JP2003211232A - 構造部品の液圧成形装置および液圧成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 湾曲した形状の中空状構造部品を液圧成形す
るにあたり、湾曲部の内側でのしわの発生を防止した液
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
て加圧拘束した上で、その重ね合わせ板材８の一端に予
め形成されている注入孔部から上下板２，３の間に液状
成形媒体を供給することにより拡張変形させて、所定形
状の構造部品として成形する。その際に、重ね合わせ板
材８のうち湾曲部６となるべき部分について、強制変形
手段１３により両側から圧子１４を介して板幅縮小方向
に押圧し、成形初期段階で非湾曲部９よりも湾曲部６に
相当する部分の拡張変形を先行させて拡張部１５を成形
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、重ね合わせ板材を
素材とする構造部品の液圧成形装置および液圧成形方法
に関し、特に少なくとも二枚の金属板同士を重ね合わせ
てその一部に注入孔を予め形成してなる重ね合わせ板材
をその重ね合わせ方向で湾曲している構造部品として膨
出成形するための液圧成形装置と液圧成形方法に関す
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のいわゆ
る最中型形状の中空状構造部品として成形する液圧成形
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、Ｔａｇｕｎｇｓ
ｂａｎｄ：Ｔ１６ＥＦＢ−Ｋｏｌｌｏｑｕｉｕｍ （１
９９６） Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｆｅｒｔｉｇｕｎｇ
ｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｎ−Ｕｍｆｏｒｍｅｎ ｕｎ
ｄ Ｌｏｃｈｅｎ ｍｉｔ Ｉｎｎｅｎｈｏｃｈｄｒｕ
ｃｋ のＢｉｌｄ １に掲載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の液圧
成形方法を基本として例えば側面視にて略くの字状に湾
曲もしくは屈曲した形状の構造部品を得ようとする場合
に、湾曲部の内側にしわの発生が不可避となり、それを
原因として構造部品の曲げ剛性，捩り剛性の低下や外観
品質の低下を招くという問題点があることがわかった。
なお、上記のように湾曲した形状の中空状構造部品は、
例えば自動車の構造部材やサスペンション部品等におい
て動力系および駆動系等の他部品との干渉を避けるため
に往々にして必要となる。

【０００４】本発明はこのような課題に着目してなされ
たものであり、成形しようとする中空状構造部品が比較
的大きな湾曲部を有している場合でも、とりわけ湾曲部
内側でのしわの発生を防止して、所望の機械的特性や外
観品質を有する成形部品を容易に成形することのできる
液圧成形装置と液圧成形方法を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【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一
部に注入孔を予め形成してなる重ね合わせ板材をその重
ね合わせ方向で湾曲している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、加圧拘束状態にある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して各金属板を拡張変
形させるための注入ノズルと、上記重ね合わせ板材のう
ち湾曲部に相当する部分をそれ以外の部分に先行して拡
張変形させるタイミング調整手段と、を備えていること
を特徴とする。

【０００６】この場合、上記タイミング調整手段は、請
求項２に記載のように、少なくとも拡張変形過程の初期
段階で重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分を外
力により強制的に塑性変形させる強制変形手段をもって
構成されていることが望ましく、さらに上記強制変形手
段は、請求項３に記載のように、重ね合わせ板材のうち
湾曲部に相当する部分をその両側から板幅縮小方向に押
圧する押圧手段であることが望ましい。

【０００７】請求項４に記載の発明は、請求項３の記載
を前提として、上記金型の一部には、重ね合わせ板材の
拡張変形と並行して湾曲部に相当する部分にビード部を
成形するビード成形手段が設けられていることを特徴と
する。

【０００８】請求項５に記載の発明は、請求項１の記載
を前提として、上記タイミング調整手段は、少なくとも
拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ板材のうち湾曲部
に相当する部分をそれ以外の部分よりも容易に拡張変形
させる易変形手段をもって構成されていることを特徴と
する。

【０００９】この場合、上記易変形手段は、請求項６に
記載のように、成形の進行に伴い構造部品の外周部に付
帯成形されることになるフランジ部の押圧力について、
湾曲部に相当する部分がそれ以外の部分よりも相対的に
低くなるように制御する押圧力制御手段であるか、もし
くは、請求項７に記載のように、少なくとも拡張変形過
程の初期段階で湾曲部に相当する部分以外の部分の拡張
変形を一時的に拘束する変形拘束手段であることが望ま
しい。

