(57)【要約】 【目的】主体金具用素材である異径筒状成形体の切削工程を低減できる冷間鍛造法を提供する。【解決手段】異径円柱状成形体１２０ｂの成形後、その大径部２２ｂの後端面２９ｂに穴をあけ、その外周面を膨出成形して多角形部２３ｃとするための穴あけ用パンチ２４０ｃに、自身の内側に前記大径部２２ｂが嵌り込み可能で、しかも、多角形部２３ｃを成形用のダイ２００ｃの多角形穴２０７ｃに前端が嵌り込み可能の押出し用スリーブ２５０ｃを、周方向に間隔を保持して外嵌しておく。スリーブ２５０ｃは、パンチ２４０ｃの進退にバネを介して連動させる。パンチ２４０ｃの前端が大径部２２ｂの後端面２９ｂに打ち込まれるとき、スリーブの前端寄り部位を、大径部２２ｂの後端面２９ｂ寄り部位に嵌り込ませ、穴付き多角形部２３ｃを膨出成形する際、その後端の、スリーブの前端寄り部位の内周面とパンチの外周面との間に薄肉円筒部２７ｃを押出し成形しておく。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側に小径円筒部を、後端側に大径円筒部を有すると共に、この両円筒部の先後の間に、外径が大径円筒部の外径より大きい多角形部を有し、かつ、前記大径円筒部は、この多角形部と反対端側の後端から先端に向かう一定範囲が、それ以外の範囲より外径が小さく、前記一定範囲が肉厚の薄い薄肉円筒部に成形され、それ以外の範囲が肉厚の厚い厚肉円筒部に成形されてなる異径筒状成形体の冷間鍛造による製造方法であって、
その冷間鍛造工程中に、
先端側が小径部で後端側が大径部をなす異径円柱状成形体を成形する冷間鍛造工程と、
この異径円柱状成形体における前記大径部の後端面に、前記大径円筒部の内周面成形用の穴あけ用パンチを打ち込むことによって、その後端面に底のある穴をあけると共に、該大径部の外周面を、ダイに設けられた多角形穴の内周面に押付けるようにして穴付き多角形部を膨出成形して穴付き多角形部付き異径成形体を成形する冷間鍛造工程と、
を含んでいる、前記異径筒状成形体の冷間鍛造による製造方法において、
前記異径円柱状成形体を成形する際、その大径部の外径を、前記薄肉円筒部の外径となるようにして成形しておき、
前記穴付き多角形部付き異径成形体を成形する冷間鍛造工程において、
自身の内側に前記大径部が嵌り込み可能であり、かつ、前記ダイにおける多角形穴に前端が嵌り込み可能の押出し用スリーブを、前記穴あけ用パンチに対し、周方向において一定の間隔が保持されるように外嵌め状態で、しかも、前進及び後進が可能に取り付けておくと共に、
前記穴あけ用パンチの前端が前記大径部の後端面に打ち込まれるときに、該押出し用スリーブの前端寄り部位を、該大径部の後端面寄り部位に嵌り込ませてその外周面を拘束するようにしておき、
前記穴あけ用パンチを、前記大径部の後端面に打ち込むことによって前記穴付き多角形部を成形する際に、該穴付き多角形部の後端であって、前記押出し用スリーブの前端寄り部位の内周面と該穴あけ用パンチの外周面との間に前記薄肉円筒部を押出し成形しておくことを特徴とする、異径筒状成形体の冷間鍛造による製造方法。
【請求項２】
前記押出し用スリーブを、前記穴あけ用パンチに対し、該穴あけ用パンチの前進、後進にバネを介して連動するように取り付けておくと共に、前記穴あけ用パンチの前端が前記大径部の後端面に打ち込まれるときに、該押出し用スリーブの前端寄り部位を、前記バネの作用によって該大径部の後端面寄り部位に嵌り込ませてその外周面を拘束するようにしておくことを特徴とする、請求項１に記載の異径筒状成形体の冷間鍛造による製造方法。
【請求項３】
前記押出し用スリーブは、少なくともその前端から基端に向かう一定範囲の外周面が、前記ダイの多角形の内周面に入り込み可能の多角形をなしていることを特徴とする、請求項１又は２のいずれか１項に記載の異径筒状成形体の冷間鍛造による製造方法。
【請求項４】
ガスセンサを構成するガスセンサ用主体金具の製造方法であって、
該ガスセンサ用主体金具は、先端側に小径円筒部を、後端側に大径円筒部を有すると共に、この両円筒部の先後の間に、外径が大径円筒部の外径より大きい多角形部を有し、かつ、前記大径円筒部は、この多角形部と反対端側の後端から先端に向かう一定範囲が、それ以外の範囲より外径が小さく、前記一定範囲が肉厚の薄い薄肉円筒部に成形され、それ以外の範囲が肉厚の厚い厚肉円筒部に成形されてなる異径筒状成形体から形成されてなり、
しかも、該異径筒状成形体は冷間鍛造によって成形され、該異径筒状成形体を形成する冷間鍛造工程中に、
先端側が小径部で後端側が大径部をなす異径円柱状成形体を成形する第１冷間鍛造工程と、
この異径円柱状成形体における前記大径部の後端面に、前記大径円筒部の内周面成形用の穴あけ用パンチを打ち込むことによって、その後端面に底のある穴をあけると共に、該大径部の外周面を、ダイに設けられた多角形穴の内周面に押付けるようにして穴付き多角形部を膨出成形して穴付き多角形部付き異径成形体を成形する第２冷間鍛造工程と、
を含んでいる、ガスセンサ用主体金具の製造方法であって、
前記異径円柱状成形体を成形する第１冷間鍛造工程において、その大径部の外径を、前記薄肉円筒部の外径となるようにして成形しておき、
前記穴付き多角形部付き異径成形体を成形する第２冷間鍛造工程において、
自身の内側に前記大径部が嵌り込み可能であり、かつ、前記ダイにおける多角形穴に前端が嵌り込み可能の押出し用スリーブを、前記穴あけ用パンチに対し、周方向において一定の間隔が保持されるように外嵌め状態で、しかも、前進及び後進が可能に取り付けておくと共に、
前記穴あけ用パンチの前端が前記大径部の後端面に打ち込まれるときに、該押出し用スリーブの前端寄り部位を、該大径部の後端面寄り部位に嵌り込ませてその外周面を拘束するようにしておき、
前記穴あけ用パンチを、前記大径部の後端面に打ち込むことによって前記穴付き多角形部を成形する際に、該穴付き多角形部の後端であって、前記押出し用スリーブの前端寄り部位の内周面と該穴あけ用パンチの外周面との間に前記薄肉円筒部を押出し成形しておき、
この後、この第２冷間鍛造工程で成形された前記穴付き多角形部における外周面のうち、該穴付き多角形部の後端から先端に向かう所定範囲の外周面を、前記大径部における前記厚肉円筒部の外径に縮小して後方に延伸させる押出し成形をする第３冷間鍛造工程を含めたことを特徴とする、ガスセンサ用主体金具の製造方法。
【請求項５】
前記押出し用スリーブを、前記穴あけ用パンチに対し、該穴あけ用パンチの前進、後進にバネを介して連動するように取り付けておくと共に、前記穴あけ用パンチの前端が前記大径部の後端面に打ち込まれるときに、該押出し用スリーブの前端寄り部位を、前記バネの作用によって該大径部の後端面寄り部位に嵌り込ませてその外周面を拘束するようにしておくことを特徴とする、請求項４に記載のガスセンサ用主体金具の製造方法。
【請求項６】
