CN107000525A - 车辆扭力轴组件 - Google Patents

Abstract

一种扭力轴组件，包括扭力梁，该扭力梁由单个整体件制成，沿着相反端部之间的长度延伸，并且该扭力梁具有在端部之间的开放的截面形状。扭力梁被冲压成呈U形形状，该扭力梁具有在一对拖曳臂部段之间沿着第一方向延伸的中间部段。该拖曳臂部段至少部分地沿着大致横向于第一方向的第二方向延伸，以便在扭力轴组件的工作期间减小拖曳臂部分内的扭转应力。

Description

车辆扭力轴组件

相关申请的交叉引用

本PCT专利申请要求于2014年12月3日提交的序列号为62/086,816的美国临时专利申请的权益和优先权，该申请的全部公开被认为是本申请的公开的一部分，并且通过参引合并到本申请中。

技术领域

本发明通常涉及用于在车辆悬架系统中使用的扭力轴组件。

背景技术

扭力梁后轴悬架组件，也称为扭力梁轴(torsion beam axle)，是一种汽车悬架系统，该扭力梁后轴悬架组件包括一对拖曳臂，拖曳臂中的每一者与车辆的车轮和车辆的轴、以及在拖曳臂之间横向延伸的扭力梁相联接。在车辆运行期间，当车轮中的一者相对于车轮中的另一者移动时——比如在车身侧倾(roll)期间或者在车轮中的一者碰到例如道路中的坑洞或障碍物时，扭力梁在扭转运动中变形。扭力梁的扭转运动吸收这种运动，使得车身中的乘客在乘车时更为舒适。

通常，扭力梁的相反端部与拖曳臂经由焊接彼此互相连接，并且焊接接头通常位于与车辆的车轮相连接的拖曳臂部段的部分的前方。然而，在使用中，这种构造具有使焊接接头承受较大的力矩并因此承受较大的应力的作用。仍然需要减小施加到这样的扭力轴组件的焊接接头上的应力。

发明内容

本发明的一个方面提供一种扭力轴组件。该扭力轴组件包括扭力梁，该扭力梁由单个整体件制成，沿着相反端部之间的长度延伸，并且该扭力梁具有在端部之间的开放的截面形状。扭力梁被冲压成呈U形形状，该扭力梁具有在一对拖曳臂部段之间沿着第一方向延伸的中间部段。该拖曳臂部段至少部分地沿着大致横向于第一方向的第二方向延伸，以便在扭力轴组件的工作期间减小拖曳臂部段内的扭转应力。

根据本发明的另一方面，至少一个部件焊接至拖曳臂部段中的至少一者的沿着第二方向延伸的部分。因为部件和扭力梁之间的焊接接头位于拖曳臂部段的沿着第二方向延伸的部分上，所以与其他已知扭力轴组件的部件和扭力梁之间的焊接接头相比，该焊接接头受到减小的弯曲应力并且具有更强的耐久性。

根据本发明的又一方面，焊接至扭力梁的至少一个部件是轮架。

根据本发明的再一方面，焊接至扭力梁的至少一个部件是本体安装件。

根据本发明的另外一方面，一对封闭板与扭力梁的拖曳臂部段相结合以至少部分地封闭拖曳臂部段的开放的截面形状，以便增加拖曳臂部段的扭转刚度。

根据本发明的又一方面，封闭板中的每一者包括过渡部分，该过渡部分用于使扭力梁的扭转刚度从中间部段到拖曳臂部段的每一者逐渐增大。

根据本发明的再一方面，拖曳臂部段从第一方向弯曲到第二方向。

根据本发明的另一方面，扭力梁组件还包括与该扭力梁一体地连接成单个件的弹簧座。

本发明的另一方面提供一种制造扭力轴组件的方法，该方法包括制备工件的步骤和将工件冲压成具有U形形状构型的单件式扭力梁的步骤，该单件式扭力梁具有中间部段和一对拖曳臂部段。该中间部段沿着第一方向延伸，而该拖曳臂部段至少部分地沿着大致横向于第一方向的第二方向延伸。

根据本发明的另外一方面，该方法还包括将至少一个部件焊接至拖曳臂部段中的至少一者的沿着第二方向延伸的部分的步骤。根据本发明的一个方面，该部件是轮架。根据本发明的另一方面，该部件是本体安装件。

根据本发明的又一方面，冲压工件的步骤还产生至少一个弹簧座，该至少一个弹簧座与扭力梁的拖曳臂部段中的至少一者一体地连接。

根据本发明的再一方面，扭力梁具有沿着扭力梁的长度的开放的截面形状，并且该方法还包括如下步骤：将至少一个封闭板与扭力梁的拖曳臂部段中的至少一者接合，以便封闭至少一个拖曳臂部段的截面形状。

