JP4661141B2 - 液圧成形用予備成形体および液圧成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、液圧成形用予備成形体および液圧成形方法に関する。

従来のサイドメンバ等の自動車の車体構造部材は、衝撃吸収性を向上させるために中空構造を有し、かつ強度を補うための補強材が内側に配設されており、車体構造部材に適用される液圧成形品は、２枚の外面材および補強材を有する予備成形体の内部に液圧を供給し、膨出変形させて得られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−８２１４２号公報

しかし、外面材および補強材を構成する板材は、積層および接合を繰り返すことで、予備成形体を形成しており、接合に溶接が適用される場合、問題を生じる虞がある。

例えば、表面に位置する第１の板材を下方に位置する第２の板材に溶接する場合、第２板材の下方に隣接して配置される第３の板材に、溶接熱が伝達され、第３の板材が誤接合される虞がある。

これは、予備成形体の溶接歩留まりを低下させため、予備成形体および当該予備成形体から得られる液圧成形品の製造コストを上昇させる。

本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、製造コストに優れた液圧成形用予備成形体と、製造コストに優れた液圧成形品を得るための液圧成形方法とを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、
重ね合わせて接合された縁部を有し、液圧成形品の外面部を形成することとなる２枚の外面材と、液圧成形品の中空断面を仕切る補強リブを形成することとなる補強材と、を有する予備成形体であって、
前記外面材および前記補強材を構成する板材が３枚以上積重ねられた状態で、表面に位置する１枚目の板材を、前記１枚目の板材の内側に位置する２枚目の板材に溶接することで形成される接合部を有しており、
前記溶接の際に、前記２枚目の板材と、前記２枚目の板材の内側に位置する３枚目の板材との間に、前記接合部と位置合わされた隙間が、前記接合部の形成の前に配置されている
ことを特徴とする予備成形体である。

上記目的を達成するための請求項１４に記載の発明は、
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の予備成形体を、液圧成形品の外面形状に対応するキャビティを有する成形金型の内側に配置し、
前記予備成形体の内部に液圧を付与し、膨出変形させ、
前記外面材および補強材によって、前記液圧成形品の外面部および前記液圧成形品の中空断面を仕切る補強リブを形成する
ことを特徴とする液圧成形方法である。

上記のように構成した本発明は以下の効果を奏する。

請求項１に記載の発明によれば、表面に位置する１枚目の板材を、その内側に位置する２枚目の板材に溶接する際に、２枚目の板材と、その内側に位置する３枚目の板材との間に、接合部と位置合わされた隙間が接合部の形成の前に配置されている。隙間は、溶接熱の伝達を妨害し、２枚目の板材と３枚目の板材との誤溶接を防ぐことで、溶接歩留まりを向上させるため、予備成形体の製造コストを低下させることが可能である。したがって、製造コストに優れた液圧成形用予備成形体を提供することができる。

請求項１４に記載の発明によれば、製造コストに優れた予備成形体から液圧成形品が得られる。つまり、製造コストに優れた液圧成形品を得るための液圧成形方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。

図１は、実施の形態１に係る液圧成形品を説明するための斜視図である。成形品６０は、外面部６１，６６および補強リブ６２，６７を有し、軽量化と高剛性化とを両立させた自動車部品、例えば、アスクル部品、ボディサイド部品、サスペンション部品を提供するために適用される。外面部６１，６６は、中空状構造を形成し、補強リブ６２，６７は、中空断面を仕切る（４分割する）。

図２は、実施の形態１に係る予備成形体を説明するための平面図、図３は、図２に示される予備成形体の背面図、図４は、図２の線ＩＶ−ＩＶに関する断面図、図５は、図２の線Ｖ−Ｖに関する断面図、図６は、予備成形体の内部に配置される補強材を構成する下方中板および上方中板の形状を説明するための断面図である。

予備成形体５０は、外面材および補強材を有する。外面材は、液圧成形品６０の外面部６１，６６を形成することとなる部材である。補強材は、液圧成形品６０の補強リブ６２，６７を形成することとなる部材である。

外面材を構成する板材は、上板（外面材の他方）１０および下板（外面材の一方）２０からなり、重ね合わせられた縁部は、すみ肉溶接によって形成された接合部５２を有する。補強材を構成する板材は、上方中板（第２補強材）３０と下方中板（第１補強材）４０からなり、上板１０および下板２０の内側に配置される。

外面材および補強材を構成する板材の素材は、特に限定されないが、例えば、冷間圧延鋼板や熱間圧延軟鋼板を適用することが可能である。また、接合部５２の形成方式は、密閉性が確保され、かつ液圧成形性に悪影響を及ぼさなければ、特に限定されず、例えば、レーザ溶接、アーク溶接、あるいは、接着剤を適用することも可能である。

液圧成形品６０の外面部６１を形成することとなる上板１０は、中央部１５と、中央部１５を挟んで位置する端部１１，１６とを有する。一方の端部１１は、ドーム状部１２が形成されている。

液圧成形品６０の外面部６６を形成することとなる下板２０は、上板１０より大きいサイズを有し、かつ上板１０と相似形であり、上板１０の中央部１５と相対する中央部２５と、上板１０の端部１１，１６と相対する端部２１，２６とを有する。端部２１は、ドーム状部１２と位置合わされた開口部２２を有する。

上方中板３０および下方中板４０は、略同一形状であり、両端部の間の略中央に位置している凹部３１，４１を有する（図６参照）。凹部３１，４１は、例えば、屈曲形状を有し、プレス成形によって形成することが可能である。

