相対的に低く、第２筒状部材の炭素含有量を相対的に高くできる。従って、第１筒状部材、第３筒状部材として、炭素含有量が例えば０．０８〜０．１４ｗｔ％程度の鋼材で形成されている形態を採用できる。第２筒状部材として、炭素含有量が例えば０．１７〜０．４ｗｔ％程度の鋼材で形成されている形態を採用できる。
【００１６】
・継ぎ目の外周長を短くさせる操作としては、拡管部のうち継ぎ目の断面積（継ぎ目の内壁面で区画される中空部の断面積も含む）が、拡管部のうち継ぎ目以外の他の部分の断面積（当該他の部分の内壁面で区画される中空部の断面積も含む）よりも小さくなるように行なわれる形態を採用できる。この場合、拡管部のうち継ぎ目の外周に溝を形成することにより行なわれる形態を採用できる。また、拡管部のうち継ぎ目に角部領域が存在する場合には、角部領域に面取り状部を形成することにより行なわれる形態を採用できる。更に、拡管部のうち継ぎ目の角部領域の輪郭を規定する円弧の曲率半径が、拡管部のうち継ぎ目以外の他の部分の角部領域の輪郭を規定する円弧の曲率半径よりも大きくなる形態を採用することもできる。
【００１７】
・素管を拡管させてハイドロフォーム筒状部材を成形するにあたり、継ぎ目も拡管させる形態でも良いし、継ぎ目を拡管しないか実質的に拡管しない形態でも良い。
【００１８】
・継ぎ目は軸長方向において複数個設けられており、少なくとも一個の継ぎ目の外周長は、他の継ぎ目の外周長と異なる値とされている形態を採用できる。この場合、後述するように継ぎ目が衝撃吸収用のクラッシュビードとして機能するとき、衝撃吸収の優先順位をつけることができる。
【００１９】
・ハイドロフォーム法で成形されたハイドロフォーム筒状部材としては、円筒形状でも良いし、角筒形状でも良い。ハイドロフォーム筒状部材を構造物に適用することができる。殊に車両のボディを補強する補強部材に適用できる。補強部材としては、車両前部の側部を補強するフロントサイドメンバー、車両の前席と後席との間のセンターピラー、センターピラーを補強するセンターピラーリンフォース、ルーフサイドメンバー等が例示される。
【００２０】
【実施例】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１〜図１１を参照して説明する。図１はハイドロフォーム法で成形する前の素管１を示す。図２はハイドロフォーム法で成形する前の素管１の要部断面を示す。図３はハイドロフォーム法で拡管して形成したハイドロフォーム筒状部材４を示す。図３に示すようにハイドロフォーム筒状部材４の拡管部４０は角筒形状とされている。
【００２１】
本実施例に係る接合工程では、図１に示すように、鉄系の第１筒状部材１１、鉄系の第２筒状部材１２、鉄系の第３筒状部材１３を直列に溶接で接合し、中空室１ｘをもつ素管１を形成する。素管１は長筒形状をなし、外径が軸長方向にわたり同一である。第２筒状部材１２は第１筒状部材１１と第３筒状部材１３との間に配置されている。図２に示すように、第１筒状部材１１の他端部の軸端面１１ｃと第２筒状部材１２の一端部の軸端面１２ｃとは溶接により突き合わせ状態で接合され、第１継ぎ目２１を形成している。第２筒状部材１２の他端部の軸端面１２ｄと第３筒状部材１３の一端部の軸端面１３ｃとは溶接により突き合わせ状態で接合され、第２継ぎ目２２を形成している。２１ｘ，２２ｘは溶接部を示す。なお、第１継ぎ目２１及び第２継ぎ目２２は軸直角方向に沿っており、素管１の軸長方向において所定間隔を隔てて直列に配置されている。
【００２２】
溶接は、肉盛層を積層させることなく、高エネルギビームであるレーザビームを第１継ぎ目２１及び第２継ぎ目２２の周方向に沿って照射し、第１継ぎ目２１及び第２継ぎ目２２を部分的に溶融させた後に凝固させるレーザビーム溶接（高エネルギビーム溶接）とされている。なおレーザビーム溶接によれば、第１継ぎ目２１，第２継ぎ目２２に焼き入れ領域が局部的に形成されることもある。
