CN111050941A - 扭力梁制造方法及扭力梁制造装置 - Google Patents
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Abstract
该扭力梁制造方法是制造扭力梁的方法,所述扭力梁具备与长度方向正交的截面在上述长度方向的任意位置是大致V字形状或大致U字形状的闭截面的中央部、以及具有与上述中央部相连并且拥有与上述闭截面不同的形状的闭截面的连接区域的形状变化部。并且,该扭力梁制造方法具有压缩工序:对于形成有上述中央部及上述形状变化部的扭力梁坯材中的至少上述连接区域,施加沿着上述长度方向的压缩力,至少将上述连接区域增厚,得到上述扭力梁。
Description
技术领域
本发明涉及制造被应用于汽车的扭力梁式悬架装置而金属疲劳被抑制的扭力梁的扭力梁制造方法及扭力梁制造装置。
本申请基于2017年10月4日提出的日本专利申请第2017-194394号和2018年3月23日提出的日本专利申请第2018-056868号主张优先权,这里引用其全部内容。
背景技术
如周知那样,作为汽车用悬架系统的一形态,扭力梁式悬架装置已广泛地普及。
扭力梁式悬架装置具备:扭力梁组件,将旋转自如地支承左右的车轮的左右一对的拖曳臂用扭力梁连结,进而将左右一对的弹簧承接部接合在扭力梁的左右端附近;弹簧及减震器,将扭力梁及车体间连结。扭力梁经由从车体的左右朝向中央侧延伸的枢轴相对于车体可摆动地连接。
扭力梁例如通过由压力成形或液压成形将金属管塑性加工而形成,扭力梁的与长度方向正交的截面被形成为大致V字形状或大致U字形状的闭截面(例如,参照专利文献1)。
扭力梁具备具有大致V字形状或大致U字形状的大致一定闭截面的固定形状闭截面部、连接在左右的拖曳臂上的安装部、和位于一定形状闭截面部及安装部间的形状变化部(渐变部),在车体从路面受到外力的情况下,主要通过扭力梁的扭转刚性来确保车体的侧倾刚度(roll stiffness)。
另一方面,即使扭力梁具有充分的侧倾刚度,由于扭力梁经由车轮及拖曳臂从路面受到各种外力,所以起因于这样的外力而发生复杂的应力分布,金属疲劳容易发展。该金属疲劳例如在形状变化部及固定形状闭截面部间的连接部附近容易显著地发生。
因此,在从路面受到了各种外力的情况下,也需要抑制金属疲劳的发展,为了抑制这样的金属疲劳而开发了各种技术(例如,参照专利文献2~6)。
专利文献2所记载的技术在将扭力梁压力成形后,进行淬火、回火、喷丸硬化而使扭力梁的外侧表面硬化,由此使扭力梁的疲劳特性改善。
专利文献3所记载的技术通过使用在热处理后表面硬度变高的钢管,使扭力梁的表面硬度改善,使扭力梁的疲劳特性(Fatigue properties)改善。
专利文献4所记载的技术通过由液压成形施加从钢管的内方朝向外方的压力而赋予拉伸应力,结果使扭力梁的残留应力降低,使疲劳特性改善。
专利文献5所记载的技术通过使残留应力较高的部位进行面外变形,降低拉伸残留应力,使疲劳特性改善。作为使其面外变形的手段而使用液压成形加工。
专利文献6所记载的技术对扭力梁坯材施加沿着其长度方向的拉伸力,由此使扭力梁的残留应力降低,使疲劳特性改善。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-635号公报
专利文献2:日本特开2001-123227号公报
专利文献3:日本特开2008-063656号公报
专利文献4:日本特开2013-091433号公报
专利文献5:国际公开第2017/155056号
专利文献6:国际公开第2017/169733号
发明内容
发明要解决的课题
但是,应用专利文献2~5所记载的技术而使扭力梁的疲劳特性改善,并不一定能说容易,而且有设备投资等的初始成本及制造运行成本增大的问题。特别是,专利文献5所示的液压成形加工,该问题较显著。
根据专利文献6所记载的技术,能够解决这些问题。但是,为了赋予拉伸而使残留应力如计算那样降低,必须牢固地确保保持制品两端的工作量。因此,要求省去该工作量而实现进一步的生产性的改善。
这样,希望能够更有效率地制造疲劳特性优良的扭力梁的扭力梁制造技术。
本发明是考虑这样的情况而做出的,目的是提供一种能够更有效率地制造疲劳特性优良的扭力梁的扭力梁制造方法及扭力梁制造装置。
用来解决课题的手段
为了解决上述问题,本发明提出了以下的技术方案。
(1)有关本发明的一技术方案的扭力梁制造方法,是制造扭力梁的方法,所述扭力梁具备与长度方向正交的截面在上述长度方向的任意位置是大致V字形状或大致U字形状的闭截面的中央部、以及具有与上述中央部相连并且拥有与上述闭截面不同形状的闭截面的连接区域的形状变化部;具有压缩工序:对于形成上述中央部及上述形状变化部的扭力梁坯材中的至少上述连接区域,施加沿着上述长度方向的压缩力,至少将上述连接区域增厚,得到上述扭力梁。
根据有关该技术方案的扭力梁制造方法,由于在压缩工序中至少对连接区域施加压缩力,所以能够同时进行残留的残留应力的降低或除去、以及由增厚带来的加强。
结果,能够制造疲劳特性优良的扭力梁。并且,由于不需要热处理等的后处理,而且施加轴向压缩与施加轴向拉伸的情况相比,装置结构及制造工序更简单,所以能够有效率地制造。
(2)在上述(1)所记载的扭力梁制造方法中,也可以是,在上述压缩工序中,在将比上述连接区域靠沿着上述长度方向的外方部分的内侧用内侧支承部件支承、并且将上述外方部分的外侧用外侧夹持部件夹持的状态下,通过使上述内侧支承部件及上述外侧夹持部件向接近于上述中央部的方向移动,施加上述压缩力。
在此情况下,在压缩工序中,在将扭力梁坯材的外方部分的内侧用内侧支承部件支承,而且将该外方部分的外侧用外侧夹持部件夹持,从而施加压缩力,所以能够在抑制其外方部分的面外变形的基础上容易地施加压缩力。
(3)在上述(2)所记载的扭力梁制造方法中,也可以是,在上述压缩工序中,将上述连接区域的外侧用外侧支承部件支承,与上述内侧支承部件及上述外侧夹持部件的移动向同方向且同步地使上述外侧支承部件移动。
在此情况下,由于外侧支承部件与内侧支承部件及外侧夹持部件的运动同步地移动,所以不阻碍伴随着压缩的扭力梁坯材的沿着长度方向的变形。因而,能够向扭力梁坯材可靠地赋予压缩力,所以能够可靠地将残留应力降低或除去。
(4)在上述(1)所记载的扭力梁制造方法中,也可以是,在上述压缩工序中,通过使上述扭力梁坯材的两端间沿着上述长度方向相对地接近,将上述压缩力遍及上述扭力梁坯材的全长施加。
在此情况下,由于将扭力梁坯材遍及其全长向长度方向内方侧压缩,所以能够没有遗漏地将残留应力降低或除去。
(5)在上述(1)~(4)的任一项所记载的扭力梁制造方法中,也可以是,在上述压缩工序中,对上述扭力梁坯材的至少上述连接区域在上述长度方向上赋予0.5%以上且2.0%以下的应变量。
在此情况下,能够不产生压曲(buckling)而赋予足以将扭力梁坯材的残留应力除去或降低的压缩力。
(6)在上述(1)~(5)的任一项所记载的扭力梁制造方法中,也可以是,在上述压缩工序之前,具有将坯管加压而得到上述扭力梁坯材的加压工序。
在此情况下,在加压工序后的时点,在扭力梁坯材中残留有残留应力,但通过接着的压缩工序,能够将其除去或降低。
(7)在上述(1)所记载的扭力梁制造方法中,也可以是,在上述压缩工序之前,还具有准备至少在上述长度方向的一部分中拥有沿着上述长度方向的翘曲的上述扭力梁坯材的准备工序;在上述压缩工序中,在限制了上述扭力梁坯材的两端缘间的伸长的状态下,对上述扭力梁坯材施加减少上述翘曲的加压力。
在此情况下,能够以更简单的装置结构对扭力梁坯材赋予压缩力。
(8)在上述(7)所记载的扭力梁制造方法中,也可以是,在上述准备工序中,准备上述两端缘相对于上述长度方向倾斜的上述扭力梁坯材。
在此情况下,通过两端缘的倾斜方向及倾斜角度,能够改变与扭力梁坯材的长度方向交叉的截面内的各部的压缩率。
(9)在上述(7)或(8)所记载的扭力梁制造方法中,也可以是在上述压缩工序中,对于上述扭力梁坯材的至少上述连接区域在上述长度方向上赋予0.5%以上且2.0%以下的应变量。
在此情况下,能够不产生压曲(buckling)而赋予足以将扭力梁坯材的残留应力除去或降低的压缩力。
(10)在上述(1)~(9)的任一项所记载的扭力梁制造方法中,也可以是,当在上述压缩工序中施加上述压缩力时,至少支承上述连接区域的外侧面。
在此情况下,由于在压缩工序中,一边至少将连接区域的外侧面支承一边施加压缩力,所以即使加工对象是板厚较薄的扭力梁坯材,也能够防止其压曲(buckling)。
(11)有关本发明的一技术方案的扭力梁制造装置,是制造扭力梁的装置,所述扭力梁具备与长度方向正交的截面在上述长度方向的任意位置是大致V字形状或大致U字形状的闭截面的中央部、以及具有与上述中央部相连并且拥有与上述闭截面不同形状的闭截面的连接区域的形状变化部;上述扭力梁制造装置具备:一对保持机构,保持形成上述中央部及上述形状变化部的扭力梁坯材中的、在沿着上述扭力梁坯材的长度方向观察的情况下处于比上述连接区域靠一侧的部分和处于比上述连接区域靠另一侧的部分;以及第1驱动机构,使上述各保持机构间相对地接近。
根据有关该技术方案的扭力梁制造装置,通过由一对保持机构及第1驱动机构对扭力梁坯材中的至少连接区域施加长度方向的压缩力,能够同时进行残留在扭力梁坯材中的残留应力的降低或除去以及由增厚带来的加强。
结果,能够制造疲劳特性优良的扭力梁。并且,由于不需要热处理等的后处理,所以能够有效率地制造。
(12)在上述(11)所记载的扭力梁制造装置中,也可以是,上述各保持机构保持上述扭力梁坯材的两端。
在此情况下,由于通过一对保持机构保持扭力梁坯材的两端并压缩,所以能够遍及扭力梁坯材的全长赋予压缩力。因而,能够遍及扭力梁坯材的全长没有遗漏地将残留应力降低或除去。
(13)在上述(12)所记载的扭力梁制造装置中,也可以还具备:可动金属模,具有与上述中央部及上述形状变化部对应的形状;以及第2驱动机构,将上述可动金属模相对于对上述扭力梁坯材赋予上述中央部及上述形状变化部之前的坯管进行推压。
在此情况下,通过由第2驱动机构将可动金属模向坯管推压,能够得到具有中央部及形状变化部的扭力梁坯材。
(14)在上述(11)所记载的扭力梁制造装置中,也可以是,上述各保持机构中的至少一方具备:内侧支承部件,被插入到上述形状变化部的内侧;以及外侧夹持部件,夹持上述形状变化部的外侧。
在此情况下,由于能够在将扭力梁坯材的形状变化部的内侧用内侧支承部件支承后,将形状变化部的外侧用外侧夹持部件夹持,由此施加压缩力,所以能够在抑制形状变化部的面外变形的基础上容易地施加压缩力。
(15)在上述(14)所记载的扭力梁制造装置中,也可以还具备:可动金属模,具有与上述中央部及上述形状变化部对应的形状;以及第2驱动机构,将上述可动金属模相对于对上述扭力梁坯材赋予上述中央部及上述形状变化部之前的坯管进行推压。
在此情况下,通过由第2驱动机构将可动金属模向坯管推压,能够得到具有中央部及形状变化部的扭力梁坯材。
(16)在上述(15)所记载的扭力梁制造装置中,也可以采用以下的结构,上述可动金属模具备:可动金属模主体部,具有至少与上述中央部对应的形状;可动金属模端部,具有至少与上述形状变化部对应的形状,并且相对于上述可动金属模主体部移动自如地设置;以及第3驱动机构,使上述可动金属模端部相对于上述可动金属模主体部移动;上述可动金属模端部兼作为上述外侧夹持部件。
在此情况下,对于通过可动金属模进行加压的坯管,由可动金属模主体部赋予至少与中央部对应的形状,并且由可动金属模端部赋予至少与形状变化部对应的形状。在将内侧支承部件插入到这样得到的扭力梁坯材的形状变化部的内侧、此外将形状变化部的外侧用可动金属模端部夹持的状态下,对扭力梁坯材施加压缩力。根据该结构,由于可动金属模端部兼作为外侧夹持部件,所以不将对坯管压力加工而得到的扭力梁坯材转移到其他装置,就能够原样继续施加沿着长度方向的压缩力。
(17)在上述(11)~(16)的任一项所记载的扭力梁制造装置中,也可以采用以下的结构,还具备支承上述扭力梁坯材的支承金属模;上述支承金属模具备:支承金属模主体部,将上述扭力梁坯材在包括上述中央部在内的部分处支承;以及支承金属模端部,相对于上述支承金属模主体部移动自如地设置,并且至少支承上述形状变化部。
在此情况下,当对扭力梁坯材施加压缩力时,由于支承金属模端部相对于支承金属模主体部移动自如,所以不阻碍伴随着沿着长度方向的压缩的扭力梁坯材的变形。因而,能够向扭力梁坯材可靠地赋予压缩力,所以能够可靠地将残留应力降低或除去。
(18)在上述(11)~(17)的任一项所记载的扭力梁制造装置中,也可以采用以下的结构,还具备对上述第1驱动机构进行控制的控制部;上述控制部使上述第1驱动机构动作,对于上述扭力梁坯材的至少上述连接区域在上述长度方向上赋予0.5%以上且2.0%以下的应变量。
在此情况下,能够不产生压曲(buckling)而赋予足以将扭力梁坯材的残留应力除去或降低的压缩力。
(19)在上述(11)~(18)的任一项所记载的扭力梁制造装置中,也可以还具备支承被上述一对保持机构保持的上述扭力梁坯材中的至少上述连接区域的外侧面的支承部。
在此情况下,当对扭力梁坯材中的至少连接区域施加长度方向的压缩力时,由于一边至少将连接区域的外侧面用支承部支承一边施加压缩力,所以即使加工对象是板厚较薄的扭力梁坯材,也能够防止其压曲。
(20)有关本发明的另一技术方案的扭力梁制造装置,是制造扭力梁的装置,所述扭力梁具备与长度方向正交的截面在上述长度方向的任意位置是大致V字形状或大致U字形状的闭截面的中央部、以及具有与上述中央部相连并且拥有与上述闭截面不同形状的闭截面的连接区域的形状变化部;上述扭力梁制造装置具备:第1金属模,具有接纳扭力梁坯材的凹处,所述扭力梁坯材具有上述中央部及上述形状变化部,并且至少上述长度方向的一部分沿着上述长度方向拥有翘曲;第2金属模,相对于配置在上述凹处内的上述扭力梁坯材沿着减少上述翘曲的方向接近;以及第4驱动机构,使上述第1金属模及上述第2金属模间相对地接近;上述凹处具有与上述扭力梁坯材的两端缘对置的一对伸长限制面,上述一对伸长限制面间的距离比沿着上述扭力梁坯材的上述翘曲的全长短。
