(57)【要約】【課題】トーションビームの折り返し部の曲率が小さくならないようにして耐久性を向上させるとともに、成形工程を簡素化してコストを低減する。【解決手段】型駆動装置によって上型１０の凸状部１１を下型２０の凹状部２１に挿入した状態で円管部材Ａを径方向に押し潰して成形する。円管部材Ａを構成する板材が折り返されるように成形された折り返し部１０７、１０８に、成形時の凸状部１１の側面１１ｂ、１１ｃと、凹状部２１の側面２１ｂ、２１ｃとがプレス加工力を作用させないようにする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製円管部材をプレス成形することにより、車両のトーションビーム式サスペンション装置に使用されるトーションビームを得るトーションビームの成形金型において、
上記円管部材の径方向に対向するように配置され、少なくとも一方が型駆動装置によって他方に接離するように駆動される第１型と第２型を備え、
上記第１型には、上記トーションビームの径方向に窪む凹部を成形する凸状部が設けられ、
上記第２型には、上記トーションビームにおける凹部の形成箇所とは径方向反対側を成形する凹状部が設けられ、
上記型駆動装置によって上記凸状部を上記凹状部に挿入した状態で上記円管部材を径方向に押し潰して成形するように構成され、
上記凹部の開放側の端部において上記円管部材を構成する板材が折り返されるように成形された折り返し部に、成形時の上記凸状部の側面と、該凸状部の側面に対応する上記凹状部の側面とがプレス加工力を作用させないように、該凸状部の側面及び該凹状部の側面が形成されていることを特徴とするトーションビームの成形金型。
【請求項２】
請求項１に記載のトーションビームの成形金型において、
上記凸状部の側面と、上記凹状部の側面とは略平行であることを特徴とするトーションビームの成形金型。
【請求項３】
請求項１または２に記載のトーションビームの成形金型において、
上記凸状部の側面と、上記凹状部の側面との間に形成された隙間に上記折り返し部が位置することを特徴とするトーションビームの成形金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車のリヤサスペンション装置に使用されるトーションビームを冷間成形する成形金型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車のリヤサスペンション装置としてトーションビーム式サスペンション装置が使用される場合がある（例えば特許文献１参照）。トーションビーム式サスペンション装置は、左右方向に延びるトーションビームと、トーションビームの左右両側にそれぞれ設けられたアームとを備えており、トーションビームはアームを介して車体に支持されている。また、アームには車輪が取り付けられるようになっている。
【０００３】
特許文献１のトーションビームは、金属製の円管部材を成形してなるものである。トーションビームは、左右方向の中間部分の下壁部が上方へ湾曲成形され、断面が全体として下方に開放するＵ字状またはＶ字状に近い形状となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２３７７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、トーションビームの素材となる円管部材を用意した後、潰し工程と成形工程とからなる潰し成形工程を行うようにしている。潰し工程では、円管部材を径方向内側に潰し、径方向一方側の内壁面が反対側の内壁面に接触するように下方に開放する凹部を形成する。その後の成形工程では、潰し工程で成形された凹部がＵ字状またはＶ字状に近い断面形状となるように成形する。このとき、凹部の開放側の端部は、円管部材を構成する板材が折り返されるように成形されるので、板材が折り返された形状を持つ折り返し部となり、この折り返し部を、必要とする曲率半径となるようにプレス成形している。
【０００６】
ところで、潰し工程後に折り返し部をプレス成形するということは、潰し工程によって成形された折り返し部をさらに潰す方向のプレス加工しかできないので、折り返し部の曲率が小さくなる。
【０００７】
しかしながら、折り返し部の曲率を小さくすると次のような問題が発生する懸念がある。すなわち、トーションビームには長期間の使用によって捻り力が繰り返し作用することになり、このことでトーションビームの一部には亀裂が発生する場合がある。亀裂が発生し易いのは、トーションビームの断面の中でも最も曲率が小さくなる折り返し部となることが多い。特許文献１では、この折り返し部をプレス成形して曲率をさらに小さくしているので、より一層亀裂が発生しやすくなり、耐久性が低下してしまうと考えられる。