根据本发明的另外一方面，封闭板包括过渡特征部，该过渡特征部用于使扭力梁的扭转刚度从中间部段到至少一个拖曳臂部段逐渐增大。

附图说明

本发明的这些和其他特征和优点将被容易地理解，因为通过参照以下详细描述并结合附图可以更好地理解本发明，其中附图包括：

图1是用于车辆悬架系统的扭力轴组件的示例性实施方式的分解图；

图2是图1的扭力轴组件的等轴侧视图；

图3是从与图2的等轴侧视图不同的有利位置取得的图1的扭力轴组件的等轴侧视图；

图4是图1的扭力轴组件的俯视图；

图5是图1的扭力轴组件的仰视图；

图6是图1的扭力轴组件的前视图；以及

图7是图1的扭力轴组件的后视图。

具体实施方式

参照附图，其中贯穿若干附图相同的附图标记表示相应部件，在图1-7中大体上示出了用于车辆悬架系统的改进的扭力轴组件20的第一示例性实施方式。

扭力轴组件20包括扭力梁22(也称为横向构件)，该扭力梁在从上方或下方观察时(参见图4和图5)大致呈U形形状并且在相反端部之间延伸。即，该扭力梁22具有沿着第一方向延伸的中间部段24和至少部分地沿着大致垂直于或横向于第一方向的第二方向延伸的一对拖曳臂部段26。在下文中，第一方向称为“横向”方向而第二方向称为“纵向”方向，以便在扭力梁22安装在车辆中时反映该扭力梁的取向。拖曳臂部段26中的每一者从中间部段24的横向方向弯曲到纵向方向。优选地，扭力梁22由诸如钢、合金钢、铝、铝合金、镁或镁合金之类的金属制成。

在车辆运行期间，拖曳臂部段26可操作地与车轮连接，并且响应于车身侧倾以及响应于车轮碰到例如坑洞之类的道路中物体而相对于彼此旋转。中间部段24响应于拖曳臂部段26之间的相对旋转而扭转以吸收能量，以便弹性地抵抗拖曳臂部段26之间的旋转。

扭力梁22是单个整体件，并且本身具有在拖曳臂部段26之间沿着该扭力梁的长度呈开放的截面形状。特别地，示例性扭力梁具有U形形状，该示例性扭力梁具有沿着该扭力梁长度延伸的顶壁和两个侧壁。开放的截面形状为扭力梁20扭力梁22提供了相对较低的扭转阻力，这对于中间部段24是理想的，但对于拖曳臂部段26是不太理想的。为了增加扭力梁22在拖曳臂部段26中的扭转阻力，扭力轴组件20设置有一对封闭板28，该一对封闭板28与扭力梁22附接(例如通过紧固件和/或焊接)并且在拖曳臂部段26处使扭力梁22的截面形状封闭。封闭板28中的每一者延伸通过弯曲部，该弯曲部依循扭力梁22的相关联的拖曳臂部段26中的弯曲。在与中间部段24相邻处，封闭板28包括具有斜坡形状的过渡特征部并且该过渡特征部具有形成在其中的大致呈U形形状的开口30，该开口用于使扭力梁22的扭转刚度从中间部段24到拖曳臂部段26逐渐增大。这样，扭力梁22的扭转刚度从中间部段24到拖曳臂部段26的纵向延伸部分逐渐增大。封闭板28被制成与单件式扭力梁22分离的部件。

当扭力梁22安装在车辆中时，扭力梁22定向成使得拖曳臂部段26在向后的纵向方向上(朝向车辆的后部)弯曲。在示例性实施方式中，弹簧座32在每个拖曳臂部段26的纵向延伸部分处与每个拖曳臂部段26一体地形成。弹簧座32成形成支撑弹簧(未示出)的一端，该弹簧用于响应于相关联的拖曳臂部段26相对于车架的旋转而吸收能量。

轮架34经由焊接接头与每个拖曳臂部段26的纵向延伸部分附接。轮架34构造成附接至车轮组件的轮毂(未示出)。在车辆运行期间，力从轮架34通过焊接接头传递到扭力梁22的相关联的拖曳臂部段26中，以使中间部段24弹性地扭转。因为焊接接头与扭力梁22的拖曳臂部段26的纵向延伸部分在一起，所以与其他已知的扭力轴组件的扭力梁与拖曳臂之间的焊接接头相比，该焊接接头承受减小的力矩和应力。这允许扭力轴组件20具有更强的耐久性和更好的可靠性。轮架34和本体安装件36之间的焊接接头可以通过例如金属焊条惰性气体保护焊(MIG)、气体保护金属电弧焊接(GMAW)或激光焊接来制造。

尽管在示例性实施方式中弹簧座32与扭力梁22一体地形成，但是应当理解，弹簧座可以替代性地在最初被制成与扭力梁分离的部件，并且随后通过焊接与扭力梁结合。

扭力轴组件20还包括一对本体安装件36，该一对本体安装件36焊接至扭力梁22的拖曳臂部段26并且从扭力梁22的拖曳臂部段26纵向向前延伸。本体安装件36中的每一者包括用于接收车辆的一体车身(未示出)的一部分的支承套，以便将扭力轴组件20与车身互相连接。

