JP6900941B2 - マフラーカッターの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車排気管用のマフラーカッターの製造方法に関するものである。

自動車の排気系部品は、主に車両の下側に隠れて配置されるため、外観よりも消音や排ガス浄化の機能性が重要視されるものが多い。
しかしながら、排気系部品の末端部に取り付けられるマフラーカッター、あるいはフィニッシャーと呼ばれる部品は、車両の後部で外側から見えるため、外観上のデザイン性や美しさといった意匠性が要求される。

従来のマフラーカッターはステンレス鋼管を切断した直管形状のまま取り付けられるものであったが、最近ではステンレス鋼管の先端をカーリングで折り返して意匠性を向上させたものも使われるようになってきた。

ステンレス鋼管の先端をカーリングで折り返す方法としては、図７に示すように、先端部に先端に向かって凹となる湾曲凹面部２７を有する筒状の金型２９を用いて、ステンレス鋼管２５を金型２９の筒内壁に沿って挿入して、ステンレス鋼管２５の先端を押圧する方法がある。これによって、図８に示すように、先端は鋼管の内側に向かって折り返され、折り返された後、外側に向かって巻き込まれる。こうすることでステンレス鋼管の管端のエッジが露出されず手指の切創などの危険がない形状に処理される。

このような、鋼管の先端にカーリング加工を行う具体的な技術としては、例えば特許文献１に開示されている。
また、カーリング加工の他の例としては、特許文献２にも開示がある。

また、図９に示すように、マフラーカッターを、筒形状の筒状部品３１と、プレス成形によって湾曲面部を成形した円環状のドーナツ状部品３３との２部品から構成し、これら２部品を、図１０に示すように、溶接接合して製造することも行われている。

特開２０１２−１６６２５８号公報 特開平９−２０３４５６号公報

先端部にカーリングを設けた製品は、直管状のマフラーカッターに較べて高級感のあるデザインではある。
しかしながら、図８に示したようなものでは、折り返し部の狭い隙間に煤や砂塵が入り込み、そこに燃焼排気からの凝縮水が染み込んだ状態で溜まると乾燥しにくく、これらが長期間に亘って湿潤状態で滞留するとマフラーカッターが内側から腐食され、ひどい場合には穴が開くという問題があった。
かかる凝縮水による穴あきを回避する対策として、従来よりもさらに高合金で耐腐食性の良好なステンレス素材が用いられたりするものの、素材コストの上昇は避けられない。

この点、特許文献１の技術は、折り返し部を素管に密着させつつ長く折り返すものであるため、折り返し部に隙間が生ずることはなく、上記の問題の発生を抑制できる。しかし、折り返し部が密着するような形状では、本発明が目的としているような、先端部に緩やかな湾曲部を形成するカーリング加工による形状には適さない。

もっとも、形状のみの点に関しては、図９、図１０に示すものは本発明の目的とするものであるが、２部品の溶接や溶接部の研磨が必要となり、製造コストアップにつながるという問題がある。

また、特許文献２のものは、カーリング加工によって先端部に緩やかな湾曲部を形成しているが、外側に向かって折り返すものであり、マフラーカッターのような意匠性の向上の要求には適さない。

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、ステンレス鋼管を被加工材とし、先端部を内側に隙間を広くして折り返すことで、マフラーカッターの意匠性の向上と、凝縮水腐食の回避が可能で製造コストの上昇も抑えることができるマフラーカッターの製造方法を提供することを目的としている。

発明者は上記の目的を達成するために、折り返し部において狭い隙間が形成されない成形方法を鋭意検討し、外金型の内側に外金型と所定の隙間を設けて内金型を配置してカーリング加工を行うという発想を得た。本発明は、かかる発想に基づくものであり、具体的には以下の構成からなるものである。

（１）本発明に係るマフラーカッターの製造方法は、ステンレス鋼管の先端を、外管部と内管部が平行になるように内側にカーリングさせてなるものであって、
円筒面部と、該円筒面部の先端円周に沿ってドーナツ状に設けられて先端に向かって凹となる湾曲凹面部とを有する外金型と、該外金型の内面側に所定の隙間を介して前記外金型の内面に沿うように配置され、かつ前記湾曲凹面部に沿うように形成された先端に向かって凸となる湾曲凸面部と、該湾曲凸面部から前記円筒面部に平行になるように形成された内ガイド面部とを有する内金型とを備えた金型を用いて、
前記ステンレス鋼管を前記円筒面部の内面に沿うように前記外金型と前記内金型の隙間に挿入し、前記隙間を維持した状態で前記外金型と内金型を前記ステンレス鋼管に対して、その軸方向に相対移動させることによって、前記ステンレス鋼管の先端部を前記外金型の前記湾曲凹面部に沿うように内側にカーリングさせ、かつ先端を前記内ガイド面部にガイドさせるようにしたことを特徴とするものである。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記ステンレス鋼管の厚さtが0.3mm≦t≦1.0mm、前記外管部の外径φODが50mm≦φOD≦150mm、カーリング加工後に内側に折り返された前記内管部の内径をφIDとしたときに、0.65≦φID／φOD、かつ、4mm≦（φOD−φID）／2であることを特徴とするものである。

