JP4801087B2 - 旋回モータを備えた、分割された管形スタビライザを製造するための方法ならびに旋回モータを備えた、分割された管形スタビライザ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式の、２つの管形スタビライザ半部を互いに連結する旋回モータを備えた、分割された管形スタビライザを製造するための方法、つまり第１の管形スタビライザ半部を旋回モータの第１の接続部分に、第２の管形スタビライザ半部を旋回モータの第２の接続部分に、それぞれ相対回動不能に結合する形式の方法に関する。

このような形式の分割された管形スタビライザは自動車において使用され、これにより車両上部構造、つまり車両ボディのローリング運動を防止することができる。管形スタビライザ半部を互いに連結する旋回モータは、両管形スタビライザ半部を互いに対してねじれさせ、こうして１つの車軸の両ホイールに互いに異なる力を伝達し、これにより車両上部構造もしくは車両ボディのローリング運動を防止するために働く。

公知先行技術に基づき、このような分割された管形スタビライザを製造するための複数の方法が知られている。すなわち、ドイツ連邦共和国特許第１９９３０４４４号明細書およびドイツ連邦共和国特許第１９９３６５４１号明細書に基づき公知の方法では、管形スタビライザ半部と旋回モータ（アクチュエータ）との間の相対回動不能な結合が別個のカップリング部材を介して実現される。したがって、上記ドイツ連邦共和国特許明細書に基づき公知の製造方法では、付加的な構成部分、つまりカップリング部材が必要となる。

ドイツ連邦共和国特許第１９８５３７９８号明細書に基づき、中実ロッドから成るスタビライザ半部を、付加的な結合スリーブによって相対回動不能に互いに結合することが知られている。このためには、互いに結合させたいスタビライザ半部が外側歯列を有しており、これらの外側歯列を介して結合スリーブが被せ嵌められる。引き続き、結合スリーブは塑性変形させられ、これにより結合スリーブと各スタビライザ半部との間に形状接続的な結合、つまり係合に基づいた嵌合による結合が得られる。このような結合形式のためには、やはり付加的な構成部分、つまり結合スリーブが必要となる。

さらに、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２２５０３５号明細書に基づき、中実ロッドから成る２つのスタビライザ半部を、外側の回転部分を介して相対回動不能に互いに結合することが知られている。この場合、外側の回転部分は溶接シームを介して相対回動不能に一方のスタビライザ半部に結合されている。溶接シームは、アクチュエータの内側に位置する作業室を外部に対して圧力密に閉鎖し、そして外側の回転部分に結合されたスタビライザ半部を外側の回転部分に対して軸方向で位置固定するという機能を持っている。上記ドイツ連邦共和国特許出願公開明細書に基づき公知の方法は製作技術的に比較的手間がかかり、かつ管形スタビライザには容易に転用可能ではない。

本発明の根底を成す課題は、冒頭で述べた形式の、２つの管形スタビライザ半部を互いに連結する旋回モータを備えた、分割された管形スタビライザを製造するための方法を改良して、重量最適化された管形スタビライザ半部を簡単確実に旋回モータの接続部分に相対回動不能に結合することのできるような方法を提供することである。特に、この相対回動不能の結合は、交番ねじり方向およびその他の動的な交番負荷に基づいた、使用事例において与えられた交番負荷に基づき存在する要求に応えられることが望まれる。さらに、本発明の根底を成す課題は、両管形スタビライザ半部の間での、単純な構造を有しかつ使用事例において生じる負荷に確実に応えられる、重量最適化された相対回動不能の結合が実現されているような、旋回モータを備えた分割された管形スタビライザを提供することである。

方法に関して、上記課題は請求項１の特徴部に記載の特徴を有する方法、つまり以下に挙げる方法ステップ：
ａ．旋回モータの接続部分に結合させたい管端部を、心棒によって１回の作業ステップで拡開させかつ据込み成形し；
ｂ．拡開されかつ据込み成形された管端部を備えた管形スタビライザ半部を曲げ加工によって最終的な形状にもたらし；
ｃ．曲げ加工の完了した管形スタビライザ半部を熱処理に施し；
ｄ．熱処理された管形スタビライザ半部の拡開されかつ据込み成形された管端部を旋回モータの各接続部分に材料接続的に結合する、
を実施することを特徴とする、旋回モータを備えた、分割された管形スタビライザを製造するための方法により解決される。本発明による方法の有利な改良形は請求項２〜請求項１０に記載されている。

