JP5314348B2 - ビームの製造方法、及び、ビーム - Google Patents

Description

本発明は、延在方向に垂直な断面が開断面形状をなすビームの製造方法、及び、ビームに関する。

従来より、サスペンション装置等に用いられるトーションビーム等のビームは、高い曲げ剛性を維持しつつ、捩り対する許容度を向上させて車両全体の挙動に沿った動作を実現するため、延在方向に垂直な断面が略Ｕ字或いは略Ｖ字の開断面形状となるよう形成される。この種のビームは、一般に、金属ロール等の母材から切り出されたブランク材に曲げ成形等を施すことにより形成される。

この場合、ブランク材の切断面はビームの開放端に位置することとなるため、ビームの開放端には、ブランク材の切断面には切り出し時の応力等によって発生した微細な切欠きが数多く存在することとなる。従って、この種のビームをサスペンション装置等に用いた場合、走行時に入力される荷重によって捩りを繰り返す間に、切断面の切欠きを起点として亀裂が発生する虞があった。

これに対処し、例えば、特許文献１には、ビーム（トーションビーム）上の開き断面の上部先端部外周に先端に極めて近い場所にて溝を設けることで亀裂等の発生を抑制する技術が開示されている。
特開平１１−３４６２３号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術では、溝を形成するための新たな工程を必要とし、製造工程の複雑化等を招く虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、容易な製造により、ブランク材製造時に発生する切欠き等を起点とする亀裂の発生を的確に防止することができるビームの製造方法、及び、ビームを提供することを目的とする。

本発明の一態様によるビームの製造方法は、ブランク材に対する多段成形により前記ブランク材の一方向を袋状に曲げ成形して開断面形状のビームを形成するビームの製造方法であって、母材からの前記ブランク材の切り出しを行うとともに、前記ブランク材上の前記主成形領域と前記縁辺領域との境界線上に段差を形成する切出工程と、前記切出工程の後に、前記ブランク材を袋状に曲げ成形するための主成形領域に１次成形を行うと同時に、前記主成形領域の縁辺領域を前記１次成形による曲げ方向と逆の拡開方向に仮折曲させて当該縁辺領域にフランジを成形する第１の成形工程と、前記主成形領域に２次成形を行うと同時に、前記縁辺領域の拡開方向への仮折曲を復元させる第２の成形工程と、を備えたものである。

本発明のビームの製造方法によれば、容易な製造により、ブランク材製造時に発生する切欠き等を起点とする亀裂の発生を的確に防止することができる。

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図１はサスペンション装置の平面図、図２は図１のII−II線に沿う要部断面図、図３はトーションビームの製造工程を示すフローチャート、図４は各工程における成形品を示す斜視図、図５はブランク材の変形例を示す斜視図である。

図１において、符号１は、自動車等の車両に搭載されるサスペンション装置を示し、本実施形態においては、トーションビーム式のサスペンション装置を示す。

このサスペンション装置１は、車体（図示せず）の前後方向に延在する左右一対のトレーリングアーム５を有し、これらトレーリングアーム５の中途が車幅方向に延在するトーションビーム１０に連結されて要部が構成されている。

トレーリングアーム５は、例えば、比較的大径の略円筒状の部材で構成され、その前端部にアームブッシュ６が固設されている。アームブッシュ６は、例えば、トレーリングアーム５に固設された円筒状のカラー６ａと、このカラー６ａの中心部に図示しないラバーを介して保持された枢軸６ｂとを有する。カラー６ａ内に保持された枢軸６ｂは車体側に設けられたブラケット（図示せず）に枢着され、これにより、アームブッシュ６は、トレーリングアーム５の前端部を車体に対して揺動自在に支持する。

一方、トレーリングアーム５の後端部には、ハブキャリア７が固設されている。ハブキャリア７には、図示しないハブを介して、車輪（図示せず）が支持されている。

周知のように、この種のトーションビーム式のサスペンション装置１では、車輪が路面から上下方向の衝撃を受けると、前後方向に延びるトレーリングアーム５がアームブッシュ６を揺動支点として上下に揺動し、車輪を上下にストロークさせる。この車輪が旋回走行等により左右逆にストロークした場合には、車幅方向に延びるトーションビーム１０が捩れ、この捩れによりトレーリングアーム５も捩れて車輪にジオメトリーの変化を生じさせる。

このようなサスペンション装置１の捩れを的確に許容するため、図２に示すように、本実施形態のトーションビーム１０は、前方が開放された、断面略Ｖ字状の板金部材で構成されている。

