(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出方向に重合されて重合面に沿って設定方向に相対移動自在な第１ダイスおよび第２ダイスを備えた管材押出成形用ダイスを使用し、前記第１ダイスに形成された第１ダイス孔と前記第２ダイスに形成された第２ダイス孔との前記押出方向での重なりにより形成される開口部を通して素材を押し出すことにより管材を成形すると共に、前記第１ダイスおよび前記第２ダイスを前記設定方向に相対移動させることにより前記管材の断面形状を前記押出方向に変化させる異形断面を有する管材の押出成形方法において、
前記素材を前記開口部から押し出しつつ、前記第１ダイスおよび前記第２ダイスを前記設定方向へ相対移動させて、前記押出方向と直交する直交平面へ前記設定方向を投影したときの方向である第１方向での幅が長手方向に増加すると共に前記直交平面上で前記第１方向と直交する第２方向での幅が一定である管材の管壁を成形すると同時に、該管壁のうち、前記第１方向で対向して前記第１方向での幅を規定する第１管壁部および第２管壁部の少なくとも第１管壁部の前記第１方向での肉厚を増加させることを特徴とする異形断面を有する管材の押出成形方法。
【請求項２】
押出方向に重合されて重合面に沿って設定方向に相対移動自在な第１ダイスおよび第２ダイスを備える管材押出成形用ダイスであって、前記第１ダイスは、該第１ダイスに形成された第１孔の第１周壁面と該第１孔内に配置されて前記第１ダイスと一体化された第１コアとの間の空隙により形成される第１ダイス孔を有し、前記第２ダイスは、該第２ダイスに形成された第２孔の第２周壁面と該第２孔内に配置されて前記第２ダイスと一体化された第２コアとの間の空隙により形成される第２ダイス孔を有し、前記第１ダイス孔および前記第２ダイス孔の押出方向での重なりにより形成される開口部が、管材の管壁を成形する素材の流出通路を形成する管材押出成形用ダイスにおいて、
前記開口部は、前記押出方向と直交する直交平面へ前記設定方向を投影したときの方向である第１方向で対向する第１管壁用開口部および第２管壁用開口部を有し、前記第１管壁用開口部は、前記第１周壁面と前記第２コアとの間の前記第１方向での空隙により規定され、前記第２管壁用開口部は、前記第１周壁面および前記第２周壁面のいずれか一方と前記第１コアおよび前記第２コアのいずれか一方との間の前記第１方向での空隙により規定され、前記第１ダイスおよび前記第２ダイスは、前記設定方向の一方への相対移動により、前記管材の前記第１方向での幅を規定する前記第１周壁面および第２周壁面の前記第１方向での幅が増加し、前記管材の、前記直交平面上で前記第１方向と直交する第２方向での幅を規定する前記第１周壁面および前記第２周壁面の第２方向での幅が一定であり、前記第１管壁用開口部および前記第２管壁用開口部の少なくとも前記第１管壁用開口部の前記第１方向での幅が増加するように重合されることを特徴とする管材押出成形用ダイス。
【請求項３】
前記第１ダイスおよび前記第２ダイスは、前記設定方向の前記一方への相対移動により、前記第１管壁用開口部側の前記第２コアの端面と前記第２管壁用開口部側の前記第１コアの端面との間の前記第１方向での幅が減少するように重合されることを特徴とする請求項２記載の管材押出成形用ダイス。
【請求項４】
前記開口部の断面形状は、前記第１方向と平行な２つの辺を有するほぼ四角形であり、該２つの辺が、前記第１管壁用開口部および前記第２管壁用開口部に、前記第１方向での両端でそれぞれ連続する第３管壁用開口部および第４管壁用開口部をそれぞれ形成することを特徴とする請求項３記載の管材押出成形用ダイス。
【請求項５】
前記開口部の断面形状は、前記第１方向と平行な２つの直線部を有するほぼ長円形であり、該２つの直線部が、前記ほぼ長円形の弧状部を形成する前記第１管壁用開口部および前記第２管壁用開口部に、前記第１方向での両端でそれぞれ連続する第３管壁用開口部および第４管壁用開口部をそれぞれ形成することを特徴とする請求項３記載の管材押出成形用ダイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長手方向に異形断面を有する管材の押出成形方法および管材を押出成形する際に使用される管材押出成形用ダイスに関し、該管材は、例えば車両用、特に自動２輪車の車体フレームに使用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動２輪車等の車両の車体構成部材に使用される管材であって、長手方向に可変断面を有する管材の押出成形方法および該押出成形に使用される押出用ダイスとして、特開平１０−２８６６１９号公報に開示されたものが知られている。この押出用ダイスは、固定ダイス孔が設けられた固定メスダイスと、固定ダイス孔と同形のスライドダイス孔が設けられて、固定メスダイスの下面で摺動自在とされるスライドダイスとを備える。