CN101378921A - 横截面连续变化的锥形平衡杆及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种平衡杆，该平衡杆包括平行杆和支撑杆，所述平行杆通过紧固件相对于框架固定，每个紧固件内安装有衬套，所述支撑杆从平行杆的两端延伸并且支撑杆的末端连接于悬挂臂。每个支撑杆从上端向下端逐渐变细以从上端向下端连续地减小所述支撑杆的截面模数，从而使施加在所述支撑杆下端的载荷产生的应力不会集中在所述平衡杆的弯曲部分上，而是分布在整个支撑杆上以防止所述平衡杆在所述弯曲部分处损坏。

Description

横截面连续变化的锥形平衡杆及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种具有连续变化的横截面的锥形平衡杆及其制造方法，更具体地，涉及一种具有连续变化的横截面的锥形平衡杆，其中支撑杆从其上端向下端逐渐变细以使所述支撑杆的截面模数从上端向下端连续地减小，从而使施加在所述支撑杆下端的载荷产生的应力不会集中在所述平衡杆的弯曲部分上，而是分布在整个支撑杆上以防止所述平衡杆在该弯曲部分损坏，这样也节省了所述平衡杆的材料并减轻了所述平衡杆的重量，从而有利于减小汽车的重量和制造成本，本发明还涉及这种平衡杆的制造方法。
背景技术
图1是显示传统平衡杆制造方法的步骤图，图2是显示将传统平衡杆安装至适当位置的状态图。参照图1，传统平衡杆通过以下步骤制造：切断具有圆形横截面的、圆杆形结构的平衡杆材料12，锻造平衡杆材料12的两端形成孔眼100，弯曲平衡杆材料12使其形成平衡杆1的形状。现在，参照图2，传统平衡杆1的支撑杆10形成为在其整个长度上具有同样的圆形横截面。安装通过上述方法制造的平衡杆1，使得平衡杆1的平行杆11通过紧固件2相对于框架3固定，其中每个紧固件内都安装有衬套，平衡杆1的支撑杆10从平行杆11的两端延伸并且所述支撑杆10的末端连接于悬挂臂上(未显示)。所述平衡杆1用于控制由车身的倾斜引发的晃动现象。从图2中容易看出，当所述平衡杆1按上述方式安装时，由于车身的晃动，在每个支撑杆10的末端施加有载荷P，从而产生了力矩。由于产生了力矩，在所述支撑杆10内便产生弯曲应力。因为所述支撑杆10具有均匀的圆形横截面，在其整个长度上具有相同的横截面积和相同的截面模数，所以所述支撑杆10在其整个长度上具有恒定的刚度。由于所述支撑杆10在其整个长度上具有恒定的刚度，应力便集中于所述支撑杆10连接所述平行杆11的平衡杆1上的弯曲部分13处，其中，施加在所述支撑杆10末端的载荷P产生扭应力。因此，引起了这样的问题，即当长期在所述支撑杆10上反复地施加载荷时，所述平衡杆1可能在弯曲部分13处损坏。
发明内容
因此，本发明谨记上述现有技术中存在的问题，本发明的一个目的是提供一种具有连续变化横截面的锥形平衡杆及其制造方法，其中，由车身晃动引起的、施加在支撑杆上的载荷产生的应力不会集中在所述平衡杆的弯曲部分上，而是分布在整个支撑杆上以防止所述平衡杆在所述弯曲部分处损坏。
本发明的另一个目的是提供一种具有连续变化横截面的锥形平衡杆及其制造方法，所述平衡杆能够节省用于制造所述平衡杆的材料以减小所述平衡杆的重量，从而有利于减小车辆的重量和制造成本。
为了达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种平衡杆，所述平衡杆包括平行杆和支撑杆，所述平行杆通过紧固件相对于框架固定，每个紧固件内安装有衬套，所述支撑杆从平行杆的两端延伸并且支撑杆的末端连接于悬挂臂，其中，每个支撑杆从上端向下端逐渐变细以从上端向下端连续地减小所述支撑杆的截面模数，从而使施加在所述支撑杆下端的载荷产生的应力不会集中在所述平衡杆的弯曲部分上，而是分布在整个支撑杆上以防止所述平衡杆在所述弯曲部分处损坏。
