CN117585064A - 一种特种车铝合金轻质转向加强梁 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种特种车铝合金轻质转向加强梁，其包括呈筒状结构的梁本体，所述梁本体的两端各固定设有一端板，每个所述端板上均设有螺栓连接孔，所述梁本体的筒腔内设有内部支撑结构，每个所述端板和梁本体的外筒壁之间均设有外部支撑结构。其目的是为了提供一种特种车铝合金轻质转向加强梁，通过铸造的形式满足整车刚度、强度的使用要求，铝合金材料能够有效降低结构重量，实现整车结构的轻量化。

Description

一种特种车铝合金轻质转向加强梁

技术领域

本发明涉及一种特种汽车底盘承载结构，特别是涉及一种转向加强梁。

背景技术

转向加强梁是车辆底盘中典型的承载结构，其通过螺栓与车架、转向立轴等结构进行连接，其主要承受转向机构传递的载荷。目前的转向加强梁多为板材焊接结构，为提升整体刚度往往选择较厚的钢板，这样虽然能够满足刚度和强度要求，但会导致重量过大，不满足某些车型总体对承载结构轻量化的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种特种车铝合金轻质转向加强梁，通过铸造的形式满足整车刚度、强度的使用要求，铝合金材料能够有效降低结构重量，实现整车结构的轻量化。

本发明特种车铝合金轻质转向加强梁，包括呈筒状结构的梁本体，所述梁本体的两端各固定设有一端板，每个所述端板上均设有螺栓连接孔，所述梁本体的筒腔内设有内部支撑结构，每个所述端板和梁本体的外筒壁之间均设有外部支撑结构。

本发明特种车铝合金轻质转向加强梁，其中所述梁本体呈方形筒状结构，所述梁本体的筒壁包括上侧板、下侧板、前侧板和后侧板，所述上侧板和下侧板沿上下方向相对布置，所述前侧板和后侧板沿前后方向相对布置，所述上侧板固定连接在前侧板和后侧板的上端之间，所述下侧板固定连接在前侧板和后侧板的下端之间，所述上侧板、下侧板、前侧板和后侧板的一端共同固定连接在一个端板上，所述上侧板、下侧板、前侧板和后侧板的另一端共同固定连接在另一个端板上，所述上侧板、下侧板、前侧板、后侧板以及两个端板共同构成盒型结构。

本发明特种车铝合金轻质转向加强梁，其中所述内部支撑结构包括内部横向主承载环肋，所述内部横向主承载环肋为条形板状结构，所述内部横向主承载环肋的长度方向沿梁本体的轴向布置，所述内部横向主承载环肋平行于前侧板和后侧板，所述内部横向主承载环肋固定连接在上侧板和下侧板之间，所述内部横向主承载环肋上设有第一减重孔。

本发明特种车铝合金轻质转向加强梁，其中所述内部支撑结构还包括内部横向辅助环肋，所述内部横向辅助环肋包括上肋条和下肋条，所述上肋条固定设在上侧板上，所述下肋条固定设在下侧板上，所述上肋条和下肋条均沿梁本体的轴向布置。

本发明特种车铝合金轻质转向加强梁，其中所述内部横向主承载环肋位于前侧板和后侧板之间的中间位置，所述内部横向主承载环肋和前侧板之间的上侧板上设有至少一个上肋条，所述内部横向主承载环肋和后侧板之间的上侧板上也设有至少一个上肋条，所述内部横向主承载环肋和前侧板之间的下侧板上设有至少一个下肋条，所述内部横向主承载环肋和后侧板之间的下侧板上也设有至少一个下肋条。

本发明特种车铝合金轻质转向加强梁，其中所述内部支撑结构还包括内部纵向环肋，所述内部纵向环肋为环形肋条，所述内部纵向环肋垂直于梁本体的轴向布置，所述内部纵向环肋固定设在上侧板、前侧板、下侧板和后侧板上。

本发明特种车铝合金轻质转向加强梁，其中所述内部纵向环肋设为多个，多个所述内部纵向环肋沿梁本体的轴向间隔布置。

本发明特种车铝合金轻质转向加强梁，其中所述端板为方形板，所述上侧板、下侧板、前侧板和后侧板的一端共同固定连接在一个端板的侧面上，所述上侧板、下侧板、前侧板和后侧板的另一端共同固定连接在另一个端板的侧面上，所述端板的四个端面分别为上端面、下端面、前端面和后端面，所述上端面和下端面沿上下方向相对布置，所述前端面和后端面沿前后方向相对布置，所述端板的上端面位于上侧板的上方，所述端板的下端面位于下侧板的下方，所述端板的前端面位于前侧板的前方，所述端板的后端面位于后侧板的后方，所述端板的分别位于梁本体前方和后方的位置各自设有所述螺栓连接孔。