【０００８】
また、特許文献１では潰し工程と成形工程とを行うようにしているので、工程が増えて製造工数が増加する。さらに、潰し工程と成形工程とで別々の成形金型が必要になるので、製造設備費が高騰する。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、トーションビームの折り返し部の曲率が小さくならないようにしてトーションビームの耐久性を向上させるとともに、成形工程を簡素化してコストを低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明では、第１型の凸状部と第２型の凹状部とによって円管部材を押し潰すようにして成形し、成形時に、トーションビームの折り返し部にプレス加工力が作用しないようにした。
【００１１】
第１の発明は、
金属製円管部材をプレス成形することにより、車両のトーションビーム式サスペンション装置に使用されるトーションビームを得るトーションビームの成形金型において、
上記円管部材の径方向に対向するように配置され、少なくとも一方が型駆動装置によって他方に接離するように駆動される第１型と第２型を備え、
上記第１型には、上記トーションビームの径方向に窪む凹部を成形する凸状部が設けられ、
上記第２型には、上記トーションビームにおける凹部の形成箇所とは径方向反対側を成形する凹状部が設けられ、
上記型駆動装置によって上記凸状部を上記凹状部に挿入した状態で上記円管部材を径方向に押し潰して成形するように構成され、
上記凹部の開放側の端部において上記円管部材を構成する板材が折り返されるように成形された折り返し部に、成形時の上記凸状部の側面と、該凸状部の側面に対応する上記凹状部の側面とがプレス加工力を作用させないように、該凸状部の側面及び該凹状部の側面が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、第１型の凸状部と第２型の凹状部との間に円管部材を配置し、型駆動装置によって例えば第１型を第２型に接近する方向に駆動すると、凸状部が凹状部に挿入されて凸状部と凹状部とによって円管部材が押し潰される。これにより、トーションビームの凹部が成形されるので、従来のように多段階での成形は不要になる。また、凹部の成形時には、円管部材を構成する板材が折り返されるように成形されて折り返し部となるが、この折り返し部にはプレス加工力が作用しない。従って、折り返し部の曲率が小さくなるのを回避することが可能になる。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、
上記凸状部の側面と、上記凹状部の側面とは略平行であることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、成形時に凸状部の側面及び凹状部の側面の間隔が広く保たれるので、凸状部の側面及び凹状部の側面が折り返し部に接触しにくくなる。
【００１５】
第３の発明は、第１または２の発明において、
上記凸状部の側面と、上記凹状部の側面との間に形成された隙間に上記折り返し部が位置することを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、凸状部の側面と凹状部の側面との間に隙間を形成しているので、凸状部の側面及び凹状部の側面が折り返し部に接触しにくくなる。
【発明の効果】
【００１７】
第１の発明によれば、第１型の凸状部を第２型の凹状部に挿入した状態で円管部材を径方向に押し潰して成形するようにし、トーションビームの折り返し部に成形時のプレス加工力が作用しないようにしている。これにより、トーションビームの折り返し部の曲率が小さくならないようにして耐久性を向上できるとともに、成形工程を簡素化してコストを低減できる。
【００１８】
第２の発明によれば、第１型の凸状部の側面と第２型の凹状部の側面とが略平行であるので、凸状部の側面及び凹状部の側面が折り返し部に接触しないようにすることができる。
【００１９】
第３の発明によれば、凸状部の側面と凹状部の側面との隙間に折り返し部が位置しているので、凸状部の側面及び凹状部の側面が折り返し部に接触しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態に係る成形金型によって成形されたトーションビームを下方から見た斜視図である。
