JP2004025214A - 両テーパー付きパイプ及びパイプスウェージング加工方法並びに芯金 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮成形やバルジ加工に比較して加工工数を大幅に低減でき、且つ、品質は均一安定し強度も高く、また、溶接箇所が無いことで外観の良くなる両テーパ付き角形パイプの加工法を提供する。
【解決手段】角形パイプ素管３の内部空間に凸部１３を形成した芯金１２とストレート芯金１５を組合せたものを挿入して先端から逐次加工し、その後、反対側から同じように逐次加工して前テーパー部と後テーパー部をスウェージング加工する。
【選択図】　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はストレートのパイプ素管からスウェージング加工によって製作される両テーパー付きパイプ、及びパイプ素管の両側にテーパー部を成形するスウェージング加工方法、並びに芯金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動二輪車のスイングアームには縦長角断面のテーパーパイプが使用されているが、従来では丸パイプの素管を形成し、この丸パイプ素管の周囲にダイスを回転させて押し潰し成形する回転式スウェージング加工によってテーパー管とし、その後、バルジ加工又は圧縮成形により角形断面に成形している。
【０００３】
このように丸パイプ素管から角パイプを回転式スウェージング加工で成形し、その後バルジ加工又は圧縮成形加工を行う場合には２通りの加工となってトータル加工時間も長くなってしまう。又、回転式スウェージング加工を採用する為に、テーパーが軸対称になり、及び角パイプのコーナー部でのＲ形状に制約あって形状の自由度が少なくなる。
【０００４】
そして長さ方向断面内における角壁部は肉厚変化を生じるが、横断面すなわち長さ方向と直交する断面内における各壁部は均一の肉厚である。従って、横断面内における各壁部の肉厚を任意に設定して効率良く断面係数を確保することが出来ない。
【０００５】
さらに、自動二輪車のスイングアームでは、荷重のかかり方が上下、左右では異なる為、パイプ部材の横断面における上下と左右では夫々肉厚を異ならせるような自由な肉厚成形が望まれる。しかし偏肉厚成形は従来の成形方法では不可能である。また、スイングアームとして大きなグランドクリアランスや長いサスペンションストロークの確保にも貢献出来ることが望まれる。
【０００６】
そこで、このような従来の問題点を解決する為に、特許第３０２３６５７号に係る「自動２輪車のリヤスイングアーム」が知られている。このリヤスイングアームとは「角パイプ状に成形され、かつテーパーが付けられる前の状態である角形パイプ素管にテーパー状の芯型を挿入した状態で、この角形パイプ素管を予め複数に分割されかつ夫々の分割部が前記芯型に対して直交方向へ移動自在に構成されたダイス内へ挿入し、このダイスの外側に設けた回転ハウジングを回転させることにより、ダイスを移動させて角形パイプ素管をテーパー状に加工してテーパー付き角形パイプとしている。」
【０００７】
図９は従来の一般的な自動二輪車用スイングアームを示している。このスイングアームのフォークアーム部（イ）は角形パイプの両端部にテーパー部を形成しているが、従来の方法では両端部のスウェージング加工が出来ない。テーパーの長い後テーパー部（ロ）はスウェージング加工されるが、前テーパー部（ハ）は角形パイプの両側面一部を削除したところで曲げ成形すると共に溶接している。従って、フォークアーム部（イ）の製作には時間がかかり、コスト的には高くなってしまう。勿論、溶接箇所が表面化してしまう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来のスイングアームを構成するフォークアーム部を製作するにおいて上記のごとき問題がある。本発明が解決しようとする課題はこの問題点であり、テーパーを有す後テーパー部及び前テーパー部共にスウェージング加工にて成形することが出来るフォークアーム部、及びその加工方法を提供する。そして本発明が対象とするものは上記フォークアーム部に限らず、スウェージング加工される一般的な両テーパー付きパイプを提供する。
