(57)【要約】【課題】サスペンション部品の設計において、高い疲労強度を採用することができ、従来設計に比較して肉厚が減肉され、重量が軽量化された自動車用サスペンション部品およびその製造方法を提供する。【解決手段】車輪と車体とを連結させるための複数の取付部２、３、４と、この取付部２、３、４を端部に設けるアーム部５とを備えた鍛造品からなる自動車用サスペンション部品１において、鍛造時に前記アーム部５および前記取付部２、３、４に亘って発生したバリのトリミング面であるパーティングライン１２を有し、このパーティングライン１２の表面粗さが、最大高さ粗さ（Ｒｍａｘ）で１０〜４０μｍ、かつ中心線平均粗さ（Ｒａ）で１〜２μｍである。【選択図】　図１
2004074978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪と車体とを連結させるための複数の取付部と、この取付部を端部に設けるアーム部とを備えた鍛造品からなる自動車用サスペンション部品において、
鍛造時に前記アーム部および前記取付部に亘って発生したバリのトリミング面であるパーティングラインを有し、このパーティングラインの表面粗さが、最大高さ粗さ（Ｒｍａｘ）で１０〜４０μｍ、かつ中心線平均粗さ（Ｒａ）で１〜２μｍであることを特徴とする自動車用サスペンション部品。
【請求項２】
車輪と車体とを連結させるための複数の取付部と、この取付部を端部に設けるアーム部とを備えた鍛造品からなる自動車用サスペンション部品の製造方法において、
鍛造時に前記アーム部および前記取付部に亘って発生したバリを、所定長のバリを残してトリミングする工程と、さらに、トリミング後のバリをしごき加工する工程とを含むことを特徴とする自動車用サスペンション部品の製造方法。
【請求項３】
車輪と車体とを連結させるための複数の取付部と、この取付部を端部に設けるアーム部とを備えた鍛造品からなる自動車用サスペンション部品の製造方法において、
鍛造時に前記アーム部および前記取付部に亘って発生したバリを、所定長のバリを残してトリミングする工程と、さらに、トリミング後のバリを切削加工する工程とを含むことを特徴とする自動車用サスペンション部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用サスペンション部品およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用サスペンション部品（以下、単にサスペンション部品という）は、軽量で高い強度や疲労強度が要求される反面、高い耐衝撃性も必要とされることから、アルミニウム鍛造品が多く用いられている。そして、その製造において、鍛造加工に用いられる金型は、鍛造性および金型製作の容易化を考慮して、上型と下型の２つの金型が用いられ、その型割り線がサスペンション部品の上端面または反対側の下端面の近傍の側面に形成されている。
【０００３】
また、この型割り線の部分からは、鍛造時に余剰のアルミニウム合金がバリとして排出され、このバリは鍛造品を熱間あるいは冷間でトリミングされる。よって、このように製造されたサスペンション部品には、型割り線（パーティングライン）が形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなパーティングラインは、トリミングにより生じた凹凸形状を有し表面粗さが粗くなっているので、凹凸形状表面（表層部）の応力分布が局部的に大きくなる。具体的には、パーティングラインの応力が、パーティングライン以外の一般部に比べて、局部的に約３００％程度の大きさになる。このように応力集中する部分は、疲労破壊の起点となりやすく、他の部分に比べて疲労強度が１５％程度低いことがわかっている。
【０００５】
つまり、パーティングラインを有する部分の疲労強度はパーティングラインにより１５％だけ低くなり、この部分の実際の許容応力は１５％低下していることになる。許容応力が１５％低下するため、パーティングラインを有する部分の設計応力を他の部分よりも１５％低く見積もった上で疲労強度計算を行い、肉厚を厚くする等の必要があった。
