JP2003191011A - 金属管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 寸法精度に優れた金属管７を容易かつ安価に
製造する。 【解決手段】 四角形の金属素材２をＵ形に成形するＵ
曲げ工程Ｅと、このＵ形に成形された金属素材２をＯ形
に成形するＯ曲げ工程Ｆと、を有する。Ｏ曲げ工程Ｆで
は、金属素材２の内径を規制するＯ曲げ用ピンを用い、
このＯ曲げ用ピンの外径を、金属管７の正規の内径より
も所定量だけ小さくする。更に、Ｏ形に成形された円筒
状のワークの外周面を縮径方向へ押圧するとともに、ワ
ークの軸方向両端面を互いに近接する方向へ押圧して、
このワークの内径及び外径を矯正する矯正工程を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、金属管の製造方
法に関し、特に防振ブッシュの内筒などに用いる小径厚
肉の金属管を厚肉の金属板から製造する方法に係るもの
である。

【０００２】

【従来の技術】自動車部品として多く用いられる防振ブ
ッシュにおいて、車体等の支持シャフトを挿通する小径
厚肉の金属管は、これまで押出成形による引き抜きパイ
プの切削加工品などが用いられてきたが、製品コストの
低下を目的として、引き抜きパイプの使用を止め、厚肉
の金属板から成形加工できれば望ましい。金属板から小
径厚肉な金属管を成形する場合、従来の常道によれば、
厚肉な金属板を切断して四角形の金属素材を得て、この
金属素材をＵ形に成形するＵ曲げ工程、Ｏ形に成形する
Ｏ曲げ工程を経て、円筒状の金属管が製造される。しか
しながら、単に金属素材を円筒状に丸めると、互いに突
き合わされる部分で、外周側に口開きが生じたまま残さ
れ、又は、Ｖ溝が形成されることがあるため、真円に近
く成形することは難しいこととされ、特に肉厚ｔ／直径
Ｄが０.１を超えるような小径厚肉の金属管の真円度の
確保は不可能であった。

【０００３】そこで、本出願人等による特開平１１−１
５６４４０号公報では、金属管を丸める際に互いに突き
合わされることとなる金属素材の一対の端面に、予め傾
斜面を形成し、これらの傾斜面が互いに近接する側を径
方向内側として金属管を丸めることにより、真円度の高
い小径厚肉な金属管を得る技術が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の特開平１１−１
５６４４０号公報には、金属管を丸める際に互いに突き
合わされる金属素材の端面に予め傾斜面を形成する点に
ついては記載されているものの、金属管の軸方向両端面
となる金属素材の端面の処理については記載されていな
い。上述したように比較的肉厚が大きい金属素材を円筒
状に丸める場合、その軸方向端面では、内径と外径との
差に起因して、巻き成形完了時に内径側が外径側に比し
て軸方向へ大きく突出したり、凹凸が生じ易い。このた
め、巻き成形後の金属管の軸方向端面を、その軸方向に
ほぼ直交する平坦な平面に加工する際に、以下のような
課題が残る。

【０００５】第１に、プレス加工等により端面を押し潰
して平面化しようとすると、この軸方向端面の外周縁部
まで潰しきれずに未形成部分が残ったり、あるいは外周
縁部まで押し潰そうとすると部分的な肉余り現象を招き
易い。第２に、上記軸方向端面を切削により平面に加工
する場合、上記軸方向端面の外周縁部に削り残しが生じ
易く、あるいは外周縁部まで切削しようとすると、切削
代が増加して歩留まりが低下するとともに、表面の凹凸
により切削用の刃物が欠けるおそれがある。

【０００６】また、巻き完了時には、厚肉小径な金属管
の軸方向端面側の外径が大きくなり、その接合部が開い
たり、あるいは成形用の金型と干渉するおそれがある。

【０００７】本発明は、このような課題に鑑みてなされ
たものであり、寸法精度に優れた金属管を容易かつ安価
に製造することを主たる目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る金属管の製
造方法は、四角形の金属素材をＵ形に成形するＵ曲げ工
程と、このＵ形に成形された金属素材をＯ形に成形する
Ｏ曲げ工程と、を有している。このＯ曲げ工程では、金
属素材の内径を規制するＯ曲げ用ピンが用いられ、この
Ｏ曲げ用ピンの外径を、金属管の正規の内径よりも所定
量だけ小さくしておく。更に、上記Ｏ形に成形された円
筒状のワークの外周面を縮径方向へ押圧するとともに、
上記ワークの軸方向両端面を互いに近接する方向へ押圧
して、このワークの内径及び外径を矯正する矯正工程を
有している。

