JP3886106B2 - 中空スタビライザ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車等の車両に使用される中空スタビライザの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両のロール剛性を高めるためのばね部材として、スタビライザが使用されている。スタビライザは、車両の幅方向に延びるトーション部と、このトーション部の両側端に位置するアーム部と、トーション部とアーム部の間の肩部に両者を連結する湾曲部を備えている。また、湾曲部は、肩部のみならずアーム部やトーション部にも設けられることがある。
【０００３】
上記スタビライザは、車両が曲線路を走行する時に両アーム部に互いに上下逆向きの荷重が入力することにより、両アーム部が互いに逆向きに撓むために、トーション部がねじられ、この時に発生する反発力により、車体のローリングが抑制される。このためにアーム部には、主として曲げ応力が発生し、トーション部には、主としてねじり応力が発生する。また、肩部には、曲げ応力とねじり応力の合成応力が発生する。また、従来のスタビライザの材料には、中実丸棒が使用されていたが、車両の軽量化を図るためにパイプ材を用いた中空スタビライザも知られている。
【０００４】
ところで、車両の床下には、燃料タンク、排気管、フレームおよび各種ロッドが設置され、スタビライザは、そのような部品の隙間を通すために、トーション部やアーム部および／または肩部に複数の湾曲部を設けて立体的に曲げ加工されることがある。
【０００５】
従来の中空スタビライザの曲げ加工方法を図５に示す。曲げ加工装置５０は、円弧状の成形面５１を有する曲げ型５２と、スタビライザ本体１１を押さえるクランプ型５３と圧力型５４を備えている。曲げ型５２は、図示しない回転駆動機構によって、図中の矢印方向に回転させられ、スタビライザ本体１１を成形面５１に沿って、中心曲げ半径Ｒで円弧状に曲げるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
スタビライザは、車両の各種部品の隙間を通すために立体的に曲げ加工される。しかしながら、従来の曲げ型で立体的に曲げ加工するには、平面的な曲げ加工を複数回組み合わせて行っていた。従来の曲げ型の場合、曲げ型の形状から、１つの湾曲部と他の湾曲部の間には、直線部を設けないと曲げ成形できなかった。その結果、材料長に無駄が出ていた。また、他の部品が複雑に入り組んだ隙間にスタビライザを収容するためには、スタビライザに湾曲部を複数設けて部品との干渉を避ける必要が生じ、そのため、曲げ加工回数が増加し、湾曲部同士の間の直線部の数も増える。しかしながら、部品が入り組んだ隙間に長い直線部を収容することは困難な場合が多いから、スタビライザを小刻みに曲げる必要が生じる。その結果、曲げ半径を大きく設定することができず、中空スタビライザの曲げ半径を小さくすると、パイプが扁平化および扁肉化してしまう欠点があった。パイプに扁平化および扁肉化すると応力集中が生じるため耐久性が低下する。さらに、従来の曲げ型で曲げ半径の異なる曲げ加工を行う場合、異なる曲げ半径の曲げ型を多数用意しなければならず、曲げ型の管理に多大な労力を要していた。
【０００７】
従って、本発明の目的は、部品間の狭い隙間でも、パイプの扁平化および扁肉化を抑制して成形し、設置することができる中空スタビライザを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の中空スタビライザは、鋼製パイプからなり、車体の幅方向に延びるトーション部と、トーション部の両端側に位置する左右一対のアーム部と、トーション部とアーム部およびそれらの間の部分のいずれかにおいて弧状に曲げられた複数の湾曲部とを有する中空スタビライザにおいて、トーション部とアーム部とを接続するとともに互いに隣接する２つの湾曲部を螺旋状に曲げることにより、２つの湾曲部のうちのアーム部側の湾曲部とトーション部との間に直線部が存在しないようにトーション部とアーム部とを立体的に接続していることを特徴としている。
【０００９】
２つの湾曲部が立体的に連続するような場合には、従来では各湾曲部を個別に曲げていたが、上記構成の中空スタビライザでは、２つの湾曲部を螺旋状に曲げることにより、２つの湾曲部が連続する場合と類似した形状にすることができる。この場合には、湾曲部の開始と終了までの２点間を短い距離で結ぶことができ、したがって、材料費の低減および軽量化をすることができるとともに、２点間が曲げ半径の大きな曲線となるので、材料がつぶれるのを効果的に防止することができる。
【００１０】
