WO2010055747A1 - アーム素材およびその製造方法 - Google Patents

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直明 嶋田
経尊 吉田
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住友金属工業株式会社
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    • B60G2206/81—Shaping
    • B60G2206/8103—Shaping by folding or bending

Definitions

  • the present invention relates to an arm material and a manufacturing method thereof. Specifically, since the present invention has a flat cross-sectional shape, it is a lightweight, small, high strength, high yield, and low cost component of a double wishbone suspension or multilink suspension of an automobile.
  • a wishbone type suspension system or a MacPherson strut type suspension system is often used as a suspension system for passenger cars.
  • the double wishbone suspension double wishbone type ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ suspension
  • the double wishbone suspension system even if the wheel moves up and down due to input from the road surface, the kingpin inclination (camber angle) and camber angle (camber angle) are unlikely to go wrong, so it is easy to secure a stable tire contact area.
  • a multi-link suspension type which is a modification of the double wishbone suspension system, is also often used as a suspension system for passenger cars.
  • Upper arm also referred to as “upper control arm” material and lower arm which are components of double wishbone suspension and multi-link suspension (hereinafter collectively referred to as “double wishbone suspension” in this specification)
  • double wishbone suspension the raw materials have been manufactured by welding of stamped parts of steel plates, punching of thick plates, and forging of aluminum alloys.
  • the double wishbone suspension is more easily increased in size than the McPherson strut suspension, and its weight is likely to increase. For this reason, component parts of the double wishbone suspension, such as the upper arm and the lower arm described above, are strongly required to be further reduced in weight, size, strength, and cost.
  • Patent Document 1 discloses an invention relating to a wishbone type suspension device that is formed into an A shape by bending a single metal plate and includes an upper arm having an upper portion, an inner flange portion, and an outer flange portion. Yes.
  • a ball joint support portion is provided in an upper end region in the vehicle width direction.
  • a bush support portion is provided at an inner end portion of the inner flange portion in the vehicle body width direction.
  • the inner flange portion and the outer flange portion are formed so that the vertical length of the outer flange portion is longer than the vertical length of the inner flange portion on the outer side in the vehicle body width direction.
  • the inner flange portion and the outer flange portion are formed so that the vertical length of the inner flange portion is longer than the vertical length of the outer flange portion on the inner side in the vehicle body width direction. According to the present invention, the upper arm can be reduced in weight and rigidity.
  • this upper arm is manufactured by bending a single metal plate as a raw material and forming it into an A shape, the manufacturing cost inevitably increases, and there is an inevitable limit to bending. Therefore, it is difficult to form into an ideal shape in terms of performance, and the yield is poor. Furthermore, a further improvement in strength is required for the upper arm.
  • Patent Document 2 discloses a suspension arm in which a portion requiring strength has a double pipe structure. According to the present invention, a reinforcing pipe material is fitted to a place where strength is required, and a suspension arm that is the final form is manufactured through drawing, bulging, and pressing. In this manufacturing method, since it undergoes complicated processing steps, the yield of products is poor and it is difficult to reduce the cost. Furthermore, there is a problem that the strength is remarkably reduced in the unreinforced portion.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing an outline of the bending apparatus 0.
  • a metal tube or a metal rod hereinafter collectively referred to as “metal tube” 1 that is supported so as to be movable in the axial direction by a support means 2 is provided from the upstream side to the downstream side.
  • a bent product is manufactured by using a bending method in which the metal pipe 1 is bent downstream of the support means 2 while being fed toward the side by the feeding device 3.
  • the high-frequency heating coil 5 rapidly heats the metal tube 1 to a temperature range in which the metal tube 1 can be partially quenched downstream of the support means 2.
  • the water cooling device 6 rapidly cools the metal tube 1 heated downstream of the high frequency heating coil 5.
  • the movable roller die 4 has at least one pair of roll pairs 4 a that can support the metal tube 1 while feeding it.
  • the movable roller die 4 moves in a two-dimensional or three-dimensional direction downstream of the water cooling device 6, thereby giving a bending moment to a portion heated to a high temperature in the metal tube 1, thereby bending the metal tube 1. Processing.
  • a bent product can be manufactured with high work efficiency while ensuring a desired processing accuracy.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 it has been extremely difficult to simultaneously achieve light weight, small size, high strength, high yield, and low cost.
  • the manufacturing method since the manufacturing method has a plurality of steps, the manufacturing time is long, the manufacturing cost is high, and the yield is poor.
  • the bending apparatus disclosed in Patent Document 3 is premised on using a metal tube having a circular cross section as a raw material.
  • a metal raw material having a flat cross section including at least a pair of long sides is bent in a plane including the long sides. This makes it necessary to manufacture a bent product that bends in a plane substantially parallel to the pair of long sides.
