JP2010089154A - 中空品の製造方法及び製造装置並びに中空品 - Google Patents

Abstract

【課題】素材を効率良く押し出して中空部を成形すると共に先端側及び後端側を容易に閉塞させること。
【解決手段】先端成形過程で、中心パンチ13、第１押出しパンチ14及び第２押出しパンチ15を共に組ダイス12に対し前進させて素材６を組ダイス12に押し出し、中空バルブ１の閉塞した先端を成形する。次に、中空部成形過程で、中心パンチ13を更に組ダイス12に対し前進させて組ダイス12との間に環状空間を形成し、その状態から第１押出しパンチ14を組ダイス12に対し前進させることにより、環状空間を介して素材６を中空状に押し出して中空部２を成形する。次に、後端閉塞過程で、中心パンチ13を組ダイス12に対し後退させて環状空間を消失させ、その状態から第２押出しパンチ15を組ダイス12に対し前進させることにより、素材６を肉寄せして中空バルブ１の後端を閉塞させる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、先端側及び後端側を閉塞させて内部に中空部を有する中空品の製造方法及び製造装置並びに中空品に関する。

従来、この種の技術として、下記の特許文献１〜３に記載される技術が知られている。特に、特許文献１には、押出軸線方向に断面形状が変化する可変断面押出材（中空品）の製造方法が記載されている。この製造方法で使用される押出装置において、押出工具は、コンテナの前端に固定的に配置されて中空品の外周面を成形するダイスと、内周面を成形して中空部を形成するマンドレルと、マンドレルの外周に配置されて環状断面を有するポンチとからなる。そして、ダイスに対してマンドレルを移動させながら、ポンチを前進させてコンテナ内に装填したビレットを押し出す。このとき、マンドレルの移動方向及び移動速度を変化させて、固定されたダイスとの位置関係を種々変化させることにより、中空品の断面形状を変化させ、あるいは中空品の任意の部位を中実に成形するようにしている。

特開２００１−１９１１１０号公報 特開２００３−７１５１５号公報 特開２００３−７１５４０号公報

ところが、特許文献１に記載の技術では、中空品の成形時に中空部の先端側を閉塞させることは比較的容易であったが、中空部の後端側を閉塞させることが難しかった。何故なら、中空部の後端側を閉塞させるには、マンドレルをダイスに対し後退させ、後退によりできた空間にビレットを肉寄せする必要があるが、ポンチを前進させてもビレットを肉寄せのために効率良く流動させることができないからである。また、マンドレルとダイスとの間の環状空間から押し出されるビレットは、その流動状態や断面形状の影響により芯ずれや曲がりが生じ、中空品の成形精度が低下するおそれがあった。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、素材を効率良く押し出して内部に中空部を成形する共に先端側及び後端側を容易に閉塞させることを可能とした中空品の製造方法及び製造装置を提供することにある。また、この発明の別の目的は、先端側及び後端側を閉塞をさせて内部に中空部を有し、全体を同一素材で成形した中空品を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ダイスに対し複数のパンチを移動させて素材をダイスに押し出すことにより中空部を有する中空品を製造する中空品の製造方法であって、複数のパンチは、中空部を成形する中心パンチと、中心パンチの外周に配置されて環状断面を有する第１押出しパンチと、第１押出しパンチの外周に配置されて環状断面を有する第２押出しパンチとを備え、中心パンチ、第１押出しパンチ及び第２押出しパンチを共にダイスに対し前進させて素材をダイスに押し出し、中空品の閉塞した先端を成形する先端成形過程を実施し、次に、中心パンチを更にダイスに対し前進させてダイスとの間に環状空間を形成し、環状空間の形成を維持したまま第１押出しパンチをダイスに対し前進させることにより、環状空間を介して素材を中空状に押し出して中空部を成形する中空部成形過程を実施し、次に、中心パンチをダイスに対し後退させて環状空間を消失させ、環状空間の消失を維持したまま第２押出しパンチをダイスに対し前進させることにより、素材を肉寄せして中空品の後端を閉塞させる後端閉塞過程を実施することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、先ず、先端成形過程では、ダイスに押し出される素材に閉塞した先端が成形され、次に、中空部成形過程では、ダイスに押し出される素材に中空部が成形され、次に、後端閉塞過程では、中空品の後端が閉塞される。このように、一連の過程を通じて１つの素材から、先端側及び後端側を閉塞させて内部に中空部を有する中空品が成形される。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、ダイスは、環状空間よりも素材流動の下流側に位置するランド部と、ランド部の下流側を開放する逃がし部とを備え、中空部成形過程において、環状空間を介して中空状に押し出されてきた素材をランド部にて縮径させて逃がし部へ逃がすことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、環状空間を介して中空状に押し出されてきた素材がランド部を通過するときに縮径され、扱かれて曲がりが矯正される。また、ランド部にて縮径された素材は逃がし部へ逃がされるので、矯正された素材がランド部以外の壁面に接触しない。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、中空部成形過程において、第１押出しパンチをダイスに対し前進させながら中心パンチをダイスに対し前後に往復動させることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、中心パンチを前後に往復動させることにより、ダイスとの間に形成される環状空間の幅が変化し、軸方向又は円周方向に変化した異形状を有する中空部が成形される。

