WO2013018801A1 - トーションビーム式サスペンション - Google Patents

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cylindrical
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佳弘 森岡
敏次 廣谷
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フタバ産業株式会社
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    • B60G2206/81—Shaping
    • B60G2206/8102—Shaping by stamping

Definitions

  • the present invention relates to a torsion beam suspension provided with a torsion beam that connects a pair of left and right trailing arms, one end of which is swingably supported by a vehicle body and the other end of which is rotatably supported by a wheel.
  • the cross beam disclosed in Patent Document 1 is formed from a pipe made of high strength trace alloy steel or multiphase steel.
  • the center of the pipe is formed into a U-shaped cross section of a double wall by cold forming. Thereafter, the pipe is annealed, then quenched in water and then tempered. Further, after shot peening the surface of the pipe, both ends and the like are formed into a necessary shape.
  • a blank (steel plate) corresponding to a torsion beam is formed from a steel plate, both ends of the blank are formed into terminals, and then the blank is formed into a pipe shape by press forming.
  • the butt portion of the steel plate is welded and formed into a pipe shape.
  • the pipe is crushed inward in the radial direction by press molding to form a recess, and the bead is disposed outside the recess and annealed after press molding to form a torsion beam.
  • the pipe can be easily formed by general press molding or the like, and the heat treatment process can be reduced, so that the torsion beam type suspension can be easily manufactured.
  • the torsion beam has a large shape, and even if the heat treatment is only annealed, a furnace having a size capable of annealing the torsion beam having a large shape is required. Therefore, there is a problem that a large facility is required and a long heat treatment time is required.
  • Patent Document 3 a method of manufacturing a torsion beam type suspension as in Patent Document 3 has been proposed.
  • this manufacturing method when a concave portion is formed by crushing the pipe radially inward by press molding and the cross-sectional shape is formed into a substantially V shape or a substantially U shape, the pipe is crushed inward in the radial direction to open the tip opening side. After forming the concave portion, the front end opening side of the concave portion is formed in the closing direction to form a substantially V shape or a substantially U shape. As a result, it is possible to reduce the occurrence of residual stress and eliminate the need for heat treatment.
  • torsion beam suspension that has sufficient durability and is easy to manufacture.
  • a torsion beam type suspension comprises a pair of left and right trailing arms that are supported at one end so as to be swingable on the vehicle body and rotatably supported at the other end, and a torsion beam that connects the pair of left and right trailing arms.
  • the torsion beam is formed of a hollow material, and the torsion beam has cylindrical portions at both ends thereof, and is formed by crushing and folding the hollow material radially inward in the center in the longitudinal direction of the torsion beam.
  • a gradually changing portion having a cross-sectional shape gradually changing from the recessed portion to the cylindrical portion is provided between the concave portion and the cylindrical portion, It is characterized by being annealed.
  • the torsion beam suspension manufacturing method includes a pair of left and right trailing arms that are supported at one end so as to be swingable on the vehicle body and rotatably supported at the other end, and the pair of left and right trailing arms.
  • a torsion beam suspension comprising: a torsion beam suspension comprising: a cylindrical portion at both ends of the torsion beam formed of a hollow material; Forming a gradually changing portion, forming a gradually changing portion whose cross-sectional shape gradually changes from the recessed portion to the cylindrical portion between the concave portion and the cylindrical portion, and annealing the folded portion in the gradually changing portion. And a process.
  • the annealing may be performed by high-frequency heating with a coil approaching the outside of the folded portion.
  • the annealing is preferably performed in a temperature range of 600 ° C to 650 ° C.
  • the cross-sectional shape of the concave portion is substantially V-shaped or substantially U-shaped, and the torsion beam is formed into the concave portion in which the hollow material is crushed inward in the radial direction by press molding and the distal end opening side is opened.
  • the tip opening side of the recess may be shaped in the closing direction so as to be shaped into the substantially V shape or the substantially U shape.
  • the torsion beam type suspension can be easily manufactured, and sufficient durability can be obtained by a partial annealing operation.
  • annealing When annealing is performed by high-frequency heating, partial annealing is easy. Further, the annealing may be in the temperature range of 600 ° C to 650 ° C. Further, the residual stress can be reduced by forming an open recess and then forming the recess in the closing direction. Annealing work becomes easier by performing annealing at least on the outer side of the turn-up portion of the gradually changing portion on the concave side.
  • FIG. 1 is a perspective view of a torsion beam suspension as one embodiment of the present invention. It is an expanded sectional view of the axial direction of the torsion beam of this embodiment. It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the torsion beam of this embodiment. It is an enlarged front view of the torsion beam of this embodiment. It is an expansion rear view of the torsion beam of this embodiment.
