(57)【要約】【課題】成形不具合の発生を抑制し、安定的な成形品形状を得ることができる液圧成形装置を提供する。【解決手段】複数の板材１３，１４から内側に湾曲した湾曲部を有する成形品を得るための液圧成形装置である。液圧成形装置は、成形品の湾曲部に対応する外側に湾曲した湾曲部１１Ａと、湾曲部に配置される、湾曲部の曲率半径Ｒ０より小さい曲率半径を有する凸状部２０とが、内面に形成された第１成形型１１と、第１成形型と連携し、板材を型締めするための第２成形型１２と、板材の間に液圧を供給するための液圧供給手段１５とを有する。したがって、液圧の供給により、第１成形型および第２成形型の内面に沿って板材を成形品形状に成形する際に、凸状部に沿って材料を流入させることができる。【選択図】　　　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の板材から内側に湾曲した湾曲部を有する成形品を得るための液圧成形方法であって、
成形品の湾曲部に対応する外側に湾曲した湾曲部と、前記湾曲部に配置される、前記湾曲部の曲率半径より小さい曲率半径を有する凸状部とが、内面に形成された第１成形型と、前記第１成形型と連携する第２成形型とによって、板材を型締めし、
前記板材の間に液圧を供給し、前記第１成形型および前記第２成形型の内面に沿って前記板材を成形品形状に成形する
ことを特徴とする液圧成形方法。
【請求項２】
前記凸状部は、複数形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液圧成形方法。
【請求項３】
前記凸状部は、前記湾曲部の所定位置に関し、対称に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の液圧成形方法。
【請求項４】
前記所定位置は、前記湾曲部の中央位置近傍であることを特徴とする請求項３に記載の液圧成形方法。
【請求項５】
隣接する前記凸状部の間に形成される谷部は、前記第１成形型の湾曲部の基準面より、内側に位置しており、
得られる成形品の湾曲部の表面に、外側に湾曲した凸状部が形成されることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の液圧成形方法。
【請求項６】
前記凸状部の根元部の曲率半径は、最大供給液圧において成形可能な最小半径より、大きいあるいは等しく、
前記凸状部の頂部の曲率半径は、前記根元部の曲率半径より、大きいあるいは等しいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液圧成形方法。
【請求項７】
隣接する前記凸状部の間に形成される谷部の曲率半径は、最大供給液圧において成形可能な最小半径より、大きいあるいは等しく、
前記凸状部の曲率半径は、前記谷部の曲率半径より、大きいあるいは等しいことを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の液圧成形方法。
【請求項８】
複数の板材から内側に湾曲した湾曲部を有する成形品を得るための液圧成形装置であって、
成形品の湾曲部に対応する外側に湾曲した湾曲部と、前記湾曲部に配置される、前記湾曲部の曲率半径より小さい曲率半径を有する凸状部とが、内面に形成された第１成形型と、
前記第１成形型と連携し、板材を型締めするための第２成形型と、
前記板材の間に液圧を供給するための液圧供給手段とを有し、
液圧の供給により、前記第１成形型および前記第２成形型の内面に沿って前記板材が成形品形状に成形される
ことを特徴とする液圧成形装置。
【請求項９】
前記凸状部は、複数形成されていることを特徴とする請求項８に記載の液圧成形装置。
【請求項１０】
前記凸状部は、前記湾曲部の所定位置に関し、対称に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の液圧成形装置。
【請求項１１】
前記所定位置は、前記湾曲部の中央位置近傍であることを特徴とする請求項１０に記載の液圧成形装置。
【請求項１２】
隣接する前記凸状部の間に形成される谷部は、前記第１成形型の湾曲部の基準面より、内側に位置しており、
得られる成形品の湾曲部の表面に、外側に湾曲した凸状部が形成されることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の液圧成形装置。
【請求項１３】
前記凸状部の根元部の曲率半径は、最大供給液圧において成形可能な最小半径より、大きいあるいは等しく、
前記凸状部の頂部の曲率半径は、前記根元部の曲率半径より、大きいあるいは等しいことを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項に記載の液圧成形装置。
