JP2004330838A

JP2004330838A - サスペンションメンバー及びその製造方法

Info

Publication number: JP2004330838A
Application number: JP2003127949A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Nakamura; 英幸中村; Koichi Sato; 浩一佐藤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2003-05-06
Filing date: 2003-05-06
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2023-05-06
Also published as: JP4288100B2

Abstract

【課題】軽量であり、しかも捻りに対して十分な強度を持つ井桁状のサスペンションメンバー及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明のサスペンションメンバーは、一対のクロスメンバー１１，１２と一対のサイドレール１３，１４との４部材を井桁状に連結したものであり、相対する２部材の一部または全部が、これらの２部材に対して垂直な他方の部材から液圧成形により張り出されたものである。これにより応力がかかるクロスメンバーとサイドレールとの分岐部を一体成形できる。なお本発明の製造方法においては、十分な張り出し量と強度を得るために、金型を張り出し部に向けて移動させながら液圧成形を行う。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用構造部材である井桁状のサスペンションメンバー及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２００２−１５４４５４号公報
【０００３】
従来から自動車用のサスペンションメンバーとして、図６に示すように一対のクロスメンバー１，２と一対のサイドレール３，４とを井桁状に接合したものが知られている。
【０００４】
このような井桁状のサスペンションメンバーにおいては、クロスメンバー１，２の両端が位置Ｗにおいてサイドレール３，４の側面に溶接されている。ところが、これらの位置Ｗはサスペンションメンバーが捻られたときに大きな力が働く位置である。しかも溶接部は溶接時の熱影響や溶接ビードの形状によって強度のばらつきが大きくなり易い。このように従来のサスペンションメンバーは、強度ばらつきの大きい溶接部が大きな力が働く分岐部の位置Ｗにあるため、サスペンションメンバー全体の板厚を厚くしたり、補強板を接合したりするなどの対策が必要となっている。この結果、サスペンションメンバーの軽量化が妨げられていた。
【０００５】
なお、サスペンションメンバーの軽量化を図るために、特許文献１に示すようにクロスメンバーやサイドレールを液圧成形により成形することが提案されている。しかし特許文献１のサスペンションメンバーもやはりクロスメンバーの端部位置で溶接されており、十分な軽量化を実現できていなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、全体の板厚を厚くしたり、補強板を接合したりする必要をなくして軽量化を実現することができ、しかも捻りに対して十分な強度を持つ井桁状のサスペンションメンバー及びその製造方法を提供するためになされたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明のサスペンションメンバーは、一対のクロスメンバーと一対のサイドレールとの４部材を井桁状に連結したサスペンションメンバーであって、相対する２部材の一部または全部が、これらの２部材に対して垂直な他方の部材から液圧成形により張り出されたものであることを特徴とするものである。なお、相対する２部材の両端部は液圧成形により張り出されたものであり、中央部は別個の部材を接合したものとすることができる。また、張り出し部の端面を閉断面としたまま溶接接合することもできる。また、張り出し部を持つ同一形状の２つの部材を液圧成形により製造し、それらを直接または間接的に接合して井桁状とすることができる。さらに、張り出し高さを素管板厚の１０倍以上とすることが好ましい。
【０００８】
