JP2002529246A - 中空体を製造する方法及び中間製品並びにこのような方法によって製造された中空体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 金属薄板製、特にアルミニウム又はアルミニウム合金製の中空体（２６）を製造する方法の枠内において、まず初めにほぼに扁平な金属薄板断裁（４）が準備される。次いで、金属薄板断裁（４）と一体的に形成された少なくとも１つの壁-中間エレメント（８）が、ほぼ互いに上下に位置する複数の層に折られかつ／又は曲げられる。次に、金属薄板断裁（４）の縁部領域（１６，１８）が、有利にはある程度オーバラップさせられて互いに上下に位置させられて、互いに結合される。そして最後に、金属薄板断裁（４）及び折られた壁-中間エレメント（８）が、液圧又は空圧による内高圧によって負荷され、折られた壁-中間エレメント（８）の折りが拡開させられて中空体（２６）が形成される。さらに本発明は、このような方法によって製造された中空体（２６）並びに、本発明による方法によってこのような中空体（２６）を製造するのに使用可能な中間製品（２）にも関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 産業上の利用分野 本発明は、金属薄板製、特にアルミニウム又はアルミニウム合金製の中空体を
製造する方法に関する。中空体を製造するこのような方法としては、例えば内高
圧変形法が公知である。この場合変形されるワークは、変形のために適した型内
に挿入され、次いで型内に導入される液状又はガス状の圧力媒体が、型内におけ
るワークに作用させられ、これによって圧力媒体の圧力によってワークが変形さ
れ、この際にワークは型の内壁に接触させられるようになっている。

【０００２】 さらに本発明はまた、このような方法によって製造された中空体及び、本発明
による方法によってこのような中空体を製造するのに使用され得る中間製品にも
関する。

【０００３】 従来の技術 いわゆる管金属薄板又は通路金属薄板、つまり複数の管又はコイル（Rohrschl
ange）を通される金属薄板を製造する方法が公知であり、この公知の方法では、
互いに上下に位置する２つの扁平なアルミニウム薄板が、部分的に互いに堅固に
結合されていて、その間に位置していて互いに結合されていない金属薄板領域が
、型内において圧力媒体の導入によって、金属薄板の間に通路を形成するために
、互いに離れる方向に湾曲される。さらに単層の金属薄板を変形するための方法
も公知であり、この公知の方法では、単層の金属薄板が型内において、液状又は
ガス状の圧力媒体の圧力によって片側において負荷され、型の中空室内に引き伸
ばされるようになっている（ヨーロッパ特許公開第０５８１４５８号明細書及び
、AST, Speciality Handbook, Aluminium and Aluminium Alloys, The Material
s Information Society, 1993, 第245頁）。この公知の方法は、常に満足のいく
ものではなく、特に、ワークを変形時に比較的強く形状変化させたい場合、例え
ば管体又は押出し成形品を強く拡開させたい場合には、不都合である。このこと
は特に、鋼ほどの良好な変形可能性を有していないアルミニウム又はアルミニウ
ム合金の場合に言える。また鋼においても、ワークの比較的大きな変形は公知の
方法によっても、満足できるレベルで実施することができない。

【０００４】 ワークの内側横断面を増大させるためにドイツ連邦共和国特許出願公開第４２
３２１６１号明細書に基づいて公知の方法では、縁部を互いに溶接された金属シ
ートバー（Platine）から製造されたベース体を使用して、中空体を、内高圧変
形法と深絞り成形法との組合せによって製造するようになっている。両方の方法
を組み合わせることが必要なことに基づいて、一方では中空体の製造が比較的複
雑かつ面倒もしくは高価であり、かつ他方では、そのために必要な製造装置が極
めて複雑かつ高価である。さらに実地においては、アルミニウム又はアルミニウ
ム合金製の極めて大きな容器、例えば自動車、飛行機又は船舶のためのタンクを
製造することは、材料であるアルミニウムの変形可能性が不十分であることによ
って、不可能である。

【０００５】 アルミニウム又はアルミニウム合金製のワークの改善された変形を達成する方
法は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５３１０３５号明細書に記載されて
おり、この公知の方法では、アルミニウム又はアルミニウム合金製の複数の扁平
な金属薄板断裁がその縁部において互いに上下に重ねられ、部分的にろう接によ
って結合されて、変形されるワークへが形成される。この場合、後でワークから
製造される中空体の容積拡大のために、幾つかの扁平な金属薄板断裁がワーク内
に挿入される。次いで、このようにして形成された変形されるワークは、型内に
挿入され、ワークへの作用のために型内に導入される加熱されたオイルによって
、内高圧変形法を用いて外方に向かって拡大変形されて、中空体が形成される。
この場合、結合されている金属薄板断裁は、加えられる内圧に基づいて型の内輪
郭に接触させられる。中空体容積の拡大の程度にはしかしながら限界があり、こ
の限界は一方では個々の金属薄板断裁の間におけるろう接結合部の機械的な負荷
可能性に基づくものであり、かつ他方では、型の鋭角的な横断面移行部の領域に
おいて、極端な材料変位に基づき、このような領域では、既に伸びている材料の
相応な硬化が生じてしまう。強度の上昇に関連した増大する、材料の伸びによっ
て、亀裂の発生するおそれが生じる。したがって可能な限り小さな曲率半径を、
下回ることは不可能である。ゆえに角隅領域において緊密なもしくは余裕のない
成形を実現することはできない。この公知の方法において確かに、型内において
ワークを強く成形すること及び大容積の中空体を得ることは可能であるが、しか
しながら製造される中空体容積の形状付与及び寸法には、この公知の方法におい
ても限界がある。特にこの公知の方法では、ほとんど鋭角を成すような極めて小
さな変形曲率半径を得ることは不可能であり、かつ大きな中空体を１つの部材か
ら製造すること及び、全周にわたって延在する環状のフランジなしに製造するこ
とは、不可能である。

