(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外面に、押出方向に向けて当該外面に対する傾斜角度が変化する突出部が一体に形成された部材を押出成形するためのダイスであって、
相対的に回動自在に設けられた第１および第２のダイスと、これら第１および第２のダイスを相対的に回動させる駆動手段とを備えてなり、
上記第１のダイスに、上記部材の外面を画成する第１のダイス孔を、上記突出部の基端部が形成される部位を上記回動の中心に位置させて形成し、上記第２のダイスに、上記突出部を画成する第２のダイス孔を、当該突出部の基端部を上記回動の中心に位置させて形成するとともに、
上記第１のダイスに、上記第２のダイス孔が相対的に回動する範囲内において当該第２のダイス孔と連通する第１の連通孔を形成し、かつ上記第２のダイスに、上記第１のダイス孔が相対的に回動する範囲内において当該第１のダイス孔と連通する第２の連通孔を形成したことを特徴とする可変断面押出用ダイス。
【請求項２】
上記第１のダイス孔の内部に、管状に成形される上記部材の内壁面を画成するオス型ダイスが配設されていることを特徴とする請求項１に記載の可変断面押出用ダイス。
【請求項３】
上記第１のダイスが固定され、上記第２のダイスが回動自在に設けられるとともに、上記第２のダイスの円形状の外周部に形成されたねじと、このねじに歯合されたラックと、このラックを往復動させる駆動装置とによって、上記駆動手段が構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の可変断面押出用ダイス。
【請求項４】
上記第１のダイス内に、上記第１のダイス孔に連なる中空部が形成され、この中空部内に、上記第２のダイスが回動自在に組込まれているとともに、上記第２のダイスは、押出方向に向けて順次外周にねじが形成された円板状の本体部と、この本体部よりも小径の円板状の案内部とが一体に形成され、この案内部が上記第１のダイスの中空部に連続して形成された係止部に摺動自在に挿入されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の可変断面押出用ダイス。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の可変断面押出用ダイスを用いた可変断面押出成形方法であって、
上記可変断面押出用ダイスに向けて成形材料を押出しつつ、上記第１および第２のダイスを適宜相対的に回動させることによって、上記第１のダイス孔から押出される部材の外面に、上記押出方向に向けて当該外面に対する傾斜角度が変化する突出部を形成することを特徴とする可変断面押出成形方法。
【請求項６】
上記成形材料は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項５に記載の可変断面押出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、押出方向に向けて傾斜角度が変化する突出部が形成された部材を押出成形する際に用いられる可変断面押出用ダイスおよび可変断面押出成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、一般乗用車やオートバイ等の各種車両においては、車体の軽量化、耐久性の向上、あるいはリサイクル性等において優れていることから、それらの車体フレームなどの構成部材として、従来の鉄製のものに代えてアルミニウムまたはアルミニウム合金製のものが多用されつつある。
このような構成部材を製造するには、素材であるアルミニウムの融点が低いことから、通常押出成形方法が採用されている。この押出成形方法は、図６に示すように、成形すべき構成部材の断面形状に応じた孔部１が形成されたダイス２をコンテナ３の先端部に固定し、このコンテナ３内に加熱した素材（ピレット）４を挿入すると共に、このピレット４を加圧機（ステム）５によってダイス２の孔部１から押し出すことにより、その孔部１に応じた断面形状の構成部材６を連続的に成形するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって、例えばシャーシー用のサイドフレームのような管状の構成部材を成形する場合には、当該構成部材の強度を向上させるとともに、この構成部材に各種の部材や部品を取付けるための取合い用に、外周部にフランジ部等の突出部を一体に成形している。
このようなサイドフレームを上記従来の押出用ダイスを用いて成形した場合には、そのサイドフレームが長手方向において一定の断面形状、換言すれば上記突出部が長手方向において一定の傾斜角度で押出成形される。
【０００４】
