(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも二枚の金属板同士を重ね合わせてその一部に注入孔を予め形成してなる重ね合わせ板材をその重ね合わせ方向で湾曲している構造部品として膨出成形する装置であって、
上下型のそれぞれに成形されるべき構造部品の断面形状に応じた凹部が形成されていて、それら上下型をもって上記重ね合わせ板材を加圧拘束する金型と、
加圧拘束状態にある重ね合わせ板材の金属板同士の間に高圧の液状成形媒体を供給して各金属板を拡張変形させるための注入ノズルと、
上記重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分をそれ以外の部分に先行して拡張変形させるタイミング調整手段と、
を備えていることを特徴とする構造部品の液圧成形装置。
【請求項２】
上記タイミング調整手段は、少なくとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分を外力により強制的に塑性変形させる強制変形手段をもって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の構造部品の液圧成形装置。
【請求項３】
上記強制変形手段は、重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分をその両側から板幅縮小方向に押圧する押圧手段であることを特徴とする請求項２に記載の構造部品の液圧成形装置。
【請求項４】
上記金型の一部には、重ね合わせ板材の拡張変形と並行して湾曲部に相当する部分にビード部を成形するビード成形手段が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の構造部品の液圧成形装置。
【請求項５】
上記タイミング調整手段は、少なくとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分をそれ以外の部分よりも容易に拡張変形させる易変形手段をもって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の構造部品の液圧成形装置。
【請求項６】
上記易変形手段は、成形の進行に伴い構造部品の外周部に付帯成形されることになるフランジ部の押圧力について、湾曲部に相当する部分がそれ以外の部分よりも相対的に低くなるように制御する押圧力制御手段であることを特徴とする請求項５に記載の構造部品の液圧成形装置。
【請求項７】
上記易変形手段は、少なくとも拡張変形過程の初期段階で湾曲部に相当する部分以外の部分の拡張変形を一時的に拘束する変形拘束手段であることを特徴とする請求項５に記載の構造部品の液圧成形装置。
【請求項８】
少なくとも二枚の金属板同士を重ね合わせてその一部に注入孔を予め形成してなる重ね合わせ板材を凹部が形成された上下型間に挟み込み、重ね合わせ板材の金属板同士の間に高圧の液状成形媒体を供給して各金属板を拡張変形させることにより、その重ね合わせ方向で湾曲しながら上記凹部形状に合致した形状の構造部品を膨出成形する方法であって、
タイミング調整手段の作動により、重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分とそれ以外の部分とで拡張変形の開始タイミングをずらせて、上記重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分の拡張変形をそれ以外の部分の拡張変形よりも先行させることを特徴とする構造部品の液圧成形方法。
【請求項９】
タイミング調整手段によるタイミング調整は、少なくとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分を外力により強制的に塑性変形させることにより行うことを特徴とする請求項１に記載の液圧成形装置を用いた構造部品の液圧成形方法。
【請求項１０】
タイミング調整手段によるタイミング調整は、少なくとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分を外力により強制的に塑性変形させるべく、重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分をその両側から板幅縮小方向に押圧することによって行うことを特徴とする請求項１に記載の液圧成形装置を用いた構造部品の液圧成形方法。
【請求項１１】
タイミング調整手段によるタイミング調整は、少なくとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分を外力により強制的に塑性変形させるべく、重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分をその両側から板幅縮小方向に押圧することによって行う一方、