【０００６】 発明の記載 ゆえに、上に述べた公知の方法における欠点及び問題点を考慮した本発明の課
題は、可能な限り安価な費用で、組み込まれる状態において利用可能な提供スペ
ース（例えば自動車の後車軸領域におけるタンクの場合）に相当する大きな中空
体容積の形成を可能にし、しかもこの際に同時に最小の変形曲率半径及び最大の
変形深さを得ることができる、金属薄板製、特にアルミニウム又はアルミニウム
合金製の中空体を製造する方法及び中間製品を提供することである。

【０００７】 この課題は、本発明の第１の観点によれば、請求項１記載の方法によって解決
される。

【０００８】 請求項１記載の方法によれば、まず初めに、ほぼ扁平な金属薄板断裁、特にア
ルミニウム又はアルミニウム合金製の金属薄板断裁をワークとして準備する。し
かしながら一般的にワーク材料としては、十分な変形可能性を有するすべての金
属製材料が適している。すなわちワークの材料としては、軽金属から、非合金及
び合金の表面硬化鋼（Einsatzstahl）を経て、熱調質可能な鋼（verguetbarer S
tahl）及びステンレス鋼までが含まれる。準備段階であるこの方法ステップにお
いて、金属薄板断裁の形状及び寸法を規定すること、及び、金属薄板断裁の寸法
の適宜な選択によって、製造される中空体の所望の最終的な外輪郭に対して影響
を与えることができる。金属薄板断裁の加工は有利には公知の形式で機械的に切
断方法や又は熱的に燃焼切断又はレーザ切断によって行われる。

【０００９】 適宜に裁断された金属薄板は、次の成形工程で、金属薄板断裁と一体的に形成
された壁-中間エレメントの領域において、折りかつ／又は曲げられる。この場
合壁-中間エレメントは金属薄板断裁の１区分又は部分領域を形成しており、つ
まり壁-中間エレメントは金属薄板断裁に一体に組み込まれている。この一体的
な形成もしくは構成は、金属薄板断裁の取扱い並びに折り動作及び／又は曲げ動
作を著しく容易にする。これによってさらに金属薄板断裁の生産性及び正確さが
高められる。それというのは特に、ドイツ連邦共和国特許公開第１９５３１０３
５号明細書に記載された方法とは異なり、個々に成形された部材をろう接によっ
てまとめる必要がないからである。本発明による方法によって内高圧変形法にお
いて製造される中空体はしたがって、例えばろう接、溶接又は縁曲げによって接
合された、個々の金属薄板断裁から成る構造体の代わりを果たすことができ、し
たがって接合領域における非シール性や動的な破損現象を伴う問題を回避し、そ
してこれによって改善された強度特性を保証する。

【００１０】 曲げ動作はこの方法ステップにおいて例えばロール成形（Rollformen）によっ
て実施することができ、この場合壁-中間エレメントの形状付与に関しては大き
な構成空間が生ぜしめられる。この場合また壁-中間エレメントの領域において
金属薄板の極めて鋭角的な曲げも可能であり、その結果ほぼ上下に位置する層へ
の折り動作が可能である。したがって個々の金属薄板層は例えば２層、３層又は
それ以上の層で互いに上下に折られることができる。

【００１１】 壁-中間エレメントの折り動作及び／又は曲げ動作の最中に、さらに金属薄板
断裁の縁部領域相互の位置決めに関しては、次いで行われる縁部領域の結合作業
を容易にするような状態を生ぜしめることができる。結合のために金属薄板断裁
の縁部領域は互いに接触させられ、金属薄板断裁の縁部領域は有利には、ある程
度オーバラップさせて互いに接触させられ、そして例えばろう接、溶接、例えば
押し潰しシーム溶接（Quetschnahtschweissen）又はレーザビーム溶接によって
、又は、有利には金属薄板断裁の縁部の長手方向に沿った縁曲げによって、互い
に結合させられる。この方法ステップによって、閉鎖された横断面形状を有する
扁平な中空体が生ぜしめられ、この中空体は縁部領域における結合によってほぼ
圧力密であり、かつ、次いで行われる内高圧変形法による変形プロセスのための
準備完了状態になる。

