JP3160647B2 - 完全な外部突出部を有する管状部材を製造する方法 - Google Patents

完全な外部突出部を有する管状部材を製造する方法

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    • B21C37/06Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
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Description

【発明の詳細な説明】 「技術分野」 この発明は、完全な外部突出部を有する管状部材を製
造する方法に関するものである。また、この発明は、一
体的な、或は完全なマニホルドが、例えば熱交換器に使
用するために複数個の完全な長手方向に間隔を置いた中
空立上部を外部に有する中空部材から成るよう流体導管
を製造する方法に特に関するものである。
「背景技術」 例えば、熱交換器の完全なマニホルドは多数の方法に
より製造されている。この様な1つの周知の方法は、例
えばアルミニウムシート材料等の様な適宜な材料のシー
トが管の形に曲げられてシートが一緒に溶接された後
に、シートに深押出し作用を導くことによって中空立上
部が形成されるよう成している。従って、中空立上部が
延び出ている管が形成される。この構造の明確な欠点
は、例えば溶接継目が確実で緊密で且つ強固な継目でな
い時に、高圧運転の下で圧力流体の漏洩を生じる長手方
向に延びる溶接継目であることである。更に、形成でき
る立上部の最大長さは、使用されるシート材料の厚さに
よって制限される。
また、この長さの制限は、米国特許第5,022,135号明
細書に記載される様な外面細部を有する金属導管の製造
方法にも見られる。この周知の方法および押出素材にお
いては、導管が高圧の型の中に置かれて、例えば油等の
圧力流体に露呈され、素材の金属が型の空所内へ流れる
ように成って、外面細部を形成するよう成す。
米国特許第4,663,812号明細書は、1つ以上の長手方
向に延びる中実の完全に突出する頚部が設けられた押出
された中空形状の部材から一体的または完全なマンドレ
ルを製造する方法を記載している。この様な頚部から
は、反転衝撃押出方法によって中空立上部に続いて再形
成される複数個の個々の中実立上部が形成される。その
後に、孔が中空部材の壁に形成されて内部が中空立上部
と連通される。この明細書には突出する頚部分から中実
立上部を形成する2つの異なった方法が記載されてい
る。第1の方法は円筒状空所が設けられた圧搾工具の横
方向の適用を含んでいる。第2の方法は特別な切削工具
による頚部からの余剰材料の除去を含んでいる。第1の
方法は横方向冷間形成方法を達成するよう高圧力を必要
としている。第2の方法は頚部の材料の実質的な量の除
去を必要とすると共に、切削工具を維持するよう実質的
な費用を必要としている。更に、これら両方法に共通な
欠点は、中空立上部と中空部材間の鋭角に決められた移
行を確実にする滑らかな面を有するマニホルドを設ける
よう必要としていることである。
従って、この発明の目的は、完全な外部突出部を有す
る管状部材を製造する方法を提供することであり、これ
によって上述および他の従来技法の欠点を解決すること
が出来る。
この発明の別の目的は、この様な方法を提供して、こ
れによって機械加工の必要と材料の結果的な浪費とを除
去するよう出来る。
この発明の他の目的は、低い主要な維持費用を必要と
し且つ従来技法において可能である以上の低いエネルギ
ー消費を必要とする方法を提供することにある。
この発明のまた別の目的は、完全な外部突出部の形状
に関する大きな融通性を有する方法を提供し、これによ
って別の加工や処理操作の必要なく使用するよう容易な
外面を有する流体導管を提供するよう出来る。
ひの発明の更に他の目的は、上述の米国特許第4,663,
812号に用いられる様な完全な中実外部突出部を有した
管状部材を形成する改良された方法を提供することで、
これによってこの様な管状部材の形成が実際に容易にな
る。
「発明の開示」 上述の目的は、中空部材の円周方向に変わる厚さを有
