JP5137237B2 - 車両用サスペンションアームの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、直管材を原材料としてこの直管材をプレス加工し、全体として一体的な管形状のサスペンションアームを形成するようにした車両用サスペンションアームの製造方法に関するものである。

上記サスペンションアームの製造方法には、従来、下記特許文献１に示されるものがある。この公報におけるサスペンションアームは、放射状に三方に向かって互いに一体的に突出し、溶接部を有しない管形状をなす第１〜第３突出部を備え、これら第１〜第３突出部のうち、第１、第２突出部が車体側に枢支可能とされ、第３突出部が車輪を支持可能とされている。

上記サスペンションアームの製造に際しては、まず、軸心が直線的に延びる一体的な直管材を準備し、この直管材に対し、複数回のバルジ加工をを順次施す。このバルジ加工とは、次のようなものである。即ち、上記直管材を金型の型孔内に設置し、次に、上記直管材の内部に油を満たしてシールし、この油を加圧して高圧にする。そして、この高圧の油により、上記直管材を膨出させる。すると、この膨出部の形状は上記金型の型孔の形状に従うよう定められる。

そして、上記バルジ加工により形成された管材を、更に他の金型の型孔内に設置することにより上記と同様のバルジ加工を繰り返す。この結果、上記サスペンションアームが製造される。
特許第３１５９２８８号公報

ところで、上記のように、従来の製造方法におけるバルジ加工は、金型内に設置された管材の内部に油を満たしてシールし、かつ、この油を加圧して高圧にし、上記管材を膨出させる、というものであって、これの実行には特殊な設備や技術が必要とされる。よって、その分、上記サスペンションアームの製造が煩雑となり、また、この製造に時間を要する、という問題点がある。

本発明は、上記のような事情に注目してなされたもので、本発明の目的は、サスペンションアームの製造が容易、かつ、より迅速にできるようにすることである。

請求項１の発明は、放射状に三方に向かって互いに一体的に突出し、溶接部を有しない管形状をなす第１〜第３突出部２〜４を備え、これら第１〜第３突出部２〜４のうち、第１、第２突出部２，３が車体５側に枢支可能とされ、第３突出部４が車輪９を支持可能とする車両用サスペンションアームの製造方法であって、
軸心１２が直線的に延びる一体的な直管材１３をその軸方向の中途部が湾曲するよう曲げ加工して屈曲部１６を形成し、このように形成された管材を第１中間品１７とする「第１工程」と、
上記第１中間品１７の軸方向の各端部の断面積を小さくさせるようこれら各端部をそれぞれ縮管加工して縮管部１９を形成し、このように形成された管材を第２中間品２０とする「第２工程」と、
上記第２中間品２０の軸方向の一端部を通し、この第２中間品２０内に突き出し棒２８を挿入し、上記第２中間品２０の屈曲部１６の内面を上記突き出し棒２８で加圧することにより外方に塑性変形させて膨出部３０を形成し、このように形成された管材を第３中間品３２とする「第３工程」とを備え、上記第３中間品３２の各端部と膨出部３０とを上記第１〜第３突出部２〜４に相当するよう形成したことを特徴とする車両用サスペンションアームの製造方法である。

なお、上記請求項１中の「溶接部を有しない」における「溶接部」には、上記直管材１３自体の形成に適用される溶接部や、上記サスペンションアーム１に対する補強材や付属品の取り付けのための溶接部は含まれないこととする。

請求項２の発明は、放射状に三方に向かって互いに一体的に突出し、溶接部を有しない管形状をなす第１〜第３突出部２〜４を備え、これら第１〜第３突出部２〜４のうち、第１、第２突出部２，３が車体５側に枢支可能とされ、第３突出部４が車輪９を支持可能とする車両用サスペンションアームの製造方法であって、
軸心１２が直線的に延びる一体的な直管材１３の一端部の断面積を小さくさせるようこの端部を縮管加工して縮管部１９を形成した後、上記直管材１３の軸方向の中途部を湾曲するよう曲げ加工して屈曲部１６を形成し、このように形成された管材を第１中間品４０とする「第１工程」と、
上記直管材１３の他端部に相当する上記第１中間品４０の端部の断面積を小さくさせるようこの端部を縮管加工して縮管部１９を形成し、このように形成された管材を第２中間品２０とする「第２工程」と、
上記第２中間品２０の軸方向の一端部を通し、この第２中間品２０内に突き出し棒２８を挿入し、上記第２中間品２０の屈曲部１６の内面を上記突き出し棒２８で加圧することにより外方に塑性変形させて膨出部３０を形成し、このように形成された管材を第３中間品３２とする「第３工程」とを備え、上記第３中間品３２の各端部と膨出部３０とを上記第１〜第３突出部２〜４に相当するよう形成したことを特徴とする車両用サスペンションアームの製造方法である。

