JP3247318B2 - 内部高圧成形のためのプレフォームを形成する方法及びこの方法によって製作されたプレフォーム - Google Patents

内部高圧成形のためのプレフォームを形成する方法及びこの方法によって製作されたプレフォーム

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  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも２つの
金属薄板の表面を互いに向かい合わせて位置決めし、溶
接する、内部高圧成形のための、メタルから成るプレフ
ォームを形成する方法に及びこの方法に従って製作され
たプレフォームに関する。
【０００２】さらに本発明は、前記プレフォームを用い
て本体を製作する方法ならびにこの方法により製作され
た本体に関する。
【０００３】
【従来の技術】金属から成る管状の被加工物を「液圧成
形」によって成形する方法は、例えば欧州特許出願公開
第０６２００５６号明細書により公知であり、この場合
は、プレフォームを形成するための複数の管区分から管
状の本体が構成されることが知られている。「液圧成
形」もしくは内部高圧成形において管は、通常その内部
に液圧が生じることによって、管を取り囲んでいるダイ
スに接するまで成形される。このような方法は基本的に
公知である。従来用いられている管状のプレフォームの
内部高圧成形により、同様にほぼ管状の多数の本体を形
成することが可能である。しかしながら従来、内部高圧
成形によっては製作されてこなかった別の形式の本体、
例えば容器、特に燃料タンクに対する需要がある。金属
から成る燃料タンクは今日、深絞り加工された２つの半
部から形成され、２つの半部はそれぞれ環状のフランジ
を有する。２つの半部のフランジは互いに重ね合わさ
れ、ローラシーム溶接によって密に結合される。この製
作方法により良好な結果が得られるにもかかわらず、例
えばタンクを取り囲む溶接用フランジのためのスペース
が必要となることが欠点である。このようなフランジは
溶接技術上の理由から、所定の幅を有していなければな
らない。タンクの形状付与も、可能な最少半径値によっ
て制限される。
【０００４】容器は別として、その他の本体、例えば支
持体は、その形状が管状の横断面に限定される場合に不
都合である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、管状ではない本体、特に容器および支持体にも内部
高圧成形を行うことを可能とすることにある。
【０００６】さらに本発明の課題は、組み付けに必要と
されるスペースと充填量とができるだけ良好な関係にあ
り、特に環状のフランジができるだけ小さいかまたは全
く存在しない、金属製の燃料タンクを提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題を解決した本発
明の方法の手段によれば、少なくとも２つの金属薄板の
縁部領域に、プレス加工されたビード又は曲がった領域
を設け、金属薄板を互いに突合わせて接触させて溶接す
るか、或いは金属薄板を互いに重ね合わせて係合させて
溶接するようにした。
【０００８】さらに本発明の課題は、対応するプレフォ
ームによって解決された。
【０００９】
【発明の効果】任意に形状付与された２つの金属薄板を
重ね合わせて互いに溶接することによって、管状の公知
のプレフォームとは異なる任意の形状付与を有するプレ
フォームが得られる。このプレフォームを型の中で内部
高圧成形によって「圧力膨張」させると、成形方法の構
造的な限定条件内で、任意の形状付与を有する本体、特
に燃料タンクおよび支持体を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は、プレフォーム１の概略的
な平面図であり、このプレフォーム１は上部の金属薄板
（ブランク）２とその下に位置する金属薄板（ブラン
ク）３とから成る。金属薄板２と金属薄板３とは一致し
た形状を有していてよいので、図示の平面図においては
金属薄板３は見えない。しかしながら、例えば金属薄板
３が部分的に金属薄板２と一致していない形状を有して
いてもよいので、この場合は金属薄板３の、金属薄板２
をはみ出している部分が破線によって示されているのが
見える。金属薄板の大きさは任意であり、例えば後で燃
料タンクを形成するためのプレフォームは長さ７０ｃｍ
で、最大幅約３０ｃｍであってよい。しかし、この大き
さは単に例と見なしてよい。より大きい値もより小さい
値も可能である。同様に金属薄板材料も、公知のコーテ
ィングされた金属薄板材料とコーティングされていない
金属薄板材料とから自由に選択可能であり、形成しよう
とする本体の使用分野に応じて選択される。燃料タンク
を形成するためのプレフォーム１では２つの金属薄板
２,３のために形状が一致し、コーティングされた金属
薄板材料が用いられる。金属薄板２,３はそれぞれ複数
の金属薄板区分から構成されていてよく、これら金属薄
板区分は互いに溶接されている。このような、テーラー
