(57)【要約】【課題】液圧成形される本体部品１０にアーク溶接により別途の付帯部品２０を接合固定する際の仮止め工程を省略しつつ全体の工程数を削減する。【解決手段】本体部品に付帯部品を接合固定するための接合固定方法は、本体部品１０の被接合部１１と付帯部品２０の基端に突設された接合部２３とが互いに対向するように、本体部品１０と付帯部品２０とを配置するステップと、本体部品１０の被接合部１１とは反対側の面に液圧Ｐを作用させることで本体部品１０を液圧成形するステップと、液圧成形される本体部品１０の被接合部１１に、付帯部品２０の接合部２３を貫通させることで本体部品１０に付帯部品２０を接合固定するステップと、を有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部品に付帯部品を接合固定するための方法であって、
前記本体部品の被接合表面と前記付帯部品の基端に突設された接合部とが互いに対向するように、前記本体部品と前記付帯部品とを配置するステップ（Ａ）と、
前記ステップ（Ａ）で配置された前記本体部品の前記被接合表面とは反対側の面に液圧を作用させることで前記本体部品を液圧成形するステップ（Ｂ）と、
前記ステップ（Ｂ）で液圧成形される前記本体部品の前記被接合表面に、前記付帯部品の接合部を貫通させることで、前記本体部品に前記付帯部品を接合固定するステップ（Ｃ）と、を有する方法。
【請求項２】
前記ステップ（Ｃ）では、前記接合部が、前記ステップ（Ｂ）で液圧成形された前記本体部品の前記被接合表面に対して押圧されたときに前記被接合表面を貫通することで、前記本体部品に前記付帯部品が接合固定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ステップ（Ｃ）では、前記ステップ（Ｂ）で液圧成形される前記本体部品の前記被接合表面が、前記液圧によって前記接合部に対して押圧されたときに前記接合部によって貫通されることで、前記本体部品に前記付帯部品が接合固定されることを特徴とする請求項１に記載の接合固定方法。
【請求項４】
前記接合部の前記被接合表面に対向する先端部は面取り加工されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の接合固定方法。
【請求項５】
前記本体部品は金属管であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の接合固定方法。
【請求項６】
内部に配置された本体部品を液圧によって成形するための金型を備えた液圧成形装置であって、
前記金型の内壁には、基端に突出部を有する付帯部品を当該突出部が前記本体部品の一領域に対向するように収容する収容部が設けられ、
前記液圧成形装置は、前記液圧によって前記金型の前記内壁に対して押圧された前記本体部品の前記一領域に前記突出部を貫通させることで、前記本体部品に前記付帯部品を接合固定することを特徴とする液圧成形装置。
【請求項７】
前記収容部に収容された前記付帯部品を前記本体部品に向かって押圧することで、前記突出部を前記一領域に貫通させるための押圧手段をさらに有することを特徴とする請求項６に記載の液圧成形装置。
【請求項８】
前記収容部は、さらに、前記突出部が前記金型の前記内壁から前記一領域に向かって突出するように前記付帯部品を収容し、
前記突出部は、前記一領域が前記液圧によって前記突出部に対して押圧されたときに前記一領域を貫通することを特徴とする請求項６に記載の液圧成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液圧成形された本体部品に付帯部品を接合固定するための接合固定方法、及び当該方法を実施するための液圧成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、成形金型内に配置された金属板又は金属管に液圧を作用させることにより成形金型に対応する形状の成形品を作製する技術（「ハイドロフォーミング」又は「液圧成形」）が広く知られている。そして、液圧成形による成形品に別途の付帯部品を接合固定するためには、金属部品どうしの高い接合強度が得られるアーク溶接による方法を用いることが一般的である。
【０００３】
ここで、アーク溶接による接合固定方法においては、液圧成形品と付帯部品とを専用の治具で位置決め固定し、その状態で点付け溶接を行なうことにより付帯部品を仮止めする必要がある。そして、付帯部品が仮止めされた液圧成形品から治具を取り外した後、さらに付帯部品を本付け溶接することで付帯部品の接合固定が完了する。このように、本方法によると、位置決め用の専用治具を製作する必要があるためコストが高くなるほか、点付けと本付けの２工程に分けてアーク溶接を行なう必要があるためリードタイムが長期化するという問題点が指摘されている。
