JP6573049B2 - フロントアクスルビームおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、フロントアクスルビームおよびその製造方法に関する。

フロントアクスルビーム（以下では「フロントアクスル」と称する場合がある）は、主に、車両（たとえば貨物自動車やバス等（但し、２輪車は除く））の前輪が取り付けられて車体を支持するために使用される。フロントアクスルは、左右の前輪に車体の荷重を伝達する部品として、および、構造保安部品として、重要である。フロントアクスルは、所定位置に車輪を固定するとともに前輪の操舵性能を確保することによって、走行安定性を担う。また、ブレーキ時において、フロントアクスルは、車輪の制動力を伝える伝達経路となる。このように、フロントアクスルは、走行性、操舵性、および制動性に強く影響を及ぼす部品である。フロントアクスルには高い剛性が求められるため、フロントアクスルの質量は大きい。一方、燃費向上の観点から、フロントアクスルの軽量化が求められている。

特開２００３−２８５７７１号公報（特許文献１）は、車両走行時の空力抵抗を減らすことが可能なフロントアクスルを提案している。特許文献１に記載の発明は、空力抵抗を減らすことによる燃費向上を目的としている。

また、フロントアクスルの製造方法についても従来から提案されている。特開２００９−１０６９５５号公報（特許文献２）は、左右一対のバネ座を備えるアクスルビームの製造方法を開示している。この製造方法では、一方のバネ座を第１回目のプレス工程でプレス成形し、他方のバネ座を第２回目のプレス工程でプレス成形する。

フロントアクスルの軽量化の方策の１つとして、フロントアクスルの剛性を高めることが挙げられる。フロントアクスルの剛性を高めることができれば、従来品と同じ剛性を、より軽いフロントアクスルや、よりコンパクトなフロントアクスルで実現できる。また、フロントアクスルの剛性を高めることができれば、従来品と同じ断面サイズや同じ質量で、フロントアクスルが関係する様々な特性を向上させることが可能となる。そのため、フロントアクスルの剛性を高めることが可能な新たな技術が求められている。

一般に、車両の走行安定性のため、重量物は車両の車高方向の低い位置に配置される。すなわち、フロントアクスルの上に搭載されるエンジンの位置は車高方向の低い位置に搭載されることが望ましい。フロントアクスルの両端にはキングピン取り付け部が設けられる。車両の前輪には足回り部品が取り付けられている。キングピンは車高方向上側からキングピン取り付け部を通って前輪の足回り部品に差し込まれてフロントアクスルと前輪とを接続する。この構成により車両の舵をきるとキングピンを軸に前輪が旋回する。この構成のため、例えば図２に示す通り、フロントアクスルは、車幅方向中央は車高方向で低く、車幅方向端部は車高方向で高い、弓型形状である。フロントアクスルは横断面がＨ型ではあるが、Ｈ型鋼のようにユニバーサル圧延機では製造されない。なぜなら、弓型形状にはユニバーサル圧延機では成形できないからである。

通常、フロントアクスルは型鍛造によって製造される。鍛造の場合、例えば図５Ｂに示されるように、型抜きのために角度Ｑ、Ｑ’の抜き勾配が必要となる。そのため、フロントアクスルの形状が制限される。その結果、フロントアクスルの剛性の向上が制約される。

一方で、フロントアクスルの周囲には、エンジンおよび操舵用の可動部品が密集して配置されている。そのため、フロントアクスルには、これら周辺部品と干渉しないように狭いスペースに収まることも求められている。従って、フロントアクスルの断面サイズを大きくすることなくその剛性を高めることが可能な技術が、特に求められている。

特開２００３−２８５７７１号公報 特開２００９−１０６９５５号公報

このような状況において、本発明の目的の１つは、その剛性を高めることが可能なフロントアクスルビーム、および、その製造方法を提供することである。

本発明の一実施形態による製造方法は、ウエブ部と、ウエブ部の両端部に接合されるフランジ部と、を備えるＨ型の横断面のビーム部を備えるフロントアクスルビームの製造方法である。製造方法は、前記横断面において、フランジ部を金型に収納し、フランジ部の延在方向に金型で挟んで鍛造する。さらに、前記横断面において、フランジ部の先端をウエブ部の延在方向の直交方向に押して前記先端をウエブ部の延在方向の外側に曲げる。

本発明の一実施形態によるフロントアクスルビームは、ウエブ部と、ウエブ部の両端部に接合されるフランジ部と、を備えるＨ型の横断面のビーム部を備えるフロントアクスルビームである。フランジ部は、前記横断面において、フランジ部の厚みの中心線がウエブ部の延在方向外側に曲がる曲部を備える。

本発明によれば、剛性の高いフロントアクスルビームが得られる。本発明の製造方法によれば、当該フロントアクスルビームを容易に製造できる。

図１は、第１実施形態のフロントアクスルの一例を模式的に示す斜視図である。 図２は、図１に示したフロントアクスルの正面を模式的に示す図である。 図３は、図１に示したフロントアクスルの上面を模式的に示す図である。 図４は、図１に示したフロントアクスルの断面を模式的に示す図である。 図５Ａは、第２実施形態の製造方法で製造される、バリ抜き工程後の鍛造品の一例の一部を模式的に示す斜視図である。 図５Ｂは、図５Ａに示した鍛造品の断面を模式的に示す図である。 図６Ａは、第２工程の一例について変形開始前の状態を模式的に示す断面図である。 図６Ｂは、図６Ａに示した一例について変形完了時の状態を模式的に示す断面図である。 図７Ａは、第３工程の一例について変形開始前の状態を模式的に示す断面図である。 図７Ｂは、図７Ａに示した一例について変形完了時の状態を模式的に示す断面図である。 図８は、曲げ工程（第２工程および第３工程）の前後における鍛造品の断面の輪郭の変化を示す図である。 図９Ａは、第２工程の他の一例について変形開始前の状態を模式的に示す断面図である。 図９Ｂは、図９Ａに示した一例について変形完了時の状態を模式的に示す断面図である。 図１０Ａは、第３工程の他の一例について変形開始前の状態を模式的に示す断面図である。 図１０Ｂは、図１０Ａに示した一例について変形完了時の状態を模式的に示す断面図である。 図１１Ａは、第３工程のその他の一例について変形開始前の状態を模式的に示す断面図である。 図１１Ｂは、図１１Ａに示した一例について変形完了時の状態を模式的に示す断面図である。 図１２は、実施例で仮定したサンプルの断面形状を示す図である。 図１３は、実施例で仮定した試験の方法を示す図である。 図１４は、本実施形態のフロントアクスルの断面を模式的に示す図である。

鋭意検討した結果、本願発明者らは、フロントアクスルの断面形状を工夫することでフロントアクスルの剛性を向上させることを見出した。また、剛性の高いフロントアクスルの製造方法も見出した。本発明は、この新たな知見に基づくものである。

本発明の一実施形態による製造方法は、ウエブ部と、ウエブ部の両端部に接合されるフランジ部と、を備えるＨ型の横断面のビーム部を備えるフロントアクスルビームの製造方法である。製造方法は、前記横断面において、フランジ部を金型に収納し、フランジ部の延在方向に金型で挟んで鍛造する。さらに、前記横断面において、フランジ部の先端をウエブ部の延在方向の直交方向に押して前記先端をウエブ部の延在方向の外側に曲げる。

上記の製造方法では、向かい合ったフランジ部の間にウエブ部に向かって凸金型を入れて、前記先端をウエブ部の延在方向の外側に曲げる、ことが好ましい。

上記の製造方法では、さらに、前記横断面において、曲がった前記先端を、ウエブ部の延在方向の直交方向に外側から拘束したまま、ウエブ部の延在方向に外側から押す、ことが好ましい。この場合、前記横断面において、フロントアクスルビームのウエブ部の延在方向の最大幅は、ウエブ部のある箇所の幅である、ことが好ましい。

