(57)【要約】【課題】薄肉の管材を用いたとしても剛性の高い外管部を有した二重管を製造できる製造方法を提供する。【解決手段】管材１の下端部を拡径させて鍔部１２を形成した後に、上記鍔部１２の下端面が当接可能な鍔部当接面２１と、内周面２４ｃの少なくとも一部が上記鍔部当接面２１から遠ざかるに連れて拡径する形状に形成されたダイス穴２４とを有した金型２を用い、上記金型２の鍔部当接面２１に上記鍔部１２の下端面を当接させるとともに、上記本体部１３に軸材４を挿通する。そして、この状態で、上記鍔部１２の上記本体部１３につながる根元部分１２ａに上方から液体の圧力をかけることにより、上記本体部１３を端部から順に拡径させながら外周面と内周面とが反転するように折り返すとともに、当該折り返した部分を上記ダイス穴２４の内周面２４ａに押付け、上記ダイス穴２４の内周面２４ａに沿った形状の外管部１４を形成する。【選択図】図１
2006239771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管材の端部を拡径させながら外周面と内周面とが反転するように折り返して二重管を製造する方法において、
管材の端部を拡径させて鍔部を形成した後に、
上記鍔部における上記管材の軸方向の端面が当接可能な鍔部当接面及びこの鍔部当接面から上記管材における上記鍔部以外の部分である本体部の断面形状よりも大きな断面形状で窪むダイス穴であって内周面の少なくとも一部が上記鍔部当接面から遠ざかるに連れて拡径する形状に形成されたダイス穴を有した金型と、上記本体部に嵌入可能な外径を有した軸材とを用い、
上記金型の鍔部当接面に上記鍔部における上記管材の軸方向の端面を当接し、かつ、上記本体部に上記軸材を挿通した状態で、
上記鍔部の上記本体部につながる根元部分に上記金型と反対側から液体の圧力をかけることにより、当該鍔部の根元部分を上記ダイス穴の内周面と上記軸材との間に押し込んで上記本体部を上記軸材に沿って移動させ、上記本体部を端部から順に拡径させながら外周面と内周面とが反転するように折り返すとともに、当該折り返した部分を上記ダイス穴の内周面に押付け、上記ダイス穴の内周面に沿った形状の外管部を形成することを特徴とする二重管の製造方法。
【請求項２】
上記外管部を形成した後に上記管材を上記金型から取外し、上記外管部を当該外管部における上記鍔部に向かうに連れて縮径する部分の最小径部分近傍またはそれよりも上記鍔部寄りの位置で切断することを特徴とする請求項１に記載の二重管の製造方法。
【請求項３】
上記外管部を形成した後に上記管材を上記金型から取外し、上記鍔部を切断して当該鍔部の輪郭を上記外管部の最大外径部分よりも小さくすることを特徴とする請求項１に記載の二重管の製造方法。
【請求項４】
上記ダイス穴は、当該ダイス穴の最大径をＤ０、上記管材の内径をｄ、板厚をｔとしたときに、
Ｄ０＞２．８７×ｔ＋ｄ＋√（２．５×ｔ２＋１．７４×ｄ×ｔ）
を満たすものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の二重管の製造方法。
【請求項５】
内管部と、この内管部を囲繞する外管部と、上記内管部の一端と上記外管部の一端とを連結する連結部とを有し、これらが一体に成形された二重管であって、上記外管部が他端に向かうに連れて縮径する形状に形成されていることを特徴とする二重管。
【請求項６】
上記外管部の他端には、鍔部が設けられ、この鍔部も一体に成形されていることを特徴とする請求項５に記載の二重管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管材の端部を拡径させながら外周面と内周面とが反転するように折り返して二重管を製造する方法及びこの製造方法により製造される二重管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、二重管を製造する方法としては、例えば特許文献１に記載されているように、管材をプレス加工する方法が知られている。
【０００３】
この方法では、まず図５（ａ）（ｂ）に示すように、カール用ダイス１０５を用いて、管材１００の下端部１０１を拡径させながら円弧状に折り返してカール部１０２を形成する。
【０００４】
