JP2004224246A - サスペンションアーム及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接での問題及びバーリング加工での問題の発生しないアルミニウム製のサスペンションアーム及びその製造方法を提供する。
【解決手段】アルミニウム合金をプレス加工して作製した１対のアルミニウム部材２、３を袋構造に溶接して形成したサスペンションアーム本体４と、このサスペンションアーム本体４をバーリング加工して作製した、立ち上げ部５ａ、６ａを有するボールジョイント圧入部５及びブッシュ圧入部６と、から構成する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に用いられるサスペンションアーム及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、サスペンションアームは、強度及び加工性の点から、スチールをプレス加工して作製されることが多かった。近年になって、車両の軽量化の要望が高くなり、サスペンションアームをスチールより格段に軽いアルミニウム合金で作製しようとする試みが数多くなされるようになってきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スチールでは問題なかった構成をそのままアルミニウム合金製のサスペンションアームに適用しても、種々の不具合が発生する問題があった。その中でも、スチールでは有効であったアーク溶接、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接等では、表面があれやすく溶接代を大きくとならないと十分な強度が出ずサスペンションアームの形状が大きくならざるを得ない問題、及び、スチールでは問題のなかったボールジョイントやブッシュを装着するための圧入部を形成するバーリング加工では、穴のまわりの立ち上げ部先端に亀裂が入るなどの欠陥が発生する場合がある問題、が大きな問題として残っていた。
【０００４】
本発明の目的は上述した課題を解消して、溶接での問題及びバーリング加工での問題の発生しないアルミニウム合金製のサスペンションアーム及びその製造方法を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のサスペンションアームは、アルミニウム合金をプレス加工して作製した１対のアルミニウム部材を袋構造に溶接して形成したサスペンションアーム本体と、このサスペンションアーム本体をバーリング加工して作製した、立ち上げ部を有するボールジョイント圧入部及びブッシュ圧入部と、から構成されたことを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明のサスペンションアームの製造方法は、サスペンションアーム本体を構成する１対のアルミニウム部材をプレス加工して作製し；作製したアルミニウム部材にバーリング加工して、立ち上げ部を有するボールジョイント圧入部及びブッシュ圧入部を作製し；１対のアルミニウム部材を袋構造に溶接して、袋構造のサスペンションアーム本体を作製し；たことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明では、アルミニウム合金からなるアルミニウム部材を袋構造に溶接すること、好ましくはレーザ・アークハイブリッド溶接で溶接することで強度と溶接代の問題を解消することができるとともに、このアルミニウム部材にバーリング加工好ましくは所定の工程からなるバーリング加工を行い、立ち上げ部を有するボールジョイント圧入部及びブッシュ圧入部を作製することで、良好な立ち上げ部を得ることができる。
【０００８】
上記本発明をより好適に実施することができる好適例として、まず、アルミニウム部材を袋構造に溶接する際、ＹＡＧ溶接とＭＩＧ溶接を組み合わせたレーザ・アークハイブリッド溶接により行うことがある。また、アルミニウム部材へのバーリング加工を、プレス加工により、板材のバーリング加工を行うべき箇所において、立ち上げ部の立ち上げ方向に凸部を成形する予備成形工程と；パンチング加工により、予備成形工程で成形した凸部に、最終的に得る穴の直径より小さい直径の穴を開けるパンチング工程と；プレス加工により、穴の開いた凸部を深絞りして立ち上げ部を成形する本成形工程と；から行うことがある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明のサスペンションアームの一例の構造を示す図であり、図１（ａ）はサスペンションアームの正面図を、図１（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図を、図１（ｃ）はそのＢ−Ｂ断面図を示している。図１（ａ）〜（ｃ）に示す例において、サスペンションアーム１は、アルミニウム合金をプレス加工して作製した１対のアルミニウム部材２、３を、図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、袋構造に溶接して形成したサスペンションアーム本体４と、このサスペンションアーム本体４のうち下側のアルミニウム部材３をバーリング加工して作製した、それぞれ立ち上げ部５ａ、６ａを有するボールジョイント圧入部５及びブッシュ圧入部６と、から構成されている。
