JP3306731B2 - スイングアーム及びその部材の製造法 - Google Patents

スイングアーム及びその部材の製造法

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JP3306731B2 JP04674394A JP4674394A JP3306731B2 JP 3306731 B2 JP3306731 B2 JP 3306731B2 JP 04674394 A JP04674394 A JP 04674394A JP 4674394 A JP4674394 A JP 4674394A JP 3306731 B2 JP3306731 B2 JP 3306731B2
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隆 佐々本
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、角形断面形状を有する
自動二輪車のスイングアーム及びその部材の製造法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】自動二輪車には、車体を緩衝器を介して
車輪によって支持するため、前端部が車体フレームに設
けられたピボット軸に揺動自在に枢支され、後端部に後
輪が軸支されるスイングアームが一般に用いられる。ス
イングアームの軸方向の中寄りの位置には、後輪懸架装
置のリンク機構が接続されるが、上記のように両端が支
持され荷重が中程に集中する梁構造となっていることか
ら、曲げモーメントは、リンク機構接続部分で最も大き
くなり、前,後端側ほど小さくなる。
【0003】従って、スイングアームは、曲げ剛性が軸
方向の中程で最大となり、前,後端側に向うほど小さく
なる断面形状とすることが、強度上有効である。一方、
このようなスイングアームは、後輪の路面追従性を高め
るため、軽量化が図られ、構成材料にアルミニウム合金
等の軽合金を用いると共に、意匠性から、また、他の部
品等をねじ締結することから、角形中空断面形状のもの
を用いている。スイングアームをこのような形状とする
こと自体は公知である。
【0004】曲げ剛性が軸方向の中程で最大となり、
前,後端側に向うほど小さくなる断面形状としたスイン
グアームは、従来、丸パイプを素管とし、予めその両端
部に向って小径となるようにロータリースエージ加工法
で成形し、さらにこのパイプの外面に所望形状の外型を
配置し、この状態でパイプ内に高圧の作動油を供給して
外型に応じた形状に成形する方法により製造することが
考えられていた。
【0005】一方、スイングアームを構成する左右のア
ーム部材は、これらアーム部材をその前端部側において
結合する連結部材を備える。この連結部材は、従来、横
断面長方形筒状の軽合金の押出し成形品が用いられてい
るが、アーム部材と結合される両端部が、アーム部材と
なじむ形状に加工されておらず、このため、連結部材の
前,後壁に補強ブラケットを固定して強度を保ってい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このように、丸パイプ
を素管としこれを角形に成形加工する従来のスイングア
ーム用アーム部材の製造法では、完全な角形のアーム部
材に加工し難い欠点がある。そして、丸パイプをその軸
方向の両端部で小径化するためにスエージング加工が必
要であり、また、材料によっては、中間で焼なまし等の
熱処理が必要となる。従って、加工数が多くなり、製造
費が高くなる欠点があった。さらに、左右のアーム部材
の内壁に溶接される連結部材は、結合強度が低く、その
前,後壁に特別な補強部材を必要とする欠点があった。
【0007】本発明は、従来技術のもつこれらの問題点
を解決し、曲げ剛性が軸方向の中程で最大となり、前,
後端側に向うほど小さくなる断面形状としたスイングア
ーム用アーム部材を得るに当り、完全な角形に成形加工
ができ、スエージング加工や中間熱処理を不要とすると
共に、左右のアーム部材と結合される連結部材は、その
両端部がアーム部材となじむ形状に加工されて、アーム
部材に溶接により一体化接合され、高い結合強度を保持
できるようにしたスイングアームの製造法を提供するこ
