CN102762396B - 稳定器及稳定器制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种稳定器及其制造方法，包括：沿车辆宽度方向延伸并具有第一截面积(S1)的扭曲部(21)；位于扭曲部(21)的两端并具有比第一截面积(S1)大的第二截面积(S2)的肩部(22)；以及从肩部(22)分别沿车辆前后方向延伸并具有第一截面积(S1)的臂部(23)，藉此，即便在为了轻量化而使用中空构件的情况下，也能通过简单的设计来实现与实心构件同样的主应力的均匀化。

Description

稳定器及稳定器制造方法
技术领域
本发明涉及一种包括中空构件的车用稳定器及其制造方法，特别地涉及一种能在实现轻量化的同时使设计及制造容易化的技术。
背景技术
车用稳定器将稳定器杆与车辆的悬架装置连接，具有利用稳定器的扭转反作用力来使车辆的姿势稳定的功能。例如，车用稳定器构成为使形成为U字形的稳定器杆的两端与悬架装置的动作部分连接，并利用固定构件将稳定器杆的扭曲部固定在车体框架上，以使其承受扭转反作用力。另外，稳定器杆为了实现轻量化而通过使中空管(中空构件)弯曲来形成。
另一方面，已知有使用实心构件并使截面随着部位的不同而发生变化的技术(例如参照日本专利实公昭58－45130号公报、日本专利特公昭62－21641号公报、日本专利特许3350446号公报)。已知这是一种使伴随着所施加的外力而产生的主应力及剪切应力均匀化的技术。
发明内容
在使上述截面随着部位的不同而发生变化的稳定器中，存在如下问题。即，存在制造上很难使稳定器杆的截面积变化，而使制造成本变高的可能性。此外，热处理也需要复杂的工序。特别是在为了轻量化而使用中空构件的情况下，也存在设计上很难通过使截面积变化的方式来制造稳定器杆这样的问题。
因此，本发明的目的在于提供一种即便在为了轻量化而使用中空构件的情况下，也能通过简单的设计及制造方法来实现与实心构件同样的主应力均匀化的稳定器及其制造方法。
为了满足上述目的，本发明的由中空构件构成的车用稳定器包括：扭曲部，该扭曲部沿车辆的宽度方向延伸，并具有第一截面积；肩部，该肩部位于上述扭曲部的两端，并具有比上述第一截面积大的第二截面积；以及臂部，该臂部从上述肩部分别沿车辆的前后方向延伸，并具有第一截面积。
为了满足上述目的，本发明的稳定器制造方法是一种车用稳定器制造方法，该车用稳定器由中空构件构成，其包括：沿车宽方向延伸并具有第一截面积的扭曲部；位于该扭曲部的两端并具有比上述第一截面积大的第二截面积的肩部；以及从该肩部分别沿车辆的前后方向延伸并具有第一截面积的臂部，上述稳定器制造方法包括：在上述肩部进行弯曲加工的弯曲加工工序；至少在包括肩部的区域内进行预加热的预加热工序；以及对上述扭曲部、上述肩部、上述臂部进行正式加热的正式加热工序。
附图说明
图1是表示本发明一实施方式的车用稳定器及车辆前轮的悬架装置的立体图。
图2是表示组装在上述车用稳定器上的稳定器杆的主要部分的俯视图。
图3是表示施加在上述稳定器杆上的主应力的峰值的应力分布图。
图4是表示上述稳定器杆的截面变化部的位置与稳定器杆的质量间的关系的说明图。
图5是表示上述稳定器杆中的材料直径变化前的中空构件的俯视图。
图6是表示上述稳定器杆中的材料直径变化部位与轻量化率间的关系的说明图。
具体实施方式
图1是表示本发明一实施方式的车用稳定器10及车辆前轮的悬架装置100的立体图，图2是表示组装在车用稳定器10上的稳定器杆20的主要部分的俯视图，图3是表示施加在稳定器杆20上的主应力的峰值的应力分布图，图4是表示稳定器杆20上的截面变化部25的位置与稳定器杆20的质量间的关系的说明图。
