(57)【要約】【課題】貫通穴を有するエジェクタ外筒を冷間鍛造工程により精度良く安価に製作する。【解決手段】エジェクタ外筒（１０）の貫通穴が基端面（１０ａ）に開口する大径及び小径凹部（１４ａ，１４ｂ）と小径凹部に通じる小径穴部（１５）とエジェクタ外筒の先端面（１０ｂ）に開口する拡散穴部（１６）とから構成されるとき、金型が、エジェクタ外筒の外形の反転形状を内部に有するダイス（３０）と各凹部（１４ａ，１４ｂ）の反転形状を有するパンチ（４０）と小径穴部（１５）及び拡散穴部（１６）の反転形状を有するマンドレル（５０）とから構成され、冷間鍛造工程において、マンドレルの先端部がパンチ（４０）によって支持されるように構成される。冷間鍛造工程において素材（２０）をダイス内で圧縮して塑性流動させることによりエジェクタ外筒を成形する。【選択図】図５
2007253175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基端側の大径部（１１）と先端側の小径軸部（１２）とを有するエジェクタ外筒（１０）にして、該エジェクタ外筒（１０）の基端面（１０ａ）から順に配置された凹部（１４）と、該凹部（１４）より小径の小径穴部（１５）と、該小径穴部（１５）の径からテーパ状に広がって前記エジェクタ外筒の先端面（１０ｂ）に開口する拡散穴部（１６）とから構成された貫通穴を有するエジェクタ外筒（１０）を、円筒状の素材（２０）から、金型を用いた冷間鍛造工程により成形するエジェクタ外筒の成形方法において、
前記金型が、ダイス（３０）と該ダイス（３０）に対して可動のパンチ（４０）と不動のマンドレル（５０）とを具備し、
前記ダイス（３０）が、該ダイスの一端から順に配置された、前記大径部（１１）を形作るための径と前記素材（２０）の全長より長い深さとを有する大径キャビティ（３１）と、前記小径軸部（１２）を形作るための小径キャビティ（３２）とを有し、
前記パンチ（４０）が、該パンチ（４０）の基端から順に配置された、前記大径キャビティ（３１）に嵌合するパンチ基部（４１）と、前記凹部（１４）を形作るための凸部（４２）と、該パンチ（４０）の先端から内部に向かって形成され前記マンドレル（５０）の先端部と嵌合可能なマンドレル先端挿入穴（４４）とを有し、
前記マンドレル（５０）が、前記小径穴部（１５）と前記拡散穴部（１６）とをそれぞれ形作るための直線軸部（５１）とテーパ軸部（５２）とを有し、前記ダイス（３０）の他端から前記大径キャビティ（３１）内にまで突出するように配設され、先端部が冷間鍛造工程中に前記マンドレル先端挿入穴（４４）に達する長さを有し、
前記素材（２０）が、前記凸部（４２）を挿入できる中心穴（２１）を有し、
前記冷間鍛造工程が、
前記マンドレル（５０）が固定された前記ダイス（３０）と、前記パンチ（４０）とを準備する段階と、
前記素材（２０）を前記大径キャビティ（３１）に挿入して前記素材（２０）の一端面を大径キャビティの底面（３１ａ）に当接させる段階と、
前記パンチ（４０）を前記大径キャビティ（３１）に挿入するパンチ挿入段階にして、前記パンチ基部（４１）及び前記凸部（４２）が前記大径キャビティ（３１）及び前記素材の前記中心穴（２１）にそれぞれ嵌合し、前記パンチ基部の段付き端面（４１ａ）が前記素材（２０）の他端面に当接すると共に前記マンドレル先端挿入穴（４４）に前記マンドレル（５０）の先端部が嵌合するパンチ挿入段階と、
前記素材（２０）を圧縮する段階にして、前記パンチ（４０）に軸心方向の力を作用させて前記パンチ（４０）を所定の行程で移動させて前記素材（２０）を圧縮して塑性流動させることにより前記エジェクタ外筒（１０）を成形する、前記素材（２０）を圧縮する段階と、を含むことを特徴とする、エジェクタ外筒の成形方法。
【請求項２】
前記貫通穴の凹部（１４）が、前記エジェクタ外筒の基端面（１０ａ）から順に配置された大径凹部（１４ａ）と、該大径凹部（１４ａ）より小径の中径凹部（１４ｂ）とから構成された、請求項１に記載のエジェクタ外筒の成形方法において、
前記パンチ（４０）が、該パンチの基端から順に配置された、前記大径キャビティ（３１）に嵌合するパンチ基部（４１）と、前記大径凹部（１４ａ）を形作るための大径凸部（４２）と、前記中径凹部（１４ｂ）を形作るための中径凸部（４３）と、該パンチ（４０）の先端から内部へ向かって形成され前記マンドレル（５０）の先端部と嵌合可能なマンドレル先端挿入穴（４４）とを有し、
前記素材（２０）が、前記中径凸部（４３）を挿入できる中心穴（２１）を有し、