本発明においては、円筒面部と、該円筒面部の先端円周に沿ってドーナツ状に設けられて先端に向かって凹となる湾曲凹面部とを有する外金型と、該外金型の内面側に所定の隙間を介して前記外金型の内面に沿うように配置され、かつ前記湾曲凹面部に沿うように形成された先端に向かって凸となる湾曲凸面部と、該湾曲凸面部から前記外筒部に平行になるように形成された内ガイド面部とを有する内金型とを備えた金型を用いて、
前記ステンレス鋼管を前記円筒面部の内面に沿うように前記外金型と前記内金型の隙間に挿入し、前記隙間を維持した状態で前記外金型と内金型を前記ステンレス鋼管に対して、その軸方向に相対移動させることによって、前記ステンレス鋼管の先端部を前記外金型の前記湾曲凹面部に沿うように内側にカーリングさせ、かつ先端を前記内ガイド面部にガイドさせるようにしたことにより、外管部と内管部が平行になるように内側にカーリングさせてなり、意匠性に優れると共に凝縮水腐食の問題のないマフラーカッターを低い製造コストで製造することができる。

本実施の形態に係るマフラーカッターの製造方法に用いる金型の説明図である。 本実施の形態で製造するマフラーカッターの形状の説明図である。 本実施の形態に係るマフラーカッターの製造方法の説明図である。 本実施の形態に係るマフラーカッターの製造方法を説明する図であって、金型の一部について製造工程の経過を説明する図である。 実施例において、加工によって生ずるシワ等を説明する図である。 実施例において、加工によって肌荒れ状の凹凸が生ずる部位を説明する図である。 従来のカーリング加工の説明図である（その１）。 従来のカーリング加工の説明図である（その２）。 マフラーカッター管端部にカーリング形状を設ける他の方法を説明する図である（その１）。 マフラーカッター管端部にカーリング形状を設ける他の方法を説明する図である（その２）。

本実施の形態に係るマフラーカッターの製造方法は、金型を用いてステンレス鋼管の先端を、外管部と内管部が平行になるように内側にカーリングさせるものである。
まず、図２に基づいて製造対象としているマフラーカッターの形状を説明し、次に、使用する金型について図１に基づいて説明し、その後、製造方法について説明する。

＜マフラーカッターの形状＞
本実施の形態において対象としているマフラーカッター１の形状は、図２に示すように、円筒管の先端が全周に亘ってカーリングによって折り返されて、先端の湾曲面部３、外管部５、外管部と平行な管壁を有する内管部７が形成されたものである。
図２において、φODは外管部５の外径を、φIDは内管部７の内径を、Lは折り返し部の長さを、それぞれ示している。
φODとφIDの好ましい範囲は、0.65≦φID／φODであり、より好ましくは、0.75≦φID／φODである。この理由については、後述の実施例において説明する。

また、φID／φODを大きくしすぎると、外管部５と内管部７の隙間が小さくなり、この隙間に入り込んだ煤や砂塵、および染み込んだ凝縮水などが排出されにくく、腐食しやすくなるので、外管部５と内管部７の隙間をある程度確保する必要がある。この観点から、4mm≦（φOD−φID）／2とするのが好ましい。なお、4mm≦（φOD−φID）／2とすることで、後述するように、内金型の強度を十分に確保できるという効果もある。

＜素管＞
素管となるステンレス鋼管は、外径φODが30mmから180mm、厚さが0.3mmから1.2mmのものが適用可能であるが、カーリング加工の容易さと加工後の形状を良好にする観点から外径φODが50mmから150mm、厚さが0.3mmから1.0mmのものがより好ましい。

＜金型＞
金型９の形状について、金型形状の概要を軸方向断面で示す図１に基づいて説明する。なお、図１中Ａは後述する内金型の厚みを示している。
本実施の形態で用いる金型は、外金型１１と外金型１１の内部に配設された内金型１３からなるものである。
《外金型》
外金型１１は、円筒面部１５と、円筒面部１５の先端円周に沿ってドーナツ状に設けられて先端に向かって凹となる湾曲凹面部１７と、湾曲凹面部１７に連続して円筒状に形成された外ガイド面部１９とを有している。
外金型１１の湾曲凹面部１７が、マフラーカッター１の湾曲面部３を成形するものである。
なお、外ガイド面部１９は必須ではなく、外金型１１の内側は湾曲凹面部１７の端部までとしてもよい。