【０００６】
このように、サスペンション部品を疲労強度（許容応力）の低い部分に合わせて設計した場合には、パーティングラインのない場合に比べて、肉厚の増加により、その断面積が大きくなり、その重量も増加してしまうという問題があった。
【０００７】
さらに、断面積を大きくすると、パーティングライン以外の鍛造肌の部分である一般部は、本来必要とされている疲労強度より１５％も高い強度を有することになるが、これを活用する術がないことから、過剰品質となっていた。
【０００８】
そこで、本発明は、このような問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、サスペンション部品の設計において、高い疲労強度を採用することができ、従来設計に比較して肉厚が減肉され、重量が軽量化されたサスペンション部品およびその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、車輪と車体とを連結させるための複数の取付部と、この取付部を端部に設けるアーム部とを備えた鍛造品からなる自動車用サスペンション部品において、鍛造時に前記アーム部および前記取付部に亘って発生したバリのトリミング面であるパーティングラインを有し、このパーティングラインの表面粗さが、最大高さ粗さ（Ｒｍａｘ）で１０〜４０μｍ、かつ中心線平均粗さ（Ｒａ）で１〜２μｍである自動車用サスペンション部品として構成したものである。
【００１０】
前記の構成において、前記パーティングラインの表面粗さが、最大高さ粗さ（Ｒｍａｘ）で１０〜４０μｍ、かつ中心線平均粗さ（Ｒａ）で１〜２μｍであることにより、パーティングラインへの応力集中が軽減され、その疲労強度低下が軽減される。
【００１１】
また、請求項２または請求項３に記載の発明は、車輪と車体とを連結させるための複数の取付部と、この取付部を端部に設けるアーム部とを備えた鍛造品からなる自動車用サスペンション部品の製造方法において、鍛造時に前記アーム部および前記取付部に亘って発生したバリを、所定長のバリを残してトリミングする工程と、さらに、トリミング後のバリをしごき加工する工程とを含む、または、鍛造時に前記アーム部および前記取付部に亘って発生したバリを、所定長のバリを残してトリミングする工程と、さらに、トリミング後のバリを切削加工する工程とを含む自動車用サスペンション部品の製造方法として構成したものである。
【００１２】
前記構成により、バリのトリミング面（パーティングライン）における剪断により生じた凹凸形状が平坦になり、表面粗さが最大高さ粗さ（Ｒｍａｘ）で１０〜４０μｍ、かつ中心線平均粗さ（Ｒａ）で１〜２μｍの範囲内になり、パーティングラインへの応力集中が軽減され、その疲労強度低下が軽減される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１（ａ）は自動車用サスペンション部品の平面図、（ｂ）は（ａ）の側面図、図２は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図３はトリミング後のパーティングラインを示す模式図、図４（ａ）は図３のＣ−Ｃ線断面の模式図、（ｂ）は（ａ）のしごき加工後の断面の模式図である。
【００１４】
自動車用サスペンション部品（以下、単にサスペンション部品という）は、ＪＩＳＨ４１４０に定められたＡ６０６１合金やその改善材等の６０００系のアルミニウム合金を鍛造することにより成形されている。
【００１５】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、サスペンション部品１は、取付部２、３、４とを有し、これがアーム部５で連結された構成を有している。また、アーム部５の側面１１には、鍛造時に発生するバリのトリミング面であるパーティングライン１２が形成されている。さらに、アーム部５は、中央部分に凹部６を有すると共に、図１（ｂ）に示すように取付部２から取付部３（４）に至る中間において平面Ｂに対して湾曲させたオフセット部７を有している。なお、平面Ｂとは、取付部２、取付部３および取付部４を結ぶ平面である。なお、このようなサスペンション部品１は、自動車のサスペンションのアッパーアーム、または、ロアアームとして活用される。