【０００４】
そこで、以下の引用文献１には、ハイドロフォーム実行時に付帯部品の根元部分を包み込んでカシメ継ぎ部を形成可能な受容部を本体部品に予め形成しておき、その本体部品と付帯部品とを金型内に拘束した状態でハイドロフォームを実行する方法が提案されている。本方法によると、本体部品のハイドロフォームと同時に付帯部品の接合固定が可能になるので、点付け溶接による付帯部品の仮止め工程を省略することができる。しかし、本発明によると、本体部品に受容部を設けるための予備成形工程が別途必要になるため全体の工程数が増加する虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−４０８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、液圧成形される本体部品にアーク溶接により別途の付帯部品を接合固定する際の仮止め工程を省略しつつ全体の工程数を削減することが可能な接合固定方法、及び当該方法に用いる液圧成形装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための本発明に係る接合固定方法は、本体部品に付帯部品を接合固定するための接合固定方法であって、以下のステップ（Ａ）〜（Ｃ）を含む。ここで、ステップ（Ａ）は、前記本体部品の被接合表面と前記付帯部品の基端に突設された接合部とが互いに対向するように、前記本体部品と前記付帯部品とを配置するステップであり、ステップ（Ｂ）は、ステップ（Ａ）で配置された前記本体部品の前記被接合表面とは反対側の面に液圧を作用させることで前記本体部品を液圧成形するステップであり、ステップ（Ｃ）は、ステップ（Ｂ）で液圧成形される前記本体部品の前記被接合表面に、前記付帯部品の接合部を貫通させることで前記本体部品に前記付帯部品を接合固定するステップである。
【０００８】
また、上記の目的を達成するための本発明に係る液圧成形装置は、内部に配置された本体部品を液圧により成形するための金型を備えた液圧成形装置である。ここで、前記金型の内壁には、基端に突出部を有する付帯部品を当該突出部が前記本体部品の一領域に対向するように収容する収容部が設けられており、前記液圧成形装置は、前記突出部を、前記液圧により前記金型の前記内壁に対して押圧された前記本体部品の前記一領域に貫通させることで前記本体部品に前記付帯部品を接合固定する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、液圧成形される本体部品に、付帯部品に突設された接合部を貫通させることにより付帯部品を接合固定するので、本体部品の予備成形工程等の付加的な工程を発生させることなく付帯部品の仮止めを省略することができる。その結果、本発明によれば、液圧成形される本体部品に別途の付帯部品をアーク溶接により接合固定する際の工程数を削減することができ、コストの低減やリードタイムの短縮等を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る液圧成形装置の構成を示す断面図である。
【図２】付帯部品の外観を示す斜視図である。
【図３】付帯部品が金型内に配置された状態を示す概略図である。
【図４】液圧成形を実行中の液圧成形装置を示す断面図である。
【図５】付帯部品が本体部品に接合固定される状態を示す概略図である。
【図６】被接合部と接合部を拡大して示す断面図である。
【図７】第２実施形態に係る液圧成形装置の構成を示す断面図である。
【図８】付帯部品が金型内に配置された状態を示す概略図である。
【図９】付帯部品が本体部品に接合固定される状態を示す概略図である。
【図１０】付帯部品の接合部を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、金属部品どうしを接合固定して製造する金属加工製品として、自動車用サスペンションメンバを例示するが、本発明は自動車用サスペンションメンバの製造に限定されるものではない。
〔第１の実施形態〕