车用稳定器10包括：由中空构件构成的稳定器杆20；将稳定器杆20固定在车体的框架部(未图示)上的固定构件30；以及使稳定器杆20的前端23a与悬架装置100的动作部分连接的稳定器连杆40。稳定器杆20的外径可根据输入载荷的不同而设定为10～100mm左右。
如图2所示，稳定器杆20包括：架设在车体的宽度方向上并具有第一截面积S1的扭曲部21；位于该扭曲部21两端且具有比第一截面积S1大的第二截面积S2的肩部22；以及从该肩部22分别沿车辆前后方向延伸并具有第一截面积S1的臂部23，稳定器杆20形成为大致U字形。此外，在扭曲部21与肩部22、臂部23与肩部22之间形成有截面变化部25，该截面变化部25的截面积从第一截面积S1向第二截面积S2逐渐变大。由于截面变化部25设置在夹着一对肩部22的位置上，因此，共计设有四处。
另外，截面变化部25的位置配置于产生在肩部22上的最大主应力的最大值的65～75％的最大主应力所产生的位置处。后面将对截面变化部25的位置的位置确定方法进行说明。
此外，具有第一截面积S1的扭曲部21和臂部23、具有第二截面积S2的肩部22形成为内径相同，因为外径不同，所以其截面积不同。
稳定器杆20具有如下功能：在悬架装置100的动作部分上下运动时，臂部23就随之动作，而在扭曲部21上产生扭转，利用该扭转的反作用力将悬架装置100保持稳定。此时，稳定器杆20的各个部分承受有载荷。图3是表示在各个部分上产生的主应力的峰值的应力分布图。
悬架装置100例如是双横臂式悬架装置，在左右两边设置的车轴部110上安装有前轮等(未图示)。
这样构成的稳定器杆20是通过如下方式设计的。即，如图5所示，使用以截面积恒定的稳定器杆Q为基准的基础部件，计算出在各个部分上受到的最大主应力(参照图6)。从图6可知，最大主应力为最大值X的部分是肩部22，最大主应力最小的部分是臂部23的前端23a。因此，通过设计成使肩部22与臂部23的前端部23a的最大主应力之差变小，来研究稳定器杆的截面积的最优化。此时，以在具有第一截面积S1的小径部上也要满足承受最大主应力的耐久要求的方式进行计算。
另外，为了实现制造工序上的简易化，例如将稳定器杆的截面积设为大径和小径两种。此外，在截面积变化的部分配置截面变化部25。
在此，将最大主应力为最大值的肩部22的外径设为大径，将扭曲部21和臂部23的外径设为小径，并以最大主应力的最大值(100％)为基准来使截面变化部25的位置变化，形成的曲线为图4所示的曲线。具体来说，在最大主应力的最大值的70％、60％、50％、40％、30％的位置上分别配置截面变化部25，来进行各个部分的最大主应力的测量。此外，对此时的稳定器杆20的质量进行测量。
从图4可知，当在最大主应力的最大值的70％的位置上配置截面变化部25的情况下，稳定器杆20的质量为极小值。因此，将截面变化部25配置在最大主应力的最大值的70％的位置上是较为理想的。
另一方面，从稳定器杆20的弯曲加工的限制来看，截面变化部25需要配置在直线部。此外，稳定器杆20因与周边部件(例如固定构件30)配合而具有各种各样的弯曲形状，因其弯曲形状的不同，在最大主应力的70％的位置上未必一定会是直线部。因此，实质上也可以在距最大主应力的70％的位置最近的位置上设定截面变化部25。因此，截面变化部25配置于产生在肩部22上的最大主应力的最大值的65～75％的最大主应力所产生的位置处。
另外，上述稳定器杆20可通过如下工序来制造。即，准备形成为直线状的中空管。接着，利用切削加工对外径进行切削，以形成具有第一截面积S1的部位(相当于扭曲部21和臂部23)、具有第二截面积S2的部位(成为肩部22的部分)、截面积发生变化的部位(成为截面变化部25的部位)。此时，形成为内径相同，仅外径不同。
