JP2018172109A - 中空スタビライザと、スタビライザ製造装置と、中空スタビライザの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】曲げ部の断面の偏平度が抑制された中空スタビライザを提供する。【解決手段】本実施形態のスタビライザ製造装置によって曲げられた中空スタビライザ１０の曲げ部２１は、パイプの径方向の断面に関し、０°を中心に６０°から３００°の範囲の第１の断面部４１と、１８０°を中心に１２０°から２４０°の範囲内の第２の断面部４２と、９０°を中心に６０°を越え１２０°未満の範囲内に形成された第３の断面部４３と、２７０°を中心に２４０°を越え３００°未満の範囲内に形成された第４の断面部４４とを有している。第２の断面部４２の曲率は第１の断面部４１の曲率よりも小さい。第３の断面部４３と第４の断面部４４の曲率は、それぞれ第２の断面部４２の曲率よりも小さい。【選択図】図３

Description

この発明は、自動車等の車両の懸架機構部に配置される中空スタビライザと、スタビライザ製造装置と、中空スタビライザの製造方法に関する。

車両の懸架機構部に配置されるスタビライザは、車両の幅方向に延びるトーション部（ねじり部）と、このトーション部の両端に連なる一対のアーム部と、トーション部とアーム部との間に形成された曲げ部とを有している。懸架機構部の一例では、前記トーション部がゴムブッシュ等を介して車体に支持され、アーム部が懸架機構部のサスペンションアーム等に連結される。懸架機構部に組付けられたスタビライザは、車両がカーブを走行する際などに生じる車体のローリング挙動に対して、前記アーム部や曲げ部およびトーション部が弾性変形し、ばねとして機能することにより、車体のロール剛性を高めることができる。

車両の軽量化を図るために、鋼管等の金属のパイプからなる中空スタビライザが実用化されている。中空スタビライザの材料であるパイプは、径方向の断面が実質的に円形の丸パイプである。このようなパイプを曲げ加工機（パイプベンダ）によって成形すると、前記曲げ部の断面（パイプ径方向の断面）がやや偏平となる。

例えば特許文献１に開示されているように、曲げ部の内面を楕円形の断面とした中空スタビライザや、特許文献２に開示されているように、パイプの肉厚を周方向に変化させた中空スタビライザも提案されている。これら中空スタビライザも、金属のパイプをパイプベンダによって曲げることにより、曲げ部などを形成している。

パイプベンダは、例えば特許文献３，４に記載されているように、パイプの先端から所定長さの部分をパイプクランプ（チャック）によってつかみ、パイプを引っ張りながら、パイプをローラに当てることによって、パイプを曲げている。このため曲げ部が偏平になることをある程度抑制することができ、比較的偏平度が小さい曲げ部を形成することができる。

特開昭６２−２２４４２２号公報 特許第５８５１３０５号公報 特開２００４−９１２５号公報 特開２０１０−１６２５５７号公報

スタビライザの仕様によっては、アーム部の先端から曲げ部までの距離が従来のスタビライザよりも短いものが要求されることがある。金属のパイプをパイプベンダによって成形するには、パイプの端部をパイプクランプ（チャック）によって保持する必要があるため、パイプの端部にある程度の長さの「つかみしろ」が必要である。このためアーム部の先端から曲げ部までの距離が短いスタビライザは、パイプベンダによって曲げることが難しい。そこでパイプベンダに代わって、金型を用いてスタビライザの曲げ部を成形することが考えられた。

しかし従来の金型によってパイプを径方向に押し曲げると、例えばトーション部とアーム部との間の曲げ部（いわゆる肩部）のように比較的小さな曲率半径で直角に近い角度に曲がる個所では、パイプベンダによって曲げた場合よりも偏平に潰れてしまうことが問題となった。偏平度の許容範囲は、例えばパイプの直径の±１０％までである。従来の金型によって成形された曲げ部は、偏平度が大きいため曲げ部の応力が問題となることもある。また曲げ部の偏平度が大きいと、曲げ部がスタビライザの周囲の部品と干渉する可能性があるため好ましくない。

従って本発明の目的は、曲げ部の断面の偏平度が大きくなることを抑制でき、かつ、曲げ部の断面の周方向の応力分布のばらつきが大きくなることを抑制できる中空スタビライザと、スタビライザ製造装置と、中空スタビライザの製造方法を提供することにある。

１つの実施形態は車両の懸架機構部に配置される中空スタビライザであって、トーション部と、前記トーション部に連なる曲げ部と、前記曲げ部に連なるアーム部とを具備している。そして前記曲げ部のパイプ径方向の断面に関し、曲げ内側の中心を０°、曲げ外側の中心を１８０°としたとき、０°を中心に６０°から３００°の範囲の第１の断面部と、１８０°を中心に１２０°から２４０°の範囲内に形成され、前記第１の断面部よりも曲率が小さい第２の断面部と、９０°を中心に６０°を越え１２０°未満の範囲内に形成され、前記第２の断面部よりも曲率が小さい第３の断面部と、２７０°を中心に２４０°を越え３００°未満の範囲内に形成され、前記第２の断面部よりも曲率が小さい第４の断面部とを具備している。前記曲げ部の断面の偏平度は、パイプの直径の±１０％以内である。