本发明特种车铝合金轻质转向加强梁，其中所述外部支撑结构包括上支撑筋板、下支撑筋板、前支撑筋板、后支撑筋板以及分别固定连接在端板上端面和下端面的均向梁本体中间位置延伸的支撑过渡板，所述上支撑筋板固定连接在端板上端面的支撑过渡板、端板以及上侧板之间，所述下支撑筋板固定连接在端板下端面的支撑过渡板、端板以及下侧板之间，所述前支撑筋板固定连接在前侧板的外壁和端板之间，所述后支撑筋板固定连接在后侧板的外壁和端板之间。

本发明特种车铝合金轻质转向加强梁，其中所述端板的侧面上设有第二减重孔，所述第二减重孔与梁本体的筒口相对应。

本发明特种车铝合金轻质转向加强梁与现有技术不同之处在于本发明特种车铝合金轻质转向加强梁选用铸造铝合金材料，并且梁本体采用筒状结构，有效降低了转向加强梁的重量，满足整车设计过程轻量化的需求，同时，在梁本体的筒腔内设有内部支撑结构，在梁本体的外筒壁和端板之间设有外部支撑结构，能够对转向加强梁的整体结构进行加强，避免了应力集中，提升了转向加强梁的整体刚度。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明特种车铝合金轻质转向加强梁的结构示意图；

图2为本发明中内部支撑结构的示意图一；

图3为本发明中内部支撑结构的示意图二；

图4为本发明中外部支撑结构的示意图；

图5为本发明中端板的结构示意图一；

图6为本发明中端板的结构示意图二。

具体实施方式

如图1所示，并结合图2-6所示，本发明特种车铝合金轻质转向加强梁，包括呈筒状结构的梁本体4，所述梁本体4的两端各固定设有一端板5，每个所述端板5上均设有螺栓连接孔6，所述梁本体4的筒腔内设有内部支撑结构，每个所述端板5和梁本体4的外筒壁之间均设有外部支撑结构。

转向加强梁通过两端的端板5抵接在车架的左右两个纵梁之间，之后再将螺栓依次穿过端板5上的螺栓连接孔6、纵梁上的螺栓孔后与螺母连接，这样便将转向加强梁固定在了左右两个纵梁之间。

如图1所示，本发明特种车铝合金轻质转向加强梁，其中所述梁本体4呈方形筒状结构，在本实施例中，梁本体4呈长方形筒状结构。所述梁本体4的筒壁包括上侧板3、下侧板13、前侧板10和后侧板15，所述上侧板3和下侧板13沿上下方向相对布置，所述前侧板10和后侧板15沿前后方向相对布置，所述上侧板3固定连接在前侧板10和后侧板15的上端之间，所述下侧板13固定连接在前侧板10和后侧板15的下端之间，所述上侧板3、下侧板13、前侧板10和后侧板15的一端共同固定连接在一个端板5上，所述上侧板3、下侧板13、前侧板10和后侧板15的另一端共同固定连接在另一个端板5上，所述上侧板3、下侧板13、前侧板10、后侧板15以及两个端板5共同构成等厚度盒型结构。转向加强梁的宽度、长度均可进行适应性调整。

如图2、3所示，本发明特种车铝合金轻质转向加强梁，其中所述内部支撑结构包括内部横向主承载环肋8，所述内部横向主承载环肋8为条形板状结构，所述内部横向主承载环肋8的长度方向沿梁本体4的轴向布置，所述内部横向主承载环肋8平行于前侧板10和后侧板15，所述内部横向主承载环肋8固定连接在上侧板3和下侧板13之间，所述内部横向主承载环肋8上设有第一减重孔12。

第一减重孔12设为多个，多个第一减重孔12沿内部横向主承载环肋8的长度方向间隔布置。多个第一减重孔12沿内部横向主承载环肋8的中间位置对称布置。第一减重孔12能够减轻转向加强梁的重量。

本发明特种车铝合金轻质转向加强梁，其中所述内部支撑结构还包括内部横向辅助环肋，所述内部横向辅助环肋包括上肋条和下肋条16，所述上肋条固定设在上侧板3的内壁上，所述下肋条16固定设在下侧板13的内壁上，所述上肋条和下肋条16均沿梁本体4的轴向布置。

