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JP6258243B2 - スタビライザおよびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、スタビライザおよびその製造方法に関する。
スタビライザーバー（以降、スタビライザという）の従来例として、特許文献１に記載のものが挙げられる。特許文献１には、ブッシュおよびブラケットを介して車体に取り付けられるトーション部と、トーション部の両端に形成されるアーム部と、アーム部の端部に形成され、サスペンション装置に連結される扁平板状の連結部と、を備えたスタビライザが記載されている。スタビライザは、車両の旋回時等において、左右のサスペンション装置の変位量の違いによって曲げと捩れが生じ、その弾性復元力により車両のロールを抑える。
特開２０１０−２３６４２号公報
車両の乗り心地の向上等を目的として、車体を支えるコイルばね等の剛性（ばね定数）を低減した場合、車両のロール剛性が低下することから、スタビライザの剛性を上げる必要がある。スタビライザの剛性を上げた場合、スタビライザに発生する応力が高くなるという問題があり、この高応力に対する耐久性、つまり疲労寿命を向上させる手段としてスタビライザの硬度を高くすることが挙げられる。
硬度を上げると靭性が低下することから次のような問題がある。スタビライザは車両装着後には雨水などの腐食環境に曝され、連結部では、平面度、平行度等の寸法精度が製造誤差等により低下していた場合、例えば連結部の平面がねじれている場合等で、ボルトで締め付けられると、スタビライザの連結部は変形を伴ったうえでサスペンション装置側の連結部に密着された状態となる。つまり、スタビライザの連結部には常に応力が生じている状態となる。これにより、スタビライザの連結部では、腐食環境下で常に応力が加わることで起きる破壊現象、いわゆる遅れ破壊を生じるおそれがある。
本発明はこのような課題を解決するために創作されたものであり、連結部の遅れ破壊を抑制しつつ、スタビライザの疲労寿命を向上させ得るスタビライザおよびその製造方法を提供することを目的とする。
前記課題を解決するため、本発明は、弾性復元力を生じさせる本体部と、前記本体部の両端に形成され、左右のサスペンション装置と連結する連結部と、を備えたスタビライザであって、前記連結部の硬度が前記本体部の硬度よりも低いことを特徴とする。
本発明によれば、本体部においては、硬度を高めることで高い応力に耐える耐久性を確保できるため、疲労寿命を向上させることができ、連結部においては、硬度を低くすることで靭性の低下を防ぐことができ、遅れ破壊を抑制できる。
また、本発明は、弾性復元力を生じさせる本体部と、前記本体部の両端に形成され、左右のサスペンション装置と連結する連結部と、を備えたスタビライザの製造方法であって、前記連結部を加熱して連結部の硬度を低くする連結部軟化工程により、前記連結部の硬度が前記本体部の硬度よりも低いスタビライザを製造することを特徴とする。
本発明によれば、簡便な工程で連結部の硬度を本体部の硬度よりも低くすることができる。もともとの硬度が高い材料を用いた場合には、本体部を高硬度化する処理も不要である。
また、本発明は、前記連結部軟化工程の前に、スタビライザ全体を熱処理してスタビライザ全体の硬度を高くする全体熱処理工程を行うことを特徴とする。
本発明によれば、もともとの硬度が比較的低い材料を用いた場合において、全体熱処理工程および連結部軟化工程の簡便な工程で、連結部の硬度を本体部の硬度よりも低くすることができる。
また、本発明は、前記連結部軟化工程は、前記連結部を高周波加熱或いは通電加熱する構成であることを特徴とする。
高周波加熱方式或いは通電加熱方式の加熱設備は、構造が簡単で汎用性に優れるので、設備コストを抑えることができる。
また、本発明は、弾性復元力を生じさせる本体部と、前記本体部の両端に形成され、左右のサスペンション装置と連結する連結部と、を備えたスタビライザの製造方法であって、前記本体部のみを熱処理する本体部熱処理工程を含み本体部の硬度を高くする本体部硬化工程により、前記連結部の硬度が前記本体部の硬度よりも低いスタビライザを製造することを特徴とする。
本発明によれば、簡便な工程で連結部の硬度を本体部の硬度よりも低くすることができる。