次いで、図５（ｃ）（ｄ）に示すように、上記管材１００におけるカール部１０２以外の部分である本体部１０３の外径Ｒ３よりも大きくかつ上記カール部１０２の外径Ｒ２よりも小さな内径Ｒ１を有するダイス穴１０８が形成された折り返し用ダイス１０７を用いて、上記カール部１０２を上記ダイス穴１０８の縁に当てた状態で、プレス機等によって上記本体部１０３の上端部に軸方向の荷重Ｐを作用させて本体部１０３をダイス穴１０８内に押し込むことにより、本体部１０３を下端部から順に拡径させながら外周面と内周面とが反転するように折り返して外管部１０４を形成し、二重管を形成する。
【特許文献１】特開平１１−９０５２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記プレス加工による二重管の製造方法においては、管材１００に大きな軸方向の荷重を作用させる必要があるので、その座屈応力に耐え得るようにするためにある程度の板厚の管材１００を用いる必要があった。
【０００６】
そこで、本出願の出願人は、薄肉の管材を用いても二重管を製造できるようにするため、液体の圧力を利用した二重管の製造方法を以前に発明した。
【０００７】
この製造方法では、まず図６（ａ）に示すように、管材１の下端部１１を略円錐状の金型７１の上端部に挿し込んだ状態で上方から管材１に軸方向の荷重を作用させることにより、図６（ｂ）に示すように下端部１１を拡径させてテーパー状にする。
【０００８】
次いで、管材１の下端部１１を上端が平坦な金型７２上に載置し、当該管材１に上方から軸方向の荷重を作用させて、図６（ｃ）に示すように鍔部１２を形成する。
【０００９】
その後に、この鍔部１２が形成された管材１を図７に示すような成形加工機５０にセットする。この成形加工機５０は、上記鍔部１２を上下から挟み込んで固定する金型２０及び押えブロック３を備えているとともに、上記管材１における上記鍔部１２以外の部分である本体部１３に嵌入可能な外径を有した軸材４を備えている。
【００１０】
上記金型２０は、上記鍔部１２の下端面が当接可能な鍔部当接面２１と、この鍔部当接面２１から上記本体部１３の断面形状よりも大きな断面形状で下方に窪むダイス穴２２とを有している。
【００１１】
上記押えブロック３は、上記鍔部１２の上端面に当接して当該鍔部１２を上記金型２０の鍔部当接面２１とで挟み込む押え面３４と、この押え面３４に開口するとともに上記本体部１３を挿入可能な挿入穴３３とを有している。
【００１２】
上記挿入穴３３の内周面には当該内周面から拡径方向に窪む溝部３３ａが形成され、この溝部３３ａ内にＯリング６が配設されており、上記挿入穴３３に上記本体部１３が挿入されたときには当該挿入穴３３の内周面と本体部１３の外周面との間の隙間が塞がれるようになっている。
【００１３】
また、上記押えブロック３は、外側面から上記押え面３４における上記挿入穴３３の周縁部に向かって延びる液体流通路３２を有している。
【００１４】
上記軸材４は、上下動可能に構成されており、その下端部が上記金型２０のダイス穴２２内を下方に向かって移動できるようになっている。
【００１５】
そして、この成形加工機５０に上記管材１をセットした状態、すなわち管材１の鍔部１２を上記金型２０の鍔部当接面２１と上記押えブロック３の押え面３４とで挟み込んで固定し、かつ、上記本体部１３に上記軸材４を挿通した状態で、上記液体流通路３２に液体を注入し、この液体を加圧すると、この液体の圧力が液体流通路３２を通じて上記鍔部１２の上記本体部１３につながる根元部分１２ａにかかって当該根元部分１２ａが上記軸材４と上記ダイス穴２２の内周面２２ａとの間で下方に押し込まれ、これに伴って上記本体部１３が上記軸材４と共に下方に移動し、上記本体部１３が端部から順に拡径しながら外周面と内周面とが反転するように折り返されて外管部１４が形成され、二重管が形成される。
【００１６】
このような液体の圧力を利用した二重管の製造方法では、管材１に大きな座屈荷重を作用させることなく二重管を形成できるので、薄肉の管材１を用いて二重管を形成できるようになる。
【００１７】
ところで、薄肉の管材１を用いた場合には、外管部の剛性が低下するため、外管部により高い剛性を持たせることが望まれる。
【００１８】