根据有关该技术方案的扭力梁制造装置,将扭力梁坯材配置在第1金属模的凹处内,并且,通过第4驱动机构的驱动力使第2金属模向第2金属模接近。扭力梁坯材被从第2金属模加压而减少翘曲,但此时,由于两端缘间的伸长被一对伸长限制面限制,所以对于扭力梁坯材中的至少形状变化部施加长度方向的压缩力。通过该压缩力,能够同时进行残留在扭力梁坯材中的残留应力的降低或除去以及由增厚带来的加强。结果,能够制造疲劳特性优良的扭力梁。并且,不需要热处理等的后处理,能够以简单的装置结构有效率地制造。
本发明除了上述技术方案以外,也可以采用下述技术方案。
(a)本发明的另一技术方案,是一种制造扭力梁的扭力梁制造方法,所述扭力梁在扭力梁式悬架装置中使用,在长度方向的两端部连结左右一对臂,具有与上述长度方向正交的截面为车体的前后方向上的前端及后端之间向上侧或下侧突出的大致V字形状或大致U字形状的中央部、安装闭截面部、和位于上述中央部与上述安装闭截面部之间的形状变化部,上述制造方法具备:压力加工工序,将金属材料管加压,将具有上述中央部和上述形状变化部的扭力梁坯材成形;以及压缩处理工序,将上述扭力梁坯材的至少连接上述中央部与上述形状变化部的连接部在长度方向上压缩。
根据有关该技术方案的扭力梁制造方法,由于具备将金属材料管加压而将具有中央部和形状变化部的扭力梁坯材成形的压力加工工序、和将扭力梁坯材的至少将中央部与形状变化部连接的连接部在长度方向上压缩的压缩处理工序,所以能够从连接部将拉伸残留应力降低或除去。
结果,能够有效率地制造疲劳特性优良的扭力梁。
在该说明书中,所述的中央部,是指沿着长度方向连续形成大致V字形状或大致U字形状的大致一定闭截面形状(例如,构成大致V字形状或大致U字形状的凹侧的壁部的谷部(底部))的部分。另外,如果到构成大致V字形状或大致U字形状的凹侧的壁部的谷部(底部)继续逐渐变浅的形状变化部为止,部分地形成凹凸,也包含在中央部中。
此外,在中央部中,也可以构成为,随着沿着扭力梁的长度方向从左右端朝向中心,在维持着大致V字形状或大致U字形状的原状下,闭截面的面积逐渐变化。这样的形状的扭力梁或扭力梁坯材通过沿着长度方向从左右端朝向中心而其直径逐渐变化的金属材料管的压力加工等而得到。
此外,在该说明书中,所述的形状变化部,是指构成大致V字形状或大致U字形状的凹侧的壁部的谷部(底部)逐渐变浅的形态继续被形成的部分。另外,也可以在形状变化部的途中形成有谷部(底部)部分性地变浅的部分。
此外,在该说明书中,所述的安装闭截面部,是指位于形状变化部的长度方向外方侧(车辆宽度方向外方)、没有形成呈大致V字形状或大致U字形状的凹部的部分。
此外,在该说明书中,所述的将中央部与形状变化部连接的连接部,是指包括中央部和形状变化部的边界的部分,是包括构成在中央部沿着长度方向形成的大致V字形状或大致U字形状的凹侧的壁部的谷部(底部)在形状变化部中继续逐渐变浅而向相对于长度方向倾斜的形态转变的部位的部分。另外,连接部的范围可以基于拉伸残留应力的分布等而任意地设定。
(b)如上述(a)所记载的扭力梁制造方法,在上述压缩处理工序中,将内方支承部件插入到上述扭力梁坯材的形状变化部的内方侧,并将上述形状变化部用形状变化部支承部件夹持,将上述连接部在长度方向上压缩。
根据该扭力梁制造方法,由于在压缩处理工序中,将内方支承部件插入到扭力梁坯材的形状变化部的内方侧,并将形状变化部用形状变化部支承部件夹持,将连接部在长度方向上压缩,所以能够容易地将扭力梁坯材的连接部向长度方向内方侧压缩并可靠地抑制形状变化部的变形。
结果,能够有效率地制造疲劳特性优良的扭力梁。
(c)如上述(a)所记载的扭力梁制造方法,在上述压缩处理工序中,保持上述扭力梁坯材的安装闭截面部,将上述连接部在长度方向上压缩。
根据该扭力梁制造方法,由于在压缩处理工序中,保持扭力梁坯材的安装闭截面部,将连接部在长度方向上压缩,所以能够遍及扭力梁坯材的全长而向长度方向内方侧压缩。
结果,能够有效率地制造疲劳特性优良的扭力梁。
(d)本发明的另一技术方案,是一种制造扭力梁的扭力梁制造装置,所述扭力梁在扭力梁式悬架装置中使用,在长度方向的两端部连结左右一对臂,具有与上述长度方向正交的截面为车体的前后方向上的前端及后端之间向上侧或下侧突出的大致V字形状或大致U字形状的中央部、安装闭截面部、和位于上述中央部与上述安装闭截面部之间的形状变化部,上述扭力梁制造装置具备:形状变化部外方保持部件,具有与上述形状变化部互补地形成的外形保持形状部;形状变化部支承部件,设在上述成形模,将上述形状变化部从长度方向内侧夹持并支承;驱动部,使上述安装闭截面部保持部件在扭力梁坯材的长度方向上进退;以及控制部;上述控制部构成为,在将上述扭力梁坯材成形后,在由上述形状变化部外方保持部件和上述形状变化部支承部件保持着上述形状变化部的状态下,使上述形状变化部支承部件向上述扭力梁坯材的长度方向内方侧移动。
根据该扭力梁装置,由于在通过具有与形状变化部互补地形成的外形保持形状部的形状变化部外方保持部件、和设在成形模上并将上述形状变化部从长度方向内侧夹持地支承的形状变化部支承部件来保持着形状变化部的状态下,将形状变化部支承部件向扭力梁坯材的长度方向内方侧移动而将连接部在长度方向上压缩,所以能够抑制形状变化部变形而稳定地进行压缩处理。
结果,能够有效率地制造疲劳特性优良的扭力梁。
(e)本发明的另一技术方案,是一种制造扭力梁的扭力梁制造装置,所述扭力梁在扭力梁式悬架装置中使用,在长度方向的两端部连结左右一对臂,具有与上述长度方向正交的截面为车体的前后方向上的前端及后端之间向上侧或下侧突出的大致V字形状或大致U字形状的中央部、安装闭截面部、和位于上述中央部与上述安装闭截面部之间的形状变化部,上述扭力梁制造装置具备:安装闭截面部保持部件,保持上述安装闭截面部;驱动部,使上述安装闭截面部保持部件在扭力梁坯材的长度方向上进退;以及控制部,上述控制部构成为,在上述安装闭截面部保持部件保持着上述安装闭截面部的状态下,将上述扭力梁坯材在长度方向上压缩。
根据该扭力梁装置,由于保持扭力梁坯材的安装闭截面部,将连接部在长度方向上压缩,所以能够遍及扭力梁坯材的全长向长度方向内方侧压缩。
结果,能够有效率地制造疲劳特性优良的扭力梁。
(f)本发明的另一技术方案,是一种制造扭力梁的扭力梁制造装置,所述扭力梁在扭力梁式悬架装置中使用,在长度方向的两端部连结左右一对臂,具有与上述长度方向正交的截面为车体的前后方向上的前端及后端之间向上侧或下侧突出的大致V字形状或大致U字形状的中央部、安装闭截面部、和位于上述中央部与上述安装闭截面部之间的形状变化部,上述扭力梁制造装置具备:成形模,将金属材料管加压从而将具有上述中央部和上述形状变化部的扭力梁坯材成形;形状变化部支承部件,设在上述成形模,将上述形状变化部从长度方向内侧夹持而支承;形状变化部支承部件驱动部,设在上述成形模,使上述形状变化部支承部件在上述长度方向上进退;内方支承部件,能够被插入到上述形状变化部的内方侧,与上述形状变化部支承部件协同而保持上述形状变化部;以及控制部;上述控制部构成为,在将上述扭力梁坯材成形之后,在由上述形状变化部支承部件和上述内方支承部件保持着上述形状变化部的状态下,使上述形状变化部支承部件向上述扭力梁坯材的长度方向内方侧移动。
根据该扭力梁制造装置,由于控制部在将金属材料管加压而将扭力梁坯材成形之后,在形状变化部支承部件和内方支承部件协同保持着形状变化部的状态下,由驱动部将扭力梁坯材向长度方向内方侧压缩,所以能够从连接部将拉伸残留应力降低或除去。
结果,能够有效率地制造疲劳特性优良的扭力梁。
(g)一种制造扭力梁的扭力梁制造装置,所述扭力梁在扭力梁式悬架装置中使用,在长度方向的两端部连结左右一对臂,具有与上述长度方向正交的截面为车体的前后方向上的前端及后端之间向上侧或下侧突出的大致V字形状或大致U字形状的中央部、安装闭截面部、和位于上述中央部与上述安装闭截面部之间的形状变化部,上述扭力梁制造装置具备:成形模,将金属材料管加压从而将具有上述中央部和上述形状变化部的扭力梁坯材成形;形状变化部支承部件,设在上述成形模,将上述形状变化部从长度方向内侧夹持并支承;形状变化部支承部件驱动部,设在上述成形模,使上述形状变化部支承部件在上述长度方向上进退;以及内方支承部件,能够被插入到上述形状变化部的内方侧,与上述形状变化部支承部件协同而保持上述形状变化部;上述形状变化部支承部驱动部由通过上述成形模将扭力梁坯材成形时的冲程而动作的凸轮机构构成。
根据该扭力梁制造装置,由于在将金属材料管加压而将扭力梁坯材成形之后,通过成形扭力梁坯材时的冲程而凸轮机构动作,由此在形状变化部支承部件和内方支承部件协同保持着形状变化部的状态下由驱动部将扭力梁坯材向长度方向内方侧压缩,所以能够从连接部将拉伸残留应力降低或除去。
结果,能够有效率地制造疲劳特性优良的扭力梁。
(h)如上述(d)~(g)的任一项所记载的扭力梁制造装置,具备当将上述扭力梁坯材在长度方向上压缩时随着长度方向的形状变化而变位的形状变化吸收机构。
根据该扭力梁制造装置,由于具备当将上述扭力梁坯材在长度方向上压缩时随着长度方向的形状变化而变位的形状变化吸收机构,所以即使在扭力梁的长度方向中央侧的形状较大的情况下也能够容易地压缩处理。
此外,能够抑制在压缩处理时扭力梁坯材损伤,有效率地降低残留应力。
发明效果
根据有关上述各技术方案的扭力梁制造方法及扭力梁制造装置,能够更有效率地制造疲劳特性优良的扭力梁。
附图说明
图1是说明有关本发明的第1实施方式的扭力梁式后悬架装置的概略结构的立体图。
图2是说明有关该实施方式的扭力梁组件的概略结构的图,是从下方观察的立体图。
图3是说明有关该实施方式的扭力梁的概略结构的立体图。
图4是说明有关该实施方式的扭力梁的形状变化部的概略结构的立体图。
图5A是表示有关该实施方式的扭力梁的概略结构的图,是以图4的向视VA-VA观察的情况下的闭截面图。
图5B是表示有关该实施方式的扭力梁的概略结构的图,是以图4的向视VB-VB观察的情况下的闭截面图。
图5C是表示有关该实施方式的扭力梁的概略结构的图,是以图4的向视VC-VC观察的情况下的闭截面图。
图6是说明有关该实施方式的扭力梁的制造工序的一例的流程图。
图7是说明有关该实施方式的扭力梁制造装置的概略结构的纵剖视图。
图8是表示有关该实施方式的扭力梁制造装置的主要部分的图,是以图7的向视X1-X1观察的纵剖视图。
图9是将有关该实施方式的扭力梁制造方法的压缩处理工序沿着(A)~(E)的流程说明的图,是相当于图7的A部的图。
图10是说明有关本发明的第2实施方式的扭力梁制造装置的概略结构的纵剖视图。
图11A是表示有关该实施方式的扭力梁制造装置的主要部分的图,是以图10的向视X2-X2观察的纵剖视图。
图11B是表示有关该实施方式的扭力梁制造装置的主要部分的图,是以图10的向视X3-X3观察的纵剖视图。
图12是将有关该实施方式的扭力梁的各制造工序沿着(A)~(D)的流程说明的图,是相当于图10的B部的图。
图13是说明有关本发明的第3实施方式的扭力梁的制造工序的流程图。
图14是说明有关该实施方式的扭力梁制造装置的概略结构的纵剖视图。
图15是表示有关该实施方式的扭力梁制造装置的图,是以图14的向视X3A-X3A观察的纵剖视图。
图16是将有关该实施方式的扭力梁制造方法的各工序沿着(A)~(E)的流程说明的图,是相当于图14的C部的图。
图17是说明有关本发明的第4实施方式的扭力梁制造装置的概略结构的纵剖视图。
图18是将有关该实施方式的扭力梁制造方法的各工序沿着(A)~(E)的流程说明的图,是相当于图17的D部的图。
图19是说明有关本发明的第5实施方式的扭力梁制造装置的概略结构的纵剖视图。
图20是将有关该实施方式的扭力梁制造方法的各工序沿着(A)~(E)的流程说明的图,是相当于图19的E部的图。
图21是将有关本发明的第6实施方式的扭力梁制造方法的各工序沿着(A)~(D)的流程说明的图。
图22是表示有关该实施方式的扭力梁制造装置的图,是以图21的向视X4-X4观察的纵剖视图。
图23是将有关本发明的第7实施方式的扭力梁制造方法的各工序沿着(A)~(D)的流程说明的图。
图24是表示有关该实施方式的扭力梁制造装置的图,是以图23的向视X5-X5观察的纵剖视图。
图25是说明有关本发明的第8实施方式的扭力梁制造装置的概略结构的纵剖视图。
图26是说明压缩处理单元的变形例的概略结构的正视图。
图27是说明使用凸轮机构的压缩处理单元的变形例的概略结构的正视图。
图28是表示对上述第2实施方式应用了本发明的变形例的情况的图,表示相当于图10的G部的部分。(A)表示在管端形成阶差部并把持的工序,(B)表示将把持后的管端压缩的工序。
图29是说明在实施例中测量应力的部位的图,是连接部的纵剖视图。
图30是表示实施例的结果的图,是表示对扭力梁坯材作为轴推压而施加的应变量(%)与该轴推压带来的残留应力降低量(%)的关系的曲线图。
具体实施方式
<第1实施方式>
以下,参照图1至图9对本发明的第1实施方式进行说明。
图1是表示有关本实施方式的扭力梁式后悬架装置(扭力梁式悬架装置)的概略结构的图,标号1表示扭力梁式后悬架装置,标号2表示扭力梁组件,标号10表示扭力梁。另外,图1所示的标号F表示搭载有该扭力梁式后悬架装置1的车辆(未图示)的前方,标号R表示后方。
扭力梁式后悬架装置1如图1所示,具备扭力梁组件2和将扭力梁组件2及车体(未图示)间连结的弹簧3及减震器(吸收器)4。
扭力梁组件2将左右的车轮WL、WR用左右一对拖曳臂5支承,并经由从上述车体的左右稍稍朝向前方中央侧延伸的枢轴JL、JR与上述车体连结。并且,扭力梁组件2构成为能够相对于上述车体摆动。
扭力梁组件2如图2所示,例如具备左右一对的拖曳臂(臂)5、将这些拖曳臂5间连结的扭力梁10、以及支承弹簧3的左右一对的弹簧承接部3A。此外,作为缓冲装置的减震器4的一端侧被连接在未图示的缓冲承接部上。
另外,在本实施方式中,扭力梁10具有向上侧凸的大致V字形状的闭截面形状。
