CN104354558A - 一种轻量化组装式汽车扭转梁悬架 - Google Patents

Abstract

一种轻量化组装式汽车扭转梁悬架，涉及车辆工程技术领域，解决现有汽车扭转梁悬架装置结构复杂，质量较大，扭转梁刚度调校不便等问题，包括变截面V形管状扭转梁，法兰接头，悬架纵臂，车轮连接盘，减震器安装支架和减震器，弹簧座，螺旋弹簧。所述变截面V形管状扭转梁的左右两端通过法兰接头与悬架纵臂连接，所述弹簧座焊接在悬架纵臂上，螺旋弹簧设置在弹簧座内，所述减震器安装支架安装在悬架纵臂上，减震器安装在减震器安装支架上。本发明所述的变截面V形管状扭转梁可用高强钢或铝合金通过内高压成形技术制造、也可用碳纤维与树脂粘接剂经热压制成，减轻了扭转梁悬架的质量。

Description

一种轻量化组装式汽车扭转梁悬架

技术领域

本发明涉及车辆工程技术领域。具体涉及一种汽车扭转梁悬架，具体为一种采用轻量化材料和工艺制成的变截面V形管状扭转梁通过螺栓连接悬架纵臂的组装式汽车扭转梁悬架。

背景技术

目前扭转梁式半独立悬架广泛应用于经济型轿车底盘后悬架系统，因其结构简单，制造成本低，并且占用车身空间小，性价比高而备受青睐。现有汽车扭转梁悬架一般包括螺旋弹簧、减震器，以及由纵臂、扭转梁、弹簧座和减震器安装支架组成的扭转梁总成。扭转梁总成作为重要的底盘零部件，其质量的大小对汽车的经济性、动力性、操纵性和行驶平顺性均有较大影响。汽车扭转梁悬架的轻量化，不仅可以减少原材料消耗、降低成本，还可以节约能源、减少有害气体排放，汽车轻量化是实现节能减排的重要途径之一。

中国专利号CN103522864A的专利文献中公开了一种“扭转梁后桥横梁”，涉及的扭转梁后桥横梁包括横截面成U形的横梁本体和两侧设置的加强板，该结构可保证扭转梁具有足够的弯曲刚度和强度，但同时会提高扭转梁的扭转刚度，降低汽车的行驶平顺性。

中国专利号CN103097152A的专利文献中公开了一种“扭转梁式悬架装置”，涉及的扭转梁悬架装置通过对拼焊板材经冲压加工制成，对拼焊板材由不同厚度的钢制板材焊接而成，该结构提高了扭转梁装置的强度，有效改善了扭转梁悬架的耐久性，但同时会导致其结构复杂、加工工序多、零件数量多、质量大。

发明内容

本发明为解决现有汽车扭转梁悬架装置结构复杂，质量较大，扭转梁刚度调校不便等问题，提供一种轻量化组装式汽车扭转梁悬架。

一种轻量化组装式汽车扭转梁悬架，包括变截面V形管状扭转梁、悬架纵臂、弹簧座、螺旋弹簧、减震器安装支架以及减震器，还包括法兰接头，所述变截面V形管状扭转梁的左右两端通过法兰接头与悬架纵臂连接，所述弹簧座焊接在悬架纵臂上，螺旋弹簧设置在弹簧座内，所述减震器安装支架安装在悬架纵臂上，减震器安装在减震器安装支架上。

所述法兰接头的由扭转梁法兰和纵臂法兰组成，所述扭转梁法兰固定在变截面V形管状扭转梁的两端，纵臂法兰固定在悬架纵臂的纵臂梁上；所述纵臂法兰的形状近似为方形，四角位置均匀分布有四个螺栓孔，四条边为圆弧形，中间部分有方形孔，并且方形孔的高度小于悬架纵臂的截面高度。所述扭转梁法兰外形与纵臂法兰的外形相同，四角位置均匀分布有四个螺栓孔，扭转梁法兰的中间部分为圆孔，并且圆孔的直径与变截面V形管状扭转梁两端的内径相同，采用四个连接螺栓依次穿过纵臂法兰和扭转梁法兰上的四个螺栓孔，采用连接螺母固定连接，实现变截面V形管状扭转梁与悬架纵臂固定。

