搬运车辆的车身框架、搬运车辆、以及搬运车辆的车身框架制造方法与流程

1.本发明涉及搬运车辆的车身框架、搬运车辆、以及搬运车辆的车身框架制造方法。
2.本技术针对2019年11月12日在日本提出申请的特愿2019-204759号主张优先权，并将其内容援引于此。


背景技术：

3.在专利文献1中公开了自卸车(搬运车辆)的车身框架的构造。车身框架通过利用焊接部将一对侧梁、以及横跨该一对侧梁配置的横梁固定而构成。
4.先行技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2018-47861号公报


技术实现要素：

7.发明要解决的课题
8.然而，在上述那样的搬运车辆中，谋求更高的生产率以及低燃耗性。为了应对该要求而实现车身框架的轻型化，例如存在与以往相比将高强度的钢材薄壁化来使用的情况。然而，在对高强度的钢材进行焊接而形成车身框架的情况下，焊接部的拉伸残余应力变大，因此仅仅进行适于薄壁化了的钢材的板厚的焊接的话，疲劳强度有可能降低。因此，无论构成车身框架的材料如何，通常都要谋求提高车身框架中的焊接部的疲劳强度。
9.本发明是鉴于上述那样的课题而提出的，其目的在于，提供一种能够提高焊接部的疲劳强度的搬运车辆的车身框架、搬运车辆、以及搬运车辆的车身框架制造方法。
10.用于解决课题的手段
11.本发明的一方式的车身框架是具备前车架、后车架、以及连结该前车架及后车架的万向接头的搬运车辆的车身框架，其中，所述车身框架具备所述前车架以及所述后车架，所述前车架以及所述后车架中的至少所述前车架具备：车架主体，其具有在宽度方向上彼此隔开间隔且沿前后方向延伸的一对侧梁、及横跨所述一对侧梁沿宽度方向延伸的横梁；以及至少一处车架焊接部，其通过焊接将所述侧梁与所述横梁相互固定，在所述车架焊接部的包含焊趾部的区域中具有沿着该车架焊接部延伸的冲击痕。所述前车架还具备与所述万向接头连结的作为所述横梁的铰接部件(hinge member)，该铰接部件具备：多个板材；以及至少一处铰接部件焊接部，其通过焊接将该多个板材相互固定，在所述铰接部件焊接部的包含焊趾部的区域中具有沿着该铰接部件焊接部延伸的冲击痕。
12.本发明的一方式的搬运车辆具备：前车架；后车架；以及连结该前车架及后车架的万向接头，所述前车架以及所述后车架中的至少所述前车架是上述的搬运车辆的车身框架。
13.本发明的一方式的搬运车辆的车身框架制造方法包括如下工序：准备车架主体，
该车架主体具有在宽度方向上彼此隔开间隔且沿前后方向延伸的一对侧梁、及横跨所述一对侧梁沿宽度方向延伸的横梁；形成至少一处车架焊接部，该至少一处车架焊接部通过焊接将所述侧梁与所述横梁相互固定；以及实施喷丸(peening)处理，以使得在所述车架焊接部的包含焊趾部的区域中形成沿着该车架焊接部延伸的冲击痕。
14.发明效果
15.根据上述方式的搬运车辆的车身框架、搬运车辆、以及搬运车辆的车身框架制造方法，能够提高焊接部的疲劳强度。
附图说明
16.图1是作为本发明的实施方式的搬运车辆的铰接自卸车的侧视图。
17.图2是本发明的实施方式的搬运车辆的车身框架的立体图。
18.图3是本发明的实施方式的搬运车辆的车身框架的分解立体图。
19.图4是示出第一焊接部的构造的示意性的图。
20.图5是示出第二焊接部的构造的示意性的图。
21.图6是示出第三焊接部的构造的示意性的图。
22.图7是示出第四焊接部的构造的示意性的图。
23.图8是示出本发明的实施方式的搬运车辆的制造方法的一部分的步骤的流程图。
24.图9是示出本发明的实施方式的搬运车辆的制造方法的一部分的步骤的流程图。
25.图10是示出第一变形例的焊接部的构造的示意性的图。
26.图11是示出第二变形例的焊接部的构造的示意性的图。
具体实施方式
27.《自卸车(搬运车辆)》
28.以下，参照图1～图8对本发明的实施方式进行详细说明。
29.如图1所示，作为搬运车辆的一例的自卸车100具备作为车身框架的前车架1以及后车架2。将前车架1或者后车架2称作车架主体10。另外，前车架1与后车架2通过万向接头3连接，且相互摆动自如地连结，自卸车100是铰接型的自卸车。
30.在后车架2设置有后轮4以及车斗5。车斗5相对于后车架2起伏自如地设置。车斗5通过作为液压致动器的升降缸6伸缩而起伏。
31.在前车架1设置有前轮7、驾驶室8以及发动机室9。发动机室9配置于驾驶室8的前方，被外装罩9a覆盖。
32.《前车架》
33.详细而言，如图2以及图3所示，前车架1具有车架主体10、以及能够支承各构造物的托架20。
34.《车架主体》
35.车架主体10具有一对侧梁11、以及横梁12。在以下的说明中，“固定”这样的用语是指通过焊接接合、通过紧固构件固定。
36.《侧梁》
37.侧梁11具有一对侧板11a、上板11b(连接板)、下板11c(连接板)、以及中板11d。侧
板11a沿自卸车的前后方向延伸，并且以厚度方向的两面朝向车宽方向的方式配置。上板11b覆盖侧板11a的上侧的端缘(上端部)。下板11c覆盖侧板11a的下侧的端缘(下端部)。上板11b以及下板11c以从前后方向观察时与侧板11a的延伸方向交叉的方式结合。
38.侧板11a具有主部11m、上部分支部11u、以及下部分支部11l。上部分支部11u以及下部分支部11l一体地设置于主部11m的后方，且相互在上下方向上分支。上部分支部11u相对于下部分支部11l向上方隔开间隔地配置。中板11d安装于该上部分支部11u和下部分支部11l中的相互对置的端缘。
39.《横梁》
40.在本实施方式中，作为横梁12，具有保险杠12a、德迪翁(de dion)横梁12b、以及铰接部件12c。德迪翁横梁12b是将与德迪翁式车轴(未图示)固定连接的拖曳臂(未图示)支承为摆动自如的横梁12。
41.保险杠12a安装于侧梁11的前方的端部。保险杠12a呈朝向上方开口的箱状。
42.德迪翁横梁12b在车宽方向上架设于一对侧梁11彼此之间。德迪翁横梁12b安装于侧梁11中的朝向下方的面、即下板11c。
43.铰接部件12c安装于侧梁11的后方的端部。铰接部件12c具有与万向接头3连结的连结部3c。铰接部件12c通过将组合后的多个板状的零件相互固定而构成。
44.《托架》
45.在本实施方式中，作为托架20，设置有座椅托架21、发动机托架22、前部驾驶室托架23、后部驾驶室托架24、悬架托架25、转向托架26、以及变速器安装托架27。这些托架20均固定于车架主体10。
46.座椅托架21在侧梁11中的朝向车宽方向的外侧的各面分别各设置有一个。
47.发动机托架22在侧梁11中的朝向车宽方向的内侧的各面分别各设置有一个。发动机托架22支承发动机(未图示)。
48.前部驾驶室托架23在侧梁11中的朝向上方的面分别各设置有一个。前部驾驶室托架23从侧梁11朝向上方延伸。
49.后部驾驶室托架24固定于铰接部件12c的上表面。通过该前部驾驶室托架23以及后部驾驶室托架24的上端来支承驾驶室8。
50.悬架托架25在侧梁11中的前部驾驶室托架23的后方隔开间隔地设置。悬架托架25支承悬架缸(未图示)。需要说明的是，以在车宽方向横跨一对悬架托架25的上端彼此的方式固定有垂直(vertical)部件30。垂直部件30在左右两端通过螺栓紧固固定于悬架托架25的上表面。
51.转向托架26在侧梁11中的朝向车宽方向的外侧的各面分别各设置有一个。转向托架26位于悬架托架的下方。变速器安装托架27在侧梁11中的朝向车宽方向的内侧的面分别各设置有一个。
52.《第一焊接部(车架焊接部)》
53.在此，如图4所示，侧梁11与横梁12通过至少一处第一焊接部(车架焊接部)b1而相互固定。第一焊接部b1是沿着侧梁11与横梁12的接合部形成的基于角焊的焊道、在侧梁11的端部设置有坡口部的角焊、以及基于对接焊的焊道中的任一方。在设置坡口的情况下，例如可以将侧梁11的端部设置为被称作
“レ”
型坡口的坡口。图4是例示出侧梁11的端部具有