重ね合わせ板材の拡張変形と並行して湾曲部に相当する部分にビード部を成形することを特徴とする請求項１に記載の液圧成形装置を用いた構造部品の液圧成形方法。
【請求項１２】
タイミング調整手段によるタイミング調整は、少なくとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分をそれ以外の部分よりも容易に拡張変形させる変形補助作業によって行うことを特徴とする請求項１に記載の液圧成形装置を用いた構造部品の液圧成形方法。
【請求項１３】
タイミング調整手段によるタイミング調整は、少なくとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分をそれ以外の部分よりも容易に拡張変形させるべく、成形の進行に伴い構造部品の外周部に付帯成形されることになるフランジ部の押圧力について、湾曲部に相当する部分がそれ以外の部分よりも相対的に低くなるように制御することにより行うことを特徴とする請求項１に記載の液圧成形装置を用いた構造部品の液圧成形方法。
【請求項１４】
タイミング調整手段によるタイミング調整は、少なくとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分をそれ以外の部分よりも容易に拡張変形させるべく、少なくとも拡張変形過程の初期段階で湾曲部に相当する部分以外の部分の拡張変形を一時的に拘束することにより行うことを特徴とする請求項１に記載の液圧成形装置を用いた構造部品の液圧成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重ね合わせ板材を素材とする構造部品の液圧成形装置および液圧成形方法に関し、特に少なくとも二枚の金属板同士を重ね合わせてその一部に注入孔を予め形成してなる重ね合わせ板材をその重ね合わせ方向で湾曲している構造部品として膨出成形するための液圧成形装置と液圧成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属板同士を重ね合わせてその外周部を溶接することにより形成した重ね合わせ板材を、凹部が設けられた上下一対の金型間に挟み込み、その重ね合わせ板材の金属板同士の間に高圧の液状成形媒体を供給することにより、金型の凹部形状に合致した形状のいわゆる最中型形状の中空状構造部品として成形する液圧成形方法は、例えば特開平１１−３４７６４３号公報や特開平１０−８５９４４号公報などで知られている。また、これらの成形方法において重ね合わせ板材の間に成形媒体を注入する方法については、例えば、Ｔａｇｕｎｇｓｂａｎｄ：Ｔ１６ＥＦＢ−Ｋｏｌｌｏｑｕｉｕｍ  （１９９６）  Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ  Ｆｅｒｔｉｇｕｎｇｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｎ−Ｕｍｆｏｒｍｅｎ  ｕｎｄ  Ｌｏｃｈｅｎ  ｍｉｔ  Ｉｎｎｅｎｈｏｃｈｄｒｕｃｋ  のＢｉｌｄ  １に掲載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の液圧成形方法を基本として例えば側面視にて略くの字状に湾曲もしくは屈曲した形状の構造部品を得ようとする場合に、湾曲部の内側にしわの発生が不可避となり、それを原因として構造部品の曲げ剛性，捩り剛性の低下や外観品質の低下を招くという問題点があることがわかった。なお、上記のように湾曲した形状の中空状構造部品は、例えば自動車の構造部材やサスペンション部品等において動力系および駆動系等の他部品との干渉を避けるために往々にして必要となる。
【０００４】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、成形しようとする中空状構造部品が比較的大きな湾曲部を有している場合でも、とりわけ湾曲部内側でのしわの発生を防止して、所望の機械的特性や外観品質を有する成形部品を容易に成形することのできる液圧成形装置と液圧成形方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、少なくとも二枚の金属板同士を重ね合わせてその一部に注入孔を予め形成してなる重ね合わせ板材をその重ね合わせ方向で湾曲している構造部品として膨出成形する装置であって、上下型のそれぞれに成形されるべき構造部品の断面形状に応じた凹部が形成されていて、それら上下型をもって上記重ね合わせ板材を加圧拘束する金型と、加圧拘束状態にある重ね合わせ板材の金属板同士の間に高圧の液状成形媒体を供給して各金属板を拡張変形させるための注入ノズルと、上記重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分をそれ以外の部分に先行して拡張変形させるタイミング調整手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００６】
