CN105324258A - 悬架臂及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供悬架臂及其制造方法。能够廉价地制造以堵塞悬架臂主体的筒状接合部的前端的开口的方式焊接衬套用外筒的悬架臂。作为筒状接合部发挥功能的端部(14)的前端(20)形成为与衬套用外筒(16)的圆筒外周面(18)对应的圆弧形状，在该前端(20)遍及整周与圆筒外周面(18)大致接触的状态下，使该前端(20)遍及整周与圆筒外周面(18)焊接，因此前端(20)的开口(21)被衬套用外筒(16)适当封闭，适当地防止水、泥向悬架臂主体(12)内侵入。另外，作为衬套用外筒(16)可直接使用圆管，并且对于端部(14)也只要将前端(20)形成为圆弧形状即可，无需特别的尺寸精度的管理，焊枪(30)所进行的焊接也只要沿着衬套用外筒(16)的圆筒外周面(18)进行即可，因此削减了制造成本。

Description

悬架臂及其制造方法
技术领域
本发明涉及悬架臂，特别是涉及以堵塞设置于悬架臂主体的筒状接合部的前端的开口的方式通过焊接一体地接合衬套用外筒的悬架臂。
背景技术
在悬架臂主体通过焊接一体地接合衬套用外筒的悬架臂，被广泛作为车辆的悬架装置用的部件使用。专利文献1所记载的悬架臂即为一例，其在设置于悬架臂主体的筒状接合部一体地焊接衬套用外筒，在衬套用外筒的接合部分设置突起部，以便能够堵塞悬架臂主体的筒状接合部的开口。通过如此利用衬套用外筒堵塞筒状接合部的开口，可防止水、泥等进入悬架臂主体内并生锈。
专利文献1：日本特开2010-274823号公报
然而，当如此在衬套用外筒设置突起部来堵塞筒状接合部的开口的情况下，与使用单纯的圆管的情况相比，由于增加了突出部的成型工序，导致制造成本相应增高。另外，为使此类的突起部以及筒状接合部大致接合，需要管理两者的尺寸精度，并且需要仿照突起部的形状实施焊接，因此成本也会因此而增高。
发明内容
本发明是以上述情况为背景而完成的，其目的在于提供一种能够廉价地制造以堵塞悬架臂主体的筒状接合部的前端的开口的方式焊接衬套用外筒的悬架臂。
为了实现该目的，第1发明为一种悬架臂，该悬架臂通过在设置于悬架臂主体的筒状接合部的前端以堵塞该前端的开口的方式通过焊接一体地接合衬套用外筒而成，其特征在于，(a)上述前端形成为与上述衬套用外筒的圆筒外周面对应的圆弧形状，以便该前端通过与该圆筒外周面对接而遍及整周与该圆筒外周面接触，(b)在该前端遍及整周与上述圆筒外周面接触地对接的状态下，将该前端遍及整周焊接于该圆筒外周面。
第2发明为一种悬架臂的制造方法，是通过在设置于悬架臂主体的筒状接合部的前端以堵塞该前端的开口的方式通过焊接一体地接合衬套用外筒而成的悬架臂的制造方法，该悬架臂的制造方法的特征在于，(a)上述前端形成为与上述衬套用外筒的圆筒外周面对应的圆弧形状，以便该前端通过与该圆筒外周面对接而遍及整周与该圆筒外周面接触，(b)在该前端遍及整周与上述圆筒外周面接触地对接的状态下，对该前端的整周实施焊接而与该圆筒外周面接合。
第3发明的特征在于，在第2发明的悬架臂的制造方法中，(a)在上述前端的上述圆弧形状的周向的外端部，至少使上述开口的内周缘部与上述圆筒外周面接触，另一方面，(b)具有与该外端部的壁厚相同或者比该壁厚短的宽度的外端部端面形成为随着趋向外端而从该圆筒外周面离开，以便在该外端部与上述圆筒外周面之间形成V字状的凹槽，(c)在形成上述凹槽的上述外端部，朝向该凹槽进行焊接，以使得热量进入到包括该凹槽的底部在内的部分。
第4发明的特征在于，在第3发明的悬架臂的制造方法中，(a)上述凹槽的开度角θ为30°以上，(b)上述外端部端面在相对于上述筒状接合部的轴线成直角的方向上设置在从上述外端部的外端起的该外端部的壁厚t以下且该壁厚t的1/2以上的范围。
