(57)【要約】  開示される製造方法は、フロントアクスルビームの製造方法である。この製造方法は、型鍛造工程と曲げ工程とを含む。型鍛造工程は、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工程である。曲げ工程は、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第１金型（３１０）で押すことによって、鍛造品（２０１）の上下方向（ＶＤ）の内側に向かって曲がっている曲がり部（２３２）を特定粗フランジ部に形成する工程である。
2018186380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、前記ウエブ部の中心軸を境界に対になった金型で素材を鍛造すること、
前記横断面において、前記フランジ部を対向する前記フランジ部に向けて曲げること、を含む、フロントアクスルビームの製造方法。
【請求項２】
曲げられた前記フランジ部は湾曲している、請求項１に記載のフロントアクスルビームの製造方法。
【請求項３】
ウエブ部と、前記ウエブ部の両端部に接合したフランジ部と、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って、
前記横断面において、前記ウエブ部の長さより対向する前記フランジ部の先端の間隔の方が狭い、フロントアクスルビーム。
【請求項４】
前記横断面において、前記フランジ部は湾曲している、請求項３に記載のフロントアクスルビーム。
【請求項５】
少なくとも２つのバネ取り付け座を備え、前記横断面は前記バネ取り付け座の間の横断面である、請求項３又は請求項４に記載のフロントアクスルビーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。【０００４】
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１４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。【０００５】
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。【０００６】
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。【０００７】
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。【０００８】
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。したがって、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２８５７７１号公報
【特許文献２】特開２００９−１０６９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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、ウエブ部の中心軸を境界に対になった金型で素材を鍛造する。さらに、前記横断面において、フランジ部を対向するフランジ部に向けて曲げる。【００１２】
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したフランジ部と、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。前記横断面において、ウエブ部の長さより対向するフランジ部の先端の間隔の方が狭い。
【発明の効果】
【００１３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】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】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】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】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】図５Ａは、第２実施形態の製造方法の型鍛造工程で製造される鍛造品の一例の一部を模式的に示す斜視図である。
【図５Ｂ】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】図６Ａは、曲げ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】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】図７Ａは、曲げ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７Ｂ】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８Ａ】図８Ａは、曲げ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８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａ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９Ａ】図９Ａは、曲げ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】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１０】図１０は、曲げ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１１】図１１は、曲げ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１２】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】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】図１４は、従来のフロントアクスルの断面を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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、ウエブ部の中心軸を境界に対になった金型で素材を鍛造する。さらに、前記横断面において、フランジ部を対向するフランジ部に向けて曲げる。
