(57)【要約】【課題】  重ね合わせ板材を素材とする場合において、他の部位に比べて大きく膨出した部位を有する成形品を、減肉に伴う割れなどの不具合を招くことなく成形し得るハイドロフォーム成形技術を提供する。【解決手段】  重ね合わせ板材１０は、突き合わせ部をなす直線形状の複数の縁辺と、縁辺を含まない部位にプレス成形により予め予備成形され断面形状が他の部位よりも大きい拡大部１７と、を含み、複数の縁辺を突き合わせ溶接により接合したものである。この重ね合わせ板材を、凹部４１ａ、４２ａが設けられた成形型４０内に入れ、重ね合わせ板材の内部空間１１に内圧を付与する媒体を内部空間に導入し、拡大部から材料を供給しつつ凹部の形状に合致した成形品２０を成形する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
突き合わせ部をなす直線形状の複数の縁辺と、前記縁辺を含まない部位にプレス成形により予め予備成形され断面形状が他の部位よりも大きい拡大部と、を含み、前記複数の縁辺を突き合わせ溶接により接合してなる重ね合わせ板材を、凹部が設けられた成形型内に入れ、
前記重ね合わせ板材の内部空間に内圧を付与する媒体を前記内部空間に導入し、前記拡大部から材料を供給しつつ前記凹部の形状に合致した成形品を成形する、重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形方法。
【請求項２】
前記成形品は、突き合わせ溶接時に直線形状をなしていた突き合わせ部が膨出した形状を有し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３】
前記重ね合わせ板材のうち前記媒体を注入するための注入口が設けられた端部から前記拡大部に至る部位に、前記成形型を型締めすることによって屈曲部を形成す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４】
可撓性を有する連結体によって支持された心金と、前記媒体が流通する通路とを含み、前記屈曲部の変形を防止する曲げ加工用治具を、前記注入口から少なくとも前記屈曲部を形成する位置まで挿入して、前記屈曲部を形成することを特徴とする請求項３に記載のハイドロフォーム成形方法。
【請求項５】
突き合わせ部をなす直線形状の複数の縁辺と、前記縁辺を含まない部位にプレス成形により予め予備成形され断面形状が他の部位よりも大きい拡大部と、を含み、前記複数の縁辺を突き合わせ溶接により接合してなる重ね合わせ板材を入れる相対的に接離移動自在な成形型と、
前記成形型に設けられた凹部と、
前記重ね合わせ板材の内部空間に内圧を付与する媒体を前記内部空間に導入するノズルと、を有してなり、
前記媒体を前記内部空間に導入し、前記拡大部から材料を供給しつつ前記凹部の形状に合致した成形品を成形する、重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形装置。
【請求項６】
前記成形品は、突き合わせ溶接時に直線形状をなしていた突き合わせ部が膨出した形状を有していることを特徴とする請求項５に記載のハイドロフォーム成形装置。
【請求項７】
前記成形型の凹部は、前記重ね合わせ板材のうち前記媒体を注入するための注入口が設けられた端部から前記拡大部に至る部位に、前記成形型を型締めしたときに屈曲部を形成する形状を有していることを特徴とする請求項５に記載のハイドロフォーム成形装置。
【請求項８】
可撓性を有する連結体によって支持された心金と、前記媒体が流通する通路とを含み、前記屈曲部の変形を防止する曲げ加工用治具をさらに有し、
前記曲げ加工用治具を、前記注入口から少なくとも前記屈曲部を形成する位置まで挿入して、前記屈曲部を形成することを特徴とする請求項７に記載のハイドロフォーム成形装置。
【請求項９】
成形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わせ板材において、
突き合わせ部をなす直線形状の複数の縁辺と、前記縁辺を含まない部位にプレス成形により予め予備成形され断面形状が他の部位よりも大きい拡大部と、を含み、前記複数の縁辺を突き合わせ溶接により接合したことを特徴とする重ね合わせ板材。
【請求項１０】
前記成形品は、突き合わせ溶接時に直線形状をなしていた突き合わせ部が膨出した形状を有していることを特徴とする請求項９に記載の重ね合わせ板材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重ね合わ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わせ板材に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車部品を製造するにあたり、液圧成形法により、素材を成形型の凹部の形状に合致した成形品に成形する技術が広く用いられている（特許文献１を参照）。この特許文献１には、直管状のパイプ素材から、長手方向中央部に拡管部を持つ紡錘形パイプを成形するためのハイドロフォーム成形技術が記載されている。