固定ダイス孔には間隙を介して固定コアが配置され、スライドダイス孔にも間隙を介して、スライドダイスと一体のスライドコアが配置される。スライドコアは固定コアに積層状に配設され、固定コアに対して摺動自在である。そして、この押出用ダイスにより、スライドコアおよび固定コアと、固定ダイス孔およびスライドダイス孔との連通部分から素材を押し出しつつ、スライドダイスを押出方向と直交する方向に移動させることで、長手方向に肉厚が一定で外形が変化する管状部材、長手方向に外形が一定で肉厚が変化する管状部材、また長手方向に一部の肉厚が一定で、一方向および該一方向と直交する方向の両方向に外形および残りの部分の肉厚が変化する管状部材が成形される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば自動２輪車のメインパイプのように、長手方向に幅が変化する管材であって、管材の幅が変化する方向から作用する荷重に対して高い剛性が必要となる部分、特に、前記メインパイプの場合、前述の方向からの荷重や該荷重に基づく曲げモーメント等が作用するヘッドパイプとの接続部は、メインパイプの他の部分に比べて上下方向に管材の幅が大きくされて剛性が大きくされている。このようなメインパイプに、前記従来の管状部材（以下、単に「管材」という）が使用される場合、該管材の幅が増加する方向での肉厚は、前述のように、全て一定であるか、または残りの部分が増加するものの、一部分が一定のままであるものであったため、その肉厚の増加による剛性の増加は十分とはいえないものである。
【０００４】
また、管材の一部分の剛性を高めるために、その部分に補強部材を溶接することも考えられるが、その場合には、製造工数の増加および溶接によるコストの増加を招来する問題がある。
【０００５】
さらに、前記メインパイプでは、コンパクト化の観点から、一方向に幅が変化するものの、該一方向と直交する方向の幅はほぼ一定であり、ヘッドパイプ回りの強度を確保しつつ、理想とする剛性分布を得ることが望ましい。しかしながら、前記従来の押出用ダイスを使用したものでは、そのような要求を満たす管材を押出成形するのは困難である。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、請求項１記載の発明は、幅が変化する方向での管壁の肉厚が幅の増加に対応して増加することで高剛性とされる一方、幅が変化する方向と直交する方向での幅が一定でコンパクト化が可能な管材を容易にしかも低コストで成形できる押出成形方法を提供することを目的とし、さらに、請求項２ないし請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明の実施に好適な管材押出成型用ダイスを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１記載の発明は、押出方向に重合されて重合面に沿って設定方向に相対移動自在な第１ダイスおよび第２ダイスを備えた管材押出成形用ダイスを使用し、前記第１ダイスに形成された第１ダイス孔と前記第２ダイスに形成された第２ダイス孔との前記押出方向での重なりにより形成される開口部を通して素材を押し出すことにより管材を成形すると共に、前記第１ダイスおよび前記第２ダイスを前記設定方向に相対移動させることにより前記管材の断面形状を前記押出方向に変化させる異形断面を有する管材の押出成形方法において、前記素材を前記開口部から押し出しつつ、前記第１ダイスおよび前記第２ダイスを前記設定方向へ相対移動させて、前記押出方向と直交する直交平面へ前記設定方向を投影したときの方向である第１方向での幅が長手方向に増加すると共に前記直交平面上で前記第１方向と直交する第２方向での幅が一定である管材の管壁を成形すると同時に、該管壁のうち、前記第１方向で対向して前記第１方向での幅を規定する第１管壁部および第２管壁部の少なくとも第１管壁部の前記第１方向での肉厚を増加させる異形断面を有する管材の押出成形方法である。
【０００８】
この請求項１記載の発明によれば、管材の管壁を成形する開口部から素材を押し出しつつ、第１，第２ダイスを設定方向に相対移動させることにより、第１方向での幅が長手方向に増加する部分では、第１方向で対向する管壁部分の肉厚も増加することで、高剛性とされて、高い剛性が必要となる一部分のみが高剛性を有すると共に、第１方向と直交する第２方向での第２幅は一定に保たれることでコンパクト化が可能な管材が、押出成形により容易に得られるので、該管材の生産性が向上すると共に、そのコストを削減できる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、押出方向に重合されて重合面に沿って設定方向に相対移動自在な第１ダイスおよび第２ダイスを備える管材押出成形用ダイスであって、前記第１ダイスは、該第１ダイスに形成された第１孔の第１周壁面と該第１孔内に配置されて前記第１ダイスと一体化された第１コアとの間の空隙により形成される第１ダイス孔を有し、前記第２ダイスは、該第２ダイスに形成された第２孔の第２周壁面と該第２孔内に配置されて前記第２ダイスと一体化された第２コアとの間の空隙により形成される第２ダイス孔を有し、前記第１ダイス孔および前記第２ダイス孔の押出方向での重なりにより形成される開口部が、管材の管壁を成形する素材の流出通路を形成する管材押出成形用ダイスにおいて、前記開口部は、前記押出方向と直交する直交平面へ前記設定方向を投影したときの方向である第１方向で対向する第１管壁用開口部および第２管壁用開口部を有し、前記第１管壁用開口部は、前記第１周壁面と前記第２コアとの間の前記第１方向での空隙により規定され、前記第２管壁用開口部は、前記第１周壁面および前記第２周壁面のいずれか一方と前記第１コアおよび前記第２コアのいずれか一方との間の前記第１方向での空隙により規定され、前記第１ダイスおよび前記第２ダイスは、前記設定方向の一方への相対移動により、前記管材の前記第１方向での幅を規定する前記第１周壁面および第２周壁面の前記第１方向での幅が増加し、前記管材の、前記直交平面上で前記第１方向と直交する第２方向での幅を規定する前記第１周壁面および前記第２周壁面の第２方向での幅が一定であり、前記第１管壁用開口部および前記第２管壁用開口部の少なくとも前記第１管壁用開口部の前記第１方向での幅が増加するように重合される管材押出成形用ダイスである。
【００１０】
この請求項２記載の発明によれば、第１，第２ダイスの設定方向の一方への相対移動により、第１周壁面と第２周壁面とで規定される管材の第１方向での幅が増加すると共に、第１管壁用開口部および第２管壁用開口部の少なくとも一方の第１方向での幅が増加するので、管材の第１方向での幅が長手方向に増加する部分では、第１方向で対向する管壁部の肉厚も増加する一方、第１周壁面および第２周壁面により規定される管材の第１方向と直交する第２方向での幅は一定である。その結果、第１方向での幅が長手方向に増加する部分では、第１方向で対向する管壁部の肉厚が増加することで、高剛性とされて、高い剛性が必要となる一部分のみが高剛性を有すると共に、第１方向と直交する第２方向での幅は一定に保たれることでコンパクト化が可能な管材が得られる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の管材押出成形用ダイスにおいて、前記第１ダイスおよび前記第２ダイスは、前記設定方向の前記一方への相対移動により、前記第１管壁用開口部側の前記第２コアの端面と前記第２管壁用開口部側の前記第１コアの端面との間の前記第１方向での幅が減少するように重合されるものである。
【００１２】
この請求項３記載の発明によれば、第１，第２ダイスの設定方向の一方への相対移動により、管材の第１方向での幅、すなわち管材の第１方向での外径が増加すると同時に、少なくとも第１管壁用開口部の内側にある第２コアの端面と第２管壁用開口部の内側にある第１コアの端面との間の第１方向での幅、すなわち管材の第１方向での内径が減少するので、管材の外径の増加と内径の減少により、管材の外径の増加に対する第１，第２管壁部の肉厚の増加の割合を大きくすることができて、第１方向への管材の大型化を抑制したうえで、一部分のみが、より高い剛性を有する管材が得られる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の管材押出成形用ダイスにおいて、前記開口部の断面形状は、前記第１方向と平行な２つの辺を有するほぼ四角形であり、該２つの辺が、前記第１管壁用開口部および前記第２管壁用開口部に、前記第１方向での両端でそれぞれ連続する第３管壁用開口部および第４管壁用開口部をそれぞれ形成するものである。
【００１４】
この請求項４記載の発明によれば、断面形状がほぼ四角形である管材において、引用された請求項記載の効果が奏される。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項３記載の管材押出成形用ダイスにおいて、前記開口部の断面形状は、前記第１方向と平行な２つの直線部を有するほぼ長円形であり、該２つの直線部が、前記ほぼ長円形の弧状部を形成する前記第１管壁用開口部および前記第２管壁用開口部に、前記第１方向での両端でそれぞれ連続する第３管壁用開口部および第４管壁用開口部をそれぞれ形成するものである。
【００１６】
この請求項５記載の発明によれば、断面形状がほぼ長円形である管材において、引用された請求項記載の効果が奏される。
【００１７】
なお、この明細書において、重合するとは、重ね合わせることを意味する。また、管材の「断面」とは、管材の押出方向または長手方向と直交する平面での断面を意味する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１ないし図１１を参照して説明する。
