(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部が設けられた型内に中空の金属管を入れ、前記金属管内に内圧をかけつつ軸方向に押し込んで、前記凹部の形状に合致した張出部を成形するハイドロフォーム法による張出部の成形方法において、
前記金属管の径を部分的に縮小する縮管成形を施して小径部を形成し、
縮管成形が施されていない素管部と前記小径部との間に、前記素管部と前記小径部とを接続する断面テーパ形状をなす接続部を形成し、
前記接続部を前記凹部に臨ませて、ハイドロフォーム法により張出部を成形することを特徴とするハイドロフォーム法による張出部の成形方法。
【請求項２】
前記素管部および前記小径部は、前記金属管の軸と平行をなし、前記接続部は、前記軸を中心にして全周にわたって形成されていることを特徴とする請求項１に記載のハイドロフォーム法による張出部の成形方法。
【請求項３】
前記凹部は、断面アール形状をなす部分を備え、
前記縮管成形に伴って前記接続部に加工硬化を付与し、張出部をハイドロフォーム成形した際に、当該張出部に、前記アール形状に合致した形状の肩部が形成されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のハイドロフォーム法による張出部の成形方法。
【請求項４】
前記接続部は、前記張出部の一の側壁をなす部分を構成するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のハイドロフォーム法による張出部の成形方法。
【請求項５】
前記一の側壁は、前記金属管の軸に対して略直交する縦壁であることを特徴とする請求項４に記載のハイドロフォーム法による張出部の成形方法。
【請求項６】
前記金属管の軸方向に沿った前記接続部の長さは、前記一の側壁の高さに対応した長さであることを特徴とする請求項４に記載のハイドロフォーム法による張出部の成形方法。
【請求項７】
前記張出部は、前記金属管の軸と平行をなす頂壁と、当該頂壁から前記素管部に連続する２つの側壁とを備え、前記頂壁と前記一の側壁とを接続する部位に断面アール形状をなす円弧形状部が形成されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のハイドロフォーム法による張出部の成形方法。
【請求項８】
前記他の側壁は、前記金属管の軸に対して傾斜する傾斜面に形成されるようにしたことを特徴とする請求項７に記載のハイドロフォーム法による張出部の成形方法。
【請求項９】
前記張出部は、中空カムシャフトに一体的に設けられるカムを構成していることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載のハイドロフォーム法による張出部の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凹部が設けられた型内に中空の金属管を入れ、金属管内に内圧をかけつつ軸方向に押し込んで、凹部の形状に合致した張出部を成形するハイドロフォーム法による張出部の成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車部品の中には、中空の金属管に、ハイドロフォーム法により張出部を成形した部品がある。ハイドロフォーム法による張出部の成形は、周知のように、凹部が設けられた型内に金属管を入れ、当該金属管内に液を導入して内圧をかけ、さらに両側から管軸方向に圧縮荷重を付加して押し込むことによりなされる。このようなハイドロフォーム法を利用して、中空一体型のカムシャフトを成形する技術が提案されている（特開平１１−１０７７１１号公報を参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ハイドロフォーム法による張出部の成形においては、図７に示すように、金属管８１の一部は、内圧が均一に加えられながら凹部８２内に向けて膨出する。この図において、凹部８２は下に向けて開放され、凹部８２の底面８３は上側に示されている。また、凹部８２は、断面アール形状の底面角部８２ａを備えている。金属管８１は、凹部８２の内側面との間で生じる摩擦により、中央部８１ａが略円弧形状を呈するように膨出する。金属管８１の膨出に伴い、まず、中央部８１ａの先端が凹部８２の底面８３に接触することになる。
