(57)【要約】【課題】重ね合わせ板材を素材として用いながら、外部にフランジ部が付帯しない管状体の液圧成形方法を提供する。【解決手段】二枚の板材２ａ，２ｂからなる重ね合わせ板材１を断面略Ｕ字状に予備成形して予備成形体１１とする。予備成形体１１を金型１０にて拘束した上で、予備成形体１１の内部に液圧を導入することにより、その予備成形体１１を管状体２１として膨出成形する。溶接ビード部３を中心とする溶接重合部に負担がかかる前に板材２ｂを成形面８ａに当てて、それより遅れて溶接重合部を押し潰して折り返し重合部１２を成形する。【選択図】  図２
2004283897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二枚の板材を重ね合わせた上でその外周縁部に溶接を施してなる重ね合わせ板材を用いて管状体を液圧成形する方法であって、
重ね合わせ板材を断面略Ｕ字状に折り曲げて予備成形体とする工程と、
予備成形体を丸穴状の金型面で拘束しながらその予備成形体の内部に液圧を導入して膨出させることにより、断面略円形状の管状体を成形する工程と、
を含むことを特徴とする管状体の液圧成形方法。
【請求項２】
断面略円形状の管状体を成形する際に、管状体の一般部の直径を最大直径とする円内に板材同士の溶接重合部がおさまるように成形することを特徴とする請求項１に記載の管状体の液圧成形方法。
【請求項３】
断面略円形状の管状体を成形する際に、溶接重合部近傍での成形が完了する前に管状体の一般部での成形をほぼ完了させ、管状体の成形末期に溶接重合部近傍を押し潰して溶接重合部を含む折り返し重合部を成形することを特徴とする請求項２に記載の管状体の液圧成形方法。
【請求項４】
重ね合わせ板材を断面略Ｕ字状に折り曲げて予備成形体とする際に、予備成形体の内側となる板材の中央部に先行膨出部を成形することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の管状体の液圧成形方法。
【請求項５】
上記先行膨出部は、他方の板材との間の所定の空間をつくるように膨出成形するものであることを特徴とする請求項４に記載の管状体の液圧成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重ね合わせ板材を用いて管状体を液圧成形する方法（液圧バルジ成形法もしくはシートハイドロ工法とも称される）に関し、特に同工法では不可避とされるフランジ部の発生をなくした管状体の液圧成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の管状体の液圧成形方法として例えば特許文献１，２に記載のものが知られている。同特許文献１，２に代表されるような従来の技術では、複数枚の板材を相互に重ね合わせた上でそれらの周縁部に溶接接合を施してなる重ね合わせ板材を素材として用い、その素材の周縁部を金型にて加圧拘束しながら内部に液圧を導入して膨出させることにより、所定の断面形状の管状体を成形することを基本としている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２９３２９号公報  （図５）
【０００４】
【特許文献２】
特開平９−５７３６２号公報  （図４）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の技術では、素材の周縁部を加圧拘束代として加圧挟持した上でそれ以外の部分を所定の断面形状となるように膨出させるものであるから、管状体が膨出成形された段階では上記加圧拘束代がそのままフランジ部として付帯することになる。ここで、特許文献１に記載のように、管状体の成形後にフランジ部を切断除去したとしてもそのフランジ部を完全になくすことは事実上不可能であることから、多かれ少なかれフランジ部が付帯することによって材料歩留まりの低下や加工工数の増加によるコストアップが余儀なくされる。
【０００６】
また、上記の工法で製造された図４の管状体Ｐ１を例えば図５に示すエンジンのエキゾーストマニホールドＭとして使用する場合、同図に示すように管状体Ｐ１に後工程にて取付フランジ部Ｆ１，Ｆ２等を付加した上でこの取付フランジ部Ｆ１，Ｆ２をもって相手側部品とボルト結合しようとすると、管状体Ｐ１に付帯しているフランジ部Ｆが邪魔となって特定のボルト締結位置Ｂが領域Ｑにおいて干渉してしまって、その特定位置Ｂのボルト締結が不可能となることがあるほか、フランジ部Ｆがあることによってエンジンルーム内の他の機器と干渉しやすいという問題点がある。
【０００７】
