WO2011118378A1 - 自動車用ドアヒンジの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、従来、板金製の自動車用ドアヒンジは、強度が弱いために、ドアの重量が大きい大型車や高級車には、押出し加工により製造された型鋼を所要長さに切断し、切削加工により所要形状に形成したものが用いられている(例えば、特許文献2参照)。
また、車両本体側ドアヒンジに対してドア側ドアヒンジを回動可能に連結するヒンジ軸が露出して設けられているので、ドアの回動時に応力が集中し破損し易かった。
また、特許文献2に記載された切削加工製の自動車用ドアヒンジは、強度の面では満足できるものであるが、押出し加工による型鋼の製造費用が高く、さらに、切削加工にも多大の費用がかかり、全体としての製造費用が高いという問題があった。
前記素材の横幅方向の一端に、圧造により水平断面が円形状又は楕円形状に厚さ方向に膨出して高さ方向に膨出柱状となる膨出柱状部を形成する圧造工程と、
前記膨出柱状部に軸心を貫通してヒンジ用ピンを挿入する軸孔を第一パンチ及び第一ダイスで形成する軸孔形成工程と、
前記軸孔形成工程で形成された前記軸孔に対して、第二パンチ及び第二ダイスで前記第一パンチの加工終端側からパンチングを行う軸孔仕上工程とを有し、
前記軸孔形成工程により形成された前記軸孔の前記膨出柱状部の高さを該軸孔の直径の2.0倍以上とし、
前記軸孔形成工程における前記第一パンチは、先端が円錐角度70°~120°の円錐状であり、
前記第一ダイスは、前記素材の前記膨出柱状部の外周から隙間をあけた内側壁を有するとともに、前記膨出柱状部の外周と前記内側壁とで形成される隙間容積は、前記素材の前記膨出柱状部に前記第一パンチによりパンチングする際に、前記第一パンチが加工始端側から所定寸法までは形成される孔部が抜きカスとならずに前記膨出柱状部が外方に膨出し、前記第一パンチが前記所定寸法から加工終端までは形成される孔部が抜きカスとなって排出される大きさに形成しており、
前記第二ダイスは、前記第一ダイスと略同一の形状であり、
前記第二パンチは、先端が70°~120°の円錐角度を持つ円錐台状又は円錐状であり、最大径を前記第一パンチの最大径よりも0.1mm~0.3mm大きくしたものである。
前記素材の横幅方向の一端に、圧造により水平断面が円形状又は楕円形状に厚さ方向に膨出するとともに前記円形状の先端側にドアの開止め用の突起部を膨出させて、高さ方向に突起部付膨出柱状となる突起部付膨出柱状部を形成する圧造工程と、
前記突起部付膨出柱状部に軸心を貫通してヒンジ用ピンを挿入する軸孔を第一パンチ及び第一ダイスで形成する軸孔形成工程と、
前記軸孔形成工程で形成された前記軸孔に対して、第二パンチ及び第二ダイスで前記第一パンチの加工終端側からパンチングを行う軸孔仕上工程とを有し、
前記軸孔形成工程における前記第一パンチは、先端が円錐角度70°~120°の円錐状であり、
前記軸孔形成工程により形成された前記軸孔の前記突起部付膨出柱状部の高さを該軸孔の直径の2.0倍以上とし、
前記第一ダイスは、前記素材の前記突起部付膨出柱状部の外周から隙間をあけた内側壁を有するとともに、前記突起部付膨出柱状部の外周と前記内側壁とで形成される隙間容積は、前記素材の前記突起部付膨出柱状部に前記第一パンチによりパンチングする際に、前記第一パンチが加工始端側から所定寸法までは形成される孔部が抜きカスとならずに前記突起部付膨出柱状部が外方に膨出し、前記第一パンチが前記所定寸法から加工終端までは形成される孔部が抜きカスとなって排出される大きさに形成しており、
前記第二ダイスは、前記第一ダイスと略同一の形状であり、
前記第二パンチは、先端が70°~120°の円錐角度を持つ円錐台状又は円錐状であり、最大径を前記第一パンチの最大径よりも0.1mm~0.3mm大きくしたものである。
前記軸孔形成工程を冷間加工で行うようにしたものである。
前記肉厚増加工程後に前記軸孔形成工程及び前記軸孔仕上工程を有し、前記軸孔仕上工程後に、前記肉厚増加工程により形成した前記素材の厚肉部をプレス加工でL字状に曲げる曲げ工程を有するものである。
前記曲げ工程後に、前記素材の前記軸孔を形成していない板状部に車両本体又はドアに取付ける穴をパンチングにより形成する穴形成工程を有するものである。
前記第一素材の横幅方向の一端に、圧造により水平断面が円形状又は楕円形状に厚さ方向に膨出するとともに前記円形状又は楕円形状の先端側にドアの開止め用の突起部を膨出させて、高さ方向に突起部付膨出柱状となる突起部付膨出柱状部を形成する圧造工程と、 前記突起部付膨出柱状部に軸心を貫通してヒンジ用ピンを挿入する軸孔を第一パンチ及び第一ダイスで形成する軸孔形成工程と、
前記軸孔形成工程で形成された前記軸孔に対して、第二パンチ及び第二ダイスで前記第一パンチの加工終端側からパンチングを行う軸孔仕上工程とを有することにより、前記第一部材を製造するのであり、
前記軸孔形成工程における前記第一パンチは、先端が円錐角度70°~120°の円錐状であり、
前記軸孔形成工程により形成された前記軸孔の前記突起部付膨出柱状部の高さを該軸孔の直径の2.0倍以上とし、