【００１０】請求項８に記載の発明は、実質的に請求項
１に記載の液圧成形装置を用いた構造部品の液圧成形方
法として、少なくとも二枚の金属板同士を重ね合わせて
その一部に注入孔を予め形成してなる重ね合わせ板材を
凹部が形成された上下型間に挟み込み、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して各金
属板を拡張変形させることにより、その重ね合わせ方向
で湾曲しながら上記凹部形状に合致した形状の構造部品
を膨出成形するべく、タイミング調整手段の作動によ
り、重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分とそれ
以外の部分とで拡張変形の開始タイミングをずらせて、
上記重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分の拡張
変形をそれ以外の部分の拡張変形よりも先行させること
を特徴とする。

【００１１】請求項９に記載の発明は、請求項１に記載
のタイミング調整手段によるタイミング調整は、少なく
とも拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ板材のうち湾
曲部に相当する部分を外力により強制的に塑性変形させ
ることにより行うことを特徴とする。

【００１２】請求項１０に記載の発明は、請求項１に記
載のタイミング調整手段によるタイミング調整は、少な
くとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ板材のうち
湾曲部に相当する部分を外力により強制的に塑性変形さ
せるべく、重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分
をその両側から板幅縮小方向に押圧することによって行
うことを特徴とする。

【００１３】請求項１１に記載の発明は、請求項１に記
載のタイミング調整手段によるタイミング調整は、少な
くとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ板材のうち
湾曲部に相当する部分を外力により強制的に塑性変形さ
せるべく、重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分
をその両側から板幅縮小方向に押圧することによって行
う一方、重ね合わせ板材の拡張変形と並行して湾曲部に
相当する部分にビード部を成形することを特徴とする。

【００１４】請求項１２に記載の発明は、請求項１に記
載のタイミング調整手段によるタイミング調整は、少な
くとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ板材のうち
湾曲部に相当する部分をそれ以外の部分よりも容易に拡
張変形させる変形補助作業によって行うことを特徴とす
る。

【００１５】請求項１３に記載の発明は、請求項１に記
載のタイミング調整手段によるタイミング調整は、少な
くとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ板材のうち
湾曲部に相当する部分をそれ以外の部分よりも容易に拡
張変形させるべく、成形の進行に伴い構造部品の外周部
に付帯成形されることになるフランジ部の押圧力につい
て、湾曲部に相当する部分がそれ以外の部分よりも相対
的に低くなるように制御することにより行うことを特徴
とする。

【００１６】請求項１４に記載の発明は、請求項１に記
載のタイミング調整手段によるタイミング調整は、少な
くとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ板材のうち
湾曲部に相当する部分をそれ以外の部分よりも容易に拡
張変形させるべく、少なくとも拡張変形過程の初期段階
で湾曲部に相当する部分以外の部分の拡張変形を一時的
に拘束することにより行うことを特徴とする。

【００１７】

【発明の効果】請求項１，８に記載の発明によれば、重
ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分をそれ以外の
部分に先行して拡張変形させるタイミング調整手段を備
えていることにより、成形された構造部品段階の湾曲部
内側でのしわの発生を確実に防止することができ、機械
的特性ならびに外観品質に優れた構造部品を容易に成形
できる効果がある。

【００１８】請求項２，９に記載の発明によれば、上記
タイミング調整手段によるタイミング調整は、少なくと
も拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ板材のうち湾曲
部に相当する部分を外力により強制的に塑性変形させる
ことにより行うようにしたため、湾曲部の拡張変形が強
制的に且つ確実に非湾曲部よりも先行するかたちとな
り、湾曲部内側でのしわの発生をより確実に防止するこ
とができる。

【００１９】請求項３，１０に記載の発明によれば、上
記タイミング調整手段として機能することになる強制変
形手段をもって、重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当す
る部分をその両側から板幅縮小方向に押圧するものとし
たため、湾曲部となる部分への材料の供給を機械的に促
進でき、それによって湾曲部が非湾曲部に先行して容易
に拡張変形し、湾曲部内側でのしわの発生を防止でき
る。

【００２０】請求項４，１１に記載の発明によれば、強
制変形手段による押圧変形に加え、湾曲部に相当する部
分にビード部を成形するようにしたため、特に拡張変形
過程での湾曲部の座屈によるしわの発生をより確実に防
止できるとともに、適正成形条件の設定自由度が増し、
条件設定がやりやすくなる。

