JP2004344955A - 中空部材を有する鋳造構造体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安価で良好な接合強度を有する鋳造構造体を提供する。
【解決手段】鋳ぐるみによって鋳造部材５０，６０に接合される中空部材２０，３０，４０を有し、中空部材は、中空部に対する溶湯の流入を抑制するための抑制手段３６を有する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空部材を有する鋳造構造体およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の鋳造構造体は、中空部材と鋳造部材とを接合することにより、複雑な形状を達成している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−３５２３７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、中空部材と鋳造部材との接合は、溶接が適用されており、接合工程は、独立した作業となっている。そのため、製造コストを上昇させる問題を有している。
【０００５】
また、応力集中が生ずる接合部における強度は、比較的小さく、耐久性や信頼性を確保することが困難である。例えば、十分な接合強度を達成しようとする場合、中空部材の重量が増加する。また、接合部に対する応力集中を避けるために、例えば、機械加工を施す場合、製造コストが上昇する。
【０００６】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、安価で良好な接合強度を有する鋳造構造体と、製造コストの削減および接合強度の向上を図ることが可能である鋳造構造体の製造方法とを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、鋳ぐるみによって鋳造部材に接合される中空部材を有し、前記中空部材は、中空部に対する溶湯の流入を抑制するための抑制手段を有することを特徴とする鋳造構造体である。
【０００８】
上記目的を達成するための請求項１３に記載の発明は、中空部材を鋳ぐるみによって鋳造部材に接合させる鋳造構造体の製造方法であり、前記中空部材は、中空部に対する溶湯の流入を抑制するための抑制手段を有することを特徴とする鋳造構造体の製造方法である。
【０００９】
【発明の効果】
上記のように構成した本発明は以下の効果を奏する。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、鋳造の際に中空部材と鋳造部材とが接合されるため、中空部材と鋳造部材とを接合するための独立した工程が不要となり、製造コストを削減することが可能である。そのため、鋳造構造体は、安価となる。また、中空部材と鋳造部材との接合は、鋳ぐるみであり、溶接の場合に比べて接合強度が向上する。したがって、鋳造構造体は、良好な接合強度を有する。つまり、安価で良好な接合強度を有する鋳造構造体を提供することができる。
【００１１】
請求項１３に記載の発明によれば、鋳造の際に中空部材と鋳造部材とが接合されるため、中空部材と鋳造部材とを接合するための独立した工程が不要となり、製造コストが削減される。また、中空部材と鋳造部材との接合は、鋳ぐるみによるため、溶接の場合に比べて接合強度が向上する。つまり、製造コストの削減および接合強度の向上を図ることが可能である鋳造構造体の製造方法を提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態に係る鋳造構造体を説明するための平面図、図２は、図１に示される中空部材の断面図、図３は、図１に示される中空部材の正面図である。
【００１４】
本発明の実施の形態に係る鋳造構造体１０は、例えば、アクスル部品と車体を連結するために使用されるサスペンションメンバである。鋳造構造体１０は、左右に位置する鋳造部材（サイドメンバ）５０，６０と、鋳造部材５０，６０を連結している中空部材（クロスメンバ）２０，３０，４０とを有する。
【００１５】
鋳造部材５０，６０は、アルミニウム合金の鋳造部材からなる。中空部材２０，３０，４０は、車体ロール時にねじり入力を受ける部位であり、アルミニウム合金の押出し形材からなり、中空部３１を有する管状である。