前記パンチ（４０）を大径キャビティ（３１）に挿入する前記パンチ挿入段階において、前記パンチ基部（４１）及び前記中径凸部（４３）が前記大径キャビティ（３１）及び前記素材の前記中心穴（２１）にそれぞれ嵌合し、前記大径凸部の段付き端面（４２ａ）が前記素材（２０）の他端面に当接すると共に前記マンドレル先端挿入穴（４４）に前記マンドレル（５０）の先端部が嵌合することを特徴とする、エジェクタ外筒の成形方法。
【請求項３】
前記ダイス（３０）の前記小径キャビティ（３２）が、その径からテーパ状に広がるキャビティ移行部（３４）を前記大径キャビティ（３１）との間に形成した請求項１又は２に記載のエジェクタ外筒の成形方法であって、
前記キャビティ移行部（３４）によって、前記エジェクタ外筒（１０）の前記大径部（１１）と前記小径軸部（１２）との間に該キャビティ移行部（３４）に対応するテーパ状の移行部（１３）が形成されることを特徴とする、エジェクタ外筒の成形方法。
【請求項４】
基端側の大径部（１１）と先端側の小径軸部（１２）とを有するエジェクタ外筒（１０）にして、該エジェクタ外筒（１０）の基端面（１０ａ）から順に配置された大径凹部（１４ａ）と、該大径凹部（１４ａ）より小径の中径凹部（１４ｂ）と、該中径凹部（１４ｂ）よりも小径の小径穴部（１５）と、該小径穴部（１５）の径からテーパ状に広がって前記エジェクタ外筒の先端面（１０ｂ）に開口する拡散穴部（１６）とから構成された貫通穴を有するエジェクタ外筒（１０）を、円筒状の素材（２０）から、金型を用いた冷間鍛造工程により成形するエジェクタ外筒の成形方法において、
前記金型が、ダイス（１３０）と該ダイス（１３０）に対して不動の第１パンチ（１４０）と可動の第２パンチ（１６０）と該第２パンチ（１６０）と共に可動のマンドレル（１５０）とを具備し、
前記ダイス（１３０）が、前記大径部（１１）を形作るための径を有し、一端から他端へ貫通する大径キャビティ（１３１）を有し、
前記第１パンチ（１４０）が、該第１パンチの基端から順に配置された、前記大径キャビティ（１３１）に嵌合する第１パンチ基部（１４１）と、前記大径凹部（１４ａ）を形作るための大径凸部（１４２）と、前記中径凹部（１４ｂ）を形作るための中径凸部（１４３）と、該第１パンチ（１４０）の先端から内部に向かって形成されたマンドレル先端挿入穴（１４４）とを有し、
前記第２パンチ（１６０）が、前記大径キャビティ（１３１）に嵌合する外径を有すると共に、前記小径軸部（１２）を形作るための小径キャビティ（１６２）を一端より所定の深さで軸心上に有し、
前記マンドレル（１５０）が、前記エジェクタ外筒の小径穴部（１５）と拡散穴部（１６）とをそれぞれ形作るための直線軸部（１５１）とテーパ軸部（１５２）とを有し、前記第２パンチの他端から前記小径キャビティ（１６２）内に突出するように配設され、先端部が冷間鍛造工程中に前記マンドレル先端挿入穴（１４４）に達する長さを有し、
前記素材（２０）が、前記中径凸部（１４３）を挿入できる中心穴（２１）を有し、
前記冷間鍛造工程が、
前記マンドレル（１５０）が固定された第２パンチ（１６０）と、前記第１パンチ（１４０）が前記大径キャビティ（１３１）内で一端側に配設されたダイス（１３０）とを準備する段階と、
前記素材（２０）を大径キャビティ（１３１）に挿入する素材挿入段階にして、前記素材の前記中心穴（２１）が前記第１パンチの中径凸部（１４３）に嵌合し、前記素材（２０）の一端面が前記第１パンチの大径凸部の段付き端面（１４２ａ）に当接する素材挿入段階と、
第２パンチ（１６０）を大径キャビティ（１３１）に挿入する第２パンチ挿入段階にして、前記第２パンチ（１６０）の一端面が前記素材（２０）の他端面に当接すると共に、前記マンドレル（１５０）の先端部が前記第１パンチのマンドレル先端挿入穴（１４４）に嵌合する第２パンチ挿入段階と、
前記素材（２０）を圧縮する段階にして、前記第２パンチ（１６０）に軸心方向の力を作用させて前記第２パンチ（１６０）を所定の行程で移動させて前記素材（２０）を圧縮して塑性流動させることにより前記エジェクタ外筒（１０）を成形する、前記素材（２０）を圧縮する段階と、を含むことを特徴とするエジェクタ外筒の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば冷凍サイクルに使用されるエジェクタの構成要素であるエジェクタ外筒の成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高速で噴出する作動流体の巻き込み作用によって流体輸送を行う運動量輸送式ポンプであるエジェクタが、冷凍サイクルの効率を高める手段として使用されている。図１は、そのようなエジェクタ１を模式的に示した図で、エジェクタ１は、ノズル２と、ノズルを保持して収容するボデー部３、冷媒流体を混合する混合部４、冷媒流体の圧力を昇圧するディフューザ部５等から構成され、またボデー部には吸入する冷媒流体が流れるパイプ６が接続される。前記ボデー部３と混合部４とディフューザ部５は内径断面積の変化する管路を有する段付き円筒部品として一体に形成されることが多いが、本明細書においてはエジェクタにおけるこのような段付き円筒部品をエジェクタ外筒と呼称する。
