JP4236635B2 - スタビライザ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前文に記載されたスタビライザ及び請求項１５の前文に記載されたスタビライザの製造方法に関する。

スタビライザは、車両の本体の横揺れを制限するために用いられる。この車体の横揺れは、運動中、とりわけコーナリングの際に車両に作用する遠心力に起因して生じる。スタビライザは、車両の同一のアクスルの２つの車輪又はホイールに見られるばねの運動をリンクさせる装置である。スタビライザは、２つの車輪に加わる荷重が不均等である場合、荷重の最も高い車輪には硬いサスペンションが与えられ、荷重の最も小さな車輪には軟らかいサスペンションが与えられるよう働く。このように１対の車輪のサスペンションを制御できるようにすれば、車両の本体の横揺れを軽減させることができる。

スタビライザは、略真っ直ぐな中間部分及び傾斜した端部を備えるロッド又は管を備えている。各端部は、それぞれ関連のホイールサスペンションに締結されている。スタビライザは通常、その中間部分のところ又はその近くで車両の本体に締結され、締結手段がダンピングを可能にしている間、スタビライザがその長手方向軸線回りに回るようになっている。

全ての車両製造業者は、コンポーネント部品の重量を制限するよう努力している。鋼で作られるスタビライザに関する一つの問題は、スタビライザの重量が大きいということである。この問題は、これに代えて管（チューブ）を用いることにより解決された。ロッドと同一寸法を持つ管は、質量が小さいので重量が小さいが、それと同時に、慣性モーメント及び耐捩じり性が低いので、同程度には強固ではなく又は同一の特性を備えない。

スペースは、車両の製造に用いられる種々のコンポーネントの設計を規制する要因である場合が多く、スタビライザも又寸法が制限されなければならない。ロッドの代わりに管を用いることができるようにする上でロッドと同一の慣性モーメントを備えるためには管は直径が大きくなければならず、それにより設計が嵩張り過ぎるようになる場合が多い。

本発明の目的は、重量が小さく且つ強度の高いスタビライザ及び簡単で且つコストを削減したスタビライザの製造方法を提供することにある。

本発明は、請求項１に記載された特徴を備えるスタビライザである。本発明は又、請求項１５に記載された特徴を備えるスタビライザの製造方法である。

図面を参照して、スタビライザとその製造方法の両方に関する本発明の一実施形態並びに本発明の別の利点及び変形例としての設計例／方法について説明する。
図１は、本発明のスタビライザを示している。スタビライザ１は、中間部分３及び２つの端部分４ａ，４ｂを備えた管状要素２を備え、このスタビライザは、略Ｕ字形である。

スタビライザ１は、中間部分の長手方向軸線Ａ３が車両（図示せず）の通常の走行方向（図１に矢印で示されている）に対し横断方向の車両の前端部を辿るような仕方で車両の下に設けられている。端部分４ａ，４ｂは、車両の通常の走行方向に関し全体として後方に向いている。スタビライザ及びその製造方法の説明においては、車両に取り付けられたスタビライザを基準にした方向及び位置を用いることにする。

一方の端部分４ａの外端部５ａは、車両軸線の各端部の２つの車輪のうち一方について設けられたホイールサスペンション（図示せず）に締結されている。他方の端部分４ｂの外端部は、他方の車輪のホイールサスペンションに締結されている。スタビライザ１は通常、その真っ直ぐな中間部分のところ又はその近くで車体に締結され、締結手段がダンピングを可能にしている間（図示せず）、スタビライザがその長手方向軸線回りに回るようになっている。