前記第一ダイスは、前記素材の前記突起部付膨出柱状部の外周から隙間をあけた内側壁を有するとともに、前記突起部付膨出柱状部の外周と前記内側壁とで形成される隙間容積は、前記素材の前記突起部付膨出柱状部に前記第一パンチによりパンチングする際に、前記第一パンチが加工始端側から所定寸法までは形成される孔部が抜きカスとならずに前記突起部付膨出柱状部が外方に膨出し、前記第一パンチが前記所定寸法から加工終端までは形成される孔部が抜きカスとなって排出される大きさに形成しており、
前記第二ダイスは、前記第一ダイスと略同一の形状であり、
前記第二パンチは、先端が70°~120°の円錐角度を持つ円錐台状又は円錐状であり、最大径を前記第一パンチの最大径よりも0.1mm~0.3mm大きくし、
前記第二素材に、前記第一部材の前記軸孔の反対側端部を受け入れるための四角穴及び車両本体に取付ける2個の穴をパンチングで形成するとともに、前記2個の穴のうちの一方を前記四角穴と同一の水平位置に、他方の穴を前記四角穴の下方又は上方にそれぞれ位置させることにより、前記第二部材を製造し、
前記第二部材の前記四角穴に、前記第一部材の前記軸孔の反対側端部を差込んで、端部をカシメ加工することにより、第一部材と第二部材とを一体化して、車両本体に取付ける車両本体側ドアヒンジとしたものである。
前記第二部材の前記四角穴は、差込み側が前記第一部材の前記段部に合致する形状に形成するとともに、車両本体側が外側に広がるテーパー状部に形成し、
前記四角穴に、前記第一部材の前記段部を差込んで、前記段部の端面が、前記第二部材の車両本体側の面と面一となるようにカシメ加工することにより、前記第一部材と第二部材とを一体化するようにしたものである。
をカシメ加工により第一部材と一体化することができ、構造が複雑な車両本体側ドアヒンジを安価に製造することができるのである。
本発明の第一の実施の形態に係る自動車用ドアヒンジの製造方法について図1~図17に基づき説明する。
第一の実施の形態に係る製造方法は、平面化切断工程20、圧造工程30、肉厚増加工程40、薄肉形成工程50、整形工程60、焼鈍工程65、軸孔形成工程70、軸孔仕上工程80、曲げ工程90及び穴形成工程100を有している。
以下、この車両本体側ドアヒンジ1aの上記各工程20~100を図3~図17に基づいて順に説明する。
次に、図4(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)に示す圧造工程30では、まず、図4(a)に示す準備工程30aにおいて、平面化切断工程20により形成した素材2aを搬送爪23で把持して圧造工程30を有するダブルヘッダー機31の圧造ダイス32の前方に搬送する。
ダブルヘッダー機31は図4(c)に示す圧造ダイス32と、図4(d)に示すパンチ面が平滑な平面パンチ33と、図4(e)に示す圧造パンチ34とを備えており、前記圧造ダイス32及び前記圧造パンチ34には、図4(c)及び(e)の断面図に示すように、対面する側で前記突起部付膨出柱状部4を形成するための窪み35、36を設けている。
次に、ダブルヘッダー機31における圧造工程30の第二工程30cとして、図4(g)において、前記圧造パンチ34と前記圧造ダイス32とで圧造により突起部付膨出柱状部4を形成するのである。
前記圧造パンチ34は前記圧造ダイス32に当接しない位置まで前記素材2aの切断面に押圧力をかけて圧造するのであり、圧造工程30により成形された素材2aは、図4(i)の斜視図に示すように、圧造パンチ34と圧造ダイス32との僅かな隙間からバリ5が前記突起部付膨出柱状部4の高さ方向端面に生ずることとなるのである。
次に、500トントランスファープレス機により、以下の肉厚増加工程40、薄肉形成工程50、整形工程60、軸孔形成工程70、軸孔仕上工程80、曲げ工程90及び穴形成工程100を行うようにしている。
肉厚増加工程40で素材2aの中央部に厚肉部7を形成して、後記する曲げ工程90で厚肉部7をL字状に曲げるのである。
また、図7に示す整形工程60では、前記素材2aを図6(a)と同様に固定具で中央側部を挟んで固定し、前記突起部付膨出柱状部4の前記突起部3を高さ方向(図では左右方向)の三分の二及び圧造工程30で生じた前記バリ5並びに前記薄肉形成工程50により形成した薄肉部8の余肉9を整形パンチ(図示せず)で切り落とすようにしている。
焼鈍工程65では、前記整形工程60を経た前記素材2aを一時的に貯めて置き、所定個数貯まると炉の中に入れて変態点直上の焼鈍温度に保持した後、炉の中で徐冷するのである。
軸孔形成工程70では、前記焼鈍工程65を経た素材2aの突起部付膨出柱状部4の軸心を貫通してヒンジ用ピンを挿入する軸孔10を第一パンチ71及び第一ダイス72で形成するのである。
また、図9に示す前記第一ダイス72は、図10に示すように、前記素材2aの前記突起部付膨出柱状部4(点線で示す)の外周から隙間をあけた内側壁72aを有するとともに、前記突起部付膨出柱状部4の外周と前記内側壁72aとで形成される隙間容積72bは、前記素材2aの前記突起部付膨出柱状部4に前記第一パンチ71によりパンチングする際に、前記第一パンチ71が加工始端側から五分の四の位置までは形成される孔部が抜きカスとならずに前記突起部付膨出柱状部4が外方に膨出し、前記第一パンチ71が前記五分の四の位置から加工終端までは形成される孔部が抜きカスとなって排出される大きさに形成するのである。