前記押出し用スリーブは、少なくともその前端から基端に向かう一定範囲の外周面が、前記ダイの多角形の内周面に入り込み可能の多角形をなしていることを特徴とする、請求項４又は５のいずれか１項に記載のガスセンサ用主体金具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスの酸素濃度を測定するガスセンサの主要構成部品である主体金具、或いはスパークプラグの主要構成部品である主体金具のように、異径筒状をなす部品であり、その部品の製造に供される素材であるところの異径筒状成形体の冷間鍛造による製造方法、及び、この異径筒状成形体から製造されるガスセンサ用主体金具の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は、自動車やバイク（２輪自動車）に使用されるガスセンサ（例えば、酸素センサ。以下、単にセンサともいう）１０の断面図である。このものは、排気管に設けられたネジ穴にねじ込み方式で取付けられる異径筒状をなす主体金具２０と、その内側において先端（図示下端）が閉じられた筒状をなすセンサ素子３０、そして、その素子３０の内側やセンサ内の端子金具１１等を保護するために被せられた保護筒（内側保護筒、外側保護筒）４０，４１等から構成されている。このセンサ１０は、素子３０の内外の酸素濃度差に基づいて、その内外に設けられた電極間に起電力を生じさせ、これに基づく信号を後端（図示上端）から引き出されているリード線５０を介して制御回路に出力し、排気ガス中の酸素濃度を検知して空燃比制御するのに使用される。
【０００３】
このようなセンサ１０の主要構成部品である主体金具２０は、図８に示したように、全体としてみると異径筒状構造を呈しており、先端側が、相対的に小径のネジ付き筒部（ネジ付き小径円筒部）２１をなし、それに続く後方に、それより大径のねじ込み用の多角形部（例えば、六角形部）２３を備えている。そして、さらにこれに続く後端側には、この多角形部よりは小径であるが、ネジ付き小径円筒部２１よりは大径で、薄肉円筒部２７を有する円筒部（以下、薄肉円筒部も含めて大径円筒部ともいう）２５を備えている。図８では、薄肉円筒部２７は中心線に向けて曲げられているが、これは後述するように部品状態（図９参照）においては円筒状をなしている。このセンサ１０では、この主体金具２０の内側にセンサ素子３０が、シール材１３や絶縁ホルダ１５等を介して同心配置されて固定されている。この固定は、外側保護筒４１が固定される前の組立工程において、主体金具２０の内側にセンサ素子３０等を配置、装填した後、内側保護筒４０の先端外周のフランジ４３を、絶縁ホルダ１５の後端に当接させ、Ｏリング１７を介した状態において、大径円筒部２５の後端の薄肉円筒部２７を図示のように内側（中心軸線側）に向けて折り曲げると共に、先端に向けて圧縮するカシメ加工によっている。
【０００４】
図９は、このようなカシメ加工が行われる前の部品としての主体金具２０を示したものである。図示のように、その大径円筒部２５の後端寄り部位のうち、後端（図示上端）から先端（図示下端）に向かう一定範囲（一定部位）は、カシメ加工に適するように、外径が小さく、肉厚の薄い薄肉円筒部２７をなしている。また、図９のものでは、大径円筒部２５のうち、多角形部２３寄り部位も、外径が小さく肉厚の薄い第２薄肉円筒部２８をなしている。これは、カシメ加工時においては、この部位が図８に示したように座屈状に変形するようにするためである。また、このような主体金具は、図示のように、内径は、素子３０をシール状に保持するためのシール材１３等を配置するため、ネジ付き小径円筒部２１から後方に向かうに従い段階的に大きくなるように形成されている。なお、本願において、主体金具に関して先端というときは、図９におけるその下端をいい、後端というときはその逆の端を言う。
【０００５】
ところで、このような異径筒状構造を有する主体金具を、高強度、かつ、低コストで効率的に製造するためには、なるべく、その完成品に近い寸法、形状（構造）のものに冷間鍛造によって成形した成形体としておき、この成形体において、ネジや寸法精度上において必要箇所のみを、できるだけ少ない切削代となるように仕上げることになる。これは、酸素センサを構成する主体金具に限られず、同様又は類似の異径筒状構造を有する、スパークプラグを構成する主体金具の製造においても同様である。こうしたことから、かかる主体金具は、従来、冷間鍛造により、低炭素鋼の丸棒を短く切断した出発素材（円柱体）から、複数（多段）の冷間鍛造工程を経ることで、図１０に示したような、形状の素材（異径筒状成形体）２０ｆに製造していた（例えば、特許文献１の図１参照）。そして、この素材（異径筒状成形体）２０ｆは、その後、大径円筒部２５のうち、その後端から先端に向かう一定範囲（薄肉円筒部２７相当部位）や、その多角形部２３寄り部位の第２薄肉円筒部２８をカシメ加工に適するように切削（円筒切削）するなどされ、図９に示した主体金具（部品）２０として仕上げられる。
【０００６】
ところで、図１０に示した異径筒状成形体２０ｆは、例えば、図１１に、Ａ〜Ｆとして断面図示したように、第１工程成形体２０ａから最終の異径筒状成形体をなす第６工程成形体２０ｆ（最終の異径筒状成形体と同成形体であるため、同符号を用いて図示）に、順次成形されていた（特許文献１の図１参照）。ここで、その概要を説明すると、第１工程においては、丸棒から切断した出発素材（円柱体）の端面等を整える成形を行って第１工程成形体２０ａとし、第２工程において、これを先端（図示下端）側が小径部で、後端（図示上端）側が大径部の異径円柱状成形体（第２工程成形体）２０ｂとする。そして、第３工程においては、図１２の左図（Ａ）に示したように、この異径円柱状成形体（第２工程成形体）２０ｂにおけるその小径部の外周面を拘束可能の円形穴と、この円形穴と同心で、環状棚面を介し、ねじ込み用の多角形部における外周面の多角形を内周面として備えた多角形穴を有するダイ２００ｃを用い、このダイにおける前記円形穴に、前記小径部を内挿してその先端面を支持用パンチ２２０ｃ等で支持し（図１２の左図の中心線の左側参照）、その後、図１２の左図の中心線の右側に示したように、前記大径部の後端面に、前記大径円筒部の内周面形成用の穴あけ用パンチ２４０ｃを打ち込む（図１２の左図の中心線の左側は当該工程前（成形前）の図を、中心線の右側は当該工程後（成形後）の図を、それぞれ示している）。これによって、その大径部の後端面に底のある穴をあけると共に、該大径部の外周面を、前記多角形穴の内周面に押付けて膨出成形することにより、穴付き多角形部を形成し、穴付き多角形部付き異径成形体（第３工程成形体）２０ｃを得る。
【０００７】