【０００９】本発明の対象とする金属管は、典型的に
は、板厚が数ｍｍ（１〜１０ｍｍ）、直径が数ｃｍの小
径厚肉な金属管を対象としており、例えば車両に数多く
適用される防振ブッシュの内筒等に好適に適用される。

【００１０】

【発明の効果】本発明によれば、寸法精度に優れた金属
管を容易かつ安価に製造することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明
の一実施形態に係る金属管７を製造する工程の概要を示
している。この金属管７は、例えば自動車のサスペンシ
ョンに用いられる防振ブッシュの内筒として用いられ
る。金属管７の製造工程には、金属板１を切断（剪断）
して四角形の金属素材２を得る素材切断工程Ａ（剪断）
と、この四角形の金属素材２の互いに対向する一対の端
面３に余部４を残して傾斜面５を形成する傾斜付け工程
Ｂと、これら傾斜面５が互いに近接する側を径方向内側
として、両傾斜面５を互いに突き合わせるように金属素
材２を円筒状に丸める曲げ工程Ｃ〜Ｆと、が含まれる。
曲げ工程Ｃ〜Ｆは、外周面６側が製品管の曲率に近づく
ように両端部を押し潰す工程Ｃ（押し潰し）と、素材２
を端曲げる工程Ｄ（端曲げ）と、素材２をＵ形に成形す
る工程Ｅ（Ｕ曲げ）と、このＵ形に成形した素材２をＯ
形に成形する工程Ｆ（Ｏ曲げ）と、が含まれる。

【００１２】これらの工程Ａ〜Ｆにおいて、図２
（イ），（ロ）及び（ハ）にそれぞれ示すように、工程
Ｂ〜Ｄについては順不同、かつ、工程Ｄについては再度
繰り返すこととしてもよい。工程Ｂにおける傾斜面５
は、素材２の成形時に金属管７の内寄りとなる側で両端
面３，３の板厚の５０〜１００％に留める。また、工程
Ｃにおける押し潰しは、素材２の両端面３，３から板厚
の約１.０〜２.０倍の範囲内で行う。

【００１３】工程Ｂは、例えば図３（イ）に示すよう
に、下型１０に素材２を載せ、素材２の上にパッド１１
を載せて弾性体１２で押さえ、素材２の相対向する両端
面３，３と接触するダイ１３，１３を内側に取り付けた
上型１４で押圧して、図３（ロ）に示すように、板厚ｔ
の０.５ｔ〜１．０ｔの範囲で傾斜面５を形成する。傾
斜面５は製品管の内寄りになるもので、そのとき外周側
の余部４は押し潰される。なお、工程Ｂは工程Ｃ又は工
程Ｄの後に行ってもよいことは図２に示されている通り
である。その場合、傾斜面５の形成については、図３
（イ）に示す方法によってもよく、若しくはその他の適
当な方法によってもよい。工程Ｃ〜Ｅの詳細について
は、上記の特開平１１−１５６４４０号公報にも記載さ
れているので、ここでは説明を省略する。

【００１４】以下、上記のＯ曲げ工程Ｆ及びその後に行
う矯正工程Ｇに対する本実施形態の特徴的な要件（ａ）
〜（ｉ）について詳述する。

【００１５】（ａ）．図４に示すように、上記のＯ曲げ
工程Ｆにおいて、Ｕ曲げ完了状態の金属素材であるワー
クＷの外周面を、一対の上型２１及び下型２２により挟
み込んで縮径方向に押圧する際に、ワークＷの径方向内
側の空間に、中子としてのＯ曲げ用ピン２３を配設して
おく。このようにピン２３を用いることによって、図５
に示すように、金属管７（ワークＷ）の軸方向両端側の
径方向内側部分２４に余肉が局所的に集中し、この部分
２４の内径が局所的に小さくなることを抑制・緩和する
ことができる。

【００１６】（ｂ）．図６（ア），（イ）に示すよう
に、上記のＯ曲げ用ピン２３の直径（外径）Ｄ１は、最
終的な製品としての金属管７の正規の内径Ｄ２に比し
て、予め小さく設定されている。具体的には、ピン径Ｄ
１が製品内径Ｄ２の０．９５〜０．９９５倍に設定され
ている。このようにピン径Ｄ１を製品内径Ｄ２よりも所
定量だけ小さくすることにより、図６（ウ）に示すよう
なＯ曲げ完了時におけるピン２３とワークＷの食い付き
現象が防止・緩和され、このピン２３がワークＷから抜
け易くなり、ピン２３とワークＷのかじりによって図６
（エ）に示すようにワークＷの内周面２５が傷つくこと
が抑制されるとともに、このピン２３の引き抜き作業性
が向上する。