为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，提供一种用于车辆的平衡杆的制造方法，该方法包括以下步骤：切断具有圆杆形结构的平衡杆材料；加热所述切断的平衡杆材料上的用于形成所述平衡杆的支撑杆的两个末端部分；轧制所述平衡杆材料上已加热的两个末端部分中的每个末端部分的两个侧表面，以使两个侧表面逐渐变细；使所述平衡杆材料在轧辊之间绕轴线旋转以使所述平衡杆材料上的用于形成所述平衡杆的支撑杆的两个末端部分中的每个末端部分上尚未经轧制的两个侧表面逐渐变细，从而使所述平衡杆材料上的两个末端部分都具有椭圆形横截面；通过锻造所述平衡杆材料的末端，在所述平衡杆材料的末端形成孔眼；以及将所述平衡杆材料弯曲成所述平衡杆的形状。
从上述描述中显然可以看出，根据本发明的具有连续变化的横截面的锥形平衡杆及其制造方法具有以下优点，即由于支撑杆的截面模数从上端向下端逐渐减小，施加在支撑杆下端的载荷产生的应力便不会集中在平衡杆的弯曲部分上，而是分布在整个支撑杆上以防止平衡杆在弯曲部分处损坏。另外，因为可以节省用于制造平衡杆的材料，平衡杆的重量减小，由此可以有利于减小车辆的重量和制造成本。
附图说明
图1是显示传统平衡杆制造方法的步骤图；
图2是显示将传统平衡杆安装至适当位置的状态图；
图3是显示根据本发明一种实施方式的平衡杆的正视图和侧视图；
图4是显示根据本发明所述实施方式的平衡杆的支撑杆的俯视图；
图5是显示根据本发明所述实施方式的平衡杆的支撑杆的正视图；
图6是显示将根据本发明的平衡杆安装至适当位置的状态图；
图7(A)至7(E)是显示根据本发明另一种实施方式的平衡杆制造方法的步骤图；
图8(A)至8(B)是显示根据本发明的平衡杆的轧制工艺图。
具体实施方式
现在将更详细地涉及本发明的优选实施方式，附图中显示了一个实施例。所有附图和描述中，各处出现的同一附图标记用来表示与传统的平衡杆相同或相似的部分。
图3是显示根据本发明一种实施方式的平衡杆的正视图和侧视图，图4是显示根据本发明所述实施方式的平衡杆的支撑杆的俯视图，图5是显示根据本发明所述实施方式的平衡杆的支撑杆的正视图。如图3所示，根据本发明实施方式的平衡杆包括具有圆形横截面的平行杆11、从该平行杆11的两端延伸的支撑杆10以及形成于所述支撑杆10末端的孔眼100。每个支撑杆10以一种使从上端向下端逐渐减小的方式形成，也就是从所述平衡杆10与所述平行杆11连接的弯曲部分13处至所述支撑杆10的末端逐渐减小。参照图3中显示的A-A至F-F横截面，也就是说，尽管A-A横截面具有与平行杆11相同面积的圆形，但是所述支撑杆10的横截面会在B-B横截面和F-F横截面之间逐渐演变成椭圆形，并逐渐变细以具有连续减小的横截面积。
下面将参照图4和图5更详细地描述根据本发明实施方式的支撑杆10。参照图4，从顶部观察时，所述支撑杆10的A-A横截面具有与平行杆11相同横截面积的圆形，而在B-B横截面和F-F横截面之间，支撑杆10的横截面逐渐接近椭圆形，其中，在椭圆的长轴上测量得到的直径D沿着y轴延伸，支撑杆10的横截面逐渐变细以具有连续减小的横截面积。参照图5，从正面观察时，支撑杆10的A-A横截面具有与平行杆11相同横截面积的圆形，而在B-B横截面和F-F横截面之间，支撑杆10的横截面逐渐接近椭圆形，其中，在椭圆的长轴测量得到的直径D沿着x轴延伸，支撑杆10的横截面逐渐变细以具有连续减小的横截面积。