とを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、第1に、角形断面形状の軽合金製の素
管を被加工材とし、この被加工材の軸方向の前後の端部
から中央部に向って断面積が大きくなるように、角形断
面形状を維持したままバルジ加工を施し、テーパ角管と
するスイングアーム用アーム部材の製造法であって、被
加工材に加工用内圧を加え拡膨する過程において、所定
の範囲で回動可能であるように支点となる端部側をバル
ジ加工用金型に支持された背圧負荷用可動型を該被加工
材の加工面(A)に押し当て、シリンダが加える荷重によ
り前記背圧負荷用可動型を介して前記面(A)に背圧を加
えながらバルジ加工を施すものである。また、アーム部
材の軸方向に曲げ加工を施したいときは、被加工材に、
曲げ加工を施すと同時に、又は、曲げ加工が施された後
に、バルジ加工を施す。
【0009】さらに、本発明は、第2に、上記製造法に
よって製造された左右一対のスイングアーム用アーム部
と、角形断面形状の軽合金製の素管を被加工材とし、
この被加工材の中央部から両端部に向って断面積が漸次
大きくなるように、角形断面形状を維持したまま成形加
工し、両端部を拡膨した連結部材とを、溶接により一体
化接合することを特徴とするスイングアームの製造法を
構成した。
【0010】
【作用】上記の手段により、角形断面形状の軽合金製の
アーム部材用の素管は、角形断面形状を維持したまま、
軸方向の前後の端部から中央部に向って断面積が大きく
なるように、スイングアーム用アーム部材に加工され
る。また、角形断面形状の軽合金製の連結部材用の素管
は、角形断面形状を維持したまま、その中央部から両端
部に向って断面積が漸次大きくなるように、両端部が拡
膨される。さらに、左右一対のアーム部材は、両端部を
拡膨した連結部材と溶接により強固に一体化接合され
る。
【0011】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づき詳細
に説明する。図1の (a)及び (b)は、本発明の方法によ
りスイングアーム用アーム部材を製造するための装置の
横断面図及び縦断面図である。被加工材としての角形断
面形状の軽合金製の素管、つまりアルミニウム又はアル
ミニウム合金を素材とする素管1は、バルジ加工用の上
下の金型2,3間に挟持され、素管1の両端部に、シー
ル口金4,4が配置される。そして、素管1に、流体
(水,油など)5を内蔵させて加工用内圧Pを加える
と、上下の金型2,3間において、側壁の管厚は変化せ
ず、上下壁のみが上下の金型2,3の内壁2′,3′に
沿って塑性変形により伸びて、いわゆるバルジ加工され
て、拡膨する。これにより、図2の (a)及び (b)に示す
ように、軸方向の中程で断面形状が最大となり、前,後
端側に向うほど小さくなるように断面の形状を変化さ
せ、テーパ角管としたスイングアーム用アーム部材20
を得ることができる。なお、本例は、素管1の側壁(短
辺)の管厚は変えることなく、上下壁(長辺)のみを拡
膨したものであるが、側壁及び上下壁の双方を拡膨して
も勿論差し支えない。
【0012】本例により、スイングアーム用アーム部材
を得る場合、素管1は、図1の (b)に示す素管1の側壁
1bの管厚を変えず、上下壁1cのみが塑性変形するこ
とにより拡膨して、角部1aが位置ずれすることなく、
拡管されることが理想的状態である。ところが、加工さ
れるべき素管1は、上下の金型2,3間において、加工
当初又は直後から上下の金型2,3の内壁2′,3′に
接触している面と、遅れてこれに接触する面(A) とがあ
るが、図1に示す装置では、加工当初から接触している
面や先に接触する面は、遅れて接触する面(A) に比べ金
型との間の抵抗がきわめて大きい。従って、拡膨された
スイングアーム用アーム部材20は、図3の (a)に示す
ように、側壁1bが先に大きな変形を受け曲面状となっ
て、素管1の角部1aが引きずられ、同図の (b)に示す
ように、上下壁1cの外面に筋状に現われる。そして、
この角部に多大な応力が発生し、成形が困難となる傾向
があった。
【0013】そこで、図4の (a)及び (b)に示す実施例
は、この点の解決をも図ったものである。同図におい
て、図1の (a)及び (b)で使用した符号と同一の符号
は、共通の部位を示すものであるので、その説明を省略
する。
【0014】バルジ加工用の上下の金型2,3と,加工