上記の製造方法では、凸金型は、ウエブ部に向かって突出する凸部と、この凸部に隣接する面とを備え、前記横断面において、前記面はウエブ部延在方向外側ほどウエブ部から離間する、ことが好ましい。

上記の製造方法では、曲がった前記先端を、凹部を備えた凹金型の凹部に入れ、ウエブ部の延在方向に外側から押す、ことが好ましい。

本発明の一実施形態によるフロントアクスルビームは、ウエブ部と、ウエブ部の両端部に接合されるフランジ部と、を備えるＨ型の横断面のビーム部を備えるフロントアクスルビームである。フランジ部は、前記横断面において、フランジ部の厚みの中心線がウエブ部の延在方向外側に曲がる曲部を備える。

また、別の観点では、本発明の一実施形態による製造方法は、ビーム部と、ビーム部の長手方向の両端にそれぞれ設けられた２つのキングピン取り付け部とを含むフロントアクスルビームの製造方法である。ビーム部は、長手方向に延びるウエブ部と、ウエブ部の上端および下端のそれぞれから前方および後方に突出している４つのフランジ部とを含む。
製造方法は、
ウエブ部となる粗ウエブ部と、粗ウエブ部の上端および下端のそれぞれから前方および後方に向かって突出している板状の４つの粗フランジ部とを含む鍛造品を、型を用いて鋼材を鍛造することによって形成する第１工程と、
少なくとも１つの第１金型によって、４つの粗フランジ部のうちの少なくとも１つの特定粗フランジ部を押すことによって、鍛造品の上下方向の外側に向かって曲がっている第１の曲がり部を特定粗フランジ部に形成する第２工程と、
少なくとも１つの第２金型によって第１の曲がり部の端部を押して上下方向の内側に向かって前記端部を変形させることによって、第２の曲がり部を特定粗フランジ部に形成する第３工程と、をこの順に含む。第３工程において、前記端部の前後方向への変形を拘束した状態で前記端部を変形させる。

上記の製造方法では、第３工程において、前記端部以外の一部分よりも上下方向の外側に突出しない位置まで前記端部を変形させる、ことが好ましい。

上記の製造方法では、第２金型は、前記端部を前記内側に向かって押すための第１面と、前記端部の前後方向への変形を拘束する第２面とを含む、ことが好ましい。

上記の製造方法では、少なくとも１つの特定粗フランジ部は、上下方向に並んでいる第１および第２の特定粗フランジ部を含んでもよい。第１金型は、第１斜面と、第１斜面となす角度が１８０°より大きい第２斜面とを含んでもよい。この場合、第２工程は、第１金型の第１斜面によって第１の特定粗フランジ部を押し、かつ、第１金型の第２斜面によって第２の特定粗フランジ部を押すことによって行われてもよい。さらにこの場合、第３工程は、鍛造品を挟むように上下方向に配置された２つの第２金型で行われてもよい。

この製造方法において、４つの粗フランジ部は、第１および第２の特定粗フランジ部と、特定粗フランジ部ではない２つの通常粗フランジ部とからなるものであってもよい。この場合、２つの通常粗フランジ部を固定した状態で第２工程を行ってもよい。また、第３工程において、第２金型は、第１の曲がり部の前記端部を押すとともに、通常粗フランジ部を押すことによって通常粗フランジ部の変位を制限するものであってもよい。

また、上記の製造方法では、少なくとも１つの特定粗フランジ部は、第１および第２の特定粗フランジ部と、上下方向に並んでいる第３および第４の特定粗フランジ部とからなるものであってもよい。この場合、第２工程は、第１および第２の特定粗フランジ部を１つの第１金型の第１斜面および第２斜面によって押すと同時に、第３の特定粗フランジ部を他の第１金型の第１斜面によって押し、かつ、第４の特定粗フランジ部を他の第１金型の第２斜面によって押すことによって行われてもよい。

上記の製造方法では、第２工程は、鍛造品を上下方向から２つの第３金型によって挟んだ状態で行われてもよい。上記の製造方法では、第３工程は、鍛造品の粗ウエブ部を前後方向から２つの第４金型によって挟んだ状態で行われてもよい。

また、別の観点では、本発明の一実施形態によるフロントアクスルビームは、ビーム部と、ビーム部の長手方向の両端にそれぞれ設けられた２つのキングピン取り付け部とを含むフロントアクスルビームである。ビーム部は、長手方向に延びるウエブ部と、ウエブ部の上端および下端のそれぞれから前方および後方に突出している４つのフランジ部とを含む。４つのフランジ部のうちの少なくとも１つは、曲がり部を含む特定フランジ部である。曲がり部の表面のうちフロントアクスルビームの上下方向の外側の表面は、ウエブ部から離れるに従って上下方向の内側に向かって傾斜した後に上下方向の外側に向かって傾斜している。

このフロントアクスルの場合、曲がり部の端部は、前記端部以外の一部分よりも上下方向の外側に突出していなくてもよい。

以下に、本発明の実施形態について例を挙げて説明する。なお、本発明は以下で説明する例に限定されない。

この明細書において、フロントアクスルおよびそれを構成する部材の方向について言及するときは、特に記載がない限り、フロントアクスルを使用時の向きに配置した状態における方向を意味する。たとえば、フロントアクスルの上下方向というときには、特に記載がない限り、フロントアクスルを使用時の向きに配置した状態における上下方向を意味する。すなわち、上下方向とはフロントアクスルの車高方向である。水平方向および前後方向についても同様に、フロントアクスルを使用時の向きに配置した状態における方向を意味する。すなわち、水平方向とはフロントアクスルの車幅方向である。前後方向とはフロントアクスルの車長方向である。ここで、フロントアクスルは、Ｈ型の横断面を有するビーム部を備え、このビーム部は、板状のウエブ部と、ウエブ部の両端から突出する４つの板状のフランジ部と、を含む。フロントアクスルを使用時の向きに配置したとき、ビーム部は水平方向に配置される。さらに、フロントアクスルの横断面において、ウエブ部は上下方向に延在し、４つのフランジ部は前後方向に突出する。そのため、フロントアクスルの横断面において、上下方向はウエブ部の延在方向と同じ方向であり、前後方向はウエブ部の延在方向と直交する方向と同じ方向である。なお、フロントアクスルの前方および後方はそれぞれ、フロントアクスルが配置される車両の前方および後方と同じ方向を意味する。ただし、フロントアクスルが前後で対称の形状である場合には、いずれか一方向を前方とし他方向を後方とする。また、フロントアクスルを製造する際の中間品（鍛造品など）およびそれを構成する部材の方向について言及するときは、特に記載がない限り、完成品であるフロントアクスルと同じ方向を意味する。

（フロントアクスルビームの製造方法）
本実施形態の製造方法は、ビーム部と、ビーム部の長手方向の両端にそれぞれ設けられた２つのキングピン取り付け部とを含むフロントアクスル（フロントアクスルビーム）の製造方法である。ビーム部は、長手方向に延びるウエブ部と、ウエブ部の上端および下端のそれぞれから前方および後方に突出している４つのフランジ部とを含む。つまり、本実施形態の製造方法は、ウエブ部と、ウエブ部の両端部に接合されるフランジ部と、を備えるＨ型の横断面のビーム部を備えるフロントアクスル（フロントアクスルビーム）の製造方法である。なお、本開示において、接合とは単に一体化していることを意味し、必ずしも溶接や締結などの手段によってつなぎ合わせることを意味しない。

この製造方法は、以下で説明する第１及び第２の工程を含む。この製造方法は、以下で説明する第１、第２、および第３の工程をこの順に含む。

第１工程は、型を用いて鋼材を鍛造することによって鍛造品を形成する工程（型鍛造工程）である。当該鍛造品は、ウエブ部となる粗ウエブ部と、粗ウエブ部の上端および下端のそれぞれから前方および後方に向かって突出している板状の４つの粗フランジ部とを含む。４つの粗フランジ部は、フロントアクスルの４つのフランジ部となる部分である。第１工程で得られる鍛造品は、たとえば図５Ｂに示すものである。

