CN109305013B - 车辆用扭力梁式悬架及车辆用扭力梁 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆用扭力梁式悬架及车辆用扭力梁。车辆用扭力梁式悬架的扭力梁(2)具有封闭截面结构。梁中央部(21)的横截面形成为近似倒V字形或者近似V字形。在梁中央部(21)的两侧设置有周长增大部(22)。越接近梁端，该周长增大部(22)的周长就越大。周长增大部(22)的在车身前后方向上的宽度即梁宽度朝着梁端逐渐增大，并且越接近梁端，梁宽度的渐增比率就越大。

Description

车辆用扭力梁式悬架及车辆用扭力梁

技术领域

本发明涉及一种车辆用扭力梁式悬架及车辆用扭力梁。

背景技术

在专利文献1及专利文献2中，公开了车辆悬架的一种类型即扭力梁式悬架。该悬架包括：支承车轮的车身的左右侧的摇曳臂(trailing arm)、和连结两个所述摇曳臂的扭力梁。摇曳臂的基端部可自如转动地连结在车身上，并且车轮可自如旋转地安装在摇曳臂的顶端部。扭力梁的端部与摇曳臂相结合。弹簧座与扭力梁的端部和摇曳臂结合，并且在弹簧座与车身之间设置有螺旋弹簧。

从控制车辆侧倾时的形态等的观点出发，扭力梁需要具有适当的扭转刚度。另一方面，由于扭力梁的端部与摇曳臂及弹簧座相结合，因而需要确保扭力梁的结合强度。在专利文献1、2所记载的悬架中，采用了具有封闭截面结构的扭力梁。由于使该扭力梁的梁中央部的横截面形状呈其上壁及下壁都朝上方凸出的近似倒V字形，因而该扭力梁容易产生扭转。此外，以随着从梁中央部接近梁的两端，上壁与下壁的间隔逐渐增大，即横截面积逐渐增大的方式，使梁的横截面形状发生变化，由此使得梁的弯曲强度提高。

如上所述，要求扭力梁既要具有适当的扭转刚度，又要确保弯曲强度。现有做法是，利用冲压成形等由周长在整个长度上恒定的钢管制成扭力梁，不过因为是以周长恒定作为前提的，所以即便要通过改变横截面形状来谋求实现适当的扭转刚度和确保弯曲强度，其所带来的效果也自然是有限的。

专利文献1：日本公开专利公报特开2013－091433号公报

专利文献2：日本公开专利公报特开2016－199209号公报

发明内容

－发明所要解决的技术问题－

本发明所要解决的技术问题为：要赋予扭力梁适当的扭转刚度，同时也要确保扭力梁作为供摇曳臂结合的强度部件所需的强度。

－用以解决技术问题的技术方案－

为了解决上述技术问题，本发明的做法是：在扭力梁的两侧部设置周长朝着梁端而增大的周长增大部，并使该周长增大部的宽度朝着梁端逐渐增大。

在此所公开的车辆用扭力梁式悬架具有：分别用以将车轮支承在车身上的一对摇曳臂、和将一对所述摇曳臂连结起来的具有封闭截面结构的扭力梁，所述摇曳臂具有枢轴支承部和车轮安装部，所述枢轴支承部设置在该摇曳臂的长度方向的一端部上，并用以枢轴支承着该摇曳臂相对于所述车身进行摆动，所述车轮安装部设置在所述摇曳臂的所述长度方向的另一端部上，并且在该车轮安装部安装有所述车轮，所述扭力梁在该扭力梁的长度方向的两端具有梁端，所述梁端结合到一对所述摇曳臂各自的所述枢轴支承部与所述车轮安装部的中间部上，所述车辆用扭力梁式悬架的特征在于：所述扭力梁在该扭力梁的长度方向的中央部具有梁中央部，该梁中央部的横截面呈在所述摇曳臂的摆动方向上相向的壁部都朝该摆动方向的一侧凸出的近似V字形，所述扭力梁在所述梁中央部的两侧具有周长增大部，该周长增大部的梁周向上的全长即周长大于所述梁中央部的周长，且越接近所述梁端，该周长增大部的周长就越大，所述周长增大部的与所述摇曳臂的长度方向对应的尺寸即梁宽度朝着所述梁端逐渐增大，而且越接近所述梁端，所述梁宽度的渐增比率就越大。