なお、図10は第一ダイス72に前記突起部付膨出柱状部4を挿入して第一パンチ71でパンチングする前の状態を部分拡大図として示しており、突起部付膨出柱状部4の突起部3は前記整形工程60により高さ方向で三分の一としているので、これに対応する第一ダイス72の形状についても高さ方向で下方の三分の二については、図10及び図11に示す突起部のスペースのない内径16mmの内側壁72eとしている。
この軸孔形成は、図11に示すように、トランスファープレス機の上下動する上ダイセット73にパンチプレート73a、パンチフォルダー73b、73c、73d、ストリッパー73e、スプリング73fなどにより前記第一パンチ71を取付けるとともに、トランスファープレス機に固定の下ダイセット74にダイスフォルダー74a、ダイスプレート74b、74cなどにより前記第一ダイス72を固定するのである。
次に、上ダイセット73を当初の位置まで上昇させ、図示しない油圧装置により軸孔10を形成した素材2aを第一ダイス72から突き上げて取出すことにより、軸孔形成工程70を完了する。
軸孔形成工程70を完了した素材2aはトランスファープレス機により上下を逆にして軸孔仕上工程80で突起部付膨出円筒状部4aに形成した軸孔10を仕上加工するのである。
図12に示す第二パンチ81は、先端に半径1mmの丸み81aを備えた円錐角度90°で、円錐の最大径及び円柱部81bが8.8mm、円柱部81bの長さが1mmで、円柱部81bから0.2mm細くした軸部81c及び固定部81dを備えており、前記第一パンチ71と相違する点は、最大径、円柱部81b及び軸部81cの径が第一パンチ71の最大径、円柱部71b及び軸部71cの径よりも0.2mm大きくして仕上加工をするようにしているのである。
なお、前記素材2aは上下を逆にして第一ダイス72と第二ダイス82とに挿入するため、第一ダイス72と第二ダイス82とは図9及び図13に示すように上下対称の形状とするのである。
そして、軸孔仕上工程80においても、図14に示すように、前記軸孔形成工程70で使用したトランスファープレス機を使用し、前記第二パンチ81を前記上ダイセット73に取付け、前記第二ダイス82を下ダイセット74に固定するのであるが、この軸孔仕上工程80における上ダイセット73が前記軸孔形成工程70における上ダイセット73と異なる点は、ストリッパー83eに素材2aの突起部3が存在しない三分の二の高さにおける窪み82bに合致する突出部83gを下方に付加したことである。
そして、これら第二パンチ81及び第二ダイス82により500トンのトランスファープレス機を用いて突起部付膨出円筒状部4aに形成した直径8.8mm程度の軸孔10を直径9.0mmに仕上加工するのである。
そして、第二ダイス82に素材2aを上下逆にして挿入し、上ダイセット73を下降させて、上ダイセット73のストリッパー83eを第二ダイス82に当接させるとともに第二ダイス82の窪み82bにストリッパー83eの突出部83gを合致させた後、スプリング73fにより素材2aに形成した軸孔10の部分を除きストリッパー83eとダイスフォルダー74aとの間に素材2aの上下を固定し、次に、第二パンチ81が下降して軸孔10を仕上加工するのである。
軸孔仕上工程80を完了した素材2aはトランスファープレス機により、図16及び図17に示すように、曲げ工程90及び穴形成工程100を行うのである。
曲げ工程90では、図16に示すように、肉厚増加工程40で前記素材2aに形成された厚肉部7においてL字状に曲げるのであり、曲げ用パンチ91は先端に大きな半径の丸み部91aを設けて厚肉部7を押厚する部分とするとともに、90°の曲げ面91bを設けており、曲げ用ダイス92は前記素材2aの厚肉部7の反対面側に直角三角柱状の溝92aと前記突起部付膨出円筒状部4aの膨出部に合致する断面円弧状の溝92bとを設けている。
穴形成工程100では、図17に示すように、L字状の素材2aの軸孔10を形成していない板状部11に、車両本体側に取付けるための直径14mmの2個の取付穴12a、12bを形成するのであり、一方の取付穴12aを前記薄肉形成工程50で形成した薄肉部8に、他方の取付穴12bを板状部11の中央に形成するのである。
穴形成工程100を完了することにより、第一の実施の形態に係る車両本体側ドアヒンジ1aの製造方法を完了するのである。
第一の実施の形態に係る自動車用ドアヒンジの製造方法が車両本体側ドアヒンジに関するものであったが、第二の実施の形態に係る自動車用ドアヒンジの製造方法は、ドアに取付けるドア側ドアヒンジに関するものである。
以下、第一の実施の形態と同様な製造工程については、同一の符号を付して説明を省略ないし簡略にして説明する。
図19に示す自動車用ドアヒンジ1bは、第二の実施の形態に係る製造方法により製造されたドアに取付けるドア側ドアヒンジ1bを示しており、図19において、4cは膨出円筒状部、10は軸孔、12cは取付穴である。
