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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aufhängungsarm eines Fahrzeugs und insbesondere eine Schweißstruktur in einem Aufhängungsarm.
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2. Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
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Als ein Aufhängungsarm eines Fahrzeugs ist üblicherweise ein hohler Aufhängungsarm bekannt geworden, in welchem Außenrandenden eines oberen Plattenelements und eines unteren Plattenelements, welche jeweils einen U-förmigen Querschnitt haben, mittels Schweißens zusammengefügt sind (siehe zum Beispiel Patentdokument 1).
- [Patentdokument 1] Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 6-143953
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In den letzten Jahren wurde eine Gewichtseinsparung für das ganze Fahrzeug nachdrücklich gefordert, um die Kraftstoffeffizienz zu verbessern, Abgas zu reduzieren und das Fahrverhalten zu verbessern. Eine Lösung für die Gewichtseinsparung bei einem Aufhängungsarm ist, den Arm mit dünneren Plattenelementen auszubilden, jedoch sollte eine auf das Dünnermachen des Arms zurückzuführende Reduzierung der Dauerfestigkeit des Basismaterials vermieden werden. Da sich Spannungen oft um ein Schweißungsende in der Nähe eines an dem Aufhängungsarm angebrachten unteren Kugelgelenks konzentrieren, muss die Dauerfestigkeit des Basismaterials um das Schweißungsende herum besonders gewährleistet sein.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht solch eines Umstandes gemacht, und ein Ziel dieser ist, in einem Aufhängungsarm bzw. Querlenker, bei dem ein oberes Element und ein unteres Element, die jeweils einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt haben, mittels Schweißens zusammengefügt sind, eine Schweißstruktur bereitzustellen, welche eine Dauerfestigkeit des Basismaterials rund um die Schweißungsenden erhöht.
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Um das obige Problem zu lösen, betrifft ein Aufhängungsarm gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen hohlen Aufhängungsarm bzw. Querlenker, welcher aufweist: ein oberes Element mit einer Oberplatte und einem Paar von Seitenplatten und ein unteres Element mit einer Unterplatte und einem Paar von Seitenplatten, und wobei die Seitenplatten des oberen Elements mit den Seitenplatten des unteren Elements verschweißt sind. Der Aufhängungsarm empfängt eine Eingabe von einer Straßenoberfläche über eine Verbindungskomponente, und die Schweißnaht ist gekrümmt und endet in der Nähe der Verbindungskomponente. Zum Beispiel kann die Verbindungskomponente ein unteres Kugelgelenk sein und kann der Aufhängungsarm eine Eingabe von einer Straßenoberfläche an ein Rad über das untere Kugelgelenk empfangen.
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Gemäß der Ausführungsform ist die Schweißnaht gekrümmt und endet in der Nähe der Verbindungskomponente, so dass eine in dem Basismaterial rund um das Schweißungsende verursachte Spannung in einer Biegerichtung bzw. Krümmungsrichtung ausgebildet werden kann. Da das Basismaterial in einer Biegerichtung eine zulässige Spannung hat, die höher als jene in einer Zug(oder Druck)-Richtung ist, kann eine Krümmung der Schweißnaht, so dass um das Schweißungsende herum eine Spannung in einer Biegerichtung bzw. Krümmungsrichtung bewirkt wird, die Dauerfestigkeit des Basismaterials rund um das Schweißungsende erhöhen.
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Eine Seitenplatte des oberen Elements oder des unteren Elements kann einen im Wesentlichen geradlinigen Rand und einen gekrümmten Rand aufweisen, welcher von einem Ende des im Wesentlichen geradlinigen Randes her gekrümmt ist, und die Schweißnaht kann innerhalb des gekrümmten Randes enden. Durch Bereitstellen des gekrümmten Randes an einer Seitenplatte und Durchführen eines Schweißens entlang des gekrümmten Randes kann die Schweißnaht gekrümmt werden, bevor sie endet.
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Die Schweißnaht entlang des gekrümmten Randes kann in einem vorbestimmten Winkel oder größer zu einer Spannungsrichtung in der Nähe des Schweißungsendes, welches das Ende der Schweißnaht ist, geneigt sein. Zum Beispiel kann die Schweißnaht mit 45 Grad oder größer geneigt sein zu einer Spannungsrichtung in der Nähe des Schweißungsendes. Ferner kann die Schweißnaht entlang des gekrümmten Randes in der Nähe des Schweißungsendes, welches das Ende der Schweißnaht ist, im Wesentlichen senkrecht zu einer Spannungsrichtung sein. Durch Vergrößern des Winkels zwischen der Schweißnaht und einer Spannungsrichtung in der Nähe des Schweißungsendes kann die Biegerichtungs- bzw. Krümmungsrichtungskomponente einer in dem Basismaterial rund um das Schweißungsende bewirkten Spannung vergrößert werden, so dass die Dauerfestigkeit des Basismaterials erhöht werden kann.
