JP4263991B2 - Method for manufacturing irregularly bent tapered tube and irregularly bent tapered tube manufactured by this method - Google Patents
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Description
本発明は、例えば自動車やオートバイ等においてエンジンから吐き出された排気ガスをマフラー側に流すエキゾーストパイプに適用可能なテーパ管に関するものであって、特に管の軸芯が種々の方向に曲がった異形曲がりテーパ管に係るものである。 The present invention relates to a taper tube applicable to an exhaust pipe for flowing exhaust gas discharged from an engine to the muffler side, for example, in an automobile, a motorcycle, and the like. This relates to a tapered tube.
例えば自動車やオートバイ等において、エンジンから吐き出される排気ガスをマフラー側に導くエキゾーストパイプとして、軸芯が三次元的に曲がったテーパ管(以下、これを異形曲がりテーパ管と称する)が適用されることがある。
このような異形曲がりテーパ管1′を製造するには、例えば図6に示すように、分断状態の短寸の管状部材Pを、溶接等により長手方向に接合して行き、所望のテーパ管を得る手法がある。しかしながら、このような製造手法は、溶接等が多くなるため、一般にコスト高となり、特に量産段階では、合理的な手法とは言えなかった。
For example, in an automobile or motorcycle, a tapered pipe whose axis is bent three-dimensionally (hereinafter referred to as an irregularly bent tapered pipe) is applied as an exhaust pipe that guides exhaust gas discharged from the engine to the muffler side. There is.
In order to manufacture such an irregularly curved tapered tube 1 ', for example, as shown in FIG. 6, a short tubular member P in a divided state is joined in the longitudinal direction by welding or the like, and a desired tapered tube is formed. There is a technique to get. However, such a manufacturing method is generally costly due to increased welding and the like, and it cannot be said that it is a reasonable method particularly in the mass production stage.
このようなことから、本出願人は、溶接等の接合工程を極力減少させる製造手法として、ブランク材を出発素材とし、このものにプレス加工を施して、所望の管状部材(集合管)を製造する手法を開発し、特許出願に至っている(特許文献1参照)。この特許文献1では、溶接工程を極力削減ないしは解消できるため、コスト低減等において相応の効果が達成されている。
しかしながら、上述した自動車関連部品業界にあっては、構成部品の一つひとつに及ぶ低コスト化や軽量化等への要求が極めてシビアであり、エキゾーストパイプ(テーパ管)にあっても、排気ガスを能率的に流すという本来の機能向上はもちろん、常に更なる低コスト化等を達成し得る合理的な製造手法が日々鋭意研究されている。
However, in the automobile-related parts industry described above, the demand for cost reduction and weight reduction for each of the component parts is extremely severe, and even with exhaust pipes (tapered pipes), exhaust gas is efficiently used. In addition to improving the original function of flowing in a stream, rational manufacturing methods that can always achieve further cost reductions are intensively studied.
本発明は、このような研究開発の一環としてなされたものであって、比較的工程数が少なくて済み、且つ溶接等の接合も減少させることができ、これによって、より一層の低コスト化を実現し得る新規な異形曲がりテーパ管の製造手法の開発を試みたものである。 The present invention has been made as a part of such research and development, and it is possible to reduce the number of processes and reduce the number of joints such as welding, thereby further reducing the cost. This is an attempt to develop a manufacturing method of a novel deformed curved taper tube that can be realized.