上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、中空部成形過程に要する時間を相対的に短くし、後端閉塞過程の後に、中空部成形過程と後端閉塞過程を順次少なくとも１回繰り返すことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、中空部成形過程に要する時間が相対的に短くなり、後端閉塞過程の後に、中空部成形過程と後端閉塞過程が順次少なくとも１回繰り返されるので、中空部が軸方向に沿って少なくとも２つ成形される。

上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、ダイスに対し複数のパンチを移動させて素材をダイスに押し出すことにより中空部を有する中空品を製造する中空品の製造装置であって、複数のパンチは、中空部を成形する中心パンチと、中心パンチの外周に配置されて環状断面を有する第１押出しパンチと、第１押出しパンチの外周に配置されて環状断面を有する第２押出しパンチとを備え、中心パンチ、第１押出しパンチ及び第２押出しパンチのそれぞれが個別にダイスに対し前進及び後退可能に構成したことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の製造方法の実施に好適に使用できる。

上記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、中心パンチをダイスに対し前進させてダイスとの間に環状空間を形成し、その環状空間を形成した状態に中心パンチを固定して第１押出しパンチをダイスに対し前進させる動きと、中心パンチをダイスに対し後退させて環状空間を消失させ、環状空間を消失させた状態に中心パンチを固定して第２押出しパンチをダイスに対し前進させる動きとを行わせる駆動手段を備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の製造方法の実施に好適に使用できる。

上記目的を達成するために、請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の発明において、ダイスは、押し出されてきた素材を縮径させるランド部と、ランド部の下流側を開放する逃がし部とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項５又は６に記載の発明の作用に加え、請求項２に記載の製造方法の実施に好適に使用できる。

上記目的を達成するために、請求項８に記載の発明の中空品は、先端側及び後端側を閉塞させて内部に中空部を有し、全体が同一素材の押出し成形によって一体に成形されたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、中空品の全体が同一素材の押出し成形によって一体に成形されることから、複数部品を組み合わせたものに比べ、製造が簡略化され、耐久性がよくなる。

上記目的を達成するために、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、中空部が軸方向又は円周方向に変化した異形状をなすことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項８に記載の発明の作用に加え、中空部を異形状にした分だけ中空品の剛性が増す。

上記目的を達成するために、請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、中空部が軸方向に沿って複数成形されたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項８に記載の発明の作用に加え、中空部が複数に分かれた分だけ中空品の剛性が増す。

上記目的を達成するために、請求項１１に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、肉厚が軸方向又は円周方向に変化したことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項８に記載の発明の作用に加え、軸方向又は円周方向に肉厚が変化した分だけ中空品の剛性が増す。

請求項１に記載の発明によれば、素材を効率良くダイスに押し出して内部に中空部を成形すると共に中空品の先端側及び後端側を容易に閉塞させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、ダイスに中空状に押し出された素材を真っ直ぐに成形することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、ダイスに中空状に押し出される素材に厚肉部を成形して中空品の剛性を向上させることができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、ダイスに中空状に押し出される素材にて中間閉塞部を成形して中空品の剛性を向上させることができる。

請求項５に記載の発明によれば、素材を効率良くダイスに押し出して内部に中空部を成形すると共に中空品の先端側及び後端側を容易に閉塞させることができる。

請求項６に記載の発明によれば、素材を効率良くダイスに押し出して内部に中空部を成形すると共に中空品の先端側及び後端側を容易に閉塞させることができる。

請求項７に記載の発明によれば、請求項５又は６に記載の発明の効果に加え、ダイスに中空状に押し出された素材を真っ直ぐに成形することができる。

請求項８に記載の発明によれば、複数部品を組み合わせて製造される中空品と比べ、中空品の品質及び信頼性を向上させることができ、製造工程を簡略化して低コスト化を図ることができる。

