JP3937604B2

JP3937604B2 - リンクの製造方法

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Publication number: JP3937604B2
Application number: JP25263298A
Authority: JP
Inventors: 孝信井手; 浩行望月; 治道樋野; 光雄柘植; 薫石動; 隆佐々本
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 1998-09-07
Filing date: 1998-09-07
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2018-09-07
Also published as: JP2000079433A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車のサスペンション等に用いるアルミニウム合金製のリンクの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サスペンション用のリンクは、従来、鍛造又はプレス加工した鋼部品と鋼管とを溶着したもの、或いは全体を鍛造で一体成形したものが用いられてきた。ところで、近年、自動車の軽量化や環境対策のために、そのサスペンション用アーム等にアルミニウム合金の押出形材を適用することが検討されている。例えば、ロアアームに倣った断面形状を有する押出形材を所定幅に切断し、係るアーム素材をその長手方向の任意の位置で、一端部を他端部側に対し軸方向に９０度捻り加工したり、或いは、上記係るアーム素材をその長手方向の任意の位置で、曲げ加工してロアアームを成形する方法が提案されている（特開平６−２５５３３２号公報参照）。
【０００３】
しかしながら、サスペンション用等のリンクにおいて、一端部に二股形状の連結部を有し、他端部にはこの連結部と直角方向の二股形状又はリング形状の連結部を有するリンクを上記従来の技術で製造することは極めて困難であった。
即ち、二股形状の連結用端部を一端又は両端部に有する断面形状の押出形材を製造し、これを押出方向と直角に所定幅で切断してリンク素材を得た後、係るリンク素材をその長手方向の任意の位置で、局部的に焼き鈍し等の熱処理を施してから、一端部を他端部側に対し素材の軸方向の回りに９０度の捻り加工することが考えられる。
【０００４】
しかし、アルミニウム合金製の細長いリンク素材を上記９０度の捻り加工をすると、軸方向の形状・寸法精度がバラツキ易いと共に、係る捻り部分が脆くなりその強度が低下する。このため、捻り加工した後で、更にＴ５又はＴ６の熱処理を施す必要がある。しかも、捻り変形部分をリンク中間に形成した場合、軸方向の引張りや圧縮応力が加わると、捻り部分が元の形状に復元しようとするため、所要の強度が得られず不安定な状態になり、リンクとして不向きである。
従って、ほぼ軸方向に沿って圧縮等の各種の応力を受けるリンクを製造するのに、上記従来の技術を用いることは実用的でなく、且つ形状・寸法精度に優れたアルミニウム合金の押出形材を用いる意義が低かった。
【０００５】
【発明が解決すべき課題】
本発明は、以上に説明した従来の技術における問題点を解決し、一端部に二股形状の連結部を有し、他端部にはこの連結部と直角方向の二股形状又はリング形状等の連結部を有するリンクをアルミニウム合金の押出形材を用いて、形状・寸法精度良く、所要の強度を有するように効率良く得ることができる、リンクの製造方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、押出形材を切断し、得られたリンク素材の端部にスリット溝を形成して、係る端部を押し広げることに着想して成されたものである。
