JP2010241229A - 自動車用一体型アクスルハウジング及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】構成部品点数及び溶接部位を削減して製造を容易にし、品質を低下させることなく製造コストダウンと軽量化を図り、且つ差動装置が収容される膨出部の強度を高く確保する。
【解決手段】差動装置８が収容される膨出部５と、膨出部５から車幅方向両側に延びて内部にアクスル軸11が軸支されるアクスルケース６とを、閉断面を有する１本のパイプ素材を塑性加工することにより一体に形成した。膨出部５は、差動装置８が挿入される開口部23を有する補強リング取付面21と、この補強リング取付面21に対向する膨出面22とを有し、開口部23に補強リング36を介して差動装置８を固定し、補強リング36には、補強リング取付面21と膨出面22との間を連結する連結補強部材38を設けた。
【選択図】図７

Description

本発明は、直管状のパイプ素材を原材料とし、このパイプ素材を塑性加工することにより形成される、全体として一体的な管形状の車両用一体型アクスルハウジング及びその製造方法に関するものである。

上記車両用アクスルハウジング、及びその製造方法には、従来、下記特許文献１〜３に示されるものがある。これらの公報における製造方法は、まず金属板をプレス加工して多数の部分品を製造し、次にこれらの部分品を溶接により接合してアクスルケースとして完成させ、その両端に車輪を支持する軸受部を接合すると共に、中央部に差動装置が収容される膨出部を接合してアクスルハウジングを完成させている。そして、このように構成されたアクスルハウジングが、コイルスプリング又はリーフスプリング等を介して車体に懸架される。

特開２００５−１３２２４９号公報 特開平１０−３２９５０３号公報 特開平０８−１８７５３５号公報

しかしながら、このように従来の車両用アクスルハウジングは、多数の部品から構成されていたため、部品管理や物流コストが高く、しかもこれら多くの部品がプレス加工により製造されてから溶接により組み立てられていたため、トータル加工時間が多大であり、製造コストが高く、その割に製品の信頼性を確保することが困難であった。

特に溶接工程では、溶接長が長くなるために製品に歪み等の製造欠陥が発生しやすく、このような製造欠陥を防止するには熟練工の存在が不可欠であり、しかも溶接の品質が極めて重要な項目であるため、高い信頼性を確保するために最高ランクの品質管理及び過度の安全設計が行われ、このような点が製造コストアップをさらに助長させていた。

安全設計を向上させるということは、溶接部における強度低下を防ぐために各部品の肉厚を予め大きく設定することでもあり、その結果、アクスルハウジングの重量が増加して車両のばね下重量が重くなり、操縦安定性や乗り心地の低下を招いてしまうという懸念があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、構成部品点数及び溶接部位を削減して製造を容易にし、品質を低下させることなく製造コストダウンと小型軽量化を図り、且つ差動装置が収容される膨出部の強度を高く確保することができる自動車用一体型アクスルハウジング及びその製造方法を提供することを目的とする。

かかる課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、差動装置が収容される膨出部と、該膨出部から車幅方向両側に延びて内部にアクスル軸が軸支されるアクスルケースとを、閉断面を有する１本のパイプ素材を塑性加工することにより一体に形成した自動車用一体型アクスルハウジングとしたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１の構成に加え、前記膨出部が、前記差動装置が挿入される開口部を有する補強リング取付面と、この補強リング取付面に対向する膨出面とを有し、前記開口部に補強リングを介して前記差動装置を固定し、前記補強リングは前記開口部の周囲に固着し、前記補強リングには、前記補強リング取付面と前記膨出面との間を連結する連結補強部材を設けた自動車用一体型アクスルハウジングとしたことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項２の構成に加え、前記補強リングは、前記開口部の周囲に固着される環状のリング本体を有し、該リング本体に前記連結補強部材が複数設けられ、前記補強リングの、前記連結補強部材が設けられている部分の間に雌ネジを形成し、前記差動装置を前記雌ネジにボルトで締結した自動車用一体型アクスルハウジングとしたことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項２又は３の構成に加え、前記連結補強部材をパイプ状且つ車体前後方向に沿うように形成し、この連結補強部材に、前記差動装置を前記膨出部に締結するボルトを挿通し、このボルトにより前記差動装置と前記補強リングと前記膨出部とを共締めした自動車用一体型アクスルハウジングとしたことを特徴とする。

請求項５に係る発明は、所定の長さ、外径、肉厚を有するパイプ素材を塑性加工し、その中間部に位置する中央大径部と、該中央大径部の両側に位置し、該中央大径部の外径よりも小径な一対の小径部とを有する第１中間素材を形成する第１中間素材形成工程と、前記第１中間素材の前記中央大径部を径方向に押圧することにより扁平化させて扁平大径部とした第２中間素材を形成する第２中間素材形成工程と、前記第２中間素材の前記扁平大径部の前面に開口部を形成する開口部形成工程と、前記扁平大径部の、前記開口部に対向する後面を、前記開口部から離反する方向に突出成形することにより、前記扁平大径部を差動装置が収容される膨出部として成形する膨出部成形工程とを備えてなる自動車用一体型アクスルハウジングの製造方法としたことを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項５の構成に加え、前記第１中間素材形成工程において、前記塑性加工をする前の前記パイプ素材の外径を前記中央大径部の外径に略一致させ、このパイプ素材を、その両端から中央部に向かって縮径し、中央部は縮径させないでおくことにより、前記第１中間素材の中央部に前記中央大径部を形成し、その両側に前記小径部を形成する自動車用一体型アクスルハウジングの製造方法としたことを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項５の構成に加え、前記第１中間素材形成工程において、前記塑性加工をする前の前記パイプ素材の外径を前記小径部の外径に略一致させ、このパイプ素材を、その一端から所定の長さまで拡径した後、この拡径した部分を前記一端から前記所定の長さよりも手前まで縮径することにより、前記第１中間素材の中央部に前記中央大径部を形成し、その両側に前記小径部を形成する自動車用一体型アクスルハウジングの製造方法としたことを特徴とする。

