JP2003164924A - 重ね合わせ板材を素材とする中空状構造部品の液圧成形装置と液圧成形方法および中空状構造部品ならびに重ね合わせ板材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形媒体の漏れを防止しながら材料の無駄を
少なくして、生産性に優れた液圧成形装置を提供する。 【解決手段】 重ね合わせ板材８を上下型１１，１２に
て加圧拘束し、その重ね合わせ板材８の両端に予め形成
されているノズル受容部９に注入ノズル１６を圧入し
て、最初に注入孔７を成形する。成形された注入孔７の
端面２６と注入ノズル１６側のしごき面２４および縦壁
面２５との密着状態をもってシールし、その注入ノズル
１６から重ね合わせ板材８の上下板２，３間に液状成形
媒体を供給して所定形状に膨出成形する。その際、媒体
圧力Ｐに連動して上下型１１，１２による金型押圧力Ｗ
を積極的に可変制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、サスペンションメ
ンバに代表されるような自動車用構造部品等の中空状構
造部品の液圧成形装置と液圧成形方法のほか、その中空
状構造部品そのものの構造と素材として用いられる重ね
合わせ板材の構造に関し、特に少なくとも二枚の金属板
同士を重ね合わせてその外周部を溶接することにより形
成された重ね合わせ板材を用いてこれを液圧にて膨出成
形するようにした中空状構造部品の液圧成形装置と液圧
成形方法および中空状構造部品ならびに重ね合わせ板材
の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属板同士を重ね合わせてその外周部を
溶接することにより形成した重ね合わせ板材を、凹部が
設けられた上下一対の金型間に挟み込み、その重ね合わ
せ板材の金属板同士の間に高圧の液状成形媒体を供給す
ることにより、金型の凹部形状に合致した形状に成形す
る液圧成形方法は、例えば特開平１１−３４７６４３号
公報や特開平１０−８５９４４号公報などで知られてい
る。また、これらの成形方法において重ね合わせ板材の
間に成形媒体を注入する方法については、例えば、Ｔａ
ｇｕｎｇｓｂａｎｄ：Ｔ１６ ＥＦＢ−Ｋｏｌｌｏｑｕ
ｉｕｍ （１９９６） Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｆｅｒ
ｔｉｇｕｎｇｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｎ−Ｕｍｆｏｒ
ｍｅｎ ｕｎｄ Ｌｏｃｈｅｎ ｍｉｔ Ｉｎｎｅｎｈ
ｏｃｈｄｒｕｃｋ のＢｉｌｄ １に掲載されている。

【０００３】先ず図１８にて重ね合わせ板材を用いた中
空状構造部品の液圧成形方法について説明する。同図
（Ａ）は成形前の重ね合わせ板材１００と上下型１０
１，１０２よりなる金型１０３の断面図を示し、それぞ
れに凹部１０１ａもしくは１０２ａを有した上下型１０
１，１０２同士の間に、二枚の金属板１０４，１０５を
重ね合わせた上でその外周部全周にわたり溶接部１０６
をもって連続的に溶接を施した重ね合わせ板材１００が
挟まれて加圧拘束されている。次いで、同図（Ｂ）のよ
うに、重ね合わせ板材１００の板間に水などの高圧の成
形媒体を注入，供給することにより液圧Ｐを作用させて
重ね合わせ板材１００を膨出させる。その結果、上下型
１０１，１０２の凹部１０１ａ，１０２ａの形状に合致
した外形形状の中空状構造部品１０７が得られる。な
お、成形後の中空状構造部品１０７の幅寸法Ｙは、重ね
合わせ板材１００の幅寸法Ｘに比べて膨出成形に伴う材
料流入量Ｚ分だけ小さくなる。

【０００４】この成形方法において、重ね合わせ板材１
００を形成している金属板１０４，１０５同士の間への
成形媒体の注入方法については、例えば前述の文献には
図１９のように記載されている。同図に示すように、成
形されるべき部品形状部分であるＧ部からその外側に部
品形状以外の部分であるＨ部としてフランジ部１０８を
延長し、そこに注入孔部分１１８を設けた構成としてい
る。重ね合わせ板材を形成している下側の金属板１０５
には予め直径ｒの注入穴１０９が形成され、上側の金属
板１０４には注入ノズル１１０の先端形状に対応したド
ーム形状部１１１と導入通路部１１２が形成されてい
る。また、下型１０２には液圧導入通路１１３を有する
注入ノズル１１０が固定されており、注入ノズル１１０
の先端部は下側の金属板１０５に形成した注入穴１０９
に挿入されている。さらに、注入ノズル１１０の外周部
には円環状のシールビード１１４が形成されている。一
方、上型１０１には上側の金属板１０４に形成したドー
ム形状部１１１に対応した凹部１１５が形成されてい
る。液圧導入通路１１３はさらに成形媒体を高圧化させ
る増圧機（図示せず）に接続されている。

【０００５】このような従来の成形媒体の注入構造で
は、高圧の成形媒体は先ず液圧導入通路１１３を通り注
入穴１０９とドーム形状部１１１の間から金属板１０
４，１０５同士の間の導入通路部１１２に導かれ、部品
形状部であるＧ部に到達する。この間、成形媒体の注入
穴１０９からの漏れは主に型締めによるシールビード１
１４の金属板１０５への食い込みによって防止される。
これによって、図１８の（Ｂ）のように重ね合わせ板材
１００を形成している上下の金属板１０４，１０５同士
の間に液圧Ｐが作用し膨出成形されることにより金型１
０３の凹部１０１ａ，１０２ａの形状に合致した中空状
の構造部品１０７が得られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の液圧成形方法においては、注入ノズル１１０
の外周部に形成したシールビード１１４が型締めにより
注入穴１０９付近の金属板１０５に食い込むことにより
成形媒体のシール性を確保する構造としていたために、
型締め力が直接シール部に作用するように、重ね合わせ
板材１００のフランジ部１０８を部品形状部分以外のＨ
部まで延長して成形媒体の注入孔部分１１８を設ける必
要があり、液圧成形後にこの注入孔部分１１８をスクラ
ップとして切除しなければならず、材料の無駄が大きく
発生するという問題点があった。

【０００７】そこで、本発明は、従来の重ね合わせ板材
の成形方法に対し、成形後の注入孔部分の切除に伴う材
料の無駄を極めて少なくするとともに、成形媒体の注
入，排出時間を大幅に短くして成形に要する時間を短縮
化し、もって生産性を向上させることができ、さらには
中空状構造部品の成形自由度や性能特性を向上させるこ
とのできる液圧成形装置と成形方法のほか、中空状構造
部品そのものと重ね合わせ板材の構造を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、少なくとも二枚の金属板同士を重ね合わせてその外
周部を溶接することにより形成された重ね合わせ板材を
中空状の構造部品として膨出成形する装置であって、上
下型のそれぞれに成形されるべき構造部品の断面形状に
応じた凹部が形成されていて、それら上下型をもって上
記重ね合わせ板材を加圧拘束する金型と、上記重ね合わ
せ板材の金属板同士の間に高圧の液状成形媒体を供給す
るための注入ノズルと、重ね合わせ板材の端縁に金属板
同士を局部的に相互離間させるようにして予備成形され
たノズル受容部に上記注入ノズルを圧入して、成形媒体
の導入に先立って上記ノズル受容部をその注入ノズルに
密着する注入孔形状に成形する手段と、上記注入ノズル
と注入孔との密着部において成形媒体をシールするシー
ル手段と、上記金型の型締め力と注入ノズルの圧入力お
よび成形媒体の圧力をそれぞれ制御するコントローラ
と、を備えたことを特徴とする。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のシール手段は、金属板同士の相互離間開始位置に相当
する位置であって且つ注入ノズルのうち注入孔の開口縁
部と当接する位置に設けられた突起部をもって形成され
ていることを特徴とする。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項２の記載
における上型側の凹部内周面の延長線と下型側の凹部内
周面の延長線とのなす交点が上記突起部の端面に位置す
るように設定されていることを特徴とする。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
のシール手段は、金属板同士の相互離間開始位置に相当
する位置であって且つ注入ノズルのうち注入孔の開口縁
部と当接する位置に設けられたくさび状突起部をもって
形成されていることを特徴とする。

