(57)【要約】【課題】  サスペンションメンバーの生産性を向上させ、かつ、必要な部位に必要な伸び若しくは強度を確保する。【解決手段】  衝撃に対する伸びを必要とする部位Ａ1、Ａ2、Ａ3の肉厚を小さくし、比較的高温で成形する。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、比較的低温で成形する。部位Ａ1、Ａ2、Ａ3の肉厚を小さくし、衝撃に対する必要な伸びを確保することで、熱処理を不要とする。しかも、当該肉厚を小さくした部位Ａ1、Ａ2、Ａ3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。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、必要な強度を確保しつつ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得る。  【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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サスペンションメンバー。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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サスペンションメンバーの製造方法。
【請求項５】
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ことを特徴とする請求項４記載のサスペンションメンバーの製造方法。
【請求項６】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１３７７５８号公報（〔０００６〕、〔０００７〕、図４）
【特許文献２】特開２００２−３９２４５号公報（請求項１、図１〜図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【発明の効果】
【００１２】
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
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係るサスペンションメンバーの右側面図を（ａ）に、同上面図を（ｂ）示している。
【図２】図１（ａ）、（ｂ）に示すサスペンションメンバーの前面図を(ａ)に、同裏面図を（ｂ）に、同後面図を（ｃ）に示している。
【図３】サスペンションメンバーと共に、サスペンションメンバーを鋳造するダイカスト金型の、方案部、油温調回路および水冷却回路を示したものである。
【図４】肉厚に対する、引張り強さ、伸び、０．２％耐力の各関係示すグラフである。
【図５】サスペンションメンバーを使用したフロントサスペンション構造の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２３】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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