JP5513555B2 - スタビライザの製造方法および加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、断面積が中心軸線に沿って変化する部分を有する中空部材からなるスタビライザの製造方法および加熱装置に係り、特に熱処理のために行う加熱技術の改良に関する。

自動車等の車両に使用されるスタビライザは、車両のロール剛性を確保するための装置である。図１は、車両の懸架装置に連結されたスタビライザの構成を表す斜視図である。スタビライザ１０は、たとえばトーション部１１、アーム部１２、および、肩部１３を有して略コ字形状をなしている。スタビライザ１０では、トーション部１１がブッシュ３を介して車体（図示略）に取り付けられ、アーム部１２の先端部がスタビリンク２を介して懸架装置１に連結されている。なお、懸架装置１の左右の車軸部１Ａにはタイヤ（図示略）が取り付けられる。

スタビライザでは、軽量化を図るため、その素材として中空パイプ等の中空部材が用いられている。中空部材としては、一般的に外径および内径がともに一定サイズであるストレート中空材が用いられているが、更なる軽量化効果を図るために、材料径を中心軸線に沿って変化する部分を有する断面変化中空材を用いることが提案されている（たとえば特許文献１〜３）。

特許文献１〜３の技術では、材料径を中心軸線に沿って変化させた部分を有するため、製造が困難であり、かつ製造コストが高いという問題があったが、本出願人は、その問題を解決するために、材料の断面積を２種類に限定することを提案している（たとえば特許文献４）。

実公昭５８−４５１３０号公報 特公昭６２−２１６４２号公報 特許３３５０４４６号公報 特開２０１１−１６８１０１号公報

断面変化中空材を用いたスタビライザの製造では、たとえば断面変化中空材に曲げ加工を行うことにより、トーション部、アーム部、および、肩部を形成し、コ字形状の断面変化中空材を得た後、その断面変化中空材に焼入れ等の熱処理を行う。この場合、熱処理を行うための加熱では、一般的に通電加熱による手法が行われている。通電加熱による手法では、コ字形状の断面変化中空材の両端部に電極を設け、電極間で通電を行うことにより、断面変化中空材の全体を加熱する。

しかしながら、断面変化中空材は、断面積が中心軸線に沿って変化する部分を有するため、通電加熱による上記手法では、断面積が大きな部分（大断面積部）と、断面積が小さな部分（小断面積部）とでは、昇温速度が大きく異なる。そのため、たとえば大断面積部の温度が所定温度に到達する前に、小断面積部の温度が所定温度を大きく超えてしまい、その小断面積部が溶け落ちる等の問題が生じる虞があった。その結果、焼入れを行うために必要な温度まで断面変化中空材の全体を均一に加熱することが困難であった。

したがって、本発明は、素材として断面積が中心軸線に沿って変化する部分を有する中空部材（断面変化中空材）を用いた場合でも、熱処理を行うために必要な温度まで中空部材の全体を均一に加熱することを容易とするスタビライザの製造方法および加熱装置を提供することを目的としている。

本発明のスタビライザ製造方法は、断面積が小さな部分から大きな部分へ中心軸線に沿って断面積が変化する断面変化部を有する中空部材を素材として用いたスタビライザの製造方法であって、中空部材に通電加熱を行うことにより、熱処理に必要な温度に達するまで中空部材を加熱する加熱工程を含み、加熱工程では、第１加熱工程と第２加熱工程と順に行い、第１加熱工程では、断面積が大きな部分の両端部の断面変化部に設けた第１電極同士の間で通電加熱を行い、第２加熱工程では、中空部材の両端部に設けた第２電極同士の間で通電加熱を行い、第１加熱工程では、中空部材の断面積が大きな部分の温度を、数１で表される温度Ｔｈに設定することを特徴とする。

なお、Ｃ×Ｔｒ＋Ｄは電気抵抗率ρ（μΩｍｍ）であって、Ｃ，Ｄは定数、Ｔｒは室温である。Ａ１は断面積が小さな部分の断面積（ｍｍ ^２ ）、Ｌ１は断面積が小さな部分の中心軸線方向長さの総和（ｍｍ）、Ａ２は断面積が大きな部分の断面積（ｍｍ ^２ ）、Ｌ２は断面積が大きな部分の中心軸線方向長さの総和（ｍｍ）である。
うことを特徴とする。

本発明のスタビライザ製造方法では、第１加熱工程において、断面積が大きな部分の両端部の断面変化部に設けた第１電極同士の間で通電加熱を行うので、第１電極同士の間の断面積が大きな部分の加熱を行うことができる。次いで、第２加熱工程において、中空部材の両端部に設けた第２電極同士の間で通電加熱を行うことにより、第２電極同士の間の中空部材の全体を加熱することができる。

