(57)【要約】【課題】割れやネッキングが発生しやすい高拡管周面の板厚が薄くなることを抑制する偏芯拡管の製造方法を提供する。【解決手段】素管部１の軸芯Ooから拡管部２の低拡管周面21までの直交距離Dsより大きく、素管部１の軸芯Ooから拡管部２の高拡管周面22までの直交距離Dbより小さい半径Deの同芯内面311を有する同芯ダイ31の前記同芯内面311の範囲に素管部１の端部11を突出させた状態で、同芯パンチ32を前記素管部１の端部11に圧入し、前記端部11を同芯拡管加工し、拡管部２の外形状に等しい偏芯内面411を有する偏芯ダイ41の前記偏芯内面411の範囲に同芯拡管加工した素管部１の端部11を突出させ、前記端部11の低拡管周面21を偏芯内面411に当てて前記端部11の高拡管周面22に向けて前記端部11を傾けた状態で、偏芯パンチ42を端部11に圧入し、前記端部11を偏芯拡管加工する。【選択図】図２
2009131880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同芯拡管工程と偏芯拡管工程とにより素管部の端部を偏芯した拡管部に塑性変形する偏芯拡管の製造方法であって、
同芯拡管工程は、素管部の軸芯から拡管部の低拡管周面までの直交距離より大きく、素管部の軸芯から拡管部の高拡管周面までの直交距離より小さい半径の同芯内面を有する同芯ダイの前記同芯内面の範囲に素管部の端部を突出させた状態で、同芯パンチを前記素管部の端部に圧入し、前記端部を同芯拡管加工し、
偏芯拡管工程は、拡管部の外形状に等しい偏芯内面を有する偏芯ダイの前記偏芯内面の範囲に同芯拡管加工した素管部の端部を突出させ、前記端部の低拡管周面を偏芯内面に当てて前記端部の高拡管周面に向けて前記端部を傾けた状態で、偏芯パンチを端部に圧入し、前記端部を偏芯拡管加工する
ことを特徴とする偏芯拡管の製造方法。
【請求項２】
同芯拡管工程と偏芯拡管工程とからなる偏芯拡管の製造方法の前記同芯拡管工程に用いる同芯ダイであって、
同芯ダイは、素管部の軸芯から拡管部の低拡管周面までの直交距離より大きく、素管部の軸芯から拡管部の高拡管周面までの直交距離より小さい半径の同芯内面を有してなる同芯ダイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば燃料給油管の給油管本体とフィラネックとを結ぶ偏芯拡管の製造方法及び同芯ダイに関する。
【０００２】
最初に、以下に使用する用語を特定する。同芯拡管は、素管部の軸芯に対して拡管部の軸芯が同芯の拡管部を有する管体を意味し、同芯拡管工程により作られる。同芯拡管工程は、素管部の端部を、素管部の軸芯と同芯にしたまま拡管加工（同芯拡管加工）する工程であり、一対となる特定の同芯ダイ及び同芯パンチを用いる。同芯ダイは、同芯拡管工程終了後における素管部の端部、すなわち拡管部に倣った同芯内面を有する。同芯パンチは、素管部の端部を前記同芯内面の範囲で突出させた状態で前記端部に圧入する。
【０００３】
偏芯拡管は、素管部の軸芯に対して拡管部の軸芯が偏芯した拡管部を有する管体を意味し、偏芯拡管工程により作られる。偏芯拡管工程は、素管部の端部又は予め同芯拡管加工された素管部の端部を、素管部の軸芯から偏芯して拡管加工（偏芯拡管加工）する工程であり、一対となる特定の偏芯ダイ及び偏芯パンチを用いる。偏芯ダイは、偏芯拡管工程終了後における素管部の端部、すなわち拡管部に倣った偏芯内面を有する。偏芯パンチは、素管部の端部又は予め同芯拡管加工された素管部の端部を前記同芯内面の範囲で突出させた状態で圧入する。
【０００４】
偏芯拡管加工された拡管部は、素管部に対して偏芯している。そこで、拡管部の周面が素管部の周面から半径方向に大きく離れる側を高拡管側として、前記高拡管側の周面を高拡管周面と呼ぶ。同様に、拡管部の周面が素管部の周面から半径方向にあまり離れない側又は全く離れない側を低拡管側として、前記低拡管側の周面を低拡管周面と呼ぶ。これから、同芯拡管工程を終えた段階の素管部の端部は、高拡管周面と低拡管周面との外径は等しいが、偏芯拡管工程を終えた段階の拡管部は、高拡管周面の外径が低拡管周面の外径より大きくなる。
