フレーム部材とその製造方法
【課題】 極めて高い剛性と、軽量な構造のものを、薄い板材を用いて、残留歪が生じることなく、容易かつ安価に成形できるようにしたフレーム部材とその製造方法を提供する。
【解決手段】 一対の対向する平板からなる側板11と、側板11の端部に側端部が接続された頂板12とを有し、側板11と頂板12との角部に補強部Rが設けられた長尺なフレーム部材10であり、補強部Rを、側板11を面方向に延設した延設部15と、延設部15の先端部と頂板12の側端部とを連結する連結板16と、を有する耳状突部17とし、平板材Bを折り曲げ成形することにより形成したことを特徴とする。
【解決手段】 一対の対向する平板からなる側板11と、側板11の端部に側端部が接続された頂板12とを有し、側板11と頂板12との角部に補強部Rが設けられた長尺なフレーム部材10であり、補強部Rを、側板11を面方向に延設した延設部15と、延設部15の先端部と頂板12の側端部とを連結する連結板16と、を有する耳状突部17とし、平板材Bを折り曲げ成形することにより形成したことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば、車両のサスペンションなどを構成するフレーム部材とその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、車両のフロントサスペンションに設けられたサブフレームは、概して、車体の前後方向に伸びるサイドメンバー部材と、車体の左右方向に伸びるクロスメンバー部材と、車体連結部などから構成されている。サイドメンバー部材は、左右のサスペンションアームを介して前輪と連結され、車体連結部がインシュレータ取付部を介して車体と連結される。
【0003】
したがって、車体に連結されたサブフレームには、前輪から、前後、左右及び上下の方向の力が作用することになり、このような力やモーメントに対抗するために十分な剛性を有するものでなければならず、軽量であることが要請される。
【0004】
このようなサブフレームを構成するサイドメンバー部材やクロスメンバー部材は、従来から、軸直角断面が、コ字状、ハット状あるいは閉断面構造のものが使用されているが、例えば、閉断面構造のものとしては、下記特許文献1及び特許文献2に開示されているフレーム部材がある。これら公報に開示されたフレーム部材は、矩形状をした軸直角断面の角部に補強部を設けたものである。特許文献1の補強部は、角部の肉厚を溶接により増肉することにより形成し、特許文献2の補強部は、角部の肉厚を加圧成形により増肉することにより形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2003−112260号公報
【特許文献2】特開2007−175765号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、前者のように、溶接により角部の肉厚を増加させることは、作業環境的に好ましくなく、生産性も低下し、量産製品には適しない。また、後者のように、加圧成形により角部の肉厚を増加させると、生産性の低下はある程度防止できるが、容易に厚肉化が可能な材料、つまり余肉を有するものを使用しなければならず、全体的な重量が増大するおそれがあり、サスペンションの軽量化を図る上からは好ましくない。また、材料自体を圧縮変形させて角部を肉厚にするので、成形品に残留歪が生じる可能性もある。
【0007】
特に、サブフレームは、長尺なフレーム部材を相互に連結したり、場合によっては、各フレーム部材自体に凹凸を設けてさらに剛性を高めたり、あるいは他の部材を取り付ける場を形成することもある。しかし、一部を厚肉にしたフレーム部材であれば、このような成形が容易でなく、面倒になるおそれがある。
【0008】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたもので、極めて高い剛性と、軽量な構造のものを、薄い板材を用いて、残留歪が生じることなく、容易かつ安価に成形できるフレーム部材とその製造方法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】
【0009】
上記目的を達成する本発明に係るフレーム部材は、一対の側板に頂板が接続された軸線方向に長尺なフレーム部材の前記側板と頂板との角部に設ける補強部を、前記側板を面方向に延設した延設部と、当該延設部の先端部と前記頂板の側端部とを連結する連結板と、を有し、前記頂板の表面より外方に突出した耳状突部により構成し、当該耳状突部を板材の折り曲げにより形成することを特徴とする。
【0010】
上記目的を達成する本発明に係るフレーム部材の製造方法は、一対の側板に頂板が接続された軸線方向に長尺なフレーム部材の前記側板と頂板との角部に設ける補強部を、前記側板を面方向に延設した延設部と、当該延設部の先端部と前記頂板の側端部とを連結する連結板と、を有し、前記頂板の表面より外方に突出した耳状突部により構成したフレーム部材の製造方法であって、相対的に近接離間する一対の型間に配置した平板材をフォーム成形し、前記頂板の両側端部に、前記軸線に沿うように伸延する前記連結板を形成するフォーム成形工程と、前記連結板の頂部から前記側板とのなす角が鋭角になるように折り曲げられた傾斜板を形成する折り曲げ工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
請求項1の発明では、側板と頂板からなるフレーム部材の角部に形成される補強部を、前記フレーム部材を構成する板材を折り曲げ、前記側板を面方向に延設した延設部と、当該延設部の先端部と前記頂板と連結する連結板と、を有する耳状突部により形成したので、成形時に残留歪が生じることがなく、全長にわたり均一な極めて高い剛性を有する、軽量で安価なフレーム部材となる。
【0012】
請求項2の発明では、前記両側板の反頂板側端部に外方に突出するフランジ板を設け、フレーム部材を軸直角断面ハット状としたので、前記各側板の上端に前記補強部を有し、下端にフランジ板を有するものとなり、高い剛性がさらに高まり、軽量で安価なフレーム部材となる。
