(57)【要約】【課題】管状部材を液圧成形する際に非拡管部から拡管部へ材料が流入するのを規制し、拡管部に歪を導入し得る管状部材の液圧成形方法を提供する。【解決手段】管状部材Ｗの内面に液圧を負荷して成形を行うに際し、管状部材Ｗの両端から所定の長さ範囲を液圧で拡管しない状態に拘束してその両端部分を非拡管部Ａとし、非拡管部Ａの長手方向への材料流入を規制しながら管状部材Ｗに液圧を負荷して管状部材Ｗの中間部分を所定形状に成形することにより、成形した拡管部Ｂに歪を導入する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状部材の内面に液圧を負荷して成形を行うに際し、管状部材の両端から所定の長さ範囲を液圧で拡管しない状態に拘束してその両端部分を非拡管部とし、非拡管部の長手方向への材料流入を規制しながら管状部材に液圧を負荷して管状部材の中間部分を所定形状に成形することを特徴とする管状部材の液圧成形方法。
【請求項２】
管状部材の両端を少なくともテーパ状に拡管した後、この拡管部分を含む非拡管部を拘束して管状部材に液圧を負荷することを特徴とする請求項１に記載の管状部材の液圧成形方法。
【請求項３】
管状部材内への加工液供給路を有する手段を用いて、管状部材の両端を少なくともテーパ状に拡管することを特徴とする請求項２に記載の管状部材の液圧成形方法。
【請求項４】
管状部材内への加工液供給路を有する手段を用いて、拡管された管状部材の両端をメタルシールすることを特徴とする請求項３に記載の管状部材の液圧成形方法。
【請求項５】
管状部材の内面に液圧を負荷して成形を行う液圧成形装置において、管状部材の両端から所定の長さ範囲を非拡管部として液圧で拡管しない状態に拘束し且つ管状部材に液圧を負荷した際に非拡管部の長手方向への材料流入を規制する規制手段を備えたことを特徴とする管状部材の液圧成形装置。
【請求項６】
規制手段が、管状部材の外側に嵌合する拘束リングと、管状部材内への加工液供給路を有する供給ノズルを備えると共に、拘束リング及び供給ノズルが、互いに対向して管状部材の端部を少なくともテーパ状に拡管させる加圧成形部を備えていることを特徴とする請求項５に記載の管状部材の液圧成形装置。
【請求項７】
拘束リング及び供給ノズルの加圧成形部が、管状部材の端部に、テーパ部とテーパ部の大径側に連続するフランジ部を加圧成形する形状を成していることを特徴とする請求項６に記載の管状部材の液圧成形装置。
【請求項８】
拘束リング及び供給ノズルの加圧成形部が、拡管された管状部材の端部を挟持してメタルシールする機能を有することを特徴とする請求項６又は７に記載の管状部材の液圧成形装置。
【請求項９】
請求項１項〜４のいずれかに記載の液圧成形方法によって作製したことを特徴とする管状部材。
【請求項１０】
請求項９に記載の管状部材から成り、非拡管部を衝撃吸収領域として用いることを特徴とする衝撃吸収部材。
【請求項１１】
管状部材が歪時効性を有する金属からなることを特徴とする請求項１０に記載の衝撃吸収部材。
【請求項１２】
管状部材が歪時効性を有する鋼板からなることを特徴とする請求項１１に記載の衝撃吸収部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車の構造部材などに用いられる管状部材を製造するのに用いられる管状部材の液圧成形方法及び液圧成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液圧成形方法としては、例えば図７に示すようなハイドロフォーム加工法が知られている。このハイドロフォーム加工法では、図７（ａ）に示すように、下型１０２に管状部材１１０をセットし、降下させた上型１０１を下型１０２に押し付けるのに続いて、上型ガイド部１０１ａと下型ガイド部１０２ａで挟持した管状部材１１０の両端に向けて軸押し工具１０３，１０４を前進させ、夫々の先頭部１０３ａ，１０４ａを管状部材１１０に圧入する。
【０００３】
そして、軸押し工具１０３，１０４の流路１０３ｂ，１０４ｂから管状部材１１０内に加工液１０５を充填し、さらに、加工液１０５の圧力を増加させながら、軸押し工具１０３，１０４を前進させて管状部材１１０に軸圧縮力を付加することにより、図７（ｂ）に示すように、管状部材１１０の長さを減少させながら管状部材１１０の中間部分を上下型の空間１０６内に膨出させて所定形状に成形する（特許文献１参照）。
【０００４】
