JP2012166258A - 管体の製造方法，その製造装置及びエンジン用排気管 - Google Patents

Abstract

【課題】充分に長い折り返し管部を有する管体を容易に得ることができる管体の製造方法を提供する。
【解決手段】主管部１０と，この主管部の先端から内側に折返して主管部の一部の内周面に密着する折り返し管部１１とを備え，この折り返し管部１１と，これが密着する，主管部１０の一部１２とで二重管部１３が構成される管体２を製造するに当たり，主管部１０と同径の管素材３０の先端を半径方向内方へカールさせてカール部３１を成形する第１工程と，カール部３１を管素材３０の軸方向内方に押し込んで該管素材３０の一部を該管体２の内方へ引き込むことにより，カール部３１に連なるカール延長部４６を成形する第２工程と，カール延長部４６及びカール部３１を円筒状に拡径しながら管素材３０の内周面に密着させて折り返し管部１１を成形する第３工程とを順次実行する。
【選択図】 図５

Description

本発明は，主管部と，この主管部の先端から内側に折返して前記主管部の一部の内周面に密着する折り返し管部とを備え，この折り返し管部と，これが密着する，前記主管部の一部とで二重管部が構成される管体を製造する方法，その製造装置及びエンジン用排気管に関する。

従来のかゝる管体の製造方法は，下記特許文献１及び２に記載されている。

特開平１０−５８０５３号公報 特開２０００−６１５３９号公報

特許文献１に記載の管体の製造方法では，主管部と同径の直状の管素材の先端を半径方向内方へ１８０°を超えてカールさせてカール部を形成し，次いでそのカール部を円筒状に拡径して主管部の一部の内周面に密着させて折り返し管部を形成する。

しかしながら，上記のようにカール部を単に円筒状に拡径するのみでは，軸方向に充分長い折り返し管部を得ることはできない。

また特許文献２に記載の管体の製造方法では，主管部と同径の直状の管素材の先端部を所定長さに亙り縮径させて小径管部を形成し，この小径管部の先端を管素材側に押圧し，その内外を裏返して折り返し管部を形成している。しかしながら，小径管部の内外を裏返すには大なる押圧荷重を必要とし，加工性が極めて悪い。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，充分に長い折り返し管部を有する管体を容易に得ることができる管体の製造方法，その製造装置及びその管体を備えるエンジン用排気管を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，主管部と，この主管部の先端から内側に折返して前記主管部の一部の内周面に密着する折り返し管部とを備え，この折り返し管部と，これが密着する，前記主管部の一部とで二重管部が構成される管体を製造するに当たり，前記主管部と同径の管素材の先端を半径方向内方へカールさせてカール部を成形する第１工程と，前記カール部を前記管素材の軸方向内方に押し込んで該管素材の一部を該管体の内方へ引き込むことにより，前記カール部に連なるカール延長部を成形する第２工程と，前記カール延長部及びカール部を円筒状に拡径しながら前記管素材の内周面に密着させて前記折り返し管部を成形する第３工程とを順次実行することを第１の特徴とする。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記第３工程後，前記折り返し管部を，その内径が前記管素材の一般部の内径と同径もしくはそれより大径となるよう，前記管素材の一部と共に拡径する第４工程を実行することを第２の特徴とする。

さらに本発明は，第２の特徴の製造方法のための製造装置であって，ダイユニット，第１矢形パンチ及び第２矢形パンチを備え，前記ダイユニットには，前記管素材の，前記カール部側の先端部を前記ダイユニットの一端面より外方に突出させた状態で該管素材の外周面を保持するワーク保持孔と，このワーク保持孔より大径であると共に，テーパ孔を介して前記ワーク保持孔に同軸状に連なりながら前記ダイユニットの前記一端面に開口する拘束孔とを設け，前記第１矢形パンチには円錐状の矢部を設け，前記第２矢形パンチには，円錐角が前記第１矢形パンチの矢部の円錐角より小さい円錐状の矢部と，この矢部の大径端に連なり，前記管素材の内周面に嵌合し得る小径円柱部と，この小径円柱部にテーパ状のガイド部を介して同軸状に連なる，前記小径円柱部より大径の大径円柱部とを設け，前記第１矢形パンチの矢部を前記カール部の内周面に係合して軸方向に押圧することにより前記カール延長部を成形し，前記第２矢形パンチの矢部及び小径円柱部を前記カール延長部及びカール部の内周面に嵌入することにより，前記カール延長部及びカール部を拡径して前記折り返し管部を形成し，この折り返し管部の内周面に前記ガイド部及び大径円柱部を順次嵌入することにより，前記折り返し管部を，その外周面に密着した前記管素材の一部と共に拡径し，その拡径を前記拘束孔の内周面で規制するようにしたことを第３の特徴とする。

