专利名称：底盘及底盘的制造方法
技术领域：
本发明涉及将接合一侧的梁的端部抵接在被接合一侧的梁的外表面上接合而成的底盘、例如将侧梁的端部抵接在端横梁的外表面上接合而成的、或将横梁的端部抵接在侧梁的外表面上接合而成的井字状的底盘。
本发明的“侧梁”，是沿车辆的进退方向延伸的左右一对的构造部件。此外，“端横梁”是作为在车辆的进退正交方向上架设在形成于上述侧梁的端部上的接合部上的底盘的前缘或后缘的构造部件，有前端横梁或后端横梁。并且，“横梁”是在车辆的进退正交方向上架设在上述侧梁之间的构造部件。
背景技术：
作为汽车等的发动机等的架台的底盘例如是将形成于侧梁的端部上的接合部抵接在前端横梁或后端横梁的外表面上接合而成的、或将横梁两端抵接在侧梁的外表面上接合而成的井字状。该底盘不仅需要提高作为要素的各梁自身的刚性，还需要提高各梁相互的接合部分的接合强度及刚性。为了提高该各梁相互的接合部分的接合强度及刚性，以往提出了各种技术。
特开平10-338161号是特别作为与架设在侧梁上的横梁的接合部分、在横梁端上添设了“具有半截状的喇叭形状的支柱”的现有技术。如果将托架焊接在横梁端上，就能够进一步提高刚性。
特开2000-203452号是将托架安装在形成于前端分为两股的侧梁的端部上的接合部上而构成接合部分的现有技术。该特开2000-203452号的接合部分由于在横梁上具有阶差，所以具有托架吸收上述阶差而使横梁的重心轴与侧梁的重心轴一致的作用。
特开2002-120754号谋求接合部分的刚性提高。该现有技术的接合部分是在组合了横截面为コ字状的两部件接合而成的横梁的各端部上形成凸缘、将侧梁弧焊在该凸缘上。侧梁没有设置用来安装横梁的孔。并且，以从左右夹着两部件的接合部分的形式安装横梁加固件而整周弧焊接合。由此，不仅提高了上述接合部分的刚性，也提高了整个底盘的弯曲刚性及扭转刚性。
以下，以将形成于侧梁的端部上的接合部抵接在前端横梁的外表面上进行接合的情况为例进行说明。
上述的各现有技术都是在形成于侧梁的端部上的接合部上附设其他辅助部件来提高接合部分的接合强度及刚性。通过附设辅助部件确实增加了接合强度及刚性，但这样有因部件数的增加而导致工序数及制造成本增加的问题。
因此，不使用辅助部件、而是使对前端横梁的外表面仿形而用激光等切断加工成的侧梁的端部接合部密接在前端横梁的外表面上的接合部分也较多采用。但是，这样的形成于侧梁的端部上的接合部的切断加工除了因激光的使用及为确保高的精度尺寸而提高了加工成本之外，还有呈锐角交叉的接合部的焊接耐久性较差的问题。
所以，探讨应开发在以降低部件数为目的而不使用辅助部件来实现较高的接合强度及刚性的同时、不需要使用激光的切断加工等的接合部分的底盘。
发明内容
本发明提供一种底盘，是将接合一侧的梁的端部抵接在被接合一侧的梁的外表面上接合而成的井字状的底盘，接合一侧的梁由中空管构成，将该接合一侧的梁的端部渐变地扩展而形成扩张成喇叭裙状的接合部，通过将该接合部的外缘抵接并焊接在被接合一侧的梁的外表面上，将接合一侧的梁接合在被接合一侧的梁的外表面上。
具体而言，在接合一侧的梁是侧梁、被接合一侧的梁是端横梁的情况下，将作为中空管的侧梁的端部朝向端横梁的外表面渐变地扩展而形成扩张为喇叭裙状的接合部，将该接合部的外缘抵接在端横梁的外表面上，将上述接合部的外缘焊接在端横梁的外表面上。反之，在接合一侧的梁是横梁、被接合一侧的梁是侧梁的情况下，将作为中空管的横梁的端部朝向侧梁的外表面渐变地扩展而形成扩张为喇叭裙状的接合部，将该接合部的外缘抵接在侧梁的外表面上，将上述接合部的外缘焊接在侧梁的外表面上。
接合部受接合一侧的梁及被接合一侧的梁各自的形状及大小关系而左右其外形。在接合一侧的梁及被接合一侧的梁都是截面圆形管的情况下，接合部的外缘是侧视为仿形于被接合一侧的梁的外表面的大致圆弧状。与此相对，在接合一侧的梁是截面圆形管、被接合一侧的梁是截面方形管的情况下，接合部的外缘是侧视为仿形于被接合一侧的梁的外表面的大致直线状。接合部通过具有仿形于被接合一侧的梁的外表面的外缘，实现接合一侧的梁对被接合一侧的梁的容易的定位，在焊接作业时使安装关系容易维持。
