JP2001507283A - 成形部材の製法並びに前記製法により製作された成形部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 成形部材は、まず溶接されたフランジ（７）を備えた管状のボデー（２）が形成されることによって、形成される。次いで、ボデー（２）が型（８）内でフランジ（７）を不動に保持して高内圧変形により成形部材もしくは成形体（１０）に成形される。これにより簡単な形式で別の構成部材と成形体とを結合するための固定フランジを備えた成形体が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】 成形部材の製法並びに前記製法により製作された成形部材 本発明は、高内圧変形により成形される金属薄板から成る成形部材の製法に関 する。更に本発明は、前記製法により製作された成形部材に関する。 適当なロッド材料から所要長さに切断された管状の突合わせ溶接された素材を 高い内圧をかけて変形（本明細書では短く高内圧変形という）することによって 成形部材を形成することが公知である。更にヨーロッパ特許公開第０６２００５ ６号明細書から、種々異なる直径及び厚さのこのような管状の突合わせ溶接され た多数の素材を溶接して単一の管を形成し、次いでこの管を高内圧変形により変 形して管状の成形部材に成形することが、公知である。 管状の素材から形成される縦長の成形部材は、特に自動車構造における構成部 材として使用される。一般に自動車構造においては前記構成部材は別の部材に、 例えば新たな溶接により又は接着により結合されねばならない。所定の設定課題 のために、構成部材は少なくとも１つの固定フランジを備える必要がある。前記 構成部材の場合にはこのようなフランジは少なくとも１つの作業過程で付加され るが、これはコスト的にみ て不利であり、従ってこの場合一般的には通常の形式で深絞り加工又はプレス加 工により変形された多数の部材が互いに溶接されて成形部材が形成される。 本発明の課題は、高内圧変形により、簡単な形式で製作できかつ別の部材に結 合できる構成部材を得ることができる製法を提供することにある。 前記課題は本発明によれば、請求の範囲第１項の特徴部分に記載の製法によっ て解決された。 最初に外向きのフランジを備えたボデーが形成されることによって、簡単な製 法が得られる。それというのも、フランジが溶接フランジとして用いられ、この フランジは、従来の安価な溶接法により高いリズムで溶接できるからである。成 形部材が製作された場合には前記フランジは別の部材のための固定個所として用 いられ、これによって有利には、従来の高内圧変形された成形体に比して多くの 適用範囲においてこのような成形部材を使用できるようになる。 本発明の別の課題は、簡単な形式で別の部材に結合できる高内圧変形された成 形部材を提供することにある。 前記課題は本発明によれば、請求の範囲第９項の特徴部分に記載の成形部材に よって解決された。 次ぎに図示の実施例に基づき本発明を説明する。この場合、 第１ａ図、第１ｂ図、第１ｃ図、第１ｄ図及び第１ ｅ図は、本発明により製作される成形部材の製作ステップを概略的に示した図、 第２図は、本発明による成形部材の側面図で、自動車のルーフエッジ成形体と しての成形部材の使用を示す図、 第３図は、本発明による成形部材の側面図で、自動車のシル成形体としての成 形部材の使用を示す図、 第４図は、本発明による成形部材の側面図で、自動車のドアポストとしての成 形部材の使用を示す図、 第５図は、本発明による成形部材の側面図で、自動車のヒンジ又はロック支持 体としての成形部材の使用を示す図、 第６図は、高内圧変形前の本発明による成形部材の別の実施例図である。 第１ａ図、第１ｂ図、第１ｃ図、第１ｄ図及び第１ｅ図では、本発明による成 形部材もしくは成形体を製作するための方法ステップ順序が概略的に図示されて いる。第１ａ図では符号１で金属薄板が図示されていて、この金属薄板から成形 体が形成される。この金属薄板は、第１ａ図で図示のように、所要サイズのしか も均一な厚さの一切片から成る均質な金属薄板、例えば薄鋼板又はアルミニウム 薄板であってよい。しかしまた薄板は、２つ以上の薄板区分から溶接により互い に組合わせて形成することもできるので、金属薄板１は種々異なる厚さ及び／又 は異なる材料特性の区分を 有することができ、この区分は後で形成される成形体に区分毎に種々異なる特性 を与える。このような区分毎互いに組合わされた薄板は公知であり（いわゆるテ ーラードブランク＝tailored blank）しかも例えば自動車構造において使用され かつ公知の形式で構成部材に変形される。テーラードブランクは、任意の向きで 及び任意の溶接法によって構成できる。 