即ち、本発明のリンクの製造方法は、アルミニウム合金の押出形材を所定厚さに切断し、その厚さ方向がリンクの長手方向と直交するリンク素材を形成する工程と、上記リンク素材の少なくとも一端部にその長手方向に平行で且つ押出方向と直角のスリット溝を形成する工程と、上記スリット溝内にポンチを押込み該スリット溝両側の片部分を押し広げ、且つ各片部分を受け型に押圧して二股形状に成形する工程と、を含み、係る二股形状を形成する工程において、スリット溝の切込み終端付近に、突起部を、予め上記押出形材に一体に形成しておき、この突起部を上記押し広げ時における成形荷重の負担部分とした、ことを特徴とする。
また、前記突起部は、前記スリット溝の切込み終端付近に対向して一対形成されている、リンクの製造方法も含まれる。
【０００７】
これらによれば、所望の形状・寸法を有する二股形状の各片部分（連結部）を有するリンクを精度良く所要の強度を持たせて確実に製造することができる。しかも、前記スリット溝の切込み終端付近に、突起部ないし対向する一対の突起部を、予め前記押出形材に一体に形成しているため、押し広げ時の成形荷重により生じるリンク素材の長手方向に沿う分力の保持が容易となり、これによって簡単な装置（受け型、ポンチ、チャック）で押し広げ加工を行うことが可能となる。
【０００８】
更に、前記押し広げ時の成形荷重におけるリンク素材の長手方向に沿う分力よりも、前記突起部の許容剪断荷重が大きく設定されている、リンクの製造方法も含まれる。これによれば、突起部のみで押し広げ時の成形荷重を十分に吸収することができ、形状・寸法精度良く二股形状の各片部分（連結部）を安定して成形することができる。
【０００９】
また、前記スリット溝の切込み終端の位置を、前記スリット溝両側の片部分を二股形状に押し広げた際における該片部分の各外側曲げ開始点よりも深い位置とした、リンクの製造方法も含まれる。
これによれば、押し広げ時の成形荷重によってスリット溝の切込み終端付近に応力が集中し、割れや微細なクラックが切込み終端付近に生じる事態を防ぐことができる。尚、上記切込み終端の位置と上記スリット溝両側の片部分の各外側曲げ開始点（Ｙ）との距離（Ｘ）は、各片部分の肉厚寸法（Ｗ）とほぼ同じ程度が望ましく、その上限は上記肉厚寸法（Ｗ）の１．５倍程度が実用的である。
【００１０】
更に、前記スリット溝の切込み終端の位置が前記突起部内に位置する、リンクの製造方法も含まれる。これによっても、スリット溝の切込み終端付近に応力が集中し、割れや微細なクラックが切込み終端付近に生じるのを抑制できると共に、得られたリンクの使用中での応力集中も同様に抑制することができる。
また、前記スリット溝両側の各片部分の内側曲げ開始点よりも端部寄りにおける内側面に、薄肉部を形成する工程を含む、リンクの製造方法も含まれる。
これによれば、係る片部分に連結される相手部材の例えばゴムブッシュカラーの当接面を精度良く形成することができる。
【００１１】
加えて、前記薄肉部が、前記スリット溝の形成と同時に同じ工具で切削加工するか、或いは、前記スリット溝の形成後で且つ押し広げる前又は押し広げて二股形状に成形する工程の後で切削加工することにより形成される、リンクの製造方法も含まれる。
これによれば、例えば２種類の厚み部分を併有するフライスカッタを用いて、薄肉部とスリット溝とを同時に成形したり、或いはスリット溝の形成後又は押し広げ成形後に別のフライスカッタ等の切削工具により、精度良く薄肉部を成形することが可能となる。
尚、本発明のリンクは、自動車のサスペンション用リンクに限らず、産業用の各種動力機器等の振動吸収部分や駆動力伝達部分のリンクにも適用可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下において、本発明の実施に好適な形態を図面と共に説明する。
図１（Ａ）は、リンクを得るため、熱処理として溶体化（Ｔ４）処理を施したアルミニウム合金（ＪＩＳ：Ａ６０６１，６Ｎ０１）の押出形材１を示す。この形材１は、図示で右端の円筒形を呈するリング部２、中央の板状部４、及び図示で左側の長円形部８とからなる断面形状を押出方向の全長に沿って有する。
