专利名称：铸造悬架结构及铸造悬架的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种铸造悬架结构和铸造悬架的制造方法，该悬架通过铸造而形成，同时具备一对用于将其端部夹入地安装悬臂并使其能够摇动的安装壁。
背景技术：
以往，作为用于支撑悬臂和转向齿轮箱的部件而配设了悬架。例如，在特开平11-115796号公报所示的悬架已被公知。一般悬架通过使钢板轧制成形而制造而成，但近来从轻量化的观点考虑使用铝合金等通过铸造而制造悬架呼声越来越高。
但是，作为把悬臂安装在悬架的结构，采用了把压进臂顶端的轴套可夹入地插入配置在形成于悬架的一对安装臂之间，且通过螺栓和螺母固定成可摇动状态的构成。
在这种情况下，如果考虑从悬臂到悬架的输入，则优选通过加厚一对安装臂的板厚而提高强度。
但是，若加厚一对安装臂的板厚，便出现把悬臂组装在一对安装臂之间时发生较大的组装应力等问题。进一步详细说明为，为了能够把悬臂组装在一对安装臂上，需要把一对安装臂的对置面之间的距离设定成略大于轴套的轴长，且在各安装臂的内侧的面与轴套的轴方向的端面之间分别设定小小的间隙。
但是，当设定了前述间隙时，若把螺栓拧紧螺母里，则一对安装臂分别向相互接近的方向变形间隙的量，但考虑到来自悬臂的输入而加厚安装臂的板厚，则随着板厚的增加而在安装臂的变形部位所产生的组装应力也变大。特别是当铸造悬架时，由于固有疲劳强度低于轧制成形品的悬架，因而组装应力变大就不大合适。
如上所述，当为铸造悬架时，确保从悬臂到悬架的输入的强度与防止增加把悬臂组装到悬架时所产生的组装应力是相反的事件，因此很难两全。
发明内容
本发明考虑到上述事实，其目的在于，获得一种能够同时兼顾即确保从悬臂到悬架的负荷输入的强度又防止悬臂组装到悬架上时所产生的组装应力的增加的铸造悬架结构和铸造悬架的制造方法。
因此，提供了一种铸造悬架结构，通过铸造而形成，同时具备一对用于将其端部夹入地安装悬臂并使其能够摇动的安装壁，其特征在于，使一侧的安装壁的刚性相对高于另一侧安装壁的刚性。
根据如上所述的铸造悬架结构，悬架通过铸造而形成，且具备一对用于将其端部夹入地安装悬臂并使其能够摇动的安装壁。
其中，一对安装臂内，使一侧的安装壁的刚性相对高于另一侧安装壁的刚性，因此对来自悬臂的输入的负荷分担发生变化。即，一侧安装臂的负荷负担比另一侧的安装臂大。即，一侧安装臂可以确保对来自悬臂的输入的钢性。
相反，在把悬臂组装到悬架上时，刚性相对高的一侧的安装臂几乎不变形，而刚性相对低的另一侧的安装臂向组装方向变形。因此，组装时产生的组装应力大于另一侧安装臂侧，但另一侧安装臂构成为相对比一侧安装臂“柔软”，因此能够抑制发生的组装应力自体。
此时，也可优选前述一侧安装臂的厚度相对大于前述另一侧安装臂的厚度。
就这样，通过使前述一侧安装臂的厚度相对大于前述另一侧安装臂的厚度，能够使前述一侧安装臂的刚性相对大于前述另一侧安装臂的刚性。
此外，也可优选在前述悬架表面形成了部件安装用的安装座，且在避开该安装座的位置设定铸造后通过切断浇道形成的切断残余部。
根据如上述的铸造悬架结构，由于在前述悬架表面形成了部件安装用的安装座，因而在车辆行驶时，即在悬架使用状态下，在安装座的形成部位附近产生很高的应力。其中，假设在安装座的形成部位重叠了铸造时由于切断浇道而形成的切断残余部，则会发生更高的应力。但是，上述的铸造悬架结构在避开安装座的位置设定了铸造后由于切断浇道而形成的切断残余部，因此可以排除由于切断残余部与安装座重叠而增加的应力量。
