CN109476198A - 车辆扭转轴组件 - Google Patents

Abstract

扭转轴组件包括沿第一方向彼此间隔开的一对纵臂。扭转轴组件还包括扭转梁，该扭转梁具有开口形状的横截面形状，该扭转梁沿第一方向在一对相反的端部部分之间延伸。扭转梁的开口横截面形状包括基部和一对侧壁。扭转梁的端部部分与纵臂固定地附接。一对梁加强件与纵臂和扭转梁的基部固定地附接。梁加强件借助于紧固件、粘合剂、电阻点焊、冷金属过渡焊、激光焊和钎焊中的至少一者与扭转梁固定地附接。

Description

车辆扭转轴组件

相关申请的交叉引用

该PCT国际专利申请要求2016年7月15日提交的题为“车辆扭转轴组件”的美国临时专利申请序列No.62/363,071的权益，该申请的全部公开内容被认为是本申请的公开内容的一部分并且通过参引并入本文中。

技术领域

本发明总体上涉及用于车辆悬挂系统的类型的扭转轴组件。

背景技术

扭转梁轴组件，也被称作扭力梁轴，是一种汽车悬挂系统，该汽车悬挂系统包括：一对纵臂，该对纵臂中的每个纵臂与车辆的车轮联接；以及扭转梁，该扭转梁在纵臂之间横向延伸。在车辆的操作期间，比如在车身侧倾期间或者当车辆的轮胎中的一个轮胎遇到道路中的坑洞或障碍物时，当车轮中的一个车轮相对于另一个车轮移动时，扭转梁在扭转运动中变形。扭转梁的扭转运动吸收该运动以使车身中乘员的乘坐更舒适并且保持轮胎与道路接触。

在一些情况下，设置一个或多个梁加强件以加强并加固扭转梁的某些部分。这些梁加强件通常借助于金属惰性气体(MIG)焊操作沿着焊缝焊接至扭转梁。

仍然存在对改进的扭转轴组件的显著且持续的需求，该改进的扭转轴组件可以有成本效益地制造并且提供改进的性能和/或耐久性及操作寿命。

发明内容及优点

本发明的一个方面涉及用于车辆的悬挂系统的扭转轴组件。扭转轴组件包括沿第一方向彼此间隔开的一对纵臂。扭转轴组件还包括扭转梁，该扭转梁具有开口形状的横截面形状，该扭转梁沿第一方向在一对相反的端部之间延伸。扭转梁的开口横截面形状包括基部和一对侧壁。扭转梁的端部部分与纵臂固定地附接。一对梁加强件与纵臂和扭转梁的基部固定地附接。梁加强件借助于紧固件、粘合剂、电阻点焊、钎焊、激光焊和冷金属过渡(CMT)焊中的至少一者与扭转梁固定地附接。

使用紧固件、粘合剂、电阻点焊和钎焊来将梁加强件与扭转梁固定地附接消除了或者至少充分地减少了扭转梁上的任何热影响区。热影响区的减少提供了沿着扭转梁的长度更一致的机械性能，从而改善了扭转轴组件的性能、耐用性和操作寿命。相比于其他类似的扭转轴组件，实现这些改进几乎没有额外成本。

根据本发明的另一个方面，每个梁加强件还借助于MIG焊与扭转梁固定。由于MIG焊缝由紧固件、粘合剂、电阻点焊、CMT焊、激光焊和/或钎焊补足，因此相比于其他已知的扭转轴组件，来自MIG焊操作的热影响区可以充分地减少。

