説明

サスペンション部品用素形材、サスペンション部品用素形材の製造方法および棒状複合材

【課題】高い耐食性を確保しつつ軽量化を図ることが可能なサスペンション部品用素形材を提供すること。
【解決手段】棒状部1の両端にエンド部2,2を接合してなるサスペンション部品用素形材Sであって、棒状部1は、棒状の芯部1aと、芯部1aの外周面を被覆する被覆層1bとを備えており、芯部1aは、被覆層1bよりも強度の高いアルミニウム合金からなり、エンド部2および被覆層1bは、芯部1aよりも耐食性の高いアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、サスペンション部品用素形材、サスペンション部品用素形材の製造方法および棒状複合材に関する。
【背景技術】
【0002】
アッパリンク、ロアリンク、ラジアスロッドなどサスペンション部品(サスペンションリンク)の素となる素形材(以下、「サスペンション部品用素形材」という。)には、鉄鋼材料が用いられていたが、車両の軽量化という観点から、アルミニウム合金材料が用いられることも多い。例えば、特許文献1〜3には、アルミニウム合金製のパイプ状部材の両端にアルミニウム合金製のエンド部材を摩擦圧接してなるサスペンション部品用素形材が開示されている。なお、サスペンション部品用素形材をアルミニウム合金製とする場合には、耐食性に優れた6000系アルミニウム合金を使用することが多い。
【0003】
【特許文献1】特開平11−156562号公報
【特許文献2】国際公開第2008/010265号パンフレット
【特許文献3】特開2008−55486号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
6000系アルミニウム合金に代えて、これよりも強度の高い2000系や7000系のアルミニウム合金を使用すれば、サスペンション部品用素形材のさらなる軽量化を実現することができるが、6000系アルミニウム合金に比べて耐食性に劣るという問題がある。
【0005】
このような観点から、本発明は、高い耐食性を確保しつつ軽量化を図ることが可能なサスペンション部品用素形材およびその製造方法を提供することを課題とし、さらには、このようなサスペンション部品用素形材に好適に使用される棒状複合材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
このような課題を解決する本発明に係るサスペンション部品用素形材は、棒状部の両端にエンド部を接合してなるサスペンション部品用素形材であって、前記棒状部は、棒状の芯部と、当該芯部の外周面を被覆する被覆層とを備えており、前記芯部は、前記被覆層よりも強度の高いアルミニウム合金からなり、前記エンド部および前記被覆層は、前記芯部よりも耐食性の高いアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする。
【0007】
本発明によれば、被覆層よりも強度の高いアルミニウム合金製の芯部を具備しているので、被覆層と同質のアルミニウムまたはアルミニウム合金のみで棒状部を形成する場合に比べて、棒状部の断面積を小さくすることが可能になり、ひいては、サスペンション部品用素形材の軽量化を図ることが可能になる。また、本発明によれば、芯部よりも耐食性の高いアルミニウム製またはアルミニウム合金製の被覆層およびエンド部で芯部を覆っているので、高い耐食性を確保することが可能となる。なお、芯部は、中実であってもよいし、管状(中空)であってもよい。
【0008】
耐食性の高いアルミニウムまたはアルミニウム合金として、例えば、JIS規格の1000系アルミニウム(純アルミニウム)や6000系アルミニウム合金(Al−Mg−Si系合金)などの耐食アルミニウム合金を使用する場合には、それよりも強度の高いアルミニウム合金として、例えば、ジュラルミンあるいは超ジュラルミンと呼ばれるJIS規格の2000系アルミニウム合金(Al−Cu−Mg系合金)や、超々ジュラルミンと呼ばれるJIS規格の7000系アルミニウム合金(Al−Zn−Mg系合金)といった高力アルミニウム合金を使用すればよい。
【0009】
棒状部の端面にエンド部を接合する手段に制限はないが、摩擦圧接にて接合することが望ましい。摩擦圧接によれば、棒状部とエンド部を簡易迅速に接合することが可能になる。
【0010】
