JP2005059813A - Suspension member and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アルミニウム合金製サスペンションメンバーに関するものである。 The present invention relates to an aluminum alloy suspension member.
近年、車体の軽量化を進めるために、アルミニウム合金を使用したサスペンションメンバーが用いられるようになっている。図5には、サスペンションメンバー1を使用したフロントサスペンション構造の一例を示している。サスペンションメンバー1は、車体下部に固定されると共にエンジンを下方から支え、かつ、サスペンションアーム3、4を軸支するものである。ショックアブソーバー5は、サスペンションアーム3、4に軸支されるフロントアクスル2のナックル部と、車体との間に設けられている。このサスペンションメンバー1には、車体衝突時には大きく変形してその衝撃を十分に吸収し、キャビンへのダメージを軽減する一方、サスペンションアーム取付部1aのような車両走行時に複雑な力を受ける部位は、十分な強度を備えることが要求される。
そこで、従来から、アルミ合金ダイカスト製サスペンションメンバーの強度を高めるために、鋳造の際、サスペンションアーム取付部に湯道の出口を臨ませて、アーム取付部の鋳造組織を緻密にし、かかる部分の強度を高める技術が開発されている(例えば、特許文献1参照。)。また、製品の断面積を意図的に変化させることにより、衝撃吸収性能に優れ、安定した変形モードを示すアルミニウム鋳物等の発明がなされている(例えば、特許文献2参照。)。
In recent years, suspension members using an aluminum alloy have been used to reduce the weight of the vehicle body. FIG. 5 shows an example of a front suspension structure using the
Therefore, in order to increase the strength of aluminum alloy die-cast suspension members, conventionally, the casting arm of the arm mounting part is made dense by making the runner outlet face the suspension arm mounting part during casting, and the strength of this part is increased. A technique for enhancing the above has been developed. In addition, by intentionally changing the cross-sectional area of a product, an invention such as an aluminum casting having excellent shock absorption performance and a stable deformation mode has been made (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、上記のような従来技術によると、生産性の向上が困難であり、サスペンションメンバー1の部品コストを増大させるという欠点を有していた。
また、製造効率向上のため、サスペンションメンバー1はダイカスト鋳造法により製造されることが望ましいが、サスペンションメンバー1に適した機械的性質を有するアルミニウム合金として挙げられるJIS−AC4CHは、ダイカスト鋳造法に適さず、従来は低圧鋳造法や重力鋳造法による必要があった。しかも、重力鋳造法により得られたサスペンションメンバー1に、必要な伸び性を持たせるためには、鋳造後に熱処理(T6処理)を行う必要があったことも、生産性の低下および製造コストの増大を招く原因となっていた。
However, according to the prior art as described above, it is difficult to improve productivity, and there is a disadvantage that the cost of parts of the
In order to improve manufacturing efficiency, the
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、サスペンションメンバーをダイカスト鋳造法によって成形することによって生産性を向上させ、かつ、必要な部位に必要な伸び若しくは強度を確保することで、成形後の熱処理も不要とした、アルミニウム合金製サスペンションメンバーおよびその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to improve productivity by molding a suspension member by a die casting method, and to provide a necessary elongation or strength at a necessary portion. It is an object of the present invention to provide an aluminum alloy suspension member and a method for manufacturing the same, which do not require heat treatment after forming.