【０００３】
ハイドロフォーム成形に用いる素材としては、特許文献１に示されるようなパイプ素材の他、金属板を重ね合わせてなる重ね合わせ板材もある。重ね合わせ板材は、成形型に入れる前に予め、重ね合わせた金属板の縁部が溶接されて接合されている。
【特許文献１】特開２０００−４５７６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような重ね合わせ板材を素材とする場合においても、他の部位に比べて大きく膨出した部位を有する成形品を、減肉に伴う割れなどの不具合を招くことなく成形し得るハイドロフォーム成形技術が要請されている。
【０００５】
本発明は、上記の要請に応えるためになされたものであり、重ね合わせ板材を素材とする場合において、他の部位に比べて大きく膨出した部位を有する成形品を、減肉に伴う割れなどの不具合を招くことなく成形し得るハイドロフォーム成形技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための請求項１に記載の本発明は、突き合わせ部をなす直線形状の複数の縁辺と、前記縁辺を含まない部位にプレス成形により予め予備成形され断面形状が他の部位よりも大きい拡大部と、を含み、前記複数の縁辺を突き合わせ溶接により接合してなる重ね合わせ板材を、凹部が設けられた成形型内に入れ、
前記重ね合わせ板材の内部空間に内圧を付与する媒体を前記内部空間に導入し、前記拡大部から材料を供給しつつ前記凹部の形状に合致した成形品を成形する、重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形方法である。
【０００７】
また、請求項５に記載の本発明は、突き合わせ部をなす直線形状の複数の縁辺と、前記縁辺を含まない部位にプレス成形により予め予備成形され断面形状が他の部位よりも大きい拡大部と、を含み、前記複数の縁辺を突き合わせ溶接により接合してなる重ね合わせ板材を入れる相対的に接離移動自在な成形型と、
前記成形型に設けられた凹部と、
前記重ね合わせ板材の内部空間に内圧を付与する媒体を前記内部空間に導入するノズルと、を有してなり、
前記媒体を前記内部空間に導入し、前記拡大部から材料を供給しつつ前記凹部の形状に合致した成形品を成形する、重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形装置である。
【０００８】
また、請求項９に記載の本発明は、成形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わせ板材において、
突き合わせ部をなす直線形状の複数の縁辺と、前記縁辺を含まない部位にプレス成形により予め予備成形され断面形状が他の部位よりも大きい拡大部と、を含み、前記複数の縁辺を突き合わせ溶接により接合したことを特徴とする重ね合わせ板材である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、重ね合わせ板材は、突き合わせ部をなす直線形状の複数の縁辺と、縁辺を含まない部位にプレス成形により予め予備成形され断面形状が他の部位よりも大きい拡大部と、を含み、複数の縁辺を突き合わせ溶接により接合したものである。突き合わせ溶接を施すため、フランジ余肉部がない重ね合わせ板材を得ることができ、材料の歩留まりを高めて、材料費の低減を図ることができる。さらに、突き合わせ部が直線形状をなすため、突き合わせ溶接を容易に行うことができ、溶接不良の不具合の発生を抑えることができる。これに伴い、ハイドロフォーム成形された成形品の溶接部位に割れや剥がれなどの不具合の発生を抑えることができる。
【００１０】
さらに、重ね合わせ板材に、断面形状が他の部位よりも大きい拡大部を予め成形しておき、拡大部から材料を供給しつつハイドロフォーム成形を実施している。このため、予め成形した拡大部は、いわば、ハイドロフォーム成形時における材料供給源ないし材料ストック部として機能する。したがって、他の部位に比べて拡大部を大きく膨出させても、当該拡大部から材料が供給されるので、減肉に伴う割れなどの不具合を招くことはない。また、割れが生じないように膨出させる量を小さくする必要がないため、設計の自由度が高く、ハイドロフォーム成形を適用できる成形品の用途を拡大することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係るハイドロフォーム成形装置３０を概略で示す構成図であり、図１（Ａ）は、重ね合わせ板材１０を成形型４０内に入れた状態、図１（Ｂ）は、成形型４０を型締めした状態、および図１（Ｃ）は、ハイドロフォーム成形が完了した状態をそれぞれ示している。