根据本发明的又一个方面，每个梁加强件借助于紧固件、粘合剂、电阻点焊和钎焊中的至少一者与纵臂中的相关的一个纵臂固定地附接。

根据本发明的又一个方面，每个梁加强件还借助于MIG焊与纵臂中的相关的一个纵臂固定地附接。

根据本发明的又一个方面，扭转本体的基部具有沿第一方向彼此间隔开的多个孔，用于接纳紧固件以将不同长度的梁加强件与扭转梁固定地附接。

根据本发明的又一个方面，每个扭转梁在梁加强件与扭转梁固定地附接的位置处具有与扭转梁相似的开口横截面形状。

根据本发明的又一个方面，梁加强件的侧壁通过粘合剂、激光焊、CMT焊或钎焊与扭转梁的侧壁固定地附接。

根据本发明的又一个方面，每个梁加强件相对于第一方向成一角度地从第一端部延伸至扭转梁的基部，该第一端部与纵臂中的相应的一个纵臂固定地附接。

本发明的另一个方面涉及一种制造扭转轴组件的方法。该方法包括将坯件成形成沿第一方向延伸并具有开口横截面形状、一对端部部分以及中间部分的扭转梁的步骤。该方法以下述步骤继续：将扭转梁的端部部分与一对纵臂固定地附接。该方法进行下述步骤：将梁加强件的第一端部与纵臂中的一个纵臂固定地附接，该梁加强件被制为扭转梁的分离件。该方法以下述步骤继续：对梁加强件的第二端部与扭转梁进行紧固、胶合、电阻点焊、激光焊、CMT焊和钎焊中的至少一者以将梁加强件与扭转梁固定地附接。

根据本发明的另一个方面，该方法还包括对梁加强件的第二端部与扭转梁进行MIG焊的步骤。

根据本发明的又一个方面，将梁加强件的第一端部与纵臂中的一个纵臂固定地附接的步骤进一步限定为对梁加强件的第一端部与纵臂中的一个纵臂进行紧固、胶合、电阻点焊、激光焊、CMT焊和钎焊中的至少一者。

根据本发明的又一个方面，该方法还包括对梁加强件的第一端部与纵臂中的一个纵臂进行MIG焊的步骤。

根据本发明的另一个方面，对梁加强件的第二端部与扭转梁进行紧固、胶合、电阻点焊和钎焊中的至少一者的步骤进一步限定为将紧固件插入穿过梁加强件的第二端部并且穿过在扭转梁中多个孔中的一个孔插入，多个孔沿第一方向彼此间隔开。

根据本发明的又一个方面，每个扭转梁和每个梁加强件具有一对间隔开的侧壁，并且该方法还包括对梁加强件的侧壁与扭转梁的侧壁进行胶合或钎焊的步骤。

根据本发明的又一个方面，将坯件成形成扭转梁的步骤进一步限定为将坯件辊轧成形或冲压成扭转梁。

附图说明

本发明的这些及其他特征和优点将是易于理解的，因为当结合附图考虑时，通过参照以下详细的描述，本发明的这些及其他特征和优点变得被更好地理解了，其中：

图1是扭转轴组件的第一示例性实施方式的俯视图；

图2是图1的扭转轴组件的立体图；

图3是图1的扭转轴组件的局部俯视图；

图4是图1的扭转轴组件经由图3的线4-4截取的横截面图；

图5是扭转轴组件的第二示例性实施方式的立体图；

图6是图5的扭转轴组件取自与图5不同视角的另一个立体图；

图7是图5的扭转轴组件的又一个立体图，并且其取自与图5和图6不同的视角。

图8是图5的扭转轴组件的局部俯视图；

图9是图5的扭转轴组件经由图8的线9-9截取的横截面图；

图10是图5的扭转轴组件经由图8的线10-10截取的另一个横截面图；

图11是扭转轴组件的第三示例性实施方式的立体图；

图12是图11的扭转轴组件的另一个立体图，并且其取自与图11不同的视角；

图13是图11的扭转轴组件的又一个立体图，并且其取自与图11和图12不同的视角。

图14是图11的扭转轴组件的局部俯视图；

图15是图11的扭转轴组件经由图14的线15-15截取的横截面图；以及

图16是图11的扭转轴组件经由图14的线16-16截取的另一个横截面图。

具体实施方式

参照附图，其中相似的附图标记在若干视图中指示相应的部分，用于车辆的车辆悬挂系统的改进的扭转轴组件20的第一示例性实施方式总体上在图1至图4中示出。扭转轴组件20包括扭转梁22(也被称作横向构件或横梁)和一对纵臂24。扭转梁22沿第一方向(下文称作“横向方向”)在与纵臂24固定地附接的相反端部之间延伸。纵臂24与车轮组件(未示出)可操作地附接，并且在车辆的操作期间，通过保持车辆的轮胎与道路表面接触，扭转梁22弹回地且弹性地扭转以吸收能量并抵抗纵臂24的相对旋转从而改善车辆的操纵性。

