JPH0647432A - 薄肉部を有する金属管の製造方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属管の軸方向中間部の肉厚を端部の肉厚よ
りも薄くする。 【構成】 金属管６の中空部６ａに棒状の雌型６２を挿
通し、金属管６を軸心まわりに回転させるとともに、回
転する金属管６の軸方向中間部６ｃを外周から加熱し、
加熱された金属管６を軸方向に引張ることにより、金属
管６の軸方向中間部６ｃの肉厚ｔ₁ を端部の肉厚ｔ₀ よ
りも薄くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属管の肉厚を部分的
に薄くする製造方法およびその製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車のステアリング装置には、衝撃エ
ネルギを吸収する手段として、図８に示すように、軸方
向中間部が波形（蛇腹状）に形成されたコルゲート管１
が採用されている。コルゲート管の製造技術の一例とし
て、たとえば特開昭６３−２０３２１７号公報が知られ
ている。図８のコルゲート管１は、一定以上の衝撃によ
って容易に変形することが必要であり、そのためには薄
肉であることが要求される。

【０００３】自動車のモデルチェンジ等に伴う設計変更
によってコルゲート管１の長さを短かくしなければなら
ない場合は、コルゲート管１が変形しにくくなるので、
コルゲート管１の肉厚をさらに薄くすることが要求され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コルゲ
ート管１の全体を薄肉とすると、つぎのような問題が生
じる。コルゲート管１は、ステアリングホイール（ハン
ドル）の回転力をパワーステアリング等に伝達する途中
に設けられるため、図９に示すように、コルゲート管１
の両端部１ａは溶接によって他の伝達部材２と接合され
るが、コルゲート管１の肉厚が薄すぎると、アーク溶接
時のエネルギによってコルゲート管１が溶け落ちてしま
い、溶接ビード１ｂを介してコルゲート管１と伝達部材
２とを十分に接合することができない。

【０００５】このように、コルゲート管１は一定以上の
衝撃によって容易に変化し、かつアーク溶接による他の
伝達部材との接合が可能であることが要求される。この
ためには、金属管の肉厚を部分的に薄くできる金属管の
製造方法の開発が望まれる。

【０００６】本発明は、上記の問題に着目し、金属管の
軸方向中間部の肉厚を薄くすることが可能な金属管の製
造方法および製造装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

（１）この目的を達成するための本発明に係る薄肉部を
有する金属管の製造方法は、金属管の中空部に棒状の雌
型を挿通し、該金属管を軸心まわりに回転させるととも
に、該回転する金属管の軸方向中間部を外周から加熱
し、該加熱された金属管を軸方向に引張ることにより、
金属管の軸方向中間部の肉厚を端部の肉厚よりも薄くす
る方法から成る。

【０００８】（２）この目的を達成するための本発明に
係る薄肉部を有する金属管の製造装置は、金属管の中空
部に挿通される棒状の雌型と、前記金属管の両端部を保
持するチャックと、前記両チャックを同一方向に回転さ
せる回転駆動手段と、前記金属管を外周から加熱する加
熱手段と、前記チャックの少なくとも一方を前記金属管
の軸方向に移動させるチャック移動手段と、を備えたも
のから成る。

【０００９】

【作用】このように構成された薄肉部を有する金属管の
製造方法およびその装置においては、金属管の中空部に
棒状の雌型が挿通される。金属管に雌型が挿通される
と、金属管の両端部がチャックによって保持され、回転
駆動手段によって両チャックが同一方向に回転される。
これにより、金属管は軸心まりに回転し、この状態で金
属管が加熱手段によって外周から加熱される。

【００１０】金属管が加熱手段によって加熱されると、
少なくとも一方のチャックがチャック移動手段によって
移動し、金属管が軸方向に引張られる。これにより、金
属管の加熱部分が軸方向に引き伸ばされ、この部分は金
属管の端部よりも薄肉となる。この場合、引き伸ばされ
る部分の径は端部よりも縮径するが、金属管には予め雌
型が挿通されているので、引き伸ばされる部分の径は所
望の値とすることができる。

【００１１】このように、金属管の軸方向中間部のみを
薄肉とし、チャックによって保持される金属管の両端部
は初期のままの肉厚とすることができる。したがって、
金属管の軸方向中間部は、たとえば衝撃によって容易に
変形可能な肉厚とすることができ、金属管の両端部はア
ーク溶接に都合のよい肉厚とすることができる。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明に係る薄肉部を有する金属管
の製造方法およびその装置の望ましい実施例を、図面を
参照して説明する。

