(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開放位置と閉鎖位置との間で互いに相対的に可動な第１ダイ構造体（１２）と第２ダイ構造体（１４、１６）を有するダイアセンブリを利用して細長い筒状金属部材を形成する方法であって、前記ダイ構造体（１２、１４、１６）は、少なくとも４つのコーナーを有する閉鎖した箱形構造を有すると共に、互いにほぼ直交し第２の断面寸法より第１の断面寸法の方が大きいダイキャビティ（５２）を形成し、前記第２ダイ構造体は固定式ダイ構造体（１６）と、可動式ダイ構造体（１４）とを含み、前記可動式ダイ構造体（１４）は開口部（４２）を有し、前記固定式ダイ構造体（１６）は前記開口部（４２）内に受容され、前記第１ダイ構造体（１２）は移動して前記可動式ダイ構造体（１４）と接触して前記ダイキャビティ（５２）を閉鎖し、ダイキャビティの閉鎖後に、前記可動式ダイ構造体（１４）が前記固定式ダイ構造体（１６）に対して移動することで前記ダイキャビティ（５２）の断面積を漸減させることを特徴とする方法において、
長円形断面を持つようにロールフォーミング加工された筒状金属ブランク（４０）であって、その大きい方の寸法に沿った長軸と短い方の寸法に沿った短軸とを有し、長軸と短軸が互いにほぼ直交しているものを準備し、筒状金属ブランク（４０）を、前記長円形断面の長軸が第１断面寸法とほぼ同方向に延び、前記長円形断面の短軸が第２断面寸法とほぼ同方向に延びるように、第２ダイ構造体（１４、１６）に挿入する、ステップと、
ダイ構造体（１２、１４、１６）を閉鎖位置へと移動させるステップと、
筒状金属ブランク（４０）の両端部を管端部係合構造体と係合させて、筒状金属ブランク（４０）の両端部を実質的に密閉するステップと、
加圧液を筒状金属ブランク（４０）に注入して、筒状金属ブランク（４０）をダイキャビティ（５２）と適合するように膨張させるステップを有し、
筒状金属ブランク（４０）は短軸に沿ってダイキャビティの第２断面寸法と近似する直径を有し、
ダイキャビティ（５２）の閉鎖後にその断面積を漸減させることによって、ダイキャビティ（５２）内の筒状金属ブランク（４０）の長円形の断面を変形させるステップを有することを特徴とする方法。
【請求項２】
ダイキャビティ（５２）の四辺形の断面形状の長い断面寸法はほぼ垂直方向に延び、前記キャビティ（５２）の前記四辺形の断面形状の短い断面寸法はほぼ水平方向に延びると共に、前記装入ステップは更に、前記断面の前記長軸がほぼ垂直に延び、また前記断面の前記短軸がほぼ水平に延びるように前記筒状金属ブランク（４０）をダイキャビティ（５２）内に配向するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記注入によって前記筒状金属ブランク（４０）はダイキャビティ（５２）と適合するように外側に膨張され、断面がほぼ四辺形に細長く成形された筒状の金属部材が形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
ダイキャビティ（５２）の両端部に配置されたクランプ構造体（２６、２８）で筒状金属ブランク（４０）の間隔を隔てた部分をクランプするステップを更に含み、そのクランプ構造体（２６、２８）が筒状金属ブランク（４０）の長円形の外周面と適合する長円形の表面形状を形成する固定面（３４、３６）を備えている、ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記筒状金属ブランク（４０）を長手方向に圧縮することで前記筒状金属ブランク（４０）が膨張する際にその壁厚を補充できるようにするステップを更に含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記筒状金属ブランク（４０）を準備するステップは前記長円形の断面を有するように薄板金属をロールフォーミング加工するステップを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