１つの実施形態に係るスタビライザ製造装置は、ベース金型と、クランプ金型と、押さえ金型と、移動金型とを具備している。前記ベース金型は、パイプを載置する底壁と、前記パイプの側面が接する支持壁と、前記パイプの曲げ部の曲げ内側の曲率に応じた円弧形の成形曲面とを有している。前記クランプ金型は、前記ベース金型の前記支持壁との間で前記パイプを径方向に挟むことにより前記パイプを保持する。前記押さえ金型は、前記ベース金型の前記底壁と対向して配置され、前記底壁との間に前記パイプの前記曲げ部が入り込むキャビティを形成する。前記移動金型は、前記ベース金型の前記成形曲面に対向して配置され、前記パイプの長手方向の一部で前記曲げ部となる部分よりも先端側の部分を保持した状態において前記パイプを曲げる方向に移動し、前記曲げ部となる部分を前記キャビティに入り込ませ、前記成形曲面に押圧する。この実施形態において、前記押さえ金型の一部で前記底壁と対向する面に、前記キャビティの開口に向かって前記底壁との間の距離が大きくなるテーパ面が形成されているとよい。

１つの実施形態に係る中空スタビライザの製造方法は、中空スタビライザの材料であるパイプを温間域まで加熱する加熱工程と、前記パイプをスタビライザ製造装置のベース金型に載置に載置する載置工程と、前記パイプの曲げ部となる個所が偏平に潰れることを前記ベース金型とクランプ金型および押さえ金型によって規制した状態において、前記パイプを移動金型によって曲げることにより曲げ部を形成する曲げ工程とを具備している。

他の実施形態に係る中空スタビライザは、前記曲げ部のパイプ径方向の断面に関し、曲げ内側の中心を０°、曲げ外側の中心を１８０°としたとき、前記断面の周方向に規定された８つの領域、すなわち９０°に位置する第１の部分を含む第１領域と、０°に位置する第３の部分を含む第３領域と、２７０°に位置する第５の部分を含む第５領域と、１８０°に位置する第７の部分を含む第７領域と、前記第１領域と前記第３領域との間の第２の部分を含む第２領域と、前記第３領域と前記第５領域との間の第４の部分を含む第４領域と、前記第５領域と前記第７領域との間の第６の部分を含む第６領域と、前記第１領域と前記第７領域との間の第８の部分を含む第８領域とを有し、前記第４の部分および前記第５の部分のそれぞれの外面の曲率半径と比較して、前記第３の部分および前記第７の部分のそれぞれの外面の曲率半径が大きくかつ前記第２の部分および前記第６の部分のそれぞれの外面の曲率半径が小さい、外周面を有している。前記曲げ部の断面の偏平度は、パイプの直径の±１０％以内である。

この実施形態において、前記第４の部分および前記第５の部分のそれぞれの内面の曲率半径と比較して、前記第３の部分および前記第７の部分のそれぞれの内面の曲率半径が大きくかつ前記第２の部分および前記第６の部分のそれぞれの内面の曲率半径が小さい、内周面を有していてもよい。

本実施形態に係る曲げ部を有した中空スタビライザは、従来の金型によって曲げた曲げ部と比較して偏平度が小さく、前記曲げ部の断面が真円に近い形状である。このため曲げ部の応力分布のばらつきが大きくなることが抑制される。この曲げ部は、本実施形態に係るスタビライザ製造装置によって形成することができる。

車両の一部とスタビライザを示す斜視図。 １つの実施形態に係る中空スタビライザの一例を模式的に示す平面図。 図２中のＦ３−Ｆ３線に沿う中空スタビライザの曲げ部の断面図。 図３に示された中空スタビライザの曲げ部の周方向の位置と応力との関係を表した図。 １つの実施形態に係るスタビライザ製造装置の斜視図。 図５に示されたスタビライザ製造装置によってパイプを曲げる途中の状態を示す斜視図。 同スタビライザ製造装置によってパイプの曲げが終了した状態の斜視図。 同スタビライザ製造装置を模式的に表した平面図。 同スタビライザ製造装置によってパイプを曲げる途中の状態を模式的に表した平面図。 同スタビライザ製造装置によってパイプの曲げが終了した状態を模式的に表した平面図。 図１０中のＦ１１−Ｆ１１線に沿うスタビライザ製造装置の断面図。 スタビライザ製造装置の他の実施形態を示す断面図。 中空スタビライザの他の実施形態の曲げ部の径方向の断面を示す断面図。 実施例１の曲げ部の周方向の位置と外面の曲率半径との関係を表した図。 実施例１の曲げ部の周方向の位置と内面の曲率半径との関係を表した図。 実施例２の曲げ部の周方向の位置と外面の曲率半径との関係を表した図。 実施例２の曲げ部の周方向の位置と内面の曲率半径との関係を表した図。 実施例３の曲げ部の周方向の位置と外面の曲率半径との関係を表した図。 実施例３の曲げ部の周方向の位置と内面の曲率半径との関係を表した図。 実施例４の曲げ部の周方向の位置と外面の曲率半径との関係を表した図。 実施例４の曲げ部の周方向の位置と内面の曲率半径との関係を表した図。 実施例５の曲げ部の周方向の位置と外面の曲率半径との関係を表した図。 実施例５の曲げ部の周方向の位置と内面の曲率半径との関係を表した図。 実施例６の曲げ部の周方向の位置と外面の曲率半径との関係を表した図。 実施例６の曲げ部の周方向の位置と内面の曲率半径との関係を表した図。 従来品１−３の曲げ部の位置と外面の曲率半径との関係を表した図。 従来品１−３の曲げ部の位置と内面の曲率半径との関係を表した図。 従来品４−６の曲げ部の位置と外面の曲率半径との関係を表した図。 従来品４−６の曲げ部の位置と内面の曲率半径との関係を表した図。