凹部３１，４１は、後述するように、貫通溶接される。貫通溶接による溶接熱は、板厚減少した箇所を優先的に移動し、また、板厚の２〜３倍の溶け込みを好ましくは必要とする。そのため、凹部３１，４１の底面の板厚Ｄ_２は、凹部３１，４１の近傍（凹部３１，４１が形成されていない部位）の板厚Ｄ_１より小さく、また、凹部３１，４１の幅Ｗは、板厚Ｄ_１の２〜３倍となるように設定されている。

下方中板４０は、凹部４１が下板２０と相対するように設置され、下方中板４０の両端部は、接合部５４を介して、下板２０に連結されており、凹部４１は、下板２０との間に隙間Ｓ_２を形成している。上方中板３０は、凹部３１が上板１０と相対するように設置され、上方中板３０の両端部は、接合部５６を介して、上板１０に連結されており、凹部３１は、上板１０との間に隙間Ｓ_１を形成している。

下方中板４０の凹部４１の背面部位４２は、接合部５５を介して、上方中板３０の凹部３１の背面部位３２に、連結されている。背面部位３２，４２は突出形状を有するため、上方中板３０と下方中板４０との間に、隙間Ｓ_３が形成される。背面部位３２と背面部位４２との当接面は、接合面を規定する。

接合部５４，５５，５６は、貫通溶接によって形成される。貫通溶接は、表面に位置する１枚目の板材と、その内側に位置する２枚目の板材とが相互に融接し、良好な接合強度が得られるため、好ましい。貫通溶接は、レーザ溶接や電子ビーム溶接などを、適用することが可能である。

次に、予備成形体の補強材の接合方法の一例を説明する。図７は、下板に対する下方中板の接合を説明するための断面図、図８は、図７に続く、下方中板に対する上方中板の接合を説明するための断面図、図９は、図８に続く、上方中板に対する上板の接合を説明するための断面図である。

まず、作業台（不図示）の所定位置に配置された下板２０に対して、凹部４１が下板２０と相対するように、下方中板４０を配置する。そして、下方中板４０の両方の端部を、貫通溶接によって、下板２０に接合し、接合部５４を形成する（図７参照）。

その後、下方中板４０に対して上方中板３０を載置し、上方中板３０の凹部３１の背面部位３２を、下方中板４０の凹部４１の背面部位４２と当接させる。そして、上方中板３０の凹部３１を、貫通溶接によって、下方中板４０の凹部４１の背面部位４２に接合し、接合部５５を形成する（図８参照）。

つまり、接合部５５は、外面材（下板２０）および補強材を構成する板材（上方中板３０および下方中板４０）が３枚以上積重ねられた状態で、表面に位置する１枚目の板材（上方中板３０）を、その内側に位置する２枚目の板材（下方中板４０）に溶接することで、形成される。

また、下方中板４０の凹部４１は、隙間Ｓ_２を形成する。つまり、溶接の際に、２枚目の板材（下方中板４０）と、その内側に位置する３枚目の板材（下板２０）との間に、接合部５５と位置合わされた隙間Ｓ_２が配置されている。したがって、隙間Ｓ_２は、溶接熱の伝達を妨害し、２枚目の板材（下方中板４０）と３枚目の板材（下板２０）との誤溶接を防ぐことで、溶接歩留まりを向上させる。

なお、上方中板３０は、凹部３１の背面部位３２を介し、下方中板４０の凹部４１の背面部位４２によって支持されるのみであり、比較的不安定である。そのため、上方中板３０と下方中板４０との間に形成される隙間Ｓ_３に、噛まし板５８，５９を配置することで、不安定状態を解消する。また、隙間Ｓ_３は、下方中板４０と下板２０とを接合することで発生する反りを吸収する機能を有しており、溶接不良を削減し、溶接歩留まりを向上させることが可能である。

接合部５５の形成が完了すると、噛まし板５８，５９が取り外され、上板１０が載置され、上板１０の縁部と下板２０の縁部とが、重ね合わされる。そして、上板１０を、貫通溶接によって、上方中板３０の両方の端部に接合し、接合部５６を形成する（図９参照）。

この際、上方中板３０と下方中板４０との間には、隙間Ｓ_３が存在する。つまり、接合部５６は、外面材（上板１０および下板２０）および補強材を構成する板材（上方中板３０および下方中板４０）が３枚以上積重ねられた状態で、表面に位置する１枚目の板材（上板１０）を、その内側に位置する２枚目の板材（上方中板３０）に溶接することで、形成される。そして、２枚目の板材（上方中板３０）と、その内側に位置する３枚目の板材（下方中板４０）との間に、接合部５６と位置合わされた隙間Ｓ_３が配置されている。

したがって、隙間Ｓ_３は、溶接熱の伝達を妨害し、２枚目の板材（上方中板３０）と３枚目の板材（下方中板４０）との誤溶接を防ぐことで、溶接歩留まりを向上させる。

接合部５６の形成が完了すると、上板１０および下板２０の重ね合わせられた縁部が接合され、予備成形体５０が得られる（図５参照）。

以上のように、予備成形体５０は、誤溶接を防ぐことで、溶接歩留まりが向上しており、製造コストを低下させることが可能である。なお、隙間Ｓ_３に配置される噛まし板５８，５９は、必要に応じて、適宜省略することも可能である。

図１０は、実施の形態１に係る液圧成形装置を説明するための断面図、図１１は、図１０に示される液圧成形装置の上型を説明するための平面図、図１２は、図１０に示される液圧成形装置の下型を説明するための平面図である。

