JP6423492B1 - 段付管部材及び段付管部材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】組み立て作業性と組み付け精度に優れる段付管部材及び段付管部材の製造方法を提供する。
【解決手段】大径管部材２１の軸方向一端部には、管端から大径管管端張出部４１、大径管縮径部４３、大径管膨出部４５、テーパ部２７がこの順で連なって形成される。小径管部材２３の軸方向一端部には、管端から小径管管端張出部３１、小径管拡径部３３、小径管膨出部３５がこの順で連なって形成される。大径管縮径部４３の内周面と小径管拡径部３３の外周面は密着し、大径管膨出部４５の内周面と小径管管端張出部３１の外周面とが係合し、大径管管端張出部４１の内周面と小径管膨出部３５の外周面とが係合している。
【選択図】図４
【解決手段】大径管部材２１の軸方向一端部には、管端から大径管管端張出部４１、大径管縮径部４３、大径管膨出部４５、テーパ部２７がこの順で連なって形成される。小径管部材２３の軸方向一端部には、管端から小径管管端張出部３１、小径管拡径部３３、小径管膨出部３５がこの順で連なって形成される。大径管縮径部４３の内周面と小径管拡径部３３の外周面は密着し、大径管膨出部４５の内周面と小径管管端張出部３１の外周面とが係合し、大径管管端張出部４１の内周面と小径管膨出部３５の外周面とが係合している。
【選択図】図４
Description
本発明は、径の異なる管を接合した段付管部材及び段付管部材の製造方法に関する。
自動車の構造部品は、コストや溶接等の施工性の観点から鋼部材が多く用いられている。近年の燃費向上の要求から、鋼部材からなる自動車の構造部品の一部を軽量な部材で置き換えることが行われており、パネル部材の他、フレーム部材にもそのような軽量化部材を適用することが検討されている。フレームやレインフォース等の構造部品は、異なる径の管状部材を直列に接合した段付状の部材を構造の一部分に用いることがある。このような部材を、ここでは「段付管部材」と称する。
段付管部材の製造方法として、大径管部材の一端を、大径管部材の内径が小径管部材の外径に合うように絞り込む加工を適用するものがあり、例えば、スエージ加工により絞り込みを行う技術（特許文献１）が知られている。
また、大径管部材の一端を、径方向にプレス成形して複数のフランジを有する接合部を形成し、プレス部の一部に孔を開けて小径管部材に溶接することで、段付管部材を製造する技術も検討されている（特許文献２）。
段付管部材の製造方法として、大径管部材の一端を、大径管部材の内径が小径管部材の外径に合うように絞り込む加工を適用するものがあり、例えば、スエージ加工により絞り込みを行う技術（特許文献１）が知られている。
また、大径管部材の一端を、径方向にプレス成形して複数のフランジを有する接合部を形成し、プレス部の一部に孔を開けて小径管部材に溶接することで、段付管部材を製造する技術も検討されている（特許文献２）。
ところで、特許文献１の技術によれば、大径管部材の絞り込んだ先端部における寸法や、特に内径側の管形状が不安定となる。そのため、大径管部材の先端部に小径管部材を挿入する際、引っかかりが生じて組み立て作業性が低下する場合がある。また、加工条件によっては大径管部材に割れが生じる場合もある。
一方、特許文献２に記載の技術による接合部では、スエージ加工で生じる先端部の形状や寸法精度の問題は生じない。しかし、特許文献２に記載の技術では、小径管部材を接合部に挿入し、大径管部材に設けた孔を用いて大径管部材と小径管部材とを溶接している。そのため、孔開け加工や溶接加工の工数が増えると共に、溶接条件によっては接続部への入熱量が大きくなってしまう。その結果、各部に生じる熱歪により段付管部材全体の寸法精度が低下し、段付管部材を取り付ける被取り付け部材側への組み付けが困難になる場合があった。
一方、特許文献２に記載の技術による接合部では、スエージ加工で生じる先端部の形状や寸法精度の問題は生じない。しかし、特許文献２に記載の技術では、小径管部材を接合部に挿入し、大径管部材に設けた孔を用いて大径管部材と小径管部材とを溶接している。そのため、孔開け加工や溶接加工の工数が増えると共に、溶接条件によっては接続部への入熱量が大きくなってしまう。その結果、各部に生じる熱歪により段付管部材全体の寸法精度が低下し、段付管部材を取り付ける被取り付け部材側への組み付けが困難になる場合があった。
本発明は、上記の問題を解決するもので、組み立て作業性と組み付け精度に優れる段付管部材及び段付管部材の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は下記構成からなる。
（１）大径管部材の軸方向一端部に、前記大径管部材より小径な小径管部材の軸方向一端部が固定された接続部を有する段付管部材であって、