【００１０】
上述した構成のサスペンションアーム１は、サスペンションアーム本体４を構成する１対のアルミニウム部材２、３をプレス加工して作製し、作製したアルミニウム部材２、３にバーリング加工して、立ち上げ部５ａ、６ａを有するボールジョイント圧入部５及びブッシュ圧入部６を作製し、１対のアルミニウム部材２、３を袋構造に溶接して、袋構造のサスペンション本体４を作製することで製造することができる。
【００１１】
本発明においてアルミニウム合金としては、従来から公知のＡｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｃｕ系合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｃｕ系合金などを使用することが好ましい。
【００１２】
また、袋構造にアルミニウム部材２、３を溶接するための溶接方法は特に限定せされるものではなく、従来から公知のＴＩＧ溶接やＭＩＧ溶接を使用することができるが、アルミニウム合金にＴＩＧ溶接やＭＩＧ溶接を適用した場合は、その条件によって表面があれたり溶接代が大きくなったりして、使用に耐えられない場合もある。そのような場合は、例えば（株）神戸製鋼所のカタログなどに記載のＹＡＧ溶接とＭＩＧ溶接を組み合わせたレーザ・アークハイブリッド溶接を利用することが好ましい。このレーザ・アークハイブリッド溶接は、溶接幅拡大・溶湯量の増加によるレーザ施工裕度を向上する効果、レーザ溶接の不安定性（溶接ビードの乱れ）を抑制する効果、レーザコストの低減の効果、などを達成することができる。そのため、本発明の袋構造のサスペンション本体４を溶接して作製する時間を、従来のＴＩＧ溶接やＭＩＧ溶接と比べて、約１０倍にすることができる。
【００１３】
次に、アルミニウム部材３に対するバーリング加工については、従来から公知のバーリング加工方法を利用することができるが、場合によっては立ち上げ部５ａ、６ａの先端に亀裂などが発生する場合もある。そのような場合は、以下に示すアルミニウム部材に好適なバーリング加工方法を利用することが好ましい。
【００１４】
図２（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ上述したバーリング加工方法の一連の工程を説明するための図である。以下、図２（ａ）〜（ｅ）に従って順に各工程を説明する。まず、図２（ａ）に示すように、アルミニウム部材３の加工部分となる板材１１を準備する。次に、図２（ｂ）に示すように、上型１２と下型１３とからなるプレス装置を利用して、板材１１の立ち上げ部を設けたい箇所に凸部１４を成形する予備成形工程を実施する。凸部１４の形状はある程度窪んでいればどのような形状でも限定されるものではなく、例えば球形状や皿形状の断面とすることができる。また、上型１２と下型１３とからなるプレス装置は、後ほど本成形工程で使用するプレス装置と同じものを使用しても良いが、通常は、予備成形工程で成形する凸部１４の形状が本成形工程で利用するプレス装置の下型と異なる場合が多いため、異なるプレス装置を利用する。
【００１５】
次に、図２（ｃ）に示すように、パンチング加工により、凸部１４に穴１５を開けるパンチング工程を実施する。この穴１５の直径は、最終的にそのまわりに立ち上げ部を設ける穴の直径よりは小さくする。次に、図２（ｄ）に示すように、上型１６と下型１７とからなるプレス装置を利用して、穴１５を中心にプレス加工する本成形工程を実施する。この際、上型１６の内径ｄ１は下型１７の外径ｄ２より大きく、このｄ１とｄ２の差が、ほぼ板材１１の厚さと同じ立ち上げ部の厚さとなる。本成形工程を実施することで、図２（ｅ）に示すように、穴１５のまわりに立ち上げ部１８を成形することができる。
【００１６】
上述したアルミニウム部材の加工に好適なバーリング加工方法では、バーリング加工のなかで予め凸部１４を設ける予備成形工程を実施することで、予備成形工程のない従来のバーリング加工方法と比較して、伸びの小さい材料にバーリング加工方法を適用しても、立ち上げ部の先端に割れは発生せず、また、厚みも均一となる。その理由は、凸型、凹型の形状に添わしてプレスをしないため（上点付近のみ、凸型、プレス材、凹型が接触）、均一の伸びとなるためと考えられる。
【００１７】
次に、上述したアルミニウム部材の加工に好適なバーリング加工方法をさらに好適に適用できるアルミニウム合金について説明する。以下の表１に、アルミニウム合金材料の一般的な特性を、強度、伸び、成形性（張り出し、絞り）、耐食性（一般耐食性、耐ＳＣＣ性）、溶接性の観点で比較して示す。比較は定性的に行い、◎は最良を、○は良を、△は可を、×は不可を表している。アルミニウム合金材料は、熱処理等の調質や板厚等の製造条件によって、その特性が若干変わる。そのため、単なるアルミニウム合金材料としての特性比較表を作成する事は非常に難しく、開発の目的や用途によってどういった材料が必要かを先ず考え、その結果から各材料の特性比較をする事が重要である。そこで本発明では、アルミプレス製の構造体を想定して成形性に主眼を置き、展伸材として最も軟らかい状態を得る事ができる「焼き鈍し」の「Ｏ材」で、各材料の特性を検討して以下の表１の結果を得ている。
