(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
隅部と隣接する隅部間に位置する辺とを含む重ね合せた金属板を、凹部が設けられた型内に入れ、前記金属板の間に内圧をかけて、前記凹部の形状に合致した成形品を成形する重ね合せ板材のハイドロフォーム成形方法において、
成形前の輪郭から内側に向けて変形することにより成形に必要な材料を供給する部分をなす前記辺に溶接を施し、かつ、成形品にしわが発生することを防止するために材料の流入を制限する部分をなす前記隅部には溶接を施さずに前記金属板相互を接合した重ね合せ板材を型内に入れ、
前記溶接を施した前記辺での材料の流入を許容し、かつ、溶接を施していない前記隅部での材料の流入を制限しつつ、前記金属板の間に内圧をかけて、張出成形と絞り成形との複合成形を行うことを特徴とする重ね合せ板材のハイドロフォーム成形方法。
【請求項２】
前記金属板の間に内圧をかける媒体を注入する注入口は、前記隅部に位置して、予備成形されていることを特徴とする請求項１に記載の重ね合せ板材のハイドロフォーム成形方法。
【請求項３】
前記媒体を供給する金型ノズルを前記注入口に挿入する際に、前記注入口は、前記型および前記金型ノズルによりしごき加工されて、本成形されることを特徴とする請求項２に記載の重ね合せ板材のハイドロフォーム成形方法。
【請求項４】
前記辺または前記隅部における板押え圧を調整することにより、前記溶接を施した前記辺での材料流入量を制御することを特徴とする請求項１に記載の重ね合せ板材のハイドロフォーム成形方法。
【請求項５】
前記重ね合せ板材を構成する少なくとも一方の金属板は、板厚が異なる部位を有することを特徴とする請求項１に記載の重ね合せ板材のハイドロフォーム成形方法。
【請求項６】
隅部と隣接する隅部間に位置する辺とを含む重ね合せた金属板から成形品をハイドロフォーム成形するための重ね合せ板材のハイドロフォーム成形装置において、
成形前の輪郭から内側に向けて変形することにより成形に必要な材料を供給する部分をなす前記辺に溶接を施し、かつ、成形品にしわが発生することを防止するために材料の流入を制限する部分をなす前記隅部には溶接を施さずに前記金属板相互を接合した重ね合せ板材を入れる相対的に接離移動自在な上下型と、
前記上下型に設けられた凹部と、
前記溶接を施した前記辺を押える第１押え手段と、
前記第１押え手段とは独立して設けられ溶接を施していない前記隅部を押える第２押え手段と、
前記金属板の間に内圧をかける媒体を供給する金型ノズルと、
前記辺または前記隅部における板押え圧を可変自在な調整手段と、を有してなり、
前記溶接を施した前記辺での材料の流入を許容し、かつ、溶接を施していない前記隅部での材料の流入を制限しつつ、前記金型ノズルから前記媒体を供給して前記金属板の間に内圧をかけて、張出成形と絞り成形との複合成形を行い、前記凹部の形状に合致した成形品を成形する重ね合せ板材のハイドロフォーム成形装置。
【請求項７】
前記重ね合せ板材は、前記媒体を注入する予備成形された注入口を有し、
前記金型ノズルを前記注入口に挿入する際に、前記注入口は、前記上下型および前記金型ノズルによりしごき加工されて、本成形されることを特徴とする請求項６に記載の重ね合せ板材のハイドロフォーム成形装置。
【請求項８】
前記重ね合せ板材を構成する少なくとも一方の金属板は、板厚が異なる部位を有することを特徴とする請求項６に記載の重ね合せ板材のハイドロフォーム成形装置。
【請求項９】
隅部と隣接する隅部間に位置する辺とを含む重ね合せた金属板であって、型に設けられた凹部の形状に合致した成形品にハイドロフォーム成形される重ね合せ板材において、
成形前の輪郭から内側に向けて変形することにより成形に必要な材料を供給する部分をなす前記辺に溶接を施し、かつ、成形品にしわが発生することを防止するために材料の流入を制限する部分をなす前記隅部には溶接を施さずに前記金属板相互を接合したことを特徴とする重ね合せ板材。
【請求項１０】
前記重ね合せ板材を構成する少なくとも一方の金属板は、板厚が異なる部位を有することを特徴とする請求項９に記載の重ね合せ板材。
【請求項１１】
前記溶接を施した前記辺は、当該辺における溶接部に接触しない型により押えられていることを特徴とする請求項１に記載のハイドロフォーム成形方法。
【請求項１２】
前記第１押え手段は、前記溶接を施した前記辺における溶接部に接触しない間隙部が設けられていることを特徴とする請求項６に記載のハイドロフォーム成形装置。
【請求項１３】
前記第１押え手段は、前記溶接を施した前記辺における溶接部が前記凹部内に入り込むことを阻止する阻止手段が設けられていることを特徴とする請求項６に記載のハイドロフォーム成形装置。
【請求項１４】
前記阻止手段は、前記金属板から突出する前記溶接部の盛り上がり部を係止することを特徴とする請求項１３に記載のハイドロフォーム成形装置。
【請求項１５】
前記阻止手段は、前記溶接を施した前記辺に前記溶接部よりも内方位置に設けられた膨出部を係止することを特徴とする請求項１３に記載のハイドロフォーム成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属板を重ね合せてなる重ね合せ板材を、ハイドロフォーム成形法により型の凹部形状に合致した成形品に成形する重ね合せ板材のハイドロフォーム成形技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
