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特許7553445亜鉛めっき多筒状ビーム及び亜鉛めっき多筒状ビームを連続的に成形する方法
(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】
(24)【登録日】2024-09-09
(45)【発行日】2024-09-18
(54)【発明の名称】亜鉛めっき多筒状ビーム及び亜鉛めっき多筒状ビームを連続的に成形する方法
(51)【国際特許分類】
B23K 26/32 20140101AFI20240910BHJP
B23K 26/21 20140101ALI20240910BHJP
B23K 26/244 20140101ALI20240910BHJP
B23K 26/34 20140101ALI20240910BHJP
B21D 5/08 20060101ALI20240910BHJP
B21D 47/01 20060101ALI20240910BHJP
B21D 53/88 20060101ALI20240910BHJP
【ＦＩ】
B23K26/32
B23K26/21 G
B23K26/244
B23K26/34
B21D5/08 P
B21D47/01 A
B21D53/88 Z
【請求項の数】
22
(21)【出願番号】P 2021529270
(86)(22)【出願日】2019-11-26
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-18
(86)【国際出願番号】 US2019063186
(87)【国際公開番号】W WO2020112728
(87)【国際公開日】2020-06-04
【審査請求日】2022-09-28
(31)【優先権主張番号】62/771,843
(32)【優先日】2018-11-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/812,684
(32)【優先日】2019-03-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】591187162
【氏名又は名称】シェイプ・コープ
【氏名又は名称原語表記】ＳＨＡＰＥ ＣＯＲＰ．
【住所又は居所原語表記】１９００ Ｈａｙｅｓ Ｓｔ．， Ｇｒａｎｄ Ｈａｖｅｎ， Ｍｉｃｈｉｇａｎ ４９４１７， Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】100110423
【弁理士】
【氏名又は名称】曾我 道治
(74)【代理人】
【識別番号】100111648
【弁理士】
【氏名又は名称】梶並 順
(72)【発明者】
【氏名】バース、ダグラス・エス
(72)【発明者】
【氏名】マテッキ、ジョゼフ・アール
(72)【発明者】
【氏名】ジャスマン、ショーン・アール
【審査官】柏原 郁昭
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１８／０９２０５８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２０１３－５３００４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】韓国公開特許第２０１１－００１１０８２（ＫＲ，Ａ）
【文献】韓国登録特許第１３３４６２１（ＫＲ，Ｂ１）
【文献】米国特許出願公開第２００４／０１３０１６６（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｋ ２６／３２
Ｂ２３Ｋ ２６／２１
Ｂ２３Ｋ ２６／２４４
Ｂ２３Ｋ ２６／３４
Ｂ２１Ｄ ５／０８
Ｂ２１Ｄ ４７／０１
Ｂ２１Ｄ ５３／８８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両構造又はバンパーレインフォースメントのための亜鉛めっき多筒状ビームであって、前記亜鉛めっき多筒状ビームが、前記ビームの共通の中央壁部を共有する２つの隣接する筒状部分を有し、
前記２つの隣接する筒状部分を形成する亜鉛めっき金属薄板の外側セクションが、前記ビームの前記共通の中央壁部を形成する前記亜鉛めっき金属薄板の中央セクションの対向する側から延在し、
前記亜鉛めっき多筒状ビームが、溶接継手で、前記亜鉛めっき金属薄板の前記中央セクションに取り付けられた前記亜鉛めっき金属薄板の前記外側セクションのうちの１つの縁部分を含み、
前記溶接継手が、前記縁部分の平面を前記中央セクションの平面から分離する厚さを有し、
前記溶接継手の前記厚さが、前記金属薄板の前記外側セクション又は前記中央セクションの前記平面から突出する複数の突出部により形成され、
排気開口が、前記複数の突出部により、前記縁部分の平面と前記中央セクションの平面との間に設けられ、前記排気開口は、前記溶接継手の溶接から生じる酸化亜鉛煙が、前記溶接継手を出るように構成される、
亜鉛めっき多筒状ビーム。
【請求項2】
前記ビームの前記それぞれの筒状部分の前記内部を囲むために、前記溶接継手が前記ビームに沿って連続的に延在する、請求項１に記載の亜鉛めっき多筒状ビーム。
【請求項3】
前記複数の突出部が一貫性のある隔たりで配される、請求項１に記載の亜鉛めっき多筒状ビーム。
【請求項4】
前記溶接継手が前記複数の突出部を相互連結させる、請求項３に記載の亜鉛めっき多筒状ビーム。
【請求項5】
前記溶接継手がおよそ１ｍｍ～２ｍｍの狭い熱影響部を有する、請求項１に記載の亜鉛めっき多筒状ビーム。
【請求項6】
前記亜鉛めっき金属薄板の第２縁部分が、前記ビームの前記中央壁部に略垂直な前記ビームの前記筒状部分の側壁部に取り付けられる、請求項１に記載の亜鉛めっき多筒状ビーム。
【請求項7】
前記第２縁部分及び前記側壁部がレーザー溶接された重ね継手で一緒に取り付けられる、請求項６に記載の亜鉛めっき多筒状ビーム。
【請求項8】
前記レーザー溶接された重ね継手が前記第２縁部分の平面を前記側壁の平面から分離する第２厚さを含み、前記溶接継手の前記厚さが、前記第２縁部分又は前記側壁の前記平面から突出する前記第２の複数の突出部により形成され、前記重ね継手の溶接から生じる酸化亜鉛煙が前記レーザー溶接された重ね継手を出るように構成される、請求項７に記載の亜鉛めっき多筒状ビーム。
【請求項9】
前記溶接継手で形成された前記縁部分と前記中央セクションとの間の分離がおよそ５０ミクロン～３００ミクロンである、請求項１に記載の亜鉛めっき多筒状ビーム。
【請求項10】
前記複数の突出部の各々の長さがおよそ２ｍｍ～５ｍｍである、請求項１に記載の亜鉛めっき多筒状ビーム。
【請求項11】
前記金属薄板の厚さがおよそ１ｍｍ～１．５ｍｍである、請求項１に記載の亜鉛めっき多筒状ビーム。
【請求項12】
亜鉛めっきレインフォースメントビームを連続的に成形する方法であって、前記方法が、
略水平な平面において亜鉛めっき薄板ストックのロールを伸ばすステップと、
前記薄板ストックの上面にわたって突出部を形成するステップと、
前記薄板ストックの縁セクションが前記薄板ストックの中間セクションと接触している状態で筒状形状を成形するために、複数のロールステーションのセットを通じて前記薄板ストックをロール成形するステップであって、
前記薄板ストックの前記縁セクション又は前記中間セクションの少なくとも１つが前記突出部を含み、前記突出部が前記薄板ストックの前記縁セクションと前記中間セクションとの間に排気用間隙を形成する、ロール成形するステップと、
溶接継手を連続的に形成するためにレーザーヘッドステーションで前記薄板ストックの前記縁セクションを前記中間セクションにレーザー溶接するステップであって、前記溶接から生じた酸化亜鉛ガスが、前記溶接継手を出ることが可能である、レーザー溶接するステップと
を含む方法。
【請求項13】
前記突出部が略一貫性のある隔たりで配されるとともに前記薄板ストックの前記上面にわたって直線的に配置される、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
前記突出部が各々、前記排気用間隙の幅に略等しい高さだけ前記上面から突出する隆起した部分を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項15】
前記突出部が、レーザーディンプリング、機械的変形、放電蒸着、又は付加材料のうちの少なくとも１つで形成される、請求項１２に記載の方法。
【請求項16】
前記薄板ストックが、略一定の速度で長手方向に伸ばされ、ロール成形され、溶接される、請求項１２に記載の方法。
【請求項17】
前記突出部が、前記複数のロールステーションの前記セットにおいて挿入されたステーションで連続的に形成される、請求項１２に記載の方法。
【請求項18】
前記ロール成形プロセス中に前記突出部を形成するために、前記突出部が、前記複数のロールステーションの前記セットの第１ステーションと最終ステーションとの間に配置されたレーザーヘッドステーションで形成される、請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
亜鉛めっき多筒状ビームであって、前記亜鉛めっき多筒状ビームが、前記ビームの共通の中央壁部を共有する２つの隣接する筒状部分を有し、前記亜鉛めっき多筒状ビームが、
溶接継手を介して、前記亜鉛めっき金属薄板の中央セクションに成形されたレインフォースメントリブに、取り付けられた前記亜鉛めっき金属薄板の外側セクションの縁部分であって、前記亜鉛めっき金属薄板の前記縁部分が前記ビームの前記共通の中央壁部を形成する、縁部分を含み、
前記溶接継手が、前記縁部分の平面を前記レインフォースメントリブの平面から分離する厚さを有し、
前記溶接継手の前記厚さが、前記縁部分又は前記レインフォースメントリブの少なくとも１つの前記平面から突出する複数の突出部により形成され、
排気開口が、前記複数の突出部により、前記縁部分の平面と前記中央セクションの平面との間に設けられ、前記排気開口は、前記溶接継手の溶接から生じる酸化亜鉛煙が、前記溶接継手を出るように構成される、
