扭力梁的制作方法

本发明涉及扭力梁。

背景技术：

1、以往以来，已知有下述专利文献1所记载的扭力梁。该扭力梁的与长度方向正交的截面即横截面为封闭截面。在该扭力梁中，为了将扭转刚度调整为规定的范围，使成为原材料的钢管的长度方向的中央部变形为截面大致v字状(截面大致倒v字状)。

2、现有技术文献

3、专利文献

4、专利文献1：日本特开2019－26012号公报

技术实现思路

1、发明将要解决的课题

2、在这种扭力梁中，期望在确保弯曲刚性的同时抑制高重量化。

3、本发明鉴于前述的情况而完成，目的在于提供在抑制过度变重的同时确保了弯曲刚性的扭力梁。

4、用于解决课题的手段

5、为了解决所述课题，本发明提出了以下的手段。

6、(1)本发明的一方式的扭力梁是一种沿长度方向延伸的管状的扭力梁，具备中央部和与所述中央部的两侧连接的端部，由在所述扭力梁的所述长度方向的所述中央部处的与所述长度方向正交的截面即横截面中包含内部空间的截面面积s1、所述横截面上的外表面周长l1、及所述扭力梁的所述长度方向的所述中央部处的壁厚的平均值t1规定的比s1/(l1×t1)为1.4以上且小于10。另外，横截面上的内部空间为封闭截面。

7、截面面积s1与扭力梁的扭转刚度相关。截面面积s1越大，扭转刚度越高。因此，在使扭力梁的扭转刚度落入规定的范围时，截面面积s1成为与扭转刚度相应的一定的范围内的值。

8、另外，外表面周长l1以及壁厚(壁的厚度)的平均值t1与扭力梁的重量相关。外表面周长l1越长，以及壁厚的平均值t1越厚，扭力梁越重。

9、因此，比s1/(l1×t1)低表示相对于扭力梁所要求的扭转刚度，扭力梁的重量有较大的倾向。

10、另外，壁厚的平均值t1通过在与所述长度方向正交的截面即横截面上求出壁厚的最大值以及最小值并求出两者的平均值来计算。

11、这里，截面面积s1是壁截面面积s1a与空间截面面积s1b之和。壁截面面积s1a是构成管状的扭力梁的壁的截面面积。空间截面面积s1b是内部空间的截面面积。

12、前述的外表面周长l1以及壁厚的平均值t1也与壁截面面积s1a相关。外表面周长l1越长，以及壁厚的平均值t1越厚，扭力梁的壁截面面积s1a越大。

13、比s1/(l1×t1)高表示外表面周长l1以及壁厚的平均值t1相对于截面面积s1的比例低。即，比s1/(l1×t1)高表示壁截面面积(壁厚部分的截面面积)s1a相对于截面面积s1的比例低，并且空间截面面积s1b的比例高。而且，如果将扭转刚度保持为一定，则在壁截面面积s1a相对于截面面积s1的比例较低的情况下，扭力梁的弯曲刚性降低。

14、根据以上，比s1/(l1×t1)高表示相对于一定的(适当的)扭转刚度，扭力梁的弯曲刚性有较低的倾向。

15、在所述扭力梁中，比s1/(l1×t1)为1.4以上小于且10。通过将比s1/(l1×t1)设定在适当的范围内，扭力梁不会过度变重，能够确保扭力梁的弯曲刚性。即，在比s1/(l1×t1)小于1.4的情况下，存在比s1/(l1×t1)的值过低而扭力梁过度变重的隐患。另一方面，在比s1/(l1×t1)为10以上的情况下，存在比s1/(l1×t1)的值过高而扭力梁的弯曲刚性过度变低的隐患。

16、(2)在上述(1)的扭力梁中，也可以是，在具有所述中央部的周向的弯曲半经r最小的部分的所述横截面中，所述平均值t1与所述弯曲半径r的关系为1.5t1＜r。另外，弯曲半径r是扭力梁的弯曲内侧的弯曲半径。

17、在具有中央部的周向的弯曲半径r最小的部分的横截面中，1.5t1＜r。由此，能够抑制因弯曲而导致扭力梁的弯曲内侧的疲劳强度降低。另外，弯曲半径r是扭力梁的弯曲内侧的弯曲半径。