ところが、上記サイドフレーム等の構成部材にあっては、自動車の小型化に伴って内部にスペース的な余裕がなく、この結果上記フランジ部等が他の部材や部品と干渉するために、図４および図５に示すように、押出成形された後の構成部材６におけるフランジ部７（突出部）の上記干渉部位８を、後加工によって屈曲させることにより、当該部位８の強度を保持しつつ、他の部材との干渉を避ける構造が採用されている。
しかしながら、このような構成部材６の製造方法によれば、別途曲げ加工によって上記部位８を屈曲させるために、当該部位８において局部的に肉厚が薄くなったり、あるいは塑性変形によって上記部位８における強度が低下すると問題点があった。加えて、上記加工に別途一工程を必要とするために、製造にも手間を要して、加工コストも嵩むという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記従来の押出用ダイスおよびこれを用いた押出成形方法が有する課題を有効に解決すべくなされたもので、一の工程において、部材の外面に押出方向に向けて傾斜角度が変化するとともに、肉厚が一定で強度に優れる突出部を一体に押出成形することができる可変断面押出用ダイスおよび可変断面押出成形方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明に係る可変断面押出用ダイス（以下、単にダイスと略す。）は、外面に、押出方向に向けて当該外面に対する傾斜角度が変化する突出部が形成された部材を押出成形するためのダイスであって、相対的に回動自在に設けられた第１および第２のダイスと、これら第１および第２のダイスを相対的に回動させる駆動手段とを備えてなり、第１のダイスに、上記部材の外面を画成する第１のダイス孔を、上記突出部の基端部が形成される部位を回動の中心に位置させて形成し、第２のダイスに、上記突出部を画成する第２のダイス孔を、当該突出部の基端部を回動の中心に位置させて形成するとともに、第１のダイスに、第２のダイス孔が相対的に回動する範囲内において当該第２のダイス孔と連通する第１の連通孔を形成し、かつ第２のダイスに、第１のダイス孔が相対的に回動する範囲内において当該第１のダイス孔と連通する第２の連通孔を形成したことを特徴とするものである。
【０００７】
ここで、請求項２に記載の発明は、上記第１のダイス孔の内部に、管状に成形される上記部材の内壁面を画成するオス型ダイスが配設されていることを特徴とするものであり、さらに請求項３に記載の発明は、上記第１のダイスが固定され、上記第２のダイスが回動自在に設けられるとともに、上記第２のダイスの円形状の外周部に形成されたねじと、このねじに歯合されたラックと、このラックを往復動させる駆動装置とによって、上記駆動手段が構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、上記第１のダイス内に、第１のダイス孔に連なる中空部が形成され、この中空部内に、上記第２のダイスが回動自在に組込まれているとともに、第２のダイスは、押出方向に向けて順次外周にねじが形成された円板状の本体部と、この本体部よりも小径の円板状の案内部とが一体に形成され、この案内部が上記第１のダイスの中空部に連続して形成された係止部に摺動自在に挿入されていることを特徴とするものである。
【０００９】
次いで、請求項５に記載の本発明に係る可変断面押出成形方法（以下、押出成形方法と略す。）は、請求項１ないし４のいずれかに記載のダイスを用いて、当該ダイスに向けて成形材料を押出しつつ、第１および第２のダイスを適宜相対的に回動させることによって、第１のダイス孔から押出される部材の外面に、上記押出方向に向けて当該外面に対する傾斜角度が変化する突出部を形成することを特徴とするものである。
また、請求項６に記載の発明は、上記成形材料が、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項１〜４のいずれかに記載のダイスおよびこれを用いた請求項５または６に記載の押出成形方法によれば、先ず第１のダイスおよび第２のダイスを固定した状態で、可変断面押出用ダイスに向けて成形材料を押出すと、第１のダイス孔によって画成された外面に、当該外面に対して一定の傾斜角度を有し、かつ第２のダイス孔の形状を有する突起部が一体に形成された部材が押出される。
次いで、上記成形材料を押出しつつ、駆動手段によって第１および第２のダイスを相対的に回動させると、第１のダイス孔に対して、第２のダイス孔が上記突出部の基端部を中心として相対的に回動し、この結果、上記外面に押出方向に向けて当該外面に対する傾斜角度が変化する突出部が形成される。
【００１１】
