JP2003145235A

JP2003145235A - スピニング加工方法

Info

Publication number: JP2003145235A
Application number: JP2002132525A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Yoshioka; 真一吉岡
Original assignee: Sango Co Ltd
Current assignee: Sango Co Ltd
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2002-05-08
Publication date: 2003-05-20

Abstract

(57)【要約】【課題】主体部を大径に、かつ薄肉に形成して管製品
の大型化、軽量化を図るとともに、端部を精度良く縮径
できるスピニング加工方法を提供する。【解決手段】管材１の軸方向の中央部２を拡径して大
径部３と非拡径部４，５とを接続する接続部６，７を形
成した後、前記拡径した管材８の大径部３を把持すると
ともに該管材８に対して相対的に公転するスピニングロ
ーラ１７を前記非拡径部である端部４，５の外面に押し
付けて該端部４，５を縮径加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスピニング加工方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば内燃機関の消音器の外筒な
どに用いられる管材の端部の縮径加工方法として、例え
ば特開平１０−２８０９５３号公報に見られるようなス
ピニング加工が用いられている。

【０００３】このような金属製の管材の端部をスピニン
グ加工で縮径する方法は、管材が空転しないようにその
管材の外面をクランプで強く把持した状態で、クランプ
とともに管材を自転させつつスピニングローラを管材の
外面に押し付けるか、或いは管材の外面をクランプで強
く把持して管材を非回転状態にし、管軸回りに公転する
スピニングローラを管材に押し付けて、管材の端部を徐
々に縮径する加工方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、前記
のような消音器においては、より高い静粛性の要望に応
えるため消音器が大径化される一方で、軽量化や低コス
ト化の要望に応えるために消音器の外筒を形成する管材
の板厚が薄肉化される傾向にある。

【０００５】しかし、縮径加工前の管材（素管）を、全
長に亘って大径かつ薄肉にして、この管材の外周面を強
く把持すると、その管材の膜剛性が低いため、その把持
部以外の端部である被スピニング加工部を含めた管材
（素管）に歪みが生じる。

【０００６】このような歪みが生じた状態でスピニング
ローラを管材に押し付けてスピニング加工を行うと、ス
ピニングローラが管材に断続的に接触することになり、
管材が振動し、管材に変形が生じたり、寸法精度が悪化
するおそれがある。

【０００７】そのため、主体部が大径かつ薄肉で、端部
が主体部より縮径された管を前記のようなスピニング加
工により精度よく成形することが困難であった。

【０００８】そこで本発明は、大径でかつ薄肉の主体部
を有するとともに端部に縮径部を有する管を精度よく成
形できるスピニング加工方法を提供することを目的とす
るものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項１記載の第１の発明は、管材の軸方向の中
央部を拡径して大径部と非拡径部とを接続する接続部を
形成した後、前記拡径した管材の大径部を把持するとと
もに該管材に対して相対的に公転するスピニングローラ
を前記非拡径状態の管材端部の外面に押し付けて該端部
を縮径加工することを特徴とするものである。

【００１０】本発明のように管材の軸方向の中央部を拡
径すると、その拡径された大径部の板厚は、管材の元の
板厚よりも薄くなる。また、非拡径状態の端部は、管材
の元の板厚のままであるため、その板厚は、前記大径部
よりも厚くなる。更に、接続部の板厚は大径部の板厚よ
りも厚くなる。

【００１１】したがって、主体部となる中央部が大径
で、かつ、該大径部の板厚が薄い軽量の製品が形成され
る。また、このように中央部の板厚が薄くても、該中央
部と端部との間の接続部は大径部よりも剛性が高いた
め、端部のスピニング加工時において管材の中央部を把
持してもその管材の歪みの発生が抑制され、管材の振動
が防止される。更に、スピニング加工する端部の板厚は
大径部よりも厚いため、スピニング加工が良好に行われ
る。したがって、管材が設定形状に対して変形したり、
製品精度が悪化することを抑制してスピニング加工によ
る生産性を確保することができる。

