(57)【要約】【課題】内外管同士の間に液圧を導入するための開口を自律的に成形できる液圧成形方法を提供する。【解決手段】四枚の板材６ａ，６ｂ７ａ，７ｂからなる重ね合わせ板材５を金型１１で拘束するとともに注入ノズル１４を挿入し、内部に液圧を導入して内外管２，３を膨出成形して中間成形体１６とする（図３の（Ａ））。中間成形体１６を金型１７で拘束するとともに注入ノズル２０を挿入し、内部に液圧を導入する（同図（Ｂ））。外管用板材７ａ，７ｂに予め口元フランジ部１０を形成しておき、この部分に液圧を作用させて口元開口部２２を開口形成する。口元開口部２２から導入された液圧は外管３を膨出成形し、これをもって内外管２，３からなる二重管１が成形される（同図（Ｃ））。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内管と外管とを備えた二重管を液圧成形法により成形する方法であって、
互いに重ね合わせた内側二枚の内管用板材と同じく外側二枚の外管用板材のそれぞれの周囲が注入口部となるべき部分を除き互いに溶接接合された重ね合わせ板材を製作する工程と、
内管用板材同士の間に注入口部から液圧を導入してその内管用板材を膨出させることにより内管を液圧成形する工程と、
内管と外管用板材との間に注入口部から液圧を導入してその外管用板材を膨出させることにより外管を液圧成形する工程と、
を含んでいて、
上記注入口部に相当する部分では外管用板材の大きさを内管用板材のそれよりも予め大きく設定することによりその外管用板材に口元フランジ部を形成しておき、
外管を液圧成形する初期段階で上記口元フランジ部を外側に膨出させることで内管と外管用板材との間に液圧を導入すべき口元開口部を成形することを特徴とする二重管の液圧成形方法。
【請求項２】
内管の液圧成形時と外管の液圧成形時とでは注入口部に挿入される注入ノズルとして互いに異なるものを用い、
内管の液圧成形時には、内管成形用注入ノズルにより内管用板材同士の間にのみ液圧を導入する一方、
外管の液圧成形時には、外管成形用注入ノズルにより内管の内部のほか外管用板材の口元フランジ部に液圧を作用させることを特徴とする請求項１に記載の二重管の液圧成形方法。
【請求項３】
内管の液圧成形時と外管の液圧成形時とでは注入口部に挿入される注入ノズルとして可動式のシャッターを備えた共通の注入ノズルを用い、
内管の液圧成形時には、外管用板材の口元フランジ部を注入ノズルのシャッターで覆って内管用板材同士の間にのみ液圧を導入する一方、
外管の液圧成形時には、注入ノズルのシャッターを外管用板材の口元フランジ部から退避させた上で、内管の内部のほか外管用板材の口元フランジ部に液圧を作用させることを特徴とする請求項１に記載の二重管の液圧成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重ね合わせ板材を用いていわゆる液圧成形法（液圧バルジ成形法もしくはシートハイドロ工法とも称される）により二重管を成形する方法に関し、特にエンジンのエキゾーストマニホールドとして用いるのに好適な二重管の液圧成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の二重管の液圧成形方法として例えば特許文献１に記載のものが知られている。同特許文献１に記載の技術では、内管用の二枚の板材と外管用の二枚の板材の合計四枚の板材を重ね合わせた上でそれらの板材の周縁部を相互に溶接接合して重ね合わせ板材とし、最初に内管用の板材同士の間に液圧を導入することで内外管を同時に膨出成形し、その後から内外管同士の間に液圧を導入することで外管を所定形状に膨出成形するようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−０５７３６２号公報  （図１〜図１０）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に代表されるような従来の技術では、内管用板材および外管用板材のそれぞれが全て同形状で且つ同じ大きさであることを前提としているため、内管の膨出成形後にその内管と外管用板材との間に液圧を導入するためには、ドリル等を用いて外管用板材に注入孔を形成する必要があり、加工工数の増加とコストアップが余儀なくされる。
【０００５】
また、成形された二重管には上記の注入孔が付帯したままとなることから、例えばエンジンのエキゾーストマニホールドのように内管の内外の空間を相互に独立した空間として使用する場合には、上記の注入孔周辺を含む二重管の一部を後工程にて切断除去する必要がある。したがって、これによってもまた材料歩留まりの低下によるコストアップが余儀なくされる結果となって好ましくない。