【背景技術】
【０００５】
燃料給油管は、素管部の軸芯に対して拡管部の軸芯を偏芯させた偏芯拡管が用いられる。具体的には、素管部が燃料タンクに繋がる給油管本体、拡管部がフィラネックとなる。例えば、拡管率の小さい偏芯拡管（拡管率＝拡管部の外径/素管部の外径×100＝120％前後）は、拡管部の外形状に等しい偏芯内面を有する偏芯ダイの前記偏芯内面の範囲に素管部の端部を突出させた状態で、偏芯パンチを圧入して前記端部を偏芯拡管加工する偏芯拡管工程のみで製造できる。ここで、近年の燃料給油管は、給油性の改善と軽量化のために細くなる給油管本体に対し、規格化されたフィラネックを小さくできず、偏芯拡管の拡管率が大きくなっている。そして、拡管率が大きいと拡管部に割れやネッキングを生じるので、拡管率の大きな偏芯拡管（拡管率150％前後）は同芯拡管工程と偏芯拡管工程とを組み合わせたり、複数回の同芯拡管工程又は偏芯拡管工程を繰り返したりして製造される。
【０００６】
特許文献１は、素管部の端部（拡管部）を同芯拡管加工する同芯拡管工程（同軸拡管工程）と、前記素管部の端部を軸直交方向（ラジアル方向）に移動して偏芯させると共に前記端部を更に拡管する偏芯拡管工程とを組み合せた偏芯拡管の製造方法を開示している（請求項１ほか）。この特許文献１が開示する製造方法は、１回又は複数回の同芯拡管工程と１回だけの偏芯拡管工程とを組み合せる点に特徴を有する。これにより、拡管部に割れやネッキングを発生させる虞のある偏芯拡管工程を１回だけにして、前記割れやネッキングの発生を抑制しながら大きな拡管率を実現するとしている（課題を解決するための手段及び発明の効果）。
【０００７】
特許文献２は、高拡管周面（偏心側）の軸方向の長さ（管軸方向長さ）を低拡管周面（非偏心側）より長くする同軸拡管した素管部の端部（同軸拡径管端部）を形成する同芯拡管工程（同軸拡径工程）と、低拡管周面より先に高拡管周面に接触する偏芯パンチ（ポンチ円筒部）を前記端部に圧入して偏芯された拡管部（偏心拡径管端部）を形成する偏芯拡管工程（偏心拡径工程）とを組み合せた偏芯拡管の製造方法を開示している（請求項１ほか）。この特許文献２が開示する製造方法は、偏芯拡管工程において高拡管周面の材料流動が抑制され、低拡管周面から高拡管周面への材料流動が促進されるため、周方向の局部的な減肉が抑制されるとしている（発明の効果）。
【０００８】
特許文献３は、最大径が異なるがテーパ角が同一である複数の偏芯パンチ（拡管ポンチ）を、前記最大径の小さなものから順に素管部の端部（圧入部分）に圧入する際、各偏芯パンチは素管部の端部を偏芯ダイの偏芯内面（クランプ型内面）に押し当てるように軸方向の圧縮力を加えながら圧入する偏芯拡管の製造方法を開示している。この特許文献３が開示する製造方法は、複数の偏芯パンチを段階的に圧入することにより拡管部の板厚を素管部の板厚の70％以上に保持できるようにし、成形中に破断等の不具合が発生するのを防止し、強度的に有利な拡管率の大きな偏芯拡管（高拡管）を得ることができるとしている（発明の効果）。
【０００９】
【特許文献１】特許第3342006号公報
【特許文献２】特開2002-102959号公報
【特許文献３】特許第3549750号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
偏芯拡管工程は、偏芯ダイの偏芯内面の範囲に突出させた素管部の端部又は既に同芯拡管加工された前記端部に偏芯パンチを圧入することにより、主に高拡管周面を引っ張って塑性変形させ、拡管部を形成する。このため、もっぱら高拡管周面の板厚が薄くなってしまう。これが、拡管部の高拡管周面に割れやネッキングを発生させる原因となっている。これから、拡管部の割れやネッキングの発生を防止するには、まず高拡管周面に偏った引っ張りを避けることが考えられる。特許文献１は、偏芯拡管工程を１度だけとし、高拡管周面に偏った引っ張りを避けている。しかし、１度だけであっても、高拡管周面に偏って引っ張ることに変わりはなく、拡管率が大きくなると、拡管部の高拡管周面に割れやネッキングが発生することが予想される。