拖曳臂5如图2所示,例如具备拖曳臂主体5A、连接在拖曳臂主体5A的前侧端并经由枢轴J被上述车体支承的枢轴安装部件5F、以及连结在拖曳臂主体5A的后侧端并支承车轮WL、WR的车轮安装部件5R。
弹簧承接部3A中间夹着扭力梁10而配置在枢轴安装部件5F的相反侧,安装弹簧3的一端侧。从路面受到的载荷经由车轮WL、WR、拖曳臂5及弹簧3向上述车辆传递。
以下,参照图3~图5C对有关本实施方式的扭力梁10进行说明。
图3是说明有关本实施方式的扭力梁10的概略结构的立体图。图4是说明扭力梁10的形状变化部附近的概略的立体图。图5A、图5B、图5C是表示扭力梁10的剖视图,图5A表示图4的向视VA-VA下的剖视图,图5B表示图4的向视VB-VB下的剖视图,图5C表示图4的向视VC-VC下的剖视图。
扭力梁10如图3、图4所示,具备形成在长度方向的中央侧的大致V字形状的中央部11、形状变化部12、安装闭截面部13以及安装部14,所述安装部14被形成在安装闭截面部13的外侧端部,具有大致椭圆形的闭截面形状,安装拖曳臂5。
中央部11也可以是在将扭力梁10以与其长度方向垂直的截面观察的情况下、沿着上述长度方向连续形成大致V字形状或大致U字形状的大致一定闭截面形状的部分。另外,在中央部11中,也可以在构成大致V字形状或大致U字形状的凹侧的壁部的谷部(底部)形成部分性的凹凸。
形状变化部12是构成大致V字形状或大致U字形状的凹侧的壁部的谷部(底部)的深度朝向长度方向外方侧(车辆宽度方向外方侧)逐渐变浅的部分。另外,也可以在形状变化部12的中途,部分地形成谷部(底部)变浅一级的部位。
安装闭截面部13是指被配置在形状变化部12的长度方向外方侧(车辆宽度方向外方)、没有形成呈大致V字形状或大致U字形状的凹部的部分。
中央部11、形状变化部12、安装闭截面部13、安装部14从扭力梁10的长度方向中央朝向两端依次配置。
中央部11如图3、图4所示,位于扭力梁10的长度方向的中央,在其长度方向两端与各形状变化部12连接。
中央部11其与扭力梁10的长度方向正交的截面被形成为大致V字形状,并且在该实施方式中,例如具有在车体前后方向上对称的形状。
中央部11的截面例如在图5A所示的大致V字形状的闭截面中,具备作为凹侧内表面的第1壁部S110A、作为凸侧外表面的第2壁部S120A、以及将这些第1壁部S110A及第2壁部S120A各自的两端间连接并在上述闭截面中向外方隆起的两个折回壁部S130A。第1壁部S110A的周方向中央部在中央部11为大致V字形状的凹侧的谷部(底部)S111A。
并且,第1壁部S110A和第2壁部S120A经由密接部S150A相互相接。
各折回壁部S130A形成于在图5A中用箭头表示的范围,分别形成在第1壁部侧折回点a与第2壁部侧折回点b之间。
第1壁部侧折回点a是第1壁部S110A的端缘与折回壁部S130A的端缘的连接点。此外,第2壁部侧折回点b是第2壁部S120A的端缘与折回壁部S130A的端缘的连接点。
图4所示的连接部12A(连接区域)是包含在形状变化部12中、在形状变化部12中位于将中央部11与形状变化部12连接的一侧、包括中央部11和形状变化部12的边界的部分。即,连接部12A如图4所示,向从作为中央部11及形状变化部12间的边界的截面S12A朝向形状变化部12的长度方向途中位置(例如,在形状变化部12中构成大致V字形状或大致U字形状的凹侧的壁部的谷部(底部)逐渐变浅、转移(过渡)为相对于长度方向倾斜的形态的截面S12C的位置)的部分。
连接部12A的范围可以基于拉伸残留应力的分布等任意地设定。例如,连接部12A也可以使得拉伸残留应力为最大的部位包含在形状变化部12中。此外,连接部12A的范围也可以根据中央部11和形状变化部12的边界设为规定的范围,也可以包含在形状变化部12中拉伸残留应力为最大的部位且根据中央部11和形状变化部12的边界设为规定的范围。
连接部12A中包含的截面S12B例如如图5B所示,具备在大致V字形状的闭截面中作为凹侧内表面的第1壁部S110B、在闭截面中作为凸侧外表面的第2壁部S120B、和将这些第1壁部S110B及第2壁部S120B的两端间连接并在上述闭截面中向外方侧隆起的两个折回壁部S130B。此外,第1壁部S110B的周方向中央部在连接部12A被做成大致V字形状的凹侧的谷部(底部)S111B。
并且,在第1壁部S110B及第2壁部S120B间形成有中空部S150B。
各折回壁部S130B是在图5B中用箭头表示的范围,分别形成在第1壁部侧折回点a1与第2壁部侧折回点b1之间。
第1壁部侧折回点a1是第1壁部S110B的端缘与折回壁部S130B的端缘的连接点。此外,第2壁部侧折回点b1是第2壁部S120B的端缘与折回壁部S130B的端缘的连接点。
如图4所示,形状变化部12其扭力梁10的长度方向中央附近被连接于中央部11,长度方向外方侧被连接于安装闭截面部13。
此外,形状变化部12其与扭力梁10的长度方向正交的闭截面的形状从中央部11朝向安装闭截面部13逐渐转移(过渡)。
形状变化部12例如如图5C所示,具备在大致V字形状的闭截面中作为凹侧内表面的第1壁部S110C、在上述闭截面中作为凸侧外表面的第2壁部S120C、和将第1壁部S110C及第2壁部S120C各自的两端间连接并在上述闭截面中向外方侧隆起的两个折回壁部S130C。此外,第1壁部S110C的周方向中央部为大致V字形状的凹侧的谷部(底部)S111C。
并且,在第1壁部S110C及第2壁部S120C间,形成有中空部S150C。
折回壁部S130C是在图5C中用箭头表示的范围,分别形成在第1壁部侧折回点a2与第2壁部侧折回点b2之间。
第1壁部侧折回点a2是第1壁部S110C的端缘与折回壁部S130C的端缘的连接点。此外,第2壁部侧折回点b2是第2壁部S120C的端缘与折回壁部S130C的端缘的连接点。
如图4所示,安装闭截面部13例如位于形状变化部12的长度方向外方侧(车辆宽度方向外方侧),具有不拥有大致V字形状或大致U字形状的凹部的大致椭圆形的闭截面。
接着,参照图6,对有关第1实施方式的扭力梁10的制造工序的一例进行说明。图6是表示扭力梁10的制造工序的一例的流程图。
以下,参照图6对扭力梁10的制造工序进行说明。
(1)准备金属材料管(步骤S101)。作为准备的金属材料管,例如可以使用壁厚均匀的圆形钢管。
(2)接着,在压力加工工序中,将金属材料管压力加工(步骤S102)。通过将金属材料管压力加工,将扭力梁坯材成形。压力加工可以使用周知的压力加工机。
(3)通过步骤S102中的压力加工,形成扭力梁坯材(步骤S103)。扭力梁坯材具有中央部、形状变化部和安装闭截面部,形成有将中央部与形状变化部连接的连接部(连接区域)。
(4)接着,在压缩处理工序中,通过在不对扭力梁坯材的内部施加液压的状态下在轴向上压缩,将扭力梁坯材压缩处理(步骤S104)。在该压缩处理中,通过对扭力梁坯材在其轴向上赋予0.5%以上2.0%以下的应变量,能够不产生压曲(buckling)而将板厚方向的表背面中的残留应力解除。另外,压缩力也可以在扭力梁坯材的长度方向上仅对尤其希望使残留应力减小的部位施加,但在如本实施方式那样能够遍及全长施加的情况,在能够将残留应力在整体上无遗漏地减小这一点上是更优选的。
(5)通过在步骤S104中将扭力梁坯材压缩处理,从而将扭力梁10成形(步骤S105)。
接着,参照图7及图8,对有关第1实施方式的扭力梁制造装置的概略结构进行说明。图7是说明有关第1实施方式的扭力梁制造装置100的概略结构的纵剖视图。此外,图8是表示有关该实施方式的扭力梁制造装置的图,是以图7的向视X1-X1观察的纵剖视图。
扭力梁制造装置100具备载置扭力梁坯材W10的扭力梁坯材支承台110、将扭力梁坯材W10在其长度方向上压缩的两个压缩处理单元120、和控制部(未图示)。
扭力梁坯材支承台110在上部形成有与扭力梁坯材W10的外形对应的凹部110U,将载置在该凹部110U上的扭力梁坯材W10稳定地支承。
另外,在以下的关于扭力梁坯材W10的说明中,为了与扭力梁10区别,将与扭力梁10的中央部11、形状变化部12、安装闭截面部13、安装部14的各部位对应的部位分别改变标号为中央部11W、形状变化部12W、安装闭截面部13W、安装部14W而进行说明。
如图8所示,凹部110U其长度方向的任意位置处的截面形状呈大致V字形状或大致U字形状。该截面形状与扭力梁坯材W10的中央部11W及形状变化部12W的纵截面形状一致。更具体地讲,在凹部110U形成有支承中央部11W及形状变化部12W各自的外侧面wa的支承面110U1、以及支承中央部11W及形状变化部12W各自的外侧面wb的支承面110U2。这些支承面110U1、110U2在这些下端缘相互相连。
如图7所示,扭力梁坯材支承台110的凹部110U不支承安装闭截面部13W及安装部14W。这是因为,由后述的安装闭截面部保持部件121保持扭力梁坯材W10的两端。
压缩处理单元120如图7所示,具备保持扭力梁坯材W10的安装闭截面部13W的安装闭截面部保持部件121、使安装闭截面部保持部件121沿着箭头T120在扭力梁坯材W10的长度方向上进退的液压缸(第1驱动机构)125、以及上述控制部。压缩处理单元120的动作由上述控制部控制。
安装闭截面部保持部件121具备:从凹部121U的底部沿着扭力梁坯材W10的沿着长度方向形成有与安装闭截面部13W的内部形状对应的形状的凸部的安装闭截面部保持部件主体121A;以及相互对置配置的多组夹钳部件121B及夹钳部件121C。
夹钳部件121B被连接在致动器等的驱动部(未图示)上,能够从安装闭截面部保持部件主体121A的壁部朝向内方侧进退。
夹钳部件121C被连接在致动器等的驱动部(未图示)上,能够从安装闭截面部保持部件主体121A的上述凸部朝向外方侧进退。
夹钳部件121B和夹钳部件121C将扭力梁坯材W10的安装闭截面部13W的安装部14W附近从其外方侧及内方侧协同夹着并保持。通过这样保持,能够使安装部14W的中心轴线与安装闭截面部保持部件主体121A的中心轴线一致。即,能够将安装闭截面部13W通过安装闭截面部保持部件121保持为同轴。并且,此时的安装部14W抵接于凹部121U的底部。
液压缸(第1驱动机构)125在接受到来自上述控制部的指示的情况下,使安装闭截面部保持部件121沿着箭头T120在扭力梁坯材W10的长度方向上进退。
即,通过上述控制部,在一对安装闭截面部保持部件121将处于扭力梁坯材W10的两端处的安装闭截面部13W以分别保持的状态下,用凹部121U的底部在长度方向上压缩。此时,中央部11W及形状变化部12W由于在受凹部110U支承的状态下受到压缩力,所以不产生压曲。此外,安装闭截面部13W也由于被安装闭截面部保持部件121支承其内表面及外表面的两方,所以同样不产生压曲。在这样防止了压曲的状态下对扭力梁坯材W10赋予压缩力,能够至少将中央部11W及形状变化部12W的残留应力除去或减小。除此以外,也能同时进行至少中央部11W及形状变化部12W的增厚。在该增厚中,由于中央部11W及形状变化部12W的外侧面wa、wb被支承,所以以在截面外形尺寸被维持的状态下内形尺寸缩小的方式增厚。因而,能够在将外形尺寸维持为设计尺寸那样的基础上进行增厚。
另外,在本实施方式中,做成了从扭力梁坯材W10的两端施加压缩力的形态,但并不仅限于该形态,也可以采用以下的形态:在一对安装闭截面部保持部件121将处于扭力梁坯材W10的两端的安装闭截面部13W分别保持之后,通过将一对安装闭截面部保持部件121中的一方的位置固定、使另一方相对于上述一方相对地接近,从而将扭力梁坯材W10压缩。这一点在其他实施方式中也同样。
接着,参照图9(A)~图9(E),说明使用扭力梁制造装置100的压缩处理工序的概略。图9(A)~图9(E)是将扭力梁制造方法中的压缩处理工序沿着图9(A)~图9(E)的流程说明的图,是相当于图7的A部的图。另外,下述的压缩处理工序也可以由上述控制部全部自动地进行。
(1)首先,在将扭力梁坯材W10配置并支承在上述扭力梁坯材支承台110上之后,如图9(A)所示,使安装闭截面部保持部件121向箭头T120F方向前进。
(2)接着,如图9(B)所示,一旦安装闭截面部13W的安装部14W抵接于凹部121U的底部,就使安装闭截面部保持部件121停止。
并且,使夹钳部件121B及夹钳部件121C如箭头所示那样突出,将安装闭截面部13W保持。
(3)接着,如图9(C)所示,一旦用夹钳部件121B及夹钳部件121C将安装闭截面部13W保持,就使液压缸(未图示)动作,将扭力梁坯材W10沿着其长度方向向箭头T120P方向压缩。在该压缩处理中,通过对扭力梁坯材W10在其轴向上赋予0.5%以上且2.0%以下的应变量,能够不产生压曲而使板厚方向的表背面中的残留应力解除。此外,在该轴推压时,由于将安装闭截面部13W用夹钳部件121B及夹钳部件121C夹入,所以安装闭截面部13W的面外变形被抑制。
(4)一旦扭力梁坯材W10的压缩结束,扭力梁10就做好。然后,如图9(D)所示,使夹钳部件121B及夹钳部件121C如箭头所示那样后退。由此,由安装闭截面部保持部件121对于安装闭截面部13W的保持被解除。
(5)一旦夹钳部件121B及夹钳部件121C后退到规定的位置,就如图9(E)所示,使安装闭截面部保持部件121向箭头T120R方向后退,压缩处理完成。
根据有关第1实施方式的扭力梁制造方法及扭力梁制造装置100,能够有效率地制造疲劳特性优良的扭力梁10。由于通过压缩能得到残留应力的降低效果,所以有在车辆行驶中在扭力梁中发生的(被负载的)应力被降低的效果,能够期待疲劳特性的进一步的改善。另外,由于通过压缩还能够同时得到增厚效果,所以还能够进一步提高扭力梁的构造强度。
此外,根据有关第1实施方式的扭力梁制造方法及扭力梁制造装置100,由于将扭力梁坯材W10的安装闭截面部13W保持,将连接部12A在长度方向上压缩,所以能够遍及扭力梁坯材W10的全长进行压缩。结果,能够在扭力梁坯材W10的中央部11W、形状变化部12W的全范围中无遗漏地将拉伸残留应力除去。
<第2实施方式>
接着,参照图10~图12,对本发明的第2实施方式进行说明。
