CN110126565A - 悬架臂及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及悬架臂及其制造方法。悬架臂包括杆状的臂部分和在臂部分的端部处与臂部分一体地形成的柱形的领圈部分。在臂部分中沿着臂部分的轴向方向形成其内部形成为中空的中空部分。在领圈部分的连接部分中形成使领圈部分内的空间与中空部分之间连通的连通孔，领圈部分的连接部分与臂部分的端部连接。连通孔被形成为以臂部分的中心轴线为中心，臂部分的中心轴线是在臂部分的轴向方向上将截面形状的质心彼此连接的线，截面形状是与臂部分的轴线垂直的截面平面上的形状。

Description

悬架臂及其制造方法
技术领域
本公开内容涉及悬架臂及其制造方法。
背景技术
已知一种悬架臂，该悬架臂包括杆状的臂部分和焊接在臂部分的端部处的柱形领圈部分(参见日本未审查专利申请公布第2013-032158号)。在臂部分中形成狭缝以减少臂部分的重量并且降低臂部分的扭转刚度。
在前述的悬架臂中，领圈部分焊接至臂部分的端部。因此，应力集中在该焊接部分上，并且因此其耐用性有降低的倾向。同时，可以通过使用3D(三维)打印机等来一体地形成(例如，一体成形)臂部分和领圈部分。
然而，本发明的发明人发现了以下问题。在针对臂部分使用中空结构以便减少其重量的情况下，有必要在臂部分中形成孔，使得支撑材料可以通过孔(下文中被称为移除孔)从中空结构的内部被拉出(即，被移除)。在形成新的移除孔的情况下，应力趋于集中在形成移除孔的位置，并且因此可能降低臂部分的耐用性。因此，需要能够提高耐用性并且重量减少的悬架臂。
发明内容
本公开内容是为了解决上述问题而作出的，并且本公开内容的主要目标是提供能够提高耐用性并且重量减少的悬架臂及其制造方法。
实现上述目的的第一示例性方面是一种悬架臂，该悬架臂包括杆状臂部分和在臂部分的端部处与臂部分一体地形成的柱形领圈部分，其中
在臂部分中沿着臂部分的轴向方向形成其内部形成为中空的中空部分。
在领圈部分的连接部分中形成使领圈部分内的空间与中空部分之间连通的连通孔，领圈部分的连接部分与臂部分的端部连接，以及
连通孔被形成为以臂部分的中心轴线为中心，臂部分的中心轴线是在臂部分的轴向方向上将截面形状的质心彼此连接的线，截面形状是与臂部分的轴线垂直的截面平面上的形状。
在该方面中，臂部分的直径可以朝向领圈部分逐渐增大并且臂部分的最大直径可以等于领圈部分的外直径。
在该方面中，在臂部分中可以形成至少一个底部填充部分，使得臂部分的中心轴线与臂部分的负载线重合，臂部分的负载线指示在其上将负载施加于臂部分的线。
实现上述目的的另一示例性方面可以是用于制造悬架臂的方法，该悬架臂包括杆状臂部分和在臂部分的端部处与臂部分一体地形成的柱形领圈部分，其中
在臂部分中沿着臂部分的轴向方向形成其内部形成为中空的中空部分。
在领圈部分的连接部分中形成使领圈部分内的空间与中空部分之间连通的连通孔，领圈部分的连接部分与臂部分的端部连接，以及
连通孔被形成为以臂部分的中心轴线为中心，臂部分的中心轴线是在臂部分的轴向方向上将截面形状的质心彼此连接的线，截面形状是与臂部分的轴线垂直的截面平面上的形状。
在该方面中，可以由3D打印机一体地形成(例如，一体成形)臂部分和领圈部分。
根据本公开内容，可以提供能够提高耐用性并且重量减少的悬架臂及其制造方法。
本公开内容的以上和其他目的、特征和益处将从以下给出的详细描述和附图中被更全面地理解，附图仅以说明的方式给出，并且因此不应被视为限制本公开内容。
附图说明
图1是示出了根据本公开内容的第一实施方式的悬架臂的示意性构造的透视图；
图2是在图1所示的悬架臂中的平面A上截取的剖视图；
图3是在与图2所示的平面A垂直的平面上截取的(即沿着图2中的线B-B)截取的悬架臂的剖视图；
图4示出了具有中空结构的臂部分；
图5示出了根据本公开内容的第二实施方式的悬架臂的剖视图；
