JP2005152930A - 筒状部材の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 製造コストが安く、母材の状態で底部側に薄肉部を形成した後に内周側壁に肉厚差による内側段差を有する筒状部材を容易に取り出せる製造方法を提供する。
【解決手段】 ダイ150は、大径部152と大径部152の内径r30よりも内径r31の小さい小径部153とを有している。大径部152の内径は母材140の外径とほぼ等しい。パンチ160で母材140の底部内壁を押し母材140を延ばしながらダイ150で母材140の外周側壁をしごき加工することにより、底部側に薄肉部172、薄肉部172の反底部側に厚肉部173を有する母材が形成される。母材の外周側壁に、薄肉部172と厚肉部173との肉厚差による外側段差174が形成されている。この後、薄肉部172の底部側を打ち抜き薄肉部172を径方向外側に広げれば、一方の軸方向端部側に薄肉部を有し、内周側壁に肉厚差による内側段差を有する筒状部材を形成できる。
【選択図】 図5

Description

本発明は、一方の軸方向端部側に薄肉部を有する筒状部材の製造方法に関する。
図13に示すように、筒状部材300の一方の軸方向端部側に薄肉部302を形成する方法の一つとして、切削が考えられる。しかし、切削加工で薄肉部302を形成すると、加工時間が長くなり、加工コストが上昇するという問題がある。
他の方法として、特許文献1から8に開示されている押出成形により薄肉部302を形成することが考えられる。例えば、図14の(A)に示すように、パイロット320で筒状の母材340を支持し、図14の(B)に示すようにダイ310と段付パンチ330とで後方押出を行うことにより、薄肉部302を形成する。
特開平5−38546号公報 特開2002−153940号公報 特開2000−74040号公報 特開平9−103839号公報 特開平8−270670号公報 特開平7−144247号公報 特開2000−71046号公報 特開平7−275990号公報
しかしながら、後方押出により薄肉部302を形成する場合、パンチ330が母材340を押しつぶしながら薄肉部302を形成するので、大きな力でパンチ330を押し込む必要がある。さらに、後方押出では、図14の(B)に示す矢印のように、ダイ310とパンチ330との間に形成される隙間の小さい側に母材340の肉が流れる。したがって、薄肉部302が形成される箇所において、径方向外側のダイ310に向けてパンチ330が母材340を押し付ける力が非常に大きくなる。この力は、加工する薄肉部の肉厚が薄くなると増加する。その結果、加工治具であるダイ310およびパンチ330の寿命が短くなるとともに、母材340が変形する恐れがある。さらに、母材340とダイ310、または母材340とパンチ330とが凝着し、後方押出後に筒状部材300を取り出すことができなくなるという問題がある。図14では母材340の内周側壁を後方押出加工したが、母材の外周側壁を後方押出加工して薄肉部を形成する場合も、母材とダイ、または母材とパンチが凝着する恐れがある。
そこで本出願人は、有底筒状の母材の底部内壁をパンチで押し、母材を延ばしながら加工するしごき加工で有底筒状の底部側に薄肉部を形成し、底部を打ち抜くことにより筒状部材の一方の軸方向端部側に薄肉部を形成することを検討した。しごき加工では、母材を延ばしながらしごいて加工するので、後方押出よりも小さな力で加工できる。したがって、母材と加工治具との凝着は生じ難い。また、後方押出よりも小さい力で母材を加工できるので、加工治具の寿命が延びる。
しかしながら、しごき加工により有底筒状の母材の底部側に薄肉部を形成する製造方法では、内周側壁に肉厚差による段差を有する筒状部材を形成できない。
外周側壁に肉厚差による段差を有する筒状部材を形成する場合は、図15に示すように、有底筒状の母材400の底部をパンチ410で押し、有底筒状の母材400の外周側壁をダイ420の内周壁に形成した段差422でしごき加工する。この製造方法では、母材400の底部側に薄肉部402が形成され、母材400の外周側壁に肉厚差による段差404が形成される。