図２は、重ね合わせ板材１０内に挿入される曲げ加工用治具６０を示す要部断面図である。図３（Ａ１）は、図１（Ａ）の要部を示す断面図、図３（Ａ２）は、図３（Ａ１）のＡ２−Ａ２線に沿う断面図、図３（Ｂ１）は、図１（Ｂ）の要部を示す断面図、図３（Ｂ２）は、図３（Ｂ１）のＢ２−Ｂ２線に沿う断面図である。図４（Ａ）は、素材としての重ね合わせ板材１０を示す斜視図、図４（Ｂ）は、重ね合わせ板材１０を構成する２つの部品１２、１３を、突き合わせ溶接する前の状態で示す斜視図である。図５は、素材に重ね合わせ板材１０を用いてハイドロフォーム成形され、他の部位に比べて大きく膨出した部位２３を有する成形品２０の一例を示す斜視図である。
【００１３】
図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ハイドロフォーム成形装置３０は、凹部４１ａ、４２ａが設けられた成形型４０内に素材としての重ね合わせ板材１０を入れ（図１（Ａ））、成形型４０を型締し（図１（Ｂ））、重ね合わせ板材１０の内部空間１１に内圧をかけて凹部４１ａ、４２ａの形状に合致した成形品２０をハイドロフォーム成形するものである（図１（Ｃ））。
【００１４】
前記重ね合わせ板材１０は、図４（Ａ）にも示すように、突き合わせ部をなす直線形状の複数の縁辺１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂと、縁辺１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂを含まない部位にプレス成形により予め予備成形され断面形状が他の部位１６よりも大きい拡大部１７と、を含み、複数の縁辺１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂを突き合わせ溶接により接合したものである。重ね合わせ板材１０の材料は、限定されるものではないが、例えば、鋼、アルミ合金、ステンレス鋼などであり、延性の良い、例えば材料伸び率が４０％〜７０％の材質が好ましい。
【００１５】
本実施形態の重ね合わせ板材１０は、図４（Ｂ）に示される２つの部品１２、１３を突き合わせ溶接することによって構成されている。各部品１２、１３は、プレス成形により形状が付与され、断面が半円をなす円弧部１４と、縁辺１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂを含まない部位にプレス成形により絞り成形された凸部１５と、を含んでいる。凸部１５は、長手方向の中央部分に設けられている。図中上側の部品１２の２つの縁辺１２ａ、１２ｂと、図中下側の部品１３の２つの縁辺１３ａ、１３ｂとを突き合わせると、円弧部１４によって断面が円をなす管部１６が形成され、凸部１５によって断面形状が管部１６（他の部位に相当する）よりも大きい拡大部１７が縁辺１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂを含まない部位に形成される。このように２つの部品１２、１３を突き合わせた状態で、縁辺１２ａと１３ａからなる突き合わせ部、および、縁辺１２ｂと１３ｂからなる突き合わせ部に突き合わせ溶接が施される。突き合わせ溶接には、レーザ溶接、高周波溶接、ＴＩＧ溶接などの公知の溶接手法を用い得る。重ね合わせ板材１０の両端部には、媒体を注入するための注入口１８が形成される。突き合わせ溶接を施すため、フランジ余肉部がない重ね合わせ板材１０となる。さらに、突き合わせ部が直線形状をなすため、突き合わせ溶接を容易に行うことができる。
【００１６】
なお、「重ね合わせ板材」は、図示した２つの部品１２、１３を重ねる場合に限定されるものではない。重ね合わせ板材には、例えば、拡大部をなす凸部がプレス成形された平板をロール成形した後、平板の２つの縁辺同士を突き合わせ溶接により接合したものも含まれる。したがって、本明細書における「重ね合わせ板材」は、溶接を施す必要がないパイプ形状の素材を除外することを意図して用いられるものであり、縁辺同士を突き合わせ溶接により接合することによって袋状の構造体に形成されるハイドロフォーム成形用素材のすべてが含まれる、と理解されなければならない。
【００１７】
また、「直線形状の縁辺」は、三次元的な空間において、一端から他端まで直線形状である縁辺を意味する。しかしながら、縁辺が完全な直線であることはありえず、縁辺には、微小な曲率が存在したり、微小な凹凸が存在したりしている。本発明の目的は、縁辺の突き合わせ溶接を容易にすることにある。したがって、本明細書における「直線形状の縁辺」には、突き合わせ溶接が容易になるという本発明の効果を奏する限度において、微小な曲率や微小な凹凸が存在する縁辺が含まれる、と理解されなければならない。