重ね合せ板材を、ハイドロフォーム成形法により、型の凹部形状に合致した成形品に成形する技術が知られている（例えば、特開平１１−３４７６４３号公報および特開平１０−８５９４４号公報を参照）。
【０００３】
重ね合せ板材は、型に入れる前に予め、重ね合せた金属板の縁部を全周にわたって溶接され接合されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、重ね合せた金属板の外周すべてを溶接してあるため、当該重ね合せ板材を深絞り成形した場合などにおいて、材料流入の不均一などに起因して、成形品にしわや割れなどの成形品質上の不具合が生じたり、溶接した部位にはがれなどの溶接品質上の不具合が生じたりするという不具合がある。
【０００５】
そこで、本発明は、成形品質や溶接品質の低下を抑え得る重ね合せ板材のハイドロフォーム成形方法、その装置および重ね合せ板材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】
本発明の目的は、下記する手段により達成される。
【０００７】
（１）隅部と隣接する隅部間に位置する辺とを含む重ね合せた金属板を、凹部が設けられた型内に入れ、前記金属板の間に内圧をかけて、前記凹部の形状に合致した成形品を成形する重ね合せ板材のハイドロフォーム成形方法において、
成形前の輪郭から内側に向けて変形することにより成形に必要な材料を供給する部分をなす前記辺に溶接を施し、かつ、成形品にしわが発生することを防止するために材料の流入を制限する部分をなす前記隅部には溶接を施さずに前記金属板相互を接合した重ね合せ板材を型内に入れ、
前記溶接を施した前記辺での材料の流入を許容し、かつ、溶接を施していない前記隅部での材料の流入を制限しつつ、前記金属板の間に内圧をかけて、張出成形と絞り成形との複合成形を行うことを特徴とする重ね合せ板材のハイドロフォーム成形方法。
【００１０】
（２）前記金属板の間に内圧をかける媒体を注入する注入口は、前記隅部に位置して、予備成形されていることを特徴とする上記（１）に記載の重ね合せ板材のハイドロフォーム成形方法。
【００１１】
（３）前記媒体を供給する金型ノズルを前記注入口に挿入する際に、前記注入口は、前記型および前記金型ノズルによりしごき加工されて、本成形されることを特徴とする上記（２）に記載の重ね合せ板材のハイドロフォーム成形方法。
【００１２】
（４）前記辺または前記隅部における板押え圧を調整することにより、前記溶接を施した前記辺での材料流入量を制御することを特徴とする上記（１）に記載の重ね合せ板材のハイドロフォーム成形方法。
【００１３】
（５）前記重ね合せ板材を構成する少なくとも一方の金属板は、板厚が異なる部位を有することを特徴とする上記（１）に記載の重ね合せ板材のハイドロフォーム成形方法。
【００１４】
（６）隅部と隣接する隅部間に位置する辺とを含む重ね合せた金属板から成形品をハイドロフォーム成形するための重ね合せ板材のハイドロフォーム成形装置において、
成形前の輪郭から内側に向けて変形することにより成形に必要な材料を供給する部分をなす前記辺に溶接を施し、かつ、成形品にしわが発生することを防止するために材料の流入を制限する部分をなす前記隅部には溶接を施さずに前記金属板相互を接合した重ね合せ板材を入れる相対的に接離移動自在な上下型と、
前記上下型に設けられた凹部と、
前記溶接を施した前記辺を押える第１押え手段と、
前記第１押え手段とは独立して設けられ溶接を施していない前記隅部を押える第２押え手段と、
前記金属板の間に内圧をかける媒体を供給する金型ノズルと、
前記辺または前記隅部における板押え圧を可変自在な調整手段と、を有してなり、
前記溶接を施した前記辺での材料の流入を許容し、かつ、溶接を施していない前記隅部での材料の流入を制限しつつ、前記金型ノズルから前記媒体を供給して前記金属板の間に内圧をかけて、張出成形と絞り成形との複合成形を行い、前記凹部の形状に合致した成形品を成形する重ね合せ板材のハイドロフォーム成形装置。
【００１５】
（７）前記重ね合せ板材は、前記媒体を注入する予備成形された注入口を有し、
前記金型ノズルを前記注入口に挿入する際に、前記注入口は、前記上下型および前記金型ノズルによりしごき加工されて、本成形されることを特徴とする上記（６）に記載の重ね合せ板材のハイドロフォーム成形装置。
【００１６】
（８）前記重ね合せ板材を構成する少なくとも一方の金属板は、板厚が異なる部位を有することを特徴とする上記（６）に記載の重ね合せ板材のハイドロフォーム成形装置。
【００１７】
（９）隅部と隣接する隅部間に位置する辺とを含む重ね合せた金属板であって、型に設けられた凹部の形状に合致した成形品にハイドロフォーム成形される重ね合せ板材において、
成形前の輪郭から内側に向けて変形することにより成形に必要な材料を供給する部分をなす前記辺に溶接を施し、かつ、成形品にしわが発生することを防止するために材料の流入を制限する部分をなす前記隅部には溶接を施さずに前記金属板相互を接合したことを特徴とする重ね合せ板材。
【００１８】
（１０）前記重ね合せ板材を構成する少なくとも一方の金属板は、板厚が異なる部位を有することを特徴とする上記（９）に記載の重ね合せ板材。