以下に１つの実施形態に係る中空スタビライザ１０について、図１から図４を参照して説明する。

図１は、中空スタビライザ１０を備えた車両１１の一部を示している。中空スタビライザ１０は、車両１１の懸架機構部１２に配置されている。中空スタビライザ１０は、車体１３の幅方向（図１に矢印Ｗで示す方向）に延びるトーション部２０と、トーション部２０の両端に連なる一対の曲げ部２１，２２と、曲げ部２１，２２に連なる一対のアーム部２３，２４とを含んでいる。

トーション部２０は、ゴムブッシュ等を備えた一対の支持部３０，３１を介して、例えば車体１３の一部に支持されている。一対のアーム部２３，２４は、それぞれ、リンク部材３２，３３を介して、懸架機構部１２のサスペンションアームに接続されている。車両１１がカーブを走行する際などに、アーム部２３，２４に互いに逆相の荷重が入力すると、アーム部２３，２４に曲げの力がかかるとともに、曲げ部２１，２２に曲げとねじりの力がかかり、かつ、トーション部２０がねじられることにより、車体１３のローリングを抑制する反発荷重が発生する。

図２は、中空スタビライザ１０を模式的に示す平面図である。中空スタビライザ１０の材料は、焼入れ等の熱処理によって強度を向上させることが可能な金属（例えばばね鋼）からなるパイプ４０である。パイプ４０の外径の一例は２２ｍｍ、肉厚３ｍｍである。曲げ部２１，２２の曲率半径（中心曲率半径ｒ）の一例は５０ｍｍである。耐久試験（両振り試験）の際には、一方のアーム部２３が固定点Ａにて固定された状態のもとで、他方のアーム部２４の荷重点Ｂに上下方向の荷重が負荷される。

図２に示されるように中空スタビライザ１０は、長手方向の中央を対称軸Ｘ１として左右対称形である。曲げ部２１，２２の形状は実質的に互いに共通であるため、これ以降は一方の曲げ部２１を代表して説明する。他方の曲げ部２２も同様の構成であるため説明を省略する。中空スタビライザ１０の具体的な形状は、３次元的に曲げた形状も含めて、アーム部２３，２４に１箇所以上の曲げ部が形成されていてもよいし、トーション部２０の長手方向の途中に１箇所以上の曲げ部を有していてもよい。

図３は、中空スタビライザ１０の曲げ部２１の断面（パイプ４０の径方向の断面）を示している。図３はトーション部２０と曲げ部２１との境界から角度θ１（図２に示す）をなす位置の断面を示している。この明細書では、パイプ径方向の断面（図３）において、曲げ内側（曲げ中心方向）の中心を０°、曲げ外側の中心を１８０°と規定する。

図３に示されるように曲げ部２１は、パイプ径方向の断面に関して、曲げ内側の中心を０°、曲げ外側の中心を１８０°としたとき、０°を中心に６０°から３００°の範囲の第１の断面部４１と、１８０°を中心に１２０°から２４０°の範囲の第２の断面部４２と、９０°を中心に６０°を越え１２０°未満の範囲内に形成された第３の断面部４３と、２７０°を中心に２４０°を越え３００°未満の範囲内に形成された第４の断面部４４とを有している。図３中の２点鎖線Ｑ１は、曲げる前のパイプ４０の表面の輪郭を表している。他方の曲げ部２２の断面も同様の形状である。

第１の断面部４１の曲率半径ｒ１は、第１の曲率中心Ｃ１（パイプ４０の中心）から第１の断面部４１の表面までの距離である。第１の断面部４１のうち０°に近い領域は、曲げる前のパイプ４０の表面と同等の円の一部（円弧）をなしている。

第２の断面部４２の曲率半径ｒ２は、第２の曲率中心Ｃ２から第２の断面部４２の表面までの距離である。第２の断面部４２の曲率半径ｒ２は、第１の断面部４１の曲率半径ｒ１よりも大きい。すなわち第２の断面部４２の曲率は第１の断面部４１の曲率よりも小さい。

第３の断面部４３は、後述するスタビライザ製造装置５０によって曲げ部２１を曲げた際に、押さえ金型８０の押さえ壁８１に接したことにより、図３にΔＳ１で示す領域が平坦に近い形状となっている。第３の断面部４３の曲率半径ｒ３は、第３の曲率中心Ｃ３から第３の断面部４３の表面までの距離である。第３の断面部４３の曲率半径ｒ３は、第２の断面部４２の曲率半径ｒ２よりも大きい。すなわち第３の断面部４３の曲率は、第２の断面部４２の曲率よりも小さい。第３の断面部４３が完全な平面の場合には、曲率半径ｒ３は無限大である。