图6是显示将根据本发明的平衡杆安装至适当位置的状态图。参照图6，在根据本发明所述实施方式的平衡杆1中，平行杆11通过紧固件2相对于框架3固定，每个紧固件2内安装有衬套，平衡杆1的支撑杆10从平行杆11的两端延伸并且支撑杆10的末端连接于悬挂臂上(未显示)。由于车身的晃动而产生的载荷P施加在每个支撑杆10的下部末端。被施加了载荷P的支撑杆10以一种方式弯曲，使得支撑杆10的椭圆形横截面长轴沿着施加在支撑杆10下部末端的载荷P的作用方向延伸。
图7(A)至7(E)是显示根据本发明另一种实施方式的平衡杆制造方法的步骤图，图8(A)至8(B)是显示根据本发明的平衡杆的轧制工艺图。参照图7(A)，在制造根据本发明该种实施方式的平衡杆1时，首先切断具有圆杆形结构的平衡杆材料12。然后，加热所述切断的平衡杆材料12上的用于形成平衡杆1的支撑杆10的两个末端部分。接下来，对平衡杆材料12上已被加热的用于形成平衡杆1的支撑杆10的两个末端部分进行轧制，使平衡杆材料12上已加热的两个末端部分按照图7(B)和图7(C)所示的那样朝下部末端逐渐变细。也就是说，将平衡杆材料12上已加热的用于形成平衡杆1的支撑杆10的两个末端部分中的每个末端部分都插入上轧辊4和下轧辊4a之间，然后按照图8(A)所示的那样轧制其两个侧表面以使两个侧表面逐渐变细。随后，使平衡杆材料12绕图8(B)中所示的轴线S旋转。也就是说，平衡杆材料12上的用于形成平衡杆1的支撑杆10的两个末端部分中的每个末端部分都被插入到上轧辊4和下轧辊4a之间，以使平衡杆材料12的两个末端部分中的每个末端部分上尚未进行轧制的两个侧表面逐渐变细，从而使平衡杆材料12的两个末端部分中的每个末端部分都具有椭圆形横截面。平衡杆材料12上的用于形成支撑杆10的两个末端部分经过轧制以后，通过锻造，在平衡杆材料12的下部末端形成如图7(D)和7(E)所示的孔眼100。然后，如图7(F)所示，将平衡杆材料12弯曲形成平衡杆1的形状。这样，便完成了所述平衡杆1的制造过程。
因为轧制了平衡杆材料12的两个末端部分，因而具有圆杆形结构的平衡杆材料12的长度会增加。考虑到这个情况，如图7(A)所示，将具有圆杆形结构的平衡杆材料12切成长度较最终制成的平衡杆1的长度短长度L，所短的长度L会因为对平衡杆材料12的两个末端部分进行轧制而得到增补。
优选地，将平衡杆材料12上的已轧制成具有椭圆形横截面的支撑杆10的两个末端部分中的每个末端部分以一种方式弯曲，使得在长轴上测得的直径D沿着由车身的晃动引起的、并施加在每个支撑杆10下部末端的载荷P的作用方向延伸。
下面将参照图6描述根据本发明实施方式的平衡杆的工作过程。如图6所示，所述平衡杆1主要包括平行杆11和支撑杆10。平行杆11通过紧固件2相对于框架3固定，每个紧固件2内都安装有衬套，支撑杆10从所述平行杆11的两端延伸，并且支撑杆10的末端连接于悬挂臂上(未显示)。当车身晃动引起的载荷P施加在连接于悬挂臂的支撑杆10的每个下部末端上时，支撑杆10内产生了弯曲应力，在支撑杆10与平行杆11连接的弯曲部分13处便产生扭应力。此时，如果支撑杆10在整个长度上的横截面积不变，由于支撑杆10在整个长度上具有同样的截面模数，支撑杆10在其整个长度上便具有恒定的刚度。如果支撑杆10在其整个长度上具有恒定的刚度，由于应力集中在支撑杆10与平行杆11连接的弯曲部分13上，并且由施加在支撑杆10末端的载荷P引起的扭转载荷也施加在弯曲部分13上，当长期对支撑杆10反复施加载荷P时，平衡杆1便可能在弯曲部分13处损坏。但是，在根据本发明实施方式的平衡杆1中，由于支撑杆10形成为从上端向下端逐渐变细，所以支撑杆10的截面模数便从上端向下端连续地减小。由于支撑杆10内产生的应力与其截面模数成反比，当支撑杆10的截面模数从支撑杆10的上端向下端连续地减小时，应力便从支撑杆10的上端向下端连续地增大。由于应力从支撑杆10的上端向下端连续地增大，施加在支撑杆10末端的载荷产生的应力便不会集中在弯曲部分13上，而是分布在整个支撑杆10上，由此可以防止平衡杆1在弯曲部分13处损坏。