【０００９】
【課題を解決する為の手段】
本発明に係る両テーパー付きパイプは、自動二輪車用スイングアームのフォークアーム部のように両側がテーパーとなっている。しかも、両側のテーパー部はスウェージング加工にて成形される。ここで、角形パイプに成形されかつテーパーが付けられる前の状態であるストレートのパイプ素管には、テーパーを有す芯金を内部空間に挿入し、この状態のパイプ素管を予め複数に分割されかつ夫々の分割部が前記芯金に対して直交方向へ移動自在に構成されたダイス内へ挿入し、このダイスの外側に設けたハウジングを回転させることにより、パイプ素管を先端から逐次テーパー状に加工してテーパー付き角形パイプをスウェージング加工することが出来る。
【００１０】
又、パイプ素管と芯金、及び外側に配置しているダイスを共に回転させることも出来る。従って、複数のローラを軸支したハウジングは回転しないで静止し、パイプ素管及びダイスが回転し、パイプ素管は軸方向へ送られながらテーパー状に成形される。
【００１１】
ところで、本発明の両テーパー付きパイプはパイプの両側にテーパー部をスウェージング加工されたものであり、中に挿入される芯金は分割式と成っている。従って、テーパー加工された後で分割された芯金は取除くことが可能と成る。分割の形態は限定されず、２本乃至３本の芯金の組合せで構成する。以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
【実施例】
本発明が対象とする両テーパー付きパイプは色々あるが、最も代表的な部品としては自動二輪車用スイングアームを構成するフォークアーム部である。前記図９には従来の自動二輪車用スイングアームを示しているが、本発明はスイングアームの形態は限定せず、スイングアームを構成しているフォークアーム部を対象としている。同じ形態のスイングアームを表わすならば、図１に示すようになる。すなわち、従来のフォークアーム部にあった溶接箇所は存在していない。
【００１３】
本発明ではフォークアーム部の前テーパー部及び後テーパー部は共にスウェージング加工される。図２に示す両テーパー付きパイプは図１に示すフォークアーム部とはその形状を異にしているが、図３は該テーパー付きパイプである本発明のスウェージング加工工程を示している実施例である。
【００１４】
図２に示すように、両テーパー付きパイプは前テーパー部１と後テーパー部２を上側に有した中空の角形パイプである。前後テーパー部１，２の無い角形パイプ素管を用いて前テーパー部１と後テーパー部２が図３に示す工程でスウェージング加工される。
【００１５】
（第１工程）
前テーパー部１を成形する為のスウェージング加工であり、角形パイプ素管３の中空内に先端部にテーパー部を形成している芯金４を挿入し、対を成すダイス５ａ，５ｂによって打撃されることで前テーパー部１が成形される。角形パイプ素管３は芯金４と共に送られ、両ダイス５ａ，５ｂによって先端から逐次加工される。この芯金４は従来と同じ一体型を成しているが、凸部を有した芯金とストレート芯金を組合せた分割型とすることも出来る。
【００１６】
図４はスウェージング加工装置の主要部分を示している具体例であり、ダイス５ａ，５ｂはラム６ａ，６ｂに取着され、これらラム６ａ，６ｂは主軸７にスライド可能に取付けられている。ラム６ａ，６ｂの外側には突きロール８ａ，８ｂが配置され、そして主軸７はハウジング９の中心穴に嵌り、該中心穴の内周には複数のローラ１０，１０…が等間隔で回転自在に取付けられている。
【００１７】