【００２３】
隣設する第１筒状部材１１〜第３筒状部材１３の特性は、互いに異なる形態とされている。即ち、第２筒状部材１２を構成する鋼材の強度は、第１筒状部材１１及び第３筒状部材１３を構成する鋼材の強度よりも高くされている。よって素管１の軸長方向の中間領域は高強度とされている。具体的には、第１筒状部材１１、第３筒状部材１３は、相対的に低い引張強度（例えば３００〜５００ＭＰａ）を有する鋼材で形成されている。軸長方向の中央領域に配置されている第２筒状部材１２は、相対的に高い引張強度（例えば５２０〜８００ＭＰａ）を有する鋼材で形成されている。第１筒状部材１１、第３筒状部材１３は、フェライト−パーライト系またはフェライト系であり、相対的に低い炭素含有量（例えば０．０８〜０．１４ｗｔ％程度）の鋼材で形成されている。軸長方向の中央領域に配置されている第２筒状部材１２は、フェライト−パーライト系であり、相対的に高い炭素含有量（例えば０．１７〜０．４ｗｔ％程度）の鋼材で形成されている。
【００２４】
更に第２筒状部材１２を構成する鋼材の肉厚ｔ２は、第１筒状部材１１の肉厚ｔ１、第３筒状部材１３を構成する鋼材の肉厚ｔ３よりも大きくされている。但しハイドロフォーム法で成形する前の素管１において、第２筒状部材１２の外周面１２ｏ、第１筒状部材１１の外周面１１ｏ、第３筒状部材１３の外周面１３ｏは、段差なく面一状態とされている。従って図２に示すように、第２筒状部材１２の内周面１２ｉは、第１筒状部材１１の内周面１１ｉ、第３筒状部材１３の内周面１３ｉよりも径内方向に突出している。
【００２５】
図４に示すように、成形型３のキャビティ型面３０には、成形型３のキャビティ３ｃ内方に向けて突出する第１突出部３１が形成されている。第１突出部３１は素管１の外周を１周するものであり、凸面３１ａを有しており、素管１の径外方向への拡管量を抑えることにより、後述する溝５１（図３参照）を形成するためのものである。更に図５に示すように、成形型３のキャビティ型面３０には、成形型３の成形キャビティ３ｃ内方に向けて突出する第２突出部３２が形成されている。第２突出部３２は素管１の外周に対面するものであり、素管１の拡管部４０の角部領域４０ｘの径外方向への拡管量を抑えることにより、後述する面取り状部５２（図３参照）を形成するためのものである。
【００２６】
図６に示すように、成形型３は第１分離型３ａと第２分離型３ｂとで構成されており、成形キャビティ３ｃは断面ほぼ四角形状とされている。従って成形型３のキャビティ型面３０は、横方向に延設されたキャビティ型面３０ｈと、縦方向に延設されたキャビティ型面３０ｖとをもつ。配置工程では、金属製の成形型３の成形キャビティ３ｃ内に素管１を配置する。配置工程では、図示はしないものの素管１の軸端部に、水送給能力を有する水送給具をセットする。
【００２７】
次に素管１の中空室１ｘに水送給具から水を送給して素管１の中空室１ｘの内圧を増加させる拡管工程を行う。この結果、図６〜図８に示すように、素管１のうち周壁を径方向に膨張させて次第に拡管させる。そして拡管した周壁を成形型３のキャビティ型面３０に当接させる。成形型３の成形キャビティ３ｃは断面がほぼ四角形状であるため、拡管部４０は成形キャビティ３ｃと型対象となり、拡管部４０の断面形状もほぼ四角形状となり、ハイドロフォーム筒状部材４が成形される。一般的には、成形の際には、図７に示すように素管１の外周面と成形型３のキャビティ型面３０の中央域３０ｍとが優先的に接触する。素管１の外周面と成形型３のキャビティ型面３０の角部３０ｎとの接触は、ハイドロフォーム法による成形終期になる。ハイドロフォーム法による成形終期となる角部３０ｎによる成形では、成形負荷が大きく、拡管度が高いときには素管１の角部領域４０ｘとなる部分が損傷するおそれがある。このようにハイドロフォーム法による成形終期となる角部領域４０ｘに、後述するごとく、面取り状部５２を形成して角部領域４０ｘの拡管量を他の部位よりも抑えることは有効である。