また、トーションビーム１０の各開放端側の領域は鋭角に折曲され、この折曲により、トーションビーム１０の各開放端部には車幅方向に延在する内向のフランジ１１が形成されている。そして、このようにトーションビーム１０の各開放端部に内向のフランジ１１が形成されることにより、トーションビーム１０を構成する板金の端面に作用する応力が緩和され、亀裂の発生が抑制される。すなわち、トーションビーム１０の捩りに対する疲労強度が向上する。また、フランジ１１を形成することにより、軽量且つ安価な構成で、タイヤ接地点横入力に対する剛性及び上下入力に対する剛性が向上すると共に、各方向荷重に対する強度耐久性が向上する。

ここで、図中符号１２は、後述するトーションビーム１０の製造工程において、折曲痕として形成される括れ部である。この括れ部１２は、応力集中を回避するため、トーションビーム１０の中立軸Ｙ、Ｚからオフセットする位置に形成される（図２参照）。

次に、このトーションビーム１０の製造方法について、図３に示すフローチャートに従って説明する。このフローチャートは、例えば、母材２０からの剪断等によって切り出されたブランク材２１に対し、多段成形（例えば、２段成形）を施すことにより、ブランク材２１の一方向を袋状に曲げ成形し、Ｖ字状の開断面形状をなすトーションビーム１０を製造するための方法を示すものである。

このトーションビーム１０の製造では、先ず、ステップＳ１において、ブランク材２１の切出工程が行われる。図示のように、本実施形態において、ブランク材２１の切り出しは、例えば、金属ロール等から延出された母材２０の端部を、上下金型３０ｕ，３０ｌ間で順次剪断することにより行われる。

図４（ａ）に示すように、ステップＳ１の切出工程によって切り出されるブランク材２１は、例えば、長尺な略矩形形状をなす。このブランク材２１の短手方向の略中央の領域は、後述するステップＳ２，Ｓ３の成形工程において袋状に曲げ成形される主成形領域２２ａとして設定されている。また、ブランク材２１は主成形領域２２ａの短手方向両側に縁辺領域２２ｂを有し、これら主成形領域２２ａと各縁辺領域２２ｂとの各境界線上には、微小な段差２３が形成されている。この段差２３は、本切出工程において形成されるもので、より具体的には、従前のブランク材２１が剪断により切り出される際に、金型３０ｕ，３０ｌ間に配置された母材２０上にプレス成形される。

すなわち、本実施形態において、ステップＳ１の切出工程では、母材２０からのブランク材２１の切り出しが行われるとともに、所謂ハーフブランクが施され、ブランク材２１上の主成形領域２２ａと縁辺領域２２ｂとの境界線状に段差２３が形成される。

続くステップＳ２において、ブランク材２１に対する第１の成形工程が行われる。図示のように、本実施形態において、第１の成形工程は、ブランク材２１を上下金型３１ｕ，３１ｌ間でプレス成形することにより行われる。

具体的には、この第１の成形工程において、ブランク材２１上の主成形領域２２ａが、略円弧状に曲げ成形（１次成形）される。同時に、ブランク材２１上の各段差２３を起点として各縁辺領域２２ｂが主成形領域２２ａの曲げ方向とは逆の拡開方向に折曲（仮折曲）され、折曲された各縁辺領域２２ｂ上に、ブランク材２１の長手方向に延在するフランジ１１が成形される（図４（ｂ）参照）。

すなわち、本実施形態において、上下金型３１ｕ，３１ｌは、互いに対向する略波形のプレス面を有している。そして、これらの金型３１ｕ，３１ｌにより、ブランク材２１上の各縁辺領域２２ｂが主成形領域２２ａの曲げ方向に対して拡開方向に折曲される。これにより、主成形領域２２ａに対する１次成形と同一の金型を用いた同一のプレス工程によって、縁辺領域２２ｂ上にフランジ１１が成形される。その際、主成形領域２２ａと縁辺領域２２ｂとの境界線上に段差２３が形成されていることにより、縁辺領域２２ｂは、第１の成形工程の初期段階で速やかに折曲（仮折曲）され、縁辺領域２２ｂにフランジ１１が的確に形成される。

このように第１の成形工程を経たブランク材２１（以下、１次成形品２１Ａともいう）に対し、続くステップＳ３において、第２の成形工程が行われる。図示のように、本実施形態において、第２の成形工程は、１次成形品２１Ａを、上下金型３２ｕ，３２ｌ間でプレス成形することにより行われる。