  • FIG. 6 is an enlarged sectional view taken along line VI-VI in FIG. 4.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of VII-VII in FIG. 4. It is expansion explanatory drawing of the annealing in the gradual change part of this embodiment.
  • 1 is a left trailing arm, and the trailing arm 1 is formed by bending a hollow material having a circular cross section in this embodiment.
  • a left trailing arm 1 and a symmetrical right trailing arm 2 are connected by a torsion beam 4.
  • both the trailing arms 1 and 2 are bilaterally symmetric, in the present embodiment, the following description will be focused on the left trailing arm 1.
  • Both the trailing arms 1 and 2 are not limited to pipes, but may be formed by abutting two members having a U-shaped cross section to form a tubular structure having a circular cross section.
  • the collar 6 is fixed to one end of the left trailing arm 1 by welding.
  • the left trailing arm 1 is swingably supported by a vehicle body (not shown) via a collar 6.
  • a carrier 8 is fixed to the outer periphery on the other end side of the trailing arm 1 by welding.
  • the carrier 8 is formed by bending both end portions substantially vertically.
  • the carrier 8 is formed with a fitting hole 10 for attaching a spindle (not shown) that rotatably supports the wheel.
  • a spring seat member 11 is attached by welding so as to straddle the trailing arm 1 and the torsion beam 4.
  • the torsion beam 4 is formed of a hollow material, and notches 4a and 4b corresponding to the outer peripheral shapes of the left and right trailing arms 1 and 2 are formed at both ends of the torsion beam 4.
  • the notches 4a and 4b are brought into contact with the outer periphery in the middle of the left and right trailing arms 1 and 2, and the periphery thereof is welded.
  • a hot-rolled hot-rolled steel sheet is used as a material, and in the present embodiment, the hot-rolled hot-rolled steel sheet has a structure made of ferrite and bainite.
  • the outer periphery is recessed inward to form a recess 12.
  • the recess 12 is recessed so that the inner wall surfaces come into contact with each other, and the double wall is formed in a substantially V-shaped cross section or a substantially U-shaped cross section.
  • the recess 12 is recessed toward the upper side of the vehicle body, and the recess 12 is opened downward.
  • the present invention is not limited to this, and the recess 12 is recessed toward the rear of the vehicle body, and the recesses are recessed forward. You may form so that 12 may open.
  • the shape of the steel plate 21 corresponds to a shape in which the torsion beam 4 is developed in a flat plate shape.
  • notches 21a and 21b are formed by notching both ends of the steel plate 21 in the longitudinal direction.
  • the shapes of the cutouts 21a and 21b correspond to the cutouts 4a and 4b at both ends of the torsion beam 4.
  • the cutouts 21a and 21b are formed in the same shape as the flattened shape of the torsion beam 4, and are formed into a hollow material by the next molding process.
  • the notches 21a and 21b become the notches 4a and 4b of the torsion beam 4.
  • the notches 4a and 4b may be formed as necessary.
  • the steel plate 21 is formed into a hollow material by press forming in a forming step.
  • press forming first, the steel plate 21 is formed into a U shape by press forming, and then both ends along the axial direction of the steel plate 21 are butted in an O shape.
  • a hollow material 23 having a linear bead 22 (welded portion) along the axial direction is formed by welding, such as laser welding or plasma welding, at the abutting portion by a welding process.
  • welding such as laser welding or plasma welding
  • the intermediate portion in the axial direction of the hollow member 23 is crushed inward in the radial direction of the hollow member 23 by press working to form the recess 12.
  • the welded bead 22 is disposed so as to be outside the recess 12 and pressed.
  • the recess 12 is recessed so that the inner wall surface contacts the inner wall surface on the opposite side, and the double wall is formed in a substantially U-shaped cross section.
  • cylindrical portions 14 and 16 having a circular cross section or an ellipse shape are formed at both ends of the hollow material 23.
  • gradually changing portions 18 and 20 that gradually change from the concave portion 12 to the cylindrical portions 14 and 16 are formed between the intermediate concave portion 12 and the cylindrical portions 14 and 16 at both ends.
  • the gap between the inner wall surfaces gradually increases from the state of the recess 12 in which the inner wall surface is in contact with the opposite inner wall surface toward the cylindrical portions 14 and 16 at both ends.
  • the gradually changing portions 18 and 20 have a slightly larger width in the vehicle front-rear direction D2 (see FIG. 1) than the recess 12 and the cylindrical portions 14 and 16.