つまり、本実施形態の製造方法では、フランジ部（粗フランジ部）を金型に収納し、フランジ部の延在方向に金型で挟んで鍛造する。

鍛造品は、ビーム部となる粗ビーム部を含む。以下では、ビーム部および粗ビーム部の長手方向を、「長手方向ＬＤ」と称する場合がある。さらに、フロントアクスルおよび鍛造品の前後方向を「前後方向ＨＤ」と称し、それらの上下方向を「上下方向ＶＤ」と称する場合がある。

通常、第１工程で得られる鍛造品にはバリが形成される。そのため、第１工程と第２工程との間でバリ抜き工程を行ってもよい。バリ抜き工程に限定はなく、公知の方法を適用してもよい。バリ抜き工程を行う場合、バリが除去された鍛造品が、第２工程に供される。

第２工程は、少なくとも１つの第１金型によって、４つの粗フランジ部のうちの少なくとも１つの特定粗フランジ部を押すことによって、鍛造品の上下方向ＶＤの外側に向かって曲がっている第１の曲がり部（たとえば図７Ａの２３２a）を特定粗フランジ部に形成する工程である。第２工程で得られる成形品は、たとえば図６Ｂに示すものである。

つまり、本実施形態の製造方法では、フランジ部（特定粗フランジ部）の先端をウエブ部（粗ウエブ部）の延在方向の直交方向に押すことによって、その先端をウエブ部（粗ウエブ部）の延在方向の外側に曲げる。

この明細書において、フランジ部（または粗フランジ部）について内側および外側という場合には、文脈に反しない限り、フロントアクスルまたは鍛造品の上下方向ＶＤ（横断面におけるウエブ部の延在方向）における内側および外側を意味する。ウエブ部（または粗ウエブ部）の上端から突出しているフランジ部（または粗フランジ部）の場合、内側の方向は下方を意味し、外側の方向は上方を意味する。ウエブ部（または粗ウエブ部）の下端から突出しているフランジ部（または粗フランジ部）の場合、内側の方向は上方を意味し、外側の方向は下方を意味する。

上記の第１及び第２の工程を含むフロントアクスルの製造方法によれば、フロントアクスルの横断面において、フランジ部（特定フランジ部）の厚みの中心線がウエブ部の延在方向外側に曲がる(湾曲する)曲部を備えるフランジ部を形成できる。

通常、第１金型は、鍛造品の前後方向ＨＤに配置され、少なくとも１つの第１金型は鍛造品の前後方向ＨＤに移動する。第２工程では、通常、１つまたは２つの第１金型が用いられる。

４つの粗フランジ部のうちの少なくとも１つ（１つ、２つ、３つ、または４つ）は、特定粗フランジ部である。製法上の観点から、並んでいる２つの粗フランジ部を同時に曲げることが好ましい。そのため、好ましい一例では、４つの粗フランジ部のうちの２つまたは４つが特定粗フランジ部である。

第３工程は、少なくとも１つの第２金型によって第１の曲がり部の端部を押して上下方向ＶＤの内側に向かって当該端部を変形させることによって、第２の曲がり部（例えば図７Ｂの２３２ｂ）を特定粗フランジ部に形成する工程である。第３工程で得られる成形品は、たとえば図７Ｂに示すものである。

通常、第２金型は、鍛造品の上下方向ＶＤに配置され、少なくとも１つの第２金型は鍛造品の上下方向ＶＤに移動する。第３工程では、通常、１つまたは２つの第２金型が用いられる。

第３工程において、第１の曲がり部の端部の前後方向ＨＤへの変形を拘束した状態で当該端部を変形させる。この構成によれば、第１の曲がり部の端部が前後方向ＨＤに伸びることを抑制しながら、当該端部を上下方向ＶＤの内側に変形させることができる。

つまり、本実施形態の製造方法では、外側に曲げられたフランジ部（特定粗フランジ部）の先端を、ウエブ部の延在方向の直交方向に外側から拘束したまま、その先端をウエブ部の延在方向に外側から押す。

以上の第１、第２及び第３の工程を含むフロントアクスルの製造方法によれば、特定の形状を有する第２の曲がり部を形成できる。具体的には、上下方向ＶＤの外側の表面が、ウエブ部から離れるに従って内側に向かって傾斜した後に外側に向かって傾斜している第２の曲がり部を形成できる。

第２の曲がり部は、粗ビーム部の長手方向ＬＤの全体にわたって形成されていてもよいし、粗ビーム部の長手方向ＬＤの一部のみに形成されていてもよい。通常、フロントアクスルは、２つのバネ取り付け座を有する。第２の曲がり部は、その２つのバネ取り付け座の間の領域の全部または一部に形成されていてもよい。第１の曲がり部は、第２の曲がり部が形成される部分に対応した位置に形成される。

通常、第３工程の後に整形工程が行われる。整形工程では、所定の部分（たとえばバネ取り付け座）の形状が整えられる。第３工程と同時に、整形工程を実施してもよい。すなわち、第３工程の際に第１の曲がり部以外の部分の整形を行ってもよい。この場合、第２金型が整形工程の金型を兼ねてもよい。

第３工程において、第１の曲がり部の端部以外の一部分よりも上下方向ＶＤの外側に突出しない位置まで上記端部を変形させてもよい。この構成によれば、断面サイズを増大させることなく剛性が高いフロントアクスルを製造することが可能である。第３工程の一例では、端部以外の一部分よりも上下方向ＶＤの内側に位置するように、端部を変形させてもよい。この場合、フロントアクスルのウエブ部の延在方向の最大幅は、ウエブ部のある箇所の幅である。

第２金型は、第１面と第２面とを含んでもよい。第１面は、第１の曲がり部の端部を上下方向ＶＤの内側に向かって押すための面である。第２面は、第１の曲がり部の端部の前後方向ＨＤへの変形を拘束する面である。第３工程は、第１の曲がり部の端部を第１面で押しつつ、その端部を第２面で拘束することによって行うことができる。それによって、第１の曲がり部の端部が前後方向ＨＤに伸びることを抑制しながら、当該端部を上下方向ＶＤの内側に変形させることができる。なお、第１面と第２面との間に明確な境界がなくてもよい。つまり、本実施形態の製造方法では、外側に曲げられたフランジ部（特定粗フランジ部）の先端を、凹部を備えた凹金型の凹部に入れ、その先端をウエブ部（粗ウエブ部）の延在方向に外側から押す。

第２の金型には、凹部が形成されていてもよい。そして、凹部の底面が上記第１面であり、凹部の側面が上記第２面であってもよい。凹部の例については第１実施形態で説明する。

上記少なくとも１つの特定粗フランジ部は、上下方向ＶＤに並んでいる第１および第２の特定粗フランジ部を含んでもよい。第１金型は、第１斜面と、第１斜面となす角度が１８０°より大きい第２斜面とを含んでもよい。この場合、第２工程は、第１金型の第１斜面によって第１の特定粗フランジ部を押し、かつ、第１金型の第２斜面によって第２の特定粗フランジ部を押すことによって行われてもよい。この構成によれば、少なくとも２つの第１の曲がり部を同時に形成できる。つまり、本実施形態の製造方法では、向かい合った２つのフランジ部（特定粗フランジ部）の間に、ウエブ部に向かって凸金型を入れることによって、それらのフランジ部の先端それぞれをウエブ部の延在方向の外側に曲げてもよい。たとえば凸金型は、ウエブ部に向かって突出する凸部と、この凸部に隣接する２つの面とを備え、それらの面それぞれはウエブ部延在方向外側ほどウエブ部から離間する。

さらにこの場合、第３工程は、鍛造品を挟むように上下方向ＶＤに配置された２つの第２金型で行われてもよい。この構成によれば、少なくとも２つの第２の曲がり部を同時に形成できる。

以下では、第１斜面と第２斜面とがなす角度を、「角度Ｐ」と称する場合がある。角度Ｐに限定はなく、所望の第１の曲がり部を形成できる角度であればよい。角度Ｐは、例えば、１９０°〜３００°の範囲（望ましくは２００°〜２７０°の範囲）にあってもよい。