【００１２】 内高圧変形法の枠内において、金属薄板断裁と少なくとも１つの折られた壁-
中間エレメントとによって制限された中空体には、適宜な接続部を通して、例え
ば金属薄板断裁又は壁-中間エレメントに密に（例えばろう接によって）接合さ
れた導管又は管片を通して、液圧媒体又は空圧媒体が送り込まれる。そしてこの
ような圧力媒体によって、金属薄板断裁及び折られた壁-中間エレメントは、内
高圧によって負荷され。これによって多層に折られた壁-中間エレメントは、完
全な長さに到るまで折りを拡開させられて、中空体が形成される。このようにし
て本発明によれば、壁-中間エレメントの折りを拡開することによって中空体形
状の自由な形成が行われ、しかもこの際にワークの材料が伸ばされることは殆ど
ない。つまり従来公知の方法とは異なり、所望の形状は、内高圧変形法に関与す
る型のジオメトリ、例えばキャビティ形状（Gesenkform）によって決定されるの
ではなく、本発明による方法の初めに準備された金属薄板断裁及び／又は壁-中
間エレメントの形状及び寸法によって決定される。

【００１３】 ゆえに本発明は以下に記載の思想に基づいている。すなわち本発明では、中空
体の最初の容積拡大は、多層に形成された壁-中間エレメントが完全な長さまで
折りを拡開されることによって行われ、この際に材料において実質的に伸びが生
ぜしめられることはない。この本発明による方法には次のような大きな利点があ
る。すなわち本発明では、場合によっては次いで行われる液圧成形を用いた引張
り成形法又は深絞り成形法による付加的な局部的な引張り成形工程のために、材
料の延伸可能性を完全に残しておくことができる。本発明による方法によって、
特に、わずかな変形能力しか有していないアルミニウムのような材料を使用する
場合に、材料における応力ピークが回避され、その結果小さな変形曲率半径と大
きな変形深さとを有する中空体を形成することができる。したがって本発明によ
る方法は、軽量構造形式で製造されるワーク、ゆえにアルミニウムのような特に
軽い材料の使用が必要とされるワーク、例えば自動車、飛行機、船舶又はこれに
類したもののためのタンクを、製造するのに特に適している。

【００１４】 したがって本発明によって、複雑なジオメトリの形成、高い成形精度及び強度
特性と減じられたワーク質量とを有する中空体を、製造する方法及び中間製品が
得られる。

【００１５】 本発明による方法の別の有利な態様は、請求項１の従属請求項に記載されてい
る。

【００１６】 製造される中空体の所望の最終輪郭を得るために、本発明の別の有利な方法で
は、折りを拡開された壁-中間エレメント及び／又は金属薄板断裁を、折り拡開
工程の後で、高められた内高圧によって、引張り成形法又は深絞り成形法で、例
えば適宜なキャビティ形状内にワークを挿入することによって、少なくとも部分
的に変形させるようにした。壁-中間エレメントを備えた金属薄板断裁はまず初
めに、加えられた液圧媒体又は空圧媒体による内圧によって折りを拡開されるだ
けであり、引張り成形又は深絞り成形はされないので、本発明による方法によっ
て、中空体を第２の成形工程において内高圧により、所望の形状に正確に変形さ
せるという可能性が得られる。ワークの形状付与が、特にワークの制限された変
形可能性に基づいて制限されている汎用の変形法とは異なり、中空体の折りの拡
開とは切り離されたステップにおける引張り成形工程又は深絞り成形工程によっ
て、従来技術における制限が無くなり、その結果この第２の変形段階においてジ
オメトリ的に複雑なワークをも製造することができる。したがって容器の所望の
大きな容積が、壁-中間エレメントの折られた金属薄板区分によって得られ、こ
れらの金属薄板区分はまず初めにその折りを拡開され、次いで場合によっては完
全に又は部分的に引張り成形もしくは深絞り成形される。

【００１７】 製造される形状付与のためには、金属薄板断裁の少なくとも１つの上側の金属
薄板区分及び少なくとも１つの下側の金属薄板区分を、折り動作及び／又は曲げ
動作時に、互いに上下に位置させると、有利である。この場合金属薄板区分は有
利には平行にかつほぼ同一平面で互いに上下に配置され、これによって扁平な中
空体のほぼ閉鎖された横断面形状が生ぜしめられる。このことは、次いで行われ
る金属薄板断裁の縁部領域のオーバアップ及び結合を著しく容易にする。

【００１８】 内高圧を加えることによる折りの拡開前にワークを閉鎖及びシールするために
、互いに上下に位置する金属薄板区分を、少なくとも部分的にその端面において
、例えばろう接又は溶接によって結合させると、有利である。この場合金属薄板
断裁の金属薄板区分の端面は有利には、折られた壁-中間エレメントの個々の層
が互いに上下に位置するように、押し合わせられる。これによって有利な形式で
壁-中間エレメントの層の端面が互いに、かつ隣接する金属薄板断裁の端面と、
例えばろう接又は溶接によって結合されることができる。