【００１８】
前記ハイドロフォーム成形装置３０は、概説すれば、上述した重ね合わせ板材１０を入れる相対的に接離移動自在な成形型４０と、成形型４０に設けられた凹部４１ａ、４２ａと、重ね合わせ板材１０の内部空間１１に内圧を付与する媒体を当該内部空間１１に導入するノズル５０と、を有している。そして、媒体を内部空間１１に導入し、拡大部１７から材料を供給しつつ凹部４１ａ、４２ａの形状に合致した成形品２０を成形している。以下、詳述する。
【００１９】
成形型４０は、相対的に接近離反移動自在な上型４１と下型４２とを含んでいる。上下型４１、４２のそれぞれの内面には、凹部４１ａ、４２ａが形成されている。上下型４１、４２を図示しない型締め機構により閉じると、各凹部４１ａ、４２ａが対向し、成形品２０の形状に応じたキャビティが形成される。
【００２０】
成形型４０の凹部４１ａ、４２ａは、重ね合わせ板材１０のうち媒体を注入するための注入口１８が設けられた端部から拡大部１７に至る部位に、成形型４０を型締めしたときに屈曲部２１、２２を形成する形状を有している（図１（Ａ）（Ｂ）を参照）。
【００２１】
ノズル５０は、重ね合わせ板材１０の両側に配置され、その先端が重ね合わせ板材１０の注入口１８に挿入される。ノズル５０は、ホース５１を介して、図示しない媒体供給源に接続されている。媒体供給源から供給される昇圧された媒体は、ノズル５０を通って、重ね合わせ板材１０の内部空間１１に吐出され、当該重ね合わせ板材１０に内圧を付与する。媒体には一般的に水が用いられる。ノズル５０は、軸押しシリンダ５２に取り付けられている。軸押しシリンダ５２を駆動することにより、注入口１８に挿入されたノズル５０を介して、重ね合わせ板材１０が両側から押し込まれる。
【００２２】
本実施形態のハイドロフォーム成形装置３０は、可撓性を有する連結体６１によって支持された心金６２と、媒体が流通する通路６３とを含み、屈曲部２１、２２の変形を防止する曲げ加工用治具６０をさらに有している（図３を参照）。そして、曲げ加工用治具６０を、注入口１８から少なくとも屈曲部２１、２２を形成する位置まで挿入して、屈曲部２１、２２を形成している。
【００２３】
さらに詳しくは、図２に示すように、曲げ加工用治具６０は、ボールマンドレルをハイドロフォーム成形用に改変したものであり、ノズル５０の前端に直列状に取り付けられる複数のボールプラグ６２（心金に相当する）を備えている。ボールプラグ６２は、自在継手６１（可撓性を有する連結体に相当する）に支持され、この自在継手６１を介して、複数のボールプラグ６２が連結されている。ノズル５０と最後端のボールプラグ６２とも同様に自在継手６１を介して連結されている。ボールプラグ６２は例えば炭素工具鋼から形成され、自在継手６１は例えばプリハードン鋼から形成されている。自在継手６１の中心には、ノズル５０に設けた媒体供給路５３に連通する貫通孔６４が形成されている。この貫通孔６４が、媒体が流通する通路６３として機能する。ボールプラグ６２同士の間にも自在継手６１における隙間を介して媒体が供給されるが、ボールプラグ６２同士の間の空間と貫通孔６４とを連通する横孔を自在継手６１に形成しても良い。
【００２４】
図５には、素材に重ね合わせ板材１０を用いてハイドロフォーム成形された成形品２０の一例として、排気マニホールドに適用される紡錘形パイプが示される。紡錘形パイプは、長手方向中央部に、他の部位に比べて大きく膨出した部位２３が形成されている。膨出した部位２３の両側に屈曲部２１、２２が形成されている。紡錘形パイプを排気マニホールドに適用する際には、紡錘形パイプは、図中符号２４で示される中央線に沿って分断される。そして、膨出した部位２３の側がエンジンに接続され、図中左右両端の側が排気チューブに接続される。
【００２５】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００２６】
まず、重ね合わせ板材１０を製作する。プレス成形によって、円弧部１４と凸部１５とを含む形状が付与された２つの部品１２、１３を製作する（図４（Ｂ）を参照）。これら２つの部品１２、１３を突き合わせ、縁辺１２ａ、１３ａからなる突き合わせ部、および、縁辺１２ｂ、１３ｂからなる突き合わせ部に突き合わせ溶接を施し、重ね合わせ板材１０を得る。得られた重ね合わせ板材１０は、突き合わせ部をなす直線形状の複数の縁辺１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂと、縁辺１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂを含まない部位にプレス成形により予め予備成形され断面形状が他の部位１６よりも大きい拡大部１７と、を含み、複数の縁辺１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂを突き合わせ溶接により接合したものである。
