JP2007320407A

JP2007320407A - 中空スタビライザ

Info

Publication number: JP2007320407A
Application number: JP2006152075A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Oshida; 守押田
Original assignee: Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd
Priority date: 2006-05-31
Filing date: 2006-05-31
Publication date: 2007-12-13

Abstract

【課題】中空スタビライザの両端部に形成される取付部の強度と密閉性とを向上し、アームの湾曲部の強度を高めた中空スタビライザを容易に製造可能とする。
【解決手段】中空スタビライザ１用の管素材における両端部の中空内部に、同一断面形状で一連に形成された挿入部材１０を挿入し、両端部を偏平板形状に塑性加工して取付部５を形成する。管素材の内部に挿入部材１０を挿入した状態で、取付部５からブッシュ１１が固定される位置へかけての範囲で曲げ加工して単数又は複数の湾曲部４を形成する。
【選択図】図５

Description

この発明は、自動車やトラック等の車両における左右の揺れ止めとして使用され、鋼製パイプを素材として中空構造で所定の形状に加工製造される、中空スタビライザに関する。

一般に、自動車やトラック等の車両は、左右の車輪の独立した懸架装置を連結して左右の揺れ（ローリング）を防止するためのスタビライザを装備している。このスタビライザは、車体の下面に配置されているデフやプロペラシャフト等の各種部品との干渉を避けるようにした所定の３次元形状に形成する。

また、スタビライザには、軽量化を図るために中空構造に構成した中空スタビライザがある。

この中空スタビライザには、例えば平面視略コ字型に形成し、その中央直線部をトーションバーばね（トーション部）として使用し、この中央部の両側にそれぞれ湾曲部を形成し、各湾曲部から延出する各アームの先端部にそれぞれ偏平板形状の取付部を形成したものがある。

このような中空スタビライザの取り付け部は、プレスあるいは鍛造装置によって管の径方向に圧潰することにより、偏平形状とし、更に厚み方向に貫通する貫通孔を穿孔して製造する。

このように、鋼製の管素材の両端部をそれぞれ管の径方向に圧潰して偏平板形状の取付部を形成する中空スタビライザの端部成形方法によって製造した場合には、各取付部の端面に現れる一文字に潰れた管口の両端部にわずかな細孔（いわゆるエクボ）ができることから密閉性が十分ではない。

このため、この中空スタビライザでは、各取付部の隙間から水分が浸入して、その中空内面に腐食を起こさせることがあり、中空内面の腐食が進んだ部分を起点として折損に至る場合がある。

また、鋼製の管素材の端部を圧潰して偏平板形状の取付部を形成する端部成形方法によって製造した中空スタビライザでは、取付部の肉厚が鋼製の管素材の肉厚の２倍までに制限されるので、取付部の強度が不足する場合もある。

さらに、平面視で略コ字形に形成した中空スタビライザには、使用時に強度不足になり易い他の部分として湾曲部がある。

そこで、従来の中空スタビライザを形成する手段では、線材の所定箇所に複数の芯材を固定したものを用意する。

そして、この従来の中空スタビライザを形成する手段では、線材に所定複数個の芯材を配置したものを中空素材中に挿入して、中空素材における取付部（連結部）の形成予定部分と、中空素材における湾曲予定部分以上の範囲とに渡って芯材が隙間なくはまった所定状態に位置決めし、中空素材を芯材ごと曲げ加工して中空素材及び芯材を同時に塑性加工する。

この従来の中空スタビライザを形成する手段では、中空素材の両端部内に芯材がある状態で、プレス機械又は鍛造機で中空素材及び芯材を偏平に押し潰してから、貫通孔を設けて取付部（連結部）を形成する手段が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このような線材の所定箇所に複数の芯材を固定したものを利用した中空スタビライザを形成する手段では、中空素材の端部に挿入される芯材と中空素材の湾曲予定部に挿入される芯材とが異なる部材であるため、中空素材の湾曲予定部内に芯材を挿入するのに手間が掛かる。

さらに、この中空スタビライザを形成する手段では、中空素材の湾曲予定部に対して芯材を正確に位置決めして挿入した状態を保持しながら、中空素材と芯材とを同時に曲げ加工して湾曲部を形成するのが困難である。