【００１２】請求項２記載の第２の発明は、前記第１の
発明において、前記大径部と前記接続部を管材の軸方向
において複数形成したことを特徴とするものである。

【００１３】本第２の発明においては、大径部と接続部
を管材の軸方向において複数形成することにより、より
一層、管材の歪みの発生が抑制され、管材の振動が抑制
される。したがって、端部のスピニング加工時における
変形や精度の悪化を一層抑制することができる。また、
消音器の外筒に適用した場合には、容易に多室構造の消
音器を製造することができ、消音効果の向上に効果があ
る。

【００１４】請求項３記載の第３の発明は、前記第１又
は第２の発明において、前記接続部を、前記大径部から
前記非拡径部に至るにつれて縮径するテーパ状に形成し
たものである。本第３の発明においても前記と同様の作
用、効果を発揮する。

【００１５】請求項４記載の第４の発明は、前記第１乃
至３のいずれかの発明において、前記大径部の横断面形
状を非円形に形成するものである。

【００１６】本第４の発明においては、本発明により生
産された管を消音器の外筒に使用する場合、その外筒を
車両の床下形状に適した非円形に形成して、床下スペー
スを有効に利用することができる。

【００１７】請求項５記載の第５の発明は、前記第１乃
至３のいずれかの発明において、前記大径部の横断面形
状を、その周方向において凹凸状に形成するものであ
る。

【００１８】本第５の発明においては、スピニング加工
する際に管材の大径部をクランプで把持する場合、大径
部に形成された凹凸により、クランプと大径部との接触
摩擦力を増加してクランプに対する管材の空転を防止
し、縮径加工を良好に行うことができる。更に、凹凸部
により大径部の膜剛性が向上するため、消音器の外筒に
適用した場合に、放射音の低減を図ることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図に示す実施例に基づいて本発明
の実施の形態について説明する。

【００２０】図１乃至図４は第１実施例を示すもので、
本発明を内燃機関の消音器における外筒の製造に適用し
た例を示す。

【００２１】図１に示す加工工程に基づいて説明する。

【００２２】図１（ａ）は前記消音器の外筒を形成する
ための管材、すなわち素管を示す。該管材１は金属製の
中空管で所定の長さに形成され、かつ、その軸方向全長
に亘って同一径の円筒に形成されている。その外径Ｒ１
は所望に設定するものであるが、実施に際しては約１４
０ｍｍに設定した。また、該管材１の板厚ｔ１は所望に
設定するものであるが、実施に際しては約１．２ｍｍに
設定した。更に、管材１の材質は所望の金属材を使用す
るが、実施に際してはステンレス材を使用した。

【００２３】次に、前記の管材１を用いて、その中央部
２、すなわち消音器の主体部となる部分を図１（ｂ）に
示すように拡径する。すなわち、前記の管材１の中央部
２を、その径方向の内側から外側へ加圧して図１（ｂ）
に示す大径部３を形成する。この拡径方法は、ハイドロ
フォーミング、ウレタンバルジ、分割した型によるエキ
スパンド加工などの周知の工法のいずれかを採用しても
よく、或いはその他の拡径加工方法を採用してもよい。
また、この大径部３の外径Ｒ２は所望に設定するもので
あるが、前記のような管材１を用いた場合には約１７０
ｍｍが望ましい。

【００２４】また、前記の大径部３を形成する際には、
該大径部３と、非拡径部である両端部４，５との間に図
１（ｂ）に示すような大径部３から端部４，５に至るに
つれて縮径するテーパ部（接続部）６，７を形成し、大
径部３と両端部（非拡径部）４，５とがテーパ部６，７
で接続されるようにする。

【００２５】前記のような拡径加工により、大径部３の
板厚ｔ２は、管材１の元の板厚ｔ１よりも薄くなり、両
端部４，５の外径は、前記拡径される前の管材（素管）
１と同径のＲ１に維持され、かつ、その板厚も前記管材
１の元の板厚ｔ１と同厚に維持される。そして、図２に
示すようにテーパ部６，７の板厚ｔ３は、大径部３から
端部４，５に向って漸増し、大径部３より剛性が高くな
る。

【００２６】次に、前記のように中央部を拡径した管材
８を、図１（ｃ）（ｄ）に示すようにスピニング加工機
の上側クランプ９と下側クランプ１０で把持してスピニ
ング加工機にセットする。