【００１２】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
のくさび状突起部はその断面形状が金属板同士の相互離
間開始位置近傍の断面形状と相似形をなしていて、注入
孔となるべきノズル受容部への注入ノズルの圧入進行に
伴い上記金属板同士の相互離間開始位置近傍にしごき加
工を施すようになっていることを特徴とする。

【００１３】請求項６に移載の発明は、請求項１に記載
の注入ノズルの断面形状が略多角形形状であって、且つ
この注入ノズルの圧入をもって形成される同じく断面略
多角形形状の注入孔の一辺と金属板同士の重ね合わせ面
とのなす角度θが５度以上で６０度以下に設定されてい
ることを特徴とする。

【００１４】請求項７に記載の発明は、請求項６の記載
を前提として、注入孔を成形するべくノズル受容部に圧
入される注入ノズルのうち、金属板同士の相互離間開始
位置に相当する位置にくさび状突起部を形成したことを
特徴とする。

【００１５】請求項８に記載の発明は、請求項１に記載
のコントローラは、重ね合わせ板材のうち少なくとも注
入孔近傍に型締め力によって付与される板厚方向の押圧
力を可変制御するようになっていることを特徴とする。

【００１６】請求項９に記載の発明は、請求項１に記載
のコントローラは、注入ノズルの圧入によって注入孔が
成形される際に、重ね合わせ板材のうちその注入孔近傍
に型締め力によって付与されることになる板厚方向の押
圧力をそれ以降よりも小さくするかもしくは零とするこ
とで注入孔となるべき領域への材料流入を促進させ、そ
れ以降の液圧成形の際には押圧力を再度上昇させるよう
になっていることを特徴とする。

【００１７】請求項１０に記載の発明は、請求項１に記
載のコントローラは、重ね合わせ板材のうち少なくとも
注入孔近傍に型締め力によって付与される板厚方向の押
圧力を、成形媒体の圧力に連動させて可変制御するよう
になっていることを特徴とする。

【００１８】請求項１１に記載の発明は、請求項１に記
載の液圧成形装置により成形された中空状構造部品とし
て、上記注入ノズルの圧入によって成形される注入孔近
傍にエンボス部やジョッグル部を形成した車体構造部
品、またはこれらと接続されるジョイント部材からなる
ことを特徴とする。

【００１９】請求項１２に記載の発明は、同じく請求項
１に記載の液圧成形装置により成形された中空状構造部
品として、上記注入ノズルの圧入によって成形される注
入孔近傍に潰れ促進ビードを形成した車体構造部品であ
ることを特徴とする。

【００２０】請求項１３に記載の発明は、同じく請求項
１に記載の液圧成形装置により成形された中空状構造部
品として、上記注入ノズルの圧入によって成形される注
入孔近傍の板厚を増加させた車両用サスペンションメン
バであることを特徴とする。

【００２１】請求項１４に記載の発明は、請求項１に記
載の液圧成形装置に用いる重ね合わせ板材として、予備
成形されるノズル受容部の形状を、成形されるべき中空
状構造部品の軸直角断面形状に対して上面周長等価形状
としたことを特徴とする。

【００２２】請求項１５に記載の発明は、 請求項１４
の記載における上面周長等価形状の上面周長等価率を９
３〜１０３％、望ましくは９６〜１００％としたことを
特徴とする。

【００２３】請求項１６に記載の発明は、請求項１に記
載の液圧成形装置に用いる重ね合わせ板材として、予備
成形されるノズル受容部の形状を、成形されるべき中空
状構造部品の軸直角断面形状に対して全周長等価形状と
したことを特徴とする。

【００２４】請求項１７に記載の発明は、請求項１６の
記載における全周長等価形状の全周長等価率を８７〜１
０３％、望ましくは９３〜１００％としたことを特徴と
する。

【００２５】請求項１８に記載の発明は、少なくとも二
枚の金属板同士を重ね合わせてその外周部を溶接するこ
とにより形成された重ね合わせ板材を上下型にて加圧拘
束し、その重ね合わせ板材を形成している金属板同士の
間に注入ノズルを介して高圧の液状成形媒体を供給する
ことにより中空状の構造部品として膨出成形する方法に
おいて、重ね合わせ板材の端縁に金属板同士を局部的に
相互離間させるようにして予備成形されたノズル受容部
に対し型締め状態で注入ノズルを圧入して、その重ね合
わせ板材の一部を塑性変形させることにより注入孔を成
形し、上記注入ノズルと注入孔との間に両者を密着させ
る方向のシール力を全周にわたって発生させ、その後に
成形媒体の導入による液圧成形を行うことを特徴とす
る。

【００２６】請求項１９に記載の発明は、請求項１８の
記載において、上記注入ノズルをノズル受容部に圧入し
て注入孔を成形する際、注入ノズルから重ね合わせ板材
に軸方向の押圧力を付与して注入孔近傍の板厚を制御す
ることを特徴とする。

【００２７】請求項２０に記載の発明は、請求項１８の
記載において、上記注入ノズルをノズル受容部に圧入し
て注入孔を成形する際、注入ノズルから重ね合わせ板材
に軸方向の押圧力を付与して、注入ノズルの縦壁面と注
入孔となるべき金属板端面との間でシール力を発生させ
ることを特徴とする。

【００２８】請求項２１に記載の発明は、請求項１８の
記載において、上記注入ノズルをノズル受容部に圧入し
て注入孔を成形する際、注入ノズルから重ね合わせ板材
に軸方向の押圧力を付与することにより、注入孔近傍の
板厚を制御するとともに、注入ノズルの縦壁面と注入孔
となるべき金属板端面との間でシール力を発生させるこ
とを特徴とする。

【００２９】請求項２２に記載の発明は、請求項１８の
記載において、上記注入ノズルの断面形状を成形される
べき中空状構造部品の軸直角断面形状よりも大きく且つ
略相似形に形成し、注入孔となるべきノズル受容部に注
入ノズルを圧入する際にその注入孔となるべき領域にし
ごき加工を施すことを特徴とする。

【００３０】請求項２３に記載の発明は、請求項２２の
記載において、上記注入孔となるべき領域であって且つ
金属板同士の相互離間開始位置に相当する位置のしごき
代を他の部位よりも大きく設定したことを特徴とする。

【００３１】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、ノズル受
容部への注入ノズルの圧入によって注入孔を成形しつつ
シール手段をもってシールした上で液圧成形を行うよう
にしたので、重ね合わせ板材を素材とする中空状構造部
品の液圧成形に際して、高圧の成形媒体の漏れを確実に
防止できる上、成形後に切除する部分を大幅に削減でき
るために材料の無駄が少なくなり、また、成形に要する
時間も短縮できるので生産性の向上が図れる効果があ
る。

