JPH11319966A - テ―パ―付角パイプ部材の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏肉のあるテーパー付角パイプを有利に成形
する。 【解決手段】 押し出し成形により角形パイプ素管を成
形し（第１工程）、次に、この角形パイプ素管に対して
絞り加工によりテーパー部２５を形成してテーパー付偏
肉角パイプ部材２６とする（第２工程）。この第１工程
において、押し出し方向へ伸びる隔壁５０，５１等を一
体に形成して略目の字断面とする。このとき、上壁２
１，左壁２２，下壁２３及び右壁２４を任意の偏肉条件
で肉厚形成できる。また、ストレート部におけるこれら
の肉厚がＴ１であっても、他端側のテーパー成形側で
は、左壁２２及び右壁２４のうちテーパー成形されない
部分である隔壁５０，５１に挟まれた部分は次第に薄肉
化する。なお、隔壁に代えてリブを形成することもでき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動２輪車のリ
ヤスイングアーム等に好適なテーパー付角パイプ部材の
製法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動２輪車のリヤスイングアームには、
縦長角形断面のテーパーパイプが使用されている。この
製法の一例として、特開平２−２８６４８８号、同２−
２８６４８９号に記載されたものがある。

【０００３】これらはいずれも、まず丸パイプの素管を
形成し、この素管の周囲にダイスを回転させてつぶし成
形する回転式スエージング加工によりテーパー管とし、
最後にバルジ加工又は圧縮成形により角形断面にするも
のである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来例
のものは、丸パイプ素管から角パイプを得るまでに、回
転式スエージング加工と、その後のバルジ加工又は圧縮
成形との計２工程を必要とし、比較的加工工程が多くな
るとともに、回転式スエージング加工を採用するため、
長さ方向断面内における各壁部は肉厚変化を生じ得る
が、横断面すなわち長さ方向と直交する断面内における
各壁部は均一の肉厚である。したがって、横断面内にお
ける各壁部の肉厚を任意に設定して効率よく断面係数を
確保することができない。

【０００５】一方、自動２輪車のリヤスイングアームで
は、荷重のかかり方が上下、左右方向では異なるため、
パイプ部材の横断面における上下と左右方向ではそれぞ
れ肉厚を異ならせるような自由な偏肉成形が望まれる。
しかし、係る偏肉成形は前記従来の成形方法では不可能
である。本願発明は、このような要請の実現を目的とす
る。なお、パイプ部材の上下左右とは横断面の長手方向
を上下方向とし、これと直交する方向を左右方向として
表現する。また、前方とは自動２輪車のリヤスイングア
ームとして使用するときにおける車体の進行方向をい
う。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本願発明のテーパー付角パイプ部材の製法に係る第１の
発明は、角形断面の角パイプ素管を押し出す第１工程
と、この角パイプ素管の少なくとも一部壁面を長さ方向
へテーパー状に成形する第２工程とを備えるとともに、
前記第１工程において、角パイプ素管を構成する上下左
右の各壁部のうち、少なくとも一部の壁部の内壁面又は
外壁面に長さ方向へ延びるリブを一体に形成して他の壁
部よりも厚肉の壁部としたことを特徴とする。

【０００７】このとき上記第２工程のテーパー成形を非
回転式スエージングにより行うことができる。ここで非
回転式スエージングとは、ダイスを回転させずにスエー
ジングする成形方法であり、回転式スエージングに対比
して用いる。

【０００８】第２の発明は、角形断面の角パイプ素管を
押し出す第１工程と、この角パイプ素管の少なくとも一
部壁面を長さ方向へテーパー状に成形する第２工程とを
備えるとともに、前記第１工程において、角パイプ素管
の内部空間を長さ方向へ延びる一体の隔壁で複数に区画
したことを特徴とする。