【００２１】請求項５，１２に記載の発明によれば、タ
イミング調整手段として機能する易変形手段をもって、
少なくとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ板材の
うち湾曲部に相当する部分をそれ以外の部分よりも容易
に拡張変形させるようにしたため、湾曲部はきわめて拡
張変形し易くなり、結果的に非湾曲部より先行して拡張
変形することとなって、湾曲部内側でのしわの発生を防
止できる。

【００２２】請求項６，１３に記載の発明によれば、成
形の進行に伴い構造部品の外周部に付帯成形されること
になるフランジ部の押圧力について、湾曲部に相当する
部分がそれ以外の部分よりも相対的に低くなるように制
御するようにしたため、非湾曲部の材料流入が制限され
る一方、湾曲部は相対的に材料流入が促進され変形し易
くなり、結果的に非湾曲部より先行して拡張変形するこ
とになり、湾曲部内側でのしわの発生を防止できる。

【００２３】請求項７，１４に記載の発明によれば、少
なくとも拡張変形過程の初期段階で湾曲部に相当する部
分以外の部分の拡張変形を一時的に拘束するようにした
ため、変形拘束を受けた非湾曲部よりも、変形拘束を受
けない湾曲部が先行して拡張変形するかたちとなりもっ
て、湾曲部内側でのしわの発生を防止できる。

【００２４】

【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。

【００２５】先ず、図１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の基本原理について説明す
る。同図（Ａ）は成形前の重ね合わせ板材１００と上下
型１０１，１０２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１０１，１０２同士の間に、二枚の金属板１０４，１
０５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１
００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を膨出もしくは拡張変
形させる。その結果、上下型１０１，１０２の凹部１０
１ａ，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。

【００２６】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２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。

【００２７】このような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１０
９とドーム形状部１１１の間から金属板１０４，１０５
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１１４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１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１０３の凹部１
０１ａ，１０２ａの形状に合致した中空状の構造部品１
０７が得られる。

【００２８】図３は上記液圧成形方法を基本とする本発
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（以下、単に構造部品という）１の
概略構造を示す斜視図で、互いに重ね合わせた上側の金
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とをその外周のフラン
ジ部４の溶接部５にて予め溶接した重ね合わせ板材８を
素材として用いて、これを略多角形断面形状のものとな
るように膨出成形もしくは拡張変形させることで形成さ
れており、その長手方向一端には注入孔部７が予め重ね
合わせ板材８の段階で予備成形されている。そして、こ
の構造部品１はその長手方向の中央部に上板２と下板３
との重ね合わせ方向での湾曲部６を有した形状を呈して
いる。

【００２９】図３に示したような湾曲部６を有する構造
部品１を図１に示した成形法にて液圧成形する際には、
一般的には図４に示したように湾曲部６の内側面６ａに
材料の座屈によるしわＱが発生することになるが、本発
明者は種々の実験解析により鋭意努力してその発生メカ
ニズムを究明するとともに、その対策を明らかにしたの
で、まずこのしわＱの発生メカニズムを図５を用いて説
明する。

【００３０】図５の（Ａ）と（Ｂ）は、図３のＡ−Ａ線
に沿った成形初期段階と成形後の構造部品１ならびに金
型の断面をもって、しわ発生メカニズムを説明した図で
ある。

【００３１】図５の（Ａ）では、上型１２５と下型１２
６の間に、その一端に注入孔部７が予備成形されていて
且つその上板２と下板３の外周部のフランジ４が溶接部
５にて予め溶接された重ね合わせ板材８が挟まれてお
り、これら上型１２５と下型１２６とをもって重ね合わ
せ板材８を加圧拘束するとともに、注入孔部７から重ね
合わせ板材８の上板２と下板３との間に高圧の液状成形
媒体を注入すると、成形媒体の圧力によって重ね合わせ
板材８が膨出すなわち拡張変形することになる。この
際、材料流入抵抗が小さく且つ変形しやすい非湾曲部９
が先行して拡張変形するため、これにより湾曲部６の内
側ではその拡張が阻止されて成形初期の段階で同部位の
内側には凹部１２４が成形される。なおも液圧が上昇す
ると非湾曲部９の拡張変形がさらに進むため、湾曲部６
の内側の凹部１２４は拡張しにくくなり、さらに一般部
の拡張変形が進むことで最終的には同図（Ｂ）に示すよ
うにしわＱとなって残ったまま液圧成形が終了する。