図20(a)、(b)に示す平面化切断工程20では、図20(a)に示す平面化工程20aにおいて、厚さが9mmで、ドアヒンジとしての使用時に上下方向となる高さが36mmで、材質がSS400の鋼製のコイル材21を送りロール(図示せず)により平面化し、図20(b)に示す切断工程20bにおいて、切断機22で横幅が67mm毎に切断して、厚さ9mm、横幅67mm及び高さ36mmの鋼製の素材2bを形成する。
ダブルヘッダー機31により、素材2bの横幅方向の一端に、図21(b)の平面図に示すように、圧造により水平断面が短径13mmで長径16mmの楕円形状となるように厚さ方向に膨出する膨出柱状部4bを形成するのである。なお、図21(b)において、5は後記するバリである。
ダブルヘッダー機31における圧造工程30の第一工程30bとして、図21(f)において、平面パンチ33により素材2bの切断面が圧造ダイス32bから突出した状態で固定して押圧力をかけ、素材2bの切断面のダレや荒れを整形する。
そして、圧造工程30の第三工程30dとして、図21(h)において、膨出柱状部4bを形成した素材2bを圧造ダイス32bからノックアウトピン37bで蹴り出して、圧造工程30が完了する。
なお、膨出柱状部4bの周方向は膨出する方向であり、バリはほとんど生じないのである。
図22に示す肉厚増加工程40では、素材2bの厚み方向の中心を合わせ面とした割型ダイス41b、42bに膨出柱状部4bを挟み込み他端6bを突出させるとともに、一方の割型ダイス41bは前記素材2bの中央部が厚さ方向に膨出できる逃げ空間43bを備えており、前記素材2bの他端6bを厚肉用パンチ44で押付けることにより、前記素材2bの中央部の肉厚を増加するようにしている。
次に、図23(a)、(b)、(c)に示す整形工程60では、肉厚増加工程40で厚肉部7bを形成した素材2bの膨出柱状部4bを水平にして受ける凹部51bを備えたダイス52b上に、固定具53bで中央側部を挟んで固定し、図23(c)に示す、圧造工程30で生じた前記バリ5b及び前記膨出柱状部4bの高さ方向両端部5cをそれぞれ6mm並びに素材2bの他端角部の切落し部6cを整形パンチ45b、45cで切り落とすようにしている。
次に、軸孔形成工程70を図24~図26に基づいて説明する。この軸孔形成工程70では、前記焼鈍工程65を経た素材2bの膨出柱状部4bの軸心を貫通してヒンジ用ピンを挿入する軸孔10を第一パンチ71及び第一ダイス172で形成するのである。
また、図24に示す第一ダイス172は、図25に示すように、点線で示す前記素材2bの膨出柱状部4bの外周から隙間をあけた内側壁172aを有するとともに、前記膨出柱状部4bの外周と前記内側壁172aとで形成される隙間容積172bは、前記素材2bの前記膨出柱状部4bに前記第一パンチ71によりパンチングする際に、前記第一パンチ71が加工始端側から五分の四の位置までは形成される孔部が抜きカスとならずに前記膨出柱状部4bが外方に膨出し、前記第一パンチ71が前記五分の四の位置から加工終端までは形成される孔部が抜きカスとなって排出される大きさに形成するのである。
さらに、前記第一ダイス172には、前記素材2bの他端角部の切落し部6cの上方となる一方6cが位置する部分については、素材2bを上方から第一ダイス172に挿入するために、空所172e(図26参照)とし、下方となる他方6cが位置する部分に合致する受部172gとしている。
これら第一パンチ71及び第一ダイス172により500トンのトランスファープレス機を用いて膨出柱状部4bの軸心に軸孔10を形成するのである。
この軸孔形成は図26に示すように、トランスファープレス機の上下動する上ダイセット73にパンチプレート73a、パンチフォルダー73b、73c、73d、ストリッパー173e、スプリング73fなどにより前記第一パンチ71を取付けるとともに、トランスファープレス機に固定の下ダイセット74にダイスフォルダー174a、ダイスプレート74b、74cなどにより前記第一ダイス172を固定するのである。
そして、第一ダイス172に素材2bを挿入し、上ダイセット73を下降させて、上ダイセット73のストリッパー173eを第一ダイス172に当接させた後、スプリング73fにより素材2bに形成する軸孔10の部分を除きストリッパー173eとダイスフォルダー174aとの間に素材2bの上下を固定して、次に、第一パンチ71が下降して軸孔10を形成するとともに、前記第一パンチ71が加工始端側から五分の四の位置までは形成される孔部が抜きカスとならずに前記膨出柱状部4bが外方に膨出して前記第一ダイス172の隙間容積172bを充満させた後、前記第一パンチ71が前記五分の四の位置から加工終端までは形成される孔部が抜きカスとなって抜きカス排出口74dから外部に排出されるのである。
このように、軸孔形成工程70を完了した素材2bは軸孔形成工程70による加工前の前記膨出柱状部4bが膨出円筒状部4cに加工されるのである。
