JP2004141920A - Center pillar made from aluminum-alloy die casting and its manufacturing method - Google Patents

Center pillar made from aluminum-alloy die casting and its manufacturing method Download PDF

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JP2004141920A
JP2004141920A JP2002309449A JP2002309449A JP2004141920A JP 2004141920 A JP2004141920 A JP 2004141920A JP 2002309449 A JP2002309449 A JP 2002309449A JP 2002309449 A JP2002309449 A JP 2002309449A JP 2004141920 A JP2004141920 A JP 2004141920A
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aluminum alloy
center pillar
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die
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Kenji Tsushima
津島 健次
Osamu Niikura
新倉 治
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a center pillar made from an aluminum-alloy die casting, which is lightweight and exhibits a very excellent energy absorptivity in a collision, and to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: A center pillar 10 made from an aluminum-alloy die casting includes a main body part 13, into which a center pillar part 11 and a side sill part 12 are integrally molded from an die casting aluminum-alloy by a die casting method, and a shock absorbing member 14, which consists of a foaming aluminum material and is cast-welded in the main body part 13. The shock absorbing member is cast-welded in the position ranging from the side sill part to the part at least 200 mm upper therefrom. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム合金ダイカスト鋳物製ピラーおよびその製造方法に係り、さらに詳しくは、自動車の側面衝突時に、従来のアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラーと比較して、より優れたエネルギ吸収能を示すことが可能なアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラー、および、当該センターピラーをダイカスト鋳造法により製造する製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、自動車の軽量化の要請の高まりから、車体やシャシー部材にアルミニウム合金を適用する試みが広く行われてきている。しかしながら、従来のスチール製車体の部材構造をそのままアルミニウム合金に置き換えた場合には、大幅なコストの増加を招いてしまう。
【0003】
このため、スチール製車体では複数部品を溶接することにより製造されていたセンターピラーのような大型で複雑な部品を、アルミニウム合金の特徴を活かして、ダイカスト法により一体鋳造して使用することがアウディ社のオールアルミボディ車のA2シリーズなどで試みられ(例えば、非特許文献1参照。)、実用化されている。
【0004】
【非特許文献1】
W.Leiterman et.al、「Der Aluminum−Space−Frame des Audi A2」、ATZ MTZ special(2002)、68
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、センターピラーのような車体骨格部材にアルミニウム合金ダイカスト鋳物を適用するに当っては、衝突時の安全性確保の観点から、衝突のような衝撃入力に対しても亀裂を生じることなく大変形し、大きなエネルギ吸収をすることが求められている。このような観点から、アルミニウム合金ダイカスト鋳物の延性を向上させるべく、種々のダイカスト用材料の開発やダイカスト法の開発が進められている。しかし、今後、一段高いレベルでの軽量化と衝突安全性能の両立を図っていくためには、これまでの材料開発と工法開発の継続のみでは、限界があると思われる。
【0006】
一方、近年、車体部材の衝突性能向上策として多孔質材料の適用が研究されているが、未だ、車体部材への適用方法やその締結方法について具体化されている例は少ない。
【0007】