【００３２】特に請求項２，３に記載の発明によれば、
重ね合わせ板材を形成している金属板同士の合わせ目の
うちその金属板同士の相互離間開始位置近傍を突起部に
てシールするようにしたので、とかく液圧漏れが発生し
やすい金属板同士の相互離間開始位置近傍でのシールを
確実に行うことができ、成形媒体の漏れ防止効果が一段
と向上する。

【００３３】さらに請求項４〜７に記載のように、上記
突起部をくさび状のものとして、そのくさび状突起部を
もってしごき加工を施したり、あるいは断面略多角形形
状の注入孔の一辺と金属板同士の合わせ面とのなす角度
を特定の値に設定すると、注入ノズルと注入孔との密着
によるシール性が高くなって上記の成形媒体の漏れ防止
効果がなお一層顕著となり、とりわけ成形可能な構造部
品の形状自由度が飛躍的に向上する。

【００３４】請求項８〜１０に記載の発明によれば、重
ね合わせ板材のうち少なくとも注入孔近傍に型締め力に
よって付与される板厚方向の押圧力を積極的に可変制御
するようにしたので、注入孔となるべき領域への材料を
流入を促進することができ、特に注入孔が略多角形形状
のものである場合にその角部での板厚減少を抑制できる
ことから、注入孔と注入ノズルとの密着部におけるシー
ル力を向上させて、高圧の成形媒体の漏れを確実に防止
できる効果がある。特に請求項１０に記載の発明のよう
に、成形媒体の圧力に連動させて板厚方向の押圧力を制
御すると材料流入制御をより容易に行える効果がある。

【００３５】請求項１１に記載の発明によれば、液圧成
形装置により成形された中空状構造部品として、上記注
入ノズルの圧入によって成形される注入孔近傍にエンボ
ス部やジョッグル部を形成した車体構造部品、またはこ
れらと接続されるジョイント部材からなることとしたの
で、液圧成形時の形状自由度が向上し、構造が複雑な車
体構造部材等を容易に成形できる効果がある。

【００３６】特に請求項１２に記載の発明のように、液
圧成形される中空状構造部品を、注入ノズルの圧入によ
って成形される注入孔近傍に潰れ促進ビードを形成した
車体構造部品とすると、その潰れ変形によるエネルギー
吸収性能に優れた車体構造部品を容易に成形することが
でき、また、請求項１３に記載の発明のように、液圧成
形される中空状構造部品を、注入ノズルの圧入によって
成形される注入孔近傍の板厚を増加させた車両用サスペ
ンションメンバとすると、必要部分に効果的に材料を配
分した軽量で高性能のサスペンションメンバを容易に成
形できる効果がある。

【００３７】請求項１４に記載の発明によれば、重ね合
わせ板材に予備成形されるノズル受容部の形状を、成形
されるべき中空状構造部品の軸直角断面形状に対して上
面周長等価形状としたので、成形される注入孔が略多角
形形状のものである場合にその角部での板厚減少を抑制
して注入ノズルとなるべき領域でのしごき代を確実に確
保することができ、もって注入孔と注入ノズルとの密着
部におけるシール力を向上させて、高圧の成形媒体の漏
れを確実に防止できる効果がある。

【００３８】特に請求項１５に記載の発明のように、上
記上面周長等価率を９３〜１０３％、望ましくは９６〜
１００％としたり、請求項１６，１７に記載の発明のよ
うに、上面周長等価形状に代えて全周長等価形状とし、
その全周長等価率を８７〜１０３％、望ましくは９３〜
１００％とすると、上記効果が一段と顕著となる。

【００３９】請求項１８に記載の発明によれば、重ね合
わせ板材の端縁に金属板同士を局部的に相互離間させる
ようにして予備成形されたノズル受容部に対し型締め状
態で注入ノズルを圧入して、その重ね合わせ板材の一部
を塑性変形させることにより注入孔を成形し、上記注入
ノズルと注入孔との間に両者を密着させる方向のシール
力を全周にわたって発生させ、その後に成形媒体の導入
による液圧成形を行う方法としたので、重ね合わせ板材
を素材とする中空状構造部品の液圧成形に際して、高圧
の成形媒体の漏れを確実に防止できる上、成形後に切除
する部分を大幅に削減できるために材料の無駄が少なく
なり、また、成形に要する時間も短縮できるので生産性
の向上が図れる効果がある。

【００４０】特に請求項１９〜２１に記載の発明によれ
ば、上記注入ノズルをノズル受容部に圧入して注入孔を
成形する際、注入ノズルから重ね合わせ板材に軸方向の
押圧力を付与して注入孔近傍の板厚を制御したり、注入
ノズルの縦壁面と注入孔となるべき金属板端面との間で
シール力を発生させ、もしくはその両者を併用するよう
にしたので、上記成形媒体の漏れ防止効果が一段と顕著
となり、材料の無駄が少なくなるとともに、中空状構造
部品の形状自由度や性能向上に貢献できる効果がある。

【００４１】請求項２２に記載の発明によれば、上記注
入ノズルの断面形状を成形されるべき中空状構造部品の
軸直角断面形状よりも大きく且つ略相似形に形成し、注
入孔となるべきノズル受容部に注入ノズルを圧入する際
にその注入孔となるべき領域にしごき加工を施すように
し、特に請求項２３に記載の発明によれば、上記注入孔
となるべき領域であって且つ金属板同士の相互離間開始
位置に相当する位置のしごき代を他の部位よりも大きく
設定したので、成形媒体の漏れ防止効果や材料の無駄削
減効果、ならびに成形時間の短縮効果が一段と顕著とな
る効果がある。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図面に基づいて説明する。

【００４３】図１は本発明を適用して液圧成形された中
空状構造部品の一例として自動車用構造部品であるサス
ペンションメンバ１の概略構造を示す斜視図で、上側の
金属板（以下、単に上板と略称する）２と下側の金属板
（以下、単に下板と略称する）３とがその外周のフラン
ジ部４の周縁の溶接部５にて溶接された略多角形断面形
状のものとして形成されており、その長手方向両端面が
注入孔７として外部に開口している。両端の注入孔７は
液圧成形後に適宜端末加工が施され、例えばその一部を
切除した上でサスペンションカラー６が溶接されること
でサスペンションメンバ１となる。

【００４４】図２はそのサスペンションメンバ１の成形
用素材として用いられる重ね合わせ板材８を示す斜視図
であり、この重ね合わせ板材８は注入孔７となるべき領
域を除き上板２と下板３とがその外周部の溶接部５にお
いて連続的に溶接されているもので、その重ね合わせ板
材８のうち上記注入孔７に相当する部分には上板２と下
板３とを局部的に相互離間させるようにしてノズル受容
部９が予備成形されている。

【００４５】図３の（Ａ），（Ｂ）は図１のａ−ａ線に
沿った断面での成形前と成形後の状態をそれぞれ示し、
同図（Ａ）に示すように、金型１０はそれぞれに凹部１
１ａもしくは１２ａを有した上型１１と下型１２とで構
成され、それら両者の間に重ね合わせ板材８が挟まれて
いる。そこで、上型１１と下型１２とをもって所定の型
締め力のもとで重ね合わせ板材８を加圧拘束するととも
に、後述する注入ノズル１６から重ね合わせ板材８を形
成している上下板２，３の間に高圧の液状成形媒体とし
て水等を注入すると、同図（Ｂ）のように成形媒体の圧
力Ｐを受けて重ね合わせ板材８が膨出し、上下型１１，
１２の凹部１１ａ，１２ａに合致する形状に成形されて
図１のサスペンションメンバ１となる。