すなわち請求項1記載の異形曲がりテーパ管の製造方法は、小径側開口端(11)と大径側開口端(12)とを有し、軸芯(10)が三次元的に屈曲もしくは湾曲して成る異形曲がりテーパ管(1) を製造するにあたり、
この異形曲がりテーパ管(1) は、非線対称形状である変形扇形を成す一枚のブランク材(B) を出発素材とするものであり、このブランク材(B) を、ポンチ(21,31) とダイス(22,32) とを主な構成部材とする対向型(2,3) によって曲げ形成し、所望のテーパ管形状に形成するものであり、
前記ブランク材(B) を断面U字状に曲げ形成するにあたっては、ブランク材(B) の中央部をU曲げの中心とはせずに、テーパ管の完成形状における強ベンド部(15)をU曲げの中心とし、この強ベンド部(15)をダイス(22)とポンチ(21)とにより両側から挟み込んで、強ベンド部(15)の形状を曲げ工程の初期の段階でブランク材(B) に再現するようにしたことを特徴として成るものである。
That is, the method of manufacturing the irregularly bent tapered tube according to
This deformed curved taper pipe (1) is a blank material (B) that forms a non-axisymmetric deformed fan shape as a starting material, and this blank material (B) is punched (21, 31 ) And dies (22, 32) as a main component and bent by an opposing mold (2, 3) to form a desired tapered tube shape,
When bending the blank material (B) into a U-shaped cross section , the strong bend portion (15) in the completed shape of the tapered tube is formed without using the center portion of the blank material (B) as the center of U-bending. The strong bend (15) is sandwiched from both sides by the die (22) and punch (21), and the shape of the strong bend (15) is the blank material (B ) at the initial stage of the bending process. ) Is reproduced as a feature.
また請求項2記載の異形曲がりテーパ管の製造方法は、前記請求項1記載の要件に加え、U曲げ工程後、前記ブランク材(B) の両端縁(S) を合わせる曲げ工程においては、合わせ部となる端縁接合部(14)を、テーパ管の完成形状における比較的平らな略平坦部(16)に設定するようにしたことを特徴として成るものである。
In addition to the requirement of
更にまた請求項3記載の異形曲がりテーパ管の製造方法は、前記請求項2記載の要件に加え、前記ブランク材(B) の両端縁(S) を合わせる曲げ工程においては、開口端部に芯金を挿入してプレス加工するようにしたことを特徴として成るものである。
Furthermore, in addition to the requirement of
また請求項4記載の異形曲がりテーパ管は、小径側開口端(11)と大径側開口端(12)とを具え、軸芯(10)が三次元的に屈曲もしくは湾曲して成るテーパ管において、このテーパ管は、非線対称形状である変形扇形を成す一枚のブランク材(B) が、請求項1、2または3記載の製造方法により曲げ加工されて、所望のテーパ管形状に形成されたことを特徴として成るものである。
The irregularly curved tapered tube according to claim 4 comprises a small-diameter side open end (11) and a large-diameter side open end (12) , and the shaft core (10) is three-dimensionally bent or curved. In this taper tube, the blank material (B) having a non-axisymmetric deformation fan shape is bent by the manufacturing method according to
これら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。すなわち前記請求項1記載の発明によれば、一般的なブランク材を出発素材にできるため、材料費、加工費等において大幅なコストダウンが可能となる。また曲げ工程の初期の段階で、比較的曲がりの大きい強ベンド部を、ポンチとダイスで両側から挟み込んで形作るため、強ベンド部の形状が確実に実現でき、完成製品としての形状再現性(賦形性)を高める。 The above-described problems can be solved by using the configuration of the invention described in each of the claims. That is, according to the first aspect of the present invention, since a general blank material can be used as a starting material, it is possible to significantly reduce the material cost, the processing cost, and the like. At the initial stage of the bending process, a strong bend with a relatively large bend is sandwiched from both sides with a punch and a die, so that the shape of the strong bend can be reliably realized, and the shape reproducibility (improvement of the finished product) (Shape).
また前記請求項2記載の発明によれば、ブランク材の両端縁の突き合わせが、比較的容易に行え、また、この後、この突き合わせ部に施す、ロウ付けや溶接等もきれいに行える。 According to the second aspect of the present invention, the both ends of the blank material can be relatively easily abutted, and thereafter, brazing, welding, and the like applied to the abutting portion can be performed cleanly.
