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技術 マフラーカッターの製造方法

出願人 JFEスチール株式会社
発明者 尾崎芳宏石渡亮伸
出願日 2018年7月20日 (2年5ヶ月経過) 出願番号 2018-136593
公開日 2020年1月23日 (11ヶ月経過) 公開番号 2020-011281
状態 未査定
技術分野 特定物品の製造 溝・フランジの加工および板・棒等への特殊な曲げ 排気消音装置
主要キーワード 湾曲凹面 ステンレス素材 湾曲凸面 筒状部品 二重管状 フェライト系ステンレス鋼管 先端円 外ガイド
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年1月23日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (11)

課題

ステンレス鋼管被加工材とし、先端部を内側に隙間を広くして折り返すマフラーカッターの製造方法を提供する。

解決手段

本発明に係るマフラーカッター1の製造方法は、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とを有する外金型11と、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、かつ湾曲凹面部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、湾曲凸面部21から円筒面部15に平行になるように形成された内ガイド面部23とを有する内金型13とを備えた金型9を用い、ステンレス鋼管25の先端部を外金型11の湾曲凹面部17に沿うように内側にカーリングさせ、かつ先端を内ガイド面部23にガイドさせるようにしたことを特徴とする。

概要

背景

自動車排気系部品は、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エッジ露出されず手指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。

概要

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マフラーカッターの製造方法を提供する。本発明に係るマフラーカッター1の製造方法は、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とを有する外金型11と、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、かつ湾曲凹面部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、湾曲凸面部21から円筒面部15に平行になるように形成された内ガイド面部23とを有する内金型13とを備えた金型9を用い、ステンレス鋼管25の先端部を外金型11の湾曲凹面部17に沿うように内側にカーリングさせ、かつ先端を内ガイド面部23にガイドさせるようにしたことを特徴とする。

目的

本発明の目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項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マフラーカッターの製造方法。

請求項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。

技術分野

0001

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。

背景技術

0002

自動車排気系部品は、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。

0003

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。

0004

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エッジ露出されず手指切創などの危険がない形状に処理される。

0005

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。

0006

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。

先行技術

0007

特開2012−166258号公報
特開平9−203456号公報

発明が解決しようとする課題

0008

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砂塵入り込み、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。

0009

この点、特許文献1の技術は、折り返し部を素管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。

0010

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部品の溶接溶接部研磨が必要となり、製造コストアップにつながるという問題がある。

0011

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。

0012

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。

課題を解決するための手段

0013

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。

0014

(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。

0015

(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。

発明の効果

0016

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。

図面の簡単な説明

0017

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)。

0018

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。

0019

<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。

0020

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。

0021

<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。

0022

<金型>
金型9の形状について、金型形状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。

0023

《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。

0024

<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))。

0025

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。

0026

[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。

0027

0028

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。

0029

[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。

0030

0031

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。

0032

[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。

0033

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。

0034

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。

実施例

0035

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。

0036

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)

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