【請求項１４】
隣接する前記凸状部の間に形成される谷部の曲率半径は、最大供給液圧において成形可能な最小半径より、大きいあるいは等しく、
前記凸状部の曲率半径は、前記谷部の曲率半径より、大きいあるいは等しいことを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１項に記載の液圧成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液圧成形方法および液圧成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特開平９−１６８８２７号公報は、板材に液圧を付加して所定形状に成形するための液圧成形装置を開示している。
【０００３】
従来の液圧成形装置は、一般的に、図１４に示されるように、目的とする成形品の外面形状に対応する内面形状を有する成形型（雌型）１１１，１１２と、被成形品である板材１１３，１１４の端面の間に挿入される液圧注入治具（液圧供給手段）１１５と、液圧注入治具１１５の基端部に連結され、液圧注入治具１１５を挿入方向に移動させるための油圧シリンダ（駆動手段）１１６と、油圧発生装置（不図示）とを有する。
【０００４】
成形型１１１，１１２の間に設置される板材１１３，１１４は、液漏れ対策が施されており、また、液圧注入治具１１５は、油圧発生装置に連結されている液圧導入経路を有している。したがって、液圧注入治具１１５は、板材１１３，１１４の端面に、油圧シリンダ１１６の作動に基づく押込荷重を付加することと共に、板材１１３，１１４の間に液圧Ｐを供給することが可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、目的とする成形品が内側に湾曲した湾曲部を有する場合、成形不具合が発生する虞がある。
【０００６】
例えば、図１５（Ａ）に示されるように、成形型２１１，２１２の分割面Ｄが曲率を有する場合、成形品の湾曲部に対応する湾曲部２１１Ａの周長Ｌ１は、成形品の湾曲部の逆側に対応する成形型２１２の対向部位２１２Ａの周長Ｌ２より小さい。
【０００７】
したがって、液圧注入治具２１５によって液圧を供給し、成形型２１１，２１２の内面に沿って板材２１３，２１４を成形品形状に成形する際に、湾曲部２１１Ａに、材料が過剰に流入する。したがって、湾曲部２１１Ａには、図１５（Ｂ）に示されるように、成形不具合（しわ）Ｗが発生する。
【０００８】
そして、この成形不具合Ｗは、成形条件等によって位置や大きさが変化し、成形不具合Ｗが生じた部位が、図１５（Ｂ）に示す様な局部的に長い形状であった場合には、応力集中によって、強度が低下する問題を有する。さらに、例えば、流体を通過させる場合、流量の低下や、流量が不安定となる問題を生じる。
【０００９】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、成形不具合の発生を抑制し、安定的な成形品形状を得ることができる液圧成形方法および液圧成形装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、複数の板材から内側に湾曲した湾曲部を有する成形品を得るための液圧成形方法である。詳述すると、当該液圧成形方法においては、まず、成形品の湾曲部に対応する外側に湾曲した湾曲部と、前記湾曲部に配置される、前記湾曲部の曲率半径より小さい曲率半径を有する凸状部とが、内面に形成された第１成形型と、前記第１成形型と連携する第２成形型とによって、板材を型締めする。そして、前記板材の間に液圧を供給し、前記第１成形型および前記第２成形型の内面に沿って前記板材を成形品形状に成形する。
【００１１】
上記目的を達成するための請求項８に記載の発明は、複数の板材から内側に湾曲した湾曲部を有する成形品を得るための液圧成形装置である。詳述すると、当該液圧成形装置は、成形品の湾曲部に対応する外側に湾曲した湾曲部と、前記湾曲部に配置される、前記湾曲部の曲率半径より小さい曲率半径を有する凸状部とが、内面に形成された第１成形型と、前記第１成形型と連携し、板材を型締めするための第２成形型と、前記板材の間に液圧を供給するための液圧供給手段とを有する。したがって、液圧の供給により、前記第１成形型および前記第２成形型の内面に沿って前記板材が、成形品形状に成形される。
【００１２】
【発明の効果】
上記のように構成した請求項１に記載の発明によれば、使用される第１成形型は、凸状部によって、その湾曲部の表面（成形面）に沿った長さが増加しており、第１成形型の湾曲部の周長と、成形品の湾曲部の逆側に対応する第２成形型の対向部位の周長との周長差が、減少している。