図１ないし図８は、本発明の第１実施例を示し、図１は、本発明に係る管材押出成形用ダイスを使用した押出成形方法により成形された管材がメインパイプに使用された自動２輪車Ｖの概略左側面図である。自動２輪車Ｖにおいて、ヘッドパイプ１に回動自在に支持されたフロントフォーク２の上端にハンドルバー３が設けられ、その下端に前輪４が軸支される。前端部がヘッドパイプ１に接続された左右１対のメインパイプ５は、左右対称に左右方向に拡がりながら車体の後方斜め下方に延びて、その後端部寄りがクロスパイプ（図示されず）により連結される。両メインパイプ５の後端部には、左右１対のピボットプレート６がそれぞれ結合され、両ピボットプレート６に支持されたピボット軸７には、後輪９を軸支したリヤフォーク８が上下方向に揺動自在に支持される。内燃機関10は、その前部が左右１対のエンジンハンガ11を介して支持され、その後部が両ピボットプレート６を介して、両メインパイプ５に支持される。
なお、この第１実施例において、「上下、前後、左右」は、車両を基準としたときの「上下、前後、左右」を意味するものとする。
【００１９】
各メインパイプ５は、アルミニウム製またはアルミニウム合金製の、図２に図示される押出成形により成形された管材20に、曲げ加工等の諸加工を施して構成される。断面形状が長手方向に変化する管材20は、第１管壁部21a、第２管壁部21b、第３管壁部21c、および第４管壁部21dからなる管壁21を有し、その管壁21は、所定の肉厚を有し上下方向に長いほぼ長方形の閉断面を有する。各メインパイプ５には、フロントフォーク２やピボット軸７等から上下方向の荷重が作用するため、各メインパイプ５の前部において、ヘッドパイプ１との接続部5aには、前記荷重、該荷重に基づく曲げモーメントおよび捩りモーメントが作用するので、該接続部5aを含むメインパイプ５の前部は高い剛性が必要となる部分である。そのため、管材20は、メインパイプ５の前部となる部分において、その後部に比べて上下方向に幅が大きくされると共に、前部の第１，第２管壁部21a，21bの肉厚が、第３，第４管壁部21c，21dの長手方向に一定の肉厚および後部の第１，第２管壁部21a，21bの肉厚よりも大きくされる。
【００２０】
次に、図３ないし図７を参照して、管材20を押出成形するための押出成形装置30について説明する。図３に図示されるように、押出成形装置30は、管材20の素材31（ビレット）であるアルミニウムまたはアルミニウム合金が収容されるコンテナ32、管材押出成形用ダイス33、素材31をコンテナ32から押し出すダミーブロック34、およびラムが発生する力をダミーブロック34に伝達するステム35を備える。そして、管材押出成形用ダイス33は、コンテナ32に対して固定された固定オスダイス36と、固定オスダイス36に重合して固定される固定メスダイス37と、固定メスダイス37に重合すると共に、重合面に沿って摺動自在とされる可動ダイス39とを備え、これらのダイス36，37，39が素材31の押出方向A0に順次配置される。そして、相互に結合されて一体化された固定オスダイス36と固定メスダイス37とが固定ダイス38を構成し、また可動ダイス39は、押出方向A0と交差する方向、この第１実施例では直交方向である設定方向に、固定ダイス38に対して前記重合面に沿って、駆動装置40により移動される。なお、41は、後述する開口部に素材31を導く流路である。
【００２１】
図４ないし図７を参照すると、固定メスダイス37には、図７に図示されるように、押出方向A0と直交する直交平面へ前記設定方向を投影したときの方向である第１方向A1（この第１実施例では、設定方向は、押出方向A0と直交する方向であるので、第１方向A1は設定方向と一致する。）に平行な長辺を有するほぼ長方形の断面を有する貫通孔42が形成され、該貫通孔42の周壁面43は押出方向A0と平行に形成される。図４を参照すると、貫通孔42内には、固定オスダイス36に支持部36aを介して設けられ固定コア44が、周壁面43との間に空隙を形成して配置される。周壁面43は、断面において長方形の平行な短辺を形成して第１方向A1で対向する第１周壁面部43aおよび第２周壁面部43bと、平行な長辺を形成して、断面上（すなわち、前記直交平面上）で第１方向A1と直交する第２方向A2で対向する第３周壁面部43cおよび第４周壁面部43dからなる。断面がほぼ長方形で、第１方向A1での１対の短辺が貫通孔42の短辺と平行な固定コア44は、第１方向A1で第１，第２周壁面部43a，43bとの間に所定幅t1の空隙d1，d2を形成し、第２方向A2で第３，第４周壁面部43c，43dとの間に、所定幅t1よりも小さな所定幅t2の空隙d3，d4を形成する。そして、これら空隙d1〜d4を含んで貫通孔42内に配置される固定コア44と周壁面43との間に形成される空隙により固定ダイス孔45が構成される。
【００２２】
