JP4802035B2

JP4802035B2 - 車軸ケースの製造方法

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Publication number: JP4802035B2
Application number: JP2006115976A
Authority: JP
Inventors: 隆額賀
Original assignee: Press Kogyo Co Ltd
Current assignee: Press Kogyo Co Ltd
Priority date: 2006-04-19
Filing date: 2006-04-19
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2026-04-19
Also published as: JP2007283388A

Description

本発明は、トラック駆動軸などを収容する車軸ケースの製造方法に関するものである。

従来、トラック駆動軸を収容する車軸ケースとして、長手方向の中央部にディファレンシャルなどを収容するバンジョー部が設けられた車軸ケースが知られている。

そのような車軸ケースを、板材プレス成形品の溶接組立により製造する代表的な工法として、上下２枚の側板部材という部品（板材プレス成形品）を接合して車軸ケースを構成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図８に示すように、従来、側板部材９１は、側板部材９１を展開した形状のブランク材９２などを、図７に示すような金型９３を用いて、バンジョー部９４や直管部９５がフランジにより構成されたチャネル形状にプレス成形し、製造されている。

しかし、従来の側板部材の製造方法では、ブランク材９２をプレス曲げ加工する際に、直管部９５のフランジが伸びフランジ成形となり、材厚が薄くなってしまうという問題があった（図８において符号Ｄで示す）。そのため、車軸ケースの長さや形状によってはプレス成形時に割れが生じる虞がある。

そこで、このような伸びフランジ成形による割れ対策、ならびに側板部材の材料歩留まり向上を目的として、図９に示すような三角板９６を使用する製造方法が提案されている（特許文献２参照）。

特開平５−２２８５６８号公報特開２００４−２６２３２８号公報

しかしながら、図９の製造方法では、伸びフランジ成形となる箇所を別部品の三角板９６とするので、プレス成形時にフランジが薄肉化する問題はないものの、溶接が複雑になり溶接部の信頼性を確保するのが難しいという問題がある。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、溶接部の信頼性の向上と、プレス成形時の割れ防止とを図ることができる車軸ケースの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、ディファレンシャルを収容するための穴部が開口するバンジョー部とそのバンジョー部から車軸の軸方向両側に各々延出する直管部とを有する車軸ケースを、半割形状の側板部材同士を接合して製造するに際して、その側板部材を、ブランク材からプレス成形にて形成する車軸ケースの製造方法において、予め上記ブランク材のプレス成形により各直管部となる箇所の上記穴部側の端部に、増肉部を各々設け、そのブランク材を、チャンネル状に曲げ加工して上記バンジョー部および直管部をなすフランジを各々形成すると共に、上記バンジョー部を下方に、かつ両直管部を各々上方に押してＶ字状に曲げ加工し、そのＶ字状の成形材を上方から押して、両直管部を、上記バンジョー部側の端部を支点に下方に各々曲げて両直管部の軸線を一致させると共に長手方向に伸ばし、かつ長手方向に直管部を伸ばす際に、上記増肉部を、上記直管部のフランジに向けて押し込むものである。

好ましくは、上記ブランク材のＶ字状曲げ加工は、両直管部のなす角度を１２０〜１５０°となるよう曲げ加工するものである。

本発明によれば、溶接部の信頼性の向上と、プレス成形時の割れ防止とを図ることができるという優れた効果を発揮するものである。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

本実施形態の車軸ケースの製造方法は、例えば、トラック駆動軸の車軸ケース（アクスルハウジング）を対象とする。

まず、図１に基づき、本実施形態の車軸ケースを説明する。

図１に示すように、車軸ケース１は、ディファレンシャルが収容されるバンジョー部２と、そのバンジョー部２から車軸の軸方向両側に各々延出し、車軸が収容される直管部３とを有する。

直管部３は、車軸ケース１の両端部に形成された円管部３２、３２と、それら円管部３２、３２とバンジョー部２とを結ぶ角管部３１、３１とで構成される。

バンジョー部２には、ディファレンシャルを車軸ケース１内に格納するための穴部２１が形成され、全体として上下に突出するリング状に形成される。バンジョー部２の穴部２１は図示しない蓋部材が取り付けられ閉塞されるようになっている。