液圧成形装置は、成形金型（上型７０および下型８０）および液圧供給手段９０を有する。上型７０および下型８０は、近接離間可能に設置され、予備成形体５０が内側に配置されて、型締めされる。

上型７０および下型８０は、キャビティ面７１，８１と、押圧部７５，８５とを有する。キャビティ面７１，８１は、成形品６０の外面部６１，６６にそれぞれ対応している。押圧部７５，８５は、型締めによって予備成形体５０の外周を把持する部位である。

上型７０の押圧部７５は、キャビティ面７１から延長する凹部７６と、凹部７６の先端部７６Ａを取り囲むように配置される円弧状溝７７，７８とを有する。先端部７６Ａは、予備成形体５０のドーム状部１２を縦方向に２分割して得られる部位の外形形状に対応する断面形状を有する。円弧状溝７７，７８の中心は、先端部７６Ａの中央である。下型８０の押圧部８５は、ノズル部９１が配置される略矩形の凹部８６を有する。

なお、液圧成形装置は、上型７０の押圧部７５と下型８０の押圧部８５との間に配置される大型スペーサおよび小型スペーサ（不図示）をさらに有しており、上型７０および下型８０は、２段階に型締め自在に構成されている。

大型スペーサの厚みは、接合部５４，５６が配置されている予備成形体５０の部位の厚み（上板１０および下板２０と上方中板３０および下方中板４０の合計の厚み）に対応して設定されている。小型のスペーサの厚みは、接合部５２が配置されている予備成形体５０の縁部の厚み（上板１０および下板２０の合計の厚み）に対応して設定されている。

液圧供給手段９０は、例えば、増圧シリンダを利用する圧力発生装置や、成形媒体源が連結されており、液圧回路９９に連結される流路９８とノズル部９１とを有する。流路９８は、下型８０の内部を延長し、ノズル部９１に達している。成形媒体は、例えば、水である。

ノズル部９１は、予備成形体５０のドーム状部１２の内面に対応するドーム状部９２と、ドーム状部９２を取り囲むように配置される環状凸部９４，９５とを有する。環状凸部９４，９５は、上型７０の押圧部７５の円弧状溝７７，７８と位置合せされている。

環状凸部９４，９５のサイズは、円弧状溝７７，７８のサイズより小さく、板材１０，２０の厚みを考慮して設定されている。円弧状溝７７，７８および環状凸部９４，９５は、必要に応じて、適宜省略することも可能である。

ドーム状部９２は、板材２０の開口部２２に挿入自在であり、また、流路９８と連通している注入口９３を有する。ノズル部９１を開口部２２に挿入し、予備成形体５０のドーム状部１２に配置する場合、液圧回路９９から供給される成形媒体は、ノズル部９１および開口部２２を経由して、予備成形体５０の内部に導入される。そのため、成形媒体は、予備成形体５０の内部に液圧を付与し、予備成形体５０を膨出変形させることが可能である。

次に、実施の形態１に係る液圧成形方法を説明する。図１３は、型締めを説明するための断面図、図１４は、図１３の線ＸＩＶ−ＸＩＶに関する断面図、図１５は、図１４に続く、成形初期を説明するための断面図、図１６は、図１５に続く、型締めを説明するための断面図、図１７は、図１６に続く、成形中期を説明するための断面図、図１８は、図１７に続く、成形後期を説明するための断面図である。

まず、予備成形体５０が、下型８０に配置される。この際、液圧成形品６０の外面部６６を形成することとなる下板２０を、キャビティ面８１に相対するように配置し、板材２０の開口部２２を、液圧供給手段９０のノズル部９１のドーム状部９２に位置決めする。

その後、待機位置に退避していた上型７０が降下し、下型８０に近接することで、上型７０および下型８０が型締めされる（図１３および図１４参照）。この際、液圧成形品６０の外面部６１を形成することとなる上板１０を、キャビティ面７１に相対するように配置し、板材１０のドーム状部１２を、上型７０の押圧部７５に位置する凹部７６の先端部７６Ａに嵌合させる。

ドーム状部１２の近傍部位は、上型７０の押圧部７５における円弧状溝７７，７８と、下型８０の凹部８６に配置されるノズル部９１における環状凸部９４，９５とによって把持される。これにより、ドーム状部１２の近傍部位には、屈曲した部位が環状に形成され、導入される成形媒体に対するシール性が向上する。

予備成形体５０の接合部５２，５４，５６は、大型スペーサ（不図示）によって所定のクリアランスが確保されている押圧部７５，８５に配置される。

液圧供給手段９０は、液圧回路９９から供給される成形媒体を、ノズル部９１および開口部２２を経由して、予備成形体５０の内部に導入し、液圧を付与する。その結果、予備成形体５０は、膨出変形し、予備成形体５０の縁部がキャビティ面７１，８１に向かって移動し、材料流入が引起こされる。

予備成形体５０の接合部５４，５６が、キャビティ面７１，８１の内部成形空間に移動すると（図１５参照）、上型７０および下型８０の押圧部７５，８５の間に配置される大型スペーサ（不図示）が、小型スペーサに交換される。上型７０は、小型スペーサの厚みに対応し、さらに降下し、型締することで、予備成形体５０の縁部の厚みに対応する所定のクリアランスを確保する（図１６参照）。

そして、成形媒体の供給が継続するに伴って、膨出変形する上板１０および下板２０に接合されている上方中板３０および下方中板４０は、引張られて引伸ばされるため、湾曲して不安定となることが無く、直線的に伸展する（図１７）。

