CN107554223B - 扭转梁及后悬架总成 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种扭转梁及后悬架总成。扭转梁包括间距设置且形成固连的两个边板，两个所述边板的宽度边构成与纵臂的焊接固连，于各所述边板的两个宽度边之间形成所述边板的底边，于各所述边板的角点处形成有外突部，所述外突部具有与所述纵臂焊接的长度边，所述长度边沿所述边板的长度方向设置，且由所述宽度边向外延伸。本扭转梁，由于形成有外突部，该外突部长度边的设置，有效的分散了应力，降低了应力的集中，在保证扭转梁刚度的前提下，提高了扭转梁以及整个扭转梁安装结构的耐久性和可靠性，且便于一体成型制造。

Description

扭转梁及后悬架总成

技术领域

本发明涉及车辆悬置连接结构技术领域，特别涉及一种扭转梁。同时，本发明还涉及一种具有该扭转梁的后悬架总成。

背景技术

随着汽车产业的飞速发展，扭转梁非独立悬架的应用越来越广泛，其具有结构简单、成本低、易于布置等特点。悬架系统不仅影响乘坐舒适性、操纵稳定性等方面，在整车安全性也起着关键性作用，如果出现质量问题，将可能造成严重安全后果，对驾驶及乘坐人员带来巨大伤害。

扭转梁安装结构中，主要包括扭转梁本体、纵臂、扭杆、螺旋簧支座、减震器支架、轮毂支架等，扭转梁本体为左右对称结构，其两端搭接在两侧纵臂上，并通过焊接相连，螺旋簧支座与纵臂焊接相连，扭杆采用直杆结构，直接或者通过支架间接焊接到两侧纵臂上，为扭转梁总成提供足够的扭转刚度及弯曲刚度。扭转梁本体与两侧纵臂搭接，然后通过焊接工艺相连，焊道为沿整车X方向，由于扭转梁本身结构及焊接工艺，焊道末端易与扭梁本体端部圆弧部分形成尖角，形成应力集中，在两侧车轮发生跳动，扭转梁总成受扭转作用时，此应力集中区域极易发生疲劳失效，严重影响扭转梁总成耐久性能及安全性能。

为了降低应力集中，防止焊接处的疲劳失效，现有技术中，有添加加强板结构的设计，该设计是将加强板焊接在纵臂和扭转梁之间，并形成对纵臂、扭转梁之间焊缝的覆盖，进而实现双焊接加强效果，但该结构中，由于加强板和扭转梁之间为单独设置的分体结构，二者于空间上仅是进一步增加连接强度，不能有效的降低应力的集中。

此外，目前扭杆结构，虽然增强了扭转梁的扭转、弯曲刚度，但在左、右车轮发生跳动，使得扭转梁安装结构受到扭转作用时，扭杆中间区域受拉伸作用，而在扭杆与纵臂焊接相连区域，由于扭杆本身变形及焊接工艺的影响，会对焊道及其热影响区域形成高强度的拉、压复合作用，会极大程度的降低此区域寿命。

除了如上结构所具有的缺陷，由于螺旋簧支座通过焊接工艺连接固定到纵臂上，在螺旋簧压缩过程中，螺旋簧支座承受螺旋簧的作用载荷，并通过焊道传递到纵臂。此种连接固定方式会导致螺旋簧支座整体为悬臂梁受力结构，刚度较低，在承受载荷过程中，变形较大，降低支座及纵臂焊接区域疲劳强度，影响产品可靠性。

因此，现有技术中，并未较好的解决扭转梁和纵臂之间因焊接产生的应力集中问题，使得车辆性能较低。

发明内容

鉴于此，本发明旨在提出一种扭转梁，以解决扭转梁和纵臂之间因焊接而导致的应力集中问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种扭转梁，包括间距设置且形成固连的两个边板，两个所述边板的宽度边与纵臂焊接固连，于各所述边板的两个宽度边之间形成所述边板的底边，两个所述边板的四个角点中的至少一个角点处，形成有外突部，所述外突部具有与所述纵臂焊接的长度边，所述长度边沿所述边板的长度方向设置，且由所述宽度边向外延伸。