在第1发明的悬架臂中，筒状接合部的前端形成为与衬套用外筒的圆筒外周面对应的圆弧形状，在该筒状接合部的前端遍及整周与圆筒外周面接触的状态下，将该前端遍及整周焊接于圆筒外周面，因此使筒状接合部的前端的开口由衬套用外筒适当封闭，适当防止水、泥侵入悬架臂主体内。另外，作为衬套用外筒可以直接使用圆管，并且对于筒状接合部也只要将前端形成为圆弧形状即可，无需特别的尺寸精度的管理，对于焊接也只要沿衬套用外筒的圆筒外周面进行便可，因此同如专利文献1那样在衬套用外筒设置突起部的情况相比，削减了制造成本。
在第2发明的制造方法中，实际得到与第1发明相同的作用效果。在第3发明中，在筒状接合部的前端的圆弧形状的周向的外端部，使至少开口的内周缘部与圆筒外周面接触，并且在该外端部的端面(外端部端面)与衬套用外筒的圆筒外周面之间形成V字状的凹槽，使热量进入到包括该凹槽的底部在内的部分地实施焊接，因此，使得热量平衡性良好地从该凹槽进入到筒状接合部以及衬套用外筒，利用衬套用外筒可靠地封闭筒状接合部的前端的开口，并且增大了相对于衬套用外筒的焊透深度、焊脚长，从而在该外端部也得到高的接合强度。
在第4发明中，凹槽的开度角θ为30°以上，因此能够容易进行使热量从该凹槽平衡性良好地进入筒状接合部以及衬套用外筒的焊接。另外，形成凹槽的外端部端面在相对于筒状接合部的轴线成直角的方向上设置在从外端部的外端起的该外端部的壁厚t以下且壁厚t的1/2以上的范围内，因此可靠地通过衬套用外筒封闭筒状接合部的前端的开口，并且确保足够大小的凹槽，能够提高接合强度。即，如果外端部端面比壁厚t大，则在筒状接合部的前端的开口与衬套用外筒的圆筒外周面之间产生缝隙，因此存在水等根据焊接状态侵入的可能性，另一方面，如果外端部端面小于壁厚t的1/2，则凹槽变小，无法充分得到进热量的平衡性提高所带来的接合强度的提高效果。
附图说明
图1是示出适当地应用本发明的车辆用的悬架臂的一例的立体图。
图2是图1中的II-II向视部分的放大剖视图。
图3是将图2的III部放大示出的剖视图。
图4是图2中的IV-IV向视部分的剖视图。
图5是在图1的悬架臂的焊接前的状态下使悬架臂主体的筒状接合部的前端与衬套用外筒对接的状态的主视图。
图6是图5的对接状态的立体图。
图7是放大示出图5的筒状接合部的前端的上半部分的图，(a)为与图5对应的主视图，(b)为从前端侧观察的端面图。
图8是对在图5的对接状态下对凹槽部分实施焊接时的焊枪的姿势进行说明的图。
图9是示出悬架臂主体的其他例的图，且是与图4对应的剖视图。
图10是示出悬架臂主体的其他例的图，且是与图4对应的剖视图。
图11是示出悬架臂主体的其他例的图，且是与图4对应的剖视图。
图12是对筒状接合部的前端遍及整个区域地与衬套用外筒的圆筒外周面接触地对接的其他实施例进行说明的图，且是与图5对应的主视图。
图13是对图12中的XIII部的焊接后的状态进行说明的图，且是与图3对应的放大剖视图。
具体实施方式
悬架臂主体例如可以为中空长条形状，且将其长边方向的两端部作为筒状接合部使用，不过如果具备至少一个筒状接合部并通过焊接固定衬套用外筒，则可为叉形等各种形态。关于衬套用外筒，例如在内部经由弹性部件等设置内筒，并经由该内筒安装于车辆，最好使用圆管。筒状接合部的前端形成为与圆筒外周面对应的圆弧形状，以便遍及整周地与衬套用外筒的圆筒外周面接触，例如构成为至少使前端的开口的内周缘部遍及整周地与圆筒外周面接触，不过只要构成为使前端的一部分遍及整周地与圆筒外周面接触即可。另外，不必遍及整周地与圆筒外周面完全紧贴，可以因加工误差等而在局部存在微小的缝隙(例如1mm大小以下)。
