特許 5989431 異形断面軽金属材料の成形方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5989431

(24)【登録日】2016年8月19日

(45)【発行日】2016年9月7日

(54)【発明の名称】異形断面軽金属材料の成形方法

(51)【国際特許分類】

   B21D 26/033 20110101AFI20160825BHJP

   B21D 53/88 20060101ALI20160825BHJP

   B21D 47/01 20060101ALI20160825BHJP

   B21D 26/043 20110101ALI20160825BHJP

   B60J 5/04 20060101ALN20160825BHJP

【ＦＩ】

   B21D26/033

   B21D53/88 Z

   B21D47/01 Z

   B21D26/043

   !B60J5/04 M

【請求項の数】7

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2012-157035(P2012-157035)

(22)【出願日】2012年7月13日

(65)【公開番号】特開2014-18805(P2014-18805A)

(43)【公開日】2014年2月3日

【審査請求日】2015年6月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】590001164

【氏名又は名称】シロキ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083286

【弁理士】

【氏名又は名称】三浦 邦夫

(74)【代理人】

【識別番号】100166408

【弁理士】

【氏名又は名称】三浦 邦陽

(72)【発明者】

【氏名】吉原 二郎

(72)【発明者】

【氏名】清水 謙二

(72)【発明者】

【氏名】大澤 成信

【審査官】 豊島 唯

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−１００６７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１２０５７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１０５０５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１０６２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１７５１８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１０５５３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３４２７４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２１Ｄ ２６／０３３ − ２６／０４５

Ｂ２１Ｄ ４７／０１

Ｂ６０Ｊ ５／０４

Ｂ２１Ｄ ５３／８８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

延長方向と直交する断面において、閉鎖断面からなる袋状部と該袋状部に連なる非袋状部とを有する軽金属からなる一様断面の押出成形材を成形する押出成形ステップ；
該押出成形材の非袋状部を保持する一様断面部保持部と、袋状部を保持する長手方向に少なくとも一部が非一様断面の非一様断面部成形部とを有する成形型を準備するステップ；
上記押出成形ステップで成形された一様断面の押出成形材の非袋状部を上記成形型の一様断面部保持部にセットし、袋状部を上記非一様断面部成形部にセットするステップ；及び
上記成形型にセットされた押出成形材の袋状部内に液圧を加えて、上記成形型の非一様断面部成形部形状に従い該袋状部を延長方向に非一様断面に成形する内圧成形ステップ；
を有し、
上記非袋状部は、車両用ドアサッシュ立柱の車外側に位置する意匠部であり、
上記袋状部は車内側に位置していて接続壁を介してこの意匠部に連なっており、
上記袋状部は、車外側壁と、該車外側壁より幅狭の車内側壁と、該車外側壁と車内側壁の車両前後方向の両端部を接続する一対の前後側壁とを有する一定断面部と、上記一対の前後側壁の車内側への突出量を変化させて形成された徐変断面部とを備えていることを特徴とする異形断面軽金属材料の成形方法。

【請求項2】

請求項１記載の異形断面軽金属材料の成形方法において、上記一対の前後側壁と車内側壁の徐変断面部は、互いに平行をなす車内側への突出量を徐変させる平行板部と、この平行板部の車内側を接続する凸円弧断面部とを有している異形断面軽金属材料の成形方法。

【請求項3】

請求項１記載の異形断面軽金属材料の成形方法において、上記一対の前後側壁と車内側壁の徐変断面部は、車内側壁の車両前後方向の幅を変化させることなく、一対の前後側壁の車内側への突出量及び形状を変化させて形成されている異形断面軽金属材料の成形方法。

【請求項4】

請求項１記載の異形断面軽金属材料の成形方法において、上記一対の前後側壁と車内側壁の徐変断面部は、車内側に向かうに連れて互いの距離を接近させる上記一対の前後側壁を車内側に延長した前後側壁延長部によって形成されている異形断面軽金属材料の成形方法。

【請求項5】

請求項１ないし４のいずれか１項記載の異形断面軽金属材料の成形方法において、上記袋状部と上記接続壁との接続部は、押出成形ステップの終了状態において、最も厚肉である異形断面軽金属材料の成形方法。

【請求項6】

請求項１ないし５のいずれか１項記載の異形断面軽金属材料の成形方法において、上記内圧成形ステップには、上記袋状部の液密を保持したまま、該袋状部の両端部に軸方向の圧縮力を及ぼす軸力付与ステップを含む異形断面軽金属材料の成形方法。