亜鉛めっき多筒状ビーム。
【請求項20】
前記薄板ストックが、前記ビームの共通の中央壁部を、前記筒状部分と共有する第２の筒状部分を含むようにロール成形され、前記薄板ストックの外側セクションが、前記ビームの前記共通の中央壁部を形成する前記金属薄板の中央セクションの対向する側から延在する、請求項１２に記載の方法。
【請求項21】
前記突出部が、前記外側セクションのうちの１つの縁部分に、連続的に形成されるとともに、前記共通の中央壁部に沿って前記溶接継手を形成するために、前記亜鉛めっき薄板ストックの前記共通の中央壁部に接触する、請求項２０に記載の方法。
【請求項22】
前記突出部が、前記複数のロールステーションのセットに配置されたレーザーヘッドステーションで、前記ロール成形プロセス中に、形成される、請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、２０１８年１１月２７日に出願された米国仮特許出願第６２／７７１，８４３号明細書及び２０１９年３月１日に出願された米国仮特許出願第６２／８１２，６８４号明細書に対する優先権を主張する。これらの先行出願の開示は、本願の一部とみなされるとともに、それら全体が参照により本明細書に含まれる。
【0002】
本開示は、車両構造及びレインフォースメントビーム並びにロール成形製造及び金属加工の関連する方法に関する。
【背景技術】
【0003】
車両は政府規制及び保険認定により義務付けられている様々な試験、例えば衝撃エネルギーの管理及び吸収についての試験を受ける。これらの試験の結果は、バンパー組立体及び構造レインフォースメントビームを含む様々な車両コンポーネント及び構造設計に依存し得る。より具体的には、試験結果は、これらのビームの断面形状及び溶接の質の両方に依存し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
さび又は酸化鉄が経時的に鋼コンポーネント上に形成するのを防ぐために、車両の鋼コンポーネントに亜鉛めっきする又は保護亜鉛コーティングを塗布することが知られている。いくつかの形式の溶接において使用される高熱によって溶接継手で又は溶接継手の近くで亜鉛層又はコーティングが鋼コンポーネントから焼失するか蒸発すると、亜鉛めっき金属の溶接は酸化亜鉛煙を生じることも一般に知られている。溶接中に生じた酸化亜鉛煙は溶接継手を囲む領域から排気され得る。しかし、そのような煙が適切に排気されない場合、例えば酸化亜鉛が溶接継手において溶融金属を通り抜ける場合、それらはオペレータにとって有害となり得るとともに溶接の品質が損なわれる恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示は、亜鉛めっきレインフォースメントビームとビームを連続的に成形する方法とを提供する。初めに、亜鉛めっき薄板ストックのロールが、例えば、ロール成形機に向かって及びロール成形機内へ略一定の速度で伸ばされることにより、加工されるように、略水平な平面において伸ばされ得る。ロール成形機は、薄板を少なくとも１つの長手方向に延在する筒状部分を備えたビームに成形するように構成される。ロール成形機に入る又はロール成形機でインラインになる前のいずれかに、亜鉛めっき薄板ストックの表面に突出部が形成される。突出部は、薄板上の略直線に沿って略一貫性のある隔たりで隆起した部分を備えたディンプルを形成するレーザーにより形成され得る。薄板がロール成形されると、突出部は、突出部が対向する薄板ストックの表面に当接して突出部間に排気用間隙を形成するように、ビームの筒状部分を包囲する望ましい取付けシームで金属薄板の別のセクションと整合する。薄板ストックは、溶接継手を連続的に形成するために突出部に沿ってレーザー溶接される。溶接から生じた酸化亜鉛ガスは、形成されている溶接継手からロール成形ラインの上流で排気用間隙を通じて筒状形状の内部を出ることが可能となる。溶接継手が形成されると、溶接から生じた溶融金属は、ビームの筒状形状を閉鎖するように排気用間隙を充填し得る。したがって、突出部は亜鉛ガスピットもポケットもほぼ無い溶接継手をもたらし得るとともに、溶接継手において溶接継手に隣接する薄板ストックの平面をわずかに分離する厚さをもたらし得る。
【0006】
本開示の一態様によると、車両構造又はバンパーレインフォースメントのための亜鉛めっき多筒状ビームが、ビームの共通の中央壁部を共有する２つの隣接する筒状部分を成形するために亜鉛めっき金属薄板をロール成形することにより製造される。２つの隣接する筒状部分を形成する金属薄板の外側セクションは、ビームの共通の中央壁部を形成する金属薄板の中央セクションの対向する側から延在する。亜鉛めっき多筒状ビームは、溶接継手で亜鉛めっき金属薄板の中央セクションに取り付けられた亜鉛めっき金属薄板の外側セクションのうちの１つの縁部分を含む。溶接継手は、縁部分の平面を中央セクションの平面から分離する厚さを有する。溶接継手の厚さは、溶接継手を溶接するとき、複数の突出部間の長手方向間隔が、溶接から生じた酸化亜鉛煙がビームのそれぞれの筒状部分の内部を出るための排気開口を提供するように、金属薄板の外側セクション又は中央セクションの平面から突出する複数の突出部により形成される。
【0007】
薄板ストックに形成された突出部は略一貫性のある隔たりで配され得る。溶接継手は突出部を相互連結させる。溶接継手は、ビームのそれぞれの筒状部分の内部を囲むためにビームに沿って連続的に延在し得る。溶接継手は、例えばおよそ１ｍｍ～２ｍｍの領域である狭い熱影響部を形成するためにレーザー溶接を介して形成され得る。
【0008】
本開示の別の態様によると、亜鉛めっきレインフォースメントビームを連続的に成形する方法は、略水平な平面において亜鉛めっき薄板ストックのロールを伸ばすことを含む。ディンプルは、亜鉛めっき薄板が第１レーザーヘッドステーションを連続的に通過するときに、第１レーザーヘッドステーションで薄板ストックの上面にわたってレーザーで形成される。薄板ストックの縁セクションが薄板ストックの中間セクションと接触した筒状形状を形成するように、薄板ストックはロールステーションのセットを通じてロール成形される。薄板ストックの縁セクション及び／又は中間セクションはディンプルを含む。ディンプルは薄板ストックの縁セクションと中間セクションとの間に排気用間隙を形成する。縁部分は、溶接継手を連続的に形成するために、第２レーザーヘッドステーションで薄板ストックの中間部分にレーザー溶接される。溶接から生じた酸化亜鉛ガスは、排気用間隙を通じて筒状形状の内部を出ることが可能である。
【0009】
本開示のなお別の態様によると、亜鉛めっき多筒状ビームは、ビームの共通の中央壁部を共有する２つの隣接する筒状部分を成形するために亜鉛めっき金属薄板をロール成形することにより製造される。亜鉛めっき多筒状ビームは、溶接継手を介して亜鉛めっき金属薄板の中央セクションに形成されたレインフォースメントリブに取り付けられた亜鉛めっき金属薄板の外側セクションの縁部分を有する。亜鉛めっき金属薄板の縁部分は、ビームの共通の中央壁部を形成する。溶接継手は、レインフォースメントリブの平面から縁部分の平面を分離する厚さを有する。溶接継手の厚さは、縁部分又はレインフォースメントリブの少なくとも１つの平面から突出する複数の突出部により形成される。溶接継手を溶接するとき、突出部間の長手方向間隔は、溶接から生じた酸化亜鉛煙がビームのそれぞれの筒状部分の内部を出るための排気開口を提供する。
【0010】
本開示のなお更なる態様によると、亜鉛めっきレインフォースメントビームを連続的に成形する方法は、略水平な平面において亜鉛めっき薄板ストックのロールを伸ばすことを含む。薄板ストックは、薄板ストックの縁部分が薄板ストックの中間部分から間をあけて配された状態の開断面形状を成形するために第１ロールステーションを通じてロール成形される。亜鉛めっき薄板ストックが第１レーザーヘッドステーションを連続的に通過する際に、ディンプルが、第１レーザーヘッドステーションで薄板ストックの縁部分及び／又は中間部分の表面にわたって形成される。薄板ストックは、薄板ストックの縁部分が薄板ストックの中間部分と接触している状態の筒状形状を成形するために、第２ロールステーションを通じて曲げられる。ディンプルは、薄板ストックの縁部分と中間部分との間に排気用間隙を形成する。溶接から生じた酸化亜鉛ガスが、排気用間隙を通じて筒状形状の内部を出ることが可能であるように、縁部分は、ディンプルに沿って溶接継手を連続的に形成するために、第２レーザーヘッドステーションで薄板ストックの中間部分にレーザー溶接される。任意選択的に、第２レーザーヘッドステーションには筒状形状の内部に内部マンドレルが配置されなくてもよい。
【0011】
本開示のこれらの及び他の目標、利点、目的、及び特徴は、図面と合わせて以下の明細書を検討すると明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本明細書において図示された１つ又は複数の実施形態による車両フレームでクラッシュカンにより支持されたバンパーレインフォースメントビームの上面図である。
【図2A】追加的なレインフォースメントビームの断面図である。
【図3】本発明のレインフォースメントビームを製造するように構成された装置の概略立面図である。
【図5A】金属薄板ストックの上面にわたってディンプルを形成するレーザーステーションの概略斜視図である。
【図10】追加的なレインフォースメントビームの断面図である。
【図14】追加的なレインフォースメントビームの断面図である。
【図18】なお追加的なレインフォースメントビームの断面図である。
【図19A】図１８に示されたレインフォースメントビームを成形する際のある段階での、部分的に成形されたビームの断面図である。レインフォースメントビームの筒状部分を囲むためのレーザーステーションの位置を示している。
【図19B】図１９Ａの部分的に成形されたビームの断面図である。金属薄板が図１８に示されたレインフォースメントビームの形状を目指してさらに成形されており、レインフォースメントビームの第２筒状部分を囲むための別のレーザーステーションの位置を示している。