この場合、上記タイミング調整手段は、請求項２に記載のように、少なくとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分を外力により強制的に塑性変形させる強制変形手段をもって構成されていることが望ましく、さらに上記強制変形手段は、請求項３に記載のように、重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分をその両側から板幅縮小方向に押圧する押圧手段であることが望ましい。
【０００７】
請求項４に記載の発明は、請求項３の記載を前提として、上記金型の一部には、重ね合わせ板材の拡張変形と並行して湾曲部に相当する部分にビード部を成形するビード成形手段が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
請求項５に記載の発明は、請求項１の記載を前提として、上記タイミング調整手段は、少なくとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分をそれ以外の部分よりも容易に拡張変形させる易変形手段をもって構成されていることを特徴とする。
【０００９】
この場合、上記易変形手段は、請求項６に記載のように、成形の進行に伴い構造部品の外周部に付帯成形されることになるフランジ部の押圧力について、湾曲部に相当する部分がそれ以外の部分よりも相対的に低くなるように制御する押圧力制御手段であるか、もしくは、請求項７に記載のように、少なくとも拡張変形過程の初期段階で湾曲部に相当する部分以外の部分の拡張変形を一時的に拘束する変形拘束手段であることが望ましい。
【００１０】
請求項８に記載の発明は、実質的に請求項１に記載の液圧成形装置を用いた構造部品の液圧成形方法として、少なくとも二枚の金属板同士を重ね合わせてその一部に注入孔を予め形成してなる重ね合わせ板材を凹部が形成された上下型間に挟み込み、重ね合わせ板材の金属板同士の間に高圧の液状成形媒体を供給して各金属板を拡張変形させることにより、その重ね合わせ方向で湾曲しながら上記凹部形状に合致した形状の構造部品を膨出成形するべく、タイミング調整手段の作動により、重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分とそれ以外の部分とで拡張変形の開始タイミングをずらせて、上記重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分の拡張変形をそれ以外の部分の拡張変形よりも先行させることを特徴とする。
【００１１】
請求項９に記載の発明は、請求項１に記載のタイミング調整手段によるタイミング調整は、少なくとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分を外力により強制的に塑性変形させることにより行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項１０に記載の発明は、請求項１に記載のタイミング調整手段によるタイミング調整は、少なくとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分を外力により強制的に塑性変形させるべく、重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分をその両側から板幅縮小方向に押圧することによって行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項１１に記載の発明は、請求項１に記載のタイミング調整手段によるタイミング調整は、少なくとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分を外力により強制的に塑性変形させるべく、重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分をその両側から板幅縮小方向に押圧することによって行う一方、重ね合わせ板材の拡張変形と並行して湾曲部に相当する部分にビード部を成形することを特徴とする。
【００１４】
請求項１２に記載の発明は、請求項１に記載のタイミング調整手段によるタイミング調整は、少なくとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分をそれ以外の部分よりも容易に拡張変形させる変形補助作業によって行うことを特徴とする。
【００１５】