根据本发明的又一观点，可提供一种铸造悬架的制造方法，该悬架具备一对用于通过连结件将其端部夹入地安装悬臂并使其能够摇动的安装壁，其特征在于，通过把成形模具的起模方向向一侧偏出原来的拔模斜度的量，使一侧的安装壁外侧的面与前述悬臂的端部的安装面平行。
此外，前述铸造悬架的制造方法，还可优选使用前述成形模具通过铸造制造出前述一侧安装壁随着接近顶端部而变薄的结构，然后通过切削使前述一侧安装壁内侧的面的一部分与前述悬臂的端部的安装面平行。
悬架的一对安装壁的外侧的面成为以连接件连接时的支撑面，因此两侧都要与悬臂端部的安装面平行。因此，以往，使通过成形模具形成凹部的形状考虑拔模斜度而形成锥形，且经过成形后的二次加工分别切削安装壁的外侧面与内侧面，由此使外侧的面成为与悬臂端部的安装面平行的面。而且，在这种情况下，起模方向呈垂直。换言之，现有的制造方法，不使起模方向呈垂直状，而需要对一对安装壁的外侧的面和内侧的面整体(共4面)进行二次加工。
但是，根据如上所述的铸造悬架的制造方法，通过把成形模具的起模方向向一侧偏出原来的拔模斜度的量，使一侧的安装壁外侧的面与悬臂的端部的安装面平行，因此至少对一侧的安装壁外侧的面不进行二次加工，也能得到与悬臂端部的安装面平行的面。因此，与其对应地不必进行通过切削等的二次加工，因此可实现缩短制造工时，从而有助于降低成本。
根据如上所述地制造铸造悬架，通过使用使一侧安装壁的板厚比另一侧安装壁的板厚要厚的方法，可使一侧安装壁的刚性相对高于另一侧安装壁的刚性。因此，在制造同时兼顾确保对从悬臂输入到悬架的负荷的强度又防止在把悬臂组装到悬架上时产生的组装应力的增加而得到的铸造悬架时，不必对制造设备强制进行大幅的变更。
以下，参照附图作简单说明，以便有助于后述的本发明实施方式的理解。
图1为表示从里侧看第1实施方式的铸造悬架结构的要件的放大透视图。
图2为在前悬臂的安装部位切断图1的前悬架的纵剖视图。
图3为在包含前悬臂的安装部位和转向齿轮箱的安装部位双方的平面切断图1的前悬架的横剖视图。
图4为简略地表示图1的前悬架的全体构成的透视图。
图5为用于说明现有的铸造悬架制造方法的说明图。
图6为用于说明本发明的铸造悬架制造方法的说明图。
图7为用于说明因现有浇口形成导致的问题的说明图，(A)为主视图，(B)为俯视图。
图8为用于说明本实施方式的铸造悬架结构的构成的说明图，(A)为主视图，(B)为俯视图。
具体实施例方式
(第1实施方式)以下，利用图1～图6而对适用本发明的第1实施方式的前悬架10进行说明。
图4中表示本实施方式的前悬架10的全体构成的透视图，且图1中表示从里面侧看该铸造悬架10的要件的放大透视图。且图2中示出了表示前悬架要件的纵剖视图，又在图3中示出了表示该前悬架10要件的横剖视图。
如图4所示，前悬架10包括沿着车辆宽度方向而前后平行地配置的一对前悬架前横梁12和前悬架后横梁14、以及沿着车辆前后方向而左右平行地配置的一对前悬架侧梁16、18而构成，且作为全体俯视为形成井字形状。且，该前悬架10通过采用铝合金的铸造(铝模铸制成)而构成。
在上述的前悬架10的前悬架前横梁12的前侧可配设转向齿轮箱20(参照图3)，且在前悬架10的两端部外侧可轴支承左右一对前悬臂22(参照图2)使其能摇动。
进一步具体说明为，如图1～图3所示，前悬架10的前拐角部前后平行地配置有分别一体形成板状的前侧安装座24和后侧安装座26。在这些前侧安装座24和后侧安装座26的外侧的角部以同轴形成了螺栓插通孔28，且形成该螺栓插通孔28的部分被做成用于安装前悬臂22的前侧臂安装部30和后侧臂安装部32。在这种前侧臂安装部30与后侧臂安装部32之间插入了可压进前悬臂22内端部的轴套34(参照图2)，因此通过螺栓36和螺母38安装为可摇动的状态。
