(57)【要約】【課題】  パイプ材の肉厚を部分的に薄肉化することができると共に、パイプ材の薄肉部の肉厚、薄肉部の範囲を任意に設定することができる部分的薄肉パイプの製造方法を提供する。【解決手段】  パイプ材Ｗの肉厚を部分的に薄肉化して同径の部分的薄肉パイプを製造する方法であって、ダイス６をパイプ材Ｗの一端に嵌合して任意の位置に位置決めするダイス位置決め工程１と、ポンチ７をパイプ材Ｗの他端から圧入して圧入設定位置までパイプ材Ｗの内径を拡げるポンチ圧入工程２と、ポンチ７とダイス６の位置関係を固定した状態でパイプ材Ｗを引き抜く引抜工程３からなる。薄肉部Ｗａの範囲は、圧入設定位置（パイプ材Ｗの一端から任意の距離Ｌ１の位置）を設定することにより任意に設定することができ、薄肉部Ｗａの肉厚は、ダイス６の内径Ｄとポンチ７の外径Ｄ２を設定することにより任意に設定することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外径が同径の部分的薄肉パイプを製造する方法であって、パイプ材の外径に略等しい内径のダイスを前記パイプ材の一端に外嵌してダイスをパイプ材に沿って所定位置まで相対的に移動して位置決めするダイス位置決め工程と、このダイス位置決め工程に引き続いてポンチを前記パイプ材の他端から所定位置まで前記パイプ材の外径を拡大しつつ圧入するポンチ圧入工程と、このポンチ圧入工程に引き続いて前記ポンチと前記ダイスの位置関係を固定した状態で前記パイプ材を引き抜く引抜工程とからなることを特徴とする部分的薄肉パイプの製造方法。
【請求項２】
外径が同径の部分的薄肉パイプを製造する方法であって、パイプ材の外径に略等しい内径のダイスを前記パイプ材の一端に外嵌してダイスをパイプ材に沿って所定位置まで相対的に移動して位置決めするダイス位置決め工程と、このダイス位置決め工程に引き続いてポンチを前記パイプ材の他端から所定位置まで前記パイプ材の外径を拡大しつつ圧入するポンチ圧入工程と、このポンチ圧入工程に引き続いて前記ポンチと前記ダイスの位置関係を固定した状態で前記パイプ材を引抜設定位置まで引き抜く第１引抜工程と、前記パイプ材と前記ダイスを固定した状態で前記ポンチを引き抜くポンチ引抜工程と、前記パイプ材又は前記ダイスを引き抜く第２引抜工程からなることを特徴とする部分的薄肉パイプの製造方法。
【請求項３】
外径が異径の部分的薄肉パイプを製造する方法であって、ポンチを前記パイプ材に縮径予定長さ以上まで前記パイプ材の一端から挿入するポンチ挿入工程と、このポンチ挿入工程に引き続いて前記パイプ材の一端に嵌合させたダイスを移動して前記パイプ材を前記縮径長さだけ縮径する縮径工程と、前記ポンチを移動して前記パイプ材を介して前記ダイスに押し当てるポンチ押当工程と、前記ポンチと前記ダイスの位置関係を固定した状態で前記パイプ材を引き抜く引抜工程からなることを特徴とする部分的薄肉パイプの製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の部分的薄肉パイプの製造方法において、前記引抜工程が、前記パイプ材を固定した状態で、前記ポンチと前記ダイスを移動して前記パイプ材から離脱するようにしたことを特徴とする部分的薄肉パイプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプ材の肉厚を部分的に薄肉化して同径又は異径の部分的薄肉パイプを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車部品のパイプ構造物において、強度が必要とされる部位のパイプ構造部品では、部分的に加わる最大荷重値によりパイプの材質、外径、肉厚が決定される。つまり必要以上に厚肉の部分も生じている。つまり、パイプ材を骨格材料とする自動車部品では、最大荷重入力点のみに、材質、外径、肉厚が要求され、その他の部位については一般的に強度、剛性を下げることが可能である。また、衝突エネルギー吸収部位に用いるパイプ構造部品では、一定断面のパイプ材だと変形開始エネルギー及び変形開始部位の安定化が図り難い。
【０００３】
