JP3649297B2 - 中空金属管体及び中空金属管体の製造方法 - Google Patents
中空金属管体及び中空金属管体の製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は中空金属管体及び中空金属管体の製造方法に関する。本発明は例えば内燃機関に装備される排気系のマニホールド等の中空構造体に利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
特開昭５１−８１６０号公報には、外管の内部に内管を略同軸的に配置した二重管を用い、内管と外管との間に水等の凍結可能な液体を注入し、二重管の軸長方向の両端部を密閉すると共に、その液体を凍結させ、その状態で二重管をベンダー等で曲げ加工し、その後に液体を排出して曲成２重管を製造する技術が開示されている。
【０００３】
更に従来より、図１２（Ａ）（Ｂ）から理解できる様に、プレス型を用いて平板をプレス成形で曲げ加工して、曲成部１００ａをもつ板体１００と、曲成部２００ａをもつ板体２００とを成形し、その板体１００、２００をその厚み方向に複数枚重合する様に組付け、その後に板体１００、２００の一端部１００ｃ、２００ｃを溶接で接合して溶接部３００を形成すると共に、板体１００、２００の他端部１００ｄ、２００ｄを溶接で接合して溶接部３１０を形成し、これにより内室４０１と外室４０２とを備えた中空金属管体４００を形成する技術が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した特開昭５１−８１６０号公報に係る冷凍式管曲成技術によれば、液体を凍結させる必要があり、冷凍装置を必要とする。
【０００５】
ところで上記した図１２に示す中空金属管体４００の強度、耐久性の確保等を考慮すると、中空金属管体４００を構成する板体１００、２００は、できるだけ均一肉厚であることが好ましい。
【０００６】
この点図１２に示す技術によれば、溶接部３００、３１０で溶接する前の段階で、プレス型を用いて板体１００、２００をプレス成形する関係上、荷重が衝撃的に負荷されるプレス成形の際には溶接部３００、３１０が存在せず、従ってプレス成形の際の衝撃によって溶接部３００、３１０が破損することを防止できる。
【０００７】
しかしながら図１２に示す技術によれば、プレス成形の際に引張力が瞬時に衝撃的に板体に負荷されるため、引張力の局部的集中が生じる部位が発生する。よって板厚の減少率のばらつきが大きくなり、中空金属管体４００の均一肉厚化には必ずしも充分ではない。
【０００８】
即ち、図１２に示す技術によれば、板厚減少率の最も大きな部位の板厚減少率をＡmax 〔％〕とし、板厚減少率の最も小さな部位の板厚減少率をＡmin 〔％〕としたとき、Ａmax 〔％〕−Ａmin 〔％〕＝３０％程度と大きくなる。よって図１２に示す技術によれば、曲げ加工度が高い頂部である曲げ部１００ａ、２００ａの曲げ外周領域側において過大な引張力が瞬時に負荷されるため、肉厚不均一になることがあった。
【０００９】
換言すれば、内室４０１と外室４０２とを備えた図１２（Ｂ）に示す中空金属管体４００においては、横断面において溶接部３００、３１０をつなぐ仮想線に沿う外室４０２の室内距離をＤ0 とし、仮想線に直交する向きの外室４０２の室内距離をＤ1 としたとき、（Ｄ0 ／Ｄ1 ）＝０．７〜１．３に設定した場合には、曲げ加工度が大きくなるため、頂部である曲げ部１００ａ、２００ａでは、過大な引張力が瞬時に負荷され、過剰減肉が生じることがあった。
【００１０】
本発明は上記した実情に鑑みなされたものであり、請求項１の課題は、外室に係るＤ0 ／Ｄ1 ＝０．７〜１．３の様に曲げ加工度を大きな値に規定した場合であっても、板体における板厚の局部的な過剰低減を抑え、これにより板厚減少率のばらつきを軽減し、強度及び耐久性の向上を図り得る中空金属管体を提供することにある。
【００１１】
請求項２〜請求項５の課題は、上記した板厚の均一化を図った請求項１に係る中空金属体を製造するのに適する製造方法を提供することにある。
【００１２】
請求項２〜請求項５に係る製造方法は、上記した請求項１に係る中空金属管体を製造するのに適するものであり、そればかりではなく、請求項１以外の要素を備えた他の中空金属管体をも製造できるものである。
【００１３】
各請求項の個別の課題について、更に説明を加える。
【００１４】
請求項２の課題は、液状物の液圧を利用することにより、成形圧の均一化を図り得、板体における板厚の局部的な過剰低減を抑え、強度及び耐久性の向上を図り得る中空金属管体の製造方法を提供することにある。
【００１５】
請求項２の課題は、液状物の液圧を利用した第１圧入操作及び第２圧入操作により、板体における板厚の局部的な過剰低減を抑え、強度及び耐久性の向上を図りつつ、第１中空室及び第２中空室を備えた中空金属管体を得る中空金属管体の製造方法を提供するにある。
【００１６】
請求項３の課題は、成形型面を備えた成形型を用い、液状物の圧力により膨出した板体を成形型の成形型面に張付けて成形することにより、中空金属管体の形状や寸法精度を規制し、中空金属管体の精度を向上し得る中空金属管体の製造方法を提供するにある。
【００１７】
請求項５の課題は、積層構造体のうち厚み方向に隣設する板体の間に差込体を差込むことにより、差込体の通路から液状物を送給して中空室の形成を容易にした中空金属管体の製造方法を提供するにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
○請求項１に係る中空金属管体は、液圧により曲げ変形された互いに対面する少なくとも２枚の内側の板体で構成された内室を区画する内管と、
内側の板体よりも外側に配置され液圧により曲げ変形された外側の板体で構成され内室よりも外側に配置された外室を区画する外管と、
外管を構成する外側の板体と内管を構成する内側の板体とを横断面の両端部で接合した接合部とで構成され、
横断面において外管を構成する内板体の端同士をつなぐ仮想線に沿う外室の室内距離をＤ0 とし、仮想線に直交する向きの外室の室内距離をＤ1 としたとき、Ｄ0 ／Ｄ1 ＝０．７〜１．３に規定され、板体のうち板厚減少率の最も大きな部位の板厚減少率をＡmax 〔％〕とし、板厚減少率の最も小さな部位の板厚減少率をＡmin 〔％〕としたとき、Ａmax 〔％〕−Ａmin 〔％〕＝２３％以下に規定されていることを特徴とするものである。
【００１９】
上記した請求項１によれば、板体における板厚減少率の最大値と最小値との差が小さいので、板厚減少率のばらつきが低減される。中空金属管体における均厚化を図り得、中空金属管体に強度のばらつきが軽減される。よって、外力が負荷された際における中空金属管体における耐久性が向上する。
○請求項２に係る中空金属管体の製造方法は、
少なくとも４枚の金属製の板体を接触状態または非接触状態で積層すると共に、横断面における板体の両端部を接合した積層構造体を得る積層工程と、
積層構造体を構成する板体のうち、厚み方向に隣設する板体の間に液状物を圧入し、液状物の圧力により少なくとも２枚の板体が積層したままその厚み方向に曲げて膨出成形し、第１中空室を形成する第１圧入操作と、
第１中空室に液状物を残した状態で、厚み方向に隣設する板体の間にさらに液状物を圧入し、液状物の液圧により板体を曲げてその厚み方向に膨出成形し、第２中空室を形成する第２圧入操作とを行い、第１中空室及び第２中空室を備えた中空金属管体を得る膨出工程と、
