CN211995054U - 汽车后扭梁悬架 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽车后扭梁悬架，包括横梁和纵臂，所述纵臂上设置有横梁安装套管；所述横梁包括横梁主体，横梁主体的两端均具有圆管连接头；圆管连接头插入横梁安装套管内，圆管连接头与横梁安装套管之间通过粘接和铆接的组合方式连接。本实用新型创造性地采用粘接和铆接的组合连接工艺，大大提升了连接的可靠性，有利于后扭梁总成适应更加复杂、更加严苛的工况，提升产品寿命。

Description

汽车后扭梁悬架

技术领域

本实用新型涉及汽车扭梁悬架的设计，具体涉及到一种汽车后扭梁悬架。

背景技术

扭转梁半独立悬架是目前常用的汽车后悬挂结构，在轻型汽车或轿车中，它通常通过一根整体的V型或U型断面的横梁本体把左右两侧的纵臂焊接到一起构成。纵臂的前端通过衬套管与车身作绞式连接，后端通过焊接轮毂安装板、减震器支架和弹簧座与轮毂、减震器和弹簧相连。这样，纵臂可绕硬性连接点上下摆动以便通过减震器和减震弹簧吸收震动，起到吸震的作用，因此，悬架关系到车辆的操控性和舒适性。当悬架两侧的变形不等时，横梁发生扭转变形，因横梁有较大的弹性，可起到横向稳定器的作用，因此横梁是扭转梁式半独立悬架中的关键部件，起到传力、受力、连接和平衡两侧的作用。

在横梁发生扭转变形时，由于横梁自身也有较大的刚度，在转弯工况及扭转台架试验中，横梁与纵臂的焊接处很容易因受力过大而折断，大大缩短了扭转梁半独立悬架的使用寿命，增加了发生事故的概率。轮毂安装板、减震器支架和弹簧座，需要分别各自铸造成型后再与纵臂焊接，要用到多个模具，多次搬运，耗材多，耗时长，其尺寸精度因铸造和焊接而产生误差，影响最后的装配精度产生。传统的后扭梁零件采用钢制冲压件焊接而成，其重量相对较重。随着汽车排放标准的日益严格和汽车节能减排需求的日益增加，扭梁的轻量化需求也越来越多。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于提供一种汽车后扭梁悬架，提高横梁与纵臂的连接强度。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：

汽车后扭梁悬架，包括横梁和纵臂，所述纵臂上设置有横梁安装套管；所述横梁包括横梁主体，横梁主体的两端均具有圆管连接头；圆管连接头插入横梁安装套管内，圆管连接头与横梁安装套管之间通过粘接和铆接的组合方式连接。本实用新型创造性地采用粘接和铆接的组合连接工艺，大大提升了连接的可靠性，有利于后扭梁总成适应更加复杂、更加严苛的工况，提升产品寿命。

作为上述方案的进一步技术方案，所述圆管连接头上开设有铆钉连接孔；所述横梁安装套管上开设有铆钉安装孔，铆钉安装孔与铆钉连接孔对应设置；还包括有铆钉，铆钉穿过铆钉连接孔和铆钉安装孔后将横梁与纵臂铆接。采用铆钉将横梁和纵臂间的连接进行加强，增加连接强度，确保连接可靠性。

作为上述方案的进一步技术方案，所述横梁主体的断面形状为弧形、V形或U形。通过此结构减小横梁的中间段截面，有利于降低横梁的扭转刚度，防止车身过渡倾斜，提升车辆乘坐舒适性，也可以避免横梁在扭转过程中中间段因位移过大而造成横梁开裂，使横梁具备一定的扭转刚度，并通过一定的扭转变形来降低汽车车轮跳动时的车身倾斜和摇晃，提高侧倾稳定性。

作为上述方案的更进一步技术方案，所述横梁主体内侧的顶部向下延伸形成有加强筋。加强筋用于增强横梁的强度，使横梁的侧倾刚度达到设计指标，以提升后扭梁的设计可靠性和侧倾稳定性，使其满足后扭梁悬架的各种工况要求。

作为上述方案的更进一步技术方案，所述横梁主体的2侧均向外延伸形成有翻边。翻边用于增强横梁的强度，使横梁的侧倾刚度达到设计指标，以提升后扭梁的设计可靠性和侧倾稳定性，使其满足后扭梁悬架的各种工况要求。