【００１６】
前記したアーム部５の凹部６は、軽量設計を目指すために形成されており、図２に示すように外端面となる上端面８が閉じ、同じく外端面となる下端面９が開放された略コ字状の断面形状を有する。また、アーム部５の上端面８から下端面９に至る側面１１が、上端面８から下端面９にかけて断面の幅が減少するような傾斜面であってもよく。この傾斜面は、サスペンション部品の鍛造における金型の抜き勾配に相当する傾斜を有する。
【００１７】
ここで、このようなサスペンション部品１が自動車に取り付けられると、取付部２、３、４に荷重が作用し、オフセット部７に応力が発生する。このような応力のうち、図２に示すＸ軸まわりのモーメントを発生させる応力σは、上端面８および下端面９が最大値となり、断面の応力中立点１０にかけて逓減するような線形分布をしている。なお、応力中立点１０よりも上側にかかる応力と、応力中立点１０よりも下側にかかる応力とは、正対する方向に作用している。また、応力中立点１０の位置は、オフセット部７の断面形状により決定されるものであり、必ずしも図２の位置にくるものではない。
【００１８】
このようなオフセット部７は、上端面８、下端面９に発生する最大応力を許容応力として強度計算を行い、その断面積を決定する。また、上端面８または下端面９には、パーティングライン１２が形成され、このパーティングライン１２の表面粗さが他の一般部１１Ａの表面粗さに比べて粗くなっているため、その表面粗さにより応力集中に起因した疲労強度および許容応力の低下が発生する。したがって、サスペンション部品１の設計に際し、その部分の応力集中による疲労強度（許容応力）の低下を加味して強度計算がなされる。ここで、疲労強度（許容応力）の低下が大きいほど、その部分での強度不足を回避するために、サスペンション部品１の断面積（肉厚）を大きくする必要があり、サスペンション部品１の重量が増加することとなる。
【００１９】
本発明においては、パーティングライン１２の表面粗さを以下に示す特定の範囲に限定することにより、その部分での応力集中を軽減し、その結果、その部分での疲労強度低下を軽減させることができた。したがって、サスペンション部品１の設計に際して、従来より高い疲労強度（許容応力）が採用でき、従来設計に比較してサスペンション部品１の断面積を小さくすることができる（肉厚を減肉することができる）ことから軽量化が可能になった。
【００２０】
前記に基づいて、本発明においては、パーティングライン１２の表面粗さを、最大高さ粗さ（Ｒｍａｘ）１０〜４０μｍ、かつ中心線平均粗さ（Ｒａ）１〜２μｍの範囲に特定した。パーティングライン１２が、この範囲内の表面粗さを有することにより、この部分への応力集中が軽減され、この部分での疲労強度低下率が５％以下となり、従来の疲労強度低下率１５％に比べ疲労強度低下率が軽減される。ここで、最大高さ粗さ４０μｍを超え、かつ中心線平均粗さ２μｍを超える表面粗さでは、疲労強度低下率の軽減が認められない。また、最大高さ粗さ１０μｍ未満、かつ中心線平均粗さ１μｍ未満の表面粗さでは、疲労強度低下率の軽減効果が飽和するとともに、その粗さへの加工が、後記するしごき加工または切削加工等の汎用手段では長時間を要し、作業性が悪いものとなる。
【００２１】
次に、このようなサスペンション部品１の製造工程を簡単に説明する。
第１の方法として、
（１）鋳造されたアルミニウム合金素材を所定形状に切断し、所定温度まで加熱してから、熱間鍛造する。
（２）そして、鍛造により形成されたバリを、所定長のバリが残るように熱間または冷間でトリミングする。また、所定長（バリ残長）は、続いて行なうしごき加工の作業性、および加工後の表面粗さを考慮して、０．８〜１．５ｍｍが好ましい。これにより、図３に示すように、トリミング金型による切断面１２Ａと強制破断面１２Ｂ（前記のバリ残長）の組み合わさったバリのトリミング面であるパーティングライン１２が得られる。