【０００９】第３の発明は上記第２の発明において、前
記テーパー部を長さ方向一端部側に形成するとともに、
テーパー成形面と直交する壁部の長さ方向断面におい
て、テーパー成形されない他端部の肉厚Ｔ１とテーパー
成形側端部の肉厚Ｔ２との間にＴ１＞Ｔ２なる関係を有
する部分を少なくとも一部に形成したことを特徴とす
る。

【００１０】第４の発明は上記第３の発明において、前
記隔壁で複数に区画された各室のうち、テーパー状に成
形される壁面を持たない室の側壁を、テーパー状に成形
される壁面を持つ室の側壁よりも薄肉にすることを特徴
とする。

【００１１】

【発明の効果】第１の発明によれば、テーパー付角パイ
プ部材を、角形断面の角パイプ素管を押し出す第１工程
と、この角パイプ素管の少なくとも一部壁面を長さ方向
へ非回転式スエージング等によりテーパー状に成形する
第２工程より成形できるので、バルジ加工又は圧縮成形
工程を削減でき、成形工数を削減し、コストダウンを図
ることができる。さらに、テーパーを非対称にでき、角
パイプの角Ｒも比較的自由に設定できる。

【００１２】そのうえ、第１工程において、角パイプ素
管を、縦長角形断面で上下左右の各壁部のうち、少なく
とも一部の壁部を他の壁部よりも厚肉となる任意の偏肉
条件で成形することにより、上下左右の各壁部ごとに肉
厚を変化させて断面係数を効率よく確保することができ
る。さらに、厚肉部を内壁面又は外壁面に長さ方向へ延
びる一体のリブで形成することにより、リブの補強構造
によってパイプ部材全体の剛性を高めることができる。

【００１３】第２の発明によれば、第１工程において、
角パイプ素管の内部空間を長さ方向へ延びる一体の隔壁
で複数に区画することにより、日の字状や目の字状等、
パイプ部材全体の剛性を高める断面形状として知られた
断面形状を任意に採用できる。

【００１４】第３の発明によれば、長さ方向一端側をテ
ーパー成形すると、隔壁によりテーパー成形面と隔てら
れた壁部は、テーパー成形に伴う伸びにより薄肉とな
る。したがってこの部分の肉厚をＴ２、ここを通る長さ
方向断面上の他端側における肉厚をＴ１とすれば、Ｔ１
＞Ｔ２となる。一方、テーパー成形面と隔壁の間にある
壁部はテーパー成形面からの肉厚移動があるのであまり
肉厚変化せず、この部分の肉厚はほぼＴ１となる。した
がって、長さ方向において部分的に肉厚変化を生じさせ
ることができる。

【００１５】第４の発明によれば、上記第２の発明にお
ける第２工程において、隔壁で複数に区画された各室の
うち、テーパー状に成形される壁面を持たない室の側壁
を、テーパー状に成形される壁面を持つ室の側壁よりも
薄肉にすると、テーパー成形時の肉延びの不均一を是正
することができるので、テーパー成形に伴うクラックの
発生を防止できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】まず、本願発明の前提となるテー
パー付角パイプ部材の製法として、自動２輪車のリヤス
イングアームを製造する方法について図１〜図５により
説明する。なお、ここで説明するテーパー付角パイプ部
材は、本願発明の対象部材をより簡略にしたものに相当
し、内部にリブや隔壁を有さない中空パイプである。但
し、このようなパイプ部材であってもリブ及び隔壁の形
成を除き、本願発明の第１工程及び第２工程を説明可能
である。

【００１７】まず、図３はこのテーパー付角パイプ部材
を採用した自動２輪車の外形を示し、前輪１を下端に支
持するフロントフォーク２の上端は、メインフレーム３
の前端へ支持されている。メインフレーム３の後端部に
は、ピボット４によりリヤスイングアーム５の前端部が
中上下方向へ揺動自在に支持され、リヤスイングアーム
５とメインフレーム３側から延びるステー６との間にリ
ヤクッション７が取付けられ、リヤスイングアーム５の
後端には後輪８が支持されている。また、メインフレー
ム３から下方へ延びるエンジンハンガ９によりエンジン
Ｅが支持されている。