作为上述方案的更进一步技术方案，所述横梁采用碳纤维增强基复合材料制成。通过用碳纤维增强基复合材料横梁替换传统钢制件横梁，重量可减轻％以上对于汽车轻量化具有显著效果。

作为上述方案的更进一步技术方案，所述圆管连接头与所述横梁安装套管之间通过环氧树脂结构型粘接剂粘接。环氧树脂结构型粘接剂能实现碳纤维增强基复合材料与铝合金之间的牢固粘接。

作为上述方案的进一步技术方案，所述纵臂包括纵臂主体，所述横梁安装套管设置于纵臂主体上，纵臂主体上还设置有衬套管、弹簧座、减震器支架和轮毂安装板；衬套管、横梁安装套管、弹簧座、减震器支架、轮毂安装板和纵臂主体一体铸造成型。衬套管、横梁安装套管、弹簧座、减震器支架、轮毂安装板和纵臂主体集成在一个铸件上，所有安装硬点均可采用CNC加工完成，以保证安装点的尺寸精度，采用集成化的设计理念，将后扭梁悬架结构的车身、减震器、轮毂、弹簧等的连接结构集成在一个铸件上，有效减少了零件数量，相比于钢制后扭梁悬架结构，大大减少了开模成本、简化了制造工艺、提升了零件精度；

作为上述方案的更进一步技术方案，所述衬套管、横梁安装套管、弹簧座、减震器支架、轮毂安装板和纵臂主体均采用铝合金制成。采用铝合金材料有利于降低纵臂的重量，起到轻量化作用。

附图说明

图1为本实用新型的拆分结构示意图；

图2为本实用新型中纵臂及其他连接部件的结构示意图；

图3为本实用新型中的横梁的立体结构示意图；

图4为本实用新型中的横梁的正视结构示意图；

图5为本实用新型中的横梁的俯视结构示意图；

图6为本实用新型中的横梁的仰视结构示意图；

图7为本实用新型中横梁主体的断面放大结构示意图。

图中各标号的释义为：纵臂1，横梁2，铆钉3，衬套管11，横梁安装套管12，弹簧座13，减震器支架14，轮毂安装板15，纵臂主体16，铆钉安装孔17，圆管连接头21，加强筋22，横梁主体23，翻边24，铆钉连接孔25。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步具体说明，以便对本实用新型的构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果有更进一步的了解。但是，需要说明的是，对这些实施方式的说明是示意性的，并不构成对本实用新型的具体限定。

本实用新型通过采用创新的连接方式来解决纵臂1与横梁2的连接处强度薄弱、易断裂的问题，具体采用的技术方案为：使用粘接与铆接的组合连接方式代替传统的焊接连接方式，对横梁2的结构也作出了对应的改进。具体改进如下：

在纵臂1上设置有横梁安装套管12。横梁2包括横梁主体23，横梁主体23的两端均具有圆管连接头21，圆管连接头21插入横梁安装套管12内，圆管连接头21与横梁安装套管12之间通过粘接和铆接的组合方式连接。

所述圆管连接头21上开设有铆钉连接孔25。所述横梁安装套管12上开设有铆钉安装孔17，铆钉安装孔17与铆钉连接孔25对应设置。铆钉3穿过铆钉连接孔25和铆钉安装孔17后将横梁2与纵臂1铆接。

碳纤维增强基复合材料(CFRP)的密度约为钢材的1/5，而其强度是普通钢材的5倍，因此其具有高比强度、高比模量、良好的抗疲劳、抗腐蚀性等一系列优点，已经在航空航天领域得到了广泛的应用，随着汽车轻量化需求的增加，未来碳纤维材料在汽车尤其是新能源汽车上的应用也将越来越广泛。本实用新型中的横梁2采用CFRP通过模压工艺制成，该横梁2长度方向呈“马鞍形”，横梁2中间区域相对较小，且两端的圆管连接头21截面为圆管形，横梁2的中间段横梁主体23采用模压工艺制成弧形、V形或U形截面结构，通过此结构减小横梁2的中间段截面，有利于降低横梁2的扭转刚度，防止车身过渡倾斜，提升车辆乘坐舒适性，也可以避免横梁2在扭转过程中中间段因位移过大而造成横梁2开裂，使横梁2具备一定的扭转刚度，并通过一定的扭转变形来降低汽车车轮跳动时的车身倾斜和摇晃，提高侧倾稳定性。此外，横梁主体23的两侧边缘有翻边24结构，截面顶端有加强筋22用于增强横梁2的强度，使横梁2的侧倾刚度达到设计指标，以提升后扭梁的设计可靠性和侧倾稳定性，使其满足后扭梁悬架的各种工况要求。

