CN107891721A - 扭力梁及汽车悬架装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种扭力梁，其包括横梁，所述横梁包括内侧壁和外侧壁，所述内侧壁的截面呈波浪状，所述外侧壁的截面呈V形。通过对该扭力梁的横梁在结构上进行优化设计，能够降低重量、提升扭转刚度以及提升结构强度，由此也能够有效地平衡扭力梁的重量、强度和扭转刚度之间的关系。

Description

扭力梁及汽车悬架装置

技术领域

本发明涉及汽车领域，尤其涉及一种汽车悬架装置及其扭力梁。

背景技术

扭力梁是汽车底盘的重要组成部件，作为后悬架关键零部件的承载体，扭力梁对于车辆行驶过程中的安全性及稳定性显得尤为重要。扭力梁结构是由两个纵臂(轮心位于衬套之后)通过一根横梁连接起来的刚性结构。这种后悬挂形式，依靠横梁自身结构弹性变形来实现控制整车的后悬挂特性，保证车辆的行驶平顺性和操纵性，是底盘重要的安全件。

扭转刚度是扭力梁的一个重要指标，直接影响到车辆的舒适性和操控性。对于常规扭力梁来说，扭转刚度的增加意味着重量的增加。更多情况下，减轻重量，保持适当的扭转刚度又面临扭力梁应力集中和强度不足的问题。因此设计重量轻，强度高，扭转刚度高的扭力梁成为一个设计难点。

目前有部分扭力梁的横梁通过液压成型为封闭梁，封闭梁的截面整体呈V形结构或U形结构，然而，其虽然在一定程度上能够平衡重量、强度和扭转刚度之间的关系，但其仍有进一步降低重量以及提升强度和扭转刚度的空间。

发明内容

基于此，本发明的目的在于提供一种扭力梁，通过对该扭力梁的横梁在结构上进行优化设计，能够降低该扭力梁的重量，并能提升扭力梁的扭转刚度和结构强度。

本发明提出的扭力梁包括横梁，所述横梁包括内侧壁和外侧壁，所述内侧壁的截面呈波浪状，所述外侧壁的截面呈V形。

可选的，所述内侧壁呈W形截面。

进一步的，所述内侧壁包括中间突出部和两个侧板部，两个所述侧板部分别设于所述中间突出部的两侧，所述侧板部与所述中间突出部之间为圆滑过渡，且所述中间突出部为圆弧结构。

进一步的，所述圆弧的半径范围为5-30mm。

进一步的，所述内侧壁的W形截面底端与所述外侧壁的V形截面底端之间的间距为20-60mm。

可选的，所述外侧壁的V形截面底部为圆弧结构，所述圆弧的半径范围为10-40mm。

可选的，所述内侧壁与所述外侧壁之间为圆滑过渡。

可选的，所述横梁为一体成型的封闭梁。

可选的，所述横梁占其长度六分之四的中段的每一位置在截面上的结构尺寸均一致；在所述中段两侧的任意一侧，以与所述横梁端部边缘的距离为所述横梁长度六分之一的位置作为基准位置，所述内侧壁在从所述基准位置至所述横梁端部边缘的方向上由W形截面的结构平滑过渡为平面结构。

可选的，以穿过所述外侧壁的V形截面底端的平面作为第一参考面，所述横梁在所述V形截面所在位置的部分关于所述第一参考面对称；以穿过所述横梁的中点且垂直于所述横梁的平面作为第二参考面，所述横梁关于所述第二参考面对称。

本发明的另一目的在于一种汽车悬架装置，其包括上述的扭力梁。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明的扭力梁的横梁内侧壁截面呈W形等波浪状，横梁外侧壁的截面呈V形，可以优化横梁的空间结构，增强横梁的几何力学性能，有效提升横梁的抗扭转性，由此能够提升横梁的结构强度和扭转刚度；而另一方面，比起传统的横梁，由于本发明的横梁内侧壁无需通过过度凹陷来与外侧壁接触或贴紧，则有利于节省内侧壁所需的材料，能够达到降低横梁重量的目的。因此，本发明的扭力梁能够很好地平衡其扭转刚度、结构强度和重量之间的关系，该扭力梁具有高强度、高扭转刚度和重量较轻等优点。