（３）そのパーティングライン１２の強制破断面１２Ｂを熱間または冷間でしごき加工し、特定範囲の表面粗さを有するパーティングライン１２を備えた図１、図２に示すサスペンション部品１が完成する。また、しごき加工の作業性を考慮して、強制破断面１２Ｂだけでなく、切断面１２Ａを含めてしごき加工を施しても良い。
【００２２】
また、しごき加工に用いる金型は、トリミング金型に類似した金型を用い、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、作業性、および加工後の表面粗さを考慮してバリ残長０．５〜１．０ｍｍで行うことが好ましい。これにより、バリ残長の０．３〜０．５ｍｍがパーティングライン１２に寝るように曲げ加工されて、表面粗さが改善される。
【００２３】
第２の方法として、
（Ａ）鋳造されたアルミニウム合金素材を所定形状に切断し、所定温度まで加熱してから、熱間鍛造する。
（Ｂ）そして、鍛造により形成されたバリを、所定長のバリが残るように熱間または冷間でトリミングする。また、所定長（バリ残長）は、続いて行なう切削加工の作業性、および加工後の表面粗さを考慮して、０．８〜１．５ｍｍが好ましい。これにより、図３に示すように、トリミング金型による切断面１２Ａと強制破断面１２Ｂの組み合わさったパーティングライン１２が得られる。
（Ｃ）そのパーティングライン１２の強制破断面１２Ｂを切削加工し、特定範囲の表面粗さを有するパーティングライン１２を備えた図１、図２に示すサスペンション部品１が完成する。なお、切削加工としてはロ−タリーカッタが好適に使用される。また、切削加工の作業性を考慮して、強制破断面１２Ｂだけでなく、切断面１２Ａを含めて切削加工を施しても良い。
【００２４】
【実施例】
以下に、本発明について実施例を用いてさらに説明する。
アルミニウム合金鍛造素材（Ａ６０６１合金、外径７０ｍｍ）を、３００ｍｍの長さに切断したものを４００℃まで加熱後、図１、図２に示すようなサスペンション部品１の形状に熱間鍛造した。
【００２５】
（実施例１）
前記の鍛造品を、バリ残長０．８〜１．５ｍｍのトリミング金型により４００℃以下で（熱間または冷間）トリミングする。その後、バリ残長０．５〜１．０ｍｍの金型を用いて、トリミングされた鍛造品のバリのトリミング面を４００℃以下で（熱間または冷間）しごき加工し、表面粗さが本発明の範囲内の平滑なパーティングライン１２を有するサスペンション部品１を試作した。このサスペンション部品１のパーティングライン１２の表面粗さ、局部応力集中率、疲労強度低下率を後記する方法で測定、算出した。その結果を表１に記載した。次に、疲労強度低下率を考慮して設計変更（減肉）を行い、再度、前記鍛造品からトリミング、しごき加工により、サスペンション部品１を作製した。
【００２６】
（実施例２）
前記鍛造品を、バリ残長０．８〜１．５ｍｍのトリミング金型により４００℃以下で（熱間または冷間）トリミングする。その後、トリミングされた鍛造品のバリのトリミング面をロ−タリーカッタで切削加工し、表面粗さが本発明の範囲内の平滑なパーティングライン１２を有するサスペンション部品１を試作した。このサスペンション部品１のパーティングライン１２の表面粗さ、局部応力集中率、疲労強度低下率を後記する方法で測定、算出した。その結果を表１に記載した。次に、疲労強度低下率を考慮して設計変更（減肉）を行い、再度、前記鍛造品からトリミング、切削加工により、サスペンション部品１を作製した。
【００２７】
（比較例１）
前記実施例の比較対照として、前記鍛造品を、バリ残長０．８〜１．５ｍｍのトリミング金型により４００℃以下で（熱間または冷間）トリミングしただけの、凹凸なパーティングラインを有する従来のサスペンション部品を作製した。このサスペンション部品のパーティングラインの表面粗さ、局部応力集中率、疲労強度低下率を後記する方法で測定、算出した。その結果を表１に記載した。
【００２８】
（表面粗さ）
表面粗さ測定器（（株）小阪研究所製：サーフコーダＳＥ−４０）を用いてＪＩＳＢ０６０１に規定されている最大高さ粗さ（Ｒｍａｘ）、中心線平均粗さ（Ｒａ）を測定した。
【００２９】
（局部応力集中率）