請求項３の発明は、放射状に三方に向かって互いに一体的に突出し、溶接部を有しない管形状をなす第１〜第３突出部２〜４を備え、これら第１〜第３突出部２〜４のうち、第１、第２突出部２，３が車体５側に枢支可能とされ、第３突出部４が車輪９を支持可能とする車両用サスペンションアームの製造方法であって、
軸心１２が直線的に延びる一体的な軸心１２の軸方向の中途部の断面積が各端部のそれより大きくなるよう上記中途部を相対的に拡管加工して拡管部４９を形成し、このように形成された管材を第１中間品５０とする「第１工程」と、
上記拡管部４９を湾曲するよう曲げ加工して屈曲部１６を形成し、このように形成された管材を第２中間品２０とする「第２工程」と、
上記第２中間品２０の軸方向の一端部を通し、この第２中間品２０内に突き出し棒２８を挿入し、上記第２中間品２０の屈曲部１６の内面を上記突き出し棒２８で加圧することによりを外方に塑性変形させて膨出部３０を形成し、このように形成された管材を第３中間品３２とする「第３工程」とを備え、上記第３中間品３２の各端部と膨出部３０とを上記第１〜第３突出部２〜４に相当するよう形成したことを特徴とする車両用サスペンションアームの製造方法である。

請求項４の発明は、上記第２中間品２０の屈曲部１６の各壁部分のうち、円弧凸形状の壁部分２４と上記軸心１２の直交方向で対向する円弧凹形状の他の壁部分２５を、上記「第２工程」において、上記円弧凸形状の壁部分２４側に変位させるようにしたことを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１つに記載の車両用サスペンションアームの製造方法である。

なお、この項において、上記各用語に付記した符号や図面番号は、本発明の技術的範囲を後述の「実施例」の項や図面の内容に限定解釈するものではない。

本発明による効果は、次の如くである。

請求項１の発明は、放射状に三方に向かって互いに一体的に突出し、溶接部を有しない管形状をなす第１〜第３突出部を備え、これら第１〜第３突出部のうち、第１、第２突出部が車体側に枢支可能とされ、第３突出部が車輪を支持可能とする車両用サスペンションアームの製造方法であって、
軸心が直線的に延びる一体的な直管材をその軸方向の中途部が湾曲するよう曲げ加工して屈曲部を形成し、このように形成された管材を第１中間品とする「第１工程」と、
上記第１中間品の軸方向の各端部の断面積を小さくさせるようこれら各端部をそれぞれ縮管加工して縮管部を形成し、このように形成された管材を第２中間品とする「第２工程」と、
上記第２中間品の軸方向の一端部を通し、この第２中間品内に突き出し棒を挿入し、上記第２中間品の屈曲部の内面を上記突き出し棒で加圧することにより外方に塑性変形させて膨出部を形成し、このように形成された管材を第３中間品とする「第３工程」とを備え、上記第３中間品の各端部と膨出部とを上記第１〜第３突出部に相当するよう形成している。

このため、サスペンションアームは、バルジ加工に依ることなく、直管材に対し単にプレス加工を施すことにより製造されることから、特殊な設備や技術が必要とされるバルジ加工に依っていた従来の技術に比べ、上記サスペンションアームの製造は容易、かつ、迅速にすることができる。

また、請求項２，３は、それぞれ前記請求項１と一部工程が入れ替っただけのため、上記請求項１と同様の効果が生じる。

請求項４の発明は、上記第２中間品の屈曲部の各壁部分のうち、円弧凸形状の壁部分と上記軸心の直交方向で対向する円弧凹形状の他の壁部分を、上記「第２工程」において、上記円弧凸形状の壁部分側に変位させるようにしている。

