JP3646688B2 - 中空状構造部品の液圧成形方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用サスペンションメンバ等に代表されるような中空状構造部品の液圧成形方法に関し、特に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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の技術では、重ね合わせ板材は主に液圧のシール性を確保するためにその外周部が予め連続的に溶接されていることから、この部分が成形後の中空状構造部品の全周にわたり突出したフランジ部として残ることになり、適用する部品によっては外観品質が低下することとなって好ましくない。
【０００４】
このようなことから、特に部品機能の上で外観品質が重要視される部位については、液圧成形後に切削加工等によりフランジ部を局部的に除去し、再度部分的に後溶接を施して外形形状が平滑な中空状構造部品を得るという手法が採られているが、この方法では加工工程や加工工数が増大する上、成形後の溶接により部品の寸法精度が低下するという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、複雑な形状の中空状構造部品を高精度に且つ比較的安価に製造できる液圧成形方法を前提としつつ、フランジ部におけるエッジ部の突出をなくして、外形形状が比較的平滑な外観品質の優れた中空状構造部品を、極めて短い製造工程で容易に製造できる液圧成形方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、金属板同士を重ね合わせてその外周縁部を溶接することにより形成した重ね合わせ板材を、凹部が設けられた一対の金型間に挟み込み、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中空状構造部品を膨出成形する方法であって、成形の進行に伴い構造部品領域の外周部に付帯成形されることになるフランジ部の少なくとも一部の先端が、成形後における構造部品のフランジ部以外の一般外表面と同一面上に位置するかまたはその一般外表面よりも奥まった位置となるように、金属板同士の間への成形媒体の供給中に、構造部品領域の内方に向けて押圧子による押圧力を付与することでフランジ部の先端の位置を規制する押し込み加工を施すことを特徴としている。
【０００７】
この場合において、前記押し込み加工は、請求項２に記載のように、構造部品領域の内方に向けて押圧力を付与することが可能な押圧子を金属板同士の間への成形媒体の供給前に予め金型内に配置しておき、成形媒体の供給による成形の進行とともに構造部品領域の内方に向けて押圧子による押圧力を付与することでフランジ部の先端の位置を規制するものとしても良い。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、上記請求項１〜３のいずれかの記載における液圧成形方法が自動車用サスペンションメンバを成形対象としていることを明確化したものである。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、金属板同士を重ね合わせてその外周縁部を溶接することにより形成した重ね合わせ板材を、凹部が設けられた一対の金型間に挟み込み、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中空状構造部品を膨出成形する方法であって、成形の進行に伴い構造部品領域の外周部に付帯成形されることになるフランジ部の少なくとも一部の先端を湾曲させる加工を膨出成形中に施すことを特徴としている。
【００１０】
この場合において、請求項５に記載のように、前記金属板同士の間への成形媒体の供給中に、フランジ部の先端に押圧子による押圧力を付与することでそのフランジ部の先端を湾曲させる加工を施すか、もしくは請求項６に記載のように、前記フランジ部の先端を湾曲させる加工を施した後、内部の成形媒体の圧力をさらに上昇させて構造部品の寸法矯正加工を施すことが望ましい。
【００１１】
さらに、請求項７に記載のように、前記フランジ部の先端を湾曲させる加工を膨出成形中に施すのに代えて、重ね合わせ板材のうちフランジ部となるべき領域の先端に予め湾曲させる加工を施しておき、この湾曲加工済みの重ね合わせ板材を用いて膨出成形を行うようにしてもよい。
【００１２】
請求項８に記載の発明は、上記請求項４〜７のいずれかの記載における液圧成形方法が自動車用サスペンションメンバを成形対象としていることを明確化したものである。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、構造部品領域の外周部に付帯成形されることになるフランジ部について、その少なくとも一部の先端が、成形後における構造部品のフランジ部以外の一般外表面と同一面上に位置するかまたはその一般外表面よりも奥まった位置となるような押し込み加工を膨出成形中に施すようにしたため、必要な部分についてはフランジ部の先端が構造部品の一般外表面から突出しなくなって外表面の平滑性が確保され、寸法精度を維持しつつ外観品質の優れた成形品を最小限の製造工程で容易に製造できる。
【００１４】
特に、上記の押し込み加工として、構造部品領域の内方に向けて押圧子による押圧力を付与することでフランジ部の先端の位置を規制するようにしたため、実質的にフランジ部の周辺形状は押圧子の形状が転写されることで成形されることになり、成形媒体の圧力が比較的低くても正確な形状精度に成形でき、寸法精度の高い中空状構造部品が得られる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、上記の押し込み加工は、押圧子を金属板同士の間への成形媒体の供給前に予め金型内に配置しておき、成形媒体の供給による成形の進行とともに構造部品領域の内方に向けて押圧子による押圧力を付与することでフランジ部の先端の位置を規制するものであるため、請求項１に記載ものと比べて、押圧子の前進に要する時間分だけ液圧成形に要する成形サイクルタイムを短縮できる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、実質的に請求項１に記載の液圧成形方法を自動車用サスペンションメンバの成形に適用したものであるから、必要な部分についてはフランジ部の先端部がサスペンションメンバの一般面から突出しなくなって外表面の平滑性が確保され、寸法精度を維持しつつ外観品質の優れた自動車用サスペンションメンバを提供できるようになる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、実質的に請求項１に記載の押し込み加工に代えて、構造部品領域の外周部に付帯成形されることになるフランジ部について、少なくともその一部の先端を湾曲させる加工を膨出成形中に施すようにしたため、必要な部分についてはフランジ部の先端が湾曲していて外表面の平滑性が確保されることになり、寸法精度を維持しつつ外観品質の優れた成形品を最小限の製造工程で容易に製造できる。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、液圧成形中に、フランジ部の先端に押圧子による押圧力を付与することでそのフランジ部の先端を湾曲させるようにしたため、最小限の製造工程で外観品質の優れた中空状構造部品を容易に製造できる。
