(57)【要約】【課題】許容応力や耐久性を各部で最適化することで最軽量な中空スタビライザを提供する。【解決手段】本発明に関わる中空スタビライザは、中空形状に形成され曲げ部１ｃ１、１ｃ２、ｍ１〜ｍ５を有する中空スタビライザ１であって、通電加熱により加熱し冷却して焼き入れを行い、曲げ部１ｃ１、１ｃ２、ｍ１〜ｍ５の内側の耐久性と曲げ部１ｃ１、１ｃ２、ｍ１〜ｍ５の外側の耐久性とがほぼ等しくなるように、曲げ部１ｃ１、１ｃ２、ｍ１〜ｍ５の内側の肉厚と曲げ部１ｃ１、１ｃ２、ｍ１〜ｍ５の外側の肉厚とが設定されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空形状に形成され曲げ部を有する中空スタビライザであって、
前記曲げ部の内側が前記曲げ部の外側より肉厚が厚くなっている状態で、通電加熱により加熱し冷却して焼き入れを行い、前記曲げ部の外側の硬度を前記曲げ部の内側に比べ高くした
ことを特徴とする中空スタビライザ。 
【請求項２】
中空形状に形成され曲げ部を有する中空スタビライザであって、
通電加熱により加熱し冷却して焼き入れを行い、
前記曲げ部の内側の耐久性と前記曲げ部の外側の耐久性とをほぼ等しくした
ことを特徴とする中空スタビライザ。
【請求項３】
中空形状に形成され曲げ部を有する中空スタビライザであって、
通電加熱により加熱し冷却して焼き入れを行い、
前記曲げ部の内側の許容応力と前記曲げ部の外側の許容応力とをほぼ等しくした
ことを特徴とする中空スタビライザ。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の中空スタビライザにおいて、
前記中空スタビライザの重量が最軽量になるように、全域での耐久性の範囲を所望の範囲に等しくした
ことを特徴とする中空スタビライザ。 
【請求項５】
請求項１または請求項３に記載の中空スタビライザにおいて、
全域が許容応力の範囲内であり、前記中空スタビライザの重量が最軽量になるように、前記中空スタビライザの各部の外径、肉厚が設定されている
ことを特徴とする中空スタビライザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両などの左右の車輪の偏差を抑えるように働く中空形状の中空スタビライザに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に用いられるスタビライザ１０１は、図１１に示すように、補機類１０２、サスペンション部品１０３などに接触しないように、図示しない車両の左右幅方向に配置する必要がある。そのため、スタビライザ１０１はいくつもの曲げ点を有し、他部品に接触しないようにしている。なお、図１１は、従来の車両のサスペンション装置に連結されるスタビライザを示す斜視図である。
【０００３】
パイプ（素材）を用いた中空スタビライザの曲げ点において、曲げ前の素材のパイプに対し、曲げ内側は肉が集まる(収縮する)ために曲げ内側の肉厚は厚くなり、曲げ外側は肉が引き延ばされる(伸長される)ため、曲げ外側の肉厚は薄くなることが知られている。 
【０００４】
また、スタビライザ１０１の熱処理において、焼き入れ加熱をする際、炉加熱による全体加熱を用いると、曲げ点の内側および外側が均等温度に加熱されるために、肉厚差分による強度差はそのまま残ってしまう。 
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１６８１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述の等径、等肉厚の中空スタビライザに対し、さらに軽量化を促進するために、変化肉厚中空スタビライザがある（特許文献１参照）。
スタビライザ全域にわたり、応力ができる限り適合することを目標にしている。
【０００７】
しかしながら、ベンダーによる曲げ加工した曲げ点における肉厚が曲げ外側と曲げ内側とで異なるため、曲げ外側を設計許容応力で設計し、曲げ内側応力は、設計許容応力に対し、まだ、余裕を有しており、その分、余計な重量を負わざるを得ない現状にある。つまり、パイプ肉厚を薄くすると疲労限度(疲労強度)が低下するので、最大負荷応力に合わせて外径、肉厚を設定することとしている。
【０００８】
本発明は上記実状に鑑み、許容応力や耐久性を各部で最適化することで最軽量な中空スタビライザの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成すべく、第１の本発明に関わる中空スタビライザは、中空形状に形成され曲げ部を有する中空スタビライザであって、前記曲げ部の内側が前記曲げ部の外側より肉厚が厚くなっている状態で、通電加熱により加熱し冷却して焼き入れを行い、前記曲げ部の外側の硬度を前記曲げ部の内側に比べ高くしている。