作为平面的平面部、且没有设置坡口的情况的图。需要说明的是，对于角焊，在图4中示出了仅在侧梁11的单面形成有角焊缝的单面角焊，但在能够在侧梁11的两面形成角焊缝的情况下，也可以作为两面角焊来形成第一焊接部b1。而且，在图4中例示侧梁11的端部焊接于横梁11的表面的情况，但也可以通过侧梁11的表面的一部分与横梁11的表面的一部分重合、并在各自的端部的部分进行焊接来形成第一焊接部b1。更详细而言，该第一焊接部b1是指通过焊接而产生的熔池冷却固化所产生的部分，在焊接作业时侧梁11的一部分、或者横梁12的一部分熔融固化了的情况下也包含该一部分。
54.第一焊接部b1中的宽度方向两侧(垂直于焊接线的方向两侧)的端缘分别被设为焊趾部st。在包含该焊趾部st的区域z(图4中用虚线示出的区域)中形成有沿着第一焊接部b1延伸的冲击痕p。冲击痕p通过由喷丸装置90进行的冲击而形成(喷丸处理)。喷丸装置90通过超声波壁振动、供给的气体等而施加冲击。由此，在焊趾部st实施塑性加工而赋予压缩残余应力。
55.《第二焊接部(托架焊接部)》
56.如图5所示，托架20与车架主体10通过至少一处第二焊接部(托架焊接部)b2而相互固定。第二焊接部b2是沿着托架20与车架主体10的接合部形成的基于角焊的焊道、在托架20的端部设置有坡口的角焊、以及基于对接焊的焊道中的任一方。图5是例示出在托架20的端部没有设置坡口的情况的图。需要说明的是，对于角焊，在图5中示出了仅在托架20的单面形成有角焊缝的单面角焊，但在能够在托架20的两面形成角焊缝的情况下，也可以作为两面角焊来形成第二焊接部b2。而且，在图5中例示托架20的端部焊接于车架主体10的表面的情况，但也可以通过托架20的表面的一部分与车架主体10的表面的一部分重合、并在各自的端部的部分进行焊接来形成第二焊接部b2。更详细而言，该第二焊接部b2是指通过焊接而产生的熔池冷却固化所产生的部分，在焊接作业时托架20的一部分、或者车架主体10的一部分熔融固化了的情况下也包含该一部分。
57.第二焊接部b2中的宽度方向两侧(垂直于焊接线的方向两侧)的端缘分别被设为焊趾部st。在包含该焊趾部st的区域z(图5中用虚线示出的区域)中形成有沿着第二焊接部b2延伸的冲击痕p。冲击痕p通过由喷丸装置90进行的冲击而形成(喷丸处理)。喷丸装置90通过超声波壁振动、供给的气体等而施加冲击。由此，在焊趾部st实施塑性加工而赋予压缩残余应力。
58.《第三焊接部(侧梁焊接部)》
59.如图6所示，侧梁11的一对侧板11a、上板11b以及下板11c通过至少一处第三焊接部(侧梁焊接部)b3而相互固定。第三焊接部b3也与上述的第一焊接部b1以及第二焊接部b2同样地，是基于角焊的焊道、或通过在侧板11a的端部设置有坡口的角焊而形成的焊道。图6是例示出在侧板11a的端部没有设置坡口的情况的图。
60.更详细而言，该第三焊接部b3是指通过焊接而产生的熔池冷却固化所产生的部分，在焊接作业时焊接对象的构件的一部分熔融固化了的情况下也包含该一部分。在该第三焊接部b3没有形成上述那样的冲击痕p。换句话说，对于第三焊接部b3，不进行由喷丸装置90进行的冲击，该第三焊接部b3具有平滑的表面。
61.《第四焊接部(铰接部件焊接部)》
62.如图7所示，作为构成铰接部件12c的零件q的各板材通过至少一个第四焊接部(铰
接部件焊接部)b4而相互固定。第四焊接部b4是沿着各零件q的接合部形成的基于角焊的焊道、在任意的零件q的端部设置有坡口的角焊、以及基于对接焊的焊道。需要说明的是，对于角焊，在图7中示出了仅在一方的零件q的单面形成有角焊缝的单面角焊，但在能够在一方的零件q的两面形成角焊缝的情况下，也可以作为两面角焊来形成第四焊接部b4。图7是例示出在一方的零件q的端部没有设置坡口的情况的图。而且，在图7中例示一方的零件q的端部焊接于另一方的零件q的表面的情况，但也可以通过一方的零件q的表面的一部分与另一方的零件q的表面的一部分重合、并在各自的端部的部分进行焊接来形成第四焊接部b4。更详细而言，该第四焊接部b4是指通过焊接而产生的熔池冷却固化所产生的部分，在焊接作业时该各零件q的一部分熔融固化了的情况下也包含该一部分。
