(57)【要約】  ２個以上の筒構成体からなり、かつ、少なくとも１箇所において筒構成体相互の重合部を有する金属製筒状部材であって、その重合部における内側に位置する一方の筒構成体の開口した一方の環状端部と、外側に位置する他方の筒構成体の開口した他方の環状端部を溶接により一体的に接合する金属製筒状部材の製造方法において、一方の環状端部を、その外径をダイスにより他方の環状端部の内径よりも小径になるように加圧した状態で他方の環状端部内へ挿入し、その後、内側の一方の環状端部への加圧力を解除して、内側の一方の環状端部を、そのスプリングバックにより外側の他方の環状端部の内面に密着させることを特徴とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
２個以上の筒構成体からなり、かつ、少なくとも１箇所において筒構成体相互の重合部を有する金属製筒状部材であって、その重合部における内側に位置する一方の筒構成体の開口した一方の環状端部と、外側に位置する他方の筒構成体の開口した他方の環状端部を溶接により一体的に接合する金属製筒状部材の製造方法において、
前記一方の環状端部を、その外径をダイスにより前記他方の環状端部の内径よりも小径になるように加圧した状態で前記他方の環状端部内へ挿入し、その後、内側の前記一方の環状端部への前記の加圧力を解除して、内側の前記一方の環状端部を、そのスプリングバックにより外側の前記他方の環状端部の内面に密着させることを特徴とする金属製筒状部材の製造方法。
【請求項２】
前記筒構成体の少なくとも１つの内に内蔵物を配置した請求項１記載の金属製筒状部材の製造方法。
【請求項３】
２個以上の筒構成体からなり、かつ、少なくとも１箇所において筒構成体相互の重合部を有する金属製筒状部材であって、その重合部における内側に位置する一方の筒構成体の開口した一方の環状端部と、外側に位置する他方の筒構成体の開口した他方の環状端部を溶接により一体的に接合する金属製筒状部材の製造方法において、
前記他方の筒構成体を保持部において保持する第１の工程と、
さらに最小径が前記他方の環状端部よりも小さいテーパ部を形成された前記ダイスの、該テーパ部に前記一方の環状端部を通過させて該一方の環状端部を前記他方の環状端部内へルーズに挿入する第２の工程と、
前記ダイスを分割し前記外側に位置する他方の筒構成体から離隔させる第３の工程とを含むことを特徴とする金属製筒状部材の製造方法。
【請求項４】
さらに内蔵物を前記筒構成体の少なくとも１つの内に配置する工程を含む請求項３記載の金属製筒状部材の製造方法。
【請求項５】
前記筒構成体の少なくとも１つを端板とし、少なくとも１つを筒状体とした請求項１乃至４のいずれかに記載の金属製筒状部材の製造方法。
【請求項６】
前記筒構成体を２個とし、この２個の筒構成体が椀状に形成されている請求項１乃至４のいずれかに記載の金属製筒状部材の製造方法。
【請求項７】
挿入時における前記他方の環状端部の内径と前記一方の環状端部の外径との径差が、前記一方の環状端部が前記ダイスの離隔により拡径するスプリングバック量以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の金属製筒状部材の製造方法。
【請求項８】
前記ダイスは、前記の保持部とテーパ部を部材の挿通方向に隣接しかつ同軸で有し、該軸に対して放射状に分割離反可能に形成されていることを特徴とする請求項３乃至７のいずれかに記載の金属製筒状部材の製造方法。
【請求項９】
前記他方の環状端部は、その挿入側において前記ダイスに一体的に設けられたテーパ部を通過して縮径加工を経た後に保持部に至り、該保持部によって保持されることを特徴とする請求項３乃至８のいずれかに記載の金属製筒状部材の製造方法。
【請求項１０】
前記溶接をレーザ光溶接で行うようにした請求項１乃至９のいずれかに記載の金属製筒状部材の製造方法。
【請求項１１】
前記金属製筒状部材が消音器の外殻である請求項１乃至１０のいずれかに記載の金属製筒状部材の製造方法。
【請求項１２】
前記金属製筒状部材が、排気浄化装置の外殻である請求項１乃至１０のいずれかに記載の金属製筒状部材の製造方法。
【請求項１３】
前記金属製筒状部材が、自動車用のインパネ・リインフォースメントである請求項１乃至１０のいずれかに記載の金属製筒状部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属製筒状部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、薄い金属板から形成される金属製筒状部材の製造方法として、筒体の開口部に、その開口部を閉塞する端板（蓋）を圧入嵌合して筒体と端板との重合部を形成し、その重合部を溶接により一体的に接合する方法が一般的である。【０００３】
このような重合部を形成する際の重合部の密着方法として、例えば次のような方法が知られている。【０００４】
図１８Ａに示すように、筒体１０１の開口部１０２の内径Ｄ１０を端板１０３の外径Ｄ１１より若干小さく設定し、図１８Ｂに示すように、前記端板１０３を開口部１０２に圧入嵌合して溶接１０４で接合する方法（特許文献１参照）がある。これを第１の従来の技術とする。【０００５】
また図１９に示すように、車両の消音器において、薄板製の筒体２０１の両端に薄板製の端板２０２を圧入嵌合し、これらの重合部分の全周をレーザ溶接２０３により固定する方法（特許文献２参照）がある。これを第２の従来の技術とする。【０００６】
さらに図２０Ａに示すように、先ず、筒体３０１の開口部３０２の内径を一般部内径より大径にするとともに該開口部３０２内に端板（金属リング）３０３を緩く挿入し、次に、図２０（ｂ）に示すように、筒体３０１の開口部３０２をダイスに加圧通過させて開口部３０２を縮径し、該開口部３０２と端板３０３とを密着させ、次に、前記密着部をレーザ溶接３０４する方法（特許文献３参照）。これを第３の従来の技術とする。
【特許文献１】実開昭５９−１９２６６１号公報
【特許文献２】特開平１０−２４３８１号公報