【００１３】図６は、薄肉部を有する金属管の製造方法
を実施するための製造装置の全体構成を示している。図
６において１１は四角形のフレーム本体を示している。
フレーム本体１１の張出部１１ａには、軸受１２を介し
てチャック１３が設けられている。チャック１３と対向
する位置にはチャック１４が配置されている。チャック
１４は、後述するチャック移動手段３０の移動アーム３
３に軸受１５を介して回転可能に保持されている。

【００１４】チャック１３、１４は、回転駆動手段２０
によって回転駆動されるようになっている。回転駆動手
段２０は、モータ２１、回転伝達軸２２、ギヤ２３、２
４、２５、２６、２７を有している。モータ２１は、フ
レーム本体１１を支持するベース部材１０に固定されて
いる。回転伝達軸２２は、軸受２８を介してフレーム本
体１１に回転自在に保持されている。ギヤ２４は回転伝
達軸２２の一端に取付けられており、モータ２１の出力
軸に取付けられたギヤ２３と噛合わされている。

【００１５】ギヤ２５は、キーを介して回転伝達軸２２
に固定されている。一方のチャック１３にはギヤ２７が
取付けられており、このギヤ２７と回転伝達軸２２側の
ギヤ２５とが噛合わされている。回転伝達軸２２の他方
にはスプライン２２ａが形成されている。ギヤ２６は、
回転伝達軸２２のスプライン２２ａに嵌合されている。
他方のチャック１４にはギヤ２７が取付けられており、
このギヤ２７とスプライン２２ａに嵌合されたギヤ２６
とが噛合わされている。

【００１６】チャック１３とチャック１４は同心上に配
置されており、この２つのチャック１３、１４によって
金属管６の両端部が保持されるようになっている。モー
タ２１を回転させると、ギヤ２３、２４を介して回転伝
達軸２２に回転力が伝達され、回転伝達軸２２の回転力
はギヤ２５、２７を介して一方のチャック１３に伝達さ
れるとともに、ギヤ２６、２７を介して他方のチャック
１４に伝達される。

【００１７】このように、両方のチャック１３、１４は
同一方向に回転し、両方のチャック１３、１４によって
保持された金属管６は、軸心まわりに回転するようにな
っている。モータ２１を可変速モータとすることによ
り、金属管６の軸心まわりの回転速度を可変することが
できる。チャック１３、１４は締付用リング１３ａ、１
４ａを有しており、締付用リング１３ａ、１４ａを回転
させることによって、金属管６の保持動作および解放動
作が可能となる。

【００１８】他方のチャック１４には、チャック１４を
金属管６の軸方向に移動させるチャック移動手段３０が
連結されている。移動手段３０は、モータ３１、ボール
ネジ３２、移動アーム３３、ギヤ３４、３５を有してい
る。ボールネジ３２は、軸受３６を介してフレーム本体
１１に回転可能に支持されている。移動アーム３３は、
一方がボールネジ３２と螺合しており、他方は上述した
ように軸受１５を介してチャック１４に接続されてい
る。また、移動アーム３３の一端はフレーム本体１１の
レール部１１ｂにスライド可能に保持されている。

【００１９】ギヤ３５は、ボールネジ３２の一端に取付
けられており、モータ３１の出力軸に取付けられたギヤ
３４と噛合わされている。モータ３１を回転させると、
ギヤ３４、３５を介してボールネジ３２に回転力が伝達
され、これによって移動アーム３３が移動するようにな
っている。これと同時に他方のチャック１４が金属管６
の軸方向に移動し、金属管６が軸方向に引張られるよう
になっている。

【００２０】移動アーム３３の内側には、回転駆動手段
２０のギヤ２６を保持するための一対の保持機構部３８
が配置されている。保持機構部３８は、保持板３８ａと
スラスト軸受３８ｂとから構成されている。保持板３８
ａはギヤ２６と摺接可能となっており、保持板３８ａと
移動アーム３３との間にスラスト軸受３８ｂが介装され
ている。これにより、ギヤ２６は回転しながら移動アー
ム３３と一体でスプライン２２ａ上を移動することが可
能となっている。

【００２１】チャック１３、１４によって保持された金
属管６の外周には、加熱手段としての高周波コイル４０
が設けられている。高周波コイル４０は、コイル移動手
段５０によって金属管６の軸方向に沿って移動するよう
になっている。コイル移動手段５０は、モータ５１、ボ
ールネジ５２、移動アーム５３、ギヤ５４、５５を有し
ている。なお、加熱手段は高周波コイルに限定されるも
のではなく、バーナによって金属管６を加熱する構成で
もよい。