第１ｂ図によれば、金属薄板はほぼ円筒状の管２に成形され、この場合薄板の ２つの縁部領域３，４が管状部分２から突出する舌片に成形され、この舌片は協 働して管から突出するフランジ７を形成する。金属薄板１を管状部分２に変形す ることは、従来の形式で丸め成形機によって行われ、この際丸め成形されない縁 部領域３，４が舌片を形成する。 更に管状のボデー２は、舌片３，４が溶接されてフランジ７を成すことによっ て、形成される。このことは、例えば溶接ローラ５，６を用いた重ね溶接によっ て行われ、この場合、各溶接ローラ５，６には公知の形式でワイヤ電極を設ける ことができる。ワイヤ電極の利点は、コーティングされた薄板、例えば錫メッキ 又は亜鉛メッキされた薄板を難なく溶接できるということにある。それというの も、ワイヤ貯蔵部から繰り出されるワイヤ電極が常時更新されるからである。更 に、フランジ７を例えば端面側のレーザー溶接によって溶接することもでき、こ れについては、第１ｃ図で 付加的に、舌片３，４に作用するレーザービームを概略的に示す矢印Ａによって 図示されている。ローラシーム溶接並びにレーザービーム溶接によって、高速で しかも高い溶接質を以て長いフランジ７を連続的に溶接することができる。更に 、上方又は下方から両薄板を介して溶接するようにレーザー溶接を行うこともで きる。更に、縁部を端面側でも別の公知の溶接法により、例えばＭＩＧ、ＭＡＧ 、プラズマ溶接又はガス溶接により結合することもできる。更に、電子ビーム溶 接を行うこともできる。上述の方法により事実上あらゆる種類の薄板、特にコー ティングされた薄板をも、高い質を以て溶接することができる。溶接されたボデ ー２は、開かれた端面及び密に溶接されたフランジ７を備えたほぼ管状の形状を 有する。 次のステップ（第１ｄ図）において、このように形成されたボデー２は高内圧 変形のために型８内に挿入される。この型の内面には、形成すべき成形体の形状 に相応する成形部が設けられている。更に、管状のボデー２の開かれた端面をシ ールするための手段及び（通常端面側で）高圧下の流体を供給するための手段が 設けられている。変形のための流体は、孔又は管片を介して素材の円筒状部分内 部に供給することもできる。高内圧変形法自体は公知でありまた高内圧変形を実 施する適当な装置も同様に公知であり、市販されている。それ故詳細な説明は省 く。本発明では型８は、フ ランジ７を型内で型により又は付加的な手段により締め付けることができるよう に、構成されているので、フランジ７の両面は、高内圧変形プロセス中にできる だけ全長に亘って及び有利には全幅に亘って負荷され、これによりフランジの溶 接シームはボデー２内部の使用圧力による拡開力又は剥脱力に耐え得る。 第１ｅ図では、高内圧変形により形成される所望の成形形状を有しかつフラン ジ７を備えた完成した成形体１０が図示されている。フランジ７は別の構成部材 に成形体１０を固定するのに用いられる。 第２図では一例として、上述の方法ステップ１ａ乃至１ｅにより製作された成 形体が図示されていて、この成形体は、自動車ルーフ１５におけるルーフエッジ 成形体として使用される。この場合第２図ではこのような使用を著しく簡略的に 図示している。図示のように、成形体１１はフランジ７によってルーフ１５に、 例えばレーザー溶接（シーム１６）によって固定されている。当然、別の公知の 固定形式（点溶接、接着）を使用することもできる。 第３図では、本発明により製作された別の成形体１２が図示されている。この 成形体（同様に簡略的にのみ図示）は自動車におけるシル成形体として用いられ る。従って、符号１７で自動車フロアの一部が示されていて、この部分には、成 形体１２がフランジ７を介して、例えば点溶接又はレーザー溶接によって固定さ れている。 第４図では、自動車のドアポスト（Ｂ・ピラー）として使用される、本発明に よる成形体１３の端面側の側面図が概略的に図示されている。 第５図で図示の別の成形体１４は、自動車のボンネット（エンジンフード）又 はハッチバック（トランクフード）のヒンジ又はロック領域の成形体として配置 される。フランジ７を介して成形体１４はフードのアウタパネル１９の折曲げ端 部２１に固定されている。インナパネルはゴム中間層を介してアウタパネに配置 されていてかつ補強部材２２を備えている。 第６図では、半円形に成形された２つの薄板２６，２７から構成された管状の ボデー２５が図示されている。各薄板のそれぞれ２つの突出する縁部領域から、 それぞれ２つの薄板舌片から成るフランジ２８，２９が形成される。薄板舌片は 、第１図のフランジ７に基づき前述したように、溶接される。ボデー２５も高内 圧変形により変形され、この場合、両フランジ２８，２９はできるだけ全面で不 動に保持される。変形後には２つのフランジ２８，２９を備えた成形体３０が形 成される。 