【００１７】
上記の製造方法では、曲げられたフランジ部は湾曲していてもよい。
【００１８】
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したフランジ部と、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。前記横断面において、ウエブ部の長さより対向するフランジ部の先端の間隔の方が狭い。
【００１９】
上記のフロントアクスルの場合、前記横断面において、フランジ部は湾曲していてもよい。
【００２０】
上記のフロントアクスルは、少なくとも２つのバネ取り付け座を備える場合、前記横断面はバネ取り付け座の間の横断面であってもよい。
【００２１】
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型鍛造工程と、
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少なくとも１つの第１金型で押すことによって、鍛造品の上下方向の内側に向かって曲がっている曲がり部を特定粗フランジ部に形成する曲げ工程とを含む。
【００２２】
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、前後方向また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°未満である第２斜面とを含んでもよい。この場合、曲げ工程は、第１の特定粗フランジ部を第１斜面によって押し、かつ、第２の特定粗フランジ部を第２斜面によって押すことによって行われてもよい。
【００２３】
上記の製造方法では、曲がり部が形成されない粗フランジ部と特定粗フランジ部とが前後方向に並んでいる場合、曲げ工程において、曲がり部が形成されない粗フランジ部を固定した状態で特定粗フランジ部に曲がり部を形成してもよい。
【００２４】
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、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、曲げ工程は、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。
【００２５】
上記の製造方法では、第１の特定粗フランジ部と第２の特定粗フランジ部とが、鍛造品の上下方向に並んでいる場合、曲げ工程は、第１金型を鍛造品の前後方向に移動させることによって行われてもよい。この製造方法において、曲げ工程は、粗ウエブ部の上端から突出する２つの粗フランジ部の境界部と、粗ウエブ部の下端から突出する２つの粗フランジ部の境界部とを、上下方向から２つの第２金型によって挟んだ状態で行われてもよい。
【００２６】
上記の製造方法では、第１の特定粗フランジ部と第２の特定粗フランジ部とが、鍛造品の前後方向に並んでいる場合、曲げ工程は、第１金型を鍛造品の上下方向に移動させることによって行われてもよい。この製造方法において、曲げ工程は、粗ウエブ部の前後方向から粗ウエブ部を２つの第２金型によって挟んだ状態で行われてもよい。
【００２７】
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。曲がり部は、曲がり部の端部に近づくほど、曲がり部に対向するフランジ部に近づくように曲がっている。
【００２８】
このフロントアクスルの場合、４つのフランジ部は、前後方向または上下方向に並んでいる２つの特定フランジ部を含む、ことが好ましい。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
（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）を製造する方法である。当該ビーム部は、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。この製造方法は、以下で説明する型鍛造工程および曲げ工程を含む。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。
【００３２】
型鍛造工程は、型を用いて鋼材を鍛造することによって鍛造品（たとえば図５Ａおよび図５Ｂ）を形成する工程である。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。
【００３３】
つまり、本実施形態の製造方法では、一対の金型（鍛造型）を用いて素材（鋼材）を型鍛造する。鍛造型はウエブ部（粗ウエブ部）の中心線を境界にして対になっている。
【００３４】
通常、型鍛造工程で得られる鍛造品にはバリが形成される。そのため、型鍛造工程と曲げ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、曲げ工程に供される。
【００３５】