根据上述内容，因为使梁中央部的横截面成为近似V字形，所以容易使扭力梁发生扭转，从控制车辆侧倾时的形态及车辆的操纵稳定性的观点出发，容易确保适当的侧倾刚度。另一方面，梁中央部两侧的周长增大部的梁宽度朝着供摇曳臂结合的梁端而逐渐增大。由于该梁宽度逐渐增大，使得梁端侧的围绕在与梁宽度方向及梁长度方向正交的方向上延伸的轴(下面，为了便于说明而称作“纵轴”。)的弯曲强度增大，因而有利于确保用以安装摇曳臂所需的安装强度。

在此，若为了增大围绕所述纵轴的弯曲强度使梁宽度逐渐增大，而梁的与所述宽度方向及所述长度方向正交的方向上的尺寸(下面，为了便于说明而称作“梁高度”。)随着该梁宽度逐渐增大而减小的话，则围绕着沿梁宽度方向延伸的轴(下面，为了便于说明而称作“横轴”。)的弯曲强度就会下降，因而很难确保所希期的用以安装摇曳臂所需的安装强度。

相对于此，在所述扭力梁的结构下，所述梁宽度逐渐增大的部分为周长朝着梁端而增大的周长增大部。因此，能够利用该周长增大来抑制梁高度随着梁宽度逐渐增大而减小的情况出现。也就是说，能够抑制梁高度减小以维持围绕横轴的弯曲强度，同时还能借助梁宽度逐渐增大来谋求增大围绕纵轴的弯曲强度。

由此，通过提高用以安装摇曳臂所需的安装强度，而有利于抑制悬架的瞬时转动中心产生位移。

此外，若在使梁宽度从梁中央部开始朝着梁端以恒定的渐增比率增大的情况下欲增大梁端处的梁宽度，则在梁中央部与梁宽度逐渐增大的部分之间的交界处，形状的不连续性就会较为显著。

相对于此，就所述扭力梁而言，梁宽度的渐增比率不是恒定的，而是越接近梁端，渐增比率就越大。因此，能够抑制梁宽度急剧变化(形状不连续)，从而能够避免出现应力集中。

在此，所述周长增大部的周长可以在该周长增大部的整个长度上朝着梁端逐渐增大，也可以构成为：交替地具有周长逐渐增大的部分和周长恒定的部分。在周长在周长增大部的整个长度上朝着梁端逐渐增大的情况下，周长可以以恒定的渐增比率增大，也可以构成为：越接近梁端，该渐增比率就越大。

可以将扭力梁全长的例如5％以上20％以下的范围设定成周长恒定的梁中央部，并将该梁中央部两侧的到梁两端为止的部分设定成周长逐渐增大的周长增大部，但这样设定并不出于限定发明之目的。或者，可以将从梁端开始算起的扭力梁全长的3％以上10％以下的范围设定成周长恒定且大于梁中央部的周长大端部，并将梁中央部与周长大端部之间的部分设定成周长逐渐增大的周长增大部。

此处所公开的车辆用扭力梁为用以将一对摇曳臂连结起来的具有封闭截面结构的扭力梁，一对所述摇曳臂分别将车轮支承在车身上，所述车辆用扭力梁的特征在于：在该扭力梁的长度方向的中央部具有梁中央部，该梁中央部的横截面呈在所述摇曳臂的摆动方向上相向的壁部都朝该摆动方向的一侧凸出的近似V字形，在所述梁中央部的两侧具有周长增大部，该周长增大部的梁周向上的全长即周长大于所述梁中央部的周长，且越接近与所述摇曳臂相结合的梁端，该周长增大部的周长就越大，所述周长增大部的与所述摇曳臂的长度方向对应的尺寸即梁宽度朝着所述梁端逐渐增大，而且越接近所述梁端，所述梁宽度的渐增比率就越大。

在一个实施方式中，所述周长增大部的包括梁内部的空心部在内的横截面积朝着梁端而逐渐增大，并且越接近梁端，所述横截面积的渐增比率就越大。

由此，能够避免出现应力集中，同时能够增大扭力梁的用以安装摇曳臂的安装强度，从而更有利于抑制悬架的瞬时转动中心产生位移。

在一个实施方式中，所述周长增大部的壁厚与所述梁中央部的壁厚近似相等。由此，有利于通过逐渐增大所述梁宽度来确保用以安装摇曳臂所需的安装强度。

所述周长增大部的梁宽度可以从梁中央部开始朝着梁端平缓地增大，不过在下述实施方式中也可以具有如下所述的结构。

也就是说，所述周长增大部具有沿所述长度方向排列的多个区域，多个所述区域各自的所述梁宽度朝着梁端逐渐增大，并且越接近梁端的区域的所述梁宽度的渐增比率就越大。在这种情况下，也由于将周长增大部划分成梁宽度的渐增比率不同的多个区域，因而能够避免在梁中央部与周长增大部之间、相邻的区域间出现梁宽度急剧变化的情况(产生应力集中的情况)。

