JP2000126832A - 車体用フレームの製造方法 - Google Patents

車体用フレームの製造方法

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JP2000126832A
JP2000126832A JP10302852A JP30285298A JP2000126832A JP 2000126832 A JP2000126832 A JP 2000126832A JP 10302852 A JP10302852 A JP 10302852A JP 30285298 A JP30285298 A JP 30285298A JP 2000126832 A JP2000126832 A JP 2000126832A
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Yoshihaya Imamura
美速 今村
Kazuo Yonezawa
和男 米澤
Fujio Nakamura
藤雄 中村
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストで外観における段差の形成を防止す
ることができ、好ましくは部分的に剛性が異なる領域を
設けることができる車体用フレームの製造方法を提供す
る。 【解決手段】 第1の中空形材の一部分をその外周に沿
って電磁成形により縮管する。次に、前記第1の中空形
材を縮管された領域において切断して、中空形材1aを
得る。次いで、中空形材1aの縮管された領域と縮管さ
れていない領域との境界における外側面形状と一方の端
部の外側面形状が一致し中空形材1aが縮管された量と
同一の肉厚を有する第2の中空形材2内に中空形材1a
を嵌入する。そして、中空形材1aの前記境界と第2の
中空形材2の前記端部とを接合し、この接合により形成
された余盛りを除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車等の車体に使
用される車体用フレームの製造方法に関し、特に、外観
における段差の形成を防止することができる車体用フレ
ームの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車等に使用される部材には、それが
使用される部分に応じた剛性が要求される。例えば、部
分的に剛性が異なる領域を有する部材として、特開平9
−277961号公報に大径パイプと小径パイプとを組
み合わせたデッキクロスメンバが提案されている。図8
は特開平9−277961号公報に記載されたデッキク
ロスメンバを示す部分断面図である。
【0003】特開平9−277961号公報に記載され
たデッキクロスメンバは、小径パイプ11と、この小径
パイプ11より径が大きい大径パイプ12とから構成さ
れている。小径パイプ11の一方の端部は、その内径が
大径パイプ12の外径と等しくなるように拡管されてい
る。この小径パイプ11の端部に大径パイプ12が圧入
して内挿されている。そして、小径パイプ11の先端と
大径パイプ12の外面とがすみ肉溶接されて溶接金属1
3が形成されている。
【0004】このように構成されたデッキクロスメンバ
においては、大径パイプ12側の剛性が高くなるので、
大径パイプ12側が重いステアリングコラムが取り付け
られる運転席側に配置される。
【0005】また、自動車の車体をプレス成形品により
構成する場合にも、部分的に異なる剛性が要求される部
位が存在する。例えば、ルーフレールとフロントピラー
及びリヤピラーとの間には、異なる剛性等の特性が要求
される。このため、肉厚及び材質等が異なる部材を適材
適所に配置することが重要である。図9はルーフレール
とリヤピラーとの接合部を示す模式図である。図9に示
すように、ルーフレール14、リヤピラー15及びフロ
ントピラー(図示せず)等は、デッキクロスメンバとは
異なり、車体の外部に露出される。従って、それらの接
合部16には、良好な外観が要求される。このため、プ
レス成形品等の板材の接合においては、一方の板材の端
部に段差を設ける方法が採られている。図10は段差が
設けられた板材を示す模式図である。また、図11
(a)及び(b)は図10に示す板材を使用した接合方
法を工程順に示す模式図である。
【0006】良好な外観が要求される接合部位に板材が
使用される場合、図10に示すように、一方の板材17
には、その端部に板厚分だけ段差が加工されたものが使