【００２７】
突き合わせ溶接を施すため、フランジ余肉部がない重ね合わせ板材１０を得ることができ、材料の歩留まりを高めて、材料費の低減を図ることができる。さらに、突き合わせ部が直線形状をなすため、突き合わせ溶接を容易に行うことができ、溶接不良の不具合の発生を抑えることができる。これに伴い、ハイドロフォーム成形された成形品２０の溶接部位に割れや剥がれなどの不具合の発生を抑えることができる。
【００２８】
図１（Ａ）、図３（Ａ１）（Ａ２）に示すように、製作した重ね合わせ板材１０を成形型４０内に投入する。さらに、曲げ加工用治具６０を、注入口１８から屈曲部２１、２２を形成する位置まで挿入する。ノズル５０の先端も注入口１８に挿入し、当該注入口１８をシールする。
【００２９】
次いで、図１（Ｂ）、図３（Ｂ１）（Ｂ２）に示すように、上下型４１、４２を締める。成形型４０を型締めすることにより、重ね合わせ板材１０のうち注入口１８が設けられた端部から拡大部１７に至る部位に、屈曲部２１、２２が形成される。
【００３０】
屈曲部２１、２２の変形を拘束することなく屈曲部２１、２２を形成した場合には、次のような不具合が生じる。図６は、屈曲部２１、２２の変形を拘束することなく屈曲部２１、２２を形成した場合に生じ得る不具合を示す図であり、図６（Ａ１）は、重ね合わせ板材１０を成形型４０内に投入した状態を示す要部断面図、図６（Ａ２）は、図６（Ａ１）のＡ２−Ａ２線に沿う断面図、図６（Ｂ１）は、屈曲部２１、２２の変形を拘束することなく成形型４０を型締めした状態を示す要部断面図、図６（Ｂ２）は、図６（Ｂ１）のＢ２−Ｂ２線に沿う断面図、図６（Ｃ）は、座屈しわ１１１や、溶接割れ１１２が生じた不良な成形品１１０を示す斜視図である。なお、図３（Ｂ２）および図６（Ｂ２）における左右方向を断面方向と称する。
【００３１】
重ね合わせ板材１０は、薄肉の金属板から構成されている（図６（Ａ１）（Ａ２）参照）。このため、屈曲部２１、２２の変形を拘束することなく成形型４０を型締めすると、屈曲部２１、２２をなす部分は、型締め、つまりプレス成形よる屈曲変形を受け、座屈しわ１１１が発生する（図６（Ｂ１）（Ｃ）参照）。また、断面方向に扁平化した形状となって、成形型４０に噛み込まれてしまい、所望の形状に成形できなくなる（図６（Ｂ２）参照）。さらに、座屈しわ１１１によって材料の流れが阻害されたり、屈曲変形や扁平化が大きくなったりすると、溶接した部分が追従して変形できずに、溶接割れ１１２が生じる（図６（Ｃ）参照）。溶接割れ１１２が生じると、重ね合わせ板材１０の内部空間１１に液圧を付与できず、最終の製品形状を得ることができなくなる。
【００３２】
上述した不具合への対策として、図７（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、突き合わせ溶接される部品１２１、１２２に屈曲形状を予め付与しておき、成形型４０を型締めするときの屈曲変形をなくすことが考えられる。しかしながら、かかる対策の場合、突き合わせ部をなす縁辺１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂは、三次元的な複雑な形状を有し、弾性回復によって変形も生じる。図７（Ｂ）（Ｃ）には、本来の形状が破線で示され、弾性回復によって変形した形状が実線で示される。このため、縁辺１２１ａと１２２ａ、１２１ｂと１２２ｂを突き合わせるときの精度を確保しながら突き合わせ溶接をすることが難しい。この結果、溶接施工作業が煩雑となり、溶接不良も発生し易いという問題がある。
【００３３】
これに対して、本実施形態では、上述したように、屈曲部２１、２２の変形を防止する曲げ加工用治具６０を、注入口１８から少なくとも屈曲部２１、２２を形成する位置まで挿入して、屈曲部２１、２２を形成している。曲げ加工用治具６０の複数のボールプラグ６２は、自在継手６１に支持されている。ボールプラグ６２は、重ね合わせ板材１０の内面に当接した状態を維持しつつ、成形型４０を型締めするときの重ね合わせ板材１０の屈曲変形に追従して移動する。これにより、屈曲部２１、２２となる部分の断面方向への変形が十分に拘束される。したがって、座屈しわの発生、扁平化することによる成形型４０への噛み込みの発生が抑制され、所望の形状の屈曲部２１、２２が形成される。さらに、座屈しわが発生しないので材料の流れが阻害されず、屈曲変形が緩和され、扁平化が抑制されることから、溶接した部分が成形型４０の型締めに追従して十分に変形する。したがって、溶接割れが生じない屈曲部２１、２２が形成される。
【００３４】