筒状金属ブランクを、その延長範囲に沿ってほぼ箱形の横断面を有する細長い筒状の金属部材へと形成する装置において、少なくとも４つのコーナーを含む閉鎖した箱形構造を有するダイキャビティを協働して形成する上部の可動式ダイ構造体（１２）と、第２ダイ構造体（１４、１６）とを備えたダイ・アセンブリ（１０）と、
ダイキャビティ（５２）の両端部に配置され、筒状金属ブランク（４０）の間隔を隔てた部分をしっかりと固定するように形成・構成されていて、筒状金属ブランク（４０）の長円形の外周面とほぼ適合する長円形の表面形状を形成する固定面（３４、３６）を備えているクランプ構造体（２６、２８）と、
筒状金属ブランク（４０）の両端部と係合し、これらを実質的に密閉するように形成・構成され、筒状金属ブランクの長円形の内周面と適合する長円形の外周面形状を備えている管端部係合構造体と、を備え、第２ダイ構造体は、可動式の下部ダイ構造体（１４）と固定式ダイ構造体（１６）とを備え、前記可動式の下部ダイ構造体（１４）は開口部（４２）を有し、前記固定式ダイ構造体（１６）は開口部（４２）内に受容されることによって、前記可動式の上部ダイ構造体（１２）が前記第２ダイ構造体（１４、１６）と接触するように相対移動してダイキャビティ（５２）を閉鎖し、ダイキャビティ（５２）が閉鎖された後、前記固定式ダイ構造体（１６）対して前記可動式上部ダイ構造体（１２）が移動することによりダイキャビティ（５２）の断面積が漸減することを特徴とする装置。
【請求項８】
前記可動式の下部ダイ構造体（１４）は複数個の圧縮ばね部材（２０）上に載せられており、前記可動式の上部ダイ構造体（１２）はダイキャビティ（５２）の閉鎖後に前記ばね部材（２０）の付勢力に抗して前記可動式下部ダイ構造体（１４）を共に移動させることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記固定面（３４、３６）は、これがダイキャビティ（５２）の方向に内側に延びると、各々が箱形のＵ形表面形状へと移行する前記長円形の表面形状を形成することを特徴とする請求項７または８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
この発明は一般にハイドロフォーミング法およびダイ・アセンブリに関し、特にブランクをダイキャビティ内に挿入するために事前の押しつぶし工程を避けて筒状の金属ブランクをハイドロフォーミングする方法に関する。
【０００２】
ハイドロフォーミング方法は円形の断面を有する筒状の金属ブランクを所望の形状の筒状部品へと成形する手段として広く知られている。特に、標準的なハイドロフォーミング工程には筒状の円形の断面を有する金属ブランクをハイドロフォーミング・アセンブリのダイキャビティ内に装入し、ブランク内部に高圧の液体を注入してこれをダイキャビティを形成する表面と適合するように膨張させる。より具体的には、筒状の金属ブランクの対向する長手方向の端部を水圧ラムによって密閉し、ラムの１つの内部に形成されたポートを経て高圧のハイドロフォーミング液を注入して筒状ブランクを膨張させる。
【０００３】
標準的には、米国特許明細書第５，５６１，９０２号に記載されているように、円形の断面を有する筒状ブランクは薄板金属から筒状ブランクの初期形状へとロールフォーミングされる。ロールフォーミングされた筒状ブランクは次に、標準的には箱形、方形、または不規則な断面を有するハイドロフォーミング用のダイキャビティへと装入されなければならない。ダイキャビティに容易にフィットする円形の筒状ブランクの周囲はダイキャビティを形成する表面の周囲、すなわち断面周囲よりも大幅に小さいので、ブランクをダイキャビティと適合させるにはブランクを大幅に膨張させる必要があろう。