JP4198561B2 - Modified cross-section torsion bar and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、自動車のシート用トーションばねなどのトーションバーとその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a torsion bar such as an automobile seat torsion spring and a method for manufacturing the torsion bar.
例えば従来の自動車のシート用トーションばねは、図5に示すように熱処理された丸鋼線のトーションバー1の一端2にレバー4を装着し、他端3を固定してレバー4にかかるトルクを鋼線の捩じりばね力で受けるようにされている。従来は、このトーションバーの両端を保持する方法として、バー1の両端2、3を本体部より断面二次極モーメントが大きくなるように、セレーションや方形断面などに成形して、捩じり力を保持するようにされていた。
現時点で発明者が知っている先行文献はない。
For example, a conventional torsion spring for an automobile seat has a lever 4 mounted on one
There is no prior literature known to the inventor at this time.
しかしながら、高強度に熱処理された鋼線の両端を図のような方形断面に成型加工することは工数がかかり、コストが高くなるという問題点があった。 However, forming both ends of a steel wire heat-treated with high strength into a square cross section as shown in the figure has a problem that it takes a lot of man-hours and costs are increased.
そこで本発明は、異形断面に成形した線材を誘導加熱により熱処理して所定長さに切断し、そのまま両端を掴んで保持することにより、両端の異形断面部をばね保持部とし、その保持部の中間の異形断面部をばね部とする両端加工を要しないトーションバーを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention heat-treats the wire formed into a deformed cross section by induction heating and cuts it to a predetermined length , holds the both ends as they are, and sets the deformed cross section at both ends as a spring holding portion. It is an object of the present invention to provide a torsion bar that does not require both-end machining using an intermediate deformed cross section as a spring portion .
上記目的を達成するために、本発明の異形断面トーションバーは、多角形の少なくも一辺が等辺でない異形断面に成形され、誘導加熱により焼入れ焼戻し熱処理された異形鋼線であって、該異形熱処理線材の両端の異形断面部をばね保持部とし、該ばね保持部の中間の異形断面部をばね部とすることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a modified cross-section torsion bar according to the present invention is a deformed steel wire formed into a polygonal cross-section having at least one side that is not equilateral and subjected to quenching and tempering heat treatment by induction heating. The deformed cross section at both ends of the wire rod is used as a spring holding portion, and the deformed cross section in the middle of the spring holding portion is used as a spring portion.
すなわち、従来の丸鋼線からなるトーションバーは捩じり力を保持するために両端保持部をセレーションや方形などに加工するが、通常この保持部を小さく(断面二次極モーメントを小さく)すると、ねじりばね定数がその部分で低下し保持部の寿命が本体部より低下するので、保持部を太く(断面二次極モーメントを大きく)するように設計された。そのために、従来の丸鋼線からなるトーションバーは、両端のセレーションや方形の加工を本体部よりも太くしなければならず、アプセットなどの特殊な加工が必要であった。 In other words, conventional torsion bars made of round steel wire process both end holding parts into serrations and squares in order to maintain the torsional force. Normally, if this holding part is made small (the secondary pole moment is reduced). Since the torsion spring constant is reduced at that portion and the life of the holding portion is lower than that of the main body portion, the holding portion is designed to be thicker (increase the secondary pole moment). Therefore, a conventional torsion bar made of a round steel wire has to make serrations and squares at both ends thicker than the main body, and requires special processing such as upsetting.
本発明のトーションバーは、異形鋼線が多角形の異形断面に成形されており、両端の異形断面部をばね保持部とし、中間の異形断面部をばね部とすることによりトーションバーのトルクをこの多角形で保持することができるので、以下の利点がある。
a.両端の異形断面部で捩じり力を保持することができ、セレーションなどの特別の加工を要しないのでコストが低減できる。
b.保持部を太くしなくてもよいというメリットがある。
c.保持部の形状が変わらないのでトーションバーとしての等価長さが変わらず、設計が簡単になるというメリットがある。
このように、従来のトーションバーは丸鋼材が用いられており、本発明のような異形断面の線材のままトーションバーとして使用することは考えられなかったものである。
In the torsion bar of the present invention, the deformed steel wire is formed into a polygonal irregular cross section, the irregular cross sectional portions at both ends are used as spring holding portions, and the intermediate deformed cross sectional portion is used as a spring portion to increase the torque of the torsion bar. Since it can hold | maintain with this polygon, there exist the following advantages.
a. The torsional force can be held at the irregular cross-sections at both ends, and no special processing such as serration is required, so the cost can be reduced.
b. There is an advantage that the holding portion does not need to be thickened.
c. Since the shape of the holding portion does not change, there is an advantage that the equivalent length as a torsion bar does not change and the design is simplified.