【０００６】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、特段の注入孔の加工を不要にして、加工工数の削減とコストダウンを可能にした二重管の液圧成形方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、内管と外管とを備えた二重管を液圧成形法により成形する方法であって、互いに重ね合わせた内側二枚の内管用板材と同じく外側二枚の外管用板材のそれぞれの周囲が注入口部となるべき部分を除き互いに溶接接合された重ね合わせ板材を製作する工程と、内管用板材同士の間に注入口部から液圧を導入してその内管用板材を膨出させることにより内管を液圧成形する工程と、内管と外管用板材との間に注入口部から液圧を導入してその外管用板材を膨出させることにより外管を液圧成形する工程とを含んでいる。
【０００８】
そして、上記注入口部に相当する部分では外管用板材の大きさを内管用板材のそれよりも予め大きく設定することによりその外管用板材に口元フランジ部を形成しておき、外管を液圧成形する初期段階で上記口元フランジ部を外側に膨出させることで内管と外管用板材との間に液圧を導入すべき口元開口部を成形することを特徴としている。
【０００９】
この場合、請求項２に記載のように、内管の液圧成形時と外管の液圧成形時とでは注入口部に挿入される注入ノズルとして互いに異なるものを用いてもよく、また請求項３に記載のように、内管の液圧成形時と外管の液圧成形時とでは注入口部に挿入される注入ノズルとして可動式のシャッターを備えた共通の注入ノズルを用いるようにしてもよい。
【００１０】
したがって、請求項１に記載の発明では、内管を液圧成形する際には内管用板材同士の間に液圧を導入することによりそれらの板材が膨出して内管と化し、同時に外管用板材もまた内管の膨出力を受けて内管に密着したままで膨出する。ただし、外管としてはその膨出が未だ不完全なものである。
【００１１】
一方、外管を完全な形状に膨出成形するためには、内管内部に所定の液圧を作用させたままで、同時にその内管とそれに密着している外管用板材との間に液圧を導入する必要がある。そこで、内管用板材と外管用板材との大きさの差に基づいて注入口部のうち外管用板材側には予め口元フランジ部を予め形成してあることから、内管の内部に液圧を作用させるのと同時に上記の外管用板材の口元フランジ部にも液圧を作用させる。この口元フランジ部に液圧を作用させて膨出させることは内管に対して外管用板材を離間させていわゆる口開きさせることにほかならず、これをもって口元開口部が開口形成される。そして、この口元開口部のの開口形成をきっかけとして内管と外管用板材との間に液圧が導入されて、最終的には所定断面形状の外管が膨出成形されることになる。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、外管の膨出成形に先立って従来のようにドリル等にて注入孔を形成する必要がないため、加工工数の削減によってコストダウンを図ることができ、また成形後の二重管にドリル穿孔等による注入孔が付帯しないためにその二重管の一部を切断除去する必要もなく、材料歩留まりの向上によってより一層のコストダウンを図ることができる効果がある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１〜３は本発明の好ましい第１の実施の形態を示しており、図６に示すようにフランジ部４をもって溶接接合された内管２と外管３とを有し、且つエンジンのエキゾーストマニホールドとして用いるのに好適な二重管１を製造する場合の例を示している。
【００１４】
このような二重管１を製造するには、最初に図１に示すような重ね合わせ板材５を製作する。この重ね合わせ板材５は、図６に示した内管２および外管３を展開した形状の平板状のブランク材たる二枚の内管用板材６ａ，６ｂと同じく二枚の外管用板材７ａ，７ｂをそれぞれ打ち抜き形成した上で、それらの合計四枚の板材６ａ，６ｂおよび７ａ，７ｂを内管用板材６ａ，６ｂを内側として相互に重ね合わせる。そして、図６に示したように開口部１ａとなるべき部分以外の周縁部を例えばへり継手方式にて溶接ビード部８をもって溶接接合して四枚の板材６ａ，６ｂおよび７ａ，７ｂからなる重ね合わせ板材５とする。
【００１５】
ここで、図６に示した開口部１ａに相当する部分を液圧導入時にその液圧を導入すべき位置として利用するものとし、図２に示すように重ね合わせ板材５のうち開口部１ａに相当する部分を部分的に膨出開口させて注入口部９を形成しておく。この場合、注入口部９に相当する部分では内管用板材６ａ，６ｂよりも外管用板材７ａ，７ｂの大きさを局部的に所定量ａだけ予め大きく形成しておくものとし、これにより重ね合わせ板材５のうち注入口部９に相当する部分ではその外管用板材７ａ，７ｂと内管用板材６ａ，６ｂとが段差をもつかたちとなって、実質的に外管用板材７ａ，７ｂのうち注入口部９となるべき部分には予め環状の口元フランジ部１０が形成される。