【００１９】
請求項６に記載の発明によれば、フランジ部の先端を湾曲させる加工を行った後、内部の成形媒体の圧力をさらに上昇させて構造部品の寸法矯正加工を施すようにしたため、実質的に材料流入が制限された状態で更なる高圧を付加することで、製造工程を増加させることなしに、構造部品のより高い形状凍結性と寸法精度を確保できる。
【００２０】
請求項７に記載の発明によれば、重ね合わせ板材の段階でフランジ部となるべき領域の先端に予め湾曲させる加工を施しておき、この湾曲加工済みの重ね合わせ板材を用いて液圧成形を行うようにしたため、所定位置で材料流入を停止させる材料流入制御が可能となり、材料流入過多による溶接部の割れやこれによる成形媒体の漏れを確実に防止できるとともに、寸法矯正効果のために構造部品のより高い形状凍結性と寸法精度を確保できる。
【００２１】
請求項８に記載の発明によれば、実質的に請求項４に記載の液圧成形方法を自動車用サスペンションメンバの成形に適用したものであるから、必要な部分についてはフランジ部の先端部が湾曲しているためにメンバ外表面の平滑性が確保され、寸法精度を維持しつつ外観品質の優れた自動車用サスペンションメンバを提供できるようになる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１は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としてサスペンションメンバを示す斜視図である。図２は同サスペンションメンバ１の成形前の重ね合わせ板材２を示す斜視図である。さらに図３の（Ａ）〜（Ｄ）は上記重ね合わせ板材２を用いたサスペンションメンバ１の製造工程を示す断面図であり、図１のＡ−Ａ線に沿った断面部分を示している。
【００２４】
図１に示すサスペンションメンバ１は、図３の（Ａ）および（Ｂ）のように、それぞれに凹部空間４ａまたは５ａが設けられた金型の上型４と下型５の間に、図２に示すように外周部が例えばへり継手の形態をもって溶接部３にて連続的に溶接された重ね合わせ板材２を挟み込み、この重ね合わせ板材２を形成している金属板２ａ，２ｂ同士の間に液状成形媒体を供給することにより液圧Ｐを作用させ、上下型４，５の凹部空間４ａ，５ａの内面形状に合致した外面形状のものとして膨出成形される。成形後は上下型４，５の分割面（型合わせ面）に相当する位置に図１のように全周にわたりフランジ部７が成形される。
【００２５】
図２の重ね合わせ板材２は、成形後に所望の外形形状となるような形状に外周加工され、一部に成形媒体の注入孔部分６を有するとともに、上下二枚の金属板２ａ，２ｂ同士はその外周部全周にわたり溶接部３が形成され、この溶接部３は成形時の液圧のシール手段を兼ねている。なお、注入孔部分６は成形後に必要に応じ適宜切除される。また、重ね合わせ板材２を形成している上下の金属板２ａ，２ｂの板厚や材質は特定のものに限定されるものではなく、設計要件により適宜選択できる。
【００２６】
ここで、上記サスペンションメンバ１の製造方法を図３に基づいてより詳しく説明すると、先ず図３の（Ａ）において、上下型４，５にはそれぞれ金型の内方側へ進退自在な可動式の押圧子８が設けられている。この押圧子８が後退した状態で、上下型４，５の間に重ね合わせ板材２を挟み込み、所定の型締め力にて加圧拘束する。次に、同図（Ｂ）のように重ね合わせ板材２を形成している金属板２ａ，２ｂ同士の間に成形媒体を供給して液圧Ｐを作用させると、重ね合わせ板材２は膨出し、金型の凹部４ａ，５ａに合致する部分では一般形状部１０として、上下型４，５の分割面に相当する部分ではフランジ部７としてそれぞれ成形される。
【００２７】
さらにこの液圧Ｐの上昇過程において、同図（Ｃ）のように、可動式の押圧子８を所定位置まで前進させることにより、サスペンションメンバ１の外周に成形されたフランジ部７とその近傍に対して局部的に押圧力を作用させ、もってフランジ部７の先端面１２（溶接部３を含む）が少なくとも一般形状部１０の一般外表面たる外形輪郭１３より突出しないように凹部１１を成形する。そして、同図（Ｄ）のように、液圧Ｐを開放してから各押圧子８を初期位置まで後退させ、サスペンションメンバ１を取り出すことによりその成形が完了する。
【００２８】
図４は成形されたサスペンションメンバ１と押圧子８の関係を表した平面図であり、サスペンションメンバ１の外周に付帯成形されることになるフランジ部７のうちそのサスペンションメンバ１を車両に搭載した際に車両前方側に位置することになる部分について、同図のＺの範囲だけ局部的に押圧子８により押圧力を作用させて凹部１１を成形することにより、フランジ部７の先端面１２の高さを規制する加工、すなわち範囲Ｚの部分ではフランジ部７の先端面１２が少なくとも一般形状部１０の一般外表面たる外形輪郭１３より突出しないように、すなわちフランジ部７の先端面１２が外形輪郭１３と同一面上に位置するかまたはその外形輪郭１３よりも奥まった位置となるように、凹部１１を成形する加工を行っている。
【００２９】
以上のような成形手順により図５に示す断面構造を有したサスペンションメンバ１を得ることができる。ここでは、車両前方側のフランジ部７の先端面１２の高さが一般形状部１０の外形輪郭１３より寸法Ｗだけ低くなるように設定している（Ｗ≧０）。
【００３０】
このように重ね合わせ板材２をもって成形されたサスペンションメンバ１の外周に付帯成形されたフランジ部７の先端部のうち範囲Ｚに相当する部分について、サスペンションメンバ１の一般外表面とほぼ面一となるような加工、すなわち範囲Ｚの部分ではフランジ部７の先端面１２が少なくとも一般形状部１０の外形輪郭１３と同一高さもしくはそれ以下となるように規制する加工を、液圧成形工程内で同時に行うことにより、フランジ部７の先端部が中空状構造部材であるサスペンションメンバ１の一般外表面から突出しないことになり、その結果として高い寸法精度を維持しつつ外観品質の優れたサスペンションメンバ１を極めて短い製造工程で容易に製造できる。
【００３１】
なお、本実施の形態では、液圧Ｐに打ち勝つだけの押圧力により押圧子８が押し付けられるため、押圧子８の形状が転写されるようにしてフランジ部７の近傍に凹部１１が成形されることになり、したがって液圧Ｐが比較的低くてもシャープな形状に成形できるという特徴を有している。
【００３２】
図６には本発明の第２の実施例を示す。
【００３３】
図６の（Ａ）において、上下型４，５にその内方側へ進退自在な可動式の押圧子８がそれぞれ設けられている点については先の実施の形態のものと同様である。
【００３４】
本実施の形態においては、この押圧子８が既に前進している状態で、上下型４，５の間に重ね合わせ板材２を挟み込み、所定の型締め力にて加圧拘束する。次に、同図（Ｂ）のように重ね合わせ板材２を形成している金属板２ａ，２ｂ同士の間に液圧Ｐを作用させると、重ね合わせ板材２は膨出し、上下型４，５の凹部空間４ａ，５ａに合致するように成形されて中空状構造部品としてのサスペンションメンバ１４が得られる。ここでは、重ね合わせ板材２に液圧が作用する前から押圧子８が既に前進した状態にあるため、サスペンションメンバ１４には先の実施の形態と同様の凹部１１が成形される。次いで、同図（Ｃ）のように、液圧Ｐを開放した後、可動式の押圧子８を所定位置まで後退させることによりサスペンションメンバ１４の取り出しが可能となり、成形が完了する。