先ず、図１及び図２を参照して、本発明に係る液圧成形装置の第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態に係る液圧成形装置１００の構成を模式的に示す断面図である。図２は、本体部品１０に接合固定される付帯部品２０の外観を示す斜視図である。図３は、付帯部品２０が液圧成形装置２０の金型内に配置された状態を示す概略図である。図中の（ａ）はその一断面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａに沿った断面図であり、（ｃ）はその下面図である。
【００１２】
図１に示すように、第１の実施形態に係る液圧成形装置１００は、本体部品１０を液圧成形するための金型装置であり、第１の金型１１０と、第１の金型１１０に対して近接・離反する方向に摺動可能な第２の金型１２０と、を備えている。第１の金型１１０と第２の金型１２０の間には、本体部品１０の液圧成形のためのチャンバ（成形空間）１３０が形成されている。
【００１３】
本実施形態に係る液圧成形装置１００は、そのチャンバ１３０内で本体部品１０を液圧成形するとともに本体部品１０に付帯部品２０を接合固定することで、自動車用サスペンションメンバのような金属加工製品１を製造することができる。製造された金属加工製品１は、本体部品１０の被接合部１１に、付帯部品２０の下端に突設された接合部２３が接合固定された構造を有している。本実施形態において、本体部品１０は、断面が楕円形の金属管であるが、本発明は必ずしもこれに限定されない。よって、本体部品１０は、断面が円形や矩形等からなる金属管や金属板等であってもよい。また、付帯部品２０は、図２のように、チャンネル材状（コ字状）のブラケットであり、挿通穴２２が形成された一対の対向する起立壁２１，２１と、起立壁２１，２１どうしを連結する連結壁２４と、各々の起立壁２１，２１の下端に突設された矩形状の接合部２３と、を有する。この接合部２３の詳細については後述する。また、接合部２３の個数は必ずしも２に限定されない。
【００１４】
液圧成形装置１００内のチャンバ１３０を形成する第１の金型の内壁１１１及び第２の金型の内壁１２１の少なくとも一方には、付帯部品２０の接合部２３が本体部品１０の被接合部１１に対向するように付帯部品２０を収容する凹状の収容部１１２が形成されている。この収容部１１２は、付帯部品２０を本体部品１０に対して位置決め固定することができるように、付帯部品２０と対応する形状を有する。なお、各図が示す例では、上型である第１の金型１１０の内壁１１１に収容部１１２が形成されているが、本実施形態は必ずしもこれに限定されない。つまり、下型である第２の金型１２０の内壁１２１に収容部が形成されてもよい。
【００１５】
さらに、第１の金型１１０の収容部１１２の上部には、外部に連通する円柱状の連通穴１１３が形成されている。この連通穴１１３には付帯部品２０をチャンバ１３０内部に向かって進出させるための押圧手段として、例えば、シリンダロッド１４２を備えた油圧式のシリンダ装置１４１が設けられている。
【００１６】
次に、図１及び図４〜図６を参照して、第１の実施形態に係る液圧成形装置１００の作用とともに、液圧成形装置１００を用いた付帯部品２０の接合固定方法について説明する。図４は、本体部品１０に対する液圧成形を実行中の液圧成形装置１００を示す断面図である。図５は、付帯部品２０が本体部品１０に接合固定される状態を示す概略図であり、図中（ａ）は、本体部品１０に対する液圧成形中に付帯部品２０がシリンダ装置１４１により押圧される状態を示す断面図であり、図中（ｂ）は本体部品１０に付帯部品２０が接合固定された状態を示す断面図である。図６は、本体部品１０の被接合部１１と付帯部品２０の接合部２３を拡大して示す断面図である。
【００１７】
本実施形態に係る液圧成形方法では、図１のように、先ず、液圧成形装置１００のチャンバ１３０内に本体部品１０が配置され、さらに、本体部品１０の被接合部１１に付帯部品２０の接合部２３が対向するように収容部１１２内に付帯部品２０が配置される。このとき、本体部品１０と付帯部品２０は、各々の接合部１１，２３の中心が互いに一致するように位置決めされる。
【００１８】
続いて、第１の金型１１０と第２の金型１２０とが型締めされる。そして、本体部品１０の被接合部１１とは反対側の面、すなわち、本体部品１０の内部に液圧Ｐを加えることで本体部品１０を膨張させ、本体部品１０を金型１１０，１２０の内壁１１１，１２１に対して押圧する。その結果、本体部品１０は、金型１１０，１２０の形状に合わせて液圧成形されることになる。
【００１９】
