JP2006007979A - フランジ付き軸部材 - Google Patents
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Abstract
【課題】 管素材をフランジ部材22に形成した穴に嵌挿し、端部を穴から突出させ、その状態で管素材を電磁成形により拡径して、両者を接合し、フランジ付き軸部材を製造する場合において、フランジ部材22に歪みが生じるのを防止する。
【解決手段】 フランジ部材22は、いずれもアルミニウム合金押出材からなる2つの板状部材24,25を、押出方向が互いに垂直に交差するように重ね合わせたものであり、前記穴は両板状部材24,25を板厚方向に貫通している。板状部材24の両端部24b,24cと板状部材25の両端部25b,25cの前面が、それぞれ相手方部材への取付面となる。軸部材23は、前記穴の内側において拡径して前記穴の内周面に密着固定され、穴の前方側に突出した部分が拡開して拡開部28が形成され、前記穴の後方側が膨出して張出部29が形成され、拡開部と張出部の間にフランジ部材が挟まれる。
【選択図】 図1
Description
なお、電磁成形とは、電気エネルギーの投入により、電磁成形用コイルがきわめて短時間の強力な磁場を形成し、この磁場内におかれたワーク(被加工物)が磁場の反発力(フレミングの左手の法則に従ったLorentz力)によって強い拡張力や収縮力を受けて、高速で塑性変形することを利用し、ワークを所定形状に成形する技術であり、下記特許文献2〜5及び非特許文献1等にも記載されているように、それ自体公知技術である。
例えば、図10,11に示すように、中央に円形の貫通穴2を形成した板状のフランジ部材1を、図示しない手段により位置決めし、この貫通穴2に仮想線で示す円形断面の素材管3を貫通させ、かつ素材管3の端部(突出部3a)を前方に突出させ、この状態で図示しない手段により位置決めする。続いて、素材管3の内部に電磁成形用コイル4を装入して、電磁成形を行う。これにより、フランジ部材1の面内では素材管3は拡径して貫通穴2の内周面に密着し、フランジ部材1の前方側では突出部3aが放射方向に拡開し、フランジ部材1の後方側では素材管3は磁場の反発力による拡張力の大きさに応じて膨出し、素材管3は端部に拡開部6とその後方側に張出部7を有する軸部材5となり、フランジ部材1と軸部材5が接合されたフランジ付き軸部材8(図12参照)が成形される。なお、フランジ付き軸部材8の製造にあたり、この例では、電磁成形により素材管3を全長にわたって拡径するのではなく、フランジ1の近傍のみを拡径している。従って、図12に示すように、軸部材5にはフランジ1の前方側に拡開部6と、フランジ1の後方側に張出部7が形成されているが、軸部材5の張出部7より後方側の部分は管素材のままの径を保っている。
なお、以上説明した例では、素材管3の周囲に金型を配置せず、張出部7の成形は自由拡管するにまかせたが、必要に応じて、図10に仮想線で示すように、素材管3の周囲を金型9で取り囲み、フランジ部材1と素材管の位置決めを行うと同時に、張出部7の形状を規制することもできる。
なお、本発明において、フランジ部材の穴の位置からみて拡開部の側を前方、反対側を後方とし、前方を向いた面を前面、後方を向いた面を背面とする。
前記フランジ部材を構成する板状部材は、それぞれアルミニウム合金押出材を押出方向に対して垂直に又は傾斜して所定幅に切断したものであり、望ましくはアルミニウム合金押出材を両方の切断端面が平行になるように所定長さに切断したものであり、2個の板状部材は押出方向が互いに交差するように重ね合わされる。このとき、2個の板状部材は、それぞれの押出方向が直角になるように交差していても、直角からずれて交差していてもよいが、一方の板状部材の押出方向と他方の板状部材の切断端面が平行になるように交差させることが望ましい。
そして、フランジ部材が、押出方向が互いに交差して重ね合わされた2個の板状部材により構成され、これによりフランジ部材の剛性(特に切断端面側の剛性)が強化されるため、電磁成形時にフランジ部材に発生する歪みが軽減又は防止できる。これにより、フランジ部材の取付面が相手方部材の被取付面の形状からずれなくなる。同時に、このフランジ付き軸部材を相手方部材に取り付けた場合に、荷重によるフランジ部材の歪みが軽減又は防止できる。なお、板状部材の板厚を特に重ね合わせる箇所において比較的薄肉とすることもできるので、その場合、2枚の板状部材を重ね合わせるにもかかわらず、フランジ部材の全体の重量がそれほど増大しないため、アルミニウム合金を用いたことによる軽量化の効果は損なわれない。
図1〜図3に示すフランジ付き軸部材21は、板状のフランジ部材22と、該フランジ部材22が端部に接合された管状の軸部材23からなる。フランジ部材22は、図4に示すように、2つの板状部材24,25を重ね合わせ、その中心部に板厚方向に貫通する円形の穴26を形成したものである。各板状部材24,25は、図11に示すフランジ部材1と同様に、アルミニウム合金押出材を押出方向に垂直な面内で所定長さに切断したものである。
また、このフランジ部材22において、図4に示すように板状部材24,25を重ね合わせたとき、双方の外側部24b,24c,25b,25cの前面が同一平面上に位置するように設定されている。当該前面が相手方部材(フランジ付き軸部材21がバンパーステイであれば、相手方部材はバンパーリインフォース)の被取付面(平面)に当接する取付面となっている。
