(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型内に金属素材管を配置し、その素材管の両端部にそれぞれ配置した両パンチにより該素材管の端部を押圧すると共に、該素材管内に流体圧を加えるハイドロフォーミング成形により管の一部に膨出部を有する金属管を製造する金属管のハイドロフォーム加工方法であって、
前記成形型は、その一端側の内面が該成形型内に配置した前記素材管の外径よりも大きく形成されており、
前記成形型内に前記素材管を配置し、その素材管の両端部にそれぞれ前記パンチを配置して当接させると共に、該素材管の一端側の外周面と該成形型の一端側の内面との間に筒体を配置する第１工程と、
前記素材管の両端部を前記パンチにより前記成形型の内方に向けて押し込みながら、該素材管内に液体を加圧供給することにより、該素材管の一端側を拡径させると共に該素材管の一端側に前記筒体の端部と当接する段部を形成させる第２工程と、
前記素材管の両端部を前記パンチにより前記成形型の内方に向けて押し込むと共に、前記素材管の一端側に形成した段部を前記筒体により該成形型の内方に向けて押し込みながら、該素材管内に液体を加圧供給することにより、前素材管の一端側に膨出部を形成する第３工程とを有し、
前記第２工程において、前記素材管の少なくとも一方の端部の前記膨出部を形成する側の前記成形型内への押し込み量が他の領域よりも多くなるようにしたことを特徴とする金属管のハイドロフォーム加工方法。
【請求項２】
前記成形型内に配置される素材管の少なくとも一端部に傾斜面を形成し、
前記第２工程では、前記一端部側に配置したパンチが、前記素材管の傾斜面の先端部に当接した状態から該素材管の一端部の略全周に当接する状態になるまで前記素材管を押し込むと共に、前記段部の前記膨出部を形成する側の略半部を該素材管の周方向に略並行な平坦面に形成し、該段部の残りの略半部を該膨出部と反対側に傾斜する傾斜面に形成したことを特徴とする請求項１記載の金属管のハイドロフォーム加工方法。
【請求項３】
前記成形型の一端側には、その一側面側に開口する膨出部形成用の凹部が形成され、該凹部内には、その内部を移動可能な移動型が設けられ、
前記第３工程では、前記パンチおよび前記筒体を成形型の内方に向けて押し込みながら前記素材管内に液体を加圧供給している際に、前記凹部内の移動型を前記素材管の膨出部が形成される部分に押し当てながら、前記開口側に徐々に後退させることを特徴とする請求項１又は２記載の金属管のハイドロフォーム加工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば内燃機関の排気管等に用いる金属管のハイドロフォーム加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば内燃機関の排気管等に用いる金属管をハイドロフォーム加工によって所望の形状に成形することが行われている。例えば図１１に示すように１つの排気管１に他の排気管２を合流（集合）させる場合には、上記排気管１の一部にハイドロフォーム加工によって膨出部１ｃを形成し、その膨出部１ｃに穴を開けて他方の排気管２を嵌合接続するようにしている。
【０００３】
上記のようなハイドロフォーム加工を施すに当たっては、例えば図１２（ａ）に示すように予め所定の長さに切断した所定太さの素材管１０を、必要に応じて所定の曲げ加工等を施したのち同図（ｂ）のように成形型２０内に配置し、その素材管１０の両端部を同図（ｃ）のようにパンチ２１・２２で成形型２０の内方に押し付けながら、上記各パンチ２１・２２に形成した液体供給孔２１ａ・２２ａから素材管１０内に水等の液体を供給することによって、その液圧で上記素材管１０を成形型２０の内面形状に沿う所定の形状に成形するものである。
【０００４】
