JP5866324B2

JP5866324B2 - 中空状構造部品のハイドロフォーム成形方法

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Publication number: JP5866324B2
Application number: JP2013205648A
Authority: JP
Inventors: 肇山田; 恵理西方; 高田　康弘; 康弘高田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2016-02-17
Anticipated expiration: 2033-09-30
Also published as: JP2015066594A; US20150089813A1; US9687901B2

Description

本発明は、例えば、車両におけるサイレンサの外筒部等の中空状構造部品のハイドロフォーム成形方法に関する。

ハイドロフォーム成形方法は、従来から種々の部品の成形に用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示の方法では、互いに重ね合わされて外周縁部を接合された接合板材を、それぞれに凹空間が形成され、この凹空間の開放側を互いに対向させて配置された一対の雌型の間に配置する。そして、接合板材の所定部位で開放された流入口から接合板材の間に、例えば水等の流体を流入させ、この流体の流体圧力によって接合板材を押し広げる。これにより、接合板材から凹空間に対応した形状の中空状構造部品が成形される。

特許第３６５４２１０号公報

特許文献１に係る方法では、接合板材の外周側の部位であって、一対の雌型の凹空間の外周縁部の間に配置される部位（以下、ブランク部と呼ぶ。）を、一対の雌型の凹空間の外周縁部間で押圧して固定している。
しかしながら、このようにブランク部を押圧した場合には、接合板材が雌型の凹空間に流体圧力によって引き込まれる際に接合板材に生じる引っ張り力が雌型の凹空間の形状に応じて変化することにより、接合板材において局部的に過大な引っ張り力が発生する場合があり、中空状構造部品の板厚が不均一となってしまう場合がある。