【図２】トーションビームを上方から見た斜視図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】成形金型の断面図である。
【図５】トーションビームの成形工程を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２２】
図１及び図２は、本発明の実施形態に係る成形金型１で成形されたトーションビーム１００を示すものである。トーションビーム１００は、例えば自動車のリヤサスペンション装置としてのトーションビーム式サスペンション装置の一部を構成する部材である。トーションビーム式サスペンション装置は、トーションビーム１００の他に、図示しないが車両左側に配置される左側アーム及び車両右側に配置される右側アームも備えている。トーションビーム１００は、車両左右方向に延びる管状に成形されている。このトーションビーム１００の左端部に、車両前後方向に延びるように左側アームが溶接され、また、トーションビーム１００の右端部に、車両前後方向に延びるように右側アームが溶接されている。左側アーム及び右側アームの前端部が車両左右方向に延びる回動軸周りに回動可能に車体に取り付けられている。また、左側アーム及び右側アームには、車輪が回転可能に取り付けられるようになっている。
【００２３】
尚、この実施形態の説明では、車両左側を単に「左」といい、車両右側を単に「右」といい、車両前側を単に「前」といい、車両後側を単に「後」というものとする。
【００２４】
トーションビーム１００は、詳細は後述するが鋼鈑等の金属製板材を円管状に成形してなる金属製円管部材を冷間プレス成形してなるものである。トーションビーム１００の左右両端部には、左側開口部１０１及び右側開口部１０２がそれぞれ形成されており、トーションビーム１００の内部は左右両側に開放されている。左側開口部１０１及び右側開口部１０２は、上側へ行くほど開口幅が狭くなるように形成されている。
【００２５】
トーションビーム１００の左右方向中間部の下壁部には、径方向に窪む凹部１０５が形成されている。この凹部１０５の深さは、トーションビーム１００の左側開口部１０１に近づくほど浅くなるように、また、トーションビーム１００の右側開口部１０２に近づくほど浅くなるように形成されている。従って、トーションビーム１００の断面形状は左右方向中間部において一様ではなく、該中間部の左端及び右端で徐々に形状変化してトーションビーム１００の左端部及び右端部に連続している。
【００２６】
図３に示すように、凹部１０５は、トーションビーム１００の長手方向に直交する方向の断面が下方に開放する略Ｖ字状、または略Ｕ字状となるように形成されている。この実施形態では、略Ｖ字状断面となっている。凹部１０５の内面における上端部は、上方へ湾曲するように形成された湾曲部１０５ａで構成されている。また、凹部１０５の内面における湾曲部１０５ａよりも下側は、前側部１０５ｂと後側部１０５ｃとで構成されている。前側部１０５ｂは、湾曲部１０５ａの前縁部から下方へ延び、下側へ行くほど前に位置するように傾斜しながら延びている。この前側部１０５ｂの下端部には、屈曲して下方へ延びる前側下板部１０５ｄが連なっている。また、後側部１０５ｃは、湾曲部１０５ａの後縁部から下方へ延び、下側へ行くほど後に位置するように傾斜しながら延びている。この後側部１０５ｃの下端部には、屈曲して下方へ延びる後側下板部１０５ｅが連なっている。前側部１０５ｂと後側部１０５ｃとの間隔は、下方へ行くほど離れることになる。
【００２７】
トーションビーム１００の左右方向中間部の上壁部１０６は、凹部１０５の形状に対応するように上方へ突出する山型に成形されている。上壁部１０６の上端部は、上方へ湾曲する湾曲部１０６ａで構成されている。トーションビーム１００の上壁部１０６の湾曲部１０６ａの内面と、凹部１０５の湾曲部１０５ａの内面とは互いに接触している。上壁部１０６の湾曲部１０６ａよりも下側は、前側部１０６ｂと後側部１０６ｃとで構成されている。前側部１０６ｂは、湾曲部１０６ａの前縁部から下方へ延び、下側へ行くほど前に位置するように傾斜しながら延びている。また、後側部１０６ｃは、湾曲部１０６ａの後縁部から下方へ延び、下側へ行くほど後に位置するように傾斜しながら延びている。
【００２８】
上壁部１０６の前側部１０６ｂと、凹部１０５の前側部１０５ｂとの間隔は、下側へ行くほど広くなっており、前側下板部１０５ｄと、上壁部１０６の前側部１０６ｂの下部との間隔が最も広い。また、上壁部１０６の後側部１０６ｃと、凹部１０５の後側部１０５ｃとの間隔も下側へ行くほど広くなっており、後側下板部１０５ｅと、上壁部１０６の後側部１０６ｃの下部との間隔が最も広い。
【００２９】