【００２８】
図３に示すようにハイドロフォーム法で成形したハイドロフォーム筒状部材４の拡管部４０は角筒形状とされており、横方向に沿った面４０ｈと、縦方向に沿った面４０ｖと、角部領域４０ｘとを有する。第１継ぎ目２１及び第２継ぎ目２２は拡管部４０に位置しているため、第１継ぎ目２１及び第２継ぎ目２２も拡管している。拡管部４０の第１継ぎ目２１の外周には、溝５１が形成されているため、第１継ぎ目２１の拡管量は他の部位よりも抑えられている。なお溝５１は拡管部４０の周方向に沿って連続している。
【００２９】
更に図３に示すようにハイドロフォーム法で成形したハイドロフォーム筒状部材４の拡管部４０の第２継ぎ目２２の４個の角部領域４０ｘには、面取り状部５２がそれぞれ形成されている。面取り状部５２は互いに対向する斜面５２ａをもつ。拡管部４０の第２継ぎ目２２の外周には面取り状部５２が形成されているため、面取り状部５２の拡管量は他の部位よりも抑えられている。
【００３０】
ハイドロフォーム筒状部材４を使用するにあたり、最終的には、ハイドロフォーム筒状部材４の軸長方向の双方の軸端部４ｐを除去するため、切断面１００に沿って切断する。なおハイドロフォーム筒状部材４の軸端部４ｐは拡管されていない。
【００３１】
図９は、ハイドロフォーム筒状部材４の拡管部４０のうち第１継ぎ目２１及び第２継ぎ目２２以外の部分の断面を示す。拡管部４０のうち第１継ぎ目２１及び第２継ぎ目２２以外の部分の断面方向に沿った外周長は、Ｌ３として示されている。拡管部４０のうち第１継ぎ目２１及び第２継ぎ目２２以外の他の部分の断面積（Ａ３×Ｂ３）は、拡管部４０の内壁面で形成された中空部の面積も含み、Ｓ３として示されている。
【００３２】
第１継ぎ目２１について図１０（Ａ）（Ｂ）を参照して説明する。図１０（Ａ）は、成形型３の第１突出部３１により拡管部４０の拡管量を抑え、第１突出部３１により拡管部４０の第１継ぎ目２１の外周に溝５１を成形している状態を示す。図１０（Ｂ）は溝５１をもつハイドロフォーム筒状部材４の拡管部４０の断面を示す。図１０（Ａ）（Ｂ）に示すように、前記したごとくハイドロフォーム筒状部材４の拡管部４０の第１継ぎ目２１の外周には溝５１が形成されており、溝５１は成形型３の第１突出部３１で成形される。拡管部４０のうち溝５１が形成されている第１継ぎ目２１の断面方向に沿った外周長は、Ｌ１として示されている。本実施例によれば、外周長Ｌ１は、前記した外周長Ｌ３よりも短く設定されている（Ｌ１＜Ｌ３）。従って溝５１は外周長短縮部として機能できる。ハイドロフォーム筒状部材４の拡管部４０のうち第１継ぎ目２１の断面積（Ａ１×Ｂ１）は、Ｓ１として示されている。断面積Ｓ１は前記した断面積Ｓ３よりも小さく設定されている（Ｓ１＜Ｓ３）。なお第１継ぎ目２１の断面積（Ａ１×Ｂ１）は、図１０（Ｂ）から明らかなように、ハイドロフォーム筒状部材４の拡管部４０において第１継ぎ目２１の内壁面で区画される中空部の面積も含む。
【００３３】
また第２継ぎ目２２について図１１（Ａ）（Ｂ）を参照して説明する。図１１（Ａ）は、ハイドロフォーム筒状部材４の拡管部４０の拡管量を成形型３の第２突出部３２により抑え、拡管部４０の角部領域４０ｘに面取り状部５２を成形している状態を示す。図１１（Ｂ）は角部領域４０ｘに面取り状部５２をもつハイドロフォーム筒状部材４の拡管部４０の断面を示す。図１１（Ａ）（Ｂ）に示すように、ハイドロフォーム筒状部材４の拡管部４０の第２継ぎ目２２の角部領域４０ｘには面取り状部５２が形成されており、面取り状部５２は成形型３の第２突出部３２で成形される。面取り状部５２の斜面５２ａは、ほぼ角筒形状の拡管部４０の面４０ｈ及び面４０ｖに対して傾斜している。