図３〜図６は、スタビライザの長手方向平面に垂直なスタビライザの横断面想像図であり、このスタビライザは、断面の平面内の２つのベクトルＶ１，Ｖ２のうち一方が他方よりも長い形状の断面を備え、両方のベクトルは、互いに角度をなした状態で断面の重心Ｐから始まって管状要素の周囲まで延びている。ベクトルＶ１，Ｖ２は、全体として互いに９０°をなし、１つはＸ軸上、もう１つはＹ軸上に位置している。座標原点は、種々の断面の重心Ｐと一致している。断面は、或る方向に連続しており、これらの形状は楕円である。本明細書においては、楕円という形は、丸くはない全ての形状を意味し、たとえ不規則な形状、例えばそら豆の形であってもこれに含まれる。断面は、スタビライザの中間部分３とその端部分４ａ，４ｂの両方のところで楕円の形をしている。

楕円形状の管は、同一の外寸の円形の管よりも耐捩じり性が高い。これは、或る特定の耐捩じり性を持つ直径１５ｍｍのロッドを長軸寸法２５ｍｍ×短軸寸法１５ｍｍであってｔ＝１．０ｍｍ（ｔは、管の肉厚）の楕円形断面の管で置き換えることができることを意味し、この場合、耐捩じり抵抗が保持され又は同等であるが、重量が軽減されている。楕円形管の特性は、曲げに関して厚板の特性に類似している。楕円形管は、楕円形断面の最も長いベクトルが水平であるよう位置している場合、下方に曲がりやすいが、楕円形断面の最も長いベクトルが垂直の状態で位置している場合、下方に曲がるのは困難である。これは、平らな状態で縁を立てて位置した厚板と同じことである。上述のことに鑑みて、スタビライザの断面は、矩形であってもよい。この形状は、楕円形スタビライザと同一の特性をもたらす。

スタビライザの端部分４ａ，４ｂは、中間部分３に対して捩じられている。端部分４ａ，４ｂは、これらの長手方向軸線／中心軸線Ａ４回りに捩じられ、正確にいえば１／４回転捩じられると共に中間部分Ａ３の長手方向軸線／中心軸線に対しても捩じられている。管状要素２は、中間部分３では、楕円断面内の最も長いベクトルが水平であるように差し向けられている。管状要素２は、端部分４ａ，４ｂでは、これら端部分の楕円断面内の最も長いベクトルが垂直であるように差し向けられている。

また、スタビライザを管状要素２が中間部分３において楕円断面内の最も長いベクトルが垂直であるように形成してもよい。管状要素２は、端部分４ａ，４ｂでは、これら端部分の楕円形断面内の最も長いベクトルが水平であるように差し向けられる。
スタビライザの端部分４ａ，４ｂは、既に知られているように中間部分３に対して角度をなして配置されている。端部分４ａ，４ｂは、これらの長手方向軸線Ａ４に基づき、中間部分Ａ３の長手方向軸線に対しαの角度をなして傾斜し／曲げられている。傾斜／曲げそれ自体は、端部分４ａ，４ｂが中間部分３に対して捩じられている領域Ｑで行われている。

上述したように、スタビライザの寸法は、制限されている場合がある。スタビライザを収納するスペースには他の車両コンポーネントが収容されるが、かかる車両コンポーネントは、スタビライザについて許容されるスペースを直接制限する。大抵の場合、制限されなければならないのは、スタビライザの中間部分の垂直方向寸法及び高さ並びに端部分の水平方向寸法及び幅である。管状要素２が中間部分３において楕円であり且つ寝た状態／水平であり、端部分４ａ，４ｂは中間部分３に関して捩じられており、それにより楕円であって立った状態／垂直であるということは、スタビライザ１が上記要件を満足する外観になっていることを意味している。中間部分３は、比較的低くて平らであり、しかも全体として水平方向軸線に沿って延び、他方、端部分４ａ，４ｂは、幅が狭くて薄く、しかも全体として垂直方向軸線に沿って延びている。

寸法に関して他の要求のあるスタビライザも又、本発明の思想に含まれる場合がある。管状要素２が中間部分３において、この中間部分３の楕円形断面内の最も長いベクトルが鉛直面上に位置するよう差し向けられ、管状要素２が端部分４ａ，４ｂにおいて、これら端部分の楕円形断面内の最も長いベクトルが水平面上に位置するよう差し向けられるように形成されたスタビライザも又、当然のことながら、寸法に関する他の必要条件を満たす。

