特開 2023-29152 延長部一体型筒状部材の製造方法および延長部一体型筒状部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023029152

(43)【公開日】2023-03-03

(54)【発明の名称】延長部一体型筒状部材の製造方法および延長部一体型筒状部材

(51)【国際特許分類】

   B21D 51/10 20060101AFI20230224BHJP

   B21D 22/26 20060101ALI20230224BHJP

   B21D 22/20 20060101ALI20230224BHJP

   B21D 5/01 20060101ALI20230224BHJP

【ＦＩ】

B21D51/10

B21D22/26 C

B21D22/20 E

B21D5/01 R

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】書面

(21)【出願番号】P 2021153651

(22)【出願日】2021-08-19

(71)【出願人】

【識別番号】390010227

【氏名又は名称】株式会社三五

(72)【発明者】

【氏名】岡島 怜史

(72)【発明者】

【氏名】鍵谷 二朗

【テーマコード（参考）】

4E063

4E137

【Ｆターム（参考）】

4E063AA01

4E063AA02

4E063BA01

4E063DA02

4E063DA03

4E063MA18

4E137AA15

4E137BB01

4E137BC02

4E137CA09

4E137CA24

4E137CA25

4E137EA01

4E137GA12

4E137GB05

(57)【要約】

【課題】中空胴部に一体形成される非筒状の延長部が３次元形状である延長部一体型筒状部材、およびその製造方法を提供する。
【解決手段】筒状の胴部と非筒状の延長部を一体的に形成した延長部一体型筒状部材の成形方法であって、板材の胴部形成予定部の中央に略Ｕ字断面のＵ溝とその長手方向の両側に第１平板部とを形成し、併せて前記胴部形成予定部と連続して３次元形状から成る第１延長部とを形成して、第１中間部材を得る第１の工程と、前記第１中間部材の前記第１延長部に追加の成形を施し、第２延長部を有する第２中間部材を得る第２の工程と、前記第２中間部材の前記第１平板部の端部に曲げ加工を施して前記Ｕ溝と平行な折曲部と第２平板部とを形成して第３中間部材を得る第３の工程と、前記第３中間部材の前記第２平板部及び前記折曲部に丸め加工を施して閉断面の胴部を形成する第４の工程と、を少なくとも含み、各工程はプレス加工にて成形される。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状の胴部と非筒状の延長部を一体的に形成した延長部一体型筒状部材の製造方法であって、
板材の胴部形成予定部の中央に略Ｕ字断面のＵ溝とその両側に第１平板部とを形成し、併せて前記胴部形成予定部と連続して３次元形状から成る第１延長部とを形成して、第１中間部材を得る第１の工程と、
前記第１中間部材の前記第１延長部に追加の成形を施し、第２延長部を有する第２中間部材を得る第２の工程と、
前記第２中間部材の前記第１平板部の端部に曲げ加工を施して前記Ｕ溝と平行な折曲部と第２平板部とを形成して第３中間部材を得る第３の工程と、
前記第３中間部材の前記第２平板部及び前記折曲部に丸め加工を施して閉断面の胴部を形成する第４の工程と、
を少なくとも含み各工程はプレス加工にて成形されることを特徴とする延長部一体型筒状部材の製造方法。

【請求項2】

前記板材は、板厚が異なる複数の板状部材を溶接接続してなる
ことを特徴とする請求項１に記載の延長部一体型筒状部材の製造方法。

【請求項3】

丸め加工にて形成された筒状の胴部と、
該胴部に隣接し板材に絞り加工を施して３次元的に形成された非筒状の延長部とが、共通の板材から一体形成されたことを特徴とする延長部一体型筒状部材。

【発明の詳細な説明】

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、延長部一体型筒状部材の製造方法に関し、特に、排気浄化装置のケーシングの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

車両の構造部材のような湾曲した中空パイプを製造する方法として、所謂「Ｕ－Ｏ成形」と呼ばれる工法が多用される。特に３次元的に湾曲した中空パイプの製造方法として、特許文献１に記載の工法が用いられる。また、中空パイプの両端に平板上の取付け部を一体形成したい場合には、特許文献２に開示の工法が提案されている。

