CN107405972B - 用于加强横向件在半刚性车轴的纵臂上的附接的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于加强横向件(14)在臂(12)上的附接的方法，所述横向件具有横向于扭转弹性车轴(10)的轴线(B)。横向件(14)的横向末端区段(30)终止于自由末端边缘(32)。自由边缘(32)包括附接到纵向臂(12)的一个表面(17)的至少一个第一部(36A，36B)和附接到臂(12)的表面(17)的至少一个第二部(38A，38B)。所述方法的特征在于，该方法包括：在将横向件(14)附接在纵向臂(12)上之后，对横向件(14)壁的至少一个区域(40)进行强加热然后快速冷却的操作，该横向件壁相对于自由边缘(32)的略偏置的部(38A，38B)横向且相距一定距离地定位。

Description

用于加强横向件在半刚性车轴的纵臂上的附接的方法

技术领域

本发明涉及一种用于加强扭转弹性车轴的具有横向轴线的横向件附接到所述车轴的纵向臂上的方法，该横向件的至少一个横向末端区段由具有封闭轮廓的金属壁形成，该封闭轮廓终止于封闭廓线的自由末端边缘，该自由末端边缘沿着其整个长度附接到该纵向臂的表面，该自由边缘具有被称为“高载荷部”的至少一个第一部、以及被称为“轻载荷部”的至少一个第二部。

背景技术

已知机动车辆的后悬架装配有“半刚性”式的车轴。这种车轴主要具有两个纵向臂，扭转弹性和弯曲刚性的横向件在这两个纵向臂之间延伸。

每个臂具有可枢转地安装在车辆的底盘上的前端，而后端承载车辆的后轮。

该横向件在这两个臂之间以相对于这两个臂的前端朝向后方纵向偏置的方式进行延伸。该横向件的弹性特性允许其实现限制车身侧倾的抗侧倾功能。

已知由型材金属板制造横向件。该横向件的横向自由末端边缘通常通过焊接附接到这些臂上。该横向件的每端的自由边缘被成形以便沿其整个长度连结到相关联的臂的外表面。该附接是通过沿着该横向件与该臂之间的连结处的整个长度进行焊接来进行的。

当该横向件的自由末端区段具有封闭轮廓时，横向件的自由末端边缘沿着封闭廓线连结到该臂上。然后沉积称为“圆周”焊缝的焊缝，该焊缝围绕整个边缘延伸而跨坐该横向件和该臂。该圆周焊缝可以在单一操作中实现，焊缝的终端覆盖焊缝的初始端。因此，该焊缝限定了围绕该横向件的自由边缘同时遵循其形状的封闭轮廓线。这种焊缝在随后的描述中将被称为“环形”焊缝。

可替代地，圆周焊缝沉积在一系列连接的区段中。

该焊缝的这种环形构型使得可以消除通常存在于焊缝末端处的初始破裂，因此焊缝具有高的断裂强度。

然而，该焊缝的某些部比其他部处于更大的载荷之下。这些高载荷部容易破裂，从而削弱了该横向件到该臂上的附接。一般而言，这类横向件的末端区段被加载成围绕与该横向件的主轴线正交并且与该臂的主轴线正交的竖直轴线弯曲，使得该焊缝的最大载荷部位于该自由边缘的前端和后端。

为防止附接过早劣化，已知的是修改该横向件的末端区段轮廓以便减小自由边缘相对于该臂的高载荷部上的分离载荷。因此，当该横向件的末端区段具有闭合轮廓，即管状形状时，已知的是产生椭圆形轮廓，该椭圆形轮廓的长轴平行于该臂的主轴线延伸。

然而，在极高载荷的情况下，这种措施可能不足以确保焊缝能够承受失效。

本发明提出了一种用于以简单且花费不多的方式加强横向件到臂上的附接的方法，无需增加额外部件。

发明内容

本发明提出一种以上所述类型的方法，其特征在于，该方法包括：在将该横向件附接到该纵向臂之后，实现横向件壁的称为预应力区域的至少一个区域的收缩的操作，该横向件壁的至少一个区域被横向地定位在距离该自由边缘的至少一个轻载荷部一定距离处，用以在该横向件壁的第一部分中产生趋于使该至少一个轻载荷部远离该臂的表面移动的横向拉伸预应力，作为反作用，这种收缩在该横向件壁的第二部分中产生趋于将该自由边缘的至少一个高载荷部夹靠在该臂的表面上的横向压缩预应力。