当由接着所述梁中央部形成的第一区域和接着该第一区域形成的第二区域构成所述周长增大部时，将周长增大部的全长的40％以上60％以下的范围设为第一区域，并将其余的范围设为第二区域即可，不过这样设定并不出于限定发明之目的。第一区域及第二区域可以分别构成为周长朝着梁端逐渐增大，并且将各个区域的周长的渐增比率设定为相对于在车身的左右方向上每100mm的长度而言周长增大例如5mm以上25mm以下即可，不过这样设定并不出于限定发明之目的。

此时，梁宽度优选为：例如将第一区域的梁宽度的渐增比率设定为相对于在所述长度方向上每100mm的长度而言周长增大8mm以上12mm以下，将第二区域的梁宽度的渐增比率设定为相对于在所述长度方向上每100mm的长度而言周长增大12mm以上30mm以下，并且将第二区域的梁宽度的渐增比率设定为第一区域的梁宽度的渐增比率的1.5倍以上3倍以下。

就包含所述梁内部的空心部在内的横截面积而言，在一个实施方式中，所述周长增大部的多个所述区域各自的所述横截面积朝着梁端逐渐增大，并且越接近梁端的区域的所述横截面积的渐增比率就越大。在这种情况下，也由于将周长增大部划分成横截面积的渐增比率不同的多个区域，因而能够避免在相邻的区域间出现横截面积急剧变化的情况(产生应力集中的情况)。

在一个实施方式中，所述梁中央部的所述横截面恒定且呈近似V字形，并且该梁中央部沿所述长度方向延伸，所述周长增大部具有作为多个所述区域的第一区域和第二区域，所述第一区域接着所述梁中央部形成，所述第二区域接着该第一区域形成，所述第一区域的所述横截面形成为与所述梁中央部相同的近似V字形，并且该第一区域的突端的在所述梁宽度方向上的突端宽度朝着所述第二区域逐渐增大。

由此，因为接着梁中央部形成的周长增大部的第一区域的突端宽度逐渐增大，所以围绕纵轴的弯曲强度高于梁中央部的弯曲强度，并且扭转刚度亦高于梁中央部的扭转刚度。

其结果是，扭力梁的扭转刚度基本上就会取决于横截面形状恒定且沿车身左右方向延伸的容易扭转的梁中央部的扭转特性。另一方面，周长增大部的第一区域的弯曲强度及扭转刚度随着远离梁中央部而逐渐增大，因而能够避免在梁中央部和周长增大部的交界附近产生较大的应力集中，还能够提高梁端侧的弯曲强度。

在一个实施方式中，所述第一区域的与所述梁宽度方向及所述扭力梁的所述长度方向正交的方向上的尺寸、即梁高度为：与所述梁中央部的梁高度近似相等、或者从所述梁中央部起朝着所述第二区域逐渐增大。这即意味着：没有使第一区域的梁高度减小，而使所述突端宽度逐渐增大。

梁高度会对扭力梁和围绕横轴的弯曲强度产生影响，因此第一区域的梁高度与梁中央部的梁高度近似相等、或者第一区域的梁高度从梁中央部起逐渐增大这一结构意味着：即使远离梁中央部，也可以确保围绕所述横轴的弯曲强度大于或等于梁中央部的弯曲强度。由此，有利于谋求在梁中央部处获得适当的扭转刚度，同时有利于提高供摇曳臂结合的梁两端部的强度。

在一个实施方式中，所述第二区域的在所述摇曳臂的摆动方向上相向的壁部随着接近所述梁端而在该摆动方向上逐渐分离开，并且该第二区域的包括梁内部的空心部在内的横截面积朝着梁端逐渐增大。由此，容易提高供摇曳臂结合的梁两端部的强度。

在一个实施方式中，当以所述梁中央部的所述周长为基准时，所述周长增大部的所述周长的最大增长率(当将梁中央部的周长设为Lc、将周长增大部的周长最大的部位的周长设为Lmax时，由式子(Lmax－Lc)×100÷Lc计算出所述最大增长率)在10％以上。由此，容易通过使所述梁宽度逐渐增大来提高供摇曳臂结合的梁两端部的强度。

从抑制扭力梁的重量增加的观点出发，所述周长的最大增长率优选在30％以下。

－发明的效果－

根据本发明，因为在梁中央部的两侧设置周长越接近梁端就越大的周长增大部，并使梁中央部的截面形成为近似V字形，使周长增大部的梁宽度朝着梁端逐渐增大，并且越接近梁端，梁宽度的渐增比率就越大，所以容易做到：在不招致应力集中的情况下，既可以实现用以获得所希期的悬架特性的适当的扭转刚度，又可确保用以安装摇曳臂所需的安装强度。