【０００３】
エジェクタは、特にそのコストの大きな部分を占めるエジェクタ外筒を安価に製造する方法が確立されておらず一層の原価低減が望まれている。エジェクタがその性能を発揮するには、エジェクタ外筒は、混合部及びディフューザ部に対して高い寸法精度と、高速で流れる冷媒による磨耗を防止するために高硬度とが求められ、エジェクタ外筒の製造にはこれらの両方が必須である。更に、特に自動車搭載用エジェクタのエジェクタ外筒では耐振性及び設置性を高めるため、エジェクタ外筒の各部はある程度の肉厚が必要とされる。
【０００４】
このような、内径断面積の変化する貫通穴を有し、その貫通穴が細長い穴を含み、外形の断面積も変化する、比較的厚肉の段付き円筒部品であるエジェクタ外筒は従来は切削加工によって製造されていた。しかしながら、切削加工では、材料の除去量が多く材料歩留まりが悪く加工時間が長いため製造原価が高かった。特に混合部の細長い穴を精度良く加工するために時間を要していた。また、特許文献１に簡単に記載されているように、スエージング加工、プレス加工、スピニング加工、へら絞り加工等の塑性加工を金属の管材に施すことによりエジェクタ外筒を製造することも可能と考えられるが、比較的厚肉のエジェクタ外筒を得るためにはそれら加工方法は適していないと考えられる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３２６１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の問題に鑑み、本発明は、例えば冷凍機用エジェクタを構成するエジェクタ外筒のような、貫通穴を有する段付き円筒状のエジェクタ外筒を精度良く安価に製作する方法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】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。
【０００８】
本発明の請求項１に記載の発明は、基端側の大径部（１１）と先端側の小径軸部（１２）とを有するエジェクタ外筒（１０）にして、該エジェクタ外筒（１０）の基端面（１０ａ）から順に配置された凹部（１４）と、該凹部（１４）より小径の小径穴部（１５）と、該小径穴部（１５）の径からテーパ状に広がってエジェクタ外筒の先端面（１０ｂ）に開口する拡散穴部（１６）とから構成された貫通穴を有するエジェクタ外筒（１０）を、円筒状の素材（２０）から、金型を用いた冷間鍛造工程により成形するエジェクタ外筒の成形方法において、金型が、ダイス（３０）と該ダイス（３０）に対して可動のパンチ（４０）と不動のマンドレル（５０）とを具備し、ダイス（３０）が、該ダイスの一端から順に配置された、大径部（１１）を形作るための径と素材（２０）の全長より長い深さとを有する大径キャビティ（３１）と、小径軸部（１２）を形作るための小径キャビティ（３２）とを有し、パンチ（４０）が、該パンチの基端から順に配置された、大径キャビティ（３１）に嵌合するパンチ基部（４１）と、凹部（１４）を形作るための凸部（４２）と、該パンチ（４０）の先端から内部に向かって形成されマンドレル（５０）の先端部と嵌合可能なマンドレル先端挿入穴（４４）とを有し、マンドレル（５０）が、小径穴部（１５）と拡散穴部（１６）とをそれぞれ形作るための直線軸部（５１）とテーパ軸部（５２）とを有し、ダイス（３０）の他端から大径キャビティ（３１）内にまで突出するように配設され、先端部が冷間鍛造工程中にマンドレル先端挿入穴（４４）に達する長さを有し、素材（２０）が、凸部（４２）を挿入できる中心穴（２１）を有し、冷間鍛造工程が、マンドレル（５０）が固定されたダイス（３０）と、パンチ（４０）とを準備する段階と、素材（２０）を大径キャビティ（３１）に挿入して素材（２０）の一端面を大径キャビティの底面（３１ａ）に当接させる段階と、パンチ（４０）を大径キャビティ（３１）に挿入するパンチ挿入段階にして、パンチ基部（４１）及び凸部（４２）が大径キャビティ（３１）及び素材の中心穴（２１）にそれぞれ嵌合し、パンチ基部の段付き端面（４１ａ）が素材（２０）の他端面に当接すると共にマンドレル先端挿入穴（４４）にマンドレル（５０）の先端部が嵌合するパンチ挿入段階と、素材（２０）を圧縮する段階にして、パンチ（４０）に軸心方向の力を作用させてパンチ（４０）を所定の行程で移動させて素材（２０）を圧縮して塑性流動させることによりエジェクタ外筒（１０）を成形する、素材（２０）を圧縮する段階と、を含むことを特徴としている。