【００４６】図４は上記サスペンションメンバ１の成形
を目的とした液圧成形装置の概略構成を示す図であり、
金型１０の主要素である上型１１はスライド１３もしく
はプレスラムに、下型１２はボルスタ１４にそれぞれ固
定されていて、型締めシリンダ１５による型締め力Ｗを
もって上型１１を可動側とした型締め，型開き動作が行
われるようになっている。また、金型１０の両側には上
記重ね合わせ板材８のノズル受容部９に圧入されること
で注入孔７を成形しつつ液圧導入部としても機能するこ
とになる注入ノズル１６が個別に設けられている。この
注入ノズル１６は後述するように断面略扁平六角形状の
ものとして形成されているとともに、先端部は略扁平六
角錐形状のテーパ状もしくは先細り形状となっている。
注入ノズル１６はそれぞれに注入孔成形手段としての軸
押しシリンダ（油圧シリンダ）１７のピストンロッド１
７ａに連結されていて、この軸押しシリンダ１７の押圧
力Ｆをもって上記ノズル受容部９に圧入される。同時
に、注入ノズル１６には液圧導入通路１８が形成されて
いて、この液圧導入通路１８には液圧成形媒体として例
えば増圧機１９にて増圧された水が導入されることにな
る。

【００４７】上記の金型１０の型締め力Ｗや注入ノズル
１６の圧入力Ｆおよび液圧である成形媒体の圧力Ｐは、
コントローラ２０を上位に持つ比例電磁弁等の圧力制御
弁２１〜２３にて個別に可変制御されるようになってい
て、コントローラ２０からの指令を受けて各圧力制御弁
２１〜２３の開度を調整することで上記型締め力Ｗやノ
ズル圧入力Ｆおよび成形媒体圧力Ｐが個別に制御され
る。

【００４８】本実施の形態では、後から詳述するよう
に、金型１０にて重ね合わせ板材８を加圧拘束した状態
で先ずその重ね合わせ板材８のノズル受容部９に注入ノ
ズル１６を圧入して、その注入ノズル１６の圧入力Ｆを
もって注入孔７を成形し、それに続いて注入ノズル１６
と注入孔７との密着状態をもって液圧を重ね合わせ板材
８の上下板２，３の間に導入して膨出成形を行うことか
ら、上記の各々の圧力制御としては、図５に示すように
金型１０にてきわめて小さい圧力Ｗかもしくは圧力を零
として重ね合わせ板材８を拘束したならば、軸押しシリ
ンダ１７による注入ノズル１６の圧入力Ｆを徐々に増大
させて注入孔７を成形し、その注入孔７の成形が完了し
たならばノズル圧入力Ｆをほぼ一定に維持した状態で型
締め力Ｗおよび成形媒体圧力Ｐを徐々に増大させて液圧
による膨出成形を行い、同図に示すように成形末期に至
った時点で型締め力Ｗおよび成形媒体圧力Ｐを共に急増
させて、最終的には共に最大圧力で一定化した状態をも
って成形を完了するようになっている。なお、ノズル圧
入力Ｆや型締め力Ｗは圧力による制御としたが、それに
代わりノズル位置や型締め位置による位置制御を用いる
こともできる。

【００４９】次に、上記液圧成形装置を用いた場合の図
１のサスペンションメンバ１の成形手順を図６に基づい
てさらに詳しく説明する。

【００５０】図６の（Ａ）〜（Ｃ）は図１に示したサス
ペンションメンバ１の長手方向の断面を示したものであ
り、先ず同図（Ａ）にて上型１１と下型１２の間に重ね
合わせ板材８が挟み込まれる。なお、重ね合わせ板材８
の両端には図２に示すように注入孔７に相当する部分に
予め所定形状のノズル受容部９が予備成形されている。
そして、金型１０の左右両側には、進退移動可能な一対
の注入ノズル１６が待機している。

【００５１】次いで、同図（Ｂ）に示すように左右の注
入ノズル１６を前進動作させて重ね合わせ板材８のノズ
ル受容部９に圧入させてゆくと、注入ノズル１６の先端
部は扁平六角錘形状となっているために、ノズル受容部
９は注入ノズル１６の形状に倣って塑性変形して所定の
注入孔７の形状に仕上げられる。この際、注入ノズル１
６の全周に形成されたしごき面２４は成形品であるサス
ペンションメンバ１の内径より大きく設定されているた
め、金型１０と注入ノズル１６のしごき面２４との間に
はさまれた注入孔７の開口縁部はしごき加工を受け、両
者は互いに密着した状態となる。また注入ノズル１６に
はしごき面２４に隣接する縦壁面２５が形成されている
ため、その縦壁面２５が注入孔７の開口端面２６と密着
する。

【００５２】これらにより、重ね合わせ板材８すなわち
注入孔７と注入ノズル１６との間にはその全周にわたり
シール力が発生する。そして、この注入孔７の成形に続
いて、図４の（Ｃ）に示すように注入ノズル１６に形成
された液圧導入通路１８から高圧の成形媒体を供給し、
この圧力Ｐにより重ね合わせ板材８を形成している上板
２と下板３をそれぞれ上下方向に膨出させるとともに、
注入ノズル１６をさらに押圧力Ｆのもとで押圧しながら
成形を行い、成形品としてのサスペンションメンバ１を
得る。

【００５３】図７は上記注入ノズル１６と注入孔７の拡
大図を示しており、前述したように注入ノズル１６に形
成されたしごき面２４は成形品たるサスペンションメン
バ１の内径よりも予め大きく設定されているため、重ね
合わせ板材８を形成している板厚ｔ１の上板２および下
板３は注入ノズル１６のしごき面２４によりしごき加工
を受け、その結果としてしごき部板厚ｔ２となり、この
部分でシール力を発生させている。さらに、注入ノズル
１６の縦壁面２５は注入孔７の開口端面２６と密着し、
ここでもシール力を発生させている。これら板厚方向の
しごき面２４でのシール力と縦壁面２５でのシール力は
それぞれどちらか一方を選択して発生させても良く、本
実施の形態のように両方を併用することもできる。

【００５４】なお、本実施の形態では、サスペンション
メンバ１の外形断面形状と注入孔７の外形断面形状を同
一としているため、成形後はそのまま製品とするか、少
なくとも図７の（Ｂ）に示すしごき部Ｌｓ部分のみを切
除すればよく、従来工法と比較しスクラップとなるべき
部分が大幅に減少するために材料の無駄を省くことがで
きる。

