CN105172514B - 扭转梁式车桥的扭转轮廓件和扭转梁式车桥和具有相应装备的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆的扭转梁式车桥的扭转轮廓件(1)。扭转轮廓件(1)包含在纵向(x)中延伸的基体(2)，所述基体具有开放的中空截面。根据本发明，基体(2)具有中心部(10)和相对于其纵向(x)的两个端部。在这种情况下，两个端部分别在基体(2)的端中的一个和中心部之间延伸。在这种情况下，各自的端部具有在纵向(x)上连续变化的截面。基体(2)相对于其截面进一步具有两个相对的臂(3、4)，其通过向着臂(3、4)开放的具有圆弧形状的腹板(5)连接在一起。臂(3、4)的至少一个具有在端部(11)的至少一个的纵向(x)上变化的长度。此外，在端部的至少一个的区域中的臂(3、4)的至少一个具有设置在其自由端(6、7)上的凸缘(8、9)，所述凸缘相对于关联的臂(3、4)向后弯曲。本发明进一步涉及包含扭转轮廓件(1)的扭转梁式车桥和具有相应装备的车辆。

Description

扭转梁式车桥的扭转轮廓件和扭转梁式车桥和具有相应装备 的车辆
本发明涉及一种车辆的扭转梁式车桥——尤其是机动车辆的后桥——的扭转轮廓件(Torsionsprofil)，和车辆的扭转梁式车桥。本发明进一步涉及相应地装备有扭转梁式车桥的车辆，该扭转梁式车桥包含本发明的扭转轮廓件。
扭转梁式车桥配置为车辆的车轮悬架的一部分，大体上作为后桥。特别地，在机动车辆中，它们优选与作用在前轮上的前轮驱动结合。其结构提供两个纵向摇臂，在其上，车桥的一个各自的车轮被可旋转地设置。纵向摇臂在横着车辆的纵向方向上以弯曲地刚性的方式连接在一起。提供扭转轮廓件，以便在纵向摇臂之一的偏转和回弹过程中扭曲。这允许车桥的简单的结构设计。在这种情况下，扭转轮廓件同时充当横向防侧倾杆。
这样的扭转梁式车桥至车辆的结构的耦接通过两个轴承布置实现。所述轴承布置在扭转轮廓件的纵向上彼此间隔并且大体上配置为橡胶金属轴承或包含这样的轴承。轴承布置形成结构性旋转轴，各自的纵向摇臂围绕该轴能够在车辆结构上枢转。
为了保持所需的特性，大体上打开的中空截面用作扭转轮廓件。所述开放的中空截面允许相对于封闭的中空轮廓件更容易地围绕它们各自的纵向旋转。因为作为横向防侧倾杆的附加功能，扭转轮廓件的设计对因此装备有其的车辆的侧倾行为有重要的影响。“侧倾”意味着当由于离心力转弯时车辆从拐角处倾斜的趋势。
典型地，这样的扭转轮廓件的基体的扭转刚度可通过改变其材料厚度来调节。这意味着扭转刚度随着材料厚度的增加而增加。这里的缺点是重量也随着材料厚度的增加而增加。这也与驾驶安全性和驾驶舒适性相关，因为这是非簧载质量。
可选择地或此外，通过基体的壁的凹进式或压出式开口的布置，例如，以孔的形式，也在现有技术中已知。其结果是，重量可在相应地凹进的区域周围减少。然而，这样的测试的结果是扭转轮廓件内部的应力路径可不利地改变。在这种情况下它尤其是由这样的开口引起的应力，该应力能够集中在开口的边缘。其结果是，可能的龟裂形成的风险在此相应地增加。
关于迄今为止已知的实施例，显而易见的是，扭转轮廓件和尤其是包含这样的扭转轮廓件的扭转梁式车桥提供了进一步改进的空间。
鉴于本发明的这样的背景，本发明的目的是改进扭转梁式车桥的扭转轮廓件和包含扭转轮廓件的扭转梁式车桥，这样，所述扭转梁式车桥尽管有低的材料厚度和相应低的重量但具有足够高的扭转刚度。而且，也旨在披露相应装备的车辆。
该目的根据本发明通过具有说明书具体描述的技术特征的扭转梁式车桥的扭转轮廓件实现。本发明的进一步尤其有利的实施例也公开在说明书的具体描述中。
应该提及的是，在以下说明书中提出的个别的特征和测量可以以任何技术上有利的方式彼此结合并披露本发明的进一步的实施例。说明书——尤其是与附图结合——表征并明确说明了本发明。
因此，车辆的扭转梁式车桥的扭转轮廓件在以下披露。所述扭转轮廓件包含基体，其在纵向中延伸并具有开放的中空截面。在这种情况下，其可优选是U形或V形的截面。