第１の本発明によれば、焼き入れを通電加熱で行い、曲げ部の外側の硬度を曲げ部の内側に比べ高くしたので、曲げ部の外側の厚さが曲げ部の内側に比べて薄肉でも疲労限度や許容応力を等しい値に近付けることができる。
【００１０】
第２の本発明に係る中空スタビライザは、中空形状に形成され曲げ部を有する中空スタビライザであって、通電加熱により加熱し冷却して焼き入れを行い、前記曲げ部の内側の耐久性と前記曲げ部の外側の耐久性とをほぼ等しくしている。
第２の本発明によれば、通電加熱により焼き入れを行い、曲げ部の内側の耐久性と曲げ部の外側の耐久性とをほぼ等しくしたので、余分な材料を用いることがない中空スタビライザを得ることができる。
【００１１】
第３の本発明に係る中空スタビライザは、中空形状に形成され曲げ部を有する中空スタビライザであって、通電加熱により加熱し冷却して焼き入れを行い、前記曲げ部の内側の許容応力と前記曲げ部の外側の許容応力とをほぼ等しくしている。
第３の本発明によれば、通電加熱により焼き入れを行い、曲げ部の内側の許容応力と曲げ部の外側の許容応力とをほぼ等しくしたので、余分な材料を用いることがない中空スタビライザを得ることができる。
【００１２】
第４の本発明に係る中空スタビライザは、第１または第２の本発明の中空スタビライザにおいて、中空スタビライザの重量が最軽量になるように、全域での耐久性の範囲を所望の範囲に等しくしている。
第４の本発明によれば、重量が最軽量の中空スタビライザを実現できる。
【００１３】
第５の本発明に係る中空スタビライザは、第１または第３の本発明の中空スタビライザにおいて、全域が許容応力の範囲内であり、前記中空スタビライザの重量が最軽量になるように、前記中空スタビライザの各部の外径、肉厚が設定されている。
第５の本発明によれば、重量が最軽量の中空スタビライザを実現できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、許容応力や耐久性を各部で最適化することで最軽量な中空スタビライザを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る車両のサスペンション装置に連結される実施形態のスタビライザを示す斜視図。
【図２】(ａ)はスタビライザの一方側を示す上面図、 (ｂ)は (ａ)のＡ方向矢視図、(ｃ)は (ａ)のＢ方向矢視図。
【図３】焼き入れ時の冷却速度と引張強さとの関係を示す図。
【図４】材料の硬度と疲労限度との関係を示す図。
【図５】スタビライザを形成する素材管の一端部側の一部断面図。
【図６】スタビライザの焼き入れ時の通電加熱を行う工程を示す概要図。
【図７】湾曲部の肉厚を湾曲部の外側の疲労限度、外側の引っ張り強さが許容値(許容範囲)になるように設定する方法を示す図。
【図８】湾曲部の肉厚を湾曲部の内側の疲労限度、内側の引っ張り強さが許容値(許容範囲)になるように設定する方法を示す図。
【図９】中空スタビライザ１の形状を模式化した図。
【図１０】(ａ)、(ｂ)、および(ｃ)は、図９の中空スタビライザの曲げ応力、ねじりによるせん断応力、最大主応力をそれぞれ示す図。
【図１１】従来の車両のサスペンション装置に連結されるスタビライザを示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る車両のサスペンション装置に連結される実施形態の中空スタビライザを示す斜視図である。
【００１７】
車両（図示せず）の走行に使用される左右の車輪Ｗは、サスペンション装置３を介して車体（図示せず）に取り付けられている。サスペンション装置３は、コイルスプリング３ａと、ショックアブソーバ３ｂとを有する。ショックアブソーバ３ｂは、車輪Ｗを回転可能に支持するとともに、コイルスプリング３ａと協働して、車輪Ｗから加わる衝撃を吸収し緩衝する。
【００１８】
ショックアブソーバ３ｂはコイルスプリング３ａを介して車体に取り付けられる。そして、車輪Ｗの変位が、サスペンション装置３を構成するショックアブソーバ３ｂの粘性減衰力とコイルスプリング３ａの弾性力とによって減衰され、車体の振動が抑制される。
【００１９】
左右の車輪Ｗに設置されるサスペンション装置３の間には、スタビライザ１が連結されている。スタビライザ１は、トーションバーを構成し、車体のロール剛性を高めて車両のローリングを抑制する。なお、ロール剛性とは、左右の車輪Ｗの位置偏差による車体の横揺れによる捩れに対する剛性をいう。
【００２０】
スタビライザ１は、対向する左右の車輪Ｗ，Ｗをそれぞれ支持する２つのサスペンション装置３，３の各ショックアブソーバ３ｂを連結する。スタビライザ１は、一方のショックアブソーバ３ｂと他方のショックアブソーバ３ｂとの間に延設される。換言すれば、スタビライザ１は左右の車輪Ｗ，Ｗ方向に沿って配置される。