第４の断面部４４は、スタビライザ製造装置５０のベース金型６０の底壁６１に接したことにより、図３にΔＳ２で示す領域が平坦に近い形状となっている。第４の断面部４４の曲率半径ｒ４は、第４の曲率中心Ｃ４から第４の断面部４４の表面までの距離である。第４の断面部４４の曲率半径ｒ４は、第２の断面部４２の曲率半径ｒ２よりも大きい。すなわち第４の断面部４４の曲率は、第２の断面部４２の曲率よりも小さい。第４の断面部４４が完全な平面の場合、曲率半径ｒ４は無限大である。そして第３の断面部４３の表面と第４の断面部４４の表面とは互いに実質的に平行である。

図４は、中空スタビライザ１０のアーム部２３，２４に互いに逆相の荷重を負荷した場合において、曲げ部２１の断面（図３に示す）の周方向の位置と曲げ部２１に生じる応力との関係（応力分布）の一例を示している。図４中の実線Ｌ１は、一方のアーム部２３を固定した状態で他方のアーム部２４に下向きの荷重（プラス荷重）を負荷した場合の応力分布を示している。アーム部２４に上向きの荷重（マイナス荷重）を負荷した場合には、図４の横軸の１８０°を対称軸Ｘ２として、実線Ｌ１とは左右対称の応力分布となる。

従来の中実スタビライザを曲げる際に使用されていた金型を用いてパイプを曲げた場合には、曲げ部が偏平に過剰に潰れてしまい、その偏平度（パイプの直径に対する変形の割合）が±１０％を越えることもあった。従来の曲げ部は偏平度が大きいため、製品として使用することができない。しかも潰れた個所の内面の形状変化が大きいため、例えば図４にＰ１，Ｐ２で示すように応力のピークが大きくなることがあり、応力のばらつきも大きくなってしまう。

これに対し本実施形態の曲げ部２１を有した中空スタビライザ１０は、曲げ部２１のパイプ径方向の断面が正確には円形ではないが円に近い形状であり、以下に説明するスタビライザ製造装置５０（図５から図１１に示す）によって成形することができる。本実施形態の曲げ部２１の断面は偏平度の絶対値が１０％未満であり、従来の金型によって曲げられた偏平度が大きい曲げ部と比較して、応力分布のばらつきを小さくすることができた。

中空スタビライザ１０の外面にはショットピーニングを行なうことによって、耐久性に有効な圧縮残留応力を生じさせることができる。しかし中空スタビライザ１０の内面にショットピーニングを行なうことは実際には難しい。しかも中空スタビライザ１０のパイプ４０の内面に生じる応力のピークが高かったり、内面の形状変化が大きかったりすると、万一、パイプ４０の内面に傷等の欠陥が存在している場合に折損の起点になることがあるため好ましくない。このため中空スタビライザ１０は特に内面側の応力のピークを極力小さくすることが望まれる。本実施形態の中空スタビライザ１０の曲げ部２１は、偏平度が抑制された円形に近い断面であるため、偏平度が大きい従来の曲げ部の応力と比較すると、応力のピーク値を下げることが可能である。

以下に本実施形態に係るスタビライザ製造装置５０について、図５から図１１を参照して説明する。図５はスタビライザ製造装置５０の一部を示す斜視図である。図６は、スタビライザ製造装置５０によってパイプ４０の一部（曲げ部２１）を曲げる途中の状態を示している。図７は、スタビライザ製造装置５０による曲げ工程が終了した状態を示している。図８から図１１は、それぞれスタビライザ製造装置５０を模式的に表した平面図である。図１１は、図１０中のＦ１１−Ｆ１１線に沿うスタビライザ製造装置５０の断面図である。

スタビライザ製造装置５０は、ベース金型６０と、クランプ金型７０と、押さえ金型８０と、移動金型９０と、移動金型９０を駆動するための油圧シリンダ等のアクチュエータ９１などを含んでいる。

図１１に示されるようにベース金型６０は、パイプ４０の下面４０ａが接する底壁６１と、パイプ４０の側面４０ｂが接する支持壁６２と、曲げ部２１の曲げ内側の曲率に応じて湾曲する円弧形の成形曲面６３とを有している。底壁６１と支持壁６２との間の成形曲面６３は、パイプ４０の外径に応じた曲率の４分の１の円弧をなしている。

図８から図１０に示されるように、ベース金型６０の上方から見て、成形曲面６３は、曲げ部２１の曲げ内側の曲率半径ｒ５（図１０に示す）に対応した曲率半径の円弧をなしている。成形曲面６３に連続して縦壁６４が形成されている。ベース金型６０の底壁６１にパイプ４０が載置される。

クランプ金型７０は、ベース金型６０の底壁６１との間でパイプ４０を径方向に挟む第１のクランプ壁７１（図７から図９に示す）と、ベース金型６０の支持壁６２との間でパイプ４０を径方向に挟む第２のクランプ壁７２とを有している。第１のクランプ壁７１にパイプ４０の上面４０ｃが接する。これらベース金型６０とクランプ金型７０とによってパイプ４０が固定される。