关于在与衬套用外筒的圆筒外周面之间形成V字状的凹槽的外端部端面，例如以相对于悬架臂主体的筒状接合部的轴线成直角的平坦面较为合适，不过也可以是从相对于该轴线成直角的方向朝衬套用外筒侧或其相反侧倾斜的平坦的倾斜面等。凹槽的开度角θ为30°以上较为合适，优选为45°以上，不过即使低于30°，热量平衡也将得到改进、接合强度提高。另外，优选上述外端部端面在相对于筒状接合部的轴线成直角的方向上，设置在从外端部的外端起的该外端部的壁厚t以下且壁厚t的1/2以上的范围内，不过即使在比壁厚t的1/2更狭小的范围内，也会借助凹槽使热量平衡得到改进、接合强度提高。在实施第1发明、第2发明时，并非一定为上述V字状的凹槽，也可以将包括外端部在内的筒状接合部的前端的整个区域形成为与圆筒外周面对应的圆弧形状，并使包括外端部端面在内的前端面的整个面与圆筒外周面大致紧贴。
关于悬架臂主体的筒状接合部，例如该筒状接合部的相对于轴线成直角的中空剖面为长条形状(长圆形、长方形等)，以该长条形状的长边方向与衬套用外筒的中心线大致成直角的姿势将筒状接合部与衬套用外筒的圆筒外周面对接，在该长边方向上形成与圆筒外周面对应的圆弧形状。不过也可以进行各种变更，即，可以以使长条状中空剖面的长边方向与衬套用外筒的中心线大致平行的姿势进行对接，并在与该长边方向成直角的短轴方向上形成与圆筒外周面对应的圆弧形状，还可以采用圆形中空剖面的筒状接合部，等等。
作为焊接筒状接合部与衬套用外筒的焊接法，例如可以使用消耗电极式电弧焊、非消耗电极式电弧焊、激光焊接、电子束焊接等各种焊接法。
实施例
以下，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。
图1是在车辆的悬架装置中使用的悬架臂10的立体图，按照本发明方法制造得出。该悬架臂10具备：中空且长条形状的悬架臂主体12、分别通过焊接而与该悬架臂主体12的长边方向的两端部14一体地固定设置的一对衬套用外筒16。衬套用外筒16通过圆管构成，并且在内部经由弹性部件设置内筒，进而经由该内筒安装于车辆。悬架臂主体12的两端部14与筒状接合部相当。
图2是图1中的II-II向视部分的放大剖视图，即是悬架臂主体12与衬套用外筒16的接合部分的剖视图，图3是图2中的III部，即是通过焊接所形成的熔融接合部(网格部分)W的放大剖视图。另外，图4是图2中的IV-IV向视部分的剖视图，即是相对于端部14的轴线O成直角的剖视图。由这些图可见，悬架臂主体12包括筒状接合部亦即两端部14在内具有长圆形状的中空剖面，并以该长圆形状的长边方向(图2中的上下方向)与衬套用外筒16的中心线S大致成直角并且轴线O与中心线S大致正交的姿势将端部14与衬套用外筒16的圆筒外周面18对接从而接合为一体。端部14的前端20形成为在长圆形状的长边方向上与圆筒外周面18对应的圆弧形状，遍及长圆形状的整周与圆筒外周面18焊接。通过如此将悬架臂主体12的端部14的前端20遍及整周与圆筒外周面18焊接，使得该前端20的开口21(参照图7)由衬套用外筒16堵塞，从而能够防止水、泥等从该开口21侵入悬架臂主体12的内部。此外，在该实施例中，轴线O与中心线S正交，不过可以以如图2中使轴线O向纸面的表里方向倾斜等的姿势等的、从直角方向倾斜的姿势交叉地对接从而接合。还可以以轴线O与中心线S不相互交叉而处于扭转的位置关系将端部14与衬套用外筒16的圆筒外周面18对接。
图5以及图6是示出将衬套用外筒16与悬架臂主体12焊接前的状态的图，图5是使悬架臂主体12的端部14与衬套用外筒16对接的状态的主视图，图6是该对接部分的立体图。另外，图7是示出将图5中的悬架臂主体12的端部14的前端20的上半部分放大示出的图，(a)是与图5对应的主视图，(b)为是从前端侧观察的端面图。由这些图可见，端部14的前端20以长圆形状的开口21的内周缘部22遍及整周地与衬套用外筒16的圆筒外周面18大致接触的方式，形成为除了该长圆形状的开口21的长边方向的端部亦即外端部24以外都呈上述圆弧形状，除了该外端部24以外的前端20的端面从内周缘部22到外周缘与圆筒外周面18大致面接触。