そして、第４工程においては、図１２の右図（Ｂ）に示したように、ダイ２００ｄに配置された支持用スリーブ２２０ｄの前端内に、この異径成形体（第３工程成形体）２０ｃにおける小径部を内挿して、穴付き多角形部の先端向き面を支持し（図１２の右図の中心線の左側参照）、かつ、穴付き多角形部に設けられた前記穴に保形用パンチ２４０ｄを挿入した状態で、図１２の右図の中心線の右側に示したように、該穴付き多角形部の外周面のうち、後端（図示上端）から先端に向かう所定範囲（多角形部に相当する先後範囲以外）の外周面を、ダイ２６０ｄにて、前記大径円筒部２５の切削加工前の外径に縮小する（絞り込む）と同時に、後方に延伸させる押出し成形を行い、第４工程成形体２０ｄを得る。そして、その後、第５工程において、穴の深穴成形をすると共に小径部を延伸して小径筒部としてなる第５工程成形体２０ｅ（図１１−Ｅ参照）とし、さらに、第６工程において、その穴の底壁である未貫通壁部を打抜いて最終の第６工程成形体（異径筒状成形体）２０ｆ（図１１−Ｆ参照）としていた。かくして、複数、多段の冷間鍛造により製造された異径筒状成形体は、図１０に示したような成形体２０ｆとなる。なお、本明細書では、以下、各冷間鍛造工程を経て、素材から異径筒状成形体として成形されるまでの仕掛品を単に成形体ともいう。また、本願において、成形体の成形に供されるダイ、又はパンチ等の金型構成部材等について、前端とは、それらの金型のうち、素材（成形体）が押込まれる入口側の端、又は素材に打ち付けられる（押付けられる）側にある端をいい、基端とは、前端と逆の端をいい、上記した主体金具及びその仕掛品（成形体）の先端、後端とを使い分けるものとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０４−３７１３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図１０に示したように、上記、複数、多段の冷間鍛造工程を経て製造された異径筒状成形体２０ｆにおいて、カシメ加工の対象とされる薄肉円筒部２７，第２薄肉円筒部２８を構成することになる大径円筒部２５は、その冷間鍛造の終了時点では、先後に概ね一定の厚肉の厚肉円筒部をなしている。このため、大径円筒部２５は、その多角形部２３寄り部位の第２薄肉円筒部２８だけでなく、多角形部２３とは反対端側の後端から先端に向かう一定範囲（薄肉円筒部２７相当部位）の外径についても、その外周面を切削（旋削）する必要がある。これにより、従来の主体金具は、製造工程が多く、また、その削り代が多い分、材料歩留まりも悪いし、さらには切削工具の寿命も短くなるため、コストアップを招いていたという指摘ないし問題があった。かかる問題に対しては、例えば、上記冷間鍛造工程中の第４工程（図１２の右図Ｂ参照）において、穴付き多角形部の外周面のうち、後端から先端に向かう所定範囲（多角形部に相当する先後範囲以外）の外周面を、大径円筒部（切削加工前の外径）に縮小して押出し成形する際、図１３に示した成形体１２０ｆのように、その大径円筒部２５の後端から先端に向かう一定範囲の外径を、最初からカシメ加工に適する薄肉円筒部２７ｆ又はそれに近い寸法をなすよう、この一定範囲以外の外径より小さくなるように成形すればよいのではないか、という見解もある。すなわち、大径円筒部２５を、多角形部寄りの厚肉円筒部２６と、薄肉円筒部２７ｆとになるように成形すればよい、というものである。
【００１０】
確かに、第４工程（図１２の右図Ｂ参照）において、その上のダイ２６０ｄに代えて、図１３に示した成形体が得られる内周面（図１２の右図Ｂ中の２点鎖線  Ｌ１）を有するダイを用いれば、それは理論上は可能である。しかしながら、このような成形では、先後方向において、２段の縮径（変形）を同時に行いながらの後方押出し成形になるだけでなく、押出される隙間が小さく、しかも、後方への押出し長さも長くなる。これにより、成形抵抗が極端に大きくなることから、鍛造時のプレス荷重が異常に増大することや、ダイやパンチ（金型）の負担が大きく、損傷を受けやすいのでそれらの寿命が短くなる。しかも、塑性変形される素材（肉）の回りこみ（流動）に不具合が発生しがちとなり、成形体にワレ等の不良も発生しやすく、歩留まりも悪くなる。こうしたことから、上記したような第４工程において、２段の縮径（変形）を行いながらの後方押出し成形は、難点が多く、採用できないというのが実情である。
【００１１】
本発明は、かかる問題点に鑑み、図１３に示したような、主体金具仕掛品をなす異径筒状成形体を冷間鍛造により、効率的に製造できる方法、及びガスセンサ用主体金具を効率的に製造できる方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の本発明は、先端側に小径円筒部を、後端側に大径円筒部を有すると共に、この両円筒部の先後の間に、外径が大径円筒部の外径より大きい多角形部を有し、かつ、前記大径円筒部は、この多角形部と反対端側の後端から先端に向かう一定範囲が、それ以外の範囲より外径が小さく、前記一定範囲が肉厚の薄い薄肉円筒部に成形され、それ以外の範囲が肉厚の厚い厚肉円筒部に成形されてなる異径筒状成形体の冷間鍛造による製造方法であって、
その冷間鍛造工程中に、
先端側が小径部で後端側が大径部をなす異径円柱状成形体を成形する冷間鍛造工程と、
この異径円柱状成形体における前記大径部の後端面に、前記大径円筒部の内周面成形用の穴あけ用パンチを打ち込むことによって、その後端面に底のある穴をあけると共に、該大径部の外周面を、ダイに設けられた多角形穴の内周面に押付けるようにして穴付き多角形部を膨出成形して穴付き多角形部付き異径成形体を成形する冷間鍛造工程と、
を含んでいる、前記異径筒状成形体の冷間鍛造による製造方法において、
前記異径円柱状成形体を成形する際、その大径部の外径を、前記薄肉円筒部の外径となるようにして成形しておき、
前記穴付き多角形部付き異径成形体を成形する冷間鍛造工程において、
自身の内側に前記大径部が嵌り込み可能であり、かつ、前記ダイにおける多角形穴に前端が嵌り込み可能の押出し用スリーブを、前記穴あけ用パンチに対し、周方向において一定の間隔が保持されるように外嵌め状態で、しかも、前進及び後進が可能に取り付けておくと共に、
前記穴あけ用パンチの前端が前記大径部の後端面に打ち込まれるときに、該押出し用スリーブの前端寄り部位を、該大径部の後端面寄り部位に嵌り込ませてその外周面を拘束するようにしておき、
前記穴あけ用パンチを、前記大径部の後端面に打ち込むことによって前記穴付き多角形部を成形する際に、該穴付き多角形部の後端であって、前記押出し用スリーブの前端寄り部位の内周面と該穴あけ用パンチの外周面との間に前記薄肉円筒部を押出し成形しておくことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２に記載の本発明は、前記押出し用スリーブを、前記穴あけ用パンチに対し、該穴あけ用パンチの前進、後進にバネを介して連動するように取り付けておくと共に、前記穴あけ用パンチの前端が前記大径部の後端面に打ち込まれるときに、該押出し用スリーブの前端寄り部位を、前記バネの作用によって該大径部の後端面寄り部位に嵌り込ませてその外周面を拘束するようにしておくことを特徴とする、請求項１に記載の異径筒状成形体の冷間鍛造による製造方法である。