上記課題を解決するための、本発明の請求項1に係るサスペンションメンバーは、アルミニウム合金のダイカスト製サスペンションメンバーであって、肉厚が小さくかつ比較的高温で成形され、衝撃に対する伸びが確保された部位と、肉厚が大きくかつ比較的低温で成形され、高い強度が確保された部位とを備えることを特徴とするものである。
本発明によれば、サスペンションメンバーの衝撃に対する伸びを必要とする部位については、肉厚を小さくして衝撃を受けたときの変形を促すと共に、かかる部位を高温で成形することで、鋳造時の湯流れ性を十分に確保することができる。さらに、比較的高温で成形することによって、製品表面におけるチル層の形成を防ぎ、伸び性の低下を回避することができる。このようにして成形された肉厚を薄くした部位は、熱処理を施すことなく必要な伸び性が確保される。
一方、サスペンションメンバーの高い強度を必要とする部位については、肉厚を大きくして十分な強度を確保すると共に、低温で成形して溶湯の冷却を促すことで、ダイカスト鋳造法による生産効率向上の効果を十分に享受することができる。
A suspension member according to
According to the present invention, the portion of the suspension member that needs to be stretched with respect to the impact is facilitated to be deformed when subjected to the impact by reducing the thickness, and at the time of casting, the portion is molded at a high temperature. Sufficient hot water flow can be ensured. Furthermore, by molding at a relatively high temperature, formation of a chill layer on the product surface can be prevented, and a decrease in extensibility can be avoided. Thus, the site | part which made the thickness thin shape | molded ensures the required extensibility, without performing heat processing.
On the other hand, for parts that require high strength of the suspension member, the thickness is increased to ensure sufficient strength, and at the same time, molding is performed at a low temperature to promote cooling of the molten metal, thereby improving the production efficiency by the die casting method. The effect can be fully enjoyed.
また、本発明の請求項2に係るサスペンションメンバーは、請求項1記載のサスペンションメンバーにおいて、前記肉厚が小さい部位の湯流れ性が金型の油温調手段によって確保され、前記肉厚が大きい部位の冷却性が金型の水冷却手段によって確保されてなるものである。
本発明によれば、前記肉厚が小さい部位の湯流れ性が金型の油温調手段によって確保されていることから、サスペンションメンバーに肉厚の小さい部位を構成しつつ、係る部位に湯流れ不良が発生することを防ぐことが可能となる。また、前記肉厚が大きい部位の冷却性が金型の水冷却手段によって確保されていることから、サスペンションメンバーに肉厚の大きい部位を構成しつつ、係る部位の冷却速度を高め、ダイカスト鋳造法による生産効率向上の効果を十分に享受することができる。
The suspension member according to
According to the present invention, since the hot water flowability of the portion with the small wall thickness is ensured by the oil temperature adjusting means of the mold, the hot water flow to the portion of the suspension member is formed while forming the portion with the small wall thickness. It becomes possible to prevent the occurrence of defects. In addition, since the cooling property of the part having the large thickness is ensured by the water cooling means of the mold, the part having the large thickness is formed on the suspension member, the cooling rate of the part is increased, and the die casting method It is possible to fully enjoy the effect of improving the production efficiency.
また、本発明の請求項3に係るサスペンションメンバーは、請求項請求項1または2記載のサスペンションメンバーにおいて、前記高温成形部位に係る金型温度が前記油温調手段により200℃以上に設定され、前記低温成形部位に係る金型温度が前記水冷却手段により180℃以下に設定されてなるものである。
本発明によれば、前記油温調手段により加熱される部位の金型温度が200℃以上に設定されることで、サスペンションメンバーに肉厚の小さい部位を構成しつつ、係る部位における湯流性を十分に確保することができる。また、前記水冷却手段により冷却される部位の金型温度が180℃以下に設定されることで、サスペンションメンバーに肉厚の大きい部位を構成しつつ、かかる部位の冷却速度を高めることが可能となる。よって、ダイカスト鋳造法による生産効率向上の効果を十分に享受することができる。
Further, in the suspension member according to
According to the present invention, the mold temperature of the portion heated by the oil temperature adjusting means is set to 200 ° C. or higher, so that the portion of the suspension member having a small thickness is formed, and the molten metal flow in the portion is concerned. Can be secured sufficiently. Further, by setting the mold temperature of the portion cooled by the water cooling means to 180 ° C. or less, it is possible to increase the cooling rate of such a portion while forming a thick portion on the suspension member. Become. Therefore, the effect of improving the production efficiency by the die casting method can be fully enjoyed.