附图说明

图1是实施方式所涉及的扭力梁式悬架的俯视图。

图2是用以构成扭力梁的构件即金属管的剖视图。

图3是用以成形出所述金属管的金属板的俯视图。

图4是示出从所述金属板到制成所述金属管的形状变化的剖视图。

图5是示出扭力梁的一部分的侧视图。

图6是扭力梁的梁中央部的两个部位的截面图。

图7是扭力梁的周长增大部的第一区域的五个部位的截面图。

图8是扭力梁的周长增大部的第二区域的五个部位的截面图。

图9是示出扭力梁的周长的变化情况的曲线图。

图10是示出扭力梁的宽度比例的变化情况的曲线图。

图11是示出扭力梁的Iy的变化情况的曲线图。

图12是示出扭力梁的Iy'的变化情况的曲线图。

图13是示出扭力梁的Iz的变化情况的曲线图。

图14是示出扭力梁的Iz'的变化情况的曲线图。

图15是示出扭力梁的Iz”的变化情况的曲线图。

图16是示出扭力梁的Ip的变化情况的曲线图。

图17是示出扭力梁的Ip'的变化情况的曲线图。

－符号说明－

1－摇曳臂；2－扭力梁；5－角撑板；6－弹簧座；21－梁中央部；22－周长增大部。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。以下对优选实施方式的说明在本质上仅为示例而已，并没有意图对本发明、本发明的应用对象或其用途加以限制。

＜扭力梁式悬架＞

图1(俯视图)所示的车辆扭力梁式后悬架包括：支承车轮的车身的左右侧的摇曳臂1；和连结两个所述摇曳臂1、1并沿车身左右方向延伸的具有封闭截面结构的扭力梁2。

摇曳臂1构成为：其前端的枢轴支承部由接头3枢轴支承在车身的后纵梁上，其后端部相对于车身上下摆动。其中，接头3由枢轴和橡胶衬套构成。在摇曳臂1的后端部设置有作为车轮安装部的托架4。该托架4支承着车轮可自如转动，并且车轮由驱动轴驱动着进行转动。

符号5示出了横跨摇曳臂1的后部内侧部分和扭力梁2的端部后侧部分而设的角撑板。在该角撑板5上设置有弹簧座6。在弹簧座6与其上方的车身之间，安装有构成车辆振动吸收机构的压缩螺旋弹簧。

＜用以构成扭力梁的构件＞

在本实施方式中，扭力梁2由图2所示的金属管(钢管)11形成。

金属管11为横截面呈圆形的管，其具有：管径恒定且沿长度方向延伸的位于中央的管径恒定部11a、和接着该管径恒定部11a形成且管径随着接近管端而逐渐增大的位于两侧的管径扩大部11b。管径扩大部11b与管径比位于中央的管径恒定部11a大的位于两端的管径恒定部11c相连。金属管11的壁厚在其整个长度上近似恒定。

金属管11可以通过对图3所示的金属板12实施UO成形工艺(将U弯曲工序和O弯曲工序组合起来实现的成形)而制成。金属板12具有：板宽度恒定的位于中央的宽度恒定部12a，其用以形成金属管11的位于中央的管径恒定部11a；板宽度逐渐增加的宽度扩大部12b，其接着该宽度恒定部12a的两侧形成，且用以形成金属管11的管径扩大部11b；以及板宽度近似恒定的位于两端的宽度恒定部12c，其接着该宽度扩大部12b形成，且用以形成金属管11的位于两端的管径恒定部11c。

如图4所示，能够通过对金属板12依次进行U弯曲工序A、预成形工序B及O弯曲工序C来制得金属管11。

在U弯曲工序A中，利用冲头(punch)和冲模(die)由金属板12成形出横截面呈U字形的金属板13。所得到的金属板13呈相向的侧壁14的间隔在回弹的作用下越接近端部就越大的张开状。

在预成形工序B中，使金属板13的呈张开状的相向的侧壁14彼此朝内侧倾斜，并且形成了侧壁14的一部分朝内侧的倾斜程度加大的内倾斜部15。当通过UO成形工艺将金属板12制成金属管11时，由于在金属板12的宽度扩大部12b和宽度恒定部12c之间的交界处形成了多余部(图3中画有斜线的部分)12d，因而就将与该多余部12d相对应的部位作为内倾斜部15，以避免金属管11产生变形。