このような大幅な膨張によって筒状ブランクの壁は大幅に薄くなるので、初期の壁厚として実質的なものを有したブランクが必要になる。その上、このような大幅な膨張が必要とされる場合、ブランクをダイキャビティ内のコーナーと適合させることはより困難になる。必要な膨張量を最小限にし、かつダイキャビティの断面周囲によりぴったりと適合する周囲を有する筒状ブランクを形成するため、ダイキャビティの幅よりも大きい円形の断面直径を有し、事前押しつぶしステーションで管を直径方向に押しつぶしてから始めて、管を相対的に狭いダイキャビティ内に装入することが従来の方法であった。しかし、事前の押しつぶし工程は専用の機械を必要とするためコスト高になり、時間がかかる。
米国特許明細書第５，１７０，５５７号は欠けた楕円形の形状を有する二重壁の排気ダクトの形成方法を開示している。楕円形の金属ブランクがダイの内表面から間隔を隔ててダイキャビティ内に装入される。ブランクの周囲長さはダイの内表面の周囲長さよりもかなり短い。従って、筒状のブランクは膨張中に大幅に細くなる。
【０００４】
従ってこの発明の目的は、ダイキャビティの輪郭によりぴったりと適合する筒状ブランクを使用して、コスト高の事前押しつぶし工程をなくすることにある。この目的はこの発明の原理に基づいて、細長い筒状金属部材の形成方法を提供することによって達成される。この方法は開放位置と閉鎖位置との間で互いに相対移動可能な第１と第２のダイ構造体を使用するものである。ダイ構造体は第１断面寸法とほぼ直交する第２断面寸法よりも大きい第１断面寸法を有する四辺形の断面を有するダイキャビティを形成する。この方法はｉ）互いにほぼ直交する、長円形の断面の大きい寸法に沿った長軸と、小さい直径に沿った短軸とを含む長円形の断面を有する筒状金属ブランクを備え、前記長円形の断面の前記長軸が前記第１の断面寸法とほぼ同じ方向に延び、かつ前記長円形の断面の前記短軸が前記第２の断面寸法とほぼ同じ方向に延びるように、筒状金属ブランクを前記第２ダイ構造体内に装入するステップと、ｉｉ）ダイ構造体を閉鎖位置へと移動させるステップと、ｉｉｉ）筒状金属ブランクの両端部を筒端係合構造と係合させて、筒状金属ブランクの両端部を実質的に密閉するステップと、ｉｖ）加圧液を筒状金属ブランクに注入して、筒状金属ブランクをダイキャビティと適合するように膨張させるステップからなっている。筒状金属ブランクはダイキャビティの前記第２断面寸法と近似する短軸に沿った直径を有しており、かつ、ダイキャビティの断面形状の周囲長さに適合する周囲を有していることにより、内部に配置された筒状金属ブランクの長円形の断面形状が歪まないようにダイ構造体を閉鎖位置に移動させることができる。
【０００５】
この発明の別の側面に基づいて、第２ダイ構造体は固定式ダイ構造体と、可動式ダイ構造体とを含んでいる。可動式下部ダイ構造体は開口部を有し、固定ダイ構造体は開口部内に受容される。第１ダイ構造体は移動して可動式ダイ構造体と接触してダイキャビティを閉鎖し、ダイキャビティの閉鎖後に、可動式ダイ構造体を固定式ダイ構造体に対して移動させることでダイキャビティの断面積が漸減する。この方法は更に、ダイキャビティの閉鎖後にその断面積を漸減させることによって、ダイキャビティ内の筒状金属ブランクの楕円形の断面を変形させる。
【０００６】
上記の目的は更に、この発明の原理に基づいて、筒状金属ブランクを、その延長範囲に沿ってほぼ箱形の横断面を有する細長い筒状金属部材へと形成する装置によって達成される。この装置は可動式の上部ダイ構造体と、第２ダイ構造体とを備えたダイ・アセンブリから構成されている。ダイ構造体は協働してほぼ四辺形の表面形状を有するダイキャビティを形成する。クランプ構造体はダイキャビティの両端部に配置され、筒状金属ブランクの間隔を隔てた部分をしっかりと固定する。クランプ構造体は筒状金属ブランクの長円形の外周面とほぼ適合する長円形の表面形状を形成する固定面を備えている。