如果接合一侧的梁及被接合一侧的梁是相同的大小，则接合部能够向被接合一侧的梁的延伸方向较大地扩展，但在被接合一侧的梁的延伸正交方向上只能扩展被接合一侧的梁的大小的范围。此外，如果被接合一侧的梁比接合一侧的梁小，则接合部在被接合一侧的梁的延伸方向上缩小。由此，在接合一侧的梁及被接合一侧的梁为相同大小的情况下、或接合一侧的梁比被接合一侧的梁大的情况下，接合部可以做成外缘的侧视为被接合一侧的梁的外表面的仿形形状，并且外缘的正视为在被接合一侧的梁的延伸方向上具有长径、在被接合一侧的梁的延伸正交方向上具有短径的椭圆形状。即，接合部为在被接合一侧的梁的延伸方向上扩展、而在被接合一侧的梁的延伸正交方向上几乎不扩展、朝向被接合一侧的梁突出的形状。由此，作为接合部的正视的椭圆形状可以由大致等于被接合一侧的梁的大小的短径、和接合一侧的梁的1.2～2.5倍、优选为1.2～2.0倍的长径构成。例如，在接合一侧的梁为外径Da的截面圆形管、并且被接合一侧的梁为外径Db的截面圆形管的情况下，在作为接合部的正视的椭圆形状中，短径为Db，长径为1.2×Da～2.5×Da、优选为1.2×Da～2.0×Da。
反之，在接合一侧的梁比被接合一侧的梁小的情况下，接合部可以做成外缘的侧视为被接合一侧的梁的外表面的仿形形状、并且外缘的正视为分别在被接合一侧的梁的延伸方向及延伸正交方向上延伸的十字形状。上述十字形状是从上述椭圆形状配合被接合一侧的梁的大小而特别使接合部向被接合一侧的梁的延伸正交方向扩大的形状。
在接合部为正视十字形状的情况下，上述十字形状可以做成在被接合一侧的梁的延伸方向上为接合一侧的梁的1.2～2.5倍、优选为1.5～2.0倍的长度、在该被接合一侧的梁的延伸正交方向上为从接合一侧的梁的大小到被接合一侧的梁的大小的范围的长度。例如，在接合一侧的梁为外径Da的截面圆形管、并且被接合一侧的梁为外径Db的截面圆形管、Db＝1.5×Da的情况下，作为接合部的正视的十字形状为，被接合一侧的梁的延伸长度为1.2×Da～2.5×Da、优选为1.2×Da～2.0×Da、同时被接合一侧的梁的延伸正交方向的长度为Da～Db＝1.5×Da的范围。
接合部增大了支撑接合一侧的梁的有效的接合截面积，提高了接合强度及刚性。在上述例子中，换言之，正视为椭圆形状的接合部的接合截面积被扩大为1.2×Db/Da～2.5×Db/Da、优选为1.2×Db/Da～2.0×Db/Da倍。此外，正视为十字形状的接合部由于从上述椭圆形状进一步向被接合一侧的梁的延伸正交方向扩大，所以进一步扩大了接合截面积。
接合部具有将负荷从接合一侧的梁向扩大的接合截面积平滑地传递的功能。因此，接合部以喇叭裙状、即从接合一侧的梁的外表面连续的曲面形成。上述曲面是受接合一侧的梁及被接合一侧的梁的形状及大小左右形状的三维曲面。构成该接合部的曲面从正视的椭圆形状与十字形状的关系来看，对于由外径Da的截面圆形管构成的接合一侧的梁换一种说法，在距离接合一侧的梁的端面0.5×Da～1.5×Da、优选为0.6×Da～1.2×Da的范围内形成。
接合部优选为相对于接合一侧的梁的轴线方向分别在被接合一侧的梁的延伸方向及延伸正交方向上做成对称，以使应力沿接合部的轴向变得均匀。接合部相对于接合一侧的梁的轴线方向分别在被接合一侧的梁的延伸方向及延伸正交方向上对称，意味着外缘的正视的椭圆形状或十字形状是对称形状、从接合一侧的梁的外表面向外缘连续的曲面是对称形状。例如，在正视为椭圆形状的接合部中、在椭圆的中心(重心)与接合一侧的梁的轴线一致的情况下，在正视为十字形状的接合部中、在被接合一侧的梁的延伸方向及延伸正交方向的中点一致、且上述中点与接合一侧的梁的轴线一致的情况下，接合部分别相对于接合一侧的梁的轴线方向在被接合一侧的梁的延伸方向及延伸正交方向上为对称。
