CN101204723A - 金属波纹管的制造方法及制造装置 - Google Patents

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仲山哲明
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Abstract

本发明提供一种金属波纹管的制造方法，其蛇腹部的凸起部以及凹陷部的板厚及形状大致均匀，弹簧常数低。其解决手段是通过实施第1及第2工序制作出金属波纹管，第1工序是通过隆起加工在直形管材(1a)的外周面上形成波浪形的蛇腹部(11)，获得初级成形件(1b)；第2工序是利用一对成形辊(31、32)至少对初级成形件的蛇腹部的凹陷部(11b)实施滚压加工。

Description

金属波纹管的制造方法及制造装置
技术领域
本发明涉及一种金属波纹管的制造方法及该金属波纹管的制造装置，尤其涉及设置在汽车等车辆的排气管中的软管上使用的金属波纹管的制造方法及金属波纹管的制造装置。
背景技术
通常，在汽车等车辆的排气管中部设有使用金属波纹管的软管，利用该软管吸收发动机产生的振动，可抑制振动传递到排气系统下游一侧的消音器等部件。众所周知，多年来此种金属波纹管一直采用下述方法制作：
即，用上下一对端部模具嵌入管材的两个端部，同时在端部模具之间等间隔配置多个环状中间模具后在密封管材两端的状态下，通过实施利用水压等液压或氨基甲酸乙酯橡胶等可变形的适当的压力媒体的隆起加工，从内侧施加压力，使管材隆起的同时，使应形成凸起部的部分隆起。并通过使各端部模具沿彼此靠近的方向移动到中间模具彼此密切接触，在轴线方向上压缩成形，制作出金属波纹管(专利文献1)。
专利文献1：特开平9-1249号公报(参照其现有技术的表述)
发明内容
上述装置的情况下，由于在隆起加工时是通过从管材的内侧施加压力，使应形成蛇腹部的凸起部的部分在径向隆起的，因而存在下述问题：凸起部的板厚变得比凹陷部的板厚薄，蛇腹部的板厚变得不均匀，同时凸起部和凹陷部的形状不稳定(即凸起部及凹陷部的U字形的端部形状不一致)。
然而，金属波纹管的弹簧常数虽可通过减少蛇腹部的凸起部及凹陷部的板厚来降低，但在采用上述蛇腹部的凸起部和凹陷部之间的板厚产生差别的制造方法的情况下，板厚的减少有限，尤其是在管材是在把规定形状的板材脱模，成形为直管形，对准其自由端后通过焊接制作出的情况下，由于结合部易破损，因而蛇腹部的凸起部及凹陷部的板厚难以减小。因此，虽然也可通过延长蛇腹部轴向长度增加凸起数，或增大蛇腹部的凸起部和凹陷部间的距离来降低弹簧常数，但这样又会使软管大型化，导致重量增加。
为此，本发明的目的在于提供一种金属波纹管的制造方法，其可使蛇腹部的凸起部及凹陷部的板厚大致均匀，弹簧常数低。此外，本发明的另一目的是提供一种金属波纹管的制造装置，其适用于制造蛇腹部的凸起部及凹陷部的板厚及形状大致均匀，弹簧常数低的金属波纹管。
为了解决上述课题，权利要求1所述的金属波纹管的制造方法，包括通过隆起加工在直形管材的外周面上形成波浪形的蛇腹部，获得初级成形件的第1工序，其特征在于：在前述的金属波纹管的制造方法中，还包括至少对前述初级成形件的蛇腹部的凸起部及凹陷部中的一个用一对成形辊实施滚压加工的第2工序。
若采用本发明，由于是分两道工序制造金属波纹管的——利用隆起加工在管材的外周面上形成蛇腹部的工序、以及利用滚压加工形成蛇腹部的凸起部和凹陷部的工序，因而即使在隆起加工时蛇腹部的凸起部和凹陷部出现了不均匀，仍然可通过对板厚变厚的凹陷部实施滚压加工使凸起部和凹陷部的板厚及形状变得均匀。其结果是可降低金属波纹管的弹簧常数，进而可实现软管的小型化。
