JP5859437B2 - 中空体部材内に開口部を得るための方法、及びこの方法によって得られる1つ又はそれ以上の開口部を備えた中空体部材 - Google Patents

中空体部材内に開口部を得るための方法、及びこの方法によって得られる1つ又はそれ以上の開口部を備えた中空体部材 Download PDF

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Description

本発明は、中空体部材内に開口部を得るための方法と、縦方向延長部を有し、上記方法によって得られる1つ又はそれ以上の開口部を備えた中空体部材とに関し、中空体部材は、円筒形又は多角形の断面の管からなり、したがって一端又は両端が開放されているか、流体コネクタ・ボルトからなり、したがって一端が開放され、反対の端がボルト頭部によって閉鎖されているか、又は同様の部材からなることができる。本方法によって得られる開口部は、中空体部材の縦方向延長部に対して実質的に横方向の軸上、及び軸方向上の両方に配置することができる。
現在周知の方法は、機械加工プロセス、一般にフライス削り(ミリング)、ボール盤(ドリリング)又は打抜き(パンチング)操作によって、内部が中空の円筒形部材内に1つ又はそれ以上の開口部を設ける方法であり、この方法は、切削方向がこのような部材の外側から内側に向かう方向であることからこのような操作中に特に円筒形部材の内壁上に必然的に形成される切削バリを除去するために、後で再始動操作を必要とするという欠点を有する。したがって、後の再始動及び表面仕上げ操作は、円筒形部材の内側で動作する工具を必要とするのでかなり困難である。このような開口部の縁部をできるだけ平滑かつ一様に作成することの要件は、主として後で金属粒子が脱離する可能性を回避する必要性によって規定され、金属粒子は、その中空部材が空気圧回路又は油圧回路において用いられるものである場合には、回路内の他の部品に損傷を与えることがあり、そのうえ、その中空体部材を流体の循環内で用いる場合にはさらに、開口部の縁部上のどのような不連続部も流体の滑らかな流れを妨げることがあり、それゆえ、少なからぬ圧力低下を引き起こす乱流、又は少なくとも回路の不規則動作を生じさせることがある。
周知の方法はまた、打抜き操作によって円筒形部材上に開口部を形成することからなる。内部が中空の円筒形部材内に打抜きにより開口部を作成する1つの例は、本出願人名義のイタリア国特許出願番号第PN2008A000095号によって提供され、これは、内部流路キャビティを備えた、冷間鍛造のような公知の材料変形手順によって形成される、当該分野において「バンジョー」という用語で知られる、流体、特に油のためのコネクタ・ボルトの製造に関するものであり、内部キャビティがそこを通じて外部環境又は油圧回路と連通する円筒壁上の開口部は、外側からの貫通打抜きプロセスによって、ボルト内のキャビティの内側に自発的に落下するスラグを打抜き区域において切り抜くように製造される。
しかしながら、上記特許出願に記載された手順には欠点がないわけではない。まず第一に、円筒壁内側のスラグの切削バリを取り除くためには、その難しさについてはすでに上で指摘した付加的な再始動手順が必要とされる。
さらに、スラグを壁から完全に脱離させることを保証するためには、ボルトの円筒壁の厚さを薄くすることが必要であり、したがって打抜き段階中の円筒壁の機械的強度も低下する。実際、この方法は、壁の厚さを薄くしたことにより恒久的な変形が生じるリスクを回避するために、一種の「アンビル」として機能する壁強化材をボルト・キャビティ内に挿入することを規定するが、この強化材は、明らかな理由で、打抜き領域までは挿入することができないので、ボルトに恒久的な変形を生じさせるリスクは依然として残る。
別の重大な欠点は、常にスラグを確実に放出することができるわけではないというリスクがあることであり、又は、さらに一層重大な欠点は、スラグが壁から完全に脱離せず、そのため循環流体の流れに乗ってスラグが運ばれるという事態が生じることがあり、回路が目詰まりする可能性のような深刻なリスクを回路内に生じさせるというリスクがあることである。
当然、スラグの排除又は脱離を確実にするため、並びにボルト壁の厚さを薄くしたことによって生じることがあるいかなる変形をも補償するために、特別の付加的な装置又は付加的な操作手順を設けることが可能であるが、そのような装置及び/又は操作手順は、ボルトの製造費用を増大させることにつながり、その結果、この方法はもはや経済的に好都合とは言えないものとなろう。
