(57)【要約】管素材（４０）を成形品に付形する方法及び装置。油圧成形ダイ構造体（１２，１４）及び１対の管係合パンチ（８１）を含むダイ組立体により成形品を形作る。パンチを管素材の端部に挿入して端部を所望の形状に付形する。管素材の中間部分を油圧成形により所望の形状に付形する。かくして、本発明の方法及び装置は、管素材をその全長に沿って付形することができ、切り捨てなければならない管素材の残りが後に残ることはない。
2004511349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状ブランクから部品を油圧成形する油圧成形ダイ組立体であって、前記部品は、前記ブランクの形状とは異なる所望の形状を有すると共にその一端部に所望の断面を有し、前記ダイ組立体は、前記部品の所望の外部形状にほぼ一致する断面形状を備えたダイキャビティを構成する内面を備えたダイ構造体と、前記ダイキャビティの互いに反対側の端部のところに設けられていて、前記管状ブランクの互いに反対側の端部に係合するよう構成されると共に配置された１対の管端部係合構造体とを有し、前記管端部係合構造体は、前記管状ブランクの互いに反対側の端部を密封し、前記管状ブランク内の油圧成形流体を加圧して前記管状ブランクを拡張させ、これが前記ダイキャビティの前記内面と合致するように構成されると共に配置されており、前記管端部係合構造体のうちの第１のものは、前記部品の前記一端部のところの前記所望断面に一致した外部断面形状を有し、前記管端部係合構造体のうちの前記第１のものは、前記管状ブランクの一端部と押圧係合関係をなすよう可動であって、前記管状ブランクの前記一端部を前記管端部係合構造体のうちの前記第１のものの前記外部断面形状、かくして、前記部品の前記一端部のところの前記所定断面に一致させるようになっていることを特徴とする油圧成形ダイ組立体。
【請求項２】
前記第１の管端部係合構造体は、部分的に前記管状ブランクの前記一端部内に挿入される傾斜部分を有し、前記第１の管端部係合構造体は、前記管状ブランクの前記一端部内へ更に動かされて、前記管状ブランクの前記一端部の内側表面部分が前記傾斜部分に沿って押圧関係をなして摺動すると共に前記管状ブランクの前記一端部を、ｉ）前記第１の管端部係合構造体上で、ｉｉ）前記第１の管端部係合構造体の前記外面と一致するように変形させるようになっており、前記ダイキャビティの一端部が、前記第１の管端部係合構造体を受け入れ、前記ダイキャビティの前記一端部のところの前記ダイキャビティの前記内面は、前記部品の前記一端部のところの前記部品の外面形状と一致した形状を有していることを特徴とする請求項１記載の油圧成形ダイ組立体。
【請求項３】
油圧成形部品を製造する方法であって、管状ブランクから部品を油圧成形する油圧成形ダイ組立体であって、前記部品は、前記ブランクの形状とは異なる所望の形状を有すると共にその一端部に所望の断面を有し、前記ダイ組立体は、前記部品の所望の外部形状に一致する断面形状を備えたダイキャビティを構成する内面を備えたダイ構造体と、前記ダイキャビティの互いに反対側の端部のところに設けられていて、前記管状ブランクの互いに反対側の端部に係合するよう構成されると共に配置された１対の管端部係合構造体とを有し、前記管端部係合構造体は、前記管状ブランクの互いに反対側の端部を密封し、前記管状ブランク内の油圧成形流体を加圧して前記管状ブランクを拡張させ、これが前記ダイキャビティの前記内面と合致するように構成されると共に配置されており、前記管端部係合構造体のうちの第１のものは、前記部品の前記一端部のところの前記所望断面に一致した外部断面形状を有する油圧成形ダイ組立体を準備する工程と、前記管端部係合構造体のうちの前記第１のものを移動させ、これが前記管状ブランクの一端部と押圧係合関係をなすようにして前記管状ブランクの前記一端部を前記管端部係合構造体のうちの前記第１のものの前記外部断面形状、かくして、前記部品の前記一端部のところの前記所定断面に一致させる工程と、圧力を管状ブランク内に加えて管状ブランクを部品の所望の形状に成形する工程とを有していることを特徴とする方法。
【請求項４】