根据本发明，基体具有中心部和相对于其纵向的两个端部。各个部分在此设置，这样，两个端部分别在基体的端部中的一个和中心部之间延伸。换言之，基体——从其端部中的一个开始——由第一端部、接下来的中心部以及之后的第二和因此的最后的端部构成。在这种情况下，特别地，两个端部在基体的纵向上具有连续变化的截面。这意味着，端部的每一个的设计在端部之一和中心部之间其长度的路径中连续变化。
特别优选的，两个端部的连续变化的截面可产生连续变化的截面形状。
基体相对于其截面具有两个相对的臂。这是，例如，在轮廓件截面的U形或V形的实施例的情况下。在这种情况下，两个臂可通过腹板连接在一起。特别优选地，将两个臂连接在一起的腹板可具有圆弧的形状，其向着臂开放。其结果是，大体上U形的截面通过腹板由两个臂之间的相应的圆形的部分实现。
因为腹板的圆弧形状，避免了基体的截面路径中的方向的突然变化甚至中断，其对于扭转轮廓件的壁内部的应力的路径具有有利影响。这尤其指的是边缘或角落，其会以不利的方式引起应力并且其局部地可导致具有相应的损坏的高负载，例如，龟裂形成。
特别优选地，可设计腹板和连接至其的两个臂之间的过渡区，这样，甚至在此方向的突然变化甚至中断也不会出现在基体的截面路径中。
本发明进一步提供两个臂的至少一个可具有在端部的至少一个的纵向上变化的长度。因此，至少一个端部的连续的截面变化可实际上不过是其臂的至少一个，该臂具有从中心部增加的长度。自然地，长度也可在纵向上交替，以便，例如，长度增加并在之后再次减少。特别优选地，在基体的侧视图中变化的长度可描述至少建议的S形。因此，至少一个转折点或变平的部分可在关联的端部的纵向中产生。有利地，至少一个端部的两个臂具有变化的长度。优选地，在这种情况下，两个臂具有以相同的程度变化的长度。特别优选地，两个端部的两个各自的臂的长度改变，以便端部能够相对于它们的扭转刚度具有相同的特性。
而且，在端部的至少一个的区域中的臂的至少一个具有设置在其自由端的凸缘。自然地，所述凸缘也可延伸至中心部中或甚至到达相对的端部。在这种情况下，将提供凸缘可相对于关联的臂向后弯曲。
通过向后弯曲的凸缘，扭转轮廓件内部的应力路径有利地改变，并且这对于任何应力峰值具有有利的影响。这尤其指的是位于臂的自由端的臂的边缘，其在纵向中延伸。在扭转轮廓件的使用期间发生的任何应力都被集中在这些臂上。基于此，例如，这些臂必须被设计成相应厚度，以便避免任何潜在的龟裂的形成。
可看出所有产生的优点是根据本发明的设计允许小尺寸的扭转轮廓件，其同时具有所需的扭转刚度。这样的原因是尤其是端部的连续变化的截面，通过其，扭转刚度可在端部的纵向上精确地设置。其结果是，因此装备的车辆的侧倾行为相对于所需的侧倾刚度可被有利地适应，例如，通过扭转轮廓件的变化的轮廓件形状。
因为扭转轮廓件的材料厚度的增加因此不再需要达到所需的扭转刚度，根据本发明的扭转轮廓件具有相应地有利的低重量。
特别有利地，基体的每个各自的端处的端部的变化的截面设计开始于中心部的方向中，并且在这种情况下具有到其上的过渡区。“过渡区”，例如，被理解为中心部和各自的端部之间的合适的圆形的部分。
相对于中心部和两个端部的长度，提供了所述长度相对于基体的整个长度可以每个占据三分之一。优选地，中心部占据基体的整个长度的10％至20％，而相应的其余部分90％至80％被划分成两个端部。特别优选地，两个端部相对于纵向具有相同的长度。
自然地，中心部也可减少成两个端部之间的准虚线部分，以便中心部仅表示两个端部之间的过渡平面。
通过在臂的至少一个上的根据本发明的凸缘的布置，发生的应力被有利地偏转。这意味着，应力可远离边缘被偏转和/或转移至中心；更具体地，相对于轮廓件基部。因为因此而实现的应力的转移，典型地发生在扭转轮廓件的直边上的龟裂的形成的风险被因此降低。
有利地，因此，至少一个端部的两个臂可具有设置在它们的自由端的凸缘。特别优选地，两个端部的臂可被设计，这样，所述臂在端具有凸缘。特别优选地，凸缘可相对于各自关联的臂向后弯曲；其中，有利地，所述凸缘被定向，以便背对彼此。其结果是，改进了发生在扭转轮廓件的基体的中心内的应力的有利的转移。
因此，端部的截面改变也可被限定为端凸缘的改变，以便设置所需的侧倾刚度。在这种情况下，例如，在各自的凸缘和关联的臂之间围成的角可在基体的纵向中改变。另外可选择地或附加地，至少一个凸缘的长度在纵向中相对于基体的截面也可改变。自然地，包括臂的长度的改变的前述改变的结合也有可能，如上所述的。