本発明の主題の主な課題は、上記の周知の方法によりもたらされる問題を解決することが可能な、中空体部材内に開口部を作成する方法と、縦方向延長部を有する、該方法によって形成される1つ又はそれ以上の開口部を備えた中空体部材とを考案することである。
上記の課題の範囲内で、本発明の目的は、開口部を囲む中空体部材の内壁に対するその後の再始動又は仕上げ操作を必要としない方法を開発することである。
別の目的は、外壁に対するいずれかの容易に適用可能な表面仕上げ作業を除いて付加的な機械加工プロセスを必要とすることなく、開口部上にできるだけ平滑かつ一様な縁部を得ることが可能な方法を考案することである。
1つの更に他の目的は、開口部の形成の結果として、中空体部材の壁、特に内壁上でのバリの形成をもたらさない方法を考案することである。
更なる目的は、開口部の形成を容易にするために中空体部材の強度が損なわれる必要がない方法を考案することである。
更に別の方法は、開口部を作成するために除去される壁の部分が円筒壁から完全かつ一様に脱離すること、並びに、それらが中空体部材から完全かつ安全に排除されることを保証する方法を考案することである。
更なる目的は、中空体部材上への開口部の形成が、通常設けられるものと比べて特別な装置又は付加的な設備の使用を必要とせず、したがってそのような装置及び/又は設備により生じる付加的な製造費用を要しない方法を考案することである。
重要でないとはいえない目的は、上述の目標及び目的を競合できる費用で達成し、通常の周知のプラント、機械及び設備によって実施することができる、中空体部材内に開口部を得るための方法、並びに該方法によって得られる1つ又はそれ以上の開口部を備えた中空体部材を考案することである。
上述の目標及び目的並びにさらに以下で明示されるその他の目標及び目的は、請求項1で定義される中空体部材内に開口部を得るための方法によって達成される。
本発明による方法の付加的な特徴及び利点は、以下の図面を参照して、純粋に例として示されるが、意図を限定するものではない、具体的ではあるが排他的ではない実施形態の以下の説明からより明らかとなるであろう。
例として流体用コネクタに適用された本発明による方法によって得られる1つ又はそれ以上の横方向の開口部が設けられた中空体部材を軸方向断面図で示す。 例として縦軸に対して横方向に配置された1つ又はそれ以上の開口部を備えた内部が中空の円筒形ボルトを含む、図1の中空体部材を斜視図で示す。 本発明による方法の段階を概略的に示す。 本発明による方法の一連の段階を概略的に示す。 本発明による方法の一連の段階を概略的に示す。 本発明による方法の一連の段階を概略的に示す。 本発明による方法の一連の段階を概略的に示す。 図4dの拡大された細部である。 本発明の方法によって中空体部材内に得ることができる開口部の可能な形状を示す。 本発明の方法によって中空体部材内に得ることができる開口部の可能性な形状を示す。 本発明の方法によって中空体部材内に得ることができる開口部の可能性な形状を示す。 本発明の方法によって中空体部材内に得ることができる開口部の可能な形状を示す。 本発明の方法によって中空体部材に沿って得ることができる開口部の異なる配置を示す。 本発明による方法によって得られる開口部を備えた中空体部材の更なる形態を断面図で示す。 本発明による方法によって得られる開口部を備えた中空体部材の更なる形態を正面図で示す。 本発明による方法によって得られる開口部を備えた中空体部材の更なる形態を側面図で示す。 本発明による方法によって得られる開口部を備えた中空体部材の更なる形態を斜視図で示す。 本発明による方法によって得られる開口部を備えた中空体部材の別の異なる形態を断面図で示す。 本発明による方法によって得られる開口部を備えた中空体部材の別の異なる形態を正面図で示す。 本発明による方法によって得られる開口部を備えた中空体部材の別の異なる形態を側面図で示す。 本発明による方法によって得られる開口部を備えた中空体部材の別の異なる形態を斜視図で示す。 中空体部材の縦方向延長部に軸の向きに方向付けられた開口部を得るための本発明の方法の適用を概略的に示す。 異なる形態の中空体部材の適用された先の図10と同様の方法を示す。