【００３４】
ハイドロフォーム筒状部材４に面取り状部５２が形成されていないときには、図１１（Ｃ）に示すように、第２継ぎ目２２部分の外周長Ｌ２は辺長ｍ１と辺長ｍ２とを含む。しかしハイドロフォーム筒状部材４の拡管部４０の角部領域４０ｘに面取り状部５２が形成されているときには、第２継ぎ目２２の外周長Ｌ２は、辺長ｍ１と辺長ｍ２とを含むのではなく、辺長ｍ３を含む。辺長ｍ３は辺長ｍ１＋辺長ｍ２よりも短い。拡管部４０の角部領域４０ｘのアール円弧を無視すれば、ｍ３2＝ｍ１2＋ｍ２2となるからである。
【００３５】
前述したようにハイドロフォーム筒状部材４の拡管部４０のうち第２継ぎ目２２及び第１継ぎ目２１以外の部分の断面方向に沿った外周長は、Ｌ３として示されている。図１１（Ｂ）に示すように、ハイドロフォーム筒状部材４の拡管部４０のうち第２継ぎ目２２の断面方向に沿った外周長は、Ｌ２として示されている。本実施例によれば、ハイドロフォーム筒状部材４には面取り状部５２が形成されているため、外周長Ｌ３よりも外周長Ｌ２は短く設定されている（Ｌ２＜Ｌ３）。従って面取り状部５２は外周長短縮部として機能できる。
【００３６】
以上説明したように本実施例によれば、ハイドロフォーム筒状部材４の第１継ぎ目２１の外周長Ｌ１は、ハイドロフォーム筒状部材４の拡管部４０のうち第１継ぎ目２１以外の他の部分の外周長Ｌ３よりも短く設定されている。またハイドロフォーム筒状部材４の第２継ぎ目２２の外周長Ｌ２は、ハイドロフォーム筒状部材４の拡管部４０のうち第２継ぎ目２２以外の他の部分の外周長Ｌ３よりも短く設定されている。このため拡管工程においてハイドロフォーム筒状部材４の拡管度が大きいときであっても、第１継ぎ目２１及び第２継ぎ目２２の拡管量を抑えることができ、第１継ぎ目２１及び第２継ぎ目２２に作用する負荷が軽減される。故にハイドロフォーム筒状部材４の拡管部４０のうち第１継ぎ目２１及び第２継ぎ目２２以外の部位の拡管度を高めることができる。このように本実施例によれば、ハイドロフォーム筒状部材４の拡管部４０の拡管度が大きいときであっても、第１継ぎ目２１及び第２継ぎ目２２の損傷を回避できる。
【００３７】
本実施例によれば、第１継ぎ目２１の外周長Ｌ１は、第２継ぎ目２２の外周長Ｌ２と異なる値とされている。このため後述するように第１継ぎ目２１の溝５１、第２継ぎ目２２の面取り状部５２が衝撃吸収用のクラッシュビードとして機能するとき、衝撃吸収の優先順位をつけることができる。
【００３８】
更に本実施例の素管１によれば、第２筒状部材１２を構成する鋼材の肉厚ｔ２は、第１筒状部材１１の肉厚ｔ１、第３筒状部材１３を構成する鋼材の肉厚ｔ３よりも大きくされている。従って素管１を拡管成形したハイドロフォーム筒状部材４においても、軸長方向の中間領域に配置されている第２筒状部材１２の肉厚は、軸長方向の端領域に配置されている第１筒状部材１１の肉厚、第３筒状部材１３の肉厚よりも大きくされている。このためハイドロフォーム筒状部材４の強度必要部位の高強度化を図りつつ、軽量化も図り得る。
【００３９】
なおハイドロフォーム法を実施する前に、必要があれば、素管１の第１継ぎ目２１，第２継ぎ目２２を加熱して軟化させることもできる。
【００４０】
（第２実施例）
以下、本発明の第２実施例について図１２を参照して説明する。第２実施例は第１実施例と基本的には同様の条件で行われ、基本的には同様の作用効果を奏する。以下相違する部分を中心として説明する。本実施例に係るハイドロフォーム筒状部材４Ｂの第１継ぎ目２１及び第２継ぎ目２２の双方には、溝５１が形成されている。溝５１は拡管部４０の周方向に連続している。
【００４１】