しかし、しごき加工前に有底筒状の母材400の肉厚にばらつきがあると、母材400の薄肉部402側から厚肉部403側に流れる肉の量が母材400の厚みによって異なるので、形成される厚肉部403の軸長等の寸法精度がばらつく。
本発明は、上記問題に鑑みて成されたものであって、製造コストが安く、母材の状態で底部側に薄肉部を形成した後に内周側壁に肉厚差による内側段差を有する筒状部材を容易に取り出せる製造方法を提供することを目的とする。
また本発明は、製造コストが安く、母材の状態で底部側に薄肉部を形成した後に筒状部材を容易に取り出すとともに、母材の厚みにばらつきがあっても、底部薄肉部および厚肉部を高精度に加工できる筒状部材の製造方法を提供することを他の目的とする。
請求項1から5記載の発明によると、まず有底筒状の母材の底部側の外周側壁をしごき加工することにより底部薄肉部を形成し、母材の外周側壁に肉厚差による外側段差を形成する。次に、底部薄肉部の少なくとも一部を残して母材の底部側を打ち抜いてから、底部薄肉部を径方向外側に広げる。母材の状態で底部側であった一方の軸方向端部側に薄肉部を有し、内周側壁に段差を有する筒状部材をしごき加工により形成できる。したがって、切削加工で薄肉部を形成する場合に比べ製造コストが安くなる。また、母材が加工治具に押し付けられる力が後方押出に比べて小さく、母材と加工治具との凝着を防止できるので、加工後の製品を容易に取り出すことができる。さらに、後方押出加工に比べ小さい力で加工できるので、加工治具および母材に加わる力が小さくなる。その結果、加工治具の寿命が延びるとともに、母材の変形を防止できる。
底部側しごき工程において母材の底部側を延ばして底部薄肉部を形成する場合、底部薄肉部側から厚肉部側に肉が流れる。このとき、母材の肉厚にばらつきがあると、同じ延ばし量に対し、底部薄肉部側から厚肉部側に流れる肉の量がばらつき、厚肉部の寸法精度が低下する。そこで請求項2記載の発明によると、底部側しごき工程において形成する底部薄肉部の軸方向長さを、母材の肉厚に応じて調整する。母材の底部側を延ばして底部薄肉部を形成する長さを調整すれば、母材の肉厚がばらついても、厚肉部の寸法精度が向上する。
請求項3および6記載の発明によると、底部側しごき工程において、筒状部材で要求される薄肉部の軸長よりも長くなるように底部薄肉部を形成する。そして、筒状部材で要求される薄肉部の軸長に合わせ、しごき加工で形成した底部薄肉部に位置決め段差を形成して母材の底部側を打ち抜けば、筒状部材の薄肉部の軸長を高精度に加工できる。また、母材の肉厚に応じて母材の延ばし量を調整し底部薄肉部側から厚肉部側に流れる肉の量を調整すれば、母材の肉厚がばらついても厚肉部の寸法精度を向上できる。また、切削加工で薄肉部を形成する場合に比べ製造コストが安くなる。
請求項4記載の発明によると、母材の開口側にしごき加工により開口薄肉部を形成し、開口側の内周側壁に肉厚差による段差を形成できる。その後、請求項1記載の発明を採用することにより、軸方向両側に薄肉部を有し、内周側壁に肉厚差による段差を有する筒状部材を形成できる。
肉厚が3mm以下の薄肉部を後方押出加工で形成する場合、径方向外側のダイに向けてパンチが大きな力で母材を押し付けることになる。その結果、母材と加工治具とが凝着しやすくなり、加工後の製品を取り外すことが困難である。しかし請求項5記載の発明では、請求項1記載の発明を採用しているので、薄肉部の肉厚が3mm以下であっても、母材と加工治具との凝着を防止し、加工後の製品を容易に取り出すことができる。
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。説明中、内径、外径は半径を表している。
