JP2010274716A - Hollow stabilizer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に発生するロールを抑制する中空スタビライザに係り、特に中空スタビライザの肉厚の設定に関する。 The present invention relates to a hollow stabilizer that suppresses a roll generated in a vehicle, and more particularly, to setting a thickness of the hollow stabilizer.
スタビライザ1は、図7に示すように、車両の幅方向に延在するトーション部11、トーション部11の両端部に位置するアーム部12、および、トーション部11とアーム部12とを接続する湾曲部13(肩部)を備えている。スタビライザ1では、アーム部12が、左右で逆位相となる上下方向の入力をねじりモーメントに変え、トーション部11が、そのねじりモーメントを受けている。なお、符号14は、ブッシュを示している。
As shown in FIG. 7, the stabilizer 1 includes a
スタビライザ1では、トーション部11がブッシュ14およびブラケット等の支持部材18を介して車体側に支持され、アーム部12がスタビライザリンク(図示略)を介してサスペンションアーム等のアクスル側の部材に接続される。スタビライザ1では、車両の旋回走行時にアーム部12に互いに逆向きの上下方向の荷重が入力すると、アーム部12が互いに逆方向に撓むとともに、トーション部12が捻られる。このようにスタビライザ1の各部位に生じるばね作用により、車体に発生するロールが抑制される。
In the stabilizer 1, the
スタビライザの素材としては中実材や中空材が使用されている(たとえば特許文献1〜3)。二酸化炭素排出量削減が世界の重要課題である状況下、自動車部品の軽量化要求が強いことから、中空材の利用が図られており、中空材は、応力が比較的低いものに適用される。中空材としては、電縫管や電縫管を所定の寸法に引抜加工したパイプ素材が使われる。 Solid materials and hollow materials are used as stabilizer materials (for example, Patent Documents 1 to 3). Under the circumstance that reducing carbon dioxide emissions is an important issue in the world, the demand for weight reduction of automobile parts is strong, so the use of hollow materials is being attempted, and hollow materials are applied to materials with relatively low stress. . As the hollow material, an electric sewing tube or a pipe material obtained by drawing an electric sewing tube into a predetermined size is used.
中空スタビライザは、図8に示すパイプベンダ20を用い、中空材であるパイプPを所定形状に曲げ加工することにより製造される。図8は、パイプベンダ20全体の概略構成を表し、パイプPへの曲げ加工中の状態を表す斜視図である。パイプベンダ20は、回転曲げ型21、締付型22、および、圧力型23を備えている。回転曲げ型21は、円弧状の成形面を有し、回転駆動機構(図示略)により回転させられる。締付型22は、パイプPを固定する。圧力型23は、回転曲げ型21の中心方向に押し付けられ、回転曲げ型21とでパイプPを狭持する。
The hollow stabilizer is manufactured by using a
パイプベンダ20では、図9に示すようにパイプPが締付型22に固定され、図10(A),(B)に示すように、パイプPが固定された締付型22が回転曲げ型21とともに回転する。これにより、パイプPは、回転曲げ型21に巻き付けられるように曲げられる。この場合、パイプPは、締付型22の方向に引き込まれ、圧カ型23は、回転曲げ型21中心への押付力を維持しながら、パイプPとともに移動する。
In the
以上のような曲げ加工により得られたパイプPには、図11(A)に示す湾曲部30が形成される。符号Cは、曲げ中心を示している。湾曲部30には曲げ応力(湾曲部外側には引張応力、湾曲部内側には圧縮応力)が付与され、湾曲部30の肉厚は、曲げ内側で厚く、曲げ外側で薄くなる。なお、湾曲部内側は曲げ中心C側であり、湾曲部外側は曲げ中心C側とは反対側である。ここで、湾曲部30外側の肉厚をt1、曲げ内側の肉厚をt2、パイプ素材(曲げ加工前のパイプ)の肉厚をt0とした場合、図11(B)に示すように湾曲部30の曲げ外側の肉厚減少率δ1および曲げ内側の肉厚増加率δ2を次のように表すと、通常の中空スタビライザでは、湾曲部内外肉厚変化率比δ2/δ1は0.45〜1.5程度となる。
δ1=(t0−t1)/t0×100(%)
δ2=(t2−t0)/t0×100(%)
A
δ 1 = (t 0 −t 1 ) / t 0 × 100 (%)
δ 2 = (t 2 −t 0 ) / t 0 × 100 (%)
また、湾曲部30では、図11(B)に示すように、パイプ断面の曲げ半径方向で短径となり、かつ、それと垂直な方向で長径となる偏平が生じる。長径をD1、短径をD2、素材径をD0とした場合、曲げ半径方向と直角方向(すなわち、短径方向)の外径増加率γ1および曲げ半径方向の外径減少率γ2は、次のように表され、γ1は、曲げ型で拘束されるため(図10(B)参照)、4%以下であるが、γ2は2〜15%程度である。