本実施形態では、成形型４０を型締めする前に、重ね合わせ板材１０の内部空間１１に液圧を付与している。つまり、図示しない媒体供給源から供給される媒体は、ノズル５０の媒体供給路５３に連通する自在継手６１の貫通孔６４を通って、重ね合わせ板材１０の閉断面空間である内部空間１１に吐出され、当該重ね合わせ板材１０に内圧を付与する。この状態で成形型４０を型締め、つまりプレス成形する。このときの液圧は、部品１２、１３の拡管変形を伴わない圧力Ｐ１に設定される。圧力Ｐ１は、
Ｐ１＜２×ｋ×σＹＰ×ｔ／ｄ
ここに、
ｋ：実験的に求められる係数
σＹＰ：降伏強度
ｔ：管板厚
ｄ：管内径
である。
【００３５】
成形型４０を型締めする際に、上記圧力Ｐ１の液圧を重ね合わせ板材１０の内部空間１１に付与しておくことにより、曲げ加工用治具６０を用いることによる効果とあいまって、座屈しわの発生、扁平化することによる成形型４０への噛み込みの発生がより一層抑制され、所望の形状の屈曲部２１、２２が確実に形成される。
【００３６】
成形型４０の型締めが終了すると、図１（Ｃ）に示すように、液圧を圧力Ｐ２まで上昇させ、ハイドロフォーム成形を実施する。圧力Ｐ２は、
Ｐ２＝ｋ×σＹＰ×ｔ／（ｒ−ｔ）
ここに、
ｒ：最終製品形状における最小内側半径
である。
【００３７】
圧力Ｐ２の液圧が付与されることにより、屈曲部２１、２２および拡大部１７が膨出して拡管成形され、成形型４０の凹部４１ａ、４２ａの形状に合致した成形品２０が形成される。
【００３８】
このとき、軸押しシリンダ５２を駆動して重ね合わせ板材１０を両側から押し込むと、屈曲部２１、２２には材料が長手方向両側から供給されるものの、屈曲部２１、２２の間の中央部分には、屈曲部２１、２２の存在のために、材料が十分に供給されない。このため、屈曲部２１、２２の間の中央部分が屈曲部２１、２２と同じ断面形状である場合には、屈曲部２１、２２に比べて中央部分を大きく膨出させすぎると、換言すれば、屈曲部２１、２２の径に対する中央部分の径の比率を大きくとりすぎると、減肉に伴う割れなどの不具合を招く虞がある。割れが生じないようにするためには、前記比率を小さくしなければならず、設計の自由度が低く、ハイドロフォーム成形を適用できる成形品の用途も限定されてしまうことになる。
【００３９】
本実施形態にあっては、重ね合わせ板材１０に、断面形状が管部１６（他の部位）よりも大きい拡大部１７を予め成形しておき、拡大部１７から材料を供給しつつハイドロフォーム成形を実施している。このため、管部１６の間の中央部分が管部１６と同じ断面形状である重ね合わせ板材１０に比べて、中央部分への材料供給量が増加する。予め成形した拡大部１７は、いわば、ハイドロフォーム成形時における材料供給源ないし材料ストック部として機能する。
【００４０】
したがって、管部１６に比べて拡大部１７を大きく膨出させても、当該拡大部１７から材料が供給されるので、減肉に伴う割れなどの不具合を招くことはない。また、割れが生じないように前記比率を小さくして膨出させる量を小さくする必要がないため、設計の自由度が高く、ハイドロフォーム成形を適用できる成形品２０の用途を拡大することが可能となる。さらに、成形型４０を型締め方向に対して直交する方向に移動して拡大部１７を形成する形態でもないため、成形型４０の構造が複雑にならない。
【００４１】
（第２の実施形態）
図８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、第２の実施形態に係る重ね合わせ板材７０を示す平面図、正面図、および図８（Ｂ）の８Ｃ−８Ｃ線に沿う断面図であり、図８（Ｃ）には、成形型８０の断面を併せて示してある。図９（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、第２の実施形態に係る成形品９０を示す平面図、正面図、および図９（Ｂ）の９Ｃ−９Ｃ線に沿う断面図であり、図９（Ｃ）には、成形型８０の断面を併せて示してある。
【００４２】
第２の実施形態は、ハイドロフォーム成形された成形品９０における膨出部９３が膨出する方向を改変した点で、第１の実施形態と相違している。
【００４３】
第２の実施形態の重ね合わせ板材７０は、第１の実施形態と同様に、突き合わせ部をなす直線形状の複数の縁辺７２ａ、７２ｂ、７３ａ、７３ｂと、縁辺７２ａ、７２ｂ、７３ａ、７３ｂを含まない部位にプレス成形により予め予備成形され断面形状が他の部位よりも大きい拡大部７７と、を含み、複数の縁辺７２ａ、７２ｂ、７３ａ、７３ｂを突き合わせ溶接により接合したものである。
【００４４】