本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであり、自動車に適用した際に、軽量かつ衝突時に非常に優れたエネルギ吸収能を示すことが可能であるアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラーおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記する手段により達成される。
【0009】
本発明は、ダイカスト用アルミニウム合金からダイカスト鋳造法によりセンターピラー部とサイドシル部とが一体成形された本体部と、発泡アルミニウム材からなり前記本体部に鋳包まれた衝撃吸収部材と、を含み、前記衝撃吸収部材は、前記サイドシル部と、前記センターピラー部のうち前記サイドシル部よりも少なくとも200mm上方までの範囲とに鋳包まれてなるアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラーである。
【0010】
また、本発明は、上記のアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラーの製造方法であって、ダイカスト用アルミニウム合金溶湯を高真空ダイカスト法によって鋳造することを特徴とするアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラーの製造方法である。
【0011】
【発明の効果】
本発明に係るアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラーにおいては、側面衝突時に効率的に大変形をしてエネルギ吸収をすることが必要な部位に、アルミニウム合金ダイカスト鋳物および発泡アルミニウム材それぞれの性能を損なうことなく、発泡アルミニウム材からなる衝撃吸収部材が鋳包まれているために、従来のアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラーと比較して、より優れたエネルギ吸収能を示すことが可能である。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【0013】
図1(A)は、本発明の実施形態のアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラー10の外観を示す模式図、図1(B)は、本発明の実施形態に係るアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラー10において発泡アルミニウム材からなる衝撃吸収部材14を鋳包む部位を示す模式図である。
【0014】
本発明の実施形態に係るアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラー10は、概説すれば、ダイカスト用アルミニウム合金からダイカスト鋳造法によりセンターピラー部11とサイドシル部12とが一体成形された本体部13と、発泡アルミニウム材からなり本体部13に鋳包まれた衝撃吸収部材14と、を含んでいる。そして、衝撃吸収部材14は、サイドシル部12と、センターピラー部11のうちサイドシル部12よりも少なくとも200mm上方までの範囲とに鋳包まれている。また、鋳包まれる衝撃吸収部材14の密度は、0.2g/cm以上にしてある。さらに、衝撃吸収部材14を鋳包んだ際の外皮たるアルミニウム合金ダイカスト鋳物は、最低肉厚が1mm以上であり、かつ、当該最低肉厚のばらつきの範囲が1mm以内となるようにしてある。
【0015】
なお、図中符号15は、本体部13の上端部に溶接などにより接合されるルーフレール部を示している。
【0016】
ところで、自動車の側面衝突を考えた場合、相手車は、自車のサイドシル部、あるいは、サイドシル部よりもやや上方に衝突することとなる。
【0017】
ここで、サイドシル部とセンターピラー部とをアルミニウム合金ダイカスト法や押出し成形により個別に製造し、その後に、両者を接合してサイドボディを構成する場合について考察する。このような構成のサイドボディにあっては、側面衝突時に入力を受けて大変形を生じることが要求される部位に、サイドシル部とセンターピラー部との接合個所が存在し、強度の不連続部が生じることになる。このため、破断や変形の不均一が生じ易く、エネルギ吸収能の向上が阻害されることになる。
【0018】
そこで、本実施形態のアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラー10においては、ダイカスト用アルミニウム合金からダイカスト鋳造法によりセンターピラー部11とサイドシル部12とを一体成形することにより、本体部13を形成してある。
【0019】
さらに、側面衝突時のエネルギ吸収を効率的に行うために、発泡アルミニウム材からなる衝撃吸収部材14を本体部13に鋳包まれるように設けてある。発泡アルミニウム材は、公知のように、衝撃吸収性能に優れた材料である。ここで、衝撃吸収部材14を鋳包む部位は、側面衝突時に入力を受けてエネルギ吸収を行う必要がある部位であり、具体的には、サイドシル部12と、センターピラー部11のうちサイドシル部12よりも少なくとも200mm上方までの範囲とするのが好ましい。かかる構成により、より少ない変形量で、より均一に変形し、効率的なエネルギ吸収を行い得る。図示例では、サイドシル部12の長手方向の一部分に衝撃吸収部材14を鋳包んでいるが、長手方向の全長にわたって鋳包むことも可能である。
【0020】
また、鋳包まれる衝撃吸収部材14つまり発泡アルミニウム材の密度が、0.2g/cm未満という著しく小さい場合には、発泡アルミニウム材自体の強度が低くなり、十分なエネルギ吸収能,変形制御機能を持たない。さらには、ダイカスト法により鋳造を行う際の鋳造圧力により、発泡アルミニウム材自体が変形してしまう可能性が大きくなる。このため、衝撃吸収部材14つまり発泡アルミニウム材の密度は、0.2g/cm以上であることが好ましい。
【0021】