このため、上記他の壁部分が上記壁部分側に変位する分、上記膨出部の肉厚容量を、より大きく維持させることができる。よって、この膨出部の肉厚を所望厚さにすることができ、これは、サスペンションアームの各部に所望の強度と剛性とを確保する上で有益である。

本発明の車両用サスペンションアームの製造方法に関し、サスペンションアームの製造が容易、かつ、より迅速にできるようにする、という目的を実現するため、本発明を実施するための最良の形態は、次の如くである。

即ち、放射状に三方に向かって互いに一体的に突出し、溶接部を有しない管形状をなす第１〜第３突出部を備え、これら第１〜第３突出部のうち、第１、第２突出部が車体側に枢支可能とされ、第３突出部が車輪を支持可能とする車両用サスペンションアームの製造方法である。

上記方法は、軸心が直線的に延びる一体的な直管材をその軸方向の中途部が湾曲するよう曲げ加工して屈曲部を形成し、このように形成された管材を第１中間品とする「第１工程」と、
上記第１中間品の軸方向の各端部の断面積を小さくさせるようこれら各端部をそれぞれ縮管加工して縮管部を形成し、このように形成された管材を第２中間品とする「第２工程」と、
上記第２中間品の軸方向の一端部を通し、この第２中間品内に突き出し棒を挿入し、上記第２中間品の屈曲部の内面を上記突き出し棒で加圧することにより外方に塑性変形させて膨出部を形成し、このように形成された管材を第３中間品とする「第３工程」とを備え、上記第３中間品の各端部と膨出部とを上記第１〜第３突出部に相当するよう形成している。

本発明をより詳細に説明するために、その実施例１を添付の図１〜７に従って説明する。

図１において、符号１は金属製サスペンションアームであり、これは、車両である自動車の前輪懸架装置に適用されるものである。また、矢印Ｆｒは、この自動車の進行方向の前方を示している。

上記サスペンションアーム１は、放射状に三方に向かって互いに一体的に突出する第１〜第３突出部２〜４を備えて、全体的に溶接部を有しない管形状とされている。上記第１〜第３突出部２〜４のうち、第１、第２突出部２，３が車両の車体５側にそれぞれ枢支軸６とゴムブッシュ７とにより枢支可能とされている。また、上記第３突出部４は、ステアリングナックル８を介し前車輪９を支持可能としている。

図２〜７により、上記サスペンションアーム１形成用の材料を冷間プレス加工により塑性変形させて、このサスペンションアーム１を製造する製造方法につき説明する。なお、図５を除くこれら各図には、各管材の平面視と、これら各管材の軸方向端面図とを併記している。

図２において、上記製造方法の「第１工程」として、まず、所定長さに切断され、軸心１２が直線的に延び、かつ、軸方向の各部断面が互いに円形で同形同大である一体的な管材である直管材１３が準備される（図２中、二点鎖線）。例えば、この直管材１３は材質が鋼材で、直径×肉厚の各部寸法（ｍｍ）は、１３０×３．２とされる。

そして、上記直管材１３の軸方向の中途部を、マンドレル１４を備えた公知の曲げ加工機１５により湾曲するよう曲げ加工して（図２中、実線）、屈曲部１６を形成し、このように形成された管材を第１中間品１７とする。この第１中間品１７の軸方向各部の断面は円形のままとされる。

図３において、「第２工程」の前段として、上記第１中間品１７の軸方向の各端部における直管部に対し、その軸方向外方からの強制的に縮管型１８を外嵌させる。この外嵌により、上記第１中間品１７の各端部の断面積を小さく（径小化）させるようこれら各端部をそれぞれ縮管加工して縮管部１９を形成する。そして、このように形成された管材を第２中間品２０の前段品とする。