【0013】
請求項3の発明では、前記フランジ板間を連結する補強板を設け、軸直角断面を閉断面構造としたので、前項の効果に加え、高い剛性がさらに高まる。
【0014】
請求項4の発明では、延設部と連結板の傾斜角が鋭角の耳状突部としたので、耳状突部は、いわば三角形状となり、極めて高い剛性を有し、簡単な構成であるため成形が容易となる。
【0015】
請求項5の発明では、前記延設部を前記連結板に密着させた耳状突部としたので、極めて高い剛性のフレーム部材を容易に成形でき、フレーム部材自体もコンパクトになる。
【0016】
請求項6の発明では、屈曲部を有する耳状突部としたので、耳状突部自体の高い剛性がさらに高まり、この結果、フレーム部材全体の剛性を高めることができる。
【0017】
請求項7の発明では、複数の屈曲部を有する耳状突部としたので、耳状突部自体の高い剛性がさらに高まり、フレーム部材全体の剛性をさらに高めることができる。
【0018】
請求項8の発明では、前記耳状突部を有するフレーム部材の製造方法であって、相対的に近接離間する一対の型間に配置した平板材をフォーム成形し、前記頂板の両側端部に、前記軸線に沿うように伸延する前記連結板を形成するフォーム成形工程と、前記連結板の頂部から前記側板とのなす角が鋭角になるように折り曲げられた傾斜板を形成する折り曲げ工程と、からなる方法であるため、前記補強部をプレス型により簡単に成形でき、コスト的にも極めて有利となる。
【0019】
請求項9の発明では、さらに前記傾斜板を前記連結板に近接させる加圧成形工程により前記側板及び延設部を一体的に形成するので、板材を折り曲げることにより補強部を有するフレーム部材を簡単に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】フロントサスペンションのサブフレームを示す概略斜視図である。
【図2】本発明に係るフレーム部材の第1実施形態を示す、図1の2−2線に沿う断面図である。
【図3】同第1実施形態の第1変形例を示す断面図である。
【図4】同第1実施形態の第2変形例を示す断面図である。
【図5】同フレーム部材の第2実施形態を示す断面図である。
【図6】(A)は同第2実施形態の第1変形例を示す断面図、(B)同第2実施形態の第2変形例を示す断面図である。
【図7】本発明に係るフレーム部材のプレス成形前の状態を示す概略縦断面図である。
【図8】図7の8−8線に沿う概略断面図である。
【図9】第1実施形態のフレーム部材のプレス成形時の状態を示す概略縦断面図である。
【図10】第1実施形態のハット状断面のフレーム部材のプレス成形時の状態を示す概略縦断面図である。
【図11】第1実施形態のフレーム部材の加圧成形時の状態を示す概略縦断面図である。
【図12】第2実施形態のフレーム部材の加圧成形時の状態を示す概略縦断面図である。
【図13】第2実施形態のフレーム部材の屈曲部成形時の状態を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
【0022】
例えば、車両のフロントサスペンションは、左右の車輪間に位置するサブフレームを有している。サブフレーム1は、図1に示すように、車両の車幅方向に伸延するクロスメンバー2や、車両の前後方向に伸延するサイドメンバー3などを有し、車体連結部材(図示せず)を介して車体側と連結される。
【0023】
このようなクロスメンバー2やサイドメンバー3は、いずれも薄い平板材(例えば、板厚tが1.6mm〜3.2mm)を軸直角断面がコ字状、ハット状あるいは閉断面構造に成形したフレーム部材10が使用される。
<第1実施形態>
本実施形態のフレーム部材10は、図2に示すように、概して、一対の対向する平板からなる側板11と、側板11の上端部に側端部が接続された頂板12と、を有し、側板11と頂板12との角部に補強部Rが設けられた、軸直角断面が略M状をした、軸線方向に長尺なものである。
【0024】
補強部Rは、側板11を面方向に延設した延設部15と、延設部15の先端部と頂板12の側端部とを連結する連結板16とからなり、頂板12の表面より外方(上方)に突出した耳状突部17であり、フレーム部材10の軸線方向全長に渡って形成されている。
【0025】
耳状突部17は、軸直角断面が三角形状をしており、延設部15の先端部と頂板12の側端部とを連結する連結板16が、側板11あるいは延設部15に対し鋭角の傾斜角θを有している。このようにすれば、耳状突部17は三角形状であるため、補強部R自体が極めて高い剛性を発揮し、しかも、軸線方向全長に渡って均一な剛性を有することになる。また、この耳状突部は、簡単な構成であるため、折り曲げ成形により容易に成形できる。
【0026】
図3は、第1実施形態の第1変形例を示す断面図である。なお、同一部材には同一符号を付し、説明を省略する。以下同様。
【0027】
図3に示す本実施形態のフレーム部材10は、側板11の反頂板側の端部にフランジ板13を設けたものである。このようにすれば、フランジ板13のないM状のフレーム部材10よりも高い剛性を有するものとなる。
【0028】
また、フランジ板13の下面に、フランジ板13間を連結する補強板14(一点鎖線で示す)を溶接などの固着手段により取り付け、閉断面構造としても良い。このようにすれば、さらに高い剛性を有するものとなる。
【0029】
図4は、第1実施形態の第2変形例を示す断面図である。本実施形態のフレーム部材10は、側板11と頂板12が直交配置となるように構成したものである。このようにすれば、上方から荷重が作用した場合に側板11の耐荷重性が向上し、下方に向かって広がり状態となる図2に示す略M状のフレーム部材10よりも高い剛性を有するものとなる。なお、本変形例においても、側板11にフランジ板13や補強板14を設ければ、より高い剛性を有するものとなる。
<第2実施形態>
図5は、フレーム部材の第2実施形態を示す断面図である。本実施形態のフレーム部材10は、側板11と頂板12との角部に設けられている補強部Rを、延設部15と連結板16を相互に密着して、いわばビード状に伸延するビード状突部18とし、側板11と頂板12が直交配置としたものである。なお、補強部Rは、頂板12などとのなす角度が略直角となることが好ましいが、これのみに限定されるものではなく、多少内方あるいは外方に傾斜してもよいことはいうまでもない。