横梁2的2侧连接的纵臂1为对称结构，所述纵臂1包括纵臂主体16，所述横梁安装套管12设置于纵臂主体16上，纵臂主体16上还设置有衬套管11、弹簧座13、减震器支架14和轮毂安装板15。衬套管11、横梁安装套管12、弹簧座13、减震器支架14、轮毂安装板15和纵臂主体16均采用铝合金材料通过低压空心铸造工艺一体成型。纵臂主体16为一个方形空腔结构，可以有效降低重量。衬套管11、横梁安装套管12、弹簧座13、减震器支架14、轮毂安装板15和纵臂主体16集成在一个铸件上，所有安装硬点均可采用CNC加工完成，以保证安装点的尺寸精度。采用了集成化设计理念，将后扭梁悬架结构的车身、减震器、轮毂、弹簧等的连接结构集成在一个铸件上，有效减少了零件数量，相比于钢制后扭梁悬架结构，大大减少了开模成本、简化了制造工艺、提升了零件精度；同时采用铝合金材料也有利于降低纵臂1的重量，起到轻量化作用。

其中，衬套管11用于安装与车体连接的橡胶衬套，其位于纵臂1的前侧，左右两个纵臂的衬套管11呈“八”字形对称布置，可有效提升整车后悬架系统的侧倾刚度，从而提升车辆的操作稳定性和乘坐舒适性。

横梁安装套管12用于为横梁2安装提供载体，设计在纵臂1的中间位置，其结构为圆管形状，内壁通过CNC精加工，以确保孔的表面粗糙度和形状公差，以便于与横梁2装配时构成均匀的间隙，便于环氧树脂结构型粘接剂的涂装，确保连接的强度和均匀性。

弹簧座13用于装配后悬挂系统的螺旋弹簧和橡胶隔垫，弹簧座13底侧有加强筋结构，可以有效保证弹簧座13的强度。弹簧座13的上侧安装面呈一定的螺旋角形状，可以与螺旋弹簧安装端面贴合，确保弹簧的安装精度。弹簧座13中间有圆柱凸台，使用时将该凸台卡在螺旋弹簧内环中，用于防止弹簧掉落，且凸台中间为中空结构，可以减轻零件重量。

减震器支架14用于安装减震器衬套，为“匚”字形耳片式支架结构，耳片内侧开裆通过CNC加工完成，且一侧支架上为螺栓通过孔，另一侧加工有螺纹孔，可通过螺栓直接将减震器与后扭梁连接为一体。

轮毂安装板15用于安装车轮轮毂，该结构采用一体铸造取代了钢支架的轮毂支架和轮毂安装板，其外侧端面通过CNC机加出前束外倾角度，其精度远高于传统钢支架的焊接工艺，可以有效提升整车装配的质量。该轮毂安装板15端面中间有1处圆形孔用于安装轮毂轴，同时通过5个螺栓通过孔实现轮毂与后扭梁的装配连接。

铆钉安装孔17用于加强铝合金纵臂1和CFRP横梁2的连接强度，位于每个纵臂1中间的横梁安装套管12的顶部和底部，单个纵臂1共开设有10个铆钉安装孔17，上下各5个。

横梁2的2端分别装配到纵臂1的横梁安装套管12中，同时通过环氧树脂结构型粘接剂实现CFRP横梁2与铝合金纵臂1的稳定粘接，另外，再采用铝合金制成的铆钉3将CFRP横梁2和铝合金纵臂1间的连接进行加强，增加连接强度，确保连接可靠性。铆钉连接孔25用于加强铝合金纵臂1和CFRP横梁2的连接强度，位于圆管连接头21的顶部和底部，单个圆管连接头21共开设有10个铆钉连接孔25，上下各5个，分别对应铆钉安装孔17一一设置。

在装配横梁2与纵臂1时需采用专用夹具工装确保CFRP横梁2与铝合金纵臂1能够精确定位，确保其配合间隙的均匀性，以保证涂胶的均匀分布，保证装配后后扭梁左右两端的尺寸精度，尤其是左右轮毂安装板15的角度参数，确保总成的尺寸精度。