【００２７】管材８を把持するクランプは図３に示すよ
うに上下に２分割された型からなるもので、この上下の
クランプ９，１０の内面に夫々半円形の把持面１１，１
２が形成され、これらを合わせることにより前記管材８
の大径部３と略同径の円形の把持部１３が形成されるよ
うになっている。

【００２８】更に、前記各把持面１１，１２には、図４
に示すように、軸方向、すなわち把持される管材８の軸
方向に沿った凹部１４と凸部１５が形成され、該凹凸部
１４，１５は複数、各把持面１１，１２の周方向の全面
において並列状に形成されている。このように凹凸部１
４，１５を形成することにより、前記の管材８を把持し
た場合、その凸部１５での管材８との接触摩擦力が大き
くなり、後述するスピニング加工時でのクランプに対す
る管材８の空転を防止することができる。この凹凸部１
４，１５の断面形状は図４に示す形状に限るものではな
く、管材８の空転を防止できる形状であればよい。

【００２９】また、前記上下のクランプ９，１０の相互
の対向部１６ａ，１６ｂ間には図４に示すように締め代
ｄが設けられており、上下のクランプ９，１０により管
材８を加圧して緊密に把持できるようになっている。

【００３０】また、前記上下のクランプ９，１０の軸方
向の長さＬ１は、所望に設定するものであるが、実施例
においては、図１（ｃ）〜（ｆ）に示すように、管材８
の大径部３における軸方向の長さＬ２と略同長に設定さ
れている。

【００３１】前記の管材８を前記の上下のクランプ９，
１０で把持するには、先ず、図１（ｃ）に示すように管
材８を下側のクランプ１０に載置し、次で、図示しない
昇降駆動手段で昇降移動する上側のクランプ９を下降し
て図１（ｄ）に示すように上下のクランプ９，１０で管
材８を加圧して把持する。

【００３２】この把持の際、上下のクランプ９，１０
は、薄肉化及び大径化されて膜剛性が低くなった大径部
３を加圧把持するが、該大径部３の両端に剛性の高いテ
ーパ部６，７が一体形成されていることにより、大径部
３の加圧把持によって管材８に歪みが発生することが抑
制される。

【００３３】次に、前記図１（ｄ）に示すように管材８
を上下のクランプ９，１０により空転しないように固定
した状態において、その管材８の一端部４を図１（ｅ）
に示すように、スピニング加工により縮径加工する。す
なわち、図１（ｅ）に示すように、軸Ｘ−Ｘの周りに複
数のスピニングローラ１７を配置してこれらの各スピニ
ングローラ１７を軸Ｘ１−Ｘ１の周りに回転（公転）さ
せるとともに管材８の軸方向への移動と管材８の外周面
への押圧により、周知のように端部４を縮径する。

【００３４】図１（ｅ）に示す実施例では、前記の端部
４を、前記のテーパ部６から先部に向って漸次縮径する
第２テーパ部１８と、該第２テーパ部１８に連続する小
径の首部１９に縮径形成した。更に、この第２テーパ部
１８と首部１９からなる縮径部２０は、その軸線Ｘ１−
Ｘ１と管材８の軸線Ｘ２−Ｘ２が相互に傾斜するように
加工した。この傾斜加工は、例えば特許第２９５７１５
４号公報に記載された加工方法により行った。

【００３５】このスピニング加工時においては、前記の
ように管材８が、その歪みの発生を抑制された状態で把
持されているため、スピニングローラ１８が管材８へ押
圧されて公転しても、スピニングローラ１７が管材８に
断続的に接触、すなわち接触、非接触を繰り返すことが
ない。したがって、スピニングローラ１７が断続的に接
触することにより生じる管材８の振動がなく、管材８が
設定形状に対して変形したり精度の悪化を招くことを防
止することができる。

【００３６】次に図１（ｆ）に示すように、管材８の他
方の端部５も前記と同様にスピニングローラ１７によっ
てスピニング加工を施し、前記と同様な第２テーパ部１
８ａと首部１９ａとからなる縮径部２０ａを形成する。

【００３７】以上のように、管材（素管）の拡径加工と
縮径加工を組み合わせた加工を行うことにより、単に縮
径加工のみを行う場合に比べて、主体部が大径な製品を
製造することができる。