請求項９に記載の発明によれば、請求項８に記載の発明の効果に加え、中空品の剛性を向上させることができる。

請求項１０に記載の発明によれば、請求項８に記載の発明の効果に加え、中空品の剛性を向上させることができる。

請求項１１に記載の発明によれば、請求項８に記載の発明の効果に加え、中空品の剛性を向上させることができる。

［第１実施形態］
以下、本発明におけるの中空品の製造方法及び製造装置並びに中空品を、中空化したエンジンバルブ（中空バルブ）に具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、この実施形態の中空バルブ１を断面図により示す。この種の中空バルブ１をエンジンに使用することにより、エンジンの高回転化やフリクションロスの低減、周辺部品の軽量化を図ることができ、エンジンの燃費向上に有効である。従来の中空バルブは、そのほとんどが複数の部品を組み合わせて接合することで製造され、接合部の信頼性が問題となっていた。これに対し、この実施形態の中空バルブ１は、先端側及び後端側を閉塞させて内部に中空部２を有し、全体が同一素材の押出し成形によって一体に成形されたことを特徴としている。すなわち、中空バルブ１は、先端側及び後端側がかしめにより閉塞されているのではなく、先端側及び後端側の閉塞部を含む全体が同一素材により押出し成形で一体に成形されている。この中空バルブ１は、傘状をなす傘部３と、その傘部３になだらかに連続した軸部４とを備える。傘部３の先端外周は、吸気又は排気のポートに着座するシート３ａとなっている。シート３ａと軸部４との間は湾曲したネック３ｂとなっている。軸部４の先端部４ａ（図１の下端）の外周には、コッタ溝４ｂが形成される。この中空バルブ１の内部には、傘部３から軸部４にかけて軸方向に延びる一つの中空部２が形成される。この中空部２の一端部は、傘部３へ向けて徐々に収束した形状をなす。この実施形態では、軸部４の先端部４ａを中空バルブ１の先端側とし、傘部３を中空バルブ１の後端側とする。中空バルブ１の先端側及び後端側はそれぞれ閉塞している。この実施形態では、中空バルブ１を構成する素材として、例えば、ステンレスや耐熱鋼が使用される。軸部４の先端部４ａには、先端基準穴４ｃが形成され、傘部３の端面には、後端基準穴３ｃが形成される。これら２つの基準穴４ｃ，３ｃは、中空バルブ１を押出し成形した後、その成形品を仕上げ加工する際の基準位置となる。

図２に、この中空バルブ１の製造方法の一過程における製造装置１１の主要型構成の状態を部分断面図により示す。この製造装置１１は組ダイス１２に対し複数のパンチ１３，１４，１５を移動させて素材６を組ダイス１２に押し出すことにより、先端側及び後端側を閉塞させて内部に中空部２を有し、全体が同一素材の押出し成形によって一体に成形された中空バルブ１を製造するように構成される。組ダイス１２は、上下に積層された上ダイス１６、中ダイス１７及び下ダイス１８を含む。下ダイス１８には、中空バルブ１の軸部４を成形するための軸キャビティ１９が同ダイス１８を貫通するように形成される。中ダイス１７には、中空バルブ１の傘部３と軸部４の一部を成形するための傘軸キャビティ２０が形成される。軸キャビティ１９と傘軸キャビティ２０は、互いに同軸上に配置されて連通する。上ダイス１６には、複数のパンチ１３〜１５を組み付ける組付孔２１が形成される。

上ダイス１６に組み付けられた複数のパンチ１３〜１５は、中空部２を成形する中心パンチ１３と、その中心パンチ１３の外周に配置されて環状断面を有する第１押出しパンチ１４と、第１押出しパンチ１４の外周に配置されて環状断面を有する第２押出しパンチ１５とを備える。中心パンチ１３、第１押出しパンチ１４及び第２押出しパンチ１５は、それぞれ個別に組ダイス１２に対し前進及び後退可能に構成される。すなわち、各パンチ１３〜１５は、互いに組み合わされた状態で組付孔２１に組み付けられ、図２において上下方向へ往復動可能に設けられる。また、下ダイス１８の軸キャビティ１９には、その下端側からノックアウトピン２２が上下方向へ往復動可能に設けられる。

図３に、製造装置１１の全体の概略構成を断面図により示す。上記した組ダイス１２と各パンチ１３〜１５は、上フレーム５１と、下フレーム５２との間に支持されて設けられる。上フレーム５１には、各パンチ１３〜１５をそれぞれ駆動するための第１アクチュエータ５３、第２アクチュエータ５４及び第３アクチュエータ５５が設けられる。すなわち、１つの第１アクチュエータ５３は、そのピストン５３ａにより中心パンチ１３を前進及び後退可能に、つまり上下動可能に設けられる。複数の第２アクチュエータ５４は、それらのピストン５４ａが中間部材５６を介して第１押出しパンチ１４を上下動可能に設けられる。複数の第３アクチュエータ５５は、それらのピストン５５ａにより中間部材５７を介して第２押出しパンチ１５を上下動可能に設けられる。また、下フレーム５２には、ノックアウトピン２２を駆動するための第４アクチュエータ５８が設けられる。すなわち、１つの第４アクチュエータ５８は、そのピストン５８ａによりノックアウトピン２２を上下動可能に設けられる。各アクチュエータ５３〜５５、５８は、コントローラ（図示略）によって動きが制御されるようになっている。このコントローラは、後述する製造方法を実施して各パンチ１３〜１５及びノックアウトピン２２を動かすために各アクチュエータ５３〜５５，５８を制御するようになっている。各アクチュエータ５３〜５５は、本発明の駆動手段に相当する。