【特許文献３】特開平３−８４８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記のような金属板相互の溶接の種類としては、ＭＩＧ溶接やＴＩＧ溶接等によるアーク溶接、または、レーザ溶接に代表される高エネルギー溶接などがあるが、特に、レーザ溶接を採用した場合には、重合部の隙間が板厚の約１／３以上であると溶接の不具合が発生しやすくなる問題がある。そのため、レーザ溶接においては、重合部を全周にわたって密着、すなわち、隙間を板厚の約１／３以下にすることが要求される。【０００８】
そのため、このような重合部の密着の要求に対応するための密着方法として前記の従来の技術が採用されているが、これらの従来の技術には次のような問題がある。【０００９】
図１８Ａから図１８Ｂに示す第１の従来の技術においては、圧入前の単品状態における筒体１０１の開口部１０２の内径Ｄ１０および端板１０３の外径Ｄ１１がバラついていたり、どちらかの断面形状がバラついていると、すなわち、両者が相対的に異形断面になっていると、圧入できない問題や、断面全周にわたって均一に密着されない問題や、筒体１０１に端板１０３が傾いて圧入されてしまう問題があり、溶接品質の低下や作業性の悪化を招く問題がある。【００１０】
また、図１９の第２の従来の技術に示すように、消音器において、筒体２０１の両端に端板２０２を圧入嵌合する方法においては、一般に筒体２０１が大径（数十ｃｍ）であるのに対して板厚が薄い（１．０〜２．０ｍｍ程度）ことから、両者の断面形状差と径差による圧入の困難さが顕著であり、量産性を著しく悪化させているという問題がある。【００１１】
また、図２０Ａから図２０Ｃに示す第３の従来の技術においては、ダイスの通過途中においては筒体３０１の開口部３０２と端板３０３とが密着するものの、ダイスの通過後はスプリングバック作用により筒体３０１の開口部３０２の径が拡がってしまい、両者が密着しない問題がある。更に、この従来の技術においては、両者を嵌合した後に開口部３０２を扱く追加加工が不可欠となり、加工時間や費用の増大を招き、これが量産においてネックとなる。【００１２】
そこで、本発明は、これらの問題を解決する金属製筒状部材の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の課題を解決するために本発明は、筒状部材を構成する一方の筒構成体の環状端部を他方の筒構成体の環状端部に嵌合してこの重合部を溶接する金属製筒状部材の製造方法において、その二つの筒構成体において内側に存在する筒構成体の環状端部(内側の環状端部と称す）の外径を外側に存在する筒構成体の環状端部(外側の環状端部と称す）の内径よりも小さくして挿入し、その後に内側の環状端部の外側をスプリングバックにより拡径させて内側の環状端部の外面を外側の環状端部の内面に密着させることを主な特徴とする。【００１４】
この目的を達成するために、本発明の第１のアスペクトによると、２個以上の筒構成体からなり、かつ、少なくとも１箇所において筒構成体相互の重合部を有する金属製筒状部材であって、その重合部における内側に位置する一方の筒構成体の開口した一方の環状端部と、外側に位置する他方の筒構成体の開口した他方の環状端部を溶接により一体的に接合する金属製筒状部材の製造方法において、
一方の環状端部を、その外径をダイスにより他方の環状端部の内径よりも小径になるように加圧した状態で他方の環状端部内へ挿入し、その後、内側の一方の環状端部への前記の加圧力を解除して、該内側の一方の環状端部を、そのスプリングバックにより外側の他方の環状端部の内面に密着させることを特徴とするものである。【００１５】
本発明においては、内側に嵌合される一方の筒構成体の一方の環状端部のスプリングバックにより、内側の一方の環状端部と外側の他方の環状端部とを密着させることができ、この密着した重合部の溶接が容易かつ、確実に行える。【００１６】
この第１のアスペクトにおいて、少なくとも１つの筒構成体内に内蔵物を配置してもよい。【００１７】
また本発明の第２のアスペクトによると、２個以上の筒構成体からなり、かつ、少なくとも１箇所において筒構成体相互の重合部を有する金属製筒状部材であって、その重合部における内側に位置する一方の筒構成体の開口した一方の環状端部と、外側に位置する他方の筒構成体の開口した他方の環状端部を溶接により一体的に接合する金属製筒状部材の製造方法において、
外側に位置する他方の筒構成体を保持部において保持する第１の工程と、
さらに最小径が他方の環状端部よりも小さいテーパ部を形成されたダイスの、該テーパ部に一方の環状端部を通過させて該一方の環状端部を保持された他方の環状端部内へルーズに挿入する第２の工程と、
前記ダイスを分割し、保持されていた外側に位置する他方の筒構成体から離隔させる第３の工程とを含むことを特徴とするものである。【００１８】
第２のアスペクトにおいては、一方の筒構成体の一方の環状端部がダイスのテーパ部により横断面形状と径が修正されるとともに他方の筒構成体の他方の環状端部の内径よりも小径にされて、他方の環状端部内へスムースに挿入される。その後、ダイスを分割開放することにより、内側の一方の環状端部がスプリングバックにより拡径され、外側の他方の環状端部の内面に密着する。【００１９】
この第２のアスペクトにおいて、さらに内蔵物を少なくとも１つの筒構成体内に配置する工程を含んでもよい。【００２０】
本発明において、筒構成体の少なくとも１つを端板とし、少なくとも１つを筒状体としてもよい。【００２１】
また本発明において、筒構成体を２個とし、この２個の筒構成体が椀状に形成されていてもよい。【００２２】
さらに本発明において、挿入時における外側の他方の環状端部の内径と内側の一方の環状端部の外径との径差が、内側の一方の環状端部がダイスの離隔により拡径するスプリングバック量以下であってもよい。【００２３】
これらの構成においても前記と同様の作用、効果を発揮する。
また第２のアスペクトにおいて、ダイスは、前記の保持部とテーパ部を筒構成体の挿通方向で隣接してかつ同軸で有し、また該軸に対して放射状に分割離反可能に形成されていてもよい。【００２４】
上記構成においては、更に、内側の一方の環状端部と外側の他方の環状端部の同軸性が確保され両者の重合作業が良好に行われ、かつ、部材の脱型も容易に行える。【００２５】