【図20】追加的なレインフォースメントビームの断面図である。
【図21】金属薄板ストックの上面にわたって配置された突出部のある例の概略斜視図である。
【図22】金属薄板ストックの上面にわたって配置された突出部の別の例の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
ここで図面及びそこで表現された例示的実施形態を参照すると、亜鉛めっきビーム１０が、ロール成形プロセスで概して連続的に成形され得る。このロール成形プロセスは、ビーム１０を成形するために使用される亜鉛めっき薄板ストックの溶接時にビーム１０の囲まれた領域内で生じた酸化亜鉛煙を排気するやり方で閉じられたビーム１０の１つ又は複数のシームを連続的に溶接する方法を有する。亜鉛めっき多筒状ビーム１０は、特定の車両のバンパーの設計と一致するようにビーム１０が様々な屈曲度合いで長手方向に曲げられる、例えば図１に示された車両構造レインフォースメント又はバンパーレインフォースメントのために使用され得る。バンパーレインフォースメントとして使用される場合、ビーム１０は、車両フレームの前に配置されたクラッシュカンに、車両フレームの幅にわたるように取り付けられ得る。代替的に、本明細書において説明されたビームは、直線状であれ湾曲しているものであれ、様々な代替的な構造的又はレインフォースメント用途、例えば、他の考えられる車両及び非車両関連部材及びコンポーネントの中で特にリアバンパー、ドアインパクトビーム、フレーム部材（例えばルーフボウ、ヘッダー、ピラー、ロッカーレール、シート部材など）、及び車両バッテリトレー支持体のためのフレーム部材のために適合され得る。
【0014】
ビーム１０は、ビーム１０の共通の中央壁部１８を共有する２つの隣接する筒状部分１４、１６を成形するために、例えば図３においてロールから伸ばされている状態で示されている亜鉛めっき金属薄板１２をロール成形することにより製造され得る。２つの隣接する筒状部分１４、１６を形成する金属薄板１２の外側セクション１２ａ、１２ｃは、ビームの共通の中央壁部１８を形成する金属薄板１２の中央セクション１２ｂの対向する側から延在する。そのようなセクションは初めに図４Ａの成形ステップＳ２で境界付けられ得る。ビーム１０が成形されると、ビーム１０の２つの隣接する筒状部分１４、１６は、前壁部２０、２２、後壁部２４、２６、上壁部２８、及び下壁部３０により、例えば図１及び２において方向付けられたとおりに、画定される。隣接する筒状部分１４、１６の前壁部２０、２２は、バンパーレインフォースメントビームとして使用される場合にビームの外向き又は衝撃表面を形成するために互いに実質的に整列している。同様に、後壁部２４、２６は互いに略整列しているとともに前壁部２０、２２と実質的に平行である。さらに、上及び下壁部２８、３０は互いに且つ中央壁部１８と実質的に平行であるとともに、前及び後壁部２０、２２、２４、２６と略垂直である。ビームの追加的な実施形態は図２に示されたものから様々な形状及び向きをとることができ、例えばビームの異なる用途について代替的な寸法割合を含み得ることが理解される。
【0015】
ここで図３を参照すると、亜鉛めっき薄板ストック１２がロールから伸ばされると、突出部３２が薄板ストック１２の上面で、例えば、ロール成形ラインより前のレーザーヘッドステーション３１で形成され得る。突出部は、例えば突出部を形成した後で薄板を再び巻き、次いで巻かれたロールをロール成形ラインへ移動させることにより、代替的にロール成形ラインから離れた加工ラインで形成され得ることもまた想定される。代替的に、突出部がロール成形機ステーションにより変形させられるリスクを低下させるために、突出部はインラインで又はロール成形プロセス中に、例えば溶接の直前に、形成され得る。
【0016】
図３に示されたレーザーヘッドステーション３１は、突出部又はディンプル３２を略一貫性のある隔たりで、成形されたビーム１０の長さに沿って長手方向に略直線に沿って形成し得る。突出部間の間隔又は隔たりはビームに沿って変わり得ることが理解される。突出部が代替的デバイスにより、例えば鋸歯状円盤、スタンピングデバイス、又は他の考えられる手段で薄板を機械的に変形させることなどにより形成され得ることもまた考えられる。
【0017】
さらに、突出部は、例えば図２１に示された放電蒸着（ＥＳＤ）（すなわち、パルス溶融肉盛り又はパルス電極肉盛り）で薄板に配置され得る。この放電蒸着（ＥＳＤ）では、パルス微細溶接プロセスが、亜鉛めっき金属薄板１２の平面に配置されるとともに亜鉛めっき金属薄板１２の平面から突出する断続的ＥＳＤ材料３３を提供する。これらの突出部３３は、同様に、溶接から生じた酸化亜鉛煙が、成形されたビームのそれぞれの筒状部分の内部を出るための排気開口を作り出す。また、突出部は薄板に、例えば図２２において示される付加製造（すなわち３Ｄ印刷）で配置され得る。固形材料３５（例えばレーザー焼結又は溶融金属粉末）が亜鉛めっき金属薄板１２の平面に配置されるとともに亜鉛めっき金属薄板１２の平面から突出する。これらの突出部３５は同様に、溶接から生じた酸化亜鉛煙が、成形されたビームのそれぞれの筒状部分の内部を出るための排気開口を作り出す。
【0018】
突出部又はディンプル３２のラインは、薄板１２が対応するビーム１０の筒状部分を閉じるように成形されると取付けポイント又は溶接部シームと一致するように、薄板１２上の又は薄板１２に沿った位置に形成される。図４ＡのステップＳ１で示されたとおり、レーザーヘッドステーション３１は、２つの個別のレーザービーム３４又はその均等物で２つの位置にディンプル３２を形成し得る。ディンプル３２の各ラインの選択された位置はビーム１０の、後に形成される溶接継手３６、３８と一致する。これらの溶接継手３６、３８は、ビーム１０のそれぞれの隣接する筒状部分１４、１６の内部領域を囲むように、ディンプル３２に又はディンプル３２に沿って形成される。図５Ａ及び５Ｂにおいてさらに示されているとおり、ディンプル３２の２つのラインは互いに平行であるとともに、薄板１２に長手方向に沿った各独立したディンプル３２間で同じ大まかな間隔又は隔たりを有する。
【0019】
ディンプル３２は陥凹部分４０と隆起した部分４２とを各々有し得る。これらの部分は、レーザーパルシング又はそうでなければ薄板１２に断続的に接触すること（すなわち、レーザーディンプリング）から形成され得る。より具体的には、薄板材料、レーザー強度、及びレーザービーム３４に対して薄板１２が移動する速度は、レーザービームが薄板を貫通せず、代わりに、例えば図５Ｂに示された望ましい深さの陥凹部分４０、及び対応する望ましい高さの隆起した部分４２を形成するように、校正及び構成され得る。そのようにするために、溶融金属の小さなプールが、薄板１２に接触するレーザー３４から生じた熱により薄板１２の上面に形成され得る。レーザー３４が停止するか、もはや薄板１２と接触しなくなる（又はそうでなければ十分に強度が減少する）と、金属は、例えば図５Ｃに示された隆起した部分４２が金属薄板１２の周りの上面を越えて延在する高さで突出した状態で冷えて固くなる。薄板の長さに長手方向に沿った各ディンプルの長さはおよそ２ｍｍ～５ｍｍであり得る。ディンプルはまた又は代替的に、薄板の底部表面に、例えば薄板１２の外側セクション１２ａの縁部分と接触する金属薄板の中央セクション１２ｂに配置されるような位置に形成され得ることもまた想定される。
【0020】
図３にさらに言及すると、亜鉛めっき薄板ストックのロールが、例えば初めに突出部又はディンプル３２を薄板１２の上面に形成するレーザーステーション３１で、例えばロール成形機又はロール成形装置に向かって及びロール成形機又はロール成形装置内へ略一定の速度で伸ばされることにより、加工されるように略水平な平面において伸ばされ得る。亜鉛めっき多筒状ビーム１０は次いで、ロール成形ステーションにおいて一連の対になったロールを介して、単一の薄板１２を加工しているロール成形装置によりその形状へ成形される。各ステーションは、例えば図４Ａ及び４Ｂに示された成形ステップＳ２～Ｓ２８及びＳ３０～Ｓ４５のロール成形フラワー図により示された成形操作を実施する。ロール成形プロセス中、隣接する筒状部分１４、１６が単一の中央壁部１８の両側に成形されるように金属薄板１２が成形される。この場合も、排気溶接プロセスで成形されたビームは、Ｂ字形ビーム又はＤ字形ビームなど図２に示されたものとは別のプロファイル又は形状を有し得ることが想定される。
【0021】
図３に示されるとおり、ロール成形機はステーションにおける成形ロールの第１シリーズ４４を含み得る。このステーションにおける成形ロールの第１シリーズ４４は、例えば図４Ａ及び４Ｂに示された成形ステップＳ２～Ｓ２８に対応するように、薄板１２の外側セクション１２ａ及び薄板１２の中央セクション１２ｂを連続的に曲げる。したがって、成形ロールの第１シリーズ４４は、ビーム１０の対応する筒状部分１４の形状を目指して及びビーム１０の対応する筒状部分１４の形状になるように薄板１２を連続的に成形するとともに、ビーム１０の中央壁部１８を薄板１２の他の外側セクション１２ｃに対して略垂直の向きに向かって及び薄板１２の他の外側セクション１２ｃに対して略垂直の向きになるように方向付ける。そのようにする際、金属薄板１２の外側セクション１２ａの縁部分が、図６Ａ及び６Ｂにおいてより詳細に示されたステップＳ２５に示されたものなど、金属薄板１２の中央セクション１２ｂに接触するように構成された丸みが与えられた端部を備えて成形される。したがって、中央壁部の丸みが与えられた端部に当接した薄板の丸みが与えられた縁を備えた第１チューブ又は筒状部分を成形するために、成形ロールの第１シリーズ４４は、（図４Ａ及び４Ｂにおいて反時計回りの方向として示された）第１方向において薄板の幅の「半分」をわずかに下回る分だけ変形し得る。成形ロールの第１シリーズは、亜鉛めっき薄板を溶接する準備のできた本明細書において開示されたとおりの排気シームを備えた筒状部分を概して提供するように、平らなセクションから薄板を成形するためにより多い又は少ない数のステーションを含み得ることが考えられる。
【0022】