ここで、第２加熱工程前の第１加熱工程において、断面積が小さな部分と比較して昇温し難い断面積が大きな部分の加熱を行っているから、第２加熱工程後の中空部材では、断面積が大きな部分と断面積が小さな部分とで温度差が生じるのを抑制することができる。また、第２加熱工程において、断面積が大きな部分の温度の所定温度到達前に断面積が小さな部分の温度が所定温度を大きく超えることを防止することができ、これにより断面積が小さな部分が溶け落ちる等の問題が生じることを防止することができる。その結果、熱処理を行うために必要な温度まで中空部材の全体を均一に加熱することができる。

本発明のスタビライザ製造方法は、種々の構成を用いることができる。たとえば第１加熱工程において、断面変化部における断面積が大きな部分との断面積比が９０％以上の部分に通電加熱を行うことが好適である。そこで、第１加熱工程では、断面変化部に設けた電極を、断面積が大きな部分と断面変化部との境界部から離間させて配置し、電極と断面変化部との接触部における断面積が大きな部分側の軸線方向位置を、断面変化部における断面積が大きな部分との断面積比が９０％となる部分の軸線方向位置と一致させる、あるいは、断面積比が９０％となる部分の軸線方向位置よりも断面積が小さな部分側に設定する態様を用いることが好適である。

第１加熱工程では、中空部材の断面積が大きな部分の温度を３５０〜４００℃に設定する態様を用いることができる。中空部材の炭素含有量を重量比で０．２〜０．３％に設定し、第２加熱工程では、中空部材の温度を１１００℃に設定する態様を用いることができる。

断面変化部の外周部がテーパ形状をなす場合、断面変化部の外周部に設ける第１電極の内周部は、断面変化部のテーパ形状に対応するテーパ形状をなす態様を用いることができる。

断面積が大きな部分の全てを同一断面積に設定し、断面積が小さな部分の全てを同一断面積に設定する態様を用いることができる。

本発明の加熱装置は、本発明のスタビライザの製造に使用される。すなわち、本発明の加熱装置は、断面積が小さな部分から大きな部分へ中心軸線に沿って断面積が変化する断面変化部を有する中空部材を素材として用いたスタビライザの製造に使用される加熱装置であって、断面積が大きな部分の両端部の断面変化部に固定される第１電極と、中空部材の両端部に固定される第２電極とを備え、第１電極同士の間で通電することにより、断面積が大きな部分の加熱を行い、第２電極同士の間で通電することにより、中空部材の全体の加熱を行い、第１電極による加熱では、中空部材の断面積が大きな部分の温度を、数２で表される温度Ｔｈに設定することを特徴とする。

なお、Ｃ×Ｔｒ＋Ｄは電気抵抗率ρ（μΩｍｍ）であって、Ｃ，Ｄは定数、Ｔｒは室温である。Ａ１は断面積が小さな部分の断面積（ｍｍ ^２ ）、Ｌ１は断面積が小さな部分の中心軸線方向長さの総和（ｍｍ）、Ａ２は断面積が大きな部分の断面積（ｍｍ ^２ ）、Ｌ２は断面積が大きな部分の中心軸線方向長さの総和（ｍｍ）である。

本発明の加熱装置は、本発明のスタビライザの製造と同様な効果を得ることができる。

本発明の加熱装置は、種々の構成を用いることができる。たとえば第１電極同士の間で通電を行う場合、断面変化部に設けた第１電極を、断面積が大きな部分と断面変化部との境界部から離間させて配置し、第１電極と断面変化部との接触部における断面積が大きな部分側の軸線方向位置を、断面変化部における断面積が大きな部分との断面積比が９０％となる部分の軸線方向位置と一致させる、あるいは、前記断面積比が９０％となる部分の軸線方向位置よりも断面積が小さな部分側に設定する態様を用いることができる。

本発明のスタビライザ製造方法あるいは加熱装置によれば、素材として断面積が中心軸線に沿って変化する部分を有する中空部材（断面変化中空材）を用いた場合でも、熱処理を行うために必要な温度まで中空部材の全体を均一に加熱することが容易となる。