図４に示している突きロール８ａ，８ｂはハウジング９の内周に取付けられているローラ１０，１０に接していないが、ハウジング９が回転するならば追従して回動するローラ１０，１０…が突きロール８ａ，８ｂに当ってラム６ａ，６ｂを打撃し、その結果、ダイス５ａ，５ｂは角形パイプ素管３を断続的に押圧する。ここで、ハウジング９を固定した状態で主軸７を回転することも出来るが、この場合にはラム６ａ，６ｂ及びダイス５ａ，５ｂが回転し、角形パイプ素管３並びに芯金４も回転する。
【００１８】
（第２工程）
前テーパー部１がスウェージング加工されたところで、向きを変えて後テーパー部２をスウェージング加工する場合である。前テーパー部１と後テーパー部２の形状は異なる為に、ダイス１１ａ，１１ｂもダイス５ａ，５ｂとは違っている。そして、角形パイプ素管３の内部空間には芯金１２が挿入される。該芯金１２は上方に凸部１３が設けられていて、該凸部１３によってテーパー部を形成している。前第１工程によってスウェージング加工された前テーパー部１の先端口の高さＢは芯金１２の凸部１３の高さＡより大きくなっていて、その為に、芯金１２は先端口１４から挿入することが出来る。
【００１９】
（第３工程）
角形パイプ素管３の先端口１４から別のストレート芯金１５が挿入される。この芯金１５は前記芯金１２と組合されて使用され、本発明の芯金１２，１５を分割型とすることで先端口１４から挿入することが可能となり、同時に引き抜くことが出来る。
【００２０】
（第４工程）
凸部１３を形成した芯金１２及びストレート芯金１５がダイス１１ａ，１１ｂに対して所定の位置に配置される。
（第５工程）
所定の位置に配置された芯金１２，１５に沿って角形パイプ素管３を送り、逐次加工する。従って、ダイス１１ａ，１１ｂはハウジング９の回転によって角形パイプ素管３を打撃して後テーパー部２が成形される。
【００２１】
後テーパー部２がスウェージング加工されたならば、ストレート芯金１５を引き抜き、その後、凸部１３を形成している芯金１２が引く抜かれる。ここで、芯金１２の凸部長さＬは、前後テーパー部１，２を形成することで残されたストレート部長さＭより短くなっている。従って、芯金１２と芯金１５との組み合わせ位置を変えることで、フォークアーム部となる両テーパー付きパイプのストレート部長さを自由に変えてスウェージング加工が行い得る。
【００２２】
そして、第１工程で使用される芯金４は一体型であるが、芯金１２と芯金１５を組み合わせたものでもよく、その為に、凸部１３の前後テーパー形状が前テーパー部１と後テーパー部２をスウェージング加工出来る形状と成っている。すなわち、角形パイプ素管３の内部空間への芯金１２の挿入方向を変えることで兼用可能である。そして、テーパー部が下側にも形成される場合であれば、ストレート芯金の両側（上下側）に凸部を有した芯金を組み合わせて構成する。
【００２３】
前記図４に示しているスウェージング加工装置の主要部は、本発明のスウェージング加工に使用する具体的な装置であり、この装置に限定はしない。ダイス５ａ，５ｂは対にして２個使用しているが、４個のダイスを用いることも出来る。すなわち、４個のダイスを四方から押圧するように打撃してスウェージング加工する。
【００２４】
図５は本発明に係る両テーパー付きパイプを示している他の具体例であり、前テーパー部１６は上側にだけ設けられ、後テーパー部１７は上下側に形成されている。そして図６は該両テーパー付きパイプの前後テーパー部１６，１７を成形するスウェージング加工工程を示している。
【００２５】
（第１工程）
前テーパー部１６を成形する為のスウェージング加工であり、角形パイプ素管３の中空内に芯金１８を挿入し、対を成すダイス１９ａ，１９ｂによって打撃されることで前テーパー部１６が成形される。角形パイプ素管３は芯金１８と共に送られ、両ダイス１９ａ，１９ｂによって先端から逐次加工される。
【００２６】
ダイス１９ａ，１９ｂは前記図４に示すようにラム６ａ，６ｂに取着され、これらラム６ａ，６ｂは主軸７にスライド可能に取付けられている。ラム６ａ，６ｂの外側には突きロール８ａ，８ｂが配置され、そして主軸７はハウジング９の中心穴に嵌り、該中心穴の内周には複数のローラ１０，１０…が等間隔で回転自在に取付けられている。