  • An object of the present invention is to further reduce the weight, size, strength, yield, and cost of the upper arm and the lower arm constituting the double wishbone suspension of an automobile.
  • the present invention is an arm material for a suspension device of an automobile having a main body made of a metal member, more specifically, an upper arm material or a lower arm material.
  • the metal member has a flat and hollow closed cross-sectional shape having a pair of long sides arranged opposite to each other and is integrally formed in the longitudinal direction.
  • the main body has at least a first bent portion that is bent in a plane substantially parallel to the pair of long sides.
  • the present invention provides: (a) supporting a metal member having a flat and hollow closed cross-sectional shape at a first position while relatively feeding in the longitudinal direction; (b) metal Partially heating the metal member to be fed at a second position downstream from the first position in the feed direction of the metal member; (c) the second position in the feed direction of the metal member.
  • the main body includes at least a first portion and a second portion in the longitudinal direction, and a pair of long sides included in the first portion and a pair of long portions included in the second portion. It is desirable to have a second bent portion between the first portion and the second portion so that the sides exist in different planes.
  • mounting holes such as a ball joint support portion and a wheel hub mounting portion are provided in the arm material, and finally the upper arm or the lower arm is formed.
  • an arm material that constitutes a double wishbone suspension for an automobile. Since this arm material has a flat and hollow closed cross-sectional shape, the weight can be further reduced, the size can be reduced, the strength can be increased, the yield can be increased, and the cost can be reduced.
  • FIG. 1 is an explanatory view showing a configuration example of an upper arm of a double wishbone suspension according to the present invention in a simplified and conceptualized manner.
  • FIG. 2 is an explanatory view schematically showing an example of a method for manufacturing an arm material according to the present invention.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing an outline of a bending apparatus according to the invention disclosed by the present applicant in Patent Document 3.
  • the arm material according to the present invention is the upper arm material constituting the double wishbone suspension
  • the present invention is not limited to this aspect, and is similarly applied to the upper arm material and the lower arm material constituting the multi-link suspension device.
  • FIG. 1 is an explanatory view showing a configuration example of an arm material 11 of a double wishbone suspension device 10 according to the present invention in a simplified and conceptualized manner.
  • the material of the arm 11 has a main body 11a made of a metal member.
  • the main body 11a is integrally formed in the longitudinal direction.
  • the main body 11a is integrally configured also in the circumferential direction of the cross section, the present invention is not limited to this, and has one or two or more joints (for example, welds) in the circumferential direction. May be.
  • the main body 11a has a flat and hollow closed cross-sectional shape 14 in the entire region in the longitudinal direction.
  • the closed cross-sectional shape 14 has a pair of long sides 12 and 13 disposed to face each other.
  • the main body 11 a has a first bent portion 16 at least in a surface 15 substantially parallel to the pair of long sides 12 and 13. The first bent portion 16 bends two-dimensionally.
  • the main body 11a includes at least a first portion 17 and a second portion 18 in the longitudinal direction.
  • the main body 11 a has a second bent portion 19 between the first portion 17 and the second portion 18.
  • the main body 11a is configured such that the pair of long sides 12 and 13 included in the first portion 17 and the pair of long sides 12 and 13 included in the second portion 18 are in different planes. , Having a deformed shape.
  • bent portions 16 There may be two or more bent portions 16 in the arm material main body. Similarly, two or more bent portions 19 may exist in the arm material body. Next, a method for manufacturing the arm material 11 will be described.
  • FIG. 2 is an explanatory view schematically showing an example of a method for manufacturing the arm material 11.
  • a long metal member 1-1 is used as a raw material.
  • the long metal member 1-1 has a flat and hollow closed cross-sectional shape 14.
  • the feeding device 3 feeds the metal member 1-1 in the longitudinal direction.
  • a feeding device using an electric servo cylinder is exemplified.
  • the feed device 3 need not be a specific type of feed device.
  • a known feed device such as a feed device using a ball screw or a feed device using a timing belt or a chain can be used.
  • the metal member 1-1 is fed by the feeding device 3 in the longitudinal direction (axial direction) at a predetermined feeding speed while being held by the gripping portion 7.
  • the support means 2 supports the metal member 1-1 at the first position A.
  • the support means 2 supports the metal member 1-1 fed in the axial direction by the feeding device 3 at the first position A so as to be movable.
  • the support means 2 it is exemplified to use a pair of non-driven rolls arranged to face each other.
  • the support means 2 need not be limited to a specific type, and known support means can be used as this type of support device. In this way, the metal member 1-1 passes through the installation position A of the support means 2 and is sent in the longitudinal direction thereof.