根据本发明方法的其他特征：

-该收缩是通过该预应力区域的强加热来获得；

-该收缩通过在所述预应力区域上沉积被称为预应力焊缝的焊缝来获得；

-该自由末端边缘具有相对于该横向件的主轴线以直径上相反的方式布置的两个高载荷部和两个沿圆周方向与各高载荷部交替安排的轻载荷部，该横向件具有两个分开的预应力区域，每个预应力区域平行于相关联的轻载荷部中的一者安排；

-每个高载荷部安排在该自由边缘的纵向末端处，而每个轻载部沿着与横向方向和纵向方向正交的竖直轴线安排在轮廓的端极上；

-该横向件通过焊接被附接至该纵向臂；

-该横向件的末端区段具有细长轮廓，该细长轮廓的长轴纵向地延伸；

-该预应力焊缝仅与该横向件的壁接触；

-该预应力焊缝以跨坐该横向件的壁和该附接焊缝的方式安排。

本发明还涉及一种用于机动车辆的车轴，该车轴包括连接所述车轴的两个纵向臂的扭转弹性横向件，该横向件的至少一个横向末端区段由具有封闭轮廓的金属壁形成，该封闭轮廓终止于封闭轮廓线的自由末端边缘，该自由末端边缘沿着其整个长度连结到该纵向臂的表面，该自由边缘包括被称为“高载荷部”的至少一个第一部和被称为“轻载荷部”的至少一个第二部，该第一部附接到相关联的纵向臂的表面，该第二部附接到相关联的臂的表面，其特征在于，该横向件到这些纵向臂中的至少一者的附接是通过应用根据本发明的教导所实施的方法来加强的。

根据该车轴的另一特征，该横向件具有预应力焊缝，该预应力焊缝位于各预应力区域中，各预应力区域总体上平行于该自由边缘的各轻载荷部来安排并且与该自由边缘的各轻载荷部相距一定距离来安排。

附图说明

本发明的其他特征和优点将通过阅读以下详细说明变得清楚，为了对其加以理解将参照附图，在附图中：

-图1是示出具有附接到臂上的横向件的机动车辆后悬架的透视图，该附接根据本发明的教导进行；

-图2是更大比例的细节视图，其示出了根据本发明的教导附接到臂上的横向件的末端区段；

-图3是在应用了该方法之后该车轴的横向件的末端区段的端视图，为清楚起见，未示出与所述末端相关联的臂。

具体实施方式

在以下说明中，具有相同结构或相似功能的元件将用相同的参考数字来指代。

在随后的描述中，将以非限制性方式采用由图中的三面体“L、v、T”指示的纵向、竖直和横向取向。纵向方向“L”根据车辆的正常运动方向从后向前取向。竖直方向“V”从底部到顶部从车辆所在的地面朝向车顶取向。

图1表示机动车辆的后车轴10。该后车轴是“半刚性”式的车轴10。该后车轴具有被称为纵向臂12的两个臂12，每个臂具有总体上纵向的主轴线“A”。两个纵向臂12通过具有横向主轴线“B”的横向件14而彼此相连接。

每个纵向臂12从第一前端16延伸至第二后端18。这里，每个纵向臂12制成中空管的形状，该中空管在径向上地通过具有外表面17的管状壁来确定边界。

第一前端16旨在围绕车辆的底盘(未示出)上的横向轴线可枢转地安装。

每个纵向臂12的后末端区段配备有支架20，该支架旨在可旋转地支撑车辆的相关联的后轮(未示出)并且还可旋转地支撑与该车轮相关联的制动盘22。

在图1所示的实施例中，纵向臂12还包括用于支撑阻尼元件26的凸缘24和用于支撑车辆的悬架构件29的凸缘28。

这里，横向件14为金属型材区段的形式。横向件14的至少横向末端区段30在沿着纵向竖直平面的截面中具有封闭轮廓。在图1所示的示例中，横向件14沿其整个长度具有闭合的轮廓。因此，横向件14具有以管状方式形成为封闭轮廓的金属壁。末端区段30的壁是实心的，即没有任何孔、凹陷或缺口。