如前述第2工序包括：
把第1成形辊插入初级成形件内的插入设置工序；
使第1及第2两个成形辊中的任意一个成形辊的外周面上形成的环状突条片在径向与蛇腹部的凸起部或凹陷部抵接，在该状态下使第2成形辊向第1成形辊施加按压力的工序；
在凸起部或凹陷部的外周面受到两个成形辊中的任意另一个成形辊的外周面上形成的环状限制槽限制之前，在第2成形辊施加按压力的状态下使第1成形辊回转的工序，则可利用诸如突条片的按压力在各凹陷部受到限制槽限制之前通过均匀延压各凹陷部的整个周长减少板厚的同时，还可利用该限制槽使凹陷部略呈诸如U字形，从而可使蛇腹部的凸起部及凹陷部的板厚及形状大致均匀。
此外，为了提高其生产性，如预先使前述突条片以及限制槽与初级成形件的凸起数或凹陷数一致，在两个成形辊上分别形成，利用突条片对蛇腹部的全部凸起部或凹陷部施加按压力，则可对蛇腹部的全部凸起部或凹陷部进行一次性滚压加工。
还有，如果在两个成形辊的外周面上分别交错形成前述突条片及限制槽，相互改变突条片径向的高度，使得在蛇腹部的凹陷部的外周面受到前述一个成形辊的限制槽限制的同时，凸起部的外周面受到前述另一个成形辊的限制槽限制，则可用一次滚压加工使隆起加工时板厚变薄的凸起部的板厚进一步减少的同时规范其形状，以及根据该凸起部的板厚减少凹陷部的板厚的同时规范其形状，这样即可进一步提高其生产性，还可实现金属波纹管的更低的弹簧化。
此外，为了解决上述课题，权利要求5所述的金属波纹管的制造装置，其特征在于，具有：
隆起加工手段，其通过隆起加工在直形管材的外周面上形成波浪形的蛇腹部，制作出初级成形件；
滚压加工手段，其对前述初级成形件的蛇腹部的凸起部以及凹陷部中的至少一个实施滚压加工；
该滚压加工手段具有一对成形辊，在一个成形辊的外周面上形成径向与蛇腹部的凸起部或凹陷部抵接的环形突条片，同时在另一个成形辊的外周面上形成限制凸起部或凹陷部的外周面的环状限制槽，另一个成形辊上设有将两个成形辊中的任意一个成形辊插入设置在初级成形件内的状态下，在径向对初级加工件施加按压力的按压手段，同时设有在施加该按压力的状态下使一个成形辊回转的回转手段。
在此情况下，最好使前述突条片以及限制槽与初级成形件的凸起数或凹陷数在两个成形辊上一致地形成。
此外，最好在两个成形辊的外周面上分别交错形成前述突条片及限制槽，彼此改变突条片径向的高度，使得在蛇腹部的凹陷部的外周面受到前述一个成形辊的限制槽限制的同时，凸起部的外周面受到前述另一个成形辊的限制槽限制。
(发明效果)
如上所述，本发明的金属波管的制造方法可在提高生产性的同时使蛇腹部的凸起部及凹陷部的板厚及形状大致均匀，具有可制造出弹簧常数低的金属波纹管的效果，此外，本发明的金属波纹管的制造装置具有适合制造低弹簧常数的金属波纹管的效果。
附图说明
图1a～d是本发明的金属波纹管的制造工序说明图。
图2a及b是实施第1工序(隆起加工)的隆起加工装置的说明图。
图3a～c是实施第2工序(滚压加工)的滚压加工装置的说明图。
图4是图3所示的滚压加工装置另一种变形的说明图。
图5a及b是制作具有剖面大致呈Ω形的蛇腹部的金属波纹管的说明图，C是该金属波纹管的局部放大图。
图中标号说明：
1、金属波纹管，2、隆起加工装置，3、滚压加工装置，31、32、成形辊，31a、限制槽，32b，突条片。
具体实施方式