膨出した中空金属管体の第１中空室及び第２中空室から液状物を排出する排出工程とを順に実施することを特徴とするものである。
【００２０】
上記した請求項２に係る方法によれば、第１圧入操作により第１中空室が形成され、第２圧入操作により第１中空室とは別の第２中空室が形成される。
○請求項３に係る中空金属管体の製造方法によれば、請求項２において、膨出工程において、キャビティを区画する互いに対面する成形型面を備えた成形型を用い、成形型のキャビティ内に積層構造体を配置し、液状物の圧力により膨出した板体を成形型の成形型面に張付けて成形することを特徴とするものである。
【００２１】
上記した請求項３に係る方法によれば、液状物の圧力により膨出した板体を成形型の成形型面に張付けて成形するため、板体の成形は成形型面で規定され、高精度となる。
○請求項４に係る中空金属管体の製造方法によれば、請求項２または請求項３のいずれかにおいて、積層工程において、積層構造体を構成する板体は平板状または予備成形された板体であることを特徴とするものである。
○請求項５に係る中空金属管体の製造方法によれば、請求項２〜請求項４のいずれかにおいて、膨出工程において、液状物が通過する通路を備えた差込体を用い、積層構造体のうち厚み方向に隣設する板体の間に差込体を差込み、差込体の通路から液状物を板体間に送給することを特徴とするものである。
【００２２】
請求項５に係る方法によれば、積層構造体のうち厚み方向に隣設する板体の間が狭い場合であっても、差込体を利用すれば、板体間の隙間を増大でき、その板体の間に液状物を送給するのに有利である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る中空金属管体によれば、横断面において外管を構成する外側の板体の端同士をつなぐ仮想線に沿う該外室の室内距離をＤ0 とし、仮想線に直交する向きの外室の室内距離をＤ1 としたとき、Ｄ0 ／Ｄ1 ＝０．７〜１．３に規定されている。
【００２４】
本発明に係る中空金属管体によれば、中空金属管体を構成する板体のうち板厚減少率の最も大きな部位の板厚減少率をＡmax 〔％〕とし、板厚減少率の最も小さな部位の板厚減少率をＡmin 〔％〕としたとき、Ａmax 〔％〕−Ａmin 〔％〕＝２３％以下に規定されている。
【００２５】
この様に本発明に係る中空金属管体によれば、板体における板厚減少率の最大値と最小値との差が小さいので、中空金属管体における均厚化を図り得、中空金属管体に強度のばらつきが軽減され、外力が負荷される際等における耐久性が向上する。
【００２６】
本発明方法に係る積層工程によれば、少なくとも４枚の金属製の板体を接触状態または非接触状態で積層すると共に、横断面における板体の両端部を接合した積層構造体を得る。なお板体の材質としてはステンレス鋼板、炭素鋼板、アルミ系板等を採用できる。ステンレス鋼板としてはフェライト系、オーステナイト系でも良い。
【００２７】
本発明方法に係る膨出工程によれば、積層構造体を構成する板体のうち、厚み方向に隣設する板体の間に液状物を圧入し、液状物の液圧により板体を曲げて厚み方向に膨出させ、中空室を備えた中空金属管体を得る。液状物としては水、作動油等の非圧縮性流体を採用するのが一般的である。
【００２８】
【実施例】
（実施例１）
以下、図１〜図６を参照して本発明の実施例１を各工程に分けて説明する。
【００２９】
（１）積層工程
まず本実施例に係る積層工程では、図１から理解できる様に比較的薄肉状で平板状をなす合計４枚のステンレス鋼製の板体１（第１板体１ａ、第２板体１ｂ、第３板体１ｃ、第４板体１ｄ）を用い、各板体１をその厚み方向に重ねて接触状態で積層する。
【００３０】
更に図１から理解できる様に横断面における各板体１の幅方向つまり矢印Ｘ１方向における一端部１０同士を溶接で接合して、接合部としての溶接部２０を形成すると共に、各板体１の幅方向つまり矢印Ｘ１方向における他端部１１同士を溶接で接合して、接合部としての溶接部２１を形成する。なお溶接手段としてはＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接を採用できる。
【００３１】
本実施例によれば、積層方向における外側に位置する第１板体１ａ及び第４板体１ｄの肉厚は、積層方向における内側に位置する第２板体１ｂ及び第３板体１ｃの肉厚よりも厚くされている。具体的には、第１板体１ａ及び第４板体１ｄの肉厚は１．２〜１．７ｍｍ程度、特に１．５ｍｍ程度であり、第２板体１ｂ及び第３板体１ｃの肉厚は０．３〜０．６ｍｍ程度、特に０．６ｍｍ程度である。但し板厚はこれに限定されるものではない。
【００３２】
更に図２から理解できる様に各板体１の長さ方向の一端部も溶接で接合して、溶接部２２を形成する。これにより溶接部２０、２１、２２を備えた積層構造体３が得られる。図１において積層構造体３の幅方向の寸法はＬ１で示される。
【００３３】
（２）膨出工程
次に膨出工程を行う。膨出工程に係る第１圧入操作として、図２から理解できる様に、液状物が通過する通路４０を備えた金属製の差込体４を用いる。そして、積層構造体３を構成する板体１の長さ方向つまり矢印Ｙ１方向における一端部である差込端部３ｉのうち、厚み方向に隣設する第２板体１ｂと第３板体１ｃとの間に差込体４の先端部４２を圧入操作等により差込む。
【００３４】
差込体４の先端部４２には、圧入容易性等を考慮して傾斜面４３が形成されている。傾斜面４３は、先端に向かうにつれて外径が小さくなる傾斜を備えている。
【００３５】
図３から理解できる様に、差込体４につながる送給源５を作動させて、送給源５から差込体４の通路４０に液状物Ｌを送給し、その液状物Ｌを第２板体１ｂと第３板体１ｃとの間に圧入する。これにより図３から理解できる様に第１板体１ａ及び第２板体１ｂが積層したままの状態で、その厚み方向につまり矢印Ａ１方向に曲げられて膨出され、以て第１成形型７１の第１成形面７１ｎに張付られ、１次成形される。
【００３６】
同様に図３から理解できる様に第３板体１ｃ及び第４板体１ｄが積層したままの状態で、その厚み方向につまり矢印Ａ２方向に曲げられて膨出され、第１成形型７１の第１成形面７１ｍに張付られ、１次成形される。
【００３７】
この結果、図４から理解できる様に内室として機能する第１中空室６１が形成される。横断面において第１中空室６１は『略めがね形状』あるいは『横８の字形状』をなしている。第１圧入操作した後における積層構造体３に係る幅寸法は図４においてＬ２で示される。Ｌ２は前記したＬ１よりも小さくなっている（Ｌ２＜Ｌ１）。第１成形型７１の第１成形面７１ｎの深さはＨ１で示されている。なお第１圧入操作における液圧Ｐ１は６８〜９０ＭＰａ程度とすることができる。液状物Ｌとしては水を採用する。
【００３８】
また図４から理解できる様に第１成形型７１は、溶接部２０、２１を抑える溶接押さえ部７１ｘを備えている。溶接押さえ部７１ｘの押さえ機能により、第１圧入操作の際における溶接部２０、２１の破損を抑えるのに有利である。
【００３９】
次に膨出工程に係る第２圧入操作を行う。この操作では、差込体４を積層構造体３の差込端部３ｉから一旦離脱させる。離脱させた状態で、図５から理解できる様に板体１に注入孔１ｋをドリル等の加工具で形成する。
【００４０】