一方、可動ダイス39は、図７において括弧内の符号で示されるように、固定メスダイス37の貫通孔43と同一形状の貫通孔46を有し、該貫通孔46内に配置される固定コア44と同一形状の可動コア47が、図４ないし図６に図示されるように、可動ダイス39の一部から延びて、固定オスダイス36の支持部36aおよび固定メスダイス37に形成された各支持孔に摺動自在に嵌合して設定方向に直線状に延びる棒状の連結部材39aに支持部47eを介して一体に固定される。なお、支持部36aおよび固定コア44に形成されて、固定コア44の端面で開口する空洞36bは、支持部47eの移動を許容するためのものである。そして、可動コア47の断面形状および貫通孔46内での配置は、固定ダイス38のそれと同様であり、したがって貫通孔46の周壁面48を構成する第１，第２，第３，第４周壁面部48a,48b,48c,48dと可動コア47との間に形成される各空隙d5〜d8の形態および幅も、固定ダイス38のそれと同様に設定される。そして、これら空隙d5〜d8を含んで貫通孔46内に配置される可動コア47と周壁面48との間に形成される空隙により可動ダイス孔49が構成される。
【００２３】
そして、図８の（Ａ）に図示されるように、両貫通孔42，46の周壁面43，48が一致する状態で固定ダイス38および可動ダイス39が位置決めされて、固定ダイス38と可動ダイス39とが重合面で重合されたとき、固定コア44と可動コア47との重合部分では両者が面接触し（図４参照）、さらに固定ダイス孔45および可動ダイス孔49の押出方向A0での重なりにより開口部50が形成され、この開口部50が素材31の流出通路を形成する。この開口部50は、固定ダイス孔45および可動ダイス孔49と同様に、所定幅t1および所定幅t2を有するほぼ長方形の形状であって、管材20の管壁21を形成するためのものであり、第１周壁面部43aと可動コア47との間の第１方向A1での空隙により規定される第１管壁用開口部50aと、第２周壁面部48bと固定コア44との間の第１方向A1での空隙により規定され、第１管壁用開口部50aと第１方向A1で対向する第２管壁用開口部50bと、第３管壁用開口部50cと、第３管壁用開口部50cと第２方向A2で対向する第４管壁用開口部50dとからなる。それゆえ、断面において、第１管壁用開口部50aおよび第２管壁用開口部50bが、長方形の第２方向A2と平行な２つの辺を形成し、第３管壁用開口部50cおよび第４管壁用開口部50dが、長方形の第１方向A1と平行な２つの辺を形成する。
【００２４】
次に、図２、図７および図８を参照して、前述の管材押出成形用ダイス33を使用した押出成形装置30により、管材20を成形する方法について説明する。なお、図８において、固定ダイス38および可動ダイス39を異なるハッチングで示し、白抜きで示される部分は開口部50を示し、両ハッチングが重なる部分は、固定ダイス38および可動ダイス39が重合する部分を示す。また、図７および図８においては、空洞36bは省略してある。
【００２５】
先ず、図８（Ａ）に図示される状態から、押出速度に対する可動ダイス39の移動速度の速度比を所定速度比に設定し、ラムにより開口部50から素材31を押し出しつつ、駆動装置40が可動ダイス39を重合面に沿って設定方向の一方（図８では上方）に連続的に移動させる。これにより、第１，第２管壁用開口部50a，50bにより、所定幅t1の肉厚の第１，第２管壁部21a，21bが形成され、第３，第４管壁用開口部50c，50dにより、所定幅t1の肉厚の第３，第４管壁部21c，21dが形成される（図２参照）。このとき、第３，第４周壁面部43c,43d，48c,48dにより規定される管材20の第２方向A2での幅は一定に保たれる。
【００２６】
可動ダイス39の移動量が増加するにつれて、開口部50の形状は図８（Ｂ）に図示されるように、管材20の第１方向A1での外径を規定する固定ダイス38の第１周壁面部43aと可動ダイス39の第２周壁面部48bとの間の第１方向A1での幅が減少する一方で、両コア44，47を合わせたときの第１方向A1での幅、すなわち管材20の第１方向A1での内径を規定する固定コア44の第２端面44bと可動コア47の第１端面47aとの間の第１方向A1での幅が増加し、管材20の押出方向A0での断面形状が変化する。このとき、第１，第２管壁用開口部50a，50bの第１方向A1での幅は、所定幅t1よりも小さく所定幅t2よりも大きい。
【００２７】
さらに、前記所定速度比で、素材31が押し出されつつ、可動ダイス39がさらに移動すると、図８（Ｃ）に図示されるように、両コア44，47を合わせたときの第１方向A1での幅がさらに増加すると共に、固定ダイス38の第１周壁面部43aと可動ダイス39の第２周壁面部48bとの間の第１方向A1での幅がさらに減少して、第１，第２管壁用開口部50a，50bの第１方向A1での幅が、所定幅t2とほぼ等しくなる。（このときの状態の可動ダイス39の位置が、図４において二点鎖線で示されている。）
【００２８】