請求項８に係る発明は、請求項５の構成に加え、前記第１中間素材形成工程において、前記塑性加工をする前の前記パイプ素材の外径を前記小径部の外径に略一致させ、該パイプ素材を金型の内部に設置し、該パイプ素材の内部に流体圧力を加えて前記金型内で所定の形状に膨張させることにより前記中央大径部を形成する自動車用一体型アクスルハウジングの製造方法としたことを特徴とする。

請求項９に係る発明は、請求項５の構成に加え、前記膨出部成形工程において、前記扁平大径部を、その後面側から所定の凹み形状を有する凹金型に設置し、前記扁平大径部の前面に形成した開口部から所定の凸形状を有する凸金型を突き込むことにより、前記扁平大径部の後面を前記凹金型の前記凹み形状内に陥没させて前記突出部を形成する自動車用一体型アクスルハウジングの製造方法としたことを特徴とする。

請求項１０に係る発明は、所定の長さ、外径、肉厚を有するパイプ素材を金型の内部に設置し、該パイプ素材の内部に流体圧力を加えて該パイプ素材を前記金型内で所定の形状に膨張させることにより、差動装置が収容される膨出部と、該膨出部から車幅方向両側に延びて内部にアクスル軸が軸支されるアクスルケースとを同時に形成する自動車用一体型アクスルハウジングの製造方法としたことを特徴とする。

請求項１１に係る発明は、所定の長さ、外径、肉厚を有するパイプ素材を塑性加工し、その中間部に位置する中央大径部と、該中央大径部の両側に位置し、該中央大径部の外径よりも小径な一対の小径部とを有し、該小径部の両端部は閉塞され、且つその全体の体積が、完成した一体型アクスルハウジングの全体の体積に等しい中間素材を形成する中間素材形成工程と、前記中間素材の内部に非圧縮性の流体を一杯に封入する流体封入工程と、型閉じ時における成形室の内部容積が前記中間素材の全体の体積に等しい分割金型の、前記成形室に前記中間素材を設置する中間素材設置工程と、前記分割金型を型閉じすることにより、前記中間素材の前記中央大径部を扁平化すると同時に所定部分を突出させ、これにより前記中央大径部を差動装置が収容される膨出部として成形する膨出部成形工程と、前記膨出部の前面に開口部を形成する開口部形成工程とを備えてなる自動車用一体型アクスルハウジングの製造方法としたことを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、構成部品点数及び溶接部位を削減して一体型アクスルハウジングの製造を容易にし、その品質を低下させることなく製造コストダウンと小型軽量化を図ることができる。

請求項２に係る発明によれば、補強リングに設けた連結補強部材により、差動装置が収容される膨出部の補強リング取付面と膨出面との間を堅固に連結し、膨出部の強度を高めることができる。

請求項３に係る発明によれば、膨出部の強度を高めると同時に、膨出部の内部における差動装置の配置自由度を向上させることができ、しかも差動装置を膨出部に堅固に固定することができる。

請求項４に係る発明によれば、膨出部の強度を高めると同時に、差動装置を膨出部に締結するボルトと連結補強部材とを同軸状に配置してスペースを削減し、一体型アクスルハウジングの小型軽量化と、膨出部の内部における差動装置の配置自由度向上とを図ることができる。

請求項５に係る発明によれば、１本のパイプ素材から一体型アクスルハウジングを容易に製造することができ、製造コストを安くすると共に、高い信頼性を確保することができる。

請求項６乃至９に係る発明によれば、第１中間素材を容易に製造することができる。

請求項１０及び１１に係る発明によれば、一体型アクスルハウジングを容易に製造することができる。

本発明の実施の形態１における一体型アクスルハウジングを備えた自動車の後輪懸架装置の一例を示す斜視図である。 同実施の形態１における一体型アクスルハウジングの正面図である。 同実施の形態１における一体型アクスルハウジングの平面図である。 図３のIV-IV矢視による部分縦断面図である。 図４のＶ部拡大図である。 図２のVI-VI矢視による部分横断面図である。 一体型アクスルハウジングの分解斜視図である。 本発明の実施の形態２における一体型アクスルハウジングの正面図である。 図８のIX-IX線に沿う縦断面図である。 補強リングの斜視図である。 本発明に係る一体型アクスルハウジングの製造方法の実施の形態１を示す工程図である。 本発明に係る一体型アクスルハウジングの製造方法の実施の形態１における第１中間素材の形成方法の実施例１を示す工程図である。 同じく第１中間素材の形成方法の実施例２を示す工程図である。 縮径ダイスに環状の誘導加熱コイルを設けた例を示す縦断面図である。 同じく第１中間素材の形成方法の実施例３を示す工程図である。 第２中間素材形成工程における扁平大径部の形成方法を示す工程図である。 膨出部成形工程における突出部の形成方法を示す工程図である。 本発明に係る一体型アクスルハウジングの製造方法の実施の形態２を示す工程図である。 本発明に係る一体型アクスルハウジングの製造方法の実施の形態３を示す工程図である。