ところが、上記のように素材管１０の両端部をパンチ２１・２２で成形型２０の内方に押し込みながらハイドロフォーム加工しても、図のように管の周方向の一部に膨出部１０ｃを形成する場合には、その膨出部１０ｃが肉薄になることは避けられず、強度が低下したり、また場合によっては破損する等の不具合があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点に鑑みて提案されたもので、管の周方向の一部に膨出部を形成する場合にも肉厚の低下を極力防止することのできるハイドロフォーム加工方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明による金属管のハイドロフォーム加工方法は、以下の構成としたものである。即ち、成形型内に金属素材管を配置し、その素材管の両端部にそれぞれ配置した両パンチにより該素材管の端部を押圧すると共に、該素材管内に流体圧を加えるハイドロフォーミング成形により管の一部に膨出部を有する金属管を製造する金属管のハイドロフォーム加工方法であって、前記成形型は、その一端側の内面が該成形型内に配置した前記素材管の外径よりも大きく形成されており、前記成形型内に前記素材管を配置し、その素材管の両端部にそれぞれ前記パンチを配置して当接させると共に、該素材管の一端側の外周面と該成形型の一端側の内面との間に筒体を配置する第１工程と、前記素材管の両端部を前記パンチにより前記成形型の内方に向けて押し込みながら、該素材管内に液体を加圧供給することにより、該素材管の一端側を拡径させると共に該素材管の一端側に前記筒体の端部と当接する段部を形成させる第２工程と、前記素材管の両端部を前記パンチにより前記成形型の内方に向けて押し込むと共に、前記素材管の一端側に形成した段部を前記筒体により該成形型の内方に向けて押し込みながら、該素材管内に液体を加圧供給することにより、前素材管の一端側に膨出部を形成する第３工程とを有し、前記第２工程において、前記素材管の少なくとも一方の端部の前記膨出部を形成する側の前記成形型内への押し込み量が他の領域よりも多くなるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、前記図１１に示すような管の周方向の一部に膨出部を有する排気管を製造する場合を例にして本発明による金属管のハイドロフォーム加工方法を図に示す実施形態に基づいて具体的に説明する。
【０００８】
図１（ａ）〜（ｃ）は本発明による金属管のハイドロフォーム加工方法の一実施形態を示すプロセス説明図であり、先ず図１（ａ）に示すように予め所定の長さに切断した所定太さの素材管１０を、必要に応じて所定の形状に曲げ加工を施すと共に、その素材管１０の少なくとも一端側の端部１０ｂを膨出部を形成する側が長くなるように斜めに切断する。
【０００９】
次いで、その素材管１０を図１（ｂ）に示すように成形型２０内に挿入するもので、例えば上記成形型２０を２つ割りに形成して、その割型間に素材管１０を装着すればよい。その状態で素材管１０の両端部をそれぞれパンチ２１・２２で成形型２０の内方に押し付けながら、各パンチ２１・２２に形成した液体供給孔２１ａ・２２ａから素材管１０内に水等の液体を加圧供給してハイドロフォーム加工を施すもので、図の場合は各パンチ２１・２２の先端部を素材管１０の両端部に嵌合し、各パンチ２１・２２の周面に形成した段部２１ｂ・２２ｂで素材管１０の端部を押し付ける構成である。図中、２１ｃ、２２ｃはシールリング、２０ｃは膨出部形成用凹部である。
【００１０】
上記のようにして素材管１０の両端部をパンチ２１・２２で成形型２０の内方に押し付けながら、ハイドロフォーム加工を施すことによって、素材管１０の両端部が徐々に成形型２０の内方に押し込まれ、特に前記の膨出部を形成する側が長くなるように斜めに切断した端部１０ｂは、その最先端部から順に押し込まれて膨出部を形成する側に、より多くの材料が供給されて膨出部が増肉されるものである。
【００１１】
上記図１（ａ）は素材管１０の一端部１０ｂ全体を斜めに切断したが、例えば図２（ａ）のように素材管１０の一端部１０ｂにおける膨出部を形成する側の略半部を軸線と直角方向の平坦面に形成し、残りの略半部はそれよりも漸次短くなるように傾斜面に形成する、あるいは同図（ｂ）のように残りの略半部はそれよりも漸次長くなるように傾斜面に形成してもよい。
【００１２】