【００２１】
図２(ａ)はスタビライザの一方側を示す上面図、図２(ｂ)は図２(ａ)のＡ方向矢視図、図２(ｃ)は図２(ａ)のＢ方向矢視図である。
スタビライザ１は、左右対称に形成される部材であり、図２では、一方側を示しているが、スタビライザ１の他方側も、一方側と同様な構成である。そこで、スタビライザ１の一方側の構成について説明を行い、中空スタビライザ１の他方側の構成については説明を省略する。
【００２２】
中空スタビライザ１は、中空パイプの素材管１Ａ(図５参照)を用いて形成される。
中空スタビライザ１は、両端部に形成されるアーム部１ａと、中央部分のトーションバー部１ｂと、アーム部１ａとトーションバー部１ｂとの間の湾曲部１ｃとを有している。
【００２３】
湾曲部１ｃ(１ｃ１、１ｃ２)は、外径、内径、および肉厚が、アーム部１ａおよびトーションバー部１ｂより大きく形成される。端部のアーム部１ａと湾曲部１ｃ１との間には、アーム部１ａから湾曲部１ｃ１にかけて外径、内径、および肉厚が次第に増加する拡径部１ｄ１が形成されている。同様に、中央部分のトーションバー部１ｂと湾曲部１ｃとの間には、トーションバー部１ｂから湾曲部１ｃにかけて内径、外径、および肉厚が次第に増加する拡径部１ｅ１が形成されている。つまり、中空スタビライザ１は、軸線を横切る横断面積が変化する部材である。
【００２４】
中空スタビライザ１は、車両が旋回するときなど、左右の２つのショックアブソーバ３ｂ，３ｂの変位量の違いによって、端部側のアーム部１ａを介して、中央部分のトーションバー部１ｂがねじれ、そのねじり変形を復元する弾性力で車両のローリングを抑制する。
【００２５】
中空スタビライザ１は、ショックアブソーバ３ｂに、リンクアーム部材２を介して、アーム部１ａの先端部の連結部１ａ１が固定され連結されている。
中空スタビライザ１の湾曲部１ｃ１、１ｃ２には、ゴムブッシュ１ｂ１、１ｂ１が設置されている。中空スタビライザ１は、ゴムブッシュ１ｂ１、１ｂ１などを介して、車体に取り付けられている。
【００２６】
中空スタビライザ１は、図１に示すように、補機類４、サスペンション装置３などに接触しないように、車両の左右幅方向に配置される。
そのため、中空スタビライザ１は、図２に示すように、他部品との接触を回避するようにいくつもの曲げ点ｍ１〜ｍ５を有し、他部品に接触しないようにしている。 
【００２７】
＜中空スタビライザ１の焼き入れ＞ 
実施形態の肉厚が変化する中空スタビライザ１全域における耐久性や許容応力を等しくすることを目的とした構成について、以下説明する。 
ところで、中空スタビライザ１の素材パイプを曲げ成形後、焼き入れを行うために曲げ成形された中空スタビライザ１の素材パイプを加熱する必要がある。 
【００２８】
加熱法としては、炉加熱、通電加熱などがあり、加熱後に水で急冷される。 焼き入れにより、ばね鋼管の中空スタビライザ１は、フェライト組織から加熱されてオーステナイト組織に変態し、急冷によりオーステナイト組織がマルテンサイト組織に変化する。
【００２９】
＜炉加熱による比較例の中空スタビライザの焼き入れ＞
前記したように、曲げ内側において設計応力を許容応力まで高めた比較例の中空スタビライザにおいて 炉加熱により、均等加熱して焼き入れしたのでは、曲げ外側の肉厚が薄いため、設計許容応力を越えることとなる。 
【００３０】
具体的には、炉加熱では中空スタビライザの全体加熱のため、曲げ外側、内側ともに同温度に加熱され、水焼き入れなどにより、焼き入れされる。曲げ外側、内側において、焼き入れ後の強度は同温度に加熱されることから、当然同等である。つまり、曲げ外側、内側の許容応力は厚さの違いに拘わらず等しい。このため、曲げ内側の発生応力について許容応力を基に設計されると、曲げ外側の発生応力は、内側を越えてしまい、許容応力を逸脱してしまう。
【００３１】
＜通電加熱による中空スタビライザ１の焼き入れ＞
そこで、本実施形態の中空スタビライザ１は通電加熱によって加熱することとしている。
通電加熱の場合、曲げ点(湾曲部１ｃなど)において、相対的に肉厚が厚い曲げ内側より、肉厚の薄い曲げ外側の温度が高くなる。
【００３２】
電気抵抗値(以下、抵抗値Ｒと称す)は、長さＬに比例し、断面積Ｓに反比例する関係にある。つまり、
Ｒ∝Ｌ／Ｓ                  (１)
の関係がある。
【００３３】
したがって、肉厚が薄い方が（断面積Ｓが小さい方が）抵抗値Ｒが上がり、電流値Ｉが等しいと仮定すると、単位時間(１ｓｅｃ)当たりの発熱量Ｑは、
発熱量Ｑ＝Ｒ×Ｉ２          (２)
の関係で表わされ、加熱温度が高くなる。
【００３４】
つまり、
肉厚が薄い曲げ外側の温度＞肉厚が厚い曲げ内側の温度      (３)