【００１９】 多層に配置された壁-中間エレメントによって上側の金属薄板区分と下側の金
属薄板区分との間に開口が生ぜしめられる場合には、金属薄板区分の互いに上下
に位置する端面の間において前記開口の領域に、例えば金属薄板製のスペーサ部
材を設けると、閉鎖された中空体を容易に得るのに有利である。このようにする
と、金属薄板区分の間において多層に配置された壁-中間エレメントの側部にお
ける折りによって生じた間隔又は空間を、有利な形式で橋渡しすること、及び満
たすことができ、その結果中空体の確実な閉鎖が保証される。

【００２０】 中空体の端面側における閉鎖のためにはまた、少なくとも１つの舌片状の区分
を上側又は下側の金属薄板区分に形成すると、有利である。この舌片状の区分は
、所望の形状への金属薄板断裁の折り又は曲げの後で、上側又は下側の金属薄板
区分の端面に向かって折り曲げて該端面と、例えばろう接によって結合させる。
このようにすると、ワークの端面の密な閉鎖が保証される。

【００２１】 直方体又は方形の輪郭を有する単純なジオメトリ形状を付与するためには、方
法ステップａ）の枠内においてほぼ方形の輪郭又は基本輪郭を有する扁平な金属
薄板断裁を準備すると、有利である。このような基本輪郭形状は、一方では簡単
な製造を可能にし、かつ他方では、金属薄板断裁の容易な折り又は曲げを保証す
る。しかしながらまたこの場合金属薄板断裁のために別の輪郭形状、例えば円形
、楕円形、正方形又は多角形のような輪郭形状も可能である。さらに、金属薄板
断裁に付加部を形成すること、又は例えば方形の輪郭を越えて外方に向かって突
出する区分を形成することも可能であり、このような付加部又は区分は、有利に
は方法ステップｂ）の枠内において折り込まれ、これによって後で行われる折り
の拡開時に所望のように折りを広げられる金属薄板区分を、大きな中空室容積の
ために準備することができる。種々様々な形状及び寸法の扁平な金属薄板断裁の
このような形成によって、製造される中空体のための多種多様な形状付与が保証
される。

【００２２】 製造される中空体の最終的な輪郭への前成形又は成形のために、折られた金属
薄板断裁を、折り拡開工程の前か後で、閉鎖可能な型内に挿入すると、有利であ
り、この型は、折られた金属薄板断裁の挿入を容易にするため及び変形された中
空体の取出しを容易にするために、分割されており、かつ型のキャビティは有利
には、製造される中空体の所望の外輪郭に相当している。液状又はガス状の圧力
媒体によってワークを満たすことによって、ワークは内側から高圧によって負荷
され、かつ同時に、多層に形成された壁-中間エレメントの折りの拡開と共に又
はその後で、型の内輪郭へと変形される。型は、変形時において、ワークを付加
的に安定化させるために働き、その結果このようにすることによって、例えばア
ルミニウム又はアルミニウム合金のような変形させにくいワークをも、問題なく
強く変形させることが可能になる。

【００２３】 液圧又は空圧の内高圧によって金属薄板断裁を負荷するためには、周囲温度を
有するオイル又は加熱されたオイルを圧力媒体として使用すると、有利である。
しかしながらまた、例えば水、乳濁液、圧力空気又はこれに類したもののような
その他の液状又はガス状の圧力媒体を、内高圧変形法のために使用することも可
能である。オイルの使用にはしかしながらガスに対して、非圧縮性と著しく大き
な熱容量に関する利点があり、従ってオイルを使用することによって、ワークを
強く変形させることが可能である。さらにオイルを使用すると、ガス混合体を使
用する際に生じるおそれのある爆発の危険を回避することができる。従ってオイ
ルの使用には、ガスに比べて圧力媒体の取扱いの容易さに関して大きな利点があ
る。圧力媒体として使用されるオイルを、有利には少なくとも１５０℃の温度に
加熱することによって、さらに次のような利点が得られる。すなわちこのように
すると、変形されるワークの液圧変形中に、熱が十分に供給され、特にアルミニ
ウム又はアルミニウム合金製の中空体の成形時に、大容量の中空体へのかなり大
きな変形時にも、高い変形可能性を得ることができる。

【００２４】 別の観点によれば本発明は、内高圧によって折りを拡開された少なくとも１つ
の壁-中間エレメントを有する中空体に関する。この中空体は既に本発明による
方法との関係において記載された利点、すなわち鋭角的な輪郭、小さな変形曲率
半径及び変形深さ、並びにただ１つの金属薄板断裁からの製造による大きな強度
及び大きな中空体容積といった利点を、有している。

【００２５】 良好な強度特性を有する安定的な中空体を形成するためには、中空体がほぼ軸
線対称的又は回転対称的な形状を有していると有利である。この場合例えば、直
方体形状の中空体のみならず、楕円形や多角形の中空体を製造することも可能で
ある。このような軸線対称的な物体の形成は有利には、変形されるワークにおい
て有利には偶数の例えば２つの壁-中間エレメントを配置することによって、達
成される。

【００２６】 組み込まれる状態において利用可能なスペース提供に中区体容積を最適に合わ
せるために、特定の使用例においては、中空体が部分的に１つ又は複数の平面及
び方向に拡開された形状を有していると、有利である。この場合中空体は例えば
円錐形状を有することができる。このような形状付与は、変形されるワークにた
だ１つの壁-中間エレメントを配置することによって、実現することができる。