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Der Aufhängungsarm gemäß der Ausführungsform ist von einer Fahrzeugkarosserie an einem ersten Verbindungsabschnitt und einem zweiten Verbindungsabschnitt abgestützt, und eine Richtung, in welcher eine Last von der Verbindungskomponente an den ersten Verbindungsabschnitt und den zweiten Verbindungsabschnitt übertragen wird, ist als eine Lastachsenlinie definiert mittels eines ersten virtuellen Punktes, der zu der Verbindungskomponente korrespondiert, eines zweiten virtuellen Punktes, der zu dem ersten Verbindungsabschnitt korrespondiert, und eines dritten virtuellen Punktes, der zu dem zweiten Verbindungsabschnitt korrespondiert. Die Schweißnaht kann, bevor sie endet, in eine Richtung weg von der Lastachsenlinie gekrümmt sein. Mittels Krümmens der Schweißnaht in Bezug auf die Lastachsenlinie kann die Biegerichtungskomponente einer in dem Basismaterial rund um das Schweißungsende bewirkten Spannung vergrößert werden, und durch Vergrößern der Distanz zwischen dem Schweißungsende und der Lastachsenlinie kann eine um das Schweißungsende herum bewirkte Spannung kleiner gemacht werden.
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Die Schweißnaht an einer Seitenplatte kann in eine Richtung zur Unterplatte oder zur Oberplatte hin gekrümmt sein. Indem das Schweißungsende in der Nähe der Unterplatte oder der Oberplatte positioniert wird, kann eine um das Schweißungsende herum bewirkte Spannung kleiner gemacht werden.
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FIGURENKURZBESCHREIBUNG
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Nun werden lediglich beispielhaft Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren, welche exemplarisch und nicht beschränkend gemeint sind, beschrieben werden, und wobei gleiche Elemente ähnlich beziffert sind in unterschiedlichen Figuren, in welchen:
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1 eine Darstellung ist, welche eine Konfiguration einer Federbein-Aufhängungsvorrichtung zeigt,
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2 eine Darstellung ist, welche eine obere Fläche eines Aufhängungsarms gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt,
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3 eine Darstellung ist, welche einen Schnitt des in 2 gezeigten Aufhängungsarms gesehen entlang einer Linie A-A zeigt,
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4A eine Schweißstruktur zeigt, 4B eine Seitenfläche eines oberen Elements zeigt und 4C eine Seitenfläche eines unteren Elements zeigt in dem Aufhängungsarm gemäß der vorliegenden Ausführungsform,
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5 eine Darstellung ist, welche eine Schweißstruktur in einem als eine Vergleichstechnik bereitgestellten Aufhängungsarm zeigt,
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6A eine Veranschaulichungsdarstellung ist, welche einen entlang einer Linie D-D gesehenen Schnitt in der Nähe des Schweißungsendes bei der Vergleichstechnik zeigt, und 6B eine Veranschaulichungsdarstellung ist, welche einen entlang einer Linie C-C gesehenen Schnitt in der Nähe des Schweißungsendes bei der vorliegenden Ausführungsform zeigt, und
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7A eine perspektivische Teilansicht der Schweißstruktur in dem Aufhängungsarm gemäß der Vergleichstechnik ist, und 7B eine perspektivische Teilansicht der Schweißstruktur in dem Aufhängungsarm gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben werden. Dies bezweckt nicht, den Umfang der vorliegenden Erfindung zu beschränken, sondern die Erfindung beispielhaft zu erläutern.