进一步的，所述外突部的长度边长度大于所述边板厚度的4倍。

进一步的，所述外突部具有连接于所述长度边和所述底边之间的过渡边。

进一步的，所述长度边包括与所述宽度边圆滑相连的第一弧度边，以及过渡连接于所述第一弧度边和所述过渡边的第二弧度边。

进一步的，所述第一弧度边的半径大于所述边板厚度的1.5倍，所述第二弧度边的半径大于所述边板的厚度。

进一步的，所述过渡边包括与所述第二弧度边圆滑相连的第三弧度边，以及过渡连接于所述第三弧度边和所述底边之间的第四弧度边。

进一步的，所述第三弧度边的半径大于所述边板厚度的2倍，所述第四弧度边的半径大于所述边板厚度的3倍。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明所述的扭转梁，由于在边板的角点处形成有外突部，该外突部长度边的设置，使得整个扭转梁与纵臂之间的焊缝包括两个部分，一个是边板宽度边形成的焊缝，另一个是外突部长度边形成的焊缝，这两个焊缝成角度设置，有效的分散了应力，降低了应力的集中，在保证扭转梁刚度的前提下，提高了扭转梁以及整个扭转梁安装结构的耐久性和可靠性，且便于一体成型制造。

本发明同时提供了一种后悬架总成，包括两个间距设置的纵臂，于两个所述纵臂之间焊接有如上所述的扭转梁。

进一步的，于两个所述纵臂之间连接有扭杆，所述扭杆具有与两个所述纵臂固连的连接段，中间段，以及连接所述连接段和所述中间段的圆弧过渡段，所述中间段的轴线和所述连接段的轴线间距设置。

进一步的，所述中间段为直线段。

进一步的，所述中间段轴线和所述连接段轴线之间的高度差为所述扭杆直径的1.4～1.6倍。

进一步的，所述中间段轴线和所述连接段轴线之间的高度差为所述扭杆直径的1.5倍。

进一步的，所述圆弧过渡段波谷轴线和所述连接段轴线之间的高度差为所述扭杆直径的2.3～2.6倍。

进一步的，所述圆弧过渡段波谷轴线和所述连接段轴线之间的高度差为所述扭杆直径的2.5倍。

进一步的，于所述纵臂和所述扭转梁围构的区域内，设有与所述纵臂固连的螺旋簧支座，于所述螺旋簧支座和所述纵臂之间连接有加强支架。

进一步的，所述加强支架为填充于所述螺旋簧支座和所述纵臂之间夹角区域内的三角形。

进一步的，所述加强支架的高度不小于所述螺旋簧支座与所述纵臂之间焊接面高度的0.5倍。

进一步的，所述加强支架距所述螺旋簧支座和所述纵臂之间焊接面上边缘的高度小于所述螺旋簧支座板厚的3倍。

相对于现有技术，本发明所述的后扭转梁安装结构和如上所述的扭转梁具有相同的效果，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例一的立体结构示意图；

图2为图1中外突部的局部放大结构示意图；

图3为图2中A部局部放大结构示意图；

图4为图1使用状态下的结构示意图；

图5为本发明实施例二的部分立体结构示意图；

图6为图5中扭杆的整体结构示意图；

图7为图5中扭杆和纵臂连接结构示意图；

图8为图5中安装有加强支架的结构示意图；

图9为加强支架的结构示意图；

图10为图9的俯视图。

附图标记说明：

1-扭转梁，101-边板，102-顶板，103-宽度边，104-底边，105-外突部，1051-长度边，10511-第一弧度边，10512-第二弧度边，1052-过渡边，10521-第三弧度边，10522-第四弧度边，10523-直边，2-纵臂，201-焊道，3-扭杆，301-连接段，302-中间段，303-圆弧过渡段，4-螺旋簧支座，5-加强支架。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例一