  • the crushing and forming step includes a crushing step and a forming step. As shown by a two-dot chain line in FIG. 8, first, in the crushing step, the hollow material 23 is crushed inward in the radial direction, and the inner wall surface is the opposite inner wall surface. It is recessed so that it contacts. At that time, the radius of curvature of the folded portion 24 of the recess 12 may be larger than the desired radius of curvature in the torsion beam at the time of completion. By increasing the curvature radius in this way, when the hollow member 23 is crushed inward in the radial direction, the folded portion 24 is formed without difficulty.
  • the folded portion 24 of the concave portion 12 is formed at the front end opening of the concave portion 12.
  • the hollow material 23 is formed by press forming the hollow material 23 by forming the concave portion 12 so that the opening angle ⁇ formed by the side wall of the concave portion 12 is about 90 degrees, the cross-section of the hollow material 23 is reduced. Is folded at approximately the center of the folds to form a turn-around portion 24.
  • the folded portion 24 can be prevented from being molded while moving along the wall of the hollow member 23. Accordingly, it is possible to prevent the tensile residual stress from being generated from the folded portion 24 to the inside of the recess 12.
  • the concave portion 12 is bent inward into a substantially U-shaped or V-shaped sectional shape that requires the opened concave portion 12.
  • the folded portion 24 is press-molded to have a required radius of curvature.
  • both ends of the torsion beam 4 have a cylindrical cross-sectional shape, and a recess 12 is formed in an intermediate portion in the axial direction of the torsion beam 4. Therefore, when the hollow member 23 is crushed inward in the radial direction to form the concave portion 12 having a substantially U-shaped section or a V-shaped section, the entire hollow member 23 is crushed flatly over the entire length of the hollow member 23.
  • the concave portion 12 cannot be formed in the process of bending the cross section into a substantially U-shaped cross section or a V-shaped cross section.
  • the middle of the hollow material 23 in the axial direction is crushed inward in the radial direction of the hollow material 23 to form the recess 12.
  • Both ends of the hollow member 23 are maintained in a cylindrical shape without being crushed, and the tip opening of the recess 12 is formed into an open shape.
  • the hollow material 23 is bent at substantially the center of the cross section, and a folded portion 24 is formed.
  • the concave portion 12 is formed so as to be bent inward as shown by a solid line in FIG. 8 from an open cross-sectional substantially U-shape or V-shaped cross-section indicated by a two-dot chain line in FIG.
  • tensile residual stress is generated outside the double-shaped torsion beam 4, and compressive residual stress is generated inside.
  • this torsion beam 4 is heat-treated.
  • the heat treatment is partial heating annealing of the torsion beam 4 and the tensile residual stress is removed by annealing.
  • the heat treatment is, for example, by high frequency heating, laser heating, partial current heating, or the like.
  • the torsion beam 4 formed from the hot-rolled hot-rolled steel sheet of the present embodiment is heated to 550 ° C. or higher, so that the residual stress generated during press forming becomes almost zero, and when heated to 700 ° C. or higher, the tensile strength decreases. End up. Further, by heating to 600 ° C. to 650 ° C. and gradually cooling, the tensile strength is maximized due to the thermosetting property of the steel plate 21. Therefore, the annealing temperature may be in the temperature range of 550 ° C. to 700 ° C., and more preferably in the temperature range of 600 ° C. to 650 ° C. The heating time in the annealing process is 30 seconds or less.
  • the annealing range R is a portion where the tensile residual stress is generated, in the present embodiment, outside the folded portion 24 of the gradually changing portions 18 and 20 on the concave portion 12 side. That is, the annealing range is a portion where the cross-sectional shape changes from the recess 12 to both gradually changing portions 18 and 20, and is a portion where the amount of press working is large. A portion where the cross-sectional shape changes from the gradually changing portions 18 and 20 on both sides to the cylindrical portions 14 and 16 on both sides does not necessarily need to be annealed because the amount of press working is small and the residual stress is small.
  • the annealing range R is a place where the tensile residual stress is generated, and is near the turn-around place 24 and outside the turn-back place 24.
  • the residual stress outside the bottom of the recess 12 is small, and the annealing range R may be at least outside the gradual change portions 18 and 20 on the recess 12 side where tensile residual stress is generated in the vicinity of the turning point 24.
  • the annealing may be performed not only on the outer side of the turn-up portion 24 of the gradually changing portions 18 and 20 on the concave portion 12 side but on the outer side of the turn-up portion 24 of the concave portion 12 with the entire length of the concave portion 12.
  • the crushing molding step when the tensile residual stress is generated inside the folded portion 24, the inside of the folded portion 24 may be annealed, and further, the tensile residual stress is outside the folded portion 24. If it occurs in both the inner side and the inner side, both sides of the folded portion 24 may be annealed.
