JP2007237784A - トーションビーム式サスペンションの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】残留応力を低減して、トーションビームの製造を容易にしたトーションビーム式サスペンションの製造方法を得る。
【解決手段】一端が車体に揺動可能に支持され他端に車輪を回転可能に支持する左右のトレーリングアーム１，２を連結するトーションビーム４の製造方法である。このトーションビーム４は、パイプ２３から形成される。また、トーションビーム４はプレス成形によりパイプ２３を径方向内側に潰した凹部１２を成形し断面形状を略Ｖ字状または略Ｕ字状に成形する際に、パイプ２３を径方向内側に潰して先端開口側が開いた凹部１２を成形すると共に、凹部１２の先端折返し箇所２４の曲率Ｒを大きく成形してから、凹部１２の先端開口側を閉じ方向に成形すると共に、先端折返し箇所２４の曲率ｒを小さく成形して略Ｖ字状または略Ｕ字状に成形する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、一端が車体に揺動可能に支持され他端に車輪を回転可能に支持する左右のトレーリングアームを連結するトーションビームを備えたトーションビーム式サスペンションの製造方法に関する。

従来より、トーションビーム式サスペンションに用いられるトーションビームには、車両重量の増加や運動性能の向上にともなって、より一層の耐久性の向上が求められている。このようなものとして、特許文献１にあるように、高い強度の微量合金鋼や多相鋼からなるパイプから成形され、パイプを冷間成形加工によって、パイプの中央を二重壁のＵ字状あるいはＶ字状断面に形成する。

図６に示すように、パイプ５０を径方向内側に潰して断面形状をＵ字状あるいはＶ字状にプレス成形する際、凹部５２の先端折返し箇所５４がパイプを径方向内側に潰すに従ってパイプ５０の壁に沿って移動する。そのため、折返し箇所５４では径方向内側に潰すに従って凸状に折り曲げられた後、逆に凹状に折り曲げられる。

従って、図５に破線で示すように、プレス成形の際、プレスのストロークが大きくなるに従って、パイプの周方向の歪みは、圧縮歪みから引張歪みに変化し、引張残留応力が発生する。また、車両に搭載したトーションビームに捻りが加わると、折返し箇所５４の近傍に大きな応力が発生するので、引張残留応力が残ったままでは、強度上の問題となる。

そこで、パイプ５０をＵ字状あるいはＶ字状に成形した際、折返し箇所５４の内側に生じる引張残留応力を除去するために、プレス成形後に、パイプに焼きなまし処理を施している。
特開２００１−１２３２２７号公報

しかしながら、こうした従来の方法では、パイプをプレス成形後に焼きなまし処理を行わなければならず、製造工程が煩雑になるという問題があった。
本発明の課題は、残留応力を低減して、トーションビームの製造を容易にしたトーションビーム式サスペンションの製造方法を提供することにある。

かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
一端が車体に揺動可能に支持され他端に車輪を回転可能に支持する左右のトレーリングアームと、該左右のトレーリングアームを連結するトーションビームとを備えたトーションビーム式サスペンションにおいて、
前記トーションビームは、パイプから形成され、かつ、
プレス成形により前記パイプを径方向内側に潰した凹部を成形し断面形状を略Ｖ字状または略Ｕ字状に成形する際に、前記パイプを径方向内側に潰して先端開口側が開いた前記凹部に成形してから、該凹部の先端開口側を閉じ方向に成形して前記略Ｖ字状または前記略Ｕ字状に成形することを特徴とするトーションビーム式サスペンションの製造方法がそれである。

前記パイプを径方向内側に潰して先端開口側が開いた前記凹部を成形すると共に、前記凹部の先端折返し箇所の曲率を大きく成形してから、該凹部の先端開口側を閉じ方向に成形すると共に、前記先端折返し箇所の曲率を小さく成形して前記略Ｖ字状または前記略Ｕ字状に成形してもよい。

本発明のトーションビーム式サスペンションの製造方法によると、断面形状が略Ｖ字状または略Ｕ字状のトーションビームをパイプから成形しても、残留応力が少なく、プレス成形後の焼きなまし処理が不要となるので、トーションビームの製造が容易になるという効果を奏する。

以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、１は左のトレーリングアームで、トレーリングアーム１は、本実施形態では、断面円形の中空状のパイプを曲げ加工して形成されている。左のトレーリングアーム１と、これと左右対称の右のトレーリングアーム２とがトーションビーム４により連結されている。両トレーリングアーム１，２は、左右対称であるので、本実施形態では、以下、左のトレーリングアーム１を中心に説明する。