した周壁によって決められる軸方向に延びる内部を有し
た中空部材の、例えば好適には押出によって設けること
によりこの発明に従って達成される。この中空部材は、
型内部と連通する横方向空所を有した型の内部内に配置
される。型内の中空部材はその内部に軸方向の連続的変
形を受ける。これは、最終管状部材の所要される内部形
状に対応する外部形状を有したマンドレルを、中空部材
の内部を通って連続的に押し通すことによってこの発明
の推奨される特長において達成される。この軸方向の連
続的な変形の結果として、中空部材の壁の厚い部分の材
料の非弾性的流れが生じられる。この流れは軸方向で、
次いで中空部材の横方向と成って型内の空所内への流れ
と成る。中空部材の内部を通るマンドレルの連続的な押
し、すなわち貫通は従って中空部材を所要の管状部材に
形成し、型内の空所への中空部材の壁の厚い部分の材料
の非弾性の流れが軸方向に連続的に達成されて、完全な
中実突出部を外部上に有する管状部材の形成を為す。
この発明の方法の特別な特長に従えば、完全な中実外
部突出部を有する上述の製造された管状部材は、記載が
こゝに参照して用いられる上述の米国特許第4,663,812
号明細書に記載された方法に用いられる。特に、管状部
材上の完全な中実外部突出部は、米国特許第4,663,812
号明細書に記載されて、且つ特に第3図に示される様に
反転衝撃押出法の実施によって中空立上部に再形成され
る。その後に、米国特許第4,663,812号明細書に記載さ
れて、特に第5図に示される様な具合に中空立上部を有
する管状部材の壁に孔が形成される。
特に押出しされた中空部材は非円形内部形状を有した
横断面が円形外部形状を有するよう出来る。また、中空
部材は非円形横断面形状、例えば多角形を有するよう出
来る。こゝで、用語「管状部材」が円形断面形状を有す
る部材に制限されないことが理解されるべきである。
中空部材の壁は、厚い壁部分を除いて円周方向に実質
的に均一な厚さに出来る。更に、中空部材は複数個の長
手方向に延びる厚い部分を有することが出来る。この様
な構成において、型は、完全な中実外部突出部の複数個
の配置が形成されるよう型は複数個の空所の配置を有す
ることが出来る。
中空部材は種々の材料で形成できるが、特に、アルミ
ニウムやアルミニウム合金の様な金属や金属材料が使用
されるよう意図されている。
中実外部突出部は管状部材の軸方向に隔てられる。推
奨実施例においては、これら中実外部突出部は軸方向の
列に整列される。中空部材に複数個の厚い壁部分が設け
られる時に、出来た中実突出部は互いに円周方向に間隔
を置いた複数個の軸方向の列に整列できる。また、推奨
実施例において、中実突出部は円筒状スタブの形にされ
て、スタブがその後に米国特許第4,663,812号に従った
反転衝撃押出方法を受ける時に、出来た中空立上部は円
筒形状と成る。
中空部材には、例えば米国特許第4,663,812号明細書
に記載されてその第1図に示される様な複数個の内部通
路が貫通して設けるよう出来ることが理解されるべきで
ある。
この発明の上述の他の目的、特長および利点は添付図
面に関連した以下の詳細な説明から明らかになろう。
「図面の簡単な説明」 第1図は、この発明に従った方法の特別な適用に起因
する流体導管の概略斜視図、 第2図は、この発明の製造方法に従った基本的工程の
実施に用いるよう出来る種々な構造を示す概略立面図、 第3図は、この発明の製造方法に含まれる基本的工程
を概略的に示す拡大断面図、 第4a〜c図は、この発明に従った製造方法の実施に用
いるよう出来る種々な中空部材の形状を示す第3図のI
−I線に沿った断面図である。
「発明を実施するための最良の形態」 第1図はこの発明の方法の特別な適用に従って造られ
た流体導管の概要斜視図が示されている。特に、例え
ば、熱交換器に使用されるマニホルド1は、長手方向に
間隔を置いて中空の立上部3の形の多数の完全な突出部
が外面から延びている管状部材2の形をしている。これ
ら立上部3は、例えば熱交換器内の循環通路を確実にす
るよう分岐管(図示しない)の接合部のための接触部ま
たは載置面を形成している。マニホルド1の形成は後に
