WO2006088023A1 - 通孔を有する金属製部材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

　金属管３の一部を径方向外方に塑性変形させて成る膨出部７ａの側壁１４の一部で、板厚が漸次変化する部分に通孔５ｃを形成する作業を、安定してしかも低コストで行なえる構造及び方法を実現する。 　上記側壁１４の内側に液圧を作用させつつ、スライド工具１３ｂを抜き孔１２ａ内に退避させる。このスライド工具１３ｂの先端面２０ａは、上記側壁１４のうちで板厚が比較的大きい部分に対向する部分が凹んでいる。この構成により、この側壁１４のうちで、上記スライド工具１３ｂが退避し始める瞬間に於ける、上記抜き孔１２ａの両側縁に整合する部分の剪断加工の進行程度に差をつける。そして、剪断加工から破断に移るタイミングを一致させて、上記側壁１４のうちでこの抜き孔１２ａに整合する部分を、確実に打ち抜き片１０ｃにして、この側壁１４から抜き取れる様にする。

Description

明 細 書

通孔を有する金属製部材及びその製造方法

技術分野

[0001] この発明は、例えば中空管状の素材の軸方向中間部にハイド口フォーム工法により 膨出部を形成した後、この膨出部の側壁部に通孔を形成する事により、この膨出部 をコラムブラケットとする、ステアリングコラムとその製造方法として利用できる。或いは

、自動車用ボディーを構成する金属板をハイド口フォーム工法により加工した後、この 金属板の一部に、ド ァノブ、方向指示器等を装着する為の取付孔を形成する場合 にも利用できる。

[0002] 要するに、本発明の対象となる金属製部材は、金属板製の部材を含み、上記通孔 が形成されている部分が板状 (平板状、曲板状を含む)である金属製部材を言う。平 板状の金属板を加工して成る金属板製部材は勿論、電縫管、押し出し管等で、管壁 部分に通孔を形成した金属管も含む。

背景技術

[0003] 自動車用操舵装置を構成するステアリングコラムのうち、チルト式ステアリング装置 と呼ばれるステアリングホイールの高さ位置調節装置、或いはテレスコピックステアリ ング装置と呼ばれるステアリングホイールの前後位置調節装置に組み込まれるステア リングコラムの軸方向中間部には、コラムブラケットと呼ばれるブラケットを固定する必 要がある。従来一般的には、この様なコラムブラケットを、ステアリングコラムと別体に 形成したものを、後からこのステアリングコラムに溶接固定する様にしていた。これに 対して特許文献 1には、図 15〜16に示す様に、ステアリングコラム 1を構成する金属 製の中空管の軸方向中間部を径方向外方に膨らませ、この膨らませた部分をコラム ブラケット 2とする構造が記載されている。この様な構造を採用する事により、部品点 数が少なぐ軽量で安価な自動車用操舵装置を実現できる。

[0004] 上述の様なコラムブラケット 2を一体に設けたステアリングコラム 1を造る為には、ノヽ イド口フォーム工法により、このステアリングコラム 1を構成する（鋼板製或はアルミ-ゥ ム合金製の)金属管 3の内周面に液圧 (例えば水圧）を加えて、この金属管 3の一部 を、図 15〜16に示す様に、径方向外方に膨出（塑性変形)させる。尚、上記ハイド口 フォーム工法により上記金属管 3の軸方向中間部を膨出させるには、例えば後述す る図 19に示す様に、分割可能で、拡径して造るべき上記金属管 3の外面形状に見 合う内面形状を有する金型 6内に、素材である中空部材 11 (金属管）をセットする。そ して、この中空部材 11の両端を、軸押し工具 19a、 19bにより塞ぎ、中空部材 11内に 例えば 196MPa (2000kg/cm²)程度の、高圧の液圧を付加する。この液圧付カ卩によ り、上記中空部材 11の軸方向中間部を径方向外方に、金型 6のキヤビティの内面に 密着するまで拡径して、この中空部材 11の軸方向中間部に膨出部 7を形成する。こ の際、この膨出部 7が薄肉になるのを防止する為に、上記中空部材 11を上記両軸押 し工具 19a、 19bにより軸方向に圧縮し、上記膨出部 7への材料供給を促す。

[0005] 尚、上述の様に膨出させた部分を、更に図 18の (A)→(B)に示す様に、更に膨出 させる場合もある。この様にして、上記ステアリングコラム 1の一部に形成した上記コラ ムブラケット 2には、例えばチルトボルト 4を揷通する為の通孔 5を形成する必要があ る。又、これら各通孔 5は、上記金属管 3の一部を塑性変形させて上記コラムブラケッ ト 2を形成した後に形成する必要がある。更に、テレスコピックステアリング装置を構成 する場合には、上記各通孔 5を、上記ステアリングコラム 1の軸方向に長い長孔とする 必要がある。

[0006] 上述の様な、中空部材のうちでノヽイド口フォーム工法により膨らませた部分に通孔 を形成する為の技術として従来から、特許文献 2〜3、非特許文献 1に記載されてい る様なハイド口ピアシング等が知られて 、る。このうちの非特許文献 1に記載された従 来技術の 3例に就いて、図 19により説明する。

[0007] 先ず、この図 19の左端部に示した第 1例の場合には、金型 6内に設置した素材を ノ、イド口フォーム工法により膨らませて膨出部 7を形成する工程が完了した後、この膨 出部 7の内側に液圧を付与したまま、上記金型 6の一部で通孔 5を形成すべき部分 に整合する位置に設けたシリンダ孔 8に嵌装した、先端面が上記膨出部 7の外面に 合致する形状とされたパンチ 9を、上記膨出部 7に向け押し付ける。そして、このパン チ 9によりこの膨出部 7の一部を打ち抜いて、上記通孔 5とする。このパンチ 9によりこ の膨出部 7の一部を打ち抜く事で生じた打ち抜き片 10は、この膨出部 7を備えた中 空部材 11の内部に残留する。

[0008] 次に、図 19の中央部に示した第 2例の場合には、金型 6内に設置した素材をハイド 口フォーム工法により膨らませて膨出部 7を形成する工程が完了した後、この膨出部 7の内側に液圧を付与したまま、上記金型 6の一部で通孔 5aを形成すべき部分に整 合する位置に設けたシリンダ孔 8aに嵌装した、先端面が一方向に傾斜したパンチ 9a を、上記膨出部 7に向け押し付ける。そして、このパンチ 9aによりこの膨出部 7の一部 を突き破って、上記通孔 5aとする。この通孔 5aを形成する為に上記膨出部 7の側壁 を破る為の剪断乃至破断は、この通孔 5aの片側から開始されて他側に向け漸次進 行するので、上記通孔 5aの加工に伴って生じる打ち抜き片 10aは、この通孔 5aの加 ェ完了後も、上記膨出部 7の側壁に繋がったままの状態で残る。

[0009] 更に、図 19の右端部に示した第 3例の場合には、金型 6内に設置した素材をハイド 口フォーム工法により膨らませて膨出部 7を形成する工程が完了した後、この膨出部 7の内側に液圧を付与したまま、上記金型 6の一部で通孔 5bを形成すべき部分に整 合する位置に設けた抜き孔 12に嵌装したスライド工具 13を、上記膨出部 7から遠ざ ける方向に移動させる。この結果、それまで当接していた、これらスライド工具 13の先 端面と膨出部 7の外面とが離れる。この膨出部 7の内面には、上記液圧が加わり続け ている為、この膨出部 7の側壁の一部で上記抜き孔 12に整合する部分は、ノ ックアツ プを失う事に伴ってこの抜き孔 12内に強く押されて剪断乃至破断し、上記通孔 5bが 形成される。この結果生じた打ち抜き片 10bは、上記抜き孔 12内に捕集されるので、 次の加工前に、上記スライド工具 13を前進させる等により取り除く。

[0010] 上述の様な、非特許文献 1に記載された 3通りの従来技術のうち、図 19の左端部に 示した第 1例によると、通孔 5を形成するのに伴って生じた打ち抜き片 10が中空部材 11の内部に残留する。この為、上記通孔 5を形成した後、この打ち抜き片 10をこの 中空部材 11から取り出す必要がある。ところが、この打ち抜き片 10の大きさに比べて この中空部材 11の端部開口が狭力つたり、或は、この中空部材 11が複雑な形状を 有する等の場合には、この中空部材 11の内部から上記打ち抜き片 10を取り出す事 が不可能若しくは困難になる可能性がある。又、上記第 1例の場合には、上記通孔 5 を形成すベぐ上記膨出部 7の外周面を前記パンチ 9により強く押圧するのに伴って 、この膨出部 7のうちで上記通孔 5の周囲部分が、上記中空部材 11の径方向内方に 変形する（だれる)。この為、加工完了後に於ける、この周囲部分の形状精度及び寸 法精度を確保する事が難しくなる。

[0011] 次に、図 19の中央部に示した第 2例によると、加工後の通孔 5aの形状及び寸法を 、所望通り正確に規制する事が難しい。特に、打ち抜き片 10aの基端部が繋がった 状態となる、膨出部 7の側壁の一部で上記通孔 5aの一端部（図 19の左端部）は、こ の側壁の一部が曲げ変形された状態のまま残る為、曲げ変形の分だけこの側壁がだ れて変形する。これに対して、上記通孔 5aの中間部乃至他端部（図 19の右端部）で は、上記側壁が前記パンチ 9aにより径方向内方に強く押される事で上記膨出部 7の 内方に変形する。この結果、何れの部分でも、上記通孔 5aの形状及び寸法に関する 精度を確保する事が難しい。又、打ち抜き片 10aが、膨出部 7の内面から径方向内 方に突出した状態で残る為、中空部材 11の用途によっては、上記打ち抜き片 10aが 邪魔になる可能性もある。

[0012] これらの事を考慮した場合には、図 19の右端部に示した第 3例により、中空部材 11 の膨出部 7に通孔 5bを形成する事が好ましい。この様な事情を考慮して、前述の図 1 5に示す様な、コラムブラケット 2を一体に設けたステアリングコラム 1を造る為に先に 考えた方法に就いて、図 20〜23により説明する。この先に考えた方法では、先ず、 図 20に示す様に、素材であり、板厚が T である金属管 3を、金型 6a内の所定位置 に配置する。この金型 6aは、図 21に示す様に、 1対の金型素子 15を最中状に突き 合わせて成るもので、その内部には、上記金属管 3の両端部及び中間部のうちの周 方向片半部をほぼ隙間なく内嵌できる円孔部 16と、この円孔部 16の中間部から径 方向外方に突出した凹部 17とを備える。この凹部 17の内面形状は、形成すべき上 記膨出部 7の外面形状と一致する。又、上記両金型素子 15の一部で、上記円孔部 1 6の中心軸よりも上記凹部 17に向けこの円孔部 16の径方向外方にずれた、互いに 整合する位置に、それぞれ抜き孔 12aを設けている。そして、これら各抜き孔 12a内 にスライド工具 13aを、それぞれ上記凹部 17に対する進退を可能として、密に内嵌し ている。