图10是说明有关本发明的第2实施方式的扭力梁制造装置100A的概略结构的纵剖视图。图11A是表示该扭力梁制造装置100A的主要部分的图,是以图10的向视X2-X2观察的纵剖视图。图11B是表示该扭力梁制造装置100A的主要部分的图,是以图10的向视X3-X3观察的纵剖视图。图12是将有关该实施方式的扭力梁的各制造工序沿着(A)~(D)的流程说明的图,是相当于图10的B部的图。
第2实施方式与第1实施方式不同点在于,将扭力梁坯材W10压缩处理时的扭力梁坯材W10的保持方法不同。
以下,参照图10~图11B,对有关第2实施方式的扭力梁制造装置100A的概略结构进行说明。
扭力梁制造装置100A如图10所示,具备载置扭力梁坯材W10的扭力梁坯材支承台1213、将扭力梁坯材W10在长度方向上压缩的一对压缩处理单元120A、以及控制部(未图示)。
扭力梁坯材支承台1213在上部形成有与扭力梁坯材W10的外形对应的凹部1213U,将载置在该凹部1213U上的扭力梁坯材W10稳定地支承。但是,凹部1213U仅支承中央部11W及其两端附近部分。这是因为,由后述的形状变化部外方保持部件1210保持扭力梁坯材W10的两端。
如图11A所示,凹部1213U其长度方向的任意位置处的截面形状呈大致V字形状或大致U字形状。该截面形状与扭力梁坯材W10的中央部11W及其两端附近部分的下侧截面形状一致。更具体地讲,在凹部1213U形成有支承中央部11W及形状变化部12W的一部分各自的外侧面wa的支承面1213U1、和支承中央部11W及形状变化部12W的一部分各自的外侧面wb的支承面1213U2。这些支承面1213U1、1213U2在这些下端缘相互相连。
压缩处理单元120A如图10所示,具备将形状变化部12W及安装闭截面部13W从外方侧保持的形状变化部外方保持部件1210、将形状变化部12W及安装闭截面部13W从内方侧支承的形状变化部支承冲头(内侧支承部件)122、以及使形状变化部支承冲头122沿着扭力梁坯材W10的长度方向向箭头T120方向进退的液压缸125。
形状变化部外方保持部件1210具备与扭力梁坯材W10的形状变化部12W及安装闭截面部13W的上侧外形对应地形成的上侧外形保持部1211、与形状变化部12W及安装闭截面部13W的下侧外部形状对应地形成的下侧外形保持部1212、以及使这些上侧外形保持部1211及下侧外形保持部1212向箭头T121Y方向(压缩方向)及箭头T121Z(保持方向)进退的致动器等的驱动部(未图示)。
如图11B所示,上侧外形保持部1211具备与形状变化部12W及安装闭截面部13W的上侧外形互补地形成的上侧支承面1211p,上侧外形保持部1211被连接在驱动部(未图示)。
上侧支承面1211p在与形状变化部12W对应的位置具有大致V字形状或大致U字形状的纵截面。此外,上侧支承面1211p在与安装闭截面部13W对应的位置具有凹型半圆形状的纵截面。因而,上侧支承面1211p的纵截面形状与扭力梁坯材W10的形状变化部12W及安装闭截面部13W的上侧截面形状一致。并且,上侧支承面1211p将扭力梁坯材W10中的第1壁部S110B及一对折回壁部S130B从它们的上方支承。
如图11B所示,下侧外形保持部1212具备与形状变化部12W及安装闭截面部13W的下侧外形互补地形成的下侧支承面1212p,下侧外形保持部1212被连接在驱动部(未图示)上。
下侧支承面1212p其长度方向的任意位置处的纵截面形状呈大致V字或大致U字的凹型形状。该纵截面形状与扭力梁坯材W10的形状变化部12W及安装闭截面部13W的下侧截面形状一致。更具体地讲,在下侧支承面1212p形成有支承形状变化部12W及安装闭截面部13W各自的外侧面wa的支承面1212p1、和支承形状变化部12W及安装闭截面部13W各自的外侧面wb的支承面1212p2。这些支承面1212p1、1212p2在这些下端缘相互相连。
回到图10,形状变化部支承冲头122例如与形状变化部12W及安装闭截面部13W的内方形状对应地形成,能够插入到形状变化部12W的内方侧并将形状变化部12W从其内方侧支承。
具体而言,形状变化部支承冲头122具有与形状变化部12W的内方形状互补地形成的形状变化部内方侧保持形状。
压缩处理单元120A由控制部(未图示)控制。具体而言,液压缸125受到来自上述控制部的指示,使形状变化部支承冲头122向箭头T120方向进退。
另外,形状变化部支承冲头122、上侧外形保持部1211及下侧外形保持部1212也可以在形状变化部12W中保持在比拉伸残留应力为最大的部位更靠安装闭截面部13W侧。
以下,参照图12(A)~图12(D)对由扭力梁制造装置100A进行的扭力梁制造工序的概略的一例进行说明。图12(A)~图12(D)是说明有关第2实施方式的扭力梁的制造工序的概略的图。
(1)首先,如图10及图12(A)所示,将扭力梁坯材W10配置并支承在扭力梁坯材支承台110上,使形状变化部外方保持部件1210配置在规定位置。
(2)接着,如图12(B)所示,使形状变化部支承冲头122向箭头T120F方向前进而插入到形状变化部12W的内方侧,一旦形状变化部支承冲头122将形状变化部12W从内方侧支承则使其停止。
(3)接着,如图12(C)所示,由驱动部(未图示)使上侧外形保持部1211及下侧外形保持部1212向箭头T121Z方向前进,由这些上侧外形保持部1211及下侧外形保持部1212将形状变化部12W及安装闭截面部13W从上下方向保持。
(4)接着,如图12(D)所示,由形状变化部支承冲头122将形状变化部12W及安装闭截面部13W从内方侧支承,并在由上侧外形保持部1211及下侧外形保持部1212保持着形状变化部12W及安装闭截面部13W的状态下向箭头T121P方向压缩,形成扭力梁10。此时,形状变化部支承冲头122同步或追随于上侧外形保持部1211及下侧外形保持部1212而向箭头T120R方向移动。在该压缩处理中,通过对扭力梁坯材W10在其轴向上赋予0.5%以上且2.0%以下的应变量,能够不产生压曲地将板厚方向的表背面中的拉伸残留应力解除。
根据有关第2实施方式的扭力梁制造方法及扭力梁制造装置100A,能够降低连接部12A的残留应力,有效率地制造疲劳特性优良的扭力梁10。
此外,根据扭力梁制造装置100A,通过将形状变化部支承冲头122插入到形状变化部12W及安装闭截面部13W的内方侧,能够由形状变化部支承冲头122将形状变化部12W及安装闭截面部13W从其内方侧支承。并且,由于在由上侧外形保持部1211及下侧外形保持部1212保持着形状变化部12W及安装闭截面部13W的状态下将扭力梁坯材W10在其长度方向上压缩,所以能够抑制形状变化部12W以塌溃的方式变形而进行稳定的压缩处理。
<第3实施方式>
接着,参照图13~图16对本发明的第3实施方式进行说明。
图13是说明有关本发明的第3实施方式的扭力梁的制造工序的流程图。此外,图14是说明有关本实施方式的扭力梁制造装置100B的概略结构的纵剖视图。图15是以图14的向视X3A-X3A观察的纵剖视图。图16(A)~图16(E)是说明有关本实施方式的扭力梁的制造工序的概略的图。
在上述第1实施方式中,预先进行压力加工工序而将扭力梁坯材W10成形,然后,由扭力梁制造装置100将扭力梁坯材W10压缩处理而制造扭力梁10。相对于此,在本实施方式中,由扭力梁制造装置100B实施压力加工和压缩处理的双方。另外,关于本实施方式的其他的点,与上述第1实施方式同样。
以下,参照图13对有关本实施方式的扭力梁制造工序进行说明。
(1)准备金属材料管(步骤S201)。作为准备的金属材料管,例如可以使用壁厚均匀的圆形钢管。
(2)接着,在压力加工/压缩处理工序中,将金属材料管进行压力加工及压缩处理(步骤S202)。在压力加工/压缩处理工序中,通过将金属材料管压力加工而将扭力梁坯材W10成形,然后,在其设置状态的原状下,接着将扭力梁坯材W10压缩处理。在该压缩处理中,通过对扭力梁坯材W10在其轴向上赋予0.5%以上且2.0%以下的应变量,能够不产生压曲(buckling)而使板厚方向的表背面中的拉伸残留应力解除。另外,此时的扭力梁坯材W10在其内部没有施加液压的状态下在轴向上压缩。
(3)通过在步骤S202中进行压力加工/压缩处理,将扭力梁10成形(步骤S203)。
接着,参照图14及图15,对有关本实施方式的扭力梁制造装置100B的概略结构进行说明。
扭力梁制造装置100B如图14所示,具备压力成形固定模110A、一对压缩处理单元120、压力成形可动模驱动装置130A和控制部(未图示)。
在扭力梁制造装置100B中,压力成形固定模110A和压力成形可动模驱动装置130A构成压力加工机,一对压缩处理单元120构成压缩处理加工机。
关于压缩处理单元120的结构及动作,与第1实施方式同样,所以赋予相同的标号而省略重复说明。
压力成形固定模(成形模)110A形成有在将金属材料管压力加工而得到扭力梁坯材W10时使用的凹部110AU。即,在压力成形固定模110A,朝向上方形成有与扭力梁坯材W10的下表面对应的形状的凹部110AU。
此外,压力成形固定模110A,当由一对压缩处理单元120将扭力梁坯材W10压缩处理时,兼作为支承该扭力梁坯材W10的扭力梁坯材支承台。
如图15所示,凹部110AU其长度方向的任意位置处的纵截面形状呈大致V字或大致U字的凹型形状。该纵截面形状与扭力梁坯材W10的中央部11W及形状变化部12W的下侧截面形状一致。更具体地讲,在凹部110AU形成有支承中央部11W及形状变化部12W各自的外侧面wa的支承面110A1、和支承中央部11W及形状变化部12W各自的外侧面wb的支承面110A2。这些支承面110A1、110A2在这些下端缘相互相连。
如图14所示,压力成形固定模110A的凹部110AU不支承安装闭截面部13W及安装部14W。这是因为,由安装闭截面部保持部件121保持扭力梁坯材W10的两端。
压力成形可动模驱动装置130A具备压力成形可动模(可动金属模)131、和使压力成形可动模131向箭头T130方向进退(升降)的液压缸(第2驱动机构)135。
如图15所示,压力成形可动模131在其下表面具有用来将扭力梁坯材W10成形的形状,与压力成形固定模110A协同而将扭力梁坯材W10成形。在压力成形可动模131的下表面,朝向下方形成有与扭力梁坯材W10的上表面对应的形状的上侧支承面131A。
上侧支承面131A具有大致V字形状或大致U字形状的凸型截面。上侧支承面131A的纵截面形状与扭力梁坯材W10的形状变化部12W及中央部11W的上侧截面形状一致。并且,上侧支承面131A将扭力梁坯材W10中的第1壁部S110B及一对折回壁部S130B从它们的上方支承。
上述控制部(未图示)向各压缩处理单元120及压力成形可动模驱动装置130A指示关于压力加工及压缩处理的动作。
以下,参照图16(A)~图16(E),对由扭力梁制造装置100B进行的扭力梁制造工序的概略进行说明。图16(A)~图16(E)是将有关本实施方式的扭力梁的制造工序沿着图16(A)~图16(E)的流程说明的图,是相当于图14的C部的图。
(1)首先,如图16(A)所示,将金属材料管W0载置到压力成形固定模110A上,使压力成形可动模131向箭头T130F方向(下方)移动。
(2)接着,如图16(B)所示,一旦扭力梁坯材W10被成形,就使压力成形可动模131向箭头T130R方向(上方)移动。并且,使安装闭截面部保持部件121向箭头T120F方向前进。
(3)接着,如图16(C)所示,一旦凹部121U的底部抵接于安装闭截面部13W的安装部14W附近,就使安装闭截面部保持部件121的前进停止。并且,使夹钳部件121B及夹钳部件121C向箭头方向突出以相互接近。
(4)接着,如图16(D)所示,通过由夹钳部件121B及夹钳部件121C夹着安装闭截面部13W,保持在扭力梁坯材W10的安装部14W附近。
(5)接着,如图16(E)所示,在由夹钳部件121B及夹钳部件121C保持着安装闭截面部13W的状态的原状下,使液压缸(图14所示的液压缸125)动作,使扭力梁坯材W10沿着其长度方向向箭头T120P方向压缩处理,形成扭力梁10。在该压缩处理中,通过对扭力梁坯材W10在其轴向上赋予0.5%以上且2.0%以下的应变量,能够不产生压曲而使板厚方向的表背面中的拉伸残留应力解除。
在形成扭力梁10之后,与在第1实施方式中使用图9(D)、图9(E)说明的动作同样,所以这里省略重复说明。
根据有关本实施方式的扭力梁制造方法、扭力梁制造装置100B,能够有效率地制造疲劳特性优良的扭力梁10。
此外,根据有关本实施方式的扭力梁制造装置100B,在将金属材料管W0加压而将扭力梁坯材W10成形后,不将该扭力梁坯材W10转移到其他装置,而接着将扭力梁坯材W10压缩而制造扭力梁10,所以能够使生产性提高。
<第4实施方式>
接着,参照图17及图18对本发明的第4实施方式进行说明。
图17是说明有关本实施方式的扭力梁制造装置100C的概略结构的纵剖视图。图18(A)~图18(E)是将有关本实施方式的扭力梁的制造工序的概略沿着图18(A)~图18(E)的流程说明的图,是相当于图17的D部的图。
以下,参照图17对有关本实施方式的扭力梁制造装置100C的概略结构进行说明。
扭力梁制造装置100C具备压力成形固定模(成形模)110B、一对压缩处理单元120B、压力成形可动模驱动装置130B、和控制部(未图示)。
在扭力梁制造装置100C中,压力成形固定模110B和压力成形可动模驱动装置130B构成压力加工机,一对压缩处理单元120B构成压缩处理加工机。
压力成形固定模(成形模)110B形成有在将金属材料管W0压力加工而得到扭力梁坯材W10时使用的凹部110BU。即,在压力成形固定模110B,朝向上方形成有与扭力梁坯材W10的下表面对应的形状的凹部110BU。关于该凹部110BU的详细的截面形状,与在第3实施方式中说明的上述凹部110AU相同,所以这里省略其说明。
此外,压力成形固定模110B,当由一对压缩处理单元120B将扭力梁坯材W10压缩处理时,兼作为支承该扭力梁坯材W10的扭力梁坯材支承台。
