CN116507512A - 扭转车桥组件 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆的扭转车桥组件，扭转车桥组件包括沿着横向方向延伸并且具有顶表面、底表面、后表面和前表面的扭转梁。扭转梁包括由一对过渡区横向间隔开的一对端部部分以及位于过渡区之间并且将过渡区间隔开的中间部分。扭转梁还包括由底表面限定的开口，该开口形成在中间部分和过渡区中并且由具有相对边缘的边沿形成外廓。相对边缘中的每个相对边缘包括凸缘部分。每个凸缘部分包括至少一个圆化部分。

Description

扭转车桥组件

相关申请的交叉引用

本PCT专利申请要求于2020年10月29日提交的题为“Twist Axle Assembly(扭转车桥组件)”、序列号63/107,058的美国临时专利申请的权益，该美国临时专利申请的全部公开被认为是本申请公开的一部分并且通过参引并入本文。

背景技术

1.技术领域

本发明涉及扭转车桥组件及其组装方法。更具体地，本发明涉及包括凸缘部分的扭转车桥组件以及组装来自材料过渡区的凸缘部分的方法。

2.相关技术

本部分提供了与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。

也称为扭力梁车桥的扭转梁后桥悬架组件是下述类型的汽车悬架系统：该汽车悬架系统包括各自与车辆的车轮联接的一对拖曳臂以及在拖曳臂之间横向延伸的扭转梁。在车辆运行期间，当车轮中的一个车轮相对于另一个车轮移动时，例如在车身侧倾期间或者当车轮中的一个车轮遇到例如道路中的坑洼或障碍物时，扭转梁以扭转运动的方式发生变形。扭转梁的扭转运动消减了该运动，以使得车身中的乘客而言乘坐更舒适。

通常，期望提供下述扭转梁：该扭转梁在扭转梁的端部处具有刚度相对增大的一对区域，并且在扭转梁的纵向中间区域中具有相对减小的刚度。提供具有刚度减小的中间区域和刚度增大的端部区域的扭转梁的一种方法是形成管件的扭转梁并且将管件的中间区域压成或以其他方式变形成U形或V形。然而，该过程难以均匀实现，并且该过程可能需要一个或更多个成形后热处理操作，该操作使得得到的扭转梁的成本增大。另一种方法是将扭转梁冲压成其形状，并且然后将承托件焊接至纵向端部。通过这种方法，焊接的承托件在端部部分提供了增大的刚度。

因此，一直期望进一步开发扭转梁的构造和操作，使得扭转梁的区域具有期望的材料特性、比如减少或消除焊接和修整边缘的疲劳。

发明内容

前面已经相当宽泛地概述了本发明的特征和技术优点，以便可以更好地理解以下对本发明的详细描述。形成本发明的权利要求的主题的本发明的另外的特征和优点将在下文中描述。本领域技术人员应当理解的是，所公开的构思和具体实施方式可以容易地用作修改或设计用于实现本发明的相同目的的其他实施方式的基础。本领域的技术人员还应认识到的是，这样的等同实施方式并不背离所附权利要求中所阐述的本发明的精神和范围。该部分提供了本公开的总体概述并且不应被解释为与本公开相关联的所有目的、方面、特征和优点的完整且全面的列举。

根据本公开的一个方面，提供了一种用于车辆的扭转车桥组件。扭转车桥组件包括沿着横向方向延伸并且具有顶表面、底表面、后表面和前表面的扭转梁。扭转梁包括由一对过渡区横向间隔开的一对端部部分以及位于过渡区之间的中间部分。在中间部分和过渡区中形成开口，开口由具有相对边缘的边沿形成外廓，并且相对边缘中的每个相对边缘包括凸缘部分。