また、スタビライザの種々の部分は、とりわけ種々の方向において、種々の度合いの剛性を有することが必要である。ロッドに沿う種々の部分において種々の厚さのロッドを用いることは既に知られ、又、管に沿う種々の部分において互いに異なる肉厚を有する管を用いることが知られており、この場合、種々の部分は、延性及び強度に関して様々な特性を有することになる。しかしながら、これら設計の意味することは通常、重量が過剰であること及び（又は）体積にばらつきがあることであり、これは、このようなことが望ましくない領域において生じる場合が多い。本発明の設計は、スタビライザを取り付けた場合にその形状が保持されるよう端部のところが剛性であるようなスタビライザを提供する。

スタビライザ１は、金属、例えば焼入れ硼素鋼で作られる。
スタビライザ１は、管状要素が捩じられると共に曲げられる管状要素の外部に金属／管の部品であるスリーブを備えるのがよい（図２参照）。スリーブ６は、材料の厚さを増大させ、それによりスタビライザ１を製造したときに望ましくない変形、例えば亀裂及び折り目の発生の恐れを減少させる。スリーブ６をスタビライザ１の残部と同一の材料で作るのがよく、このスリーブは、管状要素２と同一の形状を有するのがよい。

本発明は又、スタビライザの製造方法に関する。完成状態のスタビライザ１は、中間部分３及び２つの端部分４ａ，４ｂに区分される管状要素２を備え、この方法では、各端部分４ａ，４ｂを中間部分３に対して角度をなして曲げてスタビライザ１がＵ字形になるようにする。

管状要素２の長手方向軸線に垂直な中間部分３と端部分４ａ，４ｂの両方の断面が、断面の平面内の２つのベクトルＶ１，Ｖ２の一方が他方よりも長く且つ両方のベクトルＶ１，Ｖ２が互いに角度をなした状態で断面Ｐの重心から始まって管状要素の周囲まで延びているような形状をした管状要素を用いる。ベクトルＶ１，Ｖ２は、互いに９０°の角度をなして位置する。

管状要素２を金属で作り、熱成形法でスタビライザ１を形成するよう形作る。したがって、材料を加熱後成形する。管状要素の断面は全体として楕円形であるが、矩形であってもよい。この形状は、楕円形管状要素と同一の特性をもたらす。楕円形管状要素は、曲げ／捩じりを行いやすいという利点を有している。

管状要素２を完成状態のスタビライザ１を成形する方法は、以下の手順で行われる。
管状要素の端部分４ａ，４ｂを中間部分３に対して捩じり、より正確には１／４回転捩じる。スタビライザの前部、即ち走行方向に関しスタビライザの前面を構成する管状要素２の側部が端部分の頂部を形成するよう端部分４ａ，４ｂを捩じる。中間部分の長手方向軸線Ａ３に垂直な管状要素２の断面が水平の又は寝た状態の楕円形となり、端部分の長手方向軸線Ａ４に垂直な断面が垂直の又は立った状態の楕円形となるよう端部分４ａ，４ｂを回転させる。

端部分４ａ，４ｂを中間部分３に対して捩じる管状要素２の一部分Ｑのところで端部分４ａ，４ｂを曲げ／傾斜させる。捩じり及び曲げを同時に行なうのがよく、或いは、変形例として、捩じりを行い、その後曲げを行ってもよい。

成形前に、材料／管の部品であるスリーブ６を捩じり及び（又は）曲げが行われる管状要素２の部分の周りに配置する。スリーブ６を、管状要素２上に焼嵌めする。スリーブ６は、材料の厚さを増大させ、それによりスタビライザ１を製造したときに望ましくない変形、例えば亀裂及び折り目の発生の恐れを減少させる。