図４に、図２の鎖線円Ｓ１の中を拡大断面図により示す。図５に、図２の鎖線円Ｓ２の中を拡大断面図により示す。図４に示すように、中心パンチ１３の山形に尖った先端部１３ａは傘部３の後端面に嵌入する。この先端部１３ａの嵌入により後端基準穴３ｃが形成される。図５に示すように、ノックアウトピン２２の先端には、山形に尖った突起２２ａが形成され、その突起２２ａが軸部４の先端部４ａに嵌入する。この突起２２ａの嵌入により先端基準穴４ｃが形成される。

図６に、図２の鎖線円Ｓ３の中を拡大断面図により示す。中ダイス１７及び下ダイス１８の軸キャビティ１９と傘軸キャビティ２０との境目には、その内壁を円弧状に拡径した一つの導入部２３が形成される。また、下ダイス１８の軸キャビティ１９には、その内壁を円弧状に縮径したランド部２４が形成される。このランド部２４は、軸キャビティ１９の軸方向に沿って等間隔に複数配置される。すなわち、下ダイス１８は、その軸キャビティ１９の中に、各パンチ１３〜１５により押し出されてきた素材を縮径させる複数のランド部２４を備える。これらランド部２４の下流側は、開放され又はランド部２４よりも大径の孔に形成されて逃がし部２５となっている。そして、図６に示すように、軸キャビティ１９の上流側から中空状に押し出されてきて軸部４となる素材６を複数のランド部２４にて縮径させるようになっている。図６から分かるように、一つ目のランド部２４を通過した素材６の直径ｄ２は、導入部２３を通過した素材６の直径ｄ１よりも縮径されて小さくなっている。

次に、上記した製造装置１１を使用した中空バルブ１の製造方法について説明する。図７に、この製造方法に係る一連の過程をフローチャートにより示す。図８〜図１３に、この製造方法の各過程における製造装置１１の主要型構成の状態を部分断面図により示す。以下、図７のフローチャートに付した番号の順に説明する。

（１）先ず、素材のセットを行う。すなわち、図８に示すように、傘軸キャビティ２０に対応して、上ダイ１６、中ダイ１７及び各パンチ１３〜１５の間に素材６の塊をセットする。このとき、ノックアウトピン２２の先端部は、傘軸キャビティ２０の中に配置される。素材６のセット後は、中心パンチ１３、第１押出しパンチ１４及び第２押出しパンチ１５を一斉に前進（下降）させ始める。図８において、「Ｐ１」は、中心パンチ１３に加えられる下向きの力を、「Ｐ２」は、第１押出しパンチ１４に加えられる下向きの力を、「Ｐ３」は、第２押出しパンチ１５に加えられる下向きの力をそれぞれ示す（図９〜図１３において同じ。）。

（２）の先端成形過程では、図９に示すように、中心パンチ１３、第１押出しパンチ１４及び第２押出しパンチ１５を共に組ダイス１２に対し前進（降下）させ、その後、途中で中心パンチ１３のみを他のパンチ１４，１５よりも大きく前進（下降）させて素材６を押し出し、中空バルブ１の閉塞した先端部７を成形する。

（３）の中空部成形過程では、図１０に示すように、ノックアウトピン２２を軸キャビティ１９の下部まで後退（降下）させた状態で、第２押出しパンチ１５を固定し、中心パンチ１３と第１押出しパンチ１４を更に組ダイス１２に対し前進（降下）させると共に、中心パンチ１３を第１押出しパンチ１４よりも更に大きく前進（降下）させて、導入部２３の近傍にて中ダイス１７との間に環状空間２６を形成する。ここで、環状空間２６は、図１０にて鎖線楕円Ｅ１の中に示すように、傘軸キャビティ２０の軸部４を成形する部位において中心パンチ１３と中ダイス１７との間に形成される円環状の空間を意味する。この実施形態では、環状空間２６の半径方向の幅が中心パンチ１３の外径より小さくなっている。その後、図１１に示すように、中心パンチ１３を同位置にて固定し、第１押出しパンチ１４のみを組ダイス１２に対し前進（降下）させることにより、環状空間２６（図１１に鎖線楕円Ｅ１の中に示す。）の形成を維持したまま環状空間２６を介して素材６を中空状に押し出して軸部４と共に中空部２を成形する。この場合、コントローラ（図示略）は、各アクチュエータ５３〜５５を制御することにより、中心パンチ１３を組ダイス１２に対し前進させて中ダイス１７との間に環状空間２６を形成し、その環状空間２６を形成した状態に中心パンチ１３を固定して第１押出しパンチ１４を組ダイス１２に対し前進させる動きを行わせる。この場合、第２押出しパンチ１５を第１押出しパンチ１４と共に前進（降下）させてもよい。ここで、環状空間２６から中空状に押し出されてきた素材６の外周は、各ランド部２４にて扱かれて縮径される。