63.第四焊接部b4中的宽度方向两侧(垂直于焊接线的方向两侧)的端缘分别被设为焊趾部st。在包含该焊趾部st的区域z(图7中用虚线示出的区域)中形成有沿着第四焊接部b4延伸的冲击痕p。冲击痕p通过由喷丸装置90进行的冲击而形成(喷丸处理)。喷丸装置90通过超声波壁振动、供给的气体等而施加冲击。由此，在焊趾部st实施塑性加工而赋予压缩残余应力。
64.《其他的焊接部》
65.各托架20由多个零件构成，这些零件彼此也可以通过具有与第一焊接部b1、第二焊接部b2、第四焊接部b4同样的冲击痕p的焊接部而固定。
66.侧梁11的侧板11a与中板11d也可以通过具有与第一焊接部b1、第二焊接部b2、第四焊接部b4同样的冲击痕p的焊接部而固定。
67.《车身框架制造方法》
68.如图8所示，车身框架制造方法包括准备侧梁11及横梁12的工序s11、形成第一焊接部b1的工序s12、以及对第一焊接部b1实施喷丸处理的工序s13。在工序s12中，通过对相互组合后的侧梁11及横梁12的接合部实施基于各构件的对接的角焊、或者在各构件的任意的端部设置有坡口的角焊，从而形成上述的第一焊接部b1。接着，通过对该第一焊接部b1的焊趾部st实施喷丸处理，从而形成上述的冲击痕p(工序s13)。
69.另外，如图9所示，在托架20与车架主体10的结合时，也与上述同样地，包括准备托架20及车架主体10的工序s21、形成第二焊接部b2工序s22、以及对第二焊接部b2实施喷丸处理的工序s23。在工序s22中，通过对相互组合后的托架20以及车架主体10的接合部实施基于各构件的对接的角焊、或在各构件的任意的端部设置有坡口的角焊，从而形成上述的第二焊接部b2。接着，通过对该第二焊接部b2的焊趾部st实施喷丸处理，从而形成上述的冲击痕p(工序s23)。
70.需要说明的是，第四焊接部b4以及形成于该第四焊接部b4的冲击痕p也通过与上述同样的方法形成。另外，对于第三焊接部b3，不执行实施上述的喷丸处理的工序。
71.《作用效果》
72.在以上那样的结构的自卸车中，谋求实现更高的生产率和低燃耗性。
73.为了实现生产率、低燃耗性，作为一个手段而考虑实现车身框架的轻型化。
74.为了实现轻型化，只要使用更高强度的钢材作为车身框架的材料以提高强度、同时实现材料的薄壁化即可。
75.然而，关于焊接部，强度不变。另外，在使用了高强度的钢材的情况下，残余拉伸应
力变大，仅仅进行适于薄壁化了的钢材的板厚的焊接的话，则疲劳寿命降低。因此，需要提高焊接部的强度，提高焊接部的疲劳寿命。
76.针对于此，在本实施方式中，在作为车身框架的前车架1的主要部位即车架主体10形成有第一焊接部b1。即，侧梁11与横梁12经由至少一处第一焊接部b1固定。
77.在第一焊接部b1中，通过对基于各构件的对接的角焊、或者在各构件的任意的端部设置有坡口的角焊的焊趾部st实施喷丸处理而形成有冲击痕p。因此，特别是容易产生裂纹等的焊趾部st的金属组织的结晶粒被微细化，此外，通过冲击而赋予了高的压缩残余应力。由此，能够实现强度提高以及疲劳寿命的提高。特别是，前车架的主要部位即车架主体10的强度提高，从而能够使车辆整体成为高强度的结构。
78.另外，托架20由于支承其他构造物，因此容易施加大的负载。作为其他构造物，例如有发动机、变速器、驾驶室、车轴等。托架20通过第二焊接部b2固定于固定对象物(侧梁11)，因此与第一焊接部b1同样地，能够提高强度以及疲劳寿命。
79.在此，侧梁11的侧板11a与上板11b、下板11c的焊接部横跨车辆前后方向，因此焊接部位、焊接区域变多。对于这样的部分，通过并未进行赋予冲击痕p的喷丸处理的第三焊接部b3进行固定，从而能够实现制造工序的工时减少，实现生产率提高。
80.另外，在铰接型的自卸车100中，采用了前车架1与后车架2通过万向接头3连接的结构。在自卸车100行驶时，对万向接头3连接的部分、即具有前车架1侧的连结部3c的铰接部件12c施加大的负载。在本实施方式中，构成铰接部件12c的零件彼此在至少一处通过第四焊接部b4固定，从而与第一焊接部b1以及第二焊接部b2同样地，能够提高强度以及疲劳寿命。
