(57)【要約】【課題】偏肉の球殻状部を有する金属製拡張成形品を容易に成形する。【解決手段】拡張成形品１は，球殻状部２と，一対の円筒部３とを有する。球殻状部２を構成する第２半体部分２２  の肉厚は第１半体部分２１  の肉厚よりも大である。第１半体部分成形凹部７と，第２半体部分成形凹部９とによって球殻状部成形用キャビティ１０を形成する。Ａｌ合金パイプ１３の球殻状部２に対応する中間領域１９を第２半体部分成形凹部９側に撓ませて，第２半体部分成形凹部９の最深部位ｇおよび中間領域１９間の距離Ａと，第１半体部分成形凹部７の最深部位ｆおよび中間領域１９間の距離Ｂとの間にＡ＜Ｂの関係を成立させる。管状金属素材１３内に流体圧を作用させることにより中間領域１９を拡張して球殻状部成形用キャビティ１０内面に押圧する。【選択図】      図６
2004268068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形断面の金属パイプ（１３）の中間領域（１９）に拡張成形加工を施して得られたものであって，拡張成形加工による中空部（２）と，その中空部（２）に連設され，且つ前記金属パイプ（１３）の両端領域（ｅ）よりなる一対の円筒部（３）とを有し，両円筒部（３）の軸線を含む１つの仮想平面（Ｐ１  ）で前記中空部（２）を第１半体部分（２１  ）と第２半体部分（２２  ）とに二分割した状態において，前記第１半体部分（２１  ）の肉厚よりも前記第２半体部分（２２  ）の肉厚が大である金属製拡張成形品（１）を成形するに当り，第１型（５１  ）の第１半体部分成形凹部（７）と，第２型（５２  ）の第２半体部分成形凹部（９）とによって中空部成形用キャビティ（１０）を形成するようにした成形型（４）を用意し，前記金属パイプ（１３）の両端領域（ｅ）を前記第１および第２型（５１  ，５２  ）の合せ面（６，８）間に配置すると共に前記中間領域（１９）を前記第２半体部分成形凹部（９）側に撓ませて，前記第１および第２半体部分成形凹部（７，９）の両最深部位（ｆ，ｇ）を結ぶ線分（Ｌ）における，前記第２半体部分成形凹部（９）の前記最深部位（ｇ）および前記中間領域（１９）間の距離Ａと，前記第１半体部分成形凹部（７）の前記最深部位（ｆ）および前記中間領域（１９）間の距離Ｂとの間にＡ＜Ｂの関係を成立させる工程と，前記金属パイプ（１３）内に流体圧を作用させることにより前記中間領域（１９）を拡張して前記中空部成形用キャビティ（１０）内面に押圧する工程とを用いることを特徴とする，偏肉の中空部を有する金属製拡張成形品の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，偏肉の中空部を有する金属製拡張成形品の成形方法に関する。
【０００２】
【関連技術】
前記中空部において，その最大肉厚を素材である金属パイプの肉厚よりも大にする技術は知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−８５８７０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の成形対象である偏肉の中空部を有する金属製拡張成形品は，円形断面の金属パイプの中間領域に拡張成形加工を施して得られたものであって，拡張成形加工による中空部と，その中空部に連設され，且つ前記金属パイプの両端領域よりなる一対の円筒部とを有し，両円筒部の軸線を含む１つの仮想平面で前記中空部を第１半体部分と第２半体部分とに二分割したとき，第１半体部分の肉厚よりも第２半体部分の肉厚が大である，といった構造を有する。ただし，中空部の最大肉厚は，前記公知技術とは異なり，金属パイプの肉厚よりも小である。この拡張成形品は，例えば，押圧変形されてフレーム部材として用いられ，その際，肉厚の部分はフレーム部材の補強部として機能する。
【０００５】
このような構造を有する拡張成形品を簡単な手段によって成形することができれば生産コスト上有利であるが，現状ではこのような成形方法は知られていなかった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記のような拡張成形品を容易に得ることができる前記成形方法を提供することを目的とする。
【０００７】