【0030】
このように形成されたビード状突部18は、フレーム部材10の両角部において細い線状を呈し、外方に膨出しないので、フレーム部材自体がコンパクトなものとなる。また、側板11、頂板12及びビード状突部18が直交する配置状態であり、しかも、延設部15と連結板16という2枚の板材が重合されたビード状突部18がフレーム部材10の軸線方向に全長にわたって伸延しているので、フレーム部材10成形時には、全体形状の寸法精度なども出し易く、このフレーム部材10を用いてサスペンションなどを成形する場合には、その強度計算などが容易になり、設計通りの製品を容易に製造することができる。
【0031】
なお、本実施形態においても、側板11にフランジ板13や補強板14を設ければ、より高い剛性を有するものとなる。
【0032】
図6(A)は、第2実施形態の第1変形例を示す断面図である。本変形例の補強部Rは、延設部15と連結板16が相互に密着した状態のビード状突部18を上下方向中央で略直角に外方に向かって屈曲させた屈曲突部19としたものである。屈曲突部19は、外方屈曲のみでなく、内方屈曲であってもよく、また、側板11に対する屈曲突部19の屈曲角αは、直角のみでなく鋭角あるいは鈍角であってもよい。
【0033】
このようにすれば、直状に上方突出するビード状突部18よりも多少外方に膨出するが、屈曲部分を有しているので、補強部Rやフレーム部材が極めて高い剛性を有するものとなる。
【0034】
図6(B)は、第2実施形態の第2変形例を示す断面図である。本変形例の補強部Rは、ビード状突部18を略直角に内方に向かって複数回直角に屈曲させた屈曲突部19Aである。本変形例の場合も屈曲部は、内方屈曲のみでなく、外方屈曲であってもよく、また、屈曲は、直角に複数回行うのみでなく、円弧状に丸めてもよい。
【0035】
このようにすれば、第1変形例よりもさらに剛性が高まり、フレーム部材全体の剛性をさらに高めることができ、成形も比較的容易である。
【0036】
次に、本実施形態のフレーム部材の製造について説明する。
【0037】
図7はフレーム部材のプレス成形前の状態を示す概略縦断面図、図8は図7の8−8線に沿う概略断面図、図9は第1実施形態のフレーム部材のプレス成形時の状態を示す概略縦断面図である。
【0038】
例えば、第1実施形態の略M状をしたフレーム部材10を製造するに当っては、まず、図7、8に示すような、プレス装置を準備する。なお、図では、成形用の平板材は、簡単のため線のみで示す。このプレス装置は、中央の第1上型31、第1上型31の両側部に設けられた第2上型32からなる上型33と、中央の第1下型34、第1下型34の側部に設けられた第2下型35からなる下型36と、を有し、それぞれが独立に昇降作動するようになっている。
【0039】
第1上型31は、フレーム部材の溝巾に相当する横幅W(図7参照)、フレーム部材の略全長に対応する長さL(図8参照)を有する平坦な下面部31aと、下面部31aの両側に形成された斜面部31bと、を有している。第2上型32は、第1上型31側に斜面部32aが形成され、斜面部31b、32aにより連結板16と側板11あるいは延設部15が傾斜角θを形成するようになっている。
【0040】
一方、第1下型34は、平坦な上面部34aと、上面部34aの両側に形成された、第1上型31の斜面部31bに対応する斜面部34bが設けられている。第2下型35は、第2上型32の斜面部32aに対応する斜面部35aが形成されている。
【0041】
この上型33と下型36は、平坦な下面部31aと上面部34aとにより頂板12を、斜面部31bと斜面部34bとにより連結板16を、斜面部32aと斜面部35aとにより延設部15及び側板11を形成する。
<成形準備工程>
プレスを開始する場合には、まず、図7に示すように、上型33と下型36との間に、帯状をした所定長の平板材Bを挿入しセットする。
<フォーム成形工程>
次に、第1上型31を下降し、図9に示すように、平板材Bを第1下型34の上面部34aと斜面部34bにより形成された溝状凹部内に押し込むようにフォーム成形する。このフォーム成形により平板材Bには、頂板12と連結板16が形成される。
<折り曲げ成形工程>
次に、第2上型32を下降し、図9に示すように、その斜面部32aと第2下型35の斜面部35aとにより平板材Bに形成された連結板16の外縁部分を折り曲げ成形し、この連結板16に続く延設部15と、この延設部15に続く側板11を同時に折り曲げ成形する。
【0042】
この折り曲げ成形により連結板16と延設部15が傾斜角θを有する略M状をしたフレーム部材10を製造することができる。
【0043】
ただし、図3に示すフランジ板13を有するフレーム部材10を製造する場合には、図10に示すように、上型33は、第2上型32の形状を変更し、下面にフランジ板13形成用の下面32bを設け、下型36は、第2下型35の側部にブロック状の第3下型37を設けたものを使用する。
【0044】
このようなプレス装置であれば、第2上型32を下降して延設部15及び側板11を折り曲げ成形する場合に、第2上型32の下面32bと第3下型37とにより平板材の両側端部にフランジ板13も同時に折り曲げ成形することができる。
<加圧成形工程>
図4に示すような、側板11と頂板12が直交配置のフレーム部材10を製造するに当っては、上述のようにして略M状のフレーム部材10を製造した後、加圧成形工程を施すことが好ましい。
【0045】
略M状のフレーム部材10を製造した後において、図11に示すように、第2下型35と第3下型37を第1下型34の側部より退避させると共に、第2上型32も退避させ、第1上型31と第1下型34のみにより、頂板12、連結板16、延設部15及び側板11が折り曲げ成形された平板材Bを保持した状態とする。そして、側板11を、白抜き矢印で示すように側方から第1下型34の側面に向かって加圧すると、図4に示すフレーム部材10を成形することができる。
【0046】