曲げ工程は、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少なくとも１つの第１金型で押すことによって、鍛造品の上下方向の内側に向かって曲がっている曲がり部を特定粗フランジ部に形成する工程である。
【００３６】
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）を対向する別のフランジ部（特定粗フランジ部、または特定粗フランジ部ではない粗フランジ部）に向けて曲げる。曲げられたフランジ部は湾曲していてもよい。
【００３７】
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。
【００３８】
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、曲がり部（たとえば図４の１３２）を含む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。
【００３９】
曲がり部は、ビーム部の長手方向の全体にわたって形成されていてもよいし、ビーム部の長手方向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。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。
【００４０】
上記少なくとも１つの特定粗フランジ部は、前後方向また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°未満である第２斜面（たとえば図６Ａの３１０ａ、３１０ｂ）とを含んでもよい。そして、曲げ工程は、第１の特定粗フランジ部を第１斜面によって押し、かつ、第２の特定粗フランジ部を第２斜面によって押すことによって行われてもよい。
【００４１】
第１斜面と第２斜面とがなす角度Ｐは、曲げ工程が実施できる角度に設定すればよく、特に限定はない。一例では、角度Ｐは、３０°〜１７０°の範囲にあってもよい。また、角度Ｐは、９０°〜１６０°の範囲にあってもよい。第１金型の一例は、第１斜面および第２斜面を有する凹部が形成されている金型である。そのような凹部の例には、断面がＶ字状の凹部（図６Ａ参照）、および、断面がＵ字状の凹部（図８Ａ参照）が含まれる。なお、第１斜面を有する１つの金型と第２斜面を有する他の金型とによって第１金型が構成されていてもよい。
【００４２】
曲がり部が形成されない粗フランジ部と特定粗フランジ部とが前後方向に並んでいる場合について考える。この場合、曲げ工程において、曲がり部が形成されない粗フランジ部を固定した状態で特定粗フランジ部に曲がり部を形成してもよい。この構成によれば、特定フランジ部を形成する際に加えられる力によって、特定粗フランジ部の前後方向に並ぶ粗フランジ部が変位することを抑制できる。
【００４３】
少なくとも１つの特定粗フランジ部は、上記の第１および第２の特定粗フランジ部と、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。すなわち、４つの粗フランジ部のすべてが特定粗フランジ部であってもよい。この場合、曲げ工程は、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斜面によって押してもよい。
【００４４】
上記第１の特定粗フランジ部と第２の特定粗フランジ部とは、鍛造品の上下方向に並んでいてもよいし、鍛造品の前後方向に並んでいてもよい。前者の場合の曲げ工程の一例（第１の例）、および、後者の場合の曲げ工程の一例（第２の例）について以下に説明する。なお、前者および後者の例には、４つの粗フランジ部のすべてが特定粗フランジ部である形態が含まれる。この場合には、上述したように、２つの第１金型によって鍛造品を挟むように押してもよい。
【００４５】
第１の例の曲げ工程は、第１の特定粗フランジ部と第２の特定粗フランジ部とが、鍛造品の上下方向に並んでいる場合に行われる。第１の例の曲げ工程は、第１金型を鍛造品の前後方向に移動させることによって行われる。第１金型の第１斜面で第１の特定粗フランジ部を押し、第２斜面で第２の特定粗フランジ部を押すことによって、両者に同時に曲がり部を形成できる（たとえば図６Ｂ）。
【００４６】
第１の例の曲げ工程は、粗ウエブ部の上端から突出する２つの粗フランジ部の境界部と、粗ウエブ部の下端から突出する２つの粗フランジ部の境界部とを、上下方向から２つの第２金型によって挟んだ状態で行われてもよい。それら４つの粗フランジ部うち、上下方向に並ぶ少なくとも２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である。２つの第２金型によって上記境界部を挟むことによって、鍛造品の姿勢を安定させて曲げ工程を安定して実施できる。
【００４７】
第２の例の曲げ工程は、上記第１の特定粗フランジ部と第２の特定粗フランジ部とが、鍛造品の前後方向に並んでいる場合に行われる。第２の例の曲げ工程は、第１金型を鍛造品の上下方向に移動させることによって行われる。第１金型の第１斜面で第１の特定粗フランジ部を押し、第２斜面で第２の特定粗フランジ部を押すことによって、両者に同時に曲がり部を形成できる。
【００４８】
第２の例の曲げ工程は、粗ウエブ部の前後方向から粗ウエブ部を２つの第２金型によって挟んだ状態で行われてもよい。曲げ工程では特定粗フランジ部に大きい力が加わるため、２つの第２金型によって粗ウエブ部を固定して行うことが好ましい。この構成によれば、鍛造品の姿勢を安定させて曲げ工程を安定して実施できるとともに、粗ウエブ部が変形することを抑制できる（たとえば図７Ｂ）。
【００４９】
（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。
【００５０】