【００２２】ボールネジ５２は、両端部が軸受５６を介
してフレーム本体１１に回転可能に支持されている。移
動アーム５３は、一方がボールネジ５２と螺合してお
り、他方には上述の高周波コイル４０が取付けられてい
る。移動アーム５３の他端部は、フレーム本体１１に形
成されたレール部１１ｃにスライド可能に保持されてい
る。

【００２３】ギヤ５５は、ボールネジ５２の一端に取付
けられており、モータ５１の出力軸受に取付けられたギ
ヤ５４と噛合わされている。モータ５１を回転させる
と、ギヤ５４、５５を介してボールネジ５２に回転力が
伝達され、これによって移動アーム５３に取付けられた
高周波コイル４０が金属管６の外周面に沿って移動する
ようになっている。

【００２４】フレーム本体１１のチャック１４が位置す
る側には、雌型ガイド部１１ｄが形成されている。雌型
ガイド部１１ｄには、ピストン６１が摺動自在に嵌装さ
れている。ピストン６１には棒状の雌型６２が取付けら
れている。雌型６２は、円柱状のセラミックから構成さ
れている。雌型６２は、ピストン６１の移動によって軸
受方向に移動可能となっており、金属管６の加工開始時
には金属管６の中空部６に挿通されるようになってい
る。

【００２５】つぎに、薄肉部を有する金属管の製造方法
およびその作用について説明する。金属管６は、通常電
縫管から構成され、図４に示すように、加工前は外径が
ｄ ₀ 、長さがＬ₀ 、肉厚がｔ₀ となっている。金属管６
の加工が開始される前には、他方のチャック１４が一方
のチャック１３側に前進し、所定の位置に位置決めされ
る。

【００２６】他方のチャック１４の位置決めが終了する
と、両チャック１３、１４によって金属管６の端部が保
持される。両チャック１３、１４によって金属管６が確
実に保持されると、回転駆動手段２０のモータ２１が起
動し、この回転は各チャック１３、１４に伝達される。
これによって、両チャック１３、１４は同一方向に同一
速度で回転し、金属管６は軸心まわりに回転し始める。

【００２７】金属管６が回転し始めると、高周波コイル
４０に高周波電流が流され、回転中の金属管６は外周か
ら加熱される。このように、金属管６を回転させて加熱
するので、金属管６を均一に加熱することが可能とな
る。金属管６の加熱が開始されると、他方のチャック１
４が移動アーム３３によって一方のチャック１３から遠
ざかる方向に移動される。これによって、金属管６は軸
方向に引張られ、図２に示すように、高周波コイル４０
によって加熱された部分が軸方向に一定の距離だけ引き
伸ばされる。

【００２８】金属管６の加熱部分が軸方向に引き伸ばさ
れると、引き伸ばされた部分の肉厚は端部の肉厚よりも
薄くなる。金属管６の引き伸ばされる部分は半径方向内
方に縮小し、端部６ｂの外径よりも小となるが、金属管
６の中空部６ａには予め雌型６２が挿通されるので、金
属管６の最小内径は雌型６２の外径Ｄよりも小となるこ
とはなくなる。また、雌型６２は、セラミックから構成
されるので、雌型６２が回転しなくとも雌型６２と金属
管６との摺接による焼付の発生は防止される。

【００２９】このように、金属管６の回転、加熱、引張
を順序よく行うことにより、部分的に外径、肉厚の異な
る部位を成形することが可能となる。本実施例では、肉
厚の薄い部分の長さが長くなるので、図３に示すよう
に、高周波コイル４０をコイル移動手段５０によってチ
ャック１４の移動方向と反対方向に移動させることによ
り、これに対応している。したがって、肉厚の薄い部分
が著しく短かい場合は、高周波コイル４０を固定したま
までもよい。

【００３０】チャック１４および高周波コイル４０の移
動が終了した時点では、金属管６は図５に示す形状に形
成される。この状態では、金属管６は長さがＬ₁ 、薄肉
となる軸方向中間部６ｃの長さがＬ₂ 、端部６ｂから軸
方向中間部６ｃへの変化長さがＬ₃ 、軸方向中間部６ｃ
の外径がｄ₁ 、軸方向中間部６ｃの肉厚がｔ₁ となる。
なお、金属管６の端部６ｂの外径ｄ₀ と肉厚ｔ₀ は、加
工前と変わらない。

