JP4706213B2 - 予備成形体、液圧成形方法および液圧成形品 - Google Patents

Description

本発明は、予備成形体、液圧成形方法および液圧成形品に関する。

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、補強材によって形成される補強リブは、外面材の重ね合わせ面から傾斜して延長する側壁部のみを支持している。そのため、外面材の重ね合わせ面に平行な方向（横方向）に関する剛性を向上させることが可能であるが、外面材の重ね合わせ面に垂直な方向（縦方向）に関する剛性向上に寄与しない。

一方、外面材と補強材との接合位置を変更し、側壁部によって囲まれる頂部（上面および底面）を、補強リブによって支持させることで、縦方向に関する剛性を向上させることも可能であるが、補強材の長さを規定する接合位置間隔が短くなる。

そのため、補強材に成形加工を予め施すことで、補強材を屈曲させ、補強リブを形成するために要求される長さを、実質的に確保する必要がある。しかし、成形加工の追加は、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、液圧成形品の縦方向に関する剛性を向上させることが可能でありかつ製造コストに優れた予備成形体、縦方向に関する剛性および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、および縦方向に関する剛性および製造コストに優れた液圧成形品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、液圧成形品の外面を形成することとなる第１および第２外面材と、前記外面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、
前記外面は、前記第１および第２外面材の重ね合わせ面に対して傾斜している側壁部と、前記側壁部によって囲まれる頂部とを有し、
前記第１および第２外面材は、中間部と、前記中間部を挟んで位置する端部とを有し、
前記中間部は、略平坦であり、前記側壁部を形成することとなる外周部位と前記頂部を形成することとなる中央部位とを有し、
前記補強材は、略平坦であり、重ね合わせて配置される第１および第２補強材からなり、
前記第１および第２補強材は、両端部が互いに接合されており、かつ、両端部の間に位置している中央部位が、前記第１および第２外面材の前記中間部の前記中央部位に、それぞれ接合されている
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１３に記載の発明は、
請求項１〜１２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、
前記予備成形体が有する第１および第２外面材によって、前記液圧成形品の外面を形成し、前記予備成形体が有する補強材によって、前記外面の中空断面を仕切り、かつ前記外面の頂部を支持す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。

上記目的を達成するための請求項１４に記載の発明は、
請求項１３に記載の液圧成形方法を用いて成形され、
前記予備成形体が有する第１および第２外面材の重ね合わせ面に対して傾斜している側壁部および前記側壁部によって囲まれる頂部を有する外面と、
前記外面の中空断面を仕切り、かつ前記頂部を支持する補強リブと
を有することを特徴とする液圧成形品である。

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、補強リブを形成することとなる補強材は、液圧成形品の外面における頂部を形成することとなる第１および第２外面材の中央部位に接合されている。そのため、当該予備成形体から得られる液圧成形品は、頂部を支持する補強リブを有することとなり、第１および第２外面材の重ね合わせ面に垂直な方向（縦方向）に関する剛性を向上させることが可能である。また、補強材は、略平坦であり、例えば、屈曲させるための成形加工が施されておらず、成形加工の追加による予備成形体の製造コストの上昇を伴わない。したがって、液圧成形品の縦方向に関する剛性を向上させることが可能でありかつ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。

請求項１４に記載の発明によれば、予備成形体が有する補強材によって、頂部を支持する補強リブが形成されるため、液圧成形品の縦方向に関する剛性を向上させることが可能である。また、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ため、液圧成形品の製造コストの低下させることが可能である。したがって、縦方向に関する剛性および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。

請求項１５に記載の発明によれば、頂部を支持する補強リブを有するため、縦方向に関する剛性が良好である。また、製造コストに優れた予備成形体から得られているため、良好な製造コストを有する。つまり、縦方向に関する剛性および製造コストに優れた液圧成形品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、図２は、図１に示される液圧成形品が適用される自動車部品を説明するための平面図である。