ハイドロフォーム筒状部材４Ｂの拡管部４０のうち第１継ぎ目２１の断面方向に沿った外周長は、Ｌ１として示されている。ハイドロフォーム筒状部材４Ｂの拡管部４０のうち第２継ぎ目２２の断面方向に沿った外周長は、Ｌ２として示されている（Ｌ１≒Ｌ２,Ｌ１=Ｌ２）。ハイドロフォーム筒状部材４Ｂの拡管部４０のうち第１継ぎ目２１及び第２継ぎ目２２以外の断面方向に沿った外周長は、Ｌ３として示されている。本実施例によれば、外周長Ｌ１及び外周長Ｌ２は外周長Ｌ３よりも短く設定されている（Ｌ３＞Ｌ１、Ｌ２）。
【００４２】
このため拡管工程においてハイドロフォーム筒状部材４Ｂの拡管部４０の拡管度が大きいときであっても、第１継ぎ目２１及び第２継ぎ目２２の拡管量を抑えることができ、第１継ぎ目２１及び第２継ぎ目２２に作用する負荷が軽減される。故にハイドロフォーム筒状部材４Ｂの拡管部４０の拡管度を高めることができる。このように本実施例によれば、ハイドロフォーム筒状部材４Ｂの拡管部４０の拡管度が大きいときであっても、第１継ぎ目２１及び第２継ぎ目２２の損傷を回避できる。
【００４３】
（第３実施例）
以下、本発明の第３実施例について図１３を参照して説明する。第３実施例は第１実施例と基本的には同様の条件で行われ、基本的には同様の作用効果を奏する。以下相違する部分を中心として説明する。ハイドロフォーム筒状部材４Ｃによれば、第１継ぎ目２１及び第２継ぎ目２２の双方の角部領域４０ｘには、面取り状部５２がそれぞれ形成されている。第１継ぎ目２１の断面方向に沿った外周長は、Ｌ１として示されている。第２継ぎ目２２の断面方向に沿った外周長は、Ｌ２として示されている（Ｌ１≒Ｌ２,Ｌ１=Ｌ２）。ハイドロフォーム筒状部材４Ｃの拡管部４０のうち第１継ぎ目２１及び第２継ぎ目２２以外の断面方向に沿った外周長は、Ｌ３として示されている。本実施例によれば、外周長Ｌ１及び外周長Ｌ２は外周長Ｌ３よりも短く設定されている（Ｌ３＞Ｌ１、Ｌ２）。
【００４４】
このため拡管工程においてハイドロフォーム筒状部材４Ｃの拡管度が大きいときであっても、第１継ぎ目２１及び第２継ぎ目２２の拡管量を抑えることができ、第１継ぎ目２１及び第２継ぎ目２２に作用する負荷が軽減される。故にハイドロフォーム筒状部材４Ｃの拡管部４０の拡管度を高めることができる。このように本実施例によれば、ハイドロフォーム筒状部材４Ｃの拡管部４０の拡管度が大きいときであっても、第１継ぎ目２１及び第２継ぎ目２２の損傷を回避できる。
【００４５】
（第４実施例）
以下、本発明の第４実施例について図１４を参照して説明する。第４実施例は第１実施例と基本的には同様の条件で行われ、基本的には同様の作用効果を奏する。以下相違する部分を中心として説明する。本実施例に係る操作は、ハイドロフォーム筒状部材４Ｄの拡管部４０のうち第１継ぎ目２１の角部領域４０ｘの輪郭を規定する円弧の曲率半径Ｒ１を、拡管部４０のうち第１継ぎ目２１以外の他の部分の角部領域４０ｘの輪郭を規定する円弧の曲率半径Ｒ２よりも大きくすることにより行なわれている。第２継ぎ目２２についても同様な構造にできる。
【００４６】
（第５実施例）
以下、本発明の第５実施例について図１５を参照して説明する。第５実施例は第１実施例と基本的には同様の条件で行われ、基本的には同様の作用効果を奏する。以下相違する部分を中心として説明する。ハイドロフォーム法で成形された素管１Ｅは、第１筒状部材１１Ｅと第２筒状部材１２Ｅと第３筒状部材１３Ｅとを直列に溶接して構成されている。第２筒状部材１２Ｅを構成する鋼材の肉厚ｔ２は、第１筒状部材１１Ｅの肉厚ｔ１、第３筒状部材１３Ｅを構成する鋼材の肉厚ｔ３と同一とされている。素管１Ｅにおいて、第２筒状部材１２Ｅの外周面１２ｏ、第１筒状部材１１Ｅの外周面１１ｏ、第３筒状部材１３Ｅの外周面１３ｏは、段差なく面一状態とされている。また第２筒状部材１２Ｅの内周面１２ｉ、第１筒状部材１１Ｅの内周面１１ｉ、第３筒状部材１３Ｅの内周面１３ｉは、段差なく面一状態とされている。