【００１９】
（１１）前記溶接を施した前記辺は、当該辺における溶接部に接触しない型により押えられていることを特徴とする上記（１）に記載のハイドロフォーム成形方法。
【００２０】
（１２）前記第１押え手段は、前記溶接を施した前記辺における溶接部に接触しない間隙部が設けられていることを特徴とする上記（６）に記載のハイドロフォーム成形装置。
【００２１】
（１３）前記第１押え手段は、前記溶接を施した前記辺における溶接部が前記凹部内に入り込むことを阻止する阻止手段が設けられていることを特徴とする上記（６）に記載のハイドロフォーム成形装置。
【００２２】
（１４）前記阻止手段は、前記金属板から突出する前記溶接部の盛り上がり部を係止することを特徴とする上記（１３）に記載のハイドロフォーム成形装置。
【００２３】
（１５）前記阻止手段は、前記溶接を施した前記辺に前記溶接部よりも内方位置に設けられた膨出部を係止することを特徴とする上記（１３）に記載のハイドロフォーム成形装置。」です。
【００２４】
【発明の効果】
上記のように構成した本発明は以下の効果を奏する。
【００２５】
請求項１に記載の発明によれば、材料の流入を許容する範囲と、材料の流入を制限する範囲とに着目し、材料の流入を許容する範囲の辺にのみ溶接を施して金属板相互を接合した重ね合せ板材に対してハイドロフォーム成形するので、しわや割れなどの成形品質上の不具合や、溶接した部位にはがれなどの溶接品質上の不具合が生じることを防止できる。
【００２６】
請求項２に記載の発明によれば、注入口は材料の流入が制限される部位に予備成形されているので、ハイドロフォーム成形時に注入口近傍に隙間が生じることがなく、媒体の漏れを防止できる。
【００２７】
請求項３に記載の発明によれば、注入口は金型ノズルを挿入する際にしごき加工されて本成形されるので、注入口の内周面が円筒部の外周面に圧接し、注入口と金型ノズルとの間に隙間が生じることがなく、媒体の漏れをより一層確実に防止できる。
【００２８】
請求項４に記載の発明によれば、溶接を施した辺での材料流入量が制御され、割れなどを生じることなく、重ね合せ板材に対して張出成形と絞り成形との複合成形を行うことができる。
【００２９】
請求項５に記載の発明によれば、要求される強度などに応じて板厚を異ならせた金属板からなる重ね合せ板材を複合成形して成形品を得ることから、プレス成形された部品同士を組み立てる場合に比較して、成形工程を著しく簡素化でき、要請される強度性能に簡単に応えることができる。さらに、成形に要する型の数を削減でき、製造コストや材料原価の削減が可能となる。
【００３０】
請求項６に記載の発明によれば、しわや割れなどの成形品質上の不具合や、溶接した部位にはがれなどの溶接品質上の不具合が生じることを防止できる。さらに、溶接を施した辺での材料流入量を調整手段により制御でき、割れなどを生じることなく、重ね合せ板材に対して張出成形と絞り成形との複合成形を行うことができる。
【００３１】
請求項７に記載の発明によれば、注入口は金型ノズルを挿入する際にしごき加工されて本成形されるので、媒体の漏れを確実に防止できる。
【００３２】
請求項８に記載の発明によれば、請求項５に記載の発明と同様に、プレス成形された部品同士を組み立てる場合に比較して、成形工程を著しく簡素化でき、要請される強度性能に簡単に応えることができる。さらに、成形に要する型の数を削減でき、製造コストや材料原価の削減が可能となる。
【００３３】
請求項９に記載の発明によれば、材料の流入を許容する範囲と、材料の流入を制限する範囲とに着目し、材料の流入を許容する範囲の辺にのみ溶接を施して金属板相互を接合した重ね合せ板材であるので、ハイドロフォーム成形しても、しわや割れなどの成形品質上の不具合や、溶接した部位にはがれなどの溶接品質上の不具合が生じない。
【００３４】
請求項１０に記載の発明によれば、プレス成形された部品同士を組み立てる場合に比較して、成形工程を著しく簡素化でき、要請される強度性能に簡単に応え得る重ね合せ板材を提供できる。さらに、成形に要する型の数を削減でき、製造コストや材料原価の削減が可能となる重ね合せ板材を提供できる。
【００３５】
請求項１１に記載の発明によれば、はがれなどの溶接品質上の不具合が溶接部に生じることを防止できる。さらに、溶接部に対する前加工が必要でないため、製造コストの増加を招来することもない。
【００３６】
請求項１２に記載の発明によれば、はがれなどの溶接品質上の不具合が溶接部に生じることを防止できる。さらに、溶接部に対する前加工が必要でないため、製造コストの増加を招来することもない。
【００３７】
請求項１３〜請求項１５に記載の発明によれば、溶接部が凹部内に入り込むことが阻止され、溶接部における金属板が引き剥がされることを防止できる。さらに、溶接を施した辺の大きさを必要最小限の大きさに設定でき、材料原価の削減が可能となる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００３９】
図１（Ａ）は、本発明を適用してハイドロフォーム成形された成形品１０の一例を示す斜視図、同図（Ｂ）は、成形前の重ね合せ板材２０を示す斜視図、同図（Ｃ）は、図（Ｂ）の１−１線に沿う断面図である。図２（Ａ）は、重ね合せ板材２０において溶接により接合した個所を示す平面図、同図（Ｂ）は、ハイドロフォーム成形後の重ね合せ板材２０を示す平面図、同図（Ｃ）は、図（Ｂ）の２−２線に沿う断面図、同図（Ｄ）は、溶接位置を改変した例における断面図である。