  • a coil 30 corresponding to the annealing range R is formed, and the coil 30 is brought close to the torsion beam 4 in the annealing range R, so that annealing by partial heating is easily performed. It can be carried out.
  • the annealing treatment the tensile residual stress outside the folded portion 24 is removed, and the compressive residual stress inside the folded portion 24 remains.
  • the operation of the torsion beam suspension according to this embodiment will be described. While the vehicle is traveling, a torsional force is applied to the torsion beam 4, and stress due to the torsional force is generated in the torsion beam 4.
  • the stress generated by the torsional force is a tensile stress, and this tensile stress is generated outside the folded portion 24.
  • the residual tensile stress is removed by annealing, it is possible to prevent excessive tensile stress from being generated, It is possible to prevent a crack from occurring on the outer side of the folded portion 24.
  • the compressive residual stress remains inside the folded portion 24, so that the generated tensile stress can be relaxed and the durability of the torsion beam 4 is improved.

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Abstract

　トーションビーム式サスペンションは、一端が車体に揺動可能に支持され他端に車輪を回転可能に支持する左右一対のトレーリングアームと、該左右一対のトレーリングアームを連結するトーションビームと、を備える。前記トーションビームは、中空材から形成され、かつ、前記トーションビームは、その両端に筒部を有するとともに、前記トーションビームの長手方向の中央部には前記中空材を径方向内側に潰して折り返して形成された凹部を有し、前記凹部と前記筒部との間には、断面形状が前記凹部から前記筒部に徐々に変化する徐変部が設けられており、該徐変部における折返し箇所は焼鈍されている。

Description

トーションビーム式サスペンション 関連出願の相互参照
　本国際出願は、２０１１年８月３日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１１－１７０４２５号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１１－１７０４２５号の全内容を本国際出願に援用する。
　本発明は、一端が車体に揺動可能に支持され他端に車輪を回転可能に支持する、左右一対のトレーリングアームを連結するトーションビームを備えたトーションビーム式サスペンションに関する。
　車両において、左右一対のトレーリングアームをトーションビームで連結したトーションビーム式サスペンションが知られている。このようなトーションビーム式サスペンションに用いられるトーションビームには、車両重量の増加や運動性能の向上にともなって、より一層の耐久性の向上が求められている。このようなものとして、特許文献１に開示されているクロスビームは、高い強度の微量合金鋼や多相鋼からなるパイプから成形されている。このクロスビームにおいては、冷間成形加工によって、パイプの中央を二重壁のＵ字状断面に形成する。その後、パイプの焼きなまし処理を行い、次に、水中で焼き入れしてから、焼戻しする。更に、このパイプの表面をショットピーニングしてから、両端等を必要な形状に形成する。