此外，在根据本发明实施方式的平衡杆1中，因为支撑杆10通过轧制形成，可以节省下相当于支撑杆10上长度为L的平衡杆材料12，这部分长度通过轧制来增加。因此，因为平衡杆1的重量减小，可以有利于减小车辆的重量和制造成本。
从上述描述中显然可以看出，根据本发明的、具有连续变化横截面的锥形平衡杆及其制造方法具有以下优点，即由于支撑杆的截面模数从上端向下端逐渐减小，施加在支撑杆下端的载荷产生的应力便不会集中在平衡杆的弯曲部分上，而是分布在整个支撑杆上以防止平衡杆在弯曲部分处损坏。另外，因为可以节省用于制造平衡杆的材料，平衡杆的重量减小，由此可以有利于减小车辆的重量和制造成本。
虽然为了说明的目的描述了本发明优选的实施方式，但本领域技术人员应当理解的是，在不脱离附加的权利要求中所披露的本发明的范围和精神的前提下，各种改进、增加和替换都是可能的。

Claims (6)

1.一种平衡杆，该平衡杆包括平行杆和支撑杆，所述平行杆通过紧固件相对于框架固定，每个所述紧固件内安装有衬套，所述支撑杆从所述平行杆的两端延伸并且所述支撑杆的末端连接于悬挂臂，其中，每个所述支撑杆从上端向下端逐渐变细以从上端向下端连续地减小所述支撑杆的截面模数，从而使施加在所述支撑杆下端的载荷产生的应力不会集中在所述平衡杆的弯曲部分上，而是分布在整个支撑杆上以防止所述平衡杆在所述弯曲部分处损坏。
2.根据权利要求1所述的平衡杆，其中，所述支撑杆形成为具有椭圆形横截面。
3.根据权利要求2所述的平衡杆，其中，所述支撑杆的椭圆形横截面具有长轴，所述长轴沿着施加在所述支撑杆下端的载荷的作用方向延伸。
4.一种用于车辆的平衡杆的制造方法，该方法包括以下步骤：
切断具有圆杆形结构的平衡杆材料；
加热所述切断的平衡杆材料上的用于形成所述平衡杆的支撑杆的两个末端部分；
轧制所述平衡杆材料上已加热的两个末端部分中的每个末端部分的两个侧表面，以使两个侧表面逐渐变细；
使所述平衡杆材料在轧辊之间绕轴线旋转，以使所述平衡杆材料上的用于形成所述平衡杆的支撑杆的两个末端部分中的每个末端部分上尚未经轧制的两个侧表面逐渐变细，从而使所述平衡杆材料上的两个末端部分中的每个末端部分都具有椭圆形横截面；
通过锻造所述平衡杆材料的末端，在所述平衡杆材料的末端形成孔眼；以及
将所述平衡杆材料弯曲成所述平衡杆的形状。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，将具有圆杆形结构的所述平衡杆材料切成长度较最终得到的平衡杆的长度短一个尺寸，所短的尺寸会因为对所述平衡杆材料的两个末端部分进行轧制而得到增补。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，将所述平衡杆材料上已轧制成具有椭圆形横截面的所述平衡杆的支撑杆的两个末端部分中的每个末端部分弯曲，以使每个末端部分都具有沿着由车身晃动引起的、并施加在每个支撑杆末端的载荷的作用方向延伸的长轴。
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