液圧成形品６０は、中空状構造を形成する外面６１，６２および補強リブ６３，６４を有し、軽量化および高剛性化を必要とする自動車部品、例えば、サスペンション部品６５のサイドメンバやクロスメンバに適用される。液圧成形品６０は、ピラー部品、アスクル部品、あるいはボディサイド部品に適用することも可能である。

外面６１，６２は、重ね合わせ面ＯＳに対して傾斜している側壁部６１Ａ，６２Ａおよび側壁部６１Ａ，６２Ａによって囲まれる頂部６１Ｂ，６２Ｂを有する。補強リブ６３，６４は、外面６１，６２の中空断面を仕切り、かつ頂部（上面および底面）６１Ｂ，６２Ｂを支持している。補強リブ６３，６４は、重ね合わせ面ＯＳに垂直な方向（縦方向）に関する剛性を向上させる。補強リブ６３，６４の両端部は、互いに接合されており、外面６１，６２との接合部を有しない。

図３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４は、図３に示される予備成形体の背面図、図５は、図３の線Ｖ−Ｖに関する断面図、図６は、図３の線ＶＩ−ＶＩに関する断面図である。

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６１，６２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６３，６４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（第１外面材）１０および下板（第２外面材）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。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。

補強材を構成する板材は、略同一形状の上方中板（第１補強材）３０および下方中板（第２補強材）４０からなり、上板１０および下板２０の内側に重ね合せて配置される。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。

液圧成形品６０の外面６１を形成することとなる上板１０は、中間部１５と、中間部１５を挟んで位置する端部１１，１６とを有する。中間部１５の外周部位１５Ａおよび中央部位１５Ｂは、外面６１における側壁部６１Ａおよび頂部６１Ｂを形成することとなる。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６２を形成することとなる下板２０は、上板１０より若干大きいサイズを有し、かつ上板１０と相似形であり、上板１０の中間部１５と相対する中間部２５と、上板１０の端部１１，１６と相対する端部２１，２６とを有する。中間部２５の外周部位２５Ａおよび中央部位２５Ｂは、外面６２における側壁部６２Ａおよび頂部６２Ｂを形成することとなる。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、略平坦であり、例えば、屈曲させるための成形加工が施されておらず、成形加工の追加による予備成形体の製造コストの上昇を伴わない。

下方中板４０は、下板２０と相対するように設置され、接合部５４を介して、下板２０に連結される。接合部５４は、液圧成形品６０の外面６２における頂部６２Ｂを形成することとなる下板２０の中央部位２５Ｂに位置している。

上方中板３０は、下方中板４０と相対するように設置され、両端部に配置される接合部５５を介して、下方中板４０に連結される。上板１０は、上方中板３０と相対するように設置され、接合部５６を介して、上方中板３０に連結される。接合部５６は、液圧成形品６０の外面６１における頂部６１Ｂを形成することとなる上板１０の中央部位１５Ｂに位置している。

上方中板３０および下方中板４０は、液圧成形品６０の外面６１，６２における頂部６１Ｂ，６２Ｂを形成することとなる上板１０および下板２０の中央部位１５Ｂ，２５Ｂに接合される。そのため、予備成形体５０から得られる液圧成形品は、頂部６１Ｂ，６２Ｂを支持する補強リブ６３，６４を有することとなり、重ね合わせ面ＯＳに垂直な方向（縦方向）に関する剛性を向上させることが可能である。

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。また、接合部５４，５５，５６の形成方式は、接合強度が確保され、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、接着剤を適用することも可能である。

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、所定位置に配置された下板２０に対して、下方中板４０を載置する。そして、下方中板４０の中央部位を、貫通溶接によって、下板２０の中央部位２５Ｂ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の両端部を、下方中板４０の両端部に位置合せし、当該両端部を、貫通溶接によって互いに接合し、接合部５５を形成する（図８参照）。