　しかしながら、上述のクロスビームにおいては、焼きなまし、焼き入れ、焼戻しという複数回の熱処理工程を実施しなければならない。しかも、焼入れ処理を施すことにより表面に酸化スケールが付着してしまう。そのため、ショットピーニング処理によってスケールを除去する工程を必要とするなど多くの工程を必要とし、高コスト、低生産性となる。また、焼入れ工程とショットピーニング工程では歪の発生が避けられず、寸法精度に優れた製品を作製することが困難である。
　そこで、特許文献２に記載のトーションビーム式サスペンションの製造方法では、鋼板からトーションビームに応じたブランク（鋼板）を形成し、ブランクの両端を端末成形した後、ブランクをプレス成形によりパイプ状に成形すると共に、鋼板の突き合わせ箇所を溶接してパイプ状に成形している。その後、プレス成形によりパイプを径方向内側に潰して凹部を形成すると共に、ビードは凹部の外側に配置し、プレス成形後に焼鈍して、トーションビームを形成している。これにより、一般的なプレス成形等により容易にパイプを形成でき、熱処理工程を低減できるので、トーションビーム式サスペンションの製造が容易となる。
　しかし、トーションビームは形状が大きく、熱処理が焼鈍だけになったとしても、形状が大きなトーションビームを焼鈍できる大きさの炉が必要となる。したがって、大きな設備が必要であり、また、長い熱処理時間を必要とするという問題があった。
　そこで、更に、特許文献３のようなトーションビーム式サスペンションの製造方法が提案されている。この製造方法では、プレス成形によりパイプを径方向内側に潰した凹部を成形し断面形状を略Ｖ字状または略Ｕ字状に成形する際に、パイプを径方向内側に潰して先端開口側が開いた凹部を成形してから、凹部の先端開口側を閉じ方向に成形して略Ｖ字状または略Ｕ字状に成形している。これにより、残留応力の発生を低減して、熱処理を不要とすることが可能となる。
特開２００１－１２３２２７号公報 特開２００７－６９６７４号公報 特開２００７－２３７７８４号公報
　しかしながら、こうした特許文献３に記載のトーションビーム式サスペンションでは、トーションビームの断面形状が長手方向で変化する場合に不都合が生じる可能性がある。例えば、トーションビームの両端に筒部を形成すると共に、トーションビームの中間に凹部を形成して、凹部と筒部とを断面形状が凹部から筒部に徐々に変化する徐変部を介して連接した場合、トーションビームがねじられると、徐変部の外側に亀裂が発生する場合がある。
　本発明の一側面においては、十分な耐久性を有すると共に、製造も容易なトーションビーム式サスペンションを提供することが好ましい。
　本発明のトーションビーム式サスペンションは、一端が車体に揺動可能に支持され他端に車輪を回転可能に支持する左右一対のトレーリングアームと、該左右一対のトレーリングアームを連結するトーションビームと、を備え、前記トーションビームは、中空材から形成され、かつ、前記トーションビームは、その両端に筒部を有するとともに、前記トーションビームの長手方向の中央部には前記中空材を径方向内側に潰して折り返して形成された凹部を有し、前記凹部と前記筒部との間には、断面形状が前記凹部から前記筒部に徐々に変化する徐変部が設けられており、該徐変部における折返し箇所は焼鈍されていることを特徴とする。
　また、本発明のトーションビーム式サスペンションの製造方法は、一端が車体に揺動可能に支持され他端に車輪を回転可能に支持する左右一対のトレーリングアームと、該左右一対のトレーリングアームを連結するトーションビームと、を備えているトーションビーム式サスペンションの製造方法であって、中空材で形成された前記トーションビームの両端に筒部を残して前記トーションビームの長手方向の中央部を径方向内側に潰して折り返した凹部を形成するとともに、前記凹部と前記筒部との間に断面形状が前記凹部から前記筒部に徐々に変化する徐変部を形成する工程と、前記徐変部における折り返し箇所を焼鈍する工程と、を含むことを特徴とする。
　本発明では、コイルを前記折返し箇所外側に接近させて高周波加熱により前記焼鈍を行うとよい。また、前記焼鈍は６００℃から６５０℃の温度範囲で行うことが好ましい。更に、前記凹部の断面形状は、略Ｖ字状または略Ｕ字状であり、前記トーションビームは、プレス成形により前記中空材を径方向内側に潰して先端開口側が開いた前記凹部に成形してから、前記凹部の先端開口側を閉じ方向に成形して前記略Ｖ字状または前記略Ｕ字状に成形してもよい。また、少なくとも前記凹部側の前記徐変部の折返し箇所外側を焼鈍するとよい。
　本発明では、トーションビーム式サスペンションを構成する中空材に凹部を形成することにより生じる折返し箇所を焼鈍すればよく、全体を焼鈍する必要がないので焼鈍作業が容易となる。これにより、トーションビーム式サスペンションの製造が容易になるとともに、部分的な焼鈍作業により十分な耐久性を得ることもできる。
　高周波加熱により焼鈍を行うと、部分的な焼鈍も容易である。また、焼鈍は６００℃から６５０℃の温度範囲でよい。更に、開いた凹部を成形してから、凹部を閉じ方向に成形することにより、残留応力を低減できる。焼鈍は少なくとも凹部側の徐変部の折返し箇所外側に施すことにより、より焼鈍作業が容易になる。