【００１７】（ｃ）．図７に示すように、Ｏ曲げ工程Ｆ
後の円筒状のワークＷの外周面を、上型２６と下型２７
の間で縮径方向に押圧・狭持し、このワークＷを縮径方
向へ矯正しながら、一対のダイ２８によりワークＷの軸
方向両端面を互いに近接する方向へ加圧して、ワークＷ
の軸方向両端面を矯正しつつ、ワークＷの肉内の圧力を
上げて内周面をも矯正する矯正工程Ｇを設ける。このよ
うな矯正工程Ｇを行うことにより、金属管７の軸方向端
面を押圧して矯正しつつ、その外径及び内径の双方の真
円度を高めることができるので、容易かつ安価に寸法精
度の高い金属管を得ることができる。

【００１８】（ｄ）．図８に示すように、上記の矯正工
程Ｇにおける矯正代を十分に確保するために、上記のＯ
曲げ工程ＦでワークＷの外周面を押圧する上型２１及び
下型２２の間の凹部２９の内径Ｄ３を、製品としての金
属管７の正規の外径Ｄ４よりも予め大きく設定してお
く。例えば、凹部２９の内径Ｄ３を製品外径Ｄ４の１．
００５〜１．０５倍に設定しておく、これにより、Ｏ曲
げ工程Ｆでの望ましくないくせ付けが防止され、続く矯
正工程Ｇで容易かつ適正な縮径加工を行うことができ
る。

【００１９】（ｅ）．図９に示すように、矯正工程Ｇに
おいて、ワークＷの軸方向両端面を加圧するダイ２８の
それぞれに、ワークＷの円筒状の中空部３１内に軸方向
両端より挿入される中子としての矯正用ピン３０を軸方
向に突設する。これらのピン３０によって、図５に示す
ように金属管７の軸方向両端面の近傍２４で内径が局所
的に小さくなることを更に確実に防止・軽減することが
できる。

【００２０】（ｆ）．図１０に示すように、Ｏ曲げ工程
Ｆの直後の状態では、ワークＷの端面にかなりの凹凸が
生じているので、図１１に示すように、続く矯正工程Ｇ
において、仮にダイ２８’によるワークＷの軸方向端面
の加圧動作を一回で行おうとすると、上記軸方向両端面
の凹凸部の肉が移動して、軸方向端面の外周縁部に偏肉
部３１が発生し易い。従って、このように一回の加圧動
作で端面矯正を行う場合には、製品の外径・内径を±
０．１ｍｍ以内の真円度に収めることが極めて難しい。

【００２１】そこで、好ましくは矯正工程Ｇにおいて、
ワークＷの外径を縮径していく縮径工程を複数回に分け
て行い、ワークＷの外周面を徐々に縮径・矯正していく
ことで、ワークＷの外周部での余肉の発生を有効に防止
しつつ、外径・内径の寸法精度を向上することができ
る。より具体的には図１２に示すように、一対の上型３
３及び下型３４に、ワークＷの外周を押圧・狭持する複
数（この例では３つ）の第１凹部３５，第２凹部３６，
及び第３凹部３７を形成し、上型３３を下型３４側へ加
圧する毎に、ワークＷを第１凹部３５から第２凹部３６
へ、第２凹部３６から第３凹部３７へ移動させる。ここ
で、ワークＷを段階的に縮径するように、各凹部３５，
３６，３７の径方向寸法が段階的に小さくなるように設
定されている。すなわち、最初に矯正（縮径）加工を行
う第１矯正工程の凹部３５の寸法をα１、次に矯正を行
う第２矯正工程の凹部３６の寸法をα２、更にその次に
矯正を行う凹部３７の寸法をα３とすると、

【００２２】

【数１】α１ ≧ α２ ≧ α３ の関係にある。典型的には、α１はα２の１．０〜１．
０５倍であり、α２はα３の１．０〜１．０５倍であ
る。このように段階的に縮径を行うことにより、更に偏
肉の発生が抑制され、外径及び内径の更なる精度向上を
図ることができる。

【００２３】（ｇ）．上記（ｆ）のように複数回に分け
て縮径加工を行うような場合に、好ましくはワークＷの
軸方向端面を押圧して端面を矯正する端面加工も複数回
に分けて行う。このとき、図１３に示すように、ワーク
Ｗの軸方向両端面のうち、径方向内側の部分から外側の
部分へ段階的に押圧していく。つまり、最初の第１工
程，続く第２工程、最後の第３工程の順に、軸方向端面
を押圧するダイ３８，３９，４０の直径を段階的に大き
くしている。なお、最後の第３工程でのダイ４０の直径
は、ワークＷの外周縁まで押圧できるように、ワークＷ
の外径と同等以上に設定されている。これにより、ワー
クＷの軸方向端面の外周部に未成形部を残すことなく、
端面加工精度を更に向上することができる。