【０００９】
この方法によれば、マンドレルの先端部がパンチによって支持されてマンドレルの変形がほとんど生じることがないので、細長い小径穴部及び拡散穴部を有するエジェクタ外筒であっても高精度かつ短時間に冷間鍛造工程によって成形できるようになる。その結果切削加工等による後加工もほとんど不要で安価なエジェクタ外筒を得ることが可能になる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のエジェクタ外筒の成形方法において、貫通穴の凹部（１４）が、エジェクタ外筒の基端面（１０ａ）から順に配置された大径凹部（１４ａ）と、該大径凹部（１４ａ）より小径の中径凹部（１４ｂ）とから構成され、パンチ（４０）が、該パンチの基端から順に配置された、大径キャビティ（３１）に嵌合するパンチ基部（４１）と、大径凹部（１４ａ）を形作るための大径凸部（４２）と、中径凹部（１４ｂ）を形作るための中径凸部（４３）と、該パンチ（４０）の先端から内部に向かって形成されマンドレル（５０）の先端部と嵌合可能なマンドレル先端挿入穴（４４）とを有し、素材（２０）が、中径凸部（４３）を挿入できる中心穴（２１）を有し、パンチ（４０）を大径キャビティ（３１）に挿入するパンチ挿入段階において、パンチ基部（４１）及び中径凸部（４３）が大径キャビティ（３１）及び素材の中心穴（２１）にそれぞれ嵌合し、大径凸部の段付き端面（４２ａ）が素材（２０）の他端面に当接すると共にマンドレル先端挿入穴（４４）にマンドレル（５０）の先端部が嵌合することを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載の方法によると、凹部の形状がより複雑なエジェクタ外筒を成形でき、また請求項１の場合と同様の効果が得られる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載のエジェクタ外筒の成形方法において、ダイス（３０）の小径キャビティ（３２）が、その径からテーパ状に広がるキャビティ移行部（３４）を大径キャビティ（３１）との間に形成し、キャビティ移行部（３４）によって、エジェクタ外筒（１０）の大径部（１１）と小径軸部（１２）との間に該キャビティ移行部（３４）に対応するテーパ状の移行部（１３）が形成されることを特徴としている。この方法によれば、素材がより円滑に押出されるようになって成形性が向上する。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、基端側の大径部（１１）と先端側の小径軸部（１２）とを有するエジェクタ外筒（１０）にして、該エジェクタ外筒（１０）の基端面（１０ａ）から順に配置された大径凹部（１４ａ）と、該大径凹部（１４ａ）より小径の中径凹部（１４ｂ）と、該中径凹部（１４ｂ）よりも小径の小径穴部（１５）と、該小径穴部（１５）の径からテーパ状に広がってエジェクタ外筒の先端面（１０ｂ）に開口する拡散穴部（１６）とから構成された貫通穴を有するエジェクタ外筒（１０）を、円筒状の素材（２０）から、金型を用いた冷間鍛造工程により成形するエジェクタ外筒の成形方法において、金型が、ダイス（１３０）と該ダイス（１３０）に対して不動の第１パンチ（１４０）と可動の第２パンチ（１６０）と該第２パンチ（１６０）と共に可動のマンドレル（１５０）とを具備し、ダイス（１３０）が、大径部（１１）を形作るための径を有し、一端から他端へ貫通する大径キャビティ（１３１）を有し、第１パンチ（１４０）が、該パンチの基端から順に配置された、大径キャビティ（１３１）に嵌合する第１パンチ基部（１４１）と、大径凹部（１４ａ）を形作るための大径凸部（１４２）と、中径凹部（１４ｂ）を形作るための中径凸部（１４３）と、該第１パンチ（１４０）の先端から内部に向かって形成されたマンドレル先端挿入穴（１４４）とを有し、第２パンチ（１６０）が、大径キャビティ（１３１）に嵌合する外径を有すると共に、小径軸部（１２）