若参照图1a-图1d加以说明，一个则金属波纹管1，是用于诸如汽车等车辆的排气管中段设置的软管，根据本发明提供的方法制造该波纹管包括以下两个步骤：通过隆起加工在直形管材1a的外周面上形成波浪形的蛇腹部11，获得初级成形件1b的第1工序，以及用后述的一对成形辊至少对该初级成形件1b的蛇腹部11的凹陷部11b实施滚压加工的第2工序。管材1a是将具有规定厚度(例如0.5mm)的不锈钢的金属板材连续造管(马蹄形成形等)，使其自由端对准后用焊接连接，然后通过切断制作出。
参照图2a以及图2b，实施隆起加工(第1工序)的隆起加工装置2具有众所周知的结构，例如可由分别嵌合在管材1a两个端部上的上下一对端部模具21a、21b，以及在两个端部模具21a、21b之间，与要在管材1a上形成的蛇腹部的凸起数相对应，等间隔配置，可在管材1a的长度方向(轴向)上移动的多个环状中间模具22构成。
并在用上下一对端部模具21a、21b嵌入管材1a两个端部之后，在密封了管材1a的两端开口部的状态下，通过给管状材料件1a内施加液压，使应成为蛇腹部11的凸起部11a的部分隆起的同时，边用中间模具22的突出部22a限制应成为凹陷部11b的部分，边使一个端部模具21b向靠近另一个端部模具21a的方向移动，在轴向上压缩成形为各中间模具22相互密切结合。这样即可制作出初级成形件1b，在其外周面上形成剖面为U字形的凸起部11a和凹陷部11b连续重复的波浪形的蛇腹部11。在此情况下，可将蛇腹部11的凸起部11a及凹陷部11b的板厚设定在即使受到隆起加工时的径向膨胀力以及轴向压缩力，管材1a的结合部也不会破损的范围内。
当用上述方法制作初级成形件1b的情况下，由于是通过从管材1a的内侧施加液压使应成为蛇腹部11的凸起部11a的部分在径向上隆起的，因而凸起部11a的板厚D1变得比凹陷部11b的板厚D2薄，板厚出现不均匀(参照图1C)。在此情况下，要想实现金属波纹管1的低弹簧常数化，需使有利于弹簧特性的凸起部11a及凹陷部11b的板厚D1、D2变薄。
在本实施方式中是通过对初级成形件1b实施滚压加工，使有利于弹簧特性的凸起部11a及凹陷部11b的板厚D1、D2变得大致均匀的同时，通过减少其板厚来规范其形状的。参照图3，实施滚压加工(第2工序)的滚压加工装置3具有一对成形辊31、32。第1成形辊31是其长度尺寸比初级成形件1b长的圆筒形工件，在第1成形辊31中央部的外周面上，形成剖面大致呈U字形的环状限制槽31a，其与蛇腹部11的凹陷部11b的数量一致的同时，与凹陷部11b相互间的间隔相等，与该凹陷部11b的外形大体一致。
第1成形辊31的两侧形成缩径部31b、31c，通过一个缩径部31b，用滚压加工装置3上配置的回转手段的回转载物台33上设置的采用众所周知结构的卡盘33a即可夹紧并保持第1成形辊31。此外，在另一个缩径部31c的侧面上形成中心孔31d，在该中心孔31d内可插入滚压加工装置3上配置的、向回转载物台33的中心施加按压力的活塞34的顶端部，具有防止成形辊31偏心性回转，起到为成形辊31找正的作用。
第2成形辊32具有圆柱形的回转轴32a，该回转轴32a轴支撑在剖面为凹形的支架35的两个突出部35a的顶端之间。在回转轴32a的外周面上形成环形的突条片32b，其与蛇腹部11的凹陷部11b的数量一致的同时，与凹陷部11b彼此的间隔相等。另外，支架35上连接着未图示的液压缸作为按压手段，利用该按压手段，突条片32b的顶端部可在径向给蛇腹部11的凹陷部11b施加按压力。在此情况下，突条片32b的顶端可设定在能够穿过彼此相邻的凸起部11a之间，对凹陷部11b的U字形顶部施加按压力的厚度上。