更にまた前記請求項3記載の発明によれば、ブランク材の両端縁を突き合わせる曲げ工程においては、ブランク材を芯金に巻き付けるようにして、テーパ管の開口端部の形状を再現するため、所望通りの径寸法や形状等の開口端が、ほぼ忠実に再現できる。なお、テーパ管の開口端部は、特にマフラー等、他の部材と連結されることが多いため、芯金を使用してプレス成形することで、所望の形状や寸法通りに形成することができ、連結時の組付けを確実且つ容易なものとする。 Furthermore, according to the invention of the third aspect, in the bending step of abutting the both end edges of the blank material, the blank material is wound around the core bar, and the shape of the opening end portion of the tapered tube is reproduced. Open ends with the desired diameter and shape can be reproduced almost faithfully. The opening end of the taper tube is often connected to other members such as a muffler in particular, and can be formed according to the desired shape and dimensions by press molding using a cored bar. , the only assembling of consolidation made reliable and easy.
更にまた前記請求項4記載の発明によれば、軸芯が種々の方向に折れ曲がった異形曲がりテーパ管を、現実に一枚のブランク材から曲げ形成し得るため、この種の異形曲がりテーパ管の徹底したコスト低減を達成し得る。 Furthermore, according to the invention described in claim 4, since the irregularly curved taper tube whose axis is bent in various directions can be actually bent from a single blank, this kind of irregularly curved taper tube is used. Thorough cost reduction can be achieved.
本発明を実施するための最良の形態は、このような異形曲がりテーパ管を、現実に一枚のブランク材から曲げ形成できるようにしたものであり、これにより工程数を削減し、安価な異形曲がりテーパ管を提供できるものである。
以下、本発明を下記の実施例に基づいて説明する。なお説明にあたっては、まず本発明の製造対象となる異形曲がりテーパ管1について説明した後、異形曲がりテーパ管1の製造方法について説明する。
The best mode for carrying out the present invention is such that such an irregularly bent taper tube can be actually formed by bending from a single blank, thereby reducing the number of processes and making an inexpensive variant. A bent taper tube can be provided.
Hereinafter, the present invention will be described based on the following examples. In the description, first, the deformed
本発明において製造対象とする異形曲がりテーパ管1とは、図1、2に示すように、管の中心を通る軸芯(軸心)が、三次元的に屈曲または湾曲したテーパ管を意味する。ここで異形曲がりテーパ管1の軸芯を10、小径側開口端を11、大径側開口端を12とする。
なお図1、2に示した実施例では、管の途中部分において軸芯10が曲がるとともに、小径側開口端11と大径側開口端12の向き(開口方向)も異なった異形曲がりテーパ管1を図示している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the irregularly curved
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the axially
因みに、製造しようとするテーパ管が、軸芯10のブレ(振れ)がないストレート状のものであれば、一枚のブランク材から曲げ形成することは比較的容易と考えられる。すなわち、例えば略扇形状(二重同心円の一部)のブランク材を丸めればストレート状のテーパ管を得ることができる。しかしながら、軸芯10が三次元的に種々折れ曲がったテーパ管(異形曲がりテーパ管1)を、一枚のブランク材から丸めて形成して行くことは極めて難しく、形状再現性や採算等の点において充分量産に耐え得る製造手法は、現実に存在しなかった。本発明は、このような異形曲がりテーパ管1でも、一枚のブランク材Bから現実に量産可能としたものである。
Incidentally, if the taper tube to be manufactured is of a straight shape in which the
また本発明の異形曲がりテーパ管1において小径側開口端11と大径側開口端12との間を移送部13とするものであり、これはテーパ管内を通過する排気ガスGの移送長に相当する。なお、この移送部13の長さは、軸芯10の長さとほぼ等しくなる。
更にまた、本発明では、ブランク材Bを丸めてテーパ管状に形成することから、ブランク材Bの端縁同士は、管の長手方向(軸芯10)に、ほぼ沿うように突き合わされた後、ロウ付けや溶接等によって接合されるものであり、ここを端縁接合部14とする。
Further, in the deformed