さらに、衝撃吸収部材14を鋳包んだ際の外皮たるアルミニウム合金ダイカスト鋳物の肉厚が1mmに満たない場合には、鋳物自身の強度が十分ではなく、ダイカスト鋳物部による十分なエネルギ吸収が望めない。そこで、衝撃吸収部材14を鋳包んだ際の外皮たるアルミニウム合金ダイカスト鋳物の肉厚は、1mm以上であることが好ましい。
【0022】
これに加えて、衝撃吸収部材14を鋳包んだ際の外皮たるアルミニウム合金ダイカスト鋳物の肉厚のばらつきが1mmを超える場合には、肉厚の薄い部分に変形が集中し易く、変形が不均一となって効率的なエネルギ吸収を行うことができない虞がある。そこで、衝撃吸収部材14を鋳包んだ際の外皮たるアルミニウム合金ダイカスト鋳物の肉厚のばらつきは、1mm以下であることが好ましい。
【0023】
上述したアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラー10を鋳造するに当り、通常のダイカスト法によって製造したのでは、外皮たるアルミニウム合金ダイカスト鋳物が空気を巻き込み易く、当該合金の特性(例えば、伸びや靭性などの機械的性質)が低下する。また、空気を巻き込んだことに起因して、アルミニウム合金ダイカスト鋳物の溶接が行い難くなり、溶接によって車体に組み込むことも困難になる。そこで、アルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラー10の製造の際には、鋳型キャビティを含めた注湯系を真空(減圧)雰囲気に保ち、ダイカスト用アルミニウム合金溶湯を高真空ダイカスト法によって鋳造することが好ましい。
【0024】
衝撃吸収部材14をなす発泡アルミニウム材を鋳包むのに際して、鋳包み時にダイカスト用アルミニウム合金溶湯と接する部分に発泡アルミニウム材の外皮が残存していないような場合には、ダイカスト用アルミニウム合金溶湯の熱や圧力により、発泡アルミニウム材の表面が溶損あるいは破壊してしまい、アルミニウム合金ダイカスト鋳物の肉厚のばらつきが大きくなってしまう。また、発泡アルミニウム材の表面の溶損により内部に含まれていた空気が放出され、この空気がアルミニウム合金ダイカスト鋳物に取り込まれることにより、アルミニウム合金ダイカスト鋳物の特性が低下する可能性が高くなる。そこで、鋳包まれる衝撃吸収部材14をなす発泡アルミニウム材のうち少なくとも鋳包み時にダイカスト用アルミニウム合金溶湯に接する部分には、発泡アルミニウム材を作製したときの表皮が残存しているようにすることが望ましい。
【0025】
これに加えて、ダイカスト鋳造時におけるダイカスト用アルミニウム合金溶湯の溶湯温度が700℃を超える高い温度である場合には、発泡アルミニウム材を鋳包んだ際に、発泡アルミニウム材の表面が溶損してしまう。このため、上述したように、アルミニウム合金ダイカスト鋳物の肉厚が不均一になったり、発泡アルミニウム材から放出された空気がアルミニウム合金ダイカスト鋳物中へ取り込まれたりするという問題が生じ易くなる。そこで、ダイカスト鋳造時におけるダイカスト用アルミニウム合金溶湯の溶湯温度は700℃以下とすることが望ましい。
【0026】
【実施例】
本発明の実施例を説明する。
【0027】
本発明の実施例として、図1(A)(B)に示したように、ダイカスト用アルミニウム合金からダイカスト鋳造法によりセンターピラー部11とサイドシル部12とが一体成形された本体部13と、発泡アルミニウム材からなり本体部13に鋳包まれた衝撃吸収部材14と、を含むアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラー10を製造した。衝撃吸収部材14は、サイドシル部12と、センターピラー部11のうちサイドシル部12よりも200mm上方までの範囲とに鋳包んだ。
【0028】
所定の位置に衝撃吸収部材14が鋳包まれるように当該衝撃吸収部材14を保持する加工を施した金型を使用した。金型内に衝撃吸収部材14をセットした後、高真空ダイカスト鋳造を行った。高真空ダイカスト法による鋳造は、鋳造圧力:35MPa、キャビティ真空度:40hPa、射出速度:5m/s、溶湯温度:690℃の条件で行った。ダイカスト用アルミニウム合金として、質量比で、Si:1.5%、Mg:3.5%、Mn:1.3%、残部Alおよび不可避不純物からなる合金を用いた。
【0029】
鋳包まれる衝撃吸収部材14は、密度が0.34g/cmの発泡アルミニウム材を使用して形成した。また、鋳包まれる側に発泡アルミニウム材を作製したときの表皮が残存しているものを用いた。
【0030】
得られたアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラー10の肉厚を調べたところ、衝撃吸収部材14を鋳包んだ部分の外皮たるアルミニウム合金ダイカスト鋳物の肉厚は、2〜2.3mmであった。また、当該肉厚のばらつきは、±0.3mmの範囲に収まっていた。
【0031】
比較例として、衝撃吸収部材14を鋳包まないアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラーを製造した。比較例の製造条件は、衝撃吸収部材14を鋳包まない点を除いては、実施例と同じ条件とした。
【0032】
図2(A)は、落錘衝撃試験時におけるアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラーの支持位置P1を示す模式図、図2(B)は、落錘衝撃試験時における錘の落下位置P2を示す模式図である。
【0033】
実施例および比較例において得られたそれぞれのアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラーを所定の寸法となるようにトリミングした後、スチール製のインナーパネルをリベットおよび接着により接合し、落錘衝撃試験に供した。
【0034】