【００２７】
（第２工程）
前テーパー部１６がスウェージング加工されたところで、向きを変えて後テーパー部１７をスウェージング加工する場合である。前テーパー部１６と後テーパー部１７の形状は異なる為に、ダイス２０ａ，２０ｂもダイス１９ａ，１９ｂとは違っている。そして、角形パイプ素管３の内部空間には芯金２１が挿入される。該芯金２１は上方に凸部２２が設けられていて、該凸部２２によってテーパー部を形成している。前第１工程によってスウェージング加工された前テーパー部１６先端口の高さＢは芯金２１の凸部２２の高さＡより大きくなっていて、その為に、芯金２１は先端口２３から挿入することが出来る。
【００２８】
（第３工程）
角形パイプ素管３の先端口２３から別のストレート芯金２４が挿入される。この芯金２４は前記芯金２１と組合されて使用されることになるが、本発明の芯金２１，２４を分割型とすることで先端口２３から挿入することが可能となり、同時に引き抜くことが出来る。ただし、ストレート芯金２４の先端には段差が設けられ、該段差によりテーパー２５を形成している。
【００２９】
（第４工程）
凸部２２を形成した芯金２１及びストレート芯金２４がダイス２０ａ，２０ｂに対して所定の位置に配置される。
（第５工程）
所定の位置に配置された芯金２１，２４に沿って角形パイプ素管３を送り、逐次加工する。従って、ダイス２０ａ，２０ｂはハウジング９の回転によって角形パイプ素管３を打撃して後テーパー部１７が成形される。
【００３０】
図７は本発明に係る両テーパー付きパイプを示す別実施例であり、前テーパー部２６と後テーパー部２７を有している。前テーパー部２６及び後テーパー部２７は上下側に形成されていて、図８は該両テーパー付きパイプの前後テーパー部２６，２７を成形するスウェージング加工工程を示している。
【００３１】
（第１工程）
前テーパー部１６を成形する為のスウェージング加工であり、角形パイプ素管３の中空内に芯金２８を挿入し、対を成すダイス２９ａ，２９ｂによって打撃されることで前テーパー部２６が成形される。角形パイプ素管３は芯金２８と共に送られ、両ダイス２９ａ，２９ｂによって先端から逐次加工される。
【００３２】
ダイス２９ａ，２９ｂは前記図４に示すようにラム６ａ，６ｂに取着され、これらラム６ａ，６ｂは主軸７にスライド可能に取付けられている。ラム６ａ，６ｂの外側には突きロール８ａ，８ｂが配置され、そして主軸７はハウジング９の中心穴に嵌り、該中心穴の内周には複数のローラ１０，１０…が等間隔で回転自在に取付けられている。
【００３３】
（第２工程）
前テーパー部２６がスウェージング加工されたところで、向きを変えて後テーパー部２７をスウェージング加工する場合である。前テーパー部２６と後テーパー部２７の形状は異なる為に、ダイス３０ａ，３０ｂもダイス２９ａ，２９ｂとは違っている。そして、角形パイプ素管３の内部空間には芯金３１が挿入される。該芯金３１は上方に凸部３２が設けられていて、該凸部３２によってテーパー部を形成している。前第１工程によってスウェージング加工された前テーパー部２６先端口の高さＢは芯金３１の凸部３２の高さＡより大きくなっていて、その為に、芯金３１は先端口３３から挿入することが出来る。
【００３４】
（第３工程）
角形パイプ素管３の先端口３３から別のストレート芯金３４及び凸部３６を有す芯金３５が組合されて挿入される。この芯金３４及び芯金３５は前記芯金３１と組合されて使用されることになるが、本発明の芯金３１，３４，３５を分割型とすることで先端口３３から挿入することが可能となり、同時に引き抜くことが出来る。
【００３５】
（第４工程）
凸部３２を形成した芯金３１及び芯金３４、３５がダイス３０ａ，３０ｂに対して所定の位置に配置される。
（第５工程）
所定の位置に配置された芯金３１，３４、３５に沿って角形パイプ素管３を送り、逐次加工する。従って、ダイス３０ａ，３０ｂはハウジング９の回転によって角形パイプ素管３を打撃して後テーパー部２７が成形される。