その結果、図２に図示されるように、第２管壁部21bは、押出方向A0に平行である第１管壁部21aに対して、第１管壁部21aに徐々に近づくように傾斜するテーパ壁となって、管材20は、第２方向A2での幅が長手方向に等しく、第１方向A1での幅が、長手方向に押出開始端（前端）20aから押出終了端（後端）20bに向かうにつれて徐々に小さくなるテーパ管となる。そして、管材20の前部では、第１，第２管壁部21a，21bの肉厚が第３，第４管壁部21c，21dの肉厚よりも大きく、後方に行くにつれて第１，第２管壁部21a，21bの肉厚が徐々に減少する。また、管材20の第１方向A1での内径は、押出開始端20aから押出終了端20bに向かうにつれて徐々に大きくなり、断面が直線部を有する長円形状の内側空間の断面積が大きくなる。なお、図８（Ｃ）に図示される状態から、可動ダイス39を設定方向の他方（図８では下方）に移動させると、前述したものとは押出開始端および押出終了端が逆となった管材20が得られることは明らかである。
【００２９】
次に、前述のように構成された第１実施例の作用および効果について説明する。
押出成形装置30において、管材20の管壁21を成形する開口部50から素材31を押し出しつつ、可動ダイス39を設定方向に移動させることにより、第１周壁面部43aと第２周壁面部48bとで規定される管材20の第１方向A1での幅が増加すると共に、第１管壁用開口部50aおよび第２管壁用開口部50bの第１方向A1での幅が増加するので、第１方向A1での幅が長手方向に増加する部分では、第１方向A1で対向する第１，第２管壁部21a，21bの肉厚も増加する一方、第３，第４周壁面部43c,43d，48c,48dにより規定される管材20の第２方向A2での幅は一定である。その結果、第１方向A1での幅が長手方向に増加する前部では、第１方向A1で対向する第１，第２管壁部21a，21bの肉厚が増加することで、高剛性とされて、高い剛性が必要となる一部分のみが高剛性を有すると共に、第２方向A2での幅は一定に保たれることでコンパクト化が可能な管材20が、押出成形により容易に製造されるので、必要となる剛性の大きさに応じて第１方向A1での幅および第１，第２管壁部21a，21bの肉厚が異なる部分から構成されて、剛性が長手方向に異なる管材20の生産性が向上すると共に、そのコストを削減できる。
【００３０】
可動ダイス39の設定方向への移動により、管材20の第１方向A1での幅、すなわち管材20の第１方向A1で外径が増加すると同時に、第１管壁用開口部50aの内側にある可動コア47の第１端面47aと第２管壁用開口部50bの内側にある固定コア44の第２端面44bとの間の第１方向A1での幅、すなわち管材20の第１方向A1での内径が減少するので、管材20の外径の増加と内径の減少により、管材20の外径の増加に対する第１，第２管壁部21a，21bの肉厚の増加の割合を大きくすることができて、第１方向A1への管材20の大型化を抑制したうえで、一部分のみがより高い剛性を有する管材20が得られる。また、管材20の押出終了端20bは、所定幅t2の肉厚で内径が大きくなるので、押出終了端に向かうにつれて管材の第１方向A1での外径のみが減少して所定幅t2の肉厚となるものと比べて、高剛性となる。
【００３１】
自動２輪車Ｖのヘッドパイプ１が、テーパ管である管材20から構成されるので、ヘッドパイプ１との接続部5aを含む前部は、後部よりも上下方向の幅が大きく、かつ第１，第２管壁部21a，21bの肉厚も大きいことから高剛性となり、メインパイプ５の後部は、前部よりも上下方向の幅が小さくされ、かつ第１，第２管壁部21a，21bの肉厚も小さいことから、必要とする強度分布に対して適切な形状を得ることができる。しかも、メインパイプ５を構成する管材20は押出成形により製造されるので、生産性が向上すると共に、そのコストを削減できて、ひいては自動２輪車Ｖのコスト削減ができる。
【００３２】
次に、図９ないし図１１を参照して、本発明の第２実施例を説明する。この第２実施例は、第１実施例とは、固定ダイス38および可動ダイス39の貫通孔およびコアが相違し、その他は基本的に同一の構成を有するものである。そのため、同一の部分についての説明は省略または簡略にし、異なる点を中心に説明する。なお、第１実施例の部材と同一の部材または対応する部材については、同一の符号を使用した。
【００３３】
図９（Ａ）を参照すると、固定メスダイス37に形成される貫通孔52の周壁面53は、断面において、第１方向A1で対向する一端部がほぼ円弧状の第１周壁面部53aと、他端部が第２方向A2と平行な直線状の第２周壁面部53bと、第２方向A2で対向する互いに平行な直線状の第３周壁面部53cおよび第４周壁面部53dからなる。また、固定オスダイス36に支持部36aを介して設けられて、貫通孔52内に周壁面53との間に空隙を形成して配置される固定コア54は、断面において、第１方向A1で第１周壁面部53aと対向する直線状の第１端面54aと、第１方向A1で第２周壁面部53bと対向するほぼ円弧状の第２端面54bと、第２方向A2で対向する互いに平行な直線状の第３端面54cおよび第４端面54dとからなる。そして、第１方向A1で、第１周壁面部53aと第１端面54aとの間および第２周壁面部53bと第２端面54bとの間に、それぞれ第２方向A2で変化する所定幅t3，t4の空隙d9，d10が形成され、第２方向A2で、第３周壁面部53cと第３端面54cとの間および第４周壁面部53dと第４端面54dとの間に、それぞれ第１方向A1で一定の所定幅t5の空隙d11，d12が形成される。そして、これら空隙d9〜d12を含んで貫通孔52内に配置される固定コア54と周壁面53との間に形成される空隙により固定ダイス孔55が構成される。