図5に示すような、ビード状突部18を有するフレーム部材10を製造するに当っては、前述したように略M状のフレーム部材10を製造した後、これを、図12に示すような、斜面部31bのないブロック状の第1上型311と、斜面部34bのないブロック状の下型341からなるプレス装置にセットする。
【0047】
そして、白抜き矢印で示すように側方から上型311や下型341の側面に向かって加圧すると、連結板16と延設部15が相互に密着したビード状突部18のフレーム部材10を成形することができる。
【0048】
また、屈曲突部19や複数回屈曲させた屈曲突部19Aを有するフレーム部材10を成形するには、前述のようにしてビード状突部18が形成されたフレーム部材10を使用し、このビード状突部18を屈曲させることにより行う。
【0049】
この場合は、例えば、図13に示すような、プレス装置を使用する。このプレス装置は、一対のビード状突部18を変形させるテーパ面40が形成された第1加圧上型41、及び、第1加圧上型41の側部に設けられた第2加圧上型42からなる上型43と、頂板12が載置される第1下型44、及び、側板11を第1下型44との間で保持する第2下型45からなる下型46と、を有している。そして、第2下型45の上面45aがビード状突部18の高さ方向中間位置に対応する位置となるようにする。そして、フレーム部材10を第1下型44と第2下型45により保持した状態で、第1加圧上型41のテーパ面40と第2下型45の上面45aにおける角部とにより一対のビード状突部18を変形させる。
【0050】
しかし、このような変形によっても、一対のビード状突部18は、テーパ面40の傾斜状態に対応した傾斜(約45度)となる程度の変形状態であるが、これを直角まで変形させるには、第2加圧上型42を下降し、第2下型45との間で、ビード状突部18の上半部を加圧し、約45度傾斜状態からさらに変形させ、屈曲突部19を形成する。
【0051】
なお、屈曲突部19の形成に当っては、必ずしもプレス型を使用することはなく、ローラを用いて屈曲突部19を形成することもできる。このようなロールを使用すれば、フレーム部材10を流れ作業により生産でき、大量生産する場合には好ましいものとなる。
【0052】
また、複数回屈曲させた屈曲突部19Aを形成する場合は、前述したプレス装置において、第2下型45の上面45aの高さ位置を適宜調節し、第1加圧上型41のテーパ面40と第2下型における角部とによりビード状突部18を複数回屈曲変形させればよい。
【0053】
本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の技術的思想内において当業者により種々変更が可能である。例えば、上述した実施形態のフレーム部材は、車両のフロントサスペンションに設けられたサブフレームに適用される場合について説明したが、本発明は、これのみに限定されるものでなく、種々の機構の構成部品として使用する元ができるものである。
【産業上の利用可能性】
【0054】
本発明は、例えば、車両のサスペンションに使用されるサブフレームに好適に利用できる。
【符号の説明】
【0055】
10…フレーム部材、
11…側板、
12…頂板、
13…フランジ板、
14…補強板、
15…延設部、
16‥連結板、
17…耳状突部、
19…屈曲部、
B…平板材、
R…補強部、
θ‥傾斜角。
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば、車両のサスペンションなどを構成するフレーム部材とその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、車両のフロントサスペンションに設けられたサブフレームは、概して、車体の前後方向に伸びるサイドメンバー部材と、車体の左右方向に伸びるクロスメンバー部材と、車体連結部などから構成されている。サイドメンバー部材は、左右のサスペンションアームを介して前輪と連結され、車体連結部がインシュレータ取付部を介して車体と連結される。
【0003】
したがって、車体に連結されたサブフレームには、前輪から、前後、左右及び上下の方向の力が作用することになり、このような力やモーメントに対抗するために十分な剛性を有するものでなければならず、軽量であることが要請される。
【0004】
このようなサブフレームを構成するサイドメンバー部材やクロスメンバー部材は、従来から、軸直角断面が、コ字状、ハット状あるいは閉断面構造のものが使用されているが、例えば、閉断面構造のものとしては、下記特許文献1及び特許文献2に開示されているフレーム部材がある。これら公報に開示されたフレーム部材は、矩形状をした軸直角断面の角部に補強部を設けたものである。特許文献1の補強部は、角部の肉厚を溶接により増肉することにより形成し、特許文献2の補強部は、角部の肉厚を加圧成形により増肉することにより形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2003−112260号公報
【特許文献2】特開2007−175765号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、前者のように、溶接により角部の肉厚を増加させることは、作業環境的に好ましくなく、生産性も低下し、量産製品には適しない。また、後者のように、加圧成形により角部の肉厚を増加させると、生産性の低下はある程度防止できるが、容易に厚肉化が可能な材料、つまり余肉を有するものを使用しなければならず、全体的な重量が増大するおそれがあり、サスペンションの軽量化を図る上からは好ましくない。また、材料自体を圧縮変形させて角部を肉厚にするので、成形品に残留歪が生じる可能性もある。
【0007】
特に、サブフレームは、長尺なフレーム部材を相互に連結したり、場合によっては、各フレーム部材自体に凹凸を設けてさらに剛性を高めたり、あるいは他の部材を取り付ける場を形成することもある。しかし、一部を厚肉にしたフレーム部材であれば、このような成形が容易でなく、面倒になるおそれがある。