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した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。相互に対向する２つのフランジ部の先端部の間隔がウエブ部の長さよりも狭い。これは、その２つのフランジ部のうちの少なくとも１つが、曲がり部を有する特定フランジ部であるためである。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。
【００５１】
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、ビーム部の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。曲がり部は、曲がり部の端部に近づくほど、曲がり部に対向するフランジ部に近づくように曲がっている。ここで、曲がり部に対向するフランジ部とは、特定フランジ部と上下方向に並ぶフランジ部である。当該フランジ部も特定フランジ部であってもよい。曲がり部は、上述した曲げ工程によって形成できる。
【００５２】
特定フランジ部は上記曲がり部を含む。つまり、特定フランジ部の先端部と、この特定フランジ部に対向する別のフランジ部（特定フランジ部、または特定フランジ部ではないフランジ部）の先端部と、の間隔は、ウエブ部の長さよりも狭い。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）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、特定フランジ部が曲がり部を持つことによって、断面全体の重心位置から遠い位置に多くの部材がねじり方向（円周方向）に連なって配置される。そのため、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、断面サイズを大きくすることなくそのねじり剛性を高めることが可能である。
【００５３】
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、上下方向の内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および曲げ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。
【００５４】
ここで、フランジ部とウエブ部の接合部におけるウエブ部の長さを次のように定義する。ビーム部の横断面において、ウエブ部の付け根の輪郭は直角ではなく弧を描いている。すなわち、コーナーＲがある。フランジ部のうち、ウエブ部近傍のウエブ部と接触していない箇所の厚さの中心点を、ウエブ部を間に挟んでフランジ部の両側で求める。その中心点同士を結んだ方向をフランジ部の延在方向とする。フランジ部の延在方向と、コーナーＲとの接線と、のなす角は、接線の接点がウエブ部中央に近づくほど大きくなる。フランジ部延在方向と、コーナーＲの接線と、のなす角が、１０°になったときの接線とコーナーＲとの接点を、ウエブ部を間に挟んでフランジ部の両側で求める。その接点同士を結んだ直線をフランジ部とウエブ部の境界とみなす。この境界に基づきウエブ部の長さを評価する。
【００５５】
ここで、従来のフロントアクスル５００の断面（長手方向ＬＤに垂直な断面）を、図１４に示す。型鍛造によって、フロントアクスルを製造する場合、フランジ部５３０ａ〜５３０ｄが突出する方向（前後方向ＨＤ（ウエブ部５２０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。そのため、フランジ部５３０ａ〜５３０ｄには、型抜きのための勾配が設けられている。図１４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、従来のフロントアクスル５００では、相互に対向する２つのフランジ部（例えばフランジ部５３０ａとフランジ部５３０ｂ）の間隔は、それらの先端部に近づくほど広がっている。これに対し、本実施形態では、相互に対向する２つのフランジ部の先端部の間隔がウエブ部の長さよりも狭い。つまり、相互に対向する２つのフランジ部の間隔は、それらの先端部に近づくほど狭まっている。
【００５６】
曲がり部は、特定フランジ部とウエブ部との境界部からの距離が大きくなるほど水平方向に対する傾きが大きくなっていてもよい。つまり、曲がり部を有するフランジ部は、湾曲していてもよい。
【００５７】
４つのフランジ部のうち、少なくとも１つ（１つ、２つ、３つ、または４つ）が特定フランジ部である。４つのフランジ部は、前後方向または上下方向に並んでいる２つの特定フランジ部を含んでもよい。さらに、４つのフランジ部のすべてが特定フランジ部であってもよい。
【００５８】
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。つまり、特定フランジ部を含む横断面は、２つのバネ取り付け座の間の横断面である。
【００５９】
（製造装置）
別の観点では、本発明はフロントアクスルの製造装置に関する。この製造装置は、曲げ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。当該機構には、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。
【００６０】
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。
【００６１】
（第１実施形態）
第１実施形態では、本実施形態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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。図４に示すように、曲がり部１３２は、曲がり部１３２の端部１３２ａに近づくほど、曲がり部１３２に対向するフランジ部１３０に近づくように曲がっている。