在示例性实施方式中，纵臂24中的每个纵臂24具有纵臂本体，该纵臂本体沿着第二方向从套管套筒26延伸至主轴板28。套管套筒26构造成接纳套管(未示出)以将纵臂24与车身(未示出)附接，并且主轴板28构造成与车轮组件的车轮(未示出)附接。每个纵臂24还具有弹簧座30和冲击支架32，该弹簧座30构造成接合螺旋弹簧的一个端部(未示出)，该冲击支架32构造成接合减震器的一个端部(未示出)。每个纵臂24优选地制为比如钢或合金钢的金属的单一整件。然而，应当理解的是，纵臂24可以制为联接在一起的多个件并且可以由任何合适的材料制成。还应当理解的是，取决于设计扭转轴组件20所用于的车辆，纵臂24的形状可以与示例性实施方式的形状大不相同。

扭转梁22具有一对相反的端部部分34和在端部部分34之间沿横向方向延伸的中间部分36。如图2中所示，端部部分34中的每个端部部分34具有大致U形的切口，该切口以所谓的“手套式”连接的方式围绕纵臂24中的一个纵臂的一部分接合。U形切口优选地成形为与纵臂24的外轮廓相配以最大化在扭转梁22与纵臂24之间的面对面接触。端部部分34优选地例如通过金属惰性气体(MIG)焊焊接至纵臂24。

在示例性实施方式中，扭转梁22具有至少大体上沿着其整个长度的开口横截面形状。具体地，如在经由垂直于横向方向延伸的平面截取的横截面中所示，扭转梁22具有基部38(或底壁)和一对间隔开的侧壁40，侧壁40侧向远离基部38彼此平行地延伸以呈现横向延伸的通道，该通道的三个侧部由基部38和侧壁40界定。侧壁40的上端部向外展开(即，彼此远离)以增加扭转梁22的扭转刚度。扭转梁22优选地制为钢或合金钢的单一整件。然而，应当理解的是，可以采用任何合适的金属或材料。扭转梁22优选地通过坯件的冲压和/或辊轧成形而成形。然而，应当理解的是，可以采用任何合适的工艺或工艺的组合。

在第一示例性实施方式中，扭转梁22具有沙漏形状，在该沙漏形状中扭转梁22在中间部分36中具有相比于端部部分34减小的宽度和高度。减小的宽度尺寸和高度尺寸减小了扭转梁22在中间部分36中的扭转刚度以促使大部分弹性扭转发生在该中间部分36中。扭转梁22还具有一对过渡部分42，该过渡部分42从中间部分36至对应的端部部分34增加宽度和高度使得扭转梁22的扭转刚度从中间部分36至端部部分34逐渐增加。

扭转轴组件20还包括被制为扭转梁22分离件的一对梁加强件44，用于加强并增加端部部分34的扭转刚度。每个梁加强件44从上端部46倾斜至下端部48，该上端部46与纵臂24固定地附接，该下端部48与扭转梁22的基部38固定地附接。也就是说，每个梁加强件44相对于第一方向成一角度地从上端部46延伸至下端部48。每个梁加强件44在倾斜区域中还具有肋50。梁加强件44的倾斜从过渡部分42至纵臂24逐渐增加了端部部分34的扭转刚度。

与扭转梁22类似，每个梁加强件44的下端部48为大致U形并且嵌套在扭转梁22的端部部分34的通道中。具体地，每个梁加强件44的基部覆盖在扭转梁22的基部38上并且其中每个梁加强件44的侧壁与扭转梁22的侧壁40的内表面面对面地接触。

梁加强件44优选地由比如钢或合金钢的可弹性变形的金属制成。然而，应当理解的是，可以采用任何合适的金属或其他材料。梁加强件44可以通过包括例如从金属坯件冲压或辊轧成形的任何合适的工艺或工艺的组合成形。