管端部係合構造体のうちの第１のものとの押圧係合により形成された部品の一端部を切除しないで、部品を製品の状態にする工程を更に有していることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
油圧成形部品を製造する方法であって、管状ブランクから部品を油圧成形する油圧成形ダイ組立体であって、前記部品は、前記ブランクの形状とは異なる所望の形状を有すると共にその一端部に所望の断面を有し、前記ダイ組立体は、前記部品の所望の外部形状に一致する断面形状を備えたダイキャビティを構成する内面を備えたダイ構造体と、前記ダイキャビティの互いに反対側の端部のところに設けられていて、前記管状ブランクの互いに反対側の端部に係合するよう構成されると共に配置された１対の管端部係合構造体とを有し、前記管端部係合構造体は、前記管状ブランクの互いに反対側の端部を密封し、前記管状ブランク内の油圧成形流体を加圧して前記管状ブランクを拡張させ、これが前記ダイキャビティの前記内面と合致するように構成されると共に配置されている油圧成形ダイ組立体を準備する工程と、圧力を管状ブランク内に加えて管状ブランクを部品の所望の形状に成形する工程と、ダイキャビティ内で形成された部品の一端部を切除することなく、部品を製品の状態にする工程とを有していることを特徴とする方法。
【請求項６】
前記管端部係合構造体のうちの前記第１のものを移動させ、これが前記管状ブランクの一端部と押圧係合関係をなすようにして前記管状ブランクの前記一端部を前記管端部係合構造体のうちの前記第１のものの前記外部断面形状、かくして、前記部品の前記一端部のところの前記所定断面に一致させる工程と、圧力を管状ブランク内に加えて管状ブランクを部品の所望の形状に成形する工程を更に有していることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
管状部材を拡張する工具であって、複数の側部によって形成されていて、管状部材の所望の内部形状を形成する周囲を備えた第１の部分と、前記第１の部分に結合された嵌合端部、前記嵌合端部と反対側の自由端部、長手方向軸線及び前記嵌合端部と前記自由端部との間に配置されていて、各々が前記嵌合端部から前記自由端部及び前記長手方向軸線に向かって先細になっていて、前記複数の側部と同一の数の複数の傾斜面を備えた傾斜部分とを有し、前記第１の部分の前記複数の側部は各々、前記長手方向軸線に実質的に平行であることを特徴とする工具。
【請求項８】
前記複数の側部は、４つの側部から成り、前記複数の表面は、４つの表面から成ることを特徴とする請求項７記載の工具。
【請求項９】
前記複数の側部は、矩形を形成していることを特徴とする請求項８記載の工具。
【請求項１０】
前記傾斜部分の前記複数の表面は各々、前記長手方向軸線に対して約１３゜〜１７゜傾斜していることを特徴とする請求項７記載の工具。
【請求項１１】
前記第１の部分は、前記第１の部分の前記周囲に沿って前記複数の側部のすぐ隣に位置した肩を備えるベースに結合されており、前記肩は、前記長手方向軸線に対して実質的に垂直であることを特徴とする請求項７記載の工具。
【請求項１２】
前記傾斜部分の前記自由端部は、前記傾斜部分及び前記第１の部分を完全に貫通して延びる開口部を有していることを特徴とする請求項７記載の工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本願は、２０００年１０月１９日に出願された米国仮特許出願第６０／２４１，３３７号明細書の権益主張出願であり、かかる米国特許出願の記載内容全体を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する。
【０００２】
〔発明の分野〕
本発明は一般に、管状部品を一層効率的に油圧成形する改良装置及び方法に関する。特に、本発明は、管状部品の各端部を所望の形状に付形すると共に管状部品を油圧成形中保持するパンチを用いる装置及び方法に関する。
【０００３】
〔発明の背景〕