外端部24的端面即外端部端面26随着趋向外端(图5中的上下方向的外侧的端缘)而从圆筒外周面18离开，在该外端部端面26与该圆筒外周面18之间形成V字状的凹槽28。外端部端面26为相对于端部14的轴线O成直角的平坦面，在相对于该轴线O成直角的方向上设置在从外端部24的外端起的该外端部24的壁厚t以下且壁厚t的1/2以上的范围内，在本实施例中设置在与壁厚t相同或略窄的范围内。另外，凹槽28的开度角θ、即圆筒外周面18的切线方向与外端部端面26之间的角度为30°以上，在本实施例中约为55°。
此外，如上述图5、图6所示，在以开口21的内周缘部22遍及整周地与圆筒外周面18接触的方式使端部14的圆弧形状的前端20与衬套用外筒16的圆筒外周面18对接的状态下，对包括形成凹槽28的外端部24在内的前端20的整周实施焊接而使之与圆筒外周面18接合为一体。在该情况下，在形成凹槽28的外端部24中，如图8所示那样将焊枪30朝向凹槽28的内侧实施焊接，使热量进入到包括凹槽28的底部(V字的角部)在内的部分。由此，使得热量从凹槽28平衡性良好地进入外端部24以及衬套用外筒16，在该外端部24，如图3所示，也能够充分确保相对于衬套用外筒16的熔融接合部W的焊透深度d、焊脚长L，稳定地得到规定的接合强度。作为焊接法，例如最好使用消耗电极式电弧焊。此外，焊透深度d为以衬套用外筒16的焊接前的圆筒外周面18为基准，沿该圆筒外周面18的法线方向的最大深度，焊脚长L为从圆筒外周面18沿法线方向进深深度0.1mm的假想圆(双点划线)与熔融接合部W的交点间的线段的长度。
像这样，在本实施例的悬架臂10中，作为筒状接合部发挥功能的端部14的前端20形成为与衬套用外筒16的圆筒外周面18对应的圆弧形状，并以该前端20遍及整周地与圆筒外周面18大致接触的状态将该前端20遍及整周地焊接于圆筒外周面18，因此前端20的开口21被衬套用外筒16适当封闭，从而能够适当地防止水、泥向悬架臂主体12内的侵入。
另外，作为衬套用外筒16可直接使用圆管，并且对于端部14也只要将前端20形成为圆弧形状即可，无需特别的尺寸精度的管理，对于焊枪30所进行的焊接也只要沿衬套用外筒16的圆筒外周面18进行便可，因此同如专利文献1那样在衬套用外筒设置突起部的情况相比，削减了制造成本。
另外，在端部14的前端20的外端部24，使开口21的内周缘部22与圆筒外周面18接触，并且在外端部端面26与衬套用外筒16的圆筒外周面18之间形成V字状的凹槽28，使热量进入到包括凹槽28的底部在内的部分地实施焊接。因此，使得热量均衡地从凹槽28进入外端部24以及衬套用外筒16，利用衬套用外筒16可靠地封闭端部14的前端20的开口21，并且增大了相对于衬套用外筒16的焊透深度d、焊脚长L，从而在该外端部24也得到高的接合强度。
特别是，在本实施例中，凹槽28的开度角θ为55°，因此能够容易进行使热量从该凹槽28均衡地进入外端部24以及衬套用外筒16的焊接。另外，形成凹槽28的外端部端面26在相对于端部14的轴线O大致成直角的方向上从外端部24的外端起设置到与外端部24的壁厚t大致相同的范围，因此可靠地通过衬套用外筒16封闭前端20的开口21，并且确保足够大小的凹槽28，从而能够提高接合强度。即，如果外端部端面26比壁厚t大，则在前端20的开口21与衬套用外筒16的圆筒外周面18之间产生缝隙，因此存在水等根据焊接状态侵入的可能性，另一方面，如果外端部端面26小于壁厚t的1/2，则凹槽28变小，无法充分得到进热量的均衡性提高所产生的接合强度的提高效果。