上記図２（ａ）の場合は前記図１の場合と同様の要領でハイドロフォーム加工を施せばよく、先ず膨出部を形成する側の平坦面がパンチ２２の段部２２ｂに当接して成形型２０の内方に向かって押し込まれ、膨出部を形成する側に、より多くの材料が供給されて膨出部が増肉されるものである。
【００１３】
また図２（ｂ）の場合は、先ず図３（ａ）に示すように素材管１０の傾斜面の先端部に右側パンチ２２の段部２２ｂが当接するようにして成形型２０の内方に向かって押し込むと、上記傾斜面近傍の肉が図中矢印のように膨出部を形成する側に押し込まれて増肉される。そして所定量押し込むと、図３（ｂ）のように素材管の右端部の略全面が右側パンチ２２の段部２２ｂに当接し、引き続き各パンチ２１・２２の液体供給孔２１ａ・２２ａから素材管１０内に水等の液体を加圧供給しながら両パンチ２１・２２を成形型２０の内方に向かって押し込むと、図３（ｃ）のように膨出部側が増肉されながら膨出部１０ｃが形成されるものである。
【００１４】
上記実施形態は、成形型２０内に、形成すべき膨出部と略同一形状の膨出部形成用凹部２０ｃを形成したが、その凹部２０ｃを例えば図４のように成形型２０の一側面側に開口するように大きく形成し、その凹部２０ｃ内に移動型２４を図中矢印方向に移動可能に設けてもよい。そして当初は図４（ａ）のように移動型２４を素材管１０に圧接させて該素材管を固定し、その状態でパンチ２１・２２を成形型２０の内方に向かって押し込むと、上記実施形態と同様に傾斜面近傍の肉が図中矢印のように膨出部を形成する側に押し込まれて増肉される。そして同図（ｂ）のように右側パンチ２２の段部２２ｂが素材管の右端部の略全周に当接する状態もしくはその近傍まで押し込んだところで、各パンチ２１・２２の液体供給孔２１ａ・２２ａから素材管１０内に水等の液体を加圧供給しながら両パンチ２１・２２を更に成形型２０の内方に向かって押し込むと同時に、上記移動型２４を同図（ｂ）の矢印方向に徐々に後退させると、膨出部側が増肉されながら同図（ｃ）のように膨出部１０ｃが形成されるものである。
【００１５】
なお前記図１の実施形態においても上記図４と同様に膨出部形成用凹部２０ｃを成形型２０の一側面側に開口するように大きく形成し、その凹部２０ｃ内に上記と同様の移動型２４を設けてもよい。
【００１６】
また上記各実施形態は両端部をパンチ２１・２２で成形型２０の内方に向かって押し込みながらハイドロフォーム加工により膨出部を形成するようにしたが、素材管１０の一端部をハイドロフォーム加工により予め拡径すると共に、素材管１０に段部を形成し、その段部を筒体等で成形型２０の内方に向かって押し込みながらハイドロフォーム加工により膨出部を形成することもできる。
【００１７】
図５および図６はその一例を示すもので、先ず図６（ａ）に示すように膨出部を形成する側が長くなるように一端１０ｂ側を斜めに切断した素材管１０を、図５（ａ）のように成形型２０内にセットし、その素材管１０の両端部に前記実施形態と同様のパンチ２１・２２を配置する。その素材管１０の一端１０ｂ側の成形型２０の内面２０ａは素材管の外径よりもやや大きく形成され、その素材管１０の外周面と成形型２０の内面との間には筒体２３を配置する。上記成形型２０内には前記図４の実施形態と同様に一端側が成形型２０の一側面側に開口する膨出部形成用の凹部２０ｃが形成され、その凹部２０ｃ内には移動型２４が図中矢印方向に移動可能に設けられている。
【００１８】
上記筒体２３および移動型２４は、当初図５（ａ）の状態に位置し、その状態で、上記両パンチ２１・２２を成形型２０の内方に向かって押し付けながら、各パンチ２１・２２の液体供給孔２１ａ・２２ａから素材管１０内に水等の液体を加圧供給すると、素材管１０の一部が図５（ｂ）および図６（ｂ）のように拡径すると共に、素材管１０に段部１０ｄが形成され、その段部１０ｄに筒体２４の図で左側の端部が当接した状態となる。
【００１９】
その状態で、移動型２４を図５（ｂ）の矢印方向に徐々に後退させると同時に上記両パンチ２１・２２および筒体２３を成形型２０の内方に向かって押し付けながら、各パンチ２１・２２の液体供給孔２１ａ・２２ａから素材管１０内に水等の液体を加圧供給することによって、図５（ｃ）のように膨出部１０ｃが形成されるものである。