上記リング部２の中心には大径の孔３が穿設され、板状部４の長円形部８寄りには上下対称に一対の突条（突起部）６，６が突設され、且つ長円形部８の左端寄りには小径の孔９が穿設されている。因みに、係る形材１の断面の長手寸法は約３７０ｍｍ、リング部２の外径は約５０ｍｍ、長円形部８の高さ約３０ｍｍ程度である。
【００１３】
図１（Ｂ）に示すように、先ず上記押出形材１をその押出方向と直角に幅約３０mm程度にて切断して、リンク素材１０を得る。この素材１０は、図示で右端の孔１３を有する円筒部１２と、断面四角形の角柱部１４と、その左端寄りの上下一対の突起部１６，１６と、左端の長円部１８及び孔１９とを有する。
次に、係る素材１０の図示で左端側から、その幅方向（押出方向と直角の方向）の中間に図示しない薄いフライスカッタを素材１０の長手方向に沿って装入すると、図１（Ｂ）のようなスリット溝２０が形成される。このスリット溝２０の切込み終端２２は、上記突起部１６の内部に位置する。且つ、スリット溝２０の両側には、上記長円部１８を２分割した片部分２４，２４が形成される。
【００１４】
そして、リンク素材１０の上記スリット溝２０内に、後述するポンチを長手方向に沿って押込むと、図１（Ｃ）に示すように、片部分２４，２４が互いに平行なまま離間し、且つそれらの基部寄りには傾斜部２６，２６が形成された二股形状部２８が形成されることにより、リンク３０を得ることができる。
図２は、係る片部分２４，２４を押し広げて二股形状部２８に成形する工程に関する。図２（Ａ）はこの成形工程に用いるポンチ３２と、受け型４０等を示す。
ポンチ３２は、直方体状の本体３４と、図示でその右端に対称に形成した一対のアール部３６，３６と、その間から突出する先尖条３８とからなる。
【００１５】
また、受け型４０は、上下一対の対称な割り型４１，４１からなり、各割り型４１は、矩形状の凹部４２と、図２（Ａ）でその右側の一対の対称な湾曲部４４，４４と、これらの右側の幅細部４６とを有する。上記凹部４２の幅寸法は、前記リンク３０における二股形状部２８の押し広げられた片部分２４，２４の外側幅寸法に近似し、上記湾曲部４４,４４は傾斜部２６,２６の外側面と略相似形である。尚、上記幅細部４６の水平・垂直寸法は、前記リンク素材１０の幅寸法及び長円部１８の高さよりそれぞれ僅かに大きく設定されている。
尚、図２（Ａ）中で受け型４０の右側にチャック５０を示す。このチャック５０は、リンク素材１０の角柱部１４を半分ずつ受け入る凹溝５４を有する一対の対称な固定片５２，５２からなる。
【００１６】
先ず、図２（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、受け型４０における各割り型４１の各凹部４２，４２内に、リンク素材１０の長円部１８を挿入し、且つ幅細部４６内に上下一対の突起部１６,１６を位置させる。また、突起部１６,１６の直ぐ右側に隣接する角柱部１４を各凹溝５４内に挿入して、一対の固定片５２，５２からなるチャック５０で固定する。
次いで、リンク素材１０の長円部１８の左端にポンチ３２を近付け、その中央に形成したスリット溝２０内にポンチ３２の先尖条３８を進入させるようにして、ポンチ３２を図示しない駆動源により図示で右側に移動させ、ポンチ３２の本体３４を割り型４１の各凹部４２，４２内に進入させる。
【００１７】
そして、ポンチ３２は、その先端の一対のアール部３６，３６が、リンク素材１０の片部分２４，２４を左右に押し広げつつ、これらを介して各割り型４１の湾曲部４４，４４に当接する位置まで進入して停止する。
即ち、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、リンク素材１０の各片部分２４の右側部分は、上記アール部３６と湾曲部４４に挟まれ且つこれらに倣った内外側面を有する前記傾斜部２６に成形され、且つ各片部分２４の左側部分は、互いに平行に離間した片部分２４，２４となることにより、二股形状部２８が形成される。
