CN102019827B

CN102019827B - 变截面车辆纵臂构件

Info

Publication number: CN102019827B
Application number: CN 201010579091
Authority: CN
Inventors: 邓汉平; 潘恒沧
Original assignee: ZHEJIANG FURTUNA AUTO PARTS CO Ltd
Current assignee: Zhejiang tuin Auto Parts Co., Ltd.
Priority date: 2010-12-09
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2030-12-09
Also published as: CN102019827A

Abstract

一种变截面车辆纵臂构件，所述车辆纵臂构件呈中空状，所述车辆纵臂构件包括与轴套连接的轴套端、与轮毂安装板连接的轮毂端，所述轴套端的截面周长小于所述轮毂端的截面周长，所述车辆纵臂构件的轴线为连续曲线，所述车辆纵臂构件的中部为扭梁连接段，所述车辆纵臂构件的截面周长从扭梁连接段到轴套端呈连续由小变大，从扭梁连接段到轮毂端呈连续由小变大，从与轮毂端垂直的平面方向来看，所述车辆纵臂构件的轴线呈C形，从轮毂端平面来看，所述车辆纵臂构件的轴线呈S形，且所述轮毂端的中心与轴套端的圆弧中心具有偏距D。本发明能简化轮毂安装、承载模态更加合理、降低材料消耗。

Description

变截面车辆纵臂构件

技术领域

本发明涉及车辆扭梁式后桥上的纵臂，尤其是一种变截面车辆纵臂构件。

背景技术

车梁纵臂是用来连接轴套、扭梁、避震器和轮毂支撑板等构件构成车辆后桥的重要基础构件。

车辆纵臂一般采用空心圆管或空心方管制作，其轴线在主视图上表现为C型或S型，在侧视图上一般为直线，其轴套端经冲压成扁圆与轴套连接，轮毂端与轮毂安装板连接，中间凸起的弓背与扭力梁连接。轮毂安装板用于车辆轮毂的安装，轮毂安装板的形式由纵臂的结构形式所决定，因此纵臂构件的结构形式对于车辆后桥总成的承载和耐久性能具有很大影响。

车辆轮毂的受载情况复杂，对轮毂安装板的支撑刚度和强度具有很高的要求，为了提高轮毂安装板和纵臂的连接刚性和支撑强度，减少车辆轮毂在各种载荷条件下的安装板与纵臂之间的相对扰动而引起的耐久性和可靠性问题，轮毂安装板与纵臂之间的连接，一般需要采用辅助筋板来提高支撑刚性和强度，采用等截面空心圆管制作时，辅助筋板与轮毂安装板形成角弯，采用等截面空心方管制作时，辅助筋板与轮毂安装板形成一个直角U型，辅助筋板直接焊接在S型的空心管件的外侧管壁上，就力学性能而言，在相同截面积的情况下，空心方管的承载性能低于空心圆管，因此，目前还采用以大小片对合焊接的方式以改善空心方管构件的承载性能。

采用等截面空心方管或空心圆管的纵臂构件成型过程简单，但存在以下不足之处：

1.构件与轮毂安装板的后续焊接工艺复杂；

2.虽然轮毂安装板采用辅助筋板进行支撑加固，但是焊缝增加会使后桥总成的可靠性下降；

3.采用直角U形轮毂安装板直接焊接在S型空心方管外侧管壁上，可以提高轮毂安装板的连接稳定性，但空心方管的承载模态相对较差；

4.采用大小片对合焊接方式在理论上可以提高空心方管的承载能力，但对构件制作以及与轮毂安装板焊接的工艺控制更加复杂。

随着汽车制造业的迅速发展和轻量化技术的发展，近年来，变截面纵臂构件的结构形式已经提出，其轴线在主视图上表现为C型或S型，在侧视图上一般为直线，例如专利申请号为200680004327.X的发明专利申请。其存在的缺陷：轮毂安装板的结构复杂、纵臂结构的承载模态较差、焊缝的影响较大、材料消耗较大。

变截面构件的成型过程比较复杂，目前一般有两种成形方法，采用传统的工艺方法制作时，一般需要先冲压2个或2个以上的半片，再焊接成整体。需要多道加工工序，工步多、且难于满足构件的一致性要求。另外一种是采用空心圆管经内高压成形的制作方法，其基本工艺过程是以等径管材作坯料，通过管材内部施加超高压液体，并在施压过程中通过对构件沿轴线方向的材料补充，使管坯在模具型腔内成形为所需工件。相对而言，内高压成形仅需要弯曲、内高压成形和端部切割三道工序，无须后续焊接，具有一定的先进性，但是采用内高压成形的工艺控制复杂，在实际使用上具有较大限制。