前記目的を達成するため本発明によれば，円形断面の金属パイプの中間領域に拡張成形加工を施して得られたものであって，拡張成形加工による中空部と，その中空部に連設され，且つ前記金属パイプの両端領域よりなる一対の円筒部とを有し，両円筒部の軸線を含む１つの仮想平面で前記中空部を第１半体部分と第２半体部分とに二分割した状態において，前記第１半体部分の肉厚よりも前記第２半体部分の肉厚が大である金属製拡張成形品を成形するに当り，第１型の第１半体部分成形凹部と，第２型の第２半体部分成形凹部とによって中空部成形用キャビティを形成するようにした成形型を用意し，前記金属パイプの両端領域を前記第１および第２型の合せ面間に配置すると共に前記中間領域を前記第２半体部分成形凹部側に撓ませて，前記第１および第２半体部分成形凹部の両最深部位を結ぶ線分における，前記第２半体部分成形凹部の前記最深部位および前記中間領域間の距離Ａと，前記第１半体部分成形凹部の前記最深部位および前記中間領域間の距離Ｂとの間にＡ＜Ｂの関係を成立させる工程と，前記金属パイプ内に流体圧を作用させることにより前記中間領域を拡張して前記中空部成形用キャビティ内面に押圧する工程とを用いる，偏肉の中空部を有する金属製拡張成形品の成形方法が提供される。
【０００８】
前記のように両距離Ａ，Ｂの関係をＡ＜Ｂに設定して中間領域を拡張すると，その中間領域における第２半体部分成形凹部内で拡張する部分の拡管量が，第１半体部分成形凹部内で拡張する部分の拡管量よりも小となるため，第１半体部分の肉厚よりも第２半体部分の肉厚が大となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本欄で用いる各図面は，説明上誇張されて描かれている。
【００１０】
〔実施例Ｉ〕
図１〜図３において，拡張成形品１は，円形断面の金属パイプとしてのＡｌ合金パイプの中間領域に拡張成形加工を施して得られたものであって，拡張成形加工による中空部としての球殻状部２と，その球殻状部２に連設され，且つＡｌ合金パイプの両端領域よりなる一対の円筒部３とを有する。両円筒部３の軸線を含む１つの仮想平面Ｐ１  で球殻状部２を第１半体部分２１  と第２半体部分２２  とに二分割した状態において，第２半体部分２２  の肉厚は第１半体部分２１  の肉厚よりも大である。この場合，球殻状部２全体の肉厚分布は，仮想平面Ｐ１  に含まれる，球殻状部２の球状外表面の中心Ｏを通り，且つ仮想平面Ｐ１  に交差する外径Ｄと，第２半体部分２２  との交点位置が最大肉厚部位ａとなり，一方，前記外径Ｄと第１半体部分２１  との交点位置が最小肉厚部位ｂとなり，その最大肉厚部位ａから最小肉厚部位ｂに向って肉厚は漸減する，といったものとなる。ただし，最大肉厚はＡｌ合金パイプ，つまり両円筒部３の肉厚よりも小である。
【００１１】
このような拡張成形品１は次のような方法で成形される。
【００１２】
図４，５において，鋼製成形型４は，上側の第１型５１  と下側の第２型５２  とよりなり，第１型５１  の合せ面６に開口する第１半体部分成形凹部７と，第２型５２  の合せ面８に開口する第２半体部分成形凹部９とによって，中空部成形用キャビティとしての球殻状部成形用キャビティ１０が形成される。また第１，第２型５１  ，５２  の合せ面６，８にはそれぞれ両筒部３に対応する２つの溝１１が在り，相対向する両溝１１により両円筒部３を囲む孔部１２が形成される。拡張成形品１を成形するための素材であるＡｌ合金パイプ１３の外周面と各孔部１２内周面との間には所定のクリアランスｃが存するようになっている。
【００１３】
＜例−１＞
図６（ａ）に示すように，Ａｌ合金パイプ１３として，その各環状端面１４を含む両仮想平面に対してＡｌ合金パイプ１３の軸線Ｌ１  が直交するものを用意する。また一対の押圧部材１５として，Ａｌ合金パイプ１３の内径よりも小径で，その内部に遊挿される小径部１６と，Ａｌ合金パイプ１３の外径よりも大径で，且つ小径部１６と同軸の大径部１７とよりなるものを用意する。
【００１４】