  • the high-frequency heating device 5 partially heats the metal member 1-1 to be fed at a second position B downstream of the first position A in the feeding direction of the metal member 1-1.
  • a device having a coil capable of high-frequency induction heating the metal member 1-1 may be used.
  • a known device of this type can be used.
  • the metal member 1-1 can be heated a plurality of times by using the preheating means of the metal member 1-1 provided at least one or more upstream of the high-frequency heating device 5 in combination with the high-frequency heating device 5. .
  • a preheating means for the metal member 1-1 provided at least one or more upstream of the high-frequency heating device 5, a part of the metal member 1-1 to be sent out It is also possible to heat non-uniformly in the circumferential direction. In this way, the metal member 1-1 is partially and rapidly heated by the high-frequency heating device 5.
  • the water cooling device 6 cools and cools a portion heated at the second position B at a third position C downstream of the second position B in the feeding direction of the metal member 1-1.
  • the water-cooling device 6 cools the metal member 1-1 that is heated at the second position B and is at a high temperature between the positions B to C and the deformation resistance is greatly reduced.
  • the water cooling device 6 is not limited to a specific type of cooling device as long as a desired cooling rate can be obtained. In general, a water cooling device is used.
  • the water cooling device cools the metal member 1-1 by injecting cooling water to a predetermined position on the outer peripheral surface of the metal member 1-1.
  • the cooling water is sprayed with an inclination toward the direction in which the metal member 1-1 is sent out.
  • the distance of the cooling means with respect to the metal member 1-1 in the direction parallel to the direction orthogonal to the axial direction of the metal member 1-1, the axial direction of the metal member 1-1 is changed.
  • the range of the heated region can be adjusted. In this way, the water cooling device 6 rapidly cools the portion of the metal member 1-1 that is heated by the high frequency heating device 5.
  • the strength of a part or all of the metal member 1-1 is significantly increased to, for example, 1500 MPa or more, or a part that is subjected to machining such as drilling after bending (for example, mounting a ball joint support or a wheel hub)
  • the strength of the part or the like can be reduced to, for example, about 600 MPa to ensure machinability.
  • the movable roller die 4 is a moving support means for supporting the metal member 1-1 while moving.
  • the pair of movable rolls 4a, 4a in the movable roller die 4 is at least a pair of long sides 12 in the metal member 1-1, It moves in a two-dimensional direction in a plane substantially parallel to 13. As a result, a bending moment is applied to the heated portion of the metal member 1-1.
  • the movement support means 4 supports the metal member 1-1 to be sent in the region D downstream of the third position C in the feed direction of the metal member 1-1, and at least the metal member 1-1.
  • a bending moment is applied to a portion of the metal member 1-1 heated by the high-frequency heating device 14.
  • a chuck mechanism that grips the inner surface or the outer surface of the metal member 1-1 can be used.
  • the chuck mechanism may be supported by, for example, a vertical articulated industrial robot.
  • a chuck mechanism supported by a vertical articulated industrial robot is used in place of the support means 2 and the feed device 3 is vertically used. It is exemplified that an articulated industrial robot is used and the high-frequency heating device 5 and the water cooling device 6 are supported by a vertical articulated industrial robot. Thereby, it becomes possible to simplify the structure of the manufacturing apparatus shown in FIG.
  • the movement support means 4 moves two-dimensionally in a plane substantially parallel to at least the pair of long sides 12 and 13 of the metal member 1-1, so that an arm having a main body 11a having a shape shown by a solid line in FIG.
  • the material 11 can be manufactured.
  • the movement support means 4 further moves in the vertical direction, and the high-frequency heating device 5 and the water cooling device 6 are moved in synchronization therewith, thereby having a shape having a second bent portion 19 indicated by a one-dot chain line in FIG.
  • the arm material 11 having the main body 11a can be manufactured.
  • the metal member 1-1 having a flat and hollow closed cross-sectional shape 14 which is a processed material is sent in the longitudinal direction, and the support means 2, the high-frequency heating device 5 and the water cooling device 6 are moved to the metal member.
  • An example of a fixed arrangement with respect to the feed direction of 1-1 was taken.
  • the present invention is not limited to this embodiment, and conversely to this embodiment, the metal member 1-1, which is a work material, is fixedly arranged, and the support means 2 and the high-frequency heating device 5 are disposed.
  • the water cooling device 6 may be arranged so as to be movable with respect to the longitudinal direction of the metal member 1-1.
  • the arm material 11 according to the present invention described above is manufactured.
  • the arm material 11 according to the present invention has a flat and hollow cross-sectional shape.
  • the arm material 11 according to the present invention is lightweight and small.