【００１８】図４はリヤスイングアーム５の平面図、図
５は同側面図である。これらに示すように、リヤスイン
グアーム５は左右一対のフォークアーム部１０、これら
左右の各前端部を連結するクロスメンバ部１１、その前
方へ左右対をなして突出する軸受アーム部１２、及びそ
の前端部に設けられて左右のメインフレーム間に架け渡
されたピボット軸を支持するための軸受１３を備える。

【００１９】さらに、フォークアーム部１０の後端部に
は後輪８の車軸を支持するためのエンドピース１４が溶
接され、かつその前方近傍で片側のフォークアーム部１
０にはチェーンガイドステー１５が溶接で取付けられて
いる。図１に明らかなように、フォークアーム部１０は
後方へ向って次第に細くなるテーパー状をなし、横断面
縦長の角形断面をなしている。

【００２０】フォークアーム部１０はアルミ合金又は鉄
等適宜金属材料からなり、その上壁１６及び下壁１８
が、左壁１７及び右壁１９よりも厚肉となるように偏肉
成形されている。このようにすると、フォークアーム部
１０にとって好ましい断面係数条件に合致できる。すな
わち、フォークアーム部１０には後輪８から上下方向の
大きな荷重が加わるため、特に上壁１６及び下壁１８の
肉厚を厚くすることで効率よく断面係数を大きくするこ
とができる。

【００２１】図１及び図２は、このフォークアーム部１
０を製造する方法を説明するための図である。図１中Ａ
は第１工程を示し、まず、アルミ合金又は鉄等の適当な
金属材料を熱間又は冷間押し出し成形により縦長断面の
角形パイプ素管２０を成形する。横断面において長手方
向を上下とした場合、上壁２１及び下壁２３が左壁２２
及び右壁２４よりも厚肉になるように押し出し型を設定
してある。

【００２２】但し、図のように上下と左右でそれぞれ同
一肉厚とすることなく、それぞれをさらに肉厚を異なら
せることも可能である。すなわち、押し出し成形により
自由な偏肉成形ができる。また、当然ながら、長さ方向
の断面では肉厚が均一となる。

【００２３】図２は第２工程を示す図であり、第１工程
で得られた角形パイプ素管２０をダイスを回転させない
非回転式スエージング加工により、一端側に向かって次
第に細く絞る工程を示し、一端側にテーパー部２８ａが
形成された芯型２８をダイス２９の中心部に形成された
成形空間２９ａ内へ挿入する。成形空間２９ａの上部内
壁面はテーパー部２８ａに対応するテーパー面２９ｂに
なっている。

【００２４】ダイス２９は角形パイプ素管２０の挿入方
向と直交する方向の断面が略正方形をなす。このダイス
２９は、４分割された加圧ダイス２９ｃ乃至２９ｆによ
り形成され、それぞれは略正方形をなして対角線方向へ
移動自在である。ダイス２９の外側には、これを円形に
囲む回転ハウジング２９ｇが設けられ、その円形壁面の
全周には等間隔で複数の加圧ローラ２９ｈ（図２は一部
のみ表示）が回転自在に取付けられ、モータによる回転
ハウジング２９ｇの回転により、各２９ｃ乃至２９ｆの
外側角部と接触又は非接触するようになっている。

【００２５】そこで、回転ハウジング２９ｇを回転させ
るとともに、角形パイプ素管２０をダイス２９と芯型２
８の隙間に挿入していくことにより角形パイプ素管２０
の一端側がテーパーに加工される。これをダイス２９か
ら取外せば、テーパー付偏肉角パイプ部材２６が得られ
る。このテーパー付偏肉角パイプ部材２６は、横断面に
おいて角形パイプ素管２０と同じ偏肉条件を維持する。
なお、軸方向断面では、絞り側が次第に肉厚となるよう
に変化させることも可能である。

