JP2013119103A

JP2013119103A - アームの製造方法

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Publication number: JP2013119103A
Application number: JP2011268005A
Authority: JP
Inventors: Akinori Endo; 晃史遠藤; Yasuaki Taguchi; 靖明田口
Original assignee: KYOEI SEISAKUSHO CO Ltd; KYOEI-SEISAKUSHO CO Ltd; Somic Ishikawa KK
Current assignee: KYOEI SEISAKUSHO CO Ltd; KYOEI-SEISAKUSHO CO Ltd; Somic Ishikawa KK
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2013-06-17
Anticipated expiration: 2031-12-07
Also published as: JP5787734B2

Abstract

【課題】成形時の不具合を抑制できるとともに、特定方向荷重に対する強度を確保しつつ、被溶接部への溶接が容易なアームの製造方法を提供する。
【解決手段】角部を有する断面四角形状の本体部21と、角部を有しない断面円形状の溶接部22，23とを、変化部24，25を軸方向に横断するスリット26を形成するように同時にプレス成形する。成形条件が互いに異なる本体部21と溶接部22，23との成形時の余荷重を変化部24，25のスリット26により吸収し、成形時の不具合を抑制できる。角部を有する断面四角形状の本体部21によって特定方向荷重に対する強度を確保しつつ、角部を有しない断面円形状の溶接部22，23によって軸支部14，15に対して容易に溶接できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属製の板材のプレス成形によって製造するアームの製造方法に関する。

従来、例えば自動車のサスペンションアームやステアリング装置のタイロッドなど、一端にゴムブッシュなどのブッシュ部が溶接され他端にボールジョイント部が溶接され、これらブッシュ部とボールジョイント部とを所定の距離で連結する筒状の金属製のアームがある。

一般に、金属製の板材を筒状に成形した成形品としては、例えば断面が四角形状のもの(例えば、特許文献１参照。)、及び、断面が円形状のものが知られている(例えば、特許文献２参照。)。

しかしながら、アームの断面を四角形状とした場合、特定方向荷重に対して強度(耐荷重性)を得やすい一方で、ボールジョイントや軸支部などの相手部材と溶接することが容易でない。すなわち、断面が四角形状の場合、溶接装置のトーチ部などの動作の設定が容易でないとともに、相手部材に対して辺部と角部とで均一に溶接することが容易でない。また、アームの断面を円形状とした場合、相手部材との溶接は比較的容易であるものの、特定方向荷重に対する強度(耐荷重性)を確保することが容易でない。

そこで、断面四角形状の中央部と、相手部材に溶接される断面円形状の端部とを備えたアームの構成が考えられる。しかしながら、このような形状とした場合、断面が四角形状の中央部と断面が円形状の端部との間に、これらの形状が連続的に変化する変化部が生じることが避けられない。そして、断面四角形状の中央部と円形状の端部とでは、金型形状からプレス加工方法までの全てが異なるので、成形条件そのものを異ならせる必要があるものの、そのような場合、変化部には双方の部位から成形時の余荷重を受けてしまうので、逃げ場を失った余荷重が変化部に皺やねじれなどの不具合を引き起こすことが考えられる。

特開平１１−７７１４９号公報(第３−４頁、図１) 特開２００３−１９１０１１号公報(第３−４頁、図１)

上述したように、特定方向荷重に対する強度を確保しつつ溶接が容易で、かつ、成形時の不具合が生じにくいアームが望まれている。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、成形時の不具合を抑制できるとともに、特定方向荷重に対する強度を確保しつつ、被溶接部への溶接が容易なアームの製造方法を提供することを目的とする。

請求項１記載のアームの製造方法は、少なくとも１つの角部を有する断面形状の本体部と、角部を有しない断面形状でかつ被溶接部に対して溶接される溶接部と、これら本体部と溶接部とを連結する変化部とを一体に備えた軸状のアームを、金属製の板材のプレス成形によって製造するアームの製造方法であって、少なくとも前記変化部を軸方向に横断するスリットを形成するように前記本体部と前記溶接部とを同時に成形するものである。

