KR102105350B1

KR102105350B1 - 자동차용 부품의 제조 방법 및 자동차용 부품

Info

Publication number: KR102105350B1
Application number: KR1020187025565A
Authority: KR
Inventors: 마나부 와다; 야스시 스즈키; 노보루 하세가와
Original assignee: 닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date: 2016-03-10
Filing date: 2017-03-09
Publication date: 2020-04-29
Also published as: EP3427855A4; US11007839B2; CN109070175B; JPWO2017155056A1; US20190126714A1; KR20180110042A; CN109070175A; JP6296212B2; MX2018010708A; WO2017155056A1; EP3427855A1

Abstract

자동차용 부품의 제조 방법은, 금속 재료, 또는 금속과 수지를 포함하는 복합 재료에 의하여 형성된 중공관의 일부를 프레스 가공에 의하여 관 외측으로부터 관 내측으로 상기 중공관의 축심을 넘어 변형시켜, 상기 중공관의 일부가 오목상으로 변형된 변형부를 성형하는 성형 공정과, 상기 변형부가 구성하는 폐단면 중, 잔류 응력이 높은 부위를 면 외 변형시키는, 변형 공정을 구비한다.

Description

자동차용 부품의 제조 방법 및 자동차용 부품

본 개시는 자동차용 부품의 제조 방법 및 자동차용 부품에 관한 것이다.

중공관(소관)을 관 외측으로부터 관 내측으로 찌부러뜨리는 프레스 가공과, 프레스 가공에 의하여 얻어지는 소성 가공품은, 자동차용 부품으로서 널리 사용되고 있다. 이하, 자동차용 부품의 대표예로서 토션 빔을 예로 들어 설명한다.

토션 빔식 서스펜션 장치는 토션 빔과 트레일링 암 등으로 구성되어 있다. 이 토션 빔으로는 판 토션 빔과 파이프 토션 빔이 있다. 파이프 토션 빔의 축 방향의 단부에는, 트레일링 암에 접합되는 관단 접합부가 마련되어 있다. 또한 파이프 토션 빔의 축 방향의 중앙 근방에는, 차체의 롤 강성을 확보하기 위하여 단면 형상이 V자 또는 U자형으로 성형된 토션부가 마련되어 있다. 이 토션부의 단면 형상을 얻기 위하여 파이프 토션 빔의 제조 방법에서는, 프레스 가공으로 소관을 축 방향을 따라 관 외측으로부터 관 내측으로 찌부러뜨리고 있다(예를 들어 일본 특허 공개 제2011-635호 공보).

토션 빔은 사용 중에 노면으로부터 받는 외력에 의하여 변형되어 피로해지기 때문에, 피로 파괴되지 않는 재료·형상·공정을 검토할 필요가 있다. 또한 연비 향상의 관점에서 토션 빔의 경량화가 요구되고 있으며, 피로 특성 향상과 경량화를 양립시키는 것이 중요하다. 이들의 해결 기술은 다양하게 제안되어 있으며, 크게 구별하면 이하 4점으로 집약할 수 있다.

(1) 응력 집중이나 국부 변형을 피함으로써 피로 특성이 향상되는 토션 빔의 형상에 관한 기술(예를 들어 일본 특허 공개 제2007-76410호 공보, 일본 특허 공개 제2013-52740호 공보).

(2) 성형 후에 ?칭하여 재료 강도를 높여, 잔류 응력을 제거하지 않고 피로 특성을 향상시키는 기술(예를 들어 일본 특허 공개 제2001-321846호 공보).

(3) 성형 시의 잔류 응력을 어닐링으로 제거하여 피로 특성을 향상시키는 기술(어닐링 시에 표면 연화되지 않는 재료를 사용함. 예를 들어 일본 특허 공개 제2009-155730호 공보)

(4) 잔류 응력을 저감 가능한 성형 방법에 관한 기술(예를 들어 일본 특허 공개 제2013-91433호 공보).

상기 중 (1)의 기술은, 부품 강성과 경량화를 양립시킬 수 있는 형상은 한정되어 적용 범위가 좁다. (2), (3)의 기술은, 열처리가 필요하여 품질 관리와 생산 비용에 과제가 있다. 이 때문에, 토션 빔의 비용 저감과 글로벌 조달성의 관점에서 열처리하지 않고 피로 특성을 향상시키는 기술이 요구되고 있다. 또한 관 내 표면의 인장 잔류 응력을 저감할 뿐 아니라 압축 잔류 응력으로 할 수 있으면, 관 내 표면에 발생한 피로 균열을 폐구하는 작용이 있기 때문에 피로 특성이 향상된다. 따라서 압축 잔류 응력을 발생시켜 피로 특성을 향상시키는 기술도 요구되고 있다. 그래서 본 발명자들은 (4)의 관점에서 신기술의 개발을 지향하였다.

본 발명자들은 일본 특허 공개 제2013-91433호 공보에 있어서, 토션 빔을, 성형 후에 잔류 응력이 높은 부위를 관 확장함으로써, 인장 잔류 응력을 저감시키는 방법을 먼저 개발하고 있다. 그러나 이 방법으로는 토션 빔의 피로 특성을 충분히 향상시킬 수 없을 우려가 있다.

상기 사실을 감안하여 본 개시는, 성형 후에 ?칭이나 어닐링을 하지 않더라도 변형부에 있어서의 관 내면의 인장 잔류 응력을 저감하여 변형부의 피로 특성을 향상시킨 자동차용 부품을 얻을 수 있는 자동차용 부품의 제조 방법, 및 자동차용 부품을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 개시의 일 양태의 자동차용 부품의 제조 방법은, 금속 재료, 또는 금속과 수지를 포함하는 복합 재료에 의하여 형성된 중공관이며, 상기 중공관의 일부를 프레스 가공에 의하여 관 외측으로부터 관 내측으로 상기 중공관의 축심을 넘어 변형시켜, 상기 중공관의 일부가 오목상으로 변형된 변형부를 성형하는 성형 공정과, 상기 변형부가 구성하는 폐단면 중, 잔류 응력이 높은 부위를 면 외 변형시키는 변형 공정을 구비한다.

본 개시의 다른 양태의 자동차용 부품은, 금속 재료, 또는 금속과 수지를 포함하는 복합 재료에 의하여 형성된 통형부와, 상기 통형부의 축 방향 외측에 마련되고, 상기 통형부에 대하여 주위벽의 일부가 관 외측으로부터 관 내측으로 상기 통형부의 축심을 넘어 오목상으로 변형된 제1 변형부와, 상기 통형부와 제1 변형부를 연결하고, 상기 통형부로부터 상기 제1 변형부를 향하여 변형량이 서서히 변화되는 제2 변형부를 갖는 변형부와, 상기 제2 변형부의 상기 통형부의 축 방향과 직교하는 폐단면에 있어서, 서로 대향하는 부분에 각각 형성된 볼록상 또는 오목상의 면 외 변형부를 구비한다.

