(57)【要約】【課題】  安価で性能の高いトーションバー【解決手段】  複数の花びらが、頭頂部１１ａ及び谷底部１１ｂに角部が生じないように丸みを付して円周に等間隔に配列され、少なくも一か所の花びらの形状１２が円周に等間隔に配列された花びらの２つを１つにした形状である菊花花びら状の断面形状の棹体１１を、誘導加熱により焼入れ焼戻しの連続熱処理後、所定寸法に切断し、該熱処理線材の両端の異形断面部１０ａ，１０ｂをばね保持部とした異形断面トーションバー。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
丸鋼線から伸線して異形断面に成形され、該成形された異形鋼線が誘導加熱により焼入れ焼戻し熱処理された後、所定寸法に切断され、該熱処理線材の両端の異形断面部がばね保持部とされることを特徴とする異形断面トーションバー。
【請求項２】
前記異形断面は、外周の辺の交点の頂点に丸みが付され少なくも一辺は等辺でない異形断面であることを特徴とする請求項１に記載の異形断面トーションバー。
【請求項３】
前記異形断面は、複数の花びらが頭頂部及び谷底部に角部が生じないように丸みを付して円周に等間隔に配列され、少なくもその一つの花びらの形状が変えられた菊花花びら状の断面形状であることを特徴とする請求項１に記載の異形断面トーションバー。
【請求項４】
前記異形断面の少なくも一つの花びらの変えられた形状は、円周に等間隔に配列された花びらの２つを１つにした形状であることを特徴とする請求項３に記載の異形断面トーションバー。
【請求項５】
丸鋼線を伸線して異形断面に成形し、該成形した異形鋼線を誘導加熱により焼入れ焼戻し熱処理した後、所定寸法に切断し、該熱処理線材の両端の異形断面部をばね保持部とすることを特徴とする異形断面トーションバーの製造方法。
【請求項６】
前記異形断面は、外周の辺の交点の頂点に丸みが付され少なくも一辺は等辺でない異形断面であることを特徴とする請求項５に記載の異形断面トーションバーの製造方法。
【請求項７】
前記異形断面は、複数の花びらが頭頂部及び谷底部に角部が生じないように丸みを付して円周に等間隔に配列され、少なくもその一つの花びらの形状が変えられた菊花花びら状の断面形状であることを特徴とする請求項５に記載の異形断面トーションバーの製造方法。
【請求項８】
前記異形断面の少なくも一つの花びらの変えられた形状は、円周に等間隔に配列された花びらの２つを１つにした形状であることを特徴とする請求項７に記載の異形断面トーションバーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のシート用トーションばねなどのトーションバーとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば従来の自動車のシート用トーションばねは、図５に示すように熱処理された丸鋼線のトーションバー１の一端２にレバー４を装着し、他端３を固定してレバー４にかかるトルクを鋼線の捩じりばね力で受けるようにされている。従来は、このトーションバーの両端を保持する方法として、バー１の両端２、３を本体部より断面二次極モーメントが大きくなるように、セレーションや方形断面などに成形して、捩じり力を保持するようにされていた。
現時点で発明者が知っている先行文献はない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、高強度に熱処理された鋼線の両端を図のような方形断面に成型加工することは工数がかかり、コストが高くなるという問題点があった。
【０００４】
そこで本発明は、異形断面に成形した線材を誘導加熱により熱処理して所定長さに切断し、そのまま異形断面部を掴んで両端を保持することにより、両端加工を要しないトーションバーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の異形断面トーションバーとその製造方法は、丸鋼線を伸線して異形断面に成形し、該成形した異形鋼線を誘導加熱により焼入れ焼戻し熱処理した後、所定寸法に切断し、該熱処理線材の両端の異形断面部をばね保持部とすることを特徴とするものである。
【０００６】
すなわち、従来の丸鋼線からなるトーションバーは捩じり力を保持するために両端保持部をセレーションや方形などに加工するが、通常この保持部を小さく（断面二次極モーメントを小さく）すると、ねじりばね定数がその部分で低下し保持部の寿命が本体部より低下するので、保持部を太く（断面二次極モーメントを大きく）するように設計された。そのために、従来の丸鋼線からなるトーションバーは、両端のセレーションや方形の加工を本体部よりも太くしなければならず、アプセットなどの特殊な加工が必要であった。
【０００７】
本発明のトーションバーは、丸鋼線を伸線した異形断面の鋼線を用いることにより以下の利点がある。
ａ．両端の異形断面部で捩じり力を保持することができ、セレーションなどの特別の加工を要しないのでコストが低減できる。