そこで、外周面にパイプ材に対する薄肉加工形状が形成された心棒をパイプ材に挿入し、次いでこの心棒を挿入したパイプ材をダイスに圧入通過させ、次いでパイプ材から心棒を引き抜くことにより、パイプ材の肉厚を部分的に薄肉化する方法が知られている（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４６１６５００号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載されたパイプ材の薄肉化方法においては、パイプ材の薄肉位置や薄肉形状が心棒の外周面形状によって決定され、任意の部位を薄肉にしたり、肉厚を任意に設定したりすることができず、汎用性がないという問題がある。
【０００６】
また、パイプ材の外周にダイスを外嵌し、パイプ材の内側にプラグを挿入し、ダイスとプラグの間でパイプ材をしごき加工して薄肉部を形成することも考えられるが、出発材料のパイプ材の外径が縮径されてしまうので、用途が限定されてしまう。
【０００７】
本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、パイプ材の肉厚を部分的に薄肉化することができると共に、パイプ材の薄肉部の肉厚、薄肉部の範囲を任意に設定することができる部分的薄肉パイプの製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決すべく請求項１に係る発明は、外径が同径の部分的薄肉パイプを製造する方法であって、パイプ材の外径に略等しい内径のダイスを前記パイプ材の一端に外嵌してダイスをパイプ材に沿って所定位置まで相対的に移動して位置決めするダイス位置決め工程と、このダイス位置決め工程に引き続いてポンチを前記パイプ材の他端から所定位置まで前記パイプ材の外径を拡大しつつ圧入するポンチ圧入工程と、このポンチ圧入工程に引き続いて前記ポンチと前記ダイスの位置関係を固定した状態で前記パイプ材を引き抜く引抜工程とからなる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、外径が同径の部分的薄肉パイプを製造する方法であって、パイプ材の外径に略等しい内径のダイスを前記パイプ材の一端に外嵌してダイスをパイプ材に沿って所定位置まで相対的に移動して位置決めするダイス位置決め工程と、このダイス位置決め工程に引き続いてポンチを前記パイプ材の他端から所定位置まで前記パイプ材の外径を拡大しつつ圧入するポンチ圧入工程と、このポンチ圧入工程に引き続いて前記ポンチと前記ダイスの位置関係を固定した状態で前記パイプ材を引抜設定位置まで引き抜く第１引抜工程と、前記パイプ材と前記ダイスを固定した状態で前記ポンチを引き抜くポンチ引抜工程と、前記パイプ材又は前記ダイスを引き抜く第２引抜工程からなる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、外径が異径の部分的薄肉パイプを製造する方法であって、ポンチを前記パイプ材に縮径長さ以上まで前記パイプ材の一端から挿入するポンチ挿入工程と、前記パイプ材の一端に嵌合させたダイスを移動して前記パイプ材を前記縮径長さだけ縮径する縮径工程と、前記ポンチを移動して前記パイプ材を介して前記ダイスに押し当てるポンチ押当工程と、前記ポンチと前記ダイスの位置関係を固定した状態で前記パイプ材を引き抜く引抜工程からなる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１又は３記載の部分的薄肉パイプの製造方法において、前記引抜工程を、前記パイプ材を固定した状態で、前記ポンチと前記ダイスを移動して前記パイプ材から離脱するようにした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、パイプ材の肉厚を部分的に薄肉化することができると共に、パイプ材の薄肉部の肉厚、薄肉部の範囲を任意に設定することができるので、汎用性が向上する。特に製品となるパイプの外径と出発材料のパイプの外径が等しいため、成形が無理なく効率よく行われる。
【００１３】
