JP4155703B2 - 乗用車のピボットビームリヤアクスルのためのクロスビームとして撓み剛性を有しねじりに弱い管成形材を製造する方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗用車のピボットビームリヤアクスルのためのクロスビームとして撓み剛性を有しねじりに弱い(torsionsweich)管成形材を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
乗用車のピボットビームリヤアクスルのためのクロスビームを、このクロスビームを一方では撓み剛性を有するように形成し、しかし他方では十分にねじりに弱いように形成するためにはいかに構成したらよいかという種々様々な提案が公知になっている。これには、欧州特許第２４９５３７号明細書、欧州特許出願公開第６８１９３２号明細書、欧州特許第７５２３３２号明細書、ドイツ連邦共和国実用新案登録第２９７２０２０７号明細書および米国特許第２０９９１１号明細書が含まれる。
【０００３】
しかしながら、これらすべてのクロスビームの特性はあまりにも特殊であり、その製造には全体的に見て大きな手間がかかり、従って完成されたピボットビームリヤアクスルの範囲における原価が高くなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、従来技術から出発して、経済的な高生産能力を保証するだけでなく、その都度課せられた要件の面で、個々の方法パラメータ(Verfahrensparameter)を十分に可変に形成することも可能にするような、乗用車のピボットビームリヤアクスルのためのクロスビームとして撓み剛性を有しねじりに弱い管成形材を製造する方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の方法では、調質鋼から成る管を、ねじり剛性を有する端区分を確保しながら、先ず管の中央の長細区分をＵ字形に冷間変形加工することによりねじりに弱く形成し、このように形成した管成形材を少なくとも部分的な区分で、８５０℃〜９６０℃の間の温度レベルで焼なましし、次いで、ＡＣ３点を上回る温度によって水中で焼入れし、次いで２００℃〜５５０℃の温度によって５分よりも長い時間にわたって焼戻しし、その後少なくとも外側の表面硬化を受けさせ、最後にピボットビームリヤアクスルを完成させるためにさらなる輪郭にもたらすようにした。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によれば、ピボットビームリヤアクスルのためのクロスビームとして管成形材を製造するときに、焼なまし鋼から成る同一横断面を有する管を使用することができる。先ずこの管は、ねじり剛性を有する端区分を確保しつつ、中央の長細区分をＵ字形に冷間変形加工することによりねじりに弱く形成される。この場合、これらの端区分の形状は任意であってよい。この形状は、場合によってはウェブ薄板を組み入れて、円形またはシュー状に形成されていてよい。補強エンボス加工部がＵ字形に形成された中央の長細区分と端区分との間の移行区分に設けられてもよい。
【０００７】
冷間変形加工のあと、目下の管成形材は熱処理を受け、この熱処理においてこの管成形材はＵ字形に冷間変形された長細区分と端部区分との間の移行区分で８５０℃〜９６０℃の温度レベルで焼なまされる。次いで、この管成形材は、鉄・炭素状態図においてＡＣ３点の上方に位置する温度によって水中で焼入れされ、次いで、２００℃〜５５０℃の温度で５分よりも長い時間にわたって焼戻される。
【０００８】
このように形成されて熱処理された管成形材は、乗用車のピボットビームリヤアクスルの構成部分として形成された丁度前述のようなねじり成形材のために得ようとしていた、動力学的な負荷下での高い耐久性を有している。
【０００９】
この熱処理に続いて、管成形材は少なくとも外側の表面強化を受ける。これは有利には機械的な表面強化である。場合によっては付加的に、管成形材の内側も、特に機械的に表面強化されてよい。
【００１０】
最後にこのように製造された管成形材は、ピボットビームリヤアクスルの完成のためにさらなる輪郭にもたらされる。
【００１１】
前述の方法の特に有利な手段は請求項２の特徴から明らかである。この場合、管成形材は、９２０℃〜９５０℃の温度レベルで、特に約９３０℃で焼なましされる。
【００１２】
さらにこのような関連において、請求項３の特徴に基づき、焼なましされた管成形材が約２８０℃の温度で、約２０分の時間にわたって焼戻しされる。