在O弯曲工序C中，在用一对对合模具中的一个模具支承住已进行了预成形工序B后的金属板13的底部的状态下，使这一对对合模具闭合。其中，一对对合模具具有相向的半圆弧状成形面。由此，所述U字形金属板13的横截面被冲压成O字形，从而就得到了金属管11。

＜扭力梁的结构＞

本实施方式所涉及的扭力梁2可以通过对金属管11实施机械冲压、液压冲压、液压成形等来形成，其中，金属管11具有上述管径随着接近管端而逐渐增大的管径扩大部11b。

图5是示出扭力梁2的一部分(从中央部开始到一端部为止的部分)的侧视图。图6～图8示出了沿着图5中的A－A至L－L各条线截取的扭力梁2的横截面(垂直截面)。A－A在BL坐标(即：从正面观看车辆时，将中心线设为0，以mm为单位示出车身左右方向上的位置的坐标)中位于坐标为0的位置。B－B至K－K各条线示出了在BL坐标上相邻线之间的间距为50mm的各个位置，L－L位于与K－K之间的间距为10mm的更靠近梁端处的位置(BL＝510)。

扭力梁2的壁厚在其整个长度上近似恒定。

下面，对扭力梁2的结构进行具体说明。

[关于扭力梁的周长L]

在图9中示出了扭力梁2的从A－A至L－L的各个位置处的周长L(梁外周的周向上的全长)。BL＝0(A－A位置)及BL＝50(B－B位置)处的周长L相等。扭力梁2以BL＝0为基准呈左右对称，并且BL＝－50的位置处的周长L亦与BL＝0的位置处的周长相等。也就是说，扭力梁2的梁中央部21即从BL＝－50到BL＝50为止的这一部分的周长L恒定。

如图9所示，扭力梁2的从BL＝50(B－B位置)到BL＝510(L－L位置)为止的这一部分的周长L朝着车身左右方向(扭力梁2的长度方向)的两端增大。从该BL＝50(B－B位置)到BL＝510(L－L位置)为止的范围构成周长增大部22。因为扭力梁2以BL＝0为基准呈左右对称，所以周长增大部22设置在梁中央部21的两侧。

用以构成扭力梁的构件即图2所示的金属管11的位于中央的管径恒定部11a形成扭力梁2的梁中央部21，金属管11的管径扩大部11b形成扭力梁2的周长增大部22，并且金属管11的位于两端的管径恒定部11c形成扭力梁2的周长大端部23。

在本实施方式中，周长增大部22的周长L从梁中央部21开始朝着梁端以近似恒定的比率(在BL坐标中每100mm约增大18mm)增大。当以梁中央部21的周长L为基准时，周长增大部22的周长L的最大增长率略小于30％。

[扭力梁的梁宽度的简要说明]

对扭力梁2的车身前后方向上的宽度(与摇曳臂1的长度方向对应的尺寸)即梁宽度BW进行说明。图10示出当以BL＝0(A－A位置)处的梁宽度BW为100时在BL坐标中的各个位置处的梁宽度BW的比率。

由图10可知：梁中央部21(BL＝－50到+50)的梁宽度BW近似恒定。

周长增大部22(从BL＝50到BL＝510)的梁宽度BW朝着梁端而逐渐增大，并且越接近梁端，所述梁宽度BW的渐增比率就越大。

也就是说，BL＝50(B－B位置)到BL＝300(G－G位置)之间的部分、以及BL＝350(H－H位置)到BL＝500(K－K位置)之间的部分各自的梁宽度BW的渐增比率近似恒定，不过在BL＝300到BL＝350之间该渐增比率发生变化，并且BL＝350到BL＝500之间的渐增比率大于BL＝50到BL＝300之间的渐增比率。

如上所述，周长增大部22具有第一区域和第二区域，所述第一区域接着梁中央部21形成且从BL＝50到所述渐增比率的变化点(BL＝300与BL＝350之间)为止的渐增比率相对较小，所述第二区域接着该第一区域形成且从该变化点到BL＝510为止的渐增比率相对较大，并且第一区域与第二区域沿着车身左右方向排列。

[关于扭力梁的横截面形状]

－梁中央部21－

图6示出了扭力梁2的A－A位置(BL＝0)及B－B位置(BL＝50)处的横截面形状，即，示出了梁中央部21的横截面形状。由图6可知：梁中央部21的横截面形状恒定，且形成为在摇曳臂1的摆动方向上相向的壁部、即上壁21a及下壁21b在该梁中央部21的整个长度上都朝上方凸出而成的近似倒V字形。