压力成形固定模110B具备:具有与扭力梁坯材W10的中央部11W对应的形状的第1支承部111B、具有与形状变化部12W及安装闭截面部13W对应的形状的一对第2支承部112B、和配置在第1支承部111B内并使第2支承部112B相对于第1支承部111B向箭头T112方向进退的液压缸等的致动器(形状变化吸收机构)113B。致动器113B在各第2支承部112B的各自上各设有一个。
压力成形可动模驱动装置130B具备压力成形可动模(可动金属模)132和使压力成形可动模132向箭头T130方向进退(升降)的液压缸(第2驱动机构)135。
在压力成形可动模132的下表面,形成有与扭力梁坯材W10的上部形状对应的形状,与压力成形固定模110B协同将金属材料管W0压力加工而得到扭力梁坯材W10。另外,压力成形可动模132的下表面形状与在第3实施方式中说明的上述压力成形可动模131的下表面形状相同,所以这里省略其说明。例如,图17的X6-X6向视图的截面形状与在第3实施方式的图15中说明的截面形状相同。
各压缩处理单元120B分别如图17所示,具备形状变化部支承冲头(内侧支承部件)122、以及使形状变化部支承冲头122向沿着扭力梁坯材W10的长度方向的箭头T120方向进退的液压缸125。
各形状变化部支承冲头122分别被形成为与形状变化部12W及安装闭截面部13W的内部形状对应的形状,被插入到形状变化部12W的内方侧,将形状变化部12W从其内方侧支承。
具体而言,各形状变化部支承冲头122分别具备与形状变化部12W的内部形状互补地形成的形状变化部内方侧保持形状部。
各液压缸125分别通过来自上述控制部(未图示)的指示,使形状变化部支承冲头122向箭头T120方向进退。
压力成形可动模132如图17所示,具备第1成形部132A、分别配置在第1成形部132A的长度方向两侧的2个第2成形模(形状变化部支承部件)132B、以及使这些第2成形部132B向箭头T132方向进退的一对液压缸(形状变化部支承部件驱动部)132C。
在压力成形可动模132的下表面,形成有与扭力梁坯材W10的上部形状对应的形状,与压力成形固定模110B协同将扭力梁坯材W10压力成形。
上述控制部(未图示)对于压力成形固定模110B的各致动器113B、各压缩处理单元120B及压力成形可动模驱动装置130B指示关于压力加工及压缩处理的动作。
各致动器113B与伴随着扭力梁坯材W10的成形过程的长度方向的形状变化(缩小)而变位。具体而言,同步或追随于各液压缸(形状变化部支承部件驱动部)132C的运动而动作。
上述控制部使压力成形固定模110B的各致动器113B和配置在压力成形可动模132上的各液压缸(形状变化部支承部件驱动部)132C同步而进退。
各液压缸125同步或追随于各致动器113B及各液压缸132C而动作。
通过使用有关第4实施方式的扭力梁制造装置100C,能够将扭力梁坯材W10的任意的部位部分性地压缩,能够使通过压缩得到的效果集中于特定的部位。
以下,参照图18(A)~图18(E),对由扭力梁制造装置100C进行的扭力梁制造工序的概略进行说明。图18(A)~图18(E)是将有关本实施方式的扭力梁的各制造工序沿着图18(A)~图18(E)的流程说明的图,是相当于图17的D部的图。
(1)首先,如图18(A)所示,将金属材料管W0载置到压力成形固定模110B上,使压力成形可动模132向箭头T130F方向移动。
(2)并且,如图18(B)所示,通过将金属材料管W0夹入到压力成形固定模110B及压力成形可动模132间,将扭力梁坯材W10压力成形。
(3)接着,如图18(C)所示,使形状变化部支承冲头122向箭头T120F方向前进,插入直到形状变化部12W的内部。结果,形状变化部支承冲头122抵接于扭力梁坯材W10的形状变化部12W,将形状变化部12W及安装闭截面部13W从它们的内方侧支承。
(4)并且,如图18(D)所示,使液压缸132C及致动器113B协同,使第2成形部132B向箭头T132P方向后退,在由形状变化部支承冲头122和第2成形部132B支承着形状变化部12W的状态下将扭力梁坯材W10在长度方向上压缩。此外,第2支承部112B与第2成形部132B同步地向箭头T112P方向后退,形成扭力梁10。此时,将形状变化部支承冲头122与第2成形部132B及第2支承部112B同步地向箭头T120F方向进一步前进。
在该压缩处理中,通过对扭力梁坯材W10在其轴向上赋予0.5%以上且2.0%以下的应变量,能够不产生压曲而使板厚方向的表背面中的拉伸残留应力解除。除此以外,也因为将扭力梁坯材W10的中央部11W及形状变化部12W各自的外侧面wa、wb支承后施加压缩,所以不易发生压曲。
(5)一旦形成扭力梁10,就如图18(E)所示,使形状变化部支承冲头122向箭头T120R方向后退。此外,使压力成形可动模132向箭头T130R方向移动(上升)。
在上述的(2)至(4)即图18(B)至图18(D)的状态下,由第1成形部132A和第1支承部111B保持着扭力梁坯材W10的中央部11W。此外,在由形状变化部支承冲头122、第2成形部132B及第2支承部112B保持着扭力梁坯材W10的形状变化部12W的状态下进行压缩。由此,在扭力梁坯材W10中,没有被保持的部位被部分性地压缩。
根据有关本实施方式的扭力梁制造方法、扭力梁制造装置100C,能够有效率地制造疲劳特性优良的扭力梁10。进而,通过在扭力梁坯材W10中没有被金属模保持的部位被部分性地压缩,能得到部分性的增厚,所以还能够进一步提高扭力梁的构造强度。
此外,根据扭力梁制造装置100C,由于形状变化部支承冲头122与第2成形部132B协同地保持着形状变化部12W的状态下将扭力梁坯材W10在其长度方向上压缩,所以能够将连接部12A的拉伸残留应力降低或除去,并且能够得到尺寸精度较高的扭力梁。
此外,根据扭力梁制造装置100C,由于具备在将扭力梁坯材W10在长度方向上压缩时与扭力梁坯材W10的伴随着压缩加工的向长度方向的形状变化一起变位(移动)的致动器113B,所以即使在扭力梁W10的长度方向中央侧的外形状比其两旁小的情况下,也能够容易地压缩处理。
此外,根据扭力梁制造装置100C,由于具备致动器113B,所以能够抑制在压缩处理时扭力梁坯材W10损伤,有效率地降低残留应力。
此外,根据扭力梁制造装置100C,由于在将金属材料管W0压力加工而将扭力梁坯材W10成形后,能够不转移到其他装置而接着将扭力梁坯材W10压缩来制造扭力梁10,所以能够提高生产性。
此外,根据扭力梁制造装置100C,由于由液压缸(形状变化部支承部件驱动部)132C使第2成形部132B向箭头T132方向进退,所以能够容易且有效率地控制第2成形部132B的移动速度及移动定时。
<第5实施方式>
接着,参照图19及图20对本发明的第5实施方式进行说明。
图19是说明有关本实施方式的扭力梁制造装置100D的概略结构的纵剖视图。图20(A)~图20(E)是将有关本实施方式的扭力梁的制造工序沿着图20(A)~图20(E)的流程说明的图,是相当于图19的E部的图。
以下,参照图19,对有关本实施方式的扭力梁制造装置100D的概略结构进行说明。
扭力梁制造装置100D具备压力成形固定模(成形模)110A、一对压缩处理单元120B、压力成形可动模驱动装置130C、和控制部(未图示)。
在扭力梁制造装置100D中,压力成形固定模110A和压力成形可动模驱动装置130C构成压力加工机,一对压缩处理单元120B构成压缩处理加工机。
另外,关于压力成形固定模110A的结构及动作与第3实施方式同样,此外,关于压缩处理单元120B的结构及动作与第4实施方式同样,所以赋予相同的标号而省略重复说明。
压力成形可动模驱动装置130C具备压力成形可动模(可动金属模)133、和使压力成形可动模133向箭头T130方向进退(升降)的液压缸(第2驱动机构)135。
压力成形可动模133如图19所示,具备第1成形部133A、分别配置在第1成形部133A的长度方向两侧的2个第2成形部(形状变化部支承部件)133B、凸轮面(凸轮机构)133C、和弹簧133D。此外,也可以具备对第2成形部133B相对于第1成形部133A沿水平方向移动进行导引的导引部件。
此外,在压力成形可动模133的下表面,形成有与扭力梁坯材W10的上部形状对应的形状,与压力成形固定模110A协同地将扭力梁坯材W10压力成形。另外,由于压力成形可动模133的下表面形状与在第3实施方式中说明的上述压力成形可动模131的下表面形状大致相同,所以这里省略其说明。例如,图19的X7-X7向视图的截面形状与第3实施方式的在图15中说明的截面形状相同。
凸轮面133C被形成在第2成形部133B的内侧面,是以随着朝向第1成形部133A的下表面而向第1成形部133A的侧面接近的方式倾斜的倾斜面。并且,形成在该凸轮面133C及其对置面间的间隙朝向压力成形可动模133的加压方向变得梢细(前端变细、尖细)。
第1成形部133A与第2成形部133B之间被弹簧133D在没有外力施加的状态下维持以保持规定的距离。在弹簧133D上施加有外力的情况下,凸轮面133C向第1成形部133A侧接近,构成使第2成形部133B向扭力梁坯材W10的长度方向移动的凸轮机构。
控制部(未图示)向压缩处理单元120B及压力成形可动模驱动装置130C指示关于压力加工及压缩处理的动作。
以下,参照图20(A)~图20(E),对由扭力梁制造装置100D进行的扭力梁制造工序的概略进行说明。图20(A)~图20(E)是将有关第5实施方式的扭力梁的各制造工序沿着图20(A)~图20(E)的流程说明的图,是相当于图19的E部的图。
(1)首先,如图20(A)所示,将金属材料管W0配置到压力成形固定模110A上,使压力成形可动模133向箭头T130F方向移动。
(2)如图20(B)所示,通过使用压力成形固定模110A及压力成形可动模133的压力成形,将扭力梁坯材W10成形。
(3)接着,如图20(C)所示,使形状变化部支承冲头122向箭头T120F方向前进。
(4)接着,如图20(D)所示,使形状变化部支承冲头122进一步向箭头T120F方向前进。
此时,弹簧133D收缩,第2成形部133B向箭头T132F方向移动。结果,在由形状变化部支承冲头122和第2成形部133B支承着形状变化部12W的状态下将扭力梁坯材W10在其长度方向上压缩,形成扭力梁10。在该压缩处理中,通过对扭力梁坯材W10在其轴向上赋予0.5%以上且2.0%以下的应变量,能够不产生压曲而使板厚方向的表背面中的拉伸残留应力解除。除此以外,也因为在将扭力梁坯材W10的中央部11W及形状变化部12W各自的外侧面wa、wb支承后施加压缩,所以不易发生压曲。
(5)一旦形成了扭力梁10,就如图20(E)所示,使压力成形可动模133向箭头T130R方向上升。由此,通过弹簧133D的复原力,第2成形模向箭头T132R方向移动。
此外,使形状变化部支承冲头122向箭头T120R方向后退。
根据有关第5实施方式的扭力梁制造方法、扭力梁制造装置100D,能够有效率地制造疲劳特性优良的扭力梁10。
此外,根据扭力梁制造装置100D,由于在由形状变化部支承冲头122和第2成形部133B保持着形状变化部12W的状态下将扭力梁坯材W10向长度方向内方侧压缩,所以能够从连接部12A有效率地将残留应力降低或除去。
此外,根据扭力梁制造装置100D,由于在将金属材料管W0加压而将扭力梁坯材W10成形之后,能够不转移到其他装置而接着将扭力梁坯材W10压缩,所以能够提高制造扭力梁10时的生产性。
<第6实施方式>
接着,参照图21及图22,对本发明的第6实施方式进行说明。图21是将有关本实施方式的扭力梁的制造工序沿着(A)~(D)的流程说明的纵剖视图。此外,图22是表示有关本实施方式的扭力梁制造装置的要部(主要部分)的图,是图21的向视X4-X4观察的纵剖视图。
图21(A)与在图6中步骤S101所示的准备工序对应。在该工序中,准备作为沿着中心轴线CL笔直、并且壁厚均匀的圆形钢管的金属材料管SP(坯管)。该金属材料管SP的两端缘e1、e2在以包含旋转轴线CL在内的纵截面观察的情况下相对于旋转轴线CL呈垂直。另外,关于虚线CF在后面叙述。
接着的图21(B)与在图6中步骤S102所示的压力加工工序对应。在该工序中,由压力加工机(未图示)将金属材料管SP压力加工,得到具有底部eb及耳部er的扭力梁坯材W10。底部eb例如是处于图5C所示的第2壁部S120C的最下端的折回部分,以沿着中心轴线CL延伸的方式形成。此外,耳部er例如是图5C所示的一对折回壁部S130C,以沿着中心轴线CL延伸的方式形成。
在压力加工时,如图21(B)所示,以使在底部eb呈凹圆弧形状、在耳部er呈凸圆弧形状的方式使其翘曲。此时的两端缘e1、e2由于相对于中心轴线CL保持垂直,所以为相对于铅直方向倾斜的状态。所以,将包括两端缘e1、e2在内的余长部分切掉,以使得扭力梁坯材W10的两端缘e1’、e2’沿着铅直方向。在图21(B)中,将切掉的余长部分用虚线表示。这样,得到扭力梁坯材W10(与图6的步骤S103对应)。
接着的图21(C)及图21(D)对应于在图6中步骤S104所示的压缩处理工序。在该工序中,对扭力梁坯材W10进行压缩处理,在轴向上赋予0.5%以上且2.0%以下的压缩应变量。由此,将扭力梁坯材W10的板厚方向的表背面中的残留应力以不发生压曲的方式解除,能够得到扭力梁10(与图6的步骤S105对应)。
上述的压缩应变量能够基于沿着图21(B)所示的凸型圆弧状的全长和沿着图21(D)所示的直线状的全长来设定。具体地讲,例如耳部er的位置处的压缩应变量ε(%)可以使用沿着图21(B)所示的凸型圆弧状的全长L1(mm)和沿着图21(D)所示的直线状的全长L2(mm),通过ε=((L1-L2)/L1)×100来计算。并且,优选的是该ε满足0.5≤ε≤2.0。
在本工序中使用的扭力梁制造装置具备进行图21(B)所示的压力加工工序的上述压力加工机、和进行图21(C)及图21(D)所示的工序的压缩处理加工机200。
