WO2021235188A1 - 構造部材および構造部材の製造方法 - Google Patents

構造部材および構造部材の製造方法 Download PDF

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WO2021235188A1
WO2021235188A1 PCT/JP2021/016653 JP2021016653W WO2021235188A1 WO 2021235188 A1 WO2021235188 A1 WO 2021235188A1 JP 2021016653 W JP2021016653 W JP 2021016653W WO 2021235188 A1 WO2021235188 A1 WO 2021235188A1
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WO
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manufacturing
foaming material
foaming
structural member
cylindrical member
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Application number
PCT/JP2021/016653
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English (en)
French (fr)
Inventor
辰宗 森
Original Assignee
株式会社神戸製鋼所
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/033—Deforming tubular bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/88—Making other particular articles other parts for vehicles, e.g. cowlings, mudguards
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/08—Front or rear portions

Definitions

  • the present invention relates to a structural member and a method for manufacturing the structural member.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 3-32990
  • the space inside the center pillar is filled with urethane foam and then foamed by the heat of the painting process.
  • Some foam urethane Some foam urethane.
  • the center pillar has a through hole for communicating the space outside the center pillar with the space inside the center pillar.
  • the urethane foam is filled in the space inside the center pillar through the through hole.
  • the first aspect of the present invention is a first step of inserting a foaming material into a tubular member and holding the foaming material by sandwiching it between the first and second holding members in the axial direction, and the first and second steps.
  • a structural member comprising a second step of heating and foaming the foaming material in a state where the axial movement of the holding member is restricted, and expanding and deforming a predetermined portion of the tubular member by the foaming pressure of the foaming material.
  • the above axial direction means the axial direction of the tubular member.
  • the foaming material is heated and foamed, and the predetermined portion of the tubular member is expanded and deformed by the foaming pressure of the foaming material. Can be performed in the second step, so that the manufacturing process is simplified.
  • the foaming material is foamed in the predetermined portion, the rigidity of the predetermined portion can be improved.
  • the tubular member for example, a tubular member having a strength that can be deformed by the foaming pressure of the foaming material is used.
  • the foaming material for example, a foaming material in which a predetermined portion of the tubular member can be deformed by foaming pressure is used.
  • the above-mentioned expanded deformation includes deformation in which each part of the predetermined portion bulges uniformly or substantially uniformly toward the outside in the radial direction (the side toward the outside of the tubular member in the direction perpendicular to the axial direction), and each part of the predetermined portion in the radial direction. Includes deformations that bulge out unevenly.
  • the above-mentioned predetermined part refers to an arbitrary part of the tubular member, but is set to a position where it is easily deformed or is set to a position where it is joined to another member, for example.
  • At least one of the first and second holding members may be made movable in the axial direction by a mechanical or hydraulic drive device.
  • the holding of the foam material can be easily released.
  • the drive device is a mechanical type or a hydraulic type, it is possible to tighten the regulation of the axial movement of the first and second holding members.
  • the damping material is arranged between the tubular member and the foaming material, and after the second step, the loss coefficient of the damping material is made larger than the loss coefficient of the foaming material. May be good.
  • the vibration of the tubular member can be damped.
  • the damping material is, for example, one annular member arranged over the entire circumference between the tubular member and the foaming material, or arranged at a predetermined interval in the circumferential direction between the tubular member and the foaming material. It is composed of a plurality of members.
  • the predetermined portion of the tubular member may be a portion that has been deformed before the first step.
  • the foaming material may be heated by a heating member that surrounds the predetermined portion of the tubular member.
  • each part of the foaming material can be heated uniformly or substantially uniformly, and uneven heating of the foaming material can be reduced.
  • the first and second O rings that seal between the inner peripheral surface of the tubular member and the outer peripheral surface of the first and second holding members may be attached to the outer peripheral surface of the first and second holding members. ..
  • the foaming material When a liquid foaming material is used as the foaming material, if the foaming material leaks from between the inner peripheral surface of the tubular member and the outer peripheral surfaces of the first and second holding members, the first holding member and the second holding member There is a shortage of foaming material between the two, and the expansion and deformation of the tubular member becomes insufficient.
  • the foam material by attaching the first and second O-rings to the outer peripheral surfaces of the first and second holding members, the foam material leaks from between the inner peripheral surface of the tubular member and the outer peripheral surface of the first and second holding members. You can prevent it from coming out. As a result, the tubular member can be sufficiently expanded and deformed.
  • a second aspect of the present invention comprises a tubular member and a foaming material arranged in the tubular member, wherein the tubular member includes the first tubular portion and the shaft of the first tubular portion to the tubular member.
  • the second cylinder portion provided at a predetermined interval in the direction, the first cylinder portion and the second cylinder portion are provided, and the foam material is surrounded and the outer peripheral length is the above.
  • a structural member having a third cylinder portion longer than the outer periphery of the first and second cylinder portions.
  • the third cylinder portion can be formed by the above manufacturing method because it surrounds the foam material and the length of the outer circumference is longer than the outer circumference of the first and second cylinder portions. Therefore, the complexity of the manufacturing process can be suppressed.
  • the foaming material is heated and foamed, and the predetermined portion of the tubular member is expanded and deformed by the foaming pressure of the foaming material, so that the complexity of the manufacturing process can be suppressed.
  • the structural member of the present invention can be obtained by the method for manufacturing the structural member, the complexity of the manufacturing process can be suppressed.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view taken along the line II-II of FIG.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the next step of the step of FIG.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the next step of the step of FIG.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the next step of the step of FIG.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the next step of the step of FIG.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view taken along the line XX of FIG.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the process of the manufacturing method of the structural member of FIG.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the next step of the step of FIG.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the next step of the step of FIG.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the next step of the step of FIG.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the next step of the step of FIG.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view taken along the line XX of FIG.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the process of the manufacturing method of the structural member of FIG.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the next step of the step of FIG.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the next step of the step of FIG.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the next step of the step of FIG.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the next step of the step of FIG.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the next step of the step of FIG. Perspective view of the steering support.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a structural member 1 cut along a plane including the axial direction of the cylindrical member 2. Further, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view seen from the line arrow II-II of FIG.
  • the structural member 1 includes a cylindrical member 2 and a foaming material 3 arranged in the cylindrical member 2.
  • the cylindrical member 2 is an example of a cylindrical member.
  • the cylindrical member 2 is an extruded material made of an aluminum material such as pure aluminum or an aluminum alloy. More specifically, the cylindrical member 2 has a first non-expansion portion 21, a second non-expansion portion 22, and a tube expansion portion 23. The first non-expansion portion 21, the second non-expansion portion 22, and the tube expansion portion 23 are arranged in this order along the direction along the central axis L1 of the cylindrical member 2 (hereinafter referred to as “axial direction”). ..
  • the second non-expansion portion 22 is provided at a predetermined distance in the axial direction from the first non-expansion portion 21. The first and second non-expansion portions 21 and 22 are not expanded, while the expanded tube 23 is expanded.
  • the first non-expansion portion 21 is an example of the first cylinder portion.
  • the second non-expanded tube portion 22 is an example of the second tubular portion.
  • the tube expansion portion 23 is an example of the third cylinder portion. Further, it is an example of a predetermined portion of the tubular member of the tube expansion portion 23.
  • the pipe expansion portion 23 is provided between the first non-expansion portion 21 and the second non-expansion portion 22. One end of the tube expansion portion 23 is connected to one end of the first non-expansion portion 21. On the other hand, the other end of the tube expansion portion 23 is connected to one end of the second non-expansion portion 22. An opening is provided at the other end of the first and second non-expansion portions 22.
  • the pipe expansion portion 23 surrounds almost all of the foaming material 3.
  • the outer circumference of the tube expansion portion 23 is longer than the outer circumference of the first and second non-expansion portions 21 and 22. That is, the outer diameter of the tube expansion portion 23 is larger than the outer diameter of the first and second non-expansion portions 21 and 22. More specifically, the outer diameter of the tube expansion portion 23 is the largest near the center in the axial direction, and gradually decreases as it approaches the first and second non-expansion portions 21 and 22 from the vicinity of the center.