前記大径管部材の前記軸方向一端部には、管端から大径管管端張出部、前記大径管管端張出部より小径な大径管縮径部、前記大径管縮径部より大径な大径管膨出部、前記大径管膨出部より大径に拡径するテーパ部がこの順で連なって形成され、
前記小径管部材の前記軸方向一端部には、管端から小径管管端張出部、前記小径管管端張出部よりも小径な小径管拡径部、前記小径管拡径部よりも大径な小径管膨出部がこの順で連なって形成され、
前記大径管縮径部の内周面と前記小径管拡径部の外周面が密着し、
前記大径管膨出部の内周面と前記小径管管端張出部の外周面とが係合し、
前記大径管管端張出部の内周面と前記小径管膨出部の外周面とが係合している、
段付管部材。
（２） 軸方向一端部に、管端に向かって縮径するテーパ部と、前記テーパ部の縮径側から管端に延びる縮径管部とを有する大径管部材を準備する工程と、
前記縮径管部の管内に前記縮径管部より小径な小径管部材を挿入する工程と、
前記小径管部材を、少なくとも前記縮径管部との対向領域で拡管して、前記大径管部材と前記小径管部材とを接続する接続部を形成する工程と、
をこの順で行い、
前記接続部を形成する工程において、
前記縮径管部が拡管された大径管縮径部の内周面と前記小径管部材の外周面とを密着させ、
前記小径管部材の管端が拡管された小径管管端張出部の外周面と、前記大径管部材の前記小径管管端張出部との対向領域が拡管された大径管膨出部の内周面とを係合させ、
前記大径管部材の管端が拡管された大径管管端張出部の内周面と、前記小径管部材の前記大径管管端張出部との対向領域が拡管された小径管膨出部の外周面とを係合させる、
段付管部材の製造方法。
（１）大径管部材の軸方向一端部に、前記大径管部材より小径な小径管部材の軸方向一端部が固定された接続部を有する段付管部材であって、
前記大径管部材の前記軸方向一端部には、管端から大径管管端張出部、前記大径管管端張出部より小径な大径管縮径部、前記大径管縮径部より大径な大径管膨出部、前記大径管膨出部より大径に拡径するテーパ部がこの順で連なって形成され、
前記小径管部材の前記軸方向一端部には、管端から小径管管端張出部、前記小径管管端張出部よりも小径な小径管拡径部、前記小径管拡径部よりも大径な小径管膨出部がこの順で連なって形成され、
前記大径管縮径部の内周面と前記小径管拡径部の外周面が密着し、
前記大径管膨出部の内周面と前記小径管管端張出部の外周面とが係合し、
前記大径管管端張出部の内周面と前記小径管膨出部の外周面とが係合している、
段付管部材。
（２） 軸方向一端部に、管端に向かって縮径するテーパ部と、前記テーパ部の縮径側から管端に延びる縮径管部とを有する大径管部材を準備する工程と、
前記縮径管部の管内に前記縮径管部より小径な小径管部材を挿入する工程と、
前記小径管部材を、少なくとも前記縮径管部との対向領域で拡管して、前記大径管部材と前記小径管部材とを接続する接続部を形成する工程と、
をこの順で行い、
前記接続部を形成する工程において、
前記縮径管部が拡管された大径管縮径部の内周面と前記小径管部材の外周面とを密着させ、
前記小径管部材の管端が拡管された小径管管端張出部の外周面と、前記大径管部材の前記小径管管端張出部との対向領域が拡管された大径管膨出部の内周面とを係合させ、
前記大径管部材の管端が拡管された大径管管端張出部の内周面と、前記小径管部材の前記大径管管端張出部との対向領域が拡管された小径管膨出部の外周面とを係合させる、
段付管部材の製造方法。
本発明によれば、組み立てが容易で、組み付け精度の高い段付管部材を得る。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明の段付管部材は、ここでは自動車のインストルメントパネル内に設けられるレインフォースのビーム部材を一例として説明するが、これに限らない。
本発明の段付管部材は、ここでは自動車のインストルメントパネル内に設けられるレインフォースのビーム部材を一例として説明するが、これに限らない。
＜インパネレインフォースの構成＞
図１はインパネレインフォースを模式的に示す外観斜視図である。
インパネレインフォース１１は、段付管部材であるビーム部材１３と、ビーム部材１３の外周に設けられたブラケット１５及びステアリングコラムブラケット１７と、ビーム部材１３の両端に設けられた取付ブラケット１９Ａ，１９Ｂとを有する。ブラケット１５、ステアリングコラムブラケット１７、取付ブラケット１９Ａ，１９Ｂは、それぞれ貫通孔２０が形成され、各貫通孔２０にビーム部材１３が挿通された状態で固定される。
図１はインパネレインフォースを模式的に示す外観斜視図である。