ドブランク（tailored blanks)といわれる金属薄板パネ
ルの形成は公知である。このことは例えば図１において
は、区分２´,２´´,２´´´によって図示されてお
り、これらは、一点鎖線によって示した溶接継ぎ目７お
よび１１によって互いに接続されている。こうして金属
薄板を区分ごとに、特別な使用目的のために適当に選び
出すことが可能となる。
【００１１】図２は、互いに重なり合っている２つの金
属薄板２および３より成るプレフォームの、同様に概略
的な側面図である。図示の実施例では、これらの金属薄
板は平らで互いに重なり合っている。２つの金属薄板
は、その周囲に沿って、縁部を溶接されており、このこ
とは溶接継ぎ目４によって示されている。図示の実施例
では、２つの金属薄板２および３の縁部領域内にプレス
加工されたビード５が設けられており、これらのビード
５は共に開口６を形成する。この開口６は溶接時に塞が
れず、内部高圧成形加工時に、この開口６を介して公知
の形式で、成形加工のための液体が金属薄板２および３
の間に圧力によって注入される。この後の詳細について
は以下に述べられる。
【００１２】図３は、別のプレフォームの縁部領域を同
様に概略的に示している。このプレフォームも、互いに
重なり合っている金属薄板１２および１３から成って
る。２つの金属薄板１２および１３の縁部領域には、金
属薄板１２および１３が互いに突合わせて接触するよう
に、プレス加工されたビード１４もしくは１５が設けら
れている。このような金属薄板の溶接のために、金属薄
板にローラダイス１６および１７が設けられており、こ
れらローラダイス１６および１７は金属薄板に、２つの
端部側を互いに押し付ける圧力を生ぜしめる。次いで同
様に、２つのローラ電極１８および１９によって、溶接
継ぎ目４を有するロールシーム溶接を行うことができ
る。この場合にも縁部領域は溶接されず、ひいては後で
液体が金属薄板の間に注入されることが可能となる。こ
の場合、２つの金属薄板１２および１３のうちの一方を
プレス加工するだけで十分である。
【００１３】図４は、図３に示したプレフォームと同一
で、金属薄板１２および１３の縁部領域に同様にプレス
加工されたビードが設けられているプレフォームの縁部
領域ｌを示している。ローラダイス１６および１７によ
って互いに押圧されている２つの金属薄板１２および１
３は、ここではレーザ光線によって溶接される。図３お
よび図４によるプレフォームは成形加工の後、フランジ
のない本体を形成する。
【００１４】図５はさらに別のプレフォームの縁部領域
を示している。このプレフォームは、それぞれ曲がった
縁部領域２０および２１を有する金属薄板２２および２
３から成っている。図５において判るように、これらの
曲がった縁部領域の端部側は互いに突合わせて接触して
おり、溶接継ぎ目４によって金属薄板を結合するため
に、例えば同様にレーザ光線によって溶接されることが
可能である。この場合も溶接されない領域が残され、ひ
いては内部高圧成形加工のための液体が注入されること
が可能となる。このような成形加工によっても、フラン
ジのない本体が成形される。
【００１５】図６は、図５に示したプレフォームに類似
のプレフォームの構成を示している。この場合、金属薄
板２２の曲がった縁部領域２０は、金属薄板２３の曲が
った縁部領域２１に重なって係合するように構成されて
いる。この場合も、レーザ光線によって、溶接継ぎ目４
を有する溶接を行うことが可能である。図７は、内部高
圧成形加工時に公知の形式で用いられる型半部としての
ダイス２５および２６の一部分の概略的な断面図を示し
ている。このような方法においてプレフォームは、ダイ
ス２５および２６から成る開いた成形型内に挿入され、
液体を注入するための接続部が設置される。接続部の設
置は通常、ダイス２５および２６の分離した面において
行われる。この後、ダイス２５および２６は閉じられ、
注入導管を介して液体が数百ないし数千バールの圧力に
よってプレフォーム内に注入され、ひいてはこのプレフ
ォームは塑性変形をしながら拡張し、ダイス２５および
２６の内部面に接する。プレフォームが所望の本体に成
形された後、液体は排出され、本体はダイス２５および
２６を開いた後に取り出される。図７から判るように、
本発明による新しいプレフォームのために、このプレフ
ォームの縁部領域をダイス２５および２６の間に緊締す
ることができる。この場合、例えば一方でダイス２６は
凹部２８を有し、他方、ダイス２５は溝２８に対応する
凸部２７を有しているので、型半部が閉じるとプレフォ
ームの縁部領域が成形され、プレフォームはダイス２５
および２６の間に挟み込まれて固定される。しかしま
た、把持力は平らな制限面の純粋な摩擦力を介しても生
ぜしめることができる。こうして、内部高圧成形中、溶
接継ぎ目の負荷を減少することができる。図７では、ダ
イス２５および２６の分離した領域において、いかにし
て液体がプレフォーム内に注入されるのかについては示
されていない。既に図２を用いて説明したように、液体
の注入のためにプレフォームは、側面に開口６を備えて
おり、この開口６に、ダイス２５および２６内に形成さ
