JP6531875B1 - トーションビーム製造方法及びトーションビーム製造装置 - Google Patents

トーションビーム製造方法及びトーションビーム製造装置 Download PDF

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Abstract

このトーションビーム製造方法は、長手方向に直交する断面が前記長手方向の任意位置において略V字形状または略U字形状の閉断面である中央部と、前記中央部に連なってかつ前記閉断面が異なる形状の閉断面を持つ接続領域を有する形状変化部と、を備えたトーションビームを製造する方法である。そして、このトーションビーム製造方法は、前記中央部及び前記形状変化部が形成されたトーションビーム素材のうちの少なくとも前記接続領域に対し、前記長手方向に沿った圧縮力を加えて少なくとも前記接続領域を増肉して、前記トーションビームを得る圧縮工程を有する。

Description

この発明は、自動車のトーションビーム式サスペンション装置に適用されて金属疲労が抑制されたトーションビームを製造する、トーションビーム製造方法及びトーションビーム製造装置に関する。
本願は、2017年10月4日に日本国に出願された特願2017−194394号と、2018年3月23日に日本国に出願された特願2018−056868号とに基づき優先権を主張し、これらの内容をここに援用する。
周知のように、自動車用サスペンションシステムの一形態としてトーションビーム式サスペンション装置が広く普及している。
トーションビーム式サスペンション装置は:左右の車輪を回転自在に支持する左右一対のトレーリングアームがトーションビームによって連結され、さらに、左右一対のスプリング受部がトーションビームの左右端近傍に接合されたトーションビームアッセンブリと;トーションビーム及び車体間を連結するスプリング及びアブソーバと;を備える。トーションビームは、車体の左右から中央側に向かって伸びるピボット軸を介して、車体に対して揺動可能に接続されている。
トーションビームは、例えば、プレス成形やハイドロフォーム成形により金属管を塑性加工することで形成されており、トーションビームの長手方向に直交する断面が、略V字形状又は略U字形状の閉断面に形成されている(例えば、特許文献1参照)。
トーションビームは、略V字形状又は略U字形状の略一定閉断面を有する一定形状閉断面部と、左右のトレーリングアームに接続される取付部と、一定形状閉断面部及び取付部間に位置する形状変化部(徐変部)とを備えており、車体が路面から外力を受けた場合に、主としてトーションビームの捻れ剛性により車体のロール剛性を確保している。
一方、トーションビームが充分なロール剛性を有していたとしても、トーションビームは、車輪やトレーリングアームを介して路面から種々の外力を受けるため、このような外力に起因して複雑な応力分布が発生して、金属疲労が進展しやすい。この金属疲労は、例えば、形状変化部及び一定形状閉断面部間の接続部近傍で著しく生じやすい。
そのため、路面から種々の外力を受けた場合でも、金属疲労の進展を抑制する必要があり、このような金属疲労を抑制するために種々の技術が開発されている(例えば、特許文献2〜6参照)。
特許文献2に記載の技術は、トーションビームをプレス成形した後に、焼き入れ、焼き戻し、ショットピーニングを行って、トーションビームの外側表面を硬化させることにより、トーションビームの疲労特性を向上させている。
特許文献3に記載の技術は、熱処理後に表面硬度が高くなる鋼管を用いることにより、トーションビームの表面硬度を向上させて、トーションビームの疲労特性を向上させている。
特許文献4に記載の技術は、ハイドロフォームによって鋼管の内方から外方に向かう圧力を加えることで引張応力を付与し、その結果として、トーションビームの残留応力を低減させて疲労特性を向上させている。
特許文献5に記載の技術は、残留応力の高い部位を面外変形させることで、引っ張り残留応力を低減して疲労特性を向上させている。面外変形させる手段としては、ハイドロフォーム加工が用いられている。
特許文献6に記載の技術は、トーションビーム素材に対してその長手方向に沿った引っ張り力を加え、これにより、トーションビームの残留応力を低減させて疲労特性を向上させている。
日本国特開2011−635号公報 日本国特開2001−123227号公報 日本国特開2008−063656号公報 日本国特開2013−091433号公報 国際公開第2017/155056号 国際公開第2017/169733号
しかしながら、特許文献2〜5に記載の技術を適用してトーションビームの疲労特性を向上させることは、必ずしも容易とは言えない上に、設備投資等のイニシャルコストや製造ランニングコストが増大する問題がある。特に、特許文献5に示されるハイドロフォーム加工は、この問題が顕著である。
特許文献6に記載の技術によれば、これらの問題を解決することができる。しかし、引っ張りを付与して残留応力を計算通りに低減させるには、製品両端の保持をしっかりと確保する手間が必須であった。そのため、この手間を省いてさらなる生産性の向上が求められている。
このように、疲労特性が優れたトーションビームをより効率的に製造することが可能なトーションビーム製造技術が望まれている。
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、疲労特性に優れたトーションビームをより効率的に製造することが可能な、トーションビーム製造方法及びトーションビーム製造装置の提供を目的とする。
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
(1)本発明の一態様に係るトーションビーム製造方法は、長手方向に直交する断面が前記長手方向の任意位置において略V字形状または略U字形状の閉断面である中央部と、前記中央部に連なってかつ前記閉断面が異なる形状の閉断面を持つ接続領域を有する形状変化部と、を備えたトーションビームを製造する方法であって、前記中央部及び前記形状変化部が形成されたトーションビーム素材のうちの少なくとも前記接続領域に対し、前記長手方向に沿った圧縮力を加えて少なくとも前記接続領域を増肉して、前記トーションビームを得る圧縮工程を有する。
この態様に係るトーションビーム製造方法によれば、圧縮工程において少なくとも接続領域に圧縮力を加えるため、残存している残留応力の低減もしくは除去と、増肉による補強とを同時に行うことができる。
その結果、疲労特性に優れたトーションビームを製造することができる。しかも、熱処理等の後処理を必要としない上に、軸方向引っ張りを加える場合に比べて軸方向圧縮を加える方が装置構成及び製造工程がシンプルになるため、効率的に製造できる。
(2)上記(1)に記載のトーションビーム製造方法において、前記圧縮工程で、前記接続領域よりも前記長手方向に沿った外方部分の内側を内側支持部材で支持してかつ、前記外方部分の外側を外側挟持部材により挟持した状態で、前記内側支持部材及び前記外側挟持部材を前記中央部に近づく方向に移動させることで、前記圧縮力を加えてもよい。
この場合、圧縮工程において、トーションビーム素材の外方部分の内側を内側支持部材で支持した上で、この外方部分の外側を外側挟持部材により挟持して圧縮力を加えるので、同外方部分の面外変形を抑えた上で容易に圧縮力を与えることができる。
(3)上記(2)に記載のトーションビーム製造方法において、前記圧縮工程で、前記接続領域の外側を外側支持部材で支持し、前記内側支持部材及び前記外側挟持部材の移動と同方向にかつ同期して、前記外側支持部材を移動させてもよい。
この場合、外側支持部材が、内側支持部材及び外側挟持部材の動きと同期して移動するため、圧縮に伴うトーションビーム素材の長手方向に沿った変形を阻害しない。したがって、トーションビーム素材へ確実に圧縮力を付与できるため、確実に残留応力を低減もしくは除去することができる。
(4)上記(1)に記載のトーションビーム製造方法において、前記圧縮工程で、前記トーションビーム素材の両端間を前記長手方向に沿って相対的に接近させることで、前記圧縮力を前記トーションビーム素材の全長にわたって加えてもよい。
この場合、トーションビーム素材をその全長にわたって長手方向内方に圧縮するため、漏れなく残留応力を低減もしくは除去することができる。
(5)上記(1)〜(4)の何れか一項に記載のトーションビーム製造方法において、前記圧縮工程で、前記トーションビーム素材の少なくとも前記接続領域に対して前記長手方向で0.5%以上2.0%以下の歪み量を付与してもよい。
この場合、トーションビーム素材の残留応力を除去または低減させるのに十分な圧縮力を、座屈(buckling)を生じることなく付与することができる。
(6)上記(1)〜(5)の何れか一項に記載のトーションビーム製造方法において、前記圧縮工程の前に、素管をプレスして前記トーションビーム素材を得るプレス工程を有してもよい。
この場合、プレス工程後の時点では、トーションビーム素材に残留応力が残っているが、続く圧縮工程により、これを除去または低減することができる。
(7)上記(1)に記載のトーションビーム製造方法において、前記圧縮工程の前に、少なくとも前記長手方向の一部において前記長手方向に沿った反りを持つ前記トーションビーム素材を用意する準備工程をさらに有し、前記圧縮工程で、前記トーションビーム素材の両端縁間の伸びを規制した状態で、前記反りを減じる加圧力を前記トーションビーム素材に与えてもよい。
この場合、より簡単な装置構成で圧縮力をトーションビーム素材に付与することができる。
(8)上記(7)に記載のトーションビーム製造方法において、前記準備工程で、前記両端縁が前記長手方向に対して傾斜した前記トーションビーム素材を用意してもよい。
この場合、両端縁の傾斜方向及び傾斜角度により、トーションビーム素材の長手方向に交差する断面内の各部における圧縮率を変えることができる。
(9)上記(7)または(8)に記載のトーションビーム製造方法において、前記圧縮工程で、前記トーションビーム素材の少なくとも前記接続領域に対して前記長手方向で0.5%以上2.0%以下の歪み量を付与してもよい。
この場合、トーションビーム素材の残留応力を除去または低減させるのに十分な圧縮力を、座屈(buckling)を生じることなく付与することができる。
(10)上記(1)〜(9)の何れか1項に記載のトーションビーム製造方法において、前記圧縮工程で前記圧縮力を加える際に、少なくとも前記接続領域の外側面を支持してもよい。
この場合、圧縮工程で、少なくとも接続領域の外側面を支持しながら圧縮力を加えるので、加工対象が板厚の薄いトーションビーム素材であっても、その座屈(buckling)を防ぐことができる。
(11)本発明の一態様に係るトーションビーム製造装置は、上記(1)〜(6)の何れか一項に記載のトーションビーム製造方法に用いられるトーションビーム製造装置であって、長手方向に直交する断面が前記長手方向の任意位置において略V字形状または略U字形状の閉断面である中央部と、前記中央部に連なってかつ前記閉断面と異なる形状の閉断面を持つ接続領域を有する形状変化部と、を備えたトーションビームを製造する装置であり、前記中央部及び前記形状変化部が形成されたトーションビーム素材のうち、前記トーションビーム素材の長手方向に沿って見た場合に前記接続領域よりも一方側にある部分と、前記接続領域よりも他方側にある部分とを保持する一対の保持機構と;前記各保持機構間を相対的に接近させる第1の駆動機構と;を備える。
この態様に係るトーションビーム製造装置によれば、一対の保持機構及び第1の駆動機構により、トーションビーム素材のうちの少なくとも接続領域に対して長手方向の圧縮力を加えることで、トーションビーム素材に残存している残留応力の低減もしくは除去と、増肉による補強とを同時に行うことができる。
その結果、疲労特性に優れたトーションビームを製造することができる。しかも、熱処理等の後処理を必要としないため、効率的に製造することが可能である。
(12)上記(11)に記載のトーションビーム製造装置において、前記各保持機構が、前記トーションビーム素材の両端を保持してもよい。
この場合、一対の保持機構によってトーションビーム素材の両端を保持して圧縮するため、トーションビーム素材の全長にわたって圧縮力を付与することができる。従って、トーションビーム素材の全長にわたって漏れなく残留応力を低減もしくは除去することができる。
(13)上記(12)に記載のトーションビーム製造装置において、前記中央部及び前記形状変化部に対応した形状を有する可動金型と;前記トーションビーム素材に前記中央部及び前記形状変化部を付与する前の素管に対し、前記可動金型を押し付ける第2の駆動機構と;をさらに備えてもよい。
この場合、第2の駆動機構によって可動金型を素管に押し付けることにより、中央部及び形状変化部を有するトーションビーム素材を得ることが出来る。
(14)上記(11)に記載のトーションビーム製造装置において、前記各保持機構のうちの少なくとも一方が、前記形状変化部の内側に挿入される内側支持部材と;前記形状変化部の外側を挟持する外側挟持部材と;を備えてもよい。
この場合、トーションビーム素材の形状変化部の内側を内側支持部材で支持した上で、形状変化部の外側を外側挟持部材により挟持して圧縮力を加えことができるので、形状変化部の面外変形を抑えた上で容易に圧縮力を与えることができる。
(15)上記(14)に記載のトーションビーム製造装置において、前記中央部及び前記形状変化部に対応した形状を有する可動金型と;前記トーションビーム素材に前記中央部及び前記形状変化部を付与する前の素管に対し、前記可動金型を押し付ける第2の駆動機構と;をさらに備えてもよい。
この場合、第2の駆動機構によって可動金型を素管に押し付けることにより、中央部及び形状変化部を有するトーションビーム素材を得ることが出来る。
(16)上記(15)に記載のトーションビーム製造装置において、以下の構成を採用してもよい:前記可動金型が、少なくとも前記中央部に対応した形状を有する可動金型本体部と、少なくとも前記形状変化部に対応した形状を有してかつ、前記可動金型本体部に対して移動自在に設けられた可動金型端部と、前記可動金型本体部に対して前記可動金型端部を移動させる第3の駆動機構と、を備え;前記可動金型端部が、前記外側挟持部材を兼ねている。
この場合、可動金型によってプレスされる素管に対し、可動金型本体部によって少なくとも中央部に対応した形状を与えるとともに、可動金型端部によって少なくとも形状変化部に対応した形状を与える。このようにして得たトーションビーム素材の形状変化部の内側に内側支持部材を挿入し、また形状変化部の外側を可動金型端部により挟持した状態で、トーションビーム素材に圧縮力を加える。この構成によれば、可動金型端部が外側挟持部材を兼ねているので、素管をプレス加工して得たトーションビーム素材を他の装置に移し替えることなく、そのまま継続して長手方向に沿った圧縮力を加えることができる。
(17)上記(11)〜(16)の何れか一項に記載のトーションビーム製造装置において、以下の構成を採用してもよい:前記トーションビーム素材を支持する支持金型をさらに備え;前記支持金型が、前記トーションビーム素材を、前記中央部を含む部分において支持する支持金型本体部と、前記支持金型本体部に対して移動自在に設けられてかつ、少なくとも前記形状変化部を支持する支持金型端部と、を備える。
この場合、トーションビーム素材に圧縮力を加える際には、支持金型端部が支持金型本体部に対して移動自在であるため、長手方向に沿った圧縮に伴うトーションビーム素材の変形を阻害しない。したがって、トーションビーム素材へ確実に圧縮力を付与できるため、確実に残留応力を低減もしくは除去することができる。
(18)上記(11)〜(17)の何れか一項に記載のトーションビーム製造装置において、以下の構成を採用してもよい:前記第1の駆動機構を制御する制御部をさらに備え;前記制御部が、前記第1の駆動機構を動作させて、前記トーションビーム素材の少なくとも前記接続領域に対して前記長手方向で0.5%以上2.0%以下の歪み量を付与する。
この場合、トーションビーム素材の残留応力を除去または低減させるのに十分な圧縮力を、座屈(buckling)を生じることなく付与することができる。
(19)上記(11)〜(18)の何れか一項に記載のトーションビーム製造装置において、前記一対の保持機構に保持された前記トーションビーム素材のうち、少なくとも前記接続領域の外側面を支持する支持部をさらに備えてもよい。
この場合、トーションビーム素材のうちの少なくとも接続領域に対して長手方向の圧縮力を加える際に、少なくとも接続領域の外側面を支持部で支持しながら圧縮力を加えるので、加工対象が板厚の薄いトーションビーム素材であっても、その座屈を防ぐことができる。
(20)本発明の他の態様に係るトーションビーム製造装置は、上記(7)〜(9)の何れか一項に記載のトーションビーム製造方法に用いられるトーションビーム製造装置であって、長手方向に直交する断面が前記長手方向の任意位置において略V字形状または略U字形状の閉断面である中央部と、前記中央部に連なってかつ前記閉断面と異なる形状の閉断面を持つ接続領域を有する形状変化部と、を備えたトーションビームを製造する装置であり、前記中央部及び前記形状変化部を有してかつ少なくとも前記長手方向の一部が前記長手方向に沿って反りを持つトーションビーム素材を受け入れる凹所を有する第1金型と、前記凹所内に配置された前記トーションビーム素材に対して前記反りを減じる方向に沿って接近する第2金型と、前記第1金型及び前記第2金型間を相対的に接近させる第4の駆動機構と、を備え、前記凹所が、前記トーションビーム素材の両端縁に対向する一対の伸び規制面を有し、前記一対の伸び規制面間の距離が、前記トーションビーム素材の前記反りに沿った全長よりも短い。