以下、本発明の実施の形態における一体型アクスルハウジングについて図面を参照しながら説明する。
［一体型アクスルハウジングの実施の形態１］

図１は、本発明の実施の形態１における一体型アクスルハウジングを備えた自動車の後輪懸架装置の一例を示す斜視図である。

この後輪懸架装置１は、一体型アクスルハウジング２を、例えば左右一対のリーフスプリング３で懸架したリジッドアクスル形式であり、一体型アクスルハウジング２は、車幅方向中央部に位置する膨出部５と、この膨出部５から車幅方向両側に延びるアクスルケース６とを備えている。膨出部５の前面には差動装置８が取り付けられ、アクスルケース６の両端には軸受部９が接合され、軸受部９に続いてブレーキ装置を内蔵したホイールハブ10が接合され、アクスルケース６の内部にアクスル軸11が軸支される。差動装置８の先端には連結フランジ12が設けられ、ここに図示しないプロペラシャフトが連結される。

アクスルケース６はリーフスプリング３の上に載置され、例えばＵ字形ボルト14と固定プレート15により固定されている。リーフスプリング３の前後端部はそれぞれピボット軸16とシャックル17により図示しない車体に連結される。また、アクスルケース６とリーフスプリング３の連結部付近と車体との間にショックアブソーバー18が連結され、ホイールハブ10には図示しない後輪が締結され、自動車の走行時における後輪及び一体型アクスルハウジング２の上下動がリーフスプリング３とショックアブソーバー18とにより緩衝、復元される。

図２は一体型アクスルハウジング２の正面図、図３は同じく平面図である。また、図４は図３のIV-IV矢視による部分縦断面図、図５は図４のＶ部拡大図、図６は図２のVI-VI矢視による部分横断面図、図７は一体型アクスルハウジング２の分解斜視図である。

この一体型アクスルハウジング２の膨出部５とアクスルケース６は、その製造方法を後に詳述するように、閉断面を有する１本のパイプ素材を塑性加工することにより一体に形成されている。アクスルケース６は円筒形状であり、その径方向の断面積が、膨出部５の径方向の断面積の数分の一である。膨出部５には差動装置８の後半部が収容され、アクスルケース６の内部に軸支されたアクスル軸11が駆動される。

図４〜図７に示すように、膨出部５は平坦な補強リング取付面21と、この補強リング取付面21に対向する膨出面22とを有し、特に図７に示すように、補強リング取付面21には円形の開口部23が穿設され、その周囲に例えば８つの前部挿通穴24が等間隔に設けられている。また、膨出面22の中央付近には後方に突出する突出部25が形成され、この突出部25の周囲には、補強リング取付面21の８つの前部挿通穴24の位置に整合する８つの後部挿通穴26（図５参照）が形成されている。

一方、差動装置８はデフキャリア28を備え、このデフキャリア28の後端に設けられた接合フランジ29の部分が後述する補強リング36を介して補強リング取付面21に接合される。デフキャリア28の内部にはピニオンシャフト30が前後方向に軸支され、このピニオンシャフト30の後部にピニオンギヤ31が設けられている。

デフキャリア28の後部にはピニオンギヤ31に噛合するリングギヤ32とデフギヤケース33（図６参照）とが軸支され、これらの部材32，33が開口部23を経て膨出部５の内部に挿入される。その際、リングギヤ32とデフギヤケース33の回転中心軸線がアクスルケース６の軸心に合致し、左右のアクスル軸11の内端がデフギヤケース33に内装された図示しないデフギヤに連結される。デフギヤケース33及びデフギヤは周知の構造である。

補強リング36は、環状且つ平板状のリング本体37と、８本のパイプ状の連結補強部材38とを備えて形成されており、リング本体37には８つのボルト穴39が等間隔に穿設され、これら各ボルト穴39の位置に整合して補強リング36の後面側に連結補強部材38の一端が固着され、連結補強部材38は車体前後方向に沿うように延びる。図５に示すように、連結補強部材38とリング本体37との接合部40は、例えば全周溶接により接合される。なお、従来からリング本体のみからなる補強リングは存在しており、これを開口部23の周囲の面に接合することにより、開口部23周囲の面の肉厚を増大させて膨出部５の強度低下が補強されていた。

本実施形態においても、図５に示すように補強リング36のリング本体37が補強リング取付面21の開口部23周囲に密着されて接合部41において全周溶接され、これにより開口部23の周囲の面が補強される。同時に、リング本体37から後方に延びる８本の連結補強部材38が、それぞれ補強リング取付面21の前部挿通穴24と膨出面22の後部挿通穴26とを貫通し、各連結補強部材38の後端が膨出面22から短く後方に突出し、この突出部と膨出面22との間が接合部42において全周溶接される。

差動装置８を膨出部５に締結する８本の通しボルト44は、車体前方から、差動装置８の接合フランジ29と、リング本体37と、パイプ状の連結補強部材38とを通って連結補強部材38の後端から外部に突出し、ここにワッシャー45を介してナット46が締結される。従って、通しボルト44とナット46とにより差動装置８と補強リング36と膨出部５とが共締めされる。

以上のように、一体型アクスルハウジング２の膨出部５とアクスルケース６とを、閉断面を有する１本のパイプ素材を塑性加工して形成することにより、従来のように金属板をプレス加工して形成した多数の部分品を溶接により接合してアクスルハウジングを形成することに比べて、構成部品点数及び溶接部位を大幅に削減して一体型アクスルハウジング２の製造を容易にし、その品質を低下させることなく製造コストダウンと軽量化を図ることができる。

また、膨出部５に、開口部23を有する補強リング取付面21と、この補強リング取付面21に対向する膨出面22とを形成し、開口部23の周囲に補強リング36を接合して開口部23を補強しながら差動装置８を固定すると共に、補強リング36に設けた連結補強部材38によって補強リング取付面21と膨出面22との間を堅固に連結したため、差動装置８が収容される膨出部５の全体的な強度を飛躍的に高めることができる。