本实施例涉及一种扭转梁1，由图1所示，扭转梁1的整体结构主要包括两个边板101，两个边板101为板状结构，且两个边板101之间间距设置，并通过位于两个边板101顶部的顶板102，将两个边板101固连一起，以形成扭转梁1的主体结构，并使主体结构的纵截面形状成类似的“n”形。两个边板101长度方向的自由端的边缘面，即为边板101的宽度边103，而每个边板101的、与顶板102相对的边缘面，即形成了每个边板101的底边104，每个边板101的一个底边104和两个宽度边103连接点处则形成了该边板的两个角点，故此，两个边板具有四个角点。通过如上描述，可以得知，每个边板101均具有以图1所示状态下的、位于左右两侧的两个宽度边103，具有于两个宽度边103之间的一个底边104，以及与顶板102形成固连的一个顶边；位于两个边板101同一侧的两个宽度边103，构成了与如下描述的纵臂的焊接固连。在制造加工时，两个边板101以及一个顶板102，可以一体成型。

为了清楚的对本发明进行说明，图2示出了扭转梁1的部分结构，由图2所示，本实施例涉及的扭转梁1，其改进之处，是两个所述边板101的四个角点中的至少一个角点处，形成有外突部105，该外突部105构成与纵臂的焊接固连，其设置应确保该外突部105的结构中，具有由宽度边103向外延伸的长度边1051，该长度边1051主要是沿着边板101长度方向设置，即长度边1051与边板101的长度方向保持大致的一致性，其可以与边板101的长度方向平行，也可以与边板101的长度方向成一定的夹角，但其整体趋势是沿着边板的长度方向延伸的。基于此，可以理解为，长度边1051与边板101的宽度边103处于大致垂直的状态。长度边1051同样构成了与如下描述的纵臂的焊接固连。通过长度边1051的设置，在使宽度边103和长度边1051同时与纵臂焊接时，能够使焊接路径(即焊道)为非直线，进而实现对焊接处的应力发散，提高整体的连接效果，对焊接处疲劳裂纹的产生及裂纹的扩展具有较好的抑制作用。本实施例中，由图1所示，外突部105为位于同一个边板101两个角点处的两个，以使扭转梁1的两端均具有与纵臂焊接的外突部。基于此，可以理解为，外突部105可以设置为一个，即扭转梁1仅与其中一个纵臂具有外突部105焊接结构，也可以具有四个，本实施例将外突部105设置成在同一边板101上，具有更好的应力分散效果。

基于如上整体设计思路及结构的描述，为了进一步提高整体的连接效果，进一步改善对应力进行发散的效果，本实施例基于如上的结构，将外突部105的外廓分为长度边1051，以及连接于长度边1051和底边104之间的过渡边1052。由图2结合图3所示，长度边1051包括与宽度边103圆滑相连的第一弧度边10511，以及过渡连接于第一弧度边10511和过渡边1052的第二弧度边10512。第一弧度边10511和第二弧度边10512同样圆滑过渡连接，这样，在保证长度边1051的长度d的基础上，能够将长度边1051处形成的焊道，产生一定的路线变形，产生更好的应力分散效果。而过渡边1052包括与第二弧度边圆滑相连的第三弧度边10521，以及过渡连接于第三弧度边10521和底边104之间的第四弧度边10522，为了进一步提高整体连接强度，在过渡边1052还包括连接于第三弧度边10521和第四弧度边10522之间的直边10523。

此外，外突部105外廓尺寸的设计中，与边板101的厚度具有一定的关联性，建立外突部105尺寸设计与边板101厚度的关联性，能够在如上效果基础上，进一步提高焊接处的应力发散作用，更好的抑制焊接处疲劳裂纹的产生及扩展。基于此，本实施例中，由图2结合图3所示，外突部105的长度边1051的长度d，大于边板101厚度的4倍。基于此的进一步研究，第一弧度边10511的半径大于边板101厚度的1.5倍，第二弧度边10512的半径大于所述边板的厚度；第三弧度边10521的半径大于边板101厚度的2倍，第四弧度边10522的半径大于边板101厚度的3倍。

如上结构在应用安装时，如图4所示，为了清楚的对扭转梁1的安装结构进行描述，图4示出了扭转梁1的一端与一个纵臂2的连接的结构，可以看出，在将扭转梁1与纵臂2焊接安装时，扭转梁1的两个边板101与纵臂2的两个相对面形成焊接固连，二者间形成焊道201，由如上结构描述以及图4可以看出，焊道201主要有两部分构件形成，其一是边板101的宽度边103，其二是外突部105的长度边1051，长度边1051因第二弧度边10512的设置，可以使焊道201的尾端具有一定的变向，以形成更好的应力分散效果，当扭转梁在受到扭转作用时，作用载荷将由以前因宽度边103焊接的单一焊道形式，变为不同方向承受的焊道201形式，对疲劳裂纹的产生及扩散具有更加的抑制效果。