【００１３】
さらに本発明の枠内で、請求項４に基づいて、ピボットビームリヤアクスルのクロスビームとして管成形材を使用するときに、材料品質(Werkstoffqualitaet)２２ＭｎＢ５を備えた管が使用されると特に有利である。
【００１４】
さらに前記課題を解決するために、本発明の方法によれば、請求項５に記載したように、表面焼入れ鋼から成る管を、ねじり剛性を有する端区分を確保しながら、先ず、中央の長細区分をＵ字形の冷間変形加工によりねじりに弱く形成し、次いで、このように形成した管成形材を少なくとも部分的な区分で、熱処理経過中に、管成形材の縁部層を浸炭し次いで急冷することにより、縁部層焼入れを受けさせ、次いで少なくとも外側の表面硬化を行い、最後にピボットビームリヤアクスルを完成させるためにさらなる輪郭にもたらすようにした。
【００１５】
このような手段の枠内においては、表面焼入れ鋼が使用される。この場合、表面焼入れ鋼から成る管はやはり先ず中央の長細区分においてＵ字形の冷間変形加工によってねじりに弱く形成される。これに対して管成形材の端区分はねじり剛性を有している。これらの端区分は第１の手段におけるのと同様に種々様々に形成することができる。
【００１６】
冷間変形加工のあと、このように形成された管成形材は熱処理経過中に、管成形材の縁部層が浸炭され次いで急冷されることにより、この管成形材が縁部層焼入れを受ける。この手段によっても、本発明に基づき、クロスビームとして形成された冷間変形加工された管成形材が、完成されたピボットビームリヤアクスルの枠内で、動力学的な負荷下での高い耐久性を有することが保証される。
【００１７】
熱処理のあと、外側の表面強化が行われる。次いで、管成形材はピボットビームリヤアクスルを完成するためにさらなる輪郭にもたらされる。
【００１８】
撓み剛性を有する、ねじりに弱い管成形材を形成するための有利な材料品質は、請求項６によれば、Ｃ１５に見出される。
【００１９】
請求項７に記載した特徴のように、冷間変形加工された管成形材の熱処理が、Ｕ字形に変形加工された中央の長細区分とねじり剛性を有する端区分との間の移行区分で行われると、本発明の課題の第１の解決手段においても、第２の解決手段においても、特に有利である。
【００２０】
最後に、管成形材の表面強化は請求項８に記載したように、球体、特に鋼球で噴射することにより行われると有利である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。
【００２２】
図１には、符号１で管成形材が、乗用車のピボットビームリヤアクスル（その他の部分については詳細には図示しない）のためのクロスビームとして図示されている。管成形材１は初めは丸い管（図５）から製造される。この管は、材料品質２２ＭｎＢ５の調質鋼から成っている。
【００２３】
非切削の冷間変形加工によって、管成形材１の横断面は端区分ａにおいては維持される。しかしながら、端区分ａにおける管成形材１の端部２のこのような円形の横断面は、移行区分ｂにおいては連続的にＵ字形の二重壁状の横断面に移行する。このＵ字形の二重壁状の横断面は管成形材１の中央の長細区分ｃにわたって延びる（図１〜５）。
【００２４】
図１に示された管成形材１が上から見た状態、すなわち乗用車における組み付け位置で示されていると仮定して、中央のＵ字形の長細区分ｃの脚部（図２および図３）はアーチ状のウェブ４から、管成形材１の、長手方向軸線ＬＡを通って延びる水平方向の中央長手方向平面ＭＬＥに対して、走行方向ＦＲに僅かに互いに離れる方向で広がりながら延びている。
【００２５】
管成形材１は中央のＵ字形の長細区分ｃの端部に、管成形材１の横方向に延びるエンボス状の押し込み成形部５を備えている。図３に示したように、これらの押し込み成形部５はその最も大きな深さを、Ｕ字形の長細区分ｃの頂部Ｓに有している。押し込み成形部５の深さは、押し込み成形部が均一に脚部３の外側の表面７内に入り込むまで脚部３の自由端部６に向かって減じられる。従って、縦断面図で見て、押し込み成形部５は三日月状の輪郭を有している。
【００２６】
押し込み成形部５の縁部９は丸く面取りされている。
【００２７】
材料品質２２ＭｎＢ５の調質鋼から円形の管を冷間変形加工したあと、次いで目下の管成形材１が、図１〜図５のように移行区分ｂにおいて約９３０℃の温度レベルで焼なましされる。次いでこの管成形材１が、ＡＣ３点を上回る温度によって水中で焼入れされ、次いで、約２８０℃の温度で２０分の時間にわたって焼戻しされる。次いで管成形材１はその外側の表面１０に関して鋼球で噴射され、最後にピボットビームリヤアクスルを完成させるためのさらなる輪郭にもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】乗用車のピボットビームリヤアクスルのためのクロスビームとして形成された管成形材を示す平面図である。