さらに第２のアスペクトにおいて、他方の環状端部は、その挿入側においてダイスに一体的に設けられたテーパ部を通過して縮径加工を経た後に保持部に至り、該保持部によって保持されてもよい。【００２６】
上記構成においては、更に、ダイスによって他方の環状端部が、その横断面形状と径とが修正され、かつ、保持される。【００２７】
また本発明において、前記溶接をレーザ光溶接で行うようにしてもよい。【００２８】
このように重合部をレーザ光で溶接する場合に本発明は特に有効である。【００２９】
また本発明において、前記金属製筒状部材は消音器の外殻としてもよい。【００３０】
また本発明において、前記金属製筒状部材は排気浄化装置の外殻としてもよい。【００３１】
さらに本発明において、前記金属製筒状部材は、自動車用のインパネ・リインフォースメントとしてもよい。【００３２】
これらの適用においても、各部材の製造において前記の作用、効果を発揮することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、内側の一方の環状端部自身のスプリングバックを積極的に利用することにより、単品状態における寸法や形状の精度のバラつきがあっても、内側の一方の環状端部と外側の他方の環状端部の重合部を容易かつ確実に密着させることができ、該部の溶接性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明を実施するための最良の形態を図１乃至１７に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００３５】
図１Ａ乃至図６は実施例１を示し、その図１Ａは使用するダイスの平面図、図１Ｂは図１ＡにおけるＹ−Ｙ線断面図、図１Ｃはダイスの底面図、図２乃至図５は前記ダイスを使用して金属製筒状部材を製造する工程を示す図である。【００３６】
図１Ａ−図１Ｃにおいて、ダイス１の中央部には挿通穴２が貫通形成されており、その周面には、図１Ｂにおける上から順に、上方が拡径した漏斗状の第１テーパ部３、ダイスの軸芯Ｘと平行する第１絞り部４、ダイスの軸芯Ｘと平行する保持部５、ダイスの軸芯Ｘと平行する第２絞り部６、下方が拡径した第２テーパ部７が連続して、かつ、軸芯Ｘと同軸で形成されている。すなわち、前記各部は挿通方向に隣接し、かつ、同軸に設けられている。【００３７】
なお、前記各第１絞り部４、保持部５および第２絞り部６は、軸芯Ｘ方向において連続、すなわち、一体的に形成されているが、ダイス１をその軸芯Ｘ方向において複数に分離して前記の各部４〜６を分割的に形成してもよい。しかし、剛性上及び重合精度上から図１に示すように一体的に形成することが望ましい。【００３８】
前記ダイス１は、その軸芯Ｘを含む平面において、すなわち、軸芯Ｘを中心とする周方向に複数個に分割されている。図の実施例では２個のダイス構成体１Ａ、１Ｂに分割されている。図１において、８はダイス１の分割部を示す。更に、両ダイス構成体１Ａ、１Ｂは図示しない駆動手段により図示Ａ，Ｂ方向へ移動されるようになっており、ダイス構成体１Ａを図示Ａ方向へ移動し、ダイス構成体１ＢをＢ方向へ移動することにより相対的に離間して開き、ダイス構成体１ＡをＢ方向へ移動し、ダイス構成体１ＢをＡ方向へ移動することにより相対的に近接して閉じるようになっている。【００３９】
なお、前記のダイス１は、放射状に３個以上に分割して、これらを開閉移動させてもよく、また、ダイスの駆動手段も任意なものを使用する。【００４０】
前記第１テーパ部３の最小径、すなわち、第１絞り部４の内径Ｄ１と、第２テーパ部７の最小径、すなわち、第２の絞り部６の内径Ｄ２と保持部５の内径Ｄ３との関係は、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３に設定されている。
なお以下の実施例では、加工される部材の板厚を１ｍｍとした場合に、Ｄ２とＤ１の差は２ｍｍから１．６ｍｍの間でその両端を含んで設定されている。【００４１】
次に、製造される金属製筒状部材について説明する。
先ず、一方の筒構成体を用意する。この筒構成体として、実施例では図３乃至図５に示すように両端が開口した筒状体２１を用いている。この筒状体２１の材質及び板厚は、例えば消音器においては、一般的な日本工業規格（ＪＩＳ）におけるＳＵＳ４３２ＴやＳＵＳ４０９等のステンレス材を使用し、またその板厚は１．０〜１．２ｍｍのものを使用するが、他の金属材や板厚でもよく、また、断面形状も任意である。本実施例１では、この筒状体２１が内側に位置する一方の筒構成体に対応する。【００４２】
次に、他方の筒構成体を用意する。この筒構成体として、実施例では図２乃至図５に示すような底部１１と環状フランジからなる開口した環状端部１２を有する椀状の端板１３を用いている。また、本実施例では段部１４を設けて一段の拡径を施して環状端部１２を形成しているが、この段部１４を形成することなく環状端部１２を形成してもよい。また、端板１３とは前記のような椀状のものに限られるものではなく、更に板状のものに限るものではなく、重合される相手側の筒構成体を閉塞する部材の意味である。この端板１３の材質及び板厚は、前記の筒状体２１と同じであるが、他の金属材や板厚でもよい。【００４３】
また、椀状の端板１３の成形方法としては、金属製の平板を公知のプレス加工やスピニング加工等により成形すればよく、また、その横断面形状は、真円、楕円、長円や三角形、四角形等の多角形等任意である。また、径や深さ（軸方向の長さ）も任意である。
本実施例ではこの端板１３が外側に位置する他方の筒構成体に対応する。【００４４】
そして、端板１３の環状フランジからなる開口した環状端部１２に筒状体２１の開口した環状端部２２を内嵌合し、この両者の重合部を、その外側からレーザ光を走査して貫通レーザ溶接し、筒状体２１と端板１３からなる金属製筒状部材を製造する。【００４５】
次に前記のような金属製の筒状部材を製造する工程を図２乃至図６により説明する。