压缩处理加工机200具备:形成有凹处211的固定模210、相对于固定模210的凹处211进退的可动模220、将可动模220驱动的驱动部(未图示)、和控制部(未图示)。
固定模210的凹处211由具有与扭力梁10的底部形状一致的形状的底壁面211a、具有与扭力梁10的侧面形状一致的形状的一对侧壁面211b、以及与扭力梁10的两端缘e1’、e2’对置的一对端壁面211c划分形成。如图21(D)所示,一对端壁面211c间的间隔被设定为与制造的扭力梁10的长度相等。此外,各端壁面211c分别相对于扭力梁10的中心轴线CL正交。进而,在底壁面211a设有多根未图示的脱模销,使成形后的扭力梁10向凹处211外排出。
如图22所示,凹处211其长度方向的中央部分处的纵截面形状呈大致V字形状或大致U字形状。该纵截面形状与扭力梁坯材W10的中央部11W及形状变化部12W的纵截面形状一致。更具体地讲,上述一对侧壁面211b的纵截面形状与中央部11W及形状变化部12W各自的外侧面wa、wb的纵截面形状一致。外侧面wa、wb在进行压缩的图21(C)的阶段中,相对于一对侧壁面211b向它们的上方相离。
另一方面,凹处211其长度方向的两端部分处的纵截面形状呈半圆形。该纵截面形状与扭力梁坯材W10的安装闭截面部13W的纵截面形状一致(吻合)。
如图22所示,可动模220的下表面220a在与中央部11W及形状变化部12W对应的位置处具有大致V字形状或大致U字形状的凸型截面。此外,下表面220a在与安装闭截面部13W对应的位置处具有半圆形状的凹型截面。下表面220a在开始压缩的图21(C)的阶段中,除了其长度方向中央位置以外,相对于一对侧壁面211b向上方相离。
在使用以上说明的压缩处理加工机200的压缩处理工序中,首先,如图21(C)所示,将扭力梁坯材W10以其底部eb是铅直下方、耳部er朝向铅直上方的方式配置在凹处211内。这样配置的扭力梁坯材W10的各端缘e1’、e2’分别与端壁面211c对置。
在配置了扭力梁坯材W10之后,接受到来自上述控制部的指示的上述驱动部如图21(D)所示,将可动模220向凹处211内推入直到其下死点位置,扭力梁坯材W10在耳部er侧接受可动模220的推压力,向减少其翘曲的方向变形。即,将以中心轴线CL呈平缓的圆弧的方式翘曲的扭力梁坯材W10压力加工,得到中心轴线CL呈直线的扭力梁10。
在该压力加工的期间中,将扭力梁坯材W10的两端缘e1’、e2’间的间隔保持为一定以使其与一对端壁面211c的间隔相等。因此,对扭力梁坯材W10施加沿着中心轴线CL的压缩力,以使沿着弯曲形状的全长被逐渐缩短。该压缩力在从底部eb到耳部er的铅直方向全范围中施加,但如图21(B)所示,底部eb与耳部er相比压缩量稍稍变大相应于将两端缘e1、e2预先斜向切掉的量。结果,底部eb与耳部er相比压缩率稍稍变高。
如以上说明,能够对扭力梁坯材W10施加由沿其轴向翘曲的压缩力带来的压缩应变。并且,在本实施方式中,在将沿着底部eb的部分与沿着耳部er的部分比较的情况下,在图21(B)中将端部切掉时,能够进一步提高底部eb侧的压缩率而进一步增厚相应于使底部eb侧比耳部er侧更长地残留的量。这样,根据本实施方式,能够得到残留应力被降低或除去、并且整体上被增厚、并且使底部eb侧相比耳部er变厚的扭力梁10。
另外,在本实施方式中,在图21(B)所示的压力加工工序后,将两端缘e1、e2斜着切掉,但并不仅限于该形态。例如也可以如图21(A)所示,在压力加工工序前的金属材料管SP的时点,在虚线CF将包含两端缘e1、e2在内的部分斜着切掉,然后进行压力加工工序。在此情况下,也能够得到具有两端缘e1’、e2’的扭力梁坯材W10。
以下,总结本实施方式的要点。
在本实施方式的扭力梁制造方法中,如图21(A)及图21(B)所示,在压缩工序之前,具有准备工序,该准备工序遍及包括上述连接部12A(连接区域)在内的全长、准备拥有沿着长度方向的翘曲的扭力梁坯材W10。并且,在该准备工序中,准备两端缘e1’、e2’相对于上述长度方向倾斜的扭力梁坯材W10。
并且,如图21(C)及图21(D)所示,在压缩工序中,在限制了扭力梁坯材W10的两端缘e1’、e2’间的直线距离的延伸的状态下,对扭力梁坯材W10施加减小上述翘曲的加压力。通过该压缩工序,遍及扭力梁坯材W10的包括上述连接部12A(连接区域)的全长,在长度方向上赋予0.5%以上且2.0%以下的应变量。
本实施方式的压缩处理加工机200(扭力梁制造装置)制造具备中央部11和形状变化部12的扭力梁10,其中与长度方向正交的截面是在上述长度方向的任意位置为大致V字形状或大致U字形状的闭截面的上述中央部11;形状变化部12具有与中央部11相连且拥有与上述闭截面不同形状的闭截面的上述连接部12A(连接区域)。
并且,该压缩处理加工机200具备:固定模210(第1金属模),具有中央部11及形状变化部12,并且遍及包括上述连接部12A(连接区域)的全长而具有接纳拥有沿着上述长度方向的翘曲的扭力梁坯材W10的凹处211;可动模220(第2金属模),相对于配置在凹处211内的扭力梁坯材W10从减少上述翘曲的方向接近;以及上述驱动部(第4驱动机构),使这些固定模210及可动模220间相对地接近。
凹处211具有与扭力梁坯材W10的两端缘e1’、e2’对置的一对端壁面211c(伸长限制面)。并且,一对端壁面211c间的距离(全长L2)变得比沿着扭力梁坯材W10的翘曲的曲线的全长L1短。
<第7实施方式>
接着,参照图23及图24对本发明的第7实施方式进行说明。图23是将有关本实施方式的扭力梁的制造工序沿着(A)~(D)的流程说明的纵剖视图。此外,图24是表示有关本实施方式的扭力梁制造装置的图,是以图23(C)的向视X5-X5观察的纵剖视图。
本实施方式由于相当于上述第6实施方式的变形例,所以在以下的说明中,特别以与上述第6实施方式的差异点为中心进行说明,其他与上述第6实施方式是同样而省略说明。
在图23(A)中,与图21(A)同样,准备金属材料管SP。另外,关于虚线CF在后面叙述。
接着的图23(B)与在图6中步骤S102所示的压力加工工序对应。在该工序中,通过压力加工机(未图示)将金属材料管SP压力加工,得到具有底部eb及耳部er的扭力梁坯材W10。在该压力加工时,如图23(B)所示,以在底部eb呈凸圆弧形状、在耳部er呈凹圆弧形状的方式翘曲。此时的两端缘e1、e2由于相对于中心轴线CL保持垂直,所以成为相对于铅直方向倾斜的状态。所以,将包括两端缘e1、e2的余长部分切掉,以使得扭力梁坯材W10的两端缘e1’、e2’沿着铅直方向。在图23(B)中用虚线表示切掉的余长部分。这样,得到扭力梁坯材W10(与图6的步骤S103对应)。
接着的图23(C)及图23(D)与在图6中步骤S104所示的压缩处理工序对应。在该工序中,对扭力梁坯材W10进行压缩处理,在轴向上赋予0.5%以上且2.0%以下的压缩应变量。由此,将扭力梁坯材W10的板厚方向的表背面中的残留应力不产生压曲地解除,能够得到扭力梁10(与图6的步骤S105对应)。
上述的压缩应变量可以基于沿着图23(B)所示的凸型圆弧状的全长和沿着图23(D)所示的直线状的全长来设定。具体地讲,例如耳部er的位置处的压缩应变量ε(%)可以使用沿着图23(B)所示的凸型圆弧状的全长L1(mm)和沿着图23(D)所示的直线状的全长L2(mm),通过ε=((L1-L2)/L1)×100来计算。并且,该ε优选的是满足0.5≤ε≤2.0。
在本工序中使用的扭力梁制造装置具备进行图23(B)所示的压力加工工序的上述压力加工机和进行图23(C)及图23(D)所示的工序的压缩处理加工机300。
压缩处理加工机300具备形成有凹处311的固定模310、相对于固定模310的凹处311进退的可动模320、将可动模320驱动的驱动部(未图示)和控制部(未图示)。
固定模310的凹处311由具有与扭力梁10的耳部er的形状一致的形状的底壁面311a、具有与扭力梁10的侧面形状一致的形状的一对侧壁面311b、以及与扭力梁10的两端缘e1’、e2’对置的一对端壁面311c划分形成。如图23(D)所示,一对端壁面311c间的间隔被设定为等同于制造的扭力梁10的长度。此外,各端壁面311c分别相对于扭力梁10的中心轴线CL正交。进而,在底壁面311a设有多根未图示的脱模销,使成形后的扭力梁10向凹处311外排出。
如图24所示,凹处311其长度方向的中央部分处的截面形状呈大致倒V字形状或大致倒U字形状。该截面形状与扭力梁坯材W10的中央部11W及形状变化部12W的上侧截面形状一致。
另一方面,凹处311其长度方向的两端部分处的截面形状呈半圆形。该截面形状与扭力梁坯材W10的安装闭截面部13W的截面形状一致。
如图24所示,可动模320的下表面320a其长度方向的中央部分处的截面形状呈大致倒V字形状或大致倒U字形状。该截面形状与扭力梁坯材W10的中央部11W及形状变化部12W的下侧截面形状一致。
另一方面,下表面320a其长度方向的两端部分处的截面形状呈半圆形。该截面形状与扭力梁坯材W10的安装闭截面部13W的截面形状一致。
在使用以上说明的压缩处理加工机300的压缩处理工序中,首先,如图23(C)所示,将扭力梁坯材W10以其底部eb是铅直上方、耳部er朝向铅直下方的方式配置在凹处211内。这样配置的扭力梁坯材W10的各端缘e1’、e2’分别与端壁面311c对置。
在配置扭力梁坯材W10之后,接受到来自上述控制部的指示的上述驱动部如图23(D)所示,将可动模320向凹处311内推入直到其下死点位置。于是,扭力梁坯材W10受到可动模320的推压力,向减小其翘曲的方向变形。即,通过将中心轴线CL翘曲呈平缓的圆弧的扭力梁坯材W10压力加工,得到中心轴线CL呈直线的扭力梁10。
在该压力加工的期间中,扭力梁坯材W10的两端缘e1’、e2’间的间隔通过一对端壁面311c的间隔而被保持为一定。因此,在扭力梁坯材W10上施加在其轴向上翘曲的压缩力,以使其全长被逐渐缩短。该压缩力在从底部eb到耳部er的铅直方向全范围中施加,但如图23(B)所示,耳部er与底部eb相比压缩量稍稍变大相应于将包括两端缘e1、e2的部分预先斜着切掉的量。结果,耳部er与底部eb相比压缩率稍稍变高。
如以上说明,对于扭力梁坯材W10能够施加由在其轴向上翘曲的压缩力带来的压缩应变。并且,在本实施方式中,在将沿着底部eb的部分与沿着耳部er的部分比较的情况下,当在图23(B)中将端部切掉时,能够进一步提高耳部er侧的压缩率而进一步增厚相应于使耳部er侧比底部eb侧较长地残留的量。这样,根据本实施方式,能够得到残留应力被降低或除去且整体上被增厚、并且使耳部er侧比底部eb侧厚的扭力梁10。
在本实施方式中,在图23(B)所示的压力加工工序后,将两端缘e1、e2斜着切掉,但并不仅限于该形态。例如也可以如图23(A)所示,在压力加工工序前的金属材料管SP的时点,在虚线CF将包括两端缘e1、e2在内的部分斜着切掉,然后进行压力加工工序。在此情况下,也能够得到具有两端缘e1’、e2’的扭力梁坯材W10。
<第8实施方式>
接着,参照图25对本发明的第8实施方式进行说明。图25是说明有关本实施方式的扭力梁制造装置400的概略结构的纵剖视图。
扭力梁制造装置400具备压力成形固定模(成形模)410B、一对压缩处理单元420B、压力成形可动模驱动装置430B和控制部(未图示)。
在扭力梁制造装置400中,压力成形固定模410B和压力成形可动模驱动装置430B构成压力加工机,一对压缩处理单元420B构成压缩处理加工机。
压力成形固定模(成形模)410B形成有在将金属材料管W0压力加工而得到扭力梁坯材W10时使用的凹部410BU。即,在压力成形固定模410B,朝向上方形成有与扭力梁坯材W10的下表面对应的形状的凹部410BU。关于该凹部410BU的详细的截面形状,与在第3实施方式中说明的上述凹部110AU相同,所以这里省略其说明。
此外,压力成形固定模410B在由一对压缩处理单元420B将扭力梁坯材W10压缩处理时,兼作为支承该扭力梁坯材W10的扭力梁坯材支承台。
压力成形可动模驱动装置430B具备压力成形可动模(成形模)432、和使压力成形可动模432向箭头T430方向进退(升降)的液压缸(驱动部)435。
在压力成形可动模432的下表面,形成有与扭力梁坯材W10的上部形状对应的形状,与压力成形固定模410B协同将金属材料管W0压力加工而得到扭力梁坯材W10。另外,由于压力成形可动模432的下表面形状与在第3实施方式中说明的上述压力成形可动模131的下表面形状大致相同,所以这里省略其说明。例如,图25的X7-X7向视图中的截面形状与在第3实施方式的图15中说明的截面形状相同。
各压缩处理单元420B分别如图25所示,具备形状变化部支承冲头(内侧支承部件)422和使形状变化部支承冲头422向沿着扭力梁坯材W10的长度方向的箭头T420方向进退的液压缸(未图示)。
各形状变化部支承冲头422分别被形成为与形状变化部12W及安装闭截面部13W的内部形状对应的形状。各形状变化部支承冲头422分别在将金属材料管W0压力加工而得到扭力梁坯材W10之后被向该扭力梁坯材W10的各端部推入,将各端部从它们的内侧夹持。上述各液压缸分别通过来自上述控制部(未图示)的指示使形状变化部支承冲头422向箭头T420方向进退。
上述控制部(未图示)对各压缩处理单元420B及压力成形可动模驱动装置430B指示关于压力加工及压缩处理的动作。
接着,以下对由扭力梁制造装置400进行的扭力梁制造工序的概略进行说明。
(1)首先,将金属材料管W0载置到压力成形固定模410B上,使压力成形可动模432下降。
(2)并且,通过将金属材料管W0夹入到压力成形固定模410B及压力成形可动模432间,将扭力梁坯材W10压力成形。在该时点,由于在中央部11W的形成时处于其两旁的形状变化部12W被拉伸,所以形状变化部12W的截面形状变得比最终形状稍细。
(3)接着,使形状变化部支承冲头422前进,向形状变化部12W的内部推入。结果,形状变化部支承冲头422将扭力梁坯材W10的形状变化部12W从其内方车侧夹持,所以形状变化部12W的截面形状成为最终形状。