【００１６】
鋳造部材５０，６０および中空部材２０，３０，４０は、アルミニウム合金製に限定されず、例えば、マグネシウム合金等の軽合金を適用することも可能である。また、中空部材２０，３０，４０の設置数は、特に限定されず、必要に応じて設定される。
【００１７】
中空部材２０，３０，４０は、中空部３１を実質的に閉鎖している端部（閉鎖端部）３６を有し、鋳造部材５０，６０を鋳造する際に、鋳ぐるみによって鋳造部材５０，６０と接合される。閉鎖端部３６は、中空部３１に対する溶湯の流入を抑制するための抑制手段である。
【００１８】
したがって、鋳造構造体１０の製造においては、中空部材２０，３０，４０と鋳造部材５０，６０とを接合するための独立した工程が不要となり、製造コストが削減される。その結果、安価な鋳造構造体１０を得ることができる。
【００１９】
また、中空部材２０，３０，４０における端部（鋳ぐるみ部位）の一部は、溶湯の熱により溶融し、鋳造部材５０，６０と一体化する。つまり、溶接の場合に比べて接合強度が向上する。その結果、良好な接合強度を有する鋳造構造体１０が得られる。
【００２０】
鋳ぐるみ接合は、例えば、アーク溶接の場合に形成される溶接ビードのような接合部位を有していない。そのため、例えば、機械加工を施すことによって、応力集中を低減することが必要ではない。
【００２１】
中空部材２０，３０，４０は、中空部３１の端部から外側に延長するフランジを形成する突出部（係合手段）３７，３８を有する。突出部３７，３８は、鋳造部材５０，６０と係合することで、鋳ぐるみによる接合強度を補強する。また、突出部３７，３８は、鋳造金型における中空部材２０，３０，４０の位置決めに利用することも可能である。
【００２２】
次に、図４〜６を参照し、図１に示される中空部材の製造方法の一例を説明する。なお、図４は、中空部材の素材となる押出し形材の斜視図、図５は、押出し形材の加工初期状態を示している斜視図、図６は、押出し形材の加工完了状態を示している斜視図である。
【００２３】
中空部材の素材は、図４に示されるように、矩形断面を有する管状の押出し形材であり、適用されるトレッドに対応する長さに切断される。
【００２４】
その後、押出し形材の端部の角部は、図５に示されるように、長手方向に沿って、切れ目が形成される。これにより、押出し形材の端部外周を構成する辺３２，３３，３４，３５は、離間可能となる。切れ目の長さは、辺３２，３３，３４，３５の長さに略等しくなるように設定される。
【００２５】
そして、相対している辺の一方３２，３３（中空部の端部外周の少なくとも一部）を、内側に交互に屈曲させる。また、相対している辺の他方３４，３５（中空部の端部外周の少なくとも一部）を、互いに離間するように外側に屈曲させる。この結果、図６に示されるように、内側に屈曲した部位によって閉鎖端部３６が形成され、外側に屈曲した部位によって突出部３７，３８が形成される。
【００２６】
本製造方法においては、トレッドが変更された場合において、押出し形材の切断長さを調整することで、容易に対応可能である。また、得られた中空部材に対して、車種に対応する曲げ加工を施すことによって、例えば、周辺部品との干渉を防ぐことも可能である。
【００２７】
以上のように、本実施の形態においては、安価で良好な接合強度を有する鋳造構造体と、製造コストの削減および接合強度の向上を図ることが可能である鋳造構造体の製造方法とを提供することができる。
【００２８】
なお、鋳造方法は、特に限定されず、例えば、真空鋳造法やダイカスト法を適用することも可能である。中空部材の鋳ぐるみ部位は、端部に限定されず、必要に応じて、中空部材の少なくとも一部を選択することが可能である。また、中空部材に係合手段が設けられている場合、係合手段が配置されている部位の少なくとも一部、つまり、係合手段の少なくとも一部が、鋳ぐるみされることが好ましい。
【００２９】
図７は、中空部材の変形例の断面図である。
【００３０】
中空部材１３０は、押出し形材であり、押出しの際に成形された閉鎖端部１３６（抑制手段）を有する。閉鎖端部１３６は、中空部１３１を完全に密閉し、中空部１３１に対する溶湯の流入を抑制する。
【００３１】
