JP2010094737A - Method for manufacturing frame-shaped structural component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋳造による軽金属合金を使用して、開口部を有するフレーム状の構造部品、特に車両の背もたれ構造またはシートフレーム構造を製造するための方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a frame-like structural part having an opening, in particular a vehicle backrest structure or a seat frame structure, using a light metal alloy by casting.
この種の方法は(特許文献1)から知られている。この方法は、マグネシウム合金を使用して車両シートの背もたれフレームを製造するために用いられる。この方法では、溶融金属が鋳造ゲート内に流入されて鋳型鋳造によって鋳造され、この鋳造ゲートは、背もたれフレームを製造するための鋳型内で金属が異なる方向に分配されるように、当該鋳型のほぼ中心に設置される。溶融金属は、鋳型内で500バール〜700バールの実際の圧力において4.5m/s〜5.5m/sの速度で流れる。 This type of method is known from (Patent Document 1). This method is used to manufacture a vehicle seat back frame using a magnesium alloy. In this method, molten metal is flowed into a casting gate and cast by mold casting, which is approximately the mold of the mold so that the metal is distributed in different directions within the mold for manufacturing the back frame. Installed in the center. The molten metal flows in the mold at a speed of 4.5 m / s to 5.5 m / s at an actual pressure of 500 bar to 700 bar.
この公知の方法の欠点は、溶融物が冷却された後に、鋳造ゲート(スプルー)の中央接続部が前記鋳造ゲートと実際の背もたれフレームとの間にウェブを形成し、これらのウェブを屑片として除去しなければならないことである。さらに、鋳造された背もたれフレームの多数の異なる箇所に廃棄ウェブがあることにより、前記背もたれフレームを再加工することが必要となる。その上、この鋳造法は、いくつかの領域のフレームの機械的負荷能力について、背もたれフレームの領域を意図的に最適化することが不可能である点で不利である。この最適化は、衝突時の背もたれフレームの機械的負荷に特に重要である。 The disadvantage of this known method is that after the melt has cooled, the central connection of the casting gate (sprue) forms a web between the casting gate and the actual back frame, and these webs are used as debris. It must be removed. Furthermore, due to the waste webs in many different locations of the cast back frame, it is necessary to rework the back frame. Moreover, this casting method is disadvantageous in that it is impossible to deliberately optimize the area of the back frame with respect to the mechanical load capacity of the frames in some areas. This optimization is particularly important for the mechanical load of the back frame in the event of a collision.
(特許文献2)には、開口部を有するフレーム状の構造部品、具体的には車両シートの背もたれ構造が記載されている。この背もたれ構造は鋳造によって製造され、この場合、比重量が低い半溶融合金の溶融物を注入するために、チクソモールディング法が用いられる。 (Patent Document 2) describes a frame-like structural component having an opening, specifically, a backrest structure of a vehicle seat. This backrest structure is manufactured by casting, in which case thixomolding is used to inject a melt of a semi-molten alloy having a low specific weight.
(特許文献3)には、車両シートのヘッドレストが記載されており、この場合、チクソモールディング法により、かつマグネシウム合金またはアルミニウム合金を使用することによって、金属構造の部品が製造される。 (Patent Document 3) describes a headrest of a vehicle seat. In this case, a metal structure component is manufactured by a thixo molding method and using a magnesium alloy or an aluminum alloy.
(特許文献4)には、鋳造による車両シートの背もたれ構造およびシートフレーム構造の製造が開示されており、この場合、圧力ダイカストによって、背もたれ構造およびシートフレーム構造の金属体が単一の作業で形成される。 (Patent Document 4) discloses the production of a vehicle seat back structure and a seat frame structure by casting. In this case, the metal body of the back structure and the seat frame structure is formed by a single operation by pressure die casting. Is done.
本発明の目的は、鋳造後に多くてもごく僅かな再加工しか必要としない構造部品を製造することが可能になり、これにより、フレームの規定領域で、機械的特性値の増大を達成することが可能になるように、冒頭に記載した種類の方法を開発することである。 The object of the present invention is to make it possible to manufacture structural parts that require very little rework after casting, thereby achieving an increase in mechanical properties in a defined area of the frame. Is to develop a method of the kind described at the beginning so that is possible.