每个梁加强件44的下端部48借助于紧固件、粘合剂、电阻点焊和钎焊中的至少一者与扭转梁22的基部38固定地附接。在第一示例性实施方式中，紧固件52是以单个螺母和螺栓的形式。然而，应当理解的是，可以采用铆钉或其他类型的紧固件。优选地，梁加强件44的侧壁借助于粘合剂、冷金属过渡(CMT)、钎焊、激光焊和/或金属惰性气体(MIG)焊与扭转梁22的侧壁40固定地附接。在MIG焊的情况下，由于焊缝被约束至在扭转梁22的侧壁40之间的接合处，因此最小化了扭转梁22中总的热影响区。在CMT的情况下，将不会产生热影响区，并且来自激光焊的任何热影响区将是可忽略的。

此外，每个梁加强件44的上端部46和下端部48被MIG焊接至扭转梁22的基部38。因为在梁加强件44的下端部与扭转梁22的基部38之间的MIG焊缝通过使用紧固件、粘合剂、电阻点焊、CMT焊、激光焊和/或钎焊来补足，来自MIG焊的焊缝的强度不必像其他已知的扭转轴组件中的焊缝强度一样强。在激光焊的情况下，可以使用或不使用填充材料。减小的热影响区改善了扭转轴组件20的性能、耐用性和操作寿命，并且如果有额外成本的话这些改进以最小的额外成本实现。

此外，可以通过选择不同形状的梁加强件44来调节扭转轴组件20的性能，使得可以制造相同的扭转梁22以用于具有不同扭转刚度轮廓的不同车辆的扭转轴组件20。这通过规模经济进一步降低了每个扭转轴组件20的成本。

现在参照图5至图10，扭转轴组件120的第二示例性实施方式总体上以由前缀“1”分开的相似的附图标记示出，相似的附图标记指示与上述的第一示例性实施方式相对应的部分。在扭转轴组件120的第二示例性实施方式中，一对紧固件152将梁加强件144的上端部146与纵臂124固定地附接。在该实施方式中，由于紧固件152补足了梁加强件144与纵臂124之间的MIG焊缝，这些MIG焊缝的热影响区也可以在尺寸上减小以进一步改善扭转轴组件120的性能、耐用性和操作寿命。

现在参照图11至图16，扭转轴组件220的第三示例性实施方式总体上以由前缀“2”分开的相似的数字示出，相似的数字指示与上述的实施方式相对应的部分。在第三示例性实施方式中，扭转梁222设置有沿横向方向彼此间隔开的多个孔254。通过简单地将相应的梁加强件244中的孔与扭转梁222上的孔254中适当的一个孔254对准，孔254允许扭转梁222更容易地与不同长度的梁加强件244接合。通过选择适当的梁加强件240，这允许扭转轴组件220被更简单地调整以用于不同的车辆平台。在不同的车辆平台上使用相同的纵臂224和扭转梁220通过规模经济提供了成本节省。

本发明的另一个方面涉及制造比如上述扭转轴组件的第一、第二和第三示例性实施方式中任一者的扭转轴组件20的方法。该方法包括优选通过辊轧成形或冲压将坯件成形成扭转梁22的步骤。该方法以下述步骤继续：将扭转梁22的端部部分34与纵臂24固定地附接。该方法以下述步骤进行：将梁加强件44的上端部46与纵臂24固定地附接。优选地，梁加强件44的上端部46与纵臂24紧固、胶合、电阻点焊和/或钎焊在一起并且梁加强件44的上端部46与纵臂24MIG焊在一起。该方法以下述步骤继续：对梁加强件44的下端部48与扭转梁22进行紧固、胶合、电阻点焊、激光焊、CMT焊和钎焊中的至少一者以将梁加强件44与扭转梁22固定地附接。

本文中使用的取向术语，比如“顶部”、“底部”和“侧部”是指一个或多个附图中的特征的取向，并且这些术语本质上并不意味着需要特定的取向或另外的限制。

显然，根据上述示教，本发明的许多改型和变型是可能的并且可以在所附权利要求的范围内以不同于具体描述的方式实施。此外，应当理解的是，所有实施方式和所有权利要求的所有特征可以彼此组合，只要其不相互矛盾即可。

Claims (15)