  • the arm material 11 according to the present invention is further reduced in size and weight by adjusting the water cooling start temperature and the cooling rate by the water cooling device 6 as appropriate and significantly increasing the tensile strength to, for example, 1500 MPa or more. And further increase in strength.
  • the arm material 11 according to the present invention is extremely suitable for use in the upper arm of the double wishbone suspension 10.
  • the upper arm manufactured by the arm material 11 according to the present invention is about 10% to 20% lighter than, for example, welding of a pressed part of a steel plate or a conventional upper arm manufactured by Patent Document 2.
  • the arm material 11 according to the present invention is quenched by appropriately adjusting the start temperature and cooling rate of water cooling by the water cooling device 6 as described above. For this reason, in the arm material according to the present invention, a compressive residual stress is generated on the outer surface of the main body 11a, so that fatigue strength is also improved.
  • the arm material 11 according to the present invention is manufactured by an extremely simple manufacturing process, so that the yield is high and the manufacturing cost is low. Further, the arm material according to the present invention can be manufactured as the material of the lower arm in the same manner as the material of the upper arm described above.

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Abstract

　扁平かつ中空の閉断面形状を有し、いっそうの小型化、軽量化、高強度化が図られた、自動車のダブルウイッシュボーン式懸架装置等を構成するアッパーアームおよびロアアームのアーム素材を提供する。 　金属製の部材からなる本体を備える自動車の懸架装置のアーム素材である。金属製の部材は、対向して配置される一対の長辺を有する扁平かつ中空の閉断面形状を有するとともに、長手方向へ一体に構成される。本体は、少なくとも、一対の長辺と略平行な面内で屈曲する第１の屈曲部を有する。

Description

アーム素材およびその製造方法
　本発明は、アーム素材およびその製造方法に関する。具体的には、本発明は、扁平な断面形状を有することから軽量、小型、高強度、高歩留り、かつ低コストである、自動車のダブルウイッシュボーン式懸架装置またはマルチリンク式懸架装置の構成要素であるアッパーアーム素材およびロアアーム素材、ならびにその製造方法に関する。
　近年、ウイッシュボーン式懸架装置（wishbone type suspension)またはマクファーソン・ストラット式懸架装置（MacPherson strut type suspension）が乗用車の懸架装置として多く用いられる。ウイッシュボーン式懸架装置のうちダブルウイッシュボーン式懸架装置（double wishbone type suspension)は、アッパーアーム（upper arm)およびロアーアーム（lower arm)によって構成される平行四辺形のリンク機構を介して、ホイールおよびタイヤを支持する。ダブルウイッシュボーン式懸架装置は、路面からの入力によってホイールが上下動してもキングピン傾角（kingpin inclination)やキャンバー角（camber angle)が狂い難いため、タイヤの接地面積を安定して確保し易い。また、ダブルウイッシュボーン式懸架装置の変形であるマルチリンク式懸架装置（multi-link type suspension）も乗用車の懸架装置として多く用いられる。