在接合一侧的梁是相对于被接合一侧的梁的外表面在俯视及侧视上都以正交关系使接合部的外缘抵接地进行接合的情况下，即在接合一侧的梁及被接合一侧的梁在同一平面上排列、将接合一侧的梁以正交关系相对于被接合一侧的梁接合的情况下，能够更好地提高接合强度及刚性。此外，如果接合一侧的梁相对于被接合一侧的梁在俯视及侧视中的某一个具有正交关系，则能够提高接合一侧的梁对被接合一侧的梁的接合强度及刚性。即，如果是接合一侧的梁相对于被接合一侧的梁的外表面在俯视上以斜交关系抵接地接合的情况、或者是接合一侧的梁相对于被接合一侧的梁的外表面在侧视上以斜交关系抵接地接合的情况，则可提高接合一侧的梁对被接合一侧的梁的接合强度及刚性。
在将侧梁、端横梁及横梁相互接合后，为了进行涂装及防锈处理而将底盘浸渍在涂料槽或防锈处理液槽中。此时，如果各接合部处于封闭状态，则涂料或防锈处理液有可能残留在各梁内。在此情况下，可以将相对于被接合一侧的的外表面形成凹槽的胀出肋拱设置在各接合部上。胀出肋拱是到达接合部的外缘的曲面的局部的膨胀。接合部将抵接的胀出肋拱以外的外缘焊接接合在接合一侧的梁的外表面上。由此，将侵入到底盘内、特别是侵入到接合一侧的梁内的涂料或防锈处理液通过上述胀出肋拱形成的凹槽排出。由此，胀出肋拱形成的凹槽也能够提供将侵入到底盘内的砂砾及水等排出的排出路径。此外，胀出肋拱起到使接合部的截面形状变得复杂的加强肋的作用，还具有提高接合部自身的构造强度的效果。
胀出肋拱的大小、截面形状及数量是自由的。如果只是排出例如涂料或防锈处理液的目的，则只要在接合部上设置1个小的胀出肋拱就可以。此外，如果着眼于胀出肋拱的作为加强肋的作用，则可以在接合部上设置多个胀出肋拱。在此情况下，由于胀出肋拱的增加或巨大化会缩短接合部的焊接在被接合一侧的梁的外表面上的接合部的外缘的长度，所以在不降低接合强度或刚性的范围内，决定胀出肋拱的大小、截面形状及数量。进而，多个胀出肋拱为了防止施加在接合部上的应力的偏置而优选为在接合部的周向上均匀地配置，但在例如底盘的其他部件与胀出肋拱干涉的情况下也可以不均匀配置。
本发明的底盘是按照下面的制造方法制造的。即按照如下的底盘的制造方法制造在将由中空管构成的接合一侧的梁的端部定位抵接在被接合一侧的梁的外表面上进行接合，而制造井字状的底盘时，通过将形成于接合一侧的梁的端部上的喇叭裙状的接合部的外缘抵接并焊接在被接合一侧的梁的外表面上，将接合一侧的梁接合在被接合一侧的梁的外表面上，形成于接合一侧的梁的端部上的喇叭裙状的接合部利用具有仿形于被接合一侧的梁的外表面的表面的基座部、和在与接合一侧的梁相对于被接合一侧的梁的接合方向一致的突出方向上从上述基座突出的喇叭裙状的突起部构成的成形冲头，使该喇叭裙状的突起部的突出方向与上述接合一侧的梁的轴线方向一致地将上述成形冲头的喇叭裙状的突起部推入到位置固定的接合一侧的梁的端部中，通过该喇叭裙状的突起部将接合一侧的梁的端部推展。成形冲头只要将突起部推入到使接合一侧的梁的端部的外缘抵接在基座部上就可以。
这里，在上述制造方法中使用的成形冲头可以是具有大致锥台状的突起部的构造，该突起部由以下部分构成上端面，与接合一侧的梁的内形状相同；下端面，外缘的侧视为对仿形于被接合一侧的梁的外表面的基座部的表面仿形的形状，并且外缘的正视为在被接合一侧的梁的延伸方向上具有长径、在被接合一侧的梁的延伸正交方向上具有短径的椭圆形状；曲面，将上述上端面及下端面连接。由该成形冲头形成的接合部为，外缘的侧视为对被接合一侧的梁的外表面仿形的形状，并且外缘的正视为在被接合一侧的梁的延伸方向上具有长径、在被接合一侧的梁的延伸正交方向上具有短径的椭圆形状。上述成形冲头在被接合一侧的梁是接合一侧的梁以下的大小的情况下是适合的。