【００３５】
このようにして、フランジ部７の先端面１２が一般成形部の一般外表面たる外形輪郭１３より突出しない外観品質の良好なサスペンションメンバ１４を極めて容易に製造できる。また、本実施の形態では、予め押圧子８が前進した状態で成形を行うため、押圧子８の前進に要する時間分だけ液圧成形に必要なサイクルタイムが短くなり、成形に要する時間を短縮できる利点がある。
【００３６】
図７には本発明の第３の実施の形態を示す。
【００３７】
本実施の形態では、上下型１６，１７と押圧子１８，１９との分割位置を変えたものであり、それ以外の基本的な部分は先の各実施の形態と同様である。
【００３８】
図７の（Ａ）において、上型側はその上型１６と上部押圧子１８とをもって、一方下型側はその下型１７と下部押圧子１９とをもってそれぞれ構成され、上部押圧子１８と下部押圧子１９はそれぞれ独立して横方向に進退自在な構造となっている。上部押圧子１８と下部押圧子１９にはそれぞれに凸部２０または２１が形成されている。同図（Ａ）はこの上下型１６，１７間に重ね合わせ板材２を挟み込んだ成形前の状態を示している。
【００３９】
その後、同図（Ｂ）のように重ね合わせ板材２の金属板２ａ，２ｂ同士の間に液圧Ｐを作用させると、重ね合わせ板材２は膨出し、上下型１６，１７の凹部１６ａ，１７ａに合致するように成形された中空状構造部品としてのサスペンションメンバ２２が得られる。ここでは、上部押圧子１８と下部押圧子１９に形成された凸部２０，２１に合致した形状の凹部１１が成形される。
【００４０】
次に、同図（Ｃ）のように、液圧Ｐを開放した後、上部押圧子１８および下部押圧子１９をそれぞれ所定位置まで後退させるとともに上下型１６，１７を相互に開くことによりサスペンションメンバ２２を取り出して成形が完了する。
【００４１】
この第３の実施の形態においても第１，第２の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００４２】
これまでの各実施の形態において、各押圧子８，１８，１９の駆動手段については従来から一般に用いられている油空圧シリンダやネジ機構等による独立制御機構のほか、液圧成形時の型締機のストロークを利用したカムスライド機構やボールネジ機構等を適宜利用可能である。これらの駆動手段は金型構造との関係で適宜選択すればよく、例えば図３に示す第１の実施の形態では油空圧シリンダやネジ機構等による独立制御機構を適用することにより、より高精度な制御が可能であり、また図６，図７に示す第２，第３の実施の形態では型締機のストロークを利用したカムスライド機構の利用が可能であり、比較的安価で簡単な型構造とすることができるという利点がある。
【００４３】
図８には本発明の第４の実施の形態をを示す。
【００４４】
先ず、図８の（Ａ）に示すように、それぞれに成形品形状に対応した凹部空間２５ａまたは２６ａを有する上型２５と下型２６が設けられているほか、上型２５には上下方向に進退可能に構成された押圧子２８とこれを駆動するための油圧シリンダなどによる駆動手段２７が装着されており、押圧子２８の先端には凹曲部２４が形成されている。一方、下型２６には所定の形状を有した曲げ型部２９と逃げ部空間３０が形成されている。
【００４５】
同図（Ａ）に示すように、上型２５と下型２６の間に先の実施の形態と同様の重ね合わせ板材２を挟み込み、所定の型締め力にて加圧拘束する。次に、同図（Ｂ）のように重ね合わせ板材２の金属板２ａ，２ｂ同士の間に成形媒体を供給することにより、重ね合わせ板材２の内部に液圧Ｐを作用させて所定の膨出成形を行う。この際、当初は幅寸法Ｘであった重ね合わせ板材２は膨出成形に伴う材料流入によりＸ寸法よりも小さな中空状構造部品としてのサスペンションメンバ３３の幅Ｙとなる。
【００４６】
ここで、同図（Ｃ）のように可動式の押圧子２８を所定位置まで下降させることにより、押圧子２８の先端に形成された凹曲部２４と曲げ型部２９との間に挟まれた前側のフランジ部３１に湾曲部３２が成形される。そして、その後に液圧Ｐを開放してから押圧子２８を初期位置まで上昇させるとともに上下型２５，２６を開き、サスペンションメンバ３３を取り出して成形が完了する。
【００４７】
このように、サスペンションメンバ３３の外周部に付帯成形されることになるフランジ部３１の先端部を他の一般フランジ部に対し局部的に湾曲させる加工を液圧成形と同時に行うことによって後加工が不要となり、図９に示すように必要な部分についてのみフランジ部３１の先端部が湾曲部３２として湾曲していて且つ前側に向かってエッジ部の突出のない外観品質の優れたサスペンションメンバ３３が得られることになる。
【００４８】
また、図８の（Ｃ）において、前側のフランジ部３１に湾曲部３２を成形した後にさらに液圧Ｐを上昇させると、この湾曲部３２によって局部的に材料流入が制限された状態で液圧Ｐが作用するため、サスペンションメンバ３３の寸法矯正効果が生じ、サスペンションメンバ３３の形状凍結性が良くなり、より高い寸法精度のサスペンションメンバ３３を成形できる利点がある。
【００４９】
なお、本実施の形態では、重ね合わせ板材２における金属板２ａ，２ｂ同士の溶接は一例としてへり継手の如き端面溶接の場合を示したが、これに限定されるものではなく、後述する重ね溶接や重ねすみ肉溶接とすることもできる。
【００５０】
図１０には本発明の第５の実施の形態を示す。
【００５１】
同図（Ａ）に示すように、それぞれに成形すべき構造部品形状に対応した凹部空間３４ａまたは３５ａが形成された上型３４と下型３５が設けられているほか、金型側方には左右方向に進退可能に構成された押圧子３６とこれを駆動するための油圧シリンダなどによる駆動手段３７が装着されている。押圧子３６の先端部には尖突部４１と凹曲部４０が形成されている。一方、重ね合わせ板材１２２は上下の金属板１２２ａ，１２２ｂ同士が予めその全周にわたり重ね溶接による溶接部３８をもって連続的に溶接されているとともに、局部的に上下の金属板１２２ａ，１２２ｂ同士を若干引き剥がす方向に予備成形されたプリフォーム部３９が形成されている。この重ね合わせ板材１２２を上下型３４，３５間に挟み込み、上下の金属板１２２ａ，１２２ｂ同士の間に液圧Ｐを作用させると同図（Ａ）のように材料流入を伴いながら膨出成形される。
【００５２】
そこで、同図（Ｂ）のように進退自在な押圧子３６を所定位置まで前進させると、押圧子３６の先端部に形成された尖突部４１と凹曲部４０とによりプリフォーム部３９がさらに剥離方向に湾曲されて湾曲部４２が成形される。そして、その後に液圧Ｐを開放してから押圧子３６を初期位置まで後退させるとともに、上下型３４，３５を開き、サスペンションメンバ４３を取り出すことで成形が完了する。
【００５３】
これによって、図１１に示すように必要な部分についてはフランジ部１２３の先端部が湾曲部４２として湾曲していて、なお且つ前方側へのエッジ部の突出のない外観品質の優れた中空状構造部品としてのサスペンションメンバ４３が得られ、先の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００５４】