　ダブルウイッシュボーン式懸架装置やマルチリンク式懸架装置（以下、本明細書では「ダブルウイッシュボーン式懸架装置」と総称する）の構成部品であるアッパーアーム（「アッパーコントロールアーム」ともいわれる）素材およびロアアーム素材は、これまで、鋼板のプレス加工部品の溶接、厚板の打ち抜き加工、さらにはアルミニウム合金の鍛造等によって、製造されてきた。
　近年、自動車の軽量化が地球温暖化対策の一環として推進されている。ダブルウイッシュボーン式懸架装置は、マクファーソン・ストラット式懸架装置よりも、構造が大型化し易いためにその重量も増加し易い。このため、ダブルウイッシュボーン式懸架装置の構成部品、例えば上述したアッパーアームおよびロアアームには、いっそうの軽量化、小型化、高強度化さらには低コストが強く要請されている。
　特許文献１には、一枚の金属板を折り曲げ加工してＡ型に成形され、上部、内側フランジ部、及び外側フランジ部を有するアッパーアームを備えるウイッシュボーン式懸架装置に係る発明が開示されている。ボールジョイント支持部が上部における、車体幅方向の外側の端部の領域に設けられる。ブッシュ支持部が内側フランジ部における、車体幅方向の内側の端部に設けられる。内側フランジ部及び外側フランジ部は、車体幅方向の外側において、外側フランジ部の上下方向長さが内側フランジ部の上下方向長さよりも長くなるように、形成される。また、内側フランジ部及び外側フランジ部は、車体幅方向の内側において、内側フランジ部の上下方向長さが外側フランジ部の上下方向長さよりも長くなるように、形成される。この発明によればアッパーアームの軽量化および高剛性化が図られる。
　このアッパーアームは、原材料である一枚の金属板を折り曲げ加工してＡ型に成形することによって製造されるため、必然的に製造コストが嵩むとともに、曲げ加工可能な限界が不可避的に存在するために性能上理想的な形状に成形することが難しく、歩留りが悪い。さらに、よりいっそうの強度の向上がこのアッパーアームに対しても要求されている。
　特許文献２には、強度を必要とする箇所を２重管構造としたサスペンション用アームが開示されている。この発明によれば、強度を必要とする箇所に補強用パイプ材を嵌合し、絞り加工、バルジ加工、プレス加工を経て、最終形態となるサスペンション用アームを製造するものである。この製造方法では、複雑な加工工程を経ているため、製品の歩留まりが悪く、低コスト化が難しい。さらには、補強されていない箇所では強度が著しく小さくなるという問題がある。
　本出願人は、先に特許文献３により曲げ加工装置に係る発明を開示した。図３は、この曲げ加工装置０の概略を示す説明図である。概説すると、この発明では、図３に示すように、支持手段２によって軸方向へ移動自在に支持される金属管または金属棒（以下、「金属管」と総称する）１を、上流側から下流側へ向けて送り装置３により送りながら、支持手段２の下流でこの金属管１に曲げ加工を行う曲げ加工方法を用いることによって、曲げ加工製品を製造する。
　すなわち、高周波加熱コイル５は、支持手段２の下流において金属管１を部分的に焼入れが可能な温度域へ急速に加熱する。水冷装置６は、高周波加熱コイル５の下流において加熱された金属管１を急速に冷却する。さらに、可動ローラダイス４は、金属管１を送りながら支持することができるロール対４ａを少なくとも一組有する。可動ローラダイス４は、水冷装置６の下流において、二次元又は三次元の方向へ移動することによって、金属管１における高温に加熱された部分に曲げモーメントを与え、これにより、金属管１の曲げ加工を行う。この発明によれば、所望の加工精度を確保しながら高い作業能率で、曲げ加工製品を製造することができる。
特開２００４－２９１９６３号公報 特開平１０－１６６８２３号公報 国際公開第２００６／９３００６号パンフレット
　特許文献１および特許文献２により開示されたアッパーアームやアームの製造方法では、軽量、小型、高強度、高歩留り、かつ低コストを同時に達成することは極めて困難であった。特に、複数の工程を有する製造方法であるため、製造時間が長く、製造コストがかかり、歩留まりが悪い。
　特許文献３により開示された曲げ加工装置は、円形の断面を有する金属管を原材料とすることを前提とする。この曲げ加工装置を用いてダブルウイッシュボーン式懸架装置のアッパーアームを製造しようとすると、少なくとも一対の長辺を含む扁平な断面を有する金属製の原材料を、この長辺を含む平面内で屈曲させることによって、一対の長辺と略平行な面内で屈曲する曲げ加工製品を製造する必要が生じる。
　しかし、この曲げ加工では、扁平な断面を有する金属製の原材料を、変形抵抗が極めて大きい方向へ屈曲させることになる。このため、この曲げ加工時の原材料に変形や破断が発生することが懸念される。このため、この加工方法を用いてアッパーアームおよびロアアームを製造することは、これまで全く検討されていない。