【００２４】（ｈ）．上記（ｇ）のように、ワークＷの
軸方向端面を径方向内側より外側へ向けて複数回に分け
て押圧・矯正する場合に、複数の端面加工工程における
実質的な端面加工面積を、同等又は２０％以内の差に抑
制する。具体的には、図１４に示すように、各第１，第
２，第３工程における実質的な成形面積をそれぞれＳ
１，Ｓ２，Ｓ３とすると、Ｓ２をＳ１の０．８〜１．２
倍、Ｓ３をＳ２の０．８〜１．２倍とする。これによ
り、各端面加工における成形途中での偏肉をより確実に
抑制することができる。

【００２５】（ｉ）．更に好ましくは、各端面加工用の
ダイ３８，３９，４０のそれぞれに、ワークＷの円筒状
の中空部内に軸方向端面より挿入される中子としての端
面加工用ピン４１，４２，４３を軸方向に突設する。こ
れにより、金属管の内径の寸法精度を更に向上すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る金属管の製造工程を
示す概要図。

【図２】（イ），（ロ），（ハ）はそれぞれ他の製造工
程例を示す概要図。

【図３】（イ）は傾斜付け工程の一例を示す断面図、
（ロ）は（イ）のＬ部分拡大図。

【図４】Ｏ曲げ工程の一例を示す斜視図。

【図５】金属管の軸方向端面付近で内径が局所的に小さ
くなる態様を示す説明図。

【図６】Ｏ曲げ工程で使用するピンの説明図。

【図７】矯正工程の一例を示す概要図。

【図８】Ｏ曲げ工程の金型の凹部の内径を説明する説明
図。

【図９】矯正工程のダイにピンを設けた例を示す断面
図。

【図１０】Ｏ曲げ工程後のワークの軸方向端面に生じる
凹凸を誇張して示す斜視図。

【図１１】一回の加圧動作によってワークの軸方向端面
を矯正した場合の不具合を説明する説明図。

【図１２】矯正工程におけるワーク外周面の縮径工程を
複数回に分けて行う例を示す断面対応図。

【図１３】矯正工程におけるワークの軸方向端面加工を
複数回に分けて行う例を示す工程説明図。

【図１４】図１３の各工程における軸方向端面の成形範
囲を示す説明図。

【図１５】複数回に分けて軸方向端面を押圧するダイの
それぞれにピンを設けた場合の工程説明図。

【符号の説明】

１…金属板 ２…金属素材 ３…端面 ５…傾斜面 ７…金属管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野坂 潤一郎 千葉県千葉市稲毛区長沼町330番地 鬼怒 川ゴム工業株式会社内 (72)発明者 長井 喜久男 東京都港区芝大門２丁目10番６号 森田電 機産業株式会社内 (72)発明者 稲葉 仁一 茨城県結城市大字上山川4983−５ 株式会 社イナバ内 Ｆターム(参考） 4E028 CB01 CB08 4E063 AA01 BA09 DA01 JA07 MA18

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 四角形の金属素材をＵ形に成形するＵ曲
   げ工程と、このＵ形に成形された金属素材をＯ形に成形
   するＯ曲げ工程と、を有し、このＯ曲げ工程では、金属
   素材の内径を規制するＯ曲げ用ピンが用いられ、このＯ
   曲げ用ピンの外径を、金属管の正規の内径よりも所定量
   だけ小さくし、 かつ、上記Ｏ形に成形された円筒状のワークの外周面を
   縮径方向へ押圧するとともに、上記ワークの軸方向両端
   面を互いに近接する方向へ押圧して、このワークの内径
   及び外径を矯正する矯正工程を有することを特徴とする
   金属管の製造方法。
2. 【請求項２】 上記Ｏ曲げ工程では、金属素材の外周面
   を縮径方向に押圧する金型の凹部の内径を、金属管の正
   規の外径よりも所定量だけ大きくすることを特徴とする
   請求項１に記載の金属管の製造方法。
3. 【請求項３】 上記矯正工程において、上記ワークの軸
   方向両端面を押圧するダイに、このワークの中空部内に
   挿入されるピンを設けることを特徴とする請求項１又は
   ２に記載の金属管の製造方法。
4. 【請求項４】 上記矯正工程では、上記ワークの外周面
   を複数回に分けて段階的に縮径方向に押圧することを特
   徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金属管の製造
   方法。
5. 【請求項５】 上記矯正工程において、上記ワークの軸
   方向両端面を押圧する端面加工工程を、上記ワークの径
   方向内側より外側へ向けて複数回に分けて段階的に行う
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の金属
   管の製造方法。
6. 【請求項６】 複数の上記端面加工工程における実質的
   な加工面積の差を２０％以内に設定することを特徴とす
   る請求項５に記載の金属管の製造方法。