(57)【要約】【課題】パイプ状の素材への曲げ加工による肉厚減少および偏平を抑制し、素材の肉厚の低減による軽量化を図った場合でも、耐久性の低下防止を図ることができる中空スタビライザを提供する。【解決手段】中空スタビライザは、車両の幅方向に延在するトーション部と、トーション部の両端部に位置するアーム部と、トーション部とアーム部とを接続する湾曲部とを備えている。図１１に示す湾曲部３０外側の肉厚ｔ１、湾曲部３０内側の肉厚ｔ２、パイプ状の素材（曲げ加工前の素材）の肉厚ｔ０を用い、湾曲部３０外側の肉厚減少率δ１＝（ｔ０−ｔ１）／ｔ０×１００（％）、湾曲部３０内側の肉厚増加率δ２＝（ｔ２−ｔ０）／ｔ０×１００（％）と表した場合、湾曲部３０外側の肉厚減少率δ１と湾曲部３０内側の肉厚増加率δ２との比（＝湾曲部内外肉厚変化率比δ２／δ１）は、δ２／δ１≧１．７５を満たしている。【選択図】図１１
2010274716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の幅方向に延在するトーション部と、前記トーション部の両端部に位置するアーム部と、前記トーション部と前記アーム部とを接続する湾曲部とを備えた中空スタビライザにおいて、
前記湾曲部外側の肉厚ｔ１、前記湾曲部内側の肉厚ｔ２、および、パイプ状の素材の肉厚ｔ０を用い、
前記湾曲部外側の肉厚減少率δ１＝（ｔ０−ｔ１）／ｔ０×１００（％）、
前記湾曲部内側の肉厚増加率δ２＝（ｔ２−ｔ０）／ｔ０×１００（％）と表した場合、
前記湾曲部外側の肉厚減少率δ１と前記湾曲部内側の肉厚増加率δ２との比δ２／δ１は、
δ２／δ１≧１．７５を満たすことを特徴とする中空スタビライザ。
【請求項２】
前記湾曲部における前記素材の径方向の断面は、前記素材の曲げ方向が短径となり、かつ前記曲げ方向に略直交する方向が長径となる扁平形状をなし、
前記湾曲部の短径Ｄ２および素材外径Ｄ０を用い、
前記湾曲部の短径方向の外径減少率γ２＝（Ｄ０−Ｄ２）／Ｄ０×ｌ００（％）と表した場合、
前記外径減少率γ２は、γ２≦５（％）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の中空スタビライザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に発生するロールを抑制する中空スタビライザに係り、特に中空スタビライザの肉厚の設定に関する。
【背景技術】
【０００２】
スタビライザ１は、図７に示すように、車両の幅方向に延在するトーション部１１、トーション部１１の両端部に位置するアーム部１２、および、トーション部１１とアーム部１２とを接続する湾曲部１３（肩部）を備えている。スタビライザ１では、アーム部１２が、左右で逆位相となる上下方向の入力をねじりモーメントに変え、トーション部１１が、そのねじりモーメントを受けている。なお、符号１４は、ブッシュを示している。
【０００３】
スタビライザ１では、トーション部１１がブッシュ１４およびブラケット等の支持部材１８を介して車体側に支持され、アーム部１２がスタビライザリンク（図示略）を介してサスペンションアーム等のアクスル側の部材に接続される。スタビライザ１では、車両の旋回走行時にアーム部１２に互いに逆向きの上下方向の荷重が入力すると、アーム部１２が互いに逆方向に撓むとともに、トーション部１２が捻られる。このようにスタビライザ１の各部位に生じるばね作用により、車体に発生するロールが抑制される。
【０００４】
スタビライザの素材としては中実材や中空材が使用されている（たとえば特許文献１〜３）。二酸化炭素排出量削減が世界の重要課題である状況下、自動車部品の軽量化要求が強いことから、中空材の利用が図られており、中空材は、応力が比較的低いものに適用される。中空材としては、電縫管や電縫管を所定の寸法に引抜加工したパイプ素材が使われる。
【０００５】
中空スタビライザは、図８に示すパイプベンダ２０を用い、中空材であるパイプＰを所定形状に曲げ加工することにより製造される。図８は、パイプベンダ２０全体の概略構成を表し、パイプＰへの曲げ加工中の状態を表す斜視図である。パイプベンダ２０は、回転曲げ型２１、締付型２２、および、圧力型２３を備えている。回転曲げ型２１は、円弧状の成形面を有し、回転駆動機構（図示略）により回転させられる。締付型２２は、パイプＰを固定する。圧力型２３は、回転曲げ型２１の中心方向に押し付けられ、回転曲げ型２１とでパイプＰを狭持する。