請求項１３に記載の発明は、請求項１に記載のタイミング調整手段によるタイミング調整は、少なくとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分をそれ以外の部分よりも容易に拡張変形させるべく、成形の進行に伴い構造部品の外周部に付帯成形されることになるフランジ部の押圧力について、湾曲部に相当する部分がそれ以外の部分よりも相対的に低くなるように制御することにより行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項１４に記載の発明は、請求項１に記載のタイミング調整手段によるタイミング調整は、少なくとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分をそれ以外の部分よりも容易に拡張変形させるべく、少なくとも拡張変形過程の初期段階で湾曲部に相当する部分以外の部分の拡張変形を一時的に拘束することにより行うことを特徴とする。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１，８に記載の発明によれば、重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分をそれ以外の部分に先行して拡張変形させるタイミング調整手段を備えていることにより、成形された構造部品段階の湾曲部内側でのしわの発生を確実に防止することができ、機械的特性ならびに外観品質に優れた構造部品を容易に成形できる効果がある。
【００１８】
請求項２，９に記載の発明によれば、上記タイミング調整手段によるタイミング調整は、少なくとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分を外力により強制的に塑性変形させることにより行うようにしたため、湾曲部の拡張変形が強制的に且つ確実に非湾曲部よりも先行するかたちとなり、湾曲部内側でのしわの発生をより確実に防止することができる。
【００１９】
請求項３，１０に記載の発明によれば、上記タイミング調整手段として機能することになる強制変形手段をもって、重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分をその両側から板幅縮小方向に押圧するものとしたため、湾曲部となる部分への材料の供給を機械的に促進でき、それによって湾曲部が非湾曲部に先行して容易に拡張変形し、湾曲部内側でのしわの発生を防止できる。
【００２０】
請求項４，１１に記載の発明によれば、強制変形手段による押圧変形に加え、湾曲部に相当する部分にビード部を成形するようにしたため、特に拡張変形過程での湾曲部の座屈によるしわの発生をより確実に防止できるとともに、適正成形条件の設定自由度が増し、条件設定がやりやすくなる。
【００２１】
請求項５，１２に記載の発明によれば、タイミング調整手段として機能する易変形手段をもって、少なくとも拡張変形過程の初期段階で重ね合わせ板材のうち湾曲部に相当する部分をそれ以外の部分よりも容易に拡張変形させるようにしたため、湾曲部はきわめて拡張変形し易くなり、結果的に非湾曲部より先行して拡張変形することとなって、湾曲部内側でのしわの発生を防止できる。
【００２２】
請求項６，１３に記載の発明によれば、成形の進行に伴い構造部品の外周部に付帯成形されることになるフランジ部の押圧力について、湾曲部に相当する部分がそれ以外の部分よりも相対的に低くなるように制御するようにしたため、非湾曲部の材料流入が制限される一方、湾曲部は相対的に材料流入が促進され変形し易くなり、結果的に非湾曲部より先行して拡張変形することになり、湾曲部内側でのしわの発生を防止できる。
【００２３】
請求項７，１４に記載の発明によれば、少なくとも拡張変形過程の初期段階で湾曲部に相当する部分以外の部分の拡張変形を一時的に拘束するようにしたため、変形拘束を受けた非湾曲部よりも、変形拘束を受けない湾曲部が先行して拡張変形するかたちとなりもって、湾曲部内側でのしわの発生を防止できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
先ず、図１にて重ね合わせ板材を用いた中空状構造部品の液圧成形方法の基本原理について説明する。同図（Ａ）は成形前の重ね合わせ板材１００と上下型１０１，１０２よりなる金型１０３の断面図を示し、それぞれに凹部１０１ａもしくは１０２ａを有した上下型１０１，１０２同士の間に、二枚の金属板１０４，１０５を重ね合わせた上でその外周部全周にわたり溶接部１０６をもって連続的に溶接を施した重ね合わせ板材１００が挟まれて加圧拘束されている。次いで、同図（Ｂ）のように、重ね合わせ板材１００の板間に水などの高圧の成形媒体を注入，供給することにより液圧Ｐを作用させて重ね合わせ板材１００を膨出もしくは拡張変形させる。その結果、上下型１０１，１０２の凹部１０１ａ，１０２ａの形状に合致した外形形状の中空状構造部品１０７が得られる。なお、成形後の中空状構造部品１０７の幅寸法Ｙは、重ね合わせ板材１００の幅寸法Ｘに比べて膨出成形に伴う材料流入量Ｚ分だけ小さくなる。
【００２６】