図２はダイス１の両構成体１Ａ、１Ｂが閉じた状態において、前記のように椀状に形成された端板１３の環状端部１２を、ダイス１の第２テーパ部７側から、その第２テーパ部７のテーパ面を圧入ガイドにして保持部５まで挿入する過程の図であって、環状端部１２は、第２テーパ部７によって縮径されながら第２絞り部６に達し、第２絞り部６によって縮径量が定められる。これにより、環状端部１２は若干量縮径され、かつ真円或いは略真円に口径修正される。この環状端部１２の縮径量は任意であるが、後述のように、縮径後の解放によって所定量のスプリングバックが生じるようにする。【００４６】
本実施例においては、例えば、真円であるべき環状端部１２の外径が、挿入前において、最小直径部で１００ｍｍ、最大直径部で１０２ｍｍのように非真円断面になっていても、この環状端部１２を第２テーパ部７及び第２絞り部６に通すことにより、その環状端部１２が真円断面或いは略真円断面に矯正（口径修正）されるとともに、外径で約１ｍｍ縮径されるようにする。この約１ｍｍの縮径とは、圧入前における非真円な環状端部１２の実周長を真円直径に換算し、その換算値に対し直径で約１ｍｍ縮径することである。すなわち、第２テーパ部７の最小内径（第２絞り部６の内径）は、環状端部１２の真円直径換算値に対し、マイナス１ｍｍに設定しておく。【００４７】
前記のように端板１３の環状端部１２を縮径すると、該端板１３の環状端部１２が前記のような材質、板厚、直径の場合、前記のような１ｍｍの縮径は塑性変形を生じるが、仮に、この縮径状態（図２の状態）でダイス１の両構成体１Ａ、１Ｂを開放すると、環状端部１２は拡径方向へ約０．４ｍｍのスプリングバックが生じ、実際には約０．６ｍｍの塑性変形により縮径する。【００４８】
すなわち、環状端部１２は、図６において、実線で示す縮径前の状態１２ａ（内径Ｄ４）から第２テーパ部７によってｄ１量縮径して鎖線１２ｂの状態（内径Ｄ６）になり、その後、環状端部１２がダイス１の保持部５に至ることにより、環状端部１２が前記縮径状態１２ｂからスプリングバックにより自らｄ２量拡径して鎖線１２ｃの状態(内径Ｄ５)に戻る。この状態１２ｃにおける縮径前の状態１２ａからの縮径量はｄ３である。そして、ダイス１が開放されると、環状端部１２がスプリングバックにより鎖線１２ｃより僅かに拡径し、前記ｄ３より僅かに小さい量の塑性変形が生じる。
ｄ１からｄ３および後述するｄ４とｄ５が図６では半径分として記載されているが、明細書ではスプリングバック量、縮径量、拡径量は直径分として記載されている。そのため、直径としてのスプリングバック量、縮径量、拡径量は図の２倍として取り扱う。【００４９】
なお、図２において、環状端部１２の縮径量は端板１３の全体に比べて僅かであり、かつ、本来、端板１３の底部１１は縮径しないが、この変形状態を図で表すことは困難であり、また、本発明の環状端部の変形状態のみ明らかにするために、底部１１も図では縮径して表わした。また、以下に示す図３乃至図５における底部１１も環状端部１２の拡径に合せて拡径して表わした。【００５０】
図３は、前記図２の状態から端板１３をダイス１内へ更に圧入して、その環状端部１２をダイス１の保持部５に拡径嵌合させて、端板１３をダイス１に保持させた状態を示す。【００５１】
前記ダイス１の保持部５の内径Ｄ３は、前記約０．４ｍｍのスプリングバック後の環状端部１２の外径と略一致するように、第２テーパ部７の最小径（第２絞り部６の内径）プラス約０．４ｍｍに設定されている。しかし、環状端部１２のスプリングバック時の外径と保持部５の内径が同径であると環状端部１２が保持されないので、環状端部１２が、これと、保持部５との摩擦力で把持されるように、保持部５の内径はスプリングバック後の環状端部１２の外径よりも若干小径に設定されている。【００５２】
以上のようにして端板１３の環状端部１２は、本来の正しい断面形状および外径に修正されて、かつ、保持部５によってダイス１の軸芯Ｘと同芯上に、すなわち、後述する筒状部材と同軸上にセットされて次工程を待つ。【００５３】
次に、筒状体２１を図３に示すように、前記端板１３の挿入側と反対側からダイス１の第１テーパ部３へ挿入する。
本実施例において、縮径前の状態における筒状体２１の環状端部２２ｃの外径Ｄ８は、縮径前の状態における端板１３の環状端部１２ａの内径Ｄ４に対し同じか、もしくは、縮径前の環状端部２２ｃの外径Ｄ８が、縮径前の環状端部１２ａの内径Ｄ４に対して若干大きく、好ましくは０．２ｍｍ大きく設定されている。【００５４】
この筒状体２１の環状端部２２も図４に示すように、第１テーパ部３および第１絞り部４を通過することによって、断面形状と外径が正しく修正され、その後、前記のようにセットされた環状端部１２に重合したところで挿入を停止する。【００５５】
このとき、前述の第２テーパ部７と同様に、第１テーパ部３（第１絞り部４）において筒状体２１の環状端部２２を１ｍｍだけ縮径させる。【００５６】
なお、筒状体２１の環状端部２２も前述の端板１３の環状端部１２と同様に真円換算して１ｍｍ縮径させ、また、０．４ｍｍのスプリングバックが生じるようにする。なお、筒状体２１の変形状態も前述の環状端部と同様に図で表すことは困難で、また環状端部の変形状態のみ表すため縮径して表した。【００５７】
この筒状体２１の環状端部２２の縮径前の状態は図６の鎖線２２ｃの位置にあり、環状端部２２が第１テーパ部３の最小直径部（第１絞り部４）に挿通された状態においては、第１テーパ部３の最小直径（第１絞り部４の内径）と筒状体２１の環状端部２２の外径をＤ１とし、セットされている環状端部１２の内径をＤ５とすると、Ｄ１＜Ｄ５の関係にある。すなわち、環状端部２２の外径Ｄ１と環状端部１２の内径Ｄ５の間には図６に示すように直径方向の片側において隙間ｄ４が存在する。この隙間ｄ４の２倍（直径での隙間）は、確実に０ｍｍ≦（ｄ４×２）≦０．４ｍｍ、すなわち０ｍｍ≦（Ｄ５−Ｄ１）≦０．４ｍｍとなるように各部を設定する。【００５８】
このように、環状端部２２と環状端部１２との間には隙間ｄ４が存在するため、筒状体２１の環状端部２２は端板１３の環状端部１２内にルーズに挿入できる。また、この両者１２、２２とも断面形状および径が修正済みであるので、この挿入にあたって両者が相互に干渉せず、確実な挿入が行える。
なお図６における環状端部１２と環状端部２２の板厚は縮径および拡径の変化量より大きいが、理解を容易にするため、模式的に描いている。【００５９】