【００４７】
本実施例では、第２筒状部材１２Ｅを構成する鋼材の炭素含有量及び強度は、第１筒状部材１１Ｅ及び第３筒状部材１３Ｅを構成する鋼材の炭素含有量及び強度よりも高く設定されている。本実施例によれば、この素管１Ｅをハイドロフォーム法で拡管させる。
【００４８】
（第６実施例）
以下、本発明の第６実施例について図１６を参照して説明する。第６実施例は第１実施例と基本的には同様の条件で行われ、基本的には同様の作用効果を奏する。以下相違する部分を中心として説明する。鉄系の第１筒状部材１１、鉄系の第２筒状部材１２を直列に溶接で接合し、中空室１ｘをもつ素管１Ｆを形成する。この素管１Ｆをハイドロフォーム法で拡管させる。第１継ぎ目２１は摩擦溶接とされている。
【００４９】
（第７実施例）
以下、本発明の第７実施例について図１７を参照して説明する。第７実施例は第１実施例と基本的には同様の条件で行われ、基本的には同様の作用効果を奏する。以下相違する部分を中心として説明する。鉄系の第１筒状部材１１、鉄系の第２筒状部材１２、鉄系の第３筒状部材１３、鉄系の第４筒状部材１４を直列に溶接で接合し、中空室１ｘをもつ素管１Ｇを形成する。この素管１Ｇをハイドロフォーム法で拡管させる。第１継ぎ目２１、第２継ぎ目２２、第３継ぎ目２３は電子ビーム溶接で接合されており、溶接部２１ｘ，２２ｘ，２３ｘを形成している。
【００５０】
（第８実施例）
以下、本発明の第８実施例について図１８を参照して説明する。第８実施例は第１実施例と基本的には同様の条件で行われ、基本的には同様の作用効果を奏する。以下相違する部分を中心として説明する。角筒形状をなす第１筒状部材１１Ｈ、角筒形状をなす第２筒状部材１２Ｈ、角筒形状をなす第３筒状部材１３Ｈを直列に溶接で接合し、中空室１ｘをもつ素管１Ｈを形成する。この素管１Ｈをハイドロフォーム法で拡管させる。第１継ぎ目２１、第２継ぎ目２２はレーザビーム溶接で接合されている。
【００５１】
（第９実施例）
以下、本発明の第９実施例について図１９を参照して説明する。第９実施例は第１実施例と基本的には同様の条件で行われ、基本的には同様の作用効果を奏する。以下相違する部分を中心として説明する。ハイドロフォーム筒状部材４Ｋは、円筒形状をなす第１筒状部材１１Ｋと、第１筒状部材１１Ｋに直列に接合された円筒形状をなす第２筒状部材１２Ｋと、第２筒状部材１２Ｋに直列に接合された円筒形状をなす第３筒状部材１３Ｋとを有する。第１筒状部材１１Ｋと第２筒状部材１２Ｋとの第１継ぎ目２１には、溝５１Ｋが形成されている。第２筒状部材１２Ｋと第３筒状部材１３Ｋとの第２継ぎ目２２には、溝５１Ｍが形成されている。溝５１Ｋ、溝５１Ｍは周方向に連続している。第１継ぎ目２１の外周長Ｌ１は、拡管部４０のうち継ぎ目以外の他の部分の外周長Ｌ３よりも短く設定されている。ハイドロフォーム筒状部材４Ｋの第２継ぎ目２２の外周長Ｌ２は、ハイドロフォーム筒状部材４Ｋの拡管部４０のうち継ぎ目以外の他の部分の外周長Ｌ３よりも短く設定されている。
【００５２】
（適用例）
図２０は本発明のハイドロフォーム筒状部材を車両のフロントサイドメンバー７に適用した場合を示す。フロントサイドメンバー７は、車両２００の前部２１０の補強部材として機能する。車両衝突などでは、フロントサイドメンバー７の軸長方向に沿った外力がフロントサイドメンバー７に作用する。拡管部４０のうち継ぎ目の外周長は、拡管部４０のうち第１継ぎ目２１及び第２継ぎ目２２以外の他の部分の外周長よりも短く設定されている。このため、第１継ぎ目２１及び第２継ぎ目２２は他の部分よりも優先して変形し衝撃吸収作用を奏するクラッシュビードとしての機能も期待できる。これによればエンジン等の重要部品の損傷回避に有利である。