押さえ金型８０は、ベース金型６０の底壁６１の上方に対向して配置されている。図１１に示されるように押さえ金型８０の下面には、ベース金型６０の底壁６１と対向する押さえ壁８１が形成されている。押さえ壁８１とベース金型６０の底壁６１との間に、パイプ４０が入り込むことができるキャビティ８２が形成されている。キャビティ８２の上下方向の開口幅Ｇ１は、パイプ４０の直径よりも僅かに大きい。

押さえ金型８０の一部（押さえ壁８１の一部）には、ベース金型６０の底壁６１と対向するテーパ面８３が形成されている。テーパ面８３は、底壁６１との間の距離がキャビティ８２の開口８２ａに向かって開口幅Ｇ１から次第に大きくなるように傾斜している。テーパ面８３の傾斜角すなわちベース金型６０の底壁６１と平行な線分Ｌ４に対してテーパ面８３がなす角度αは、例えば１０〜２０°程度である。この角度αは、パイプ４０の直径や肉厚等に応じて変化する値である。

移動金型９０は、ベース金型６０の成形曲面６３に対し水平方向に対向して配置されている。図５から図７に示されるように、移動金型９０はアーム９３に取付けられている。アクチュエータ９１によってアーム９３を回転させることにより、移動金型９０がパイプ４０を曲げる方向に移動する。すなわち移動金型９０は、アクチュエータ９１によって、軸９２を中心に、初期位置（図５と図８に示す位置）から、曲げ終了位置（図７と図１０に示す位置）にわたり、往復回動するようになっている。

移動金型９０はパイプ４０を保持する保持部９５を有している。保持部９５は、パイプ４０の一部すなわち曲げ部２１となる部分よりも先端側の部分４０ｄを保持する。保持部９５によってパイプ４０の先端側の部分４０ｄを保持した状態において、移動金型９０が軸９２を中心に回動することにより、保持部９５がパイプ４０を曲げる方向に移動する。これにより、曲げ部２１となる部分がキャビティ８２に入り込み、成形曲面６３に押圧される。

図５と図８に示されるように、ベース金型６０とクランプ金型７０との間にパイプ４０が挿入された状態で固定される。このとき移動金型９０は、パイプ４０と干渉しない位置に退避している。パイプ４０の先端側の部分４０ｄは、ベース金型６０の外側に突き出た状態となっている。パイプ４０は、例えば７００℃以下の温間域（鋼がオーステナイト化する温度よりも低い温度）に予め加熱されている。このため曲げ加工を行う際のパイプ４０は、冷間（室温）のときと比較して塑性加工することが容易な硬さとなっている。パイプ４０を温間域まで加熱するための加熱手段の一例は加熱炉であるが、通電加熱や高周波誘導加熱が採用されてもよい。

図６と図９に示されるように、アクチュエータ９１が作動することによって、移動金型９０が軸９２を中心にベース金型６０の縦壁６４に向かって回動する。この回動の途中で、パイプ４０の曲げ部２１となる部分がキャビティ８２に入り込んでゆく。このときパイプ４０の上面４０ｃがテーパ面８３に接しながらキャビティ８２の奥の成形曲面６３に向かって移動するため、パイプ４０の上面４０ｃに傷がつくことが抑制される。そして図７と図１０に示されるように、移動金型９０が曲げ終了位置まで移動することにより、曲げ部２１が形成される。

このように本実施形態の中空スタビライザの製造方法は、加熱工程と、載置工程と、曲げ工程とを具備している。中空スタビライザ１０の材料はパイプ４０である。前記加熱工程では、パイプ４０が加熱手段によって温間域まで加熱される。載置工程では、パイプ４０がスタビライザ製造装置５０のベース金型６０に載置される。曲げ工程では、曲げ部２１となる個所が偏平に潰れることを、スタビライザ製造装置５０のベース金型６０とクランプ金型７０と押さえ金型８０とによって規制した状態において、パイプ４０を移動金型９０によって曲げることにより曲げ部２１が形成される。

本実施形態のスタビライザ製造装置５０によれば、パイプ４０の長手方向の一部（曲げ部２１）を曲げる途中において、曲げ部２１が底壁６１と押さえ壁８１との間のキャビティ８２に入り込むことにより、曲げ部２１が偏平に潰れることを底壁６１と押さえ壁８１とによって抑制できる。しかも曲げ部２１の上面が押さえ壁８１に接した状態で拘束されるため、曲率が小さい第３の断面部４３が形成される。また、曲げ部２１の下面が底壁６１に接した状態で拘束されるため、曲率が小さい第４の断面部４４が形成される。底壁６１と押さえ壁８１とが互いに平行であれば、第３の断面部４３の表面と第４の断面部４４の表面とが互いに平行となる。

スタビライザ製造装置５０によって曲げ部２１を曲げると、曲げの外側が引き伸ばされる。このため曲げの外側が僅かに偏平となる。よって曲げの外側（第２の断面部４２）の曲率は、曲げの内側（第１の断面部４１）の曲率よりも小さくなる。つまり第２の断面部４２の曲率半径ｒ２が第１の断面部４１の曲率半径ｒ１よりも大きくなる。