本実施形態では、以上の車軸ケース１が、半割形状の側板部材６、６を接合して形成される。その側板部材６は、車軸ケース１を、軸方向に沿って２分割した形状（図１において上下２分割形状）を有する。

側板部材６は、フランジにて構成されたチャンネル形状（樋形状）を有し、そのフランジにより両直管部３、３とバンジョー部２の上半分（または、下半分）が形成される。

次に、図２から図４に基づいて、本実施形態の車軸ケース１の製造装置について説明する。

車軸ケース１の製造装置は、図４に示すブランク材４をＶ字状の成形材５（中間材）にプレス成形するためのベンド金型７（図２参照）と、Ｖ字状成形材５を側板部材６にプレス成形するためのリストライク金型８（図３参照）とを備える。

図２に示すようにベンド金型７は、ホルダー７１内に保持されたベンドパッド７２および一対のベンドダイ７３（図２では、一方のみ示す）と、それらベンドパッド７２およびベンドダイ７３上に載置されたブランク材４を押圧するＶ字状パンチ７４とを備える。

Ｖ字状パンチ７４の下面は、長手方向の中央部に設けられ下方に凸な湾曲部成形面７４１と、その湾曲部成形面７４１から長手方向両側に、かつ上方に向けて所定の成形角で傾斜して各々延出する傾斜部成形面７４２とを有する。

ベンドダイ７３は、ベンドパッド７２の幅方向両側に各々配置され、それらベンドパッド７２の上面７２１およびベンドダイ７３の側面７３１が、全体として断面コ字状の成形面をなす。

本実施形態では、ベンドパッド７２の成形面（上面）７２１およびＶ字状パンチ７４の傾斜部成形面（下面）７４２とは、同じ傾斜角（成形角、図において符号Ｃで示す）を有する。図例では、傾斜角は、水平面に対して、１５〜３０°に設定される。

図３に示すように、リストライク金型８は、ホルダー８１内に保持されたリストライクパッド８２および一対のリストライクダイ８３（図３では、一方のみ示す）と、それらリストライクパッド８２およびリストライクダイ８３上に載置されたＶ字状成形材５を押圧するリストライクパンチ８４とを備える。

リストライクパンチ８４は、Ｖ字状成形材５の内面５１（図４参照）を押圧するためのリストライク成形部８５と、そのリストライク成形部８５の上方に幅方向外側に突出させて設けられ、Ｖ字状成形材５の上端面５２（図４参照）を上方から押圧するためのリストライク段差部８６とを有する。

リストライク段差部８６の下面は、長手方向の中央部に設けられ下に凸な略半円状（側面視）のバンジョー部成形面８６１と、そのバンジョー部成形面８６１から長手方向両側に水平に各々延出する直管部成形面８６２とにて構成される。

リストライクダイ８３は、リストライクパッド８２の幅方向両側に各々配置され、それらリストライクパッド８２の上面８２１および一対のリストライクダイ８３の側面８３１が、成形面をなす。

次に、本実施形態の車軸ケース１の製造方法について説明する。

車軸ケース１の製造方法は、図１に示すように、ディファレンシャルを収容するための穴部２１が開口するバンジョー部２とそのバンジョー部２から車軸の軸方向両側に各々延出する直管部３とを有する車軸ケース１を、半割形状の側板部材６、６同士を接合して製造するに際して、その側板部材６を、ブランク材４からプレス成形にて形成するものである。

図４の上段に示すように、本実施形態では、予めブランク材４のプレス成形により各直管部３となる箇所の穴部２１側の端部に、増肉部４１を各々設ける（ブランク工程）。

そのブランク工程では、板材を型などにて打ち抜いて、側板部材６を展開した形状のブランク材４を形成するが、本実施形態では、展開形状に増肉部４１を合わせた大きさに板材を打ち抜くことで、ブランク材４に増肉部４１を設ける。例えば、図８の上段に示す従来の製造方法のブランク材９２の寸法に対して、図４の上段のように増肉部４１（リストライク用材料）を付加した寸法で板材を打ち抜いて、ブランク材４を形成する。