さらに、補強リング36に設けた連結補強部材38をパイプ状且つ車体前後方向に沿うように形成し、この連結補強部材38に、差動装置８を膨出部５に締結する通しボルト44を挿通し、この通しボルト44とナット46とにより、差動装置８と補強リング36と膨出部５とを共締めしたため、膨出部５の強度を著しく高めると同時に、通しボルト44と連結補強部材38とを同軸状に配置してスペースを削減し、ひいては一体型アクスルハウジング２の小型軽量化に多大に貢献することができる。
［一体型アクスルハウジングの実施の形態２］

図８は、本発明の実施の形態２における一体型アクスルハウジングの正面図であり、図９は図８のIX-IX線に沿う縦断面図であり、図10は補強リングの斜視図である。

この一体型アクスルハウジング２ａは、その補強リング36ａの形態と、差動装置８との結合状態が実施の形態１の一体型アクスルハウジング２と異なっており、他の部分は同一の構成であるため、異なる部分についてのみ説明し、同一構成の部分には同一符号を付して説明を省略する。

図10に示すように、補強リング36ａは、環状且つ平板状のリング本体37ａと、４本のパイプ状の連結補強部材38ａとを備えており、リング本体37ａには、例えば４つのボルト穴39ａと、４つの雌ネジ39ｂとが、交互且つ等間隔に形成されている。４本の連結補強部材38ａは、４つのボルト穴39ａの位置に整合して補強リング36の後面側に固着され、車体前後方向に沿うように延びる。このため、連結補強部材38ａが設けられている部分の間に雌ネジ39ｂが配置されている。

補強リング36ａのリング本体37ａは、補強リング取付面21の開口部23周囲に接合され、連結補強部材38ａが補強リング取付面21と膨出面22を貫通し、その後端が膨出面22から短く後方に突出し、この突出部と膨出面22との間が全周溶接等により固着される。

そして、４本の連結補強部材38ａには、図８に示すように、差動装置８の接合フランジ29を一体型アクスルハウジング２ａに固定するための通しボルト44ａが挿通され、反対側からナットが締結されて通しボルト44ａとナットとにより差動装置８と補強リング36ａと膨出部５とが共締めされる。この締結構造は図５に示したものと同様である。

また、図８及び図９に示すように、リング本体37ａの雌ネジ39ｂには、差動装置８の接合フランジ29がボルト44ｂで締結される。リング本体37ａは厚みが15〜20ｍｍ程度と大きいため、雌ネジ39ｂのネジ山を多数形成することができ、ボルト44ｂに充分な締結力を付与することができる。

こうして、差動装置８は、補強リング36ａを介し、４本の通しボルト44ａと、４本のボルト44ｂとにより、一体型アクスルハウジング２ａの膨出部５に堅固に固定される。

このように、差動装置８を膨出部５に固定する複数のボルト44ａ，44ｂのうちの半数のボルト（通しボルト44ａ）を補強リング36ａと共締めし、残る半数のボルト（ボルト44ｂ）をリング本体37ａに形成した雌ネジ39ｂに締結することにより、補強リング36ａの連結補強部材38ａによって膨出部５の強度を向上させると同時に、膨出部５の内部における差動装置８の関連部品（ピニオンギヤ31、リングギヤ32、デフギヤケース33等）の配置自由度を向上させ、これらの効果により一体型アクスルハウジング２ａの小型軽量化を図ることができ、しかも差動装置８を膨出部５に堅固に固定することができる。

なお、上記一体型アクスルハウジングの実施の形態１及び２では、自動車の後輪懸架装置に本発明が適用された例について説明したが、例えば４輪駆動車のように、前輪にも差動装置が設けられる場合においては、前輪懸架装置にも本発明に係る一体型アクスルハウジングを適用することができる。

次に、一体型アクスルハウジング２（２ａ）の製造方法について説明する。
［一体型アクスルハウジングの製造方法の実施の形態１］

図11(a)〜(ｆ)は、本発明の実施の形態１に係る一体型アクスルハウジング２（２ａ）の製造方法を示す工程図である。この製造方法は、第１中間素材形成工程Ａと、第２中間素材形成工程Ｂと、開口部形成工程Ｃと、膨出部成形工程Ｄと、穴開け工程Ｅとを有している。

一体型アクスルハウジング２（２ａ）の材料となるのは、図11(a)に示すように、所定の長さ、外径、肉厚を有するパイプ素材50である。第１中間素材形成工程Ａでは、後に詳述するように、このパイプ素材50の両端をスウェージング加工等の塑性加工により縮径するか、或いは逆にパイプ素材50の中間部を拡径し、図11(b)に示すように中間部に位置する中央大径部51と、この中央大径部51の両側に位置し、中央大径部51の外径よりも小径な一対の小径部52とを有する第１中間素材53を形成する。

第２中間素材形成工程Ｂでは、図11(b)に示す第１中間素材53の中央大径部51を径方向に押圧することにより、図11(c)に示すように扁平化させて扁平大径部55とした第２中間素材56を形成する。扁平大径部55の厚みは、小径部52の外径以上に設定される。

開口部形成工程Ｃでは、図11(c)に示す第２中間素材56の扁平大径部55の前面に、図11(d)に示すように差動装置８挿入用の開口部23を形成する。

膨出部成形工程Ｄでは、図11(e)に示すように、扁平大径部55の、開口部23に対向する後面を、開口部23から離反する方向に突出成形することにより突出部25を形成する。

穴開け工程Ｅでは、図11(f)に示すように、開口部23の周囲に補強リング36の連結補強部材38挿入用の挿通穴24を形成すると共に、突出部25の周囲に後部挿通穴26を形成し、これによって扁平大径部55が差動装置８の後部を収容可能な膨出部５としての最終形状に造形され、小径部52はそのままアクスルケース６となり、一体型アクスルハウジング２（２ａ）が完成する。