図８（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、本実施形態の重ね合わせ板材７０は、２つの部品７２、７３を突き合わせ溶接することによって構成されている。各部品７２、７３は、プレス成形により形状が付与されている。図中上側の部品７２は、断面が半円をなす円弧部７４と、縁辺７２ａ、７２ｂを含まない部位にプレス成形により絞り成形された凸部７５と、を含んでいる。凸部７５は、長手方向の中央部分に設けられている。図中下側の部品７３は、断面が半円をなす円弧部７４を含むが、凸部７５は設けられていない。図中上側の部品７２の２つの縁辺７２ａ、７２ｂと、図中下側の部品７３の２つの縁辺７３ａ、７３ｂとを突き合わせると、円弧部７４によって断面が円をなす管部７６が形成され、凸部７５によって断面形状が管部７６（他の部位に相当する）よりも大きい拡大部７７が縁辺７２ａ、７２ｂ、７３ａ、７３ｂを含まない部位に形成される。このように２つの部品７２、７３を突き合わせた状態で、縁辺７２ａ、７３ａからなる突き合わせ部、および、縁辺７２ｂ、７３ｂからなる突き合わせ部に突き合わせ溶接が施される。重ね合わせ板材７０の両端部には、媒体を注入するための注入口７８が形成される。第１の実施形態と同様に、フランジ余肉部がない重ね合わせ板材７０であり、突き合わせ部が直線形状をなすため、突き合わせ溶接を容易に行うことができる。
【００４５】
成形型８０は、相対的に接近離反移動自在な上型８１と下型８２とを含んでいる。上下型８１、８２のそれぞれの内面には、凹部８１ａ、８２ａが形成されている。図８（Ｃ）に示すように、成形型８０の凹部８１ａ、８２ａのうち、重ね合わせ板材７０の拡大部７７が配置される部位の断面は、型の合わせ面に沿う方向が長軸となり、型締め方向が短軸となる半楕円あるいは半たまご形状に形成されている。図示省略するが、成形型８０の凹部８１ａ、８２ａは、重ね合わせ板材７０のうち媒体を注入するための注入口７８が設けられた端部から拡大部７７に至る部位に、成形型８０を型締めしたときに屈曲部９１、９２を形成する形状を有している。
【００４６】
重ね合わせ板材７０は、図８（Ｃ）に示すように、凸部７５が伸びる方向を型締め方向に一致させて、成形型８０に投入される。成形型８０を型締めし、ハイドロフォーム成形を実施すると、図９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、成形品９０は、突き合わせ溶接時に直線形状をなしていた突き合わせ部が膨出した形状となる。
【００４７】
膨出部９３が膨出する方向を上記のように設定した成形品９０であっても、重ね合わせ板材７０に予め成形した拡大部７７が材料供給源ないし材料ストック部として機能し、拡大部７７から材料を供給しつつ、型締めつまりプレス成形と、ハイドロフォーム成形とが実施される。
【００４８】
したがって、突き合わせ溶接時に直線形状をなしていた突き合わせ部を膨出させても、拡大部７７から材料が供給されるので、減肉に伴う割れなどの不具合を招くことはない。また、成形品９０における膨出部９３を膨出させる方向が限定されないため、設計の自由度が高く、ハイドロフォーム成形を適用できる成形品９０の用途を拡大することが可能となる。
【００４９】
なお、重ね合わせ板材７０に予備成形した拡大部７７により成形時の材料供給量を確保する観点から、重ね合わせ板材７０の拡大部７７における型締め方向の高さｈ（図８（Ｂ）参照）を、成形品９０の型締め方向の高さｈ’（図９（Ｂ）参照）に対して３％以上大きくすることが好ましい。
【００５０】
（第３の実施形態）
図１０は、第３の実施形態に係る曲げ加工用治具１００の説明に供する図であり、図１０（Ａ１）は、重ね合わせ板材１０を成形型４０内に投入した状態を示す要部断面図、図１０（Ａ２）は、図１０（Ａ１）のＡ２−Ａ２線に沿う断面図、図１０（Ｂ１）は、成形型４０を型締めした状態を示す要部断面図、図１０（Ｂ２）は、図１０（Ｂ１）のＢ２−Ｂ２線に沿う断面図である。
【００５１】
第３の実施形態は、曲げ加工用治具１００の構造を改変した点で、第１の実施形態と相違している。
【００５２】
第３の実施形態の曲げ加工用治具１００は、第１の実施形態の曲げ加工用治具６０と同様に、屈曲部２１、２２の変形を防止するために用いられ、可撓性を有する連結体１０１によって支持された心金１０２と、媒体が流通する通路１０３とを含んでいる。そして、曲げ加工用治具１００を、注入口１８から少なくとも屈曲部２１、２２を形成する位置まで挿入して、屈曲部２１、２２を形成している。
【００５３】
この曲げ加工用治具１００も、ノズル５０の前端に直列状に取り付けられる複数のボールプラグ１０２（心金に相当する）と、ボールプラグ１０２を支持する自在継手１０１（可撓性を有する連結体に相当する）とを備えている。ボールプラグ１０２には、自在継手１０１との連結箇所以外の部位に貫通孔１０４が形成されている。この貫通孔１０４が、媒体が流通する通路１０３として機能する。曲げ加工用治具１００の作用効果は第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係るハイドロフォーム成形装置を概略で示す構成図であり、図１（Ａ）は、重ね合わせ板材を成形型内に入れた状態、図１（Ｂ）は、成形型を型締めした状態、および図１（Ｃ）は、ハイドロフォーム成形が完了した状態をそれぞれ示している。