【００５３】
フロントサイドメンバー７が図３に示すハイドロフォーム筒状部材４で形成されている場合には、ハイドロフォーム筒状部材４のうち、溝５１が形成されている第１継ぎ目２１と、面取り状部５２が形成されている第２継ぎ目２２とで強度上の差異をつけることができる。故に、車両衝突の際にフロントサイドメンバー７が破損して衝撃吸収する際に、破損の優先順位をつけることができる。
【００５４】
（その他）
上記した実施例によれば、溝５１は拡管部４０の周方向に沿って連続しているが、これに限らず、溝５１は拡管部４０の周方向に沿って不連続であっても良い。上記した実施例によれば、ハイドロフォーム筒状部材４の拡管部４０の第２継ぎ目２２の４個の角部領域４０ｘには、面取り状部５２がそれぞれ形成されているが、４個の角部領域４０ｘのうち３個に面取り状部５２を形成しても良い。あるいは、４個の角部領域４０ｘのうち２個または１個のみに面取り状部５２を形成しても良い。その他、本発明は上記した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。
【００５５】
上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
（付記項１）少なくとも２つの筒状部材の軸端面同士を直列に接合して継ぎ目を形成することにより、中空室をもつ素管を形成する接合工程と、成形型のキャビティ内に前記素管を配置する配置工程と、前記素管の前記中空室の内圧を増加させることにより、前記素管のうち少なくとも前記継ぎ目を有する部分の周壁を拡管させて前記成形型のキャビティ型面に当接させて拡管部を形成する拡管工程とを実施するフロントサイドメンバーの製造方法において、
前記拡管工程は、前記拡管部のうち前記継ぎ目の外周長を、前記拡管部のうち前記継ぎ目以外の他の部分の外周長よりも短く設定する操作を含むことを特徴とするフロントサイドメンバーの製造方法。この場合、継ぎ目に作用する負荷が軽減されるため、継ぎ目の損傷を回避しつつ、拡管部のうち継ぎ目以外の部位の拡管度を高めることができる。
（付記項２）少なくとも２つの筒状部材の軸端面同士を直列に接合して継ぎ目を形成した中空室を有しハイドロフォーム法で成形されたフロントサイドメンバーにおいて、前記継ぎ目の外周長は、前記継ぎ目以外の他の拡管部の外周長よりも短く設定されていることを特徴とするフロントサイドメンバー。この場合、継ぎ目に作用する負荷が軽減されるため、継ぎ目の損傷を回避しつつ、拡管部のうち継ぎ目以外の部位の拡管度を高めることができる。
（付記項３）請求項１０において、継ぎ目は軸長方向において複数個設けられており、各継ぎ目の外周長は、他の継ぎ目の外周長と異なる値とされていることを特徴とするハイドロフォーム筒状部材。継ぎ目がクラッシュビードとして機能するとき、衝撃吸収の優先順位をつけることができる。
（付記項４）請求項１０において、継ぎ目の外周には外周長短縮部が設けられていることを特徴とするハイドロフォーム筒状部材。
【００５６】
【発明の効果】
本発明に係るハイドロフォーム法によれば、拡管工程では、拡管部のうち継ぎ目の外周長を、拡管部のうち継ぎ目以外の他の部分の外周長よりも短く設定する。このため拡管工程において拡管度が大きいときであっても、継ぎ目に作用する負荷が軽減される。故に継ぎ目の損傷を回避しつつ、拡管部のうち継ぎ目以外の部位の拡管度を高めることができる。
【００５７】
本発明に係るハイドロフォーム筒状部材によれば、拡管部のうち継ぎ目の外周長は、拡管部のうち継ぎ目以外の他の部分の外周長よりも短く設定されている。このため拡管工程において拡管度が大きいときであっても、継ぎ目に作用する負荷が軽減される。故に、継ぎ目の損傷を回避しつつ、拡管部のうち継ぎ目以外の部位の拡管度を高めることができる。
【００５８】