본 개시의 자동차용 부품의 제조 방법 및 자동차용 부품에 의하면, 성형 후에 ?칭이나 어닐링을 하지 않더라도 변형부에 있어서의 관 내면의 인장 잔류 응력을 저감하여 변형부의 피로 특성을 향상시킨 자동차용 부품을 얻을 수 있는 자동차용 부품의 제조 방법, 및 자동차용 부품을 제공할 수 있다.

도 1은 제1 실시 형태의 자동차용 부품인 토션 빔의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시되는 토션 빔을 하측에서 본 하면도이다.
도 3은 도 2의 3-3선 단면도이다.
도 4는 도 2의 4-4선 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시되는 토션 빔의 단면을 상하 반전해서 본 사시도이다.
도 6a는 중공관을 프레스 가공하기 위한 금형의 단면도이다.
도 6b는 중간 성형품을 축 방향으로 압축하고 있는 상태를 나타내는 금형의 측단면도이다.
도 7은 도 6a에 도시하는 중공관을 프레스 가공한 상태를 나타내는 금형의 단면도이다.
도 8은 도 7의 화살표 8X로 표시되는 부분의 확대도이다.
도 9는 도 7에 도시하는 금형을 형 개방한 상태를 나타내는 금형의 단면도이다.
도 10은 도 9의 화살표 10X로 표시되는 부분의 확대도이다.
도 11은 중간 성형품을 하이드로폼 가공하기 위한 금형의 단면도이다.
도 12는 도 11에 도시되는 금형을 형 폐쇄한 상태를 나타내는 금형의 단면도이다.
도 13은 도 12의 화살표 13X로 표시되는 부분의 확대도이다.
도 14는 도 12에 도시되는 중간 성형품의 내부에 액압을 작용시키면서 중간 성형품을 축 방향으로 압축하고 있는 상태를 나타내는 금형의 단면도이다.
도 15는 도 14의 화살표 15X로 표시되는 부분의 확대도이다.
도 16은 도 15에 도시되는 금형을 형 개방한 상태를 나타내는 금형의 단면도이다.
도 17은 도 16의 화살표 17X로 표시되는 부분의 확대도이다.
도 18은 중간 성형품을 하이드로폼 가공하기 위한 제2 실시 형태의 금형의 단면도이다.
도 19는 도 18에 도시하는 금형을 형 폐쇄하면서 중간 성형품을 프레스 가공한 상태를 나타내는 금형의 단면도이다.
도 20은 도 19의 화살표 20X로 표시되는 부분의 확대도이다.
도 21은 도 20에 도시되는 중간 성형품의 내부에 액압을 작용시키면서 중간 성형품을 축 방향으로 압축하고 있는 상태를 나타내는 금형의 단면도이다.
도 22는 도 21의 화살표 22X로 표시되는 부분의 확대도이다.
도 23은 도 22에 도시하는 금형을 형 개방한 상태를 나타내는 금형의 단면도이다.
도 24는 도 23의 화살표 24X로 표시되는 부분의 확대도이다.
도 25a는 본 개시의 제조 방법을 이용하여 중공관을 프레스 가공한 때의, 잔류 응력이 높아지는 부위에 있어서의 응력 상태를 나타내는 응력 분포도이다.
도 25b는 도 25a에 도시되는 부위에 있어서, 프레스된 중공관의 응력을 해방한 때의 해방 응력을 나타내는 응력 분포도이다.
도 25c는 도 25a에 도시되는 부위에 있어서, 스프링 백 후의 중간 성형품(프레스 가공된 중공관)의 응력 상태를 나타내는 응력 분포도이다.
도 26a는 비교예의 제조 방법을 이용하여 중간 성형품의 내부에 액압을 작용시켜 중간 성형품을 성형한 때의, 잔류 응력이 높아지는 부위에 있어서의 응력 상태를 나타내는 응력 분포도이다.
도 26b는 도 26a에 도시되는 부위에 있어서, 액압이 작용한 중간 성형품을 해방한 때의 해방 응력을 나타내는 응력 분포도이다.
도 26c는 도 26a에 도시되는 부위에 있어서, 스프링 백 후의 완성품(토션 빔)의 응력 상태를 나타내는 응력 분포도이다.
도 27a는 본 개시의 제조 방법을 이용하여 중간 성형품의 내부에 액압을 작용시켜 중간 성형품을 성형한 때의, 잔류 응력이 높아지는 부위에 있어서의 응력 상태를 나타내는 응력 분포도이다.
도 27b는 도 27a에 도시되는 부위에 있어서, 액압이 작용한 중간 성형품을 해방한 때의 해방 응력을 나타내는 응력 분포도이다.
도 27c는 도 27a에 도시되는 부위에 있어서, 스프링 백 후의 완성품(토션 빔)의 응력 상태를 나타내는 응력 분포도이다.
도 28은 본 개시의 실시예 1의 제2 변형부에 있어서의 해석 모델의 설명도이다.
도 29는 본 개시의 실시예 11의 제2 변형부에 있어서의 해석 모델의 설명도이다.

[제1 실시 형태]

이하에, 제1 실시 형태의 자동차용 부품의 제조 방법(이하, 적절히 「제조 방법」이라 생략하여 기재함)에 대하여 설명한다.

먼저, 본 실시 형태의 제조 방법으로 제조되는 자동차용 부품에 대하여 설명하고, 다음으로, 본 실시 형태의 제조 방법에서 사용하는 제조 장치에 대하여 설명한다. 그 후, 본 실시 형태의 제조 방법에 대하여 설명한다.

본 실시 형태의 제조 방법으로 제조되는 자동차용 부품은, 금속 재료, 또는 금속과 수지로 이루어지는 복합 재료에 의하여 구성된 중공관(소관)(20)을 프레스 가공 및 하이드로폼 가공(액압 성형)하여 형성된 토션 빔(22)이다. 토션 빔(22)은, 자동차의 서스펜션 장치(도시 생략)에 사용되어 좌우의 트레일링 암(23)을 연결하는 부품이다. 또한 본 실시 형태의 제조 방법으로 제조되는 자동차용 부품은 토션 빔에 한정되지 않는다.

<자동차용 부품>

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 토션 빔(22)은, 금속 재료, 또는 금속과 수지를 포함하는 복합 재료에 의하여 형성된 통형부(24)와, 이 통형부(24)의 축 방향의 일방측에 마련된 토션부(26)(변형부의 일례)와, 토션부(26)의 후술하는 제2 변형부(34)에 마련된 면 외 변형부(28)를 구비하고 있다.

{통형부(24)}

도 2 및 5에 도시된 바와 같이, 통형부(24)는 토션 빔(22)의 축 방향 양측에 각각 마련되어 있다. 달리 말하면, 통형부(24)의 축 방향의 중간 부분에 토션부(26)가 마련되어 있다. 이 통형부(24)는 대략 직사각형 통형으로 되어 있다. 또한 통형부(24)는, 좌우의 트레일링 암(23)이 접합되는 관단 접합부로 되어 있다.