落錘衝撃試験においては、アルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラーを、インナーパネル側において、図2(A)に示す3箇所の位置P1で支持した。そして、重量:500kgの錘を速度:8m/sでアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラーに落下させ、そのときの荷重−変位線図および吸収エネルギ量−変位線図を測定した。落錘の落下位置は、実際の側面衝突を考慮し、図2(B)に示されるように、サイドシル部12よりもやや上方の位置P2とした。アルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラーに対する落錘の接触面の大きさは、200mm×150mmである。また、角部にR20の面取りを施した錘を用いた。
【0035】
図3は、本発明の実施例および比較例において、落錘衝撃試験を行った結果得られた荷重−変位線図を比較して示す図、図4は、本発明の実施例および比較例において、落錘衝撃試験を行った結果得られた吸収エネルギ量−変位線図を比較して示す図である。
【0036】
図3および図4に示すように、本発明の実施例と比較例とを比較すると、変形の極初期での荷重や吸収エネルギ量にはほとんど差が無いが、変形が進行するにつれ、実施例と比較例との間の差が広がった。変位量が150mmに達した時点では、実施例は、比較例に対して約1.5倍のエネルギを吸収することが可能であった。これは、落錘試験において大変形を生じる部位に鋳包まれた発泡アルミニウム材の効果によるものである。
【0037】
これにより、側面衝突時に効率的に大変形をしてエネルギ吸収をすることが必要な部位に、アルミニウム合金ダイカスト鋳物および発泡アルミニウム材それぞれの性能を損なうことなく、発泡アルミニウム材からなる衝撃吸収部材14を鋳包むことにより、従来のアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラーと比較して、より優れたエネルギ吸収能を示すことが可能であるという本発明の効果を確認した。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(A)は、本発明の実施形態のアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラーの外観を示す模式図、図1(B)は、本発明の実施形態に係るアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラーにおいて発泡アルミニウム材からなる衝撃吸収部材を鋳包む部位を示す模式図である。
【図2】図2(A)は、落錘衝撃試験時におけるアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラーの支持位置を示す模式図、図2(B)は、落錘衝撃試験時における錘の落下位置を示す模式図である。
【図3】本発明の実施例および比較例において、落錘衝撃試験を行った結果得られた荷重−変位線図を比較して示す図である。
【図4】本発明の実施例および比較例において、落錘衝撃試験を行った結果得られた吸収エネルギ量−変位線図を比較して示す図である。
【符号の説明】
10…アルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラー
11…センターピラー部
12…サイドシル部
13…本体部
14…発泡アルミニウム材からなる衝撃吸収部材
15…ルーフレール部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pillar made of an aluminum alloy die-cast casting and a method of manufacturing the same, and more particularly, to show a better energy absorption capacity than a conventional aluminum alloy die-cast cast center pillar in a side collision of an automobile. The present invention relates to a center pillar made of an aluminum alloy die-cast casting capable of forming a center pillar and a manufacturing method of manufacturing the center pillar by a die-casting method.
[0002]
[Prior art]
In recent years, attempts to apply aluminum alloys to vehicle bodies and chassis members have been widely made due to increasing demands for reducing the weight of automobiles. However, replacing the conventional steel vehicle body structure with an aluminum alloy as it is results in a significant increase in cost.
[0003]
For this reason, it is not possible for Audi to use large and complex parts, such as center pillars, which were manufactured by welding multiple parts in a steel car body, by using the features of aluminum alloys by die casting. It has been tried with the A2 series of all-aluminum body cars of the company (for example, see Non-Patent Document 1) and has been put to practical use.