【図２】重ね合わせ板材内に挿入される曲げ加工用治具を示す要部断面図である。
【図３】図３（Ａ１）は、図１（Ａ）の要部を示す断面図、図３（Ａ２）は、図３（Ａ１）のＡ２−Ａ２線に沿う断面図、図３（Ｂ１）は、図１（Ｂ）の要部を示す断面図、図３（Ｂ２）は、図３（Ｂ１）のＢ２−Ｂ２線に沿う断面図である。
【図４】図４（Ａ）は、素材としての重ね合わせ板材を示す斜視図、図４（Ｂ）は、重ね合わせ板材を構成する２つの部品を、突き合わせ溶接する前の状態で示す斜視図である。
【図５】素材に重ね合わせ板材を用いてハイドロフォーム成形され、他の部位に比べて大きく膨出した部位を有する成形品の一例を示す斜視図である。
【図６】図６は、屈曲部の変形を拘束することなく屈曲部を形成した場合に生じ得る不具合を示す図であり、図６（Ａ１）は、重ね合わせ板材を成形型内に投入した状態を示す要部断面図、図６（Ａ２）は、図６（Ａ１）のＡ２−Ａ２線に沿う断面図、図６（Ｂ１）は、屈曲部の変形を拘束することなく成形型を型締めした状態を示す要部断面図、図６（Ｂ２）は、図６（Ｂ１）のＢ２−Ｂ２線に沿う断面図、図６（Ｃ）は、座屈しわや、溶接割れが生じた成形品を示す斜視図である。
【図７】図７は、図６に示される不具合への対策として、突き合わせ溶接される部品に屈曲形状を予め付与した場合に生じ得る不具合を示す図であり、図７（Ａ）は、突き合わせ溶接される部品であって屈曲形状が予め付与された部品を示す斜視図、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の７Ｂ−７Ｂ線に沿う断面図、図７（Ｃ）は、図７（Ａ）の７Ｃ−７Ｃ線に沿う断面図である。
【図８】図８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、第２の実施形態に係る重ね合わせ板材を示す平面図、正面図、および図８（Ｂ）の８Ｃ−８Ｃ線に沿う断面図であり、図８（Ｃ）には、成形型の断面を併せて示してある。
【図９】図９（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、第２の実施形態に係る成形品を示す平面図、正面図、および図９（Ｂ）の９Ｃ−９Ｃ線に沿う断面図であり、図９（Ｃ）には、成形型の断面を併せて示してある。
【図１０】図１０は、第３の実施形態に係る曲げ加工用治具の説明に供する図であり、図１０（Ａ１）は、重ね合わせ板材を成形型内に投入した状態を示す要部断面図、図１０（Ａ２）は、図１０（Ａ１）のＡ２−Ａ２線に沿う断面図、図１０（Ｂ１）は、成形型を型締めした状態を示す要部断面図、図１０（Ｂ２）は、図１０（Ｂ１）のＢ２−Ｂ２線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０    重ね合わせ板材、
１１    内部空間、
１２、１３    突き合わせ溶接される部品、
１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ    突き合わせ部をなす直線形状の縁辺、
１４    円弧部、
１５    凸部、
１６    管部（他の部位）、
１７    拡大部、
１８    注入口、
２０    成形品、
２１、２２    屈曲部、
２３    膨出した部位、
４０    成形型、
４１、４２    上下型、
４１ａ、４２ａ    凹部、
５０    ノズル、
５２    軸押しシリンダ、
５３    媒体供給路、
６０    曲げ加工用治具、
６１    自在継手（可撓性を有する連結体）、
６２    ボールプラグ（心金）、
６３    媒体が流通する通路、
６４    貫通孔（媒体が流通する通路）、
７０    重ね合わせ板材、
７２、７３    突き合わせ溶接される部品、
７２ａ、７２ｂ、７３ａ、７３ｂ    突き合わせ部をなす直線形状の縁辺、
７４    円弧部、
７５    凸部、
７６    管部（他の部位）、
７７    拡大部、
７８    注入口、
８０    成形型、
８１、８２    上下型、
８１ａ、８２ａ    凹部、
９０    成形品、
９１、９２    屈曲部、
９３    膨出部、
１００  曲げ加工用治具、
１０１  自在継手（可撓性を有する連結体）、
１０２  ボールプラグ（心金）、
１０３  媒体が流通する通路、
１０４  貫通孔（媒体が流通する通路）。
【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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