この成形方法において、重ね合わせ板材１００を形成している金属板１０４，１０５同士の間への成形媒体の注入方法については、例えば前述の文献には図２のように記載されている。同図に示すように、成形されるべき部品形状部分であるＧ部からその外側に部品形状以外の部分であるＨ部としてフランジ部１０８を延長し、そこに注入孔部分１１８を設けた構成としている。重ね合わせ板材を形成している下側の金属板１０５には予め直径ｒの注入穴１０９が形成され、上側の金属板１０４には注入ノズル１１０の先端形状に対応したドーム形状部１１１と導入通路部１１２が形成されている。また、下型１０２には液圧導入通路１１３を有する注入ノズル１１０が固定されており、注入ノズル１１０の先端部は下側の金属板１０５に形成した注入穴１０９に挿入されている。さらに、注入ノズル１１０の外周部には円環状のシールビード１１４が形成されている。一方、上型１０１には上側の金属板１０４に形成したドーム形状部１１１に対応した凹部１１５が形成されている。液圧導入通路１１３はさらに成形媒体を高圧化させる増圧機（図示せず）に接続されている。
【００２７】
このような成形媒体の注入構造では、高圧の成形媒体は先ず液圧導入通路１１３を通り注入穴１０９とドーム形状部１１１の間から金属板１０４，１０５同士の間の導入通路部１１２に導かれ、部品形状部であるＧ部に到達する。この間、成形媒体の注入穴１０９からの漏れは主に型締めによるシールビード１１４の金属板１０５への食い込みによって防止される。これによって、図１の（Ｂ）のように重ね合わせ板材１００を形成している上下の金属板１０４，１０５同士の間に液圧Ｐが作用し膨出成形されることにより金型１０３の凹部１０１ａ，１０２ａの形状に合致した中空状の構造部品１０７が得られる。
【００２８】
図３は上記液圧成形方法を基本とする本発明を適用して液圧成形された中空状構造部品の一例として自動車用構造部品（以下、単に構造部品という）１の概略構造を示す斜視図で、互いに重ね合わせた上側の金属板（以下、単に上板と略称する）２と下側の金属板（以下、単に下板と略称する）３とをその外周のフランジ部４の溶接部５にて予め溶接した重ね合わせ板材８を素材として用いて、これを略多角形断面形状のものとなるように膨出成形もしくは拡張変形させることで形成されており、その長手方向一端には注入孔部７が予め重ね合わせ板材８の段階で予備成形されている。そして、この構造部品１はその長手方向の中央部に上板２と下板３との重ね合わせ方向での湾曲部６を有した形状を呈している。
【００２９】
図３に示したような湾曲部６を有する構造部品１を図１に示した成形法にて液圧成形する際には、一般的には図４に示したように湾曲部６の内側面６ａに材料の座屈によるしわＱが発生することになるが、本発明者は種々の実験解析により鋭意努力してその発生メカニズムを究明するとともに、その対策を明らかにしたので、まずこのしわＱの発生メカニズムを図５を用いて説明する。
【００３０】
図５の（Ａ）と（Ｂ）は、図３のＡ−Ａ線に沿った成形初期段階と成形後の構造部品１ならびに金型の断面をもって、しわ発生メカニズムを説明した図である。
【００３１】
図５の（Ａ）では、上型１２５と下型１２６の間に、その一端に注入孔部７が予備成形されていて且つその上板２と下板３の外周部のフランジ４が溶接部５にて予め溶接された重ね合わせ板材８が挟まれており、これら上型１２５と下型１２６とをもって重ね合わせ板材８を加圧拘束するとともに、注入孔部７から重ね合わせ板材８の上板２と下板３との間に高圧の液状成形媒体を注入すると、成形媒体の圧力によって重ね合わせ板材８が膨出すなわち拡張変形することになる。この際、材料流入抵抗が小さく且つ変形しやすい非湾曲部９が先行して拡張変形するため、これにより湾曲部６の内側ではその拡張が阻止されて成形初期の段階で同部位の内側には凹部１２４が成形される。なおも液圧が上昇すると非湾曲部９の拡張変形がさらに進むため、湾曲部６の内側の凹部１２４は拡張しにくくなり、さらに一般部の拡張変形が進むことで最終的には同図（Ｂ）に示すようにしわＱとなって残ったまま液圧成形が終了する。
【００３２】
このように重ね合わせ板材８を素材として用いた構造部品１の液圧成形において、構造部品１の湾曲部６の内側に生じるしわＱは、変形抵抗の大きい湾曲部６の変形が変形抵抗の小さい非湾曲部９より遅れることが原因であると明らかにすることができ、このことから湾曲部６の拡張変形を非湾曲部９よりも先行させるようなタイミング調整を行うことにより湾曲部６でのしわＱの発生を防止できることが明らかとなった。
【００３３】
したがって、次にこの考え方に基づく本発明によるタイミング調整の実施の形態を説明する。
【００３４】
図６は本発明の第一の実施の形態を示す図である。同図（Ａ）は図３のＡ−Ａ線に沿った成形初期の重ね合わせ板材８と金型の断面図を示し、同図（Ｂ）は同様に図３のＢ−Ｂ線に沿った断面つまり図６の（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿った成形初期の重ね合わせ板材８と金型の断面図を示したものである。