本発明に係るサスペンション部品用素形材の製造方法は、棒状部の両端にエンド部を設けたサスペンション部品用素形材の製造方法であって、1000系アルミニウム製または6000系アルミニウム合金製の管材の内空部に2000系アルミニウム合金製または7000系アルミニウム合金製の棒材を挿入して棒状複合材を形成する複合材準備過程と、前記棒状複合材から、前記棒状部の素となる棒状素形材を形成する素形材準備過程と、前記棒状素形材の両端面のそれぞれに、前記エンド部の素となる高耐食性のアルミニウム合金製のブロック状素形材を摩擦圧接する摩擦圧接過程と、を含むことを特徴とする。
【0011】
本発明によれば、高い耐食性を確保しつつ軽量化を図ることが可能なサスペンション部品用素形材を、簡単に製造することが可能となる。なお、棒材は、中実であってもよいし、管状であってもよい。また、ブロック状素形材は、例えば、6000系のアルミニウム合金にて構成するとよい。6000系を選定すれば耐食性もよく、強度も比較的高いので好都合である。
【0012】
なお、棒状素形材およびブロック状素形材の形状が、棒状部およびエンド部の仕上形状から掛け離れているような場合には、前記摩擦圧接過程で得られた摩擦圧接部品に対して鍛造加工を施し(鍛造過程)、得られた鍛造品に対して溶体化処理、焼入れ処理および人工時効処理を施すとよい(T6処理過程)。いわゆるT6処理を行えば、摩擦圧接により形成された熱影響部(HAZ=Heat Affected Zone)の強度を向上させることが可能になり、さらには、摩擦圧接過程や鍛造過程で発生した残留応力を除去することが可能になる。
【0013】
前記複合材準備過程では、前記棒材が挿入された状態の前記管材に対して引抜加工、しごき加工またはスピニング加工を施すことで、前記棒材の外周面と前記管材の内周面とを密着させるとよい。このようにすると、棒材と管材の一体化が図られるようになるので、単一のアルミニウム合金からなる棒状部材と同等の加工性を確保することが可能となる。
【0014】
本発明に係る棒状複合材は、管材の内空部に棒材を挿入して構成した棒状複合材であって、前記棒材は、前記管材よりも強度の高いアルミニウム合金からなり、前記管材は、前記棒材よりも耐食性の高いアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、前記棒材の外周面と前記管材の内周面とが密着していることを特徴とする。
【0015】
本発明に係る棒状複合材によれば、管材と同質のアルミニウムまたはアルミニウム合金のみで棒状部材を形成する場合に比べて強度が高まるので、棒状部分の断面積を小さくすることが可能になり、ひいては、その軽量化を図ることが可能になる。また、棒材よりも耐食性の高いアルミニウム製またはアルミニウム合金製の管材で棒材を覆っているので、高い耐食性を維持することが可能となる。なお、棒材は、中実であってもよいし、管状であってもよい。
【発明の効果】
【0016】
本発明に係るサスペンション部品用素形材および棒状複合材によれば、高い耐食性を確保しつつ軽量化を図ることが可能となる。
また、本発明に係るサスペンション部品用素形材の製造方法によれば、高い耐食性を確保しつつ軽量化を図ることが可能なサスペンション部品用素形材を容易に得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
本実施形態に係るサスペンション部品用素形材は、アッパリンク、ロアリンク、ラジアスロッドといったサスペンション部品の素となる部材である。
【0018】
図1に示すように、本実施形態に係るサスペンション部品用素形材Sは、棒状部1の両端面のそれぞれに、エンド部2を接合して構成したものである。
【0019】
棒状部1は、棒状の芯部1aと、芯部1aの外周面を被覆する管状の被覆層1bとを備えている。図1の(b)に示すように、芯部1aは中実であり、芯部1aの外周面は、被覆層1bの内周面に密着している。図1の(a)に示すように、被覆層1bは、芯部1aの全長に亘って形成されており、被覆層1bの長手方向の端面は、芯部1aの長手方向の端面と面一になっている。
【0020】
芯部1aは、被覆層1bよりも強度の高いアルミニウム合金からなり、被覆層1bは、芯材1aよりも耐食性の高いアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる。
【0021】
