JP2004330838A - Suspension member and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用構造部材である井桁状のサスペンションメンバー及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】特開2002−154454号公報
【0003】
従来から自動車用のサスペンションメンバーとして、図6に示すように一対のクロスメンバー1,2と一対のサイドレール3,4とを井桁状に接合したものが知られている。
【0004】
このような井桁状のサスペンションメンバーにおいては、クロスメンバー1,2の両端が位置Wにおいてサイドレール3,4の側面に溶接されている。ところが、これらの位置Wはサスペンションメンバーが捻られたときに大きな力が働く位置である。しかも溶接部は溶接時の熱影響や溶接ビードの形状によって強度のばらつきが大きくなり易い。このように従来のサスペンションメンバーは、強度ばらつきの大きい溶接部が大きな力が働く分岐部の位置Wにあるため、サスペンションメンバー全体の板厚を厚くしたり、補強板を接合したりするなどの対策が必要となっている。この結果、サスペンションメンバーの軽量化が妨げられていた。
【0005】
なお、サスペンションメンバーの軽量化を図るために、特許文献1に示すようにクロスメンバーやサイドレールを液圧成形により成形することが提案されている。しかし特許文献1のサスペンションメンバーもやはりクロスメンバーの端部位置で溶接されており、十分な軽量化を実現できていなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、全体の板厚を厚くしたり、補強板を接合したりする必要をなくして軽量化を実現することができ、しかも捻りに対して十分な強度を持つ井桁状のサスペンションメンバー及びその製造方法を提供するためになされたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明のサスペンションメンバーは、一対のクロスメンバーと一対のサイドレールとの4部材を井桁状に連結したサスペンションメンバーであって、相対する2部材の一部または全部が、これらの2部材に対して垂直な他方の部材から液圧成形により張り出されたものであることを特徴とするものである。なお、相対する2部材の両端部は液圧成形により張り出されたものであり、中央部は別個の部材を接合したものとすることができる。また、張り出し部の端面を閉断面としたまま溶接接合することもできる。また、張り出し部を持つ同一形状の2つの部材を液圧成形により製造し、それらを直接または間接的に接合して井桁状とすることができる。さらに、張り出し高さを素管板厚の10倍以上とすることが好ましい。
【0008】
一方、本発明のサスペンションメンバーの製造方法は、上記のサスペンションメンバーを製造する方法であって、相対する2部材の一部または全部を他方の部材から液圧成形により張り出し成形する際に、金型を張り出し部に向けて移動させながら液圧成形を行うことを特徴とするものである。
【0009】
本発明のサスペンションメンバーは、相対する2部材の一部または全部が、これらの2部材に対して垂直な他方の部材から液圧成形により張り出されたものであるから、溶接による接合部を捻られたときに大きな力が働く分岐部の位置から外すことができる。このため従来のような肉厚化や補強部材による補強が不要となり、軽量化を図ることができる。
【0010】
また上記のようなサスペンションメンバーを製造するためには大きな張り出し部が必要となり、通常の液圧成形によっては成形が困難である。しかし本発明では金型を張り出し部に向けて移動させながら液圧成形を行う方法を取ることによって、素管の直径と同程度以上の張り出し高さを得ることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。
図1は第1の実施形態を示すもので、一対のクロスメンバー11,12と一対のサイドレール13,14との4部材を、井桁状に連結したサスペンションメンバーが示されている。この実施形態のサイドレール13,14は、その全体がクロスメンバー11,12から液圧成形により張り出されたものであり、同一形状の2つの部材を同一の液圧成形型を用いて製造し、それらを中央部の溶接部15,16で直接溶接により接合して井桁状としたものである。このサスペンションメンバーは応力がかかる部位に溶接部がこないため、溶接軟化や溶接欠陥などを考慮する必要がなくなり、軽量化が可能となる。
【0012】
図2と図3は、このような大きな張り出し部を持つサイドレール13,14を液圧成形により張り出し成形する方法を説明する図である。分割式の金型20の内部には屈曲したキャビティ21と張り出し部を成形するためのキャビティ22,22が形成されているほか、これらのキャビティ22,22に向かって移動できる移動型23,23が設けられている。
【0013】
素管の材料は特に限定されるものではなく、鋼、アルミ合金などの任意の金属を用いることができる。ここではJIS規格(G3445)のSTKM13Bの素管(直径76.3mm、板厚2.0mm)を用いたが、たとえば引張り強度が440MPa級の通常鋼管のほか、亜鉛めっき皮膜などの耐食性皮膜を供えた鋼管や、強度が590MPa以上の高張力鋼管などを使用することもできる。このような素管をキャビティ21の形状に合わせて曲げ加工し、必要に応じてプレス成形を行ってキャビティ21の内部に収納したうえ、軸押し金具24を用いて加工水圧を加えながら軸押しを行う。
【0014】
これにより素管はキャビティ21の形状に沿って断面が所定の形状となるように拡管されるとともに、キャビティ22,22の部分が張り出し成形される。このとき、図3のように移動型23,23をキャビティ22,22に向かって移動させることにより材料の流動を促進すれば、素管の一部をキャビティ22,22内に大きく張り出させることができる。また加工硬化と増肉によって分岐部の強度を高めることができる。
【0015】
この実施形態では、成形圧力を40MPaとして150mmの軸押しを行った後、最終的に成形圧力を140MPaまで上昇させて、クロスメンバーおよびサイドレールの断面形状を所定のものとした。クロスメンバーあるいはサイドレールの断面形状は四角に限らず、多角形、D字状あるいは楕円等、特に限定するものではない。その後、金型20の内部から成形品を取り出し、張り出し部の先端を切断、拡管、プレス成形などによって接合し易い形状に加工したうえ、同一形状のものどうしを溶接することによって、張り出し部をクロスメンバー11,12とした図1のような井桁状のサスペンションメンバーが製造できる。
【0016】
この場合、同一形状の2つの部材を接合する方法を取れば、同一の金型および成形装置が使用できるので好ましい。また、張り出し高さを素管板厚の10倍以上とすれば、溶接フランジを形成するためのバーリング工程が不要となり、コストダウンができる。張り出し高さがこれよりも低いと、プラグ通しなどのバーリング加工により分岐部を仕上げ加工することが必要となる。
【0017】
なお、図5に示すように少なくとも一方の張り出し部の端面17を閉断面としたまま溶接接合することもできる。これにより接合部に端面17が隔壁として残ることとなり、サイドレール13,14の剛性を高めることができる。また剛性向上のために隔壁を別に溶接する工程を省くことができる。
【0018】
