CN112141214A - 悬架梁 - Google Patents

Abstract

本发明的悬架梁具备在车辆前后方向延伸的边梁。所述边梁由上构件、下构件以及位于所述上构件与所述下构件之间的加强构件组合而形成为闭合截面构造。所述上构件和所述加强构件通过焊接来固定，形成具有上中空部的闭合截面。所述加强构件和所述下构件通过焊接来固定，形成具有下中空部的闭合截面。所述上中空部的从上端起到下端为止的上下方向距离在所述下曲部处比在所述上曲部处长，所述下中空部的从上端起到下端为止的上下方向距离在所述上曲部处比在所述下曲部处长。

Description

悬架梁

技术领域

本发明涉及一种具备边梁的悬架梁。

背景技术

作为车辆的悬架梁，已知将在车辆前后方向延伸的边梁(side rail；有时也称为纵梁(side member))结合于在车宽方向延伸的横梁的结构。在车辆碰撞时等，边梁将从端部输入的载荷传递到横梁侧。通常，边梁形成为闭合截面形状。

在日本特开2018－167671中公开了在前悬架梁的边梁的内部设有限制弯折的限制构件的结构。在边梁设有在从车辆前方施加了容许值以上的载荷的情况下会弯曲的弯曲部位。限制构件与边梁并行地装配在跨越弯曲部位的位置。边梁在弯曲部位弯曲后，在与限制构件的接触位置再次发生弯曲。

在日本特开2010－18052中记载了后悬架梁的边梁的结构。边梁在水平部位的后方具备向斜上后方延伸的倾斜部位。在边梁的内部大致水平地设有加强构件，该加强构件的后端与倾斜部位连接。在车辆后面碰撞时，设定为来自车辆后方的载荷被输入加强构件的后端。

在日本专利第3357234中记载了在设于车辆前部的边梁的内部设有强化构件的构成。强化构件由前方的比较脆弱的部位与后方的比较坚固的部位结合而形成。并且，比较坚固的部位被配置为位于边梁中的发动机、悬架等的支承部。在碰撞时，前方的比较脆弱的部位先变形，由此抑制后方的比较坚固的部位的变形，对支承部进行保护。

设于悬架梁的边梁(有时也称为纵梁)具备朝向横梁向下方弯曲的下曲部和向上方弯曲的上曲部。在向边梁施加了前后方向的载荷的情况下，在下曲部和上曲部会产生应力的集中，因此要求确保强度。

在上述日本特开2018－167671、日本特开2010－18052、日本专利第3357234中，未对确保下曲部和上曲部的强度进行记载。

发明内容

本发明的目的在于提出一种在具有下曲部和上曲部的边梁中确保强度的新结构。

本发明的一种悬架梁的特征在于，所述悬架梁具备在车辆前后方向延伸并且具有朝向横梁向下方弯曲的下曲部和朝向所述横梁向上方弯曲的上曲部的边梁，所述边梁由上构件、下构件以及位于所述上构件与所述下构件之间的加强构件组合而形成为闭合截面构造，所述上构件和所述加强构件通过焊接来固定，形成具有上中空部的闭合截面，所述加强构件和所述下构件通过焊接来固定，形成具有下中空部的闭合截面，所述上中空部的从上端起到下端为止的上下方向距离在所述下曲部处比在所述上曲部处长，所述下中空部的从上端起到下端为止的上下方向距离在所述上曲部处比在所述下曲部处长。

在本发明的悬架梁的一个方案中，其特征在于，所述上构件的截面为倒U字形，所述下构件的截面为U字形，所述加强构件的截面为U字形或倒U字形，所述上构件焊接在所述加强构件的侧壁外表面的上部，所述下构件焊接在所述加强构件的所述侧壁外表面的下部。

根据本发明，能根据边梁的曲部形状来设定加强构件的位置，从而加强边梁。

附图说明

以下，参照附图，对本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义进行说明，其中，相同的附图标记表示相同的元件，其中：