【００１８】
【表１】

【００１９】
表１の結果を参照して、サスペンションを構成する重要保安部品として必要な強度を有している事、又、成形性・耐食性・溶接性に優れた材料を適用する事などの観点から、本発明が好適に適用できるアルミニウム合金を選択した結果、溶接構造用として開発された５０００系高Ｍｇ材に分類される「５０８３−Ｏ」が最も好ましいことが分かった。当該材料は、表１の特性表からも分かる通り、溶接性や耐ＳＣＣ性が△となっているが、通常の５０００系高Ｍｇ材よりは優れており、耐食性重視の船舶等で実用化された実績を持つ事から、「５０８３−Ｏ」が最も好ましいと判断した。
【００２０】
次に、上述したアルミニウム部材の加工に好適なバーリング加工方法を実施する際使用する、予備成形工程で用いる下型３の一例、プレス速度の一例、プレス加圧力の一例について説明する。なお、以下の条件は、板材として、上述した「５０８３−Ｏ」を使用した場合の条件である。予備成形工程で用いる下型３の一例を図３（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示す。図３（ａ）の下型３は、ボールジョイント圧入部５の一例であり、最終的に得られる立ち上げ部８の内径が８０ｍｍφの例を示している。図３（ｂ）の下型３は、ブッシュ圧入部６の一例であり、最終的に得られる立ち上げ部８の内径が１１０ｍｍφの例を示している。また、プレス速度については、予備成形時及び本成形時とも９．３〜８．６ｍｍ／ｓｅｃが好ましい。さらに、プレス加圧力については、予備成形時及び本成形時とも２０ｔ程度が好ましい。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、アルミニウム合金からなるアルミニウム部材を袋構造に溶接すること、好ましくはレーザ・アークハイブリッド溶接で溶接することで強度と溶接代の問題を解消することができるとともに、このアルミニウム部材にバーリング加工好ましくは所定の工程からなるバーリング加工を行い、立ち上げ部を有するボールジョイント圧入部及びブッシュ圧入部を作製することで、良好な立ち上げ部を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明のサスペンションアームの一例の構造を示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は本発明の好適例としてアルミニウム部材に対するバーリング加工方法の一連の工程を示す図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ好適例としてのアルミニウム部材に対するバーリング加工方法における予備成形工程で用いる下型の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ サスペンションアーム
２、３ アルミニウム部材
４ サスペンションアーム本体
５ ボールジョイント圧入部
５ａ、６ａ 立ち上げ部
６ ブッシュ圧入部
１１ 板材
１２、１６ 上型
１３、１７ 下型
１４ 凸部
１５ 穴
１８ 立ち上げ部

Claims (4)

1. アルミニウム合金をプレス加工して作製した１対のアルミニウム部材を袋構造に溶接して形成したサスペンションアーム本体と、このサスペンションアーム本体をバーリング加工して作製した、立ち上げ部を有するボールジョイント圧入部及びブッシュ圧入部と、から構成されたことを特徴とするサスペンションアーム。
2. サスペンションアーム本体を構成する１対のアルミニウム部材をプレス加工して作製し；作製したアルミニウム部材にバーリング加工して、立ち上げ部を有するボールジョイント圧入部及びブッシュ圧入部を作製し；１対のアルミニウム部材を袋構造に溶接して、袋構造のサスペンションアーム本体を作製し；たことを特徴とするサスペンションアームの製造方法。
3. 前記１対のアルミニウム部材の溶接を、ＹＡＧ溶接とＭＩＧ溶接を組み合わせたレーザ・アークハイブリッド溶接により行う請求項２記載のサスペンションアームの製造方法。
4. 前記アルミニウム部材へのバーリング加工を、プレス加工により、板材のバーリング加工を行うべき箇所において、立ち上げ部の立ち上げ方向に凸部を成形する予備成形工程と；パンチング加工により、予備成形工程で成形した凸部に、最終的に得る穴の直径より小さい直径の穴を開けるパンチング工程と；プレス加工により、穴の開いた凸部を深絞りして立ち上げ部を成形する本成形工程と；から行う請求項２または３記載のサスペンションアームの製造方法。

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