凹部１０５の開放側（下側）の前端部及び後端部には、円管部材を構成する板材が折り返されるように成形された前側折り返し部１０７及び後側折り返し部１０８がそれぞれ設けられている。前側折り返し部１０７は、前側下板部１０５ｄの下部と、上壁部１０６の前側部１０６ｂの下部とを繋ぐように下方へ膨出するように形成されており、略円弧に近い断面を有している。後側押し返し部１０８は、後側下板部１０５ｅの下部と、上壁部１０６の後側部１０６ｃの下部とを繋ぐように下方へ膨出するように形成されており、略円弧に近い断面を有している。この実施形態では、前側折り返し部１０７と後側折り返し部１０８とは同じ形状であり、前側折り返し部１０７の外径Ｄ１と後側折り返し部１０８の外径Ｄ２とは同じ寸法に設定されている。外径Ｄ１は、前側折り返し部１０７の前後方向の最大寸法であり、外径Ｄ２は、後側折り返し部１０８の前後方向の最大寸法である。
【００３０】
前側折り返し部１０７及び後側折り返し部１０８は、成形時に成形金型１の成形面がプレス加工力を直接作用させることなく、凹部１０５及び上壁部１０６を成形する際のプレス力によって成形された部分である。
【００３１】
すなわち、実施形態に係る成形金型１は、図４に示すように、上型（第１型）１０と、下型（第２型）２０とを備えている。上型１０は下型２０の上方に配置されて下型２０に対して接離する方向（上下方向）に移動可能となっている。上型１０の上部には、型駆動装置３０が連結されている。型駆動装置３０は例えば油圧シリンダ装置等で構成されている。上型１０は、型駆動装置３０によって下型２０に接離する方向に駆動される。尚、トーションビーム１００の成形時には、凹部１０５が上型１０で成形され、また、凹部１０５の形成箇所とは径方向について反対側となる上壁部１０６が下型２０で成形される。
【００３２】
上型１０には、トーションビーム１００の凹部１０５を成形するための凸状部１１が下方へ突出するように設けられている。凸状部１１の先端側は、凹部１０５の断面形状に対応するようにＶ字状に形成された上側成形面１１ａとされている。この上側成形面１１ａによって凹部１０５の湾曲部１０５ａ、前側部１０５ｂ、後側部１０５ｃ、前側下板部１０５ｄ及び後側下板部１０５ｅが成形される。
【００３３】
凸状部１１の外面のうち、上側成形面１１ａよりも上方の面は、上型第１側面１１ｂ及び上型第２側面１１ｃとされている。上型第１側面１１ｂ及び上型第２側面１１ｃは、それぞれ上側成形面１１ａの上縁部に連続して上方（上型１０の移動方向）へ延びている。上型第１側面１１ｂ及び上型第２側面１１ｃは互いに略平行である。
【００３４】
下型２０には、トーションビーム１００の上壁部１０６を成形するための凹状部２１が下方へ窪むように設けられている。凹状部２１の下側部分は、上壁部１０６の断面形状に対応するようにＶ字状に形成された下側成形面２１ａとされている。この下側成形面２１ａによって上壁部１０６の湾曲部１０６ａ、前側部１０６ｂ及び後側部１０６ｃが成形される。
【００３５】
凹状部２１の内面のうち、下側成形面２１ａよりも上方の面は、下型第１側面２１ｂ及び下型第２側面２１ｃとされている。下型第１側面２１ｂ及び下型第２側面２１ｃは、それぞれ下側成形面２１ａの上縁部に連続して上方へ延びている。下型第１側面２１ｂ及び下型第２側面２１ｃは互いに略平行である。
【００３６】
凸状部１１は凹状部２１に挿入可能となっており、凸状部１１の先端部は、凹状部２１の下端部と対向するように配置される。凸状部１１の上型第１側面１１ｂと、凹状部２１の下型第１側面２１ｂとは、互いに略平行に延びている。凸状部１１の上型第１側面１１ｂと、凹状部２１の下型第１側面２１ｂとの間隔は、トーションビーム１００の前側折り返し部１０７の外径Ｄ１よりも広く設定されている。成形時には、前側折り返し部１０７が、凸状部１１の上型第１側面１１ｂと、凹状部２１の下型第１側面２１ｂとの間に位置し、前側折り返し部１０７には、上型第１側面１１ｂ、下型第１側面２１ｂ、上側成形面１１ａ及び下側成形面２１ａからプレス加工力が作用しないようになっている。
【００３７】
また、同様に、凸状部１１の上型第２側面１１ｃと、凹状部２１の下型第２側面２１ｃとの間隔は、トーションビーム１００の後側折り返し部１０８の外径Ｄ２よりも広く設定されている。成形時には、後側折り返し部１０８が、凸状部１１の上型第２側面１１ｃと、凹状部２１の下型第２側面２１ｃとの間に位置し、後側折り返し部１０８には、上型第２側面１１ｃ、下型第２側面２１ｃ、上側成形面１１ａ及び下側成形面２１ａからプレス加工力が作用しないようになっている。
【００３８】