典型的には、管状部品を油圧成形により成形するには、管素材を油圧成形ツール内に位置決めし、管素材の端部を固定する。次に、管素材の中間部分に油圧成形を施し、管素材の端部と油圧成形された中間部分との間に移行ゾーンを後に残す。次に、２つの移行ゾーンを管素材から除去し、後に完全に油圧成形された中間部分だけを残すことによって油圧成形品を完成させる。
【０００４】
油圧成形品の端部を除去するこの工程があることにより効率が悪くなる。例えば、完成品から切除される端部は、屑原料になる。また、端部を切除する工程では、追加の切断ツールが必要になり、これにより、完成品を作るのに必要な装置が複雑になる。さらに、完成品を得るには各端部の移行ゾーンを切断する追加の工程が必要になるので時間が無駄になる。
油圧成形に関する幾つかの例が、ホートン氏に付与された米国特許第５，９８７，９５０号明細書及びジャッケル氏等に付与された米国特許第６，０１４，９５０号明細書に見られる。
【０００５】
〔発明の概要〕
本発明の一目的は、中空部品を成形する改良装置及び方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、中空部品の少なくとも一端部を機械的に付形し、部品の一部を油圧成形することにより中空部品を効率的且つ費用効果良く付形する改良装置及び方法を提供することにある。
本発明の更に別の目的は、パンチを用いて部品の各端部を固定すると同時にパンチがその端部を付形して各端部が油圧成形された中間部分と同一の形状を持つようにする部品の成形装置及び方法を提供することにある。
【０００６】
上記目的は、基本的には、管状ブランクから部品を油圧成形する油圧成形ダイ組立体であって、部品は、ブランクの形状とは異なる所望の形状を有すると共にその一端部に所望の断面を有し、ダイ組立体は、部品の所望の外部形状にほぼ一致する断面形状を備えたダイキャビティを構成する内面を備えたダイ構造体と、ダイキャビティの互いに反対側の端部のところに設けられていて、管状ブランクの互いに反対側の端部に係合するよう構成されると共に配置された１対の管端部係合構造体とを有し、管端部係合構造体は、管状ブランクの互いに反対側の端部を密封し、管状ブランク内の油圧成形流体を加圧して管状ブランクを拡張させ、これがダイキャビティの内面と合致するように構成されると共に配置されており、管端部係合構造体のうちの第１のものは、部品の一端部のところの所望断面に一致した外部断面形状を有し、管端部係合構造体のうちの第１のものは、管状ブランクの一端部と押圧係合関係をなすよう可動であって、管状ブランクの一端部を管端部係合構造体のうちの第１のものの外部断面形状、かくして、部品の一端部のところの所定断面に一致させるようになっていることを特徴とする油圧成形ダイ組立体を提供することによって達成される。
【０００７】
また、上記目的は、油圧成形部品を製造する方法であって、管状ブランクから部品を油圧成形する油圧成形ダイ組立体であって、部品は、ブランクの形状とは異なる所望の形状を有すると共にその一端部に所望の断面を有し、ダイ組立体は、部品の所望の外部形状に一致する断面形状を備えたダイキャビティを構成する内面を備えたダイ構造体と、ダイキャビティの互いに反対側の端部のところに設けられていて、管状ブランクの互いに反対側の端部に係合するよう構成されると共に配置された１対の管端部係合構造体とを有し、管端部係合構造体は、管状ブランクの互いに反対側の端部を密封し、管状ブランク内の油圧成形流体を加圧して管状ブランクを拡張させ、これがダイキャビティの内面と合致するように構成されると共に配置されており、管端部係合構造体のうちの第１のものは、部品の一端部のところの所望断面に一致した外部断面形状を有する油圧成形ダイ組立体を準備する工程と、管端部係合構造体のうちの第１のものを移動させ、これが管状ブランクの一端部と押圧係合関係をなすようにして管状ブランクの一端部を管端部係合構造体のうちの第１のものの外部断面形状、かくして、部品の一端部のところの所定断面に一致させる工程と、圧力を管状ブランク内に加えて管状ブランクを部品の所望の形状に成形する工程とを有していることを特徴とする方法を提供することによって達成される。
本発明の他の目的、利点及び特徴は、以下の詳細な説明、図面の記載及び特許請求の範囲の記載から明らかになろう。
【０００８】
〔好ましい実施形態の詳細説明〕