（４）の後端閉塞過程では、図１２に示すように、中心パンチ１３を組ダイス１２に対し後退（上昇）させて環状空間２６を消失させる。ここで、環状空間２６の消失は、図１２にて鎖線楕円Ｅ１の中に示すように、中心パンチ１３を後退させたことで、傘軸キャビティ２０の軸部４を成形する部位において中ダイス１７との間に中心パンチ１３が存在しない状態を意味する。このとき、環状空間２６の消失を維持したまま第２押出しパンチ１５を前進（降下）させ始める。そして、図１３に示すように、第２押出しパンチ１５を組ダイス１２に対し前進（下降）させることにより、傘部３を成形する素材６を肉寄せして、後端部８を閉塞させる。この場合、コントローラ（図示略）は、各アクチュエータ５３〜５５を制御することにより、環状空間２６を消失させた状態に中心パンチ１３を固定して第２押出しパンチ１５を組ダイス１２に対し前進させる動きを行わせる。この過程では、第１押出しパンチ１４の外周に配置された第２押出しパンチ１５により素材６が押し出されるので、素材６の外周部に効率良く下向きの力を加えることができる。このため、傘部３の後端部８を閉塞するために、比較的小さな力で素材６を効率良く肉寄せすることができる。

（５）の成形完了では、中空バルブ１の成形品が完成する。そして、その成形品をノックアウトピン２２により押し上げて組ダイス１２から取り出す。その後、成形品を仕上げ加工することにより、コッタ溝４ｂを有する中空バルブ１の最終完成品が得られる。

以上説明したこの実施形態における中空バルブ１の製造方法及び製造装置によれば、先ず、先端成形過程では、組ダイス１２に押し出される素材６に閉塞した先端部７（４ａ）が成形される。次に、中空部成形過程では、組ダイス１２に押し出される素材６に中空部２が成形される。次に、後端閉塞過程では、中空バルブ１の後端部８が閉塞される。このように、一連の過程を通じて１つの素材６から、先端側及び後端側を閉塞させて内部に中空部２を部を有する中空バルブ１が成形される。この結果、素材６を効率良く組ダイス１２に押し出して内部に中空部２を成形すると共に、中空バルブ１の先端側及び後端側を容易に閉塞させることができる。つまり、上記した製造装置１１を使用して上記した製造方法を実施することで、ワンショットにより、低コストで、高歩留まりで、両端が同一素材６により一体に閉塞した中空バルブ１を成形することができる。

特に、この実施形態の後端閉塞過程では、第１押出しパンチ１４の外周に配置された第２押出しパンチ１５により素材６に力が加えられるので、素材６の外周部に効率良く下向きの力を加えることができ、比較的小さな力で素材６を効率良く肉寄せして中空バルブ１の後端部８をスムーズに閉塞することができる。これは、組ダイス１２へ向けて素材６を押し出すために、２つの押出しパンチ１４，１５を選択的に使用することで達成できる効果であり、マンドレル（中心パンチ）の外周に環状断面を有するポンチ（押出しパンチ）を１つ配置しただけの従来技術（特許文献１）と比べた有利な効果である。

また、この実施形態では、環状空間２６を介して軸キャビティ１９の中に中空状に押し出されてきた素材６が各ランド部２４を通過するときに縮径され、扱かれて曲がりが矯正される。また、各ランド部２４にて縮径された素材６は逃がし部２５へ逃がされるので、矯正された素材６が各ランド部２４以外の壁面に接触することがない。このため、下ダイス１８の軸キャビティ１９の中に中空状に押し出された素材６からなる軸部４を真っ直ぐに成形することができる。