根据本文中提供的描述，其他适用性领域将变得明显。本发明内容中的描述和具体示例仅意在用于说明的目的而并不意在限制本公开的范围。

附图说明

本文中所描述的附图仅用于所选实施方式的说明性目的，并不旨在限制本公开的范围。通过参照结合附图的以下描述，将更容易理解与本公开相关的发明构思，在附图中：

图1A是包括扭转梁的扭转车桥组件的第一示例性实施方式的顶部立体图；

图1B是从一对拖曳臂上拆卸的来自图1A的扭转梁的顶部立体图；

图2A是扭转车桥组件的第一示例性实施方式的底部立体图；

图2B是从一对拖曳臂上拆卸的来自图2A的扭转梁的底部立体图；

图3A是扭转车桥组件的第一示例性实施方式的前视图；

图3B是从一对拖曳臂上拆卸的来自图3A的扭转梁的前视图；

图4A是扭转车桥组件的第一示例性实施方式的后视图；

图4B是从一对拖曳臂上拆卸的来自图4A的扭转梁的后视图；

图5A是扭转车桥组件的第一示例性实施方式的俯视图；

图5B是从一对拖曳臂上拆卸的来自图5A的扭转梁的俯视图；

图6A是扭转车桥组件的第一示例性实施方式的仰视图；

图6B是从一对拖曳臂上拆卸的来自图6A的扭转梁的仰视图；

图7A是扭转车桥组件的第一示例性实施方式的左侧视图；

图7B是从一对拖曳臂上拆卸的来自图7A的扭转梁的左侧视图；

图8A是扭转车桥组件的第一示例性实施方式的右侧视图；

图8B是从一对拖曳臂上拆卸的来自图8A的扭转梁的右侧视图；

图9A是沿着扭转车桥组件的第一示例性实施方式的中间部分截取的横截面；

图9B是沿着扭转车桥组件的第一示例性实施方式的过渡区截取的横截面；

图10是沿着扭转车桥组件的第二示例性实施方式的过渡区截取的横截面；

图11是沿着扭转车桥组件的第三示例性实施方式的过渡区截取的横截面；以及

图12是形成根据每个实施方式的扭转车桥组件的方法的流程图。

具体实施方式

现在将参照附图对示例实施方式进行更充分地描述。通常，主题实施方式涉及包括凸缘部分的扭转车桥组件以及组装来自材料过渡区的凸缘部分的方法。然而，提供示例性实施方式仅是为了使本公开是透彻的，并且将向本领域技术人员全面地传达范围。阐述了许多具体细节比如具体部件、装置和方法的示例，以提供对本公开的实施方式的透彻理解。对于本领域技术人员来说将明显的是，不需要采用具体细节，示例实施方式可以以许多不同的形式实施，并且都不应当被解释为限制本公开的范围。在一些示例实施方式中，并未详细描述公知的过程、公知的装置结构和公知的技术。

参照附图，在全部这些视图中，相同的附图标记指示对应的部件，在图1A至图9B中总体上示出了用于车辆悬架系统的改进的扭转车桥组件20的第一示例性实施方式。参照图1A至图2B，扭转车桥组件20包括一对拖曳臂22和扭转梁24(也称为横向构件)，扭转梁24在拖曳臂22之间沿横向方向(该横向方向在使用中对应于车辆的横向方向)延伸。拖曳臂22构造成与车辆的对置的车轮附接，并且在使用中，拖曳臂22响应于车辆在高速转弯时侧倾或响应于车轮遇到物体、比如坑洼而相对于彼此枢转。扭转梁24抵抗拖曳臂22的相对旋转，以减少侧倾并且总体上改善车辆的动力学性能。

扭转梁24在相反的端部之间沿第一方向延伸并且包括通过中间部分28和一对过渡区29间隔开的一对相反的端部部分26。一对相反的过渡区29(图1B)位于中间部分28的相反侧，从而将中间部分28与相反地定位的端部部分26间隔开。示例性扭转梁24的形状关于扭转梁24的横向中点MP大致对称。扭转梁24的端部部分26与拖曳臂22连接，以允许拖曳臂22在车辆运行期间相对于彼此旋转。拖曳臂22可以具有任何合适的形状或构型。扭转梁24和拖曳臂22两者优选地由金属(比如说例如，钢、钢合金、铝、铝合金、镁、镁合金等)制成。扭转梁24的端部部分26、中间部分28和过渡区29由至少一个侧壁30限定，所述至少一个侧壁30可以由单件成形材料形成，该单件成形材料包括一对相对边缘31、33，所述一对相对边缘31、33在形成扭转梁24时紧密靠近。侧壁30包括形成在其中的配合表面32、比如U形形状的凹部，配合表面32覆盖拖曳臂22上的类似配合表面，以用于与拖曳臂22建立手套式连接。具体地，拖曳臂22滑动到端部部分26上的配合表面32(例如，U形形状的凹部)中，并且然后将这两个部件连接在一起(例如，通过MIG焊接、TIG焊接、激光焊接等)。