また、外径が同径で片端が薄肉のパイプ、外径が同径で部分的に薄肉のパイプや外径が異径で薄肉のパイプなどを容易に製造することができ、強度剛性の不必要部分については、要求される最低強度まで部分的に薄肉化が可能になるため、パイプ構造物としての軽量化・コスト低減が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る部分的薄肉パイプの製造方法の第１実施の形態の説明図、図２は同径片端薄肉パイプの断面図、図３は第２実施の形態の説明図、図４は同径部分的薄肉パイプの断面図、図５は第３実施の形態の説明図、図６は異径薄肉パイプの断面図である。
【００１５】
本発明に係る部分的薄肉パイプの製造方法の第１実施の形態は、図１に示すように、ダイス位置決め工程１、ポンチ圧入工程２、ポンチ引抜工程３からなる。
【００１６】
先ず、ダイス位置決め工程１において、図１（ａ）に示すように、外径がＤで内径がＤ１のパイプ材Ｗの一端から、内径がパイプ材Ｗの外径Ｄとほぼ同じダイス６を嵌合する。更に、全長がＬのパイプ材Ｗに対して、一端から任意の距離Ｌ１の位置でダイス６を位置決め固定する。なお、パイプ材Ｗの肉厚は、Ｔ（Ｄ−Ｄ１）である。
【００１７】
次いで、ポンチ圧入工程２において、図１（ｂ）に示すように、外径がＤ２のポンチ７をパイプ材Ｗの他端から圧入して、パイプ材Ｗの内径をダイス６に向かってＤ１からＤ２に拡げるとともにパイプ材Ｗの外径もＤ０まで拡げる。そして、ポンチ７をダイス６が位置決め固定されている任意の圧入設定位置（パイプ材Ｗの一端から任意の距離Ｌ１の位置）で停止させる。
【００１８】
次いで、引抜工程３において、図１（ｃ）に示すように、ポンチ７とダイス６の位置関係を固定した状態で、パイプ材Ｗをポンチ７の前進方向に引き抜く。また、引抜工程３において、パイプ材Ｗを固定した状態で、ポンチ７とダイス６をポンチ７の後退方向に移動させてパイプ材Ｗから離脱させてもよい。
【００１９】
すると、図２に示すように、外径がＤ、薄肉部Ｗａの長さが（Ｌ−Ｌ１）、薄肉部Ｗａの肉厚がＴ１（Ｄ−Ｄ２）である外径が同径で片端が薄肉のパイプ８が形成される。
【００２０】
このように、薄肉部Ｗａの範囲（Ｌ−Ｌ１）は、圧入設定位置（パイプ材Ｗの一端から任意の距離Ｌ１の位置）を設定することにより任意に設定することができ、薄肉部Ｗａの肉厚Ｔ１（Ｄ−Ｄ２）は、ダイス６の内径Ｄとポンチ７の外径Ｄ２を設定することにより任意に設定することができる。なお、薄肉部Ｗａの肉厚Ｔ１はパイプ材Ｗの肉厚Ｔの半分位までにすることができる。
【００２１】
次に、本発明に係る部分的薄肉パイプの製造方法の第２実施の形態は、図３に示すように、ダイス位置決め工程１１、ポンチ圧入工程１２、第１引抜工程１３、ポンチ引抜工程１４、第２引抜工程１５からなる。
【００２２】
先ず、ダイス位置決め工程１１において、図３（ａ）に示すように、外径がＤで内径がＤ１のパイプ材Ｗの一端から、内径がパイプ材Ｗの外径とほぼ同じＤのダイス６を嵌合する。更に、全長がＬのパイプ材Ｗに対して、一端から任意の位置Ｌ１でダイス６を位置決め固定する。なお、パイプ材Ｗの肉厚は、Ｔ（Ｄ−Ｄ１）である。
【００２３】
次いで、ポンチ圧入工程１２において、図３（ｂ）に示すように、外径がＤ２のポンチ７をパイプ材Ｗの他端から圧入して、パイプ材Ｗの内径をダイス６に向かってＤ１からＤ２に拡げていく。そして、ポンチ７をダイス６が位置決め固定されている任意の圧入設定位置（パイプ材Ｗの一端から任意の距離Ｌ１の位置）で停止させる。
【００２４】
次いで、第１引抜工程１３において、図３（ｃ）に示すように、ポンチ７とダイス６の位置関係を固定した状態で、パイプ材Ｗを引抜設定位置（パイプ材Ｗの一端から任意の距離Ｌ２の位置）までポンチ７の前進方向に引き抜く。すると、長さが（Ｌ２−Ｌ１）の薄肉部Ｗａが形成される
【００２５】
次いで、ポンチ引抜工程１４において、図３（ｄ）に示すように、パイプ材Ｗとダイス６を固定した状態で、ポンチ７を後退させてパイプ材Ｗから引き抜く。
【００２６】
更に、第２引抜工程１５において、図３（ｅ）に示すように、ダイス６を固定した状態で、パイプ材Ｗをポンチ７の前進方向に引き抜く。すると、パイプ材Ｗのうち薄肉部Ｗａではないがポンチ７により内径がＤ１からＤ２に拡げられた部分は、ポンチ７とダイス６によるしごき加工がないため、ダイス６により内径が縮径され、外径がＤで内径がＤ１になる。
【００２７】