図４，５において、「第２工程」の後段として、上記第２中間品２０の前段品の屈曲部１６の各壁部分のうち、外方に向かって膨出する円弧凸形状の壁部分２４と上記軸心１２の直交方向で対向する円弧凹形状の他の壁部分２５を、上記円弧凸形状の壁部分２４側に変位させるよう上記第２中間品２０の前段品を外力Ａにより加圧する。この加圧後の上記円弧凹形状の他の壁部分２５の外面は、この他の壁部分２５の外面の円弧中心２６側の各縮管部１９の外面と滑らかに連続するよう形成される。そして、このように形成された管材を第２中間品２０の後段品とする。

図６において、「第３工程」として、上記第２中間品２０の後段品における軸方向の一端部の縮管部１９を通し、この第２中間品２０の後段品内に突き出し棒２８を挿入する。そして、上記第２中間品２０の後段品における屈曲部１６の上記円弧凸形状の壁部分２４の内面を、上記突き出し棒２８の軸方向の移動により繰り返し加圧する。この加圧により、上記円弧凸形状の壁部分２４を外方に向けて塑性変形させて膨出部３０を形成する。

また、上記第２中間品２０の後段品における軸方向の中途部および他端部の各壁部分のうち、上記円弧凸形状の壁部分２４と上記円弧凹形状の他の壁部分２５とを除く一対の更に他の壁部分３１，３１を挟み付けるよう一対の押し型などで加圧する。これにより、上記第２中間品２０の後段品における屈曲部１６の断面形状を、上記円弧凸形状の壁部分２４および上記円弧凹形状の他の壁部分２５が短辺、上記一対の更に他の壁部分３１，３１が長辺である長方形状にする。また、上記第２中間品２０の後段品における他端部の断面を楕円形状にする。そして、このように形成された管材を第３中間品３２とする。

図７において、「第４工程」として、上記第３中間品３２の各端部の突出寸法が所望寸法になるよう不要な突出端を切除する。そして、この切除後の第３中間品３２の各端部のうち、一方の端部３４の断面を長方形状にし、他方の端部３５を２枚板の重ね合わせ形状、かつ、全体としてコの字形状に加圧形成し、このように形成された管材を第４中間品３６とする。なお、上記した不要な突出端の切除は、上記第３中間品３２の各端部を上記のように所定形状に形成した後に行ってもよい。

そして、「最終工程」として、上記第４中間品３６の各端部３４，３５と膨出部３０とに対し更にプレス加工や穿孔加工を施して、一方の端部３４を前記第１突出部２に相当するよう形成し、膨出部３０を前記第２突出部３に相当するよう形成し、更に、他方の端部３５を前記第３突出部４に相当するよう形成すれば、上記サスペンションアーム１が製造される。

上記構成によれば、サスペンションアーム１は、バルジ加工に依ることなく、直管材１３に単にプレス加工を施すことにより製造されることから、特殊な設備や技術が必要とされるバルジ加工に依っていた従来の技術に比べ、上記サスペンションアーム１の製造は容易、かつ、迅速にすることができる。

また、前記したように、第２中間品２０の屈曲部１６の各壁部分のうち、上記円弧凸形状の壁部分２４と径方向で対向する円弧凹形状の他の壁部分２５を、上記「第２工程」において、上記円弧凸形状の壁部分２４側に変位させるようにしている。

このため、上記円弧凹形状の他の壁部分２５が上記円弧凸形状の壁部分２４側に変位する分、上記膨出部３０の肉厚容量を、より大きく維持させることができる。よって、この膨出部３０の肉厚を所望厚さにすることができ、これは、サスペンションアーム１の各部に所望の強度と剛性とを確保する上で有益である。

なお、以上は図示の例によるが、上記サスペンションアーム１は、上記自動車の他にトラクタなど農耕用機械、建設用機械、玩具などの車両に適用してもよく、また、後輪懸架装置に適用してもよい。また、上記直管材１３の断面形状は矩形であってもよい。

以下の図８〜１０は、サスペンションアーム１の製造方法についての実施例２，３を示している。これら実施例２，３は、前記実施例１と構成、作用効果において多くの点で共通している。そこで、これら共通するものについては、図面に共通の符号を付してその重複した説明を省略し、異なる点につき主に説明する。また、これら実施例における各部分の構成を、本発明の目的、作用効果に照らして種々組み合せてもよい。