【００３８】また、通常、板厚の薄いものをスピニング
加工すると生産性が悪化し、また、板厚を厚くすると重
量が重くなる。

【００３９】これに対し本発明は、大径部３を拡管によ
り形成するため大径部３の板厚が薄くなるが、生産性を
確保するために必要な部分、すなわち端部４，５の板厚
は元の板材の板厚のままであるので生産性が悪化しな
い。

【００４０】また、大径部３の板厚が薄くなっても、剛
性の高いテーパ部（接続部）６，７を形成したことによ
って、歪みの発生を抑制できるので、軽量化の達成と生
産性を確保できる。

【００４１】なお、前記実施例においては、縮径部２０
の軸線Ｘ１−Ｘ１を管材８の軸線Ｘ２−Ｘ２に対して傾
斜させたが、縮径部２０を、その軸線Ｘ１−Ｘ１が管材
８の軸線Ｘ２−Ｘ２と同軸上になるように形成したり、
更に軸線Ｘ１−Ｘ１が管材８の軸線Ｘ２−Ｘ２に対して
偏心するように形成するなど、所望の形態に形成するこ
とができる。

【００４２】また、スピニング加工は、前記実施例にお
いては、管材８側を回転しないように固定して行うよう
にしたが、管材８側を、その軸心を中心としてクランプ
９，１０とともに回転し、スピニングローラ１７を回転
させることなく管材８に押し付ける方法を採用してもよ
い。すなわち、スピニングローラ１７を管材８に対して
相対的に公転させれば良い。

【００４３】更に、前記のスピニング加工による縮径加
工は、前記のテーパ部６，７も含めて縮径加工してもよ
い。

【００４４】図５は前記第１実施例のようにしてスピニ
ング加工された管材を外筒３１として用いた消音器３０
の縦断面を示す。

【００４５】この消音器３０の上流側（図左側）には上
流側排気管（図示せず）と接続されるインレットパイプ
３２が首部１９ａに嵌合され、下流側（図右側）には下
流側排気管（図示せず）と接続されるアウトレットパイ
プ３３が首部１９に嵌合されている。インレットパイプ
３２とアウトレットパイプ３３とは略平行に設けられ、
アウトレットパイプ３３の内側開口端３３ａは、インレ
ットパイプ３２の内側開口端３２ａより下方において外
筒３１と近接して設けられている。これによって、消音
器内に溜った凝縮水を容易に消音器外に排出可能にし、
消音器の耐久性の向上に効果がある。なお、インレット
パイプ３２とアウトレットパイプ３３は必ずしも平行に
設ける必要はない。

【００４６】図６は第２実施例を示す。この第２実施例
は、前記第１実施例における管材１の中央部を拡径する
に際して、大径部と接続部を管材１の軸方向において複
数形成した例である。図６の実施例では、２箇所の大径
部３ａ及び３ｂと、４箇所の接続部６，７，３６，３７
とを設けるように拡径したものである。大径部３ａと３
ｂの間には非拡径部３５が設けられている。

【００４７】このように、大径部３ａ，３ｂと接続部
６，７，３６，３７を管材１の軸方向において複数形成
することにより、より一層、管材の歪みの発生が抑制さ
れ、管材の振動が抑制される。したがって、端部のスピ
ニング加工時における変形や精度の悪化を一層抑制する
ことができる。また、図６に示すように、消音器の外筒
に適用した場合には、容易に多室構造の消音器４０を製
造することができ、消音効果の向上に効果がある。

【００４８】図７は前記図６に示す第２実施例のように
して形成された管材８を外筒として用いた消音器４０の
縦断面を示す。消音器４０の上流側（図左側）には上流
側排気管（図示せず）と接続されるインレットパイプ３
８が首部１９ａに嵌合され、下流側（図右側）には下流
側排気管（図示せず）と接続されるアウトレットパイプ
３９が首部１９に嵌合されている。更に、大径部３ａと
３ｂの間の非拡径部３５には、多数の貫通小孔５１が設
けられたセパレータ５０が設けられ、該セパレータ５０
により消音器４０内は２つの拡張室４１，４２に区画形
成されている。これによって、より大きな消音効果を得
ることが可能である。