【０００６】
パイプベンダ２０では、図９に示すようにパイプＰが締付型２２に固定され、図１０（Ａ），（Ｂ）に示すように、パイプＰが固定された締付型２２が回転曲げ型２１とともに回転する。これにより、パイプＰは、回転曲げ型２１に巻き付けられるように曲げられる。この場合、パイプＰは、締付型２２の方向に引き込まれ、圧カ型２３は、回転曲げ型２１中心への押付力を維持しながら、パイプＰとともに移動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１４２６３２号公報
【特許文献２】特許第３８８６１０６号
【特許文献３】特許第４０８７７６５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上のような曲げ加工により得られたパイプＰには、図１１（Ａ）に示す湾曲部３０が形成される。符号Ｃは、曲げ中心を示している。湾曲部３０には曲げ応力（湾曲部外側には引張応力、湾曲部内側には圧縮応力）が付与され、湾曲部３０の肉厚は、曲げ内側で厚く、曲げ外側で薄くなる。なお、湾曲部内側は曲げ中心Ｃ側であり、湾曲部外側は曲げ中心Ｃ側とは反対側である。ここで、湾曲部３０外側の肉厚をｔ１、曲げ内側の肉厚をｔ２、パイプ素材（曲げ加工前のパイプ）の肉厚をｔ０とした場合、図１１（Ｂ）に示すように湾曲部３０の曲げ外側の肉厚減少率δ１および曲げ内側の肉厚増加率δ２を次のように表すと、通常の中空スタビライザでは、湾曲部内外肉厚変化率比δ２／δ１は０．４５〜１．５程度となる。
δ１＝（ｔ０−ｔ１）／ｔ０×１００（％）
δ２＝（ｔ２−ｔ０）／ｔ０×１００（％）
【０００９】
また、湾曲部３０では、図１１（Ｂ）に示すように、パイプ断面の曲げ半径方向で短径となり、かつ、それと垂直な方向で長径となる偏平が生じる。長径をＤ１、短径をＤ２、素材径をＤ０とした場合、曲げ半径方向と直角方向（すなわち、短径方向）の外径増加率γ１および曲げ半径方向の外径減少率γ２は、次のように表され、γ１は、曲げ型で拘束されるため（図１０（Ｂ）参照）、４％以下であるが、γ２は２〜１５％程度である。
γ１＝（Ｄ１−Ｄ０）／Ｄ０×１００（％）
γ２＝（Ｄ０−Ｄ２）／Ｄ０×ｌ００（％）
【００１０】
しかしながら、一般的に中空スタビライザでは湾曲部が最大応力となる。湾曲部外側の肉厚が薄くなると、湾曲部の断面係数が減少するため、湾曲部の応カ増大と、ばね定数低下が起こる。その結果、耐久性が低下するため、湾曲部の減肉を考慮してパイプ素材の肉厚を厚くして設計する必要がある。また、曲げ加工で偏平が生じてγ２が大きくなると、減肉と同様、湾曲部の断面係数が減少するため、湾曲部の応力増大とばね定数低下が起こる。その結果、耐久性が低下する。
【００１１】
したがって、本発明は、パイプ素材の曲げ加工による肉厚減少および偏平を抑制することができるとともに、耐久性を損なわずにパイプ素材の肉厚を低減して軽量化が可能な中空スタビライザを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の中空スタビライザは、車両の幅方向に延在するトーション部と、トーション部の両端部に位置するアーム部と、トーション部とアーム部とを接続する湾曲部とを備えた中空スタビライザであって、湾曲部外側の肉厚ｔ１、湾曲部内側の肉厚ｔ２、パイプ状の素材の肉厚ｔ０を用い、湾曲部外側の肉厚減少率δ１＝（ｔ０−ｔ１）／ｔ０×１００（％）、湾曲部内側の肉厚増加率δ２＝（ｔ２−ｔ０）／ｔ０×１００（％）と表した場合、湾曲部外側の肉厚減少率δ１と湾曲部内側の肉厚増加率δ２との比δ２／δ１は、δ２／δ１≧１．７５を満たすことを特徴としている。
【００１３】
本発明の中空スタビライザでは、湾曲部外側の肉厚減少率δ１と湾曲部内側の肉厚増加率δ２との比がδ２／δ１≧１．７５を満たしているので、パイプ素材の曲げ加工による肉厚減少および偏平を抑制することができるとともに、耐久性を損なわずにパイプ素材の肉厚を低減して軽量化を図ることができる。
