CN107650609B - 扭转梁、悬架及汽车 - Google Patents

Abstract

一种扭转梁、悬架及汽车，其中，扭转梁包括：横梁，所述横梁包括第一部分，及分别与所述第一部分的长度方向的两端呈钝角设置的第二部分；所述第二部分位于所述长度方向的同一侧，所述第二部分未与所述第一部分连接的一端设有轮毂安装支架；位于所述长度方向的另一侧的纵梁，所述纵梁的一端与所述第二部分连接。本发明横梁的第二部分承担来自轮胎的力，横梁的第一部分扭转产生变形，扭转梁不易失效。

Description

扭转梁、悬架及汽车

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种扭转梁、悬架及汽车。

背景技术

现有技术中，扭转梁是悬架的关键部件，起到传力、受力和连接平衡两侧的作用。扭转梁包括横梁和纵梁，在横梁的两端分别焊接有左右纵梁。纵梁的其中一端用于安装轮毂支架，另一端用于和车身连接，轮胎传递的力由纵梁承担。

当两侧变形不等时，扭转梁发生扭转变形。纵梁与横梁的焊接区域是特别关注的部位，在扭转梁发生扭转变形时，主要是横梁扭转产生变形，由于横梁自身的刚度比纵梁的扭转刚度要小的多，在转弯工况、过深坑工况、扭曲工况等工况中，由于纵梁承担来自轮胎的力，很容易使横梁与纵梁焊接区及其附近区域产生应力集中，由于上述区域的应力值过大，可能会使横梁在该区域产生裂纹并失效，严重时造成安全事故。

发明内容

本发明解决的问题是现有技术中纵梁承担来自轮胎的力，纵梁与横梁的焊接区域容易发生应力集中，导致横梁失效。

为解决上述问题，本发明提供一种扭转梁，包括：横梁，所述横梁包括第一部分，及分别与所述第一部分的长度方向的两端呈钝角设置的第二部分；所述第二部分位于所述长度方向的同一侧，所述第二部分未与所述第一部分连接的一端设有轮毂安装支架；位于所述长度方向的另一侧的纵梁，所述纵梁的一端与所述第二部分连接。

可选的，所述第一部分和所述第二部分一体成型。

可选的，所述横梁具有用于背向车身的开口。

可选的，还包括：第一过渡梁，所述第一过渡梁的第一端与所述第一部分连接，第二端与所述纵梁连接。

可选的，，还包括：第二过渡梁，所述第二过渡梁的第一端与所述第二部分连接，第二端与所述纵梁连接。

可选的，所述第一过渡梁的第一端贯穿所述第一部分，所述第二过渡梁的第一端贯穿所述第二部分。

可选的，所述纵梁贯穿所述第二部分。

可选的，所述第一过渡梁、所述第二过渡梁及所述纵梁均为管件，且所述第一过渡梁的横截面直径和所述第二过渡梁的横截面直径均小于所述纵梁的横截面直径。

可选的，所述第一过渡梁与所述纵梁的连接点相比于所述第二过渡梁与所述纵梁的连接点，更靠近所述横梁。

可选的，所述纵梁与所述横梁的连接点至所述横梁的中心线的距离和所述纵梁未与所述横梁连接的一端至所述横梁的中心线的距离的比值为0.7-0.85。

可选的，所述横梁的横截面由优弧和线段构成，所述线段的一端与所述优弧的其中一端相切，所述线段的另一端与所述优弧的另一端围成所述横梁的所述开口。

可选的，所述钝角为140°-150°。

可选的，所述轮毂安装支架与所述第二部分具有第一连接点、所述纵梁与所述横梁具有第二连接点，第一连接点和第二连接点之间的部分设有弹簧盘。

本发明还提供一种悬架，包括：上述任一项所述的扭转梁。

本发明还提供一种汽车，包括车身和轮毂，还包括上述任一项所述的扭转梁，所述轮毂安装于所述扭转梁的轮毂安装支架上；所述纵梁未与所述横梁连接的一端与所述车身连接。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明的扭转梁包括横梁，其中横梁具有第一部分，及分别与第一部分的长度方向的两端呈钝角设置的第二部分。第二部分未与第一部分连接的一端设有轮毂安装支架。现有技术中，纵梁的一端用于安装轮毂安装支架，现有技术中这部分纵梁的作用由本发明的横梁的第二部分替代。且本发明的纵梁与横梁的第二部分连接，纵梁未与横梁连接的一端用于连接车身。纵梁几乎不承担来自轮胎的力。