を形作るための小径キャビティ（１６２）を一端より所定の深さで軸心上に有し、マンドレル（１５０）が、エジェクタ外筒の小径穴部（１５）と拡散穴部（１６）とをそれぞれ形作るための直線軸部（１５１）とテーパ軸部（１５２）とを有し、第２パンチの他端から小径キャビティ（１６２）内に突出するように配設され、先端部が冷間鍛造工程中にマンドレル先端挿入穴（１４４）に達する長さを有し、素材（２０）が、中径凸部（１４３）を挿入できる中心穴（２１）を有し、冷間鍛造工程が、マンドレル（１５０）が固定された第２パンチ（１６０）と、第１パンチ（１４０）が大径キャビティ（１３１）内で一端側に配設されたダイス（１３０）とを準備する段階と、素材（２０）を大径キャビティ（１３１）に挿入する素材挿入段階にして、素材の中心穴（２１）が第１パンチの中径凸部（１４３）に嵌合し、素材（２０）の一端面が第１パンチの大径凸部の段付き端面（１４２ａ）に当接する素材挿入段階と、第２パンチ（１６０）を大径キャビティ（１３１）に挿入する第２パンチ挿入段階にして、第２パンチ（１６０）の一端面が素材（２０）の他端面に当接すると共に、マンドレル（１５０）の先端部が第１パンチのマンドレル先端挿入穴（１４４）に嵌合する第２パンチ挿入段階と、素材（２０）を圧縮する段階にして、第２パンチ（１６０）に軸心方向の力を作用させて第２パンチ（１６０）を所定の行程で移動させて素材（２０）を圧縮して塑性流動させることによりエジェクタ外筒（１０）を成形する、素材（２０）を圧縮する段階と、を含むことを特徴としている。
【００１４】
この方法によると、ダイスのキャビティの形状が単純にされ、また小径キャビティの加工が容易になるので、金型の構成要素数が増加するが総合的には金型の製作費が低減するという効果も得られる。
【００１５】
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施例に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の好適な第１の実施例を図面に基づいて説明する。まず、製造すべきエジェクタ外筒を図２に示す。このエジェクタ外筒１０は、前述のとおり、冷凍サイクルに用いられるエジェクタの構成要素であって、その材質はアルミニュウム合金である。外形は、円筒状の大径部１１と相対的に小径の小径軸部１２とが同芯に配列された段付き円筒形状であり、大径部１１側の基端面１０ａと小径軸部側の先端面１０ｂとで全長Ｌを形成している。また大径部１１と小径軸部１２との間には、冷間鍛造時の材料の流れを円滑にするためにテーパー状になった移行部１３が設けられている。エジェクタ外筒１０の内部には断面積の変化する貫通穴がその軸心上に設けられており、前記貫通穴は、大径凹部１４ａ及び中径凹部１４ｂが基端面１０ａ側から順に同芯に配列された凹部１４と、前記中径凹部１４ｂに通じてそれより小径の小径穴部１５と、拡散穴部１６とを有して、拡散穴部１６が小径穴部１５と同一径から徐々にテーパー状に拡大されてエジェクタ外筒の先端面１０ｂに開口している。本実施例で成形される、エジェクタ外筒の完成品のサイズは、全長Ｌが１３０ｍｍで大径部の径が４８ｍｍのものであり、また小径穴部１５は径３ｍｍ、長さ４０ｍｍで延びて、拡散穴部１６は７度の角度θで拡散している。なお、本発明の方法によりエジェクタ外筒を成形した後、大径部１１の側面に半径方向に穴（不図示）がドリル切削加工等によりあけられ、この穴に図１で示された吸入流体用のパイプ６が接続される。
【００１７】
次に、本実施例におけるエジェクタ外筒の素材として用いられる素材２０を図３に示す。素材２０は、本実施例では、エジェクタ外筒の大径部にほぼ等しい外径と、この外径の約１．５倍の全長を有する円筒部材であり、軸心上に貫通する中心穴２１があけられていて、前記中心穴２１は、エジェクタ外筒の中径凹部１４ｂを挿入できる径を有する。また素材２０は所定の正確な重量を有するように、各部の寸法を管理されて製造されたものである。
【００１８】
次に、本発明で用いる金型の説明を含めて、エジェクタ外筒が素材からどのように成形されるかを図４〜図７を用いて説明する。
【００１９】