在装调过程中，通过调整扭转梁法兰上的螺栓孔与纵臂法兰上的螺栓孔的装配位置，改变变截面V形管状扭转梁的V形口朝向。

所述的悬架纵臂的前端安装套筒，中间部分为纵臂梁，悬架纵臂的后端通过轮毂法兰安装车轮连接盘，所述纵臂梁包括横截面为方形和横截面为圆形两部分，在所述横截面为方形部分上固定纵臂法兰，在所述纵臂梁的横截面为圆形部分处通过加强板固定弹簧座。

所述的加强板由前加强板、中加强板和后加强板组成，且前加强板、中加强板和后加强板之间留有间隙，所述的减震器安装支架上的一个侧板通过加强肋与后加强板焊接，另一个侧板与后加强板焊接的同时，通过加强筋与纵臂梁的横截面为圆形部分焊接。

所述的变截面V形管状扭转梁由高强钢或铝合金通过内高压成形技术制造或者通过碳纤维与树脂粘接剂经热压制成，变截面V形管状扭转梁的中间部分的横截面为V形闭合剖面结构，两端为圆形闭口横截面，中间部分与两端过渡部分的剖面形状是，从中间到两端的V形深度逐渐变浅，并平滑地过渡到两端。

本发明的有益效果：

一、本发明所述的变截面V形管状扭转梁可用高强钢或铝合金通过内高压成形技术制造、也可用碳纤维与树脂粘接剂经热压制成，减轻了扭转梁悬架的质量，并且使得扭转梁在长度方向上具有变化的闭合横截面形状，保证了扭转梁结构的强度，改善了扭转梁的弯扭刚度特性匹配和悬架性能。

二、本发明所述的变截面V形管状扭转梁与左右悬架纵臂为组装式结构，两者之间通过法兰接头上的四个连接螺栓固定连接，避免了不同材料之间难以焊接的问题。

三、本发明所述的扭转梁与纵臂法兰接头上的四个螺栓孔沿圆周方向均匀分布，可方便的将变截面V形管状扭转梁V形口调整为朝前、朝后、朝下、朝上等不同角度，可获得不同的悬架弯曲刚度，方便悬架系统的调校。

四、本发明中通过更换不同的变截面V形管状扭转梁，不需要改变悬架左右的纵臂，就可以改变扭转梁悬架的弯曲和扭转刚度，以适应不同车型对操纵稳定性和行驶平顺性要求，节省开发时间和制造成本。

附图说明

图1为本发明所述的一种轻量化组装式汽车扭转梁悬架的结构示意图；

图2为图1去除弹簧和减震器后装置俯视图；

图3为图2中A-A剖面的左视图；

图4为本发明所述的一种轻量化组装式汽车扭转梁悬架中悬架纵臂的左视图；

图5为图4中纵臂法兰沿B方向的视图；

图6为本发明所述的一种轻量化组装式汽车扭转梁悬架中变截面V形管状扭转梁结构示意图；

图7为图6中扭转梁法兰沿C方向的视图；

图8为本发明所述的一种轻量化组装式汽车扭转梁悬架中法兰接头位置的局部放大图；

图9为图1去除弹簧和减震器后的变截面V形管状扭转梁的右视图；

图10为图9中D-D剖面的局部放大视图；

图11为图1中变截面V形管状扭转梁的V形口朝后的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1至图11说明本发明的实施方式，一种轻量化组装式汽车扭转梁悬架，由变截面V形管状扭转梁1，法兰接头2，悬架纵臂3，车轮连接盘4，减震器安装支架5和减震器6，弹簧座7，螺旋弹簧8组成；所述变截面V形管状扭转梁1、法兰接头2、悬架纵臂3、减震器安装支架5和弹簧座7组成的结构称为扭转梁总成；所述悬架纵臂3对称分布于悬架的左侧和右侧，并沿着汽车前后方向延伸，变截面V形管状扭转梁1的两端通过法兰接头2连接悬架纵臂3，形成在变截面V形管状扭转梁1的两端对称连接一对悬架纵臂3的H型结构；所述弹簧座7通过前加强板7-2、中加强板7-3、后加强板7-4连接在悬架纵臂3上，位于变截面V形管状扭转梁1的后侧，但不与变截面管状扭转梁1连接，并且所述前加强板7-2、中加强板7-3、后加强板7-4之间留有间隙，弹簧座7的底部连接有用于安装螺旋弹簧8的托盘7-1；所述减震器安装支架5通过两个侧板5-1安装在弹簧座7的后加强板7-4上，设置有加强肋5-2以增加侧板5-1与弹簧座7的焊接面积，并通过加强筋5-3与悬架纵臂3连接，以使得减震器安装支架5具有足够的强度和刚度来承受来自减震器6的负荷。