一方、本発明のサスペンションメンバーの製造方法は、上記のサスペンションメンバーを製造する方法であって、相対する２部材の一部または全部を他方の部材から液圧成形により張り出し成形する際に、金型を張り出し部に向けて移動させながら液圧成形を行うことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明のサスペンションメンバーは、相対する２部材の一部または全部が、これらの２部材に対して垂直な他方の部材から液圧成形により張り出されたものであるから、溶接による接合部を捻られたときに大きな力が働く分岐部の位置から外すことができる。このため従来のような肉厚化や補強部材による補強が不要となり、軽量化を図ることができる。
【００１０】
また上記のようなサスペンションメンバーを製造するためには大きな張り出し部が必要となり、通常の液圧成形によっては成形が困難である。しかし本発明では金型を張り出し部に向けて移動させながら液圧成形を行う方法を取ることによって、素管の直径と同程度以上の張り出し高さを得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１は第１の実施形態を示すもので、一対のクロスメンバー１１，１２と一対のサイドレール１３，１４との４部材を、井桁状に連結したサスペンションメンバーが示されている。この実施形態のサイドレール１３，１４は、その全体がクロスメンバー１１，１２から液圧成形により張り出されたものであり、同一形状の２つの部材を同一の液圧成形型を用いて製造し、それらを中央部の溶接部１５，１６で直接溶接により接合して井桁状としたものである。このサスペンションメンバーは応力がかかる部位に溶接部がこないため、溶接軟化や溶接欠陥などを考慮する必要がなくなり、軽量化が可能となる。
【００１２】
図２と図３は、このような大きな張り出し部を持つサイドレール１３，１４を液圧成形により張り出し成形する方法を説明する図である。分割式の金型２０の内部には屈曲したキャビティ２１と張り出し部を成形するためのキャビティ２２，２２が形成されているほか、これらのキャビティ２２，２２に向かって移動できる移動型２３，２３が設けられている。
【００１３】
素管の材料は特に限定されるものではなく、鋼、アルミ合金などの任意の金属を用いることができる。ここではＪＩＳ規格（Ｇ３４４５）のＳＴＫＭ１３Ｂの素管（直径７６．３ｍｍ、板厚２．０ｍｍ）を用いたが、たとえば引張り強度が４４０ＭＰａ級の通常鋼管のほか、亜鉛めっき皮膜などの耐食性皮膜を供えた鋼管や、強度が５９０ＭＰａ以上の高張力鋼管などを使用することもできる。このような素管をキャビティ２１の形状に合わせて曲げ加工し、必要に応じてプレス成形を行ってキャビティ２１の内部に収納したうえ、軸押し金具２４を用いて加工水圧を加えながら軸押しを行う。
【００１４】
これにより素管はキャビティ２１の形状に沿って断面が所定の形状となるように拡管されるとともに、キャビティ２２，２２の部分が張り出し成形される。このとき、図３のように移動型２３，２３をキャビティ２２，２２に向かって移動させることにより材料の流動を促進すれば、素管の一部をキャビティ２２，２２内に大きく張り出させることができる。また加工硬化と増肉によって分岐部の強度を高めることができる。
【００１５】
この実施形態では、成形圧力を４０ＭＰａとして１５０ｍｍの軸押しを行った後、最終的に成形圧力を１４０ＭＰａまで上昇させて、クロスメンバーおよびサイドレールの断面形状を所定のものとした。クロスメンバーあるいはサイドレールの断面形状は四角に限らず、多角形、Ｄ字状あるいは楕円等、特に限定するものではない。その後、金型２０の内部から成形品を取り出し、張り出し部の先端を切断、拡管、プレス成形などによって接合し易い形状に加工したうえ、同一形状のものどうしを溶接することによって、張り出し部をクロスメンバー１１，１２とした図１のような井桁状のサスペンションメンバーが製造できる。
【００１６】
この場合、同一形状の２つの部材を接合する方法を取れば、同一の金型および成形装置が使用できるので好ましい。また、張り出し高さを素管板厚の１０倍以上とすれば、溶接フランジを形成するためのバーリング工程が不要となり、コストダウンができる。張り出し高さがこれよりも低いと、プラグ通しなどのバーリング加工により分岐部を仕上げ加工することが必要となる。
【００１７】