図１には、本発明の全体が符号１０で示された油圧成形ダイ組立体が分解斜視図で示されている。油圧成形ダイ組立体１０は、可動上側ダイ構造体１２と、可動下側ダイ構造体１４と、固定ダイ構造体１６と、固定ダイ構造体１６が取り付けられた固定ベース１８とを有している。複数の空気圧又は窒素入りばねシリンダ２０が、固定ベース１８上で運動可能に下側ダイ構造体１４に取り付けられている。上側ダイ構造体１２と下側ダイ構造体１４と固定ダイ構造体１６は互いに協働して、これらの間に、以下に説明するように実質的にボックス状又はマルチフェーセット形断面を有する長手方向ダイキャビティを構成している。好ましくは、上側ダイ構造体１２、下側ダイ構造体１４、固定ダイ構造体１６及び固定ベース１８それぞれは、適当な鋼材料、例えば、Ｐ−２０鋼及び（又は）２７１４鋼で作られている。
【０００９】
図１に示すように、上側ダイ構造体１２は、長手方向反対側端部のところに１対のクレードル領域２２を構成している。クレードル領域２２は、上側ダイ構造体１２の長手方向反対側の端部のところに上側クランプ構造体２６を受け入れて収納するように形作られると共に配置されている。特に、クランプ構造体２６はそれぞれ、複数の空気圧又は窒素ばねシリンダ２４によってそれぞれ対応関係にあるクレードル領域２２のところで上側ダイ構造体１２に連結されており、これらばねシリンダは、クランプ構造体２６と上側ダイ構造体１２との相対的な上下運動を可能にする。
【００１０】
下側ダイ構造体１４は、これと同様なクレードル領域３０をその長手方向反対側の端部に有し、これらクレードル領域は、下側クランプ構造体２８を同様な仕方で受け入れるよう構成されると共に配置されている。図示のように、下側ダイ構造体１４のクレードル領域３０を形成する符号１５で示された長手方向端部は、全体としてＵ字形の形をしている。
【００１１】
下側クランプ構造体２８は各々、マルチフェーセット表面形状の半分を構成する断面形状を備えた上向きの表面３４を有している。本発明の観点からは、「マルチフェーセット形」という用語は、正方形、矩形、平行四辺形、多角形又は任意他の閉じられた非円形又は長円形の形を意味している。図示の実施形態では、表面３４は、矩形の半分を構成している。
【００１２】
図示の実施形態では、上側の２つのクランプ構造体２６は、下側クランプ構造体２８と実質的に同一であるが、これに対して逆さまになっている。特に、各上側クランプ構造体２６は、マルチフェーセット形（即ち、矩形）表面形状のもう１つの半分を構成する断面形状を備えた下向きの表面３６を有している。各クランプ構造体２６の表面３６はそれぞれ対応関係にある下側クランプ構造体２８の表面３４と協働して、上側ダイ構造体１２を下降させたとき、管状ブランク４０の端部を捕捉するマルチフェーセット形クランプ表面を形成する。
【００１３】
例えば、図２、図３及び図４から理解できるように、上側ダイ構造体１２は、実質的に逆Ｕ字形の断面を備えた長手方向チャネル３８を備えている。チャネル３８は、下向きの全体として水平に長手方向に延びる表面４４及び表面４４の互いに反対側の側部から互いに平行に延びる１対の互いに間隔を置いた長手方向に延びる垂直側面４３によって構成されている。
【００１４】
下側ダイ構造体１４は、Ｕ字形長手方向端部１５相互間でこれを垂直方向に貫通して延びる中央開口部４２を有している。開口部４２は、固定ダイ構造体１６を受け入れる。下側ダイ構造体１４の内部垂直表面４１は、上述の中央開口部４２を構成する。具体的に説明すると、１対の長手方向に延びる側面４１は、開口部４２の端縁を構成する。これら表面は、互いに平行に向かい合った関係をなして垂直方向に設けられている。下側ダイ構造体１４のＵ字形端部１５は、開口部４２の長手方向側方末端を構成しており、このＵ字形端部は、互いに平行で向かい合った関係をなして垂直方向に設けられた内面（図示せず）を有している。
【００１５】