軸孔形成工程70を完了した素材2bはトランスファープレス機により上下を逆にして軸孔仕上工程80で前記膨出円筒状部4cに形成した軸孔10を仕上加工するのである。
前記第二パンチは、第一の実施の形態の第二パンチ81と同様であり、図示及び説明を省略する。
そして、軸孔仕上工程80においても、前記軸孔形成工程70で使用したトランスファープレス機を使用し、前記第二パンチを前記上ダイセット73に取付け、前記第二ダイスを下ダイセット74に固定し、前記軸孔形成工程70と同様にトランスファープレス機の上ダイセット73を上下動させて、第一の実施の形態と同様に軸孔10の仕上げ加工を行うのである(図示せず)。
軸孔仕上工程80を完了した素材2bはトランスファープレス機により、図27及び図28に示すように、曲げ工程90及び穴形成工程100を行うのである。
そして、曲げ用ダイス92に素材2bを固定して、曲げ用パンチ91を下降することにより、素材2bの厚肉部7bが内側になるように、L字状に曲げられて曲げ工程90が完了する。
なお、穴形成工程100に使用する穴用パンチ101bは外径が14mmの1個の円柱部101cを備えており、穴用ダイス102bは直径が14mmの1個の穴部102cを備えている。
以上の第二の実施の形態に係る製造方法は、平面化切断工程20、圧造工程30、肉厚増加工程40、整形工程60、焼鈍工程65、軸孔形成工程70、軸孔仕上工程80、曲げ工程90及び穴形成工程100を有していたが、本発明の特徴は圧造工程、軸孔形成工程及び軸孔仕上工程であり、平面化切断工程、肉厚増加工程、整形工程、焼鈍工程、曲げ工程及び穴形成工程は省略又は他の工程で行うことができる。
この第三の実施の形態に係る自動車用ドアヒンジの製造方法は第一の実施の形態と同様に車両本体側ドアヒンジに関するものである。
第一の実施の形態が一つの素材2aからの製造方法であったが、第三の実施の形態は、第一素材2c及び第二素材2dからそれぞれ第一部材2e及び第二部材2fを製造し、製造した第一部材2e及び第二部材2fを一体化して車両本体側ドアヒンジ1cを製造する方法である。
第三の実施の形態に係る第一部材2eの製造方法は、第一の実施の形態に係る車両本体側ドアヒンジ1aの製造方法における製造工程と部分的に同様であり、以下、第一の実施の形態と同様な製造工程については、同一の符号を付して説明を省略ないし簡略にして説明する。
平面化切断工程20では、厚さが9mmで、ドアヒンジとしての使用時に上下方向となる高さが25mmで、材質がSS400の鋼製のコイル材21を送りロール(図示せず)により平面化し、切断機22で横幅が55mm毎に切断して、厚さ9mm、横幅55mm及び高さ25mmの鋼製の第一素材2cを形成する(図3(a)、(b)参照)。
圧造工程30により突起部付膨出柱状部4を形成した第一素材2cを図31に示す。
図32(a)、(b)に示す整形工程60では、前記第一素材2cの前記突起部付膨出柱状部4の反対側端部側に、段部成形パンチ61、61により、寸法が10.5mmの範囲で厚さ9mmを5mmに薄くする段部6dを形成するとともに、前記突起部付膨出柱状部4の前記突起部3を高さ方向(図では左右方向)の三分の二及び圧造工程30で生じたバリ5並びに段部6dの形成で生じた余肉及び段部6dの高さ25mmが21mmとなるように、整形パンチ(図示せず)で切り落とすようにしている。
なお、第三の実施の形態における第一素材2cの横幅及び他端の段部6dが第一の実施の形態における素材2aとは相違するため、軸孔形成工程70及び軸孔仕上工程80における上ダイセット及び下ダイセットについては、第一素材2cに適合するようにするのである。
以上の第三の実施の形態に係る第一部材2eの製造方法は、平面化切断工程20、圧造工程30、整形工程60、焼鈍工程65、軸孔形成工程70及び軸孔仕上工程80を有しているが、本発明の特徴は圧造工程、軸孔形成工程及び軸孔仕上工程であり、平面化切断工程、整形工程、焼鈍工程は省略又は他の工程で行うことができる。
第二部材2fは、図34に示すように、車両本体側に取付ける取付部材であり、前記第一部材2eと一体化して用いられるものである。
第二部材2fの製造方法は、図35に示すように、500トントランスファープレス機を用いて、順送プレス成形工程110により行うのである。
500トントランスファープレス機に上下に分かれた金型を装着し、上金型と下金型の間に、厚さ9mmで、高さが120mmで、材質がSS400の鋼製の第二素材2dを入れて上金型と下金型で挟み込むことにより、順次第二素材2dを成形するのであり、次に説明する第一工程111~第七工程117を単一の金型面に均等ピッチで配置し、送り装置でプレス機のプレス又はパンチングによる一作動毎に、第二素材2dを送り装置118により次の工程に順次送りながら、成形加工するのである。
第二工程112で斜線部14cで示す部分を図面上裏側が薄くなるように金型で成形して厚さを9mmから6mmに薄く成形するのである。
第四工程114で前記四角穴13を形成するために、前記第一部材2eの段部6dよりも高さ及び幅がそれぞれ1mm小さい、高さ20mmで幅4mmの四角穴13aをパンチングするのである。
