JP2006089031A - 自動車後輪懸架系用トーションビームのビーム製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車後輪懸架系用トーションビームのビーム製造装置を提供する。
【解決手段】プレス機に装着される上、下部金型２，４の両側に、この上、下部金型２，４による成形に先立ってビーム２４の四角断面部２４ｂを加圧成形する上、下パッド金型１０，１２を備え、パイプ１４の成形時に与えられる両側中心線上には、油圧シリンダーによる動作でパイプ内に進入して四角断面部２４ｂと延長断面部２４ｃの内面形状を保持させる機能を担うカム２０を備え、上、下部金型２，４による「Ｕ」型または「Ｖ」型の断面部２４ａと延長断面部２４ｃの成形時に、既に成型された四角断面部２４ｂと延長断面部２４ｃに発生する捩れやシワを防止することによって、部位別断面形状が異なるビーム２４の製造時にも、単工程で完全な左右対称の形状を有するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の後輪懸架系を構成するトーションビームのビーム製造装置に関する。

自動車後輪懸架系のトーションビームは、大きく、ビームと、該ビームの両側に設けられるトレーリングアームとから構成されて、車両の旋回時に働く遠心力に対してビームの捩れによって安定した姿勢を維持可能にする機能を担い、機能上、強い捩れ剛性と曲げ剛性が要求される。

初期には、単に鉄板を断面「Ｕ」型または「Ｖ」型に曲げてできたビームの内側に、補強用トーションバーを並設して、トレーリングアームとは別途の補強板を用いた溶接固定によって強い捩れ剛性と曲げ剛性を得るようにしてきた。

しかしながら、こうした構造のトーションビームは、トーションバーを用いて強度補強をするために捩れ剛性と曲げ剛性では十分満足することができたが、トーションバーと補強板などの追加部品の数、組立工程及び増加した溶接長などのために著しい生産性低下を招き、かつ、溶接工程時の公差管理上の不具合から不良品が続出し、製品の重さ増加によって車両の燃費が低下する問題があった。

そこで、近来は、本件出願人が提供した大韓民国実用新案登録公報第２７８４９４号のように、円筒形のパイプを加圧成形することによって、中央部は、２重の「Ｕ」型または「Ｖ」型の断面にし、両側部は、トレーリングアームとの安定した溶接面確保のために「ロ」型の断面にすることによって、トーションビームのビームとして要求される十分なる捩れ剛性と曲げ剛性を提供しながら、減少した部品数、組立工程及び溶接長だけ生産性の向上を図り、かつ、溶接時の公差管理による不良発生率の抑止及び軽量化から、車両の燃費改善にも寄与してきた。

しかしながら、このようにパイプを用いた加圧成形で異なる部位別断面形状を有するビームを製造する場合にも、工程数が増えるほど、生産性の低下及び高コスト化が進み、価格競争力が弱くなるため、最小限の工程で完成した形態のビームを得ることが最も好ましい。

また、米国特許第６,１１９,５０１号では、円筒形パイプを加圧成形して断面「Ｕ」型または「Ｖ」型の製品を製造するに当たり、下型の形態が異なる２組の金型を使用したり、または、上型とお互いに向かって動く数個の下型とから構成された１組の金型を使用して完成品を得る方法と道具が提案された。

ここで、２組の金型を使用した製造工程は、マンドレルでパイプを強固に固定した状態で行われる１次プリフォーム(preform)成形工程と２次精密成形工程とからなるものであり、１組の金型を使用した製造工程は、棚形態の上型、一つの中間槽及び二つの側面槽からなり、上型との傾斜面の他に、相互間の傾斜面の案内によってお互いに向かって動く下型を通じて成形がなされるようにしたものである。

このような方法と道具を用いた製品の成形は、全体的に断面「Ｕ」型または「Ｖ」型を有する単純構造の製品成形には充分なる利用価値があると予想されるが、自動車後輪懸架系用トーションビームのビームのように、部位別断面形状が異なる複合断面構造の製品成形時には、金型を通じてパイプ外面から与えられる外力だけではパイプの急激な形態変化による激しい捩れやシワの発生などを全く防ぐことができず、左右完全な対称を成すビームは得られない。