固定ベース１８は、実質的に矩形の金属スラブの形態をしている。固定ダイ構造体１６は、固定ベース１８の上面４６に取り付けられている。固定ダイ構造体１６は、全体として固定ベース１８の中央に沿って、固定ベース１８の上面４６の長さの大部分に沿って延びる細長い構造体である。固定ダイ構造体１６は、固定ベース１８から上方に突出していて、この固定ダイ構造体は、その長手方向反対側の側部に設けられた実質的に垂直な側面４８を有している。固定ダイ構造体１６は、固定ダイ構造体の全体として垂直な側面４８と下側ダイ構造体１６の垂直表面４１との間に最小限の隙間がある状態で、下側ダイ構造体１４の開口部４２内に延びるように構成されると共に配置されている。これと同様に、下側ダイ構造体１４の端部１５の内側横方向側面（図示せず）と固定ダイ構造体１６の垂直端面４９との間には最小限の隙間が存在している。固定ダイ構造体１６は、上向きの全体として水平で長手方向に延びるダイ表面５０を更に有し、このダイ表面５０は、上側ダイ構造体１２の長手方向に延びる下向きのダイ表面４４に対して間隔を置いて向かい合った関係をなして構成されると共に配置されている。
【００１６】
図４及び図５で最もよく分かるように、上述の側面４１、上向き表面５０、側面４３及び下向き表面４４は互いに協働して、実質的に長手方向の広がり全体を通じてマルチフェーセット形の断面形状を備えたダイキャビティ５２を構成している。ダイキャビティ表面は、円形又は長円形管素材から油圧成形される部品の所望の形状を定める。
【００１７】
図２は、上側ダイ構造体１２を開き又は上昇位置で示している。この位置では、油圧成形ダイ組立体１０を用いると、管状ブランク４０を下側ダイ構造体１４内に配置することができる。
【００１８】
ブランク４０を下側ダイ構造体１４内に配置した後、上側ダイ構造体１２を下降させてダイキャビティ５２を形成する。ダイキャビティは最終的には、図４に示すダイキャビティよりも小さいのがよく、それにより、ブランク４０をホートン氏に付与された米国特許第５，９８７，９５０号明細書に開示されているように油圧成形作業で拡張する前に管状ブランク４０の僅かな圧潰を生じさせるようにするのがよく、かかる米国特許明細書の開示内容を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する。管状ブランク４０を閉じられた上側ダイ構造体１２と下側ダイ構造体１４との間に配置した状態で、取付け構造体９０に取り付けられたパンチ８１を備えた油圧成形ラム８０を油圧成形ダイ組立体１０の互いに反対側の側部から前進させて管状ブランク４０の互いに反対側の端部に係合させる。図６及び図７に最もよく明確に示されているように、各パンチ８１は、マルチフェーセット形（この場合、矩形）部分８４内へ移行する初期傾斜部分８２を有している。側方肩８８を形成するベース８６が、初期傾斜部分８２と反対側のマルチフェーセット形部分８４の一端部のところに形成されている。
【００１９】
パンチ８１は、機械的な締結具９２、例えば、ボルトによって取付け構造体９０の端部に固定されており、この機械的締結具は、パンチ８１に形成された端ぐりアパーチュア９４を通ってホルダ９２内へ延びている。ベース８６は好ましくは、パンチ８１と取付け構造体９０との間にスムーズで一様な移行部を形成するよう取付け構造体９０の寸法形状と相補する寸法形状のものである。
【００２０】
図示の実施形態では、傾斜部分８２は好ましくは、ボックス状部分８４の側部に対して約１３゜〜１７゜、最も好ましくは約１５゜の角度θ（図７参照）をなしている。マルチフェーセット形部分８４は好ましくは、マルチフェーセット形の形、例えば多角形、正方形、三角形、斜め平行四辺形などを構成する周長を持つように真っ直ぐな側部を有している。ボックス状部分８４の周囲形状は、下側クランプ構造体２８の上向き表面３４及び上側クランプ構造体２６の下向き表面３６によって形成されたクランプ表面の形状に実質的に一致している。また、マルチフェーセット形部分８４の寸法は、管状ブランク４０の壁と密封締り嵌め関係をなすように構成されており、クランプ表面は、ブランク４０の外部支持体となっている。
【００２１】