【請求項7】

請求項１ないし６のいずれか１項記載の異形断面軽金属材料の成形方法において、上記袋状部の上記一定断面部は、長さ方向の両端部に形成されており、上記徐変断面部は、中間部の断面積を長さ方向に徐々に拡大した後徐々に減じている異形断面軽金属材料の成形方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、異形（非一様）断面軽金属材料の成形方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、車両用ドアサッシュ、住宅の窓用サッシュ等のサッシュ部材（窓枠部材）は、軽量化を目的として、従来の鉄系材料のロール成形品に代え、アルミ合金の押出成形品を用いることが提案され実用化されている。しかし、押出成形品は一様断面であるため、部分的な強度アップに対応することができない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１-２５８５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一方、例えば車両用ドアサッシュの立柱サッシュは、押出成形の後、車両ドアの左右（車幅）方向の膨らみに従って曲折する加工（立柱サッシュ曲げ加工）が不可欠であり、部分的な強度アップを図ることが好ましい。
本発明は特に、押出成形完了状態で、閉鎖断面の袋状部と、この袋状部に接続壁を介して連なる非袋状部とを有する押出成形品を、部分的に強度アップすることができる異形断面軽金属材料の成形方法を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、非袋状部の一様断面は長さ方向に維持する一方、閉鎖断面の袋状部の断面形状を長さ方向に変化（部分的に拡大）することにより、部分的な強度アップを図るという着眼に基づいてなされたものである。

【0006】

本発明による異形断面軽金属材料の成形方法は、
延長方向と直交する断面において、閉鎖断面からなる袋状部と該袋状部に連なる非袋状部とを有する軽金属からなる一様断面の押出成形材を成形する押出成形ステップ；
該押出成形材の非袋状部を保持する一様断面部保持部と、袋状部を保持する長手方向に非一様断面の非一様断面部成形部とを有する成形型を準備するステップ；
上記押出成形ステップで成形された一様断面の押出成形材の非袋状部を上記成形型の一様断面部保持部にセットし、袋状部を上記非一様断面部成形部にセットするステップ；及び
上記成形型にセットされた押出成形材の袋状部内に液圧を加えて、上記成形型の非一様断面部成形部形状に従い該袋状部を延長方向に非一様断面に成形する内圧成形ステップ；
を有し、
上記非袋状部は、車両用ドアサッシュ立柱の車外側に位置する意匠部であり、
上記袋状部は車内側に位置していて接続壁を介してこの意匠部に連なっており、
上記袋状部は、車外側壁と、該車外側壁より幅狭の車内側壁と、該車外側壁と車内側壁の車両前後方向の両端部を接続する一対の前後側壁とを有する一定断面部と、上記一対の前後側壁の車内側への突出量を変化させて形成された徐変断面部とを備えていることを特徴とする。

【0008】

上記一対の前後側壁と車内側壁の徐変断面部の態様としては、少なくとも
互いに平行をなす車内側への突出量を徐変させる平行板部と、この平行板部の車内側を接続する凸円弧断面部とを有する態様、
車内側壁の車両前後方向の幅を変化させることなく、一対の前後側壁の車内側への突出量及び形状を変化させて形成する態様、あるいは
車内側に向かうに連れて互いの距離を接近させる上記一対の前後側壁を車内側に延長した前後側壁延長部によって形成する態様、
が可能である。

【0012】

これらの各態様においては、上記袋状部と接続壁との接続部は、押出成形ステップの終了状態において、最も厚肉とすることが好ましい。

【0013】

内圧成形ステップでは、上記袋状部の液密を保持したまま、該袋状部の両端部に軸方向の圧縮力を及ぼす軸力付与ステップを含むことができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明は、押出成形完了状態で、閉鎖断面の袋状部と、この袋状部に接続壁を介して連なる非袋状部とを有する押出成形品に対し、その袋状部に内圧を加えて所定部分の断面形状を徐変（部分的に拡大）する（押出成形品に簡単な内圧成形を加える）という簡単な方法により、同拡大部分の強度をアップした異形断面金属材料（車両用ドアサッシュ立柱）を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明による異形断面軽金属材料を立柱サッシュに用いた車両ドアの一例を示す側面図である。

【図2】図１のII-II線に沿う立柱サッシュの断面図である。

【図3】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明による異形断面軽金属材料の押出成形後の内圧成形工程を示す型開き状態と型締め状態の断面図である。