【００２６】このようにして得られたテーパー付偏肉角
パイプ部材２６は、適当な温度で適当な時間時効して強
度を得るための熱処理（Ｔ６）が行われた後、必要な長
さに整えるために後端が切断され、エンドピース１４を
取付けるためにその後端部に切り込み２７を入れ、必要
な曲げ加工、先端加工を施した後、クロスメンバ部１
１、エンドピース１４、チェーンガイドステー１５等を
溶接することによりリヤスイングアーム５が得られる。

【００２７】この方法によれば、任意な偏肉条件でテー
パー付角パイプ部材を成形することが可能になる。しか
も、この例ではテーパー部２５を上壁２１のみに形成し
たので、上壁２１と下壁２３の形状がテーパー付偏肉角
パイプ部材２６の長さ方向中心線に対して非対称にな
る。もちろん長さ方向中心線に対して対称にすることも
可能である。

【００２８】したがって、上下左右の各壁部ごとに肉厚
を変化させて断面係数を効率よく確保することが可能に
なり、また形状を非対称にでき、かつ角Ｒの設定も自由
になるから形状の自由度が増し、車体用部材として最適
なものとなる。

【００２９】このテーパー部２５では細くなるに従っ
て、内側角Ｒを徐々に小さくすることが可能である。小
さくすることにより、スエージング時の材料の巻き込み
等を押え、良好なフローとなる。これは、外側の角Ｒを
変更しても同様の効果を得ることができる。

【００３０】その上、第１及び第２の計２工程で成形で
き、前記従来法のように、バルジ加工又は圧縮成形工程
を削減できるので、成形工数を削減し、コストダウンを
図ることができる。しかも、回転式スエージングで円筒
をテーパーにし、その後角形状に成形する従来方法では
不可能であった、通称、日の字又は目の字状断面であっ
ても中型を分割することでテーパー形状に成形すること
が可能となる。

【００３１】図６乃至図８は、本願発明の第１実施例に
係るテーパー付偏肉角パイプ部材２６を示し、このテー
パー付偏肉角パイプ部材２６は、フォークアーム部１０
等に使用する上記製法によって得ら、図６は前端側を手
前にした斜視図、図７は図６の７−７線に沿う後端部の
断面図、図８は図６の８Ａ−８Ａ線に沿う断面Ａと、同
８Ｂ−８Ｂ線に沿う断面Ｂを併設した図である。

【００３２】図６及び図７に示すように、テーパー付偏
肉角パイプ部材２６は略目の字形断面の角パイプを用い
て非回転型ダイスを用いたスエージングで成形され、略
上下にテーパー部２５が形成されている。

【００３３】テーパー付偏肉角パイプ部材２６の成形に
先立って、パイプ素管は中空部内に長さ方向へ平行する
上下二段の隔壁５０、５１が形成され、これにより中空
部が上室５２、中室５３、下室５４に区画されている。

【００３４】テーパー付偏肉角パイプ部材２６の上下各
面の幅は、前端から中央部までが一定（Ｗ１）であり、
中央部から後端の幅（Ｗ２）へかけて徐々に狭くなって
いる（Ｗ１＞Ｗ２）。

【００３５】肉厚は、前端側の各部で一定（Ｔ１）であ
る。然し、左壁２２及び右壁２４のうち特に各室に対応
する各部に符号を付した場合、中室５３の側壁５６の肉
厚は後方へ向かって徐々に薄くなり、後端側はＴ２とな
る（図７参照）。一方、上室５２及び下室５４の側壁５
５、５７の各肉厚は一定（Ｔ１）であるから、図８に明
らかなように、後端側では中室５３の側壁５６のみが薄
くなる（すなわちこの部分の肉厚をＴ２とすれば、Ｔ２
＜Ｔ１）。