本発明は、このような事情に鑑み、薄肉の管材を用いたとしても剛性の高い外管部を有した二重管を製造できる製造方法と、この製造方法により製造される二重管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の二重管の製造方法は、管材の端部を拡径させながら外周面と内周面とが反転するように折り返して二重管を製造する方法において、管材の端部を拡径させて鍔部を形成した後に、上記鍔部における上記管材の軸方向の端面が当接可能な鍔部当接面及びこの鍔部当接面から上記管材における上記鍔部以外の部分である本体部の断面形状よりも大きな断面形状で窪むダイス穴であって内周面の少なくとも一部が上記鍔部当接面から遠ざかるに連れて拡径する形状に形成されたダイス穴を有した金型と、上記本体部に嵌入可能な外径を有した軸材とを用い、上記金型の鍔部当接面に上記鍔部における上記管材の軸方向の端面を当接し、かつ、上記本体部に上記軸材を挿通した状態で、上記鍔部の上記本体部につながる根元部分に上記金型と反対側から液体の圧力をかけることにより、当該鍔部の根元部分を上記ダイス穴の内周面と上記軸材との間に押し込んで上記本体部を上記軸材に沿って移動させ、上記本体部を端部から順に拡径させながら外周面と内周面とが反転するように折り返すとともに、当該折り返した部分を上記ダイス穴の内周面に押付け、上記ダイス穴の内周面に沿った形状の外管部を形成することを特徴とするものである。
【００２０】
この構成によれば、ダイス穴の内周面の少なくとも一部が鍔部当接面から遠ざかるに連れて拡径する形状に形成された金型を用いているので、このダイス穴の内周面に押付けられて形成される外管部は、上記鍔部当接面に当接された鍔部に向かうに連れて縮径する部分を有する形状になる。このような形状の外管部は、径変化のないストレートな形状の外管部よりも剛性が高くなるため、薄肉の管材を用いたとしても剛性の高い外管部を有した二重管を簡単に製造することができる。
【００２１】
また、上記外管部を形成した後に上記管材を上記金型から取外し、上記外管部を当該外管部における上記鍔部に向かうに連れて縮径する部分の最小径部分近傍またはそれよりも上記鍔部寄りの位置で切断することが好ましい。
【００２２】
この構成によれば、外管部の剛性を確保したままで外管部から鍔部を切り離して外管部の外観を向上させることができる。
【００２３】
または、上記外管部を形成した後に上記管材を上記金型から取外し、上記鍔部を切断して当該鍔部の輪郭を上記外管部の最大外径部分よりも小さくすることが好ましい。
【００２４】
この構成によれば、鍔部の一部を残すように当該鍔部を切断することにより、外管部から鍔部を切り離すよりも高い剛性を確保することができる。しかも、切断後の鍔部の輪郭が外管部の最大外形部分よりも小さくなるように切断することにより、鍔部を目立たせなくして二重管の外観を向上させることができる。
【００２５】
さらに、上記ダイス穴は、当該ダイス穴の最大径をＤ０、上記管材の内径をｄ、板厚をｔとしたときに、Ｄ０＞２．８７×ｔ＋ｄ＋√（２．５×ｔ２＋１．７４×ｄ×ｔ）を満たすものであることが好ましい。
【００２６】
この構成によれば、従来の管材をプレス加工する方法よりも、管材の内径に対する外管部の外径の比が大きな二重管を製造することができる。そして、このようなダイス穴を有する金型を用いることにより、製造過程で本体部を大きく拡径させることができるため、加工硬化が大きくなり、薄肉の管材を用いても十分な強度を確保することができる。
【００２７】
また、本発明の二重管は、内管部と、この内管部を囲繞する外管部と、上記内管部の一端と上記外管部の一端とを連結する連結部とを有し、これらが一体に成形された二重管であって、上記外管部が他端に向かうに連れて縮径する形状に形成されていることを特徴とするものである。
【００２８】
この構成によれば、外管部が薄肉であっても外管部の剛性を高めることができる。
【００２９】
また、上記外管部の他端には、鍔部が設けられ、この鍔部も一体に成形されていることが好ましい。
【００３０】
この構成によれば、外管部の剛性を鍔部によってさらに高めることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、鍔部に向かうに連れて縮径する部分を有する形状の外管部を形成することができるため、薄肉の管材を用いたとしても剛性の高い外管部を有した二重管を簡単に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３３】
本発明の一実施形態に係る二重管の製造方法では、図１に示すような成形加工機５を使用する。この成形加工機５は、上述した図７に示す成形加工機５０に比べ、金型２が、特には金型２のダイス穴２４の形状が異なるのみであるため、上述した成形加工機５０と同一構成部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００３４】
