CN1509927A - 悬挂横向元件 - Google Patents

Abstract

一种悬挂横向元件，该悬挂横向元件在上部元件板和下部元件板之间设置有隔壁，该隔壁在纵向方向上从位于前臂侧的分开起始点沿着上部元件板的内侧和下部元件板的内侧向后延伸。所述隔壁至少在分开起始点处分别与上部元件板和下部元件板相连。

Description

悬挂横向元件

相关申请的交叉引用

本申请包含了于2002年12月25日在日本申请的申请No.2002-375203以及于2002年12月25日在日本申请的申请No.2002-375204中的主题，在此作为参考加以引用，并且根据U.S.C 119(a)享有这两篇申请的优先权。

技术领域

本发明涉及一种悬挂横向元件，更具体地说，是涉及这样一种悬挂横向元件，即，一对下臂中的前臂和后臂连接在该悬挂横向元件的端部，该悬挂横向元件的端部呈分叉方式延伸。

背景技术

在由硬壳结构(monocoque structure)制成的车体中，为了增大设置有前部悬挂系统从而会受到很大力作用的车体部分的强度和刚度，在车体的下侧设置一悬挂横向元件，并使该悬挂横向元件沿着车辆的横向方向延伸。

由于用于支撑着车轮(前轮)的下臂的前臂和后臂被连接在悬挂横向元件的左端和右端，并且由于诸如传动装置等设备被设置在悬挂横向元件的周边上，因此，所述的左端和右端都大体上被制造成这样一种形状，即，在分叉近端分叉形成一前部和一后部，并且前臂通过一连接元件与以分叉方式所形成的前部相连，而后臂通过一连接元件与所述的后部相连。

在这种悬挂横向元件中，为了减轻重量，采用一种封闭的截面结构，这种封闭断面结构是由一上部元件板和一下部元件板构成，所述的上部元件板和下部元件板被重叠起来，然后沿着它们的周边被连接在一起。

近年来，在为了进一步减轻重量的尝试中，采用了这一种结构，即，在这种结构中，上部元件板和下部元件板并不被连接在一起，而是使上部元件板和下部元件板在悬挂横向元件端部的分叉近端部附近相互分开，从而形成一些开口，并且下臂的后臂从所述开口插入，从而通过把下臂的后臂直接固定在上部元件板和下部元件板之间，从而使所述下臂的后臂连接在一起，而且在封闭的横截面内无需采用连接元件。

在这种在其端部分叉的悬挂横向元件中，当从下臂通过前臂沿着朝车辆后方的方向输入一个作用力时，就会施加许多各种试图使所述的前部和后部绕着分叉近端部附近的位置进行转动的转动力。因此，在这种上部元件板和下部元件板以形成有一些开口的方式进行重叠的结构中，当围绕着分叉近端部附近的位置在悬挂横向元件的端部分叉出来的前部和后部被施加转动力时，由于过大的输入力的缘故，就有可能使一个很大的力矩被施加到所述前部的根部和所述后部的根部，从而所述的这些根部发生弯曲和变形。

为了解决这个问题，已经研发出了一种技术，在这种技术中，在具有上述开口的、并且在其后部会因为具有该开口而会发生弯曲和变形的悬挂横向元件的每一端处后部的根部连接一加强支架。(参见JP-A-2001-253218)。

此外，还研发出了这样一种技术，在这种技术中，在前部的根部和后部的根部均连接有用于加强的隔壁，以便增大所述分叉出来的前部和后部的根部的刚度。(参见JP-A-6-270837)。

顺便提一下，如JP-A-2001-253218中所公开的悬挂横向元件一样，由于空间的可利用性，下臂的前臂与悬挂横向元件相连接的连接点趋向于被设置成远离分叉近端部，从而，就会有施加一个尤其试图使悬挂横向元件的前部发生转动的很大的转动力的趋势。当这个很大的转动力被施加到所述的前部时，就会产生一个很大的作用力施加于所述开口的分开起始点，以试图使连接在一起的上部元件板和下部元件板分开，从而会使所述的开口进一步打开。

