JP5355048B2 - 接合構造体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属製部材に貫通する穴を形成し、その穴に筒状のアルミニウム合金押出材からなる筒状部材を挿通し、この筒状部材を電磁成形により拡管して前記穴の内周面に密着させ、両者を接合して接合構造体を製造する方法に関する。

特許文献１，２には、閉断面のアルミニウム合金押出材からなるバンパービームの左右両端部の前後壁に前後方向に貫通する穴を形成し、前記穴に筒状のアルミニウム合金押出材からなるステイ素材を挿入して、前端を前壁の穴から前方に少し突出させ、その状態で電磁成形によりステイ素材を拡管して前記バンパービームに接合し、バンパービームとバンパーステイからなるバンパー構造体を製造することが記載されている。
また、特許文献３〜５には、平板状のフランジ部材に穴を形成し、前記穴に筒状のアルミニウム合金押出材からなる軸部材を挿入して、前端を前記穴から前方に少し突出させ、電磁成形により軸部材を拡管して前記金属製部材に接合し、フランジ付き軸部材を製造することが記載されている。

特許文献１，２のバンパー構造体では、ステイ素材が電磁成形により拡管しバンパービームの前後壁に形成された穴の内周面に密着することにより該バンパービームに接合され、さらにステイ素材の前端がフランジ状に拡開し、前後壁の間及び後壁の後方側に突出する部分が外径方向に張り出すことにより、接合が強化される。特許文献３〜５のフランジ付き軸部材でも、軸部材が電磁成形により拡管してフランジ部材に形成された穴の内周面に密着することにより該フランジ部材に接合され、さらに軸部材の前端がフランジ状に拡開し、フランジ部材から後方側に突出する部分が外径方向に張り出すことにより、接合が強化される。

特開２００７−２８４０３９号公報 特開２００４−２３７８１８号公報 特開２００５−１５２９２０号公報 特開２００５−３１３１８４号公報 特開２００５−２６２２６１号公報

図１９（ａ）に示すように、金属製部材６１に形成した穴６２に筒状部材６３を挿通し、その前端を前記穴６２から突出させ、その状態で電磁成形により筒状部材６３を拡管すると、図１９（ｂ）に示すように、筒状部材６３の前端が拡開して拡開部（軸フランジ）６４が形成され、同時に金属製部材６１の穴６２の後方側に張出部６５が形成される。このときの電磁成形の投入エネルギーは、通常金属製部材６１に形成した穴６２を実質的に拡径させずかつ穴２の周縁部を実質的に変形させないレベルに設定されるが、その投入エネルギーが十分大きければ、軸フランジは穴６２の前面側開口周縁部６１ａ（矢印で示す部位）に沿った平坦な形状に拡開し得る。しかし、逆に投入エネルギーが小さければ、軸フランジ６４は前記開口周縁部６１ａに沿うほどには拡開せず、図１９（ｂ）に示すように、朝顔状に拡開するに留まる。なお、その場合でも張出部６５は形成される。

図１９に示すように、筒状部材６３の前端が軸方向に垂直に切断されている場合、軸フランジ６４を周方向に沿ってほぼ均一に拡開させることができるが、特許文献１，２に記載されたバンパー構造体のように、筒状部材（ステイ素材）の前端を斜めに切断した場合、軸フランジを周方向に沿って均一に拡開することは比較的困難である。すなわち、バンパービームの傾斜した端部に形成した穴に、前端が同様に傾斜したステイ素材を挿通し、電磁成形でステイ素材を拡管すると、ステイ素材の前端の鋭角側（バンパービームの車幅方向中央部側）では電磁成形時に発生する渦電流が弱く、そのため、軸フランジは鋭角側において拡開しにくい。従って、仮に鈍角側（バンパービームの車幅方向端部側）でほぼ平坦に拡開したとしても、鋭角側では図１９（ｂ）に示すように朝顔状に拡開するに留まることがある。

さらに、金属製部材の前面側が平坦でない場合、例えば特許文献４に記載されているように穴の開口周縁部に段差があるような場合にも、軸フランジの全周を前記開口周縁部の形状に沿った形状に成形するのが困難な場合が多い。

筒状部材の端部に形成された軸フランジが、金属製部材の穴の前面側開口周縁部の形状に沿った形状に拡開せず、図１９（ｂ）に示すように朝顔状に拡開した程度でも、金属製部材と筒状部材の接合は確保される。しかし、軸フランジが穴の開口周縁部に沿った形状に拡開している方が、両者の接合をより確実なものにでき、より望ましい。
また、朝顔状に前方に尖って突き出た形態の軸フランジ（図１９（ｂ）参照）は、他部材に対する損傷の原因、あるいは無用な突起として邪魔になる場合もある。さらに接合構造体がバンパー構造体の場合、軸フランジがバンパービームの前壁から前方に突き出た形態をとると、尖った先端が衝突時にバンパーカバーを破損させるおそれがある。これらの問題は、軸フランジを穴の開口周縁部に沿った形状に拡開させることにより解消される。