《内金型》
内金型１３は、外金型１１の内面側に所定の隙間を介して外金型１１の内面に沿うように配置された円筒形状をしている。内金型１３の先端部は、外金型１１の湾曲凹面部１７に沿うように形成された先端に向かって凸となる湾曲凸面部２１となっている。また、内金型１３は、外金型１１の外ガイド面部１９と平行な内ガイド面部２３を有している。
さらに、内金型１３は、成形加工中は外金型１１と所定の隙間を保持した状態にする必要があるが、加工終了後には、成形品を取り外す必要から、外金型１１に対して着脱可能になっている。

＜製造方法＞
本実施の形態のマフラーカッター１の製造方法を図３、図４に基づいて説明する。
まず、図３、図４（ａ）に示すように、素管となるステンレス鋼管２５を、外金型１１の円筒面部１５に沿うように、外金型１１と内金型１３で形成される隙間に挿入する。
この状態で、金型９（外金型１１及び内金型１３）を外金型１１と内金型１３の隙間を保持した状態で、ステンレス鋼管２５の軸方向であって、ステンレス鋼管２５に押し付ける方向に相対移動させる。
これによって、ステンレス鋼管２５の先端部は、図４（ｂ）に示すように、外金型１１の湾曲凹面部１７と内金型１３の湾曲凸面部２１の隙間に沿って、徐々にカーリング成形が開始される。
金型９を徐々にステンレス鋼管２５に押し付けることで、ステンレス鋼管２５の先端は、カーリング成形が進み（図４（ｃ））、ステンレス鋼管２５の外管部５に平行な内管部７が二重管状態で折り返され（図４（ｄ））、外ガイド面部１９と内ガイド面部２３に沿って、曲げ戻されて真っ直ぐになり（図４（ｅ））、真っ直ぐな部位が所定の長さになったら成形が終了する（図４（ｆ））。

以上のように、本実施の形態のマフラーカッター１の製造方法によれば、従来のカーリング加工のように折り返し部が外側に巻き込んで狭い隙間を形成することなく、また折り返しの厚みを、円筒状の内金型１３の厚みＡにほぼ相当する厚みにすることができ、意匠的にも優れた形状を簡易に得ることができる。
なお、折り返し部の厚みは、内金型１３の厚みＡにほぼ相当するものとなるので、折り返し部の厚みを変更する場合には、内金型１３の厚みＡを適宜設定して、これに合わせて外金型１１の形状を設定するようにすればよい。

［実施例１］
本発明のマフラーカッター１の製造方法の効果を実証するために、具体的な加工を実施したので、以下に説明する。
加工の素材としては、厚さｔ＝0.5mm、外管部５の外径φOD＝φ70のフェライト系ステンレス鋼管を用いた。そして、折り返し長さＬ（図２参照）は30mmとし、その際に内金型１３の厚みＡを変更することで、内管部７の内径φIDを変更して成形の様子を観察した。
その成形品を目視観察した結果を表１に示す。
なお、腐食防止および加工時の内金型１３の強度の観点から、外管部５と内管部７の隙間を確保するため、外管部５の外径φODと内管部７の内径φIDとの差に基づく値（φOD−φID）／2を4mm以上とした。

実施例１の結果より、折り返した内管部７の内径φIDがφ45.5mmを超えて小さくなると、図５に示すように、折り返しの端部からに内管部７にかけて（図６参照）シワ２６が発生し、マフラーカッター１のような意匠性を重視する部品に適さないことがわかる。
なお、シワ２６が発生せずに折り返し加工ができた場合でも、内管部７の内径φIDがφ52.5mmを超えて小さくなると折り返した内管部７の表面に肌荒れが生じた。
他方、内管部７の内径φIDがφ52.5mm以上では、シワおよび肌荒れの発生もなく、良好な結果が得られた。

［実施例２］
次に、厚さｔ＝0.8mm、外管部５の外径φOD＝φ120のフェライト系ステンレス鋼管を用い、折り返し長さLは50mmとし、その際に内金型１３の厚みＡを変更することで、内管部７の内径φIDを変更して成形の様子を観察した。成形品を目視観察した結果を表２に示す。
なお、腐食防止および加工時の内金型１３の強度の観点から、外管部５と内管部７の隙間を確保するため、外管部５の外径φODと内管部７の内径φIDとの差に基づく値（φOD−φID）／2を4mm以上とした。