【００１６】
こうして重ね合わせ板材５が製作されたならば、図３の（Ａ）に示すように、その重ね合わせ板材５を例えば接近離間可能な上下一対もしくは左右一対の金型要素１２，１３にて構成された金型１１にて加圧拘束した上で注入口部９に内管成形用注入ノズル１４を挿入し、その内部に液圧を導入して膨出成形する。この場合、内管成形用注入ノズル１４の先端部は口元フランジ部１０を含む注入口部９の段差形状に合致した形状となっていることから、ポート１５から導入された液圧はそのまま内管用板材６ａ，６ｂ同士の間に導入される。なお、内管成形用注入ノズル１４の先端部は注入口部９の内管用板材６ａ，６ｂ同士の間に内接し得る小径筒部１４ａと外管用板材７ａ，７ｂの口元フランジ部１０，１０同士の間に内接し得る中径筒部１４ｂとを備えた段付き軸状のものとなっている。
【００１７】
より詳しくは、重ね合わせ板材５の内部すなわち内管用板材６ａ，６ｂ同士の間に液圧を導入すると、内管用板材６ａ，６ｂは外管用板材７ａ，７ｂに密着したままでその外管用板材７ａ，７ｂとともに膨出して、外管用板材７ａ，７ｂが金型１１の成形面に密着した状態をもって内管２の膨出成形が完了し、その時点で内管成形用注入ノズル１４を一旦離脱させる。この場合、外管用板材７ａ，７ｂは内管２とともに膨出するもなおも内管２に密着したままで外管３としての膨出が不完全なものであり、これにより二重管１の中間成形体１６が成形される。
【００１８】
内管２の膨出成形を終えたならば、同図（Ｂ）に示すようにその中間成形体１６を別の金型１７に移し替えた上で加圧拘束するとともに、注入口部９にはポート２１を有する別の外管成形用注入ノズル２０を挿入する。なお、金型１７は上記と同様に例えば接近離間可能な上下一対もしくは左右一対の金型要素１８，１９にて構成されている。
【００１９】
ここで、外管成形用注入ノズル２０の先端部は、注入口部９において内管２とともに不完全ながら膨出した外管用板材７ａ，７ｂの口元フランジ部１０，１０同士の間に内接し得る段付き軸状のものとなっていることから、その内接状態で中間成形体１６の内部に液圧を導入する。導入された液圧は最初に既に膨出成形が完了している内管２の内部に充満した後に外管用板材７ａ，７ｂの口元フランジ部１０に作用するようになる。
【００２０】
すると、外管用板材７ａ，７ｂはその口元フランジ部１０から先に膨出することから、同図（Ｃ）に示すようにその時点で初めて内管２と口元フランジ部１０の間に口元開口部２２が開口形成され、その口元開口部２２から外管用板材７ａ，７ｂと内管２との間に液圧が一気に導入することになる。これにより、外管用板材７ａ，７ｂが金型１７の成形面に密着するまで膨出して外管３が成形されることになる。その結果として、図６に示したようにフランジ部４を共有することになる内管２と外管３とからなる二重管１が成形される。
【００２１】
図４は本発明の第２の実施の形態を示し、図３と共通する部分には同一符号を付してある。
【００２２】
この実施の形態では、内管２を膨出成形する際に使用する注入ノズルおよび外管３を膨出成形する際に使用する注入ノズルとして、共に同一の注入ノズル３０を使用するようにしたものである。なお、素材として使用する重ね合わせ板材５は図１，２に示した第１の実施の形態のものと同様である。
【００２３】
図４の（Ａ）に示すように、注入ノズル３０はそのノズルボディ３１内に進退移動可能なスリーブ状のシャッター３２を備えていて、先端部の小径軸部３１ａが注入口部９における内管用板材６ａ，６ｂ同士の間に内接し得るようになっているとともに、シャッター３２の外径が外管用板材７ａ，７ｂの口元フランジ部１０，１０同士の間に内接し得る大きさに予め設定されている。また、ポート３３から分岐して口元フランジ部１０を指向する補助ポート３４を備えている。なお、ノズルボディ３１とシャッター３２の間はＯリング等のシール部材４０にてシールされている。
【００２４】
図４の（Ａ）に示すように、例えば互いに接近離間可能な左右一対の金型要素１２，１３からなる金型１１に図１に示した重ね合わせ板材５をセットした上で、その注入口部９に可動式のシャッター３２を備えた注入ノズル３０を挿入し、その小径筒部３１ａを内管用板材６ａ，６ｂ同士の間に、シャッター３２を外管用板材７ａ，７ｂの口元フランジ部１０，１０同士の間のそれぞれ内接させる。そして、重ね合わせ板材５の内部に液圧を導入して膨出成形する。この時、シャッター３２が口元フランジ部１０に内接していて実質的に補助ポート３４を閉塞していることから、口元フランジ部１０には液圧は作用しない。
【００２５】