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1 zeigt eine Konfiguration einer Federbein-Aufhängungsvorrichtung 1. Ein Aufhängungsarm bzw. Querlenker 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist als ein L-förmiger Arm ausgebildet, bei welchem sich überlappende Abschnitte von Seitenplatten eines oberen Elements und eines unteren Elements, welche jeweils einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt haben, miteinander verschweißt sind. Der Aufhängungsarm 10 ist an einem ersten Verbindungsabschnitt 14 und einem zweiten Verbindungsabschnitt 16, welche jeweils eine Gummibuchse umfassen, gelenkig an einer Fahrzeugkarosserie abgestützt, und ein unteres Kugelgelenk 22 ist über eine Halterung an einem Befestigungsabschnitt 12 an dem Aufhängungsarm 10 angebracht. Das untere Kugelgelenk 22 ist an einem unteren Ende eines Achsschenkels 20 angebracht, so dass der Befestigungsabschnitt 12 den Achsschenkel 20 über das untere Kugelgelenk 22 schwingfähig abstützt. Der Achsschenkel 20 ist ein Träger zum drehbaren Abstützen eines Rades 30, und ein oberer Abschnitt des Achsschenkels 20 ist an einem unteren Ende eines Federbeins 26 mittels einer Halterung 24 befestigt. Ein oberes Ende des Federbeins 26 ist über ein oberes Lager 28 gelenkig an der Fahrzeugkarosserie abgestützt. Das untere Kugelgelenk 22 als eine Verbindungskomponente ist an dem Befestigungsabschnitt 12 des Aufhängungsarms 10 angebracht, so dass der Aufhängungsarm 10 über das untere Kugelgelenk 22 eine Eingabe von einer Straßenoberfläche empfängt.
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2 zeigt eine obere Fläche des Aufhängungsarms 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Das untere Kugelgelenk 22 ist über eine Halterung an dem Befestigungsabschnitt 12 angebracht, und eine durch das Rad 30 von einer Straßenoberfläche empfangene Kraft wird über das untere Kugelgelenk 22 an den Aufhängungsarm 10 übertragen. Der erste Verbindungsabschnitt 14 und der zweite Verbindungsabschnitt 16 sind durch die Fahrzeugkarosserie abgestützt, und eine von dem Befestigungsabschnitt 12 empfangene Last wird an den ersten Verbindungsabschnitt 14 und den zweiten Verbindungsabschnitt 16 übertragen.
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In 2 repräsentiert ein erster virtueller Punkt 32 einen zu dem unteren Kugelgelenk 22 korrespondierenden virtuellen Punkt, repräsentiert ein zweiter virtueller Punkt 34 einen zu dem ersten Verbindungsabschnitt 14 korrespondierenden virtuellen Punkt und repräsentiert ein dritter virtueller Punkt 36 einen zu dem zweiten Verbindungsabschnitt 16 korrespondierenden virtuellen Punkt. Genauer korrespondiert der erste virtuelle Punkt 32 zu dem Mittelpunkt des unteren Kugelgelenks 22, korrespondiert der zweite virtuelle Punkt 34 zu dem Mittelpunkt des ersten Verbindungsabschnitts 14 und korrespondiert der dritte virtuelle Punkt 36 zu dem Mittelpunkt des zweiten Verbindungsabschnitts 16. Eine innerhalb des Aufhängungsarms 10 übertragene Last wirkt, um ein diese drei virtuellen Punkte als Eckpunkte aufweisendes virtuelles Dreieck zu verformen.
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3 zeigt einen entlang einer Linie A-A gesehenen Schnitt des in 2 gezeigten Aufhängungsarms 10. Der Aufhängungsarm 10 ist ein hohler Arm, der ein oberes Element 40 mit einer Oberplatte 42 und einem Paar von Seitenplatten 44 und ein unteres Element 50 mit einer Unterplatte 52 und einem Paar von Seitenplatten 54 aufweist. Das heißt, der Aufhängungsarm 10 hat eine sogenannte „Hohlstruktur”, bei welcher das obere Element 40 und das untere Element 50 durch Schweißen zusammengefügt sind. Jedes von dem oberen Element 40 und dem unteren Element 50 ist durch Pressen eines Stahlblechs geformt. Eine Seitenplatte 44 des oberen Elements 40 und eine Seitenplatte 54 des unteren Elements 50 sind miteinander verschweißt, und in diesem Beispiel sind ein Rand der Seitenplatte 44 und eine Fläche der Seitenplatte 54 in einem Schweißabschnitt 60 zusammengefügt. Alternativ können die Seitenplatten 54 des unteren Elements 50 sich außerhalb der Seitenplatten 44 des oberen Elements 40 befinden und können ein Rand einer Seitenplatte 54 und eine Fläche einer Seitenplatte 44 zusammengefügt sein.