此外，在上述的前侧安装座24的内侧的角部一体形成了扁平的近似圆筒形状且用于安装转向齿轮箱20的齿轮箱安装部42(参照图3)。在齿轮安装部42的轴心部形成有螺栓插通孔43。转向齿轮箱20通过螺栓44和螺母46被固定在左右一对齿轮安装部42。
总结至此的构成，本实施方式的铸造悬架结构中，前悬架10的前侧臂安装部30与齿轮箱安装部42通过沿着车辆宽度方向以立设状态配置的板状的前侧安装座24而在车辆宽度方向上被相互连接。还有，上述前侧臂安装部30和齿轮箱安装部42，由于被压制成形，借助于形成为带板状的金属制(钢板制)的(斜支撑)48(参照图2、图3)，被相互连接。
其中，如图2等所示，在本实施方式中使作为以夹入其端部的状态可摇动地轴支承上述的悬臂22的“一对安装壁”的前侧安装座24和后侧安装座26的刚性比不同。进一步具体说明为，通过使配置于从悬臂22的输入F的负荷作用方向侧的后侧安装座26的后侧臂安装部32的板厚厚于前侧安装座24的前侧臂安装部30的板厚，使前者的刚性相对高于后者的刚性。
进而，如图1所示，在后侧安装座26的后方侧沿着近似与平面呈直角的方向(近似车辆前后方向)形成了一对加强筋50。这些加强筋50的各前端部被连接到后侧安装座26的后面侧，从而发挥对来自前悬臂22的输入支撑该后侧安装座26的功能。
接着，对本实施方式的通过铸造来制造前悬架10的方法进行说明，并通过该说明对本实施方式的作用及效果进行说明。
图5以模式图表示现有的前悬架的制造方法的概要，且图6以模式图表示本实施方式的前悬架10的制造方法的概要。以下，边对两者进行比较，边对本实施方式的前悬架10的制造方法进行说明。
以往，如图5所示，使最终形成后侧安装部26′的凹部54在下模具56中形成为等腰梯形形状。而且，将上模具58合到下模具56上时形成的间隙60用于形成前侧安装座24′。并且，浇铸后，如图5(B)所示，通过使下模具56与上摸具58相互脱离的方向且垂直的方向作为起模方向(以箭头P表示)而脱模，获得具备一对前侧安装座24′与后侧安装座26′的产品62(前悬架)。
在这种情况下，在产品62上所形成的后侧安装座26′具有等腰梯形形状的截面。且，前侧安装座24′也形成倾斜的形状。因此，为了能实现螺栓36和螺母38连接，经过二次加工，把前侧安装座24′的内侧的面24′A与后侧安装座26′的内侧的面26′A以及前侧安装座24′的外侧的面24′B与后侧安装座26′的外侧的面26′B等共4面全部精轧成垂直面。而且，需要使前侧安装座24′的内侧的面24′A与后侧安装座26′的内侧的面26′A成为垂直面，其理由是，与前悬臂22的轴套34的安装面进行面接触的缘故。且，需要使前侧安装座24′的外侧的面24′B与后侧安装座26′的外侧的面26′B成为垂直面的理由是成为拧紧螺栓36与螺母38时的连接支撑面的缘故。
因此，根据现有的制造方法，需要对共计4面进行二次加工，与此对应地增加了制造工时，同时也增加了成本。
对此，在本实施方式的前悬架12的制造方法中，如图6所示，通过把下模具64与上摸具66的起模方向向一侧(在图6中为逆时针方向)偏出原来的拔模斜度，可使后侧安装座26的外侧的面26B自最初起就形成垂直面。在这种情况下，起模方向不是垂直方向，而变成向图中逆时针方向偏出图5(B)的θ量的箭头Q方向。且，由于起模方向偏出θ量，因而后侧安装座26的内侧的面26A成为共2θ的倾斜面。
就这样，在本实施方式中即使不对后侧安装座26的外侧的面26B进行二次加工，也能得到与前悬臂22的端部的轴套34的安装面平行的面，因此，与此对应，不必进行二次加工。因此，能够实现缩短制造日工，从而有助于降低成本。且从最初起就形成平行的面，因此也无需注意加工精度。因此，使具备前侧安装座24与后侧安装座26的前悬架10的制造变得容易。