【００１１】
特許文献２が開示する製造方法は、高拡管周面に偏って引っ張られることにより薄くなる前記高拡管周面の板厚を補う偏芯拡管工程を採用している。具体的には、高拡管周面の材料流動が抑制され、低拡管周面から高拡管周面への材料流動が促進されるため、周方向に関して局部的な減肉が抑制されるとしている。しかし、「材料流動」とは具体的にどのような現象を意味するのかが不明であり、どのようにして高拡管周面の板厚が薄くなることを抑制するのかが分からないため、割れやネッキングがどの程度抑制されるかが不明である。
【００１２】
これらに対し、特許文献３が開示する製造方法は、段階的な拡管を図ることにより無理な拡管を回避し、また各拡管に際して拡管部となる部分（素管部の端部）を軸方向に圧縮することにより、高拡管周面の板厚が薄くなることが抑制され、割れやネッキングの発生が防止できる。しかし、素管部の端部を段階的に拡管するため、偏芯拡管工程が複数回必要となり、偏芯拡管の生産効率を低下させる問題がある。また、偏芯パンチが複数種類必要になるが、各偏芯パンチに拡管と圧縮とを両立させる個別の構造を採用するため、偏芯パンチの製作に設計及び製造の手間及び労力の掛かることが想像され、結果として偏芯拡管のコスト増加を招く虞がある。
【００１３】
以上から、特許文献３が開示する製造方法が比較的好ましいと考えられるものの、生産効率やコスト増の問題があり、実際上、採用しずらい。そこで、割れやネッキングが発生しやすい高拡管周面の板厚が薄くなることを抑制することを目標に、偏芯拡管工程をできる限り少なくして、生産効率を低下させず、また偏芯パンチによって偏芯拡管のコスト増を招かない偏芯拡管の製造方法を開発するため、検討した。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
検討の結果、同芯拡管工程と偏芯拡管工程とにより素管部の端部を偏芯した拡管部に塑性変形する偏芯拡管の製造方法であって、同芯拡管工程は、素管部の軸芯から拡管部の低拡管周面までの直交距離より大きく、素管部の軸芯から拡管部の高拡管周面までの直交距離より小さい半径の同芯内面を有する同芯ダイの前記同芯内面の範囲に素管部の端部を突出させた状態で、同芯パンチを前記素管部の端部に圧入し、前記端部を同芯拡管加工し、偏芯拡管工程は、拡管部の外形状に等しい偏芯内面を有する偏芯ダイの前記偏芯内面の範囲に同芯拡管加工した素管部の端部を突出させ、前記端部の低拡管周面を偏芯内面に当てて前記端部の高拡管周面に向けて前記端部を傾けた状態で、偏芯パンチを端部に圧入し、前記端部を偏芯拡管加工する偏芯拡管の製造方法を開発した。
【００１５】
本発明は、従来同種の製造方法と比べ、同芯拡管工程と偏芯拡管工程とを組み合わせる点が類似するが、各工程の働きが異なる。偏芯拡管工程は、偏芯パンチの圧入により同芯拡管加工した素管部の端部を引っ張って偏芯拡管加工する際、前記端部の低拡管周面を偏芯ダイの偏芯内面に当て、高拡管側に向けて前記端部を傾ける。前記素管部の端部の曲げは、弾性変形により前記端部の高拡管周面を曲げる力、すなわち高拡管周面に軸芯方向の圧縮力を発生させ、偏芯拡管加工に際して加えられる軸芯方向の引っ張り力を前記圧縮力により低減する。これにより、高拡管周面は弱い引っ張り力に従って引っ張られるため、板厚の現象が抑制され、割れやネッキングが防止される。
【００１６】
また、同芯拡管工程は、特定の外径、すなわち素管部の軸芯から拡管部の低拡管周面までの直交距離より大きく、素管部の軸芯から拡管部の高拡管周面までの直交距離より小さい外径に素管部の端部を同芯拡管加工することにより、拡管された素管部の端部が偏芯ダイの偏芯内面に端部の低拡管周面を当て、前記端部を高拡管周面に向けて曲げることができる。ここで、「素管部の軸芯から拡管部の低拡管周面までの直交距離」とは、拡管部の外径から偏芯量だけ差し引いた長さをし、「素管部の軸芯から拡管部の高拡管周面までの直交距離」とは、拡管部の外径から偏芯量だけ差し引いた長さをそれぞれ意味する。素管部の端部は、低拡管周面の一部分、例えば端部と素管部とを結ぶ中間部の拡管境界縁を偏芯ダイの偏芯内面に当てて、前記一部分を支点として曲げられる。
