CN107719059A - 一种变刚度扭力梁式车桥组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种变刚度扭力梁式车桥组件，包括纵梁(1，2)，以及与其连接的横梁(3)；纵梁(1，2)与横梁(3)通过连接部(6)相互连接，其特征在于：所述连接部(6)处设置有剪切空腔部(11)，沿着所述横梁(3)端部(7)周向设置有剪切部件(9)，在剪切空腔部(11)中填充有剪切增稠流体复合材料(10)，该扭力梁式车桥组件通过剪切增稠流体复合材料的使用，在横梁纵梁连接区域的刚度可随着车辆载荷和变形的变化而变化，在各种载荷条件下，保证了扭力梁式车桥组件的可靠性。

Description

一种变刚度扭力梁式车桥组件
技术领域
本发明涉及一种车辆车桥，尤其涉及一种可变刚度的、扭力梁式车桥组件。
背景技术
扭力梁式车桥在现代车辆中应用十分广泛。扭力梁式车桥组件，包括纵梁和设置在纵梁之间的横梁结构。扭力梁式车桥组件中的横梁，能够吸收、导入并平衡车辆行进中的纵梁和车身的变形载荷，表现为横梁的扭转变形和弯曲变形等形式。扭力梁式车桥，通过缓冲外部冲击力和变形，提高车辆的操纵稳定性和方向稳定性。
扭力梁式车桥组件中，横梁经常受到扭转变形和剪切力的作用，横梁和纵梁连接区域的刚度要求非常高。在过大扭转载荷作用下，横梁发生过大扭转变形，那么横梁和纵梁连接区域经常发生扭转断裂或者破坏的可能。横梁和纵梁的连接方式，一般采用焊接、螺钉螺栓等紧固连接件连接或者类似键连接的凸凹卡齿连接等。通过这样的连接，实现纵梁、车身和横梁之间载荷的传导。为了防止载荷过大，使得连接区域被破坏，往往增加焊点，增加紧固连接件的数量，增加键等凸凹卡齿连接件的数量，来提高横梁和纵梁连接区域的刚度。
然而，上述焊点及连接部位的增加，带来了结构复杂性的提高，而且连接部位的加工精度要求更高，不易加工，连接部位之间的距离不均匀，则会带来横梁的扭转载荷作用不均，影响扭力梁式车桥的工作性能；同时，连接部位的增加，部件需要开设更多的孔，或者凹部，使得纵梁或横梁出现更多的结构薄弱点，也影响了扭力梁式车桥组件的整体结构强度。
键式连接的扭力梁式组件，在使用过程中因为载荷的作用会导致连接处发生松动，磨损，会带来横梁的扭转载荷作用不均，也会影响扭力梁式车桥的工作性能。
车辆在行驶过程中，载荷是多变的，有时会遇到缓慢的载荷，有时会遇到瞬时冲击，上述刚性连接的扭力梁式，其在多变载荷的作用下不能很好的完成应有的工作，而且在多变载荷作用下容易出现疲劳，失效等现象，容易将驾驶人员和乘坐人员置于危险之中。
因此，有必要提供一种横梁纵梁连接部位结构简单、能够在多种载荷情况下具有可靠工作性刚度的扭力梁式车桥组件。
发明内容
本发明提供了一种变刚度扭力梁式车桥组件，包括纵梁(1，2)，以及与其连接的横梁(3)；纵梁(1，2)与横梁(3)通过连接部(6)相互连接，其特征在于：所述连接部(6)处由横梁(3)端部(7)和纵梁(1，2)上设置的外接部件(8)组成，沿着所述横梁(3)端部(7)周向设置有内剪切部件(9)，外接部件(8)和内剪切部件(9)之间设置剪切空腔部(11)，在剪切空腔部(11)中填充有剪切增稠流体(10)。
进一步优选的，所述外接部件(8)和所述内剪切部件(9)均为齿式或键式结构。
进一步优选的，所述剪切空腔部(11)的宽度在1-2毫米之间。
进一步优选的，所述剪切空腔部(11)的宽度在1.2-1.5毫米之间。
进一步优选的，所述内剪切部件(9)厚度小于外接部件(8)的厚度。
进一步优选的，所述外接部件(8)的厚度与内剪切部件(9)厚度比为1.3-1.1。
进一步优选的，所述内剪切部件(9)厚度被设置为从端部到根部逐渐增加，外接部件(8)厚度随内剪切部件变化。