管端部係合構造体は筒状金属ブランクの両端部と係合し、これを実質的に密閉する。第２ダイ構造体は可動式の下部ダイ構造体と固定式ダイ構造体とを有している。可動式の下部ダイ構造体は開口部を有し、固定式ダイ構造体は開口部内に受容される。可動式の上部ダイ構造体が第２ダイ構造体と接触するように相対移動することによりダイキャビティが閉鎖され、ダイキャビティが閉鎖された後、固定ダイ構造体に対して可動式上部ダイ構造体が移動することによりダイキャビティの断面積が漸減して筒状金属ブランクの長円形の断面を変形させる。
【０００７】
発明の開示
図１にはこの発明に基づくハイドロフォーミング・ダイ・アセンブリの分解斜視図が全般的に参照番号１０で概略的に示されている。ハイドロフォーミング・ダイ・アセンブリ１０は第１と第２のダイ構造体を含んでいる。より具体的には、第１ダイ構造体は可動式の上部ダイ構造体１２からなり、一方、第２ダイ構造体は可動式の下部ダイ構造体１４と、固定式のダイ構造体１６とからなっている。ダイ・アセンブリは更に固定式ダイ構造体１６がその上に実装されるベース１８を含んでいる。複数個の空気圧または窒素圧スプリング式シリンダ２０が下部ダイ構造体１４を固定ベース１８上で移動するように載せている。上部ダイ構造体１２と、下部ダイ構造体１４と、固定式ダイ構造体１６とは相互の間に共同で縦のダイキャビティを形成しており、これは後述するようにほぼ箱形の断面を有している。好適には、上部ダイ構造体１２と、下部ダイ構造体１４と、固定式ダイ構造体１６と、固定ベース１８はそれぞれＰ−２０スチールのような適宜の材料からなっている。
【０００８】
図１に示すように、上部ダイ構造体１２はその長手方向の両端部に一対のクレードル領域２２を設けている。クレードル領域２２は上部ダイ構造体１２の長手方向の両端部で上部固定構造体２６を受容し、これと適応するような形状に構成されている。特に、クランプ構造体２６は各々、クランプ構造体２６と上部ダイ構造体１２とが相対的に垂直運動できるようにする複数個の空気圧スプリング式シリンダ２４によって、それぞれのクレードル領域２２で上部ダイ構造体１２に連結されている。
【０００９】
下部ダイ構造体１４はその長手方向の両端部に、下部クランプ構造体２８を同様に受容しこれと適応するように形成され、構成された同様のクレードル領域３０を有している。図示のとおり、下部ダイ構造体１４のクレードル領域３０を形成する、参照番号１５で示した長手方向の両端部はほぼＵ形の形状を有している。
【００１０】
下部クランプ構造体２８は各々がアーチ状の、ほぼ放物線状の上向きの表面３４を有している。より具体的には、各表面３４は半長円形を形成する断面形状を有している。表面３４は断面が長円形であり、下部ダイ構造体に装入される筒状ブランク４０（図２を参照）の下側と係合し、これを受けるように形成され、構成されている。下部クランプ構造体２８の各々のアーチ状の表面３４は、これが実質的な方形、または箱形のＵ形表面形状３５へと漸次移行する際に、ハイドロフォーミング・ダイ・アセンブリ１０の中央部の方向に長手方向内側に延在する。
【００１１】
上部の２つのクランプ構造体２６は下部クランプ構造体２８とほぼ同一であるが、それとは逆向きである。より具体的には、各々の上部クランプ構造体２６は、逆向きの箱形のＵ形表面形状３７へと移行するアーチ状の、ほぼ放物線状の下向きの表面３６を有している。アーチ状の表面３６は各々、もう１つの半長円形を形成する断面形状を有している。図２に示すように、各クランプ構造体２６のアーチ状の表面３６はそれぞれの下部クランプ構造体２８のアーチ状表面３４と共同して、上部ダイ構造体１２が最初に降下されると長円形の筒状ブランク４０の両端部を把捉し、これらと密閉的に係合する長円形の固定面を形成する。
【００１２】