第六工程116で第五工程115で形成したテーパー面13bを備えた四角穴13cに、前記第一部材2eの段部6dと合致する四角穴13とするために、第四工程114で用いたパンチよりもそれぞれ1mm大きなパンチで高さ21mmで幅5mmの四角穴13となるようにパンチングをするとともに第五工程115で生じた余肉を抜きカスとするのである。
また、第二部材2fの四角穴13は、図36の部分拡大断面図に示すように第六工程116で形成したテーパー面13b側を車体本体への取付面13dとするのであり、図35に示す順送プレス成形工程110では、第二素材2dは車体本体への取付面13dを上面として加工するのである。
図37に示すように、第一部材2eを500トントランスファープレス機のダイス121に固定し、第一部材2eの段部6dに第二部材2fの四角穴13をテーパー面13bの反対側から嵌め込む。
そして、第一部材2eの突出部15をパンチ122でカシメ加工を行い、カシメ部と取付面13dとが面一となるように四角穴13のテーパー面13bと段部6dとの間を突出部15を潰して埋めるのである。
以上の第三の実施の形態では、第二部材2fを順送プレス成形工程110により製造したが、個別の金型によりプレス成形を行うようにすることもでき、また、第二部材2fは、使用時には正面から見て略直角三角形状としたが、矩形状でもよい。
さらに、以上の第三の実施の形態では、図36に示すように、第二部材2fの四角穴13にテーパー面13bを設けたが、テーパー面13bの形状を図38の変形例に示すように四角穴の略全体をテーパー面13eとすることができる。
また、ダイス132に23mm×7mmの四角穴132aを形成するのであり、このようにして四角穴13のテーパー面13eを形成すれば、製造工程及び金型の製作が簡単となる。
以上の第一~第三の実施の形態では、圧造工程30をダブルヘッダー機31により行ったが、ダブルヘッダー機に替えてパーツフォーマー機やボルトフォーマー機などを使用することもできる。
特に、第一パンチ71については、70°よりも小さくするとパンチの外周方向に軸孔の余肉が移動してパンチの応力が大きくなり破損しやすくなり、好ましくない。
また、第一パンチ71については、120°よりも大きくすると軸孔前方側への押し出し力が強く作用し軸孔周辺の肉が貫通方向に引っ張られてパンチの応力が大きくなりやはり破損しやすくなるとともに、軸孔におけるパンチの加工始端側のダレが大きくなり実用に支障を来たすことになり、好ましくない。
なお、第二パンチ81は円錐状に替えて円錐台状であってもよい。
四分の三よりも小さい値に設定すると隙間容積の下方に膨出しなくなり、六分の五よりも大きい値に設定すると第一パンチに作用する応力が増大しすぎるから好ましくないのである。
なお、図40(a)は、第一の実施の形態における図10に対応する突起部付膨出柱状部4dと第一ダイス72を示す部分拡大平面図であり、また、図40(b)は、第二の実施の形態における図25に対応する膨出柱状部4eと第一ダイス172を示す部分拡大平面図である。
このように、焼鈍工程を圧造工程30の直後に行うようにすることにより、圧造工程30の終了後の次工程のすべてをトランスファープレス機により連続して加工することができ、例えば第一の実施形態では、肉厚増加工程40、薄肉成形工程50、整形工程60、軸孔形成工程70、軸孔仕上工程80、曲げ工程90及び穴形成工程100について、トランスファープレス機の作動毎に素材2a、2b、2cを次工程に送りながら、トランスファープレス機の一作動でこれらの全工程を同時に加工をすることができる利点がある。
温間加工で行う場合、突起部付円柱状部の温度を450℃~900℃の温度で行うのであり、突起部付円柱状部の加熱はトランスファープレス機に高周波加熱装置を付設して行うのである。
この場合、第一パンチ及び第一ダイス並びに第二パンチ及び第二ダイスの大きさは、素材の温間加工時の熱膨張及び常温での使用時の熱収縮を考慮して、寸法を決めるのである。
冷間加工で行う場合、軸孔形成工程での第一パンチ及び第一ダイスに作用する応力が大きくなり、プレス機の容量が大きくなるが、加工精度がよい利点があり、温間加工で行う場合、焼鈍工程が不要でプレス機の容量が小さくてもよい利点があるが、高周波加熱装置が必要で加工精度が冷間加工よりも劣るという欠点がある。
第四の実施の形態は、第一の実施の形態に係る自動車用ドアヒンジの製造方法により製造された車両本体側ドアヒンジ1a又は第三の実施の形態に係る自動車用ドアヒンジの製造方法により製造された車両本体側ドアヒンジ1cと、第二の実施の形態に係る自動車用ドアヒンジの製造方法により製造されたドア側ドアヒンジ1bとを用いて一対の自動車用ドアヒンジ1d、1eを製造する方法である。
また、図42(a)、(b)は、第三の実施の形態により製造された車両本体に取付ける車両本体側ドアヒンジ1cと、第二の実施の形態により製造されたドア側ドアヒンジ1bとから製造した一対の自動車用ドアヒンジ1eであり、前記各ドアヒンジ1c、1bの前記各軸孔にそれぞれ円筒状の樹脂製緩衝材(図示せず)を挿入し、1本のヒンジ用頭付ピン16を前記両樹脂製緩衝材及び座金17を貫通するように挿入し、前記頭付ピン16の端部16aをカシメ加工することにより一対の自動車用ドアヒンジ1eとしたのである。