そして、請求項３に記載の本発明は、前記押出し用スリーブは、少なくともその前端から基端に向かう一定範囲の外周面が、前記ダイの多角形の内周面に入り込み可能の多角形をなしていることを特徴とする、請求項１又は２のいずれか１項に記載の異径筒状成形体の冷間鍛造による製造方法である。
【００１４】
請求項４に記載の本発明は、ガスセンサを構成するガスセンサ用主体金具の製造方法であって、
該ガスセンサ用主体金具は、先端側に小径円筒部を、後端側に大径円筒部を有すると共に、この両円筒部の先後の間に、外径が大径円筒部の外径より大きい多角形部を有し、かつ、前記大径円筒部は、この多角形部と反対端側の後端から先端に向かう一定範囲が、それ以外の範囲より外径が小さく、前記一定範囲が肉厚の薄い薄肉円筒部に成形され、それ以外の範囲が肉厚の厚い厚肉円筒部に成形されてなる異径筒状成形体から形成されてなり、
しかも、該異径筒状成形体は冷間鍛造によって成形され、該異径筒状成形体を形成する冷間鍛造工程中に、
先端側が小径部で後端側が大径部をなす異径円柱状成形体を成形する第１冷間鍛造工程と、
この異径円柱状成形体における前記大径部の後端面に、前記大径円筒部の内周面成形用の穴あけ用パンチを打ち込むことによって、その後端面に底のある穴をあけると共に、該大径部の外周面を、ダイに設けられた多角形穴の内周面に押付けるようにして穴付き多角形部を膨出成形して穴付き多角形部付き異径成形体を成形する第２冷間鍛造工程と、
を含んでいる、ガスセンサ用主体金具の製造方法であって、
前記異径円柱状成形体を成形する第１冷間鍛造工程において、その大径部の外径を、前記薄肉円筒部の外径となるようにして成形しておき、
前記穴付き多角形部付き異径成形体を成形する第２冷間鍛造工程において、
自身の内側に前記大径部が嵌り込み可能であり、かつ、前記ダイにおける多角形穴に前端が嵌り込み可能の押出し用スリーブを、前記穴あけ用パンチに対し、周方向において一定の間隔が保持されるように外嵌め状態で、しかも、前進及び後進が可能に取り付けておくと共に、
前記穴あけ用パンチの前端が前記大径部の後端面に打ち込まれるときに、該押出し用スリーブの前端寄り部位を、該大径部の後端面寄り部位に嵌り込ませてその外周面を拘束するようにしておき、
前記穴あけ用パンチを、前記大径部の後端面に打ち込むことによって前記穴付き多角形部を成形する際に、該穴付き多角形部の後端であって、前記押出し用スリーブの前端寄り部位の内周面と該穴あけ用パンチの外周面との間に前記薄肉円筒部を押出し成形しておき、
この後、この第２冷間鍛造工程で成形された前記穴付き多角形部における外周面のうち、該穴付き多角形部の後端から先端に向かう所定範囲の外周面を、前記大径部における前記厚肉円筒部の外径に縮小して後方に延伸させる押出し成形をする第３冷間鍛造工程を含めたことを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の本発明は、前記押出し用スリーブを、前記穴あけ用パンチに対し、該穴あけ用パンチの前進、後進にバネを介して連動するように取り付けておくと共に、前記穴あけ用パンチの前端が前記大径部の後端面に打ち込まれるときに、該押出し用スリーブの前端寄り部位を、前記バネの作用によって該大径部の後端面寄り部位に嵌り込ませてその外周面を拘束するようにしておくことを特徴とする、請求項４に記載のガスセンサ用主体金具の製造方法である。
請求項６に記載の本発明は、前記押出し用スリーブは、少なくともその前端から基端に向かう一定範囲の外周面が、前記ダイの多角形の内周面に入り込み可能の多角形をなしていることを特徴とする、請求項４又は５のいずれか１項に記載のガスセンサ用主体金具の製造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、上記した構成により、従来の冷間鍛造工程の第３工程に相当する工程において、薄肉円筒部を押出し成形しておくことを特徴としている。この薄肉円筒部の押出し成形工程においては、該押出し用スリーブは、前記穴あけ用パンチの前端が前記大径部の後端面に打ち込まれるとき、その前端寄り部位が、該大径部の後端面寄り部位に嵌り込んでその外周面を拘束している。そして、前記穴あけ用パンチを、前記大径部の後端面に打ち込むことによって前記穴付き多角形部を成形する際に、該穴付き多角形部の後端であって、前記押出し用スリーブの前端寄り部位の内周面と該穴あけ用パンチの外周面との間に前記薄肉円筒部を押出し成形する、というものであるから、この成形工程（段階）においては、極端な成形抵抗の増大となることもない。したがって、以後は、上記した従来と同様の第４工程以降の工程に、順次回すことで、最終的に所望とする異径筒状成形体を問題なく得ることができる。ここで、本発明においてその薄肉円筒部の成形工程で成形抵抗が極端に大きくならない理由は、押出し用スリーブの前端において後方に押出される長さは、薄肉円筒部の長さ分だけでありその長さも大きくない。しかも、１段の縮径だけである。そして、他の変形は、穴あけ及びそれに伴って、従来の第３工程と同様の前記多角形穴の内周面に押付けられる膨出成形による変形だけであり、それが、押出し用スリーブの前端より前方において行われるというだけであるためである。
【００１７】
請求項１において、該押出し用スリーブは、前記穴あけ用パンチの前端が前記大径部の後端面に打ち込まれるときに、該押出し用スリーブの前端寄り部位を、該大径部の後端面寄り部位に嵌り込ませてその外周面を拘束するようにしておき、前記穴あけ用パンチを、前記大径部の後端面に打ち込むことによって前記穴付き多角形部を成形する際に、該穴付き多角形部の後端であって、前記押出し用スリーブの前端寄り部位の内周面と該穴あけ用パンチの外周面との間に前記薄肉円筒部を押出し成形されるように、駆動、制御すればよい。ただし、該押出し用スリーブは、請求項２に記載のように、前記穴あけ用パンチに対し、該穴あけ用パンチの前進、後進にバネを介して連動するように取り付けておくと共に、前記穴あけ用パンチの前端が前記大径部の後端面に打ち込まれるときに、該押出し用スリーブの前端寄り部位を、前記バネの作用によって該大径部の後端面寄り部位に嵌り込ませてその外周面を拘束するようにしておくとよい。このようにしておけば、別途、該押出し用スリーブの駆動、制御手段を要しないので、プレス装置の構成の単純化が図られるためである。
【００１８】