そこで、本発明は、板厚が均一な中空状構造部品を好適に成形することができる中空状構造部品のハイドロフォーム成形方法を提供することを目的とする。

上記課題の解決手段として、請求項１に記載の発明は、互いに重ね合わされて外周縁部を接合されたステンレス材からなる接合板材（１２）を、それぞれに凹空間（１０Ａ，１１Ａ）が形成され、該凹空間（１０Ａ，１１Ａ）の開放側を互いに対向させて配置された一対の雌型（１０，１１）の間に配置し、前記接合板材（１２）の間に流体圧力を供給して前記接合板材（１２）を押し広げることで、前記凹空間（１０Ａ，１１Ａ）に対応した形状の中空状構造部品を成形する中空状構造部品のハイドロフォーム成形方法において、
流体圧力により押し広げられることで前記凹空間（１０Ａ，１１Ａ）に沿った形状に形成される前記接合板材（１２）のうちの主膨張部（１２Ｘ）を、前記凹空間（１０Ａ，１１Ａ）の外周縁部（１０Ｂ，１１Ｂ）の内側に形成される内部空間（Ｓ）内に配置するとともに、前記接合板材（１２）のうちの前記主膨張部（１２Ｘ）の外周側に位置するブランク部（１２Ｙ）を、前記凹空間（１０Ａ，１１Ａ）の外周縁部（１０Ｂ，１１Ｂ）の間に配置し、
前記内部空間（Ｓ）において内周長が一定であって最長に延びる最長定常部（Ｓ３）から前記凹空間（１０Ａ，１１Ａ）の外周縁部（１０Ｂ，１１Ｂ）の間に向けて延びる前記ブランク部（１２Ｙ）の幅寸法を最も大きく設定し、前記最長定常部（Ｓ３）よりも短い部位（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５）から前記凹空間（１０Ａ、１１Ａ）の外周縁部（１０Ｂ，１１Ｂ）の間に向けて延びる前記ブランク部（１２Ｙ）の幅寸法は、前記最長定常部（Ｓ３）よりも短い部位（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５）の長さが前記最長定常部（Ｓ３）よりも短くなるに従い前記最長定常部（Ｓ３）から延びる前記ブランク部（１２Ｙ）の幅寸法よりも漸次小さくなるように設定し、
前記凹空間（１０Ａ，１１Ａ）の外周縁部（１０Ｂ，１１Ｂ）の間のクリアランス（Ｃ）を、前記ブランク部（１２Ｙ）の厚み（ｔ１）よりも大きく設定し、中空状構造部品を成形することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記ブランク部（１２Ｙ）の幅寸法を、前記接合板材（１２）と前記雌型（１０，１１）との間の摩擦力に応じて増減して設定することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、一の前記凹空間（１０Ａ，１１Ａ）の内周長よりも、前記接合板材（１２）の幅寸法を大きく設定し、前記ブランク部（１２Ｙ）の幅寸法を、成形後に、その端部が前記凹空間（１０Ａ，１１Ａ）の外周縁部（１０Ｂ，１１Ｂ）の間に残存する寸法に設定することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、前記内部空間（Ｓ）に、前記最長定常部（Ｓ３）を含む複数の定常部（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５）が形成され、前記定常部（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５）のうちの一の定常部（Ｓ２）が、隣接する他の定常部（Ｓ３）に対して屈曲して連なるように形成された前記雌型（１０，１１）を用い、
前記一の定常部（Ｓ２）と前記他の定常部（Ｓ３）との間の屈曲点（Ｐ１）及びその近傍から前記凹空間（１０Ａ，１１Ａ）の外周縁部（１０Ｂ，１１Ｂ）の間に向けて延びる前記ブランク部（１２Ｙ）の幅寸法を、前記一の定常部（Ｓ２）と前記他の定常部（Ｓ３）とのうちの長いもの側が大きくなるように設定することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、前記一の定常部（Ｓ２）と前記他の定常部（Ｓ３）とに跨る前記ブランク部（１２Ｙ）における幅寸法を、前記一の定常部（Ｓ２）と前記他の定常部（Ｓ３）とのうちの長いもの側から短いもの側に向けて漸減するように設定し、
前記ブランク部（１２Ｙ）が漸減を開始する幅寸法変化開始点（Ｐ２）を、前記一の定常部（Ｓ２）と前記他の定常部（Ｓ３）とのうちの長いものの前記ブランク部（１２Ｙ）の幅寸法を変化させない場合の前記ブランク部（１２Ｙ）の外形線（Ｌ１）と、前記一の定常部（Ｓ２）と前記他の定常部（Ｓ３）とのうちの短いものの縁部の延長線（Ｌ２）と、の交点（Ｐ３）近傍に設定することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、前記内部空間（Ｓ）に、前記最長定常部（Ｓ３）を含む複数の定常部（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５）が形成され、前記定常部（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５）のうちの一の定常部（Ｓ４）に、隣接する他の定常部（Ｓ５）が湾曲して延びるように形成された前記雌型（１０，１１）を用い、
前記一の定常部（Ｓ４）と前記他の定常部（Ｓ５）との変曲点（Ｐ４）及びその近傍から前記凹空間（１０Ａ，１１Ａ）の外周縁部（１０Ｂ，１１Ｂ）の間に向けて延びる前記ブランク部（１２Ｙ）の幅寸法を、前記一の定常部（Ｓ４）と前記他の定常部（Ｓ５）とのうちの曲率半径の大きいもの側が大きくなるように設定することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、前記一の定常部（Ｓ４）と前記他の定常部（Ｓ５）とに跨る前記ブランク部（１２Ｙ）における幅寸法を、前記一の定常部（Ｓ４）と前記他の定常部（Ｓ５）とのうちの曲率半径の大きいもの側から小さいもの側に向けて漸減するように設定し、
前記ブランク部（１２Ｙ）が漸減を開始する幅寸法変化開始点（Ｐ５）を、前記一の定常部（Ｓ４）と前記他の定常部（Ｓ５）とのうちの曲率半径の大きいものの前記ブランク部（１２Ｙ）の幅寸法を変化させない場合の前記ブランク部（１２Ｙ）の外形線（Ｌ３）と、前記一の定常部（Ｓ４）と前記他の定常部（Ｓ５）とのうちの曲率半径の小さいものの該曲率半径の曲率円（Ｌ４）と、の交点（Ｐ６）近傍に設定することを特徴とする。

請求項１に記載の発明では、接合板材が雌型の凹空間に流体圧力によって引き込まれる際にブランク部が外周縁部との間で摺接することにより生じる摩擦力が小さいブランク部の幅寸法を大きくし、摩擦力が大きくなるブランク部の幅寸法を小さくし、かつブランク部を雌型で押圧せずに、接合板材間に流体圧力を供給することで、スムーズに接合板材が雌型の凹空間内に供給されるとともに、接合板材に局部的に引っ張り力が大きく働くのが抑制されるため、板厚が均一な中空状構造部品を好適に成形することができる。
詳しくは、ブランク部が固定されないことにより、接合部材における最長定常部で変形される部位は、成形前後で板厚の変化がなく或いは略変化がなく、その他の最長定常部よりも短い部位は、典型的には、最長部定常部から屈曲したり、湾曲したり、縮径したりして最長定常部よりも短じかくなる部位であるが、このような短い部位によって変形される接合部材の部位は、ブランク部が小さくされて摩擦力が抑制されるため、成形前後での板厚の変化が抑制される。これにより、本発明の方法では、板厚が均一な中空状構造部品を好適に成形することができる。