  • the first and second non-expansion portions 21 and 22 have the same or substantially the same outer diameter as each other.
  • the foaming material 3 is obtained by heating the foaming material 103, which will be described later, and has a larger volume than the foaming material 103.
  • the foam material 3 is in close contact with the inner peripheral surface of the tube expansion portion 23 over the entire circumference, and is visible from the opening at the other end of the first and second non-expansion portions 21 and 22.
  • the first end surface 3a of the foam material 3 faces the space defined by the inner peripheral surface of the first non-expansion portion 21, while the second end surface 3b of the foam material 3 faces the inner peripheral surface of the second non-expansion portion 22. Facing the space defined by.
  • the axial length of the foam material 3 is shorter than the axial length of the cylindrical member 2 and slightly longer than the axial length of the tube expansion portion 23.
  • a first holding member 4 having a cylindrical shape, for example, which is fixed to a fixed portion (not shown) of the press machine and cannot be moved is prepared.
  • the first holding member 4 has an end face 4a for receiving a press pressure described later.
  • the end surface 4a is formed so as to be a flat surface perpendicular to the central axis L2 of the first holding member 4. Further, the outer diameter of the first holding member 4 is set to be smaller than the inner diameter of the cylindrical member 102 (shown in FIG. 2).
  • the cylindrical member 102 for making the cylindrical member 2 is moved to the side of the first holding member 4, and a part of the first holding member 4 is inserted into one end of the cylindrical member 102. ..
  • the central axis L2 of the first holding member 4 coincides with the central axis L3 of the cylindrical member 102.
  • the position of the end surface 4a of the first holding member 4 with respect to the cylindrical member 102 is set based on the place where the tube expansion portion 23 (shown in FIG. 1) should be formed.
  • each portion 23 is not formed in the cylindrical member 102, the cross-sectional shape of each portion is the same or substantially the same. That is, one end, the center, and the other end of the cylindrical member 102 have substantially the same outer diameter and the same or substantially the same inner diameter.
  • the position of the cylindrical member 102 may be fixed by a position fixing device (not shown). By this fixing, it is possible to prevent a change in the positional relationship between the cylindrical member 102 and the first holding member 4.
  • a solid foaming material 103 is inserted into the cylindrical member 102.
  • the foaming material 103 is abutted against the first holding member 4, and the foaming material 103 is arranged in a predetermined portion of the cylindrical member 102.
  • the predetermined portion of the cylindrical member 102 is a portion to be expanded by heating in a subsequent step.
  • the foam material 103 is made of, for example, a foamable plastic that is formed into a cylindrical shape and contains heat-expandable microcapsules.
  • the heat-expandable microcapsules include, for example, a liquid hydrocarbon and a capsule made of a gas barrier resin containing the hydrocarbon. When the heat-expandable microcapsules are heated, the capsules soften and the hydrocarbons vaporize and expand. Further, the content of the foamable microcapsules in the foamable plastic, the shape of the foamable microcapsules, the material of the foamable microcapsules, and the like are set so that a predetermined portion of the cylindrical member 102 can be expanded.
  • the foaming material 103 has a first end surface 103a on the first holding member 4 side, while having a second end surface 103b on the side opposite to the first holding member 4 side.
  • the first and second end surfaces 103a and 103b are flat surfaces perpendicular to the central axis L4 of the foam material 103.
  • the outer diameter of the foam material 103 is set so that the foam material 103 slides on the inner peripheral surface of the cylindrical member 102. In other words, the outer diameter of the foaming material 103 is set so that the foaming material 103 does not have a gap with respect to the entire inner peripheral surface of the cylindrical member 102.
  • the central axis L2 of the first holding member 4 coincides with the central axis L3 of the cylindrical member 102.
  • the heating coil 5 made of a nichrome wire is moved to the cylindrical member 102 side, and a predetermined portion of the cylindrical member 102 is surrounded by the heating coil 5. At this time, the heating coil 5 does not come into contact with the cylindrical member 102. More specifically, the inner diameter of the heating coil 5 is set to be larger than the maximum outer diameter of the tube expansion portion 23.
  • the heating coil 5 is electrically connected to a power source (not shown). Further, the heating coil 5 is an example of a heating member.
  • the hydraulic cylinder 7 of the press machine drives, for example, a cylindrical second holding member 6 to insert a part of the second holding member 6 into the other end of the cylindrical member 102. .. This insertion is performed so that the central axis L5 of the second holding member 6 coincides with the central axis L3 of the cylindrical member 102.
  • the second holding member 6 is abutted against the foam material 103, and the foam material 103 is sandwiched and held between the first and second holding members 4 and 6 in the axial direction of the tubular member 102.
  • the press pressure applied to the foam material 103 by the hydraulic cylinder 7 is set so that the second holding member 6 does not move due to the foam pressure of the foam material 103.
  • the hydraulic cylinder 7 is an example of a hydraulic drive device.
  • the second holding member 6 has the same shape as the first holding member 4.
  • the second holding member 6 has an end face 6a for applying a pressing pressure to the foam material 103.
  • the end surface 6a is formed so as to be a flat surface perpendicular to the central axis L5 of the second holding member 6. Further, the outer diameter of the second holding member 6 is set to be smaller than the inner diameter of the cylindrical member 102.
  • the first and second end faces 103a and 103b of the foam material 103 are attached to the end faces 4a and 6a of the first and second holding members 4 and 6. It is done so that it is in close contact.
  • the hydraulic cylinder 7 has a cylinder body 71 and a piston rod 72.
  • a piston (not shown) capable of reciprocating along the direction in which the cylinder body 71 extends is arranged.
  • One end of the piston rod 72 is connected to the piston, while the other end of the piston rod 72 is connected to the second holding member 6.
  • the heating coil 5 is energized to heat the foaming material 103 at a predetermined temperature for a predetermined time to foam it.
  • the predetermined portion of the tubular member 103 expands radially outward of the cylindrical member 102 due to the foaming pressure of the foam material 103.
  • the foaming material 103 is heated and foamed, and the predetermined portion of the cylindrical member 102 is expanded and deformed by the foaming pressure of the foaming material 103. Can be performed in one step. Therefore, it is possible to suppress the complexity of the manufacturing process of the structural member 1.
  • the foaming material 103 is foamed in the predetermined portion of the cylindrical member 102, the rigidity of the predetermined portion can be improved.
  • the second holding member 6 can be driven by the hydraulic cylinder 7, the holding of the foaming material 3 can be easily released by separating the second holding member 6 from the foaming material 3.
  • the hydraulic cylinder 7 can firmly regulate the movement of the second holding member 6 in the axial direction.
  • the cylindrical member 2 is formed of an aluminum alloy, but may be formed of, for example, a metal other than the aluminum alloy (for example, iron or high-tension steel).
  • the structural member 1 includes a cylindrical member 2.
  • a square cylinder member such as a square cylinder member, or a cylinder member whose cross-sectional shape is composed of a straight line and a curved line. May be provided.
  • the other ends of the first and second non-expansion portions 21 and 22 are open, but the opening may be closed by another member.
  • the first and second holding members 4 and 6 have a cylindrical shape, but any other shape (for example, a quadrangular prism shape) can be used as long as the shape can be inserted into the cylindrical member 102. good.
  • the heating coil 5 is moved to arrange the heating coil 5 around the cylindrical member 102, but the first holding member 4 and the cylindrical member 102 are moved to surround the cylindrical member 102.
  • the heating coil 5 may be arranged in the air.
  • the first holding member 4 may be driven by a hydraulic cylinder without being fixed to the fixed portion of the press machine.
  • foamable plastic was used as an example of the foaming material 103, but foamed beads or the like may be used, for example.
  • the foam material 103 is formed into a cylindrical shape, but it may be formed into another shape.