{토션부(26)}

도 2에 도시된 바와 같이 토션부(26)는, 토션 빔(22)의 차체의 롤 강성을 확보하기 위한 부분이다. 이 토션부(26)는, 중공관(20)의 일부를 후술하는 프레스 가공에 의하여 관 외측으로부터 관 내측으로 통형부(24)의 축심 CL을 넘어 변형시킴으로써, 통형부(24)에 형성된 관 외측으로부터 관 내측을 향하여 변형된 부분이다.

또한 토션부(26)는, 제1 변형부(32)(도 3 참조)와, 제1 변형부(32)와 통형부(24)를 연결하는 제2 변형부(34)(도 4 참조)를 갖고 있다. 제1 변형부(32)는, 통형부(24)에 대하여 주위벽(25)의 일부가 관 외측으로부터 관 내측으로 축심 CL을 넘어 오목상으로 변형된 부분이다. 또한 제1 변형부(32)는 축 방향을 따라 단면이 일정하게 되어 있다. 한편, 제2 변형부(34)는, 통형부(24)로부터 제1 변형부(32)를 향하여 주위벽(25)의 일부가 관 외측으로부터 관 내측으로 서서히 변형량이 증가한 부분이다.

또한 본 실시 형태에서는, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 변형부(32)가 구성하는 폐단면이 V자형으로 되어 있다. 또한 제1 변형부(32)가 구성하는 폐단면은 U자형 또는 C자형이어도 된다. 토션부(26)의 단면 형상은 후술하는 프레스 가공에 의하여 형성된다.

{면 외 변형부(28)}

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 면 외 변형부(28)는, 제2 변형부(34)의 통형부(24)의 축 방향과 직교하는 폐단면에 있어서, 오목상으로 변형된 서로 대향하는 부분에 각각 형성되어 있다. 구체적으로는 면 외 변형부(28)는, V자형의 개구 단부 근방에서 서로 대향하는 부분에 각각 형성되어 있다. 또한 본 실시 형태의 면 외 변형부(28)는, 주위벽(25)을 관 내측으로부터 관 외측으로 볼록해지도록 면 외 변형시킨 볼록상 부분이다.

<자동차용 부품의 제조 장치>

다음으로, 본 실시 형태의 자동차용 부품의 제조 장치에 대하여 설명한다.

도 6a 및 도 11에 도시된 바와 같이 제조 장치(40)는, 중공관(20)을 프레스 가공하여 중간 성형품을 성형한 후, 하이드로폼 가공에 의하여 토션 빔(22)을 성형하기 위한 장치이다. 제조 장치(40)는, 중공관(20)의 일부를 프레스 가공하여 중간 성형품(21)을 성형하기 위한 상측 금형(44)과 하측 금형(46)을 구비하고 있다.

상측 금형(44)은, 중공관(20)의 일부(도 6a 및 도 7에서는 상측 부분)를 관 외측으로부터 관 내측을 향하여 프레스하여 변형시키는 프레스부(44A)와, 토션부(26)의 V자형의 개구 단부를 성형하기 위한 오목부(44B)가 형성된 성형부(44C)를 갖고 있다. 또한 본 실시 형태의 제조 장치(40)는, 하측 금형(46)에 대하여 상측 금형(44)이 하강{본 실시 형태에서는 프레스 방향(화살표 P 방향)}하도록 구성되어 있지만, 본 개시는 이 구성에 한정될 필요가 없다. 예를 들어 상측 금형(44)에 대하여 하측 금형(46)이 상승하는 구성이어도 된다. 또한 상측 금형(44)은, 프레스부(44A)가 성형부(44C)에 대하여 프레스 방향으로 상대 이동 가능하게 되어 있다.

하측 금형(46)에는, 토션부(26)의 정상부(26A)(도 6a 및 도 7에서는 하측 부분)를 성형하기 위한 오목부(46A)가 형성되어 있다.

또한 제조 장치(40)는, 상측 금형(44)과 하측 금형(46)을 상대적으로 이동시키는 이동 장치(48)와, 프레스부(44A)를 프레스 방향으로 이동시키는 가압 장치(50)를 구비하고 있다.

본 실시 형태에서는 이동 장치(48)가 상측 금형(44)에 접속되어 있으며, 상측 금형(44)을 하측 금형(46)에 대하여 이동(도 6a에서는 하측을 향하여 이동)시키도록 구성되어 있다. 이 이동 장치(48)는, 예를 들어 유압식의 실린더 등으로 구성된다.

가압 장치(50)는 상측 금형(44)의 프레스부(44A)에 접속되어 있으며, 프레스부(44A)를 상측 금형(44)의 다른 부분에 대하여 프레스 방향으로 이동(도 4 및 도 5에서는 하측을 향하여 이동)시키도록 구성되어 있다. 이 가압 장치(50)는, 예를 들어 유압 장치, 전동 구동 장치 등으로 구성된다.

또한 제조 장치(40)는, 하이드로폼 가공에 의하여 중간 성형품의 일부를 펴지게 하여 면 외 변형부(28)를 성형하기 위한 상측 금형(45)(도 11 참조)을 구비하고 있다.

이 상측 금형(45)은 도 11에 도시된 바와 같이, 상측 금형(44)의 프레스부(44A), 오목부(44B) 및 성형부(44C)와 각각 동일한 형상의 프레스부(45A), 오목부(45B) 및 성형부(45C)를 구비하고 있다. 이 오목부(45B)에는, 토션부(26)의 면 외 변형부(28)에 대응하는 위치에 오목부(45D)가 형성되어 있다. 구체적으로는, 오목부(45D)에 의하여 상측 금형(45)과 하측 금형(46)으로 중간 성형품(21)을 압박한 상태에서 오목부(45B)와 제2 변형부(34)의 U자의 개구 단부 사이에 간극(도 13 참조)이 생긴다.

또한 제조 장치(40)는, 상측 금형(45)과 하측 금형(46)을 상대적으로 이동시키는 이동 장치(49)와, 프레스부(45A)를 프레스 방향으로 이동시키는 가압 장치(51)를 구비하고 있다.

또한 이동 장치(49) 및 가압 장치(51)의 구성은 각각 이동 장치(48) 및 가압 장치(50)와 동등한 구성이다. 또한 이동 장치(48, 49), 가압 장치(50, 51)는 제어 장치(47)에 의하여 제어되고 있다.

또한 제조 장치(40)는, 상측 금형(45)과 하측 금형(46)으로 통형부(24)를 압박한 상태에서 통형부(24)의 중공부에 액체를 주입하는 액체 주입 장치(52)와, 통형부(24)를 축 방향으로 압축하는(소위 축 가압하는) 압축 장치(54)(도 6b 참조)를 구비하고 있다.