また、図示しないが、重合部３０の長さ（ラップ長）を重合部全周にわたり一定にするために、一方の筒構成体の環状端部の板厚端面から所望のラップ長だけ離れた位置であって、筒構成体の円周上の少なくとも１箇所に、径方向へ突出するビードを予め形成し、他方の筒構成体の環状端部の板厚端面をビードに当接するまで挿入してもよい。例えば、筒状体２１の環状端部２２の板厚端面から所望のラップ長だけ離れた位置の円周上４箇所に、放射方向（外側）へ突出する円弧断面のビードを予め形成しておき、端板１３の環状端部１２の板厚端面が前記のビードに当接するまで挿入してもよい。但し、挿入時にビードとの干渉を避けるための長手方向の凹溝をダイスに形成する必要があり、その凹溝位置における重合部の密着性が若干劣るおそれがあり、ビードの位置や形状に配慮しなければならない。【００６０】
次に図５に示すようにダイス１の構成体１ＡをＡ方向へ移動し、構成体１ＢをＢ方向へ移動して相対的に離隔（開放）すると、筒状体２１の環状端部２２がスプリングバックにより図６の鎖線２２ａに示すように拡がり、その環状端部２２の外径が図６に示すように、前記の外径Ｄ１からＤ７までに拡径しようとする。この拡径量ｄ５の２倍（直径としての拡径量）は約０．４ｍｍであり、Ｄ５≦Ｄ７である。したがって、前記隙間ｄ４の２倍（直径としての隙間）が０．４ｍｍ以下に設定（ｄ４≦ｄ５)されているため、筒状体２１の環状端部２２の外面は環状端部１２の内面に強固に密着し、隙間がない重合部３０が形成される。【００６１】
なお、ダイス１の開放により厳密には環状端部１２もスプリングバックによって僅かだけ拡径するが、そのスプリングバック量を、筒状体２１の環状端部２２のスプリングバックによって、この環状端部２２が環状端部１２に密着するように、０．４ｍｍに対して充分小さくなるように設定しておく。【００６２】
前記のダイス１の両構成体１Ａ、１Ｂの相対的な離隔（開放）によって、一体的に連結された筒状体２１と端板１３は、図５の下方に落下するが、予め一方を図示しない装置で把持しておくと良い。例えばロボットアームで把持しておき、次工程である溶接工程へ搬送すると効率が良い。【００６３】
次に、前記の一体化された筒状体２１と端板１３は溶接工程に搬送され、その完全密着されて隙間がない重合部は、レーザ溶接、アーク溶接等による隅肉溶接や重合溶接により確実に接合され、所望の金属製筒状部材が完成する。
【実施例２】
【００６４】
図７は実施例２を示す。
前記実施例１においてはダイス１に第２絞り部６を形成したが、図７に示すようにこの第２絞り部６を形成することなく、保持部５を第２テーパ部７まで延長して形成してもよい。【００６５】
この図７に示すダイス１のその他の構造は前記実施例１と同様であるため、前記実施例１と同様の部分には前記と同一の符号を付してその説明を省略する。【００６６】
本実施例２においては、端板１３の環状端部１２を前記実施例１と同様に第２テーパ部７側から保持部５へ直接圧入し、その後、前記実施例１と同様の工程を行なうことにより、前記と同様の作用、効果を発揮することができる。【００６７】
また、この実施例２のダイス１においては、前記他方の筒構成体である端板１３を、前記実施例１で説明したように、ダイス１の保持部５で保持したり或いはロボットで保持してもよいが、次の実施例３で示すように、端板受け４０を設けて、この端板受け４０で保持するようにするとよい。
【実施例３】
【００６８】
図８及び図９は実施例３を示す。
ダイス１は前記実施例２と同様の構造であり、前記と同様の部分には前記と同一の符号を付してその説明を省略する。【００６９】
また、ダイス１の下側には、端板受け４０が配置されており、該端板受け４０は、図示しない昇降駆動手段により昇降するようになっている。該端板受け４０は、底板４１と、該底板４１の外周部において段状に隆起した受け面４２と、該受け面４２の外周に更に隆起した周壁４３とからなり、上側が開口した皿状に形成されている。【００７０】
更に、前記受け面４２は、前記端板１３の底面外周部を支承する径に形成され、前記周壁４３の内周面は前記端板１３の環状端部１２よりも下方の外周面を支承するように形成されている。更に、これらの受け面４２と周壁４３の内面は、端板１３及びダイス１と同芯的に形成されている。【００７１】
更に、前記端板受け４０における底板４１の内面には、位置決めのピン４４が立設されている。【００７２】
該位置決めピン４４は、例えば、後述する図１４Ａに示す消音器における端板（筒構成体１３Ａ）を端板受け４０にセットする場合に、そのパイプ５１の内空部内に位置決めピン４４が嵌合し、端板１３の周方向の位置決めがされるようになっている。また、この場合、パイプ５１の外端部が端板１３より下方へ突出するため、この突出部が端板受け４０と干渉しないように、端板受け４０の底板４１の上面に、凹部４５が形成されている。【００７３】
本実施例３においては、端板１３を端板受け４０により図９に示すように支承し、端板受け４０の昇降により端板１３のダイス１内への挿入操作と、ダイス１からの脱型操作を行うようになっている。【００７４】
本実施例３においても、前記実施例１と同様の工程により、前記と同様の作用、効果を発揮することができる。【００７５】
なお、本実施例３においては、図８に示すように、一方のダイス構成体１Ａと他方のダイス構成体１Ｂとの相互の接合面の一方に係合ピン４６が突設され、他方に前記係合ピン４６が嵌入する係合穴４７が形成され、両ダイス構成体１Ａ、１Ｂを相互に接合した場合に係合ピン４６が係合穴４７に嵌合して、両ダイス構成体１Ａ、１Ｂが同芯になるようになっている。【００７６】
この係合ピン４６と係合穴４７は、前記実施例１及び２のダイス１にも設けられている。
【実施例４】
【００７７】
図１０は実施例４を示す。
本実施例４は、前記の一方の筒構成体である筒状体２１および他方の筒構成体である端板１３に前記の段部１４を形成しないで、端板１３の環状端部１２と筒状体２１の環状端部２２を重合したものである。【００７８】
本実施例４においても前記実施例１と同様のダイス構造及び工程により、前記と同様の密着した重合部を形成することができる。
【実施例５】
【００７９】
図１１は実施例５を示す。
