JP2010531735A - 細長い中空体の軸方向成形装置及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は細長い中空体の軸方向成形装置及び方法に関し、当該装置（１）は、少なくとも１つの容器（３）、縮径金型（４）、細長い中空体（２）を縮径金型を通して軸（７）の方向に圧入するためのパンチ（５）、拡張マンドレル（６）、およびパンチの軸方向移動を制限する手段を備えることを特徴とし、当該パンチおよび拡張マンドレルは、同軸上を移動可能であり、当該拡張マンドレルはパンチ内に配置され、当該中空体は、パンチと拡張マンドレルとの同方向移動の結果、第１の部分（９）においてその直径を第１の直径（１０）に縮小され、第２の部分（１１）において第２の直径（１２）に拡張される。

Description

本発明は、細長い中空体の軸方向成形装置及び方法に関する。

一つの作業工程で導管の端径を拡張または縮小できることは、一般的に周知の従来技術から明らかである。しかしながら、ここでは、導管または細長い中空体は、互いに別々に行われる二つの作業工程によって形成されており、そうした作業工程は、それぞれの工程で必要となる道具一式を使用できるようにするために、異なる複数の機械で行われるかあるいはセットアップ工程が必要となる。

上記の背景技術を背景に、本発明の目的は、従来技術において目立った課題を少なくとも部分的に解決することであり、特に、一つの作業工程内における拡張および縮小工程を使用してワークピースを製造するために細長い中空体の軸方向成形の装置及び方法を提供することである。これにより、２つめの道具一式、作業時間、セットアップ時間、および機械の使用時間も節約することができる。

上記の目的は、本発明の請求項１の特徴に応じた装置と、請求項３の特徴に応じた方法によって達成される。本発明のさらなる有利な改良点および本発明の好適な使用方法は、従属請求項に明記されている。本発明の従属請求項に個々に明示された特徴は、いかなる所望の技術的に適切な方法によって互いに組合せ可能であり、また、本発明のさらなる実施形態を定義するものであることを指摘する。さらに、請求項に明示された特徴は、明細書本文でより明確に明示および説明され、本発明のさらなる好適な例示的実施形態も示される。

本発明において、上記目的は、細長い中空体の軸方向成形装置によって達成され、前記装置は、細長い中空体（２）を通す縮径金型と、細長い中空体を縮径金型を通して軸の方向に押し込むラムと、拡張マンドレルと、ラムの軸方向移動を制限する手段とを少なくとも備え、前記ラムおよび前記拡張マンドレルは、同軸上を移動可能であり、前記拡張マンドレルは、前記ラム内に配置される。

ここで、本発明による装置は、特に導管のような細長い中空体の製造に適している。上記のワークピースは、既に備わった構造を持っていてもよく、あるいは、上記のワークピースが縮径金型を通って押込まれた結果および／または拡張マンドレルによって拡張した結果として生じた構造を持っていてもよい。特に、上記のように、ラムと拡張マンドレルが同方向に動作する結果として、中空体は第１部分で第１直径に縮小され、第２部分で第２直径に拡張されることが可能となる。

ここで、ラムは、円筒または類似の中空体の形状に同様に形成され、移動軸に規則的に対応する中心軸を有することが望ましい。次に、中心軸に対して同軸方向および／または平行に設けられのが、（少なくとも）一つのいわゆる拡張マンドレルであり、該拡張マンドレルは、対応するラムのくぼみの中に延出している。ラムおよび拡張マンドレルは、互いに対して同軸方向に形成されるのが好ましい。該拡張マンドレルは、第１形成工程で細長い中空体用の上流の径方向のサポートを形成するように、拡張マンドレルが“挿入された”状態でラムから有利に突き出ている。ラムと拡張マンドレルを相対的に移動させるために、制御装置（必要に応じてセンサーを使用して）を用いて動作する別々のまたは共通の駆動装置を設けることができる。ラムの軸方向移動を制限する手段は、異なる構造または異なる制御概念に基づいてもよく、ラムをあらかじめ定義された時間（および／）または移動距離で停止させるために、例えば、モータ、停止装置、送り運動制限器、ブレーキ、掛け金突起（latching lug）、ダンパーなどを設けることが可能である。

より高い真ひずみを得るために、ワークピースの容器（receptacle）と縮径金型との両方を加熱可能にすることができ、ワークピースは、基本的に（及び好適に）冷間状態で形成することができるが、必要に応じて半温間状態または温間状態でも形成することができる。半温間状態で形成する場合は、少なくとも青熱脆性の範囲（約４００℃）を超えていなければならず、好ましくは７００〜８００℃の範囲で動作可能であることがよい。温間状態で形成するには、少なくとも１１００℃以上で実行される。それゆえ、特に、細長い中空形材のための拡張マンドレルおよび／またはラムおよび／または縮径金型および／または容器は、加熱可能であることも提案される。