図４は、本発明の金型を構成するダイス３０とパンチ４０とマンドレル５０とを組み合わせた状態で示すものであり、またダイス内に配置された圧縮前の素材２０を一点鎖線の仮想線で示している。ダイス３０は、その一端側から同軸に配置された大径キャビティ３１と、小径キャビティ３２と、マンドレル基端固定穴３３とを有している。大径キャビティ３１は、エジェクタ外筒の大径部１１を形作るための径と、素材２０の全長より長い深さとを有している。小径キャビティ３２は、エジェクタ外筒の小径軸部１２を形作るための径と、エジェクタ外筒の小径軸部１２より長い深さを有している。マンドレル基端固定穴３３にはマンドレル５０の基端部が圧入されて固定される。ダイス３０はさらに、大径キャビティ３１と小径キャビティ３２との間に、エジェクタ外筒の移行部１３に対応した形状のキャビティ移行部３４を備え、また小径キャビティ３２とマンドレル基端固定穴３３の間に小径キャビティ３２の径からマンドレル基端固定穴３３の径にテーパ状に縮小する肉逃げ穴部３５を備えている。またダイス３０は、その他端側（図４の下方の端）をダイス支持台３６によって支持されて不動にされている。
【００２０】
パンチ４０は、該パンチの基端から順に同芯に配置されたパンチ基部４１と、パンチ大径凸部４２と、パンチ中径凸部４３とを有して二段の段付き形状を呈している。パンチ基部４１は、ダイスの大径キャビティ３１に嵌合する径を有し、パンチ大径凸部４２はエジェクタ外筒の大径凹部１４ａに対する反転形状を有し、パンチ中径凸部４３は素材の中心穴２１に嵌合すると共にエジェクタ外筒の中径凹部１４ｂに対する反転形状を有している。更に、パンチの先端から内部へ軸心に沿って、マンドレルの先端を嵌合挿入させることができるマンドレル先端挿入穴４４がパンチ基部４１に達するほどの深さで形成されている。
【００２１】
マンドレル５０は、エジェクタ外筒の小径穴部１５及び拡散穴部１６を形作るために、それら穴部に対応した径と形状を有するマンドレル直線軸部５１及びマンドレルテーパ軸部５２とを先端側から有し、さらに基端側に直線状のマンドレル基端部５３を有している。マンドレル５０は、その基端部５３がダイスのマンドレル基端固定穴３３に固定されて、ダイス内の小径キャビティ３２を通って大径キャビティ３１に進入し、その先端がパンチのマンドレル先端挿入穴４４に達するまで延びている。また、マンドレル基端部５３の端面はダイス３０の他端と共に前記ダイス支持台３６により支持されている。
【００２２】
次に、本発明による冷間鍛造工程を説明する。図５に示されるように、最初に素材２０を大径キャビティ３１に挿入し、素材２０の下端面を大径キャビティ３１の底面３１ａに当接させる。
【００２３】
次に、パンチ４０を上方より大径キャビティ３１に挿入する。このとき、パンチ基部４１及び中径凸部４３は大径キャビティ３１及び素材の中心穴２１にそれぞれ嵌合し、パンチ大径凸部４２の段付き端面４２ａが素材の上端面に当接し、またパンチのマンドレル先端挿入穴４４にはマンドレル５０の先端が進入して嵌合する。
【００２４】
次に、パンチ４０の上端面をプレス機（不図示）等のラム（不図示）によって軸心方向に押圧することにより、パンチ４０を徐々に下降させ、パンチ大径凸部４２の段付き端面４２ａが素材の上端面を押し下げると素材の下端面側の材料がダイスのキャビティ移行部３４から押出されて小径キャビティ３２内に流動してエジェクタ外筒の小径軸部を形成し始めるとともに、素材中心穴２１のパンチ中径凸部４３に接していない部分が縮径され始める。またマンドレル５０の先端部はパンチのマンドレル先端挿入穴４４に嵌合した状態でその穴の中を滑動して移動する。
【００２５】
パンチ４０をさらに下降させると、図６に示されるように、パンチ基部４１の段付き端面４１ａが素材の上端面に当接し、素材２０がパンチ基部４１及びパンチ大径凸部４２の各段付き端面４１ａ及び４２ａで押し下げられるようになる。ダイスのキャビティ移行部３４から押出された材料によりエジェクタ外筒の小径軸部１２が伸長すると共に、素材の中心穴２１の縮径が進行する。このとき、塑性流動する素材の材料はマンドレル５０に対して全方向から力を加えるが、その各方向からの力は均等には作用しないので、マンドレルに曲げモーメントが作用する。但しこのような場合でも、マンドレルの先端部がパンチのマンドレル先端挿入穴４４に嵌合して保持されるのでマンドレルの撓みは無視できるレベルに抑えられる。
【００２６】
更にパンチ４０を下降させると、エジェクタ外筒の小径軸部１２は更に伸長し、その先端がマンドレルテーパ軸部５２に達して、エジェクタ外筒の拡散穴部１６が形成され始める。パンチ４０が、図７に示されるように、所定の全行程を移動したとき、エジェクタ外筒の大径部１１の長さは所定の長さで形成され、エジェクタ外筒の小径軸部１２の先端はダイス肉逃げ穴部３５の手前に達し、エジェクタ外筒の外形が形成される。エジェクタ外筒の内部では、素材の中心穴が完全に縮径されて消滅し、パンチ４０の各凸部及びマンドレル５０が材料に隙間なく接して、エジェクタ外筒の内部の各凹部及び小径穴部１５及び拡散穴部１６が所定の寸法で形成される。なお、成形されたエジェクタ外筒は、このような冷間鍛造により加工硬化し、混合部及びディフューザ部を流れる冷媒による磨耗が生じないほどの硬度を有する。