下面说明对初级成形件1b的凹陷部11b实施的滚压加工。首先在用回转载物台33的卡盘33a夹紧第1成形辊31一个缩径部31b的状态下，以两个缩径部31b、31c从初级成形件1b的两侧突出的状态在第1成形辊31的周围配置初级成形件1b。并在把活塞的顶端插入另一个缩径部31c侧面的中心孔31d之后，边施加按压力，边在找中心的同时定位成形辊31。
接着，通过使蛇腹部11的各凹陷部11b和各限制槽31a在径向彼此一致，决定初级成形件1b相对第1成形辊31的位置，在该状态下，通过使按压手段作动移动支架35，使各突条片32b的顶端分别从初级成形件1b的外侧与各凹陷部11b的外周面抵接。并且一用第2成形辊32的突条片32b给各凹陷部11b施加径向的按压力，则驱动回转载物台33的马达使回转载物台33回转。
回转载物台33一回转，由于第1成形辊31的回转，第2成形辊32亦回转，利用与各成形辊31、32的磨擦，初级成形件1b本身产生回转。这时，在各突条片32b对各凹陷部11b施加的按压力的作用下，初级成形件1b被向内侧挤压延展，凹陷部11b的板厚即在其整个周长上逐渐减少。且各凹陷部11b受到限制槽31a限制，沿限制槽31a形成U字形。在此情况下，如果根据凸起部11a和凹陷部11b的板厚差，将限制槽31a的形状和支架354的按压力按照凹陷部11b的板厚的减少量预先加以适当设定，即可使凹陷部11b的板厚与隆起加工时的凸起部11a的板厚一致。这样即可实现金属波纹管1的低弹簧化。
最后，在停止回转载物台33的回转之后，通过使支架35在径向向相反一侧移动即可解除金属波纹管1上的按压力。接着，通过使活塞34向相反方向移动，使突条片32b以脱离凸起部11a的形态在金属波纹管1内向半径方向移动，从第1成形辊31中拔出。
而在本实施方式中，是针对为了对隆起加工时板厚变厚的所有凹陷部11b实施滚压加工，而在第2成形辊32上设置了多个突条片32b的装置加以说明的，但并不局限于此，例如，也可使用设置了一个突条片的成形辊，边使支架35在轴向上移动，边对各个凹陷实施滚压加工。另外，当对所有凸起部11a实施滚压加工的情况下，也可使用第1成形辊31上形成突条片，在第2成形辊32上设置限制槽的一对成形辊(未图示)。
此外，在本实施方式中是以凸起部11a的板厚D1为基准，将该板厚D1设定为在实施隆起加工时，管材1a的结合部不发生破损的范围内尽可能减少凸起部11a的板厚D1的，但并不局限于此，也可设定为凸起部11a具有足够的板厚，即使在隆起加工时，受到径向的膨胀力及轴向上的压缩力，管材1a的结合部也不会破损。通过对蛇腹11的凸起部11a以及凹陷部11b同时实施滚压加工，使凸起部11a及凹陷部11b在形成大致呈U字形的同时，使其板厚均匀地变薄。
即，如图4所示，一对成形辊4a、4b具有大致相同的形态，在两个成形辊4a、4b的外周面上使蛇腹部11的凸起部11a及凹陷部11b分别一致的同时，以相同间距分别交错形成突条片41a、42a及限制槽41b、42b。在此情况下，隆起加工时板厚变厚的凹陷部11b首先在突条片42a的按压下延展，板厚减少，该板厚在与板厚薄的凸起部11a的板厚大致一致时，凸起部11a及凹陷部11b同时受到延压，板厚减少，以与两个突条片41a、42a相向的限制槽41b、42b分别限制的形态，轴支撑在支架35上的第2成形辊4b的突条片42a的径向高度h2变得比插穿设置在初级成形件1b内的第1成形辊4a的突条片41a的高度h1长的同时，限制槽41b的深度设定为比限制槽42b相应加深。