1b ドア側ドアヒンジ
2a、2b 素材
2c 第一素材
2d 第二素材
2e 第一部材
2f 第二部材
3 突起部
4、4d 突起部付膨出柱状部
4a 突起部付膨出円筒状部
4b、4e 膨出柱状部
4c 膨出円筒状部
6d 段部
7、7b 厚肉部
10 軸孔
11 板状部
12a、12b、12c 取付穴
13、13a、13c 四角穴
13b、13e テーパー面
14e、14f 取付穴
16 ヒンジ用頭付ピン
16a 端部
17 座金
30 圧造工程
40 肉厚増加工程
41、41b、42、42b 割型ダイス
43,43b 逃げ空間
44 厚肉用パンチ
60 整形工程
65 焼鈍工程
70 軸孔形成工程
71 第一パンチ
72,172 第一ダイス
72a、172a 内側壁
72b、172b 隙間容積
80 軸孔仕上工程
81 第二パンチ
82 第二ダイス
Claims (10)
- 所定の厚さ、横幅及び高さの板状の鋼製の素材から圧造、パンチング等により自動車用ドアヒンジを製造する方法であって、
前記素材の横幅方向の一端に、圧造により水平断面が円形状又は楕円形状に厚さ方向に膨出して高さ方向に膨出柱状となる膨出柱状部を形成する圧造工程と、
前記膨出柱状部に軸心を貫通してヒンジ用ピンを挿入する軸孔を第一パンチ及び第一ダイスで形成する軸孔形成工程と、
前記軸孔形成工程で形成された前記軸孔に対して、第二パンチ及び第二ダイスで前記第一パンチの加工終端側からパンチングを行う軸孔仕上工程とを有し、
前記軸孔形成工程により形成された前記軸孔の前記膨出柱状部の高さを該軸孔の直径の2.0倍以上とし、
前記軸孔形成工程における前記第一パンチは、先端が円錐角度70°~120°の円錐状であり、
前記第一ダイスは、前記素材の前記膨出柱状部の外周から隙間をあけた内側壁を有するとともに、前記膨出柱状部の外周と前記内側壁とで形成される隙間容積は、前記素材の前記膨出柱状部に前記第一パンチによりパンチングする際に、前記第一パンチが加工始端側から所定寸法までは形成される孔部が抜きカスとならずに前記膨出柱状部が外方に膨出し、前記第一パンチが前記所定寸法から加工終端までは形成される孔部が抜きカスとなって排出される大きさに形成しており、
前記第二ダイスは、前記第一ダイスと略同一の形状であり、
前記第二パンチは、先端が70°~120°の円錐角度を持つ円錐台状又は円錐状であり、最大径を前記第一パンチの最大径よりも0.1mm~0.3mm大きくしたことを特徴とする自動車用ドアヒンジの製造方法。 - 所定の厚さ、横幅及び高さの板状の鋼製の素材から圧造、パンチング等により自動車用ドアヒンジを製造する方法であって、
前記素材の横幅方向の一端に、圧造により水平断面が円形状又は楕円形状に厚さ方向に膨出するとともに前記円形状又は楕円形状の先端側にドアの開止め用の突起部を膨出させて、高さ方向に突起部付膨出柱状となる突起部付膨出柱状部を形成する圧造工程と、
前記突起部付膨出柱状部に軸心を貫通してヒンジ用ピンを挿入する軸孔を第一パンチ及び第一ダイスで形成する軸孔形成工程と、
前記軸孔形成工程で形成された前記軸孔に対して、第二パンチ及び第二ダイスで前記第一パンチの加工終端側からパンチングを行う軸孔仕上工程とを有し、
前記軸孔形成工程における前記第一パンチは、先端が円錐角度70°~120°の円錐状であり、
前記軸孔形成工程により形成された前記軸孔の前記突起部付膨出柱状部の高さを該軸孔の直径の2.0倍以上とし、
前記第一ダイスは、前記素材の前記突起部付膨出柱状部の外周から隙間をあけた内側壁を有するとともに、前記突起部付膨出柱状部の外周と前記内側壁とで形成される隙間容積は、前記素材の前記突起部付膨出柱状部に前記第一パンチによりパンチングする際に、前記第一パンチが加工始端側から所定寸法までは形成される孔部が抜きカスとならずに前記突起部付膨出柱状部が外方に膨出し、前記第一パンチが前記所定寸法から加工終端までは形成される孔部が抜きカスとなって排出される大きさに形成しており、
前記第二ダイスは、前記第一ダイスと略同一の形状であり、
前記第二パンチは、先端が70°~120°の円錐角度を持つ円錐台状又は円錐状であり、最大径を前記第一パンチの最大径よりも0.1mm~0.3mm大きくしたことを特徴とする自動車用ドアヒンジの製造方法。 - 前記圧造工程後であって前記軸孔形成工程の前に、前記素材を球状化焼鈍又は軟化焼鈍を行う焼鈍工程を有し、
前記軸孔形成工程を冷間加工で行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の自動車用ドアヒンジの製造方法。 - 前記軸孔形成工程における前記膨出柱状部又は前記突起部付膨出柱状部の温度が450℃~900℃の温度の温間加工により行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の自動車用ドアヒンジの製造方法。