作为补充，当实施本实施方式时，前侧安装座24的内侧的面24A与外侧的面24B也能够成垂直面，因此可得到前述效果。只是实际上，前侧安装座24的内侧的面24A对接了轴套34的安装面，因此由于提高平面度等理由而进行二次加工。且，对于前侧安装座24的外侧的面24B，当实施本实施方式时，由于要装载板48而仍然进行二次加工。
进一步补充为，如图2中所示的有无二次加工的状态，以双点划线表示了二次加工前的状态。前侧安装座24的内侧的面24A与外侧的面24B的二次加工前的状态为双点划线a、b。后侧安装座26的内侧的面26A的二次加工前的状态为双点划线c。对后侧安装座26的外侧的面26B则不进行二次加工。
如上所述，当采用本实施方式的铸造悬架结构时，使后侧安装座26的板厚厚于前侧安装座24的板厚，因此从前悬臂22的输入的负荷分担发生变化。即，如图2所示，对于来自前悬臂22的输入F，后侧安装座26的负荷负担Fr大于前侧安装座24的负荷负担Ff(Fr＞Ff)。即，在后侧安装座26侧可以确保对来自前悬臂22的输入F的刚性。
相反，在把前悬臂22组装到前悬架10的前侧安装座24与后侧安装座26时，刚性相对高的后侧安装座26几乎不变形，而刚性相对低的前侧安装座24向组装方向变形。因此，组装时产生的组装应力大于前侧安装座24侧的应力，但前侧安装座24构成为相对后侧安装座26较柔软，因此能够抑制发生的组装应力自体。而且，组装应力产生在通过作用于连接时的负荷而产生变形的图2和图3的S线方向部。
总结为，根据本实施方式的铸造悬架结构，能够兼顾即确保对从前悬臂22到前悬架10的负荷输入的强度又防止把前悬臂22组装到前悬架10时产生的组装应力的增加等两种功能。
此外，当实施本实施方式的铸造悬架的制造方法时，能够减少前悬架10在铸造后的二次加工，与此对应，能够实现降低前悬架10的制造成本及制造工序的简易化。
进而，当时使该制造方法时，基本上把起模方向向一侧偏出现有摸具斜度的量，因此在制造具备(虽然下模具64与上模具66的形状需要变更)板厚不同的一对安装壁(前侧安装座24与后侧安装座26)的前悬架10时，具有无需强调制造设备的大幅变更等优点。
(第2实施方式)以下，利用图7和图8而对本发明的铸造悬架结构的第2实施方式进行说明。而且，对于与前述的第1实施方式相同构成部分则标以相同标号而省略其说明。
图7中表示了通过现有铸造方法制造前悬架80时的问题点。如图7(B)所示，当从浇口82进行浇铸后切断浇道84时，很难保证沿着前悬架80的前表面没有过剩或不足现象，因此通常沿着切断线R切断浇道84。此时，如图7(A)所示，残留在前悬架80侧的切断残余部86在前悬架80前表面的下框形成直线状。该切断残余部86与齿轮箱安装部42重叠，但齿轮箱安装部42的相邻部位变成最初产生应力集中的高应力部88，因此若在该高应力部88重叠切断残余部86，还出现产生应力集中等问题。
对此，如图8所示，以避开高应力部88的状态，并通过倾斜地配置切断残余部90，可以排除由于图7的切断残余部86与齿轮箱安装部42重叠而增加的应力分额。即，在本实施方式的前悬架92中可以把集中到高应力部94的应力抑制到最小限。
(实施方式的补充说明)在上述的各实施方式中对前悬架10、92适用了本发明的铸造悬架结构，但不限于此，对后悬架上也可以适用本发明。