請求項２に記載の発明では、成形後のブランク部の幅を均一に揃えやすくなり、成形後の調整加工を低減できる。

請求項３に記載の発明では、成形後に、接合板材の溶接部が展開するのを抑制でき、溶接部に過大な応力がかからず、中空状構造部品に意図しない変形が発生するのを抑制できる。

請求項４に記載の発明では、定常部が長い方ものの方が引き込みの際の摩擦力が小さくなるため、摩擦力に応じて屈曲点及びその近傍から延びるブランク部の長さを増減させることで、接合板材を確実にスムーズに雌型の凹空間内に供給できるため、接合板材に引っ張り力が大きく働くのを効果的に抑制できる。

請求項５に記載の発明では、接合板材を確実にスムーズに雌型の凹空間内に供給できるため、接合板材に引っ張り力が大きく働くのを効果的に抑制できる。

請求項６に記載の発明では、曲率半径が大きいものの方が引き込みの際の摩擦力が小さくなるため、摩擦力に応じて変曲点及びその近傍から延びるブランク部の長さを増減させることで、接合板材を確実にスムーズに雌型の凹空間内に供給できるため、接合板材に引っ張り力が大きく働くのを効果的に抑制できる。

請求項７に記載の発明では、接合板材を確実にスムーズに雌型の凹空間内に供給できるため、接合板材に引っ張り力が大きく働くのを効果的に抑制できる。

本発明に係るハイドロフォーム成形方法により成形される中空状構造部品の一例であるサイレンサの外筒部を示した図である。本発明に係るハイドロフォーム成形方法で用いる、上側雌型及び下側雌型と、サイレンサの外筒部の形成材料である接合板材と、を示した図である。下側雌型に接合板材が設置された状態の下側雌型及び接合板材の上面図である。成形前の、上側雌型及び下側雌型と接合板材の縦断面図である。図３の拡大図であって、上側雌型及び下側雌型によって形成される内部空間における最長定常部の一端部側の拡大図である。図３の拡大図であって、上側雌型及び下側雌型によって形成される内部空間における最長定常部の他端部側の拡大図である。成形後の、上側雌型及び下側雌型と膨張した接合板材（外筒部）の縦断面図である。接合板材の端部におけるブランク部の幅寸法設定を説明する図であり、（Ａ）は、上側雌型及び下側雌型によって形成される内部空間の後端部の上面模式図であり、（Ｂ）は、図８（Ａ）の８−８線に沿う断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る中空状構造部品のハイドロフォーム成形方法ついて図面を用いて説明する。

（中空状構造部品）
図１は、本発明に係る方法により成形される中空状構造部品の一例であるサイレンサの外筒部Ｍを示している。外筒部Ｍは金属材料から形成された中空筒状体であり、一端部が図示しない排気管との接続のために開放され、他端部が閉塞されている。

以下では、便宜上、外筒部Ｍの向きとして、外筒部Ｍの開放する一端部側を前方とし、他端部側を後方として説明する。また、図１及び以下の説明に用いる図には、便宜上、外筒部Ｍの向きを示す「前」及び「後」を記載している場合がある。
なお、実施形態で説明する前後等の向きは、実施形態の説明の便宜のために規定するものであり、必ずしも実際の外筒部Ｍや後述する雌型の向きを示すわけではなく、実施形態における向きは本発明を限定するものではない。

外筒部Ｍは、前側に開放する断面円形の第１筒部１と、第１筒部１の後端部から後方に延びるに従い拡径する断面円形の第２筒部２と、第２筒部２の後端部から後方に延びる断面円形の第３筒部３と、第３筒部３の後端部から後方に延びるに従い縮径する断面円形の第４筒部４と、第４筒部４の後端部から後方に延び、後方に向けて凸となるドーム状（球殻状）の第５筒部５と、を一体に有している。

第１筒部１及び第３筒部３は、それぞれの中心軸線を前後方向に沿わせた円筒状に形成されている。第２筒部２は、偏心円錐台状に形成されており、前後方向に直交する方向で切断した場合の断面が円形であり、断面円形の各中心点を結んだ中心軸線が、前後方向に傾斜して交差する形状に形成されている。

また、第４筒部４は円錐台状に形成されるが、その中心軸線は前後方向に沿う形状に形成されており、また、第５筒部５は、前後方向に沿って後方に突出する形状に形成されている。
なお、以下では、本実施形態でいう前後方向に直交する方向で切断した場合の断面を、縦断面と呼ぶものとする。

（ハイドロフォーム成形）
本実施形態に係るハイドロフォーム成形方法では、図２に示す上側雌型１０、下側雌型１１、及び形成材料となる接合板材１２を用い、上記した外筒部Ｍを成形する。

