CN103770846A - 车架横梁 - Google Patents

Abstract

本发明提供了能够简单且容易地调整安装部的脱离负载的车架横梁。悬架横梁（10）包括：沿车宽方向延伸设置的车架横梁主体部（14）、以及设于主体部（14）并与侧梁（12）连接的中空构造的车架横梁安装部（16）。而且，悬架横梁（10）包括：将安装部（16）紧固于侧梁（12）的安装用螺栓（48）；设于安装部（16）内的筒体（56）；以及加强板（52），具有筒体（56）贯通的筒体孔（54），在筒体（56）贯通筒体孔（54）的状态下安装于安装部（16）内，在规定以上的负载下断裂。而且，调整加强板（52）的设置块数，可调整安装部（16）的脱离负载。

Description

车架横梁

技术领域

本发明涉及可调整安装部的脱离负载的车架横梁（cross member）。

背景技术

作为车架横梁，例如已知有车辆的悬架横梁。悬架横梁在保持悬架装置（悬置机构）的部件，通过螺栓的紧固被固定到侧梁。侧梁在构成车辆的框架的部件，在车辆的下方沿前后方向设置，在侧梁安装发动机、变速机等。

车辆具备通常在冲撞时发生变形以吸收冲撞能量的碰撞区域。另外，悬架横梁构成为施加规定以上的冲撞能量时，安装部发生破损，从侧梁脱离。

由此，车辆即使万一发生事故，碰撞区域变形，也可确保室内空间并防止或减轻乘客的伤害，同时在破损涉及到悬架横梁的情况下，悬架横梁从侧架脱离，防止室内空间被悬架横梁、发动机等而破损。

近年来，可使用同一车体制造仅用发动机驱动的发动机型的车辆以及除了发动机外还可以电机行驶的混合型的车辆。混合型的车辆安装电机、很多电池等，车重比发动机型的车辆重，即使是相同的冲撞速度，由于车重更重，冲撞能量比发动机型的车辆更大。

因此，在使用完全相同的悬架横梁的情况下，在混合型的车辆中，悬架横梁在初期即脱离，存在不能够充分地吸收冲撞能量的情况。因此，需要调整悬架横梁的安装部的脱离负载并调整悬架横梁脱离的定时（timing），使得不论机型如何，只要冲撞时的速度相同，破损程度也相同。

【现有技术文献】

【专利文献】

专利文献1：日本特开2004－148960号公报

专利文献2：日本特开2006－281953号公报

专利文献3：日本特开2008－290539号公报

然而，为了使在汽油发动机型的车辆和混合型的车辆中悬架横梁的脱离负载不同，则需要改变悬架横梁整体的厚度或用增强部件增强安装部的周边、或者用强度不同的原料进行制造等的对策。于是，在冲撞要件以外，在车辆的操纵稳定性、振动等的功能上也产生影响，需要再调整，开发工作量、制造成本变大。

另外，由于原料的变更，悬架横梁自身的强度不同时，强度、刚性的平衡破坏，产生改变悬架横梁的周边的强度设定的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供较少地对车架横梁整体的强度/刚性产生影响，能够以简易的结构和低成本容易地调整安装部的脱离负载的车架横梁。

本发明为了解决上述问题，以如下的方式构成安装在车辆的车架部件的车架横梁。车架横梁包括：车架横梁主体部，沿车宽方向延伸设置；中空构造的车架横梁安装部，设于车架横梁主体部，车架横梁安装部与车架部件连接；安装用螺栓，插通设于车架横梁安装部的螺栓孔，将车架横梁安装部紧固于车架部件；筒体，设于车架横梁安装部内的与螺栓孔对应的位置，安装用螺栓插通筒体；以及加强板，加强板具有筒体贯通的筒体孔，并在筒体贯通筒体孔的状态下被安装于车架横梁安装部内，加强板被设定为在规定以上的负载作用时，筒体孔断裂。

而且，车架横梁安装部构成为能重叠设置多块加强板，通过调整加强板的设置块数，能调整车架横梁安装部相对于车架部件的脱离负载。

发明效果

本发明的车架横梁通过适当选择安装于车架横梁安装部的加强板的块数，从而能够调整车架横梁安装部的脱离负载。由此，对于车架横梁，能够不改变车架横梁主体部的强度、刚性，就以简单的构造，将车架横梁安装部的脱离负载调整到期望的值。