この目的は、
a.金属溶融物が、加熱された少なくとも2つの溶融物供給部に供給され、これらの溶融物供給部の溶融物出口が鋳型のランナー内に直接通じ、このランナーが構造部品用の溶融物を収容するために使用されることと、
b.金属溶融物が溶融物供給部から鋳型のランナー内に供給され、この場合、溶融ストリームがランナーにおいて互いに反対向きの複数方向に流れることと
によって特徴付けられる冒頭に記載した種類の方法によって達成される。
This purpose is
a. Metal melt is fed to at least two heated melt feeds, the melt outlets of these melt feeds lead directly into the mold runner, which contains the melt for the structural parts. Used for
b. A metal melt is fed from the melt feed into the runner of the mold, which is achieved by a method of the kind described at the outset characterized in that the melt stream flows in the runner in opposite directions. .
特別な温度制御が本発明による方法に必須である。このようにして、溶融物は、鋳型のランナーに入るまで加熱されるので、その加熱された領域では固化しない。その結果、フレーム状の構造部品のみが固化し、したがって廃棄材料が発生せず、構造部品に対する再加工を最小限に減らすことができる。 Special temperature control is essential for the process according to the invention. In this way, the melt is heated until it enters the runner of the mold and therefore does not solidify in the heated area. As a result, only the frame-like structural part is solidified, so that no waste material is generated, and rework on the structural part can be reduced to a minimum.
加熱された2つの溶融物供給部により、高温溶融物は、溶融物供給部に隣接する鋳型のランナーの領域内を通過し、ランナーを通って流れるときにゆっくりと冷却する。構造部品のフレーム状の形状と少なくとも2つの溶融物供給部の構成とにより、溶融物が溶融物供給部を介して鋳型のランナーの領域内に吐出されることが可能になり、この溶融物が吐出されるランナーの領域は、完成した構造部品の領域における増大した機械的負荷を受ける領域に対応する。上記領域は、好ましくは、フレーム状の構造部品の横方向フレーム部であり、特にシートの背もたれ構造の場合には、上記領域は、シートフレーム構造を旋回可能に収容するためのシートの背もたれ構造の軸受収容部に隣接して配置される横方向フレーム部である。 With the two heated melt supplies, the hot melt passes through the area of the mold runner adjacent to the melt supply and slowly cools as it flows through the runner. The frame-like shape of the structural part and the configuration of the at least two melt supply sections allow the melt to be discharged into the mold runner region via the melt supply section. The area of the runner that is dispensed corresponds to the area that receives the increased mechanical load in the area of the finished structural part. The region is preferably a lateral frame part of a frame-like structural component, and particularly in the case of a seat back structure, the region is a seat back structure for pivotally receiving the seat frame structure. It is a horizontal direction frame part arrange | positioned adjacent to a bearing accommodating part.
鋳型のランナーに対する溶融物供給部の配置と、結果として高温となる、溶融物がランナーに入る箇所の配置とにより、最終製品、すなわち、フレーム状の構造部品の機械的特性値を所望の箇所で意図的に増加させることが可能になる。これは溶融物供給部が、衝突時に大きな力を吸収する領域に配置されることによる。さらに、本方法により、低温流の箇所を規定領域に位置決めすることが可能になる。これにより、制御された破損をもたらすことが可能になる。本方法により、フレーム状の構造部品の質量をさらに減少させるように、スプルーからある距離でフレーム状の構造部品の壁厚を薄くすることが可能になる。この壁圧が薄い領域は、まさに小さな負荷を受ける領域に関係する。やや小さな負荷を受けるこの種の背もたれ構造領域は、例えば、背もたれ構造の上部水平部に配置され、この上部水平部の領域において、ヘッドレストがフレーム状の構造部品に取り付けられる。 The mechanical properties of the final product, i.e., the frame-like structural part, can be obtained at the desired location by the arrangement of the melt supply section with respect to the mold runner and the arrangement of the location where the melt enters the runner. It can be increased intentionally. This is because the melt supply unit is arranged in a region that absorbs a large force at the time of collision. Furthermore, this method makes it possible to position the location of the low temperature flow in the defined area. This makes it possible to bring about controlled breakage. This method makes it possible to reduce the wall thickness of the frame-like structural component at a distance from the sprue so as to further reduce the mass of the frame-like structural component. This region where the wall pressure is low relates to the region that is subjected to a very small load. This type of backrest structure region that receives a slightly small load is disposed, for example, in the upper horizontal portion of the backrest structure, and the headrest is attached to the frame-shaped structural component in this upper horizontal portion region.