また、本発明は、前記本体部硬化工程は、スタビライザ全体を加熱する全体加熱工程と、前記本体部熱処理工程と、前記連結部を前記本体部よりも徐冷する連結部徐冷工程と、がその順序で行われる構成であることを特徴とする。
また、本発明は、前記本体部硬化工程は、本体部のみを加熱する本体部加熱工程と、前記本体部熱処理工程と、がその順序で行われる構成であることを特徴とする。
これらの発明によれば、一層、簡便な工程で連結部の硬度を本体部の硬度よりも低くすることができる。
また、本発明は、前記本体部加熱工程は、前記本体部を高周波加熱或いは通電加熱する構成であることを特徴とする。
高周波加熱方式或いは通電加熱方式の加熱設備は、構造が簡単で汎用性に優れるので、設備コストを抑えることができる。
本発明によれば、連結部の遅れ破壊を抑制しつつ、スタビライザの疲労寿命を向上させることができる。
スタビライザの外観斜視図である。 スタビライザの平面図である。 連結部周りの外観斜視図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ、高周波加熱、通電加熱により連結部を加熱する場合の説明図である。 本発明の製造方法の第１実施例の工程フロー図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の製造方法の第２実施例、第３実施例の工程フロー図である。
図１に示すように、スタビライザーバー（以降、スタビライザという）１は、左右の車輪Ｗをそれぞれ支持する２つのサスペンション装置１０の各ショックアブソーバ１１を連結する。スタビライザ１は、車両の旋回時等において、左右のショックアブソーバ１１の変位量の違いによって曲げと捩れが生じ、その弾性復元力により車両のロールを抑える。
本実施形態のスタビライザ１は、中実の丸棒状の部材であって、車幅（左右）方向に延設されるトーション部２と、トーション部２の両端から略直角状に折り曲げられた左右一対の肩曲げ部３と、各肩曲げ部３から略前後方向に延設される左右一対のアーム部４と、を備えた形状からなる。
トーション部２は、その両端近傍に取り付けられた一対のゴム製のブッシュ５およびクランプ部６を介して車体に取り付けられる。図２にも示すように、本実施形態のアーム部４は、肩曲げ部３から略前後方向に、具体的には後方に向かうにしたがい車幅方向外側に変位するように略前後方向に延設される第１アーム部４Ａと、第１アーム部４Ａの後端から曲げ部４Ｂを介して略車幅方向外側に向けて延設される第２アーム部４Ｃと、第２アーム部４Ｃの端部に形成される連結部４Ｄと、を備えている。なお、本発明において、アーム部４の形状はこれに限定されることはなく、例えば、曲げ部４Ｂおよび第２アーム部４Ｃを有さずに、第１アーム部４Ａの後端に連結部４Ｄが形成された形状のものでもよい。
スタビライザ１は、連結部４Ｄを除いた部分は断面円形状を呈している。図１において、連結部４Ｄは、ショックアブソーバ１１との間に介設されたリンクアーム７の連結部５Ａにあてがわれるように、板形状を呈している。図３に示すように、連結部４Ｄは、第２アーム部４Ｃの端部から、一旦、略車幅方向外側に延設したうえで略直角に折り曲げられて、略後方に延設する扁平板状の連結座４Ｅを有している。連結座４Ｅは、略鉛直方向に沿う面として形成されており、板面を貫通するボルト通し孔４Ｆが穿孔されている。
連結部４Ｄは鍛造により成形される部位である。特に、連結座４Ｅの車幅方向外側の面は、リンクアーム６の連結部５Ａの平面と良好に密着するように、平坦度が精度良く成形されている。スタビライザ１は、連結座４Ｅの車幅方向外側の面がリンクアーム６の連結部５Ａにあてがわれてボルト８およびナット９により締結固定されることで、ショックアブソーバ１１に連結される。
本明細書においては、連結部４Ｄを除く部位、すなわち、トーション部２と、肩曲げ部３と、連結部４Ｄを除くアーム部４（第１アーム部４Ａ、曲げ部４Ｂ、第２アーム部４Ｃ）とを、弾性復元力を生じさせる機能を担う部位として本体部２１と称し、サスペンション装置１０との連結機能を担う連結部４Ｄと区別するものとする。
車両の旋回時等において、トーション部２には主に捩れによる応力が生じ、アーム部４には主に曲げによる応力が生じ、肩曲げ部３には曲げおよび捩れによる応力が生じる。スタビライザ１の剛性を高めた場合にはこれらの応力も高くなるため、スタビライザ１の耐久性が低下しやすい。既述したように、スタビライザ１の硬度を高めることで本体部２１の高応力化に対応できるが、連結部４Ｄの硬度が高くなると連結部４Ｄの靭性が低下して遅れ破壊を生じるおそれがある。