当产生一个试图使所述开口进一步打开的作用力时，在JP-A-2001-253218中所公开的悬挂横向元件中，由于所述支架被构造成简单地与下部元件板相连，甚至在分开起始点附近的位置也是简单地与下部元件板相连，因此，会使上部元件板自由地打开，从而导致在分开起始点处的上部元件板和下部元件板之间的连接易于发生断裂的问题。

在这种情况中，可以想到，把支架也与上部元件板相连。然而，由于在JP-A-2001-253218中所公开的支架的横断面呈U形，并且一边缘朝着车辆横向向内的方向，因此，在上部元件板和下部元件板已被连接在一起之后所进行的连接操作难以进行。

此外，如在JP-A-2001-253218中所公开的那样，如果上部元件板和下部元件板被构造成从分开起始点突然分开，那么，当施加一个试图使所述前部向后转动的转动力时，由于开口边缘容易被打开，因此，分开起始点就易于朝着支架侧移动，从而就会使前面所述的问题变得很显著。

顺便提一下，各种试图使所述前部和后部转动的转动力被作用在分叉近端部附近的位置周围，也就是说，被作用在偏离所述分叉近端部一定范围的位置周围。因此由于受到试图使所述前部转动的的转动力和试图使所述后部转动的转动力的作用，从而在分叉近端部会产生应力集中。

尤其是，在JP-A-6-270837中所公开的悬挂横向元件中，其中在所述前部的根部和所述后部的根部都连接有用于加强的隔壁，尽管所述前部和后部的变形会得到抑制，但在分叉近端部会产生过大的应力集中。

特别是，由于考虑到空间的可利用性，所述下臂的前臂与悬挂横向元件连接的连接点趋向于被设置成远离所述的分叉近端部，因此，就会造成试图使所述前部发生转动的转动力所引起的应力集中成为问题。

当在分叉近端部产生过大的应力集中时，在分叉近端部就会产生裂缝，从而会造成疲劳损坏(fatigue distraction)。

可以想到，增大上部元件板和下部元件板的厚度。但是，这并不实际，因为这样做会造成成本和重量的增大。发明内容

本发明为解决这些问题而作出的，和本发明的一个目的是提供这样一种悬挂横向元件，这种悬挂横向元件具有一上部元件板和一下部元件板，所述上部元件板和下部元件板相互分开，从而在悬挂横向元件的端部的分叉近端部附近形成一些开口，所述的悬挂横向元件在所述的端部以分叉形式延伸，所述的上部元件和下部元件板沿其除了这样形成的开口以外的周向边缘(circumferential flange)被连接在一起，从而形成封闭的横截面，且其中，用于支撑着下臂的后臂的一些支撑点被设置成位于所述封闭横截面内的分叉近端部的纵向后方，其中所述后臂从所述开口插入，其中，可以防止所述上部元件板和下部元件板在所述开口的分开起始点处的分离。

根据本发明的第一方面，提供了这样一种悬挂横向元件，这种悬挂横向元件被连接到车体的下侧，使得该悬挂横向元件在车辆的横向方向上延伸，该悬挂横向元件包括：上部元件板和下部元件板，所述的上部元件件和下部元件板在悬挂横向元件端部的分叉近端部的附近相互分开，悬挂横向元件在所述的端部处分叉成一前部和一后部，所述的前部位于悬挂横向元件的纵向前侧，所述的后部位于悬挂横向元件的纵向后侧，从而形成一些开口，且所述的上部元件板和下部元件板沿着它们的周边被连接在一起，从而形成一封闭的横截面；用于支撑着一对下臂的前臂的支撑点，其中所述下臂支撑着车轮，这些支撑点被设置在上部元件板和下部元件板的所述前部上，并且分别位于所述封闭横截面的外部位置；用于支撑着所述的这对下臂的后臂的支撑点，其中的这对下臂通过所述的开口被插入，这些支撑点被设置在所述后部上，并且分别位于所述封闭横截面的内部位置；和一些隔壁，这些隔壁被设置在上部元件板和下部元件板之间，并且横向地位于用于所述后臂的支撑点的内侧，使得每块隔壁的周边在纵向上从位于开口的前臂侧上的分开起始点沿着上部元件板和下部元件板的内侧向车辆的后方延伸，从而使每块隔壁与所述的上部元件板和下部元件板相连；其中，所述的每块隔壁至少在所述分开起始点附近与所述的上部元件板和下部元件板相连。