【図２】図１の管成形材をＩＩ−ＩＩ線に沿って示す横断面図である。
【図３】図１の管成形材をＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って示す横断面図である。
【図４】図１の管成形材をＩＶ−ＩＶ線に沿って示す横断面図である。
【図５】図１の管成形材をＶ−Ｖ線に沿って示す横断面図である。
【符号の説明】
１ 管成形材、 ２ 端部、 ３ 脚部、 ４ ウェブ、 ５ 押し込み加工部、 ６ 自由端部、 ７ 外側の表面、 ８ 内側の表面、 ９ 縁部、 １０ 表面、 ａ 端区分、 ｂ 移行区分、 ｃ 中央の長細区分、 ＦＲ 走行方向、 ＬＡ 長手方向軸線、 ＭＬＥ 中央長手方向平面、 Ｓ 頂部
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗用車のピボットビームリヤアクスルのためのクロスビームとして撓み剛性を有しねじりに弱い(torsionsweich)管成形材を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
乗用車のピボットビームリヤアクスルのためのクロスビームを、このクロスビームを一方では撓み剛性を有するように形成し、しかし他方では十分にねじりに弱いように形成するためにはいかに構成したらよいかという種々様々な提案が公知になっている。これには、欧州特許第２４９５３７号明細書、欧州特許出願公開第６８１９３２号明細書、欧州特許第７５２３３２号明細書、ドイツ連邦共和国実用新案登録第２９７２０２０７号明細書および米国特許第２０９９１１号明細書が含まれる。
【０００３】
しかしながら、これらすべてのクロスビームの特性はあまりにも特殊であり、その製造には全体的に見て大きな手間がかかり、従って完成されたピボットビームリヤアクスルの範囲における原価が高くなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、従来技術から出発して、経済的な高生産能力を保証するだけでなく、その都度課せられた要件の面で、個々の方法パラメータ(Verfahrensparameter)を十分に可変に形成することも可能にするような、乗用車のピボットビームリヤアクスルのためのクロスビームとして撓み剛性を有しねじりに弱い管成形材を製造する方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の方法では、調質鋼から成る管を、ねじり剛性を有する端区分を確保しながら、先ず管の中央の長細区分をＵ字形に冷間変形加工することによりねじりに弱く形成し、このように形成した管成形材を少なくとも部分的な区分で、８５０℃〜９６０℃の間の温度レベルで焼なましし、次いで、ＡＣ３点を上回る温度によって水中で焼入れし、次いで２００℃〜５５０℃の温度によって５分よりも長い時間にわたって焼戻しし、その後少なくとも外側の表面硬化を受けさせ、最後にピボットビームリヤアクスルを完成させるためにさらなる輪郭にもたらすようにした。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によれば、ピボットビームリヤアクスルのためのクロスビームとして管成形材を製造するときに、焼なまし鋼から成る同一横断面を有する管を使用することができる。先ずこの管は、ねじり剛性を有する端区分を確保しつつ、中央の長細区分をＵ字形に冷間変形加工することによりねじりに弱く形成される。この場合、これらの端区分の形状は任意であってよい。この形状は、場合によってはウェブ薄板を組み入れて、円形またはシュー状に形成されていてよい。補強エンボス加工部がＵ字形に形成された中央の長細区分と端区分との間の移行区分に設けられてもよい。
【０００７】
冷間変形加工のあと、目下の管成形材は熱処理を受け、この熱処理においてこの管成形材はＵ字形に冷間変形された長細区分と端部区分との間の移行区分で８５０℃〜９６０℃の温度レベルで焼なまされる。次いで、この管成形材は、鉄・炭素状態図においてＡＣ３点の上方に位置する温度によって水中で焼入れされ、次いで、２００℃〜５５０℃の温度で５分よりも長い時間にわたって焼戻される。
【０００８】