さらにまた本発明は，エンジン用の排気管であって，第２の特徴の製造方法により製造された管体と，エンジンの排気管取り付け面に接合されるフランジ板とを備え，前記折り返し管部と，これが密着する主管部の一部とよりなる二重管部の外周面を，前記フランジ板に設けられる接続孔に嵌合して溶接してなることを第４の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，カール部の成形後，カール部を管素材の軸方向内方に押し込んで管素材の一部を，カール延長部として，管体の内方へ引き込み，次いでカール延長部及びカール部を円筒状に拡径しながら管素材の内周面に密着させて折り返し管部を成形するので，充分に長い折り返し管部を有する管体を得ることができ，しかもカール延長部は，カール部を管素材の軸方向内方に押し込むことで得ることができるので，そのカール延長部の成形に要する荷重は比較的小さくて足り，先端に二重管部を有する管体を低コストで提供することができる。

本発明の第２の特徴によれば，二重管部を正確に拡径することができる。

本発明の第３の特徴によれば，前記ダイ及びパンチの使用により，管素材の先端部に拡径した二重管部を容易に成形することができる。特に，二重管部は，最終的には，ダイの拘束孔の内周面とパンチの大径円柱部の外周面とで挟圧されることになるので，二重管部の内，外径の寸法精度を正確に出すことができ，高精度に拡径した二重管部を持った管体を低コストで提供することができる。

本発明の第４の特徴によれば，前記二重嵌合部は，排気管の管体中，最も剛性が高いので，これをフランジ板の接続孔に嵌合し，溶接することにより，管体のフランジ板との接続剛性を効果的に高めることができる。また折り返し管部の内径が管体の主管部の一般部の内径と同径もしくはそれより大径とされることにより，エンジン及び管体間の排気路に絞り部が形成されず，排気の流れをスムーズにして，エンジンの出力性能の向上を図ることができる。

本発明に係るエンジン用排気管の縦断側面図。 図１の排気管の管体の第１製造工程に使用する製造装置の縦断側面図。 上記管体の第１製造工程の説明図。 上記管体の第２〜第４製造工程に使用する製造装置の縦断側面図。 上記第２製造工程の説明図。 上記第３製造工程の説明図。 上記第４製造工程の説明図。

本発明の実施形態を添付図面に基づいて以下に説明する。

先ず，図１により，本発明に係るエンジン用排気管１について説明する。この排気管１は，管体２と，この管体２の上流端部に結合されるフランジ板３とよりなっている。フランジ板３は，エンジンＥの，排気ポート４が開口する排気管取り付け面５に接合されるもので，前記排気ポート４に対応する接続孔６と，この接続孔６を囲むように配置される複数のボルト孔７とが設けられ，接続孔６に管体２の上流端部が嵌合された後，管体２の外周面とフランジ板３とが溶接される。ボルト孔７には，排気管取り付け面に立設されるボルト８が挿通され，それにナット９を螺合締結することによりフランジ板３は排気管取り付け面５に接合される。

管体２は，主管部１０と，この主管部１０の上流端から内側に折返して主管部１０の一部１２の内周面に密着する折り返し管部１１とよりなっている。折り返し管部１１と，その外周面が密着する主管部１０の一部１２（以下，外側管部１２という。）とで二重管部１３が構成され，この二重管部１３は拡径成形され，その内径，即ち折り返し管部１１の内径Ｄ３は，主管部１０の一般部の内径Ｄ１と同径もしくはそれより大径に，またその外径，即ち外側管部１２の外径Ｄ４は，主管部１０の一般部の外径Ｄ２より大径にされる。また前記外側管部１２は，テーパ管部１４を介して，主管部１０の，拡径のない一般部に連なることになる。フランジ板３の接続孔６には上記二重管部１３が嵌合され，この二重管部１３の外周面がフランジ板３に溶接される。