第３の断面部４３は、押さえ金型８０の押さえ壁８１によって径方向に加圧されることにより塑性変形を生じ、押さえ壁８１と接している個所が平坦となる。加圧が解除されると形状が少し戻るが、第３の断面部４３の表面は平坦に近い形状となる。このため第３の断面部４３の曲率は、第２の断面部４２の曲率よりも小さくなる。

第４の断面部４４は、ベース金型６０の底壁６１によって径方向に加圧されることにより塑性変形を生じ、底壁６１と接している個所が平坦となる。加圧が解除されると形状が少し戻るが、第４の断面部４４の表面は平坦に近い形状となる。このため第４の断面部４４の曲率は、第２の断面部４２の曲率よりも小さくなる。

このように本実施形態のスタビライザ製造装置５０によって曲げ部２１を成形すると、曲げ部２１の断面は正確には真円ではないが、偏平度が大きくなることを抑制できる。しかも押さえ金型８０の下面（押さえ壁８１）にテーパ面８３が形成されており、曲げ途中のパイプ４０の上面がテーパ面８３に沿って移動し、成形曲面６３に向かう。このため曲げ部２１の上面が押さえ金型８０の側面８４に当たることによって傷がつくことを防止できる。

本実施形態のスタビライザ製造装置５０によれば、パイプベンダによってパイプを曲げる場合に必要としていたパイプの端部の「つかみしろ」が不要となる。このためパイプの先端から曲げ部までの距離が短いスタビライザの曲げ部も曲げることができる。しかも曲げ部の断面が過剰に偏平に潰れることを抑制でき、より真円に近い、偏平度が抑制された曲げ部を成形することができる。曲げ部の断面の偏平度は、パイプの直径の±１０％以内である。

また本実施形態のスタビライザ製造装置５０によれば、温間域まで予め加熱され、変形抵抗が低下したパイプ４０であっても、曲げ加工を行うに当たり、扁平度が抑制された曲げ部２１を成形することができる。

図１２は他の実施形態に係るスタビライザ製造装置５０Ａの一部を示している。この実施形態の場合、ベース金型６０の底壁６１に載置されたパイプ４０の上面と押さえ金型８０との間に、数十〜数百μｍ程度の微小な隙間ΔＧが形成されている。パイプ４０はこの隙間ΔＧにより、ベース金型６０に対して微小量動くことが許容される。それ以外の構成について、このスタビライザ製造装置５０Ａは前記スタビライザ製造装置５０（図５〜図１１）と共通であるため、両者に共通の符号を付して説明を省略する。

図１３は、スタビライザ製造装置５０Ａによって製造された中空スタビライザ１０の曲げ部２１の断面（パイプ径方向の断面）を示している。図１３にパイプ４０の外周面４０ｅと内周面４０ｆとが示されている。曲げ部２１の外周面４０ｅと内周面４０ｆは、以下に詳しく説明するように真円ではなく、少し歪んだ円形である。曲げ部２１の断面の偏平度は、パイプの直径の±１０％以内である。

図１３に示されるように、曲げ部２１の径方向の断面は、周方向に４５°ずつ規定された８つの領域Ｓ１−Ｓ８を有している。すなわちこの断面は、９０°を中心とする第１領域Ｓ１と、０°を中心とする第３領域Ｓ３と、２７０°を中心とする第５領域Ｓ５と、１８０°を中心とする第７領域Ｓ７とを有している。第１領域Ｓ１に第１の部分Ｎｏ．１が含まれている。第３領域Ｓ３に第３の部分Ｎｏ．３が含まれている。第５領域Ｓ５に第５の部分Ｎｏ．５が含まれている。第７領域Ｓ７に第７の部分Ｎｏ．７が含まれている。

さらにこの曲げ部２１は、第１領域Ｓ１と第３領域Ｓ３との間の第２領域Ｓ２と、第３領域Ｓ３と第５領域Ｓ５との間の第４領域Ｓ４と、第５領域Ｓ５と第７領域Ｓ７との間の第６領域Ｓ６と、第１領域Ｓ１と第７領域Ｓ７との間の第８領域Ｓ８とを有している。第２領域Ｓ２に第２の部分Ｎｏ．２が含まれている。第４領域Ｓ４に第４の部分Ｎｏ．４が含まれている。第６領域Ｓ６に第６の部分Ｎｏ．６が含まれている。第８領域Ｓ８に第８の部分Ｎｏ．８が含まれている。

図１３に示された断面の場合、第１領域Ｓ１は、６７．５°から１１２．５°までの範囲に規定されている。第１の部分Ｎｏ．１は、９０°を中心として第１領域Ｓ１に存在する。第３領域Ｓ３は、２２．５°から３３７．５°までの範囲に規定されている。第３の部分Ｎｏ．３は、０°を中心として第３領域Ｓ３に存在する。第５領域Ｓ５は、２４７．５°から２９２．５°までの範囲に規定されている。第５の部分Ｎｏ．５は、２７０°を中心として第５領域Ｓ５に存在する。第７領域Ｓ７は、１５７．５°から２０２．５°までの範囲に規定されている。第７の部分Ｎｏ．７は、１８０°を中心として第７領域Ｓ７に存在する。