図１２は本発明の第６の実施の形態を示し、先の第５の実施の形態では液圧成形中に同時にフランジ部１２３の湾曲加工を行うのに対し、本実施の形態では、外周部が溶接部３をもって溶接された重ね合わせ板材５０の段階で所定位置に予め湾曲部５１を加工しておき、この湾曲部５１の加工済みの重ね合わせ板材５０を素材として用いて液圧成形を行うようにしたものである。
【００５５】
図１２の（Ａ）に示すように、それぞれに成形品形状に対応した凹部空間４５ａまたは４６ａが形成された上型４５と下型４６とが設けられているほか、下型４６にはシール部４７と逃げ空間４８が形成されている。一方、重ね合わせ板材５０には上下の金属板５０ａ，５０ｂの全周にわたりその端面がへり継手の形態で溶接部３をもって連続的に予め溶接されているとともに、プレス加工等により局部的に湾曲部５１が予め曲折成形されている。
【００５６】
この重ね合わせ板材５０を上下型４５，４６間に挟み込み、その金属板５０ａ，５０ｂ同士の間に液圧Ｐを作用させると、図１２の（Ｂ）のように材料流入を伴いながら膨出成形され、図９に示したものと同様にフランジ部の３１の先端に湾曲部５１を有する中空状構造部品としてのサスペンションメンバ３３が得られる。
【００５７】
また、前側のフランジ部３１に予め成形されている湾曲部５１は材料流入に伴い下型４６のシール部４７に当接して、ここで材料流入が阻止されることから、材料流入過多による溶接部３の剥離破断を防止するための積極的な材料流入制御が可能となる。その上、同図（Ｂ）のように材料流入が制限された状態からさらに液圧Ｐを上昇させると、第５の実施の形態と同様にサスペンションメンバ３３の寸法矯正効果を得ることもでき、寸法精度の高いサスペンションメンバ３３を得ることができる。
【００５８】
図１３は図１２の（Ａ）の重ね合わせ板材５０に形成した湾曲部５１の変形例を示し、湾曲部５６のみを拡大した断面図である。
【００５９】
同図に示すように、重ね合わせ板材５２は上下の金属板５３，５４同士がその全周にわたり重ねすみ肉溶接による溶接部５５をもって溶接接合されていて、特定部分だけは局部的に上側の金属板５３が下側の金属板５４側にカールされた湾曲部５６が予め成形されている。このような重ね合わせ板材５２を用いた場合にも、第６の実施の形態のものと同様の金型を用い且つ同様の製法をとることができる。
【００６０】
以上のように、フランジ部の先端部の必要な部分を局部的に湾曲させる加工を液圧成形と同時に加工するか、もしくは重ね合わせ板材の段階で湾曲部を予め成形しておくことにより、後加工が不要で、しかも最小限の製造工程をもって前方側へのエッジ部の突出のない外観品質の優れた中空状構造部品としてのサスペンションメンバが得られる。
【００６１】
なお、上記の各実施の形態では、重ね合わせ板材の溶接部の溶接形態として端面溶接やすみ肉溶接あるいは重ね溶接を用いた場合の一例を示したが、溶接継手の形態はこれに限定されるものではなく、また溶接法もアーク溶接、レーザ溶接、プラズマ溶接、マッシュシーム溶接、摩擦攪拌溶接などの各種溶接法を適宜選択して用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液圧成形方法を適用して成形された自動車用構造部品の一例としてサスペンションメンバの構造を示す斜視図。
【図２】上記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を示す斜視図。
【図３】本発明に係る液圧成形方法の第１の実施の形態として図１のサスペンションメンバの液圧成形工程を示す金型の断面図。
【図４】図３のサスペンションメンバと押圧子との関係を示す平面図。
【図５】図１のＡ−Ａ線に沿うサスペンションメンバの断面図。
【図６】本発明に係る液圧成形方法の第２の実施の形態としてサスペンションメンバの液圧成形工程を示す金型の断面図。
【図７】本発明に係る液圧成形方法の第３の実施の形態としてサスペンションメンバの液圧成形工程を示す金型の断面図。
【図８】本発明に係る液圧成形方法の第４の実施の形態としてサスペンションメンバの液圧成形工程を示す金型の断面図。
【図９】図８の成形工程で得られたサスペンションメンバの断面図。
【図１０】本発明に係る液圧成形方法の第５の実施の形態としてサスペンションメンバの液圧成形工程を示す金型の断面図。
【図１１】図１０の成形工程で得られたサスペンションメンバの断面図。
【図１２】本発明に係る液圧成形方法の第６の実施の形態としてサスペンションメンバの液圧成形工程を示す金型の断面図。
【図１３】図１２の重ね合わせ板材の変形例を示す要部断面図。
【符号の説明】
１…サスペンションメンバ（中空状構造部品）
２…重ね合わせ板材
２ａ，２ｂ…金属板
３…溶接部
４…上型
４ａ…凹部空間
５…下型
５ａ…凹部空間
７…フランジ部
８…押圧子
１１…凹部
１２…先端面
１４…サスペンションメンバ（中空状構造部品）
１６…上型
１６ａ…凹部空間
１７…下型
１７ａ…凹部空間
１８…押圧子
１９…押圧子
２２…サスペンションメンバ（中空状構造部品）
２４…凹曲部
２５…上型
２５ａ…凹部空間
２６…下型
２６ａ…凹部空間
２７…駆動手段
２８…押圧子
３１…フランジ部
３２…湾曲部
３３…サスペンションメンバ（中空状構造部品）
３４…上型
３４ａ…凹部空間
３５…下型
３５ａ…凹部空間
３６…押圧子
３７…駆動手段
３８…溶接部
４０…凹曲部
４２…湾曲部
４３…サスペンションメンバ（中空状構造部品）
４５…上型
４５ａ…凹部空間
４６…下型
４６ｂ…凹部空間
５０…重ね合わせ板材
５０ａ，５０ｂ…金属板
５１…湾曲部
５２…重ね合わせ板材
５３，５４…金属板
５５…溶接部
５６…湾曲部
Ｐ…液圧
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用サスペンションメンバ等に代表されるような中空状構造部品の液圧成形方法に関し、特に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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の技術では、重ね合わせ板材は主に液圧のシール性を確保するためにその外周部が予め連続的に溶接されていることから、この部分が成形後の中空状構造部品の全周にわたり突出したフランジ部として残ることになり、適用する部品によっては外観品質が低下することとなって好ましくない。
【０００４】