左のトレーリングアーム１の一端には、カラー６が溶接により固定されている。カラー６を介して、図示しない車体に左のトレーリングアーム１が揺動可能に支持される。また、トレーリングアーム１の他端側外周には、キャリア８が溶接により固着されている。キャリア８は、断面コ字状に折り曲げ形成されて、車輪を回転可能に支持する図示しないスピンドルを取り付けるための嵌合孔１０がキャリア８に形成されている。

トーションビーム４は、図２に示すように、パイプ状の材料から形成されており、トーションビーム４の両端は、左右トレーリングアーム１，２の外周形状に応じた切欠４ａ，４ｂが形成されている。この切欠４ａ，４ｂが左右トレーリングアーム１，２の中間の外周に接触されて、その周囲が溶接されている。

尚、鋼板ブランク２１の長手方向両端を切り欠いて、切欠２１ａ，２１ｂを形成すると、パイプ２３に形成した後に、その両端の再加工が不要であり、左右トレーリングアーム１，２の外形形状に応じたトーションビーム４の切欠４ａ，４ｂを容易に形成できる。しかも、左右トレーリングアーム１，２の外形形状に応じて、鋼板ブランク２１への切欠２１ａ，２１ｂの形状を自由に設定でき、設計の自由度が増す。

トーションビーム４の軸方向の中間は、その外周が径方向内側に窪まされて、凹部１２が形成されている。凹部１２は内壁面が互いに接触するように窪まされて、二重壁が断面略Ｕ字状あるいは断面Ｖ字状に形成されている。尚、本実施形態では、車体の上方に向かって凹部１２が窪まされ、下方に凹部１２が開口しているが、これに限らず、車体の後方に向かって凹部１２が窪まされ、前方に凹部１２が開口するように形成してもよい。

次に、トーションビーム４を製造する方法について工程順に説明する。
まず、ロール状に巻かれた鋼板から、図３（１）に示すように、板材準備工程により、長方形状の鋼板ブランク２１を切り取る。この鋼板ブランク２１の形状は、トーションビーム４を平板状に展開した形状に応じている。

次に、図３（２）に示すように、端末成形工程により、鋼板ブランク２１の長手方向両端を切り欠いて、切欠２１ａ，２１ｂを形成する。この切欠２１ａ，２１ｂの形状は、トーションビーム４の両端の切欠４ａ，４ｂに応じており、トーションビーム４を平板状に展開した形状と同じ形状に形成され、次のパイプ成形工程によりパイプ状に成形された際に、切欠２１ａ，２１ｂがトーションビーム４の切欠４ａ，４ｂとなる。

、トーションビーム４の両端に、切欠４ａ，４ｂを形成すると、この切欠４ａ，４ｂを左右トレーリングアーム１，２の外周に合わせて接触させることにより、その接触長が長くなり、左右トレーリングアーム１，２との結合強度が向上し、横剛性を向上させることができる。

続いて、図３（３）に示すように、パイプ成形工程により、鋼板ブランク２１をプレス成形によりパイプ状に形成する。プレス成形では、まず、鋼板ブランク２１をプレス成形によりＵ字状に成形し、その後、Ｏ字状に鋼板ブランク２１の軸方向に沿った両端を突き合わせる。そして、図３（４）に示すように、溶接工程により、この突き合わせ箇所をレーザ溶接又はプラズマ溶接等の溶接で、軸方向に沿った直線状のビード２２を有するパイプ２３を形成する。

そして、図３（５）に示すように、潰し成形工程により、プレス成形によってパイプ２３の軸方向の中間をパイプ２３の径方向内側に潰して、凹部１２を形成する。パイプ２３の両端は潰すことなく断面円形のままの形状を維持する。凹部１２は、内壁面が反対側の内壁面に接触するように窪まされて、二重壁が断面略Ｕ字状あるいは断面Ｖ字状に成形される。

その際、溶接によるビード２２は、凹部１２の外側となるように配置されて、プレス成形される。凹部１２がプレス成形される際に、鋼板ブランク２１が伸縮する箇所が存在するが、ビード２２はプレス成形による伸縮の影響の小さい箇所に配置するのが好ましい。凹部１２が断面略Ｕ字状あるいは断面Ｖ字状であるので、ビード２２は凹部１２の外側で、かつ、プレス成形による伸縮の影響の小さい略直線箇所に配置するとよい。

また、ビード２２は凹部１２の外側で、かつ、断面略Ｕ字状あるいは断面Ｖ字状の略直線箇所に配置すると、サスペンションとしての使用時に、トーションビーム４に外力が加わった場合、応力が低い位置であるので、トーションビーム４の耐久性が安定する。