【００１４】
本発明の中空スタビライザは、様々な構成を用いることができる。たとえば湾曲部における素材の径方向の断面は、素材の曲げ方向が短径となり、かつ曲げ方向に略直交する方向が長径となる扁平形状をなし、短径をＤ２、素材外径Ｄ０を用い、短径方向の外径減少率γ２＝（Ｄ０−Ｄ２）／Ｄ０×ｌ００（％）と表した場合、外径減少率γ２は、γ２≦５（％）を満たすことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の中空スタビライザによれば、パイプ素材の曲げ加工による肉厚減少および偏平を抑制することができるとともに、耐久性を損なわずにパイプ素材の肉厚を低減して軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る中空スタビライザの曲げ加工に使用されるＭＯＳ曲げ装置の概略構成を表す側断面図である。
【図２】素材の肉厚ｔと素材径Ｄとの比（＝ｔ／Ｄ）と、矢印Ｃ方向（図１）の移動距離Ｌと矢印Ｂ方向（図１）の回転角度αとの比（＝Ｌ／α）との関係を表すグラフである。
【図３】湾曲部外側の肉厚減少率δ１（％）と前記湾曲部内側の肉厚増加率δ２（％）との比（＝湾曲部内外肉厚変化率比δ２／δ１）と曲げ半径、および、外径減少率γ２（％）と曲げ半径の関係を表すグラフである。
【図４】本発明の一実施形態に係る中空スタビライザの曲げ加工に使用されるパイプベンダの概略構成を表す斜視図である。
【図５】実施例で製造した中空スタビライザの構成を表す斜視図である。
【図６】ＭＯＳ曲げ装置で座屈が発生した状態を表す側断面図である。
【図７】中空スタビライザの構成を表す斜視図である
【図８】中空スタビライザの曲げ加工に使用される従来のパイプベンダの概略構成を表す斜視図である。
【図９】従来のパイプベンダにより曲げ加工を行う工程を表す側面図である。
【図１０】従来のパイプベンダにより曲げ加工を行う工程を表し、（Ａ）は図９の工程に続く工程を表す側面図、（Ｂ）は（Ａ）の工程で素材が回転曲げ型に拘束されている状態を表す径方向断面図である。
【図１１】中空スタビライザの湾曲部の構成を表し、（Ａ）は中空スタビライザの湾曲部を表す側面図、（Ｂ）は 湾曲部の径方向断面での各パラメータを説明するための断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態の中空スタビライザは、たとえば図７に示す従来の中空スタビライザと同様な部位から構成されているが、耐久性の向上を図るために、湾曲部の外径や肉厚に関する各種値を所定の範囲内に設定している点が、従来の中空スタビライザと異なる。
【００１８】
すなわち、本実施形態の中空スタビライザは、図１１に示すように、湾曲部３０外側の肉厚ｔ１、湾曲部３０内側の肉厚ｔ２、パイプ素材（曲げ加工前の素材）の肉厚ｔ０を用い、湾曲部３０外側の肉厚減少率δ１＝（ｔ０−ｔ１）／ｔ０×１００（％）、湾曲部３０内側の肉厚増加率δ２＝（ｔ２−ｔ０）／ｔ０×１００（％）と表した場合、湾曲部３０外側の肉厚減少率δ１と湾曲部３０内側の肉厚増加率δ２との比（＝湾曲部内外肉厚変化率比δ２／δ１）は、δ２／δ１≧１．７５を満たしている。この場合、湾曲部における素材の径方向の断面は、素材の曲げ方向が短径となり、かつ曲げ方向に略直交する方向が長径となる扁平形状をなし、湾曲部の短径Ｄ２、素材外径Ｄ０を用い、湾曲部の短径方向の外径減少率γ２＝（Ｄ０−Ｄ２）／Ｄ０×ｌ００（％）と表した場合、外径減少率γ２は、γ２≦５（％）を満たすことができる。
【００１９】
本実施形態の中空スタビライザの製造方法について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の中空スタビライザの製造方法を行うＭＯＳ曲げ装置１００の概略構成を表す側断面図である。ＭＯＳ曲げ装置１００は、第１支持部１０１、第２支持部１０２（油圧シリンダーロッド）、および、油圧シリンダ１０３、第１ヒンジ機構１０４、第２ヒンジ機構１０５、可動治具１１１、および、固定治具１１２を備えている。
【００２０】