上記のように中空バルブ１は、先端側及び後端側を閉塞させて内部に中空部２を有し、全体が同一素材６の押出し成形によって一体に成形されることから、複数部品を組み合わせて製造される中空バルブと比べ、製造が簡略化され、耐久性がよくなる。このため、この実施形態の中空バルブ１によれば、複数部品を組み合わせたものに比べ、品質及び信頼性を著しく向上させることができる。また、この実施形態の中空バルブ１によれば、部品点数を低減できることから、製造工程を簡略化して低コスト化を図ることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明におけるの中空品の製造方法及び製造装置並びに中空品を中空バルブに具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する各実施形態では、第１実施形態と同じ構成要素については同一符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に説明する。

図１４に、この実施形態の中空バルブ３１を断面図により示す。この中空バルブ３１は、軸部４に軸方向に沿って３つの中空部２が成形される。また、隣り合う中空部２の間には、素材６の肉により中間閉塞部３２が成形される。各中空部２の両端部の形状は、第１実施形態における中空部２のそれと同じである。

図１５に、この中空バルブ３１の製造方法の一過程における製造装置１１の主要型構成の状態を部分断面図により示す。この製造装置１１の構成は、第１実施形態のそれと同じである。この実施形態では、製造装置１１を使用した製造方法につき、以下の点で第１実施形態のそれと異なる。すなわち、「中空部成形過程」のための時間を第１実施形態のそれよりも相対的に短くし、「後端閉塞過程」の後に、「中空部成形過程」と「後端閉塞過程」を順次２回繰り返すようにしている。

従って、この実施形態によれば、図１４に示すように、軸部４には、その軸方向に沿って３つの中空部２が成形されると共に、中空部２の間に中間閉塞部３２が成形される。このため、この中空バルブ３１によれば、軸部４にて隣り合う中空部２の間に中間閉塞部３２ができるので、その分だけ軸部４の剛性を向上させることができる。延いては、中空バルブ３１の耐久性を高めることができる。その他の作用効果は第１実施形態のそれと同じである。

［第３実施形態］
次に、本発明におけるの中空品の製造方法及び製造装置並びに中空品を中空バルブに具体化した第３実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１６に、この実施形態の中空バルブ３３を断面図により示す。この中空バルブ３３は、軸部４に形成される中空部２が軸方向に変化した異形状を有し、軸部４の肉厚が軸方向に沿って変化している。すなわち、中空部２は、軸方向に沿ってほぼ等間隔に複数箇所で括れており、その括れ部分で軸部４の肉厚が大きい厚肉部３４となっている。

図１７に、この中空バルブ３３の製造方法の一過程における製造装置１１の主要型構成の状態を部分断面図により示す。製造装置１１の構成は、第１実施形態のそれと同じである。この実施形態では、製造装置１１を使用した製造方法につき、以下の点で第１実施形態のそれと異なる。すなわち、「中空部成形過程」において、第１押出しパンチ１４を組ダイス１２に対し前進（下降）させながら中心パンチ１３を組ダイス１２に対し前後に往復動させるようにしている。

従って、この実施形態によれば、中心パンチ１３を前後に往復動させることにより、中ダイス１７との間に形成される環状空間２６の幅が変化し、これによって軸方向に変化した異形状を有する中空部２が成形される。このため、この中空バルブ３３によれば、軸部４に沿って複数の厚肉部３４が形成されるので、それら厚肉部３４の分だけ軸部４の剛性を向上させることができる。延いては、中空バルブ３３の耐久性を高めることができる。その他の作用効果は第１実施形態のそれと同じである。

［第４実施形態］
次に、本発明におけるの中空品の製造方法及び製造装置並びに中空品を中空バルブに具体化した第４実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１８に、この実施形態の中空バルブ３５を断面図により示す。図１９に、中空バルブ３５を、図１８のＣ−Ｃ線に沿って切断した拡大断面図により示す。この中空バルブ３５は、軸部４に形成された中空部２の断面形状について第１実施形態のそれと異なる。すなわち、図１９に示すように、中空部２は、軸線Ｌ１を中心に点対称な４花弁形状をなし、中空部２の内壁には、中心へ向けて突出した４つの凸リブ３６が形成される。これら凸リブ３６の部分にて軸部４の肉厚が大きくなっている。このような断面形状を有する中空部２は、第１実施形態の製造装置１１において、中心パンチ１３の断面形状を中空部２と同じ４花弁形状とすることで得られる。

従って、この実施形態によれば、凸リブ３６によって異形状をなす中空部２が成形される。このため、この中空バルブ３５によれば、軸部４の長手方向に沿って複数の凸リブ３６が形成されるので、凸リブ３６の分だけ軸部４の剛性を向上させることができる。延いては、中空バルブ３５の耐久性を高めることができる。その他の作用効果は第１実施形態のそれと同じである。