- 割型ダイスに前記素材の一端の前記膨出柱状部又は前記突起部付膨出柱状部を挟み他端を突出させるとともに、前記割型ダイスは前記素材の中央部が厚さ方向に膨出できる逃げ空間を備えており、前記素材の他端をパンチで押付けることにより前記素材の中央部の肉厚を増加する肉厚増加工程を有し、
前記肉厚増加工程後に前記軸孔形成工程及び前記軸孔仕上工程を有し、前記軸孔仕上工程後に、前記肉厚増加工程により形成した前記素材の厚肉部をプレス加工でL字状に曲げる曲げ工程を有することを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の自動車用ドアヒンジの製造方法。 - 前記軸孔仕上工程後に前記素材の中央部をL字状に曲げる曲げ工程を有し、
前記曲げ工程後に、前記素材の前記軸孔を形成していない板状部に車両本体又はドアに取付ける穴をパンチングにより形成する穴形成工程を有することを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の自動車用ドアヒンジの製造方法。 - 請求項6により製造した車両本体に取付ける車両本体側ドアヒンジと、請求項6により製造したドアに取付けるドア側ドアヒンジとを、前記各ドアヒンジの前記各軸孔にそれぞれ円筒状の樹脂製緩衝材を挿入し、1本のヒンジ用頭付ピンを前記両樹脂製緩衝材及び座金を貫通するように挿入し、前記頭付ピンの端部をカシメ加工することにより一対の自動車用ドアヒンジとしたことを特徴とする自動車用ドアヒンジの製造方法。
- 所定の厚さ、横幅及び高さの板状の鋼製の第一素材から圧造、パンチング等により第一部材を製造し、板状の鋼製の第二素材からパンチングにより多角形状の板状であって高さ方向の寸法が前記第一素材の前記高さよりも大きい寸法を有する第二部材を製造し、前記第一部材及び第二部材を一体化して自動車用ドアヒンジを製造する方法であって、
前記第一素材の横幅方向の一端に、圧造により水平断面が円形状又は楕円形状に厚さ方向に膨出するとともに前記円形状又は楕円形状の先端側にドアの開止め用の突起部を膨出させて、高さ方向に突起部付膨出柱状となる突起部付膨出柱状部を形成する圧造工程と、 前記突起部付膨出柱状部に軸心を貫通してヒンジ用ピンを挿入する軸孔を第一パンチ及び第一ダイスで形成する軸孔形成工程と、
前記軸孔形成工程で形成された前記軸孔に対して、第二パンチ及び第二ダイスで前記第一パンチの加工終端側からパンチングを行う軸孔仕上工程とを有することにより、前記第一部材を製造するのであり、
前記軸孔形成工程における前記第一パンチは、先端が円錐角度70°~120°の円錐状であり、
前記軸孔形成工程により形成された前記軸孔の前記突起部付膨出柱状部の高さを該軸孔の直径の2.0倍以上とし、
前記第一ダイスは、前記素材の前記突起部付膨出柱状部の外周から隙間をあけた内側壁を有するとともに、前記突起部付膨出柱状部の外周と前記内側壁とで形成される隙間容積は、前記素材の前記突起部付膨出柱状部に前記第一パンチによりパンチングする際に、前記第一パンチが加工始端側から所定寸法までは形成される孔部が抜きカスとならずに前記突起部付膨出柱状部が外方に膨出し、前記第一パンチが前記所定寸法から加工終端までは形成される孔部が抜きカスとなって排出される大きさに形成しており、
前記第二ダイスは、前記第一ダイスと略同一の形状であり、
前記第二パンチは、先端が70°~120°の円錐角度を持つ円錐台状又は円錐状であり、最大径を前記第一パンチの最大径よりも0.1mm~0.3mm大きくし、
前記第二素材に、前記第一部材の前記軸孔の反対側端部を受け入れるための四角穴及び車両本体に取付ける2個の穴をパンチングで形成するとともに、前記2個の穴のうちの一方を前記四角穴と同一の水平位置に、他方の穴を前記四角穴の下方又は上方にそれぞれ位置させることにより、前記第二部材を製造し、
前記第二部材の前記四角穴に、前記第一部材の前記軸孔の反対側端部を差込んで、端部をカシメ加工することにより、第一部材と第二部材とを一体化して、車両本体に取付ける車両本体側ドアヒンジとしたことを特徴とする自動車用ドアヒンジの製造方法。 - 前記第一部材の前記軸孔の反対側端部側に前記第二部材の厚さよりも所定値大きな寸法範囲に亘り水平断面が小さい段部を形成し、
前記第二部材の前記四角穴は、差込み側が前記第一部材の前記段部に合致する形状に形成するとともに、車両本体側が外側に広がるテーパー状部に形成し、
前記四角穴に、前記第一部材の前記段部を差込んで、前記段部の端面が、前記第二部材の車両本体側の面と面一となるようにカシメ加工することにより、前記第一部材と第二部材とを一体化することを特徴とする請求項8に記載の自動車用ドアヒンジの製造方法。 - 請求項6により製造したドアに取付けるドア側ドアヒンジと、請求項9により製造した車両本体に取付ける車両本体側ドアヒンジとを、前記各ドアヒンジの前記各軸孔にそれぞれ円筒状の樹脂製緩衝材を挿入し、1本のヒンジ用頭付ピンを前記両樹脂製緩衝材及び座金を貫通するように挿入し、前記頭付ピンの端部をカシメ加工することにより一対の自動車用ドアヒンジとしたことを特徴とする自動車用ドアヒンジの製造方法。
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