なお、フランジ部材22(板状部材24,25)の材質としては、強度が高く導電率が低いものが望ましく、JIS5000系や、JIS6000,7000系のT5調質材が好適である。また、軸部材23の材質は、成形しやすく導電率が高いものが望ましく、例えば6063等のJIS6000系が好適である。軸部材23としては、アルミニウム合金押出材が好適であるが、例えばアルミニウム合金板を曲げ加工したものを用いることもできる。
同時に、フランジ部材22が2つの板状部材24,25を交差して重ね合わせたもので、板状部材24の切断端面24f,24fが板状部材25の上に位置していることから、板状部材24の切断端面24f,24f側の低い剛性を板状部材25の剛性が補完する形になり、前記切断端面24f,24f側の剛性が上がる。また、板状部材25は切断端面25f、25f側の剛性が低いが、その低い剛性は板状部材24の剛性により同様に補完される。これにより、電磁成形時の歪みが軽減又は防止され、かつこのフランジ付き軸部材21を相手方部材へ取り付けた場合に、相手方部材の側から掛かる荷重によるフランジ部材21の歪みが軽減又は防止される。
また、上記フランジ部材22では、板状部材24を板状部材25に対して位置決めする場合に、板状部材24の両方の切断端面24f,24fを、板状部材25の中間部25d,25eの傾斜した面の下端(コーナー)に一致させればよく、これにより板状部材24の板状部材25に対する位置決めが容易となる。なお、フランジ部材22では、位置決めに便利なため、板状部材24の押出方向長さL24を板状部材25の内側部25aの幅(前面側の幅)W25と一致させたが、このような板状部材24,25において、L24<W25としてもよい。また、L25>W24、L25<W24とすることもできる。
このフランジ部材32を使用して製造したフランジ付き軸部材(図示せず)は、フランジ付き軸部材21と同様の作用効果を奏する。
また、フランジ部材42では、板状部材44,45の内側部44a,45aに溝47,48を形成したことにより、2つの板状部材44,45の位置決めが容易となっている。
このフランジ部材52を使用して製造したフランジ付き軸部材(図示せず)は、前面が取付面となる箇所(外側部55b,55c)が2つしか存在しない点でフランジ部材42を使用して製造したフランジ付き軸部材(外側部が4つ)と異なるが、その他の作用効果については同様である。
また、以上の例では、軸部材の一方の端部にのみフランジ部材を接合したが、必要に応じて、両端にフランジ部材を接合することができる。
また、本発明に係るフランジ付き軸部材は、他のフランジ付き軸部材、例えば車両のインストルメントパネル用リインフォース、クロスメンバー、タワーバー、インストルメントパネル用付属パイプ(一端がインストルメントパネル用リインフォースに取り付けられてインストルメントパネルやダクトなどを支持するパイプ)、ピラー、シートフレーム、インテークマニホールド、マフラー、プロペラシャフト、ステアリングコラム、二輪車(自転車を含む)用スイングアームのほか、航空機用のシートフレーム、いす用のフレーム、その他、各種用途の継ぎ手類等、相手方部材に取り付けられるフランジ付き軸部材一般に適用できる。
22、32,42,52 フランジ部材
23 軸部材
24,25,34,35,44,45,54,55 板状部材
26,36,46,56 穴
27 素材管
28 拡開部
29 張出部
Claims (5)
- 中央部に貫通する穴が形成され、その外周側に相手方部材の被取付面に当接する取付面を有するフランジ部材と、前記穴に嵌挿され、かつ電磁成形により拡径されて前記穴の内周面に密着し、前記フランジ部材に接合された管状の軸部材からなり、前記フランジ部材は各々アルミニウム合金押出材からなる2個の板状部材が組み合わされたもので、前記2個の板状部材は押出方向が互いに交差して重ね合わされ、かつ重ね合わされた箇所に前記穴が形成され、前記軸部材はアルミニウム合金からなり、前記穴から前方側に突出した部分が放射方向外向きに拡開して拡開部を形成し、前記穴の後方側が放射方向外側に膨出して張出部が形成され、前記拡開部と張出部の間に前記フランジ部材が挟まれていることを特徴とするフランジ付き軸部材。
- 前記2個の板状部材のうち少なくとも1個の板状部材は、両端の外側部が内側部より前方側に位置し、前記外側部の前面が前記取付面となり、前記内側部に前記穴が形成されていることを特徴とする請求項1に記載されたフランジ付き軸部材。
- 前記2個の板状部材のうち少なくとも1個の板状部材は、段差のある両端の外側部と内側部及び両者を接続する中間部からなり、前記外側部が内側部より前方側に位置し、前記外側部の前面が前記取付面となり、前記内側部に前記穴が形成されていることを特徴とする請求項1に記載されたフランジ付き軸部材。
- 前記板状部材は、いずれもアルミニウム合金押出材を両方の切断端面が平行になるように所定長さに切断したもので、一方の板状部材の押出方向と他方の板状部材の切断端面が平行になるように重ね合わされていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載されたフランジ付き軸部材。
- 前記フランジ付き軸部材が自動車のバンパーステイであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載されたフランジ付き軸部材。
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