車両の懸架装置に連結されたスタビライザの構成を表す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るスタビライザの構成を表す図である。 本発明の一実施形態に係る加熱装置の概略構成を表し、スタビライザの素材である断面変化中空材が加熱装置に設けられた状態の図である。 本発明の一実施形態に係るスタビライザの素材である断面変化中空材での加熱箇所を説明するための図である。 実施例において予備加熱工程を行わなかった比較試料１１の温度測定結果を表すグラフである。 実施例の予備加熱工程で電極を小断面積部にクランプした比較試料１２の温度測定結果を表すグラフである。 実施例の予備加熱工程で電極を大断面積部にクランプした比較試料１３の温度測定結果を表すグラフである。 実施例の予備加熱工程で電極を断面積変化部にクランプした本発明試料１１の温度測定結果を表すグラフである。 本発明の一実施形態に係るスタビライザの素材である断面変化中空材の断面変化部での好適な加熱箇所を表す図である。

（１）スタビライザの構成
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。たとえば図２に示すスタビライザ１００は、たとえばトーション部１１１、アーム部１１２、および、肩部１１３を有して略コ字形状をなす中空スタビライザである。トーション部１１１と肩部１１３とは断面変化部１１４で接続され、アーム部１１２と肩部１１３とは断面変化部１１５で接続されている。

スタビライザ１００では、内径が一定に設定され、外径は部位によって異なるように設定されている。なお、図２の破線部分は内周面を示している。トーション部１１１およびアーム部１１２は第１外径を有し、肩部１１３は第２外径を有し、第２外径は第１外径よりも大きく設定されている。これによりトーション部１１１およびアーム部１１２は、第１断面積を有し、肩部１１３は第２断面積を有し、第２断面積は第１断面積よりも大きく設定されている。スタビライザ１００を図１に示す懸架装置１に連結した場合、懸架装置１の上下動によるストロークを与えると、その荷重によってスタビライザ１００には主応力が発生する。肩部１１３に最大主応力が発生するから、肩部１１３の第２断面積をトーション部１１１およびアーム部１１２の第１断面積よりも大きく設定している。

断面変化部１１４，１１５では、中心軸線に沿って断面積が変化する。たとえば断面変化部１１４は、トーション部１１１側から肩部１１３側に向かうに従って断面積が大きくなるテーパ形状を有する。たとえば断面変化部１１５では、アーム部１１２側から肩部１１３側に向かうに従って断面積が大きくなるテーパ形状を有する。

なお、本実施形態では、断面変化部以外の部分について、スタビライザを異なる２つの面積を有する部分（第１断面積を有する部分および第２断面積を有する部分）から構成したが、これに限定されるものではなく、断面変化部以外の部分について、スタビライザを異なる３つ以上の面積を有する部分（第１断面積を有する部分、第２断面積を有する部分、、、および、第Ｎ断面積を有する部分（なお、Ｎは３以上の自然数））から構成してもよい。

（２）スタビライザの製造方法
スタビライザ１００の製造方法について説明する。スタビライザ１００は、たとえば断面変化中空材形成工程、曲げ加工工程、および、熱処理工程を順次行うことにより製造される。本実施形態では、本発明の主要工程である熱処理工程（特に通電加熱）について詳述し、それ以外の工程の説明は簡略化する。

断面変化中空材形成工程では、たとえば内周部および外周部の軸線方向断面が直線状に形成された中空パイプを準備する。次いで、たとえば中空パイプの内周部および外周部のいずれか一方に加工を行うことにより、中心軸線に沿って断面積が変化する部分を有する断面変化中空材が得られる。本実施形態では、たとえば切削加工あるいはスエージ加工を外周部に行うことにより、中空パイプの外径を変化させている。この場合、たとえば内径は一定のままである。なお、外周部に加工を行う代わりに、内周部に加工を行ってもよい。たとえば引抜加工を行うことにより、中空パイプの内径を変化させる。この場合、たとえば外径は一定のままである。

断面変化中空材は、断面積が小さな部分から大きな部分へ中心軸線に沿って断面積が変化する部分を有する。たとえば本実施形態の断面変化中空材では、断面積が小さな部分は、第１断面積を有する小断面積部（トーション部１１１およびアーム部１１２に対応する部位）である。断面積が大きな部分は、第２断面積を有する大断面積部（肩部１１３に対応する部位）である。

断面積が変化する部分は、小断面積部と大断面積部の間に形成され、小断面積部側から大断面積部側に向かうに従って断面積が大きくなる断面変化部（断面変化部１１４，１１５に対応する部位）である。断面変化部の小断面積部側端部（断面変化部と小断面積部との境界部）は、小断面積部と同じ第１断面積を有する。断面変化部の大断面積部側端部（断面変化部と大断面積部との境界部）は、大断面積部と同じ第２断面積を有する。断面変化部の外周部は、たとえばテーパ形状をなしている。