図１３に示された断面の場合、第２領域Ｓ２は、第１領域Ｓ１と第３領域Ｓ３との間に規定されている。第２の部分Ｎｏ．２は、４５°を中心として第２領域Ｓ２に存在する。第４領域Ｓ４は、第３領域Ｓ３と第５領域Ｓ５との間に規定されている。第４の部分Ｎｏ．４は、３１５°を中心として第４領域Ｓ４に存在する。第６領域Ｓ６は、第５領域Ｓ５と第７領域Ｓ７との間に規定されている。第６の部分Ｎｏ．６は、２２５°を中心として第６領域Ｓ６に存在する。第８領域Ｓ８は、第１領域Ｓ１と第７領域Ｓ７との間に規定されている。第８の部分Ｎｏ．８は、１３５°を中心として第８領域Ｓ８に存在する。

図１３中のＲ１〜Ｒ８は、第１の部分から第８の部分（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．８）のそれぞれの外面の曲率半径を表している。また図１３中のｄ１〜ｄ８は、第１の部分から第８の部分（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．８）のそれぞれの内面の曲率半径を表している。

図１４は、スタビライザ製造装置５０Ａによって試作された実施例１の曲げ部の周方向の位置と、外面の曲率半径との関係を表している。図１５は、実施例１の周方向の位置と内面の曲率半径との関係を表している。曲げる前のパイプの外径は２２．２ｍｍ、パイプの厚さ３．１ｍｍである。

図１６は、スタビライザ製造装置５０Ａによって試作された実施例２の曲げ部の周方向の位置と、外面の曲率半径との関係を表している。図１７は、実施例２の周方向の位置と内面の曲率半径との関係を表している。曲げる前のパイプの外径と厚さは実施例１と同じである。

図１８は、スタビライザ製造装置５０Ａによって試作された実施例３の曲げ部の周方向の位置と、外面の曲率半径との関係を表している。図１９は、実施例３の周方向の位置と内面の曲率半径との関係を表している。曲げる前のパイプの外径と厚さは実施例１と同じである。

図２０は、スタビライザ製造装置５０Ａによって試作された実施例４の曲げ部の周方向の位置と、外面の曲率半径との関係を表している。図２１は、実施例４の周方向の位置と内面の曲率半径との関係を表している。曲げる前のパイプの外径は２２．２ｍｍ、パイプの厚さ４．４ｍｍである。

図２２は、スタビライザ製造装置５０Ａによって試作された実施例５の曲げ部の周方向の位置と、外面の曲率半径との関係を表している。図２３は、実施例５の周方向の位置と内面の曲率半径との関係を表している。曲げる前のパイプの外径と厚さは実施例４と同じである。

図２４は、スタビライザ製造装置５０Ａによって試作された実施例６の曲げ部の周方向の位置と、外面の曲率半径との関係を表している。図２５は、実施例６の周方向の位置と内面の曲率半径との関係を表している。曲げる前のパイプの外径と厚さは実施例４と同じである。

これに対し図２６は、パイプベンダによって製造された従来品１，２，３のそれぞれの曲げ部の周方向の位置と、外面の曲率半径との関係を表している。図２７は、同じく従来品１，２，３の曲げ部のそれぞれの周方向の位置と、内面の曲率半径との関係を表している。曲げる前のパイプの外径と厚さは、いずれも実施例１と同じである。

図２８は、パイプベンダによって製造された従来品４，５，６のそれぞれの曲げ部の周方向の位置と、外面の曲率半径との関係を表している。図２９は、同じく従来品４，５，６の曲げ部のそれぞれの周方向の位置と、内面の曲率半径との関係を表している。曲げる前のパイプの外径と厚さは、いずれも実施例４と同じである。

実施例１〜６（図１４〜図２５）と従来品１〜６（図２６〜図２９）とを比較すると、曲げ部の外周面４０ｅに関し、実施例１〜６は次のような特徴的な形状を有している。すなわち実施例１〜６は、第４の部分Ｎｏ．４および第５の部分Ｎｏ．５のそれぞれの外面の曲率半径Ｒ４，Ｒ５と比較して、第３の部分Ｎｏ．３および第７の部分Ｎｏ．７のそれぞれの外面の曲率半径Ｒ３，Ｒ７が大きくかつ第２の部分Ｎｏ．２および第６の部分Ｎｏ．６のそれぞれの外面の曲率半径Ｒ２，Ｒ６が小さい。この特徴は従来品１〜６には見ることができない。

しかも実施例１〜６は、内周面４０ｆも特徴的な形状を有している。すなわち実施例１〜６は、第４の部分Ｎｏ．４および第５の部分Ｎｏ．５のそれぞれの内面の曲率半径ｄ４，ｄ５と比較して、第３の部分Ｎｏ．３および第７の部分Ｎｏ．７のそれぞれの内面の曲率半径ｄ３，ｄ７が大きくかつ第２の部分Ｎｏ．２および第６の部分Ｎｏ．６のそれぞれの内面の曲率半径ｄ２，ｄ６が小さい。この特徴も、従来品１〜６には見ることができない。

実施例１〜６の曲げ部を有した中空スタビライザは、従来のパイプベンダによって曲げた曲げ部と比較して偏平度が小さく、前記曲げ部の断面が真円に近い形状である。このため曲げ部の応力分布のばらつきが大きくなることが抑制される。このような曲げ部を有する中空スタビライザは、前記実施形態に係るスタビライザ製造装置５０Ａによって形成することができる。