以下の説明は、開示の便宜上、中空体部材が円筒形断面のボルトである図1に示される応用例を部分的に参照するが、本発明による方法は一般に、その縦方向延長部(縦継ぎ足し部)に沿って異なる直径の断面を有することができる、一端又は両端が開放された、異なる用途範囲に適したものであり得る、円筒形又は多角形断面の管から構成されることができる中空体部材を得るために適用可能であることが理解される。
添付の図面を参照すると、符号1は、中空体部材3がその上に取り付けられた支持ホルダ2を含む流体用コネクタを指し、中空体部材3は、この特定の事例では、部分的にねじ付きの本体4と、頭部5と、本体4の一端7において外側方向に開放されたキャビティ6とを含むボルトからなり、このようなタイプのボルトは、油圧分野において「バンジョー・ボルト」として知られている。ボルト3とホルダ2との間の接続は、容器2上に設けられた雌ねじに対してねじ込まれる本体4上のねじ山による。
本体4上には、ボルト3の縦方向延長部に対して横方向に位置づけられた、キャビティ6を外部環境又は流体循環ダクトと連通させるのに適した1つ又はそれ以上の貫通開口部8、9が、より詳しく後述される方法によって作られている。
ボルト3は、ホルダ2上への取り付けに先立って、開口部8、9を通してキャビティ6と連通する、符号11によって示されるダクト部分又はダクト部分のための接続部材を備えた、内部が中空のアイボルト10内に挿入され、このタイプのアイボルトは、油圧分野において「バンジョー」として知られている。
ボルト3内に開口部8、9を得るための方法、より一般的には少なくとも一端が開放された中空体部材内に横方向の開口部を得るための方法は、図3を参照して、以下のように行われる。すなわち、横方向の開口部が作成される中空体部材3の本体4は、保持ダイ12の対応する座部17内に挿入され、座部17は、それが受け入れるように設計された本体4の円筒形又は多角形の断面に対応する形状の断面を有する。保持ダイ12は、中空体部材3が挿入されていないときには座部17と連通する第一端18と、外部環境と連通することが有利な第二の排出端19とを有する、排出チャネル13を含む。座部17と連通するチャネル13の第一端18は、中空体部材3の壁の、横方向の開口部が形成される部分のところに位置決めされ、作成される開口部の形状に実質的に対応する断面を有しており、締付け部材14が中空体部材3をダイ12の座部17内にブロックする。
中空体部材3のキャビティ6は、潤滑及び/又は冷却回路を通じて導入される非圧縮性流体、好ましくは油で少なくとも部分的に充填され、その後、ピストン15が開放端7を通じて挿入され、これは、シリンダが中空体部材3の壁で構成された、圧縮室がキャビティ6によって定められるシリンダ−ピストン系を実質的に形成する。
この手順の段階は、簡略化された形で(締付け部材14は図示せず)、下記で参照される図4aから図4dにおいて概略的に示される。第1のステップ(図4a)において、中空体部材3が、排出チャネル13を備えたダイ12の中の相対する座部17内に挿入され、排出チャネルの第一端18は、横方向の開口部が形成される壁の部分に対応して位置決めされる。中空体部材3が座部17内に位置決めされ締め付けられると、キャビティ6は、非圧縮性流体で漸次充填される。次に、ピストン15がキャビティ6の内側に挿入され(図4b)、同じキャビティ6内に収容された流体を漸次圧縮し、中空体部材3の内壁に対して作用する漸次増大する圧力を発生させる。このようにして生じた圧縮による中空体部材3の変形は、排出チャネル13の存在によって変形が許される、開口部が生成されることになる壁の部分を除いては、ダイ12内の座部17の壁によって妨げられる。この壁部分は、それに応じて変形し始め、キャビティ6の内側の流体の圧力が「バースト」ポイントに達すると、最初は中空体部材3と接触していたチャネル13の第一端18の断面形状に実質的に対応する形状を有する壁の部分16の突然の脱離が引き起こされる(図4c又は図3)。圧力下の流体の押出作用の結果として、壁の部分16は、排出チャネル13の第二端19に向かって排出チャネル13に沿って中空体部材3の外側まで放出される(図4d)。添付の図面において例として示されるように、第二端19が排出チャネル13を外部環境と連通した状態にしている好ましい事例においては、壁の部分16は、ダイ12の外部に放出される。