附图说明

图1是本发明实施例所述的扭力梁的结构示意图。

图2是本发明实施例所述的横梁的结构示意图。

图3是图2中A-A向的截面图。

图4是图2中B-B向的截面图。

附图标记说明：

1、横梁，11、内侧壁，111、中间突出部，112、侧板部，12、外侧壁，2、纵梁，3、衬套套管，4、减震器支架，5、轮毂轴承支架，6、弹簧托盘。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1至图4所示，本实施例提供一种扭力梁，该扭力梁包括横梁1，所述横梁1包括内侧壁11和外侧壁12，内侧壁11的截面呈W形截面，外侧壁12的截面呈V形。该结构能使横梁1的空间结构得到优化，能够增强横梁的几何力学性能，可有效提升横梁1的抗扭转性能，由此能够提升横梁1的强度和扭转刚度；而且，比起传统的横梁1，由于其内侧壁11无需通过过度凹陷来与外侧壁12接触或贴紧，则有利于节省内侧壁11所需的材料，能够达到降低横梁1重量的目的。因此，本实施例的扭力梁能够很好地平衡其扭转刚度、结构强度和重量之间的关系，该扭力梁具有高强度、高扭转刚度和重量较轻等优点。经过测试发现，与现有技术相比，由于采用本实施例的横梁1，能够使扭力梁的重量减轻1-4kg,结构强度提高10％-25％，扭转刚度提高1-7倍。

需要指出的是：本实施例的内侧壁11的W形截面结构本质上是波浪状截面的其中一种情形，其包括一个波峰和两个波谷，事实上，该内侧壁11的截面也可以是其他形态的波浪状，比如，其可以是包括三个波峰和两个波谷；优选的，该内侧壁11的截面可选择大波浪状，以在提升扭转刚度、强度和降低重量的同时，还能够方便横梁1的生产制造。

具体的，本实施例的内侧壁11包括中间突出部111和两个侧板部112，两个侧板部112分别设于上述中间突出部111的两侧，且侧板部112与中间突出部111之间为圆滑过渡，且该中间突出部111为圆弧结构，中间突出部111所对应的圆弧的半径范围为5-30mm；该结构能够具体实现上述内侧壁11的W形截面，而另一方面，通过上述圆滑过渡以及中间突出部111的圆弧结构，还能避免因中间突出部111与两个侧板部112之间的过渡过于突兀而导致横梁1在扭转时容易发生破裂，进而该具体结构能够加强扭力梁的结构强度和扭转刚度，而将中间突出部111的圆弧半径范围设为5-30mm，则能够在实现加强扭力梁的结构强度和扭转刚度的基础上，还能使扭力梁更易于生产制造。此外，外侧壁12的V形截面底部为圆弧结构，且该圆弧的半径范围为10-40mm，而且上述内侧壁11与外侧壁12之间也为圆滑过渡，则其同样能够避免横梁1扭转时发生破裂，能够达到进一步加强扭力梁的强度和扭转刚度的目的，而将V形截面底部的圆弧半径设为10-40mm，本质上有利于实现扭力梁合适的扭转刚度和结构强度。在本实施例中，所述横梁1为一体成型的封闭梁，这能够方便生产制造；在实际的生产制造过程中，该横梁1可通过液压成型的方式来实现，但也不限于液压成型。这里需要说明的是，本实施例的横梁1可以是直梁结构，也可以是具有一定弯曲度的梁体。

另外，上述横梁1外侧壁12的V形截面底端与内侧壁11的W形截面底端之间具有间距，该间距大小可以调节，从而可以得到不同的空间结构，进而得到不同的强度和扭转刚度。从实际验证结果中发现，V形截面底端与W形截面底端之间的间距从小到大，会使得扭转刚度呈现出抛物线变化的规律，即随着该间距的增大，横梁1的扭转刚度会先由小变大，然后到达最大值后又开始变小。而在本实施例中，该内侧壁11的W形截面底端与外侧壁12的V形截面底端之间的间距设为20-60mm，能够实现横梁1合适的扭转刚度和结构强度。