这样即可通过一次滚压加工将蛇腹部11中隆起加工时板厚变薄的凸起部11a的板厚进一步减少的同时规范其形状，以及以该凸起部11a的板厚为基准，均匀地引导凹陷部11b的板厚的同时规范其形状，进一步提高生产性的同时，实现金属波纹管1的低弹簧化。
此外，在本实施方式中，对于管材1a是针对将具有规定厚度的金属材料连续造管，使其自由端对准后用焊接结合，再通过切断制作而成的管件加以说明的，但并不局限于此，也可用具有规定厚度的金属材料多片(例如2片)重迭后制作管材，在用该管材制作金属波纹管时同样可适用本发明的金属波纹管制造方法。
还有，在本实施方式中，是针对蛇腹部11的凸起部11a、凹陷部11b剖面大致呈U字形的管件加以说明的，但并不局限于此，正如图5所示，也可用与上述相同的顺序将蛇腹部11的凸起部11a、凹陷部11b剖面呈U字形的工件作为二次加工件1c，通过将该二次加工件1c压缩成形，制作出剖面形状大致呈Ω形的金属波纹管10。

Claims (7)

1.一种金属波纹管的制造方法，包括通过隆起加工在直形管材的外周面上形成波浪形的蛇腹部，获得初级成形件的第1工序，其特征在于：在上述的金属波纹管的制造方法之中，还包括至少对前述初级成形件的蛇腹部的凸起部及凹陷部中的一个用一对成形辊实施滚压加工的第2工序。
2.根据权利要求1所述的金属波纹管的制造方法，其特征在于，前述第2工序包括：把第1成形辊插入初级成形件内的插入设置工序；使第1及第2两个成形辊中的任意一个成形辊的外周面上形成的环状突条片在径向与蛇腹部的凸起部或凹陷部抵接，在该状态下使第2成形辊向第1成形辊施加按压力的工序；在凸起部或凹陷部的外周面受到两个成形辊中的任意另一个成形辊的外周面上形成的环状限制槽限制之前，在第2成形辊施加按压力的状态下使第1成形辊回转的工序。
3.根据权利要求2所述的金属波纹管的制造方法，其特征在于：使前述突条片以及限制槽与初级成形件的凸起数或凹陷数一致，在两个成形辊上分别形成，利用突条片对蛇腹部的全部凸起部或凹陷部施加按压力。
4.根据权利要求2或3所述的金属波纹管的制造方法，其特征在于：在两个成形辊的外周面上分别交错形成前述突条片及限制槽，同时相互改变两个成形辊的突条片径向的高度，使得一由第2成形辊施加按压力，凹陷部的外周面即受到第1成形辊的限制槽的限制，同时凸起部的外周面受到第2成形辊的限制槽限制。
5.一种金属波纹管的制造装置，其特征在于，具有：隆起加工手段，其通过隆起加工在直形管材的外周面上形成波浪形的蛇腹部，制作出初级成形件；滚压加工手段，其对前述初级成形件的蛇腹部的凸起部以及凹陷部中的至少一个实施滚压加工；该滚压加工手段具有一对成形辊，在一个成形辊的外周面上形成径向与蛇腹部的凸起部或凹陷部抵接的环形突条片，同时在另一个成形辊的外周面上形成限制凸起部或凹陷部的外周面的环状限制槽，另一个成形辊上设有将两个成形辊中的任意一个成形辊插入设置在初级成形件内的状态下，在径向对初级加工件施加按压力的按压手段，同时设有在施加该按压力的状态下使一个成形辊回转的回转手段。
6.根据权利要求5所述的金属波纹管的制造装置，其特征在于：使前述突条片以及限制槽与初级成形件的凸起数或凹陷数一致，在两个成形辊上形成。
7.根据权利要求5或6所述的金属波纹管的制造装置，其特征在于：在两个成形辊的外周面上分别交错形成前述突条片及限制槽，彼此改变突条片径向的高度，使得在蛇腹部的凹陷部的外周面受到前述一个成形辊的限制槽限制的同时，凸起部的外周面受到前述另一个成形辊的限制槽限制。
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