本实施方式所述的法兰接头2由扭转梁法兰2-1和纵臂法兰2-2组成，所述扭转梁法兰2-1固定在变截面V形管状扭转梁1的两端，纵臂法兰2-2固定在悬架纵臂3的纵臂梁3-2上；所述的悬架纵臂3的前端安装套筒3-1，中间部分为纵臂梁3-2，悬架纵臂3的后端通过轮毂法兰3-3安装车轮连接盘4，所述纵臂梁3-2包括横截面为方形和横截面为圆形两部分，在所述横截面为方形部分上固定纵臂法兰2-2。在纵臂梁3-2的横截面为圆形部分处通过加强板固定弹簧座7。

本实施方式所述的减震器安装支架5上的一个侧板5-1通过加强肋5-2与后加强板7-4焊接，另一个侧板5-1与后加强板焊接的同时，通过加强筋5-3与纵臂梁3-2的横截面为圆形部分焊接。

结合图1至图5，所述悬架纵臂3的前端通过橡胶衬套3-4连接到车身上，后端通过轮毂支架3-3连接车轮连接盘4以安装车轮，实现车轮与车身的柔性连接；所述减震器6安装在减震器安装支架5上，所述螺旋弹簧8安装在弹簧座7的底部托盘7-1上，所述减震器6和螺旋弹簧8作为阻尼元件和弹性元件，对车身振动起到减振和缓冲作用。

结合图1至图5，所述悬架纵臂3由钢或铝合金圆管制成，前半部分的横截面为方形，后半部分的横截面为圆形，最前端焊接有用于安装橡胶衬套3-4的套筒3-1，最后端焊接有用于安装车轮连接盘4的轮毂支架3-3，在纵臂梁3-2的方形截面的位置焊接有同材料制成的纵臂法兰2-2，用于连接变截面V形管状扭转梁1；所述纵臂法兰2-2的截面形状近似为正方形，四角位置均匀分布有四个螺栓孔2-2-2，四条边为圆弧形，中间部分有方形孔2-2-3，并且方形孔2-2-3的高度略小于纵臂梁3-2的截面高度。

结合图1至图3、图6和图7，所述变截面V形管状扭转梁1可用高强钢或铝合金通过内高压成形技术制造、也可用碳纤维与树脂粘接剂经热压制成，得到沿长度方向变化的V形横截面，减轻了扭转梁悬架的质量，并且使得扭转梁在长度方向上具有变化的闭合横截面形状，保证了扭转梁结构的强度，改善了扭转梁的弯扭刚度特性匹配和悬架性能，如图4所示。所述变截面V形管状扭转梁1中间部分的横截面为V形闭合剖面结构，两端为圆形闭口横截面，过度部分为异形剖面形状并将中间部分平滑的连接到两端；所述变截面V形管状扭转梁1的两侧端部带有同材料制成的扭转梁法兰2-1，分别用于连接悬架纵臂3；所述扭转梁法兰2-1的外形与纵臂法兰2-2相同，但扭转梁法兰2-1的中间部分为圆形孔2-1-1，并且圆形孔的直径与变截面管状扭转梁1两端部的内径相同。

结合图8至图10，所述法兰接头2包括扭转梁法兰2-1、纵臂法兰2-2、连接螺栓2-3和连接螺母2-4，其中扭转梁法兰2-1和纵臂法兰2-2外形相同，安装过程中，确定好变截面V形管状扭转梁1的V形口朝向后，将扭转梁法兰2-1与纵臂法兰2-2对齐，使用连接螺栓2-3依次穿过螺栓孔2-1-2和2-2-2固定连接变截面管状扭转梁1和悬架纵臂3，完成装配；所述变截面V形管状扭转梁1与悬架纵臂3为组装式结构，两者之间通过法兰接头2上的四个连接螺栓2-3和连接螺母2-4固定连接，避免了不同材料之间难以焊接的问题。

结合图1至图11，所述法兰接头2上的四个螺栓孔2-1-2和2-2-2都是沿圆周方向均匀分布，可方便的将变截面V形管状扭转梁1的V形口调整为朝前、朝后、朝下、朝上等不同角度，以获得不同的悬架弯扭刚度特性，节省了扭转梁悬架的调校时间；所述纵臂法兰2-2与悬架纵臂3的焊接位置可以在前后方向上做小幅度调整，以获得所需要的悬架特性，增强通用性；新车型开发时，根据不同的性能要求和产品定位，只需要更换不同的变截面V形管状扭转梁1就可以改变悬架的弯扭刚度特性，而不需要改变左右悬架纵臂3，以适应不同车型对操纵稳定性和行驶平顺性要求，节省开发时间和制造成本。