[0013] 上記コラムブラケット 2を一体に設けたステアリングコラム 1を造る場合には、先ず、 図 20〜21に示す様に、上記両金型素子 15により上記金属管 3を挟持する様にして 、この金属管 3を上記円孔部 16に内嵌する。この状態で、この金属管 3の中間部の 円周方向片半部が、上記凹部 17に対向する。次いで、この金属管 3の軸方向両端 縁を軸押し工具 19により互いに近づく方向に押圧しつつ、この金属管 3の内側に液 圧（一般的には水圧）を導入する。この液圧の導入は、例えば、一方又は双方の軸 押し工具 19の中心孔 18を通じて行なう。又、この様にして行なう、上記液圧導入の 初期段階では、上記両スライド工具 13aの先端面 20と、上記凹部 17の内面とを一致 させておく。

[0014] この様にして上記金属管 3の内部に液圧を導入し、且つ、上記両軸押し工具 19を 互いに近づく方向に移動させると、上記金属管 3の軸方向中間部の円周方向片半部 力 上記凹部 17に向けて膨出する。即ち、この金属管 3の内周面に径方向外方に向 いた強い力を加えつつ、この金属管 3を軸方向に圧縮する力を付与する事で、この 金属管 3が、図 22〜23に示す様に、前記金型 6aの内面形状に沿った形状、即ち、 中間部の円周方向片半部に径方向外方に突出した膨出部 7aを有する形状に加工 される。

[0015] この様に膨出部 7aが形成された状態から、上記両スライド工具 13aを、形成された 直後のこの膨出部 7aの側壁 14力も退避させれば、これら両側壁 14の一部で上記両 抜き孔 12aに整合する部分が、上記膨出部 7aの内側に存在する液圧に押されてこ れら両抜き孔 12a内に押し込まれ、当該部分に通孔 5cが形成される。

[0016] 上述の様に、上記金属管 3の一部にハイド口フォーム工法により膨出部 7aを形成す る技術と、前述の図 19の右端部に示した従来技術の第 3例とを組み合わせれば、上 記膨出部 7aの一部に通孔 5cを効率良く形成できる可能性があるものと考えられる。 ところが、上記両技術を単に組み合わせただけでは、上記通孔 5cを必ずしも安定し て形成できない事が、本発明者の研究により分力つた。この原因に就いて、図 22〜2 3に図 24〜25をカ卩えて説明する。

[0017] 上記金属管 3の一部にノ、イド口フォーム工法により膨出部 7aを形成した場合、この 膨出部 7aに対応する部分で、上記金属管 3を構成する金属板が面方向に引き伸ば されるので、この金属管 3を軸方向に圧縮してこの膨出部 7aに材料の供給を促して いるとは言え、上記金属板が、元々の板厚 1 (図 20参照)よりも小さくなる。そして、 この様に板厚が小さくなる程度は、上記膨出部 7aのうちでも差を生じる。具体的には 、この膨出部 7aの基部（図 22〜23の下部)から離れる程材料の供給量が減少する 為、この基部寄り部分では板厚が小さくなる程度が低ぐ先端部（図 22〜23の上部） に向力 程板厚が小さくなる程度が著しくなる。更に、この先端部のうちでも、曲率が 大きくなつた（曲率半径力 、さくなつた)、図 23の左右両隅角部及びその近傍は、板 厚が小さくなる程度が著しくなる。

[0018] そして、前記両側壁 14のうちで上記両通孔 5cを形成すべき部分の板厚は、これら 両通孔 5cの幅方向（図 22〜25の上下方向）に関して不均一な (漸次変化する）状態 となる。具体的には、上記両側壁 14のうちで上記両通孔 5cを形成すべき部分の断 面形状がくさび形となる。そして、これら両通孔 5cの幅方向両端縁部分での上記両 側壁 14の板厚 T 、T (図 24参照）が、上記膨出部 7aの基端寄りで大きぐ同じく先

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端寄りで小さく（τ なる。

2 >τ )

3

[0019] 上記膨出部 7aを形成する際には、上記金属管 3の内部に導入する液圧の昇圧パ ターンと、前記軸押し工具 19を前進させるパターン (軸押しパターン）とを適切に設 定する。即ち、軸押し量の増加に対して液圧の上昇が速い場合には、膨出部の減肉 が著しくなり、割れが発生する可能性が高くなる。反対に、液圧の上昇に対して軸押 し量の増加が先行した場合には、材料の座屈が発生し易くなる。一般的には、座屈 が発生しない範囲で軸押しを先行し、最終的な軸押し量を多く設定した方が、上記 両端縁部分での板厚 T 、T の差を小さくし、且つ、元々の板厚 Τ との差も小さくで

2 3 1

きる。図 19の右端部に示した、外抜きのハイド口ピアシングとして、前記非特許文献 1 に記載された、通常の加工方法を採用する場合、上記各部の板厚 Τ 、Τ 、Τ のう

1 2 3 ち、上記両端縁部分の板厚 Τ 、Τ の差が、板厚が大きい側力も見て、 5%以内、更

2 3

に好ましくは 3%以内である事力 上記両通孔 5cを形成する面からは好ましい。但し 、製品形状の非対称性が著しい場合には、軸押しパターンや液圧の昇圧パターンを 調整しても、板厚の不均一を十分に解消する事ができず、特に、図 20〜23に示す 様に、金属管 3の片側にのみ膨出部 7aを形成する場合には、上述の様に、通孔 5c を形成すべき側壁 14の板厚が不均一な状態となる。言い換えれば、上記両端縁部 分の板厚 T 、Τ の差が、板厚が大きい側から見て、 3%、更には 5%を越える様な

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場合も生じる。

[0020] この様に、通孔 5cを形成すべき側壁 14の板厚が不均一となるにも拘らず、図 21、 23〜25に示す様に、先端面 20がこれら両側壁 14と平行な平坦面であるスライドェ 具 13aを使用した場合、上記通孔 5cを安定して形成する事が難しい。即ち、その先 端面 20が上述の様な単純な形状であるスライド工具 13aを使用した場合、通孔の形 状が、楕円形や長円形等、複雑であったり、単純な円孔であっても、開口面積が大き V、通孔を加工する場合には、打ち抜き片が通孔となるべき部分力も完全に抜けきら ず、この打ち抜き片が素材と部分的に繋がれた状態のままになり易い。特に、上記側 壁 14に上記通孔 5cを形成する場合の様に、板厚が不均一な部分に通孔を形成す る場合には、上述の様な問題を生じ易い。

[0021] 即ち、上記両端縁部分の板厚 T 、T に 5%を越える様な差が存在するにも拘らず

2 3

、上述の様に先端面 20が平坦なスライド工具 13aにより上記通孔 5cを形成しょうとし た場合、このスライド工具 13aが後退し始めるのとほぼ同時に、上記側壁 14の一部で 抜き孔 12aに対向する部分が、この抜き孔 12a内に向けて変形 (剪断)し始める。そし て、上記スライド工具 13aが或る程度後退した時点で、上記側壁 14の一部で抜き孔 12aに対向する部分のうちで板厚 T 力 S小さい部分が、同じく板厚 T が大きい部分

3 2

に先立って破断する。この結果、図 25に示す様に、上記側壁 14の一部で抜き孔 12 aに対向する部分のうちの板厚 T が大きい部分が上記側壁 14と繋がった状態のま

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ま、抜き取るべき部分の両側に、同じ液圧が存在する状態となる。即ち、金属管 3の 内部の液圧が破断個所カゝら抜けてしまう。この結果、それ以上いくら上記スライドェ 具 13aを後退させても、上記板厚 T が大きく上記側壁 14と繋がった部分の剪断は

2

進行せず、上記通孔 5cを形成できなくなってしまう。この様に、抜き取るべき部分の 一部が側壁 14と繋がったままの状態となる現象は、通孔を形成すべき部分の肉厚の 差が大きい程、又、この通孔の形状が丸孔の場合よりも長孔と言った様に、形状が複 雑化する程、著しくなる。

[0022] 尚、前述の図 19に示した様な、従来力も知られているハイド口ピアシングの場合に は、膨出部 7が中空部材 11の中心軸に関して対称 (或いはほぼ対称)な形状であり、 通孔を形成すべき部分の管壁の肉厚が全周でほぼ均一である為、抜き取るべき部 分を径方向外側に取り出す、所謂外抜きの場合も、通孔を形成できる。但し、前記ス テアリングコラム 1のコラムブラケット 2の場合には、通孔を形成すべき部分の管壁の 肉厚を均一にする事が難しい事は、前述した通りである。又、図 19の左部及び中央 部に記載した孔あけ方法の場合には、通孔を形成すべき部分の肉厚が不均一であ つても、この通孔の形成自体は可能である力 前述した様な問題がある。

[0023] 尚、前記特許文献 2、 3に記載された方法は、全体の工程が複雑で、コストが嵩む 事が避けられない。従って、図 20〜23に示した様な、膨出部 7aの加工と通孔 5cの 形成作業とを連続して能率良く行なう事で、コスト低減を図れる工法の代わりにはな らない。

特許文献 1：特開平 8 - 276852号公報

特許文献 2：特開平 6 - 292929号公報

特許文献 3：特開 2001— 314926号公報

非特許文献 l : Frank- Ulrich LEITLOFF/Steffen GEISWEID著、「自動車産業におけ るチューブハイド口フォーミング技術の適用」、 Journal of the JSTP vol.39 no.453(199 8-10)

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0024] 本発明は、上述の様な事情に鑑みて、金属製で、少なくとも一部が板状とされた部 材の一部で、この板状とされた部分の板厚に差がある肉厚不均一部分に通孔を形成 する作業を、安定してしかも低コストで行なえる構造及び方法を実現すべく発明した ものである。

課題を解決するための手段

[0025] 本発明に関する通孔を有する金属製部材は、金属製で、少なくとも一部が板状とさ れた部材の一部で、この板状とされた部分の厚さに差がある肉厚不均一部分に通孔 を、この部分を貫通する状態で設けている。

[0026] この通孔は、上記肉厚不均一部分の片面を金型に当接させた状態でこの肉厚不 均一部分の他面に液圧をカ卩えつつ、この肉厚不均一部分の一部で上記金型に設け た抜き孔に対応する部分をこの抜き孔に押し込む、ノ、イド口ピアシングにより形成され たものである。

[0027] このハイド口ピアシングは、例えば、形成すべき上記通孔の周縁全体で剪断現象を 同時に終了させる事で行なう。

[0028] この様に剪断現象を同時に終了させる為に、例えば、形成すべき通孔の周縁で、 ハイド口ピアシングによる剪断加工開始のタイミングを、肉厚分布に応じて調整する。