【００３２】このように重ね合わせ板材８を素材として
用いた構造部品１の液圧成形において、構造部品１の湾
曲部６の内側に生じるしわＱは、変形抵抗の大きい湾曲
部６の変形が変形抵抗の小さい非湾曲部９より遅れるこ
とが原因であると明らかにすることができ、このことか
ら湾曲部６の拡張変形を非湾曲部９よりも先行させるよ
うなタイミング調整を行うことにより湾曲部６でのしわ
Ｑの発生を防止できることが明らかとなった。

【００３３】したがって、次にこの考え方に基づく本発
明によるタイミング調整の実施の形態を説明する。

【００３４】図６は本発明の第一の実施の形態を示す図
である。同図（Ａ）は図３のＡ−Ａ線に沿った成形初期
の重ね合わせ板材８と金型の断面図を示し、同図（Ｂ）
は同様に図３のＢ−Ｂ線に沿った断面つまり図６の
（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿った成形初期の重ね合わせ板材８
と金型の断面図を示したものである。

【００３５】先ず図６の（Ａ）では、金型である上型１
１と下型１２の間に重ね合わせ板材８が挟まれていて、
その重ね合わせ板材８の一端には予め注入孔部７が予備
成形されている。一方、下型１２のうち湾曲部６に相当
する部分には、同図（Ｂ）に示すように重ね合わせ板材
８を挟んでその両側に、重ね合わせ板材８に対し強制的
に押圧力を付加することができるタイミング調整手段と
して強制変形手段１３とその圧子１４が設けられてい
る。強制変形手段１３は、予め決められた時間と移動量
または押圧力にて重ね合わせ板材８の両側から圧子１４
を介して板幅縮小方向に押圧できる構成であればよく、
油圧シリンダのほかサーボモータとボールねじとを組み
合わせたもの等、既存の駆動ユニットを利用できる。

【００３６】ここで、上型１１と下型１２とをもって重
ね合わせ板材８を加圧拘束するとともに、注入孔部７か
ら重ね合わせ板材８の上板２と下板３との間に高圧の成
形媒体を注入する。同時に、図６の（Ｂ）に示すように
強制変形手段１３により重ね合わせ板材８を両側から圧
子１４を介して板幅縮小方向に押圧する。これにより、
成形媒体の圧力Ｐにて重ね合わせ板材８は膨出しようと
するが、重ね合わせ板材８のうち湾曲部６に相当する部
分では強制変形手段１３による外力を受けて容易に拡張
変形するため、同図（Ａ）に示すように非湾曲部９の拡
張変形に先行して成形初期段階で湾曲部６に相当する部
分に拡張部１５が成形される。

【００３７】そしてその後、強制変形手段１３の移動量
または押圧力の時間による変化と液圧上昇を適宜制御し
ながら成形を続けることにより、非湾曲部９と湾曲部６
がバランスしながら順次拡張変形し、図３に示すような
湾曲部６にしわの発生がなく機械的特性や外観品質に優
れた構造部品１を得ることができる。

【００３８】図７には、一例として強制変形手段１３を
有した構成による液圧成形の成形条件プログラムの一例
を示す。同図において、横軸Ｔは時間、縦軸Ｐは液圧、
Ｗは非湾曲部９の材料流入量、Ｓは強制変形手段１３の
移動量設定値、つまり湾曲部６の材料流入量である。こ
こで材料流入量と重ね合わせ板材８の拡張変形量はほぼ
比例関係にあるため、図７に示すように液圧Ｐが低く非
湾曲部９がまだほとんど拡張変形を開始していない時期
に強制変形手段１３の移動量Ｓを急増させてやることに
より、非湾曲部９の材料流入量Ｗに対して湾曲部６の材
料流入量を増大させ、つまりは非湾曲部９よりも湾曲部
６の拡張変形を先行させ、これによって湾曲部６でのし
わの発生を防止することができる。

【００３９】図８には、図６の強制変形手段１３による
強制変形に加えて湾曲部２３の内側にビード部２１を成
形し、拡張変形過程でのしわの発生を一層抑制できる構
成とした実施の形態を示す。

【００４０】図８は重ね合わせ板材８を用いた液圧成形
方法により成形した構造部品２０の斜視図であり、その
長手方向中央部における湾曲部２３の内側面に、長手方
向に沿ってビード部２１を成形した以外は図３に示す第
１の実施の形態と同様の部品形状を呈している。

【００４１】図９の（Ａ）は図８のＤ−Ｄ線に沿った成
形初期の重ね合わせ板材８と金型の断面図を示し、同図
（Ｂ）は同様に図８のＥ−Ｅ線に沿った断面つまり図９
の（Ａ）のＦ−Ｆ線に沿った成形初期の重ね合わせ板材
８と金型の断面図を示したものである。