如图3A和图4A中最佳所示，扭转梁24可以包括沿着其长度的可变宽度，以改变扭转梁24在前表面34(图3A和图3B)与后表面36(图4A和图4B)之间的扭转刚度。例如，在于2016年4月21日公开的PCT公开专利申请WO 2016-061078 A1和于2016年8月25日公开的PCT公开专利申请WO 2016-133753 A1中公开了类似的形状，这两个公开专利申请整体并入本文。具体地，围绕扭转梁24的中点MP的中间部分28的至少一部分具有第一宽度W₁，并且端部部分26中的每个端部部分的一部分具有大于第一宽度W₁的第二宽度W₂。扭转梁24从中间部分28的较小的第一宽度W₁逐渐过渡至端部部分26的较大的第二宽度W₂，以使扭转梁24的扭转刚度从中间部分28至端部部分26逐渐增大。扭转梁24还可以包括在顶表面38(图5A和图5B)与底表面40(图6A和图6B)之间的类似形状。这种形状是有利的，因为在使用期间，扭转梁24的大部分扭转发生在具有较低扭转刚度的中间部分28中，从而通过保护焊接接头免受由于端部部分26中的扭转而可能发生的损坏来改善扭转梁24与拖曳臂22之间的焊接接头的耐久性。

如在左侧视图(图7B)和右侧视图(图8B)中最佳示出的，扭转梁24的端部部分26具有封闭(或几乎封闭)的几何轮廓，而中间部分28和过渡区29具有敞开且未被挤压的几何轮廓(图2A和图2B)。端部部分26可以具有带圆化拐角的大致梯形横截面。更具体地，侧壁30限定了前表面34、后表面36、顶表面38和底表面40。在一个示例布置中，中间部分28和过渡区29的底表面40限定了敞开的几何构型。例如，侧壁30被卷起，其中，相对边缘31、33位于底表面40上并且形成限定开口46的边沿44的外廓(图9A)。至少一个凸缘部分42从底表面40延伸至相对边缘31、33。穿过过渡区29的区域的中点MP的横截面因此可以是大致U形形状的(图7B、图8B、图9A和图9B)。

如图6A和图6B中最佳图示的，边沿44包括位于中间部分28上的直的部段52，其中，相对边缘31、33是平行的并且在横向方向上是相对的。边沿44还包括位于直的部段52两侧的加宽的部段54，其中，相对边缘31、33沿前后方向从直的部段52分叉，并且随着边沿44接近端部部分26而沿前后方向重新会聚并终止于相对的边沿端部56。边沿端部56可以包括圆化轮廓，其中，相对边缘31、33重新会聚成非常接近，并且沿横向方向平行地延伸至端部部分26的末端。小的空间58(图9B)可以在端部部分26中位于相对边缘31、33之间。替代性地，相对边缘31、33可以在端部部分26处连接。扭转梁24还可以设置有孔60或开口，这些孔60或开口在横向方向上彼此间隔开，以进一步减小中间部分28与端部部分26相比的扭转刚度，并且由此进一步保护扭转梁24与拖曳臂22之间的焊接接头。开口60可以位于顶表面38上。

图7A是拖曳臂22的右侧视图，并且图7B是拖曳臂22的左侧视图。每个拖曳臂22包括用于连接至汽车车身的车身附接区段62和用于连接至汽车的主轴或毂的车轮附接区段64。如图7B和图8B中最佳图示的，应当理解的是，考虑到竖向中线VM，扭转梁24的连接至右拖曳臂22的右端部(图7B)与VM略微成角度，并且扭转梁24的连接至左拖曳臂22的左端部(图8B)相对于右端部与VM略微成相等或相反的角度。继续参照图7B和图8B，凸缘部分42从过渡区29中的边沿44的相对侧延伸并且也可以至少部分地位于中间部分28上。更具体地，靠近前表面34的相对边缘31上的凸缘部分42从开口46远离底表面40朝向前表面34延伸，并且靠近后表面36的相对边缘33上的凸缘部分42对称地从底表面40朝向后表面26延伸。