【００２７】
エジェクタ外筒の小径軸部１２の先端は、図７では、ダイスの肉逃げ穴部３５の手前で止まっているが、素材の重量の誤差に応じて、図７で示される位置に対して前後する。ダイス肉逃げ穴部３５は、この素材の重量の誤差によって、エジェクタ外筒の小径軸部１２の伸長がプラス側に誤差を生じても支障がないように設けられたものである。なお、エジェクタ外筒は、前記全長Ｌよりも長い全長Ｌ’を有するように成形された後、小径軸部１２の先端を後の工程で切削加工されて、所定の前記全長Ｌを得る。
【００２８】
前述の第１の実施例では、成形されるエジェクタ外筒の貫通穴は、断面積の異なる、大径凹部１４ａと中径凹部１４ｂと小径穴部１５と拡散穴部１６とからなるものであったが、例えば、前記大径凹部１４ａと中径凹部１４ｂが一つの段付き部のない凹部１４に単純化されたエジェクタ外筒１０を本発明の第１の実施例と同様の方法により成形できることは勿論である。このような第１の実施例の変更例を図８〜１１を参照して説明する。
【００２９】
この変更例の方法によって製作するエジェクタ外筒１０は、図８に示すように、前述の実施例のエジェクタ外筒と同様に大径部１１と小径軸部１２とそれらの間の移行部１３とを有しているので同様のダイス３０によって外形が形作られる。素材２０は、前述の実施例の場合の素材２０と同様のものを用いる。図９に、大径キャビティ３１に挿入された素材２０、並びにダイス３０に固定されたマンドレル５０及び素材２０を圧縮する直前の状態のパンチ４０が示されている。パンチ４０は、大径キャビティ３１に嵌合するパンチ基部４１と、素材２０の中心穴２１に嵌合し且つ凹部１４を形作るためのパンチ凸部４２と、パンチの先端から内部へ軸心に沿って形成されたマンドレル先端挿入穴４４とを有するものを用いる。マンドレル５０は前述の実施例のマンドレル５０と同様のものである。成形工程は、前述の実施例の場合と同様に素材２０を大径キャビティ３１に挿入した後パンチ基部の段付き端面４１ａを素材２０の上端面に当接させてパンチ４０を押圧すればよい。パンチが所定の行程を移動すると、図１０に示されるように、エジェクタ外筒の大径部１１が形成され、素材２０が小径キャビティ３２に押し出されて伸長して小径軸部１２が形成される間に、エジェクタ外筒の貫通穴の各部が形成される。
【００３０】
前記変更例は第１の実施例で成形されるエジェクタ外筒よりも単純な形状のエジェクタ外筒が本発明により成形されることを示したが、本発明により成形されるエジェクタ外筒の形状をより複雑にすることも可能である。例えば、貫通穴の断面積の変化部を第１の実施例のエジェクタ外筒よりも増加させる変更、各部のコーナーにＲ又はテーパを付与する変更、あるいは外形の段付き箇所を増加させる変更等は、成形品にアンダーカット部を生み出さないことは当然として、成形時にマンドレルの先端部がパンチによって保持されるという条件を満たし、材料の塑性流動が可能な形状であれば、本発明において可能である。
【００３１】
次に、図１１を参照しながら第２の実施例を説明する。第２の実施例では、成形するエジェクタ外筒は第１の実施例の場合と同じものであり、また素材２０も同じものであるが、成形用の金型が異なり、この場合の金型は、ダイス１３０、下方の第１パンチ１４０、マンドレル１５０、及び上方の第２パンチ１６０から構成されている。なお、図１１は、ダイス１３０に素材２０をセットして、上方の第２パンチ１６０が素材２０を圧縮する直前の状態を描いたものである。ダイス１３０はエジェクタ外筒の大径部を形作るための径を有する真直ぐな大径キャビティ１３１を有するもので下端側をダイス支持台１３６によって固定支持されている。大径キャビティ１３１の下部には、パンチ基部１４１とパンチ大径凸部１４２と、パンチ中径凸部１４３とを有して二段の段付き形状を示す、第１の実施例のパンチ４０と同様の第１パンチ１４０がそのパンチ中径凸部を上にして配設され、ダイス支持台１３６によって固定支持されている。大径キャビティ１３１の上部には、それに嵌合する外径を有する第２パンチ１６０が嵌合されている。第２パンチ１６０の内部には、その下端側から順に、エジェクタ外筒の移行部１３を形作るためのテーパ状の移行部１６１と、エジェクタ外筒の小径軸部を形作るための小径キャビティ１６２と、テーパ状の肉逃げ穴部１６３と、マンドレル圧入穴部１６４及びマンドレルフランジ用凹部１６５からなるマンドレル基端固定穴１６６とが同芯に形成されている。