【００４０】
図１（Ａ）に示す成形品１０は、凹部が設けられた型内に重ね合せた金属板を入れて金属板の間に内圧をかけるハイドロフォーム成形法により成形される。成形品１０は、凹部の内面形状に合致した外面形状を有する。
【００４１】
図１（Ｂ）（Ｃ）に示すように、重ね合せ板材２０は、複数枚（図示例では２枚）の金属板２１、２２を重ね合せて構成されている。金属板２１、２２は、成形品１０に要求される強度に合せて、板厚が異なる部位を有する。つまり、図中上側に示される金属板２１の上面には当該金属板２１の面積よりも小さい板材２３が重ね合せ溶接され、図中下側に示される金属板２２の下面には当該金属板２２の面積よりも小さい板材２４が重ね合せ溶接されている。各板材２３、２４は、成形品１０を他の部品と連結する必要などから、成形品１０に高い強度が要求される位置に重ね合せ溶接される。
【００４２】
図２に示すように、重ね合せ板材２０は、重ね合せた金属板２１、２２の縁部のうちハイドロフォーム成形時に材料の流入を許容する範囲の板押え部２５にのみ溶接２６を施して金属板２１、２２相互が接合されている。溶接には、プラズマ溶接またはレーザ溶接などの工法を用いる。図２（Ｂ）において、成形前の重ね合せ板材２０の輪郭が二点鎖線で示される。この図２（Ｂ）と図１（Ａ）に明らかに示されるように、溶接２６を施した板押え部２５は、成形品形状において略直線形状を呈する部位１１に対応する。また、溶接２６を施していない他の板押え部２７は、成形品形状において曲率を有する部位１２および成形品１０の角部１３に対応する。なお、以下の説明では、溶接２６を施した板押え部２５を、「接合板押え部２５」とも称する。
【００４３】
図１（Ａ）および図２（Ｂ）を参照して、金属板２１、２２の間に内圧をかける媒体を注入する注入口２８が、前記他の板押え部２７に位置して、プレス加工などにより予備成形されている。注入口２８は材料の流入が制限される部位に成形されているので、ハイドロフォーム成形時に注入口２８近傍に隙間が生じることがなく、媒体の漏れを防止できる。前記媒体としては、例えば、水が用いられる。
【００４４】
図３（Ａ）（Ｂ）は、ハイドロフォーム成形装置３０の要部を示す断面図、図４は、ハイドロフォーム成形装置３０により成形中の重ね合せ板材２０を示す図である。なお、図３（Ａ）は、図４の３Ａ−３Ａ線に沿ったハイドロフォーム成形装置３０の断面を示し、図３（Ｂ）は、図４の３Ｂ−３Ｂ線に沿ったハイドロフォーム成形装置３０の断面を示している。また、図３（Ａ）は、ハイドロフォーム成形中の状態を示し、図３（Ｂ）は、ハイドロフォーム成形が終了する直前の状態を示している。
【００４５】
図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、ハイドロフォーム成形装置３０は、重ね合せ板材２０を入れる相対的に接近離反移動自在に設けられた上型３１、下型３２と、上下型３１、３２のそれぞれに設けられたカップ形状の凹部３３、３４と、接合板押え部２５を押える第１押え手段４１と、第１押え手段４１とは独立して設けられ他の板押え部２７を押える第２押え手段４２と、金属板２１、２２の間に内圧をかける媒体を供給する金型ノズル５０と、を有する。ハイドロフォーム成形装置３０はさらに、接合板押え部２５における板押え圧を可変自在な調整手段６０を有する。
【００４６】
第１押え手段４１は、図３（Ｂ）および図４に示すように、接合板押え部２５を押える位置に配置されている。図示例では、上下型３１、３２のそれぞれに４個の第１押え手段４１が設けられている。第１押え手段４１のそれぞれは、板押えブロック４３と、金型４４と、油圧が供給される油圧供給室４５とを備える。油圧供給室４５は、板押えブロック４３と金型４４との間に配置され、油圧供給装置６１から油圧が供給される。供給される油圧を調整することにより、上型３１側の板押えブロック４３の押え面と、下型３２側の板押えブロック４３の押え面との間のクリアランスが調整され、板押えブロック４３による板押え圧が制御される。油圧供給室４５、油圧供給装置６１などから調整手段６０が構成される。
【００４７】
第２押え手段４２は、図３（Ａ）に示すように、溶接２６を施していない他の板押え部２７を押える位置に配置されている。第２押え手段４２は、一般的なブランクホルダー４６と、ダイ４７とを備える。第２押え手段４２では、ハイドロフォーム成形装置３０が有する型締め力Ｆを媒体とした板押え圧ｆにより、他の板押え部２７を押える。
【００４８】
金型ノズル５０は、図３（Ａ）に示すように、その先端が重ね合せ板材２０の注入口２８に挿入される。金型ノズル５０は、圧力供給装置５１に接続され、所定の圧力に高められた媒体が圧力供給装置５１から金型ノズル５０を通って重ね合せ板材２０の内部に導入される。
【００４９】
図５（Ａ）は、注入口２８の予備成形形状を示す断面図、同図（Ｂ）は、金型ノズル５０を示す正面図、同図（Ｃ）は、金型ノズル５０を注入口２８に挿入した状態を示す断面図である。
【００５０】
図５（Ａ）に示すように、注入口２８の予備成形形状は、金属板２１、２２のそれぞれに形成された半円弧部６１ａ、６１ｂを相互に突き合せた円形形状を有する。