【００３６】この肉厚変化はテーパー付偏肉角パイプ部
材２６の成形時に形成される。これはテーパー部２５が
テーパー形成時に長さ方向へ延び、このときテーパーに
形成される上室５２及び下室５４の側壁５５、５７は高
さ方向が短くなるため肉厚を変化させなくとも延び分の
肉を確保することができる。しかし、中間の側壁である
中室５３の側壁５６は高さが不変で長さだけが延びるの
で、肉厚を薄くして延び分の肉を確保する必要があるた
めである。

【００３７】この側壁５６の肉厚変化はテーパー形成時
のスエージングにおける中型と外型の間隔により決定さ
れるものであるが、外型の幅を小さくすることにより肉
厚を薄くする方が、中型の幅を大きくして肉厚を薄くす
るよりも成形後の中型の抜けがスムーズになるので望ま
しい。

【００３８】本実施例では、隔壁５０、５１の存在によ
り側壁の肉が移動しにくくなるので、このように肉厚変
化させることにより、スエージング加工でテーパー付偏
肉角パイプ部材２６を成形する際、側壁５６の側壁５５
又は側壁５７に対する境界部におけるクラックの発生を
防止でき、成形性が向上する。

【００３９】図９乃至図１１に基づいて第２実施例を説
明する。本実施例も前実施例と同様にして成形されたテ
ーパー付偏肉角パイプ部材２６を用いてリヤスイングア
ーム５を構成したものである。但し、本実施例のフォー
クアーム部１０は前端側の軸受アーム部１２がフォーク
アーム部１０本体部分と一体に形成されている点でこれ
までと異なる。

【００４０】すなわち、左右のフォークアーム部１０
は、それぞれ前部をクロスメンバ部１１よりも前方へ延
出する軸受アーム部１２とし、その先端でピボットパイ
プ６０の両端へ溶接してある。図９及び図１０中の符号
６１はクロスメンバ部１１から上方へ突出するステー、
６２はステー６１の上端と左右のエンドピース１４間を
連結する略Ｕ字形の補強パイプである。

【００４１】フォークアーム部１０はそのテーパー付偏
肉角パイプ部材２６を図１１にも示すように、前端側を
テーパー部２５とすることにより軸受アーム部１２が形
成され、その先端にはピボットパイプ６０の外周へ当接
するための弧状凹部６３が形

【００４２】テーパー付偏肉角パイプ部材２６の後部６
４側はストレートに形成され、ここにエンドピース１４
が嵌合後溶接されている。この場合、後部６４はテーパ
ー付偏肉角パイプ部材２６の形成時に中子を出入りする
ため大きな開口部を有するが、エンドピース１４の嵌合
部を大型にすることで対処できる。

【００４３】このように、テーパー付偏肉角パイプ部材
２６は、前後いずれか一方側から中子を出入りするた
め、他側にテーパー部２５を形成することになり、前側
を絞れば軸受アーム部１２を容易に一体形成できる。

【００４４】図１２はテーパー付偏肉角パイプ部材２６
を日の字形断面に形成した第３実施例を示す。図中のＡ
は平面形状、Ｂは側面形状、Ｃは前端形状を示す。この
ように、中空部内の区画を任意にでき、Ｃに示す隔壁７
０に代えてＤに示す変化形のように、リブ７１にするこ
ともできる。また、隔壁７０及びリブ７１の位置や数も
任意であり、上下に設けることもできる。

【００４５】これは、従来の円筒パイプを回転式スエー
ジングでテーパー化し、さらにこれを角パイプにする成
形方法では不可能であり、本願発明により可能になった
ものである。

【００４６】図１３及び図１４は、テーパー付偏肉角パ
イプ部材２６の上室８０の上側後方部のみにテーパー部
２５を形成した第４実施例を示す。図１３は、その斜視
図であり、図１４は図１３の１４矢示方向から見た背面
図である。

【００４７】本実施例においても第３実施例と同様に、
前端側では上室８０の側壁８２と下室８１の側壁８３の
肉厚はＴ１で同じであるのに対し、後端側ではテーパー
部２５が形成される上室８０の側壁８２の肉厚Ｔ１よ
り、テーパー部２５が形成されない下室８１の側壁８３
の肉厚Ｔ２の方が薄くなっている。