また、上方中板３０および下方中板４０の根元部は、接合部５４，５６の存在によって、Ｌ字状に屈曲し、その屈曲部の曲率半径が小さくなる。さらに、上方中板３０および下方中板４０は、接合部５５を介して引張り合うため、加えられる力が均衡し、上方中板３０および下方中板４０の根元部の形状は、略同一となる。

予備成形体５０の内部が最終液圧に到達すると、成形媒体の供給が停止され、所定時間保持されることで、予備成形体５０の膨出が完了する。つまり、上板１０および下板２０は、液圧成形品６０の外面部６１，６６を形成し、上方中板３０および下方中板４０は、液圧成形品６０の補強リブ６２，６７を形成することとなる（図１８参照）。そして、除圧した後、上型７０を上昇させて型開し、成形品を取り出し、切断などのトリミングが施される。

以上のように、実施の形態１においては、溶接歩留まりを向上させることで、予備成形体の製造コストを低下させることが可能であり、製造コストに優れた予備成形体を提供することができる。また、製造コストに優れた予備成形体から液圧成形品を得ることが可能であり、製造コストに優れた液圧成形品を得るための液圧成形方法を提供することができる。

なお、実施の形態１においては、外面材のいずれか一方に形成される開口部に、成形媒体を注入することによって、液圧を付与しているが、特にこの形態に限定されず、多様なタイプの予備成形体および液圧成形装置を適用することが可能である。

例えば、下板２０の開口部２２および液圧供給手段９０のノズル部９１を、適宜複数とすることも可能である。また、予備成形体５０の接合部５４，５６を、キャビティ面７１，８１の内部成形空間に、最初から配置されるように構成することで、型締めを１回とすることも可能である。

図１９は、実施の形態２に係る予備成形体を説明するための断面図である。なお、以後においては、実施の形態１と同様の機能を有する部材については類似する符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。実施の形態２に係る予備成形体１５０は、上方中板と下方中板の形状が同一でない点で、実施の形態１に係る予備成形体５０と概して異なる。

詳述すると、予備成形体１５０においては、上方中板１３０は、略平坦であり、下方中板１４０は、両端部の間の略中央に位置している凹部１４１を有する。下方中板１４０は、凹部１４１が下板１２０と相対するように設置され、下方中板１４０の両端部は、接合部１５４を介して、下板１２０に連結されており、凹部１４１は、下板１２０との間に隙間Ｓ_２を形成している。

下方中板１４０の凹部１４１の背面部位１４２は、接合部１５５を介して、上方中板３０は、連結されている。なお、符号１３２は、下方中板１４０の凹部１４１の背面部位１４２と当接する上方中板１３０の背面部位であり、背面部位１３２と背面部位１４２との当接面は、接合面を規定する。背面部位１４２は、突出形状を有するため、上方中板１３０と下方中板１４０との間に、隙間Ｓ_３が形成される。

上述にように、下方中板１４０のみに凹部１４１が形成されており、接合部１５５の近傍の形状が、上下対称ではない。一方、液圧成形の初期においては、上方中板１３０および下方中板１４０は、圧縮加重による曲げ状態を経ることになる（図１５参照）。

この際、接合部１５５における凹部１４１が配置される側が屈曲し易いため、実施の形態１に係る予備成形体５０と異なり、初期曲げの方向が一定となり、接合部１５５の位置を略中央の位置に確実に保つことが可能となる。つまり、液圧成形における膨らみ量が異なることで、補強リブが歪な形状になるのを避けることが可能である。

以上のように、実施の形態２においては、実施の形態１に比較し、成形品の中空断面を仕切る補強リブの形状品質（精度）を向上させることが可能である。

図２０は、実施の形態３に係る補強材を構成する下方中板および上方中板を説明するための断面図である。実施の形態３に係る予備成形体は、上方中板および下方中板に突起部が形成されている点で、実施の形態１に係る予備成形体５０と概して異なる。

実施の形態３に係る突起部２３４，２４４は、凹部２３１，２４１の背面部位２３２，２４２を挟んで配置され、端部近傍に位置している。突起部２３４，２４４は、略平坦な頂部を有する屈曲形状を呈し、例えば、プレス成形によって形成することが可能である。なお、符号２３５，２４５は、突起部２３４，２４４の窪み状の背面部位を示している。

突起部２３４，２４４は、当接自在に位置決めされており、また、突起部２３４，２４４の高さは、凹部２３１，２４１の背面部位２３２，２４２の高さと一致している。

そのため、上方中板２３０の背面部位２３２と下方中板２４０の背面部位２４２とを相対させて、上方中板２３０を下方中板２４０に重ね合せる場合、上方中板２３０の突起部２３４および凹部２３１，２４１の背面部位２３２，２４２は、下方中板２４０の突起部２４４および凹部２４１の背面部位２４２と、それぞれ当接する。また、上方中板２３０と下方中板２４０との間に形成される隙間Ｓ_３は、背面部位２３２，２４２の高さの合計と一致することとなる。

次に、図２０に示される補強材の接合方法の一例を説明する。図２１は、下方中板に対する上方中板の接合を説明するための断面図、図２２は、図２１に続く、下板に対する下方中板の接合を説明するための断面図、図２３は、図２２に続く、上方中板に対する上板の接合を説明するための断面図、図２４は、図２３に続く、下板に対する上板の接合を説明するための断面図である。

まず、作業台（不図示）の所定位置に配置された下方中板２４０に対して、上方中板２３０を重ね合せ、上方中板２３０の突起部２３４および凹部２３１，２４１の背面部位２３２，２４２と、下方中板２４０の突起部２４４および凹部２４１の背面部位２４２とを、それぞれ当接させる。そして、上方中板２３０の凹部２３１を、貫通溶接によって、下方中板２４０の凹部２４１の背面部位２４２に接合し、接合部２５５を形成する（図２１参照）。

