JP4804500B2 - リンクアームの製造方法とその製造に使用されるプレス用金型 - Google Patents

Description

本発明は、カークーラ用コンプレッサーのリンク機構に使用されるリンクアームの製造方法と、その製造に使用されるプレス金型に関するものである。

従来のリンクアームの一例として、図５に示すように、二本の脚Ａが一本のアーム本体Ｂから同方向に突設され、二本の脚に脚部軸孔Ｃが、アーム本体Ｂに本体軸孔Ｄが貫通されたものがある。このリンクアームは、熱間鍛造により製造されるのが一般的であった。熱間鍛造の場合は、アルミ線材を必要長に切断したビレットをボンデ処理し、そのビレットを予熱してから一次プレス（据込）し、その後に二次プレスしてリンクアーム形状に成型し、その後にブランクプレスしてリンクアームを取出し、それを熱処理して焼入れし、リンクアームの外側の余分肉部分を切削して所定寸法に仕上げ、その後にアルマイト処理をしていた。

従来の熱間鍛造によるリンクアームの製造方法は次のような課題があった。
（１）ブランクプレスにより、素材重量の約５０％はスクラップになり、無駄が多く不経済である。
（２）工数が多いためリンクアームの完成まで時間がかかり、生産性が悪く、コスト高の一因となる。

本発明はプレスによりリンクアームを製造する方法を提供するものである。

本発明に係るリンクアームの製造方法は、請求項１記載のように、二本の脚が一本の本体部から同方向に突設され、軸孔が本体部と二本の脚に同方向に貫通されているリンクアームの製造方法において、アルミ素材を焼鈍する焼鈍工程と、そのアルミ素材を完成後のリンクアーム形状に近い形状にプレス成型する一次プレス工程と、一次プレス成型品をリンクアームの形状に仕上げる二次プレス工程と、二次プレス成型品の硬度を高める熱処理工程と、二次プレス成型品に軸孔をあける孔あけ工程を有する方法である。請求項２記載のように、二本の脚が一本の本体部から同方向に突設され、軸孔が本体部と二本の脚に同方向に貫通されているリンクアームの製造方法において、アルミ素材を、完成後のリンクアームの縦横寸法に近い外形寸法に成型する予備成型工程と、予備成型アルミ素材を焼鈍する焼鈍工程と、前記予備成型アルミ素材を完成後のリンクアーム形状に近い形状にプレス成型する一次プレス工程と、一次プレス成型品をリンクアームの形状に仕上げる二次プレス工程と、二次プレス成型品の硬度を高める熱処理工程と、二次プレス成型品に軸孔をあける孔あけ工程を有する方法とすることもできる。

本発明に係るリンクアームの製造方法は、請求項３記載のように、前記リンクアーム製造方法において、焼鈍処理品を一次プレス前にボンデ処理することも、請求項４記載のように、一次プレス成型品を二次プレス前にも焼鈍処理することも、請求項５記載のように、二次プレス成型品を熱処理工程後に切削加工して所定寸法に仕上げることも、請求項６記載のように、一次プレス時に脚の肉の一部を脚下方に突出させ、その突出部を二次プレス時に押し潰して脚を増肉することもできる。

本発明の一次プレス用金型は、請求項７記載のように、前記リンクアーム製造方法に使用される一次プレス用金型であり、一次ダイスと一次パンチを備え、一次ダイスはアルミ素材を押込み可能な導入口と、一次パンチでプレスされるアルミ素材の横方向中央部に突当たる一次突当てピンと、二本の脚が押込み成型される二つの脚一次成型部と、夫々の脚一次成型部に押込まれる脚の肉の一部が押出される肉出し孔を備え、前記二つの脚一次成型部は一次突当てピンの両外側に設けられたものである。

本発明の二次プレス用金型は、請求項８記載のように、前記リンクアーム製造方法に使用される二次プレス用金型であって、二次ダイスと二次パンチを備え、二次ダイスは二次パンチでプレスされる一次プレス成型品の横方向中央部に突当たる二次突当てピンと、一次プレス成型品の、二本の脚を押込み成型可能な脚二次成型部と、脚二次成型部の下方に貫通された空気抜き孔を備え、脚二次成型部は一次プレス時に脚下方に押出された肉が押潰される深さであり、パンチは一次プレス成型品の本体部に被さって本体部を二次成型する本体二次成型部を備えたものである。