  • the shape of the foam material 103 corresponds to the shape of the cylindrical member 102. For example, if the cross-sectional shape of the space defined by the inner peripheral surface of the cylindrical member 102 is square, the cross-sectional shape of the foam material 103 is also square.
  • the solid foam material 103 was used, but a liquid foam material such as a rigid polyurethane foam may be used.
  • a liquid foam material such as a rigid polyurethane foam
  • the inner peripheral surface of the cylindrical member 102 and the first and second holding members 4 and 6 are used.
  • the first and second O-rings 8 and 9 that seal between the outer peripheral surface and the outer peripheral surface may be attached. In this case, it is possible to suppress a decrease in the amount of the liquid foaming material filled between the first holding member 4 and the second holding member 6. As a result, the cylindrical member 102 can be sufficiently expanded and deformed.
  • the first and second O-rings 8 and 9 may be made of heat-resistant rubber or may be made of metal. Further, the material of the first O-ring 8 may be the same as that of the second O-ring 9, or may be different.
  • the second holding member 6 is driven by the hydraulic cylinder 7, but the second holding member 6 may be driven by a mechanical drive device including a motor and gears. ..
  • the materials of the first and second holding members 4 and 6 are not particularly described, but may be heat-resistant materials that are not easily deformed by the foaming pressure of the foaming material 103.
  • a metal having a higher strength than the tubular member 102 may be used as the material for the first and second holding members 4 and 6.
  • the cylindrical member 102 is radiantly heated by the heating coil 5, but may be induced and heated, for example.
  • the tube expansion portion 23 is provided in a portion of the cylindrical member 102 that has not been deformed, but may be provided in a portion of the cylindrical member 102 after being deformed. ..
  • the method of manufacturing the structural member 1 was performed in the order of FIGS. 3 to 7, but the order is not limited to this, and the order of the steps may be changed as appropriate.
  • a change may be made such that a part of the first holding member 4 is inserted into one end of the cylindrical member 102.
  • the heating coil 5 may be changed to move to the cylindrical member 102 side.
  • the press pressure of the hydraulic cylinder 7, the heating temperature of the heating coil 5, the heating time, and the like can be appropriately changed for the purpose of reducing the processing time, for example.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the structural member 201 cut by a plane including the central axis L1 of the cylindrical member 2.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view seen from the XX line arrow view of FIG.
  • the same or substantially the same reference numbers as the constituent parts of FIGS. 1 and 2 are given the same reference numbers as the constituent parts of FIGS. 1 and 2.
  • the description of the components that are the same as or substantially the same as those of FIGS. 1 and 2 may be simplified or omitted.
  • the structural member 201 is different from the first embodiment in that the damping material 210 is provided between the cylindrical member 2 and the foaming material 3, and the other parts are formed in the same manner as in the first embodiment. More specifically, the cylindrical member 2 of the second embodiment has the same material and shape as the cylindrical member 2 of the first embodiment.
  • the foaming material 3 is the same material as the foaming material of the first embodiment, except that the volume of the foaming material 3 is slightly smaller than that of the foaming material 3 of the first embodiment.
  • the damping material 210 has a cylindrical shape and extends in the axial direction.
  • the axial length of the damping material 210 is shorter than the axial length of the cylindrical member 2.
  • the damping material 210 has a first end surface 210a that is flush with the first end surface 3a of the foam material 3 and a second end surface 210b that is flush with the second end surface 3b of the foam material 3.
  • Most of the damping material 210 is in close contact with the entire inner peripheral surface of the pipe expansion portion 23 over the entire circumference. Further, the remaining part of the damping material 210 is in close contact with a part of the inner peripheral surfaces of the first and second non-expanded pipe portions 21 and 22 over the entire circumference.
  • the damping material 210 is made of, for example, a polyurethane or epoxy-based resin.
  • the loss coefficient of the damping material 210 is set to be larger than the loss coefficient of the cylindrical member 2.
  • the loss coefficient is one of the evaluation indexes of the vibration damping characteristic, and the larger the loss coefficient, the higher the vibration damping characteristic.
  • the magnitude of the loss coefficient depends on the material and thickness of the member. In general, the more flexible the material, the larger the loss coefficient, and the thicker the member, the larger the loss coefficient.
  • the damping material 210 is preferably made of a flexible material (low Young's modulus) and thicker than the cylindrical member 2.
  • the foaming material 103 is inserted together with the damping material 310 into the cylindrical member 102.
  • the foaming material 103 is fitted inside the damping material 310 in the radial direction, and the first and second end surfaces 103a and 103b of the foaming material 103 and the first and second end surfaces 310a and 310b of the damping material 310 are faced with each other. I'm in one.
  • the foaming material 103 and the damping material 310 are positioned by the contact between the first end surface 103a of the foam material 103 and the first end surface 310a of the damping material 310 with the end surface 4a of the first holding member 4. That is, the placement of the foaming material 103 and the damping material 310 in the predetermined portion of the cylindrical member 102 is completed.
  • the predetermined portion of the cylindrical member 102 is a portion to be expanded by heating in a subsequent step.
  • the heating coil 5 is moved to the cylindrical member 102 side, and a predetermined portion of the cylindrical member 102 is surrounded by the heating coil 5. That is, the same process as the process of FIG. 6 is performed.
  • the second holding member 6 is driven by the hydraulic cylinder 7 of the press machine, and a part of the second holding member 6 is inserted into the other end of the cylindrical member 102. This insertion is performed so that the central axis L5 of the second holding member 6 coincides with the central axis L3 of the cylindrical member 102.
  • the second holding member 6 is abutted against the foam material 103, and the foam material 103 is sandwiched and held between the first and second holding members 4 and 6 in the axial direction of the tubular member 102.
  • the press pressure applied to the foam material 103 by the hydraulic cylinder 7 is set so as not to move by the second holding member 6 due to the foam pressure of the foam material 103. Further, when the press pressure is applied, the second end surface 103b of the foaming material 103 and the second end surface 310b of the damping material 310 come into contact with the end surface 6a of the second holding member 6.
  • the heating coil 5 is energized to heat the foaming material 103 at a predetermined temperature for a predetermined time to foam it.
  • the predetermined portion of the tubular member 103 expands radially outward of the cylindrical member 102 due to the foaming pressure of the foam material 103.
  • the foaming material 103 is heated and foamed, and the predetermined portion of the cylindrical member 102 is expanded and deformed by the foaming pressure of the foaming material 103, so that the same effect as that of the first embodiment is obtained.
  • the damping material 310 is arranged between the predetermined portion of the cylindrical member 102 and 103, after the pipe expansion, the damping material 210 covers the entire inner peripheral surface of the pipe expansion portion 23 and the first and second non-expansion portions 21. , 22 are in close contact with a part of the inner peripheral surface of each. Therefore, the vibration of the cylindrical member 2 can be damped.
  • the damping material 210 arranged over the entire circumference between the cylindrical member 2 and the foaming material 3 is used, but even if a damping material arranged only in most of the space between the damping material 210 is used. good.
  • a plurality of damping materials arranged at predetermined intervals in the circumferential direction between the cylindrical member 2 and the foaming material 3 may be used.
  • the adhesive was not applied to the outer peripheral surface of the damping material 310, but the adhesive may be applied.
  • the foam material 103 is inserted together with the damping material 310 in the cylindrical member 102, but after the damping material 310 is inserted in the cylindrical member 102, it is inside the radial direction of the damping material 310.
  • the foam material 103 may be fitted.
  • the predetermined portion (the portion to be expanded and deformed) of the cylindrical member 102 has not been deformed.
  • the predetermined portion thereof is specified. Foaming and damping materials may be placed within the portion. In this case, it is possible to reduce the concern that the vibration of the predetermined portion is exacerbated.
  • FIGS. 16 to 20 a method of manufacturing the structural member 201 will be described with reference to FIGS. 16 to 20.