另外，也可以通过采用芯棒的旋锻加工来使外径发生变化，以代替切削加工。此时，内径差为0.5～1mm左右。此外，也可以利用冲裁加工使外径恒定，而使内径发生变化。
接着，通过对中空管进行弯曲加工，来形成扭曲部21、肩部22、臂部23(弯曲加工工序)。
接着，对中空管进行淬火加工。此时，由于形成有夹着肩部22的一对截面变化部25，因此，通过在该位置上连接电极并通电，就可对大径的肩部22进行预加热(预加热工序)。接着，通过使电极与臂部23的一对前端23a连接并通电，就可对稳定器杆20整体进行正式加热(正式加热工序)。
藉此，能对稳定器杆20进行均匀地加热，从而能进行所希望的热处理(淬火、回火等)。
这样构成的车用稳定器10按下述方式进行动作。即，假设例如在车辆行驶过程中，一侧的车辆落入凹坑，悬架装置100的一侧下降。这时，由于会在左右的臂部23间产生剪角，或是剪角扩大，因此，扭曲部21发生扭转，并产生扭转反作用力。在该扭转反作用力的作用下，扭曲部21回到原先的状态，并使悬架装置100回到原先的位置。藉此，可确保车辆的操控稳定性。
在因悬架装置100的上下运动而产生最大行程的情况下，稳定器杆20会因载荷而产生主应力。此时，若将截面变化部25的位置配置在图2所示的位置，则如图3所示，与使用截面积恒定的中空管的情况相比，最大主应力的最大值不会超过设计前的最大主应力的最大值X。因此，能缩小产生最大主应力的最大值的肩部的截面积，从而能实现稳定器杆20整体的轻量化。另一方面，通过将截面积限定为两种，能简化设计及制造。
如上所述，根据组装于本实施方式的车用稳定器10上的稳定器杆20，即便在为了轻量化而使用中空构件的情况下，也能通过简单的设计及制造方法来实现与实心构件同样的主应力的均匀化。
另外，本发明不限定于上述实施方式。除此之外，也可以在不脱离本发明的主旨的范围内实施各种变形，这点是自不待言的。
工业上的可利用性
可提供一种即便在为了轻量化而使用中空构件的情况下，也能通过简单的设计及制造方法来实现主应力的均匀化的稳定器及其制造方法。

Claims (2)

1.一种车用稳定器，其由中空构件构成，其特征在于，包括：
扭曲部，该扭曲部沿车辆的宽度方向延伸，并具有第一截面积；
肩部，该肩部位于所述扭曲部的两端，其外径与具有第一截面积的所述扭曲部的外径不同，并具有比所述第一截面积大的第二截面积；
臂部，该臂部从所述肩部分别沿车辆的前后方向延伸，并具有第一截面积；以及
截面变化部，该截面变化部配置于所述扭曲部与所述肩部、所述臂部与所述肩部之间的、在所述肩部上产生的最大主应力的65～75％的最大主应力所产生的位置处，其截面外径形状呈圆形，且其截面积从所述第一截面积向所述第二截面积变大。
2.一种车用稳定器的制造方法，所述车用稳定器由中空构件构成，其包括：沿车宽方向延伸并具有第一截面积的扭曲部；位于该扭曲部的两端并具有比所述第一截面积大的第二截面积的弯曲部；从该弯曲部分别沿车辆的前后方向延伸并具有第一截面积的臂部；以及配置于所述扭曲部与所述弯曲部、所述臂部与所述弯曲部之间的、在所述弯曲部上产生的最大主应力的65～75％的最大主应力所产生的位置处，截面外径形状呈圆形，且截面积从所述第一截面积向所述第二截面积变大的截面变化部，其特征在于，
所述车用稳定器的制造方法包括：
通过切削或采用芯棒的旋锻加工使外径变化的外径变化工序；
在所述弯曲部进行弯曲加工的弯曲加工工序；
至少在包括弯曲部的区域内通过通电加热进行预加热的预加热工序；以及
对所述扭曲部、所述弯曲部、所述臂部进行正式加热的正式加热工序。
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