本发明特种车铝合金轻质转向加强梁，其中所述内部横向主承载环肋8位于前侧板10和后侧板15之间的中间位置，也就是说，内部横向主承载环肋8到前侧板10和后侧板15的距离相等，即内部横向主承载环肋8与穿过梁本体4轴线的垂直面重合。所述内部横向主承载环肋8和前侧板10之间的上侧板3内壁上设有至少一个上肋条，该上肋条记为第一上肋条。所述内部横向主承载环肋8和后侧板15之间的上侧板3内壁上也设有至少一个上肋条，该上肋条记为第二上肋条。第一上肋条和第二上肋条的数量相等并且相对于内部横向主承载环肋8对称布置。所述内部横向主承载环肋8和前侧板10之间的下侧板13内壁上设有至少一个下肋条16，该下肋条16记为第一下肋条。所述内部横向主承载环肋8和后侧板15之间的下侧板13内壁上也设有至少一个下肋条16，该下肋条16记为第二下肋条。第一下肋条和第二下肋条的数量相等并且相对于内部横向主承载环肋8对称布置。

本发明特种车铝合金轻质转向加强梁，其中所述内部支撑结构还包括内部纵向环肋11，所述内部纵向环肋11为环形肋条，所述内部纵向环肋11垂直于梁本体4的轴向布置，所述内部纵向环肋11固定设在上侧板3、前侧板10、下侧板13和后侧板15上。内部纵向环肋11设为多个，多个所述内部纵向环肋11沿梁本体4的轴向间隔布置。多个内部纵向环肋11相对于梁本体4的中间位置对称布置。

如图5、6所示，并结合图1-4所示，本发明特种车铝合金轻质转向加强梁，其中所述端板5为方形板，所述上侧板3、下侧板13、前侧板10和后侧板15的一端共同固定连接在一个端板5的侧面上，该端板5的另一个侧面用来与车架的一个纵梁相抵接；所述上侧板3、下侧板13、前侧板10和后侧板15的另一端共同固定连接在另一个端板5的侧面上，该端板5的另一个侧面用来与车架的另一个纵梁相抵接。所述端板5的四个端面分别为上端面、下端面、前端面和后端面，所述上端面和下端面沿上下方向相对布置，所述前端面和后端面沿前后方向相对布置，所述端板5的上端面位于上侧板3的上方，所述端板5的下端面位于下侧板13的下方，所述端板5的前端面位于前侧板10的前方，所述端板5的后端面位于后侧板15的后方，所述端板5的分别位于梁本体4前方和后方的位置各自设有所述螺栓连接孔6。

在本实施例中，端板5的分别位于梁本体4前方和后方的位置各自设有两个上下布置的螺栓连接孔6。

如图4所示，并结合图1-3、5-6所示，本发明特种车铝合金轻质转向加强梁，其中所述外部支撑结构包括上支撑筋板2、下支撑筋板14、前支撑筋板9、后支撑筋板以及分别固定连接在端板5上端面和下端面的均向梁本体4中间位置延伸的支撑过渡板1。也就是说，每个端板5的上端面和下端面各自固定连接有均向梁本体4中间位置延伸的支撑过渡板1。

所述上支撑筋板2固定连接在端板5上端面的支撑过渡板1、端板5以及上侧板3之间，如上所述，端板5的上端面位于上侧板3的上方，因此，端板5上端面的支撑过渡板1也位于上侧板3的上方，上支撑筋板2的具体设置位置为：上支撑筋板2固定连接在上侧板3的外壁、端板5的位于上侧板3上方的部分以及端板5上端面的支撑过渡板1之间。两个端板5处的上支撑筋板2都设为多个并且数量相等，每个端板5处的多个上支撑筋板2都沿穿过梁本体4轴线的垂直面对称布置。

所述下支撑筋板14固定连接在端板5下端面的支撑过渡板1、端板5以及下侧板13之间，如上所述，端板5的下端面位于下侧板13的下方，因此，端板5下端面的支撑过渡板1也位于下侧板13的下方，下支撑筋板14的具体设置位置为：下支撑筋板14固定连接在下侧板13的外壁、端板5的位于下侧板13下方的部分以及端板5下端面的支撑过渡板1之间。两个端板5处的下支撑筋板14都设为多个并且数量相等，每个端板5处的多个下支撑筋板14都沿穿过梁本体4轴线的垂直面对称布置。每个端板5处的上支撑筋板2和下支撑筋板14的数量相等。