附图说明

下文将参照附图详细说明本发明的本质及其其他目的和优点，图中相同的参考数字表示相同或相似的部件，其中：

图1是根据本发明一实施例的悬挂横向元件的顶视图；

图2是沿着图1中的箭头A所示方向观看所得的悬挂横向元件左侧横向部分的立体图；

图3是沿着图1中的箭头B所示方向观看所得的悬挂横向元件的侧视图；

图4是表示沿着图1中的箭头C所示方向观看所得的悬挂横向元件的内部结构的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图来描述根据本发明的悬挂横向元件的实施例。

图1是根据本发明的实施例的悬挂横向元件的顶视图，图2是沿着图1中的箭头A所示方向观看所得的悬挂横向元件的左侧横向部分的立体示意图。图3是沿着图1中的箭头B所示方向观看所得的悬挂横向元件的侧视图，图4表示沿着图1中的箭头C所示方向观看所得的悬挂横向元件的内部结构。

悬挂横向元件1是被设置在车体下侧(例如一对侧向元件的下侧)的一个元件，该悬挂横向元件被设置成沿着车辆的横向方向延伸，以便增加在设置有前部悬挂系统的位置处的车体的强度和刚度。一对车体连接元件4，5通过由钢材制成的支撑元件2，3被焊接在一元件主体20的两端，并位于悬挂横向元件1前侧，车体连接元件6，7被焊接在所述元件主体20上，并位于其后侧。

车体连接元件4，5，6，7是由例如金属垫圈构成的，通过把一些螺栓穿过各个车体连接元件4，5，6，7，从而把悬挂横向元件1连接到车体的下侧。

具体地说，由于设置诸如传动装置等设备的空间的可利用性的缘故，元件主体20在其左右横向端部被分叉形成悬挂横向元件的前部30，31和后部32，33，和车体连接元件4，5的支撑元件2，3分别被焊接到所述的前部30，31上，而连接元件6，7分别被焊接到所述后部32，33的远端。

如图2，3所示，元件主体20包括一上部元件板22和一下部元件板23，所述的上部元件板22和下部元件板23都由厚钢板制成。具体地说，元件主体20是这样构成的，即，把上部元件板22和下部元件板23的周向边缘(circumferential flange)24，25重叠起来，然后，除了开口27，28以外把它们焊接在一起，从而利用上部元件板22和下部元件板23形成一封闭的横截面。

然后，臂连接支架8，9分别被焊接到悬挂横向元件1的前部30，31上，所述的臂连接支架8，9与用于支撑着车轮WL，WR的下臂100，101的前臂102，103相连。

此外，如图2，3所示，臂连接孔10，11被设置在悬挂横向元件1的所述后部32和33中，这些臂连接孔位于下部元件板23中用于连接下臂100，101的后臂104，105。也就是，前臂102，103的臂连接支架8，9被设置在元件主体20的外侧，而后臂104，105的臂连接孔10，11被设置在由上部元件板22和下部元件板23所构成的封闭的横截面的内部。也就是，后臂104，105通过开口27，28被插入封闭的横向部分的内部，然后在臂连接孔10，11处与元件主体20相连。

开口27，28都是这样形成，即，通过把周向边缘24，25从所述前部30，31和后部32，33之间的分叉近端部分P附近的位置(图1中圆圈所圈的范围)朝着所述后部的远端相互分开而形成的。也就是说，元件主体20被制造成从位于分叉近端部分P附近的周向边缘24和周向边缘25之间的分开起始点G朝着位于所述后部32，33的远端的车辆连接元件6，7附近敞开。

此外，通过设置斜面使得开口27，28的敞开尺寸从分开起始点G逐渐增大，从而使所述的开口27，28敞开。

另一方面，由厚钢板制成的隔壁40，40夹设在上部元件板22和下部元件板23之间，并且呈横向地位于臂连接孔10，11的内侧，所述的臂连接孔构成这样的位置，即在这些位置处所述后臂104，105被连接成使前端41位于分开起始点G处，周向边缘在纵向方向上从分开起始点G沿着上部元件板22和下部元件板23的内侧向后延伸，并且后端42与元件主体20的后壁35相邻接。