続いて、液圧Ｐを低下させてから（又はそのまま維持して）、図５（ａ）のように、第１の金型１１０に設けられたシリンダ装置１４１を作用させることで、付帯部品２０をチャンバ１３０内部に向かって進出させる。そして、内部に液圧Ｐが加えられた本体部品１０の被接合部１１に対して付帯部品２０の接合部２３を突き当てた後に、さらに付帯部品２０を進出させることで、付帯部品２０の接合部２３に本体部品１０の被接合部１１を貫通させる。つまり、付帯部材２０に突設された接合部２３があたかも打抜きパンチのように本体部品１０の被接合部１１を突き抜けることになる。
【００２０】
図６は、付帯部材２０の接合部２３が本体部品１０の被接合部１１を貫通した状態を示す。図６のように、本体部品１０の内側に作用する液圧Ｐにより、接合部２３を囲む被接合部１１の断面が接合部２３の表面に食い込むことで、付帯部品２０が本体部品１０に対して堅固にカシメ固定される。その結果、接合部２３の非接合部１１への接合箇所における気密性が保たれ、液圧成形中の成形液の漏出が防止される。
【００２１】
続いて、シリンダロッド１４２を後退させてから、本体部品１０内の液圧Ｐを０ＭＰａまで減圧する。そして、金型１１０，１２０を型開きして、図５（ｂ）のように互いに接合固定された本体部品１０と付帯部品２０とを取り出す。以上の手順により互いに接合固定（仮止め）された本体部品１０及び付帯部品２０は、アーク溶接による本付けのために次工程に移される。
【００２２】
以上のように、本実施形態によれば、液圧成形される本体部品１０の被接合部１１に、付帯部品２０に突設された接合部２３を貫通させることにより、本体部品１０に付帯部品２０を接合固定するので、本体部品１０の予備成形工程等の付加的な工程を発生させることなく付帯部品２０の仮止めを省略することができる。その結果、本実施形態によれば、液圧成形される本体部品１０にアーク溶接により付帯部品２０を接合固定する際の全体の工程数を削減することができ、コストの低減やリードタイムの短縮等を実現することができる。
【００２３】
また、本実施形態によれば、シリンダ装置１４１により押圧された付帯部品２０の接合部２３で本体部品１０の被接合部１１を打ち抜くように貫通させるため、接合部２３の面取り加工のような付帯部品２０に対する予備成形工程を必要とせず、さらなるコストの低減やリードタイムの短縮等を実現することができる。
〔第２の実施形態〕
次に、図７及び図８を参照して、本発明に係る液圧成形装置の第２の実施形態について説明する。図７は、第２の実施形態に係る液圧成形装置２００の構成を模式的に示す断面図である。図８は、付帯部品の液圧成形装置２００の金型内に配置された状態を示す概略図であり、図中（ａ）はその一断面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＢ−Ｂに沿った断面図であり、（ｃ）はその下面図である。なお、第１の実施形態と同一の構成については説明を省略し、同一の部材については同一の符号を付するものとする。
【００２４】
図７のように、液圧成形装置２００内に配置される本体部品１０及び付帯部品２０は、第１の実施形態と同様の構成を有している。ただし、本実施形態においては、第１の金型１１０と第２の金型１２０のどちらにも上述した連通穴１１３は形成されない。そのため、本実施形態に係る液圧形成装置２００は、上述したシリンダ装置１４１を備えていない。
【００２５】
本実施形態において、第１の金型１１０の収容部１１２には突き当て面１１４が設けられており、そこに付帯部品２０の上面が突き当てられることで、付帯部品２０の接合部２３がチャンバ１３０内に突出させられる。より具体的には、本体部品１０としての金属管（板厚２ｍｍ）の液圧成形のための金型１１０，１２０に、金属管の所定の位置に接合固定すべき付帯部品２０（板厚２ｍｍ）を配置するための収容部１１２が形成される。収容部１１２の形状は、接合部２３を除く付帯部品２０が収容部１１２内に完全に収容されると同時に突起状の接合部２３のみがチャンバ１３０内に突出させるように設計される。図１０の例において、付帯部品２０の接合部２３は、幅（Ｄ）が５ｍｍであり、長さ（Ｌ）が６ｍｍである（図中（ａ）参照）。また、接合部２３の先端部は、金属管（本体部品１０）を容易に貫通できるように面取りされることが好ましい（図中（ｂ）参照）。
【００２６】
次に、図７、図９、図１０を参照して、第２の実施形態に係る液圧成形装置２００の作用とともに、液圧形成装置２００を用いた本体部品１０の液圧成形方法について説明する。図９（ａ）は、本体部品１０に対する液圧成形を実行中の液圧成形装置２００の断面図であり、図９（ｂ）は、本体部品１０に付帯部品２０が接合固定された状態を示す断面図である。図１０は、付帯部品２０の接合部２３を拡大して示す断面図である。