フレーム状の構造部品は特に閉じたフレームであり、したがって、この閉じたフレームは構造部品の開口部の全側面を囲む。しかし、本発明の方法を、構造部品の2つの横方向領域と、それらを接続する領域との間にのみ開口部を形成するフレーム状の構造部品のために用いることも可能である。 The frame-like structural part is in particular a closed frame, and therefore this closed frame surrounds all sides of the opening of the structural part. However, it is also possible to use the method according to the invention for a frame-like structural component that forms an opening only between two lateral regions of the structural component and the region connecting them.
開口部を有する全てのフレーム状の構造部品では、金属溶融物が溶融物供給部から鋳型のランナー内に供給された後に、溶融ストリームがランナーにおいて反対方向に流れることが共通の特徴である。互いに向かって流れるこれらの溶融ストリームは合流し、合流領域における溶融物は溶融物供給部の領域よりも低い温度を有する。したがって、フレーム状の構造部品のより低い機械的特性値により、合流領域は、そこに制御された破損をもたらすのに特に適切である。 A common feature of all frame-like structural parts with openings is that the molten stream flows in the opposite direction in the runner after the metal melt has been fed into the runner of the mold from the melt feed. These melt streams flowing towards each other merge and the melt in the merge zone has a lower temperature than the melt feed zone. Thus, due to the lower mechanical property values of the frame-like structural part, the merged area is particularly suitable for causing controlled failure therein.
構造部品によって完全に囲まれる開口部を有するフレーム状の構造部品では、溶融物が溶融物供給部を介して鋳型の環状のランナーに供給されることで構造部品は製造される。 In the case of a frame-like structural part having an opening that is completely surrounded by the structural part, the structural part is manufactured by supplying the melt to the annular runner of the mold via the melt supply part.
溶融物供給部は異なる構造を有し得る。それぞれの溶融物供給部がホットランナーノズル(ホットランナーとも呼ばれる)を有すると特に有利であると考えられる。溶融物が鋳型のランナーに入るまで、上記ホットランナーノズルを使用して溶融物を特に効果的に意図的に加熱することができる。このことは、ランナーに入るまでおよびランナー内における特に効果的な温度制御を保証する。したがって、鋳造後に冷却されるフレーム状の構造部品について考慮すると、ノズル出口の領域における制御可能なノズル温度は、フレーム状の構造部品の入口に直接位置する。しかし、鋳型の加熱スプルーとして溶融物供給部を設計することも完全に可能である。 The melt supply can have different structures. It is considered particularly advantageous if each melt supply has a hot runner nozzle (also called a hot runner). The hot runner nozzle can be used to heat the melt particularly effectively and intentionally until the melt enters the mold runner. This ensures particularly effective temperature control until entering the runner and within the runner. Thus, when considering a frame-like structural part that is cooled after casting, the controllable nozzle temperature in the region of the nozzle outlet is directly located at the inlet of the frame-like structural part. However, it is perfectly possible to design the melt supply as a heating sprue for the mold.