の関係にある。 
これを、例えば水焼き入れにより、急冷すると、同時間にて冷却される。冷却速度（℃／min）は、肉厚が薄い曲げ外側の温度は、式(１)、(２)、(３)より、曲げ内側の温度より高い。
材料の冷却速度と引張強さには、図３の関係がある。図３は、焼き入れ時の冷却速度と引張強さとの関係を示す図である。図３の横軸に材料の冷却速度をとり、縦軸に材料の引張強さをとっている。
【００３５】
図３より、温度が高く冷却速度が高い肉厚が薄い曲げ外側が、温度がより低く冷却速度がより低い肉厚が厚い曲げ内側より引張強さが高くなることが分かる。
また、一般に焼き入れ温度が高い方が、強度が高く硬度が高い。つまり、通電加熱で焼き入れをした場合、肉厚が薄い曲げ外側が、肉厚が厚い曲げ内側より温度が高いことから、引張強さおよび硬度が高くなる。
【００３６】
図４は、材料の硬度と疲労限度との関係を示す図である。図４の横軸に硬度をとり、縦軸に疲労限度をとっている。
図４より、硬度が高いほど疲労限度が高い。なお、疲労限度とは材料が破壊されない最大の繰り返し応力である。
本中空スタビライザ１では、通電加熱の温度が高い方が、引っ張り強さと疲労限度が向上するという性質を利用して、薄肉化を図ったことに特徴がある。
【００３７】
＜中空スタビライザ１の製造＞ 
次に、中空スタビライザ１の製造の概要について説明する。 
＜中空スタビライザ１の素材管１Ａ＞
図５は、中空スタビライザを形成する素材パイプの一端部側の一部断面図である。
最終形態の中空スタビライザ１の各部の耐久性や許容応力(引張強さ)が等しくなるような外径ΦＤ、内径Φｄ、肉厚ｔを曲げ前の材料段階でスウェージ、バテッド、バルジ、引き抜き加工、切削加工などの加工方法により、断面積が変化するように加工する。つまり、疲労強度(疲労限度)や許容応力(引張強さ)に関係する曲げモーメント、最大主応力の大きさに対応して(に耐性をもつように)外径ΦＤ、内径Φｄ、肉厚ｔを変化させて設定する。
【００３８】
後に詳述するが、中空スタビライザ１の素材管１Ａのトーションバー部１ｂになるトーションバー箇所１Ａｂは、トーションのみが印加されることから肉厚ｔを薄く外径ΦＤ、内径Φｄを小さな径とする。
【００３９】
一方、中空スタビライザ１の素材管１Ａのアーム部１ａになるアーム箇所１Ａａは、アーム部１ａの先端部の連結部１ａ１(図２参照)で曲げモーメントおよび最大主応力が最小となり(図１０参照)、中空スタビライザ１の中央部にいくに従って、曲げモーメントおよび最大主応力が徐々に大きくなる。しかし、その絶対値は湾曲部１ｃほど大きくならないので、肉厚ｔを湾曲部１ｃ１より薄くして、外径ΦＤ、内径Φｄを湾曲部１ｃ１より小さな径としている。
【００４０】
これに対して、中空スタビライザ１のアーム部１ａとトーションバー部１ｂとを連結される湾曲部１ｃ１となる素材管１Ａの湾曲箇所１Ａｃは、中空スタビライザー１のアーム部１ａに外力が印加される連結部１ａ１より最も距離が長く、曲げモーメントおよび最大主応力がそれぞれ増大し、最大となる(図１０参照)。
【００４１】
そこで、曲げモーメントおよび最大主応力が最大となる湾曲部１ｃ１を形成する素材管１Ａの湾曲箇所１Ａｃは、外径ΦＤ、内径Φｄをより大きな径として肉厚ｔをより厚くしている。
素材管１Ａのアーム箇所１Ａａと湾曲箇所１Ａｃとの間には、外径ΦＤ、内径Φｄ、肉厚ｔがアーム箇所１Ａａから漸増する中空スタビライザ１の拡径部１ｄ１に成る拡径箇所Ａｄ１が形成される。同様に、トーションバー箇所１Ａｂと湾曲箇所１Ａｃとの間には、外径ΦＤ、内径Φｄ、肉厚ｔがトーションバー箇所１Ａｂから漸増する中空スタビライザ１の拡径部１ｅ１に成る拡径箇所Ａｅ１が形成される。
【００４２】
＜曲げ工程＞
続いて、図５に示す素材管１Ａがベンダーにより曲げ成形され、中空スタビライザ１(図１、図２参照)が形成される。
前記したように、中空スタビライザ１の湾曲部１ｃおよび各曲げ部ｍ１〜ｍ５(図２参照)において、曲げ内側で肉が収縮する一方、曲げ外側で肉が伸張するので曲げ内外で肉厚が異なり、肉厚の関係は  
曲げ内側＞曲げ外側        (４)
となる。
【００４３】
＜焼き入れ＞
続いて、通電加熱により焼き入れが行われる。
図６は、中空スタビライザの焼き入れ時の通電加熱を行う工程を示す概要図である。
中空スタビライザ１の通電加熱は加熱装置２０を用いて行われる。
【００４４】
予備電極２０Ａ１が中空スタビライザ１の拡径部１ｅ１にクランプされるとともに、予備電極２０Ａ２が中空スタビライザ１の拡径部１ｅ２にクランプされる。なお、中空スタビライザ１の拡径部１ｅ２は、中空スタビライザ１の拡径部１ｅ１(図２参照)に対称に形成される拡径部である。予備電極２０Ａ１、２０Ａ２間には、短絡用配線２０Ａ９が接続されている。