【０００４】
ここで、付加される内圧が比較的低いと、金属管８１は、凹部８２との間の摩擦によりもはや膨出しなくなる。このため、底面角部８２ａの曲率半径が金属管８１の板厚に比して小さい場合には、張出部８４の肩部８４ａが底面角部８２ａに接するまで膨出しなくなる。この結果、底面角部８２ａのアール形状に合致したアール形状の肩部８４ａが張出部８４に形成されず、凹部８２の形状に合致した形状に張出部８４を成形できないという不具合がある。
【０００５】
一方、底面角部８２ａのアール形状に合致した小さい曲率半径の肩部を張出部８４に形成しようとすると、凹部８２の内側面との間で生じる摩擦に抗して金属管８１を膨出させ得るように、金属管８１内に付与すべき内圧を高めなければならない。しかしながら、かかる手法では、非常に高い内圧を発生させる設備が必要であり、成形設備の大型化やコストの増加を招くという問題がある。
【０００６】
ハイドロフォーム法により中空一体型のカムシャフトを成形する場合にあっては、張出部８４の肩部８４ａの曲率半径を金属管８１の板厚に比して小さくできないので、張出部により構成されるカムのカム面幅を十分に確保できないという問題がある。このため、カムを構成する張出部の張出し高さを増大させる点と、比較的小さい曲率半径の肩部をカムに形成する点とを実現するには、実際上、ハイドロフォーム成形と軟化熱処理とを複数回繰り返す必要がある。このような工程数の増加は、加工時間の短縮化を阻害し、コストの増加を招く要因となる。
【０００７】
そこで、本発明は、金属管内に付与すべき内圧を必要以上に高めることなく、張出し高さを増大でき、小さい曲率半径の肩部を張出部に形成することが可能なハイドロフォーム法による張出部の成形方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、凹部が設けられた型内に中空の金属管を入れ、前記金属管内に内圧をかけつつ軸方向に押し込んで、前記凹部の形状に合致した張出部を成形するハイドロフォーム法による張出部の成形方法において、
前記金属管の径を部分的に縮小する縮管成形を施して小径部を形成し、
縮管成形が施されていない素管部と前記小径部との間に、前記素管部と前記小径部とを接続する断面テーパ形状をなす接続部を形成し、
前記接続部を前記凹部に臨ませて、ハイドロフォーム法により張出部を成形することを特徴とするハイドロフォーム法による張出部の成形方法である。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記素管部および前記小径部は、前記金属管の軸と平行をなし、前記接続部は、前記軸を中心にして全周にわたって形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記凹部は、断面アール形状をなす部分を備え、
前記縮管成形に伴って前記接続部に加工硬化を付与し、張出部をハイドロフォーム成形した際に、当該張出部に、前記アール形状に合致した形状の肩部が形成されるようにしたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記接続部は、前記張出部の一の側壁をなす部分を構成するように形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、前記一の側壁は、前記金属管の軸に対して略直交する縦壁であることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、前記金属管の軸方向に沿った前記接続部の長さは、前記一の側壁の高さに対応した長さであることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、前記張出部は、前記金属管の軸と平行をなす頂壁と、当該頂壁から前記素管部に連続する２つの側壁とを備え、前記頂壁と前記一の側壁とを接続する部位に断面アール形状をなす円弧形状部が形成されるようにしたことを特徴とする。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、前記他の側壁は、前記金属管の軸に対して傾斜する傾斜面に形成されるようにしたことを特徴とする。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、前記張出部は、中空カムシャフトに一体的に設けられるカムを構成していることを特徴とする。