Claims (10)

1.一种轻量化组装式汽车扭转梁悬架，包括变截面V形管状扭转梁(1)、悬架纵臂(3)、弹簧座(7)、螺旋弹簧(8)、减震器安装支架(5)以及减震器(6)，其特征是，还包括法兰接头(2)，所述变截面V形管状扭转梁(1)的左右两端通过法兰接头(2)与悬架纵臂(3)连接，所述弹簧座(7)焊接在悬架纵臂(3)上，螺旋弹簧(8)设置在弹簧座(7)内，所述减震器安装支架(5)安装在悬架纵臂(3)上，减震器(6)安装在减震器安装支架(5)上。

2.根据权利要求1所述的一种轻量化组装式汽车扭转梁悬架，其特征在于，所述法兰接头(2)由扭转梁法兰(2-1)和纵臂法兰(2-2)组成，所述扭转梁法兰(2-1)固定在变截面V形管状扭转梁(1)的两端，纵臂法兰(2-2)固定在悬架纵臂(3)的纵臂梁(3-2)上。

3.根据权利要求2所述的一种轻量化组装式汽车扭转梁悬架，其特征在于，所述纵臂法兰(2-2)的形状近似为方形，四角位置均匀分布有四个螺栓孔(2-2-2)，四条边为圆弧形，中间部分有方形孔(2-2-3)，并且方形孔(2-2-3)的高度小于悬架纵臂(3)的截面高度。

4.根据权利要求2所述的一种轻量化组装式汽车扭转梁悬架，其特征在于，所述扭转梁法兰(2-1)外形与纵臂法兰(2-2)的外形相同，四角位置均匀分布有四个螺栓孔(2-1-2)，扭转梁法兰(2-1)的中间部分为圆孔(2-1-1)，并且圆孔(2-1-1)的直径与变截面V形管状扭转梁(1)两端的内径相同。

5.根据权利要求2、3或4所述的一种轻量化组装式汽车扭转梁悬架，其特征在于，采用四个连接螺栓(2-3)依次穿过纵臂法兰(2-2)和扭转梁法兰(2-1)上的四个螺栓孔，采用连接螺母(2-4)固定连接，实现变截面V形管状扭转梁(1)与悬架纵臂(3)固定。

6.根据权利要求5所述的一种轻量化组装式汽车扭转梁悬架，其特征在于，在装调过程中，通过调整扭转梁法兰(2-1)上的螺栓孔与纵臂法兰(2-2)上的螺栓孔的装配位置，改变变截面V形管状扭转梁(1)的V形口朝向。

7.根据权利要求1或2所述的一种轻量化组装式汽车扭转梁悬架，其特征在于，所述的悬架纵臂(3)的前端安装套筒(3-1)，中间部分为纵臂梁(3-2)，悬架纵臂(3)的后端通过轮毂法兰(3-3)安装车轮连接盘(4)，所述纵臂梁(3-2)包括横截面为方形和横截面为圆形两部分，在所述横截面为方形部分上固定纵臂法兰(2-2)。

8.根据权利要求6所述的一种轻量化组装式汽车扭转梁悬架，其特征在于，在所述纵臂梁(3-2)的横截面为圆形部分处通过加强板固定弹簧座(7)，所述加强板由前加强板(7-2)、中加强板(7-3)和后加强板(7-4)组成，且前加强板(7-2)、中加强板(7-3)和后加强板(7-4)之间留有间隙。

9.根据权利要求1或8所述的一种轻量化组装式汽车扭转梁悬架，其特征在于，减震器安装支架(5)上的一个侧板(5-1)通过加强肋(5-2)与后加强板(7-4)焊接，另一个侧板(5-1)与后加强板焊接的同时，通过加强筋(5-3)与纵臂梁(3-2)的横截面为圆形部分焊接。

10.根据权利要求1所述的一种轻量化组装式汽车扭转梁悬架，其特征在于，所述变截面V形管状扭转梁(1)由高强钢或铝合金通过内高压成形技术制造或者通过碳纤维与树脂粘接剂经热压制成，变截面V形管状扭转梁(1)的中间部分的横截面为V形闭合剖面结构，两端为圆形闭口横截面，中间部分与两端过渡部分的剖面形状是，从中间到两端的V形深度逐渐变浅，并平滑地过渡到两端。