【図4】図３（Ｂ）の型締め状態の側面図である。

【図5】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図４のＶ１-Ｖ１線及びＶ２-Ｖ２線に沿う断面を重ねて描いた、それぞれ袋状部の別の断面形状例を示す断面図である。

【図6】図３、図４の内圧成形工程を経た立柱サッシュを車両ドアの左右（車幅）方向の膨らみに従って曲折加工（立柱サッシュ曲げ）した後の形状例を示す車両後方から見た図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１は、車両ドア１０を有する乗用車の側面形状を示している。車両ボディＢのドア開口（ボディ開口）Ａを開閉する車両ドア１０は、ドア本体（インナパネルとアウタパネル）１１の上部に窓開口１２を形成するドアサッシュ（窓枠）２０を備えている。

【0017】

ドアサッシュ２０は、窓ガラスＧの上縁を受け入れる側面視で曲折したアッパサッシュ２１と、車両ボディＢのセンターピラー１６に沿い窓ガラスＧの上下方向縁部を受け入れる立柱サッシュ２２とを有している。立柱サッシュ２２の上端部とアッパサッシュ２１の端部とは周知手段で接続固定され、アッパサッシュ２１と立柱サッシュ２２の下方は、ドア本体１１内に延びて該ドア本体１１に固定される。本実施形態は、このドアサッシュ２０の立柱サッシュ２２に適用したものである。

【0018】

立柱サッシュ２２は、アルミ合金（軽金属）からなるもので、図２に示すように、車外側に位置する車両前後方向に延びる非袋状部（板状部、意匠部）２２ａと、車内側に位置する閉鎖断面からなる袋状部２２ｂと、非袋状部２２ａと袋状部２２ｂを接続する接続壁２２ｃとを有している。非袋状部２２ａの接続壁２２ｃより前方に位置する前方部分２２ａ１の裏面（車内側の面）にはガラスラン保持突起２２ｄが突出形成されている。非袋状部２２ａの接続壁２２ｃより後方に位置する後方部分２２ａ２の裏面（車内側の面）には、ウェザーストリップ保持突起２２ｅが突出形成されている。また、非袋状部（意匠部）２２ａの車外側には、合成樹脂製のガーニッシュ２３が装着されている。なお、図２ないし図６の「車内」、「車外」、「前方」、「後方」、「上」、「下」は、立柱サッシュ２２を基準とした方向を述べている。

【0019】

袋状部２２ｂは、接続壁２２ｃより前方に位置していて、車外側壁２２ｂ１と、該車外側壁２２ｂ１より幅狭の車内側壁２２ｂ２と、該車外側壁２２ｂ１と車内側壁２２ｂ２の車両前後方向の両端部を接続する一対の前後側壁２２ｂ３とを有している。車内側壁２２ｂ２は、車両ドア１０を閉じた状態では、車両ボディＢに支持されるボディ側ウェザーストリップＢＷに当接して、該ボディ側ウェザーストリップＢＷを弾性変形させる（ボディ側ウェザーストリップＢＷは、立柱サッシュ２２の上方から下方にかけてドア開口の車内側に位置が変化している）。この車内側壁２２ｂ２は断面凸円弧状に形成してもよい。車外側壁２２ｂ１には、車外側に突出するガラスラン保持突起２２ｆが形成されていて、このガラスラン保持突起２２ｆと非袋状部２２ａ（前方部分２２ａ１）裏面側のガラスラン保持突起２２ｄとの間に、ガラスランＧＲが保持される。

【0020】

また、接続壁２２ｃの車内側端部には袋状部２２ｂとは反対側に突出させて、先端部を車外側に曲折したウェザーストリップ保持突起２２ｇが形成されている。このウェザーストリップ保持突起２２ｇと非袋状部２２ａ（後方部分２２ａ２）裏面側のウェザーストリップ保持突起２２ｅとの間に、ドア側ウェザーストリップＤＷが保持される。