また、上記課題を解決するための、本発明の請求項4に係るサスペンションメンバーの製造方法は、アルミニウム合金のダイカスト製サスペンションメンバーの製造方法であって、衝撃に対する伸びを必要とする部位の肉厚を小さくて比較的高温で成形し、高い強度を必要とする部位の肉厚を大きくして比較的低温で成形することを特徴とするものである。
本発明によれば、衝撃に対する伸びを必要とする部位の肉厚を小さくすることで、衝撃に対する必要な伸びを確保することが可能となる。また、当該肉厚を小さくした部位を比較的高温で成形することで、鋳造時における湯流れ不良の発生を抑えることが可能となる。さらに、比較的高温で成形することによって、製品表面におけるチル層の形成を防ぎ、伸び性の低下を回避することができる。このようにして肉厚を薄くした部位を成形することにより、かかる部位に、熱処理を施すことなく必要な伸び性を確保することができる。
一方、高い強度を必要とする部位の肉厚を大きくし低温で成形することで、必要な強度を確保しつつ当該肉厚を大きくした部位の溶湯の冷却を促し、ダイカスト鋳造法による生産効率向上の効果を十分に享受することができる。
A suspension member manufacturing method according to
According to the present invention, it is possible to ensure the necessary elongation with respect to the impact by reducing the thickness of the portion requiring the elongation with respect to the impact. Moreover, it becomes possible to suppress generation | occurrence | production of the hot water flow defect at the time of casting by shape | molding the site | part which reduced the said thickness at comparatively high temperature. Furthermore, by molding at a relatively high temperature, formation of a chill layer on the product surface can be prevented, and a decrease in extensibility can be avoided. By forming a portion with a reduced thickness in this manner, the necessary extensibility can be ensured without subjecting such a portion to heat treatment.
On the other hand, by increasing the thickness of the parts that require high strength and molding at low temperature, the molten metal at the parts where the thickness is increased is promoted while ensuring the required strength, and the production efficiency is improved by die casting. It is possible to fully enjoy the effects.
また、本発明の請求項5に係るサスペンションメンバーの製造方法は、請求項4記載のサスペンションメンバーの製造方法において、前記肉厚を小さくした部位の湯流れ性を、金型の油温調手段によって加熱することにより確保し、前記肉厚を大きくした部位の冷却性を、金型の水冷却手段によって冷却することにより確保したものである。
本発明によれば、前記肉厚が小さい部位の湯流れ性を、金型の油温調手段によって加熱することにより確保し、サスペンションメンバーに肉厚の小さい部位を構成しつつ、かかる部位に湯流れ不良が発生することを防ぐことが可能となる。また、前記肉厚が大きい部位の冷却性を、金型の水冷却手段によって確保されていることから、サスペンションメンバーに肉厚の大きい部位を構成しつつ、かかる部位の冷却速度を高め、ダイカスト鋳造法による生産効率向上の効果を十分に享受することができる。
A suspension member manufacturing method according to
According to the present invention, the hot water flowability of the portion with the small wall thickness is ensured by heating by the oil temperature adjusting means of the mold, and the hot water is formed in the portion of the suspension member while forming the thin wall portion. It becomes possible to prevent the occurrence of flow failure. In addition, since the cooling property of the part having a large thickness is ensured by the water cooling means of the mold, the part having a large thickness is formed on the suspension member, the cooling rate of the part is increased, and die casting is performed. The effect of improving production efficiency by the law can be fully enjoyed.