したがって、成形材料の押出しと並行して、第１および第２のダイスを適宜位置において相対的に回動させることによって、第１のダイス孔から押出される部材の外面に、上記押出方向に向けて当該外面に対する傾斜角度が変化する突出部を形成することができる。
この際に、請求項２に記載の発明によれば、第１のダイス孔の内部に、オス型ダイスを配設しているので、第１のダイス孔によって外面が画成され、かつオス型ダイスによって内壁面が画成された管状の部材が押出される。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明においては、第１のダイスを固定し、第２のダイスを円形状に形成するとともに、その外周部に形成されたねじにラックを歯合させ、このラックを駆動手段によって往復動させることによって、第２のダイスを回動させるように構成しているので、両者を相対回動させる場合と比較して、構造が簡易であるとともに、精度の高い安定的な押出し成形を行うことが可能になる。
さらに、請求項４に記載の発明によれば、第２のダイスにおける小径円板状の案内部を第１のダイスの係止部に摺動自在に挿入しているので、第２のダイスの径方向への移動を上記係止部で係止することにより、第２のダイスの回動を一層円滑化し、かつ押出し精度を向上させることが可能になる。
【００１３】
したがって、請求項５に記載の発明は、特に請求項６に記載の発明のように、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって、自動車の構造部材等を押出し成形する際に用いて顕著な効果を奏する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は、本発明に係るダイスを、外面の角隅部に押出方向に向けて当該外面に対する傾斜角度が変化するフランジ部が形成されたアルミニウム製の角管を押出し成形するためのダイスに適用した一実施形態を示すものである。
図１〜図３において、図中符号１０が固定ダイス（第１のダイス）であり、符号２０が上記固定ダイス１０に対して軸Ｐ回りに回動自在に設けられた回動ダイス（第２のダイス）である。
固定ダイス１０は、円板状に形成されており、押出方向の上流側に位置する上面１０ａの中心から偏った位置に、成形材料であるアルミニウム素材の流路となる擂鉢状の凹部１１が形成されている。そして、この凹部１１の底部に、角管の方形の外面を画成する固定ダイス孔（第１のダイス孔）１２が形成されている。この固定ダイス孔１２は、フランジ部が形成される角隅部を上記回動軸Ｐに位置させて形成されている。また、この固定ダイス孔１２の上記角隅部には、第２のダイス２０が相対的に回動する範囲内において、後述するフランジ部形成孔（第２のダイス孔）２１と連通する扇形状の固定連通孔（第１の連通孔）１３が形成されている。
【００１５】
そして、固定ダイス１０内に、固定ダイス孔１１に連なり、かつ固定ダイス１０を水平方向に貫通する中空部１４と、この中空部１４のほぼ中央に下面に貫通する円形の係止部１５が穿設され、これら中空部１４および係止部１５内に、上記回動ダイス２０が回動自在に組込まれている。
この回動ダイス２０は、押出方向に向けて順次円板状の本体部２２と、この本体部２２よりも小径の円板状の案内部２３とが一体に形成されたもので、本体部２２が中空部１４内に挿通されるとともに、案内部２３が係止部１５に摺動自在に挿入されている。また、この回動ダイス２０の本体部２２の外周には、ねじ２２ａが形成されている。そして、この本体部２２と、中空部１４の両側壁１４ａとの間に、それぞれラック３０が当該側壁１４ａに沿って往復動自在に介装されており、このラック３０に本体部２２のねじ２２ａが歯合されている。
【００１６】
他方、ラック３０には、これを駆動する油圧シリンダ（駆動装置）３１が設けられ、双方の油圧シリンダ３１が同期して逆方向に往復動するように制御装置３２によって駆動制御されるようになっている。ここで、回動ダイス２０の本体部２２外周に形成されたねじ２２ａと、このねじ２２ａに歯合されたラック３０と、このラック３０を往復動させる油圧シリンダ３１とによって、回動ダイス２０の駆動手段が構成されている。
そして、回動ダイス２０に、上記フランジ部を形成するためのフランジ部形成孔２１が穿設されている。このフランジ部形成孔２１は、その固定ダイス孔１１の角隅部と連通する基端部を、上記回動軸Ｐに位置させて形成されている。さらに、この回動ダイス２０には、固定ダイス１０に対して回動する範囲内において常に固定ダイス孔１１と連通する回動連通孔（第２の連通孔）２４が穿設されている。
【００１７】
さらに、上記固定ダイス１０の上面には、オス型ダイス３５が設けられている。このオス型ダイス３５の下面には、固定ダイス孔１１内に延出するとともに先端部３６ａが管状の部材の内壁面を画成するコア部３６が一体に形成されている。そして、このコア部３６の周囲には、図示されないコンテナから押出されたアルミニウム素材を上記凹部１１に導く複数の流路３７が形成されている。