上記４つの粗フランジ部は、上下方向ＶＤに並んでいる第１および第２の特定粗フランジ部と、特定粗フランジ部ではない２つの通常粗フランジ部とからなるものであってもよい。この場合、以下の（１）および／または（２）の条件が満たされてもよい。
（１）２つの通常粗フランジ部を固定した状態で第２工程が行われる。
（２）第３工程において、第２金型は、第１の曲がり部の端部を押すとともに、通常粗フランジ部を押すことによって通常粗フランジ部の変位を制限する。

上記少なくとも１つの特定粗フランジ部は、上記第１および第２の特定粗フランジ部と、上下方向ＶＤに並んでいる第３および第４の特定粗フランジ部とからなってもよい。この場合、４つの粗フランジ部はすべて特定粗フランジ部である。この場合、第２工程は、第１および第２の特定粗フランジ部を１つの第１金型の第１斜面および第２斜面によって押すと同時に、第３の特定粗フランジ部を他の第１金型の第１斜面によって押し、かつ、第４の特定粗フランジ部を他の第１金型の第２斜面によって押すことによって行われてもよい。すなわち、４つの特定フランジ部を２つの第１金型で挟むように押してもよい。

第２工程は、鍛造品を上下方向ＶＤから２つの第３金型によって挟んだ状態で行われてもよい。別の観点では、第１金型の移動方向に対して垂直な方向から２つの第３金型で鍛造品を挟んだ状態で、第２工程が行われてもよい。第３金型に限定はなく、第２工程において鍛造品を固定できるものであればよい。

第３工程は、鍛造品の粗ウエブ部を前後方向ＨＤから２つの第４金型によって挟んだ状態で行われてもよい。別の観点では、第２金型の移動方向に対して垂直な方向から２つの第４金型で鍛造品を挟んだ状態で、第３工程が行われてもよい。第４金型に限定はなく、第３工程において鍛造品を固定できるものであればよい。

（フロントアクスルビーム）
本実施形態のフロントアクスル（フロントアクスルビーム）は、本実施形態の製造方法で製造できる。本実施形態の製造方法について説明した事項は、本実施形態のフロントアクスルに適用できるため、重複する説明を省略する場合がある。また、本実施形態のフロントアクスルについて説明した事項は、本実施形態の製造方法に適用できる。なお、本実施形態のフロントアクスルは、本実施形態の製造方法以外の方法で製造してもよい。

本実施形態のフロントアクスルは、ウエブ部と、ウエブ部の両端部に接合される４つのフランジ部と、を備えるＨ型の横断面のビーム部を備える。４つのフランジ部のうちの少なくとも１つのフランジ部（特定フランジ部）は、フロントアクスルの横断面において、フランジ部の厚みの中心線がウエブ部の延在方向外側に曲がる曲部を備える。なお、本開示において、接合とは単に一体化していることを意味し、必ずしも溶接や締結などの手段によってつなぎ合わせることを意味しない。

フランジ部の厚みの中心線がウエブ部の延在方向外側に曲がる曲部を備える特定フランジ部は、上述した第１及び第２工程によって形成できる。この場合、第２工程で形成された第１の曲がり部が、特定フランジ部の曲がり部となる。

特定フランジ部は上記曲がり部（第１の曲がり部）を含む。つまり、特定フランジ部は、フロントアクスルの横断面において、フランジ部の厚みの中心線がウエブ部の延在方向外側に曲がる曲部を備える。この場合、フロントアクスルの横断面において、ビーム部の重心から比較的遠い位置に特定フランジ部の重心が配置される。そのため、平板状に延びる従来のフロントアクスルのフランジ部に比べて、特定フランジ部の断面二次モーメントを大きくすることが可能である。その結果、本実施形態のフロントアクスルによれば、前後方向ＨＤの曲げ剛性を高めることが可能である。さらに、通常のフランジ部に比べて、特定フランジ部の極二次モーメントを大きくすることが可能である。その結果、本実施形態のフロントアクスルによれば、ねじり剛性を高めることが可能である。

また、本実施形態のフロントアクスルは、ビーム部と、ビーム部の長手方向ＬＤの両端にそれぞれ設けられた２つのキングピン取り付け部とを含む。ビーム部は、長手方向ＬＤに延びるウエブ部と、ウエブ部の上端および下端のそれぞれから前方および後方に突出している４つのフランジ部とを含む。４つのフランジ部のうちの少なくとも１つは、曲がり部を含む特定フランジ部である。曲がり部の表面のうちフロントアクスルビームの上下方向ＶＤの外側の表面は、ウエブ部から離れるに従って当該上下方向ＶＤの内側に向かって傾斜した後に当該上下方向ＶＤの外側に向かって傾斜している。

１つの観点では、曲がり部は、ウエブ部から離れるに従って上下方向ＶＤの内側に向かって傾斜した後に上下方向ＶＤの外側に向かって傾斜している。

特定フランジ部の曲がり部は、上述した第１〜第３工程によって形成できる。この場合、第３工程で形成された第２の曲がり部が、特定フランジ部の曲がり部となる。

特定フランジ部は上記曲がり部（第２の曲がり部）を含む。つまり、特定フランジ部は、フロントアクスルの横断面において、フランジ部の厚みの中心線がウエブ部の延在方向外側に曲がる曲部を備える。この場合、フロントアクスルの横断面において、限られた範囲内で、ビーム部の重心から比較的遠い位置（従来のフロントアクスルに比べ遠い位置）に特定フランジ部の重心が配置される。そのため、平板状に延びる従来のフロントアクスルのフランジ部に比べて、フロントアクスルの断面サイズを大きくすることなく特定フランジ部の断面二次モーメントを大きくすることが可能である。その結果、本実施形態のフロントアクスルによれば、断面サイズを大きくすることなくその剛性（前後方向ＨＤの曲げ剛性、及び上下方向ＶＤの曲げ剛性）を高めることが可能である。さらに、従来のフランジ部に比べて、フロントアクスルの断面サイズを大きくすることなく特定フランジ部の極二次モーメントを大きくすることが可能である。その結果、本実施形態のフロントアクスルによれば、フロントアクスルの断面サイズを大きくすることなくねじり剛性を高めることが可能である。

別の観点では、１つの特定フランジ部の曲がり部は、当該特定フランジ部が突出する側から水平に見たときに、上下方向ＶＤの外側の表面に死角となる部分を有する。このような曲がり部は、型鍛造工程において逆勾配となるため、このような曲がり部を型鍛造工程のみで形成することは困難である。そのため、型鍛造工程を含む製造方法によって特定フランジ部を形成する場合、上述した曲げ工程（第２工程、または第２および第３工程）が必要となる。逆に、上記曲がり部の形状は、上述した型鍛造工程（第１工程）および曲げ工程（第２工程、または第２および第３工程）を含む製造方法によって容易に形成できる。そのため、本実施形態のフロントアクスルは、製造上の点でも有利である。

上述したように、４つのフランジ部のうちの少なくとも１つ（１つ、２つ、３つ、または４つ）は、特定フランジ部である。好ましい一例では、４つのフランジ部のうちの２つまたは４つが特定フランジ部である。２つの特定フランジ部は、上下方向ＶＤに並んでいてもよい。

曲がり部の表面のうちフロントアクスルの上下方向ＶＤの内側の表面は、ウエブ部から離れるに従って当該上下方向の内側に向かって傾斜した後に当該上下方向の外側に向かって傾斜していてもよい。あるいは、曲がり部の表面のうちフロントアクスルの上下方向ＶＤの内側の表面の全体が、当該上下方向ＶＤの外側に向かって傾斜していてもよい。

曲がり部の端部は、当該端部以外の一部分よりも上下方向ＶＤの外側に突出していなくてもよい。この構成によれば、コンパクトで剛性が高いフロントアクスルを実現できる。

上述したように、曲がり部は、２つのバネ取り付け座の間の領域の少なくとも一部（一部または全部）に形成されていてもよい。たとえば、曲がり部は、２つのバネ取り付け座の間の領域の５０％（長手方向ＬＤの長さを基準とする）以上に形成されていてもよい。