また最近、取付部からトーション部に至るアーム部分を複雑な形状に曲げて構成した中空スタビライザが増えつつあり、このような複雑形状の中空スタビライザにおいては、複雑な形状に曲げられた部分全体が強度不足になるという問題がある。
特公昭６３−１７５３０号公報

本発明は、上述した点に鑑み、中空スタビライザの両端部に形成される取付部の強度と密閉性とを向上し、使用時に強度不足になり易い湾曲した部分の強度を高めた構造とし、さらに容易に製造可能とした中空スタビライザを新たに提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の中空スタビライザは、中空スタビライザ用の管素材の中空内部における、各端部から各ブッシュが固定される位置へかけての範囲に渡って挿入される、同一断面形状で一連に形成された挿入部材と、
管素材の内部に挿入部材を挿入した状態で、各端部を偏平板形状に塑性加工して形成した取付部と、管素材の内部に挿入部材を挿入した状態で、取付部からブッシュが固定される位置へかけての範囲で曲げ加工することにより単数又は複数形成された湾曲部と、を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の中空スタビライザにおいて、挿入部材を、所定長さの円柱形に形成したことを特徴とする。

前述のように構成することにより、中空スタビライザの両端部分に挿入部材を入れて取付部を形成するので、管素材を偏平に潰したときに、その内周部を挿入部材の一部が潰れて隙間なく埋めるので機密性を向上できる。また、取付部は、偏平に潰された管素材と、管素材の内周部に潰されて一体化された挿入部材とによって肉厚に形成することによって強度を向上できる。

また、管素材の中空内部に挿入部材を挿入した状態で曲げ加工して湾曲部を形成する際に、挿入部材が管素材の内部から支えて管素材が偏平に潰れることを防止するので、管素材が円環形を保った状態で複雑な曲げ形状のものを製造できる。

さらに、挿入部材が湾曲部の内部にあって荷重の一部を分担して受けるので、湾曲部の強度を向上できる。

また、挿入部材が同一断面形状で一連に形成された柱形状であるため、管素材の中空内部へ挿入する作業を容易に行うことができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の中空スタビライザにおいて、挿入部材を、円筒形、断面十字形、断面星形、断面多角形又は多数の孔が開いた多孔質構造に構成したことを特徴とする。

上述のように構成することにより、請求項１又は請求項２に記載の発明の作用、効果に加えて、中空スタビライザの内部に配置する挿入部材の自重を軽減することにより、中空スタビライザ全体の軽量化を図ることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１、請求項２又は請求項３に記載の中空スタビライザにおいて、挿入部材に、亜鉛メッキを施して構成したことを特徴とする。

上述のように構成することにより、請求項１、請求項２又は請求項３に記載の発明の作用、効果に加えて、中空スタビライザを車両に装着して使用中に、中空スタビライザの中空内部に錆びが発生することを防止できる。

本発明の中空スタビライザによれば、中空スタビライザの両端部に形成される取付部の強度と密閉性とを向上でき、使用時に強度不足になり易い湾曲した部分の強度を高めることができると共に、手間の掛かる困難な作業を削減して容易に製造できるという効果がある。

以下、本発明の中空スタビライザに係わる実施の形態について、図１乃至図１０を参照しながら説明する。

図１は、本実施の形態に係わる中空スタビライザの全体を示す平面図であり、図で１は、鋼製の管（パイプ）素材を加工して構成した中空スタビライザである。

この中空スタビライザ１には、その両端部に車両（図示せず）に装着された状態で車両の前後方向へ延出する一対のアーム部２を設け、その中間部に車両に装着された状態で車両の幅方向に延在するトーション部３を設ける。

図２乃至図４に示すように、この中空スタビライザ１の一対のアーム部２では、鋼製の管（パイプ）素材両端部に、各端部からブッシュ１１（図１に図示）で固定される位置までの距離以上の長さを持つ挿入部材１０を挿入したものを、プレスあるいは鍛造装置によって管の径方向に圧潰して偏平板形状の取付部５を形成する。

この取付部５の略中央部には、厚み方向に貫通する取付穴６（図４及び図５に図示）を設ける。

なお、図９及び図１０に例示するように、この取付部５は、取付穴６の近くの屈曲部１１で屈曲する形状に形成してもよい。

また、中空スタビライザ１の一対のアーム部２の取付部５に隣接する部分には、鋼製の管素材Ｗの断面が扁平環形となる扁平環形構造部７を構成する。

また、この中空スタビライザ１には、トーション部３の各ブッシュ１１で固定される位置から各々対応する両端部へかけてのアーム部２に、単数又は複数（図１では単数）の湾曲部４を形成する。