액체 주입 장치(52)는, 중간 성형품(21)의 축 방향의 양 단부를 각각 폐지하는 1쌍의 폐지 형(53)(도 6b 참조)을 통하여 액체를 통형부(24)의 중공부에 주입하는 장치이다. 이 액체 주입 장치(52)에 의한 액체의 액압은, 제2 변형부(34)를 면 외 변형시킬 수 있는 크기로 설정되어 있다. 즉, 상측 금형(45)과 하측 금형(46)으로 통형부(24)를 압박한 상태에서 액체 주입 장치(52)에 의하여 유체를 통형부(24)의 중공부에 주입함으로써, 제2 변형부(34)의 일부가 상측 금형(44)의 오목부(45D)를 향하여 면 외 변형되어 면 외 변형부(28)가 형성된다.

압축 장치(54)는 도 6b에 도시된 바와 같이, 한쪽 폐지 형(가동 형)(53A)과 다른 쪽 폐지 형(고정 형)(53B)을 중간 성형품(21)의 축 방향으로 근접 이동시켜 중간 성형품을 압축하는 장치이다.

<자동차용 부품의 제조 방법>

다음으로, 본 실시 형태의 자동차용 부품의 제조 방법에 대하여 설명한다.

(제1 세트 공정)

먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 금속 재료, 또는 금속과 수지를 포함하는 복합 재료에 의하여 형성된 중공관(20)을 제조 장치(40)의 하측 금형(46)의 오목부(46A)에 세트한다.

(성형 공정)

다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이 이동 장치(48)를 작동시켜 상측 금형(44)을 하강시킨다. 그리고 상측 금형(44)과 하측 금형(46)을 형 폐쇄함으로써 중공관(20)에, 관 외측으로부터 관 내측을 향하여 오목상으로 변형된 토션부(26) {제1 변형부(32) 및 제2 변형부(34)를 포함함}가 성형된다.

여기서, 도 7 및 도 8의, 원으로 둘러싼 부분(잔류 응력이 높은 부분)의 제2 변형부(34)의 관 내면 I에는, 주위 방향의 압축 응력 C가 발생한다.

프레스 가공 후, 도 9에 도시된 바와 같이 상측 금형(44)을 상승시킨다. 이때, 프레스 가공된 중공관(20)(중간 성형품)은 스프링 백을 발생시켜, 잔류 응력이 높은 부분의 응력 상태가 도 10에 도시된 바와 같이 변화된다. 즉, 제2 변형부(34)의 관 내면 I에는 주위 방향의 인장 응력 T가 잔류한다.

(제2 세트 공정)

다음으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 중간 성형품을 하측 금형(46)의 오목부(46A)에 잔류시킨 채 상측 금형(44)과 상측 금형(45)을 교체한다. 그 후, 이동 장치(49)를 작동시켜 상측 금형(45)을 하강시킨다. 이것에 의하여, 상측 금형(45)과 하측 금형(46) 사이에서 형성되는 캐비티 내에 중간 성형품(21)이 세트된다(도 12 참조).

(변형 공정)

다음으로, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 중간 성형품(21)의 제2 변형부(34)가 구성하는 폐단면 중, 잔류 응력이 높은 부위를 면 외 변형시킨다. 구체적으로는, 통형부(24)의 중공부에 액체 주입 장치(52)로부터 액체를 주입하고, 액압에 의하여 제2 변형부(34)를 상측 금형(45)의 오목부(45D)를 향하여 면 외 변형시킨다. 달리 말하면, 통형부(24)가 구성하는 폐단면 내에 압력(액압)을 부여하여, 오목상으로 변형된 제2 변형부(34)의 잔류 응력이 높은 부위를 관 외측으로 면 외 변형시킨다.

이때, 중간 성형품(21)의 중공부에 액압을 작용시키면서 압축 장치(54)에 의하여 통형부(24)를 축 방향으로 압축한다. 달리 말하면, 압축 장치(54)에 의하여 통형부(24)를 축 가압한다.

상기와 같이 제2 변형부(34)의 관 내면 I의 인장 잔류 응력이 높은 부위를 프레스 방향과 반대측으로 면 외 변형시켜, 즉, 펴지게 함으로써, 제2 변형부(34)의 관 내면 I에 압축 응력을 발생시킬 수 있다.

그리고 중간 성형품의 하이드로폼 가공이 완료된 후에는 중간 성형품(21)의 중공부로부터 액체를 빼낸다. 또한 압축 장치(54)의 동작을 정지한다. 그 후, 도 16에 도시된 바와 같이 상측 금형(45)을 상승시킨다.

하이드로폼 가공이 완료된 소성 가공품{토션 빔(22)}은, 상측 금형(45)의 상승에 의하여 스프링 백을 발생시켜, 잔류 응력이 높은 부분의 응력 상태가 도 17에 도시된 바와 같이 변화된다. 즉, 제2 변형부(34)의 관 내면 I에는 주위 방향의 압축 응력 C가 잔류한다.

다음으로, 본 실시 형태의 작용 효과에 대하여 설명한다.

먼저, 탄소성 재료로 이루어지는 자동차용 부품의 두께 내의 응력 분포에 대하여 설명한다. 도 25a 내지 도 25c는, 중공관(20)에 프레스 가공만을 행한 비교예 1의 토션 빔의 응력 분포도이다. 굽힘 시에는 도 25a에 도시한 바와 같이 관 외면 O에서 인장, 관 내면 I에서 압축의 굽힘 응력이 발생하지만, 굽힘 하중을 해방한 때 스프링 백이 발생하여 도 25b에 도시한 바와 같이 응력이 해방되고, 스프링 백 후에는 도 25c에 도시한 바와 같이 관 외면 O에서 압축, 관 내면 I에서 인장의 잔류 응력이 발생한다. 이는, 도 25a의 굽힘 응력으로부터 도 25b의 스프링 백에 의하여 해방되는 응력을 뺀 값이다. 이 상태에서는 상기한 바와 같이 피로 특성이 악화된다. 또한 도면 중의 부호 C는 압축 응력을 나타내고, 부호 T는 인장 응력을 나타내고 있다.

이 때문에 본 발명자는 일본 특허 공개 제2013-91433호 공보에 나타낸 바와 같이, 중공관(20)에 프레스 가공을 실시한 후, 주위 방향으로 인장력을 작용시키는 기술을 개발하였다. 도 26a 내지 도 26c는, 일본 특허 공개 제2013-91433호 공보의 기술을 채용한 비교예 2의 토션 빔의 응력 분포도이며, 액압으로 주위 방향으로 인장력을 가하여 변형시키면, 도 26a에 도시한 바와 같이 두께 내의 탄성 변형 부위가 모두 소성 변형되어 인장 잔류 응력이 감소한다. 그 후, 액압을 해방한 때 스프링 백이 발생하여 도 26b에 도시한 바와 같이 응력이 해방되고, 스프링 백 후에는 도 26c에 도시한 바와 같이 관 외면 O와 관 내면 I의 잔류 응력이 0으로 된다. 이 때문에 토션 빔의 피로 특성이 향상된다. 그러나 이 방법에서는, 관 내면 I의 인장 잔류 응력이 압축으로 되는 일은 적으며, 압축 잔류 응력이 얻어졌다고 하더라도 -150㎫ 정도이다.