なお、図５に示すように少なくとも一方の張り出し部の端面１７を閉断面としたまま溶接接合することもできる。これにより接合部に端面１７が隔壁として残ることとなり、サイドレール１３，１４の剛性を高めることができる。また剛性向上のために隔壁を別に溶接する工程を省くことができる。
【００１８】
以上に説明した実施形態では、クロスメンバー１１，１２の全体がサイドレール１３，１４からの張り出し部により構成されていた。しかし図４に示す第２の実施形態では、クロスメンバー１１，１２の両端部は液圧成形により張り出されたものであるが、中央部は別個の部材１８を接合したものとなっている。この場合にも第１の実施形態と同様に、張り出し部の先端を切断、拡管、プレス成形などによって接合し易い形状に加工したうえ、別個の部材１８と溶接する。また張り出し部の端面１７を閉断面としたまま溶接接合してもよい。部材１８は管状の部材を一体成形したものでもよいし、ハット状断面の部材やコの字断面の部材を組み合わせて閉断面としたもの、あるいは開断面の部材でもよい。
【００１９】
図４のサスペンションメンバーは、クロスメンバー１１，１２の長さを十分に取りたい場合に適している。また別個の部材１８を用いることによりクロスメンバー１１，１２の断面形状に自由度が増し、板厚も自由に設定できるためより軽量化を図り易くなる。この場合にも張り出し量が小さくなると溶接部が従来型のものに近づくため、張り出し高さを素管の直径と同程度以上とすることが好ましい。
【００２０】
なお、上記の実施形態では何れもサイドレール１３，１４をクロスメンバー１１，１２から張り出したが、逆にクロスメンバー１１，１２をサイドレール１３，１４から張り出させることも可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１の発明によれば大きな応力がかかるクロスメンバーとサイドレールとの分岐部を一体成形できるので、溶接部の溶接軟化や溶接欠陥などを考慮して肉厚化や補強部材取り付けなどの対策を施す必要がなくなり、軽量化が可能となる。請求項２の発明によれば設計や製作の自由度が増し、一層の軽量化を図ることも可能となる。請求項３の発明によれば、剛性の向上が可能となる。請求項４の発明によれば設備コストや金型コストの大幅な低減が可能となる。請求項５の発明によれば、容易にフランジを立てることができるので溶接工程の負荷を大幅に軽減でき、また溶接作業性が高まる。
【００２２】
請求項６の方法によれば、安定して液圧成形を行いながら加工硬化と増肉によって分岐部の強度を高めることができる。また十分な張り出し高さを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態を示す平面図である。
【図２】液圧成形工程の開始時の状態を示す断面時である。
【図３】液圧成形工程の終了時の状態を示す断面時である。
【図４】第１の実施形態の変形例を示す分解平面図である。
【図５】第２の実施形態を示す平面図である。
【図６】従来の井桁状のサスペンションメンバーを示す平面図である。
【符号の説明】
１従来のクロスメンバー
２従来のクロスメンバー
３従来のサイドレール
４従来のサイドレール
１１クロスメンバー
１２クロスメンバー
１３サイドレール
１４サイドレール
１５溶接部
１６溶接部
１７端面
１８別個の部材
２０金型
２１キャビティ
２２キャビティ
２３移動型
２４軸押し金具

Claims

一対のクロスメンバーと一対のサイドレールとの４部材を井桁状に連結したサスペンションメンバーであって、相対する２部材の一部または全部が、これらの２部材に対して垂直な他方の部材から液圧成形により張り出されたものであることを特徴とするサスペンションメンバー。
相対する２部材の両端部は液圧成形により張り出されたものであり、中央部は別個の部材を接合したものであることを特徴とする請求項１記載のサスペンションメンバー。
張り出し部の端面を閉断面としたまま溶接接合したことを特徴とする請求項１または２記載のサスペンションメンバー。
張り出し部を持つ同一形状の２つの部材を液圧成形により製造し、それらを直接または間接的に接合して井桁状とした請求項１〜３の何れかに記載のサスペンションメンバー。
張り出し高さを素管板厚の１０倍以上とした請求項１〜４の何れかに記載のサスペンションメンバー。
請求項１〜５の何れかに記載のサスペンションメンバーを製造する方法であって、相対する２部材の一部または全部を他方の部材から液圧成形により張り出し成形する際に、金型を張り出し部に向けて移動させながら液圧成形を行うことを特徴とするサスペンションメンバーの製造方法。