【0008】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたもので、極めて高い剛性と、軽量な構造のものを、薄い板材を用いて、残留歪が生じることなく、容易かつ安価に成形できるフレーム部材とその製造方法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】
【0009】
上記目的を達成する本発明に係るフレーム部材は、一対の側板に頂板が接続された軸線方向に長尺なフレーム部材の前記側板と頂板との角部に設ける補強部を、前記側板を面方向に延設した延設部と、当該延設部の先端部と前記頂板の側端部とを連結する連結板と、を有し、前記頂板の表面より外方に突出した耳状突部により構成し、当該耳状突部を板材の折り曲げにより形成することを特徴とする。
【0010】
上記目的を達成する本発明に係るフレーム部材の製造方法は、一対の側板に頂板が接続された軸線方向に長尺なフレーム部材の前記側板と頂板との角部に設ける補強部を、前記側板を面方向に延設した延設部と、当該延設部の先端部と前記頂板の側端部とを連結する連結板と、を有し、前記頂板の表面より外方に突出した耳状突部により構成したフレーム部材の製造方法であって、相対的に近接離間する一対の型間に配置した平板材をフォーム成形し、前記頂板の両側端部に、前記軸線に沿うように伸延する前記連結板を形成するフォーム成形工程と、前記連結板の頂部から前記側板とのなす角が鋭角になるように折り曲げられた傾斜板を形成する折り曲げ工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
請求項1の発明では、側板と頂板からなるフレーム部材の角部に形成される補強部を、前記フレーム部材を構成する板材を折り曲げ、前記側板を面方向に延設した延設部と、当該延設部の先端部と前記頂板と連結する連結板と、を有する耳状突部により形成したので、成形時に残留歪が生じることがなく、全長にわたり均一な極めて高い剛性を有する、軽量で安価なフレーム部材となる。
【0012】
請求項2の発明では、前記両側板の反頂板側端部に外方に突出するフランジ板を設け、フレーム部材を軸直角断面ハット状としたので、前記各側板の上端に前記補強部を有し、下端にフランジ板を有するものとなり、高い剛性がさらに高まり、軽量で安価なフレーム部材となる。
【0013】
請求項3の発明では、前記フランジ板間を連結する補強板を設け、軸直角断面を閉断面構造としたので、前項の効果に加え、高い剛性がさらに高まる。
【0014】
請求項4の発明では、延設部と連結板の傾斜角が鋭角の耳状突部としたので、耳状突部は、いわば三角形状となり、極めて高い剛性を有し、簡単な構成であるため成形が容易となる。
【0015】
請求項5の発明では、前記延設部を前記連結板に密着させた耳状突部としたので、極めて高い剛性のフレーム部材を容易に成形でき、フレーム部材自体もコンパクトになる。
【0016】
請求項6の発明では、屈曲部を有する耳状突部としたので、耳状突部自体の高い剛性がさらに高まり、この結果、フレーム部材全体の剛性を高めることができる。
【0017】
請求項7の発明では、複数の屈曲部を有する耳状突部としたので、耳状突部自体の高い剛性がさらに高まり、フレーム部材全体の剛性をさらに高めることができる。
【0018】
請求項8の発明では、前記耳状突部を有するフレーム部材の製造方法であって、相対的に近接離間する一対の型間に配置した平板材をフォーム成形し、前記頂板の両側端部に、前記軸線に沿うように伸延する前記連結板を形成するフォーム成形工程と、前記連結板の頂部から前記側板とのなす角が鋭角になるように折り曲げられた傾斜板を形成する折り曲げ工程と、からなる方法であるため、前記補強部をプレス型により簡単に成形でき、コスト的にも極めて有利となる。
【0019】
請求項9の発明では、さらに前記傾斜板を前記連結板に近接させる加圧成形工程により前記側板及び延設部を一体的に形成するので、板材を折り曲げることにより補強部を有するフレーム部材を簡単に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】フロントサスペンションのサブフレームを示す概略斜視図である。
【図2】本発明に係るフレーム部材の第1実施形態を示す、図1の2−2線に沿う断面図である。
【図3】同第1実施形態の第1変形例を示す断面図である。
【図4】同第1実施形態の第2変形例を示す断面図である。
【図5】同フレーム部材の第2実施形態を示す断面図である。
【図6】(A)は同第2実施形態の第1変形例を示す断面図、(B)同第2実施形態の第2変形例を示す断面図である。
【図7】本発明に係るフレーム部材のプレス成形前の状態を示す概略縦断面図である。
【図8】図7の8−8線に沿う概略断面図である。
【図9】第1実施形態のフレーム部材のプレス成形時の状態を示す概略縦断面図である。
【図10】第1実施形態のハット状断面のフレーム部材のプレス成形時の状態を示す概略縦断面図である。
【図11】第1実施形態のフレーム部材の加圧成形時の状態を示す概略縦断面図である。
【図12】第2実施形態のフレーム部材の加圧成形時の状態を示す概略縦断面図である。
【図13】第2実施形態のフレーム部材の屈曲部成形時の状態を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
【0022】
例えば、車両のフロントサスペンションは、左右の車輪間に位置するサブフレームを有している。サブフレーム1は、図1に示すように、車両の車幅方向に伸延するクロスメンバー2や、車両の前後方向に伸延するサイドメンバー3などを有し、車体連結部材(図示せず)を介して車体側と連結される。
【0023】
このようなクロスメンバー2やサイドメンバー3は、いずれも薄い平板材(例えば、板厚tが1.6mm〜3.2mm)を軸直角断面がコ字状、ハット状あるいは閉断面構造に成形したフレーム部材10が使用される。
<第1実施形態>
本実施形態のフレーム部材10は、図2に示すように、概して、一対の対向する平板からなる側板11と、側板11の上端部に側端部が接続された頂板12と、を有し、側板11と頂板12との角部に補強部Rが設けられた、軸直角断面が略M状をした、軸線方向に長尺なものである。