以上に説明した実施形態では、クロスメンバー11,12の全体がサイドレール13,14からの張り出し部により構成されていた。しかし図4に示す第2の実施形態では、クロスメンバー11,12の両端部は液圧成形により張り出されたものであるが、中央部は別個の部材18を接合したものとなっている。この場合にも第1の実施形態と同様に、張り出し部の先端を切断、拡管、プレス成形などによって接合し易い形状に加工したうえ、別個の部材18と溶接する。また張り出し部の端面17を閉断面としたまま溶接接合してもよい。部材18は管状の部材を一体成形したものでもよいし、ハット状断面の部材やコの字断面の部材を組み合わせて閉断面としたもの、あるいは開断面の部材でもよい。
【0019】
図4のサスペンションメンバーは、クロスメンバー11,12の長さを十分に取りたい場合に適している。また別個の部材18を用いることによりクロスメンバー11,12の断面形状に自由度が増し、板厚も自由に設定できるためより軽量化を図り易くなる。この場合にも張り出し量が小さくなると溶接部が従来型のものに近づくため、張り出し高さを素管の直径と同程度以上とすることが好ましい。
【0020】
なお、上記の実施形態では何れもサイドレール13,14をクロスメンバー11,12から張り出したが、逆にクロスメンバー11,12をサイドレール13,14から張り出させることも可能である。
【0021】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項1の発明によれば大きな応力がかかるクロスメンバーとサイドレールとの分岐部を一体成形できるので、溶接部の溶接軟化や溶接欠陥などを考慮して肉厚化や補強部材取り付けなどの対策を施す必要がなくなり、軽量化が可能となる。請求項2の発明によれば設計や製作の自由度が増し、一層の軽量化を図ることも可能となる。請求項3の発明によれば、剛性の向上が可能となる。請求項4の発明によれば設備コストや金型コストの大幅な低減が可能となる。請求項5の発明によれば、容易にフランジを立てることができるので溶接工程の負荷を大幅に軽減でき、また溶接作業性が高まる。
【0022】
請求項6の方法によれば、安定して液圧成形を行いながら加工硬化と増肉によって分岐部の強度を高めることができる。また十分な張り出し高さを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態を示す平面図である。
【図2】液圧成形工程の開始時の状態を示す断面時である。
【図3】液圧成形工程の終了時の状態を示す断面時である。
【図4】第1の実施形態の変形例を示す分解平面図である。
【図5】第2の実施形態を示す平面図である。
【図6】従来の井桁状のサスペンションメンバーを示す平面図である。
【符号の説明】
1 従来のクロスメンバー
2 従来のクロスメンバー
3 従来のサイドレール
4 従来のサイドレール
11 クロスメンバー
12 クロスメンバー
13 サイドレール
14 サイドレール
15 溶接部
16 溶接部
17 端面
18 別個の部材
20 金型
21 キャビティ
22 キャビティ
23 移動型
24 軸押し金具[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a girder-shaped suspension member that is a structural member for an automobile and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-154454
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 6, a suspension member for a vehicle is known in which a pair of
[0004]
In such a girder-shaped suspension member, both ends of the
[0005]
In order to reduce the weight of the suspension member, it has been proposed to form the cross member and the side rail by hydraulic forming as shown in
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and can reduce the weight by eliminating the need to increase the overall plate thickness or to join a reinforcing plate, and has sufficient strength against torsion. The present invention has been made to provide a double-girder-shaped suspension member having the above structure and a method for manufacturing the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A suspension member of the present invention made to solve the above-mentioned problem is a suspension member in which four members, a pair of cross members and a pair of side rails, are connected in a cross-girder shape, and a part of two opposing members or The whole is characterized by being extended by hydraulic forming from the other member perpendicular to these two members. The opposite ends of the two members are extended by hydraulic molding, and the central portion may be formed by joining separate members. In addition, welding can be performed with the end face of the overhanging portion kept closed. In addition, two members having the same shape and having an overhanging portion can be manufactured by hydraulic molding, and they can be directly or indirectly joined to form a double-girder shape. Further, it is preferable that the overhang height is 10 times or more the thickness of the blank tube.