【００２７】 本発明の課題はさらに、請求項１２記載の特徴部に記載の、中空体を製造する
中間製品によって解決される。

【００２８】 既に述べたことから明らかなように、金属薄板製、特にアルミニウム又はアル
ミニウム合金製の中空体を製造する本発明による中間製品は、１つの金属薄板断
裁と、該金属薄板断裁と一体的に形成されていてほぼ互いに上下に位置する複数
の層に折られかつ／又は曲げられた少なくとも１つの壁-中間エレメントとを有
している。この場合壁-中間エレメントのためにはサンドイッチ状の構造が生ぜ
しめられている。さらに、金属薄板断裁の縁部領域は、例えばろう接又は溶接、
縁曲げ又はこれに類した形式によって互いに結合されており、その結果、閉鎖さ
れた横断面輪郭を有する中間製品が、扁平な中空体の形で生ぜしめられる。この
場合１つ又は複数の壁-中間エレメントは、少なくとも部分的に完全な長さに折
りを拡開可能であるように、構成されている。これによって既に述べたように、
折られた壁-中間エレメントによって所望の容積拡大がほぼ材料の伸びなしに実
施可能である。従って製造される中空体の容積は、材料の延伸能力を完全に維持
したままで効果的に高められることができる。さらに金属薄板断裁における壁-
中間エレメントの一体的な形成は、取扱いを簡単にするのに役立つ。それという
のは本発明では、複数の個別の金属薄板断裁を面倒な作業によってまとめる必要
がないからである。さらに接合領域も回避されるので、ワークの強度も高められ
る。

【００２９】 請求項１２記載の中空体の別の有利な構成は、請求項１３以下に記載されてい
る。

【００３０】 中間製品の製造をさらに容易にするために、本発明の別の有利な構成では、中
間製品が少なくとも１つの上側の金属薄板区分と少なくとも１つの下側の金属薄
板区分とを有していて、両金属薄板区分がほぼ平行に互いに上下に配置されてい
る。このように構成されていると、内高圧変形工程のために内高圧を効果的に加
えるために必要な、中間製品の縁部領域の結合及びシールが簡単になる。

【００３１】 特定の使用例のためには、壁-中間エレメントの折り部が、上側の金属薄板区
分と下側の金属薄板区分との間の領域内に延びていると、有利である。このよう
な構成では、既に述べたように、壁-中間エレメントを内高圧によって、中間製
品の横断面で見て、中間製品によって形成される中空室の内部から外部に向かっ
て押圧することが可能であり、しかもこの際に材料自体の延伸なしに折りを拡開
して、中間製品を拡大させることが可能である。この場合壁-中間エレメントは
例えば２層、３層又はそれ以上の層に折られて両金属薄板区分の間に配置されて
いることができる。

【００３２】 中間製品の均一な拡大のために有利な択一的な構成では、壁-中間エレメント
の少なくとも１つの折り部が、壁-中間エレメントの他の折り部を越えて外方に
向かって突出するように形成されており、つまり他の折り部とは異なった長さを
有している。この場合内高圧変形法では、主として上側及び下側の金属薄板区分
が圧力を負荷され、その結果壁-中間エレメントは横断面で見て外部から内部に
向かって移動させられ、そして折りが拡開されて中空体の壁区分を形成する。

【００３３】 後で行われる内高圧による負荷のために中間製品をシールするために、本発明
の有利な構成では、金属薄板区分がその端面において少なくとも部分的に互いに
かつ／又は壁-中間エレメントの端面と結合されている。このように構成されて
いると、外部に向かって完全に閉鎖された中空体が形成される。

【００３４】 さらに、間に配置された壁-中間エレメントに基づいて生じることにある、金
属薄板区分の互いに上下に位置している端面の間における開口を橋渡しするため
に、本発明の別の有利な構成では、端面を閉鎖するために金属薄板区分の端面と
結合されているスペーサ部材が配置されている。

【００３５】 内高圧変形法のために型内に中間製品を挿入することを容易にするためには、
中間製品がほぼ扁平な中空体として構成されていると、有利である。

【００３６】 また、中間製品内に圧力媒体を送り込むためには、中間製品が注入管片又はこ
れに類したものをを有していると有利である。注入管片は金属薄板断裁又は壁-
中間エレメントにおける任意の箇所に挿入することができ、中間製品によって取
り囲まれた中空室を圧力媒体によって満たすことを容易にする。

【００３７】 図面の簡単な説明 次に図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。

【００３８】 図１は、本発明による中間製品の第１実施例を示す斜視図であり、 図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って断面して本発明による中間製品を拡大し
て示す横断面図であり、 図３は、スペーサ部材を挿入された端面に沿って断面して本発明による中間製
品を拡大して示す横断面図であり、 図４は、図１に示された中間製品から製造された本発明による中空体を示す斜
視図であり、 図５は、本発明による中間製品の第２実施例を概略的に示す横断面図であり、 図６は、本発明による中間製品の第３実施例を概略的に示す横断面図であり、 図７は、本発明による中間製品の第４実施例を概略的に示す横断面図であり、 図８は、図７に示された中間製品から製造された本発明による中空体を示す斜
視図である。