上方中板２３０は、１箇所で支持される実施の形態１の場合と異なり、突起部２３４および凹部２３１の背面部位２３２を介し、下方中板２４０の突起部２４４および凹部２４１の背面部位２４２（合計３箇所）によって支持されるため、安定している。そのため、不安定状態を解消するための噛まし板５８，５９の適用が不要であり、噛まし板５８，５９に係る工数を削減することが可能であり、生産性に優れている。

その後、作業台（不図示）の所定位置に配置された下板２２０に対して、下方中板２４０の凹部２４１が相対するように、上方中板２３０と下方中板２４０の接合体を配置する。そして、下板２２０を、貫通溶接によって、下方中板２４０の両方の端部に接合し、接合部２５４を形成する（図２２参照）。溶接位置は、突起部２４４（背面部位２４５）の近傍である。

つまり、接合部２５４は、外面材（下板２２０）および補強材を構成する板材（上方中板２３０および下方中板２４０）が３枚以上積重ねられた状態で、表面に位置する１枚目の板材（下板２２０）を、その内側に位置する２枚目の板材（下方中板２４０）に溶接することで、形成される。

一方、上方中板２３０と下方中板２４０の間には、突起部２３４，２４４および凹部２３１，２４１の背面部位２３２，２４２の当接によって形成された隙間Ｓ_３が存在している。したがって、隙間Ｓ_３は、溶接熱の伝達を妨害し、２枚目の板材（下方中板２４０）と３枚目の板材（上方中板２３０）との誤溶接を防ぐことで、溶接歩留まりを向上させる。

接合部２５４の形成が完了すると、上板２１０が載置され、上板２１０の縁部と下板２２０の縁部とが、重ね合わされる。そして、上板２１０を、貫通溶接によって、上方中板２３０の両方の端部に接合し、接合部２５６を形成する（図２３参照）。溶接位置は、突起部２３４（背面部位２３５）の近傍であり、上方中板２３０と下方中板２４０との間には、隙間Ｓ_３が存在する。

つまり、接合部２５６は、外面材（上板２１０および下板２２０）および補強材を構成する板材（上方中板２３０および下方中板２４０）が３枚以上積重ねられた状態で、表面に位置する１枚目の板材（上板２１０）を、その内側に位置する２枚目の板材（上方中板２３０）に溶接することで、形成される。そして、２枚目の板材（上方中板２３０）と、その内側に位置する３枚目の板材（下方中板２４０）との間に、接合部２５６と位置合わされた隙間Ｓ_３が配置されている。

したがって、隙間Ｓ_３は、溶接熱の伝達を妨害し、２枚目の板材（上方中板２３０）と３枚目の板材（下方中板２４０）との誤溶接を防ぐことで、溶接歩留まりを向上させる。

接合部２５６の形成が完了すると、上板２１０および下板２２０の重ね合わせられた縁部が接合され、予備成形体２５０が得られる（図２４参照）。なお、符号２５２は、縁部に形成される接合部２５２を示している。

以上のように、実施の形態３においては、実施の形態１および実施の形態２に比較し、生産性を向上させることが可能である。

なお、突起部２３４，２４４の高さは、同一であることに限定されない。例えば、突起部２３４，２４４の合計の高さが、凹部２３１，２４１の背面部位２３２，２４２の合計と一致していれば、突起部２３４，２４４の各高さを、適宜異ならせることが可能である。また、上方中板２３０および下方中板２４０の一方のみに、突起部を形成することも可能である。この場合、突起部の高さは、凹部２３１，２４１の背面部位２３２，２４２の合計と一致することとなる。

図２５は、実施の形態４に係る補強材を説明するための断面図である。実施の形態４に係る予備成形体３５０は、上方中板の形状に関して、実施の形態３に係る予備成形体２５０と概して異なる。

詳述すると、上方中板３３０は、略平坦であり、凹部および突起部を有しておらず、下方中板３４０は、凹部３４１および突起部３４４を有する。上方中板３３０は、下方中板３４０の凹部３４１の背面部位３４２および突起部３４４（合計３箇所）によって支持されるため、安定している。そのため、実施の形態３の場合と同様に、工数を削減することが可能であり、生産性に優れている。

また、上方中板３３０と下方中板３４０の間には、上方中板３３０と、凹部３４１の背面部位３４２および突起部３４４との当接によって形成された隙間Ｓ_３が存在している。そのため、接合部３５５が形成されている上方中板３３０と下方中板３４０の接合体を、下板３２０に配置し、突起部３４４（背面部位３４５）の近傍に、接合部２５４を形成する場合、隙間Ｓ_３は、実施の形態３の場合と同様に、溶接熱の伝達を妨害し、下方中板４０と上方中板２３０との誤溶接を防ぐことで、溶接歩留まりを向上させる。

さらに、接合部２５４の形成が完了した後で、上板３１０を、上方中板３３０に配置し、突起部３４４と当接する部位３３４の近傍に、接合部３５６を形成する場合、隙間Ｓ_３は、実施の形態３の場合と同様に、溶接熱の伝達を妨害し、上方中板３３０と下方中板３４０との誤溶接を防ぐことで、溶接歩留まりを向上させる。

一方、予備成形体３５０においては、下方中板３４０のみに凹部３４１が形成されており、実施の形態２の場合と同様に、接合部３５５の近傍の形状が、上下対称ではない。したがって、液圧成形が適用される際、接合部３５５における凹部３４１が配置される側が屈曲し易いため、初期曲げの方向が一定となり、接合部３５５の位置を略中央の位置に確実に保つことが可能となる。つまり、液圧成形における膨らみ量が異なることで、補強リブが歪な形状になるのを避けることが可能である。