  • the same or substantially the same reference numbers as the constituent parts of FIGS. 12 to 15 are given the same reference numbers as the constituent parts of FIGS. 12 to 15. Further, the description of the components that are the same as or substantially the same as those of FIGS. 12 to 15 may be simplified or omitted.
  • a lower mold 401 having a recess 411 formed on the upper surface is placed on a work table (not shown).
  • the lower mold 401 is an example of the first holding member.
  • the concave portion 411 has a cylindrical convex portion 411a, a groove 411b provided around the convex portion 411a, and a lower regulation surface 411c.
  • the shape of the convex portion 411a corresponds to the shape of the space defined by the inner peripheral surface of the cylindrical member 102.
  • the convex portion 411a is formed so as to be fitted in the cylindrical member 102.
  • the upper surface of the convex portion 411a is made flat like the end surface 4a of the first holding member 4.
  • the groove 411b has a circular shape when viewed from above, and is formed so that one end of the cylindrical member 102 can be fitted.
  • the lower regulation surface 411c has the same shape as the surface obtained by rotating an arc around a predetermined axis.
  • the lower regulation surface 411c plays a role of restricting the bulging of a predetermined portion of the cylindrical member 102 by exceeding a predetermined amount.
  • one end of the cylindrical member 102 is fitted into the groove 411b, and the convex portion 411a is fitted into the cylindrical member 102.
  • the foaming material 103 is inserted together with the damping material 310 into the cylindrical member 102.
  • the foaming material 103 and the damping material 310 are positioned by the contact between the first end surface 103a of the foaming material 103 and the first end surface 310a of the damping material 310 on the upper surface of the convex portion 411a. That is, the placement of the foaming material 103 and the damping material 310 in the predetermined portion of the cylindrical member 102 is completed.
  • the predetermined portion of the cylindrical member 102 is a portion to be expanded by heating in a subsequent step.
  • the upper mold 402 is placed on the lower mold 401.
  • a recess 421 is formed on the lower surface of the upper mold 402 as in the lower mold 401.
  • the upper mold 402 is an example of the second holding member.
  • the concave portion 421 has a convex portion 421a, a groove 421b, and an upper regulation surface 421c.
  • the convex portion 421a, the groove 421b, and the upper regulation surface 421c play the same role as the convex portion 411a, the groove 411b, and the lower regulation surface 411c. More specifically, when the upper mold 402 is placed on the lower mold 401, the other end of the cylindrical member 102 is fitted into the groove 421b, and the convex portion 421a is fitted into the cylindrical member 102. At this time, the second end surface 103b of the foaming material 103 and the second end surface 310b of the damping material 310 come into contact with the lower surface of the convex portion 421a.
  • the foaming material 103 is sandwiched and held by the convex portions 411a and 421a in the axial direction of the tubular member 102.
  • the upper mold 402 is fixed to the lower mold 401 with, for example, bolts so that the upper mold 402 does not open.
  • the lower mold 401 and the upper mold 402 are placed in the heating furnace 403, and the foaming material 103 is heated at a predetermined temperature for a predetermined time to foam.
  • the predetermined portion of the tubular member 103 expands radially outward of the cylindrical member 102 due to the foaming pressure of the foam material 103.
  • the predetermined portion comes into contact with the lower regulation surface 411c and the upper regulation surface 421c, and the expansion does not proceed beyond the assumption.
  • the heating furnace 403 is an example of a heating member.