本発明の一実施形態による燃料ポンプを図1に示す。燃料ポンプ10は、例えば車両等の燃料タンク内に装着されるインタンク式ポンプである。筒状部材であるハウジング12の金属材質は、鉄またはステンレスである。ハウジング12は、軸方向の両端側に薄肉部13、14をそれぞれ有し、薄肉部13、14の間に厚肉部15を有している。薄肉部13、14は吸入側カバー16と吐出側カバー18とをかしめ固定している。薄肉部13、14と厚肉部15との境界には、ハウジング12の内周側壁に肉厚差による内側段差13a、14aが形成されている。尚、薄肉部の肉厚は、要求される範囲で適宜設定すればよいのであるが、3mm以下である場合には、従来のような後方押出加工で形成すると、母材が加工治具に凝着しやすく、加工後の製品の取り外しが困難となるので、後述するしごき加工による凝着防止の効果が顕著である。また、本実施形態のように、薄肉部13、14を相手側の部材(本実施形態では吸入側カバー16と吐出側カバー18)にかしめるためには薄肉部13、14の肉厚は2mm以下であることが望ましい。
ポンプケーシング17は吸入側カバー16とハウジング12との間に挟持されている。吸入側カバー16とポンプケーシング17との間にC字状のポンプ流路80が形成されている。吸入側カバー16およびポンプケーシング17は、回転部材としてのインペラ20を回転可能に収容しているケース部材である。吸入側カバー16、ポンプケーシング17およびインペラ20はポンプ部を構成している。ポンプケーシング17は、内周側で軸受部材26を支持している。
円板状に形成されたインペラ20の外周縁部には多数の羽根溝が形成されている。インペラ20が電機子40の回転によりシャフト41とともに回転すると、インペラ20の羽根溝の前後で流体摩擦力により圧力差が生じ、これを多数の羽根溝で繰り返すことによりポンプ流路80の燃料が加圧される。インペラ20の回転により吸入側カバー16に形成された図示しない燃料吸入口からポンプ流路80に吸入された燃料タンク内の燃料は、ポンプケーシング17の連通路82から電機子40の一方の軸方向端部側に位置するカバー84側に吐出される。さらに燃料は、電機子40の外周を通って整流子70側に向かい、図示しない燃料吐出口を通り燃料ポンプ10からエンジン側に吐出される。
4分の1の円弧状に形成されている永久磁石30は、ハウジング12の内周壁に円周上に4個取り付けられている。永久磁石30は回転方向に極の異なる磁極を4個形成している。4個の永久磁石は樹脂材32により保持されている。
電機子40の他方の軸方向端部側に整流子70が組み付けられ、電機子40の整流子70と反対側の軸方向端部をカバー84が覆っている。永久磁石30、電機子40、整流子70および図示しないブラシは直流電動機を構成している。電機子40の回転軸としてのシャフト41は、ポンプケーシング17と吐出側カバー18とにそれぞれ収容され支持されている軸受部材26、27により軸受けされている。
電機子40は、6極に分かれたコイルコア42を有している。各コイルコア42に、ボビン60、およびボビン60に巻線を集中巻きして形成されているコイル62が取り付けられている。
整流子70は回転方向に設置された6個のセグメント72を有しており、各コイル62に供給する駆動電流を整流する。セグメント72は例えばカーボンで形成されており、回転方向に隣接するセグメント72同士は互いに電気的に絶縁されている。
以下、ハウジング12の製造方法について説明する。
(1)プレス工程
まず、図2に示すように、板材90をプレス加工して板厚の等しい有底筒状の母材100を形成する。
(2)絞り工程
次に、母材100の開口側に薄肉部を形成する。図3の(A)に示すように、ダイ110は、内径の大きい大径部112と、大径部112よりも内径の小さい小径部113とを有している。パンチ120は、先端側に小径部122、小径部122の後方に大径部123を有している。ダイ110の大径部112の内径r11は母材100の外径r10とほぼ等しく、ダイ110の小径部113の内径r12は母材100の外径r10よりも小さい。したがって、図3の(B)に示すように、パンチ120で母材100をダイ110の大径部112から小径部113に向けて押していくと、母材100の先端側が絞り加工される。
(3)開口側しごき工程