また、本発明の請求項6に係るサスペンションメンバーの製造方法は、請求項4または5記載のサスペンションメンバーの製造方法において、前記高温成形部位の金型温度を200℃以上とし、前記低温成形部位の金型温度を180℃以下としたことを特徴とするものである。
本発明によれば、前記油温調手段により加熱される部位の金型温度を200℃以上に設定することで、サスペンションメンバーに肉厚の小さい部位を構成しつつ、かかる部位に湯流れ不良が発生することを防ぐことが可能となる。また、前記水冷却手段により冷却される部位の金型温度を180℃以下に設定することで、サスペンションメンバーに肉厚の大きい部位を構成しつつ、かかる部位の冷却速度を高め、ダイカスト鋳造法による生産効率向上の効果を十分に享受することができる。
A suspension member manufacturing method according to
According to the present invention, by setting the mold temperature of the part heated by the oil temperature adjusting means to 200 ° C. or higher, the suspension member forms a part with a small wall thickness, and there is no hot water flow in the part. It is possible to prevent the occurrence. Further, by setting the mold temperature of the part cooled by the water cooling means to 180 ° C. or less, the suspension member has a thick part while increasing the cooling rate of the part, and by the die casting method. The effect of improving production efficiency can be fully enjoyed.
本発明はこのように構成したので、サスペンションメンバーをダイカスト鋳造法によって成形することによって生産性を向上させ、かつ、必要な部位に必要な伸び若しくは強度を確保することで、成形後の熱処理も不要とした、高機能かつ低コストのアルミニウム合金製サスペンションメンバーを提供することが可能となる Since the present invention is configured as described above, the suspension member is molded by a die casting method to improve productivity, and by securing the necessary elongation or strength at a necessary portion, no heat treatment after molding is required. It is possible to provide a high-performance and low-cost aluminum alloy suspension member.
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。なお、従来技術と同一部位若しくは相当する部位については同一符号で示し、詳しい説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, about the same site | part as a prior art, or an equivalent site | part, it shows with the same code | symbol and abbreviate | omits detailed description.
図1(a)には、本発明の実施の形態に係るサスペンションメンバー6の右側面図を、図1(b)には同上面図を示している。また、図2(a)には、図1(a)、(b)に示すサスペンションメンバー6の前面図を、図2(b)には同裏面図を、図2(c)には同後面図を示している。
サスペンションメンバー6は、車体衝突時には、所定の部位が大きく変形してその衝撃を十分に吸収し、キャビンへのダメージを軽減する一方、サスペンションアーム取付部6aのような、車両走行時に複雑な力を受ける部位には、十分な強度が与えられた、高機能型サスペンションメンバーである。本発明の実施の形態では、サスペンションメンバー6の材料に、比較的高い強度や伸びを確保し、かつ、使用環境下での耐腐食性にも優れたJIS−AC4CH合金を用いる。JIS−AC4CH合金はFe成分が少なく金型に焼き付き易いため、一般的には重力鋳造法や低圧鋳造法に用いる材料であるが、本発明の実施の形態では、これをダイカスト鋳造法に用いている。
1A shows a right side view of the
In the case of a vehicle collision, the
図1(b)、図2(b)において、符号A1、A2、A3で示した部位については、サスペンションメンバー6全体の中で、衝撃に対する伸びを確保するために肉厚を小さくした部位である。また、その他の部位、特にサスペンションアーム取付部6aのような、車両走行時に複雑な力を受ける部位の肉厚は大きくして、高い強度を確保している。そして、A1、A2、A3で示した部位については4mm以下の肉厚とすることが好ましく、その他の部分については6mm以上の肉厚に設定することが好ましい。これは、図4に示す実験結果に基づき決定された値である。
図4には、サスペンションメンバー6の各部の肉厚を変更した場合における、肉厚に対する引張り強さ(MPa)の関係を符号(i)で、肉厚に対する伸び(%)の関係を符号(ii)で、肉厚に対する0.2%耐力(0.2%歪み時の強度。一般的には弾性限界と同等の扱い。)の関係を符号(iii)で、夫々示している。図4から明らかなように、肉厚に対する伸び(ii)は、肉厚6mm以下とすることで、高い伸び性を確保することが可能である。一方、肉厚に対する引張り強さについても、肉厚を増大させる程低下する傾向にあるが、有効断面積の拡大による強度の向上も考慮すると、肉厚6〜8mmの範囲が、高い強度を得るための最適値となる。
したがって、図1、図2に示すサスペンションメンバー6は、A1、A2、A3で示した部位の肉厚を2.5mm、その他の部位の肉厚を6〜8mmとしている。
In FIGS. 1B and 2B, the thicknesses of the portions indicated by reference signs A 1 , A 2 , and A 3 are reduced in order to secure the elongation against impact in the