（製造装置）
別の観点では、本発明はフロントアクスルの第１および第２の製造装置に関する。第１の製造装置は、第２工程で用いられる上述の金型と、当該金型を上述したように移動させる機構とを有する。第２の製造装置は、第３工程で用いられる上述の金型と、当該金型を上述したように移動させる機構とを有する。金型を移動させる機構には、公知のプレス装置などで用いられている機構を適用できる。

以下では、本発明の実施形態の例について図面を参照しながら説明する。以下で説明する実施形態は例示であり、以下の実施形態の構成の少なくとも一部を、上述した構成に置き換えることができる。以下の説明では、同様の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略する場合がある。さらに、以下に示す図はすべて模式図であり、説明に不要な部分を省略する場合がある。

（第１実施形態）
第１実施形態では、本発明のフロントアクスルの一例について説明する。第１実施形態のフロントアクスル１００の斜視図を、図１に示す。フロントアクスル１００の前方から水平にフロントアクスル１００を見たときの正面図を、図２に示す。フロントアクスル１００の上面図を図３に示す。さらに、図３の線IV−IVにおける断面図を、図４に示す。これらの図および以下で説明する図には、フロントアクスル１００（または鍛造品２００）の、前方の方向ＦｗＤ、上下方向ＶＤ、および前後方向ＨＤを示す場合がある。同様に、それらの図には、ビーム部１１０（または粗ビーム部２１０）の長手方向ＬＤを示す場合がある。

図１を参照して、フロントアクスル（フロントアクスルビーム）１００は、ビーム部１１０と、ビーム部１１０の長手方向ＬＤの両端にそれぞれ設けられた２つのキングピン取り付け部１５０とを含む。キングピン取り付け部１５０には、キングピンが取り付けられる貫通孔が形成されている。通常、フロントアクスル１００は、車幅方向中央を中心に概ね対称の形状を有し、且つ、全体としては概ね弓形の形状を有する。図２に示すように、キングピン取り付け部１５０には、キングピンを介してタイヤ１が接続される。

ビーム部１１０は、ウエブ部１２０と、４つのフランジ部１３０とを含む。４つのフランジ部１３０は、ウエブ部１２０の上端および下端のそれぞれから前方および後方に突出している。すなわち、４つのフランジ部１３０のうちの１つはウエブ部１２０の上端から前方に突出し、１つはウエブ部１２０の上端から後方に突出し、１つはウエブ部１２０の下端から前方に突出し、１つはウエブ部１２０の下端から後方に突出する。別の観点では、ビーム部１１０は、ウエブ部１２０と、ウエブ部１２０の両端部に接合される４つのフランジ部１３０とを備え、Ｈ型の横断面を有する。４つのフランジ部１３０のうちの少なくとも１つは、曲がり部１３２を含む特定フランジ部１３１である。図１〜図４には、４つのフランジ部１３０のすべてが特定フランジ部１３１である場合を例示する。

ここで、４つの特定フランジ部１３１を、第１〜第４の特定フランジ部１３１ａ〜１３１ｄとする。図４では、一例として、ウエブ部１２０の前方において上下に並んでいる特定フランジ部１３１を、第１および第２の特定フランジ部１３１ａおよび１３１ｂとする。さらに、ウエブ部１２０の後方において上下に並んでいる特定フランジ部１３１を、第３および第４の特定フランジ部１３１ｃおよび１３１ｄとする。なお、いずれの特定フランジ部を第１〜第４の特定フランジ部とするかは任意である。たとえば、前後に並んでいる２つの特定フランジ部を、第１および第２の特定フランジ部としてもよい。

図４に示すように、曲がり部１３２の表面のうち上下方向ＶＤの外側の表面１３２ｓは、ウエブ部１２０から離れるに従って上下方向ＶＤの内側に向かって傾斜した後に上下方向ＶＤの外側に向かって傾斜している。すなわち、表面１３２ｓは、内側に向かって傾斜している面１３２ｓａと、外側に向かって傾斜している面１３２ｓｂとを含む。別の観点では、表面１３２ｓには、凹部１３２ｃが形成されている。

別の観点では、本実施形態のフロントアクスル１００は以下のように解釈できる。図１４に、図４に対応する本実施形態のフロントアクスル１００におけるビーム部１１０の断面を示す。ビーム部１１０はＨ型の横断面を有する。ビーム部１１０は、ウエブ部１２０と、ウエブ部１２０の両端部に接合した４つのフランジ部１３１ａ〜１３１ｄと、を備える。フランジ部１３１ａ〜１３１ｄは、フランジ部１３１ａ〜１３１ｄの厚みの中心線がウエブ部１２０の延在方向（上下方向ＶＤ）の外側に曲がる曲部を備える。図１４に示される一点鎖線は、フランジ部１３１ａ〜１３１ｄの厚みの中心線である。

前後方向ＨＤから曲がり部１３２を水平に見たときに、曲がり部１３２の外側の表面１３２ｓには、死角となる部分が存在する。上述したように、このような曲がり部１３２を、型鍛造工程のみによって形成することは困難である。

曲がり部１３２の表面のうち上下方向ＶＤの内側の表面１３２ｔは、ウエブ部１２０から離れるに従って上下方向ＶＤの内側に向かって傾斜した後に上下方向ＶＤの外側に向かって傾斜していてもよい。あるいは、当該表面１３２ｔは、全体にわたって上下方向ＶＤの外側に向かって傾斜していてもよい。その傾斜は、ウエブ部１２０から離れるに従って大きくなってもよい。

１つの観点では、前後方向ＨＤに並んでいる２つの特定フランジ部１３１の断面（図４の断面）は、Ｗ字状である。別の観点では、特定フランジ部１３１は、ウエブ部１２０から離れるに従って上下方向ＶＤの内側に傾いた後に、上下方向ＶＤの外側に傾いている。

ウエブ部１２０の上方から突出する２つのフランジ部１３０には、２つのバネ取り付け座１１１が形成されている。２つのバネ取り付け座１１１は、間隔を置いて左右対称な位置に配置されている。バネ取り付け座１１１にはバネが配置され、バネの上には車体（エンジンを含む）が取り付けられる。第１実施形態では、曲がり部１３２が２つのバネ取り付け座１１１の間に形成される場合について説明するが、他の部分に曲がり部１３２が形成されてもよい。

図４に示す一例において、前後方向に隣接する２つのフランジ部１３０（特定フランジ部１３１）の境界１３０ａは、鉛直線Ｌｃｔ上にある。鉛直線Ｌｃｔは、長手方向ＬＤに垂直な断面において、ウエブ部１２０の前後方向ＨＤの中心を通る鉛直線（上下方向ＶＤに平行な線）である。図４に示す一例において、特定フランジ部１３１とウエブ部１２０との境界は、丸められた形状（Ｒ形状）を有する。図４において、特定フランジ部１３１とウエブ部１２０との境界は、上記Ｒ形状の終端（Ｒ終い）のうち、特定フランジ部１３１側の２つの終端（第１フランジ部１３１ａにおける終端と第３フランジ部１３１ｃにおける終端）を結ぶ直線である。第２フランジ部１３１ｂおよび第４フランジ部１３１ｄ側においても同様である。

図１〜図４には、４つのフランジ部１３０のすべてが、曲がり部１３２を含む特定フランジ部１３１である一例を図示した。しかし、少なくとも１つのフランジ部１３０が曲がり部１３２を有すればよい。たとえば、４つのフランジ部１３０のうち、上下方向に並ぶ２つのフランジ部１３０のみが特定フランジ部１３１であってもよい。それらは、ウエブ部１２０から前方に突出していてもよいし後方に突出していてもよい。あるいは、４つのフランジ部１３０のうち、前後方向に並ぶ２つのフランジ部１３０のみが特定フランジ部１３１であってもよい。それらは、ウエブ部１２０の上端に配置されていてもよいし、ウエブ部１２０の下端に配置されていてもよい。