이에 대하여 본 실시 형태에서는, 중공관(20)에 프레스 가공을 실시한 후 펴지게 함으로써, 도 27a 내지 도 27c와 같이 응력이 변화된다. 구체적으로는, 도 27a에 도시한 바와 같이 두께 내의 탄성 변형 부위가 소성 변형되어 인장 잔류 응력이 감소한다. 그 후, 액압을 해방한 때 스프링 백이 발생하여 도 27b에 도시한 바와 같이 응력이 해방되고, 스프링 백 후에는 도 27c에 도시한 바와 같이 관 내면 I에 압축 응력이 잔류한다. 이때, 관 내면 I에는 -300㎫ 정도의 큰 압축 잔류 응력을 발생시키는 것이 가능해진다. 이 때문에, 본 실시 형태의 제조 방법에 의하면, 비교예 2 이상의 피로 특성 향상 효과가 얻어진다.

상기의 것으로부터, 본 실시 형태의 제조 방법에서는, 변형 공정에 있어서, 제2 변형부(34)가 구성하는 폐단면 중, 잔류 응력이 높은 부위를 펴지게 하기 때문에, 제2 변형부(34)의 관 내면의 인장 잔류 응력을 저감시킬 수 있다. 이것에 의하여, 변형 공정 후에 ?칭이나 어닐링을 하지 않더라도 제2 변형부(34)에 있어서의 관 내면 I의 인장 잔류 응력을 저감하여 토션 빔(22)의 피로 특성을 향상시킬 수 있다.

특히 면 외 변형부(28)의 면 외 변형량 H를 크게 하여, 즉, 굽힘 펴짐 양을 크게 함으로써, 제2 변형부(34)의 관 내면 I의 인장 잔류 응력이 0 또는 압축 잔류 응력으로 된다. 제2 변형부(34)의 관 내면 I의 인장 잔류 응력이 압축 잔류 응력으로 됨으로써 토션 빔(22)의 피로 특성이 향상된다.

또한 본 실시 형태의 제조 방법에서는, 중간 성형품(21)의 중공부에 액체 주입 장치(52)로부터 액체를 주입하고, 액압에 의하여 제2 변형부(34)를 상측 금형(45)의 오목부(45D)를 향하여 면 외 변형시킨다. 이 때문에, 제조 장치(40)에, 중간 성형품(21)의 제2 변형부(34)를 관 내측으로부터 관 외측을 향하여 돌출시키는 부재를 마련하는 구성에 비하여, 간단한 구성(간단한 금형 형상)으로 면 외 변형부(28)를 성형할 수 있다.

또한 본 실시 형태의 제조 방법에서는, 중간 성형품(21)의 중공부에 액압을 작용시키면서 압축 장치(54)에 의하여 통형부(24)를 축 방향으로 압축한다. 즉, 통형부(24)에 대하여 하이드로폼 가공을 실시하기 때문에, 제2 변형부(34)를 상측 금형(45)의 오목부(45D)를 따른 형상으로 성형할 수 있다.

본 실시 형태의 제조 장치(40)에서는, 상측 금형(45)의 프레스부(45A)가 프레스 방향으로 이동 가능한 구성으로 했지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 상측 금형(45)이 일체 성형품이어도 된다. 이 구성의 경우, 가압 장치(51)를 생략할 수 있다.

본 실시 형태의 제조 방법에서는, 변형 공정에 있어서, 중간 성형품(21)의 중공부에 액압을 작용시키면서 압축 장치(54)에 의하여 중간 성형품(21)을 축 방향으로 압축하는 구성으로 하고 있지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 중간 성형품(21)의 중공부에 액압을 작용시키는 구성만으로 제2 변형부(34)를 오목부(45D)를 향하여 면 외 변형시키는(펴지게 하는) 구성으로 해도 된다.

본 개시에 의하면, 펴지게 한 부위의 굽힘 펴짐 양은, 관 내면이 소성 변형될 정도의 형상이어도 되며, 그 높이는 대략 두께의 절반 정도이다. 이 경우, 부하 시의 응력 집중 등으로 피로 특성을 악화시키는 일은 없다. 또한 펴지게 한 부위의 관 외면에는 인장 잔류 응력이 발생하지만, 토션 빔 부하 시의 발생 응력은 관 내면 쪽이 커서, 관 외면에 약간의 인장 잔류 응력이 발생하더라도 피로 특성은 악화되지 않는다.

또한 본 개시에서는, 토션 빔(22)에 있어서, 관 내면 I에 압축 잔류 응력을 발생시키고, 또한 토션 빔 부하 시의 응력 집중을 피하는 관점에서, 면 외 변형부(28)의 변형량을 H, 면 외 변형부(28)의 곡률 반경 R을 이하로 하면 된다. 여기서 t는 중공관의 두께이다.

H≤5t

0.5t≤R≤10t(t는 중공관의 두께)

더욱 바람직하게는, 면 외 변형부(28)의 면 외 변형량 H, 면 외 변형부(28)의 곡률 반경 R을 이하와 같이 하면 된다.

H≤t

2t≤R≤5t

[제2 실시 형태]

이하에, 제2 실시 형태의 자동차용 부품의 제조 방법(이하, 적절히 「제조 방법」이라 생략하여 기재함)에 대하여 설명한다. 또한 제1 실시 형태와 동등한 구성에 대해서는 동일 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.

<자동차용 부품>

도 23 및 도 24에 도시된 바와 같이 토션 빔(72)은, 토션부(26)에 형성된 면 외 변형부(74)의 구성을 제외하고 제1 실시 형태의 토션 빔(22)과 동등한 구성이기 때문에 설명을 생략한다.

(면 외 변형부(74))

면 외 변형부(74)는, 오목상으로 변형된 제2 변형부(34)를 관 외측으로부터 관 내측으로 오목해지도록 면 외 변형시킨 오목상 부분이다.

<자동차용 부품의 제조 장치>

도 6a 및 도 18에 도시된 바와 같이 제조 장치(76)는, 중공관(20)을 프레스 가공하여 중간 성형품을 성형한 후, 하이드로폼에 의하여 토션 빔(72)을 성형하기 위한 장치이다. 제조 장치(76)는, 중공관(20)의 일부를 프레스 가공하여 중간 성형품(21)을 성형하기 위한 상측 금형(44)과 하측 금형(46)을 구비하고 있다. 또한 상측 금형(44)과 하측 금형(46)의 구성은 제1 실시 형태와 동등하기 때문에 설명을 생략한다.

제조 장치(76)는, 하이드로폼 가공에 의하여 제2 변형부(34)를 펴지게 하여 후술하는 면 외 변형부(74)를 성형하기 위한 상측 금형(80)을 구비하고 있다.