図１に例示するものでは、車両側に設けられた一対のブッシュ１１によって取り付けられた状態で、車両の幅方向に延在するトーション部３と、このトーション部３の左右両端部からそれぞれ車両の前後方向へ延出する一対のアーム部２とを設け、これらトーション部３と一対のアーム部２との間にそれぞれ円弧状に形成された一対の湾曲部４を設けて構成する。

なお、実際に車両に装着する中空スタビライザ１では、車体の下部構造及び懸架装置との干渉を避けつつ、これらにより形成される狭い間隙を縫って車両へ装着する必要があるので、トーション部３と一対のアーム部２とを含む全体を複数箇所で湾曲した複雑な形状に構成する場合がある。

上述のように構成する中空スタビライザ１の取付部５は、例えば次のような中空スタビライザの成形プロセス（成形方法）によって加工することができる。

この中空スタビライザの成形プロセスでは、熱間成形手段としてのテーパ作成ローラ圧延装置であるいわゆるポインタテーパ装置で取付部５を成形することができる。

このポインタテーパ装置は、一般に用いられている装置であり、例えば図３及び図４に示すように、一対の圧延ロール８、９の間に、熱間加工用の所定温度に加熱された被加工素材である鋼製の管素材Ｗを両側から挟み付けるようにして一対の圧延ロール８、９が所定間隔となるように圧縮して被加工素材である鋼製の管素材Ｗを押し潰しながら一対の圧延ロール８、９を転接させることにより、テーパ形状又は偏平形状等を形成するものである。

このポインタテーパ装置を用いて中空スタビライザ１の端部を成形する場合には、図２に示すように、鋼製の管素材Ｗにおける両端部の中空内部にそれぞれ挿入部材１０を挿入する。

この挿入部材１０は、中空スタビライザ１の鋼製の管素材Ｗと同じ種類又は違う種類の鋼、銅、チタン若しくはその他の金属又は塑性変形可能で耐熱性に優れた材料（中空スタビライザ１の鋼製の管素材Ｗに近い熱膨張率を有する材料であることが望ましい）を円柱形に成形して構成する。

さらに、挿入部材１０は、亜鉛メッキを施して構成しても良い。この亜鉛メッキを施した挿入部材１０を用いて中空スタビライザ１を製造した場合には、中空スタビライザ１を車両に装着して使用中に、中空スタビライザ１の中空内部に錆びが発生することを防止できる。

この挿入部材１０は、鋼製の管素材Ｗの中空内部の内径より若干小さな外径で中実の円柱状とすることにより同一断面形状で一連に形成された部材として構成し、その長さを鋼製の管素材Ｗの自由端からブッシュ１１で固定される位置までの長さ以上の所定長さに形成する。

この挿入部材１０は、取付部５の強度を増し、取付部５を形成するときに鋼製の管素材Ｗを潰した内部に隙間が生じることを防止すると共に、湾曲部４を曲げ加工するときに鋼製の管素材Ｗが偏平に潰れることを防止しながら湾曲部４の強度を向上するために用いる。

このため、挿入部材１０は、中実の円柱形に形成する以外に、例えば図６に示すように円筒形とすることにより同一断面形状で一連に形成し軽量化を図る構成としても良い。

さらに、挿入部材１０は、図７に示すように断面十字形状で一連に形成し軽量化を図る構成としても良い。

また、挿入部材１０は、図８に示すように断面星形状で一連に形成し又は図示しないが断面多角形、多数の孔が開いた多孔質構造等にして軽量化を図る構成としても良い。

この挿入部材１０は、同一断面形状で一連に形成された柱形状であるため、鋼製の管素材Ｗの中空内部へ滑らかに押し込んで挿入できるので、挿入作業を容易に行うことができる。

なお、この挿入部材１０には、鋼製の管素材Ｗの中空内部に挿入した際に鋼製の管素材Ｗの端面と挿入部材１０の端面とが一致する状態で位置決めされ保持されるように、突部等の位置決め保持手段を設けても良い。