本発明のリンクアーム製造方法には次のような効果がある。
（１）既存の断面形状小判型のアルミ素材や既存のアルミ線材を切断したアルミ素材をリンクアーム成型素材として使用することができるので、経済的であり、コスト低減に資する。
（２）アルミ素材からリンクアームの成型に必要な分だけ切断し、それをプレス成型するため素材の無駄が無く、経済的であり、コスト低減に資する。
（３）切断線材（素材）がプレス成型により圧縮応力を受けるため素材は硬化し、機械的強度が向上する。
（４）プレス加工であるため、素材のファイバーフロー（鍛流線）が切断されず、成型されたリンクアームの耐久性及び強度が向上する。
（５）工程数が少ないため成型時間が短縮され生産性が向上する。
（６）焼鈍処理及び／又はボンデ処理を夫々のプレス工程の前に施すことにより、素材のプレスが円滑になり所望形状に成型し易くなる。

本発明の一次プレス用金型によれば、一次ダイスの二つの脚一次成型部の先に肉出し孔があり、脚一次成型部に押込まれる素材が肉出し孔に逃げることができるため、プレス加圧がし易くなる。

本発明の二次プレス用金型は次のような効果がある。
（１）二本の脚が押込み成型される二つの脚二次成型部の先に空気抜き孔があるため、一次プレス成型品の脚の押込みが容易になる。
（２）脚二次成型部は一次プレス時に脚下方に突出した肉が押潰される深さであるため、素材が二次プレスにより圧縮応力を受けて硬化し、機械的強度が向上する。

（実施形態１）
本発明に係るリンクアームの製造方法の実施形態の一例について、図１〜図４に基づいて説明する。本発明に係るリンクアームの製造方法では、成型素材として小判型のアルミ線材を切断したもの（図２（ａ））を使用することも、丸棒状のアルミ線材を切断したもの（図２（ｂ））を使用することもできるが、この実施形態では、前者の場合について説明する。この実施形態の製造方法は図５に示す形態のリンクアームを成型する場合の一例である。

この製造方法は図１（ａ）に示すように、アルミ素材を焼鈍する焼鈍工程と、一次プレス工程と、二次プレス工程と、熱処理工程と、孔あけ工程を有するものである。

前記焼鈍処理は小判型のアルミ素材１をプレス加工しやすくするための焼鈍処理であり、汎用の焼鈍方法でも、他の焼鈍方法でもよい。

前記一次プレスは、小判型のアルミ素材１をリンクアームの形状に近い形状に成型するプレス作業であり、例えば、図３（ａ）に示す一次ダイス３を使用する。このダイス３はアルミ素材１を押し込み可能な導入口４と、一次パンチ５でプレスされるアルミ素材１の横方向中央部に突当たる一次突当てピン６と、二本の脚７が押込み成型される二つの脚一次成型部８と、夫々の脚一次成型部８に押込まれる脚７の肉の一部が押出される肉出し孔９を備え、前記二つの脚一次成型部８は一次突当てピン６の両外側に設けられている。

前記一次ダイス３を使用した一次プレスは次のようにして行なう。一次ダイス３の入口側に設けられた導入口４に小判型のアルミ素材１を収容配置（セット）し（図３（ａ））、そのアルミ素材１の上から一次パンチ５（図３）を降下させてアルミ素材１を下方へ押し込む（図３（ｂ））。押し込みはリンクアームの本体部１０の高さｈ（図３（ｄ））が所望の高さとなったところで停止する。このときアルミ素材１の横方向中央部が一次突当てピン６に突き当たり、その左右が脚一次成型部８に押込まれて二本の脚７が同時に成型され、それら脚７の肉の一部が脚一次成型部８の先の肉出し孔９内に押出される。押し込み完了後に一次パンチ５を引き戻し、一次ノックアウトピンＰで一次プレス成型品１２を上方に押しだす（図３（ｃ））。これにより、図３（ｄ）に示すように二本の脚７の先端に肉１１が突出した一次プレス成型品１２が得られる。前記一次パンチ５の加圧力はリンクアームのサイズやアルミ素材１の硬さなどに応じて任意の加圧力とすることができ、一例として約４０トン前後のものを使用することができる。

前記二次プレスは、前記一次プレス成型品１２（図３（ｄ））を仕上げ成型するプレスである。このプレスには図４に示す二次ダイス１３と二次パンチ１４を使用することができる。この二次ダイス１３は一次プレス成型品１２の二本の脚７を押込み成型可能な脚二次成型部１５と、二次パンチ１４でプレスされる一次プレス成型品１２の横方向中央部に突当たる二次突当てピン１６と、脚二次成型部１５の下方に貫通された空気抜き孔１７を備え、脚二次成型部１５は一次プレス時に脚下方に押出された肉が押潰される深さであり、二次パンチ１４は一次プレス成型品１２の本体部１０に被さって本体部１０を二次成型する本体二次成型部１８を備えている。