实施例二

本实施例涉及一种后悬架总成，包括两个间距设置的纵臂2，于两个纵臂2之间焊接有实施例一的扭转梁1。图5示出了后扭转梁安装结构的其中一个纵臂2和部分扭转梁1结构连接下的结构，由图5结合图7所示，在两个纵臂2之间连接有扭杆3，扭杆3被收容于扭转梁1的两个边板101之间，并在两个纵臂2之间延伸。

图6示出了本实施例的扭杆3的结构，图7示出了扭杆3与两个纵臂2的连接结构。由图6结合图7可以看出，扭杆3的两端形成有与两个纵臂2固连的连接段301，位于中部的中间段302，以及连接连接段301和中间段302的圆弧过渡段303。其中，连接段301和中间段302以图7所示状态成水平设置，即二者为直线段，圆弧过渡段303将连接段301和中间段302平滑过渡连接，连接段301靠近扭转梁1的顶板102设置，而中间段302和圆弧过渡段303远离顶板102。这样，使得中间段302的轴线和连接段301的轴线之间，形成高度差。通过该结构的设置，当车轮受到路面影响，产生上下跳动，以使左、右车轮之间产生高度差时，扭杆3因存在连接段和中间段302的高度差以及圆弧过渡段303的设置，可以在两个连接段之间产生相对扭转，将现有直线型扭杆的拉伸变形部分，转化为本实施例扭杆3的扭转变形，并通过圆弧过渡段303进行载荷释放。具体事例以图7所示结构为例，当扭杆3的左端的连接段301升高，而右端的连接段301不变时，扭杆3的两端会产生相对扭转，由于连接段301的轴线和与发生扭转的中间段302的轴线具有高度差，因此，两侧车轮之间的高度差将部分转变为扭杆3的扭转变形。由于扭杆3的扭转变形，并非全部为拉伸变形，因此，扭杆3与两侧的车辆纵避2焊接区域承受的拉、压复合作用降低，大幅改善扭杆3与纵臂2焊接区域的应力。

基于如上结构，为了更好的提高扭杆3的使用效果，由图7所示状态可知，圆弧过渡段303于中间段302的下方形成波谷，圆弧过渡段303波谷处的轴线和中间段302轴线以及连接段310的轴线均存在高度差。

此外，为了更好的提高扭杆3的性能，在确保扭杆3强度的同时，进一步提高对焊接处应力的改善效果，如上各段之间的距离与扭杆3的直径具有一定的关联度。基于此，本实施例中，中间段302轴线和连接段301轴线之间的高度差d1为扭杆直径的1.4～1.6倍，最优设计为1.5倍。圆弧过渡段303波谷轴和连接段301轴线之间的高度差d2为扭杆3直径的2.3～2.6倍，最优设计为2.5倍。

此外，为了更进一步提高整个后悬架总成的使用效果，如图8、图9所示，在螺旋簧支座4和纵臂2之间，连接有加强支架5。其中，螺旋簧支座4设置在纵臂2和扭转梁1围构的区域内，并位于以图8所示状态的扭转梁1的下方。加强支架5的设置，可以增加螺旋簧支座4和纵臂2的连接强度，使螺旋簧支座4在受到螺旋簧载荷作用时，降低结构变形，提高整体稳定性和疲劳寿命。基于此，本实施例中，如图8结合图9、图10所示，螺旋簧支座4整体结构为三角形机构，其安装时，填充于螺旋簧支座4和纵臂2之间夹角区域内，其一侧与螺旋簧支座4焊接相连，另一侧与纵臂2焊接相连，两侧焊接形成的焊道均为满焊。为了进一步提高加强支架5的加强效果，本实施例中，加强支架5于整车上的高度不低于螺旋簧支座4与纵臂2之间焊接面高度的0.5倍，贴近螺旋簧支座4焊接面上边缘，加强支架5与螺旋簧支座4和纵臂2之间焊接面上边缘的高度，小于螺旋簧支座4板厚的3倍。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种扭转梁(1)，其特征在于：包括间距设置且形成固连的两个边板(101)，两个所述边板(101)的宽度边(103)与纵臂(2)焊接固连，于各所述边板(101)的两个宽度边(103)之间形成所述边板(101)的底边(104)，两个所述边板(101)的四个角点中的至少一个角点处，形成有外突部(105)，所述外突部(105)具有与所述纵臂(2)焊接的长度边(1051)，所述长度边(1051)沿所述边板(101)的长度方向设置，且由所述宽度边(103)向外延伸；所述外突部(105)具有连接于所述长度边(1051)和所述底边(104)之间的过渡边(1052)，所述长度边(1051)包括与所述宽度边(103)圆滑相连的第一弧度边(10511)，以及过渡连接于所述第一弧度边(10511)和所述过渡边(1052)之间的第二弧度边(10512)。