【0024】
補強部Rは、側板11を面方向に延設した延設部15と、延設部15の先端部と頂板12の側端部とを連結する連結板16とからなり、頂板12の表面より外方(上方)に突出した耳状突部17であり、フレーム部材10の軸線方向全長に渡って形成されている。
【0025】
耳状突部17は、軸直角断面が三角形状をしており、延設部15の先端部と頂板12の側端部とを連結する連結板16が、側板11あるいは延設部15に対し鋭角の傾斜角θを有している。このようにすれば、耳状突部17は三角形状であるため、補強部R自体が極めて高い剛性を発揮し、しかも、軸線方向全長に渡って均一な剛性を有することになる。また、この耳状突部は、簡単な構成であるため、折り曲げ成形により容易に成形できる。
【0026】
図3は、第1実施形態の第1変形例を示す断面図である。なお、同一部材には同一符号を付し、説明を省略する。以下同様。
【0027】
図3に示す本実施形態のフレーム部材10は、側板11の反頂板側の端部にフランジ板13を設けたものである。このようにすれば、フランジ板13のないM状のフレーム部材10よりも高い剛性を有するものとなる。
【0028】
また、フランジ板13の下面に、フランジ板13間を連結する補強板14(一点鎖線で示す)を溶接などの固着手段により取り付け、閉断面構造としても良い。このようにすれば、さらに高い剛性を有するものとなる。
【0029】
図4は、第1実施形態の第2変形例を示す断面図である。本実施形態のフレーム部材10は、側板11と頂板12が直交配置となるように構成したものである。このようにすれば、上方から荷重が作用した場合に側板11の耐荷重性が向上し、下方に向かって広がり状態となる図2に示す略M状のフレーム部材10よりも高い剛性を有するものとなる。なお、本変形例においても、側板11にフランジ板13や補強板14を設ければ、より高い剛性を有するものとなる。
<第2実施形態>
図5は、フレーム部材の第2実施形態を示す断面図である。本実施形態のフレーム部材10は、側板11と頂板12との角部に設けられている補強部Rを、延設部15と連結板16を相互に密着して、いわばビード状に伸延するビード状突部18とし、側板11と頂板12が直交配置としたものである。なお、補強部Rは、頂板12などとのなす角度が略直角となることが好ましいが、これのみに限定されるものではなく、多少内方あるいは外方に傾斜してもよいことはいうまでもない。
【0030】
このように形成されたビード状突部18は、フレーム部材10の両角部において細い線状を呈し、外方に膨出しないので、フレーム部材自体がコンパクトなものとなる。また、側板11、頂板12及びビード状突部18が直交する配置状態であり、しかも、延設部15と連結板16という2枚の板材が重合されたビード状突部18がフレーム部材10の軸線方向に全長にわたって伸延しているので、フレーム部材10成形時には、全体形状の寸法精度なども出し易く、このフレーム部材10を用いてサスペンションなどを成形する場合には、その強度計算などが容易になり、設計通りの製品を容易に製造することができる。
【0031】
なお、本実施形態においても、側板11にフランジ板13や補強板14を設ければ、より高い剛性を有するものとなる。
【0032】
図6(A)は、第2実施形態の第1変形例を示す断面図である。本変形例の補強部Rは、延設部15と連結板16が相互に密着した状態のビード状突部18を上下方向中央で略直角に外方に向かって屈曲させた屈曲突部19としたものである。屈曲突部19は、外方屈曲のみでなく、内方屈曲であってもよく、また、側板11に対する屈曲突部19の屈曲角αは、直角のみでなく鋭角あるいは鈍角であってもよい。
【0033】
このようにすれば、直状に上方突出するビード状突部18よりも多少外方に膨出するが、屈曲部分を有しているので、補強部Rやフレーム部材が極めて高い剛性を有するものとなる。
【0034】
図6(B)は、第2実施形態の第2変形例を示す断面図である。本変形例の補強部Rは、ビード状突部18を略直角に内方に向かって複数回直角に屈曲させた屈曲突部19Aである。本変形例の場合も屈曲部は、内方屈曲のみでなく、外方屈曲であってもよく、また、屈曲は、直角に複数回行うのみでなく、円弧状に丸めてもよい。
【0035】
このようにすれば、第1変形例よりもさらに剛性が高まり、フレーム部材全体の剛性をさらに高めることができ、成形も比較的容易である。
【0036】
次に、本実施形態のフレーム部材の製造について説明する。
【0037】
図7はフレーム部材のプレス成形前の状態を示す概略縦断面図、図8は図7の8−8線に沿う概略断面図、図9は第1実施形態のフレーム部材のプレス成形時の状態を示す概略縦断面図である。
【0038】
例えば、第1実施形態の略M状をしたフレーム部材10を製造するに当っては、まず、図7、8に示すような、プレス装置を準備する。なお、図では、成形用の平板材は、簡単のため線のみで示す。このプレス装置は、中央の第1上型31、第1上型31の両側部に設けられた第2上型32からなる上型33と、中央の第1下型34、第1下型34の側部に設けられた第2下型35からなる下型36と、を有し、それぞれが独立に昇降作動するようになっている。
【0039】
第1上型31は、フレーム部材の溝巾に相当する横幅W(図7参照)、フレーム部材の略全長に対応する長さL(図8参照)を有する平坦な下面部31aと、下面部31aの両側に形成された斜面部31bと、を有している。第2上型32は、第1上型31側に斜面部32aが形成され、斜面部31b、32aにより連結板16と側板11あるいは延設部15が傾斜角θを形成するようになっている。
【0040】
一方、第1下型34は、平坦な上面部34aと、上面部34aの両側に形成された、第1上型31の斜面部31bに対応する斜面部34bが設けられている。第2下型35は、第2上型32の斜面部32aに対応する斜面部35aが形成されている。
【0041】
この上型33と下型36は、平坦な下面部31aと上面部34aとにより頂板12を、斜面部31bと斜面部34bとにより連結板16を、斜面部32aと斜面部35aとにより延設部15及び側板11を形成する。