【００６４】
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。
【００６５】
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、ウエブ部１２０の前後方向ＨＤの中心を通る鉛直線Ｌｃｔを間に挟んで前後に並んでいる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。
【００６６】
４つの特定フランジ部１３１はそれぞれ、曲がり部１３２を含む。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。
【００６７】
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ＶＤ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ＨＤ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。
【００６８】
（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、以下で説明する型鍛造工程および曲げ工程をこの順序で含む。型鍛造工程および曲げ工程は、加工対象を加熱して行われる熱間加工である。
【００６９】
型鍛造工程では、型を用いて鋼材を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、曲げ工程の前にバリ抜き工程が行われる。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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。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。
【００７２】
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。図５Ｂに示す一例において、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は、バリが除去されたバリ線の位置にある。
【００７３】
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。
【００７４】
曲げ工程では、特定粗フランジ部２３１を少なくとも１つの第１金型で押すことによって、鍛造品２００の上下方向ＶＤの内側に向かって曲がっている曲がり部２３２（図６Ｂ参照）を特定粗フランジ部２３１に形成する。この曲げ工程によって、曲がり部１３２となる曲がり部２３２が形成される。曲がり部２３２は、通常、曲がり部１３２の形状を有する。すなわち、通常、曲がり部２３２はそのまま曲がり部１３２となる。
【００７５】
曲げ工程の２つの例（第１および第２の例）について以下に説明する。上述したように、第１の例は、２つの特定粗フランジ部２３１が鍛造品の上下方向ＶＤに並んでいる場合に行われる。第１の例では、鍛造品２００の前後方向ＨＤに第１金型を移動させる。第２の例は、２つの特定粗フランジ部２３１が鍛造品の前後方向ＨＤに並んでいる場合に行われる。第２の例では、鍛造品２００の上下方向ＶＤに第１金型を移動させる。なお、４つの粗フランジ部２３０のすべてが特定粗フランジ部２３１である場合、２つの特定粗フランジ部２３１が前後方向ＨＤに並んでいるとみなすこともできるし、上下方向ＶＤに並んでいるとみなすこともできる。そのため、この場合には、第１の例の方法および第２の例の方法のいずれもが実施可能である。
【００７６】
（第１の例）
第１の例の方法を、図６Ａおよび図６Ｂの断面図を参照して説明する。図６Ａおよび図６Ｂはそれぞれ、曲がり部２３２が形成される部分の断面図である。なお、ここでは、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を図６Ａおよび図６Ｂに示すように規定する。この場合、第１の特定粗フランジ部２３１ａと第２の特定粗フランジ部２３１ｂとは、鍛造品２００の上下方向ＶＤに並んでいる。
【００７７】
第１の例では、まず、図６Ａに示すように、鍛造品２００の前後方向ＨＤから鍛造品２００を挟むように２つの第１金型３１０を配置する。通常、曲げ工程では、第１金型３１０を鉛直方向（重力の方向）に移動させる。そのため、第１の例の方法では、通常、鍛造品２００の前後方向ＨＤが鉛直方向と平行となるように鍛造品２００を配置して、曲げ工程が行われる。
【００７８】
第１金型３１０は、Ｖ字状の凹部を有する。第１金型３１０の凹部は、第１斜面３１０ａと、第２斜面３１０ｂとを含む。第１斜面３１０ａと第２斜面３１０ｂとがなす角度Ｐは、たとえば上述した範囲にある。図示している例では、第１の斜面３１０ａおよび第２の斜面３１０ｂはそれぞれ、上下方向ＶＤに並ぶ２つの特定粗フランジ部２３１に対して同じ角度で当接する。この場合、それらの斜面と特定粗フランジ部が突出している方向とがなす角度は、Ｐ／２である。なお、特定粗フランジ部が突出している方向は、前後方向ＨＤであり、第１金型３１０の移動方向に等しい。
【００７９】
図６Ａでは、第１斜面３１０ａおよび第２斜面３１０ｂが平面状である場合を示しているが、それらは曲面であってもよい。そのような第１金型３１０については後述する。
【００８０】
次に、図６Ｂに示すように、第１金型３１０を鍛造品２００の前後方向ＨＤに移動させることによって曲げ工程を実施する。曲げ工程によって、曲がり部２３２を有する鍛造品２０１が形成される。典型的な一例では、鍛造品２００を下方の第１金型３１０上に載置し、上方の第１金型３１０のみを移動させることによって曲げ工程が実施される。
【００８１】