本発明をより詳細に説明するために、その実施例２を添付の図８に従って説明する。

図８において、前記サスペンションアーム１の製造方法における「第１工程」として、まず、実線図示の直管材１３の一端部を縮管加工して縮管部１９を形成し（図中、一点鎖線）、その後、上記直管材１３の軸方向の中途部を湾曲するよう曲げ加工して屈曲部１６を形成し、このように形成された管材を第１中間品４０とする（図中、二点鎖線）。

次に、「第２工程」の前段として、上記直管材１３の他端部に相当する上記第１中間品４０の端部を縮管加工して縮管部１９を形成し（図中、三点鎖線）、このように形成された管材を第２中間品２０とする。

以下の「第２工程の後段、第３〜最終工程」は、前記実施例１と同様である。

本発明をより詳細に説明するために、その実施例３を添付の図９，１０に従って説明する。

図９において、前記サスペンションアーム１の製造方法における「前段工程」として、まず、所定長さに切断された直管材１３が準備される。

ある水平な軸心４３上に、分割型を構成する一対の金型４４，４４が設けられ、これら両金型４４，４４は、上記軸心４３の軸方向で互いに接合、離反可能とされている。

上記両金型４４，４４が互いに接合した状態（図１０）で見て、これら両金型４４，４４内には、上記軸心４３上に断面が円形の型孔４５が形成されている。この型孔４５の軸方向の各端部側４６，４６の径寸法は、上記直管材１３のそれとほぼ同じとされている。また、上記型孔４５の軸方向の中途部４７の径寸法は上記端部側４６のそれよりも大きくされている。

そして、図９のように、上記両金型４４，４４が互いに離反した状態で、これら両金型４４，４４における上記型孔４５の各端部側４６に対し、上記直管材１３の各端部側を密に嵌入させて、この直管材１３を上記両金型４４，４４内に設置する。

図１０において、「第１工程」として、上記軸心４３上に設けられた、一対の押し型４８，４８と上記両金型４４，４４とを互いに接近させることにより、上記型孔４５内の上記直管材１３を軸方向に圧縮する。この圧縮により、上記直管材１３の軸方向の中途部の外面を、上記のように互いに接合した両金型４４，４４内の型孔４５の中途部４７の内面に全体的に圧接させる。このようにして、上記直管材１３の中途部の断面積を大きく（径大化）させるようこの中途部を拡管加工して拡管部４９を形成する。そして、このように形成された管材を第１中間品５０とする。

なお、上記の場合、直管材１３の軸方向の各端部を縮管加工して、この直管材１３の軸方向の中途部の断面積が上記各端部のそれよりも相対的に大きい上記拡管部４９となるようにし、このように形成された管材を上記第１中間品５０としてもよい。

次に、「第２工程」の前段として、上記第１中間品５０の拡管部４９を湾曲するよう曲げ加工して屈曲部１６を形成し、このように形成された管材を第２中間品２０とする。

以下の「第２工程の後段、第３〜最終工程」は、前記実施例１と同様である。

実施例１を示し、サスペンションアームの平面図である。 実施例１を示し、サスペンションアームの製造方法の「第１工程」を示す図である。 実施例１を示し、サスペンションアームの製造方法の「第２工程」の前段を示す図である。 実施例１を示し、サスペンションアームの製造方法の「第２工程」の後段を示す図である。 実施例１を示し、図４のV−V線矢視断面図である。 実施例１を示し、サスペンションアームの製造方法の「第３工程」を示す図である。 実施例１を示し、サスペンションアームの製造方法の「第４工程」を示す図である。 実施例２を示し、図３，４を合体したものに相当する図である。 実施例３を示し、サスペンションアームの製造方法の「第１工程」の前段を示す図である。 実施例３を示し、サスペンションアームの製造方法の「第１工程」の後段を示す図である。

１ サスペンションアーム
２ 第１突出部
３ 第２突出部
４ 第３突出部
５ 車体
６ 枢支軸
７ ゴムブッシュ
８ ステアリングナックル
９ 車輪
１２ 軸心
１３ 直管材
１６ 屈曲部
１７ 第１中間品
１９ 縮管部
２０ 第２中間品
２４ 壁部分
２５ 他の壁部分
２６ 円弧中心
２８ 突き出し棒
２９ 遷移部
３０ 膨出部
３１ 更に他の壁部分
３２ 第３中間品
３４ 端部
３５ 端部
３６ 第４中間品
４０ 第１中間品
４９ 拡管部
５０ 第１中間品
Ａ 外力