所述前支撑筋板9固定连接在前侧板10的外壁和端板5之间，如上所述，端板5的前端面位于前侧板10的前方，因此，前支撑筋板9固定连接在前侧板10的外壁和端板5的位于前侧板10前方部分之间。两个端板5处的前支撑筋板9都设为多个并且数量相等，每个端板5处的多个前支撑筋板9都沿穿过梁本体4轴线的水平面对称布置。

所述后支撑筋板固定连接在后侧板15的外壁和端板5之间，如上所述，端板5的后端面位于后侧板15的后方，因此，后支撑筋板固定连接在后侧板15的外壁和端板5的位于后侧板15后方部分之间。两个端板5处的后支撑筋板都设为多个并且数量相等，每个端板5处的多个后支撑筋板都沿穿过梁本体4轴线的水平面对称布置。每个端板5处的前支撑筋板9和后支撑筋板的数量相等。

由此可见，外部支撑结构布置于转向加强梁的盒型结构外部，为梁本体4与端板5的过渡结构。由于端板5与车架的纵梁相连，因此，端板5即可视为转向加强梁的连接接口。

如图1、2、3、5所示，本发明特种车铝合金轻质转向加强梁，其中所述端板5的侧面上设有第二减重孔7，以减轻转向加强梁的重量，所述第二减重孔7与梁本体4的筒口相对应，即两个端板5上的第二减重孔7分别与梁本体4的两个筒口相对应。

在本实施例中，转向加强梁相对于穿过梁本体4轴线的垂直面对称，也相对于穿过梁本体4轴线的水平面对称，也相对于垂直于梁本体4轴线且位于梁本体4中间位置的面对称。

本发明特种车铝合金轻质转向加强梁与现有技术不同之处在于本发明特种车铝合金轻质转向加强梁选用铸造铝合金材料，并且梁本体4采用筒状结构，有效降低了转向加强梁的重量，满足整车设计过程轻量化的需求，同时，在梁本体4的筒腔内设有内部支撑结构，在梁本体4的外筒壁和端板5之间设有外部支撑结构，能够对转向加强梁的整体结构进行加强，避免了应力集中，提升了转向加强梁的整体刚度。

本发明的有益效果如下：

通过铸造的形式设计铝合金转向加强梁，满足转向加强梁的刚强度使用要求，实现结构的轻量化设计，合理利用铸造结构的优点，有效避免了应力集中。

(1)本发明通体为等厚度盒型结构，并通过内部支撑结构、外部支撑结构和连接接口(即端板5)组成，端板5的未与梁本体4连接的侧面经过机加工后与车架纵梁进行螺栓连接，在满足刚强度要求的前提下，转向加强梁的宽度、长度均可进行适应性调整。

(2)内部支撑结构能够提升转向加强梁的整体弯曲和扭转刚度。内部横向主承载环肋8布置于穿过梁本体4轴线的垂直面位置，并且连接加强梁的上侧板3和下侧板13，提升弯曲刚度，内部横向主承载环肋8上面布置有第一减重孔12以减小整体重量。内部横向辅助环肋提升加强梁的弯曲刚度。内部纵向环肋11主要提升加强梁的扭转刚度，对于变截面区域、大扭转区域可密布内部纵向环肋11，在受扭较小位置可稀疏分布。内部支撑结构分布于加强梁的盒型结构内部，其沿穿过梁本体4轴线的垂直面对称布置，也沿穿过梁本体4轴线的水平面对称布置，也沿垂直于梁本体4轴线且位于梁本体4中间位置的面对称布置。

(3)外部支撑结构为梁本体4与端板5之间的过渡结构，由上下支撑筋板、前后支撑筋板和支撑过渡板1组成，外部支撑结构沿穿过梁本体4轴线的垂直面对称布置，也沿穿过梁本体4轴线的水平面对称布置，也沿垂直于梁本体4轴线且位于梁本体4中间位置的面对称布置，端板5承受弯曲、扭转载荷时，将载荷过渡传递至转向加强梁上，是关键载荷承载结构。

(4)端板5的两个侧面均通过机加工保证尺寸大小以及平整度，确保能够通过螺栓将其安装到车架纵梁上；螺栓连接孔6的尺寸大小根据连接螺栓的尺寸大小进行确定；在端板5的侧面上设置第二减重孔7以减小转向加强梁的重量。

(5)内部支撑结构和外部支撑结构布置合理的过渡结构，确保转向加强梁不存在应力集中区域，铸造过程铝合金材料避免存在铸造缺陷等。

由此可见，铝合金轻质转向加强梁通过合理布置加强环肋和减重结构，并具有调整空间，对环肋结构进行优化布置，在满足刚强度要求的前提下，可实现结构轻量化设计要求。

需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“中”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种特种车铝合金轻质转向加强梁，其特征在于：包括呈筒状结构的梁本体，所述梁本体的两端各固定设有一端板，每个所述端板上均设有螺栓连接孔，所述梁本体的筒腔内设有内部支撑结构，每个所述端板和梁本体的外筒壁之间均设有外部支撑结构。