この態様に係るトーションビーム製造装置によれば、トーションビーム素材を第1金型の凹所内に配置し、そして、第2金型を第4の駆動機構の駆動力により第2金型に接近させる。トーションビーム素材は第2金型から加圧されて反りを減じるが、その際、両端縁間の伸びが一対の伸び規制面によって規制されているため、トーションビーム素材のうちの少なくとも形状変化部に対して長手方向の圧縮力が加わる。この圧縮力により、トーションビーム素材に残存している残留応力の低減もしくは除去と、増肉による補強とを同時に行うことができる。その結果、疲労特性に優れたトーションビームを製造することができる。しかも、熱処理等の後処理を必要とせず、簡単な装置構成で効率的に製造することが可能である。
本発明は、上記態様に加えて下記態様を採用してもよい。
(a)本発明の他の態様は、トーションビーム式サスペンション装置に用いられ左右一対のアームが長手方向の両端部に連結され、前記長手方向と直交する断面が車体の前後方向における前端及び後端の間が上側又は下側に突出する略V字形状又は略U字形状の中央部と取付閉断面部と前記中央部と前記取付閉断面部との間に位置される形状変化部とを有するトーションビームを製造するトーションビーム製造方法であって、金属材料管をプレスして前記中央部と前記形状変化部とを有するトーションビーム素材を成形するプレス加工工程と、前記トーションビーム素材の少なくとも前記中央部と前記形状変化部とを接続する接続部を長手方向に圧縮する圧縮処理工程と、を備える。
この態様に係るトーションビーム製造方法によれば、金属材料管をプレスして中央部と形状変化部とを有するトーションビーム素材を成形するプレス加工工程と、トーションビーム素材の少なくとも中央部と形状変化部とを接続する接続部を長手方向に圧縮する圧縮処理工程とを備えているので、接続部から引張残留応力を低減もしくは除去することができる。
その結果、疲労特性が優れたトーションビームを効率的に製造することができる。
この明細書において、中央部とは、略V字形状又は略U字形状の略一定閉断面形状(例えば、略V字形状又は略U字形状の凹側を構成する壁部の谷部(底部))が長手方向に沿って連続して形成されている部分を言う。なお、略V字形状又は略U字形状の凹側を構成する壁部の谷部(底部)が継続して漸次浅くなる形状変化部に至るまでは、部分的に凹凸が形成されていても中央部に含まれる。
また、中央部では、トーションビームの長手方向に沿って左右端から中心へ向かうにつれて、略V字形状又は略U字形状を維持したままで、閉断面の面積が漸次変化するように構成されてもよい。このような形状のトーションビーム又はトーションビーム素材は、長手方向に沿って左右端から中心へ向かうにつれて、その径が漸次変化する金属材料管のプレス加工などにより得られる。
また、この明細書において、形状変化部とは、略V字形状又は略U字形状の凹側を構成する壁部の谷部(底部)が漸次浅くなる形態が継続して形成されている部分を言う。なお、形状変化部の途中に谷部(底部)が部分的に浅くなる部分が形成されていてもよい。
また、この明細書において、取付閉断面部とは、形状変化部の長手方向外方(車両幅方向外方)に位置されて、略V字形状又は略U字形状をなす凹部が形成されていない部分を言う。
また、この明細書において、中央部と形状変化部とを接続する接続部とは、中央部と形状変化部の境界を含む部分をいい、中央部において長手方向に沿って形成された略V字形状又は略U字形状の凹側を構成する壁部の谷部(底部)が、形状変化部において継続して漸次浅くなり長手方向に対して傾斜する形態に移行する部位を含む部分である。なお、接続部の範囲は、引張残留応力の分布等に基づいて任意に設定することができる。
(b)上記(a)に記載のトーションビーム製造方法であって、前記圧縮処理工程において、前記トーションビーム素材の形状変化部の内方に内方支持部材を挿入するとともに前記形状変化部を形状変化部支持部材により挟持して、前記接続部を長手方向に圧縮する。
このトーションビーム製造方法によれば、圧縮処理工程において、トーションビーム素材の形状変化部の内方に内方支持部材を挿入するとともに形状変化部を形状変化部支持部材により挟持して、接続部を長手方向に圧縮するので、トーションビーム素材の接続部を容易に長手方向内方に圧縮しつつ形状変化部の変形を確実に抑制することができる。
その結果、疲労特性が優れたトーションビームを効率的に製造することができる。
(c)上記(a)に記載のトーションビーム製造方法であって、前記圧縮処理工程において、前記トーションビーム素材の取付閉断面部を保持して、前記接続部を長手方向に圧縮する。
このトーションビーム製造方法によれば、圧縮処理工程において、トーションビーム素材の取付閉断面部を保持して、接続部を長手方向に圧縮するので、トーションビーム素材の全長にわたって長手方向内方に圧縮することができる。
その結果、疲労特性が優れたトーションビームを効率的に製造することができる。
(d)本発明のさらに他の態様は、トーションビーム式サスペンション装置に用いられ左右一対のアームが長手方向の両端部に連結され、前記長手方向と直交する断面が車体の前後方向における前端及び後端の間が上側又は下側に突出する略V字形状又は略U字形状の中央部と取付閉断面部と前記中央部と前記取付閉断面部との間に位置される形状変化部とを有するトーションビームを製造するトーションビーム製造装置であって、前記形状変化部と相補的に形成された外形保持形状部を有する形状変化部外方保持部材と、前記成形型に設けられ前記形状変化部を長手方向内側から挟持して支持する形状変化部支持部材と、前記取付閉断面部保持部材をトーションビーム素材の長手方向に進退する駆動部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記トーションビーム素材を成形した後に、前記形状変化部外方保持部材と前記形状変化部支持部材により前記形状変化部を保持した状態で前記形状変化部支持部材を前記トーションビーム素材の長手方向内方に移動させるように構成されている。
このトーションビーム装置によれば、形状変化部と相補的に形成された外形保持形状部を有する形状変化部外方保持部材と、成形型に設けられ前記形状変化部を長手方向内側から挟持して支持する形状変化部支持部材によって形状変化部を保持した状態で、形状変化部支持部材をトーションビーム素材の長手方向内方に移動して接続部を長手方向に圧縮するので、形状変化部が変形するのを抑制して安定して圧縮処理することができる。
その結果、疲労特性が優れたトーションビームを効率的に製造することができる。
(e)本発明のさらに他の態様は、トーションビーム式サスペンション装置に用いられ左右一対のアームが長手方向の両端部に連結され、前記長手方向と直交する断面が車体の前後方向における前端及び後端の間が上側又は下側に突出する略V字形状又は略U字形状の中央部と取付閉断面部と前記中央部と前記取付閉断面部との間に位置される形状変化部とを有するトーションビームを製造するトーションビーム製造装置であって、前記取付閉断面部を保持する取付閉断面部保持部材と、前記取付閉断面部保持部材をトーションビーム素材の長手方向に進退する駆動部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記取付閉断面部保持部材が前記取付閉断面部を保持した状態で、前記トーションビーム素材を長手方向に圧縮するように構成されている。
このトーションビーム装置によれば、トーションビーム素材の取付閉断面部を保持して、接続部を長手方向に圧縮するので、トーションビーム素材の全長にわたって長手方向内方に圧縮することができる。
その結果、疲労特性が優れたトーションビームを効率的に製造することができる。
(f)本発明のさらに他の態様は、トーションビーム式サスペンション装置に用いられ左右一対のアームが長手方向の両端部に連結され、前記長手方向と直交する断面が車体の前後方向における前端及び後端の間が上側又は下側に突出する略V字形状又は略U字形状の中央部と、取付閉断面部と、前記中央部と前記取付閉断面部との間に位置される形状変化部と、を有するトーションビームを製造するトーションビーム製造装置であって、金属材料管をプレスして前記中央部と前記形状変化部とを有するトーションビーム素材を成形する成形型と、前記成形型に設けられ前記形状変化部を長手方向内側から挟持して支持する形状変化部支持部材と、前記成形型に設けられ前記形状変化部支持部材を前記長手方向に進退する形状変化部支持部材駆動部と、前記形状変化部の内方に挿入可能とされ、前記形状変化部支持部材と協働して前記形状変化部を保持する内方支持部材と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記トーションビーム素材を成形した後に、前記形状変化部支持部材と前記内方支持部材により前記形状変化部を保持した状態で前記形状変化部支持部材を前記トーションビーム素材の長手方向内方に移動させるように構成されている。
このトーションビーム製造装置によれば、制御部は、金属材料管をプレスしてトーションビーム素材を成形した後に、形状変化部支持部材と内方支持部材が協働して形状変化部を保持した状態で、トーションビーム素材を駆動部により長手方向内方に圧縮するので、接続部から引張残留応力を低減もしくは除去することができる。
その結果、疲労特性が優れたトーションビームを効率的に製造することができる。
(g)トーションビーム式サスペンション装置に用いられ左右一対のアームが長手方向の両端部に連結され、前記長手方向と直交する断面が車体の前後方向における前端及び後端の間が上側又は下側に突出する略V字形状又は略U字形状の中央部と、取付閉断面部と、前記中央部と前記取付閉断面部との間に位置される形状変化部と、を有するトーションビームを製造するトーションビーム製造装置であって、金属材料管をプレスして前記中央部と前記形状変化部とを有するトーションビーム素材を成形する成形型と、前記成形型に設けられ前記形状変化部を長手方向内側から挟持して支持する形状変化部支持部材と、前記成形型に設けられ前記形状変化部支持部材を前記長手方向に進退する形状変化部支持部材駆動部と、前記形状変化部の内方に挿入可能とされ、前記形状変化部支持部材と協働して前記形状変化部を保持する内方支持部材と、を備え、前記形状変化部支持部駆動部は、前記成形型がトーションビーム素材を成形する際のストロークによって作動するカム機構により構成されている。
このトーションビーム製造装置によれば、金属材料管をプレスしてトーションビーム素材を成形した後に、トーションビーム素材を成形する際のストロークによってカム機構が作動することにより、形状変化部支持部材と内方支持部材が協働して形状変化部を保持した状態でトーションビーム素材を駆動部により長手方向内方に圧縮するので、接続部から引張残留応力を低減もしくは除去することができる。
その結果、疲労特性が優れたトーションビームを効率的に製造することができる。
(h)上記(d)〜(g)のいずれか1項に記載のトーションビーム製造装置であって、前記トーションビーム素材を長手方向に圧縮する際に、長手方向の形状変化とともに変位する形状変化吸収手段を備えている。
このトーションビーム製造装置によれば、トーションビーム素材を長手方向に圧縮する際に、長手方向の形状変化とともに変位する形状変化吸収手段を備えているので、トーションビームの長手方向中央側の形状が大きい場合であっても、容易に圧縮処理することができる。
また、圧縮処理する際にトーションビーム素材が傷つくのを抑制して、効率的に残留応力を低減することができる。
上記各態様に係るトーションビーム製造方法及びトーションビーム製造装置によれば、疲労特性に優れたトーションビームをより効率的に製造することができる。
本発明の第1実施形態に係るトーションビーム式リアサスペンション装置の概略構成を説明する斜視図である。 同実施形態に係るトーションビームアッセンブリの概略構成を説明する図であって、下方より見た斜視図である。 同実施形態に係るトーションビームの概略構成を説明する斜視図である。 同実施形態に係るトーションビームの形状変化部の概略構成を説明する斜視図である。 同実施形態に係るトーションビームの概略構成を示す図であって、図4の矢視VA−VAで見た場合の閉断面図である。 同実施形態に係るトーションビームの概略構成を示す図であって、図4の矢視VB−VBで見た場合の閉断面図である。 同実施形態に係るトーションビームの概略構成を示す図であって、図4の矢視VC−VCで見た場合の閉断面図である。 同実施形態に係るトーションビームの製造工程の一例を説明するフローチャートである。 同実施形態に係るトーションビーム製造装置の概略構成を説明する縦断面図である。 同実施形態に係るトーションビーム製造装置の要部を示す図であって、図7の矢視X1−X1で見た縦断面図である。 同実施形態に係るトーションビーム製造方法の圧縮処理工程を(A)〜(E)の流れに沿って説明する図であって、図7のA部に相当する図である。 本発明の第2実施形態に係るトーションビーム製造装置の概略構成を説明する縦断面図である。 同実施形態に係るトーションビーム製造装置の要部を示す図であって、図10の矢視X2−X2で見た縦断面図である。 同実施形態に係るトーションビーム製造装置の要部を示す図であって、図10の矢視X3−X3で見た縦断面図である。 同実施形態に係るトーションビームの各製造工程を(A)〜(D)の流れに沿って説明する図であって、図10のB部に相当する図である。 本発明の第3実施形態に係るトーションビームの製造工程を説明するフローチャートである。 同実施形態に係るトーションビーム製造装置の概略構成を説明する縦断面図である。 同実施形態に係るトーションビーム製造装置を示す図であって、図14の矢視X3A−X3Aで見た縦断面図である。 同実施形態に係るトーションビーム製造方法の各工程を(A)〜(E)の流れに沿って説明する図であって、図14のC部に相当する図である。 本発明の第4実施形態に係るトーションビーム製造装置の概略構成を説明する縦断面図である。 同実施形態に係るトーションビーム製造方法の各工程を(A)〜(E)の流れに沿って説明する図であって、図17のD部に相当する図である。 本発明の第5実施形態に係るトーションビーム製造装置の概略構成を説明する縦断面図である。 同実施形態に係るトーションビーム製造方法の各工程を(A)〜(E)の流れに沿って説明する図であって、図19のE部に相当する図である。 本発明の第6実施形態に係るトーションビーム製造方法の各工程を(A)〜(D)の流れに沿って説明する図である。 同実施形態に係るトーションビーム製造装置を示す図であって、図21の矢視X4−X4で見た縦断面図である。 本発明の第7実施形態に係るトーションビーム製造方法の各工程を(A)〜(D)の流れに沿って説明する図である。 同実施形態に係るトーションビーム製造装置を示す図であって、図23の矢視X5−X5で見た縦断面図である。 本発明の第8実施形態に係るトーションビーム製造装置の概略構成を説明する縦断面図である。 圧縮処理ユニットの変形例の概略構成を説明する正面図である。 カム機構を用いた、圧縮処理ユニットの変形例の概略構成を説明する正面図である。 本発明の変形例を上記第2実施形態に適用した場合を示す図であって、図10のG部に相当する部分を示す。(A)が管端に段差部を形成して把持する工程を示し、(B)が把持後の管端を圧縮する工程を示している。 実施例において、応力を測定した部位を説明する図であって、接続部の縦断面図である。 実施例の結果を示す図であって、トーションビーム素材に対して軸押しして加えた歪み量(%)と、この軸押しによる残留応力低減量(%)との関係を示すグラフである。
<第1実施形態>
以下、図1から図9を参照して、本発明の第1実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係るトーションビーム式リアサスペンション装置(トーションビーム式サスペンション装置)の概略構成を示す図であり、符号1はトーションビーム式リアサスペンション装置を示し、符号2はトーションビームアッセンブリを示し、符号10はトーションビームを示している。なお、図1に示した符号Fは、このトーションビーム式リアサスペンション装置1が搭載される車両(不図示)の前方を示し、符号Rは後方を示している。
トーションビーム式リアサスペンション装置1は、図1に示すように、トーションビームアッセンブリ2と、トーションビームアッセンブリ2及び車体(不図示)間を連結するスプリング3及びアブソーバと4と、を備えている。
トーションビームアッセンブリ2は、左右の車輪WL、WRを左右一対のトレーリングアーム5によって支持するとともに、前記車体の左右から少し前方中央側に向かって伸びるピボット軸JL、JRを介して前記車体と連結されている。そして、トーションビームアッセンブリ2は、前記車体に対して揺動可能に構成されている。