γ1=(D1−D0)/D0×100(%)
γ2=(D0−D2)/D0×l00(%)
Moreover, in the
γ 1 = (D 1 −D 0 ) / D 0 × 100 (%)
γ 2 = (D 0 −D 2 ) / D 0 × 100 (%)
しかしながら、一般的に中空スタビライザでは湾曲部が最大応力となる。湾曲部外側の肉厚が薄くなると、湾曲部の断面係数が減少するため、湾曲部の応カ増大と、ばね定数低下が起こる。その結果、耐久性が低下するため、湾曲部の減肉を考慮してパイプ素材の肉厚を厚くして設計する必要がある。また、曲げ加工で偏平が生じてγ2が大きくなると、減肉と同様、湾曲部の断面係数が減少するため、湾曲部の応力増大とばね定数低下が起こる。その結果、耐久性が低下する。 However, in general, a curved portion has a maximum stress in a hollow stabilizer. When the thickness on the outside of the bending portion is reduced, the section modulus of the bending portion is decreased, so that the response of the bending portion is increased and the spring constant is decreased. As a result, since durability is lowered, it is necessary to increase the thickness of the pipe material in consideration of thinning of the curved portion. Also, bending the flat is gamma 2 increases occurred in processing, similar to the thinning, since the section modulus of the bending portion is reduced, the stress increases with the spring constant reduction of bend occurs. As a result, durability is reduced.
したがって、本発明は、パイプ素材の曲げ加工による肉厚減少および偏平を抑制することができるとともに、耐久性を損なわずにパイプ素材の肉厚を低減して軽量化が可能な中空スタビライザを提供することを目的としている。 Therefore, the present invention provides a hollow stabilizer that can suppress a reduction in thickness and flatness due to bending of a pipe material, and can reduce the thickness of the pipe material and reduce the weight without impairing durability. The purpose is that.
本発明の中空スタビライザは、車両の幅方向に延在するトーション部と、トーション部の両端部に位置するアーム部と、トーション部とアーム部とを接続する湾曲部とを備えた中空スタビライザであって、湾曲部外側の肉厚t1、湾曲部内側の肉厚t2、パイプ状の素材の肉厚t0を用い、湾曲部外側の肉厚減少率δ1=(t0−t1)/t0×100(%)、湾曲部内側の肉厚増加率δ2=(t2−t0)/t0×100(%)と表した場合、湾曲部外側の肉厚減少率δ1と湾曲部内側の肉厚増加率δ2との比δ2/δ1は、δ2/δ1≧1.75を満たすことを特徴としている。 A hollow stabilizer according to the present invention is a hollow stabilizer including a torsion portion extending in the width direction of a vehicle, arm portions located at both ends of the torsion portion, and a curved portion connecting the torsion portion and the arm portion. The thickness reduction rate δ 1 = (t 0 −t 1 ) on the outside of the curved portion is calculated using the thickness t 1 on the outside of the curved portion, the thickness t 2 on the inside of the curved portion, and the thickness t 0 of the pipe-shaped material. / T 0 × 100 (%), the thickness increase rate δ 2 inside the curved portion δ 2 = (t 2 −t 0 ) / t 0 × 100 (%), the thickness decrease rate δ 1 outside the curved portion The ratio δ 2 / δ 1 between the thickness increase rate δ 2 on the inner side of the curved portion satisfies δ 2 / δ 1 ≧ 1.75.