なお、前記薄肉円筒部を備えた穴付き多角形部付き異径成形体を、上記した従来の冷間鍛造工程において相当する第４工程に回す。そこでは、従来同様に、この異径成形体における小径部に支持用スリーブを外嵌し、自身の外周面のうち、該小径部と該穴付き多角形部との境界をなす先端向き面を支持し、該穴付き多角形部に設けられた前記穴に保形用パンチを挿入した状態で、該穴付き多角形部の外周面のうち、後端から先端に向かう所定範囲の外周面を、前記大径円筒部のうちの厚肉円筒部の外径に縮小して後方に延伸させる押出し成形を行えばよい。そして、この押出し成形により、大径円筒部は、厚肉円筒部と、その後方の前記薄肉円筒部とに成形される。かくして、その後も、上記した従来の冷間鍛造工程と同様の第５工程に回して前記穴の深穴あけ加工をすると共に小径円筒部として延伸し、そして、従来の冷間鍛造工程と同様の第６工程に回してその穴の底壁の打抜く。こうすることで、先端側に小径円筒部を、後端側に大径円筒部を有すると共に、この両円筒部の先後の間に、外径が大径円筒部の外径より大きい多角形部を有し、かつ、前記大径円筒部は、この多角形部と反対端側の後端から先端に向かう一定範囲が、それ以外の範囲より外径が小さく、前記一定範囲が肉厚の薄い薄肉円筒部に成形され、それ以外の範囲が肉厚の厚い厚肉円筒部に成形されてなる、所望とする異径筒状成形体を得ることができる。すなわち、このようにして得られた異径筒状成形体は、図１３に示したものとなるから、その後の機械加工においては、その大径円筒部２５に対して行う、カシメ加工に適するようにするための切削工程においては、少なくとも、その薄肉円筒部２７ｆの加工工程を大幅に低減できるため、加工コストのみならず、材料の節減も図ることができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１における異径筒状成形体が、該ガスセンサ用主体金具となる場合であり、該異径筒状成形体を形成する冷間鍛造工程中に、上記第３冷間鍛造工程を含めたものである。すなわち、請求項４に記載の発明は、第２冷間鍛造工程の後、この第２冷間鍛造工程で成形された前記穴付き多角形部における外周面のうち、該穴付き多角形部の後端から先端に向かう所定範囲の外周面を、前記大径部における前記厚肉円筒部の外径に縮小して後方に延伸させる押出し成形をする第３冷間鍛造工程を含めたことを特徴とする、ガスセンサ用主体金具の製造方法である。したがって、その構成より、請求項１に記載の発明と同様の上記した効果が得られることは明らかである。なお、請求項５，６に記載の各発明は、請求項２，３に記載の各発明に対応するものであり、したがって、異径筒状成形体が該ガスセンサ用主体金具となる場合において、請求項２，３に記載の各発明と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の製造方法を具体化した実施形態を説明する図であって、各工程で成形された成形体を説明する半断面図。
【図２】実施形態において異径円柱状成形体を成形するまでの第１工程、第２工程を説明する金型を含む模式的断面図であって、左図Ａは第１工程を示すもので、中心線の左半断面は成形前、中心線の右半断面は成形後の図、右図Ｂは第２工程を示すもので、中心線の左半断面は成形前、中心線の右半断面は成形後の各図。
【図３】実施形態において穴付き多角形部付き異径成形体を成形する本発明の要部工程（第３工程）を説明する金型を含む模式的断面図、及びその要部拡大図であって、中心線の左半断面は成形前、中心線の右半断面は成形後の各図。
【図４】図３の第３工程において、穴付き多角形部が成形されるまでの、その素材の変形状態を説明する図。
【図５】実施形態において第４工程を説明する金型を含む模式的断面図であって、中心線の左半断面は成形前、中心線の右半断面は成形後の各図。
【図６】実施形態において第５工程を説明する金型を含む模式的断面図であって、中心線の左半断面は成形前、中心線の右半断面は成形後の各図。
【図７】実施形態において第６工程を説明する金型を含む模式的断面図であって、中心線の左半断面は成形前、中心線の右半断面は成形後の各図。
【図８】従来のガスセンサの一例を説明する概略構成断面図。
【図９】図８のガスセンサに用いられている主体金具の組付け前の部品状態の半断面図。
【図１０】図９の主体金具が冷間鍛造により成形された段階の主体金具仕掛品（機械加工前の成形体）の半断面図。
【図１１】図１０の主体金具仕掛品を冷間鍛造で成形するとき、各工程で成形された成形体を説明する断面図。
【図１２】図１１の成形体を成形する工程のうち、第３工程及び第４工程を説明する金型を含む模式的断面図。
【図１３】機械加工前の成形体として望まれる主体金具仕掛品形状を説明する半断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明に係る異径筒状成形体の冷間鍛造による製造方法を具体化した実施の形態例について、図１〜図７を参照しながら詳細に説明する。ただし、本形態で製造される異径筒状成形体は、ガスセンサ用の主体金具製造用の素材であり、上記した図１３に示した異径筒状成形体１２０ｆと同じものである。このため、それ自体の説明は省略するが、ガスセンサについて、図８、図９に基づいて、再度、説明する。図８は、自動車やバイクに使用されるガスセンサ（例えば、酸素センサ。）１０の断面図である。このものは、排気管に設けられたネジ穴にねじ込み方式で取付けられる異径筒状をなす主体金具２０と、その内側において先端（図示下端）が閉じられた筒状をなすセンサ素子３０、そして、その素子３０の内側やセンサ内の端子金具１１等を保護するために被せられた保護筒（内側保護筒、外側保護筒）４０，４１等から構成されている。このセンサ１０は、素子３０の内外の酸素濃度差に基づいて、その内外に設けられた電極間に起電力を生じさせ、これに基づく信号を後端（図示上端）から引き出されているリード線５０を介して制御回路に出力し、排気ガス中の酸素濃度を検知して空燃比制御するのに使用される。
【００２２】
また、このセンサ１０の主要構成部品である主体金具２０は、図８に示したように、全体としてみると異径筒状構造を呈しており、先端側が、相対的に小径のネジ付き筒部（ネジ付き小径円筒部）２１をなし、それに続く後方に、それより大径のねじ込み用の多角形部（例えば、六角形部）２３を備えている。そして、さらにこれに続く後端側には、この多角形部よりは小径であるが、ネジ付き小径円筒部２１よりは大径で、薄肉円筒部２７を有する円筒部（以下、薄肉円筒部も含めて大径円筒部ともいう）２５を備えている。図８では、薄肉円筒部２７は中心線に向けて曲げられているが、これは後述するように部品状態（図９参照）においては円筒状をなしている。なお、このセンサ１０では、この主体金具２０の内側にセンサ素子３０が、シール材１３や絶縁ホルダ１５等を介して同心配置されて固定されている。この固定は、外側保護筒４１が固定される前の組立工程において、主体金具２０の内側にセンサ素子３０等を配置、装填した後、内側保護筒４０の先端外周のフランジ４３を、絶縁ホルダ１５の後端に当接させ、Ｏリング１７を介した状態において、大径円筒部２５の後端の薄肉円筒部２７を図示のように内側（中心軸線側）に向けて折り曲げると共に、先端に向けて圧縮するカシメ加工によっている。
【００２３】