上記金型２は、管材１の下端部１１が拡径されて形成された鍔部１２（図６参照）の下端面が当接可能な鍔部当接面２１と、この鍔部当接面２１から上記管材１における鍔部１２以外の部分である本体部１３の断面形状よりも大きな断面形状で窪むダイス穴２４とを有している。
【００３５】
本実施形態では、上記ダイス穴２４は、上記本体部１３の断面形状よりも大きな断面形状のまま上記鍔部当接面２１から窪む小径部２４ｂと、この小径部２４ｂよりも一回り大きな断面形状の大径部２４ｄと、この大径部２４ｄと上記小径部２４ｂとをつなぐ拡径部２４ｃとからなっている。上記ダイス穴２４の内周面２４ａの一部である上記拡径部２４ｃの内周面は、上記鍔部当接面２１から遠ざかるに連れて拡径しながら上記大径部２４ｄに滑らかにつながる形状に形成されている。換言すると、ダイス穴２４の内周面２４ａは、上記鍔部当接面２１から下方に向かって一定区間は円柱状空間を囲繞しており、その区間を過ぎると次第に拡径し、さらにその下方で一回り大きな円柱状空間を囲繞している。
【００３６】
このような金型２を備えた成形加工機５を用いて二重管を製造するには、予め管材１の下端部１１を拡径して鍔部１２を形成しておく（図６参照）。
【００３７】
そして、上記管材１の鍔部１２の下端面を上記金型２の鍔部当接面２１に当接させ、その上から上記押えブロック３を、挿入穴３３に管材１の本体部１３を挿通しながら載せることにより、鍔部１２を金型２の鍔部当接面２１と押えブロック３の押え面３４とで挟み込んで固定する。さらに、上記本体部１３に上記軸材４を挿通する。この状態で、押えブロック３の液体流通路３２に液体を注入し、この液体を加圧すると、この液体の圧力が液体流通路３２を通じて上記鍔部１２の上記本体部１３につながる根元部分１２ａにかかって、当該根元部分１２ａが上記軸材４と上記ダイス穴２４の内周面２４ａとの間で下方に押し込まれ、これに伴って上記本体部１３が上記軸材４と共に下方に移動し、上記本体部１３が端部から順に拡径しながら外周面と内周面とが反転するように折り返されるとともに、当該折り返された部分が上記ダイス穴２４の内周面２４ａに押付けられることになる。これにより、上記ダイス穴２４の内周面２４ａに沿った形状の外管部１４が形成される。すなわち、外管部１４は、上記鍔部当接面２１に当接された鍔部１２に向かうに連れて縮径する部分１４ａを有する形状になる。
【００３８】
そして、上記外管部１４を形成した後に上記管材１を上記成形加工機５から取外し、図２に示すように、上記外管部１４を当該外管部１４における上記鍔部１２に向かうに連れて縮径する部分１４ａの最小径部分近傍で切断することにより、外管部１４が上端に向かうに連れて縮径する形状に形成された二重管１０を製造することができる。
【００３９】
このように製造された二重管１０においては、上記管材１の本体部１３により外管部１４に囲繞される内管部が構成され、内管部（本体部１３）の下端と外管部１４の下端とが連結部１５によって連結されている。そして、上記二重管１０は、これらの外管部１４、内管部（本体部１３）、連結部１５が一体に成形された構成となっている。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態の二重管の製造方法では、ダイス穴２４の内周面２４ａの一部である拡径部２４ｃの内周面が鍔部当接面２１から遠ざかるに連れて拡径する形状に形成された金型２を用いているので、上記ダイス穴２４の内周面２４に押付けられて形成される外管部１４は、上記鍔部当接面２１に当接された鍔部１２に向かうに連れて縮径する部分１４ａを有する形状になる。このような形状の外管部１４は、径変化のないストレートな形状の外管部よりも剛性が高くなるため、薄肉の管材１を用いたとしても剛性の高い外管部１４を有した二重管を簡単に製造することができる。
【００４１】
しかも、外管部１４を形成した後に、外管部１４を当該外管部１４における鍔部１２に向かうに連れて縮径する部分１４ａの最小径部分近傍で切断することにより、外管部１４の剛性を確保したままで外管部１４から鍔部１２を切り離して外管部１４の外観を向上させることができる。
【００４２】
なお、本発明の二重管の製造方法は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更が可能である。
【００４３】