상측 금형(80)은, 중공관(20)의 일부분(도 18에서는 상측 부분)을 관 외측으로부터 관 내측을 향하여 프레스하여 변형시키는 프레스부(80A)와, 토션부(26)의 V자형의 개구 단부를 성형하기 위한 오목부(80B)가 형성된 성형부(80C)를 갖고 있다. 또한 본 실시 형태의 상측 금형(80)은, 프레스부(80A)가 성형부(80C)에 대하여 프레스 방향(화살표 P 방향)으로 이동 가능하게 되어 있다.

또한 프레스부(80A)에는, 토션부(26)의 면 외 변형부(74)에 대응하는 위치에 돌기부(80D)가 형성되어 있다.

또한 제조 장치(76)는, 상측 금형(80)과 하측 금형(46)을 상대적으로 이동시키는 이동 장치(49)와, 프레스부(80A)를 프레스 방향으로 이동시키는 가압 장치(51)를 구비하고 있다. 또한 이동 장치(49)와 가압 장치(51)는 제1 실시 형태와 동일한 구성이기 때문에 설명을 생략한다.

또한 제조 장치(76)는, 상측 금형(80)과 하측 금형(46)으로 통형부(24)를 가압한 상태에서 중간 성형품(21)의 중공부에 액체를 주입하는 액체 주입 장치(52)와, 중간 성형품(21)을 축 방향으로 압축하는(소위 축 가압하는) 압축 장치(54)를 구비하고 있다. 또한 액체 주입 장치(52)와 압축 장치(54)는 제1 실시 형태와 동일한 구성이기 때문에 설명을 생략한다.

<자동차용 부품의 제조 방법>

또한 중공관(20)의 통형부(24)를 제조 장치(76)의 하측 금형(46)의 오목부(46A)에 세트하는 제1 세트 공정 및 성형 공정에 대해서는, 제1 실시 형태와 동등하기 때문에 설명을 생략한다.

(제2 세트 공정)

다음으로, 도 18에 도시된 바와 같이, 중간 성형품을 하측 금형(46)의 오목부(46A)에 잔류시킨 채 상측 금형(44)과 상측 금형(80)을 교체한다. 그 후, 이동 장치(49)를 작동시켜 상측 금형(80)을 하강시킨다. 그리고 상측 금형(80)과 하측 금형(46) 사이에서 형성되는 캐비티 내에 중간 성형품을 세트한다(도 19 및 도 20 참조). 이때, 프레스부(80A)의 돌기부(80D)에 의하여 중간 성형품(21)의 제2 변형부(34)가 프레스된다.

(변형 공정)

다음으로, 도 21 및 도 22에 도시된 바와 같이, 중간 성형품(21)의 제2 변형부(34)가 구성하는 폐단면 중, 잔류 응력이 높은 부위를 면 외 변형시킨다. 구체적으로는, 중간 성형품(21)의 중공부에 액체 주입 장치(52)로부터 액체를 주입하고, 액압에 의하여, 통형부(24)의 오목상으로 변형된 제2 변형부(34)를 프레스부(80A)의 돌기부(80D) 주변을 향하여 면 외 변형시킨다. 달리 말하면, 제2 변형부(34)가 구성하는 폐단면 내에 압력(액압)을 부여하여 제2 변형부(34)의 잔류 응력이 높은 부위를 관 내측으로 면 외 변형시킨다.

이때, 중간 성형품(21)의 중공부에 액압을 작용시키면서 압축 장치(54)에 의하여 중간 성형품(21)을 축 방향으로 압축한다. 달리 말하면, 압축 장치(54)에 의하여 통형부(24)를 축 가압한다.

상기와 같이 제2 변형부(34)의 관 내면 I의 인장 잔류 응력이 높은 부위를 프레스 방향과 반대측으로 면 외 변형시켜, 즉, 펴지게 함으로써, 제2 변형부(34)의 관 내면 I의 인장 잔류 응력을 저감시킬 수 있다.

그리고 중간 성형품의 하이드로폼이 완료된 후에는 중간 성형품(21)의 중공부로부터 액체를 빼낸다. 또한 압축 장치의 동작을 정지한다. 그 후, 도 23에 도시된 바와 같이 상측 금형(45)을 상승시킨다.

또한 제2 실시 형태에서는, 제1 실시 형태의 금형 형상을 간단하게 할 수 있는 효과를 제외하고 제1 실시 형태와 동등한 작용 효과를 얻을 수 있다.

이하에 본 개시의 실시예를 나타낸다.

실시예

중공관으로서 전봉 강관을 사용하며, 본 개시의 제조 방법에 의하여 중공관을 토션 빔으로 가공하였다. 그 후, 열처리하지 않고 토션 빔의 피로 특성을 만족시킬 수 있을지 검토하였다. 열처리하지 않고 토션 빔의 피로 특성을 만족시키기 위해서는, 관 내면에 있어서의 잔류 응력을 -300㎫ 이하로 할 필요가 있다.

그래서, 표 1에 나타낸 바와 같은 소관(중공관)을 복수의 가공 조건 하에서 토션 빔으로 가공하고, 토션 빔의 잔류 응력이 높은 부위에 대하여 두께 감소율, 최대 잔류 응력, 표층부 잔류 응력, 부하 시 발생 응력을 조사하였다. 그 결과, 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 개시의 실시예 모두가 비교예에 비하여 최대 잔류 응력이 감소하고, 또한 표층부 잔류 응력이 -300㎫보다도 작아졌다. 또한 두께 감소율과 부하 시의 발생 응력은 거의 동등하였다. 이상으로부터, 본 개시에 의하면 열처리 없이 토션 빔의 피로 강도를 만족시키는 것이 밝혀졌다. 참고를 위하여, 표 1에 나타내는 조건 1의 해석 모델을 도 28에, 조건 11의 해석 모델을 도 29에 나타낸다.

또한 0.5t≤H≤5t, t≤R≤10t(t는 중공관의 두께)로 하면 표층부에 확실히 압축 잔류 응력을 부여할 수 있으며, 또한 부하 시의 발생 응력이 증대되지 않고 잔류 응력을 저감 가능하여 피로 특성의 향상에는 바람직하다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 개시의 중공관의 자동차용 부품의 제조 방법에 의하면, 성형 후의 ?칭이나 어닐링을 필요로 하지 않고 자동차용의 토션 빔 등으로서 사용하는 것에 적합한, 피로 특성을 향상시킨 자동차용 부품을 제조할 수 있다. 또한 본 개시의 자동차용 부품의 제조 방법은 토션 빔의 제조 방법에 한정되는 것은 아니며, 토션 빔 이외의 자동차용 부품에도 널리 적용할 수 있음은 물론이다.

이상의 실시 형태에 관하여 또한 이하의 부기를 개시한다.