図４および５Ａから明らかであるように、上部ダイ構造体１２はほぼ逆Ｕ形の断面を有する長手方向の管路３８を設けている。管路３８は下向きの、ほぼ水平の長手方向に延在する表面４４と、表面４４の反対側から互いに平行に延在する、間隔を隔てて長手方向に延びる一対の縦の側面４３とによって形成されている。  下部ダイ構造体１４はＵ形の長手方向端部１５の間でこれを貫通して縦に延在する中央開口部４２を有している。下部ダイ構造体１４内の内部の縦表面４１が前記の中央開口部４２を形成している。より具体的には、長手方向に延在する一対の側面４１は開口部４２の横の端部を形成している。これらの側面は互いに平行に対面して垂直に配置されている。下部ダイ構造体１４のＵ形の端部１５は開口部４２の長手方向の端部を形成し、互いに平行に対面して垂直に配置された内表面（図示せず）を有している。
【００１３】
固定ベース１８はほぼ方形の金属スラブの形態である。固定式ダイ構造体１６は固定ベース１８の上表面４６に取付けられている。固定式ダイ構造体１６は、固定ベース１８の横の中心にほぼ沿った固定ベース１８の上表面４６の長さの主要部分に沿って延在する細長い構造である。固定式ダイ構造体１６は固定ベース１８から上方に突起し、その長手方向の両側にほぼ垂直の側面４８を有している。固定式ダイ構造体１６は、固定式ダイ構造体のほぼ垂直な表面４８と下部ダイ構造体１６の縦表面４１との間に最小限の隙間を設けて、下部ダイ構造体１４内の開口部４２内に延在するように形成され、構成されている。同様にして、下部ダイ構造体１４の端部１５の内側の横側面と固定式ダイ構造体１６の縦の端面４９との間にも最低限の隙間を設けてある。固定式ダイ構造体１６は更に、上部ダイ構造体１２の長手方向に延びるダイ表面４４と間隔を隔てて対面して延在するように形成され、構成されているほぼアーチ状で水平の、長手方向に延在する表面５０を含んでいる。
【００１４】
図６に最も明解に示すように、前記の側面４１と、上向きの表面５０と、側面４３と、下向きの表面４４とは共同で、ほぼ長手方向の延長範囲全体に亘ってほぼ方形の断面形状を有するダイキャビティ５２を形成している。このダイキャビティはほぼ閉鎖した箱形の断面形状を有するハイドロフォーム部分を形成する。閉鎖した箱形の断面形状は好適にはほぼ方形の形状のような四辺形であるが、平坦な、および／または湾曲した面の組合わせのようなその他の閉鎖した連続的な多面体でもよい。
【００１５】
図４は下部ダイ構造体１４と固定ベース１８に対して開放された、すなわち上昇した位置にある上部ダイ構造体１２を示している。ハイドロフォーミング・ダイ・アセンブリ１０はこの位置で長円形の筒状ブランク４０を下部ダイ構造体１４内に装入することができる。図５Ａから、筒状ブランク４０を最初にハイドロフォーミング・ダイ・アセンブリ１０に装入した時に、ハイドロフォーミング加工される長円形の筒状ブランク４０が固定式ダイ構造体１６の上表面５０のやや上に延在するように、筒状ブランクの両端部が下部クランプ構造体２８によって懸架されることが分かる。
【００１６】
ブランクが下部ダイ構造体１４に装入されると、ブランク４０の両端部が下部ダイ構造体１４の両端部の位置で下部クランプ構造体２８のそれぞれの表面３４上に着接する。好適には、表面３４は筒状ブランク４のそれぞれの両端部の下部を締まり嵌めするように形成され、構成されている。
【００１７】
引き続き、上部ダイ構造体１２が降下され、図２に示すような空気圧シリンダによって最初に延長位置に保持されている上部クランプ構造体２６が図３に示すように降下されることによって、表面３６は筒状ブランク４０のそれぞれの両端部の上部を締まり嵌めする。この時点で、筒状ブランクの双方の両端部は上部ダイ構造体１２が閉鎖位置へと降下される前にクランプ構造体２６と２８との間に把捉される。
【００１８】