上側雌型１０には、外筒部Ｍの上側半分の形状に沿う縦断面で円弧状の凹空間１０Ａが前後方向に長手方向を沿わせて形成され、下側雌型１１には、外筒部Ｍの下側半分の形状に沿う縦断面で円弧状の凹空間１１Ａが前後方向に長手方向を沿わせて形成されている。

上側雌型１０及び下側雌型１１は、凹空間１０Ａ，１１Ａの開放側を互いに対向させて近接して配置され、凹空間１０Ａ，１１Ａにより外筒部Ｍの外形全体を形成する内部空間Ｓ（キャビティ）を形成する。
凹空間１０Ａ及び凹空間１１Ａは、上面視（型合わせ方向視）で見た場合に、輪郭線が同一とされて重なり合う形状とされている。

接合板材１２は、２枚の金属板１２Ａ，１２Ｂを重ね合わせて、外周縁部を溶接により接合されて構成されている。図中符号１２Ｃは、金属板１２Ａ，１２Ｂの結合部分である溶接部を示している。接合板材１２の前端部は、溶接されず開放しており、この開放部分に流体の流入口が設定されている。

ハイドロフォーム成形では、概略として、まず、接合板材１２を、上側雌型１０及び下側雌型１１の間に配置する。詳しくは、図３に示すように、接合板材１２は全周にわたって、凹空間１０Ａ及び凹空間１１Ａのよりも大きく形成され、この例では、下側雌型１１の上に載置される。そして、次に、上側雌型１０が、接合板材１２に上方から被さるようにして配置される。
そして、接合板材１２の上記した流入口から例えば水等の流体を接合板材１２の間に流入して、接合板材１２の内側に流体圧力を供給して接合板材１２を押し広げることで、凹空間１０Ａ，１１Ａに対応した形状の外筒部Ｍを成形する。

本実施形態に係るハイドロフォーム成形では、上側雌型１０と下側雌型１１は離間した状態に配置され、図４に示すように、上側雌型１０の凹空間１０Ａの外周縁部１０Ｂと、下側雌型１１の凹空間１１Ａの外周縁部１１Ｂとの間にクリアランスＣが生じるように配置される。

接合板材１２は、流体圧力により押し広げられることで凹空間１０Ａ，１１Ａ（内部空間Ｓ）に沿った形状に形成される主膨張部１２Ｘが、外周縁部１０Ｂ，１１Ｂの内側に形成される内部空間Ｓ内に配置され、主膨張部１２Ｘの外周側に位置するブランク部１２Ｙが、外周縁部１０Ｂ，１１Ｂの間に配置される。
なお、成形時に、主膨張部１２Ｘは凹空間１０Ａ，１１Ａに引き込まれて、成形後に、凹空間１０Ａ，１１Ａに沿った形状とされる部位であるが、ブランク部１２Ｙの一部も、成形時に、凹空間１０Ａ，１１Ａに引き込まれる。

ここで、図４に示すように、本実施形態に係るハイドロフォーム成形では、まず、クリアランスＣを、ブランク部１２Ｙの厚さｔ１よりも全周にわたって大きく設定する。これにより、上側雌型１０と下側雌型１１によってブランク部１２Ｙが押圧されないようにする。
さらに、図３に示すように、内部空間Ｓから外周縁部１０Ｂ、１１Ｂの間に延びるブランク部１２Ｙの幅寸法を、内部空間Ｓの形状に応じて変化させて設定する。

具体的に、図３に示すように、本実施形態に係るハイドロフォーム成形では、内部空間Ｓにおいて外筒部Ｍの第３筒部３を形成する部位が、その内周長が一定であって最長に延びる最長定常部Ｓ３となる。さらには、最長定常部Ｓ３の内周長は、縦断面で他の部位よりも大きく、最長となっている。
そして、この最長定常部Ｓ３から外周縁部１０Ｂ，１１Ｂの間に向けて延びるブランク部１２Ｙの幅寸法Ｗ３が、ブランク部１２Ｙのうちで最も大きく設定される。なお、この例において幅寸法は、前後方向に直交する方向に延びる寸法のことをいう。

そして、内部空間Ｓにおいて最長定常部Ｓ３よりも前後方向において短い部位から外周縁部１０Ｂ，１１Ｂの間に向けて延びるブランク部１２Ｙの幅寸法は、最長定常部Ｓ３よりも短い部位の長さが最長定常部Ｓ３よりも短くなるに従い最長定常部Ｓ３から延びるブランク部１２Ｙの幅寸法よりも漸次小さくなるように設定される。

すなわち、この例では、最長定常部Ｓ３が前後方向を基準とした場合に最も長く、その次に、外筒部Ｍの第２筒部２を形成する前側第２定常部Ｓ２が長い。前側第２定常部Ｓ２の次に、外筒部Ｍの第１筒部１を形成する前側第１定常部Ｓ１が長い。前側第１定常部Ｓ１の次に、外筒部Ｍの第４筒部４を形成する後側第１定常部Ｓ４が長く、外筒部Ｍの第５筒部５を形成する後側第２定常部Ｓ５が最も短い。