用内圧により拡膨されるべき素管1の側壁1bとのスペ
ース6は、余裕をもって構成され、このスペース6に背
圧負荷用可動型8,8を介設する。この背圧負荷用可動
型8,8は、支点となる端部側をピン8a,8aにより
所定の範囲で回動可能に下金型3に支持されており、ま
た、上下の金型2,3の外側であって、この例では、中
央部より左側寄りの位置に、この背圧負荷用可動型8,
8に背圧を加えるための油圧又は空気圧のシリンダ9,
9を有する。図5は、上記の装置によりバルジ成形され
つつある素管1を示す断面図であり、素管1における
工面(A) に、背圧負荷用可動型8,8を押し当て、加工
面に背圧(W)を加えながら加工を施すようにしてい
る。
【0015】背圧負荷用可動型8,8の背圧の調整は、
シリンダ9,9の配管系に設けた例えばリリーフバルブ
等の圧力コントロール用バルブ10により行う。バルジ
加工用金型2,3でのバルジ成形中、シリンダ9,9が
加える荷重(W)により素管1の側壁1bに加わる背圧
の大きさは、 (1)バルジ成形によって、素管1の上下壁
1cが拡げられるのを拘束することなく、かつ、 (2)バ
ルジ成形によって、素管1の側壁1bが拡膨し、角部1
aが破断するのを防ぐ程度の大きさとなるようにコント
ロールするものである。また、流体による内圧Pの昇圧
スピードも適宜コントロールする。このように、背圧負
荷用可動型8,8を採用することにより、素管1の加工
面(A) と、バルジ加工用金型に接触している面との間
に、大きな抵抗の差がなくなり、加工中に素管1の角部
がひきずられる恐れが少ない。したがって、バルジ加工
するに当り、素管1の角部が位置ずれしないように拡膨
することができる。
【0016】図6は、図4及び図5に示す装置を用い
て、バルジ成形加工を行う具体例について示すものであ
る。 〔実施例1〕 素管1として図6の (a)に示す材質6N01−0アルミ
ニウム合金の71.6mm×38.6mm角管( 5mmt),長さ57
5mmを使用した。図4及び図5を参照して、この素管1
を、背圧負荷用可動型8,8を有する上下のバルジ加工
用金型2,3の間に潤滑剤を介して挟持し、その両端部
にシール口金4,4を配置する。シール口金の両端部に
押込力Fを加え、口金と素管1間をシールする。はじめ
に、左側の口金の排気口4aより排気しながら右側の口
金より流体(防食剤入りの水)を注入して素管1内を満
たし、排気口4aを塞ぐ。次に、流体に対する加工用内
圧Pを徐々に昇圧させ、背圧負荷用可動型8,8に背圧
を加えながら流体に所定の加工用内圧Pを与えることに
より、素管1にバルジ加工を施す。この場合、使用した
バルジ加工装置の最大内圧力(P)2000kgf/cm2 、加
工時の最大内圧 600kgf/cm2 であり、また、シリンダ
が加える荷重(W)により背圧負荷用可動型8,8を介
して素管1に加えられる背圧は、 100〜 500kgf/cm2
に設定してある。なお、加工後T5処理を行い、強度を
上げる。図6の (b)は、上記により素管1をバルジ成形
及び両端の不要部切断をして得たスイングアーム用アー
ム部材20の斜視図であって、成形後寸法は、両端部寸
法(a×b)71.6mm×38.6mm角(5mmt)、最大拡管部
寸法(c×b)89.5mm×38.6mm角、両端部から最大拡管
部に至る長さ 242.5mm(d), 229.0mm(e)、全長 4
71.5mm(L)のものであった。なお、素管1の角部1a
(図4の (b)参照)の上下壁1c面側への引きずられ現
象は、完全に消失させることはできず、部分的に生じは
したが、背圧負荷のない場合に比べれば、ほとんど無視
できる程度にすぎないものであった。
【0017】〔実施例2〕 素管1として、材質6N01−T4アルミニウム合金の
67.6mm×34.6mm角管(5mmt),長さ575mmを使用し
た以外は、実施例1と同一条件により、バルジ成形加工
を施し、成形後の両端部寸法(a×b)67.6mm×34.6mm
角( 5mmt)、最大拡管部寸法(c×b)89.5mm×34.6
mm角、両端部から最大拡管部に至る長さ242.5mm
(d), 229.0mm(e)、全長 471.5mm(L)のスイン
グアーム用アーム部材20を得た。
【0018】〔実施例3〕 素管1として、材質7003−0アルミニウム合金の7