このように形成されて熱処理された管成形材は、乗用車のピボットビームリヤアクスルの構成部分として形成された丁度前述のようなねじり成形材のために得ようとしていた、動力学的な負荷下での高い耐久性を有している。
【０００９】
この熱処理に続いて、管成形材は少なくとも外側の表面強化を受ける。これは有利には機械的な表面強化である。場合によっては付加的に、管成形材の内側も、特に機械的に表面強化されてよい。
【００１０】
最後にこのように製造された管成形材は、ピボットビームリヤアクスルの完成のためにさらなる輪郭にもたらされる。
【００１１】
前述の方法の特に有利な手段は請求項２の特徴から明らかである。この場合、管成形材は、９２０℃〜９５０℃の温度レベルで、特に約９３０℃で焼なましされる。
【００１２】
さらにこのような関連において、請求項３の特徴に基づき、焼なましされた管成形材が約２８０℃の温度で、約２０分の時間にわたって焼戻しされる。
【００１３】
さらに本発明の枠内で、請求項４に基づいて、ピボットビームリヤアクスルのクロスビームとして管成形材を使用するときに、材料品質(Werkstoffqualitaet)２２ＭｎＢ５を備えた管が使用されると特に有利である。
【００１４】
さらに前記課題を解決するために、本発明の方法によれば、請求項５に記載したように、表面焼入れ鋼から成る管を、ねじり剛性を有する端区分を確保しながら、先ず、中央の長細区分をＵ字形の冷間変形加工によりねじりに弱く形成し、次いで、このように形成した管成形材を少なくとも部分的な区分で、熱処理経過中に、管成形材の縁部層を浸炭し次いで急冷することにより、縁部層焼入れを受けさせ、次いで少なくとも外側の表面硬化を行い、最後にピボットビームリヤアクスルを完成させるためにさらなる輪郭にもたらすようにした。
【００１５】
このような手段の枠内においては、表面焼入れ鋼が使用される。この場合、表面焼入れ鋼から成る管はやはり先ず中央の長細区分においてＵ字形の冷間変形加工によってねじりに弱く形成される。これに対して管成形材の端区分はねじり剛性を有している。これらの端区分は第１の手段におけるのと同様に種々様々に形成することができる。
【００１６】
冷間変形加工のあと、このように形成された管成形材は熱処理経過中に、管成形材の縁部層が浸炭され次いで急冷されることにより、この管成形材が縁部層焼入れを受ける。この手段によっても、本発明に基づき、クロスビームとして形成された冷間変形加工された管成形材が、完成されたピボットビームリヤアクスルの枠内で、動力学的な負荷下での高い耐久性を有することが保証される。
【００１７】
熱処理のあと、外側の表面強化が行われる。次いで、管成形材はピボットビームリヤアクスルを完成するためにさらなる輪郭にもたらされる。
【００１８】
撓み剛性を有する、ねじりに弱い管成形材を形成するための有利な材料品質は、請求項６によれば、Ｃ１５に見出される。
【００１９】
請求項７に記載した特徴のように、冷間変形加工された管成形材の熱処理が、Ｕ字形に変形加工された中央の長細区分とねじり剛性を有する端区分との間の移行区分で行われると、本発明の課題の第１の解決手段においても、第２の解決手段においても、特に有利である。
【００２０】
最後に、管成形材の表面強化は請求項８に記載したように、球体、特に鋼球で噴射することにより行われると有利である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。
【００２２】
図１には、符号１で管成形材が、乗用車のピボットビームリヤアクスル（その他の部分については詳細には図示しない）のためのクロスビームとして図示されている。管成形材１は初めは丸い管（図５）から製造される。この管は、材料品質２２ＭｎＢ５の調質鋼から成っている。
【００２３】
非切削の冷間変形加工によって、管成形材１の横断面は端区分ａにおいては維持される。しかしながら、端区分ａにおける管成形材１の端部２のこのような円形の横断面は、移行区分ｂにおいては連続的にＵ字形の二重壁状の横断面に移行する。このＵ字形の二重壁状の横断面は管成形材１の中央の長細区分ｃにわたって延びる（図１〜５）。
【００２４】
図１に示された管成形材１が上から見た状態、すなわち乗用車における組み付け位置で示されていると仮定して、中央のＵ字形の長細区分ｃの脚部（図２および図３）はアーチ状のウェブ４から、管成形材１の、長手方向軸線ＬＡを通って延びる水平方向の中央長手方向平面ＭＬＥに対して、走行方向ＦＲに僅かに互いに離れる方向で広がりながら延びている。
【００２５】