接合部５５の形成が完了すると、上板１０を載置し、上板１０の中央部位１５Ｂを、貫通溶接によって、上方中板３０に接合し、接合部５６を形成する（図９参照）。その後、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６参照）。

以上のように、補強リブを形成することとなる補強材（上方中板３０および下方中板４０）は、液圧成形品の外面における頂部を形成することとなる第１および第２外面材（上板１０および下板２０）の中央部位に接合される。そのため、予備成形体５０から得られる液圧成形品は、頂部を支持する補強リブを有することとなり、第１および第２外面材の重ね合わせ面に垂直な方向（縦方向）に関する剛性を向上させることが可能である。また、補強材は、略平坦であり、例えば、屈曲させるための成形加工が施されておらず、成形加工の追加による予備成形体の製造コストの上昇を伴わない。

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、液圧成形品６０の外面形状に対応しており、液圧成形品６０の外面６１，６２における側壁部６１Ａ，６２Ａおよび頂部６１Ｂ，６２Ｂに対応する側壁および頂面（上面あるいは底面）を有する。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る。

大型スペーサの厚みは、接合部５４，５５，５６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６２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５２，５５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５５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の中央部位は、引張られて引伸ばされる。上方中板３０および下方中板４０は、両端部が接合されているため、中央部位で屈曲することで、接合部５４，５５，５６によって角部が形成される略ひし形形状に、徐々に変形する（図１７）。

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。これにより、上板１０および下板２０は、液圧成形品６０の外面６１，６２を形成し、上板１０および下板２０の中間部１５，２５の外周部位１５Ａ，２５Ａおよび中央部位１５Ｂ，２５Ｂは、外面６１，６２における重ね合わせ面ＯＳに対して傾斜している側壁部６１Ａ，６２Ａおよび側壁部６１Ａ，６２Ａによって囲まれる頂部６１Ｂ，６２Ｂを形成する。

一方、上方中板３０および下方中板４０の中央部位は、頂部６１Ｂ，６２Ｂに接合され、かつ、両端部が互いに接合されているため、上方中板３０および下方中板４０は、液圧成形品６０の外面６１，６２の中空断面を仕切り、かつ外面６１，６２の頂部６１Ｂ，６２Ｂを支持する補強リブ６３，６４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、液圧成形品を取り出し、切断などのトリミングが施される。

液圧成形品は、頂部６１Ｂ，６２Ｂを支持する補強リブ６３，６４を有するため、縦方向に関する剛性が良好である。また、製造コストに優れた予備成形体５０から得られているため、良好な製造コストを有する。

以上のように、実施の形態１は、液圧成形品の縦方向に関する剛性を向上させることが可能でありかつ製造コストに優れた予備成形体、縦方向に関する剛性および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、および縦方向に関する剛性および製造コストに優れた液圧成形品を提供することができる。

なお、重ね合わせ面ＯＳに平行な方向（横方向）に関する剛性の低下を抑制するいためには、補強リブ６３，６４における接合部５５が配置されている部位を、液圧成形品の側壁部６１Ａ，６２Ａに当接あるいは極近傍に位置させることが、好ましい。これは、例えば、上方中板３０、下方中板４０、上板１０、下板２０および成形金型のキャビティ面７１，８１のサイズや形状を、適宜変更することで、達成することが可能である。

また、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、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、スペーサの交換を不要とし、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、図２０は、図１９に示される予備成形体の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。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は、上方中板および下方中板の形状を変更し、溶接歩留まりを向上させている点で、実施の形態１と概して異なる。

実施の形態２に係る上方中板１３０および下方中板１４０は、両端部の間の略中央に位置している凹部１３１，１４１を有する。凹部１３１，１４１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１３１，１４１は、接合部１５４，１５６に位置合せされており、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１３１，１４１の底面の板厚Ｄ_２は、凹部１３１，１４１の近傍（凹部１３１，１４１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１３１，１４１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１４０は、凹部１４１の背面部位１４２が下板１２０と相対するように設置され、背面部位１４が、接合部１５４を介して、下板１２０の中央部位に連結される。背面部位１４２は、突起部を構成する（突起状である）ため、下方中板１４０と下板１２０との間に、薄く平坦な隙間Ｓ_２を形成する。