本实用新型为加强横梁2与纵臂1的连接强度，在CFRP横梁2的圆管连接头21的外侧涂刷专用的环氧树脂结构型粘接剂后插入铝合金纵臂1的横梁安装套管12内，同时，在CFRP横梁2的圆管连接头21和铝合金纵臂1的横梁安装套管12上通过10个铝合金铆钉3进行加固，然后将铆钉3锁紧后粘接剂已固化的后扭梁总成从夹具上取下来。本实用新型创造性地采用粘接和铆接的组合连接工艺，大大提升了连接的可靠性，有利于后扭梁总成适应更加复杂、更加严苛的工况，提升产品寿命。

对于传统的钢制件后扭梁纵臂总成结构，一般由纵臂、衬套管、弹簧座、减震器支架、焊接螺母、轮毂支架、轮毂安装板等零件通过焊接连接，其零件的数量较多，且零件模具数量也相应较多，且焊接后的尺寸精度相对较差。本实用新型采用了集成化设计理念，将后扭梁结构的衬套管11、横梁安装套管12、弹簧座13、减震器支架14、轮毂安装板15和纵臂主体16等结构集成在一个铸件上，有效减少了零件数量，本实用新型仅需1个铸件即可实现上述纵臂总成结构的功能，且只需要一套铸造模具即可实现产品制造，零件的开模成本大大降低，开模周期也大大缩短，此外，零件铸造后采用了数控加工，一次装夹完成全部安装特征的加工，尺寸精度较高，可以有效提升后扭梁的装车品质。

本实用新型采用铝合金制成后扭梁纵臂总成结构，零件重量较钢制纵臂可减轻30％以上；通过用碳纤维增强基复合材料横梁替换传统钢制件横梁，重量可减轻70％以上。本实用新型通过将铝合金材料和碳纤维增强基复合材料进行复合连接实现了后扭梁悬架的轻量化，相对于同平台、同等载荷及同等工况下的传统钢制后扭梁可以减重约50％，对于汽车轻量化具有显著效果。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之类。

Claims (9)

1.汽车后扭梁悬架，包括横梁(2)和纵臂(1)，其特征在于：所述纵臂(1)上设置有横梁安装套管(12)；所述横梁(2)包括横梁主体(23)，横梁主体(23)的两端均具有圆管连接头(21)；圆管连接头(21)插入横梁安装套管(12)内，圆管连接头(21)与横梁安装套管(12)之间通过粘接和铆接的组合方式连接。

2.如权利要求1所述的汽车后扭梁悬架，其特征在于：所述圆管连接头(21)上开设有铆钉连接孔(25)；所述横梁安装套管(12)上开设有铆钉安装孔(17)，铆钉安装孔(17)与铆钉连接孔(25)对应设置；还包括有铆钉(3)，铆钉(3)穿过铆钉连接孔(25)和铆钉安装孔(17)后将横梁(2)与纵臂(1)铆接。

3.如权利要求1所述的汽车后扭梁悬架，其特征在于：所述横梁主体(23)的断面形状为弧形、V形或U形。

4.如权利要求3所述的汽车后扭梁悬架，其特征在于：所述横梁主体(23)内侧的顶部向下延伸形成有加强筋(22)。

5.如权利要求3所述的汽车后扭梁悬架，其特征在于：所述横梁主体(23)的2侧均向外延伸形成有翻边(24)。

6.如权利要求1-5中任一项所述的汽车后扭梁悬架，其特征在于：所述横梁(2)采用碳纤维增强基复合材料制成。

7.如权利要求6所述的汽车后扭梁悬架，其特征在于：所述圆管连接头(21)与所述横梁安装套管(12)之间通过环氧树脂结构型粘接剂粘接。

8.如权利要求1所述的汽车后扭梁悬架，其特征在于：所述纵臂(1)包括纵臂主体(16)，所述横梁安装套管(12)设置于纵臂主体(16)上，纵臂主体(16)上还设置有衬套管(11)、弹簧座(13)、减震器支架(14)和轮毂安装板(15)；衬套管(11)、横梁安装套管(12)、弹簧座(13)、减震器支架(14)、轮毂安装板(15)和纵臂主体(16)一体铸造成型。

9.如权利要求8所述的汽车后扭梁悬架，其特征在于：所述衬套管(11)、横梁安装套管(12)、弹簧座(13)、减震器支架(14)、轮毂安装板(15)和纵臂主体(16)均采用铝合金制成。

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