この方法によって、開口部8は、必要とされる位置に必要とされる形状で作成され、中空体部材3の縦方向延長部に対して横方向に位置づけられる。最初のゆっくりとした変形段階と、その後の、爆発的な「バースト」の際に効果的に起こる中空体部材3からの壁の部分16の外方向への急激な分離との結果として、キャビティ6に向かって、したがって中空体部材3の内側に向かって曲がった開口部8の縁部は、図5に概略的に示されるように平滑で丸みを帯びており、従来の機械的切削方法によって形成されるこのような内縁部では通常見られる、中空体部材3の外側から内向きの切削方向により生じる、その除去がかなり難しいバリを示さない。
中空体部材3の外壁上に存在する材料のバリはいずれも、例えばタンブリング操作のような簡単な公知の表面仕上げ手順によって、容易かつ迅速に除去することができる。
当然、上述の方法は、2つの開口部8、9に関して図1及び図2に示されるボルトで例示されるように円筒形部材3の縦方向延長部に対して横方向の軸に沿って同軸に位置づけられる、又は2つの開口部8’及び9’に関して図7に例示されるように異なる横方向軸上に位置づけられる、より多数の開口部を作成するように、何回も繰り返すことができる。
本発明による方法を用いると、開口部の位置は必ずしも、同軸上又は上述のように片寄った軸上の向かい合う位置に限定されず、それぞれの軸が同一平面上又は異なる平面上のどちらかにおいて互いに異なる角度をなして位置づけられた開口部を作成することも可能であることから、中空体部材3に沿った開口部の相互に角度をなす位置決めに関する自由度の余地も広い。
図3の図解において、中空体部材3は、一端7が開放されている一方、反対端には、流体が導入されるキャビティ6を気密密閉する頭部5が存在する。当然、本発明による方法は、両端が開放された中空体部材内に1つ又はそれ以上の開口部を得るように応用することもまた可能であり、この場合、締付け部材は、中空体部材の上端を気密封止する機能も果たさなければならず、又は中空体部材の上端に適用される適切な気密封止栓を設けることもできる。
図6aから図6dは、上述の方法によって、通常の円形形状に加えて得ることができる可能な開口部の形状の幾つかを示すものであり、実際に、チャネル13の第一端18の断面を変更することで、該断面の形状に実質的に等しい形状を有する開口部を得るためには十分である。
開口部のための幾つかの好ましい形状は、特にそれが流体の通過のための断面として用いられることになる場合には、図6b及び図6dにおいて例示されるような丸みを帯びた縁部を有する矩形断面及び正方形断面であり、実際に、これらの断面は、流体抵抗が同じ断面の場合に、より大きな流量を有することを可能とし、したがって最適な流体抵抗/流量比のための断面値を有することを可能にする。
本発明による方法の更なる特徴は、それ以外の方法では複雑な入れ子型又は費用がかかる削り出し(ストック・リムーバル)機械加工によって得ることができるようなアンダーカットを、本体4の1つ又はそれ以上の部分において、好ましくは図8aから図8d及び図9aから図9dに例示されるように開口部8及び/又は9に隣接して形成することが特に容易であるということにある。図8a−図8dの実施形態における参照符号20A、20B、20C及び20D並びに図9a−図9dの実施形態における符号21によって示されるそのようなアンダーカット部分は、開口部8及び/又は9の周囲に突出するフレーム20A−20D、又は、本体4の外周に突出した、図9Aから図9Dの実施形態の場合のように開口部8及び/又は9に隣接することが好ましい1つ又はそれ以上の環状リッジ21、又はこれらの部分形態、組み合わされた形態若しくは等価な形態を含むことができる。このようなアンダーカット部分の作成は、ダイ12内の座部17を適切に成形することによって得られ、その場合、座部17と連通する排出チャネル13の第一端18に隣接することが好ましい1つ又はそれ以上の領域のところに凹領域22が形成されることになり、そうすることで、変形段階中に、非圧縮性流体によってかけられる圧力は、この領域がダイ12内の座部17の対応する凹区域22に接触するようになるまで該領域の制御された変形も生じさせ、それにより、更なる変形が防止され、したがって本体4のアンダーカットに関与する部分の脱離が生じることが回避される。