(부기 1)

금속 재료, 또는 금속과 수지를 포함하는 복합 재료에 의하여 형성된 중공관의 일부를 프레스 가공에 의하여 관 외측으로부터 관 내측으로 상기 중공관의 축심을 넘어 변형시켜, 상기 중공관의 일부가 오목상으로 변형된 변형부를 성형하는 성형 공정과,

상기 변형부가 구성하는 폐단면 중, 잔류 응력이 높은 부위를 면 외 변형시키는 변형 공정을

구비하는, 자동차용 부품의 제조 방법.

(부기 2)

상기 변형 공정에서는, 상기 변형부가 구성하는 폐단면 내에 압력을 부여하여 상기 잔류 응력이 높은 부위를 관 외측으로 면 외 변형시키는, 부기 1에 기재된 자동차용 부품의 제조 방법.

(부기 3)

상기 변형 공정에서는, 상기 변형부가 구성하는 폐단면 내에 압력을 부여하면서 상기 중공관을 축 방향으로 압축하는, 부기 2에 기재된 자동차용 부품의 제조 방법.

(부기 4)

상기 변형 공정에서는, 상기 변형부가 구성하는 폐단면의 상기 잔류 응력이 높은 부위를 관 외측으로부터 압박하여 관 내측으로 면 외 변형시키는, 부기 1에 기재된 자동차용 부품의 제조 방법.

(부기 5)

상기 변형 공정에서는, 상기 변형부가 구성하는 폐단면의 상기 잔류 응력이 높은 부위를 관 내측으로 압박하면서 상기 중공관을 축 방향으로 압축하는, 부기 4에 기재된 자동차용 부품의 제조 방법.

(부기 6)

상기 변형부가 구성하는 폐단면의 상기 잔류 응력이 높은 부위를 면 외 변형시킨 변형량을 H, 면 외 변형된 부분의 곡률 반경을 R, 상기 중공관의 두께를 t라고 한 때, 0.5t≤H≤5t이며 또한 t≤R≤10t를 만족시키는, 부기 1 내지 부기 5 중 어느 한 항에 기재된 자동차용 부품의 제조 방법.

(부기 7)

상기 변형부는, 상기 중공관의 일부를 프레스 가공에 의하여 관 외측으로부터 관 내측으로 상기 중공관의 축심을 넘어 변형시킨 제1 변형부와, 상기 제1 변형부와 상기 중공관의 다른 부분을 연결하고, 상기 다른 부분으로부터 상기 제1 변형부를 향하여 변형량이 서서히 변화되는 제2 변형부를 갖고,

상기 변형 공정에서는, 상기 제2 변형부가 구성하는 폐단면의 상기 잔류 응력이 높은 부위를 면 외 변형시키는, 부기 1 내지 부기 6 중 어느 한 항에 기재된 자동차용 부품의 제조 방법.

(부기 8)

상기 중공관을, 차량의 서스펜션 장치에 사용되고, 상기 제1 변형부가 구성하는 폐단면이 V자형, U자형, 또는 C자형으로 된 토션 빔으로 가공하는, 부기 7에 기재된 자동차용 부품의 제조 방법.

(부기 9)

금속 재료, 또는 금속과 수지를 포함하는 복합 재료에 의하여 형성된 통형부와,

상기 통형부의 축 방향 외측에 마련되고, 상기 통형부에 대하여 주위벽의 일부가 관 외측으로부터 관 내측으로 상기 통형부의 축심을 넘어 오목상으로 변형된 제1 변형부와,

상기 통형부와 제1 변형부를 연결하고, 상기 통형부로부터 상기 제1 변형부를 향하여 변형량이 서서히 변화되는 제2 변형부를 갖는 변형부와,

상기 제2 변형부의 상기 통형부의 축 방향과 직교하는 폐단면에 있어서, 서로 대향하는 부분에 각각 형성된 볼록상 또는 오목상의 면 외 변형부를

구비하는, 자동차용 부품.

(부기 10)

차량의 서스펜션 장치에 사용되고, 상기 제1 변형부가 구성하는 폐단면이 V자형, U자형, 또는 C자형으로 된 토션 빔인, 부기 9에 기재된 자동차용 부품.

(부기 11)

금속 재료, 또는 금속과 수지로 이루어지는 복합 재료에 의하여 구성된 중공관에, 외측으로부터 내측을 향하는 변위를 부여하여 성형한 자동차용 부품의 제조 방법이며,

중공관의 통형부에, 외측으로부터 내측을 향하여 변위되는 성형부를 성형하고,

상기 성형부가 구성하는 폐단면 중, 잔류 응력이 높은 부위를 역방향으로 면 외 변형시켜, 상기 성형부의 잔류 응력을 감소시키는 것을 특징으로 하는, 자동차용 부품의 제조 방법.

(부기 12)

상기 성형부에 대하여 상기 면 외 변형을 부여하기 위하여, 상기 잔류 응력이 높은 대상 부위의 외측에 간극을 마련하여, 상기 성형부에 의하여 구성되는 폐단면의 내측을 가압하는 것을 특징으로 하는, 부기 11에 기재된 자동차용 부품의 제조 방법.

(부기 13)

상기 성형부에 대하여 상기 면 외 변형을 부여하기 위하여, 상기 잔류 응력이 높은 대상 부위의 외측에 간극을 마련하여, 상기 성형부에 의하여 구성되는 폐단면의 내측을 가압하면서 상기 성형부의 관 단부로부터 재료를 축 가압하는 것을 특징으로 하는, 부기 11에 기재된 자동차용 부품의 제조 방법.

(부기 14)

상기 성형부에 대하여 상기 면 외 변형을 부여하기 위하여, 상기 잔류 응력이 높은 대상 부위를 내측으로 압입하여, 상기 성형부에 의하여 구성되는 폐단면의 내측을 가압하는 것을 특징으로 하는, 부기 11에 기재된 자동차용 부품의 제조 방법.

(부기 15)

상기 성형부에 대하여 상기 면 외 변형을 부여하기 위하여, 상기 잔류 응력이 높은 대상 부위를 내측으로 압입하여, 상기 성형부에 의하여 구성되는 폐단면의 내측을 가압하면서 상기 성형부의 관 단부로부터 재료를 축 가압하는 것을 특징으로 하는, 부기 11에 기재된 자동차용 부품의 제조 방법.

(부기 16)

상기 중공관의 자동차용 부품이, 서스펜션 장치에 있어서 좌우의 암을 연결하고, 차체의 폭 방향과 직교하는 단면에 있어서, V자형 또는 U자형의 폐단면으로 된 토션 빔인 것을 특징으로 하는, 부기 11 내지 부기 15 중 어느 한 항에 기재된 자동차용 부품의 제조 방법.

이 경우에도 상기 V자형 또는 U자형의 폐단면에 있어서, 잔류 응력이 높은 부위를 역방향으로 면 외 변형시키기 위하여, 피로 강도 향상의 대상으로 되는 상기 V자형 또는 U자형의 폐단면의 외측에 간극을 마련하여 상기 폐단면의 내측을 가압할 수 있다. 또한 상기 V자형 또는 U자형의 폐단면에 있어서의 주위 방향의 인장 응력을 부여하기 위하여, 피로 강도 향상의 대상으로 되는 상기 V자형 또는 U자형의 폐단면의 외측에 간극을 마련하여 상기 폐단면의 내측을 가압하면서 상기 성형부의 관 단부로부터 재료를 축 가압할 수 있다.