【００５５】ここで、重ね合わせ板材８の液圧成形の問
題点である上下板２，３の合わせ目部分に生ずる空間２
７からの液圧漏れの防止について次に説明する。

【００５６】図７において、上下板２，３同士の合わせ
目すなわち上下板２，３の相互離間開始位置に生ずる空
間２７は上下板２，３の曲げ半径によって生じるもので
あり、注入ノズル１６の断面形状が多角形形状の時には
フランジ部４に隣接する一辺のなす角度θが、または断
面形状が円筒形状の場合もこれに相当するフランジ部４
からつながる接線方向とのなす角度が、共に零度の時に
空間２７の面積が最も大きくなり、角度θが大きくなる
のに伴って空間２７の面積は減少してゆく。このため、
角度θが大きくなほど後述する注入ノズル１６の突起縦
面２９によるシールが容易となる。また、角度θが大き
いほど材料流入も促進されて成形性が向上する。しかし
ながら、逆に角度θが大き過ぎると注入ノズル１６側の
角度βが小さくなるため、注入ノズル１６自体の強度や
剛性が低下する。したがって、角度θは５度以上で６０
度以下が最も望ましい。

【００５７】図８は上記注入ノズル１６の詳細を示し、
同図（Ａ）は注入ノズル１６全体の斜視図であり、同図
（Ｂ）は同図（Ａ）のｂ部つまり突起縦面２９の拡大図
を示す。成形品であるサスペンションメンバ１の外形断
面形状と略相似形の多角形形状であって且つ先端が六角
錘状である注入ノズル１６は、全周にわたりシール手段
としてのしごき面２４とこれに隣接する同じくシール手
段としての縦壁面２５、ならびに液圧導入通路１８が形
成されている。上下板２，３同士の相互離間開始位置に
生じる空間２７に相当する位置にはシール手段としての
断面矩形状の突起部２８が形成されていて、その端面が
突起縦面２９となっており、そのためにこの突起縦面２
９が軸方向の押圧力Ｆにより空間２７に蓋のごとき形態
で密着し、重ね合わせ板材８の液圧成形の問題点である
上下板２，３同士の合わせ目からの液圧の漏れを確実に
防止できる構造となっている。言い換えるならば、上型
１１側の凹部１１ａの内周面の延長線と下型１２側の凹
部１２ａの内周面の延長線とのなす交点が上記突起端面
２９に位置するように設定されていることになる。

【００５８】図９の（Ａ）は注入ノズルの他の実施の形
態を示す全体斜視図であり、同図（Ｂ）は同図（Ａ）の
ｃ部、つまりその重ね合わせ板材８の合わせ目ひいては
上下板２，３同士の相互離間開始位置に相当する位置に
設けたシール手段としてのくさび状突起部３１の拡大図
を示す。同図（Ａ）に示すように、注入ノズル３０はサ
スペンションメンバ１の外形縦面形状と略相似形の多角
形形状をなしているとともに、先端が六角錘形状であっ
て、その全周にわたりしごき面２４とこれに隣接する縦
壁面２５とが形成されていて、さらに液圧導入通路１８
が形成されている。重ね合わせ板材８の合わせ目に生じ
る空間２７に相当する位置には断面矩形状の突起部２８
が形成されているとともに、前記しごき面２４ではこの
突起部２８に相当する部分だけをテーパ状のものとする
べくくさび状突起部３１が形成されている。したがっ
て、くさび状突起部３１のテーパ面３２が軸方向の押圧
力Ｆを受けて前記空間２７にしごき加工を施しながら密
着してゆき、先の実施の形態と同様に、重ね合わせ板材
８の液圧成形の問題点である上下板２，３同士の合わせ
目からの液圧の漏れを確実に防止できる構造となってい
る。

【００５９】図１０の（Ａ）には重ね合わせ板材８に予
備成形されるノズル受容部９の断面形状を示し、図２か
らも明らかなように中央部が湾曲した滑らかな形状を呈
している。図１０の（Ｂ）は、このノズル受容部９に図
６の（Ｂ）のように注入ノズル１６を圧入して、その塑
性変形をもって成形した注入孔７の断面図を示す。

【００６０】ここで、ノズル受容部９に注入ノズル１６
を圧入する際、図１０の（Ａ）の断面形状の上半分で示
せば、ノズル受容部９の点Ｐ１，Ｐ２が注入ノズル１６
の稜線３３に接触し、さらに注入ノズル１６を圧入して
ゆくと、この点Ｐ１，Ｐ２のスパンが押し広げられなが
ら同図（Ｂ）に示す注入孔７の断面での点Ｑ１，Ｑ２と
なる。この際、点Ｐ１，Ｐ２より外側の部分は板材２の
材料流入があるために注入孔７の成形時に材料があまり
伸ばされることはないが、点Ｐ１とＰ２の間の部分は点
Ｐ１，Ｐ２が注入ノズル１６の稜線３３に接触している
ため、この部分への材料流入は相対的に少なくなり、点
Ｐ１とＰ２とに相当する部分が集中的に伸ばされて板厚
減少が発生するため、この部分が注入ノズル１６のしご
き面２４と密着しなくなり、所定のシール力を発生でき
なくなる。

【００６１】本実施の形態では、このノズル受容部９の
断面形状を、図１０の（Ａ）のように中央部が湾曲した
滑らかな形状とし、且つ点Ｐ１とＰ２との間の実長Ｌ１
を、注入孔７の点Ｑ１とＱ２と間の距離Ｌ１０と略等し
くした形状としているため、ノズル受容部９に注入ノズ
ル１６を圧入する際、点Ｐ１とＰ２との間の材料に引張
り力が作用しても、材料に板厚減少が作用する程度が大
幅に削減され、所定のしごき代が常に確保できるという
効果が得られる。

【００６２】図１１には、このノズル受容部９の形状を
いろいろ変えて、つまり注入孔７の点Ｑ１，Ｑ２間の距
離Ｌ１０とノズル受容部９の点Ｐ１，Ｐ２間の実長Ｌ１
との比である上面周長等価率（α）＝（Ｌ１／Ｌ１０）
×１００（％）と、注入孔７の成形後の点Ｑ１，Ｑ２近
傍の角部板厚減少率を実験により求めた結果を示す。上
面周長等価率（α）は小さすぎると注入孔７の板厚減少
が大きくなり、また上面周長等価率（α）が大き過ぎる
と板厚減少は生じないが材料に肉余りが生じ、しわや座
屈が発生する。図１１から明らかなように、所望のシー
ル力を確保するために必要な板厚を確保するには、上面
周長等価率（α）＝９３〜１０３％で、望ましくは９６
〜１００％とするのがよい。

【００６３】なお、本実施の形態では上下対称形状を例
として示したために上半分で説明したが、下半分につい
ても同様であり、また、上下非対称形状の場合でも同様
の考え方によりノズル受容部９の形状を決定できること
は言うまでもない。

【００６４】図１２には本発明の他の実施の形態をを示
し、図１０に示した先の実施の形態と同様に、図１２の
（Ａ）には重ね合わせ板材８に予備成形されたノズル受
容部３４の断面形状を示し、同図のように中央部が湾曲
した滑らかな形状を呈している。同図（Ｂ）は、このノ
ズル受容部３４に注入ノズル１６を圧入し、塑性変形さ
せて成形した注入孔７の断面図を示す。本実施の形態で
は、ノズル受容部３４のフランジ部４との境界である点
Ｒ１，Ｒ２間の実長Ｌ２を、注入孔７の対応する箇所で
ある点Ｓ１，Ｓ２間の実長Ｌ２０と略等しくした形状と
し、且つ注入孔７の点Ｓ１，Ｓ２間の距離Ｌ２０とノズ
ル受容部３４の点Ｒ１，Ｒ２間の実長Ｌ２との比である
全周長等価率（β）＝（Ｌ２／Ｌ２０）×１００（％）
を、全周長等価率（β）＝８７〜１０３％で、望ましく
は９３〜１００％とするのがよい。