【００４２】先ず図９の（Ａ）では、上型２２と下型１
２の間に重ね合わせ板材８が挟まれていて、その重ね合
わせ板材８の一端には予め注入孔部７が予備成形されて
いる。下型１２のうち湾曲部２３に相当する部分には、
同図（Ｂ）に示すように重ね合わせ板材８を挟んでその
両側に、重ね合わせ板材８に対し強制的に押圧力を付加
することができるタイミング調整手段として強制変形手
段１３とその圧子１４が設けられている点は図６に示し
た第１の実施の形態のものと同様である。

【００４３】本実施の形態では、上型２２のうち湾曲部
２３の内側の面の成形を司る部分に、長手方向に平行な
凸状のビード成形部２５を予め形成してあるところに特
徴がある。

【００４４】ここで、上型２２と下型１２とをもって重
ね合わせ板材８を加圧拘束するとともに、注入孔部７か
ら重ね合わせ板材８の上板２と下板３との間に高圧の成
形媒体を注入する。同時に、図９（Ｂ）に示すように強
制変形手段１３により重ね合わせ板材８を両側から圧子
１４を介して板幅縮小方向に押圧する。これにより、成
形媒体の圧力Ｐにて重ね合わせ板材８が膨出しようとす
る際に、重ね合わせ板材８のうち湾曲部２３の近傍は強
制変形手段１３による外力を受けて容易に拡張変形する
ため、同図（Ａ）に示すように、非湾曲部９の拡張変形
に先行して湾曲部２３に拡張部２４が成形されるととも
に、この拡張部２４には上型２２側のビード成形部２５
により図８に示したビード部２１のおおよその形状が成
形され始める。

【００４５】そして、このビード部２１は長手方向に平
行に成形されているため、その後の非湾曲部９の拡張変
形により従来では生じていた座屈しわに対して、ビード
部２１が座屈方向での変形抵抗を増大させることができ
るため、これによりなお一層拡張変形時のしわの発生を
防止できることになる。特に本実施の形態の場合、ビー
ド部２１の効果のために、しわの発生を防止できる成形
条件の設定自由度が増して条件設定作業が容易になると
いう特有の効果が得られる。

【００４６】図１０以降には本発明のさらに他の実施の
形態を示すが、これまでの実施の形態では、成形初期段
階で少なくとも湾曲部の内側部分を外力によって強制変
形させるようにしたのにに対し、これ以降の各実施の形
態では湾曲部の拡張変形が非湾曲部よりも容易となるよ
うな易変形手段を設けた構成としてある。

【００４７】図１０は自動車用構造部品の長手方向に沿
った成形初期の重ね合わせ板材８と金型の断面図を示
し、図１１の（Ａ）は図１０のＧ−Ｇ線に沿った断面つ
まり湾曲部に相当する部位の断面図、図１１の（Ｂ）は
同図（Ａ）のＨ−Ｈ線に沿った断面つまり非湾曲部に相
当する部位の断面図を示す。

【００４８】図１０では、上型３１と下型３２の間に重
ね合わせ板材８が挟まれていて、その重ね合わせ板材８
の一端には予め注入孔部７が予備成形されている。一
方、上型３１のうち湾曲部３３に相当する部分には、図
１１の（Ａ）にも示すように重ね合わせ板材８の外周の
フランジ部４の板押さえ力を任意に変化させて材料流入
量を最適にコントロールするべく、重ね合わせ板材８を
挟んでその両側に押圧手段３４と板押さえ部３５が設け
られている。この押圧手段３４と板押さえ部３５はタイ
ミング調整手段たる易変形手段ひいては押圧力制御手段
として機能し、押圧手段３４は油圧シリンダもしくはエ
アシリンダ等をもって構成される。一方、非湾曲部３６
に相当する部分には、図１１の（Ｂ）にその断面図で示
したように、上型３１と下型３２の加圧拘束力をもって
重ね合わせ板材８の外周のフランジ部４を押さえること
により材料流入量を制御するようになっている。

【００４９】ここで、注入孔部７から重ね合わせ板材８
の上板２と下板３との間に高圧の成形媒体を注入する。
同時に、図１１の（Ａ）に示すように、湾曲部３３に相
当する部分について押圧手段３４により板押さえ部３５
の押圧力を減じるために板押さえ部３５を上方（矢印方
向に）移動させる。これにより、重ね合わせ板材８の外
周のフランジ部４はその拘束力が弱まるため、比較的低
い液圧Ｐであっても大きな拡張変形が生じる。一方、非
湾曲部３６では、図１１の（Ｂ）に示すように上型３１
と下型３２によって重ね合わせ板材８の外周のフランジ
部４が押さえ付けられているために材料流入が制限さ
れ、非湾曲部３６での拡張変形は抑制される。