图6是示出了根据本公开内容的第三实施方式的悬架臂的透视图；
图7是在图6所示的悬架臂中的平面A上截取的剖视图；以及
图8是在图6所示的悬架臂中的平面B上截取的剖视图。
具体实施方式
第一实施方式
下面将参照附图来描述根据本公开内容的实施方式。图1是示出了根据本公开内容的第一实施方式的悬架臂的示意性构造的透视图。图2是在图1所示的悬架臂中的平面A上截取的剖视图。图3是在与图2所示的平面A垂直的平面上截取的(即，沿着图2中的线B-B截取的)悬架臂的剖视图。
根据第一实施方式的悬架臂1包括杆状的臂部分2和形成在臂部分2的端部处的柱形领圈部分3。通过使用例如3D(三维)打印机来一体地形成(例如，一体成形)臂部分2和领圈部分3。3D打印机是一种装置，其在使用在计算机上创建的悬架臂1的3D数据作为设计蓝图的同时通过使用增材制造方法等通过添加过程将截面形状彼此堆叠来形成(例如，成形)3D(三维)悬架臂1。应注意到的是，由于3D打印机等的构造是公知的，因此省略了其详细描述。
应当注意的是，在现有技术的悬架臂中，将领圈部分焊接至臂部分的端部。因此，应力集中在该焊接部分上并且因此其趋向于降低耐用性。
与此相反，在根据第一实施方式的悬架臂1中，如上所述，通过使用3D打印机来一体地形成(例如一体成形)臂部分2和领圈部分3。结果，臂部分2的端部与领圈部分3之间的连接部分一体地形成，并且因此应力不太可能集中在这些连接部分上。因此，可以提高悬架臂1的耐用性。此外，通过消除对焊接过程的需要，同时确保悬架臂1的抗压强度和抗拉强度，可以消除在其他情况下由焊接过程引起的过量材料，并且从而减少悬架臂1的重量。
此外，如图2和图3所示，在根据第一实施方式的悬架臂1中的臂部分2的端部处形成其内部形成为中空的中空部分4。中空部分4以在臂部分2的端部处沿着臂部分2的轴向方向形成具有预定长度的中空的方式形成。如上所述，通过使臂部分2的端部中空，可以减少悬架臂1的重量。
注意到的是，如上所述，在通过使用3D打印机在臂部分2中形成中空部分4的情况下，有必要在臂部分2中新形成移除孔使得支撑材料可以通过移除孔从中空部分4被拉出(即，被移除)。在现有技术中，应力趋于集中在形成该移除孔的位置，并且因此可能降低臂部分的耐久性。
为了解决该问题，在根据第一实施方式的悬架臂1中，在与臂部分2的端部连接的领圈部分3的连接部分中形成使领圈部分3内的空间与中空部分4之间连通的连通孔5。此外，连通孔5被形成为以臂部分2的中心轴线O为中心，臂部分2的中心轴线O是在臂部分2的轴向方向上的将臂部分2的截面形状的质心彼此连接的线，臂部分2的截面形状是与臂部分2的轴线垂直的截面平面上的形状。
如上所述，在通过使用3D打印机形成悬架臂1的情况下，支撑材料可以通过该连通孔5从中空部分4被拉出(即，被移除)。此外，连通孔5被形成为以臂部分2的中心轴线O为中心，臂部分2的中心轴线O将质心(重心)彼此连接。因此，由于悬架臂1变得不太可能在形成连通孔5的位置处变形(不太可能在不便的方向上弯曲)，因此应力不太可能集中并且因此能够提高悬架臂1的耐用性。也就是说，可以提高悬架臂1的耐用性并且减少它的重量。注意到的是，由于臂部分2的端部与领圈部分3连接的部分偏离质心，因此可以确保悬架臂1的强度和坚固性。
在第一实施方式中，臂部分2具有固体结构并且在臂部分2的端部处形成中空部分4。然而，臂部分2的构造不限于该构造。例如，如图4所示，臂部分20具有中空结构，并且中空部分可以形成在臂部分20的整个长度上。以这种方式，可以进一步减少悬架臂1的重量。
在第一实施方式中，尽管连通孔5被形成为在臂部分2的端部与领圈部分3之间的连接部分中以中心轴线O为中心。然而，悬架臂1的构造不限于该构造。例如，用于移除支撑材料的连通孔可以被形成为在臂部分2的与领圈部分3连接的臂部分2的端部相对的端部处以中心轴线O为中心。