したがって、本実施形態に係るハイドロフォーム成形では、最長定常部Ｓ３から延びるブランク部１２Ｙの幅寸法Ｗ３＞前側第２定常部Ｓ２から延びるブランク部１２Ｙの幅寸法Ｗ２＞前側第１定常部Ｓ１から延びるブランク部１２Ｙの幅寸法Ｗ１＞後側第１定常部Ｓ４から延びるブランク部１２Ｙの幅寸法Ｗ４＞後側第２定常部Ｓ５から延びるブランク部１２Ｙの幅寸法Ｗ５の関係で、ブランク部１２Ｙ全体の幅寸法が設定される。
なお、定常部Ｓ１〜Ｓ５は、内部空間Ｓにおいて、縦断面における断面形状が相似で、その外表面が連続して滑らかに延びる部位を形成する部位ごとで分けている。

このようなブランク部１２Ｙの幅寸法の設定は、接合板材１２が凹空間１０Ａ、１１Ａに引き込まれる際の摩擦力を考慮して定めており、摩擦力が小さいところは幅寸法を大きく、摩擦力が大きいところは、幅寸法を小さくしている。

また、図５に示すように、本実施形態に係るハイドロフォーム成形では、最長定常部Ｓ３に対して前側第２定常部Ｓ２が屈曲して連なっており、最長定常部Ｓ３と前側第２定常部Ｓ２とが屈曲点Ｐ１を挟んで連なっており、この屈曲点Ｐ１及びその近傍から延びるブランク部１２Ｙの幅寸法は、最長定常部Ｓ３側が大きくなり、前側第２定常部Ｓ２側に向けて次第に漸減するように設定される。

詳しくは、屈曲点Ｐ１に跨るブランク部１２Ｙが幅寸法の漸減を開始する幅寸法変化開始点Ｐ２を、幅寸法を漸減させない場合のブランク部１２Ｙの外形線Ｌ１と、前側第２定常部Ｓ２の縁部の最長定常部Ｓ３側に向けた延長線Ｌ２と、の交点Ｐ３近傍に設定し、この交点Ｐ３近傍から最長定常部Ｓ３から延びるブランク部１２Ｙが漸減して、前側第２定常部Ｓ２から延びるブランク部１２Ｙに滑らかに連なるようにしている。
なお、外形線Ｌ１は、縦断面の定常部に内周長から規定され、定常部における内周長が一定の部位では、一定に算出されるものであり、例えば、後述する演算で求める。

なお、上記のような、屈曲して連なった隣接する定常部間におけるブランク部１２Ｙの調整は、屈曲点Ｐ１以外の点でもなされるが、上記のような幅寸法変化開始点の設定は、屈曲して連なる定常部のうちの短い方の縁部の延長線が他方のブランク部の外形線と交差する場合にのみ成立するものである。

また、本実施形態に係るハイドロフォーム成形では、図６に示すように、後側第１定常部Ｓ４から後側第２定常部Ｓ５が湾曲して延び、後側第１定常部Ｓ４と後側第２定常部Ｓ５との間には、変曲点Ｐ４が生じる。
そして、後側第１定常部Ｓ４と後側第２定常部Ｓ５との変曲点Ｐ４及びその近傍から外周縁部１０Ｂ，１１Ｂの間に向けて延びるブランク部１２Ｙの幅寸法は、後側第１定常部Ｓ４と後側第２定常部Ｓ５とのうちの曲率半径の大きいもの側が大きくなるように設定される。すなわち、この例では、後側第１定常部Ｓ４は断面で円錐台状であるため、その縁部の曲率半径は限りなく大きく、後側第２定常部Ｓ５の曲率半径よりも大きい。
このため、変曲点Ｐ４及びその近傍からの外周縁部１０Ｂ，１１Ｂの間に向けて延びるブランク部１２Ｙの幅寸法は、後側第１定常部Ｓ４側が大きくなっている。

さらに詳しくは、後側第１定常部Ｓ４と後側第２定常部Ｓ５とに跨るブランク部１２Ｙにおける幅寸法は、曲率半径の大きい第１後側第１定常部Ｓ４側から後側第２定常部Ｓ５側に向けて漸減するように設定されている。
後側第１定常部Ｓ４と後側第２定常部Ｓ５とに跨るブランク部１２Ｙが漸減を開始する幅寸法変化開始点Ｐ５は、後側第１定常部Ｓ４の幅寸法を漸減させない場合のブランク部１２Ｙの外形線Ｌ３と、後側第２定常部Ｓ５の縁部の曲率円Ｌ４と、の交点Ｐ６近傍に設定される。