  • the foaming material 103 is heated and foamed, and the predetermined portion of the cylindrical member 102 is expanded and deformed by the foaming pressure of the foaming material 103, so that the same effect as that of the second embodiment is obtained.
  • the present invention is not limited to the above-mentioned first to third embodiments and variations thereof, and various modifications are made within the scope of the present invention. Can be done. For example, a part of the contents described in the first to third embodiments may be deleted or replaced as one embodiment of the present invention. Further, an embodiment of the present invention may be a combination of the contents described in the first to third embodiments as appropriate.
  • the structural member that can be manufactured by the method for manufacturing the structural member of the present invention is not limited to the shapes described in the first to third embodiments.
  • the method for manufacturing a structural member of the present invention may be used for the steering support (vehicle structural member) 501 shown in FIG.
  • the steering support 501 includes a long hollow member 502 extending in one direction and various brackets (support members) 503 to 507 joined to the long hollow member 502 by welding, for example.
  • the long hollow member 502 is an extruded material made of an aluminum material such as pure aluminum or an aluminum alloy.
  • the outer diameter of the first portion 502a to which the brackets 503 to 505 are joined is larger than the outer diameter of the second portion 502b to which the brackets 506 to 508 are joined. That is, the first portion 502a is tube-expanded, while the second portion 502b is not tube-expanded.
  • Brackets 503 to 507 each extend in a direction orthogonal to the direction in which the steering support 501 extends.
  • the bracket 504 is a steering bracket for supporting the steering column 602, which is the rotation axis of the steering wheel 601.
  • the joint portion between the long hollow member 502 and the brackets 503, 505 to 508 is adjacent to the joint portion in the long hollow member 502.
  • the foaming material 103 of the first to third embodiments is put inside the portion to be heated and heated.
  • the steering support 501 can obtain the same effects as those of the first to third embodiments.

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Abstract

構造部材１の製造方法は、筒部材１０２内に発泡材１０３を挿入すると共に、軸方向において発泡材１０３を第１，第２保持部材で挟んで保持する第１工程と、第１，第２保持部材の軸方向の移動を規制した状態で、発泡材１０３を加熱して発泡させ、泡材１０３の発泡圧で筒部材１０２の所定部分を拡大変形させる第２工程とを備える。

Description

構造部材および構造部材の製造方法
　本発明は、構造部材および構造部材の製造方法に関する。
　従来、構造部材の製造方法としては、例えば特許文献１（特開平３－３２９９０号公報）に開示されているように、センターピラー内の空間に発泡ウレタンを充填した後、塗装工程の熱で発泡ウレタンを発泡させるものがある。
　上記センターピラーは、センターピラー外の空間をセンターピラー内の空間に連通させるための貫通孔を有する。上記発泡ウレタンは、上記貫通孔を介してセンターピラー内の空間に充填される。
特開平３－３２９９０号公報
　上記センターピラーの所定部分を拡大変形させて、拡大した所定部分内で発泡ウレタンを発泡させる場合、発泡ウレタンを発泡させる工程とは別にセンターピラーの所定分を変形させる工程が必要となるので、製造工程が複雑になるという問題がある。
　本発明は、構造部材および構造部材の製造方法において、製造工程の複雑化を抑制することを課題とする。
　本発明の第１の態様は、筒部材内に発泡材を挿入すると共に、軸方向において上記発泡材を第１，第２保持部材で挟んで保持する第１工程と、上記第１，第２保持部材の軸方向の移動を規制した状態で、上記発泡材を加熱して発泡させ、上記発泡材の発泡圧で上記筒部材の所定部分を拡大変形させる第２工程とを備える、構造部材の製造方法を提供する。
　ここで、上記軸方向とは、筒部材の軸方向を意味する。
　上記製造方法によれば、上記発泡材を加熱して発泡させ、発泡材の発泡圧で筒部材の所定部分を拡大変形させるので、上記発泡材の発泡と、筒部材の所定部分の拡大変形とを、第２工程で行うことができるので、製造工程が簡単になる。
　また、上記所定部分内で発泡材を発泡させるので、所定部分の剛性を向上させることができる。
　上記筒部材としては、例えば、発泡材の発泡圧で変形可能な強度を有する筒部材が使用される。別の言い方をすれば、上記発泡材としては、例えば、筒部材の所定部分を発泡圧で変形可能な発泡材が使用される。
　上記拡大変形は、所定部分の各部が径方向外側（上記軸方向に垂直な方向において筒部材外に向かう側）へ均一または略均一に膨出するような変形と、所定部分の各部が径方向外側に不均一に膨出するような変形とを含む。
　上記所定部分は、筒部材の任意の部分を指すが、例えば、変形を受け易い位置に設定されたり、他の部材に接合される位置に設定されたりする。
　上記第１，第２保持部材の少なくとも一方は、機械式または油圧式の駆動装置で上記軸方向に移動可能となるようにしてもよい。
　上記第１，第２保持部材の少なくとも一方を駆動装置で駆動可能にすることにより、発泡材の保持を容易に解除することができる。
　また、上記駆動装置が機械式または油圧式であることにより、第１，第２保持部材の軸方向の移動の規制を強固にすることができる。
　上記第１工程では、上記筒部材と上記発泡材との間に減衰材を配置し、上記第２工程後、上記減衰材の損失係数は、上記発泡材の損失係数よりも大きくなるようにしてもよい。
　上記減衰材が筒部材と発泡材との間に位置することにより、筒部材の振動を減衰させることができる。
　上記減衰材は、例えば、筒部材と発泡材との間の全周に渡って配置される１つの環状の部材、または、筒部材と発泡材との間において周方向に所定間隔を空けて配列される複数の部材で構成される。
　上記筒部材の上記所定部分は、上記第１工程前に変形加工が施された部分となるようにしてもよい。
　上記筒部材において変形加工（例えば、拡管加工、縮管加工など）を施した部分は剛性が低下して、その部分の振動が悪化する懸念があるが、その部分内に発泡材を配置することにより、そのような懸念を低減することができる。
　上記発泡材の加熱は、上記筒部材の上記所定部分を取り囲む加熱部材で行うようにしてもよい。
　上記加熱部材で発泡材を加熱することにより、発泡材の各部を均一または略均一に加熱して、発泡材の加熱ムラを低減することができる。