本実施例５は、前記端板１３には前記の段部１４を形成せず、前記筒状体２１の環状端部２２に小径段部２２ｂを形成して、端板１３の環状端部１２と筒状体２１の環状端部２２を重合したものである。【００８０】
本実施例５においても前記実施例１と同様のダイス構造及び工程により、前記と同様の密着した重合部を形成することができる。
【実施例６】
【００８１】
図１２は実施例６を示す。
本実施例６は、段部を形成しない筒状体２１の両環状端部２２に、段部１４を形成した端板１３、１３の環状端部１２、１２を外嵌めして重合したものである。【００８２】
本実施例６においても前記実施例１と同様のダイス構造及び工程により、前記と同様の密着した重合部を形成することができる。
本実施例６においては、図１２に示すように、前記と同様のダイス１を２個、筒状体２１および端板１３と同軸に、かつ、第１テーパ部３が対向するようにして配置する。
そして、実施例１と同様の工程により、先ず一方のダイス１により一方の重合部を形成し、次に他方のダイス１により他方の重合部を形成してもよいし、さらに、両重合部を同時に形成してもよい。
前者の場合は、先ず、一方(例えば図１２の下側)のダイス１により前記実施例１と同様の工程によって筒状体２１と端板１３の一方の重合部を形成した後、他方（例えば図１２の上側）のダイス１に他方の端板１３をセットし、その後、前記一方のダイス１で重合された半完成品を、一方のダイスで把持した状態のまま、他方のダイス１へ向けて相対的に近接移動し、前記実施例１の工程により、筒状体２１と端板１３の他方の重合部を形成するようにしてもよい。
また、後者の場合は、前記２個のダイス１に予め端板１３をそれぞれセットし、この端板１３がセットされた両ダイス１を、筒状体２１の両環状端部２２へ向けて相対的に近接移動させて、両重合部を同時に形成してもよい。
両ダイス１は、図示しない駆動手段により、筒状体２１および端板１３の軸方向へ相対的に近接させたり離反させたりするようにしてもよい。
【実施例７】
【００８３】
図１３は実施例７を示す。
本実施例７は、前記実施例１における筒状体２１を、板材から椀状に深絞り加工（プレス加工）された有底状筒体とし、その開口した環状端部２２を端板１３の環状端部１２に重合したものである。【００８４】
本実施例７においても前記実施例１と同様のダイス構造及び工程により、前記と同様の密着した重合部を形成することができる。
【実施例８】
【００８５】
前記各実施例は、他方の筒構成体である端板１３の環状端部１２を一方の筒構成体である筒状体２１の環状端部２２に外嵌めした例であるが、前記各実施例において、筒状体２１の環状端部２２を端板１３の環状端部１２に外嵌めするようにしてもよい。すなわち、筒状体２１を外側に位置する他方の筒構成体とし、端板１３を内側に位置する一方の筒構成体としてもよい。なお、この実施例８は図示されていない。【００８６】
この場合には、前記筒状体２１の環状端部２２をダイス１における第２テーパ部７側から挿入し、端板１３の環状端部１２をダイス１における第１テーパ部３側から挿入することにより行える。
【実施例９】
【００８７】
図１４Ａから図１４Ｂは内燃機関の排気系に接続される消音器の外殻（外筒）の製造方法に本発明を適用した実施例９である。【００８８】
すなわち、金属製の板材を椀状に深絞りプレス加工して形成された２個の有底状の筒構成体１３Ａ、２１Ａを用い、かつ、他方の筒構成体１３Ａに環状端部１２Ａを形成する。この他方の筒構成体１３Ａが前記実施例１における端板１３に相当し、その環状端部１２Ａが前記環状端部１２に相当し、また、一方の筒構成体２１Ａが前記実施例１における筒状体２１に相当し、環状端部２２Ａが前記環状端部２２に相当する。【００８９】
そして、他方の筒構成体１３Ａにインレットパイプ５１と有孔隔壁５２とアウトレットパイプ５３の内蔵物を備え、その他方の筒構成体１３Ａにおける環状端部１２Ａを前記のダイス１における第２テーパ部７から前記のように挿入し、その後に、一方の筒構成体２２Ａの環状端部２２Ａを前記ダイス１における第１テーパ部３から前記のように挿入して、この環状端部１２Ａと環状端部２２Ａを前記のように重合する。なお、有孔隔壁５２は筒構成体１３Ａにスポット溶接で固定されている。【００９０】
そして、この環状の重合部をレーザ光などによる溶接Ｗにより接合する。
このような消音器の外筒（筒構成体）は、その板厚が薄いため、本発明による嵌合方法、すなわち、製造方法が特に有効である。
【実施例１０】
【００９１】
図１５は実施例１０を示す。
本実施例１０は、本発明を、自動車などに搭載される排気ガス浄化装置の外殻及び、該排気ガス浄化装置に連設された消音器の外殻の製造に適用する実施例を示す。【００９２】
この図１５に示す構造は、前記の環状端部１２と同様の環状端部６１を形成するとともに排気吸入パイプ６２を設けた第１の筒構成体である端板６０と、環状端部６４を前記端板６０の環状端部６１に内嵌めした第２の筒構成体６３と、環状端部６９を前記第２の筒構成体６３の環状端部６５に内嵌めした第３の筒構成体６８と、環状端部７５を前記第３の筒構成体６８の環状端部７０に内嵌めし、他端に底板７４を形成した椀状の第４の構成体７３とからなる。【００９３】
また、前記第２の筒構成体６３の内部には、内蔵物である触媒担体６６が保持部材６７を介して内設されている。更に、前記第３の筒構成体６８の内部には、内蔵物である触媒担体７１が保持部材７２を介して内設されている。更に、前記第４の筒状構成体７３の内部には、隔壁７６、７７とインレットパイプ７８とアウトレットパイプ７９からなる内蔵物が固設されている。前記隔壁７６、７７はスポット溶接で第４の筒構成体７３に固設されている。【００９４】
そして、この実施例１０における外殻である筒状部材の製造方法は、排気吸入パイプ６２を付設した端板６０の環状端部６１に、触媒担体６６等の内蔵物を、保持部材６７を介して内設した第２の筒構成体６３の環状端部６４を前記本発明の重合工程により重合し、次に、第２の筒構成体６３の環状端部６５に、触媒担体７１等の内蔵物を、保持部材７２を介して内設した第３の筒構成体６８の環状端部６９を前記本発明の重合工程により、重合し、次に、第３の筒構成体６８の環状端部７０に、隔壁７６等の内蔵物を固設した第４の筒構成体７３の環状端部７５を前記本発明の重合工程により重合し、その後、前記各重合部を前記のように溶接する。
