CN109835418A - 汽车用横梁以及汽车用横梁结构 - Google Patents

Abstract

提供一种能够高效地制造、实现轻量化，并且具有较高刚性的汽车用横梁与使用了该横梁的汽车用横梁结构。一种汽车用横梁，所述横梁包括在车宽方向上延伸的梁以及与梁接合的加强构件，梁具备轻量化用的第一贯通孔，加强构件具备轻量化用的第二贯通孔，在使梁与加强构件位于应当固定的位置的状态下，第一贯通孔与第二贯通孔连通，在接合梁与加强构件时，第一贯通孔与第二贯通孔作为决定梁与加强构件的接合位置的孔起作用。

Description

汽车用横梁以及汽车用横梁结构

技术领域

本发明涉及汽车用横梁以及汽车用横梁结构。

背景技术

汽车的车架由在汽车的车长方向上延伸的侧梁与在汽车的车宽方向延伸的横梁构成。

例如，在专利文献1中，公开了由附图标记4示出的2根侧梁与由附图标记5以及附图标记6示出的2根横梁构成的车架。虽然没有记载该车架被用于车体的哪个部分，但是根据前端横梁的记载，认为该车架被配置在车体的前部分。

进而，在专利文献2中公开了汽车的后副车架的结构。该后副车架由以下部件构成：配置在车宽方向上的前横梁与后横梁、以及配置在车长方向上的2根侧梁。

进而，在专利文献3中公开了将悬架装置的下臂连结到横梁上的结构。在该结构中，下臂、横梁和托架通过支承螺栓连结。此时，利用定位用的销来实现各部件的定位。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-74819号公报

专利文献2：日本特开2015-155255号公报

专利文献3：日本特开平11-208544号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

横梁提高车体的刚性或强度。例如，为了加强车体的底板，有时使用底面横梁。此外，为了支承从车辆后方的悬架装置输入的载荷，或支承行李箱的装载载荷，存在使用后横梁的情况。此外，有时使用前横梁来支承从车辆前方的悬架装置输入的载荷或支承发动机等结构物。

因为横梁以如上所述的目的使用，所以要求较高刚性。另一方面，为了提高车辆的燃料效率，也要求使横梁轻量化。此外，为了降低横梁的价格而能够高效地制造横梁也是很重要的。

专利文献3的结构在横梁没有配置加强构件，未必能够获得较高刚性。此外，也没有记载将用于轻量化的孔作为定位用的孔。

本发明的目的在于提供一种能够高效地制造、实现轻量化，并且具有较高刚性的汽车用横梁与使用了该汽车用横梁的汽车用横梁结构。

用于解决上述技术问题的方案

通过如下的汽车用横梁解决上述技术问题。所述汽车用横梁的横梁包括在车宽方向上延伸的梁以及与梁接合的加强构件，梁具备轻量化用的第一贯通孔，加强构件具备轻量化用的第二贯通孔，在使梁与加强构件位于应当固定的位置的状态下，第一贯通孔与第二贯通孔连通，在接合梁与加强构件时，第一贯通孔与第二贯通孔作为决定梁与加强构件的接合位置的孔起作用。

上述汽车用横梁的梁因加强构件而被加强，因此与梁单体相比具备更高刚性。而且，梁具备第一贯通孔，加强构件具备第二贯通孔，因此能够实现轻量化。进而，在使加强构件位于相对于梁应当固定加强构件的位置时，第一贯通孔与第二贯通孔连通。因此，能够将第一贯通孔与第二贯通孔作为决定梁与加强构件的接合位置的孔而使用。由此，能够高效地制造汽车用横梁。