[0004]
[Non-patent document 1]
W. Leiterman et. al, "Der Aluminum-Space-Frame des Audio A2", ATZ MTZ special (2002), 68
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Here, in applying an aluminum alloy die-casting to a body frame member such as a center pillar, from the viewpoint of ensuring safety at the time of a collision, a large crack is not generated even with an impact input such as a collision. It is required to deform and absorb large energy. From such a viewpoint, in order to improve the ductility of the aluminum alloy die casting, various die casting materials and die casting methods have been developed. However, in order to achieve both higher weight reduction and collision safety performance at a higher level in the future, it seems that there is a limit only to the continuation of material development and construction method development up to now.
[0006]
On the other hand, in recent years, application of a porous material has been studied as a measure for improving the collision performance of a vehicle body member, but there are still few examples of how to apply the method to a vehicle body member and a method of fastening the same.
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances, and when applied to an automobile, is a center pillar made of an aluminum alloy die-cast casting, which is lightweight and can exhibit extremely excellent energy absorbing ability at the time of collision. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method thereof.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is achieved by the following means.
[0009]
The present invention includes a main body in which a center pillar portion and a side sill portion are integrally formed by a die casting method from an aluminum alloy for die casting, and a shock absorbing member made of a foamed aluminum material and encapsulated in the main body portion, The shock absorbing member is a center pillar made of an aluminum alloy die-cast casting, which is cast in the side sill portion and at least 200 mm above the side sill portion of the center pillar portion.
[0010]
The present invention also provides a method of manufacturing the above-mentioned center pillar made of an aluminum alloy die-casting, wherein the center pillar is made of an aluminum alloy die-cast by casting a molten aluminum alloy for die casting by a high vacuum die casting method. It is.
[0011]
【The invention's effect】
In the aluminum alloy die-cast casting center pillar according to the present invention, the performance of the aluminum alloy die-cast casting and the foamed aluminum material are impaired at the portions where it is necessary to efficiently perform large deformation and absorb energy at the time of side collision. In addition, since the impact absorbing member made of a foamed aluminum material is cast-in, it is possible to exhibit more excellent energy absorbing ability as compared with a conventional aluminum alloy die-cast casting center pillar.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
FIG. 1A is a schematic view showing the appearance of a center pillar 10 made of an aluminum alloy die casting according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a center pillar 10 made of an aluminum alloy die casting according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic view showing a portion where the shock absorbing member 14 made of a foamed aluminum material is cast.
[0014]
The aluminum alloy die-casting center pillar 10 according to the embodiment of the present invention can be summarized as follows: a main body portion 13 in which a center pillar portion 11 and a side sill portion 12 are integrally formed from a die-casting aluminum alloy by a die-casting method; A shock absorbing member 14 made of aluminum material and cast in the main body 13. The shock absorbing member 14 is cast in the side sill portion 12 and in a range of the center pillar portion 11 at least 200 mm above the side sill portion 12. The density of the shock absorbing member 14 to be cast is set to 0.2 g / cm 3 or more. In addition, the minimum thickness of the aluminum alloy die casting, which is the outer skin when the shock absorbing member 14 is cast-in, is 1 mm or more, and the range of the variation in the minimum thickness is 1 mm or less.
[0015]
Reference numeral 15 in the drawing indicates a roof rail portion joined to the upper end portion of the main body portion 13 by welding or the like.
[0016]
By the way, when a side collision of the vehicle is considered, the opponent vehicle collides with the side sill portion of the own vehicle or slightly above the side sill portion.
[0017]
Here, a case in which the side sill portion and the center pillar portion are individually manufactured by an aluminum alloy die casting method or extrusion molding, and then the two are joined to form a side body will be considered. In the side body having such a configuration, a joint portion between the side sill portion and the center pillar portion is present in a portion where it is required to undergo a large deformation upon receiving an input at the time of a side collision, and a discontinuous portion of strength is present. Will occur. For this reason, breakage and deformation are likely to be non-uniform, which hinders an improvement in energy absorbing ability.
[0018]
Therefore, in the center pillar 10 made of the aluminum alloy die-cast casting of the present embodiment, the main body portion 13 is formed by integrally forming the center pillar portion 11 and the side sill portion 12 from the aluminum alloy for die casting by die casting. .