第１支持部１０１の上端部は、装置部材２０１の下面に固定された第１ヒンジ機構１０４に回動自在に設けられている。第１支持部１０１の下端部は、第２ヒンジ機構１０５を介して第２支持部１０２の左端部に回動自在に設けられている。第２支持部１０２の右端部は、装置部材２０２に固定された油圧シリンダ１０３に移動自在に設けられている。第１支持部１０１には、可動治具１１１（たとえばダイス）が締結治具（図示略）によって固定されている。
【００２１】
可動治具１１１は、矢印Ｂ方向および矢印Ｃ方向に移動可能となっている。矢印Ｃ方向について、固定治具１１２と可動治具１１１の軸方向中心が一致する位置を基準とすると、矢印Ｂ方向が＋の時は矢印Ｃ方向も＋の方向に移動し、矢印Ｂ方向が−の時は矢印Ｃ方向も−の方向に移動する。この時装置部材２０１と２０２は連動して動く。
【００２２】
ＭＯＳ曲げ装置１００では、パイプＰ（パイプ素材）が可動治具１１１に向けて固定治具１１２の開口部を通り案内され、可動治具１１１の開口部を通過する。この場合、パイプＰの後端（図の右端）から所定の押し力Ｆを付与しながら、パイプＰを前方（図の左側）に送る。このとき、パイプＰのＡ方向の回転をその長手方向の所定位置で行うとともに、可動治具１１１の角度および上下位置を変更する。これにより、所定の曲げ半径および曲げ角度を有する中空スタビライザが得られる。Ｂ方向が＋の場合（Ｃ方向も＋）パイプは図１の上側に曲り（図１に示す状態）Ｂ方向が−の場合（Ｃ方向も−）は図１の下側に曲げられる。
【００２３】
たとえば、パイプＰの後端から押し力Ｆを付加しながら前方(図１の左側)に送り、先端から２００ｍｍの位置において、曲げ半径を１００ｍｍ、曲げ角度を６０°に設定して曲げ加工を行う。次いで、さらにパイプＰが５０ｍｍ前方へ移動した後、図１の矢印Ａ方向にパイプＰを３０°回転させた後に、曲げ半径を５０ｍｍ、曲げ角度を２０°に設定して曲げ加工を行う。このようにパイプＰを図１の左側方向に送りながら所定の位置で各種パラメータを適宜設定した曲げ加工を引き続き行うことにより、中空スタビライザが得られる。
【００２４】
図２は、パイプＰの素材厚ｔと素材径Ｄとの比（＝ｔ／Ｄという）と、矢印Ｃ方向の移動距離Ｌと矢印Ｂ方向の回転角度αの比（＝Ｌ／α）との関係を表すグラフである。Ｌ／αが大きくなるに従い、可動治具１１１と固定治具１１２との軸方向の芯がずれるため、可動治具１１１における曲げ加工の抵抗が増える（すなわち、パイプＰへの押し力が増加する）。Ｌ／αを適当な範囲に設定して曲げ加工を行うと、パイプＰに働く圧縮応力を増加させることができるため、湾曲部３０の圧縮応力を高めることができる。その結果、湾曲部外側の肉厚減少率を低減することができる。
【００２５】
図２に示す曲げ加工領域（網目領域）で成形することにより、δ２／δ１が１．７５以上となることを確認した。また、この場合、パイプの偏平γ２も同様に低減することができることを確認した。一方、図２の曲げ加工領域よりもＬ／αが大きい領域（線Ｘから上側の領域）では、図６に示すように固定治具１１２と可動治具１１１の間において、パイプＰの折れ曲がり座屈Ｇが発生して曲げ加工が出来なくなることを確認した。
【００２６】
図３は、ＭＯＳ曲げ装置１００により曲げ加工を行った中空スタビライザの曲げ半径とδ２／δ１との関係を示す。図３から判るように、従来の曲げ加工では得られないδ２／δ１≧１．７５が得られた。
【００２７】
以上のように本実施形態では、湾曲部外側の肉厚減少率δ１と湾曲部内側の肉厚増加率δ２との比は、δ２／δ１≧１．７５を満たしているので、パイプＰの曲げ加工による肉厚減少および偏平を抑制し、耐久性の向上を図ることができる。その結果、パイプＰの肉厚を減らした場合でも、従来と同等の耐久性を得ることができる。
【００２８】
上記本実施形態では、中空スタビライザの製造にＭＯＳ曲げ装置１００を用いたが、中空スタビライザの製造に使用する装置は、これに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。たとえば図８に示す従来のパイプベンダ２０による曲げ加工おいて、パイプＰの後端部や、パイプＰの曲げ近傍部をチャックし（図示略）、パイプＰに押し力Ｆを与えることにより、本発明の中空スタビライザを得ることができる。この場合、圧力型２３のクリアランスを適宜設定にすることにより、必要な押し力Ｆを与えても、座屈が発生しないから、湾曲部の曲げ外側の肉厚減少を抑制することができる。