此外，在上述制造方法中使用的成形冲头可以是具有大致锥台状的突起部的构造，该突起部由以下部分构成上端面，与接合一侧的梁的内形状相同；下端面，外缘的侧视为对仿形于被接合一侧的梁的外表面的基座部的表面仿形的形状，并且外缘的正视为在被接合一侧的梁的延伸方向及延伸正交方向上分别延伸的十字形状；曲面，将上述上端面及下端面连接。由该成形冲头形成的接合部为，外缘的侧视为对被接合一侧的梁的外表面仿形的形状，并且外缘的正视为在被接合一侧的梁的延伸方向及延伸正交方向上分别延伸的十字形状。上述成形冲头在被接合一侧的梁比接合一侧的梁大的情况下是适合的。
图1是表示应用了本发明的底盘的一例的立体图。
图2是该底盘的俯视图。
图3是表示在形成有胀出肋拱的侧梁的端部上形成的接合部的正视图。
图4是该接合部的侧视图。
图5是该接合部的俯视图。
图6是表示形成有该接合部的底盘的涂装处理或防锈处理的状态的示意图。
图7是在侧梁的端部上形成接合部前的形成装置的侧视图。
图8是在侧梁的端部上形成接合部前的形成装置的俯视图。
图9是在侧梁的端部上形成接合部后的形成装置的侧视图。
图10是在侧梁的端部上形成接合部后的形成装置的俯视图。
图11是表示在相对于前端横梁斜向接合的侧梁的端部上形成的接合部的正视图。
图12是该接合部的侧视图。
图13是该接合部的俯视图。
图14是表示形成在接合于相对较大的前端横梁的外表面上的侧梁的端部上的接合部的正视图。
图15是该接合部的侧视图。
图16是该接合部的俯视图。
图17是表示形成在偏移轴线而接合于前端横梁上的侧梁的端部上的接合部的正视图。
图18是该接合部的侧视图。
图19是该接合部的俯视图。
图20是表示形成在接合于相对较小的前端横梁的外表面上的侧梁的端部上的接合部的正视图。
图21是该接合部的侧视图。
图22是该接合部的俯视图。
图23是表示形成在接合于截面方形管的前端横梁的外表面上的侧梁的端部上的接合部的正视图。
图24是该接合部的侧视图。
图25是该接合部的俯视图。
图26是表示形成在接合于相对较大的截面方形管的前端横梁的外表面上的侧梁的端部上的接合部的正视图。
图27是该接合部的侧视图。
图28是该接合部的俯视图。
图29是表示形成在接合于相对较小的截面方形管的前端横梁的外表面上的侧梁的端部上的接合部的正视图。
图30是该接合部的侧视图。
图31是该接合部的俯视图。
图32是在计算机解析中使用的实施例的模型图。
图33是在计算机解析中使用的以往例的模型图。
具体实施例方式
参照
本发明的实施方式。为了便于说明，省略各图中的对接合部20、30的外缘的焊接痕的图示。
底盘1如图1及图2所示，是将前端横梁11、侧梁12、12及横梁13组装成井字状的结构，除了作为发动机14的安装基础以外，还经由悬挂装置15安装车轮16。因此，上述前端横梁11、侧梁12及横梁13分别设有凸缘或开孔有安装孔。本例的底盘1在与前端横梁11的外表面111接合的侧梁12的前端部、和架设在侧梁12、12间的横梁13的两端部上分别形成扩展为喇叭裙状的接合部20、30。
以下，将侧梁12作为接合一侧的梁、将前端横梁11作为被接合一侧的梁，以形成在侧梁12的端部上的接合部20为例进行说明。
形成在侧梁12的端部上的接合部20如图3～图5所示，朝向前端横梁11的外表面111渐变地扩展、扩展为喇叭裙状的形状。在本例中，由于侧梁12及前端横梁11是同径的截面圆形管，所以接合部20的外缘201侧视为前端横梁11的外表面111的仿形形状的大致圆弧状，并且外缘201的正视为椭圆形状。这里，为了便于说明，将接合部20的上下方向的扩展部分称作上凸缘202及下凸缘203，将左右方向的扩展部分称作左凸缘204及右凸缘205。由此，接合部20的正视的椭圆形状是上凸缘202及下凸缘203、和左凸缘204及右凸缘205分别等长、将各凸缘202、203、204、205之间以半径方向凸的圆弧状连结的形状。本例的底盘1是将使上述椭圆形状的中心与侧梁12的轴线一致而形成的接合部20以俯视及侧视都正交的抵接在前端横梁11的外表面111上、通过焊接接合的。