当发生扭转变形时，轮胎传递的力传递至本发明横梁的第二部分，并经由第二部分传递至横梁的第一部分，横梁的第一部分扭转产生变形。且横梁的第一部分、第二部分一体成型，横梁的变形均匀。解决了现有技术中纵梁承担来自轮胎的力，并导致纵梁和横梁的焊接区域发生应力集中，现有技术的横梁失效的问题。

附图说明

图1是本发明实施例扭转梁的立体图；

图2是本发明实施例扭转梁的俯视图一；

图3是图1中A部分的放大图；

图4是图2中沿B-B方向的剖视图；

图5本发明实施例扭转梁的俯视图二，图中并标出了扭转梁各部分的尺寸关系。

具体实施方式

现有技术中纵梁承担来自轮胎的力，纵梁与横梁的焊接区域容易发生应力集中，导致横梁失效。本发明横梁承担了一部分来自轮胎的力，横梁的变形均匀，不易失效。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参考图1和图2，本发明实施例提供一种扭转梁1，包括：横梁10，横梁10包括第一部分11，及分别与第一部分11的长度方向的两端呈钝角设置的第二部分12，即本实施例中第二部分12有两个。第一部分11和第二部分12一体成型可以理解为：横梁10整体大致呈“U”型。本实施例中，第二部分12位于长度方向的同一侧，可以理解为第二部分12位于第一部分11的长度方向的左侧或右侧。第二部分12未与第一部分11连接的一端设有轮毂安装支架13。即“U”型的横梁10两端设有轮毂安装支架13.

扭转梁1还包括位于扭转梁的长度方向的另一侧的纵梁20，纵梁20的一端与第二部分12连接。纵梁20有两根，与横梁10的第二部分12的朝向相反。

现有技术中，纵梁具有两端，纵梁的两端之间的部分几乎垂直于横梁。其中，纵梁的一端用于安装轮毂安装支架，另一端用于与车身连接。现有技术中，当在轮毂安装支架上安装轮毂和轮胎后，在汽车行驶过程中，这部分纵梁会承担来自轮胎的力；由于纵梁和横梁焊接，在纵梁和横梁焊接的区域，受纵梁传递的来自轮胎的力，焊接区域容易发生应力变形，导致横梁和纵梁发生断裂，横梁失效。本发明中，用于布置轮毂安装支架的这部分纵梁的作用由本发明的横梁10的第二部分12替代。

当发生扭转变形时，轮胎传递的力传递至本发明横梁10的第二部分12，并经由第二部分12传递至横梁10的第一部分11，横梁10的第一部分11扭转产生变形。且横梁10的第一部分11和第二部分12一体成型，横梁10的结构强度增大，横梁10的变形均匀。解决了现有技术中纵梁承担来自轮胎的力，并导致纵梁和横梁的焊接区域发生应力集中，现有技术的横梁失效的问题。且本发明的纵梁20与横梁10的第二部分12连接，纵梁20未与横梁10连接的一端用于连接车身，纵梁20几乎不承担来自轮胎的力。

本实施例中，参考图3和图4，横梁10具有用于背向车身(图未示出)的开口10c。即，当在汽车上安装了本发明的扭转梁1后，横梁10的开口10c朝下(朝向路面)。横梁10的开口朝下，能使扭转梁21在较小的质量下获得较大的扭转刚度，容易满足抗侧倾的性能要求。

由于，在扭转梁1发生扭转变形时，主要是横梁10扭转产生变形，而横梁10自身的刚度比纵梁20的扭转刚度要小的多。为了提升横梁10的扭转刚度，继续参考图1和图2，本发明实施例的扭转梁1还包括：第一过渡梁30，第一过渡梁30的第一端与第一部分11连接，第一过渡梁30的第二端与纵梁20连接。

本实施例中的纵梁20有两根，相应的第一过渡梁30也为两根，两根第一过渡梁30位于两根纵梁20之间的区域。第一过渡梁30的形状不做限制，本实施例中呈弯折状。由于第一过渡梁30一端与横梁10的第一部分11连接，另一端与纵梁20连接，第一部分11、纵梁20及第一过渡梁30形成了一个三角区域，其中，纵梁20本身扭转刚度较大，形成三角区域后，横梁10的扭转刚度提升了。且，来自的轮胎的力传递至第一部分11后，第一过渡梁30也会将来自轮胎的力传递至纵梁20，纵梁20也分担了一部分的力，这样，横梁10和纵梁20连接的区域不易开裂，扭转梁不易失效变形。

为了进一步提升扭转梁1的扭转刚度，进一步防止横梁10和纵梁20焊接的区域开裂。本实施例的扭转梁1还包括：第二过渡梁40，第二过渡梁40的第一端与第二部分12连接，第二过渡梁40的第二端与纵梁20连接。