次に、図3の(C)および(D)に示すように、絞り加工された母材100の開口側の外周側壁をダイ130とパンチ120でしごき加工する。ダイ130の内径r22は、母材100に形成された小径部102の外径r21とほぼ等しく、母材100の大径部103の外径r20よりも小さい。母材100の大径部103の外周側壁をしごき加工することにより、大径部103を開口側に延ばしながら小径化するので、母材100の開口側に薄肉部143が形成される。薄肉部143は特許請求の範囲に記載した開口薄肉部である。そして、薄肉部143と底部側の厚肉部142との肉厚差により母材100の内周側壁に内側段差144が形成される。内側段差144は、ハウジング12の内側段差13aに相当する。このようにして、図4に示すように、開口側に薄肉部143を有し内周側壁に肉厚差による内側段差144を設けた母材140が形成される。
(4)底部側しごき工程
次に、母材140の底部側の外周側壁にしごき加工により薄肉部を形成する。図5に示すように、ダイ150は、大径部152と、大径部152の内径r30よりも内径r31の小さい小径部153とを有している。大径部152の内径と母材140の外径とはほぼ等しい。図5に示すようにパンチ160で母材140の底部内壁を押し母材140を延ばしながらダイ150で母材140の外周側壁をしごき加工することにより、図6に示すように、底部側に薄肉部172、薄肉部172の反底部側に厚肉部173を有する母材170が形成される。薄肉部172は特許請求の範囲に記載した底部薄肉部である。母材170の外周側壁に、薄肉部172と厚肉部173との肉厚差による外側段差174が形成されている。
図5に示すしごき加工では、母材140を延ばしながら母材140の外周側壁をしごくので、パンチ160を押す力が後方押出に比べ小さい。さらに、薄肉部172側から厚肉部173側に母材140の肉が流れる。つまりダイ150とパンチ160との間に形成される隙間の大きい方に母材140の肉が流れるので、母材140とダイ150、ならびに母材140とパンチ160との間に大きな力が働かない。したがって、母材140とダイ150、ならびに母材140とパンチ160とが凝着することを防止できる。図5において母材140を延ばして形成する薄肉部172の軸長L1は、かしめる前のハウジング12の薄肉部14の軸長L0(図12参照)よりも長くなるように設定されている。さらに、母材140の板厚のばらつきを考慮し、母材140の板厚がばらついても薄肉部172側から肉が流れて形成される厚肉部173の軸長がハウジング12の厚肉部15の軸長と等しくなるように薄肉部172の軸長L1を設定している。
(5)段差工程
次に、図7の(A)および(B)に示すように、母材170の底部側に位置決め段差175を形成する。図7の(A)に示すように、ダイ190は、大径部192、中径部193および小径部194を有している。大径部192の内径r40、中径部193の内径r41、小径部194の内径r42の大小関係は、r40>r41>r42である。パンチ200は、先端側に小径部202、小径部202の後方に小径部202より外径の大きい大径部203を有している。ダイ190の大径部192と中径部193との境界に形成された段差195と、中径部193と小径部194との境界に形成された段差196との距離L2は、後述する打抜工程で底部側を打ち抜いた後の薄肉部232(図8参照)の長さが、かしめる前のハウジング12の薄肉部14の軸長L0(図12参照)に相当する体積を有する長さになるように設定されている。
図7の(B)に示すように、パンチ200で母材170をダイ190の大径部192から小径部194側に押し込むことにより、薄肉部172の先端が絞られ薄肉部172に位置決め段差175が形成される。位置決め段差175の位置は、薄肉部172の軸長がL2になる位置である。
(6)打抜工程
次に図8に示すように母材170の底部側を打ち抜く。図8に示すように、ダイ210は、大径部212、中径部213よび小径部214を有している。大径部212の内径r45、中径部213の内径r46、小径部214の内径r47の大小関係は、r45>r46>r47である。パンチ220を押し込むことにより、図8に示すように、位置決め段差175を位置決めとして母材170の底部側が打ち抜かれ、軸長L2の薄肉部232が形成される。これにより、図9に示すように、軸方向両側に薄肉部232、143を有し、薄肉部232と薄肉部143との間に厚肉部173を有する母材230が形成される。薄肉部232は特許請求の範囲に記載した底部薄肉部である。