本例的接合部20正视为椭圆形状，使前端横梁11的朝向延伸正交方向的短径大致等于前端横梁11的外径Db，使朝向前端横梁11的延伸方向的长径为侧梁12的外径Da的1.8倍。在本例中，由于前端横梁11及侧梁12为同径，所以接合部20的外缘201形成的接合面积相对于侧梁12的截面积而成为大约1.8倍。此外，接合部20在从侧梁12的端面1.25×Da以下的范围内形成。这里，左凸缘204及右凸缘205由于向前端横梁11的延伸方向扩展，所以上凸缘202及下凸缘203为1.25×Da以下、左凸缘204及右凸缘205为0.75×Da以下。该接合部20的曲面的曲率半径R在左凸缘204及右凸缘205处为最大，在本例中约为0.75×Da。
本例的接合部20将相对于前端横梁11的外表面111形成凹槽207的胀出肋拱206在周向上大致等间隔地在上凸缘202、下凸缘203、左凸缘204及右凸缘205上设置4处。由此，形成相对于由前端横梁11的外表面111和接合部20形成的封闭空间连通到外部的凹槽207，如图6所示，能够将侵入到底盘1内的涂料或防锈处理液从形成在接合部20上的凹槽207排出。此外，胀出肋拱206相对于接合部20还起到作为加强肋拱的作用。
在连接部的形成中，可以利用各种方法或装置。在本例中，利用图7及图8所示的形成装置5形成。本例的形成装置5在基台53上设有使成形冲头4前进或后退的加工部51、和朝向端部夹持侧梁12而固定在该加工部51上的夹钳部52。
加工部51具有被推压斜面511，由朝向夹钳部52在基台53上前进或后退的凸轮滑块512、和朝向上述凸轮滑块512的被推压斜面511使推压斜面513上升或下降的凸轮驱动器514构成。成形冲头4使突起部41朝向固定在夹钳部52上的侧梁12，安装在与上述凸轮滑块512的被推压斜面511相反侧上。凸轮滑块512通过下降的凸轮驱动器514的推压斜面513推压被推压斜面511而朝向夹钳部52移动，将成形冲头4的突起部41向固定在上述夹钳部52上的侧梁12的端部插入。
成形冲头4由具有对前端横梁11的外表面111仿形的表面的基座部42、和从上述基座部42向与侧梁12相对于前端横梁11的接合方向一致的突出方向突出的喇叭裙状的突起部41构成。突起部41是由与侧梁12的内径相等的圆形状的上端面411、侧视为对仿形于前端横梁11的外表面111的基座部42的表面仿形的形状、且正视为在前端横梁11的延伸方向上具有长径、在前端横梁11的延伸正交方向上具有短径的椭圆形状的下端面412、和连结上述上端面411及下端面412的连续的曲面413构成的大致圆锥台状。在本例的成形冲头4中，基座部42及突起部41是一体的金属制成形品，在基座部42上设有通过塑性变形将侧梁12的端部扩展而形成的接合部20的外缘201抵接的阶差421来限制上述接合部20的扩展，并且为了使突起部41容易向侧梁12的端部插入而将上述突起部41的前端倒角。
此外，本例的形成装置5为了将通过凸轮驱动器514的上升而没有了被推压斜面511的推压后的凸轮滑块512推回到初始位置而在夹钳部52上设置受朝向夹钳部52前进的凸轮滑块512压缩的回位部521。回位部521只要是受凸轮滑块512压缩而弹性变形产生复原力就可以，可以例示例如橡胶块及线圈弹簧等。
具体的接合部20的形成顺序如下。在将侧梁12夹持固定在夹钳部52上后，如果使凸轮驱动器514下降，则如图9及图10所示，凸轮驱动器514的推压斜面513推压凸轮滑块512的被推压斜面511。此时，凸轮滑块512由于受基台53限制向下方的移动，所以以凸轮驱动器514的下降量×cosθ(被推压斜面的倾斜角θ的余弦)接近于固定在夹钳部52上的侧梁12。接着，将成形冲头4的突起部41从侧梁12的端部插入，按照该突起部41的外形状，通过塑性变形将上述端部扩展。突起部的推压力是凸轮驱动器514的推压力×cosθ(被推压斜面的倾斜角θ的余弦)。接着，在形成的接合部20的外缘201抵接在设于成形冲突4的基座部42上的阶差421上的阶段，形成作业结束。胀出肋拱也可以通过成形冲头与接合部的形成同时形成，但也可以对已形成的接合部另外形成。