再び、板体１の間に差込体４の先端部４２を差込む。図５から理解できる様に第２圧入操作では、積層構造体３は第２成形型７２のキャビティ内に配置されている。この状態で、再び送給源５が作動して、送給源５から差込体４の通路４０に液状物Ｌを圧入する。すると、液状物Ｌが注入孔１ｋを通り、第１板体１ａと第２板体１ｂとの間の空間に液状物Ｌが送給されると共に、第３板体１ｃと第４板体１ｄとの間の空間に液状物Ｌが送給され、これにより第２圧入操作が行われる。
【００４１】
この第２圧入操作により、図６から理解できる様に第１板体１ａがその厚み方向につまり矢印Ａ１ａ方向に曲げられて膨出され、以て第２成形型７２の第２成形面７２ｎに張付られる。同様に、第４板体１ｄがその厚み方向につまり矢印Ａ２ａ方向に曲げられて膨出され、以て第２成形型７２の第２成形面７２ｍに張付られる。この様な第２圧入操作により第２中空室６２が第１中空室６１の外側に形成される。
【００４２】
よって図６から理解できる様に、『略めがね形状』あるいは『横８の字形状』の断面形状を備えた第１中空室６１をもつ内管６８及び第２中空室６２をもつ外管６９の双方を備えた中空金属管体６が得られる。
【００４３】
図６において第２成形型７２の第２成形面７２ｎの深さはＨ２で示されており、Ｈ２は前記した第１成形型７１に係るＨ１よりも深く設定されている（Ｈ２＞Ｈ１）。図６において第２圧入操作した後における積層構造体３に係る幅寸法はＬ３で示される。Ｌ３は前記したＬ２よりも小さくなっている（Ｌ３＜Ｌ２）。
【００４４】
上記の様に液状物Ｌを圧入する第１圧入操作及び第２圧入操作によれば、板体１に負荷される成形圧は全体として均一化し易く、しかも成形圧は低速で負荷されるため、過剰な引張力の局部的集中を軽減、回避できる。従って中空金属管体６を構成する板体１における板厚の減少率のばらつきを軽減、回避できる。
【００４５】
また本実施例によれば、上記の様な第２圧入操作の際には、第２板体１ｂと第３板体１ｃとの間の第１中空室６１には液状物Ｌが収容されており、第１中空室６１に液圧が残留している。そのため残留液圧により、第１中空室６１を区画する第２板体１ｂ及び第３板体１ｃの曲げ形状は維持される。
【００４６】
また図６から理解できる様に第２成形型７２は、溶接部２０、２１を抑える溶接押さえ部７２ｘを備えている。溶接押さえ部７２ｘの押さえ機能により、第２圧入操作の際における溶接部２０、２１の破損を抑えるのに有利である。
【００４７】
なお上記した第２圧入操作における液圧Ｐ２は、第１圧入操作の液圧Ｐ１と同程度である。場合によっては第１圧入操作における液圧Ｐ１と第２圧入操作における液圧Ｐ２とを異なる大きさとしても良い。
【００４８】
（３）排出工程
次に排出工程を行う。排出工程では、中空金属管体６を第２成形型７２から離脱させると共に、膨出した中空金属管体６の第１中空室６１及び第２中空室６２から液状物Ｌを排出する。なお排出にあたり、重力を利用した自然落下やポンプによる吸引等を利用できる。
【００４９】
（４）効果
上記した工程により、『略めがね形状』あるいは『横８の字形状』の第１中空室６１をもつ内管６８と、その外側を覆う第２中空室６２をもつ外管６９との双方を備えた中空金属管体６が得られる。
【００５０】
本実施例では第１圧入操作及び第２圧入操作として液状物Ｌを圧入して液圧により板体１を成形する方法である。そのため成形圧が瞬時に負荷されるプレス成形の場合と比較して、成形圧の均一化に有利であり、しかも成形圧が低速で負荷される。そのため成形の際に板体１における引張力の局部的集中を軽減、回避するのに有利である。従って板厚減少率のばらつきを低減できる。
【００５１】
即ち本実施例によれば、中空金属管体６の板体１のうち板厚減少率の最も大きな部位の板厚減少率をＡmax 〔％〕とし、板厚減少率の最も小さな部位の板厚減少率をＡmin 〔％〕としたとき、Ａmax 〔％〕−Ａmin 〔％〕＝２３％以下とされている。具体的にはマイクロメータで測定したところ、Ａmax 〔％〕−Ａmin〔％〕＝２０％以下であった。
【００５２】
上記した中空金属管体６は、車両の内燃機関に装備される排気系部品に適用できる。この場合には、内燃機関から排出された高温の排気ガスが第１中空室６１に流れる。
【００５３】
ところで内燃機関の排気系には排気ガスを浄化するための触媒が装着されている。触媒では、一般的には排気ガスの温度が低下すると浄化率が低減すると言われている。そのため高温の排気ガスを温度低下させることなく触媒に搬送できることが好ましい。この点本実施例によれば、前述の様に高温の排気ガスが第１中空室６１に流れ、且つ、外側の第２中空室６２は空気断熱層として機能できるため、第１中空室６１を流れる排気ガスの温度低下を抑えるのに有利であり、従って触媒の浄化率を確保するのに有利である。
【００５４】
殊に排気ガスが流れる第１中空室６１を区画する第２板体１ｂ、第３板体１ｃは薄肉であるため、熱容量が小さい。そのため排気ガスが第２板体１ｂ、第３板体１ｃに触れても、高温の排気ガスからの逃熱を抑えることができ、排気ガスの温度低下を抑え得る。
【００５５】
なおこの中空金属管体６は上記した排気マニホールド等の用途の他に、水等の液体、ガス等の液体を流すため等の管体にも利用できるものである。
【００５６】
（５）他の形態
上記した積層工程では、図１から理解できる様に平板状をなす合計４枚の板体１（第１板体１ａ、第２板体１ｂ、第３板体１ｃ、第４板体１ｄ）を用い、各板体１を重ねて接触状態で積層しているが、これに限らず板体１は平板状に限らず、予備成形された曲げ部を備えたものでも良い。更に各板体１間に、隙間形成手段としてのスペーサを介在させ、各板体１を互いに非接触状態で積層することにしても良い。
【００５７】
（実施例２）
図７に示す実施例２に係る方法は実施例１と基本的に同様の構成である。実施例２で製造した中空金属管体６は、第１中空室６１及び第２中空室６２を区画するために第１板体１ａと第２板体１ｂと第３板体１ｃと第４板体１ｄとを備え、更に第２板体１ｂと第３板体１ｃとの間に中間板体１ｅが配置されている。従って第１中空室６１は中間板体１ｅで仕切られている。
【００５８】
（実施例３）
図８に示す実施例３に係る方法は実施例１と基本的に同様の構成である。実施例３で製造した中空金属管体６を図８に示す。
【００５９】
図８から理解できる様に中空金属管体６は、『めがね形状』ではなく『円筒形状』とされた内管６８と、内管６８の外側に配置されている外管６９とで構成されている。
【００６０】
内管６８は、液圧で曲げ変形された互いに対面する第２板体１ｂ及び第３板体１ｃとで構成された内室としての円筒形状の第１中空室６１を区画している。外管６９は、外側に配置され液圧で曲げ変形された外室としての第２中空室６２を区画している。
【００６１】
本実施例においても、上記した液圧を加える第１圧入操作及び第２圧入操作を行うため、板体１に負荷される成形圧は均一化し易く、しかも衝撃的に成形されるプレス成形型に比較して成形圧は低速で負荷されるため、過剰な引張力の局部的集中を軽減、回避できる。従って中空金属管体６を構成する板体１の板厚の減少率のばらつきを軽減、回避できる。
【００６２】
即ち本実施例によれば、図８から理解できる様に横断面において外管６９を構成する第１板体１ａ及び第４板体１ｄの端同士をつなぐ仮想線に沿う第２中空室６２の室内距離をＤ0 とする。更に、その仮想線に直交する向きの第２中空室６２の室内距離をＤ1 とする。本実施例では（Ｄ0 ／Ｄ1 ）の比率＝０．７〜１．３に規定されており、曲げ加工度は大きい。