トーションビームアッセンブリ2は、図2に示すように、例えば、左右一対のトレーリングアーム(アーム)5と、これらトレーリングアーム5間を連結するトーションビーム10と、スプリング3を支持する左右一対のスプリング受部3Aとを備えている。また、緩衝装置であるアブソーバ4の一端側が、図示しない緩衝受部に接続されている。
なお、本実施形態において、トーションビーム10は、上側に凸とされた略V字形状の閉断面形状を有している。
トレーリングアーム5は、図2に示すように、例えば、トレーリングアーム本体5Aと、トレーリングアーム本体5Aのフロント側端に接続されてピボット軸Jを介して前記車体に支持されるピボット取付部材5Fと、トレーリングアーム本体5Aのリア側端に連結されて車輪WL、WRを支持する車輪取付部材5Rとを備えている。
スプリング受部3Aは、トーションビーム10を間に挟んでピボット取付部材5Fの反対側に配置されており、スプリング3の一端側が取付けられる。路面から受けた荷重は、車輪WL、WR、トレーリングアーム5、及びスプリング3を介して前記車両に伝達する。
以下、図3〜図5Cを参照して、本実施形態に係るトーションビーム10について説明する。
図3は、本実施形態に係るトーションビーム10の概略構成を説明する斜視図である。図4は、トーションビーム10の形状変化部近傍の概略を説明する斜視図である。図5A、図5B、図5Cは、トーションビーム10を示す断面図であり、図5Aが図4における矢視VA−VAでの断面図を示し、図5Bが図4における矢視VB−VBでの断面図を示し、図5Cが図4における矢視VC−VCにおける断面図を示している。
トーションビーム10は、図3、図4に示すように、長手方向の中央側に形成され略V字形状の中央部11と、形状変化部12と、取付閉断面部13と、取付閉断面部13の外側端部に形成されて略楕円形の閉断面形状を有し、トレーリングアーム5が取付けられる取付部14とを備えている。
中央部11は、トーションビーム10をその長手方向に垂直な断面で見た場合に、略V字形状又は略U字形状の略一定閉断面形状が前記長手方向に沿って連続して形成されている部分であってもよい。なお、中央部11において、略V字形状又は略U字形状の凹側を構成する壁部の谷部(底部)に、部分的な凹凸が形成されていてもよい。
形状変化部12は、略V字形状又は略U字形状の凹側を構成する壁部の谷部(底部)の深さが、長手方向外方(車両幅方向外方)に向かって漸次浅くなる部分である。なお、形状変化部12の途中に、谷部(底部)が一段と浅くなる箇所が部分的に形成されていてもよい。
取付閉断面部13は、形状変化部12の長手方向外方(車両幅方向外方)に配置され、略V字形状又は略U字形状をなす凹部が形成されていない部分を言う。
中央部11、形状変化部12、取付閉断面部13、取付部14は、トーションビーム10の長手方向中央から両端に向かってこの順に配置されている。
中央部11は、図3、図4に示すように、トーションビーム10の長手方向の中央に位置していて、その長手方向両端において各形状変化部12と接続されている。
中央部11は、トーションビーム10の長手方向と直交する断面が略V字形状に形成されるとともに、この実施形態では、例えば、車体前後方向で対称となる形状を有している。
中央部11の断面は、例えば、図5Aに示す略V字形状の閉断面において、凹側内面をなす第1壁部S110Aと、凸側外面をなす第2壁部S120Aと、これら第1壁部S110A及び第2壁部S120Aそれぞれの両端間を接続するとともに前記閉断面において外方に膨出する二つの折返し壁部S130Aとを備えている。第1壁部S110Aの周方向中央部は、中央部11において略V字形状の凹側の谷部(底部)S111Aとされている。
そして、第1壁部S110Aと第2壁部S120Aとは、密着部S150Aを介して互いに接している。
各折返し壁部S130Aは、図5Aにおいて矢印で示す範囲であり、それぞれが第1壁部側折返し点aと第2壁部側折返し点bとの間に形成されている。
第1壁部側折返し点aは、第1壁部S110Aの端縁と折返し壁部S130Aの端縁との接続点である。また、第2壁部側折返し点bは、第2壁部S120Aの端縁と折返し壁部S130Aの端縁との接続点である。
図4に示す接続部12A(接続領域)は、形状変化部12に含まれ、形状変化部12において中央部11と形状変化部12とが接続される側に位置し、中央部11と形状変化部12の境界を含む部分である。すなわち、接続部12Aは、図4に示すように、中央部11及び形状変化部12間の境界である断面S12Aから、形状変化部12の長手方向途中位置(例えば、形状変化部12において略V字形状又は略U字形状の凹側を構成する壁部の谷部(底部)が漸次浅くなり、長手方向に対して傾斜する形態に移行する断面S12Cの位置)にかけての部分である。
接続部12Aの範囲は、引張残留応力の分布等に基づいて任意に設定できる。例えば、接続部12Aは、形状変化部12において引張残留応力が最大となる箇所を含むようにしてもよい。また、接続部12Aの範囲は、中央部11と形状変化部12の境界から所定の範囲としてもよく、形状変化部12において引張残留応力が最大となる箇所を含みかつ、中央部11と形状変化部12の境界から所定の範囲としてもよい。
接続部12Aに含まれる断面S12Bは、例えば図5Bに示すように、略V字形状の閉断面において凹側内面をなす第1壁部S110Bと、閉断面において凸側外面をなす第2壁部S120Bと、これら第1壁部S110B及び第2壁部S120Bの両端間を接続するとともに前記閉断面において外方に膨出する二つの折返し壁部S130Bとを備えている。また、第1壁部S110Bの周方向中央部は、接続部12Aにおいて略V字形状の凹側の谷部(底部)S111Bとされている。
そして、第1壁部S110B及び第2壁部S120B間には、中空部S150Bが形成されている。
各折返し壁部S130Bは、図5Bにおいて矢印で示す範囲であり、それぞれが第1壁部側折返し点a1と第2壁部側折返し点b1との間に形成されている。
第1壁部側折返し点a1は、第1壁部S110Bの端縁と折返し壁部S130Bの端縁との接続点である。また、第2壁部側折返し点b1は、第2壁部S120Bの端縁と折返し壁部S130Bの端縁との接続点である。
図4に示すように、形状変化部12は、トーションビーム10の長手方向中央寄りが中央部11に接続され、長手方向外方が取付閉断面部13に接続されている。
また、形状変化部12は、トーションビーム10の長手方向と直交する閉断面の形状が、中央部11から取付閉断面部13に向かって次第に移行するようになっている。
形状変化部12は、例えば、図5Cに示すように、略V字形状の閉断面において凹側内面をなす第1壁部S110Cと、前記閉断面において凸側外面をなす第2壁部S120Cと、第1壁部S110C及び第2壁部S120Cそれぞれの両端間を接続するとともに前記閉断面において外方に膨出する二つの折返し壁部S130Cとを備えている。また、第1壁部S110Cの周方向中央部は、略V字形状の凹側の谷部(底部)S111Cとされている。
そして、第1壁部S110C及び第2壁部S120C間には、中空部S150Cが形成されている。
折返し壁部S130Cは、図5Cにおいて矢印で示す範囲であり、それぞれが第1壁部側折返し点a2と第2壁部側折返し点b2との間に形成されている。
第1壁部側折返し点a2は、第1壁部S110Cの端縁と折返し壁部S130Cの端縁との接続点である。また、第2壁部側折返し点b2は、第2壁部S120Cの端縁と折返し壁部S130Cの端縁との接続点である。
図4に示すように、取付閉断面部13は、例えば、形状変化部12の長手方向外方(車両幅方向外方)に位置しており、略V字形状又は略U字形状の凹部を持たない略楕円形の閉断面を有している。
次に、図6を参照して、第1実施形態に係るトーションビーム10の製造工程の一例について説明する。図6は、トーションビーム10の製造工程の一例を示すフローチャートである。
以下、図6を参照して、トーションビーム10の製造工程について説明する。
(1)金属材料管を準備する(ステップS101)。準備する金属材料管としては、例えば、肉厚が均一の円形鋼管を用いることが可能である。
(2)次に、プレス加工工程において、金属材料管をプレス加工する(ステップS102)。金属材料管をプレス加工することによりトーションビーム素材を成形する。プレス加工は、周知のプレス加工機を使用することが可能である。
(3)ステップS102におけるプレス加工によって、トーションビーム素材が形成される(ステップS103)。トーションビーム素材は、中央部と、形状変化部と、取付閉断面部とを有し、中央部と形状変化部とを接続する接続部(接続領域)が形成されている。
(4)次いで、圧縮処理工程において、トーションビーム素材の内部に液圧をかけない状態で軸方向に圧縮することで、トーションビーム素材を圧縮処理する(ステップS104)。この圧縮処理では、トーションビーム素材に、その軸方向で0.5%以上2.0%以下の歪み量を与えることで、座屈(buckling)を生じることなく、板厚方向の表裏面における残留応力を解除することが可能となる。なお、圧縮力は、トーションビーム素材の長手方向で、特に残留応力を低減させたい部位のみに加えてもよいが、本実施形態のように全長にわたって加えた方が、残留応力を全体的に漏れなく低減できる点でより好ましい。
(5)ステップS104においてトーションビーム素材を圧縮処理することにより、トーションビーム10が成形される(ステップS105)。
次に、図7及び図8を参照して、第1実施形態に係るトーションビーム製造装置の概略構成について説明する。図7は、第1実施形態に係るトーションビーム製造装置100の概略構成を説明する縦断面図である。また、図8は、同実施形態に係るトーションビーム製造装置を示す図であって、図7の矢視X1−X1で見た縦断面図である。
トーションビーム製造装置100は、トーションビーム素材W10を載置するトーションビーム素材支持台110と、トーションビーム素材W10をその長手方向に圧縮する二つの圧縮処理ユニット120と、制御部(不図示)とを備えている。
トーションビーム素材支持台110は、上部にトーションビーム素材W10の外形に対応する凹部110Uが形成されていて、この凹部110U上に載置されたトーションビーム素材W10を安定して支持する。
なお、以下のトーションビーム素材W10に関する説明では、トーションビーム10と区別するために、トーションビーム10の中央部11、形状変化部12、取付閉断面部13、取付部14の各部位に対応する部位を、それぞれ、中央部11W、形状変化部12W、取付閉断面部13W、取付部14Wと符号を変えて説明する。
図8に示すように、凹部110Uは、その長手方向の任意位置における断面形状が略V字形状または略U字形状をなしている。この断面形状は、トーションビーム素材W10の中央部11W及び形状変化部12Wの縦断面形状と合致している。より具体的には、中央部11W及び形状変化部12Wそれぞれの外側面waを支持する支持面110U1と、中央部11W及び形状変化部12Wそれぞれの外側面wbを支持する支持面110U2とが、凹部110Uに形成されている。これら支持面110U1,110U2は、これらの下端縁において互いに繋がっている。
図7に示すように、トーションビーム素材支持台110の凹部110Uは、取付閉断面部13W及び取付部14Wは支持していない。これは、後述の取付閉断面部保持部材121によってトーションビーム素材W10の両端を保持するためである。
圧縮処理ユニット120は、図7に示すように、トーションビーム素材W10の取付閉断面部13Wを保持する取付閉断面部保持部材121と、取付閉断面部保持部材121を矢印T120に沿ってトーションビーム素材W10の長手方向に進退させる油圧シリンダ(第1の駆動機構)125と、前記制御部とを備えている。圧縮処理ユニット120の動作は、前記制御部によって制御される。
取付閉断面部保持部材121は、凹部121Uの底部からトーションビーム素材W10の長手方向に沿って取付閉断面部13Wの内部形状に対応する形状の凸部が形成された取付閉断面部保持部材本体121Aと、互いに対向配置された複数組のクランプ部材121B及びクランプ部材121Cと、を備えている。
クランプ部材121Bは、アクチュエータ等の駆動部(不図示)に接続されていて、取付閉断面部保持部材本体121Aの壁部から内方に向かって進退可能である。
クランプ部材121Cは、アクチュエータ等の駆動部(不図示)に接続されていて、取付閉断面部保持部材本体121Aの前記凸部から外方に向かって進退可能である。
クランプ部材121Bとクランプ部材121Cは、トーションビーム素材W10の取付閉断面部13Wの取付部14W近傍を、その外方及び内方から協働して挟んで保持する。このように保持することにより、取付部14Wの中心軸線と取付閉断面部保持部材本体121Aの中心軸線とを一致させることができる。すなわち、取付閉断面部13Wを取付閉断面部保持部材121により同軸に保持することができる。しかも、この時の取付部14Wは、凹部121Uの底部に当接している。
油圧シリンダ(第1の駆動機構)125は、前記制御部からの指示を受けた場合に、取付閉断面部保持部材121を、矢印T120に沿ってトーションビーム素材W10の長手方向に進退させる。
すなわち、前記制御部により、一対の取付閉断面部保持部材121がトーションビーム素材W10の両端にある取付閉断面部13Wをそれぞれ保持した状態で、凹部121Uの底部により長手方向に圧縮する。この時、中央部11W及び形状変化部12Wは、凹部110Uによって支持された状態で圧縮力を受けるので、座屈を生じない。また、取付閉断面部13Wも取付閉断面部保持部材121によってその内面及び外面の両方が支持されているので、同様に座屈を生じない。このように座屈を防いだ状態でトーションビーム素材W10に圧縮力が付与され、少なくとも中央部11W及び形状変化部12Wの残留応力を除去または低減することができる。加えて、少なくとも中央部11W及び形状変化部12Wの増肉も同時に行える。この増肉では、中央部11W及び形状変化部12Wの外側面wa,wbが支持されているため、断面外形寸法が維持された状態で内形寸法が縮むように増肉する。したがって、外形寸法を設計寸法通りに維持した上で増肉を行える。
なお、本実施形態では、トーションビーム素材W10の両端より圧縮力を加える形態としたが、この形態のみに限らず、一対の取付閉断面部保持部材121がトーションビーム素材W10の両端にある取付閉断面部13Wをそれぞれ保持した後、一対の取付閉断面部保持部材121のうちの一方の位置を固定し、他方を前記一方に対して相対的に接近させることで、トーションビーム素材W10を圧縮する形態も採用可能である。この点は、他の実施形態も同様である。
次に、図9(A)〜図9(E)を参照して、トーションビーム製造装置100を用いた圧縮処理工程の概略を説明する。図9(A)〜図9(E)は、トーションビーム製造方法における圧縮処理工程を図9(A)〜図9(E)の流れに沿って説明する図であって、図7のA部に相当する図である。なお、下記の圧縮処理工程は、前記制御部により全て自動的に行われるようにしても良い。
(1)まず、トーションビーム素材W10を前記トーションビーム素材支持台110上に配置して支持した後、図9(A)に示すように、取付閉断面部保持部材121を矢印T120F方向に前進させる。
(2)次に、図9(B)に示すように、凹部121Uの底部に取付閉断面部13Wの取付部14Wが当接したら、取付閉断面部保持部材121を停止させる。
そして、クランプ部材121B及びクランプ部材121Cを矢印に示すように突出させて、取付閉断面部13Wを保持する。
(3)次いで、図9(C)に示すように、クランプ部材121B及びクランプ部材121Cにより取付閉断面部13Wを保持したら、油圧シリンダ(不図示)を作動させてトーションビーム素材W10をその長手方向に沿って矢印T120P方向に圧縮する。この圧縮処理では、トーションビーム素材W10に、その軸方向で0.5%以上2.0%以下の歪み量を与えることで、座屈を生じることなく、板厚方向の表裏面における残留応力を解除させることが可能となる。また、この軸押しに際し、取付閉断面部13Wをクランプ部材121B及びクランプ部材121Cによって挟み込んでいるため、取付閉断面部13Wの面外変形が抑制されている。
(4)トーションビーム素材W10の圧縮が終了したら、トーションビーム10が出来上がっている。その後、図9(D)に示すように、クランプ部材121B及びクランプ部材121Cを矢印に示すように後退させる。これにより、取付閉断面部保持部材121による取付閉断面部13Wの保持が解除される。
(5)クランプ部材121B及びクランプ部材121Cが所定の位置まで後退したら、図9(E)に示すように、取付閉断面部保持部材121を矢印T120R方向に後退させて、圧縮処理が完了する。
第1実施形態に係るトーションビーム製造方法、及びトーションビーム製造装置100によれば、疲労特性が優れたトーションビーム10を効率的に製造することができる。圧縮により残留応力の低減効果が得られるため、車両走行中にトーションビームに発生する(負荷される)応力が低減される効果があり、疲労特性のさらなる向上が期待できる。なおかつ、圧縮により増肉効果も同時に得られるので、トーションビームの構造強度をより高めることも可能になっている。
