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発明の名称 中空部材の製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−230318
公開日 平成10年(1998)9月2日
出願番号 特願平9−52566
出願日 平成9年(1997)2月21日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】清水 千春
発明者 谷川 久男 / 加藤 雅嗣 / 鈴木 隆博
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 長手方向における断面形状が異なる中空部材を製造するための中空部材の製造方法であって、マンドレルの先端部が挿入されたダイス孔から成形材料を押出しつつ、上記ダイス孔の断面形状と、該ダイス孔内に位置する上記マンドレルの先端部の断面形状の少なくとも一方を変更させることにより、外周面形状が上記ダイス孔の内周面形状に対応し、かつ内周面形状が上記マンドレルの外周面形状に対応する中空素材を押出成形し、次いで、上記中空素材を型内に入れた後に、該中空素材の内部を加圧してバルジ成形することを特徴とする中空部材の製造方法。
【請求項2】 上記ダイス孔は複数のダイス構成体の対向面間に形成し、上記複数のダイス構成体の少なくとも1つを移動させることによって、上記ダイス孔の断面形状を変化させることを特徴とする請求項1に記載の中空部材の製造方法。
【請求項3】 上記マンドレルの先端部は上記成形材料の押出方向における断面形状が異なり、上記マンドレルを上記成形材料の押出方向に移動させることによって、上記ダイス孔内に位置する上記マンドレルの先端部の断面形状を変化させることを特徴とする請求項1または2に記載の中空部材の製造方法。
【請求項4】 上記ダイス孔の断面形状と、該ダイス孔内に位置する上記マンドレルの先端部の断面形状とを関連して変化させることにより、上記中空素材を一定の肉厚に押出成形することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の中空部材の製造方法。
【請求項5】 上記成形材料は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の中空部材の製造方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、長手方向における断面形状が異なる中空部材を製造するための中空部材の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、長手方向における断面形状が異なる中空部材は、例えば、断面形状に応じて長手方向の各部位における強度を最適に設定して軽量化が実現できることから、オートバイにおけるアルミニウムまたはアルミニウム合金製のフレームや後輪を支えるスイングアームなどとして採用される傾向にある。図8〜図15は、このような中空部材の一種であるオートバイのスイングアームを製造するための従来の製造方法を説明するための図である。例えば上記スイングアームを製造するに際しては、先ず、図8のような断面形状が一定の円筒状素材W0を用意し、その外周面を成形後の最終形状を考慮して外削りする。次いで、図9の第1中間成形体W1のように、左右の部分を径縮させるようにRSW(ロータリースウェージング)および仕上げ処理してから、焼鈍して残留応力を除去する。
【0003】次に、図10および図11の第2中間成形体W2に示すように、つぶし加工により断面四角形状に成形した後に、これを焼鈍して残留応力を除去する。その後、中間成形体W2を図12のように製品形状の凹部を有する型T内に入れ、その中間成形体W2の内部を加圧してバルジ加工することによって、図13〜図15に示すような、第3中間成形体W3を成形する。そして、その中間成形体W3の両端部の円筒部を図13および図14中に2点鎖線で示すように切断することによって、製品としてのスイングアームが製造される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の中空部材の製造方法にあっては、最終製品としてのスイングアームを得るまでに、外削り、RSW、仕上げ、つぶし加工、バルジ加工、および端部切断といった多くの作業工程を必要とし、このため段取り換えも含めて製造に多大の手間を要するとともに、もっぱら塑性変形によって所望形状に加工しているために、残留応力を除去するために度々焼鈍を行う必要があり、この観点からも多くの手間と設備等を必要とするという問題点があった。加えて、肉厚の一定な円筒状素材から塑性変形によって長手方向に断面が変化する四角形状の製品を得るために、各部分において所望の肉厚を得ることが極めて困難であるという問題点もあった。