曲げ加工工程では、断面変化中空材に曲げ加工を行う。これにより、たとえばトーション部１１１Ａ、アーム部１１２Ａ、肩部１１３Ａ、および、断面変化部１１４Ａ，１１５Ａを有して略コ字形状をなす断面変化中空材１００Ａが得られる。

熱処理工程では、断面変化中空材１００Ａに通電加熱を行い、たとえば焼入れに必要な温度に到達するまで断面変化中空材１００Ａを加熱し、次いで、断面変化中空材１００Ａを急冷することにより焼入れを行う。次いで、必要に応じて各種工程を行うことにより、トーション部１１１、アーム部１１２、および、肩部１１３を有するスタビライザ１００が得られる。

（３）通電加熱
（Ａ）加熱装置
本実施形態の上記通電加熱による加熱工程では、たとえば図３に示す加熱装置２００を用いて、予備加熱工程（第１加熱工程）と全体加熱工程（第２加熱工程）とを順に行う。

加熱装置２００は、予備加熱用電極２１１Ａ，２１１Ｂ（第１電極）、全体加熱用電極２１２（第２電極）、電源部２２０、および、制御部２３０を備えている。予備加熱用電極２１１Ａ，２１１Ｂは、たとえば断面変化部１１４Ａ，１１５Ａにクランプされ、肩部１１３Ａに通電加熱を行うための電極である。全体加熱用電極２１２は、たとえば断面変化中空材１００Ａの両端部にクランプされ、断面変化中空材１００Ａの全体に通電加熱を行うための電極である。

通電加熟に必要な電流を確保するために、予備加熱用電極２１１Ａ，２１１Ｂの内周部と断面変化部１１４Ａ，１１５Ａの外周部との接触状態を良好とする必要がある。この場合、断面変化部１１４Ａ，１１５Ａの外周部はテーパ形状をなすから、予備加熱用電極２１１Ａ，２１１Ｂの内周部を、断面変化部１１４Ａ，１１５Ａの外周部のテーパ形状に対応するテーパ形状をなすことが好適である。この態様では、予備加熱用電極２１１Ａ，２１１Ｂを断面変化部１１４Ａ，１１５Ａに十分に接地させることかできるから、通電加熟に必要な電流を十分に確保することができる。

軸線方向断面における電極２１１Ａ，２１１Ｂ、２１２相手部位との接触長さは、１０ｍｍ以上に設定されていることが好適である。この態様では、通電加熱時の電流確保およびスパーク防止を図ることができる。

断面変化中空材１００Ａとしては、スエージ加工による中空パイプやバテッドパイプ等の中空部材を用いるため、断面変化部１１４Ａ，１１５Ａのテーパ形状はそれぞれの加工手法による制約を受ける。そこで、断面変化部１１４Ａ，１１５Ａを加工可能とし、応カ集中を出来る限り抑制するとともに、断面変化部１１４Ａ，１１５Ａの端部の形状ダレ部と電極との接触を回避して電極が確実にクランプされることを可能とすることが必要である。それらを実現するために、軸線方向断面における断面変化部１１４Ａ，１１５Ａのテーパ長さは、１３ｍｍ以上に設定されていることが好適である。

電源部２２０は、たとえばトランス電源であり、制御部２３０により制御される。電源部２２０と電極２１２には、通電用配線２４１が接続され、電極２１１Ａ，２１１Ａには、それら間を短絡するための短絡用配線２４２が接続され、電極２１１Ｂ，２１２には、それら間を短絡するための短絡用配線２４３が接続されている。

加熱装置２００を用いた加熱手法について説明する。まず、予備加熱用電極２１１Ａを断面変化部１１４Ａにクランプし、予備加熱用電極２１１Ｂを断面変化部１１５Ａにクランプし、全体加熱用電極２１２を断面変化中空材１００Ａの両端部にクランプする。次いで、電極２１２間に通電を開始し、予備加熱工程を行う。この場合、予備加熱用電極２１１Ａ，２１１Ｂは、断面変化部１１４Ａ，１１５Ａにクランプされているから、電流は短絡用配線２３２，２３３を流れる。

これにより、断面変化中空材１００Ａにおいて、断面変化部１１４Ａ，１１５Ａにおける予備加熱用電極２１１Ａ，２１１Ｂの端部同士の間のみで通電が行われ、大断面積部である肩部１１３Ａが加熱される。この場合、小断面積部であるトーション部１１１Ａおよびアーム部１１２Ａは加熱されない。また、通電加熱では、電極が固定された箇所は加熱されないから、断面変化部１１４Ａ，１１５Ａにおける電極２１１Ａ，２１１Ｂがクランプされた部分も加熱されない。