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4A zeigt eine Schweißstruktur in dem Aufhängungsarm 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wobei sie einen Teil einer Seitenfläche in der Nähe des Befestigungsabschnitts 12 aus der Richtung des Pfeils B in 2 gesehen zeigt. Eine Lastachsenlinie 80 in 4A zeigt eine Richtung, in welcher eine von einer Straßenoberfläche über das untere Kugelgelenk 22 empfangene Eingabe zwischen dem ersten virtuellen Punkt 32, dem zweiten virtuellen Punkt 34 und dem dritten virtuellen Punkt 36 in dem Aufhängungsarm 10 übertragen wird. Die Lastachsenlinie 80 ist eine Linie, die virtuell so definiert ist, dass, wenn der Aufhängungsarm 10 aus der Richtung des Pfeils B gesehen wird, eine erste Achsenlinie, welche den ersten virtuellen Punkt 32 und den zweiten virtuellen Punkt 34 verbindet, mit einer zweiten Achsenlinie überlappt, welche den ersten virtuellen Punkt 32 und den dritten virtuellen Punkt 36 verbindet. Das heißt, die Lastachsenlinie 80 ist eine Linie, die erlangt wird durch auf den Aufhängungsarm 10 Projizieren eines durch den ersten virtuellen Punkt 32, den zweiten virtuellen Punkt 34 und den dritten virtuellen Punkt 36 gebildeten virtuellen Dreiecks, so dass die erste Achsenlinie und die zweite Achsenlinie miteinander überlappen.
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Eine Eingabe, die an dem ersten virtuellen Punkt 32, welcher der Mittelpunkt des unteren Kugelgelenks 22 ist, empfangen wird, wird entlang der Lastachsenlinie 80 an den zweiten virtuellen Punkt 34 des ersten Verbindungsabschnitts 14 und den dritten virtuellen Punkt 36 des zweiten Verbindungsabschnitts 16 übertragen. In gleicher Weise wird eine an dem zweiten virtuellen Punkt 34 empfangende Eingabe entlang der Lastachsenlinie 80 an den ersten virtuellen Punkt 32 und den dritten virtuellen Punkt 36 übertragen und wird eine an dem dritten virtuellen Punkt 36 empfangene Eingabe entlang der Lastachsenlinie 80 an den ersten virtuellen Punkt 32 und den zweiten virtuellen Punkt 34 übertragen. Somit zeigt die Lastachsenlinie 80 eine Richtung einer innerhalb des Aufhängungsarms 10 übertragenen Last.
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Wenn der Aufhängungsarm 10 als ein L-förmiger Arm, welcher im Wesentlichen eben ist, ausgebildet ist, ist die Lastachsenlinie 80 im Wesentlichen parallel zu der Oberplatte 42 des oberen Elements 40 oder der Unterplatte 52 des unteren Elements 50, wenn der Aufhängungsarm 10 von einer wie in 4A gezeigten Seite aus gesehen wird.
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4B zeigt eine Seitenfläche des oberen Elements 40. Die entgegengesetzte Seitenfläche des oberen Elements 40 ist ebenfalls so konfiguriert, dass sie die gleiche Form aufweist.
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Das obere Element 40 in der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Vorstehabschnitt 48, welcher in der Nähe eines Befestigungsabschnitts 12a an einer Seitenplatte 44 nach unten hin vorsteht. Die Seitenplatte 44 hat einen Rand, welcher im Wesentlichen geradlinig in Richtung zu dem Befestigungsabschnitt 12a (der Richtung von links nach rechts in 4B) hin ist, und der Rand ist wegen des Vorstehabschnitts 48 nach unten hin gekrümmt. Genauer ist durch das Vorhandensein des Vorstehabschnitts 48 der Rand der Seitenplatte 44 zwischen einem Krümmungsstartpunkt 45, welcher ein Ende des im Wesentlichen geradlinigen Randes ist, und einem Krümmungsendpunkt 46 in eine Richtung weg von der Lastachsenlinie 80 gekrümmt. Nachstehend wird der Rand zwischen dem Krümmungsstartpunkt 45 und dem Krümmungsendpunkt 46 als ein gekrümmter Rand 47 bezeichnet werden. Danach ist der Rand der Seitenplatte 44 in der Richtung von dem Krümmungsendpunkt 46, welcher das Ende des gekrümmten Randes 47 ist, zu dem Befestigungsabschnitt 12a hin aufwärts gekrümmt.
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4C zeigt eine Seitenfläche des unteren Elements 50. Die entgegengesetzte Seitenfläche des unteren Elements 50 ist ebenfalls so konfiguriert, dass sie die gleiche Form hat.
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Das untere Element 50 in der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Vorstehabschnitt 55, welcher in der Nähe eines Befestigungsabschnitts 12b an einer Seitenplatte 54 nach unten hin vorsteht. Der Vorstehabschnitt 55 ist entsprechend der Form des Vorstehabschnitts 48 des oberen Elements 40 geformt und vorgesehen, um eine Schweißspanne für den gekrümmten Rand 47 des oberen Elements 40 zu gewährleisten. Wenn die Schweißspanne gewährleistet werden kann, braucht der Vorstehabschnitt 55 nicht vorgesehen zu werden.
