CN105365512A - 一种带稳定杆的扭转梁 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提出一种结构简单、能够满足在研车型扭转梁悬架系统侧倾刚度以及焊接可靠的带稳定杆的扭转梁。本发明的带稳定杆的扭转梁包括横梁、稳定杆和两侧的轮毂轴支座及纵臂，所述纵臂的一端与对应侧的轮毂轴支座焊接固定，所述横梁的端部与对应侧的纵臂焊接固定；关键在于所述稳定杆的两端通过稳定杆支架与横梁焊接固定。本发明的带稳定杆的扭转梁将稳定杆的焊接位置从纵臂上移至横梁中间，避免了因横梁、纵臂以及稳定杆三者焊接区域刚度突变以及纵臂刚度不足带来的负面影响；并采用稳定杆支架来连接横梁和稳定杆，避免了在纵臂上开口焊接稳定杆的风险。
Description
技术领域
本发明涉及轿车的后悬架系统，更具体的说，是涉及后悬架类型中的扭转梁结构。
背景技术
扭转梁是汽车后悬架众多形式中的一种，由于其结构简单，承载力大，制造成本低，维修方便且占用车底空间较小，可降低车底盘的高度，增加车内空间，因而在轿车中得到广泛应用。
现在车型开发的最大压力在于研成本和周期，这就决定了尽可能的走平台开发这条道路。在沿用平台车扭转梁的基础上，通过局部修改其结构来达到满足其现有开发车型的各种性能目标。
在车型开发过程中，常出现平台车扭转梁无法满足在研车辆后悬架侧倾刚度的要求。为提高后悬架侧倾刚度，通常做法有两种：一是增加横梁的厚度；二是增加稳定杆。由于在研车型的扭转梁是沿用件，增加横梁厚度可能会造成原有横梁模具报废，甚至还可能会造成增厚的横梁无法冲压成型等问题，故增加横梁厚度的做法通常不可取。增加稳定杆不会改变原有扭转梁冲压模具，只是在原有的基础进行局部修改，故实施起来方便快捷。常见的增加稳定杆的做法是将稳定杆穿过横梁截面的扭转中心焊接在纵臂上，即横梁与纵臂焊接，稳定杆与纵臂焊接。经过长时间的使用，人们发现上述两块区域周围容易出现钣金开裂或者焊缝边缘开裂情况，严重影响安全。
发明内容
本发明的目的是提出一种结构简单、能够满足在研车型扭转梁悬架系统侧倾刚度以及焊接可靠的带稳定杆的扭转梁。
本发明的带稳定杆的扭转梁包括横梁、稳定杆和两侧的轮毂轴支座及纵臂，所述纵臂的一端与对应侧的轮毂轴支座焊接固定，所述横梁的端部与对应侧的纵臂焊接固定；关键在于所述稳定杆的两端通过稳定杆支架与横梁焊接固定。
图1为原带稳定杆的扭转梁的结构示意图，该结构中，稳定杆（3）及横梁（7）通过焊接连接在纵臂（4）上，这样焊接会导致：1、稳定杆（3）和横梁（7）之间的纵臂（4）的受载变形区域减小；2、由于稳定杆（3）的存在，导致纵臂（4）的变形区域存在刚度突变，这样容易产生应力集中；3、在受载过程中，还会导致稳定杆（3）受弯扭的复合变形，稳定杆（3）焊接在纵臂（4）上的焊接平面受扭承载能力强，受弯承载能力弱，这就更加剧了此处焊接的风险；4、在受载过程中，纵臂（4）由于刚度弱，还会产生扭转变形，由于稳定杆（3）的刚度远大于纵臂（4）上焊接稳定杆（3）孔周围的刚度，这就导致焊接周围产生应力集中。
如图2、3所示，横梁（7）的端部结构焊接在纵臂（4）上，在纵臂（4）上开口并焊接一稳定杆（3），这就导致原来的变形区域减小，同时由于稳定杆（3）的存在，导致纵臂（4）变小后的变形区域刚度有大的突变，容易产生应力集中。
发明人经过上述仔细研究发现，背景技术中的稳定杆焊接在纵臂上的扭转梁结构开裂原因如下：