このように左右完全な対称形状のビームが得られないと、製品別の不均一なスプリング剛性値によって製品の品質低下を招き、しかも、ビーム両側に溶接で形成されるトレーリングアームの位置が捩れるために、車体へのタイヤホイールの組立が難しくなる不良が生じ、車両の旋回時に均一な捩れが与えられないためにハンドルの調整性能が劣るだけでなく、いずれか一側に偏った強い捩れから耐久寿命が短くなるため、部位別断面形状が異なるトーションビームのビーム製造には全く適用することができない。

この不具合から、パイプを用いて自動車後輪懸架系を構成するトーションビームのビームのように、部位別に異なる断面形状を有するようにしながら、捩れやシワの発生なしで左右完全な対称が要求される製品の製造時には、未だ数台の成形装置を使って順次成形して完成品を得る古典的な方法が使用されている。しかしながら、この場合にも、数台の成形装置を設置・運営する上で高コストがかかり、かつ、製造工程数の増加から生産性が低下して製造単価が上昇するため、製品の価格競争力が弱くなる問題点があった。

本発明は、上記事情に鑑みて、円筒形のパイプを用いた製品の加圧成形時に、自動車後輪懸架系を構成するトーションビームのビームのように、部位別に要求される断面形状が異なる複合断面構造の製品成形も、単工程で捩れやシワの発生なしで左右完全な対称を成すようにするトーションビームのビーム製造装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明のビーム製造装置は、プレス機に装着され、希望するトーションビームのビームの断面形状を基準に、中央部に形成され「Ｕ」型または「Ｖ」型断面部と延長断面部の成形を担当する上、下部金型と、該上、下部金型両側にそれぞれ、金型枠から油圧シリンダーにより独立して作動するように設置されて、前記上、下部金型による成形動作に先立って四角断面部を加圧成形する上、下パッド金型と、該上、下パッド金型による四角断面部の成形の後に、パイプの両側内部に進入して、上、下部金型による「Ｕ」型または「Ｖ」型断面部と延長断面部の加圧成形の際に、この四角断面部と延長断面部の内面形状を維持させる機能を担当する左右カムと、から構成されることを特徴とする。

本発明は、部位別断面形状が異なる自動車後輪懸架系用トーションビームのビーム成形時に、単工程でも捩れやシワなしで左右完全な対称をなすように成形できるため、必要な金型数と製造工程数を減らすことができ、その結果、生産性が向上し、かつ、製品の価格競争力を高めることが可能になる。

図１は、本発明の成形前を示す一部断面構成図であり、図３は、成形動作が行われている本発明を示す一部断面構成図である。本発明は、プレス機に装着される上、下部金型２，４と、該上、下部金型の両側にそれぞれ、上、下部金型２，４を連結する金型枠から油圧シリンダー６，８により上下に作動するように連結設置される上、下パッド金型１０，１２と、供給されたパイプ１４の両側から油圧シリンダー１６による水平作動でパイプ(Ａ)内に進入する左右カム２０と、で構成される。

上、下部金型２，４は、希望するビーム２４の断面形状を基準としてビームの中央部に比較的長く形成される「Ｕ」型または「Ｖ」型の断面部２４ａと延長断面部２４ｃの成形を担当しうるような長さと形態を有し、固定された下部金型４に対する上部金型２の動きで成形がなされるように構成される。

また、下部金型４は、金型枠から出没する一個以上の押し台２６と共に上部金型２に対応する完全な形状を有し、押し台２６は、油圧シリンダー２８による出没作動で、上、下パッド金型１０，１２による四角断面部２４ｂの成形時に、パイプを支えたりまたは成形されたビーム２４を下部金型４から脱型させる機能を担う。

一方、左右カム２０はそれぞれ、希望するビーム２４の四角断面部２４ｂと延長断面部２４ｃの内面形状と同形状を有し、上、下部金型２，４を用いて成形をする前にパイプ１４内部の進入可能な位置に水平設置される。