第１レーザー溶接ステーション４６（図３）での溶接の前に、成形ロールの第１シリーズ４４は、金属薄板１２の外側セクション１２ａの突出部３２のラインを、例えば図７Ｅに示された薄板１２の略平らな面と接触した状態に置き得る。薄板１２の中央セクション１２ｂに対する突出部３２の接触のラインは中央壁部１８の端部にあってもよい。中央壁部１８の端部では中央壁部１８は略平面的又は平らになる。突出部３２間の長手方向間隔は、溶接から生じた酸化亜鉛煙がビーム１０のそれぞれの筒状部分の内部を出るための排気開口４８を提供する。突出部３２により提供された外側セクション１２ａの縁部分と中央セクション１２ｂとの間の分離はおよそ５０ミクロン～３００ミクロンである。したがって、図７Ｅに示された突出部のラインは、筒状形状のビームに連続的にロール成形された亜鉛めっき薄板を連続的にレーザー溶接するよう構成された排気シームの例である。加圧された気体、例えば酸化亜鉛ガスで形成し得るガス開口もポケットも無い一貫性のある溶接部を有するように、亜鉛めっきされた鋼の溶接、特にチューブの囲まれた領域において捕捉された煙を排気することが有益である。
【0023】
図７Ａ～７Ｆに示されるとおり、溶接継手３６は、ビーム１０の長さに沿って連続的に閉じられた溶接継手３６を形成するために、第１溶接ステーション４６で排気シームに沿ったレーザー溶接を介して形成される。排気開口４８を形成する突出部３２に起因して、溶接継手３６は、外側セクション１２ａの縁部分の平面を中央セクション１２ｂの平面からわずかに分離する（およそ５０ミクロン～３００ミクロンの）厚さを有する。溶接継手３６を溶接するとき、突出部３２間の長手方向間隔は、排気開口４８を提供する。この排気開口４８は、溶接から生じた酸化亜鉛煙５０が溶接ステーション４６からロール成形機における上流で（すなわち、溶接されている排気開口２０が溶接ステーション４６で閉鎖される前に）ビーム１０の筒状部分１４の内部を出るためのものである。
【0024】
図７Ｄで示されるとおり、溶接継手３６を形成するために溶接ステーション４６により生じたレーザービーム５２は、中央壁部１８の向きにおよそ垂直に位置付けられる。レーザービーム５２のこの実質的に垂直な向きは、例えば図７Ｇに示された比較的狭い熱影響部５４を備えた溶接継手３６をさらに形成する。熱影響部５４は、例えばおよそ１ｍｍ～２ｍｍであり得る。
【0025】
したがって、薄板１２の外側セクション１２ｃが中央壁部セクション１２ｂに略垂直である場合、溶接継手３６の位置は、ビーム１０の第２筒状部分１６の前壁部２２において成形された強化リブ５６の存在及び深さと釣り合いがとれている。代替的実施形態において、図２Ａに示されるとおり、ビーム１１０は同様に成形されるが、溶接継手１３６をビーム１１０の長さに沿って溶接するときにレーザー溶接機のより垂直な向きを可能にするために、薄板１１２の外側セクション１１２ｃは強化リブを有しない。
【0026】
図４Ｂを再び参照すると、溶接継手３６の形成後、薄板１２はステーションにおける成形ロールの第２シリーズ５８へ続く。ステーションにおける成形ロールの第２シリーズ５８は、例えば成形ステップＳ３０～Ｓ４５に対応するように、薄板１２の残りの外側セクション１２ｃを連続的に曲げる。したがって、成形ロールの第２シリーズ５８は、薄板１２を、ビーム１０の対応する筒状部分１６の形状を目指してビーム１０の対応する筒状部分１６の形状になるように連続的に成形し、ビーム１０の形状を概ね仕上げる。そのようにする際、金属薄板１２の外側セクション１２ｃの縁部分は、例えば図８Ａ及び８Ｂにより詳細に示されたステップＳ３７で示された第１ビーム１０の筒状部分１４の後壁部２４と接触するとともに第１ビーム１０の筒状部分１４の後壁部２４と重ね継手を形成するように構成される。重ね継手は、縁部分の平面を後壁部２４の平面から分離する厚さを含む。溶接継手の厚さは、重ね継手を溶接するとき、酸化亜鉛煙５０が突出部３２により形成された排気開口４８を通じてビームのそれぞれの筒状部分１６の内部を出るように、後壁部２４の平面（及び／又は縁部分）から突出する突出部３２により形成される。突出部３２により提供された外側セクション１２ｃの縁部分と後壁部２４との間の分離はおよそ５０ミクロン～３００ミクロンである。したがって、成形ロールの第２シリーズ５８は、第２チューブ又は筒状部分を成形するために、薄板の幅の残りの「半分」を（図４Ａ及び４Ｂにおいて反時計回りの方向として示された）成形ロールの第１シリーズと同じ回転方向において変形し得る。この場合も、成形ロールの第２シリーズが、亜鉛めっき薄板を溶接する準備のできた本明細書において開示されたとおりの排気シームを備えた筒状部分を広く一般に提供するためにより多い又は少ない数のステーションを含み得ることが考えられる。
【0027】
例えば図３に示されている成形ロールの第２シリーズ５８は、金属薄板１２の外側セクション１２ｃの端部を、図９Ａに示されるとおり、後壁部２４に沿って成形された陥凹領域６０と接触した状態に置き得る。後壁部２４の陥凹領域６０は、突出部３２の第２ラインのための領域を提供し得る。陥凹領域６０は、ビームの後壁部２４、２６が互いに対して略平面的な整列で配置されることを可能にする。突出部３２間の長手方向間隔はこの場合も溶接から生じた酸化亜鉛煙がビーム１０のそれぞれの筒状部分の内部を出るための排気開口４８を提供する。したがって、図９Ａに示された突出部のラインは、筒状形状のビームに連続的にロール成形された亜鉛めっき薄板を連続的にレーザー溶接するよう構成された排気シームの別の例である。
【0028】
図９Ａ及び９Ｂにさらに示されるとおり、ビーム１０の長さに沿って連続的に閉じられた溶接継手３８を形成するために、第２溶接ステーション６４（図３）で排気シームに沿って、溶接継手３８がレーザー溶接を介して形成される。排気開口４８を形成する突出部３２に起因して、溶接継手３８は、外側セクション１２ｃの縁部分の平面をそれが接している薄板の平面からわずかに分離する厚さを有する。溶接継手３８を溶接するとき、突出部３２間の長手方向間隔は、溶接から生じた酸化亜鉛煙５０が、溶接ステーション６４からロール成形機の上流でビーム１０の筒状部分１６の内部を出るための排気開口４８を提供する。図９Ｂで示されたとおり、溶接継手３８を形成するために溶接ステーション６４により生じたレーザービーム６６は、後壁部２４、２６の向きにおよそ垂直に位置付けられる。この場合も、レーザービーム６６のこの実質的に垂直な向きは、溶接継手３８が比較的小さな熱影響部を備えて形成されることを可能にする。
【0029】
ロール成形機はさらに、例えばビームの前壁部で示された各筒状部分１４、１６の内部容積内へ突出するチャネル又は強化リブ５６を成形するように構成され得る。強化リブ５６（すなわち内部に向かって成形された窪み、「パワーリブ」と呼ばれるときもある）は、壁部セクションをさらに強化させ、したがって、図２に示されたビーム１０において、ビーム１０の前面を強化させるとともに対応するチューブ部分１４、１６を強化させる。図示された強化リブ５６は対応する壁部セクションの幅の約１０％～４０％（又はより好ましくは幅の約２０％～３０％）の幅直径を有するとともに、その幅直径にほぼ等しい深さを有する。図示されたチャネルリブの底部は半円形状である。それにもかかわらず、チャネルリブの深さ及びサイズは、ビームの特定の機能的要件を満たすために、より浅くすることも、より深くすることも、より幅広くすることも、より狭くすることも、平らな底部とすることも、又は他の方法で修正することもできることが想定される。
【0030】
ビーム１０は、０．８ｍｍ～１．４ｍｍ又はおよそ１ｍｍ～１．５ｍｍの厚さを有する鋼材料の薄板１２から作られる。また、薄板１２は、約８００～２０００Ｍｐａ（すなわち、約１２０～２９０ｋｓｉ）の引張強度を有し得る。図示されたビームは（車両に取り付けられた位置において）約８０ｍｍの高さ及び４０ｍｍの奥行であり、２つのチャネルリブがビームの前面に成形される（各チューブの上に１つ）。各図示された強化リブは、約８ｍｍ～１０ｍｍの深さ及び８ｍｍ～１０ｍｍの幅であり、丸い形の底部を含む。しかしながら、本発明のビームはＡＨＳＳ（先進高強度鋼）を含む異なる材料で作ることができること、並びにこの本発明のビームは約０．８ｍｍ～３．０ｍｍの厚さ（又は例えば０．８ｍｍ～１．４ｍｍの厚さ）を有する薄板から作ることができ、異なるビーム断面サイズ、例えば約８０ｍｍ～１５０ｍｍの高さ、及び３０ｍｍ～６０ｍｍの奥行で作ることができ、車両取付具／バンパーフレームレール先端間の距離に等しいかそれよりわずかにより大きい長さを有することが想定される。
【0031】
ロール成形機で筒状レインフォースメントビーム１０を製造するための関連装置が、インライン清掃ステーション６８とカットオフ７０とを含む。第１及び第２レーザー溶接ステーション４６、６４は、ビームに沿って、インライン清掃ステーション６８でのビームの長手方向屈曲に耐えることができる溶接部を形成するように構成される。レーザー溶接ステーション４６、６４のレーザービームは、例えばビームより上、下、又はビームの側部に望ましい溶接を形成するために必要に応じてビームに対して様々な向きで位置付けられ得ることが理解される。ローラー成形機は成形ロールを支持する水平軸を備えたロールミルを用い得る、又は代替的に、成形ロールを支持する垂直軸を備えたロールミルを用い得ることにさらに留意されたい。
【0032】
図１０～１３Ｃをここで参照すると、ビーム２１０の共通の中央壁部２１８を共有する２つの隣接する筒状部分２１４、２１６を有する亜鉛めっき多筒状ビーム２１０の追加的な例が示されている。図２において示されるビーム１０とは違い、金属薄板２１２の外側セクション２７２は、薄板の中央セクションの反対にビーム２１０の共通の中央壁部２１８を形成する。図１０に示されたビーム２１０の中央壁部２１８は、筒状部分２１４のうちの１つを囲むためにビーム２１０の内部接触表面２７４に取り付けられた金属薄板２１２の外側セクション２７２の縁部分２７２ａにより形成される。他方の筒状部分２１６は、金属薄板２１２の外側セクション２７６の縁部分２７６ａが図２に示されたビーム１０の溶接継手３８に示されたものと同様の重ね継手２３８で中央壁部２１８の対向する端部に取り付けられるように、第１筒状部分２１４から反対側の回転方向に形成されている金属薄板の対向する外側セクション２７６により形成される。