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Rückbezugnehmend auf 4A ist die Seitenplatte 44 des oberen Elements 40 außenseitig der Seitenplatte 54 des unteren Elements 50 angeordnet, so dass sie damit überlappt. Die Seitenplatte 44 des oberen Elements 40 und die Seitenplatte 54 des unteren Elements 50 sind durch Schweißen in dem Überlappungsabschnitt zusammengefügt, und der Schweißabschnitt 60 ist zwischen dem Rand der Seitenplatte 44 und der Fläche der Seitenplatte 54 ausgebildet. Eine von dem Schweißabschnitt 60 gebildete Schweißnaht ist gekrümmt und endet in der Nähe des unteren Kugelgelenks 22.
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Da der Schweißabschnitt 60 entlang des Randes der Seitenplatte 44 ausgebildet ist, ist die Schweißnaht in einer Position entfernt von dem Befestigungsabschnitt 12 im Wesentlichen geradlinig. In der Nähe des Befestigungsabschnitts 12 ist andererseits die Schweißnaht, da der gekrümmte Rand 47 von dem Krümmungsstartpunkt 45 an ausgebildet ist, von dem Krümmungsstartpunkt 45 an entlang des gekrümmten Randes 47 gekrümmt. Die Schweißnaht endet dann vor dem Krümmungsendpunkt 46 des gekrümmten Randes 47, so dass ein Schweißungsende 62 vor dem Krümmungsendpunkt 46 positioniert ist.
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Da das Schweißungsende 62 an dem gekrümmten Rand 47 positioniert ist, kann die Richtung einer an dem Basismaterial rund um das Schweißungsende 62 wirkenden Spannung verändert werden im Vergleich zu einem Fall, in dem das Schweißungsende an dem Ende der im Wesentlichen geradlinigen Schweißnaht positioniert ist. Ferner ist das Schweißungsende 62, da der gekrümmte Rand 47 in eine Richtung weg von der Lastachsenlinie 80 gekrümmt ist, entfernt von der Lastachsenlinie 80 positioniert.
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Bevor die durch die oben genannte Schweißstruktur gemäß der vorliegenden Ausführungsform bereitgestellten Funktionen erörtert werden, wird zum Vergleich mit der Schweißstruktur der vorliegenden Ausführungsform in 5 eine andere Schweißstruktur aufgezeigt.
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5 zeigt eine Schweißstruktur in einem als eine Vergleichstechnik bereitgestellten Aufhängungsarm 200. Der Aufhängungsarm 200 umfasst ein oberes Element 100 und ein unteres Element 110, welche jeweils einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt haben, und Seitenplatten 104 des oberen Elements 100 sind durch Schweißen mit Seitenplatten 114 des unteren Elements 110 zusammengefügt. Das untere Kugelgelenk 22 ist an dem Aufhängungsarm 200 an einem Befestigungsabschnitt 122 angebracht. Im Vergleich zu dem Aufhängungsarm 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich der Aufhängungsarm 200 der Vergleichstechnik darin, dass das obere Element 100 nicht an einer Seitenplatte 104 mit dem Vorstehabschnitt 48 versehen ist, das untere Element 110 nicht an einer Seitenplatte 114 mit dem Vorstehabschnitt 55 versehen ist und die Schweißnaht im Wesentlichen geradlinig ist. Mit Ausnahme der obigen Unterschiede kann die Struktur im Wesentlichen identisch zu jener in der vorliegenden Ausführungsform sein.
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Im Gegensatz zu dem Aufhängungsarm 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist, da das obere Element 100 nicht den Vorstehabschnitt 48 aufweist, der Rand der Seitenplatte 104 so geformt, dass er in einer Längsrichtung im Wesentlichen geradlinig ist, so dass eine durch einen Schweißabschnitt 120 geformte Schweißnaht ebenfalls im Wesentlichen geradlinig ist, und ist ein Schweißungsende 64 an dem Ende der im Wesentlichen geradlinigen Schweißnaht positioniert. Die wie in der Vergleichstechnik beschriebene Schweißstruktur ist üblicherweise in einem konventionellen Aufhängungsarm zu sehen.