Furthermore, in the present invention, since the blank material B is rounded and formed into a tapered tubular shape, the edges of the blank material B are abutted so as to be substantially along the longitudinal direction (axial core 10) of the tube, It is joined by brazing, welding, or the like, and this is referred to as an
また軸芯10が種々の方向に曲がっていることに因み、異形曲がりテーパ管1としては、外観上、比較的、曲がりがきつい表面部分が存在し、この部分を強ベンド部15とする。なお強ベンド部15は、通常、一つのテーパ管において一カ所存在することが多いが、必ずしも一カ所である必要はなく、一つのテーパ管において二カ所以上存在しても構わない。
またテーパ管の長手方向において管表面がほぼ平らになる部分を略平坦部16とし、ここには、テーパ管の表面に、ほとんど曲がりが存在しないことが好ましいが、曲がりがあっても比較的緩やかであれば、ここを略平坦部16とするものである。そして、上述した端縁接合部14は、この略平坦部16上に設定(形成)することが好ましく、これは、ブランク材Bの端縁同士をより確実に突き合わせ、その後のロウ付け等を施し易くするための構成である。また、このような構成を採ることによって、形状再現性が向上し、所望通りのテーパ管形状を高いレベルで安定的に再現することができる。
Further, due to the fact that the
Further, the portion where the tube surface becomes substantially flat in the longitudinal direction of the tapered tube is defined as a substantially
本発明の異形曲がりテーパ管1は、以上のような基本構造を有するものであって、以下、本発明方法である、異形曲がりテーパ管の製造方法について説明する。
(1)ブランク材の準備工程
この工程は、異形曲がりテーパ管1の出発素材となるブランク材Bを用意する工程であり、実際には、ほぼ一定厚の金属板材から適宜の展開形状を有するようにブランク材Bを打ち抜いて準備するのが一般的である。この際、ブランク材Bは、当然ながら小径側開口端11を実現する小径側展開長L11、大径側開口端12を実現する大径側展開長L12、移送部13を実現する移送長L13を有する展開形状にブランク取りされる。具体的には図3に示すように、変形扇形状に打ち抜かれ、概ね移送長L13を隔てて、小径側展開長L11と大径側展開長L12とを対向的な二つの弧として有する展開形状を呈する。なお、上記図3では、この後、突き合わせを受けるブランク材Bの端縁にSの符号を付している。
The irregularly curved
(1) Blank material preparation step This step is a step of preparing a blank material B as a starting material for the irregularly
(2)U曲げ工程
この工程は、曲げ工程の初期段階であり、上述した平板状のブランク材Bを断面U字状に曲げ形成する工程である。この工程を行うにあたっては、一例として図4に示すように、U曲げポンチ21と、U曲げダイス22とを具えたU曲げ対向型2によってブランク材Bをプレス成形するものである。
この際、本発明では、テーパ管の強ベンド部15を、U曲げポンチ21とU曲げダイス22とで両側から強固に挟み込むようにして、形状を実現するものである。これは、通常、曲がりが大きい部分(強ベンド部15)は、所望通りの形状に形成することが難しく、このため、曲げ工程の初期の段階で、このような部分をポンチとダイスとで両側から押さえ込み、確実に所望形状に形成するものである。なお、この種のプレス装置にあっては、通常、ダイスは下側に設置され、この上方にポンチが昇降自在(押圧自在)に設けられるため、テーパ管の強ベンド部15を下側に位置させるような型構造とし、U曲げポンチ21とU曲げダイス22とで、ブランク材Bを上下から挟み込み、強ベンド部15の形状を、より忠実に実現するものである。因みに上記図4では、U曲げ対向型2によってプレス成形される異形曲がりテーパ管1を側面から視た状態で、強ベンド部15を下側に位置させる型構造を図示している。また図4、5において、(イ)は各工程を受けた後のブランク材Bの立体形状を示す斜視図であり、(ロ)は各工程を行うにあたって必要な対向型の一例を示す断面図である。
(2) U bending process This process is an initial stage of the bending process, and is a process of bending the flat blank material B described above into a U-shaped cross section. In performing this process, as shown in FIG. 4 as an example, the blank material B is press-molded by a U-bending
In this case, according to the present invention, the
このようなことから、通常のU曲げプレスでは、ブランク材Bの中央部がU曲げの中心(中央)となることが多いが、本発明では、ブランク材の中央部がU曲げの中心とはならないものである(図4に併せて示すブランク材B参照)。
なお上記図4では、U曲げ工程が、あたかも一回のプレス作動で完了するかのように図示したが、強ベンド部15の曲がり度合いや、プレス装置の性能(押圧能力)等によっては、U曲げ対向型2を複数用いて、何回かのプレス作動に分けてU曲げ工程を行っても何ら構わない。
またブランク材Bは、このU曲げ工程を受けた段階で、強ベンド部15に対し両端縁Sが立ち上げられた状態となる。
For this reason, in a normal U-bending press, the center part of the blank material B is often the center (center) of the U-bend, but in the present invention, the center part of the blank material is the center of the U-bend. (Refer to blank material B shown in FIG. 4).