上方中板１３０は、凹部１３１が下方中板１４０の凹部１４１と相対するように設置され、上方中板１３０の両端部は、接合部１５５を介して、下方中板１４０の両端部に連結される。上方中板１３０の凹部１３１と下方中板１４０の凹部１３１とは、一体となり、略矩形形状の隙間Ｓ_１を形成する。

上板１１０は、上方中板１３０の凹部１３１の背面部位１３２と相対するように設置され、上板１１０の中央部位は、接合部１５６を介して、上方中板１３０の凹部１３１の背面部位１３２に連結される。背面部位１３２は、突起部を構成する（突起状である）ため、上板１１０と上方中板１３０との間に、薄く平坦な隙間Ｓ_３を形成する。上板１１０の縁部は、接合部１５２を介して、下板１２０の縁部に連結される。

次に、実施の形態２に係る予備成形体の補強材を構成する下方中板および上方中板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である。

まず、所定位置に配置された下方中板１４０に対して、上方中板１３０の凹部１３１と下方中板１４０の凹部１４１とが相対するように、上方中板１３０を重ね合せる。そして、上方中板１３０および下方中板１４０の両端部を、貫通溶接によって、相互に接合し、接合部１５５を形成する（図２１参照）。

この際、下方中板１４０は、凹部１４１の背面部位１４２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、例えば、背面部位１４２の高さと一致する厚みを有する噛まし板を、背面部位１４２が位置する面に当接するように配置することで、不安定状態を解消することも好ましい。

その後、下板１２０に対して、下方中板１４０の凹部１４１の背面部位１４２が相対するように、上方中板１３０と下方中板１４０の接合体を配置する。そして、下板１２０の中央部位を、貫通溶接によって、下方中板１４０の凹部１４１の背面部位１４２に接合し、接合部１５４を形成する（図２２参照）。

つまり、接合部１５４は、外面材（下板１２０）および補強材を構成する板材（上方中板１３０および下方中板１４０）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１２０）を、その内側に位置する２枚目の板材（下方中板１４０）に溶接することで、形成される。

一方、上方中板１３０と下方中板１４０の間には、凹部１３１，１４１によって形成される隙間Ｓ_１が存在する。隙間Ｓ_１は、溶接熱の伝達を妨害し、２枚目の板材（下方中板１４０）と３枚目の板材（上方中板１３０）との誤溶接を防ぐため、溶接歩留まりを向上させる。

なお、上方中板１３０は、凹部１３１の背面部位１３２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、例えば、背面部位１３２の高さと一致する厚みを有する噛まし板を、背面部位１３２が位置する面に当接するように配置することで、不安定状態を解消することも好ましい。

接合部１５４の形成が完了すると、上板１１０が上方中板１３０に載置され、上板２１０の縁部と下板１２０の縁部とが、重ね合わされる。そして、上板１１０の中央部位を、貫通溶接によって、上方中板１３０に接合し、接合部１５６を形成する（図２３参照）。溶接位置は、凹部１３１の背面部位１３２であり、凹部１３１は、下方中板１４０の凹部１３１と一体となって隙間Ｓ_１を形成している。

つまり、接合部１５６は、外面材（上板１１０および下板１２０）および補強材を構成する板材（上方中板１３０および下方中板１４０）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１１０）を、その内側に位置する２枚目の板材（上方中板１３０）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１３０）と、その内側に位置する３枚目の板材（下方中板１４０）との間に、接合面と位置合わされた隙間Ｓ_１が配置されている。隙間Ｓ_１は、溶接熱の伝達を妨害し、２枚目の板材（上方中板１３０）と３枚目の板材（下方中板２４０）との誤溶接を防ぐため、溶接歩留まりを向上させる。