当然本発明による方法により、自動車構造とは別の使用分野、例えば車両構造 又は飛行機構造のためにも多数の別の成形部材を提供できる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年６月２６日（１９９８．６．２６） 【補正内容】 明細書 成形部材の製法並びに前記製法により制作された成形部材 本発明は、高内圧変形により成形される金属薄板から成る成形部材の製法に関 する。更に本発明は、前記製法により製作された成形部材に関する。 適当なロッド材料から所要長さに切断された管状の突合わせ溶接された素材を 高い内圧をかけて変形（本明細書では短く高内圧変形という）することによって 成形部材を形成することが公知である。更にヨーロッパ特許公開第０６２００５ ６号明細書から、種々異なる直径及び厚さのこのような管状の突合わせ溶接され た多数の素材を溶接して単一の管を形成し、次いでこの管を高内圧変形により変 形して管状の成形部材に成形することが、公知である。 管状の素材から形成される縦長の成形部材は、特に自動車構造における構成部 材として使用される。一般に自動車構造においては前記構成部材は別の部材に、 例えば新たな溶接により又は接着により結合されねばならない。所定の設定課題 のために、構成部材は少なくとも１つの固定フランジを備える必要がある。前記 構成部材の場合にはこのようなフランジは少なくとも１つの作業過程で付加され るが、これはコスト的にみ て不利であり、従ってこの場合一般的には通常の形式で深絞り加工又はプレス加 工により変形された多数の部材が互いに溶接されて成形部材が形成される。 更にヨーロッパ特許公開第０５８９３７０号明細書から、ほぼ平らな２つの薄 板が高内圧変形のために流体を供給するための通路を備えかつ薄板が縁部側で溶 接されることが公知であり、この場合、周方向のフランジを備えた成形体が形成 されるが、これは自動車産業における多くの適用範囲のためには所望されない。 同様にドイツ国特許第９０００８５号明細書からも、ほぼ平らな互いに溶接され た２つの薄板を高内圧変形することが公知であり、前記薄板は中央に、流体を供 給するための２つの湾曲部から形成されたチャンバを備えている。この場合にも 、周方向のフランジを備えた成形体が形成される。同様にドイツ国特許公開第３ ４１８６９１号明細書から、縁部側で互いに結合されている２つ又は４つの薄板 を変形することが公知である。アメリカ合衆国特許第５０７０７１７号明細書か ら、変形に際してフランジが形成されるように、フランジなしの突合わせ溶接さ れた管を変形することが公知である。このような形式で、片側でのみフランジを 備えた縦長の成形体を形成することができ、この場合、直線的な端面を有するフ ランジ形状を得るためにもう一度の切断プロセス及び溶接プロセスが行われねば ならない。 本発明の課題は、高内圧変形により、簡単な形式で製作できかつ別の部材に結 合できる構成部材、特に構成部材の一方の側にのみフランジを備えた又は構成部 材の互いに向かい合う側に２つのフランジを備えた縦長の構成部材を得ることが できる製法を提供することにある。 前記課題は本発明によれば、請求の範囲第１項の特徴部分に記載の製法によっ て解決された。 最初に丸め成形により外向きのフランジを備えた管状のボデーが形成されるこ とによって、簡単な製法が得られる。それというのも、フランジが溶接フランジ として用いられ、このフランジは、従来の安価な溶接法により高いリズムで溶接 できるからである。成形部材が製作された場合には前記フランジは別の部材のた めの固定個所として用いられ、これによって有利には、従来の高内圧変形された 成形体に比して多くの適用範囲においてこのような成形部材を使用できるように なる。 請求の範囲第１項の選択的な解決策においてはまず、それぞれ半円形に形成さ れた、２つの突出する平らな舌片を備えた２つの薄板が結合されて、２つのフラ ンジを備えたほぼ管状のボデーが形成される。 本発明の別の課題は、簡単な形式で別の部材に結合できる高内圧変形された成 形部材を提供することにある。 前記課題は、請求の範囲第７項の特徴部分に記載の成形部材によって解決され た。 次ぎに図示の実施例に基づき本発明を説明する。この場合、 第１ａ図、第１ｂ図、第１ｃ図、第１ｄ図及び第１ｅ図は、本発明により製作 される成形部材の製作ステップを概略的に示した図、 第２図は、本発明による成形部材の側面図で、自動車のルーフエッジ成形体と しての成形部材の使用を示す図、 第３図は、本発明による成形部材の側面図で、自動車のシル成形体としての成 形部材の使用を示す図、 第４図は、本発明による成形部材の側面図で、自動車のドアポストとしての成 形部材の使用を示す図、 第５図は、本発明による成形部材の側面図で、自動車のヒンジ又はロック支持 体としての成形部材の使用を示す図、 第６図は、高内圧変形前の本発明による成形部材の別の実施例図である。 