【００４５】
予備電極２０Ｂ１が中空スタビライザ１の拡径部１ｄ１にクランプされるとともに、予備電極２０Ｂ２が中空スタビライザ１の拡径部１ｄ２にクランプされる。なお、中空スタビライザ１の拡径部１ｄ２は、中空スタビライザ１の拡径部１ｄ１に対称に形成される拡径部である。
【００４６】
一方、全体加熱用電極２０Ｃ１、２０Ｃ２がそれぞれ中空スタビライザ１の左右のアーム部１ａの各端部１ａ１にクランプされる。なお、全体加熱用電極２０Ｃ１、２０Ｃ２には、電源部２１から通電用配線２０ｔが接続されている。
全体加熱用電極２０Ｃ１、予備電極２０Ｂ１間には、短絡用配線２０Ｄ１が接続されている。また、全体加熱用電極２０Ｃ２、予備電極２０Ｂ２間には、短絡用配線２０Ｄ２が接続されている。
【００４７】
まず、全体加熱用電極２０Ｃ１、２０Ｃ２間に通電用配線２０ｔを介して通電される。この場合、全体加熱用電極２０Ｃ１、予備電極２０Ｂ１間は、短絡用配線２０Ｄ１に電流が流れ、加熱されない。また、予備電極２０Ａ１、２０Ａ２間は、短絡用配線２０Ａ９に電流が流れ、加熱されない。また、全体加熱用電極２０Ｃ２、予備電極２０Ｂ２間は、短絡用配線２０Ｄ２に電流が流れ、加熱されない。
【００４８】
予備電極２０Ａ１、２０Ｂ１間の湾曲部１ｃ１および予備電極２０Ａ２、２０Ｂ２間の湾曲部１ｃ２には、電流が流れ加熱される。なお、湾曲部１ｃ２は、図２の湾曲部１ｃ１に対称に形成される湾曲部である。
こうして、湾曲部１ｃ１、１ｃ２が所定温度に到達した場合、予備電極２０Ａ１、２０Ａ２、２０Ｂ１、２０Ｂ２を拡径部１ｅ１、１ｅ２、１ｄ１、１ｄ２から解放し、全体加熱用電極２０Ｃ１、２０Ｃ２に通電して、中空スタビライザ１の全体の加熱を行う。
【００４９】
このように、焼き入れ加熱に通電加熱を用いるので、前記したように、湾曲部１ｃ(１ｃ１、１ｃ２)の曲げ外側の薄肉の箇所が、曲げ内側の厚肉の箇所に比べて高温に加熱される。 
これを水焼き入れなどで、同時急冷すると、曲げ外側が曲げ内側より高強度になり(図３参照)、より高硬度になる(図４参照)。 
【００５０】
＜通電加熱による焼き入れの性質＞
前記したように、図３において、湾曲部１ｃ(１ｃ１、１ｃ２)の外側の薄肉の箇所(曲げ部の外側)が、内側の厚肉の箇所(曲げ部の内側)に比べて高温になることから冷却速度が大きい。例えば、曲げ内側の厚肉の箇所がｂ点であり、曲げ外側の薄肉の箇所がａ点であるとする。すると、ａ点とｂ点の差分だけ曲げ外側の薄肉の箇所の引張強さが大きい分、湾曲部１ｃ(１ｃ１、１ｃ２)の曲げ外側を曲げ内側より薄くしても引張強さは同等にできる。
【００５１】
加えて、湾曲部１ｃ(１ｃ１、１ｃ２)の曲げ外側がより高硬度になれば、図４に示すように、疲労耐久性も向上する。 
例えば、図４で、湾曲部１ｃ(１ｃ１、１ｃ２)の曲げ外側の薄肉の箇所が、曲げ内側の厚肉の箇所に比べて高温になることから硬度が高い。そこで、例えば、曲げ内側の厚肉の箇所がｄ点であり、曲げ外側の薄肉の箇所がｅ点であるとする。すると、ｅ点とｄ点の差分ｆだけ曲げ外側の薄肉の箇所の硬度が高い分、湾曲部１ｃ(１ｃ１、１ｃ２)の曲げ外側を曲げ内側より薄くしても疲労限度は同等にできる。
【００５２】
このように、肉厚差での通電加熱の性質を利用することにより、湾曲部１ｃ(１ｃ１、１ｃ２)の曲げの内側、外側における疲労耐久性(疲労限度)や引張強さ(許容応力)を同等または同等に近付けることができる。 
【００５３】
＜湾曲部１ｃの肉厚の設定＞
＜湾曲部１ｃの外側の疲労限度、引っ張り強さが許容値(許容範囲)になる湾曲部１ｃの肉厚の設定＞
次に、図３、図４の関係を参考に、応力が大きくなる湾曲部１ｃ(詳細は図９、図１０を用いて後記)の必要な肉厚を、湾曲部１ｃの外側が、疲労限度の許容値(許容範囲) (耐久性)、外側の引っ張り強さが許容値(許容応力の範囲)になるように決定する方法を説明する。
【００５４】
図７は、湾曲部の肉厚を、湾曲部の外側の疲労限度、外側の引っ張り強さが許容値(許容範囲)になるように設定する方法を示す図である。
湾曲部１ｃは所定の外径をもつものとする。
まず、湾曲部１ｃの肉厚を仮に設定する(図７のＳ１０１)。
続いて、上述の通電加熱での焼き入れを行う(Ｓ１０２)。
【００５５】
続いて、湾曲部１ｃの外側の疲労限度、外側の引っ張り強さが疲労試験などで測定され、外側の疲労限度、外側の引っ張り強さがほぼ許容値(疲労限度、許容応力の各許容範囲)であるか否か判定される(Ｓ１０３)。
湾曲部１ｃの外側の疲労限度および引っ張り強さがほぼ許容値(疲労限度、許容応力の各許容範囲)であると判定された場合(Ｓ１０３でＹｅｓ)、湾曲部１ｃの肉厚が決定され(Ｓ１０４)、終了する。
【００５６】