このようなことから、特に部品機能の上で外観品質が重要視される部位については、液圧成形後に切削加工等によりフランジ部を局部的に除去し、再度部分的に後溶接を施して外形形状が平滑な中空状構造部品を得るという手法が採られているが、この方法では加工工程や加工工数が増大する上、成形後の溶接により部品の寸法精度が低下するという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、複雑な形状の中空状構造部品を高精度に且つ比較的安価に製造できる液圧成形方法を前提としつつ、フランジ部におけるエッジ部の突出をなくして、外形形状が比較的平滑な外観品質の優れた中空状構造部品を、極めて短い製造工程で容易に製造できる液圧成形方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、金属板同士を重ね合わせてその外周縁部を溶接することにより形成した重ね合わせ板材を、凹部が設けられた一対の金型間に挟み込み、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中空状構造部品を膨出成形する方法であって、成形の進行に伴い構造部品領域の外周部に付帯成形されることになるフランジ部の少なくとも一部の先端が、成形後における構造部品のフランジ部以外の一般外表面と同一面上に位置するかまたはその一般外表面よりも奥まった位置となるように、金属板同士の間への成形媒体の供給中に、構造部品領域の内方に向けて押圧子による押圧力を付与することでフランジ部の先端の位置を規制する押し込み加工を施すことを特徴としている。
【０００７】
この場合において、前記押し込み加工は、請求項２に記載のように、構造部品領域の内方に向けて押圧力を付与することが可能な押圧子を金属板同士の間への成形媒体の供給前に予め金型内に配置しておき、成形媒体の供給による成形の進行とともに構造部品領域の内方に向けて押圧子による押圧力を付与することでフランジ部の先端の位置を規制するものとしても良い。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、上記請求項１〜３のいずれかの記載における液圧成形方法が自動車用サスペンションメンバを成形対象としていることを明確化したものである。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、金属板同士を重ね合わせてその外周縁部を溶接することにより形成した重ね合わせ板材を、凹部が設けられた一対の金型間に挟み込み、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中空状構造部品を膨出成形する方法であって、成形の進行に伴い構造部品領域の外周部に付帯成形されることになるフランジ部の少なくとも一部の先端を湾曲させる加工を膨出成形中に施すことを特徴としている。
【００１０】
この場合において、請求項５に記載のように、前記金属板同士の間への成形媒体の供給中に、フランジ部の先端に押圧子による押圧力を付与することでそのフランジ部の先端を湾曲させる加工を施すか、もしくは請求項６に記載のように、前記フランジ部の先端を湾曲させる加工を施した後、内部の成形媒体の圧力をさらに上昇させて構造部品の寸法矯正加工を施すことが望ましい。
【００１１】
さらに、請求項７に記載のように、前記フランジ部の先端を湾曲させる加工を膨出成形中に施すのに代えて、重ね合わせ板材のうちフランジ部となるべき領域の先端に予め湾曲させる加工を施しておき、この湾曲加工済みの重ね合わせ板材を用いて膨出成形を行うようにしてもよい。
【００１２】
請求項８に記載の発明は、上記請求項４〜７のいずれかの記載における液圧成形方法が自動車用サスペンションメンバを成形対象としていることを明確化したものである。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、構造部品領域の外周部に付帯成形されることになるフランジ部について、その少なくとも一部の先端が、成形後における構造部品のフランジ部以外の一般外表面と同一面上に位置するかまたはその一般外表面よりも奥まった位置となるような押し込み加工を膨出成形中に施すようにしたため、必要な部分についてはフランジ部の先端が構造部品の一般外表面から突出しなくなって外表面の平滑性が確保され、寸法精度を維持しつつ外観品質の優れた成形品を最小限の製造工程で容易に製造できる。
【００１４】
特に、上記の押し込み加工として、構造部品領域の内方に向けて押圧子による押圧力を付与することでフランジ部の先端の位置を規制するようにしたため、実質的にフランジ部の周辺形状は押圧子の形状が転写されることで成形されることになり、成形媒体の圧力が比較的低くても正確な形状精度に成形でき、寸法精度の高い中空状構造部品が得られる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、上記の押し込み加工は、押圧子を金属板同士の間への成形媒体の供給前に予め金型内に配置しておき、成形媒体の供給による成形の進行とともに構造部品領域の内方に向けて押圧子による押圧力を付与することでフランジ部の先端の位置を規制するものであるため、請求項１に記載ものと比べて、押圧子の前進に要する時間分だけ液圧成形に要する成形サイクルタイムを短縮できる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、実質的に請求項１に記載の液圧成形方法を自動車用サスペンションメンバの成形に適用したものであるから、必要な部分についてはフランジ部の先端部がサスペンションメンバの一般面から突出しなくなって外表面の平滑性が確保され、寸法精度を維持しつつ外観品質の優れた自動車用サスペンションメンバを提供できるようになる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、実質的に請求項１に記載の押し込み加工に代えて、構造部品領域の外周部に付帯成形されることになるフランジ部について、少なくともその一部の先端を湾曲させる加工を膨出成形中に施すようにしたため、必要な部分についてはフランジ部の先端が湾曲していて外表面の平滑性が確保されることになり、寸法精度を維持しつつ外観品質の優れた成形品を最小限の製造工程で容易に製造できる。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、液圧成形中に、フランジ部の先端に押圧子による押圧力を付与することでそのフランジ部の先端を湾曲させるようにしたため、最小限の製造工程で外観品質の優れた中空状構造部品を容易に製造できる。
【００１９】
請求項６に記載の発明によれば、フランジ部の先端を湾曲させる加工を行った後、内部の成形媒体の圧力をさらに上昇させて構造部品の寸法矯正加工を施すようにしたため、実質的に材料流入が制限された状態で更なる高圧を付加することで、製造工程を増加させることなしに、構造部品のより高い形状凍結性と寸法精度を確保できる。
【００２０】
請求項７に記載の発明によれば、重ね合わせ板材の段階でフランジ部となるべき領域の先端に予め湾曲させる加工を施しておき、この湾曲加工済みの重ね合わせ板材を用いて液圧成形を行うようにしたため、所定位置で材料流入を停止させる材料流入制御が可能となり、材料流入過多による溶接部の割れやこれによる成形媒体の漏れを確実に防止できるとともに、寸法矯正効果のために構造部品のより高い形状凍結性と寸法精度を確保できる。
【００２１】
請求項８に記載の発明によれば、実質的に請求項４に記載の液圧成形方法を自動車用サスペンションメンバの成形に適用したものであるから、必要な部分についてはフランジ部の先端部が湾曲しているためにメンバ外表面の平滑性が確保され、寸法精度を維持しつつ外観品質の優れた自動車用サスペンションメンバを提供できるようになる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１は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としてサスペンションメンバを示す斜視図である。図２は同サスペンションメンバ１の成形前の重ね合わせ板材２を示す斜視図である。さらに図３の（Ａ）〜（Ｄ）は上記重ね合わせ板材２を用いたサスペンションメンバ１の製造工程を示す断面図であり、図１のＡ−Ａ線に沿った断面部分を示している。