インパネレインフォース１１は、段付管部材であるビーム部材１３と、ビーム部材１３の外周に設けられたブラケット１５及びステアリングコラムブラケット１７と、ビーム部材１３の両端に設けられた取付ブラケット１９Ａ，１９Ｂとを有する。ブラケット１５、ステアリングコラムブラケット１７、取付ブラケット１９Ａ，１９Ｂは、それぞれ貫通孔２０が形成され、各貫通孔２０にビーム部材１３が挿通された状態で固定される。
インパネレインフォース１１は、取付ブラケット１９Ａ，１９Ｂを介して車体のボディに固定される。また、ステアリングコラムブラケット１７にはステアリング装置が支持される。
ビーム部材１３は、大径管部材２１と、大径管部材２１より小径な小径管部材２３とが、ブラケット１５の内径部に拡管かしめ固定されている。
＜大径管部材＞
大径管部材２１の成形前の素管は、円管に限らず、断面が正方形又は長方形の四角管、断面が六角形の六角管、断面が八角形の八角管であってもよく、押出や板材の溶接により製造できる。大径管部材２１の断面形状が円形である場合には、後述する縮径管部も同様に円形断面にする等、互いに形状を合せて成形することが好ましいが、異形断面同士を組み合わせてもよい。
大径管部材２１の成形前の素管は、円管に限らず、断面が正方形又は長方形の四角管、断面が六角形の六角管、断面が八角形の八角管であってもよく、押出や板材の溶接により製造できる。大径管部材２１の断面形状が円形である場合には、後述する縮径管部も同様に円形断面にする等、互いに形状を合せて成形することが好ましいが、異形断面同士を組み合わせてもよい。
大径管部材２１の材質は、鋼材（普通鋼、高張力鋼）、アルミニウム合金（ＪＩＳ６０００系、７０００系等）、樹脂等、適宜選択可能である。
＜小径管部材＞
小径管部材２３の成形前の素管は、円管に限らず、断面が正方形又は長方形の四角管、断面が六角形の六角管、断面が八角形の八角管であってもよく、押出や板材の溶接により製造できる。また、押出材の場合は、外側に突出するリブ等を設けてもよい。ただし、小径管部材２３がリブを有する場合には、小径管部材２３の管端２３ａについては、リブが外側に突出しないようにカットされていることが好ましい。小径管部材２３の材質は、アルミニウム合金（ＪＩＳ６０００系、７０００系等）が好適な材料として挙げられる。
小径管部材２３の成形前の素管は、円管に限らず、断面が正方形又は長方形の四角管、断面が六角形の六角管、断面が八角形の八角管であってもよく、押出や板材の溶接により製造できる。また、押出材の場合は、外側に突出するリブ等を設けてもよい。ただし、小径管部材２３がリブを有する場合には、小径管部材２３の管端２３ａについては、リブが外側に突出しないようにカットされていることが好ましい。小径管部材２３の材質は、アルミニウム合金（ＪＩＳ６０００系、７０００系等）が好適な材料として挙げられる。
＜ブラケット＞
ビーム部材１３に取り付けられるブラケット１５を含む各種ブラケットは、剛性部材により構成される。剛性部材の材質としては、鋼、アルミ押出材、アルミ鋳物、樹脂射出成形材等が好適な材料として挙げられる。
ビーム部材１３に取り付けられるブラケット１５を含む各種ブラケットは、剛性部材により構成される。剛性部材の材質としては、鋼、アルミ押出材、アルミ鋳物、樹脂射出成形材等が好適な材料として挙げられる。
＜拡管かしめ固定する工程＞
以下に、このビーム部材１３の大径管部材２１と小径管部材２３とを、ブラケット１５を用いて拡管かしめ固定する工程を簡単に説明する。この拡管かしめ固定は、特に電磁成形による方式が生産性等の観点から好ましい。
以下に、このビーム部材１３の大径管部材２１と小径管部材２３とを、ブラケット１５を用いて拡管かしめ固定する工程を簡単に説明する。この拡管かしめ固定は、特に電磁成形による方式が生産性等の観点から好ましい。
図２は電磁成形前のビーム部材１３の要部断面図であって、図１に示すＡ−Ａ線断面図である。
ビーム部材１３は、大径管部材２１と小径管部材２３とが同軸に接合される。まず、軸方向一端部となる管端２１ａに向かって縮径するテーパ部２７と、テーパ部２７の縮径側から管端２１ａに延びる縮径管部２５とを有する大径管部材２１を準備する。縮径管部２５とテーパ部２７は、例えば、大径管部材２１のプレス成形やスエージ加工等により形成される。
ビーム部材１３は、大径管部材２１と小径管部材２３とが同軸に接合される。まず、軸方向一端部となる管端２１ａに向かって縮径するテーパ部２７と、テーパ部２７の縮径側から管端２１ａに延びる縮径管部２５とを有する大径管部材２１を準備する。縮径管部２５とテーパ部２７は、例えば、大径管部材２１のプレス成形やスエージ加工等により形成される。
大径管部材２１の一方の管端２１ａには、小径管部材２３の一方の管端２３ａが差し込まれる。大径管部材２１と小径管部材２３とは、大径管部材２１の管端２１ａから小径管部材２３の管端２３ａまでの間で軸方向に重なって配置される。