Ａｌ合金パイプ１３の，両円筒部３に対応する両端領域ｅを第２型５２  の両溝１１内に配置して，第１型５１  を第２型５２  に合せて閉じる。これによりＡｌ合金パイプ１３の両端領域ｅの主要部が両孔部１２内に位置し，一部は両孔部１２から外部に突出する。それら突出部分の内部に両押圧部材１５の小径部１６をそれぞれ遊挿して各押圧部材１５の軸線Ｌ２  とＡｌ合金パイプ１３の軸線Ｌ１  とを１つの鉛直面内に位置させると共に各押圧部材１５を，前記内，外径差を利用してその大径部１７外端側が小径部１６外端側よりも上方に位置するように傾斜させ，小径部１６外端をＡｌ合金パイプ１３内周面に，また大径部１７の，小径部１６側に存する環状端面１８の一部をＡｌ合金パイプ１３の環状端面１４の一部にそれぞれ当接させる。これによりＡｌ合金パイプ１３の軸線Ｌ１  に対する各押圧部材１５の軸線Ｌ２  の傾斜角αは１度≦α≦２度に設定される。
【００１５】
図６（ｂ）に示すように，前記傾斜角αを維持した状態において，両押圧部材１５によりＡｌ合金パイプ１３を押圧すると，そのＡｌ合金パイプ１３の，球殻状部２に対応する中間領域１９が第２半体部分成形凹部９側に撓む。これにより，第１および第２半体部分成形凹部７，９の両最深部位ｆ，ｇを結ぶ線分Ｌにおける，第２半体部分成形凹部９の最深部位ｇおよび中間領域１９間の距離Ａと，第１半体部分成形凹部７の最深部位ｆおよび中間領域１９間の距離Ｂとの間にＡ＜Ｂの関係が成立する。
【００１６】
図６（ｃ）に示すように，一方の押圧部材１５の流通孔２０を介しＡｌ合金パイプ１３内に流体圧を作用させることにより中間領域１９を拡張して球殻状部成形用キャビティ１０内面に押圧する。
【００１７】
前記のように両距離Ａ，Ｂの関係をＡ＜Ｂに設定して中間領域１９を拡張すると，その中間領域１９における第２半体部分成形凹部９内で拡張する部分の拡管量が，第１半体部分成形凹部７内で拡張する部分の拡管量よりも小となるため，第１半体部分２１  の肉厚よりも第２半体部分２２  の肉厚が大となり，球殻状部２全体において前記のような肉厚分布が得られる。
【００１８】
具体例として，外径６０ｍｍ，長さ７００ｍｍ，肉厚２．０ｍｍの５０００系Ａｌ合金よりなるＡｌ合金パイプ１３を用い，傾斜角α＝１度，距離Ａ＝１０ｍｍ，距離Ｂ＝２０ｍｍ，流体圧（ガス圧）１ＭＰａの条件下で外径９０ｍｍの球殻状部２を拡張成形したところ，第２半体部分２２  の最大肉厚部位ａにおける肉厚が１．９ｍｍであり，一方，第１半体部分２１  の最小肉厚部位ｂにおける肉厚が１．６ｍｍであって，両部位ａ，ｂには０．３ｍｍの肉厚差が生じていた。なお，拡張成形のための流体圧は液圧でもよい。
【００１９】
＜例−２＞
図７（ａ）に示すように，Ａｌ合金パイプ１３として，その各環状端面１４を含む両仮想平面に対してＡｌ合金パイプ１３の軸線Ｌ１  が直交するものを用意する。また一対の押圧部材１５として，Ａｌ合金パイプ１３の内径よりも小径で，その内部に嵌合される小径部１６と，Ａｌ合金パイプ１３の外径よりも大径で，且つ小径部１６と同軸の大径部１７とよりなり，その大径部１７の，小径部１６側の環状端面１８を含む仮想平面Ｐ２  が，押圧部材１５の軸線Ｌ２  における大径部１７側の線分ｈに対して傾斜角β（β＞９０°）を持つように傾斜しているものを用意する。この場合，傾斜角βは９１度≦β≦９２度に設定される。
【００２０】
Ａｌ合金パイプ１３の，両円筒部３に対応する両端領域ｅを第２型５２  の両溝１１内に配置して，第１型５１  を第２型５２  に合せて閉じる。これによりＡｌ合金パイプ１３の両端領域ｅの主要部が両孔部１２内に位置し，一部は両孔部１２から外部に突出する。それら突出部分の内部に両押圧部材１５の小径部１６をそれぞれ嵌合し，また各大径部１５の最も長い母線を持つ外周部ｉを真上に向けると共に最も短い母線を持つ外周部ｊを真下に向ける。
【００２１】
図７（ｂ）に示すように，各押圧部材１５の姿勢を前記のように維持した状態において，両押圧部材１５によりＡｌ合金パイプ１３を押圧すると，そのＡｌ合金パイプ１３の，球殻状部２に対応する中間領域１９が第２半体部分成形凹部９側に撓む。これにより，例−１同様に，第１および第２半体部分成形凹部７，９の両最深部ｆ，ｇを結ぶ線分Ｌにおける，第２半体部分成形凹部９の最深部位ｇおよび中間領域１９間の距離Ａと，第１半体部分成形凹部７の最深部位ｆおよび中間領域１９間の距離Ｂとの間にＡ＜Ｂの関係が成立する。
【００２２】
図７（ｃ）に示すように，一方の押圧部材１５の流通孔２０を介しＡｌ合金パイプ１３内に流体圧を作用させることにより中間領域１９を拡張して球殻状部成形用キャビティ１０内面に押圧する。
【００２３】
＜例−３＞