【0021】

以上の立柱サッシュ２２は、鉄系材料のロール成形品と異なり、アルミ合金（軽金属）を周知の押出成形によって一様断面に形成した後、車両ドアの左右（車幅）方向の膨らみに従って曲げる後加工（立柱サッシュ曲げ）が施されて完成される。すなわち、押出成形後の立柱サッシュ２２は、一様断面の直線状部材であり、長さ方向の強度は一様であるのに対し、立柱サッシュ曲げでは、局部的に（特に長さ方向の中間部分の）強度を高めることが好ましい。そこで、本実施形態では、立柱サッシュ曲げの前に、立柱サッシュ２２の強度を局部的に高めるため、立柱サッシュ２２の袋状部２２ｂを利用して、その断面積を変化させている。図３、図４は、その袋状部２２ｂの断面形状を長さ方向に変化させる内圧成形の様子を示している。なお、厳密には、立柱サッシュ２２は、押出成形後、内圧成形後、立柱サッシュ曲げ後でそれぞれ形状が異なるが、本実施形態の説明では、便宜上、いずれの状態も立柱サッシュ２２と呼ぶこととする。

【0022】

内圧成形型３０は、上型３１、下型３２、芯金３３及び左右のシール押圧軸３４、３５を備えている。上型３１は、主に立柱サッシュ２２の袋状部２２ｂを保持する凹部３１ａと、ウェザーストリップ保持突起２２ｇとウェザーストリップ保持突起２２ｅに対応する凹部３１ｂとを備えている。下型３２は、立柱サッシュ２２の非袋状部２２ａを収納する凹部（一様断面部保持部）３２ａを備えており、非袋状部２２ａの後方部分２２ａ２（のウェザーストリップ保持突起２２ｅより後方部分）が非袋状部保持凹部３２ａと上型３１の下面との間に保持される。芯金３３は、袋状部２２ｂの車外側壁２２ｂ１（ガラスラン保持突起２２ｆ）を保持する凹部３３ａと、接続壁２２ｃの前側の面に当接する当接面３３ｂとを備えている。

【0023】

以上の内圧成形型３０は、上型３１の袋状部保持凹部（非一様断面部成形部）３１ａ以外は、長さ方向（図３の紙面に垂直な方向）に同一の断面形状を有している。これに対し、袋状部保持凹部３１ａは、袋状部２２ｂの断面形状を長さ方向に変化（増減）させるべく、形状が長さ方向に徐変している。上型３１の袋状部保持凹部３１ａと、この保持凹部３１ａによって成形される立柱サッシュ２２の袋状部２２の形状は、凹凸の関係にあるので、以下、両者を一緒に論じる。具体的に、袋状部保持凹部３１ａ（袋状部２２ｂ）は、長さ方向の両端部に一定断面部３１ａｃ（一定断面部２２ｂｃ）を備えており、中間部に徐変断面部３１ａｖ（徐変断面部２２ｂｖ）を備えている。徐変断面部３１ａｖ（徐変断面部２２ｂｖ）は、両端部の一定断面部３１ａｃ（一定断面部２２ｂｃ）の断面積を長さ方向に一旦拡大してから再び縮小するもので、図示実施形態では、袋状部保持凹部３１ａ（袋状部２２ｂ）の車内側への突出量を変化させることで、断面積（骨格形状）を増減させている。

【0024】

シール押圧軸３４とシール押圧軸３５は、立柱サッシュ２２の袋状部２２ｂに対して軸方向の圧縮力を与えつつ、袋状部２２ｂ内に液圧を及ぼす部材である。液圧付与通路３４ａと液圧付与通路３５ａは、液圧源（図示せず）に接続されており、図３（Ｂ）、図４に示すように上型３１と下型３２を閉じた状態において、袋状部２２ｂ内に所定圧の液圧を及ぼすと、徐変断面部３１ａｖの形状に従って徐変断面部２２ｂｖの形状が変化する。シール押圧軸３４（３５）と袋状部２２ｂとの液密手段の図示は省略している。シール押圧軸３４とシール押圧軸３５により、立柱サッシュ２２に軸力を及ぼすと、袋状部２２ｂを軸方向に圧縮して袋状部２２ｂに徐変断面部２２ｂｖを良好に形成することができる。

【0025】

図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、徐変断面部２２ｂｖ（徐変断面部３１ａｖ）の形状例を示している。図５は、図４のＶ１-Ｖ１線に沿う断面形状（一定断面部２２ｂｃの断面形状、実線ハッチング）と、Ｖ２-Ｖ２線に沿う断面形状（徐変断面部２２ｂｖのうち最大断面積形状、破線ハッチング）とを重ねて描いたものである。立柱サッシュ２２の接続壁２２ｃと袋状部２２ｂ（車外側壁２２ｂ１）との接続部２２ｈ（図５）は、押出成形ステップの終了状態（立柱サッシュ２２の一様断面状態）において、最も厚肉に成形されている。