剪切增稠流体复合材料使用本领域公知的材料。当连接部受到较为缓慢的扭矩时，剪切增稠流体发生较小的剪切增稠作用，起到缓冲作用，扭矩通过内剪切部件和外接部件接触传递；当横梁连接部受到瞬时扭矩时，剪切增稠流体发生剪切增稠作用，刚性瞬时提升，接近固体刚度，同时端部外表面设置的剪切部件突然增速与剪切增稠流体和外接部件一起传递扭矩，同时有效、迅速、大量吸收外来瞬时冲击力，在瞬时冲击力下降后，剪切增稠流体逐渐恢复流体属性，扭矩通过内剪切部件和外接部件接触传递。上述结构设计和剪切增稠材料的使用有效防止连接部断裂破坏。
本发明在连接部区域使用剪切增稠流体复合材料，使得扭力梁式车桥组件在横梁纵梁连接区域的刚度可随着车辆载荷和变形的变化而变化，在过载条件或者大载荷条件下，保证了扭力梁式车桥组件的结构刚度，同时连接部的加工精度要求不高，加工简单，不增加更多的部件和薄弱结构，保证了车桥组件整体的结构强度。
附图说明
图1是本发明的扭力梁式车桥组件的基本结构。
图2是本发明的扭力梁式车桥组件横梁和纵梁的连接部结构图
图3是本发明的连接部位置处的剪切空腔部示意图。
图4是本发明的内剪切部件和外接部件形状结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步的详细描述。
图1为扭力梁式车桥组件100的基本结构，与现有技术中的扭力梁式车桥结构基本相同。扭力梁组件100，包括两个纵梁1，2，以及与其连接的横梁3。纵梁1，2通过铰接点4，5与车身连接，将车身载荷基于杠杆原理向横梁传导作用。纵梁1，2与横梁3通过连接部6相互连接，横梁在连接部6的区域承受扭矩。连接部6，包括横梁3的端部7，以及与在纵梁1，2上设置的外接部件8，外接部件8与纵梁1，2一体成型，或者与纵梁1，2固连。
图2-3为本发明的扭力梁式车桥组件100的连接部6的结构示意图。包括横梁3的端部7和纵梁1，2上设置的外接部件8，横梁3与纵梁1、2在连接部6位置处相互连接，使得横梁3与纵梁1，2传导车身载荷。所述连接部6处由横梁3端部7和纵梁1，2上设置的外接部件8组成，沿着所述横梁3端部7周向设置有内剪切部件9，外接部件8和内剪切部件9之间设置剪切空腔部11，在剪切空腔部11中填充有剪切增稠流体10。剪切增稠流体10使用本领域公知的材料。当连接部6受到较为缓慢的扭矩时，剪切增稠流10体发生较小的剪切增稠作用，起到缓冲作用，扭矩通过内剪切部件9和外接部件8之间的刚性接触传递；当横梁连接部6受到瞬时扭矩时，剪切增稠流体10发生剪切增稠作用，刚性瞬时提升，接近固体刚度，端部外表面设置的剪切部件9突然增速与剪切增稠流体和外接部件8一起传递扭矩，迅速、大量吸收外来瞬时冲击力，在瞬时冲击力下降后，剪切增稠流体10逐渐恢复流体属性，扭矩通过内剪切部件9和外接部件8接触传递。上述连接部6的结构设计以及剪切增稠流体10的使用有效防止连接部断裂破坏。可以使得连接部6在面临各种载荷时保证优良的工作状态。
剪切空腔部11的具体结构如图3所示，剪切空腔部11，由所述横梁3的端部7内剪切部件9的外表面和纵梁的外接部件8的内表面围成。沿着横梁3端部7周向固定设置有剪切部件9，在剪切空腔部11中填充有剪切增稠流体复合材料10，剪切空腔部11两端部份通过设置轴向或周向密封结构密封。
剪切部件9可优选为从横梁3端部7凸起的齿结构或键结构，由于齿结构或键结构端部的速度大于齿结构或键结构根部的速度，齿结构或键结构的端部在剪切增稠流体中更易产生较大的剪切阻力。
本申请中为了保证变刚度扭力梁式车桥组件的连接部6能够适应各种载荷，对于所述剪切空腔部11的宽度要进行相应的设计，剪切腔的宽度被定义为剪切部件9顶端与外接部件8相应底部的距离，剪切空腔部11的宽度在1-2毫米之间可以保证在缓慢载荷作用下，连接部能够及时传递扭矩；在瞬间载荷作用下，剪切增稠作用能及时发挥，从而保证各种工况下扭矩的合理传递。