As described above, a round steel material is used for the conventional torsion bar, and it has not been considered to use it as a torsion bar with the wire having an irregular cross section as in the present invention.
また、焼入れ熱処理が誘導加熱により行われるので、短時間加熱により脱炭など欠陥がなく品質が安定し、連続処理ができて量産によるコストの低減ができる。 Further, since the quenching heat treatment is performed by induction heating, the quality is stable without defects such as decarburization by heating for a short time, continuous processing can be performed, and the cost by mass production can be reduced.
前記多角形の異形断面は、外周の辺の交点の頂点に丸みが付され少なくも一辺は等辺でない異形断面であることが望ましい。このように辺の頂点に角部が生じないように丸みを付した形状にすることにより角部の応力集中がないとともに、トーションバーの両端保持のための加工をしなくても異形断面により両端の保持が容易である。また、少なくも一辺が等辺でない形状にすることにより、トーションバーを組み立てる際の端部固定の位置決めが簡単になる。 The polygonal irregular cross section is preferably an irregular cross section in which the vertex of the intersection of the outer peripheral sides is rounded and at least one side is not equilateral. In this way, by rounding the corners so that corners do not occur at the corners, there is no stress concentration at the corners. Is easy to hold. In addition, by making the shape that at least one side is not equal, positioning of the end fixing when assembling the torsion bar is simplified.
また、本発明の異形断面トーションバーは、複数の花びらが頭頂部及び谷底部に角部が生じないように丸みを付して円周に等間隔に配列され、少なくもその一つの花びらの形状が変えられた菊花花びら状の断面形状の異形断面に成形され、誘導加熱により焼入れ焼戻し熱処理された異形鋼線であって、該異形熱処理線材の両端の異形断面部をばね保持部とし、該ばね保持部の中間の異形断面部をばね部とすることを特徴とするものである。 In addition, the odd-shaped cross-section torsion bar of the present invention has a plurality of petals arranged at equal intervals in the circumference with roundness so that corners do not occur at the top and valley bottoms, and the shape of at least one petal A deformed steel wire formed into a deformed cross- section of chrysanthemum petal-shaped cross-section with a different shape and subjected to quenching and tempering heat treatment by induction heating, wherein the deformed cross-section portions at both ends of the deformed heat-treated wire are used as spring holding portions, and the spring The deformed cross section in the middle of the holding portion is a spring portion .
すなわち、前記異形断面を菊花花びら状にして、その花びらの頭頂部及び谷底部に角部が生じないように丸みを付した形状にすることにより、トーションバーの両端の保持が容易で、かつスプラインやセレーション形状のように角部の応力集中がなく、捩じり破壊耐力が向上する。 That is, the odd-shaped cross section is made into a chrysanthemum petal shape and rounded so that corners are not formed at the top and bottom of the petals, so that both ends of the torsion bar can be easily held and splined. Unlike the serrated shape, there is no stress concentration at the corners, and the torsional fracture resistance is improved.
また、断面形状の菊花花びらの少なくも一か所の花びらの形状を変えることにより、トーションバーを組み立てる際の捩じり力を一定にする端部の固定位置決めが簡単になる。この花びらの変えられた形状は、円周に等間隔に配列された花びらの2つを1つにした形状にすることが簡易である。 Further, by changing the shape of at least one petal of the cross-shaped chrysanthemum petals, the fixed positioning of the end portion that makes the torsional force constant when assembling the torsion bar becomes simple. The changed shape of the petals can be easily made into a shape in which two petals arranged at equal intervals on the circumference are made one.
本発明の異形断面トーションバーは、従来なかった異形断面線材を両端に特別な加工無しに、保持部とばね部としてそのまま使用するものであり、線材の両端加工を要しないので、コスト低減され用途が拡大する。
The modified cross-section torsion bar of the present invention uses a non-conventional cross-section wire rod as a holding portion and a spring portion as it is without special processing at both ends, and does not require both-end processing of the wire material. Expands.
以下、本発明を図示の1実施形態について具体的に説明する。図1は本発明第1実施形態の異形断面トーションバーの使用状態を示す図、図2はその異形断面形状の1例を示す図である。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to an illustrated embodiment. FIG. 1 is a view showing a usage state of a modified cross-section torsion bar according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view showing an example of the modified cross-sectional shape.