若使用上述的汽车用横梁，则能够提供具有如下部件的汽车用横梁结构：由该汽车用横梁构成的第一横梁、第二横梁以及一对边横梁，所述一对边横梁具有以连接第二横梁与第一横梁的方式延伸的形状。该汽车用横梁结构例如被固定于一对侧梁之间而使用。由此，在加强侧梁的同时能够提供对悬架装置等输入载荷的部件或发动机等重量物或燃料箱等结构物进行固定的场所。例如，第一横梁能够用作对车轮的支承部件所连结的连结部进行连接的部件。由此，即便是第一横梁也能够支承从车轮的支承部件被输入的载荷。由此，能够防止载荷仅集中在第二横梁或者边横梁那样的特定的一个部件。

在上述的汽车用横梁以及汽车用横梁结构中，优选是，梁是板状部件，具有在车宽方向上延伸的第一壁与在车宽方向上延伸的第二壁，梁的一面为敞开的形状。通过使梁的形状如此构成，与实心的梁相比，能够使所述梁轻量化。此外，与平板状的梁相比，能够提高刚性。通过敞开梁的一面，能够从敞开的一面将加强构件内置于梁，相对于梁固定加强构件。此时，若使加强构件的端部接触梁的第一壁与第二壁，则能够使通过焊接等进行固定的操作变得简单。

在上述汽车用横梁以及汽车用横梁结构中，优选是加强构件为板状部件，具有在车宽方向上延伸的第一壁与在车宽方向上延伸的第二壁。通过使加强构件的形状如此构成，与实心的加强构件相比，能够使所述加强构件轻量化。此外，与平板状的加强构件相比，能够提高刚性。

在上述的汽车用横梁以及汽车用横梁结构中，梁也可以是包括第1梁与第2梁的分割型梁。通过对梁进行分割，即便是复杂形状的梁，也能够通过弯曲加工等制造。

发明效果

根据本发明，能够提供可高效地制造、实现轻量化、并且具有较高刚性的汽车用横梁和使用了该汽车用横梁的汽车用横梁结构。

附图说明

图1是示出将横梁结构的一实施方式固定于侧梁的状态的俯视图。

图2是示出在图1的横梁结构安装了车辆的支承部件的状态的后视图。

图3是示出横梁结构的一实施方式的俯视图。

图4是图3的横梁结构的仰视图。

图5是构成图3的横梁结构的梁的一部分的俯视图。

图6是构成图3的横梁结构的加强构件的俯视图。

图7是图3的横梁结构的侧视图。

图8是图3的AA部分的剖视图。

图9是图3的BB部分的剖视图。

图10是示出将夹具***至梁与加强构件的状态的BB部分的剖视图。

图11是***了夹具的状态的横梁结构的立体图。

图12是示出梁的另一实施方式的与BB部分相对应的剖视图。

图13是示出梁的另一实施方式的与BB部分相对应的剖视图。

图14是示出梁的另一实施方式的与BB部分相对应的剖视图。

图15是示出组合图14的第1梁与第2梁的状态的与BB部分相对应的剖视图。

图16是包括图14的梁的横梁结构的立体图。

图17是图16的CC部分的剖视图。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边对本发明的一实施方式进行说明。以下列举的例子仅是一例，本发明并不限定于此。

图1至图11示出汽车用横梁结构(以下简称为横梁结构)的一实施方式。该横梁结构1具有：第一横梁11；第二横梁12；一对边横梁13，具有以连接第二横梁12与第一横梁11的方式延伸的形状。

如图1所示，上述横梁结构1是固定于2根侧梁9的后部的结构，被称为后横梁。第二横梁12为在车宽方向上延伸的部件，两端部的上表面被固定于各自的侧梁9的下表面。边横梁13在俯视状态下或者仰视状态下具备弯曲部131。边横梁13的一端部被固定在上述第二横梁12左右的端部与中央部之间，边横梁13的另一端部分别被固定于侧梁9的下表面。边横梁13的弯曲部131与一端部之间固定有第一横梁11的两端部。