上記のようにブランク部１２Ｙの幅寸法を屈曲点や変曲点付近で調整する場合には、よりスムーズに接合板材１２がスムーズに引き込まれ引っ張り力が大きく生じるのが抑制される。

また、本実施形態に係るハイドロフォーム成形では、図７に示すように、成形後に、ブランク部１２Ｙの端部が凹空間１０Ａ，１１Ａの外周縁部１０Ｂ，１１Ｂの間に残存するようにブランク部１２Ｙの寸法が設定されている。
このような寸法は、上側雌型１０の凹空間１０Ａ又は下側雌型１１の凹空間１１Ａの縦断面における内周長よりも、成形前における、接合板材１２の幅寸法を大きくすればよく、この例では、成形後に、ブランク部１２Ｙの端部が、溶接部１２Ｃの溶接長Ａだけ残存するようにしている。なお、残存したブランク部１２Ｙの端部は、成形後に調整加工される。

ブランク部１２Ｙの端部が、溶接部１２Ｃの溶接長Ａだけ残存させるためのブランク部１２Ｙの寸法設定を、下側雌型１１の凹空間１１Ａに基づき説明する。
図７に示すように、縦断面における定常部Ｓ１〜Ｓ４の下側雌型１１の凹空間１１Ａでは、凹空間１１Ａと外周縁部１１Ｂとが連なる２つの角部分が円弧状に面取りされ、角部分から連なる部位が半円弧状に形成されている。
なお、角部分の円弧状の面取りの曲率半径は、定常部Ｓ１〜Ｓ４で同一とされている。
そして、円弧状の２つの角部分の周長をそれぞれＤ１と規定し、半円弧状の部位の半分の周長をＤ２と規定した場合に、凹空間１１Ａの内周長は、「２×Ｄ１＋２×Ｄ２」と規定できる。
そして、ブランク部１２Ｙの端部が、成形後に、外周縁部１０Ｂ，１１Ｂ間に溶接部１２Ｃの溶接長Ａだけ残存するようにするには、図４に示すように、成形前の接合板材１２の幅寸法を「２×Ａ＋２×Ｄ１＋２×Ｄ２」とすればよい。
なお、成形後に、外周縁部１０Ｂ，１１Ｂ間に残存するブランク部１２Ｙの端部に余裕をもたすために、２×（Ａ＋余裕長さ）としても構わない。

また、本実施形態では、図８（Ａ），（Ｂ）に示すように、後端部に位置する後側第２定常部Ｓ５から延びるブランク部１２Ｙの幅寸法は、後側第２定常部Ｓ５の上面視における両端部を結んだ直線の中心を、直下又は直上に投影した位置に位置する凹空間１１Ａ又は凹空間１０Ａの端部基準点Ｐ１０（図中では、凹空間１１Ａ内のものを図示している）を基準に決定される。

詳しくは、後側第２定常部Ｓ５では、後側第２定常部Ｓ５に対応する凹空間１１Ａとこれに対応する外周縁部１１Ｂとが連なる角部分が全域で円弧状に面取りされ、この円弧状の角部分は、定常部Ｓ１〜Ｓ４の角部分の面取りの曲率半径と同一で、周長をＳ１と規定される。

そして、端部基準点Ｐ１０から円弧状の面取り部分までの後側第２定常部Ｓ５の内周面の内周長をＳ３と規定した場合には、後側第２定常部Ｓ５の前後方向に沿う断面における内周長は、Ｄ１＋Ｄ３となる。そして、この内周長Ｄ１＋Ｄ３に、溶接長Ａを足した、「Ａ＋Ｄ１＋Ｄ３」を、上面視で端部基準点Ｐ１０から延ばし、接合板材１２が後側第２定常部Ｓ５から後方に突出した長さを基準長ＲＷとし、このＲＷを、後側第２定常部Ｓ５から後方に延びるブランク部１２Ｙの成形前の幅寸法とする。
そして、本実施形態では、基準長ＲＷの端点と、「２×Ａ＋２×Ｄ１＋２×Ｄ２」で定めた後側第１定常部Ｓ４のブランク部１２Ｙの端点を滑らかに円弧で結ぶことで、後側第２定常部Ｓ５から延びるブランク部１２Ｙの幅寸法が設定される。
なお、本実施形態では、上記のようにブランク部１２Ｙが成形後に溶接長Ａ分だけ残存する寸法をブランク部１２Ｙに設定した上で、最長定常部Ｓ３から外周縁部１０Ｂ，１１Ｂの間に向けて延びるブランク部１２Ｙの幅寸法Ｗ３が、ブランク部１２Ｙのうちで最も大きく設定され、内部空間Ｓにおいて最長定常部Ｓ３よりも前後方向において短い部位から外周縁部１０Ｂ，１１Ｂの間に向けて延びるブランク部１２Ｙの幅寸法が、最長定常部Ｓ３よりも短い部位の長さが最長定常部Ｓ３よりも短くなるに従い（或いは、短くなる程）最長定常部Ｓ３から延びるブランク部１２Ｙの幅寸法よりも漸次小さくなる関係としたものである。