本装置の一つの改善点においては、拡張マンドレルが、ラムとは独立して移動可能であることを提案する。それゆえ、ワークピースは、いかなる所望の長さの第１および第２の部分に分割可能である。ここで、ラムは、第１部分が所定の長さになるまで、縮径金型を通して中空体を押し込む。同時に、またはラムの動作が終了した後に、拡張マンドレルはさらに動かされ、ラムまたは拡張マンドレルと結合しているワークピースの末端から生じている第２部分の所定の長さにわたりワークピースが拡張されるようになる。ここで、拡張マンドレルは、ワークピースが拡張マンドレルと縮径金型との間の隙間を埋めるほど遠くに押し込まれる必要は必ずしもなく、むしろその地点の前で停止されてもよい。これが第１および第２の部分の間の中間部分になり、該中間部分は、実質的に本来のワークピースの形状に相当する。しかしながら、拡張マンドレルと縮径金型との間の隙間を埋めることにより、ワークピースが、設けられている壁構造物内に適宜圧入できてさらに形成されるように、第１および第２の部分の間の遷移を較正できる。

上記に明示した目的は、細長い中空体を軸方向成形する本発明の方法によってさらに達成される。該方法によると、ラムと拡張マンドレルの同方向移動によって、中空体が第１工程中に第１部分において第１直径に縮小され、第２工程中に第２部分において第２直径に拡張される。

したがって、該方法の一つの改善点では、第１工程中に、細長い中空体を位置付けるために容器内でラムと拡張マンドレルの平行移動が行われ、ラムは細長い中空体を縮径金型の中に押し込む。それゆえ、例えば、ここでは第１工程中にラムは縮径金型まで縦軸方向に動かされて、拡張マンドレルは、ラムまたは形成される中空体を所望の位置に固定できる。ここで、ワークピース（中空体）は、所定の力で縮径金型を通って（部分的に）押し込まれ、同時に、縮径金型とワークピースとが接触する領域で、ワークピースの以前（開始時）の直径の縮小が行われる。

中空体の直径の拡張工程および縮小工程が連続して行われることは特に有利である。したがって、一度所望の縮小が第１部分に対して達成されると、第１工程は終了し、第２の工程が好ましくはその直後に始まることによって、途切れない形成工程が行われる。

また第２工程中、拡張マンドレルが少なくとも部分的に縮径金型内に達するまで、拡張マンドレルの軸方向移動だけが実行されることも有利であると考えられる。次に、ラムがさらに動くことなく容器内で停止している間、拡張マンドレル（適宜プロファイルドマンドレルも）だけが縮径金型の方向に向かって縦方向にさらに動かされる。ここで、拡張マンドレルは、ワークピース内に押し込まれ、ワークピースの円周方向の表面が容器に当たるようにワークピースを拡張する。

特に、よってこの場合、ラムは細長い中空体に対して軸方向に作用し、拡張マンドレルは、細長い中空体に対して内側から径方向に作用する。これは、好ましくは二つの別々の連続する工程によって行われるが、縮径工程（第１工程）と拡張工程（第２工程）とを組み合わせることも同様に可能である。

さらに、本発明は、本明細書で提案した装置によって製造された中空体、または、ここに記載されている本発明の方法によって製造された中空体を、自動車内のトルク伝達に使用することを含んでいる。ここでは、特に自動車の動力伝達系路における縦方向の軸について考慮されている。

本発明および技術分野は、図面に基づいて以下により詳細に説明される。図面は、本発明の特に好適な設計の変形を示しているが、本発明は、それらに制限されるものではないことが指摘される。図面は、それぞれ概略的に示している。

本発明は、記載の例示的な実施形態に制限されるものではない。実は、特許請求の範囲内で本発明の多数の変形が可能である。従って、特に回転非対称な容器、縮径金型、ラムまたは拡張マンドレルを利用して、同様に回転対称ではないワークピースを製造することもできる。さらに、この複数のワークピースは、異形縮径金型または異形拡張マンドレルとそれに対応して一致する容器形状により型出しされても、または加工されてもよい。

本装置の設計変形例の一つの断面図である。 ワークピースの直径が縮小されている時の図１の装置の断面図である。 引き続き直径を拡張している時の図１の装置の断面図である。 縦方向の軸を具備する自動車の動力伝達系路の概略図である。

図１は、細長い中空体２の軸方向成形装置１の断面を概略的に示しており、中空体２は、工程の開始時に、容器（receptacle）３の中に配置されるまたは挿入されている。ここで、ラム５および拡張マンドレル６は、中空体２と係合していないが、すでに容器３内に位置づけまたは案内されていてもよい。ここで、拡張マンドレル６はラム５内に案内され、特に同じ軸７上でラム５とは独立して移動可能である。

また、装置１は、ラム５と拡張マンドレル６の係合開口部とは反対側の装置１の一端に配置される縮径金型４をも有している。特に、縮径金型４は、断面が先細りまたは縮小している（例えば、円錐体１９や面取りした箇所のように）開口部１８を有し、ワークピースは、開始時の直径が縮径金型の最小断面よりも大きくなるように（少なくとも形成される領域内に）設けられている。