なお、予備加熱工程の終了後から焼入れを行う前まで、加熱された肩部１１３Ａからその周囲に熱伝導が行われるから、断面変化部１１４Ａ，１１５Ａにおける電極２１１Ａ，２１１Ｂがクランプされた部分の温度が上昇する。したがって、予備加熱工程の終了後から焼入れを行う前までの時間を適宜設定することにより、上記クランプされた部分の温度の設定が可能となる。

続いて、肩部１１３Ａが所定温度に到達した場合、予備加熱用電極２１１Ａ，２１１Ｂを断面変化部１１４Ａ，１１５Ａから開放し、断面変化中空材１００Ａの両端部間で通電を行い、全体加熱工程を行う。この場合、断面変化中空材１００Ａの全体で通電が行われ、断面変化中空材１００Ａの全体が加熱される。このような全体加熱工程は、断面変化中空材１００Ａの全体が焼入れに必要な所定温度に到達するまで行う。

（Ｂ）加熱温度
予備加熱工程では、大面積部である断面変化部１１４Ａ，１１５Ａの温度が、数１で表される温度Ｔｈに到達するまで通電加熱を行う。温度Ｔｈ（℃）は、たとえば３５０〜４００℃に設定する。

なお、Ｃ×Ｔｒ＋Ｄは電気抵抗率ρ（μΩｍｍ）であって、Ｃ，Ｄは定数、Ｔｒは室温（℃）である。Ａ１は小断面積部分であるトーション部１１１Ａおよびアーム部１１２Ａの断面積（ｍｍ^２）、Ｌ１は小断面積部分であるトーション部１１１Ａと左右のアーム部１１２Ａとの中心軸線方向長さの総和（ｍｍ）、Ａ２は大断面積である肩部１１３Ａの断面積（ｍｍ^２）、Ｌ２は大断面積である左右の肩部１１３Ａの中心軸線方向長さの総和（ｍｍ）である。

全体加熱工程では、断面変化中空材１００Ａの全体が１１００℃に到達するまで通電加熱を行う。断面変化中空材１００Ａに使用する材料に含まれる炭素量がたとえば重量比で０．２〜０．３重量％である場合、熱処理に必要な所定の温度（すなわち、フェライトからオーステナイトへ変わるＡＣ３（変態点））の理論値は約８３０℃である。実際の生産現場では通電加熱後から焼入れを行うまでに行われる放冷や熱処理後の結晶粒度を考慮する必要があるから、たとえば１１００℃を加熱狙い温度に設定する。

（Ｃ）加熱箇所
予備加熱工程では、予備加熱用電極の固定位置の選択が重要である。図４は、断面変化中空材での加熱箇所を説明するための図である。なお、図４では、一点鎖線ｌは、断面変化中空材１００Ａの中心軸線を示し、符号５１〜５４は、電極の配置箇所の中心を示している。図４では、図示の便宜上、全ての部分の外径を同一として図示している。電極が固定される部分は、通電加熱により加熱されない。

断面変化中空材１００Ａの大断面積部である肩部１１３Ａの断面変化部１１４Ａ，１１５Ａ側の端部（たとえば符号５４，５４の位置）に予備加熱用電極を固定して予備加熱用電極間で通電を行った場合、符号５４，５４の部分およびの断面変化部１１４，１１５Ａの肩部１１３Ａ，１１３Ａ側（大断面積部側）が予備加熱されないため、その後の全体加熱工程では、予備加熱されなかった上記部分が熱処理に必要な所定の温度に到達することができない。その結果、熱処理後に必要な材料強度を確保することができない虞がある。

断面変化中空材１００Ａの小断面積部であるトーション部１１１Ａおよびアーム部１１２Ａの断面変化部１１４Ａ，１１５Ａ側の端部（たとえば符号５２，５２の位置）に予備加熱用電極を固定して予備加熱用電極間で通電を行った場合、断面変化部１１４Ａ，１１５Ａのトーション部１１１Ａ側（小断面積部側）およびアーム部１１２Ａ側（小断面積部側）が過剰に加熱され、その後の全体加熱工程では、過剰に加熱された上記部分が溶け落ちる等の問題が発生する虞がある。

上記問題を回避するために予備加熱工程では、予備加熱用電極を、たとえば断面変化部１１４Ａ，１１５Ａ（たとえば符号５３，５３の位置）に固定して、予備加熱用電極間で通電を行い、大断面積部である肩部１１３Ａを加熱することが重要である。