如所示的，轮架34和本体安装件36形成为彼此分离的部件并且轮架34和本体安装件36是与扭力梁22分离的部件。轮架34中的每一者和本体安装件36中的每一者包括与扭力梁22的拖曳臂部段26的外表面相似地成形的至少一个表面，以便有助于延长在这些部件与扭力梁22之间的焊接接头。这些表面可以成形成提供与扭力梁22的所谓“手套”配合(“glove”fitting)连接。

如图1至图7示出的示例性实施方式，本发明的另一方面提供了一种制造扭力轴组件20的方法。该方法从制备例如金属片之类的工件的步骤开始。该方法接下来的步骤是将工件冲压成具有U形形状构型的单件式扭力梁22。冲压过程可以包括一个或多个冲压程序。经过冲压的扭力梁22具有沿着第一方向延伸的中间部段24以及至少部分地沿着大致横向于第一方向的第二方向延伸的一对拖曳臂部段26。冲压程序还可以产生一对弹簧座32，该一对弹簧座32与拖曳臂部段26一体地连接成单个件。该示例性方法接下来的步骤是将多个部件焊接至拖曳臂部段26沿着第二方向延伸的部分。特别地，将轮架34和本体安装件36焊接至拖曳臂部段26中的每一者。示例性扭力梁22具有沿着该扭力梁22的长度的开放的截面形状，并且该方法接下来的步骤是将封闭板28与扭力梁22的拖曳臂部段26接合以便封闭拖曳臂部段的截面形状，从而增加拖曳臂部段26的扭转刚度。示例性结合板28包括过渡特征部，该过渡特征部用于使扭力梁22的扭转刚度从中间部段24到拖曳臂部段26逐渐增大。

显然，根据上述教导，能够对本发明进行许多修改和变化，并且可以在所附权利要求的范围内以不同于具体描述的方式的其他方式实施。

Claims (15)

1.一种用于车辆的扭力轴组件，包括：

扭力梁，所述扭力梁为单个整体件并且沿着相反端部之间的长度延伸，所述扭力梁还具有在所述端部之间的开放的截面形状；

所述扭力梁被冲压成呈U形形状，所述扭力梁具有在一对拖曳臂部段之间沿着第一方向延伸的中间部段，其中，所述拖曳臂部段至少部分地沿着大致横向于所述第一方向的第二方向延伸，以便在所述扭力轴组件的工作期间减小所述拖曳臂部段内的扭转应力。

2.根据权利要求1所述的扭力轴组件，还包括至少一个部件，所述至少一个部件焊接至所述拖曳臂部段中的至少一者的沿着所述第二方向延伸的部分。

3.根据权利要求2所述的扭力轴组件，其中，焊接至所述拖曳臂部段中的至少一者的所述至少一个部件是轮架。

4.根据权利要求2所述的扭力轴组件，其中，焊接至所述拖曳臂部段中的至少一者的所述至少一个部件是本体安装件。

5.根据权利要求1所述的扭力轴组件，还包括一对封闭板，所述一对封闭板与所述扭力梁的所述拖曳臂部段结合以至少部分地封闭所述拖曳臂部段的所述开放的截面形状，以便增加所述拖曳臂部段的扭转刚度。

6.根据权利要求5所述的扭力轴组件，其中，所述封闭板中的每一者包括过渡部分，所述过渡部分用于使所述扭力梁的扭转刚度从所述中间部段到所述拖曳臂部段中的每一者逐渐增大。

7.根据权利要求1所述的扭力轴组件，其中，所述拖曳臂部段从所述第一方向弯曲到所述第二方向。

8.根据权利要求1所述的扭力轴组件，还包括弹簧座，所述弹簧座与所述扭力梁一体地连接成单个件。

9.一种制造扭力轴组件的方法，包括以下步骤：

制备工件；以及

将所述工件冲压成具有U形形状构型的单件式扭力梁，所述单件式扭力梁具有沿着第一方向延伸的中间部段以及至少部分地沿着大致横向于所述第一方向的第二方向延伸的一对拖曳臂部段。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括将至少一个部件焊接至所述扭力梁的所述拖曳臂部段中的至少一者的沿着所述第二方向延伸的部分的步骤。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述将至少一个部件焊接至所述扭力梁的所述拖曳臂部段中的至少一者的步骤还限定为：将至少一个轮架焊接至所述扭力梁的所述拖曳臂部段中的至少一者。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述将至少一个部件焊接至所述扭力梁的所述拖曳臂部段中的至少一者的步骤还限定为：将至少一个本体安装件焊接至所述扭力梁的所述拖曳臂部段中的至少一者。

13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述冲压所述工件的步骤还产生至少一个弹簧座，所述至少一个弹簧座与所述扭力梁的所述拖曳臂部段中的至少一者一体地连接。

14.根据权利要求9所述的方法，其中，所述扭力梁具有沿着所述扭力梁的长度的开放的截面形状，并且所述方法还包括如下步骤：将至少一个封闭板与所述扭力梁的所述拖曳臂部段中的至少一者接合，以便封闭至少一个拖曳臂部段的截面形状。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述封闭板包括过渡特征部，所述过渡特征部用于使扭力梁的扭转刚度从所述中间部段到所述至少一个拖曳臂部段逐渐增大。