横向件14在竖直平面和纵向平面中以弯曲刚性方式制成并且围绕其主轴线“B”以扭转弹性方式制成。

横向件14从用于连接到第一纵向臂12的第一横向末端区段30延伸到用于连接到第二纵向臂12的第二横向末端区段30。

横向件14的各个末端区段30以相同的安排和相同的方法连接到相关联的纵向臂12。下面将参照图2描述横向件14的单个末端区段30附接到相关联的纵向臂12，此描述适用于将另一末端区段30附接到另一纵向臂12。

如图2所示，末端区段30沿着相关联的纵向臂12延伸远至横向自由末端边缘32。由于末端区段30的封闭轮廓，自由边缘32具有封闭轮廓线。自由边缘32被成形以遵循区段30所要附接的纵向臂12的外表面17的形状。因此，自由末端边缘32沿其整个长度被连结到纵向臂12的外表面17上。

横向件14的末端区段30通过焊接被附接到相关联的纵向臂12。因此，被称为附接焊缝34的焊缝沉积在跨坐纵向臂12的外表面17和横向件14的外壁的自由边缘32周围。焊缝34因此具有环形形状。这种附接焊缝34也称为“圆周”。因此，自由边缘32沿其整个长度附接到纵向臂12的外表面17。

这里，这个附接焊缝34是在单一操作中产生的。附接焊缝34的终端与其初始端重叠。

根据未示出的变体，通过沉积端部重叠的连续的焊缝区，在若干操作中产生附接焊缝。

根据未示出的本发明的变体，该横向件的自由边缘通过钎焊附接到该纵向臂。

车轴10在使用过程中，横向件的末端区段30尤其经受绕竖向轴线(未示出)的弯曲载荷，该竖直轴线紧靠横向件14的主轴线“B”通过。结果，自由边缘32的前部36A和后部36B，即距离竖直弯曲轴线纵向最远的部分36A、36B，相对于纵向臂12的外表面17交替地经受强的分离力。这里，这些高载荷部36A、36B围绕着纵向上距离横向件14的主轴线“B”最远的前后两个极、相对于横向件14的主轴线“B”以直径上相反的方式安排，如图3所示。

相反，自由边缘32的其他上部38A和下部38B经受的分离载荷低的多。这些轻载荷部38A、38B围绕两个极安排，所述两个极安排在横向件14的主轴线“B”的竖直方向的上方和下方。这些轻载荷部38A、38B因此沿圆周方向与高载荷部36A、36B交替地安排。

在下面参考图2所示的实施例的描述中，以下将自由边缘32的高负荷部称为前部36A和后部36B。类似地，轻载荷部将被称为上部38A和下部38B。

因此，分离力集中在前部36A和后部36B上，这导致附接焊缝34由于疲劳而在这些部36A、36B中过早地劣化。

为将施加到前部36A和后部36B的分离载荷的一部分朝上部38A和下部38B转移，从而降低前部36A和后部36B的载荷强度，这里，横向件14的末端区段30具有细长轮廓，该细长轮廓的长轴被纵向地定向为平行于纵向臂12的主轴线“A”，以便增加自由边缘32的前部36A和后部36B之间的纵向距离。

然而，在极端载荷的某些情况下，作用在前部36A和/或后部36B上的分离力仍然过大。

本发明提出了一种用于加强横向件14到纵向臂12上的附接的简单且花费不多的方法。

通过焊接将横向件14附接到纵向臂12上之后，在横向上与自由边缘32的每个上部和下部轻载荷部38A、38B相距一定距离的横向件14的壁的区域40(称为“预应力区域”)经受收缩操作。换言之，用于实现预应力区域40的收缩的操作是在横向件14已经附接到纵向臂12上之后进行的。

在图2示出的实例中，横向件14具有上预应力区域40和下预应力区域40。各预应力区域40沿着总体上平行于自由边缘32的相关联的上部38A或下部38B的条带周向地延伸。因此，预应力区域40沿着总体上正交于横向件14的轴线的条带延伸。因此，分别被横向地界定在预应力区域40与自由边缘32的上部38A或下部38B之间的横向件14的壁的上或下第一自由端部39A、39B不经受此收缩操作。