而して，二重管部１３は，管体２中，最も剛性が高いので，これをフランジ板３の接続孔６に嵌合し，溶接することにより，管体２のフランジ板３との接続剛性を効果的に高めることができる。また折り返し管部１１の内径Ｄ３が主管部１０の一般部の内径Ｄ１と同径もしくはそれより大径とされることにより，排気ポート４及び管体２間に絞り部が形成されず，排気の流れをスムーズにして，エンジンの出力性能の向上を図ることができる。

次に，上記管体２の製造方法について，製造装置と共に説明する。

その製造装置は，管体２の製造工程前半に使用する第１ダイユニット１５及びカール成形パンチ１６（図２参照）と，管体２の製造工程後半に使用する第２ダイユニット１７，第１矢形パンチ１８及び第２矢形パンチ１９（図４参照）とを備えている。

先ず，図２において，第１ダイユニット１５は，固定機台に取り付けられる固定ダイホルダ２４ａに保持される固定ダイ１５ａと，昇降台に取り付けられる可動ダイホルダ２４ｂに保持されて上記固定ダイ１５ａに接合，分離可能に対置される可動ダイ１５ｂとよりなっており，これら固定ダイ１５ａ及び可動ダイ１５ｂには，両者１５ａ，１５ｂの接合面Ａ上で中心軸線Ｙを共有するパンチガイド孔２０，このパンチガイド孔２０よりより小径のワーク保持孔２１及び，このワーク保持孔２１より大径の環状の係止溝２３が形成される。パンチガイド孔２０は，両ダイ１５ａ，１５ｂの一端面に開口する有底孔であり，ワーク保持孔２１は，パンチガイド孔２０の底部から係止溝２３に亙り延びており，固定ダイ１５ａ側の係止溝２３には，ワーク保持孔２１の内端を閉じるストッパ２２が係合，固定される。ワーク保持孔２１は，前記主管部１０の一般部の外径Ｄ２と略同径の内径Ｄ２′（具体的には，Ｄ２′はＤ２よりやゝ大径）を有する。

カール成形パンチ１６は，シャンク部２５と，このシャンク部２５の前端に連設され，前記パンチガイド孔２０に嵌合し得る円柱部２６とよりなっており，その円柱部２６にはカール成形部２７が形成される。このカール成形部２７は，円柱部２６の先端面に開口する，有底で前記ワーク保持孔２１と同径の入口孔２７ａと，この入口孔２７ａの底面の中心から起立して截頭円錐状のガイド突起２７ｂと，これら入口孔２７ａ及びガイド突起２７ｂ間を滑らかに接続する環状の反転面２７ｃとで構成される。

而して，管体２の製造工程の前半では，先ず，前記主管部１０に対応する管素材３０を用意し，可動ダイ１５ｂを上昇させた状態で固定ダイ１５ａ側のワーク保持孔２１に管素材３０の下半周部を嵌合すると共に，その一端部をストッパ２２に突き当てる。このとき管素材３０は，その他端部をパンチガイド孔２０外方に所定長さ突出させる長さを有している。この状態で，図２に示すように，可動ダイ１５ｂを下降させて固定ダイ１５ａに接合し，可動ダイ１５ｂ側のワーク保持孔２１により管素材３０の上半周部を保持する。

次いで，カール成形パンチ１６の円柱部２６をパンチガイド孔２０に嵌合しながら，図示しないパンチ押圧手段によりカール成形パンチ１６をワーク保持孔２１側に押圧すると，図３に示すように，円柱部２６のパンチガイド孔２０への進入に伴ない，管素材３０の後端が入口孔２７ａに押し込まれ，そしてその後端部は，反転面２７ｃ及びガイド突起２７ｂにより半径方向内方へ１８０°を超えてカールしたカール部３１に成形される。こうしてカール部３１を成形した管素材３０は，製造工程後半へと移される。

図４において，製造工程後半に使用する第２ダイユニット１７は，固定ダイホルダ３７ａに保持される固定ダイ１７ａ及び可動ダイホルダ３７ｂに保持される可動ダイ１７ｂよりなること，固定ダイ１７ａ及び可動ダイホルダ３７ｂに，第１ダイユニット１５のワーク保持孔２１と同径Ｄ２′のワーク保持孔３４が形成されること，並びに係止溝３６に係合するストッパ３５を有することにおいて第１ダイユニット１５と同様の構成であるが，ストッパ３５は，管素材３０のワーク保持孔３４への嵌合深さを規制するストッパ面３５ａが第１ダイユニット１５のストッパ２２のそれより所定長さ突出するように形成される。