次に、この中空スタビライザの成形プロセスでは、少なくとも鋼製の管素材Ｗの挿入部材１０が嵌挿されている両端部を熱間加工のための温度まで加熱してから、ポインタテーパ装置にかけて熱間塑性変形加工の加工工程を実行する。

この熱間塑性変形加工工程では、図３に示すように、鋼製の管素材Ｗ端部の中空内部に挿入部材１０が嵌挿され所定温度に加熱されている部分を、一対の圧延ロール８、９の間に挟み込み、一対の圧延ロール８、９で両側から押し付けながら転接させるように鋼製の管素材Ｗを引き抜くことにより、図４に示すように一方向に沿って偏平化するよう塑性変形させる。

次に、この熱間塑性変形加工工程では図示しないが、鋼製の管素材Ｗの一方向に沿って偏平化された幅方向両側を一対の圧延ロール８、９の間に挟み込み、一対の圧延ロール８、９で両側から押し付けて転接させるように鋼製の管素材Ｗを引き抜くことにより、一方向に直交する方向に沿って押し戻して肉厚化するよう塑性変形させる。

この熱間塑性変形加工工程では、図４に示す一方向（幅方向）に沿って偏平化するよう塑性変形させる工程と、鋼製の管素材Ｗの一方向に直交する方向（厚さ方向）に沿って押し戻して肉厚化するよう塑性変形させる工程とを、少なくとも１回づつ又は交互に所定複数回（ここでは３回）繰り返すことによって、鋼製の管素材Ｗの外径と同じ幅を持ち、所定の肉厚に形成した取付部５用の偏平形状部分５Ａを形成する。

なお、この取付部５は、図４に示す一方向（幅方向）に沿って偏平化するよう塑性変形させて、偏平で幅の広い形状に構成しても良い。

また、図４に示す偏平形状部分５Ａの先端部は、図示しない切断装置で切断して端面を所定形状に整えてある。

次に、この中空スタビライザの成形プロセスでは、偏平形状部分５Ａの自由端部近くの所定部所に、図示しない鍛造装置によって取付穴６を打ち抜き加工で形成する。

なお、取付穴６の周囲の所定部分を所定肉厚で所定幅の形状に、鍛造等の塑性変形させる加工手段で形成しても良い。

さらに、この中空スタビライザの成形プロセスでは、取付部５における取付穴６と扁平環形構造部７との境との間の所定位置で、所定角度（ここでは、略直角）に曲げる加工を行って、取付部５の先端部が曲がった形状に形成しても良い。

この取付穴６が穿孔された取付部５を曲げ加工用装置で曲げ加工するときには、ポインタテーパ装置で取付部５を熱間成形するときに、取付部５を構成する鋼製の管素材Ｗの偏平にされた内周面部分と偏平に潰された挿入部材１０の表面との間が複雑な形状となって相対接する状態で密着しているので、偏平に変形した鋼製の管素材Ｗと、偏平に変形した挿入部材１０との間で滑りを生じない状態を維持して曲げられる。

よって、この取付穴６が穿孔された取付部５を曲げ加工用装置で曲げ加工するときには、鋼製の管素材Ｗの取付穴６部分の中心線と、挿入部材１０の取付穴６部分の中心線とがずれることを防止し、取付穴６を構成する各部材の穴の中心線が一致した状態を維持できる。

この中空スタビライザの成形プロセスで製造した取付部５は、所定の強度を持つための所定の肉厚に形成し、その幅を例えば鋼製の管素材Ｗの外径程度（外径以下でも良い）に狭めて形成できるので、中空スタビライザ１を取り付ける側である図示しない車体側の取り付け部分のスペースが狭い場合でも取り付けられるように設計の自由度を向上することができる。

さらに、この中空スタビライザの成形プロセスでは、取付部５を湾曲部４より先に形成することにより、鋼製の管素材Ｗの内部に挿入した挿入部材１０を所定位置に保持できるので、湾曲部４の中空内部の所定範囲に挿入部材１０が適正に挿入されている状態の中空スタビライザ１を製造できる。

この中空スタビライザの成形プロセスでは、一般に用いられている中空スタビライザ用の曲げ加工装置によって湾曲部４を形成する。

また図９及び図１０に例示するように、最近の中空スタビライザ１では、取付部５からブッシュ１１で固定される位置までの間のいわゆるアーム部分を複雑に曲げた形状としたものの需要が高まっている。