本実施形態の芯部1aは、JIS規格の7075アルミニウム合金からなる。7075アルミニウム合金は、アルミニウム合金の中で最も高い強度をもつAl−Zn−Mg−Cu系合金の一種であり、超々ジュラルミンと呼ばれる7000系アルミニウム合金(Al−Zn−Mg系合金)に分類されるものである。なお、7075アルミニウム合金以外の7000系アルミニウム合金にて芯部1aを構成してもよいし、ジュラルミン若しくは超ジュラルミンと呼ばれるJIS規格の2000系アルミニウム合金(Al−Cu−Mg系合金)にて芯部1aを構成しても差し支えない。
【0022】
本実施形態の被覆層1bは、JIS規格の6061アルミニウム合金からなる。6061アルミニウム合金は、耐食性に優れたアルミニウム合金であり、6000系アルミニウム合金(Al−Mg−Si系合金)に分類されるものである。なお、6061アルミニウム合金以外の6000系アルミニウム合金(Al−Mg−Si系合金)にて被覆層1bを構成してもよいし、1000系アルミニウム(純アルミニウム)にて被覆層1bを構成しても差し支えない。
【0023】
なお、棒状部1の強度(耐力)は、芯部1aおよび被覆層1bのそれぞれの材料強度(耐力)と、芯部1aと被覆層1bの断面比率とに基づいて算出することができる。例えば、後記するT6処理過程を経た後の7075アルミニウム合金の強度が510N/mmであり、6061アルミニウム合金の強度が280N/mmであり、芯部1aと被覆層1bの断面比率が8:2である場合、棒状部1の強度は、464N/mm(=510×0.8+280×0.2)となる。
【0024】
エンド部2は、棒状部1の端面に接合されている。エンド部2の接合端面2aは、芯部1aおよび被覆層1bの両方に摩擦圧接されており、芯部1aの長手方向の端面を完全に覆い隠している。なお、棒状部1とエンド部2の接合方法に制限はなく、摩擦圧接のほか、例えば溶接により両者を接合してもよい。
【0025】
エンド部2は、芯部1aよりも耐食性が高く且つ必要な強度を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる。本実施形態のエンド部2は、JIS規格の6061アルミニウム合金からなる。
【0026】
次に、サスペンション部品用素形材Sの製造方法を説明する。
本実施形態の製造方法は、図2の(a)に示すように、棒状部1(図1参照)の素となる棒状素形材1’の両端面のそれぞれに、エンド部2(図1参照)の素となるブロック状素形材2’を摩擦圧接し、得られた摩擦圧接部品Fwに対して鍛造加工とT6処理を施す、というものであり、複合材準備過程と、素形材準備過程と、摩擦圧接過程と、鍛造過程と、T6処理過程とを含んでいる。
【0027】
複合材準備過程は、棒状素形材1’の素となる棒状複合材10(図3の(b)参照)を製造する過程である。本実施形態の複合材準備過程では、図3の(a)に示すように、管材1Bの内空部に棒材1Aを挿入し、棒材1Aが挿入された状態の管材1Bに対して引抜加工を施すことで、図3の(b)に示す棒状複合材10を製造している。引抜加工を行うと、管材1Bが縮径し、棒材1Aの外周面と管材1Bの内周面とが密着した棒状複合材10が得られる。なお、棒材1Aは、芯部1a(図1参照)の素となる部材であり、7075アルミニウム合金製の押出形材からなる。また、管材1Bは、被覆層1b(図1参照)の素となる部材であり、6061アルミニウム合金製の中空押出形材からなる。
【0028】
素形材準備過程は、棒状複合材10から棒状素形材1’を形成する過程である。本実施形態の素形材準備過程では、棒状複合材10を適宜な長さで切断することで、棒状素形材1’を得ている。また、素形材準備過程では、ブロック状素形材2’(図2の(a)参照)も形成する。図示は省略するが、ブロック状素形材2’は、例えば、6061アルミニウム合金製の押出形材を適宜な長さで切断することで得ることができる。
【0029】
摩擦圧接過程は、図2の(a)に示すように、棒状素形材1’の両端面のそれぞれに、ブロック状素形材2’を摩擦圧接し、摩擦圧接部品Fwを得る過程である。具体的には、図示せぬ摩擦圧接装置のクランプで棒状素形材1’を把持するとともに、摩擦圧接装置の回転主軸に設けたチャックでブロック状素形材2’を把持し、ブロック状素形材2’を回転させつつ棒状素形材1’の長手方向の端面に突き合せればよい。なお、摩擦圧接の過程で接合部の外周側に押し出されたバリ3は、鍛造過程を行う前に切除する。
【0030】