【００４８】これにより、隔壁８４の存在によるスエー
ジング加工でテーパー付偏肉角パイプ部材２６を形成す
る際のクラックの発生を防止することができ、日の字形
断面をなし、かつ上下の室を囲む側壁の肉厚が異なるテ
ーパー付偏肉角パイプ部材２６を容易に成形できる。な
お、その際、外型の幅を小さくすることにより側壁８３
の肉厚を薄くする方が、成形後の中型の抜けをスムーズ
にする上で望ましいのは、第３実施例と同様である。

【００４９】なお、本願発明の適用は、リヤスイングア
ーム５のみに限定されず、他の車体フレーム各部に適用
可能である。例えば、図３において、メインフレーム
３、ステー６及びエンジンハンガ９等テーパー付偏肉角
パイプ部材を必要とする場所ならばどこでもよい。さら
に、第２工程の成型方法としてロール鍛造や内外型を用
いた鍛造等の方法を採用することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本願発明の前提となる角形パイプの成形方法
を説明する図

【図２】 上記前提方法の第２工程を示す図

【図３】 上記前提方の成形品が適用された自動２輪車
の側面図

【図４】 そのリヤスイングアームの平面図

【図５】 その側面図

【図６】 第１実施例に係るパイプ部材の斜視図

【図７】 図６における７−７線に沿う断面図

【図８】 同上８Ａ−８Ａ及び８Ｂ−８Ｂ線に沿う断面
図

【図９】 第２実施例に係るパイプ部材を示す図

【図１０】その側面図

【図１１】そのフォークアーム部の側面及び平面形状を
併記した図

【図１２】第３実施例に係るテーパー付偏肉角パイプ部
材を示す図

【図１３】第４実施例に係るテーパー付偏肉角パイプ部
材の斜視図

【図１４】その背面図

【符号の説明】

３：メインフレーム、５：リヤスイングアーム、１０：
フォークアーム部、１６：上壁、１７：左壁、１８：下
壁、１９：右壁、２０：角形パイプ素管、２５：テーパ
ー部、２６：テーパー付偏肉角パイプ部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】角形断面の角パイプ素管を押し出す第１工
   程と、この角パイプ素管の少なくとも一部壁面を長さ方
   向へテーパー状に成形する第２工程とを備えるととも
   に、前記第１工程において、角パイプ素管を構成する上
   下左右の各壁部のうち、少なくとも一部の壁部の内壁面
   又は外壁面に長さ方向へ延びるリブを一体に形成して他
   の壁部よりも厚肉の壁部としたことを特徴とするテーパ
   ー付角パイプ部材の製法。
2. 【請求項２】角形断面の角パイプ素管を押し出す第１工
   程と、この角パイプ素管の少なくとも一部壁面を長さ方
   向へテーパー状に成形する第２工程とを備えるととも
   に、前記第１工程において、角パイプ素管の内部空間を
   長さ方向へ延びる一体の隔壁で複数に区画したことを特
   徴とするテーパー付角パイプ部材の製法。
3. 【請求項３】前記テーパー部を長さ方向一端部側に形成
   するとともに、テーパー成形面と直交する壁部の長さ方
   向断面において、テーパー成形されない他端部の肉厚Ｔ
   １とテーパー成形側端部の肉厚Ｔ２との間にＴ１＞Ｔ２
   なる関係を有する部分を少なくとも一部に形成したこと
   を特徴とする請求項２記載のテーパー付角パイプ部材の
   製法。
4. 【請求項４】前記隔壁で複数に区画された各室のうち、
   テーパー状に成形される壁面を持たない室の側壁を、テ
   ーパー状に成形される壁面を持つ室の側壁よりも薄肉に
   することを特徴とする請求項３記載のテーパー付角パイ
   プ部材の製法。