接合部１５６の形成が完了すると、上板１１０および下板１２０の重ね合わせられた縁部が接合され、予備成形体１５０が得られる（図１９参照）。なお、符号１５２は、縁部に形成される接合部１５２を示している。

以上のように、実施の形態２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さらに低下させることが可能である。

なお、上方中板１３０、下方中板１４０および下板１２０の接合順序は、適宜変更することも可能である。例えば、下方中板１４０を下板１２０に接合した後で、上方中板１３０を下方中板１４０に接合する場合、下方中板１４０と下板１２０との間には、薄く平坦な隙間Ｓ_２が存在する。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１４０）と３枚目の板材（下板１２０）との誤溶接を防ぐことになる。

図２４は、実施の形態３に係る予備成形体の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。実施の形態３に係る予備成形体２５０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２に係る予備成形体１５０と概して異なる。

実施の形態３に係る予備成形体２５０においては、下方中板２４０が凹部２４１を有する一方、上方中板２３０は略平坦である。しかし、この場合においても、凹部２４１は、下方中板２４０と上方中板２３０との間に、隙間Ｓ_１を形成することが可能である。

そのため、下板２２０に対して、下方中板２４０の凹部２４１の背面部位２４２が相対するように、上方中板２３０と下方中板２４０の接合体を配置し、下板２２０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２５４を形成する際（図２２参照）、隙間Ｓ_１は、溶接熱の伝達を妨害し、下方中板２４０と上方中板２３０との誤溶接を防ぐことが可能である。

また、上板２１０を、貫通溶接によって、上方中板２３０に接合し、接合部２５６を形成する際、溶接位置は、凹部２３１の背面部位２３２であり、凹部２３１は、下方中板２４０の凹部２３１と一体となって隙間Ｓ_１を形成している。そのため、隙間Ｓ_１は、溶接熱の伝達を妨害し、上方中板１３０と下方中板２４０との誤溶接を防ぐことが可能である。

以上のように、実施の形態３においては、実施の形態２と異なり、下方中板のみに凹部を形成しているが、実施の形態２と同様に、溶接歩留まりを向上させることが可能である。なお、下方中板を略平坦として、上方中板に凹部を形成することも可能である。

図２５は、実施の形態４に係る予備成形体の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。実施の形態４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２に係る予備成形体１５０と概して異なる。

実施の形態４に係る突起部３４４（３３４）は、凹部３４１（３３１）の背面部位３４２（３３２）を挟んで配置され、端部近傍に位置している。突起部３４４（３３４）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。突起部３４４（３３４）の高さは、凹部３４１（３３１）の背面部位３４２（３３２）の高さと一致している。

そのため、下方中板３４０を下板３２０に配置して接合する際（図２２参照）、下板３２０と下方中板３４０との間は、突起部３４４および凹部３３１の背面部位３３２（合計３箇所）によって支持されるため、安定する。

また、上板３１０を上方中板３３０に配置して接合する際（図２３参照）、上板３１０と上方中板３３０との間は、突起部３３４および凹部３３１の背面部位３３２（合計３箇所）によって支持されるため、安定する。

そのため、例えば、噛まし板を適用するための工程を追加しない場合であっても、接合部２５４，２５６を、確実に形成することが可能であり、工数を増加させることなく、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。

以上のように、実施の形態４においては、実施の形態２に比較し、生産性を低下させることなく、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さらに低下させることが可能である。なお、突起部は、必要に応じて、上方中板および下方中板の一方のみに形成することも可能である。

図２６は、実施の形態５を説明するための断面図である。実施の形態５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。

実施の形態５に係る予備成形体４５０は、液圧成形品の外面を形成することとなる上板４１０および下板４２０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４３０と下方中板４４０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４５１とを有する。上方中板４３０および下方中板４４０は、上板４１０および下板４２０の内側に、重ね合せられて配置される。