図４の二次ダイス１３と二次パンチ１４を使用して二次プレスを行うには、一次プレス成型品１２の二本の脚７を二次ダイス１３の脚二次成型部１５にセットしてから、一次プレス成型品１２の上から二次パンチ１４を降下させて（図４（ａ））、二次パンチ１４の本体二次成型部１８を一次プレス成型品１２の本体部１０に被せ（図４（ｂ））、その状態で二次パンチ１４を二次ダイス１３に接するまで加圧し続ける。加圧完了後は二次パンチ１４を引き戻し、二次ノックアウトピンＱで二次プレス成型品１９を上方に押しだす（図４（ｃ））。これにより一次プレスで二本の脚７の下方に突出した肉１１が押し潰されて脚部が増肉され、本体部１０が加圧されてほぼ設計寸法に近い寸法の二次プレス成型品１９（図４（ｄ））が得られる。

前記熱処理は、二次プレス成型品１９（図４（ｄ））を熱処理して焼入れを行なう作業である。この熱処理は汎用の方法で行うことも、他の方法で行なうこともできる。

前記孔あけ工程は、二次プレス成型品１９（図４（ｄ））の本体部１０と二本の脚７に同方向に軸孔Ｄ，Ｃ（図５）をあける工程である。この孔あけ工程は汎用の方法で行うことも、他の方法で行なうこともできる。

（実施形態２）
本発明の製造方法の第２の実施形態を次に示す。この実施形態は図１（ｂ）に示すように、切断工程と、予備成型工程と、焼鈍処理工程と、ボンデ処理工程と、一次プレス工程と、二次プレス工程と、熱処理工程と、切削工程（切削処理）と、孔あけ工程で加工する方法である。

前記切断工程は丸棒状のアルミ線材を成型に必要な長さに切断する工程してアルミ素材１（図１（ｂ））を得る工程である。

前記予備成型工程はアルミ素材１（図１（ｂ））を縦横に加圧してリンクアームの縦横寸法に近い外形寸法の薄型長方体に成型して予備成型アルミ素材２を得る工程である。

前記焼鈍処理、一次プレス、二次プレス、熱処理及び孔あけの工程は、基本的に実施形態１の場合と同様の工程であり、それらと同じ方法で行なうことができる。

前記ボンデ処理は前記予備成型アルミ素材２を一次プレスする際に、一次ダイス３（図３（ａ））に押し込まれる予備成型アルミ素材２の摩擦抵抗を少なくしてプレスを容易にするための前処理である。

前記切削工程は、二次ダイス１３、二次パンチ１４で二次プレスされ（図１（ｂ））、その後に熱処理（図１（ｂ））された二次プレス成型品１９（（図４（ｄ））を切削加工して設計寸法に仕上げるための作業である。切削は二次プレス成型品１９の必要箇所を行う。この実施形態では二本の脚７の内側面７ａ（（図４（ｄ））を切削して両内側面７ａ間を所定寸法あるいは形状（平行度）にし、本体部１０の片側外側面１０ａ又は両側外側面１０ａ、１０ｂ（（図４（ｄ））を切削してそれらの面を平滑にして完成後のリンクアームの寸法或いは形状（平行度）が公差内におさまるようにする。この切削も汎用の切削方法で行うことも、他の方法で行なうこともできる。この切削工程は二次プレス工程により設計寸法に成型することができる場合は不要となる。前記孔あけ加工と切削加工の双方を行なう場合はいずれを先に行なってもよい。

（その他の実施形態）
前記実施形態１及び２では、焼鈍処理及びボンデ処理を一回のみ行ったが、複数回行うこともできる。例えば、前記一次プレスや二次プレスなどを行う度に行うことができる。