第二横梁12以及边横梁13均由截面为圆形的中空管构成。由此，能够实现轻量化。两部件也可以是例如由截面为多边形状的中空管构成。如图7以及图11所示，边横梁13的上表面分别固定有第1安装部132。此外，第二横梁12的两端部的下表面固定有第2安装部121。进而，如后所述，构成第一横梁11的梁111的第一壁111a以及第二壁111b设置有作为第3连结部33(图2)的安装部起作用的贯通孔81a、81b。

第1安装部132具有车体的正面侧的第一壁132a、车体的背面侧的第二壁132b、连结第一壁132a与第二壁132b的第三壁132c。第三壁132c被设置在车体的中央侧。第1安装部132中位于车体外侧的侧面与上表面敞开，在第一壁132a与第二壁132b设置有贯通孔82a、82b。

第2安装部121具有车体的正面侧的第一壁121a、车体的背面侧的第二壁121b、连结第一壁121a与第二壁121b的第三壁121c。第三壁121c被设置在车体的下方侧。第2安装部121中位于车体右侧面的一侧以及左侧面的一侧敞开，在第一壁121a与第二壁121b设置有贯通孔83a、83b。

如图2所示，在第1安装部132的贯通孔82a、82b中，轴支承着与车轮的支承部件3连结的第1连结部31的一端部。同样地，在第2安装部121的贯通孔83a、83b中，轴支承着与车轮的支承部件3连结的第2连结部32的一端部。同样地，在梁111的贯通孔81a、81b中，轴支承着与车轮的支承部件3连结的第3连结部33的一端部。第1连结部31、第2连结部32以及第3连结部33各自的另一端部相对于车轮的支承部件3轴支承。由此，车轮的支承部件3能够根据从车轮输入的载荷而相对于车体上下地位移。第1连结部31、第2连结部32以及第3连结部33分别作为连杆臂起作用，构成连杆机构。虽然在本实施方式的横梁结构中，连结部的数量为3，但连结部的数量可以变更。

在本实施方式的横梁结构1中，第1连接部31的一端部经由第1安装部132连结至边横梁13，第2连接部32的一端部经由第2安装部121连结至第二横梁12，第3连接部33的一端部被连结至梁111。因此，从车轮输入的载荷被分散地支承在边横梁13、第一横梁11以及梁111上。由于可以防止载荷集中在特定的一个部件上，所以能够防止由于从车轮反复输入的载荷而导致各部分的焊接部位断裂或者构成各部分的金属材料破损。

本实施方式的横梁结构1具有：第二横梁12、具有弯曲部131的边横梁13和第一横梁11，由此构成在车长方向上具有一定长度的部件。由此，可以轴支承车轮的支承部件3的各连结部，或者确保用于支承发动机或供油箱等具有重量的部件的空间的余量。此外，本实施方式的横梁结构1具备第一横梁11和第二横梁12这样的多个横梁，并且第一横梁11经由边横梁13被固定于第二横梁12。根据该构成，相对于车体单侧的车轮上下移动所引起的扭转运动或车体两侧的车轮在相同方向上上下移动而产生的运动，该横梁结构1发挥较高的刚性。

接着对构成第一横梁11的梁111的构成详细地进行说明。

如图3、图4、图5以及图6所示，本实施方式的横梁结构1的第一横梁11包括在车宽方向上延伸的梁111以及与梁111接合的加强构件112。

如图8以及图9所示，梁111是板状部件，具有：位于车体正面侧的第一壁111a、位于车体背面侧的第二壁111b、位于车体上表面侧的第三壁111c。第三壁111c与第一壁111a的上端部和第二壁111c的上端部相连续。而且，梁111的一个面即底面为敞开(开放)的形状。因为梁111的截面为复杂的形状，所以相对于扭转或弯曲发挥较高刚性。

如图8以及图9所示，加强构件112是板状部件，具有：位于车体正面侧的第一壁112a、位于车体背面侧的第二壁112b、位于车体上表面侧的第三壁112c。第三壁112c与第一壁112a的上端部和第二壁112b的上端部相连续。而且，加强构件112的一面即底面为敞开的形状。加强构件112构成为长度比梁111的长度短。因为加强构件112的截面为复杂的形状，所以相对于扭转或弯曲发挥较高刚性。

