JP3473729B2 - 車体フレームの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は車体フレームの製造
技術の改良に関する。 【０００２】 【従来の技術】図１９は従来の４輪車の車体フレームの
分解斜視図であり、従来は、前天井クロスメンバ１０
１、中央天井クロスメンバ１０２、後天井クロスメンバ
１０３、フロントピラー１０４，１０４、センタピラー
１０５，１０５、リアピラー１０６，１０６、トップ長
手メンバ１０７，１０７、ボトム長手メンバ１０８，１
０８及び中間メンバ１０９，１０９などの主要骨格メン
バは、金属平板を打ち抜き、プレス曲げしたものをアセ
ンブリする。 【０００３】図２０は従来の４輪車の車体フレームの斜
視図であり、前・中央・後天井クロスメンバ１０１，１
０２，１０３、フロントピラー１０４，１０４、センタ
ピラー１０５，１０５、リアピラー１０６，１０６、ト
ップ長手メンバ１０７，１０７、ボトム長手メンバ１０
８，１０８及び中間メンバ１０９，１０９などの主要骨
格メンバを、スポット溶接などの手法で結合して、車体
フレーム１００を製造する。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】従来は、金属平板を打
ち抜くため、端材が発生して歩留りが悪い。また、直線
を基本としたメンバ１０１〜１０９を組合わせて、骨格
を作るために部品（メンバ）数が多い。そのために、製
作に係る図面、段取り工数、メンバの製造工数、仮組立
て工数、溶接工数などからなる製造費が嵩む。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の一
般的なフレーム製造方法を見直す研究を続ける中で、車
体フレームはフープ（枠体）の合成体であることに気付
いた。そこで、次に示す発明をするに至った。 【０００６】請求項１は、アルミニウム合金製丸パイプ
（４１）を素材として、この丸パイプ（４１）を製品形
状とほぼ同じ輪郭になるように曲げる工程と、 曲げたパ
イプ（４１）の両端同士を接合して環状部材としてのフ
ープ（４５）を形成する工程と、 このフープ（４５）に
加圧パイプ（４３）を取り付ける工程と、 フープ（４
５）をブロー成形金型（１０）のキャビティ（１９）に
納める工程と、 このブロー成形金型（１０）を加熱炉
（２０）に入れ、この加熱炉（２０）で前記フープ（４
５）を、それの軟化点以上融点未満の温度まで温める工
程と、 前記加圧パイプ（４３）を通じてフープ（４５）
内へ加圧流体を送り、フープ（４５）の外周面がキャビ
ティ（１９）の外周面で規定されるまで、フープ（４
５）をブロー成形する工程と、 ブロー成形で得た枠体
（５１）と枠体（５２）とを当接する工程と、 前記当接
部を溶接で接合する工程と、により、車体フレーム（５
０）の全部又は一部を製造することを特徴とする。 【０００７】丸パイプから作ったフープをベースとする
ので、材料取りの際に端材がほとんど発生せず、歩留り
が極めて良くなる。１個のフープ若しくは枠体で従来の
４個程度の直線メンバを組合わせたものと同じになるこ
と、更に、この様なフープ若しくは枠体を組合わせるこ
とにより、所要部材の数を大幅に減らすことができ、そ
の結果、製作に係る図面、段取り工数、メンバの製造工
数、仮組立て工数、溶接工数などからなる製造費を削減
することができる。 【０００８】 【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が、素材を「丸パイプ」、丸パイ
プを曲げ（必要によりドロー、プレスを加え）て環状部
材としたものを「フープ」、このフープを温間ブローし
て得た成形品を「枠体」、この枠体の複数個を組合わせ
たものを「車体フレーム」と呼称する。なお、車体フレ
ームを構成する枠体は、車両のドア取付け枠を例に説明
する。図１は本発明方法で製造した車両のドア枠の外形
図であり、ドア取付け枠１は、上枠部２、前傾斜枠部
３、前縦枠部４、下枠部５、後傾斜枠部６及び後縦枠部
７とからなる中空環状体である。図２は図１の２−２線
断面図であり、前記前傾斜枠部３は車室側面３ａと後面
３ｂがストレート面であり、車外面３ｃ及び前面３ｄに
段部３ｅ，３ｆを有する。図３は図１の３−３線断面図
であり、下枠部５は縦長の矩形断面を呈し、車室側面５
ａの前部と、車外面５ｂの後部とに段部５ｃ，５ｄを有
する。図４は図１の４−４線断面図であり、後傾斜枠部
６はテーパ面６ａ，６ｂと段部６ｃとを有する。図５は
図１の５−５線断面図であり、後縦枠部７は室内面７ａ
の後部と、車外面７ｂの前部に段部７ｃ，７ｄを有す