管形スタビライザに関して、上記課題は請求項８の特徴部に記載の特徴を有する、分割された管形スタビライザ、つまり２つの管形スタビライザ半部を互いに連結する旋回モータを備えた、分割された管形スタビライザであって、第１の管形スタビライザ半部が旋回モータの第１の接続部分に、第２の管形スタビライザ半部が旋回モータの第２の接続部分に、それぞれ材料接続的に結合されている形式のものにおいて、管形スタビライザ半部の、前記接続部分に材料接続的に結合された端部が、拡開されかつ据込み成形された端部として形成されており、該端部が、管形スタビライザ半部自体の材料から、該管形スタビライザ半部の一体の構成要素として、１回の作業ステップで行われる管端部の拡開・据込み成形によって形成されていることを特徴とする、旋回モータを備えた、分割された管形スタビライザにより解決される。本発明による管形スタビライザの有利な改良形は請求項９〜請求項１４に記載されている。

本発明による方法の利点は、旋回モータの接続部分に管形スタビライザ半部を直接に結合することが可能になることにある。特に溶接（ＭＡＧ溶接、レーザビーム溶接）により形成可能となる材料接続的（stoffschluessig.）な結合は、スタビライザの使用におけるこのような相対回動不能の結合部の交番負荷のために特に適している。

別の利点は、本発明による方法が、相対回動不能の結合を可能にする付加的な構成部分なしでも十分となることである。

旋回モータの接続部分に結合されるべき、拡開されかつ据込み成形された管端部には、材料内の好都合な繊維延在方向（Faserverlauf）が存在する。なぜならば、本発明による製造法では、管端部の切削加工が行われないからである。

スタビライザ半部との形状接続的な結合、つまり係合に基づいた嵌合による結合により結合される（公知先行技術に基づき知られているような）付加的な補助接合部材を不要にすることにより、本発明によれば、スタビライザ半部に、補助接合部材との形状接続的な結合を可能にする歯列を設けることも必要とならない。

管端部の拡開および据込み成形は本発明によれば複数の有利な効果を有している。半径方向の拡開により、直径の増大が行われるので、管端部の断面二次モーメントが増大する。それと同時に、管端部の拡開は、あとから形成される溶接シームもしくは一般にあとから形成される接合範囲における応力の低減をもたらす。なぜならば、拡開に基づき、より大きな面が生ぜしめられ、この面に使用時に生じる力が分配されるからである。したがって、使用時に生じる応力は、拡開されていない管端部の場合よりもはるかに小さくなる。こうして、結合部の、より高いクリープ破断強さ（Zeitstandfestigkeit）を達成することができる。

本発明によれば拡開と共に１回の作業ステップで行われる管端部の軸方向の据込み成形は、管端部の肉厚さを増大させるという目的を持っている。これにより、管端部と旋回モータの接続部分との、より強力でかつ良好な結合を達成することができる。

本発明の効果的な使用は基本的に、スタビライザがその長手方向延在長さにわたって不変の直径経過および／または肉厚さ経過を有するのか、または不均一な直径経過および／または肉厚さ経過を有するのかとは無関係である。実際の使用では、しばしば、あとで管形スタビライザ半部を形成する管区分がその真っ直ぐな状態で１回または複数回の局所的な変形加工に施される。この変形加工を用いて、真っ直ぐな管区分の肉厚さおよび／または直径が、あとから形成されるスタビライザの要求に適合される。すなわち、実際の使用では、しばしば、たとえば真っ直ぐな管区分の局所的なロータリスエージング（Rundkneten）によってスタビライザの長手方向延在長さにわたって所望の肉厚さ経過および／または直径経過が形成される。

管形スタビライザ半部の端部に材料接続的に結合される旋回モータの接続部分は、シャフトとして形成されていると有利である。中実シャフト（つまり中実材料から成るシャフト）も中空シャフトも、基本的にはどちらも同様に適している。接続部分が中空シャフトとして形成されている場合には、寸法設定、特に中空シャフトの肉厚さに関して、所要のトルクが確実に伝達され得るように配慮しなければならない。