［第５実施形態］
次に、本発明におけるの中空品の製造方法及び製造装置並びに中空品を、中空化したラックバー（中空ラックバー）に具体化した第５実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図２０に、この中空ラックバー４１の製造方法の一過程における製造装置２７の主要型構成の状態を部分断面図により示す。図２１に、図２０の鎖線円Ｓ４の中を拡大断面図により示す。図２２に、中空ラックバー４１の軸部４２を横断面図により示す。この実施形態の製造装置２７は、主として、中ダイス１７に形成されたキャビティ４３と、上ダイ１６の組付孔２１及び各パンチ１３〜１５の構成の点で前記各実施形態と異なる。すなわち、この実施形態では、第１押出しパンチ１４と中心パンチ１３を組み付けるために第２押出しパンチ１５に形成された組付孔１５ａが偏心している。従って、図２１に示すように、第２押出しパンチ１５の左側の肉厚Ａ１が右側の肉厚Ａ２よりも小さくなっている。これにより、中心パンチ１３によって成形される中空ラックバー４１の中空部４４が、同ラックバー４１において偏心して形成される。ここで、中空部４４を形成する軸部４２の肉厚は、その左側と右側で大きさが異なる。この実施形態では、第２押出しパンチ１５の左側の肉厚Ａ１と、軸部４２の左側の肉厚Ｂ１との比が、第２押出しパンチ１５の右側の肉厚Ａ２と、軸部４２の右側の肉厚Ｂ２との比と同じになっている。この実施形態の製造装置２７のその他の構成は、第１実施形態のそれと同じである。また、この実施形態では、第１実施形態と同様の製造方法によって中空ラックバー４１を製造するようになっている。

従って、この実施形態によれば、先端側及び後端側を閉塞させて内部に中空部４４を有し、全体が同一素材の押出し成形によって一体に成形された中空ラックバー４１を得ることができる。その他の作用効果は第１実施形態のそれに準ずる。

なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。

（１）前記第１実施形態によれば、押出しにより得られた中空バルブ１の成形品を仕上げ加工してそのままエンジンバルブとして使用するようにしている。これに対し、図２３に断面図で示すように、中空バルブ３７につき、傘部３に空けた注入孔３ｄから中空部２へ冷媒３８を注入し、その後に注入孔３ｄを封入栓３９と溶接４０により封鎖することで、冷媒入りエンジンバルブとすることもできる。

（２）前記各実施形態では、本発明の中空品を中空バルブ１，３１，３３，３５及び中空ラックバー４１に具体化したが、内部に中空部を有する中空品であれば、中空バルブ１，３１，３３，３５及び中空ラックバー４１に限られない。

第１実施形態に係り、中空バルブを示す断面図。 第１実施形態に係り、中空バルブの製造方法の一過程における製造装置の状態を示す部分断面図。 第１実施形態に係り、製造装置全体の概略構成を示す断面図。 第１実施形態に係り、図２の鎖線円Ｓ１の中を示す拡大断面図。 第１実施形態に係り、図２の鎖線円Ｓ２の中を示す拡大断面図。 第１実施形態に係り、図２の鎖線円Ｓ３の中を示す拡大断面図。 第１実施形態に係り、製造方法に係る一連の過程を示すフローチャート。 第１実施形態に係り、中空バルブの製造方法の一過程における製造装置の状態を示す部分断面図。 第１実施形態に係り、同じく製造方法の一過程における製造装置の状態を示す部分断面図。 第１実施形態に係り、同じく製造方法の一過程における製造装置の状態を示す部分断面図。 第１実施形態に係り、同じく製造方法の一過程における製造装置の状態を示す部分断面図。 第１実施形態に係り、同じく製造方法の一過程における製造装置の状態を示す部分断面図。 第１実施形態に係り、同じく製造方法の一過程における製造装置の状態を示す部分断面図。 第２実施形態に係り、中空バルブを示す断面図。 第２実施形態に係り、中空バルブの製造方法の一過程における製造装置の状態を示す部分断面図。 第３実施形態に係り、中空バルブを示す断面図。 第３実施形態に係り、中空バルブの製造方法の一過程における製造装置の状態を示す部分断面図。 第４実施形態に係り、中空バルブを示す断面図。 第４実施形態に係り、図１８のＣ−Ｃ線に沿って切断した中空バルブを示す拡大断面図。 第５実施形態に係り、中空ラックバーの製造方法の一過程における製造装置の状態を示す部分断面図。 第５実施形態に係り、図２０の鎖線円Ｓ４の中を示す拡大断面図。 第５実施形態に係り、中空ラックバーの軸部を示す横断面図。 別の実施形態に係り、中空バルブを示す断面図。