1.6mm×38.6mm角管( 5mmt),長さ575mmを使用し
た以外は、実施例1と同一条件により、バルジ成形加工
を施し、成形後の両端部寸法(a×b)71.6mm×38.6mm
角( 5mmt)、最大拡管部寸法(c×b)89.5mm×38.6
mm角、両端部から最大拡管部に至る長さ 242.5mm
(d), 229.0mm(e)、全長 471.5mm(L)のスイン
グアーム用アーム部材20を得た。
【0019】本発明の方法により得られるスイングアー
ム用アーム部材20は、軸方向の前後の端部から中央部
に向って断面積が大きくなる形状を有するが、その端部
の寸法が前後で異なる場合あるいは端部において極端に
小径化する必要がある場合などは、図7の (a)に示すよ
うに、バルジ成形後、端部に切り込み20aを入れ、外
力によってこの切り込み20aを塞ぎ,溶接(20b)
することによって、同図の (b)に示すように、必要な端
部寸法を有するアーム部材が得られる。
【0020】また、スイングアームのアーム部材は、後
端部に自動二輪車の後輪を軸支するため、その中央部か
ら後端部側に向って所定の角度例えばR200 に曲げられ
ることが多いが、このような場合、本発明では、曲げ加
工を、1)バルジ成形と同時、2)バルジ成形後、3)端部溶
接前又は後のいずれの時点でも行い得る。
【0021】図8は、バルジ成形と同時に曲げ加工を行
う具体例について示す断面図であって、被加工材である
素管1は、その両端部に押込みシリンダ7,7により押
し込まれるシール口金4,4を配置し、図1の (a)及び
(b)に示すバルジ加工を行うと同時に、所定の角度に曲
げられている上下のバルジ加工用金型2,3により強制
的に曲げ加工される。
【0022】次に、スイングアーム用連結部材の製造法
について説明する。図9の (a)及び(b)は、スイングア
ーム用連結部材の製造法を説明するための装置の横断面
図及び製造された連結部材の斜視図である。図9の (a)
に示すように、被加工材としてのアルミニウム又はアル
ミニウム合金を素材とする素管11としての角管は、左右
に配置された成形用雌型12,12間に挟持され、上下より
パンチ等の雄型13,13が圧入され、プレス成形を行うこ
とにより、素管11の中央部から両端部に向って断面積が
漸次大きくなるように、角形断面形状を維持したまま上
下両端部が拡膨される。これにより同図の (b)に示す中
央部11aに対し両端部11b,11bが両側に拡膨されたス
イングアーム用連結部材30を得る。
【0023】図10の (a)及び (b)は、図9の (a)及び
(b)の例では、素管11の中央部11aに対し両端部11b,
11bが両側に拡膨された場合について示したのに対し、
両端部11b,11bが片側にのみ拡膨されたスイングアー
ム用連結部材30′の例を示したものである。
【0024】図11の (a)〜 (c)は、第1工程にて、少
なくとも拡膨する予定部分に襞部を形成した被加工材を
成形し、第2工程にて被加工材の襞部を拡膨して所望形
状に形成するスイングアーム用連結部材の製造法につい
ての説明図である。図11の(a)は、第1工程について
示し、アルミニウム又はアルミニウム合金を素材とした
被加工材11に、押出成形時に同図の( b-1)又は( b-
2)に示すように複数の波状の襞部12a又は12bが同時
に形成される。この襞部12a又は12bは、この例におい
ては、被加工材11の軸方向全長にわたって形成されてい
るが、ダイカスト法を用い、拡膨加工を行う部位のみに
部分的に形成するようにしてもよい。
【0025】図11の (c)は、第2工程について示し、
被加工材11の襞部12a又は12bを、図9の (a)において
説明したと同様にパンチによるプレスによる方法により
拡膨し、中央部11aに対し両端部11b,11bが両側に拡
膨されたスイングアーム用連結部材30を得るものであ
る。
【0026】このように、第1工程にて、少なくとも拡
膨する予定部分に襞部を形成した被加工材を成形し、第
2工程にて被加工材の襞部を拡膨して所望形状に形成す
る手段により、被加工材の伸展に余裕のある部位に対し
て拡膨が行われ、最小の圧入力で拡膨加工を施すことが
できる。また、拡膨加工による被加工材の部分的な薄肉
化が生じることもなく、大きな断面変化を伴う拡膨部分
を有する被加工材への加工を容易に行うことができる。