【0033】
図１０及び１１に示された成形されたビーム２１０は、例えばバンパーレインフォースメントビームとしての使用のために、図２に示されたビーム１０と同様に方向付けられるようにその長手方向軸を中心として回転させられてもよい。それによりビーム２１０のそれぞれの壁は前壁部２２０、２２２、後壁部２２４、２２６、上壁部２２８、及び下壁部２３０と呼ばれ得る。隣接する筒状部分２１４、２１６の前壁部２２０、２２２は、バンパーレインフォースメントビームとして使用される場合にビームの外向き又は衝撃表面を形成するために、互いに実質的に整列している。同様に、後壁部２２４、２２６は互いに略整列しているとともに、前壁部２２０、２２２と実質的に平行である。さらに、上及び下壁部２２８、２３０は互いに且つ中央壁部２１８と実質的に平行であるとともに、前及び後壁部２２０、２２２、２２４、２２６と略垂直である。ビーム２１０の追加的な例は、図１０及び１１に示されたものから様々な向きをとることができ、例えばビームの異なる使用及び用途のための代替的断面形状及び寸法比率を含み得ることが理解される。
【0034】
ここで図１２Ａを参照すると、亜鉛めっき薄板ストック２１２は、図示された例などの断面形状を成形するために、一連のロール金型を通じてロール成形され得る。この断面形状は、第１筒状部分２１４（図１０）を囲むために溶接されるシームを閉じる前に達成される。この図示された例において、シームで形成された突出部２３２（図１２Ｂ）は、ロール成形ライン上のいくつかのロール成形金型を通過した後でロール成形機でインラインで形成される。突出部２３２を形成する前にビーム２１０の中間断面形状を達成するために薄板ストック２１２をロール成形することにより、突出部はこのとき、溶接部シームで用いられる前にロール成形金型を通過することにより損傷を受ける又は平らにされるリスク無しに形成され得る。具体的には、図１２Ａに示されるとおり、ビーム２１０の第１筒状部分２１４を成形するために使用される薄板２１２の外側縁部分２７２ａは、突出部２３２を形成するためにレーザービーム２３４が薄板２１２の接触表面２７４に直線的にアクセスすることを可能にするように、薄板の望ましい接触表面２７４から上向きに間をあけて配される（図１２Ｂ）。
【0035】
図１２Ａにおいてさらに示されるとおり、望ましい溶接継手を形成するために使用される接触表面２７４からの筒状部分２１４の対向する側にある筒状部分２１４の後角部２７８は、薄板上の単一の関節点として使用されてもよい。薄板は、図１２Ｃに示されるとおり、薄板の縁部分２７２ａを接触表面２７４に形成された突出部２３２と当接係合するように下に回転させるために、後角部２７８を中心として曲げられ得る。したがって、図１２Ａに示されるとおり、第１筒状部分２１４の形状を閉じるとともに完成させるために後角部２７８で最終的な追加的屈曲のみが必要とされるように、断面形状は、突出部２３２を形成する前に金属薄板の外側セクション２７２において作られた第１筒状部分２１４の本質的に全ての望ましい形状及び構造を有するように成形され得る。追加的又は代替的関節点がビームの、図１２Ａ～１２Ｃに示されたものとは別の例、例えば代替的断面形状又はロール成形順序を備えたビームで用いられてもよいこともまた想定される。
【0036】
突出部２３２は、薄板２１２の、溶接継手を有することが望ましい部分と一致する表面で、例えば、図１２Ｂに示された、成形された金属薄板２１２の接触表面２７４で形成され得る。突出部２３２は、金属薄板が、ロール成形金型間で、ロール成形機上でインラインで配置されたレーザーヘッドステーションを連続的に通過するときに形成され得る。ロール成形機でインラインで形成された突出部２３２は、薄板２１２の長手方向延在部に沿って直線的に略一貫性のある隔たりで配置されてもよいとともに、そうでなければ図５Ａ～５Ｃに示され上で説明されたものと同じ又は同様のやり方で形成されてもよい。
【0037】
突出部２３２を形成するために、レーザービーム２３４は接触表面２７４に対してほぼ垂直の向きで角度が付いていてもよい。図１２Ｂに示されるとおり、接触表面２７４は、ビーム２１０の前壁部２２０に成形された強化リブ２５６の側面部分に配置されている。強化リブ２５６は、ビーム２１０の壁部セクションを強化するために各筒状部分２１４、２１６の内部容積内へ突出する。この場合も、強化リブの深さ及びサイズは、例えば、ビームの特定の機能要件を満たすためにリブをより浅く、より深く、より幅広く、より狭く、又は他の方法で修正するために図１０～１３Ｃに示されたものから変更し得ることが想定される。したがって、ビーム１０の第２筒状部分２１６（図１０～１１）を成形するために使用される金属薄板２１２の外側セクション２７６において成形された他の強化リブ２５６は、突出部２３２を形成するときに対応する溶接継手２３６に対してレーザービーム２３４、２５２の略垂直の向きを可能にするように構成された深さを有し得る。
【0038】
ビーム２１０の第１筒状部分２１４のシームを溶接する前に、１つ又は複数の成形ロールは、図１２Ｃに示されるとおり、縁部分２７２ａを後角部２７８を中心として曲げ及び回転させるとともに、外側縁２７２ａを強化リブ２５６の接触表面２７４の突出部２３２のラインと接触した状態に置くために、金属薄板２１２の外側セクション２７２をさらに成形し得る。金属薄板２１２の縁部分２７２ａに対する突出部２３２の接触のラインは、溶接から生じた酸化亜鉛煙がビーム２１０のそれぞれの筒状部分２１４の内部を出るための排気開口を作り出す突出部２３２間の長手方向間隔を提供する。突出部２３２により作り出された薄板の平面的な部分間の分離はおよそ５０ミクロン～３００ミクロンである。突出部２３２は、したがって、筒状形状のビーム２１０に連続的にロール成形された亜鉛めっき薄板を連続的にレーザー溶接するよう構成された排気シームを形成する。排気開口は、加圧された気体、例えば、酸化亜鉛ガスで形成し得るガス開口もポケットも無い一貫性のある溶接部を有するために、さもなければチューブの囲まれた領域において捕捉される煙が自由に出ることを可能にする。
【0039】
外側部分２７２ａが接触表面２７４の近くにある又は接触表面２７４と係合した状態にあることで、金属薄板２１２は、溶接のための断面の形状を保持するために外部マンドレルを使用し得る溶接ステーションに入ることができる。しかしそうではない場合、第１筒状部分２１４の断面形状に起因して、内部マンドレルは無い。外部マンドレルは、突出部２３２と接触表面２７４との間の接触、並びに第１筒状部分２１４の前及び後壁部２２０、２２４に対する中央壁部２１８の略垂直の向きを妨げずに第１筒状部分２１４を囲む壁に力をかけ得る。具体的には、前及び後壁部２２０、２２４に力をかける対向するマンドレルは、縁部分２７２ａの末端部２７２ｂが前壁部２２０へ戻るように移行する強化リブ２５６の湾曲形成部２８０の最初に位置付けられていることに起因して、筒状部分２１４の直角形状を妨げない。それにより、湾曲形成部２８０と組み合わされた外部マンドレルは、溶接継手２３６でせん断力を引き起こし得る末端部２７２ｂの移動を防ぐ。ロール成形機における内部マンドレルの結果としての削減又は照明は、亜鉛めっきコーティングをすり減らせることを不必要に招き得る金属薄板の表面での摩擦を減少させることを支援することができる。
【0040】
図１２Ｃに示されるとおり、溶接継手２３６は、ビーム２１０の長さに沿って連続的に取り付けられるとともに閉じられるシームを提供するために、排気シームに沿ってレーザー溶接を介して形成される。排気開口を形成する突出部２３２に起因して、溶接継手２３６は、外側セクション２７２の縁部分２７２ａの平面を接触表面２７４の平面からわずかに分離する、例えばおよそ５０ミクロン～３００ミクロンの厚さを有し得る。溶接継手２３６を溶接するとき、突出部２３２間の長手方向間隔は、溶接ステーションからロール成形機における上流で溶接から生じた酸化亜鉛煙２５０がビーム２１０の筒状部分２１４の内部を出るための排気開口を提供する。図１２Ｃに示されるとおり、溶接継手２３６を形成するために溶接ステーションにより生じたレーザービーム２５２は、中央壁部２１８の向きにおよそ垂直に位置付けられる。レーザービーム２５２のこの実質的に垂直な向きは、図７Ｇに示されるとおり、およそ１ｍｍ～２ｍｍなど比較的狭い熱影響部の溶接継手２３６をさらに形成する。
【0041】
溶接継手２３６を形成した後、薄板２１２はステーションにおける成形ロールの第２シリーズ内へ続く。ステーションにおける成形ロールの第２シリーズは、薄板２１２の他方の外側セクション２７６をビーム２１０の第２筒状部分２１６の形状を目指して連続的に曲げる。図１３Ａに示されるとおり、断面形状はこの場合もビーム２１０の筒状部分のシームの近くに、しかしビーム２１０の筒状部分のシームが閉じられる前に成形される。図１３Ａ及び１３Ｂに示された中間断面形状において、突出部２３２はこの場合も、突出部に損害を与える又は突出部を扁平化するリスクを低下させるために、ロール成形機でインラインでシームで形成される。具体的には、図１３Ａに示されるとおり、ビーム２１０の第２筒状部分２１６を成形するために使用される薄板２１２の外側縁部分２７６ａは、レーザービーム２８４が、突出部２３２を形成するために薄板２１２の接触表面２８２に直線的にアクセスすることを可能にするために、薄板の望ましい接触表面２８２から上向きに間をあけて配される。図１０～１３Ｃに示された例は、中央壁部２１８に隣接する第１筒状部分２１４の角部に後壁部２２４に沿って形成された陥凹領域２６０でレーザー溶接された重ね継手２３８を形成するために使用される接触表面２８２を示す。
【0042】