【００４９】なお、本第２実施例においては、２箇所の
拡径部３ａ，３ｂを設けてこの拡径部の間の非拡径部３
５にセパレータ５０を設けるようにしたが、この拡径部
３ａ，３ｂを３箇所以上設けて各拡径部の間の非拡径部
３５にセパレータを設けるようにしてもよい。また、セ
パレータ５０にバーリング穴や連通パイプなどを設け
て、周知の消音室を任意に区画形成することが可能であ
る。

【００５０】図８は第３実施例を示す。

【００５１】本第３実施例は、前記第１実施例における
管材１の中央部２を拡径するに際し、大径部３とテーパ
部（接続部）６，７を横断面が楕円形になるように拡径
したものである。また、この拡径状態では前記の両端部
４，５は前記第１実施例と同様に素管状態の略真円であ
る。また、テーパ部６，７は楕円形の拡径部３から略真
円形の端部４，５に亘ってテーパ状に形成される。

【００５２】そして、前記の拡径された管材８における
端部４，５及び必要によりテーパ部６，７を前記と同様
のスピニング加工により縮径加工する。また、本第３実
施例の楕円形状を前記図６及び図７に示す第２実施例に
適用してもよい。

【００５３】本第３実施例においても前記第１及び第２
実施例と同様の作用、効果を発揮できる。

【００５４】なお、本第３実施例においては大径部３を
楕円形の非円形断面にしたが、この大径部３を、横断面
が長円形や略三角形などの所望の非円形断面に拡径し
て、大径部３とテーパ部６，７を形成してもよい。

【００５５】このように、大径部３を非円形断面に加工
する実施例においては、その管材を消音器の外筒として
使用する場合、その外筒を車両の床下形状に適した非円
形断面とすることで、車両の床下スペースを有効に利用
することができる。

【００５６】また、任意の非円形断面とすることによ
り、車両に懸架するためのサポートブラケットや、各種
センサなどを取り付けるためのセンサブラケットなどと
の接合を容易化することが可能である。更に、拡径時に
それらを接合するための座面を同時に一体的に形成する
ことで、一層接合の容易化を図ることが可能である。

【００５７】図９は第４実施例を示す。

【００５８】本第４実施例は、前記第１乃至第３実施例
における管材１の中央部２を拡径するに際し、図９に示
すように、周方向の断面において凹部２１と凸部２２が
形成されるように大径部３（３ａ，３ｂ）とテーパ部
６，７（３６，３７）を拡径形成したものである。

【００５９】そして、このように拡径された管材８の端
部４，５及び必要によりテーパ部６，７を前記と同様の
スピニング加工により縮径加工する。

【００６０】本第４実施例においても前記第１乃至第３
実施例と同様に作用、効果を発揮することができる。

【００６１】更に、本第４実施例のように大径部３に凹
凸部２１，２２を形成することにより、管材８を前記の
ようにクランプ９，１０で把持した場合に、該クランプ
９，１０と管材８との接触摩擦力が増加し、管材８を弱
い力で把持してもクランプ９，１０に対する管材８の空
転を抑制することができるため、管材８の歪みを一層抑
制（小さく）することが可能になる。

【００６２】更に、本第４実施例を消音器の外筒の形成
に用いた場合、凹凸部２１，２２により外筒の膜剛性が
向上するため、放射音の低減に効果がある。

【００６３】なお、前記各実施例におけるスピニング加
工による縮径加工は、前記のように端部４，５によって
第２テーパ部１８が形成されるようにしてもよく、ま
た、この第２テーパ部１８を有しないように縮径しても
よく、更に、テーパ部６，７を含めて縮径してもよい。

【００６４】また、前記各実施例においては、管材１に
大径部３，３ａ，３ｂを形成する際に、大径部３，３
ａ，３ｂと端部４，５及び非拡径部３５の間に、テーパ
部６，７，３６，３７を形成して、該テーパ部６，７，
３６，３７を大径部３，３ａ，３ｂの剛性よりも高い剛
性の接続部としたが、この接続部を、前記各実施例にお
いて、図１０に示すように、管材８の軸心Ｘ２−Ｘ２に
対して略直交するとともに端部４（５）や非拡径部３５
に向って肉厚が漸増する壁部６ａ（７ａ）に形成し、そ
の後に端部４（５）を前記第１実施例と同様にスピニン
グ加工で縮径してもよい。