また、第1実施形態に係るトーションビーム製造方法、及びトーションビーム製造装置100によれば、トーションビーム素材W10の取付閉断面部13Wを保持して、接続部12Aを長手方向に圧縮するので、トーションビーム素材W10の全長にわたって圧縮できる。その結果、トーションビーム素材W10の中央部11W、形状変化部12Wの全範囲で漏れなく引張残留応力を除去することができる。
<第2実施形態>
次に、図10〜図12を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。
図10は、本発明の第2実施形態に係るトーションビーム製造装置100Aの概略構成を説明する縦断面図である。図11Aは、同トーションビーム製造装置100Aの要部を示す図であって、図10の矢視X2−X2で見た縦断面図である。図11Bは、同トーションビーム製造装置100Aの要部を示す図であって、図10の矢視X3−X3で見た縦断面図である。図12は、同実施形態に係るトーションビームの各製造工程を(A)〜(D)の流れに沿って説明する図であって、図10のB部に相当する図である。
第2実施形態が第1実施形態と異なるのは、トーションビーム素材W10を圧縮処理する際のトーションビーム素材W10の保持方法が異なる点である。
以下、図10〜図11Bを参照して、第2実施形態に係るトーションビーム製造装置100Aの概略構成について説明する。
トーションビーム製造装置100Aは、図10に示すように、トーションビーム素材W10を載置するトーションビーム素材支持台1213と、トーションビーム素材W10を長手方向に圧縮する一対の圧縮処理ユニット120Aと、制御部(不図示)とを備えている。
トーションビーム素材支持台1213は、上部にトーションビーム素材W10の外形に対応する凹部1213Uが形成されていて、この凹部1213U上に載置されたトーションビーム素材W10を安定して支持する。ただし、凹部1213Uは、中央部11W及びその両端近傍部分のみを支持している。これは、後述の形状変化部外方保持部材1210によってトーションビーム素材W10の両端を保持するためである。
図11Aに示すように、凹部1213Uは、その長手方向の任意位置における断面形状が略V字形状または略U字形状をなしている。この断面形状は、トーションビーム素材W10の中央部11W及びその両端近傍部分の下側断面形状と合致している。より具体的には、中央部11W及び形状変化部12Wの一部のそれぞれの外側面waを支持する支持面1213U1と、中央部11W及び形状変化部12Wの一部のそれぞれの外側面wbを支持する支持面1213U2とが、凹部1213Uに形成されている。これら支持面1213U1,1213U2は、これらの下端縁において互いに繋がっている。
圧縮処理ユニット120Aは、図10に示すように、形状変化部12W及び取付閉断面部13Wを外方から保持する形状変化部外方保持部材1210と、形状変化部12W及び取付閉断面部13Wを内方から支持する形状変化部支持ポンチ(内側支持部材)122と、形状変化部支持ポンチ122をトーションビーム素材W10の長手方向に沿って矢印T120方向に進退させる油圧シリンダ125とを備えている。
形状変化部外方保持部材1210は、トーションビーム素材W10の形状変化部12W及び取付閉断面部13Wの上側外形に対応して形成された上側外形保持部1211と、形状変化部12W及び取付閉断面部13Wの下側外部形状に対応して形成された下側外形保持部1212と、これら上側外形保持部1211及び下側外形保持部1212を矢印T121Y方向(圧縮方向)及び矢印T121Z(保持方向)に進退させるアクチュエータ等の駆動部(不図示)とを備えている。
図11Bに示すように、上側外形保持部1211は、形状変化部12W及び取付閉断面部13Wの上側外形と相補的に形成された上側支持面1211pを備え、駆動部(不図示)に接続されている。
上側支持面1211pは、形状変化部12Wに対応する位置では略V字形状または略U字形状の縦断面を有している。また、上側支持面1211pは、取付閉断面部13Wに対応する位置では凹型半円形状の縦断面を有している。従って、上側支持面1211pの縦断面形状は、トーションビーム素材W10の形状変化部12W及び取付閉断面部13Wの上側断面形状と合致している。そして、上側支持面1211pは、トーションビーム素材W10のうち、第1壁部S110B及び一対の折返し壁部S130Bをそれらの上方より支持する。
図11Bに示すように、下側外形保持部1212は、形状変化部12W及び取付閉断面部13Wの下側外形と相補的に形成された下側支持面1212pを備え、駆動部(不図示)に接続されている。
下側支持面1212pは、その長手方向の任意位置における縦断面形状が略V字または略U字の凹型形状をなしている。この縦断面形状は、トーションビーム素材W10の形状変化部12W及び取付閉断面部13Wの下側断面形状と合致している。より具体的には、形状変化部12W及び取付閉断面部13Wそれぞれの外側面waを支持する支持面1212p1と、形状変化部12W及び取付閉断面部13Wそれぞれの外側面wbを支持する支持面1212p2とが、下側支持面1212pに形成されている。これら支持面1212p1,1212p2は、これらの下端縁において互いに繋がっている。
図10に戻り、形状変化部支持ポンチ122は、例えば、形状変化部12W及び取付閉断面部13Wの内方形状に対応して形成されていて、形状変化部12Wの内方に挿入可能であるとともに形状変化部12Wをその内方から支持する。
具体的には、形状変化部支持ポンチ122は、形状変化部12Wの内方形状と相補的に形成された形状変化部内方側保持形状を有している。
圧縮処理ユニット120Aは、制御部(不図示)によって制御される。具体的には、油圧シリンダ125は、前記制御部からの指示を受けて、形状変化部支持ポンチ122を矢印T120方向に進退させる。
なお、形状変化部支持ポンチ122、上側外形保持部1211および下側外形保持部1212は、形状変化部12Wにおいて引張残留応力が最大となる箇所よりも取付閉断面部13W側を保持してもよい。
以下、図12(A)〜図12(D)を参照して、トーションビーム製造装置100Aによるトーションビーム製造工程の概略の一例について説明する。図12(A)〜図12(D)は、第2実施形態に係るトーションビームの製造工程の概略を説明する図である。
(1)まず、図10及び図12(A)に示すように、トーションビーム素材W10をトーションビーム素材支持台110上に配置して支持し、形状変化部外方保持部材1210を所定位置に配置させる。
(2)次に、図12(B)に示すように、形状変化部支持ポンチ122を矢印T120F方向に前進させて形状変化部12Wの内方まで挿入し、形状変化部支持ポンチ122が形状変化部12Wを内方から支持したら停止させる。
(3)次いで、図12(C)に示すように、駆動部(不図示)によって、上側外形保持部1211及び下側外形保持部1212を矢印T121Z方向に前進させて、これら上側外形保持部1211及び下側外形保持部1212によって形状変化部12W及び取付閉断面部13Wを上下方向から保持する。
(4)次いで、図12(D)に示すように、形状変化部支持ポンチ122によって形状変化部12W及び取付閉断面部13Wを内方から支持するとともに、上側外形保持部1211及び下側外形保持部1212によって形状変化部12W及び取付閉断面部13Wを保持した状態で矢印T121P方向に圧縮し、トーションビーム10を形成する。この時、形状変化部支持ポンチ122は、上側外形保持部1211及び下側外形保持部1212と同期又は追従して矢印T120R方向に移動する。この圧縮処理では、トーションビーム素材W10に、その軸方向で0.5%以上2.0%以下の歪み量を与えることで、座屈を生じることなく、板厚方向の表裏面における引張残留応力を解除することが可能となる。
第2実施形態に係るトーションビーム製造方法及びトーションビーム製造装置100Aによれば、接続部12Aの残留応力を低減して、疲労特性が優れたトーションビーム10を効率的に製造することができる。
また、トーションビーム製造装置100Aによれば、形状変化部支持ポンチ122を形状変化部12W及び取付閉断面部13Wの内方に挿入することで、形状変化部支持ポンチ122によって形状変化部12W及び取付閉断面部13Wをその内方から支持する。そして、上側外形保持部1211及び下側外形保持部1212によって形状変化部12W及び取付閉断面部13Wを保持した状態で、トーションビーム素材W10をその長手方向に圧縮するので、形状変化部12Wが潰れるように変形するのを抑制して安定した圧縮処理を行える。
<第3実施形態>
次に、図13〜図16を参照して、本発明の第3実施形態について説明する。
図13は、本発明の第3実施形態に係るトーションビームの製造工程を説明するフローチャートである。また、図14は、本実施形態に係るトーションビーム製造装置100Bの概略構成を説明する縦断面図である。図15は、図14の矢視X3A−X3Aで見た縦断面図である。図16(A)〜図16(E)は、本実施形態に係るトーションビームの製造工程の概略を説明する図である。
上記第1実施形態では、予めプレス加工工程を行ってトーションビーム素材W10を成形しておき、その後に、トーションビーム製造装置100によりトーションビーム素材W10を圧縮処理してトーションビーム10を製造していた。これに対し、本実施形態では、プレス加工と圧縮処理との両方をトーションビーム製造装置100Bによって実施する。なお、本実施形態のその他の点については、上記第1実施形態と同様である。
以下、図13を参照して、本実施形態に係るトーションビーム製造工程について説明する。
(1)金属材料管を準備する(ステップS201)。準備する金属材料管としては、例えば、肉厚が均一の円形鋼管を用いることが可能である。
(2)次に、プレス加工・圧縮処理工程において、金属材料管をプレス加工及び圧縮処理をする(ステップS202)。プレス加工・圧縮処理工程では、金属材料管をプレス加工することによりトーションビーム素材W10を成形し、その後、その設置状態のまま、引き続きトーションビーム素材W10を圧縮処理する。この圧縮処理では、トーションビーム素材W10に、その軸方向で0.5%以上2.0%以下の歪み量を与えることで、座屈(buckling)を生じることなく、板厚方向の表裏面における引張残留応力を解除させることが可能となる。なお、この時のトーションビーム素材W10は、その内部に液圧をかけない状態で軸方向に圧縮する。
(3)ステップS202においてプレス加工・圧縮処理をすることにより、トーションビーム10が成形される(ステップS203)。
次に、図14及び図15を参照して、本実施形態に係るトーションビーム製造装置100Bの概略構成について説明する。
トーションビーム製造装置100Bは、図14に示すように、プレス成形固定型110Aと、一対の圧縮処理ユニット120と、プレス成形可動型駆動装置130Aと、制御部(不図示)とを備えている。
トーションビーム製造装置100Bにおいて、プレス成形固定型110Aとプレス成形可動型駆動装置130Aはプレス加工機を構成し、一対の圧縮処理ユニット120は圧縮処理加工機を構成している。
圧縮処理ユニット120の構成及び動作については、第1実施形態と同様であるので、同じ符号を付して重複説明を省略する。
プレス成形固定型(成形型)110Aは、金属材料管をプレス加工してトーションビーム素材W10を得る際に用いられる凹部110AUが形成されている。すなわち、プレス成形固定型110Aには、トーションビーム素材W10の下面に対応した形状の凹部110AUが、上方を向いて形成されている。
また、プレス成形固定型110Aは、一対の圧縮処理ユニット120によりトーションビーム素材W10を圧縮処理する際に、このトーションビーム素材W10を支持するトーションビーム素材支持台を兼ねている。
図15に示すように、凹部110AUは、その長手方向の任意位置における縦断面形状が略V字または略U字の凹型形状をなしている。この縦断面形状は、トーションビーム素材W10の中央部11W及び形状変化部12Wの下側断面形状と合致している。より具体的には、中央部11W及び形状変化部12Wそれぞれの外側面waを支持する支持面110A1と、中央部11W及び形状変化部12Wそれぞれの外側面wbを支持する支持面110A2とが、凹部110AUに形成されている。これら支持面110A1,110A2は、これらの下端縁において互いに繋がっている。
図14に示すように、プレス成形固定型110Aの凹部110AUは、取付閉断面部13W及び取付部14Wは支持していない。これは、取付閉断面部保持部材121によってトーションビーム素材W10の両端を保持するためである。
プレス成形可動型駆動装置130Aは、プレス成形可動型(可動金型)131と、プレス成形可動型131を矢印T130方向に進退(昇降)させる油圧シリンダ(第2の駆動機構)135とを備えている。
図15に示すように、プレス成形可動型131は、トーションビーム素材W10を成形するための形状をその下面に有し、プレス成形固定型110Aと協働してトーションビーム素材W10を成形する。プレス成形可動型131の下面には、トーションビーム素材W10の上面に対応した形状の上側支持面131Aが、下方を向いて形成されている。
上側支持面131Aは、略V字形状または略U字形状の凸型断面を有している。上側支持面131Aの縦断面形状は、トーションビーム素材W10の形状変化部12W及び中央部11Wの上側断面形状と合致している。そして、上側支持面131Aは、トーションビーム素材W10のうち、第1壁部S110B及び一対の折返し壁部S130Bをそれらの上方より支持する。
前記制御部(不図示)は、各圧縮処理ユニット120及びプレス成形可動型駆動装置130Aに、プレス加工及び圧縮処理に関する動作を指示する。
以下、図16(A)〜図16(E)を参照して、トーションビーム製造装置100Bによるトーションビーム製造工程の概略について説明する。図16(A)〜図16(E)は、本実施形態に係るトーションビームの製造工程を図16(A)〜図16(E)の流れに沿って説明する図であって、図14のC部に相当する図である。
(1)まず、図16(A)に示すように、金属材料管W0をプレス成形固定型110A上に載置し、プレス成形可動型131を矢印T130F方向(下方)に移動させる。
(2)次に、図16(B)に示すように、トーションビーム素材W10が成形されたら、プレス成形可動型131を矢印T130R方向(上方)に移動させる。そして、取付閉断面部保持部材121を矢印T120F方向に前進させる。
(3)次いで、図16(C)に示すように、凹部121Uの底部が取付閉断面部13Wの取付部14W近傍に当接したら、取付閉断面部保持部材121の前進を停止させる。そして、クランプ部材121B及びクランプ部材121Cを、互いに接近するように矢印方向に突出させる。
(4)次いで、図16(D)に示すように、クランプ部材121B及びクランプ部材121Cにより取付閉断面部13Wを挟むことで、トーションビーム素材W10の取付部14W近傍を保持する。
(5)次いで、図16(E)に示すように、クランプ部材121B及びクランプ部材121Cにより取付閉断面部13Wを保持した状態のまま、油圧シリンダ(図14に示す油圧シリンダ125)を作動させてトーションビーム素材W10をその長手方向に沿って矢印T120P方向に圧縮処理してトーションビーム10を形成する。この圧縮処理では、トーションビーム素材W10に、その軸方向で0.5%以上2.0%以下の歪み量を与えることで、座屈を生じることなく、板厚方向の表裏面における引張残留応力を解除させることが可能となる。
トーションビーム10を形成した後は、第1実施形態において図9(D)、図9(E)を用いて説明した動作と同様であるので、ここでは重複説明を省略する。
本実施形態に係るトーションビーム製造方法、トーションビーム製造装置100Bによれば、疲労特性が優れたトーションビーム10を効率的に製造することができる。
また、本実施形態に係るトーションビーム製造装置100Bによれば、金属材料管W0をプレスしてトーションビーム素材W10を成形した後に、このトーションビーム素材W10を他の装置に移し替えずに、引き続きトーションビーム素材W10を圧縮してトーションビーム10を製造するので、生産性を向上させることができる。
<第4実施形態>
次に、図17及び図18を参照して、本発明の第4実施形態について説明する。
図17は、本実施形態に係るトーションビーム製造装置100Cの概略構成を説明する縦断面図である。図18(A)〜図18(E)は、本実施形態に係るトーションビームの製造工程の概略を図18(A)〜図18(E)の流れに沿って説明する図であって、図17のD部に相当する図である。
以下、図17を参照して、本実施形態に係るトーションビーム製造装置100Cの概略構成について説明する。
トーションビーム製造装置100Cは、プレス成形固定型(成形型)110Bと、一対の圧縮処理ユニット120Bと、プレス成形可動型駆動装置130Bと、制御部(不図示)とを備えている。
トーションビーム製造装置100Cにおいて、プレス成形固定型110Bとプレス成形可動型駆動装置130Bはプレス加工機を構成し、一対の圧縮処理ユニット120Bは圧縮処理加工機を構成している。
プレス成形固定型(成形型)110Bは、金属材料管W0をプレス加工してトーションビーム素材W10を得る際に用いられる凹部110BUが形成されている。すなわち、プレス成形固定型110Bには、トーションビーム素材W10の下面に対応した形状の凹部110BUが、上方を向いて形成されている。この凹部110BUの詳細な断面形状については、第3実施形態で説明した前記凹部110AUと同じであるので、ここではその説明を省略する。