（ａ）、（ｂ）は、本発明のリンクアーム製造方法の一例を示す製造工程図。 （ａ）は小判型のアルミ素材の斜視図、（ｂ）は切断したアルミ素材の斜視図、（ｃ）は予備成型アルミ素材の斜視図。 本発明の一次プレス成型の説明図であり、（ａ）はアルミ素材を一次ダイスにセットした状態の縦断面図、（ｂ）は一次パンチをアルミ素材の上に降下させた状態を示す縦断面図、（ｃ）はプレス終了後に一次パンチが戻る状態の縦断面図、（ｄ）は一次プレス成型品の斜視図。 本発明の二次プレス成型の説明図であり、（ａ）は一次プレス成型品を二次ダイスにセットした状態の縦断面図、（ｂ）は二次パンチを一次プレス成型品の上に降下させた状態を示す縦断面図、（ｃ）は二次プレス終了後に二次パンチが戻る状態の縦断面図、（ｄ）は二次プレス成型品の斜視図。 リンクアームの一例を示す斜視図。

１ アルミ素材
２ 予備成型アルミ素材
３ 一次ダイス
４ 導入口
５ 一次パンチ
６ 一次突当てピン
７ 脚
７ａ 脚の内側面
８ 脚一次成型部
９ 肉出し孔
１０ 本体部
１０ａ、１０ｂ 本体部の外側面
１１ 肉
１２ 一次プレス成型品
１３ 二次ダイス
１４ 二次パンチ
１５ 脚二次成型部
１６ 二次突当てピン
１７ 空気抜き孔
１８ 本体二次成型部
１９ 二次プレス成型品
Ａ 脚
Ｂ アーム本体
Ｃ 脚部軸孔
Ｄ 本体軸孔
Ｐ 一次ノックアウトピン
Ｑ 二次ノックアウトピン

Claims (8)

1. 二本の脚が一本の本体部から同方向に突設され、軸孔が本体部と二本の脚に同方向に貫通されているリンクアームの製造方法において、
   アルミ素材を焼鈍する焼鈍工程と、
   そのアルミ素材を完成後のリンクアーム形状に近い形状にプレス成型する一次プレス工程と、
   一次プレス成型品をリンクアームの形状に仕上げる二次プレス工程と、
   二次プレス成型品の硬度を高める熱処理工程と、
   二次プレス成型品に軸孔をあける孔あけ工程と、
   を有することを特徴とするリンクアーム製造方法。
2. 二本の脚が一本の本体部から同方向に突設され、軸孔が本体部と二本の脚に同方向に貫通されているリンクアームの製造方法において、
   アルミ素材を、完成後のリンクアームの縦横寸法に近い外形寸法に成型する予備成型工程と、
   予備成型アルミ素材を焼鈍する焼鈍工程と、
   前記予備成型アルミ素材を完成後のリンクアーム形状に近い形状にプレス成型する一次プレス工程と、
   一次プレス成型品をリンクアームの形状に仕上げる二次プレス工程と、
   二次プレス成型品の硬度を高める熱処理工程と、
   二次プレス成型品に軸孔をあける孔あけ工程と、
   を有することを特徴とするリンクアーム製造方法。
3. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載のリンクアーム製造方法において、焼鈍処理品を一次プレス前にボンデ処理することを特徴とするリンクアーム製造方法。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のリンクアーム製造方法において、一次プレス成型品を二次プレス前にも焼鈍処理することを特徴とするリンクアーム製造方法。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のリンクアームの製造方法において、二次プレス成型品を熱処理工程後に切削加工して所定寸法に仕上げることを特徴とするリンクアーム製造方法。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のリンクアーム製造方法において、一次プレス時に脚の肉の一部を脚下方に突出させ、その突出部を二次プレス時に押し潰して脚を増肉することを特徴とするリンクアーム製造方法。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のリンクアーム製造方法に使用される一次プレス用金型において、一次ダイスと一次パンチを備え、一次ダイスはアルミ素材を押込み可能な導入口と、一次パンチでプレスされるアルミ素材の横方向中央部に突当たる一次突当てピンと、二本の脚が押込み成型される二つの脚一次成型部と、夫々の脚一次成型部に押込まれる脚の肉の一部が押出される肉出し孔を備え、前記二つの脚一次成型部は一次突当てピンの両外側に設けられたことを特徴とする一次プレス用金型。
8. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のリンクアーム製造方法に使用される二次プレス用金型において、二次ダイスと二次パンチを備え、二次ダイスは二次パンチでプレスされる一次プレス成型品の横方向中央部に突当たる二次突当てピンと、一次プレス成型品の、二本の脚を押込み成型可能な脚二次成型部と、脚二次成型部の下方に貫通された空気抜き孔を備え、脚二次成型部は一次プレス時に脚下方に押出された肉が押潰される深さであり、二次パンチは一次プレス成型品の本体部に被さって本体部を二次成型する本体二次成型部を備えたことを特徴とする二次プレス用金型。

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