次に、上記のように構成された成形金型１を使用してトーションビーム１００を成形する要領について説明する。この成形金型１では冷間成形を行う。冷間成形とは、円管部材Ａを加熱することなく、工場等の室温状態（常温）のままでプレス加工することである。
【００３９】
まず、上型１０を型駆動装置３０によって駆動して下型２０から上方へ離しておく。そして、図５（ａ）に示すように、金属製円管部材Ａを下型２０の凹状部２１内に挿入する。この状態では、円管部材Ａの外面が上側成形面１１ａに接触して支持される。
【００４０】
その後、上型１０を型駆動装置３０によって駆動して下降させ、図５（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように下型２０に接近させていく。すると、上型１０の凸状部１１の上側成形面１１ａが円管部材Ａの外面に接触し、円管部材Ａを上方から押す。円管部材Ａは潰れ変形し、これにより上型１０の凸状部１１の上側成形面１１ａが下型２０の凹状部２１に挿入されて円管部材Ａは径方向に押し潰される。
【００４１】
円管部材Ａへのプレス加工力は、上側成形面１１ａ及び下側成形面２１ａから作用するようになっている。上型第１側面１１ｂ、下型第１側面２１ｂ、上型第２側面１１ｃ及び下型第２側面２１ｃは上型１０の移動方向に延びているので、これら側面１１ｂ、１１ｃ、２１ｂ、２１ｃから円管部材Ａへはプレス加工力が作用しないようになっている。
【００４２】
図５（ｄ）に示すように上型１０が下降端まで移動すると、凹部１０５が上側成形面１１ａによって成形され、上壁部１０６が下側成形面２１ａによって成形されてトーションビーム１００が得られる。このとき、前側折り返し部１０７及び後側折り返し部１０８にはプレス加工力が作用していないので、凹部１０５及び上壁部１０６の成形によって前側折り返し部１０７及び後側折り返し部１０８に作用する力のみで前側折り返し部１０７及び後側折り返し部１０８が成形される。よって、前側折り返し部１０７及び後側折り返し部１０８は、上型１０及び下型２０の形状によって成形されない、いわゆる自由成形となるので、前側折り返し部１０７及び後側折り返し部１０８の曲率が小さくなることはない。
【００４３】
以上説明したように、この実施形態に係る成形金型１によれば、上型１０の凸状部１１と下型２０の凹状部２１との間に円管部材Ａを配置し、型駆動装置３０によって上型１０を下型２０に接近する方向に駆動して凸状部１１を凹状部２１に挿入し、凸状部１１と凹状部２１とによって円管部材Ａを押し潰すようにしている。これにより、トーションビーム１００の凹部１０５が成形されるので、従来のように多段階での成形は不要になり、コストを低減できる。また、凹部１０５の成形時には、円管部材Ａを構成する板材が折り返されるように成形されて前側折り返し部１０７及び後側折り返し部１０８となるが、これら折り返し部１０７、１０８には、成形時にプレス加工力が作用しないので、折り返し部１０７、１０８の曲率が小さくなるのを回避することが可能になる。よって、トーションビーム１の耐久性を向上できる。
【００４４】
尚、上記実施形態では、上型１０を型駆動装置３０によって駆動するようにしているが、これに限らず下型２０を駆動してもよいし、上型１０及び下型２０の両方を駆動してもよい。
【００４５】
上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上説明したように、本発明に係るトーションビームの成形金型は、例えば自動車のリヤサスペンション装置に使用される中空状のトーションビームを製造する場合に使用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１            成形金型
１０          上型（第１型）
１１          凸状部
１１ａ        上側成形面
１１ｂ        上型第１側面
１１ｃ        上型第２側面
２０          下型（第２型）
２１          凹状部
２１ａ        下側成形面
２１ｂ        下型第１側面
２１ｃ        下型第２側面
３０          型駆動装置
１００        トーションビーム
１０５        凹部
１０７        前側折り返し部
１０８        後側折り返し部
【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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