在形成后，如果使凸轮驱动器514上升，则凸轮滑块512受弹性变形的回位部521的复原力推回，能够自动地将成形冲突4的突起部41从形成在侧梁12的端部上的接合部20中拔出。在突起部41从接合部20脱离后，将侧梁12从夹钳部52拆下。本例的形成装置5只要更换成形冲头4，就能够简单地在不同大小或形状的侧梁、前端横梁或横梁的各端部上形成任意的接合部。
这样，接合部20能够由成形冲头4自由地决定形状、并且容易地形成。接合部不仅提高了接合梁对被接合一侧的梁的接合强度，还具有作为吸收接合一侧的梁相对于被接合一侧的梁的抵接方向、角度的差异、或吸收接合一侧的梁及被接合一侧的梁的大小或形状的差异的调节器的功能。所以，接下来着眼于作为调节器的功能，对于本发明的各种实施方式，与上述例同样地以将侧梁12接合到前端横梁11上的情况为例进行说明。为了便于说明，在以下所示的各图中，省略了接合部的胀出肋拱，但也可以根据需要而分别设置肋拱。
在从俯视斜向方向将横梁12相对于前端横梁11抵接地接合的情况下，如图11～图13所示，只要经由接合部21将侧梁12倾斜就可以。本例的接合部21将左凸缘211及右凸缘212做成对称，但例如如果侧梁的倾斜变陡，则可考虑将左凸缘及右凸缘做成非对称来防止或抑制侧梁的倾倒。在例示中，对左凸缘211及右凸缘212的关系进行描述，但在从侧视斜向方向将侧梁相对于前端横梁11抵接地接合的情况下，上述说明也适合于上凸缘及下凸缘的关系。
侧梁及前端横梁的大小关系也能够由接合部的形状吸收。
例如，如图14～图16所示，在前端横梁11相对于侧梁12较大的情况下，形成在侧梁12的端部上的接合部22也可以使上凸缘221及下凸缘222在前端横梁11的延伸正交方向上延长而将正视形状形成十字形状。
在前端横梁11相对于侧梁12较大的情况下，如图17～图19所示，也可以将侧梁12的外表面121与前端横梁11的外表面111对齐来接合，即将侧梁12及前端横梁11的各轴线错开而接合。在此情况下，接合部23将前端横梁11的延伸正交方向的上凸缘231及下凸缘232非对称地形成。这样，可知接合部23起到作为吸收轴线错开的前端横梁11及侧梁12的上述偏差而接合的调节器的作用。
在前端横梁11相对于侧梁12较小的情况下，如图20～图22所示，形成以前端横梁11的外径Db的间隔将上凸缘241及下凸缘242缩小的接合部24。该接合部24通过成形冲头的塑性变形，一边将左凸缘243及右凸缘244扩展，一边同时将上凸缘241及下凸缘242缩小，能够简单地形成。这与使用另外的辅助部件的以往的接合部分相比，可带来部件数的减少及制造步骤的简略化等。
作为被接合一侧的部件的前端横梁如果是截面方形管也能够适用本发明。例如，如图23～图25所示，通过相对于由一边的长度L与侧梁12的外径Da大致相等的截面方形管构成的前端横梁17形成正视为椭圆形状的接合部25，能够将由截面圆形管构成的侧梁12接合。该接合部25没有上凸缘及下凸缘，而将左凸缘251及右凸缘252向前端横梁17的延伸方向扩展而形成接合部25。
在由截面方形管构成的前端横梁17的一边的长度L比侧梁12的外径Da大的情况下，如图26～图28所示，通过形成将上凸缘261及下凸缘262向前端横梁17的延伸正交方向扩展、正视为椭圆形状的接合部26，能够将由截面圆形管构成的侧梁12接合。
反之，在由截面方形管构成的前端横梁17的一边的长度L比侧梁12的外径Da小的情况下，如图29～图31所示，通过形成将上凸缘271及下凸缘272向前端横梁17的延伸正交方向扩展、并且使上凸缘271及下凸缘272分别与前端横梁17的上表面171及下表面172面接触的接合部27，能够将由截面圆形管构成的侧梁12接合。上述接合部27只要为除了前端横梁17的上表面171及下表面172分别面接触的上凸缘271及下凸缘272的正视为大致椭圆形状就可以。