【００１３】
したがって、第１成形型および第２成形型の内面に沿って板材を成形品形状に成形する際、板材は、凸状部に沿って流入する。そのため、第１成形型の湾曲部における板材材料の余剰が抑制される。つまり、成形不具合の発生を抑制し、安定的な成形品形状を得ることができる液圧成形方法を提供することができる。
【００１４】
上記のように構成した請求項８に記載の発明によれば、液圧成形装置が有する第１成形型は、凸状部によって、その湾曲部の表面（成形面）に沿った長さが増加しており、第１成形型の湾曲部の周長と、成形品の湾曲部の逆側に対応する第２成形型の対向部位の周長との周長差が、減少している。
【００１５】
したがって、第１成形型および第２成形型の内面に沿って板材を成形品形状に成形する際、板材は、凸状部に沿って流入する。そのため、第１成形型の湾曲部における板材材料の余剰が抑制される。つまり、成形不具合の発生を抑制し、安定的な成形品形状を得ることができる液圧成形装置を提供することができる。
【００１６】
【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。
【００１７】
本発明の実施の形態に係る液圧成形装置によって製造される製品は、例えば、図１に示される車両の排ガス用の触媒コンバータ５０である。触媒コンバータ５０は、２つの部品５１，５２からなり、その分割面は、曲率を有している。
【００１８】
つまり、部品５１は、その端部に内側に湾曲した湾曲部５１Ａを有している。したがって、部品５１の湾曲部５１Ａの周長は、湾曲部５０Ａの逆側に対応する部品５２の対向部位５２Ａの周長より短い。
【００１９】
本発明の実施の形態に係る液圧成形装置は、図２に示されるように、第１成形型１１と、第２成形型１２と、液圧注入治具（液圧供給手段）１５とを有する。液圧注入治具１５は、油圧発生装置（不図示）に連結されている液圧導入経路を有し、また、その基端部には、液圧注入治具１５を挿入方向に移動させるための駆動手段である油圧シリンダ（不図示）が連結されている。
【００２０】
第１成形型１１は、成形品の湾曲部に対応する外側に湾曲した湾曲部１１Ａが内面に形成されている。第２成形型１２は、第１成形型１１と連携し、板材１３，１４を型締めして成形するために使用される。第１成形型１１および第２成形型１２は、触媒コンバータ５０（目的とする成形品）の外面形状に対応する曲率を有する分割面Ｄを有する。
【００２１】
液圧注入治具１５は、板材１３，１４の端面の間に挿入され、板材１３，１４の間に液圧Ｐを供給するために使用される。
【００２２】
第１成形型１１の湾曲部１１Ａには、図３に詳細に示されるように、凸状部２０が形成されている。凸状部２０の曲率半径Ｒ１は、湾曲部１１Ａの曲率半径Ｒ０より小さい。なお、曲率半径Ｒ０は、凸状部２０が形成されない場合における湾曲部１１Ａの基準面ＲＰに基づいて定義される。
【００２３】
凸状部２０は、第１成形型１１の湾曲部１１Ａの表面（成形面）に沿った長さ（周長）を増加させるため、第１成形型１１の湾曲部１１Ａの周長Ｌ１と、成形品の湾曲部の逆側に対応する第２成形型１２の対向部位１２Ａの周長Ｌ２との周長差ΔＬ（２−１）（＝Ｌ２−Ｌ１）が、減少する。
なお、凸状部２０が形成された場合の周長Ｌ１と、基準面ＲＰ（凸状部２０が形成されない場合）の周長Ｌ０と周長差、つまり、凸状部２０の形成による周長の増加量ΔＬ（１−０）（＝Ｌ１−Ｌ０）は、例えば、対向部位１２Ａの周長Ｌ２と基準面ＲＰの周長Ｌ０との周長差ΔＬ（２−０）（＝Ｌ２−Ｌ０）の約６０％（ΔＬ（１−０）＝０．６×ΔＬ（２−０）である。
したがって、第１成形型１１および第２成形型１２の内面に沿って板材１３，１４を成形品形状に成形する際、板材１３は、凸状部２０に沿って流入する。そのため、第１成形型１１の湾曲部１１Ａにおける板材材料の余剰が抑制される。つまり、成形不具合（しわ）の発生を抑制し、安定的な成形品形状を得ることができる。また、成形不具合が生じないため、応力集中による強度低下が発生しない。特に、触媒コンバータ５０の場合、流体（排ガス）を通過させる場合における流量の低下および流量の不安定性が避けられる。
【００２４】
なお、凸状部２０の根元部の曲率半径Ｒ２は、最大供給液圧において成形可能な最小半径より、大きいあるいは等しく、かつ、凸状部２０の頂部の曲率半径Ｒ１は、根元部の曲率半径Ｒ２より、大きいあるいは等しいことが好ましい。
【００２５】
この場合、第１成形型１１の湾曲部１１Ａの凸状部２０に沿った形状に、板材１３を正確かつ確実に成形できる。
【００２６】