一方、湾曲部１ｃの外側の疲労限度、外側の引っ張り強さがほぼ許容値(疲労限度、許容応力の各許容範囲)でないと判定された場合(Ｓ１０３でＮｏ)、湾曲部１ｃの外側の疲労限度、外側の引っ張り強さがほぼ許容値(疲労限度、許容応力の各許容範囲)より大きいか否か判定される(Ｓ１０５)。
【００５７】
湾曲部１ｃの外側の疲労限度、引っ張り強さが許容値(疲労限度、許容応力の各許容範囲)より大きい場合(Ｓ１０５でＹｅｓ)、湾曲部１ｃの肉厚を薄く設定して(Ｓ１０６)、Ｓ１０２の焼き入れに移行する。
一方、湾曲部１ｃの外側の疲労限度、引っ張り強さが許容値(疲労限度、許容応力の各許容範囲)より小さい場合(Ｓ１０５でＮｏ)、湾曲部１ｃの肉厚を薄く設定して(Ｓ１０７)、Ｓ１０２の焼き入れに移行する。
以上が、湾曲部１ｃの外側の疲労限度、引っ張り強さが許容値(疲労限度、許容応力の各許容範囲)に設定するための方法である。
【００５８】
これにより、湾曲部１ｃの外側の疲労限度、引っ張り強さがほぼ許容値(疲労限度、許容応力の各許容範囲)になる肉厚が設定される。
なお、図７の肉厚を、外径の設定を変えて同様に求めることができる。
【００５９】
或いは、肉厚を所定厚に設定し、図７のフロー中の肉厚を外径に入れ替え、疲労限度、引っ張り強さがほぼ許容値(疲労限度、許容応力の各許容範囲)になる外径を求めることができる。
【００６０】
＜湾曲部１ｃの内側の疲労限度、内側の引っ張り強さが許容値(許容範囲)になる湾曲部１ｃの肉厚の設定＞
次に、応力が大きくなる湾曲部１ｃの必要な肉厚を、湾曲部１ｃの内側の疲労限度、内側の引っ張り強さが許容値(疲労限度、許容応力の各許容範囲)になるように決定する方法を説明する。
【００６１】
図８は、湾曲部の肉厚を、湾曲部の内側の疲労限度、内側の引っ張り強さが許容値になるように設定する方法を示す図である。
湾曲部１ｃは所定の外径をもつものとする。
【００６２】
まず、湾曲部１ｃの肉厚を仮に設定する(図８のＳ２０１)。
続いて、上述の通電加熱での焼き入れを行う(Ｓ２０２)。
続いて、湾曲部１ｃの内側の疲労限度、引っ張り強さが疲労試験等で測定され、疲労限度、引っ張り強さがほぼ許容値(疲労限度、許容応力の各許容範囲)であるか否か判定される(Ｓ２０３)。
【００６３】
湾曲部１ｃの内側の疲労限度、引っ張り強さがほぼ許容値(疲労限度、許容応力の各許容範囲)であると判定された場合(Ｓ２０３でＹｅｓ)、湾曲部１ｃの肉厚が決定され(Ｓ２０４)、終了する。
【００６４】
一方、湾曲部１ｃの内側の疲労限度、引っ張り強さがほぼ許容値(疲労限度、許容応力の各許容範囲)でないと判定された場合(Ｓ２０３でＮｏ)、湾曲部１ｃの内側の疲労限度、引っ張り強さが許容値(疲労限度、許容応力の各許容範囲)より大きいか否か判定される(Ｓ２０５)。
【００６５】
湾曲部１ｃの内側の疲労限度、内側の引っ張り強さが許容値より大きい場合(Ｓ２０５でＹｅｓ)、湾曲部１ｃの肉厚を薄く設定して(Ｓ２０６)、Ｓ２０２の焼き入れに移行する。
一方、湾曲部１ｃの外側の疲労限度、引っ張り強さが許容値より小さい場合(Ｓ２０５でＮｏ)、湾曲部１ｃの肉厚を薄く設定して(Ｓ２０７)、Ｓ２０２の焼き入れに移行する。
以上が、湾曲部１ｃの内側の疲労限度、内側の引っ張り強さがほぼ許容値(疲労限度、許容応力の各許容範囲)になるように肉厚を設定する方法である。
【００６６】
これにより、湾曲部１ｃの内側の疲労限度、引っ張り強さがほぼ許容値(疲労限度、許容応力の各許容範囲)になる肉厚に設定できる。
なお、図８の肉厚を、外径の設定を変えて求めることができる。
【００６７】
或いは、肉厚を所定厚に設定し、図８のフロー中の肉厚を外径に入れ替え、疲労限度、引っ張り強さがほぼ許容値(許容範囲)になる外径を求めることができる。
なお、図７の湾曲部１ｃの外側の疲労限度、引っ張り強さがほぼ許容値(疲労限度、許容応力の各許容範囲)になるように設定し、図３、図４の引張強さ、疲労限度の関係を参考にして、湾曲部１ｃの内側の肉厚、外径を求めてもよい。
【００６８】
或いは、図８の湾曲部１ｃの内側の疲労限度、引っ張り強さがほぼ許容値(疲労限度、許容応力の各許容範囲)になるように設定し、図３、図４の引張強さ、疲労限度の関係を参考にして、湾曲部１ｃの外側の肉厚、外径を求めてもよい。
上述の手法は、図２に示す曲げ部の曲げ点ｍ１〜ｍ５での肉厚、外径寸法の設定に適用できる。
【００６９】
図３、図４の引張強さ、疲労限度の関係を参考に、図７、図８のフローを用いて、外径を設定して、肉厚を疲労限度、引っ張り強さの許容範囲内になるように設定する。或いは、肉厚を設定して、外径を疲労限度、引っ張り強さの許容範囲内になるように設定する。これらを適宜繰り返すことで、湾曲部１ｃの重量が最軽量な中空スタビライザ１を得ることができる。
【００７０】