此外，在上述的第1实施方式中，采用了使后侧安装座26的板厚厚于前侧安装座24的板厚，同时设定提高后侧安装座26刚性的加强筋50、52的构成，但不限于此，也可以只采用某一种。进而，对于前侧安装座24与后侧安装座26中的某一个进行高刚性化，则可根据与输入负荷的关系而适当选择。从概念上讲，为了使负荷分担产生变化，优选设置有高刚性部(厚料部)与低刚性部(薄料部)的构成。且，用于付与刚挺的构成还包括使板厚变得不同的方法和设定有无加强筋或多少的方法以外的构成。例如，也可以在一侧形成开口部而另一侧则不形成开口部等。
进而，在上述的第2实施方式中对在前悬架10的前面配置有齿轮箱安装部42的构成适用了本发明，但不限于此，本发明能适用到各种部件(例如，掌舵系部件、悬架系部件、发动机固定件等)的安装座。
如上所述，本发明的铸造悬架结构在用于安装悬臂端部的一对安装壁内，使一侧安装壁的刚性相对高于另一侧安装壁的刚性，因此具有兼顾即确保从悬臂到悬架的负荷输入的强度与防止增加把悬臂组装到悬架时产生的组装应力等良好的效果。
此外，在悬架表面形成有安装部件用的安装座，且在避开该安装座的位置设定了铸造后通过切断浇道而形成的切断残余部，因此具有能够抑制在安装座的形成部位附近发生的应力等良好的效果。
还有，具备用于通过连接件可夹入其端部地安装悬架并使其能够摇动的一对安装壁的铸造悬架的制造方法，通过把成形模具的起模方向向一侧偏出原来的拔模斜度的量，使一侧的安装壁外侧的面与悬臂的端部的安装面平行，因此能够减少悬架铸造后的二次加工，其结果，具有能够将低悬架的制造成本及实现制造简易化等良好的效果。
此外，根据这种铸造悬架的制造方法，根据如上述地制造铸造悬架，通过使用使一侧安装壁的板厚厚于另一侧安装壁的板厚等方法，具有能够不强求制造设备的大幅变更便可制造出具有兼顾即确保从悬臂到悬架的负荷输入的强度又防止增加把悬臂组装到悬架时产生的组装应力功能的铸造悬架等良好的效果。
权利要求
1.一种铸造悬架结构，通过铸造而形成，同时具备一对用于将其端部夹入地安装悬臂(22)并使其能够摇动的安装壁(24，26)，其特征在于，使一侧的安装壁(26)的刚性相对高于另一侧安装壁(24)的刚性。
2.如权利要求1所述的铸造悬架结构，其中，所述一侧安装壁(26)的厚度相对大于所述另一侧的安装壁(24)的厚度。
3.如权利要求1或2所述的铸造悬架结构，其中，在所述悬架(92)的表面上形成了部件安装用的安装座(42)，且在避开该安装座(42)的位置设定了由于铸造后切断浇道(84)形成的切断残余部(90)。
4.一种铸造悬架的制造方法，该悬架具备一对用于通过连接件(36，38)将其端部夹入地安装悬臂(22)并使其能够摇动的安装壁(24，26)，其特征在于，通过把成形模具(64，66)的起模方向向一侧偏出原来的拔模斜度(θ)的量，使一侧的安装壁(26)外侧的面(26B)与所述悬臂(22)的端部的安装面平行。
5.如权利要求4所述的铸造悬架的制造方法，其中，根据所述成形模具(64，66)并经过铸造而制造出所述一侧的安装壁(26)随着接近顶端部而变薄的结构，然后通过切削所述一侧的安装壁(26)的内侧的面(26A)的一部分而使得与所述悬臂(22)的端部的安装面平行。
全文摘要
一种悬架机构，通过把支撑悬臂(22)端部的后侧安装座(26)的板厚设定成厚于前侧安装座(24)，前者的刚性变得相对比后者的刚性高。组装时，因刚性低(板厚薄)侧的前侧安装座(24)变形，而使组装应力变小。且，确保对负荷输入的强度，则由刚性高(板厚厚)侧的后侧安装座(26)承受。
文档编号B22D25/00GK1576138SQ20041006161
公开日2005年2月9日 申请日期2004年6月23日 优先权日2003年6月25日
发明者三国敦, 相本光宏, 铃木雅之 申请人:丰田自动车株式会社