傾斜部分８２の自由端部のところのパンチ８１の前方端部８３は、マルチフェーセット形部分８４よりも小さな寸法形状のものであり、かくして、前方端部８３を図３に示すように管状ブランク４０の非拡張端部内へ挿入することができる。パンチ８１の前方端部８３がブランク４０の端部に係合した状態で、図３に示すように、上側ダイ構造体１２を下降させた後、油圧成形ラムを油圧の作用下で更に前進させるのがよく、かくして、パンチ８１は管状ブランク４０の端部内に押し込まれる。パンチ８１の傾斜部分８２は、ブランク４０の端部を次第に形成し、ついには、マルチフェーセット形部分８４がブランク４０の端部内に完全に挿入されるようになる。この工程の実施中、図３及び図８に最もよく示されているように、ブランク４０の端部をマルチフェーセット形部分８４、かくして、隣り合うクランプ表面３４，３６に合致させているときに、ブランク４０の端部を外方に伸長させるのがよい。側方肩８８の幅は好ましくは、管状ブランク４０の厚さと実質的に同一であり、したがって、管状ブランク４０の外面は、ベース８６及びホルダ９０の外面と一緒にスムーズに移行するようになる。
【００２２】
かくして、管をパンチ上で形成して仕上がり状態の管形状に合わせると、ブランクのスクラップ部分を除去する必要はなく、これにより、切断の工具段取りが不要になり、それにより、費用と時間が節約される。
上記説明は、たった１つのパンチに関するものであるが、この説明は管４０の互いに反対側の端部のところに設けられた両方のパンチ８１に当てはまるものであることは理解されるべきである。
【００２３】
管状ブランク４０は丸形（円形断面）であってもよい。パンチ８１は、ブランクとほぼ同じ高さ及び幅寸法を有している。ブランクは、矩形であり又は高さ又は幅寸法に沿って細長いパンチについて、長円形であってもよい。長円形の管状ブランクを用いる油圧成形法は、米国特許第５，９８７，９５０号明細書に開示されており、上述したように、かかる米国特許明細書の開示内容を本明細書の一部を形成するものとして引用する。断面が長円形の管状ブランクを利用することは、従来の円形断面と比較して有利である。というのは、かかる長円形断面により、全体としてボックス状（正方形ではない）の断面の形をしたダイキャビティ５２の最終断面周長により厳密に一致した周長が得られるからである。かくして、キャビティ５２を形成する表面に一致してブランクを拡張させる場合、ブランク４０の拡張の度合いが少なくて済む。加うるに、ブランク４０とキャビティ表面の形状がより厳密に一致していれば、ブランクをキャビティ５２のコーナ部内へ一層容易に拡張させることができる。なお、かかるコーナ部では、拡張は、ブランク４０の拡張中におけるブランクの外面とキャビティ上面との摩擦表面接触の度合いが高くなるので最も困難になる。
【００２４】
図３で分かるように、ブランク４０をダイ構造体１２，１４相互間の定位置に実質的にしっかりと保持すると、油圧成形シリンダ又はラム８０をブランク４０の互いに反対側の端部の両方に入れ子状に且つ密封的に挿入し、傾斜表面８２がブランク４０を互いに反対側の縁部に係合するようにする。
【００２５】
ラム８０を内方に押し込んでブランク４０の互いに反対側の縁部が表面８２上を滑って進み、ついには、表面８８に係合し、かくして、ブランクの端部をパンチ８１の部分８４の外部形状に変換するようになる。すると、油圧成形シリンダは好ましくは、参照符号Ｆで示されているように、油圧成形流体（好ましくは、水）管状ブランク４０を予め充填するが、大きな度合いには加圧しない。油圧流体を、一方又は両方のパンチ８２に形成されたチャネル８７を通して注入し、このチャネルは、対応関係にある取付け構造体９０に形成されたチャネル９７と連通している。予備充填作業は、サイクル時間を減少させるという目的及びスムーズな輪郭の部品を達成する目的上、好ましいが、或る用途に関しては、上側ダイ構造体１２を、完全に下降させ、その後に流体を管状ブランク４０の内部に適用するのがよい。
【００２６】