【0027】図12及び図13は、図1ないし図8に基
づき製造したアーム部材と、図9ないし図11に基づき
製造した連結部材とを、結合して製造されたスイングア
ーム40の平面図および側面図である。
【0028】素管を、その軸方向の前後の端部から中央
部に向って断面積が大きくなるように、角形断面形状を
維持したままバルジ加工を施しテーパ角管とした、左右
一対のアーム部材20,20と、素管を成形加工し、そ
の両端部を拡膨させた連結部材30とは、アーム部材の
両内壁と連結部材の両端部とがなじむ形状に加工されて
いる結果、接合部30a,30aにおいて溶接により一体化
接合される。アーム部材20,20の前端部には、ピボ
ット軸枢支部22が溶接結合されており、後端部には、後
輪車軸が挿入・固定される車軸孔24,24を設けてある。
また、連結部材30には、その両端部側の上面に突出し
た状態で、緩衝器支持部32,32を設け、軸孔34が貫通さ
れている。
【0029】
【発明の効果】以上説明した本発明に係るスイングアー
ム及びその部材の製造法によれば、次の効果がある。第
1に、スイングアーム用アーム部材製造するに際し、
角形断面形状の軽合金製の素管を被加工材とし、この被
加工材の軸方向の前後の端部から中央部に向って断面積
が大きくなるように、角形断面形状を維持したままバル
ジ加工を施しテーパ角管とするので、従来の丸パイプを
素管としこれを角形に成形加工する方法に比べ、スエー
ジング加工を必要とせず、完全な角形のアーム部材に加
工ができ、コストダウン及び工程削減を図ることができ
る。そして、材料に与える歪が少なく中間焼鈍等を不要
とし、健全な品質を保証できる。
【0030】この場合、被加工材に加工用内圧を加え拡
膨する過程において、被加工材の加工面(A) に背圧負荷
用可動型を押し当て、この背圧負荷用可動型により、前
記面(A) に背圧を加えながらバルジ加工を施す手段をと
れば、バルジ加工の際、被加工材の加工面(A)が受ける
抵抗と、バルジ加工用金型に接触している面が受ける抵
抗との間に大きな差が生じることがなく、加工中に素管
の角部がひきずられる恐れが少ない。したがって、バル
ジ加工されるべき素管を、その角部が位置ずれすること
なく拡膨させることができ、外観良好に成形できる。
【0031】また、被加工材に、曲げ加工を施すと同時
に、又は、施した後に、バルジ加工を施すことにより、
曲げ加工を効率的に行うことができる。さらに、上記の
スイングアーム用アーム部材の端部に切り込みを入れ、
外力によってこの切り込みを塞ぎ、溶接することによ
り、アーム部材の端部の加工を容易に行うことができる
効果がある。
【0032】第2に、上記製造法によって製造された
右一対のアーム部材と、角形断面形状の軽合金製の素管
を被加工材とし、この被加工材の中央部から両端部に向
って断面積が漸次大きくなるように、角形断面形状を維
持したまま成形加工し、両端部を拡膨した連結部材と
を、溶接により一体化接合してスイングアームを得るの
で、接合強度の大きい所望の形状のスイングアームを提
供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)及び (b)は、本発明の方法によりスイング
アーム用アーム部材を製造するための装置の横断面図及
び縦断面図である。
【図2】(a)及び (b)は、本発明の方法により製造され
たスイングアーム用アーム部材の正面図及び側面図であ
る。
【図3】(a)及び (b)は、一般的バルジ成形方法を使用
したとして製造されたスイングアーム用アーム部材の一
例を示す斜視図及び平面図である。
【図4】(a)及び (b)は、本発明の方法によりスイング
アーム用アーム部材を製造するための装置の他の実施態
様について示す横断面図及び縦断面図である。
【図5】図4に示す装置によりバルジ成形されつつある
被加工材の断面図である。
【図6】(a)及び (b)は、本発明の方法によりバルジ成
形される被加工材及び成形後のスイングアーム用アーム
部材の形状を示す斜視図である。
【図7】(a)及び (b)は、本発明の方法により製造され
たスイングアーム用アーム部材における端部加工につい
て説明する正面図である。
【図8】本発明の方法により、バルジ加工を行うと同時
に、曲げ加工を行う装置の断面図である。
【図9】(a)及び (b)は、スイングアーム用連結部材を