図１３Ａにおいてさらに示されるとおり、筒状部分２１６の、溶接継手２３６から対向する側にある第２筒状部分２１６の後角部２８６は、薄板上の単一の関節点として使用されてもよい。薄板は、図１３Ｃに示されるとおり、薄板の縁部分２７６ａを接触表面２８２で形成された突出部２３２と当接係合するように下に回転させるために、後角部２８６を中心として曲げられ得る。したがって、図１３Ａに示されるとおり、断面形状は、第２筒状部分２１６の形状を閉じるとともに完成させるために、後角部２８６で最終的な追加的屈曲のみが必要とされるように、接触表面２８２に突出部２３２を形成する前に、金属薄板の外側セクション２７６において作られた第２筒状部分２１６の本質的に全ての望ましい形状及び構造を有するように成形され得る。追加的又は代替的関節点がビームの、図１３Ａ～１３Ｃで示されたものとは別の例、例えば代替的断面形状又はロール成形順序を備えたビームで用いられてもよいこともまた想定される。
【0043】
図１３Ｂに示されるとおり、突出部２３２は、金属薄板が、ロール成形金型間で、ロール成形機上でインラインで配置されたレーザーヘッドステーションを連続的に通過するときに形成され得る。図１３Ｂに示された突出部２３２は、この場合も、そうでなければ図５Ａ～５Ｃに示され上で説明されたものと同じ又は同様のやり方で形成されてもよい。突出部２３２を形成するために、レーザービーム２８４は、接触表面２８２に対して略垂直な向きで角度が付いていてもよい。同様に、対応する溶接継手２３６を形成する際に使用されるレーザービーム２６６は、接触表面２８２に実質的に垂直であり得る。
【0044】
ビーム２１０の第２筒状部分２１６のシームを溶接する前に、１つ又は複数の成形ロールは、図１３Ｃに示されるとおり、縁部分２７６ａを後角部２８６を中心として曲げかつ回転させるとともに、外側縁２７６ａを陥凹領域２６０における接触表面２８２の突出部２３２のラインと接触した状態に置くために、金属薄板２１２の外側セクション２７６をさらに成形し得る。陥凹領域２６０は、ビーム２１０の後壁部２２４、２２６が互いに対して略平面的な整列で配置されることを可能にする。金属薄板２１２の縁部分２７６ａに対する突出部２３２の接触のラインは、溶接から生じた酸化亜鉛煙がビーム２１０のそれぞれの筒状部分２１６の内部を出るための排気開口を作り出す突出部２３２間の長手方向間隔を提供する。突出部２３２により作り出された薄板の平面的な部分間の分離はおよそ５０ミクロン～３００ミクロンである。突出部２３２は、したがって、筒状形状のビーム２１０に連続的にロール成形された亜鉛めっき薄板を連続的にレーザー溶接するよう構成された排気シームを形成する。排気開口は、加圧された気体、例えば、酸化亜鉛ガスで形成し得るガス開口もポケットも無い一貫性のある溶接部を有するために、さもなければチューブの囲まれた領域において捕捉される煙が自由に出ることを可能にする。
【0045】
外側部分２７６ａが接触表面２８２の近くにある又は接触表面２８２と係合した状態にあることで、金属薄板２１２は、レーザービーム２６６での溶接のための断面の形状を保持するために外部マンドレルを使用し得る溶接ステーションに入ることができる。しかしそうではない場合、ビーム２１２の周りにかけられる外部マンドレル力により影響を受けない重ね継手での溶接継手の位置に起因して、内部マンドレルは無い。図１３Ｃに示されるとおり、レーザー溶接された重ね継手２３８は、縁部分の平面を後壁部２２４の平面から分離する厚さを含む。溶接継手２３８の厚さは、重ね継手を溶接するとき、酸化亜鉛煙２５０が、突出部２３２により形成された排気開口を通じてビームのそれぞれの筒状部分２１６の内部を出るように、後壁部２２４の平面（及び／又は縁部分）から突出する突出部２３２により形成される。したがって、第２筒状部分２１６を成形するために、成形ロールは残りのセクション２７６を、例えば、第１筒状部分２１４を成形した成形ロールから反対側の回転方向に薄板の幅の「半分」をわずかに下回る分だけ、変形させ得る。
【0046】
ビーム２１０は、０．８ｍｍ～１．４ｍｍ又はおよそ１ｍｍ～１．５ｍｍの厚さを有する鋼材料の薄板２１２から作られる。また、薄板２１２は、約８００～２０００Ｍｐａ（すなわち、約１２０～２９０ｋｓｉ）の引張強度を有し得る。しかしながら、本発明のビームはＡＨＳＳ（先進高強度鋼）を含む異なる材料で作ることができること、並びにこの本発明のビームは約０．８ｍｍ～３．０ｍｍの厚さ（又は例えば、０．８ｍｍ～１．４ｍｍの厚さ）を有する薄板から作ることができ、異なるビーム断面サイズ、例えば約８０ｍｍ～１５０ｍｍの高さ、及び３０ｍｍ～６０ｍｍの奥行で作ることができ、望まれる用途のために大きさが可変の長さを有することが想定される。
【0047】
ここで図１４～１７Ｃを参照すると、ビーム３１０の共通の中央壁部３１８を共有する２つの隣接する筒状部分３１４、３１６を有する亜鉛めっき多筒状ビーム３１０の追加的な例が示されている。図２に示されたビーム１０と異なり、溶接継手３３６、３３８は両方とも重ね継手として形成されている。図１４に示されたビーム３１０のレーザー溶接された重ね継手３３６、３３８は、図２に示されたビーム１０の溶接継手３８で示されたものと同様に、ビーム３１０のそれぞれの前壁部３２０、３２２及び後壁部３２４、３２６が互いに対して略平面的な整列で配置されることを可能にするために陥凹領域に形成される。
【0048】
図１４及び１５に示された成形されたビーム３１０は、例えばバンパーレインフォースメントビームとしての利用のために、図２に示されたビーム１０と同様に方向付けられるようにその長手方向軸を中心として回転させられ得る。それにより、ビーム３１０のそれぞれの壁は、前壁部３２０、３２２、後壁部３２４、３２６、上壁部３２８、及び下壁部３３０と呼ばれ得る。隣接する筒状部分３１４、３１６の前壁部３２０、３２２は、バンパーレインフォースメントビームとして使用される場合にビームの外向き又は衝撃表面を形成するために、互いに実質的に整列している。同様に、後壁部３２４、３２６は互いに略整列しているとともに前壁部３２０、３２２と実質的に平行である。さらに、上及び下壁部３２８、３３０は互いに且つ中央壁部３１８と実質的に平行であるとともに、前及び後壁部３２０、３２２、３２４、３２６と略垂直である。ビーム３１０の追加的な例は、図１４及び１５に示されたものから様々な向きをとることができ、例えばビームの異なる使用及び用途のための代替的断面形状及び寸法比率を含み得ることが理解される。
【0049】
ここで図１６Ａを参照すると、亜鉛めっき薄板ストック３１２は、図示の例などの断面形状を成形するために一連のロール金型を通じてロール成形され得る。この断面形状は、第１筒状部分３１４（図１４）を囲むために溶接されるシームを閉じる前に達成される。この図示された例において、シームで形成された突出部３３２（図１６Ｂ）は、ロール成形ラインのいくつかのロール成形金型を通過した後で、ロール成形機でインラインで形成される。突出部３３２を形成する前にビーム３１０の中間断面形状を達成するために薄板ストック３１２をロール成形することにより、突出部はこのとき、溶接部シームで用いられる前にロール成形金型を通過することにより損傷を受ける又は扁平になるリスク無しに形成され得る。具体的には、図１６Ａに示されるとおり、ビーム３１０の第１筒状部分３１４を成形するために使用される薄板３１２の外側縁部分３７２ａは、突出部３３２（図１６Ｂ）を形成するためにレーザービーム３３４が薄板３１２の接触表面３７４に直線的にアクセスすることを可能にするために、薄板の望ましい接触表面３７４から下向きに間をあけて配される。
【0050】
図１６Ａにおいてさらに示されるとおり、突出部３３２が形成された後、筒状部分３１４の前角部３８８は薄板上の単一の関節点として使用され得る。薄板は、図１６Ｃに示されるとおり、薄板の縁部分３７２ａを、接触表面３７４で形成された突出部３３２と当接係合するように上に回転させるために、前角部３８８を中心として曲げられ得る。したがって、図１６Ａに示されるとおり、第１筒状部分３１４の形状を閉じるとともに完成させるために前角部３８８で最終的な追加的屈曲のみが必要とされるように、断面形状は、突出部３３２を形成する前に金属薄板の外側セクション３７２において作られた第１筒状部分３１４の本質的に全ての望ましい形状及び構造を有するように成形され得る。追加的又は代替的関節点がビームの、図１６Ａ～１６Ｃで示されたものとは別の例、例えば代替的断面形状又はロール成形順序を備えたビームで用いられてもよいこともまた想定される。
【0051】
突出部３３２は、薄板３１２の、溶接継手を有するのに望ましい部分と一致する表面、例えば図１６Ｂに示された、成形された金属薄板３１２の接触表面３７４に形成され得る。レーザー溶接された重ね継手３３６を形成するのに使用される接触表面３７４は、中央壁部３１８に隣接する第２筒状部分３１６の角部で前壁部３２２に沿って成形された陥凹領域３９０に配置される。突出部３３２は、金属薄板が、ロール成形金型間で、ロール成形機上でインラインで配置されたレーザーヘッドステーションを連続的に通過するときに形成され得る。突出部３３２を形成するために、レーザービーム３３４は、接触表面３７４に対して略垂直の向きに角度が付いていてもよい。ロール成形機でインラインで形成された突出部３３２は、薄板３１２の長手方向延在部に沿って略一貫性のある隔たりで直線的に配置され得るとともに、そうでなければ図５Ａ～５Ｃに示されるとともに上で説明されたものと同じ又は同様のやり方で形成され得る。
【0052】
ビーム３１０の第１筒状部分３１４のシームを溶接する前に、１つ又は複数の成形ロールは、縁部分３７２ａを前角部３８８を中心として曲げかつ回転させるとともに、図１６Ｃに示されるとおり、外側縁３７２ａを接触表面３７４の突出部３３２のラインとした状態に置くために、金属薄板３１２の外側セクション３７２をさらに成形し得る。金属薄板３１２の縁部分３７２ａに対する突出部３３２の接触のラインは、溶接から生じた酸化亜鉛煙３５０がビーム３１０のそれぞれの筒状部分３１４の内部を出るための排気開口を作り出す突出部３３２間の長手方向間隔を提供する（図１６Ｃ）。突出部３３２により作り出された薄板の平面的な部分間の分離はおよそ５０ミクロン～３００ミクロンである。
【0053】