<成形準備工程>
プレスを開始する場合には、まず、図7に示すように、上型33と下型36との間に、帯状をした所定長の平板材Bを挿入しセットする。
<フォーム成形工程>
次に、第1上型31を下降し、図9に示すように、平板材Bを第1下型34の上面部34aと斜面部34bにより形成された溝状凹部内に押し込むようにフォーム成形する。このフォーム成形により平板材Bには、頂板12と連結板16が形成される。
<折り曲げ成形工程>
次に、第2上型32を下降し、図9に示すように、その斜面部32aと第2下型35の斜面部35aとにより平板材Bに形成された連結板16の外縁部分を折り曲げ成形し、この連結板16に続く延設部15と、この延設部15に続く側板11を同時に折り曲げ成形する。
【0042】
この折り曲げ成形により連結板16と延設部15が傾斜角θを有する略M状をしたフレーム部材10を製造することができる。
【0043】
ただし、図3に示すフランジ板13を有するフレーム部材10を製造する場合には、図10に示すように、上型33は、第2上型32の形状を変更し、下面にフランジ板13形成用の下面32bを設け、下型36は、第2下型35の側部にブロック状の第3下型37を設けたものを使用する。
【0044】
このようなプレス装置であれば、第2上型32を下降して延設部15及び側板11を折り曲げ成形する場合に、第2上型32の下面32bと第3下型37とにより平板材の両側端部にフランジ板13も同時に折り曲げ成形することができる。
<加圧成形工程>
図4に示すような、側板11と頂板12が直交配置のフレーム部材10を製造するに当っては、上述のようにして略M状のフレーム部材10を製造した後、加圧成形工程を施すことが好ましい。
【0045】
略M状のフレーム部材10を製造した後において、図11に示すように、第2下型35と第3下型37を第1下型34の側部より退避させると共に、第2上型32も退避させ、第1上型31と第1下型34のみにより、頂板12、連結板16、延設部15及び側板11が折り曲げ成形された平板材Bを保持した状態とする。そして、側板11を、白抜き矢印で示すように側方から第1下型34の側面に向かって加圧すると、図4に示すフレーム部材10を成形することができる。
【0046】
図5に示すような、ビード状突部18を有するフレーム部材10を製造するに当っては、前述したように略M状のフレーム部材10を製造した後、これを、図12に示すような、斜面部31bのないブロック状の第1上型311と、斜面部34bのないブロック状の下型341からなるプレス装置にセットする。
【0047】
そして、白抜き矢印で示すように側方から上型311や下型341の側面に向かって加圧すると、連結板16と延設部15が相互に密着したビード状突部18のフレーム部材10を成形することができる。
【0048】
また、屈曲突部19や複数回屈曲させた屈曲突部19Aを有するフレーム部材10を成形するには、前述のようにしてビード状突部18が形成されたフレーム部材10を使用し、このビード状突部18を屈曲させることにより行う。
【0049】
この場合は、例えば、図13に示すような、プレス装置を使用する。このプレス装置は、一対のビード状突部18を変形させるテーパ面40が形成された第1加圧上型41、及び、第1加圧上型41の側部に設けられた第2加圧上型42からなる上型43と、頂板12が載置される第1下型44、及び、側板11を第1下型44との間で保持する第2下型45からなる下型46と、を有している。そして、第2下型45の上面45aがビード状突部18の高さ方向中間位置に対応する位置となるようにする。そして、フレーム部材10を第1下型44と第2下型45により保持した状態で、第1加圧上型41のテーパ面40と第2下型45の上面45aにおける角部とにより一対のビード状突部18を変形させる。
【0050】
しかし、このような変形によっても、一対のビード状突部18は、テーパ面40の傾斜状態に対応した傾斜(約45度)となる程度の変形状態であるが、これを直角まで変形させるには、第2加圧上型42を下降し、第2下型45との間で、ビード状突部18の上半部を加圧し、約45度傾斜状態からさらに変形させ、屈曲突部19を形成する。
【0051】
なお、屈曲突部19の形成に当っては、必ずしもプレス型を使用することはなく、ローラを用いて屈曲突部19を形成することもできる。このようなロールを使用すれば、フレーム部材10を流れ作業により生産でき、大量生産する場合には好ましいものとなる。
【0052】
また、複数回屈曲させた屈曲突部19Aを形成する場合は、前述したプレス装置において、第2下型45の上面45aの高さ位置を適宜調節し、第1加圧上型41のテーパ面40と第2下型における角部とによりビード状突部18を複数回屈曲変形させればよい。
【0053】
本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の技術的思想内において当業者により種々変更が可能である。例えば、上述した実施形態のフレーム部材は、車両のフロントサスペンションに設けられたサブフレームに適用される場合について説明したが、本発明は、これのみに限定されるものでなく、種々の機構の構成部品として使用する元ができるものである。
【産業上の利用可能性】
【0054】
本発明は、例えば、車両のサスペンションに使用されるサブフレームに好適に利用できる。
【符号の説明】
【0055】
10…フレーム部材、
11…側板、
12…頂板、
13…フランジ板、
14…補強板、
15…延設部、
16‥連結板、
17…耳状突部、
19…屈曲部、
B…平板材、
R…補強部、
θ‥傾斜角。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一対の対向する平板からなる側板と、当該側板の端部に側端部が接続された頂板とを有し、前記側板と頂板との角部に補強部が設けられた、軸線方向に長尺なフレーム部材であって、
前記補強部は、前記側板を面方向に延設した延設部と、当該延設部の先端部と前記頂板の側端部とを連結する連結板と、を有し、前記頂板の表面より外方に突出した耳状突部により構成され、当該耳状突部を、前記フレーム部材を構成する平板材を折り曲げ成形することにより形成したことを特徴とするフレーム部材。