一方、例えばバンパー構造体の場合、アルミニウム合金押出材は断面形状及び断面内の肉厚配分を自由に設定できることから、バンパービームのアルミニウム合金押出材について、要求される衝突エネルギー吸収特性を充足する範囲内で、車体軽量化のため種々の断面形状が検討され、一層の薄肉化が図られているという現状がある。バンパービームが薄肉化すると、当然バンパービームに形成される穴の強度は低下する。強度の低下した穴が電磁成形による接合時に筒状部材（ステイ素材）の拡管を受け止め、穴自体が実質的に拡径せずかつ穴周辺部が変形しないようにするには、電磁成形の投入エネルギーを低下させる必要がある。従って、バンパービームを薄肉化することに伴い、電磁成形時に朝顔状に拡開した軸フランジや張出部は形成できても、穴の開口周縁部に沿った形状に拡開した軸フランジを形成することは困難となる。そして、このような金属製部材の薄肉化（軽量化を伴う）指向はバンパー構造体に限られない。

また、金属製部材のさらなる薄肉化に伴い、接合時の電磁成形による軸フランジの形成自体が困難になる場合もあり得る。先に述べたように、金属製部材の板厚が小さく、金属製部材に開けた穴の強度が小さい場合、電磁成形時に穴が簡単に拡径しないようにあるいは穴周縁部が簡単に変形しないように、電磁成形時の投入エネルギーを小さく設定する必要があるが、それでも接合を可能とする投入エネルギー、具体的には筒状部材の端部を拡開して軸フランジを形成できる程度の投入エネルギーは必要である。しかし、図２０に示すように、電磁成形時に金属製部材６１の穴周縁部６１ａに作用する拡管力により、強度の低い穴周縁部６１ａがめくれたようにいびつに変形し、筒状部材６３は全体的に拡管して明確な軸フランジ６４や張出部６５（図１９（ｂ）参照）が形成されないということが生じ得る。このような現象は、特に金属製部材が導電性のよい材質、例えば６０００系アルミニウム合金からなる場合などに生じやすい。

本発明は、電磁成形を利用して金属製部材に筒状部材を接合して接合構造体を製造する場合において生じる上記種々の問題点に鑑みてなされたもので、主として薄肉化に伴って穴強度が不足し、そのため電磁成形時の投入エネルギーを抑える必要がある場合でも、金属製部材と筒状部材の接合が確保できるようにすることを目的とする。

本発明は、金属製部材に貫通する穴を形成し、前記穴に筒状のアルミニウム合金押出材からなる筒状部材を挿通し、前記筒状部材を電磁成形により拡管して前記穴の内周面に密着させ、前記金属製部材と前記筒状部材を接合して接合構造体を製造する方法の改良に関し、予め筒状のアルミニウム合金押出材の一方の端部を拡開して軸フランジを有する筒状部材を作成し、この筒状部材の軸部を前記穴に挿通して前記軸フランジを前記穴の開口部に当接させ、その状態で前記筒状部材を前記電磁成形により拡管することを特徴とする。本発明において、接合構造体には、例えばバンパー構造体（特許文献１，２参照）やフランジ付き軸部材（特許文献３〜５参照）が含まれる。また、金属製部材には、アルミニウム合金押出材のほか、アルミニウム合金板から成形した部材や鉄製部材等も含まれる。

本発明は例えば次のような具体的な形態をとることができる。
（１）前記軸フランジは、前記金属製部材の穴の開口周縁部の形状にほぼ沿った形状を有するように拡開していること。
（２）金属製部材が板状の部材であり、筒状部材を電磁成形により拡管して軸部を前記穴の内周面に密着させると同時に、板状部材から軸フランジとは反対側に突出する軸部を外径方向に張り出させること。その場合に、前記穴が、軸フランジが当接する側からバーリング加工されたバーリング穴であること。
（３）金属製部材が閉断面を有し、筒状部材を電磁成形により拡管して軸部を前記穴の内周面に密着させると同時に、閉断面の内部と閉断面から軸フランジとは反対側に突出する軸部を外径方向に張り出させること。
（４）筒状のアルミニウム合金押出材の一方の端部を電磁成形により拡開して、前記軸フランジを成形すること。この場合、さらにプレス加工で前記軸フランジを整形すること。

また、本発明は、衝突面側の前壁と車体側の後壁を有する閉断面の形材からなり両端部に前後方向に貫通する穴が形成されたバンパービームの前記穴に、筒状のアルミニウム合金押出材からなるバンパーステイ用筒状部材を挿通し、前記筒状部材を電磁成形により拡管して前記穴の内周面に密着させ、前記バンパービームと筒状部材を接合してバンパー構造体を製造する方法の改良に関し、予め筒状のアルミニウム合金押出材の一方の端部を拡開して軸フランジを有する筒状部材を作成し、この筒状部材の軸部を前壁側から前記穴に挿通して前記軸フランジを前記開口部に当接させ、その状態で前記筒状部材を前記電磁成形により拡管することを特徴とする。なお、この発明において、車両のフロント側、リア側に関わらず、衝突面側を前とし、その反対側を後としている。