また、プレス成形固定型110Bは、一対の圧縮処理ユニット120Bによりトーションビーム素材W10を圧縮処理する際に、このトーションビーム素材W10を支持するトーションビーム素材支持台を兼ねている。
プレス成形固定型110Bは、トーションビーム素材W10の中央部11Wに対応した形状を有する第1支持部111Bと、形状変化部12W及び取付閉断面部13Wに対応した形状を有する一対の第2支持部112Bと、第1支持部111B内に配置され、第1支持部111Bに対して第2支持部112Bを矢印T112方向に進退させる油圧シリンダ等のアクチュエータ(形状変化吸収手段)113Bとを備えている。アクチュエータ113Bは、各第2支持部112Bのそれぞれに一つずつ設けられている。
プレス成形可動型駆動装置130Bは、プレス成形可動型(可動金型)132と、プレス成形可動型132を矢印T130方向に進退(昇降)させる油圧シリンダ(第2の駆動機構)135とを備えている。
プレス成形可動型132の下面には、トーションビーム素材W10の上部形状に対応した形状が形成されていて、プレス成形固定型110Bと協働して金属材料管W0をプレス加工してトーションビーム素材W10を得る。なお、プレス成形可動型132の下面形状は、第3実施形態で説明した前記プレス成形可動型131の下面形状と同じであるので、ここではその説明を省略する。例えば、図17のX6−X6矢視図における断面形状は、第3実施形態の図15で説明した断面形状と同じである。
各圧縮処理ユニット120Bは、それぞれ、図17に示すように、形状変化部支持ポンチ(内側支持部材)122と、形状変化部支持ポンチ122をトーションビーム素材W10の長手方向に沿った矢印T120方向に進退させる油圧シリンダ125とを備えている。
各形状変化部支持ポンチ122は、それぞれ、形状変化部12W及び取付閉断面部13Wの内部形状に対応する形状に形成されていて、形状変化部12Wの内方に挿入されて形状変化部12Wをその内方から支持する。
具体的には、各形状変化部支持ポンチ122は、形状変化部12Wの内部形状と相補的に形成された形状変化部内方側保持形状部をそれぞれ備えている。
各油圧シリンダ125は、それぞれ、前記制御部(不図示)からの指示によって、形状変化部支持ポンチ122を矢印T120方向に進退させる。
プレス成形可動型132は、図17に示すように、第1成形部132Aと、第1成形部132Aの長手方向両側にそれぞれ配置された2つの第2成形型(形状変化部支持部材)132Bと、これら第2成形部132Bを矢印T132方向に進退させる一対の油圧シリンダ(形状変化部支持部材駆動部)132Cとを備えている。
プレス成形可動型132の下面には、トーションビーム素材W10の上部形状に対応した形状が形成されていて、プレス成形固定型110Bと協働してトーションビーム素材W10をプレス成形する。
前記制御部(不図示)は、プレス成形固定型110Bの各アクチュエータ113B、各圧縮処理ユニット120B、及びプレス成形可動型駆動装置130Bに対し、プレス加工及び圧縮処理に関する動作を指示する。
各アクチュエータ113Bは、トーションビーム素材W10の成形過程に伴う長手方向の形状変化(縮み)に対応して変位する。具体的には、各油圧シリンダ(形状変化部支持部材駆動部)132Cの動きと同期又は追従して作動する。
前記制御部は、プレス成形固定型110Bの各アクチュエータ113Bと、プレス成形可動型132に配置された各油圧シリンダ(形状変化部支持部材駆動部)132Cとを同期して進退させる。
各油圧シリンダ125は、各アクチュエータ113B及び各油圧シリンダ132Cと同期又は追従して作動する。
第4実施形態に係るトーションビーム製造装置100Cを用いることで、トーションビーム素材W10の任意の部位を部分的に圧縮することができ、圧縮によって得られる効果を特定の部位に集中させることができる。
以下、図18(A)〜図18(E)を参照して、トーションビーム製造装置100Cによるトーションビーム製造工程の概略について説明する。図18(A)〜図18(E)は、本実施形態に係るトーションビームの各製造工程を図18(A)〜図18(E)の流れに沿って説明する図であって、図17のD部に相当する図である。
(1)まず、図18(A)に示すように、金属材料管W0をプレス成形固定型110B上に載置し、プレス成形可動型132を矢印T130F方向に移動させる。
(2)そして、図18(B)に示すように、プレス成形固定型110B及びプレス成形可動型132間に金属材料管W0を挟み込むことによってトーションビーム素材W10がプレス成形される。
(3)次に、図18(C)に示すように、形状変化部支持ポンチ122を矢印T120F方向に前進させて形状変化部12Wの内部に至るまで挿入する。その結果、形状変化部支持ポンチ122がトーションビーム素材W10の形状変化部12Wに当接し、形状変化部12W及び取付閉断面部13Wをそれらの内方から支持する。
(4)そして、図18(D)に示すように、油圧シリンダ132C及びアクチュエータ113Bを協働させて、第2成形部132Bを矢印T132P方向に後退させて、形状変化部支持ポンチ122と第2成形部132Bにより形状変化部12Wを支持した状態でトーションビーム素材W10を長手方向に圧縮する。また、第2支持部112Bが第2成形部132Bと同期して矢印T112P方向に後退してトーションビーム10を形成する。このとき、形状変化部支持ポンチ122を、第2成形部132B及び第2支持部112Bと同期して矢印T120F方向にさらに前進させる。
この圧縮処理では、トーションビーム素材W10に、その軸方向で0.5%以上2.0%以下の歪み量を与えることで、座屈を生じることなく、板厚方向の表裏面における引張残留応力を解除させることが可能となる。加えて、トーションビーム素材W10の中央部11W及び形状変化部12Wそれぞれの外側面wa,wbを支持した上で圧縮をかけていることからも、座屈が生じにくくなっている。
(5)トーションビーム10を形成したら、図18(E)に示すように、形状変化部支持ポンチ122を矢印T120R方向に後退させる。また、プレス成形可動型132を矢印T130R方向に移動(上昇)させる。
上記の(2)から(4)すなわち、図18(B)から図18(D)の状態では、第1成形部132Aと第1支持部111Bによりトーションビーム素材W10の中央部11Wが保持されている。また、形状変化部支持ポンチ122、第2成形部132B及び第2支持部112Bによって、トーションビーム素材W10の形状変化部12Wが保持された状態で圧縮が行われる。これにより、トーションビーム素材W10のうちで、保持されていない部位が部分的に圧縮されることになる。
本実施形態に係るトーションビーム製造方法、トーションビーム製造装置100Cによれば、疲労特性が優れたトーションビーム10を効率的に製造することができる。さらに、トーションビーム素材W10のうちで金型により保持しない部位が部分的に圧縮されることにより、部分的な増肉が得られるため、トーションビームの構造強度をより高めることも可能になっている。
また、トーションビーム製造装置100Cによれば、形状変化部支持ポンチ122と第2成形部132Bが協働して形状変化部12Wを保持した状態でトーションビーム素材W10をその長手方向に圧縮するので、接続部12Aの引張残留応力を低減もしくは除去することができ、かつ寸法精度の高いトーションビームを得ることができる。
また、トーションビーム製造装置100Cによれば、トーションビーム素材W10を長手方向に圧縮する際に、トーションビーム素材W10の圧縮加工に伴う長手方向への形状変化とともに変位するアクチュエータ113Bを備えているので、トーションビームW10の長手方向中央側の外形状がその両隣より小さい場合であっても、容易に圧縮処理することができる。
また、トーションビーム製造装置100Cによれば、アクチュエータ113Bを備えているので、圧縮処理する際にトーションビーム素材W10が傷つくのを抑制して、効率的に残留応力を低減することができる。
また、トーションビーム製造装置100Cによれば、金属材料管W0をプレス加工してトーションビーム素材W10を成形した後に、他の装置に移し替えることなく引き続きトーションビーム素材W10を圧縮してトーションビーム10を製造できるので、生産性を向上することができる。
また、トーションビーム製造装置100Cによれば、油圧シリンダ(形状変化部支持部材駆動部)132Cにより第2成形部132Bを矢印T132方向に進退させるので、第2成形部132Bの移動速度や移動タイミングを容易かつ効率的に制御することができる。
<第5実施形態>
次に、図19及び図20を参照して、本発明の第5実施形態について説明する。
図19は、本実施形態に係るトーションビーム製造装置100Dの概略構成を説明する縦断面図である。図20(A)〜図20(E)は、本実施形態に係るトーションビームの製造工程を図20(A)〜図20(E)の流れに沿って説明する図であって、図19のE部に相当する図である。
以下、図19を参照して、本実施形態に係るトーションビーム製造装置100Dの概略構成について説明する。
トーションビーム製造装置100Dは、プレス成形固定型(成形型)110Aと、一対の圧縮処理ユニット120Bと、プレス成形可動型駆動装置130Cと、制御部(不図示)とを備えている。
トーションビーム製造装置100Dにおいて、プレス成形固定型110Aとプレス成形可動型駆動装置130Cはプレス加工機を構成し、一対の圧縮処理ユニット120Bは圧縮処理加工機を構成している。
なお、プレス成形固定型110Aの構成及び動作については第3実施形態と同様であり、また、圧縮処理ユニット120Bの構成及び動作については第4実施形態と同様であるので、同じ符号を付して重複説明を省略する。
プレス成形可動型駆動装置130Cは、プレス成形可動型(可動金型)133と、プレス成形可動型133を矢印T130方向に進退(昇降)させる油圧シリンダ(第2の駆動機構)135とを備えている。
プレス成形可動型133は、図19に示すように、第1成形部133Aと、第1成形部133Aの長手方向両側にそれぞれ配置された2つの第2成形部(形状変化部支持部材)133Bと、カム面(カム機構)133Cと、ばね133Dと、を備えている。また、第2成形部133Bが第1成形部133Aに対して水平方向に移動するのをガイドするガイド部材をさらに備えていてもよい。
また、プレス成形可動型133の下面には、トーションビーム素材W10の上部形状に対応した形状が形成されていて、プレス成形固定型110Aと協働してトーションビーム素材W10をプレス成形する。なお、プレス成形可動型133の下面形状は、第3実施形態で説明した前記プレス成形可動型131の下面形状と略同じであるので、ここではその説明を省略する。例えば、図19のX7−X7矢視図における断面形状は、第3実施形態の図15で説明した断面形状と同じである。
カム面133Cは、第2成形部133Bの内側面に形成され、第1成形部133Aの下面に向かうにつれて、第1成形部133Aの側面に近づくように傾斜する傾斜面である。そして、このカム面133C及びその対向面間に形成される隙間が、プレス成形可動型133のプレス方向に向かって先細りとなっている。
第1成形部133Aと第2成形部133Bとの間は、ばね133Dによって、外力が加わらない状態で、所定の距離を保つように維持されている。ばね133Dに外力が加わった場合、カム面133Cが第1成形部133A側に近づき、第2成形部133Bをトーションビーム素材W10の長手方向に移動させるカム機構を構成している。
制御部(不図示)は、圧縮処理ユニット120B及びプレス成形可動型駆動装置130Cに、プレス加工及び圧縮処理に関する動作を指示する。
以下、図20(A)〜図20(E)を参照して、トーションビーム製造装置100Dによるトーションビーム製造工程の概略について説明する。図20(A)〜図20(E)は、第5実施形態に係るトーションビームの各製造工程を図20(A)〜図20(E)の流れに沿って説明する図であって、図19のE部に相当する図である。
(1)まず、図20(A)に示すように、金属材料管W0をプレス成形固定型110A上に配置し、プレス成形可動型133を矢印T130F方向に移動させる。
(2)図20(B)に示すように、プレス成形固定型110A及びプレス成形可動型133を用いたプレス成形により、トーションビーム素材W10が成形される。
(3)次に、図20(C)に示すように、形状変化部支持ポンチ122を矢印T120F方向に前進させる。
(4)次いで、図20(D)に示すように、形状変化部支持ポンチ122をさらに矢印T120F方向に前進させる。
このとき、ばね133Dが縮み、第2成形部133Bが矢印T132F方向に移動する。その結果、形状変化部支持ポンチ122と第2成形部133Bにより形状変化部12Wを支持した状態でトーションビーム素材W10をその長手方向に圧縮してトーションビーム10を形成する。この圧縮処理では、トーションビーム素材W10に、その軸方向で0.5%以上2.0%以下の歪み量を与えることで、座屈を生じることなく、板厚方向の表裏面における引張残留応力を解除させることが可能となる。加えて、トーションビーム素材W10の中央部11W及び形状変化部12Wそれぞれの外側面wa,wbを支持した上で圧縮をかけていることからも、座屈が生じにくくなっている。
(5)トーションビーム10を形成したら、図20(E)に示すように、プレス成形可動型133を矢印T130R方向に上昇させる。これにより、ばね133Dの復元力によって、第2成形型が矢印T132R方向に移動する。
また、形状変化部支持ポンチ122を矢印T120R方向に後退させる。
第5実施形態に係るトーションビーム製造方法、トーションビーム製造装置100Dによれば、疲労特性が優れたトーションビーム10を効率的に製造することができる。
また、トーションビーム製造装置100Dによれば、形状変化部支持ポンチ122と第2成形部133Bにより形状変化部12Wを保持した状態でトーションビーム素材W10を長手方向内方に圧縮するので、接続部12Aから効率的に残留応力を低減もしくは除去することができる。
また、トーションビーム製造装置100Dによれば、金属材料管W0をプレスしてトーションビーム素材W10を成形した後に、他の装置に移し替えることなく引き続きトーションビーム素材W10を圧縮できるので、トーションビーム10を製造する際の生産性を向上することができる。
<第6実施形態>
次に、図21及び図22を参照して、本発明の第6実施形態について説明する。図21は、本実施形態に係るトーションビームの製造工程を(A)〜(D)の流れに沿って説明する縦断面図である。また、図22は、本実施形態に係るトーションビーム製造装置の要部を示す図であって、図21の矢視X4−X4で見た縦断面図である。
図21(A)は、図6でステップS101に示した準備工程に対応する。この工程では、中心軸線CLに沿って真っ直ぐでかつ、肉厚が均一な円形鋼管である金属材料管SP(素管)を準備する。この金属材料管SPの両端縁e1,e2は、回転軸線CLを含む縦断面で見た場合に、回転軸線CLに対して垂直をなしている。なお、破線CFについては後述する。
続く図21(B)は、図6でステップS102に示したプレス加工工程に対応する。この工程では、プレス加工機(不図示)により、金属材料管SPをプレス加工して、ボトムeb及び耳部erを有するトーションビーム素材W10を得る。ボトムebは、例えば図5Cに示す第2壁部S120Cの最下端にある折り返し部分であり、中心軸線CLに沿って延在するように形成されている。また、耳部erは、例えば図5Cに示す一対の折返し壁部S130Cであり、中心軸線CLに沿って延在するように形成されている。
プレス加工の際、図21(B)に示すように、ボトムebでは凹円弧形状をなし、耳部erでは凸円弧形状をなすように反らせておく。このときの両端縁e1,e2は、中心軸線CLに対して垂直を保つため、鉛直方向に対しては傾斜した状態になる。そこで、トーションビーム素材W10の両端縁e1’,e2’が鉛直方向に沿うように、両端縁e1,e2を含む余長部分を切り落とす。図21(B)において、切り落とした余長部分を破線で示す。このようにして、トーションビーム素材W10が得られる(図6のステップS103に対応)。
続く図21(C)及び(D)は、図6でステップS104に示した圧縮処理工程に対応する。この工程では、トーションビーム素材W10に圧縮処理を行って、軸方向で0.5%以上2.0%以下の圧縮歪み量を与える。これにより、トーションビーム素材W10の板厚方向の表裏面における残留応力を座屈が生じることなく解除して、トーションビーム10を得ることが出来る(図6のステップS105に対応)。
上記の圧縮歪み量は、図21(B)に示す凸型円弧状に沿った全長と、図21(D)に示す直線状に沿った全長とに基づいて設定することができる。具体的に言うと、例えば耳部erの位置における圧縮歪み量ε(%)は、図21(B)に示す凸型円弧状に沿った全長L1(mm)と、図21(D)に示す直線状に沿った全長L2(mm)とを用いて、ε=((L1−L2)/L1)×100により算出できる。そして、このεが、0.5≦ε≦2.0を満たすことが好ましい。