ワークピースのより高い真ひずみを得るためには、装置１は、比較的高温で形成できるように、装置自体が加熱、あるいは温め可能となるように設計されてもよい。ここで、装置１の構成材は、例えば、装置１を通る熱媒体の流れや発熱体などの誘導によって、対応する温度まで引き上げ可能である。さらに、中空体２は、あらかじめ予熱された容器３の中に設置されてもよい。さらに、容器３、縮径金型４、ラム５および拡張マンドレル６を備えるグループの少なくとも一つの構成要素を、加熱または温めることも可能である。

図２は、装置１の断面を概略的に示している。ラム５は、中空体２と係合し、第１部分９において、中空体２の開始時の直径が第１直径１０にまで減少するように縮径金型４に向かって中空体２を押し込んでいる。該第１工程において、ラム５および拡張マンドレル６は一緒に動かされ、縮径金型４を通して中空体２を押し込む。

図３は、細長い中空体２の軸方向成形装置１の断面を概略的に示している。ここで拡張マンドレル６は、ラム５とは独立して動かされ、さらに、細長い中空体２の第２部分１１において、ワークピース２をワークピースの開始時の直径よりも大きい第２直径１２になるまで拡張する。ここで、概略的にしか示していないが、ラム５は、送り運動制限器８（例えば、それに対応して制御されたモータ）によって、ラムの軸方向移動が停止される。特に、拡張マンドレル６は、縮径金型４と接触して当たるまで動かされ、中空体２の第１直径１０と第２直径１２との間の較正遷移が得られる。

ワークピース２を取り出すために、まず容器３と縮径金型４とを開けることが可能である。次に、完成した中空体２が軸７に沿って容器３から取り出すことができるように、縮径金型４を容器３から取り外すことが可能である。同時に、ラム５および／または拡張マンドレル６は、エゼクター（ejector）として利用されてもよい。しかしながら、ラム５および拡張マンドレル６を、特に開始時の位置に後退させることも可能であり、開放された縮径金型４かまたは開放された容器３かを通してワークピースを取り外しすることが可能である。

次に、図４は、自動車１３において、このような方法で製造された中空形材２の特に好適な使用の分野を示している。ここで、該中空形材は、駆動装置が発生させたトルクを遠隔の車輪１７に伝達するために、例えば自動車１３の動力伝達系路１４内のいわゆる縦方向の軸１５として使用される。

１ 装置
２ 中空体
３ 容器
４ 縮径金型
５ ラム
６ 拡張マンドレル
７ 軸
８ 送り運動制限器
９ 第１部分
１０ 第１直径
１１ 第２部分
１２ 第２直径
１３ 自動車
１４ 動力伝達系路
１５ 縦方向の軸
１６ 駆動装置
１７ 車輪
１８ 開口部
１９ 円錐体

Claims (8)

1. 細長い中空体（２）の軸方向成形装置（１）であって、
   前記細長い中空体（２）を通す縮径金型（４）と、
   前記細長い中空体（２）を、前記縮径金型（４）を通して軸（７）の方向に押し込むラム（５）と、
   拡張マンドレル（６）と、
   前記ラム（５）の軸方向移動を制限する手段と
   を少なくとも備え、
   前記ラム（５）および前記拡張マンドレル（６）は、同軸（７）上を移動可能であり、前記拡張マンドレル（６）は、前記ラム（５）内に配置される、細長い中空体の軸方向成形装置。
2. 前記拡張マンドレル（６）は、前記ラム（５）とは独立して移動可能である、請求項１に記載の装置（１）。
3. 細長い中空体（２）の軸方向成形方法であって、ラム（５）および拡張マンドレル（６）の同方向の移動によって、前記中空体（２）は、第１工程中に第１部分（９）において第１直径（１０）まで縮小され、第２工程中に第２部分（１１）において第２直径（１２）に拡張される、細長い中空体の軸方向成形方法。
4. 前記細長い中空体（２）を位置付けるために、前記第１工程中に容器（３）内でラム（５）および拡張マンドレル（６）の平行移動が行われ、前記ラム（５）は、前記細長い中空体（２）を縮径金型（４）の中に押し込む、請求項３に記載の方法。
5. 前記中空体（２）を前記各直径（１０、１２）に拡張および縮小する前記各工程は、直後に連続して実行される、請求項３または４に記載の方法。
6. 前記第２工程中に、前記拡張マンドレル（６）が少なくとも部分的に縮径金型（４）内に達するまで、前記拡張マンドレル（６）の軸方向移動だけが実行される、請求項３から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記ラム（５）は、前記細長い中空体（２）に対して軸方向に作用し、前記拡張マンドレル（６）は、前記細長い中空体（２）に対して内側から径方向に作用する、請求項３から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 自動車（１３）内におけるトルク伝達のために、請求項１または２に記載の装置によって、または請求項３から７のいずれか一項に記載の方法によって製造される中空体（２）の使用方法。

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