この本発明は例えば次のような具体的な形態をとることができる。
（５）前記軸フランジは、前記前壁側の穴の開口周縁部の形状にほぼ沿った形状を有するように拡開していること。
（６）バンパービーム用の閉断面の形材がアルミニウム合金押出材からなること。
（７）筒状部材を電磁成形により拡管して軸部を前記穴の内周面に密着させると同時に、前後壁の間と後壁の後方側に突出する軸部を外径方向に張り出させること。
（８）バンパービームの両端部は前後方向に潰し加工され、潰し加工により重なった前後壁に前記穴が打抜き加工されていること。この場合、前記穴がバーリング穴であり、打抜き加工後さらに前方側からバーリング加工して形成されたものであること。
（９）筒状のアルミニウム合金押出材の一方の端部を電磁成形により拡開して、前記軸フランジを成形すること。この場合、さらにプレス加工で前記軸フランジを整形すること。

本発明によれば、電磁成形により筒状部材を拡管して金属製部材に接合する前に、予め筒状部材の端部を拡開して軸フランジを形成しておくので、接合時の電磁成形において軸フランジを新たに形成する必要はなく、そのため、電磁成形時の投入エネルギーを抑えても、金属製部材と筒状部材の接合が確保される。
また、予め筒状部材に軸フランジを形成しておくので、自由に成形方法を選択でき、かつ軸フランジを当接させる穴の開口周縁部の形状に正確に沿った形状、例えば平坦な形状、段差のある形状などに成形することも容易である。このように軸フランジを前記開口周縁部に沿った形状とすることにより、金属製部材と筒状部材の接合がより確実に行えるようになる。また、この場合、軸フランジが他部材に対する損傷の原因、あるいは無用な突起として邪魔になるようなことが解消され、さらに接合構造体がバンパー構造体の場合、軸フランジがバンパーカバーを破損させるおそれもなくなる。
本発明のその他の作用効果については、以下の［発明を実施するための最良の形態］の欄で具体的に説明する。

まず、図１〜１１を参照し、本発明に係る接合構造体（バンパー構造体）の製造方法の例を具体的に説明する。
図１に示すバンパー構造体１は、図２に示す閉断面形状を有するアルミニウム合金押出材からなるバンパービーム２と、円筒状のアルミニウム合金押出材からなり前記バンパービーム２の左右両端に接合されたバンパーステイ３からなる。
バンパービーム２を構成するアルミニウム合金押出材の断面は、図２に示すように、衝突面側の前壁４と、車体側の後壁５と、前壁４及び後壁５を接続する上壁６及び下壁７からなり、前壁４の中央部に前面側に突出するビード４ａ（段部）が形成され、閉断面全体として略凸形状をなし、前壁４のビード４ａ及びその上下の所定幅の部分と、後壁５の中央部はかなり薄肉化されている。

バンパービーム２は、車幅方向の中央部が車幅方向に平行で、両端部が後方側（車体側）に曲げられて傾斜し、傾斜した端部の大部分がプレス加工により前後方向に潰し加工されている。この潰し加工は、図２に仮想線で付記しているように、前壁４の前面側形状に対応する受け面を有する下金型８上に、前壁４側を下向きにしてバンパービーム２を置き、前壁４及び後壁５の上下幅よりやや狭幅で、前壁４に後壁５を密着させたときの後壁５の背面側形状に対応する型打ち面を有する上金型９を下降（白抜き矢印参照）させ、後壁５を上壁６と下壁７の間に押し込み、後方側（車体側）から前方側（衝突側）に向かって、後壁５が前壁４の背面に接触するまで行われる。すなわち、前壁４側は潰し加工前と位置を変えることなく、後壁５側のみが潰し加工により前方側に押しやられている。

この潰し加工は上壁６と下壁７の内側に行われているため、図３に示すように、上壁６と下壁７は上下にやや広がった状態で潰れ残り、重なった前壁４と後壁５の上下に、主として上壁６により構成されるリブ状部１１と、主として下壁７により構成されるリブ状部１２が形成されている。
潰し加工された箇所では、図３の端面図に示すように、上下方向のほぼ全幅にわたり前壁４と後壁５が密着状態で前後に重なり、重なった前壁４と後壁５の上下に、主として上壁６により構成されるリブ状部１１と、主として下壁７により構成されるリブ状部１２が形成されている。重なった前壁４と後壁５、及び上下のリブ状部１１，１２により、バンパービーム２の潰し加工された箇所は、全体として後方側が開口した溝形をなす。また、各リブ状部１１，１２は中空断面を有している。なお、図１に示すように、前壁４と後壁５が２枚重ねとされた箇所と潰し加工されていない箇所の間には、潰し加工の程度が変化する遷移領域が存在する。