すると、図４に示すように、外径がＤ、薄肉部Ｗａの長さが（Ｌ２−Ｌ１）、薄肉部Ｗａの肉厚がＴ１（Ｄ−Ｄ２）である同径部分的薄肉パイプ１８が形成される。なお、ポンチ引抜工程１４において、パイプ材Ｗを固定した状態で、ダイス６をポンチ７の後退方向に移動させてパイプ材Ｗから離脱させてもよい。
【００２８】
このように、薄肉部Ｗａの範囲（Ｌ２−Ｌ１）及びその位置は、圧入設定位置（パイプ材Ｗの一端から任意の距離Ｌ１の位置）と引抜設定位置（パイプ材Ｗの一端から任意の距離Ｌ２の位置）を設定することにより任意に設定することができ、薄肉部Ｗａの肉厚Ｔ１（Ｄ−Ｄ２）は、ダイス６の内径Ｄとポンチ７の外径Ｄ２を設定することにより任意に設定することができる。なお、薄肉部Ｗａの肉厚Ｔ１はパイプ材Ｗの肉厚Ｔの半分位までにすることができる。
【００２９】
次に、本発明に係る部分的薄肉パイプの製造方法の第３実施の形態は、図５に示すように、ポンチ挿入工程２１、縮径工程２２、ポンチ押当工程２３、引抜工程２４からなる。
【００３０】
先ず、ポンチ挿入工程２１において、図５（ａ）に示すように、外径がＤ３のポンチ２７を外径がＤで内径がＤ１のパイプ材Ｗに縮径長さ（パイプ材Ｗの一端から任意の距離）Ｌ３以上までパイプ材Ｗの一端から挿入する。
次いで、縮径工程２２において、図５（ｂ）に示すように、パイプ材Ｗの一端に嵌合させた内径がＤ４のダイス２６をポンチ２７の前進方向に移動させてパイプ材Ｗを縮径長さＬ３だけ縮径する。
【００３１】
次いで、ポンチ押当工程２３において、図５（ｃ）に示すように、ポンチ２７を後退方向に移動させてパイプ材Ｗを介してパイプ材Ｗの一端から任意の距離（縮径長さ）Ｌ３に位置するダイス２６に押し当てる。
【００３２】
更に、引抜工程２４において、図５（ｄ）に示すように、ポンチ２７とダイス２６の位置関係を固定した状態で、パイプ材Ｗをポンチ２７の前進方向に引き抜く。また、引抜工程２４において、パイプ材Ｗを固定した状態で、ポンチ２７とダイス２６をポンチ２７の後退方向に移動させてパイプ材Ｗから離脱させてもよい。
【００３３】
すると、図６に示すように、外径がＤで内径がＤ１である大径部と、長さがＬ３で肉厚がＴ２（Ｄ４−Ｄ３）である小径の薄肉部Ｗａからなる異径薄肉パイプ２８が形成される。
【００３４】
このように、薄肉部Ｗａの長さＬ３及びその位置は、縮径長さ（パイプ材Ｗの一端から任意の距離）Ｌ３を設定することにより任意に設定することができ、薄肉部Ｗａの肉厚Ｔ２（Ｄ４−Ｄ３）は、ダイス６の内径Ｄ４とポンチ７の外径Ｄ３を設定することにより任意に設定することができる。なお、薄肉部Ｗａの肉厚Ｔ２はパイプ材Ｗの肉厚Ｔの半分位までにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明によれば、パイプ材の肉厚を部分的に薄肉化することができると共に、パイプ材の薄肉部の肉厚、薄肉部の範囲を任意に設定することができるので、汎用性のある部分的薄肉パイプの製造方法を構築することができる。また、出発材料のパイプ外径と成形後のパイプ外径が等しいので、設計が容易で使用しやすい。
したがって、本発明に係る方法で製造された外径が同径で片端が薄肉のパイプ、外径が同径で部分的に薄肉のパイプや外径が異径で薄肉のパイプなどを自動車部品に用いれば、軽量化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る部分的薄肉パイプの製造方法の第１実施の形態の説明図
【図２】同径片端薄肉パイプの断面図
【図３】本発明に係る部分的薄肉パイプの製造方法の第２実施の形態の説明図
【図４】同径部分的薄肉パイプの断面図
【図５】本発明に係る部分的薄肉パイプの製造方法の第３実施の形態の説明図
【図６】異径薄肉パイプの断面図
【符号の説明】
【００３７】
１，１１…ダイス位置決め工程、２，１２…ポンチ圧入工程、３，２４…引抜工程、６，２６…ダイス、７，２７…ポンチ、８…同径片端薄肉パイプ、１３…第１引抜工程、１４…ポンチ引抜工程、１５…第２引抜工程、１８…同径部分的薄肉パイプ、２１…ポンチ挿入工程、２２…縮径工程、２３…ポンチ押当工程、２８…異径薄肉パイプ、Ｗ…パイプ材、Ｗａ…薄肉部。
【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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