(4)如果进一步将形状变化部支承冲头422推入,则形成在其外周面的阶差422a卡止于扭力梁坯材W10的安装部14W,并且将扭力梁坯材W10沿着其长度方向压缩。
在该压缩处理中,通过对扭力梁坯材W10在其轴向上赋予0.5%以上且2.0%以下的应变量,能够不产生压曲地使板厚方向的表背面中的拉伸残留应力解除。除此以外,也由于在将扭力梁坯材W10的中央部11W及形状变化部12W各自的外侧面支承后施加压缩,所以不易发生压曲。
(5)一旦形成扭力梁10,就使形状变化部支承冲头422后退。此外,使压力成形可动模432上升。
根据有关本实施方式的扭力梁制造方法、扭力梁制造装置400,能够有效率地制造疲劳特性优良的扭力梁10。
此外,根据扭力梁制造装置400,在将金属材料管W0压力加工而将扭力梁坯材W10成形之后,能够不转移到其他装置而接着将扭力梁坯材W10压缩来制造扭力梁10,所以能够提高生产性。
以上,对本发明的各实施方式进行了说明,但本发明并不仅限定于上述的各实施方式,能够在不脱离本发明的主旨的范围中进行各种变更。
例如,在第1实施方式中,说明了扭力梁制造装置100通过安装闭截面部保持部件121将安装闭截面部13W的安装部14W附近保持而将扭力梁坯材W10在长度方向上压缩的情况。但是,并不仅限于该形态,关于安装闭截面部保持部件121的结构、保持扭力梁坯材W10的位置,能够在可将连接部12A压缩的范围内任意地设定。
此外,在上述各实施方式中,对压力成形可动模(可动金属模)131、132、133通过液压缸135进退的情况进行了说明,但例如也可以采用通过曲柄机构或液压缸以外的致动器进退的结构(未图示)。
此外,在上述第1、第3实施方式中,说明了扭力梁制造装置100、100B通过安装闭截面部保持部件121保持安装闭截面部13W、通过液压缸(第1驱动机构)125将扭力梁坯材W10在长度方向上压缩的情况。但是,并不仅限于该形态,关于安装闭截面部保持部件121的结构、由安装闭截面部保持部件121保持的位置、驱动部的结构,只要能够将连接部12A压缩,可以任意地设定。
此外,在上述第2、第4实施方式中,说明了扭力梁制造装置100A、100C通过第2成形部132B、133B和形状变化部支承冲头(内侧支承部件)122保持形状变化部12W、将扭力梁坯材W10在长度方向上压缩的情况。此外,说明了扭力梁制造装置100B通过形状变化部外方保持部件1210和形状变化部支承冲头(内侧支承部件)122保持形状变化部12W、将扭力梁坯材W10在长度方向上压缩的情况。但是,并不限于这些形态,关于用来保持形状变化部12W的保持部件的结构、保持扭力梁坯材W10的位置、驱动部的结构,只要能够将连接部12A压缩,可以任意地设定。
此外,在上述第2实施方式中,对形状变化部外方保持部件1210具备上侧外形保持部1211和下侧外形保持部1212的情况进行了说明,但例如也可以在沿着扭力梁坯材W10的长度方向观察时被分割为3个以上。
此外,在上述第2实施方式中,对形状变化部外方保持部件1210保持形状变化部12W及安装闭截面部13W的情况进行了说明,但只要能够将连接部12A压缩,也可以仅保持形状变化部12W。
此外,在上述第2实施方式中,对上侧外形保持部1211、下侧外形保持部1212分别具备与形状变化部12W及安装闭截面部13W的双方互补地形成的外形保持形状的情况进行了说明。但是,并不仅限于该形态,也可以在能够将连接部12A压缩的范围中仅与形状变化部12W及安装闭截面部13W的外形形状的一部分互补地形成,可以对外形保持形状部任意地设定。
此外,在上述第4实施方式中,对扭力梁制造装置100C具备致动器(形状变化吸收机构)113B的情况进行了说明,是否具备致动器113B可以任意地设定。此外,在其他实施方式的扭力梁制造装置中,也可以具备致动器113B。
此外,也可以代替上述第1实施方式或第3实施方式的压缩处理单元120而采用图26所示那样的压缩处理单元120C。在此情况下,可以将除了压缩处理单元120、120A或120B以外的上述第1实施方式至第5实施方式的某个的结构与压缩处理单元120C组合。在以下的说明中,引用上述第1实施方式的结构而进行说明。
液压缸(第1驱动机构)125在接受到来自控制部(未图示)的指示的情况下,使安装闭截面部推入部件123沿着箭头T123进退。由此,能够在扭力梁坯材W10的长度方向上进行压缩。
也可以在安装闭截面部推入部件123的与扭力梁坯材W10的两端的安装部14W相接的面上,设置与安装部14W的截面形状对应的凹部(未图示)。例如,只要安装部14W的截面形状是圆形的管状,也可以设置比该外径稍大的内径的圆形的凹部。由此,能够将扭力梁坯材W10可靠地保持。或者,如果没有这样的凹部,则用单一的安装闭截面部推入部件123,对于各种尺寸的扭力梁坯材W10都能够对应。
此外,也可以采用将一对安装闭截面部推入部件123中的一方的位置固定、通过使另一方相对于上述一方相对地接近而对扭力梁坯材W10施加压缩的形态。
通过采用这样的单纯的构造的安装闭截面部推入部件123,能够将扭力梁制造装置100自身做成更便宜且简单的构造。
此外,上述第1实施方式至第5实施方式的压缩处理单元120、120A或120B受液压缸(第1驱动机构)125驱动。但是,也可以代替该液压缸125而采用凸轮机构。
在图27中表示使用凸轮机构的压缩处理单元120D的概略结构。压缩处理单元120D包括第1凸轮124A、第2凸轮124B。通过第2凸轮124B沿着箭头T124B上下运动,能够使第1凸轮124A沿着箭头T124A进退。
通过第1凸轮124A的进退,第1凸轮124A的安装闭截面部推入面124C将扭力梁坯材W10的两端的安装部14W推压,能够对扭力梁坯材W10施加压缩。
图27所示的压缩处理单元120D能够作为上述第1实施方式至第5实施方式的压缩处理单元120、120A或120B使用。
另外,在本发明中,应变量可以定义为将压缩前的扭力梁的全长与压缩后的扭力梁的全长的差用压缩前的扭力梁坯材的全长除、对其结果乘以100得到的值。例如,如果将全长是1000mm的扭力梁坯材在长度方向上在单侧压缩4mm,则应变量为0.8%。
应变量的下限优选的是0.5%。此外,根据稳定的制造的观点,应变量的下限优选的是0.8%。另一方面,应变量的上限从防止压曲或褶皱发生等的尺寸精度恶化的观点,优选的是2.0%。此外,根据稳定的制造的观点,应变量的上限更优选的是1.7%。
此外,使形状变化部支承冲头(内侧支承部件)122、致动器113B、液压缸(形状变化部支承部件驱动部)132C的相互的动作同步还是追随,可以任意地设定。
此外,在上述各实施方式中,对构成中央部11的第1壁部S110A与第2壁部S120的闭截面中的内方侧密接而形成的情况进行了说明,是否使第1壁部S110A与第2壁部S120的内方侧密接可以任意地设定。
此外,在上述各实施方式中,说明了扭力梁10在搭载在车体上的情况下是向上侧凸的大致V字形状的情况,但也可以对被形成为大致U字形状的扭力梁应用,也可以是相对于车体向下侧突出的结构。
此外,在上述各实施方式中,对在形成扭力梁坯材W10时使用的金属材料管W0是均匀的壁厚的圆钢管的情况进行了说明。作为该金属材料管W0(或金属材料管SP),例如也可以使用将形成有疲劳缓和厚壁形状对应部的钢板(金属材料板)压力成形或辊轧成形而形成的焊接管塑性加工所形成的金属管,或通过挤压成形、拉拔成形而形成的金属管。
此外,在上述各实施方式中,对在扭力梁10的制造中使用的金属材料管是钢管的情况进行了说明,但也可以是钢管以外的金属管。
此外,在上述各实施方式中,如图4所示,对安装闭截面部13的形状在长度方向上是笔直的情况进行了说明,但也可以做成带阶差的形状。即,也可以采用如下的变形例:对于安装闭截面部13首先形成阶差、接着在将该阶差由形状变化部外方保持部件1210夹持的状态下施加压缩力。
如果说明该变形例对上述第2实施方式应用的情况,则首先如图28(A)所示,将形状变化部支承冲头122A(内侧支承部件)向扭力梁坯材W10的端部内推入。形状变化部支承冲头122A具有外径尺寸相对较小的前端部122A1、外径尺寸相对较大的基端部122A2、和形成在这些前端部122A1及基端部122A2间的阶差部122A3。前端部122A1的外径尺寸是能够插通到安装闭截面部13内的尺寸,另一方面,基端部122A2的外径尺寸比安装闭截面部13的内径尺寸稍大。
由于形状变化部支承冲头122A是这样的带台阶形状,所以当如上述那样对安装闭截面部13W推入时,作为安装闭截面部13W的管端的安装部14W被阶差部122A3及基端部122A2扩径。结果,如图28(A)所示,安装闭截面部13W中的安装部14W的部分的外径尺寸变得比其他部分大,形成卡止部st。
接着,由上侧外形保持部1211和下侧外形保持部1212将安装闭截面部13从上下夹入。此时,上侧外形保持部1211及下侧外形保持部1212预先被定位,以免将卡止部st压扁。
接着,如图28(B)所示,使上侧外形保持部1211及下侧外形保持部1212和形状变化部支承冲头122A向接近中央部11W的方向同步地移动。于是,卡止部st经由安装部14W卡止于上侧外形保持部1211及下侧外形保持部1212各自的侧端面1211a、1212a,所以能够将由形状变化部支承冲头122A带来的压缩力可靠地向扭力梁坯材W10的至少连接部12A赋予。
进一步讲,在上述第2实施方式中,将上侧外形保持部1211及下侧外形保持部1212的把持力设定得较强,以使其在将扭力梁坯材W10压缩时不相对于扭力梁坯材W10打滑。并且,将形状变化部支承冲头122兼用作型芯(芯子),以使得即使受到该把持力也过度变形。相对于此,在本变形例中,由于不是通过摩擦而主要通过卡止将安装闭截面部13W压缩,所以即使上侧外形保持部1211及下侧外形保持部1212的把持力比较弱也可靠地施加压缩力。因而,能够将上侧外形保持部1211及下侧外形保持部1212的使用省略。另外,卡止部st的形成既可以在扭力梁制造装置上进行,或者也可以在载置于扭力梁制造装置之前预先进行。
另外,在以上说明中,对将本变形例应用于上述第2实施方式的情况进行了说明,但当然也可以对其他实施方式应用。
在上述第3实施方式中,在通过压缩处理单元120将扭力梁坯材W10压缩时,使压力成形可动模131回到了待机位置(上方)。但是,在形状变化部12W,形状变化部12W的第1壁部S110C与压力成形可动模131之间并不是完全密接。因此,也可以在由压力成形可动模131保持着扭力梁坯材W10的状态下进行图16(C)~图16(E)的压缩处理。
此外,在上述第3实施方式的扭力梁制造装置100B中,也可以代替压缩处理单元120而采用上述第1实施方式或第4实施方式的压缩处理单元120A或120B。
基于以上说明的各实施方式的本发明的要点总结如下。
(1)有关本发明的一技术方案的扭力梁制造方法,是制造扭力梁10的方法,所述扭力梁10具备:中央部11,与长度方向正交的截面在上述长度方向的任意位置是大致V字形状或大致U字形状的闭截面;以及形状变化部12,具有与中央部11相连并且拥有与上述闭截面不同的形状的闭截面的连接部12A(连接区域)。并且,例如如图9(A)~图9(E)所示,具有对于形成有中央部11及形状变化部12的扭力梁坯材W10中的至少连接部12A施加沿着上述长度方向的压缩力而得到扭力梁10的压缩工序。
根据有关该技术方案的扭力梁制造方法,由于在压缩工序中至少对连接部12A施加压缩力,所以能够将残存的残留应力降低或除去。
结果,能够制造疲劳特性优良的扭力梁10。并且,由于不需要热处理等的后处理,所以能够有效率地制造。
(2)例如如图12(A)~图12(D)所示,在上述压缩工序中,也可以在将比连接部12A靠沿着上述长度方向的外方部分的内侧用形状变化部支承冲头122(内侧支承部件)支承、并且将上述外方部分的外侧用上侧外形保持部1211(外侧夹持部件)夹持的状态下,通过使形状变化部支承冲头122及上侧外形保持部1211向接近于中央部11W的方向移动,从而来施加上述压缩力。
在此情况下,在压缩工序中,由于在将扭力梁坯材W10的外方部分的内侧用形状变化部支承冲头122支承后,将该外方部分的外侧用上侧外形保持部1211夹持而施加压缩力,所以能够在抑制该外方部分的变形的基础上容易地施加压缩力。
(3)例如如图12(A)~图12(D)所示,在上述压缩工序中,也可以将连接部12A的外侧用下侧外形保持部1212(外侧支承部件)支承,与形状变化部支承冲头122及上侧外形保持部1211的移动向同方向且同步地使下侧外形保持部1212移动。
在此情况下,由于下侧外形保持部1212与形状变化部支承冲头122及上侧外形保持部1211的运动同步而移动,所以不阻碍伴随着压缩的扭力梁坯材W10的变形。因而,能够向扭力梁坯材W10可靠地赋予压缩力,所以能够可靠地将残留应力降低或除去。
(4)例如如图9(A)~图9(E)所示,在上述压缩工序中,也可以通过使扭力梁坯材W10的两端间沿着上述长度方向相对地接近,从而将上述压缩力遍及上述扭力梁坯材W10的全长而施加。
在此情况下,由于将扭力梁坯材W10遍及其全长而向长度方向内方侧压缩,所以能够无遗漏地将残留应力降低或除去。
(5)如在上述各实施方式中叙述那样,在上述压缩工序中,也可以对扭力梁坯材W10的至少连接部12A在上述长度方向上赋予0.5%以上且2.0%以下的应变量。
在此情况下,能够不产生压曲地赋予足以将扭力梁坯材W10的残留应力除去或降低的压缩力。
(6)例如如图16(A)~图16(C)所示,也可以在上述压缩工序之前具有将金属材料管W0(坯管)加压而得到扭力梁坯材W10的加压工序。
在此情况下,在该加压工序后的时点,在扭力梁坯材W10中残留有残留应力,但通过接下来的压缩工序能够将其除去。