バンパービーム２の両端部の潰し加工されて重ねられた前後壁４，５に、プレス打抜きにより前方側又は後方側から穴開けが行われ、前壁４及び後壁５を前後方向に貫通する穴が形成され、さらにこの穴に対し前方側からバーリング加工が行われる。この箇所では前壁４と後壁５が密着状態であるため、あたかも１枚の板のように、片側からプレスによる穴開け及びバーリング加工を行うことができる。
なお、このような穴開け及びバーリング加工を行う場合に、前壁４と後壁５は密着していることが望ましいが、両壁間に多少の隙間は許容される（潰し加工後のスプリングバックにより隙間ができることもある）。要は、片側から穴開け及びバーリング加工が特に支障なくできる程度の隙間であれば許容されるということである。

図４及び図５に示すように、形成されたバーリング穴１３は前壁４及び後壁５を前後方向に貫通し、前記ビード４ａを上下に超える径を有し、バーリング穴１３の縁に前方側に向かって拡開する穴フランジ１４が形成されている。穴フランジ１４は前壁４と後壁５により構成され、前壁４と後壁５が密着して一体化している。もし前記隙間が大きすぎると、バーリング加工時に図示しないポンチに前壁４がかじりやすく、バーリング加工後に前記ポンチを引き抜くとき、該ポンチにかじった前壁４が連れ抜きされ、そうなると穴フランジ１４において前壁４が後壁５から分離し、また穴フランジ１４の周囲において前壁４に変形（形状の崩れ）が生じる。しかし、前記隙間がバーリング高さ（バーリング穴１３の深さ）の１／２程度以下であれば、特に支障なく穴開け及びバーリング加工が可能である。なお、前壁４及び後壁５が薄肉の場合、テーパの付いたポンチを用いてバーリング加工を行うと、形成された穴フランジに外向きの湾曲（カーリング）が生じる場合がある。本発明でいうバーリング穴には、このようなものも含まれる。
穴フランジ１４の後端はほぼ同一平面内にあり、バーリング高さは、前壁４のビード４ａに掛かる部分で大きく、平坦部４ｂに掛かる部分（ビード４ａの上下）で小さくなっている。

バンパーステイ３は、円筒状のアルミニウム合金押出材からなり、車体前後方向に向く軸部１５が略円形断面を有し、軸部１５の後端に図示しないサイドメンバの前端に固定される取付用フランジ１６が車体前後方向に対して垂直に形成されている。
図６に示すように、軸部１５の前方部分（接合に関与する部分）は、バーリング穴１３に挿入され電磁成形により拡管してバーリング穴１３の内周面に密着する密着部１７（前方側が拡開している）と、バーリング穴１３の後端の後方側において外径方向に張り出した張出部１９を有し、軸部１５の前端にバーリング穴１３の前方に突出して前壁４の前面に沿って拡開する軸フランジ１８が形成されている。バンパーステイ３が上記構造を有することにより、バンパーステイ３はバンパービーム２に強固に接合されている。

バンパービーム２とバンパーステイ３からなるこのバンパー構造体の製造（接合）は、次のような手順で行われる。
まず、図７に示すように、バーリング穴１３の内径に近い外径を有する円筒状のアルミニウム合金押出材の端部を拡開して、軸部１５の前端に軸フランジ１８が形成された筒状部材（ステイ中間材）３Ａを作成する。軸フランジ１８の背面側は、バーリング穴１３の拡開した内周面及び前壁側開口周縁部の形状にほぼ沿った、やや複雑な形状を有する。

筒状部材３Ａの軸フランジ１８は、例えば特開２００４-０４２０６６号公報に記載された方法で成形できる。この方法は、簡単に説明すると、筒状のアルミニウム合金押出材を電磁成形用の金型（縦方向に複数個に分割できる分割金型）の貫通穴内に挿入し、前端を前記貫通穴の端面から所定長さ突出させ、主として前記貫通穴から突出した部分を電磁成形により拡管することにより成形することができる。前記端面は成形面でもあり、バーリング穴１３の拡開した内周面及び前壁側開口周縁部の形状に合わせた形状に形成されている。
電磁成形によりアルミニウム合金押出材の前記貫通穴から突出した部分は瞬間的に拡開し、前記端面に打ち付けられ、これにより軸部１５の前端に軸方向に略垂直で平坦な軸フランジ１８を有する筒状部材３Ａが成形される。電磁成形だけではバーリング穴１３の前壁側開口周縁部の形状（平坦部や段部を有する）が正確に出せない場合は、金型を用いたプレス成形等の適宜の手段により、軸フランジ１８を適宜整形することができる。