如图5所示，梁111沿着其长度方向具备断续地形成的多个第一贯通孔84。在图5的例子中，第一贯通孔84由3个长孔构成，被设置于第三壁111c。通过在梁111上设置第一贯通孔84，降低使用的材料的量从而实现轻量化。第一贯通孔可以是多个，也可以是单个。

如图6所示，加强构件112具备断续地形成的多个第二贯通孔85。在图6的例子中，第二贯通孔85由2个长孔构成，被设置于第三壁112c。通过在加强构件112上设置第二贯通孔85，降低使用的材料的量从而实现轻量化。第二贯通孔可以是多个，也可以是单个。

如图3、图4、图8以及图9所示，若使加强构件112相对于预先确定的梁111位于应当固定加强构件112的位置，则梁111的第一贯通孔84与加强构件112的第二贯通孔85成为连通的状态。因此，如图10以及图11所示，例如通过将棒状的夹具7***至连通的第一贯通孔84与第二贯通孔85，则能够将加强构件112相对于梁111的位置维持在最佳状态。

在图3以及图4所示的例子中，成为从设置在梁111的第一贯通孔84的车体中央部附近的部分能够观察到设置在加强构件112的第二贯通孔85与其边缘部分112d的状态。因此，沿着梁111的边缘部分与加强构件112的边缘部分112d***棒状的夹具7，由此能够维持梁111与加强构件112的位置。

即，第一贯通孔84与第二贯通孔85在接合梁111与加强构件112时，作为决定梁111与加强构件112的接合位置的孔起作用。由此，能够使通过焊接等将加强构件112固定于梁111的操作高效化。例如，因为难以产生将加强构件112固定在梁111的操作的错误，所以能够提高成品率，从而降低制造成本。此外，因为能够缩短制造所需时间，所以能够降低制造成本。

如图8以及图9所示，在本实施方式的横梁结构1中，因为梁的一个面即底面敞开，所以从该敞开的一面可以使加强构件112内置地接合于梁111。此时，由于加强构件112的端部与梁111的第一壁111a和第二壁111b接触，所以，通过焊接等将加强构件112固定于梁111时，两部件的位置难以偏离，固定操作变得更容易。

在本实施方式的横梁结构1中，加强构件112具有第一壁112a以及第二壁112b。因此，加强构件112的第一壁112a与梁111的第一壁111a相对于加强构件112的第2壁112b与梁111的第二壁111b以面接触。因为不是点接触而是面接触，所以两部件的位置变得更难以偏离。

在本实施方式中，因为在梁111以及加强构件112分别形成长孔，所以与形成短孔的情况相比较，能够实现更大的轻量化。在梁111以及加强构件112重合时，至少形成2个能够将棒状的夹具插通至梁的右侧与左侧的连通孔。因此，能够防止加强构件112相对于梁111旋转。夹具为棒状，占的空间不大，因此不会妨碍通过焊接等固定梁111与加强构件112的操作。

在上述实施方式中，列举了第一贯通孔84以及第二贯通孔85均为长孔的例子。第一贯通孔与第二贯通孔只要在梁与加强构件重合时连通，将具有任意形状的夹具***至两贯通孔，使得梁与加强构件的位置难以偏离即可。例如，作为第一贯通孔以及第二贯通孔，能够列举正圆的孔、正方形的孔、长方形的孔或者多边形的孔等。所有的孔均可以是单个或多个。夹具的形状是只要能够***这些孔即可。

在上述的实施方式中，梁的形状为底面敞开。梁的形状只要是能够实现必要的刚性以及韧性的形状即可。例如，也可以使梁的上表面、下表面、正面以及背面之中的任一个敞开。此外，也可以是以加强构件内置在梁中的方式进行接合后，使板挡住敞开的部分而关闭敞开部。在上述实施方式中，加强构件的形状为底面敞开。加强构件也与梁同样地，只要是能够发挥必要的刚性和韧性的形状即可。