曲げ工程では、鍛造品２００の上下方向ＶＤに並んでいる２つの特定粗フランジ部２３１を、１つの第１金型３１０の第１および第２斜面３１０ａおよび３１０ｂによって同時に押す。このように曲げ工程を実施することによって、２つまたは４つの曲がり部を一度の圧下で精度よく形成できる。図示した一例では、４つの特定粗フランジ部２３１が、２つの第１斜面３１０ａと２つの第２斜面３１０ｂとによって同時に押される。
【００８２】
曲げ工程では、鍛造品２００はバリを有していてもよい。この場合、バリは前後方向ＨＤに隣接する２つの粗フランジ部２３０の境界部２３０ａに、上下方向ＶＤに沿って存在する（図５Ｂ参照）。図６Ａ及び図６Ｂを参照して、バリを有する鍛造品２００に対し曲げ工程を実施すると、バリは粗フランジ部２３０の上下方向ＶＤの変形を抑制する。したがって、曲げ工程を精度よく実施できる。
【００８３】
曲げ工程は、他の金型によって鍛造品２００を固定した状態で行われてもよい。他の金型を用いた第１の例の曲げ工程の一例を、図７Ａおよび図７Ｂを参照して説明する。図７Ａおよび図７Ｂはそれぞれ図６Ａおよび図６Ｂに対応する図であるため、重複する説明を省略する。
【００８４】
図７Ａおよび図７Ｂに示す一例では、２つの第２金型３２０が鍛造品２００を挟んで固定した状態で曲げ工程が行われる。具体的には、２つの第２金型３２０は、粗ウエブ部２２０の上端から突出する２つの特定粗フランジ部２３１（粗フランジ部２３０）の境界部２３０ａと、粗ウエブ部２２０の下端から突出する２つの特定粗フランジ部２３１（粗フランジ部２３０）の境界部２３０ａとを、鍛造品２００の上下方向ＶＤから挟んでいる。
【００８５】
第２金型３２０で鍛造品２００を保持した状態で曲げ工程を行うことによって、曲げ工程を精度よく実施できる。
【００８６】
（第２の例）
第２の例の方法を、図８Ａおよび図８Ｂの断面図を参照して説明する。図８Ａおよび図８Ｂはそれぞれ、曲がり部２３２が形成される部分の断面図である。なお、ここでは、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を図８Ａおよび図８Ｂに示すように規定する。この場合、第１の特定粗フランジ部２３１ａと第２の特定粗フランジ部２３１ｂとは、鍛造品２００の前後方向ＨＤに並んでいる。
【００８７】
第２の例では、まず、図８Ａに示すように、鍛造品２００の上下方向ＶＤから鍛造品２００を挟むように２つの第１金型３１０を配置する。通常、曲げ工程では、第１金型３１０を鉛直方向（重力の方向）に移動させる。そのため、第２の例の方法では、通常、鍛造品２００の上下方向ＶＤが鉛直方向と平行となるように、鍛造品２００を配置して曲げ工程が行われる。
【００８８】
第１金型３１０は、Ｕ字状の凹部を有する。第１金型３１０の凹部は、第１斜面３１０ａと、第２斜面３１０ｂとを含む。図８Ａでは、第１斜面３１０ａおよび第２斜面３１０ｂが曲面である場合を示している。この場合、第１斜面３１０ａと第２斜面３１０ｂとがなす角度は、場所によって変化する。しかし、特定粗フランジ部２３１と接触する第１斜面３１０ａの少なくとも一部と、特定粗フランジ部２３１と接触する第２斜面３１０ｂの少なくとも一部とがなす角度Ｐは、たとえば上述した範囲にある。
【００８９】
次に、図８Ｂに示すように、第１金型３１０を鍛造品２００の上下方向ＶＤに移動させることによって曲げ工程を実施する。曲げ工程によって、曲がり部２３２が形成される。典型的な一例では、鍛造品２００を下方の第１金型３１０上に載置し、上方の第１金型３１０のみを移動させることによって曲げ工程が実施される。
【００９０】
曲げ工程では、鍛造品２００前後方向ＨＤに並んでいる２つの特定粗フランジ部２３１を、１つの第１金型３１０の第１および第２斜面３１０ａおよび３１０ｂによって同時に押す。このように曲げ工程を実施することによって、２つまたは４つの曲がり部を一度の圧下で精度よく形成できる。図示した一例では、４つの特定粗フランジ部２３１が、２つの第１斜面３１０ａと２つの第２斜面３１０ｂとによって同時に押される。
【００９１】
曲げ工程は、他の金型によって鍛造品２００を固定した状態で行われてもよい。他の金型を用いた第２の例の曲げ工程の一例を、図９Ａおよび図９Ｂを参照して説明する。図９Ａは、第１金型３１０による変形を開始する前の断面図である。図９Ｂは、変形が完了したときの断面図である。
【００９２】
図９Ａおよび図９Ｂに示す一例では、２つの第２金型３２０が鍛造品２００を挟んで固定した状態で曲げ工程が行われる。具体的には、鍛造品２００の前後方向ＨＤから粗ウエブ部２２０を２つの第２金型３２０によって挟んだ状態で、曲げ工程が行われる。
【００９３】
第２金型３２０で粗ウエブ部２２０を保持した状態で曲げ工程を行うことによって、曲げ工程を精度よく実施できる。さらに、曲げ工程における粗ウエブ部２２０の変形を、第２金型３２０で制御することが可能である。
【００９４】
上記の曲げ工程によって、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、バリ抜き工程、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。このようにして、フロントアクスル１００が製造される。
【００９５】
上記の製造方法における、曲げ工程前の鍛造品２００および曲げ工程後の鍛造品２０１のそれぞれの断面の輪郭を、図１０に重ねて示す。さらに、図１０には、鍛造品２００の輪郭を囲む四角形を一点鎖線で示す。
【００９６】
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に長くした場合、フロントアクスルの前後方向のサイズが大きくなる。一方、本実施形態の製造方法によれば、図１０に示すように、前後方向に伸びているフランジ部を曲げているため、前後方向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。