【００６５】この場合は、注入ノズル１６の先端の六角
錘部の稜線３３により材料流入が拘束されないように稜
線３３を滑らかな円弧形状とし、先の実施の形態よりも
材料流入をより促進させたり、後述する材料流入手段を
併用したりすることにより、材料の伸びが断面全体に分
散し、より広い範囲の全周長等価率を選択できる。ま
た、本実施の形態は、注入ノズル１６の断面形状が複数
の稜線３３を持たない菱形や楕円形の場合にも適用で
き、形状の適用範囲が広くなるという特徴がある。

【００６６】図１３には本発明のさらに別の実施の形態
を示す。先の実施の形態では、予備成形されるノズル受
容部３４の形状を工夫し、注入孔７成形時の角部での板
厚減少を低減して、所望のシール力を注入ノズル１６の
全周にわたり発生させる構造としたが、本実施の形態で
は、注入孔成形時に注入ノズル１６が接触する角部に板
厚減少が発生することをある程度許容した上で、注入ノ
ズル１６のしごき面の高さを部位毎に変化させて、板厚
減少に応じたしごき代を確保できるような注入ノズル構
造とした。

【００６７】同図に示すように、注入ノズル３５は成形
品であるサスペンションメンバ１の外形断面形状と略相
似形の多角形形状のものとして形成されているととも
に、先端は六角錘形状に形成されていて、重ね合わせ板
材８の合わせ目に生じる空間すなわち上下板２，３同士
の相互離間開始位置に相当する位置には断面矩形状の突
起部２８が形成され、この突起部２８の端面が突起縦面
２９となっている点、ならびに液圧導入通路１８が形成
されている点については図８に示す実施の形態と同様で
ある。その一方、本実施の形態では、前述したように注
入ノズル３５の全周にわたるしごき面のうち、一般面で
は先の実施の形態と同様のしごき面２４とするも、注入
孔７の成形時の板厚減少の大きい角部はその高さを高く
した角部しごき面３６とし、これらに隣接して縦壁面２
５が形成されている。

【００６８】本実施の形態では、注入孔７の予備成形形
状によることなく、注入孔成形時に発生する角部の板厚
減少に対してもそれに応じた注入ノズル３５のしごき面
２４，３６の高さを設定しているため、板厚減少に応じ
たしごき代が確保できるノズル構造であり、常に一定の
シール力を注入ノズル１６の全周にわたり発生させるこ
とができ、板厚減少部からの液圧の漏れを確実に防止で
きることになる。

【００６９】ところで、注入孔７の成形時や液圧成形時
に、局部的な板厚減少による不均一部分を排除して所望
の性能を得るには、材料の流入制御、すなわち必要なタ
イミングで必要な量の材料を金型空間内に流入させるこ
とが重要であり、この手段について次に説明する。

【００７０】注入孔７の成形時や液圧成形時の重ね合わ
せ板材８の材料流入は、図３の（Ａ），（Ｂ）および図
４に示すように、上型１１と下型１２による加圧拘束力
（押圧力）Ｗを成形過程の進行とともに変化させること
により、それを促進したり制限したりすることができ
る。

【００７１】先に示した図５，６を例にとって説明すれ
ば、図６の（Ｂ）のように注入孔７を成形する際の成形
初期に材料流入を促進させて注入孔７の角部の板厚減少
を低減させるために、上型１１と下型１２による押圧力
Ｗを零、つまり上型１１と下型１２との間にわずかな隙
間が確保されるか、もしくは押圧力Ｗが極めて小さくな
るように制御を行う。続いて、同図（Ｃ）の液圧成形時
における成形初期にも必要とする液圧力が小さく且つ多
くの材料流入を必要とするため、押圧力Ｗは小さくして
材料流入を促進させ、液圧成形の後半では、所望のシャ
ープな形状を得るために材料流入を制限しつつ液圧力を
高くし、それに応じてシール力を維持するために押圧力
Ｗを相対的に高くすることにより良好な成形を行うこと
ができる。

【００７２】これらの制御は、図４，５に基づいて説明
したように、液圧成形時の成形媒体の圧力Ｐに応じて上
下型１１，１２による押圧力Ｗを変化させる制御手法と
することにより、これらの成形に必要な複雑な制御を容
易に達成することができる。なお、図４には図示してな
いが、成形媒体の圧力Ｐを圧力センサにて検出し、この
圧力Ｐの関数として押圧力Ｗをコントローラ２０にて可
変制御するとよい。

【００７３】ここで、上記の各実施の形態では、注入ノ
ズル１６をノズル受容部９に圧入する際に注入ノズル１
６から重ね合わせ板材８に軸方向の押圧力Ｆを付与し、
注入孔７の近傍の板厚を制御する方法であり、この軸方
向の押圧力Ｆの付与による板厚制御について、次にその
適用例と効果を説明する。

【００７４】図１４は、液圧成形後のサスペンションメ
ンバ１の注入孔７の近傍と注入ノズル１６の拡大断面図
を示している。注入ノズル１６に形成されたしごき面２
４は成形品の内径より大きく設定されているため、重ね
合わせ板材８の上下板２，３の板厚ｔ１は注入ノズル１
６のしごき面２４によりしごき加工を受け、その結果と
してしごき部板厚ｔ２となり、この間でシール力を発生
させている。さらに、注入ノズル１６の縦壁面２５は重
ね合わせ板材８をもって形成された注入孔７の端面２６
と密着し、ここでもシール力を発生させている。ここ
で、注入孔成形時および液圧成形時に、注入ノズル１６
の軸方向の押圧力Ｆと成形媒体の圧力Ｐおよび上下型
２，３の押圧力Ｗを適宜制御することにより、注入孔７
近傍の板厚が局部的に増肉されて板厚ｔ３の増肉部３７
を形成することができる。そして、しごき部板厚ｔ２と
なった部分を成形後に適宜除去すると、製品端末部は板
厚ｔ３の増肉部３７となるため、図１のようにサスペン
ションメンバ１の両端にサスペンションカラー６を溶接
した場合でも、この溶接部が増肉部３７となるため、溶
接により材料が熱影響を受けた場合でも接合強度が高く
維持され、軽量で性能の高いサスペンションメンバ１が
得られる。

【００７５】なお、本実施の形態では、一例として増肉
部３７をサスペンションカラー６の溶接部に適用したサ
スペンションメンバ１を示したが、この部品に限定され
るものではなく、注入孔７の近傍に肉厚ｔ３の増肉部３
７を形成し、強度や剛性などを向上させた他の部品にも
広く適用できる。

【００７６】図１５には本発明の他の実施の形態を示
す。同図は車体骨格構造の一例を示したもので、上記と
同様の重ね合わせ板材８を素材として用いた液圧成形を
もって成形される。

【００７７】図１５の（Ａ）は中空状の車体骨格部品同
士を接続するためのジョイント部材４０を示したもので
あり、これまでの実施の形態は成形品の両端に一対の注
入孔を有していたのに対し、本実施の形態は注入孔４１
〜４３を３方向（矢印で示す）に設けたものである。素
材となる重ね合わせ板材の上板４４と下板４５はそれら
の外周のフランジ４６で連続溶接によって溶接されてい
る。注入孔は、前部注入孔４１と後部注入孔４２および
側部注入孔４３として三箇所に形成されている。三箇所
の注入孔４１〜４３の断面形状は、同図（Ｂ）に示すよ
うに車体骨格部品同士のジョイント部材４０として他部
品を接続しやすいように、ジョッグル部４７として一般
面と各注入孔４１〜４３相当部の外周面との間に所定の
段差が形成されている。