【００１７】
【発明の効果】
上記のように構成した本発明は以下の効果を奏する。
【００１８】
請求項１、２に記載の発明によれば、縮管された部分での板厚現減少に起因したハイドロフォーム成形時の割れや局部的な板厚減少を防止しつつ、張出し高さを増大できる。また、ハイドロフォーム成形工程において軸方向圧縮力を付加する際、圧縮代を増大させることができ、材料の歩留まりが向上する。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、縮管成形に伴って接続部に加工硬化を付与することにより、加工硬化を付与しない場合に比べて低い内圧で、金属管の板厚との比が比較的小さな小さい曲率半径の肩部を張出部に形成することができる。また、１回のハイドロフォーム成形工程により、十分な幅寸法を有する張出部を確保することができ、ハイドロフォーム成形工程が簡素になり、型の個数を削減することができる。
【００２０】
請求項４〜請求項７に記載の発明によれば、所定の張出し高さを有する張出部を形成することができる。
【００２１】
請求項８に記載の発明によれば、座屈を抑制して材料の流入をし易くでき、ハイドロフォーム成形と軟化熱処理とを複数回繰り返すことなく、１回のハイドロフォーム成形工程により、張出し高さを増大した張出部を形成することができる。
【００２２】
請求項９に記載の発明によれば、カムの張出し高さが高く、また、十分な幅のカム面を確保した中空カムシャフトを形成することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
図１（Ａ）および（Ｂ）は、スピニング工法による縮管成形を施した金属管をハイドロフォーム成形機に設置した状態を示す図および要部断面図である。図２（Ａ）および（Ｂ）は、ハイドロフォーム成形が終了する直前の状態を示す図および要部断面図である。図３（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、成形前の金属管の状態を示す断面図、金属管に縮管成形を施した状態を示す断面図、縮管成形品にハイドロフォーム成形を施して張出部としてのカムが形成されたカムシャフトを示す断面図である。なお、図１（Ａ）および図２（Ａ）には、ハイドロフォーム成形機の左側部分の約半分のみを図示してある。
【００２５】
本実施形態では、図３（Ａ）に示される金属管１３をハイドロフォーム成形して、図３（Ｃ）に示されるカムシャフト３０のカム３１を一体的に形成する場合を例に挙げて説明する。
【００２６】
ハイドロフォーム成形後のカム３１は、図２（Ｂ）に示すように、管軸２２と平行をなす頂壁としてのカム面３３と、当該カム面３３から軸受部２１に連続する一の側壁３２と、カム面３３から素管部２０に連続する他の側壁３４とを有し、カム面３３と一の側壁３２とを接続する部位に断面アール形状をなす肩部３１ａが形成されている。一の側壁３２は、管軸２２に対して略直交する縦壁である。他の側壁３４は、管軸２２に対して傾斜する傾斜面に形成されている。
【００２７】
図１および図２に示すように、ハイドロフォーム成形機１０は、相対的に接近離反移動自在に設けられた上型１１と下型１２とを有し、これら上型１１と下型１２との間に、中空の金属管１３が入れられる。金属管１３は、カムシャフト３０を構成する鋼管であり、前加工にて、スピニングやスウェージングなどの回転加工による縮管成形が施されている。金属管１３の両端部には、当該金属管１３を両側から軸方向に押し込むため、押込み用シリンダ２０が設けられている。押込み用シリンダ２０には、金属管１３の内部に連通する液導入通路２２が形成されている。液導入通路２２は、図示しない圧力供給装置に接続されている。所定の圧力に高められた液は、圧力供給装置から液導入通路２２を通って金属管１３の内部に導入される。
【００２８】
上型１１および下型１２のそれぞれには複数の凹部１５、１６が設けられている。凹部１５、１６は、カムシャフト３０のカム３１を構成する張出部を成形するためのものである。
【００２９】