[0019]
Further, in order to efficiently absorb energy at the time of side collision, a shock absorbing member 14 made of a foamed aluminum material is provided so as to be cast in the main body 13. As is well known, a foamed aluminum material is a material having excellent shock absorption performance. Here, the portion where the shock absorbing member 14 is cast-in is a portion where it is necessary to receive an input at the time of a side collision to absorb energy, and more specifically, the side sill portion 12 and the side sill portion 12 of the center pillar portion 11. It is preferable to set the range to at least 200 mm above. With this configuration, it is possible to deform more uniformly with a smaller amount of deformation and to perform efficient energy absorption. In the illustrated example, the impact absorbing member 14 is cast in a part of the side sill portion 12 in the longitudinal direction. However, the impact absorbing member 14 can be cast over the entire length in the longitudinal direction.
[0020]
Further, when the density of the shock absorbing member 14 to be cast, that is, the foamed aluminum material is extremely small, that is, less than 0.2 g / cm 3 , the strength of the foamed aluminum material itself becomes low, and the energy absorbing ability and the deformation control function are sufficiently improved. Do not have. Furthermore, the possibility that the foamed aluminum material itself is deformed by the casting pressure when casting by the die casting method is increased. Therefore, the density of the shock absorbing member 14, that is, the foamed aluminum material is preferably 0.2 g / cm 3 or more.
[0021]
Further, when the thickness of the aluminum alloy die-casting, which is the outer skin when the shock absorbing member 14 is cast-in, is less than 1 mm, the strength of the casting itself is not sufficient, and sufficient energy absorption by the die-casting casting cannot be expected. . Therefore, it is preferable that the thickness of the aluminum alloy die casting, which is the outer skin when the shock absorbing member 14 is cast, is 1 mm or more.
[0022]
In addition, when the variation of the thickness of the aluminum alloy die-cast casting as the outer skin when the shock absorbing member 14 is cast-in exceeds 1 mm, the deformation tends to concentrate on the thin portion, and the deformation is uneven. Therefore, there is a possibility that efficient energy absorption cannot be performed. Therefore, it is preferable that the variation in the thickness of the aluminum alloy die-casting as an outer shell when the shock absorbing member 14 is cast-in is 1 mm or less.
[0023]
When the center pillar 10 made of the above-mentioned aluminum alloy die-casting is cast by the ordinary die-casting method, the aluminum alloy die-casting as the outer skin is easy to entrain air, and the properties of the alloy (for example, elongation and toughness, etc.) Mechanical properties). In addition, due to the inclusion of air, welding of the aluminum alloy die casting becomes difficult, and it becomes difficult to incorporate the aluminum alloy into the vehicle body by welding. Therefore, when manufacturing the center pillar 10 made of an aluminum alloy die-cast casting, it is preferable to maintain the pouring system including the mold cavity in a vacuum (reduced pressure) atmosphere and cast the aluminum alloy melt for die casting by a high vacuum die casting method. .
[0024]
When the foamed aluminum material forming the shock absorbing member 14 is cast-in, if the outer skin of the foamed aluminum material does not remain at the portion in contact with the die-casting aluminum alloy melt at the time of casting, the heat of the die-casting aluminum alloy melt is reduced. Due to the pressure and pressure, the surface of the foamed aluminum material is melted or broken, and the thickness variation of the aluminum alloy die casting becomes large. Further, the air contained inside is released due to the erosion of the surface of the foamed aluminum material, and this air is taken into the aluminum alloy die casting, thereby increasing the possibility that the characteristics of the aluminum alloy die casting decrease. Therefore, it is preferable that at least a portion of the foamed aluminum material forming the shock absorbing member 14 to be in contact with the molten aluminum alloy for die-casting at the time of the casting-in so that the skin of the foamed aluminum material remains. desirable.
[0025]
In addition, when the temperature of the aluminum alloy melt for die casting at the time of die casting is a high temperature exceeding 700 ° C., the surface of the aluminum foam material is melted when the aluminum foam material is cast. . For this reason, as described above, the problem that the thickness of the aluminum alloy die-casting becomes non-uniform or that air released from the foamed aluminum material is taken into the aluminum alloy die-casting tends to occur. Therefore, it is desirable that the temperature of the aluminum alloy melt for die casting at the time of die casting is 700 ° C. or less.