本発明の一実施形態としてのトーションビーム式サスペンションの斜視図である。 本実施形態のトーションビームの軸方向の拡大断面図である。 本実施形態のトーションビームの製造工程を示す説明図である。 本実施形態のトーションビームの拡大正面図である。 本実施形態のトーションビームの拡大背面図である。 図４のＶＩ－ＶＩ拡大断面図である。 図４のＶＩＩ－ＶＩＩ拡大断面図である。 本実施形態の徐変部での焼鈍の拡大説明図である。
１，２…トレーリングアーム、４…トーションビーム、４ａ，４ｂ…切欠、６…カラー、８…キャリア、１２…凹部、１４，１６…筒部、１８，２０…徐変部、２１…鋼板、２３…中空材、２４…折返し箇所、３０…コイル
　以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示すように、１は左のトレーリングアームで、トレーリングアーム１は、本実施形態では、断面円形の中空材を曲げ加工して形成されている。左のトレーリングアーム１と、これと左右対称の右のトレーリングアーム２とがトーションビーム４により連結されている。
　両トレーリングアーム１，２は、左右対称であるので、本実施形態では、以下、左のトレーリングアーム１を中心に説明する。尚、両トレーリングアーム１，２は、パイプから形成する場合に限らず、断面Ｕ字状の二つの部材を突き合わせて円形状の断面を有する管状構造を形成したものであってもよい。
　左のトレーリングアーム１の一端には、カラー６が溶接により固定されている。カラー６を介して、図示しない車体に左のトレーリングアーム１が揺動可能に支持される。また、トレーリングアーム１の他端側外周には、キャリア８が溶接により固着されている。キャリア８は、両端部を略垂直に折り曲げて形成されている。キャリア８には、車輪を回転可能に支持する図示しないスピンドルを取り付けるための嵌合孔１０が形成されている。また、トレーリングアーム１とトーションビーム４とに跨ってばね座部材１１が溶接により取り付けられている。
　トーションビーム４は、図２に示すように、中空材から形成されており、トーションビーム４の両端は、左右トレーリングアーム１，２の外周形状に応じた切欠４ａ，４ｂが形成されている。この切欠４ａ，４ｂが左右トレーリングアーム１，２の中間の外周に接触されて、その周囲が溶接されている。
　トーションビーム４には、材料として加熱硬化用熱延鋼板が用いられており、加熱硬化用熱延鋼板は、本実施形態では、フェライトおよびベイナイトからなる組織を有する。トーションビーム４の軸方向（車両軸方向Ｄ１（図１参照）に相当）の中間（長手方向の中央部）は、その外周が内側に窪まされて、凹部１２が形成されている。
　凹部１２は内壁面が互いに接触するように窪まされて、二重壁が断面略Ｖ字状または断面略Ｕ字状に形成されている。尚、本実施形態では、車体の上方に向かって凹部１２が窪まされ、下方に凹部１２が開口しているが、これに限らず、車体の後方に向かって凹部１２が窪まされ、前方に凹部１２が開口するように形成してもよい。
　加熱硬化用熱延鋼板からトーションビーム２４を形成する際には、まず、ロール状に巻かれた加熱硬化用熱延鋼板から、図３Ａに示すように、長方形状の鋼板２１（ブランクとも呼ぶ）を切り取る。この鋼板２１の形状は、トーションビーム４を平板状に展開した形状に対応している。
　次に、図３Ｂに示すように、鋼板２１の長手方向両端を切り欠いて、切欠２１ａ，２１ｂを形成する。この切欠２１ａ，２１ｂの形状は、トーションビーム４の両端の切欠４ａ，４ｂに対応しており、トーションビーム４を平板状に展開した形状と同じ形状に形成され、次の成形工程により中空材に成形された際に、切欠２１ａ，２１ｂがトーションビーム４の切欠４ａ，４ｂとなる。切欠４ａ，４ｂは必要に応じて形成すればよい。
　続いて、図３Ｃに示すように、成形工程により、鋼板２１をプレス成形により中空材に形成する。プレス成形では、まず、鋼板２１をプレス成形によりＵ字状に成形し、その後、Ｏ字状に鋼板２１の軸方向に沿った両端を突き合わせる。
　そして、図３Ｄに示すように、溶接工程により、この突き合わせ箇所をレーザー溶接又はプラズマ溶接等の溶接で、軸方向に沿った直線状のビード２２（溶着部）を有する中空材２３を形成する。尚、本実施形態では、鋼板２１から中空材に形成する場合を例としたが、継ぎ目なしパイプ等を用いても、同様に実施可能である。
　そして、図３Ｅに示すように、潰し成形工程により、プレス加工によって中空材２３の軸方向の中間を中空材２３の径方向内側に潰して、凹部１２を形成する。その際、溶接によるビード２２は、凹部１２の外側となるように配置されて、プレス加工される。凹部１２は、図６に示すように、内壁面が反対側の内壁面に接触するように窪まされて、二重壁が断面略Ｕ字状に形成される。
　また、中空材２３の両端には、断面円形あるいは楕円等の形状の筒部１４，１６を形成する。中間の凹部１２と両端の筒部１４，１６との間は、図７に示すように、凹部１２から筒部１４，１６に徐々に変化する徐変部１８，２０が形成されている。