本工程で用いられるトーションビーム製造装置は、図21(B)に示したプレス加工工程を行う前記プレス加工機と、図21(C)及び(D)に示す工程を行う圧縮処理加工機200とを備えている。
圧縮処理加工機200は、凹所211が形成された固定型210と、固定型210の凹所211に対して進退する可動型220と、可動型220を駆動する駆動部(不図示)と、制御部(不図示)とを備えている。
固定型210の凹所211は、トーションビーム10のボトム形状に合致した形状を有する底壁面211aと、トーションビーム10の側面形状に合致した形状を有する一対の側壁面211bと、トーションビーム10の両端縁e1’,e2’に対向する一対の端壁面211cとによって区画形成されている。図21(D)に示すように、一対の端壁面211c間の間隔は、製造するトーションビーム10の長さに等しくなるよう設定されている。また、各端壁面211cは、それぞれ、トーションビーム10の中心軸線CLに対して直交する。さらに、底壁面211aには、図示されない型抜きピンが複数本設けられており、成形後のトーションビーム10を凹所211外に排出させる。
図22に示すように、凹所211は、その長手方向の中央部分における縦断面形状が略V字形状または略U字形状をなしている。この縦断面形状は、トーションビーム素材W10の中央部11W及び形状変化部12Wの縦断面形状と合致している。より具体的には、前記一対の側壁面211bの縦断面形状が、中央部11W及び形状変化部12Wそれぞれの外側面wa,wbの縦断面形状と一致している。外側面wa,wbは、圧縮を行う図21(C)の段階では、一対の側壁面211bに対しそれらの上方に離間している。
一方、凹所211は、その長手方向の両端部分における縦断面形状が半円形をなしている。この縦断面形状は、トーションビーム素材W10の取付閉断面部13Wの縦断面形状と合致している。
図22に示すように、可動型220の下面220aは、中央部11W及び形状変化部12Wに対応する位置では略V字形状または略U字形状の凸型断面を有している。また、下面220aは、取付閉断面部13Wに対応する位置では半円形状の凹型断面を有している。下面220aは、圧縮を開始する図21(C)の段階では、その長手方向中央位置を除き、一対の側壁面211bに対して上方に離間している。
以上説明の圧縮処理加工機200を用いた圧縮処理工程では、まず、図21(C)に示すように、トーションビーム素材W10を、そのボトムebが鉛直下方で耳部erが鉛直上方を向くように、凹所211内に配置する。このように配置されたトーションビーム素材W10の各端縁e1’,e2’は、それぞれ、端壁面211cに対向する。
トーションビーム素材W10を配置した後、前記制御部からの指示を受けた前記駆動部は、図21(D)に示すように、可動型220をその下死点位置まで凹所211内に押し込んでいく。すると、トーションビーム素材W10は、可動型220による押圧力を耳部er側で受け、その反りを減じる方向に変形されていく。すなわち、中心軸線CLが緩やかな円弧をなすように反ったトーションビーム素材W10をプレス加工して、中心軸線CLが直線をなすトーションビーム10を得る。
このプレス加工の間、トーションビーム素材W10の両端縁e1’,e2’間の間隔が、一対の端壁面211cの間隔に等しくなるよう一定に保たれている。そのため、湾曲形状に沿った全長が徐々に短縮されるように、トーションビーム素材W10に対して、中心軸線CLに沿った圧縮力が加えられる。この圧縮力は、ボトムebから耳部erにかけての鉛直方向全範囲において加わるが、図21(B)に示したように、両端縁e1,e2を予め斜めに切り落とした分、ボトムebの方が耳部erよりも若干、圧縮量が大きくなる。その結果、ボトムebの方が耳部erよりも若干、圧縮率が高くなる。
以上説明のように、トーションビーム素材W10に対してその軸方向に反った圧縮力による圧縮歪みを与えることができる。しかも、本実施形態では、ボトムebに沿った部分と耳部erに沿った部分とを比較した場合、図21(B)において端部を切り落とした際に、耳部er側よりもボトムeb側の方を長めに残している分、ボトムeb側の圧縮率をより高めにしてより増肉することが出来る。このように、本実施形態によれば、残留応力が低減または除去されてかつ全体的に増肉され、しかも、耳部erよりもボトムeb側を厚めにしたトーションビーム10を得ることが可能である。
なお、本実施形態では、図21(B)に示したプレス加工工程後に、両端縁e1,e2を斜めに切り落としたが、この形態のみに限られない。例えば図21(A)に示すように、プレス加工工程前の金属材料管SPの時点で、破線CFにおいて両端縁e1,e2を含む部分を斜めに切り落としておき、その後にプレス加工工程を行ってもよい。この場合も、両端縁e1’,e2’を有するトーションビーム素材W10を得ることが出来る。
以下に、本実施形態の骨子を纏める。
本実施形態のトーションビーム製造方法では、図21(A)及び(B)に示したように、圧縮工程の前に、前記接続部12A(接続領域)を含む全長に渡って、長手方向に沿った反りを持つトーションビーム素材W10を用意する準備工程を有する。しかも、この準備工程では、両端縁e1’,e2’が前記長手方向に対して傾斜したトーションビーム素材W10を用意している。
そして、図21(C)及び(D)に示したように、圧縮工程で、トーションビーム素材W10の両端縁e1’,e2’間の直線距離の伸びを規制した状態で、前記反りを減じる加圧力をトーションビーム素材W10に与える。この圧縮工程により、トーションビーム素材W10の、前記接続部12A(接続領域)を含む全長に渡って、長手方向で0.5%以上2.0%以下の歪み量を付与する。
本実施形態の圧縮処理加工機200(トーションビーム製造装置)は、長手方向に直交する断面が前記長手方向の任意位置において略V字形状または略U字形状の閉断面である前記中央部11と、中央部11に連なってかつ前記閉断面と異なる形状の閉断面を持つ前記接続部12A(接続領域)を有する形状変化部12と、を備えたトーションビーム10を製造する。
そして、この圧縮処理加工機200は、中央部11及び形状変化部12を有してかつ、前記接続部12A(接続領域)を含む全長に渡って、前記長手方向に沿った反りを持つトーションビーム素材W10を受け入れる凹所211を有する固定型210(第1金型)と、凹所211内に配置されたトーションビーム素材W10に対して前記反りを減じる方向より接近する可動型220(第2金型)と、これら固定型210及び可動型220間を相対的に接近させる前記駆動部(第4の駆動機構)と、を備える。
凹所211は、トーションビーム素材W10の両端縁e1’,e2’に対向する一対の端壁面211c(伸び規制面)を有している。そして、一対の端壁面211c間の距離(全長L2)が、トーションビーム素材W10の反りに沿った曲線の全長L1よりも短くなっている。
<第7実施形態>
次に、図23及び図24を参照して、本発明の第7実施形態について説明する。図23は、本実施形態に係るトーションビームの製造工程を(A)〜(D)の流れに沿って説明する縦断面図である。また、図24は、本実施形態に係るトーションビーム製造装置を示す図であって、図23(C)の矢視X5−X5で見た縦断面図である。
本実施形態は、上記第6実施形態の変形例に相当するため、以下の説明では、特に上記第6実施形態との相違点を中心に説明し、その他は上記第6実施形態と同様であるとして説明を省略する。
図23(A)では、図21(A)と同様に、金属材料管SPを準備する。なお、破線CFについては後述する。
続く図23(B)は、図6でステップS102に示したプレス加工工程に対応する。この工程では、プレス加工機(不図示)により、金属材料管SPをプレス加工して、ボトムeb及び耳部erを有するトーションビーム素材W10を得る。このプレス加工の際、図23(B)に示すように、ボトムebでは凸円弧形状をなし、耳部erでは凹円弧形状をなすように反らせておく。このときの両端縁e1,e2は、中心軸線CLに対して垂直を保つため、鉛直方向に対しては傾斜した状態になる。そこで、トーションビーム素材W10の両端縁e1’,e2’が鉛直方向に沿うように、両端縁e1,e2を含む余長部分を切り落とす。図23(B)に、切り落とした余長部分を破線で示す。このようにして、トーションビーム素材W10が得られる(図6のステップS103に対応)。
続く図23(C)及び(D)は、図6でステップS104に示した圧縮処理工程に対応する。この工程では、トーションビーム素材W10に圧縮処理を行って、軸方向で0.5%以上2.0%以下の圧縮歪み量を与える。これにより、トーションビーム素材W10の板厚方向の表裏面における残留応力を、座屈を生じることなく解除して、トーションビーム10を得ることが出来る(図6のステップS105に対応)。
上記の圧縮歪み量は、図23(B)に示す凸型円弧状に沿った全長と、図23(D)に示す直線状に沿った全長とに基づいて設定することができる。具体的に言うと、例えば耳部erの位置における圧縮歪み量ε(%)は、図23(B)に示す凸型円弧状に沿った全長L1(mm)と、図23(D)に示す直線状に沿った全長L2(mm)とを用いて、ε=((L1−L2)/L1)×100により算出できる。そして、このεが、0.5≦ε≦2.0を満たすことが好ましい。
本工程で用いられるトーションビーム製造装置は、図23(B)に示したプレス加工工程を行う前記プレス加工機と、図23(C)及び(D)に示す工程を行う圧縮処理加工機300とを備えている。
圧縮処理加工機300は、凹所311が形成された固定型310と、固定型310の凹所311に対して進退する可動型320と、可動型320を駆動する駆動部(不図示)と、制御部(不図示)とを備えている。
固定型310の凹所311は、トーションビーム10の耳部erの形状に合致した形状を有する底壁面311aと、トーションビーム10の側面形状に合致した形状を有する一対の側壁面311bと、トーションビーム10の両端縁e1’,e2’に対向する一対の端壁面311cとによって区画形成されている。図23(D)に示すように、一対の端壁面311c間の間隔は、製造するトーションビーム10の長さに等しくなるよう設定されている。また、各端壁面311cは、それぞれ、トーションビーム10の中心軸線CLに対して直交する。さらに、底壁面311aには、図示されない型抜きピンが複数本設けられており、成形後のトーションビーム10を凹所311外に排出させる。
図24に示すように、凹所311は、その長手方向の中央部分における断面形状が略逆V字形状または略逆U字形状をなしている。この断面形状は、トーションビーム素材W10の中央部11W及び形状変化部12Wの上側断面形状と合致している。
一方、凹所311は、その長手方向の両端部分における断面形状が半円形をなしている。この断面形状は、トーションビーム素材W10の取付閉断面部13Wの断面形状と合致している。
図24に示すように、可動型320の下面320aは、その長手方向の中央部分における断面形状が略逆V字形状または略逆U字形状をなしている。この断面形状は、トーションビーム素材W10の中央部11W及び形状変化部12Wの下側断面形状と合致している。
一方、下面320aは、その長手方向の両端部分における断面形状が半円形をなしている。この断面形状は、トーションビーム素材W10の取付閉断面部13Wの断面形状と合致している。
以上説明の圧縮処理加工機300を用いた圧縮処理工程では、まず、図23(C)に示すように、トーションビーム素材W10を、そのボトムebが鉛直上方で耳部erが鉛直下方を向くように、凹所211内に配置する。このように配置されたトーションビーム素材W10の各端縁e1’,e2’は、それぞれ、端壁面311cに対向する。
トーションビーム素材W10を配置した後、前記制御部からの指示を受けた前記駆動部は、図23(D)に示すように、可動型320をその下死点位置まで凹所311内に押し込んでいく。すると、トーションビーム素材W10は、可動型320による押圧力を受け、その反りを減じる方向に変形されていく。すなわち、中心軸線CLが緩やかな円弧をなすように反ったトーションビーム素材W10をプレス加工することにより、中心軸線CLが直線をなすトーションビーム10を得る。
このプレス加工の間、トーションビーム素材W10の両端縁e1’,e2’間の間隔が、一対の端壁面311cの間隔によって一定に保たれている。そのため、全長が徐々に短縮されるように、トーションビーム素材W10に、その軸方向に反った圧縮力が加えられる。この圧縮力は、ボトムebから耳部erにかけての鉛直方向全範囲において加わるが、図23(B)に示したように、両端縁e1,e2を含む部分を予め斜めに切り落とした分、ボトムebよりも耳部erの方が、若干、圧縮量が大きくなる。その結果、ボトムebよりも耳部erの方が、若干、圧縮率が高くなる。
以上説明のように、トーションビーム素材W10に対してその軸方向に反った圧縮力による圧縮歪みを与えることができる。しかも、本実施形態では、ボトムebに沿った部分と耳部erに沿った部分とを比較した場合、図23(B)において端部を切り落とした際に、耳部er側の方をボトムeb側よりも長めに残している分、耳部er側の圧縮率をより高めにしてより増肉することが出来る。このように、本実施形態によれば、残留応力が低減または除去されてかつ全体的に増肉され、しかも、ボトムeb側よりも耳部er側を厚めにしたトーションビーム10を得ることが可能としている。
本実施形態では、図23(B)に示したプレス加工工程後に、両端縁e1,e2を斜めに切り落としたが、この形態のみに限られない。例えば図23(A)に示すように、プレス加工工程前の金属材料管SPの時点で、破線CFにおいて両端縁e1,e2を含む部分を斜めに切り落としておき、その後にプレス加工工程を行ってもよい。この場合も、両端縁e1’,e2’を有するトーションビーム素材W10を得ることが出来る。
<第8実施形態>
次に、図25を参照して、本発明の第8実施形態について説明する。図25は、本実施形態に係るトーションビーム製造装置400の概略構成を説明する縦断面図である。
トーションビーム製造装置400は、プレス成形固定型(成形型)410Bと、一対の圧縮処理ユニット420Bと、プレス成形可動型駆動装置430Bと、制御部(不図示)とを備えている。
トーションビーム製造装置400において、プレス成形固定型410Bとプレス成形可動型駆動装置430Bはプレス加工機を構成し、一対の圧縮処理ユニット420Bは圧縮処理加工機を構成している。
プレス成形固定型(成形型)410Bは、金属材料管W0をプレス加工してトーションビーム素材W10を得る際に用いられる凹部410BUが形成されている。すなわち、プレス成形固定型410Bには、トーションビーム素材W10の下面に対応した形状の凹部410BUが、上方を向いて形成されている。この凹部410BUの詳細な断面形状については、第3実施形態で説明した前記凹部110AUと同じであるので、ここではその説明を省略する。
また、プレス成形固定型410Bは、一対の圧縮処理ユニット420Bによりトーションビーム素材W10を圧縮処理する際に、このトーションビーム素材W10を支持するトーションビーム素材支持台を兼ねている。
プレス成形可動型駆動装置430Bは、プレス成形可動型(成形型)432と、プレス成形可動型432を矢印T430方向に進退(昇降)させる油圧シリンダ(駆動部)435とを備えている。
プレス成形可動型432の下面には、トーションビーム素材W10の上部形状に対応した形状が形成されていて、プレス成形固定型410Bと協働して金属材料管W0をプレス加工してトーションビーム素材W10を得る。なお、プレス成形可動型432の下面形状は、第3実施形態で説明した前記プレス成形可動型131の下面形状と略同じであるので、ここではその説明を省略する。例えば、図25のX7−X7矢視図における断面形状は、第3実施形態の図15で説明した断面形状と同じである。
各圧縮処理ユニット420Bは、それぞれ、図25に示すように、形状変化部支持ポンチ(内側支持部材)422と、形状変化部支持ポンチ422をトーションビーム素材W10の長手方向に沿った矢印T420方向に進退させる油圧シリンダ(不図示)とを備えている。
各形状変化部支持ポンチ422は、それぞれ、形状変化部12W及び取付閉断面部13Wの内部形状に対応する形状に形成されている。各形状変化部支持ポンチ422は、それぞれ、金属材料管W0をプレス加工してトーションビーム素材W10を得た後、このトーションビーム素材W10の各端部に押し込まれ、各端部をそれらの内側より挟持する。前記各油圧シリンダは、それぞれ、前記制御部(不図示)からの指示によって、形状変化部支持ポンチ422を矢印T420方向に進退させる。
前記制御部(不図示)は、各圧縮処理ユニット420B及びプレス成形可動型駆動装置430Bに対し、プレス加工及び圧縮処理に関する動作を指示する。
続いて、トーションビーム製造装置400によるトーションビーム製造工程の概略について以下に説明する。
(1)まず、金属材料管W0をプレス成形固定型410B上に載置し、プレス成形可動型432を下降させる。
(2)そして、プレス成形固定型410B及びプレス成形可動型432間に金属材料管W0を挟み込むことによって、トーションビーム素材W10がプレス成形される。この時点では、中央部11Wの形成に際してその両隣にある形状変化部12Wが引っ張られるため、形状変化部12Wの断面形状が最終形状よりもやや細くなっている。