従来、中空スタビライザ１の全域を等耐久性をもつようにする場合、湾曲部１ｃの曲げ内外での肉厚差を考慮するため、より応力が高い曲げ外側を基準に曲げ部の設計を行うため、曲げ内側は余裕があり、許容応力において、減肉の余地があった。 
【００７１】
そこで、本実施形態では、最軽量の肉厚が変化する中空スタビライザ１とするため、曲げ部内外の許容応力を肉厚差に適合したものにすればよいことに着眼した。つまり、曲げ外側の許容応力を曲げ内側の許容応力に比し、図３、図４の関係を用いて大きく取れればよい。それを具体化する方法が、通電加熱による焼き入れ、図３、図４の関係、図７、図８のフローなどである。
【００７２】
＜中空スタビライザ１の全体的な曲げ応力、ねじりせん断応力、主応力＞
次に、中空スタビライザ１の全体的な曲げ応力、ねじりせん断応力、主応力について説明する。
図９は、中空スタビライザ１の形状を模式化した図であり、図１０(ａ)、(ｂ)、(ｃ)は、図９の中空スタビライザの曲げ応力、ねじりによるせん断応力、最大主応力をそれぞれ示す図である。
【００７３】
図９の中空スタビライザ１には、図１０(ａ)、(ｂ)、(ｃ)との関係で位置を明確にするために符号“Ａ”、“Ｂ”、“Ｃ”、“Ｄ”を付している。
符号“Ａ”は連結部１ａ１の位置であり、符号“Ｂ”、“Ｃ”は湾曲部１ｃの位置であり、“Ｄ”はゴムブッシュ１ｂ１(図１参照)での支持位置である。
【００７４】
符号“Ａ”で示される連結部１ａ１には、車輪Ｗからの荷重が印加される。そのため、図１０(ａ)に示すように、曲げ応力が、曲げモーメントのウデの長さの増加に従って、符号“Ａ”の連結部１ａ１から符号“Ｂ”、符号“Ｃ”の湾曲部１ｃの箇所まで次第に増加し、軸支持されるトーションバー部１ｂの中央部に近付くに従い減少する。
【００７５】
図１０(ｂ)に示すように、ねじりによるせん断応力は、ねじり力がトーションバー部１ｂに働くので、トーションバー部１ｂにおいて一様に発生し、トーションバー部１ｂから離れるに従い減少する。
図１０(ｃ)に示すように、最大主応力は、符号“Ａ”の連結部１ａ１に車輪Ｗからの荷重が印加されるので、符号“Ｂ”、符号“Ｃ”の範囲の湾曲部１ｃまで次第に増加し、湾曲部１ｃからトーションバー部１ｂの中央部にいくに従って減少する。
【００７６】
以上のように、中空スタビライザ１に生ずる曲げ応力、ねじりによるせん断応力、最大主応力は表わされるから、これらの数値を参考にして、疲労試験などを行いつつ、引張強さ、疲労限度が許容範囲になるように中空スタビライザ１の外径、肉厚を設定すればよい。
なお、中空スタビライザ１の外径、肉厚の設定に際しては、重量が最も軽くなるようにするのが望ましい。
【００７７】
具体的には、引張強さ、疲労限度が許容範囲になる外径、肉厚を条件に中空スタビライザ１の重量が最も軽くなるような外径、肉厚を求めるソフトウェアのプログラムを作成し、重量が最も軽くなる外径、肉厚を繰り返し演算により求めるとよい。
【００７８】
この場合、中空スタビライザ１が最軽量になるように、全域での耐久性(疲労限度の範囲)をほぼ等しくした条件を用いたソフトウェアのプログラムにより、疲労試験などの試験データを基に、中空スタビライザ１の外径、肉厚、内径(外径−肉厚×２)を繰り返し演算により求めることができる。
【００７９】
或いは、中空スタビライザ１の全域が許容応力値(許容応力の範囲)であることを条件に、ソフトウェアのプログラムにより、疲労試験などの試験データを基に、中空スタビライザ１が最軽量になるように、中空スタビライザ１の外径、肉厚、内径(外径−肉厚×２)を繰り返し演算により求めることができる。
【００８０】
或いは、中空スタビライザ１の全域での耐久性(疲労限度の範囲)をほぼ等しくした条件および全域が許容応力値(許容応力の範囲)であることを条件に、ソフトウェアのプログラムにより、疲労試験などの試験データを基に、中空スタビライザ１が最軽量になるように、中空スタビライザ１の外径、肉厚、内径(外径−肉厚×２)を繰り返し演算により求めることができる。
【００８１】
したがって、肉厚を変化させた中空スタビライザ１のすべての曲げ部の内外耐久性を許容応力(許容応力範囲)に基づき、耐久性の限界域まで軽量化でき、無駄な肉の無い最軽量の肉厚が変化する中空スタビライザ１を得ることができる。 
換言すれば、許容応力値(許容応力範囲)、耐久性(疲労限度)を各部で最適化することにより最軽量な中空スタビライザ１を実現することができる。
【００８２】
＜その他の実施形態＞
１．なお、前記実施形態の中空スタビライザ１の外径、肉厚、内径の求め方は一例であり、その他の方法を用いてもよい。
【００８３】
２．なお、前記構成は、肉厚が変化しない中空スタビライザの軽量化にも適用できる。
【００８４】
３．また、前記実施形態の構成は、図９に示すような２つの湾曲以外に曲げ部が少ない中空スタビライザの軽量化にも同様に適用できる。