望ましくない変形を回避するために材料の量を増加させる代わりに、捩じり及び（又は）曲げを行った管状要素２の部分を機械的に加工してもよい。この機械加工は、ショットピーニングであるのがよい。ショットピーニングは、小さな粒子を材料の表面に当ててその表面上に応力を生じさせ、それにより亀裂の発生を防止することを意味する。

成形の次に焼入れを行い、この場合、完成状態のスタビライザ１をこれが最終成形ツール内に依然として位置した状態で主として水で冷却する。

本発明のこの説明は、本発明を限定するものと解されてはならず、本発明の理解を容易にするための一例として解されるべきである。他のコンポーネント部品に関する種々の部分の改造、材料の選択、寸法の調整、形状の調整及び当業者に自明であり又は当業者が直ぐに想到する他の全てのことは、当然のことながら本発明の範囲内で実施できる。

本発明のスタビライザを示す図である。 本発明のスタビライザの一部分の一実施形態を示す図である。 本発明の技術的思想に含まれるスタビライザの横断面の種々のタイプのうちの一例を示す図である。 本発明の技術的思想に含まれるスタビライザの横断面の種々のタイプのうちの一例を示す図である。 本発明の技術的思想に含まれるスタビライザの横断面の種々のタイプのうちの一例を示す図である。 本発明の技術的思想に含まれるスタビライザの横断面の種々のタイプのうちの一例を示す図である。 本発明の方法のフローチャートである。

Claims (23)