1.一种用于车辆的扭转轴组件，包括：

一对纵臂，所述纵臂沿第一方向彼此间隔开；

扭转梁，所述扭转梁具有开口横截面形状，所述扭转梁沿所述第一方向在一对相反的端部部分之间延伸；

所述开口横截面形状包括基部和一对侧壁；

所述扭转梁的所述端部部分与所述纵臂固定地附接；

一对梁加强件，所述梁加强件与所述纵臂和所述扭转梁的所述基部固定地附接；并且

所述梁加强件中的每个梁加强件借助于紧固件、粘合剂、电阻点焊、冷金属过渡焊、激光焊和钎焊中的至少一者与所述扭转梁固定地附接。

2.根据权利要求1所述的扭转轴组件，其中，所述梁加强件中的每个梁加强件还借助于金属惰性气体焊与所述扭转梁固定地附接。

3.根据权利要求1所述的扭转轴组件，其中，所述梁加强件中的每个梁加强件借助于紧固件、粘合剂、电阻点焊、钎焊、激光焊和冷金属过渡焊中的至少一者与所述纵臂中的相关的一个纵臂固定地附接。

4.根据权利要求3所述的扭转轴组件，其中，所述梁加强件中的每个梁加强件还借助于金属惰性气体焊与所述纵臂中的一个相关的纵臂固定地附接。

5.根据权利要求1所述的扭转轴组件，其中，所述扭转本体的所述基部具有沿所述第一方向彼此间隔开的多个孔，用于接纳紧固件以将不同长度的梁加强件固定地附接至所述扭转梁。

6.根据权利要求1所述的扭转轴组件，其中，所述梁加强件中的每个梁加强件在所述梁加强件与所述扭转梁固定地附接的位置处具有与所述扭转梁相似的横截面形状。

7.根据权利要求6所述的扭转轴组件，其中，所述梁加强件中的每个梁加强件的侧壁通过激光焊、金属惰性气体焊、粘合剂或钎焊与所述扭转梁的所述侧壁固定地附接。

8.根据权利要求1所述的扭转轴组件，其中，所述梁加强件中的每个梁加强件相对于所述第一方向成一角度地从第一端部延伸至所述扭转梁的所述基部，所述第一端部与所述纵臂中的相应的一个纵臂固定地附接。

9.一种制造扭转轴组件的方法，包括以下步骤：

将坯件成形成沿第一方向延伸并具有开口横截面形状且具有一对端部部分以及中间部分的扭转梁；

将所述扭转梁的所述端部部分与一对纵臂固定地附接；

将被制为所述扭转梁的分离件的梁加强件的第一端部与所述纵臂中的一个纵臂固定地附接；以及

对所述梁加强件的第二端部与所述扭转梁进行紧固、胶合、电阻点焊、钎焊、激光焊和冷金属过渡焊中的至少一者，以将所述梁加强件与所述扭转梁固定地附接。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，还包括对所述梁加强件的所述第二端部与所述扭转梁进行金属惰性气体焊的步骤。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，将所述梁加强件的所述第一端部与所述纵臂中的一个纵臂固定地附接的步骤进一步限定为对所述梁加强件的所述第一端部与所述纵臂中的一个纵臂进行紧固、胶合、电阻点焊、钎焊、激光焊和冷却金属过渡焊中的至少一者。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，还包括对所述梁加强件的所述第一端部与所述纵臂中的一个纵臂进行金属惰性气体焊的步骤。

13.根据权利要求9所述的方法，其中，对所述梁加强件的第二端部与所述扭转梁进行紧固、胶合、电阻点焊和钎焊中的至少一者的步骤进一步限定为将紧固件插入穿过所述梁加强件的第二端部并穿过所述扭转梁中的多个孔中的一个孔，所述多个孔沿所述第一方向彼此间隔开。

14.根据权利要求9所述的方法，其中，所述扭转梁和所述梁加强件中的每一个具有一对间隔开的侧壁，并且还包括对所述梁加强件的侧壁与所述扭转梁的侧壁进行胶合或钎焊的步骤。

15.根据权利要求9所述的方法，其中，将所述坯件成形成所述扭转梁的步骤进一步限定为将所述坯件辊轧成形或冲压成所述扭转梁。