縮径管部２５の径方向外側には、ブラケット１５が、貫通孔２０に縮径管部２５を挿通して配置される。そして、大径管部材２１と小径管部材２３の管内における、ブラケット１５に対向する軸方向位置には、電磁成形コイル２９が配置される。
図３は図２に示すビーム部材１３の電磁成形後の要部断面図である。
電磁成形コイル２９の通電によるローレンツ力によって、小径管部材２３の電磁成形コイル２９との対向領域が拡管される。この際、大径管部材２１にローレンツ力は生じないが、小径管部材２３の拡管力によって、小径管部材２３の拡管領域と重なり合う領域の大径管部材２１が拡管される。
電磁成形コイル２９の通電によるローレンツ力によって、小径管部材２３の電磁成形コイル２９との対向領域が拡管される。この際、大径管部材２１にローレンツ力は生じないが、小径管部材２３の拡管力によって、小径管部材２３の拡管領域と重なり合う領域の大径管部材２１が拡管される。
図４は拡管後のビーム部材１３の要部拡大断面図である。
電磁成形されたビーム部材１３は、大径管縮径部４３の内周面と小径管拡径部３３の外周面とが密着する。また、ビーム部材１３は、大径管膨出部４５の内周面と小径管管端張出部３１の外周面が係合し、大径管管端張出部４１の内周面と小径管膨出部３５の外周面が係合する。
電磁成形されたビーム部材１３は、大径管縮径部４３の内周面と小径管拡径部３３の外周面とが密着する。また、ビーム部材１３は、大径管膨出部４５の内周面と小径管管端張出部３１の外周面が係合し、大径管管端張出部４１の内周面と小径管膨出部３５の外周面が係合する。
更に、ビーム部材１３は、大径管部材２１と小径管部材２３とを接続した接続部３０において、大径管縮径部４３の外周面が、ブラケット１５の貫通孔２０の内周面に拡管かしめ固定される。
上記構成のビーム部材１３は、以下に列記する特徴を備える。即ち、拡管後の小径管部材２３の管端２３ａには、管端２３ａから小径管管端張出部３１、小径管管端張出部３１よりも小径な小径管拡径部３３、小径管拡径部３３よりも大径な小径管膨出部３５がこの順で連なって形成される。小径管部材２３は、拡管前の外径がφｄ０であって、小径管拡径部３３は、φｄ０より大きな外径φｄ１を有する（φｄ０＜φｄ１）。
拡管後の大径管部材２１の管端２１ａには、管端２１ａから大径管管端張出部４１、大径管管端張出部４１より小径な大径管縮径部４３、大径管縮径部４３より大径な大径管膨出部４５、大径管膨出部４５より大径に拡径するテーパ部２７がこの順で連なって形成される。大径管部材２１は、外径φＤの素管であり、テーパ部２７の大径側が大径管膨出部４５より大径な外径φＤとなる。
大径管縮径部４３の軸方向両端は、ブラケット１５の軸方向内周縁４７に接して、径方向外側に反り上がっている。ブラケット１５の軸方向内周縁４７は、大径管管端張出部４１と大径管縮径部４３との境界点、及び大径管膨出部４５と大径管縮径部４３との境界点となる。
大径管管端張出部４１のブラケット１５からの張出長さＬoutと、小径管管端張出部３１のブラケット１５からの張出長さＬinは、ブラケット１５の軸方向幅Ｗの５％〜３０％、好ましくは８％〜２０％、更に好ましくは１０％〜１２％である。
大径管膨出部４５の頂部からブラケット１５までの長さＰoutは、張出長さＬinよりも長く、小径管膨出部３５の頂部からブラケット１５までの長さＰｉｎは、張出長さＬoutより長い。
また、大径管部材２１の肉厚ｔoutは、小径管部材２３の肉厚ｔinよりも厚い。
＜ビーム部材の製造方法＞
次に、上記した構成のビーム部材１３のより具体的な製造方法を説明する。
図５は大径管部材２１と小径管部材２３とを電磁成形により拡管かしめ固定する様子を模式的に示す工程説明図である。
次に、上記した構成のビーム部材１３のより具体的な製造方法を説明する。
図５は大径管部材２１と小径管部材２３とを電磁成形により拡管かしめ固定する様子を模式的に示す工程説明図である。
前述の図２に示すように、大径管部材２１の管端２１ａに小径管部材２３の管端２３ａを差し込み、大径管部材２１と小径管部材２３とが重なり合う領域にブラケット１５を配置する。そして、電磁成形コイル２９が樹脂製の支持体５７の先端に設けられた棒状のコイルユニット５１を、小径管部材２３の管内に挿入する。
電磁成形コイル２９は、絶縁性樹脂に導体素線を巻き回して形成され、導体素線の周りを絶縁性樹脂で更に取り囲んだ構造を有する。電磁成形コイル２９は、支持体５７の先端に固着され、支持体５７の内部には、導線が通されて外部の電源部５５に接続される。
コイルユニット５１は、手動で管内へ挿入しても構わないが、公知のリニア移動機構を有するコイル移動機構５３によって軸方向へ移動させてもよい。