(부기 17)

상기 V자형 또는 U자형의 폐단면에 있어서, 잔류 응력이 높은 부위를 역방향으로 면 외 변형시키기 위하여, 피로 강도 향상의 대상으로 되는 상기 V자형 또는 U자형의 폐단면의 외측에 간극을 마련하여 상기 폐단면의 내측을 가압하는 것을 특징으로 하는, 부기 16에 기재된 자동차용 부품의 제조 방법.

(부기 18)

상기 V자형 또는 U자형의 폐단면에 있어서의 주위 방향의 인장 응력을 부여하기 위하여, 피로 강도 향상의 대상으로 되는 상기 V자형 또는 U자형의 폐단면의 외측에 간극을 마련하여 상기 폐단면의 내측을 가압하면서 상기 성형부의 관 단부로부터 재료를 축 가압하는 것을 특징으로 하는, 부기 16에 기재된 자동차용 부품의 제조 방법.

(부기 19)

상기 V자형 또는 U자형의 폐단면에 있어서, 잔류 응력이 높은 부위를 역방향으로 면 외 변형시키기 위하여, 피로 강도 향상의 대상으로 되는 상기 V자형 또는 U자형의 폐단면을 내측으로 압입하여 상기 폐단면의 내측을 가압하는 것을 특징으로 하는, 부기 16에 기재된 자동차용 부품의 제조 방법.

(부기 20)

상기 V자형 또는 U자형의 폐단면에 있어서의 주위 방향의 인장 응력을 부여하기 위하여, 피로 강도 향상의 대상으로 되는 상기 V자형 또는 U자형의 폐단면을 내측으로 압입하여 상기 폐단면의 내측을 가압하면서 상기 성형부의 관 단부로부터 재료를 축 가압하는 것을 특징으로 하는, 부기 16에 기재된 자동차용 부품의 제조 방법.

부기 11 내지 부기 20의 자동차용 부품의 제조 방법에 의하면, 성형부의 두께 방향으로 분포하는 주위 방향의 인장 잔류 응력(압축·인장 응력)을 저감할 수 있다. 그 결과, 당해품의 피로 강도를 향상시킬 수 있다. 또한 관 내 표면에 큰 압축 잔류 응력을 발생시킬 수 있기 때문에 피로 강도를 더욱 향상시킬 수 있다. 특히 본 개시를 토션 빔의 제조 방법에 적용하면 그 피로 특성을 향상시킬 수 있다.

또한 2016년 3월 10일에 출원된 일본 특허 출원 제2016-046898호의 개시는, 그 전체가 참조에 의하여 본 명세서에 포함된다.

본 명세서에 기재된 모든 문헌, 특허 출원 및 기술 규격은, 개개의 문헌, 특허 출원 및 기술 규격이 참조에 의하여 포함되는 것이 구체적이고도 개별적으로 기재된 경우와 동일한 정도로 본 명세서 중에 참조에 의하여 포함된다.

Claims

금속 재료, 또는 금속과 수지를 포함하는 복합 재료에 의하여 형성된 중공관의 일부를 프레스 가공에 의하여 관 외측으로부터 관 내측으로 상기 중공관의 축심을 넘어 변형시켜, 상기 중공관의 일부가 오목상으로 변형된 변형부를 성형하는 성형 공정과,
상기 변형부가 구성하는 폐단면 중, 오목상의 개구 단부 측에서 서로 대향하는 부위를 각각 면 외 변형시키는 변형 공정을
구비하는, 자동차용 부품의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 변형 공정에서는, 상기 변형부가 구성하는 폐단면 내에 압력을 부여하여 상기 대향하는 부위를 관 외측으로 면 외 변형시키는, 자동차용 부품의 제조 방법.
제2항에 있어서,
상기 변형 공정에서는, 상기 변형부가 구성하는 폐단면 내에 압력을 부여하면서 상기 중공관을 축 방향으로 압축하는, 자동차용 부품의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 변형 공정에서는, 상기 변형부가 구성하는 폐단면의 상기 대향하는 부위를 관 외측으로부터 압박하여 관 내측으로 면 외 변형시키는, 자동차용 부품의 제조 방법.
제4항에 있어서,
상기 변형 공정에서는, 상기 변형부가 구성하는 폐단면의 상기 대향하는 부위를 관 내측으로 압박하면서 상기 중공관을 축 방향으로 압축하는, 자동차용 부품의 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 변형부가 구성하는 폐단면의 상기 대향하는 부위를 면 외 변형시킨 변형량을 H, 면 외 변형된 부분의 곡률 반경을 R, 상기 중공관의 두께를 t라고 한 때, 0.5t≤H≤5t이며 또한 t≤R≤10t를 만족시키는, 자동차용 부품의 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 변형부는, 상기 중공관의 일부를 프레스 가공에 의하여 관 외측으로부터 관 내측으로 상기 중공관의 축심을 넘어 변형시킨 제1 변형부와, 상기 제1 변형부와 상기 중공관의 다른 부분을 연결하고, 상기 다른 부분으로부터 상기 제1 변형부를 향하여 변형량이 서서히 변화되는 제2 변형부를 갖고,
상기 변형 공정에서는, 상기 제2 변형부가 구성하는 폐단면의 상기 대향하는 부위를 면 외 변형시키는, 자동차용 부품의 제조 방법.
제7항에 있어서,
상기 중공관을, 차량의 서스펜션 장치에 사용되고, 상기 제1 변형부가 구성하는 폐단면이 V자형, U자형, 또는 C자형으로 된 토션 빔으로 가공하는, 자동차용 부품의 제조 방법.
금속 재료, 또는 금속과 수지를 포함하는 복합 재료에 의하여 형성된 통형부와,
상기 통형부의 축 방향의 일방측에 마련되고, 상기 통형부에 대하여 주위벽의 일부가 관 외측으로부터 관 내측으로 상기 통형부의 축심을 넘어 오목상으로 변형된 제1 변형부와,
상기 통형부와 제1 변형부를 연결하고, 상기 통형부로부터 상기 제1 변형부를 향하여 변형량이 서서히 변화되는 제2 변형부를 갖는 변형부와,
상기 제2 변형부의 상기 통형부의 축 방향과 직교하는 폐단면에 있어서, 오목상의 개구 단부 측에서 서로 대향하는 부분에 각각 형성된 볼록상 또는 오목상의 면 외 변형부를
구비하는, 자동차용 부품.
제9항에 있어서,
차량의 서스펜션 장치에 사용되고, 상기 제1 변형부가 구성하는 폐단면이 V자형, U자형, 또는 C자형으로 된 토션 빔인, 자동차용 부품.