还相应地限定了横向件14的壁的前第二自由端部41A或后第二自由端部41B，其在周向上被插入在上第一自由端部39A与下第一自由端部39B之间，并且分别通过自由边缘32的前部36A或后部36B在一个方向上被横向地界定。

此预应力区域40的收缩在与预应力区域40的圆周方向正交的相关联的上第一壁自由端部39A或下第一壁自由端部39B上产生拉伸预应力。相关联的上第一壁部39A或下第一壁部39B上的拉伸预应力在图2中由箭头“F1”展示。该拉伸预应力在附接焊缝34上产生了比在附接焊缝34的屈服点上低得多的张力。该收缩因此产生被称为拉伸预应力的预应力，该预应力被局部施加到第一壁部39A、39B并且趋于使自由边缘32的上部38A或下部38B相对于纵向臂12横向地分离。

然而，由于各上部38A和下部38B通过附接焊缝34保持附接在纵向臂12上，所以这种收缩在反作用时产生对横向件14的第二壁部41A、41B的压缩预应力，如图2中的箭头“F2”所展示的。这种压缩预应力趋于将前自由边缘部36A和后自由边缘部36B压靠在纵向臂12的外表面上。

就此而言，每个预应力区域40被安排成足够靠近自由边缘32的相关联的上部38A或下部38B，以便由收缩引起的张力经由第一壁39A、39B传递到所述部38A、38B。这是因为，如果预应力区域40被安排成与自由边缘32相距太远，则张力将被横向件14的壁的固有弹性所吸收。

此外，在相对于高载荷前部36A和高载荷后部36B横向地安排之前，预应力区域40被周向地中断。这可以避免在已经承受高载荷的自由边缘32的前部36A和/或后部36B的末端增加拉伸预应力。

各前后部36A、36B相对于纵向臂12的压缩预应力的强度随着预应力区域40的周向长度与前后部36A、36B的线性长度之间比率的增加而变高。因此，给定横向件14的横向末端区段30的细长形状，上部38A和下部38B的线性长度大于高载荷的前部36A和后部36B的线性长度。这使得可以根据加强横向件14与臂12的附接所需的预应力强度来适配上部和下部两个预应力区域40的长度。因此，上部和下部两个预应力区域40的累积长度与自由边缘32的前部36A、后部36B的线性长度之间的比率可以在0.2与1.2之间，例如，该比率等于0.25。

根据图2中所示的方法的实施例，该收缩操作通过在所述预应力区域40的外表面上沉积焊缝42来进行。此后，这个焊缝42将被称为预应力焊缝42以将其与附接焊缝34区分开。确切地说，已经发现，为了在前部36A和后部36B上各产生压缩预应力，在预应力区域40上沉积熔融金属以形成预应力焊缝42，随着预应力焊缝42的冷却会产生有效的收缩。

如上所解释的，这些预应力焊缝仅在预应力区域40中沉积，而不在与高载荷部横向相对定位的区域中沉积，以便不在高载荷部上产生张力。

这里，这些预应力焊缝42仅旨在产生收缩。它们不履行任何附接功能。因此，这些预应力焊缝42仅与横向件14的壁接触。

根据本发明的变体(未示出)，这些预应力焊缝以在横向件14的壁与附接焊缝34之间跨坐的方式进行安排。在这种情况下，这些部。

通过沉积预应力焊缝42获得收缩效果具有执行起来容易且花费不多的优点。这是因为用于车轴10的生产线已经具有适于生成这种预应力焊缝42的焊接装置。

根据本发明的变体(未示出)，预应力区域的收缩是通过使所述区域变窄来获得。这种变窄可以例如通过对预应力区域进行喷丸处理或通过锤击来获得。

根据本发明的另一变体(未示出)，预应力区域的收缩仅通过预应力区域的强加热来获得、无需沉积焊缝。

如此生产的车轴10允许分离载荷被更好地分布在横向件14的自由边缘32周围。确切地说，当自由边缘32的前部36A或后部36B中的一者经受高分离载荷时，压缩预应力与分离载荷对抗。结果，分离载荷的一部分(等于压缩预应力)被传递到轻载荷部38A、38B。因此，附接焊缝34在高载荷下在更大的长度上起作用，从而降低疲劳劣化的风险。