(7)拡径工程
次に、図10に示すように、薄肉部232を径方向外側に広げる。ダイ240の内径は軸方向に等しい。パンチ250は、先端に小径部252、小径部252の後方に小径部252より外径の大きい中径部253、中径部253の後方に中径部253より外径の大きい大径部254を有している。パンチ250の小径部252の外径r52は薄肉部232の内径r50と等しく、パンチ250の中径部253の外径r53は薄肉部232の内径r50より大きく、大径部254の外径r54はダイ240の内径r51とほぼ等しい。パンチ250を母材230に押し込むことにより、薄肉部232は拡径して薄肉部262が形成される。薄肉部262の軸長はかしめる前のハウジング12の薄肉部14の軸長L0になり、薄肉部262の外径は厚肉部173の外径と同一になる。
このようにして、図11に示すように、軸方向両側に薄肉部262、143をそれぞれ有し、薄肉部262、143と厚肉部173との境界の内周側壁に内側段差263、144を有する母材260が形成される。母材260の薄肉部262、厚肉部173はそれぞれハウジング12の薄肉部14、厚肉部15に相当し、内側段差263、144はハウジング12の内側段差14a、13aに相当する。
(8)打抜工程
母材260から薄肉部143側のフランジ145を抜き落とし、図12に示すハウジング12が完成する。
以上説明した内周側壁に肉厚差による内側段差14aを有するハウジング12の製造方法では、有底筒状の母材140の底部側の外周側壁をしごき加工し、有底筒状の母材の底部側に薄肉部172を形成し、母材の外周側壁に外側段差174を形成した。そして、薄肉部172を径方向外側に広げてから有底筒状の母材の底部を打ち抜き、ハウジング12に薄肉部14を形成した。しごき加工による薄肉部14の形成は、切削で薄肉部を加工する場合に比べて加工時間が短くなり、製造コストが安くなる。また、母材を延ばしながら母材の外周側壁をしごいて薄肉部を形成するしごき加工では、母材の底部内壁を押して母材を延ばすパンチを後方押出に比べ小さな力で押すことができる。さらに、ダイにしごかれることにより母材の肉は薄肉部側からパンチとダイとの隙間が広い厚肉部側に流れる。その結果、母材とダイ、ならびに母材とパンチとの間に大きな力が加わらないので、母材とダイ、ならびに母材とパンチとが凝着することを防止できる。したがって、加工後の製品を容易に取り出すことができる。
また、有底筒状の底部側の外周側壁をしごき加工して、製品として底部側の内周側壁に肉厚差による内側段差を形成するので、予め開口側の内周側壁に肉厚差による内側段差を形成しておくことにより、本実施形態のように、筒状部材の両側に薄肉部を有し、薄肉部と厚肉部との境界の内周側壁に内側段差を有する筒状部材を形成できる。
また、本実施形態では、有底筒状の母材の底部側の外周側壁にしごき加工で薄肉部を形成するとき、製品の要求長よりも長めに、そして母材の肉厚のばらつきに応じて母材を延ばす長さを調整した。そして、薄肉部に形成した位置決め段差を位置決めとして母材の底部を打ち抜いた。これにより、有底筒状の母材の底部側の外周側壁にしごき加工で薄肉部を形成するときに、薄肉部側から厚肉部側に流れる肉の量を母材のばらつきに応じて調整できる。したがって、しごき加工により薄肉部側から肉が流れて形成される厚肉部の軸長を、母材の肉厚のばらつきに関わらず一定の軸長にすることができる。さらに、位置決め段差の位置を製品として要求される薄肉部の軸長に合わせることにより、薄肉部の軸長精度が向上する。
(他の実施形態)
上記実施形態では、筒状部材の軸方向両側に薄肉部を形成したが、有底筒状の底部側の外周側壁だけをしごき加工して薄肉部を形成し、前述した拡径工程および打抜工程の後に、一方の軸方向端部側だけに肉厚差による内側段差を内周側壁に有する筒状部材を形成してもよい。