図９は、このようなカシメ加工が行われる前の部品としての主体金具２０を示したものである。図示のように、その大径円筒部２５の後端寄り部位のうち、後端（図示上端）から先端（図示下端）に向かう一定範囲（一定部位）は、カシメ加工に適するように、外径が小さく、肉厚の薄い薄肉円筒部２７をなしている。また、図９のものでは、大径円筒部２５のうち、多角形部２３寄り部位も、外径が小さく肉厚の薄い第２薄肉円筒部２８をなしている。これは、カシメ加工時においては、この部位が図８に示したように座屈状に変形するようにするためである。また、このような主体金具は、図示のように、内径は、素子３０をシール状に保持するためのシール材１３等を配置するため、ネジ付き小径円筒部２１から後方に向かうに従い段階的に大きくなるように形成されている。しかして、このような主体金具、すなわち、ガスセンサ用主体金具は、図１３に示した異径筒状成形体１２０ｆにおいて、その大径円筒部２５等に必要な加工を施すことで得られる。
【００２４】
以下、冷間鍛造により、低炭素鋼からなる円柱状の素材Ｓを出発材料とする第１工程から、第６工程（最終鍛造工程）において異径筒状成形体１２０ｆを成形（製造）するまでの各工程について、各工程において成形される図１に示した各成形体１２０ａ〜１２０ｆをも参照しながら、その工程に従い順次、説明する。図２、図３、図５〜図７に示した各工程を示す図においては、いずれもその中心線（軸線）の左側が、その工程で成形される前の素材（成形体）形状の半断面を示し、右側がその工程における成形後の成形体の半断面を示している。なお、図２〜図７に示した断面図において、成形体以外はハッチングを省略している。
【００２５】
（第１工程）
図２の左図Ａに示したように、第１工程用のダイ２００ａに設けられた、上下に同径の円形穴（空孔）２０３ａ内に、完成品に対応して材料取、切断された円柱状の素材（円柱体）Ｓを装填する（図２の左図Ａの中心線の左側参照）。ただし、この円形穴２０３ａの内周面の下端は、周方向に沿って隅肉アールが付けられている。この装填後、円形穴２０３ａの下端を前端（図示上端）として内挿配置された支持用円柱パンチ（ピン）２２０ａと、上から打ち込まれる円軸状のパンチ２４０ａで、その素材Ｓを両端面間で圧縮する。こうすることで、同図の中心線の右側に示したように端面等が矯正ないし整えられ、先端面（図示下端）と外周面との成す角にアールが付与され、先端面の中央に凹部が設けられると共に、後端面の中央に浅いテーパ状の凹部が設けられた第１工程成形体１２０ａを成形する（図１−Ａ参照）。なお、この第１工程成形体１２０ａにおける外径は、図１３に示した成形体１２０ｆの大径円筒部２５における薄肉円筒部２７ｆの外径よりも若干小さくなるものとされている。なお、この成形後はパンチ２４０ａを抜き、支持用円柱パンチ（ピン）２２０ａを連動してノックアウトして第１工程成形体１０２ａを取り出す。以下、各工程において、素材を支持する支持用パンチやノックアウトピン（又はノックアウト用スリーブ）の駆動や、成形体の取り出し等は従来公知の事項であるため、適宜、その説明を省略する。
【００２６】
（第２工程）
図２の右図Ｂに示したように、図示下方が小径で上方が大径の異径円形穴を有する第２工程用のダイ２００ｂの、図示上方の大径の円形穴２０３ｂ内に、第１工程成形体１２０ａを先端側から装填する（図２の右図Ｂの中心線の左側参照））。ここで、小径の円形穴２０５ｂの内径は、図１３に示した成形体の小径円筒部２１ｆの外径と略同じであり、大径の円形穴２０３ｂの内径は、図１３に示した成形体１２０ｆの薄肉円筒部２７ｆの外径と略同じである。この装填後、小径円形穴２０５ｂの下端を前端として内挿配置された支持用円柱ピン２２０ｂ，スリーブ２４０ｂと、上から打ち込まれる円軸状のパンチ２６０ｂで、第１工程成形体１２０ａを圧縮する。こうすることで、同右図Ｂの中心線の右側に示したように、後端側が大径部２２ｂをなし、その先方に、先細りテーパ部を介して小径部２１ｂが押出し成形された、異径円柱状成形体をなす第２工程成形体１２０ｂが成形される（図１−Ｂ参照）。なお、この第２工程成形体１２０ｂを成形する工程（本例第２工程）が、請求項４に記載の発明における「第１冷間鍛造工程」に相当する。
【００２７】
（第３工程）
第３工程について図３、図４に基づいて説明する。第３工程において金型には、図３に示したダイ、及び穴あけ用パンチ等を用いる。すなわち、図示下方のダイ２００ｃは、第２工程成形体（異径円柱状成形体）１２０ｂにおけるその小径部２１ｂの外周面を拘束可能の円形穴２０３ｃと、この円形穴と同心で、環状棚面２０５ｃを介し、図１３に示した成形体１２０ｆの多角形部２３における外周面の多角形を内周面とする多角形穴２０７ｃを有するように形成されている。このダイ２００ｃにおける円形穴２０３ｃには、その下端を前端として支持用円柱ピン２２０ｃ，及びスリーブ２７０ｃが内挿配置されている。
【００２８】
一方、このダイ２００ｃの図示上には、第２工程成形体（異径円柱状成形体）１２０ｂにおけるその大径部２２ｂの後端面２９ｂに、底のある円形穴をあけるための穴あけ用パンチ２４０ｃが、円形穴２０３ｃ、多角形穴２０７ｃと同心（同軸）で配置されている。この穴あけ用パンチ２４０ｃは、成形体１２０ｆにおける厚肉円筒部２６と薄肉円筒部２７ｆとをなす大径円筒部２５の内周面成形用のものであり、したがって、その外径は、成形後のその大径円筒部の内径と略同一とされ、横断面が円形とされている。ただし、穴あけ用パンチ２４０ｃにおける前端部は相対的に細く、成形体１２０ｆにおける中間部位の内周面が成形されるように段付き異径に形成されている。しかして、この穴あけ用パンチ２４０ｃをその大径部２２ｂの後端面２９ｂに打ち込むことによって、その後端面２９bにその穴をあけると共に、該大径部の外周面を、前記多角形穴２０７ｃの内周面に押付けて膨出成形をすることによって穴付き多角形部を成形し得るように形成されている。
【００２９】
他方、この穴あけ用パンチ２４０ｃには、その外径より内径が大きい押出し用スリーブ２５０ｃが、スペーサ（円管）２６０ｃを介し、同軸（同心）にて外嵌めされている。このスペーサ（円管）２６０ｃにより、押出し用スリーブ２５０cの前端寄り部位が、穴あけ用パンチ２４０cに対し、周方向において一定の間隔（円筒状空隙）が保持されている。なお、この間隔（円筒状空隙）が、後述するように薄肉円筒部２７ｆが押出されるところとなるところであり、スペーサ（円管）２６０ｃの前端には本例では常にこの間隔（円筒状空隙）が保持されるように設定されている。一方、押出し用スリーブ２５０ｃは、内周面が円形で、その内径は、大径部２２ｂの外径より微量大きく、図１３に示した成形体１２０ｆにおける薄肉円筒部２７ｆの外径と略同径とされている。そして、この押出し用スリーブ２５０ｃは、外周面が、前記ダイ２００ｃにおける多角形穴２０７ｃに隙間嵌めで入り込み可能の多角形をなしている。
【００３０】