る。このように、ドア取付け枠１は部分毎に断面形状が
異なる。 【０００９】図６は本発明に係るブロー成形金型の説明
図であり、ブロー成形金型１０は固定型としての下型１
１と、可動型としての上型１２からなり、下型１１に溝
１３とロケットピン１４，１４、上型１２に溝１５とピ
ン受け孔１６，１６とブローパイプ挿入孔１７とを有
し、下型１１に上型１２を重ね、溝１３と溝１５とを合
せることでブロー成形のための成形空間としてのキャビ
ティを形成する。 【００１０】図７はブロー成形金型のキャビティの断面
図であり、図は前記図２の断面を得るためのものであ
り、下型１１の溝１３に、上型１２の溝１５を重ね、必
要に応じて置き型１８をセットすることで、必要なキャ
ビティ１９を形成する。このキャビティ１９の輪郭は図
２の断面の外周面に合致する。場所毎にキャビティ１９
の形状が異なるが説明は省略する。 【００１１】図８は本発明に係るブロー設備及び加熱設
備の原理図であり、加熱炉２０は炉殻２１に断熱材２２
を内張りし、炉壁にヒータ２３，２３を取付け、炉床２
４にピア２５，２５，２５及び温度センサ２６（例えば
サーモカップル）を取付け、この温度センサ２６の温度
信号を炉温制御部２７で受け、炉温が所定値になるよう
に炉温制御部２７で温度制御する。２８は給電制御部で
ある。加熱温度は４８０〜５５０℃である。また、ブロ
ー設備３０はコンプレッサ３１、圧力調整弁３２、耐熱
性フレキシブルチューブ３３等からなり、圧縮空気を金
型１０へ供給する。本例は加圧媒体が空気であるが、酸
化を嫌うなら窒素ガスなどの不活性ガスを使用し、前記
コンプレッサ３１をガスボンベに変更する。 【００１２】以上に述べた設備を使用して前記ドア取付
け枠１を製造する方法を次に説明する。図９（ａ）〜
（ｄ）は本発明に係るドア取付け枠の製造工程図（前
期）である。（ａ）において、定尺のＡｌ−Ｍｇ系アル
ミニウム合金製丸パイプから所定長さのアルミニウム合
金製丸パイプ４１を切出す。（ｂ）において、ベンダ４
２にて曲げ成形する。（ｃ）は丸パイプ４１をプレスに
て楕円断面パイプにする工程、（ｄ）は丸パイプ４１を
ドロー加工にて小径化する工程を示し、必要に応じこれ
らの加工を加える。 【００１３】図１０（ａ），（ｂ）は本発明に係るドア
取付け枠の製造工程図（中期）である。（ａ）は曲げ加
工されたパイプの両端同士を溶接にて接合し、加圧パイ
プ４３を取り付けた状態を示す。４４はビードである。
得られたフープ４５は、製品形状とほぼ同じ輪郭を呈す
る。（ｂ）において、前記フープ４５をブロー成形金型
１０のキャビティ１９に納め、図８に示した加熱炉２０
にて軟化点以上（溶融点未満）の温度（４８０〜５５０
℃の範囲から選択した温度）まで温め、その後に加圧流
体を送って、ブロー成形する。 【００１４】図１１（ａ）〜（ｆ）は本発明に係るドア
取付け枠の製造工程図（後期）である。（ａ）におい
て、金型のキャビティ１９に楕円成形したフープ４５Ａ
を収納し、これを温間ブロー成形する。（ｂ）はブロー
成形後の成形品Ｗ１（ドア取付け枠１の一部）を示し、
成形品Ｗ１の外周面は金型のキャビテイ１９の外周面で
規定さたことになる。これで、前記図２に示す断面が成
形できる。（ｃ）において、金型のキャビティ１９にフ
ープ４５Ｂを収納し、これを温間ブロー成形する。
（ｄ）はブロー成形後の成形品Ｗ２を示し、前記図５に
示す断面が成形できる。（ｅ）において、金型のキャビ
ティ１９にフープ４５Ｃを収納し、これを温間ブロー成
形する。（ｆ）はブロー成形後の成形品Ｗ３を示し、前
記図３に示す断面が成形できる。このように、キャビテ
ィにアルミニウム合金製丸パイプがそのままで収納でき
ない場合には、楕円化するか、小径化して納めるように
する。 【００１５】以上の温間ブロー成形により、図２〜図５
の断面を有する図１のドア取付け枠１を製造することが
できる。 【００１６】尚、図９（ａ）〜（ｄ）で述べた加工工程
の順序は変更可能であり、例えば（ａ）→（ｃ）及び／
又は（ｄ）→（ｂ）であってもよい。または、図９
（ａ）→（ｂ）→図１０（ａ）→図９（ｃ），（ｄ）で
あってもよい。 【００１７】次に、前記枠体（ドア取付け枠１）を組合
わせて、車体フレームを製造する技術について説明す
る。図１２〜図１４で本発明に係る４輪車用車体フレー
ムの製造方法を説明する。図１２は本発明に係る４輪車
用車体フレームの分解図であり、車体フレーム５０は、
ドア枠体５１，５１と、リア上部枠体５２，５２と、リ
ア下部枠体５３，５３と、天井枠体５４と、フロントウ
インド枠体５５と、フロントボンネット枠体５６と、図
示せぬリアドア枠体とからなる。図下方に示したシャシ