さらに、隣接する凸状部２０の間に形成される谷部の曲率半径Ｒ３は、最大供給液圧において成形可能な最小半径より、大きいあるいは等しく、凸状部２０の曲率半径Ｒ１，Ｒ２は、谷部の曲率半径Ｒ３より、大きいあるいは等しいことが好ましい。
【００２７】
この場合、隣接する凸状部２０の間に形成される谷部に沿った形状に、板材１３を正確かつ確実に成形できる。
【００２８】
また、凸状部２０は、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示されるように、湾曲部１１Ａの所定位置に関し、対称に配置されていることが好ましい。この場合、材料流入の集中を効率的に抑制できる。なお、所定位置は、成形不具合Ｗが発生し易い湾曲部１１Ａの中央位置近傍である。
【００２９】
以上のように、本実施の形態に係る液圧成形装置においては、第１成形型および第２成形型の内面に沿って板材を成形品形状に成形する際、板材は、凸状部に沿って流入する。そのため、第１成形型の湾曲部における板材材料の余剰が抑制される。つまり、成形不具合の発生を抑制し、安定的な成形品形状を得ることができる。
【００３０】
次に、本発明の実施の形態に係る液圧成形方法を説明する。
【００３１】
図５は、液圧成形の開始準備を説明するための断面図である。
【００３２】
まず、第１成形型１１と第２成形型１２との間に、被成形品である板材１３，１４が設置されて型締めされる。なお、第１成形型１１の湾曲部１１Ａには、２つの凸状部２０が形成されている。
【００３３】
その後、液圧注入治具１５が、板材１３，１４の端面の間に挿入される。板材１３，１４は、液漏れ対策が施されている。また、液圧注入治具１５は、油圧発生装置に連結されている液圧導入経路を有し、その基端部には、油圧シリンダが連結されている。
【００３４】
図６は、液圧成形の開始時を示している断面図である。
【００３５】
液圧注入治具１５は、板材１３，１４の端面に、油圧シリンダの作動に基づく押込荷重を付加することと共に、板材１３，１４の間に供給液圧Ｐを供給し、液圧成形を開始させる。
【００３６】
図７は、液圧の上昇過程を説明するための断面図、図８は、図７の一部を拡大した断面図である。
【００３７】
供給液圧Ｐが上昇し、第１液圧Ｐ１（＝ｋ１×ｔ×Ｙ）に達すると、凸状部２０に対して遠位である板材１３の遠位部位１３Ｂにおいて、膨出成形が開始される。なお、符号ｋ１，ｔ，Ｙは、実験的に算出される係数、板材１３，１４の厚み、板材１３，１４の降伏強度を示している。
【００３８】
一方、凸状部２０に対して近位である板材１３の近位部位１３Ａにおいては、圧縮応力が作用している。したがって、板材１３の近位部位１３Ａに関しては、供給液圧Ｐによって与えられる引張り応力の絶対値が、圧縮応力の絶対値より大きくなるまで、膨出成形が開始されない。なお、膨出が行われなかった板材１３の近位部位１３Ａは、周囲における膨出成形に基づく材料流入により、変形を阻まれる。
【００３９】
図９は、図８に続く液圧の上昇過程を説明するための断面図、図１０は、図９の一部を拡大した断面図である。
【００４０】
供給液圧Ｐがさらに上昇し、供給液圧Ｐによって与えられる引張り応力の絶対値が、圧縮応力の絶対値より大きくなると、板材１３の近位部位１３Ａの膨出成形が開始される。
【００４１】
しかし、第１成形型１１の湾曲部１１Ａの周長は、凸状部２０の形成によって、増加しているため、第２成形型１２の対向部位１２Ａの周長との周長差が、削減されている。
【００４２】
つまり、凸状部２０の存在によって、板材１３の近位部位１３Ａに対する材料流入が抑制される。したがって、板材１３の近位部位１３Ａにおける板材材料の余剰が抑制されるため、成形不具合の発生が防がれる。
【００４３】
その結果、板材１３の近位部位１３Ａは、徐々に変形しながら凸状部２０に接近し、凸状部２０に対応する形状に成形される。
【００４４】
詳述すると、供給液圧Ｐと、供給液圧Ｐにおいて成形可能な最小半径Ｒｍｉｎとの関係は、式（Ｒｍｉｎ＝ｋ２×ｔ×Ｔ／Ｐ＋ｔ）で表される。なお、符号ｋ２，Ｔは、実験的に算出される係数、板材１３，１４の引張り強度を示している。
【００４５】
なお、凸状部２０の頂部の曲率半径Ｒ１は、根元部の曲率半径Ｒ２より、大きいあるいは等しく、かつ、曲率半径Ｒ１，Ｒ２は、隣接する凸状部２０の間に形成される谷部の曲率半径Ｒ３より、大きいあるいは等しい。例えば、凸状部２０に沿った成形を引き起こすために必要とされる最小液圧Ｐｍｉｎは、式（Ｐｍｉｎ＝ｋ２×ｔ×Ｔ／（Ｒ３−ｔ））で表すことができる。
【００４６】
したがって、供給液圧Ｐがさらに上昇し、最小液圧Ｐｍｉｎより大きいあるいは等しい第２液圧（最大供給液圧）Ｐ２に達した時点で、成形が終了する（図２参照）。