第1実施形態の図1のトーションバー10は、断面形状が図2に示すような7極異形体の菊花花びら状をなす棹体11からなる。図2の断面の菊花花びら形状は、花びらの部分11aが円周に等間隔に配列され、花びらの頭頂11aと花びら間の谷部11bは滑らかな曲線R1 ,R2 で結ばれている。但し、花びらの1箇所だけ図の12の部分は2個の花びらがつながって一つの突起を成している。すなわち、断面形状は等間隔の6個の花びらと1個の突起が円周に配列された形を成している。このように、花びらの頭頂と谷部が滑らかにつながっている形状なので、切欠きを形成する角部などがなく、応力集中による破壊などが生ずることがない。また、花びらは一か所だけ異なる形状のために、両端の固定部間の捩じり角度を一定にして組み立てることが容易になり、トルクを一定にすることができる。なお、図では花びらの頭頂と谷部はR1 ,R2 の円弧で表したが、角のない滑らかにつながる曲線であればいかなる曲線でも良い。また、花びらの数を6個としたがそれ以下、またはそれ以上にしても良い。
The
この棹体11は、高周波誘導加熱の短時間加熱により所定強度に焼入れ焼戻しの連続熱処理が施されて所定長さに切断される。これにより脱炭などの欠陥のないトーションバーが容易に得られる。
The
棹体11は、図1に示すように両端が固定されてトーションバー10を形成する。すなわち一端のレバー取り付け部10aが棹体11の異形断面と同一形状の孔が穿孔されたレバー13に固定され、また他端の保持部10bが同様の方法で図示しないシート部の固定部材などに固定される。これにより、棹体11がリクライニングシートなどのトーションバーとして機能する。このように棹体11の異形断面により棹体11の両端が保持されるので、従来の丸棒のように両端を拡径して方形などに加工するなどの手間を要しない。
As shown in FIG. 1, both ends of the
また、トーションバーのレバー取り付け部10aと保持部10bとの取り付けの際には、トーションバーの捩じり応力を一定にするために取り付け角度を一定にしなければならないが、断面のすべての花びら11aが同形状で等間隔であると、取り付け部をはめ込む際に角度を間違えることがある。本発明では、断面の等間隔の花びら11aの他にこれと形状の異なる突起部12が設けられているので、角度を間違えてはめ込むことはなくトーションバーの保持部10bとレバー取り付け部10aの関係位置決めが容易である。
Further, when the
以下、本発明第1実施形態の実施例1について説明する。実施例1のトーションバーの断面形状は図2に示す形状とし、図の記号に対して以下の数値とした。
外径: D1 =φ8.5mm
谷底径: D2 =φ7.1mm
つなぎ曲線: R1 =R2 =0.5mm
Example 1 of the first embodiment of the present invention will be described below. The cross-sectional shape of the torsion bar of Example 1 was the shape shown in FIG.
Outer diameter: D 1 = φ8.5mm
Valley bottom diameter: D 2 = φ7.1 mm
Connecting curve: R 1 = R 2 = 0.5 mm
図3に実施例1の異形断面トーションバーの製造工程のフローチャートを示す。
実施例の素線としてはSAE9245のφ9.5mmの丸鋼線を用いた。まず素線鋼線をショットブラストによるデスケーリングを行った後、探傷・手入れを行い、ダイス引抜きにより前述の花びら形状断面に引き抜いた。
FIG. 3 shows a flowchart of the manufacturing process of the modified cross-section torsion bar according to the first embodiment.
As the strands of the examples, SAE 9245 φ9.5 mm round steel wires were used. First, the steel wire was descaled by shot blasting, then flaw detection and care were performed, and the above-described petal-shaped cross section was drawn by drawing a die.
そして、この異形断面線材を高周波誘導加熱により以下の条件で連続熱処理した。
焼入れ加熱温度: 950℃
焼入れ加熱時間: 20s
焼戻し加熱温度: 450℃
焼戻し加熱時間: 20s
その後、ショットブラストを施し表面に圧縮応力を付加した。
And this irregular cross-section wire was continuously heat-treated by high frequency induction heating under the following conditions.
Quenching heating temperature: 950 ° C
Quenching heating time: 20s
Tempering heating temperature: 450 ℃
Tempering heating time: 20s
Thereafter, shot blasting was performed to apply compressive stress to the surface.
上記条件で熱処理された熱処理異形鋼線は1960N/mm2 級のばね鋼線の規格値を満たした。 The heat-treated deformed steel wire heat-treated under the above conditions satisfied the standard value of 1960 N / mm 2 grade spring steel wire.
この熱処理異形鋼線を340mmに切断し、固定端の間隔を300mmになるようにして、図1に示すように一端にレバーを付し他端を固定してばね特性を測定した。その結果、作動範囲で8300±50Nmm/degの数値が得られた。 This heat-treated deformed steel wire was cut into 340 mm, the interval between the fixed ends was 300 mm, a lever was attached to one end and the other end was fixed as shown in FIG. 1, and the spring characteristics were measured. As a result, a numerical value of 8300 ± 50 Nmm / deg was obtained in the operating range.