以下、上述した第１中間素材形成工程Ａにおける第１中間素材53の形成方法として好適な３つの実施例を、図12〜図15に基いて順に説明する。
［実施例１］

図12(a)〜(d)は、第１中間素材53の形成方法の実施例１を示す工程図である。まず、図12(a)に示すように、所定の長さ、外径、肉厚を有するパイプ素材50を用意する。この塑性加工する前のパイプ素材50の外径は、完成した第１中間素材53の中央大径部51の外径と略一致したものとする。

次に、図12(b)及び図12(c)に示すように、例えば数種類の縮径ダイス59，60…を用いてパイプ素材50をその両端から中央部に向かって縮径加工し、パイプ素材50の中央部は縮径させないでおくことにより、図12(d)に示すように中央大径部51と一対の小径部52とを有する第１中間素材53として完成させる。

ここで、縮径ダイス59，60のテーパー部61，62の角度は、縮径が進むにつれて、即ち縮径ダイス59，60の内径が小さくなるにつれて急角度なものに変更していくのが好ましい。これにより、縮径加工時においてパイプ素材50の断面形状が急激に変形することを避け、パイプ素材50の破断や皺の発生といった加工欠陥を排除し、スムーズ且つ綺麗に縮径させると共に、縮径加工の合理化、又は縮径金型の小型化を図ることができる。

パイプ素材50の縮径が進むにつれて縮径部の全長は伸びてゆき、これにより縮径部の肉厚がパイプ素材50の元の肉厚よりも薄くなるか、或いはほぼ同じ肉厚に保たれる。このように、縮径によりパイプ素材50の肉厚が変化することを勘案して予めパイプ素材50の元の肉厚を設定しておく。なお、縮径と同時にパイプ素材50の端部を牽引して延ばし、小径部52の長さを設定してもよい。

この形成方法によれば、パイプ素材50の、中央大径部51が形成される部分が引き延ばされることがないため、最も強度が必要な中央大径部51の肉厚を厚く確保し、最終的に完成した一体型アクスルハウジング２（２ａ）の膨出部５の肉厚がアクスルケース６の肉厚よりも薄肉になって強度が不足するといった事態を回避することができる。
［実施例２］

図13(a)〜(f)は、第１中間素材53の形成方法の実施例２を示す工程図である。まず、図13(a)に示すように、所定の長さ、外径、肉厚を有するパイプ素材50を用意する。この塑性加工する前のパイプ素材50の外径は、完成した第１中間素材53の小径部52の外径と略同じものとする。

次に、図13(b)に示すように、パイプ素材50を、その一端Ｌ側から所定の長さ、例えばパイプ素材50の中間点Ｍを越えた位置まで拡径する。この拡径工程は、例えば２段階の内径65，66及びテーパー状の段差部67を持つシリンダー型の拡径冶具68にパイプ素材50を挿入しながら行う。拡径冶具68の細い方の内径65はパイプ素材50を密に挿入できる大きさであり、太い方の内径66は拡開が完了したパイプ素材50の外径と同じに設定されている。

そして、拡径冶具68に挿入されたパイプ素材50の一端Ｌ側に拡径ダイス69を圧入し、拡径ダイス69が拡径冶具68の段差部67に当接するまで押し込んでパイプ素材50の内径を拡径する。これにより、図13(c)に示すように、パイプ素材50はその一端Ｌ側から所定の長さまでが拡径された段付きパイプ状に成形される。なお、この拡径工程では、径及びテーパー度の異なる拡径ダイス69を複数用意し、段階的にパイプ素材50を拡径させてもよい。

次に、図13(d)及び図13(e)に示すように、パイプ素材50を拡径冶具68に保持させたまま、或いは別な保持部材に保持させた状態で、パイプ素材50の拡径された部分を、その一端Ｌから中間点Ｍよりも手前の位置Ｍ´まで縮径する。この縮径工程は、例えば実施例１の場合と同様に、異なる内径及びテーパー角度を持つ複数の縮径ダイス71，72…を用いた縮径加工により行う。これにより、図13(f)に示すように、中央大径部51と一対の小径部52とを有する第１中間素材53が完成する。

なお、実施例１及び実施例２において、縮径加工時に用いる縮径ダイス59，60，71，72に、図14に示すようなパイプ素材50を囲む環状の誘導加熱コイル74を設け、パイプ素材50を縮径する直前に加熱することにより、よりスムーズ且つ省力的に縮径させることができる。この誘導加熱コイル74を設ける場所は、必ずしも図14に示す場所でなくても良いが、パイプ素材50を縮径する際にパイプ素材50が干渉せず、且つパイプ素材50に近接した場所に設置することが望ましい。
［実施例３］

図15(a)〜(d)は、第１中間素材53の形成方法の実施例３を示す工程図である。まず、図15(a)に示すパイプ素材50を用意する。このパイプ素材50の外径は、完成した第１中間素材53の小径部52の外径と略同じものとする。また、パイプ素材50の全長Ｌ１は、完成した第１中間素材53の全長Ｌ２（図15(d)参照）よりも若干長いものとする。

次に、図15(b)に示すように、パイプ素材50を分割金型77の内部に設置する。この分割金型77は、例えば上型78と下型79とを備えた上下２つ割りの金型であり、その成形室80の形状が、完成した第１中間素材53の形状と同じ形状に造形されている。

成形室80は、第１中間素材53の小径部52の外径と同じ内径の円柱室81と、この円柱室81の中間に位置する膨張室82からなり、円柱室81の両側の外端部は外部に開放され、ここに一対の押圧ピストン83が密に、且つ円柱室81の長手方向に沿って摺動自在に挿入されている。