本発明による方法は、ここまでに説明されたように中空体部材3の縦方向延長部に対してほぼ横方向の軸上に配置された開口部を得ることに限定されるものではなく、図10及び図11に概略的に示されるように軸方向に位置づけられた開口部8を得ることにも適用され、その場合、ダイ12内のチャネル13は、横方向の代わりに、中空体部材3の縦方向軸に対する軸を有する。この場合、開口部8は、部材3の縦方向の壁にではなく、キャビティ6の底部に得られる。当業者には明らかであるように、この異なる配置においても方法におけるステップは同じであり、参照符号は、たとえ異なって配置されていても、同じ符号が同じ部材を示すように維持されている。
本発明による方法はまた、キャビティ6の一端が頭部5によって閉鎖されたタイプであることが好ましい中空体部材3の製造のための移送ラインにおける冷間変形プロセスに、都合良く組み込むこともできる。冷間変形プロセスは、例えば、前述の部材3の内部キャビティ6を得るための絞り加工操作、及び本発明による方法によってキャビティ6内に開口部を得るためのその後の操作、そして次に、既に説明されたように、部材3の本体4上に開口部を形成するために壁の部分16の変形及び脱離を生じさせるピストン15のその後の挿入によって圧力下に置かれるキャビティ6の中に、適量の非圧縮性流体を加えることを含むことができる。
上記の説明から、本発明が当初意図した目的及び利点をどのようにして達成するかは明らかであり、実際に、本明細書の序文で言及された公知の方法によりもたらされる欠点を克服することが可能な、中空体部材内に開口部を得るための方法、並びに該方法によって得られる1つ又はそれ以上の開口部を備えた中空体部材が考案された。
上述の方法は、実際に、開口部を囲む中空体部材の内壁に対するその後の困難な再始動又は仕上げ操作を必要とすることなく、中空体部材内に開口部を作成することを可能にする。さらに、この方法によって得られる開口部の縁部の平滑さ及び一様さは、外壁に対するいずれかの容易に適用可能な表面仕上げ作業を除いて付加的な機械プロセスを必要とすることなく、最適である。示されているように、実際に、本発明による手順で形成される開口部の内縁部は、最初に中空体部材3の内壁を変形するプロセスと、壁部分16を排出チャネル13に沿って放出するその後のバーストのおかげで、完全に丸みを帯びており、バリがない。
本発明による方法の更なる利点は、開口部を作成すること又はバリの形成を回避することをより容易にするために部材3の壁部の厚さを薄くする必要がないので、中空体部材3の強度が損なわれないという事実からなる。
この方法のその他の1つの利点は、壁の部分16の脱離及び中空体部材3からのその排除が完全でむらのないように保証されるという事実にあり、そのため、そのような壁の部分16の断片が開口部の縁部に付着したまま残るリスク、又は同じ壁の部分16が中空体部材3のキャビティ6内に閉じ込められて残されるリスクが排除されるということにある。
ここで指摘されるのは、この方法が、開口部を作成するために設計されたものに比べて特別な装置又は付加的な設備の使用を必要とすることなく、本質的に保持ダイ12と締付け部材14とからなる単純な設備によってどのように実施することができるかということであり、したがって、本方法は特別な装置及び/又は付加的な設備により生じる付加的な製造コストを必要としないので、経済的にも製造上も好都合である。
さらに指摘されるのは、本発明による方法が、開口部の相互の位置決め及び形状に関する広い余地の自由度を許容することであり、なぜなら、単にチャネル13の第一端18の断面を変更することによって、異なる形状の開口部を作成することが可能であり、かつ、単にチャネル13の第一端18に対する中空体部材3の位置を変更することによって、同じ横方向軸上又はより多くの異なる軸上で互いに向かい合うように位置決めされ又は互いに角度をなして位置づけられる開口部を作成することが可能であるからである。
本発明による方法の更なる利点は、それ以外の方法では費用がかかる複雑なプロセス及び設備によって得ることができるような、開口部8、9付近に配置されることが好ましいアンダーカット部分20A、20B、20C、20D、21を作成する際の相対的な単純さ、容易さ及び経済的な都合の良さからなる。
この方法はまた、キャビティ6の一端が頭部5によって閉鎖されたタイプであることが好ましい中空体部材3を得るための移送ラインにおける冷間変形プロセスに容易に都合よく組み込むことも可能であり、その後の再始動操作を必要とすることなく製造サイクルを最適化することができる。