【００９７】
（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、前後方向ＨＤまたは上下方向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。この場合、並んでいる２つの特定粗フランジ部２３１を、１つの第１金型３１０の第１斜面３１０ａおよび第２斜面３１０ｂで押すことによって曲がり部２３２を形成すればよい。
【００９８】
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、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、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、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。粗フランジ部２３０ｎの変形を抑制する方法の一例を、図１１の断面図に示す。
【００９９】
図１１の断面図は、曲げ工程における変形を開始する前の状態を示す。図示した鍛造品２００は、上下方向ＶＤに並んでいる２つの特定粗フランジ部２３１ａおよび２３１ｂと、上下方向ＶＤに並んでいる２つの粗フランジ部２３０ｎとを含む。２つの粗フランジ部２３０ｎは、第３金型３３０の凹部に嵌合するように配置されている。すなわち、第３金型３３０には、粗フランジ部２３０ｎが嵌合する凹部が形成されている。第３金型３３０を用いることによって、粗フランジ部２３０ｎが変位することを抑制できる。なお、曲げ工程において粗フランジ部２３０ｎが変位する場合、粗フランジ部２３０ｎは上下方向ＶＤの外側に移動する。そのため、図１１に示す第３金型３３０ではなく、粗フランジ部２３０ｎの外側の部分のみを固定する第３金型を用いてもよい。
【０１００】
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、１つの斜面を備える第１金型を用いて、特定粗フランジ部２３１に曲がり部２３２を形成すればよい。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ＨＤに隣接する粗フランジ部２３０ｎを固定した状態で曲げ工程を実施することが好ましい。
【実施例】
【０１０１】
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。【０１０２】
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。【０１０３】
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。【０１０４】
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座標のＸ軸はビーム部の前後方向ＨＤに平行であり、Ｙ座標のＹ軸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）＝（２２．６０８，１９．９７３）
サンプル２の重心ＣＧ２：（Ｘ，Ｙ）＝（２１．３８８，２２．７６８）【０１０５】
上記のように、本実施形態のサンプル１の重心ＣＧ１のＸ座標は、比較例のサンプル２の重心ＣＧ２のＸ座標よりも大きかった。このＸ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を軽量で行えるという効果が得られる。【０１０６】
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。【０１０７】
【表１】
2018186380.tif 000003
【０１０８】
表１に示すように、本実施形態のサンプル１の前後方向の剛性は、比較例のサンプル２のそれと同等以上であった。さらに、サンプル１のねじり剛性は、サンプル２のそれに比べて大幅に高かった。【０１０９】
以上の結果から明らかなように、曲がり部を有するビーム部を用いることによって、質量が同じで所定の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。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、フロントアクスルビームに利用できる。
【符号の説明】
【０１１１】
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
２１０：粗ビーム部
２２０：粗ウエブ部
２３０：粗フランジ部
２３１：特定粗フランジ部
３１０：第１金型
３１０ａ：第１斜面
３１０ｂ：第２斜面
３２０：第２金型
３３０：第３金型
ＬＤ：長手方向
ＨＤ：前後方向
ＶＤ：上下方向
【図１】
2018186380.tif 000004
【図２】
2018186380.tif 000005
【図３】
2018186380.tif 000006
【図４】
2018186380.tif 000007
【図５Ａ】
2018186380.tif 000008
【図５Ｂ】
2018186380.tif 000009
【図６Ａ】
2018186380.tif 000010
【図６Ｂ】
2018186380.tif 000011
【図７Ａ】
2018186380.tif 000012
【図７Ｂ】
2018186380.tif 000013
【図８Ａ】
2018186380.tif 000014
【図８Ｂ】
2018186380.tif 000015
【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年12月10日(2018.12.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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、前記ウエブ部の中心軸を境界に対になった金型で素材を鍛造すること、