【００６５】この実施例においても、剛性の高い壁部６
ａ（７ａ）によって前記と同様の作用、効果を発揮でき
る。

【００６６】以上は本発明を消音器の外筒の製造に適用
した実施例であるが、本発明は、このような外筒の製造
に限るものではなく、その他の中央部に大径部を有する
管の製造に適用できるものである。

【００６７】

【発明の効果】以上のようであるから、本発明のスピニ
ング加工方法によれば、主体部が大径であって、かつ、
軽量な管製品を製造できるとともに端部のスピニング加
工時における変形や精度の悪化を抑制してスピニング加
工による生産性を確保することができる。

【００６８】更に、拡径加工と縮径加工の組み合わせで
あるため、単に縮径加工のみを行う場合に比べて、大径
な管製品を製造することができる。

【００６９】更に、請求項２の発明によれば、大径部と
接続部を管材の軸方向において複数形成することによ
り、より一層、管材の歪みの発生が抑制され、管材の振
動が抑制される。したがって、端部のスピニング加工時
における変形や精度の悪化を一層抑制することができ
る。また、消音器の外筒に適用した場合には、容易に多
室構造の消音器を製造することができ、消音効果の向上
に効果がある。

【００７０】更に、請求項４の発明によれば、大径部の
横断面形状を非円形に形成することにより、車両の床下
スペースを有効に利用できる消音器の外筒を製造する場
合に有効である。

【００７１】また、このように、任意の非円形断面とす
ることにより、車両に懸架するためのサポートブラケッ
トや、各種センサなどを取り付けるためのセンサブラケ
ットなどとの接合を容易化することが可能である。更
に、拡径時にそれらを接合するための座面を同時に一体
的に形成することで、一層接合の容易化を図ることが可
能である。

【００７２】更に、請求項５の発明によれば、スピニン
グ加工する際に管材の空転を防止して縮径加工を良好に
行うことができ、かつ消音器の外筒に適用した場合には
放射音の低減を図り得る消音器を製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｆ）は本発明の第１実施例を示す工
程図で、（ａ′）は（ａ）の管材の端面図。

【図２】図１（ｂ）に示す管材における大径部と端部と
テーパ部を示す拡大断面図。

【図３】図１に示すクランプを示す図。

【図４】図３に示すクランプの一部拡大図。

【図５】本発明により製造された外筒を用いた消音器を
示す断面図。

【図６】本発明の第２実施例を示す側面図。

【図７】図６の第２実施例による外管を使用した消音器
の断面図。

【図８】本発明の第３実施例を示すもので、拡径された
管材の中央部の横断面図。

【図９】本発明の第４実施例を示すもので、拡径された
管材の中央部の横断面図。

【図１０】本発明における大径部と端部との接続部の他
の例を示す一部拡大断面図。

【符号の説明】

１，８管材２中央部３，３ａ，３ｂ大径部４，５非拡径部である端部６，７，３６，３７接続部であるテーパ部９，１０クランプ２０縮径部２１，２２凹凸部３５非拡径部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管材の軸方向の中央部を拡径して大径部
と非拡径部とを接続する接続部を形成した後、前記拡径
した管材の大径部を把持するとともに該管材に対して相
対的に公転するスピニングローラを前記非拡径状態の管
材端部の外面に押し付けて該端部を縮径加工することを
特徴とするスピニング加工方法。
【請求項２】前記大径部と前記接続部を管材の軸方向
において複数形成したことを特徴とする請求項１記載の
スピニング加工方法。
【請求項３】前記接続部を、前記大径部から前記非拡
径部に至るにつれて縮径するテーパ状に形成した請求項
１又は２記載のスピニング加工方法。
【請求項４】前記大径部の横断面形状を非円形に形成
する請求項１乃至３のいずれかに記載のスピニング加工
方法。
【請求項５】前記大径部の横断面形状を、その周方向
において凹凸状に形成する請求項１乃至３のいずれかに
記載のスピニング加工方法。