上壁21a及下壁21b在从各自的突端部开始到其两侧倾斜部的中间部为止的上部彼此重叠，并且上壁21a及下壁21b在从两侧倾斜部各自的中间部到弯曲而成的折弯部为止的下部彼此分离。

如上所述，因为梁中央部21是利用冲压方式将横截面呈圆形的金属管11挤压成横截面呈近似倒V字形而构成的，所以与圆管相比容易产生扭转，从而发挥出适于控制车辆形态的扭转刚度。

－周长增大部22的第一区域－

图7示出了扭力梁2的从C－C位置(BL＝100)到G－G位置(BL＝300)的横截面形状，即，示出了周长增大部22的第一区域的横截面形状。

就第一区域而言，在C－C位置(BL＝100)处，与梁中央部21相同，横截面呈近似倒V字形，并且其倒V字形的突端部的在车身前后方向上的突端宽度TW大于B－B位置(BL＝50)处的突端宽度TW。需要说明的是，在此，“突端宽度TW”被定义为突端部两侧的呈近似直线状倾斜的倾斜部的上端之间的距离。

由图7示出的从C－C到G－G处的各个横截面形状可知：在第一区域的从B－B位置(BL＝50)到G－G位置(BL＝300)为止的范围，所述突端宽度TW朝着梁端逐渐增大。其结果是，梁宽度BW朝着梁端逐渐增大。由图10可知：该渐增比率近似恒定(在BL坐标中每100mm约增加10mm)。

另一方面，扭力梁2的从A－A位置到G－G位置为止的梁高度(与梁宽度方向及梁长度方向正交的方向上的尺寸)BH近似恒定。也就是说，在第一区域中，以从B－B位置开始逐渐增大的周长L的增大量使梁宽度BW逐渐增大(使突端宽度TW逐渐增大)，由此该梁高度BH则近似恒定。

在此，第一区域中扭力梁2的顶点的高度在第一区域的整个长度上都是恒定的，并且该第一区域的顶点的高度与梁中央部21的该顶点的高度相等。

在第一区域中，周长增大部22的下壁22b的突端与上壁22a的突端接触，而随着梁宽度BW逐渐增大，包括梁内部的空心部在内的横截面积则朝着梁端逐渐增大。

图11示出了与扭力梁2的y轴(与扭力梁正交的水平轴)相关的截面惯性矩Iy在BL坐标上的变化情况，图12示出了BL坐标的距离上的Iy的一阶导数Iy'。根据图11可知：在第一区域中，截面惯性矩Iy没有下降(稍微逐渐增大)。由此可知：就第一区域而言，由于梁高度BH近似恒定，因而可维持围绕水平轴的弯曲(纵向弯曲)强度。

图13示出了与扭力梁2的z轴(垂直轴)相关的截面惯性矩Iz在BL坐标上的变化情况，图14示出了BL坐标的距离上的Iz的一阶导数Iz'，图15示出了BL坐标的距离上的Iz的二阶导数Iz”。由图13可知：在周长增大部22的第一区域中，截面惯性矩Iz以近似恒定的比率逐渐增大。这是由于梁宽度BW及横截面积朝着梁端逐渐增大之故。

如上所述，在周长增大部22的第一区域中，由于梁高度BH仍近似恒定而梁宽度BW朝着梁端逐渐增大，因而在维持住围绕水平轴的弯曲强度的状态下，围绕垂直轴的弯曲(横向弯曲)强度则朝着梁端逐渐增大。

－周长增大部22的第二区域－

图8示出了扭力梁2的从H－H位置(BL＝350)到L－L位置(BL＝510)的横截面形状，即，示出了周长增大部22的第二区域的横截面形状。

在第二区域的H－H位置(BL＝350)处，横截面的基本形状是与第一区域相同的倒V字形，不过与第一区域不同，下壁22b的突端与上壁22a的突端分离开，并且上壁22a的突端的弯曲较为平缓。其结果是，梁宽度BW大于第一区域，梁高度BH亦增大。在I－I位置(BL＝400)、J－J位置(BL＝450)、K－K位置(BL＝500)持续保持该倾向，并且在L－L位置(BL＝510)处，下壁22b的形状变成近似平坦的形状。