本实施例中的纵梁20有两根，相应的第二过渡梁40也为两根。第二过渡梁40的形状不做限制，本实施例中呈弯折状。由于第二过渡梁40一端与横梁10的第二部分12连接，另一端与纵梁20连接，第二部分12、纵梁20及第二过渡梁40形成了一个三角区域，其中，纵梁20本身扭转刚度较大，形成三角区域后，横梁10的扭转刚度提升了。且，来自的轮胎的力传递至第二部分12后，第二过渡梁40也会将来自轮胎的力传递至纵梁20，纵梁20也分担了一部分的力，这样，横梁10和纵梁20连接的区域不易开裂，扭转梁不易失效变形。

此外，为了更进一步的提升扭转梁1的扭转刚度，更进一步的防止横梁10和纵梁20焊接的区域开裂。本实施例中，参考图3，第一过渡梁30的第一端贯穿第一部分11，第二过渡梁40的第一端贯穿第二部分12，纵梁20贯穿第二部分12。从图3可以看出，第一过渡梁30贯穿第一部分11的开口10c,第二过渡梁40及纵梁20贯穿第二部分12的开口10c。

这样设置的目的是：第一过渡梁30、第二过渡梁40及纵梁20与横梁10接触的面积增大，能够更大程度的分担来自轮胎的力。第一过渡梁30、第二过渡梁40及纵梁20起到了加强筋的作用。更进一步的提升扭转梁1的扭转刚度，更进一步的防止横梁10和纵梁20焊接的区域开裂。

本实施例中，在横梁10上设置了第一过渡梁30和第二过渡梁40，在其它实施例中，可以选择布置其中之一，即，可以是仅布置第一过渡梁30；也可以是仅布置第二过渡梁40。

由于布置了第一过渡梁30和第二过渡梁40，扭转梁1的扭转刚度提升了，因此，扭转梁1的材料可以使用镁合金等轻质材料。采用镁合金材料，虽然单位重量物料成本上升，但是扭转梁1是普通钢材料扭转梁结构重量的50％，从这一意义上说，本发明实施例的扭转梁1的单件成本基本与普通钢材料扭转梁基本持平，但是单件重量却有大幅降低，对提高整车操控性和降低油耗，都有较大贡献。

需注意的是，本实施例中，第一过渡梁30、第二过渡梁40及纵梁20均为管件，且第一过渡梁30的横截面直径和第二过渡梁40的横截面直径均小于纵梁20的横截面直径。若第一过渡梁30的横截面直径和第二过渡梁40的横截面直径均大于纵梁20的横截面直径，就会使得横梁10扭转刚度过大，显得扭转梁1比较“硬”，不利于扭转梁1的扭转变形，尤其是不利于横梁10的扭转变形。

此外，本实施例中第一过渡梁30与纵梁20的连接点和第二过渡梁40与纵梁20的连接点不能重合，要错开布置。若重合，会导致纵梁20的扭转刚度降低。本实施例中，第一过渡梁30与纵梁20的连接点相比于第二过渡梁40与纵梁20的连接点，更靠近横梁10；在其它实施例中，也可以是：第一过渡梁30与纵梁20的连接点相比于第二过渡梁40与纵梁20的连接点，更远离横梁10。

参考图4，横梁10的横截面由优弧10a和线段10b构成，所对圆心角大于180°的圆弧叫做优弧，其中优弧10a的半径为r，优弧的弧面为360°-α，线段10b的长度为D。本实施例中，线段10b的一端与优弧10a的其中一端相切，线段10b的另一端与优弧10a的另一端围成横梁10的开口10c。

其中，25mm≦r≦45mm，包括25mm和45mm；90°≦α≦170°，包括90°和170°；25mm≦D≦45mm，包括25mm和45mm。在此范围内，横梁10的截面近似圆形的截面，圆形截面抗弯扭能力较强，变形均匀，受弯扭载荷时应力分布均匀。

参考图5，本实施例中，纵梁20与横梁10的连接点至横梁10的中心线的距离为L1，纵梁20未与横梁10连接的一端至横梁10的中心线的距离为L2，L1和L2的比值为0.7-0.85，包括0.7和0.85。

若L1和L2的比值大于0.85，相当于L1和L2的长度接近，也可以理解为纵梁20几乎垂直于横梁10，这就会导致扭转梁1的扭转刚度下降，由于纵梁20用于和车身连接，此时，纵梁20几乎垂直于横梁10后，纵梁20就起到支撑车身的作用，导致局部应力过大。

若L1和L2的比值小于0.7，相当于纵梁20和横梁10的夹角增大了，在极限情况下，纵梁20几乎平行于横梁10，此时，扭转梁1的扭转性能下降，来自轮胎的力容易导致扭转梁1变形集中，易断裂。