また、閉鎖端部１３６は、押出しの際に成形された突出部位１３８を有する。突出部位１３８は、鋳造部材と係合することで、鋳ぐるみによる接合強度を補強する係合手段を構成する。
【００３２】
以上のように、中空部材１３０は、完全に密閉された閉鎖端部１３６を有しており、鋳ぐるみが減圧下あるいは加圧下で実施される場合に適している。
【００３３】
図８は、図７に示される中空部材１３０の素材を製造するための押出加工装置を説明するための断面図である。
【００３４】
中空部材１３０の素材を製造するための押出加工装置は、コンテナ１８０、押圧手段１８１、マンドレル１８２、ダイ１８３、可動ブロック１９０，１９１を有する。
【００３５】
コンテナ１８０は、半溶融状態の素材ビレット１７０が収容される。押圧手段１８１は、素材ビレット１７０を押圧することで、素材ビレットをダイ１８３から押し出す。押し出された素材ビレット１７０は、例えば、円形の断面を有する押出し形材を形成する。
【００３６】
可動ブロック１９０，１９１は、互いに近接離間自在であり、押出し形材を両側から押圧し、押出し材の移動を停止させることが可能である。
【００３７】
マンドレル１８２は、ダイ１８３に対して近接離間自在であり、可動ブロック１９０，１９１の動作と連動して移動することで、部分的な肉厚部を、押出し材に形成する。部分的な肉厚部は、中空部材１３０の突出部位１３８を含んだ閉鎖端部１３６を構成することとなる部位である。
【００３８】
次に、図８〜１２を参照し、中空部材１３０の製造方法を詳述する。
【００３９】
まず、マンドレル１８２をダイ１８３の近傍の所定位置に配置し、押圧手段１８１によって、コンテナ１８０に収容されている素材ビレット１７０を押圧する。素材ビレット１７０は、マンドレル１８２とダイ１８３との隙間から押し出され、中空断面の押出し材を形成する（図８参照）。
【００４０】
そして、所定長さの中空部１７１が形成されると、可動ブロック１９０，１９１が移動して、押出し材を挟んで押圧することにより、押出し材の移動を停止させる。一方、可動ブロック１９０，１９１の動作に連動し、マンドレル１８２がダイ１８３から離間する方向に移動する。
【００４１】
この結果、押圧手段１８１によって押圧された素材ビレット１７０は、中空断面を形成することなく、塊となって、ダイ１８３を通過し、ダイ１８３の近傍に位置する押出し材の端部を閉鎖すると共に、部分的な肉厚部１７５を形成する（図９参照）。
【００４２】
そして、押出し材の端部に所定形状の肉厚部１７５が形成されると、可動ブロック１９０，１９１が、押出し材から離間した位置に移動し、また、マンドレル１８２が、ダイ１８３の近傍の所定位置に移動する（図１０参照）。
【００４３】
これによって、形成される押出し材の移動が再開され、肉厚部１７５から連続的に延長する中空部１７２が形成される（図１１参照）。
【００４４】
その後、所定長さの中空部１７２が形成されると、可動ブロック１９０，１９１によって、押出し材の移動を停止させ、また、マンドレル１８２を移動させることで、中空部１７２の端部に肉厚部１７６を形成する（図１２参照）。
【００４５】
この動作を繰り返すことによって、所定長さの押出し材が得られると、当該押出し材が取外され、肉厚部１７５，１７６の位置で、切断され、中空部材１３０が得られる。また、必要に応じて、中空部材１３０は、曲げ加工等が施される。
【００４６】
なお、肉厚部１７５，１７６の分割部位の中空部に面する部分が、閉鎖端部１３６を構成し、肉厚部１７５，１７６の分割部位の外周フランジ部分が、突出部位１３８を構成する。
【００４７】
図１３は、中空部材の別の変形例の断面図であり、図１４は、図１３に示される中空部材の正面図、図１５は、図１３に示される中空部材の素材となる押出し形材の斜視図である。
【００４８】
中空部材２３０は、中空部２３１の断面を分割する仕切りリブ２３２を有する。閉鎖端部２３６は、中空部２３１の端部における仕切りリブ２３２に相対している辺２３４，２３５を、仕切りリブ２３２に向かって押し潰すことによって、形成される。
【００４９】
例えば、図１５に示される押出し形材の場合、仕切りリブ２３２に相対している辺２３４，２３５の方向から、中空部２３１の端部を仕切りリブ２３２に向かって屈曲させることによって、閉鎖端部２３６を形成すること可能である。