【請求項2】
前記フレーム部材は、前記両側板の反頂板側となる端部に外方に突出するフランジ板を有する、軸直角断面ハット状としたことを特徴とする請求項1に記載のフレーム部材。
【請求項3】
前記フレーム部材は、前記フランジ板間を連結する補強板を有し、軸直角断面を閉断面構造としたことを特徴とする請求項2に記載のフレーム部材。
【請求項4】
前記耳状突部は、前記延設部の先端部に連結された前記連結板の前記延設部に対する傾斜角が鋭角となるように連結したことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のフレーム部材。
【請求項5】
前記耳状突部は、前記延設部と前記連結板とを相互に密着させて形成したことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のフレーム部材。
【請求項6】
前記耳状突部は、前記密着させた状態の前記延設部と連結板を屈曲させることにより形成した屈曲部を有することを特徴とする請求項5に記載のフレーム部材。
【請求項7】
前記屈曲部は、前記延設部と前記連結板を複数回屈曲させて形成したことを特徴とする請求項6に記載のフレーム部材。
【請求項8】
一対の対向する平板からなる側板と、当該側板の端部に側端部が接続された頂板とを有する軸線方向に長尺なフレーム部材の前記側板と頂板との角部に、前記側板を面方向に延設した延設部と、当該延設部の先端部と前記頂板の側端部とを連結する連結板と、を有し、前記頂板の表面より外方に突出した耳状突部より構成してなる補強部を設けたフレーム部材の製造方法であって、
相対的に近接離間する一対の型間に配置した平板材をフォーム成形し、前記頂板の両側端部に、前記軸線に沿うように伸延する前記連結板を形成するフォーム成形工程と、
前記連結板の頂部から前記側板とのなす角が鋭角になるように折り曲げられた傾斜板を形成する折り曲げ工程と、を有するフレーム部材の製造方法。
【請求項9】
前記フレーム部材の製造方法は、さらに前記傾斜板が前記連結板に近接するように変形させる加圧成形工程を有し、当該傾斜板の変形により前記側板及び延設部を一体的に形成することを特徴とする請求項8に記載のフレーム部材の製造方法。
【請求項1】
一対の対向する平板からなる側板と、当該側板の端部に側端部が接続された頂板とを有し、前記側板と頂板との角部に補強部が設けられた、軸線方向に長尺なフレーム部材であって、
前記補強部は、前記側板を面方向に延設した延設部と、当該延設部の先端部と前記頂板の側端部とを連結する連結板と、を有し、前記頂板の表面より外方に突出した耳状突部により構成され、当該耳状突部を、前記フレーム部材を構成する平板材を折り曲げ成形することにより形成したことを特徴とするフレーム部材。
【請求項2】
前記フレーム部材は、前記両側板の反頂板側となる端部に外方に突出するフランジ板を有する、軸直角断面ハット状としたことを特徴とする請求項1に記載のフレーム部材。
【請求項3】
前記フレーム部材は、前記フランジ板間を連結する補強板を有し、軸直角断面を閉断面構造としたことを特徴とする請求項2に記載のフレーム部材。
【請求項4】
前記耳状突部は、前記延設部の先端部に連結された前記連結板の前記延設部に対する傾斜角が鋭角となるように連結したことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のフレーム部材。
【請求項5】
前記耳状突部は、前記延設部と前記連結板とを相互に密着させて形成したことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のフレーム部材。
【請求項6】
前記耳状突部は、前記密着させた状態の前記延設部と連結板を屈曲させることにより形成した屈曲部を有することを特徴とする請求項5に記載のフレーム部材。
【請求項7】
前記屈曲部は、前記延設部と前記連結板を複数回屈曲させて形成したことを特徴とする請求項6に記載のフレーム部材。
【請求項8】
一対の対向する平板からなる側板と、当該側板の端部に側端部が接続された頂板とを有する軸線方向に長尺なフレーム部材の前記側板と頂板との角部に、前記側板を面方向に延設した延設部と、当該延設部の先端部と前記頂板の側端部とを連結する連結板と、を有し、前記頂板の表面より外方に突出した耳状突部より構成してなる補強部を設けたフレーム部材の製造方法であって、
相対的に近接離間する一対の型間に配置した平板材をフォーム成形し、前記頂板の両側端部に、前記軸線に沿うように伸延する前記連結板を形成するフォーム成形工程と、
前記連結板の頂部から前記側板とのなす角が鋭角になるように折り曲げられた傾斜板を形成する折り曲げ工程と、を有するフレーム部材の製造方法。
【請求項9】
前記フレーム部材の製造方法は、さらに前記傾斜板が前記連結板に近接するように変形させる加圧成形工程を有し、当該傾斜板の変形により前記側板及び延設部を一体的に形成することを特徴とする請求項8に記載のフレーム部材の製造方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2012−121377(P2012−121377A)
【公開日】平成24年6月28日(2012.6.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−271846(P2010−271846)
【出願日】平成22年12月6日(2010.12.6)
【出願人】(000253455)株式会社ヨロズ (22)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年6月28日(2012.6.28)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年12月6日(2010.12.6)
【出願人】(000253455)株式会社ヨロズ (22)
【Fターム(参考)】
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