本発明に係るハイドロフォーム筒状部材がフロントサイドメンバーに代表される補強部材等の構造物に適用される場合には、ハイドロフォーム筒状部材の軸長方向に沿った外力が作用したとき、継ぎ目の外周長は、拡管部のうち継ぎ目以外の他の部分の外周長よりも短く設定されているため、継ぎ目は、他の部分よりも優先して変形して衝撃吸収し、重要部品や人体を保護するクラッシュビードとして機能することも期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係り、ハイドロフォーム法を実施する前の素管の斜視図である。
【図２】第１実施例に係り、ハイドロフォーム法を実施する前の素管の部分断面図である。
【図３】第１実施例に係り、ハイドロフォーム法で成形したハイドロフォーム筒状部材の斜視図である。
【図４】第１実施例に係り、ハイドロフォーム法で用いる成形型の第１突出部の斜視図である。
【図５】第１実施例に係り、ハイドロフォーム法で用いる成形型の第２突出部の斜視図である。
【図６】第１実施例に係り、成形型の成形キャビティに素管を配置した状態を示す断面図である。
【図７】第１実施例に係り、成形型の成形キャビティに配置した素管を膨張させている状態を示す断面図である。
【図８】第１実施例に係り、成形型の成形キャビティに配置した素管を更に膨張させている状態を示す断面図である。
【図９】第１実施例に係り、ハイドロフォーム筒状部材の拡管部の断面図である。
【図１０】（Ａ）は第１実施例に係り、成形型の第１突出部でハイドロフォーム筒状部材の溝を成形している状態を示す断面図であり、（Ｂ）は第１実施例に係り、溝を有するハイドロフォーム筒状部材の拡管部の断面図である。
【図１１】（Ａ）は第１実施例に係り、成形型の第２突出部でハイドロフォーム筒状部材の面取り状部を成形している状態を示す断面図であり、（Ｂ）は第１実施例に係り、面取り状部を有するハイドロフォーム筒状部材の拡管部の断面図であり、（Ｃ）は面取り状部の拡大図である。
【図１２】第２実施例に係り、ハイドロフォーム法で成形したハイドロフォーム筒状部材の斜視図である。
【図１３】第３実施例に係り、ハイドロフォーム法で成形したハイドロフォーム筒状部材の斜視図である。
【図１４】第４実施例に係り、角部領域の曲率半径を大きく設定しているハイドロフォーム筒状部材の拡管部の断面図である。
【図１５】第５実施例に係り、ハイドロフォーム法で成形する前の素管の部分断面図である。
【図１６】第６実施例に係り、ハイドロフォーム法で成形する前の素管の斜視図である。
【図１７】第７実施例に係り、ハイドロフォーム法で成形する前の素管の斜視図である。
【図１８】第８実施例に係り、ハイドロフォーム法で成形する前の素管の斜視図である。
【図１９】第９実施例に係り、ハイドロフォーム法で成形したハイドロフォーム筒状部材の斜視図である。
【図２０】適用例に係り、ハイドロフォーム筒状部材をフロントサイドメンバーに適用した概略構成図である。
【符号の説明】
図中、１は素管、１１は第１筒状部材、１２は第２筒状部材、１３は第３筒状部材、２１は第１継ぎ目、２２は第２継ぎ目、３は成形型、４はハイドロフォーム筒状部材、４０は拡管部、５１は溝、５２は面取り状部、７はフロントサイドメンバー（ハイドロフォーム筒状部材）を示す。
【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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【図１９】
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【図２０】
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