そして、図15(c)に示すように、パイプ素材50の内部に流体圧力を加えると同時に、両側の押圧ピストン83でパイプ素材50の端面を軸方向に押圧し、膨張室82の内部でパイプ素材50の中間部を膨張させながらパイプ素材50を初期の長さＬ１から完成品の長さＬ２に短縮させる。これによって図15(d)に示すように中央大径部51と一対の小径部52とを備えた第１中間素材53を完成させる。上記流体圧力としては、液圧や低温溶融金属の圧力等、多種のものが考えられる。

このように、パイプ素材50の内部に流体圧力を加えて膨張室82の内部でパイプ素材50の中間部を膨張させると同時に、押圧ピストン83でパイプ素材50の端面を軸方向に押圧してパイプ素材50を初期の長さＬ１から完成品の長さＬ２に短縮させれば、パイプ素材50の中間部が膨張する際に肉厚が薄くなることが防止され、強度が低下することを効果的に防止することができる。

なお、パイプ素材50の中間部を予め加熱してから分割金型77の内部に設置して上記加圧成形を行うようにすれば、パイプ素材50の膨張変形を容易にでき、歩留まりを向上させると共に、流体圧力を小さくして省力化を図り、しかも分割金型77の寿命を大幅に延ばすことができる。

次に、図11と共に先述した第２中間素材形成工程Ｂにおける扁平大径部55の形成方法と、膨出部成形工程Ｄにおける突出部25の形成方法について説明する。

第２中間素材形成工程Ｂでは、図16(a)に示すように、第１中間素材53の中央大径部51を、例えばプレス装置のベッド84とクロスヘッド85との間に設置し、次に図16(b)に示すように、クロスヘッド85にラム圧を加えて中央大径部51をプレス成形することにより、中央大径部51を径方向に押圧し、扁平化させて扁平大径部55に変形させ、第１中間素材53を第２中間素材56として完成させる。

膨出部成形工程Ｄでは、上述のように形成した扁平大径部55を、図17(a)に示すように、所定の凹み形状86を有する凹金型87の上に、その後面が下になるように載置し、先述の開口部形成工程Ｃにおいて既に扁平大径部55の前面に穿設されている差動装置８を挿入するための開口部23から、図17(b)に示すように所定の凸形状を有する凸金型88を突き込むことにより、扁平大径部55の後面を凹金型87の凹み形状86内にプレス成形して突出部25を形成し、図17(c)に示すように一体型アクスルハウジング２（２ａ）を完成させる。

以上のように、実施の形態１に係る一体型アクスルハウジングの製造方法によれば、１本のパイプ素材50から一体型アクスルハウジング２（２ａ）を容易に製造することができ、従来のように多数のプレス成形部品を溶接して接合する製造方法に比べて溶接箇所を大幅に減少させ、これにより一体型アクスルハウジング２（２ａ）の製造コストを安くすると共に、溶接部に欠陥が発生する懸念を払拭して高い信頼性を確保することができる。しかも、複数のプレス成形部品を製造する必要が無いため、加工工数を低減すると同時に材料の無駄を省き、この点でも製造コストを抑えることができる。
［一体型アクスルハウジングの製造方法の実施の形態２］

図18(a)〜(d)は、本発明の実施の形態２に係る一体型アクスルハウジングの製造方法を示す工程図である。この製造方法は、外径が一定のパイプ素材を分割金型の内部に設置し、このパイプ素材の内部に流体圧力を加えて分割金型内で所定の形状に膨張させることにより、膨出部５と、アクスルケース６とを同時に形成するものである。

まず、図18(a)に示すように、所定の長さ、外径、肉厚を有するパイプ素材50を用意する。このパイプ素材50の外径は、完成した一体型アクスルハウジング２（２ａ）の小径部52の外径と略同じものとする。また、パイプ素材50の全長Ｌ１は、完成した一体型アクスルハウジング２（２ａ）の全長Ｌ２（図18(d)参照）よりも若干長いものとする。

次に、図18(b)に示すように、パイプ素材50を分割金型90の内部に設置する。この分割金型90は、例えば上型91と下型92とを備えた上下２つ割りの金型であり、その成形室93の形状が、完成した一体型アクスルハウジング２（２ａ）の全体形状と同一に造形されている。

成形室93は、一体型アクスルハウジング２（２ａ）のアクスルケース６の外径と同じ内径の円柱室94と、この円柱室94の中間に位置する膨張室95からなり、円柱室94の両側の外端部は外部に開放され、ここに一対の押圧ピストン96が密に、且つ円柱室94の長手方向に沿って摺動自在に挿入されている。

そして、図18(c)に示すように、パイプ素材50の内部に流体圧力を加えると同時に、両側の押圧ピストン96でパイプ素材50の端面を軸方向に押圧し、膨張室95の内部でパイプ素材50の中間部を膨張させながらパイプ素材50を初期の長さＬ１から完成品の長さＬ２に短縮させる。これにより、図18(d)に示すように、膨出部５と左右一対のアクスルケース６とを同時に形成し、一体型アクスルハウジング２（２ａ）として完成させる。上記流体圧力としては、液圧や低温溶融金属の圧力等、多数考えられる。

この実施の形態２に係る一体型アクスルハウジングの製造方法によれば、単一の工程でパイプ素材50を一体型アクスルハウジング２（２ａ）の完成品にすることができるため、熟練を要することなく、非常に容易に一体型アクスルハウジング２（２ａ）を製造することができる。しかも、流体圧力により膨出部５を成形するため、通常のプレス成形では成形が困難な繊細な凹凸形状を比較的容易に形成することができる。

しかも、パイプ素材50の内部に流体圧力を加えて膨張室95の内部でパイプ素材50の中間部を膨張させると同時に、押圧ピストン96でパイプ素材50の端面を軸方向に押圧してパイプ素材50を初期の長さＬ１から完成品の長さＬ２に短縮させるので、パイプ素材50の中間部が膨張する際に肉厚が薄くなることが防止され、強度が低下することを効果的に防止することができる。
［一体型アクスルハウジングの製造方法の実施の形態３］