鍛造過程は、摩擦圧接過程で得られた摩擦圧接部品Fwに対して鍛造加工を施し、図2の(b)に示すような形態の鍛造品Foを得る過程である。本実施形態の鍛造過程では、熱間の型鍛造にてブロック状素形材2’に対して鍛造加工を行い、サスペンション部品用素形材Sの仕上形状に近似した形状の鍛造品Foを製造する。その後必要に応じて、鍛造品Foに機械加工を施し、鍛造の過程で発生するバリや、鍛造型の抜き勾配によって不可避的に形成される余肉などを切除する。なお、棒状部1と棒状素形材1’とで断面形状等が異なる場合には、棒状素形材1’にも鍛造加工を施す。
【0031】
T6処理過程は、鍛造過程で得られた鍛造品Foに対して溶体化処理、焼入れ処理および人工時効処理を施す過程である。T6処理を行えば、摩擦圧接により形成された熱影響部の強度を向上させること可能になり、さらには、摩擦圧接過程や鍛造過程で発生した残留応力を除去することが可能になる。T6処理過程を経ると、図1に示すサスペンション部品用素形材Sとなる。
【0032】
以上説明した本実施形態に係るサスペンション部品用素形材Sによれば、被覆層1bよりも強度の高いアルミニウム合金製の芯部1aを具備しているので、被覆層1bと同質のアルミニウムまたはアルミニウム合金のみで棒状部1を形成する場合に比べて、棒状部1の断面積を小さくすることが可能になり、ひいては、棒状部1の軽量化を図ることが可能になる。軽量化の程度は、サスペンション部品用素形材Sの寸法・形状等によって異なるが、引張強度のみに着目して検討すると、芯部1aと被覆層1bの断面比率を8:2とした場合、前述の通り、6061アルミニウム合金の強度が280N/mmであるのに対し、7075アルミニウム合金と6061アルミニウム合金とを複合化した棒状部1の強度は464N/mmとなるので、その重量(断面積)は、280/464=60%となる。すなわち、7075アルミニウム合金と6061アルミニウム合金とを複合化した棒状部1を用いると、6061アルミニウム合金のみで形成した場合に比べて、重量は40%軽量化する。
【0033】
また、サスペンション部品用素形材Sによれば、芯部1aよりも耐食性の高いアルミニウム合金製の被覆層1bおよびエンド部2で芯部1aを覆っているので、高い耐食性を確保することが可能となる。
【0034】
また、本実施形態に係るサスペンション部品用素形材Sの製造方法によれば、高い耐食性を確保しつつ軽量化を図ることが可能なサスペンション部品用素形材Sを、簡単に製造することが可能となる。特に本実施形態では、棒状部1とエンド部2とを摩擦圧接にて接合しているので、両者を簡易迅速に接合することが可能になる。
【0035】
なお、本実施形態では、棒状複合材10の製造方法として、棒材1Aが挿入された状態の管材1Bに対して引抜加工を施す方法を例示したが、棒状複合材10の製造方法を限定する趣旨ではない。図示は省略するが、棒材1Aが挿入された状態の管材1Bに対してしごき加工やスピニング加工を施すことで、管材1Bと棒材1Aとが密着した棒状複合材10を製造してもよい。
【0036】
また、本実施形態では、棒状複合材10の製造方法として、管材1Bの内径よりも小さな外径の棒材1Aを管材1Bの内空部に遊挿し、管材1Bを縮径させることで、管材1Bと棒材1Aとが密着した棒状複合材10を製造する方法を例示したが、管材1Bの内径と同一もしくはやや大きな外径の棒材1Aを管材1Bの内空部に押し込んで(嵌合して)、管材1Bと棒材1Aとが密着した棒状複合材10を製造してもよい。
【0037】
本実施形態では、エンド部2の仕上形状から掛け離れた形状のブロック状素形材2’を棒状素形材1’に接合し、鍛造過程を行ってブロック状素形材2’をエンド部2の仕上形状に近づける場合を例示したが、ブロック状素形材2’の形態等を限定する趣旨ではない。図示は省略するが、エンド部2と同一形状のブロック状素形材もしくはエンド部2に近似した形状のブロック状素形材を棒状素形材1’に接合してもよい。このようなブロック状素形材を使用すれば、荒型が不要になるなど、鍛造回数を削減することが可能になり、場合によっては、鍛造過程を省略することが可能になる。
【0038】
本実施形態では、棒状部1の断面形状を円形とした場合を例示したが、棒状部1の断面形状を限定する趣旨ではない。また、本実施形態では、棒状部1の芯部1a(棒材1A)が中実である場合を例示したが、管状(中空)の芯部1a(棒材1A)としても差し支えない。
【0039】