最後に、図３（Ａ）のようにポンチ３２を受け型４０から抜き出し左方に移動させ、且つ受け型４０の割り型４１とチャック５０の固定片５２を開くと、前記図１（Ｃ）に示すようなリンク３０を得ることができる。この二股形状部２８を形成したリンク３０に熱処理として人工時効（Ｔ６）処理を施す。尚、後述する薄肉部２９を切削で形成する場合には、上記Ｔ６処理の後に当該切削加工を行う。
【００１８】
以上のような製造方法によれば、押出形材１を切断してリンク素材１０を得、これにスリット溝２０を形成した後、ポンチ３２と受け型４０を用いて押し広げて二股形状に成形するという少なくて簡単な各工程により、形状・寸法精度に優れ且つ所要の強度を有するリンクを効率良く確実に得ることができる。
尚、図３（Ｂ）のように、上記リンク３０の各片部分２４の内側面をフライス等の切削加工により薄肉部２９を形成すると、係る二股形状部２８に連結される相手部材の例えばゴムブッシュカラーの当接面として用い得るリンク３０′が得られる。上記薄肉部２９は、図３（Ｂ）中に示すように、各片部分２４の内側面における端部寄りの内側曲げ開始点Ｚよりも端部寄りの位置に形成される。
【００１９】
ところで、上記一対の突起部１６，１６におけるリンク素材１０の長手方向に対する許容剪断荷重を、押し広げ成形時のポンチ３２によるリンク素材１０に対する成形荷重により生じるリンク素材１０の長手方向に沿う分力よりも大きくしておくと、チャック５０による固定のみで上記成形荷重の分力を支えることが可能となる。但し、この成形荷重は、受け型４０の各割型４１内の湾曲部４４にかなり負担されるので、突起部１６，１６の許容剪断荷重はこれを考慮したもので良い。
また、図３（Ｃ）に示すように、リンク３０におけるスリット溝２０の切り込み終端２２は、各片部分２４を各傾斜部２６に変形させる外側面における中央寄りの曲げ開始点Ｙから距離Ｘを置いている。即ち、スリット溝２０の切り込み終端２２の位置を上記曲げ開始点Ｙよりも深い位置とした。
【００２０】
この結果、押し広げ時の成形荷重によってスリット溝２０の切込み終端２２付近に応力が集中し、割れがその付近に生じる事態を防ぐことができる。即ち、上記距離Ｘを無くして、スリット溝２０の切り込み終端２２と上記曲げ開始点Ｙを一致させると、切り込み終端２２に応力集中が生じ割れやクラック等が生じる。
従って、上記切込み終端２２の位置と両側の各片部分２４の各外側曲げ開始点Ｙとの距離Ｘは、０でなく僅かに設定するだけでも良いが、その上限は図３（Ｃ）及び図４（Ｂ）に示すように、各片部分２４の肉厚寸法Ｗの１．５倍程度が実用的である。そして、種々の試験から経験的に、距離Ｘは少なくとも上記肉厚寸法Ｗと略同じ程度が望ましいことが判明している。
この場合、図４（Ａ）に示すように、スリット溝２０の切り込み終端２２は、突起部１６内に位置することが好ましい。これにより、切込み終端２２における断面積が大きくなるので、押し広げ加工時に変形等の影響が生じてもリンク３０使用上の障害とならず、且つリンク３０の使用時における応力集中を抑制できる。
【００２１】
本発明は以上に説明した各形態に限定されるものではない。
例えば、前記図３（Ｂ）で示したリンク３０′における薄肉部２９を予めリンク素材１０の段階で形成しておくこともできる。即ち、図４（Ｃ）に示すように、素材１０の長円部１８の中央に対し、図示で左方に示す中心側の厚肉部分５７と周縁側の薄肉部分５８とを一体に有するフライスカッタ５６を進入させる。この結果、薄肉部分５８によりスリット溝２０とその切込み終端２２が素材１０の突起部１６寄りに形成されると同時に、上記厚肉部分５７によって、長円部１８（各片部分２４）の端部寄りの内側面に一対の薄肉部２９が形成される。この際、薄肉部２９は前記内側面の曲げ開始点Ｚよりも端部寄りの位置で形成される。
【００２２】