　上記第１，第２保持部材の外周面に、上記筒部材の内周面と第１，第２保持部材の外周面との間をシールする第１，第２Ｏリングを取り付けるようにしてもよい。
　上記発泡材として液状の発泡材を使用する場合、筒部材の内周面と第１，第２保持部材の外周面との間から発泡材が漏れ出ると、第１保持部材と第２保持部材との間の発泡材が不足して、筒部材の拡大変形が不十分になってしまう。この場合、第１，第２保持部材の外周面に第１，第２Ｏリングを取り付けることにより、筒部材の内周面と第１，第２保持部材の外周面との間から発泡材が漏れ出るのを防ぐことができる。その結果、上記筒部材を十分に拡大変形させることができる。
　本発明の第２の態様は、筒部材と、上記筒部材内に配置された発泡材とを備え、上記筒部材は、上記第１筒部と、上記第１筒部から上記筒部材の軸方向に所定間隔を空けて設けられた第２筒部と、上記第１筒部と上記第２筒部と間に設けられていると共に、上記発泡材を取り囲み、かつ、外周の長さが上記第１，第２筒部の外周よりも長い第３筒部とを有する、構造部材を提供する。
　上記第３筒部は、発泡材を取り囲み、かつ、外周の長さが第１，第２筒部の外周よりも長いことにより、上記製造方法で形成できる。したがって、製造工程の複雑化を抑制できる。
　本発明の構造部材の製造方法は、発泡材を加熱して発泡させ、発泡材の発泡圧で筒部材の所定部分を拡大変形させるので、製造工程の複雑化を抑制できる。
　本発明の構造部材は、上記構造部材の製造方法で得られるので、製造工程の複雑化を抑制できる。
本発明の第１実施形態の構造部材の模式断面図。 図１のII－II線矢視の模式断面図。 図１の構造部材の製造方法の工程の模式断面図。 図３の工程の次工程の模式断面図。 図４の工程の次工程の模式断面図。 図５の工程の次工程の模式断面図。 図６の工程の次工程の模式断面図。 第１実施形態の製造方法の変形例の工程の模式断面図。 本発明の第２実施形態の構造部材の模式断面図。 図９のＸ－Ｘ線矢視の模式断面図。 図９の構造部材の製造方法の工程の模式断面図。 図１１の工程の次工程の模式断面図。 図１２の工程の次工程の模式断面図。 図１３の工程の次工程の模式断面図。 図１４の工程の次工程の模式断面図。 本発明の第３実施形態の構造部材の製造方法の工程の模式断面図。 図１６の工程の次工程の模式断面図。 図１７の工程の次工程の模式断面図。 図１８の工程の次工程の模式断面図。 図１９の工程の次工程の模式断面図。 ステアリングサポートの斜視図。
　以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略することがある。
　〔第１実施形態〕
　図１は、円筒部材２の軸方向を含む平面で切った構造部材１の模式断面図である。また、図２は、図１のII－II線矢視から見た模式断面図である。
　構造部材１は、図１，図２に示すように、円筒部材２と、この円筒部材２内に配置された発泡材３とを備えている。なお、円筒部材２は筒部材の一例である。
　円筒部材２は、純アルミニウムまたはアルミニウム合金のようなアルミニウム材からなる押し出し材である。より詳しく説明すると、円筒部材２は、第１非拡管部２１、第２非拡管部２２および拡管部２３を有する。この円筒部材２の中心軸Ｌ１に沿う方向（以下、「軸方向」という。）に沿って、第１非拡管部２１、第２非拡管部２２および拡管部２３が、この順で並んでいる。第２非拡管部２２は、第１非拡管部２１から上記軸方向に所定間隔を空けて設けられている。第１，第２非拡管部２１，２２は、拡管成形されていない一方、拡管部２３は、拡管成形されている。なお、第１非拡管部２１は第１筒部の一例である。第２非拡管部２２は第２筒部の一例である。拡管部２３は第３筒部の一例である。また、拡管部２３の筒部材の所定部分の一例である。
　拡管部２３は、第１非拡管部２１と第２非拡管部２２との間に設けられている。拡管部２３の一端部は第１非拡管部２１の一端部に連なる。一方、拡管部２３の他端部は第２非拡管部２２の一端部に連なる。なお、第１，第２非拡管部２２の他端部には開口が設けられている。
　また、拡管部２３は、発泡材３の略全部を取り囲んでいる。拡管部２３の外周は第１，第２非拡管部２１，２２の外周よりも長くなっている。すなわち、拡管部２３の外径は第１，第２非拡管部２１，２２の外径よりも大きくなっている。より詳しく説明すると、拡管部２３の外径は、軸方向の中央付近で最も大きく、その中央付近から第１，第２非拡管部２１，２２に近づくにつれて徐々に小さくなっている。なお、第１，第２非拡管部２１，２２は互いに同じまたは略同じ外径を有する。
　発泡材３は、後述する発泡材１０３を加熱することで得られ、体積が発泡材１０３のよりも大きくなっている。この発泡材３は、拡管部２３の内周面の全周に渡って密着し、第１，第２非拡管部２１，２２の他端部の開口から視認可能である。発泡材３の第１端面3ａは、第１非拡管部２１の内周面で画定される空間に面する一方、発泡材３の第２端面３ｂは、第２非拡管部２２の内周面で画定される空間に面する。発泡材３の軸方向の長さは、円筒部材２の軸方向の長さよりも短く、かつ、拡管部２３の軸方向の長さよりも若干長くなっている。
　以下、図３～図７を用いて、構造部材１の製造方法について説明する。
　まず、図３に示すように、プレス機の固定部（図示せず）に固定されて移動不可能な例えば円柱形状の第１保持部材４を準備する。
　第１保持部材４は、後述するプレス圧を受けるための端面４ａを有する。この端面４ａは、第１保持部材４の中心軸Ｌ２に垂直な平坦面となるように形成されている。また、第１保持部材４の外径は、円筒部材１０２（図２示す）の内径よりも小さくなるように設定されている。
　次に、図４に示すように、円筒部材２にするための円筒部材１０２を第１保持部材４側に移動させて、円筒部材１０２の一端部内に第１保持部材４の一部を挿入する。この挿入により、第１保持部材４の中心軸Ｌ２が円筒部材１０２の中心軸Ｌ３と一致する。また、円筒部材１０２に対する第１保持部材４の端面４ａの位置は、拡管部２３（図１に示す）を成すべき場所に基づいて設定される。
　円筒部材１０２は、拡管部２３が形成されていないので、各部の断面形状は同じまたは略同じになっている。すなわち、円筒部材１０２の一端部、中央部および他端部は、互いに略同じ外径を有すると共に、互いに同じまたは略同じ内径を有する。
　また、円筒部材１０２の一端部内に第１保持部材４の一部を挿入した後、位置固定装置（図示せず）で円筒部材１０２の位置を固定してもよい。この固定により、円筒部材１０２と第１保持部材４との位置関係の変化を防げる。
　次に、図５に示すように、円筒部材１０２内に例えば固形の発泡材１０３を挿入する。このとき、第１保持部材４に発泡材１０３を突き当て、円筒部材１０２の所定部分内に発泡材１０３を配置する。なお、円筒部材１０２の所定部分は、後工程の加熱で拡管すべき部分である。
　発泡材１０３は、例えば、円柱形状に成形されて熱膨張性マイクロカプセルを含む発泡性プラスチックから成る。この熱膨張性マイクロカプセルは、例えば、液状の炭化水素と、この炭化水素を内包するガスバリア性樹脂製のカプセルとを有する。熱膨張性マイクロカプセルを加熱すると、カプセルが軟化すると共に、炭化水素が気化して膨張する。また、発泡性プラスチックにおける発泡性マイクロカプセルの含有率、発泡性マイクロカプセルの形状、発泡性マイクロカプセルの材料などは、円筒部材１０２の所定部分を拡管可能に設定される。
　また、発泡材１０３は、第１保持部材４側に第１端面１０３ａを有する一方、第１保持部材４側とは反対側に第２端面１０３ｂを有する。第１，第２端面１０３ａ，１０３ｂは、発泡材１０３の中心軸Ｌ４に垂直な平坦面である。発泡材１０３が円筒部材１０２の内周面を摺動するように、発泡材１０３の外径が設定されている。別の言い方をすれば、発泡材１０３の外径は、発泡材１０３が円筒部材１０２の内周面の全周に対して隙間が生じないように設定される。
　また、円筒部材１０２内に発泡材１０３を挿入すると、第１保持部材４の中心軸Ｌ２が円筒部材１０２の中心軸Ｌ３と一致する。
　次に、図６に示すように、例えばニクロム線から成る加熱コイル５を円筒部材１０２側に移動させて、円筒部材１０２の所定部分を加熱コイル５で取り囲む。このとき、加熱コイル５は円筒部材１０２に接触しない。より詳しく説明すると、加熱コイル５の内径は、拡管部２３の最大外径よりも大きくなるように設定されている。なお、加熱コイル５は、電源（図示せず）に電気的に接続されている。また、加熱コイル５は、加熱部材の一例である。
　次に、図７に示すように、プレス機の油圧シリンダ７で例えば円柱形状の第２保持部材６を駆動して、円筒部材１０２の他端部内に第２保持部材６の一部を挿入する。この挿入は、第２保持部材６の中心軸Ｌ５が円筒部材１０２の中心軸Ｌ３と一致するように行われる。このとき、第２保持部材６を発泡材１０３に突き当て、筒部材１０２の軸方向において発泡材１０３を第１，第２保持部材４，６で挟んで保持する。また、油圧シリンダ７で発泡材１０３に付与するプレス圧は、発泡材１０３の発泡圧で第２保持部材６が動かないように設定される。なお、油圧シリンダ７は油圧式の駆動装置の一例である。
　第２保持部材６は、第１保持部材４と同じ形状を呈する。この第２保持部材６は、発泡材１０３にプレス圧を付与するための端面６ａを有する。この端面６ａは、第２保持部材６の中心軸Ｌ５に垂直な平坦面となるように形成されている。また、第２保持部材６の外径は、円筒部材１０２の内径よりも小さくなるように設定されている。