凹部１５は、金属管１３の軸方向である押込み方向に沿って見れば、非対称な形状となっている。本発明はこのような場合にも広く適用することができるものである。図１（Ｂ）を参照して、凹部１５の左内側面１７は、管軸２２に対して傾いた傾斜面となっている。傾斜した左内側面１７に連続する底面１８は、管軸２２と略平行に形成されている。底面１８に連続すると共に押込み方向の下流側である右内側面１９は、管軸２２に対して略直交する垂直面となっている。凹部１５は、断面アール形状をなす部分として、右内側面１９寄りに、断面アール形状の底面角部１５ａを備える。凹部１６は、凹部１５と左右対称な形状を有している。
【００３０】
ハイドロフォーム法による張出部の成形手順を説明する。
【００３１】
まず、図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、前加工として、金属管１３の径を部分的に縮小する縮管成形を施し、金属管１３に小径部としての軸受部２１を形成する。縮管成形が施されていない素管部２０は、管軸２２と平行をなし、軸受部２１は、管軸２２と略平行に縮管されている。縮管成形は、スピニング工法により施される。
【００３２】
さらに、スピニング工法により軸受部２１を形成するのと同時に、素管部２０と軸受部２１との間に、素管部２０と軸受部２１とを接続する断面テーパ形状をなす接続部２３を形成する。軸受部２１と、当該軸受部２１の両側に位置する接続部２３、２３を総称して縮管部２４と称する。接続部２３は、管軸２２方向に沿って所定の長さＳｎを有し、緩やかな形状で、素管部２０と軸受部２１とを接続している。接続部２３は、管軸２２を中心にして全周にわたって形成されている。縮管成形に伴って、接続部２３には加工硬化が付与され、接続部２３の硬度は、素管部２０の硬度に比べて上昇している。
【００３３】
以下の説明では、縮管部２４の形成が完了した図３（Ｂ）に示される金属管１３を、「縮管成形品１３ａ」とも称する。
【００３４】
接続部２３の長さＳｎは、縦壁３２の高さに対応した長さに設定され、当該接続部２３により、カム３１の縦壁３２が構成されている。具体的に、接続部２３の長さＳｎは、カム縦壁３２の目標高さＨ０（図４（Ａ）を参照）と同等またはそれ以上としてある。例えば、１〜１．５倍相当である。この長さは、凹部１５の底面角部１５ａにまで及ぶ長さでもある。この範囲に縮管成形に伴って加工硬化を付与し、強度差を生じさせている。但し、接続部２３の最適長さは、凹部１５、１６の深さ、金属管１３の板厚や材質などで異なるため、最終的な長さはトライアンドエラーにて決定されている。強度差が生じる部位は、カム縦壁３２とカム面３３との間に相当している。
【００３５】
次いで、図１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、縮管成形品１３ａをハイドロフォーム成形機１０に設置する。このとき、縮管成形品１３ａは、接続部２３が凹部１５、１６に臨むように型１１、１２内に入れられる。
【００３６】
次いで、金属管１３の内部に所定の圧力（例えば、２００ＭＰａ）に高められた液を導入して内圧Ｐをかけつつ、押込み用シリンダ２０を前進移動して縮管成形品１３ａを両側から軸方向に押し込んで圧縮する。すると、縮管成形品１３ａの一部は、内圧Ｐが均一に加えられ、かつ、押込み用シリンダ２０の圧縮力Ｃにより材料が供給されながら、凹部１５、１６内に向けて膨出する。このとき、凹部１５の左内側面１７は傾斜面であるので材料が滑らかに供給され、縮管成形品１３ａは，左内側面１７および底面１８の内面に沿って変形する。さらに、カム縦壁３２をなす接続部２３には加工硬化が付与されているので、接続部２３は、座屈することなく右内側面１９に向けて変形する。
【００３７】
そして、図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、縮管成形品１３ａの一部は、凹部１５の内側面１７、１９との間で生じる摩擦力に抗して、凹部１５の内面１７、１８、１９に沿ってぴったりと変形する。張出成形後のカム３１は、凹部１５の底面角部１５ａのアール形状に合致したアール形状の肩部３１ａが形成され、凹部１５の形状に合致した形状に成形されている。
【００３８】
上記の加工手順によれば、緩やかな形状を有する接続部２３を介して素管部２０と軸受部２１とを接続してあるので、縮管された縮管部２４での板厚現減少に起因したハイドロフォーム成形時の割れや局部的な板厚減少を防ぐことができる。これにより、中空一体型のカムシャフト３０の品質が向上する。
【００３９】