第１ａ図、第１ｂ図、第１ｃ図、第１ｄ図及び第１ｅ図では、本発明による成 形部材もしくは成形体を製作するための方法ステップ順序が概略的に図示されて いる。 請求の範囲 １．金属薄板から成る成形部材（１０，１１，１２，１３，１４）の製法におい て、１つの薄板（１）の丸め成形により、薄板の丸め成形されない縁部領域（３ ，４）から成る、ボデーから外向きに延びるフランジ（７）を備えたほぼ管状の ボデー（２；２５）を形成するか、又は、２つの薄板（２６，２７）の半丸め成 形により、薄板の丸め成形されない縁部領域から成る互いに向かい合って位置す る２つのフランジ（２８，２９）を備えたほぼ管状のボデー（２５）を形成し、 前記単数（７）又は複数（２８，２９）のフランジを溶接し、前記ボデーを高内 圧変形により変形して成形部材（１０，１１，１２，１３，１４）に成形するこ とを特徴とする、成形部材の製法。 ２．フランジ（７；２８，２９）をワイヤ電極を用いて又はワイヤ電極を用いず にローラシーム溶接によって溶接する、請求項１記載の製法。 ３．フランジをレーザー溶接又は電子ビーム溶接によって溶接する、請求項１又 は２記載の製法。 ４．フランジをガス溶融溶接又は電気的なアーク溶接によって溶接する、請求項 １記載の製法。 ５．フランジを高内圧変形の際に、特に高内圧変形用の型（８）によって不動に 保持する、請求項１から ４までのいずれか１項記載の製法。 ６．各薄板を丸め成形前に溶接により少なくとも２つの薄板から構成する、請求 項１から５までのいずれか１項記載の製法。 ７．ほぼ管状のボデーの高内圧変形により製作された、金属薄板から成る成形部 材（１０，１１，１２，１３，１４）において、成形部材が、片側に配置された フランジ（７）を有する縦長の成形部材として、又は、互いに向かい合って位置 する２つの別個のフランジを有する縦長の成形部材として形成されていることを 特徴とする、成形部材。 ８．成形部材が、自動車構造用のルーフエッジ成形体（１１）である、請求項７ 記載の成形部材。 ９．成形部材が、自動車構造用のシル成形体（１２）である、請求項７記載の成 形部材。 10．成形部材が、自動車構造用のピラー（１３）である、請求項７記載の成形部 材。 11．成形部材が、自動車構造用のヒンジ又はロック支持体（１４）である、請求 項７記載の成形部材。 12．成形部材が、自動車構造用の縦桁又は横桁である、請求項７記載の成形部材 。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．金属薄板から成る成形部材（１０，１１，１２，１３，１４，３０）の製法 において、少なくとも１つの薄板（１；２６，２７）により、薄板の縁部領域（ ３，４）から成る、ボデーから外向きに延びる少なくとも１つのフランジ（７； ２８，２９）を備えたボデー（２；２５）を形成し、前記フランジを溶接し、前 記ボデーを高内圧変形により変形して成形部材（１０，１１，１２，１３，１４ ，３０）に成形することを特徴とする、成形部材の製法。 ２．フランジ（７；２８，２９）をワイヤ電極を用いて又はワイヤ電極を用いず にローラシーム溶接によって溶接する、請求項１記載の製法。 ３．フランジをレーザー溶接又は電子ビーム溶接によって溶接する、請求項１又 は２記載の製法。 ４．フランジをガス溶融溶接又は電気的なアーク溶接によって溶接する、請求項 １記載の製法。 ５．フランジを高内圧変形の際に、特に高内圧変形用の型によって不動に保持す る、請求項１から４までのいずれか１項記載の製法。 ６．ボデーを薄板（１）の丸め成形によりほぼ管状に形成する、請求項１から５ までのいずれか１項記載の製法。 ７．ボデー（２５）を２つの薄板から２つのフランジ （２８，２９）を形成しながら形成する、請求項１から５までのいずれか１項記 載の製法。 ８．各薄板を溶接により少なくとも２つの薄板から構成する、請求項１から７ま でのいずれか１項記載の製法。 ９．成形部材（１０，１１，１２，１３，１４，３０）が金属薄板から、請求項 １乃至８による製法により製作されていることを特徴とする、成形部材。 10．成形部材が、自動車構造用のルーフエッジ成形体（１１）である、請求項９ 記載の成形部材。 11．成形部材が、自動車構造用のシル成形体（１２）である、請求項９記載の成 形部材。 12．成形部材が、自動車構造用のピラー（１３）である、請求項９記載の成形部 材。 13．成形部材が、自動車構造用のヒンジ又はロック支持体（１４）である、請求 項９記載の成形部材。 14．成形部材が、自動車構造用の縦桁又は横桁である、請求項９記載の成形部材 。