(3)次に、形状変化部支持ポンチ422を前進させて形状変化部12Wの内部に押し込んでいく。その結果、形状変化部支持ポンチ422がトーションビーム素材W10の形状変化部12Wをその内方より挟持するので、形状変化部12Wの断面形状が最終形状になる。
(4)さらに形状変化部支持ポンチ422を押し込んでいくと、その外周面に形成された段差422aがトーションビーム素材W10の取付部14Wに係止し、そしてトーションビーム素材W10をその長手方向に沿って圧縮する。
この圧縮処理では、トーションビーム素材W10に、その軸方向で0.5%以上2.0%以下の歪み量を与えることで、座屈を生じることなく、板厚方向の表裏面における引張残留応力を解除させることが可能となる。加えて、トーションビーム素材W10の中央部11W及び形状変化部12Wそれぞれの外側面を支持した上で圧縮をかけていることからも、座屈が生じにくくなっている。
(5)トーションビーム10を形成したら、形状変化部支持ポンチ422を後退させる。また、プレス成形可動型432上昇させる。
本実施形態に係るトーションビーム製造方法、トーションビーム製造装置400によれば、疲労特性が優れたトーションビーム10を効率的に製造することができる。
また、トーションビーム製造装置400によれば、金属材料管W0をプレス加工してトーションビーム素材W10を成形した後に、他の装置に移し替えることなく引き続きトーションビーム素材W10を圧縮してトーションビーム10を製造できるので、生産性を向上することができる。
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は、上記の各実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
例えば、第1実施形態においては、トーションビーム製造装置100が取付閉断面部保持部材121により取付閉断面部13Wの取付部14W近傍を保持してトーションビーム素材W10を長手方向に圧縮する場合について説明した。しかしながら、この形態のみに限るものではなく、取付閉断面部保持部材121の構成、トーションビーム素材W10を保持する位置については、接続部12Aを圧縮可能な範囲で任意に設定できる。
また、上記各実施形態においては、プレス成形可動型(可動金型)131、132、133が油圧シリンダ135により進退する場合について説明したが、例えば、クランク機構や油圧シリンダ以外のアクチュエータにより進退する構成(不図示)を採用してもよい。
また、上記第1、第3実施形態においては、トーションビーム製造装置100、100Bが取付閉断面部保持部材121により取付閉断面部13Wを保持して油圧シリンダ(第1の駆動機構)125によりトーションビーム素材W10を長手方向に圧縮する場合について説明した。しかしながら、この形態のみに限らず、取付閉断面部保持部材121の構成、取付閉断面部保持部材121により保持する位置、駆動部の構成については、接続部12Aを圧縮可能であれば任意に設定できる。
また、上記第2、第4実施形態においては、トーションビーム製造装置100A、100Cが第2成形部132B、133Bと形状変化部支持ポンチ(内側支持部材)122により形状変化部12Wを保持して、トーションビーム素材W10を長手方向に圧縮する場合について説明した。また、トーションビーム製造装置100Bが、形状変化部外方保持部材1210と形状変化部支持ポンチ(内側支持部材)122とによって形状変化部12Wを保持して、トーションビーム素材W10を長手方向に圧縮する場合について説明した。しかしながら、これら形態のみに限らず、形状変化部12Wを保持するための保持部材の構成、トーションビーム素材W10を保持する位置、駆動部の構成については、接続部12Aを圧縮可能であれば任意に設定できる。
また、上記第2実施形態においては、形状変化部外方保持部材1210が、上側外形保持部1211と下側外形保持部1212とを備えている場合について説明したが、例えば、トーションビーム素材W10の長手方向に沿って見たときに3つ以上に分割されていてもよい。
また、上記第2実施形態においては、形状変化部外方保持部材1210が形状変化部12W及び取付閉断面部13Wを保持する場合について説明したが、接続部12Aを圧縮可能であれば形状変化部12Wだけを保持してもよい。
また、上記第2実施形態においては、上側外形保持部1211、下側外形保持部1212が、それぞれ形状変化部12W及び取付閉断面部13Wの双方と相補的に形成された外形保持形状を備える場合について説明した。しかしながら、この形態のみに限らず、接続部12Aを圧縮可能な範囲で、形状変化部12W及び取付閉断面部13Wの外形形状の一部のみと相補的に形成してもよく、外形保持形状部については任意に設定できる。
また、上記第4実施形態においては、トーションビーム製造装置100Cがアクチュエータ(形状変化吸収手段)113Bを備えている場合について説明したが、アクチュエータ113Bを備えるかどうかは任意に設定できる。また、他の実施形態のトーションビーム製造装置に、アクチュエータ113Bを備えてもよい。
また、上記第1実施形態又は第3実施形態の圧縮処理ユニット120に替えて、図26に示すような圧縮処理ユニット120Cを採用してもよい。この場合、圧縮処理ユニット120、120A又は120Bを除く上記第1実施形態から第5実施形態のいずれかの構成と圧縮処理ユニット120Cとを組み合わせることができる。以下の説明では、上記第1実施形態の構成を引用して説明する。
油圧シリンダ(第1の駆動機構)125は、制御部(不図示)からの指示を受けた場合に、取付閉断面部押込み部材123を、矢印T123に沿って進退させる。これにより、トーションビーム素材W10の長手方向に圧縮することができる。
取付閉断面部押込み部材123の、トーションビーム素材W10の両端の取付部14Wと接する面には、取付部14Wの断面形状に応じた凹部(不図示)が設けられていてもよい。例えば、取付部14Wの断面形状が円形のパイプ状であれば、この外径よりも若干大きい内径の円形の凹部が設けられてもよい。これにより、トーションビーム素材W10を確実に保持できる。あるいは、このような凹部が無ければ、単一の取付閉断面部押込み部材123で、種々のサイズのトーションビーム素材W10にも対応することができる。
また、一対の取付閉断面部押込み部材123のうちの一方の位置を固定し、他方を前記一方に対して相対的に接近させることで、トーションビーム素材W10に圧縮を加える形態も採用可能である。
このような、単純な構造の取付閉断面部押込み部材123を採用することにより、トーションビーム製造装置100自体を、より安価かつ簡易な構造とすることができる。
また、上記第1実施形態から第5実施形態の圧縮処理ユニット120,120A又は120Bは、油圧シリンダ(第1の駆動機構)125によって駆動させている。しかし、この油圧シリンダ125に替えて、カム機構を採用してもよい。
図27に、カム機構を用いた圧縮処理ユニット120Dの概略構成を示す。圧縮処理ユニット120Dは、第1カム124A、第2カム124Bを含む。第2カム124Bが矢印T124Bに沿って上下動することで、第1カム124Aは矢印T124Aに沿って進退させることができる。
第1カム124Aの進退によって、第1カム124Aの取付閉断面部押込み面124Cが、トーションビーム素材W10の両端の取付部14Wを押圧し、トーションビーム素材W10に圧縮を加えることができる。
図27に示す圧縮処理ユニット120Dは、上記第1実施形態から第5実施形態の圧縮処理ユニット120,120A又は120Bとして用いることができる。
なお、本発明においては、歪み量は、圧縮前のトーションビームの全長と圧縮後のトーションビームの全長の差を、圧縮前のトーションビーム素材の全長で除算し、その結果に100を掛け算した値と定義できる。例えば、全長が1000mmであるトーションビーム素材を長手方向において片側で4mm圧縮すると、歪み量は0.8%となる。
歪み量の下限は0.5%であることが好ましい。また、安定的な製造の観点からは、歪み量の下限は0.8%が好ましい。一方、歪み量の上限は、座屈やしわ発生等の寸法精度悪化の防止の観点から、2.0%が好ましい。また、安定的な製造の観点からは、歪み量の上限は1.7%であることがより好ましい。
また、形状変化部支持ポンチ(内側支持部材)122、アクチュエータ113B、油圧シリンダ(形状変化部支持部材駆動部)132Cの相互の作動を同期させるか追従させるかは、任意に設定できる。
また、上記各実施形態においては、中央部11を構成する第1壁部S110Aと第2壁部S120の閉断面における内方側とが密着して形成されている場合について説明したが、第1壁部S110Aと第2壁部S120の内方側とを密着させるかどうかは任意に設定できる。
また、上記各実施形態においては、トーションビーム10が、車体に搭載した場合に上側に凸とされた略V字形状である場合について説明したが、略U字形状に形成されたトーションビームに適用してもよいし、車体に対して下側に突出する構成であってもよい。
また、上記各実施形態においては、トーションビーム素材W10を形成する際に用いる金属材料管W0が、均一な肉厚の丸鋼管である場合について説明した。この金属材料管W0(または金属材料管SP)としては、例えば、疲労緩和厚肉形状対応部が形成された鋼板(金属材料板)をプレス成形やロールフォーミングして形成した溶接管を塑性加工して形成した金属管や、押出し成形、引抜き成形により形成した金属管を用いてもよい。
また、上記各実施形態においては、トーションビーム10の製造に用いる金属材料管が鋼管である場合について説明したが、鋼管以外の金属管であってもよい。
また、上記各実施形態においては、図4に示したように、取付閉断面部13の形状が長手方向にストレートである場合について説明したが、段差付き形状としてもよい。すなわち、取付閉断面部13に対し、まず段差を形成し、続いてこの段差を形状変化部外方保持部材1210により挟持した状態で圧縮力を加える変形例を採用してもよい。
この変形例を上記第2実施形態に対して適用した場合について説明すると、まず図28(A)に示すように、形状変化部支持ポンチ122A(内側支持部材)をトーションビーム素材W10の端部内に押し込んでいく。形状変化部支持ポンチ122Aは、相対的に外径寸法が小さい先端部122A1と、相対的に外径寸法が大きい基端部122A2と、これら先端部122A1及び基端部122A2間に形成された段差部122A3とを有している。先端部122A1の外径寸法は取付閉断面部13内に挿通可能な寸法である一方、基端部122A2の外径寸法は取付閉断面部13の内径寸法よりも少し大きめになっている。
形状変化部支持ポンチ122Aがこのような段付形状であるため、上述したように取付閉断面部13Wに対して押し込んだ際、取付閉断面部13Wの管端である取付部14Wが、段差部122A3及び基端部122A2によって拡径される。その結果、図28(A)に示すように、取付閉断面部13Wのうちの取付部14Wの部分の外径寸法が他の部分よりも大きくなり、係止部stが形成される。
続いて、上側外形保持部1211と下側外形保持部1212とによって取付閉断面部13を上下より挟み込む。その際、上側外形保持部1211及び下側外形保持部1212が係止部stを潰さぬように予め位置決めされている。
続いて、図28(B)に示すように、上側外形保持部1211及び下側外形保持部1212と形状変化部支持ポンチ122Aとを、中央部11Wに近づく方向に同期して移動させる。すると、係止部stが取付部14Wを介して上側外形保持部1211及び下側外形保持部1212それぞれの側端面1211a,1212aに係止するため、形状変化部支持ポンチ122Aによる圧縮力を確実にトーションビーム素材W10の少なくとも接続部12Aに付与することが可能となる。
さらに言うと、上記第2実施形態では、トーションビーム素材W10を圧縮する際に、トーションビーム素材W10に対して滑らないよう、上側外形保持部1211及び下側外形保持部1212による把持力を強めに設定していた。そして、この把持力を受けても過度に変形しないよう、形状変化部支持ポンチ122を中子として併用していた。これに対し、本変形例では、摩擦ではなく主に係止により取付閉断面部13Wを圧縮するため、上側外形保持部1211及び下側外形保持部1212による把持力を比較的弱めにしても確実に圧縮力を加えられる。したがって、上側外形保持部1211及び下側外形保持部1212の使用を省略することが可能である。なお、係止部stの形成は、トーションビーム製造装置上で行っても良いし、または、トーションビーム製造装置に載せる前に予め行っておいても良い。
なお、以上説明では、本変形例を上記第2実施形態に適用した場合について説明したが、その他の実施形態に適用してもよいことは勿論である。
上記第3実施形態では、圧縮処理ユニット120によりトーションビーム素材W10を圧縮する際に、プレス成形可動型131を待機位置(上方)に戻している。しかし、形状変化部12Wにおいて、形状変化部12Wの第1壁部S110Cとプレス成形可動型131との間は完全に密着しているわけではない。このため、プレス成形可動型131によってトーションビーム素材W10を保持したままで図16(C)〜図16(E)の圧縮処理を行ってもよい。
また、上記第3実施形態のトーションビーム製造装置100Bにおいて、圧縮処理ユニット120に替えて、上記第1実施形態又は第4実施形態の圧縮処理ユニット120A又は120Bを採用してもよい。
以上説明の各実施形態に基づく本発明の骨子を、以下に纏める。
(1)本発明の一態様に係るトーションビーム製造方法は、長手方向に直交する断面が前記長手方向の任意位置において略V字形状または略U字形状の閉断面である中央部11と、中央部11に連なってかつ前記閉断面が異なる形状の閉断面を持つ接続部12A(接続領域)を有する形状変化部12と、を備えたトーションビーム10を製造する方法である。そして、例えば図9(A)〜図9(E)に示すように、中央部11及び形状変化部12が形成されたトーションビーム素材W10のうちの少なくとも接続部12Aに対し、前記長手方向に沿った圧縮力を加えてトーションビーム10を得る圧縮工程を有する。
この態様に係るトーションビーム製造方法によれば、圧縮工程において少なくとも接続部12Aに圧縮力を加えるため、残存している残留応力を低減もしくは除去することができる。
その結果、疲労特性に優れたトーションビーム10を製造することができる。しかも、熱処理等の後処理を必要としないため、効率的に製造することが可能である。
(2)例えば図12(A)〜図12(D)に示したように、前記圧縮工程で、接続部12Aよりも前記長手方向に沿った外方部分の内側を形状変化部支持ポンチ122(内側支持部材)で支持してかつ、前記外方部分の外側を上側外形保持部1211(外側挟持部材)により挟持した状態で、形状変化部支持ポンチ122及び上側外形保持部1211を中央部11Wに近づく方向に移動させることで、前記圧縮力を加えてもよい。
この場合、圧縮工程において、トーションビーム素材W10の外方部分の内側を形状変化部支持ポンチ122で支持した上で、この外方部分の外側を上側外形保持部1211により挟持して圧縮力を加えるので、同外方部分の変形を抑えた上で容易に圧縮力を与えることができる。
(3)例えば図12(A)〜図12(D)に示したように、前記圧縮工程で、接続部12Aの外側を下側外形保持部1212(外側支持部材)で支持し、形状変化部支持ポンチ122及び上側外形保持部1211の移動と同方向にかつ同期して、下側外形保持部1212を移動させてもよい。
この場合、下側外形保持部1212が、形状変化部支持ポンチ122及び上側外形保持部1211の動きと同期して移動するため、圧縮に伴うトーションビーム素材W10の変形を阻害しない。したがって、トーションビーム素材W10へ確実に圧縮力を付与できるため、確実に残留応力を低減もしくは除去することができる。
(4)例えば図9(A)〜図9(E)に示したように、前記圧縮工程で、トーションビーム素材W10の両端間を前記長手方向に沿って相対的に接近させることで、前記圧縮力を前記トーションビーム素材W10の全長にわたって加えてもよい。
この場合、トーションビーム素材W10をその全長にわたって長手方向内方に圧縮するため、漏れなく残留応力を低減もしくは除去することができる。
(5)上記各実施形態で述べたように、前記圧縮工程で、トーションビーム素材W10の少なくとも接続部12Aに対して前記長手方向で0.5%以上2.0%以下の歪み量を付与してもよい。
この場合、トーションビーム素材W10の残留応力を除去または低減させるのに十分な圧縮力を、座屈を生じることなく付与することができる。
(6)例えば図16(A)〜図16(C)に示したように、前記圧縮工程の前に、金属材料管W0(素管)をプレスしてトーションビーム素材W10を得るプレス工程を有してもよい。
この場合、このプレス工程後の時点では、トーションビーム素材W10に残留応力が残っているが、続く圧縮工程により、これを除去することができる。