詳しく説明される。
特に、適宜な断面形状をした中空部材が設けられてお
り、どんな場合にも、中空部材の円周方向に変わる厚さ
を有した周壁によって決められる軸方向に延びる内部を
有している。好適には、この様な中空部材は、多数の所
要の断面を有するよう出来る完全な部材の形に押し出さ
れる。幾つかの例が第4a〜4c図に示されている。従っ
て、第4a図に中空部材2aでは、図示される様に、例えば
長方形や正方形等の多角形断面を有している。中空部材
2aには円周方向に厚さが変わる周壁によって決められる
軸方向の内部2bが貫通している。特に、中空部材2aの壁
は、長手方向に延びる厚い部分2cを除いて大体均一であ
る。第4b図では、中空部材2aは外部が円形で、内部2bが
非円形で幾分かの扇形の厚い部分2cを形成している。第
4c図は第4b図の実施例の変形例を示しており、2つの厚
くなった部分2cが設けられている。
所要形状、例えば第4a〜4c図に示される形状や他の適
宜な形状の中空部材2aは、例えば型内部を形成するよう
組合わせ出来る合致する型部材71、72から形成された型
7内に配置される。型部材71、72の1つ、例えば第3図
に示される様に型部材71は、型内部と連通する複数個の
横方向空所8が中に形成されている。中空部材2aが型内
部の中に配置される時に、長手方向に延びる厚い部分2c
は空所8と合致して配置される。マンドレル5は、例え
ば中空部材2aの中空内部2aを通って第2図に概略的に示
される様に流体シリンダ6によって貫通するよう押圧さ
れる。仕上げられた管状部材2の所要または意図した内
部形状に対応する外部形状を有したマンドレル5には中
空部材2aの厚い部分2cと向かい合う円錐/テーパー面部
分が更に設けられる。この様な形状はマンドレルの貫通
と横方向空所8間の制御された軸方向の材料流れを容易
にしている。マンドレル5は内部2bを貫通するよう連続
して押圧され、その結果、中空部材2aは軸方向の連続変
形を内部2bに受ける。特に、マンドレル5の押圧による
貫通は横方向の厚い部分2cの材料の非弾性流れを型7の
空所8に生じる。この厚い部分2cの材料の流れは、空所
8内への材料の流れが空所8内に完全な中実の突出部12
を形成する様な具合に、空所8内に軸方向に連続して達
成される。型内部の寸法と中空部材2aの寸法と厚い部分
2c内の過剰の材料は、所要寸法の仕上げられた管状部材
と所要寸法の完全な外部突出部とを達成するよう決めら
れることが理解されよう。当業者には、例えば必要とさ
れる中実の突出部12の所要される直径、数、高さ等の多
数の要因を考慮して所要の寸法に如何に達成するかゞこ
の説明から理解されよう。
中空部材2aの内部へのマンドレル5の貫通は、厚い部
分2cに軸方向と横方向の両方の変形圧力を生じる。マン
ドレル5によるこの連続的な或は段階的な貫通は、完全
な中実立上部である突出部12の連続的な形成を生じる。
突出部12の形成と同時に、マンドレル5の貫通は最終の
管状部材の内部形状の較正を達成する。マンドレル5
は、例えば多角形マンドレル形状等の中空部材2aの形状
に基づいた円形形状または他の所要形状等に出来ること
が理解されよう。
上述した作用に基づく製品は、完全な外部形状を有す
る管状部材であり、この様な製品は多数の使用に用いる
ことが出来る。1つの特別に意図した利用は米国特許第
4,663,812号明細書に記載され、その第3図に実線で特
に示される様に中間製品である。この様な製品は完全な
外部中空立上部が横方向に延びる流体導管の形成に基づ
くようこの発明に従って更に処理できる。例えばこの様
な製品は、米国特許第4,663,812号明細書に記載されて
その第3図の最も左方の部分に特に示される様に反転衝
撃押出法によって中空立上部3に形成される中実突出部
12を有するよう出来る。その後に、少なくとも幾つかの
中空立上部3によって内部と接続する位置で管状部材の
壁に孔を米国特許第4,663,812号明細書に記載されてそ
の第3図に示される様に形成できる。
幾つかの中実突出部12と幾つかの中空立上部3とが他
の目的、例えば中空部材を締着または支持するよう出来