請求項２記載のアームの製造方法は、請求項１記載のアームの製造方法において、本体部は断面四角形状に成形し、溶接部は断面円形状に成形するものである。

請求項１記載のアームの製造方法によれば、少なくとも１つの角部を有する断面形状の本体部と、角部を有しない断面形状の溶接部とを、少なくとも変化部を軸方向に横断するスリットを形成するように同時にプレス成形することにより、成形条件が互いに異なる本体部と溶接部との成形時の余荷重を変化部のスリットにより吸収し、成形時の不具合を抑制できるとともに、少なくとも１つの角部を備えた断面形状の本体部によって特定方向荷重に対する強度を確保しつつ、角部を有しない断面形状の溶接部によって被溶接部に対して容易に溶接できる。

請求項２記載のアームの製造方法によれば、請求項１記載のアームの製造方法の効果に加えて、本体部を断面四角形状に成形することにより、特定方向荷重に対する強度を向上できるとともに、溶接部を断面円形状に成形することにより、被溶接部に対してより容易に溶接できる。

本発明の一実施の形態のアームの製造方法により製造されたアームを備えた連結装置を示す側面図である。同上連結装置のアームの断面図であり、(a)は図１のＩ−Ｉ相当位置を示し、(b)は図１のII−II相当位置を示し、(c)は図１のIII−III相当位置を示す。同上アームの製造方法に用いる板材を示す平面図である。同上アームの製造方法による本体部の成形過程を(a)ないし(d)の順に示す断面図である。同上アームの製造方法による溶接部の成形過程を(a)ないし(d)の順に示す断面図である。

以下、本発明の一実施の形態の構成を図面を参照して説明する。

図１及び図２において、11は連結装置であり、この連結装置11は、例えば自動車の車体に対して車輪を弾性的に支持する懸架装置のサスペンションアームなどとして用いられる車両用連結装置である。

そして、この連結装置11は、直線状に延びる長尺軸状のアーム13と、このアーム13の一端側と一体的に溶接された被溶接部としての一の接続部である一の軸支部14と、アーム13の他端側と一体的に溶接された被溶接部としての他の接続部である他の軸支部15とを備えている。

アーム13は、例えば車両用アームであり、長尺状の本体部21と、このアーム13の一端側に位置して一の軸支部14と溶接される(一の)溶接部22と、アーム13の他端側に位置して他の軸支部15と溶接される(他の)溶接部23と、本体部21の一端側と溶接部22との間を連結する(一の)変化部24と、本体部21の他端側と溶接部23との間を連結する(他の)変化部25とを一体に備えており、溶接部22から溶接部23に亘って、直線状のスリット26が形成されている。そして、このアーム13は、１枚の長尺状の金属製の板材27(図３)から所定形状を打ち抜いたアーム基材部28を用いて中空な筒状にプレス成形されている。

本体部21は、断面視で、互いに対向する一の辺部31，31と他の辺部32，32とを外面に有する四角形状(正方形状)に形成されている(図２(a))。すなわち、この本体部21は、一の辺部31，31と他の辺部32，32とのそれぞれの端部同士が連続する箇所に、複数の角部33，33，33，33を備えている。なお、これら角部33とは、隣り合う一の辺部31と他の辺部32とでその面方向が変わるように形成されている箇所をいうものとし、必ずしも尖った形状に屈曲されていなくてもよく、曲面状に屈曲(湾曲)されているものも含むものとする。また、この本体部21は、溶接部22，23及び変化部24，25よりも軸方向に長尺に形成されている。すなわち、この本体部21は、アーム13において、最も長尺な部分となっている。さらに、この本体部21の他の辺部32には、スリット26が位置している。

また、溶接部22，23は、外面に辺部及び角部を有しない断面形状、本実施の形態では断面円形状に形成されている(図２(b)及び図２(c))。本実施の形態において、これら溶接部22，23の断面の外径寸法は、例えば本体部21の一の辺部31，31間の距離、及び他の辺部32，32間の距離よりも大きく設定されている。さらに、これら溶接部22，23の変化部24，25と反対側には、スリット26が形成されていない(一及び他の)非スリット部22a，23aが形成されている。これら非スリット部22a，23aは、溶接部22，23の軸支部14，15と溶接される端面部である(一及び他の)溶接端面22b，23bに亘って形成されている。