【００５１】
図５（Ｂ）に示すように、金型ノズル５０は、媒体を案内する中心孔５２が形成され、注入口２８の外径寸法にほぼ等しい基部５３と、基部５３よりも小径に形成された挿入部５４と、を備える。挿入部５４は、軸線方向と平行な外周面を備える円筒部５５と、円筒部５５の先端に設けられやや先細りとなった挿入ガイド部５６と、を備える。図５（Ｃ）に示すように、円筒部５５の外径寸法は、注入口２８の内径寸法よりも大きい。したがって、金型ノズル５０を注入口２８に挿入する際に、注入口２８は、上下型３１、３２および金型ノズル５０によりしごき加工されて、本成形される。本成形された後においては、注入口２８の内周面が円筒部５５の外周面に圧接し、注入口２８と金型ノズル５０との間に隙間が生じない。このため、媒体を金型ノズル５０から注入口２８に導入しても、媒体が漏れ出ることがない。
【００５２】
図６（Ａ）（Ｂ）は、上下型３１、３２に設けられた凹部３３、３４の要部の形状を示す図であり、同図（Ａ）は接合板押え部２５近傍の凹部３３、３４形状を示し、同図（Ｂ）は他の板押え部２７近傍の凹部３３、３４形状を示している。
【００５３】
図６（Ａ）（Ｂ）を比較して参照すれば明らかなように、接合板押え部２５から成形品形状を構成する部位までを繋ぐ部分３３ａ、３４ａは、他の板押え部２７近傍の形状に比べて、材料流入方向になだらかな断面形状に設定されている。このような断面形状により、材料は、接合板押え部２５から成形品形状を構成する部位に向けて、流入し易くなる。
【００５４】
次に、ハイドロフォーム法による重ね合せ板材２０の成形手順を説明する。
【００５５】
まず、図５（Ａ）に示すように、２枚の金属板２１、２２に、注入口２８をなす半円弧部６１ａ、６１ｂをプレス加工などにより予備成形する。さらに、図１（Ｂ）に示すように、成形品１０に要求される強度に合せて板材２３、２４を重ね合せ溶接し、これら２枚の金属板２１、２２を重ね合せる。
【００５６】
次いで、図２（Ａ）に示すように、重ね合せた金属板２１、２２の縁部のうちハイドロフォーム成形時に材料の流入を許容する範囲の板押え部２５にのみ溶接２６を施して金属板２１、２２相互を接合し、重ね合せ板材２０を構成する。溶接２６を施す部位は、成形品形状において略直線形状を呈する部位１１に対応する。溶接２６を施さない部位は、成形品形状において曲率を有する部位１２および成形品１０の角部１３に対応する。なお、注入口２８は、溶接２６を施していない他の板押え部２７に位置して、予備成形されている。
【００５７】
次いで、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、ハイドロフォーム成形装置３０の上下型３１、３２の間に重ね合せ板材２０を入れ、型締めする。他の板押え部２７は、ハイドロフォーム成形装置３０が有する型締め力Ｆを媒体とした板押え圧ｆで、第２押え手段４２により押えられる。一方、接合板押え部２５は、調整手段６０により制御された板押え圧で、第１押え手段４１により押えられる。
【００５８】
また、金型ノズル５０を注入口２８に挿入し、当該注入口２８を上下型３１、３２および金型ノズル５０によりしごき加工して、本成形する。
【００５９】
そして、図３（Ａ）に示すように、金型ノズル５０を通して、所定の圧力に高められた媒体を圧力供給装置５１から重ね合せ板材２０の内部に導入する。このとき、本成形された注入口２８の内周面が金型ノズル５０の円筒部５５の外周面に圧接していることから、媒体が漏れ出ることはない。
【００６０】
金型ノズル５０から媒体を供給して金属板２１、２２の間に内圧をかける際には、接合板押え部２５での材料の流入が調整手段６０により許容され、かつ、他の板押え部２７での材料の流入が第２押え手段４２により制限されている。
【００６１】
図４に示すように、接合板押え部２５は、材料の流入が許容されつつ第１押え手段４１により押えられているので、媒体の導入に伴い、二点鎖線で示される成形前の輪郭から、実線で示される輪郭になるまで、材料を供給しながら変形する。接合板押え部２５では材料流入量が制御されているので、割れなどを生じることなく、重ね合せ板材２０に対して張出成形と絞り成形との複合成形を行うことができる。また、接合板押え部２５では２枚の金属板２１、２２が溶接２６により接合されていることから、図７に示すように２枚の金属板２１、２２がずれるような不具合は生じない。したがって、上側の金属板２１、２２と下側の金属板２１、２２とで材料流入量に差が発生せず、良好な成形品１０を得ることができる。
【００６２】
一方、成形品１０の角部１３に相当する部分は、第２押え手段４２により押えられているので、媒体を導入しても、材料の流入がない。また、成形品形状において曲率を有する部位１２も、第２押え手段４２により押えられているので、媒体を導入しても、材料の流入がない。このため、材料が伸ばされながら、曲率を有する部位１２が成形され、成形品１０にしわが発生することがない。このようにして、媒体の導入に伴い、重ね合せ板材２０は、張出成形と絞り成形との複合成形が行われる。
【００６３】
図６（Ａ）に示すように、接合板押え部２５近傍における凹部３３、３４の断面形状は、材料流入方向になだらかに設定されている。このため、接合板押え部２５近傍から成形品形状を構成する部位に材料が流入し易くなり、割れなどを生じることなく複合成形を行うことができる。