本発明を実施するに当たり、中空スタビライザの材料である金属のパイプをはじめとして、トーション部とアーム部および曲げ部の具体的な形状や寸法等を種々に変更して実施できることは言うまでもない。

１０…中空スタビライザ、１２…懸架機構部、２０…トーション部、２１，２２…曲げ部、２３，２４…アーム部、４０…パイプ、４０ｅ…外周面、４０ｆ…内周面、４１…第１の断面部、４２…第２の断面部、４３…第３の断面部、４４…第４の断面部、Ｓ１〜Ｓ８…第１〜第８領域、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．８…第１〜第８の部分、Ｒ１〜Ｒ８…外面の曲率半径、ｄ１〜ｄ８…内面の曲率半径、５０，５０Ａ…スタビライザ製造装置、６０…ベース金型、６１…底壁、６２…支持壁、６３…成形曲面、７０…クランプ金型、８０…押さえ金型、８２…キャビティ、８３…テーパ面、９０…移動金型、９１…アクチュエータ。

Claims (6)

1. 車両の懸架機構部に配置される中空スタビライザであって、
   トーション部と、
   前記トーション部に連なる曲げ部と、
   前記曲げ部に連なるアーム部とを具備し、
   前記曲げ部のパイプ径方向の断面に関し、曲げ内側の中心を０°、曲げ外側の中心を１８０°としたとき、
   ０°を中心に６０°から３００°の範囲の第１の断面部と、
   １８０°を中心に１２０°から２４０°の範囲内に形成され、前記第１の断面部よりも曲率が小さい第２の断面部と、
   ９０°を中心に６０°を越え１２０°未満の範囲内に形成され、前記第２の断面部よりも曲率が小さい第３の断面部と、
   ２７０°を中心に２４０°を越え３００°未満の範囲内に形成され、前記第２の断面部よりも曲率が小さい第４の断面部と、
   を具備したことを特徴とする中空スタビライザ。
2. パイプを載置する底壁と、前記パイプの側面が接する支持壁と、前記パイプの曲げ部の曲げ内側の曲率に応じた円弧形の成形曲面とを有したベース金型と、
   前記ベース金型の前記支持壁との間で前記パイプを径方向に挟むことにより前記パイプを保持するクランプ金型と、
   前記ベース金型の前記底壁と対向して配置され、前記底壁との間に前記パイプの前記曲げ部が入り込むキャビティを形成する押さえ金型と、
   前記ベース金型の前記成形曲面に対向して配置され、前記パイプの長手方向の一部で前記曲げ部となる部分よりも先端側の部分を保持した状態において前記パイプを曲げる方向に移動し、前記曲げ部となる部分を前記キャビティに入り込ませ、前記成形曲面に押圧する移動金型と、
   を具備したことを特徴とするスタビライザ製造装置。
3. 前記押さえ金型の一部で前記底壁と対向する面に形成され、前記キャビティの開口に向かって前記底壁との間の距離が大きくなるテーパ面を有したことを特徴とする請求項２に記載のスタビライザ製造装置。
4. 中空スタビライザの材料であるパイプを温間域まで加熱する加熱工程と、
   前記パイプを金型に載置する載置工程と、
   前記パイプの曲げ部となる個所が偏平に潰れることを前記金型によって規制した状態において前記パイプを曲げることにより曲げ部を形成する曲げ工程と、
   を具備したことを特徴とする中空スタビライザの製造方法。
5. 車両の懸架機構部に配置される中空スタビライザであって、
   トーション部と、
   前記トーション部に連なる曲げ部と、
   前記曲げ部に連なるアーム部とを具備し、
   前記曲げ部のパイプ径方向の断面に関し、曲げ内側の中心を０°、曲げ外側の中心を １８０°としたとき、
   前記断面の周方向に規定された８つの領域、すなわち、
   ９０°に位置する第１の部分を含む第１領域と、
   ０°に位置する第３の部分を含む第３領域と、
   ２７０°に位置する第５の部分を含む第５領域と、
   １８０°に位置する第７の部分を含む第７領域と、
   前記第１領域と前記第３領域との間の第２の部分を含む第２領域と、
   前記第３領域と前記第５領域との間の第４の部分を含む第４領域と、
   前記第５領域と前記第７領域との間の第６の部分を含む第６領域と、
   前記第１領域と前記第７領域との間の第８の部分を含む第８領域と、
   を有し、
   前記第４の部分および前記第５の部分のそれぞれの外面の曲率半径と比較して、前記第３の部分および前記第７の部分のそれぞれの外面の曲率半径が大きくかつ前記第２の部分および前記第６の部分のそれぞれの外面の曲率半径が小さい、外周面を有したことを特徴する中空スタビライザ。
6. 前記第４の部分および前記第５の部分のそれぞれの内面の曲率半径と比較して、前記第３の部分および前記第７の部分のそれぞれの内面の曲率半径が大きくかつ前記第２の部分および前記第６の部分のそれぞれの内面の曲率半径が小さい、内周面を有したことを特徴する請求項５に記載の中空スタビライザ。

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