次に、図８，９に示すように、筒状部材３Ａの軸部１５を前壁側からバーリング穴１３に挿通し、軸フランジ１８をバーリング穴１３の前壁側開口周縁部に当接させ、その状態で仮想線で示す電磁成形用コイル２１（図８参照）を筒状部材３Ａ内に挿入し、筒状部材３Ａの前端からバーリング穴１３の後方側までの範囲を電磁成形により拡管する。このとき、軸部１５の後方部分（接合に関与しない部分）を金型で包囲して、余計な拡管を防止することもできる。
図１０，１１に示すように、電磁成形後の筒状部材３Ｂの軸部１５は、バーリング穴１３の内周面に密着し（密着部１７）、バーリング穴１３の後方側において外径方向に張り出し（張出部１９）、一方、軸フランジ１８はバーリング穴１３の前壁側開口周縁部に密着し、筒状部材３Ｂはバンパービーム２に接合される。
なお、バーリング穴１３は、単なる打抜き穴と比べた場合、バンパーステイ３との接触面積を増加させて接合強度を高める作用と、穴フランジ１４による穴周縁部の強度及び剛性アップの作用を有する。また、バーリング穴１３が前壁４と後壁５が重なった箇所（見かけ上の板厚が増大）に形成されていることも、穴周縁部の強度及び剛性アップに寄与する。

この電磁成形では、軸フランジ１８の成形を特に行わなくてよいため、投入エネルギーは主として張出部１９の成形に必要なレベルに抑制することができる。また、バーリング穴１３が前壁４と後壁５の２枚重ねになっていることもあって、前壁４と後壁５の板厚が小さいにも関わらず、電磁成形によりバーリング穴１３の拡径やバーリング穴１３の周縁部の変形を実質的に生じさせなくて済む。しかも、軸フランジ１８が段差部や平坦部を有するバーリング穴１３の開口周縁部に密着している。なお、図１０，１１では、図８，９と比較すると、電磁成形後の穴フランジ１４の後方側（先端側）が外径方向に若干広がった様子が示されている。穴フランジ１４の上記部位の外径方向への広がりは、電磁成形で拡管した筒状部材３Ｂの加圧力によるもので、これにより軸部１６の張出部１９が外径方向に張り出しやすく、かつ弾性変形した穴フランジ１４から内向きの反力が筒状部材３Ｂの前記密着部１７に掛かり、むしろ筒状部材３Ｂとバンパービーム２の接合性が向上する。

電磁成形による接合後、筒状部材３Ｂの後端に取付用フランジ１６を成形する。取付用フランジ１６の成形は、先に説明した軸フランジ１５の成形と同様に、電磁成形による拡管で行うことができ、必要に応じてプレス成形を併用して平坦化することができる。取付用フランジ１６の成形後の筒状部材（バンパーステイ３）が図６に示されている。この電磁成形では、投入エネルギーを抑制する必要はなく（ただし、投入エネルギーが接合部に実質的に及ばないようにする）、筒状部材３Ｂの軸方向に略垂直で平坦な取付用フランジ１６を成形可能な高いレベルに設定することができる。
なお、取付用フランジ１６の成形を電磁成形による接合前に行うことも、電磁成形による接合と同時に行うこともできる。取付用フランジ１６の代わりとして、例えば特許文献３〜５に記載されているように、筒状部材３Ｂの後端に板状のフランジ部材を接合することもできる。

次に、取付用フランジ１６の成形を電磁成形による接合と同時に行う場合の一例を、図１２を参照して説明する。
図１２において、筒状部材３Ａ（ステイ中間材）は、円筒状のアルミニウム合金押出材の端部を拡開すると同時に全長にわたり拡管して作成したもので、前方ほど径の大きい軸部１５と、前端に形成された軸フランジ１８からなる。軸フランジ１８の背面側は、バーリング穴１３の拡開した内周面及び前壁側開口周縁部の形状にほぼ沿った形状を有する。この筒状部材３Ａは、図７に示す筒状部材３Ａと同様に電磁成形等により作成できる。

図１２に示すように、この筒状部材３Ａの軸部１５を前壁側からバーリング穴１３穴に挿通し、軸フランジ１８をバーリング穴１３の前壁側開口周縁部に当接させ、その状態で、仮想線で示す電磁成形用コイル２１を筒状部材３Ａ内に挿入し、筒状部材３Ａの全長を電磁成形により拡管する。このとき、筒状部材３Ａの後方部分（接合に関与しない部分）を貫通穴を有する電磁成形用金型２２で取り囲み、かつ筒状部材３Ａの後端を前記貫通穴の端面から所定長さ突出させておく。この場合、電磁成形の投入エネルギーは、取付用フランジ１６の成形が可能な高いレベルに設定される。

電磁成形の投入エネルギーが高いレベルに設定されていても、コイル２１と筒状部材３Ａの間隔は前端に向かって広がっているから、この電磁成形では、筒状部材３Ａの軸部１５の前方部分（接合に関与する部分）には、主として張出部の成形に必要なレベルの拡管力のみを作用させ、軸部１５の後方部分（接合に関与しない部分）、特に後端部には取付用フランジの成形を可能とする大きい拡管力を作用させることができる。従って、電磁成形によりバーリング穴１３の拡径やバーリング穴１３の周縁部の変形を、実質的に生じさせなくて済む。
なお、電磁成形により成形された取付用フランジを、必要に応じてプレス加工等により整形することもできる。