[0026]
【Example】
An embodiment of the present invention will be described.
[0027]
As an embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 1 (A) and 1 (B), a body portion 13 in which a center pillar portion 11 and a side sill portion 12 are integrally formed by die casting from an aluminum alloy for die casting, A center pillar 10 made of an aluminum alloy die-cast casting including an impact absorbing member 14 made of an aluminum material and cast in a main body 13 was manufactured. The impact absorbing member 14 was cast into the side sill portion 12 and a range of the center pillar portion 11 up to 200 mm above the side sill portion 12.
[0028]
A mold was used which was processed to hold the shock absorbing member 14 so that the shock absorbing member 14 was cast in a predetermined position. After setting the shock absorbing member 14 in the mold, high vacuum die casting was performed. Casting by the high vacuum die casting method was performed under the conditions of a casting pressure: 35 MPa, a degree of cavity vacuum: 40 hPa, an injection speed: 5 m / s, and a molten metal temperature: 690 ° C. As an aluminum alloy for die-casting, an alloy composed of Si: 1.5%, Mg: 3.5%, Mn: 1.3%, the balance being Al and inevitable impurities was used in a mass ratio.
[0029]
The impact absorbing member 14 to be cast was formed using a foamed aluminum material having a density of 0.34 g / cm 3 . Further, a foamed aluminum material having a surface skin left on the side to be cast and used was used.
[0030]
When the thickness of the obtained center pillar 10 made of an aluminum alloy die-casting was examined, the thickness of the aluminum alloy die-casting, which was the outer skin of the portion enclosing the shock absorbing member 14, was 2 to 2.3 mm. Further, the thickness variation was within a range of ± 0.3 mm.
[0031]
As a comparative example, a center pillar made of an aluminum alloy die casting without casting the shock absorbing member 14 was manufactured. The manufacturing conditions of the comparative example were the same as those of the example except that the shock absorbing member 14 was not cast.
[0032]
FIG. 2A is a schematic diagram showing a support position P1 of a center pillar made of an aluminum alloy die-cast casting during a falling weight impact test, and FIG. 2B is a schematic diagram showing a falling position P2 of a weight during a falling weight impact test. FIG.
[0033]
After trimming the aluminum alloy die-cast center pillars obtained in Examples and Comparative Examples so as to have predetermined dimensions, the steel inner panels were joined by rivets and adhesion, and subjected to a drop weight impact test. .
[0034]
In the drop weight impact test, the center pillar made of an aluminum alloy die-cast casting was supported at three positions P1 shown in FIG. 2A on the inner panel side. Then, a weight having a weight of 500 kg was dropped on a center pillar made of an aluminum alloy die-cast casting at a speed of 8 m / s, and a load-displacement diagram and an absorbed energy-displacement diagram at that time were measured. As shown in FIG. 2B, the falling position of the falling weight was set to a position P2 slightly above the side sill portion 12, as shown in FIG. The size of the contact surface of the falling weight with respect to the center pillar made of the aluminum alloy die casting is 200 mm × 150 mm. In addition, a weight whose corner was chamfered with R20 was used.
[0035]
FIG. 3 is a diagram showing a comparison of a load-displacement diagram obtained as a result of performing a falling weight impact test in Examples and Comparative Examples of the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing Examples and Comparative Examples of the present invention. FIG. 7 is a diagram showing a comparison between an absorbed energy amount-displacement diagram obtained as a result of performing a falling weight impact test.
[0036]
As shown in FIGS. 3 and 4, when comparing the embodiment of the present invention and the comparative example, there is almost no difference in the load and the amount of absorbed energy at the very early stage of the deformation. And the difference between Comparative Example and Comparative Example. When the amount of displacement reached 150 mm, the example could absorb about 1.5 times the energy of the comparative example. This is due to the effect of the foamed aluminum material cast in a portion where large deformation occurs in the drop weight test.