L1和L2的比值为0.7-0.85时，扭转梁1的扭转性能好，扭转梁1的不易断裂。

继续参考图5，第一部分11与第二部分12夹角为β，β为钝角，140°≦β≦150°，包括140°和150°。

若β大于150°，例如β为170°，由于第二部分12上的轮毂安装支架13与轮胎固定，纵梁20与车身连接；第一部分11与第二部分12夹角增大后，第二部分12保持位置不变，相当于是将第一部分11朝向车身部分布置，但受空间限制；且β增大后，扭转梁1的扭转性能会下降。

若β小于140°，就会导致第一部分11与第二部分12连接的部分应力集中，横梁10的刚度过大，不利于横梁10的扭转变形。

本实施例中，第一部分11与第二部分12夹角：140°≦β≦150°时，横梁10的扭转变形性能好，且不易出现第一部分11与第二部分12连接部分应力集中的问题。

此外，本实施例中，轮毂安装支架13至第一部分11的垂直距离为D1，纵梁20上用于和车身连接的一端至第一部分11的垂直距离为D2。本实施例中，0.95≦D1:D2≦1.1。在此范围内，将扭转梁1安装在汽车上后，扭转梁1能够很好的发挥扭转变形。

继续参考图1，本实施例的轮毂安装支架13与第二部分12具有第一连接点、纵梁20与横梁10具有第二连接点，第一连接点和第二连接点之间的部分设有弹簧盘50，相应的弹簧盘50有两个，用于安装减震器。

本发明实施例还提供一种悬架，包括上述任一所述的扭转梁1。

本发明实施例还提供一种汽车，包括车身和轮毂，还包括上述任一所述的扭转梁1，轮毂(图未示出)安装于扭转梁1的轮毂安装支架13上；纵梁20未与横梁10连接的一端与车身连接，具体为：纵梁20上设有衬套管21，在衬套管21内安装衬套实现与车身的连接。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (13)

1.一种扭转梁，其特征在于，包括：

横梁，所述横梁包括第一部分，及分别与所述第一部分的长度方向的两端呈钝角设置的第二部分；所述第二部分位于所述长度方向的同一侧，所述第二部分未与所述第一部分连接的一端设有轮毂安装支架；

位于所述长度方向的另一侧的纵梁，所述纵梁的一端与所述第二部分连接；

所述横梁具有用于背向车身的开口，所述横梁的横截面由优弧和线段构成，所述线段的一端与所述优弧的其中一端相切，所述线段的另一端与所述优弧的另一端围成所述横梁的所述开口。

2.如权利要求1所述的扭转梁，其特征在于，所述第一部分和所述第二部分一体成型。

3.如权利要求1所述的扭转梁，其特征在于，还包括：第一过渡梁，所述第一过渡梁的第一端与所述第一部分连接，第二端与所述纵梁连接。

4.如权利要求3所述的扭转梁，其特征在于，还包括：第二过渡梁，所述第二过渡梁的第一端与所述第二部分连接，第二端与所述纵梁连接。

5.如权利要求4所述的扭转梁，其特征在于，所述第一过渡梁的第一端贯穿所述第一部分，所述第二过渡梁的第一端贯穿所述第二部分。

6.如权利要求1所述的扭转梁，其特征在于，所述纵梁贯穿所述第二部分。

7.如权利要求4所述的扭转梁，其特征在于，所述第一过渡梁、所述第二过渡梁及所述纵梁均为管件，且所述第一过渡梁的横截面直径和所述第二过渡梁的横截面直径均小于所述纵梁的横截面直径。

8.如权利要求4所述的扭转梁，其特征在于，所述第一过渡梁与所述纵梁的连接点相比于所述第二过渡梁与所述纵梁的连接点，更靠近所述横梁。

9.如权利要求1所述的扭转梁，其特征在于，所述纵梁与所述横梁的连接点至所述横梁的中心线的距离和所述纵梁未与所述横梁连接的一端至所述横梁的中心线的距离的比值为0.7-0.85。

10.如权利要求1所述的扭转梁，其特征在于，所述钝角为140°-150°。

11.如权利要求1所述的扭转梁，其特征在于，所述轮毂安装支架与所述第二部分具有第一连接点、所述纵梁与所述横梁具有第二连接点，第一连接点和第二连接点之间的部分设有弹簧盘。

12.一种悬架，其特征在于，包括：权利要求1-11任一项所述的扭转梁。

13.一种汽车，包括车身和轮毂，其特征在于，还包括权利要求1-11任一项所述的扭转梁，所述轮毂安装于所述扭转梁的轮毂安装支架上；所述纵梁未与所述横梁连接的一端与所述车身连接。

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