すなわち、重ね合わせ板材５の内部である内管用板材６ａ，６ｂ同士の間に液圧を導入すると、内管用板材６ａ，６ｂは外管用板材７ａ，７ｂに密着したままでその外管用板材７ａ，７ｂとともに膨出して、外管用板材７ａ，７ｂが金型１１の成形面に密着した状態をもって内管２の膨出成形が完了する。この場合、外管用板材７ａ，７ｂは内管２とともに膨出するもなおも内管２に密着したままで外管３としての膨出が不完全なものであり、これにより二重管１の中間成形体１６が成形される。
【００２６】
内管２の膨出成形を終えたならば、同図（Ｂ）に示すように中間成形体１６に注入ノズル３０を挿入したままでその中間成形体１６を注入ノズル３０とともに別の金型１７に移し替える。
【００２７】
ここで、金型１７は先の金型１１と同様に互いに接近離間可能な左右一対の金型要素１８，１９をもって構成されていて、図５に示すように同時にそれらの金型１１，１７同士の相対位置関係としては金型１１の下側に金型１７が隣接配置された構造となっている。さらに、注入ノズル３０はガイド３５に沿って昇降可能なスライダ３６に支持されていて、実質的に一方の金型１１に適応し得る高さ位置と他方の金型１７に適応し得る高さ位置との間で移動可能となっている。
【００２８】
したがって、図４の（Ａ）のように金型１１での内管２の膨出成形をもって中間成形体１６が成形されたならば、液圧を一旦所定圧力まで降圧させた上で型開きし、注入ノズル３０を挿入したままの中間成形体１６をその注入ノズル３０を搬送媒体として用いてスライダ３６ごと下方の金型１７まで移動させる。この時、下方の金型１７も予め型開き状態としておき、注入ノズル３０ごと搬送されてきた中間成形体１６が位置決めされたならばその金型１７を型締めして図４の（Ｂ）に示すように中間成形体１６を加圧拘束する。
【００２９】
すなわち、金型１１での膨出成形を終えた中間成形体１６から圧力媒体である液体を抜き取ることなく、なお且つ注入ノズル３０も抜き取ることなくその注入ノズル３０を搬送媒体として用いて金型１７側に中間成形体１６を移載することにより、加工に要する時間とエネルギーの無駄を少なくすることができる。また、注入ノズル３０は中間成形体１６に強固に挿入されているので、金型１１からその下方の金型１７に移載する過程で圧力媒体である液圧が封入された中間成形体１６が注入ノズル３０から抜け落ちることはない。
【００３０】
図４の（Ｂ）に示すように、中間成形体１６が金型１７によって加圧拘束されたならば、注入ノズル３０におけるシャッター３２を所定量だけ後退させて補助ポート３４を開くとともに、液圧を所定の成形圧力まで昇圧させつつ中間成形体１６の内部に導入する。導入された液圧は最初に既に膨出成形が完了している内管２の内部に充満した後に外管用板材７ａ，７ｂの口元フランジ部１０に作用するようになる。
【００３１】
すると、外管用板材７ａ，７ｂはその口元フランジ部１０から先に膨出することから、同図（Ｃ）に示すようにその時点で初めて内管２と口元フランジ部１０の間に口元開口部２２が開口形成され、その口元開口部２２から外管用板材７ａ，７ｂと内管２との間に液圧が一気に導入することになる。これにより、外管用板材７ａ，７ｂが金型１７の成形面に密着するまで膨出して外管３が成形されることになる。その結果として、図６に示すようにフランジ部４を共有することになる内管２と外管３とからなる二重管１が成形される。
【００３２】
このように本実施の形態によれば、内管２および外管３をそれぞれ膨出成形する際に共通の注入ノズル３０を用い、しかも金型１１からもう一方の金型１７に中間成形体１６を移動させる際に圧力媒体である液体を抜くことなく注入ノズル３０と一体のものとして移動させるようにしていることから、加工時間およびエネルギーの無駄が少なく、サイクルタイムの短縮化と生産性の向上が図れるほか、中間成形体１６の搬送に専用の搬送媒体を必要としない利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液圧成形方法に用いる重ね合わせ板材の一例を示す断面説明図。
【図２】図１の要部断面図。
【図３】本発明に係る液圧成形方法の第１の実施の形態を示す工程説明図。
【図４】本発明に係る液圧成形方法の第２の実施の形態を示す工程説明図。
【図５】図４のおける金型１１ともう一方の金型１７との関係を示す説明図。
【図６】エキゾーストマニホールドとして用いるのに好適な二重管の一例を示す要部斜視図。
【符号の説明】
１…二重管
２…内管
３…外管
５…重ね合わせ板材
６ａ，６ｂ…内管用板材
７ａ，７ｂ…外管用板材
９…注入口部
１０…口元フランジ部
１１…金型
１４…内管成形用注入ノズル
１６…中間成形体
１７…金型
２０…外管成形用注入ノズル
２２…口元開口部
３０…注入ノズル
３２…シャッター
【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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