【0005】本発明は、上記従来の中空部材の製造方法が有する課題を有効に解決すべくなされたもので、作業工程数を大幅に削減することができ、しかも高い寸法精度で、かつ容易に所望の肉厚の製品を得ることができる中空部材の製造方法を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の本発明に係る中空部材の製造方法は、マンドレルの先端部が挿入されたダイス孔から成形材料を押出しつつ、上記ダイス孔の断面形状と、該ダイス孔内に位置する上記マンドレルの先端部の断面形状の少なくとも一方を変更させることにより、外周面形状が上記ダイス孔の内周面形状に対応し、かつ内周面形状が上記マンドレルの外周面形状に対応する中空素材を押出成形し、次いで、上記中空素材を型内に入れた後に、該中空素材の内部を加圧してバルジ成形することを特徴とするものである。
【0007】ここで、請求項2に記載の発明は、上記ダイス孔は複数のダイス構成体の対向面間に形成し、上記複数のダイス構成体の少なくとも1つを移動させることによって、上記ダイス孔の断面形状を変化させることを特徴とするものであり、さらに請求項3に記載の発明は、上記マンドレルの先端部は上記成形材料の押出方向における断面形状が異なり、上記マンドレルを上記成形材料の押出方向に移動させることによって、上記ダイス孔内に位置する上記マンドレルの先端部の断面形状を変化させることを特徴とするものである。
【0008】また、請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の発明において、上記ダイス孔の断面形状と、該ダイス孔内に位置する上記マンドレルの先端部の断面形状とを関連して変化させることにより、上記中空素材を一定の肉厚に押出成形することを特徴とするものである。請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれかにおいて、上記成形材料は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図1から図7に基づいて説明する。本実施形態は、オートバイにおけるアルミニウムまたはアルミニウム合金製のスイングアームの製造方法としての適用例である。まず、この製造方法に用いられる製造装置の概略構成を図1および図2により説明する。図1において符号1は、アルミニウムビレット(成形材料)の収納孔1Aが同図中の上下方向に形成されたコンテナ、2は、ラム3によって同図中の上下方向に移動される中空ステムであり、中空ステム2が収納孔1A内に移動することによって、収納孔1A内のビレットが同図中の下方に押し出される。コンテナ1の図1中の下側には、ダイス孔10Aの外周面を形成する可変断面押出用ダイス10が配備されている。本例の可変断面押出用ダイス10は、図1および図2中の左右方向に位置する対の第1のダイス構成体11A、11Bと、図1中の紙面の表裏方向(図2中の上下方向)に位置する第2のダイス構成体12A、12Bによって構成されており、第2のダイス構成体12A、12Bは、第1のダイス構成体11A、11Bよりもビレットの押出方向の下流側つまり第1のダイス構成体11A、11Bよりも図1中の下側にずれて配備されている。
【0010】また、第1のダイス構成体11A、11Bは、シリンダ等の駆動装置13A、13Bによって図2中の左右方向に個別に近接、離間移動され、同様に、第2のダイス構成体12A、12Bは、図示しないシリンダ等の駆動装置によって図2中の上下方向に個別に近接、離間移動される。したがって、それぞれのダイス構成体11A、11B、12A、12Bの先端部によって、図2のようにダイス孔10Aの内周面が四角形に形成され、さらに、それらの移動位置に応じてダイス孔10Aの内周面形状が変化することになる。
【0011】他方、中空ステム2の外周部には、取付け板4が図1中の上下方向に移動自在に配備され、この取付け板4は、ラム3のフランジ部3Aとの間に備わるシリンダ等の駆動装置5によって上下方向に移動される。取付け板4には、中空ステム2の中空部内に位置するマンドレル6の基端部が取り付けられており、そのマンドレル6の先端部は断面四角形であり、かつ先端に向かうにしたがって漸次断面形状が小さくなる四角錐状となっている。そのため、マンドレル6の先端部の側面6Aはテーパー面となっている。したがって、このマンドレル6の先端部がダイス孔10A内に位置することによって、中空部材が押出成形できることになり、その中空部材の中空部の断面形状は、ダイス孔10A内に位置するマンドレル6の先端部の部位の断面形状、つまりダイス孔10A内に位置するマンドレル6の部位の外周面形状に対応する。そのダイス孔10A内に位置するマンドレル6の先端部の部位は、マンドレル6の上下動に応じて変位することになる。