用される。そして、図11(a)に示すように、板材1
7の段差上に他方の板材18を載置し、段差の湾曲部と
板材18の端部とを溶接接合して、余盛り19を形成す
る。次に、図11(b)に示すように、余盛り19を除
去して接合部を平坦化する。このような接合方法が、例
えば特開平9−225684号公報に記載されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、自動車
の車体をプレス成形品ではなくパイプ状の中空形材を使
用したフレーム構造体として組み立てようとする場合
に、特開平9−277961号公報に記載された接合方
法を適用すると、図8に示すように、外観に段差が生じ
てしまうという問題点がある。このため、この方法を適
用することができる部位は外観に段差が生じていても問
題のない部位に限定される。つまり、ルーフレールとフ
ロントピラー及びリヤピラーとの接合部等の外観が重要
視される部位には適用することはできない。
【0008】また、中空形材に前述の板材の接合のよう
に段差を設けることは極めて困難である。従って、中空
形材の溶接接合に段差を設ける方法を適用することもで
きない。
【0009】このため、自動車の車体をパイプ状の中空
形材を使用したフレーム構造体として組み立てようとす
る場合には、フレームを自動車の外部に露出させないよ
うにするために、フレームを骨格部材として成形された
パネル材の内部に覆われるように配置するか、又は一つ
の車体にモノコック構造とフレーム構造とを混在させて
外観が重要視される部位には成形パネルを配置するよう
にしている。
【0010】しかし、このような構造は極めて複雑であ
ると共に、設計コストの上昇を招く。更に、生産性が優
れたアルミニウム押出形材(パイプ状中空形材)を一貫
して適用することができないため、製造コストを上昇さ
せてしまう。
【0011】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、低コストで外観における段差の形成を防止
することができ、好ましくは部分的に剛性が異なる領域
を設けることができる車体用フレームの製造方法を提供
することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明に係る車体用フレ
ームの製造方法は、第1の中空形材の一部分を電磁成形
により縮管する工程と、前記第1の中空形材の縮管され
た領域と縮管されていない領域との境界における外側面
形状と一方の端部の外側面形状が一致し前記第1の中空
形材が縮管された量と同一の肉厚を有する第2の中空形
材内に前記第1の中空形材を嵌入する工程と、前記第1
の中空形材の前記境界と前記第2の中空形材の前記端部
とを接合する工程と、を有することを特徴とする。
【0013】本発明においては、第1の中空形材の縮管
を電磁成形により行っているので、所望の量の縮管が容
易に行われる。そして、縮管された領域と縮管されてい
ない領域との境界における外側面形状と一方の端部の外
側面形状が一致し縮管量と同一の肉厚を有する第2の中
空形材内に嵌入しているので、前記境界近傍を除く領域
における外観は均一なものとなる。従って、2つの中空
形材の連結の際に外観における段差の形成を防止するこ
とができる。
【0014】また、前記接合により形成された余盛りを
除去してもよい。前記境界と第2の中空形材の端部との
接合を行った後、その余盛りを除去することにより、接
合部近傍がより一層平坦化される。従って、段差の形成
をより確実に防止することができる。
【0015】なお、前記第1の中空形材と前記第2の中
空形材との剛性が相違していてもよい。剛性が相違する
中空形材を使用することにより、部分的に剛性が異なる
領域が設けられた車体用フレームを製造することができ
る。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係る車体
用フレームの製造方法について、添付の図面を参照して
具体的に説明する。図1(a)及び(b)は本発明の実
施例に係る車体用フレームの製造方法を工程順に示す模
式図である。本実施例においては、剛性が相違するアル
ミニウム又はアルミニウム合金(以下、アルミニウム及
びアルミニウム合金を総称してアルミニウムという。)
形材として、外径が、例えば50mmであり肉厚が相違
する2つのパイプ状(円筒状)のアルミニウム形材を使
用して車体用フレームを構成する。一方のアルミニウム
形材の肉厚は、例えば1mmであり、他方のアルミニウ