1. 中間部分（３）及び２つの端部分（４ａ，４ｂ）を備えた管状要素（２）を有するスタビライザ（１）であって、スタビライザ（１）がＵ字形になるよう端部分（４ａ，４ｂ）が中間部分（３）に対して曲げられており、中間部分（３）及び端部分（４ａ，４ｂ）の少なくとも一方の、管状要素の長手方向軸線（Ａ３）に垂直な断面が、断面の２つのベクトル（Ｖ１，Ｖ２）の一方が他方よりも長いような形状になっており、両方のベクトルは、互いに角度をなした状態で断面の重心（Ｐ）から始まって管状要素の周囲まで延びているスタビライザ（１）において、
   端部分（４ａ，４ｂ）は、管状要素（２）の一部分（Ｑ）で中間部分に対して１／４回転捩じられており、且つ中間部分に対して曲げられており、
   スリーブ（６）が、曲げられ、且つ捩じられた一部分（Ｑ）で管状要素（２）の外部に装着されていること、
   を特徴とするスタビライザ。
2. ベクトル（Ｖ１，Ｖ２）は、全体として互いに９０°をなしていることを特徴とする請求項１記載のスタビライザ。
3. 断面は、楕円形であることを特徴とする請求項１又は２記載のスタビライザ。
4. 断面は、矩形であることを特徴とする請求項１又は２記載のスタビライザ。
5. 中間部分の長手方向軸線（Ａ３）に垂直な一断面は、寝た形態をしていて、その断面中の最も長いベクトル（Ｖ１）は、水平面上に位置し、端部分の長手方向軸線（Ａ４）に垂直な一断面は、寝た形態をしていて、その断面中の最も長いベクトル（Ｖ１）は、水平面上に位置していることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一に記載のスタビライザ。
6. 中間部分の長手方向軸線（Ａ３）に垂直な一断面は、立った形態をしていて、その断面中の最も長いベクトル（Ｖ１）は、鉛直面上に位置し、端部分の長手方向軸線（Ａ４）に垂直な一断面は、立った形態をしていて、その断面中の最も長いベクトル（Ｖ１）は、鉛直面上に位置していることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一に記載のスタビライザ。
7. 中間部分の長手方向軸線（Ａ３）に垂直な一断面は、寝た形態をしていて、その断面中の最も長いベクトル（Ｖ１）は、水平面上に位置し、端部分の長手方向軸線（Ａ４）に垂直な一断面は、立った形態をしていて、その断面中の最も長いベクトル（Ｖ１）は、鉛直面上に位置していることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一に記載のスタビライザ。
8. 中間部分の長手方向軸線（Ａ３）に垂直な一断面は、立った形態をしていて、その断面中の最も長いベクトル（Ｖ１）は、鉛直面上に位置し、端部分の長手方向軸線（Ａ４）に垂直な一断面は、寝た形態をしていて、その断面中の最も長いベクトル（Ｖ１）は、水平面上に位置していることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一に記載のスタビライザ。
9. 端部分（４ａ，４ｂ）は、中間部分の前部を構成する管状要素（２）の側部が、端部分の頂部を構成するよう捩じられていることを特徴とする請求項７又は８記載のスタビライザ。
10. スタビライザは、金属で作られていることを特徴とする請求項１〜９のうちいずれか一に記載のスタビライザ。
11. 中間部分（３）及び２つの端部分（４ａ，４ｂ）を備えた管状要素（２）を有するスタビライザ（１）であって、スタビライザ（１）がＵ字形になるよう端部分（４ａ，４ｂ）が各々、中間部分（３）に対して曲げられており、管状要素（２）を管状要素の長手方向軸線（Ａ３又はＡ４）に垂直な断面が一断面の平面内の２つのベクトル（Ｖ１，Ｖ２）のうち一方が他方よりも長い形状になるよう選択し、両方のベクトル（Ｖ１，Ｖ２）は、互いに角度をなした状態で断面の重心（Ｐ）から始まって管状要素の周囲ま で延びているスタビライザの製造方法において、
    端部分（４ａ，４ｂ）は、管状要素（２）の一部分（Ｑ）のところで中間部分に対して１／４回転捩じられており、且つ中間部分に対して曲げられており、
    スリーブ（６）を、管状要素の端部分（４ａ，４ｂ）を捩じり且つ曲げる前に捩じられ且つ曲げられる一部分（Ｑ）のところに装着すること、
    を特徴とするスタビライザの製造方法。
12. ベクトル（Ｖ１，Ｖ２）は、互いに９０°の角度をなしていることを特徴とする請求項１１記載のスタビライザの製造方法。
13. 断面は、楕円形であることを特徴とする請求項１１又は１２記載のスタビライザの製造方法。
14. 断面は、矩形であることを特徴とする請求項１１又は１２記載のスタビライザの製造方法。
15. 端部分（４ａ，４ｂ）をスタビライザの前部を構成する管状部分（２）の側部が端部分の頂部を構成するよう捩じることを特徴とする請求項１１〜１４のうちいずれか一に記載のスタビライザの製造方法。
16. 捩じりと曲げを同時に行うことを特徴とする請求項１１〜１５のうちいずれか一に記載のスタビライザの製造方法。
17. 捩じりを曲げの前に行うことを特徴とする請求項１１〜１５のうちいずれか一に記載のスタビライザの製造方法。
18. 金属製管状要素（２）を用いることを特徴とする請求項１１〜１７のうちいずれか一に記載のスタビライザの製造方法。
19. 管状要素（２）を加熱した後に成形することを特徴とする請求項１１〜１８のうちいずれか一に記載のスタビライザの製造方法。
20. スリーブ（６）を焼嵌めすることを特徴とする請求項１１〜１９のうちいずれか一に記載のスタビライザの製造方法。
21. 曲げられると共に捩じられた管状要素（２）の部分（Ｑ）をショットピーニングで処理し、その後成形することを特徴とする請求項１１〜１９のうちいずれか一に記載のスタビライザの製造方法。
22. 成形の次に焼入れ工程を実施することを特徴とする請求項１１〜１９のうちいずれか一に記載のスタビライザの製造方法。
23. 焼入れ工程中、スタビライザ（１）を成形ツール内に配置することを特徴とする請求項２２記載のスタビライザの製造方法。

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