实施例为了确认本发明的底盘的接合部的有效性，实施了比较以往例及实施例的接合强度及刚性的计算机解析。实施例如图32所示，是将形成了外缘为仿形于被接合一侧的梁的外表面的形状的接合部的接合一侧的梁的端部接合在上述被接合一侧的梁的外表面上的构造。在接合部中，正视为椭圆形状，使与被接合一侧的梁的延伸方向一致的长径为接合一侧的梁的外径Da的1.8倍，使短径与被接合一侧的梁的外径Db一致。此外，该接合部在从接合一侧的梁的端缘距离接合一侧的梁的外径Da的1.2倍的范围内，形成从接合一侧的梁的外表面导接合部的端缘的平滑的曲面。以往例如图33所示，是将切削为仿形于被接合一侧的梁的外表面的形状的接合一侧的梁的端部接合在上述被接合一侧的梁的外表面上的构造。
上述构造以外的解析条件在以往例及实施例中相同。首先，接合一侧的梁及被接合一侧的梁都是外径Da及Db为60mm、板厚为2.0mm的碳素钢钢管(截面圆形管)，被接合一侧的梁的长度为200mm，接合一侧的梁的长度为在与被接合一侧的梁接合的状态下距离被接合一侧的梁的轴线170mm，接合一侧的梁以正交关系向被接合一侧的梁的中点接合。在实施例及以往例的各模型中，将被接合一侧的梁两端(各图中上下端)完全约束，一边使施加给接合一侧的梁的A点开放端(各图中右端)的负荷逐渐增加，一边分别计算各图中a点及b点的产生应力峰值、和上述A点的位移量。
将计算机解析的结果在表1中表示。
表1
实施例的弯曲负荷(X方向)的产生应力峰值与以往例相比变小32％，此外，实施例的弯曲负荷(Y方向)的产生应力峰值与以往例相比变小46％。这表示实施例与以往例相比刚性较高、能够承受更大的负荷。此外，实施例的拉伸负荷(Z方向)的产生应力峰值与以往例相比变小13％。这表示实施例与以往例相比接合强度较高。
从施加各负荷时的负荷输入点的位移量也可以确认上述接合强度或刚性的提高。即，弯曲负荷(X方向)时的实施例的位移量与以往例相比变小了14％，弯曲负荷(Y方向)时的实施例的位移量与以往例相比变小了13％，并且拉伸负荷(Z方向)时的实施例的位移量与以往例相比变小了44％。特别是，相对于实施例的拉伸负荷的位移量与以往相比非常小，表示接合一侧的梁相对于被接合一侧的梁牢固地接合、即接合强度的提高。
由这些计算机解析可知，本发明的底盘在接合一侧的梁及被接合一侧的梁的接合强度及刚性方面较好，能够更稳定地安装发动机、或经由悬挂装置支撑车轮。
工业实用性根据本发明，能够提供不需要辅助部件而能够将接合一侧的梁及被接合一侧的梁以较高的接合强度及刚性接合的底盘。这是降低底盘的部件数的效果。并且，部件数的降低产生带来工序数及制造成本的降低的效果。
例如，如果在定位于前端横梁的外表面上的侧梁的端部上形成的接合部为左右对称及上下对称，则能够使左右一对的侧梁通用，有提高各侧梁的生产性的优点。
此外，接合作业本身由于只是将接合一侧的梁抵接在被接合一侧的梁的外表面上而将接合部焊接，所以没有增加工序数或作业内容有较大改变的问题。并且，由于也不需要用来将接合一侧的梁的端部接合在被接合一侧的梁的外表面上的开孔等，所以本发明的底盘不会降低被接合一侧的梁本身的构造强度。
作为本发明的特征的接合部仅通过利用简洁的成形冲头的塑性加工的接合一侧的梁的端部的扩展形成。这不仅意味着接合部的形成较容易，还意味着不需要将对应于被接合一侧的梁的接合一侧的梁的端部通过激光切断加工等，具有降低制造成本的效果。
并且，通过利用上述成形冲头的塑性变形形成的接合部由于一定能够将外缘抵接在被接合一侧的的外表面上，所以能够使上述外缘的焊接的加工质量变得均匀，也不会引起以往那样的焊接部位的耐久性较差的问题。
这样，本发明提供一种虽然是较少的部件数及简单的结构、但可应对作为底盘所期望的性能要求的技术。
权利要求