具体的に説明すると、連結座４Ｅは、ボルト８およびナット９に締め付けられることによりリンクアーム６の連結部５Ａに密着される。しかし、例えば、連結座４Ｅの平面度や平行度等の寸法精度が製造誤差等により低下していた場合（平面がねじれた状態等）で、ボルト８とナット９により締め付けられると、連結座４Ｅは変形を伴ってリンクアーム６の連結部５Ａに密着することとなる。これにより、連結座４Ｅに常に応力が生じている状態となって、遅れ破壊を生じるおそれがある。
この問題に対し、本発明は、連結部４Ｄの硬度を本体部２１の硬度よりも低くしたことを主な特徴とする。これにより、本体部２１においては、硬度を高めることで高い応力に耐える耐久性を確保できるため、疲労寿命を向上させることができるとともに、連結部４Ｄにおいては、硬度を低くすることで靭性の低下を防いで遅れ破壊を抑制できる。
勿論、硬度の大小関係において、連結部４Ｄの領域と本体部２１の領域とをある境界面を境に明確に分けて考えることは実質的に困難なことであり、本発明において「連結部４Ｄの硬度が本体部２１の硬度よりも低い」とは、鍛造部分である連結部４Ｄの硬度分布の平均値が本体部２１の硬度分布の平均値よりも低いことを意味する。
連結部４Ｄの硬度は、従来のスタビライザで遅れ破壊が生じていない硬度として、ブリネル硬さＨＢＷ４１５以下とすることが望ましい。連結部４Ｄの硬度の下限は概ねＨＢＷ３００とする。一方、本体部２１の硬度は、ブリネル硬さＨＢＷ４１５以上とすることで疲労寿命を向上させることができる。
以下、連結部４Ｄの硬度を本体部２１の硬度よりも低くする製造方法の実施例について説明する。
「第１実施例」
図５を参照して第１実施例を説明する。第１実施例は、スタビライザ１全体を熱処理してスタビライザ１全体の硬度を高くする全体熱処理工程４４と、連結部４Ｄを加熱して連結部４Ｄの硬度を低くする連結部軟化工程４５と、を行うことにより、連結部４Ｄの硬度を本体部２１の硬度よりも低くする製造方法である。
先ず、連結部鍛造工程４１において、連結部４Ｄを鍛造により成形する。次いで、全体加熱工程４２において、スタビライザ１全体を加熱したうえで、曲げ加工工程４３において、連結部４Ｄおよび本体部２１を図２に示す形状に曲げ加工する。次いで、全体熱処理工程４４において、熱処理として、スタビライザ１全体に焼き入れ、焼き戻しを行い、スタビライザ１全体の硬度を高くする。次いで、連結部軟化工程４５において、連結部４Ｄのみを加熱することにより、連結部４Ｄの硬度を本体部２１の硬度よりも低くする。これにより、本体部２１は、全体熱処理工程４４によって高応力に耐える高い硬度となり、連結部４Ｄは、連結部軟化工程４５によって低い硬度となる。なお、全体加熱工程４２は、曲げ加工工程４３の後に行うようにしてもよい。
なお、もともとの硬度が高い材料を用いてスタビライザ１を製造する場合においては、全体熱処理工程４４を省略してもよい。
連結部軟化工程４５の具体例としては、高周波加熱方法や通電加熱方法が挙げられる。図４（ａ）は、高周波加熱装置３１に連結部４Ｄを挿入して加熱する例を示し、図４（ｂ）は一対の電極３２Ａ，３２Ｂを連結座４Ｅの両面にあてがって通電加熱する例を示している。これらの高周波加熱方式や通電加熱方式の加熱設備は構造が簡単で汎用性に優れるので、設備コストを抑えることができる。
「第２実施例」
図６（ａ）を参照して第２実施例を説明する。第２実施例は、本体部２１のみを熱処理する本体部熱処理工程４７を含む本体部硬化工程４６により、連結部４Ｄの硬度を本体部２１の硬度よりも低くする例である。第２実施例の本体部硬化工程４６は、全体加熱工程４２と、本体部熱処理工程４７と、連結部徐冷工程４８と、から構成される。
先ず、連結部鍛造工程４１において、連結部４Ｄを鍛造により成形する。次いで、全体加熱工程４２において、スタビライザ１全体を加熱したうえで、曲げ加工工程４３において、連結部４Ｄおよび本体部２１を図２に示す形状に曲げ加工する。次いで、本体部熱処理工程４７において、熱処理として、本体部２１のみに焼き入れ、焼き戻しを行うことで、本体部２１の硬度を高くする。連結部徐冷工程４８においては、本体部２１よりも徐冷することで、連結部４Ｄの硬度を低くする。つまり、本体部２１の熱処理時には、連結部４Ｄにも熱が伝導されているので、連結部４Ｄは徐冷としてそのまま空冷する。これにより、本体部２１は、本体部熱処理工程４７によって高応力に耐える高い硬度となり、連結部４Ｄは、連結部徐冷工程４８によって低い硬度となる。なお、全体加熱工程４２は、曲げ加工工程４３の後に行うようにしてもよい。