Claims (4)

1. 放射状に三方に向かって互いに一体的に突出し、溶接部を有しない管形状をなす第１〜第３突出部を備え、これら第１〜第３突出部のうち、第１、第２突出部が車体側に枢支可能とされ、第３突出部が車輪を支持可能とする車両用サスペンションアームの製造方法であって、
   軸心が直線的に延びる一体的な直管材をその軸方向の中途部が湾曲するよう曲げ加工して屈曲部を形成し、このように形成された管材を第１中間品とする「第１工程」と、
   上記第１中間品の軸方向の各端部の断面積を小さくさせるようこれら各端部をそれぞれ縮管加工して縮管部を形成し、このように形成された管材を第２中間品とする「第２工程」と、
   上記第２中間品の軸方向の一端部を通し、この第２中間品内に突き出し棒を挿入し、上記第２中間品の屈曲部の内面を上記突き出し棒で加圧することにより外方に塑性変形させて膨出部を形成し、このように形成された管材を第３中間品とする「第３工程」とを備え、上記第３中間品の各端部と膨出部とを上記第１〜第３突出部に相当するよう形成したことを特徴とする車両用サスペンションアームの製造方法。
2. 放射状に三方に向かって互いに一体的に突出し、溶接部を有しない管形状をなす第１〜第３突出部を備え、これら第１〜第３突出部のうち、第１、第２突出部が車体側に枢支可能とされ、第３突出部が車輪を支持可能とする車両用サスペンションアームの製造方法であって、
   軸心が直線的に延びる一体的な直管材の一端部の断面積を小さくさせるようこの端部を縮管加工して縮管部を形成した後、上記直管材の軸方向の中途部を湾曲するよう曲げ加工して屈曲部を形成し、このように形成された管材を第１中間品とする「第１工程」と、
   上記直管材の他端部に相当する上記第１中間品の端部の断面積を小さくさせるようこの端部を縮管加工して縮管部を形成し、このように形成された管材を第２中間品とする「第２工程」と、
   上記第２中間品の軸方向の一端部を通し、この第２中間品内に突き出し棒を挿入し、上記第２中間品の屈曲部の内面を上記突き出し棒で加圧することにより外方に塑性変形させて膨出部を形成し、このように形成された管材を第３中間品とする「第３工程」とを備え、上記第３中間品の各端部と膨出部とを上記第１〜第３突出部に相当するよう形成したことを特徴とする車両用サスペンションアームの製造方法。
3. 放射状に三方に向かって互いに一体的に突出し、溶接部を有しない管形状をなす第１〜第３突出部を備え、これら第１〜第３突出部のうち、第１、第２突出部が車体側に枢支可能とされ、第３突出部が車輪を支持可能とする車両用サスペンションアームの製造方法であって、
   軸心が直線的に延びる一体的な軸心の軸方向の中途部の断面積が各端部のそれより大きくなるよう上記中途部を相対的に拡管加工して拡管部を形成し、このように形成された管材を第１中間品とする「第１工程」と、
   上記拡管部を湾曲するよう曲げ加工して屈曲部を形成し、このように形成された管材を第２中間品とする「第２工程」と、
   上記第２中間品の軸方向の一端部を通し、この第２中間品内に突き出し棒を挿入し、上記第２中間品の屈曲部の内面を上記突き出し棒で加圧することにより外方に塑性変形させて膨出部を形成し、このように形成された管材を第３中間品とする「第３工程」とを備え、上記第３中間品の各端部と膨出部とを上記第１〜第３突出部に相当するよう形成したことを特徴とする車両用サスペンションアームの製造方法。
4. 上記第２中間品の屈曲部の各壁部分のうち、円弧凸形状の壁部分と上記軸心の直交方向で対向する円弧凹形状の他の壁部分を、上記「第２工程」において、上記円弧凸形状の壁部分側に変位させるようにしたことを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１つに記載の車両用サスペンションアームの製造方法。

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