【００３９】 実施例の記載 図１に斜視図で示された、中空体を製造するための中間製品２は、ただ１つの
薄壁の金属薄板断裁４から成形されている。この場合金属薄板断裁４は図示の実
施例ではアルミニウムから成っており、その結果ワーク質量は小さく保つことが
でき、特に軽い中間製品２が準備されている。図１において左右に示された中間
製品２の傾斜面には、それぞれ壁-中間エレメント８の形の折り部（Faltung）６
が配置されているもしくは折り込まれている。壁-中間エレメント８は一体的に
、金属薄板断裁４を備えたワークから形成されており、この場合壁-中間エレメ
ント８の折り部６は、中間製品２によって形成された扁平な中空室１０内に延び
ている。この中空室１０はしたがって、金属薄板断裁４によって完全に取り囲ま
れかつ制限される。さらに金属薄板断裁４は、中間製品２の上面に位置する２つ
の上側の金属薄板区分１２と、下面に配置された１つの下側の金属薄板区分１４
とを有している。両上側の金属薄板区分１２はほぼ平行にかつ共通平面（coplan
ar）で下側の金属薄板区分１４にわたって設けられ、したがって中間製品２の中
空室１０をその幅方向及び長手方向において制限している。

【００４０】 図１からさらに分かるように、金属薄板断裁４の縁部領域１６は中間製品２の
上面において互いに結合されている。この場合上側の金属薄板区分１２の互いに
重なっている内面及び外面は、互いに上下に配置されてろう接されており、その
結果中間製品２はその長手方向においてただ１つのろう接結合部を有している。
さらに図１において中間製品２の前端部及び後端部に示された、中間製品２の端
面１８は、押し潰されており、この場合折り部６の個々の層の間の間隔が互いに
上下に位置するようになっており、そして結合、図示の場合にはろう接が行われ
ている。ろう接はノコロックろう接法（Nokolok-Loetvefahren）を使用して貫通
炉において行うことができ、この場合カリウムフルオロアルミン酸塩（Kaliumfl
uoraluminat）がフラックスとして使用される。これによって、中間製品２によ
って取り囲まれた扁平な中空室１０は外部に対して完全にシールされ、その結果
中間製品２は次いで行われる内高圧変形法（Innenhochdruckumformungsprozess
）のために使用することができる。この内高圧変形法において中間製品２の中空
室１０内に液圧媒体又は空圧媒体を入れるために、中間製品２の上面には注入管
片２０が配置されている。

【００４１】 図２には図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って断面した拡大斜視図で、壁-中間エレメ
ント８の折り部６が個々の層において示されている。本発明による中間製品２の
この第１実施例によれば、壁-中間エレメント８は互いに鏡面対称的に、金属薄
板断裁４の上側の金属薄板区分１２と下側の金属薄板区分１４との間に配置され
ており、中間製品２の中空室１０内に入り込んでいる。壁-中間エレメント８は
図示の実施例では２層に曲げられていて、金属薄板断裁４の曲率半径において４
層に折られており、その結果扁平な中空体が形成されている。さらに図２から明
らかなように、中間製品２はただ１つの金属薄板断裁４から成形されており、金
属薄板断裁４の縁部領域１６は、成形された中間製品２の上面においてある程度
オーバラップさせられて、例えばろう接、溶接又は接着によって互いに結合され
ている。

【００４２】 図３に示された拡大横断面図には、中間製品２の端面１８の、押し潰されて図
示の実施例ではろう接された縁部領域が示されている。中間製品２の外側の縁部
区分２２の間において複数の層に設けられた壁-中間エレメント８によって、切
断部の中央領域には開口が生ぜしめられ、この開口は、閉鎖された中空室を得る
ために、壁-中間エレメント８の層の高さに相応して形成された金属薄板製のス
ペーサ部材２４によってシールされている。この場合スペーサ部材２４は開口内
に挿入されていて、上側及び下側の金属薄板区分１２，１４及び壁-中間エレメ
ント８の隣接領域と箇所２３において、例えばろう接によって堅固に結合されて
いる。スペーサ部材２４は有利には金属薄板断裁４に相当する材料から製造され
ている。しかしながらスペーサ部材２４は端面１８を結合するのに適した任意の
材料、例えばアルミニウム合金、鋼、亜鉛メッキされた金属薄板又は高強度の金
属薄板のような材料によって、製造されていることができる。