５７（サイドメンバ５８，５８、クロスメンバ５９，６
１，６２，６３、サブメンバ６４，６４等からなる）も
車体フレームに含めるべきであるが、本実施例では除い
て説明する。 【００１８】ここで、図９〜図１１で説明した方法で製
造したドア取付け枠１が上記ドア枠体５１に相当する。
他の枠体５２〜５６も同様の方法でアルミニウム合金製
丸パイプから製造されたものである。 【００１９】図１３は本発明に係る枠体同士の接合方法
の説明図であり、例えばドア枠体５１とリア下部枠体５
３とを当接し、当接部の両端をレーザトーチ６７にて溶
着する。ビード６８は図面の表裏方向に連続するので、
接合強度は十分に大きい。 【００２０】図１４は本発明に係る４輪車用車体フレー
ムの斜視図であり、ドア枠体５１，５１と、リア上部枠
体５２，５２と、リア下部枠体５３，５３と、天井枠体
５４と、フロントウインド枠体５５と、フロントボンネ
ット枠体５６とを相互に溶接にて結合してなる車体フレ
ーム５０を示す。 【００２１】図１５（ａ），（ｂ）は本発明に係る４輪
用車体フレームの別実施例図であり、（ａ）に示す通
り、大きなサイド枠体８１，８１を前記図９〜図１１で
説明したところのアルミニウム合金製丸パイプをブロー
成形することで製造する。また、前天井クロスメンバ８
２、中央天井クロスメンバ８３、後天井クロスメンバ８
４、センタピラー８５，８５、サブメンバ８６，８６及
びテールメンバ８７，８７を準備する。これら、メンバ
８２〜８４，８６，８７及びセンタピラー８５は、アル
ミニウム合金丸パイプ材を曲げ加工したもの又は従来の
プレス加工品であってもよい。（ｂ）は上記枠体８１、
メンバ８２〜８４，８６，８７及びセンタピラー８５を
組合わせ、溶接することにより完成した車体フレーム８
０を示す。本例は、車体フレーム８０の一部にフープを
ベースとした枠体を採用したものである。 【００２２】図１６（ａ），（ｂ）は本発明に係る４輪
用車体フレームの更なる別実施例図であり、（ａ）に示
す通り、大きなサイド枠体９１，９１を「の」の字形状
にテールパイプを含めて製造したことを特徴とする。こ
の様なサイド枠体９１は、大きめのフープを前記図９〜
図１１で説明したところのブロー成形法で製造し、得ら
れた成形体の１箇所を切断して「の」の字形状に再曲げ
加工することで製造する。又は、ブロー成形法で製造し
た成形体を適宜分割して「ハーフフープ」とし、これら
ハーフフープ同士を接合すること、若しくはブロー成形
法で製造した成形体の１箇所を切断して、それの一端に
テールパイプを接合してもよい。要は、サイド枠体９１
を製造する過程で本発明方法を採用すればよい。 【００２３】別途、前天井クロスメンバ９２、中央天井
クロスメンバ９３、後天井クロスメンバ９４、センタピ
ラー９５，９５及びサブメンバ９６，９６を準備する。
（ｂ）は上記枠体９１、メンバ９２〜９４，９６及びセ
ンタピラー９５を組合わせ、溶接することにより完成し
た車体フレーム９０を示す。 【００２４】図１７，図１８で本発明に係る２輪車用車
体フレームの製造方法を説明する。図１７は本発明に係
る２輪車用車体フレームの分解図であり、２輪車用車体
フレーム７０は、ヘッドパイプ７１から後方へ延出する
メインパイプ枠体７２と、同様にヘッドパイプ７１から
後方へ延出するダウンチューブ枠体７３，７３と、これ
らダウンチューブ枠体７３，７３下端を結ぶためのボト
ムチューブ枠体７４と、上記メインパイプ枠体７２から
後方へ延出するシートレール枠体７５と、サブチューブ
枠体７６，７６とからなる。ヘッドパイプ７１を除く、
枠体７２〜７６は、前記図９〜図１１で説明したところ
のアルミニウム合金製丸パイプをブロー成形することで
製造されたものである。そして、こられの枠体７２〜７
６を前記レーザ溶接法で互いに接続する。 【００２５】図１８は本発明に係る２輪車用車体フレー
ムの斜視図であり、溶接後の車体フレーム７０の出来上
がり姿を示し、２輪車用車体フレーム７０は、ヘッドパ
イプ７１から後方へ延出するメインパイプ枠体７２と、
同様にヘッドパイプ７１から後方へ延出するダウンチュ
ーブ枠体７３，７３と、これらダウンチューブ枠体７
３，７３下端を結ぶためのボトムチューブ枠体７４と、
上記メインパイプ枠体７２から後方へ延出するシートレ
ール枠体７５と、サブチューブ枠体７６，７６とからな
る。 【００２６】尚、本発明方法によって、車体フレームの
要部の全てをブロー成形法で製造した枠体で構成するこ
とが望ましいが、例えは図１６におけるサブパイプ枠体
７６，７６を、普通のバー状のサブパイプに変更するこ
とは差支えなく、要は車体フレームの少なくとも一部を