进一步优选的，所述剪切空腔部11的宽度在1.2-1.5毫米之间，连接部6对于瞬时载荷以及缓慢载荷的传递优于未作出相应设计时，可以在保证有效传递扭矩同时，防止连接部6断裂破坏。
进一步优选的，为了改进连接部6传递载荷的作用，可以将所述内剪切部件9厚度设置为小于外接部件8的厚度。进一步优选的，所述外接部件8的厚度与内剪切部件9厚度比为1.3-1.1。需要声明的是，本申请中厚度方向在横梁的轴向方向，上述剪切空间的设置保证了在瞬时载荷以及缓慢载荷条件下，剪切增稠材料10在剪切空腔部11的合理分布，从而提高扭矩传递效果，也保护了内剪切部件9和外接部件8。
为了使得齿片结构受力更为均匀，可以将内剪切部件9厚度被设置为从端部到根部逐渐增加，外接部件8厚度随内剪切部件9变化趋势相同，可以为梯形等形状，需要注意的，是内剪切部件9形成梯形底角的角度需要大于75度，即内剪切部件9根部角度大于75度，上述设置即保证了端部与剪切增稠流体复合材料的作用面积，同时也保证了整个内剪切部件9在承受瞬时载荷时的结构强度。
进一步优选的，内剪切部件9在圆周方向上可以呈现不规则分布或周期性分布，即内剪切部件9的大小或形状在圆周方向上不规则分布或周期性分布；或者内剪切部件9的个数在在圆周方向上不规则分布或周期性分布；或者两者兼而有之，而外接部件8可以为周期性设置以简化加工工艺，或者外接部件8也随内剪切部件9设计。上述结构设计进一步保证，当连接部6受到较为缓慢的扭矩时，剪切增稠流体发生较小的剪切增稠作用，起到缓冲作用，扭矩通过内剪切部件9和外接部件8接触刚性传递；当横梁连接部6受到瞬时扭矩时，上述结构设计可以保证剪切增稠流体更迅速发生剪切增稠作用，刚性瞬时提升，接近固体刚度，保证端部外表面设置的剪切部件9与剪切增稠流体10和外接部件8一起传递扭矩，有效、迅速、大量吸收外来瞬时冲击力，在瞬时冲击力下降后，剪切增稠流体10逐渐恢复流体属性，扭矩通过内剪切部件9和外接部件8接触传递。保证扭矩传递合理，连接部工作可靠。
本发明在连接部6设置剪切增稠空腔部11，在其中充入剪切增稠流体10复合材料，使得扭力梁式车桥组件在横梁纵梁连接区域的刚度可随着车辆载荷和变形的变化而变化，在过载条件或者大载荷等各种载荷条件下，保证了扭力梁式车桥组件的结构刚度，同时结构简单，不增加更多的部件和薄弱结构，保证了车桥组件整体的结构强度。
本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。

Claims (7)

1.一种变刚度扭力梁式车桥组件，包括纵梁(1，2)，以及与其连接的横梁(3)；纵梁(1，2)与横梁(3)通过连接部(6)相互连接，其特征在于：所述连接部(6)处由横梁(3)端部(7)和纵梁(1，2)上设置的外接部件(8)组成，沿着所述横梁(3)端部(7)周向设置有内剪切部件(9)，外接部件(8)和内剪切部件(9)之间设置剪切空腔部(11)，在剪切空腔部(11)中填充有剪切增稠流体(10)。
2.如权利要求1所述的扭力梁式车桥组件，所述外接部件(8)和所述内剪切部件(9)均为齿式或键式结构。
3.如权利要求1-2所述的扭力梁式车桥组件，所述剪切空腔部(11)的宽度在1-2毫米之间。
4.如权利要求1-2所述的扭力梁式车桥组件，所述剪切空腔部(11)的宽度在1.2-1.5毫米之间。
5.如权利要求1-4所述的扭力梁式车桥组件，所述内剪切部件(9)厚度小于外接部件(8)的厚度。
6.如权利要求1-5所述的扭力梁式车桥组件，所述外接部件(8)的厚度与内剪切部件(9)厚度比为1.3-1.1。
7.如权利要求1-6所述的扭力梁式车桥组件，所述内剪切部件(9)厚度被设置为从端部到根部逐渐增加，外接部件(8)厚度随内剪切部件变化。
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