また、図８は、金型外で拡管を行う液圧成形方法を示す図である。すなわち、この液圧成形方法では、図８（ａ）に示すように、管状部材２１０の両端に拘束リング２０１を装着して、図示しないプレス装置内にセットした後、管状部材２１０の両端に向けてノズル２０２を前進させ、ノズル先端部２０２ａを管状部材２１０に挿入する。次に、図８（ｂ）に示すように、ノズル２０２の流路２０２ｂから管状部材２１０内に加工液１０３を充填し、さらに、加工液５の圧力を増加させて管状部材２１０の中間部分を拡管させた後、プレス機のラムに取り付けた金型によって管状部材２１０の拡管部分を所定形状成形する。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３２１８４４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような従来の液圧成形方法において、ハイドロフォーム加工法にあっては、軸押し工具で成形中の管状部材に軸圧縮力を付加し、管状部材の長さを減少させるため、上下型で挟持した両端の非拡管部から中間の拡管部に材料が流入して、拡管部に導入される歪量が減少するほか、上下型間で拡管を行うため、拡管部の形状を変えるには金型を交換しなければならず、コスト増加や金型交換に伴う工数増加が生じていた。
【０００７】
また、金型外で拡管を行う液圧成形方法にあっては、成形中の管状部材に軸圧縮力を付加することはないが、拡管時において管状部材の長手方向への材料流入を規制する力が、液圧が管状部材を拘束リングに押し付ける力だけであって、材料流入を規制する力としては不充分であり、管状部材の長手方向の縮小を規制することが困難であった。
【０００８】
このように、従来の液圧成形方法では、管状部材を液圧成形する際に管状部材の非拡管部から拡管部へ材料が流入し、管状部材の長さが縮小してしまうため、拡管部に歪を導入することが困難であるという問題があった。
【０００９】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の課題に鑑みて成されたものであって、管状部材を液圧成形する際に非拡管部から拡管部へ材料が流入するのを規制し、拡管部に歪を導入することができる管状部材の液圧成形方法及び液圧成形装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の管状部材の液圧成形方法は、管状部材の内面に液圧を負荷して成形を行うに際し、管状部材の両端から所定の長さ範囲を液圧で拡管しない状態に拘束してその両端部分を非拡管部とし、非拡管部の長手方向への材料流入を規制しながら管状部材に液圧を負荷して管状部材の中間部分を所定形状に成形することを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の管状部材の液圧成形装置は、管状部材の内面に液圧を負荷して成形を行う液圧成形装置において、管状部材の両端から所定の長さ範囲を非拡管部として液圧で拡管しない状態に拘束し且つ管状部材に液圧を負荷した際に非拡管部の長手方向への材料流入を規制する規制手段を備えたことを特徴としている。
【００１２】
さらに、本発明の管状部材は、上記の液圧成形方法によって作製したことを特徴とし、また、本発明の衝撃吸収部材は、上記の管状部材から成り、非拡管部を衝撃吸収領域として用いることを特徴としている。
【００１３】
【発明の効果】
本発明の管状部材の液圧成形方法によれば、管状部材の内面に液圧を負荷して成形を行うに際し、管状部材を液圧成形する際に非拡管部から拡管部へ材料が流入するのを規制することができ、管状部材の長さを縮小させることもなく、拡管部に歪を導入した管状部材を提供することができる。
【００１４】
本発明の管状部材の液圧成形装置によれば、管状部材の内面に液圧を負荷して成形を行う液圧成形装置において、管状部材を液圧成形する際に非拡管部から拡管部へ材料が流入するのを規制することができ、管状部材の長さを縮小させることもなく、拡管部に歪を導入した管状部材を提供することができる。
【００１５】
本発明の管状部材によれば、両端部分に非拡管部を有し且つ中間部分に拡管部を有する管状部材において、拡管部に歪が導入されたものとすることができ、また、本発明の衝撃吸収部材によれば、非拡管部を衝撃吸収領域として、充分な衝撃吸収機能を得ることができる。
【００１６】
【実施例】
以下、図面に基づいて、本発明の液圧成形方法、液圧成形装置、管状部材及び衝撃吸収部材の実施例を説明するが、これらの詳細な構成が以下の実施例に限定されるものではない。
【００１７】
（実施例１）