（第２実施形態）
第２実施形態では、図１〜図４に示したフロントアクスル１００を製造する一例について、図面を参照しながら説明する。この製造方法は、以下で説明する第１、第２、および第３の工程をこの順に含む。第１〜第３の工程は、加工対象を加熱して行われる熱間加工である。

第１工程（型鍛造工程）では、鋼材を型鍛造することによって所定の鍛造品を形成する。型鍛造工程に限定はなく、公知の型鍛造工程によって実施できる。型鍛造工程では、通常、鍛造品にバリが形成される。鍛造品にバリが形成される場合、第２工程の前にバリ抜き工程が行われる。バリ抜き工程に限定はなく、公知のバリ抜き工程によって実施できる。

図５Ａは、バリ抜き工程が実施された後の鍛造品２００の一部の断面を示す斜視図である。鍛造品２００は、ビーム部１１０となる粗ビーム部２１０を含む。粗ビーム部２１０は、ウエブ部１２０となる粗ウエブ部２２０と、粗ウエブ部２２０の上端および下端のそれぞれから前方および後方に向かって突出している板状の４つの粗フランジ部２３０とを含む。４つの粗フランジ部２３０はすべて、特定フランジ部１３１となる特定粗フランジ部２３１である。鍛造品２００には、バネ取り付け座１１１となる部分２１１が形成されている。

鍛造品２００の断面（長手方向ＬＤに垂直な断面）を、図５Ｂに示す。図５Ｂの断面は、曲がり部１３２となる部分の断面である。４つの特定粗フランジ部２３１は、第１〜第４の特定フランジ部１３１ａ〜１３１ｄとなる第１〜第４の特定粗フランジ部２３１ａ〜２３１ｄからなる。

型鍛造工程は、粗フランジ部２３０が突出する方向（前後方向ＨＤ（粗ウエブ部２２０の延在方向と直交する方向））に型（鍛造型）を移動させることによって行われる。鍛造型は、粗ウエブ部２２０の中心線を境界にして対になっている。そのため、粗フランジ部２３０には、型抜きのための勾配が設けられている。図５Ｂには、型打ち方向（前後方向ＨＤ）に対する抜き勾配の角度Ｑ、Ｑ’を示す。この勾配のため、粗フランジ部２３０は、その端部に近づくほど薄くなっている。前後方向ＨＤに隣接する２つの粗フランジ部２３０の境界部２３０ａが、鍛造品２００の上端および下端となる。

型鍛造工程の材料となる鋼材は、通常、型鍛造に適した形状を有する。そのような鋼材は、出発材料であるビレットを予備成形工程で予備成形することによって形成できる。すなわち、鋼材は、予備成形品であってもよい。予備成形工程に限定はなく、公知の予備成形工程を適用してもよい。たとえば、予備成形工程は、ビレットを絞る工程や、曲げ打ち工程を含んでもよい。予備成形工程は通常、熱間加工である。

第２工程の一例を図６Ａおよび図６Ｂの断面図に示す。第２工程では、特定粗フランジ部２３１を少なくとも１つの第１金型３１０で押すことによって、鍛造品２００の上下方向ＶＤ（粗ウエブ部の延在方向）の外側に向かって曲がっている第１の曲がり部２３２ａを特定粗フランジ部２３１に形成する。少なくとも１つの第１金型３１０は、前後方向ＨＤ（粗ウエブ部の延在方向と直交する方向）に移動する。

第２工程ではまず、図６Ａに示すように、下方の第１金型３１０と上方の第１金型３１０との間に鍛造品２００を配置する。第１金型３１０は、第１斜面３１０ａと、第１斜面３１０ａとなす角度Ｐが１８０°より大きい第２斜面３１０ｂとを含む。角度Ｐは、上述した範囲にある。なお、第１斜面３１０ａおよび第２斜面３１０ｂはそれぞれ、曲面であってもよい。別の観点では、第１金型３１０は凸金型であり、粗ウエブ部に向かって突出する凸部と、この凸部に隣接する２つの面（第１斜面３１０ａ及び第２斜面３１０ｂ）とを備える。それらの面それぞれは、粗ウエブ部の延在方向の外側ほど粗ウエブ部から離間する。

図６Ａに示す一例では、特定粗フランジ部２３１が延びる方向（前後方向ＨＤ）と第１斜面３１０ａ（または第２斜面３１０ｂ）とがなす角度は、角度Ｐの半分である。なお、特定粗フランジ部２３１が延びる方向と第１斜面３１０ａとがなす角度と、特定粗フランジ部２３１が延びる方向と第２斜面３１０ｂとがなす角度とは、異なっていてもよい。

第２工程は、図６Ａに示すように、鍛造品２００を上下方向ＶＤ（粗ウエブ部の延在方向）から２つの第３金型３３０によって挟んだ状態で行われてもよい。第３金型３３０で鍛造品２００を挟んで固定することによって、第２工程を精度よく実施できる。さらに、第３金型３３０で鍛造品２００を挟んで固定することによって、前後方向に隣接する粗フランジ部２３０（または特定粗フランジ部２３１）の境界部で座屈が生じる可能性を低減できる。

次に、図６Ｂに示すように、上方の第１金型３１０を下降させて鍛造品２００を圧下する。具体的には、１つの第１金型３１０の第１斜面３１０ａによって第１の特定粗フランジ部２３１ａを押し、かつ、第２斜面３１０ｂによって第２の特定粗フランジ部２３１ｂを押す。このとき、他方の第１金型３１０の第１斜面３１０ａによって第３の特定粗フランジ部２３１ｃを押し、かつ、第２斜面３１０ｂによって第４の特定粗フランジ部２３１ｄを押す。別の観点では、向かい合った２つの特定粗フランジ部（第１および第２の特定粗フランジ部２３１ａおよび２３１ｂ、第３および第４の特定粗フランジ部２３１ｃおよび２３１ｄ）の間に、粗ウエブ部に向かって凸金型（上方および下方の第１金型３１０）を入れる。これによって、それらの特定粗フランジ部の先端それぞれを粗ウエブ部の延在方向（上下方向ＶＤ）の外側に曲げる。第２工程によって、第１の曲がり部２３２ａが特定フランジ部２３１ａ〜２３１ｄに形成される。

次の第３工程の一例を図７Ａおよび図７Ｂの断面図に示す。次の第３工程では、少なくとも１つの第２金型３２０によって第１の曲がり部２３２ａの端部２３２ａｅを押して上下方向ＶＤ（粗ウエブ部の延在方向）の内側に向かって端部２３２ａｅを変形させることによって、第２の曲がり部２３２ｂが特定粗フランジ部２３１ａ〜２３１ｄに形成される。少なくとも１つの第２金型３２０は、上下方向ＶＤに移動する。

第３工程ではまず、図７Ａに示すように、下方の第２金型３２０と上方の第２金型３２０との間に鍛造品２００を配置する。第２金型３２０には、凹部３２０ｇが形成されている。凹部３２０ｇは、第１面（底面）３２０ａと、第２面（側面）３２０ｂとを含む。第１面３２０ａは、端部２３２ａｅを、鍛造品２００の上下方向ＶＤの内側に向かって押す面である。第２面３２０ｂは、端部２３２ａｅの鍛造品２００の前後方向ＨＤへの変形を拘束する面である。別の観点では、第２金型３２０は、凹部３２０ｇを備えた凹金型である。

第３工程は、図７Ａに示すように、鍛造品２００の粗ウエブ部２２０を前後方向ＨＤ（粗ウエブ部２２０の延在方向と直交する方向）から２つの第４金型３４０によって挟んだ状態で行われてもよい。第４金型３４０で鍛造品２００を挟んで固定することによって、第３工程を精度よく実施できる。さらに、第４金型３４０で鍛造品２００を挟んで固定することによって、粗ウエブ部２２０が変形することを抑制できる。