【００２４】
図１に示すサスペンションメンバ１は、図３の（Ａ）および（Ｂ）のように、それぞれに凹部空間４ａまたは５ａが設けられた金型の上型４と下型５の間に、図２に示すように外周部が例えばへり継手の形態をもって溶接部３にて連続的に溶接された重ね合わせ板材２を挟み込み、この重ね合わせ板材２を形成している金属板２ａ，２ｂ同士の間に液状成形媒体を供給することにより液圧Ｐを作用させ、上下型４，５の凹部空間４ａ，５ａの内面形状に合致した外面形状のものとして膨出成形される。成形後は上下型４，５の分割面（型合わせ面）に相当する位置に図１のように全周にわたりフランジ部７が成形される。
【００２５】
図２の重ね合わせ板材２は、成形後に所望の外形形状となるような形状に外周加工され、一部に成形媒体の注入孔部分６を有するとともに、上下二枚の金属板２ａ，２ｂ同士はその外周部全周にわたり溶接部３が形成され、この溶接部３は成形時の液圧のシール手段を兼ねている。なお、注入孔部分６は成形後に必要に応じ適宜切除される。また、重ね合わせ板材２を形成している上下の金属板２ａ，２ｂの板厚や材質は特定のものに限定されるものではなく、設計要件により適宜選択できる。
【００２６】
ここで、上記サスペンションメンバ１の製造方法を図３に基づいてより詳しく説明すると、先ず図３の（Ａ）において、上下型４，５にはそれぞれ金型の内方側へ進退自在な可動式の押圧子８が設けられている。この押圧子８が後退した状態で、上下型４，５の間に重ね合わせ板材２を挟み込み、所定の型締め力にて加圧拘束する。次に、同図（Ｂ）のように重ね合わせ板材２を形成している金属板２ａ，２ｂ同士の間に成形媒体を供給して液圧Ｐを作用させると、重ね合わせ板材２は膨出し、金型の凹部４ａ，５ａに合致する部分では一般形状部１０として、上下型４，５の分割面に相当する部分ではフランジ部７としてそれぞれ成形される。
【００２７】
さらにこの液圧Ｐの上昇過程において、同図（Ｃ）のように、可動式の押圧子８を所定位置まで前進させることにより、サスペンションメンバ１の外周に成形されたフランジ部７とその近傍に対して局部的に押圧力を作用させ、もってフランジ部７の先端面１２（溶接部３を含む）が少なくとも一般形状部１０の一般外表面たる外形輪郭１３より突出しないように凹部１１を成形する。そして、同図（Ｄ）のように、液圧Ｐを開放してから各押圧子８を初期位置まで後退させ、サスペンションメンバ１を取り出すことによりその成形が完了する。
【００２８】
図４は成形されたサスペンションメンバ１と押圧子８の関係を表した平面図であり、サスペンションメンバ１の外周に付帯成形されることになるフランジ部７のうちそのサスペンションメンバ１を車両に搭載した際に車両前方側に位置することになる部分について、同図のＺの範囲だけ局部的に押圧子８により押圧力を作用させて凹部１１を成形することにより、フランジ部７の先端面１２の高さを規制する加工、すなわち範囲Ｚの部分ではフランジ部７の先端面１２が少なくとも一般形状部１０の一般外表面たる外形輪郭１３より突出しないように、すなわちフランジ部７の先端面１２が外形輪郭１３と同一面上に位置するかまたはその外形輪郭１３よりも奥まった位置となるように、凹部１１を成形する加工を行っている。
【００２９】
以上のような成形手順により図５に示す断面構造を有したサスペンションメンバ１を得ることができる。ここでは、車両前方側のフランジ部７の先端面１２の高さが一般形状部１０の外形輪郭１３より寸法Ｗだけ低くなるように設定している（Ｗ≧０）。
【００３０】
このように重ね合わせ板材２をもって成形されたサスペンションメンバ１の外周に付帯成形されたフランジ部７の先端部のうち範囲Ｚに相当する部分について、サスペンションメンバ１の一般外表面とほぼ面一となるような加工、すなわち範囲Ｚの部分ではフランジ部７の先端面１２が少なくとも一般形状部１０の外形輪郭１３と同一高さもしくはそれ以下となるように規制する加工を、液圧成形工程内で同時に行うことにより、フランジ部７の先端部が中空状構造部材であるサスペンションメンバ１の一般外表面から突出しないことになり、その結果として高い寸法精度を維持しつつ外観品質の優れたサスペンションメンバ１を極めて短い製造工程で容易に製造できる。
【００３１】
なお、本実施の形態では、液圧Ｐに打ち勝つだけの押圧力により押圧子８が押し付けられるため、押圧子８の形状が転写されるようにしてフランジ部７の近傍に凹部１１が成形されることになり、したがって液圧Ｐが比較的低くてもシャープな形状に成形できるという特徴を有している。
【００３２】
図６には本発明の第２の実施例を示す。
【００３３】
図６の（Ａ）において、上下型４，５にその内方側へ進退自在な可動式の押圧子８がそれぞれ設けられている点については先の実施の形態のものと同様である。
【００３４】
本実施の形態においては、この押圧子８が既に前進している状態で、上下型４，５の間に重ね合わせ板材２を挟み込み、所定の型締め力にて加圧拘束する。次に、同図（Ｂ）のように重ね合わせ板材２を形成している金属板２ａ，２ｂ同士の間に液圧Ｐを作用させると、重ね合わせ板材２は膨出し、上下型４，５の凹部空間４ａ，５ａに合致するように成形されて中空状構造部品としてのサスペンションメンバ１４が得られる。ここでは、重ね合わせ板材２に液圧が作用する前から押圧子８が既に前進した状態にあるため、サスペンションメンバ１４には先の実施の形態と同様の凹部１１が成形される。次いで、同図（Ｃ）のように、液圧Ｐを開放した後、可動式の押圧子８を所定位置まで後退させることによりサスペンションメンバ１４の取り出しが可能となり、成形が完了する。
【００３５】
このようにして、フランジ部７の先端面１２が一般成形部の一般外表面たる外形輪郭１３より突出しない外観品質の良好なサスペンションメンバ１４を極めて容易に製造できる。また、本実施の形態では、予め押圧子８が前進した状態で成形を行うため、押圧子８の前進に要する時間分だけ液圧成形に必要なサイクルタイムが短くなり、成形に要する時間を短縮できる利点がある。
【００３６】
図７には本発明の第３の実施の形態を示す。
【００３７】
本実施の形態では、上下型１６，１７と押圧子１８，１９との分割位置を変えたものであり、それ以外の基本的な部分は先の各実施の形態と同様である。
【００３８】
図７の（Ａ）において、上型側はその上型１６と上部押圧子１８とをもって、一方下型側はその下型１７と下部押圧子１９とをもってそれぞれ構成され、上部押圧子１８と下部押圧子１９はそれぞれ独立して横方向に進退自在な構造となっている。上部押圧子１８と下部押圧子１９にはそれぞれに凸部２０または２１が形成されている。同図（Ａ）はこの上下型１６，１７間に重ね合わせ板材２を挟み込んだ成形前の状態を示している。
【００３９】
その後、同図（Ｂ）のように重ね合わせ板材２の金属板２ａ，２ｂ同士の間に液圧Ｐを作用させると、重ね合わせ板材２は膨出し、上下型１６，１７の凹部１６ａ，１７ａに合致するように成形された中空状構造部品としてのサスペンションメンバ２２が得られる。ここでは、上部押圧子１８と下部押圧子１９に形成された凸部２０，２１に合致した形状の凹部１１が成形される。