製造するための装置の断面図及び製造された連結部材の
斜視図である。
【図10】(a)及び (b)は、スイングアーム用連結部材
製造する他の態様を示す装置の断面図及び製造された
連結部材の斜視図である。
【図11】(a), (b-1) (b-2)及び (c)は、スイングア
ーム用連結部材の製造法を説明する素管の正面図,平面
図及び拡膨された連結部材の正面図である。
【図12】本発明の方法により製造されたスイングアー
ムの平面図である。
【図13】本発明の方法により製造されたスイングアー
ムの側面図である。
【符号の説明】
1 …素管(被加工材) 2 …バルジ加工用金型 3 …バルジ加工用金型 4 …シール口金 5 …流体 8 …背圧負荷用可動型 9 …シリンダ 11 …素管(被加工材) 12 …成形用雌型 13 …雄型 20 …スイングアーム用アーム部材 30 …スイングアーム用連結部材 40 …スイングアーム
フロントページの続き (72)発明者 樋野 治道 静岡県庵原郡蒲原町蒲原1丁目34番1号 株式会社日軽技研内 (72)発明者 佐々本 隆 静岡県庵原郡蒲原町蒲原1丁目34番1号 株式会社日軽技研内 (72)発明者 杉山 敬一 東京都港区三田3丁目13番12号 日本軽 金属株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−106528(JP,A) 特開 昭63−260632(JP,A) 特開 昭57−165134(JP,A) 特開 平6−15354(JP,A) 特開 昭60−56413(JP,A) 特開 昭63−269794(JP,A) 特開 平7−214147(JP,A) 実開 平5−84420(JP,U) 実開 昭57−52386(JP,U) 実開 昭58−70987(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B62K 25/10 B21D 26/02 B21D 53/86

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 角形断面形状の軽合金製の素管を被加工
    材とし、この被加工材の軸方向の前後の端部から中央部
    に向って断面積が大きくなるように、角形断面形状を維
    持したままバルジ加工を施し、テーパ角管とするスイン
    グアーム用アーム部材の製造法であって、 被加工材に加工用内圧を加え拡膨する過程において、
    定の範囲で回動可能であるように支点となる端部側をバ
    ルジ加工用金型に支持された背圧負荷用可動型を該被加
    工材の加工面(A)に押し当て、シリンダが加える荷重に
    より前記背圧負荷用可動型を介して前記面(A)に背圧を
    加えながらバルジ加工を施すことを特徴とするスイング
    アーム用アーム部材の製造法。
  2. 【請求項2】 被加工材に、曲げ加工を施すと同時に、
    バルジ加工を施すことを特徴とする請求項1に記載の
    イングアーム用アーム部材の製造法。
  3. 【請求項3】 曲げ加工が施された被加工材に、バルジ
    加工を施すことを特徴とする請求項1に記載のスイング
    アーム用アーム部材の製造法。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至請求項3のいずれか一項に
    記載の製造法によって製造されたスイングアーム用アー
    ム部材の端部に切り込みを入れ、外力によってこの切り
    込みを塞ぎ、溶接することを特徴とするスイングアーム
    用アーム部材の製造法。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至請求項4のいずれか一項に
    記載の製造法によって製造された左右一対のスイングア
    ーム用アーム部材と、角形断面形状の軽合金製の素管を
    被加工材とし、この被加工材の中央部から両端部に向っ
    て断面積が漸次大きくなるように、角形断面形状を維持
    したまま成形加工し、両端部を拡膨した連結部材とを、
    溶接により一体化接合することを特徴とするスイングア
    ームの製造法。
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