本発明の有利な構成では、心棒を用いた拡開の間、管端部を取り囲むように雌型工具が配置されている。この雌型工具の内径は拡開・据込み成形の後の管端部の所望の目標外径に正確に相当している。この雌型工具は管外径の寸法規制（Kalibrieren）および特に管端面の寸法規制のために働くので、管端面として平坦な環状面が得られる。すなわち、本発明によれば、寸法規制のこのステップはやはり拡開および据込み成形と同じ作業ステップで行われると有利である。

原理的には、管端部の拡開と据込み成形と寸法規制とを冷たい状態、半温の状態または温かい状態で実施することが可能である。管端部の変形加工は温かい状態、たとえば約９００℃で行われると有利である。管端部を加熱する必要性を無くしたい場合には、管端部の拡開および据込み成形ならびに管端部の寸法規制を冷たい状態で行うこともできる。この場合には、工具および機械が、より大きくなる力に相応して一層強力に設計されなければならない。

本発明による管形スタビライザは付加的な連結エレメントなしで十分となる。なぜならば、管形スタビライザ半部の接続のために形成された端部が、管形スタビライザ半部自体の材料から一体に成形されているからである。したがって、本発明による管形スタビライザは構造が単純であって、組付け時に容易にハンドリングされ得る。各管形スタビライザ半部の、旋回モータの接続部分に結合したい端部の半径方向の拡開により、より大きな接続面が達成され、この接続面では、使用時に生じる応力が低減されている。それと同時に行われる軸方向の据込み成形により達成された肉厚さ増大は、やはり、生じる力を吸収するために提供されている面積の拡大のために寄与する。さらに、端部の範囲で増大された肉厚さは、軸方向の据込み成形なしの場合に比べて著しく高い負荷耐性およびクリープ破断強さを有する材料接続的な結合をもたらす。

管形スタビライザの全重量を最適化するために、管形スタビライザの個々の範囲または区分は局所的な変形加工法により、その肉厚さおよび／または直径が、使用時に生じる負荷に相応して局所的に減じられるように加工されていてよい。このことを達成するためには、たとえば変形加工法として局所的なロータリスエージングが使用される。この方法は自体公知の形式で、あとで管形スタビライザ半部を形成する真っ直ぐな管区分において実施される。

以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

図１ａは、本発明による方法により製造された、旋回モータを備えた分割された管形スタビライザを示す概略図であり；
図１ｂは、接続部分が中実シャフトとして形成されている、旋回モータを備えた管形スタビライザを示す概略図であり；
図１ｃは、接続部分が中空シャフトとして形成されている、旋回モータを備えた管形スタビライザを示す概略図であり；
図２は、本発明による方法により製造された管形スタビライザ半部を、拡開されかつ据込み成形された管端部が断面された状態で示す概略図であり；
図３は、拡開および据込み成形の作業ステップと、それと同時に行われる寸法規制ステップとを示す断面図である。

図１ａには、本発明による方法により製造された、分割された管形スタビライザ１が図示されている。この管形スタビライザ１は旋回モータ２を備えている。両管形スタビライザ半部３，４はそれぞれ旋回モータ２に向けられた方の端部に、拡開されかつ据込み成形された管端部を有している。この管端部は溶接シーム１０を介して、この場合シャフト５，６として形成されている、旋回モータ２の接続部分に相対回動不能に結合されている。図１ａの左側に図示したシャフト５は中実シャフトとして形成されており、それに対して、右側のシャフト６は中空シャフトとして形成されている。もちろん、両シャフト５，６の配置を正確に逆にすることもできる。

両管形スタビライザ半部３，４はそれぞれその長手方向延在長さにわたって、種々異なる直径および／または減じられた肉厚さを備えた複数の区分を有している。これらの区分は、たとえばまだ曲げられていない真っ直ぐな管区分におけるロータリスエージング（Rundkneten）によって形成される。真っ直ぐな管区分のロータリスエージングの後に、旋回モータ２のシャフト５，６に結合したい管端部は拡開されかつ据込み成形されている。この方法ステップについては、あとで図３ａおよび図３ｂにつき詳しく説明する。

図１ａに示した、管形スタビライザ半部３，４の空間的な形状は、曲げ加工により自体公知の形式で形成される。また、管形スタビライザ半部３，４の、旋回モータ２とは反対の側の端部におけるプレート状の扁平加工（Abplattung）および穿孔も自体公知の形式で行われる。