【００６３】
本実施例によれば、内管６８を構成する板体１ｂ、１ｃのうち板厚減少率の最も大きな部位の板厚減少率をＡmax 〔％〕とする。更に、板厚減少率の最も小さな部位の板厚減少率をＡmin 〔％〕とする。本実施例では、Ａmax 〔％〕−Ａmin 〔％〕＝２３％以下に規定されている。
【００６４】
（実施例４）
図９に示す実施例４は実施例１と基本的に同様の構成である。実施例４で製造した中空金属管体６を図９に示す。
【００６５】
図９から理解できる様に中空金属管体６は合計６枚の板体１ａ〜１ｆを備えており、第１内管６７と第２内管６８と外管６９とで構成されている。第１内管６７は、内管としての第１中空室６１ｒを区画している。第２内管６８は、内管としての第１中空室６１ｓを区画している。外管６９は、外管としての第２中空室６２を区画している。
【００６６】
（実施例５）
図１０〜図１１に示す実施例５は実施例１と基本的に同様の構成である。この積層構造体３も、複数枚の板体１をその厚み方向に積層した構成とされている。図１０から理解できる様に、各板体１は、三股状をなす脚部１ｓと、脚部１ｓの一端部が合流した集合部１ｔとを備えた形状をなしている。
【００６７】
積層工程では各板体１のうち差込端部３ｉを除く全周囲を溶接して、接合部としての溶接部２５を形成し、積層構造体３を得る。即ち、差込体４を差し込む差込端部３ｉには溶接部２５は形成されていない。従って積層構造体３の差込端部３ｉに差込体４を差し込み、前述同様に、液圧を加える第１圧入操作及び第２圧入操作を行う。
【００６８】
図１１（Ａ）（Ｂ）は膨出工程における第２圧入操作を行っている形態を示す。即ち、図１１（Ａ）に示す様に第２成形型７２のうち、脚部１ｓ成形用の第２型面７２ｓ、７２ｔ間に積層構造体３の脚部１ｓを配置する。同様に、図１１（Ｂ）に示す様に第２成形型７２のうち、集合部１ｔ成形用の第２型面７２ｎ、７２ｍ間に積層構造体３の集合部１ｔを配置する。
【００６９】
上記の様な第１圧入操作及び第２圧入操作により、三股状の第１中空室６１及びこれが合流した第２中空室６２をもつ中空金属管体６が成形される。
【００７０】
最終的には図１０から理解できる様に切断装置等で三股状の脚部１ｓの先端部を切断線Ｅ１に沿って切断し、これにより軸長方向つまり矢印Ｙ２方向に貫通する中空金属管体６を形成する。
【００７１】
この中空金属管体６は、車両の内燃機関に装備される排気系の排気マニホールドに適用できる。この場合には、内燃機関から排出された高温の排気ガスは第１中空室６１に流れる。排気ガスは、排気マニホールドの分野では周知の様に、複数個の脚部１ｓを通過し、集合部１ｔで集合する。
【００７２】
前述した様に内燃機関の排気系には排気ガスを浄化するための触媒が装着されている。触媒では、一般的には排気ガスの温度が低下すると浄化率が低減すると言われている。この点本実施例によれば、前述の様に高温の排気ガスが第１中空室６１に流れ、且つ、外室としての第２中空室６２は空気断熱層を構成するため、第１中空室６１を流れる排気ガスの温度低下を抑えるのに有利であり、従って触媒の浄化率を確保するのに有利である。
【００７３】
なおこの例に係る脚部１ｓは三股状とされているが、三股状に限らず、四股状、五股状、６股状でも良いものである。
【００７４】
【発明の効果】
請求項１に係る中空金属管体によれば、内室に係るＤ0 ／Ｄ1 ＝０．７〜１．３の様に曲げ加工度を大きな値に規定した場合であっても、板体における板厚減少率のばらつきを軽減しているので、中空金属管体を構成する板体の均一肉厚化に有利であり、中空金属管体の強度及び耐久性の向上を図り得る。
【００７５】
請求項２〜請求項５に係る中空金属管体の製造方法によれば、液状物の液圧を利用することにより、成形圧の均一化を図り得、しかも成形圧を低速で負荷でき、従って中空金属管体を構成する板体における過剰な板厚減少を軽減し、板体における板厚減少率のばらつきを軽減でき、中空金属管体の強度及び耐久性の向上を図り得る。
【００７６】
請求項２に係る中空金属管体の製造方法によれば、液状物の液圧を利用した第１圧入操作及び第２圧入操作により、第１中空室及び第２中空室を備えた中空金属管体を得る。
【００７７】
請求項３に係る中空金属管体の製造方法によれば、成形型面を備えた成形型を用い、液状物の圧力により膨出した板体を成形型の成形型面に張付けて成形することにより、中空金属管体の形状や寸法精度を規制し、中空金属管体の精度を向上し得る。
【００７８】
請求項５に係る中空金属管体の製造方法によれば、積層構造体のうち厚み方向に隣設する板体の間に差込体を差込むことにより、差込体の通路から液状物を送給して中空室の形成を容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】積層構造体の断面図である。
【図２】積層構造体に差込体を差し込んだ状態の構成図である。
【図３】積層構造体に差込体を差し込んだ状態で、第１圧入操作を行い第１中空室を成形している状態の要部の構成図である。
【図４】第１成形型を用いて積層構造体に第１中空室を成形している状態の構成図である。
【図５】積層構造体に差込体を差し込んだ状態で、第２圧入操作を行い第１中空室とは別の第２中空室を成形している状態の要部の構成図である。
【図６】第２成形型を用いて積層構造体に第１中空室とは別の第２中空室を成形している状態の構成図である。
【図７】実施例２に係る中空金属管体の断面図である。
【図８】実施例３に係る中空金属管体の要部の斜視図である。
【図９】実施例４に係る中空金属管体の要部の斜視図である。
【図１０】実施例５に係る溶接部を備えた三股状の脚部を備えた積層構造体の要部の平面図である。
【図１１】図１０に示す積層構造体を用いて第１中空室とは別の第２中空室を成形している状態の断面図である。
【図１２】従来技術に係る構成図である。
【符号の説明】
図中、１は板体、２０、２１は溶接部（接合部）、３は積層構造体、４は差込体、４０は通路、６は中空金属管体、６１は第１中空室（内室）、６２は第２中空室（外室）、６８は内管、６９は外管を示す。
【発明の属する技術分野】
本発明は中空金属管体及び中空金属管体の製造方法に関する。本発明は例えば内燃機関に装備される排気系のマニホールド等の中空構造体に利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
特開昭５１−８１６０号公報には、外管の内部に内管を略同軸的に配置した二重管を用い、内管と外管との間に水等の凍結可能な液体を注入し、二重管の軸長方向の両端部を密閉すると共に、その液体を凍結させ、その状態で二重管をベンダー等で曲げ加工し、その後に液体を排出して曲成２重管を製造する技術が開示されている。
【０００３】
更に従来より、図１２（Ａ）（Ｂ）から理解できる様に、プレス型を用いて平板をプレス成形で曲げ加工して、曲成部１００ａをもつ板体１００と、曲成部２００ａをもつ板体２００とを成形し、その板体１００、２００をその厚み方向に複数枚重合する様に組付け、その後に板体１００、２００の一端部１００ｃ、２００ｃを溶接で接合して溶接部３００を形成すると共に、板体１００、２００の他端部１００ｄ、２００ｄを溶接で接合して溶接部３１０を形成し、これにより内室４０１と外室４０２とを備えた中空金属管体４００を形成する技術が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した特開昭５１−８１６０号公報に係る冷凍式管曲成技術によれば、液体を凍結させる必要があり、冷凍装置を必要とする。