1、稳定杆受弯或弯扭组合力：当车辆后悬跳动量一致时，扭转梁的轮心受到来自地面的正Z向载荷，为平衡Z向载荷，滑柱中的弹簧、减振器以及限位块会产生一个负Z向载荷，正负Z向载荷组成一个力偶。左右侧两个力偶使得扭转梁中的横梁（7）和稳定杆（3）产生弯曲变形；当车辆后悬在两轮跳动不一致时，扭转梁不但要承受左右轮心和滑柱之间的力偶而造成的横梁（7）与稳定杆（3）弯曲，还要承受由于轮心高度差而产生的扭转。而实际过程中，稳定杆（3）与纵臂（4）焊接处纵臂端面承受扭转的能力要强于承受弯曲的能力强。
2、刚度突变：在没有稳定杆（3）的情况下，纵臂（4）和横梁（7）焊接，扭转梁在受载情况下，纵臂（4）和横梁（7）搭接区域有充足空间来进行变形。现在在纵臂（4）上再焊接一根稳定杆（3），而且稳定杆（3）直径远大于纵臂（4）的厚度，这就造成横梁（7）、纵臂（4）、稳定杆（3）焊接之间的刚度突变，吸能区域减小，应力集中明显。
3、纵臂刚度不足：轮心与滑柱组成的力偶不但对会造成横梁（7）与稳定杆（3）产生弯曲或弯扭变形，还使纵臂（4）本身也产生扭转变形，纵臂（4）扭转变形会导致纵臂（4）与稳定杆（3）的焊接处承受弯曲载荷。
为解决上述问题，本发明的扭转梁中，稳定杆的两端通过稳定杆支架与横梁焊接固定，此时稳定杆与纵梁无直接连接，使得稳定杆只在横梁作用下受扭转变形，而不受弯曲变形，这样就大大提高了稳定杆两端焊接的可靠性。另外，通过增设稳定杆支架来连接稳定杆与横梁，增大了稳定杆、横梁的焊接面积，减少了应力集中，进一步提高了焊接的可靠性。
具体来说，所述横梁的截面呈“U”形或“V”形，所述稳定杆支架是一块设有通孔的板材，所述板材的形状与横梁内侧的截面相符，所述板材的侧面与横梁焊接固定；所述稳定杆穿过板材的通孔并与板材焊接固定。板材的两侧与横梁焊接固定，使得稳定杆支架的固定非常可靠，而且通过增加稳定杆支架与横梁的焊缝长度，可以有效增加焊接的可靠性。
进一步地，所述稳定杆位于横梁的中间，且平行于横梁，这样可以保证稳定杆与横梁的扭转情况一致，保证扭转梁的抗扭性能。
进一步地，所述板材设有平行于稳定杆的折边，所述折边的两侧边缘与横梁焊接固定。该折边不仅增加了与横梁的焊接面积，而且在多个方向上对稳定杆支架提供支撑和限位，充分保证了稳定杆支架的稳定性。
进一步地，所述稳定杆支架与横梁的端部之间至少相距20毫米。这样做不会对横梁的耐久性产生坏的影响，而且稳定杆支架的焊接位置处刚度非常大，在受载过程中，稳定杆支架基本上不会产生额外的变形，这对保证稳定杆在稳定杆支架上的焊接可靠性是非常有利的。
进一步地，所述稳定杆的两端作墩粗处理，相当于增长了焊缝长度，在受到恒定扭转力的情况下，单位长度的焊缝承受的载荷就变小，这样就能保证焊缝更可靠。具体来说，所述稳定杆两端的直径大于稳定杆中部的直径，且稳定杆两端与中部之间圆滑过渡，以避免稳定杆应力集中。
本发明的带稳定杆的扭转梁将稳定杆的焊接位置从纵臂上移至横梁中间，避免了因横梁、纵臂以及稳定杆三者焊接区域刚度突变以及纵臂刚度不足带来的负面影响；并采用稳定杆支架来连接横梁和稳定杆，该支架结构简单，开模费用低，避免了在纵臂上开口焊接稳定杆的风险；本发明在满足扭转梁悬架侧倾刚度的同时，可根据实际情况来调节稳定杆支架的焊接位置，避免原来只能焊接在纵臂上的固定位置，现在的优化空间更大。
附图说明
图1是原带稳定杆的扭转梁的俯视图。
图2是原带稳定杆的扭转梁的侧视图。
图3是原扭转梁中横梁与纵臂的搭接结构示意图
图4是本发明的扭转梁中稳定杆、稳定杆支架及横梁的连接结构俯视图。
图5是本发明的扭转梁中稳定杆、稳定杆支架及横梁的连接结构侧视图。
图6是本发明的扭转梁中稳定杆与稳定杆支架的连接结构剖视图。
附图标示：1、轮毂轴支座；2、纵臂加强板；3、稳定杆；4、纵臂；5、滑柱支架；6、横梁纵臂加强板；7、横梁；8、稳定杆支架；81、折边。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。