さらに図１ａには支承部７，８が図示されている。これらの支承部７，８を用いて、分割された管形スタビライザを車両ボディに取り付けることができる。

図１ｂに示した本発明による管形スタビライザの実施例では、両接続部分５が中実シャフトとして形成されており、この中実シャフトは各管形スタビライザ半部の拡開されかつ据込み成形された端部に差し込まれて、この端部に材料接続的に結合されている。これとは異なり、図１ｃに示した実施例では、両接続部分６が中空シャフトとして形成されている。この中空シャフトには、各管形スタビライザ半部の拡開されかつ据込み成形された端部が差し込まれている。このような実施例の場合でも、中空シャフトとして形成された接続部分６は材料接続的に管形スタビライザ半部に結合されている。

分かり易くするために、図２には、図１ａに示した管形スタビライザ半部４が旋回モータ２および支承部８なしに図示されている。管形スタビライザ半部４と、旋回モータ２の、図２には図示されていないシャフト６とを相対回動不能に結合するために働く（図１ａ参照）、拡開された管端部は、図２には断面図で図示されている。

図３ａおよび図３ｂには、管形スタビライザ半部３，４の端部の拡開および据込み成形の方法ステップが図示されている。図３ａには、管端部内への拡開心棒２０の侵入前の状況が図示されている。図３ｂには、管端部の拡開および寸法規制（Kalibrieren）の後の状況が図示されている。

図３ａの状態では、管形スタビライザ半部３が、保持装置（全体は図示しない）の緊締ジョー１５によって保持される。この管端部は雌型工具３０に設けられた内側の孔内に位置している。拡開心棒２０は準備位置において管形スタビライザ半部３の管端部の手前に配置されている。

管端部の拡開および据込み成形と同時に管端部の寸法規制（Kalibrieren）を達成するためには、拡開心棒２０が軸方向で管端部に押し込まれる。このときに、拡開心棒２０はその円錐状の先端２１に基づき管端部を拡開させる。軸方向で見て円錐状の先端２１から後方へずらされた位置、つまり円錐状の先端２１からセットバックされた位置に、拡開心棒２０は半径方向の段部２２を有している。この段部２２には管端部の材料が支持されるので、管端部は位置固定の緊締ジョー１５と、半径方向の段部２２との間で据込み成形される。このときに、管端部の材料は拡開心棒２０の円筒状の区分２３の範囲で増厚する。こうして、拡開された管端部の肉厚さが高められる。

雌型工具３０は規定された内径を有しているので、管端部の周面は直径に関して寸法規制される。それと同時に、半径方向の段部２２によって管端部の端面も寸法規制されるので、正確に平坦な端面が得られる。

図３ａおよび図３ｂに示した拡開・据込み・寸法規制過程は、加熱された状態で、たとえば約９００℃で行われると有利である。

本発明による方法により製造された、旋回モータを備えた分割された管形スタビライザを示す概略図である。 接続部分が中実シャフトとして形成されている、旋回モータを備えた管形スタビライザを示す概略図である。 接続部分が中空シャフトとして形成されている、旋回モータを備えた管形スタビライザを示す概略図である。 本発明による方法により製造された管形スタビライザ半部を、拡開されかつ据込み成形された管端部が断面された状態で示す概略図である。 拡開および据込み成形の作業ステップと、それと同時に行われる寸法規制ステップにおいて、管端部内への拡開心棒の侵入前の状況を示す断面図である。 拡開および据込み成形の作業ステップと、それと同時に行われる寸法規制ステップにおいて、管端部の拡開および寸法規制の後の状況を示す断面図である。

符号の説明

１ 分割された管状スタビライザ
２ 旋回モータ
３ 管形スタビライザ半部
４ 管形スタビライザ半部
５ 接続部分、シャフト、中実シャフト
６ 接続部分、シャフト、中空シャフト
７ 支承部
８ 支承部
１０ 溶接シーム
１５ 緊締ジョー
２０ 拡開心棒
２１ 円錐状の先端
２２ 半径方向の段部
２３ 円筒状の区分
３０ 雌型工具

Claims (14)