也就是说，隔壁40，40被设置成在所述后部32，33的根部延伸。

具体地说，除了后端42以外，沿着隔壁40形成一周向边缘43，使得该周向边缘43从与分开起始点G相对应的前端41沿着上部元件板22和下部元件板23连续地延伸，同时使其面对着所述的开口27，28，和所述的隔壁40被设置成使与前端41相对应的周向边缘43的远端41a位于分开起始点G处。

隔壁40的后端42被焊接到元件主体20的后壁35上，周向边缘43沿着预定的位置分别被焊接到上部元件板22和下部元件板23上。具体地说，周向边缘43沿着分开起始点G附近的斜面被牢固地焊接到上部元件板22和下部元件板23上，并且在后端42处被牢固地焊接到元件主体20的后壁35上，并且沿着所述斜面在其它可选择的位置处被焊接到上部元件主体22和下部元件主体23上。

由于隔壁40从分开起始点G沿着上部元件板22的内侧和下部元件板23的内侧纵向向后延伸并且被焊接到上部元件板22和下部元件板23上，在分开近端部分P附近的位置与元件主体20的后壁35的内侧之间的一部分，即，所述后部32，33的根部被加强，从而增大了刚度。因此，即使象图1中粗的白箭头所示，作用力F从车轮WL，WR被输入，使得作用力F的一些分量通过下臂100，101的后臂104，105被施加在所述后部32，33上，从而能防止所述后部32，33发生变形。

此外，由于周向边缘43沿着隔壁40的周向边缘设置，使得周向边缘从与分开起始点G相对应的前端41沿着上部元件板22和下部元件板23连续地延伸，因此增大了隔壁40的刚度，且即使沿着车辆的竖直方向对元件主体20施加一个作用力，也能确保防止上部元件板22和下部元件板23发生倾斜和凹陷。

此外，如果一个力的分量，例如箭头所示的一个分量，即，由于输入作用力F，一个转动力F’产生于分叉近端部分P附近的位置周围，使得这个力通过前臂102，103被施加到所述的前部30，31上，一个用于向后推挤隔壁40的力被施加到开口27，28的分开起始点G上，并且最终施加一个大的作用力，这个作用力用作使分开起始点G附近的周向边缘24，25之间的焊接断裂，也就是使上部元件板22和下部元件板23之间的焊接断裂。然而，由于隔壁40在分开起始点G附近分别被可靠地焊接到上部元件板22和下部元件板23上，因此，能防止开口27，28发生扩展，从而在分开起始点G附近的上部元件板22和下部元件板23之间的焊接不会发生断裂的危险。

尤其是，开口27，28具有斜面，使得起开口尺寸从分开起始点G逐渐增大。当转动力F’在悬挂横向元件的分叉端被施加到所述的前部30，31上时，所施加的转动力F’基本上沿着上部元件板22和下部元件板23被传递。因此，由于开口27，28的开口边缘不易变形，即，由于分开起始点G不易移向隔壁40侧，于是进一步确保了在上部元件板22和下部元件板23之间的焊接没有断裂的危险。应当注意到，尽管所述斜面的倾角应当尽可能地缓和，但是，由于可用空间的限制，所述的这个倾角可以被设定成一个适当的角度。

此外，由于开口27，28具有斜面以致于所述开口逐渐扩大，因此，隔壁40呈楔形。由于开口27，28具有这些斜面，因此，使得元件主体20的刚度和强度都很高。此外，如上所述，由于隔壁40在分开起始点G附近以可靠的方式被焊接到上部元件板22和下部元件板23上，因此，在分开起始点G附近的上部元件板22和下部元件板23之间的焊接不会发生断裂的危险。

顺便提一下，在制造过程中，例如通过事先把隔壁40沿着周向边缘43并在其后端42焊接到上部元件板22上，从而使隔壁40与上部元件板22相连接，并且在后面的步骤中，当下部元件板23被放置在已经与所述隔壁40相连接的上部元件板22上时，把周向边缘24，25焊接在一起，并且还同时把沿着下部元件板23延伸的周向边缘43焊接到那儿。