【００３２】
マンドレル１５０は、第１の実施例の場合と同様に、マンドレル基端部と、エジェクタ外筒の拡散穴部１６に対応するテーパ形状のテーパ軸部１５２と、エジェクタ外筒小径穴部１５を形作る直線軸部１５１とを有するものであるが、図６のマンドレル１５０の基端部は上端に大径のフランジ１５３が形成されている。マンドレル１５０は、マンドレルの基端部が第２パンチ１６０のマンドレル基端固定穴１６６に圧入固定され、フランジ１５３がマンドレルフランジ用凹部１６５に収められる。また成形加工時にはマンドレル１５０の先端部が第１パンチ１４０のマンドレル先端挿入穴１４４に嵌合して支持される。
【００３３】
冷間鍛造工程の手順は、まず、第１パンチ１４０を大径キャビティ１３１に挿入してダイス１３０の下端部に配設しておく。次に素材２０をダイスの大径キャビティ１３１に挿入する。このとき素材の中心穴が第１パンチのパンチ中径凸部１４３に嵌合し、素材の下端面が第１パンチのパンチ大径凸部１４２の段付き端面１４２ａに当接する。
【００３４】
次に、第２パンチ１６０を大径キャビティ１３１に挿入する。このとき第２パンチ１６０の下端面が素材の上端面に当接すると共に、マンドレル１５０の先端部が第１パンチのマンドレル先端挿入穴１４４に嵌合する。
【００３５】
次に、素材２０を圧縮するために、第２パンチ１６０の上端面に軸心方向の力をプレス機のラム（不図示）等によって作用させて第２パンチ１６０を下方に移動させる。第２パンチの下端面が素材の上端面を押し下げると素材の上端面の中心側が第２パンチの移行部１６１から小径キャビティ１６２内に押出されて上方に伸長し、第２パンチ１６０が所定の全行程を移動すると第１の実施例と同様にエジェクタ外筒が形成される。なお、素材２０の冷間鍛造工程における素材の上下の端面に対する荷重の作用の仕方は基本的には第１の実施例の場合と同様であり、その結果素材の材料は第１の実施例の場合と同様に塑性流動してエジェクタ外筒が成形される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】冷凍サイクルに用いられる一般的なエジェクタの縦断面図である。
【図２】第１の実施例において成形されるエジェクタのエジェクタ外筒の縦断面図である。
【図３】前記エジェクタ外筒を成形するための素材の縦断面図である。
【図４】第１の実施例における金型を組み合わせた状態を示す金型の縦断面図である。
【図５】第１の実施例の冷間鍛造工程において、素材が圧縮される前の段階の金型と素材の縦断面図である。
【図６】前記冷間鍛造工程において、素材を圧縮している金型と素材の縦断面図である。
【図７】前記冷間鍛造工程において、パンチが所定の行程を移動して素材の圧縮が完了した状態の金型と金型内で成形されたエジェクタ外筒を示す縦断面図である。
【図８】第１の実施例の変更例で製作されるエジェクタ外筒の縦断面図である。
【図９】前記変更例の冷間鍛造工程において、素材が圧縮される前の段階の金型と素材の縦断面図である。
【図１０】前記変更例の冷間鍛造工程において、パンチが所定の行程を移動して素材の圧縮が完了した状態の金型と金型内で成形されたエジェクタ外筒を示す縦断面図である。
【図１１】第２の実施例の冷間鍛造工程において、素材が圧縮される前の段階の金型と素材の縦断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
２０    素材
２１    中心穴
３０    ダイス
３１    大径キャビティ
３２    小径キャビティ
４０    パンチ
４２    パンチ大径凸部
４４    マンドレル先端挿入穴
５０    マンドレル
５２    テーパ軸部
【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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【図７】
2007253175.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007253175.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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