図19(a)〜(f)は、本発明の実施の形態３に係る一体型アクスルハウジングの製造方法を示す工程図である。この製造方法は、中間素材形成工程Ｆと、流体封入工程Ｇと、中央大径部設置工程Ｈと、膨出部成形工程Ｉと、開口部形成工程Ｊとを有している。

図19(a)に示すように、中間素材形成工程Ｆにおいて形成される中間素材97は、一体型アクスルハウジングの製造方法の実施の形態１で製造した第１中間素材53と同様に、所定の長さ、外径、肉厚を有するパイプ素材を塑性加工し、その中間部に位置する中央大径部51と、この中央大径部51の両側に位置し、中央大径部51の外径よりも小径な一対の小径部52とを有した形状である。

この中間素材97の形成方法は、前記実施の形態１の実施例１〜３と凡そ同様であるため、説明は省略するが、異なる点は、小径部52の両端部が液密に閉塞されて閉塞部98とされていることである。閉塞部98の閉塞方法は、例えば小径部52の両端をプレス成形して袋閉じにしたり、栓を圧入、嵌合、或いは固着すること等が考えられる。そして、中間素材97の全体の体積が、完成した一体型アクスルハウジング２（２ａ）の全体の体積に等しくなるように設定されている。

流体封入工程Ｇでは、図19(b)に示すように、圧力及び熱に耐え得る非圧縮性の流体（オイル等）99を中間素材97の内部に一杯に封入する。なお、中間素材97の一方の閉塞部98のみを閉塞し、流体99を封入してから他方の閉塞部98を閉塞する手順としてもよい。

図19(c)に示すように、中間素材97の成形に使用される金型100は、例えば上型101と下型102とを備えた上下２つ割りの金型であり、これら上型101と下型102とが型閉じされた時に内部に成形室103が画成され、この成形室103の内部容積Ｘが、中間素材97の全体の体積Ｙに一致し、且つ成形室103の内部形状が、完成した一体型アクスルハウジング２（２ａ）の形状と同一に設定されている。成形室103の一側には膨出部５の突出部25を形成するための凹部104等の凹凸形状が設けられている。中央大径部設置工程Ｈでは、図19(d)に示すように、分割金型100の成形室103に中間素材97を設置する。

そして、膨出部成形工程Ｉでは、図19(e)の左半分に示すように分割金型100をプレス装置等に設置して型閉じすることにより、図19(e)の右半分に示すように中央大径部51を扁平化すると同時に、この扁平化した中央大径部51の片面を突出させて突出部25を形成する。

つまり、分割金型100の型閉じ時には、成形室103内において略円筒形の中央大径部51が概ね扁平な形状に圧縮されるが、成形室103の内部容積Ｘと、中間素材97の全体の体積Ｙと、完成した一体型アクスルハウジング２（２ａ）の全体の体積とが等しく設定され、しかも中間素材97の内部に満たされた流体99が圧縮不可能である為、分割金型100の型閉じ時には、圧縮されない流体99が成形室103内の隅々まで流れようとし、この流体99の圧力により中間素材97の内面が内側から外側に向かって押圧され、これにより中央大径部51の片面が凹部104側に膨出変形して突出部25が形成される。同様に、他の部分も所定の形状に成形される。この成形後、中間素材97を分割金型100から取り出し、閉塞部98を切断する等して開放し、流体99を排出する。

最後に、開口部形成工程Ｊとして、図19(ｆ)に示すように、膨出部５の補強リング取付面21に開口部23が形成される。これと同時に、図５、図７等に示す開口部23周囲の前部挿通穴24と、膨出面22の後部挿通穴26とが形成され、これにより中央大径部51が差動装置８を収容する膨出部５として完成し、一体型アクスルハウジング２（２ａ）が完成する。

この実施の形態３に係る一体型アクスルハウジングの製造方法によれば、中間素材97の内部に封入された流体99の非圧縮性を利用して、中間素材97の中央大径部51を扁平化すると同時に突出部25を突出成形できるため、高価な液圧プレス装置を用いることなく、液圧プレスと同等な優れた成形特性を得ることができる。

なお、流体封入工程Ｇにおいて、中間素材97の内部に非圧縮性の流体99を封入する代わりに軟質な低温溶融金属を充填し、常温のまま、あるいは加熱しながら膨出部成形工程Ｉにて分割金型100を型閉じし、上記低温溶融金属の持つ、流体99と同様な非圧縮性及び流動性により、アクスルハウジング２（２ａ）の成形を行い、その後、アクスルハウジング２（２ａ）の閉塞部98を開放してアクスルハウジング２（２ａ）加熱し、内部の低温溶融金属を溶融させて排出することにより、流体99を封入した場合と同様に一体型アクスルハウジング２（２ａ）を完成させることができる。

１ 後輪懸架装置
２，２ａ 一体型アクスルハウジング
５ 膨出部
６ アクスルケース
８ 差動装置
９ 軸受部
11 アクスル軸
21 補強リング取付面
22 膨出面
23 開口部
36，36ａ 補強リング
37，37ａ リング本体
38，38ａ 連結補強部材
44，44ａ 差動装置を補強リング取付面に締結するボルトである通しボルト
44ｂ ボルト
50 パイプ素材
51 中央大径部
52 小径部
53 第１中間素材
55 扁平大径部
56 第２中間素材
77 分割金型
99 流体
103 成形室
Ａ 第１中間素材形成工程
Ｂ 第２中間素材形成工程
Ｃ 開口部形成工程
Ｄ 膨出部成形工程
Ｅ 穴開け工程
Ｆ 中間素材形成工程
Ｇ 流体封入工程
Ｈ 中央大径部設置工程
Ｉ 膨出部成形工程
Ｊ 開口部形成工程
Ｘ 成形室の内部容積
Ｙ 中間素材の体積