发明内容

为了克服已有的车辆纵臂构件的轮毂安装板的结构复杂、纵臂结构的承载模态相对较差、材料消耗较大的不足，本发明提供一种能简化轮毂安装、使承载模态更加合理、降低材料消耗的变截面车辆纵臂构件。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种变截面车辆纵臂构件，所述车辆纵臂构件呈中空状，所述车辆纵臂构件包括与轴套连接的轴套端、与轮毂安装板连接的轮毂端，所述轴套端的截面周长小于所述轮毂端的截面周长，所述车辆纵臂构件的轴线为连续曲线，所述车辆纵臂构件的中部为扭梁连接段，所述车辆纵臂构件的截面周长从扭梁连接段到轴套端呈连续由小变大，从扭梁连接段到轮毂端呈连续由小变大，从与轮毂端垂直的平面方向来看，所述车辆纵臂构件的轴线呈C形，从轮毂端平面来看，所述车辆纵臂构件的轴线呈S形，且所述轮毂端的中心与轴套端的圆弧中心具有偏距D。

进一步，所述轴线与轮毂端所在平面截交处的切线与该平面的夹角为35~50.8^o。

再进一步，所述车辆纵臂构件至少包括三个连续或分段变化的截面形状。

更进一步，所述车辆纵臂构件的最短外表面素线与所述轮毂端与所在平面截交处的切线与该平面的夹角为42.2~56^o；所述车辆纵臂构件的最长外表面素线与所述轮毂端所在平面截交处的切线与该平面的夹角为30.6~41.8^o。

所述轴套端圆弧的型心轴线与所述轮毂端平面的夹角为104.8~125^o。

与所述轮毂端平面相垂直的平面和所述轴套端圆弧的型心轴线的夹角具有倾角为0~2^o。

所述截面形状为以下之一：①圆形；②矩形；③梯形；④椭圆形；⑤异形。当然，也可以为其他截面形状。

所述车辆纵臂构件的最短外表面素线为卷合后的焊接线。

所述扭梁连接段的截面均呈圆形。当然，也可以采用其他形状。

本发明的技术构思为：以轮毂端所在平面为主视图方向，与所述轮毂端所在平面的垂直平面为侧视图方向，所述变截面卷合焊接车辆纵臂构件的轴线特征是：在主视图上呈S型，且轮毂端中心和轴套端的圆弧中心在该视图上具有一个偏距D，在侧视图上呈C型，参照图1~图3。

该轴线的设置，相对于现有技术而言，承载模态更加合理。

根据轴套端和轮毂端的不同形状，纵臂构件在轴线上的变截面特征是沿轴线各个截面呈连续或分段变化的圆形、矩形、梯形或异型，其中至少包括3个或以上的规则或不规则的空心截面的周长是变化的，截面周长从扭梁连接段到轴套端呈连续由小变大，从扭梁连接段到轮毂端呈连续由小变大。

该截面从扭梁连接段到轴套端呈连续由小变大，从扭梁连接段到轮毂端呈连续由小变大，增强了轮毂安装板与纵臂构件的连接强度与刚度，更加适合承载力从扭梁连接段到轴套端和从扭梁连接段到轮毂端由大变小的承载特点。

参照图3，纵臂构件的几何特征是：在侧视图上，所述轴线与轮毂端所在平面截交处的切线与该平面的夹角为35~50.8^o；轴套端的圆弧R的型心轴线与轮毂端所在平面相交呈104.8~125^o夹角。

所述车辆纵臂构件的最短外表面素线与所述轮毂端所在平面截交处的切线与该平面的夹角为42.2~56^o；所述车辆纵臂构件的最长外表面素线与所述轮毂端所在平面截交处的切线与该平面的夹角为30.6~41.8^o。选择该结构形式的轮毂端的位置，轮毂端所在平面与轴线的夹角设计，使纵臂构件与轮毂安装板直接焊接而无须辅助筋板的支撑成为可能，简化了轮毂安装板的连接，并提高了纵臂构件与轮毂安装板的连接强度和刚度。