(7)例えば図14に示したように、本発明の一態様に係るトーションビーム製造装置100Bは、長手方向に直交する断面が前記長手方向の任意位置において略V字形状または略U字形状の閉断面である中央部11と、中央部11に連なってかつ前記閉断面と異なる形状の閉断面を持つ接続部12A(接続領域)を有する形状変化部12と、を備えたトーションビーム10を製造する装置である。そして、中央部11W及び形状変化部12Wが形成されたトーションビーム素材W10のうち、トーションビーム素材W10の長手方向に沿って見た場合に接続部12A(接続領域)よりも一方側にある部分と、接続部12Aよりも他方側にある部分とを保持する一対の圧縮処理ユニット120(保持機構)と;各圧縮処理ユニット120間を相対的に接近させる油圧シリンダ125(第1の駆動機構)と;を備える。
この態様に係るトーションビーム製造装置100Bによれば、一対の圧縮処理ユニット120及び油圧シリンダ125により、トーションビーム素材W10のうちの少なくとも接続部12A(接続領域)に対して長手方向の圧縮力を加えることで、トーションビーム素材W10に残存している残留応力を低減もしくは除去することができる。
その結果、疲労特性に優れたトーションビーム10を製造することができる。しかも、熱処理等の後処理を必要としないため、効率的に製造することが可能である。
(8)例えば図14に示したトーションビーム製造装置100Bのように、各圧縮処理ユニット120が、トーションビーム素材W10の両端を保持してもよい。
この場合、一対の圧縮処理ユニット120によってトーションビーム素材W10の両端を保持して圧縮するため、トーションビーム素材W10の全長にわたって圧縮力を付与することができる。従って、トーションビーム素材W10の全長にわたって漏れなく残留応力を低減もしくは除去することができる。
(9)例えば図14に示したトーションビーム製造装置100Bのように、中央部11W及び形状変化部12Wに対応した形状を有するプレス成形可動型131(可動金型)と;トーションビーム素材W10に中央部11W及び形状変化部12Wを付与する前の金属材料管W0(素管)に対し、プレス成形可動型131を押し付ける油圧シリンダ135(第2の駆動機構)と;をさらに備えてもよい。
この場合、油圧シリンダ135によってプレス成形可動型131を金属材料管W0に押し付けることにより、中央部11W及び形状変化部12Wを有するトーションビーム素材W10を得ることが出来る。
(10)例えば図17に示したトーションビーム製造装置100Cのように、圧縮処理ユニット120(各保持機構)のうちの少なくとも一方が、形状変化部12Wの内側に挿入される形状変化部支持ポンチ122(内側支持部材)と;形状変化部12Wの外側を挟持する第2成形部132B(外側挟持部材)と;を備えてもよい。
この場合、トーションビーム素材W10の形状変化部12Wの内側を形状変化部支持ポンチ122で支持した上で、形状変化部12Wの外側を第2成形部132Bにより挟持して圧縮力を加えことができるので、形状変化部12Wの変形を抑えた上で容易に圧縮力を与えることができる。
(11)例えば図17に示したトーションビーム製造装置100Cのように、以下の構成を採用してもよい:プレス成形可動型132(可動金型)が、少なくとも中央部11Wに対応した形状を有する第1成形部132A(可動金型本体部)と、少なくとも形状変化部12Wに対応した形状を有してかつ、第1成形部132Aに対して移動自在に設けられた第2成形型132B(可動金型端部)と、第1成形部132Aに第2成形型132Bを接近させる油圧シリンダ132C(第3の駆動機構)と、を備え;第2成形型132Bが、前記外側挟持部材を兼ねている。
この場合、プレス成形可動型132によってプレスされる金属材料管W0(素管)に対し、第1成形部132Aによって少なくとも中央部11Wに対応した形状を与えるとともに、第2成形型132Bによって少なくとも形状変化部12Wに対応した形状を与える。このようにして得たトーションビーム素材W10の形状変化部12Wの内側に形状変化部支持ポンチ122を挿入し、また形状変化部12Wの外側を第2成形型132Bにより挟持した状態で、トーションビーム素材W10に圧縮力を加える。この構成によれば、第2成形型132Bが前記外側挟持部材を兼ねているので、トーションビーム素材W10を他の装置に移し替えることなくそのまま継続して圧縮力を加えることができる。
(12)例えば図17に示したトーションビーム製造装置100Cのように、以下の構成を採用してもよい:トーションビーム素材W10を支持するプレス成形固定型110B(支持金型)をさらに備え;プレス成形固定型110Bが、トーションビーム素材W10を、中央部11を含む部分において支持する第1支持部111B(支持金型本体部)と、第1支持部111Bに対して移動自在に設けられてかつ、少なくとも形状変化部12Wを支持する第2支持部112B(支持金型端部)と、を備える。
この場合、トーションビーム素材W10に圧縮力を加える際には、第2支持部112Bが第1支持部111Bに対して移動自在であるため、圧縮に伴うトーションビーム素材W10の変形を阻害しない。したがって、トーションビーム素材W10へ確実に圧縮力を付与できるため、確実に残留応力を低減もしくは除去することができる。
(13)上記各実施形態において、以下の構成を採用してもよい:油圧シリンダ125を制御する制御部をさらに備え;前記制御部が、油圧シリンダ125を動作させて、トーションビーム素材W10の少なくとも接続部12Aに対して前記長手方向で0.5%以上2.0%以下の歪み量を付与する。
この場合、トーションビーム素材W10の残留応力を除去または低減させるのに十分な圧縮力を、座屈を生じることなく付与することができる。
以下に、本発明に係るトーションビームに関する実施例を示すが、本発明が当実施例に限定されないことは自明である。
本実施例では、図29のX点における残留応力を測定対象とした。図29は、接続部12Aの断面を示す概略図である。図29のX点は、第2壁部側折返し点b1がある外周面の裏面(中空部S150B側の面)上の対向位置にある点である。
図29のX点では高い残留応力が発生しやすく、疲労特性の低減の原因になりやすい。よって、この部位の残留応力を評価することで、トーションビームの疲労特性を評価することができる。なお、この部位は、プレス成形後のスプリングバックによって、引張残留応力が生じる。
X点はトーションビーム10の内部にあって直接的な実測が難しいため、残留応力の測定は、トーションビーム10の外周面に貼った歪みゲージにより求める。具体的には、図29の第2壁部側折返し点b1に歪みゲージ(不図示)を貼り付ける。そして、この第2壁部側折返し点b1及びX点を含む測定部位をトーションビーム10から切り出す。その結果、測定部位がその周囲より受けていた拘束が解かれるため、測定部位内の残留応力によって微少な変形を起こす。この微少な変形に伴う歪み量が歪みゲージにより測定され、歪み量から残留応力が算出される。この測定された残留応力は、トーションビーム10の外周面における数値であるが、測定された残留応力からX点における残留応力を推定できる。また、鋼管の変形を模擬したFEMシミュレーションによっても、X点における残留応力を計算できる。
図30に、トーションビーム素材W10に対する軸方向圧縮の歪み量を0〜4%で変化させた場合の残留応力低減量(%)を調べた、鋼管のFEMシミュレーションの結果を示す。なお、図30に示す4本の線は、それぞれが図3のVO−VO,図4のVA−VA,VB−VB,VC−VCの各位置における結果を示す。残留応力低減量(%)は、軸方向圧縮前の残留応力に対する、軸方向圧縮前後における残留応力の差分の比率として定義した。例えば、軸方向圧縮前の残留応力が500MPaであり、軸方向圧縮後の残留応力が150MPaとすると、残留応力低減量は70%となる。
図30の結果によれば、歪み量が0.5%〜2.0%の間にピークが見られた。すなわち、歪み量が0.5%以上になると残留応力低減量が大幅に増加し、そして歪み量が2.0%を超えると一定値に落ち着くようになる。歪み量がピークを迎えた後に下がる理由は、軸押しをし過ぎてトーションビーム素材W10に座屈が生じているためである。
以上より、トーションビーム素材W10の少なくとも接続部に対して、長手方向で0.5%以上2.0%以下の歪み量(%)の歪みを付与することで、座屈を生じることなくX点の残留応力を低減させることができると判明した。
本発明に係るトーションビーム製造方法及びトーションビーム製造装置によれば、疲労特性が優れたトーションビームをより効率的に製造することができるので、産業上の利用可能性は大である。
10 トーションビーム
11,11W 中央部
12,12W 形状変化部
12A 接続部(接続領域)
100,100A,100B,100C,100D トーションビーム製造装置
110B プレス成形固定型(支持金型)
111B 第1支持部(支持金型本体部)
112B 第2支持部(支持金型端部)
120,120A,120B,120C 圧縮処理ユニット(保持機構)
121B,121C クランプ部材(挟持部)
122 形状変化部支持ポンチ(内側支持部材)
125 油圧シリンダ(第1の駆動機構)
131,132,133 プレス成形可動型(可動金型)
132A 第1成形部(可動金型本体部)
132B 第2成形部(外側挟持部材,可動金型端部)
133D ばね
135 油圧シリンダ(第2の駆動機構)
210,310 第1金型
211,311 凹所
211c,311c 端壁面(伸び規制面)
220,320 第2金型
1211 上側外形保持部(外側挟持部材)
1212 下側外形保持部(外側支持部材)
e1’,e2’ 端縁
W0 金属材料管(素管)
W10 トーションビーム素材
wa,wb 外側面

Claims (20)

  1. 長手方向に直交する断面が前記長手方向の任意位置において略V字形状または略U字形状の閉断面である中央部と、前記中央部に連なってかつ前記閉断面が異なる形状の閉断面を持つ接続領域を有する形状変化部と、を備えたトーションビームを製造する方法であって、
    前記中央部及び前記形状変化部が形成されたトーションビーム素材のうちの少なくとも前記接続領域に対し、前記長手方向に沿った圧縮力を加えて少なくとも前記接続領域を増肉して、前記トーションビームを得る圧縮工程を有する
    ことを特徴とするトーションビーム製造方法。
  2. 前記圧縮工程で、前記接続領域よりも前記長手方向に沿った外方部分の内側を内側支持部材で支持してかつ、前記外方部分の外側を外側挟持部材により挟持した状態で、前記内側支持部材及び前記外側挟持部材を前記中央部に近づく方向に移動させることで、前記圧縮力を加える
    ことを特徴とする請求項1に記載のトーションビーム製造方法。
  3. 前記圧縮工程で、
    前記接続領域の外側を外側支持部材で支持し、
    前記内側支持部材及び前記外側挟持部材の移動と同方向にかつ同期して、前記外側支持部材を移動させる
    ことを特徴とする請求項2に記載のトーションビーム製造方法。
  4. 前記圧縮工程で、前記トーションビーム素材の両端間を前記長手方向に沿って相対的に接近させることで、前記圧縮力を前記トーションビーム素材の全長にわたって加える
    ことを特徴とする請求項1に記載のトーションビーム製造方法。
  5. 前記圧縮工程で、前記トーションビーム素材の少なくとも前記接続領域に対して前記長手方向で0.5%以上2.0%以下の歪み量を付与する
    ことを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載のトーションビーム製造方法。
  6. 前記圧縮工程の前に、素管をプレスして前記トーションビーム素材を得るプレス工程を有する
    ことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載のトーションビーム製造方法。
  7. 前記圧縮工程の前に、少なくとも前記長手方向の一部において前記長手方向に沿った反りを持つ前記トーションビーム素材を用意する準備工程をさらに有し、
    前記圧縮工程で、前記トーションビーム素材の両端縁間の伸びを規制した状態で、前記反りを減じる加圧力を前記トーションビーム素材に与える
    ことを特徴とする請求項1に記載のトーションビーム製造方法。
  8. 前記準備工程で、前記両端縁が前記長手方向に対して傾斜した前記トーションビーム素材を用意する
    ことを特徴とする請求項7に記載のトーションビーム製造方法。
  9. 前記圧縮工程で、前記トーションビーム素材の少なくとも前記接続領域に対して前記長手方向で0.5%以上2.0%以下の歪み量を付与する
    ことを特徴とする請求項7または8に記載のトーションビーム製造方法。
  10. 前記圧縮工程で前記圧縮力を加える際に、少なくとも前記接続領域の外側面を支持する
    ことを特徴とする請求項1〜9の何れか1項に記載のトーションビーム製造方法。
  11. 請求項1〜6のいずれか1項に記載のトーションビーム製造方法に用いられるトーションビーム製造装置であって、
    長手方向に直交する断面が前記長手方向の任意位置において略V字形状または略U字形状の閉断面である中央部と、前記中央部に連なってかつ前記閉断面と異なる形状の閉断面を持つ接続領域を有する形状変化部と、を備えたトーションビームを製造する装置であり、
    前記中央部及び前記形状変化部が形成されたトーションビーム素材のうち、前記トーションビーム素材の長手方向に沿って見た場合に前記接続領域よりも一方側にある部分と、前記接続領域よりも他方側にある部分とを保持する一対の保持機構と;
    前記各保持機構間を相対的に接近させる第1の駆動機構と;
    を備える
    ことを特徴とするトーションビーム製造装置。
  12. 前記各保持機構が、前記トーションビーム素材の両端を保持する
    ことを特徴とする請求項11に記載のトーションビーム製造装置。
  13. 前記中央部及び前記形状変化部に対応した形状を有する可動金型と;
    前記トーションビーム素材に前記中央部及び前記形状変化部を付与する前の素管に対し、前記可動金型を押し付ける第2の駆動機構と;
    をさらに備える
    ことを特徴とする請求項12に記載のトーションビーム製造装置。
  14. 前記各保持機構のうちの少なくとも一方が、
    前記形状変化部の内側に挿入される内側支持部材と;
    前記形状変化部の外側を挟持する外側挟持部材と;
    を備える
    ことを特徴とする請求項11に記載のトーションビーム製造装置。
  15. 前記中央部及び前記形状変化部に対応した形状を有する可動金型と;
    前記トーションビーム素材に前記中央部及び前記形状変化部を付与する前の素管に対し、前記可動金型を押し付ける第2の駆動機構と;
    をさらに備える
    ことを特徴とする請求項14に記載のトーションビーム製造装置。
  16. 前記可動金型が、
    少なくとも前記中央部に対応した形状を有する可動金型本体部と、
    少なくとも前記形状変化部に対応した形状を有してかつ、前記可動金型本体部に対して移動自在に設けられた可動金型端部と、
    前記可動金型本体部に対して前記可動金型端部を移動させる第3の駆動機構と、
    を備え;
    前記可動金型端部が、前記外側挟持部材を兼ねている;
    ことを特徴とする請求項15に記載のトーションビーム製造装置。
  17. 前記トーションビーム素材を支持する支持金型をさらに備え;
    前記支持金型が、
    前記トーションビーム素材を、前記中央部を含む部分において支持する支持金型本体部と、
    前記支持金型本体部に対して移動自在に設けられてかつ、少なくとも前記形状変化部を支持する支持金型端部と、を備える;
    ことを特徴とする請求項11〜16の何れか一項に記載のトーションビーム製造装置。
  18. 前記第1の駆動機構を制御する制御部をさらに備え;
    前記制御部が、前記第1の駆動機構を動作させて、前記トーションビーム素材の少なくとも前記接続領域に対して前記長手方向で0.5%以上2.0%以下の歪み量を付与する;
    ことを特徴とする請求項11〜17の何れか一項に記載のトーションビーム製造装置。
  19. 前記一対の保持機構に保持された前記トーションビーム素材のうち、少なくとも前記接続領域の外側面を支持する支持部をさらに備える
    ことを特徴とする請求項11〜18の何れか一項に記載のトーションビーム製造装置。
  20. 請求項7〜9のいずれか1項に記載のトーションビーム製造方法に用いられるトーションビーム製造装置であって、
    長手方向に直交する断面が前記長手方向の任意位置において略V字形状または略U字形状の閉断面である中央部と、前記中央部に連なってかつ前記閉断面と異なる形状の閉断面を持つ接続領域を有する形状変化部と、を備えたトーションビームを製造する装置であり、
    前記中央部及び前記形状変化部を有してかつ少なくとも前記長手方向の一部が前記長手方向に沿って反りを持つトーションビーム素材を受け入れる凹所を有する第1金型と、
    前記凹所内に配置された前記トーションビーム素材に対して前記反りを減じる方向に沿って接近する第2金型と、
    前記第1金型及び前記第2金型間を相対的に接近させる第4の駆動機構と、
    を備え、
    前記凹所が、前記トーションビーム素材の両端縁に対向する一対の伸び規制面を有し、前記一対の伸び規制面間の距離が、前記トーションビーム素材の前記反りに沿った全長よりも短い
    ことを特徴とするトーションビーム製造装置。
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