本発明方法で製造した枠体で製作すればよい。 【００２７】 【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はアルミニウム合金製丸パイプを素材と
して、この丸パイプを三次元に曲げると共にフープを形
成し、このフープを温間ブロー成形することにより枠体
を製造し、この枠体を組合わせることにより、車体フレ
ームの全部又は一部を製造するものであって、丸パイプ
から作ったフープをベースとするので、材料取りの際に
端材がほとんど発生せず、歩留りが極めて良くなる。１
個のフープ若しくは枠体で従来の４個程度の直線メンバ
を組合わせたものと同じになること、更に、この様なフ
ープ若しくは枠体を組合わせることにより、所要部材の
数を大幅に減らすことができ、その結果、製作に係る図
面、段取り工数、メンバの製造工数、仮組立て工数、溶
接工数などからなる製造費を削減することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明方法で製造した車両のドア枠の外形図 【図２】図１の２−２線断面図 【図３】図１の３−３線断面図 【図４】図１の４−４線断面図 【図５】図１の５−５線断面図 【図６】本発明に係るブロー成形金型の説明図 【図７】ブロー成形金型のキャビティの断面図 【図８】本発明に係るブロー設備及び加熱設備の原理図 【図９】本発明に係るドア取付け枠の製造工程図（前
期） 【図１０】本発明に係るドア取付け枠の製造工程図（中
期） 【図１１】本発明に係るドア取付け枠の製造工程図（後
期） 【図１２】本発明に係る４輪車用車体フレームの分解図 【図１３】本発明に係る枠体同士の接合方法の説明図 【図１４】本発明に係る４輪車用車体フレームの斜視図 【図１５】本発明に係る４輪用車体フレームの別実施例
図 【図１６】本発明に係る４輪用車体フレームの更なる別
実施例図 【図１７】本発明に係る２輪車用車体フレームの分解図 【図１８】本発明に係る２輪車用車体フレームの斜視図 【図１９】従来の４輪車の車体フレームの分解斜視図 【図２０】従来の４輪車の車体フレームの斜視図 【符号の説明】 １０…ブロー成形金型、１９…キャビティ、２０…加熱
炉、３０…ブロー設備、４１…アルミニウム合金製丸パ
イプ、４２…ベンダ、４５，４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ…
フープ、５０，７０，８０，９０…車体フレーム、５１
〜５６，７２〜７６，８１，９１…枠体。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−219321（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−176165（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−93275（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−71364（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−108674（ＪＰ，Ｕ) 実開 平７−22888（ＪＰ，Ｕ) 実公 平６−18674（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 25/00 B21D 26/02 B62D 65/00

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 アルミニウム合金製丸パイプ（４１）を
   素材として、この丸パイプ（４１）を製品形状とほぼ同
   じ輪郭になるように曲げる工程と、 曲げたパイプ（４１）の両端同士を接合して環状部材と
   しての フープ（４５）を形成する工程と、 このフープ（４５）に加圧パイプ（４３）を取り付ける
   工程と、 フープ（４５）をブロー成形金型（１０）のキャビティ
   （１９）に納める工程と、 このブロー成形金型（１０）を加熱炉（２０）に入れ、
   この加熱炉（２０）で前記フープ（４５）を、それの軟
   化点以上融点未満の温度まで温める工程と、 前記加圧パイプ（４３）を通じてフープ（４５）内へ加
   圧流体を送り、フープ（４５）の外周面がキャビティ
   （１９）の外周面で規定されるまで、 フープ（４５）を
   ブロー成形する工程と、 ブロー成形で得た枠体（５１）と枠体（５２）とを当接
   する工程と、 前記当接部を溶接で接合する工程と、 により、車体フレーム（５０）の全部又は一部を製造す
   ることを特徴とした車体フレームの製造方法。