以上のように、実施の形態４においては、実施の形態３に比べて、成形品の中空断面を仕切る補強リブの形状品質（精度）を向上させることが可能である。

なお、突起部は、下方中板３４０に形成されることに限定されず、上方中板３３０に設けることも可能である。また、下方中板３４０と上方中板３３０の両方に突起部を形成することも可能である。この場合、突起部の合計の高さは、下方中板３４０の凹部３４１の背面部位３４２の高さと略一致させることが必要である。

図２６は、実施の形態５に係る補強材を構成する上方中板を説明するための断面図、図２７は、実施の形態５に係る補強材を構成する下方中板を説明するための断面図、図２８は、図２６の上方中板と図２７の下方中板の嵌合構造を説明するための断面図である。

実施の形態５に係る予備成形体は、上方中板および下方中板の形状に関し、実施の形態３に係る予備成形体２５０と概して異なる。詳述すると、実施の形態５に係る上方中板４３０は、凹部４３１の背面部位４３２を挟んで配置される突起部４３４を有する。突起部４３４は、略Ｖ字状であり、上方中板４３０の端部近傍に位置している。

一方、下方中板４４０は、凹部４４１の背面部位４４２を挟んで配置される受け部４４４を有する。受け部４４４は、例えば、プレス成形によって形成される突起部からなり、上方中板４３０の突起部４３４と嵌合自在に位置決めされている。受け部４４４は、上方中板４３０の突起部４３４と嵌合自在のくぼみ部４４４Ａが形成された頂部を有する。なお、符号４４５は、受け部４４４の窪み状の背面部位を示している。

また、下方中板４４０の受け部４４４を、上方中板４３０の突起部４３４に嵌合させた際における下方中板４４０と上方中板４３０との間に形成される隙間Ｓ_３は、上方中板４３０の凹部４３１の背面部位４３２の高さと下方中板４４０の凹部４４１の背面部位４４２の高さの合計と一致している。

下方中板４４０に対して上方中板４３０を重ね合せる場合、上方中板４３０の突起部４３４と下方中板４４０の受け部４４４とは、所定の位置で嵌合する。つまり、突起部４３４および受け部４４４は、下方中板４４０に対する上方中板４３０の位置決め機構として機能する。

したがって、上方中板４３０の凹部４３１を、貫通溶接によって、下方中板４４０の凹部４４１の背面部位４４２に接合し、接合部を形成する際（図２１参照）、下方中板４４０に対する上方中板４３０の重ね合せは、容易かつ迅速に実施可能である。

以上のように、実施の形態５においては、実施の形態３に比較し、生産性を向上させることが可能である。

なお、上方中板４３０に受け部４４４を配置し、下方中板４４０の突起部４３４を配置することも可能である。

また、突起部４３４と受け部４４４の嵌合による位置決め機構は、実施の形態２に適用することも可能である。例えば、上方中板１３０に突起部４３４を配置し、下方中板１４０に受け部４４４を配置することで、下方中板１４０に対する上方中板１３０の重ね合せは、容易かつ迅速に実施可能となる。

この場合、下方中板１４０の受け部４４４を、上方中板１３０の突起部４３４に嵌合させた際における下方中板１４０と上方中板１３０との間に形成される隙間Ｓ_３は、下方中板１４０の凹部１４１の背面部位１４２の高さと一致させる必要がある。また、上方中板１３０に受け部４４４を配置し、下方中板１４０に突起部４３４を配置することも可能である。

図２９は、実施の形態６を説明するための断面図である。実施の形態６は、予備成形体の形状および液圧成形装置の構成に関し、実施の形態１と概して異なっている。

詳述すると、実施の形態６に係る予備成形体５５０は、液圧成形品の外面部を形成することとなる上板５１０および下板５２０と、液圧成形品の補強リブを形成することとなる上方中板５３０と下方中板５４０と、成形媒体を導入することによって液圧を付与するための非接合部５５１とを有する。上方中板５３０および下方中板５４０は、上板５１０および下板５２０の内側に配置される。

非接合部５５１は、上板５１０の端面と下板５２０との当接面によって構成され、当該当接面は、略円錐状に予備成形されている。非接合部５５１は、円状の開口部が配置される外側端面と、予備成形体５５０の内部に連通している内側先端部５５２を有する。つまり、予備成形体５５０は、外面材の一方５１０の端面と他方５２０の端面との当接面によって形成される開口部を有する。非接合部５５１は、端面全面に渡って配置される形態に限定されず、部分的に配置することも可能である。

上板５１０は、上型５７０のキャビティ面５７１に相対して配置される。下板５２０は、下型５８０のキャビティ面５８１に相対して配置される。キャビティ面５７１，５８１は、成形品の外面部にそれぞれ対応している。

液圧供給手段５９０は、液圧回路５９９に連結される流路５９８と、軸押しポンチ５９１と、軸押しシリンダ５９７とを有する。軸押しポンチ５９１は、上型５７０および下型５８０の側面に配置され、軸押しシリンダ５９７に連結されている。軸押しポンチ５９１は、ノズル部５９２を有する。

ノズル部５９２は、流路５９８と連通している注入口５９３を有し、かつ、非接合部５５１の形状と対応する略円錐状を呈している。軸押しシリンダ５９７は、軸押しポンチ５９１を、金型（上型５７０および下型５８０）側に向かって進退自在に支持している。軸押しシリンダ５９７の駆動源は、例えば、油圧あるいは空圧である。