　また、第１，第２保持部材４，６による発泡材１０３の保持は、発泡材１０３の第１，第２端面１０３ａ，１０３ｂが第１，第２保持部材４，６の端面４ａ，６ａに密着するように行われる。
　油圧シリンダ７は、シリンダ本体７１およびピストンロッド７２を有する。シリンダ本体７１内には、シリンダ本体７１が延在する方向に沿って往復運動可能なピストン（図示せず）が配置されている。ピストンロッド７２の一端部は上記ピストンに連結している一方、ピストンロッド７２の他端部は第２保持部材６に連結している。
　最後に、第１，第２保持部材４，６の軸方向の移動を規制した状態で、加熱コイル５に通電して、発泡材１０３を所定温度で所定時間加熱して発泡させる。これにより、発泡材１０３の発泡圧で筒部材１０３の所定部分が円筒部材１０２の径方向外側に膨張する。
　このように、発泡材１０３を加熱して発泡させ、発泡材１０３の発泡圧で円筒部材１０２の所定部分を拡大変形させるので、発泡材１０３の発泡と、円筒部材１０２の所定部分の拡大変形とを、一工程で行うことができる。したがって、構造部材１の製造工程の複雑化を抑制することができる。
　また、円筒部材１０２の所定部分内で発泡材１０３を発泡させるので、その所定部分の剛性を向上させることができる。
　第２保持部材６は油圧シリンダ７で駆動できるので、発泡材３から第２保持部材６を離間させて、発泡材３の保持を容易に解除することができる。
　また、第２保持部材６の軸方向の移動の規制は油圧シリンダ７で強固に行える。
　上記第１実施形態では、円筒部材２は、アルミニウム合金で形成されていたが、例えば、アルミニウム合金以外の金属（例えば鉄またはハイテンション鋼）で形成されてもよい。
　上記第１実施形態では、構造部材１は、円筒部材２を備えていたが、例えば、四角筒部材などのような角筒部材、または、断面の外形が直線と曲線とで構成される筒部材を備えるようにしてもよい。
　上記第１実施形態では、第１，第２非拡管部２１，２２の他端部は開口していたが、その開口は他の部材で閉鎖されてもよい。
　上記第１実施形態では、第１，第２保持部材４，６は、円柱形状あったが、円筒部材１０２内に挿入可能な形状であれば、他の形状（例えば四角柱形状）にしてもよい。
　上記第１実施形態では、加熱コイル５を移動させて、円筒部材１０２の周囲に加熱コイル５を配置していたが、第１保持部材４および円筒部材１０２を移動させて、円筒部材１０２の周囲に加熱コイル５を配置するようにしてもよい。このようにする場合、例えば、第１保持部材４は、プレス機の固定部に固定せずに、油圧シリンダで駆動されるようにしてもよい。
　上記第１実施形態では、発泡材１０３の一例として、発泡性プラスチックを用いていたが、例えば発泡ビーズなどを用いてもよい。
　上記第１実施形態では、発泡材１０３は、円柱形状に成形されていたが、他の形状に成形されてもよい。発泡材１０３を他の形状に成形する場合、発泡材１０３の形状は、円筒部材１０２の形状に対応させるのが好ましい。例えば、円筒部材１０２の内周面で画定される空間の断面形状を四角にするのであれば、発泡材１０３の断面形状も四角とする。
　上記第１実施形態では、固形の発泡材１０３を用いていたが、例えば硬質ポリウレタンフォームなどの液状の発泡材を用いてもよい。この液状の発泡材を用いる場合、図８に示すように、第１，第２保持部材４，６の外周面に、円筒部材１０２の内周面と第１，第２保持部材４，６の外周面との間をシールする第１，第２Ｏリング８，９を取り付けてもよい。このようにした場合、第１保持部材４と第２保持部材６との間に充填した液状の発泡材の量が減少するのを抑制できる。その結果、円筒部材１０２を十分に拡大変形させることができる。
　第１，第２Ｏリング８，９は、耐熱ゴムで形成されてもよいし、金属で形成されてもよい。また、第１Ｏリング８の材質は、第２Ｏリング９と同じにしてもよいし、異なるようにしてもよい。
　上記第１実施形態では、油圧シリンダ７で第２保持部材６を駆動していたが、モータおよび歯車などで構成される機械式の駆動装置で第２保持部材６を駆動するようにしてもよい。
　上記第１実施形態では、第１，第２保持部材４，６の材料は、特に説明しなかったが、発泡材１０３の発泡圧で変形し難い耐熱材料でもよい。例えば、筒状部材１０２よりも高強度の金属を第１，第２保持部材４，６の材料としてもよい。
　上記第１実施形態では、円筒部材１０２は、加熱コイル５で輻射加熱するようにしていたが、例えば誘導加熱するようにしてもよい。
　上記第１実施形態では、拡管部２３は、円筒部材１０２において変形加工が施されていない部分に設けたが、円筒部材１０２の一部を変形加工した後、その一部に設けてもてよい。
　上記第１実施形態では、構造部材１の製造方法は、図３～図７の順に行われていたが、この順に限定されず、工程の順番は適宜変更してもよい。例えば、円筒部材１０２内に発泡材１０３を挿入した後、円筒部材１０２の一端部内に第１保持部材４の一部を挿入するような変更をしてもよい。また、円筒部材１０２の他端部内に第２保持部材６の一部を挿入した後、加熱コイル５を円筒部材１０２側に移動させるような変更をしてもよい。
　上記第１実施形態において、油圧シリンダ７のプレス圧、加熱コイル５の加熱温度，加熱時間などは、例えば加工時間の削減を目的として適宜変更され得る。
　〔第２実施形態〕
　図９は、円筒部材２の中心軸Ｌ１を含む平面で切った構造部材２０１の模式断面図である。また、図１０は、図９のＸ－Ｘ線矢視から見た模式断面図である。なお、図９，図１０では、図１，図２の構成部と同一または略同一のものについては、図１，図２の構成部と同じ参照番号を付している。また、図１，図２の構成部と同一または略同一の構成部については、説明を簡単にするか、省略することがある。
　構造部材２０１は、円筒部材２と発泡材３との間に減衰材２１０を備えている点が、上記第１実施形態と異なり、その他は上記第１実施形態と同様に形成されていている。より詳しく説明すると、上記第２実施形態の円筒部材２は、上記第１実施形態の円筒部材２と材質および形状が同一である。一方、発泡材３は、上記第１実施形態の発泡材３よりも体積が少し小さいだけで、上記第１実施形態の発泡材と同じ材質である。
　減衰材２１０は、円筒形状を成し、軸方向に延びている。減衰材２１０の軸方向の長さは、円筒部材２の軸方向よりも短い。減衰材２１０は、発泡材３の第１端面３ａと面一になっている第１端面２１０ａと、発泡材３の第２端面３ｂと面一になっている第２端面２１０ｂとを有する。減衰材２１０の大部分は、拡管部２３の内周面の全部に全周に渡って密着している。また、減衰材２１０の残りの一部は、第１，第２非拡管部２１，２２のそれぞれの内周面の一部に全周に渡って密着している。また、減衰材２１０は、例えば、ポリウレタンまたはエポキシ系の樹脂で形成されている。
　また、減衰材２１０の損失係数は、円筒部材２の損失係数よりも大きくなるように設定されている。ここで、上記損失係数とは、制振特性の評価指標の一つであり、損失係数が大きいほど制振特性が高いことを示す。損失係数の大きさは、部材の材質および厚さなどに依存する。一般に、柔軟な材質ほど損失係数は大きく、厚い部材ほど損失係数は大きい。そうすると、構造部材１の曲げ剛性および制振特性の改善の観点から言えば、減衰材２１０は、円筒部材２よりも、柔軟な材質（ヤング率が低い）で厚いのが好ましい。
　以下、図１１～図１５を用いて、構造部材２０１の製造方法について説明する。
　まず、図１１，図１２に示すように、プレス機の固定部に第１保持部材４を固定した後、円筒部材１０２の一端部内に第１保持部材４の一部を挿入する。すなわち、図３，図４の工程と同様の工程を行う。
　次に、図１３に示すように、円筒部材１０２内に、発泡材１０３を減衰材３１０と一緒に挿入する。この挿入前、減衰材３１０の径方向内側に発泡材１０３を嵌め込んで、発泡材１０３の第１，第２端面１０３ａ，１０３ｂと減衰材３１０の第１，第２端面３１０ａ，３１０ｂとを面一にしている。また、発泡材１０３の第１端面１０３ａと減衰材３１０の第１端面３１０ａとが第１保持部材４の端面４ａに接触することにより、発泡材１０３および減衰材３１０が位置決めされる。すなわち、円筒部材１０２の所定部分内への発泡材１０３および減衰材３１０の配置が完了する。なお、円筒部材１０２の所定部分は、後工程の加熱で拡管すべき部分である。
　次に、図１４に示すように、加熱コイル５を円筒部材１０２側に移動させて、円筒部材１０２の所定部分を加熱コイル５で取り囲む。すなわち、図６の工程と同様の工程を行う。
　次に、図１５に示すように、プレス機の油圧シリンダ７で第２保持部材６を駆動して、円筒部材１０２の他端部内に第２保持部材６の一部を挿入する。この挿入は、第２保持部材６の中心軸Ｌ５が円筒部材１０２の中心軸Ｌ３と一致するように行われる。このとき、第２保持部材６を発泡材１０３に突き当て、筒部材１０２の軸方向において発泡材１０３を第１，第２保持部材４，６で挟んで保持する。また、油圧シリンダ７で発泡材１０３に付与するプレス圧は、発泡材１０３の発泡圧で第２保持部材６で動かないように設定される。また、上記プレス圧の付与時、発泡材１０３の第２端面１０３ｂと減衰材３１０の第２端面３１０ｂとが第２保持部材６の端面６ａに接触する。
　最後に、第１，第２保持部材４，６の軸方向の移動を規制した状態で、加熱コイル５に通電して、発泡材１０３を所定温度で所定時間加熱して発泡させる。これにより、発泡材１０３の発泡圧で筒部材１０３の所定部分が円筒部材１０２の径方向外側に膨張する。