实施例1：
如图4、5、6所示，本实施例的扭转梁包括横梁7、稳定杆3和两侧的轮毂轴支座及纵臂4（图中未画出轮毂轴支座），所述纵臂4的一端与对应侧的轮毂轴支座焊接固定，所述横梁7的端部与对应侧的纵臂4焊接固定；关键在于所述稳定杆3的两端通过稳定杆支架8与横梁7焊接固定。
在上述扭转梁中，稳定杆3的两端通过稳定杆支架8与横梁7焊接固定，此时稳定杆3与纵梁无直接连接，使得稳定杆3只在横梁7作用下受扭转变形，而不受弯曲变形，这样就大大提高了稳定杆3两端焊接的可靠性。另外，通过增设稳定杆支架8来连接稳定杆3与横梁7，增大了稳定杆3、横梁7的焊接面积，减少了应力集中，进一步提高了焊接的可靠性。
具体来说，所述横梁7的截面呈“V”形，所述稳定杆支架8是一块设有通孔的板材，所述板材的形状与横梁7内侧的截面相符，所述板材的侧面与横梁7焊接固定；所述稳定杆3穿过板材的通孔并与板材焊接固定。板材的两侧与横梁7焊接固定，使得稳定杆支架8的固定非常可靠，而且通过增加稳定杆支架8与横梁7的焊缝长度，可以有效增加焊接的可靠性。
进一步地，所述稳定杆3位于横梁7的中间，且平行于横梁7，这样可以保证稳定杆3与横梁7的扭转情况一致，保证扭转梁的抗扭性能。
进一步地，所述板材设有平行于稳定杆3的折边81，所述折边81的两侧边缘与横梁7焊接固定。该折边81不仅增加了与横梁7的焊接面积，而且在多个方向上对稳定杆支架8提供支撑和限位，充分保证了稳定杆支架8的稳定性。
进一步地，所述稳定杆支架8与横梁7的端部之间至少相距20毫米。这样做不会对横梁7的耐久性产生坏的影响，而且稳定杆支架8的焊接位置处刚度非常大，在受载过程中，稳定杆支架8基本上不会产生额外的变形，这对保证稳定杆3在稳定杆支架8上的焊接可靠性是非常有利的。
进一步地，所述稳定杆3的两端作墩粗处理，相当于增长了焊缝长度，在受到恒定扭转力的情况下，单位长度的焊缝承受的载荷就变小，这样就能保证焊缝更可靠。具体来说，所述稳定杆3两端的直径大于稳定杆3中部的直径，且稳定杆3两端与中部之间圆滑过渡，以避免稳定杆3应力集中。
Claims (7)
1.一种带稳定杆的扭转梁，包括横梁、稳定杆和两侧的轮毂轴支座、滑柱支架及纵臂，所述纵臂的一端与对应侧的轮毂轴支座焊接固定，所述横梁的端部与对应侧的纵臂焊接固定；其特征在于所述稳定杆的两端通过稳定杆支架与横梁焊接固定。
2.根据权利要求1所述的带稳定杆的扭转梁，其特征在于所述横梁的截面呈“U”形或“V”形，所述稳定杆支架是一块设有通孔的板材，所述板材的形状与横梁内侧的截面相符，所述板材的侧面与横梁焊接固定；所述稳定杆穿过板材的通孔并与板材焊接固定。
3.根据权利要求2所述的带稳定杆的扭转梁，其特征在于所述稳定杆位于横梁的中间，且平行于横梁。
4.根据权利要求3所述的带稳定杆的扭转梁，其特征在于所述板材设有平行于稳定杆的折边，所述折边的两侧边缘与横梁焊接固定。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的带稳定杆的扭转梁，其特征在于所述稳定杆支架与横梁的端部之间至少相距20毫米。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的带稳定杆的扭转梁，其特征在于所述稳定杆的两端作墩粗处理。
7.根据权利要求5所述的带稳定杆的扭转梁，其特征在于所述稳定杆两端的直径大于稳定杆中部的直径，且稳定杆两端与中部之间圆滑过渡。
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