In FIG. 4, when the thickness of each part of the
Accordingly, in the
また、図3には、サスペンションメンバー6と共に、サスペンションメンバー6を鋳造するダイカスト金型の、方案部7、所定の温度に加熱された油を金型内に循環させる油温調回路8(油温調手段)および、所定の温度に冷却された水を金型内に循環させる水冷却回路9(水冷却手段)を示している。そして、符号A1、A2、A3で示した、肉厚を小さくした部位については、鋳造の際に、油温調回路8によって比較的高温へと温度制御される。一方、サスペンションアーム取付部6aのような、肉厚を大きくした部位については、鋳造の際に、水冷却回路9によって比較的低温へと温度制御される。
図示のサスペンションメンバー6の場合には、具体的な成形条件として、コールドチャンバー式2500トンダイカストマシンを用い、かつ、肉厚を小さくした部位の金型温度が200℃以上となるように油温調回路8を調整し、肉厚を大きくした部位の金型温度が180℃以下となるように水冷却回路9を調整する。そして、溶湯温度は、肉厚を小さくした部位における湯流れ性を考慮して680℃とし、射出速度3.0m/Sで鋳造を行う。
なお、金型を加熱するための手段としては、油温調回路8のみならず電気ヒータ等を用いることも可能であるが、その場合には、水冷却回路9との関係で漏電対策を十分に施す必要がある。
FIG. 3 shows a
In the case of the
As a means for heating the mold, it is possible to use not only the oil
さらに、サスペンションメンバー6の材料としては、JIS−AC4CH合金の他にも、Al−Si−Mg系合金であって、Si量が6.5〜11.5%の範囲、Mg量が0.1〜0.8%の範囲であれば、何れも適用可能である。
Furthermore, as a material of the
上記構成をなす、本発明の実施の形態により得られる作用効果は、以下の通りである。まず、本発明の実施の形態に係るサスペンションメンバーの製造方法によれば、衝撃に対する伸びを必要とする部位A1、A2、A3の肉厚を小さくて(2.5mm)比較的高温(200℃以上)で成形する一方、サスペンションアーム取付部6aのような高い強度を必要とする部位の肉厚を大きくして(6〜8mm)、比較的低温(180℃以下)で成形している。
このように、衝撃に対する伸びを必要とする部位A1、A2、A3の肉厚を小さくすることで、図4に符号(ii)で示すように、衝撃に対する必要な伸びを確保することが可能となる。また、当該肉厚を小さくした部位を比較的高温で成形することで、鋳造時における湯流れ不良の発生を抑えることが可能となる。さらに、比較的高温で成形することによって、製品表面におけるチル層(Si層)の形成を防ぎ、伸び性の低下を回避することができる。このようにして肉厚を薄くした部位を成形することにより、かかる部位に、熱処理を施すことなく必要な伸び性(低圧鋳造法によるサスペンションメンバーにT6処理を施した場合と同等の伸び性)を確保することができる。
一方、サスペンションアーム取付部6aのような高い強度を必要とする部位の肉厚を大きくし低温で成形することで、図4に符号(i)で示すように、必要な強度を確保しつつ当該肉厚を大きくした部位の溶湯の冷却を促し、ダイカスト鋳造法による生産効率向上の効果を十分に享受することができる。
The effects obtained by the embodiment of the present invention having the above-described configuration are as follows. First, according to the method for manufacturing a suspension member according to the embodiment of the present invention, the thicknesses of the portions A 1 , A 2 , A 3 that need to be stretched against impact are reduced (2.5 mm) at a relatively high temperature ( 200 ° C or higher), while the thickness of the portion requiring high strength, such as the suspension
As described above, by reducing the thickness of the portions A 1 , A 2 , and A 3 that need to be stretched with respect to the impact, the necessary stretch with respect to the impact is secured as shown by reference numeral (ii) in FIG. Is possible. Moreover, it becomes possible to suppress generation | occurrence | production of the hot water flow defect at the time of casting by shape | molding the site | part which reduced the said thickness at comparatively high temperature. Furthermore, by forming at a relatively high temperature, it is possible to prevent the formation of a chill layer (Si layer) on the product surface and avoid a decrease in extensibility. In this way, by forming a portion with a reduced thickness, the necessary elongation (elongation equivalent to the case where T6 treatment is applied to the suspension member by low pressure casting method) is performed on such a portion without performing heat treatment. Can be secured.