【００５０】したがって、図１０および図１１の（Ａ）
に示すように、非湾曲部３６の拡張変形に先行して成形
初期段階の低液圧時に湾曲部３３に拡張部３８が成形さ
れる。このように湾曲部３３の拡張変形が非湾曲部３６
のそれよりも先行するように、すなわち湾曲部３３の変
形が成形初期段階から容易となるように押圧手段３４を
作動させることにより、湾曲部３６にしわの発生がなく
機械的特性や外観品質に優れた構造部品を得ることがで
きる。

【００５１】図１２には他の実施の形態を示す。図１
０，１１の実施の形態では湾曲部に相当する部分に易変
形手段たる押圧力制御手段を設けることにより湾曲部の
変形を先行させる構成としたのに対し、本実施の形態で
は易変形手段として非湾曲部の変形を拘束する変形拘束
手段を設け、相対的に非湾曲部の変形を遅らせて、その
結果として湾曲部の拡張変形を先行させる構成としたも
のである。

【００５２】図１２の（Ａ）では、上型４１と下型３２
の間に重ね合わせ板材８が挟まれていて、重ね合わせ板
材８の一端には予め注入孔部７が予備成形されている。
なお、上型４１は上基板４０と一体に締結されている。
上型４１のうち非湾曲部４７に相当する部分には、同図
とそのＩ−Ｉ線に沿った断面図である同図（Ｂ）に示す
ように、重ね合わせ板材８の膨出方向に任意に進退可能
な可動コア４４と、これを駆動する油圧シリンダもしく
はエアシリンダ等の駆動手段４３と、その両者を接続す
る連接具４５により構成された変形拘束手段４６が設け
られている。一方、上型４１のうち湾曲部４８に相当す
る部分は図６の（Ａ）に示したと同様の形状となってい
る。また、変形拘束手段４６は、本実施の形態では図１
２の（Ａ）に示すように左右対称に二箇所に配置されて
いて、タイミング調整手段たる易変形手段として機能す
ることになる。

【００５３】ここで、注入孔部７から重ね合わせ板材８
の上板２と下板３との間に高圧の成形媒体を注入するの
と同時に、図１２の（Ｂ）に示すように非湾曲部４７に
相当する部分について、変形拘束手段４６の可動コア４
４により重ね合わせ板材８の拡張を拘束する方向である
下方（矢印方向に）に押圧力を作用させると、非湾曲部
４７では変形拘束手段４６の可動コア４４によって重ね
合わせ板材８の拡張部４９が押さえ付けられるため、通
常の液圧力Ｐでは非湾曲部４７の拡張変形は阻止され
る。一方、湾曲部４８では通常の自由な拡張変形が可能
な構成となっているため、通常の液圧力Ｐにおいても拡
張変形が進行する。よって、図１２の（Ａ）に示すよう
に、非湾曲部４７の拡張変形に先行して成形初期段階で
湾曲部４８に先行拡張部５０が成形される。

【００５４】この後、液圧Ｐを上昇させるとともに変形
拘束手段４６の可動コア４４の押圧力を液圧Ｐに対して
相対的に減じていくか、もしくは可動コア４４を積極的
に上方（矢印と反対方向）に移動させながら液圧成形を
進行させることにより、しわの発生のない構造部品が成
形される。

【００５５】このように、湾曲部４８の拡張変形を非湾
曲部４７のそれよりも先行させるべく、非湾曲部４７の
変形を拘束するように変形拘束手段４６を作動させるこ
とにより、湾曲部４８にしわの発生がなく機械的特性や
外観品質に優れた構造部品を得ることができる。

【００５６】なお、ここでは変形拘束手段４６は非湾曲
部４７の内側の二箇所に設けたが、部品形状または必要
に応じてその設置位置や数量は任意に設定できる。ま
た、上型４１のうち湾曲部４８の内側に相当する位置に
図９に示したような凸状のビード成形部２５を設けても
よく、これにより同図に示した実施の形態と同様にして
拡張変形時の座屈しわの発生をより確実に防止できるよ
うになるとともに、しわの発生防止を目的とした成形条
件の設定自由度が向上し、成形条件の設定作業が一段と
容易になる。