【００１７】
本発明の各工程に用いる同芯ダイ、同芯パンチ、偏芯ダイ及び偏芯パンチは従来同様の構成でよいが、特定の外径を有する同芯拡管加工された端部を形成するため、同芯ダイの径の特定がなされる。すなわち、本発明の製造方法に用いる同芯ダイは、素管部の軸芯から拡管部の低拡管周面までの直交距離より大きく、素管部の軸芯から拡管部の高拡管周面までの直交距離より小さい半径の同芯内面を有する構造とする。これにより、前記半径の同芯ダイを用いて同芯拡管加工を終えた素管部の端部は、必ず低拡管周面を偏芯ダイの偏芯内面に当て、前記端部を全体的に高拡管周面に向けて曲げることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明による偏芯拡管の製造方法は、割れやネッキングの発生が抑制された偏芯拡管を、生産効率を低下させず、またコスト増を招くことなく製造できるようにする。これは、偏芯拡管工程において、高拡管周面に圧縮力を発生させた状態で引っ張って拡管することにより、板厚が薄くなることを抑制したことによる効果である。しかも、本発明は、前記効果を得るために特別なダイ又はパンチを用意する必要がなく、また同軸拡管工程又は偏芯拡管工程の一方又は双方を複数回繰りかえす必要がない。すなわち、本発明は製造コストを低減しつつ、偏芯拡管における割れやネッキングを抑制しており、費用対効果に優れた偏芯拡管の製造方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図１は同芯拡管工程を終えた段階を表す同芯ダイ31及び素管部１の端部11の軸方向断面図、図２は偏芯拡管工程を始める前の段階を表す偏芯ダイ41及び素管部１の端部11の軸方向断面図であり、図３は偏芯拡管工程を終えた段階を表す偏芯ダイ41及び拡管部２の軸方向断面図である。本例は、同芯拡管工程を１回、偏芯拡管工程を１回経て、図３中下向きに偏芯した拡管部２を形成する偏芯拡管の製造手順の例である。
【００２０】
本発明の同芯拡管工程は、偏芯拡管工程を終えて得られる偏芯拡管の拡管部に対して同芯ダイ31の寸法が特定されるほか、従来公知の同芯拡管工程と手順的に変わりはない。具体的には、図１に見られるように、素管部１の軸芯Ooから拡管部２の低拡管周面21までの直交距離Ds（図３参照）より大きく、前記素管部１の軸芯Ooから拡管部２の高拡管周面22までの直交距離Db（図２参照）より小さい半径Deの同芯内面311を有する同芯ダイ31の前記同芯内面311の範囲に素管部１の端部11を突出させた状態で、同芯パンチ32を前記素管部１の端部11に圧入し、前記端部11を同芯拡管加工する。
【００２１】
この同芯拡管工程は、素管部１の端部11を周方向に均一に同芯拡管加工するため、前記端部11の板厚は周方向に均一である。このため、同芯パンチ32の先端は同芯テーパ面321として、圧入する素管部１の端部11を周方向に均等に押し広げるようになっている。また、こうして同芯拡管加工される素管部１の端部11は、素管部１と拡管された端部11とを結ぶ中間部12が、単純な円環状の素管境界縁13及び拡管境界縁23を平行にして、略縁錐台形状に形成される。このように、本発明の同芯拡管工程は、外観上従来と変らない。これは、本発明が従来同様の設備で実施できることを意味し、製造コストの増加を抑える効果をもたらしている。
【００２２】
本発明の製造方法は、上述のように、同芯ダイ31の同芯内面311の半径Deを、製品となる拡管部２との関係で特定することにより、偏芯拡管工程において素管部１の端部11を曲げて高拡管側を軸芯方向に圧縮できる。具体的には、図２に見られるように、拡管部２の外形状に等しい偏芯内面411を有する偏芯ダイ41の前記偏芯内面411の範囲に同芯拡管加工した素管部１の端部11を突出させると、前記端部11の低拡管周面21、具体的には拡管境界縁23を偏芯内面411に当て、高拡管周面22に向けて前記端部11を傾ける。偏芯拡管工程は、前記素管部１の端部11を曲げた状態で、偏芯パンチ42を端部11に圧入し、高拡管周面22を軸芯方向に圧縮した状態で軸芯方向に引っ張って前記端部11を偏芯拡管加工する。