非接合部４５１は、上板４１０の端面と下板４２０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４５１は、円状の開口部が配置される外側端面と、予備成形体４５０の内部に連通している内側先端部４５２を有する。つまり、予備成形体４５０は、外面材の一方４１０の端面と他方４２０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４５１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４１０は、上型４７０のキャビティ面４７１に相対して配置される。下板４２０は、下型４８０のキャビティ面４８１に相対して配置される。キャビティ面４７１，４８１は、液圧成形品６０の外面形状に対応しており、液圧成形品６０の外面６１，６２における側壁部６１Ａ，６２Ａおよび頂部６１Ｂ，６２Ｂに対応する側壁および頂面（上面あるいは底面）を有する。

液圧供給手段４９０は、液圧回路４９９に連結される流路４９８と、軸押しポンチ４９１と、軸押しシリンダ４９７とを有する。軸押しポンチ４９１は、上型４７０および下型４８０の側面に配置され、軸押しシリンダ４９７に連結される。軸押しポンチ４９１は、ノズル部４９２を有する。

ノズル部４９２は、流路４９８と連通している注入口４９３を有し、かつ、非接合部４５１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４９７は、軸押しポンチ５９１を、金型（上型４７０および下型４８０）側に向かって進退自在に支持している。軸押しシリンダ４９７の駆動源は、例えば、油圧あるいは空圧である。

予備成形体４５０の非接合部４５１は、その開口部にノズル部４９２が挿入されると、拡径すると共に、上型４７０および下型４８０により当該拡径が規制される。その結果、非接合部４５１は、ノズル部４９２に密着して、気密性が確保される。

ノズル部４９２の注入口４９３は、予備成形体４５０の内部に連通している内側先端部４５２と位置合せされる。そのため、液圧回路４９９から供給される成形媒体が、流路４９８および注入口４９３に導入されると、成形媒体は、非接合部４５１および内側先端部４５２を通過して、予備成形体４５０の内部に注入される。

そのため、液圧供給手段４９０は、予備成形体４５０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５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、縦方向に関する剛性に優れる本発明に係る液圧成形品と、横方向に関する剛性を有する液圧成形品とを、適宜組み合わせることで、全体として、縦方向および横方向に関する剛性に優れる中空状構造部品を得ることも可能である。

また、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。

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。 図１に示される液圧成形品が適用される自動車部品を説明するための平面図である。 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３に示される予備成形体の背面図である。 図３の線Ｖ−Ｖに関する断面図である。 図３の線ＶＩ−ＶＩに関する断面図である。 図３に示される予備成形体の補強材を構成する下方中板および上方中板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。 図１９に示される予備成形体の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。 図１９に示される予備成形体の補強材を構成する下方中板および上方中板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。 実施の形態３に係る予備成形体の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。 実施の形態４に係る予備成形体の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。 実施の形態５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、
１４・・背面部位、
１５・・中間部、
１５Ａ・・外周部位、
１５Ｂ・・中央部位、
２０・・下板、
２１，２６・・端部、
２２・・開口部、
２５・・中間部、
２５Ａ・・外周部位、
２５Ｂ・・中央部位、
３０・・上方中板、
４０・・下方中板、
５０・・予備成形体、
５２，５４，５５，５６・・接合部、
６０・・液圧成形品、
６１，６２・・外面、
６１Ａ，６２Ａ・・側壁部、
６１Ｂ，６２Ｂ・・頂部、
６３，６４・・補強リブ、
６５・・サスペンション部品、
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、
１１０・・上板、
１２０・・下板、
１３０・・上方中板、
１３１・・凹部、
１３２・・背面部位、
１４０・・下方中板、
１４１・・凹部、
１４２・・背面部位、
１５０・・予備成形体、
１５２，１５４，１５５，１５６・・接合部、
２１０・・上板、
２２０・・下板、
２３０・・上方中板、
２３１・・凹部、
２３２・・背面部位、
２４０・・下方中板、
２４１・・凹部、
２４２・・背面部位、
２５０・・予備成形体、
２５４，２５６・・接合部、
３１０・・上板、
３２０・・下板、
３３０・・上方中板、
３３１・・凹部、
３３２・・背面部位、
３３４・・突起部、
３４０・・下方中板、
３４１・・凹部、
３４２・・背面部位、
３４４・・突起部、
４１０・・上板、
４２０・・下板、
４３０・・上方中板、
４４０・・下方中板、
４５０・・予備成形体、
４５１・・非接合部、
４５２・・内側先端部、
４７０・・上型、
４７１・・キャビティ面、
４８０・・下型、
４８１・・キャビティ面、
４９０・・液圧供給手段、
４９１・・ポンチ、
４９２・・ノズル部、
４９３・・注入口、
４９７・・シリンダ、
４９８・・流路、
４９９・・液圧回路、
５９１・・ポンチ、
Ｄ_１，Ｄ_２・・板厚、
ＯＳ・・面、
Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３・・隙間、
Ｗ・・幅。