実施例２の結果より、内管部７の内径φIDがφ78mmを超えて小さくなると、折り返しの端部からに内管部７にかけてシワ２６が発生し、マフラーカッター１のような意匠性を重視する部品に適さないことがわかる。
シワ２６が発生せずに折り返し加工ができた場合でも、内管部７の内径φIDがφ90mmを超えて小さくなると折り返した内管部７の表面に肌荒れが生じた。
他方、内管部７の内径φIDがφ90mm以上であれば、シワおよび肌荒れの発生もなく良好な結果が得られた。

［評価］
実施例１、実施例２の結果を詳細にみると、鋼管の板厚、外径、折り返し長さLの値にかかわらず、0.75≦φID／φODではシワおよび肌荒れの発生もなく良好な折り返し加工が可能であることが分かる。
また、0.65≦φID／φOD＜0.75では肌荒れが発生するもののシワのない折り返し加工は可能であることがわかる。
他方、φID／φOD＜0.65ではシワ２６が発生するため意匠性を重視する部品に適さない。

本発明の加工方法では管端部を内側に折り返すので、基本的には管材の縮径加工であり、内管部７の内径φIDを小さくすることは縮径率を高くすることに相当するため上記のような結果になったと考えられる。
本発明が対象として想定するマフラーカッター１では意匠性が重視されるため表面の肌荒れは好ましくないが、肌荒れの発生する折り返した内管部７は必要に応じて後の工程で肌荒れを研磨除去することも可能である。言うまでもなく肌荒れの発生しない条件での実施が好ましい。
以上から、折り返し加工の適する条件としては0.65≦φID／φODであり、より好適な範囲は0.75≦φID／φODである。

なお、実施の形態でも述べたように、本発明の折り返し加工方法において、内管部７の内径φIDが極端に大きい場合には折り返された内管部７と外管部５との隙間が狭くなるため、前述のように煤や砂塵、および染み込んだ凝縮水などが排出されにくくなり本発明の本来の目的に沿わない。加えて、この場合には、内金型１３の厚みＡを薄くする必要があるため内金型１３の破損が懸念される。
以上から、煤や砂塵、および染み込んだ凝縮水などが排出され腐食されにくくし、且つ内金型１３の強度も十分確保するため、外管部５の外径φODと内管部７の内径φIDは、4mm≦（φOD−φID）／2の関係を満たす範囲とするのが好ましい。

鋼管の厚さが厚い場合や、素管外径が小さい場合には、管端を押圧する際の荷重が大きくなり金型９の損耗が早まることが懸念される。逆に厚さが薄い場合や、素管外径が大きい場合には、管端の押圧により管が座屈しやすい。
以上から、本発明は、厚さが0.3mm≦t≦1.0mm、外管部５の外径が50mm≦φOD≦150mmのステンレス鋼管２５を用いた加工に適している。

１ マフラーカッター
３ 湾曲面部
５ 外管部
７ 内管部
９ 金型
１１ 外金型
１３ 内金型
１５ 円筒面部
１７ 湾曲凹面部
１９ 外ガイド面部
２１ 湾曲凸面部
２３ 内ガイド面部
２５ ステンレス鋼管
２６ シワ
２７ 湾曲凹面部（従来例）
２９ 金型（従来例）
３１ 筒状部品（従来例）
３３ ドーナツ状部品（従来例）

Claims (2)

1. ステンレス鋼管の先端を、外管部と内管部が平行になるように内側にカーリングさせてなるマフラーカッターの製造方法であって、
   円筒面部と、該円筒面部の先端円周に沿ってドーナツ状に設けられて先端に向かって凹となる湾曲凹面部と該湾曲凹面部に連続して円筒状に形成された外ガイド面部とを有する外金型と、該外金型の内面側に所定の隙間を介して前記外金型の内面に沿うように配置され、かつ前記湾曲凹面部に沿うように形成された先端に向かって凸となる湾曲凸面部と、該湾曲凸面部から前記円筒面部と前記外ガイド面部に平行になるように形成された内ガイド面部とを有する内金型とを備えた金型を用いて、
   前記ステンレス鋼管を前記円筒面部の内面に沿うように前記外金型と前記内金型の隙間に挿入し、前記隙間を維持した状態で前記外金型と前記内金型を前記ステンレス鋼管に対して、その軸方向に相対移動させることによって、前記ステンレス鋼管の先端部を前記外金型の前記湾曲凹面部に沿うように内側にカーリングさせ、かつ先端を前記内ガイド面部と前記外ガイド面部にガイドさせて曲げ戻されるようにしたことを特徴とするマフラーカッターの製造方法。
2. 前記ステンレス鋼管の厚さtが0.3mm≦t≦1.0mm、前記外管部の外径φODが50mm≦φOD≦150mm、カーリング加工後に内側に折り返された前記内管部の内径をφIDとしたときに、0.65≦φID／φOD、かつ、4mm≦（φOD−φID）／2であることを特徴とする請求項１記載のマフラーカッターの製造方法。

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