また、上記方法に替え前記図１（Ｂ）のように、先に長円部１８の中央にスリット溝２０のみを形成した後、上記厚肉部分５７のみからなる別のフライスカッタをスリット溝２０内の所定の位置まで進入させて、薄肉部２９を形成することも可能である。尚、これら薄肉部２９が予め形成されたリンク素材１０を、前記押し広げ成形する場合には、前記ポンチ３２と受け型４０を用いても良いが、前記図２（Ｂ）中のポンチ３２における上下側面に上記一対の薄肉部２９内に進入する形状と大きさの矩形部分を一体に付設しておくことが必要である。
【００２３】
更に、図５（Ａ）と（Ｂ）に示すように、受け型４０とチャック５０に前記同様に固定したリンク素材１０に対し、ポンチ３３により各片部分２４の押し広げ成形と略同時に薄肉部２９を形成することもできる。即ち、ポンチ３３は前記ポンチ３２の図示で上下側面に薄肉部２９と略同じ断面の板状型３９，３９を配置し、且つポンチ３２と一対の板状型３９，３９とを個別に移動可能としたものである。
先ず、図４（Ａ）のように、前記同様にポンチ３２のみをリンク素材１０のスリット溝２０内に進入させる。
【００２４】
その結果、図５（Ｂ）に示すように、リンク素材１０の各片部分２４は互いに離間し且つ傾斜部２６を作り、二股形状部２８が成形される。次に、ポンチ３２を受け型４０内に進入させた状態で、一対の板状型３９，３９を各片部分２４の内側面寄りにそれぞれ進入させる。この結果、片部分２４の各内側面に薄肉部２９を二股形状部２８の成形と略同時に塑性加工により形成することができる。
尚、この場合、各片部分２４は図示で左端側に薄く延ばされるので、前記小径の孔１９はこの成形後に所定の位置に穿設する必要がある。また、薄肉部２９の仕上げ精度を高める場合、押し広げ加工の後に最終的な仕上げ切削加工を施すことが望ましい。
【００２５】
図６は異なる形態のリンクの製造方法に関する。
図６（Ａ）は前記同様のアルミニウム合金からなる押出形材６０を示す。この形材６０は、図示で右端の二股部６２、中央の板状部６４、及び図示で左端の長円形部６８とからなる断面形状を有する。上記板状部６４の長円形部６８寄りには上下に対称に一対の突条６６，６６が突設され、且つ長円形部６８の左端寄りには小径の孔６９が穿設されている。尚、二股部６２の各内側面には、予め薄肉部６３が形成されている。
【００２６】
次に、図６（Ｂ）に示すように、上記押出形材６０をその押出方向と直角に所要幅に切断し、リンク素材７０を得る。この素材７０は、図示で右端の薄肉部６３を有する二股形状部７２と、断面四角形の角柱部７４と、その左端寄りの上下一対の突起部７６，７６と、左端の長円形部６８及び孔６９とを有する。
更に、係る素材７０の図示で左端側から、その幅方向の中間に図示しない薄いフライスカッタを素材７０の長手方向に沿って装入すると、図示ようなスリット溝８１が形成される。このスリット溝８１の切込み終端８２は、上記突起部７６の内部に位置する。且つ、スリット溝８１の両側には、上記長円形部６８を２分割した片部分７８，７８が形成される。
【００２７】
そして、リンク素材７０を前記受け型４０に保持し、且つリンク素材７０の上記スリット溝８０内に前記ポンチ３２を長手方向に沿って押込むと、図６(Ｃ)に示すように、左端の片部分７８，７８が互いに平行なまま離間し、且つそれらの基部寄りには傾斜部７７，７７が形成された二股形状部７９が形成される。これによって、両端部に互いに連結方向の向きが９０度異なる二股形状部７２，７９を有するリンク８０を得ることができる。
尚、片部分７８，７８の各内側面を切削加工して前記同様の薄肉部を形成したり、又は前記２種類の厚みを併有するフライス５６を用いて、スリット溝８１と薄肉部をリンク素材７０の段階で先に形成しても良い。或いは、前記ポンチ３３を用いて片部分７８，７８の押し広げ成形時と略同時の塑性加工により、上記薄肉部を形成することも可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上にて説明した本発明のリンクの製造方法によれば、長手方向の少なくとも一端に二股形状部を有し、且つ両端の連結部の方向、又はそれらにおける連結ピンや連結ボルトの向きが互いに９０度ずれているリンクを、少なくて簡単な工程によって、形状・寸法精度に優れ、所要の強度を有して効率良く確実に製造することができる。しかも、前記突起部を一体に付設することにより、押し広げ成形の際又はリンクとしての使用時にスリット溝の切込み終端付近に応力が集中するのを抑制し、割れ等の発生や破損を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）乃至（Ｃ）は本発明方法によるリンクの各製造工程を示す概略図。