In FIG. 4, the U-bending process is illustrated as if it is completed by a single press operation. However, depending on the degree of bending of the
Moreover, the blank material B will be in the state by which both edge S was raised with respect to the
(3)丸曲げ工程
この工程は、U曲げ工程後のブランク材Bを断面円形状等に丸め、その両端縁Sを突き合わせ状態に当接させる工程である。この工程を行うにあたっては、一例として図5に示すように、丸曲げポンチ31と、丸曲げダイス32とを具えた丸曲げ対向型3によってプレス成形を行うものである。
なお、ここでは、両端縁Sを突き合わせる上記工程を、慣例的に「丸曲げ工程」と記載したが、これは通常、断面を円形状に丸めることが多いためである。従って形成しようとするテーパ管の断面は、必ずしも円形(丸)である必要はなく、例えば長円形や四角形等の矩形状断面とすることも可能であるし、あるいは一方の開口端側からもう一方の開口端側にかけて、円形から矩形状に断面を徐々に変化させて行くことも可能である。
(3) Round bending process This process is a process of rounding the blank material B after the U bending process into a circular cross-section and the like and bringing both end edges S into contact with each other. In performing this process, as shown in FIG. 5 as an example, press molding is performed by a round
Here, the above-described process of matching both end edges S is conventionally described as a “round bending process”, but this is because the section is usually rounded into a circular shape. Therefore, the cross section of the taper tube to be formed does not necessarily have to be circular (round), and can be, for example, a rectangular cross section such as an oval or a quadrangle, or from one opening end side to the other. It is also possible to gradually change the cross section from a circular shape to a rectangular shape toward the opening end side.
また、この丸曲げ工程を実施するには、上述したように、ブランク材Bの両端縁Sの合わせ(端縁接合部14)を、略平坦部16に設定して行うことが好ましい。これによって端縁接合部14は、比較的緩やかな曲線、あるいは単純な折れ線等、ほぼ直線状に近い軌跡として形成され、両端縁S同士の突き合わせが、より確実に行えるものである。もちろん、両端縁Sの突き合わせが、きれいに行えることで、その後、この部位に施される、ロウ付けや溶接等の接合も行い易くなり、高いレベルで所望のテーパ管形状が実現できるものである。
なお上記図5も、対向型によってプレス成形される異形曲がりテーパ管1を側面から視た状態で図示している。
Moreover, in order to implement this round bending process, as mentioned above, it is preferable to set the both-ends edge S of the blank material B (end edge junction part 14) to the substantially
Note that FIG. 5 also shows the deformed
また丸曲げ工程時には、形状の再現性を、より一層高めるため、ブランク材Bの内側に芯金(マンドレル)を挿入してプレス成形することが可能である。特に、テーパ管をエキゾーストパイプの一部として使用するような場合には、開口端部がマフラー等の他部材と接続されることが多いため、両開口端部に芯金を入れ、これにブランク材Bを巻き付けるようにプレス成形して、連結部となる開口端を、所望通りの形状や寸法等に再現し、後のマフラー等との組み付け性(嵌合性)を向上させることが好ましい。
なお、この丸曲げ工程においてもU曲げ工程と同様に、何回かのプレス作動に分けて行うことが可能である。
Further, at the time of the round bending process, in order to further improve the reproducibility of the shape, it is possible to insert a cored bar (mandrel) inside the blank material B and perform press molding. In particular, when using a taper tube as part of the exhaust pipe, the opening end is often connected to other members such as a muffler. It is preferable that the material B is press-molded so as to be wound, and the opening end serving as the connecting portion is reproduced to have a desired shape, dimensions, and the like, thereby improving the assembling property (fitting property) with the later muffler and the like.