【００３５】
先ず図６の（Ａ）では、金型である上型１１と下型１２の間に重ね合わせ板材８が挟まれていて、その重ね合わせ板材８の一端には予め注入孔部７が予備成形されている。一方、下型１２のうち湾曲部６に相当する部分には、同図（Ｂ）に示すように重ね合わせ板材８を挟んでその両側に、重ね合わせ板材８に対し強制的に押圧力を付加することができるタイミング調整手段として強制変形手段１３とその圧子１４が設けられている。強制変形手段１３は、予め決められた時間と移動量または押圧力にて重ね合わせ板材８の両側から圧子１４を介して板幅縮小方向に押圧できる構成であればよく、油圧シリンダのほかサーボモータとボールねじとを組み合わせたもの等、既存の駆動ユニットを利用できる。
【００３６】
ここで、上型１１と下型１２とをもって重ね合わせ板材８を加圧拘束するとともに、注入孔部７から重ね合わせ板材８の上板２と下板３との間に高圧の成形媒体を注入する。同時に、図６の（Ｂ）に示すように強制変形手段１３により重ね合わせ板材８を両側から圧子１４を介して板幅縮小方向に押圧する。これにより、成形媒体の圧力Ｐにて重ね合わせ板材８は膨出しようとするが、重ね合わせ板材８のうち湾曲部６に相当する部分では強制変形手段１３による外力を受けて容易に拡張変形するため、同図（Ａ）に示すように非湾曲部９の拡張変形に先行して成形初期段階で湾曲部６に相当する部分に拡張部１５が成形される。
【００３７】
そしてその後、強制変形手段１３の移動量または押圧力の時間による変化と液圧上昇を適宜制御しながら成形を続けることにより、非湾曲部９と湾曲部６がバランスしながら順次拡張変形し、図３に示すような湾曲部６にしわの発生がなく機械的特性や外観品質に優れた構造部品１を得ることができる。
【００３８】
図７には、一例として強制変形手段１３を有した構成による液圧成形の成形条件プログラムの一例を示す。同図において、横軸Ｔは時間、縦軸Ｐは液圧、Ｗは非湾曲部９の材料流入量、Ｓは強制変形手段１３の移動量設定値、つまり湾曲部６の材料流入量である。ここで材料流入量と重ね合わせ板材８の拡張変形量はほぼ比例関係にあるため、図７に示すように液圧Ｐが低く非湾曲部９がまだほとんど拡張変形を開始していない時期に強制変形手段１３の移動量Ｓを急増させてやることにより、非湾曲部９の材料流入量Ｗに対して湾曲部６の材料流入量を増大させ、つまりは非湾曲部９よりも湾曲部６の拡張変形を先行させ、これによって湾曲部６でのしわの発生を防止することができる。
【００３９】
図８には、図６の強制変形手段１３による強制変形に加えて湾曲部２３の内側にビード部２１を成形し、拡張変形過程でのしわの発生を一層抑制できる構成とした実施の形態を示す。
【００４０】
図８は重ね合わせ板材８を用いた液圧成形方法により成形した構造部品２０の斜視図であり、その長手方向中央部における湾曲部２３の内側面に、長手方向に沿ってビード部２１を成形した以外は図３に示す第１の実施の形態と同様の部品形状を呈している。
【００４１】
図９の（Ａ）は図８のＤ−Ｄ線に沿った成形初期の重ね合わせ板材８と金型の断面図を示し、同図（Ｂ）は同様に図８のＥ−Ｅ線に沿った断面つまり図９の（Ａ）のＦ−Ｆ線に沿った成形初期の重ね合わせ板材８と金型の断面図を示したものである。
【００４２】
先ず図９の（Ａ）では、上型２２と下型１２の間に重ね合わせ板材８が挟まれていて、その重ね合わせ板材８の一端には予め注入孔部７が予備成形されている。下型１２のうち湾曲部２３に相当する部分には、同図（Ｂ）に示すように重ね合わせ板材８を挟んでその両側に、重ね合わせ板材８に対し強制的に押圧力を付加することができるタイミング調整手段として強制変形手段１３とその圧子１４が設けられている点は図６に示した第１の実施の形態のものと同様である。
【００４３】
本実施の形態では、上型２２のうち湾曲部２３の内側の面の成形を司る部分に、長手方向に平行な凸状のビード成形部２５を予め形成してあるところに特徴がある。
【００４４】
ここで、上型２２と下型１２とをもって重ね合わせ板材８を加圧拘束するとともに、注入孔部７から重ね合わせ板材８の上板２と下板３との間に高圧の成形媒体を注入する。同時に、図９（Ｂ）に示すように強制変形手段１３により重ね合わせ板材８を両側から圧子１４を介して板幅縮小方向に押圧する。これにより、成形媒体の圧力Ｐにて重ね合わせ板材８が膨出しようとする際に、重ね合わせ板材８のうち湾曲部２３の近傍は強制変形手段１３による外力を受けて容易に拡張変形するため、同図（Ａ）に示すように、非湾曲部９の拡張変形に先行して湾曲部２３に拡張部２４が成形されるとともに、この拡張部２４には上型２２側のビード成形部２５により図８に示したビード部２１のおおよその形状が成形され始める。
【００４５】