1. ２つの管形スタビライザ半部（３，４）を互いに連結する旋回モータ（２）を備えた、分割された管形スタビライザを製造するための方法であって、第１の管形スタビライザ半部（３）を旋回モータ（２）の第１の接続部分（５）に、第２の管形スタビライザ半部（４）を旋回モータ（２）の第２の接続部分（６）に、それぞれ相対回動不能に結合する形式の方法において、以下に挙げる方法ステップ：
   ａ．旋回モータ（２）の接続部分（５，６）に結合させたい管端部を、心棒（２０）によって１回の作業ステップで拡開させかつ据込み成形し、ただしこのとき、拡開しかつ据込み成形したい管端部を、心棒（２０）の導入時に、拡開・据込み成形を有する作業ステップ内で行われる管端部寸法規制のために雌型工具（３０）によって取り囲み；
   ｂ．拡開されかつ据込み成形された管端部を備えた管形スタビライザ半部（３，４）を曲げ加工によって最終的な形状にもたらし；
   ｃ．曲げ加工の完了した管形スタビライザ半部（３，４）を熱処理に施し；
   ｄ．熱処理された管形スタビライザ半部（３，４）の拡開されかつ据込み成形された管端部を旋回モータ（２）の各接続部分（５，６）に材料接続的に結合する、
   を実施することを特徴とする、旋回モータを備えた、分割された管形スタビライザを製造するための方法。
2. 拡開および据込み成形の前に、あとで管形スタビライザ半部（３，４）を形成する真っ直ぐな管区分に、局所的な変形加工方法により、減じられた直径および／または減じられた肉厚さを有する局所的な区分を導入する、請求項１記載の方法。
3. 旋回モータ（２）の接続部分をシャフト（５，６）（中実シャフトまたは中空シャフト）として形成する、請求項１または２記載の方法。
4. 管端部を加熱された状態で拡開し、かつ据込み成形する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 管形スタビライザ半部（３，４）を旋回モータ（２）の接続部分（５，６）に材料接続的に結合する前に、管形スタビライザ半部（３，４）の、旋回モータ（２）に結合されるべきではない方の端部をプレート状に扁平加工し、かつ穿孔する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 管形スタビライザ半部（３，４）と旋回モータ（２）の接続部分（５，６）との材料接続的な結合を溶接により行う、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 溶接方法としてＭＡＧ溶接またはレーザビーム溶接を使用する、請求項６記載の方法。
8. ２つの管形スタビライザ半部（３，４）を互いに連結する旋回モータ（２）を備えた、分割された管形スタビライザであって、第１の管形スタビライザ半部（３）が旋回モータ（２）の第１の接続部分（５，６）に、第２の管形スタビライザ半部（４）が旋回モータ（２）の第２の接続部分（６，５）に、それぞれ材料接続的に結合されている形式のものにおいて、管形スタビライザ半部（３，４）の、前記接続部分（５，６）に材料接続的に結合された端部が、拡開されかつ据込み成形された端部として形成されており、該端部が、管形スタビライザ半部自体の材料から、該管形スタビライザ半部の一体の構成要素として、１回の作業ステップで行われる管端部の拡開・据込み成形によって形成されていることを特徴とする、旋回モータを備えた、分割された管形スタビライザ。
9. 当該管形スタビライザが、その長手方向延在長さにわたって種々異なる肉厚さおよび／または種々異なる直径の複数の局所的な区分を有しており、該区分が、局所的な変形加工により形成されている、請求項８記載の管形スタビライザ。
10. 旋回モータ（２）の接続部分が、シャフト（５，６）（中実シャフトまたは中空シャフト）として形成されている、請求項８または９記載の管形スタビライザ。
11. 管形スタビライザ半部（３，４）の拡開されかつ据込み成形された端部の内径が、該端部に材料接続的に結合された各シャフト（５）の外径よりも大きく形成されており、ただし材料接続的な結合部が溶接シーム（１０）として形成されている、請求項１０記載の管形スタビライザ。
12. 管形スタビライザ半部（３，４）の拡開されかつ据込み成形された端部の外径が、該端部に材料接続的に結合された各中空シャフト（６）の内径よりも小さく形成されており、ただし材料接続的な結合部が溶接シーム（１０）として形成されている、請求項１０記載の管形スタビライザ。
13. 溶接シーム（１０）が、すみ肉溶接シームとして形成されている、請求項１１または１２記載の管形スタビライザ。
14. 溶接シーム（１０）が、レーザ溶接シームまたはＭＡＧ溶接シームとして形成されている、請求項１１から１３までのいずれか１項記載の管形スタビライザ。

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