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、特に管状体の液圧成形にあたって実質的に管状体の外側にフランジ部が付帯しないようにし、もって上記のような不具合を効果的に解消した管状体の液圧成形方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、二枚の板材を重ね合わせた上でその外周縁部に溶接を施してなる重ね合わせ板材を用いて管状体を液圧成形する方法であって、重ね合わせ板材を断面略Ｕ字状に折り曲げて予備成形体とする工程と、予備成形体を丸穴状の金型面で拘束しながらその予備成形体の内部に液圧を導入して膨出させることにより、断面略円形状の管状体を成形する工程とを含むことを特徴とする。
【０００９】
この場合、請求項２に記載のように、断面略円形状の管状体を成形する際に、管状体の一般部の直径を最大直径とする円内に板材同士の溶接重合部がおさまるように成形することが望ましく、さらに請求項３に記載のように、断面略円形状の管状体を成形する際に、溶接重合部近傍での成形が完了する前に管状体の一般部での成形をほぼ完了させ、管状体の成形末期に溶接重合部近傍を押し潰して溶接重合部を含む折り返し重合部を成形することが溶接重合部跡を極小化する上でより望ましい。
【００１０】
その一方、膨出成形時の成形性を考慮した場合には、請求項４に記載のように、重ね合わせ板材を断面略Ｕ字状に折り曲げて予備成形体とする際に、予備成形体の内側となる板材の中央部に先行膨出部を成形することが望ましく、さらには請求項５に記載のように、上記先行膨出部は、他方の板材との間の所定の空間をつくるように膨出成形することがより望ましい。
【００１１】
したがって、請求項１に記載の発明では、重ね合わせ板材を断面略Ｕ字状に折り曲げて予備成形体とした上で、その予備成形体を丸穴状の金型面で拘束しながらその予備成形体の内部に液圧を導入して金型面に密着するまで膨出成形すると、管状体の一般部すなわち溶接重合部以外の部分の膨出直径を最大直径とする円内に板材同士の溶接重合部までもがおさまるように成形される。これは、管状体の内部に溶接重合部に相当する極小な突出部分の発生があったとしても、少なくとも管状体の外側にはフランジ部のごとき突出部分が付帯しないことを意味することになる。これにより、実質的にフランジ部が付帯しない断面略円形状の管状体を成形することが可能となる。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、成形される管状体の外側にフランジ部が付帯しないので、重ね合わせ板材ひいいてはその重ね合わせ板材を構成することになる各板材のサイズを小さくすることができ、材料歩留まりが向上するとともに、コストダウンを図ることが可能となる。
【００１３】
また、成形された管状体を例えばエンジンのエキゾーストマニホールドとして使用した場合でも、フランジ部が付帯していない故にボルト締結の際の障害となることもなけれな他の機器との干渉も回避でき、機能性および組付作業性に優れた製品を提供できるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１〜３は発明の好ましい実施の形態を示す図であり、図４，５とほぼ同様のエキゾーストマニホールドＭとして使用する管状体でありながらフランジ部Ｆが付帯しない構造のものを成形する場合の例を示している。
【００１５】
最初に図１に示すような重ね合わせ板材１を製造する。この重ね合わせ板材１は、図４とほぼ同様の管状体を展開した形状の平板状のブランク材たる板材Ｂ２ａ，２ｂを打ち抜き形成した上でその二枚の板材２ａ，２ｂ同士を重ね合わせ、図４と同様の開口部Ｒとなるべき部分以外の周縁部を例えばへり継手方式にて溶接ビード部３をもって溶接接合する。
【００１６】
図２の（Ａ）に示す予備成形工程では、図１に示す重ね合わせ板材１を素材として用いてその重ね合わせ板材１を断面略Ｕ字状に折り曲げ成形して予備成形体１１とする。すなわち、略半円状の凹状部４ａを有するダイ４とその凹状部４ａにはまり得る大きさのポンチ５とを用意し、重ね合わせ板材１を凹状部４ａ側に押し込んでその凹状部４ａおよびポンチ５の形状に合致する形状の予備成形体１１を成形する。
【００１７】
この場合、ポンチ５の先端面には予め受容凹部５ａを形成しておくものとし、予備成形体１１の成形末期にその受容凹部５ａの形状を予備成形体１１の内側に位置することになる一方の板材２ｂに転写させることで、その板材２ｂに先行膨出部６を同時成形する。この先行膨出部６はもう一方の板材２ａとの間に所定の空間７を形成するように成形する。