18、(3)在上述(1)或者(2)的扭力梁中，也可以是，扭力梁的材料的拉伸强度为780mpa以上。

19、通过使扭力梁的材料的拉伸强度为780mpa以上，能够提高扭力梁的疲劳特性，成为轻量的设计。

20、(4)在上述(1)至(3)中任一项的扭力梁中，也可以是，在所述内部空间的空隙最小的所述横截面中，所述空隙为1.0mm以上。

21、通过在内部空间的空隙最小的所述横截面中使空隙为1.0mm以上，在使用扭力梁时，能够抑制构成扭力梁的内表面壁彼此摩擦或碰撞而引起的噪声。

22、(5)在上述(1)至(4)中任一项的扭力梁中，也可以是，所述外表面周长l1小于所述端部的与所述长度方向正交的截面即横截面上的外表面周长l2。

23、在这种扭力梁中，以保持扭力梁与连接于其两端的拖曳臂的连接强度并且使扭力梁的扭转刚度适当地降低为目的，有时需要使扭力梁的中央部的截面面积s1比扭力梁的端部的截面面积s2低。

24、这种情况下，在如所述现有技术那样的扭力梁中，有时需要使成为扭力梁的原材料的管中的中央部以内部空间减少的方式变形(以下，称作减容变形)，且加工成截面大致v字形状。

25、然而，若使前述的原材料的中央部减容变形，则有时会产生使用扭力梁时的应力集中、构成扭力梁的壁彼此摩擦或碰撞而引起的噪声。

26、与此相对，在该扭力梁中，扭力梁的中央部处的外表面周长l1小于扭力梁的端部处的外表面周长l2。因此，例如在扭力梁的中央部处的横截面的形状与扭力梁的端部处的横截面的形状相似等的情况下，扭力梁的中央部的截面面积s1必然低于扭力梁的端部的截面面积s2。在该情况下，例如通过在维持扭力梁的中央部的横截面的形状的同时缩短所述横截面的截面宽度(例如直径)，使扭力梁的中央部的截面面积s1比扭力梁的端部的截面面积s2低，其结果，能够降低扭力梁的扭转刚度。由此，能够在使材料的使用量成为最小的同时(在避免多余的周长的同时)，不产生前述那样的问题地设计轻量的扭力梁。

27、另外，在成为扭力梁的原材料的管在长度方向的全长具有一定的直径的情况下，为了使截面面积s1小于截面面积s2，考虑将扭力梁的中央部加工为比端部小径。作为这种加工方法，考虑(a)使管的端部扩径的加工方法、(b)使管的中央部缩径的加工方法等。作为前者(a)，例如可列举向管的内部供给压力介质而使其扩径的所谓的胀形加工(液压胀形加工、橡胶胀形加工)、基于冲压的所谓的扩口加工、使用了冲头的所谓的阶梯加工等。作为后者(b)，例如可列举利用辊将管局部挤压的所谓的缩颈加工等。

28、(6)在上述(1)至(5)中任一项的扭力梁中，也可以是，所述平均值t1为2.5mm以上。

29、扭力梁的中央部的壁厚的平均值t1为2.5mm以上。由此，能够可靠地提高扭力梁的弯曲刚性。

30、(7)在上述(1)至(6)中任一项的扭力梁中，也可以是，在与所述长度方向正交的截面中，所述扭力梁的壁厚为该壁厚的最大值的－20％以上0％以下。

31、在与长度方向垂直的截面，壁厚为一定较好。这是因为，若存在该壁厚较薄的部分，则应力集中，可能成为疲劳破坏的起点。但是，实际上，在工业上可能在周向上产生壁厚的变动。即使存在该变动，只要在周向上落入壁厚的最大值的－20％以上0％以下，期望的是－15％以上0％以下(即，壁厚的周向上的偏差在公差内(壁厚的最大值的－20％以上0％以下(期望的是－15％以上0％以下))，就可以忽略壁厚较薄的部分中的应力集中所导致的弊端，这是因为可以视为在周向上壁厚实质上一定。