　このように、発泡材１０３を加熱して発泡させ、発泡材１０３の発泡圧で円筒部材１０２の所定部分を拡大変形させるので、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
　また、円筒部材１０２の所定部分と１０３との間に減衰材３１０を配置するので、拡管後、減衰材２１０が、拡管部２３の内周面の全部と、第１，第２非拡管部２１，２２のそれぞれの内周面の一部とに密着する。したがって、円筒部材２の振動を減衰させることができる。
　上記第２実施形態では、円筒部材２と発泡材３との間の全周に渡って配置される減衰材２１０を用いていたが、その間の大部分にだけ配置される減衰材を用いてもよい。例えば、円筒部材２と発泡材３との間において周方向に所定間隔を空けて配列される複数の減衰材を用いてもよい。
　上記第２実施形態では、減衰材３１０の外周面には、接着剤を塗布していなかったが、接着剤を塗布してもよい。
　上記第２実施形態では、円筒部材１０２内に、発泡材１０３を減衰材３１０と一緒に挿入していたが、円筒部材１０２内に減衰材３１０を挿入した後、減衰材３１０の径方向内側に発泡材１０３を嵌め込んでもよい。
　上記第２実施形態では、円筒部材１０２の所定部分（拡管変形させる部分）は、変形加工が施されていなかったが、例えば、円筒部材１０２の所定部分および他の部分を拡管した後、その所定部分内に発泡材および減衰材を配置してもよい。このようにした場合、上記所定部分の振動が悪化する懸念を低減することができる。
　〔第３実施形態〕
　以下、図１６～図２０を用いて、構造部材２０１の製造方法について説明する。なお、図１６～図２０では、図１２～図１５の構成部と同一または略同一のものについては、図１２～図１５の構成部と同じ参照番号を付している。また、図１２～図１５の構成部と同一または略同一の構成部については、説明を簡単にするか、省略することがある。
　まず、図１６に示すように、例えば作業台（図示せず）上に、凹部４１１が上面に形成された下金型４０１を載せる。なお、下金型４０１は、第１保持部材の一例である。
　凹部４１１は、円柱形状の凸部４１１ａと、この凸部４１１ａの周囲に設けられた溝４１１ｂと、下規制面４１１ｃとを有する。
　凸部４１１ａの形状は、円筒部材１０２の内周面で画定される空間の形状に対応している。別の言い方をすると、凸部４１１ａは、円筒部材１０２内に嵌め込めるように形成されている。また、凸部４１１ａの上面は、第１保持部材４の端面４ａと同様に平坦面にしている。
　溝４１１ｂは、上から見た形状が円形状を呈し、円筒部材１０２の一端部を嵌め込むことができるように形成されている。
　下規制面４１１ｃは、所定軸を中心にして円弧を回転させて得られる面と同じ形状を呈する。この下規制面４１１ｃは、円筒部材１０２の所定部分が所定量を超えて膨出するのを規制する役割を果たす。
　次に、図１７に示すように、溝４１１ｂに、円筒部材１０２の一端部を嵌め込むと共に、円筒部材１０２内に凸部４１１ａを嵌め込む。
　次に、図１８に示すように、円筒部材１０２内に、発泡材１０３を減衰材３１０と一緒に挿入する。このとき、発泡材１０３の第１端面１０３ａと減衰材３１０の第１端面３１０ａとが凸部４１１ａの上面に接触することにより、発泡材１０３および減衰材３１０が位置決めされる。すなわち、円筒部材１０２の所定部分内への発泡材１０３および減衰材３１０の配置が完了する。なお、円筒部材１０２の所定部分は、後工程の加熱で拡管すべき部分である。
　次に、図１９に示すように、下金型４０１上に上金型４０２を載せる。この上金型４０２の下面には、下金型４０１と同様に凹部４２１が形成されている。なお、上金型４０２は、第２保持部材の一例である。
　凹部４２１は、凸部４２１ａ、溝４２１ｂおよび上規制面４２１ｃを有する。この凸部４２１ａ、溝４２１ｂおよび上規制面４２１ｃは、凸部４１１ａ、溝４１１ｂおよび下規制面４１１ｃと同様の役割を果たす。より詳しく説明すると、下金型４０１上に上金型４０２を載せるとき、溝４２１ｂに、円筒部材１０２の他端部を嵌め込むと共に、円筒部材１０２内に凸部４２１ａを嵌め込む。このとき、発泡材１０３の第２端面１０３ｂと減衰材３１０の第２端面３１０ｂとが凸部４２１ａの下面に接触する。これにより、筒部材１０２の軸方向において発泡材１０３を凸部４１１ａ，４２１ａで挟んで保持する。その後、上金型４０２が開かないように、下金型４０１に上金型４０２を例えばボルトで固定する。
　最後に、図２０に示すように、下金型４０１および上金型４０２を加熱炉４０３内に入れて、発泡材１０３を所定温度で所定時間加熱して発泡させる。これにより、発泡材１０３の発泡圧で筒部材１０３の所定部分が円筒部材１０２の径方向外側に膨張する。このとき、上記所定部分が下規制面４１１ｃおよび上規制面４２１ｃに接触して、膨張が想定を超えて進まない。なお、加熱炉４０３は、加熱部材の一例である。
　このように、発泡材１０３を加熱して発泡させ、発泡材１０３の発泡圧で円筒部材１０２の所定部分を拡大変形させるので、上記第２実施形態と同様の作用効果を奏する。
　本発明の具体的な実施の形態について説明したが、本発明は上記第１～第３実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、上記第１～第３実施形態で記載した内容の一部を削除または置換したものを、本発明の一実施形態としてもよい。また、上記第１～第３実施形態で記載した内容を適宜組み合わせたものを、本発明の一実施形態としてもよい。
　本発明の構造部材の製造方法で製造できる構造部材は、上記第１実施形態～第３実施形態で説明した形状に限られない。
　例えば、本発明の構造部材の製造方法は、図２１に示すステアリングサポート（車両用構造部材）５０１に用いてもよい。
　ステアリングサポート５０１は、一方向に延びた長尺中空部材５０２と、長尺中空部材５０２に例えば溶接で接合された種々のブラケット（支持部材）５０３～５０７とを備える。
　長尺中空部材５０２は、純アルミニウムまたはアルミニウム合金のようなアルミニウム材からなる押し出し材である。この長尺中空部材５０２では、ブラケット５０３～５０５が接合されている第１部分５０２ａの外径が、ブラケット５０６～５０８が接合されている第２部分５０２ｂの外径よりも大きくなっている。すなわち、第１部分５０２ａは拡管成形されている一方、第２部分５０２ｂは拡管成形されていない。
　ブラケット５０３～５０７は、それぞれ、ステアリングサポート５０１が延びる方向に直交する方向に延びている。ここで、ブラケット５０４は、ステアリングホイール６０１の回転軸となるステアリングコラム６０２を支持するためのステアリングブラケットである。
　このようなステアリングサポート５０１に本発明の構造部材の製造方法を用いる場合、例えば、長尺中空部材５０２におけるブラケット５０３，５０５～５０８との接合部分と、長尺中空部材５０２における上記接合部分に隣接する部分との内側に、上記第１～第３実施形態の発泡材１０３を入れて加熱する。これにより、上記第１～第３実施形態と同様の作用効果が、ステアリングサポート５０１で得られる。
　１　構造部材
　２，１０２　円筒部材
　３，１０３　発泡材
　４　第１保持部材
　５　加熱コイル
　６　第２保持部材
　７　油圧シリンダ
　８　第１Ｏリング
　９　第２Ｏリング
　２１　第１非拡管部
　２２　第２非拡管部
　２３　拡管部
　２１０，３１０　減衰材
　４０１　下金型
　４０２　上金型
　４０３　加熱炉
　５０１　ステアリングサポート
　５０２　長尺中空部材

Claims (7)

  1. 　筒部材内に発泡材を挿入すると共に、軸方向において上記発泡材を第１，第２保持部材で挟んで保持する第１工程と、
    　上記第１，第２保持部材の軸方向の移動を規制した状態で、上記発泡材を加熱して発泡させ、上記発泡材の発泡圧で上記筒部材の所定部分を拡大変形させる第２工程と
    を備える、構造部材の製造方法。
  2. 　請求項１に記載の構造部材の製造方法において、
    　上記第１，第２保持部材の少なくとも一方は、機械式または油圧式の駆動装置で上記軸方向に移動可能である、構造部材の製造方法。
  3. 　請求項１または２に記載の構造部材の製造方法において、
    　上記第１工程では、上記筒部材と上記発泡材との間に減衰材を配置し、
    　上記第２工程後、上記減衰材の損失係数は、上記発泡材の損失係数よりも大きくなる、構造部材の製造方法。
  4. 　請求項１または２に記載の構造部材の製造方法において、
    　上記筒部材の上記所定部分は、上記第１工程前に変形加工が施された部分である、構造部材の製造方法。
  5. 　請求項１または２に記載の構造部材の製造方法において、
    　上記発泡材の加熱は、上記筒部材の上記所定部分を取り囲む加熱部材で行う、構造部材の製造方法。
  6. 　請求項１または２に記載の構造部材の製造方法において、
    　上記第１，第２保持部材の外周面に、上記筒部材の内周面と第１，第２保持部材の外周面との間をシールする第１，第２Ｏリングを取り付ける、構造部材の製造方法。
  7. 　筒部材と、
    　上記筒部材内に配置された発泡材と
    を備え、
    　上記筒部材は、
    　第１筒部と、
    　上記第１筒部から上記筒部材の軸方向に所定間隔を空けて設けられた第２筒部と、
    　上記第１筒部と上記第２筒部と間に設けられていると共に、上記発泡材を取り囲み、かつ、外周の長さが上記第１，第２筒部の外周よりも長い第３筒部と
    を有する、構造部材。
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