CN104648075B - 扭转梁后桥及其降低焊接应力的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种改进的扭转梁后桥及其降低焊接应力的方法，以降低其焊接缝发生疲劳失效的风险。为实现所述目的的扭转梁后桥，具有横梁和纵梁，横梁为开口V形梁，其特点是，横梁两端的裙部相对于横梁的中部向外张开，横梁的两端相对横梁的中部向下伸展，并且横梁两端底部与纵梁焊接处设置缺口。
Description
技术领域
本发明涉及汽车扭转梁后桥。
背景技术
扭转梁后桥由于结构简单成本低而被广泛采用，但其致命缺点之一就是由于受到扭转弯曲等复杂交变应力导致其焊缝容易发生疲劳失效，特别是横梁与两端纵梁的焊缝，往往具有很高的疲劳应力，很难降低到正常范围内。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改进的扭转梁后桥及其降低焊接应力的方法，以降低其焊接缝发生疲劳失效的风险。
为实现所述目的的扭转梁后桥，具有横梁和纵梁，横梁为开口V形梁，其特点是，横梁两端的裙部相对于横梁的中部向外张开，横梁的两端相对横梁的中部向下伸展，并且横梁两端底部与纵梁焊接处设置缺口。
所述的扭转梁后桥，其进一步的特点是，所述张开的起点到横梁中心面即汽车的左右中心面的距离为B，横梁和纵梁的前后焊缝到横梁中心面的最近点的距离为两倍B，横梁的单边张开的角度不大于1°。
所述的扭转梁后桥，其进一步的特点是，横梁的两端的裙部向下伸展的起点到横梁中心面为B，横梁和纵梁的前后焊缝到横梁中心面的最近点的距离为两倍B，并使裙部向下伸展的角度β不小于6.3°。
所述的扭转梁后桥，其进一步的特点是，该缺口在左右方向上的长度为该缺口对应的V形梁展开的开度。
本发明的降低扭转梁后桥焊接应力的方法，该扭转梁的横梁为开口V形梁，其特点是，将该横梁的两端的开口相对横梁的中部张开，以提高该横梁的刚度，该张开的量兼顾横梁与纵梁焊缝上产生的应力，以使该应力在设计范围内；为提高该横梁的刚度，还将该横梁的两端的相对横梁的中部向下延伸，该延伸的角度兼顾横梁与纵梁焊缝上产生的应力，以使该应力在设计范围内，还在横梁的端部的与纵梁焊接的底部处设置缺口，通过控制该缺口的长度、与纵梁焊接的下裙部料片的宽度来降低焊接应力。
所述的方法，其进一步的特点是，所述张开的起点到横梁中心面也是汽车的左右中心面的距离为B，横梁和纵梁的前后焊缝到横梁中心面的最近点的距离为两倍B，横梁的单边张开的角度不大于1°。
所述的方法，其进一步的特点是，横梁的两端的裙部向下伸展的起点到横梁中心面为B，横梁和纵梁的前后焊缝到横梁中心面的最近点的距离为两倍B，并使裙部向下伸展的角度β不小于6.3°。
所述的方法，其进一步的特点是，将该缺口的长度与所述开口张开的开度相关联，以平衡刚度和强度的关系，使得该扭转梁既满足刚度需要，又使横梁和纵梁的焊缝应力降低到可以接受的范围。
本发明通过几何尺寸关系的设计，很好地协调平衡了刚度和强度的矛盾关系，既可以满足刚度需要，也可以使关键焊缝应力降低到可以接受的范围。
附图说明
本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
图1为本发明一个实施例的扭转梁后桥的俯视图。
图2为沿图1的A－A线的剖面图。
图3为沿图1的B－B线的剖面图。
图4为本发明一个实施例的扭转梁后桥的后视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。
图1至图4显示了改进后的扭转梁，该扭转梁的横梁1为开口V形梁，即其截面实质上为V形，上侧为开口，V形梁的开口内部可以设置加强筋板，以增加横梁1的刚度。图1所示的扭转梁是处于安装到车身上的状态，图中的上侧为车辆的前侧，下侧为车辆的后侧，左右侧分别为车辆的左右侧。
根据本发明的方法一方面要降低扭转梁后桥焊接应力，另一方面是要增加扭转梁的刚度，即平衡焊接应力和刚度这一对矛盾的性能。
在图2中，左侧的纵梁2和右侧的纵梁3差不多是对称的，为了便于清楚显示与实施例相关内容的目的，省略了弹簧盘、减振器支架等附加件，在后面的说明中，以左侧的纵梁2和横梁1的焊接为例，这些说明，也同时适合于右侧的纵梁3与横梁1的右端的连接。
本发明的降低扭转梁后桥焊接应力的方法在如图1所示的实施例中，其首先是将横梁的端部的开口彼此向外张开。对于改进前的横梁，其开口的开度在整个长度方向都是差不多的或者说是相同的，通过将端部的开口彼此向外张开，张开的量兼顾横梁与纵梁焊缝上产生的应力，以使该应力在设计范围内。通过V形的横梁的两端的适度张开，可以提高横梁的刚度，在提高横梁刚度的同时，兼顾横梁与纵梁前、后焊缝22、21上产生的应力，特别是焊缝的头部和尾部的应力。