また、有底筒状の底部側の外周側壁をしごき加工し、拡径工程を省略して段差工程と打抜工程とを行うことにより、一方の軸方向端部側に薄肉部を形成し、外周側壁に外側段差を有する筒状部材を形成してもよい。
本実施形態の製造方法により形成したハウジングを用いた燃料ポンプを示す断面図である。 本実施形態のプレス工程を示す説明図である。 (A)および(B)は本実施形態の絞り工程を示す説明図であり、(C)および(D)は本実施形態の開口側しごき工程を示す説明図である。 開口側しごき工程で形成された母材を示す断面図である。 本実施形態の底部側しごき工程を示す説明図である。 底部側しごき工程で形成された母材を示す断面図である. (A)および(B)は本実施形態の段差工程を示す説明図である。 本実施形態の打抜工程を示す説明図である。 打抜工程により形成された母材を示す説明図である。 本実施形態の拡径工程を示す説明図である。 拡径工程により形成された母材を示す説明図である。 完成したハウジングを示す断面図である。 軸方向の一方の端部に薄肉部を形成し内周側壁に肉厚差による段差を有する筒状部材を示す断面図である。 従来の後方押出による工程を示す説明図である。 有底筒状部材の底部側の外周側壁をしごき加工する製法を示す説明図である。
符号の説明
10 燃料ポンプ、12 ハウジング(筒状部材)、14 薄肉部、14a 内側段差、15 厚肉部、100、140、170、230 母材、143 薄肉部(開口薄肉部)、172、232、262 薄肉部(底部薄肉部)、173 厚肉部、174 外側段差、263 内側段差

Claims (6)

  1. 一方の軸方向端部側の肉厚を薄くし、肉厚差により内周側壁に内側段差が形成されている筒状部材の製造方法において、
    有底筒状の母材の底部側の外周側壁をしごき加工して底部薄肉部を形成し、前記底部薄肉部の反底部側の厚肉部と前記底部薄肉部との肉厚差により外周側壁に外側段差を形成する底部側しごき工程と、
    前記底部薄肉部の少なくとも一部を残し前記母材の底部側を打ち抜く打抜工程と、
    前記底部薄肉部を径方向外側に広げ前記底部薄肉部と前記厚肉部との境界の内周側壁に前記内側段差を形成する拡径工程と、
    を含むことを特徴とする筒状部材の製造方法。
  2. 前記底部側しごき工程において形成する前記底部薄肉部の軸方向長さを、前記母材の肉厚に応じて調整することを特徴とする請求項1記載の筒状部材の製造方法。
  3. 前記筒状部材で要求される薄肉部の軸長よりも前記底部側しごき工程において形成される前記底部薄肉部の軸長を長くし、前記底部側しごき工程と前記打抜工程との間に、前記底部薄肉部の底部側を小径化して前記底部薄肉部に位置決め段差を形成する段差工程を有し、前記打抜工程において前記位置決め段差を打ち抜きの位置決めとすることを特徴とする請求項1または2記載の筒状部材の製造方法。
  4. 前記底部側しごき工程の前に、前記母材の底部側を絞り底部側に対し開口側を拡径させる絞り工程と、拡径した前記母材の開口側の外周側壁をしごき加工して前記母材の開口側に開口薄肉部を形成する開口側しごき工程と、を含むことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載の筒状部材の製造方法。
  5. 前記底部薄肉部の肉厚は3mm以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項記載の筒状部材の製造方法。
  6. 一方の軸方向端部側の肉厚が薄い筒状部材の製造方法において、
    有底筒状の母材の底部側の外周側壁をしごき加工し、前記筒状部材で要求される薄肉部の軸長よりも長い底部薄肉部を形成する底部側しごき工程と、
    前記底部薄肉部の底部側を小径化して前記底部薄肉部に位置決め段差を形成する段差工程と、
    前記位置決め段差を打ち抜きの位置決めとし、前記母材の底部側を打ち抜く打抜工程と、
    を含むことを特徴とする筒状部材の製造方法。
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