CN101795881A - 具有互锁的扭梁 - Google Patents

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Abstract

在前轮驱动的车辆中，传统的扭梁式轮轴由于终端段和过渡段之间的中间区域的过早失效而使用寿命短。提供了一种扭梁式悬架，其包括互连纵向控制臂(12)的横向撑杆(16)。横向撑杆(16)可由管状管子形成。管状构件可限定一对管状终端段(18)，变形的U形过渡段(20)，以及位于终端段(18)和过渡段(20)之间的一对中间段(22)。中间段(22)可限定轮廓(28)，通称舌。舌(28)提高扭转的挠性，并改进横向撑杆(16)的弯曲的刚度。舌(28)还可包括凹部，以进一步有助于改进刚度。

Description

具有互锁的扭梁
技术领域
本发明涉及一种车辆的扭梁式悬架，更具体地，涉及一种包括具有集成轮廓的横向撑杆的后轮轴扭梁。
背景技术
本部分的说明仅提供与本公开相关的背景信息，而不一定构成现有技术。
扭转梁用在车辆结构中以通过纵向控制臂的使用而将两个后轮附接在一起。一种经常被用于前轮驱动车辆的后悬架的特定类型的扭转梁是扭梁。扭梁式悬架通常利用的是互连纵向控制臂的横向撑杆。横向撑杆的刚性足以防止弯曲且其挠性足以允许扭转。基本上，该梁能够扭曲以减小一个车轮的运动对另一个车轮的影响。这种二分功能通过利用变形为具有管状终端段和U-或V-形过渡段的构件的管状胚件来实现。横截面由通过弯曲的轮廓来连接的内部和外部表层限定。
尽管扭梁式轮轴不如全独立式悬架昂贵且较其更加紧凑，但由于它的使用寿命短而在实践中不被使用。横向撑杆所承受的高负载通常引起终端段和过渡段之间的中间区域过早失效。在终端段和过渡段之间使用突起在一定程度上消除了这个问题，但是没有到达令人满意的程度。另外，由于制造所需的尖锐半径，在成形操作期间该突起因所引起的裂纹而产生额外的碎片。
因此，在本领域中期望的是提供一种不具有以上限制的产品。这进而将会提供一种用于机动车辆的使用寿命增加的简单且耐用的扭梁式轮轴。
发明内容
用于前轮驱动车辆的后悬梁的扭梁可包含管状横向撑杆。该管状横向撑杆可互连两个纵向控制臂。该管状横向撑杆还可具有一对管状终端段、变形扭转段以及一对位于终端段和扭转段之间的中间段。横向撑杆的变形扭转段可设置为以下之一：I-、L-、T-、U-、V-或X-形横截面。该变形的管状构件可进一步限定内部和外部表层。中间段的内部表层可限定凸起轮廓及凹部，以提高扭转的挠性及改进横向撑杆弯曲的刚度。
根据本公开的一个方面，复合式后轮轴的横向撑杆包括：一对管状终端段；双壁式扭转段，其位于管状终端段之间并包括U-形或V-形横截面之一，由此限定内部和外部表层；一对中间段，其位于所述终端段和所述扭转段之间，所述中间段包括外部表层和内部表层，所述中间段的所述外部表层提供从所述管状终端段到所述扭转段的大体平直的过渡部，所述中间段的所述内部表层从管状横截面过渡到所述U-形或V-形横截面之一并在所述内部表层包括凸起轮廓。该凸起轮廓限定有凹部。
从文中所提供的描述，进一步的可应用领域将变得显而易见。应当理解，该描述和具体示例仅为了说明的目的，而不是意图限制本公开的范围。
附图说明
从详细描述和附图，本公开将得到更加充分的理解，其中：
图1示出了具有根据本公开的原理的横向撑杆的示例性后车辆轮轴的立体图；
图2示出了根据本公开的原理的横向撑杆的一端的立体图；
图3a和3b示出了根据本公开的原理的横向撑杆的一端的俯视图和侧向剖视图；
图4示出了图3的横向撑杆沿剖切线4-4剖取的剖视图；
图5示出了图3的横向撑杆沿剖切线5-5剖取的剖视图；
图6示出了图3的横向撑杆沿剖切线6-6剖取的剖视图；
图7示出了图3的横向撑杆沿剖切线7-7剖取的剖视图；
图8示出了图3的横向撑杆沿剖切线8-8的剖取剖视图；以及
图9示出了图3的横向撑杆沿剖切线9-9剖取的剖视图。
具体实施方式
以下描述在实质上仅仅是示例性的而不意图限制本公开、应用或用途。应当理解，在所有附图中，对应的参考标号表示类似的或对应的部件以及特征。
现参考图1，示出了示例性后车辆轮轴10的立体图。后车辆轮轴10包括一对纵向控制臂12；一对减震器14，通常称为“充油线圈(coil-over-oil)”单元；以及用于互连控制臂12的横向撑杆16。尽管图1描述了“充油线圈”型减震器14，但是本公开也可应用于具有单独弹簧和缓冲装置的轮轴，或横过底盘延伸并附接到控制臂12的前缘的扭杆。
图1的横向撑杆16可由通过弯曲工艺而变形的管状材料制造。弯曲设计可使轮轴能够轻微地扭曲，由此一个车轮的运动可通过横向撑杆16的扭曲动作而部分地被吸收。
另外，横向撑杆16可限定有一对管状终端段18，如图4中所示；变形扭转段20，如图9中所示；以及一对在终端段18和扭转段20之间的中间段22，如图5到8中所示。该横向撑杆16的变形扭转段20可具有U-形横截面，如图9中所示，或它可被设置为I-、L-、T-、V-或X-形横截面(未示出)。
管状构件到U-形扭转段20的变形限定出U-形扭转段20的外部表层24和内部表层26，如图9中所示。在外部表层24在中间段22内保持了很大程度的原始的半圆筒形状的同时，内部表层26限定出凸起轮廓28，在下文中被称为舌。位于中间段22的该舌28提高了扭转的挠性并改进了横向撑杆16的弯曲的刚度。
现参考图3a和3b，示出了横向撑杆16的俯视图和侧向剖视图从而更好地描述舌28的细节。在图3a中的截面4-4和5-5之间，内部表层26开始形成朝向纵轴X并关于横轴Z居中的大体凹形形状(横向于纵轴并沿着撑杆16的对称线)，如图5所示。该凹形形状非常陡，与通过横向撑杆16的长度而得到的纵轴成大约60-75度，从而快速地从终端段18离开。当它恰好在扭转梁中心线(X-轴)上方时降落角度发生变化。在截面5-5和7-7之间，凹形形状继续保持，但倾斜角度浅得多，与纵轴成大约8-15度。图6和图7中所示的剖面描述了舌28深度的最小变化。尽管在截面7-7和8-8之间仍然倾斜下降，但是内部表层26现在呈现凸形形状，这在图3b中最清楚地示出。当它恰好在扭转梁中心线(X-轴)下方时倾斜度再次发生变化。从截面8-8到截面9-9，内部表层26呈现大约65-85度的陡的凹形形状，直到它到达最终的U-形扭转段20，如图9所示。另外，从截面5-5到截面9-9，舌28可限定出深度大约3mm的凹口30以有助于使横向撑杆16刚硬。
图3b和图6到图8以虚线对没有舌28的设计的横截面的示例作出比较。中间段22的内部表层26’由朝向纵轴X并关于横轴Z居中的连续的凹形斜坡限定，如图5所示，该连续的凹形斜坡直至最终的U-形扭转段20，如图9所示。
横向撑杆16的成形操作包括利用了第一上部撞击模具的第一预成形步骤，其使圆筒形管变形为具有在中间段中朝向下壁部分凹陷的上壁部分的预成形件，同时在各个端部中容纳心轴以防止管端部变形。然后，使用第二上部撞击模具执行最终成形步骤。第一和第二上部撞击模具各自包括用于通过心轴而成形的轮廓的间隙。换而言之，轮廓28在第一步骤中预成形并在第二U-成形步骤中最终成形。
本公开的描述实质上仅是示例性的，因此，不偏离本公开的要点的变型将处在本公开的范围内。这些变型不被认为是偏离了本公开的精神和范围。