2.根据权利要求1所述的特种车铝合金轻质转向加强梁，其特征在于：所述梁本体呈方形筒状结构，所述梁本体的筒壁包括上侧板、下侧板、前侧板和后侧板，所述上侧板和下侧板沿上下方向相对布置，所述前侧板和后侧板沿前后方向相对布置，所述上侧板固定连接在前侧板和后侧板的上端之间，所述下侧板固定连接在前侧板和后侧板的下端之间，所述上侧板、下侧板、前侧板和后侧板的一端共同固定连接在一个端板上，所述上侧板、下侧板、前侧板和后侧板的另一端共同固定连接在另一个端板上，所述上侧板、下侧板、前侧板、后侧板以及两个端板共同构成盒型结构。

3.根据权利要求2所述的特种车铝合金轻质转向加强梁，其特征在于：所述内部支撑结构包括内部横向主承载环肋，所述内部横向主承载环肋为条形板状结构，所述内部横向主承载环肋的长度方向沿梁本体的轴向布置，所述内部横向主承载环肋平行于前侧板和后侧板，所述内部横向主承载环肋固定连接在上侧板和下侧板之间，所述内部横向主承载环肋上设有第一减重孔。

4.根据权利要求3所述的特种车铝合金轻质转向加强梁，其特征在于：所述内部支撑结构还包括内部横向辅助环肋，所述内部横向辅助环肋包括上肋条和下肋条，所述上肋条固定设在上侧板上，所述下肋条固定设在下侧板上，所述上肋条和下肋条均沿梁本体的轴向布置。

5.根据权利要求4所述的特种车铝合金轻质转向加强梁，其特征在于：所述内部横向主承载环肋位于前侧板和后侧板之间的中间位置，所述内部横向主承载环肋和前侧板之间的上侧板上设有至少一个上肋条，所述内部横向主承载环肋和后侧板之间的上侧板上也设有至少一个上肋条，所述内部横向主承载环肋和前侧板之间的下侧板上设有至少一个下肋条，所述内部横向主承载环肋和后侧板之间的下侧板上也设有至少一个下肋条。

6.根据权利要求5所述的特种车铝合金轻质转向加强梁，其特征在于：所述内部支撑结构还包括内部纵向环肋，所述内部纵向环肋为环形肋条，所述内部纵向环肋垂直于梁本体的轴向布置，所述内部纵向环肋固定设在上侧板、前侧板、下侧板和后侧板上。

7.根据权利要求6所述的特种车铝合金轻质转向加强梁，其特征在于：所述内部纵向环肋设为多个，多个所述内部纵向环肋沿梁本体的轴向间隔布置。

8.根据权利要求7所述的特种车铝合金轻质转向加强梁，其特征在于：所述端板为方形板，所述上侧板、下侧板、前侧板和后侧板的一端共同固定连接在一个端板的侧面上，所述上侧板、下侧板、前侧板和后侧板的另一端共同固定连接在另一个端板的侧面上，所述端板的四个端面分别为上端面、下端面、前端面和后端面，所述上端面和下端面沿上下方向相对布置，所述前端面和后端面沿前后方向相对布置，所述端板的上端面位于上侧板的上方，所述端板的下端面位于下侧板的下方，所述端板的前端面位于前侧板的前方，所述端板的后端面位于后侧板的后方，所述端板的分别位于梁本体前方和后方的位置各自设有所述螺栓连接孔。

9.根据权利要求8所述的特种车铝合金轻质转向加强梁，其特征在于：所述外部支撑结构包括上支撑筋板、下支撑筋板、前支撑筋板、后支撑筋板以及分别固定连接在端板上端面和下端面的均向梁本体中间位置延伸的支撑过渡板，所述上支撑筋板固定连接在端板上端面的支撑过渡板、端板以及上侧板之间，所述下支撑筋板固定连接在端板下端面的支撑过渡板、端板以及下侧板之间，所述前支撑筋板固定连接在前侧板的外壁和端板之间，所述后支撑筋板固定连接在后侧板的外壁和端板之间。

10.根据权利要求9所述的特种车铝合金轻质转向加强梁，其特征在于：所述端板的侧面上设有第二减重孔，所述第二减重孔与梁本体的筒口相对应。