附图说明

图1是示出具备本发明的一种实施方式的悬架横梁的车辆的侧视图。

图2是示出同一悬架横梁的俯视图。

图3是示出同一悬架横梁的安装部的侧视图。

图4是示出同一悬架横梁的安装部的立体图。

图5是示出同一悬架横梁的安装部的俯视图。

图6是示出同一悬架横梁的侧视图。

图7是示出同一悬架横梁的一部分的立体图。

具体实施方式

以下，对本发明涉及的一实施方式的车架横梁进行说明。图1是示出具备作为本发明的一实施方式的车架横梁的悬架横梁10的车辆100的侧视图，图2是示出悬架横梁10的俯视图，图3是示出悬架横梁10的安装部16的侧视图，图4是示出悬架横梁10的安装部16的立体图，图5是示出悬架横梁10的安装部16的俯视图，图6是示出悬架横梁10的侧视图，图7是示出悬架横梁10的一部分的立体图。

图1示出具备悬架横梁10的车辆100。车辆100中，图1的箭头A的方向为前方，在车辆100的前方设置有前轮102，在后方设置有后轮104。以下，相对于悬架横梁10，以车辆100的前后方向为基准定左右，设重力的方向为下方，其相反方向为上方来进行说明。

在车辆100的下方，作为车架部件的侧梁12沿着车辆100的前后方向设置。侧梁12具有从车辆100的大致前端到后端的长度，沿车辆100的宽度方向并列地设置有一对侧梁12。在侧梁12安装有作为驱动机构的发动机106、作为变速机构的变速器108。悬架横梁10沿车宽方向（左右方向）延伸设置，并如图1、图6所示那样被安装于侧梁12的下方。

接着，对悬架横梁10进行说明。图2示出悬架横梁10。图2从上方示出了悬架横梁10。悬架横梁10具备沿车宽方向延伸设置的车架横梁主体部14（以下，称为“主体部14”）、以及设于主体部14并与侧梁12连接的车架横梁安装部16（以下，称为“安装部16”）。

悬架横梁10（主体部14）在左右侧设有前轮102的悬架装置20。悬架装置20由下臂22、弹簧、减震器、转向器（knuckle）24（左侧的转向器如图2所示）等构成。下臂22旋转自由地安装于悬架横梁10。转向器24安装于下臂22的端部。弹簧和减震器构成阻尼弹簧（damper spring）机构，且连接车辆100和转向器24之间。在转向器24安装前轮102。

如图3所示，悬架横梁10在上部具有上半部件30，在下部具有下半部件32。上半部件30和下半部件32由规定的厚度的金属板形成。

上半部件30具有主体上半部件34和安装上半部件36，上半部件30构成悬架横梁10的上半部。下半部件32具有主体下半部件38和安装下半部件40，下半部件32构成悬架横梁10的下半部。悬架横梁10上下重叠上半部件30和下半部件32，在两者的对接部实施焊接而形成中空构造。主体部14由主体上半部件34和主体下半部件38形成，而安装部16由安装上半部件36和安装下半部件40形成。

如图2所示，安装部16在主体部14的后部设置左右一对。安装部16从主体部14向车宽方向外侧延伸设置，如图3所示，通过安装用螺栓48紧固于侧梁12。如图3所示，安装部16在上部具备上壁37，在下部具备下壁39，在前方侧面具备前侧壁41，在后方侧面具备后侧壁43，安装部16的截面形成为大致矩形。本发明保护范围中所述的侧壁是指前侧壁41和后侧壁43。

上壁37、前侧壁41及后侧壁43的一部分由安装上半部件36形成，下壁39和前侧壁41及后侧壁43的一部分由安装下半部件40形成。另外，如图5所示，安装部16形成为随着前侧壁41和后侧壁43朝向车宽方向外侧而相互的间隔变窄。也就是说，安装部16形成为随着从主体部14向前端侧而逐渐变细。另外，前侧壁41和后侧壁43互相不抵接，利用前侧壁41及后侧壁43的车宽方向外侧的端部形成开口。

如图2、图3所示，在上壁37设有上螺栓孔42，而在下壁39设有下螺栓孔44。上螺栓孔42和下螺栓孔44是本发明保护范围中所述的螺栓孔，其以安装用螺栓48通过的直径设于互相相对的位置。