【0026】

図５（Ａ）は、徐変断面部２２ｂｖ（徐変断面部３１ａｖ）を、互いに平行をなして車内側への突出量を変化させる一対の平行板部２２ｂ４と、この一対の平行板部２２ｂ４の車内側を接続する凸円弧断面部２２ｂ５から構成した実施形態である。この実施形態によると、肉厚の減少は大きいが、断面２次モーメント（断面係数）を大きくすることができるという利点がある。

【0027】

図５（Ｂ）は、徐変断面部２２ｂｖ（徐変断面部３１ａｖ）を、車内側壁２２ｂ２の車両前後方向の幅を変化させることなく、一対の車内側壁２２ｂ２の車内側への突出量及び形状（突出角度）を変化させた前後非対称前後側壁延長部２２ｂ６によって形成した実施形態である。この実施形態によると、車内側壁２２ｂ２の車両前後方向の幅が一定であるので、徐変断面部２２ｂｖのボディ側ウェザーストリップＷＰとの接地面を長さ方向に等しくすることができるという利点がある。

【0028】

図５（Ｃ）は、徐変断面部２２ｂｖ（徐変断面部３１ａｖ）を、一対の前後側壁２２ｂ３の角度を変化させることなく、車内側に向かうに連れて互いの距離を短縮する一対の前後対称前後側壁延長部２２ｂ７によって断面三角形状に形成した実施形態である。この実施形態によると、肉厚変化が少なく、図５（Ａ）の形態よりは小さいが、断面２次モーメント（断面係数）を大きくし、かつ軸方向の押圧力を付与することなく成形することができるという利点がある。

【0029】

以上の内圧成形に際しては、特に、徐変断面部２２ｂｖの変形の際に、立柱サッシュ２２の厚肉接続部２２ｈから肉が流れるため、軸方向の押圧力を付与することで、徐変断面部２２ｂｖを良好に成形することができる。

【0030】

以上の内圧成形の終了した立柱サッシュ２２は、図６に示すように、車外側に位置する非袋状部２２ａが凸形状に、車内側に位置する袋状部２２ｂが凹形状となるように、車両ドアの左右（車幅）方向の膨らみに従って曲げる後加工（立柱サッシュ曲げ）が施される。この際、立柱サッシュ２２の袋状部２２ｂには、長さ方向の中間部に徐変断面部２２ｂｖが存在するため、十分な強度を確保することができる。

【0031】

以上は、本発明を２０の立柱サッシュ２２の成形に適用した実施形態であるが、本発明は、閉鎖断面からなる袋状部と、この袋状部に接続壁を介して接続された非袋状部とを有し、最初に押出成形される軽金属材料一般に適用可能である。例えば、車両ドア内に横方向に配置されるドアベルトリンフォースや、建築建材としてのアルミサッシュにも適用可能である。

【符号の説明】

【0032】

Ｂ 車両ボディ
Ｄ 車両ドア
ＢＷ ボディ側ウェザーストリップ
ＤＷ ドア側ウェザーストリップ
ＧＲ ガラスラン
１０ 車両ドア
１２ ドアサッシュ
２０ ドアフレーム
２２ 立柱サッシュ
２２ａ 非袋状部
２２ａ１ 前方部分
２２ａ２ 後方部分
２２ｂ 袋状部
２２ｂ１ 車外側壁
２２ｂ２ 車内側壁
２２ｂ３ 前後側壁
２２ｂ４ 平行板部
２２ｂ５ 凸円弧断面部
２２ｂ６ 前後非対称前後側壁延長部
２２ｂ７ 前後対称前後側壁延長部
２２ｂｃ 一定断面部
２２ｂｖ 徐変断面部
２２ｃ 接続壁
２２ｄ ガラスラン保持突起
２２ｅ ウェザーストリップ保持突起
２２ｆ ガラスラン保持突起
２２ｇ ウェザーストリップ保持突起
３０ 内圧成形型
３１ 上型
３１ａ 袋状部保持凹部（非一様断面部成形部）
３１ａｃ 一定断面部
３１ａｖ 徐変断面部
３１ｂ 凹部
３２ 下型
３２ａ 非袋状部保持凹部（一様断面部保持部）
３３ 芯金
３４ ３５ シール押圧軸
３４ａ ３５ａ 液圧付与通路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】