【0003】

一方、車両の内燃機関に取付けられる排気浄化装置として、特許文献３に記載される排気マニホールド一体型の触媒コンバータ装置（以下、マニバータと称する）が最近では一般的になっている。このようなマニバータにおいては、触媒担体を内装し保持する中空パイプ部（胴部）と、それに隣接する排気マニホールドとしてのエルボ部とを、Ｕ－Ｏ工法を用いて一体的に形成すれば強度面やコスト面で有利であろうことが想定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特公平７－６３７５８号公報

【特許文献2】特許第６００５５９９号公報

【特許文献3】特許第６６５３９７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１は全体が中空パイプなのでマニバータ等の製法には適用できず、特許文献２は、中空胴部と一体形成されるのは平板状の取付部であるので、この製法も適用困難である。

【0006】

そこで本発明は、中空胴部から延出し一体形成される部分を任意の形状に成形できる製造方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記の課題を解決するために本発明の延長部一体型筒状部材の製造方法は、板材の胴部形成予定部の中央に略Ｕ字断面のＵ溝とその両側に第１平板部とを形成し、併せて前記胴部形成予定部と連続して３次元形状から成る第１延長部とを形成して、第１中間部材を得る第１の工程と、前記第１中間部材の前記第１延長部に追加の成形を施し、第２延長部を有する第２中間部材を得る第２の工程と、前記第２中間部材の前記第１平板部の端部に曲げ加工を施して前記Ｕ溝と平行な折曲部と第２平板部とを形成して第３中間部材を得る第３の工程と、前記第３中間部材の前記第２平板部及び前記折曲部に丸め加工を施して閉断面の胴部を形成する第４の工程と、を少なくとも含みプレス加工にて形成されることを特徴とするものである。

【0008】

また、前記板材は、板厚が異なる複数の板状部材を溶接接続してなることが好ましい。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、延長部一体型筒状部材において、中空胴部に一体形成される延長部分を任意形状に成形できる。また、異なる板厚の板材を用いることで、部位によって板厚が異なる延長部一体型筒状部材を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の第１の工程に係る第１中間素材の斜視図である。

【図2】本発明の第２の工程に係る第２中間素材の斜視図である。

【図3】本発明の第３の工程に係る第３中間素材の斜視図である。

【図4】本発明の第４の工程に係る中間過程の斜視図である。

【図5】本発明の延長部一体型筒状部材の成形品の斜視図である。

【図6】本発明の延長部一体型筒状部材を排気浄化装置のケーシングに適用した事例の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の望ましい実施形態について図を参照して説明する。なお、全図において、煩雑さを避けるべく板厚は省略して図示する。本発明によって規定される製造方法によって得られる延長部一体型筒状部材１は、図５に示すとおりである。延長部一体型筒状部材１は中空円筒状の胴部２と、非円筒形状かつ３次元的な形状である延長部３とが一体的に形成されている。胴部は所謂Ｕ－Ｏ成形によるもので、突合せの溶接部８と開口９、１０を有する。

【0012】

胴部２と延長部３との間は切込み状の境界部４で区画されているが、境界部は必須ではない。延長部３には、徐変部７とバーリング部６が一体的に形成されており、バーリング部６の中央には、開口５が穿設されている。すなわち、中空胴部と任意形状の延長部とが一体形成されているものである。このような最終形状である延長部一体型筒状部材１を得る製造方法を、以下に工程を追って説明する。

【0013】

図１は、本実施形態の最初の工程である第１の工程を経て成形された、第１中間部材を示す斜視図である。成形は周知のプレス金型による絞りプレス加工にて行われるもので、詳細は割愛する。所定の形状に切断した金属製の板材にプレス加工を施して、略半円断面のＵ溝１１と、その先端に第１の延長部１６を連続形成する。Ｕ溝が形成される範囲は、後に胴部となる胴部形成予定部αに亘る範囲であり、Ｕ溝ではない残部は第１平板部１２及び１３となる。

【0014】

延長部形成予定部βに亘る第１の延長部は、胴部形成予定部αに連続する徐変部１４と、それに連続する先端部１５とから成り、先端部１５の中央には開口１７が穿設されている。徐変部１４は必須の部位ではなく、所望形状によって適宜設定すれば良い。胴部形成予定部αと延長部形成予定部βとは、一つの（上下一組の）金型によるプレス絞り成形によって同時形成される。ここにおいて、前述の特許文献２における平板的な（プレス成形されない）取付部とは異なるものである。