使用时，其轴套端的圆弧与轴套焊接，轮毂端的平面与车轮侧端部支撑板焊接，外凸腰部与扭梁，弹簧座等焊接。

本发明的有益效果主要表现在：简化轮毂安装板连接、承载模态更加合理、降低材料消耗。

附图说明

图1是变截面车辆纵臂构件的使用状态示意图。

图2是变截面车辆纵臂构件的立体图。

图3是变截面车辆纵臂构件的侧面图。

图4是图3的A-A截面示意图。

图5是图3的B-B截面示意图。

图6是图3的C-C截面示意图。

图7是图3的D-D截面示意图。

图8是图3的E-E截面示意图。

图9是安装有轮毂安装板和轴套的变截面车辆纵臂构件的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图9，一种变截面车辆纵臂构件，所述车辆纵臂构件呈中空状，所述车辆纵臂构件包括与轴套1连接的轴套端、与轮毂安装板2连接的轮毂端，所述轴套端的截面周长小于所述轮毂端的截面周长，所述车辆纵臂构件的轴线为连续曲线，所述车辆纵臂构件的中部为扭梁连接段，所述车辆纵臂构件的截面周长从扭梁连接段到轴套端呈连续由小变大，从扭梁连接段到轮毂端呈连续由小变大，从与轮毂端垂直的平面方向来看，所述车辆纵臂构件的轴线呈C形，从轮毂端平面来看，所述车辆纵臂构件的轴线呈S形，且所述轮毂端的中心与轴套端的圆弧中心具有偏距D。

所述轴线与轮毂端所在平面截交处的切线与该平面的夹角为35~50.8^o，优选范围38~42^o。

所述车辆纵臂构件至少包括三个连续或分段变化的截面形状。

所述车辆纵臂构件的最短外表面素线与所述轮毂端所在平面截交处的切线与该平面的夹角为42.2~56^o ，优选范围35~39^o；所述车辆纵臂构件的最长外表面素线与所述轮毂端所在平面截交处的切线与该平面的夹角为30.6~41.8^o ，优选范围35~39^o。

所述轴套端圆弧的型心轴线与所述轮毂端平面的夹角为104.8~125^o ，优选范围113~116^o。

与所述轮毂端平面相垂直的平面和所述轴套端圆弧的型心轴线的夹角为0~2^o；0^o时，所述轮毂端平面相垂直的平面和所述轴套端圆弧的型心轴线平行，当然，夹角也可以采用0.3~1.5^o

所述截面形状为以下之一：①圆形；②矩形；③梯形；④椭圆形；⑤异形。当然，也可以采用其他形状。

所述车辆纵臂构件的最短外表面素线为卷合后的焊接线。

本实施例中，以轮毂端所在平面为主视图方向，与所述轮毂端所在平面的垂直平面为侧视图方向，所述变截面卷合焊接车辆纵臂构件的轴线特征是：在主视图上呈S型，且轮毂端中心和轴套端的圆弧中心在该视图上具有一个偏距D，在侧视图上呈C型，参照图1~图3。

该轴线的设置，相对于现有技术而言，承载模态更加合理。

参照图3，纵臂构件的几何特征是：在侧视图上，所述轴线与轮毂端所在平面截交处的切线与该平面的夹角为35~50.8^o，优选范围38~42^o；轴套端的圆弧R的型心轴线与轮毂端所在平面相交呈104.8~125^o夹角，优选范围113~116^o。

轮毂端所在平面与轴线的夹角设计，能够简化轮毂安装板的安装，并改善其力学性能。

所述车辆纵臂构件的最短外表面素线与所述轮毂端所在平面截交处的切线与该平面的夹角为42.2~56^o ，优选范围35~39^o；所述车辆纵臂构件的最长外表面素线与所述轮毂端所在平面截交处的切线与该平面的夹角为30.6~41.8^o ，优选范围35~39^o。选择该结构形式的轮毂端的位置，轮毂端所在平面与轴线的夹角设计，使纵臂构件与轮毂安装板直接焊接而无须辅助筋板的支撑成为可能，简化了轮毂安装板的连接，并提高了纵臂构件与轮毂安装板的连接强度和刚度。