图1是实施方式的前悬架梁的俯视图。

图2是从图1的A方向观察的边梁的局部侧视图。

图3是沿图2的BB线的边梁的剖视图。

图4是沿图2的CC线的边梁的剖视图。

图5是变形例的边梁的局部侧视图。

图6是参考方式的边梁的剖视图。

具体实施方式

以下，一边参照附图，一边对实施方式进行说明。在说明中，为了便于理解而对具体方案进行说明，但这些是对实施方式的示例，还可以采用其他各种实施方式。

图1是实施方式的车辆的前悬架梁10的概略俯视图。图中的坐标系中的F轴表示车辆前方向，U轴表示上方向，R轴表示搭乘者的右手方向(在以下的图中也相同)。

前悬架梁10具备：作为在车宽方向延伸的结构构件的横梁20；以及作为设在横梁20的前部的两侧的一对结构构件的边梁40。横梁20、边梁40都是对钢板等金属板进行加工而制成的构件。在此，结构构件是指主要承担与车辆的重量、加减速、碰撞等相伴的载荷的构件。结构构件也被称为骨架构件、框架等。此外，在横梁20与边梁40之间附近，通过焊接等装配有向上方且向车宽方向外侧延伸的一对前主体安装件(front body mount)100。

横梁20通过焊接将上面板22、强化面板24以及位于上面板的下部的未图示的下面板结合而形成为闭合截面的形状。闭合截面是指在以垂直于长尺寸方向(横梁20的情况为车宽方向)的剖面剖切的情况下，周围由构件包围，内部形成为中空的形状。在横梁20的后部两侧设有一对后主体安装件(rear bodymount)26。后主体安装件26与前主体安装件100一起支承上部的主体。

在横梁20的两侧，下臂第二装配部28设于后主体安装件26的稍前方处。下臂第二装配部28与下臂第一装配部(未图示)一起进行下臂(未图示)的装配，该下臂第一装配部设于横梁20中的前主体安装件100下表面附近。下臂是配置在横梁20的两侧的构件，供前轮、悬架等(未图示)进行装配。

此外，横梁20支承车辆的发动机(未图示)。发动机配置在横梁20的中央前方侧，横梁20支承发动机的后下表面侧。不过，实施方式的车辆不需要是发动机驱动的车辆，例如，也可以是马达驱动的电动车辆。

在横梁20的前部两侧，通过焊接等在前主体安装件100的前侧设有主体安装件托架30。主体安装件托架30成为前主体安装件100的支承部，并且成为边梁40的装配部。

边梁40是俯视观察时形成为大致直线状的长形状的构件。边梁40的后端通过焊接等与横梁20的主体安装件托架30结合，稍微朝向车宽方向外侧并且向前方延伸。边梁40的前端通过焊接等与设于车辆前部的板构件102结合。在板构件102的前方设有碰撞盒(未图示)，在碰撞盒的前方设有前保险杠加强件(未图示)等。在车辆前面碰撞时，边梁40经由前保险杠加强件、碰撞盒以及板构件102从前端输入大的载荷，并将该载荷传递至横梁20。边梁40在受到非常大的载荷的情况下会弯曲来吸收碰撞载荷(以能量的单位来说为冲击能量)。然而，边梁40被制作为对于某种程度的载荷不发生弯曲或者抑制弯曲来维持形状。

图2是表示从图1中的A方向对左侧的边梁40进行图示的局部侧视图。边梁40可以根据形状特征从前向后依次分类为部位P1、P2、P3、P4、P5。部位P1位于边梁40的最前部，大致水平地延伸。在部位P1的前端通过焊接等固定有板构件102。部位P2是具有稍大的曲率并且朝向后方向下弯曲的下曲部。部位P3朝向后方向下倾斜，但几乎不弯曲。即，部位P3的曲率大致为零。部位P4是具有曲率并且朝向后方的横梁20相对向上方弯曲的上曲部。部位P5大致水平地延伸。比部位P5靠后方的部位也与部位P5同样地形成为水平，后端经由主体安装件托架30与横梁20结合。此外，在观察上下方向的厚度的情况下可知：虽然差距微小，但部位P1、P2被制作成比较薄，部位P3、P4、P5被制作成比较厚。