ム形材の肉厚は、例えば2mmである。
【0017】先ず、図1(a)に示すように、肉厚が1
mmであるパイプ状の第1のアルミニウム形材1を電磁
成形器3内に据え付ける。電磁成形器3には、電源に接
続されたコイル3aが設けられており、このコイル3a
の内側にコイル3aから発生される磁束を集中する磁束
集中器(シェイパ)3bが設けられている。磁束集中器
3bのアルミニウム形材1に対向する領域の長さは、例
えば60mmである。図2は電磁成形器による加工を示
す模式図である。コイル3aに電源から電流が流れると
コイル3aから発生された磁束が磁束集中器3bのアル
ミニウム形材1との対向面に集中する。そして、アルミ
ニウム形材1と磁束集中器3bとの間隔を拡げるような
力、即ち、アルミニウム形材1を縮管するような力がア
ルミニウム形材1に作用する。
【0018】本実施例においては、コイル3aに電流を
流すことにより、図1(b)に示すように、アルミニウ
ム形材1の磁束集中器3bと対向する領域のみを2mm
だけ縮管する。この縮管量は、このアルミニウム形材1
に接合される他方のアルミニウム形材の肉厚に等しいも
のである。なお、図1(b)においては、図1(a)に
示されているコンデンサ及びスイッチ等が省略されてい
る。
【0019】図3は本発明の実施例に係る車体用フレー
ムの製造方法を示す図であって、図1に示す工程の次工
程を示す模式図である。アルミニウム形材1を縮管した
後、縮管された領域においてアルミニウム形材1を管軸
方向と直交する断面が形成されるように切断する。この
ようにして切断された形材の一方においては、縮管され
た領域の長さは30mm以上となる。例えば、一方の形
材において、管軸方向における段差による湾曲部4の長
さを3乃至5mmとし、縮管されていない部分と平行な
平行部5の長さを30mmとする。そして、本実施例に
おいては、縮管された領域の長さが30mm以上である
アルミニウム形材1aを後の工程で使用する。
【0020】図4(a)は本発明の実施例に係る車体用
フレームの製造方法を示す図であって、図3に示す工程
の次工程を示す模式図であり、(b)は(a)中のA−
A線における断面図である。アルミニウム形材1の切断
を行った後、アルミニウム形材1aの縮管された領域
を、図4(a)に示すように、肉厚が2mmであり外径
がアルミニウム形材1と同一(50mm)のアルミニウ
ム形材2内に嵌入する。アルミニウム形材1aの縮管量
は2mmであり、アルミニウム形材2の肉厚も2mmで
あるので、アルミニウム形材1aの湾曲部4を除けば、
外観形状は全ての領域で一致することになる。
【0021】その後、アルミニウム形材1aの湾曲部4
(開先)の溶接又はろう付けによる接合を行う。そし
て、この溶接又はろう付けにより形成された余盛りを除
去することにより、接合部を平坦化する。
【0022】このようにして製造された車体用フレーム
においては、アルミニウム形材1aの肉厚が1mmであ
り、アルミニウム形材2の肉厚が2mmであるので、ア
ルミニウム形材2の方が剛性が高い。また、外観上段差
は形成されていない。従って、部分的に異なる剛性及び
良好な外観が要求される車体用フレームに適用すること
ができる。
【0023】なお、上述の実施例においては、円筒状の
アルミニウム形材1及び2が使用されているが、中空形
材の形状はこれに限定されるものではない。図5は扁平
円筒状の車体用フレームを示す断面図である。例えば、
中空形材は、扁平円筒状であってもよい。この場合に
も、一方の中空形材6の一端部が電磁成形により他方の
中空形材7の肉厚分だけ縮管されている。なお、例えば
中空形材6及び7の管軸に垂直な断面における長軸長は
100mmであり、短軸長は60mmである。
【0024】また、電磁成形による縮管を、管軸に垂直
な方向ではなく、管軸に垂直な方向から傾斜した方向に
行ってもよい。この場合、磁束集中器の中空形材に対向
する部分の形状を変化させればよい。図6は磁束集中器
を示す模式図である。また、図7は図6に示す磁束集中
器を使用して縮管された中空形材を示す模式図である。
磁束集中器8の内側には、その中心軸から傾斜した方向
に沿って凸状部8aが設けられている。この凸状部8a
の先端面が電磁成形される中空形材に対向する面であ
る。そして、この磁束集中器を使用して縮管された中空
形材9には、凸状部8aの形状が転写されている。この
中空形材9の切断は、縮管された領域に沿って行われ
る。
【0025】更に、上述の実施例では、接合される中空