　徐変部１８，２０においては、内壁面が反対側の内壁面に接触している凹部１２の状態から、両端の筒部１４，１６に向かって、両内壁面の間の隙間が徐々に大きくなる。徐変部１８，２０では、図５に示すように、凹部１２および筒部１４，１６と比較して車両前後方向Ｄ２（図１参照）の幅が若干大きくなっている。
　潰し成形工程は、潰し工程と成形工程とからなり、図８に二点鎖線で示すように、まず、潰し工程において、中空材２３を径方向内側に潰して、内壁面が反対側の内壁面に接触するように窪まされる。その際、凹部１２の折返し箇所２４の曲率半径は、完成時のトーションビームにおいて所望とされる極率半径よりも大きくてもよい。このように曲率半径を大きくすることにより、中空材２３を径方向内側に潰す際に、折返し箇所２４が無理なく形成される。
　このように、凹部１２の先端開口には、凹部１２の折返し箇所２４が形成される。ここで、例えば、凹部１２の側壁のなす開き角度θが９０度程度となるように、凹部１２が開いた形状に形成することにより、中空材２３をプレス成形する際に、中空材２３が断面のほぼ中央で折れ曲がって、折返し箇所２４が形成される。
　よって、中空材２３を径方向内側に潰す際に、折返し箇所２４が中空材２３の壁に沿って移動しながら成形されるのを防止できる。従って、折返し箇所２４から凹部１２の内側に引張残留応力が発生するのを防止できる。
　潰し工程の後、成形工程では、図８に実線で示すように、開いた状態の凹部１２を必要とする断面略Ｕ字状あるいは断面Ｖ字状の形状に、凹部１２を内側に折り曲げるように成形すると共に、折返し箇所２４も必要とする曲率半径となるようにプレス成形する。
　本実施形態では、トーションビーム４の両端は、断面形状が筒状であり、トーションビーム４の軸方向の中間部に凹部１２が形成される。従って、中空材２３を径方向内側に潰して、断面略Ｕ字状あるいは断面Ｖ字状の凹部１２を形成する際、中空材２３の全長に渡って扁平に潰した後に、中空材２３の全体を断面略Ｕ字状あるいは断面Ｖ字状に折り曲げるという作業工程で凹部１２を形成することができない。
　そこで、まず、潰し工程において、中空材２３の軸方向の中間を中空材２３の径方向内側に潰して、凹部１２を形成する。中空材２３の両端は潰すことなく筒状を維持し、凹部１２の先端開口は、開いた形状に成形する。これにより、中空材２３が断面のほぼ中央で折れ曲がって、折返し箇所２４が形成される。
　成形工程では、図８に二点鎖線で示す開いた断面略Ｕ字状あるいは断面Ｖ字状から、図８に実線で示すように、凹部１２を内側に折り曲げるように成形する。成形工程終了時には、図８に矢印で示すように、二重形状のトーションビーム４の外側には引張残留応力が発生しており、内側には圧縮残留応力が発生している。
　次に、このトーションビーム４を熱処理する。熱処理はトーションビーム４の部分加熱焼鈍で、焼鈍処理により引張残留応力を除去する。熱処理は、例えば、高周波加熱、レーザー加熱、部分通電加熱等による。
　本実施形態の加熱硬化用熱延鋼板から形成したトーションビーム４は５５０℃以上に加熱することにより、プレス成形時に生じた残留応力がほぼ０になり、７００℃以上に加熱すると引張強度が低下してしまう。また、６００℃～６５０℃に加熱して、徐冷することにより、鋼板２１の加熱硬化性により引張強度が最も大きくなる。よって、焼鈍の温度は、５５０℃から７００℃の温度範囲としてもよく、６００℃から６５０℃の温度範囲とすることがより好ましい。また、焼鈍の工程における加熱時間は３０秒以下である。
　トーションビーム４の焼鈍は、トーションビーム４の全体を焼鈍するのではなく、部分的に行う。焼鈍範囲Ｒは、図４に示すように、本実施形態では、凹部１２側の徐変部１８，２０の折返し箇所２４の外側であり、引張残留応力が発生している箇所である。即ち、焼鈍範囲は凹部１２から両徐変部１８，２０に断面形状が変化する箇所であり、しかも、プレス加工量が大きい箇所である。両側の徐変部１８，２０から両側の筒部１４，１６に断面形状が変化する箇所は、プレス加工量が小さく、残留応力が小さいので、必ずしも焼鈍しなくてもよい。
　また、焼鈍範囲Ｒは、図８に示すように、引張残留応力が発生している箇所であり、折返し箇所２４の近傍で、折返し箇所２４の外側である。凹部１２の底部外側の残留応力は少なく、焼鈍範囲Ｒは、少なくとも凹部１２側の徐変部１８，２０の外側で折返し箇所２４近傍の引張残留応力が発生している外側であればよい。尚、凹部１２側の徐変部１８，２０の折返し箇所２４外側に限らず、焼鈍は凹部１２の全長で、凹部１２の折返し箇所２４の外側に施してもよい。また、潰し成形工程が本実施形態と異なり、引張残留応力が折返し箇所２４の内側に発生する場合には、折返し箇所２４の内側を焼鈍すればよく、更に、引張残留応力が折返し箇所２４の外側と内側との両方に発生する場合には、折返し箇所２４の両側を焼鈍するようにすればよい。
　高周波加熱により焼鈍する場合は、図４に示すように、焼鈍範囲Ｒに応じたコイル３０を形成して、コイル３０を焼鈍範囲Ｒのトーションビーム４に接近させることにより、容易に部分加熱による焼鈍を行うことができる。焼鈍処理により、折返し箇所２４の外側の引張残留応力が除去され、折返し箇所２４の内側の圧縮残留応力は残る。