れている液体導管が圧着可能なので、液体が金属薄板２
および３の間に達する。２つの金属薄板２および３の間
に液体が注入されると、これら金属薄板２および３は徐
々に成形されていくので、プレフォームから形成しよう
とする本体の所望の形状が形成される。液体は当然、他
の開口によっても注入可能である。これには例えば、タ
ンクの注入口またはその他の既存の開口が適当である。
この場合は金属薄板に、連続した継ぎ目を有する溶接が
中断なく行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プレフォームの概略的な平面図である。
【図２】図１に示したプレフォームの概略的な側面図で
ある。
【図３】別のプレフォームの縁部領域の概略的な側面図
である。
【図４】図３に示したプレフォームの縁部領域のレーザ
溶接時の概略的な側面図である。
【図５】さらに別のプレフォームの縁部領域の概略的な
側面図である。
【図６】さらに別のプレフォームの縁部領域の概略的な
側面図である。
【図７】プレフォームが配置されているダイスの概略的
な断面図である。
【符号の説明】
１ プレフォーム、 ２ ブランク、 ２´,２´´,２
´´´ 区分、 ３ブランク、 ４ 溶接継ぎ目、 ５
ビード、 ６ 開口、 ７ 溶接継ぎ目、８,９ ロ
ーラ電極、 １０ レーザ光線、 １１ 溶接継ぎ目、
１２,１３ブランク、 １４,１５ ビード、 １６,
１７ ローラダイス、 １８,１９ローラ電極、 ２０,
２１ 縁部領域、 ２２,２３ ブランク、 ２５,２６
ダイス、 ２７ 凸部、 ２８ 凹部、 ３２,３３
ブランク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 391003875 Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓｔｒａｓｓｅ 35，ＣＨ−8962 Ｂｅｒｇｄｉｅｔｉｋ ｏｎ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ (72)発明者 ヴェルナー ウーレッヒ スイス国 カイザーシュトゥール ライ ンガッセ 28 (56)参考文献 特開 昭62−97723（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−42338（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−266063（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−155463（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 11/00 - 11/36 B21D 26/02 B23K 26/00 B65D 6/02

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内部高圧成形のための、メタルから成る
    プレフォームを形成する方法であって、少なくとも２つ
    の金属薄板（２,３；１２,１３；２２,２３）の表面を
    互いに向かい合わせて位置決めし、溶接する方法におい
    て、 少なくとも２つの金属薄板の縁部領域に、プレス加工さ
    れたビード（１４，１５）又は曲がった領域（２０，２
    １）を設け、金属薄板を互いに突合わせて接触させて溶
    接するか、或いは金属薄板を互いに重ね合わせて係合さ
    せて 溶接することを特徴とする、内部高圧成形のための
    プレフォームを形成する方法。
  2. 【請求項２】 金属薄板をローラシーム溶接によって互
    いに結合する、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 金属薄板をレーザ溶接によって互いに結
    合する、請求項１記載の記載の方法。
  4. 【請求項４】 少なくとも２つの金属薄板区分（２´,
    ２´´,２´´´)から少なくとも１つの金属薄板を構成
    する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
  5. 【請求項５】 請求項１から４までのいずれか１項記載
    の方法によって製作される、内部高圧成形のためのプレ
    フォーム。
  6. 【請求項６】 請求項５記載のプレフォームを用いて本
    体を製作するための方法において、プレフォーム（１）
    をダイス（２５,２６）内に挿入し、次いでこのダイス
    内において内部高圧成形によって成形することを特徴と
    する方法。
  7. 【請求項７】 請求項６記載の方法によって製作され
    る、本体。
  8. 【請求項８】 本体が容器である、請求項７記載の本
    体。
  9. 【請求項９】 本体が開放した中空体である、請求項７
    記載の本体。
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