如图3、图4所示，在安装部16的内侧，在与上螺栓孔42和下螺栓孔44对应的位置设有筒体56。筒体56是圆筒状，在上壁37和下壁39的间隔具有大致相等的长度，在内侧具备安装用螺栓48通过的直径的内孔57。筒体56中，内孔57配置成与上螺栓孔42和下螺栓孔44一致，筒体56以被夹持在安装部16的上壁37和下壁39之间的状态被安装用螺栓48插通。筒体56具有规定的壁厚，且利用后述的加强板52形成为高强度。

接着，说明加强板52。如图4、图5所示，在安装部16的内侧，以包围筒体56的周围的方式设置加强板52。加强板52是具有规定的厚度的金属制板材，其具有规定的强度，可在安装部16的内侧重叠设置多块。如图5所示，加强板52形成为俯视时为大致梯形，安装到安装部16时，前后的侧面53与安装部16的前侧壁41和后侧壁43贴紧。即，加强板52的前后两侧面53形成为沿着安装部16的前侧壁41和后侧壁43的倾斜而抵接。而且，加强板52的车宽方向外侧的一部分配置从由前侧壁41及后侧壁43的端部形成的开口向安装部16外突出。

加强板52的前后的侧面53通过焊接固定在安装部16的内侧。另外，加强板52的四角形成为圆弧状，加强板52的前后两侧面53以连续的圆弧与安装部16的内壁接触。这样，加强板52安装在安装部16的内侧、即形成了圆角的楔形部嵌入。

进而，加强板52在大致中央具有筒体孔54。筒体孔54形成为圆形且内径与筒体56的外径大致相等。在筒体孔54，筒体56基本上不与筒体孔54固定（固着），且以不在筒体孔54和筒体56之间产生大间隙的方式通过。筒体孔54形成为：使筒体56通过筒体孔54时，筒体56的内孔57与上螺栓孔42及下螺栓孔44的位置一致。此外，加强板52设定为从筒体56作用规定以上的负载时，筒体孔54断裂。

通过上螺栓孔42和下螺栓孔44的安装用螺栓48大致垂直地贯通安装部16，与设于侧梁12的内螺纹部50螺合并紧固。这样，安装部16由通过上螺栓孔42、筒体56、下螺栓孔44的安装用螺栓48固定于侧梁12。图6、图7示出在侧梁12安装有悬架横梁10的状态。图7是从车辆100的下侧观察悬架横梁10的图。

悬架横梁10例如如下地形成。将规定的块数（在本实施方式中两块）的加强板52焊接于安装上半部件36。图4示出将加强板52焊接于安装上半部件36的状态。焊接了加强板52后，使筒体56通过筒体孔54，在上半部件30重叠下半部件32，沿着对接部焊接上半部件30和下半部件32。由此，悬架横梁10在安装部16安装预先设定的规定块数的加强板52。

悬架横梁10在悬架横梁10的周围安装了悬架装置20后，与侧梁12连接。具体而言，向悬架横梁10的下半部件32的下螺栓孔44***安装用螺栓48，贯通筒体56的内部，从设于上半部件30的上螺栓孔42突出，并拧紧在侧梁12的内螺纹部50。

进而，通过螺栓将悬架横梁10的其他安装部固定在侧梁12，将悬架横梁10安装在侧梁12。将悬架装置20安装于车辆100，在被安装的悬架装置安装前轮102。进行其他的安装操作，完成车辆100。

此外，安装部16可重叠设置多块加强板52，通过调整加强板52的设置块数，从而能够调整安装部16相对于侧梁12的脱离负载。

由此，在车辆100，安装部16利用加强板52设定为期望的脱离负载的悬架横梁10，利用安装用螺栓48固定于侧梁12。

接着，对悬架横梁10的作用、效果进行说明。例如，以车辆100从正面冲撞障碍物的情况为例。在冲撞速度慢的情况下，车辆100的侧梁12等、车辆100的可碰撞区域变形，吸收冲撞能量。在冲撞能量小的情况下，侧梁12的变形不大，对悬架横梁10几乎不造成影响。