管成形材１は中央のＵ字形の長細区分ｃの端部に、管成形材１の横方向に延びるエンボス状の押し込み成形部５を備えている。図３に示したように、これらの押し込み成形部５はその最も大きな深さを、Ｕ字形の長細区分ｃの頂部Ｓに有している。押し込み成形部５の深さは、押し込み成形部が均一に脚部３の外側の表面７内に入り込むまで脚部３の自由端部６に向かって減じられる。従って、縦断面図で見て、押し込み成形部５は三日月状の輪郭を有している。
【００２６】
押し込み成形部５の縁部９は丸く面取りされている。
【００２７】
材料品質２２ＭｎＢ５の調質鋼から円形の管を冷間変形加工したあと、次いで目下の管成形材１が、図１〜図５のように移行区分ｂにおいて約９３０℃の温度レベルで焼なましされる。次いでこの管成形材１が、ＡＣ３点を上回る温度によって水中で焼入れされ、次いで、約２８０℃の温度で２０分の時間にわたって焼戻しされる。次いで管成形材１はその外側の表面１０に関して鋼球で噴射され、最後にピボットビームリヤアクスルを完成させるためのさらなる輪郭にもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】乗用車のピボットビームリヤアクスルのためのクロスビームとして形成された管成形材を示す平面図である。
【図２】図１の管成形材をＩＩ−ＩＩ線に沿って示す横断面図である。
【図３】図１の管成形材をＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って示す横断面図である。
【図４】図１の管成形材をＩＶ−ＩＶ線に沿って示す横断面図である。
【図５】図１の管成形材をＶ−Ｖ線に沿って示す横断面図である。
【符号の説明】
１ 管成形材、 ２ 端部、 ３ 脚部、 ４ ウェブ、 ５ 押し込み加工部、 ６ 自由端部、 ７ 外側の表面、 ８ 内側の表面、 ９ 縁部、 １０ 表面、 ａ 端区分、 ｂ 移行区分、 ｃ 中央の長細区分、 ＦＲ 走行方向、 ＬＡ 長手方向軸線、 ＭＬＥ 中央長手方向平面、 Ｓ 頂部
Claims (6)
- 乗用車のピポットビームリヤアクスルのためのクロスビームとして、撓み剛性を有し、ねじりに弱い管成形材（１）を製造する方法において、調質鋼から成る管を、ねじり剛性を有する端区分（ａ）を確保しながら、先ず管の中央の長細区分（ｃ）をＵ字形に冷間変形加工することによりねじりに弱く形成し、このように冷間変形加工した管成形材（１）を、Ｕ字形に変形した中央の長細区分（ｃ）とねじり剛性を有する端区分（ａ）との間の移行区分（ｂ）で、８５０℃〜９６０℃の間の温度レベルで焼なましし、次いで、ＡＣ３点を上回る温度によって水中で焼入れし、次いで２００℃〜５５０℃の温度によって５分よりも長い時間にわたって焼戻しし、その後、管成形材（１）を球体で噴射することにより管成形材（１）の外側を表面硬化し、最後にピボットビームリヤアクスルを完成させることを特徴とする、乗用車のピボットビームリヤアクスルのためのクロスビームとして撓み剛性を有し、ねじりに弱い管成形材を製造する方法。
- 管成形材（１）を９２０℃〜９５０℃の間の温度レベルで焼なましする、請求項１記載の方法。
- 焼なましした管成形材（１）を約２８０℃の温度によって、約２０分の時間にわたって焼戻しする、請求項１または２記載の方法。
- クロスビームとして管成形材（１）を製造するために、材料品質２２ＭｎＢ５を有する管を準備する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
- 乗用車のピボットビームリヤアクスルのためのクロスビームとして、撓み剛性を有し、ねじりに弱い管成形材（１）を製造する方法において、表面焼入れ鋼から成る管を、ねじり剛性を有する端区分（ａ）を確保しながら、先ず管の中央の長細区分（ｃ）をＵ字形に冷間変形加工することによりねじりに弱く形成し、次いで、このように冷間変形加工した管成形材（１）を、Ｕ字形に変形した中央の長細区分（ｃ）とねじり剛性を有する端区分（ａ）との間の移行区分（ｂ）で、熱処理経過中に、管成形材（１）の縁部層を浸炭し次いで急冷することにより縁部層を焼入れし、次いで管成形材（１）を球体で噴射することにより、管成形材（１）の外側を表面硬化し、最後にピボットビームリヤアクスルを完成させることを特徴とする、乗用車のピボットビームリヤアクスルのためのクロスビームとして撓み剛性を有し、ねじりに弱い管成形材を製造する方法。
- 管成形材（１）をクロスビームとして製造するために、材料品質Ｃ１５を有する管を準備する、請求項５記載の方法。
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