この穴あけ用パンチ２４０ｃの基端（図示上端）は、プレス装置の上方の可動盤に固定されたブロック２８０ｃに固定されている。そして、押出し用スリーブ２５０ｃは、このブロック２８０ｃの下面に、バネ（例えば、圧縮コイルばね）２９０ｃを介して連結されており、可動盤の下降、又は上昇により、穴あけ用パンチ２４０ｃと連動、同期してそれと実質的に同量前進（下降）、又は後退（上昇）するように設けられている。ただし、穴あけ用パンチ２４０ｃを所定ストローク前進させて、大径部２２ｂの後端面２９ｂに打ち込んで穴をあけて該大径部の外周面を、前記多角形穴２０７ｃの内周面に押付けて膨出成形をするときにおいては、穴あけ用パンチ２４０ｃの外周面２４３ｃと押出し用スリーブ２５０ｃの前端２５３ｃ寄り部位の内周面と間隔（円筒状空隙）において、薄肉円筒部２７ｆを後方押出し成形するように、押出し用スリーブ２５０ｃは、最終的に、穴あけ用パンチ２４０ｃに対して相対的に基端側に押し戻されるように、そのバネ２９０ｃの強さが設定されている。なお、この押し戻され量は、薄肉円筒部２７ｆが所定範囲（長さ）、押出し成形されるように、例えば、後述するようにストッパ手段で規制するようにすればよい。また、スペーサ（円管）２６０ｃは、例えば、図示はしないがブロック２８０ｃにバネで吊下げられており、穴あけ用パンチ２４０ｃの下動にしたがって、上記間隔（円筒状空隙）内において押し下げられ、その上動においてスプリングバックにより上動するように設けられている。
【００３１】
このため、バネ２９０ｃは、少なくとも、穴あけ用パンチ２４０ｃが前進してその前端２４５ｃが、ダイ２００ｃに装填された異径円柱状成形体１２０ｂの大径部２２ｂの後端面２９ｂに当接するとき（又は衝突する直前）、押出し用スリーブ２５０ｃの前端２５３ｃ寄り部位（内周面）が、その大径部２２ｂの後端面２９ｂ寄り部位に嵌り込むように設定されている（図４−Ａ参照）。すなわち、押出し用スリーブ２５０ｃは、バネ２９０ｃを介してブロック２８０ｃの下面に連結されているのであるが、その衝突前において、大径部２２ｂの外周面のうち、その後端面２９ｂ寄り部位が、押出し用スリーブ２５０ｃの前端２５３ｃ寄り部位の内周面で包囲され、拘束（規制）されるように、穴あけ用パンチ２４０ｃの前端２４５ｃに対し、押出し用スリーブ２５０ｃの前端２５３ｃが位置するように、そのバネ２９０ｃを介して取り付けられている。
【００３２】
穴あけ用パンチ２４０ｃの打ち込みは瞬時に終了するが、その打ち込みによって、穴あけ用パンチ２４０ｃの前端２４５ｃが大径部２２ｂの後端面２９ｂに打ち込まれる初期は、図４−Ｂに示したように、大径部２２ｂが先端側に圧縮変形（すえこみ変形）する。このときは、バネ２９０ｃを介して、押出しスリーブ２５０ｃも連動して前進し、その大径部２２ｂの外周面の後端面２９ｂ寄り部位を、その内周面が包囲し、拘束（規制）するよう設定されている。すなわち、バネの強さは、初期のすえこみ変形に対しても、押出し用スリーブ２５０ｃの前端寄り部位の内周面が、大径部２２ｂの外周面の後端面２９ｂ寄り部位を、包囲し、拘束（規制）し得るように、試験プレスを行うことで設定すればよい。そして、図４−Ｃに示したように、穴あけ用パンチ２４０ｃの前進により、穴の穿孔が行われることによって、大径部２２ｂの膨出変形が進む。そして、その打ち込みが終了すると、図４−Ｄに示したように、その外周面が多角形穴２０７ｃの内周面に押付けられ、その多角形穴の内周面側の空間が材料素材で満たされることになる。すなわち、これにしたがい、その素材にて押出し用スリーブ２５０ｃは、そのバネ２９０ｃが圧縮されることから、穴あけ用パンチ２４０ｃに対し相対的に基端側に押し戻される。ただし、その押し戻され（後退）は、押出し用スリーブ２５０ｃの前端寄り部位の内周面と、穴あけ用パンチ２４０ｃの外周面２４３ｃとの間に、薄肉円筒部２７ｆが押出し成形されるべき位置よりは後退しないように、図示しないストッパ手段にて止められるように設定されている。すなわち、押出し用スリーブ２５０ｃの前端２５３ｃは、薄肉円筒部２７ｆが押出し成形されるべき位置より後退しないように設定されている。
【００３３】
しかして、この第３工程においては、ダイ２００ｃの円形穴２０３ｃに、異径円柱状成形体１２０ｂの小径部２１ｂを内挿し、装填する。その装填後、円形穴２０３ｃの下端を前端として内挿配置された支持用円柱ピン２２０ｃ，スリーブ２７０ｃと、上から打ち込まれる穴あけ用パンチ２４０ｃと、これと連動する押出しスリーブ２５０ｃによって、第２工程成形体１２０ｂを圧縮する。すなわち、装填された第２工程成形体における大径部２２ｂの後端面２９ｂに、穴あけ用パンチ２４０ｃを所定ストロークで打ち込むことにより、その後端面に底のある穴が所定深さであけられ、穴付き多角形部２３ｃが形成されるが、その打ち込み終了時においては、押出し用スリーブ２５０ｃの前端２５３ｃ寄り部位の内周面と、該穴あけ用パンチ２４０ｃの外周面２４３ｃとの間であって穴付き多角形部２３ｃの後端に、薄肉円筒部２７ｆが押出し成形される（図４−Ｄ参照）。
【００３４】
かくして、この成形後、穴あけ用パンチ２４０ｃと共に押出し用スリーブ２５０ｃを上昇させることにより、穴付き多角形部２３ｃの後端に薄肉円筒部２７ｆを備えた成形体である、穴付き多角形部付き異径成形体（第３工程成形体）１２０ｃが得られる（図１−Ｃ参照）。なお、この第３工程成形体１２０ｃを成形する工程（本例第３工程）が、請求項４に記載の発明における「第２冷間鍛造工程」に相当する。このような第３工程により、第２工程成形体１２０ｂにおける大径部２２ｂは、その後端面２９ｂに底のある穴があけられると共に、外周面は、多角形穴２０７ｃの内周面に押付けられて膨出成形されて穴付き多角形部２３ｃとして成形されるが、穴あけ用パンチ２４０ｃの打ち込み終了時において押込まれていた押出し用スリーブ２５０ｃの前端２５３ｃ寄り部位の内周面と、該穴あけ用パンチ２４０ｃの外周面２４３ｃとの間であって穴付き多角形部２３ｃの後端には薄肉円筒部２７ｆ（図１３の成形体の２７ｆに相当する部位）が押出し成形されたものとなる。したがって、この第３工程（段階）においては、問題なく、薄肉円筒部２７ｆを成形できる。そして、その後は、このように穴付き多角形部２３ｃの後端に薄肉円筒部２７ｆが押出し成形された第３工程成形体１２０ｃを、上記した従来の冷間鍛造工程と同様の第４工程以降の工程に順次、回すことで、最終的に所望とする異径筒状成形体１２０ｆを得ることができる。
【００３５】
（第４工程）