在图9A和图9B中呈现的扭转梁24的等轴横截面中最佳图示出根据第一实施方式的凸缘部分42的附加细节。凸缘部分42从侧表面(前表面34和后表面36)与底表面40之间的圆化拐角延伸。圆化拐角由第一半径R1限定，并且凸缘部分42从圆化拐角延伸至限定第二半径R2的圆化部分68。第一半径R1和第二半径R2相反地定位成使得圆化拐角和圆化部分68一起形成大致S形形状。第一半径R1可以小于、等于或大于第二半径R2。类似地，圆化拐角的弧度或度数可以小于、等于或大于圆化部分68的弧度或度数。凸缘部分42还可以包括直的部分70，该直的部分70从圆化部分68延伸至相对边缘31、33并且形成大致S形形状的一部分。在一些实施方式中，相对边缘31、33定向成平行于直的部段52和/或加宽的部段54上的底表面40，并且在凸缘部分42上形成扭曲部分72，该扭曲部分72弯曲直到相对边缘31、33变得垂直于边沿端部56上的底表面40为止。

如图9A中所示，半径R1、半径R2、圆化拐角的弧度和/或圆化部分68的弧度可以在过渡区29和/或中间部分28的部分内沿端部部分26(图9B)的方向增大或减小。此外，凸缘部分42的直的部分70(从底表面40延伸)可以在过渡区29内变大、从底表面40进一步延伸。如图4B中最佳图示的，凸缘部分42从中间部分28向外弯曲，并且随着其接近端部部分26而在过渡区29内变大为顶点74(凸缘部分42距底表面40最远的部分)。在顶点74之后，凸缘部分42然后可以以比其向外弯曲更大的速率向内回弯。

现在参照图10，图示了扭转梁124的第二实施方式。第二实施方式可以包括其他实施方式的所有特征、形状和构造，这些特征、形状和构造不与修改的结构直接冲突。第二实施方式的扭转梁124包括凸缘部分142，该凸缘部分142包括限定半径R3的圆化部分168，该圆化部分168与围绕由一对边缘131(未示出相对边缘33)限定的开口146的相邻的圆化拐角144合并并且至少部分地延续至该相邻的圆化拐角144。凸缘部分142还可以包括从圆化部分168进一步延伸到开口146中的直的部分170。直的部分170随着其朝向端部部分126延伸而朝向底侧40渐缩并且可以在与参照第一实施方式描述的区域类似的区域中弯曲。凸缘部分142也可以从扭转梁124的中间部分(未示出)的至少一部分延伸。

现在参照图11，图示了扭转梁124的第三实施方式。第三实施方式可以包括其他实施方式的所有特征、形状和构造，这些特征、形状和构造不与修改的结构直接冲突。第三实施方式的扭转梁224包括凸缘部分242，该凸缘部分242包括从表面、例如前表面234或后表面(未示出)中的一者径向向外延伸的圆化部分268，以增加开口246的宽度。圆化部分268限定了半径R4，并且其通向直的部分270，直的部分270扭曲直到相对边缘231(未示出相对边缘33)彼此面对为止。边缘231形成边沿244的外廓，边沿244限定了开口246，并且还限定了在端部部分(未示出)附近合并的圆化拐角244。

因此，本文中描述的各种实施方式的扭转梁24、124、224的扭转刚度可以从大约中点MP处的最小扭转刚度逐渐过渡至端部部分26处的最大扭转刚度。在一些实施方式中，扭转梁24、124、224可以构造成使得扭转刚度以恒定的速率从最小扭转刚度变化至最大扭转刚度。凸缘部分42、142、242和过渡区29、129、229构造成加强横截面并且改善边缘31、33、131、231上的疲劳性能，边缘31、33、131、231可以在扭转梁24、124、224的形成期间被修整成形。敞开部段的中间部分28构造成允许扭转梁24、124、224在扭转事件的情况下是扭转柔性的，同时将扭转梁24、124、224的弯曲刚度保持在高水平，以保持车轮前束和外倾刚度。扭转梁24、124、224的端部部分26构造为允许最大刚度的封闭式截面梁，以保护配合表面32与拖曳臂22的焊接接头免受疲劳损坏。由半径R1、R2、R3和R4限定的各种圆化部分加强了中间部分28、128、228和过渡区29、129、229的敞开的横截面。凸缘部分42、142、242的区域、比如从由半径R1、R2、R3和R4限定的圆化部分延伸的直的部段70、170、270将半径和相对边缘31、33、131、231(“修整边缘”)间隔开，以便保护修整边缘免受疲劳损坏。当继续朝向封闭或半封闭端部部分26时，包括半径R1、R2、R3和R4的凸缘部分42、142、242可以逐渐消失。开口46、146、246可以进一步节省材料成本并减轻重量。