異なる複数箇所で機械的特性値を増大させるフレーム状の構造部品の品質に対して、特に高い要求が課せられた場合、多数の溶融物供給部を設けること、すなわち、溶融物が高温で鋳型のランナーに直接入る多数の位置を設けることが推奨される。この場合、4つの溶融物供給部が好ましいと考えられる。 When particularly high requirements are imposed on the quality of frame-like structural parts that increase the mechanical property values at different locations, it is necessary to provide a large number of melt feeds, i.e. the melt is hot at the mold. It is recommended to have a number of locations that go directly into the runner. In this case, four melt supply parts are considered preferable.
特に、チクソモールディング法またはチクソキャスティング法と共にホットランナーノズルを使用することにより、特に高品質のフレーム状の構造部品を製造することが可能になる。材料の粘度が低減することによりおよび剪断力の作用により、加工すべき合金が固体と液体との間の転移温度まで加熱され、したがってチクソトロピー状態にあるこれらの半固体法は、互いに反対方向に前方に移動する2つの溶融ストリームが互いに接触するまで、溶融物が、特に好ましくは、ホットランナーノズルを起点として鋳型のランナーの遠隔領域内に広がることができることを保証する。 In particular, the use of a hot runner nozzle together with the thixomolding method or thixocasting method makes it possible to produce particularly high-quality frame-like structural parts. By reducing the viscosity of the material and by the action of shear forces, the alloys to be processed are heated to the transition temperature between the solid and the liquid, so that these semi-solid methods in the thixotropic state are forward in opposite directions to each other. Until the two melt streams moving in contact with each other, it is particularly preferable to ensure that the melt can spread into the remote region of the mold runner starting from the hot runner nozzle.
代替方法は、圧力ダイカストによって構造部品を鋳造する方法であり、この場合、特にホットチャンバ圧力ダイカストまたはコールドチャンバ圧力ダイカストによって、鋳造が行われる。さらに、減圧ダイカストとの組み合わせも、いずれの場合も可能である。 An alternative method is to cast the structural part by pressure die casting, in which case the casting is carried out in particular by hot chamber pressure die casting or cold chamber pressure die casting. Further, any combination with reduced pressure die casting is possible.
本発明の別の利点および特徴は、従属請求項からおよび本発明の例示的な実施形態の以下の説明から明らかとなるが、それらに限定されない。 Other advantages and features of the present invention will become apparent from the dependent claims and from the following description of exemplary embodiments of the invention, but are not limited thereto.
図1は、マグネシウム合金からなる溶融物を鋳型のランナーに供給するための器具1を示している。この場合、この鋳型は図示されておらず、その代わりに、鋳造中に、すなわち、溶融物が鋳型の環状のランナーに導入されたときに製造されるフレーム状の構造部品2が図示されている。 FIG. 1 shows an instrument 1 for feeding a melt made of a magnesium alloy to a mold runner. In this case, the mold is not shown, but instead a frame-like structural part 2 is shown that is produced during casting, ie when the melt is introduced into the annular runner of the mold. .