In this round bending process, it is possible to divide into several press operations as in the U bending process.
(4)端縁接合部の接合工程
この工程は、丸曲げ工程によって突き合わせを受けた両端縁Sを、ロウ付けや溶接等によって接合する工程であり、ブランク材B(この段階でブランク材Bは、ほぼ異形曲がりテーパ管1の立体形状を有する)の長手方向に沿うように、ロウ付け等が施され、完成品となる。この際、丸曲げ工程における両端縁Sの突き合わせ(当接)が、きれいに行われていれば、このロウ付けも極めて行い易く、高いレベルで所望のテーパ管形状を実現することができる。
なお本発明の異形曲がりテーパ管1は、必ずしもエキゾーストパイプへの適用に限定されるものではなく、各種製造装置等における原料投入用のホッパーや、液体の通液管、管楽器等、種々の部材への適用が可能である。
(4) Joining process of edge joint part This process is a process of joining both edges S that have been matched in the round bending process by brazing, welding, or the like, and blank material B (blank material B at this stage Brazing or the like is performed so as to be along the longitudinal direction of the substantially curved curved taper tube 1 (which has a three-dimensional shape). At this time, if the end edges S are abutted (contacted) in the round bending process, this brazing is very easy and a desired tapered tube shape can be realized at a high level.
The irregularly bent tapered
1 異形曲がりテーパ管
2 U曲げ対向型
3 丸曲げ対向型
10 軸芯
11 小径側開口端
12 大径側開口端
13 移送部
14 端縁接合部
15 強ベンド部
16 略平坦部
21 U曲げポンチ
22 U曲げダイス
31 丸曲げポンチ
32 丸曲げダイス
B ブランク材
G 排気ガス
L11 小径側展開長
L12 大径側展開長
L13 移送長
P 短寸の管状部材
S 端縁(ブランク材の)
DESCRIPTION OF
Claims (4)
この異形曲がりテーパ管(1) は、非線対称形状である変形扇形を成す一枚のブランク材(B) を出発素材とするものであり、このブランク材(B) を、ポンチ(21,31) とダイス(22,32) とを主な構成部材とする対向型(2,3) によって曲げ形成し、所望のテーパ管形状に形成するものであり、
前記ブランク材(B) を断面U字状に曲げ形成するにあたっては、ブランク材(B) の中央部をU曲げの中心とはせずに、テーパ管の完成形状における強ベンド部(15)をU曲げの中心とし、この強ベンド部(15)をダイス(22)とポンチ(21)とにより両側から挟み込んで、強ベンド部(15)の形状を曲げ工程の初期の段階でブランク材(B) に再現するようにしたことを特徴とする異形曲がりテーパ管の製造方法。
In manufacturing a deformed curved taper tube (1) having a small-diameter side open end (11) and a large-diameter side open end ( 12) , and the shaft core (10) being bent or curved three-dimensionally,
This deformed curved taper pipe (1) is a blank material (B) that forms a non-axisymmetric deformed fan shape as a starting material, and this blank material (B) is punched (21, 31 ) And dies (22, 32) as a main component and bent by an opposing mold (2, 3) to form a desired tapered tube shape,
When bending the blank material (B) into a U-shaped cross section , the strong bend portion (15) in the completed shape of the tapered tube is formed without using the center portion of the blank material (B) as the center of U-bending. The strong bend (15) is sandwiched from both sides by the die (22) and punch (21), and the shape of the strong bend (15) is the blank material (B ) at the initial stage of the bending process. ) , A method for manufacturing a deformed curved taper tube.
After the U-bending process, in the bending process of joining both end edges (S ) of the blank material (B) , the edge joining part (14) that becomes the mating part is formed as a relatively flat substantially flat part in the finished shape of the tapered tube. The method of manufacturing a deformed bent taper tube according to claim 1, wherein the method is set to (16) .
3. The deformed bent taper tube according to claim 2, wherein in the bending step of aligning both end edges (S ) of the blank material (B) , a cored bar is inserted into the open end and pressed. Production method.
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