[0037]
Thus, the impact absorbing member 14 made of the foamed aluminum material can be provided in a portion where it is necessary to efficiently perform large deformation and absorb energy at the time of a side collision, without impairing the performance of the aluminum alloy die-cast casting and the foamed aluminum material. It has been confirmed that the effect of the present invention is that by encapsulating the aluminum alloy, it is possible to exhibit more excellent energy absorbing ability as compared with a conventional aluminum alloy die-casting center pillar.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a schematic view showing an appearance of a center pillar made of an aluminum alloy die casting according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a diagram showing an aluminum alloy die casting made according to an embodiment of the present invention. It is a schematic diagram which shows the site | part which encases the shock absorption member which consists of a foamed aluminum material in a center pillar.
FIG. 2A is a schematic view showing a support position of a center pillar made of an aluminum alloy die-cast casting during a falling weight impact test, and FIG. 2B is a diagram showing a falling position of a weight during a falling weight impact test. FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a comparison of load-displacement diagrams obtained as a result of performing a falling weight impact test in Examples and Comparative Examples of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a comparison between an absorbed energy amount-displacement diagram obtained as a result of performing a falling weight impact test in Examples and Comparative Examples of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Center pillar 11 made of an aluminum alloy die-cast casting 11 ... Center pillar part 12 ... Side sill part 13 ... Body part 14 ... Shock absorbing member 15 made of aluminum foam material ... Roof rail part

Claims (6)

ダイカスト用アルミニウム合金からダイカスト鋳造法によりセンターピラー部とサイドシル部とが一体成形された本体部と、
発泡アルミニウム材からなり前記本体部に鋳包まれた衝撃吸収部材と、を含み、
前記衝撃吸収部材は、前記サイドシル部と、前記センターピラー部のうち前記サイドシル部よりも少なくとも200mm上方までの範囲とに鋳包まれてなるアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラー。
A main body in which a center pillar portion and a side sill portion are integrally formed by die casting from an aluminum alloy for die casting;
Comprising a shock absorbing member made of foamed aluminum material and cast in the main body,
A center pillar made of an aluminum alloy die-cast casting, wherein the shock absorbing member is cast in the side sill portion and a range of at least 200 mm above the side sill portion of the center pillar portion.
鋳包まれる前記衝撃吸収部材の密度は、0.2g/cm以上であることを特徴とする請求項1に記載のアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラー。The density of the shock absorbing member is an aluminum alloy die cast iron center pillar according to claim 1, characterized in that 0.2 g / cm 3 or more wrapped cast. 前記衝撃吸収部材を鋳包んだ際の外皮たるアルミニウム合金ダイカスト鋳物は、最低肉厚が1mm以上であり、かつ、当該最低肉厚のばらつきの範囲が1mm以内であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラー。2. The aluminum alloy die-cast casting as an outer shell when the impact absorbing member is cast-in, has a minimum thickness of 1 mm or more, and a variation range of the minimum thickness is 1 mm or less. Or the center pillar made of an aluminum alloy die-casting product according to claim 2. 請求項1〜請求項3のいずれかに記載のアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラーの製造方法であって、
ダイカスト用アルミニウム合金溶湯を高真空ダイカスト法によって鋳造することを特徴とするアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラーの製造方法。
It is a manufacturing method of the center pillar made from the aluminum alloy die-casting according to any one of claims 1 to 3,
A method for manufacturing a center pillar made of an aluminum alloy die-casting, comprising casting a molten aluminum alloy for die-casting by a high vacuum die-casting method.
鋳包まれる前記衝撃吸収部材のうち少なくとも鋳包み時に前記ダイカスト用アルミニウム合金溶湯に接する部分には、発泡アルミニウム材を作製したときの表皮が残存していることを特徴とする請求項4に記載のアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラーの製造方法。The skin of the foamed aluminum material is left at least in a portion of the shock absorbing member to be cast in contact with the molten aluminum alloy for die casting at the time of casting. Manufacturing method of center pillar made of aluminum alloy die casting. ダイカスト鋳造時における前記ダイカスト用アルミニウム合金溶湯の溶湯温度を700℃以下とすることを特徴とする請求項4または請求項5に記載のアルミニウム合金ダイカスト鋳物製センターピラーの製造方法。The method for manufacturing a center pillar made of an aluminum alloy die-cast casting according to claim 4 or 5, wherein the temperature of the aluminum alloy melt for die-casting at the time of die-casting is 700 ° C or less.
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