また固定及び可動ダイ１７ａ，１７ｂの，ストッパ３５と反対側の端面には，ワーク保持孔３４より大径の拘束孔３８が開口し，この拘束孔３８は，テーパ３９を介してワーク保持孔３４に同軸状に連なる。

一方，第１矢形パンチ１８は，シャンク部４０と，このシャンク部４０の前端に連設される円柱部４１と，この円柱部４１の前端に連設される円錐状の矢部４２とよりなる。その矢部４２は，前記カール部３１の内周面に係合し得るようになっており，図示例では，矢部４２の円錐角αは略３０°に設定される。

また第２矢形パンチ１９は，シャンク部５０と，このシャンク部５０の前端に連設される大径円柱部５１と，この大径円柱部５１の前端にテーパ状のガイド部５２を介して連設される小径円柱部５３と，この小径円柱部５３の前端に連設される円錐状の矢部５４とよりなっている。矢部５４の円錐角βは，第１矢形パンチ１８の矢部４２の円錐角αより小さく設定されるもので，図示例では略２０°に設定される。

小径円柱部５３は，管素材３０の一般径の内径と略同径の外径を有し，大径円柱部５１は，小径円柱部５３の外径と，前記拘束孔３８の内径との中間値の外径を有する。

而して，カール部３１を成形された管素材３０を，図４に示すように，固定及び可動ダイ１７ａ，１７ｂのワーク保持孔３４で保持すると共に，その一端をストッパ型３５に突き当て，他端のカール部３１を拘束孔３８外方に突出させる。次いで，図５に示すように，第２ダイユニット１７のワーク保持孔３４と同軸上に配置した第１矢形パンチ１８を第２ダイユニット１７側に前進させて矢部４２をカール部３１の内周面に係合し，軸方向に押圧することにより，管素材３０の後端部をカール部３１と共に管素材３０の軸方向内方へ引き込み，カール部３１に連なるテーパ状のカール延長部４６を成形する。

次に，図６に示すように，第１矢形パンチ１８を第２矢形パンチ１９と交換して，第２矢形パンチ１９を前進させると，円錐角βが比較的小さい矢部５４がカール部３１内に進入してそれを軸方向及び半径方向に伸展させると共に，小径円柱部５３がカール延長部４６内に進入して，それらを円筒状に拡径しながら管素材３０の一部１２の内周面に密着させて折り返し管部１１を成形する。この折り返し管部１１と，これが密着する管素材３０の一部１２，即ち外側管部１２とで二重管部１３が構成される。

第２矢形パンチ１９を更に前進させると，図７に示すように，ガイド部５２及び大径円柱部５１が二重管部１３内に順次進入してこれを拡径させる。この二重管部１３の拡径は，二重管部１３の外周面が第２ダイユニット１７の拘束孔３８の内周面に密着することで規制される。即ち，二重管部１３は，大径円柱部５１の外周面と拘束孔３８の内周面とで挟圧されることになり，拡径した二重管部１３の内，外径の寸法精度を正確に得ることができる。

上記のように，管体２の製造に際しては，カール部３１の成形後，カール部３１を管素材３０の軸方向内方に押し込んで管素材３０の一部を，カール延長部として，管体２の内方へ引き込み，次いでカール延長部４６及びカール部３１を円筒状に拡径しながら管素材３０の内周面に密着させて折り返し管部１１を成形するので，充分に長い折り返し管部１１を有する管体２を得ることができ，しかもカール延長部４６は，カール部３１を管素材３０の軸方向内方に押し込むことで得ることができるので，そのカール延長部４６の成形に要する荷重は比較的小さくて足り，先端に二重管部を有する管体を低コストで提供することができる。

また上記二重管部１３は，折り返し管部１１の内径が管素材３０の一般部の内径と同径もしくはそれより大径となるよう拡径されるので，二重管部を正確に拡径することができる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