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Da eine Eingabe von einer Straßenoberfläche über das untere Kugelgelenk 22 an den Aufhängungsarm übertragen wird, ist es wahrscheinlich, dass die Umgebung eines Schweißungsendes, das in der Nähe des unteren Kugelgelenks 22 positioniert ist, ein Spannungskonzentrationspunkt wird. Demgemäß ist es wahrscheinlich, dass in einem Aufhängungsarm die Umgebung eines Schweißungsendes in der Nähe des unteren Kugelgelenks 22 einer der schwächsten Abschnitte in Bezug auf die Dauerfestigkeit des Basismaterials wird. Eine Lösung zum Gewährleisten der Dauerfestigkeit in der Nähe eines Schweißungsendes besteht darin, die Platte dicker zu machen, jedoch ist die Lösung nicht vorzuziehen, da sie nicht das Erfordernis einer Gewichtseinsparung bei Aufhängungsarmen erfüllt. Indessen hat die Schweißstruktur in dem Aufhängungsarm 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Struktur, mit der die Dauerfestigkeit des Basismaterials in der Nähe des Schweißungsendes 62 erhöht werden kann. Im Folgenden werden die Wirkungsweisen der Schweißstruktur gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zu der Schweißstruktur in dem Aufhängungsarm 200 gemäß der Vergleichstechnik beschrieben werden.
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6A ist eine Veranschaulichungsdarstellung, welche einen entlang einer Linie D-D gesehenen Schnitt in der Nähe des Schweißungsendes 64 bei der Vergleichstechnik zeigt. In 6A sind eine Seitenplatte 104 und eine Seitenplatte 114 zum Erleichtern des Verständnisses so gezeigt, dass sie mit Abstand voneinander angeordnet sind, jedoch sind die Seitenplatte 104 und die Seitenplatte 114 tatsächlich miteinander in Kontakt. Es wird hier angenommen, dass eine Kraft in einer Längsrichtung des Fahrzeugs dem den Mittelpunkt des unteren Kugelgelenks 22 repräsentierenden ersten virtuellen Punkt 32 beaufschlagt wird.
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Wenn eine Last in den ersten virtuellen Punkt 32 eingegeben wird, tritt in dem oberen Element 100 und dem unteren Element 110 des Aufhängungsarms 200 Verzug auf. Zu diesem Zeitpunkt unterscheiden sich die Verzugausmaße in dem oberen Element 100 und dem unteren Element 110 in Abhängigkeit von dem Formunterschied zwischen dem oberen Element 100 und dem unteren Element 110, welche den Befestigungsabschnitt 122 bilden, an welchem das untere Kugelgelenk 22 angebracht ist. Dementsprechend wirken Kräfte in entgegengesetzte Richtungen an dem oberen Element 100 und dem unteren Element 110 in der Nähe des Schweißungsendes 64. 6A zeigt den Zustand, in dem in der Nähe des Schweißungsendes 64 an der Seitenplatte 104 des oberen Elements 100 eine Zugspannung f1 wirkt und an der Seitenplatte 114 des unteren Elements 110 eine Druckspannung f2 wirkt. Die Zugspannung f1 und die Druckspannung f2 wirken in zueinander entgegengesetzten Richtungen, und umgekehrt kann eine Druckspannung an der Seitenplatte 104 wirken und kann eine Zugspannung an der Seitenplatte 114 wirken.
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In dem Aufhängungsarm 200 gemäß der Vergleichstechnik ist eine Richtung, in welcher sich der Schweißabschnitt 120 in der Nähe des Schweißungsendes 64 erstreckt, im Wesentlichen identisch zu einer Richtung, in welcher eine Last wirkt (Spannungsrichtung). Demgemäß sind die Spannungsrichtungen an der vorderen Fläche und der hinteren Fläche der Seitenplatte 104 die gleichen, und eine Spannung in der Zugrichtung oder der Druckrichtung (nachstehend als eine „Zug/Druck-Richtung” bezeichnet) tritt in der Nähe des Schweißungsendes 64 auf. Da es bekannt ist, dass das Basismaterial eine zulässige Spannung in einer Zug/Druck-Richtung hat, die kleiner als jene in einer Biegerichtung ist, ist eine Lasteingabe in der Nähe des Schweißungsendes 64, wo sich Spannungen oft konzentrieren, in einer Zug/Druck-Richtung nicht vorteilhaft. Daher muss in dem Aufhängungsarm 200 gemäß der Vergleichstechnik die Platte dicker gemacht werden, um die Festigkeit des Basismaterials in der Nähe des Schweißungsendes 64, welche einer der schwächsten Abschnitte sein könnte, zu erhöhen.