在车辆前面碰撞时，朝向后方的载荷通过板构件102被输入至边梁40。此时，在形成为水平的部位P1、P5和倾斜但大致形成为直线状的部位P3的整个一周作用有均匀的应力。

与此相对，在作为下曲部的部位P2和作为上曲部的部位P4，应力并不均匀地作用。作为部位P2的下表面的压缩区域Q1受到大的压缩应力，部位P2的上表面附近受到相对伸长的应力。此外，作为部位P4的上表面的压缩区域Q2受到大的压缩应力，部位P4的下表面附近受到相对伸长的应力。

边梁40通过对由钢板等形成的长形状的三个构件进行组合而被制成为能抵抗压缩区域Q1、Q2处的应力。上构件42是构成边梁40的上部的构件，下构件44是构成边梁40的下部的构件。加强构件46是设于上构件42与下构件44之间的构件。

如图2所示，在侧视观察的情况下，上构件42的高度(前后方向上的各位置处的上端与下端的距离)在部位P1～P5连续地形成为大致相同程度的高度。下构件44在部位P1处高度比较低，从部位P2朝向P4高度逐渐变高，在部位P5处高度变为最高。此外，通过图2的虚线可知，加强构件46与下构件44相反，在部位P1处高度比较高，从部位P2朝向P4高度逐渐变低，在部位P5处高度变为最低。

在此，参照图3和图4，对边梁40的截面形状进行说明。图3是沿图2中的BB线(即设定在作为下曲部的部位P2)的边梁40的剖视图，图4是沿图2中的CC线(即设定在作为上曲部的部位P4)的边梁40的剖视图。

如图3所示，在作为下曲部的BB剖面中，边梁40被组合成：形成为U字形的加强构件46被夹在形成为倒U字形的上构件42与形成为U字形的形状的下构件44之间。在此，U字形是指具有大致水平的下壁和从下壁的两侧朝上大致垂直地延伸的侧壁的形状。下壁和侧壁可以是平面，但也可以是曲面。此外，倒U字形是指将U字在纸面内旋转180度后的形状。在实施方式中，上构件42、下构件44、加强构件46通过对钢板等一张金属板进行压力加工而形成。

上构件42具有水平的上壁42a和从上壁42a的两端向下延伸的侧壁42b。下构件44具有水平的下壁44a和从下壁44a的两端朝上延伸的侧壁44b。加强构件46具有水平的下壁46a和从下壁46a的两端朝上延伸的侧壁46b。侧壁42b的高度(指侧壁42b的上端与下端的距离)和侧壁44b的高度大致相同，侧壁46b的高度比侧壁42b的高度高。在图3的例子中，侧壁46b的高度是侧壁42b的高度的2倍以上。

上构件42的侧壁42b中的下端附近的内表面与加强构件46的侧壁46b中的上端附近的外表面相接，在侧壁42b的下端通过焊接60结合。其结果是，上构件42和加强构件46形成具有上中空部50的闭合截面。

下构件44的侧壁44b中的上端附近的内表面与加强构件46的侧壁46b中的下端附近的外表面相接，在侧壁44b的上端通过焊接62结合。其结果是，下构件44和加强构件46形成具有下中空部52的闭合截面。焊接62的位置相对于焊接60的位置被设定在相对下部。因此，如图2所示，在从侧视观察边梁40的情况下，上构件42、加强构件46、下构件44从上侧到下侧依次排列。

上中空部50的截面的高度HU1(指作为上中空部50的上端的上壁42a的下表面与作为上中空部50的下端的下壁46a的上表面的上下方向的距离)高于下中空部52的截面的高度HL1(指作为下中空部52的上端的下壁46a的下表面与作为下中空部52的下端的下壁44a的上表面的上下方向的距离)。在图3的例子中，HU1是HL1的约9倍的高度。加强构件46的下壁46a位于下构件44的下壁44a的附近，并且位于远离上构件42的上壁42a(在图3的例子中约9倍)的位置。这意味着，在图3所示的部位P2的BB剖面中，加强构件46的下壁46a配置于压缩区域Q1的一侧，压缩区域Q1通过下壁44a和下壁46a这两个在水平方向延展的壁得到强化。另一方面，在位于压缩区域Q1的相反侧的上构件42的上壁42a附近，水平延展的壁仅为上壁42a，但是因为不需要特别进行强化，所以不会产生问题。在部位P2，以确保压缩区域Q1所需的强度的方式设定加强构件46的配置。