构成第一横梁、第二横梁以及边横梁的原材料，只要使用能够发挥必要的刚性和韧性所需的原材料即可。例如，能够由碳素钢或者不锈钢等金属构成。在通过弯曲加工或加压成型而对第一横梁、第二横梁以及边横梁进行成形时，优选使用锻造品。

在上述实施方式中，梁的形状为底面敞开的大致方形的截面形状连续而成。例如，如图12所示，梁的形状也可以是一个面敞开的大致三角形形状的截面形状在长度方向上连续而成。此外，例如如图13所示，梁的形状也可以是一个面敞开的大致圆形形状的截面形状在长度方向上连续而成。

图12的梁211具有使位于车体前面侧的第一壁211a与位于车体背面侧的第二壁211b以成为大致三角形形状的方式进行接合的截面形状。第一壁211a与第二壁211b连续的部分具备第一贯通孔84b。图12的加强构件222具有：位于车体前面侧的第一壁222a、位于车体背面侧的第二壁222b、位于车体上表面侧并与第一壁222a和第二壁222b相连续的第三壁222c，加强构件222具有的截面形状为一侧的面即底面敞开的大致梯形形状。加强构件222的第三壁222c配置有第二贯通孔85b。与上述同样地，通过将棒状的夹具7***至第一贯通孔84b以及第二贯通孔85b，能够使加强构件222相对于梁211的位置最优化。

图13的梁311具有使位于车体前面侧的第一壁311a、位于车体背面侧的第二壁311b以成为大致半圆形形状的方式连接的截面形状。在第一壁311a与第二壁311b连续的部分具备第一贯通孔84c。图13的加强构件322具有：位于车体前面侧的第一壁322a、位于车体背面侧的第二壁322b、位于车体的上表面侧并将第一壁322a与第二壁322b接合的第三壁322c，加强构件322具有的截面形状为一侧的面即底面敞开的大致方形形状。在加强构件322的第三壁322c配置有第二贯通孔85c。与上述同样地，通过将棒状的夹具7***至第一贯通孔84c以及第二贯通孔85c，能够使加强构件322相对于梁311的位置最优化。

在上述的例子中，列举了为了临时固定梁与加强构件的位置而使用棒状的夹具的例子。夹具的形状并不限于棒状，也可以与第一贯通孔和第二贯通孔相连通的形状相对应地进行变更。例如，夹具的形状可以是板状。

在上述例子中，梁111的第一壁111a、第二壁111b以及第三壁111c构成为一体地成形的板状部件。如图14至图17所示，也可以将梁分割成配置在车体正面侧的第1梁17a和配置在车体背面侧的第2梁17b。如图16所示，在组装第1梁、第2梁以及加强构件的状态下，第一贯通孔以及第二贯通孔的形状与上述实施方式相同。

第1梁17a具有配置在车体正面侧的第一壁117a、配置在车体的上方并向车体的背面侧延伸的第三壁117c。第三壁117c是与第一壁117a的上端部连续的形状。第2梁17b具有配置在车体背面侧的第二壁117b、配置车体的上方并向车体的正面侧延伸的第三壁117d。第三壁117d是与第二壁117b的上端部连续的形状。第三壁117c、117d分别具备第一贯通孔86以及第一贯通孔87。在使第1梁17a的第三壁117c以及第2梁17b的第三壁117d重合的状态下，第一贯通孔86以及第一贯通孔87与上述第一贯通孔84的尺寸大致相同，成为适合于插通棒状夹具7的形状。

如图14中箭头所示，在将第1梁17a、第2梁17b与加强构件112接合时，若设在第1梁17a的第三壁117c上的第一贯通孔86的端部与设置在第2梁17b的第三壁117d上的第一贯通孔87的端部抵接于插通至加强构件112的第二贯通孔85的棒状夹具7的外周面，则如图15所示，在车宽方向及车长方向的两个方向上的第1梁17a、第2梁17b与加强构件112的位置可以按照预先设计那样匹配。