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6B ist eine Veranschaulichungsdarstellung, welche einen entlang einer Linie C-C gesehenen Schnitt in der Nähe des Schweißungsendes 62 bei der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Wie bei 6A sind eine Seitenplatte 44 und eine Seitenplatte 54 in 6B zum Erleichtern des Verständnisses so gezeigt, dass sie mit Abstand voneinander angeordnet sind, jedoch stehen die Seitenplatte 44 und die Seitenplatte 54 tatsächlich miteinander in Kontakt.
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Wenn eine Last in einer Längsrichtung des Fahrzeugs in den ersten virtuellen Punkt 32 eingegeben wird, wirken wegen der Differenz zwischen den in dem oberen Element 40 und dem unteren Element 50 verursachten Verzugausmaßen Kräfte in entgegengesetzte Richtungen in der Nähe des Schweißungsendes 62 an dem oberen Element 40 und dem unteren Element 50 des Aufhängungsarms 10. 6B zeigt den Zustand, in dem in der Nähe des Schweißungsendes 62 an der Seitenplatte 44 des oberen Elements 40 eine Zugspannung f1 wirkt und an der Seitenplatte 54 des unteren Elements 50 eine Druckspannung f2 wirkt. Die Zugspannung f1 und die Druckspannung f2 wirken in zueinander entgegengesetzte Richtungen, und umgekehrt kann an der Seitenplatte 44 eine Druckspannung wirken und kann an der Seitenplatte 54 eine Zugspannung wirken.
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In dem Aufhängungsarm 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Schweißnaht entlang des gekrümmten Randes 47 im Wesentlichen senkrecht zu einer Spannungsrichtung in der Nähe des Schweißungsendes 62, welches das Ende der Schweißnaht ist. Demgemäß sind in der Nähe des Schweißungsendes 62 die Spannungsrichtungen an der vorderen Fläche und der hinteren Fläche der Seitenplatte 44 des oberen Elements 40 zueinander entgegengesetzt und tritt in der Nähe des Schweißungsendes 62 in dem Basismaterial eine Spannung in einer Biegerichtung auf. Da das Basismaterial in einer Biegerichtung eine zulässige Spannung hat, die größer als jene in einer Zug/Druck-Richtung ist, kann ein in der Nähe des Schweißungsendes 62 Verursachen einer Spannung in eine Biegerichtung das Dünnermachen der Platte ermöglichen und die Dauerfestigkeit des Basismaterials erhöhen.
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7A ist eine perspektivische Teilansicht der Schweißstruktur in dem Aufhängungsarm 200 gemäß der Vergleichstechnik, und 7B ist eine perspektivische Teilansicht der Schweißstruktur in dem Aufhängungsarm 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Wie aus den Figuren ersichtlich ist, erstreckt sich in dem Aufhängungsarm 200 gemäß der Vergleichstechnik der Schweißabschnitt 120 in den Richtungen der Spannungen f1 und f2, so dass rund um das Schweißungsende 64 eine Spannung in einer Zug/Druck-Richtung in dem Basismaterial verursacht wird. In dem Aufhängungsarm 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist andererseits der Schweißabschnitt 60 entlang des gekrümmten Randes 47 geformt und ist die Schweißnaht im Wesentlichen senkrecht zu den Richtungen der Spannungen f1 und f2 angeordnet, so dass rund um das Schweißungsende 62 eine Spannung in einer Biegerichtung in dem Basismaterial verursacht wird. Somit ist in dem Aufhängungsarm 10 die Schweißnaht gekrümmt, bevor sie endet, was in dem Basismaterial rund um das Schweißungsende 62 eine Spannung in einer Biegerichtung verursacht. Indem rund um das Schweißungsende 62 eine Spannung in einer Biegerichtung anstatt in einer Zug/Druck-Richtung verursacht wird, kann die Dauerfestigkeit des Basismaterials, welches eine höhere zulässige Spannung in einer Biegerichtung hat, erhöht werden, was das Dünnermachen des Basismaterials ermöglicht.