【００５７】以上の各実施の形態においては、いずれも
素材たる重ね合わせ板材を構成することになる上板と下
板の板厚、材質、形状が互いに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。また、上記各
実施の形態では、例として湾曲部が一箇所である自動車
構造部品を示したが、複数の湾曲部を有した構造部品に
おいても同様の考え方が適用できる。さらに、例えば重
ね合わせ板材を構成することになる上板と下板とを重ね
合わせたまま溶接せずに、もしくは仮止め溶接を行った
後に液圧成形を行い、その後に上板と下板を相互に分離
して２部品の成形を同時に行う方法に適用してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ），（Ｂ）ともに液圧成形の基本原理を示
す金型の断面図。

【図２】図１の液圧成形法に用いられる成形媒体の注入
孔部の拡大断面図。

【図３】本発明を適用して液圧成形された自動車用構造
部品の一例を示す斜視図。

【図４】図１の自動車用構造部品を成形する際のしわの
発生状況を示す説明図。

【図５】（Ａ），（Ｂ）ともに図４のしわの発生メカニ
ズムを説明するための金型の断面図。

【図６】本発明の第１の実施の形態を示す図で、（Ａ）
は図３のＡ−Ａ線に沿う液圧成形用金型の断面図、
（Ｂ）は同じく図３のＢ−Ｂ線に沿う液圧成形用金型の
断面図。

【図７】図６での成形条件の一例を示す制御プログラム
チャート。

【図８】本発明を適用して液圧成形された自動車用構造
部品の他の例を示す斜視図。

【図９】本発明の第２の実施の形態を示す図で、（Ａ）
は図８のＤ−Ｄ線に沿う液圧成形用金型の断面図、
（Ｂ）は同じく図８のＥ−Ｅ線に沿う液圧成形用金型の
断面図。

【図１０】本発明の第３の実施の形態を示す液圧成形用
金型の断面図。

【図１１】（Ａ）は図１０のＧ−Ｇ線に沿う液圧成形用
金型の断面図、（Ｂ）は同じく図１０のＨ−Ｈ線に沿う
液圧成形用金型の断面図。

【図１２】本発明の第４の実施の形態を示す図で、
（Ａ）はその液圧成形用金型の断面図、（Ｂ）は同じく
同図（Ａ）のＩ−Ｉ線に沿う液圧成形用金型の断面図。

【符号の説明】

１…自動車用構造部品 ２…上側の金属板 ３…下側の金属板 ６…湾曲部 ７…注入孔部 ８…重ね合わせ板材 ９…非湾曲部 １１…上型 １２…下型 １３…強制変形手段（タイミング調整手段） １４…圧子 １５…拡張部 ２０…自動車用構造部品 ２１…ビード部 ２２…上型 ２３…湾曲部 ２４…拡張部 ２５…ビード成形部 ３１…上型 ３２…下型 ３３…湾曲部 ３４…押圧手段（押圧力制御手段，易変形手段，タイミ
ング調整手段） ３５…板押さえ部（押圧力制御手段，易変形手段，タイ
ミング調整手段） ３６…非湾曲部 ３７…増肉部 ３８…拡張部 ４１…上型 ４３…駆動手段 ４４…可動コア ４６…変形拘束手段（易変形手段，タイミング調整手
段） ４７…非湾曲部 ４８…湾曲部 ５０…拡張部

Claims (14)