次に、図７Ｂに示すように、上方の第２金型３２０を下降させて鍛造品２００を圧下する。具体的には、上方の第２金型３２０の第１面３２０ａによって第１の特定粗フランジ部２３１ａの端部２３２ａｅを押し、かつ、第２面３２０ｂによって第２の特定粗フランジ部２３１ｂの端部２３２ａｅを押す。このとき、他方の第２金型３２０の第１面３２０ａによって第３の特定粗フランジ部２３１ｃの端部２３２ａｅを押し、かつ、第２面３２０ｂによって第４の特定粗フランジ部２３１ｄの端部２３２ａｅを押す。別の観点では、外側に曲げられた特定粗フランジ部２３１ａ〜２３１ｄの先端を、粗ウエブ部２２０の延在方向と直交する方向（前後方向ＨＤ）に外側から拘束したまま、その先端を粗ウエブ部２２０の延在方向（上下方向ＶＤ）に外側から押す。さらに別の観点では、外側に曲げられた特定粗フランジ部２３１ａ〜２３１ｄの先端を、凹金型（第２金型３２０）の凹部３２０ｇに入れ、その先端を粗ウエブ部２２０の延在方向（上下方向ＶＤ）に外側から押す。第３工程によって、第２の曲がり部２３２ｂが特定フランジ部２３１ａ〜２３１ｄに形成される。

このようにして、第２の曲がり部２３２ｂを有する鍛造品２０１が得られる。第２の曲がり部２３２ｂは、通常、曲がり部１３２と同等の形状を有する。すなわち、通常、第２の曲がり部２３２ｂはそのまま曲がり部１３２となる。

図７Ａおよび図７Ｂでは、第１面３２０ａが平坦である第２金型３２０を示した。この第２金型３２０では、上下方向ＶＤにおける境界部１３０ａ（図４参照）の位置と、当該上下方向ＶＤにおける端部２３２ａｅの位置とが同じとなる。一方、端部２３２ａｅを押す第１面３２０ａの位置を、底面の他の位置よりも浅くすることによって、端部２３２ａｅを境界部１３０ａよりも内側に変形させることができる。この場合、ウエブ部２２０の延在方向（上下方向ＶＤ）の最大幅は、ウエブ部２２０のある箇所の幅である。

上記の第１工程〜第３工程によって、フロントアクスル１００とほぼ同じ外形を有する鍛造品２０１が得られる。得られた鍛造品２０１は、必要に応じて様々な工程に供されてもよい。それらの工程の例には、整形工程、穴あけ工程、熱処理工程、曲がり取り工程、表面処理工程、塗装工程などが含まれる。これらの工程は、公知の方法で行うことができる。このようにして、フロントアクスル１００が製造される。

上記の製造方法における、第２工程前の鍛造品２００および第３工程後の鍛造品２０１のそれぞれの断面の輪郭を、図８に重ねて示す。さらに、図８には、鍛造品２００の輪郭を囲む四角形を一点鎖線で示す。

剛性を向上させる方法の１つとして、フランジ部を前後方向ＨＤに長くすることが考えられる。しかし、単にフランジ部を前後方向ＨＤに長くした場合、フロントアクスルの前後方向ＨＤのサイズが大きくなる。一方、第１〜第３工程を含む本実施形態の製造方法によれば、図８に示すように、前後方向ＨＤに伸びているフランジ部を曲げている。つまり、フランジ部が第２の曲がり部を備える。そのため、前後方向ＨＤのサイズを小さくできる。すなわち、本実施形態の製造方法によれば、剛性を向上させるとともにサイズの増大を抑制することが可能である。

また、第１および第２工程を含む本実施形態の製造方法によれば、図６Ｂに示すように、フランジ部の先端部をウエブ部の延在方向（上下方向ＶＤ）の外側に曲げている。つまり、フランジ部が第１の曲がり部を備える。そのため、本実施形態の製造方法によれば、剛性を向上させることが可能である。

（その他の例）
上記の例では、４つのフランジ部１３０のすべてが特定フランジ部１３１であるフロントアクスル１００を製造する場合について説明した。しかし、４つのフランジ部１３０のうち、上下方向ＶＤに並んでいる２つのフランジ部１３０のみが特定フランジ部１３１である場合も、同様に製造できる。

以下では、特定粗フランジ部２３１ではない通常の粗フランジ部２３０を、通常粗フランジ部２３０ｎと称する場合がある。特定粗フランジ部２３１と通常粗フランジ部２３０ｎとが前後方向ＨＤに並んでいる場合、曲げ工程（第２工程および第３工程）ではそれらのうちの特定粗フランジ部２３１のみに曲がり部２３２が形成される。その場合、特定粗フランジ部２３１のみに力が加えられると、粗ウエブ部２２０と特定粗フランジ部２３１との境界部分を支点として、通常粗フランジ部２３０ｎが変位するおそれがある。そのような変位を抑制するために、通常粗フランジ部２３０ｎの変位を抑制した状態で曲げ工程を行うことが好ましい。通常粗フランジ部２３０ｎの変位を抑制する第２工程の一例を、図９Ａおよび図９Ｂの断面図に示す。

図９Ａの断面図は第２工程における変形を開始する前の状態を示し、図９Ｂの断面図は、第２工程における変形完了時の状態を示す。図示した鍛造品２００は、上下方向ＶＤに並んでいる第１および第２の特定粗フランジ部２３１ａおよび２３１ｂと、上下方向に並んでいる２つの通常粗フランジ部２３０ｎとを含む。２つの通常粗フランジ部２３０ｎは、固定型３５０の凹部に嵌合するように配置されている。すなわち、固定型３５０には、通常粗フランジ部２３０ｎが嵌合する凹部が形成されている。固定型３５０を用いることによって、２つの通常粗フランジ部２３０ｎを固定した状態で第２工程を行うことができる。２つの特定粗フランジ部２３１の上方には、第１金型３１０が配置されている。

なお、第２工程において、通常粗フランジ部２３０ｎには、上下方向ＶＤの内側に変形する力が働く。そのため、図９Ａに示す固定型３５０ではなく、通常粗フランジ部２３０ｎの内側の部分のみを固定する型を用いてもよい。

次に、図９Ｂに示すように、第１金型３１０を下降させて、第１斜面３１０ａで特定粗フランジ部２３１ａを押し、第２斜面３１０ｂで特定粗フランジ部２３１ｂを押して、第１の曲がり部２３２ａを形成する。このようにして第２工程が行われる。

次の第３工程の一例を図１０Ａおよび図１０Ｂの断面図に示し、第３工程の他の一例を図１１Ａおよび図１１Ｂの断面図に示す。図１０Ａおよび図１０Ｂに示す工程は、図７Ａおよび図７Ｂで説明した工程と同様であるため、重複する説明を省略する。この第３工程では、第２金型３２０によって、第１の曲がり部２３２ａの端部２３２ａｅを押して第２の曲がり部２３２ｂを形成する。このようにして第３工程が行われる。

図１１Ａおよび図１１Ｂに示す第３工程では、通常粗フランジ部２３０ｎを押す面３２０ｃを有する第２金型３２０を用いる。図１１Ａに示す第２金型３２０は、凹部３２０ｇを有する。凹部３２０ｇは、第１面３２０ａ、第２面３２０ｂ、および、通常粗フランジ部２３０ｎを押す面３２０ｃを備える。

図１１Ａおよび図１１Ｂに示す第３工程でも、固定型３４０を用いることができる。この一例では、固定型３４０として、固定型３４０ａと固定型３４０ｂとを用いている。固定型３４０ａは、粗ウエブ部２２０に当接する。固定型３４０ｂは、通常粗フランジ部２３０ｎの内側の面および粗ウエブ部２２０と接する形状を有する。第３面３２０ｃを有する第２金型３２０と固定型３４０ｂとを用いることによって、通常粗フランジ部２３０ｎを正確に位置決めできる。