なお、非スリット部22a，23aの断面形状、すなわち溶接端面22b，23bの形状は、軸支部14，15との溶接ビード長を取るために、全周に亘って連続する円形状にすることが望ましい。そのため、これら非スリット部22a，23aにおいては、例えばアーム基材部28の端面28a，28a同士を突き当てる、いわゆる突き当て成形とすることが望ましい。ただし、実際にはアーム基材部28のプレス成形時の成形荷重に対する反力により、いわゆるスプリングバック現象が生じるため、端面28a，28a間にスリット26よりも狭い若干の隙間が形成されることは避けられない。この隙間は、溶接などによって埋めてもよいが、極めて小さいものであるため、埋めなくても溶接の際の妨げとなることは殆どないばかりか、溶接時に発生する溶接熱を逃がす、あるいは塗装や鍍金などの表面処理などの際の液抜き、あるいは空気抜きなどといった副次的な効果を期待できる。

また、変化部24，25は、本体部21側の端部がこの本体部21の断面形状と連続する断面四角形状で、溶接部22，23側の端部がこれら溶接部22，23の断面形状と連続する断面円形状となるように、一端側から他端側に亘って徐々に変形している。したがって、これら変化部24，25は、本実施の形態において、本体部21側から溶接部22，23側へと徐々に外形が大きくなるように形成されている。

そして、スリット26は、本体部21及び変化部24，25の全体に亘って軸方向に横断するように直線状に形成されているとともに、両端が溶接部22，23の端部の非スリット部22a，23a近傍までそれぞれ延設されている。

また、一の軸支部14は、例えば車体側に揺動可能に接続される部分であり、本実施の形態では、例えば円筒状の一のハウジング部である一のソケット部36、及び、この一のソケット部36内に収容された図示しないゴムブッシュなどを備えている。そして、一のソケット部36の外周面に対して溶接部22の溶接端面22bが溶接される。

さらに、他の軸支部15は、例えば車輪側に回動可能に接続される部分であり、本実施の形態では、例えば一の軸支部14と同様に、円筒状の他のハウジング部である他のソケット部41、及び、この他のソケット部41内に収容された図示しないゴムブッシュなどを備えている。そして、他のソケット部41の外周面に対して溶接部23の溶接端面23bが溶接される。なお、この他の軸支部15は、例えばボールジョイントのスタッド部を回動可能に保持するハウジング部などとしてもよい。

次に、上記一実施の形態のアーム13の製造方法を説明する。

まず、図３に示すように、金属製の長尺平板状の板材27に対して、スリット26(図１)を形成する箇所に対応する切欠部45，45などの所定の形状を打ち抜き、アーム13(図１)を形成するためのアーム基材部28を板材27の流れ方向である板材27の長手方向に複数形成する。

次いで、図４及び図５に示すように、この板材27のアーム基材部28に対して、本体部21と溶接部22，23とを、それぞれ異なる所定の成形条件下で同時にプレス成形し、アーム13(図１)を形成する。なお、本体部21と溶接部22，23とを同時に成形するとは、本体部21と溶接部22，23とのそれぞれのプレス工程数を等しく設定し、かつ、本体部21の各プレス工程と溶接部22，23の各プレス工程とのそれぞれの開始と終了のタイミングを合わせつつ、同一の成形機(図示せず)で並行的に一気に処理することをいう。

本体部21は、長尺平板状のアーム基材部28の長手方向の中央部に対して、端面28a，28aを互いに対向させるように角筒状に変形させる。例えば図示しない成形機内の各種金型を用いて、アーム基材部28は、端面28a，28aの近傍を直角状に端曲げて角部33，33を形成し、これら角部33，33の中間の残りの角部33，33に対応する箇所をさらに鈍角状に成形した後、各辺部31，31，32，32に対応する箇所を外側から加圧して、鈍角状の角部33，33を直角状に成形しながら端面28a，28a(切欠部45，45)を互いに離間させた位置で対向させて断面四角形状に成形する(図４(a)ないし図４(d))。

同様に、溶接部22，23は、長尺平板状のアーム基材部28の両端部に対して、端面28a，28aを互いに突き合わせるように円筒状に変形させる。例えば図示しない成形機内の各種金型を用いて、アーム基材部28は、端面28a，28aの近傍を端曲げ、さらに断面Ｕ形に成形した後、真円状のキャビティに挟み込んで非スリット部22a，23a(図１)に対応する箇所にてそれぞれ端面28a，28aを突き当て、断面円形状に成形する(図５(a)ないし図５(d))。