【００６４】
そして、図３（Ｂ）に示すように、媒体の導入が終了すると、重ね合せ板材２０は凹部３３、３４の内面形状に合致した形状に成形され、上下型３１、３２を開いて成形品１０を取り出すと、一連のハイドロフォーム成形が完了する。
【００６５】
従来一般的に、要求される強度が異なる部位を一の製品に含む場合には、要求される強度に応じた肉厚を有する金属板を用いて複数の部品をプレス成形し、これらの部品を後工程で組み立てることにより、一の製品を作り上げていた。このようにしたのは、要求された最大強度に応じた肉厚を有する金属板で製品全体を形成すると、製品重量の増大を招くからである。
【００６６】
かかる手順によれば、一の製品を作り上げる工程がきわめて煩雑であり、成形に要する型の数も多くなる。また、部品形状などの制約から必要以上に厚肉の金属板を使用しなければならないこともあり、材料原価も増加してしまう。さらに、プレス成形された部品同士を組み立てるアセンブリ工程では、部品相互の位置合せをしながら仮溶接をし、その後に本溶接をしなければならず、製作に要する期間を短縮するにも自ずと限界があった。
【００６７】
これに対して、本実施形態では、要求される強度に応じて板厚を異ならせた金属板２１、２２からなる重ね合せ板材２０を複合成形して成形品１０を得ることから、成形工程を著しく簡素化でき、要請される強度性能に簡単に応えることができる。さらに、成形に要する型の数を削減でき、製造コストの低減にも寄与できる。材料原価の削減も可能である。
【００６８】
また、ハイドロフォーム成形であるため、プレス成形に比べて、成形品形状の選択ないし設定の自由度が増す。さらに、プレス成形に比べてスプリングバックが少なく、成形品形状の凍結性も向上する。
【００６９】
さらに、材料の流入を許容する範囲と、材料の流入を制限する範囲とに着目し、材料の流入を許容する範囲の板押え部にのみ溶接２６を施して金属板２１、２２相互を接合した重ね合せ板材２０としたので、ハイドロフォーム成形時に、しわや割れなどの成形品質上の不具合や、溶接２６した部位にはがれなどの溶接品質上の不具合が生じることを防止できる。
【００７０】
重ね合せ板材２０における一定の範囲が予め溶接２６されているので、ハイドロフォーム成形後の成形品１０は、すでに仮溶接が完成した状態であり、本溶接工程にすぐに移行できる。したがって、プレス成形のアセンブリ工程で必要であった部品相互の位置合せをしながら仮溶接を行う作業が不要となり、位置合せ精度が向上し、製作に要する期間を短縮できる。
【００７１】
図８（Ａ）〜（Ｄ）は、重ね合せ板材２０およびこれに用いる金属板２１、２２の改変例を示す斜視図である。
【００７２】
上述した実施形態では、重ね合せ溶接した板材２３、２４が外部に臨むように２枚の金属板２１、２２を重ね合せて、重ね合せ板材２０を構成した場合を図示した（図１（Ｃ）参照）。重ね合せ板材２０はこの場合に限定されず、図８（Ａ）に示すように、板材２３、２４が内部に臨むように２枚の金属板２１、２２を重ね合せたものでもよい。
【００７３】
また、金属板２１、２２に板厚が異なる部位を設ける形態は、小さな板材２３、２４を重ね合せ溶接する形態に限られない。例えば、図８（Ｂ）（Ｃ）に示すように、異なる板厚を有する板材７１、７２を付き合せ溶接７３する形態でもよい。さらに、図８（Ｄ）に示すように、所定の肉厚を有する一枚の板材７４に圧延などの工法を施し、連続的な差厚板材とした形態でもよい。
【００７４】
また、各金属板２１、２２がともに板厚が異なる部位を有する場合を示したが、一方の金属板２１または２２だけが板厚が異なる部位を有するときにも本発明を適用できる。なお、均一な板厚を有する金属板からなる重ね合せ板材に本発明を適用できることは言うまでもない。
【００７５】
上述した実施形態では、板押え部に施す溶接２６は、重ね合せた金属板２１、２２の縁部の外周から所定寸法だけ内方に位置した周部としてある。但し、溶接位置はこの部位に限定されるものではなく、図２（Ｄ）に示すように、重ね合せた金属板２１、２２の縁部の外周に溶接２６を施してもよい。この位置に溶接２６すれば、板押え部２５、２７にむだな部分が少なくなり、材料の削減を図ることができる。
【００７６】
図９（Ａ）〜（Ｇ）は、注入口２８の予備成形形状の他の例を示す断面図である。
【００７７】
注入口２８の予備成形形状は、金属板２１、２２のそれぞれに形成された半矩形部６２ａ、６２ｂを相互に突き合せた矩形形状（図９（Ａ））、半楕円部６３ａ、６３ｂを相互に突き合せた楕円形状（図９（Ｂ））、成形品１０に設定される部分的な断面形状を利用した任意の形状部６４ａ、６４ｂ（図９（Ｃ））に改変できる。さらに、注入口２８の予備成形形状は、一方の金属板２１に形成した半円弧部６１ａ（図９（Ｄ））、半矩形部６２ｂ（図９（Ｅ））、半楕円部６３ａ（図９（Ｆ））、任意の形状部６４ｂ（図９（Ｇ））にも改変できる。
【００７８】
上述した実施例では、接合板押え部２５における板押え圧を重ね合せ板材２０の上下両方から調整する構成を示したが、上下いずれか一方で、接合板押え部２５における板押え圧を調整してもよい。
【００７９】
また、接合板押え部２５における板押え圧を調整手段６０により可変自在に構成した形態を示したが、これとは逆に、他の板押え部２７における板押え圧を調整手段６０で調整することにより、接合板押え部２５での材料の流入を許容し、かつ、他の板押え部２７での材料の流入を制限することも可能である。