小径管部材２３の管内に挿入されたコイルユニット５１は、図５に示すように、電磁成形コイル２９の軸方向中心が、大径管部材２１と小径管部材２３との重なり合う部分、即ち、ブラケット１５の軸方向位置に一致するように位置決めされる。
この状態で、電源部５５によって電磁成形コイル２９に通電する。すると、電磁成形コイル２９により発生するローレンツ力で、小径管部材２３の電磁成形コイル２９の対向領域が拡管する。この小径管部材２３の拡管により、大径管部材２１の小径管部材２３との対向領域である縮径管部２４が、ブラケット１５の貫通孔２０の内周面に突き当たる。これにより、大径管部材２１と小径管部材２３とがブラケット１５に拡管かしめ固定される。
この拡管かしめ固定された状態を更に詳細に説明する。
図４に示す小径管拡径部３３の外周面は、小径管拡径部３３の拡径によって大径管縮径部４３の内周面に押し当てられた状態で密着する。また、大径管縮径部４３の外周面は、小径管拡径部３３の拡径によってブラケット１５の貫通孔２０の内周面に押し当てられた状態で密着する。
図４に示す小径管拡径部３３の外周面は、小径管拡径部３３の拡径によって大径管縮径部４３の内周面に押し当てられた状態で密着する。また、大径管縮径部４３の外周面は、小径管拡径部３３の拡径によってブラケット１５の貫通孔２０の内周面に押し当てられた状態で密着する。
そして、小径管部材２３のブラケット１５よりも軸方向外側には、小径管管端張出部３１と小径管膨出部３５とが径方向に拡径されて形成される。また、電磁成形コイル２９に対面する小径管部材２３が拡管すると、この拡管によって大径管部材２１を径方向外側に変形させる。つまり、大径管部材２１には、小径管管端張出部３１の拡径によって大径管膨出部４５が形成され、小径管膨出部３５の拡径によって大径管管端張出部４１が形成される。これにより、小径管管端張出部３１の外周面と大径管膨出部４５の内周面とが、管全周にわたって係合した状態で接合される。また、小径管膨出部３５の外周面と大径管管端張出部４１の内周面とが、管全周にわたって係合した状態で接合される。
上記した小径管管端張出部３１と大径管膨出部４５との係合と、小径管膨出部３５と大径管管端張出部４１との係合によって、大径管部材２１と小径管部材２３とが堅固に固定される。したがって、大径管部材２１と小径管部材２３との、捩れ、曲がり、引張りに対する強度が向上し、接合品質を高められる。また、ブラケット１５とのかしめによって剛性が高まり、しかも大径管部材２１と小径管部材２３の軸方向への抜けが防止される。
図６は電磁成形コイル２９、大径管部材２１、小径管部材２３、及びブラケット１５の位置関係を表す説明図である。
電磁成形コイル２９は、大径管部材２１、小径管部材２３、及びブラケット１５と、一定の相対位置で配置されることが好ましい。
電磁成形コイル２９は、大径管部材２１、小径管部材２３、及びブラケット１５と、一定の相対位置で配置されることが好ましい。
ここで、ブラケット１５の軸方向に沿った長さをＷｓ、電磁成形コイル２９の軸線方向に沿った長さをＷｃとする。また、大径管部材の２１の管端２１ａから小径管部材２３の管端２３ａまでの接続部３０の軸方向に沿った長さをＷｊとする。上記のＷｓ，Ｗｊ，Ｗｃは、互いに重なり合う領域に配置され、Ｗｓ＜Ｗｊ＜Ｗｃとなることが好ましい。ただし、電磁成形コイル２９の挿入先端は、小径管部材２３の管端２３ａから軸方向外側に突出するものとする。
このような相対配置とすることにより、上記した小径管管端張出部３１、小径管膨出部３５、大径管管端張出部４１、大径管膨出部４５を、図４に示す好ましい形状に電磁成形できる。
＜大径管部材と小径管部材の調質＞
大径管部材２１と小径管部材２３が熱処理型アルミニウム合金である場合には、上記した電磁成形後に、溶体化処理等の熱処理を施すことが好ましい。
大径管部材２１や小径管部材２３が押出材の場合、押出後に急冷するＴ１調質状態で拡管し、拡管後に人工時効処理を施すのが好ましい。Ｔ１調質により拡管量を大きくでき、段付管部材のかしめ接合強度を向上させることができる。また、人工時効することにより材料強度を向上できる。そのため、接続部３０の強度をより向上させることができる。
大径管部材２１と小径管部材２３が熱処理型アルミニウム合金である場合には、上記した電磁成形後に、溶体化処理等の熱処理を施すことが好ましい。
大径管部材２１や小径管部材２３が押出材の場合、押出後に急冷するＴ１調質状態で拡管し、拡管後に人工時効処理を施すのが好ましい。Ｔ１調質により拡管量を大きくでき、段付管部材のかしめ接合強度を向上させることができる。また、人工時効することにより材料強度を向上できる。そのため、接続部３０の強度をより向上させることができる。
＜段付管部材の作用効果＞