　本発明の目的は、自動車のダブルウイッシュボーン式懸架装置を構成するアッパーアームおよびロアアームのさらなる軽量化、小型化、高強度化、高歩留り化、かつ低コスト化を図ることである。
　本発明者らは、特許文献３により開示された曲げ加工装置について鋭意検討を重ねた結果、この曲げ加工装置は、極めて斬新な装置であって、当業者の技術常識に従うとこれまでには加工できないと考えられてきた複雑な形状を有する曲げ加工製品を、容易かつ確実に加工できる能力を有することが判明した。そこで、本発明者らは、この曲げ加工装置についてさらに検討を重ねた結果、この曲げ加工装置を用いれば、さらなる軽量化、小型化、高強度化、高歩留り化、かつ低コスト化が図られたアーム素材を提供できることを知見して、本発明を完成した。
　本発明は、金属製の部材からなる本体を備える自動車の懸架装置のアーム素材、より具体的にはアッパーアーム素材またはロアアーム素材である。そして、金属製の部材は、対向して配置される一対の長辺を有する扁平かつ中空の閉断面形状を有するとともに、長手方向へ一体に構成される。さらに、本体は、少なくとも、一対の長辺と略平行な面内で屈曲する第１の屈曲部を有する。
　別の観点からは、本発明は、（ａ）扁平かつ中空の閉断面形状を有する金属製の部材を、その長手方向へ相対的に送りながら第１の位置において支持すること、（ｂ）金属製の部材の送り方向について第１の位置よりも下流の第２の位置において、送られる金属製の部材を部分的に加熱すること、（ｃ）金属製の部材の送り方向について第２の位置よりも下流の第３の位置において、第２の位置で加熱された部分を冷却すること、および（ｄ）金属製の部材の送り方向について第３の位置よりも下流の領域で、金属製の部材を支持する支持手段の位置を、少なくとも一対の長辺と略平行な面内で二次元または三次元の方向へ変更して、金属製の部材における加熱された部分に曲げモーメントを与えることによって、上述した本発明に係るアーム素材の製造方法である。
　これらの本発明では、本体は、長手方向へ向けて少なくとも第１の部分および第２の部分を備え、第１の部分に含まれる一対の長辺と、第２の部分に含まれる一対の長辺とが互いに異なる平面内に存在するように、第１の部分と第２の部分との間に第２の屈曲部を有することが望ましい。
　これらの本発明では、アーム素材にボールジョイント支持部およびホイールハブ取付け部等の取付け孔を設ける等を行い、最終的にアッパーアームまたはロアアームとなる。
　本発明によれば、自動車のダブルウイッシュボーン式懸架装置を構成するアーム素材が提供される。このアーム素材は、扁平かつ中空の閉断面形状を有するため、いっそう軽量化、小型化、高強度化、高歩留り化、かつ低コスト化が図られる。
図１は、本発明に係るダブルウイッシュボーン式懸架装置のアッパーアームの構成例を、簡略化および概念化して示す説明図である。 図２は、本発明に係るアーム素材の製造方法の一例を、模式的に示す説明図である。 図３は、本出願人が特許文献３により開示した発明に係る曲げ加工装置の概略を示す説明図である。
１　金属材
１－１　金属製の部材
２　支持手段
３　送り装置
４ａ　ロール対
４　可動ローラダイス（移動支持手段）
５　高周波加熱コイル
６　水冷装置
１０　ダブルウイッシュボーン型サスペンション装置
１１　アーム素材
１１ａ　アーム素材本体
１２，１３　長辺
１４　閉断面形状
１５　面
１６　第１の屈曲部
１７　第１の部分
１８　第２の部分
１９　第２の屈曲部
　以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以降の説明では、本発明に係るアーム素材が、ダブルウイッシュボーン式懸架装置を構成するアッパーアーム素材である場合を例にとる。しかし、本発明は、この態様に限定されるものではなく、マルチリンク式懸架装置を構成するアッパーアーム素材、およびロアアーム素材にも同様に適用される。
　［アーム素材］
　図１は、本発明に係るダブルウイッシュボーン式懸架装置１０のアーム素材１１の構成例を、簡略化および概念化して示す説明図である。
　同図に示すように、このアーム１１素材は、金属製の部材からなる本体１１ａを有する。本体１１ａは長手方向へ一体に構成される。本体１１ａは、その横断面の周方向についても一体に構成されるが、本発明はこれに限定されるものではなく、周方向に１または２以上の接合部（例えば溶接部）を有していてもよい。
　本体１１ａは、その長手方向の全域に、扁平かつ中空の閉断面形状１４を有する。閉断面形状１４は、対向して配置される一対の長辺１２、１３を有する。本体１１ａは、少なくとも、一対の長辺１２、１３と略平行な面１５内に第１の屈曲部１６を有する。第１の屈曲部１６は、二次元に屈曲する。
　また、図１に一点鎖線で示すように、この本体１１ａは、長手方向へ向けて少なくとも第１の部分１７および第２の部分１８を備える。
　本体１１ａは、第２の屈曲部１９を、第１の部分１７と第２の部分１８との間に有する。これにより、本体１１ａは、第１の部分１７に含まれる一対の長辺１２、１３と、第２の部分１８に含まれる一対の長辺１２、１３とが互いに異なる平面内に存在するように、変形した形状を有する。