【００２７】
本実施形態に係る液圧成形方法では、図７のように、先ず、液圧成形装置２００のチャンバ１３０内に本体部品１０が配置され、さらに、付帯部品２０の接合部２３が本体部品１０の被接合部１１に対向するように付帯部品２０が収容部１１２内に配置される。このとき、本体部品１０と付帯部品２０は、各々の接合部１１，２３の中心が互いに一致するように位置決めされる。上述のように、収容部１１２内に配置された付帯部品２０の接合部２３はチャンバ１３０内に突出させられる。
【００２８】
この状態で、図９（ａ）のように、第１の金型１１０と第２の金型１２０とが型締めされる。その後、本体部品１０の内部に液圧Ｐが加えられると、本体部品１０が液圧により膨張することで内壁１１１，１２１に対して押圧される。そして、本体部品１０の内部の液圧Ｐが所定値まで上昇すると、本体部品１０の被接合部１１が付帯部品２０の接合部２３に突き当てられ、さらに、本体部品１０の接合部１１が付帯部品２０の接合部２３により貫通されることで本体部品１０に付帯部品２０が接合固定されることになる。
【００２９】
つまり、本実施形態においては、本体部品１０の内部に作用する液圧Ｐにより、本体部品１０が金型１１０，１２０に合わせて成形されると同時に、付帯部品２０の接合部２３が本体部品１０の被接合部１１を貫通することで付帯部品２０が本体部品１０に接合固定される。
【００３０】
このように、本体部品１０の被接合部１１をチャンバ１３０内に突出する接合部２３に押し付けて貫通させるためには、図１０（ｂ）のように、付帯部品２０の接合部２３の先端部は鋭利に面取り加工されることが好ましい。このように面取り加工を施すことで、付帯部品２０は貫通された本体部品１０の断面から強い拘束力を受けるので、付帯部品２０は高い剥離強度を有することになる。また、本体部品１０と付帯部品２０との接合部における気密性が確保されるので液圧Ｐの保持が容易になるほかエネルギーのロスを防止することができる。
【００３１】
他方、付帯部品２０の接合部２３の先端部を面取り可能しない場合は、前述のように、付帯部品２０の接合部２３は、本体部品１０の接合部１１に対して打抜きパンチのように作用することになる。なお、図１０（ａ）の例における接合部２３の長さ（Ｌ）や幅（Ｄ）は、使用される材料の硬度、肉厚、伸び等を考慮して適宜変更される。
【００３２】
続いて、本体部品１０内部の液圧Ｐを０ＭＰａまで減圧してから金型１１０，１２０を型開きし、図９（ｂ）のように互いに接合固定された本体部品１０と付帯部品２０とを取り出す。以上の手順により互いに接合固定（仮止め）された本体部品１０及び付帯部品２０は、アーク溶接による本付けのために次工程に移される。
【００３３】
以上のように、本実施形態によれば、前述した第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、本実施形態によれば、第１の実施形態におけるシリンダ装置１４１を省略できるほか、第１の金型１１０の構造を簡素化することができるので、さらなるコストの低減を実現することができる。
【００３４】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これは本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で上記の実施形態とは異なる種々の態様で実施することができる。
【００３５】
例えば、上記の実施形態では、本体部品１０として金属管を例示したが、これに限定されず、本体部品１０として金属板を採用することができる。
【００３６】
なお、本発明に係る接合固定方法および液圧成形装置は、例示したサスペンションメンバ等の自動車部品のみならず、様々な工業分野における金属部品どうしの接合固定に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０    本体部品、
１１    被接合部、
２０    付帯部品、
２３    接合部、
１００  液圧成形装置、
１１０  第１の金型、
１２０  第２の金型、
１３０  チャンバ、
１４１  シリンダ装置、
２００  液圧成形装置、
Ｐ      液圧。
【図１】
2010207866.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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