【0015】

図２は、本実施形態の２番目の工程である第２の工程を経て成形された、第２中間部材２０を示す斜視図である。第２の工程も、第１の工程と同様にプレス金型による絞り成形を施すのであるが、その成形対象は第１の延長部１６だけである。すなわち、第１の延長部１６に対してプレス絞り成形を施して、更に３次元的な形状の第２の延長部２１を得る工程である。

【0016】

具体的には、第１の延長部１６に対して、周縁部の切除（トリム）、周縁に壁部２４の形成、開口１７周縁にバーリング部２２の形成及び開口２３の再成形、を実施するものである。そのような成形は１つのプレス型で成形しても良いし、数個のプレス型で順次成形しても良く、それらの工程を包含して第２の工程とする。このようにして、第２中間部材２０を得る。

【0017】

図３は、本実施形態の３番目の工程である第３の工程を経て成形された、第３中間部材３０を示す斜視図である。第２中間部材２０の平板部１２および１３に対して、その縁部を折曲げ加工にて折曲げて、折曲部３１および３２を形成する。それ以外の部位には特に成形を施さない。折曲げ加工は、金型の押し付けによる成形でも、何らかの把持工具による挟み曲げでも、工法は任意に選択すれば良い。

【0018】

折曲部３１および３２は、特許文献２における段付け工程に該当し、次工程である大曲げ工程に備えたきっかけ部を形成するものである。折曲部３１および３２以外の部分は平板部３３および３４となるが、折曲部と平板部の割合は任意である。このようにして、第３中間部材３０を得る。

【0019】

図４は、本実施形態の４番目の工程である第４の工程における成形途中の形状を現す斜視図である。第４の工程は、特許文献２における大曲げ工程に該当し、金型の曲面形状を折曲部３１、３２および平板部３３、３４へ押し付けて行くことで順次曲面化して中間部４１を形成しつつ、最終的に端部同士が突合わさった円断面の筒状体である胴部２を形成する。この大曲げ工程の過程で第２の延長部２１の根元も徐変形状へと成形され、最終的な延長部３となる。

【0020】

そして、端縁同士が突合わされた部分にアーク溶接等が施され、溶接部８によって気密かつ一体的に接合されることにより、目的とする胴部２が形成される。このようにして、図５に示す、３次元形状の延長部３が胴部２と連続的に形成された延長部一体型筒状部材１を得る。

【0021】

本実施形態によれば、第１の工程と第２の工程において延長部が胴部と同時に３次元的に成形されるので、中空パイプに連続して任意の３次元形状の延長部を一体形成することが可能となる。而して、延長部一体型筒状部材において、中空胴部に一体形成される延長部分を追加工なく任意形状に成形できる。また、異なる板厚の板材（テーラードブランク材）を用いることで、部位によって板厚が異なる延長部一体型筒状部材１を容易に得ることができる。

【0022】

参考として図６に、本実施形態の延長部一体型筒状部材１を用いた、触媒装置一体型排気マニホールド（マニバータ）５０を示す。本品は、排気上流側の延長部３にプレス製のハーフシェル５１を溶接固定してマニホールド部（エルボ部）を形成するとともに、開口９に下流側コーン部５２を外嵌し溶接固定したものである。このように、本来は胴部２と別体で溶接固定されるべきマニホールド部（エルボ部）の半分が一体形成されるので溶接長を削減でき、高温強度が向上するとともに溶接コストも低減できる。

【0023】

以上、本発明の実施形態を説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱し範囲の変更があっても本発明に包含される。また、成果品である延長部一体型筒状部材の用途及び使用形態も、上記マニバータに限らず任意である。

【符号の説明】

【0024】

１ 延長部一体型筒状部材
２ 胴部
３ 延長部
４ 境界部
５、９、１７，２３ 開口
６ バーリング部
７、１４ 徐変部
８ 溶接部
１０ 第１中間部材
１１ Ｕ溝
１２、１３ 第１平板部
１５ 先端部
１６ 第１の延長部
２０ 第２中間部材
２１ 第２の延長部
２２ バーリング部
２４ 壁部
３０ 第３中間部材
３１、３２ 折曲部
３３、３４ 第２平板部
５０ 触媒装置一体型排気マニホールド
５１ ハーフシェル
５２ 下流側コーン部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】