具体的には、この第２の成形工程において、略円弧状に曲げ成形された１次成形品２１Ａの主成形領域２２ａが、略Ｖ字状の鋭角に曲げ成形（２次成形）される。同時に、各縁辺領域２２ｂの拡開方向への仮折曲が復元される。これにより、略Ｖ字状の開端面形状をなすトーションビーム１０が成形され、このトーションビーム１０の各開放端部において、各フランジ１１は内向される（図４（ｃ）参照）。

すなわち、本実施形態において、上金型３２ｕは、略Ｖ字形状をなす凸状のプレス面を有している。一方、下金型３２ｌは、略Ｖ字形状をなす凹状のプレス面を有している。上金型３２ｕのプレス面は下金型３２ｌのプレス面よりも相対的に幅狭に形成されており、この上金型３２ｕが下金型３２ｌとの間で主成形領域２２ａをプレスすることにより、主成形領域２２ａは鋭角に成形（ベンドリストライク）される。同時に、上金型３２ｕのプレスにより、縁辺領域２２ｂの拡開方向への仮折曲が、下金型３２ｌのプレス面の壁面形状に倣って復元される。なお、このような２次成形を経たトーションビーム１０（２次成形品）には、縁辺領域２２ｂの仮折曲及び復元により、長手方向に延在する括れ部１２が形成される。

このような実施形態によれば、ブランク材２１の主成形領域２２ａに１次成形を行う第１の成形工程において、主成形領域２２ａの曲げ方向と逆の拡開方向に縁辺領域２２ｂを仮折曲させることにより、主成形領域２２ａに対する１次成形と同一の金型３１ｕ，３１ｌを用いた同一のプレス工程によって、ブランク材２１の端面（切断面）を折り込むためのフランジ１１を縁辺領域２２ｂに成形することができる。そして、主成形領域２２ａに対する２次成形を行う第２の成形工程において、縁辺領域２２ｂの仮折曲を復元させることにより、主成形領域２２ａに対する２次成形と同一の金型３２ｕ，３２ｌを用いた同一のプレス工程によって、フランジ１１をトーションビーム１０の開放端部に内向させることができる。

従って、工数を増加させることのない容易な製造により、トーションビーム１０の開放端部に内向するフランジ１１を形成することができ、ブランク材２１の製造時に発生する切り欠き等を起点とする亀裂の発生を的確に防止することができる。

ここで、上述の実施形態においては、トーションビーム１０の開放端部において、長手方向全域にフランジ１１を形成する一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、軽量化等を目的として、最も応力が集中し易い長手方向両端部に対して限定的に形成することも可能である。このような構成は、例えば、図５に示すように、ブランク材２１の切り出し時に、縁辺領域２２ｂの長手方向中央部を一部欠落させることにより実現することが可能である。

また、トーションビーム１０の断面形状は、略Ｖ字状の開断面形状に限定されるものではなく、例えば、略Ｕ字状の開断面形状とすることも可能である。

また、本発明のビームの適用箇所は、サスペンション装置に限定されるものではなく、例えば、ラテラルリンク等にも適用することが可能である。

サスペンション装置の平面図 は図１のII−II線に沿う要部断面図 トーションビームの製造工程を示すフローチャート 各工程における成形品を示す斜視図 ブランク材の変形例を示す斜視図

符号の説明

１ … サスペンション装置
５ … トレーリングアーム
６ … アームブッシュ
６ａ … カラー
６ｂ … 枢軸
７ … ハブキャリア
１０ … トーションビーム（ビーム）
１１ … フランジ
１２ … 括れ部
２０ … 母材
２１ … ブランク材
２１Ａ … １次成形品
２２ａ … 主成形領域
２２ｂ … 縁辺領域
２３ … 段差
３０ｕ … 上金型
３０ｌ … 下金型
３１ｕ … 上金型
３１ｌ … 下金型
３２ｌ … 下金型
３２ｕ … 上金型

Claims (2)

1. ブランク材に対する多段成形により前記ブランク材の一方向を袋状に曲げ成形して開断面形状のビームを形成するビームの製造方法であって、
   母材からの前記ブランク材の切り出しを行うとともに、前記ブランク材上の前記主成形領域と前記縁辺領域との境界線上に段差を形成する切出工程と、
   前記切出工程の後に、前記ブランク材を袋状に曲げ成形するための主成形領域に１次成形を行うと同時に、前記主成形領域の縁辺領域を前記１次成形による曲げ方向と逆の拡開方向に仮折曲させて当該縁辺領域にフランジを成形する第１の成形工程と、
   前記主成形領域に２次成形を行うと同時に、前記縁辺領域の拡開方向への仮折曲を復元させる第２の成形工程と、を備えたことを特徴とするビームの製造方法。
2. 請求項１に記載のビームの製造方法を用いて製造したことを特徴とするビーム。

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