バリ部断面の拡大写真から局部形状のプロファイルを抽出し、弾性有限要素法による応力解析を行い、下式（１）で局部応力集中率を算出した。
Ｆ＝（Ｐ／Ｋ）×１００　　　（１）
Ｆ：局部応力集中率（％）
Ｐ：パーティングラインの応力（Ｎ）
Ｋ：一般部の応力（Ｎ）
【００３０】
（疲労強度低下率）
板厚さ方向に加工代を設けた板状試験片を、サスペンション部品から機械加工により切り出して、疲労強度試験片とした。その試験片で疲労強度を測定し、下式（２）で疲労強度低下率を算出した。なお、パーティングライン部の疲労強度の測定に使用する試験片は、パーティングラインが試験片の端面に配置されるように切り出した。
Ｈ＝｛（Ｈ０−Ｈ１）／Ｈ０｝×１００　　　（２）
Ｈ　：疲労強度低下率（％）
Ｈ０：一般部の疲労強度（Ｎ）
Ｈ１：パーティングラインの疲労強度（Ｎ）
【００３１】
【表１】
2004074978.tif 000003
【００３２】
表１の結果から、実施例１、２は比較例１（従来例）に比べて、パーティングライン１２での局部応力集中が軽減され、疲労強度低下が軽減されることが確認された。
【００３３】
さらに、実施例１および実施例２の設計変更後のサスぺンション部品１は、比較例１のサスペンション部品と比較して、その肉厚が減肉でき、その重量が約６〜１５％軽量化された。
【００３４】
本発明は前記の実施形態に限定されずに広く応用することができる。例えば、サスペンション部品はアルミニウム合金で製造することが好ましいが、その他の合金や、鉄鋼材料から製造することも可能である。また、アーム部が凹部を有する替わりに、貫通穴を有するなど、サスペンション部品の形状は適宜変更することが可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上の通り、本発明においては、パーティングラインの表面粗さを最大高さ粗さ（Ｒｍａｘ）で１０〜４０μｍ、かつ中心線平均粗さ（Ｒａ）で１〜２μｍの範囲内にすることにより、自動車用サスペンション部品の設計において、高い疲労強度を採用することができ、従来設計に比較して肉厚が減肉され、重量が軽量化された自動車用サスペンション部品を提供することが可能となる。
【００３６】
また、本発明においては、鍛造時に前記アーム部および前記取付部に亘って発生したバリを所定長のバリを残してトリミングする工程と、トリミング後のバリをしごき加工する工程とを含む、または、鍛造時に前記アーム部および前記取付部に亘って発生したバリを所定長のバリを残してトリミングする工程と、トリミング後のバリを切削加工する工程とを含むことにより、自動車用サスペンション部品の設計において、高い疲労強度を採用することができ、従来設計に比較して肉厚が減肉され、重量が軽量化された自動車用サスペンション部品の製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の自動車用サスペンション部品の平面図、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【図２】図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明のトリミング後のパーティングラインを示す模式図である。
【図４】（ａ）は図３のＣ−Ｃ線断面の模式図、（ｂ）は（ａ）のしごき加工後の断面の模式図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　自動車用サスペンション部品
２、３、４　　　　取付部
５　　　　　　　　アーム部
６　　　　　　　　凹部
７　　　　　　　　オフセット部
８　　　　　　　　上端面
９　　　　　　　　下端面
１０　　　　　　　応力中立点
１１　　　　　　　側面
１１Ａ　　　　　　一般部
１２　　　　　　　パーティングライン
１２Ａ　　　　　　切断面
１２Ｂ　　　　　　強制破断面
【図１】
2004074978.tif 000004
【図２】
2004074978.tif 000005
【図３】
2004074978.tif 000006
【図４】
2004074978.tif 000007