【実施例１１】
【００９５】
本実施例１１は図示しないが、前記実施例１０における第２及び第３の筒構成体６３、６８内に、触媒担体の代わりにディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＥ）を内蔵した排気浄化装置の外殻の製造に本発明を適用してもよく、更に、ＥＧＲ（排気ガス再循環）システムの外殻（外筒）や熱交換器等の外殻（外筒）の製造に本発明を適用することができる。
【実施例１２】
【００９６】
図１６は実施例１２を示す。
本実施例１２は、自動車の金属製インパネ・リインフォースメントの製造に適用した実施例を示す。【００９７】
この図１６に示すインパネ・リインフォースメント９１は、両端が開口した大径パイプの一方の開口側を偏心縮径して環状端部９２を形成した他方の筒構成体９３と、前記環状端部９２に嵌入する外径で、両端が開口したパイプからなる一方の筒構成体９４とからなり、他方の筒構成体９３の環状端部９２内に一方の筒構成体９４の環状端部９５を密着状体に重合し、この重合部をレーザ溶接などで溶接して構成されている。【００９８】
このインパネ・リインフォースメント９１の製造における両環状端部９２、９５の嵌合においても本発明の前記の工程で密着的に重合することができ、この重合部をレーザ溶接で良好に溶接することができる。【００９９】
本発明は、このような自動車の構造部材においても広く適用できる。
【実施例１３】
【０１００】
図１７は実施例１３を示す。
本実施例１３は、通常の金属製の両端が開口したパイプ同士を嵌合し、その重合した重合部を溶接して構成される通常の筒状部材の製造に本発明を適用する実施例である。【０１０１】
このような筒状部材９６においても、前記本発明の工程により、その一方の筒構成体９９の環状端部１００を、他方の筒構成体９７の環状端部９８内に嵌合し、その重合部をレーザ溶接により接合することができる。
【その他の実施例】
【０１０２】
前記第４乃至第１３の実施例においても、図１に示すダイス１を使用したり、図７に示すダイス１を使用したり、更には、図８及び図９に示す端板受け４０を使用してもよい。
【０１０３】
更に、本発明は、前記のような自動車部品に限らず、あらゆる嵌合品の製造に広く適用可能である。
【０１０４】
更に、前記各実施例、例えば図２乃至図６及び図１０乃至図１４に示す実施例では、筒状体（筒構成体）２１、２１Ａの環状端部２２、２２Ａの塑性変形域におけるスプリングバックを利用して、筒状体２１、２１Ａの環状端部２２、２２Ａと端板（筒構成体）１３、１３Ａの環状端部１２、１２Ａとを密着させた例であるが、筒状体２１、２１Ａの環状端部２２、２２Ａを、元の形状に戻る弾性変形域で縮径変形させて端板１３、１３Ａの環状端部１２、１２Ａに嵌合した後に弾性復帰力を利用して元の形状に戻して端板１３、１３Ａの環状端部２２、２２Ａに密着的に重合させるようにしてもよい。
【０１０５】
また、端板１３、１３Ａの環状端部１２、１２Ａの口径修正およびそのための装置は必ずしも具備していなくてもよい。
【０１０６】
すなわち、前記実施例１において、端板１３の保持が別手段にて行われ、かつ、環状端部１２の横断面形状と径が修正の必要のないほどの精度であるならば、ダイス１の第２テーパ部７と第２絞り部６はなくてもよい。
【０１０７】
また、この場合、端板１３がダイス１に対する所定位置に保持した状態で、開放されていたダイス１の両構成体１Ａ、１Ｂが相対的に近接してきて、その保持部５、５で環状端部１２を把持するようにしてもよい。
【０１０８】
しかしながら、実際の工程としては、薄板の塑性加工品においては形状と径の修正をすることが望ましく、また端板の把持はダイスで行った方がよいし、更に、端板の環状端部と筒状体の環状端部との同軸度を確保して挿入の確実化を図る面からすると、前記実施例のように、ダイス１に第２テーパ部７と第２絞り部６が具備されていた方が望ましい。
【０１０９】
したがって、端板１３の環状端部が外嵌め式である場合には、前記実施例１に示すようなダイス１を使用して製造することが最良である。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１Ａ】本発明に使用するダイスの実施例の平面図。
【図１Ｂ】図１ＡにおけるＹ−Ｙ線断面図。
【図１Ｃ】図１Ａのダイスの実施例の底面図。
【図２】本発明の実施例１を示す工程を示すもので、ダイスに端板を挿入した図。
【図３】図２の状態から端板を更に挿入してダイスに保持させた図。
【図４】図３の状態から筒状体をダイスに挿入して端板に重合させた図。
【図５】図４の状態からダイスを開放した図。
【図６】本発明の実施例１におけるスプリングバックの状態を説明する模式図。
【図７】本発明の実施例２であるダイスの変形例を示す断面図。
【図８】本発明の実施例３であるダイスの斜視図。
【図９】図８の断面図。
【図１０】本発明の実施例４を示す筒状部材の断面図。
【図１１】本発明の実施例５を示す筒状部材の断面図。
【図１２】本発明の実施例６を示す筒状部材の製造工程の一部を示す図。
【図１３】本発明の実施例７を示す筒状部材の断面図。
【図１４Ａ】本発明を消音器の製造に適用した実施例９の消音器の断面図。
【図１４Ｂ】図１４Ａの消音器の重合部の拡大断面図。
【図１５】本発明の実施例１０である排気浄化装置への適用例を示す断面図。
【図１６】本発明の実施例１２であるインパネ・リインフォースメントへの適用例を示す側面図。
【図１７】本発明の実施例１３であるパイプへの適用例を示す側面図。
【図１８Ａ】第１の従来の技術を示すもので、嵌合前の状態を示す図。
【図１８Ｂ】第１の従来の技術を示すもので、嵌合状態を示す図。
【図１９】第２の従来の技術を示す断面図。
【図２０Ａ】第３の従来の技術の工程を示す断面図。
【図２０Ｂ】第３の従来の技術の工程を示す断面図。
【図２０Ｃ】第３の従来の技術の工程を示す断面図。
【図１Ａ】
2005115683.tif 000002
【図１Ｂ】
2005115683.tif 000003
【図１Ｃ】
2005115683.tif 000004