図８（ａ）に示すように，Ａｌ合金パイプ１３として，その軸線Ｌ１  を含む仮想縦断面が等脚台形をなすように各環状端面１４を含む両仮想平面Ｐ３  がＡｌ合金パイプ１３の軸線Ｌ１  に対して傾斜角γ（γ＞９０°）を持つように傾斜しているものを用意する。この場合，傾斜角γは９１度≦γ≦９２度に設定される。また一対の押圧部材１５として，Ａｌ合金パイプ１３の内径よりも小径で，その内部に嵌合される小径部１６と，Ａｌ合金パイプ１３の外径よりも大径で，且つ小径部１６と同軸の大径部１７とよりなるものを用意する。
【００２４】
Ａｌ合金パイプ１３を，両円筒部３に対応する両端領域ｅを第２型５２  の両溝１１内に入れ，且つ最も長い母線を持つ外周部ｋを真上に向けると共に最も短い母線を持つ外周部ｍを真下に向けて第２型５２  に配置し，次いで第１型５１  を第２型５２  に合せて閉じる。これによりＡｌ合金パイプ１３の両端領域ｅの主要部が両孔部１２内に位置し，一部は両孔部１２から外部に突出する。それら突出部分の内部に両押圧部材１５の小径部１６をそれぞれ嵌合して各押圧部材１５における大径部１７の，小径部１６側に存する環状端面１８の一部をＡｌ合金パイプ１３の環状端面１４の最も突き出た部分に当接させる。
【００２５】
図８（ｂ）に示すように，Ａｌ合金パイプ１３の姿勢を前記のように維持した状態において，両押圧部材１５によりＡｌ合金パイプ１３を押圧すると，そのＡｌ合金パイプ１３において，球殻状部２に対応する中間領域１９の一部が第２半体部分成形凹部９側に撓む。これにより，第１および第２半体部分成形凹部７，９の両最深部位ｆ，ｇを結ぶ線分Ｌにおける，第２半体部分成形凹部９の最深部位ｇおよび中間領域１９間の距離Ａと，第１半体部分成形凹部７の最深部位ｆおよび中間領域１９間の距離Ｂの間にＡ＜Ｂの関係が成立する。
【００２６】
図８（ｃ）に示すように，一方の押圧部材１５の流通孔２０を介しＡｌ合金パイプ１３内に流体圧を作用させることにより中間領域１９を拡張して球殻状部成形用キャビティ１０内面に押圧する。
【００２７】
〔実施例ＩＩ〕
図９〜１１において，拡張成形品１は，円形断面の金属パイプとしてのＡｌ合金パイプの中間領域に拡張成形加工を施して得られたものであって，拡張成形加工による中空部としての立方体状箱形部２と，その箱形部２に連設され，且つＡｌ合金パイプの両端領域よりなる一対の円筒部３とを有する。両円筒部３の軸線を含む１つの仮想平面Ｐ１  で箱形部２を第１半体部分２１  と第２半体部分２２  とに二分割した状態において，第２半体部分２２  の肉厚は第１半体部分２１  の肉厚よりも大である。第２半体部分２２  において各稜に対応する部位の肉厚は，それらの部位の伸びが大であることから他の部位に比べて小となる。
【００２８】
このような拡張成形品１は次のような方法で成形される。
【００２９】
図１２，１３において，鋼製成形型４は，上側の第１型５１  と下側の第２型５２  とよりなり，第１型５１  の合せ面６に開口する第１半体部分成形凹部７と，第２型５２  の合せ面８に開口する第２半体部分成形凹部９とによって，中空部成形用キャビティとしての箱形部成形用キャビティ１０が形成される。また第１，第２型５１  ，５２  の合せ面６，８にはそれぞれ両筒部３に対応する２つの溝１１が在り，相対向する両溝１１により両円筒部３を囲む孔部１２が形成される。拡張成形品１を成形するための素材であるＡｌ合金パイプ１３の外周面と各孔部１２内周面との間には所定のクリアランスｃが存するようになっている。
【００３０】
図１４（ａ）に示すように，Ａｌ合金パイプ１３として，その各環状端面１４を含む両仮想平面に対してＡｌ合金パイプ１３の軸線Ｌ１  が直交するものを用意する。また一対の押圧部材１５として，Ａｌ合金パイプ１３の内径よりも小径で，その内部に遊挿される小径部１６と，Ａｌ合金パイプ１３の外径よりも大径で，且つ小径部１６と同軸の大径部１７とよりなるものを用意する。
【００３１】