【００３４】
一方、可動ダイス39は、図９（Ｂ）を参照すると、固定メスダイス37の貫通孔52および固定コア54を、それぞれ１８０度反転させた断面形状の貫通孔56および可動コア57を有する。そして、周壁面58を構成する第１，第２，第３，第４周壁面部58a，58b，58c，58dと可動コア57の第１，第２，第３，第４端面57a，57b，57c，57dとの間に形成される各空隙d13〜d16の形態および所定幅t6〜t8も、固定ダイス38のそれと同様に設定される。そして、これら空隙d13〜d16を含んで貫通孔56内に配置される可動コア47と周壁面58との間に形成される空隙により可動ダイス孔59が構成される。
【００３５】
そして、図１０の（Ａ）に図示されるように、第１方向A1で第１，第２周壁面部53a，58a；53b，58bの端部同士、および第３，第４周壁面部53c，58c；53d，58d同士が一致するように固定ダイス38および可動ダイス39が位置決めされて、固定ダイス38と可動ダイス39とが重合面で重合されたとき、固定コア54と可動コア57との重合部分では両者が面接触し（図４参照）、さらに固定ダイス孔55および可動ダイス孔59の押出方向A0での重なりにより開口部60が形成され、この開口部60が素材31の流出通路を形成する。開口部60は、第１方向A1と平行な２つの直線部を有すると共に所定の幅を有するほぼ長円形の形状であり、第１周壁面53aと可動コア57の第１端面57aとの間の第１方向A1での空隙により規定される第１管壁用開口部60aと、周壁面58bと固定コア54の第２端面54bとの間の第１方向A1での空隙により規定され、第１管壁用開口部60aと第１方向A1で対向する第２管壁用開口部60bとが、ほぼ長円形の弧状部を形成し、第３管壁用開口部60cと、第３管壁用開口部60cと第２方向A2で対向する第４管壁用開口部60dとが、平行な２つの直線部を形成し、それぞれ、第１，第２管壁用開口部60a，60bに、第１方向A1での両端で連続する。
【００３６】
次に、図１０および図１１を参照して、前述の管材押出成形用ダイス33を使用した押出成形装置30により、管材70を成形する方法について説明する。
先ず、図１０（Ａ）に図示される状態から、ラムにより開口部60から素材31を押し出しつつ、駆動装置40が可動ダイス39を重合面に沿って設定方向の一方（図１０では上方）に連続的に移動させると、第１，第２管壁用開口部60a，60bとにより、管壁71の、第２方向A2に変化する肉厚の第１，第２管壁部71a，71bが形成され、第３，第４管壁用開口部60c，60dにより、第１方向A1に一定の所定幅t5の肉厚の第３，第４管壁部71c，71dが形成される（図１１参照）。このとき、第３，第４周壁面部53a，58a；53b，58bにより規定される管材70の第２方向A2での幅は一定に保たれる。
【００３７】
可動ダイス39の移動量が増加するにつれて、開口部60の形状は図１０（Ｂ）に図示されるように、管材70の第１方向A1での外径を規定する固定ダイス38の第１周壁面部53aと可動ダイス39の第２周壁面部58bとの間の第１方向A1での幅が減少する一方で、両コア54，57を合わせたときの第１方向A1での幅、すなわち管材70の第１方向A1での内径を規定する固定コア54の第２端面54bと可動コア57の第１端面57aとの間の第１方向A1での幅が増加し、管材70の押出方向A0での断面形状が変化する。このとき、第１，第２管壁用開口部60a，60bの第１方向A1での幅は、所定幅t5よりも大きい。
【００３８】
さらに、素材31が押し出されつつ、可動ダイス39がさらに移動すると、図１０（Ｃ）に図示されるように、両コア54，57を合わせたときの第１方向A1での幅がさらに増加すると共に、固定ダイス38の第１周壁面部53aと可動ダイス39の第２周壁面部58bとの間の第１方向A1での幅がさらに減少して、第１，第２管壁用開口部60a，60bの第１方向A1での幅が、所定幅t5とほぼ等しくなる。
【００３９】