本发明的降低扭转梁后桥焊接应力的方法在如图4所示的实施例中，其还将横梁两端的前后裙部或者说整个端部适当向下弯曲伸展，横梁的裙部是指其两个侧壁，如图2和图3所示，两个侧壁在底部连接在一起，形成大致成V形的截面形状。对于改进前的横梁，横梁的背脊侧(V形的底部)大致在一个水平线上，根据本发明的方法，将两端的背脊侧连同裙部一起向下伸展，伸展有的背脊线或裙部都是光滑的，从图4来看，背脊线的两端稍微向下弯曲伸展。在使横梁的两个端部向下伸展的同时，也要兼顾横梁与纵梁的前后焊缝22、21上产生的应力，以使该应力在设计范围内，这样在增加刚度的同时还是焊接应力控制在设计范围内。
本发明的降低扭转梁后桥焊接应力的方法在如图4所示的实施例中，还在横梁的背脊侧连接纵梁的位置形成有缺口12，通过缺口12来控制与纵梁2焊接的下裙部的料片宽度，这样可以有效地降低焊接应力，此外，还可以将缺口12的左右方向长度与缺口对应的横梁的V形截面的开口开度关联起来，以便于在降低焊接应力的同时确保刚度。
通过以上几何尺寸关系的设计，很好地协调平衡了刚度和强度的矛盾关系，既可以满足刚度需要，也可以使关键焊缝应力降低到可以接受的范围。
根据前述的方法，本发明的扭转梁后桥的较佳实施例在图1至图4中示出，需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。
如图1所示，扭转梁后桥具有横梁1和纵梁2、3，横梁1为开口V形梁，横梁1两端的裙部相对于横梁1的中部向外张开，如图4所示，横梁1的两端相对横梁的中部向下伸展，并且横梁1两端裙部与纵梁2、3焊接处设置缺口12。
较佳地，如图1所示，张开的起点到横梁中心面也是汽车的左右中心面的距离为B，横梁1和纵梁2的前后焊缝22、21到横梁中心面的最近点的距离为两倍B，横梁的单边张开的角度α不大于1°，角度α是横梁1的中心切面与端部终点切面的夹角，一般而言中心切面就是中部的裙部。
如图4所示，横梁1的两端的裙部向下伸展的起点到横梁中心面的距离为B，横梁1和纵梁2的前后焊缝到横梁中心面的最近点的距离为两倍B，并使裙部向下伸展的角度β不小于6.3°，角度β是横梁1的中心的背脊侧的切线与横梁1的端部的背脊侧的切线的角度。
如图4和图3所示，缺口12在左右方向上的长度c大致与缺口12对应的V形梁展开的开度H1相同。如图2和图3所示，H1>H。
如图4所示，缺口12上方的与纵梁2焊接的下裙部的料片宽度b可以设置成10mm，但不限于此，多一点或少一点都是可以的。
通过以上几何尺寸的具体数值，以协调平衡刚度和强度的矛盾关系为目的，可以根据材料本身的性能有一定的调整，以使横梁1既可以满足刚度需要，也可以使关键焊缝应力降低到可以接受的范围。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。
Claims (4)
1.扭转梁后桥，具有横梁和纵梁，横梁为开口V形梁，其特征在于，横梁长度方向上的两端的裙部相对于横梁的中部向外张开，横梁的长度方向上的两端相对横梁的中部向下伸展，并且横梁长度方向上的两端底部与纵梁焊接处设置缺口，所述张开的起点到横梁中心面即汽车的左右中心面的距离为B，横梁和纵梁的前后焊缝到横梁中心面的最近点的距离为两倍B，横梁的单边张开的角度不大于1°；
横梁的长度方向上的两端的裙部向下伸展的起点到横梁中心面的距离为B，横梁和纵梁的前后焊缝到横梁中心面的最近点的距离为两倍B，并使裙部向下伸展的角度β不小于6.3°。
2.如权利要求1所述的扭转梁后桥，其特征在于，该缺口在左右方向上的长度为该缺口对应的V形梁展开的开度。
3.降低扭转梁后桥焊接应力的方法，该扭转梁的横梁为开口V形梁，其特征在于，将该横梁的长度方向上的两端的开口相对横梁的中部张开，以提高该横梁的刚度，该张开的量兼顾横梁与纵梁焊缝上产生的应力，以使该应力在设计范围内；为提高该横梁的刚度，还将该横梁的长度方向上的两端的相对横梁的中部向下延伸，该延伸的角度兼顾横梁与纵梁焊缝上产生的应力，以使该应力在设计范围内，还在横梁的端部的与纵梁焊接的底部处设置缺口，通过控制该缺口的长度、与纵梁焊接的下裙部料片的宽度来降低焊接应力，所述张开的起点到横梁中心面也是汽车的左右中心面的距离为B，横梁和纵梁的前后焊缝到横梁中心面的最近点的距离为两倍B，横梁的单边张开的角度不大于1°，横梁的长度方向上的两端的裙部向下伸展的起点到横梁中心面为B，横梁和纵梁的前后焊缝到横梁中心面的最近点的距离为两倍B，并使裙部向下伸展的角度β不小于6.3°。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，将该缺口的长度与所述开口张开的开度相关联，以平衡刚度和强度的关系，使得该扭转梁既满足刚度需要，又使横梁和纵梁的焊缝应力降低到可以接受的范围。
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