也就是说，在第二区域中，梁宽度BW朝着梁端逐渐增大，并且梁高度BH朝着梁端逐渐增大。其结果是，包括梁内部的空心部在内的横截面积朝着梁端逐渐增大。

第二区域的梁宽度BW的渐增比率近似恒定，且大于第一区域的该渐增比率，即，在BL坐标中每100mm大约增大20mm。

第二区域的横截面积的渐增比率亦近似恒定，且大于第一区域的横截面积的渐增比率。

在此，第二区域中扭力梁2的顶点的高度在第二区域的整个长度上都是恒定的，并且该第二区域的顶点的高度与梁中央部21及第一区域的该顶点的高度相等。

根据图11可知：在第二区域中，与y轴(与扭力梁正交的水平轴)相关的截面惯性矩Iy朝着梁端大幅度增加。这是由于梁高度BH及横截面积逐渐增大之故。此外，根据图13可知：在第二区域中，与z轴(垂直轴)相关的截面惯性矩Iz以大于第一区域的渐增比率增大。这是由于梁宽度BW及横截面积逐渐增大之故。

如上所述，在周长增大部22的第二区域中，由于梁宽度BW、梁高度BH及横截面积朝着梁端逐渐增大，因而围绕水平轴的弯曲(纵向弯曲)强度及围绕垂直轴的弯曲(横向弯曲)强度便朝着梁端逐渐增大。

－关于扭转特性－

图16示出了与扭力梁2的y轴(与扭力梁正交的水平轴)相关的截面惯性矩Ip在BL坐标上的变化情况，图17示出了BL坐标的距离上的Ip的一阶导数Ip'。截面惯性矩Ip表示扭转难度，并表示为Ip＝Iy+Iz。

由图11所示的Iy在BL坐标中的变化特性和图13所示的Iz在BL坐标中的变化特性可知：梁中央部21(BL＝－50到+50的范围)的Ip近似恒定，在周长增大部22的第一区域中Ip逐渐增大，在第二区域中Ip以大于第一区域的渐增比率增大。

根据与z轴相关的截面惯性矩Iz所涉及的图14的一阶导数Iz'及图15的二阶导数Iz”可知：在梁中央部21与周长增大部22的交界附近(从BL＝50到BL＝100的范围)，Iz朝着增大方向产生大幅度波动。与此相对应，由图17所示的Ip'特性可以看出：Ip朝着增大方向产生大幅度波动。

这意味着：在Ip近似恒定的梁中央部21，扭力梁2以恒定角度产生扭转，而在周长增大部22则突然难以产生扭转。也就是说，意味着：扭力梁2的产生扭转变形的大部分都是梁中央部21的变形，扭力梁2的扭转刚度基本上是由梁中央部21的扭转刚度决定的。

因此，根据所述扭力梁的结构，通过改变梁中央部21和周长增大部22的长度的比率，而能够调节悬架特性。例如，当使梁中央部21的长度较长时，悬架特性较柔软，可提高车辆的乘坐舒适性；当使梁中央部21的长度较短时，悬架特性则较硬，可使车辆的操纵稳定性提高。

＜总结＞

通过在横截面形状恒定的梁中央部21的两侧设置了周长L朝着梁端逐渐增大的周长增大部22，从而能够获得下述作用和效果。

在梁中央部21的两侧，能够在不使梁高度BH减小的情况下，使梁宽度BW朝着梁端逐渐增大。由此，容易确保梁端处用以安装摇曳臂1所需的安装强度。

此外，能够使梁中央部21处的Ip近似恒定，并且在梁中央部21的两侧能够使Ip朝着梁端逐渐增大。由此，通过调节梁中央部21的横截面形状及长度，而能够调节扭力梁2的扭转刚度，从而容易做到：既可以实现用以获得所希期的悬架特性的适当的扭转刚度，又可确保用以安装摇曳臂所需的安装强度。

在车身左右方向上将梁中央部21的两侧部分分成多个区域，从而容易实现：越接近梁端，就使梁宽度BW的渐增比率越大。

这样一来，如上述实施方式所说明的那样，若将梁中央部21两侧的周长增大部22分成第一区域和第二区域，就能够使梁宽度BW分为第一区域和第二区域两个阶段而逐渐增大。

由此，对第一区域赋予了确保扭转刚度和弯曲强度(纵向弯曲及横向弯曲)的作用，并且对第二区域赋予了进一步提高弯曲强度的作用，从而既能够谋求实现适当的扭转刚度，又能够谋求确保弯曲强度。而且，能够抑制梁宽度在第一区域和第二区域的交界处急剧变化，从而能够避免产生应力集中。也就是说，能够避免产生应力集中，同时能够确保用以安装摇曳臂1所需的安装强度。

需要说明的是，在上述实施方式中，梁中央部21的横截面形状为近似倒V字形，而其横截面形状也可以为近似V字形。

在上述实施方式中，周长增大部22由第一区域和第二区域构成，不过构成区域的数量也可以为三个以上。

Claims (11)