密封状態のダイキャビティ５２の端部は、クランプ構造体２８，２６のそれぞれのクランプ表面３４，３６と全体として同一の寸法形状の表面部分５４によって構成されるものとして、全体として形状が矩形である。かくして、これら表面部分５４は、パンチ８１を図６に示すように管状部材の端部に押し込んだ後、管状部材４０の端部の断面形状により構成される面積と同一又はこれよりもほんの僅かに大きい断面積を持つダイキャビティの領域を構成する。換言すると、ダイキャビティ５２の部分５４は、油圧成形中、管状ブランク４０の形状を丸形又は長円形断面からマルチフェーセット形（この場合、矩形）断面形状に変換するのに必要な程度まで管状ブランク４０を拡張するに過ぎないよう用いられるダイキャビティの領域を構成する。パンチ８１を備えたブランク４０の端部（これは、図６に示されている）が油圧成形される最終部品に望ましい形状を形成し、油圧成形後に切断し、管の残りの非切断部分が所望の部品に一致するようにしなければならない非拡張部分を構成することは無いので、相当な量のスクラップ材料が節約される。ダイ構造体の非拡張表面部分５４は各々、パンチ８１の部分８４，８６の形状と一致した形状を備える。
【００２７】
キャビティ５２は、その長手方向中央部分に向かって拡大部分５６を更に有するのがよい。上側ダイ構造体１２を下側ダイ構造体１４に対して閉じると共にパンチ８１をブランク４０の端部内に密封的に挿入した状態で、流体Ｆを加圧して管状ブランク４０を拡大して、これがダイキャビティ５２を構成する表面と合致するようにするのがよい（図５及び図９参照）。管状ブランク４０を、丸形ではないマルチフェーセット形（例えば、矩形）のダイキャビティ５２内に拡張する。油圧成形組立体が拡大部分５６を備えたダイキャビティを有している場合、ブランク４０をその領域内で拡大させることになろう。ダイキャビティ５２の部分５４がパンチ８１のマルチフェーセット形部分８４の形状と一致した形状を備えているので、油圧成形部材は、その端部まで首尾一貫した形状を備え、したがって、端部を切除する必要はない。ブランクの一部の断面周長を著しく拡大する場合（例えば、元のブランク周長に対し５％以上）、ブランクの長手方向端部を互いに向かって内方に押してブランクが拡張されているときに肉厚を補足することが望ましい場合がある。ブランクを拡大せず、これをマルチフェーセット形ダイキャビティと一致するよう拡張するに過ぎない場合、ブランクの拡張中における端部の長手方向運動は不要な場合がある。好ましい油圧成形法についての詳細は、ジャッケル氏等に付与された米国特許第６，０１４，８７９号明細書に開示されており、かかる米国特許明細書の開示内容を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する。
【００２８】
別の実施形態によれば、管部品の一端部のところに相当大きな肉厚の補足が必要であるように相当な量の周長の拡大がその一端部のところに必要な場合、一般に、マルチフェーセット形パンチとは対照的に、円形又は長円形のパンチを用いることが望ましい。この利用は、材料がボックス状端部からよりも丸い端部からの方がより効率的且つ一様に拡大領域に向かって流れるからである。かかる油圧成形構成が図１１に示されており、この場合、周囲のダイ構造体は、説明の便宜上、示されていない。図示の構造は、先に開示したように、傾斜した矩形のパンチ８１を備えた１つの油圧成形ラム８０及び矩形の取付け構造体９０を有している。この構造は、円筒形ベース部分１１２及び端に差込み面取り（ベベル）部が形成された小径の円筒形部分１０２を含む第２の油圧成形ラム１０２を更に有している。管状ブランク４０′の端部に係合する円形で環状の密封用肩１１４が、ベース部分１１２と円筒形部分１０２との間に形成されている。
【００２９】
マルチフェーセット形パンチ８１と係合するブランク４０′の端部のところに、ダイ構造体（図示せず）は、ブランク４０′を形成する表面形状を備え、したがって、ブランクの部分１１０のところの断面形状は、ブランクの丸い断面がマルチフェーセット形断面に変換される程度まで拡張されるにすぎないようになる。部分１１０は次第にテーパしたセグメント１０８と合体し、このセグメント１０８は、拡径矩形断面部分１０６まで延びている。これとは逆に、円筒形パンチ１００と係合したブランク４０′の端部のところでは、ダイ構造体は、ブランクの比較的短く拡径されていない円筒形部分１０５を形成する表面形状を備えている。ブランクは次に、符号１０５のところの丸い周囲形状から符号１０６で示した矩形断面領域に移行する。円筒形パンチ１００は、拡大領域１０６及び急峻移行領域１０４の比較的大きな拡張を可能にする。というのは、管状部材４０′の端部のところの長手方向の押出し作用が、パンチが丸形の場合に肉厚を補足するのに一層効果的だからである。円筒形パンチ１００によって付形された成形部材の円筒形端部は代表的には、次に行う仕上げ作業中に切除される。