この発明の方法と装置に基づいて、筒状ブランク４０には従来のロールフォーミング工程によって長円形の断面形状が得られる。より具体的には、薄板金属の前後縁部が相接して長円形の形状が形成されるまで圧延される。相接した縁部は次にシーム溶接されて筒状ブランクが完成する。長円形の断面を有する筒状ブランクを形成することは、ほぼ方形の（正方形ではない）断面形状のダイキャビティ５２の最終的な断面周囲によりぴったりと適合するので、従来の円形の断面と比較して有利である。図４の断面図に示すように、短軸に沿った長円形の管４０の直径はダイキャビティの側面４１の間の距離と極めて近似している。かくして、キャビティ５２を形成する表面と一致するようにブランクを膨張させる際に、ブランク４０の膨張は少なくて済む。
【００１９】
管４０とキャビティの表面がぴったりと適合する程、管４０の膨張中の管の外表面とキャビティの表面との間の摩擦接触が大きくなることにより膨張がより困難になるキャビティ５２のコーナー内に、管がより容易に膨張することが当業者には理解されよう。従来の実施態様では、円形の断面直径をダイキャビティ５２の幅よりも大きくし、かつ管が下部ダイ構造に適合するように事前押しつぶしステーションで管を押しつぶすことによって、円形の断面を有する筒状ブランクにダイキャビティの断面周囲によりぴったりと適合する断面周囲を備えることができた。しかし、事前押しつぶし工程には専用の機械が必要であるためにコストがかかり、しかも時間がかかる。長円形の筒状ブランクを使用することによってブランクは下部ダイ・アセンブリにフィットすることができると同時に、事前押しつぶし工程の必要なくダイキャビティ内に充分な量の金属を装入することができる。
【００２０】
ロールフォームされた筒状の金属ブランク４０は、第１断面寸法の所定の長手方向の延長範囲に沿ってこれと直交する第２断面寸法（例えば図８の部材７６の垂直壁の間の間隔）よりも大きい第１断面寸法（例えば図８の部材７６の水平壁）を含むような断面形状を有している細長い筒状金属部材（図８の参照番号７６を参照）へとハイドロフォーム形成される。それは第１ダイ構造体１２と第２ダイ構造体１４、１６とが、第１断面寸法とほぼ直交する第２断面寸法（例えば表面４１の間の、または表面４３の間の相対的に長さが短い水平寸法）よりも大きい第１断面寸法（例えば表面４４と５０との間の長さの縦寸法）を有するダイキャビティ５２を共同で形成する表面を有しているという事実に拠るものである。
【００２１】
どの長円形にも特有であるように、筒状ブランクの長円形の断面はより大きい直径に沿った長軸と、小さい直径に沿った短軸とを含んでおり、長軸と短軸とは一般に互いに直交している。図４に示すように、筒状の金属ブランク４０は第２ダイ構造体１４、１６に装入される。図示のとおり、第２ダイ構造体１４、１６は筒状の金属ブランクの長円形の断面が歪まないように筒状の金属ブランク４０を受容するように形成され、構成されている。図６に示すように、筒状の金属ブランク４０は、前記第１のダイ構造体１２と第２のダイ構造体１４、１６とが共同で前記ダイキャビティ５２を形成する時は、前記長円形の断面の長軸が（例えば表面４４と５０との間に延びる）第１のより長い断面寸法とほぼ同じ方向に延び、また、前記第１と第２のダイ構造体が共同で前記ダイキャビティを形成する時は、前記長円形の断面の短軸が（例えば対向する表面４１の間に延びる）ダイキャビティ５２の第２のより短い断面寸法とほぼ同じ方向に延びるような態様で第２ダイ構造体１４、１６内に装入される。
【００２２】
ここで図５Ａに示すように、長円形のブランク４０は、ハイドロフォーム用シリンダ、すなわちラムＲのような管端部係合構造体を管４０の双方の両端部に入れ子式に、かつ密閉的に挿入できるように、所定位置に実質的に剛性保持される。ラムＲは好適にはブランク４０の内周面に適合する楕円形の外表面を有している。上部ダイ構造体１２の連続的な降下前に、またはそれと同時に、ハイドロフォーム用シリンダには好適には参照符号Ｆで示すように（好適には水である）作動液が事前充填されるが、長円形のブランク４０を大幅に圧縮することはない。事前充填工程はサイクル時間を短縮し、より平滑な輪郭の部品を達成するには好適であるが、用例によっては液体を長円形のブランク４０の内部に注入する前に上部ダイ構造体１２を完全に降下させてもよい。