[0029] 或 、は、形成すべき通孔の周縁で、破断に至るクラック発生のタイミングを肉厚分 布に応じて調整する。

[0030] この為に例えば、金型の抜き孔に挿入されるスライド工具として、剪断加工を担当 する材料の肉厚分布に応じて、先端面が、肉厚の小さい側で金型の内側方向へ突 出し、肉厚の大き 、側で金型の外側方向へ窪んだ形状を有するスライド工具を使用 する。そして、上記金型の内面を上記肉厚不均一部分の片面に突き当てた状態でこ の肉厚不均一部分の他面に液圧をカ卩えつつ、上記スライド工具をこの肉厚不均一部 分力 退避する方向に変位させて、この肉厚不均一部分の一部で上記抜き孔に対 応する部分を、上記液圧によりこの抜き孔に押し込む。

[0031] 或いは、金型の抜き孔の周縁部である刃先部分の断面形状の曲率半径力 この刃 先部分が剪断加工を担当する材料の肉厚分布に応じて、肉厚の大きい側で小さぐ 肉厚の小さい側で大きく形成された金型を使用する。

[0032] 何れの場合でも、上記肉厚不均一部分のうちで上記抜き孔の周縁全体に対応する 部分に剪断応力を発生させ、この部分に剪断現象を発生させ、更にこの剪断現象を 同時に破断に結び付けて、上記抜き孔に整合する部分に上記通孔を形成する。

[0033] この点に就いて、図 1を参照しつつ説明する。この図 1の（A)〜（C)は、ハイドロピ ァシングによる剪断加工で、金属製部材の一部で板状の部分 (以下、「金属板 25」と する）の一部に通孔を形成する状態を段階的に示す断面図である。前述した、所謂 外抜きのノ、イド口ピアシングは、基本的には、金型 6に設けられた抜き孔 12の周縁部 である刃先部分による剪断加工であり、この剪断加工をより詳細に見ると、次の通りで ある。先ず、図 1の (A)に示す様に、金型 6の抜き孔 12からスライド工具 13を外側へ 移動させ始めた段階で、スライド工具 13の退避によって生じた凹部に金属板 25の一 部が進入し、この部分が凸状に塑性変形する。

[0034] この塑性変形が発生した後も、上記スライド工具 13の移動 (退避)を継続すると、図 1の（B)に示す様に、上記抜き孔 12の周縁部に設けた刃先部分 26により、上記金属 板 25の一部片面 (外面、図 1の右面)側で、剪断面 27が形成され始める。そして、こ の剪断面 27の加工が或る程度進行した段階で、図 1の（C)に示す様に、この剪断面 27から発生したクラック 28 (亀裂）が、上記金属板 25の他面（図 1の左面)側にまで貫 通し、切れ残っていたこの金属板 25が瞬時に破断し、剪断加工が終了する。この結 果生じた打ち抜き片 10は、この金属板 25の片面側へ排出される。この金属板 25の 外面、即ち、製品の表面には、図 1の（C)に示す様に、だれ等の不具合部分が発生 しない。

[0035] 外抜きのハイド口ピアシングによる剪断加工は、上述した様に、塑性変形と剪断加 ェと破断とが複合したものとなるが、本発明の場合には、このうちの剪断加工開始の タイミングを肉厚分布に応じて調整する事で、この板厚分布に拘らず、上記外抜きの ハイド口ピアシングによる通孔の形成を可能にしている。尚、本件の特許請求の範囲 及び明細書では、上記図 1の（B)に示した剪断面 27の形成が始まる時点を「剪断加 ェ開始のタイミング」とし、同じく（C)に示したクラック 28が金属板 25の厚さ方向に貫 通して破断が終了し、材料が完全に分離する時点を「破断に至るクラック発生のタイ ミング」（剪断現象終了のタイミング）とする。

[0036] 上述の様な本発明に対して、上記金属板 25のうちの肉厚不均一部分に通孔を形 成すベぐこの部分に、前述の図 19の右端部に示した様な外抜きのハイド口ピアシン グを、特に工夫する事なく施すと、形成すべき通孔の周囲のうちの最も肉厚が薄い部 分で先に剪断現象が終了し、この部分でクラック 28が上記金属板 25の厚さ方向に 貫通する。この局部的な剪断現象終了により、前述の図 25により説明した通り、圧抜 けが起こり、以後の剪断加工が進まなくなって、この図 25に示す様な切れ残りが生じ る。この為従来は、前述した通り、肉厚不均一部分に通孔を形成する為に、外抜きの ハイド口ピアシングを適用できなかった。これに対して本発明の場合には、肉厚不均 一部分であっても、その肉厚分布に応じて剪断加工開始のタイミングを変えるので、 肉厚が小さい部分の剪断現象が部分的に破断にまで先行し、この肉厚が小さい部 分の剪断現象が肉厚が大きい部分よりも明らかに先に終了する事態を回避できる。 具体的には、肉厚が小さい部分に比べて肉厚が大きい部分で、例えば剪断加工開 始のタイミングを早くして、肉厚が小さい部分と大きい部分とで、剪断加工が終了して 破断に至るクラック発生のタイミングを揃える（最後の破断を通孔の全周で同時に発 生させる）。即ち、形成すべき通孔の全周で、剪断現象終了のタイミングを揃えて、切 れ残りのな 、完全な外抜きハイド口ピアシングを可能にする。

[0037] 上述の様な本発明を実施するのに好都合な事は、必ずしも、肉厚分布に応じて剪 断加工開始のタイミングを、厳密に管理する必要はない点である。即ち、上記通孔を 形成する際に、上記通孔の周縁部に対応する部分で生じる剪断現象の最後は、クラ ックの貫通による破断であり、この破断は、通孔の周縁部に或る程度剪断現象が進 行していれば、この周縁部に沿って伝播する。従って、剪断代の残量が或る程度の 精度で揃う（一部でクラックが発生する瞬間に、残部で剪断が或る程度以上進行して いる）様に、上記剪断現象の進行のタイミングを調整すれば、剪断現象終了（クラック 発生)のタイミングは、実用上揃う事になる。即ち、破断が上記通孔の周縁部で、全 周に亙り同時に起こる程度に、上記剪断加工開始のタイミングの調整を行なえば足り る。し力も、このタイミングの調整は、例えばスライド工具の先端面の形状を変更する 事により、比較的簡単に行なえる為、上記剪断加工開始のタイミングの調整は、上記 クラック発生のタイミングを揃える面から、極めて現実的な対策である。

[0038] 又、仮に剪断加工開始のタイミングが全周で同時であっても、形成すべき通孔の周 縁で、破断に至るクラック発生のタイミングを肉厚分布に応じて調整し、肉厚の大きい 部分で同じく小さい部分よりも早くクラックによる破断を発生させれば、全周に亙って 同時に破断を終了させる事が可能となる。即ち、破断に至るクラック発生のタイミング を、金属板の肉厚分布に応じて調整する事によっても、形成すべき通孔の周縁の全 周で、剪断現象終了のタイミングを揃える事ができて、外抜きのハイド口ピアシングが 可能になる。この対策は、例えば金型側の工夫、具体的には、金型の抜き孔の周縁 部である刃先部分の断面形状の曲率半径を変える事により可能である。即ち、この 刃先部分の断面形状の曲率半径が、剪断加工を担当する材料の肉厚分布に応じて 、肉厚の大きい側で小さぐ肉厚の小さい側で大きく形成された金型を使用し、この 肉厚の小さい側で、クラックによる破断の発生を遅らせる。この様にすれば、剪断加 工開始のタイミングの調整を行なわなくても、剪断現象終了（クラック発生）のタイミン グを揃える事ができる。尚、スライド工具の先端部の形状の工夫と、上述した刃先部 分の曲率半径の工夫とを組み合わせて、剪断現象終了のタイミングを揃える事も可 能である。

[0039] 尚、前者のスライド工具の先端部形状の工夫により上記破断を全周同時に発生さ せる技術は、剪断加工開始のタイミングの調整と、クラック発生のタイミングの調整と の両方が組み合わさって、剪断現象終了のタイミングを揃える。これに対して、後者 の刃先部分の曲率半径の工夫により上記破断を全周同時に発生させる技術は、主 に破断に至るクラック発生のタイミングの調整により、剪断現象終了のタイミングを揃 える。従って、形成すべき通孔の周縁部の全長に亙って剪断現象を同時に終了させ るのに必要なタイミング差を得られる様に、材料の肉厚分布に応じて工具設計を行な う。例えば、肉厚の薄い部分で剪断開始のタイミングを遅くすベぐこの部分に加工の 初期段階で、剪断面に対し垂直方向の圧縮応力が付与される様にしたり、抜き孔の 端縁部 (刃先部分)の曲率半径を大きくする。一方、肉厚の厚い部分で剪断開始のタ イミングを早くすベぐ剪断開始そのものを早くしたり、この部分に加工の初期段階で 引っ張り応力が付与される様にする。

[0040] 本発明の対象となる、通孔を有する金属製部材は、ハイド口フォーム工法 (ハイド口 フォーミング）と組み合わせる事が適切である事から、一般的には閉鎖断面を有する 管状部材であるが、板状部材であっても良ぐその形状は特に限定しない。管状部材 の場合には、電縫管、シームレス管 (押し出し成形管を含む)の何れでも良い。又、板 状部材のうちで通孔を形成すべき部分は、平坦部に限らず、湾曲部であっても良い 。例えば、車のボディー等の平板乃至は湾曲板にも、ハイド口フォーミング並びにハ イド口ピアシングを適用できる。この様な場合には、平板乃至は湾曲板を成形した後 、そのまま続いて通孔を形成できるので、加工工程の簡略ィ匕を図れる。代表的な通 孔を有する金属製部材は、例えば一体型コラムブラケットをもつステアリングコラム用 アウターチューブであり、その一体型コラムブラケットは、例えばハイド口フォーミング により形成する。又、通孔を有する金属製部材に於ける肉厚不均一部分は、肉厚に 差がある部分を言うが、その肉厚が連続的に変化する場合だけでなぐ段階的に変 化したり、連続的且つ段階的に変化する (連続的に変化する部分と段階的に変化す る部分とが混在する)ものも含む。

[0041] 金属製部材のうちで通孔を形成すべき部分（肉厚不均一部分)での肉厚の変化率

(最小肉厚と最大肉厚との差)は、特に問わない。変化率の大小に関係なぐ本発明 は有効である。但し、肉厚の変化率が大きくなる程、一般的な外抜きのハイド口ピアシ ングによっては通孔形成が困難になる事を考慮すると、肉厚の変化率が大きい程、 本発明の有効性は大きくなる。即ち、 3%以上の場合に本発明を実施する事が有効 であり、 5%以上の場合には更に有効である。