【００２３】
この偏芯拡管工程を始める前の段階では、素管部１の端部11が、素管部１の軸芯Ooから拡管部２の低拡管周面21までの直交距離Ds（図３参照）より大きく、素管部１の軸芯Ooから拡管部２の高拡管周面22までの直交距離Db（図３参照）より小さい半径Deに同芯拡管加工されているため、前記端部11を偏芯ダイ41の偏芯内面411に突出させると、必然的に、端部11の低拡管側の周面、特に中間部12の拡管境界縁23が前記偏芯内面411に当たる。そして、端部11の高拡管側の周面が前記偏芯内面411に当たらない限度で、前記端部11が高拡管側に曲げられる。端部11の適当な曲げ量は、偏芯量（素管部１の軸芯Ooと拡管部２の軸芯Oeとの差）、拡管境界縁23から端部11の端面までの長さのほか、素管部１の端部11の素材や初期の板厚によっても異なるが、目安として曲げた状態における角度と拡管境界縁23から端部11の端面までの長さとの積が偏芯量に等しい程度が好ましい。
【００２４】
こうした端部11の曲げは、拡管部２の高拡管周面22を軸芯方向に圧縮するものであり、偏芯拡管は前記高拡管周面22を軸芯方向に引っ張って延ばす塑性加工であることから、引っ張り力が圧縮力により低減され、高拡管周面22の板厚の減少が抑制される。同様に、端部11の低拡管側は、引っ張られている状態で、偏芯拡管工程により圧縮される。すなわち、本発明によれば、高拡管側及び低拡管側それぞれは、同様に引っ張り力又は圧縮力が低減されながら、偏芯拡管工程により製品形態に塑性変形される関係にある。これにより、本発明の製造方法による偏芯拡管は、従来に較べて低拡管周面21と高拡管周面22との板厚差を抑制し、偏芯拡管加工された拡管部２の構造強度を周方向に平均化できる利点もある。これは、割れやネッキングを防止することに加え、本発明による積極的な効果となっている。
【００２５】
具体的な偏芯拡管工程は、次の通りである。同芯拡管加工された端部11は、偏芯ダイ41の偏芯内面411の中で傾いているが、偏芯パンチ42は素管部１の軸芯Ooと平行に圧入する。偏芯パンチ42は、先端に偏芯テーパ面421を形成し、拡管部２の軸芯Oeに一致する軸芯を有している。これから、前述のように偏芯パンチ42を傾いた端部11に圧入するだけで、低拡管側及び高拡管側それぞれを上述した引っ張り力又は圧縮力が低減される塑性変形により低拡管周面21及び高拡管周面22を形成する。そして、偏芯パンチ42の圧入により拡管部２が形成されるにつれて、中間部12を塑性変形させながら新たに傾斜した拡管境界縁23を形成し、図３に見られるような偏芯拡管を得る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】同芯拡管工程を終えた段階を表す同芯ダイ及び素管部の端部の軸方向断面図である。
【図２】偏芯拡管工程を始める前の段階を表す偏芯ダイ及び素管部の端部の軸方向断面図である。
【図３】偏芯拡管工程を終えた段階を表す偏芯ダイ及び拡管部の軸方向断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  素管部
11  端部
２  拡管部
21  低拡管周面
22  高拡管周面
31  同芯ダイ
311  同芯内面
32  同芯パンチ
41  偏芯ダイ
411  偏芯内面
42  偏芯パンチ
De  同芯ダイの半径
Ds  素管部の軸芯から拡管部の低拡管周面までの直交距離
Db  素管部の軸芯から拡管部の高拡管周面までの直交距離
Oo  素管部の軸芯
Oe  拡管部の軸芯
【図１】
2009131880.tif 000003
【図２】
2009131880.tif 000004
【図３】
2009131880.tif 000005