具体地说，当周向边缘43被焊接到下部元件板43上时，位于焊枪(welding torch)能从开口27，28插入的远端41a附近的周向边缘43的焊接位置通过开口27，28侧被焊接，而位于焊枪不能从开口27，28插入的更靠近后端42的位置附近的焊接位置则从下部元件板23的外侧被槽焊(或塞焊)。

也就是说，由于周向边缘43朝着开口27，28延伸，因此，即使在把下部元件板23放置在上部元件板22上的情况下，隔壁40也能被容易地焊接，从而使得所述的隔壁40在分开起始点G附近以可靠方式不仅能被焊接到上部元件板22上，而且还能被焊接到下部元件板23上。同样，隔壁40也可以被事先焊接到下部元件板23上。

此外，如图4所示，由厚钢板制成的支撑元件50，50也被设置在上部元件板22和下部元件板23之间，并使其前端51在分开起始点G附近被焊接到隔壁40，40上，使其周向边缘在纵向方向上沿着上部元件板22的内侧和下部元件板23的内侧后延伸，并且它的后端52被焊接到元件主体20的一前壁34上。

换句话说，支撑元件50，50被设置在所述前部30，31的根部，从而使该支撑元件从隔壁40，40连续地延伸。

此外，当支撑元件50的前端51和周向边缘被事先分别焊接到隔壁40和上部元件板22上时，支撑元件50也事先被连接到上部元件板22上。然后，在后面的步骤中，通过槽焊(或塞焊)从外侧把边缘53，54焊接到下部元件板23上。

在采用象上述方式所设置的支撑元件50，50的情况中，如果上面所描述作用力F被输入到下壁100，101，那么，即使在悬挂横向元件的分叉端通过前臂102，103在所述前部30，31产生转动力F’，如此施加的转动力F’就会作为压紧力(支撑力)通过所述的支撑元件50作用在所述的隔壁40上，抑制所述的前部30，31的转动，从而使作用到分开起始点G上的作用力被松弛掉，从而使得上部元件板22和下部元件板23之间的焊接更加不易断裂。

如果在所述的后部32，33中产生转动力，那么，由于这样产生的转动力作为压紧力(支撑力)通过隔壁40作用在所述支撑件50上，抑制了作用在分叉近端部P上的作用力，从而减轻了在分叉近端部P处的应力集中。

因此，能防止在分叉近端部P产生裂缝，并且能防止疲劳损坏，同时还能通过不采用厚钢板来制造上部元件板22和下部元件板23来降低成本和重量。

在本实施例中，由于作用在开口27，28的分开起始点G上的作用力被减小了，因此，特别能防止在分开起始点G附近的上部元件板22和下部元件板23之间的焊接发生断裂。

尽管在前面已经全面地描述了根据本发明这个实施例的悬挂横向元件，但是，根据本发明的实施例并不局限于上面所描述的实施例。

例如，尽管隔壁40和支撑元件50被描述成独立元件，但是，如果可能的话，它们也可以被结合成一个单独单元。

尽管在上述实施例中，悬挂横向元件1具有一些开口27，28，但是，本发明也适用于没有开口的悬挂横向元件，其在整个周边具有被焊接到上部和下部元件板上的周向边缘，并且具有由上部和下部元件板形成的完全封闭的横截面。

如前所述，根据本发明的第一方面，在悬挂横向元件的后部的根部，隔壁被插在上部元件板和下部元件板之间，使得隔壁从位于开口的前臂侧上的分开起点沿着上部元件板的内侧和下部元件板的内侧在纵向方向上向后延伸，并且，所述的隔壁至少在位于开口的前臂侧上的分开起始点附近分别与上部元件板和下部元件板相连接。因此，即使有一输入力朝车辆后方被施加到下臂上，并因此而施加一个试图使所述的前部通过所述前臂向后转动的转动力，并最终产生一个试图使上部元件板和下部元件板之间的连接断开的很大的作用力，由于所述的隔壁在分开起始点附近被连接到上部元件板和下部元件板上，因此也能防止上部元件板和下部元件板之间的连接在所述的分开起始点处发生断裂。