32、(8)在上述(1)至(7)中的任一扭力梁中，也可以是，所述中央部中的所述横截面不具备朝向所述内部空间凸出的部分。

33、扭力梁的中央部的横截面不具备朝向内部空间凸出的部分。由此，例如无需使成为扭力梁的原材料的管减容变形。在该情况下，例如能够抑制残留应力的产生等。

34、另外，在该情况下，作为中央部的横截面上的具体形状，例如有圆形状(例如正圆形状、椭圆形状)、多边形状(矩形状(正方形状、长方形状)、三角形状)等。这里，在横截面的形状是正圆的情况下，以几何学的方式求出截面面积s1与外表面周长l1之比即s1/l1＝0.5·r1(其中，r1是中央部的外表面的半径)。另一方面，在横截面的形状是正方形的情况下，求出s1/l1≒0.39·r1’(其中，r1’是中央部的外表面的等效半径)。在横截面的形状是正三角形的情况下，求出s1/l1≒0.3·r1’(其中，r1’是中央部的外表面的等效半径)。因此，在将s1/l1以及基于此计算的比s1/(l1×t1)设为一定的值的情况下，半径(等效半径)按照正圆、正方形、正三角形的顺序变大。换言之，可以说在将截面面积s1设为一定的值的情况下，外表面周长l1按照正圆、正方形、正三角形的顺序变长。这里，外表面周长l1如前述那样与弯曲刚性相关。由此，可以说在将截面面积s1设为一定的值的情况下，弯曲刚性按照正圆、正方形、正三角形的顺序变高。

35、因此，例如在扭力梁的中央部的横截面的形状是正圆、并且在调整扭转刚度的过程中降低截面面积s1的值而导致结果是弯曲刚性过度变低的情况下，通过将横截面的形状设为正方形状、正三角形状等来取代圆形状，有时能够抑制弯曲刚性的过度的降低。

36、此外，相对于将横截面的形状设为原材料在内表面紧贴那样的大致v字形状，即使设为在内表面具有足够的空隙(1.0mm以上，期望的是1.5mm上，更期望的是2mm以上)那样的截面形状，也同样能够抑制弯曲刚性的过度降低。

37、(9)在上述(1)至(8)中任一项的扭力梁中，也可以是，所述长度方向的所述中央部的轴线与所述长度方向的所述端部的轴线偏离。另外，轴线指的是将横截面的重心连结的线。

38、扭力梁的中央部的轴线与扭力梁的端部的轴线偏离。即，扭力梁的中央部与端部并不限定于同轴。由此，例如能够提高扭力梁的形状的自由度。其结果，例如设计成避免车辆中的其他结构物等，实现布局的多样化。

39、(10)在上述(9)的扭力梁中，所述中央部的所述轴线也可以是曲线。

40、扭力梁的中央部的轴线为曲线。即，扭力梁的中央部的轴线并不限定于直线。由此，例如能够提高扭力梁的形状的自由度。其结果，能够设计成避免车辆中的其他结构物等，实现布局的多样化。

41、在中央部的轴线是曲线的情况下，考虑对成为扭力梁的原材料的管进行弯曲加工来制造扭力梁。这种弯曲加工在扭力梁的中央部的横截面具备朝向内部空间凸出的部分的情况下，困难的情况较多。换言之，在扭力梁的中央部的横截面不具备朝向内部空间凸出的部分的情况下，这种弯曲加工变得容易。

42、(11)在上述(1)至(10)中任一项的扭力梁中，所述平均值t1与所述端部的壁厚的平均值t2也可以不同。

43、扭力梁的中央部的壁厚的平均值t1与端部的壁厚的平均值t2不同。由此，能够根据长度方向的位置采用适当的壁厚。作为结果，能够实现扭力梁的品质的提高。另外，出于例如将扭力梁的端部安装于拖曳臂的观点，认为大多优选为t1＜t2。

44、作为使t1与t2不同的方法，例如考虑对接合了壁厚不同的多张钢板的拼接焊板进行uo成形、从而制造成为扭力梁的原材料的管的方法等。

45、发明效果

46、根据本发明，可提供在抑制过度变重的同时确保了弯曲刚性的扭力梁。