本構成のビーム部材１３によれば、小径管管端張出部３１、小径管拡径部３３、及び小径管膨出部３５のそれぞれが、大径管部材２１に密着して拡管かしめ固定される。よって、小径管部材２３は、大径管部材２１の内周面に密着するため、割れが生じにくくなる。また、大径管部材２１と小径管部材２３との溶接箇所を不要にできるため、溶接の熱歪による寸法精度の低下を生じさせない。更に、大径管部材２１と小径管部材２３とは、径方向外側に突出した小径管管端張出部３１と小径管膨出部３５の間に、大径管膨出部４５と大径管管端張出部４１が挟まれて、管軸に沿う方向の相対移動が規制される。
本構成のビーム部材１３によれば、小径管管端張出部３１、小径管拡径部３３、及び小径管膨出部３５のそれぞれが、大径管部材２１に密着して拡管かしめ固定される。よって、小径管部材２３は、大径管部材２１の内周面に密着するため、割れが生じにくくなる。また、大径管部材２１と小径管部材２３との溶接箇所を不要にできるため、溶接の熱歪による寸法精度の低下を生じさせない。更に、大径管部材２１と小径管部材２３とは、径方向外側に突出した小径管管端張出部３１と小径管膨出部３５の間に、大径管膨出部４５と大径管管端張出部４１が挟まれて、管軸に沿う方向の相対移動が規制される。
上記した段付管部材の製造方法では、大径管部材２１の縮径管部２５の管内に、小径管部材２３を挿入し、大径管部材２１の縮径管部２５との対向領域で小径管部材２３を拡管して、大径管部材２１と小径管部材２３とを密着させた接続部３０を形成する。拡管時、小径管部材２３には、ブラケット１５を管軸に沿う方向で挟んで、小径管管端張出部３１と小径管膨出部３５とが形成される。これと同時に、小径管管端張出部３１は、拡径されることにより外周側の大径管部材２１を径方向外側へ変形させ、大径管膨出部４５を形成する。また、小径管膨出部３５は、拡径されることにより外周側の大径管部材２１を径方向外側へ変形させ、大径管管端張出部４１を形成する。小径管管端張出部３１は、その外周面が大径管膨出部４５の内周面に密着して係合する。小径管膨出部３５は、その外周面が大径管管端張出部４１の内周面に密着して係合する。
したがって、小径管拡径部３３と大径管縮径部４３とが密着して拡管かしめ固定されることに加え、大径管縮径部４３と小径管拡径部３３を管軸に沿う方向で挟む一対の係合構造が、同時に形成される。
なお、小径管拡径部３３と大径管縮径部４３とを拡管かしめ加工する際に用いるブラケット１５に代えて、着脱自在な金型（割型）を用いてもよい。
このように、本構成の段付管部材の製造方法においては、小径管部材２３を大径管部材２１に挿入した後に、小径管部材２３と大径管部材２１とを拡管かしめ固定するので、従来方法のように、溶接による入熱量が生じないため、熱歪による寸法精度の低下も生じない。よって、ビーム部材１３のような段付管部材を容易に組み立てることができ、しかも、組み付け精度を高くすることができる。
以上、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 大径管部材の軸方向一端部に、前記大径管部材より小径な小径管部材の軸方向一端部が固定された接続部を有する段付管部材であって、
前記大径管部材の前記軸方向一端部には、管端から大径管管端張出部、前記大径管管端張出部より小径な大径管縮径部、前記大径管縮径部より大径な大径管膨出部、前記大径管膨出部より大径に拡径するテーパ部がこの順で連なって形成され、
前記小径管部材の前記軸方向一端部には、管端から小径管管端張出部、前記小径管管端張出部よりも小径な小径管拡径部、前記小径管拡径部よりも大径な小径管膨出部がこの順で連なって形成され、
前記大径管縮径部の内周面と前記小径管拡径部の外周面が密着し、
前記大径管膨出部の内周面と前記小径管管端張出部の外周面とが係合し、
前記大径管管端張出部の内周面と前記小径管膨出部の外周面とが係合している、
段付管部材。
この段付管部材によれば、接続部において、小径管拡径部が拡管され、大径管縮径部の内周面に密着している。また、この接続部では、小径管管端張出部の外周面が大径管膨出部の内周面に密着して係合し、小径管膨出部の外周面が大径管管端張出部の内周面に密着して係合する。これらの密着構造と係合構造は、大径管部材に小径管部材を挿入した後の拡管かしめ固定で形成が可能となる。このため、大径管部材と小径管部材の容易な挿入作業で固定が可能となり、挿入時の引っかかり等により組み立て作業性が低下することがない。また、小径管部材は、大径管部材の内周面に密着するため、割れが生じにくくなる。そして、溶接箇所を不要にできるので、溶接の熱歪による寸法精度の低下も生じなくなる。
（１） 大径管部材の軸方向一端部に、前記大径管部材より小径な小径管部材の軸方向一端部が固定された接続部を有する段付管部材であって、
前記大径管部材の前記軸方向一端部には、管端から大径管管端張出部、前記大径管管端張出部より小径な大径管縮径部、前記大径管縮径部より大径な大径管膨出部、前記大径管膨出部より大径に拡径するテーパ部がこの順で連なって形成され、