本实施例中，为了确保扭力梁的结构强度和扭转刚度，横梁1占其长度六分之四的中段的每一位置在截面上的结构尺寸均一致。而为进一步提升扭力梁的结构强度，在所述中段两侧的任意一侧，以与横梁1端部边缘的距离为横梁1长度六分之一的位置作为基准位置，上述内侧壁11在沿所述基准位置至所述横梁1端部边缘的方向上由W形截面的结构平滑过渡为平面结构；由于在车辆行驶过程中横梁1会受到载荷变换带来的应力，而应力集中点往往位于上述基准位置及其附近，因此，在上述基准位置，通过使W形截面的结构平滑过渡为平面结构，能够使横梁1在该位置的空间结构增大，进而能够提升力学性能，达到进一步提升扭力梁的结构强度的目的。另外，以穿过上述外侧壁12的V形截面底端的平面作为第一参考面，所述横梁1在该V形截面所在位置的部分关于所述第一参考面对称，以穿过上述横梁1的中点且垂直于该横梁1的平面作为第二参考面，本实施例的横梁1关于所述第二参考面对称，则本实施例的横梁1为对称结构，其能够更进一步加强扭力梁的结构强度和扭转刚度。

进一步的，本实施例的扭力梁还包括两根纵梁2，上述横梁1连接在该两根纵梁2之间，纵梁2的第一端连接有衬套套管3，纵梁2的第二端连接有减震器支架4和轮毂轴承支架5，且纵梁2在靠近其第二端的位置还连接有弹簧托盘6。由此，上述衬套套管3可通过衬套与车身连接，而减震器支架4上可安装减震器，轮毂轴承支架5可安装轮毂单元，弹簧托盘6可链接弹簧，以此可形成汽车的悬架装置。

综上，本发明实施例的扭力梁的横梁1内侧壁11截面呈W形等波浪状，横梁1外侧壁12的截面呈V形，可以实现对于横梁1的空间结构的优化，能有效提升横梁1的抗扭转性，由此能够提升横梁1的强度和扭转刚度；而另一方面，比起传统的横梁1，由于内侧壁11无需通过过度凹陷来与外侧壁12接触或贴紧，则有利于节省内侧壁11所需的材料，能够达到降低横梁1重量的目的。因此，本发明的扭力梁能够很好地平衡其扭转刚度、强度和重量之间的关系，该扭力梁具有高强度、高扭转刚度和重量相对较轻等优点。

应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种扭力梁，其特征在于，包括横梁，所述横梁包括内侧壁和外侧壁，所述内侧壁的截面呈波浪状，所述外侧壁的截面呈V形。

2.根据权利要求1所述的扭力梁，其特征在于，所述内侧壁呈W形截面。

3.根据权利要求2所述的扭力梁，其特征在于，所述内侧壁包括中间突出部和两个侧板部，两个所述侧板部分别设于所述中间突出部的两侧，所述侧板部与所述中间突出部之间为圆滑过渡，所述中间突出部为圆弧结构。

4.根据权利要求2所述的扭力梁，其特征在于，所述内侧壁的W形截面底端与所述外侧壁的V形截面底端之间的间距为20-60mm。

5.根据权利要求1所述的扭力梁，其特征在于，所述外侧壁的V形截面底部为圆弧结构，所述圆弧的半径范围为10-40mm。

6.根据权利要求1所述的扭力梁，其特征在于，所述内侧壁与所述外侧壁之间为圆滑过渡。

7.根据权利要求1所述的扭力梁，其特征在于，所述横梁为一体成型的封闭梁。

8.根据权利要求2至7任一项所述的扭力梁，其特征在于，所述横梁占其长度六分之四的中段的每一位置在截面上的结构尺寸均一致；在所述中段两侧的任意一侧，以与所述横梁端部边缘的距离为所述横梁长度六分之一的位置作为基准位置，所述内侧壁在沿所述基准位置至所述横梁端部边缘的方向上由W形截面的结构平滑过渡为平面结构。

9.根据权利要求1至7任一项所述的扭力梁，其特征在于，以穿过所述外侧壁的V形截面底端的平面作为第一参考面，所述横梁在所述V形截面所在位置的部分关于所述第一参考面对称；以穿过所述横梁的中点且垂直于所述横梁的平面作为第二参考面，所述横梁关于所述第二参考面对称。

10.一种汽车悬架装置，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的扭力梁。