【００５０】
以上のように、中空部材２３０は、仕切りリブ２３２を有しており、良好なねじり剛性を有する点で好ましい。なお、仕切りリブ２３２は、必要に応じて、複数形成することも可能である。
【００５１】
図１６は、本発明の別の実施の形態に係る中空部材の断面図である。
【００５２】
中空部材３３０は、重ね合せたプレス材３３２，３３３の周囲を溶接して形成されるシェル構造を有しており、押出し形材から製造されていない。
【００５３】
中空部３３１は、プレス材３３２，３３３の間に形成される空間である。閉鎖端部３３６は、中空部材３３０の長手方向端部に位置する溶接接合部によって構成され、中空部１３１を完全に密閉し、中空部１３１に対する溶湯の流入を抑制する。
【００５４】
プレス材３３２，３３３は、外側に屈曲した端部３３７，３３８を有する。端部３３７，３３８は、プレス材３３２，３３３が溶接されることによって、中空部３３１の端部から外側に延長するフランジを形成する。したがって、端部３３７，３３８は、鋳ぐるみによる接合強度を補強する。
【００５５】
以上のように、中空部材３３０は、プレス材３３２，３３３から製造されており、設計上の自由度が大きい点で好ましい。また、中空部材３３０に、完全に密閉された閉鎖端部３３６を形成することが容易であるため、鋳ぐるみが減圧下あるいは加圧下で実施される場合に適している。
【００５６】
図１７は、図１６に示される中空部材３３０が適用される鋳造構造体を説明するための平面図である。
【００５７】
鋳造構造体３１０は、中空部材３３０と中空部材３３０と同様にして製造された中空部材３４０とを有する。中空部材３３０，３４０の端部は、左右に位置する鋳造部材３５０，３６０に鋳ぐるみされることによって、鋳造部材３５０，３６０と接合される。なお、符号３３４，３４４は、中空部材３３０，３４０を構成するプレス材の接合部位（例えば、溶接ビード）を示している。
【００５８】
したがって、鋳造構造体３１０の製造においては、中空部材３３０，３４０と鋳造部材３５０，３６０とを接合するための独立した工程が不要となり、製造コストが削減される。その結果、安価な鋳造構造体３１０を得ることができる。
【００５９】
また、中空部材３３０，３４０における端部（鋳ぐるみ部位）の一部は、溶湯の熱により溶融し、鋳造部材３５０，３６０と一体化する。つまり、溶接の場合に比べて接合強度が向上する。その結果、良好な接合強度を有する鋳造構造体３１０が得られる。
【００６０】
以上のように、本実施の形態においても、安価で良好な接合強度を有する鋳造構造体と、製造コストの削減および接合強度の向上を図ることが可能である鋳造構造体の製造方法とを提供することができる。
【００６１】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。
【００６２】
例えば、鋳造構造体は、サスペンションメンバに適用することに限定されない。また、中空部材として、電気抵抗溶接鋼管を適用することも可能である。
【００６３】
中空部材の鋳ぐるみ部位は、両方の端部に限定されず、片方の端部のみに適用することも可能である。また、鋳造部材は、中空部材の両端部に位置する形態に限定されず、一方の端部に配置され、片持ち式とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る鋳造構造体を説明するための平面図である。
【図２】図１に示される中空部材の断面図である。
【図３】図１に示される中空部材の正面図である。
【図４】図１に示される中空部材の製造方法を説明するための斜視図であり、中空部材の素材となる押出し形材を示している。
【図５】図１に示される中空部材の製造方法を説明するための斜視図であり、押出し形材の加工初期状態を示している。
【図６】図１に示される中空部材の製造方法を説明するための斜視図であり、押出し形材の加工完了状態を示している。
【図７】中空部材の変形例の断面図である。
【図８】図７に示される中空部材の素材を製造するための押出加工装置を説明するための断面図であり、開始工程を示している。
【図９】図７に示される中空部材の製造方法を説明するための断面図であり、図８に続く工程を示している。