図１（ａ）に示す液圧成形装置は、管状部材Ｗの内面に液圧を負荷して成形を行うものであって、管状部材Ｗの両端から所定の長さ範囲を非拡管部Ａ，Ａとして液圧で拡管しない状態に拘束し且つ管状部材Ｗに液圧を負荷した際に非拡管部Ａ，Ａの長手方向への材料流入を規制する規制手段を備えている。管状部材Ｗは歪時効性を有する断面円形状の鋼管である。
【００１８】
この実施例における規制手段は、管状部材Ｗの外側に嵌合する一対の拘束リング１，１と、管状部材Ｗ内への加工液供給路２を有する一対の供給ノズル３，３を備えている。拘束リング１は、後にテーパ状に拡管する管状部材Ｗの各端部Ｔを突出させた状態にして、管状部材Ｗの各非拡管部Ａに対応する部分に嵌合してある。他方、供給ノズル３は、管状部材Ｗの両端に対向して配置されると共に、図示しない駆動装置により管状部材Ｗに対して進退可能であり、加工液供給路２には図外の加工液供給源が接続してある。
【００１９】
そして、拘束リング１及び供給ノズル３は、互いに対向して管状部材Ｗの端部Ｔを少なくともテーパ状に拡管させる加圧成形部４，５を備えている。拘束リング１の加圧形成部４は、同リング１の端面に形成した凹状のテーパ面である。これに対して、供給ノズル３の加圧成形部５は、ノズル先端３ａを中心にして形成した凸状のテーパ面である。
【００２０】
上記液圧成形装置は、管状部材Ｗの両端部分に各拘束リング１を嵌合すると共に、図示しないプレス装置におけるリング受けに各拘束リング１をセットして管状部材Ｗを位置決めした後、両供給ノズル３を前進させ、図１（ｂ）に示すように、両供給ノズル３の前進に伴って各供給ノズル３の加圧成形部５と各拘束リング１の加圧成形部４の間で、管状部材Ｗの両端部Ｔをテーパ状に拡管する。また、この拡管に伴って、管状部材Ｗの両端内側に各供給ノズル３のノズル先端部３ａが挿入状態となる。
【００２１】
次に、液圧成形装置は、各供給ノズル３の加工液供給路２から管状部材Ｗ内に加工液Ｑを充填し、さらに、図示しない増圧機によって加工液Ｑの圧力を増加させて、管状部材Ｗの中間部分（拡管部Ｂ）すなわち一対の拘束リング１，１の間の部分を拡管させた後、プレス機のラムに取り付けた金型により、図２に示すように拡管部Ｂを断面正方形状に成形する。
【００２２】
このとき、当該液圧成形装置及び同装置を用いた液圧成形方法では、規制手段により、管状部材Ｗの両端から所定の長さ範囲である非拡管部Ａ，Ａを液圧で拡管しない状態に拘束しており、より具体的には、各拘束リング１の加圧成形部４と供給ノズル５の加圧成形部５との間で、テーパ状に拡管した管状部材Ｗの両端部Ｔを挟持しつつ、各拘束リング１で非拡管部Ａ，Ａを液圧で拡管しない状態に拘束しており、また、拘束リング１及び供給ノズル３の加圧成形部４，５が、拡管された管状部材Ｗの端部Ｔを挟持してメタルシールしている。
【００２３】
そして、当該液圧成形装置及び液圧成形方法では、上記の状態で非拡管部Ａ，Ａの長手方向への材料流入を規制しながら管状部材Ｗに液圧を負荷して管状部材Ｗの中間部分（拡管部Ｂ）を所定形状に成形するので、拡管部材Ｗの長さを縮小することなく、且つ管状部材Ｗの端部Ｔから加工液Ｑの漏れを生じることもなく、拡管部Ｂに歪（平面歪）を導入することができる。
【００２４】
また、当該液圧成形装置及び液圧成形方法では、管状部材Ｗの端部Ｔをテーパ状に拡管して、この端部Ｔを含む非拡管部Ａを規制手段により拘束するので、非拡管部Ａから拡管部Ｂへの材料流入をより確実に規制することができるうえに、管状部材Ｗ内への加工液供給路２を有する手段すなわち供給ノズル３を用いて、管状部材Ｗの両端を少なくともテーパ状に拡管するので、端部Ｔの拡管と加工液Ｑの供給による液圧成形を同一工程内で連続的に行うことができ、これにより作業性や生産性の向上を実現し得るものとなる。
【００２５】
さらに、当該液圧成形装置及び液圧成形方法では、管状部材Ｗ内への加工液供給路を有する手段すなわち供給ノズル３を用い、この供給ノズル３及び拘束リング１の加圧成形部５，４で拡管された管状部材Ｗの端部Ｔを挟持してメタルシールすることから、Ｏリング等のシール部品を用いる必要がなく、これにより装置の構造の簡略化や製造コストの低減を実現し得るものとなる。
【００２６】
さらに、当該液圧成形装置では、規制手段を構成する拘束リング１として軸線方向の長さが異なるものを用意し、これらを選択的に使用するようにすれば、非拡管部Ａ及び拡管部Ｂの長さが異なる管状部材Ｗを液圧成形することができ、これにより部材形状の変更に伴うコスト増加を抑制することができる。
【００２７】