予備成形体５５０の非接合部５５１は、その開口部にノズル部５９２が挿入されると、拡径すると共に、上型５７０および下型５８０により当該拡径が規制される。その結果、非接合部５５１は、ノズル部５９２に密着して、気密性が確保される。

ノズル部５９２の注入口５９３は、予備成形体５５０の内部に連通している内側先端部５５２と位置合せされる。そのため、液圧回路５９９から供給される成形媒体が、流路５９８および注入口５９３に導入されると、成形媒体は、非接合部５５１および内側先端部５５２を通過して、予備成形体５５０の内部に注入される。

そのため、液圧供給手段５９０は、予備成形体５５０の内部に液圧を付与して膨出変形させことが可能である。

以上のように、実施の形態６においては、外面材の一方の端面と他方の端面との当接面によって形成される開口部に、成形媒体を導入することによって液圧を付与し、予備成形体を膨出変形させることで、液圧成形品の外面部および液圧成形品の中空断面を仕切る補強リブを形成することが可能である。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。

例えば、目的とする液圧成形品の構成に応じて、上板および下板（外面材を構成する板材）の形状、上方中板および下方中板（補強材を構成する板材）の形状、凹部の配置位置、予備成形体における補強材を構成する板材の配置形態などを、適宜変更することが可能である。

例えば、上方中板および下方中板をオフセットして配置および接合することで、液圧成形品の中空断面を略水平方向および略垂直方向に均等に仕切る補強リブを形成することも可能である。また、上方中板および下方中板の形状を、異ならせることで、液圧成形品の中空断面を不均等に仕切る補強リブを得ることも可能である。

実施の形態１に係る液圧成形品を説明するための斜視図である。 実施の形態１に係る予備成形体を説明するための平面図である。 図２に示される予備成形体の背面図である。 図２の線ＩＶ−ＩＶに関する断面図である。 図２の線Ｖ−Ｖに関する断面図である。 予備成形体の内部に配置される補強材を構成する下方中板および上方中板の形状を説明するための断面図である。 予備成形体の補強材の接合方法の一例を説明するための断面図であり、下板に対する下方中板の接合を示している。 図７に続く、下方中板に対する上方中板の接合を説明するための断面図である。 図８に続く、上方中板に対する上板の接合を説明するための断面図である。 実施の形態１に係る液圧成形装置を説明するための断面図である。 図１０に示される液圧成形装置の上型を説明するための平面図である。 図１０に示される液圧成形装置の下型を説明するための平面図である。 実施の形態１に係る液圧成形方法を説明するための断面図であり、型締めを示している。 図１３の線ＸＩＶ−ＸＩＶに関する断面図である。 図１４に続く、成形初期を説明するための断面図である。 図１５に続く、型締めを説明するための断面図である。 図１６に続く、成形中期を説明するための断面図である。 図１７に続く、成形後期を説明するための断面図である。 実施の形態２に係る予備成形体を説明するための断面図である。 実施の形態３に係る補強材を構成する下方中板および上方中板を説明するための断面図である。 図２０に示される補強材の接合方法の一例を説明するための断面図であり、下方中板に対する上方中板の接合を示している。 図２１に続く、下板に対する下方中板の接合説明するための断面図である。 図２２に続く、上方中板に対する上板の接合を説明するための断面図である。 図２３に続く、下板に対する上板の接合を説明するための断面図である。 実施の形態４に係る補強材を説明するための断面図である。 実施の形態５に係る補強材を構成する上方中板を説明するための断面図である。 実施の形態５に係る補強材を構成する下方中板を説明するための断面図である。 図２６の上方中板と図２７の下方中板の嵌合構造を説明するための断面図である。 実施の形態６を説明するための断面図である。

符号の説明

１０・・上板、
１１，１６・・端部、
１２・・ドーム状部、
１５・・中央部、
２０・・下板、
２１，２６・・端部、
２２・・開口部、
２５・・中央部、
３０・・上方中板、
３１・・凹部、
３２・・背面部位、
４０・・下方中板、
４１・・凹部、
４２・・背面部位、
５０・・予備成形体、
５２・・接合部、
５２，５４，５５，５６・・接合部、
５８，５９・・噛まし板、
６０・・液圧成形品、
６１，６６・・外面部、
６２，６７・・補強リブ、
７０・・上型、
７１・・キャビティ面、
７５・・押圧部、
７６・・凹部、
７６Ａ・・先端部、
７７，７８・・円弧状溝、
８０・・下型、
８１・・キャビティ面、
８５・・押圧部、
８６・・凹部、
９０・・液圧供給手段、
９１・・ノズル部、
９２・・ドーム状部、
９３・・注入口、
９４，９５・・環状凸部、
９８・・流路、
９９・・液圧回路、
１２０・・下板、
１３０・・上方中板、
１３２・・背面部位、
１４０・・下方中板、
１４１・・凹部、
１４２・・背面部位、
１５０・・予備成形体、
１５４・・接合部、
１５５・・接合部、
２１０・・上板、
２２０・・下板、
２３０・・上方中板、
２３１・・凹部、
２３２・・背面部位、
２３４・・突起部、
２３５・・背面部位、
２４０・・下方中板、
２４１・・凹部、
２４２・・背面部位、
２４４・・突起部、
２４５・・背面部位、
２５０・・予備成形体、
２５２，２５４，２５５，２５６・・接合部、
３１０・・上板、
３２０・・下板、
３３０・・上方中板、
３３４・・当接する部位、
３４０・・下方中板、
３４１・・凹部、
３４２・・背面部位、
３４４・・突起部、
３４５・・背面部位、
３５０・・予備成形体、
３５５，３５６・・接合部、
４３０・・上方中板、
４３１・・凹部、
４３２・・背面部位、
４３４・・突起部、
４４０・・下方中板、
４４１・・凹部、
４４２・・背面部位、
４４４・・受け部、
４４４Ａ・・くぼみ部、
４４５・・背面部位、
５１０・・上板、
５２０・・下板、
５３０・・上方中板、
５４０・・下方中板、
５５０・・予備成形体、
５５１・・非接合部、
５５２・・内側先端部、
５７０・・上型、
５７１・・キャビティ面、
５８０・・下型、
５８１・・キャビティ面、
５９０・・液圧供給手段、
５９１・・ポンチ、
５９２・・ノズル部、
５９３・・注入口、
５９７・・シリンダ、
５９８・・流路、
５９９・・液圧回路、
Ｄ_１，Ｄ_２・・板厚、
Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３・・隙間、
Ｗ・・幅。