此处，如图12所示，也可以将包括外端部24在内的前端20的整个区域形成为与圆筒外周面18对应的圆弧形状，以使端部14的前端20遍及长圆形状的开口21的长边方向的整个区域、换言之前端20的圆弧形状的周向的整个区域地与衬套用外筒16的圆筒外周面18进行面接触，并通过焊枪30将该前端20的整周焊接于圆筒外周面18。但是，在这种情况下，在前端20的外端部24，其壁厚t逐渐变薄且在圆筒外周面18上延伸，需要向该外端部24的外周面进行焊接，因此热量不易进入到衬套用外筒16，对于两部件的进热量的均衡性变差。因此，由将图12的XIII部的焊接后的剖面放大示出的图13可见，熔融接合部W的相对于衬套用外筒16的焊透深度d以及焊脚长L比较小，存在该外端部24的接合强度在局部变低的可能性。即，通过如图5～图8所示在外端部端面26与圆筒外周面18之间形成V字状的凹槽28，使得热量从该凹槽28均衡地进入外端部24以及衬套用外筒16，因此熔融接合部W的焊透深度d、焊脚长L变大，从而能够提高外端部24的接合强度。上述图12为与上述图5对应的主视图，图13为与上述图3对应的剖视图。此外，这些图12、图13所示的方式也为第1发明、第2发明的实施例。
另外，在上述实施例中，将包括作为筒状接合部发挥功能的端部14在内的悬架臂主体12的中空剖面形成为长圆形状，不过也可以如图9所示，使用在长边方向的端部具有笔直部的长方形的中空剖面的悬架臂主体40。另外，还可以如图10所示使用将对半分割体形状的一对钢板42、44对接并利用焊接等接合为一体从而形成与上述实施例相同的长圆形状的中空剖面的悬架臂主体46，或如图11所示使用将对半分割体形状的一对钢板48、50对接并利用焊接等接合为一体从而形成与图9相同的长方形的中空剖面的悬架臂主体52。
至此，基于附图对本发明的实施例进行了说明，但这不过为一个实施方式，本发明可以以基于本领域技术人员的知识加入各种变更、改进的方式实施。
其中，符号说明如下：
10：悬架臂；12、40、46、52：悬架臂主体；14：端部(筒状接合部)；16：衬套用外筒；18：圆筒外周面；20：前端；21：开口；22：内周缘部；24：外端部；26：外端部端面；28：凹槽；O：轴线；S：中心线；θ：开度角；t：壁厚。

Claims (4)

1.一种悬架臂，在设置于悬架臂主体的筒状接合部的前端以堵塞该前端的开口的方式通过焊接一体地接合衬套用外筒，
该悬架臂的特征在于，
所述前端形成为与所述衬套用外筒的圆筒外周面对应的圆弧形状，以便该前端通过与该圆筒外周面对接而遍及整周与该圆筒外周面接触，
以该前端遍及整周与所述圆筒外周面接触地对接的状态将该前端遍及整周焊接于该圆筒外周面。
2.一种悬架臂的制造方法，是通过在设置于悬架臂主体的筒状接合部的前端以堵塞该前端的开口的方式通过焊接一体地接合衬套用外筒而成的悬架臂的制造方法，
该悬架臂的制造方法的特征在于，
所述前端形成为与所述衬套用外筒的圆筒外周面对应的圆弧形状，以便该前端通过与该圆筒外周面对接而遍及整周与该圆筒外周面接触，
在该前端遍及整周与所述圆筒外周面接触地对接的状态下，对该前端的整周实施焊接而与该圆筒外周面接合。
3.根据权利要求2所述的悬架臂的制造方法，其特征在于，
在所述前端的所述圆弧形状的周向的外端部，至少使所述开口的内周缘部与所述圆筒外周面接触，另一方面，
具有与该外端部的壁厚相同或者比该壁厚短的宽度的外端部端面随着趋向外端而从该圆筒外周面离开，以便在该外端部端面与所述圆筒外周面之间形成V字状的凹槽，
在形成所述凹槽的所述外端部，以使得热量进入到包括该凹槽的底部在内的部分的方式朝向该凹槽进行焊接。
4.根据权利要求3所述的悬架臂的制造方法，其特征在于，
所述凹槽的开度角θ为30°以上，
所述外端部端面在相对于所述筒状接合部的轴线成直角的方向上设置在从所述外端部的外端起的该外端部的壁厚t以下且该壁厚t的1/2以上的范围内。
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