この第３工程では、まず、図１１Ａに示すように、下方の第２金型３２０と上方の第２金型３２０との間に鍛造品２００を配置し、固定型３４０ａと固定型３４０ｂとによって鍛造品２００を固定する。

次に、図１１Ｂに示すように、上方の第２金型３２０を下降させ、第１面３２０ａおよび第２面３２０ｂによって第１の曲がり部２３２ａを押して第２の曲がり部２３２ｂを形成する。このとき、第３面３２０ｃによって通常粗フランジ部２３０ｎを押す。これによって、通常粗フランジ部２３０ｎの変位を抑制できる。

以上のようにして、第２の曲がり部２３２ｂを有する鍛造品２０１が形成される。第３工程の後の工程については上述したため、説明を省略する。

なお、４つのフランジ部１３０のうちの１つのみが特定フランジ部１３１である場合には、その特定フランジ部１３１のみを第２工程および第３工程で曲げればよい。その場合、上述したように、特定粗フランジ部２３１と前後方向に隣接する通常粗フランジ部２３０ｎの変位を抑制した状態で、第２工程および第３工程を実施することが好ましい。

以下では、実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。

この実施例では、曲がり部を有する本実施形態のビーム部の剛性と、曲がり部を有さない比較例のビーム部の剛性とをシミュレーションによって評価した。シミュレーションでは、ビーム部のモデルとして、長手方向に垂直な断面形状が一定で長さが１００ｍｍのモデルを仮定した。サンプル１および２の物性としては、ヤング率を２１０ＧＰａと仮定し、ポアソン比を０．２９３と仮定した。シミュレーションは、有限要素法によって行った。サンプル１およびサンプル２の質量は同じとした。すなわち、長手方向に垂直な断面積は、サンプル１およびサンプル２で同じとした。

本実施形態のサンプル１の断面形状、および、比較例のサンプル２の断面形状を図１２に示す。図１２に示す断面（長手方向ＬＤに垂直な断面）において、サンプル１およびサンプル２の断面は左右対称で且つ上下対称である。サンプル２のフランジ部は、ウエブ部の上端および下端から前後方向ＨＤに水平に突出していると仮定した。なお、サンプル２の抜き勾配の角度Ｑ、Ｑ’（図５Ｂ参照）は、５°と仮定した。

図１２に示すように、図１２の断面におけるそれぞれのサンプルの重心ＣＴを原点とするＸ座標およびＹ座標を仮定する。Ｘ座標はビーム部の前後方向ＨＤに平行であり、Ｙ座標はビーム部の上下方向ＶＤに平行である。そして、Ｘ座標およびＹ座標がともに正である領域、すなわち断面の４分の１について、重心を求めた。サンプル１の重心ＣＧ１の位置、および、サンプル２の重心ＣＧ２の位置を図１２に示す。それらの座標（単位：ｍｍ）は、以下の通りであった。
サンプル１の重心ＣＧ１：（Ｘ，Ｙ）＝（２２．１１１，２３．３１８）
サンプル２の重心ＣＧ２：（Ｘ，Ｙ）＝（２１．９８２，２１．１３５）

上記のように、本実施形態のサンプル１の重心ＣＧ１のＸ座標およびＹ座標は、比較例のサンプル２の重心ＣＧ２のそれらよりも大きかった。このＸ座標およびＹ座標が大きいことによって、前後荷重による曲げ変形に対する断面２次モーメントとねじりに対する極２次モーメントの増大、また上下荷重による曲げ変形に対する断面２次モーメントの増大を軽量で行えるという効果が得られる。

サンプル１およびサンプル２について、図１３に示すように荷重を加えたときの剛性を、シミュレーションによって求めた。具体的には、２つの端面のうちの一方の端面を拘束し、他方の端面に図１３に示す向きの荷重を加えた。図１３に示す前後曲げの荷重によって、前後方向の剛性を求めた。図１３に示す上下曲げの荷重によって、上下方向の剛性を求めた。図１３に示す回転トルクの荷重によって、ねじり剛性を求めた。評価結果を表１に示す。

表１に示すように、本実施形態のサンプル１の前後方向の剛性およびねじり剛性は、比較例２のサンプル２のそれらよりも高かった。さらに、サンプル１の上下方向の剛性は、サンプル２のそれに比べて大幅に高かった。

以上の結果から明らかなように、本実施形態の曲がり部を有するビーム部を用いることによって、質量が同じで剛性が高いフロントアクスルが得られる。このことは、所定の剛性を低下させることなくフロントアクスルを軽量化できることを示している。このことは、さらに、従来品と同等以下の断面サイズで従来品と同等以上の剛性を実現できる可能性があることを示している。

本発明は、フロントアクスルビームに利用できる。

１００：フロントアクスル（フロントアクスルビーム）
１１０：ビーム部
１１１：バネ取り付け座
１２０：ウエブ部
１３０：フランジ部
１３１：特定フランジ部
１３２：曲がり部
１５０：キングピン取り付け部
２００、２０１：鍛造品
２１０：粗ビーム部
２２０：粗ウエブ部
２３０：粗フランジ部
２３０ｎ：通常粗フランジ部
２３１：特定粗フランジ部
２３２ａ：第１の曲がり部
２３２ｂ：第２の曲がり部
３１０：第１金型
３１０ａ：第１斜面
３１０ｂ：第２斜面
３２０：第２金型
３２０ａ：第１面
３２０ｂ：第２面
３３０：第３金型
３４０：第４金型
ＬＤ：長手方向
ＨＤ：前後方向
ＶＤ：上下方向

Claims (7)

1. ウエブ部と、前記ウエブ部の両端部に接合されるフランジ部と、を備えるＨ型の横断面のビーム部を備えるフロントアクスルビームの製造方法であって、
   前記横断面において、前記フランジ部を金型に収納し、前記フランジ部の延在方向に前記金型で挟んで鍛造し、
   前記横断面において、前記フランジ部の先端を前記ウエブ部の延在方向の直交方向に押して前記先端を前記ウエブ部の延在方向の外側に曲げる、フロントアクスルビームの製造方法。
2. 向かい合った前記フランジ部の間に前記ウエブ部に向かって凸金型を入れて、前記先端を前記ウエブ部の延在方向の外側に曲げる、請求項１に記載のフロントアクスルビームの製造方法。
3. 前記横断面において、曲がった前記先端を、前記ウエブ部の延在方向の直交方向に外側から拘束したまま、前記ウエブ部の延在方向に外側から押す、請求項１又は請求項２に記載のフロントアクスルビームの製造方法。
4. 前記横断面において、前記フロントアクスルビームの前記ウエブ部の延在方向の最大幅は、前記ウエブ部のある箇所の幅である、請求項３に記載のフロントアクスルビームの製造方法。
5. 前記凸金型は、前記ウエブ部に向かって突出する凸部と、前記凸部に隣接する面とを備え、
   前記横断面において、前記面は前記ウエブ部延在方向外側ほど前記ウエブ部から離間する、請求項２〜４のいずれか１項に記載のフロントアクスルビームの製造方法。
6. 曲がった前記先端を、凹部を備えた凹金型の前記凹部に入れ、前記ウエブ部の延在方向に外側から押す、請求項３〜５のいずれか１項に記載のフロントアクスルビームの製造方法。
7. ビーム部と、前記ビーム部の長手方向の両端にそれぞれ設けられた２つのキングピン取り付け部とを含むフロントアクスルビームであって、
   前記ビーム部は、前記長手方向に延びるウエブ部と、前記ウエブ部の上端および下端のそれぞれから前方および後方に突出している４つのフランジ部とを含み、
   前記４つのフランジ部のうちの少なくとも１つは、曲がり部を含む特定フランジ部であり、
   前記曲がり部の表面のうち前記フロントアクスルビームの上下方向の外側の表面は、前記ウエブ部から離れるに従って前記上下方向の内側に向かって傾斜した後に前記上下方向の外側に向かって傾斜しており、
   前記曲がり部の端部は、前記端部以外の一部分よりも前記上下方向の外側に突出していない、フロントアクスルビーム。

Images