【０００５】
ところで上記した図１２に示す中空金属管体４００の強度、耐久性の確保等を考慮すると、中空金属管体４００を構成する板体１００、２００は、できるだけ均一肉厚であることが好ましい。
【０００６】
この点図１２に示す技術によれば、溶接部３００、３１０で溶接する前の段階で、プレス型を用いて板体１００、２００をプレス成形する関係上、荷重が衝撃的に負荷されるプレス成形の際には溶接部３００、３１０が存在せず、従ってプレス成形の際の衝撃によって溶接部３００、３１０が破損することを防止できる。
【０００７】
しかしながら図１２に示す技術によれば、プレス成形の際に引張力が瞬時に衝撃的に板体に負荷されるため、引張力の局部的集中が生じる部位が発生する。よって板厚の減少率のばらつきが大きくなり、中空金属管体４００の均一肉厚化には必ずしも充分ではない。
【０００８】
即ち、図１２に示す技術によれば、板厚減少率の最も大きな部位の板厚減少率をＡmax 〔％〕とし、板厚減少率の最も小さな部位の板厚減少率をＡmin 〔％〕としたとき、Ａmax 〔％〕−Ａmin 〔％〕＝３０％程度と大きくなる。よって図１２に示す技術によれば、曲げ加工度が高い頂部である曲げ部１００ａ、２００ａの曲げ外周領域側において過大な引張力が瞬時に負荷されるため、肉厚不均一になることがあった。
【０００９】
換言すれば、内室４０１と外室４０２とを備えた図１２（Ｂ）に示す中空金属管体４００においては、横断面において溶接部３００、３１０をつなぐ仮想線に沿う外室４０２の室内距離をＤ0 とし、仮想線に直交する向きの外室４０２の室内距離をＤ1 としたとき、（Ｄ0 ／Ｄ1 ）＝０．７〜１．３に設定した場合には、曲げ加工度が大きくなるため、頂部である曲げ部１００ａ、２００ａでは、過大な引張力が瞬時に負荷され、過剰減肉が生じることがあった。
【００１０】
本発明は上記した実情に鑑みなされたものであり、請求項１の課題は、外室に係るＤ0 ／Ｄ1 ＝０．７〜１．３の様に曲げ加工度を大きな値に規定した場合であっても、板体における板厚の局部的な過剰低減を抑え、これにより板厚減少率のばらつきを軽減し、強度及び耐久性の向上を図り得る中空金属管体を提供することにある。
【００１１】
請求項２〜請求項５の課題は、上記した板厚の均一化を図った請求項１に係る中空金属体を製造するのに適する製造方法を提供することにある。
【００１２】
請求項２〜請求項５に係る製造方法は、上記した請求項１に係る中空金属管体を製造するのに適するものであり、そればかりではなく、請求項１以外の要素を備えた他の中空金属管体をも製造できるものである。
【００１３】
各請求項の個別の課題について、更に説明を加える。
【００１４】
請求項２の課題は、液状物の液圧を利用することにより、成形圧の均一化を図り得、板体における板厚の局部的な過剰低減を抑え、強度及び耐久性の向上を図り得る中空金属管体の製造方法を提供することにある。
【００１５】
請求項２の課題は、液状物の液圧を利用した第１圧入操作及び第２圧入操作により、板体における板厚の局部的な過剰低減を抑え、強度及び耐久性の向上を図りつつ、第１中空室及び第２中空室を備えた中空金属管体を得る中空金属管体の製造方法を提供するにある。
【００１６】
請求項３の課題は、成形型面を備えた成形型を用い、液状物の圧力により膨出した板体を成形型の成形型面に張付けて成形することにより、中空金属管体の形状や寸法精度を規制し、中空金属管体の精度を向上し得る中空金属管体の製造方法を提供するにある。
【００１７】
請求項５の課題は、積層構造体のうち厚み方向に隣設する板体の間に差込体を差込むことにより、差込体の通路から液状物を送給して中空室の形成を容易にした中空金属管体の製造方法を提供するにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
○請求項１に係る中空金属管体は、液圧により曲げ変形された互いに対面する少なくとも２枚の内側の板体で構成された内室を区画する内管と、
内側の板体よりも外側に配置され液圧により曲げ変形された外側の板体で構成され内室よりも外側に配置された外室を区画する外管と、
外管を構成する外側の板体と内管を構成する内側の板体とを横断面の両端部で接合した接合部とで構成され、
横断面において外管を構成する内板体の端同士をつなぐ仮想線に沿う外室の室内距離をＤ0 とし、仮想線に直交する向きの外室の室内距離をＤ1 としたとき、Ｄ0 ／Ｄ1 ＝０．７〜１．３に規定され、板体のうち板厚減少率の最も大きな部位の板厚減少率をＡmax 〔％〕とし、板厚減少率の最も小さな部位の板厚減少率をＡmin 〔％〕としたとき、Ａmax 〔％〕−Ａmin 〔％〕＝２３％以下に規定されていることを特徴とするものである。
【００１９】
上記した請求項１によれば、板体における板厚減少率の最大値と最小値との差が小さいので、板厚減少率のばらつきが低減される。中空金属管体における均厚化を図り得、中空金属管体に強度のばらつきが軽減される。よって、外力が負荷された際における中空金属管体における耐久性が向上する。
○請求項２に係る中空金属管体の製造方法は、
少なくとも４枚の金属製の板体を接触状態または非接触状態で積層すると共に、横断面における板体の両端部を接合した積層構造体を得る積層工程と、
積層構造体を構成する板体のうち、厚み方向に隣設する板体の間に液状物を圧入し、液状物の圧力により少なくとも２枚の板体が積層したままその厚み方向に曲げて膨出成形し、第１中空室を形成する第１圧入操作と、
第１中空室に液状物を残した状態で、厚み方向に隣設する板体の間にさらに液状物を圧入し、液状物の液圧により板体を曲げてその厚み方向に膨出成形し、第２中空室を形成する第２圧入操作とを行い、第１中空室及び第２中空室を備えた中空金属管体を得る膨出工程と、
膨出した中空金属管体の第１中空室及び第２中空室から液状物を排出する排出工程とを順に実施することを特徴とするものである。
【００２０】
上記した請求項２に係る方法によれば、第１圧入操作により第１中空室が形成され、第２圧入操作により第１中空室とは別の第２中空室が形成される。
○請求項３に係る中空金属管体の製造方法によれば、請求項２において、膨出工程において、キャビティを区画する互いに対面する成形型面を備えた成形型を用い、成形型のキャビティ内に積層構造体を配置し、液状物の圧力により膨出した板体を成形型の成形型面に張付けて成形することを特徴とするものである。
【００２１】
上記した請求項３に係る方法によれば、液状物の圧力により膨出した板体を成形型の成形型面に張付けて成形するため、板体の成形は成形型面で規定され、高精度となる。
○請求項４に係る中空金属管体の製造方法によれば、請求項２または請求項３のいずれかにおいて、積層工程において、積層構造体を構成する板体は平板状または予備成形された板体であることを特徴とするものである。
○請求項５に係る中空金属管体の製造方法によれば、請求項２〜請求項４のいずれかにおいて、膨出工程において、液状物が通過する通路を備えた差込体を用い、積層構造体のうち厚み方向に隣設する板体の間に差込体を差込み、差込体の通路から液状物を板体間に送給することを特徴とするものである。
【００２２】