さらに、縮管成形時の特徴として金属管１３が軸方向に伸ばされるため、ハイドロフォーム成形工程において軸方向圧縮力Ｃを付加する際、圧縮代を増大させることができ、材料の歩留まりが向上する。
【００４０】
また、図２（Ｂ）に示すように、目標高さＨ０相当の高さＨを有するカム縦壁３２を形成することができる。特に、縮管成形に伴って接続部２３に加工硬化を付与することにより、接続部２３と素管部２０との間に強度差を持たせてあるので、当該強度差が生じている部位に、金属管１３の板厚ｔ０との比が比較的小さな小さい曲率半径の肩部３１ａを形成することができる。得られた肩部３１ａの曲率半径ｒは、素管部２０の板厚ｔ０の１．２倍程度であり（ｒ＝１．２×ｔ０）、板厚ｔ０との比が比較的小さい。肩部３１ａの曲率半径ｒが比較的小さいため、カム３１全体の幅寸法を大きくしなくても、カム面３３の幅Ｗが不足することを防止できる。
【００４１】
また、加工硬化を付与しない場合に比べて、低い内圧で、小さい曲率半径の肩部３１ａをハイドロフォーム成形できる。これにより、金属管１３内に付与すべき内圧Ｐを必要以上に高める必要がなく、成形設備の大型化やコストの増加を招くことがない。
【００４２】
また、本実施形態のカム３１の形状は、ハイドロフォーム成形性を考慮したものであり、素管部２０の板厚ｔ０の１．２倍程度の曲率半径ｒを有する肩部３１ａをカム面３３の軸受部２１側に設けることを見込んだ形状に設定してある。このため、比較的大きい曲率半径の肩部をハイドロフォーム成形しておき、その後に膨出した部分を潰して、小さい曲率半径の肩部を形成するという後作業や、これを実現する特殊な構造のハイドロフォーム成形型を必要としない。１回のハイドロフォーム成形工程により、十分な幅寸法を有するカム面３３を確保することができ、ハイドロフォーム成形工程が簡素になり、型の個数を削減することができる。
【００４３】
また、軸受部２１から素管部２０にかけての接続部２３は緩やかに広がる拡管形状に設定されているので、軸方向圧縮力Ｃを付加する際に、座屈を抑制して材料の流入をし易くできる。これにより、ハイドロフォーム成形と軟化熱処理とを複数回繰り返すことなく、１回のハイドロフォーム成形工程により、張出し高さを増大したカム３１を形成できる。この点においても、本実施形態のカム３１はハイドロフォーム成形性を考慮した形状となっており、繰り返し行う工程を削減して、加工時間の短縮化を達成でき、コストの増加を招く虞もない。
【００４４】
図３（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、縮管成形時の形状についての実施例を説明する。
【００４５】
板厚ｔ０が２．９ｍｍ、素管径Φ０が外径３１．８ｍｍの金属管１３に対して、スピニング工法により縮管成形を施し、縮管径Φ１が外径２３．８ｍｍの軸受部２１を形成した。スピニング工法により軸受部２１を形成するの同時に、素管部２０と軸受部２１との間に、断面テーパ形状をなす接続部２３を形成した。接続部２３は、軸を中心にして全周にわたって形成した。
【００４６】
管軸２２方向に沿った接続部２３の長さＳｎが、Ｓ１（１７ｍｍ）、Ｓ２（１０ｍｍ）、Ｓ３（５ｍｍ）の３種類の縮管成形品１３ａを形成した。管軸２２方向に沿った軸受部２１の長さは、各縮管成形品１３ａとも、２５ｍｍとした。
【００４７】
接続部２３の長さＳｎがＳ１（１７ｍｍ）のときは、テーパ面と軸線とがなす角度αは約１３度である。同様に、接続部２３の長さＳｎがＳ２（１０ｍｍ）、Ｓ３（５ｍｍ）のときは、テーパ面と軸線とがなす角度αは、それぞれ、約２２度、約３９度である。
【００４８】
今、−ｔａｎα＝（（Φ１−Φ０）／２）／Ｓｎ  （Ｓｎ＝Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）で与えられる値を寸法変化率Δｓと定義すると、ＳｎがＳ１（１７ｍｍ）のときは、寸法変化率Δｓ＝−０．２４となる。同様に、接続部２３の長さＳｎがＳ２（１０ｍｍ）、Ｓ３（５ｍｍ）のときは、寸法変化率Δｓは、それぞれ、−０．４０、−０．８０となる。寸法変化率Δｓの絶対値が小さいほど、緩やかな傾斜面である。
【００４９】
縮管成形後の板厚ｔ１に関し、（ｔｎ−ｔ０）／ｔ０  （ｔｎ＝ｔ１、ｔ２、ｔ３）で与えられる値を最大板厚変化率Δｔと定義すると、ＳｎがＳ１（１７ｍｍ）のときは、最大板厚変化率Δｔ＝−０．１７であった。同様に、接続部２３の長さＳｎがＳ２（１０ｍｍ）、Ｓ３（５ｍｍ）のときは、最大板厚変化率Δｔは、それぞれ、−０．２３、−０．２７であった。