本実施形態では、押出形材からなるブロック状素形材2’を例示したが、鋳造品からなるブロック状素形材を使用しても差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】(a)は本発明の実施形態に係るサスペンション部品用素形材の構成を説明するための断面図、(b)は(a)のA−A線断面図である。
【図2】(a)および(b)は、本発明の実施形態に係るサスペンション部品用素形材の製造方法を説明するための断面図である。
【図3】(a)および(b)は、本発明の実施形態に係るサスペンション部品用素形材の製造方法および棒状複合材の構成を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【0041】
S サスペンション部品用素形材
1 棒状部
1a 芯部
1b 被覆層
2 エンド部
1’ 棒状素形材
2’ ブロック状素形材
10 棒状複合材
1A 棒材
1B 管材
Fw 摩擦圧接部品
Fo 鍛造品

【特許請求の範囲】
【請求項1】
棒状部の両端にエンド部を接合してなるサスペンション部品用素形材であって、
前記棒状部は、棒状の芯部と、当該芯部の外周面を被覆する被覆層とを備えており、
前記芯部は、前記被覆層よりも強度の高いアルミニウム合金からなり、
前記エンド部および前記被覆層は、前記芯部よりも耐食性の高いアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とするサスペンション部品用素形材。
【請求項2】
前記各エンド部が、前記棒状部の端面に摩擦圧接されていることを特徴とする請求項1に記載のサスペンション部品用素形材。
【請求項3】
棒状部の両端にエンド部を設けたサスペンション部品用素形材の製造方法であって、
1000系アルミニウム製または6000系アルミニウム合金製の管材の内空部に2000系アルミニウム合金製または7000系アルミニウム合金製の棒材を挿入して棒状複合材を形成する複合材準備過程と、
前記棒状複合材から、前記棒状部の素となる棒状素形材を形成する素形材準備過程と、
前記棒状素形材の両端面のそれぞれに、前記エンド部の素となる高耐食性のアルミニウム合金製のブロック状素形材を摩擦圧接する摩擦圧接過程と、を含むことを特徴とするサスペンション部品用素形材の製造方法。
【請求項4】
棒状部の両端にエンド部を設けたサスペンション部品用素形材の製造方法であって、
1000系アルミニウム製または6000系アルミニウム合金製の管材の内空部に2000系アルミニウム合金製または7000系アルミニウム合金製の棒材を挿入して棒状複合材を形成する複合材準備過程と、
前記棒状複合材から、前記棒状部の素となる棒状素形材を形成する素形材準備過程と、
前記棒状素形材の両端面のそれぞれに、前記エンド部の素となる高耐食性のアルミニウム合金製のブロック状素形材を摩擦圧接する摩擦圧接過程と、
前記摩擦圧接過程で得られた摩擦圧接部品に対して鍛造加工を施す鍛造過程と、
前記鍛造過程で得られた鍛造品に対して溶体化処理、焼入れ処理および人工時効処理を施すT6処理過程と、を含むことを特徴とするサスペンション部品用素形材の製造方法。
【請求項5】
前記複合材準備過程では、前記棒材が挿入された状態の前記管材に対して引抜加工、しごき加工またはスピニング加工を施すことで、前記棒材の外周面と前記管材の内周面とを密着させる、ことを特徴とする請求項3または請求項4に記載のサスペンション部品用素形材の製造方法。
【請求項6】
管材の内空部に棒材を挿入して構成した棒状複合材であって、
前記棒材は、前記管材よりも強度の高いアルミニウム合金からなり、
前記管材は、前記棒材よりも耐食性の高いアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、
前記棒材の外周面と前記管材の内周面とが密着していることを特徴とする棒状複合材。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2010−120075(P2010−120075A)
【公開日】平成22年6月3日(2010.6.3)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−298456(P2008−298456)
【出願日】平成20年11月21日(2008.11.21)
【出願人】(000004743)日本軽金属株式会社 (627)
【Fターム(参考)】