すなわち、第４工程においては、図５に示したように、例えば、下のダイ２００ｄに設けられた、内周面が、穴付き多角形部付き異径成形体（第３工程成形体）１２０ｃにおける小径部２１ｃ（図１３の成形体の２１ｆに相当する部位）を拘束しえる円形穴を有し、外周面がその穴付き多角形部の多角形よりひとまわり小さく形成された多角形を有する支持用スリーブ２２０ｄの上部に、その小径部２１ｃを内挿する。このスリーブ２２０ｄの上端により、小径部２１ｃと該穴付き多角形部２３ｃとの境界をなす多角形の先端向き面を支持する。そして、穴付き多角形部２３ｃに設けられた穴に保形用パンチ（第３工程において用いた穴あけ用パンチと同様のもの）２４０ｄを挿入する（図５の左参照）。そして、この状態で、穴付き多角形部２３ｃの外周面のうち、後端（図示上端）から先端に向かう所定範囲の外周面を、図１３に示した成形体１２０ｆの大径円筒部２５のうちの厚肉円筒部２６の外径に縮小するように後方に延伸させる押出し成形を行う。なお、この成形に用いるダイ２６０ｄは、前端側に、穴付き多角形部２３ｃの外周面に略一致する多角形の内周面の多角形穴２６３ｄを有すると共に、その後方に同心で、図１３に示した成形体１２０ｆの大径円筒部２５における厚肉円筒部２６の外周面に一致する円形穴２６５ｄを有するものである。したがって、このダイ２６０ｄを、保形用パンチ２４０ｄに同軸で、図示上方の可動盤（図示せず）に取り付けておき、そのうち、このダイ２６０ｄを、支持用スリーブ２２０ｄ等で支持された成形体１２０ｃ及び保形用パンチ２４０ｄに対し、相対的に所定量前進させる。こうすることで、穴付き多角形部２３ｃの外周面は、図１３の成形体１２０ｆにおける多角形部２３の後方に、厚肉円筒部２６と前工程で成形されていた薄肉円筒部２７fからなる大径円筒部２５に成形される。かくして、この成形工程後には図１−Ｄに示した第４工程成形体１２０ｄが得られる。なお、この第４工程成形体１２０ｄを成形する工程（本例第４工程）が、請求項４に記載の発明における「第３冷間鍛造工程」に相当する。以後は、従来と同様に、第５工程で、先方に穴をあける深穴あけ加工（先穴の穴あけ加工）と小径部の延伸を行い、第６工程で穴底の壁を打抜けばよい。
【００３６】
（第５工程）
すなわち、第５工程においては、図６に示したように、第４工程成形体１２０ｄの小径部の外周面を拘束可能の円形穴２０３ｅと、この円形穴と同心で、環状棚面２０５ｅを介し、図１３に示した成形体１２０ｆの多角形部２３における外周面の多角形を内周面とする多角形穴（保形穴）２０７ｅを有するように形成されたダイ２００ｅを用い、この円形穴２０３ｅにその成形体１２０ｄの小径部を挿入する（図６の中心線の左側参照）。そして、支持用パンチ２２０ｅ，２３０ｅの前端で、この小径部を支持しておき、図１３の成形体１２０ｆにおける大径円筒部２５の内径と同径の外径の円柱部を有する共に、その円柱部の前端において小径円筒部２１ｆの内径と同径で、所定長さの円柱部を有する深穴あけ用パンチ２６０ｅを打ち込む。これにより、同図の中心線の右側に示したように、深穴あけが行われると共に、その穴あけに対応して、小径筒部２１ｅ（図１３の成形体の２１fに相当する部位）として延伸された第５工程成形体１２０ｅが得られる（図１−Ｅ参照）。
【００３７】
（第６工程）
そして、第６工程においては、図７に示すように、第５工程成形体１２０ｅにおける深穴底の底壁を打抜きパンチで打抜けばよい。すなわち、延伸された小径筒部２１ｅを挿入可能の円形穴２０３ｆを有するダイ２００ｆ、及び多角形部２３の外周面拘束用のリング２１０ｆを用い、その円形穴２０３ｆ内に、小径筒部２１ｅの先端を支持する支持用スリーブ２３０ｆを挿入配置しておく。この状態の下で、円柱状をなす、底壁打抜きパンチ２４０ｆでその底壁を打抜く。かくして、図１３に示した異径筒状成形体（第６工程成形体）１２０ｆを得ることができる（図１−Ｆ参照）。すなわち、この先端側に小径円筒部２１ｆを、後端側に大径円筒部２５を有すると共に、この両円筒部の先後の間に、外径が大径円筒部の外径より大きい多角形部２３を有し、かつ、前記大径円筒部２５は、この多角形部２３と反対端側の後端から先端に向かう一定範囲が、それ以外の範囲より外径が小さく、前記一定範囲が肉厚の薄い薄肉円筒部２７ｆに成形され、それ以外の範囲が肉厚の厚い厚肉円筒部２６に成形されてなる異径筒状成形体１２０ｆを、成形上の問題もなく得ることができる。そして、このようにして得られた異径筒状成形体１２０ｆは、図１０のものに比べると明らかなように、材料コストが節減できるし、その後の機械加工において、その大径円筒部２５の外周面をカシメ加工に適するように切削する際、その後端寄り部位の薄肉円筒部２７ｃについては、その切削工程が低減できるから、加工コストの節減が図られる。
【００３８】
なお、本発明で製造される異径筒状成形体は、上記実施の形態例における形状のものに限定されるものでもないし、その直径に対する軸線方向の長さ比についても、適宜に設計変更して適用できる。また、異径筒状成形体を切削して主体金具の完成品とする際の加工箇所も、上記例におけるものに限定されるものではない。すなわち、上記例では、大径円筒部のうち、厚肉円筒部の多角形寄り部位の外周面も切削して座屈変形用の薄肉円筒部ととする形状、構造の図９に示した主体金具であることを前提として具体化したが、このような変形を前提としない主体金具の製造に用いる異径筒状成形体であっても、本発明は適用できる。そして、このような座屈変形用の薄肉円筒部を形成しない場合においては、相対的に、その切削工程のさらなる低減が図られる。
【００３９】
なお、上記形態において例示したダイやパンチ、或いはスリーブ等の金型の形状、配置、上下位置、組合せ等は適宜のものとして具体化できる。また、成形工程において、ダイ、パンチやスリーブ、ノックアウト用のスリーブ（ピン、又はパンチ）の駆動は、適宜に、それらを連動して、前進、後進させればよい。また、上記例では、押出し用スリーブは、穴あけ用パンチの前進、後進にバネを介して連動するように取り付けておき、その穴あけ用パンチの前端が大径部の後端面に打ち込まれるときに、押出し用スリーブの前端寄り部位を、そのバネの作用によって大径部の後端面寄り部位に嵌り込ませてその外周面を拘束するようにしたが、押出し用スリーブは、バネによることなく、駆動、制御するものとしても勿論よい。すなわち、押出し用スリーブは、前記穴あけ用パンチに対し、周方向において一定の間隔が保持されるように外嵌め状態で、しかも、穴あけ用パンチに対して前進及び後進が可能に取り付けておき、穴あけ用パンチとは別に、前進、後進するように駆動制御してもよい。なお、バネを用いるとしても、そのバネは、圧縮コイルばねに限定されるものではなく、各種の公知のばねを用いることができる。
【符号の説明】
【００４０】
２１ｂ  異径円柱状成形体の先端側の小径部
２１ｆ  小径円筒部
２２ｂ  異径円柱状成形体の後端側の大径部 
２３  多角形部
２３ｃ  穴付き多角形部
２５  大径円筒部
２７ｆ  薄肉円筒部
２６  厚肉円筒部
２９b   大径部の後端面
１２０ｂ  異径円柱状成形体
１２０ｃ  穴付き多角形部付き異径成形体
１２０ｆ  異径筒状成形体
２００c   穴付き多角形部付き異径成形体を成形するのに用いられるダイ
２０７ｃ  穴付き多角形部付き異径成形体を成形するのに用いられるダイの多角形穴
２４０ｃ  大径円筒部の内周面成形用の穴あけ用パンチ
２４３ｃ  大径円筒部の内周面成形用の穴あけ用パンチの外周面
２４５ｃ  大径円筒部の内周面成形用の穴あけ用パンチの前端
２５０ｃ  押出し用スリーブ
２５３ｃ  押出し用スリーブの前端
２９０  バネ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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