【図２】
2005115683.tif 000005
【図３】
2005115683.tif 000006
【図４】
2005115683.tif 000007
【図５】
2005115683.tif 000008
【図６】
2005115683.tif 000009
【図７】
2005115683.tif 000010
【図８】
2005115683.tif 000011
【図９】
2005115683.tif 000012
【図１０】
2005115683.tif 000013
【図１１】
2005115683.tif 000014
【図１２】
2005115683.tif 000015
【図１３】
2005115683.tif 000016
【図１４Ａ】
2005115683.tif 000017
【図１４Ｂ】
2005115683.tif 000018
【図１５】
2005115683.tif 000019
【図１６】
2005115683.tif 000020
【図１７】
2005115683.tif 000021
【図１８Ａ】
2005115683.tif 000022
【図１８Ｂ】
2005115683.tif 000023
【図１９】
2005115683.tif 000024
【図２０Ａ】
2005115683.tif 000025
【図２０Ｂ】
2005115683.tif 000026
【図２０Ｃ】
2005115683.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】平成18年3月27日(2006.3.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】請求の範囲
【請求項１】２個以上の筒構成体からなり、かつ、少なくとも１箇所において筒構成体相互の重合部を有する金属製筒状部材であって、その重合部における内側に位置する一方の筒構成体の開口した一方の環状端部と、外側に位置する他方の筒構成体の開口した他方の環状端部を溶接により一体的に接合する金属製筒状部材の製造方法において、
前記他方の環状端部は、その挿入側でダイスに設けられたテーパ部を通過して縮径加工を経た後にそのダイス内の保持部に至って保持され、前記一方の環状端部を、その外径を前記ダイスにより前記縮径加工を経た他方の環状端部の内径よりも小径になるように加圧した状態で前記他方の環状端部内へ挿入し、その後、外側の前記他方の環状端部を前記ダイスから開放して加圧力を解除するとともに内側の前記一方の環状端部への前記の加圧力を解除して、内側の前記一方の環状端部を、そのスプリングバックにより外側の前記他方の環状端部の内面に密着させることを特徴とする金属製筒状部材の製造方法。
【請求項２】（削除）
【請求項３】２個以上の筒構成体からなり、かつ、少なくとも１箇所において筒構成体相互の重合部を有する金属製筒状部材であって、その重合部における内側に位置する一方の筒構成体の開口した一方の環状端部と、外側に位置する他方の筒構成体の開口した他方の環状端部を溶接により一体的に接合する金属製筒状部材の製造方法において、
前記他方の筒構成体の環状端部を、ダイスに設けられたテーパ部を通過して縮径加工を経た後に保持部において保持する第１の工程と、
さらに最小径が前記他方の環状端部よりも小さいテーパ部を形成された前記ダイスの、該テーパ部に前記一方の環状端部を通過させて該一方の環状端部を前記他方の環状端部内へルーズに挿入する第２の工程と、
前記ダイスを分割し前記外側に位置する他方の筒構成体から離隔させる第３の工程とを含むことを特徴とする金属製筒状部材の製造方法。
【請求項４】（削除）
【請求項５】（削除）
【請求項６】（削除）
【請求項７】（削除）
【請求項８】（削除）
【請求項９】（削除）
【請求項１０】（削除）
【請求項１１】（削除）
【請求項１２】（削除）
【請求項１３】（削除）
【請求項１４】挿入時における前記他方の環状端部の内径と前記一方の環状端部の外径との径差が、前記一方の環状端部が前記ダイスの離隔により拡径するスプリングバック量以下であることを特徴とする請求項１に記載の金属製筒状部材の製造方法。
【請求項１５】前記筒構成体の少なくとも１つの内に内蔵物を配置した請求項１または１４記載の金属製筒状部材の製造方法。
【請求項１６】挿入時における前記他方の環状端部の内径と前記一方の環状端部の外径との径差が、前記一方の環状端部が前記ダイスの離隔により拡径するスプリングバック量以下であることを特徴とする請求項３に記載の金属製筒状部材の製造方法。
【請求項１７】さらに内蔵物を前記筒構成体の少なくとも１つの内に配置する工程を含む請求項３または１６記載の金属製筒状部材の製造方法。
【請求項１８】前記筒構成体の少なくとも１つを端板とし、少なくとも１つを筒状体とした請求項１、３、１４乃至１７のいずれか一項に記載の金属製筒状部材の製造方法。
【請求項１９】前記筒構成体を２個とし、この２個の筒構成体が椀状に形成されている請求項１、３、１４乃至１７のいずれか一項に記載の金属製筒状部材の製造方法。
【請求項２０】前記ダイスは、前記の保持部とテーパ部を部材の挿通方向に隣接しかつ同軸で有し、該軸に対して放射状に分割離反可能に形成されていることを特徴とする請求項１、３、１４乃至１９のいずれか一項に記載の金属製筒状部材の製造方法。
【請求項２１】前記溶接をレーザ光溶接で行うようにした請求項１、３、１４乃至２０のいずれか一項に記載の金属製筒状部材の製造方法。
【請求項２２】前記金属製筒状部材が消音器の外殻である請求項１、３、１４乃至２１のいずれか一項に記載の金属製筒状部材の製造方法。
【請求項２３】前記金属製筒状部材が、排気浄化装置の外殻である請求項１、３、１４乃至２１のいずれか一項に記載の金属製筒状部材の製造方法。
【請求項２４】前記金属製筒状部材が、自動車用のインパネ・リインフォースメントである請求項１、３、１４乃至２１のいずれか一項に記載の金属製筒状部材の製造方法。
【国際調査報告】
2005115683.tif 000028
2005115683.tif 000029
2005115683.tif 000030
2005115683.tif 000031