【００８０】
次に、所定部位にのみ溶接を施した重ね合せ板材をハイドロフォーム成形するのに好適な型構造について詳細に説明する。
【００８１】
図１０は、材料の流入を許容する範囲の板押え部２５にのみ溶接２６を施した重ね合せ板材２０の一例を示す要部拡大図である。
【００８２】
図示するように、重ね合せ板材２０は、重ね合せた金属板２１、２２の縁部のうちハイドロフォーム成形時に材料の流入を許容する範囲の板押え部２５にのみ溶接２６を施して金属板２１、２２相互が接合されている。図示例のように、アーク溶接により溶接を施す場合、溶接工法上必要な溶け込みを得るために、溶接部８０の出っ張りを金属板２１の板厚未満に制御することは困難である。このため、溶接部８０は、金属板２１の板厚以上に盛り上がっている。盛り上がり部８０ａの寸法は、板厚の０．５倍程度である。各金属板２１、２２の板厚が２．０ｍｍの場合を例に挙げると、盛り上がり寸法は約１．０ｍｍであり、溶接部８０における高さ寸法は、２．０ｍｍ×２枚＋１．０ｍｍ＝５．０ｍｍ程度になる。
【００８３】
溶接部８０が金属板２１よりも突出した状態のままでハイドロフォーム成形を行うと、溶接された金属板２１、２２の部位にはがれなどの溶接品質上の不具合が生じる虞がある。このため、図１０に二点鎖線で示すように、溶接部８０を金属板２１の板厚と同程度の厚さに加工する必要がある。上記の寸法例では、溶接部８０における高さ寸法を、重ね合せ板材２０の高さ寸法にほぼ等しい４．０ｍｍになるように、溶接部８０を切削加工する必要がある。このような溶接部８０に対する前加工が必要になると、その分だけ工程が増え、製造コストの増加を招来することになる。かかる観点より、ハイドロフォーム成形装置のうち、接合板押え部２５を押える部位は以下のように構成されている。
【００８４】
図１１（Ａ）（Ｂ）は、ハイドロフォーム成形装置のうち、溶接を施した板押え部を押える部位近傍を拡大して示す図であり、同図（Ａ）は、ハイドロフォーム成形中の状態を示し、同図（Ｂ）は、ハイドロフォーム成形が終了する直前の状態を示している。
【００８５】
図示するように、第１押え手段４１には、接合板押え部２５における溶接部８０に接触しない間隙部８１が設けられている。図示例では、上側の板押えブロック４３に凹溝８２を形成することにより、前記間隙部８１を形成している。溶接部８０には、金属板２１、２２から突出する盛り上がり部８０ａがある。この盛り上がり部８０ａと凹溝８２の底面との間の隙間寸法Ｓは、１．０ｍｍを越える程度の寸法である。
【００８６】
上記構成の第１押え手段４１により接合板押え部２５を押えつつハイドロフォーム成形を行うと、前述したように、接合板押え部２５は、成形に必要な材料を供給しながら変形する。但し、図１１（Ａ）に示される成形中から同図（Ｂ）に示される成形終了に至るまで、接合板押え部２５における溶接部８０は、板押えブロック４３に設けた間隙部８１により、第１押え手段４１に接触することはない。このため、はがれなどの溶接品質上の不具合が溶接部８０に生じることを防止できる。さらに、重ね合せた金属板２１、２２を溶接したままの状態で、つまり、溶接部８０を金属板２１、２２の板厚と同程度の厚さに加工することなく、ハイドロフォーム成形を行うことができる。溶接部８０に対する前加工が必要でないため、工程が増えることはなく、製造コストの増加を招来することもない。
【００８７】
図１２は、他の実施形態に係るハイドロフォーム成形装置のうち、溶接を施した板押え部２５を押える部位近傍を拡大して示す図であり、ハイドロフォーム成形が終了する直前の状態を示している。
【００８８】
図示するように、第１押え手段４１には、接合板押え部２５における溶接部８０が凹部３３、３４内に入り込むことを阻止する阻止手段８５が設けられている。この阻止手段８５は、金属板２０、２１から突出する溶接部８０の盛り上がり部８０ａを係止する。図示例では、上側の板押えブロック４３に凹溝８２を形成することにより、前記間隙部８１を形成している。さらに、凹溝８２の図中右側壁８２ｒを、ハイドロフォーム成形が終了する以前に溶接部８０の盛り上がり部８０ａに当接する位置に設けることにより、前記阻止手段８５を形成している。
【００８９】
上記構成の第１押え手段４１により接合板押え部２５を押えつつハイドロフォーム成形を行うと、前述したように、接合板押え部２５は、成形に必要な材料を供給しながら変形する。但し、ハイドロフォーム成形が終了する前に、溶接部８０の盛り上がり部８０ａが凹溝８２の図中右側壁８２ｒに当接する。このため、溶接部８０が凹部３３、３４内に入り込むことが阻止され、溶接部８０における金属板２１、２２が上下方向に引き剥がされることを防止できる。溶接部８０が凹部３３、３４内に入り込むことが阻止される結果、接合板押え部２５の大きさを必要最小限の大きさに設定でき、材料原価の削減が可能となる。
【００９０】
阻止手段８５は上述した構成に限られず、適宜改変可能である。
【００９１】