1.一种车辆用扭力梁式悬架，其具有：分别用以将车轮支承在车身上的一对摇曳臂、和将一对所述摇曳臂连结起来的具有封闭截面结构的扭力梁，所述摇曳臂具有枢轴支承部和车轮安装部，所述枢轴支承部设置在该摇曳臂的长度方向的一端部上，并用以枢轴支承着该摇曳臂相对于所述车身进行摆动，所述车轮安装部设置在所述摇曳臂的所述长度方向的另一端部上，并且在该车轮安装部安装有所述车轮，所述扭力梁在该扭力梁的长度方向的两端具有梁端，所述梁端结合到一对所述摇曳臂各自的所述枢轴支承部与所述车轮安装部的中间部上，所述车辆用扭力梁式悬架的特征在于：

所述扭力梁在该扭力梁的长度方向的中央部具有梁中央部，该梁中央部的横截面呈在所述摇曳臂的摆动方向上相向的壁部都朝该摆动方向的一侧凸出的近似V字形，

所述扭力梁在所述梁中央部的两侧具有周长增大部，该周长增大部的梁周向上的全长即周长大于所述梁中央部的周长，且越接近所述梁端，该周长增大部的周长就越大，

所述周长增大部的与所述摇曳臂的长度方向对应的尺寸即梁宽度朝着所述梁端逐渐增大，而且越接近所述梁端，所述梁宽度的渐增比率就越大。

2.一种车辆用扭力梁，其为用以将一对摇曳臂连结起来的具有封闭截面结构的扭力梁，一对所述摇曳臂分别将车轮支承在车身上，所述车辆用扭力梁的特征在于：

在该扭力梁的长度方向的中央部具有梁中央部，该梁中央部的横截面呈在所述摇曳臂的摆动方向上相向的壁部都朝该摆动方向的一侧凸出的近似V字形，

在所述梁中央部的两侧具有周长增大部，该周长增大部的梁周向上的全长即周长大于所述梁中央部的周长，且越接近与所述摇曳臂相结合的梁端，该周长增大部的周长就越大，

所述周长增大部的与所述摇曳臂的长度方向对应的尺寸即梁宽度朝着所述梁端逐渐增大，而且越接近所述梁端，所述梁宽度的渐增比率就越大。

3.根据权利要求2所述的车辆用扭力梁，其特征在于：

所述周长增大部的包括梁内部的空心部在内的横截面积朝着所述梁端而逐渐增大，并且越接近所述梁端，所述横截面积的渐增比率就越大。

4.根据权利要求2所述的车辆用扭力梁，其特征在于：

所述周长增大部的壁厚与所述梁中央部的壁厚近似相等。

5.根据权利要求2所述的车辆用扭力梁，其特征在于：

所述周长增大部具有沿所述长度方向排列的多个区域，多个所述区域各自的所述梁宽度朝着所述梁端逐渐增大，并且越接近所述梁端的区域的所述梁宽度的渐增比率就越大。

6.根据权利要求5所述的车辆用扭力梁，其特征在于：

多个所述区域各自的周长朝着所述梁端逐渐增大。

7.根据权利要求5所述的车辆用扭力梁，其特征在于：

所述周长增大部的多个所述区域各自的所述横截面积朝着所述梁端逐渐增大，并且越接近所述梁端的区域的所述横截面积的渐增比率就越大。

8.根据权利要求5所述的车辆用扭力梁，其特征在于：

所述梁中央部的所述横截面恒定且呈近似V字形，并且该梁中央部沿所述长度方向延伸，

所述周长增大部具有作为多个所述区域的第一区域和第二区域，所述第一区域接着所述梁中央部形成，所述第二区域接着该第一区域形成，

所述第一区域的所述横截面形成为与所述梁中央部相同的近似V字形，并且该第一区域的突端的在所述梁宽度方向上的突端宽度朝着所述第二区域逐渐增大。

9.根据权利要求8所述的车辆用扭力梁，其特征在于：

所述第一区域的与所述梁宽度方向及所述扭力梁的所述长度方向正交的方向上的尺寸为：与所述梁中央部的同一方向上的尺寸近似相等、或者从所述梁中央部起朝着所述第二区域逐渐增大。

10.根据权利要求8所述的车辆用扭力梁，其特征在于：

所述第二区域的在所述摇曳臂的摆动方向上相向的壁部随着接近所述梁端而在该摆动方向上逐渐分离开，并且该第二区域的包括梁内部的空心部在内的横截面积朝着所述梁端逐渐增大。

11.根据权利要求2至10中任一项所述的车辆用扭力梁，其特征在于：

当以所述梁中央部的所述周长为基准时，所述周长增大部的所述周长的最大增长率在10％以上30％以下。

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