　次に、本実施形態のトーションビーム式サスペンションの作動について説明する。
　車両の走行中に、トーションビーム４にはねじり力が加わり、このねじり力による応力がトーションビーム４に生じる。ねじり力により発生する応力は引張応力であり、折返し箇所２４の外側にこの引張応力が発生するが、焼鈍により引張残留応力が除去されているので、過大な引張応力が発生するのを防止でき、折返し箇所２４の外側に亀裂が生じるのを防止できる。
　折返し箇所２４の内側にも引張応力が発生するが、折返し箇所２４の内側には圧縮残留応力が残っているので、発生する引張応力を緩和でき、トーションビーム４の耐久性が向上する。しかも、折返し箇所２４外側を焼鈍すればよく、全体を焼鈍する必要がないので焼鈍作業が容易となる。これにより、トーションビーム４の製造が容易になるとともに、部分的な焼鈍作業により十分な耐久性を得ることもできる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

Claims (10)

  1. 　トーションビーム式サスペンションであって、
    　一端が車体に揺動可能に支持され他端に車輪を回転可能に支持する左右一対のトレーリングアームと、
    　該左右一対のトレーリングアームを連結するトーションビームと、を備え、
    　前記トーションビームは、中空材から形成され、かつ、
    　前記トーションビームは、その両端に筒部を有するとともに、前記トーションビームの長手方向の中央部には前記中空材を径方向内側に潰して折り返して形成された凹部を有し、
    　前記凹部と前記筒部との間には、断面形状が前記凹部から前記筒部に徐々に変化する徐変部が設けられており、該徐変部における折返し箇所は焼鈍されていることを特徴とするトーションビーム式サスペンション。
  2. 　コイルを前記折返し箇所外側に接近させて高周波加熱により前記焼鈍を行うことを特徴とする請求項１に記載のトーションビーム式サスペンション。
  3. 　前記焼鈍の温度は、６００℃から６５０℃の温度範囲であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトーションビーム式サスペンション。
  4. 　前記凹部の断面形状は、略Ｖ字状または略Ｕ字状であり、
    　前記トーションビームは、プレス成形により前記中空材を径方向内側に潰して先端開口側が開いた前記凹部に成形してから、前記凹部の先端開口側を閉じ方向に成形して前記略Ｖ字状または前記略Ｕ字状に成形したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のトーションビーム式サスペンション。
  5. 　少なくとも前記凹部側の前記徐変部の折返し箇所外側が焼鈍されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれ１項に記載のトーションビーム式サスペンション。
  6. 　一端が車体に揺動可能に支持され他端に車輪を回転可能に支持する左右一対のトレーリングアームと、
    　該左右一対のトレーリングアームを連結するトーションビームと、を備えているトーションビーム式サスペンションの製造方法であって、
    　中空材で形成された前記トーションビームの両端に筒部を残して前記トーションビームの長手方向の中央部を径方向内側に潰して折り返した凹部を形成するとともに、前記凹部と前記筒部との間に断面形状が前記凹部から前記筒部に徐々に変化する徐変部を形成する工程と、
    　前記徐変部における折り返し箇所を焼鈍する工程と、
    　を含むことを特徴とするトーションビーム式サスペンションの製造方法。
  7. 　前記焼鈍の工程では、コイルを前記折返し箇所外側に接近させて高周波加熱により前記焼鈍を行うことを特徴とする請求項６に記載のトーションビーム式サスペンションの製造方法。
  8. 　前記焼鈍の工程では、６００℃から６５０℃の温度範囲で焼鈍を行うことを特徴とする請求項６または請求項７に記載のトーションビーム式サスペンションの製造方法。
  9. 　前記凹部の断面形状は、略Ｖ字状または略Ｕ字状であり、
    　前記凹部を形成する工程では、前記トーションビームは、プレス成形により前記中空材を径方向内側に潰して先端開口側が開いた前記凹部に成形してから、前記凹部の先端開口側を閉じ方向に成形して前記略Ｖ字状または前記略Ｕ字状に成形することを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載のトーションビーム式サスペンションの製造方法。
  10. 　前記焼鈍の工程では、少なくとも前記凹部側の前記徐変部の折返し箇所外側を焼鈍することを特徴とする請求項６ないし請求項９のいずれか１項に記載のトーションビーム式サスペンションの製造方法。
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