[0042] 上記肉厚不均一部分は、様々な要因で形成される。前述した様なハイド口フォーミ ングによる膨出部の形成で生じるだけでなぐ絞り加工、曲げ加工等の他の塑性加工 でも生じる。更には、塑性加工以外でも生じる場合があるので、本発明の技術的範囲 を画定する場合に、上記肉厚不均一部分が生じる要因は限定しない。同様に肉厚 不均一部分の形状も、前述した通り、特に限定しない。例えば管を曲げ加工した場 合、曲げの外周側が減肉し、曲げの内周側が増肉して肉厚差が発生する。この曲げ 加工を施した素材にハイド口フォーミンダカ卩ェを施し、平坦部を形成した場合にも、結 果的に肉厚差が発生する。この様な原因で肉厚に差が生じた平坦面乃至湾曲面に 通孔を形成する場合にも、本発明は有効である。更に、金属の種類も特に問わない 。鋼等の鉄系合金、アルミニウム系合金、銅系合金等の非鉄合金は勿論、他の各種 金属、合金であっても良い。

発明の効果

[0043] 上述の様に構成する本発明の通孔を有する金属製部材及びその製造方法によれ ば、金属製で、少なくとも一部が板状とされた部材の一部で、この板状とされた部分 の厚さに差がある肉厚不均一部分に通孔を形成する作業を、安定してし力も低コスト で行なえる。

[0044] 即ち、スライド工具の先端面の形状、或いは金型のうちで抜き孔の周縁部の形状を 工夫する事で、上記板状とされた部材の一部の板厚が不均一である場合にも、抜き 孔の両側縁同士の間で、この板厚の差を解消乃至は低減する事ができる。この為、 上記スライド工具を上記肉厚不均一部分力 退避させるのに伴って、この肉厚不均 一部分のうちで上記抜き孔に対向する部分を、この抜き孔の全周に亙り裂断して、上 記通孔を確実に形成できる。

図面の簡単な説明

[図 1]図 1は本発明の原理を説明する為の、ノ、イド口ピアシングの進行状態を示す部 分断面図である。

[図 2]図 2は本発明の実施例 1を、通孔を形成する以前の状態で示す、図 23の A部 に相当する拡大断面図である。

[図 3]図 3は同じく通孔形成の途中状態を示す、図 2と同様の図である。

[図 4]図 4は同じく続く状態を示す、図 2と同様の図である。

[図 5]図 5は同じく通孔を形成した状態で示す、図 2と同様の図である。

[図 6]図 6は本発明の実施例 1の変形例を示す、図 2と同様の図である。

[図 7]図 7は本発明の実施例 2を、通孔を形成する以前の状態で示す、図 23の A部 に相当する拡大断面図である。

[図 8]図 8は同じく通孔を形成した状態で示す、図 7と同様の図である。

[図 9]図 9は本発明の実施例 3として、通孔を形成する為のスライド工具の 3例を示す 断面図である。

[図 10]図 10は本発明の実施例 4を示す、図 23の A部に相当する拡大断面図である

[図 11]図 11は本発明の実施例 5を示しており、（A)は側面図、 (B) (C)はそれぞれ 通孔を形成した部分を、互いに異なる方向で切断した状態で示す断面図である。

[図 12]図 12は通孔の形状を説明する為の部分側面図である。

[図 13]図 13は本発明の実施例 6を示す、図 11と同様の図である。

[図 14]図 14は本発明の実施例 7を示す、図 11と同様の図である。

[図 15]図 15はコラムブラケットを一体に設けたステアリングコラムの従来例を示す断 面図である。

[図 16]図 16は同じく部分斜視図である。

[図 17]図 17は図 16の B矢視図である。 [図 18]図 18は (A)はコラムブラケットの側壁部を、 (B)は側壁部を更に膨出させた状 態を、それぞれ示す、図 17の C— C断面図である。

[図 19]図 19は金属管を塑性変形して成る膨出部に通孔を形成する方法の 3例を示 す断面図である。

圆 20]図 20は先に考えた、金属管に膨出部を形成し更にこの膨出部に通孔を形成 する方法の準備工程を示す断面図である。

[図 21]図 21は図 20の D— D断面図である。

圆 22]図 22は同じく金属管に膨出部を形成した状態を示す断面図である。

[図 23]図 23は図 22の E— E断面図である。

[図 24]図 24は図 23の A部拡大断面図である。

[図 25]図 25は先に考えた方法で通孔が形成されない理由を説明する為の、図 24と 同様の断面図である。

符号の説明

1 ステアリングコラム

2 =3ラムブラゲッ卜

3 金属管

4 チノレ卜ボノレ卜

5、 5a、 5b、 5c、 5d、 5e、 5f 通孔

6、 6a 金型

7、 7a 膨出部

8、 8a シリンダ孔

9、 9a パンチ

10、 10a, 10b、 10c 打ち抜き片

11 中空部材

12、 12aゝ 12b 抜き孑し

13、 13aゝ 13bゝ 13cゝ 13d、 13e スライド工具

14 側壁 17 凹部

18 中心孔

19、 19aゝ 19b 軸押し工具

20、 20a, 20b、 20c、 20d 先端面

21、 21a, 21b、 21c 平坦面

22、 22a 傾斜面

23 隙間

24、 24a 傾斜部

25 金属板

26、 26a, 26b 刃先部分

27 剪断面

28 クラック

29 傾斜部

発明を実施するための最良の形態

[0047] 剪断加工を担当する材料の肉厚分布に応じて、先端面が肉厚の小さい側で金型 の内側方向へ突出し、肉厚の大きい側で金型の外側方向へ窪んだ形状を有するス ライド工具を使用する本発明を実施する場合に、例えば、スライド工具の先端面のう ちで最も突出した部分を金型の内面と一致する部分に位置させる。そして、この先端 面を肉厚不均一部分の片面に、この肉厚不均一部分のうちで板厚が小さい側で当 接させ、同じく大きい側で隙間を介して対向させる。この状態力も上記スライド工具を 、抜き孔の内側で上記肉厚不均一部分力 退避させる方向に変位させる事により、 通孔を形成する。

[0048] この様に構成した場合には、上記スライド工具を退避させる以前の状態 (スライドェ 具の先端面のうちで最も突出した部分を金型の内面と一致する部分に位置させた状 態)で、上記肉厚不均一部分の一部で上記隙間に対向する部分、即ち、上記板厚が 大きい側の部分力 この隙間内に少し押し込まれる。この結果、この板厚が大きい側 の部分のうちで上記抜き孔の開口部一端縁に当接する部分で、他の部分よりも先に 剪断加工が開始される。同時に、この部分の板厚が少し減少し、この部分の板厚と、 上記板厚が小さ!、側部分のうちで上記抜き孔の開口部他端縁に対向する部分の板 厚との差が、低減若しくは解消する。そこで、この状態から上記スライド工具を退避さ せれば、上記他の部分でも剪断加工が開始される。そして、上記肉厚不均一部分の うちで上記抜き孔に対向する部分力 この抜き孔の開口部周縁の全周に亙り破断し てこの抜き孔内に押し込まれ、上記通孔が形成される。

[0049] 或は、スライド工具の先端面のうちで最も突出した部分を金型の内面力 突出させ 、最も突出していない部分をこの内面と一致若しくはこの内面よりも凹んだ部分に位 置させる。上記スライド工具の先端部をこの様な位置に配置した状態で、肉厚不均一 部分の片面で上記スライド工具が対向している面と反対側の面に液圧を作用させて 、この肉厚不均一部分をこのスライド工具の先端部に倣って屈曲させる。この状態で このスライド工具の先端面が、この様に屈曲した上記肉厚不均一部分の片面に当接 した状態となるので、この状態から、上記スライド工具を抜き孔の内側で上記肉厚不 均一部分力も退避させる方向に変位させる事で通孔を形成する。

[0050] この様に構成した場合には、上記肉厚不均一部分の片面に液圧を作用させる事で 、この肉厚不均一部分の一部で通孔を形成すべき部分の両端縁に対応する部分の うち、板厚が小さくなつた側の部分が、上記スライド工具を後退させて上記通孔を形 成する際に変形する方向と逆方向に、比較的大きく変形する。これに対して、板厚が 比較的大きい側の部分は、上記通孔を形成する際に変形する方向と逆方向には変 形しないか、仮に変形した場合でもその変形量は僅少に留る。

[0051] 肉厚不均一部分の一部で通孔を形成すべき部分のうちの両端縁に対応する部分 の板厚に応じて、これら両部分の形状が上述の様になった状態から、上記スライドェ 具を抜き孔内で上記肉厚不均一部分力 退避させると、この肉厚不均一部分のうち でこの抜き孔に整合する部分がこの抜き孔内に押し込まれる。この際、上記板厚が比 較的大きい部分は、直ちにこの抜き孔内に押し込まれ始めて剪断加工が開始される のに対して、上記板厚が小さくなつた部分は、一度他の部分と平行になるまで変形し てから、上記抜き孔内に押し込まれる。そして、上記板厚が小さくなつた部分が一度 他の部分と平行になるまで変形し、更に上記抜き孔内に押し込まれる過程で、この部 分に圧縮応力が付加されて、この部分が破断しにく ヽ (破断のタイミングが遅れる）状 態となる。又、この部分の板厚が少し増大する。

[0052] この為、上記板厚が比較的大き!/ヽ部分での剪断加工開始から破断に至るタイミン グと、上記板厚が小さくなつた部分での剪断加工開始力 破断に至るタイミングとの 間に、大きな差がなくなる。この結果、上記肉厚不均一部分のうちで上記抜き孔に対 向する部分力 この抜き孔の周縁部の全周に亙って同時に破断しつつこの抜き孔内 に押し込まれ、上記通孔が形成される。

[0053] 本発明を実施する場合に、例えば、肉厚不均一部分の一部で板厚が漸次変化し ている部分を、ハイド口フォーム工法により素材の一部を膨らませて成る膨出部の側 壁とする。

[0054] この場合に、例えば、金属製部材を、中空管の一部をノヽイド口フォーム工法により 径方向外方に膨らませ、この膨らませて成る膨出部の側壁部に通孔を形成したステ ァリングコラムとする。そして、この膨出部の加工作業に続いてこの通孔の形成作業 を行なう。

[0055] この様な形態で本発明を実施すれば、膨出部の形成と通孔の形成とを、素材を移 し替える事なく連続して行なう事ができて、工程の簡素化による製造コストの低減を図 れる。

[0056] 又、この場合に、例えば、中空管の中心軸を含み、膨出部が膨出している方向と直 角方向に拡がる仮想平面を考えた場合に、通孔全体を、この仮想平面から上記膨出 して ヽる方向に外れた位置に形成する。

[0057] 膨出部を構成する側壁部のうちで、この様な位置に存在する部分の板厚は漸次変 化している。この為、この様な側壁部に本発明により通孔を形成する事は有効である