続いて、図１３〜１５を参照し、本発明に係る別の接合構造体（バンパー構造体）の製造方法の例を説明する。
図１３に示すバンパー構造体３１は、図１〜１１に示すバンパー構造体１（図６参照）と同じく、閉断面形状を有するアルミニウム合金押出材からなるバンパービーム３２と、円筒状のアルミニウム合金押出材からなり前記バンパービーム３２の左右両端に接合されたバンパーステイ３３からなる。

バンパービーム３２を構成するアルミニウム合金押出材の断面は、衝突面側の前壁３４と、車体側の後壁３５と、前壁３４及び後壁３５を接続する上壁（図示せず）及び下壁３７からなる略矩形であり、前壁３４及び後壁３５はかなり薄肉化されている。バンパービーム３２は、図１〜１１に示すバンパー構造体１のバンパービーム２と同じく、車幅方向の中央部が車幅方向に平行で、両端部が後方側（車体側）に曲げられて傾斜している。バンパービーム３２の両端部には、前壁３４及び後壁３５を貫通する穴３８，３９（図１４参照）が形成されている。なお、バンパービーム３２の両端部は潰し加工されていない。

バンパーステイ３３は、円筒状のアルミニウム合金押出材からなり、車体前後方向に向く軸部４１の前方部分（接合に関与する部分）がバンパービーム３２に形成された穴３８，３９に挿入され、軸部４１の後端に図示しないサイドメンバの前端に固定される取付用フランジ４２が車体前後方向に対して垂直に形成されている。
軸部４１の前方部分（接合に関与する部分）は、前壁側の穴３８と後壁側の穴３９の内周面に密着した密着部と、前壁３４と後壁３５の間で外径方向に張り出した張出部４４と、後壁３４の後方側において外径方向に張り出した張出部４５を有し、軸部４１の前端に前壁側の穴３８から前方に突出して前壁３４の前面に沿って拡開する軸フランジ４３が形成されている。バンパーステイ３３が上記構造を有することにより、バンパーステイ３３はバンパービーム３２に強固に接合されている。

バンパービーム３２とバンパーステイ３３からなるこのバンパー構造体３１の製造（接合）は、次のような手順で行われる。
まず、図１４に示すように、前記穴３８，３９の内径に近い外径を有する円筒状のアルミニウム合金押出材の端部を拡開して、軸部４１の前端に軸フランジ４３が形成された筒状部材（ステイ中間材）３３Ａを作成する。軸フランジ４３の背面側は、前壁側の穴３８の開口周縁部の形状にほぼ沿った平坦な形状を有する。筒状部材３３Ａは、図７に示す筒状部材３Ａと同様に電磁成形により作成できる。また、電磁成形だけでは前壁側の穴３８の開口周縁部の形状（平坦面）が正確に出せない場合は、金型を用いたプレス成形等の適宜の手段により、軸フランジ４３を適宜整形することができる。

次に、筒状部材３３Ａの軸部４１を前壁側から穴３８，３９に挿通し、軸フランジ４３を前壁側の穴３８の開口周縁部に当接させ、その状態で電磁成形用コイルを筒状部材３３Ａ内に挿入し、筒状部材３３Ａの前端から後壁３５の後方側までの範囲を電磁成形により拡管する。このとき、軸部４１の後方部分（接合に関与しない部分）を金型で包囲して、余計な拡管を防止することもできる。
図１５に示すように、電磁成形後の筒状部材３３Ｂの軸部４１は、前壁側の穴３８と後壁側の穴３９の内周面に密着し、前壁３４と後壁３５の間及び後壁３５の後方側で外径方向に張り出し（張出部４４，４５）、一方、軸フランジ４３は前壁側の穴３８の開口周縁部に密着し、筒状部材３３Ｂはバンパービーム３２に接合される。

この電磁成形では、軸フランジ４３の成形を特に行わなくてよいため、投入エネルギーは主として張出部４４，４５の成形に必要なレベルに抑制することができる。従って、前壁３４と後壁３５の板厚が小さいにも関わらず、電磁成形により穴３８，３９の拡径や穴周縁部の変形を実質的に生じさせなくて済む。しかも、軸フランジ４３が平坦で前壁側の穴３８の開口周縁部に密着している。
電磁成形による接合後、筒状部材３３Ｂの後端に取付用フランジ４２を成形する。取付用フランジ４２の成形は、図６に示すバンパー構造体１の筒状部材３Ｂに対して行ったと同様の方法で行うことができる。