接下来，描述了用于制造根据本公开内容的第一实施方式的悬架臂1的方法。悬架臂1由3D打印机一体地形成(例如一体成形)。例如，悬架臂1的3D(三维)数据被预先存储在存储器等中。如上所述，设置(例如，创建)3D数据，使得连通孔5被形成为以中心轴线O为中心。
3D打印机基于存储在存储器中的悬架臂1的3D数据来驱动3D打印机的喷嘴，并且从而将金属、陶瓷、尼龙等的粉末从喷嘴朝向与臂部分2和领圈部分3的截面形状相对应的区域排出(例如，喷出)，并且朝着臂部分2和领圈部分3的截面形状以外的区域排出(例如，喷出)支撑材料。然后，3D打印机驱动激光装置，以便激光装置将高功率激光施加至与臂部分2和领圈部分3的截面形状相对应的区域，并且从而在每个层中形成(例如，成形)截面形状。
通过重复上述过程，3D打印机堆叠每一层的截面形状，并且从而形成(例如，成形)期望的悬架臂1。最后，3D打印机通过连通孔5移除沉积在臂部分2的中空部分4内部的空间中的支撑材料以及沉积在臂部分2和领圈部分3周围的支撑材料。
如上所述，由于在第一实施方式中臂部分2和领圈部分3一体地形成(例如，一体成形)，因此应力不太可能集中在臂部分2与领圈部分3之间的连接部分上，并且因此提高了悬架臂1的耐用性。此外，通过在臂部分2中形成中空部分4，可以减少悬架臂1的重量。此外，使领圈部分3内的空间与中空部分4之间连通的连通孔5形成在与臂部分2的端部连接的领圈部分3的连接部分中。此外，连通孔5被形成为以将质心彼此连接的中心轴线O为中心。结果，支撑材料可以通过连通孔5从中空部分4被拉出(即，被移除)，并且此外，应力不太可能集中在该连通孔5上。因此，可以提高悬架臂1的耐用性。也就是说，可以增加悬架臂1的耐用性并且减少悬架臂1的重量。
第二实施方式
在上述第一实施方式中，臂部分2是具有恒定直径的杆状部件。相比之下，在第二实施方式中，臂部分的直径可以朝向领圈部分增大。
图5示出了根据本公开内容的第二实施方式的悬架臂的剖视图。在根据第二实施方式的悬架臂10中，臂部分21的直径朝向领圈部分30逐渐增大(即是，随着离领圈部分30的距离减小而逐渐增大)。此外，臂部分21的端部处的最大直径等于领圈部分30的外直径。
可以通过朝向领圈部分30增大臂部分21的直径来增加臂部分21的强度(即，以臂部分21越靠近领圈部分30，臂部分21的直径变得越大的方式来增大臂部分21的直径)，并且从而使臂部分21更厚。由于在臂部分21中形成了中空部分40，因此即使在臂部分21的端部部分的直径增大的情况下，臂部分21的重量的增加也可以被最小化。也就是说，在增加臂部分21的强度的同时可以减少臂部分21的重量。
第三实施方式
图6是示出了根据本公开内容的第三实施方式的悬架臂的透视图。图7是在图6所示的悬架臂中的平面A上截取的剖面图。图8是在图6所示的悬架臂中的平面B上截取的剖面图。
在第三实施方式中，在臂部分22中形成至少一个底部填充部分23，使得臂部分22的中心轴线O与臂部分22的负载线Y重合(即，对准)。臂部分22的负载线Y是在其上将负载施加于臂部分22的线，即在臂部分22上施加负载的情况下力通过的线。例如，臂部分22的负载线Y是在臂部分22的纵向方向上连接固定臂部分22的固定点与在臂部分22上施加负载的负载点的直线。
通过在臂部分22中形成底部填充部分23，可以在减少臂部分22的重量的同时最佳地降低臂部分22的扭转刚度。此外，通过使中心轴线O和臂部分22的负载线Y彼此重合(即，彼此对准)，可以防止臂部分22的强度突然变化，并且从而防止应力集中在臂部分22中。也就是说，可以降低臂部分22的扭转刚度并且同时维持其耐用性。
接下来，描述用于设定(即，定义)根据第三实施方式的底部填充部分的方法。
在臂部分22中形成至少一个底部填充部分23，使得臂部分22的中心轴线O与臂部分22的负载线Y彼此重合。
例如，在底部填充部分23的截面形状的尺寸增大并且臂部分22的截面形状的尺寸减小的情况下，臂部分22的扭转刚度减小。相反地，在底部填充部分23的截面形状的尺寸减小并且臂部分22的截面形状的尺寸增大的情况下，臂部分22的扭转刚度增大。