符号の説明

１ 中空バルブ（中空品）
２ 中空部
６ 素材
７ 先端部
８ 後端部
１１ 製造装置
１２ 組ダイス
１３ 中心パンチ
１４ 第１押出しパンチ
１５ 第２押出しパンチ
１６ 上ダイス
１７ 中ダイス
１８ 下ダイス
２４ ランド部
２５ 逃がし部
２６ 環状空間
２７ 製造装置
３１ 中空バルブ（中空品）
３２ 中間閉塞部
３３ 中空バルブ（中空品）
３４ 厚肉部
３５ 中空バルブ（中空品）
３６ 凸リブ
３７ 中空バルブ（中空品）
４１ 中空ラックバー（中空品）
４４ 中空部
５３ 第１アクチュエータ（駆動手段）
５４ 第２アクチュエータ（駆動手段）
５５ 第３アクチュエータ（駆動手段）

Claims (11)

1. ダイスに対し複数のパンチを移動させて素材を前記ダイスに押し出すことにより中空部を有する中空品を製造する中空品の製造方法であって、
   前記複数のパンチは、中空部を成形する中心パンチと、前記中心パンチの外周に配置されて環状断面を有する第１押出しパンチと、前記第１押出しパンチの外周に配置されて環状断面を有する第２押出しパンチとを備え、
   前記中心パンチ、前記第１押出しパンチ及び前記第２押出しパンチを共に前記ダイスに対し前進させて前記素材を前記ダイスに押し出し、前記中空品の閉塞した先端を成形する先端成形過程を実施し、
   次に、前記中心パンチを更に前記ダイスに対し前進させて前記ダイスとの間に環状空間を形成し、前記環状空間の形成を維持したまま前記第１押出しパンチを前記ダイスに対し前進させることにより、前記環状空間を介して前記素材を中空状に押し出して前記中空部を成形する中空部成形過程を実施し、
   次に、前記中心パンチを前記ダイスに対し後退させて前記環状空間を消失させ、前記環状空間の消失を維持したまま前記第２押出しパンチを前記ダイスに対し前進させることにより、前記素材を肉寄せして前記中空品の後端を閉塞させる後端閉塞過程を実施する
   ことを特徴とする中空品の製造方法。
2. 前記ダイスは、前記環状空間よりも素材流動の下流側に位置するランド部と、前記ランド部の下流側を開放する逃がし部とを備え、
   前記中空部成形過程において、前記環状空間を介して中空状に押し出されてきた素材を前記ランド部にて縮径させて前記逃がし部へ逃がすことを特徴とする請求項１に記載の中空品の製造方法。
3. 前記中空部成形過程において、前記第１押出しパンチを前記ダイスに対し前進させながら前記中心パンチを前記ダイスに対し前後に往復動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の中空品の製造方法。
4. 前記中空部成形過程に要する時間を相対的に短くし、前記後端閉塞過程の後に、前記中空部成形過程と前記後端閉塞過程を順次少なくとも１回繰り返すことを特徴とする請求項１又は２に記載の中空品の製造方法。
5. ダイスに対し複数のパンチを移動させて素材を前記ダイスに押し出すことにより中空部を有する中空品を製造する中空品の製造装置であって、
   前記複数のパンチは、中空部を成形する中心パンチと、前記中心パンチの外周に配置されて環状断面を有する第１押出しパンチと、前記第１押出しパンチの外周に配置されて環状断面を有する第２押出しパンチとを備え、前記中心パンチ、前記第１押出しパンチ及び前記第２押出しパンチのそれぞれが個別に前記ダイスに対し前進及び後退可能に構成したことを特徴とする中空品の製造装置。
6. 前記中心パンチを前記ダイスに対し前進させて前記ダイスとの間に環状空間を形成し、その環状空間を形成した状態に前記中心パンチを固定して前記第１押出しパンチを前記ダイスに対し前進させる動きと、前記中心パンチを前記ダイスに対し後退させて前記環状空間を消失させ、前記環状空間を消失させた状態に前記中心パンチを固定して前記第２押出しパンチを前記ダイスに対し前進させる動きとを行わせる駆動手段を備えたことを特徴とする請求項５に記載の中空品の製造装置。
7. 前記ダイスは、押し出されてきた素材を縮径させるランド部と、前記ランド部の下流側を開放する逃がし部とを備えたことを特徴とする請求項５又は６に記載の中空品の製造装置。
8. 先端側及び後端側を閉塞させて内部に中空部を有し、全体が同一素材の押出し成形によって一体に成形されたことを特徴とする中空品。
9. 前記中空部が軸方向又は円周方向に変化した異形状をなすことを特徴とする請求項８に記載の中空品。
10. 前記中空部が軸方向に沿って複数成形されたことを特徴とする請求項８に記載の中空品。
11. 肉厚が軸方向又は円周方向に変化したことを特徴とする請求項８に記載の中空品。

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