Claims (11)

1.一种用于加强扭转弹性车轴(10)的具有横向轴线(B)的横向件(14)到所述车轴(10)的纵向臂(12)上的附接的方法，该横向件(14)的至少一个横向末端区段(30)由具有封闭轮廓的金属壁形成，该封闭轮廓终止于封闭轮廓线的自由末端边缘(32)，该自由末端边缘(32)沿着其整个长度附接到该纵向臂(12)的表面(17)，该自由末端边缘(32)具有称为“高载荷部”的至少一个第一部(36A，36B)、以及被称为“轻载荷部”的至少一个第二部(38A，38B)，

其特征在于，该方法包括：在将该横向件(14)附接到该纵向臂(12)之后，实现该横向件(14)的壁的被称为预应力区域的至少一个区域(40)的收缩的操作，该横向件的壁的至少一个区域被横向地定位在距离该自由末端边缘(32)的至少一个轻载荷部(38A，38B)一定距离处，用以在该横向件(14)壁的第一部分中产生趋于使该至少一个轻载荷部(38A，38B)远离该臂(12)的表面(17)进行移动的横向拉伸预应力，作为反作用，这种收缩在该横向件(14)壁的第二部分中产生趋于将该自由末端边缘的至少一个高载荷部(36A，36B)夹靠在该臂的表面(17)上的横向压缩预应力。

2.如前项权利要求所述的方法，其特征在于，该收缩是通过该预应力区域(40)的强加热获得。

3.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，该收缩通过在所述预应力区域(40)上沉积被称为预应力焊缝的焊缝(42)获得。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该自由末端边缘(32)具有相对于该横向件(14)的主轴线(B)以直径上相反的方式布置的两个高载荷部(36A，36B)和两个沿圆周方向与各高载荷部(36A，36B)交替安排的轻载荷部(38A，38B)，该横向件(14)具有两个分开的预应力区域(40)，每个预应力区域被安排成平行于相关联的轻载荷部(38A，38B)中的一者。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，每个高载荷部(36A，36B)被安排在该自由末端边缘(32)的纵向末端，而每个轻载荷部(38A，38B)沿着与横向和纵向方向正交的竖直轴线被安排在轮廓的端极上。

6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该横向件(14)通过焊接附接至该纵向臂(12)。

7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该横向件(14)的末端区段(30)具有细长轮廓，该细长轮廓的长轴纵向地延伸。

8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该预应力焊缝(42)仅与该横向件(14)的壁接触。

9.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该横向件(14)的横向末端区段(30)通过附接焊缝(34)被附接到相关联的纵向臂(12)，该预应力焊缝(42)以跨坐该横向件(14)的壁和该附接焊缝(34)的方式进行安排。

10.一种用于机动车辆的车轴(10)，该车轴包括连接所述车轴(10)的两个纵向臂(12)的扭转弹性横向件(14)，该横向件(14)的至少一个横向末端区段(30)由具有封闭轮廓的金属壁形成，该封闭轮廓终止于封闭廓线的自由末端边缘(32)，该自由末端边缘(32)沿着其整个长度连结至该纵向臂(12)的表面(17)，该自由末端边缘(32)包括称为“高载荷部”的至少一个第一部(36A，36B)和称为“轻载荷部”的至少一个第二部(38A，38B)，该第一部附接到相关联的纵向臂(12)的表面(17)，该第二部附接到相关联的臂(12)的表面(17)，

其特征在于，该横向件(14)与这些纵向臂(12)中的至少一者的附接是通过应用如以上权利要求中的任一项所述的方法来加强。

11.如前项权利要求所述的车轴(10)，其特征在于，该横向件(14)具有预应力焊缝(42)，该预应力焊缝位于各预应力区域中，该预应力区域总体上平行于该自由末端边缘的各轻载荷部来安排并且与该自由末端边缘的各轻载荷部相距一定距离来安排。

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