【００７８】これらは、注入孔４１〜４３の成形時およ
び液圧成形時に、注入ノズル４８の軸方向の押圧力Ｆと
成形媒体の圧力Ｐおよび前述した上下型１１，１２の押
圧力Ｗのほか金型形状を適宜制御することにより、比較
的低い液圧力でもシャープな形状に成形できる。そのた
め、設備費が低減し、しかも本体の成形と同時に極めて
容易に成形することができるという効果が得られる。

【００７９】また、注入孔４１〜４３には、図１５の
（Ｂ）に示すようなジョッグル部４７に代えて図１６に
示すようなエンボス部４９を形成したとしても同様に同
時成形が可能であるほか、複数の注入孔４１〜４３にお
ける個々の注入孔の形状を互いに異ならせることもでき
る。さらに、複数の注入孔４１〜４３を設けることによ
り、成形媒体の注入，排出に要する時間を短縮化するこ
とができ、成形に要する時間を短縮でき、生産性の向上
にも寄与できるようになる。

【００８０】図１７の（Ａ），（Ｂ）には、さらに他の
実施の形態として車体骨格構造のメンバ部材５０を示
す。素材として用いられる重ね合わせ板材の上下板５
１，５２はその外周のフランジ部５３で連続的に溶接さ
れ、且つ前部注入孔５５から車体後方に向かうにしたが
いその断面形状が大きくなる形状を呈している。メンバ
部材５０の前端には潰れ変形促進のためのビード部５４
が形成されているが、本部品は車体骨格構造の前端部ま
たは後端部にいわゆる衝突時のエネルギー吸収部材であ
るメンバ部材として用いられるため、このビード部５４
は吸収エネルギーを制御するための重要な要素形状とな
っている。

【００８１】前部注入孔５５の断面形状は、同図（Ｂ）
に示すように前述したビード部５４を含んだ形状となっ
ているが、これは注入孔成形時および液圧成形時に注入
ノズル５６の軸方向の押圧力Ｆや成形媒体の圧力Ｐおよ
び前述した上下型１１，１２の押圧力Ｗのほか金型形状
を適宜制御することにより、比較的低い液圧力でも注入
孔５５の近傍のビード部５４をシャープな形状に成形で
きるため、設備費が低減し、しかも本体の成形と同時に
極めて容易に成形することができるという効果が得られ
る。また、本実施の形態のビード部５４は凹状のビード
の例を示したが、凸形状のビード部を設けてもよく、そ
れらの形状は適宜選択できる。

【００８２】なお、以上示した各実施の形態において
は、素材としての重ね合わせ板材を形成することなる上
板および下板の板厚、材質、形状が異なる場合でも同様
の考え方が適用できることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用して液圧成形されたサスペンショ
ンメンバの一例を示す斜視図。

【図２】図１のサスペンションメンバの素材として用い
られる重ね合わせ板材の斜視図。

【図３】（Ａ），（Ｂ）ともに図１のａ−ａ線に沿う断
面での金型の断面図。

【図４】液圧成形装置全体の構成説明図。

【図５】図４の装置でのノズル押圧力Ｆと金型押圧力Ｗ
および液圧力Ｐの相互関係を示す圧力特性説明図。

【図６】（Ａ）〜（Ｃ）ともに図４の液圧成形装置での
成形過程を示す工程説明図。

【図７】（Ａ）は図６における注入ノズルと注入孔との
関係を示す拡大断面図、（Ｂ）は同図（Ａ）の垂直断面
図。

【図８】（Ａ）は図７に示す注入ノズルの要部拡大斜視
図、（Ｂ）は同図（Ａ）のｂ部拡大図。

【図９】（Ａ）は注入ノズルの第２の実施の形態を示す
要部拡大斜視図、（Ｂ）は同図（Ａ）のｃ部拡大図。

【図１０】（Ａ）は注入ノズルと注入孔となるべきノズ
ル受容部との関係を示す断面説明図、同図（Ｂ）は注入
ノズルと成形後の注入孔との関係を示す断面説明図。

【図１１】ノズル受容部と注入孔とを比較した場合の上
部周長等価率と板厚減少率とを示した関係グラフ。

【図１２】図１０の変形例示す図であって、（Ａ）は注
入ノズルと注入孔となるべきノズル受容部との関係を示
す断面説明図、同図（Ｂ）は注入ノズルと成形後の注入
孔との関係を示す断面説明図。

【図１３】注入ノズルの第３の実施の形態を示す要部拡
大斜視図。

【図１４】各注入ノズルにより形成された増肉部を示す
断面図。

【図１５】（Ａ）は自動車構造部材の別の例を示す斜視
図、（Ｂ）は同図（Ａ）の要部断面図。

【図１６】図１５の（Ｂ）の変形例を示す要部断面図。

【図１７】（Ａ）は自動車構造部材のさらに別の例を示
す斜視図、（Ｂ）は同図（Ａ）の要部断面図。

【図１８】（Ａ），（Ｂ）ともに従来の方法による成形
過程を示す金型の断面図。

【図１９】従来の方法による成形媒体の注入部の断面
図。

【符号の説明】

１…自動車用構造部品としてのサスペンションメンバ
（中空状構造部品） ２…上側の金属板 ３…下側の金属板 ５…溶接部 ６…サスペンションカラー ７…注入孔 ８…重ね合わせ板材 ９…ノズル受容部 １０…金型 １１…上型 １１ａ…凹部 １２…下型 １２ａ…凹部 １６…注入ノズル １８…液圧導入通路 ２０…コントローラ ２４…しごき面 ２５…縦壁面 ２８…突起部 ２９…突起縦面 ３１…くさび状突起部 ３２…テーパ面 ３４…ノズル受容部 ３５…注入ノズル ３６…角部しごき面 ３７…増肉部 ４０…車体骨格構造ジョイント部材 ４１，４２，４３…注入孔 ４４…上側の金属板 ４５…下側の金属板 ４７…ジョグル部 ４８…注入ノズル ４９…エンボス部 ５０…車体骨格構造メンバ部材 ５１…上側の金属板 ５２…下側の金属板 ５４…ビード部 ５５…前部注入孔 ５６…注入ノズル