次に、図４の中段に示すように、ブランク材４を、チャンネル状（樋状）に曲げ加工してバンジョー部２および直管部３をなすフランジを各々形成すると共に、バンジョー部２を下方に、かつ両直管部３、３を上方（チャンネルの開放側）に各々押して、全体として長手方向中央部が下方に湾曲したＶ字状に曲げ加工する（Ｖ字状曲げ工程）。

そのＶ字状曲げ工程では、図２に示したベンド金型７を用いて、ブランク材４をＶ字状成形材５にプレス成形する。

具体的には、ベンドパッド７２およびベンドダイ７３上にブランク材４を載置し、その後、Ｖ字状パンチ７４を下降させて、ブランク材４を下方に押圧する。

このとき、ブランク材４は断面コ字状にプレス成形されて、幅方向両側にフランジが各々形成される。また、Ｖ字状パンチ７４の湾曲部成形面７４１によりバンジョー部２の下方（チャンネルの外側）に突出する湾曲部が形成される。傾斜部成形面７４２およびベンドパッド７２の成形面７２１により、両直管部３、３が、バンジョー部２側の端部を基点に上方に傾斜するよう各々曲げ加工される。

これにより、断面コ字状、かつ側面視Ｖ字状の成形材５が形成される。

ここで、本実施形態のＶ字状曲げ工程では、Ｖ字状曲げの成形角度（両直管部３、３がなす角度、或いは直管部３と水平面のなす角）が、後述する２工程目のリストライク工程で、材料の押し込みと伸びフランジ成形のタイミングが同じになるように、設定される。図例では、両直管部３、３の角度（両直管部３、３の軸線の交差角）が１２０〜１５０°となるように、ブランク材４をＶ字状に曲げ加工する。つまり、１工程目のＶ字状曲げ工程では、各直管部３と水平面のなす角（成形角度、図５において符号Ｃで示す）が、１５〜３０°の範囲で調整される。

次に、図４の下段および図５に示すように、Ｖ字状成形材５を上方から押して、両直管部３、３を、バンジョー部２側の端部を支点に下方に各々曲げて両直管部３、３の軸線を略一致させると共に、それら直管部３、３を各々長手方向外側に伸ばす。さらに、直管部３を長手方向に伸ばす際に、増肉部４１を、直管部３のフランジに向けて押し込む（リストライク工程）。

そのリストライク工程では、図３に示したリストライク金型８を用いて、Ｖ字状成形材５を側板部材６にプレス成形する。

具体的には、リストライクパッド８２およびリストライクダイ８３上にＶ字状成形材５を載置し、その後、リストライクパンチ８４を下降させて、リストライク成形部８５によりＶ字状成形材５を内面５１側から押圧すると共に、リストライク段差部８６によりＶ字状成形材５の上端面５２を下方に押圧する。

このとき、図５に示すように、直管部３は、バンジョー部２側の外面がリストライクパッド８２の成形面８２１により拘束され、その状態で、リストライクパンチ８４の直管部成形面８６２により、直管部３の先端側（長手方向外側）の上端面５２が下方に押される。

これにより、直管部３は、バンジョー部２側の端部を中心に下方に曲がり、直管部３におけるバンジョー部２近傍のフランジが、長手方向に引き伸ばされて、伸びフランジ成形される。

フランジが伸ばされるのと同時に、リストライクパンチ８４のバンジョー部成形面８６１により、増肉部４１が穴部２１側から直管部３のフランジ側（長手方向外側）に向けて押し込まれる。

これにより、伸びフランジ成形される直管部３のフランジに、増肉部４１の材料が送り込まれるので、伸びフランジ成形箇所（図５において符号Ｄで示す）の薄肉化が抑制される。その結果、伸びフランジの板厚減少が少なくなり、割れが防止される。

リストライクパンチ８４が下死点に達すると、図４の下段に示すような側板部材６が形成される。

その後は、プレス成形された一対の側板部材６、６を、溶接などにて接合し、図示しない蓋部材をして、車軸ケース１が製造される（図１参照）。

このように本実施形態では、トラック駆動軸の車軸ケース１を上下２分割の側板部材６（板材プレス成形品）を用いて製造するに際して、その側板部材６をプレス加工するときに、伸びフランジ成形となる直管部３の割れを防止することができる。