この結果、図１に示すように、本体部21の両端と、溶接部22，23との間に変化部24，25が形成されるとともに、本体部21から変化部24，25を軸方向に横断して溶接部22，23の非スリット部22a，23a近傍に延びる直線状のスリット26が切欠部45，45(図３)によって形成され、本体部21及び溶接部22，23の成形条件が異なることにより生じる余荷重は、このスリット26により吸収されて変化部24，25に集中することが防止され、これら変化部24，25に皺などの不具合が生じることがない。また、本体部21と溶接部22，23との成形を同時に行うため、変化部24，25にねじれなどが生じることもない。

この後、成形したアーム13の両端を板材27(図３)から切り離し、このアーム13の溶接部22，23の溶接端面22b，23bを、軸支部14，15のソケット部36，41の外周面に対して溶接して、連結装置11を完成する。

このように、上記一実施の形態によれば、角部33，33，33，33を有する断面四角形状の本体部21と、角部を有しない断面円形状の溶接部22，23とを、変化部24，25を軸方向に横断するスリット26を形成するように同時にプレス成形することにより、成形条件が互いに異なる本体部21と溶接部22，23との成形時の余荷重を変化部24，25のスリット26により吸収し、皺やねじれなどの成形時の不具合を抑制できるとともに、断面四角形状の本体部21によって特定方向荷重に対する強度を確保しつつ、角部を有しない断面円形状の溶接部22，23によって、軸支部14，15に対してアーム13を容易に溶接できる。

また、本体部21を断面四角形状に成形することにより、特定方向荷重に対する強度を確実に向上できるとともに、溶接部22，23を断面円形状に成形することにより、軸支部14，15に対してこれら溶接部22，23を、より容易に溶接できる。

なお、上記一実施の形態において、スリット26は、少なくとも変化部24，25を軸方向に横断して形成されていれば、上記一実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。したがって、スリット26は、例えば溶接部22，23の溶接端面22b，23bまで連続して形成してもよいし、変化部24，25のみに形成してもよい。このため、上記一実施の形態では、スリット26は、アーム基材部28の端面28a，28aに形成した切欠部45，45によって形成したが、例えばスリット26を溶接部22，23の溶接端面22b，23bまで連続させる場合には、アーム基材部28の端面28a，28aに切欠部45を形成する必要はなく、端面28a，28a同士が互いに離間した状態で対向するように成形することでスリット26を形成できる。

また、アーム13を備えた連結装置11は、軸支部14，15の構成を適宜変えることによって、例えば自動車のステアリングギヤボックスとナックルアームとを連結する操舵装置のタイロッドエンドなどとして用いることも可能である。

さらに、本体部21の断面形状は、四角形状(正方形状)以外の任意の多角形状などとしてもよい。すなわち、この本体部21の断面形状は、少なくとも１つの角部を有する形状であれば任意に設定できる。

そして、溶接部22，23の断面形状は、溶接強度を得る場合には全周を円形状とすることが望ましいものの、例えば被溶接部の形状などによっては、楕円形状、あるいは一部円周が途切れている円弧状などの形状であってもよい。

また、連結装置11は、両端部をそれぞれ被接続部に対して軸支するものに限定されず、例えばボルトなどを介して被接続部に対して接続固定するものでもよい。

さらに、連結装置11は、本体部21の両端側に溶接部22，23を備える構成としたが、例えば本体部21の一端側のみに溶接部を備える構成などでもよい。

13 アーム
14 被溶接部としての一の軸支部
15 被溶接部としての他の軸支部
21 本体部
22，23 溶接部
24，25 変化部
26 スリット
27 板材
33 角部

Claims

少なくとも１つの角部を有する断面形状の本体部と、角部を有しない断面形状でかつ被溶接部に対して溶接される溶接部と、これら本体部と溶接部とを連結する変化部とを一体に備えた軸状のアームを、金属製の板材のプレス成形によって製造するアームの製造方法であって、
少なくとも前記変化部を軸方向に横断するスリットを形成するように前記本体部と前記溶接部とを同時に成形する
ことを特徴とするアームの製造方法。
本体部は断面四角形状に成形し、溶接部は断面円形状に成形する
ことを特徴とする請求項１記載のアームの製造方法。