例えば、上記実施形態では、外管部１４を形成した後に当該外管部１４を切断しているが、外管部１４を切断するのではなく、図３に示すように、鍔部１２を切断して当該鍔部１２の輪郭を外管部１４の最大外径部分よりも小さくするようにしてもよい。このように、鍔部１２の一部を残すように鍔部１２を切断することにより、外管部１４から鍔部１２を切り離すよりも高い剛性を確保することができる。しかも、切断後の鍔部１２の輪郭が外管部１４の最大外径部分よりも小さくなるように切断することにより、鍔部１２を目立たせなくして二重管１０の外観を向上させることができる。
【００４４】
また、上記ダイス穴２４の最大径部分である大径部２４ｄの内径をＤ０、上記管材１の内径をｄ、板厚をｔとしたときに、大径部２４ｄの内径Ｄ０を、Ｄ０＞２．８７×ｔ＋ｄ＋√（２．５×ｔ２＋１．７４×ｄ×ｔ）となる値に設定すれば、図４（ａ）に示すような、内管部（本体部１３）と外管部１４との隙間が大きな二重管１０を製造することができる。そして、この二重管１０を、図中に一点鎖線Ｌで示す位置で切断すれば、図４（ｂ）に示すような内管部１３と外管部１４とがストレートな形状の二重管１０’を得ることができる。
【００４５】
従来の管材をプレス加工する方法では、外管部１４の外径をＤとしたときに、Ｄ＝２．８７×ｔ＋ｄ＋√（２．５×ｔ２＋１．７４×ｄ×ｔ）を満たすことが必要であり（ドイツ特許３４２２０４０参照）、内管部１３と外管部１４との隙間が大きな二重管１０’を製造することはできなかった。
【００４６】
しかしながら、本発明の二重管の製造方法によれば、ダイス穴２４の大径部２４ｄの内径Ｄ０を大きく設定するだけで、内管部１３と外管部１４との隙間が大きな二重管１０’を製造することができ、従来の管材をプレス加工する方法よりも、管材の内径に対する外管部の外径の比が大きな二重管を製造することができる。そして、このようなダイス穴２４を有する金型２を用いることにより、製造過程で本体部１３を大きく拡径させることができるため、加工硬化が大きくなり、薄肉の管材１を用いても十分な強度を確保することができる。
【００４７】
さらに、このように製造された二重管１０’を、例えば自動車のマフラーカッターに用いれば、その隙間によって断熱効果が得られるため、その近傍に位置するバンパーが焼けることを抑制することができる。
【００４８】
また、上記実施形態では、ダイス穴２４の内周面２４ａの一部が鍔部当接面２１から遠ざかるに連れて拡径する形状に形成されているが、ダイス穴２４としては、内周面２４ａの少なくとも一部が鍔部当接面２１から遠ざかるに連れて拡径する形状に形成されていればよく、例えば内周面２４ａはダイス穴２４の全長にわたって鍔部当接面２１から遠ざかるに連れて拡径する形状に形成されていてもかまわない。
【００４９】
さらには、上記実施形態では、押えブロック３と金型２とが上下に配置された成形加工機５を使用する形態を示したが、押えブロック３と金型２とが左右に配置された構成の成形加工機を使用してもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態に係る二重管の製造方法に使用する成形加工機の断面正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る二重管の断面正面図である。
【図３】他の実施形態に係る二重管の断面正面図である。
【図４】変形例の二重管の断面正面図である。
【図５】従来の二重管の製造方法を説明する説明図である。
【図６】本願出願人が以前に発明した二重管の製造方法を説明する説明図である。
【図７】上記製造方法に使用する成形加工機の断面正面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  管材
１１  下端部
１２  鍔部
１２ａ  根元部分
１３  本体部
１４  外管部
１５  連結部
２  金型
２１  鍔部当接面
２２  ダイス穴
２２ａ  内周面
３  押えブロック
３２  液体流通路
３４  押え面
４  軸材
４１  外周面
５  成形加工機
６  Ｏリング
７１，７２  金型
１０  二重管
【図１】
2006239771.tif 000003
【図２】
2006239771.tif 000004
【図３】
2006239771.tif 000005
【図４】
2006239771.tif 000006
【図５】
2006239771.tif 000007
【図６】
2006239771.tif 000008
【図７】
2006239771.tif 000009