当然、本発明は、独立請求項1で定義される保護の範囲から逸脱することなく多くの用途、修正又は変形を受け入れることができる。
さらに、本発明を実施するために用いられる材料及び設備、並びに個々の部品の形状及び寸法は、具体的な要件との兼ね合いで最も適切なものとすることができる。
1:流体用コネクタ
2:支持ホルダ
3:中空体部材、ボルト
4:本体
5:頭部
6:キャビティ
8、9:開口部
10:アイボルト
12:保持ダイ
13:排出チャネル
14:締付け部材
15:ピストン
16:壁の部分
17:座部
18:第一端
19:第二排出端
20A、20B、20C、20D、21:アンダーカット部分
22:凹領域

Claims (7)

  1. 縦方向延長部を有する中空体部材(3)内に開口部を得るための方法であって、前記中空体部材(3)は、一端(7)において開口し、前記中空体部材(3)の頭部(5)により他端において密閉されるキャビティ(6)を有し、前記方法は、
    a.前記中空体部材(3)に対して対応する形状の座部(17)と、前記座部(17)と連通する第一端(18)及び第二排出端(19)を有する排出チャネル(13)とを含む保持ダイ(12)を予め配置する段階と、
    b.開口部(8)を得ようとする前記中空体部材(3)の壁の部分に対応して前記第一端(18)が配置されるように、前記中空体部材(3)を前記座部(17)内に挿入し、位置決めする段階であって、前記座部(17)が、前記壁の部分(16)以外の部分において前記中空体部材(3)の変形を防ぎ、前記壁の部分(16)においては前記排出チャネル(13)の前記第一端(18)によって変形が可能とされる、前記挿入し位置決めする段階と、
    c.締付け部材(14)により前記座部(17)において前記中空体部材(3)をブロックする段階と、
    d.前記キャビティ(6)を、非圧縮性流体で少なくとも部分的に且つ漸次充填する段階と、
    e.前記キャビティ(6)内側において、前記非圧縮性流を漸次圧縮するように、ピストン(15)を挿入する段階であって、前記圧力が、中空体部材から前記壁の部分(16)の突然の脱離を生じさせて前記開口部(8)を形成する値に到達するまで、前記壁の部分(16)をゆっくり漸次変形させるのに十分であるように、前記キャビティ(6)内側の圧力の漸次の増大を生じさせ、及び前記排出チャネル(13)に沿った前記壁の部分(16)の放出を生じさせ、前記中空体部材(3)の内側に向けられている前記開口部(8)の縁部が、切削によって生じる内向きバリを形成させずに丸みを帯びて形成される、前記挿入する段階と、
    を有することを特徴とする方法。
  2. 前記壁の部分(16)の変形、分離及び放出の方向が、前記キャビティ(6)の内側から前記中空体部材(3)の外側に向かって方向付けられることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. 前記排出チャネル(13)の前記第一端(18)が、得ようとすべき前記開口部(8)の形状と一致する断面を有することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  4. 前記開口部(8)が、前記中空体部材(3)の前記縦方向延長部に対して横断する軸に配置されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  5. 前記開口部(8)が、前記中空体部材(3)の前記縦方向延長部の軸の向きに方向付けられることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  6. 前記座部(17)に、前記排出チャネル(13)の前記第一端(18)に隣接する1つ又はそれ以上の凹区域(22)が設けられ、前記段階(c)中に、前記中空体部材(3)から突出する1つ又はそれ以上のアンダーカット部分(20A、20B、20C、20D;21)を形成することを特徴とする、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 前記中空体部材(3)を製造するための移送ラインにおける冷間変形プロセスに組む込み可能であることを特徴とする、請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の方法。
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