【００３１】加工後の金属管６の長さＬ₀ は予め次式に
よって求めることができる。

【００３２】

【数１】

【００３３】ここで、Ｋは状態係数を示している。ま
た、金属管６端部６ｂから軸方向中間部６ｃへの変化長
さＬ₃ は、ｄ₀ 、ｄ₁ 、ｔ₀ 、ｔおよび加熱範囲、引張
速度により変化する。

【００３４】図１の装置によって薄肉加工された金属管
６は、たとえばバルジ加工によって軸方向中間部６ｃが
波状（蛇腹状）となったコルゲート管に成形される。図
７はコルゲート管に成形された金属管６を示しており、
金属管６の端部６ｂがアーク溶接による溶接部６ｅによ
って伝達部材７１と接合される。この場合、金属管６の
端部６ｂは肉厚が大となっているので、アーク熱によっ
て端部が溶け落ちることもない。

【００３５】なお、本実施例は車両のステアリング装置
に採用されるコルゲート管に適用する場合の製造方法を
示したが、この製造方法によって製造される金属管６
は、波状のコルゲート部を有しないままでも用いること
も可能であり、たとえば流体通路としての配管に用いる
こともできる。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、つぎの効果が得られ
る。

【００３７】金属管の中空部に棒状の雌型を挿通し、こ
の金属管を軸心まわりに回転させるとともに、この回転
する金属管の軸方向中間部を外周から加熱し、加熱され
た金属管を軸方向に引張るようにしたので、金属管の軸
方向中間部の肉厚を端部の肉厚よりも薄くすることがで
きる。したがって、金属管の軸方向中間部を、たとえば
一定以上の衝撃によって容易に変形する部位とすること
ができ、かつ金属管の端部をアーク溶接が十分可能な肉
厚を有する部位とすることができる。

【００３８】金属管を回転させながら加熱するので、金
属管の加熱を均一とすることができ、薄肉部分の肉厚の
ばらつきを小に抑えることができる。これによって、金
属管の品質を高めることができる。

【００３９】金属管の中空部に挿通される棒状の雌型の
径を変えることにより、金属管の端部の内径と軸方向中
間部の内径の差を小とすることができ、内径差の小さな
金属管を得ることができる。したがって、この金属管を
流体通路として使用した場合は流路抵抗を小とすること
ができ、圧力損失を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の薄肉部を有する金属管の製造方法によ
る金属管の加熱工程を示す部分断面図である。

【図２】図１の金属管を軸方向に引張る工程を示す部分
断面図である。

【図３】図１の金属管を加熱する加熱手段を移動させて
他の部分を軸方向に引張る工程を示す部分断面図であ
る。

【図４】図１の装置による加工前の金属管の形状を示す
断面図である。

【図５】図１の装置によって加工された金属管の形状を
示す断面図である。

【図６】図１の装置の全体構成を示す断面図である。

【図７】図１の装置によって加工された金属管をバルジ
成形によってコルゲート管とした場合の部分断面図であ
る。

【図８】従来のコルゲート管の正面図である。

【図９】図８のコルゲート管と伝達部材との接合関係を
示す部分拡大断面図である。

【符号の説明】

６ 金属管 ６ａ 中空部 ６ｂ 端部 ６ｃ 軸方向中間部 １３、１４ チャック ２０ 回転駆動手段 ３０ チャック移動手段 ４０ 加熱手段 ５０ コイル移動手段 ６２ 雌型 ｔ₀ 金属管の端部の肉厚 ｔ₁ 金属管の軸方向中間部の肉厚

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属管の中空部に棒状の雌型を挿通し、
   該金属管を軸心まわりに回転させるとともに、該回転す
   る金属管の軸方向中間部を外周から加熱し、該加熱され
   た金属管を軸方向に引張ることにより、金属管の軸方向
   中間部の肉厚を端部の肉厚よりも薄くすることを特徴と
   する薄肉部を有する金属管の製造方法。
2. 【請求項２】 金属管の中空部に挿通される棒状の雌型
   と、 前記金属管の両端部を保持するチャックと、 前記両チャックを同一方向に回転させる回転駆動手段
   と、 前記金属管を外周から加熱する加熱手段と、 前記チャックの少なくとも一方を前記金属管の軸方向に
   移動させるチャック移動手段と、を備えたことを特徴と
   する薄肉部を有する金属管の製造装置。