Ａｌ合金パイプ１３の，両円筒部３に対応する両端領域ｅを第２型５２  の両溝１１内に配置して，第１型５１  を第２型５２  に合せて閉じる。これによりＡｌ合金パイプ１３の両端領域ｅの主要部が両孔部１２内に位置し，一部は両孔部１２から外部に突出する。それら突出部分の内部に両押圧部材１５の小径部１６をそれぞれ遊挿して各押圧部材１５の軸線Ｌ２  とＡｌ合金パイプ１３の軸線Ｌ１  とを１つの鉛直面内に位置させると共に各押圧部材１５を，前記内，外径差を利用してその大径部１７外端側が小径部１６外端側よりも上方に位置するように傾斜させ，小径部１６外端をＡｌ合金パイプ１３内周面に，また大径部１７の，小径部１６側に存する環状端面１８の一部をＡｌ合金パイプ１３の環状端面１４の一部にそれぞれ当接させる。これによりＡｌ合金パイプ１３の軸線Ｌ１  に対する各押圧部材１５の軸線Ｌ２  の傾斜角αは１度≦α≦２度に設定される。
【００３２】
図１４（ｂ）に示すように，前記傾斜角αを維持した状態において，両押圧部材１５によりＡｌ合金パイプ１３を押圧すると，そのＡｌ合金パイプ１３の，箱形部２に対応する中間領域１９が第２半体部分成形凹部９側に撓む。これにより，第１および第２半体部分成形凹部７，９の両最深部位ｆ，ｇを結ぶ線分Ｌにおける，第２半体部分成形凹部９の最深部位ｇおよび中間領域１９間の距離Ａと，第１半体部分成形凹部７の最深部位ｆおよび中間領域１９間の距離Ｂとの間にＡ＜Ｂの関係が成立する。
【００３３】
図１４（ｃ）に示すように，一方の押圧部材１５の流通孔２０を介しＡｌ合金パイプ１３内に流体圧を作用させることにより中間領域１９を拡張して箱形部成形用キャビティ１０内面に押圧する。
【００３４】
前記のように両距離Ａ，Ｂの関係をＡ＜Ｂに設定して中間領域１９を拡張すると，その中間領域１９における第２半体部分成形凹部９内で拡張する部分の拡管量が，第１半体部分成形凹部７内で拡張する部分の拡管量よりも小となるため，第１半体部分２１  の肉厚よりも第２半体部分２２  の肉厚が大となる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば，前記のような手段を採用することによって，偏肉の中空部を有する金属製拡張成形品を容易に得ることが可能な成形方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】偏肉の球殻状部を有する拡張成形品の斜視図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】図２の３−３線断面図である。
【図４】成形型の側面図で，図５の４矢視図に相当する。
【図５】図４の５−５線断面図である。
【図６】実施例Ｉにおける例−１の成形工程説明図である。
【図７】実施例Ｉにおける例−２の成形工程説明図である。
【図８】実施例Ｉにおける例−３の成形工程説明図である。
【図９】偏肉の箱形部を有する拡張成形品の正面図である。
【図１０】図９の１０矢視図である。
【図１１】図９の１１−１１線断面図である。
【図１２】成形型の側面図で，図１３の１２矢視図に相当する。
【図１３】図１２の１３−１３線断面図である。
【図１４】実施例ＩＩの成形工程説明図である。
【符号の説明】
１………拡張成形品
２………球殻状部，箱形部（中空部）
２１  ……第１半体部分
２２  ……第２半体部分
３………円筒部
４………成形型
５１  ……第１型
５２  ……第２型
６………合せ面
７………第１半体部分成形凹部
８………合せ面
９………第２半体部分成形凹部
１０……球殻状部成形用キャビティ，箱形部成形用キャビティ（中空部成形用キャビティ）
１３……Ａｌ合金パイプ（金属パイプ）
１９……中間領域
ｅ………端領域
ｆ………最深部位
ｇ………最深部位
Ｌ………線分
Ｐ１  ……仮想平面
【図１】
2004268068.tif 000003
【図２】
2004268068.tif 000004
【図３】
2004268068.tif 000005
【図４】
2004268068.tif 000006
【図５】
2004268068.tif 000007
【図６】
2004268068.tif 000008
【図７】
2004268068.tif 000009
【図８】
2004268068.tif 000010
【図９】
2004268068.tif 000011
【図１０】
2004268068.tif 000012
【図１１】
2004268068.tif 000013
【図１２】
2004268068.tif 000014
【図１３】
2004268068.tif 000015
【図１４】
2004268068.tif 000016