実施例 1

[0058] 図 2〜5は、本発明の実施例 1を示している。尚、本実施例の特徴は、前述の図 20 〜23に示した様なハイド口フォーム工法により金属管 3の一部を径方向外方に塑性 変形させて、前述の図 15〜16に示す様な膨出部 7aを形成した後、この膨出部 7aの 側壁 14に通孔 5cを形成する工程を工夫する事により、この通孔 5cを確実に形成で きる様にする点にある。上記膨出部 7aを形成する点に関しては、前述した通りである から、重複する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本実施例の特徴部分を中心に 説明する。

[0059] 本実施例の場合も、金型 6aを構成する金型素子 15の一部で、上記側壁 14のうち の上記通孔 5cを形成すべき部分に、この通孔 5cに見合う（実質的に合致する）形状 (例えば長円形)を有する抜き孔 12aを設けている。そして、この抜き孔 12a内に、上 記通孔 5cを形成する為のスライド工具 13bを、密に、且つ、上記側壁 14に対する進 退を可能に嵌装している。本実施例に使用する、上記スライド工具 13bの先端面 20a は、上記抜き孔 12a (或は通孔 5c)の幅方向（図 2〜5の上下方向）の片端部（図 2〜 5の上端部）を、上記金型素子 15の内面と平行な平坦面 21とし、中間部乃至他端部 (図 2〜5の下端部）を、この平坦面 21から離れるに従って上記側壁 14から離れる方 向に傾斜した傾斜面 22としている。上記金属管 3の一部に上記膨出部 7aを形成す る為のノ、イド口フォーム工程時には、上記スライド工具 13bを上記抜き孔 12a内で前 進させ、上記平坦面 21を上記金型素子 15の内面と同一平面上に位置させておく。 従って、上記スライド工具 13bの先端面 20aのうちで上記傾斜面 22に対応する部分 は、上記金型素子 15の内面よりも凹んだ状態となる。

[0060] 上記スライド工具 13bを、上述の様に前進させた状態で、上記金属管 3の内部に液 圧を導入すると共に、この金属管 3を軸方向に圧縮する方向の力を加えつつ、上記 膨出部 7aを形成する。この場合に、この膨出部 7aの側壁 14の板厚力 図 2〜5の上 方程小さくなる事は、前述した通りである。本実施例の場合、上記膨出部 7aの加工 に伴って、この膨出部 7aの側壁 14の一部で、上記傾斜面 22に対向する部分力 図 2に示す様に、これら側壁 14と傾斜面 22との間に存在する隙間 23内に少し入り込む 。そして、この様に隙間 23内に入り込んだ部分に、剪断面に対し垂直方向の引っ張 り応力が加わると共に、上記側壁 14の一部で上記抜き孔 12aの周縁部に存在する 刃先部分 26に突き当たる部分に剪断応力が加わる。

[0061] 即ち、上記隙間 23に対向する部分の両端縁部のうち、上記平坦面 21と上記傾斜 面 22との連続部に対向する側（図 2の上側）には、若干の剪断面に対し垂直方向の 引っ張り方向の応力に加えて曲げ応力が加わり、上記側壁 14の一部が折れ曲がる。 これに対して、上記抜き孔 12aの開口周縁部に存在する上記刃先部分 26に対向す る側（図 2の下側）には、この刃先部分 26と液圧とにより、剪断応力が加わり、この部 分で剪断加工が開始される。同時に、上記当該部分の板厚 T 力 上記隙間 23が存

4

在しない状態の板厚 T (図 24参照）に比べて小さく (Τ <T )なる。

2 4 2

[0062] 一方、上記抜き孔 12aの幅方向両端縁に対向する上記側壁 14のうち、上記平坦面 21と前記金型素子 15の内面との連続部に対応する部分は、図 2に示した状態では 未だ剪断加工が開始されておらず、この部分の板厚 T に関しても、前述の図 20〜2

3

3に示した様なハイド口フォーム工法により、金属管 3の一部を径方向外方に塑性変 形させて膨出部 7aを形成しただけの状態と変わらない。即ち、上記部分の板厚 T

3 は、本実施例のスライド工具 13bを使用する事で、特に減少する事はない。

[0063] この様に本実施例の場合には、スライド工具 13bの先端面 20aの形状を工夫し、ハ イド口フォーム工程を実施する際にこの先端面 20aの位置を適切に規制しているので 、上記側壁 14の一部で抜き孔 12aに対向している部分のうち、板厚が大きな側（図 2 の下側）から先に剪断加工が開始される。又、上記側壁 14のうちで、上記抜き孔 12a の幅方向両端縁部に位置する部分の板厚 T 、T の差を小さく抑えられる。即ち、ハ

4 3

イド口フォーム工程の終了時に比較的大きな部分の板厚を (τ から)低減させて τ

2 4 とし、同じく比較的小さな部分の板厚を低減させずに τ のままとする為、上記幅方向

3

両端縁部の板厚 τ 、τ をほぼ等しく（τ =τ )できる他、剪断加工終了のタイミン

4 3 4 3

グを揃え易く（同時に終了させ易く）できる。

[0064] そこで、図 3に示す様に、上記スライド工具 13bを上記抜き孔 12a内で後退を開始 させる。この後退開始により、上記側壁 14の一部で抜き孔 12aに対向している部分 のうち、板厚が小さな側（図 3の上側)でも剪断加工が開始される。この状態から、上 記スライド工具 13bを、図 4に示す様に更に後退させると、上記側壁 14の一部で抜き 孔 12aに対向して 、る部分の全周（板厚が大き!/、側及び小さ!/、側並びにその間部分 )で剪断加工が進行する。そして、この剪断加工の進行に伴って、上記側壁 14の一 部で抜き孔 12aに対向している部分の全周で、ほぼ同時に、前述の図 1の（C)に示 す様なクラックが発生する。

[0065] この結果、上記抜き孔 12aに対向している部分が、図 5に示す様に、上記側壁 14の 内側部分に存在する液圧により打ち抜かれて打ち抜き片 10cとなり、上記抜き孔 12a 内に押し込まれる。この際、上記抜き孔 12aに対向する部分の周縁部が剪断加工か ら破断に至る力 この破断は、上述の様に板厚が大きい部分力 先に剪断加工を開 始している事と、この部分の周縁部の板厚 T 、T が全周に亙ってほぼ等しく（Τ =

4 3 4 τ )、この部分の剪断加工終了のタイミングを揃え易い事とにより、上記周縁部の全

3

周に亙って、実質的に同時に発生し、上記打ち抜き片 10cとなる。前述の図 25に示 した様に、側壁 14の一部で抜き孔 12aに対向する部分がこの側壁 14と繋がった状 態のままになる事はない。この結果、上記側壁 14のうちで上記抜き孔 12aに整合す る部分に前記通孔 5cを、確実に形成できる。

[0066] 又、上記打ち抜き片 10cは、上記抜き孔 12a内に押し出されて、前記膨出部 7aを 含む金属管 3内に残留する事はない。従って、上記通孔 5cを形成した後に上記打ち 抜き片 10cをこの金属管 3の内部から取り出す工程及び装置が不要になる。この為、 上記膨出部 7a及び通孔 5cを備えた製品を造る為の装置の小型化 (省スペース化） を図れる等、当該製品を造る為に要するコストの低減を図れる。

[0067] 尚、上記通孔 5cとなるべき部分を確実に打ち抜く為に、上記板厚が大きい側で剪 断加工の開始を同じく小さい側に比べて早くする程度、或いは、上記幅方向両端縁 部の板厚 T 、T をほぼ等しくし、剪断加工終了のタイミングを揃え易くする程度は、

4 3

上記金属管 3の材質、元々の板厚等により、設計的、実験的に定める。例えば、軟鋼 板、アルミニウム合金板等により造るステアリングコラムに一体に設けたコラムブラケッ トに通孔を形成する場合、前記スライド工具 13bの先端部分の形状を適宜工夫する 事により、上記剪断加工の開始のタイミングをずらせる。又、上述の様に、上記幅方 向両端縁部の板厚 T 、T の関係を、剪断加工終了のタイミングを揃え易い関係に

4 3

する為には、上記幅方向に関する前記傾斜面 22の幅寸法を、液圧や上記金属管 3 の材質、元々の板厚との関係で、実験データに基づいて規制する。

[0068] 尚、上記抜き孔 12a内に押し込まれた上記打ち抜き片 10cは、例えば、膨出部 7a を形成し、更にこの膨出部 7aの側壁 14に通孔 5cを形成した金属管 3を、前記金型 素子 15により構成した金型 6aから取り出した後に、前記スライド工具 13bを前進させ て上記抜き孔 12aから押し出す事により、容易に上記金型 6aから取り出せる。或は、 上記金属管 3が軟鋼板等の磁性材製である場合には、この金属管 3を金型 6aから取 り出した後、磁石で上記打ち抜き片 10cを吸着し、上記抜き孔 12aから取り出す事も できる。更には、上記金型 6aの内部に、この抜き孔 12aから外部空間に通じる、上記 打ち抜き片 10cを通過させられるだけの大きさを有する排出通路を設ける事もできる 。この場合には、上記金属管 3内に導入した液圧により上記抜き孔 12a内に押し込ま れた上記打ち抜き片 10cを、上記金属管 3を上記金型 6aから取り出した後、別途上 記抜き孔 12a内に導入した空気圧や液圧によりこの抜き孔 12aから排出する。何れの 場合でも、上記通孔 5cの加工に伴ってこの抜き孔 12a内に押し込まれた上記打ち抜 き片 10cは、次の加工作業に先立って、この抜き孔 12aから排出しておく。

[0069] 尚、本実施例の場合、図 2に示した、通孔形成加工の初期段階で、上記スライドェ 具 13bの先端面 20aの平坦面 21を、金型素子 15の内面と同じ位置に存在させてい る。但し、この平坦面 21は、図 6に示す様に、この内面よりも少し凹んだ位置に存在さ せても良い。この場合には、図 6に示した様に、上記平坦面 21を金型素子 15の内面 よりも凹まさない状態に比べて、板厚が小さい部分も僅かに抜き孔 12a内に押し込ま れる。従って、板厚が大きい部分と小さい部分とで、剪断加工の開始のタイミングの ずれが少なくなる。図 2と図 6との何れを採用するかは、上記板厚が大きい部分と小さ い部分との差等に応じて、設計的に決める（実験等により条件を設定する)。

実施例 2

[0070] 図 7〜8は、本発明の実施例 2を示している。本実施例に使用するスライド工具 13c の先端面 20bに関しても、上述した実施例 1の場合と同様に、側壁 14のうちで比較 的板厚が小さくなつた部分に対向する平坦面 21aと、同じく比較的板厚が大きい部 分に対向する傾斜面 22aとを備える。但し、本実施例に使用するスライド工具 13cの 場合には、この傾斜面 22aの傾斜角度を、上記実施例 1に使用するスライド工具 13b の傾斜面 22 (図 2〜6参照）よりも緩やかにして 、る。