1.一种底盘，是将接合一侧的梁的端部抵接在被接合一侧的梁的外表面上接合而成的井字状的底盘，其特征在于，接合一侧的梁由中空管构成，将该接合一侧的梁的端部渐变地扩展而形成扩张成喇叭裙状的接合部，通过将该接合部的外缘抵接并焊接在被接合一侧的梁的外表面上，将接合一侧的梁接合在被接合一侧的梁的外表面上。
2.如权利要求1所述的底盘，接合一侧的梁是侧梁，被接合一侧的梁是端横梁。
3.如权利要求1所述的底盘，接合一侧的梁是横梁，被接合一侧的梁是侧梁。
4.如权利要求1所述的底盘，接合一侧的梁及被接合一侧的梁都是截面圆形管，接合部的外缘是侧视为仿形于被接合一侧的梁的外表面的大致圆弧状。
5.如权利要求1所述的底盘，接合一侧的梁是截面圆形管，被接合一侧的梁是截面方形管，接合部的外缘是侧视为仿形于被接合一侧的梁的外表面的大致直线状。
6.如权利要求1所述的底盘，接合部是外缘的侧视为被接合一侧的梁的外表面的仿形形状，并且是外缘的正视为在被接合一侧的梁的延伸方向上具有长径、在被接合一侧的梁的延伸正交方向上具有短径的椭圆形状。
7.如权利要求1所述的底盘，接合部是外缘的侧视为被接合一侧的梁的外表面的仿形形状，并且是外缘的正视为分别在被接合一侧的梁的延伸方向及延伸正交方向上延伸的十字形状。
8.如权利要求1所述的底盘，接合部相对于接合一侧的梁的轴线方向分别在被接合一侧的梁的延伸方向及延伸正交方向上做成对称。
9.如权利要求1所述的底盘，接合一侧的梁相对于被接合一侧的梁的外表面在俯视及侧视上都以正交关系抵接地接合。
10.如权利要求1所述的底盘，接合一侧的梁相对于被接合一侧的梁的外表面在俯视上以斜交关系抵接地接合。
11.如权利要求1所述的底盘，接合一侧的梁相对于被接合一侧的梁的外表面在侧视上以斜交关系抵接地接合。
12.如权利要求1所述的底盘，接合部将相对于被接合一侧的梁的外表面形成凹槽的胀出肋拱设置在各接合部上。
13.一种底盘的制造方法，在将由中空管构成的接合一侧的梁的端部抵接在被接合一侧的梁的外表面上进行接合，而制造井字状的底盘时，通过将形成于接合一侧的梁的端部上的喇叭裙状的接合部的外缘抵接并焊接在被接合一侧的梁的外表面上，将接合一侧的梁接合在被接合一侧的梁的外表面上，形成于接合一侧的梁的端部上的喇叭裙状的接合部利用具有仿形于被接合一侧的梁的外表面的表面的基座部、和在与接合一侧的梁相对于被接合一侧的梁的接合方向一致的突出方向上从上述基座突出的喇叭裙状的突起部构成的成形冲头，使该喇叭裙状的突起部的突出方向与上述接合一侧的梁的轴线方向一致地将上述成形冲头的喇叭裙状的突起部推入到位置固定的接合一侧的梁的端部中，通过该喇叭裙状的突起部将接合一侧的梁的端部推展。
14.如权利要求13所述的底盘的制造方法，成形冲头具有大致锥台状的突起部，该突起部由以下部分构成上端面，与接合一侧的梁的内形状相同；下端面，外缘的侧视为对仿形于被接合一侧的梁的外表面的基座部的表面仿形的形状，并且外缘的正视为在被接合一侧的梁的延伸方向上具有长径、在被接合一侧的梁的延伸正交方向上具有短径的椭圆形状；曲面，将上述上端面及下端面连接。
15.如权利要求13所述的底盘的制造方法，成形冲头具有大致锥台状的突起部，该突起部由以下部分构成上端面，与接合一侧的梁的内形状相同；下端面，外缘的侧视为对仿形于被接合一侧的梁的外表面的基座部的表面仿形的形状，并且外缘的正视为在被接合一侧的梁的延伸方向及延伸正交方向上分别延伸的十字形状；曲面，将上述上端面及下端面连接。
全文摘要
将侧梁(12)的端部抵接在前端横梁(11)的外表面上接合而成的井字状的底盘(1)，侧梁(12)由中空管构成，将该侧梁(12)的端部渐变地扩展而形成扩张成喇叭裙状的接合部(20)，通过将该接合部(20)的外缘抵接并焊接在前端横梁(11)的外表面上，将侧梁(12)接合在导前端横梁(11)的外表面上。
文档编号B21D41/00GK1918031SQ20048004175
公开日2007年2月21日 申请日期2004年2月17日 优先权日2004年2月17日
发明者田口文和, 国桥清美, 操田光顺 申请人:昼田工业株式会社