前記横断面において、前記フランジ部を対向する前記フランジ部に向けて曲げること、を含む、フロントアクスルビームの製造方法。
【請求項２】
曲げられた前記フランジ部は湾曲している、請求項１に記載のフロントアクスルビームの製造方法。
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
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、
前記曲がり部は、前記曲がり部の端部に近づくほど、前記曲がり部に対向する前記フランジ部に近づくように曲がっており、
前記曲がり部は、前記特定フランジ部と前記ウエブ部との境界部からの距離が大きくなるほど水平方向に対する傾きが大きくなっている、フロントアクスルビーム。
【請求項７】
前記４つのフランジ部は、前後方向または上下方向に並んでいる２つの前記特定フランジ部を含む、請求項６に記載のフロントアクスルビーム。
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月25日(2019.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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の製造方法であって、
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、
前記製造方法は、
前記ウエブ部となる粗ウエブ部と、前記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型鍛造工程と、
前記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少なくとも１つの第１金型で押すことによって、前記鍛造品の上下方向の内側に向かって曲がっている曲がり部を前記特定粗フランジ部に形成する曲げ工程とを含む、フロントアクスルビームの製造方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの特定粗フランジ部は、前後方向また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み、
前記第１金型は、第１斜面と、前記第１斜面となす角度が１８０°未満である第２斜面とを含み、
前記曲げ工程は、前記第１の特定粗フランジ部を前記第１斜面によって押し、かつ、前記第２の特定粗フランジ部を前記第２斜面によって押すことによって行われる、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記曲がり部が形成されない前記粗フランジ部と前記特定粗フランジ部とが前後方向に並んでおり、
前記曲げ工程において、前記曲がり部が形成されない前記粗フランジ部を固定した状態で前記特定粗フランジ部に前記曲がり部を形成する、請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの特定粗フランジ部は、前記第１および第２の特定粗フランジ部と、第３および第４の特定粗フランジ部とからなり、
前記曲げ工程は、前記第１および第２の特定粗フランジ部を１つの前記第１金型の前記第１斜面および前記第２斜面によって押すと同時に、前記第３の特定粗フランジ部を他の第１金型の前記第１斜面によって押し、かつ、前記第４の特定粗フランジ部を他の第１金型の前記第２斜面によって押すことによって行われる、請求項２に記載の製造方法。
【請求項５】
前記第１の特定粗フランジ部と前記第２の特定粗フランジ部とは、前記鍛造品の上下方向に並んでおり、
前記曲げ工程は、前記第１金型を前記鍛造品の前後方向に移動させることによって行われる、請求項２〜４のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項６】
前記曲げ工程は、前記粗ウエブ部の上端から突出する２つの前記粗フランジ部の境界部と、前記粗ウエブ部の下端から突出する２つの前記粗フランジ部の境界部とを、前記上下方向から２つの第２金型によって挟んだ状態で行われる、請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
前記第１の特定粗フランジ部と前記第２の特定粗フランジ部とは、前記鍛造品の前後方向に並んでおり、
前記曲げ工程は、前記第１金型を前記鍛造品の上下方向に移動させることによって行われる、請求項２〜４のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項８】
前記曲げ工程は、前記粗ウエブ部の前後方向から前記粗ウエブ部を２つの第２金型によって挟んだ状態で行われる、請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
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、
前記曲がり部は、前記曲がり部の端部に近づくほど、前記曲がり部に対向する前記フランジ部に近づくように曲がっており、
前記曲がり部は、前記特定フランジ部と前記ウエブ部との境界部からの距離が大きくなるほど水平方向に対する傾きが大きくなっている、フロントアクスルビーム。
【請求項１０】
前記４つのフランジ部は、前後方向または上下方向に並んでいる２つの前記特定フランジ部を含む、請求項９に記載のフロントアクスルビーム。
【国際調査報告】
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