【0012】次に、このような製造装置を用いたオートバイのスイングアームの製造方法について説明する。まず、駆動装置5によってマンドレル6をコンテナ1から図1中の上方に離間させ、収納孔1A内に、予め所定の温度に加熱したアルミニウム製の中空円筒状または円柱状のビレットを収納する。次いで、駆動装置5によってマンドレル6の先端部を図1に示すように、ダイス孔10A内に移動させる。その際、ビレットが中空円筒状である場合は、その中空部内をマンドレル6が通過し、またビレットが円柱状である場合は、その中央部を打ち抜くようにして通過することになる。
【0013】次に、ラム3により中空ステム2を収納孔1A内に移動させ、その収納孔1A内のビレットを押圧して、それをダイス孔10A内から押し出す。その際に、第1のダイス構成体11A、11Bおよび第2のダイス構成体12A、12Bを移動させると共に、駆動装置5によってマンドレル6を移動させ、前者の移動によって、ダイス孔10Aの内周面形状を変更し、後者の移動によってダイス孔10A内に位置するマンドレル6の部位の外周面形状を変更する。このようにダイス孔10Aの内周面形状およびマンドレル6の外周面形状を変更することにより、図3〜図7に示すような形状のオートバイのスイングアーム素材(中空素材)W11を押出成形することができる。このスイングアーム素材W11の外周面形状はダイス孔10Aの内周面形状に対応し、その内周面形状はマンドレル6の外周面形状に対応する。本例のスイングアーム素材W11は、それを図3および図4中の右方または左方から押出成形する際に、ダイス孔10Aの内周面形状およびマンドレル6の外周面形状を関連的に変更することにより、図5〜図7に示すように、各部位の肉厚が一定とされている。
【0014】このようにしてスイングアーム素材W11を押出成形した後は、それをスイングアームの製品形状の凹部を有する型内に入れ、そのスイングアーム素材W11の内部を加圧してバルジ加工する。このバルジ加工は、前述した従来例の図12と同様に実施することができる。このバルジ加工によって、スイングアーム素材W11は製品形状の型の内面に沿うように膨出され、例えば、その角部が所定のアール形状に成形されて、製品としてのスイングアームとされる。したがって、上記製造方法によれば、従来の中空部材の製造方法に比較して特に作業工程数を大幅に削減することができるとともに、残留応力を除去するための焼鈍工程が不要になり、この結果製造が容易であって、かつ製造単価を大幅に低減させることができる。加えて、寸法精度を向上させることができ、また肉厚を自由に変化させて合理的な断面形状を設定することができる。
【0015】なお、スイングアーム素材W11の形状は何ら上述した実施形態のみに特定されるものではなく、ダイス孔10Aの内周面形状およびマンドレル6の外周面形状の変更の程度やタイミングに応じて、最適な形態とすることができ、また肉厚も一定にすることなく、部位に応じて変化させることもできる。また、本発明は、オートバイのスイングアームに限らず、同様にして種々の中空部材の製造方法として広く適用できる。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1〜5に記載の中空部材の製造方法は、ダイス孔の断面形状と、このダイス孔内に位置するマンドレルの先端部の断面形状の少なくとも一方を変更させつつ、そのダイス孔から中空素材を押出成形した後、その中空素材を型内に入れてバルジ成形することにより、従来の製造方法に比して作業工程数を大幅に削減して製造単価の低減させることができ、しかも残留応力を除去するための焼鈍工程を不要として寸法精度を向上させることができ、また肉厚を自由に変化させて合理的な断面形状を設定することができる。
【0017】また、請求項2に記載の発明によれば、ダイス孔の断面形状を自由に変更することができ、さらに、請求項3に記載の発明によれば、マンドレル成形材料の押出方向に移動させることにより、ダイス孔内に位置するマンドレルの先端部の断面形状を自由に変更することができ、請求項4に記載の発明によれば、ダイス孔の断面形状と、このダイス孔内に位置するマンドレルの先端部の断面形状とを関連して変更することにより、中空素材を一定の肉厚に押出成形することができるといった効果が得られる。




 

 


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