(7)例如如图14所示,有关本发明的一技术方案的扭力梁制造装置100B是制造扭力梁10的装置,所述扭力梁10具备:中央部11,与长度方向正交的截面在上述长度方向的任意位置是大致V字形状或大致U字形状的闭截面;以及形状变化部12,具有与中央部11相连并且与上述闭截面拥有不同的形状的闭截面的连接部12A(连接区域)。并且,扭力梁制造装置具备:一对压缩处理单元120(保持机构),将形成有中央部11W及形状变化部12W的扭力梁坯材W10中的、在沿着扭力梁坯材W10的长度方向观察的情况下处于比连接部12A(连接区域)靠一侧的部分和比连接部12A靠另一侧的部分保持;以及液压缸125(第1驱动机构),使各压缩处理单元120间相对地接近。
根据有关该技术方案的扭力梁制造装置100B、由一对压缩处理单元120及液压缸125对扭力梁坯材W10中的至少连接部12A(连接区域)施加长度方向的压缩力,能够将残留在扭力梁坯材W10中的残留应力降低或除去。
结果,能够制造疲劳特性优良的扭力梁10。并且,由于不需要热处理等的后处理,所以能够有效率地制造。
(8)例如如图14所示的扭力梁制造装置100B那样,也可以各压缩处理单元120保持扭力梁坯材W10的两端。
在此情况下,由于由一对压缩处理单元120将扭力梁坯材W10的两端保持并压缩,所以能够遍及扭力梁坯材W10的全长赋予压缩力。因而,能够遍及扭力梁坯材W10的全长没有遗漏地将残留应力降低或除去。
(9)例如如图14所示的扭力梁制造装置100B那样,也可以还具备:压力成形可动模131(可动金属模),具有与中央部11W及形状变化部12W对应的形状;以及液压缸135(第2驱动机构),将压力成形可动模131相对于向扭力梁坯材W10赋予中央部11W及形状变化部12W之前的金属材料管W0(坯管)推压。
在此情况下,通过由液压缸135将压力成形可动模131向金属材料管W0推压,能够得到具有中央部11W及形状变化部12W的扭力梁坯材W10。
(10)例如如图17所示的扭力梁制造装置100C那样,压缩处理单元120(各保持机构)中的至少一方也可以具备:形状变化部支承冲头122(内侧支承部件),被插入到形状变化部12W的内侧;以及第2成形部132B(外侧夹持部件),夹持形状变化部12W的外侧。
在此情况下,由于能够在将扭力梁坯材W10的形状变化部12W的内侧用形状变化部支承冲头122支承后,将形状变化部12W的外侧用第2成形部132B夹持而施加压缩力,所以能够在抑制形状变化部12W的变形的基础上容易地施加压缩力。
(11)例如如图17所示的扭力梁制造装置100C那样,也可以采用以下的结构:压力成形可动模132(可动金属模)具备至少具有与中央部11W对应的形状的第1成形部132A(可动金属模主体部)、至少具有与形状变化部12W对应的形状并且相对于第1成形部132A移动自如地设置的第2成形模132B(可动金属模端部)、和使第2成形模132B相对于第1成形部132A接近的液压缸132C(第3驱动机构);第2成形模132B兼作上述外侧夹持部件。
在此情况下,对于被压力成形可动模132加压的金属材料管W0(坯管),由第1成形部132A赋予至少与中央部11W对应的形状,并且由第2成形模132B赋予至少与形状变化部12W对应的形状。在将形状变化部支承冲头122插入到这样得到的扭力梁坯材W10的形状变化部12W的内侧、此外将形状变化部12W的外侧由第2成形模132B夹持的状态下,对扭力梁坯材W10施加压缩力。根据该结构,由于第2成形模132B兼作为上述外侧夹持部件,所以能够不将扭力梁坯材W10转移到其他装置而原样继续施加压缩力。
(12)例如如图17所示的扭力梁制造装置100C那样,也可以采用以下的结构:还具备支承扭力梁坯材W10的压力成形固定模110B(支承金属模);压力成形固定模110B具备将扭力梁坯材W10在包括中央部11在内的部分处支承的第1支承部111B(支承金属模主体部)、以及相对于第1支承部111B移动自如地设置并且至少支承形状变化部12W的第2支承部112B(支承金属模端部)。
在此情况下,当对扭力梁坯材W10施加压缩力时,由于第2支承部112B相对于第1支承部111B移动自如,所以不阻碍伴随着压缩的扭力梁坯材W10的变形。因而,能够向扭力梁坯材W10可靠地赋予压缩力,所以能够可靠地将残留应力降低或除去。
(13)在上述各实施方式中,也可以采用以下的结构:还具备对液压缸125进行控制的控制部;上述控制部使液压缸125动作,对于扭力梁坯材W10的至少连接部12A在上述长度方向上赋予0.5%以上且2.0%以下的应变量。
在此情况下,能够不产生压曲地赋予足以将扭力梁坯材W10的残留应力除去或降低的压缩力。
实施例
以下表示有关本发明的扭力梁的实施例,但显然本发明并不限定于该实施例。
在本实施例中,将图29的X点处的残留应力作为测量对象。图29是表示连接部12A的截面的概略图。图29的X点是处于第2壁部侧折回点b1所在的外周面的背面(中空部S150B侧的面)上的对置位置的点。
在图29的X点容易发生较高的残留应力,容易成为疲劳特性降低的原因。由此,通过评价该部位的残留应力,能够评价扭力梁的疲劳特性。另外,该部位通过压力成形后的弹性回复而产生拉伸残留应力。
由于X点处于扭力梁10的内部而难以进行直接性的实测,所以残留应力的测量通过贴在扭力梁10的外周面上的应变计求出。具体而言,在图29的第2壁部侧折回点b1处粘贴应变计(未图示)。并且,从扭力梁10切分出包括该第2壁部侧折回点b1及X点在内的测量部位。结果,由于测量部位从其周围受到的约束被解放,所以通过测量部位内的残留应力引起微小的变形。通过应变计测量伴随着该微小的变形的应变量,根据应变量计算残留应力。该测量出的残留应力是扭力梁10的外周面上的数值,但根据测量出的残留应力能够估算X点处的残留应力。此外,通过模拟了钢管的变形的FEM模拟仿真,也能够计算X点处的残留应力。
在图30中,表示调查了使针对扭力梁坯材W10的轴向压缩的应变量以0~4%变化的情况下的残留应力降低量(%)的钢管的FEM模拟的结果。另外,图30所示的4条线分别表示图3的VO-VO、图4的VA-VA、VB-VB、VC-VC的各位置处的结果。残留应力降低量(%)定义为轴向压缩前后的残留应力的差相对于轴向压缩前的残留应力的比率。例如,如果假设轴向压缩前的残留应力是500MPa,轴向压缩后的残留应力是150MPa,则残留应力降低量为70%。
根据图30的结果,应变量在0.5%~2.0%之间看到了峰值。即,如果应变量成为0.5%以上,则残留应力降低量大幅地增加,并且如果应变量超过2.0%,则稳定为一定值。应变量在迎来峰值后下降的理由是因为过度进行轴推压而在扭力梁坯材W10发生了压曲。
根据以上可知,通过对扭力梁坯材W10的至少连接部在长度方向上赋予0.5%以上且2.0%以下的应变量(%)的应变,从而能够不产生压曲地使X点的残留应力降低。
产业上的可利用性
根据有关本发明的扭力梁制造方法及扭力梁制造装置,由于能够更有效率地制造疲劳特性优良的扭力梁,所以产业上的可利用性大。
标号说明
10 扭力梁
11、11W 中央部
12、12W 形状变化部
12A 连接部(连接区域)
100、100A、100B、100C、100D 扭力梁制造装置
110B 压力成形固定模(支承金属模)
111B 第1支承部(支承金属模主体部)
112B 第2支承部(支承金属模端部)
120、120A、120B、120C 压缩处理单元(保持机构)
121B、121C 夹钳部件(夹持部)
122 形状变化部支承冲头(内侧支承部件)
125 液压缸(第1驱动机构)
131、132、133 压力成形可动模(可动金属模)
132A 第1成形部(可动金属模主体部)
132B 第2成形部(外侧夹持部件,可动金属模端部)
133D 弹簧
135 液压缸(第2驱动机构)
210、310 第1金属模
211、311 凹处
211c、311c 端壁面(伸长限制面)
220、320 第2金属模
1211 上侧外形保持部(外侧夹持部件)
1212 下侧外形保持部(外侧支承部件)
e1’、e2’ 端缘
W0 金属材料管(坯管)
W10 扭力梁坯材
wa、wb 外侧面
Claims (20)
1.一种扭力梁制造方法,制造扭力梁,该扭力梁具备:中央部,与长度方向正交的截面在上述长度方向的任意位置是大致V字形状或大致U字形状的闭截面;以及形状变化部,具有与上述中央部相连并且拥有与上述闭截面不同的形状的闭截面的连接区域,上述扭力梁制造方法的特征在于,
具有压缩工序,该压缩工序对于形成有上述中央部及上述形状变化部的扭力梁坯材中的至少上述连接区域,施加沿着上述长度方向的压缩力,至少将上述连接区域增厚,从而得到上述扭力梁。
2.如权利要求1所述的扭力梁制造方法,其特征在于,
在上述压缩工序中,在将外方部分的内侧用内侧支承部件支承、并且将上述外方部分的外侧通过外侧夹持部件夹持的状态下,使上述内侧支承部件及上述外侧夹持部件向接近上述中央部的方向移动,从而施加上述压缩力,上述外方部分是比上述连接区域靠沿着上述长度方向的外方的部分。
3.如权利要求2所述的扭力梁制造方法,其特征在于,
在上述压缩工序中,
将上述连接区域的外侧用外侧支承部件支承,
与上述内侧支承部件及上述外侧夹持部件的移动同方向且同步地使上述外侧支承部件移动。
4.如权利要求1所述的扭力梁制造方法,其特征在于,
在上述压缩工序中,使上述扭力梁坯材的两端间沿着上述长度方向相对地接近,从而将上述压缩力遍及上述扭力梁坯材的全长而施加。
5.如权利要求1~4中任一项所述的扭力梁制造方法,其特征在于,
在上述压缩工序中,对于上述扭力梁坯材的至少上述连接区域在上述长度方向上赋予0.5%以上且2.0%以下的应变量。
6.如权利要求1~5中任一项所述的扭力梁制造方法,其特征在于,
在上述压缩工序之前,具有将坯管加压而得到上述扭力梁坯材的加压工序。
7.如权利要求1所述的扭力梁制造方法,其特征在于,
在上述压缩工序之前,还具有准备工序,该准备工序中准备至少在上述长度方向的一部分中拥有沿着上述长度方向的翘曲的上述扭力梁坯材;
在上述压缩工序中,在限制了上述扭力梁坯材的两端缘间的伸长的状态下,对上述扭力梁坯材施加减少上述翘曲的加压力。
8.如权利要求7所述的扭力梁制造方法,其特征在于,
在上述准备工序中,准备上述两端缘相对于上述长度方向倾斜的上述扭力梁坯材。
9.如权利要求7或8所述的扭力梁制造方法,其特征在于,
在上述压缩工序中,对于上述扭力梁坯材的至少上述连接区域在上述长度方向上赋予0.5%以上且2.0%以下的应变量。
10.如权利要求1~9中任一项所述的扭力梁制造方法,其特征在于,
当在上述压缩工序中施加上述压缩力时,至少支承上述连接区域的外侧面。
11.一种扭力梁制造装置,制造扭力梁,所述扭力梁具备:中央部,与长度方向正交的截面在上述长度方向的任意位置是大致V字形状或大致U字形状的闭截面;以及形状变化部,具有与上述中央部相连并且拥有与上述闭截面不同的形状的闭截面的连接区域;上述扭力梁制造装置的特征在于,
具备:
一对保持机构,保持形成有上述中央部及上述形状变化部的扭力梁坯材中的、在沿着上述扭力梁坯材的长度方向观察的情况下处于比上述连接区域靠一侧的部分、和处于比上述连接区域靠另一侧的部分;以及
第1驱动机构,使各上述保持机构间相对地接近。
12.如权利要求11所述的扭力梁制造装置,其特征在于,
各上述保持机构保持上述扭力梁坯材的两端。
13.如权利要求12所述的扭力梁制造装置,其特征在于,
还具备:
可动金属模,具有与上述中央部及上述形状变化部对应的形状;以及
第2驱动机构,将上述可动金属模相对于对上述扭力梁坯材赋予上述中央部及上述形状变化部之前的坯管推压。
14.如权利要求11所述的扭力梁制造装置,其特征在于,
各上述保持机构中的至少一方具备:
内侧支承部件,被插入到上述形状变化部的内侧;以及
外侧夹持部件,夹持上述形状变化部的外侧。
15.如权利要求14所述的扭力梁制造装置,其特征在于,
还具备:
可动金属模,具有与上述中央部及上述形状变化部对应的形状;以及
第2驱动机构,将上述可动金属模相对于对上述扭力梁坯材赋予上述中央部及上述形状变化部之前的坯管推压。
16.如权利要求15所述的扭力梁制造装置,其特征在于,
上述可动金属模具备:
可动金属模主体部,至少具有与上述中央部对应的形状;
可动金属模端部,至少具有与上述形状变化部对应的形状,并且被设置为相对于上述可动金属模主体部移动自如;以及
第3驱动机构,使上述可动金属模端部相对于上述可动金属模主体部移动;
上述可动金属模端部兼作上述外侧夹持部件。
17.如权利要求11~16中任一项所述的扭力梁制造装置,其特征在于,
还具备支承上述扭力梁坯材的支承金属模;
上述支承金属模具备:
支承金属模主体部,将上述扭力梁坯材在包括上述中央部在内的部分处支承;以及
支承金属模端部,被设置为相对于上述支承金属模主体部移动自如,并且至少支承上述形状变化部。
18.如权利要求11~17中任一项所述的扭力梁制造装置,其特征在于,
还具备对上述第1驱动机构进行控制的控制部;
上述控制部使上述第1驱动机构动作,对于上述扭力梁坯材的至少上述连接区域在上述长度方向上赋予0.5%以上且2.0%以下的应变量。
19.如权利要求11~18中任一项所述的扭力梁制造装置,其特征在于,
还具备支承被上述一对保持机构保持的上述扭力梁坯材中的至少上述连接区域的外侧面的支承部。
20.一种扭力梁制造装置,制造扭力梁,所述扭力梁具备:中央部,与长度方向正交的截面在上述长度方向的任意位置是大致V字形状或大致U字形状的闭截面;以及形状变化部,具有与上述中央部相连并且拥有与上述闭截面不同的形状的闭截面的连接区域;上述扭力梁制造装置的特征在于,
具备:
第1金属模,具有接受扭力梁坯材的凹处,所述扭力梁坯材具有上述中央部及上述形状变化部,并且至少上述长度方向的一部分沿着上述长度方向而具有翘曲;
第2金属模,相对于配置在上述凹处内的上述扭力梁坯材沿着减少上述翘曲的方向接近;以及
第4驱动机构,使上述第1金属模及上述第2金属模间相对地接近;
上述凹处具有与上述扭力梁坯材的两端缘对置的一对伸长限制面,上述一对伸长限制面之间的距离比沿着上述扭力梁坯材的上述翘曲的全长短。
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