Claims (14)

1.一种用于复合式后轮轴的管状横向撑杆，所述横向撑杆包括：
一对管状终端段；
变形扭转段；以及
一对中间段，所述中间段位于所述终端段与所述扭转段之间，其中，所述中间段各自包括外部表层部分和内部表层部分，所述内部表层部分从所述管状终端段过渡到所述扭转段并限定有舌形轮廓。
2.根据权利要求1所述的横向撑杆，其中，所述横向撑杆的所述中间段的长度大于所述舌形轮廓的长度。
3.根据权利要求1或2所述的横向撑杆，其中，在纵向横截面中观察时所述舌形轮廓进一步地限定有凸形轮廓。
4.根据权利要求1、2或3所述的横向撑杆，其中，所述中间段的所述外部表层保持大体半圆筒形形状。
5.根据前述权利要求1至4中任一项所述的横向撑杆，其中，所述中间段的所述内部表层中的所述舌形轮廓设置在所述管状终端段与所述扭转段之间。
6.根据前述权利要求1至5中任一项所述的横向撑杆，其中，所述中间段的内部表层形成大体凹形形状，所述大体凹形形状朝向纵轴、从所述管状终端段相对于所述纵轴具有60至75度之间的降落角度。
7.根据权利要求6所述的横向撑杆，其中，在所述内部表层延伸到所述纵轴之前降落角度减小。
8.根据权利要求7所述的横向撑杆，其中，所述降落角度减小到与所述纵轴成大约8-15度。
9.根据权利要求8所述的横向撑杆，其中，恰好低于所述纵轴时，所述内部表层呈现大约65-85度的降落角度，直到所述内部表层到达所述扭转段。
10.根据权利要求9所述的横向撑杆，其中，所述舌形轮廓限定有凹口。
11.根据权利要求10所述的横向撑杆，其中，所述凹口具有大约3mm的深度。
12.根据前述权利要求1-5中任一项所述的横向撑杆，其中，所述中间段的所述内部表层从所述管状终端段以第一倾斜角度过渡，并以小于所述第一倾斜角度的第二倾斜角度过渡到所述舌形轮廓，并且，所述舌形轮廓以第三倾斜角度过渡到所述扭转段，所述第三倾斜角度大于所述第二倾斜角度。
13.根据前述权利要求中任一项所述的横向撑杆，其中，所述扭转段具有U-形或V-形横截面之一。
14.一种用于车辆的后轮轴组件，包括：
一对纵向控制臂；
一对组合式弹簧和缓冲装置；以及
如任一项前述权利要求中所述的管状横向撑杆，所述横向撑杆互连所述控制臂。
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