尚、本実施形態では、鋼板ブランク２１からパイプ状に形成する場合を例としたが、継ぎ目なしパイプ等を用いても、同様に実施可能である。
潰し成形工程は、潰し工程と成形工程とからなり、図４（１）に示すように、まず、潰し工程において、パイプ２３を径方向内側に潰して、内壁面が反対側の内壁面に接触するように窪まされる。その際、凹部１２の先端折返し箇所２４の曲率半径Ｒは大きくてもよい。曲率半径Ｒを大きくすることにより、パイプ２３を径方向内側に潰す際に、先端折返し箇所２４が無理なく形成される。

凹部１２の先端開口は、開いた形状に成形することにより、凹部１２の先端折返し箇所２４が形成される。例えば、凹部１２の側壁のなす開き角度θが９０度程度となるように、凹部１２が開いた形状に形成することにより、パイプ２３をプレス成形する際に、パイプ２３が断面のほぼ中央で折れ曲がって、先端折返し箇所２４が形成される。

よって、パイプ２３を径方向内側に潰す際に、先端折返し箇所２４がパイプ２３の壁に沿って移動しながら成形されるのを防止できる。従って、先端折返し箇所２４から凹部１２の内側に引張残留応力が発生するのを防止できる。図５に実線で示すように、本実施形態では、プレス成形の際、プレスのストロークが大きくなるに従って、パイプの周方向では、圧縮歪みが発生した後、歪みはほぼ０となる。

潰し工程の後、成形工程では、図４（２）に示すように、開いた状態の凹部１２を必要とする断面略Ｕ字状あるいは断面Ｖ字状の形状に、凹部１２を内側に折り曲げるように成形すると共に、先端折返し箇所２４も必要とする曲率半径ｒとなるように、曲率を小さくするようにプレス成形する。

本実施形態では、トーションビーム４の両端は、断面形状がパイプ２３と同様のほぼ円形のままであり、トーションビーム４の軸方向の中間部に凹部１２が形成される。従って、パイプ２３を径方向内側に潰して、断面略Ｕ字状あるいは断面Ｖ字状の凹部１２を形成する際、パイプ２３の全長に渡って扁平に潰した後、断面略Ｕ字状あるいは断面Ｖ字状に折り曲げ形成することができない。

そこで、本実施形態では、まず、潰し工程において、パイプ２３の軸方向の中間をパイプ２３の径方向内側に潰して、凹部１２を形成する。パイプ２３の両端は潰すことなく断面円形のままの形状を維持し、凹部１２の先端開口は、開いた形状に成形する。これにより、パイプ２３が断面のほぼ中央で折れ曲がって、先端折返し箇所２４が形成され、先端折返し箇所２４から凹部１２の内側に引張残留応力が発生するのを防止できる。

その際、パイプ２３の直径や肉厚、両端の断面円形のままの部分の長さ等によって、引張残留応力が最小となる凹部１２の側壁のなす開き角度θが変わるので、引張残留応力が小さくなるように、実験等で決定すればよい。

以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

本発明の一実施形態としてのトーションビーム式サスペンションの斜視図である。 本実施形態のトーションビームの軸方向拡大断面図である。 本実施形態のトーションビームの製造工程を示す説明図である。 本実施形態のトーションビームの潰し工程と成形工程を示す説明図である。 本実施形態のプレスのストロークとパイプ周方向歪みとの関係を示すグラフである。 従来のトーションビームの凹部の成形状態を示す説明図である。

符号の説明

１，２…トレーリングアーム ４…トーションビーム
４ａ，４ｂ…切欠 ６…カラー
８…キャリア １０…嵌合孔
１２，５２…凹部 ２１…鋼板ブランク
２２…ビード ２３，５０…パイプ
２４，５４…先端折返し箇所

Claims (2)

1. 一端が車体に揺動可能に支持され他端に車輪を回転可能に支持する左右のトレーリングアームと、該左右のトレーリングアームを連結するトーションビームとを備えたトーションビーム式サスペンションにおいて、
   前記トーションビームは、パイプから形成され、かつ、
   プレス成形により前記パイプを径方向内側に潰した凹部を成形し断面形状を略Ｖ字状または略Ｕ字状に成形する際に、前記パイプを径方向内側に潰して先端開口側が開いた前記凹部に成形してから、該凹部の先端開口側を閉じ方向に成形して前記略Ｖ字状または前記略Ｕ字状に成形することを特徴とするトーションビーム式サスペンションの製造方法。
2. 前記パイプを径方向内側に潰して先端開口側が開いた前記凹部を成形すると共に、前記凹部の先端折返し箇所の曲率を大きく成形してから、該凹部の先端開口側を閉じ方向に成形すると共に、前記先端折返し箇所の曲率を小さく成形して前記略Ｖ字状または前記略Ｕ字状に成形することを特徴とするトーションビーム式サスペンションの製造方法。

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