ｂ．保持部を太くしなくてもよいというメリットがある。
ｃ．保持部の形状が変わらないのでトーションバーとしての等価長さが変わらず、設計が簡単になるというメリットがある。
このように、従来のトーションバーは丸鋼材が用いられており、本発明のような異形断面の線材のままトーションバーとして使用することは考えられなかったものである。
【０００８】
また、焼入れ熱処理が誘導加熱により行われるので、短時間加熱により脱炭など欠陥がなく品質が安定し、連続処理ができて量産によるコストの低減ができる。
【０００９】
前記異形断面は、外周の辺の交点の頂点に丸みが付され少なくも一辺は等辺でない異形断面であることが望ましい。このように辺の頂点に角部が生じないように丸みを付した形状にすることにより角部の応力集中がないとともに、トーションバーの両端保持のための加工をしなくても異形断面により両端の保持が容易である。また、少なくも一辺が等辺でない形状にすることにより、トーションバーを組み立てる際の端部固定の位置決めが簡単になる。
【００１０】
また、前記異形断面は、複数の花びらが頭頂部及び谷底部に角部が生じないように丸みを付して円周に等間隔に配列され、少なくもその一つの花びらの形状が変えられた菊花花びら状の断面形状であることが望ましい。
【００１１】
すなわち、前記異形断面を菊花花びら状にして、その花びらの頭頂部及び谷底部に角部が生じないように丸みを付した形状にすることにより、トーションバーの両端の保持が容易で、かつスプラインやセレーション形状のように角部の応力集中がなく、捩じり破壊耐力が向上する。
【００１２】
また、断面形状の菊花花びらの少なくも一か所の花びらの形状を変えることにより、トーションバーを組み立てる際の捩じり力を一定にする端部の固定位置決めが簡単になる。この花びらの変えられた形状は、円周に等間隔に配列された花びらの２つを１つにした形状にすることが簡易である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の異形断面トーションバーは従来なかった異形断面線材をそのまま使用するものであり、線材の両端加工を要しないので、コスト低減され用途が拡大する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を図示の１実施形態について具体的に説明する。図１は本発明第１実施形態の異形断面トーションバーの使用状態を示す図、図２はその異形断面形状の１例を示す図である。
【００１５】
第１実施形態の図１のトーションバー１０は、断面形状が図２に示すような７極異形体の菊花花びら状をなす棹体１１からなる。図２の断面の菊花花びら形状は、花びらの部分１１ａが円周に等間隔に配列され、花びらの頭頂１１ａと花びら間の谷部１１ｂは滑らかな曲線Ｒ1 ，Ｒ2 で結ばれている。但し、花びらの１箇所だけ図の１２の部分は２個の花びらがつながって一つの突起を成している。すなわち、断面形状は等間隔の６個の花びらと１個の突起が円周に配列された形を成している。このように、花びらの頭頂と谷部が滑らかにつながっている形状なので、切欠きを形成する角部などがなく、応力集中による破壊などが生ずることがない。また、花びらは一か所だけ異なる形状のために、両端の固定部間の捩じり角度を一定にして組み立てることが容易になり、トルクを一定にすることができる。なお、図では花びらの頭頂と谷部はＲ1 ，Ｒ2 の円弧で表したが、角のない滑らかにつながる曲線であればいかなる曲線でも良い。また、花びらの数を６個としたがそれ以下、またはそれ以上にしても良い。
【００１６】
この棹体１１は、高周波誘導加熱の短時間加熱により所定強度に焼入れ焼戻しの連続熱処理が施されて所定長さに切断される。これにより脱炭などの欠陥のないトーションバーが容易に得られる。
【００１７】
棹体１１は、図１に示すように両端が固定されてトーションバー１０を形成する。すなわち一端のレバー取り付け部１０ａが棹体１１の異形断面と同一形状の孔が穿孔されたレバー１３に固定され、また他端の保持部１０ｂが同様の方法で図示しないシート部の固定部材などに固定される。これにより、棹体１１がリクライニングシートなどのトーションバーとして機能する。このように棹体１１の異形断面により棹体１１の両端が保持されるので、従来の丸棒のように両端を拡径して方形などに加工するなどの手間を要しない。
【００１８】
また、トーションバーのレバー取り付け部１０ａと保持部１０ｂとの取り付けの際には、トーションバーの捩じり応力を一定にするために取り付け角度を一定にしなければならないが、断面のすべての花びら１１ａが同形状で等間隔であると、取り付け部をはめ込む際に角度を間違えることがある。本発明では、断面の等間隔の花びら１１ａの他にこれと形状の異なる突起部１２が設けられているので、角度を間違えてはめ込むことはなくトーションバーの保持部１０ｂとレバー取り付け部１０ａの関係位置決めが容易である。
【実施例１】
【００１９】