前記小径管部材の前記軸方向一端部には、管端から小径管管端張出部、前記小径管管端張出部よりも小径な小径管拡径部、前記小径管拡径部よりも大径な小径管膨出部がこの順で連なって形成され、
前記大径管縮径部の内周面と前記小径管拡径部の外周面が密着し、
前記大径管膨出部の内周面と前記小径管管端張出部の外周面とが係合し、
前記大径管管端張出部の内周面と前記小径管膨出部の外周面とが係合している、
段付管部材。
この段付管部材によれば、接続部において、小径管拡径部が拡管され、大径管縮径部の内周面に密着している。また、この接続部では、小径管管端張出部の外周面が大径管膨出部の内周面に密着して係合し、小径管膨出部の外周面が大径管管端張出部の内周面に密着して係合する。これらの密着構造と係合構造は、大径管部材に小径管部材を挿入した後の拡管かしめ固定で形成が可能となる。このため、大径管部材と小径管部材の容易な挿入作業で固定が可能となり、挿入時の引っかかり等により組み立て作業性が低下することがない。また、小径管部材は、大径管部材の内周面に密着するため、割れが生じにくくなる。そして、溶接箇所を不要にできるので、溶接の熱歪による寸法精度の低下も生じなくなる。
（２） 前記大径管縮径部の外周面に剛性部材が固定された（１）の段付管部材。
この段付管部材によれば、大径管縮径部の内周面に、拡管された小径管拡径部が密着して、大径管縮径部を径方向外側に押圧する際に、大径管縮径部に剛性部材がかしめられ、大径管部材と小径管部材とが剛性部材に同時に固定される。
この段付管部材によれば、大径管縮径部の内周面に、拡管された小径管拡径部が密着して、大径管縮径部を径方向外側に押圧する際に、大径管縮径部に剛性部材がかしめられ、大径管部材と小径管部材とが剛性部材に同時に固定される。
（３） 軸方向一端部に、管端に向かって縮径するテーパ部と、前記テーパ部の縮径側から管端に延びる縮径管部とを有する大径管部材を準備する工程と、
前記縮径管部の管内に前記縮径管部より小径な小径管部材を挿入する工程と、
前記小径管部材を、少なくとも前記縮径管部との対向領域で拡管して、前記大径管部材と前記小径管部材とを接続する接続部を形成する工程と、
をこの順で行い、
前記接続部を形成する工程において、
前記縮径管部が拡管された大径管縮径部の内周面と前記小径管部材の外周面とを密着させ、
前記小径管部材の管端が拡管された小径管管端張出部の外周面と、前記大径管部材の前記小径管管端張出部との対向領域が拡管された大径管膨出部の内周面とを係合させ、
前記大径管部材の管端が拡管された大径管管端張出部の内周面と、前記小径管部材の前記大径管管端張出部との対向領域が拡管された小径管膨出部の外周面とを係合させる、
段付管部材の製造方法。
この段付管部材の製造方法によれば、小径管部材を大径管部材に挿入した後に拡管かしめ固定することで、従来の絞り込み加工のように形状が不安定とならず、組立作業性を低下させることがない。また、従来の溶接による接合のように、溶接による入熱量が生じないので、熱歪による寸法精度の低下も生じない。更に、溶接の熱歪みを抑制するための治具セッティングの手間がなく生産性が向上する。
前記縮径管部の管内に前記縮径管部より小径な小径管部材を挿入する工程と、
前記小径管部材を、少なくとも前記縮径管部との対向領域で拡管して、前記大径管部材と前記小径管部材とを接続する接続部を形成する工程と、
をこの順で行い、
前記接続部を形成する工程において、
前記縮径管部が拡管された大径管縮径部の内周面と前記小径管部材の外周面とを密着させ、
前記小径管部材の管端が拡管された小径管管端張出部の外周面と、前記大径管部材の前記小径管管端張出部との対向領域が拡管された大径管膨出部の内周面とを係合させ、
前記大径管部材の管端が拡管された大径管管端張出部の内周面と、前記小径管部材の前記大径管管端張出部との対向領域が拡管された小径管膨出部の外周面とを係合させる、
段付管部材の製造方法。
この段付管部材の製造方法によれば、小径管部材を大径管部材に挿入した後に拡管かしめ固定することで、従来の絞り込み加工のように形状が不安定とならず、組立作業性を低下させることがない。また、従来の溶接による接合のように、溶接による入熱量が生じないので、熱歪による寸法精度の低下も生じない。更に、溶接の熱歪みを抑制するための治具セッティングの手間がなく生産性が向上する。
（４） 前記小径管部材はアルミニウム合金であり、
前記小径管部材の管内にコイルを挿入し、電磁成形により前記小径管部材を拡管する（３）の段付管部材の製造方法。