特に、複雑な曲げ形状のアーム部を設けた中空スタビライザ１では、複雑に曲げ加工する際に鋼製の管素材Ｗが潰れると、その潰れた部分に応力が集中して金属疲労を引き起こす原因となるので、鋼製の管素材Ｗの中空内部に挿入部材１０を挿入した状態で複雑な曲げ加工を行うことにより、挿入部材１０が鋼製の管素材Ｗの内部で支えることにより潰れることを防止できる。

よって、挿入部材１０を挿入した中空スタビライザ１では、鋼製の管素材Ｗが円環形を保った状態で複雑な曲げ形状のものを製造できる。

また、中空スタビライザ１には、車両に取り付けて使用しているときに、各取付部５から車両側のブッシュ１１で固定された位置までの部分に曲げ応力とねじり応力とが発生する。

よって、中空スタビライザ１では、鋼製の管素材Ｗの内部に挿入された挿入部材１０が補強材として機能することによりアーム部分の剛性と強度とを高めることができる。

さらに、中空スタビライザ１の全体としては、中空スタビライザ１の両端部にだけそれぞれ挿入部材１０を挿入し、そのトーション部３の内部に挿入部材１０を挿入しない構造として、軽量化を図ることができる。

なお、中空スタビライザの成形プロセスは、上述のように直線状の鋼製の管素材Ｗの両端部分に挿入部材１０が挿入された状態で取付部５を形成してから湾曲部４等を曲げ加工する以外に、直線状の鋼製の管素材Ｗの両端部分に挿入部材１０を挿入した状態で湾曲部４等の曲げ加工を施してから、その両端部に取付部５を形成するプロセスであっても良い。

本発明は、上述した実施の形態に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で、その他種々の構成を取り得ることは勿論である。

本発明の中空スタビライザの実施の形態に係わる、中空スタビライザ全体を示す平面図である。本発明の実施の形態に係わる中空スタビライザの鋼製の管素材の両端部に挿入部材を挿入する部分を示す要部斜視図である。本発明の実施の形態に係わる中空スタビライザの取付部の部分をポインタテーパ装置で一方向に沿って偏平化するよう加工する部分を示す概略斜視図である。本発明の実施の形態に係わる中空スタビライザの取付部の部分をポインタテーパ装置で一方向に沿って偏平化する加工の要部を示す概略斜視図である。本発明の実施の形態に係わる中空スタビライザの挿入部材を挿入した部分を示す要部断面図である。本発明の実施の形態に係わる中空スタビライザの鋼製の管素材の端部に円筒形の挿入部材を挿入する部分を示す要部斜視図である。本発明の実施の形態に係わる中空スタビライザの鋼製の管素材の端部に十字形の挿入部材を挿入する部分を示す要部斜視図である。本発明の実施の形態に係わる中空スタビライザの鋼製の管素材の端部に星形の挿入部材を挿入する部分を示す要部斜視図である。本発明の実施の形態に係わる、複雑に曲げた形状のアーム部分を有する中空スタビライザの要部を示す正面図である。本発明の実施の形態に係わる、複雑に曲げた形状のアーム部分を有する中空スタビライザの要部を示す斜視図である。

符号の説明

１中空スタビライザ
２アーム部
３トーション部
４湾曲部
５取付部
１０挿入部材
１１ブッシュ

Claims

中空スタビライザ用の管素材の中空内部における、各端部から各ブッシュが固定される位置へかけての範囲に渡って挿入される、同一断面形状で一連に形成された挿入部材と、
前記管素材の内部に前記挿入部材を挿入した状態で、各端部を偏平板形状に塑性加工して形成した取付部と、
前記管素材の内部に前記挿入部材を挿入した状態で、前記取付部から前記ブッシュが固定される位置へかけての範囲で曲げ加工することにより単数又は複数形成された湾曲部と、
を有することを特徴とする中空スタビライザ。
前記挿入部材を、所定長さの円柱形に形成したことを特徴とする請求項１に記載の中空スタビライザ。
前記挿入部材を、円筒形、断面十字形、断面星形、断面多角形又は多数の孔が開いた多孔質構造に構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の中空スタビライザ。
前記挿入部材に、亜鉛メッキを施して構成したことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の中空スタビライザ。