次に本発明第2実施形態について説明する。図4は第2実施形態のトーションバーの1例の断面図である。
第2実施形態の図4のトーションバー20は、断面形状が図4に示すように一辺が等辺でない異形断面の棹体をなしている。すなわち断面が等辺八角形の辺21のうち一か所の異形辺22が異なる形状をなしている。そして辺の頂点21a,22aには丸みが付されている。これにより、角部の応力集中による破壊が生ずることがなく、また、一辺だけ異なる形状のために、両端の固定部間の捩じり角度を一定にして組み立てることが容易になる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view of an example of a torsion bar according to the second embodiment.
The
この棹体のトーションバーは、高周波誘導加熱の短時間加熱により所定強度に焼入れ焼戻しの連続熱処理が施されて所定長さに切断されることは前記第1実施形態と同様である。これにより脱炭などの欠陥のないトーションバーが容易に得られる。
第2実施形態2のトーションバーの使用方法も、図1の第1実施形態と同様であるので説明を省略する。また製造工程も第1実施形態の図3と同様であるので省略する。
This casing torsion bar is subjected to continuous heat treatment of quenching and tempering to a predetermined strength by short-time heating by high-frequency induction heating, and is cut into a predetermined length, as in the first embodiment. Thereby, a torsion bar free from defects such as decarburization can be easily obtained.
The method of using the torsion bar of the second embodiment is also the same as that of the first embodiment of FIG. The manufacturing process is also the same as that in FIG.
以上説明したように本発明第1実施形態の異形断面トーションバーは、菊花花びら状の断面形状の異形鋼線を用いるので、従来の丸棒のトーションバーのように両端の拡径加工をしないでこの花びら断面部で捩じり応力を保持することができる。すなわち、このように異形断面線材をそのまま用いて、両端加工を要しないトーションバーは従来なかったものである。 As described above, the deformed cross-section torsion bar of the first embodiment of the present invention uses a deformed steel wire having a cross-sectional shape of chrysanthemum petals, so that the diameter of both ends is not increased like a conventional round bar torsion bar. Torsional stress can be maintained at the petal cross section. That is, there has never been a torsion bar that uses a modified cross-section wire as it is and does not require both end machining.
この菊花花びら状の断面形状は、頭頂部及び谷底部に角部が生じないように丸みが付されているので、スプラインやセレーション形状のように角部の応力集中がなく、ばねの耐久性が得られる。そして、焼入れ熱処理が誘導加熱により行われるので、脱炭など欠陥がなく、連続処理ができて量産によるコストの低減ができる。また、異形鋼線の断面形状の菊花花びらの少なくも一か所は、花びらの形状が変えられているので、取り付けの際の捩じり方向の位置決めが簡単になる。 This chrysanthemum petal-like cross-sectional shape is rounded so that corners do not occur at the top and bottom of the valley, so there is no stress concentration at the corners like splines and serrations, and spring durability is improved. can get. And since quenching heat processing is performed by induction heating, there are no defects, such as decarburization, a continuous process can be performed, and the cost by mass production can be reduced. Further, at least one of the chrysanthemum petals of the cross-sectional shape of the deformed steel wire has a changed petal shape, so that the positioning in the torsional direction at the time of attachment is simplified.
また、本発明第2実施形態のトーションバーは、断面形状の一辺が等辺でない異形断面の棹体をなし、辺の頂点に丸みが付されているので、角部の応力集中による破壊が生ずることがなく、また、一辺だけ異なる形状のために、両端の固定部間の捩じり角度を一定にして組み立てることが容易になる。 Further, the torsion bar according to the second embodiment of the present invention has a deformed cross-section with one side of the cross-sectional shape not equal, and is rounded at the apex of the side, so that breakage occurs due to stress concentration at the corners. In addition, because of the different shape on one side, it is easy to assemble with a constant twist angle between the fixed portions at both ends.
本発明の異形断面トーションバーは従来なかった異形断面線材をそのまま使用するものであり、線材の両端加工を要しないので、コスト低減されトーションバーの用途が拡大する。 The deformed cross-section torsion bar of the present invention uses a non-conventional cross-section wire as it is, and does not require both-end processing of the wire, thereby reducing the cost and expanding the use of the torsion bar.
1 トーションバー、2 一端、3 他端、4 レバー、10 トーションバー、11 棹体、12 突起、13 レバー、20 トーションバー、21 辺、22 異形辺
1 torsion bar, 2 one end, 3 other end, 4 lever, 10 torsion bar, 11 housing, 12 protrusion, 13 lever, 20 torsion bar, 21 sides, 22 deformed side
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