本发明的另一方面提供了一种制造用于车辆悬架系统中使用的扭转车桥组件的方法300。在302处，方法300包括设置一对拖曳臂。在304处，方法300继续将工件(比如大致平面的坯料)冲压成扭转梁，该扭转梁具有一对端部部分、中间部分以及具有本文所述特征和形状的至少一个过渡部分。在306处，步骤304还可以包括形成具有特征的凸缘部分，该凸缘部分具有本文所描述的特征和形状。在308处，步骤304还可以包括将扭转梁形成为大致沙漏形状，其中，中间部分具有第一宽度，该第一宽度通常小于端部部分的宽度。在310处，步骤304还可以包括将扭转梁形成为其中扭转梁的扭转刚度从中间部分至端部部分逐渐增加的构型。在312处，该方法继续在相对边缘之间形成开口，相对边缘从中间部分变宽并且在端部部分附近会聚。在314处，该方法继续例如经由MIG焊接、TIG焊接或激光焊接将扭转梁的端部部分与拖曳臂附接。

应当理解的是，实施方式的前述描述是出于说明的目的而提供的。换句话说，本公开主题并不旨在穷举或限制本公开。特定实施方式的各个元件或特征通常不限于该特定实施方式，而是即使没有具体示出或描述，特定实施方式的各个元件或特征在适用的情况下也是可以互换的，并且可以在选定的实施方式中使用。特定实施方式的各个元件或特征也可以以许多方式进行变型。这种变型不应被视为背离本公开，并且所有这种修改都旨在包括在本公开的范围内。

Claims (15)

1.一种用于车辆的扭转车桥组件，包括：

扭转梁，所述扭转梁沿着横向方向延伸并且具有顶表面、底表面、后表面和前表面；

所述扭转梁包括由一对过渡区横向间隔开的一对端部部分以及位于所述过渡区之间的中间部分；

开口，所述开口形成在所述中间部分和所述过渡区中并且由具有相对边缘的边沿形成外廓；并且

其中，所述相对边缘中的每个相对边缘包括凸缘部分。

2.根据权利要求1所述的扭转车桥组件，其中，所述凸缘部分包括至少一个圆化部分。

3.根据权利要求2所述的扭转车桥组件，其中，所述凸缘部分中的每个凸缘部分从所述底表面延伸。

4.根据权利要求3所述的扭转车桥组件，其中，每个相对边缘从与所述底表面平行的关系扭转为与所述底表面垂直的关系。

5.根据权利要求2所述的扭转车桥组件，其中，所述凸缘部分从所述底表面进一步向外弯曲至顶点。

6.根据权利要求5所述的扭转车桥组件，其中，所述凸缘部分在所述凸缘部分接近所述端部部分时从所述顶点的相反方向朝向所述底表面向内回弯。

7.根据权利要求6所述的扭转车桥组件，其中，所述凸缘部分以第一速率向外弯曲并且以第二速率向内回弯，其中，所述第一速率小于所述第二速率。

8.根据权利要求5所述的扭转车桥组件，其中，所述底表面与所述前表面之间的拐角是圆化的，并且其中，所述底表面与所述后表面之间的拐角是圆化的。

9.根据权利要求8所述的扭转车桥组件，其中，所述至少一个圆化部分从圆化拐角延伸以形成S形形状。

10.根据权利要求2所述的扭转车桥组件，其中，所述至少一个圆化部分延伸至从所述底表面朝向所述顶表面延伸的直的部段。

11.根据权利要求10所述的扭转车桥组件，其中，所述直的部段随着所述直的部段沿所述端部部分的方向延伸而朝向所述底表面渐缩。

12.根据权利要求2所述的扭转车桥组件，其中，所述至少一个圆化部分远离所述前表面或所述后表面向外延伸。

13.根据权利要求12所述的扭转车桥组件，其中，所述至少一个圆化部分延伸至远离所述底表面延伸的直的部段。

14.根据权利要求1所述的扭转车桥组件，其中，所述相对边缘在所述端部部分处会聚成平行且面对的关系。

15.根据权利要求1所述的扭转车桥组件，其中，所述扭转梁构造成具有从所述中间部分至所述端部部分逐渐增大的扭转刚度。