类似地，在底部填充部分23在臂部分22的轴向方向上的长度增加的情况下，臂部分22的扭转刚度减小。相反地，在底部填充部分23在臂部分22的轴向方向上的长度减小的情况下，臂部分22的扭转刚度增大。注意到的是，只要底部填充部分23没有到达领圈部分3，底部填充部分23的长度就可以增加。这是因为例如在底部填充部分23延伸至领圈部分3的情况下，应力趋于集中在底部填充部分23与领圈部分3相交(即，连接)的位置处。
鉴于上述问题，底部填充部分23被设置(即，限定)在臂部分22中，使得臂部分22的扭转刚度具有预定值，并且臂部分22的中心轴线O和负载线Y彼此重合。
例如，如图8所示，底部填充部分23可以被形成为使得臂部分22的截面形状变成大致X形状。底部填充部分23被形成为使得它们的截面形状变得彼此大致对称。即使在底部填充部分23被形成为使得臂部分22的截面形状变成大致X形状的情况下，也确保了臂部分22所需的截面面积。此外，由于臂部分22的中心轴线O和负载线Y彼此重合(即，彼此对准)，因此臂部分22具有其中臂部分22不太可能变形的结构。结果，可以最佳地减小臂部22的扭转刚度，使得在确保臂部分22的抗拉强度和抗压强度的同时以灵活且令人满意的方式发生扭转变形。
上面已经解释了根据本公开内容的若干实施方式。然而，这些实施方式作为示例示出，而并非被示出为限制本公开内容的范围。这些新颖的实施方式可以以各种形式实现。此外，在不背离本公开内容的范围和主旨的情况下，可以省略、替换或修改这些实施方式的部件/结构。这些实施方式和它们的修改都包括在公开内容的范围和主旨内，并且包括在与权利要求书中指定的本公开内容等同的范围内。
根据如此描述的本公开内容，明显的是，本公开内容的实施方式可以以多种方式变化。不应将这些变化视为背离本公开内容的主旨和范围，并且对于本领域的技术人员将明显的是，所有这些修改意在包括在所附权利要求书的范围内。

Claims (5)

1.一种悬架臂，包括杆状的臂部分和在所述臂部分的端部处与所述臂部分一体地形成的柱形的领圈部分，其中，
在所述臂部分中沿着所述臂部分的轴向方向形成其内部形成为中空的中空部分，
在所述领圈部分的连接部分中形成使所述领圈部分内的空间与所述中空部分之间连通的连通孔，所述领圈部分的连接部分与所述臂部分的所述端部连接，以及
所述连通孔被形成为以所述臂部分的中心轴线为中心，所述臂部分的中心轴线是在所述臂部分的轴向方向上将截面形状的质心彼此连接的线，所述截面形状是与所述臂部分的轴线垂直的截面平面上的形状。
2.根据权利要求1所述的悬架臂，其中，所述臂部分的直径朝向所述领圈部分逐渐增大，并且所述臂部分的最大直径等于所述领圈部分的外直径。
3.根据权利要求1或2所述的悬架臂，其中，在所述臂部分中形成至少一个底部填充部分，使得所述臂部分的中心轴线与所述臂部分的负载线重合，所述臂部分的负载线指示在其上将负载施加于所述臂部分的线。
4.一种用于制造悬架臂的方法，所述悬架臂包括杆状的臂部分和在所述臂部分的端部处与所述臂部分一体地形成的柱形的领圈部分，其中，
在所述臂部分中沿着所述臂部分的轴向方向形成其内部形成为中空的中空部分，
在所述领圈部分的连接部分中形成使所述领圈部分内的空间与所述中空部分之间连通的连通孔，所述领圈部分的连接部分与所述臂部分的所述端部连接，以及
所述连通孔被形成为以所述臂部分的中心轴线为中心，所述臂部分的中心轴线是在所述臂部分的轴向方向上将截面形状的质心彼此连接的线，所述截面形状是与所述臂部分的轴线垂直的截面平面上的形状。
5.根据权利要求4所述的用于制造悬架臂的方法，其中，所述臂部分和所述领圈部分是由3D打印机一体地形成的。
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