その結果、従来、プレス成形が困難な形状であったトラック駆動軸の車軸ケース１の側板部材６がプレス成形可能となり、プレス製品の設計自由度が増す。

また、図９に示すような三角板９６を用いないので、溶接が単純になり、溶接部の信頼性を向上させることができる。

ところで、従来、例えば、図８に示した製造方法では、図７の金型でブランク材９２をプレス成形した後、そのプレス成形品を、さらに、仕上げ成形（フォーム）と円管部（板端面）の成形を行うために、２工程目にリストライクをするようにしている。

本実施形態の製造方法は、２工程目にフォームおよびリストライク（仕上げ成形）を同時に行うことが可能なので、従来工法と同じ工程数で同様の成形が可能である。

つまり、本実施形態では、プレス加工工程が２工程となるが、２工程目に側板部材６の仕上げと端面（円管部３２）のリストライク加工とが可能なので、従来工法のように側板部材の成形（フォーム）および板端面リストライクを２工程で実施している場合と、同じ工程数で側板部材６を製造可能であり、金型費、加工費は同様に抑えられる。

ここで、本実施形態の車軸ケースの製造方法による薄肉化抑制効果を確認すべく、上述した図８の従来の製造方法との比較を、シミュレーションにより行った。そのシミュレーションでは、図６に示すようにφ１４５ｍｍの側板部材６をプレス成形することを模擬した。

本実施形態の製造方法の場合、直管部のフランジの板厚最大減少率が１２．８％であった（図６において符号Ｄで示す）。従来の製造方法の場合、板厚の最大減少率が１６．６％であった。この結果から、本実施形態の車軸ケースの製造方法では、従来の製造方法と比べて直管部のフランジの板厚減少を抑制でき、割れを防止できることが分かる。

このように本実施形態では、直管部のフランジの板厚減少を抑制することができ、割れを防止することができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。

例えば、本発明は、伸びフランジ成形されるチャンネル形状部品でフランジ高さが変化しているために、伸びフランジ部にひずみが集中して割れを生じるような部品の成形に応用可能である。

図１は、本発明に係る一実施形態による車軸ケースの斜視図である。図２は、本実施形態の車軸ケースの製造方法においてプレス加工の１工程目に使用される金型の斜視図である。図３は、本実施形態の車軸ケースの製造方法においてプレス加工の２工程目に使用される金型の斜視図である。図４は、本実施形態の車軸ケースの製造方法を説明するための図である。図５は、図４のＶ部の拡大側面図である。図６は、本実施形態のシミュレーションで用いた車軸ケースの斜視図である。図７は、従来の車軸ケースの製造方法において使用される金型の斜視図である。図８は、従来の車軸ケースの製造方法を説明するための図である。図９は、従来の車軸ケースの製造方法を説明するための図である。

符号の説明

１車軸ケース
２バンジョー部
３直管部
４ブランク材
５Ｖ字状成形材
６側板部材
２１穴部
４１増肉部

Claims

ディファレンシャルを収容するための穴部が開口するバンジョー部とそのバンジョー部から車軸の軸方向両側に各々延出する直管部とを有する車軸ケースを、半割形状の側板部材同士を接合して製造するに際して、その側板部材を、ブランク材からプレス成形にて形成する車軸ケースの製造方法において、
予め上記ブランク材のプレス成形により各直管部となる箇所の上記穴部側の端部に、増肉部を各々設け、
そのブランク材を、チャンネル状に曲げ加工して上記バンジョー部および直管部をなすフランジを各々形成すると共に、上記バンジョー部を下方に、かつ両直管部を各々上方に押してＶ字状に曲げ加工し、
そのＶ字状の成形材を上方から押して、両直管部を、上記バンジョー部側の端部を支点に下方に各々曲げて両直管部の軸線を一致させると共に長手方向に伸ばし、かつ長手方向に直管部を伸ばす際に、上記増肉部を、上記直管部のフランジに向けて押し込むことを特徴とする車軸ケースの製造方法。
上記ブランク材のＶ字状曲げ加工は、両直管部のなす角度を１２０〜１５０°となるよう曲げ加工する請求項１記載の車軸ケースの製造方法。