Claims (11)

1. 差動装置が収容される膨出部と、該膨出部から車幅方向両側に延びて内部にアクスル軸が軸支されるアクスルケースとを、閉断面を有する１本のパイプ素材を塑性加工することにより一体に形成したことを特徴とする自動車用一体型アクスルハウジング。
2. 前記膨出部は、前記差動装置が挿入される開口部を有する補強リング取付面と、この補強リング取付面に対向する膨出面とを有し、前記開口部に補強リングを介して前記差動装置を固定し、前記補強リングは前記開口部の周囲に固着し、前記補強リングには、前記補強リング取付面と前記膨出面との間を連結する連結補強部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用一体型アクスルハウジング。
3. 前記補強リングは、前記開口部の周囲に固着される環状のリング本体を有し、該リング本体に前記連結補強部材が複数設けられ、前記補強リングの、前記連結補強部材が設けられている部分の間に雌ネジを形成し、前記差動装置を前記雌ネジにボルトで締結したことを特徴とする請求項２に記載の自動車用一体型アクスルハウジング。
4. 前記連結補強部材をパイプ状且つ車体前後方向に沿うように形成し、この連結補強部材に、前記差動装置を前記補強リング取付面に締結するボルトを挿通し、このボルトにより前記差動装置と前記補強リングと前記膨出部とを共締めしたことを特徴とする請求項２又は３に記載の自動車用一体型アクスルハウジング。
5. 所定の長さ、外径、肉厚を有するパイプ素材を塑性加工し、その中間部に位置する中央大径部と、該中央大径部の両側に位置し、該中央大径部の外径よりも小径な一対の小径部とを有する第１中間素材を形成する第１中間素材形成工程と、
   前記第１中間素材の前記中央大径部を径方向に押圧することにより扁平化させて扁平大径部とした第２中間素材を形成する第２中間素材形成工程と、
   前記第２中間素材の前記扁平大径部の前面に開口部を形成する開口部形成工程と、
   前記扁平大径部の、前記開口部に対向する後面を、前記開口部から離反する方向に突出成形することにより、前記扁平大径部を差動装置が収容される膨出部として成形する膨出部成形工程と、
   を備えてなることを特徴とする自動車用一体型アクスルハウジングの製造方法。
6. 前記第１中間素材形成工程において、前記塑性加工をする前の前記パイプ素材の外径を前記中央大径部の外径に略一致させ、このパイプ素材を、その両端から中央部に向かって縮径し、中央部は縮径させないでおくことにより、前記第１中間素材の中央部に前記中央大径部を形成し、その両側に前記小径部を形成することを特徴とする請求項５に記載の自動車用一体型アクスルハウジングの製造方法。
7. 前記第１中間素材形成工程において、前記塑性加工をする前の前記パイプ素材の外径を前記小径部の外径に略一致させ、このパイプ素材を、その一端から所定の長さまで拡径した後、この拡径した部分を前記一端から前記所定の長さよりも手前まで縮径することにより、前記第１中間素材の中央部に前記中央大径部を形成し、その両側に前記小径部を形成することを特徴とする請求項５に記載の自動車用一体型アクスルハウジングの製造方法。
8. 前記第１中間素材形成工程において、前記塑性加工をする前の前記パイプ素材の外径を前記小径部の外径に略一致させ、該パイプ素材を金型の内部に設置し、該パイプ素材の内部に流体圧力を加えて前記金型内で所定の形状に膨張させることにより前記中央大径部を形成することを特徴とする請求項５に記載の自動車用一体型アクスルハウジングの製造方法。
9. 前記膨出部成形工程において、前記扁平大径部を、その後面側から所定の凹み形状を有する凹金型に設置し、前記扁平大径部の前面に形成した開口部から所定の凸形状を有する凸金型を突き込むことにより、前記扁平大径部の後面を前記凹金型の前記凹み形状内に陥没させて前記突出部を形成することを特徴とする請求項５に記載の自動車用一体型アクスルハウジングの製造方法。
10. 所定の長さ、外径、肉厚を有するパイプ素材を金型の内部に設置し、該パイプ素材の内部に流体圧力を加えて該パイプ素材を前記金型内で所定の形状に膨張させることにより、差動装置が収容される膨出部と、該膨出部から車幅方向両側に延びて内部にアクスル軸が軸支されるアクスルケースとを同時に形成することを特徴とする自動車用一体型アクスルハウジングの製造方法。
11. 所定の長さ、外径、肉厚を有するパイプ素材を塑性加工し、その中間部に位置する中央大径部と、該中央大径部の両側に位置し、該中央大径部の外径よりも小径な一対の小径部とを有し、該小径部の両端部は閉塞され、且つその全体の体積が、完成した一体型アクスルハウジングの全体の体積に等しい中間素材を形成する中間素材形成工程と、
    前記中間素材の内部に非圧縮性の流体を一杯に封入する流体封入工程と、
    型閉じ時における成形室の内部容積が前記中間素材の全体の体積に等しい分割金型の、前記成形室に前記中間素材を設置する中間素材設置工程と、
    前記分割金型を型閉じすることにより、前記中間素材の前記中央大径部を扁平化すると同時に所定部分を突出させ、これにより前記中央大径部を差動装置が収容される膨出部として成形する膨出部成形工程と、
    前記膨出部の前面に開口部を形成する開口部形成工程と、
    を備えてなることを特徴とする自動車用一体型アクスルハウジングの製造方法。

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