On the other hand, by increasing the thickness of a portion that requires high strength, such as the suspension
また、肉厚を小さくした部位A1、A2、A3の湯流れ性を、金型の油温調手段8によって加熱することにより確保し、サスペンションアーム取付部6a等、肉厚を大きくした部位の冷却性を、金型の水冷却手段9によって冷却することにより確保することで、上述した作用効果を得ることが可能となる。
Further, the hot water flowability of the parts A 1 , A 2 , A 3 with the reduced thickness is ensured by heating with the oil temperature control means 8 of the mold, and the thickness of the suspension
なお、油温調手段8により加熱される部位の金型温度を200℃以上に設定することで、サスペンションメンバーに肉厚の小さい部位を構成しつつ、係る部位に湯流れ不良の発生を防止し、製品表面のチル層の形成を回避することが可能となる。また、水冷却手段9により冷却される部位の金型温度を180℃以下に設定することで、サスペンションメンバーに肉厚の大きい部位を構成しつつ、係る部位の冷却速度を高め、ダイカスト鋳造法による生産効率向上の効果を十分に享受することができる。 In addition, by setting the mold temperature of the part heated by the oil temperature adjusting means 8 to 200 ° C. or more, it is possible to prevent a hot water flow defect from occurring in such a part while forming a thin part in the suspension member. It is possible to avoid the formation of a chill layer on the product surface. Further, by setting the mold temperature of the portion cooled by the water cooling means 9 to 180 ° C. or less, the suspension member is configured to have a large thickness portion, while increasing the cooling rate of the portion, and by the die casting method. The effect of improving production efficiency can be fully enjoyed.
以上の方法によって製造されたサスペンションメンバー6は、生産性が向上することや、成形後の熱処理が不要であることによるコスト低減効果が大きく、かつ、必要な部位に必要な伸び若しくは強度を確保した、高機能型アルミニウム合金製サスペンションメンバーとなる。よって、自動車の軽量化、低コスト化、高強度化、安全性の更なる向上に貢献するものとなる。また、熱処理を不要とすることによる、製造時の地球環境的なエネルギー低減に貢献することが可能となる。
The
6:サスペンションメンバー、6a:サスペンションアーム取付部、7:方案部、8:油温調整回路、9:水冷却回路、A1、A2、A3:肉厚を小さくした部位
6: Suspension member, 6a: Suspension arm mounting part, 7: Plan part, 8: Oil temperature adjustment circuit, 9: Water cooling circuit, A 1 , A 2 , A 3 : Parts with reduced thickness
Claims (6)
6. The method of manufacturing a suspension member according to claim 4, wherein a mold temperature of the high temperature forming portion is 200 ° C. or higher and a mold temperature of the low temperature forming portion is 180 ° C. or lower.
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