81.而且，根据本实施方式，在侧梁11以及横梁12的接合部形成至少一处第一焊接部b1后，仅在该第一焊接部b1的焊趾部st形成冲击痕p，由此能够容易地实现第一焊接部b1的强度以及疲劳寿命的提高。
82.并且，根据本实施方式，在托架20以及车架主体10的接合部形成至少一处第二焊接部b2后，仅在该第二焊接部b2的焊趾部st形成冲击痕p，由此能够容易地实现第二焊接部b2的强度以及疲劳寿命的提高。
83.《其他实施方式》
84.以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于此，能够在不脱离本发明的技术思想的范围内进行适当变更。
85.例如，第一焊接部b1、第二焊接部b2、第三焊接部b3以及第四焊接部b4也可以是图10所示的第一变形例的焊接部b。即，在图10所示的构造中，在一方的构件m1设置v字型的坡口、将该坡口在另一方的构件m2的面设为经由焊接部b的对接焊的情况下，能够促进成为母材的构件m1、m2与焊接部b的熔深以及融合，能够进一步提高焊接强度。
86.另外，第一焊接部b1、第二焊接部b2、第三焊接部b3以及第四焊接部b4也可以是图11所示的第二变形例的焊接部b。即，在图11所示的构造中，一方的构件m1与另一方的构件m2平行地延伸并重叠。并且，在一方的构件m1的端部与另一方的构件m2的上表面之间、以及在另一方的构件m2的端部与一方的构件m1的下表面之间分别形成有作为角焊焊接部b。在该情况下，能够在不形成坡口的情况下牢固地焊接两个构件。
87.另外，例如，对于后车架2，也可以采用与上述同样的结构。更具体而言，考虑通过
第一焊接部b1将后车架2的侧梁以及横梁的至少一处固定的结构。另外，也可以采用在由后车架2的侧梁、横梁构成的车架主体上经由第二焊接部b2固定对其他构造物(例如车斗、升降缸等)进行支承的托架的结构。
88.而且，在后车架2中，侧梁的侧板、上板、下板也可以通过不具有冲击痕的第三焊接部b3而相互固定。
89.在后车架2中，对于与万向接头3连结的横梁，优选采用构成横梁的多个零件彼此的至少一处通过第四焊接部b4固定的结构。
90.而且，不仅可以将本发明应用于上述那样的铰接型的自卸车，也可以将本发明应用于具有单一的车身框架的刚性型的自卸车。
91.《附记》
92.一个观点所涉及的搬运车辆的车身框架具备：车架主体，其具有在宽度方向上彼此隔开间隔且沿前后方向延伸的一对侧梁、及横跨所述一对侧梁沿宽度方向延伸的横梁；以及至少一处第一焊接部，其通过焊接将所述侧梁与所述横梁相互固定，在所述第一焊接部的包含焊趾部的区域中具有沿着该第一焊接部延伸的冲击痕。
93.工业实用性
94.根据上述公开的搬运车辆的车身框架、搬运车辆、以及搬运车辆的车身框架制造方法，能够提高焊接部的疲劳强度。
95.附图标记说明：
[0096]1…
前车架；2
…
后车架；3
…
万向接头；3c
…
连结部；4
…
后轮；5
…
车斗；6
…
升降缸；7
…
前轮；8
…
驾驶室；9
…
发动机室；9a
…
外装罩；10
…
车架主体；11
…
侧梁；11a
…
侧板；11b
…
上板；11c
…
下板；11d
…
中板；11m
…
主部；11u
…
上部分支部；11l
…
下部分支部；12
…
横梁；12a
…
保险杠；12b
…
德迪翁横梁；12c
…
铰接部件；20
…
托架；21
…
座椅托架；22
…
发动机托架；23
…
前部驾驶室托架；24
…
后部驾驶室托架；25
…
悬架托架；26
…
转向托架；27
…
变速器安装托架；30
…
垂直部件；90
…
喷丸装置；100
…
自卸车；b1
…
第一焊接部(车架焊接部)；b2
…
第二焊接部(托架焊接部)；b3
…
第三焊接部(侧梁焊接部)；b4
…
第四焊接部(铰接部件焊接部)；p
…
冲击痕；q
…
零件；st
…
焊趾部；z
…
区域；b
…
焊接部；m1
…
一方的构件；m2
…
另一方的构件。