請求項５に係る方法によれば、積層構造体のうち厚み方向に隣設する板体の間が狭い場合であっても、差込体を利用すれば、板体間の隙間を増大でき、その板体の間に液状物を送給するのに有利である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る中空金属管体によれば、横断面において外管を構成する外側の板体の端同士をつなぐ仮想線に沿う該外室の室内距離をＤ0 とし、仮想線に直交する向きの外室の室内距離をＤ1 としたとき、Ｄ0 ／Ｄ1 ＝０．７〜１．３に規定されている。
【００２４】
本発明に係る中空金属管体によれば、中空金属管体を構成する板体のうち板厚減少率の最も大きな部位の板厚減少率をＡmax 〔％〕とし、板厚減少率の最も小さな部位の板厚減少率をＡmin 〔％〕としたとき、Ａmax 〔％〕−Ａmin 〔％〕＝２３％以下に規定されている。
【００２５】
この様に本発明に係る中空金属管体によれば、板体における板厚減少率の最大値と最小値との差が小さいので、中空金属管体における均厚化を図り得、中空金属管体に強度のばらつきが軽減され、外力が負荷される際等における耐久性が向上する。
【００２６】
本発明方法に係る積層工程によれば、少なくとも４枚の金属製の板体を接触状態または非接触状態で積層すると共に、横断面における板体の両端部を接合した積層構造体を得る。なお板体の材質としてはステンレス鋼板、炭素鋼板、アルミ系板等を採用できる。ステンレス鋼板としてはフェライト系、オーステナイト系でも良い。
【００２７】
本発明方法に係る膨出工程によれば、積層構造体を構成する板体のうち、厚み方向に隣設する板体の間に液状物を圧入し、液状物の液圧により板体を曲げて厚み方向に膨出させ、中空室を備えた中空金属管体を得る。液状物としては水、作動油等の非圧縮性流体を採用するのが一般的である。
【００２８】
【実施例】
（実施例１）
以下、図１〜図６を参照して本発明の実施例１を各工程に分けて説明する。
【００２９】
（１）積層工程
まず本実施例に係る積層工程では、図１から理解できる様に比較的薄肉状で平板状をなす合計４枚のステンレス鋼製の板体１（第１板体１ａ、第２板体１ｂ、第３板体１ｃ、第４板体１ｄ）を用い、各板体１をその厚み方向に重ねて接触状態で積層する。
【００３０】
更に図１から理解できる様に横断面における各板体１の幅方向つまり矢印Ｘ１方向における一端部１０同士を溶接で接合して、接合部としての溶接部２０を形成すると共に、各板体１の幅方向つまり矢印Ｘ１方向における他端部１１同士を溶接で接合して、接合部としての溶接部２１を形成する。なお溶接手段としてはＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接を採用できる。
【００３１】
本実施例によれば、積層方向における外側に位置する第１板体１ａ及び第４板体１ｄの肉厚は、積層方向における内側に位置する第２板体１ｂ及び第３板体１ｃの肉厚よりも厚くされている。具体的には、第１板体１ａ及び第４板体１ｄの肉厚は１．２〜１．７ｍｍ程度、特に１．５ｍｍ程度であり、第２板体１ｂ及び第３板体１ｃの肉厚は０．３〜０．６ｍｍ程度、特に０．６ｍｍ程度である。但し板厚はこれに限定されるものではない。
【００３２】
更に図２から理解できる様に各板体１の長さ方向の一端部も溶接で接合して、溶接部２２を形成する。これにより溶接部２０、２１、２２を備えた積層構造体３が得られる。図１において積層構造体３の幅方向の寸法はＬ１で示される。
【００３３】
（２）膨出工程
次に膨出工程を行う。膨出工程に係る第１圧入操作として、図２から理解できる様に、液状物が通過する通路４０を備えた金属製の差込体４を用いる。そして、積層構造体３を構成する板体１の長さ方向つまり矢印Ｙ１方向における一端部である差込端部３ｉのうち、厚み方向に隣設する第２板体１ｂと第３板体１ｃとの間に差込体４の先端部４２を圧入操作等により差込む。
【００３４】
差込体４の先端部４２には、圧入容易性等を考慮して傾斜面４３が形成されている。傾斜面４３は、先端に向かうにつれて外径が小さくなる傾斜を備えている。
【００３５】
図３から理解できる様に、差込体４につながる送給源５を作動させて、送給源５から差込体４の通路４０に液状物Ｌを送給し、その液状物Ｌを第２板体１ｂと第３板体１ｃとの間に圧入する。これにより図３から理解できる様に第１板体１ａ及び第２板体１ｂが積層したままの状態で、その厚み方向につまり矢印Ａ１方向に曲げられて膨出され、以て第１成形型７１の第１成形面７１ｎに張付られ、１次成形される。
【００３６】
同様に図３から理解できる様に第３板体１ｃ及び第４板体１ｄが積層したままの状態で、その厚み方向につまり矢印Ａ２方向に曲げられて膨出され、第１成形型７１の第１成形面７１ｍに張付られ、１次成形される。
【００３７】
この結果、図４から理解できる様に内室として機能する第１中空室６１が形成される。横断面において第１中空室６１は『略めがね形状』あるいは『横８の字形状』をなしている。第１圧入操作した後における積層構造体３に係る幅寸法は図４においてＬ２で示される。Ｌ２は前記したＬ１よりも小さくなっている（Ｌ２＜Ｌ１）。第１成形型７１の第１成形面７１ｎの深さはＨ１で示されている。なお第１圧入操作における液圧Ｐ１は６８〜９０ＭＰａ程度とすることができる。液状物Ｌとしては水を採用する。
【００３８】
また図４から理解できる様に第１成形型７１は、溶接部２０、２１を抑える溶接押さえ部７１ｘを備えている。溶接押さえ部７１ｘの押さえ機能により、第１圧入操作の際における溶接部２０、２１の破損を抑えるのに有利である。
【００３９】
次に膨出工程に係る第２圧入操作を行う。この操作では、差込体４を積層構造体３の差込端部３ｉから一旦離脱させる。離脱させた状態で、図５から理解できる様に板体１に注入孔１ｋをドリル等の加工具で形成する。
【００４０】
再び、板体１の間に差込体４の先端部４２を差込む。図５から理解できる様に第２圧入操作では、積層構造体３は第２成形型７２のキャビティ内に配置されている。この状態で、再び送給源５が作動して、送給源５から差込体４の通路４０に液状物Ｌを圧入する。すると、液状物Ｌが注入孔１ｋを通り、第１板体１ａと第２板体１ｂとの間の空間に液状物Ｌが送給されると共に、第３板体１ｃと第４板体１ｄとの間の空間に液状物Ｌが送給され、これにより第２圧入操作が行われる。
【００４１】
この第２圧入操作により、図６から理解できる様に第１板体１ａがその厚み方向につまり矢印Ａ１ａ方向に曲げられて膨出され、以て第２成形型７２の第２成形面７２ｎに張付られる。同様に、第４板体１ｄがその厚み方向につまり矢印Ａ２ａ方向に曲げられて膨出され、以て第２成形型７２の第２成形面７２ｍに張付られる。この様な第２圧入操作により第２中空室６２が第１中空室６１の外側に形成される。
【００４２】
よって図６から理解できる様に、『略めがね形状』あるいは『横８の字形状』の断面形状を備えた第１中空室６１をもつ内管６８及び第２中空室６２をもつ外管６９の双方を備えた中空金属管体６が得られる。
【００４３】
図６において第２成形型７２の第２成形面７２ｎの深さはＨ２で示されており、Ｈ２は前記した第１成形型７１に係るＨ１よりも深く設定されている（Ｈ２＞Ｈ１）。図６において第２圧入操作した後における積層構造体３に係る幅寸法はＬ３で示される。Ｌ３は前記したＬ２よりも小さくなっている（Ｌ３＜Ｌ２）。
【００４４】