以下、本発明第１実施形態の実施例１について説明する。実施例１のトーションバーの断面形状は図２に示す形状とし、図の記号に対して以下の数値とした。
外径：          Ｄ1 ＝φ８．５ｍｍ
谷底径：        Ｄ2 ＝φ７．１ｍｍ
つなぎ曲線：    Ｒ1 ＝Ｒ2 ＝０．５ｍｍ
【００２０】
図３に実施例１の異形断面トーションバーの製造工程のフローチャートを示す。
実施例の素線としてはＳＡＥ９２４５のφ９．５ｍｍの丸鋼線を用いた。まず素線鋼線をショットブラストによるデスケーリングを行った後、探傷・手入れを行い、ダイス引抜きにより前述の花びら形状断面に引き抜いた。
【００２１】
そして、この異形断面線材を高周波誘導加熱により以下の条件で連続熱処理した。
焼入れ加熱温度：  ９５０℃
焼入れ加熱時間：  ２０ｓ
焼戻し加熱温度：  ４５０℃
焼戻し加熱時間：  ２０ｓ
その後、ショットブラストを施し表面に圧縮応力を付加した。
【００２２】
上記条件で熱処理された熱処理異形鋼線は１９６０Ｎ／ｍｍ2 級のばね鋼線の規格値を満たした。
【００２３】
この熱処理異形鋼線を３４０ｍｍに切断し、固定端の間隔を３００ｍｍになるようにして、図１に示すように一端にレバーを付し他端を固定してばね特性を測定した。その結果、作動範囲で８３００±５０Ｎｍｍ／ｄｅｇの数値が得られた。
【００２４】
次に本発明第２実施形態について説明する。図４は第２実施形態のトーションバーの１例の断面図である。
第２実施形態の図４のトーションバー２０は、断面形状が図４に示すように一辺が等辺でない異形断面の棹体をなしている。すなわち断面が等辺八角形の辺２１のうち一か所の異形辺２２が異なる形状をなしている。そして辺の頂点２１ａ，２２ａには丸みが付されている。これにより、角部の応力集中による破壊が生ずることがなく、また、一辺だけ異なる形状のために、両端の固定部間の捩じり角度を一定にして組み立てることが容易になる。
【００２５】
この棹体のトーションバーは、高周波誘導加熱の短時間加熱により所定強度に焼入れ焼戻しの連続熱処理が施されて所定長さに切断されることは前記第１実施形態と同様である。これにより脱炭などの欠陥のないトーションバーが容易に得られる。
第２実施形態２のトーションバーの使用方法も、図１の第１実施形態と同様であるので説明を省略する。また製造工程も第１実施形態の図３と同様であるので省略する。
【００２６】
以上説明したように本発明第１実施形態の異形断面トーションバーは、菊花花びら状の断面形状の異形鋼線を用いるので、従来の丸棒のトーションバーのように両端の拡径加工をしないでこの花びら断面部で捩じり応力を保持することができる。すなわち、このように異形断面線材をそのまま用いて、両端加工を要しないトーションバーは従来なかったものである。
【００２７】
この菊花花びら状の断面形状は、頭頂部及び谷底部に角部が生じないように丸みが付されているので、スプラインやセレーション形状のように角部の応力集中がなく、ばねの耐久性が得られる。そして、焼入れ熱処理が誘導加熱により行われるので、脱炭など欠陥がなく、連続処理ができて量産によるコストの低減ができる。また、異形鋼線の断面形状の菊花花びらの少なくも一か所は、花びらの形状が変えられているので、取り付けの際の捩じり方向の位置決めが簡単になる。
【００２８】
また、本発明第２実施形態のトーションバーは、断面形状の一辺が等辺でない異形断面の棹体をなし、辺の頂点に丸みが付されているので、角部の応力集中による破壊が生ずることがなく、また、一辺だけ異なる形状のために、両端の固定部間の捩じり角度を一定にして組み立てることが容易になる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の異形断面トーションバーは従来なかった異形断面線材をそのまま使用するものであり、線材の両端加工を要しないので、コスト低減されトーションバーの用途が拡大する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明第１実施形態の異形断面トーションバーの斜視図である。
【図２】本発明第１実施形態の異形断面トーションバーの断面形状の一例を示す図である。
【図３】本発明第１実施形態の実施例の異形断面トーションバーの製造工程のフローチャートである。
【図４】本発明第２実施形態の異形断面トーションバーの断面形状の一例を示す図である。
【図５】従来のトーションバーの斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  トーションバー、２  一端、３  他端、４  レバー、１０  トーションバー、１１  棹体、１２  突起、１３  レバー、２０  トーションバー、２１  辺、２２  異形辺
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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