【００８５】
４．以上、前記実施形態では、様々な構成を説明したが、その一部を採用したり、様々な構成の一部を適宜選択して組み合わせて構成してもよい。
また、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１      中空スタビライザ
１ｃ、１ｃ１、１ｃ２  湾曲部(曲げ部)
ｍ１〜ｍ５  曲げ点(曲げ部)
Ｄ      外径
ｔ      肉厚
【図１】
2015209015.tif 000003
【図２】
2015209015.tif 000004
【図３】
2015209015.tif 000005
【図４】
2015209015.tif 000006
【図５】
2015209015.tif 000007
【図６】
2015209015.tif 000008
【図７】
2015209015.tif 000009
【図８】
2015209015.tif 000010
【図９】
2015209015.tif 000011
【図１０】
2015209015.tif 000012
【図１１】
2015209015.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月25日(2015.6.25)
【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】
中空形状に形成され曲げ部を有する中空スタビライザであって、
通電加熱により加熱し冷却して焼き入れを行い、
前記曲げ部の内側の耐久性と前記曲げ部の外側の耐久性とがほぼ等しくなるように、前記曲げ部の内側の肉厚と前記曲げ部の外側の肉厚とが設定されている
ことを特徴とする中空スタビライザ。
【請求項２】
中空形状に形成され曲げ部を有する中空スタビライザであって、
通電加熱により加熱し冷却して焼き入れを行い、
前記曲げ部の内側の許容応力と前記曲げ部の外側の許容応力とがほぼ等しくなるように、前記曲げ部の内側の肉厚と前記曲げ部の外側の肉厚とが設定されている
ことを特徴とする中空スタビライザ。
【請求項３】
請求項１に記載の中空スタビライザにおいて、
全域での耐久性の範囲が等しくなるように、各部の外径および肉厚が設定されている
ことを特徴とする中空スタビライザ。 
【請求項４】
請求項２に記載の中空スタビライザにおいて、
全域が許容応力の範囲内になるように、各部の外径および肉厚が設定されている
ことを特徴とする中空スタビライザ。   
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記目的を達成すべく、第１の本発明に関わる中空スタビライザは、中空形状に形成され曲げ部を有する中空スタビライザであって、通電加熱により加熱し冷却して焼き入れを行い、前記曲げ部の内側の耐久性と前記曲げ部の外側の耐久性とがほぼ等しくなるように、前記曲げ部の内側の肉厚と前記曲げ部の外側の肉厚とが設定されている。
第１の本発明によれば、通電加熱により焼き入れを行い、曲げ部の内側の耐久性と曲げ部の外側の耐久性とがほぼ等しくなるように、曲げ部の内側の肉厚と曲げ部の外側の肉厚とが設定されているので、余分な材料を用いることがない中空スタビライザを得ることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
第２の本発明に係る中空スタビライザは、中空形状に形成され曲げ部を有する中空スタビライザであって、通電加熱により加熱し冷却して焼き入れを行い、前記曲げ部の内側の許容応力と前記曲げ部の外側の許容応力とがほぼ等しくなるように、前記曲げ部の内側の肉厚と前記曲げ部の外側の肉厚とが設定されている。
第２の本発明によれば、通電加熱により焼き入れを行い、曲げ部の内側の許容応力と曲げ部の外側の許容応力とがほぼ等しくなるように、曲げ部の内側の肉厚と曲げ部の外側の肉厚とが設定されているので、余分な材料を用いることがない中空スタビライザを得ることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
第３の本発明に係る中空スタビライザは、第１の本発明の中空スタビライザにおいて、全域での耐久性の範囲が等しくなるように、各部の外径および肉厚が設定されている。
第３の本発明によれば、耐久性の限界域まで中空スタビライザの軽量化を図ることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
第４の本発明に係る中空スタビライザは、第２の本発明の中空スタビライザにおいて、全域が許容応力の範囲内になるように、各部の外径および肉厚が設定されている。
第４の本発明によれば、最軽量の中空スタビライザを実現できる。