例えば、図１３に示すように、凹溝８２の断面形状をテーパ形状に形成することにより、前記阻止手段８５を形成してもよい。かかる構成の場合、ハイドロフォーム成形を開始すると、接合板押え部２５は、成形に必要な材料を供給しながら変形するが、ハイドロフォーム成形が終了する前に、溶接部８０の盛り上がり部８０ａがテーパ面に当接する。これにより、溶接部８０が凹部３３、３４内に入り込むことが阻止されるため、上述したのと同様に、金属板２１、２２が上下方向に引き剥がされることを防止でき、接合板押え部２５の大きさを必要最小限の大きさに設定できる。
【００９２】
また、阻止手段８５は、金属板２１、２２から突出する溶接部８０の盛り上がり部８０ａを直接係止する構成に限られず、接合板押え部２５に溶接部８０よりも内方位置に設けられた膨出部８６を係止する構成でもよい。つまり、図１４に示すように、接合板押え部２５には、溶接部８０よりも内方位置に膨出部８６が設けられ、凹溝８２の図中右側壁８２ｒは、ハイドロフォーム成形が終了する以前に膨出部８６に当接する位置に設けられている。膨出部８６は、金属板２１、２２間にワイヤ８７を挿入し、剛性を高めることが望ましい。かかる構成の場合、ハイドロフォーム成形を開始すると、接合板押え部２５は、成形に必要な材料を供給しながら変形するが、ハイドロフォーム成形が終了する前に、膨出部８６が凹溝８２の図中右側壁８２ｒに当接する。これにより、溶接部８０が凹部３３、３４内に入り込むことが阻止されるため、上述したのと同様に、金属板２１、２２が上下方向に引き剥がされることを防止でき、接合板押え部２５の大きさを必要最小限の大きさに設定できる。
【００９３】
膨出部８６を係止する阻止手段８５は、図１５に示すように凹溝８２の断面形状をテーパ形状に形成する形態、図１６に示すように接合板押え部２５の上下両面に設けた膨出部８６を凹溝８２の図中右側壁８２ｒにより係止する形態、または、図１７に示すように接合板押え部２５の上下両面に設けた膨出部８６をテーパ形状の凹溝８２のテーパ面により係止する形態に改変できる。図１６または図１７に示される形態では、下側の板押えブロック４３にも凹溝８２が形成されている。接合板押え部２５の上下両面に設けた膨出部８６を係止することにより、溶接部８０が凹部３３、３４内に入り込むことを、より確実に、阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１（Ａ）は、本発明を適用してハイドロフォーム成形された成形品の一例を示す斜視図、同図（Ｂ）は、成形前の重ね合せ板材を示す斜視図、同図（Ｃ）は、図（Ｂ）の１−１線に沿う断面図である。
【図２】  図２（Ａ）は、重ね合せ板材において溶接により接合した個所を示す平面図、同図（Ｂ）は、ハイドロフォーム成形後の重ね合せ板材を示す平面図、同図（Ｃ）は、図（Ｂ）の２−２線に沿う断面図、同図（Ｄ）は、溶接位置を改変した例における断面図である。
【図３】  図３（Ａ）（Ｂ）は、ハイドロフォーム成形装置の要部を示す断面図である。
【図４】  図４は、ハイドロフォーム成形装置により成形中の重ね合せ板材を示す図である。
【図５】  図５（Ａ）は、注入口の予備成形形状を示す断面図、同図（Ｂ）は、金型ノズルを示す正面図、同図（Ｃ）は、金型ノズルを注入口に挿入した状態を示す断面図である。
【図６】  図６（Ａ）（Ｂ）は、上下型に設けられた凹部の要部の形状を示す図であり、同図（Ａ）は溶接を施した板押え部近傍の凹部形状を示し、同図（Ｂ）は溶接を施していない他の板押え部近傍の凹部形状を示す図である。
【図７】  ハイドロフォーム成形時に材料の流入を許容する範囲の板押え部を溶接により接合しなかった場合に生じ得る不具合例を示す断面図である。
【図８】  図８（Ａ）〜（Ｄ）は、重ね合せ板材およびこれに用いる金属板の改変例を示す斜視図である。
【図９】  図９（Ａ）〜（Ｇ）は、注入口の予備成形形状の他の例を示す断面図である。
【図１０】  材料の流入を許容する範囲の板押え部にのみ溶接を施した重ね合せ板材の一例を示す要部拡大図である。
【図１１】  図１１（Ａ）（Ｂ）は、材料の流入を許容する範囲の板押え部にのみ溶接を施した重ね合せ板材をハイドロフォーム成形するのに好適な型構造の一例を示す図である。
【図１２】  型構造の他の例を示す図である。
【図１３】  型構造のさらに他の例を示す図である。
【図１４】  型構造のさらに他の例を示す図である。
【図１５】  型構造のさらに他の例を示す図である。
【図１６】  型構造のさらに他の例を示す図である。
【図１７】  型構造のさらに他の例を示す図である。
【符号の説明】
１０…成形品
１１…成形品形状において略直線形状を呈する部位
１２…成形品形状において曲率を有する部位
１３…成形品の角部
２０…重ね合せ板材
２１、２２…金属板
２５…溶接を施した板押え部
２６…溶接
２７…溶接を施していない他の板押え部
２８…注入口
３０…ハイドロフォーム成形装置
３１、３２…型
３３、３４…凹部
４１…第１押え手段
４２…第２押え手段
５０…金型ノズル
５１…圧力供給装置
６０…調整手段
８０…溶接部
８０ａ…盛り上がり部
８１…間隙部
８２…凹溝
８５…阻止手段
８６…膨出部
８７…ワイヤ
【図１】
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【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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