【００２３】
図４に示すように、上部ダイ構造体１２は好適には、上部ダイ構造体３８の反対側から下方に突起し、上部ダイ構造体１２の長さに沿って延在する横の間隔を隔てた一対の平行なリッジ７２を含んでいる。上部ダイ構造体１２を降下させると、リッジ７２は開口部４２の反対側の下部ダイ構造体１４の上部ダイ表面７４と接触状態になることで、図６に示すようにダイキャビティ５２を閉鎖し、密閉する。リッジ７２によって１０，０００気圧以上の極めて高いキャビティ圧に耐えることができる強固な密閉（ｒｏｂｕｓｔ  ｓｅａｌ）がなされる。
【００２４】
図６および７から理解されるように、リッジ７２がダイ表面７４と最初に係合した後、上部ダイ構造体１２を継続して下方に降下させることによって、下部ダイ構造体１４は空気圧スプリング式シリンダ２０の力に抗して共に下方に押下される。同様に長円形のブランク４０はダイキャビティ５２と共に下方に移動する。上部ダイ構造体１２と下部ダイ構造体１４のこのような継続的な降下運動中に、上部ダイ構造体１２のダイ表面４４は固定式ダイ構造体１６のダイ表面５０の方向に移動して、キャビティ内の周囲を実質的に密閉状態に保ちつつ、ダイキャビティ５２のサイズが縮小する。この明細書で参考文献として参照されている米国特許出願第０８／９１５，９１０号から理解されるように、ダイキャビティ５２のサイズが縮小してダイ内の管を押しつぶす前にダイキャビティが閉鎖され、密閉されるこの構成によって管のピンチング（はさみつぶし）が防止される。しかし、この発明では上部ダイ構造体１２が下部ダイ構造体１４と接触する前に管がある程度押しつぶされるようにされている。
【００２５】
長円形のブランク４０の下部がダイ表面５０と接触すると、ダイ構造体１２と１４の継続的な下方への移動によって長円形のブランク４０は変形する。より具体的には、下部ダイ構造体１２および１４と上部ダイ構造体４４が長円形のブランク４０の上下のアーチ状表面部分と連絡すると、ダイ構造体１２および１４の継続的な下方への移動によってダイ表面５０および４４は互いに内側に移動する。それによって長円形のブランク４０のアーチ状の端部は強制的に平坦化され、長円形のブランク４０はやや押しつぶされる。長円形のブランク４０がこのようにやや押しつぶされるの理由は、周囲を箱形のダイキャビティ５２の最終的な断面周囲によりぴったりと適合させるためである。ブランクは図５Ｂに示すようにその長手方向の延長範囲に沿って加工される。好適には長円形のブランク４０には前記の押しつぶし工程の前に作動液が充填されるので、押しつぶしによる管内のしわ傷は基本的に回避され、基本的に平滑な輪郭のハイドロフォーム加工部品を形成することができる。
【００２６】
図８に示すように、上部および下部ダイ構造体１２および１４が完全に降下した位置では、やや押しつぶされた長円形のブランク４０内部の作動液は長円形のブランク４０の両端の一方を経て油圧系によって加圧される。長円形のブランク４０のハイドロフォーム膨張中に、液体Ｆは、長円形のブランク４０がダイキャビティ５２のほぼ箱形の断面を形成するダイ表面と適合するように半径方向外側に膨張するのに充分な程度に加圧される。好適には、約２０００から３５００気圧の液圧が採用され、ブランク４０は元の長円形のブランク４０の断面積よりも約１０％またはそれ以上大きい断面積を有するハイドロフォーム加工部品が得られるように膨張する。加えて、管の長手方向の端部を互いの内側に押して、管の膨張時にその壁厚を補充することが好適である。
【００２７】