另一方面，在冲撞速度快的情况下，侧梁12的变形增加，悬架横梁10挤压后方，对安装部16施加力。

悬架横梁10吸收冲撞能量并向后方移动时，安装部16以安装用螺栓48为中心向后方侧旋转的方式变形。也就是说，安装部16的前端侧成为朝向前方侧的状态。进而，悬架横梁10向后方移动而继续变形时，安装部16的上壁37、下壁39因安装用螺栓48，而成为相对地向车辆前方侧拉伸的状态，在上壁37的上螺栓孔42和下壁39的下螺栓孔44产生裂纹。另外，同时加强板52被筒体56相对地拉伸至车辆前方侧，例如，产生图5的虚线H所示的裂纹而发生断裂。

上螺栓孔42、下螺栓孔44的裂纹放大且加强板52断裂时，残留安装用螺栓48和筒体56，安装部16从安装用螺栓48拔出。于是，悬架横梁10从侧梁12向下方脱离。由此，发动机106、变速器108落下，在冲撞时，能够防止发动机106、悬架横梁10等侵入车辆100的车室内侧。

悬架横梁10在安装部16设置有两块加强板52，安装部16的脱离负载提高相当于两块加强板52的强度。因此，与安装未设有加强板52的情况的悬架横梁10的情况相比，车辆100只有受到更大的冲撞能量，悬架横梁10才从侧梁12脱离。这样，悬架横梁10不用改变悬架横梁10的主体部14，就能够容易地改变安装部16的脱离负载。

接着，对悬架横梁10的具体的使用方法进行说明。例如，以相同的车种类有汽油发动机型和混合型的车辆的情况为例。混合型的车辆由于安装了电机、电池，因而重量比汽油发动机型的车辆重。于是，即使以相同的速度冲撞障碍物时，重量大的混合型的车辆在可碰撞区域产生的冲撞能量变大。

也就是说，在汽油发动机型的车辆和混合型的车辆使用完全相同的悬架横梁10的情况下，与汽油发动机型相比，混合型的悬架横梁10在更早的定时脱离。

这里，假定未使用加强板52而形成的悬架横梁10的脱离负载被设定为适合汽油发动机型的车辆，对将相关的悬架横梁10安装于汽油发动机型的车辆的情况、以及将在安装部16重叠安装两块加强板52的悬架横梁10安装于混合型的车辆的情况进行比较。

两块加强板52设定厚度、重叠块数，以使得成为与混合型的车辆的重量增加量相应的脱离负载，因而混合型的车辆的悬架横梁10按混合型的车辆的重量增加量，利用加强板52提高安装部16的脱离负载。而且，以与汽油发动机型的车辆相同的速度条件使混合型的车辆冲撞的情况下，安装部16在与汽油发动机型的车辆的情况大致相同的定时断裂，悬架横梁10从侧梁12脱离。

如以上所述，本实施方式的悬架横梁10仅在安装部16设置需要块数的加强板52，就能够简易地将安装部16的脱离负载调整为规定的值。在主体部14不添加改变，因而不需要再次调整悬架横梁10的行驶稳定性、振动等的其他功能面的设定，从而能够抑制开发工作量、成本的上升。加强板52能够通过加工板材而制造，因而能够廉价地制造。加强板52在接合上半部件30和下半部件32前安装，因而对悬架横梁10的制造不添加大的改变。

不改变主体部14的强度、刚性，因而对行驶稳定性、振动等的其他功能的影响抑制为最小限度，不需要安装有悬架横梁10的周边部件的强度的变更等的再调整。加强板52以嵌入楔形部的方式被安装于安装部16，因而能以可靠地且具有规定的强度的方式安装于安装部16。

加强板52中，作为通过侧面的相交部分的角形成为圆弧状，加强板52的角与安装部16的前侧壁41、后侧壁43不接触，因而不会产生因角接触而导致的应力的集中，安装部16的强度稳定。加强板52和筒体56几乎无间隙地嵌合，而且两者不固定，仅在冲撞时，在悬架横梁10产生的力从筒体56向加强板52，在筒体56和加强板52接触的地方直接传达，对其他功能不造成影响，能取得稳定的强度。

而且，加强板52的车宽方向外侧的一部分从由前侧壁41及后侧壁43的端部形成的开口向安装部16外突出配置，因而在冲撞时，在加强板52的突出的部分产生裂纹，加强板52变得容易断裂。于是，悬架横梁10容易从侧梁12向下方脱离，能够防止悬架横梁10闯入车辆100的车室内侧。