形材同士の材質が同一であるが、これらの材質が相違す
るものであってもよい。また、電磁成形される中空形材
は肉厚が厚い方であってもよい。
【0026】更にまた、中空形材の一端部内に中子を配
置してその中空形材の端部を電磁成形により縮管しても
よい。上述の実施例のように形材の中央部分で縮管を行
いそこを切断する場合には、端部が縮管された形材を同
時に2本作製することができるという利点があり、中子
を使用して中空形材の一端を縮管する場合には、切断工
程を不要とすることができるという利点がある。この場
合、縮管後に中子を形材から抜きやすくするために、中
子の形状がテーパ形状であるか、又は中子の外径が変化
可能なものであることが望ましい。
【0027】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
第1の中空形材の縮管を電磁成形により行い、第1の中
空形材の縮管された領域と縮管されていない領域との境
界における外側面形状と一方の端部の外側面面形状が一
致し第1の中空形材が縮管された量と同一の肉厚を有す
る第2の中空形材を使用しているので、低コストで外観
における段差の形成を防止し、平坦化された外側面を有
する車体用フレームを容易に製造することができる。更
に接合により形成された余盛りを除去することにより、
段差の形成をより確実に防止することができる。また、
第1の中空形材と第2の中空形材とに剛性が相違するも
のを使用することにより、部分的に剛性が異なる領域を
備えた車体用フレームを製造することができる。更に、
本発明における中空形材に生産性が優れたアルミニウム
又はアルミニウム合金形材を一貫して使用すれば、車体
に重複したプレス成形品を使用する必要がなくなるの
で、製造コストをより一層低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)及び(b)は本発明の実施例に係る車体
用フレームの製造方法を工程順に示す模式図である。
【図2】電磁成形器による加工を示す模式図である。
【図3】同じく本発明の実施例に係る車体用フレームの
製造方法を示す図であって、図1に示す工程の次工程を
示す模式図である。
【図4】(a)は同じく本発明の実施例に係る車体用フ
レームの製造方法を示す図であって、図3に示す工程の
次工程を示す模式図であり、(b)は(a)中のA−A
線における断面図である。
【図5】扁平円筒状の車体用フレームを示す断面図であ
る。
【図6】磁束集中器を示す模式図である。
【図7】図6に示す磁束集中器を使用して縮管された中
空形材を示す模式図である。
【図8】特開平9−277961号公報に記載されたデ
ッキクロスメンバを示す部分断面図である。
【図9】ルーフレールとリヤピラーとの接合部を示す模
式図である。
【図10】段差が設けられた板材を示す模式図である。
【図11】(a)及び(b)は図10に示す板材を使用
した接合方法を工程順に示す模式図である。
【符号の説明】
1、1a、2、6、7、9;アルミニウム形材 3;電磁成形器 3a;コイル 3b、8;磁束集中器 4;湾曲部 5;平行部 8a;凸状部 11;小径パイプ 12;大径パイプ 13;溶接金属 14;ルーフレール 15;リヤピラー 16;接合部 17、18;板材 19;余盛り

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の中空形材の一部分を電磁成形によ
    り縮管する工程と、前記第1の中空形材の縮管された領
    域と縮管されていない領域との境界における外側面形状
    と一方の端部の外側面形状が一致し前記第1の中空形材
    が縮管された量と同一の肉厚を有する第2の中空形材内
    に前記第1の中空形材を嵌入する工程と、前記第1の中
    空形材の前記境界と前記第2の中空形材の前記端部とを
    接合する工程と、を有することを特徴とする車体用フレ
    ームの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記接合により形成された余盛りを除去
    する工程を有することを特徴とする請求項1に記載の車
    体用フレームの製造方法。
  3. 【請求項3】 前記第1の中空形材と前記第2の中空形
    材との剛性が相違することを特徴とする請求項1又は2
    に記載の車体用フレームの製造方法。
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