[0071] 本実施例の場合には、この様なスライド工具 13cの先端部を、金型素子 15の内面 よりも少し突出させた状態で、金属管 3の内側に液圧を導入し、この金属管 3の一部 を径方向外方に塑性変形させて膨出部 7aを形成する、ハイド口フォーミングを行なう 。即ち、上記スライド工具 13cの先端面 20bのうちで最も突出した部分である上記平 坦面 21aを上記金型素子 15の内面力 突出させる。これに対して、上記先端面 20b のうちで最も突出していない部分である、上記傾斜面 22aのうちの上記平坦面 21aか ら最も離れた部分を、上記金型素子 15の内面と一致する部分に位置させる。そして 、この状態で、上記金属管 3の内側に液圧を導入し、この金属管 3の一部を径方向外 方に膨出させて、上記膨出部 7aを形成する。

[0072] 上記金型素子 15の内面の一部には、上記スライド工具 13cの先端部が突出してい るので、上記膨出部 7aが形成された状態で、この膨出部 7aを構成する側壁 14の一 部が、図 7に示す様に、上記スライド工具 13cの先端部に倣って屈曲する。即ち、こ の側壁 14のうちで上記平坦面 21aに当接した部分力 最も上記金型素子 15の内面 力 離れた状態となり、上記傾斜面 22aに当接した部分力 この傾斜面 22aに沿って 傾斜し、上記平坦面 21aに向力 程上記金型素子 15の内面からの距離が大きくなる 方向に傾斜する。

[0073] そこで、この状態から、図 8に示す様に、上記スライド工具 13cを抜き孔 12aの内側 で上記側壁 14力も退避させる方向に変位させれば、この側壁 14の一部でこの抜き 孔 12aに整合する部分が、この抜き孔 12aの全周に亙り裂断されて、この抜き孔 12a に見合う通孔 5cが形成される。

[0074] 本実施例の場合には、次の様な理由で、上記側壁 14の一部で上記抜き孔 12aに 整合する部分が、この抜き孔 12aの全周に亙って破断される。先ず、上記膨出部 7a を形成すベぐ上記金属管 3の内側に液圧を作用させてこの膨出部 7aを形成するェ 程の最終段階で、この膨出部 7aの側壁 14の一部が上記スライド工具 13cの先端部 に押し付けられ、当該部分がこの先端部に倣って変形する。具体的には、上記側壁 14の一部で上記通孔 5cを形成すべき部分の両端縁に対応する部分のうち、板厚が 小さくなつた側（図 7の上側）の部分が、上記スライド工具 13cを後退させて上記通孔 5cを形成する際に変形する方向と逆方向に、比較的大きく変形する (折れ曲がる)。 この状態で、この様に大きく折れ曲がった部分の板厚は、 T となる。これに対して、

6

板厚が比較的大きい側（図 7の下側)の部分は、上記通孔 5cを形成する際に変形す る方向と逆方向に変形するが、その変形量は僅少に留り、当該部分の板厚は、 T と

5 なる。 [0075] そこで、上記側壁 14の一部で上記通孔 5cを形成すべき部分が上述の様に変形し た状態から、上記スライド工具 13cを上記抜き孔 12a内に、前述の実施例 1を示す図 2に示した程度にまで少し退避させると、上記比較的大きな板厚 T の部分では、この

5

図 2に示す様に直ちに剪断加工が開始されるのに対して、上記比較的小さな板厚 T

6 の部分では、未だ剪断加工が開始されない。むしろ、この比較的小さな板厚 τ の

6 部分は、剪断面に対し垂直方向に圧縮されて、圧縮応力が加わり、クラックが発生し にくい状態となる。この状態から更に上記スライド工具 13cを上記抜き孔 12a内に、前 述の実施例 1を示す図 3に示した程度にまで少し退避させると、上記比較的小さな板 厚 T の部分でも剪断加工が開始される。そして、上記スライド工具 13cを、前述の実

6

施例 1を示す図 4の状態を経て更に退避させると、図 8に示す様に、上記側壁 14の 一部で上記抜き孔 12aに対向している部分の全周（上記比較的大きな板厚 T の部

5 分及び上記比較的小さな板厚 T の部分並びにその間部分)で剪断加工が進行す

6

る。そして、この剪断加工の進行に伴い、上記側壁 14の一部で抜き孔 12aに対向し ている部分の全周で、ほぼ同時に、前述の図 1の（C)に示す様なクラックが発生する

[0076] この結果、上記抜き孔 12aに対向している部分が、図 8に示す様に、上記側壁 14の 内側部分に存在する液圧により打ち抜かれて打ち抜き片 10cとなり、上記抜き孔 12a 内に押し込まれる。尚、上述の様に、上記側壁 14の一部で抜き孔 12aに対向してい る部分の全周でほぼ同時にクラックが発生するのは、上記剪断加工の開始のタイミン グをずらせる事に加えて、各部の板厚の差が小さくなる事も寄与するものと考えられ る。即ち、上記図 7に示す様に、上記スライド工具 13cを上記抜き孔 12a内で上記側 壁 14から退避させると、この側壁 14のうちでこの抜き孔 12aに整合する部分力 この 抜き孔 12a内に押し込まれる。この際、上記比較的大きな板厚 T を有する部分は、

5

直ちにこの抜き孔 12a内に押し込まれ始める。これに対して、上記板厚 T 力 、さな

6 部分は、一度他の部分と平行になるまで変形してから、上記抜き孔 12a内に押し込ま れる。そして、上記板厚 T

6力 、さな部分が一度他の部分と平行になるまで変形し、 更に上記抜き孔 12a内に押し込まれる過程で、この部分に圧縮応力が加わると同時 に、この部分の板厚が少し増大する (T よりも大きくなる）。この結果、上記側壁 14の うちで上記抜き孔 12aに対向する部分力 この抜き孔 12aの周縁部の全周に亙って 破断しつつこの抜き孔 12a内に押し込まれ、上記通孔 5cが形成される。

[0077] 尚、本実施例の場合、図 7の様に膨出部 7aを形成する段階で、上記スライド工具 1 3cの先端面 20bの傾斜面 22aのうちで、平坦面 21aから遠い側の端部は、金型素子 15の内面よりも少し凹んだ部分に位置させても良い。この場合には、図示の様に、当 該部分を金型素子 15の内面よりも凹まさない状態に比べて、膨出部 7aの側壁 14の うちで当該部分に当接する部分が僅かに抜き孔 12a内に押し込まれるので、この部 分での剪断加工の開始がより早くなると共に、この部分の板厚が、僅かに薄くなる傾 向になる。

[0078] 何れの場合でも、図 7に示す様に、金属管 3の一部を膨出させて膨出部 7aを形成 し、この膨出部 7aの側壁 14の一部に上記スライド工具 13cの先端面 20bを突き当て た状態で、この側壁部 14のうちで上記抜き孔 12aの幅方向両端縁に対応する部分 の板厚 T 、T の差が、板厚が大きい側から見て、好ましくは 30%以内、更に好まし

5 6

くは 20%以内であれば、上記通孔 5cを形成するに就いて、特に問題を生じにくい。 即ち、本実施例の製造方法は、前述した実施例 1の場合よりも、板厚の差が大きい場 合に適切である。又、上記先端面 20bのうちで最も凹んでいる、上記傾斜面 22aのう ちで上記平坦面 21aから遠い側の端部は、図示の様に金型素子 15の内面と一致さ せても、或いは、上述の様によりも少し凹んだ部分に位置させても、更には、この内 面よりも少し突出させても良 、。

実施例 3

[0079] 図 9は、本発明の実施例 3として、前述の実施例 1及び上述の実施例 2に使用した スライド工具 13b、 13cと、このスライド工具 13b、 13cに置換可能なスライド工具の 2 例との、合計 3例のスライド工具を示している。即ち、上記両実施例の様にして通孔 5 cを形成する場合に使用するスライド工具の先端部の形状は、図 9の (A)に示す様な 、断面形状が直線状である傾斜面 22、 22aを備えたスライド工具 13b (13c)に限らず 、図 9の（B) (C)に示す様に、断面形状が円弧形である曲面状の傾斜部 24、 24aを 備えたものであっても良いし、図示はしないが、傾斜面の断面形状が直線と曲線とを 組み合わせたものである、複合面であっても良い。尚、上記図 9の (A)に破線で示す 様に、スライド工具 13b (13c)の先端面 20a (20b)に形成した傾斜面 22 (22a)の傾 斜角度 Θを、この先端面 20a (20b)の長さ方向（図 9の表裏方向）の中間部で変化さ せる事もできる。この様な配慮は、ハイド口ピアシングにより通孔を形成すべき部分の 肉厚力 この通孔の幅方向だけでなく長さ方向にも変化している場合に必要になる。 尚、この場合に、上記傾斜面 22 (22a)の傾斜角度 Θに代えて、平坦面 21 (21a)の 幅 W を変化させたり、両方を変化させる事もできる。この様に、材料の肉厚分布の

2

形態によっては、必要に応じて、先端面 20a (20b)の形状を 3次元的に変化させる。

[0080] 尚、図 9の (A)は、上記実施例 1及び上述の実施例 2に使用したスライド工具 13b ( 13c)を示している力 この様なスライド工具 13b (13c)の寸法は、例えば次の様に規 制する。即ち、このスライド工具 13b (13c)の幅を W 、このスライド工具 13b (13c)の 先端面 20a (20b)のうちの平坦面 21 (21a)の幅を W 、同じく傾斜面 22 (22a)の傾

2

斜角度を 0とすると、

0≤W ≤0. 9W

2 1

0. 3° ≤ Θ < 90°

の範囲が採用可能である。

[0081] 好ましくは、

0. 01W ≤W ≤0. 9W

1 2 1

0. 3° ≤ Θ < 90°

更に好ましくは、

0. 2W ≤W ≤0. 8W

1 2 1

1° ≤ Θ≤20°

特に好ましくは、

0. 2W ≤W ≤0. 7W

1 2 1

3° ≤ Θ≤20°

の範囲で設定する。

[0082] 要するに、上記スライド工具 13b (13c)の幅 W は、形成すべき通孔 5cの幅に応じ て決定するが、残りの幅 W 及び傾斜角度 Θに関しては、金属管 3の材質や板厚に

2

応じて、実験により最適な値を選定する。平坦面 21 (21a)の幅 W が大き過ぎると、 この平坦面 21 (21a)を突出させる事による、剪断加工開始のタイミング、破断に至る クラック発生のタイミングの調整効果を十分に得に《なる。反対に上記幅 W が小さ

2 過ぎると、上記平坦面 21の機械的強度の確保が難しくなる。従って、スライド工具の 機械的強度確保の面で問題がなければ、この平坦面 21は省略しても良い。上記傾 斜角度 Θに就いても、小さ過ぎると、上記スライド工具 13b (13c)を退避させる事によ る上記各タイミングの調整効果を得に《なる。反対に、上記傾斜角度 Θが大き過ぎ る場合には、上記平坦面 21 (21a)の機械的強度の確保が難しくなるだけでなぐ厚 肉側が過度に剪断され易くなり、上記各タイミングの調整が難しくなる。