フレーム状の構造部品2は乗用車のシートの、特にフロントシートの背もたれ構造であり、この場合、背もたれ構造は、横方向フレーム部3と、それと接続する上部フレーム部4と、横方向フレーム部3と接続する下部フレーム部5とによって形成される。上部フレーム部4と下部フレーム5はほぼ平行に配置され、この場合、上部フレーム部4は、ヘッドレストを挿入することができる収容部6を有し得る。横方向フレーム部3は、上部フレーム部4から分岐するように配置され、その結果、構造部品2は台形状であり、上部フレーム部4の頂部は下部フレーム部5よりもほんの僅かに短い。2つの横方向フレーム部3と上部フレーム部4および下部フレーム5との間には開口部7が形成される。フレーム状の構造部品2が完成した場合、この開口部7は、ばね装置、特に背もたればね装置を収容するために使用される。構造部品2がシートフレーム構造を形成した場合、この開口部7は、下ばね装置を収容するために使用される。
The frame-shaped structural component 2 is a backrest structure of a passenger car seat, particularly a front seat. In this case, the backrest structure includes a
溶融物を供給するための器具1は、溶融物入口8を有する供給管9を有する。供給管9は2つの分岐管10に接続されるので、供給管9を通って流れる溶融物は2つの分岐管10の間で均等に分割される。溶融物は2つの分岐管10を通ってホットランナーノズル11内に流入する。その結果、それぞれの分岐管10を通って流れる溶融物は、前記分岐管の下流側に配置されたホットランナーノズル11の領域において、制御された出口温度に加熱されるかまたはほぼその温度に保持される。それぞれのホットランナーノズル11からの溶融物の出口領域は参照符号12で示す。出口領域12は、鋳造工程後に横方向フレーム部3の領域の鋳型で成形された構造部品2に対応する鋳型の環状のランナーの領域に、詳しく言うと、上部フレーム部4よりも下部フレーム部5に近接して配置される。両方向矢印Aに従って、溶融物がそれぞれのホットランナーノズル11の出口領域12から上部フレーム部4の方向におよび下部フレーム部5の方向に流れる。溶融物は、ホットランナーノズル11の出口領域12を起点として、少なくとも、比較的大きな断面を有するランナーの領域に流れ、該領域から、より小さな断面を有するランナーの領域に流れる。2つのホットランナーノズル11から吐出された溶融物の各部分ストリームは、ホットランナーノズル11の出口領域12への溶融物の出口温度よりも低い温度で、2つの横方向フレーム部3の間の構造部品2の対称軸の領域において合流し、すなわち、前記部分ストリームは、ヘッドレスト用の収容部6の領域においてこれらの間で、または下部フレーム部5の長手方向に沿った中間で合流する。したがって、好ましくはチクソモールディング法によって行われる鋳造工程中、溶融物がホットランナーノズル11を介してランナーに入る領域は、最良の機械的特性値、特に最大の機械的強度を有し、これに対して、溶融物の流れの下流側に配置される領域、特に、構造部品2の対称軸の領域は、より低い強度を有する。この場合、ホットランナーノズル11の構成により、3つ以上のホットランナーノズルを使用することも完全に可能になり、鋳造されたフレーム状の構造部品がホットランナーノズルに面する箇所において、例えば、衝突時に大きな力を吸収する必要がある領域において、機械的特性値を意図的に増大させることが可能になる。対照的に、上記対称軸の領域の低温流の箇所では、制御された破損をもたらすことが可能である。本方法を用いて、構造部品の質量を減少させるように、スプルーからある距離で構造部品2の壁厚を薄くすることが可能である。この壁圧が薄い領域は小さな負荷を受ける領域に関係する。
The instrument 1 for feeding the melt has a
1:溶融物を鋳型のランナーに供給するための器具、2:フレーム状の構造部品、3:横方向フレーム部、4:上部フレーム部、5:下部フレーム部、6:収容部、7:開口部、8:溶融物入口、9:供給管、10:分岐管、11:ホットランナーノズル、12:出口領域 1: an instrument for supplying a melt to a mold runner, 2: a frame-like structural component, 3: a lateral frame part, 4: an upper frame part, 5: a lower frame part, 6: an accommodating part, 7: an opening 8: Melt inlet, 9: Supply pipe, 10: Branch pipe, 11: Hot runner nozzle, 12: Outlet area
Claims (11)
a.金属溶融物が、加熱された少なくとも2つの溶融物供給部に供給され、該溶融物供給部の溶融物出口が鋳型のランナー内に直接通じ、該ランナーが前記構造部品用の前記溶融物を収容するために使用されることと、
b.前記金属溶融物が前記溶融物供給部から前記鋳型の前記ランナー内に供給され、この場合、溶融ストリームが前記ランナーにおいて互いに反対向きの複数方向に流れることと
を特徴とする方法。 In a method for manufacturing a frame-like structural part having an opening, particularly a vehicle backrest structure or a seat frame structure, using a light metal alloy by casting,
a. Metal melt is supplied to at least two heated melt supplies, the melt outlet of the melt supply leads directly into the runner of the mold, and the runner contains the melt for the structural part To be used to
b. The metal melt is fed from the melt feed into the runner of the mold, wherein the melt stream flows in opposite directions in the runner.
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