2.根据权利要求1所述的扭转梁(1)，其特征在于：所述外突部(105)的长度边(1051)长度大于所述边板(101)厚度的4倍。

3.根据权利要求2所述的扭转梁(1)，其特征在于：所述第一弧度边(10511)的半径大于所述边板(101)厚度的1.5倍，所述第二弧度边(10512)的半径大于所述边板(101)的厚度。

4.根据权利要求1所述的扭转梁(1)，其特征在于：所述过渡边(1052)包括与所述第二弧度边(10512)圆滑相连的第三弧度边(10521)，以及过渡连接于所述第三弧度边(10521)和所述底边(104)之间的第四弧度边(10522)。

5.根据权利要求4所述的扭转梁(1)，其特征在于：所述第三弧度边(10521)的半径大于所述边板(101)厚度的2倍，所述第四弧度边(10522)的半径大于所述边板(101)厚度的3倍。

6.一种后悬架总成，包括两个间距设置的纵臂(2)，其特征在于：于两个所述纵臂(2)之间焊接有如权利要求1至5中任一项所述的扭转梁(1)。

7.根据权利要求6所述的后悬架总成，其特征在于：于两个所述纵臂(2)之间连接有扭杆(3)，所述扭杆(3)具有与两个所述纵臂(2)固连的连接段(301)，中间段(302)，以及连接所述连接段(301)和所述中间段(302)的圆弧过渡段(303)，所述中间段(302)的轴线和所述连接段(301)的轴线间距设置。

8.根据权利要求7所述的后悬架总成，其特征在于：所述中间段(302)为直线段。

9.根据权利要求7或8所述的后悬架总成，其特征在于：所述中间段(302)轴线和所述连接段(301)轴线之间的高度差为所述扭杆(3)直径的1.4～1.6倍。

10.根据权利要求9所述的后悬架总成，其特征在于：所述中间段(302)轴线和所述连接段(301)轴线之间的高度差为所述扭杆(3)直径的1.5倍。

11.根据权利要求7或8所述的后悬架总成，其特征在于：所述圆弧过渡段(303)波谷轴线和所述连接段(301)轴线之间的高度差为所述扭杆(3)直径的2.3～2.6倍。

12.根据权利要求11所述的后悬架总成，其特征在于：所述圆弧过渡段(303)波谷轴线和所述连接段(301)轴线之间的高度差为所述扭杆(3)直径的2.5倍。

13.根据权利要求6所述的后悬架总成，其特征在于：于所述纵臂(2)和所述扭转梁(1)围构的区域内，设有与所述纵臂(2)固连的螺旋簧支座(4)，于所述螺旋簧支座(4)和所述纵臂(2)之间连接有加强支架(5)。

14.根据权利要求13所述的后悬架总成，其特征在于：所述加强支架(5)为填充于所述螺旋簧支座(4)和所述纵臂(2)之间夹角区域内的三角形。

15.根据权利要求14所述的后悬架总成，其特征在于：所述加强支架(5)的高度不小于所述螺旋簧支座(4)与所述纵臂(2)之间焊接面高度的0.5倍。

16.根据权利要求14所述的后悬架总成，其特征在于：所述加强支架(5)距所述螺旋簧支座(4)和所述纵臂(2)之间焊接面上边缘的高度小于所述螺旋簧支座(4)板厚的3倍。