【００４３】 上に述べたような形式で構成された中間製品２は、次いで内高圧変形法を用い
て、図４に示された直方体形状の中空体２６に変形される。この中空体２６は、
例えば自動車タンクのための基本形状をしている。内高圧変形のために例えば、
図１に示された注入管片２０を介して、例えばオイルのような高圧液体が、壁-
中間エレメント８を備えた金属薄板断裁４によって形成された中間製品２の扁平
な中空室内に導入される。この場合圧力媒体は次のような圧力、すなわち上側及
び下側の金属薄板区分１２，１４を外方に向かって移動させ、これによって両金
属薄板区分１２，１４を互いから離して、同時に壁-中間エレメント８の折りを
拡開し（auffalten）、つまり曲げられかつ／又は折られた壁-中間エレメント８
をその伸ばされた状態に移動させるのに、十分な高い圧力を有している。これに
よってほぼ方形又は直方体形状の中空体輪郭が生ぜしめられる。それというのは
、壁-中間エレメント８は単に折りを拡開されるだけであり、材料が伸びて変形
されることはないからである。中空体２６の最終的な形状付与のために、中空体
２６は図示されていない型に挿入されてもよく、この型の中空室は中空体の所望
の外輪郭に相当している。高められた内圧によって金属薄板断裁４を負荷するこ
とによって、折りを拡開された壁-中間エレメント８及びその他の壁部分例えば
上側及び下側の金属薄板区分１２，１４は、次の工程において引張り成形法又は
深絞り成形法で公知のように所望の輪郭にさらに変形されることができる。図４
からさらに分かるように、中空体２６を１つの部材からつまりただ１つの金属薄
板断裁４から形成することが可能であり、この金属薄板断裁４はしたがって極め
て数少ない結合箇所しか有しておらず、全周にわたって環状に延びるフランジを
有していない。これによって中空体２６は、汎用の形式で内高圧変形法によって
製造された中空体とは異なり、極めて良好な強度特性を有している。

【００４４】 図５には、本発明による中間製品２の第２実施例が概略的に横断面図で示され
ている。この第２実施例の中間製品２は、図２に示された中間製品２と比べて、
主として壁-中間エレメント８の構成に関して異なっている。図５に示された実
施例では、２つの壁-中間エレメント８が図示されていない軸線を中心にして軸
線対称に配置されており、それぞれ３層に曲げられている。この場合個々の層は
中間製品２の外側の縁部区分２２において互いに上下に位置し、図２に示された
中間製品２の実施例とは異なり、折りを拡開した時に容器容積のさらに大きな拡
大を可能にしている。したがって、壁-中間エレメント８に形成された層の数に
より、製造される中空体２６の容積の大きさに対して影響を与えることができる
。さらに金属薄板断裁４の縁部領域１６は、ろう接結合部２３を介して扁平な中
空体２６を形成するために互いに接合されている。

【００４５】 図６に概略的な横断面図で示された本発明による中間製品２の第３実施例は、
図５に示された第２実施例に対して、壁-中間エレメント８の折り部６形成に関
して異なった構成を有している。この場合壁-中間エレメント８は、図６から分
かるように、上側及び下側の金属薄板区分１２，１４の外側の縁部区分２２を越
えて突出している折り部６を１つずつ有している。したがって、図６に示された
壁-中間エレメント８は異なった長さの層を、ひいては異なった長さの折り部６
を有している。中間製品２の折りを拡開した時に、壁-中間エレメント８の個々
の折り部６は折りを拡開され、この際に長い折り部６は外側から内側に向かって
移動し、製造される中空体の壁部分に変形させられる。したがって、壁-中間エ
レメント８に形成された層もしくは折り部の大きさ及び長さは、製造される中空
体の内側横断面の大きさを規定する。

【００４６】 図７に概略的に横断面図で示されている本発明による中間製品２の第４実施例
では、図２に示された第１実施例とは異なり、壁-中間エレメント８はそれぞれ
異なった形式に形成されている。この第４実施例では図７の右側に示された壁-
中間エレメント８は３層に形成されており、これに対して図７の左側には、上側
及び下側の金属薄板区分１２，１４の間に位置する壁-中間エレメント８は単に
２層に形成されている。壁-中間エレメント８がこのように異なった形状を付与
されていることによって、図８に示されているように、部分的に大きく折りを拡
開される中空体の形成が可能になる。

【００４７】 図８には、図７に示された中間製品から高圧変形法によって折りを拡開された
中空体２６が概略的に示されており、この中空体２６は片側に円錐形状を有して
いる。したがって、壁-中間エレメント８に形成された層を規定された数設ける
ことによって、中空体２６の所望の形状及びジオメトリを規定することができる
。図８に示された中空体の任意の箇所に、付加的に、図示されていない接続部例
えば図１に示されているような注入管片２０が、又は任意の管が、液圧媒体又は
空圧媒体を供給するために設けられている。中空体２６内における内高圧の上昇
によって、さらに例えば上側の金属薄板区分１２を伸ばして外方に向かって変形
させることが可能であり（図８の一点鎖線参照）、この場合しかしながらまた、
中空体２６の他の任意の箇所をさらに伸ばして、所望の最終的な中空体輪郭に変
形させることも可能である。正確な形状付与のために、中空体２６を型内に挿入
し、金属薄板断裁４を内圧の上昇によって、図示されていない型中空室の輪郭に
接触させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による中間製品の第１実施例を示す斜視図である。

【図２】 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って断面して本発明による中間製品を拡大して示す横
断面図である。