【００３０】
他方、矩形パンチ８１によって形成されたボックス状端部は、その端部が切除される必要がないように所望の最終部材形状に合わせて加減できる。
【００３１】
図１０に示すように、１以上のラム押出機１２０をパンチ８１とホルダ９０との間に据え付けることができる。ラム押出機１２０は、取付け構造体９０及びパンチ８１のベース８６の矩形断面と形状が一致した矩形断面の形をしている。したがって、油圧成形ラム８０′は、同一のダイキャビティ５２内での短い管状ブランク４０′の油圧成形に対応するためにダイキャビティ５２の比較的拡径されていない部分５４内へ更に伸長することができる。当然のことながら、伸長状態の油圧成形ラム８０′は、油圧成形キャビティ５２の拡大領域５６まで伸長することができず、或いは、管状ブランク４０′の端部とパンチ８１の肩８８との間の密封は、管状ブランクが拡大領域５６内に拡張すると失われることになろう。
【００３２】
かくして、本発明は、管状ブランクから部品を油圧成形する油圧成形ダイ組立体であって、ダイキャビティを構成する内面を備えたダイ構造体を有し、ダイキャビティが、その部品の所定の断面に一致した断面形状を有し、かかる部品がブランクの形状とは異なる所定の形状を有すると共にその一端部のところに所定の断面を有していることを特徴とする油圧成形ダイ組立体に関する。
【００３３】
好ましい実施形態についての上記の詳細な説明及び添付の図面は、性質上単なる例示に過ぎず、本発明は、特許請求の範囲に記載された本発明の精神及び範囲に属する他の全ての実施形態を含むものであることは理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の原理に従って構成された油圧成形ダイ組立体の上側及び下側ダイ構造体並びにボックス形パンチを示す分解斜視図である。
【図２】
油圧成形ダイ組立体の図１における１−１線矢視縦断面図であり、油圧成形ダイ組立体が、下側ダイ構造体内に位置決めされた管状ブランクを有し、上側ダイ構造体が、上昇又は完全開き位置で示され、ボックス状パンチが、管状ブランクの端部に係合している状態を示す図である。
【図３】
図２と類似した油圧成形ダイ組立体の縦断面図であるが、上側ダイ構造体が完全下降位置で示し、管状ブランクが下側ダイ構造体内に位置決めされ、ボックス状パンチが管状ブランクの端部に挿入され、流体が管状ブランク内に注入された状態を示す図である。
【図４】
図３の４−４線矢視断面図であり、油圧成形ダイ組立体内に配置されていて、油圧成形流体で満たされた非拡張状態の長円形管状ブランクを示す図である。
【図５】
図９の５−５線矢視断面図であり、互いに協働する上側油圧成形ダイと下側油圧成形ダイの拡張領域内で加圧下の流体で拡張された管状ブランクを示す図である。
【図６】
管状ブランクに係合しているボックス状パンチの部分断面部分斜視図である。
【図７】
図６の７−７線矢視縦断面図であり、ボックス状パンチを示す図である。
【図８】
図９の８−８線矢視断面図であり、ボックス状パンチが上側クランプ構造体と下側クランプ構造体との間に位置する管状ブランクの端部を示し、ボックス状パンチがこの端部内へ挿入された状態を示す図である。
【図９】
上側ダイ構造体が完全下降位置にあり、管状ブランクが加圧下の流体で拡張形状に油圧成形されている油圧成形工程を示す縦断面図である。
【図１０】
パンチに取り付けられていて、比較的短いブランクを比較的長い油圧成形ダイ組立体で油圧成形できるようにする油圧成形ラム押出機の使用方法を示す縦断面図である。
【図１１】
管状ブランクの互いに反対側の端部に係合したボックス状パンチ及び丸形パンチを備えた油圧成形ダイ組立体の縦断面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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