【００４７】
以上のように、本実施の形態に係る液圧成形方法においては、第１成形型および第２成形型の内面に沿って板材を成形品形状に成形する際、板材は、凸状部に沿って流入する。そのため、第１成形型の湾曲部における板材材料の余剰が抑制される。つまり、成形不具合の発生を抑制し、安定的な成形品形状を得ることができる。
【００４８】
図１１は、凸状部２０の変形例を説明するための断面図である。
【００４９】
凸状部２０は、第１成形型１１の湾曲部１１Ａの基準面ＲＰに関し反転方向に形成することも可能である。つまり、隣接する凸状部２０の間に形成される谷部２０Ａは、基準面ＲＰより、内側に位置する。したがって、得られる成形品の表面には、凹状部ではなく、凸状部が形成される。
【００５０】
この場合、得られる成形品の断面積の低下を防げるため、強度低下が抑制される。また、例えば、流体を通過させる場合における流動抵抗の向上を、図ることができる。
【００５１】
図１２は、凸状部２０の別の変形例を説明するための断面図である。
【００５２】
凸状部２０の設置数は、限定されず、単数あるいは３以上の複数形成することも可能である。例えば、周長の増加量が同一であっても、凸状部２０の個数を増加させる場合、各凸状部２０の形状（突出深さ）を小さくすることが可能となる。したがって、得られる成形品の断面積の低下を抑制できると共に、得られた成形品を製品として組み付ける際において、周辺に配置される部品との干渉を、避けることができる。
【００５３】
図１３は、凸状部２０の別の変形例を説明するための断面図である。
【００５４】
凸状部２０は、基準面ＲＰに関し反転方向に形成される場合であっても、凸状部２０の設置数は、限定されず、３以上の複数形成することも可能である。この場合、図１２に係る変形例に比べ、得られる成形品の断面積の低下は、さらに抑制できる。
【００５５】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。
【００５６】
例えば、目的とする成形品は、触媒コンバータに限定されず、車両の配管類や燃料タンクあるいは補強部材等の閉断面形状を有する部材に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る液圧成形装置によって得られる成形品の一例を説明するための斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る液圧成形装置の要部断面図であり、液圧成形の終了時を示している。
【図３】図２に示される第１成形型の湾曲部に形成される凸状部を説明するための断面図である。
【図４】（Ａ）および（Ｂ）は、凸状部の配置を説明するための断面図である。
【図５】液圧成形の開始準備を説明するための断面図である。
【図６】液圧成形の開始時を示している断面図である。
【図７】液圧の上昇過程を説明するための断面図である。
【図８】図７の一部を拡大した断面図である。
【図９】図８に続く液圧の上昇過程を説明するための断面図である。
【図１０】図９の一部を拡大した断面図である。
【図１１】凸状部の変形例を説明するための断面図である。
【図１２】凸状部の別の変形例を説明するための断面図である。
【図１３】凸状部の別の変形例を説明するための断面図である。
【図１４】従来の液圧成形装置の一例を説明するための断面図である。
【図１５】（Ａ）および（Ｂ）は、従来の液圧成形装置における成形不具合の発生を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１１…第１成形型、
１１Ａ…湾曲部、
１２…第２成形型、
１２Ａ…対向部位、
１３，１４…板材、
１３Ａ…近位部位、
１３Ｂ…遠位部位、
１５…液圧注入治具、
２０…凸状部、
２０Ａ…谷部、
５０…触媒コンバータ、
５１，５２…部品、
５１Ａ…湾曲部、
５２Ａ…対向部位、
Ｄ…分割面、
Ｌ１，Ｌ２…周長、
Ｐ…供給液圧、
Ｐ１…第１液圧、
Ｐ２…第２液圧、
Ｐｍｉｎ…最小液圧、
Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…曲率半径、
Ｒｍｉｎ…最小半径、
ＲＰ…基準面。
【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】
2004082187.tif 000011
【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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