以上の本実施形態に係るハイドロフォーム成形方法では、上記のように接合板材１２のブランク部１２Ｙの幅寸法を調整するとともに、ブランク部１２Ｙを押圧させないようにして、ハイドロフォーム成形を行う。
すなわち、接合板材１２が上側雌型１０の凹空間１０Ａ及び下側雌型１１の凹空間１１Ａに流体圧力によって引き込まれる際にブランク部１２Ｙが外周縁部１０Ｂ，１１Ｂとの間で摺接することにより生じる摩擦力が小さいブランク部１２Ｙの幅寸法を大きくし、摩擦力が大きくなるブランク部１２Ｙの幅寸法を小さくし、かつブランク部１２Ｙを上側雌型１０及び下側雌型１１で押圧せずに、接合板材１２間に流体圧力を供給する。
これにより、本実施形態に係るハイドロフォーム成形方法では、スムーズに接合板材１２が上側雌型１０の凹空間１０Ａ及び下側雌型１１の凹空間１１Ａ内に供給されるとともに、接合板材１２に局部的に引っ張り力が大きく働くのが抑制されるため、板厚が均一な中空状構造部品を好適に成形することができる。

なお、本実施形態の成形方法は、中空状構造部品の半径が、１０〜１５０ｍｍ程度のものに用いるのがよく、この場合の、定常部の角部分の面取りは、曲率半径４．５〜５．５ｍｍとするのが良く、さらに好ましくは５ｍｍとするのが良い。この範囲であると、接合板材１２が凹空間に引き込まれる際の摩擦力が好適に抑制され、上記実施形態のように、ブランク部１２Ｙの端部が、溶接部１２Ｃの溶接長Ａだけ残存するような無駄のない成形ができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。接合板材はステンレス材からなるものに限らず、他金属や合金からなるものであってもよい。