[0008]
On the other hand, a method for manufacturing a suspension member according to the present invention is a method for manufacturing a suspension member as described above, wherein a part or the entirety of two opposing members is overmolded by hydraulic molding from the other member. The hydraulic forming is performed while moving the fin toward the overhang.
[0009]
In the suspension member of the present invention, a part or the whole of the two opposing members is extended from the other member perpendicular to the two members by hydraulic forming, so that the joint portion by welding is twisted. It can be removed from the position of the branch where a large force acts when it is released. For this reason, it is not necessary to increase the wall thickness and the reinforcing member as in the related art, and the weight can be reduced.
[0010]
In addition, a large overhang is required to manufacture such a suspension member, and it is difficult to form the suspension member by ordinary hydraulic forming. However, in the present invention, the overhang height equal to or larger than the diameter of the base tube can be obtained by adopting a method of performing the hydraulic forming while moving the mold toward the overhang portion.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 shows a first embodiment, and shows a suspension member in which four members of a pair of
[0012]
FIG. 2 and FIG. 3 are views for explaining a method of overhang-forming the
[0013]
The material of the raw tube is not particularly limited, and any metal such as steel and aluminum alloy can be used. Here, a JIS standard (G3445) STKM13B raw tube (diameter: 76.3 mm, plate thickness: 2.0 mm) was used. For example, a high-strength steel pipe having a strength of 590 MPa or more may be used. Such a raw tube is bent in accordance with the shape of the
[0014]
As a result, the raw tube is expanded so that the cross section thereof has a predetermined shape along the shape of the
[0015]
In this embodiment, after a molding pressure was set to 40 MPa and axial pressing was performed by 150 mm, the molding pressure was finally increased to 140 MPa, and the cross-sectional shape of the cross member and the side rail was made predetermined. The cross-sectional shape of the cross member or the side rail is not limited to a square, and is not particularly limited, such as a polygon, a D-shape, or an ellipse. Thereafter, the molded product is taken out from the inside of the
[0016]
In this case, it is preferable to use a method of joining two members having the same shape because the same mold and molding apparatus can be used. In addition, if the overhang height is set to 10 times or more of the tube thickness, the burring step for forming the welding flange becomes unnecessary, and the cost can be reduced. If the overhang height is lower than this, it is necessary to finish the branch portion by burring such as plugging.
[0017]
In addition, as shown in FIG. 5, it is also possible to carry out the welding by keeping the
[0018]
In the embodiment described above, the whole of the
[0019]
The suspension member shown in FIG. 4 is suitable for a case where the
[0020]
In each of the above embodiments, the side rails 13 and 14 are extended from the
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, since the branch portion between the cross member and the side rail to which a large stress is applied can be integrally formed, the thickness is increased in consideration of welding softening and welding defects at the welding portion. It is not necessary to take measures such as mounting of a reinforcing member or the like, and the weight can be reduced. According to the second aspect of the present invention, the degree of freedom in designing and manufacturing is increased, and it is possible to further reduce the weight. According to the third aspect of the invention, the rigidity can be improved. According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to greatly reduce equipment costs and die costs. According to the fifth aspect of the present invention, since the flange can be easily set up, the load of the welding process can be greatly reduced, and the welding workability is enhanced.
[0022]
According to the method of the sixth aspect, the strength of the branch portion can be increased by work hardening and thickening while stably performing hydraulic forming. In addition, a sufficient overhang height can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment.
FIG. 2 is a sectional view showing a state at the start of a hydroforming step.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state at the end of the hydroforming step.
FIG. 4 is an exploded plan view showing a modification of the first embodiment.
FIG. 5 is a plan view showing a second embodiment.
FIG. 6 is a plan view showing a conventional double-girder suspension member.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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