Ｅ・・・・・・エンジン
１・・・・・・排気管
２・・・・・・管体
３・・・・・・フランジ板
５・・・・・・排気管取り付け面
６・・・・・・接続孔
１０・・・・・主管部
１１・・・・・折り返し管部
１２・・・・・外側管部（管素材の一部）
１３・・・・・二重管部
１７・・・・・ダイユニット（第２ダイユニット）
１８・・・・・第１矢形パンチ
１９・・・・・第２矢形パンチ
３０・・・・・管素材
３１・・・・・カール部
３４・・・・・ワーク保持孔
３８・・・・・拘束孔
３９・・・・・テーパ孔
４２・・・・・第１矢形パンチの矢部
５１・・・・・第２矢形パンチの大径円柱部
５２・・・・・同ガイド部
５３・・・・・同小径円柱部
５４・・・・・同矢部
４６・・・・・カール延長部

Claims (4)

1. 主管部（１０）と，この主管部（１０）の先端から内側に折返して前記主管部（１０）の一部の内周面に密着する折り返し管部（１１）とを備え，この折り返し管部（１１）と，これが密着する，前記主管部（１０）の一部（１２）とで二重管部（１３）が構成される管体（２）を製造するに当たり，
   前記主管部（１０）と同径の管素材（３０）の先端を半径方向内方へカールさせてカール部（３１）を成形する第１工程と，
   前記カール部（３１）を前記管素材（３０）の軸方向内方に押し込んで該管素材（３０）の一部を該管体（２）の内方へ引き込むことにより，前記カール部（３１）に連なるカール延長部（４６）を成形する第２工程と，
   前記カール延長部（４６）及びカール部（３１）を円筒状に拡径しながら前記管素材（３０）の内周面に密着させて前記折り返し管部（１１）を成形する第３工程とを順次実行することを特徴とする管体の製造方法。
2. 請求項１記載の管体の製造方法において，
   前記第３工程後，前記折り返し管部（１１）を，その内径（Ｄ３）が前記管素材（３０）の一般部の内径（Ｄ１）と同径もしくはそれより大径となるよう，前記管素材（３０）の一部（１２）と共に拡径する第４工程を実行することを特徴とする管体の製造方法。
3. 請求項２記載の管体の製造方法のための製造装置であって，
   ダイユニット（１７），第１矢形パンチ（１８）及び第２矢形パンチ（１９）を備え， 前記ダイユニット（１７）には，前記管素材（３０）の，前記カール部（３１）側の先端部を前記ダイユニット（１７）の一端面より外方に突出させた状態で該管素材（３０）の外周面を保持するワーク保持孔（３４）と，このワーク保持孔（３４）より大径であると共に，テーパ孔（３９）を介して前記ワーク保持孔（３４）に同軸状に連なりながら前記ダイユニット（１７）の前記一端面に開口する拘束孔（３８）とを設け，
   前記第１矢形パンチ（１８）には円錐状の矢部（４２）を設け，
   前記第２矢形パンチ（１９）には，円錐角（β）が前記第１矢形パンチ（１８）の矢部（４２）の円錐角（α）より小さい円錐状の矢部（５４）と，この矢部（５４）の大径端に連なり，前記管素材（３０）の内周面に嵌合し得る小径円柱部（５３）と，この小径円柱部（５３）にテーパ状のガイド部（５２）を介して同軸状に連なる，前記小径円柱部（５３）より大径の大径円柱部（５１）とを設け，
   前記第１矢形パンチ（１８）の矢部（４２）を前記カール部（３１）の内周面に係合して軸方向に押圧することにより前記カール延長部（４６）を成形し，前記第２矢形パンチ（１９）の矢部（５４）及び小径円柱部（５３）を前記カール延長部（４６）及びカール部（３１）の内周面に嵌入することにより，前記カール延長部（４６）及びカール部（３１）を拡径して前記折り返し管部（１１）を形成し，この折り返し管部（１１）の内周面に前記ガイド部（５２）及び大径円柱部（５１）を順次嵌入することにより，前記折り返し管部（１１）を，その外周面に密着した前記管素材（３０）の一部（１２）と共に拡径し，その拡径を前記拘束孔（３８）の内周面で規制するようにしたことを特徴とする管体の製造装置。
4. 請求項２記載の管体の製造方法により製造された管体（２）と，エンジン（Ｅ）の排気管取り付け面（５）に接合されるフランジ板（３）とを備え，前記折り返し管部（１１）と，これが密着する主管部（１０）の一部（１２）とよりなる二重管部（１３）の外周面を，前記フランジ板（３）に設けられる接続孔（６）に嵌合して溶接してなることを特徴とする，エンジン用排気管。

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