如图17所示，在该实施方式中，在使第1梁17a的第一贯通孔86的端部、第2梁17b的第一贯通孔87的端部抵接于棒状的夹具7的状态下，第三壁117c与第三壁117d重合。在该例中，因为第三壁117d位于第三壁117c的下方，所以如图17中涂黑所示，通过焊接使得第三壁117c的端部和第三壁117c的上表面沿着梁的长度方向被固定。如上所述，第一贯通孔86的端部和第一贯通孔87的端部抵接棒状夹具7，由此确定第1梁17a与第2梁17b在车长方向的位置，因此能够以预先设计的尺寸使第三壁117c与第三壁117d重合。通过使第三壁117c与第三壁117d重合并固定，与使第三壁117c的端部与第三壁117d的端部抵接而进行焊接的情况相比，能够提高接合强度。

在该实施例中，第1梁17a、第2梁17b以及加强构件112相互固定。通过夹具使得各部件在车长方向和车宽方向上的位置如预先确定那样地最优化，从而使组装操作高效化。

如图17中涂黑所示，第1梁17a、第2梁17b以及加强构件112，通过焊接将加强构件112的第一壁112a的端部和第1梁117a的侧面固定，通过焊接将加强构件112的第二壁112b的端部和第2梁117b的侧面固定。如图16中粗线所示，第1梁17a以及第2梁17b的两个端部焊接至边横梁13的外表面。

通过如上所述地分割梁，即便对金属板进行弯曲加工或加压加工，也能够成形具有复杂形状的梁。另外，通过分割梁，即便零件数量增加，也能够如上所述，容易地对第1梁、第2梁以及加强构件进行对位，从而高效地进行制造。

附图标记说明

111 梁

84 第一贯通孔

85 第二贯通孔

111a 第一壁

111b 第二壁

112 加强构件

112a 第一壁

112b 第二壁

11 第一横梁

12 第二横梁

13 边横梁

211 梁

211a 第一壁

211b 第二壁

222 加强构件

222a 第一壁

222b 第二壁

84a 第一贯通孔

85a 第二贯通孔

311 梁

311a 第一壁

311b 第二壁

322 加强构件

322a 第一壁

322b 第二壁

84c 第一贯通孔

85c 第二贯通孔

17a 第一壁

17b 第二壁

86 第一贯通孔

87 第一贯通孔

Claims (6)

1.一种汽车用横梁，所述横梁包括在车宽方向上延伸的梁以及与所述梁接合的加强构件，

所述梁具备轻量化用的第一贯通孔，所述加强构件具备轻量化用的第二贯通孔，

在使所述梁与所述加强构件位于应当固定的位置的状态下，所述第一贯通孔与所述第二贯通孔连通，

在接合所述梁与所述加强构件时，所述第一贯通孔与所述第二贯通孔作为决定所述梁与所述加强构件的接合位置的孔起作用。

2.如权利要求1所述的汽车用横梁，其特征在于，所述梁是板状部件，具有在车宽方向上延伸的第一壁与在车宽方向上延伸的第二壁，

所述梁的一面为敞开的形状。

3.如权利要求1或2所述的汽车用横梁，其特征在于，所述加强构件是板状部件，具有在车宽方向上延伸的第一壁与在车宽方向上延伸的第二壁。

4.如权利要求1或2所述的汽车用横梁，其特征在于，所述梁是包括第1梁与第2梁的分割型梁。

5.一种汽车用横梁结构，其特征在于，具有：由权利要求1或2所述的汽车用横梁构成的第一横梁、第二横梁以及一对边横梁，所述一对边横梁具有以连接所述第二横梁与所述第一横梁的方式延伸的形状。

6.如权利要求5所述的汽车用横梁结构，其特征在于，所述第一横梁具备连结于车轮的支承部件的连结部的安装部。