そして、このビード部２１は長手方向に平行に成形されているため、その後の非湾曲部９の拡張変形により従来では生じていた座屈しわに対して、ビード部２１が座屈方向での変形抵抗を増大させることができるため、これによりなお一層拡張変形時のしわの発生を防止できることになる。特に本実施の形態の場合、ビード部２１の効果のために、しわの発生を防止できる成形条件の設定自由度が増して条件設定作業が容易になるという特有の効果が得られる。
【００４６】
図１０以降には本発明のさらに他の実施の形態を示すが、これまでの実施の形態では、成形初期段階で少なくとも湾曲部の内側部分を外力によって強制変形させるようにしたのにに対し、これ以降の各実施の形態では湾曲部の拡張変形が非湾曲部よりも容易となるような易変形手段を設けた構成としてある。
【００４７】
図１０は自動車用構造部品の長手方向に沿った成形初期の重ね合わせ板材８と金型の断面図を示し、図１１の（Ａ）は図１０のＧ−Ｇ線に沿った断面つまり湾曲部に相当する部位の断面図、図１１の（Ｂ）は同図（Ａ）のＨ−Ｈ線に沿った断面つまり非湾曲部に相当する部位の断面図を示す。
【００４８】
図１０では、上型３１と下型３２の間に重ね合わせ板材８が挟まれていて、その重ね合わせ板材８の一端には予め注入孔部７が予備成形されている。一方、上型３１のうち湾曲部３３に相当する部分には、図１１の（Ａ）にも示すように重ね合わせ板材８の外周のフランジ部４の板押さえ力を任意に変化させて材料流入量を最適にコントロールするべく、重ね合わせ板材８を挟んでその両側に押圧手段３４と板押さえ部３５が設けられている。この押圧手段３４と板押さえ部３５はタイミング調整手段たる易変形手段ひいては押圧力制御手段として機能し、押圧手段３４は油圧シリンダもしくはエアシリンダ等をもって構成される。一方、非湾曲部３６に相当する部分には、図１１の（Ｂ）にその断面図で示したように、上型３１と下型３２の加圧拘束力をもって重ね合わせ板材８の外周のフランジ部４を押さえることにより材料流入量を制御するようになっている。
【００４９】
ここで、注入孔部７から重ね合わせ板材８の上板２と下板３との間に高圧の成形媒体を注入する。同時に、図１１の（Ａ）に示すように、湾曲部３３に相当する部分について押圧手段３４により板押さえ部３５の押圧力を減じるために板押さえ部３５を上方（矢印方向に）移動させる。これにより、重ね合わせ板材８の外周のフランジ部４はその拘束力が弱まるため、比較的低い液圧Ｐであっても大きな拡張変形が生じる。一方、非湾曲部３６では、図１１の（Ｂ）に示すように上型３１と下型３２によって重ね合わせ板材８の外周のフランジ部４が押さえ付けられているために材料流入が制限され、非湾曲部３６での拡張変形は抑制される。
【００５０】
したがって、図１０および図１１の（Ａ）に示すように、非湾曲部３６の拡張変形に先行して成形初期段階の低液圧時に湾曲部３３に拡張部３８が成形される。このように湾曲部３３の拡張変形が非湾曲部３６のそれよりも先行するように、すなわち湾曲部３３の変形が成形初期段階から容易となるように押圧手段３４を作動させることにより、湾曲部３６にしわの発生がなく機械的特性や外観品質に優れた構造部品を得ることができる。
【００５１】
図１２には他の実施の形態を示す。図１０，１１の実施の形態では湾曲部に相当する部分に易変形手段たる押圧力制御手段を設けることにより湾曲部の変形を先行させる構成としたのに対し、本実施の形態では易変形手段として非湾曲部の変形を拘束する変形拘束手段を設け、相対的に非湾曲部の変形を遅らせて、その結果として湾曲部の拡張変形を先行させる構成としたものである。
【００５２】
図１２の（Ａ）では、上型４１と下型３２の間に重ね合わせ板材８が挟まれていて、重ね合わせ板材８の一端には予め注入孔部７が予備成形されている。なお、上型４１は上基板４０と一体に締結されている。上型４１のうち非湾曲部４７に相当する部分には、同図とそのＩ−Ｉ線に沿った断面図である同図（Ｂ）に示すように、重ね合わせ板材８の膨出方向に任意に進退可能な可動コア４４と、これを駆動する油圧シリンダもしくはエアシリンダ等の駆動手段４３と、その両者を接続する連接具４５により構成された変形拘束手段４６が設けられている。一方、上型４１のうち湾曲部４８に相当する部分は図６の（Ａ）に示したと同様の形状となっている。また、変形拘束手段４６は、本実施の形態では図１２の（Ａ）に示すように左右対称に二箇所に配置されていて、タイミング調整手段たる易変形手段として機能することになる。
【００５３】
ここで、注入孔部７から重ね合わせ板材８の上板２と下板３との間に高圧の成形媒体を注入するのと同時に、図１２の（Ｂ）に示すように非湾曲部４７に相当する部分について、変形拘束手段４６の可動コア４４により重ね合わせ板材８の拡張を拘束する方向である下方（矢印方向に）に押圧力を作用させると、非湾曲部４７では変形拘束手段４６の可動コア４４によって重ね合わせ板材８の拡張部４９が押さえ付けられるため、通常の液圧力Ｐでは非湾曲部４７の拡張変形は阻止される。一方、湾曲部４８では通常の自由な拡張変形が可能な構成となっているため、通常の液圧力Ｐにおいても拡張変形が進行する。よって、図１２の（Ａ）に示すように、非湾曲部４７の拡張変形に先行して成形初期段階で湾曲部４８に先行拡張部５０が成形される。