此外，根据本发明的第二方面，由于开口并不是从分开起始点突然打开，而是逐渐地打开，因此，当在悬挂横向元件分叉端施加一个试图使所述前部向后转动的转动力时，这样施加的转动力会基本上沿着上部元件板和下部元件板被传递，从而使所述开口很难变形，于是，所述的分开起始点就难以向隔壁侧移动，因此，在分开起始点处的上部元件板和下部元件板之间的连接就更难以断裂。

此外，根据本发明的第三方面，由于周向边缘沿着隔壁的周边设置，使得所述周向边缘从与前臂侧上的分开起始点相对应的位置朝所述开口侧在预定范围内延伸，增大了隔壁本身的刚度，从而能可靠地防止上部元件板和下部元件板发生倾斜和凹陷。此外，即使在所述的隔壁被事先连接到上部元件板和下部元件板中的其中一个元件板上，并且上部元件板和下部元件板在后面的步骤中被重叠起来的情况下，也能通过开口来实现把隔壁连接到其中另一个元件板上的操作。

此外，根据本发明的第四方面，由于其一端与隔壁相连的支撑元件被设置成在悬挂横向元件的分叉端的所述前部的根部处延伸，因此，即使具有一个朝着车辆后方作用于下臂的输入力，并因而施加一个试图使所述前部通过所述前臂向后转动的转动力，所述的转动力也会被作为压紧力(支撑力)通过所述支撑元件被施加到隔壁上，抑制所述前部的转动，从而使作用在所述分开起始点处的作用力松驰掉，于是就使得在所述分开起始点处的上部元件板和下部元件板之间的连接更不易断裂。

Claims (4)

1、一种悬挂横向元件，该悬挂横向元件被连接到车体的下侧，并且沿着车辆的横向方向延伸，该悬挂横向元件包括：

上部元件板和下部元件板，该上部元件板和下部元件板在悬挂横向元件端部的分叉近端部附近相互分开，悬挂横向元件在所述端部延伸分叉成一前部和一后部，所述的前部位于悬挂横向元件的纵向方向的前侧，所述的后部位于悬挂横向元件的纵向方向的后侧，从而形成一些开口，所述的上部元件板和下部元件板沿其周边被连接在一起，从而形成一个封闭的横截面；

用于支撑着一对下臂的前臂的支撑点，所述的下臂支撑着车轮，这些支撑点被设置在上部元件板和下部元件板的所述前部上，并且分别位于所述封闭横截面的外部位置；

用于支撑着所述这对下臂的后臂的支撑点，其中这对下臂通过所述的开口被插入，这些支撑点被设置在所述后部上，并且分别位于所述封闭横截面的内部位置；

隔壁，这些隔壁被设置在上部元件板和下部元件板之间，并且横向地位于用于所述后臂的支撑点的内侧，使得每个隔壁的周边在纵向上从位于开口的前臂侧上的分开起始点沿着上部元件板和下部元件板的内侧向车辆的后方延伸，从而使每个隔壁与所述的上部元件板和下部元件板相连；

其中，所述的每个隔壁至少在所述分开起始点附近与所述的上部元件板和下部元件板相连。

2、根据权利要求1所述的悬挂横向元件，其特征在于，所述开口的开口尺寸在分开起始点附近逐渐增大。

3、根据权利要求1所述的悬挂横向元件，其特征在于，沿着所述隔壁的周边设置一周向边缘，使得该周向边缘朝着所述开口在一预定范围内延伸，所述的预定范围包括与所述分开起始点相对应的位置，所设置的周向边缘与上部元件板和下部元件板相连。

4、根据权利要求1所述的悬挂横向元件，其特征在于还包括：一些支撑元件，每个所述的支撑元件被设置在上部元件板和下部元件板之间，使得所述支撑元件的一端在所述分开起始点附近与所述隔壁相连，并且使所述支撑元件在纵向方向上沿着上部元件板和下部元件板的内侧朝着车辆的前方延伸，从而使所述支撑元件与上部元件板和下部元件板相连。

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