これについて実施例を用いて説明する。図４の符号Ｕａ〜Ｕｄは、温度測定箇所を示している。全ての試料について、図４に示すように断面変化中空材の左半分を用いた。

比較試料１１では、予備加熱工程を行わず、断面変化中空材の両端部の位置５１，５１にクランプした全体加熱用電極間で通電を行って全体加熱工程を行った。比較試料１２では、断面変化中空材の小断面積部（トーション部１１１Ａ、アーム部１１２Ａ）の位置５２，５２にクランプした予備加熱用電極間で通電を行って予備加熱工程を行い、断面変化中空材の両端部の位置５１，５１にクランプした全体加熱用電極間で通電を行って全体加熱工程を行った。

比較試料１３では、断面変化中空材の大断面積部（肩部１１３Ａ）の位置５４，５４にクランプした予備加熱用電極間で通電を行って予備加熱工程を行い、断面変化中空材の両端部の位置５１，５１にクランプした全体加熱用電極間で通電を行って全体加熱工程を行った。本発明試料１１では、断面変化中空材のテーパ部（断面変化部１１４Ａ，１１５Ａ）の位置５３，５３にクランプした予備加熱用電極間で通電を行って予備加熱工程を行い、断面変化中空材の両端部の位置５１，５１にクランプした全体加熱用電極間で通電を行って全体加熱工程を行った。

予備加熱工程を行わなかった比較試料１１では、全体加熱開始時および全体加熱終了時に温度測定を行った、比較試料１２，１３および本発明試料１１では、予備加熱開始時、予備加熱終了時、全体加熱開始時、および、全体加熱終了時に温度測定を行った。その結果を図５〜８に示す。

予備加熱工程を行わなかった比較試料１１では、図５に示すように小断面積部１１２Ａの位置Ｕａは熱処理に必要な所定温度である１１００℃を大きく超えた。しかしながら、その他の部分（テーパ部１１５Ａの位置Ｕｂおよび大断面積部１１３Ａの位置Ｕｃ，Ｕｄ）は１１００℃よりも非常に低く、加熱不十分であった。このように比較試料１１では、断面変化中空材の加熱を均一に加熱することが出来なかった。

小断面積部の位置５２，５２に予備加熱用電極をクランプした比較試料１２では、図６に示すように小断面積部１１２Ａの位置Ｕａおよびテーパ部１１５Ａの位置Ｕｂが１１００℃に到達した。しかしながら、大断面積部１１３Ａの位置Ｕｃ，Ｕｄが１１００℃よりも非常に低く、加熱不十分であった。このように比較試料１２では、断面変化中空材の加熱を均一に加熱することが出来なかった。

大断面積部の位置５４，５４に予備加熱用電極をクランプした比較試料１３では、図７に示すように小断面積部１１２Ａの位置Ｕａおよび大断面積部１１３Ａの位置Ｕｄ（中央部）が１１００℃に到達し、テーパ部１１５Ａの位置Ｕｂが略１１００℃に到達した。しかしながら、予備加熱用電極に近接する大断面積部１１３Ａの位置Ｕｃ（テーパ部側）が１１００℃よりも非常に低く、加熱不十分であった。このように比較試料１３では、断面変化中空材の加熱を均一に加熱することが出来なかった。

テーパ部の位置５３，５３に予備加熱用電極をクランプした本発明試料１１では、図８に示すように小断面積部１１２Ａの位置Ｕａおよび大断面積部１１３Ａの位置Ｕｄ（中央部）が１１００℃に到達し、テーパ部１１５Ａの位置Ｕｂおよび大断面積部１１３Ａの位置Ｕｃ（テーパ部側）が略１１００℃に到達した。このように本発明試料１１では、断面変化中空材の加熱を略均一に加熱することが出来た。

以上のように本実施形態の予備加熱工程では、予備加熱用電極２１１Ａ，２１１Ｂを、たとえばテーパ部である断面変化部１１４Ａ，１１５Ａ（たとえば位置５３，５３）に固定して予備加熱用電極２１１Ａ，２１１Ｂ間で通電を行い、大断面積部である肩部１１３Ａを加熱することが重要である。

ここで本実施形態では、予備加熱用電極２１１Ａ，２１１Ｂを断面変化部１１４Ａ，１１５Ａに固定する場合、大断面積部である肩部１１３Ａと断面変化部１１４Ａ，１１５Ａとの境界部から予備加熱用電極２１１Ａ，２１１Ｂを離間させて配置することが好適である。この場合、たとえば図９に示すように、電極２１１Ａ，２１１Ｂと断面変化部１１４Ａ，１１５Ａとの接触部における肩部１１３Ａ側（大断面積部側）との間の軸線方向間隔をＦ（ｍｍ）とすると、軸線方向間隔Ｆは次のように設定されることが好適である。