上記の様に液状物Ｌを圧入する第１圧入操作及び第２圧入操作によれば、板体１に負荷される成形圧は全体として均一化し易く、しかも成形圧は低速で負荷されるため、過剰な引張力の局部的集中を軽減、回避できる。従って中空金属管体６を構成する板体１における板厚の減少率のばらつきを軽減、回避できる。
【００４５】
また本実施例によれば、上記の様な第２圧入操作の際には、第２板体１ｂと第３板体１ｃとの間の第１中空室６１には液状物Ｌが収容されており、第１中空室６１に液圧が残留している。そのため残留液圧により、第１中空室６１を区画する第２板体１ｂ及び第３板体１ｃの曲げ形状は維持される。
【００４６】
また図６から理解できる様に第２成形型７２は、溶接部２０、２１を抑える溶接押さえ部７２ｘを備えている。溶接押さえ部７２ｘの押さえ機能により、第２圧入操作の際における溶接部２０、２１の破損を抑えるのに有利である。
【００４７】
なお上記した第２圧入操作における液圧Ｐ２は、第１圧入操作の液圧Ｐ１と同程度である。場合によっては第１圧入操作における液圧Ｐ１と第２圧入操作における液圧Ｐ２とを異なる大きさとしても良い。
【００４８】
（３）排出工程
次に排出工程を行う。排出工程では、中空金属管体６を第２成形型７２から離脱させると共に、膨出した中空金属管体６の第１中空室６１及び第２中空室６２から液状物Ｌを排出する。なお排出にあたり、重力を利用した自然落下やポンプによる吸引等を利用できる。
【００４９】
（４）効果
上記した工程により、『略めがね形状』あるいは『横８の字形状』の第１中空室６１をもつ内管６８と、その外側を覆う第２中空室６２をもつ外管６９との双方を備えた中空金属管体６が得られる。
【００５０】
本実施例では第１圧入操作及び第２圧入操作として液状物Ｌを圧入して液圧により板体１を成形する方法である。そのため成形圧が瞬時に負荷されるプレス成形の場合と比較して、成形圧の均一化に有利であり、しかも成形圧が低速で負荷される。そのため成形の際に板体１における引張力の局部的集中を軽減、回避するのに有利である。従って板厚減少率のばらつきを低減できる。
【００５１】
即ち本実施例によれば、中空金属管体６の板体１のうち板厚減少率の最も大きな部位の板厚減少率をＡmax 〔％〕とし、板厚減少率の最も小さな部位の板厚減少率をＡmin 〔％〕としたとき、Ａmax 〔％〕−Ａmin 〔％〕＝２３％以下とされている。具体的にはマイクロメータで測定したところ、Ａmax 〔％〕−Ａmin〔％〕＝２０％以下であった。
【００５２】
上記した中空金属管体６は、車両の内燃機関に装備される排気系部品に適用できる。この場合には、内燃機関から排出された高温の排気ガスが第１中空室６１に流れる。
【００５３】
ところで内燃機関の排気系には排気ガスを浄化するための触媒が装着されている。触媒では、一般的には排気ガスの温度が低下すると浄化率が低減すると言われている。そのため高温の排気ガスを温度低下させることなく触媒に搬送できることが好ましい。この点本実施例によれば、前述の様に高温の排気ガスが第１中空室６１に流れ、且つ、外側の第２中空室６２は空気断熱層として機能できるため、第１中空室６１を流れる排気ガスの温度低下を抑えるのに有利であり、従って触媒の浄化率を確保するのに有利である。
【００５４】
殊に排気ガスが流れる第１中空室６１を区画する第２板体１ｂ、第３板体１ｃは薄肉であるため、熱容量が小さい。そのため排気ガスが第２板体１ｂ、第３板体１ｃに触れても、高温の排気ガスからの逃熱を抑えることができ、排気ガスの温度低下を抑え得る。
【００５５】
なおこの中空金属管体６は上記した排気マニホールド等の用途の他に、水等の液体、ガス等の液体を流すため等の管体にも利用できるものである。
【００５６】
（５）他の形態
上記した積層工程では、図１から理解できる様に平板状をなす合計４枚の板体１（第１板体１ａ、第２板体１ｂ、第３板体１ｃ、第４板体１ｄ）を用い、各板体１を重ねて接触状態で積層しているが、これに限らず板体１は平板状に限らず、予備成形された曲げ部を備えたものでも良い。更に各板体１間に、隙間形成手段としてのスペーサを介在させ、各板体１を互いに非接触状態で積層することにしても良い。
【００５７】
（実施例２）
図７に示す実施例２に係る方法は実施例１と基本的に同様の構成である。実施例２で製造した中空金属管体６は、第１中空室６１及び第２中空室６２を区画するために第１板体１ａと第２板体１ｂと第３板体１ｃと第４板体１ｄとを備え、更に第２板体１ｂと第３板体１ｃとの間に中間板体１ｅが配置されている。従って第１中空室６１は中間板体１ｅで仕切られている。
【００５８】
（実施例３）
図８に示す実施例３に係る方法は実施例１と基本的に同様の構成である。実施例３で製造した中空金属管体６を図８に示す。
【００５９】
図８から理解できる様に中空金属管体６は、『めがね形状』ではなく『円筒形状』とされた内管６８と、内管６８の外側に配置されている外管６９とで構成されている。
【００６０】
内管６８は、液圧で曲げ変形された互いに対面する第２板体１ｂ及び第３板体１ｃとで構成された内室としての円筒形状の第１中空室６１を区画している。外管６９は、外側に配置され液圧で曲げ変形された外室としての第２中空室６２を区画している。
【００６１】
本実施例においても、上記した液圧を加える第１圧入操作及び第２圧入操作を行うため、板体１に負荷される成形圧は均一化し易く、しかも衝撃的に成形されるプレス成形型に比較して成形圧は低速で負荷されるため、過剰な引張力の局部的集中を軽減、回避できる。従って中空金属管体６を構成する板体１の板厚の減少率のばらつきを軽減、回避できる。
【００６２】
即ち本実施例によれば、図８から理解できる様に横断面において外管６９を構成する第１板体１ａ及び第４板体１ｄの端同士をつなぐ仮想線に沿う第２中空室６２の室内距離をＤ0 とする。更に、その仮想線に直交する向きの第２中空室６２の室内距離をＤ1 とする。本実施例では（Ｄ0 ／Ｄ1 ）の比率＝０．７〜１．３に規定されており、曲げ加工度は大きい。
【００６３】
本実施例によれば、内管６８を構成する板体１ｂ、１ｃのうち板厚減少率の最も大きな部位の板厚減少率をＡmax 〔％〕とする。更に、板厚減少率の最も小さな部位の板厚減少率をＡmin 〔％〕とする。本実施例では、Ａmax 〔％〕−Ａmin 〔％〕＝２３％以下に規定されている。
【００６４】
（実施例４）
図９に示す実施例４は実施例１と基本的に同様の構成である。実施例４で製造した中空金属管体６を図９に示す。
【００６５】
図９から理解できる様に中空金属管体６は合計６枚の板体１ａ〜１ｆを備えており、第１内管６７と第２内管６８と外管６９とで構成されている。第１内管６７は、内管としての第１中空室６１ｒを区画している。第２内管６８は、内管としての第１中空室６１ｓを区画している。外管６９は、外管としての第２中空室６２を区画している。
【００６６】
（実施例５）
図１０〜図１１に示す実施例５は実施例１と基本的に同様の構成である。この積層構造体３も、複数枚の板体１をその厚み方向に積層した構成とされている。図１０から理解できる様に、各板体１は、三股状をなす脚部１ｓと、脚部１ｓの一端部が合流した集合部１ｔとを備えた形状をなしている。
【００６７】
積層工程では各板体１のうち差込端部３ｉを除く全周囲を溶接して、接合部としての溶接部２５を形成し、積層構造体３を得る。即ち、差込体４を差し込む差込端部３ｉには溶接部２５は形成されていない。従って積層構造体３の差込端部３ｉに差込体４を差し込み、前述同様に、液圧を加える第１圧入操作及び第２圧入操作を行う。