本発明の中空スタビライザでは、湾曲部外側の肉厚減少率δ1と湾曲部内側の肉厚増加率δ2との比がδ2/δ1≧1.75を満たしているので、パイプ素材の曲げ加工による肉厚減少および偏平を抑制することができるとともに、耐久性を損なわずにパイプ素材の肉厚を低減して軽量化を図ることができる。 In the hollow stabilizer of the present invention, the ratio of the thickness reduction rate δ 1 outside the curved portion and the thickness increase rate δ 2 inside the curved portion satisfies δ 2 / δ 1 ≧ 1.75. The thickness reduction and flatness due to bending can be suppressed, and the thickness of the pipe material can be reduced and the weight can be reduced without impairing the durability.
本発明の中空スタビライザは、様々な構成を用いることができる。たとえば湾曲部における素材の径方向の断面は、素材の曲げ方向が短径となり、かつ曲げ方向に略直交する方向が長径となる扁平形状をなし、短径をD2、素材外径D0を用い、短径方向の外径減少率γ2=(D0−D2)/D0×l00(%)と表した場合、外径減少率γ2は、γ2≦5(%)を満たすことができる。
Various configurations can be used for the hollow stabilizer of the present invention. For example, the radial cross section of the material in the bending portion has a flat shape in which the bending direction of the material is the short diameter and the direction substantially orthogonal to the bending direction is the long diameter, and the short diameter is D 2 and the material outer diameter D 0 is set. used, when expressed as the outside diameter reduction rate in the short radial γ 2 = (D 0 -D 2 ) /
本発明の中空スタビライザによれば、パイプ素材の曲げ加工による肉厚減少および偏平を抑制することができるとともに、耐久性を損なわずにパイプ素材の肉厚を低減して軽量化を図ることができる。 According to the hollow stabilizer of the present invention, thickness reduction and flatness due to bending of a pipe material can be suppressed, and the thickness of the pipe material can be reduced and reduced in weight without impairing durability. .
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態の中空スタビライザは、たとえば図7に示す従来の中空スタビライザと同様な部位から構成されているが、耐久性の向上を図るために、湾曲部の外径や肉厚に関する各種値を所定の範囲内に設定している点が、従来の中空スタビライザと異なる。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The hollow stabilizer of this embodiment is configured from the same portion as the conventional hollow stabilizer shown in FIG. 7, for example, but in order to improve durability, various values relating to the outer diameter and thickness of the curved portion are predetermined. This is different from the conventional hollow stabilizer in that it is set within the range.
すなわち、本実施形態の中空スタビライザは、図11に示すように、湾曲部30外側の肉厚t1、湾曲部30内側の肉厚t2、パイプ素材(曲げ加工前の素材)の肉厚t0を用い、湾曲部30外側の肉厚減少率δ1=(t0−t1)/t0×100(%)、湾曲部30内側の肉厚増加率δ2=(t2−t0)/t0×100(%)と表した場合、湾曲部30外側の肉厚減少率δ1と湾曲部30内側の肉厚増加率δ2との比(=湾曲部内外肉厚変化率比δ2/δ1)は、δ2/δ1≧1.75を満たしている。この場合、湾曲部における素材の径方向の断面は、素材の曲げ方向が短径となり、かつ曲げ方向に略直交する方向が長径となる扁平形状をなし、湾曲部の短径D2、素材外径D0を用い、湾曲部の短径方向の外径減少率γ2=(D0−D2)/D0×l00(%)と表した場合、外径減少率γ2は、γ2≦5(%)を満たすことができる。
That is, as shown in FIG. 11, the hollow stabilizer of the present embodiment has a wall thickness t 1 on the outside of the bending
本実施形態の中空スタビライザの製造方法について図面を参照して説明する。図1は、本実施形態の中空スタビライザの製造方法を行うMOS曲げ装置100の概略構成を表す側断面図である。MOS曲げ装置100は、第1支持部101、第2支持部102(油圧シリンダーロッド)、および、油圧シリンダ103、第1ヒンジ機構104、第2ヒンジ機構105、可動治具111、および、固定治具112を備えている。