ここで、本発明は、複数の湾曲部の曲げ半径が互いに異なるように構成することができる。この構成では、曲げ半径を適宜設定したり湾曲部を連続させることにより、部品同士の間を縫うようにして配置することができる。
【００１１】
また、本発明は、一つの湾曲部に対して一つの曲げ半径を設定する場合に限らず、一つの湾曲部の曲げ半径が途中で変化するようにして、複数の異なる曲げ半径により湾曲部を構成することもできる。そのような湾曲部を設けることにより、さらに複雑に入り組んだ部品同士の隙間に中空スタビライザを収容することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施例について、図面を参照して説明する。図１に示した中空スタビライザ１０は、鋼製の略丸パイプからなるスタビライザ本体１１を備えている。スタビライザ本体１１は、従来のものと同様に、車両の幅方向に延びるトーション部１２と、このトーション部１２の両端に位置する左右一対のアーム部１３と、これらトーション部１２とアーム部１３との間に位置する円弧状の湾湾曲部１４、１５、１６と、サポート部１７などを備えて構成されている。なお、アーム部１３やトーション部１２にも湾曲部が設けられることもある。
【００１３】
この中空スタビライザ１０では、湾曲部１５，１６どうしの間には直線部が存在しているが、湾曲部１４，１５どうしの間には直線部が存在していない。そしてトーション部１２あるいはサポート部１７がゴムブッシュ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１３がスタビライザリンク（図示せず）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。
【００１４】
この中空スタビライザ１０は、従来のものと同様に、車両の旋回走行時に各アーム１３に互いに逆向きの上下方向に荷重が入力されることにより、各アーム部１３が互いに逆方向に撓むとともに、トーション部１２がねじられる。こうしてトーション部１２とアーム部１３および湾曲部１４、１５，１６などに生じるばね作用によって、車体のローリングが抑制される。スタビライザ本体１１に使われる鋼製の丸パイプは、例えばばね鋼に相当する成分からなる鋼製の管である。
【００１５】
管から中空スタビライザ１０を曲げ成形するためのパイプベンダ４０を図４に示す。パイプベンダ４０は、スタビライザ本体１１を固定治具４３に向けて送りだす送り装置４１、固定治具４３および可動治具４５とにより構成される。
【００１６】
送り装置４１には、クランプ４２が設けられている。クランプ４２は、スタビライザ本体１１を固定治具４３へ送ると共に、スタビライザ本体１１を回転可能に固定している。
【００１７】
固定治具４３は、スタビライザ本体１１が通過する開口４４を有する。固定治具４３は、可動治具４５（曲げ治具）に対してスタビライザ本体１１の曲げの位置決めになる。
【００１８】
可動治具４５は、スタビライザ本体１１が通過する開口４６を有する。また、可動治具４５は、駆動機構により水平方向および垂直方向に移動させられるようになっている。更に、可動治具４５は、駆動機構によりスタビライザ本体１１の中心線上の点Ｏを中心に水平方向（Ａ方向）に回転させられるようになっている。
【００１９】
先ず、平面内で曲げ半径一定で曲げ加工する場合（湾曲部１６を曲げ加工する場合）について説明する。送り装置４１，固定治具４３および可動治具４５の軸線を一致させた状態で、後端をクランプ４２によりクランプされたスタビライザ本体１１は送り装置４１により固定治具４３に設けられた開口４４および可動治具４５に設けられた開口４６を通過する。湾曲位置までスタビライザ本体１１が押し出された時に、可動治具４５がスタビライザ本体１１を湾曲させる方向に移動する。可動治具４５の移動に伴い、可動治具４５がスタビライザ本体１１の中心線上の点Ｏを中心に回転し、その際、スタビライザ本体１１の軸線は開口４６の入口側の面４７に対してほぼに直角になる。この状態で可動治具４５を固定し、スタビライザ本体１１を押し出せば曲げ半径が一定な湾曲部１６が引き続き形成される。
【００２０】
次に、湾曲部１５，１４を曲げ加工する手順について説明する。先ず、湾曲部１６を曲げ加工したときと同じ手順で湾曲部１５を曲げ加工する。その際、曲げ半径がＲ１５となるように、可動治具４５の位置および回転角度を調整する。図４は湾曲部１５を曲げ終わった状態を示している。この状態から可動治具４５を図中矢印Ｂ方向へ移動させるとともに矢印Ａ方向へ回転させ、かつ、クランパ４２を回転させる。これにより、スタビライザ本体１１は、その中心線上の点Ｏが変曲点となるように点Ｏおよび固定治具４３間で曲げられる。そして、可動治具４５を固定してスタビライザ本体１１を押し出せば、曲げ半径が一定の湾曲部１４が曲げ形成される。その際、曲げ半径がＲ１４となるように、可動治具４５の位置および回転角度を調整する。このようにして、曲げ半径が互いに異なるＲ１５、Ｒ１４の湾曲部１５，１４が、それらの間に直線部を形成することなく曲げ加工される。