【００６８】
図１１（Ａ）（Ｂ）は膨出工程における第２圧入操作を行っている形態を示す。即ち、図１１（Ａ）に示す様に第２成形型７２のうち、脚部１ｓ成形用の第２型面７２ｓ、７２ｔ間に積層構造体３の脚部１ｓを配置する。同様に、図１１（Ｂ）に示す様に第２成形型７２のうち、集合部１ｔ成形用の第２型面７２ｎ、７２ｍ間に積層構造体３の集合部１ｔを配置する。
【００６９】
上記の様な第１圧入操作及び第２圧入操作により、三股状の第１中空室６１及びこれが合流した第２中空室６２をもつ中空金属管体６が成形される。
【００７０】
最終的には図１０から理解できる様に切断装置等で三股状の脚部１ｓの先端部を切断線Ｅ１に沿って切断し、これにより軸長方向つまり矢印Ｙ２方向に貫通する中空金属管体６を形成する。
【００７１】
この中空金属管体６は、車両の内燃機関に装備される排気系の排気マニホールドに適用できる。この場合には、内燃機関から排出された高温の排気ガスは第１中空室６１に流れる。排気ガスは、排気マニホールドの分野では周知の様に、複数個の脚部１ｓを通過し、集合部１ｔで集合する。
【００７２】
前述した様に内燃機関の排気系には排気ガスを浄化するための触媒が装着されている。触媒では、一般的には排気ガスの温度が低下すると浄化率が低減すると言われている。この点本実施例によれば、前述の様に高温の排気ガスが第１中空室６１に流れ、且つ、外室としての第２中空室６２は空気断熱層を構成するため、第１中空室６１を流れる排気ガスの温度低下を抑えるのに有利であり、従って触媒の浄化率を確保するのに有利である。
【００７３】
なおこの例に係る脚部１ｓは三股状とされているが、三股状に限らず、四股状、五股状、６股状でも良いものである。
【００７４】
【発明の効果】
請求項１に係る中空金属管体によれば、内室に係るＤ0 ／Ｄ1 ＝０．７〜１．３の様に曲げ加工度を大きな値に規定した場合であっても、板体における板厚減少率のばらつきを軽減しているので、中空金属管体を構成する板体の均一肉厚化に有利であり、中空金属管体の強度及び耐久性の向上を図り得る。
【００７５】
請求項２〜請求項５に係る中空金属管体の製造方法によれば、液状物の液圧を利用することにより、成形圧の均一化を図り得、しかも成形圧を低速で負荷でき、従って中空金属管体を構成する板体における過剰な板厚減少を軽減し、板体における板厚減少率のばらつきを軽減でき、中空金属管体の強度及び耐久性の向上を図り得る。
【００７６】
請求項２に係る中空金属管体の製造方法によれば、液状物の液圧を利用した第１圧入操作及び第２圧入操作により、第１中空室及び第２中空室を備えた中空金属管体を得る。
【００７７】
請求項３に係る中空金属管体の製造方法によれば、成形型面を備えた成形型を用い、液状物の圧力により膨出した板体を成形型の成形型面に張付けて成形することにより、中空金属管体の形状や寸法精度を規制し、中空金属管体の精度を向上し得る。
【００７８】
請求項５に係る中空金属管体の製造方法によれば、積層構造体のうち厚み方向に隣設する板体の間に差込体を差込むことにより、差込体の通路から液状物を送給して中空室の形成を容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】積層構造体の断面図である。
【図２】積層構造体に差込体を差し込んだ状態の構成図である。
【図３】積層構造体に差込体を差し込んだ状態で、第１圧入操作を行い第１中空室を成形している状態の要部の構成図である。
【図４】第１成形型を用いて積層構造体に第１中空室を成形している状態の構成図である。
【図５】積層構造体に差込体を差し込んだ状態で、第２圧入操作を行い第１中空室とは別の第２中空室を成形している状態の要部の構成図である。
【図６】第２成形型を用いて積層構造体に第１中空室とは別の第２中空室を成形している状態の構成図である。
【図７】実施例２に係る中空金属管体の断面図である。
【図８】実施例３に係る中空金属管体の要部の斜視図である。
【図９】実施例４に係る中空金属管体の要部の斜視図である。
【図１０】実施例５に係る溶接部を備えた三股状の脚部を備えた積層構造体の要部の平面図である。
【図１１】図１０に示す積層構造体を用いて第１中空室とは別の第２中空室を成形している状態の断面図である。
【図１２】従来技術に係る構成図である。
【符号の説明】
図中、１は板体、２０、２１は溶接部（接合部）、３は積層構造体、４は差込体、４０は通路、６は中空金属管体、６１は第１中空室（内室）、６２は第２中空室（外室）、６８は内管、６９は外管を示す。
Claims (5)
- 液圧で曲げ変形された互いに対面する少なくとも２枚の内側の板体で構成された内室を区画する内管と、
該内側の板体よりも外側に配置され液圧で曲げ変形された外側の板体で構成され該内室よりも外側に配置された外室を区画する外管と、
該外管を構成する外側の板体と該内管を構成する内側の板体とを横断面の両端部で接合した接合部とで構成され、
横断面において該外管を構成する板体の端同士をつなぐ仮想線に沿う該外室の室内距離をＤ0 とし、該仮想線に直交する向きの該外室の室内距離をＤ1 としたとき、Ｄ0 ／Ｄ1 ＝０．７〜１．３に規定され、該板体のうち板厚減少率の最も大きな部位の板厚減少率をＡmax 〔％〕とし、板厚減少率の最も小さな部位の板厚減少率をＡmin 〔％〕としたとき、Ａmax 〔％〕−Ａmin 〔％〕＝２３％以下に規定されていることを特徴とする中空金属管体。 - 少なくとも４枚の金属製の板体を接触状態または非接触状態で積層すると共に、横断面における該板体の両端部を接合した積層構造体を得る積層工程と、
該積層構造体を構成する板体のうち、厚み方向に隣設する板体の間に液状物を圧入し、液状物の圧力により少なくとも２枚の該板体が積層したままその厚み方向に曲げて膨出成形し、第１中空室を形成する第１圧入操作と、
該第１中空室に液状物を残した状態で、厚み方向に隣設する板体の間に更に液状物を圧入し、液状物の液圧により該板体を曲げてその厚み方向に膨出成形し、第２中空室を形成する第２圧入操作とを行い、該第１中空室及び該第２中空室を備えた中空金属管体を得る膨出工程と、
膨出した該中空金属管体の該第１中空室及び該第２中空室から該液状物を排出する排出工程とを順に実施することを特徴とする中空金属管体の製造方法。 - 膨出工程において、キャビティを区画する互いに対面する成形型面を備えた成形型を用い、成形型のキャビティ内に積層構造体を配置し、液状物の圧力により膨出した板体を該成形型の成形型面に張付けて成形することを特徴とする請求項２に記載の中空金属管体の製造方法。
- 積層工程において、積層構造体を構成する板体は平板状または予備成形された板体であることを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載の中空金属管体の製造方法。
- 膨出工程において、液状物が通過する通路を備えた差込体を用い、積層構造体のうち厚み方向に隣設する板体の間に差込体を差込み、該差込体の通路から液状物を該板体間に送給することを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載の中空金属管体の製造方法。
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