その結果、図１１に図示されるように、押出方向A0に対して平行である第１管壁部71aに対して、第２管壁部71bが徐々に近づくように傾斜するテーパ壁となるため、管材70は、第２方向A2での幅が長手方向に等しく、第１方向A1での幅が、長手方向に押出開始端（前端）70aから押出終了端（後端）70bに向かうにつれて徐々に小さくなる、ほぼ長円形断面のテーパ管となる。そして、第１方向A1での幅が後部よりも大きい前部は、第１，第２管壁部71a，71bの肉厚が第３，第４管壁部71c，71dの肉厚よりも大きく、後方に行くにつれて第１，第２管壁部71a，71bの肉厚が徐々に減少して後端で第３，第４管壁部71c，71dの肉厚とほぼ等しくなる。
そして、この第２実施例によれば、第１実施例と同様の作用および効果が奏される。
【００４０】
以下、前述した実施例の一部の構成を変更した実施例について、変更した構成に関して説明する。
第１実施例では、固定コア44および可動コア47は同一形状であったが、両コア44，47のいずれか一方、例えば固定コア44の第１方向A1での幅を小さくした（図８（Ａ）での二点鎖線B1で示される）とき、また、両貫通孔43，48のいずれか一方、例えば可動ダイス39の貫通孔48の第１方向A1での幅を大きくした（図８（Ａ）での二点鎖線B2で示される）とき等、両貫通孔43，48および両コア44，47のうちの少なくとも１つの第１方向A1での幅を適宜設定することにより、図１０（Ａ）の状態から可動コア47が移動したとき、移動量が小さいときは、第１管壁用開口部50aのみの第１方向A1での幅が減少し、その後可動コア47がさらに移動したとき、第２管壁用開口部50bの第１方向A1での幅が減少し始めるようにすることもできる。
【００４１】
前記各実施例では、第１，第２管壁用開口部50a，50b；60a，60bの第１方向A1での幅は等しく設定されたが、異なるように設定することもできる。
【００４２】
前記各実施例では、固定ダイス38はコンテナ32に対して固定されていたが、固定ダイスをコンテナ32に対して移動自在に構成して、両ダイスを可動ダイスとすることにより、両ダイスを駆動装置によりそれぞれ反対方向に移動させて、第１方向A1で対向する管壁部が長手方向に傾斜するテーパ壁となるようにすることもできる。
【００４３】
前記各実施例では、第１方向A1での管材20，70の幅が、押出開始端20a，70aから長手方向に連続的に単調に減少するものであったが、長手方向に増減するものであってもよい。また、素材31が押し出されている途中で前記速度比を変更することにより、テーパ部の傾斜角度が異なる部分を有する管材を成形できる。さらに、速度比をゼロとして、一定断面を有する部分を成形することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示し、本発明に係る管材押出成形用ダイスを使用して押出成形された管材で構成されたメインパイプを備えた自動２輪車の概略左側面図である。
【図２】図１のメインパイプを構成する管材の斜視図である。
【図３】図２の管材を成形する押出成形装置の要部断面図である。
【図４】図３の押出成形装置の管材押出成型用ダイスの要部拡大断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】固定ダイスにおける固定ダイス孔および固定コアの位置関係と、可動ダイスにおける可動ダイス孔および可動コアの位置関係とを、それぞれ説明する平面図である。
【図８】固定ダイスと可動ダイスを重合して、可動ダイスを移動させたときの固定ダイスおよび可動ダイスの位置関係を説明する平面図である。
【図９】本発明の第２実施例を示し、（Ａ）は、固定ダイスにおける固定ダイス孔および固定コアの位置関係を、（Ｂ）は、可動ダイスにおける可動ダイス孔および可動コアの位置関係を、それぞれ説明する平面図である。
【図１０】第２実施例の、第１実施例の図８に対応する図である。
【図１１】第２実施例により成形された管材の斜視図である。
【符号の説明】
１…ヘッドパイプ、２…フロントフォーク、３…ハンドルバー、４…前輪、５…メインパイプ、６…ピボットプレート、７…ピボット軸、８…リヤフォーク、９…後輪、10…内燃機関、11…エンジンハンガ、
20…管材、21…管壁、
30…押出成形装置、31…素材、32…コンテナ、33…管材押出成形用ダイス、34…ダミーブロック、35…ステム、36…固定オスダイス、37…固定メスダイス、38…固定ダイス、39…可動ダイス、40…駆動装置、41…流路、42…貫通孔、43…周壁面、43a〜43d…第１〜第４周壁面部、44…固定コア、45…固定ダイス孔、46…貫通孔、47…可動コア、48…周壁面、49…可動ダイス孔、50…開口部、50a〜50d…管壁用開口部、
52…貫通孔、53…周壁面、54…固定コア、55…固定ダイス孔、56…貫通孔、57…可動コア、58…周壁面、59…可動ダイス孔、60…開口部、
70…管材、71…管壁、
Ｖ…自動２輪車、A0…押出方向、A1…第１方向、A2…第２方向、d1〜d16…空隙。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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