【００１８】
次いで、以上の構成からなるダイスを用いた、本発明に係る押出成形方法の一実施形態について説明する。
先ず、固定ダイス孔１１の外面に対して、フランジ部形成孔２１を直角に位置させて固定ダイス１０に対して回動ダイス２０を固定した状態で、このダイスに向けてアルミニウム素材を押出す。すると、図４および図５に示すように、固定ダイス孔１１およびコア部３６によって画成された角管部４０と、この角管部４０の外面に直立したフランジ部４１とが一体化された部分が押出されて行く。
次いで、アルミニウム素材を押出しつつ、一対の油圧シリンダ３１を互いに逆方向に進退駆動させて、対向するラック３０を反対方向に往復移動させることにより、固定ダイス１０に対して回動ダイス２０を所定角度往復回動させる。すると、図２に示すように、フランジ部形成孔２１が図中矢印で示すように、固定ダイス孔１１の固定連通部１３内において往復回動して、元の直立位置に戻る。
【００１９】
これにより、図４および図５に示すように、これまで直立していたフランジ部４１が角管部４０の外面側に向けて傾斜して再び直立する屈曲部４２が形成される。この際に、直立したフランジ部４１および傾斜した屈曲部４２の厚さ寸法は、いずれもフランジ部形成孔２１の幅寸法と等しい一定の厚さになる。
そして、再び回動ダイス２０を固定してアルミニウム素材の押出しを行うことにより、角管部４０にフランジ部４１が直立した部分が押出成形される。
【００２０】
このように、上記ダイスおよびこれを用いた押出成形方法によれば、アルミニウム素材の押出しと並行して、回動ダイス２０を適宜間隔で往復回動させることにより、一の工程において、固定ダイス孔１１およびコア部３６間から押出される角管部４０の外面に、上記押出方向に向けて傾斜角度が変化するとともに、肉厚が一定で強度に優れるフランジ部４１および屈曲部４２を一体に押出成形することができる。
この際に、回動ダイス２０における小径円板状の案内部２３を固定ダイス１０の円形の係止部１５に摺動自在に挿入しているので、回動ダイス２０の径方向への移動を上記係止部１５で係止することができる。この結果、回動ダイス２０の回動を円滑化させることができ、よって精度の高い安定的な押出し成形を行うことができる。
【００２１】
なお、上記実施の形態においては、本発明に係るダイスを、アルミニウムによって角管部４０の角隅部に、直立したフランジ部４１および傾斜角度が変化する屈曲部４２が一体に形成された部材を押出成形するダイスに適用した場合についてのみ説明したが、これに限るものではなく、円管状の外周面に押出方向に向けて傾斜角度が変化する突出部が形成された部材を押出成形するダイスについても、同様に適用することが可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜４のいずれかに記載のダイスおよびこれを用いた請求項５または６に記載の押出成形方法によれば、成形材料の押出しと並行して、第１および第２のダイスを適宜位置において相対的に回動させることによって、一の工程において、第１のダイス孔から押出される部材の外面に、上記押出方向に向けて当該外面に対する傾斜角度が変化するとともに、肉厚が一定で強度に優れる突出部を一体に押出成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るダイスの一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１の固定ダイスと回動ダイスとの位置関係を示す平面図である。
【図３】図１の回動ダイスの駆動手段を示す平面図である。
【図４】長手方向に傾斜角度が変化するフランジ部が形成された角管状部材を示す斜視図である。
【図５】図４の正面図である。
【図６】従来の押出成形装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０  固定ダイス（第１のダイス）
１２  固定ダイス孔（第１のダイス孔）
１３  固定連通孔（第１の連通孔）
１４  中空部
１５  係止部
２０  回動ダイス（第２のダイス）
２１  フランジ部形成孔（第２のダイス孔）
２２  本体部
２２ａ  ねじ
２３  案内部
２４  回動連通孔（第２の連通孔）
３０  ラック
３１  油圧シリンダ（駆動装置）
３２  制御装置
３６  コア部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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