【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
   せてその一部に注入孔を予め形成してなる重ね合わせ板
   材をその重ね合わせ方向で湾曲している構造部品として
   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、 加圧拘束状態にある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して各金属板を拡張変形させ
   るための注入ノズルと、 上記重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分をそれ
   以外の部分に先行して拡張変形させるタイミング調整手
   段と、 を備えていることを特徴とする構造部品の液圧成形装
   置。
2. 【請求項２】 上記タイミング調整手段は、少なくとも
   拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ板材のうち湾曲部
   に相当する部分を外力により強制的に塑性変形させる強
   制変形手段をもって構成されていることを特徴とする請
   求項１に記載の構造部品の液圧成形装置。
3. 【請求項３】 上記強制変形手段は、重ね合わせ板材の
   うち湾曲部に相当する部分をその両側から板幅縮小方向
   に押圧する押圧手段であることを特徴とする請求項２に
   記載の構造部品の液圧成形装置。
4. 【請求項４】 上記金型の一部には、重ね合わせ板材の
   拡張変形と並行して湾曲部に相当する部分にビード部を
   成形するビード成形手段が設けられていることを特徴と
   する請求項３に記載の構造部品の液圧成形装置。
5. 【請求項５】 上記タイミング調整手段は、少なくとも
   拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ板材のうち湾曲部
   に相当する部分をそれ以外の部分よりも容易に拡張変形
   させる易変形手段をもって構成されていることを特徴と
   する請求項１に記載の構造部品の液圧成形装置。
6. 【請求項６】 上記易変形手段は、成形の進行に伴い構
   造部品の外周部に付帯成形されることになるフランジ部
   の押圧力について、湾曲部に相当する部分がそれ以外の
   部分よりも相対的に低くなるように制御する押圧力制御
   手段であることを特徴とする請求項５に記載の構造部品
   の液圧成形装置。
7. 【請求項７】 上記易変形手段は、少なくとも拡張変形
   過程の初期段階で湾曲部に相当する部分以外の部分の拡
   張変形を一時的に拘束する変形拘束手段であることを特
   徴とする請求項５に記載の構造部品の液圧成形装置。
8. 【請求項８】 少なくとも二枚の金属板同士を重ね合わ
   せてその一部に注入孔を予め形成してなる重ね合わせ板
   材を凹部が形成された上下型間に挟み込み、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して
   各金属板を拡張変形させることにより、その重ね合わせ
   方向で湾曲しながら上記凹部形状に合致した形状の構造
   部品を膨出成形する方法であって、 タイミング調整手段の作動により、重ね合わせ板材のう
   ち湾曲部に相当する部分とそれ以外の部分とで拡張変形
   の開始タイミングをずらせて、上記重ね合わせ板材のう
   ち湾曲部に相当する部分の拡張変形をそれ以外の部分の
   拡張変形よりも先行させることを特徴とする構造部品の
   液圧成形方法。
9. 【請求項９】 タイミング調整手段によるタイミング調
   整は、少なくとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ
   板材のうち湾曲部に相当する部分を外力により強制的に
   塑性変形させることにより行うことを特徴とする請求項
   １に記載の液圧成形装置を用いた構造部品の液圧成形方
   法。
10. 【請求項１０】 タイミング調整手段によるタイミング
    調整は、少なくとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わ
    せ板材のうち湾曲部に相当する部分を外力により強制的
    に塑性変形させるべく、重ね合わせ板材のうち湾曲部に
    相当する部分をその両側から板幅縮小方向に押圧するこ
    とによって行うことを特徴とする請求項１に記載の液圧
    成形装置を用いた構造部品の液圧成形方法。
11. 【請求項１１】 タイミング調整手段によるタイミング
    調整は、少なくとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わ
    せ板材のうち湾曲部に相当する部分を外力により強制的
    に塑性変形させるべく、重ね合わせ板材のうち湾曲部に
    相当する部分をその両側から板幅縮小方向に押圧するこ
    とによって行う一方、 重ね合わせ板材の拡張変形と並行して湾曲部に相当する
    部分にビード部を成形することを特徴とする請求項１に
    記載の液圧成形装置を用いた構造部品の液圧成形方法。
12. 【請求項１２】 タイミング調整手段によるタイミング
    調整は、少なくとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わ
    せ板材のうち湾曲部に相当する部分をそれ以外の部分よ
    りも容易に拡張変形させる変形補助作業によって行うこ
    とを特徴とする請求項１に記載の液圧成形装置を用いた
    構造部品の液圧成形方法。
13. 【請求項１３】 タイミング調整手段によるタイミング
    調整は、少なくとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わ
    せ板材のうち湾曲部に相当する部分をそれ以外の部分よ
    りも容易に拡張変形させるべく、成形の進行に伴い構造
    部品の外周部に付帯成形されることになるフランジ部の
    押圧力について、湾曲部に相当する部分がそれ以外の部
    分よりも相対的に低くなるように制御することにより行
    うことを特徴とする請求項１に記載の液圧成形装置を用
    いた構造部品の液圧成形方法。
14. 【請求項１４】 タイミング調整手段によるタイミング
    調整は、少なくとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わ
    せ板材のうち湾曲部に相当する部分をそれ以外の部分よ
    りも容易に拡張変形させるべく、少なくとも拡張変形過
    程の初期段階で湾曲部に相当する部分以外の部分の拡張
    変形を一時的に拘束することにより行うことを特徴とす
    る請求項１に記載の液圧成形装置を用いた構造部品の液
    圧成形方法。