本发明提供，基体能够具有均一的材料厚度。因此，所需的侧倾刚度的调节将有利地完全基于根据本发明的截面形状的改变。基体或部分基体可例如是相应地有边的和/或成某种形状的金属板。自然地，如果需要，基体的壁也可具有可以实现的不同的材料厚度，例如，当利用以定制坯料的形式的薄金属板时。
甚至当两个端部能够具有不同的长度和/或不同的截面路径时，本发明优选地提供相同的设计。因此，基体的两个端部可配置成相对于垂直于纵向延伸的镜像平面相应地镜像对称并平等地划分中心部。以这种方式，可实现扭转轮廓件相对于其旋转的均一的行为。
特别优选地，基体是单个组件，其以整体式配置并由单一的材料构成。换言之，为了更好地将扭转轮廓件生产为单一的半成品，例如，可利用薄金属板，通过适当的成型措施，实现根据本发明的设计。
针对车辆的扭转梁式车桥的上述根据本发明的扭转轮廓件对于这样的事实有显著地贡献，即，所述扭转梁式车桥虽然有低材料厚度和相应低的重量但具有足够高的扭转刚度。由于根据本发明的轮廓件截面的变化，所需的扭转刚度可通过各自的截面和轮廓件形状被简单地设置。尤其是，与设置在基体的臂上的凸缘结合，此外，在臂的边缘上的应力减少，通过所述被转移至中心——相对于扭转轮廓件的纵向——的应力。因此，这导致作为一个整体的扭转轮廓件相对于龟裂形成的可能的损害是轻量级的和耐磨的，并且其相对于现有技术中已知的实施例，虽然由相同的材料构成但有利地节约了重量。
本发明进一步涉及一种车辆扭转梁式车桥，其包含扭转轮廓件，该扭转轮廓件尤其适合于车辆的后桥。有利地，所使用的扭转轮廓件是如上所述的根据本发明的扭转轮廓件。优选地，根据本发明的扭转梁式车桥可与车辆——尤其是机动车辆——中的前轮驱动结合。
根据本发明的扭转梁式车桥的扭转轮廓件具有基体，其在扭转轮廓件的纵向中延伸并且其具有开放的中空截面。在这种情况下，例如，其可以是U形或V形的截面。根据本发明，基体——相对于其纵向——具有中心部和两个端部。在这种情况下，两个端部各自地在端的一个和中心部之间延伸。根据本发明，各自的端部在基体的纵向中具有连续变化的截面。
此外，基体相对于其截面具有两个相对的臂，其可通过腹板连接在一起。在这种情况下，腹板具有圆弧的形状，其向着臂开放。臂的至少一个具有在端部的至少一个的纵向上变化的长度。因此，端部的至少一个的区域中的臂的至少一个具有设置在其自由端的凸缘。所述凸缘在这种情况下相对于关联的臂向后弯曲。
产生的优点已经与如上所述的根据本发明的扭转轮廓件结合被更详细地描述，以便此时参考上述实施例。这也适用于根据本发明的车辆，其被提供具有如上所述的扭转梁式车桥，并且其特别优选地可包含如上所述的扭转轮廓件。
通过参考示意性地示出在附图中的示例性实施例，本发明的进一步有利的细化和效果被更详细在下文中进行描述，附图中：
图1表示通过根据本发明的扭转轮廓件的截面以及
图2表示图1的扭转轮廓件的侧视图。
图1示出了根据本发明的扭转轮廓件1的截面和其如何根据本发明用于扭转梁式车桥(未示出)。扭转轮廓件1包含基体2，其具有开放的中空截面。如图所示，基体2在当前的情况下具有大体上U形的截面。通过参照图1的视图，基体2的所述截面在顶部开放。
基体2具有相对于其截面的彼此相对的两个臂3、4。两个臂3、4通过腹板5连接在一起。在这种情况下，腹板5具有向着臂3、4开放的圆弧形状。以这种方式，腹板5围绕着扭转轮廓件和/或基体2的纵向x弯曲。
两个臂3、4具有设置在它们的自由端6、7处的凸缘8、9。凸缘8、9相对于各自关联的臂3、4向后弯曲，以便所述的臂在其之间围成一定角度。如图所示，设计了两个凸缘8、9，以便它们背对彼此。基体2具有均一的材料厚度b，其中，其以整体式配置并由单一的材料构成。
图2示出了图1的根据本发明的扭转轮廓件1的侧视图。因为清楚的缘故，所述扭转轮廓件未示出在其沿着纵向x的整个长度中，而是减少了一半。该视图沿着镜像平面c划分，其可根据横截面路径大体上垂直于纵向x延伸。