【００４０】
次に、同図（Ｃ）のように、液圧Ｐを開放した後、上部押圧子１８および下部押圧子１９をそれぞれ所定位置まで後退させるとともに上下型１６，１７を相互に開くことによりサスペンションメンバ２２を取り出して成形が完了する。
【００４１】
この第３の実施の形態においても第１，第２の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００４２】
これまでの各実施の形態において、各押圧子８，１８，１９の駆動手段については従来から一般に用いられている油空圧シリンダやネジ機構等による独立制御機構のほか、液圧成形時の型締機のストロークを利用したカムスライド機構やボールネジ機構等を適宜利用可能である。これらの駆動手段は金型構造との関係で適宜選択すればよく、例えば図３に示す第１の実施の形態では油空圧シリンダやネジ機構等による独立制御機構を適用することにより、より高精度な制御が可能であり、また図６，図７に示す第２，第３の実施の形態では型締機のストロークを利用したカムスライド機構の利用が可能であり、比較的安価で簡単な型構造とすることができるという利点がある。
【００４３】
図８には本発明の第４の実施の形態をを示す。
【００４４】
先ず、図８の（Ａ）に示すように、それぞれに成形品形状に対応した凹部空間２５ａまたは２６ａを有する上型２５と下型２６が設けられているほか、上型２５には上下方向に進退可能に構成された押圧子２８とこれを駆動するための油圧シリンダなどによる駆動手段２７が装着されており、押圧子２８の先端には凹曲部２４が形成されている。一方、下型２６には所定の形状を有した曲げ型部２９と逃げ部空間３０が形成されている。
【００４５】
同図（Ａ）に示すように、上型２５と下型２６の間に先の実施の形態と同様の重ね合わせ板材２を挟み込み、所定の型締め力にて加圧拘束する。次に、同図（Ｂ）のように重ね合わせ板材２の金属板２ａ，２ｂ同士の間に成形媒体を供給することにより、重ね合わせ板材２の内部に液圧Ｐを作用させて所定の膨出成形を行う。この際、当初は幅寸法Ｘであった重ね合わせ板材２は膨出成形に伴う材料流入によりＸ寸法よりも小さな中空状構造部品としてのサスペンションメンバ３３の幅Ｙとなる。
【００４６】
ここで、同図（Ｃ）のように可動式の押圧子２８を所定位置まで下降させることにより、押圧子２８の先端に形成された凹曲部２４と曲げ型部２９との間に挟まれた前側のフランジ部３１に湾曲部３２が成形される。そして、その後に液圧Ｐを開放してから押圧子２８を初期位置まで上昇させるとともに上下型２５，２６を開き、サスペンションメンバ３３を取り出して成形が完了する。
【００４７】
このように、サスペンションメンバ３３の外周部に付帯成形されることになるフランジ部３１の先端部を他の一般フランジ部に対し局部的に湾曲させる加工を液圧成形と同時に行うことによって後加工が不要となり、図９に示すように必要な部分についてのみフランジ部３１の先端部が湾曲部３２として湾曲していて且つ前側に向かってエッジ部の突出のない外観品質の優れたサスペンションメンバ３３が得られることになる。
【００４８】
また、図８の（Ｃ）において、前側のフランジ部３１に湾曲部３２を成形した後にさらに液圧Ｐを上昇させると、この湾曲部３２によって局部的に材料流入が制限された状態で液圧Ｐが作用するため、サスペンションメンバ３３の寸法矯正効果が生じ、サスペンションメンバ３３の形状凍結性が良くなり、より高い寸法精度のサスペンションメンバ３３を成形できる利点がある。
【００４９】
なお、本実施の形態では、重ね合わせ板材２における金属板２ａ，２ｂ同士の溶接は一例としてへり継手の如き端面溶接の場合を示したが、これに限定されるものではなく、後述する重ね溶接や重ねすみ肉溶接とすることもできる。
【００５０】
図１０には本発明の第５の実施の形態を示す。
【００５１】
同図（Ａ）に示すように、それぞれに成形すべき構造部品形状に対応した凹部空間３４ａまたは３５ａが形成された上型３４と下型３５が設けられているほか、金型側方には左右方向に進退可能に構成された押圧子３６とこれを駆動するための油圧シリンダなどによる駆動手段３７が装着されている。押圧子３６の先端部には尖突部４１と凹曲部４０が形成されている。一方、重ね合わせ板材１２２は上下の金属板１２２ａ，１２２ｂ同士が予めその全周にわたり重ね溶接による溶接部３８をもって連続的に溶接されているとともに、局部的に上下の金属板１２２ａ，１２２ｂ同士を若干引き剥がす方向に予備成形されたプリフォーム部３９が形成されている。この重ね合わせ板材１２２を上下型３４，３５間に挟み込み、上下の金属板１２２ａ，１２２ｂ同士の間に液圧Ｐを作用させると同図（Ａ）のように材料流入を伴いながら膨出成形される。
【００５２】
そこで、同図（Ｂ）のように進退自在な押圧子３６を所定位置まで前進させると、押圧子３６の先端部に形成された尖突部４１と凹曲部４０とによりプリフォーム部３９がさらに剥離方向に湾曲されて湾曲部４２が成形される。そして、その後に液圧Ｐを開放してから押圧子３６を初期位置まで後退させるとともに、上下型３４，３５を開き、サスペンションメンバ４３を取り出すことで成形が完了する。
【００５３】
これによって、図１１に示すように必要な部分についてはフランジ部１２３の先端部が湾曲部４２として湾曲していて、なお且つ前方側へのエッジ部の突出のない外観品質の優れた中空状構造部品としてのサスペンションメンバ４３が得られ、先の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００５４】
図１２は本発明の第６の実施の形態を示し、先の第５の実施の形態では液圧成形中に同時にフランジ部１２３の湾曲加工を行うのに対し、本実施の形態では、外周部が溶接部３をもって溶接された重ね合わせ板材５０の段階で所定位置に予め湾曲部５１を加工しておき、この湾曲部５１の加工済みの重ね合わせ板材５０を素材として用いて液圧成形を行うようにしたものである。
【００５５】
図１２の（Ａ）に示すように、それぞれに成形品形状に対応した凹部空間４５ａまたは４６ａが形成された上型４５と下型４６とが設けられているほか、下型４６にはシール部４７と逃げ空間４８が形成されている。一方、重ね合わせ板材５０には上下の金属板５０ａ，５０ｂの全周にわたりその端面がへり継手の形態で溶接部３をもって連続的に予め溶接されているとともに、プレス加工等により局部的に湾曲部５１が予め曲折成形されている。
【００５６】
この重ね合わせ板材５０を上下型４５，４６間に挟み込み、その金属板５０ａ，５０ｂ同士の間に液圧Ｐを作用させると、図１２の（Ｂ）のように材料流入を伴いながら膨出成形され、図９に示したものと同様にフランジ部の３１の先端に湾曲部５１を有する中空状構造部品としてのサスペンションメンバ３３が得られる。
【００５７】
また、前側のフランジ部３１に予め成形されている湾曲部５１は材料流入に伴い下型４６のシール部４７に当接して、ここで材料流入が阻止されることから、材料流入過多による溶接部３の剥離破断を防止するための積極的な材料流入制御が可能となる。その上、同図（Ｂ）のように材料流入が制限された状態からさらに液圧Ｐを上昇させると、第５の実施の形態と同様にサスペンションメンバ３３の寸法矯正効果を得ることもでき、寸法精度の高いサスペンションメンバ３３を得ることができる。