【００２０】
上記のように素材管１０の一部を拡径する際、素材管１０の端部１０ｂを膨出部側が長くなるように斜めに形成したので、膨出部側に、より多くの材料が供給されて増肉されると共に、膨出部を形成する際には筒体２４が素材管１０の段部１０ｄを押し込むので確実に押し込むことができるものである。
【００２１】
また上記のようにして作成した管を排気管１として用い、その排気管１に形成した膨出部１ｃに穴を形成して図７のように他の排気管２を接続する場合には、その集合部よりも下流側の端部１ｂの管径が拡径されているのでエンジンへの背圧を低減できる等の利点がある。図中、３は上記端部１ｂに接続した下流側排気管である。
【００２２】
なお上記実施形態は、上記段部１０ｄを、膨出部を形成する側の略半部を周方向に略並行な平坦面に形成し、残りの略半部を膨出部と反対側に傾斜する傾斜面となるようにしたが、図８（ａ）のように段部１０ｄ全体を周方向に平に形成してもよく、あるいは同図（ｂ）のように膨出部側を周方向に略並行な平坦面に形成し、残りの略半部を膨出部側に傾斜する傾斜面となるようにしてもよい。
【００２３】
また前記各実施形態は、増肉するための処理や操作を、素材管１０一端部、特に膨出部を形成する部位に近い側の端部にのみ施したが、素材管１０の両側に施すようにしてもよい。また上記実施形態は複数本（図の場合は２本）の排気管を１本の排気管に集合（合流）させる場合を例にして説明したが、１本の排気管を複数本の排気管に分岐する場合にも適用可能である。
【００２４】
さらに本発明は、例えばＵ字状に屈曲した排気管等の屈曲部を拡径加工する場合などにも適用可能であり、また例えば図９に示すような素材管１０から図１０に示すように断面形状が同図（ｂ）〜（ｄ）のように漸次変化する排気管１等を製造する場合などにも適用することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように本発明による金属管のハイドロフォーム加工方法は、上記のように素材管の少なくとも一方の端部の膨出部を形成する側の成形型内への押し込み量が他の領域よりも多くなるようにしたから、膨出部の肉厚が低下するのを極力防止することが可能となり、肉厚の薄い素材管にあっても良好に膨出部を形成できる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による金属管のハイドロフォーム加工方法の一実施形態を示すプロセス説明図。
【図２】（ａ）および（ｂ）は素材管の変更例を示す正面図。
【図３】本発明による金属管のハイドロフォーム加工方法の他の実施形態を示すプロセス説明図。
【図４】本発明による金属管のハイドロフォーム加工方法の更に他の実施形態を示すプロセス説明図。
【図５】本発明による金属管のハイドロフォーム加工方法の更に他の実施形態を示すプロセス説明図。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は上記実施形態による素材管の加工状態を示す正面図。
【図７】上記実施形態により得られた管を集合管に用いた例の正面図。
【図８】（ａ）および（ｂ）は素材管の途中加工状態の他の例を示す正面図。
【図９】他の素材管の正面図。
【図１０】断面形状が漸次変化した排気管の正面図。
【図１１】従来の集合管の構成例を示す正面図。
【図１２】従来の金属管のハイドロフォーム加工方法の一例を示すプロセス説明図。
【符号の説明】
１、２  排気管
１ｃ  膨出部
１０  素材管
１０ａ、１０ｂ  端部
１０ｃ  膨出部
１０ｄ  段部
２０  成形型
２１、２２  パンチ
２１ａ、２２ａ  液体供給孔
２１ｂ、２２ｂ  段部
２１ｃ、２２ｃ  シールリング
２３  筒体
２４  移動型
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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