Claims (14)

1. 重ね合わせて接合された縁部を有し、液圧成形品の外面を形成することとなる第１および第２外面材と、前記外面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、
   前記外面は、前記第１および第２外面材の重ね合わせ面に対して傾斜している側壁部と、前記側壁部によって囲まれる頂部とを有し、
   前記第１および第２外面材は、中間部と、前記中間部を挟んで位置する端部とを有し、
   前記中間部は、略平坦であり、前記側壁部を形成することとなる外周部位と前記頂部を形成することとなる中央部位とを有し、
   前記補強材は、略平坦であり、重ね合わせて配置される第１および第２補強材からなり、
   前記第１および第２補強材は、両端部が互いに接合されており、かつ、両端部の間に位置している中央部位が、前記第１および第２外面材の前記中間部の前記中央部位に、それぞれ接合されている
   ことを特徴とする予備成形体。
2. 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、接合面と位置合わされた隙間が配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の予備成形体。
3. 前記隙間は、前記２枚目の板材および／または前記３枚目の板材に形成された凹部から形成されることを特徴とする請求項２に記載の予備成形体。
4. 前記凹部は、屈曲形状を有することを特徴とする請求項３に記載の予備成形体。
5. 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３又は請求項４に記載の予備成形体。
6. 前記２枚目の板材は、突起部を有し、
   前記隙間は、前記２枚目の板材の突起部が、前記３枚目の板材に当接することによって形成されることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の予備成形体。
7. 前記突起部は、前記凹部の背面部位によって構成されることを特徴とする請求項６に記載の予備成形体。
8. 前記凹部の背面部位を挟んで配置される突起部を有し、前記突起部の高さは、前記凹部の背面部位の高さと一致していることを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載の予備成形体。
9. 前記第１および第２外面材のいずれか一方は、成形媒体を注入するための開口部を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の予備成形体。
10. 前記第１外面材の端面と前記第２外面材の端面との当接面によって、成形媒体を導入するための開口部が形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の予備成形体。
11. 前記液圧成形品は、自動車の車体構造部材に適用されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の予備成形体。
12. 前記自動車の車体構造部材は、サスペンション部品であることを特徴とする請求項１１に記載の予備成形体。
13. 請求項１〜１２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、
    前記予備成形体が有する第１および第２外面材によって、前記液圧成形品の外面を形成し、前記予備成形体が有する補強材によって、前記外面の中空断面を仕切り、かつ前記外面の頂部を支持する補強リブを形成する
    ことを特徴とする液圧成形方法。
14. 請求項１３に記載の液圧成形方法を用いて成形され、
    前記予備成形体が有する第１および第２外面材の重ね合わせ面に対して傾斜している側壁部および前記側壁部によって囲まれる頂部を有する外面と、
    前記外面の中空断面を仕切り、かつ前記頂部を支持する補強リブと
    を有することを特徴とする液圧成形品。