Claims (16)

1. 重ね合わせて接合された縁部を有し、液圧成形品の外面部を形成することとなる２枚の外面材と、液圧成形品の中空断面を仕切る補強リブを形成することとなる補強材と、を有する予備成形体であって、
   前記外面材および前記補強材を構成する板材が３枚以上積重ねられた状態で、表面に位置する１枚目の板材を、前記１枚目の板材の内側に位置する２枚目の板材に溶接することで形成される接合部を有しており、
   前記溶接の際に、前記２枚目の板材と、前記２枚目の板材の内側に位置する３枚目の板材との間に、前記接合部と位置合わされた隙間が、前記接合部の形成の前に配置されている
   ことを特徴とする予備成形体。
2. 前記隙間は、前記２枚目の板材に形成された凹部から構成されることを特徴とする請求項１に記載の予備成形体。
3. 前記凹部は、屈曲形状を有することを特徴とする請求項２に記載の予備成形体。
4. 前記凹部の底面の板厚は、前記凹部の近傍の板厚より小さいことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の予備成形体。
5. 前記２枚目の板材および／または前記３枚目の板材は、相対する面に突起部が形成されており、
   前記隙間は、前記突起部の当接によって形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の予備成形体。
6. 前記２枚目の板材は、前記補強材からなることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の予備成形体。
7. 前記補強材は、前記凹部が形成されている第１補強材と、略平坦な第２補強材とを有しており、
   前記凹部が前記外面材の一方と相対するように配置されて、前記第１補強材の両端部が、前記外面材の一方と溶接され、
   前記第２補強材における前記凹部の背面部位と当接する部位が、前記第１補強材と接合され、
   前記第２補強材の両端部が、前記外面材の他方と溶接されていることを特徴とする請求項６に記載の予備成形体。
8. 前記第１補強材の凹部は、前記第１補強材の両端部の間における略中央に位置していることを特徴とする請求項７に記載の予備成形体。
9. 前記補強材は、前記凹部が形成されている第１補強材および第２補強材を有しており、
   前記第１補強材の凹部が前記外面材の一方と相対するように配置されて、前記第１補強材の両端部が、前記外面材の一方と溶接され、
   前記第２補強材の凹部が前記外面材の他方と相対するように配置されて、前記第２補強材の凹部の背面部位が、前記第１補強材の凹部の背面部位と溶接され、
   前記第２補強材の両端部が、前記外面材の他方と溶接されていることを特徴とする請求項７に記載の予備成形体。
10. 前記第１補強材および前記第２補強材は、前記凹部の背面部位を挟んで配置される突起部を有し、前記第１補強材の突起部と前記第２補強材の突起部は、当接自在に位置決めされており、
    前記第２補強材の突起部を前記第２補強材の突起部に当接させた際における前記第１補強材と前記第２補強材との間に形成される隙間は、前記第１補強材の凹部の背面部位の高さと前記第２補強材の凹部の背面部位の高さの合計と一致していることを特徴とする請求項９に記載の予備成形体。
11. 前記第２補強材は、前記凹部の背面部位を挟んで配置される突起部を有し、
    前記第１補強材は、前記凹部の背面部位を挟んで配置され、かつ前記突起部と嵌合自在に位置決めされた受け部を有し、
    前記第１補強材の受け部を、前記第２補強材の突起部に嵌合させた際における前記第１補強材と前記第２補強材との間に形成される隙間は、前記第１補強材の凹部の背面部位の高さと前記第２補強材の凹部の背面部位の高さの合計と一致していることを特徴とする請求項９に記載の予備成形体。
12. 前記受け部は、前記突起部と嵌合自在のくぼみ部が形成された頂部を有する突起部からなることを特徴とする請求項１１に記載の予備成形体。
13. 前記第１補強材および第２補強材の凹部は、前記第１補強材および第２補強材の両端部の間における略中央に位置していることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の予備成形体。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の予備成形体を、液圧成形品の外面形状に対応するキャビティを有する成形金型の内側に配置し、
    前記予備成形体の内部に液圧を付与し、膨出変形させ、
    前記外面材および補強材によって、前記液圧成形品の外面部および前記液圧成形品の中空断面を仕切る補強リブを形成する
    ことを特徴とする液圧成形方法。
15. 前記外面材のいずれか一方に形成される開口部に、成形媒体を注入することによって、液圧を付与することを特徴とする請求項１４に記載の液圧成形方法。
16. 前記外面材の一方の端面と他方の端面との当接面によって形成される開口部に、成形媒体を導入することによって液圧を付与することを特徴とする請求項１４に記載の液圧成形方法。