次に図１６〜１８を参照し、本発明に係る別の接合構造体（フランジ付き軸部材）の製造方法の例を説明する。
ここで示すフランジ付き軸部材はバンパーステイ５１であり、図１６に示すように、板状部材５２とこれに電磁成形により接合された筒状部材５３からなる。板状部材５２は自動車車体のサイドメンバの前端に例えばボルト接合されるフランジであり、筒状部材５３の一端に形成された取付用フランジ５４はバンパービームの後壁に例えばボルト接合されるフランジである。

板状部材５２は薄板材からなり、中央部に凹みが同心状にプレス成形され、その中心にバーリング穴５５が前方側から後方側に向けて成形されている。なお、後述する軸フランジが位置する側を前、その反対側を後とする。
筒状部材５３は、円筒状のアルミニウム合金押出材からなり、軸部５６の前方部分（接合に関与する部分）がバーリング穴５５に挿入され、軸部５６の後端に前記取付用フランジ５４が軸方向に対し垂直に形成されている。
軸部５６の前方部分（接合に関与する部分）は、板状部材５２のバーリング穴５５の内周面に密着した密着部５６と、板状部材５２の後方側において外径方向に張り出した張出部５９を有し、軸部５６の前端にバーリング穴５５から前方に突出して板状部材５２の前面に沿って拡開する軸フランジ５８が形成されている。筒状部材５３が上記構造を有することにより、筒状部材５３は板状部材５２に強固に接合されている。

板状部材５１と筒状部材５３からなるこのバンパーステイ５１の製造（接合）は、次のような手順で行われる。
まず、図１７に示すように、前記バーリング穴５５の内径に近い外径を有する円筒状のアルミニウム合金押出材の端部を拡開して、軸部５６の前端に軸フランジ５８が形成された筒状部材５３Ａを作成する。軸フランジ５８の背面側は、板状部材５２の前面側の凹みの部分（バーリング穴５５の開口周縁部）の形状に沿った形状を有する。筒状部材５３Ａは、図７に示す筒状部材３Ａと同様に電磁成形により作成できる。また、電磁成形だけではバーリング穴５５の開口周縁部の形状（平坦面）が正確に出せない場合は、金型を用いたプレス成形等の適宜の手段により、軸フランジ５８を適宜整形することができる。

続いて、図１８に示すように、この筒状部材５３Ａの軸部５６を、前方からバーリング穴５５に挿通して、軸フランジ５８をバーリング穴５５の開口周縁部に当接させ、その状態で電磁成形用コイルを筒状部材５３Ａ内に挿入し、筒状部材５３Ａの前端から板状部材５２の後方側までの範囲を電磁成形により拡管する。このとき、軸部５６の後方部分（接合に関与しない部分）を金型で包囲して、余計な拡管を防止することもできる。
図１８に示すように、電磁成形後の筒状部材５３Ｂの軸部５６は、バーリング穴５５の内周面に密着し、板状部材５２の後方側で外径方向に張り出し（張出部５８）、一方、筒状部材５３Ｂの軸フランジ５８はバーリング穴５５の開口周縁部に密着し、筒状部材５３Ｂは板状部材５２に接合される。

この電磁成形では、軸フランジ５８の成形を特に行わなくてよいため、投入エネルギーは主として張出部５９の成形に必要なレベルに抑制することができる。従って、板状部材５２が薄板状で強度及び剛性が低いにも関わらず、電磁成形によりバーリング穴５５の拡径や穴周縁部の変形を実質的に生じさせなくて済む。しかも、軸フランジ５８が平坦で板状部材５２に形成されたバーリング穴５５の開口周縁部に密着している。
電磁成形による接合後、筒状部材５３Ｂの後端に取付用フランジ５４を成形する。取付用フランジ５４の成形は、図６に示すバンパー構造体１の筒状部材３Ｂに対して行ったと同様の方法で行うことができる。

なお、バンパー構造体には、一般に、取付用フランジをサイドメンバに固定するためのボルト穴や、取付用フランジをサイドメンバにボルト締めする際に利用する作業穴が形成されるが、以上の説明及び図面では省略した。またバンパーステイのフランジ（板状部材、取付用フランジ）にもボルト穴が形成されるが、以上の説明及び図面では省略した。必要であれば、製造工程の適宜の段階で上記ボルト穴や作業穴を形成すればよい。