【図３】 スペーサ部材を挿入された端面に沿って断面して本発明による中間製品を拡大
して示す横断面図である。

【図４】 図１に示された中間製品から製造された本発明による中空体を示す斜視図であ
る。

【図５】 本発明による中間製品の第２実施例を概略的に示す横断面図である。

【図６】 本発明による中間製品の第３実施例を概略的に示す横断面図である。

【図７】 本発明による中間製品の第４実施例を概略的に示す横断面図である。

【図８】 図７に示された中間製品から製造された本発明による中空体を示す斜視図であ
る。

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属薄板製、特にアルミニウム又はアルミニウム合金製の中
   空体（２６）を、下記のステップによって製造する方法であって、すなわち： ａ）扁平な金属薄板断裁（４）を準備し、 ｂ）金属薄板断裁（４）と一体的に形成された少なくとも１つの壁-中間エレメ
   ント（８）を、互いに上下に位置する複数の層に折りかつ／又は曲げ、 ｃ）金属薄板断裁（４）の縁部領域（１６，１８）を、ある程度オーバラップさ
   せて互いに接触させ、有利には互いに上下に位置させて、結合し、 ｄ）金属薄板断裁（４）及び折られた壁-中間エレメント（８）を、液圧又は空
   圧による内高圧によって負荷し、折られた壁-中間エレメント（８）の折りを拡
   開させて中空体（２６）を形成する ことを特徴とする、中空体を製造する方法。
2. 【請求項２】 折りを拡開された壁-中間エレメント（８）及び／又は金属
   薄板断裁（４）を方法ステップｄ）の後で、高められた内高圧によって、引張り
   成形法又は深絞り成形法で所望の輪郭に、少なくとも部分的に変形させる、請求
   項１記載の方法。
3. 【請求項３】 方法ステップｂ）の枠内において、金属薄板断裁（４）の少
   なくとも１つの上側の金属薄板区分（１２）及び少なくとも１つの下側の金属薄
   板区分（１４）を互いに上下に位置させる、請求項１又は２記載の方法。
4. 【請求項４】 互いに上下に位置する金属薄板断裁（１２，１４）を、方法
   ステップｄ）の前に、少なくとも部分的にその端面（１８）において結合させる
   、請求項３記載の方法。
5. 【請求項５】 少なくとも１つのスペーサ部材（２４）を、金属薄板断裁（
   １２，１４）の互いに上下に位置する端面（１８）の間に配置し、該スペーサ部
   材（２４）によって、側部における折りによって生じた空間を満たす、請求項３
   又は４記載の方法。
6. 【請求項６】 少なくとも１つの舌片状の区分を上側又は下側の金属薄板区
   分に形成し、該舌片状の区分を、方法ステップｂ）の後で上側又は下側の金属薄
   板区分（１２，１４）の端面（１８）に向かって折り曲げて該端面（１８）と結
   合させる、請求項２から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 【請求項７】 ほぼ方形の輪郭を有する金属薄板断裁（４）を製造する、請
   求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 【請求項８】 折られた金属薄板断裁（４）を方法ステップｄ）の前か後で
   、製造される中空体の形状に合わせられた閉鎖可能な型内に挿入する、請求項１
   から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 【請求項９】 圧力媒体として、周囲温度を有するオイル又は加熱されたオ
   イルを使用する、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 【請求項１０】 請求項１から９までのいずれか１項記載の方法によって製
    造された中空体であって、中空体が軸線対称的な形状を有していることを特徴と
    する中空体。
11. 【請求項１１】 中空体が部分的に拡開された形状を有している、請求項１
    ０記載の中空体。
12. 【請求項１２】 金属薄板製、特にアルミニウム又はアルミニウム合金製の
    中空体（２６）を製造する中間製品であって、下記の構成部材、すなわち： 金属薄板断裁（４）と、 該金属薄板断裁（４）と一体的に形成されていてほぼ互いに上下に位置する複
    数の層に折られかつ／又は曲げられた少なくとも１つの壁-中間エレメント（８
    ）と、 中間製品（２）を形成するために互いに結合された縁部領域（１６，１８）と
    を備えている ことを特徴とする、中空体を製造する中間製品。
13. 【請求項１３】 中間製品が少なくとも１つの上側の金属薄板区分（１２）
    と少なくとも１つの下側の金属薄板区分（１４）とを有していて、両金属薄板区
    分（１２，１４）がほぼ平行に互いに上下に配置されている、請求項１２記載の
    中間製品。
14. 【請求項１４】 壁-中間エレメント（８）の折り部が、上側の金属薄板区
    分（１２）と下側の金属薄板区分（１４）との間の領域内に延びている、請求項
    １２又は１３記載の中間製品。
15. 【請求項１５】 金属薄板区分（１２，１４）がその端面（１８）において
    少なくとも部分的に互いに結合されている、請求項１２から１４までのいずれか
    １項記載の中間製品。
16. 【請求項１６】 少なくとも１つのスペーサ部材（２４）が、互いに上下に
    位置している端面（１８）の間に配置されている、請求項１２から１５までのい
    ずれか１項記載の中間製品。
17. 【請求項１７】 中間製品がほぼ扁平な中空体である、請求項１２から１６
    までのいずれか１項記載の中間製品。
18. 【請求項１８】 中間製品が注入管片（２０）を有している、請求項１２か
    ら１７までのいずれか１項記載の中間製品。