The manufacturing method of the hollow stabilizer of this embodiment is demonstrated with reference to drawings. FIG. 1 is a side cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a
第1支持部101の上端部は、装置部材201の下面に固定された第1ヒンジ機構104に回動自在に設けられている。第1支持部101の下端部は、第2ヒンジ機構105を介して第2支持部102の左端部に回動自在に設けられている。第2支持部102の右端部は、装置部材202に固定された油圧シリンダ103に移動自在に設けられている。第1支持部101には、可動治具111(たとえばダイス)が締結治具(図示略)によって固定されている。
The upper end portion of the
可動治具111は、矢印B方向および矢印C方向に移動可能となっている。矢印C方向について、固定治具112と可動治具111の軸方向中心が一致する位置を基準とすると、矢印B方向が+の時は矢印C方向も+の方向に移動し、矢印B方向が−の時は矢印C方向も−の方向に移動する。この時装置部材201と202は連動して動く。
The
MOS曲げ装置100では、パイプP(パイプ素材)が可動治具111に向けて固定治具112の開口部を通り案内され、可動治具111の開口部を通過する。この場合、パイプPの後端(図の右端)から所定の押し力Fを付与しながら、パイプPを前方(図の左側)に送る。このとき、パイプPのA方向の回転をその長手方向の所定位置で行うとともに、可動治具111の角度および上下位置を変更する。これにより、所定の曲げ半径および曲げ角度を有する中空スタビライザが得られる。B方向が+の場合(C方向も+)パイプは図1の上側に曲り(図1に示す状態)B方向が−の場合(C方向も−)は図1の下側に曲げられる。
In the
たとえば、パイプPの後端から押し力Fを付加しながら前方(図1の左側)に送り、先端から200mmの位置において、曲げ半径を100mm、曲げ角度を60°に設定して曲げ加工を行う。次いで、さらにパイプPが50mm前方へ移動した後、図1の矢印A方向にパイプPを30°回転させた後に、曲げ半径を50mm、曲げ角度を20°に設定して曲げ加工を行う。このようにパイプPを図1の左側方向に送りながら所定の位置で各種パラメータを適宜設定した曲げ加工を引き続き行うことにより、中空スタビライザが得られる。 For example, the pipe P is fed forward (left side in FIG. 1) while applying a pressing force F, and bending is performed at a position of 200 mm from the tip with a bending radius of 100 mm and a bending angle of 60 °. . Next, after the pipe P further moves forward by 50 mm, the pipe P is rotated by 30 ° in the direction of arrow A in FIG. 1, and then bending is performed by setting the bending radius to 50 mm and the bending angle to 20 °. In this way, a hollow stabilizer can be obtained by continuing the bending process in which various parameters are appropriately set at predetermined positions while feeding the pipe P to the left in FIG.
図2は、パイプPの素材厚tと素材径Dとの比(=t/Dという)と、矢印C方向の移動距離Lと矢印B方向の回転角度αの比(=L/α)との関係を表すグラフである。L/αが大きくなるに従い、可動治具111と固定治具112との軸方向の芯がずれるため、可動治具111における曲げ加工の抵抗が増える(すなわち、パイプPへの押し力が増加する)。L/αを適当な範囲に設定して曲げ加工を行うと、パイプPに働く圧縮応力を増加させることができるため、湾曲部30の圧縮応力を高めることができる。その結果、湾曲部外側の肉厚減少率を低減することができる。
FIG. 2 shows the ratio between the material thickness t and the material diameter D of the pipe P (= t / D) and the ratio of the movement distance L in the direction of arrow C to the rotation angle α in the direction of arrow B (= L / α). It is a graph showing the relationship. As L / α increases, the axial centers of the
図2に示す曲げ加工領域(網目領域)で成形することにより、δ2/δ1が1.75以上となることを確認した。また、この場合、パイプの偏平γ2も同様に低減することができることを確認した。一方、図2の曲げ加工領域よりもL/αが大きい領域(線Xから上側の領域)では、図6に示すように固定治具112と可動治具111の間において、パイプPの折れ曲がり座屈Gが発生して曲げ加工が出来なくなることを確認した。