本発明に係るバンパー構造体の平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＢ−Ｂ端面図である。 図１に示すバンパー構造体のバンパービームのＣ−Ｃ断面図（バンパーステイ接合前）である。 図１に示すバンパー構造体のバンパービームの端部平面断面図（バンパーステイ接合前）である。 図１示すバンパー構造体の平面断面図である。 図１に示すバンパー構造体の製造に用いる筒状部材の斜視断面図である。 図１に示すバンパー構造体の製造方法を説明する断面図（図１のＤ−Ｄ断面）である。 図１に示すバンパー構造体の製造方法を説明する平面断面図である。 図１に示すバンパー構造体の製造方法を説明する断面図（図１のＤ−Ｄ断面）である。 図１に示すバンパー構造体の製造方法を説明する平面断面図である。 図１に示すバンパー構造体の別の製造方法を説明する断面図（図１のＤ−Ｄ断面）である。 本発明に係るさらに別のバンパー構造体の端部の平面一部断面図である。 図１３に示すバンパー構造体の製造方法を説明する平面一部断面図である。 図１３に示すバンパー構造体の製造方法を説明する平面一部断面図である。 本発明に係る接合構造体（バンパーステイ）の断面図である。 図１６に示す接合構造体の製造方法を説明する断面図である。 図１６に示す接合構造体の製造方法を説明する断面図である。 電磁成形により金属製部材と筒状部材を接合する際の変形形態を説明する電磁成形前（ａ）及び電磁成形後（ｂ）の断面図である。 電磁成形により金属製部材と筒状部材を接合する際の変形形態を説明する電磁成形前（ａ）及び電磁成形後（ｂ）の断面図である。

符号の説明

１，３１ バンパー構造体
２，３２ バンパービーム
３，３３ バンパーステイ
４，３４ バンパービームの前壁
５，３５ 同後壁
６ 同上壁
７，３７ 同下壁
１３，５５ バーリング穴
１５，４１，５６ 軸部
１８，４３，５８ 軸フランジ
１９，４４，４５，５９ 張出部
３８，３９ 穴

Claims (13)

1. 金属製部材に貫通する穴を形成し、前記穴に筒状のアルミニウム合金押出材からなる筒状部材を挿通し、前記筒状部材を電磁成形により拡管して前記穴の内周面に密着させ、前記金属製部材と前記筒状部材を接合して接合構造体を製造する方法において、予め筒状のアルミニウム合金押出材の一方の端部を電磁成形により拡開し軸フランジを成形して該軸フランジを有する筒状部材を作成し、この筒状部材の軸部を前記穴に挿通して前記軸フランジを前記穴の開口部に当接させ、その状態で前記筒状部材を前記電磁成形により拡管することを特徴とする接合構造体の製造方法。
2. さらにプレス加工で整形して前記軸フランジを成形することを特徴とする請求項１に記載された接合構造体の製造方法。
3. 前記軸フランジは、前記穴の開口周縁部の形状にほぼ沿った形状を有するように拡開していることを特徴とする請求項１又は２に記載された接合構造体の製造方法。
4. 前記金属製部材が板状の部材であり、前記筒状部材を前記電磁成形により拡管して軸部を前記穴の内周面に密着させると同時に、前記板状部材から前記軸フランジとは反対側に突出する軸部を外径方向に張り出させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載された接合構造体の製造方法。
5. 前記穴が、前記軸フランジが当接する側からバーリング加工されたバーリング穴であることを特徴とする請求項４に記載された接合構造体の製造方法。
6. 前記金属製部材が閉断面を有し、前記筒状部材を前記電磁成形により拡管して軸部を前記穴の内周面に密着させると同時に、前記閉断面の内部と前記閉断面から軸フランジとは反対側に突出する軸部を外径方向に張り出させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載された接合構造体の製造方法。
7. 衝突面側の前壁と車体側の後壁を有する閉断面の形材からなり両端部に前後方向に貫通する穴が形成されたバンパービームの前記穴に、筒状のアルミニウム合金押出材からなるバンパーステイ用筒状部材を挿通し、前記筒状部材を電磁成形により拡管して前記穴の内周面に密着させ、前記バンパービームと筒状部材を接合してバンパー構造体を製造する方法において、予め筒状のアルミニウム合金押出材の一方の端部を電磁成形により拡開し軸フランジを成形して該軸フランジを有する筒状部材を作成し、この筒状部材の軸部を前壁側から前記穴に挿通して前記軸フランジを前記前壁側の穴の開口部に当接させ、その状態で前記筒状部材を前記電磁成形により拡管することを特徴とするバンパー構造体の製造方法。
8. さらにプレス加工で整形して前記軸フランジを成形することを特徴とする請求項７に記載されたバンパー構造体の製造方法。
9. 前記軸フランジは、前記前壁側の穴の開口周縁部の形状にほぼ沿った形状を有するように拡開していることを特徴とする請求項７又は８に記載された接合構造体の製造方法。
10. 前記閉断面の形材がアルミニウム合金押出材からなることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載されたバンパー構造体の製造方法。
11. 前記筒状部材を前記電磁成形により拡管して軸部を前記穴の内周面に密着させると同時に、前後壁の間と後壁の後方側に突出する軸部を外径方向に張り出させることを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載されたバンパー構造体の製造方法。
12. 前記バンパービームの両端部は前後方向に潰し加工され、潰し加工により重なった前後壁に前記穴が打抜き加工されていることを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載されたバンパー構造体の製造方法。
13. 前記穴がバーリング穴であり、打抜き加工後さらに前方側からバーリング加工して形成されたものであることを特徴とする請求項１２に記載されたバンパー構造体の製造方法。

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