外側部分３７２ａが接触表面３７４の近くにある又は接触表面３７４と係合した状態にあることで、金属薄板３１２は溶接のための断面の形状を保持するために外部マンドレルを使用し得る溶接ステーションに入ることができる。しかしそうではない場合、第１筒状部分３１４の断面形状に起因して、内部マンドレルは無い。図１６Ｃに示されるとおり、溶接継手３３６は、ビーム３１０の長さに沿って連続的に取り付けられるとともに閉じられるシームを提供するために、排気シームに沿ってレーザー溶接を介して形成される。排気開口を形成する突出部３３２に起因して、溶接継手３３６は、例えばおよそ５０ミクロン～３００ミクロンの厚さを有し得る。このことは外側セクション３７２の縁部分３７２ａの平面を接触表面３７４の平面からわずかに分離する。溶接継手３３６を溶接するとき、突出部３３２間の長手方向間隔は、溶接ステーションからロール成形機における上流で溶接から生じた酸化亜鉛煙３５０がビーム３１０の筒状部分３１４の内部を出るための排気開口を提供する。図１６Ｃで示されたとおり、溶接継手３３６を形成するために溶接ステーションにより生じたレーザービーム３５２は、中央壁部３１８の向きにおよそ垂直に位置付けられる。レーザービーム３５２のこの実質的に垂直な向きは、図７Ｇに示されるとおり例えばおよそ１ｍｍ～２ｍｍの比較的狭い熱影響部を備えた溶接継手３３６をさらに形成する。
【0054】
溶接継手３３６の形成後、薄板３１２はステーションにおける成形ロールの第２シリーズ内へと続く。ステーションにおける成形ロールの第２シリーズは、薄板３１２の他方の外側セクション３７６をビーム３１０の第２筒状部分３１６の形状を目指して連続的に曲げる。図１７Ａに示されるとおり、断面形状はこの場合もビーム３１０の筒状部分のシームの近くに、しかしビーム３１０の筒状部分のシームを閉じる前に成形される。図１７Ａ及び１７Ｂに示された中間断面形状で、突出部３３２はこの場合も、突出部に損害を与える又は突出部を扁平化するリスクを低下させるためにロール成形機でインラインでシームに形成される。具体的には、図１７Ａに示されるとおり、ビーム３１０の第２筒状部分３１６を成形するために使用される薄板３１２の外側縁部分３７６ａは、突出部３３２を形成するためにレーザービーム３８４が薄板３１２の接触表面３８２に直線的にアクセスすることを可能にするように、薄板の望ましい接触表面３８２から上向きに間をあけて配される。図１４～１７Ｃに示された例は、接触表面３８２であって。中央壁部３１８に隣接する第１筒状部分３１４の角部で後壁部２４に沿って成形された陥凹領域３６０でレーザー溶接された重ね継手３３８を形成するために使用される接触表面３８２を示す。
【0055】
図１７Ａにさらに示されるとおり、筒状部分３１６の、溶接継手３３６から対向する側にある第２筒状部分３１６の後角部３８６が薄板上の単一の関節点として使用されてもよい。薄板は、薄板の縁部分３７６ａを、図１７Ｃに示されるとおり接触表面３８２で形成された突出部３３２と当接係合するよう下向きに回転させるために後角部３８６を中心として曲げられ得る。したがって、図１７Ａに示されるとおり、第２筒状部分３１６の形状を閉じるとともに完成させるために後角部３８６で最終的な追加的屈曲のみが必要とされるように、断面形状は、接触表面３８２に突出部３３２を形成する前に金属薄板の外側セクション３７６において作られた第２筒状部分３１６の本質的に全ての望ましい形状及び構造を有するように成形され得る。追加的又は代替的関節点がビームの、図１７Ａ～１７Ｃに示されたものとは別の例、例えば、代替的断面形状又はロール成形順序を備えたビームで用いられてもよいこともまた想定される。
【0056】
図１７Ｂに示されるとおり、突出部３３２は、金属薄板が、ロール成形金型間で、ロール成形機上でインラインで配置されたレーザーヘッドステーションを連続的に通過するときに形成され得る。図１７Ｂに示された突出部３３２は、この場合もそうでなければ図５Ａ～５Ｃ及び上で説明されたものと同じ又は同様のやり方で形成され得る。突出部３３２を形成するために、レーザービーム３８４は接触表面３８２に対して略垂直の向きで角度が付いていてもよい。同様に、対応する溶接継手３３６を形成するときに使用されるレーザービーム３６６は接触表面３８２に実質的に垂直であり得る。
【0057】
ビーム３１０の第２筒状部分３１６のシームを溶接する前に、１つ又は複数の成形ロールは、図１７Ｃに示されるとおり、縁部分３７６ａを後角部３８６を中心として曲げかつ回転させるとともに、外側縁３７６ａを陥凹領域３６０における接触表面３８２の突出部３３２のラインと接触した状態に置くために、金属薄板３１２の外側セクション３７６をさらに成形し得る。陥凹領域３６０は、ビーム３１０の後壁部３２４、３２６が互いに対して略平面的な整列で配置されることを可能にする。金属薄板３１２の縁部分３７６ａに対する突出部３３２の接触のラインは、溶接から生じた酸化亜鉛煙がビーム３１０のそれぞれの筒状部分３１６の内部を出るための排気開口を作り出す突出部３３２間の長手方向間隔を提供する。突出部３３２により作り出された薄板の平面的な部分間の分離はおよそ５０ミクロン～３００ミクロンである。突出部３３２は、したがって、筒状形状のビーム３１０に連続的にロール成形された亜鉛めっき薄板を連続的にレーザー溶接するよう構成された排気シームを形成する。排気開口は、加圧された気体、例えば、酸化亜鉛ガスで形成し得るガス開口もポケットも無い一貫性のある溶接部を有するために、さもなければチューブの囲まれた領域において捕捉される煙が自由に出ることを可能にする。
【0058】
外側部分３７６ａが接触表面３８２の近くにある又は接触表面３８２と係合した状態にあることで、金属薄板３１２は、レーザービーム３６６での溶接のための断面の形状を保持するために外部マンドレルを使用し得る溶接ステーションに入ることができる。しかしそうではない場合、ビーム３１２の周りにかけられた外部マンドレル力により影響を受けない重ね継手での溶接継手の位置に起因して、内部マンドレルは無い。図１７Ｃに示されるとおり、レーザー溶接された重ね継手３３８は、縁部分の平面を後壁部３２４の平面から分離する厚さを含む。溶接継手３３８の厚さは、重ね継手を溶接するとき、酸化亜鉛煙３５０が、突出部３３２により形成された排気開口を通じてビームのそれぞれの筒状部分３１６の内部を出るように、後壁部３２４の平面（及び／又は縁部分）から突出する突出部３３２により形成される。したがって、第２筒状部分３１６を成形するために、成形ロールは残りのセクション３７６を、例えば、第１筒状部分３１４を形成した成形ロールから反対側の回転方向に薄板の幅の「半分」をわずかに下回る分だけ、変形させ得る。
【0059】
ビーム３１０は、０．８ｍｍ～１．４ｍｍ又はおよそ１ｍｍ～１．５ｍｍの厚さを有する鋼材料の薄板３１２から成形される。また、薄板３１２は、約８００～２０００Ｍｐａ（すなわち、約１２０～２９０ｋｓｉ）の引張強度を有し得る。しかしながら、本発明のビームはＡＨＳＳ（先進高強度鋼）を含む異なる材料で作ることができること、並びにこの本発明のビームは約０．８ｍｍ～３．０ｍｍの厚さ（又は例えば、０．８ｍｍ～１．４ｍｍの厚さ）を有する薄板から作ることができ、異なるビーム断面サイズ、例えば約８０ｍｍ～１５０ｍｍの高さ、及び３０ｍｍ～６０ｍｍの奥行で作ることができ、望まれる用途のために大きさが可変の長さを有することが想定される。
【0060】
図１８～１９Ｂをここで参照すると、ビーム４１０の共通の中央壁部４１８を共有する２つの隣接する筒状部分４１４、４１６を有する亜鉛めっき多筒状ビーム４１０の追加的な例が示されている。ビーム４１０は、ビーム４１０の後壁部４２４、４２６が互いに対して略平面的な整列で配置されることを可能にするために、陥凹領域において形成されたレーザー溶接された重ね継手４３６を有する。ビーム４１０はまた、第２筒状部分４１６を囲むために中央壁部４１８と前壁部４２２との間のシームにおいて形成された溶接継手４３８を有する。
【0061】
図１８に示された成形されたビーム４１０は、例えばバンパーレインフォースメントビームとして使用されるために、図２に示されたビーム１０と同様に方向付けられるようにその長手方向軸を中心として回転させられ得る。それによりビーム４１０のそれぞれの壁は、前壁部４２０、４２２、後壁部４２４、４２６、上壁部４２８、及び下壁部４３０と呼ばれ得る。隣接する筒状部分４１４、４１６の前壁部４２０、４２２は、バンパーレインフォースメントビームとして使用される場合にビームの外向き又は衝撃表面を形成するために互いに実質的に整列している。同様に、後壁部４２４、４２６は互いに略整列しているとともに前壁部４２０、４２２と実質的に平行である。さらに、上及び下壁部４２８、４３０は互いに且つ中央壁部３１８と実質的に平行であるとともに、前及び後壁部４２０、４２２、４２４、４２６と略垂直である。ビーム４１０の追加的な例は図１８に示されたものから様々な向きをとることができ、例えばビームの異なる使用及び用途のための代替的断面形状及び寸法比率を含み得ることが理解される。
【0062】
ここで図１９Ａを参照すると、亜鉛めっき薄板ストック４１２は、第１筒状部分４１４（図１８）を囲むために溶接されるシームを閉じる前に達成される、実線で示されるとおり断面形状を成形するように一連のロール金型を通じてロール成形され得る。この図示された例において、シームで形成された突出部４３２は、ロール成形ラインのいくつかのロール成形金型を通過した後でロール成形機でインラインで形成される。突出部４３２を形成する前にビーム４１０の中間断面形状を達成するために薄板ストック４１２をロール成形することにより、突出部はこのとき、溶接部シームで用いられる前にロール成形金型を通過することにより損傷を受ける又は扁平になるリスク無しに形成され得る。具体的には、図１９Ａに示されるとおり、ビーム４１０の第１筒状部分４１４を成形するために使用される薄板４１２の外側縁部分４７２ａは、レーザービーム４３４が突出部４３２を形成するために薄板４１２の接触表面４７４に直線的にアクセスすることを可能にするように、薄板の望ましい接触表面４７４から上向きに間をあけて配される。
【0063】