悬架横梁10分别判断上半部件30的上螺栓孔42的强度及下半部件32的下螺栓孔44的强度，另外，加强板52在简易的形状的情况下容易算出强度，因而能够准确地设定安装部16的强度。加强板52预先准备厚度的不同的板，通过从其中选择具有规定的厚度的加强板52而安装于安装部16、或改变加强板52的安装块数，从而能够设定为期望的强度。

此外，安装部16不只是靠拉伸力，还接受拧动、旋转的力而从安装用螺栓48脱离，因而悬架横梁10的安装部16的强度虽也有未达到简单地使未设有加强板52的安装部16对安装用螺栓48的强度、以及加强板52对筒体56的强度相加的数值的情况，但这可以适当修正。

如以上说明的那样，依据本发明，通过在安装部16设置加强板52，能够以容易且简单的结构将悬架横梁10的安装强度调整为规定的值。此外，本发明并不限于上述实施方式，也可适当变更而利用。例如，本发明并不限于悬架横梁，也能够适用于安装在其他的侧梁的车架横梁。

【产业上的可利用性】

本发明能够用于车辆的悬架横梁。

符号说明

10 悬架横梁                    12 侧梁

14 车架横梁主体部（主体部）    16 车架横梁安装部（安装部）

20 悬架装置                    22 下臂

24 转向器                      30 上半部件

32 下半部件                    34 主体上半部件

36 安装上半部件                37 上壁

38 主体下半部件                39 下壁

40 安装下半部件                41 前侧壁

42 上螺栓孔                    43 后侧壁

44 下螺栓孔                    48 安装用螺栓

52 加强板                      53 侧面

54 筒体孔                      56 筒体

57 内孔                        100 车辆

102 前轮                       104 后轮

106 发动机                     108 变速器

Claims (7)

1.一种车架横梁，所述车架横梁被安装在车辆的车架部件，所述车架横梁的特征在于，包括：

车架横梁主体部，沿车宽方向延伸设置；

中空构造的车架横梁安装部，设于所述车架横梁主体部，所述车架横梁安装部与所述车架部件连接；

安装用螺栓，插通设于所述车架横梁安装部的螺栓孔，将所述车架横梁安装部紧固于所述车架部件；

筒体，设于所述车架横梁安装部内的与所述螺栓孔对应的位置，所述安装用螺栓插通所述筒体；以及

加强板，所述加强板具有所述筒体贯通的筒体孔，并在所述筒体贯通所述筒体孔的状态下被安装于所述车架横梁安装部内，所述加强板被设定为在规定以上的负载作用时，所述筒体孔断裂，

所述车架横梁安装部构成为能重叠设置多块所述加强板，通过调整所述加强板的设置块数，能调整所述车架横梁安装部相对于所述车架部件的脱离负载。

2.根据权利要求1所述的车架横梁，其特征在于，

所述车架横梁主体部及所述车架横梁安装部由上半部件和下半部件构成，所述上半部件形成所述车架横梁主体部及所述车架横梁安装部的上半部，所述下半部件与所述上半部件重叠且形成所述车架横梁主体部及所述车架横梁安装部的下半部，

所述加强板通过焊接而固定于所述上半部件和下半部件中的至少任一个。

3.根据权利要求1或2所述的车架横梁，其特征在于，

所述车架横梁安装部形成为侧壁的间隔随着从所述车架横梁主体部向前端侧而变得尖细，所述加强板以侧面以沿着所述车架横梁安装部的所述侧壁的方式被抵接。

4.根据权利要求3所述的车架横梁，其特征在于，

所述加强板的与所述车架横梁安装部的所述侧壁接触的侧面以及不与所述侧壁接触的侧面的相交部分形成为圆弧状。

5.根据权利要求3或4所述的车架横梁，其特征在于，

所述加强板的一部分从所述侧壁的车宽方向外侧的端部向所述车架横梁安装部外突出配置。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的车架横梁，其特征在于，

所述筒体孔具有与所述筒体的外径大致相等的内径，且所述筒体不固定于所述筒体孔的内面。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的车架横梁，其特征在于，

所述车架横梁主体部是安装所述车辆的悬架装置的悬架横梁。

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