そしてさらに、この実施例では、歪時効性を有する鋼管から成る管状部材Ｗに上述の液圧成形を行い、図２に示す如く両端部分の非拡管部Ａ，Ａと中間部分の拡管部Ｂを有する管状部材Ｗを成形した後、拡管部Ｂの中央を切断し、１７０℃で２０分間の熱処理を行って、図３に示すような衝撃吸収部材Ｗ１を得た。
【００２８】
ここで、当該液圧成形方法及び液圧成形装置により得た管状部材Ｗは、拡管部Ｂに歪が導入されたものとなり、この管状部材Ｗを切断し且つ熱処理をして得た衝撃吸収部材Ｗ１は、拡管部Ｂと非拡管部Ａとに強度差が付与され、非拡管部Ａを衝撃吸収領域として充分な衝撃吸収機能を有するものとなる。
【００２９】
このように、当該液圧成形方法及び液圧成形装置は、非拡管部Ａを衝撃吸収領域として用いる一体型の衝撃吸収部材Ｗ１を一回の成形で得ることができ、異種材を接合して衝撃吸収部材を製造する場合に比べて工程を少なくすることができると共に、生産性や製造コストの面でも非常に有利である。
【００３０】
（実施例２）
図４に示す液圧成形装置は、基本的に先の実施例とほぼ同一の構成を有するものである。なお、先の実施例と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３１】
この実施例では、管状部材Ｗの両端から所定の長さ範囲を非拡管部Ａ，Ａとして液圧で拡管しない状態に拘束し且つ管状部材Ｗに液圧を負荷した際に非拡管部Ａ，Ａの長手方向への材料流入を規制する規制手段において、各拘束リング１及び各供給ノズル３の加圧成形部４，５が、管状部材Ｗの端部Ｔに、テーパ部Ｔｔとテーパ部Ｔｔの大径側に連続するフランジ部Ｔｆを加圧成形する形状を成している。
【００３２】
この実施例の液圧成形装置及び同装置を用いた液圧成形方法にあっても、先の実施例と同様の効果を得ることができるうえに、管状部材Ｗの端部Ｔにテーパ部Ｔｔとフランジ部Ｔｆを加圧成形したことにより、とくに、管状部材Ｗの端部Ｔと供給ノズル３の加圧成形部５との接触部分が多面化されてメタルシールの機能がより一層確実なものとなる。
【００３３】
また、当該液圧成形装置及び液圧成形方法により得られた管状部材Ｗは、図５に示す状態から拡管部Ｂの中央を切断し、１７０℃で２０分間の熱処理を行うことにより、図６に示しような拡管部Ｂと非拡管部Ａとに強度差が付与された衝撃吸収部材Ｗ１となる。そして、上記の管状部材Ｗ及び衝撃吸収部材Ｗ１においては、先の実施例と同様の効果を得ることができるうえに、端部Ｔのフランジ部Ｔｆを他の部材との接合部として利用することができ、これにより、ブラケット等の接合部品を不要にして製造コストの低減に貢献し得るものとなる。
【００３４】
なお、上記各実施例では、管状部材として歪時効性を有する断面円形状の鋼管を用いた場合を説明したが、管状部材としては、歪時効性を有するその他の金属管であっても良く、また、液圧成形される拡管部の形状にあっても、断面正方形以外の適宜形状に成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液圧成形装置の実施例１を説明する成形前の断面図（ａ）及び加工液充填後の断面図（ｂ）である。
【図２】実施例１で成形した管状部材の側面図（ａ）、図ａ中のＡ−Ａ線断面図（ｂ）、図ａ中のＢ−Ｂ線断面図（ｃ）及び図ａ中のＣ−Ｃ線断面図（ｄ）である。
【図３】実施例１で作製した衝撃吸収部材の側面図（ａ）、図ａ中のＡ−Ａ線断面図（ｂ）及び図ａ中のＢ−Ｂ線断面図（ｃ）である。
【図４】本発明の液圧成形装置の実施例２を説明する成形前の断面図（ａ）及び加工液充填後の断面図（ｂ）である。
【図５】実施例２で成形した管状部材の側面図（ａ）、図ａ中のＡ−Ａ線断面図（ｂ）、図ａ中のＢ−Ｂ線断面図（ｃ）及び図ａ中のＣ−Ｃ線断面図（ｄ）である。
【図６】実施例２で作製した衝撃吸収部材の側面図（ａ）、図ａ中のＡ−Ａ線断面図（ｂ）及び図ａ中のＢ−Ｂ線断面図（ｃ）である。
【図７】従来の液圧成形方法を説明する加工液充填後の断面図（ａ）及び拡管後の断面図（ｂ）である。
【図８】従来の液圧成形方法の他の例を説明する成形前の断面図（ａ）及び加工液充填後の断面図（ｂ）である。
【符号の説明】
Ａ      非拡管部
Ｂ      拡管部
Ｔ      管状部材の端部
Ｔｆ    フランジ部
Ｔｔ    テーパ部
Ｗ      管状部材
Ｗ１    衝撃吸収部材
１      拘束リング（規制手段）
２      加工液供給路
３      供給ノズル（規制手段）
４  ５  加圧成形部
【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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