　屈曲部１６は、アーム素材本体において２つ以上存在していてもよい。同様に、屈曲部１９も、アーム素材本体において２つ以上存在していてもよい。
　次に、このアーム素材１１の製造方法を説明する。
　［製造方法］
　図２は、このアーム素材１１の製造方法の一例を、模式的に示す説明図である。
　図２に示すように、金属製の長尺の部材１－１を原材料として用いる。金属製の長尺の部材１－１は、扁平かつ中空の閉断面形状１４を有する。
　送り装置３は、この金属部材１－１をその長手方向へ送る。この送り装置３としては、電動サーボシリンダーを用いる送り装置が例示される。送り装置３は、特定の型式の送り装置である必要はなく、例えばボールネジを用いる送り装置やタイミングベルトやチェーンを用いる送り装置といった、この種の送り装置として公知の送り装置を用いることができる。
　この金属製の部材１－１は、つかみ部７により保持されながら、送り装置３によりその長手方向（軸方向）へ所定の送り速度で送られる。
　支持手段２は、金属製の部材１－１を第１の位置Ａにおいて支持する。支持手段２は、送り装置３によりその軸方向へ送られる金属部材１－１を、第１の位置Ａにおいて移動自在に支持する。支持手段２としては、対向して配置される一対の非駆動のロールを用いることが例示される。支持手段２は、特定の型式のものに限定する必要はなく、この種の支持装置として公知の支持手段を用いることができる。このようにして金属製の部材１－１は、支持手段２の設置位置Ａを通過して、その長手方向へ送られる。
　高周波加熱装置５は、金属製の部材１－１の送り方向について第１の位置Ａよりも下流の第２の位置Ｂにおいて、送られる金属製の部材１－１を部分的に加熱する。
　高周波加熱装置５としては、金属製の部材１－１を高周波誘導加熱することができるコイルを有するものを用いればよい。高周波加熱装置５には、この種の高周波加熱装置として公知のものを用いることができる。
　金属製の部材１－１の軸方向と直交する方向と平行な方向に関する、金属製の部材１－１に対する高周波加熱装置５の加熱コイルの距離を、変更することによって、送り出される金属製の部材１－１の一部をその周方向へ不均一に加熱することができる。
　高周波加熱装置５の上流側に少なくとも１つ以上設けられる金属製の部材１－１の予熱手段を高周波加熱装置５と併用することによって、金属製の部材１－１を複数回加熱することもできる。
　さらに、高周波加熱装置５の上流側に少なくとも１つ以上設けられる金属製の部材１－１の予熱手段を高周波加熱装置５と併用することによって、送り出される金属製の部材１－１の一部をその周方向へ不均一に加熱することもできる。このようにして、金属製の部材１－１は、高周波加熱装置５により、部分的に急速に加熱される。
　水冷装置６は、金属部材１－１の送り方向について第２の位置Ｂよりも下流の第３の位置Ｃにおいて、第２の位置Ｂで加熱された部分を水冷して冷却する。水冷装置６は、第２の位置Ｂで加熱されて位置Ｂ～位置Ｃ間において高温にあって変形抵抗が大幅に低下した状態の金属部材１－１を、冷却する。
　水冷装置６としては、所望の冷却速度が得られるものであればよく、特定の方式の冷却装置に限定する必要はない。一般的には、水冷装置を用いる。水冷装置は、冷却水を金属製の部材１－１の外周面の所定の位置に噴射することにより金属製の部材１－１を冷却する。
　冷却水は、金属製の部材１－１が送り出される方向へ向けて傾斜して吹き付けられる。金属製の部材１－１の軸方向と直交する方向と平行な方向に関する、金属製の部材１－１に対する冷却手段の距離を、変更することによって、金属製の部材１－１の軸方向への被加熱領域の範囲を調整することができる。このようにして、水冷装置６は、金属製の部材１－１における、高周波加熱装置５により加熱された部分を、急速に冷却する。
　水冷装置６による水冷の開始温度および冷却速度を適宜調整することにより、金属製の部材１－１における冷却部の一部または全部を焼入れることも可能である。これにより、金属製の部材１－１の一部または全部の強度を例えば１５００ＭＰａ以上と大幅に高めたり、曲げ加工後に穴あけ加工等の機械加工を行われる部位（例えばボールジョイント支持部やホイールハブ取付け部等）の強度を、例えば６００ＭＰａ程度に低下して、機械加工性を確保することができる。
　このようにして、高周波加熱コイル５により部分的に加熱されて変形抵抗が大幅に低下した部分が、金属製の部材１－１の一部に形成される。
　可動ローラダイス４は、金属製の部材１－１を移動しながら支持するための移動支持手段である。可動ローラダイス４における一対の可動ロール４ａ、４ａが、金属部材１－１の送り方向について第３の位置Ｃよりも下流の領域において、金属製の部材１－１における少なくとも一対の長辺１２、１３と略平行な面内で二次元の方向へ移動する。これにより、曲げモーメントが、金属部材１－１における加熱された部分に与えられる。
　このように、移動支持手段４は、金属製の部材１－１の送り方向について第３の位置Ｃよりも下流の領域Ｄにおいて、送られる金属製の部材１－１を支持するとともに、少なくとも金属製の部材１－１の送り方向を含む二次元の方向へ移動することによって、金属製の部材１－１における、高周波加熱装置１４により加熱された部分に曲げモーメントを与える。