[0083] 又、図 9の (B) (C)は、断面形状の曲率半径が Rである、部分円筒面状の凹曲面 { 図 9の（B)の場合 }或は凸曲面 {図 9の（C)の場合 }の傾斜部 24、 24aを、上記傾斜 面 22 (22a)に代えて形成したものである力 この様な傾斜部 24、 24aを形成したスラ イド工具 13d、 13eに関しても、各部の寸法を下記の範囲で選定する。

[0084] 即ち、これら各スライド工具 13d、 13eの幅を W 、これら各スライド工具 13d、 13eの 先端面 20c、 20dのうちの平坦面 21b、 21cの幅を W とすると、

2

0≤W ≤0. 9W

2 1

好ましくは、

0. OIW ≤W ≤0. 9W

1 2 1

の範囲で設定できる。上記傾斜部 24、 24aの断面形状の曲率半径 Rの値は任意に 設定できる。各々の値に就いて、金属管 3の材質や板厚に応じて、実験により最適な 値を選定する事は、図 9の (A)に示したスライド工具 13b (13c)の場合と同様である。

[0085] 要するに、本発明を実施するに就いて、抜き孔の内側でスライド工具を退避させる 際に、膨出部の側壁の如ぐ板厚に差がある場合でも、上記抜き孔の両側で板厚の 差を小さくする等、この抜き孔に対向する部分を全周に亙って同時に破断できる様に する先端形状を有するスライド工具であれば、本発明の実施に使用できる。

[0086] 更に、スライド工具 13b、 13cの先端面 20a、 20bの、金型素子 15の内面から突出 量 S (図 7)或いは凹み量 S (図 6)は、側壁 14のうちで、通孔を形成すべき部分の 肉厚 T (図 2の T に相当）を基準として、 I T

3 I > I S Iの範囲内に規制する事が好 ましい。この突出量 Sが大き過ぎると、スライド工具の後退に伴って肉厚が小さい部分 に付加される圧縮応力が過大となり、剪断加工が進んでもクラックが入らなくなる。そ の結果、肉厚が大きい部分のみが剪断される様な事態が生じ、本発明の実施が困難 となる。又、上記凹み量 Sが過大になると、初期状態から材料が抜き孔内に過度に 進入し、スライド工具の先端面形状により、肉厚が大きい側と小さい側とに応じて前記 各タイミングを調整する効果力 、さくなる。言い換えれば、これら各タイミングの調整 が困難になる。

[0087] 尚、通孔を形成する際、スライド工具を退避させつつ側壁 14の片面 (金型素子 15と 反対側の面）に作用させる液圧 Pに就いては、金属材料の剪断抵抗を!:、肉厚を T、 通孔の周長を L、通孔の面積を Sとした場合に、 P> (r'T'L) ZSを満たす様に規制 する。

実施例 4

[0088] 図 10は、本発明の実施例 4を示している。本実施例の場合には、先に述べた各実 施例の場合と異なり、金型 6の側を工夫している。即ち、通孔を形成すべき側壁 14に 対向する金型素子 15に形成した抜き孔 12bの開口周縁部のうちの幅方向両端縁に 存在する刃先部分 26a、 26bの断面形状の曲率半径を互いに異ならせている。具体 的には、上記側壁 14のうちの板厚が大きい側を剪断加工すべき、図 10の下側の刃 先部分 26aの断面形状の曲率半径を小さくしている（シャープエッジとしている)。こ れに対して、上記側壁 14のうちの板厚が小さい側を剪断加工すべき、図 10の上側 の刃先部分 26bの断面形状の曲率半径を比較的大きくしている。上記抜き孔 12bに 挿入したスライド工具 13の先端面 20は、全面に亙り平坦である。

[0089] 本実施例の場合には、上記板厚が小さい側を剪断加工すべき刃先部分 26bの断 面形状の曲率半径を比較的大きくする事により、この板厚が小さい側で剪断を進行 しにくくして、この側で破断に至るクラックの発生タイミングを、上記刃先部分 26bをシ ヤープエッジとした場合に比べて遅くしている。要するに本実施例の場合には、元々 板厚が小さい事により、破断に至るクラックの発生タイミングが早くなりがちな側で、こ のタイミングを遅くする傾向としている。

[0090] この為本実施例の場合には、板厚が小さ!/ヽ側と大き!/ヽ側とで、剪断加工開始のタイ ミングを同じとしても、破断に至るクラックの発生タイミング (剪断現象終了のタイミング )をほぼ同じに揃えて、板厚が不同にも拘らず、切れ残りのない、完全な外抜きのハ イド口ピアシングを行なえる。

[0091] 尚、本実施例の様に、上記各刃先部分 26a、 26bの断面形状の曲率半径を変える 事と合わせて、前述の実施例 1〜3の様に、スライド工具 13の先端面 20の形状をェ 夫する事も可能である。具体的には、剪断に対する感受性を鈍化させる必要がある 板厚の小さな側で、刃先部分の断面形状の曲率半径を大きくすると共に、スライドェ 具 13の先端面 20を金型素子 15の内部に突出させて剪断加工開始のタイミングを遅 らせる。一方、板厚の大きな側で、刃先部分の断面形状の曲率半径を小さくすると共 に、スライド工具 13の先端面 20を上記金型素子 15の外方に凹ませて剪断加工を促 進する。

実施例 5

[0092] 図 11〜12は、本発明の実施例 5を示している。本実施例の場合には、ノ、イドロフォ ーム工法により金属管 3の一部を径方向外方に塑性変形させて形成した膨出部 7a の側壁 14に、異形の通孔 5dを形成する場合に就いて示している。この通孔 5dは、 図 12の (A)に示す様な比較的幅寸法の小さい長円形部分と、同（B)に示す様な比 較的幅寸法の大きな長円形部分とを重ね合わせ (合成し)て、同 (C)に示す様な鍵 孔状とした如きものである。但し、この鍵孔状の通孔 5dは、断面形状を鍵孔状とした スライド工具により、一挙に加工する。スライド工具の先端面形状は、先に説明した何 れかの実施例に合わせて形成する。この様な鍵孔状の通孔 5dに就いても、板厚が 均一である場合に加工できる事は勿論、本発明を適用すれば、板厚が不均一であつ ても、又、金属製部材が環状である力板状であるかを問わず、ノ、イド口ピアシングによ り、確実に加工できる。尚、金属製部材の一部でこの通孔 5dを形成すべき部分の形 状に就いては、平坦面、部分円弧面、曲面等、何れでも良い (スライド工具の先端面 形状をそれに合わせる)。

実施例 6

[0093] 図 13は、本発明の実施例 6を示している。本実施例の場合には、ハイド口フォーム 工法により金属管 3の一部を径方向外方に塑性変形させて形成した膨出部 7aの側 壁 14に、アスペクト比が大きい (スリット状の）通孔 5eを、この膨出部 7aの傾斜部 29を 跨ぐ状態で形成する場合に就いて示している。本実施例の場合、スライド工具の先 端面形状は、先に説明した何れかの実施例に合わせると共に、上記通孔 5eを形成 すべき、上記側壁 14の外面形状に合わせて形成する。この様な、傾斜部 29を跨ぐ 状態で存在するスリット状の通孔 5eに就いても、上述した実施例 5と同様、本発明を 適用する事により、ハイド口ピアシングにより、確実に加工できる。

実施例 7

[0094] 図 14は、本発明の実施例 7を示している。本実施例の場合には、ハイド口フォーム 工法により金属管 3の一部を径方向外方に塑性変形させて形成した膨出部 7aの側 壁 14に、鍵孔状の通孔 5fを、この膨出部 7aの傾斜部 29を跨ぐ状態で形成する場合 に就いて示している。本実施例の場合も、スライド工具の先端面形状は、先に説明し た何れかの実施例に合わせると共に、上記通孔 5fを形成すべき、上記側壁 14の外 面形状に合わせて形成する。この様な、傾斜部 29を跨ぐ状態で存在する鍵孔状の 通孔 5fに就いても、上述した実施例 5、 6と同様、本発明を適用する事により、ハイド 口ピアシングにより、確実にカ卩ェできる。

実施例 8

[0095] 本発明の有効性を確認する為に行なった実験に就いて説明する。前述の図 7〜8 に示した実施例 2の方法により、実際にハイド口フォーミング及びノヽィドロピアシングを 行なった。即ち、一体型コラムブラケットを形成したステアリングコラム用アウターチュ ーブの製作を想定して、ハイド口フォーミングにより金属管の軸方向中間部に膨出部 を形成し、引き続き同一金型内でハイド口ピアシングにより、その膨出部の両側の側 壁部に長円形の通孔を形成した（図 15〜 17参照)。金型に組み合わされるスライド 工具としては、先端面を平坦面と傾斜面で形成した、図 9の (A)に示した形状のもの を使用した。

[0096] 実験に使用した金属管は、機械構造用炭素鋼管 (STKM11A)であり、外径が 60 . 5mm、肉厚が 2. Omm、全長が 500mmである。この材料の機械試験値は、降伏点 力 S300MPa、引張強さが 400MPa、伸び力 0%である。通孔を形成する為の長円 形の抜き孔の寸法は、長径方向の長さを 60mm、短径方向の長さを 10mmとした。

[0097] ノ、イド口フォーミングにより形成された膨出部での拡管率は約 30%であり、板厚は、 小さい側で 1. 8mm、大きい側で 2. Ommであった。ハイド口ピアシングにより膨出部の 両側の側壁部に長円形の通孔を形成するべぐスライド工具の先端面の幅 W と平 坦面の幅 W の関係（ランド幅比 W /W )、傾斜面の平坦面に対する傾斜角度 0

2 2 1

、及び初期位置での平坦面の突出量 sを種々変更した。これらの値を、実験結果と 共に、次の表 1に示す。この表 1中の比較例は、スライド工具として、その先端面が全 面に亙り平坦面であるものを使用した場合である。

[表 1]

* 1万回試験後確認したところ、スライド工具先端に欠けが見られた

[0098] この表 1から明らかな通り、スライド工具の先端面の形状を適切に選定して、剪断加 ェ開始のタイミング、及び、破断に至るクラック発生のタイミングを調整する事により、 形成すべき通孔の周縁部全体で剪断現象を同時に終了させて全周に亙り破断させ る事ができる。この為、板厚に差がある膨出部の両側壁部に対しても、切れ残りのな い完全なハイド口ピアシングが可能になる。又、本発明の方法により膨出部の両側壁 部に通孔を形成した金属管加工品は、ステアリングコラム用アウターチューブとして 使用可能であった。更に言えば、得られたアウターチューブは、溶接部のない一体 型コラムブラケットを有する上に、膨出部の両側壁部に存在する孔あけ加工品質も高 ぐ非常に高品質なものであった。しかも、同一金型内での一連の操作により膨出部 の形成力 孔あけ加工までが効率的に行なえる為、経済性も非常に高いものとなつ た。