この段付管部材の製造方法によれば、コイルに通電すると、発生するローレンツ力により小径管部材が拡管して、大径管部材の縮径管部との対向領域に拡管かしめ固定される。このとき同時に、小径管部材に、小径管管端張出部、小径管膨出部を形成できる。また、大径管部材に、大径管管端張出部、大径管膨出部を形成できる。そして、これらは、小径管部材が拡径される作用により、小径管膨出部を大径管膨出部の内周面に密着させ、小径管膨出部を大径管管端張出部の内周面に密着させることができる。
前記小径管部材の管内にコイルを挿入し、電磁成形により前記小径管部材を拡管する（３）の段付管部材の製造方法。
この段付管部材の製造方法によれば、コイルに通電すると、発生するローレンツ力により小径管部材が拡管して、大径管部材の縮径管部との対向領域に拡管かしめ固定される。このとき同時に、小径管部材に、小径管管端張出部、小径管膨出部を形成できる。また、大径管部材に、大径管管端張出部、大径管膨出部を形成できる。そして、これらは、小径管部材が拡径される作用により、小径管膨出部を大径管膨出部の内周面に密着させ、小径管膨出部を大径管管端張出部の内周面に密着させることができる。
（５） 前記小径管部材は、熱処理型アルミニウム合金であり、Ｔ１調質状態で拡管し、該拡管後に人工時効処理を施す（３）又は（４）の段付管部材の製造方法。
この段付管部材の製造方法によれば、Ｔ１調質により拡管量を拡大でき、かしめ力を向上させることができる。また、その後の人工時効により材料強度が向上する。その結果、段付管部材のかしめ接合部の強度をより向上できる。
この段付管部材の製造方法によれば、Ｔ１調質により拡管量を拡大でき、かしめ力を向上させることができる。また、その後の人工時効により材料強度が向上する。その結果、段付管部材のかしめ接合部の強度をより向上できる。
１３ ビーム部材（段付管部材）
１５ ブラケット（剛性部材）
２０ 貫通孔
２１ 大径管部材
２３ 小径管部材
２５ 縮径管部
２７ テーパ部
２９ 電磁成形コイル（コイル）
３０ 接続部
３１ 小径管管端張出部
３３ 小径管拡径部
３５ 小径管膨出部
４１ 大径管管端張出部
４３ 大径管縮径部
４５ 大径管膨出部
１５ ブラケット（剛性部材）
２０ 貫通孔
２１ 大径管部材
２３ 小径管部材
２５ 縮径管部
２７ テーパ部
２９ 電磁成形コイル（コイル）
３０ 接続部
３１ 小径管管端張出部
３３ 小径管拡径部
３５ 小径管膨出部
４１ 大径管管端張出部
４３ 大径管縮径部
４５ 大径管膨出部
Claims (5)
- 大径管部材の軸方向一端部に、前記大径管部材より小径な小径管部材の軸方向一端部が固定された接続部を有する段付管部材であって、
前記大径管部材の前記軸方向一端部には、管端から大径管管端張出部、前記大径管管端張出部より小径な大径管縮径部、前記大径管縮径部より大径な大径管膨出部、前記大径管膨出部より大径に拡径するテーパ部がこの順で連なって形成され、
前記小径管部材の前記軸方向一端部には、管端から小径管管端張出部、前記小径管管端張出部よりも小径な小径管拡径部、前記小径管拡径部よりも大径な小径管膨出部がこの順で連なって形成され、
前記大径管縮径部の内周面と前記小径管拡径部の外周面が密着し、
前記大径管膨出部の内周面と前記小径管管端張出部の外周面とが係合し、
前記大径管管端張出部の内周面と前記小径管膨出部の外周面とが係合している、
段付管部材。 - 前記大径管縮径部の外周面に剛性部材が固定された請求項１に記載の段付管部材。
- 軸方向一端部に、管端に向かって縮径するテーパ部と、前記テーパ部の縮径側から管端に延びる縮径管部とを有する大径管部材を準備する工程と、
前記縮径管部の管内に前記縮径管部より小径な小径管部材を挿入する工程と、
前記小径管部材を、少なくとも前記縮径管部との対向領域で拡管して、前記大径管部材と前記小径管部材とを接続する接続部を形成する工程と、
をこの順で行い、
前記接続部を形成する工程において、
前記縮径管部が拡管された大径管縮径部の内周面と前記小径管部材の外周面とを密着させ、
前記小径管部材の管端が拡管された小径管管端張出部の外周面と、前記大径管部材の前記小径管管端張出部との対向領域が拡管された大径管膨出部の内周面とを係合させ、
前記大径管部材の管端が拡管された大径管管端張出部の内周面と、前記小径管部材の前記大径管管端張出部との対向領域が拡管された小径管膨出部の外周面とを係合させる、
段付管部材の製造方法。 - 前記小径管部材はアルミニウム合金であり、
前記小径管部材の管内にコイルを挿入し、電磁成形により前記小径管部材を拡管する請求項３に記載の段付管部材の製造方法。 - 前記小径管部材は、熱処理型アルミニウム合金であり、Ｔ１調質状態で拡管し、該拡管後に人工時効処理を施す請求項３又は請求項４に記載の段付管部材の製造方法。
Priority Applications (4)
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