【００３６】
以上述べたように、本発明の両テーパー付きパイプは両側にテーパー部をスウェージング加工したものであり、この際使用される芯金は分割型としていて、次のような効果を得ることが出来る。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の両テーパー付きパイプはストレートパイプ両側にテーパー部をスウェージング加工したものであり、従来の圧縮成形やバルジ加工に比較して加工工数は大幅に低下してコストは安くなる。そして、従来のスイングアームを構成するフォークアーム部のような溶接箇所が無いことで、品質は均一安定して強度も高くなる。又、溶接箇所が無いことで、両テーパー付きパイプの外観も良くなる。
【００３８】
本発明の両テーパー付きパイプの両側に形成されるテーパー部はスウェージング加工されるが、該スウェージング加工に使用される芯金は凸部によってテーパーを形成した芯金とストレートな芯金の組み合わせで構成される為に、両側テーパー部のスウェージング加工が可能となる。そして、凸部を形成した芯金はその向きを変えて使用することで前テーパー部と後テーパー部のスウェージング加工に兼用することも出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の両テーパー付きパイプを使用した自動二輪車用スイングアーム。
【図２】両テーパー付きパイプの具体例。
【図３】両テーパー付きパイプの両側テーパー部をスウェージング加工する工程。
【図４】スウェージング加工装置の主要部。
【図５】両テーパー付きパイプの具体例。
【図６】両テーパー付きパイプの両側テーパー部をスウェージング加工する工程。
【図７】両テーパー付きパイプの具体例。
【図８】両テーパー付きパイプの両側テーパー部をスウェージング加工する工程。
【図９】溶接箇所を持ったフォークアーム部で構成した従来のスイングアーム。
【符号の説明】
１　前テーパー部
２　後テーパー部
３　角形パイプ素管
４　芯金
５　ダイス
６　ラム
７　主軸
８　突きロール
９　フレーム
１０　ローラ
１１　ダイス
１２　芯金
１３　凸部
１４　先端口
１５　芯金
１６　前テーパー部
１７　後テーパー部
１８　芯金
２１　芯金
２４　芯金
２６　前テーパー部
２７　後テーパー部
２８　芯金
３１　芯金
３４　芯金
３５　芯金

Claims (7)

1. パイプ素管を材料として両側にテーパー部を形成したパイプにおいて、該テーパーをスウェージング加工によって成形したことを特徴とする両テーパー付きパイプ。
2. パイプ素管を材料としてその両側にテーパー部をスウェージング加工する方法において、このパイプ素管の内部空間に凸部を形成した芯金とストレート芯金を組み合わせたものを挿入して先端から逐次加工し、その後反対側から同じように逐次加工して両側テーパー部を加工することを特徴とする両テーパー付きパイプのスウェージング加工方法。
3. 最初にテーパー部をスウェージング加工する際に使用する芯金は、先端部にテーパー部を形成した一体型とした請求項２記載の両テーパー付きパイプのスウェージング加工方法。
4. 上記芯金としてストレート芯金の両側に凸部を有す芯金を組み合わせた請求項２記載の両テーパー付きパイプのスウェージング加工方法。
5. パイプの両側にテーパー部をスウェージング加工する際に使用する芯金であって、該芯金を凸部を形成した芯金とストレート芯金の組み合わせて構成したことを特徴とする両テーパー付きパイプをスウェージング加工する際に使用する芯金。
6. 凸部を形成した一本の芯金とストレートな一本の芯金の組合せで構成した請求項５記載のテーパー付きパイプをスウェージング加工する際に使用する芯金。
7. 凸部を形成した二本の芯金をストレートな一本の芯金の両側に組合せて構成した請求項５記載のテーパー付きパイプをスウェージング加工する際に使用する芯金。

Images