る構造として使用できることをこの発明の範囲が意図し
ていることが理解さりるべきである。また、中空立上部
3内への中実突出部12の形成が異なった固着部にて達成
できたり、或は型7にて達成できることがまた理解され
るべきである。
更に、後の機械加工を必要としないようこの発明に従
って管状部材2の外面が形成されることが理解されるべ
きである。従って、突出部12/中空立上部3のこの様な
面と外面等が鋭くなり、これによって他の構造、例えば
管路への取付けが容易に成る。
この発明に従った方法が従来周知の製造方法と比較し
て実際の利点を成すことが以上から明らかであろう。
この様な利点は材料の節約と、従来技術における押圧
力と比較して低圧力を発生できる要求のための必要性に
基づく費用の低減、管理費用の低減等を含んでいる。
更に、取扱い操作が少なくて済み、機械加工の後の除
去された材料の取扱いが必要なく、まくれ除去操作が必
要でない、更にまた、緊密な公差が、反転衝撃押出操作
の前に管状部材に達成される。
この発明が好適な特長と実施例に就いて図示説明され
たが、この発明の範囲を逸脱することなく特に図示説明
された特長に就いて種々の変更と変形が出来ることが理
解されるべきである。例えば、車両や他の構造部材等の
様な構造フレーム部材の製造のためにこの発明の方法が
使用出来ることが特に意図されている。この様な管状部
材は、車両フレームへの構造部材の接合に通常に用いら
れる個々の鋳造部材の使用を避けるようコエクターとし
て使用出来る。この発明に従った管状部材は、意図した
接合部分の適切で十分な支持面の構成を考慮して斯様な
接合部のために種々な接着剤の適用を更に実際に容易に
している。また、溶接された接合部は、接合された接合
部がフレーム部分で応力を受けるのが少ない様な位置で
達成出来る。

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】周方向に変わる厚さを持った周囲壁によっ
    て形成される軸方向に延びる内部を有する中空部材を形
    成し、 横方向空所を有する型内に該中空部材を配置し、 中空部材の内部で軸方向の連続変形圧力を中空部材に作
    用して周囲壁の厚い部分の材料の非弾性流れを軸方向に
    形成すると共に、次いで型内の該空所内に横方向に形成
    し、 管状部材の軸方向に隔たった複数個の中実の個別の突出
    部を外部に有する管状部材に中空部材を形成する、 工程から成る、完全な外部突出部を有する管状部材を製
    造する方法。
  2. 【請求項2】中空部材の形成は、少なくとも1つの軸方
    向に延びる厚い壁部分を有するよう中空部材を押出すこ
    とから成っている請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】押出された中空部材は横方向断面が円形の
    外観形状を有している請求項2記載の方法。
  4. 【請求項4】押出された中空部材は複数個の軸方向に延
    びる厚い部分を有している請求項2記載の方法。
  5. 【請求項5】押出された中空部材が軽金属で造られてい
    る請求項2記載の方法。
  6. 【請求項6】変形圧力が、中空部材の内部を通ってマン
    ドレルを連続的に押圧することによって作用される請求
    項1記載の方法。
  7. 【請求項7】マンドレルは、中空部材の厚い壁部分と向
    かい合う部分に円錐/テーパー外部形状を有している請
    求項6記載の方法。
  8. 【請求項8】軸方向に間隔を置いた中実突出部が軸方向
    の列に整列されている請求項1記載の方法。
  9. 【請求項9】軸方向に間隔を置いた中実突出部が円周方
    向に間隔を置いた複数の軸方向の列に整列されている請
    求項1記載の方法。
  10. 【請求項10】流体回路、特に完全なマニホルドの製造
    のために、反転衝撃押出工程によって少なくとも幾つか
    の中実突出部を中空立上部に再形成することから成って
    いる請求項1記載の方法。
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