予備加熱用電極２１１Ａと断面変化部１１４Ａとの接触部における肩部１１３Ａ側（大断面積部側）の軸線方向位置を、断面変化部における肩部１１３Ａ（大断面積部）との断面積比が９０％となる部分の軸線方向位置と一致させる、あるいは、断面積比が９０％となる部分の軸線方向位置よりもトーション部１１１Ａ側（小断面積部側）に設定する。予備加熱用電極２１１Ｂと断面変化部１１５Ａとの接触部における肩部１１３Ａ側（大断面積部側）の軸線方向位置を、断面変化部における肩部１１３Ａ（大断面積部）との断面積比が９０％となる部分の軸線方向位置と一致させる、あるいは、断面積比が９０％となる部分の軸線方向位置よりもアーム部１１２Ａ側（小断面積部側）に設定する。このように予備加熱用電極２１１Ａ，２１１Ｂと断面変化部１１４Ａ，１１５Ａとの接触部における肩部１１３Ａ側（大断面積部側）の軸線方向位置が設定され、上記軸線方向間隔Ｆが決定される。

予備加熱用電極２１１Ａ，２１１Ｂを断面変化部１１４Ａ，１１５Ａに固定する場合、仮に予備加熱用電極２１１Ａ，２１１Ｂを断面変化部１１４Ａ，１１５Ａの肩部１１３Ａ側（大断面積部側）に接触させると、その接触部分は予備加熱工程で通電加熱されない。この場合、予備加熱工程の終了後から焼入れを行う前まで、加熱された肩部１１３Ａからその周囲に熱伝導が行われるが、それでは温度上昇が不十分である虞がある。これに対して上記態様では、断面変化部１１４Ａ，１１５Ａの肩部１１３Ａ側（大断面積部側）を通電加熱することができるから、予備加熱工程でその大断面積部側の部分を十分に加熱することができる。

予備加熱用電極２１１Ａ，２１１Ｂの中心軸線方向の中心部と断面変化部１１４Ａ，１１５Ａの中心軸線方向の中心部とは、必要に応じて一致させてもよいし、一致させなくてもよい。なお、図９では、一点鎖線ｍは、断面変化部１１５Ａの軸線方向中心線を示している。

以上のように本実施形態では、全体加熱工程前の予備加熱工程において、トーション部１１１Ａおよびアーム部１１２Ａ（小断面積部）と比較して昇温し難い肩部１１３Ａ（大断面積部）の加熱を行っているから、全体加熱工程後の断面変化中空材１００Ａでは、大断面積部１１３Ａと小断面積部１１１Ａ，１１２Ａとで温度差が生じるのを抑制することができる。また、全体加熱工程において、大断面積部１１３Ａの温度の所定温度到達前に小断面積部１１１Ａ，１１２Ａの温度が所定温度を大きく超えることを防止することができ、これにより小断面積部１１１Ａ，１１２Ａが溶け落ちる等の問題が生じることを防止することができる。その結果、熱処理を行うために必要な温度まで断面変化中空材１００Ａの全体を均一に加熱することができる。よって、断面変化中空材１００への熱処理を良好に行うことができる。

特に、断面変化部１１４Ａ，１１５Ａへの予備加熱用電極２１１Ａ，２１１Ｂの固定箇所について、軸線方向間隔Ｆを上記のように設定することにより、熱処理を行うために必要な温度まで中空部材の全体をより均一に加熱することができる。

また、予備加熱用電極２１１Ａ，２１１Ｂの内周部が、断面変化部１１４Ａ，１１５Ａの外周部のテーパ形状に対応するテーパ形状をなすから、予備加熱用電極２１１Ａ，２１１Ｂを断面変化部１１４Ａ，１１５Ａに十分に接地させることかできる。その結果、通電加熟に必要な電流を十分に確保することができる。

１００…スタビライザ、１００Ａ…断面変化中空材（中空部材）、１１１，１１１Ａ…トーション部（断面積が小さな部分、小断面積部）、１１２，１１２Ａ…アーム部（断面積が小さな部分、小断面積部）、１１３，１１３Ａ…肩部（断面積が大きな部分、大断面積部）、１１４，１１４Ａ，１１５，１１５Ａ…断面変化部（テーパ部）、２００…加熱装置、２１１Ａ，２１１Ｂ…予備加熱用電極（第１電極）、２１２…全体加熱用電極（第２電極）