在图4所示的作为上曲部的CC剖面中，基本的构成与图3的BB剖面相同。即，在边梁40中，形成为U字形的加强构件46被夹在形成为倒U字形的上构件42与形成为U字形的形状的下构件44之间。上构件42具有上壁42a和侧壁42b，下构件44具有下壁44a和侧壁44b，加强构件46具有下壁46a和侧壁46b。上构件42的侧壁42b的内表面通过焊接60与加强构件46的侧壁46b的外表面结合，上构件42和加强构件46形成具有上中空部50的闭合截面。此外，下构件44的侧壁44b的内表面通过焊接62与加强构件46的侧壁46b的外表面结合，下构件44和加强构件46形成具有下中空部52的闭合截面。

上构件42的侧壁42b的高度最低，接着，加强构件46的侧壁46b的高度较低，下构件44的侧壁44b的高度最高。在图4的例子中，侧壁46b的高度是侧壁42b的高度的约2倍，侧壁44b的高度是侧壁46b的高度的约2.5倍。并且，上中空部50的截面的高度HU2(指作为上中空部50的上端的上壁42a的下表面与作为上中空部50的下端的下壁46a的上表面的上下方向的距离)与下中空部52的截面的高度HL2(指作为下中空部52的上端的下壁46a的下表面与作为下中空部52的下端的下壁44a的上表面的上下方向的距离)为大致相同程度。

上构件42的侧壁42b的高度与图3的上构件42的侧壁42b的高度大致相同。加强构件46的侧壁46b的高度是图3的加强构件46的侧壁46b的高度的0.6倍左右。下构件44的侧壁44b的高度是图3的下构件44的侧壁44b的高度的2.5倍左右。此外，图4所示的设于上曲部的上中空部50的截面的高度HU2是图3所示的下曲部的上中空部50的截面的高度HU1的0.6倍左右的高度(长度)。另一方面，图4所示的设于上曲部的下中空部52的截面的高度HL2是图3所示的下曲部的下中空部52的截面的高度HL1的5倍左右的高度(长度)。并且，上中空部50的截面的高度HU2与下中空部52的截面的高度HL2之和比图3所示的上中空部50的截面的高度HU1与下中空部52的截面的高度HL1之和大1.1倍左右，截面积增大。

在图4所示的边梁40中，在部位P4所含的CC剖面中，加强构件46的下壁46a位于与上构件42的上壁42a和下构件44的下壁44a大致等距离的位置。因此，可知属于压缩区域Q2的上构件42一侧和位于其相反侧的下构件一侧被制作成具有相同程度的强度。部位P4与部位P2相比，边梁40的截面积也增大，作为整体来说强度增加。因此，虽然压缩区域Q2处与加强构件46的下壁46a隔开距离，但能确保足够的强度。不过，若压缩区域Q2附近为如图3所示的构成，则在压缩区域Q2处完全无法获得由加强构件46实现的加强的效果，无法确保必要的强度。在部位P4处，在能确保压缩区域Q2所需的强度的位置配置有加强构件46。

这样，在实施方式中，如图2所示，以根据前后方向上的各位置适当地变更三个构件即上构件42、下构件44、加强构件46的高度和配置的方式进行调整。特别是，在下曲部的压缩区域Q1和上曲部的压缩区域Q2，加强的必要性高，因此，设定为与周围相比使加强构件46更靠近压缩区域Q1、Q2侧。由此，在边梁40中，能确保各位置处的必要强度。

需要说明的是，在图3和图4所示的例子中，加强构件46设为与下构件44相同的U字形。然而，也可以将加强构件46设为与上构件42相同的倒U字形。此外，也可以将加强构件46设为闭合截面形状(例如方管)或者H形形状。加强构件46是具有大致水平的壁面和设于该壁面的两端的大致垂直的侧壁的形状即可。