It was confirmed that δ 2 / δ 1 was 1.75 or more by molding in the bending region (mesh region) shown in FIG. Further, in this case, it was confirmed that the flatness γ 2 of the pipe can be similarly reduced. On the other hand, in the region where L / α is larger than the bending region in FIG. 2 (the region above line X), the pipe P is bent between the fixed
図3は、MOS曲げ装置100により曲げ加工を行った中空スタビライザの曲げ半径とδ2/δ1との関係を示す。図3から判るように、従来の曲げ加工では得られないδ2/δ1≧1.75が得られた。
FIG. 3 shows the relationship between the bending radius of a hollow stabilizer bent by the
以上のように本実施形態では、湾曲部外側の肉厚減少率δ1と湾曲部内側の肉厚増加率δ2との比は、δ2/δ1≧1.75を満たしているので、パイプPの曲げ加工による肉厚減少および偏平を抑制し、耐久性の向上を図ることができる。その結果、パイプPの肉厚を減らした場合でも、従来と同等の耐久性を得ることができる。 As described above, in the present embodiment, the ratio of the thickness reduction rate δ 1 outside the curved portion and the thickness increase rate δ 2 inside the curved portion satisfies δ2 / δ1 ≧ 1.75. It is possible to suppress the thickness reduction and flattening due to the bending process, and to improve the durability. As a result, even when the thickness of the pipe P is reduced, the same durability as the conventional one can be obtained.
上記本実施形態では、中空スタビライザの製造にMOS曲げ装置100を用いたが、中空スタビライザの製造に使用する装置は、これに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。たとえば図8に示す従来のパイプベンダ20による曲げ加工おいて、パイプPの後端部や、パイプPの曲げ近傍部をチャックし(図示略)、パイプPに押し力Fを与えることにより、本発明の中空スタビライザを得ることができる。この場合、圧力型23のクリアランスを適宜設定にすることにより、必要な押し力Fを与えても、座屈が発生しないから、湾曲部の曲げ外側の肉厚減少を抑制することができる。
In the present embodiment, the
以下、具体的な実施例を参照して本発明をさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples.
実施例では、素材としてパイプを用い、表1に示すように、曲げ半径、素材径D0、素材厚t0を素材毎に変更して、試料11〜16をMOS曲げで、比較試料11〜16を従来のパイプベンダで製造した。中空スタビライザの形状は、図5に示すように略台形状に設定した。図5に示す中空スタビライザ300は、車両の幅方向に延在するトーション部301と、トーション部301の両端部に位置するアーム部302と、トーション部301とアーム部302とを接続する湾曲部303とを備えたものとした。トーション部301の長さは786mm、アーム部302の長さは410mmとした。各試料の中空スタビライザの湾曲部外側の肉厚減少率δ1および湾曲部内側の肉厚増加率δ2の比(=湾曲部内外肉厚変化率比δ2/δ1)および外径減少率γ2の実測値を、表1に示す。なお、湾曲部内外肉厚変化率比δ2/δ1および外径減少率γ2の定義は実施形態と同様なものとした。
In the examples, pipes are used as materials, and as shown in Table 1, the bending radius, material diameter D 0 , and material thickness t 0 are changed for each material, and
試料11〜16および比較試料11〜16の中空スタビライザの耐久試験を行った。耐久試験では、中空スタビライザの両側に一定の荷重を付与して行った。パイプ素材径φ24.2mm,厚み5mmを用い、試料11〜13は本願の曲げ方法で、比較試料11〜13は従来の曲げ方法で図5に示す中空スタビライザを製造し、スタビライザの両側に1800Nを付加して耐久試験を行った。同様にパイプ素材径φ26.5mm,厚み3.5mmを用い、試料14〜16は本願の曲げ方法で、比較試料14〜16は従来の曲げ方法で図5に示す中空スタビライザを製造し、スタビライザの両側に2700Nを付加して耐久試験を行った。耐久試験の結果を表1に示す。
Durability tests of the hollow stabilizers of
表1から判るように、試料11〜16および比較試料11〜16の中空スタビライザについて、曲げ半径、素材径D0、素材厚t0が同等であるもの同士を比較した結果(すなわち、試料11と比較試料11を比較、試料12と比較試料12を比較、試料13と比較試料13を比較し、試料14と比較試料14を比較し、試料15と比較試料15を比較し、試料16と比較試料16を比較した結果)、湾曲部内外肉厚変化率比δ2/δ1が大きく、かつ1.75以上に設定した試料11〜16の各中空スタビライザは、比較試料11〜16の各中空スタビライザよりも耐久性が良好であることが判った。このように中空スタビライザの湾曲部内外肉厚変化率比δ2/δ1が本発明の範囲内にあるとき、耐久性が向上することを確認した。
As can be seen from Table 1, with respect to the hollow stabilizers of