「第３実施例」
図６（ｂ）を参照して第３実施例を説明する。第３実施例も、本体部２１のみを熱処理する本体部熱処理工程４７を含む本体部硬化工程４６により、連結部４Ｄの硬度を本体部２１の硬度よりも低くする例である。第３実施例の本体部硬化工程４６は、本体部２１のみを加熱する本体部加熱工程４９と、本体部熱処理工程４７と、から構成される。
先ず、連結部鍛造工程４１において、連結部４Ｄを鍛造により成形する。次いで、本体部加熱工程４９において、本体部２１のみを加熱したうえで、曲げ加工工程４３において、連結部４Ｄおよび本体部２１を図２に示す形状に曲げ加工する。次いで、本体部熱処理工程４７において、熱処理として、本体部２１のみに焼き入れ、焼き戻しを行うことで、本体部２１の硬度を高くする。これにより、連結部４Ｄの硬度は本体部２１の硬度よりも相対的に低くなる。なお、本体部加熱工程４９は、曲げ加工工程４３の後に行うようにしてもよい。
本体部加熱工程４９の具体例としては、本体部２１を高周波加熱或いは通電加熱する方法が挙げられる。高周波加熱方式の場合、例えば誘導加熱コイルを本体部２１のみに通過させる。また、通電加熱方式の場合、連結部４Ｄから離れた本体部２１の所定部に電極をあてがい通電させる。これらの高周波加熱方式や通電加熱方式を用いることで、スタビライザ１の製造効率をさほど低下させることなく、連結部４Ｄの硬度を本体部２１の硬度よりも相対的に低くすることができる。
１ スタビライザ
２ トーション部
３ 肩曲げ部
４ アーム部
４Ｄ 連結部
２１ 本体部

Claims (8)

  1. 弾性復元力を生じさせる本体部と、
    前記本体部の両端に形成され、左右のサスペンション装置と連結する連結部と、
    を備えたスタビライザであって、
    前記連結部の硬度が前記本体部の硬度よりも低いことを特徴とするスタビライザ。
  2. 弾性復元力を生じさせる本体部と、
    前記本体部の両端に形成され、左右のサスペンション装置と連結する連結部と、
    を備えたスタビライザの製造方法であって、
    前記連結部を加熱して連結部の硬度を低くする連結部軟化工程により、
    前記連結部の硬度が前記本体部の硬度よりも低いスタビライザを製造することを特徴とするスタビライザの製造方法。
  3. 前記連結部軟化工程の前に、
    スタビライザ全体を熱処理してスタビライザ全体の硬度を高くする全体熱処理工程を行うことを特徴とする請求項２に記載のスタビライザの製造方法。
  4. 前記連結部軟化工程は、前記連結部を高周波加熱或いは通電加熱する構成であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のスタビライザの製造方法。
  5. 弾性復元力を生じさせる本体部と、
    前記本体部の両端に形成され、左右のサスペンション装置と連結する連結部と、
    を備えたスタビライザの製造方法であって、
    前記本体部のみを熱処理する本体部熱処理工程を含み本体部の硬度を高くする本体部硬化工程により、
    前記連結部の硬度が前記本体部の硬度よりも低いスタビライザを製造することを特徴とするスタビライザの製造方法。
  6. 前記本体部硬化工程は、
    スタビライザ全体を加熱する全体加熱工程と、
    前記本体部熱処理工程と、
    前記連結部を前記本体部よりも徐冷する連結部徐冷工程と、
    がその順序で行われる構成であることを特徴とする請求項５に記載のスタビライザの製造方法。
  7. 前記本体部硬化工程は、
    本体部のみを加熱する本体部加熱工程と、
    前記本体部熱処理工程と、
    がその順序で行われる構成であることを特徴とする請求項５に記載のスタビライザの製造方法。
  8. 前記本体部加熱工程は、
    前記本体部を高周波加熱或いは通電加熱する構成であることを特徴とする請求項７に記載のスタビライザの製造方法。
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