基体2——在此示出了一半——具有中心部10和相对于其纵向x的两个端部11，其中，两个端部11中只有一个示出在当前的情况中。端部11在这样情况下分别在基体2的端12中的一个和中心部10之间延伸。在基体2的在此示出的端12处，所述基体是凹进的，这样，其能够连接至纵向摇臂，未示出更多的细节。如图所示，在此示出的端部11具有在纵向x上连续变化的截面。换言之，基体2的横截面的形状至少在端部11的区域中连续变化。在此示出的端部11也代表另一未示出的端部。就这一点而言，基体2的两个端部11被相对于划分中心部10的镜像平面c镜像对称地设计。
在图1中，也可看到加强元件13，并且所述加强元件可被选择性地提供。可选择的加强元件13增加了扭转轮廓件1的使用寿命，其中，加强元件13也可以可选择地用作调节的目的，例如针对扭转刚度。此外，加强元件13可被夹住，以便处理，即，以便机械制造扭转轮廓件1。例如，为了焊接的目的，如果扭转轮廓件1旨在连接至其它元件，则扭转轮廓件1可被夹住。例如，加强元件13可设置在中心部10上和/或一个或两个端部11上。加强元件13可以以连续或中断的方式沿着扭转轮廓件1的纵向长度设置或仅部分地设置在扭转轮廓件1上。加强元件13在腹板5的外表面上包围基体2，如图1所示，并且，例如，在臂3、4上的凸缘8、9的向后弯曲的部分之前终止。也可能的是，如果扭转轮廓件1连接至所需的组件，则再次移除加强元件13。
附图标记列表
1 扭转轮廓件
2 1的基体
3 2的臂
4 2的臂
5 3和4之间的腹板
6 3的自由端
7 4的自由端
8 3的6上的凸缘
9 4的7上的凸缘
10 2的中心部
11 2的端部
12 2的端
13 加强元件
a 3和8和/或4和9之间的角
b 2的材料厚度
c 镜像平面
x 纵向

Claims (7)

1.一种车辆的扭转梁式车桥的扭转轮廓件，包含基体(2)，其在纵向(x)中延伸并且其具有开放的中空截面，
其中
基体(2)具有中心部(10)和相对于其纵向(x)的两个端部(11)，基体(2)的端部(11)分别在基体(2)的端(12)中的一个和中心部(10)之间延伸，并具有在纵向(x)上连续变化的截面，其中，基体(2)相对于其截面具有两个相对的臂(3、4)，其通过向着臂(3、4)开放的具有圆弧形状的腹板(5)连接在一起，其中，臂(3、4)的至少一个具有在端部(11)的至少一个的纵向(x)上变化的长度，并且在端部(11)的至少一个的区域中的臂(3、4)的至少一个具有设置在其自由端(6、7)上的凸缘(8、9)，所述凸缘相对于关联的臂(3、4)向后弯曲。
2.根据权利要求1所述的扭转轮廓件，
其中
两个臂(3、4)都具有设置在它们的自由端(6、7)上的凸缘(8、9)，其中，凸缘(8、9)相对于各自关联的臂(3、4)向后弯曲，并且在这种情况下被定向，以便背对彼此。
3.根据权利要求1或2所述的扭转轮廓件，
其中
基体(2)具有均一的材料厚度(b)。
4.根据权利要求1或2所述的扭转轮廓件，
其中
基体(2)的两个端部(11)相对于垂直于纵向(x)延伸的镜像平面(c)被镜像对称地配置并且平等地划分中心部(10)。
5.根据权利要求1或2所述的扭转轮廓件，
其中
基体(2)被整体式配置并由相同的材料构成。
6.一种包含前述任意一项权利要求所述的扭转轮廓件(1)的车辆的扭转梁式车桥，其中，扭转轮廓件(1)具有基体(2)，其在纵向(x)中延伸并且其具有开放的中空截面，
其中
基体(2)具有中心部(10)和相对于其纵向(x)的两个端部(11)，基体(2)的端部(11)分别在基体(2)的端(12)中的一个和中心部(10)之间延伸，并具有在纵向(x)连续变化的截面，其中，基体(2)相对于其截面具有两个相对的臂(3、4)，其通过向着臂(3、4)开放的具有圆弧形状的腹板(5)连接在一起，其中，臂(3、4)的至少一个具有在端部(11)的至少一个的纵向(x)上变化的长度，并且在端部(11)的至少一个的区域中的臂(3、4)的至少一个具有设置在其自由端(6、7)处的凸缘(8、9)，所述凸缘相对于关联的臂(3、4)向后弯曲。
7.一种包含权利要求6所述的扭转梁式车桥的车辆。
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