本発明では、下部金型４から突出された押し台２６の成形溝上にパイプ１６を供給し、上、下パッド金型１０，１２、カム２０及び上、下部金型２，４を順次に動作させることで、完成したビーム２４が得られ、ここで、順次動作は、手動操作のほかに、制御器を用いた簡単な制御によっても可能になる。

すなわち、パイプ１４は、下部金型４から突出した押し台２６上に供給された後に、下部金型４に安着されるに先立って油圧シリンダー６，８による上、下パッド金型１０，１２の動作で両側部が加圧成形されることで、断面四角形状の四角断面部２４ｂが形成され、続いて、押し台２６と加圧中の上、下パッド金型１０，１２の下降によって下部金型４上に安置される。この状態で、パイプ１４の両側に備えられたカム２０が油圧シリンダー１６による前進作動によって、四角断面部２４ｂからパイプ１４の両側内部に進入することになる。

パイプ１４の内部に進入したカム２０は、加圧中の上、下パッド金型１０，１２と共にパイプ１４の両側部を強固に支持固定し、その後に、上部金型２の下降によって、既に成形された四角断面部２４ｂ以外の「Ｕ」型または「Ｖ」型断面部２４ａと延長断面部２４ｃが加圧成形されるようにする。

上部金型２の下降による加圧成形は、パイプ１４の中央部が、その内面の接触及び曲げによって、希望する「Ｕ」型または「Ｖ」型の断面となるまで続くが、この過程で、既に成形された四角断面部２４ｂと「Ｕ」型または「Ｖ」型断面部２４ａとの間に形成される延長断面部２４ｃもまた、上、下部金型２，４から与えられる外力によって急激に形態変化する。したがって、上部金型２の最大限の下降による成形完了時点では、延長断面部２４ｃの内面が、その内部に挿入されたカム２０と密着されて捩れやシワなしでカム２０によって完全な形状となり、左右対称の形状を有することになる。

成形完了後には、上部金型２の上昇、カム２０の後退及び上、下パッド金型１０，１２の後退を順次に遂行した後に、押し台２６を下部金型４から突出させてビーム２４が下部金型から脱型されるようにすることで作業を完了し、これで、左右対称の完全な形状のビーム２４が得られる。

以上では、本発明を、自動車後輪懸架系のトーションビームを構成するビームの製造時を挙げて説明したが、この他にも、複合断面構造を有するあらゆる製品の製造時にも適用可能である。したがって、本発明は、その技術的思想の限度内で、当業者によって様々に変形実施されることが可能であることは明らかである。

成形前の本発明を示す一部断面構成図である。 成形前の本発明を示す一部横断面構成図である。 成形中の本発明を示す一部断面構成図である。 成形中の本発明を示す一部横断面構成図である。 作動中の本発明の押し台を示す一部横断面構成図である。 成形前の本発明のパッド金型を示す一部断面構成図である。 成形中の本発明のパッド金型を示す一部断面構成図である。 本発明によって製造されたビームの底面斜視図である。 図８のＡ−Ａ’線断面構成図である。 図８のＢ−Ｂ’線断面構成図である。 図８のＣ−Ｃ’線断面構成図である。 トーションビームの斜視図である。

符号の説明

Ａ トーションビーム
２ 上部金型
４ 下部金型
６，８，１６，２８ 油圧シリンダー
１０ 上部パッド金型
１２ 下部パッド金型
１４ パイプ
２０ カム
２４ ビーム
２６ 押し台

Claims (2)

1. プレス機に装着され、希望するビームの断面形状を基準にして中央部に形成される「Ｕ」型または「Ｖ」型断面部と延長断面部の成形を担当する上、下部金型と、
   前記上、下部金型両側に、金型枠から油圧シリンダーにより独立して作動するように設置されて、四角断面部の成形を担当する上、下パッド金型と、
   パイプの成形時に与えられる両側中心線上に、油圧シリンダーにより水平作動するように設置されて、延長断面部と四角断面部の内面形状を維持させる機能を担当する左右カムと、
   から構成されたことを特徴とする自動車後輪懸架系用トーションビームのビーム製造装置。
2. 前記下部金型は、金型枠から油圧シリンダーによって出没する一個以上の押し台と共に完全な形状を有するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の自動車後輪懸架系用トーションビームのビーム製造装置。

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