外径24.2mm×肉厚5mのパイプを用いて従来の曲げ方法で製造したスタビライザ、および、外径24.2mm×肉厚3.5mmのパイプを用いて本願の曲げ方法で製造した中空スタビライザについて、同一荷重をスタビライザの両側に付加して耐久試験を行ったところ両者はほぼ同等の耐久性が得られることがわかった。すなわち本発明範囲で製造した中空スタビライザは、中空スタビライザの重量を7.6%低減できることがわかった。 Stabilizer manufactured by a conventional bending method using a pipe having an outer diameter of 24.2 mm × wall thickness of 5 m, and a hollow stabilizer manufactured by the bending method of the present application using a pipe having an outer diameter of 24.2 mm × wall thickness of 3.5 mm When the same load was applied to both sides of the stabilizer and the durability test was conducted, it was found that both of them had almost the same durability. That is, it was found that the hollow stabilizer manufactured within the scope of the present invention can reduce the weight of the hollow stabilizer by 7.6%.
1,300…中空スタビライザ、11,301…トーション部、12,302…アーム部、13,303…湾曲部、P…パイプ(パイプ素材) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,300 ... Hollow stabilizer, 11, 301 ... Torsion part, 12, 302 ... Arm part, 13, 303 ... Curved part, P ... Pipe (pipe material)
Claims (2)
前記湾曲部外側の肉厚t1、前記湾曲部内側の肉厚t2、および、パイプ状の素材の肉厚t0を用い、
前記湾曲部外側の肉厚減少率δ1=(t0−t1)/t0×100(%)、
前記湾曲部内側の肉厚増加率δ2=(t2−t0)/t0×100(%)と表した場合、
前記湾曲部外側の肉厚減少率δ1と前記湾曲部内側の肉厚増加率δ2との比δ2/δ1は、
δ2/δ1≧1.75を満たすことを特徴とする中空スタビライザ。 In a hollow stabilizer comprising a torsion part extending in the width direction of the vehicle, arm parts located at both ends of the torsion part, and a curved part connecting the torsion part and the arm part,
Using the outer wall thickness t 1 of the curved portion, the inner thickness t 2 of the curved portion, and the thickness t 0 of the pipe-shaped material,
Thickness reduction rate δ 1 = (t 0 −t 1 ) / t 0 × 100 (%) outside the curved portion,
When the thickness increase rate inside the curved portion δ 2 = (t 2 −t 0 ) / t 0 × 100 (%),
The ratio δ 2 / δ 1 between the thickness reduction rate δ 1 outside the curved portion and the thickness increase rate δ 2 inside the curved portion is:
Hollow stabilizer characterized by satisfying δ 2 / δ 1 ≧ 1.75.
前記湾曲部の短径D2および素材外径D0を用い、
前記湾曲部の短径方向の外径減少率γ2=(D0−D2)/D0×l00(%)と表した場合、
前記外径減少率γ2は、γ2≦5(%)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の中空スタビライザ。 The cross section of the material in the radial direction in the curved portion has a flat shape in which the bending direction of the material has a short diameter, and the direction substantially perpendicular to the bending direction has a long diameter,
Using short diameter D 2 and the material outer diameter D 0 of the curved portion,
When the outer diameter reduction rate γ 2 = (D 0 −D 2 ) / D 0 × 100 (%) in the minor axis direction of the curved portion is expressed,
The hollow stabilizer according to claim 1, wherein the outer diameter reduction rate γ 2 satisfies γ 2 ≦ 5 (%).
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