【図１０】図７に示される中空部材の製造方法を説明するための断面図であり、図９に続く工程を示している。
【図１１】図７に示される中空部材の製造方法を説明するための断面図であり、図１０に続く工程を示している。
【図１２】図７に示される中空部材の製造方法を説明するための断面図であり、図１１に続く工程を示している。
【図１３】中空部材の別の変形例の断面図である。
【図１４】図１３に示される中空部材の正面図である。
【図１５】図１３に示される中空部材の素材となる押出し形材の斜視図である。
【図１６】本発明の別の実施の形態に係る中空部材の断面図である。
【図１７】図１６に示される中空部材が適用される鋳造構造体を説明するための平面図である。
【符号の説明】
１０…鋳造構造体、
２０，３０，４０…中空部材、
３１…中空部、
３２，３３，３４，３５…辺、
３６…閉鎖端部、
３７，３８…突出部、
５０，６０…鋳造部材、
１３０…中空部材、
１３６…閉鎖端部、
１３８…突出部位、
１７０…素材ビレット、
１７１，１７２…中空部、
１７５，１７６…肉厚部、
１８０…コンテナ、
１８１…押圧手段、
１８２…マンドレル、
１８３…ダイ、
１９０，１９１…可動ブロック、
２３０…中空部材、
２３１…中空部、
２３２…仕切りリブ、
２３４，２３５…辺、
２３６…閉鎖端部、
３１０…鋳造構造体、
３３０…中空部材、
３３１…中空部、
３３２，３３３…プレス材、
３３４，３４４…接合部、
３３６…閉鎖端部、
３３７，３３８…端部、
３４０…中空部材、
３５０，３６０…鋳造部材。

Claims (14)

1. 鋳ぐるみによって鋳造部材に接合される中空部材を有し、前記中空部材は、中空部に対する溶湯の流入を抑制するための抑制手段を有することを特徴とする鋳造構造体。
2. 前記中空部材は、鋳ぐるみによる接合強度を補強するための係合手段を有することを特徴とする請求項１に記載の鋳造構造体。
3. 前記中空部材は、管状の押出し形材であることを特徴とする請求項１に記載の鋳造構造体。
4. 前記中空部の端部外周の少なくとも一部が内側に屈曲しており、前記抑制手段は、前記内側に屈曲した部位からなることを特徴とする請求項３に記載の鋳造構造体。
5. 前記中空部材は、管状の押出し形材であり、前記中空部の端部外周の少なくとも一部が外側に屈曲しており、前記係合手段は、前記外側に屈曲した部位からなることを特徴とする請求項２に記載の鋳造構造体。
6. 前記中空部の端部が押し潰されており、前記抑制手段は、押し潰された端部からなることを特徴とする請求項３に記載の鋳造構造体。
7. 前記押出し形材は、前記中空部の断面を分割する仕切りリブを有することを特徴とする請求項６に記載の鋳造構造体。
8. 前記中空部材は、押出し形材であり、押出しの際に成形された閉鎖端部を有し、前記抑制手段は、前記閉鎖端部からなることを特徴とする請求項１に記載の鋳造構造体。
9. 前記中空部材は、押出し形材であり、押出しの際に成形された突出部位を含んでいる閉鎖端部を有し、前記抑制手段は、前記閉鎖端部からなり、前記係合手段は、前記突出部位からなることを特徴とする請求項２に記載の鋳造構造体。
10. 前記中空部材は、重ね合せたプレス材の周囲を溶接して形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鋳造構造体。
11. 前記中空部材は、重ね合せたプレス材の周囲を溶接して形成され、前記抑制手段は、前記中空部材の長手方向端部に位置する溶接接合部によって構成される閉鎖端部からなることを特徴とする請求項１に記載の鋳造構造体。
12. 前記中空部材は、重ね合せた、外側に屈曲した端部を有するプレス材の周囲を溶接して形成され、前記係合手段は、前記外側に屈曲した端部からなることを特徴とする請求項２に記載の鋳造構造体。
13. 中空部材を鋳ぐるみによって鋳造部材に接合させる鋳造構造体の製造方法であり、前記中空部材は、中空部に対する溶湯の流入を抑制するための抑制手段を有することを特徴とする鋳造構造体の製造方法。
14. 前記中空部材は、鋳ぐるみによる接合強度を補強するための係合手段を有することを特徴とする請求項１３に記載の鋳造構造体の製造方法。

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