図１９Ａにおいてさらに示されるとおり、筒状部分４１４の後角部４８８は、突出部４３２が形成された後で薄板上の単一の関節点として使用されてもよい。破線で示されるとおり、薄板は、薄板の縁部分４７２ａを接触表面４７４で突出部４３２と当接係合するように下向きに回転させるために後角部４８８を中心として曲げられ得る。したがって、第１筒状部分４１４の形状を閉じるとともに完成させるために後角部４８８で最終的な追加的屈曲のみが必要とされるように、断面形状は、突出部４３２を形成する前に金属薄板の外側セクション４７２において作られる第１筒状部分４１４の本質的に全ての望ましい形状及び構造を有するように成形され得る。
【0064】
突出部４３２は、薄板４１２の、溶接継手を有するのが望ましい部分と一致する表面で、例えば図１９Ａに示された、成形された金属薄板４１２の接触表面４７４で形成され得る。レーザー溶接された重ね継手４３６を形成するのに使用される接触表面４７４は、中央壁部４１８に隣接する第２筒状部分４１６の角部で後壁部４２６に沿って成形された陥凹領域に配置される。突出部４３２は、金属薄板が、ロール成形金型間で、ロール成形機上でインラインで配置されたレーザーヘッドステーションを連続的に通過するときに形成され得る。突出部４３２を形成するために、レーザービーム４３４は、接触表面４７４に対して略垂直の向きに角度が付いていてもよい。ロール成形機でインラインで形成された突出部４３２は、薄板４１２の長手方向延在部に沿って略一貫性のある隔たりで直線的に配置され得るとともに、そうでなければ図５Ａ～５Ｃに示されるとともに上で説明されたものと同じ又は同様のやり方で形成され得る。
【0065】
ビーム４１０の第１筒状部分４１４のシームを溶接する前に、１つ又は複数の成形ロールは、破線で図１９Ａに示されるとおり、縁部分４７２ａを後角部４８８を中心として曲げかつ回転させるとともに、外側縁４７２ａを接触表面４７４の突出部４３２のラインと接触した状態に置くために、金属薄板４１２の外側セクション４７２をさらに成形し得る。金属薄板４１２の縁部分４７２ａに対する突出部４３２の接触のラインは、溶接から生じた酸化亜鉛煙がビーム４１０のそれぞれの筒状部分４１４の内部を出るための排気開口を作り出す突出部４３２間の長手方向間隔を提供する。
【0066】
外側部分４７２ａが接触表面４７４の近くにある又は接触表面４７４と係合した状態にあることで、金属薄板４１２は、溶接のための断面の形状を保持するために外部マンドレルを使用し得る溶接ステーションに入ることができる。しかしそうではない場合、第１筒状部分４１４の断面形状に起因して、内部マンドレルは無い。図１９Ａに破線で示されるとおり、溶接継手４３６は、ビーム４１０の長さに沿って連続的に取り付けられるとともに閉じられるシームを提供するために、排気シームに沿ったレーザービーム４５２で、レーザー溶接を介して形成される。溶接時、レーザービーム４５２は、突出部４３２を形成するために使用されるレーザービーム４３４に対して同じ又は同様の向きで配置され得る。排気開口を形成する突出部４３２に起因して、溶接継手４３６は例えばおよそ５０ミクロン～３００ミクロンの厚さを有することができ、外側セクション４７２の縁部分４７２ａの平面を接触表面４７４の平面からわずかに分離する。レーザービーム４５２の実質的に垂直の向きは、図７Ｇに示されるとおり例えばおよそ１ｍｍ～２ｍｍの比較的狭い熱影響部を備えた溶接継手４３６をさらに形成する。
【0067】
図１９Ｂを参照すると、溶接継手４３６の形成後、薄板４１２はステーションにおける成形ロールの第２シリーズ内へと続く。ステーションにおける成形ロールの第２シリーズは、薄板３１２（図１９Ａ）の他方の外側セクション４７６をビーム４１０の第２筒状部分４１６の形状を目指してさらに連続的に曲げる。断面形状はビーム４１０の筒状部分４１６のシームの近くに、しかしビーム４１０の筒状部分４１６のシームを閉じる前に成形され得る。図１９Ｂに実線で示される中間断面形状で、突出部４３２は外側縁部分４７６ａの、成形された先端領域に形成され得る。それにより、突出部に損害を与える又は突出部を扁平化するリスクを低下させるために、縁部分４７６ａの形状が成形された後で突出部４３２が形成される。具体的には、図１９Ｂに示されるとおり、ビーム４１０の第２筒状部分４１６を成形するために使用される薄板４１２の外側縁部分４７６ａは、レーザービーム４８４が、突出部４３２を形成するために薄板４１２の外側縁部分４７６ａの先端領域の表面に直線的に及び略垂直に接触することを可能にするように、薄板の望ましい接触表面４８２から下向きに間をあけて配される。代替的に、突出部は、結果としての溶接継手の対向する接触表面の中央壁部のより低い領域に形成されてもよいことが想定される。
【0068】
図１９Ｂにおいてさらに示されるとおり、第２筒状部分４１６の後角部４８６が薄板上の単一の関節点として使用されてもよい。薄板は、薄板の成形された縁部分４７６ａを、図１９Ｂに破線で示されるとおり、接触表面４８２に形成された突出部４３２との当接係合へと下に回転させるように後角部４８６を中心として曲げられ得る。したがって、第２筒状部分４１６の形状を閉じるとともに完成させるために後角部４８６で最終的な追加的屈曲のみが必要となるように、断面形状は、突出部４３２を形成する前に金属薄板の外側セクション４７６において作られる第２筒状部分４１６の本質的に全ての望ましい形状及び構造を有するように成形され得る。追加的又は代替的関節点がビームの、図１９Ａ及び１９Ｂで示されたのとは別の例、例えば代替的断面形状又はロール成形順序を備えたビームで用いられてもよいこともまた想定される。
【0069】
図１９Ｂに示されるとおり、突出部４３２は、金属薄板が、ロール成形金型間で、ロール成形機上でインラインで配置されるレーザーヘッドステーションを連続的に通過するときに形成され得る。図１９Ｂに示された突出部４３２はこの場合も、そうでなければ図５Ａ～５Ｃにおいて示されているものと同じ又は同様のやり方で形成され得る。ビーム４１０の第２筒状部分４１６のシームの溶接前に、１つ又は複数の成形ロールは、図１９Ｂに破線で示されるとおり、後角部４８６を中心として曲げかつ回転させるとともに、外側縁４７６ａを中央壁部４１８に配置された接触表面４８２と接触した状態に置くために金属薄板４１２の外側セクション４７６をさらに成形し得る。この場合も、中央壁部４１８に対する金属薄板４１２の縁部分４７６ａでの突出部４３２の接触のラインは、例えばレーザービーム４６６などによる、シーム４３８の溶接から生じた酸化亜鉛煙がそれぞれのビーム４１０の筒状部分４１６の内部を出るための排気開口を作り出す突出部４３２間の長手方向間隔を提供する。排気開口は、加圧された気体、例えば、酸化亜鉛ガスで形成し得るガス開口もポケットも無い一貫性のある溶接部を有するために、さもなければチューブの囲まれた領域において捕捉される煙が自由に出ることを可能にする。
【0070】
ビーム４１０は、０．８ｍｍ～１．４ｍｍ又はおよそ１ｍｍ～１．５ｍｍの厚さを有する鋼材料の薄板４１２から作られ得る。また、薄板４１２は、約８００～２０００Ｍｐａ（すなわち、約１２０～２９０ｋｓｉ）の引張強度を有し得る。しかしながら、本発明のビームは、ＡＨＳＳ（先進高強度鋼）を含む異なる材料で作ることができること、並びにこの本発明のビームは０．８ｍｍ～３．０ｍｍの厚さ（又は例えば、０．８ｍｍ～１．４ｍｍの厚さ）を有する薄板から作ることができ、異なるビーム断面サイズ、例えば、約８０ｍｍ～１５０ｍｍの高さ、及び３０ｍｍ～６０ｍｍの奥行で作ることができ、望まれる用途のために大きさが可変の長さを有することができることが想定される。
【0071】
図２０及び２０Ａを参照すると、ビーム５１０の共通の中央壁部５１８を共有する２つの隣接する筒状部分５１４、５１６を有する亜鉛めっき多筒状ビーム５１０の別の例が示されている。ビーム５１０は、筒状部分５１４、５１６を囲むために中央壁部５１８と前壁部５２０、５２２と後壁部５２４、５２６との間のシームにおいて形成されたレーザー溶接された割れ目継手５３７を有する。溶接継手５３７は、前及び後壁部５２０、５２２、５２４、５２６の向きに略垂直なそれぞれの割れ目シーム内へレーザーを向けることによりレーザービーム５６６により排気シームに沿ってレーザー溶接を介して形成される。また、溶接から生じた酸化亜鉛煙が、溶接ステーションからロール成形機における上流でビーム５１０の筒状部分の内部を出るための排気開口を形成するために、突出部が割れ目シームにおいて提供され得る。
【0072】
この開示の目的上、「上」、「下」、「右」、「左」、「後」、「前」、「垂直」、「水平」という用語及びその派生語は図１に示された向きに関連する。しかしながら、明確にそうではないと特定される場合を除き、様々な代替的な向きも提供され得ることを理解されたい。添付の図面において示されるとともにこの明細書において説明された特定のデバイス及びプロセスは、添付のクレームにおいて定義された発明性のあるコンセプトの例示的実施形態に過ぎないことも理解されるべきである。したがって、本明細書において開示された実施形態に関連する特定の寸法及び他の物理的特徴は、クレームが明確にそうではないと述べない限り限定とみなされるものではない。
【0073】
具体的に説明された実施形態の変更形態及び修正形態は、本発明の原理から逸脱すること無しに実施され得る。本発明は特許法の原理により解釈される添付のクレームの範囲によってのみ限定されることを意図されている。本開示は例示的なやり方で説明されており、使用されている用語法は、限定の言葉よりもむしろ説明の言葉の性質を帯びていることを理解されたい。本開示の多くの修正形態及び変更形態が上記の教示に照らして可能であり、本開示は具体的に説明されたもの以外の方法でも実施され得る。
【図1】
【図2】
【図2A】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図7E】
【図7F】
【図7G】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図14】
【図15】
【図16A】
【図16B】
【図16C】
【図17A】
【図17B】
【図17C】
【図18】
【図19A】
【図19B】
【図20】
【図20A】
【図21】
【図22】