【００５０】
接続部２３の長さＳｎが上記の３種類である縮管成形品１３ａを用いて、図３（Ｃ）に示すように、ハイドロフォーム成形によりカム３１を一体的に張出成形したところ、ハイドロフォーム成形時に張出部に割れなどの不具合は発生しなかった。これより、素管部２０と軸受部２１とを接続する接続部２３を緩やかなテーパ形状にすることで、後工程であるハイドロフォーム成形時における割れや局部的な板厚減少に対して抑制効果があることが確認できた。
【００５１】
図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、金属管１３に縮管成形を施した場合には、縮管成形品１３ａは、金属管１３の素管全長Ｌｏから、スピニング縮管時全長Ｌｓまで、管軸２２方向に伸ばされる。このため、図３（Ｃ）に示すように、後のハイドロフォーム成形工程において縮管成形品１３ａに軸方向圧縮力Ｃを付加する際、圧縮代Ｌｃを延伸分Ｌｓ−Ｌｏで補うことができ、材料の歩留まりが向上する。
【００５２】
接続部２３の長さＳｎ＝Ｓ１（１７ｍｍ）の条件にて、スピニング工法により縮管成形を施した場合、スピニング縮管時全長Ｌｓは、素管全長Ｌｏの１．０８倍であった（Ｌｓ＝Ｌｏ×１．０８）。さらに、ハイドロフォーム成形時全長Ｌｈは、スピニング縮管時全長Ｌｓの０．７７倍であった（Ｌｈ＝Ｌｓ×０．７７）。ハイドロフォーム成形時全長Ｌｈは、素管全長Ｌｏの０．８３倍となる（Ｌｈ＝Ｌｓ×０．７７＝Ｌｏ×０．８３）。したがって、ハイドロフォーム成形時全長Ｌｈを得るために必要な素管全長Ｌｏは、ハイドロフォーム成形時全長Ｌｈの１．２倍でよい（Ｌｏ＝Ｌｈ×１．２０）。
【００５３】
一方、縮管成形による金属管の延伸がない場合は、スピニング縮管時全長Ｌｓは素管全長Ｌｏに等しく（Ｌｓ＝Ｌｏ）、ハイドロフォーム成形時全長Ｌｈは、スピニング縮管時全長Ｌｓの０．７５倍であった（Ｌｈ＝Ｌｓ×０．７５）。したがって、ハイドロフォーム成形時全長Ｌｈを得るために必要な素管全長Ｌｏは、ハイドロフォーム成形時全長Ｌｈの１．３３倍の長さが必要となる（Ｌｏ＝Ｌｈ×１．３３）。縮管成形により金属管１３を延伸させたときに比べて、材料の歩留まりが低下した。
【００５４】
これより、縮管成形により金属管１３を軸方向に伸ばすことにより、ハイドロフォーム成形工程において軸方向圧縮力Ｃを付加する際、圧縮代Ｌｃを増大させることができ、材料の歩留まりが向上することが確認できた。
【００５５】
接続部２３の長さＳｎ＝Ｓ１（１７ｍｍ）のときには、上述したように、
Ｌｓ＝Ｌｏ×１．０８
Ｌｈ＝Ｌｏ×０．８３
であった。接続部２３の長さＳｎを変化させた場合には、以下の実測値が得られた。
【００５６】
接続部２３の長さＳｎ＝Ｓ２（１０ｍｍ）のときは、
Ｌｓ＝Ｌｏ×１．０６
Ｌｈ＝Ｌｏ×０．８１
接続部２３の長さＳｎ＝Ｓ３（５ｍｍ）のときは、
Ｌｓ＝Ｌｏ×１．０４
Ｌｈ＝Ｌｏ×０．７９
であった。
【００５７】
したがって、ハイドロフォーム成形時全長Ｌｈを得るために必要な素管全長Ｌｏは、
Ｓｎ＝Ｓ１（１７ｍｍ）のとき    Ｌｏ＝Ｌｈ×１．２０
Ｓｎ＝Ｓ２（１０ｍｍ）のとき    Ｌｏ＝Ｌｈ×１．２３
Ｓｎ＝Ｓ３（５ｍｍ）のとき      Ｌｏ＝Ｌｈ×１．２７
であった。接続部２３の長さＳｎが大きいほど、ハイドロフォーム成形時全長Ｌｈを得るために必要な素管全長Ｌｏは短くてすんだ。
【００５８】
これより、素管部２０と軸受部２１とを結ぶ形状が緩やかなほど、延伸分Ｌｓ−Ｌｏが大きく、圧縮代Ｌｃを補う効果が大きいことが確認できた。
【００５９】
図４（Ａ）および（Ｂ）は、図１〜図３に示した実施形態に対する対比例を示す断面図である。
【００６０】
図４（Ａ）に示すように、対比例においては、加工硬化が付与される接続部２３の長さＳｎの長さは、カム縦壁３２の目標高さＨ０の０．３倍の範囲である。この長さは、凹部１５の底面角部１５ａにまで及ばない長さでもある。このように加工硬化を付与する長さが底面角部１５ａにまで及ばない程度に短い場合には、強度差が生じる部位は、ハイドロフォーム成形後のカム縦壁３２とカム面３３との間に相当する位置とはならない。このため、ハイドロフォーム法によりカム４０を成形すると、同じ値の内圧の下では、カム４０の肩部４０ａが底面角部１５ａに接するまで膨出しなかった。これより、加工硬化を付与する接続部２３の長さＳｎを、カム縦壁３２の目標高さＨ０にほぼ等しく、凹部１５の底面角部１５ａにまで及ぶ長さとする効果を確認できた。