【実施例】
【００２９】
以下、具体的な実施例を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
【００３０】
実施例では、素材としてパイプを用い、表１に示すように、曲げ半径、素材径Ｄ０、素材厚ｔ０を素材毎に変更して、試料１１〜１６をＭＯＳ曲げで、比較試料１１〜１６を従来のパイプベンダで製造した。中空スタビライザの形状は、図５に示すように略台形状に設定した。図５に示す中空スタビライザ３００は、車両の幅方向に延在するトーション部３０１と、トーション部３０１の両端部に位置するアーム部３０２と、トーション部３０１とアーム部３０２とを接続する湾曲部３０３とを備えたものとした。トーション部３０１の長さは７８６ｍｍ、アーム部３０２の長さは４１０ｍｍとした。各試料の中空スタビライザの湾曲部外側の肉厚減少率δ１および湾曲部内側の肉厚増加率δ２の比（＝湾曲部内外肉厚変化率比δ２／δ１）および外径減少率γ２の実測値を、表１に示す。なお、湾曲部内外肉厚変化率比δ２／δ１および外径減少率γ２の定義は実施形態と同様なものとした。
【００３１】
【表１】
2010274716.tif 000003
【００３２】
試料１１〜１６および比較試料１１〜１６の中空スタビライザの耐久試験を行った。耐久試験では、中空スタビライザの両側に一定の荷重を付与して行った。パイプ素材径φ２４．２ｍｍ，厚み５ｍｍを用い、試料１１〜１３は本願の曲げ方法で、比較試料１１〜１３は従来の曲げ方法で図５に示す中空スタビライザを製造し、スタビライザの両側に１８００Ｎを付加して耐久試験を行った。同様にパイプ素材径φ２６．５ｍｍ，厚み３．５ｍｍを用い、試料１４〜１６は本願の曲げ方法で、比較試料１４〜１６は従来の曲げ方法で図５に示す中空スタビライザを製造し、スタビライザの両側に２７００Ｎを付加して耐久試験を行った。耐久試験の結果を表１に示す。
【００３３】
表１から判るように、試料１１〜１６および比較試料１１〜１６の中空スタビライザについて、曲げ半径、素材径Ｄ０、素材厚ｔ０が同等であるもの同士を比較した結果（すなわち、試料１１と比較試料１１を比較、試料１２と比較試料１２を比較、試料１３と比較試料１３を比較し、試料１４と比較試料１４を比較し、試料１５と比較試料１５を比較し、試料１６と比較試料１６を比較した結果）、湾曲部内外肉厚変化率比δ２／δ１が大きく、かつ１．７５以上に設定した試料１１〜１６の各中空スタビライザは、比較試料１１〜１６の各中空スタビライザよりも耐久性が良好であることが判った。このように中空スタビライザの湾曲部内外肉厚変化率比δ２／δ１が本発明の範囲内にあるとき、耐久性が向上することを確認した。
【００３４】
外径２４．２ｍｍ×肉厚５ｍのパイプを用いて従来の曲げ方法で製造したスタビライザ、および、外径２４．２ｍｍ×肉厚３．５ｍｍのパイプを用いて本願の曲げ方法で製造した中空スタビライザについて、同一荷重をスタビライザの両側に付加して耐久試験を行ったところ両者はほぼ同等の耐久性が得られることがわかった。すなわち本発明範囲で製造した中空スタビライザは、中空スタビライザの重量を７．６％低減できることがわかった。
【符号の説明】
【００３５】
１，３００…中空スタビライザ、１１，３０１…トーション部、１２，３０２…アーム部、１３，３０３…湾曲部、Ｐ…パイプ（パイプ素材）
【図１】
2010274716.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010274716.tif 000010
【図８】
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【図９】
2010274716.tif 000012
【図１０】
2010274716.tif 000013
【図１１】
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