【００１８】
上記のように重ね合わせ板材１をもって断面略Ｕ字状の予備成形体１１を成形すると、先行膨出部６を成形しない場合には、予備成形体１１のうちその内側となる板材２ｂは外側の板材２ａに比べ曲率半径が小さい（周長が板材２ａよりも小さい）ために材料が余り気味となって局部的な増肉を招くおそれがあるが、本実施の形態では成形末期に先行膨出部６を成形することで曲率半径の相違に基づく余肉を吸収して局部的な増肉の発生を未然に防止できることになる。
【００１９】
次いで、図２の（Ｂ）に示すように予備成形体１１を上下型８，９からなる金型１０で拘束した上で、その内部に液圧を導入して膨出成形する。上下型８，９はそれぞれ半円状の成形面８ａ，９ａを有しているものとし、上下型８，９同士を型締めした際には成形面８ａ，９ａによって真円状もしくは丸穴状の金型面１０ａを形成する。より詳しくは、同図に示すように、予備成形体１１を下型９側の成形面９ａに密着するようにセットし、上下型８，９同士を型締めした上で予備成形体１１の内部に液圧を導入すると、上型８に密着していない板材２ｂが積極的に膨出してやがては上型８側の成形面８ａに密着するようになる。この場合、予備成形体１１には予め先行膨出部６が形成されていて、その予備成形体１１の内部に予め所定の空間７が確保されていることから（図２の（Ａ）参照）、予備成形体１１の内部に液圧を導入するとその先行膨出部６から膨出が進行して板材２ｂが成形面になじみやすいことから、成形が常に安定したものとなる。
【００２０】
ここで、上記のように先行膨出部６から膨出が進行することを前提とした上で、同図から明らかなように、溶接ビード部３を含む溶接重合部近傍が完全に伸びきらないうちに、言い換えるならば膨出圧力が溶接ビード部３を剥離させる方向に加わらないうちに、膨出した板材２ｂが上型８側の成形面８ａに当接するように設定しておくものとする。すなわち、溶接ビード部３を含む溶接重合部近傍での成形が完了する前にそれ以外の管状体２１の一般部での成形をほぼ完了させ、同図（Ｃ）に示すように、その後の成形末期に溶接重合部近傍を成形面８ａに押し付けるように押し潰して、いわゆるヘミング結合部（はぜ折り部もしくははぜ潰し部）のごとき形態で溶接重合部を含む折り返し重合部１２を成形する。
【００２１】
こうすることにより、管状体２１の一般部（溶接ビード部３を含む溶接重合部以外の部分）の直径を最大直径とする円内に板材２ａ，２ｂ２同士の折り返し重合部（正規形状の管状体２１が成形された段階で溶接重合部の痕跡として管状体２１の内部にわずかに突出するものを折り返し重合部という）１２がおさまるような形状の管状体２１、すなわち内部に折り返し重合部１２がわずかに突出しながらも外側には図４のようなフランジ部Ｆが実質的に付帯しない図３に示す断面略円形状の管状体２１が成形される。
【００２２】
このように本実施の形態によれば、成形された管状体２１にフランジ部Ｆが付帯しないために、図１に示した重ね合わせ板材１としてもそのサイズＡ１を従来のＡ２よりも大幅に小さくすることができるから材料歩留まりの向上が図れるようになる。
【００２３】
その上、先に述べたように膨出圧力が溶接ビード部３を剥離させる方向に加わらないうちに、膨出した板材２ｂが上型８側の成形面８ａに当接するように考慮してあることから、溶接ビード部３に負担をかけることがなく、本来の溶接品質を維持できることから、管状体２１の気密性も良好なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施の形態を示す図で、管状体の素材として用いる重ね合わせ板材の概略構造を示す断面説明図。
【図２】同じく本発明の好ましい実施の形態を示す図で、予備成形工程および膨出成形工程を含む工程説明図。
【図３】製品である管状体の断面図。
【図４】従来の管状体の構造を示す概略斜視図。
【図５】図４の管状体を用いたエキゾーストマニホールドの概略説明図。
【符号の説明】
１…重ね合わせ板材
２ａ，２ｂ…板材
３…溶接ビード部
４…ダイ
５…ポンチ
６…先行膨出部
７…空間部
８…上型
８ａ…成形面
９…下型
９ａ…成形面
１０…金型
１０ａ…金型面
１１…予備成形体
１２…折り返し重合部
２１…管状体
【図１】
2004283897.tif 000003
【図２】
2004283897.tif 000004
【図３】
2004283897.tif 000005
【図４】
2004283897.tif 000006
【図５】
2004283897.tif 000007