【００５８】
図１３は図１２の（Ａ）の重ね合わせ板材５０に形成した湾曲部５１の変形例を示し、湾曲部５６のみを拡大した断面図である。
【００５９】
同図に示すように、重ね合わせ板材５２は上下の金属板５３，５４同士がその全周にわたり重ねすみ肉溶接による溶接部５５をもって溶接接合されていて、特定部分だけは局部的に上側の金属板５３が下側の金属板５４側にカールされた湾曲部５６が予め成形されている。このような重ね合わせ板材５２を用いた場合にも、第６の実施の形態のものと同様の金型を用い且つ同様の製法をとることができる。
【００６０】
以上のように、フランジ部の先端部の必要な部分を局部的に湾曲させる加工を液圧成形と同時に加工するか、もしくは重ね合わせ板材の段階で湾曲部を予め成形しておくことにより、後加工が不要で、しかも最小限の製造工程をもって前方側へのエッジ部の突出のない外観品質の優れた中空状構造部品としてのサスペンションメンバが得られる。
【００６１】
なお、上記の各実施の形態では、重ね合わせ板材の溶接部の溶接形態として端面溶接やすみ肉溶接あるいは重ね溶接を用いた場合の一例を示したが、溶接継手の形態はこれに限定されるものではなく、また溶接法もアーク溶接、レーザ溶接、プラズマ溶接、マッシュシーム溶接、摩擦攪拌溶接などの各種溶接法を適宜選択して用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液圧成形方法を適用して成形された自動車用構造部品の一例としてサスペンションメンバの構造を示す斜視図。
【図２】上記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を示す斜視図。
【図３】本発明に係る液圧成形方法の第１の実施の形態として図１のサスペンションメンバの液圧成形工程を示す金型の断面図。
【図４】図３のサスペンションメンバと押圧子との関係を示す平面図。
【図５】図１のＡ−Ａ線に沿うサスペンションメンバの断面図。
【図６】本発明に係る液圧成形方法の第２の実施の形態としてサスペンションメンバの液圧成形工程を示す金型の断面図。
【図７】本発明に係る液圧成形方法の第３の実施の形態としてサスペンションメンバの液圧成形工程を示す金型の断面図。
【図８】本発明に係る液圧成形方法の第４の実施の形態としてサスペンションメンバの液圧成形工程を示す金型の断面図。
【図９】図８の成形工程で得られたサスペンションメンバの断面図。
【図１０】本発明に係る液圧成形方法の第５の実施の形態としてサスペンションメンバの液圧成形工程を示す金型の断面図。
【図１１】図１０の成形工程で得られたサスペンションメンバの断面図。
【図１２】本発明に係る液圧成形方法の第６の実施の形態としてサスペンションメンバの液圧成形工程を示す金型の断面図。
【図１３】図１２の重ね合わせ板材の変形例を示す要部断面図。
【符号の説明】
１…サスペンションメンバ（中空状構造部品）
２…重ね合わせ板材
２ａ，２ｂ…金属板
３…溶接部
４…上型
４ａ…凹部空間
５…下型
５ａ…凹部空間
７…フランジ部
８…押圧子
１１…凹部
１２…先端面
１４…サスペンションメンバ（中空状構造部品）
１６…上型
１６ａ…凹部空間
１７…下型
１７ａ…凹部空間
１８…押圧子
１９…押圧子
２２…サスペンションメンバ（中空状構造部品）
２４…凹曲部
２５…上型
２５ａ…凹部空間
２６…下型
２６ａ…凹部空間
２７…駆動手段
２８…押圧子
３１…フランジ部
３２…湾曲部
３３…サスペンションメンバ（中空状構造部品）
３４…上型
３４ａ…凹部空間
３５…下型
３５ａ…凹部空間
３６…押圧子
３７…駆動手段
３８…溶接部
４０…凹曲部
４２…湾曲部
４３…サスペンションメンバ（中空状構造部品）
４５…上型
４５ａ…凹部空間
４６…下型
４６ｂ…凹部空間
５０…重ね合わせ板材
５０ａ，５０ｂ…金属板
５１…湾曲部
５２…重ね合わせ板材
５３，５４…金属板
５５…溶接部
５６…湾曲部
Ｐ…液圧
Claims (8)
- 金属板同士を重ね合わせてその外周縁部を溶接することにより形成した重ね合わせ板材を、凹部が設けられた一対の金型間に挟み込み、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中空状構造部品を膨出成形する方法であって、
成形の進行に伴い構造部品領域の外周部に付帯成形されることになるフランジ部の少なくとも一部の先端が、成形後における構造部品のフランジ部以外の一般外表面と同一面上に位置するかまたはその一般外表面よりも奥まった位置となるように、金属板同士の間への成形媒体の供給中に、構造部品領域の内方に向けて押圧子による押圧力を付与することでフランジ部の先端の位置を規制する押し込み加工を施すことを特徴とする中空状構造部品の液圧成形方法。 - 前記押し込み加工は、構造部品領域の内方に向けて押圧力を付与することが可能な押圧子を金属板同士の間への成形媒体の供給前に予め金型内に配置しておき、成形媒体の供給による成形の進行とともに構造部品領域の内方に向けて押圧子による押圧力を付与することでフランジ部の先端の位置を規制するものであ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方法。
- 成形対象となる中空状構造部品が自動車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または２に記載に中空状構造部品の液圧成形方法。
- 金属板同士を重ね合わせてその外周縁部を溶接することにより形成した重ね合わせ板材を、凹部が設けられた一対の金型間に挟み込み、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中空状構造部品を膨出成形する方法であって、
成形の進行に伴い構造部品領域の外周部に付帯成形されることになるフランジ部の少なくとも一部の先端を湾曲させる加工を膨出成形中に施すことを特徴とする中空状構造部品の液圧成形方法。 - 前記金属板同士の間への成形媒体の供給中に、フランジ部の先端に押圧子による押圧力を付与することでそのフランジ部の先端を湾曲させる加工を施す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方法。
- 前記フランジ部の先端を湾曲させる加工を施した後、内部の成形媒体の圧力をさらに上昇させて構造部品の寸法矯正加工を施すことを特徴とする請求項５に記載の中空状構造部品の液圧成形方法。
- 前記フランジ部の先端を湾曲させる加工を膨出成形中に施すのに代えて、重ね合わせ板材のうちフランジ部となるべき領域の先端に予め湾曲させる加工を施しておき、この湾曲加工済みの重ね合わせ板材を用いて膨出成形を行う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方法。
- 成形対象となる中空状構造部品が自動車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４〜７のいずれかに記載に中空状構造部品の液圧成形方法。
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