CN105835642A - 一种汽车悬架摆臂结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车悬架摆臂结构，包括摆臂主体和加强板，所述摆臂主体边缘具有棱边，在与轴衬套安装孔同一侧的棱边的靠大衬套安装孔附近具有一段向内翻折的翻边体，摆臂主体中央向下凹陷形成凹槽，所述凹槽的靠大衬套安装孔附近的截面为非对称凹形槽，其槽底面由多段不同曲率半径的弧面平滑过渡，且槽底面最低点相对偏向于所述翻边体。本发明实现了在不增加摆臂主体厚度、不提升材料牌号以及不改变现有制造工艺的前提下针对悬架摆臂的力学环境和结构特点，提出一种受力合理、结构简单的摆臂结构，其刚度及疲劳性能大幅提高，不会出现开裂失效的问题。
Description
技术领域
本发明涉及汽车悬架系统，具体为一种汽车悬架摆臂结构。
背景技术
悬架摆臂用于连接悬架转向节和悬架副车架，是车辆悬架系统的关键部件。车辆在行驶过程中，摆臂作为悬架装置的骨架，承受部分车重和行驶中车轮所受到的外力干扰，就要求悬架摆臂的结构具有较高的刚度和疲劳性能。
专利CN 201371720公开了一种汽车悬架下摆臂组件，旨在解决下摆臂模具套数多、成型工艺相对困难问题，其是由下摆臂本体和球销组成，下摆臂本体1由下摆臂上体101、下摆臂下体102焊接而成，其上设有两个车架连接端和一个转向节连接端，球销由球销座和球销体组成。如图1、2所示，其下摆臂本体1中的摆臂上体101两侧带有棱边，其截面为U形，摆臂下体102为平板。摆臂下体102沿摆臂上体101棱边内侧焊合，焊合后的摆臂本体1的截面为矩形。
但是此形式的摆臂结构根据CAE疲劳模拟分析和摆臂台架试验会发现在摆臂下体的刚度和疲劳性能足够高的前提下摆臂上体在大橡胶衬套金属套管附近区域易发生应力集中现象，导致摆臂的承载能力降低，摆臂出现开裂现象，存在失效风险。
因悬架摆臂需承受足够的负荷强度，不能出现开裂失效影响安全的情况，同时受限于成本及制造工艺及整车重量等原因，也无法通过增加摆臂主体的材料厚度、提升材料的牌号或是采取新的工艺方法来提升摆臂的刚度及疲劳性能以解决摆臂开裂问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车悬架摆臂结构，提高其刚度及疲劳性能，避免出现开裂失效问题。
本发明所述的汽车悬架摆臂结构，包括摆臂主体和与摆臂主体焊接的加强板，所述摆臂主体边缘具有棱边，在摆臂主体的三个角处分别设有轴衬套安装孔、大衬套安装孔和球销安装孔，在与所述轴衬套安装孔同一侧的棱边的靠大衬套安装孔附近具有一段向内翻折的翻边体，所述摆臂主体中央向下凹陷形成凹槽，所述凹槽的靠大衬套安装孔附近的截面为非对称凹形槽，其槽底面由多段不同曲率半径的弧面平滑过渡，且槽底面最低点相对偏向于所述翻边体。
优选的，在所述加强板与摆臂主体的靠大衬套安装孔的连接区域，加强板的一侧边缘连接在所述翻边体内侧，加强板的另一侧边缘连接在摆臂主体棱边外侧。
本发明相比于现有技术，具有以下优点：
1、改善了摆臂主体在大橡胶衬套金属套管附近区域应力集中的现象，减小了摆臂结构受力不均问题，优化了力的传递路径。
2、摆臂受力合理，摆臂主体在危险区域应力降低明显，经计算机仿真对比分析及摆臂台架试验验证，此结构能够规避疲劳开裂问题，提高摆臂刚度和疲劳强度。
3、本发明结构简单，不增加摆臂主体的厚度，不提升摆臂主体材料的牌号，不改变现有制造工艺，便于加工，节约成本，满足轻量化要求。
4、本发明通用性强，该摆臂结构能够应用于多种车型的开发。
附图说明
图1是背景技术中现有摆臂的结构示意图；
图2是图1的A-A剖面图；
图3是本发明所述的摆臂结构示意图一（正面视角）；
图4是本发明所述的摆臂结构示意图二（背面视角并省略加强板）；
图5是图3的B-B剖面图；
图6是本发明所述摆臂的爆炸图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细阐述，以下实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
如图3至图6所示的汽车悬架摆臂结构，包括摆臂主体2和加强板3。所述摆臂主体2边缘具有棱边201，在摆臂主体的三个角处分别设有轴衬套安装孔21、大衬套安装孔22和球销安装孔23，所述轴衬套安装孔21用于连接轴衬套金属套管，大衬套安装孔22用于连接大橡胶衬套金属套管，球销安装孔23用于连接球销。
在与所述轴衬套安装孔21同一侧的棱边的靠大衬套安装孔22附近具有一段向内翻折的翻边体202。所述摆臂主体中央向下凹陷形成凹槽203，所述凹槽的靠大衬套安装孔附近的截面为非对称凹形槽204，即其槽底面由多段不同曲率半径的弧面平滑过渡，且槽底面最低点B相对偏向于所述翻边体，也即是靠近翻边体一侧的凹槽深度大于另一侧的凹槽深度。
所述加强件3为一体式钢板冲压件，摆臂主体与加强件通过焊接连接，其中，在加强板与摆臂主体的靠大衬套安装孔的连接区域，加强板的一侧边缘连接在所述翻边体内侧，加强板的另一侧边缘连接在摆臂主体棱边外侧。
上述摆臂结构既能有效增加在大衬套安装孔附近区域危险截面的承受负荷能力，又不会增加摆臂的重量，满足了轻量化要求。此结构改变了传统摆臂主体的受力环境，优化了力的传递路径，从而有效改善了摆臂主体应力集中现象，使摆臂结构的应力梯度更为平缓。根据疲劳破坏特性可知局部的应力集中对结构疲劳寿命影响很大，通过计算机仿真分析对比发现，本结构可以大幅度提高摆臂的疲劳强度，疲劳寿命可提升至百万次，有效地规避了疲劳开裂问题，提高了摆臂刚度和疲劳强度。
Claims (2)
1. 一种汽车悬架摆臂结构，包括摆臂主体和与摆臂主体焊接的加强板，所述摆臂主体边缘具有棱边，在摆臂主体的三个角处分别设有轴衬套安装孔、大衬套安装孔和球销安装孔，
其特征在于：在与所述轴衬套安装孔同一侧的棱边的靠大衬套安装孔附近具有一段向内翻折的翻边体，所述摆臂主体中央向下凹陷形成凹槽，所述凹槽的靠大衬套安装孔附近的截面为非对称凹形槽，其槽底面由多段不同曲率半径的弧面平滑过渡，且槽底面最低点相对偏向于所述翻边体。
2. 根据权利要求1所述的汽车悬架摆臂结构，其特征在于：在所述加强板与摆臂主体的靠大衬套安装孔的连接区域，加强板的一侧边缘连接在所述翻边体内侧，加强板的另一侧边缘连接在摆臂主体棱边外侧。
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