【００５４】
この後、液圧Ｐを上昇させるとともに変形拘束手段４６の可動コア４４の押圧力を液圧Ｐに対して相対的に減じていくか、もしくは可動コア４４を積極的に上方（矢印と反対方向）に移動させながら液圧成形を進行させることにより、しわの発生のない構造部品が成形される。
【００５５】
このように、湾曲部４８の拡張変形を非湾曲部４７のそれよりも先行させるべく、非湾曲部４７の変形を拘束するように変形拘束手段４６を作動させることにより、湾曲部４８にしわの発生がなく機械的特性や外観品質に優れた構造部品を得ることができる。
【００５６】
なお、ここでは変形拘束手段４６は非湾曲部４７の内側の二箇所に設けたが、部品形状または必要に応じてその設置位置や数量は任意に設定できる。また、上型４１のうち湾曲部４８の内側に相当する位置に図９に示したような凸状のビード成形部２５を設けてもよく、これにより同図に示した実施の形態と同様にして拡張変形時の座屈しわの発生をより確実に防止できるようになるとともに、しわの発生防止を目的とした成形条件の設定自由度が向上し、成形条件の設定作業が一段と容易になる。
【００５７】
以上の各実施の形態においては、いずれも素材たる重ね合わせ板材を構成することになる上板と下板の板厚、材質、形状が互いに異なる場合でも同様の考え方が適用できることは言うまでもない。また、上記各実施の形態では、例として湾曲部が一箇所である自動車構造部品を示したが、複数の湾曲部を有した構造部品においても同様の考え方が適用できる。さらに、例えば重ね合わせ板材を構成することになる上板と下板とを重ね合わせたまま溶接せずに、もしくは仮止め溶接を行った後に液圧成形を行い、その後に上板と下板を相互に分離して２部品の成形を同時に行う方法に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ），（Ｂ）ともに液圧成形の基本原理を示す金型の断面図。
【図２】図１の液圧成形法に用いられる成形媒体の注入孔部の拡大断面図。
【図３】本発明を適用して液圧成形された自動車用構造部品の一例を示す斜視図。
【図４】図１の自動車用構造部品を成形する際のしわの発生状況を示す説明図。
【図５】（Ａ），（Ｂ）ともに図４のしわの発生メカニズムを説明するための金型の断面図。
【図６】本発明の第１の実施の形態を示す図で、（Ａ）は図３のＡ−Ａ線に沿う液圧成形用金型の断面図、（Ｂ）は同じく図３のＢ−Ｂ線に沿う液圧成形用金型の断面図。
【図７】図６での成形条件の一例を示す制御プログラムチャート。
【図８】本発明を適用して液圧成形された自動車用構造部品の他の例を示す斜視図。
【図９】本発明の第２の実施の形態を示す図で、（Ａ）は図８のＤ−Ｄ線に沿う液圧成形用金型の断面図、（Ｂ）は同じく図８のＥ−Ｅ線に沿う液圧成形用金型の断面図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態を示す液圧成形用金型の断面図。
【図１１】（Ａ）は図１０のＧ−Ｇ線に沿う液圧成形用金型の断面図、（Ｂ）は同じく図１０のＨ−Ｈ線に沿う液圧成形用金型の断面図。
【図１２】本発明の第４の実施の形態を示す図で、（Ａ）はその液圧成形用金型の断面図、（Ｂ）は同じく同図（Ａ）のＩ−Ｉ線に沿う液圧成形用金型の断面図。
【符号の説明】
１…自動車用構造部品
２…上側の金属板
３…下側の金属板
６…湾曲部
７…注入孔部
８…重ね合わせ板材
９…非湾曲部
１１…上型
１２…下型
１３…強制変形手段（タイミング調整手段）
１４…圧子
１５…拡張部
２０…自動車用構造部品
２１…ビード部
２２…上型
２３…湾曲部
２４…拡張部
２５…ビード成形部
３１…上型
３２…下型
３３…湾曲部
３４…押圧手段（押圧力制御手段，易変形手段，タイミング調整手段）
３５…板押さえ部（押圧力制御手段，易変形手段，タイミング調整手段）
３６…非湾曲部
３７…増肉部
３８…拡張部
４１…上型
４３…駆動手段
４４…可動コア
４６…変形拘束手段（易変形手段，タイミング調整手段）
４７…非湾曲部
４８…湾曲部
５０…拡張部
【図１】
0003572403.tif 000002
【図２】
0003572403.tif 000003
【図３】
0003572403.tif 000004
【図４】
0003572403.tif 000005
【図５】
0003572403.tif 000006
【図６】
0003572403.tif 000007
【図７】
0003572403.tif 000008
【図８】
0003572403.tif 000009
【図９】
0003572403.tif 000010
【図１０】
0003572403.tif 000011
【図１１】
0003572403.tif 000012
【図１２】
0003572403.tif 000013