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In dem in 4A gezeigten gekrümmten Rand 47 endet die Schweißnaht an einer Position, an der die Schweißnaht im Wesentlichen senkrecht zu einer Richtung ist, in welcher sich die Seitenplatte 44 erstreckt. Jedoch kann die Schweißnaht an einer anderen Position innerhalb des gekrümmten Randes 47 enden. Zum Beispiel kann die Schweißnaht an einer Position zwischen der als das Schweißungsende 62 gezeigten Position und dem Krümmungsstartpunkt 45 in 4A enden. Indem vor Beendigung der Schweißnaht die Schweißnaht in Bezug auf die Lastachsenlinie 80 gekrümmt wird, kann die Zug/Druck-Richtungskomponente einer in der Nähe des Schweißungsendes 62 verursachten Spannung vermindert werden, wohingegen die Biegerichtungskomponente der Spannung erhöht werden kann im Vergleich zu dem Fall, in dem die Schweißnaht ohne gekrümmt zu sein endet. Somit kann, indem die Schweißnaht innerhalb des gekrümmten Randes 47 endet, die Dauerfestigkeit des Basismaterials rund um das Schweißungsende 62 erhöht werden. Die Schweißnaht entlang des gekrümmten Randes 47 ist bevorzugt in der Nähe des Schweißungsendes 62 in einem vorbestimmten Winkel oder größer, wie beispielsweise 45 Grad oder dazu größer, zu einer Spannungsrichtung geneigt. Wenn die Schweißnaht in der Nähe des Schweißungsendes 62 in einem vorbestimmten Winkel oder größer zu einer Spannungsrichtung geneigt ist, kann das Verhältnis der Biegerichtungskomponente zu der Zug/Druck-Richtungskomponente in der Spannung erhöht werden.
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Ferner kann, indem die Schweißnaht in eine Richtung weg von der Lastachsenlinie 80 gekrümmt ist und das Schweißungsende 62 innerhalb des gekrümmten Randes 47 positioniert ist, die Distanz zwischen dem Schweißungsende 62 und der Lastachsenlinie 80 vergrößert sein. Wenn die Distanz von der Lastachsenlinie 80 länger ist, wird eine verursachbare Spannung kleiner. Daher kann, indem das Schweißungsende 62 entfernt von der Lastachsenlinie 80 angeordnet wird, eine in der Nähe des Schweißungsendes 62 verursachte Spannung kleiner gemacht werden. Auf diese Weise kann, indem die Schweißnaht in die Richtung zur Unterplatte 52 hin gekrümmt wird, um die Distanz zwischen dem Schweißungsende 62 und der Lastachsenlinie 80 zu vergrößern, eine in der Nähe des Schweißungsendes 62 verursachte Spannung kleiner gemacht werden, so dass die Dauerfestigkeit des Basismaterials in der Nähe des Schweißungsendes 62 weiter erhöht werden kann.
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Die vorliegende Erfindung wurde in Bezug auf die Ausführungsform beschrieben. Die Ausführungsform ist dafür bestimmt, lediglich veranschaulichend zu sein, und es wird Fachleuten einleuchtend sein, dass diverse Modifikationen für eine Kombination von Teilelementen oder Prozessen entwickelt werden könnten und dass solche Modifikationen ebenfalls in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen.
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In der Ausführungsform hat eine Seitenplatte 44 einen Vorstehabschnitt 48, der nach unten hin vorsteht. Stattdessen kann als eine Modifikation die Seitenplatte 44 eine Aussparung haben, die nach oben hin ausgespart ist. Auch in diesem Fall kann rund um das Schweißungsende eine Spannung in einer Biegerichtung verursacht werden, indem die Schweißnaht gekrümmt wird und diese in der Nähe des unteren Kugelgelenks 22 enden gelassen wird. Solch eine Schweißstruktur gemäß der Modifikation ist insbesondere effektiv in dem Fall, in dem sich die Lastachsenlinie 80 unterhalb der Schweißnaht befindet, jedoch ist die Anwendung nicht darauf beschränkt.
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Ferner sind, wie zuvor beschrieben, in der Ausführungsform die Seitenplatten 54 des unteren Elements 50 von außen her durch die Seitenplatten 44 des oberen Elements 40 überlappt und damit verschweißt. Umgekehrt können die Seitenplatten 44 des oberen Elements von der Außenseite her durch die Seitenplatten 54 des unteren Elements 50 überlappt sein und damit verschweißt sein. In diesem Fall kann jede der Seitenplatten 54 einen Vorstehabschnitt haben, der nach oben hin vorsteht, so dass die Schweißnaht entlang des gekrümmten Randes des Vorstehabschnitts gekrümmt ist und in der Nähe des unteren Kugelgelenks 22 endet. Das heißt, der gekrümmte Rand kann in eine Richtung zur Oberplatte 42 hin gekrümmt sein, so dass die Schweißnaht in der Nähe der Oberplatte 42 endet. Somit sind die vertikalen Positionen des oberen Elements 40 und des unteren Elements 50 in dem Aufhängungsarm 10 relativ und kann die vertikalpositionelle Anordnungsbeziehung, die in der Ausführungsform beschrieben wurde, umgekehrt sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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