【００６１】
図１〜図３に示す実施形態において、加工硬化が付与される縮管部２４の硬度Ｈ１は、素材自体の硬度Ｈ０の１．４倍であった（Ｈ１＝１．４×Ｈ０）。また、前述したように、得られた肩部３１ａの曲率半径ｒは、金属管１３の板厚ｔ０の１．２倍であり（ｒ＝１．２×ｔ０）、板厚ｔ０との比が比較的小さい。
【００６２】
一方、図４に示す対比例においては、得られた肩部４０ａの曲率半径Ｒは、金属管１３の板厚ｔ０の３倍であり（ｒ＝３×ｔ０）、板厚ｔ０との比が大きかった。曲率半径が比較的大きいことから、カム面３３の幅Ｗが不足し、十分なカム面３３の幅寸法を得るためには、カム４０全体の幅寸法を大きくしなければならなかった。
【００６３】
図５および図６は、縮管成形を施す例を示す図である。
【００６４】
図５（Ａ）および（Ｂ）は、スピニング工法により縮管成形を施す例を示す図である。スピニング装置１００は、回転駆動されると共に金属管１０１の軸方向に沿って移動自在なリング部１０２と、当該リング部１０２に径方向に沿って移動自在に取り付けられた３個のスライド部１０３と、各スライド部１０３に回転自在に取り付けられた加工用ローラ１０４と、を有する。スライド部１０３を径方向内方に押し付けながら径方向位置を変化させ、リング部１０２を回転駆動すると共に金属管１０１の軸方向に沿って移動することにより、金属管１０１に縮管部１０５が形成される。
【００６５】
図６（Ａ）および（Ｂ）は、スウェージングにより加工硬化を付与する例を示す図である。スウェージング装置１１０は、回転駆動されるリング部１１１と、当該リング部１１１に径方向に沿って移動自在に取り付けられた４個の加工用ダイ１１２と、加工用ダイ１１２の径方向位置を規制するスライドカム１１３と、スライドカム１１３を保持する多数のローラ１１４と、を有する。加工用ダイ１１２およびスライドカム１１３は、それぞれに形成されたカム面１１２ａ、１１３ａを介して、当接している。スライドカム１１３を金属管１１５の軸方向に沿って移動させることにより、加工用ダイ１１２が径方向に沿って移動する。加工用ダイ１１２には、形成しようとする縮管部１１６の形状に合致した加工面１１２ｂが形成されている。スライドカム１１３により加工用ダイ１１２を径方向内方に押し付けながら、リング部１１１を回転駆動することにより、金属管１１５に縮管部１１６が形成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）および（Ｂ）は、スピニング工法による縮管成形を施した金属管をハイドロフォーム成形機に設置した状態を示す図および要部断面図である。
【図２】図２（Ａ）および（Ｂ）は、ハイドロフォーム成形が終了する直前の状態を示す図および要部断面図である。
【図３】図３（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、成形前の金属管の状態を示す断面図、金属管に縮管成形を施した状態を示す断面図、縮管成形品にハイドロフォーム成形を施して張出部としてのカムが形成されたカムシャフトを示す断面図である。
【図４】図４（Ａ）および（Ｂ）は、図１〜図３に示した実施形態に対する対比例を示す断面図である。
【図５】図５（Ａ）および（Ｂ）は、スピニング工法により縮管成形を施す例を示す図である。
【図６】図６（Ａ）および（Ｂ）は、スウェージングにより加工硬化を付与する例を示す図である。
【図７】一般的なハイドロフォーム法による張出部の成形状態の説明に供する断面図である。
【符号の説明】
１０…ハイドロフォーム成形機
１１、１２…型
１３…金属管
１５…凹部
１５ａ…底面角部（断面アール形状をなす部分）
２０…素管部
２１…軸受部（小径部）
２２…管軸
２３…接続部
２４…縮管部
３０…中空カムシャフト
３１…カム（張出部）
３１ａ…肩部、円弧形状部
３２…縦壁（一の側壁）
３３…カム面（頂壁）
３４…傾斜面（他の側壁）
【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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