【図２】（Ａ）はリンク素材を押し広げ成形するためのポンチや受け型等を示す斜視図、（Ｂ）及び（Ｃ）は押し広げ成形直前の状態を示す概略図。
【図３】（Ａ）は押し広げ成形後の状態を示す概略図、（Ｂ）は別のリンクの部分概略図、（Ｃ）は（Ａ）のリンクの部分概略図。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は押し広げ前後のリンク素材又はリンクの部分概略図、（Ｃ）は異なる形態の製造方法を示す部分概略図。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は更に異なる形態の製造方法を示す概略図。
【図６】（Ａ）乃至（Ｃ）は異なる形態のリンクの各製造工程を示す概略図。
【符号の説明】
１，６０………………押出形材
６，６６………………突条(突起部)
１０，７０……………リンク素材
１６，７６……………突起部
２０，８１……………スリット溝
２２，８２……………切込み終端
２４，７８……………片部分
２８，７９……………二股形状部
２９…………………薄肉部
３０,３０′,８０…リンク
３２，３３…………ポンチ
４０…………………受け型
５６…………………フライスカッタ(工具)
Ｙ……………………外側曲げ開始点
Ｚ……………………内側曲げ開始点

Claims

アルミニウム合金の押出形材を所定厚さに切断し、その厚さ方向がリンクの長手方向と直交するリンク素材を形成する工程と、
上記リンク素材の少なくとも一端部にその長手方向と平行で且つ押出方向と直角のスリット溝を形成する工程と、
上記スリット溝内にポンチを押込み該スリット溝両側の片部分を押し広げ、且つ各片部分を受け型に押圧して二股形状に成形する工程と、を含み、
上記二股形状を形成する工程において、スリット溝の切込み終端付近に、突起部を、予め上記押出形材に一体に形成しておき、この突起部を上記押し広げ時における成形荷重の負担部分とした、
ことを特徴とするリンクの製造方法。
前記突起部は、前記スリット溝の切込み終端付近に対向して一対形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のリンクの製造方法。
前記押し広げ時の成形荷重におけるリンク素材の長手方向に沿う分力よりも、前記突起部の許容剪断荷重が大きく設定されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のリンクの製造方法。
前記スリット溝の切込み終端の位置を、前記スリット溝両側の各片部分を二股形状に押し広げた際における該片部分の各外側曲げ開始点よりも深い位置とした、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のリンクの製造方法。
前記スリット溝の切込み終端の位置が前記突起部内に位置する、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のリンクの製造方法。
前記スリット溝両側の各片部分の内側曲げ開始点よりも端部寄りにおける内側面に、薄肉部を形成する工程を含む、
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のリンクの製造方法。
前記薄肉部が、前記スリット溝の形成と同時に同じ工具で切削加工するか、或いは、前記スリット溝の形成後で且つ押し広げる前又は押し広げて二股形状に成形する工程の後で切削加工することにより形成される
ことを特徴とする請求項６に記載のリンクの製造方法。