例えば、本発明は、実施形態で説明したような外筒部Ｍに限らず、各種の中空状構造部品を成形する際に有益である。

Ｍ外筒部（中空状構造部品）
１０上側雌型（雌型）
１０Ａ凹空間
１１下側雌型（雌型）
１１Ａ凹空間
１２接合板材
１２Ｘ主膨張部
１２Ｙブランク部
Ｓ内部空間

Claims

互いに重ね合わされて外周縁部を接合されたステンレス材からなる接合板材（１２）を、それぞれに凹空間（１０Ａ，１１Ａ）が形成され、該凹空間（１０Ａ，１１Ａ）の開放側を互いに対向させて配置された一対の雌型（１０，１１）の間に配置し、
前記接合板材（１２）の間に流体圧力を供給して前記接合板材（１２）を押し広げることで、前記凹空間（１０Ａ，１１Ａ）に対応した形状の中空状構造部品を成形する中空状構造部品のハイドロフォーム成形方法において、
流体圧力により押し広げられることで前記凹空間（１０Ａ，１１Ａ）に沿った形状に形成される前記接合板材（１２）のうちの主膨張部（１２Ｘ）を、前記凹空間（１０Ａ，１１Ａ）の外周縁部（１０Ｂ，１１Ｂ）の内側に形成される内部空間（Ｓ）内に配置するとともに、前記接合板材（１２）のうちの前記主膨張部（１２Ｘ）の外周側に位置するブランク部（１２Ｙ）を、前記凹空間（１０Ａ，１１Ａ）の外周縁部（１０Ｂ，１１Ｂ）の間に配置し、
前記内部空間（Ｓ）において内周長が一定であって最長に延びる最長定常部（Ｓ３）から前記凹空間（１０Ａ，１１Ａ）の外周縁部（１０Ｂ，１１Ｂ）の間に向けて延びる前記ブランク部（１２Ｙ）の幅寸法を最も大きく設定し、前記最長定常部（Ｓ３）よりも短い部位（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５）から前記凹空間（１０Ａ、１１Ａ）の外周縁部（１０Ｂ，１１Ｂ）の間に向けて延びる前記ブランク部（１２Ｙ）の幅寸法は、前記最長定常部（Ｓ３）よりも短い部位（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５）の長さが前記最長定常部（Ｓ３）よりも短くなるに従い前記最長定常部（Ｓ３）から延びる前記ブランク部（１２Ｙ）の幅寸法よりも漸次小さくなるように設定し、
前記凹空間（１０Ａ，１１Ａ）の外周縁部（１０Ｂ，１１Ｂ）の間のクリアランス（Ｃ）を、前記ブランク部（１２Ｙ）の厚み（ｔ１）よりも大きく設定し、中空状構造部品を成形することを特徴とする中空状構造部品のハイドロフォーム成形方法。
前記ブランク部（１２Ｙ）の幅寸法を、前記接合板材（１２）と前記雌型（１０，１１）との間の摩擦力に応じて増減して設定す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ハイドロフォーム成形方法。
一の前記凹空間（１０Ａ，１１Ａ）の内周長よりも、前記接合板材（１２）の幅寸法を大きく設定し、前記ブランク部（１２Ｙ）の幅寸法を、成形後に、その端部が前記凹空間（１０Ａ，１１Ａ）の外周縁部（１０Ｂ，１１Ｂ）の間に残存する寸法に設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の中空状構造部品のハイドロフォーム成形方法。
前記内部空間（Ｓ）に、前記最長定常部（Ｓ３）を含む複数の定常部（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５）が形成され、前記定常部（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５）のうちの一の定常部（Ｓ２）が、隣接する他の定常部（Ｓ３）に対して屈曲して連なるように形成された前記雌型（１０，１１）を用い、
前記一の定常部（Ｓ２）と前記他の定常部（Ｓ３）との間の屈曲点（Ｐ１）及びその近傍から前記凹空間（１０Ａ，１１Ａ）の外周縁部（１０Ｂ，１１Ｂ）の間に向けて延びる前記ブランク部（１２Ｙ）の幅寸法を、前記一の定常部（Ｓ２）と前記他の定常部（Ｓ３）とのうちの長いもの側が大きくなるように設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の中空状構造部品のハイドロフォーム成形方法。
前記一の定常部（Ｓ２）と前記他の定常部（Ｓ３）とに跨る前記ブランク部（１２Ｙ）における幅寸法を、前記一の定常部（Ｓ２）と前記他の定常部（Ｓ３）とのうちの長いもの側から短いもの側に向けて漸減するように設定し、
前記ブランク部（１２Ｙ）が漸減を開始する幅寸法変化開始点（Ｐ２）を、前記一の定常部（Ｓ２）と前記他の定常部（Ｓ３）とのうちの長いものの前記ブランク部（１２Ｙ）の幅寸法を変化させない場合の前記ブランク部（１２Ｙ）の外形線（Ｌ１）と、前記一の定常部（Ｓ２）と前記他の定常部（Ｓ３）とのうちの短いものの縁部の延長線（Ｌ２）と、の交点（Ｐ３）近傍に設定することを特徴とする請求項４に記載の中空状構造部品のハイドロフォーム成形方法。
前記内部空間（Ｓ）に、前記最長定常部（Ｓ３）を含む複数の定常部（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５）が形成され、前記定常部（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５）のうちの一の定常部（Ｓ４）に、隣接する他の定常部（Ｓ５）が湾曲して延びるように形成された前記雌型（１０，１１）を用い、
前記一の定常部（Ｓ４）と前記他の定常部（Ｓ５）との変曲点（Ｐ４）及びその近傍から前記凹空間（１０Ａ，１１Ａ）の外周縁部（１０Ｂ，１１Ｂ）の間に向けて延びる前記ブランク部（１２Ｙ）の幅寸法を、前記一の定常部（Ｓ４）と前記他の定常部（Ｓ５）とのうちの曲率半径の大きいもの側が大きくなるように設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の中空状構造部品のハイドロフォーム成形方法。
前記一の定常部（Ｓ４）と前記他の定常部（Ｓ５）とに跨る前記ブランク部（１２Ｙ）における幅寸法を、前記一の定常部（Ｓ４）と前記他の定常部（Ｓ５）とのうちの曲率半径の大きいもの側から小さいもの側に向けて漸減するように設定し、
前記ブランク部（１２Ｙ）が漸減を開始する幅寸法変化開始点（Ｐ５）を、前記一の定常部（Ｓ４）と前記他の定常部（Ｓ５）とのうちの曲率半径の大きいものの前記ブランク部（１２Ｙ）の幅寸法を変化させない場合の前記ブランク部（１２Ｙ）の外形線（Ｌ３）と、前記一の定常部（Ｓ４）と前記他の定常部（Ｓ５）とのうちの曲率半径の小さいものの該曲率半径の曲率円（Ｌ４）と、の交点（Ｐ６）近傍に設定することを特徴とする請求項６に記載の中空状構造部品のハイドロフォーム成形方法。