【００２１】
１つの湾曲部内で、曲げ半径を変化させる場合は、曲げ加工中に可動治具４５の移動量および回転角を変化させることにより、図２にｒ１、ｒ２，ｒ３で示すように曲げ半径を変化させることができる。
【００２２】
湾曲を３次元空間で曲げ加工する場合、即ち螺旋状に曲げ加工する場合は、クランプ４２でスタビライザ本体１１を固定治具４３に送り出す。この状態で可動治具４５を水平方向および垂直方向に移動させるとともに所定角度回転させると、スタビライザ本体が螺旋状に湾曲する。そして、その状態で可動治具４５を固定してスタビライザ本体１１を押し出せば、曲げ半径が一定の螺旋状をなす湾曲部が引き続き形成される。また、螺旋形状も可動治具４５の水平および垂直方向の移動速度および量を調整することで、複雑な螺旋形状を成形することが出来る。水平曲げ加工装置は、図４に示したものの他、パイプの曲げ半径を変化させることができるもので、かつ螺旋状に曲げ加工できるものであれば、どのような装置であってもよい。
【００２３】
上記の曲げ加工装置により成形した中空スタビライザの湾曲部を図３に示す。図３（ａ）は、比較のために示す従来の曲げ加工が行われた中空スタビライザを示し、（ｂ）は、本発明の実施形態における中空スタビライザを示す。図（ａ）に示す従来の中空スタビライザでは、図中Ａ点からＢ点へ至るまでに平面Ｘおよび平面Ｙ内で平面的な曲げ加工がそれぞれ行われ、各の平面内での曲げ加工を組み合わせて立体的な曲げ加工を行っている。一方、図３（ｂ）に示す本発明の中空スタビライザでは、Ａ点からＢ点までほぼ螺旋状となるように立体内で曲げ加工が行われている。その結果、２点間の材料長が短くすることができる。また曲げ半径も大きくとることができるので、中空スタビライザの曲げ加工時にパイプが扁平化および扁肉化するのを防ぐことができる。また、図（ａ）では、湾曲部と湾曲部の間には、直線部を設けなければならないが、図（ｂ）では連続的に曲げ加工できるので、湾曲部の半径を更に大きくすることができる。
【００２４】
【発明の効果】
中空スタビライザの各湾曲部の曲げ半径を湾曲部ごと、あるいは、一つの湾曲部内で変化させることができると共に、螺旋状にも曲げることができるので、自動車に取り付けられている部品の狭い間隙をぬうことができるようになったので、設計の自由度が増す。また、湾曲部の曲げ半径を大きくすることができるので、パイプが扁平化および扁肉化するのを防ぐことができ、耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例を示す中空スタビライザの全体図である。
【図２】 図１に示された中空スタビライザの湾曲部の拡大図である。
【図３】 （ａ）は、従来の中空スタビライザの湾曲部の拡大立体成形図、（ｂ）は本発明の中空スタビライザの湾曲部の拡大立体成形図である。
【図４】 本発明に使用される曲げ加工装置の例を示す図である。
【図５】 従来の曲げ加工装置の例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 中空スタビライザ
１１ スタビライザ本体
１２ トーション部
１３ アーム部
１４，１５，１６ 湾曲部
１７ サポート部
１８ 支持部材
４０ パイプベンダ
４１ 送り装置
４２ クランプ
４３ 固定治具
４４ 開口
４５ 可動治具
４６ 開口
４７ 可動治具の入口側面

Claims (3)

1. 鋼製パイプからなり、車体の幅方向に延びるトーション部と、前記トーション部の両端側に位置する左右一対のアーム部と、前記トーション部とアーム部およびそれらの間の部分のいずれかにおいて弧状に曲げられた複数の湾曲部とを有する中空スタビライザにおいて、前記トーション部と前記アーム部とを接続するとともに互いに隣接する２つの湾曲部を螺旋状に曲げることにより、前記２つの湾曲部のうちの前記アーム部側の湾曲部と前記トーション部との間に直線部が存在しないように前記トーション部と前記アーム部とを立体的に接続していることを特徴とする中空スタビライザ。
2. 前記複数の湾曲部の曲げ半径が互いに異なることを特徴とする請求項１記載の中空スタビライザ。
3. 前記複数の湾曲部を有する中空スタビライザにおいて、少なくとも１つの湾曲部が複数の異なる曲げ半径により成形されていることを特徴とする請求項１または２記載の中空スタビライザ。

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