　移動支持手段としては、上述した可動ローラダイス４以外に、金属製の部材１－１の内面または外面を把持するチャック機構を用いることができる。チャック機構を用いる場合には、このチャック機構を、例えば垂直多関節型の産業用ロボットにより支持させるようにしてもよい。
　このチャック機構を垂直多関節型の産業用ロボットにより支持させる場合には、さらに、支持手段２に替えて垂直多関節型の産業用ロボットにより支持されるチャック機構を用いるとともに、送り装置３として垂直多関節型の産業用ロボットを用い、さらに高周波加熱装置５および水冷装置６を垂直多関節型の産業用ロボットにより支持させることが、例示される。これにより、図２に示す製造装置の構成を簡素化することが可能になる。
　移動支持手段４が、金属製の部材１－１における少なくとも一対の長辺１２、１３と略平行な面内で二次元に移動することによって、図１に実線で示す形状の本体１１ａを有するアーム素材１１を製造することができる。
　移動支持手段４が、さらに上下方向にも移動するとともにこれに高周波加熱装置５および水冷装置６を同調させて移動させることによって、図１に一点鎖線で示す第２の屈曲部１９を有する形状の本体１１ａを有するアーム素材１１を製造することができる。
　以上の説明では、加工素材である扁平かつ中空の閉断面形状１４を有する金属製の部材１－１をその長手方向へ送り、かつ支持手段２、高周波加熱装置５および水冷装置６を、金属部材１－１の送り方向に対して固定して配置する態様を例にとった。しかし、本発明は、この態様に限定されるものではなく、この態様とは逆に、加工素材である金属製の部材１－１を固定して配置し、かつ支持手段２、高周波加熱装置５および水冷装置６を、金属製の部材１－１の長手方向に対して移動自在に配置するようにしてもよい。
　このようにして、上述した本発明に係るアーム素材１１が製造される。この本発明に係るアーム素材１１は、扁平かつ中空の断面形状を有する。このため、本発明に係るアーム素材１１は、軽量かつ小型である。さらに、本発明に係るアーム素材１１は、上述したように水冷装置６による水冷の開始温度および冷却速度を適宜調整して引張強度を例えば１５００ＭＰａ以上と大幅に高めることによって、いっそうの小型化、軽量化さらには高強度化が図られる。このため、本発明に係るアーム素材１１は、ダブルウイッシュボーン式懸架装置１０のアッパーアームに用いることに極めて適している。
　上述したように、自動車のアッパーアームには、地球温暖化対策の一環として軽量化が強く求められている。本発明に係るアーム素材１１により製造されるアッパーアームは、例えば鋼板のプレス加工部品の溶接や特許文献２により製造される従来のアッパーアームに対して、約１０％～２０％の軽量化を図ることができる
　本発明に係るアーム素材１１は、上述したように水冷装置６による水冷の開始温度および冷却速度を適宜調整することによって焼入れを行われる。このため、本発明に係るアーム素材は、本体１１ａの外表面に圧縮の残留応力が発生するので、疲労強度も向上する。
　さらに、本発明に係るアーム素材１１は、図１を参照しながら説明したように、極めて簡便な製造工程により製造されるため、歩留りが高く、製造コストも低い。
　また、本発明に係るアーム素材は、上述のアッパーアームの素材と同様にロアアームの素材としても製造できる

Claims (3)

  1. 　金属製の部材からなる本体を備え、
    　該金属製の部材は、対向して配置される一対の長辺を有する扁平かつ中空の閉断面形状を有するとともに、長手方向へ一体に構成され、さらに
    　前記本体は、少なくとも、前記一対の長辺と略平行な面内で屈曲する第１の屈曲部を有することを特徴とする自動車の懸架装置のアーム素材。
  2. 　前記本体は、長手方向へ向けて少なくとも第１の部分および第２の部分を備え、かつ
    　前記第１の部分に含まれる前記一対の長辺と、前記第２の部分に含まれる前記一対の長辺とが互いに異なる平面内に存在するように、前記第１の部分と前記第２の部分との間に第２の屈曲部を有することを特徴とする請求項１に記載された自動車の懸架装置のアーム素材。
  3. 　扁平かつ中空の閉断面形状を有する金属製の部材を、その長手方向へ相対的に送りながら、第１の位置において支持すること、
    　該金属製の部材の送り方向について前記第１の位置よりも下流の第２の位置において、送られる金属製の部材を部分的に加熱すること、
    　前記金属製の部材の送り方向について前記第２の位置よりも下流の第３の位置において、前記第２の位置で加熱された部分を冷却すること、および
    　前記金属製の部材の送り方向について前記第３の位置よりも下流の領域で、前記金属製の部材を支持する支持手段の位置を、少なくとも前記一対の長辺と略平行な面内で二次元または三次元の方向へ変更して、前記金属製の部材における前記加熱された部分に曲げモーメントを与えることを特徴とするアーム素材の製造方法。
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