ロールフォーム加工された円筒形の筒状ブランクではなく、ハイドロフォーム工程用にロールフォーム加工された長円形の筒状ブランクを使用することによって、事前押しつぶし工程が省略されるまで大幅な節約が達成され、かつ工程中に中断することなくハイドロフォーム工程中に長円形の管を使用できることが理解されよう。それによって、事前押しつぶしステップの必要がなくなると共に、ブランクを所望の最終形状へと成形するための充分な量の金属をダイキャビティに装入できるので、必要なサイクル時間が短縮される。
【００２８】
この発明ではダイキャビティを密閉する前にこれを閉鎖する代替実施例も実施されることが理解されよう。言い換えると、ダイキャビティが、上部ダイ構造体が下部ダイ構造体に接触する前に隣接する表面によって境界形成された断面を有するようにすることでダイ・アセンブリ内のダイキャビティ構成するようにしてもよい。このような実施例では、例えば上部ダイ構造体には管路３８ではなく長手方向の突起部が設けられる。加えて、長手方向の突起部が管路に入ることができ、それによって長手方向の突起部が筒状金属ブランクと接触せずにダイキャビティを閉鎖できるように、筒状金属ブランクが装入される下部ダイ構造体１４に形成された長手方向の管路はより深くされる。その後で長手方向の突起部はオプションとして、上部ダイ構造体が下部ダイ構造体と接触する前、または後でブランクと接触してもよい。更に、下部ダイ構造体を図示のような可動的と固定式の組合わせではなく、一体の固定式構造にしてもよい。
【００２９】
好適な実施例の上述の詳細な説明と添付図面は単に説明目的のものであり、この発明は説明した実施例と請求の範囲の範囲内の他の全ての実施例を含むことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の原理に基づくハイドロフォーミング・ダイ・アセンブリの上下のダイ構造を示した分解斜視図である。
【図２】  長円形の筒状ブランクが上昇、すなわち開放位置にある下部ダイ構造と上部ダイ構造体に配置された、この発明に基づくハイドロフォーミング・ダイ・アセンブリの長手方向の端部を示した側面図である。
【図３】  長円形の筒状ブランクが降下、すなわち閉鎖位置にある下部ダイ構造体と上部ダイ構造体に配置された、この発明に基づくハイドロフォーミング・ダイ・アセンブリの図２と同様の側面図である。
【図４】  長円形の筒状ブランクが上昇、すなわち全開位置にある下部ダイ構造体と上部ダイ構造体に配置された、ダイ・アセンブリの中央部の横断面図である。
【図５Ａ】  上部ダイ構造体が完全に上昇した位置にあり、長円形の筒状ブランクが下部ダイ構造体内に配置され、かつハイドロフォーム用シリンダを長円形の筒状ブランクの両端部内に密閉的に挿入した、この発明に基づくハイドロフォーミング・ダイ・アセンブリの縦断面図である。
【図５Ｂ】  上部ダイ構造体が完全に降下した位置にあり、長円形の筒状ブランクが上部と下部のダイ構造体と固定ダイ構造体とによって形成されたダイキャビティ内に配置され、長円形の筒状ブランクの内部空間に液体を注入した状態を示す、この発明に基づくハイドロフォーミング・ダイ・アセンブリの縦断面図である。
【図６】  上部ダイ構造体が完全に降下した位置にあり、長円形の筒状ブランクが下部ダイ構造体内に配置された、この発明に基づくハイドロフォーミング工程の次のステップを示す断面図である。
【図７】  上部ダイ構造体が完全に降下した位置にあり、ハイドロフォーム加工される長円形の筒状ブランクがダイ構造の相対移動によって僅かに変形、すなわち押しつぶされている、ハイドロフォーミング工程の次のステップを示す断面図である。
【図８】  加圧された液体が筒状ブランクをダイキャビティと適合するように膨張させるハイドロフォーミング工程の後続のステップを示す断面図である。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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