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも二枚の金属板同士を重ね合わ
   せてその外周部を溶接することにより形成された重ね合
   わせ板材を中空状の構造部品として膨出成形する装置で
   あって、 上下型のそれぞれに成形されるべき構造部品の断面形状
   に応じた凹部が形成されていて、それら上下型をもって
   上記重ね合わせ板材を加圧拘束する金型と、 上記重ね合わせ板材の金属板同士の間に高圧の液状成形
   媒体を供給するための注入ノズルと、 重ね合わせ板材の端縁に金属板同士を局部的に相互離間
   させるようにして予備成形されたノズル受容部に上記注
   入ノズルを圧入して、成形媒体の導入に先立って上記ノ
   ズル受容部をその注入ノズルに密着する注入孔形状に成
   形する手段と、 上記注入ノズルと注入孔との密着部において成形媒体を
   シールするシール手段と、 上記金型の型締め力と注入ノズルの圧入力および成形媒
   体の圧力をそれぞれ制御するコントローラと、 を備えたことを特徴とする中空状構造部品の液圧成形装
   置。
2. 【請求項２】 上記シール手段は、金属板同士の相互離
   間開始位置に相当する位置であって且つ注入ノズルのう
   ち注入孔の開口縁部と当接する位置に設けられた突起部
   をもって形成されていることを特徴とする請求項１に記
   載の中空状構造部品の液圧成形装置。
3. 【請求項３】 上型側の凹部内周面の延長線と下型側の
   凹部内周面の延長線とのなす交点が上記突起部の端面に
   位置するように設定されていることを特徴とする請求項
   ２に記載の中空状構造部品の液圧成形装置。
4. 【請求項４】 上記シール手段は、金属板同士の相互離
   間開始位置に相当する位置であって且つ注入ノズルのう
   ち注入孔の開口縁部と当接する位置に設けられたくさび
   状突起部をもって形成されていることを特徴とする請求
   項１に記載の中空状構造部品の液圧成形装置。
5. 【請求項５】 上記くさび状突起部はその断面形状が金
   属板同士の相互離間開始位置近傍の断面形状と相似形を
   なしていて、注入孔となるべきノズル受容部への注入ノ
   ズルの圧入進行に伴い上記金属板同士の相互離間開始位
   置近傍にしごき加工を施すようになっていることを特徴
   とする請求項４に記載の中空状構造部品の液圧成形装
   置。
6. 【請求項６】 上記注入ノズルの断面形状が略多角形形
   状であって、且つこの注入ノズルの圧入をもって形成さ
   れる同じく断面略多角形形状の注入孔の一辺と金属板同
   士の重ね合わせ面とのなす角度θが５度以上で６０度以
   下に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の
   中空状構造部品の液圧成形装置。
7. 【請求項７】 上記注入孔を成形するべくノズル受容部
   に圧入される注入ノズルのうち、金属板同士の相互離間
   開始位置に相当する位置にくさび状突起部を形成したこ
   とを特徴とする請求項６に記載の中空状構造部品の液圧
   成形装置。
8. 【請求項８】 上記コントローラは、重ね合わせ板材の
   うち少なくとも注入孔近傍に型締め力によって付与され
   る板厚方向の押圧力を可変制御するようになっているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の中空状構造部品の液圧
   成形装置。
9. 【請求項９】 上記コントローラは、注入ノズルの圧入
   によって注入孔が成形される際に、重ね合わせ板材のう
   ちその注入孔近傍に型締め力によって付与されることに
   なる板厚方向の押圧力をそれ以降よりも小さくするかも
   しくは零とすることで注入孔となるべき領域への材料流
   入を促進させ、それ以降の液圧成形の際には押圧力を再
   度上昇させるようになっていることを特徴とする請求項
   １に記載の中空状構造部品の液圧成形装置。
10. 【請求項１０】 上記コントローラは、重ね合わせ板材
    のうち少なくとも注入孔近傍に型締め力によって付与さ
    れる板厚方向の押圧力を、成形媒体の圧力に連動させて
    可変制御するようになっていることを特徴とする請求項
    １に記載の中空状構造部品の液圧成形装置。
11. 【請求項１１】 上記注入ノズルの圧入によって成形さ
    れる注入孔近傍にエンボス部やジョッグル部を形成した
    車体構造部品、またはこれらと接続されるジョイント部
    材からなることを特徴とする請求項１に記載の液圧成形
    装置により成形された中空状構造部品。
12. 【請求項１２】 上記注入ノズルの圧入によって成形さ
    れる注入孔近傍に潰れ促進ビードを形成した車体構造部
    品であることを特徴とする請求項１に記載の液圧成形装
    置により成形された中空状構造部品。
13. 【請求項１３】 上記注入ノズルの圧入によって成形さ
    れる注入孔近傍の板厚を増加させた車両用サスペンショ
    ンメンバであることを特徴とする請求項１に記載の液圧
    成形装置により成形された中空状構造部品。
14. 【請求項１４】 予備成形されるノズル受容部の形状
    を、成形されるべき中空状構造部品の軸直角断面形状に
    対して上面周長等価形状としたことを特徴とする請求項
    １に記載の液圧成形装置に用いる重ね合わせ板材。
15. 【請求項１５】 上面周長等価形状の上面周長等価率を
    ９３〜１０３％、望ましくは９６〜１００％としたこと
    を特徴とする請求項１４に記載の重ね合わせ板材。
16. 【請求項１６】 予備成形されるノズル受容部の形状
    を、成形されるべき中空状構造部品の軸直角断面形状に
    対して全周長等価形状としたことを特徴とする請求項１
    に記載の液圧成形装置に用いる重ね合わせ板材。
17. 【請求項１７】 全周長等価形状の全周長等価率を８７
    〜１０３％、望ましくは９３〜１００％としたことを特
    徴とする請求項１６に記載の重ね合わせ板材。
18. 【請求項１８】 少なくとも二枚の金属板同士を重ね合
    わせてその外周部を溶接することにより形成された重ね
    合わせ板材を上下型にて加圧拘束し、その重ね合わせ板
    材を形成している金属板同士の間に注入ノズルを介して
    高圧の液状成形媒体を供給することにより中空状の構造
    部品として膨出成形する方法において、 重ね合わせ板材の端縁に金属板同士を局部的に相互離間
    させるようにして予備成形されたノズル受容部に対し型
    締め状態で注入ノズルを圧入して、その重ね合わせ板材
    の一部を塑性変形させることにより注入孔を成形し、 上記注入ノズルと注入孔との間に両者を密着させる方向
    のシール力を全周にわたって発生させ、 その後に成形媒体の導入による液圧成形を行うことを特
    徴とする中空状構造部品の液圧成形方法。
19. 【請求項１９】 上記注入ノズルをノズル受容部に圧入
    して注入孔を成形する際、注入ノズルから重ね合わせ板
    材に軸方向の押圧力を付与して注入孔近傍の板厚を制御
    することを特徴とする請求項１８に記載の中空状構造部
    品の液圧成形方法。
20. 【請求項２０】 上記注入ノズルをノズル受容部に圧入
    して注入孔を成形する際、注入ノズルから重ね合わせ板
    材に軸方向の押圧力を付与して、注入ノズルの縦壁面と
    注入孔となるべき金属板端面との間でシール力を発生さ
    せることを特徴とする請求項１８に記載の中空状構造部
    品の液圧成形方法。
21. 【請求項２１】 上記注入ノズルをノズル受容部に圧入
    して注入孔を成形する際、注入ノズルから重ね合わせ板
    材に軸方向の押圧力を付与することにより、注入孔近傍
    の板厚を制御するとともに、注入ノズルの縦壁面と注入
    孔となるべき金属板端面との間でシール力を発生させる
    ことを特徴とする請求項１８に記載の中空状構造部品の
    液圧成形方法。
22. 【請求項２２】 上記注入ノズルの断面形状を成形され
    るべき中空状構造部品の軸直角断面形状よりも大きく且
    つ略相似形に形成し、注入孔となるべきノズル受容部に
    注入ノズルを圧入する際にその注入孔となるべき領域に
    しごき加工を施すことを特徴とする請求項１８に記載の
    中空状構造部品の液圧成形方法。
23. 【請求項２３】 上記注入孔となるべき領域であって且
    つ金属板同士の相互離間開始位置に相当する位置のしご
    き代を他の部位よりも大きく設定したことを特徴とする
    請求項２２に記載の中空状構造部品の液圧成形方法。