Claims (8)

1. 断面積が小さな部分から大きな部分へ中心軸線に沿って断面積が変化する断面変化部を有する中空部材を素材として用いたスタビライザの製造方法において、
   前記中空部材に通電加熱を行うことにより、熱処理に必要な温度に達するまで前記中空部材を加熱する加熱工程を含み、
   前記加熱工程では、第１加熱工程と第２加熱工程と順に行い、
   前記第１加熱工程では、前記断面積が大きな部分の両端部の断面変化部に設けた第１電極同士の間で通電加熱を行い、
   前記第２加熱工程では、前記中空部材の両端部に設けた第２電極同士の間で通電加熱を行い、
   前記第１加熱工程では、前記中空部材の前記断面積が大きな部分の温度を、数１で表される温度Ｔｈに設定することを特徴とするスタビライザ製造方法。
   

   

   なお、Ｃ×Ｔｒ＋Ｄは電気抵抗率ρ（μΩｍｍ）であって、Ｃ，Ｄは定数、Ｔｒは室温である。Ａ１は断面積が小さな部分の断面積（ｍｍ ^２ ）、Ｌ１は断面積が小さな部分の中心軸線方向長さの総和（ｍｍ）、Ａ２は断面積が大きな部分の断面積（ｍｍ ^２ ）、Ｌ２は断面積が大きな部分の中心軸線方向長さの総和（ｍｍ）である。
2. 前記第１加熱工程では、前記断面変化部に設けた前記電極を、前記断面積が大きな部分と前記断面変化部との境界部から離間させて配置し、
   前記電極と前記断面変化部との接触部における前記断面積が大きな部分側の軸線方向位置を、前記断面変化部における前記断面積が大きな部分との断面積比が９０％となる部分の軸線方向位置と一致させる、あるいは、前記断面積比が９０％となる部分の軸線方向位置よりも前記断面積が小さな部分側に設定することを特徴とする請求項１に記載のスタビライザ製造方法。
3. 前記第１加熱工程では、前記中空部材の前記断面積が大きな部分の温度を３５０〜４００℃に設定することを特徴とする請求項１または２に記載のスタビライザ製造方法。
4. 前記中空部材の炭素含有量を重量比で０．２〜０．３重量％に設定し、
   前記第２加熱工程では、前記中空部材の温度を１１００℃に設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスタビライザ製造方法。
5. 前記断面変化部の外周部がテーパ形状をなす場合、前記断面変化部の外周部に設ける前記第１電極の内周部は、前記断面変化部の前記テーパ形状に対応するテーパ形状をなすことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のスタビライザ製造方法。
6. 前記断面積が大きな部分の全てを同一断面積に設定し、前記断面積が小さな部分の全てを同一断面積に設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のスタビライザ製造方法。
7. 断面積が小さな部分から大きな部分へ中心軸線に沿って断面積が変化する断面変化部を有する中空部材を素材として用いたスタビライザの製造に使用される加熱装置において、
   前記断面積が大きな部分の両端部の断面変化部に固定される第１電極と、前記中空部材の両端部に固定される第２電極とを備え、
   前記第１電極同士の間で通電することにより、前記断面積が大きな部分の加熱を行い、
   前記第２電極同士の間で通電することにより、前記中空部材の全体の加熱を行い、
   前記第１電極による加熱では、前記中空部材の前記断面積が大きな部分の温度を、数２で表される温度Ｔｈに設定することを特徴とする加熱装置。
   

   

   なお、Ｃ×Ｔｒ＋Ｄは電気抵抗率ρ（μΩｍｍ）であって、Ｃ，Ｄは定数、Ｔｒは室温である。Ａ１は断面積が小さな部分の断面積（ｍｍ ^２ ）、Ｌ１は断面積が小さな部分の中心軸線方向長さの総和（ｍｍ）、Ａ２は断面積が大きな部分の断面積（ｍｍ ^２ ）、Ｌ２は断面積が大きな部分の中心軸線方向長さの総和（ｍｍ）である。
8. 前記第１電極同士の間で通電を行う場合、前記断面変化部に設けた前記第１電極を、前記断面積が大きな部分と前記断面変化部との境界部から離間させて配置し、
   前記第１電極と前記断面変化部との接触部における前記断面積が大きな部分側の軸線方向位置を、前記断面変化部における前記断面積が大きな部分との断面積比が９０％となる部分の軸線方向位置と一致させる、あるいは、前記断面積比が９０％となる部分の軸線方向位置よりも前記断面積が小さな部分側に設定することを特徴とする請求項７に記載の加熱装置。

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