産業上の利用可能性

[0099] 本発明を実施する場合に、金属部材に形成する通孔の数は問わない。即ち、通孔 の数が 1個乃至は 2個の場合は勿論、 3個以上であっても、金型に必要数の抜き孔と スライド工具とを設ける事で、本発明を実施する事は可能である。

[0100] 又、形成すべき通孔の形状に就いても、単純な円形は勿論、長円形、楕円形、略 四角形、或はこれらを組み合わせた様な形状やより複雑な形状等、各種形状の通孔 の形成に適用できる。例えば、前述した実施例 1〜7の構造を適宜組み合わせて実 施する事ができる。この場合に、例えば、互いに異なる形状を有する複数の通孔を、 複数の抜き孔及びスライド工具を備えた金型を使用して、ハイド口ピアシングにより同 時に形成する事が考えられる。

[0101] 更に、本発明を、金属管を径方向外方に塑性変形して形成した膨出部に通孔を形 成するのに適用する場合に、金属管を一方向に膨出させた場合に限らず、全周に亙 つて膨出させた場合でも、本発明を適用できる。即ち、金属管を全周に亙って膨出さ せた場合であっても、部分的に膨出の程度が変化する等により、板厚に差がある肉 厚不均一部分が存在し、当該部分に通孔を形成する必要があれば、本発明を適用 できる。

[0102] 要するに本発明は、中空部材の膨出部に通孔を形成する場合に限らず、各種金属 製部材のうちで、板厚に差がある肉厚不均一部分に通孔を形成する場合に利用可 能である。

[0103] 特に、本発明を、例えばコラムブラケット一体型のステアリングコラムの製造に適用 した場合には、前述した本発明の基本的な作用 '効果に比べて、より優れた作用，効 果を得られる。即ち、この様なステアリングコラムを造る場合に、前述の図 20〜23で 説明した様に、コラムブラケットとなる膨出部を形成する為のハイド口フォーム工程と、 通孔を形成する為の孔加工工程とを連続して（実質的に同時に）実施できる。この為 、上述の様なステアリングコラムの製造に費やす時間及び手間を低減して、製造コス トの低廉ィ匕が可能になる。更に、 1個の部材に複数の通孔を形成する場合にも、これ ら各通孔の位置決めを図る為に、この部材とこれら各通孔との位置決めを行なう為の 考慮も不要になり、コスト上昇を抑えつつ、複数の通孔を正確に位置決めした製品を 得られる。

[0104] 尚、本発明をコラムブラケットの膨出部に通孔を形成するのに適用する場合は勿論 、何れの部分に適用する場合でも、形成した通孔の周縁部を含み、この通孔の周囲 部分には、だれ等、材料の変形が殆どない、良好な面が残る。この為、この通孔を形 成した後、上記周囲部分の精度を向上させる為の後加工が不要若しくは容易になり 、後加工の為の装置や機構が不要若しくは簡易になって、設備費用の削減等による コスト低減を図れる。

又、図示の各実施例は、肉厚に差がある肉厚不均一部分を孔あけ加工 (ハイドロピ ァシング)する場合に就いて示した。但し、肉厚 (板厚）が同じでも加工硬化の程度に 差がある、加工硬化不均一部分に孔あけカ卩ェ (ノヽイド口ピアシング)を施す場合にも、 上記肉厚不均一部分と同様の問題を生じる可能性がある。この為、この様な加工硬 化不均一部分で、剪断現象を同時に終了させるベぐこの部分での剪断開始のタイ ミング等を加工硬化の程度に応じて調節する (設計的に条件の設定をする)事もでき る。この場合に、例えば、加工硬化の程度が著しい部分を、前述の各実施例の説明 中での肉厚の大き 、 (厚 、)部分に対応させ、加工硬化の程度が低 、 (若しくは加工 硬化していない）部分を、同じく肉厚の小さい（薄い)部分に対応させる。加工硬化の 程度により剪断開始のタイミングをずらせる程度は、肉厚が不均一の場合と同様、実 験により求める。更に、肉厚が不均一で、し力も加工硬化の程度が異なる部分に関し て本発明を実施できる事は勿論である。この場合も、タイミングをずらせる程度は、実 験により、肉厚及び加工硬化に応じて規制する。

Claims

請求の範囲

[1] 少なくとも一部が板状とされた金属製部材の一部で、この板状とされた部分の厚さ に差がある肉厚不均一部分に通孔を、この部分を貫通する状態で設けた、通孔を有 する金属製部材であって、この通孔は、上記肉厚不均一部分の片面を金型に当接さ せた状態でこの肉厚不均一部分の他面に液圧をカ卩えつつ、この肉厚不均一部分の 一部で上記金型に設けた抜き孔に対応する部分をこの抜き孔に押し込む、ハイド口 ピアシングにより形成されたものである、通孔を有する金属製部材。

[2] 肉厚不均一部分の肉厚が漸次変化している、請求項 1に記載した通孔を有する金 属製部材。

[3] 肉厚不均一部分が塑性加工により形成されたものである、請求項 1〜2のうちの何 れカ 1項に記載した通孔を有する金属製部材。

[4] 塑性カ卩ェ力 ハイド口フォーム工法、絞り加工、曲げカ卩ェのうちの少なくとも何れか の加工を含む、請求項 3に記載した通孔を有する金属製部材。

[5] 金属製部材が、中空管の一部をハイド口フォーム工法により径方向外方に膨らませ 、この膨らませた部分の側壁部に通孔を形成したステアリングコラムである、請求項 4 に記載した通孔を有する金属製部材。

[6] 中空管の中心軸を含み、膨出部が膨出している方向と直角方向に拡がる仮想平面 を考えた場合に、通孔全体が、この仮想平面力 上記膨出している方向に外れた位 置に形成されて 、る、請求項 5に記載した通孔を有する金属製部材。

[7] 膨らませた部分と膨らませて!/ヽな ヽ部分とが、傾斜部又は段差部を介して連続して おり、通孔のうちの少なくとも一部が、この傾斜部又は段差部に形成されている、請 求項 5〜6のうちの何れ力 1項に記載した通孔を有する金属製部材。

[8] 金属製で、少なくとも一部が板状とされた部材の一部で、この板状とされた部分の 厚さに差がある肉厚不均一部分に通孔を、この肉厚不均一部分を貫通する状態で 設ける為に、この肉厚不均一部分の片面を金型に当接させた状態でこの肉厚不均 一部分の他面に液圧をカ卩えつつ、この肉厚不均一部分の一部で上記金型に設けた 抜き孔に対応する部分をこの抜き孔に押し込む、ハイド口ピアシングを施す際に、形 成すべき上記通孔の周縁全体で剪断現象を同時に終了させる事を特徴とする、通 孔を有する金属製部材の製造方法。

[9] 形成すべき通孔の周縁で、ハイド口ピアシングによる剪断加工開始のタイミングを肉 厚分布に応じて調整する、請求項 8に記載した通孔を有する金属製部材の製造方法

[10] 形成すべき通孔の周縁で、破断に至るクラック発生のタイミングを肉厚分布に応じ て調整する、請求項 8〜9のうちの何れ力 1項に記載した通孔を有する金属製部材の 製造方法。

[11] 金型の抜き孔に挿入されるスライド工具として、剪断加工を担当する材料の肉厚分 布に応じて、先端面が肉厚の小さい側で金型の内側方向へ突出し、肉厚の大きい側 で金型の外側方向へ窪んだ形状を有するスライド工具を使用する、請求項 8〜 10の うちの何れか 1項に記載した通孔を有する金属製部材の製造方法。

[12] 金型の抜き孔の周縁部である刃先部分の断面形状の曲率半径が、この刃先部分 が剪断加工を担当する材料の肉厚分布に応じて、肉厚の大きい側で小さぐ肉厚の 小さい側で大きく形成された金型を使用する、請求項 8〜： L 1のうちの何れか 1項に記 載した通孔を有する金属製部材の製造方法。

[13] 金型に設けた、通孔に見合う形状及び大きさを有する抜き孔の内側に、肉厚不均 一部分のうちで板厚が小さい部分が同じく厚い部分に比べてこの肉厚不均一部分の 側に向けて突出している先端面を有するスライド工具を挿入すると共に、上記金型の 内面を上記肉厚不均一部分の片面に突き当てた状態でこの肉厚不均一部分の他面 に液圧を加えつつ、上記スライド工具をこの肉厚不均一部分力も退避する方向に変 位させて、この肉厚不均一部分の一部で上記抜き孔に対応する部分を、上記液圧に よりこの抜き孔に押し込む、請求項 11〜12のうちの何れか 1項に記載した通孔を有 する金属製部材の製造方法。

[14] スライド工具の先端面のうちで最も突出した部分を金型の内面と一致する部分に位 置させる事によりこの先端面を肉厚不均一部分の片面に、この肉厚不均一部分のう ちで板厚が小さい側で当接させ、同じく大きい側で隙間を介して対向させた状態力も 上記スライド工具を抜き孔の内側で上記肉厚不均一部分力 退避させる方向に変位 させる事により通孔を形成する、請求項 13に記載した通孔を有する金属製部材の製 造方法。

[15] スライド工具の先端面のうちで最も突出した部分を金型の内面力 突出させ、最も 突出して 、な 、部分をこの内面と一致若しくはこの内面よりも凹んだ部分に位置させ ると共に、上記先端面を上記スライド工具の先端部に倣って屈曲した肉厚不均一部 分の片面に当接させた状態から、このスライド工具を抜き孔の内側で上記肉厚不均 一部分力 退避させる方向に変位させる事により通孔を形成する、請求項 13に記載 した通孔を有する金属製部材の製造方法。

[16] 肉厚不均一部分の一部で板厚が漸次変化している部分が、ハイド口フォーム工法 により素材の一部を膨らませて成る膨出部の側壁である、請求項 8〜15のうちの何れ 力 1項に記載した通孔を有する金属製部材の製造方法。

[17] 金属製部材が、中空管の一部をハイド口フォーム工法により径方向外方に膨らませ 、この膨らませて成る膨出部の側壁部に通孔を形成したステアリングコラムであり、こ の膨出部の加工作業に続いてこの通孔の形成作業を行なう、請求項 16に記載した 通孔を有する金属製部材の製造方法。

[18] 中空管の中心軸を含み、膨出部が膨出している方向と直角方向に拡がる仮想平面 を考えた場合に、通孔全体を、この仮想平面から上記膨出している方向に外れた位 置に形成する、請求項 17に記載した通孔を有する金属製部材の製造方法。

[19] 膨らませた部分と膨らませて!/ヽな ヽ部分とが、傾斜部又は段差部を介して連続して おり、通孔のうちの少なくとも一部を、この傾斜部又は段差部に形成する、請求項 17 〜18のうちの何れ力 1項に記載した通孔を有する金属製部材の製造方法。