参照图3，车辆纵臂构件的中部为扭梁连接段，其B-B剖切平面处和C-C剖切平面处的截面周长相等，且截面均呈圆形；纵臂构件自与型心轴线垂直的B-B剖切平面开始向轴套端方向渐变为如图4所示异形矩形，其中沿纸平面方向的尺寸大致为86毫米，沿与纸平面垂直的方向上的大致尺寸为46毫米；纵臂构件自与型心轴线垂直的C-C剖切平面开始向轮毂端方向渐变为如图7、图8所示的异形，并最终渐变为轮毂端截面，所述轮毂端截面包括光滑连接的四条直边和四个半径大致为自15毫米至28毫米范围内的圆弧；纵臂构件上最短外表面素线与轮毂端端面截交线上的切线与轮毂端平面的夹角为45-49^O，构件上最长外表面素线与轮毂端端面截交线上的切线与轮毂端平面的夹角为35-39^O，端面上最大外形尺寸大致在100至150毫米之间。构件的最大的长度尺寸大致在450毫米，最大宽度尺寸大致在 250毫米，最大厚度尺寸大致在150毫米。

所述构件采用材料为3~4.5毫米的钢板，屈服强度σ_s=330Mpa、抗拉强度σ_s=450Mpa、延伸率δ=33%，硬化指数n=0.23的高强薄板或低碳钢板，经实际试验该构件优先采用材料厚度为4.5毫米的国标400高强优质薄钢板，经放样落料、预弯、U型弯、切边、卷合、整形等工艺成形为如图所要求的基本形状。并在卷合形成的内凹均匀卷缝上采用电弧焊而成。焊缝特征是沿轴线方向上构件表面的最短素线。

使用时，其轴套端的圆弧与轴套1焊接，轮毂端的平面与车轮侧端部轮毂安装板2焊接，外凸腰部与扭梁3，弹簧座4等焊接。

本实施例在结构上与现有的一般纵臂的区别在于：（1）轮毂端端面与构件轴线形成一个夹角，并由中间腹部向轮毂端渐变的所形成的坡口增大了支撑面积，无须角弯或其他辅助支撑板；（2）在侧视图上由轮毂端型心经构件轴线至轴套圆弧中心为一个S型的连线，使构件的承载模态更加合理；（3）其焊缝处于构件轴线的内凹的最短素线上，使焊缝质量对构件的影响几乎可以忽略不计；（4）本发明具有与纵臂构件理论要求相一致的良好承载模态，优化总成结构，降低材料消耗，便于后续制作，并能进一步降低制作成本，有利于大批量稳定生产的优点。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对本发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims

1.一种变截面车辆纵臂构件，所述车辆纵臂构件呈中空状，所述车辆纵臂构件包括与轴套连接的轴套端、与轮毂安装板连接的轮毂端，所述轴套端的截面周长小于所述轮毂端的截面周长，所述车辆纵臂构件的轴线为连续曲线，所述车辆纵臂构件的中部为扭梁连接段，其特征在于：所述车辆纵臂构件的截面周长从扭梁连接段到轴套端呈连续由小变大，从扭梁连接段到轮毂端呈连续由小变大，从与轮毂端垂直的平面方向来看，所述车辆纵臂构件的轴线呈C形，从轮毂端平面来看，所述车辆纵臂构件的轴线呈S形，且所述轮毂端的中心与轴套端的圆弧中心具有偏距D。

2.如权利要求1所述的变截面车辆纵臂构件，其特征在于：所述轴线与轮毂端所在平面截交处的切线与该平面的夹角为35～50.8°。

3.如权利要求1或2所述的变截面车辆纵臂构件，其特征在于：所述车辆纵臂构件至少包括三个连续或分段变化的截面形状。

4.如权利要求1或2所述的变截面车辆纵臂构件，其特征在于：所述车辆纵臂构件的最短外表面素线与所述轮毂端所在平面截交处的切线与该平面的夹角为42.2～56°；所述车辆纵臂构件的最长外表面素线与所述轮毂端所在平面截交处的切线与该平面的夹角为30.6～41.8°。

5.如权利要求2所述的变截面车辆纵臂构件，其特征在于：所述轴套端圆弧的型心轴线与所述轮毂端平面的夹角为104.8～125°。

6.如权利要求3所述的变截面车辆纵臂构件，其特征在于：所述截面形状为以下之一：①圆形；②矩形；③梯形；④椭圆形；⑤异形。

7.如权利要求1、2、5、6其中之一所述的变截面车辆纵臂构件，其特征在于：所述车辆纵臂构件的最短外表面素线为卷合后的焊接线。

8.如权利要求1、2、5、6其中之一所述的变截面车辆纵臂构件，其特征在于：所述扭梁连接段的截面均呈圆形。