在图2所示的方案中，边梁40设为在全长范围由上构件42、下构件44、加强构件46这三个构件构成。然而，不一定需要在边梁40的全长设置上构件42、下构件44、加强构件46。针对这一点，参照图5进行说明。

图5是与图2对应的图，表示其他的实施方式的边梁340的侧面。在图5所示的边梁340中，基本的形状与图2所示的边梁40相同。即，边梁340从板构件102一侧起依次包括水平的部位P1、下曲部的部位P2、朝下倾斜的部位P3、上曲部的部位P4、水平的部位P5。部位P2的下部为压缩区域Q1，部位P4的上部为压缩区域Q2。

边梁340使用上构件342、下构件344、加强构件346而形成。并且，从部位P2到部位P5，与图2至图4所示的结构同样地形成。另一方面，在部位P1，边梁340被形成为下构件344较短而没有到达顶端。并且，上构件342的侧壁的高度越靠顶端侧越高。加强构件346的形状在整个部位P1处几乎一样。即，在部位P1的前部，不设置下构件344，而是通过上构件342来补充其强度。在部位P1不存在压缩区域，因此，通过由上构件342和加强构件346形成的闭合截面形状，能确保足够的强度。

这样，边梁340被形成为在最需要强度的压缩区域Q1、Q2处使用上构件342、下构件344、加强构件346这三个构件，并且使加强构件346的位置相对变化即可。在能确保强度的其他部位，可以省略上构件342、下构件344、加强构件346中的一个，此外，也可以不省略但缩小一个以上的构件的形状来谋求重量减少。当然，也可以例如为了谋求与其他构件的连结等目的而进一步将其他长尺寸形状的构件结合于边梁340。

边梁40在制造工序中的组装性高这一点也很突出。例如，如图3所示，在边梁40中，在加强构件46的侧壁46b的外表面进行与上构件42的侧壁42b的焊接60和与下构件44的侧壁44b的焊接62。该焊接60、62可同时实施。因此，能在上构件42、下构件44、加强构件46因焊接时的热输入而产生大幅变形之前、或者产生了相同程度的热变形的状态下进行焊接。其结果是，焊接的实施变得容易，并且能提高焊接的可靠性、稳定性或者强度，谋求品质提高。

图6是参考方式的边梁440的剖视图。在边梁440中，上构件442和下构件444形成闭合截面，在其内部设有加强构件446。因此，在制造时，首先在下构件444的侧壁内表面进行加强构件446的焊接460，接着，在下构件444的侧壁外表面进行上构件442的焊接462。在该工序中，难以同时进行焊接460、462。并且，在进行了最初的焊接460之后，加强构件446和下构件444被加热而引起热变形。此后，进行将产生了热变形的下构件444和未产生热变形的上构件442结合的焊接462，因此通常焊接存在困难。

在以上的说明中，以前悬架梁为例进行了说明。然而，实施方式同样能应用于后悬架梁。在后悬架梁中，在横梁的后部两侧设有向车辆后方延伸的边梁。

Claims (2)

1.一种悬架梁，其特征在于，

所述悬架梁具备边梁，所述边梁在车辆前后方向延伸，并且具有朝向横梁向下方弯曲的下曲部和朝向所述横梁向上方弯曲的上曲部，

所述边梁由上构件、下构件以及位于所述上构件与所述下构件之间的加强构件组合而形成为闭合截面构造，所述上构件和所述加强构件通过焊接来固定，形成具有上中空部的闭合截面，所述加强构件和所述下构件通过焊接来固定，形成具有下中空部的闭合截面，所述上中空部的从上端起到下端为止的上下方向距离在所述下曲部处比在所述上曲部处长，所述下中空部的从上端起到下端为止的上下方向距离在所述上曲部处比在所述下曲部处长。

2.根据权利要求1所述的悬架梁，其特征在于，

所述上构件的截面为倒U字形，所述下构件的截面为U字形，所述加强构件的截面为U字形或倒U字形，所述上构件焊接在所述加强构件的侧壁外表面的上部，所述下构件焊接在所述加强构件的所述侧壁外表面的下部。

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