專利名稱：變截面車輛縱臂構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛扭梁式后橋上的縱臂，尤其是一種變截面車輛縱臂構(gòu)件。
背景技術(shù)：
車梁縱臂是用來連接軸套、扭梁、避震器和輪轂支撐板等構(gòu)件構(gòu)成車輛后橋的 重要基礎(chǔ)構(gòu)件。車輛縱臂一般采用空心圓管或空心方管制作，其軸線在主視圖上表現(xiàn)為C型或 S型，在側(cè)視圖上一般為直線，其軸套端經(jīng)沖壓成扁圓與軸套連接，輪轂端與輪轂安裝板 連接，中間凸起的弓背與扭力梁連接。輪轂安裝板用于車輛輪轂的安裝，輪轂安裝板的 形式由縱臂的結(jié)構(gòu)形式所決定，因此縱臂構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式對于車輛后橋總成的承載和耐 久性能具有很大影響。車輛輪轂的受載情況復(fù)雜，對輪轂安裝板的支撐剛度和強度具有很高的要求， 為了提高輪轂安裝板和縱臂的連接剛性和支撐強度，減少車輛輪轂在各種載荷條件下的 安裝板與縱臂之間的相對擾動而引起的耐久性和可靠性問題，輪轂安裝板與縱臂之間的 連接，一般需要采用輔助筋板來提高支撐剛性和強度，采用等截面空心圓管制作時，輔 助筋板與輪轂安裝板形成角彎，采用等截面空心方管制作時，輔助筋板與輪轂安裝板形 成一個直角U型，輔助筋板直接焊接在S型的空心管件的外側(cè)管壁上，就力學(xué)性能而 言，在相同截面積的情況下，空心方管的承載性能低于空心圓管，因此，目前還采用以 大小片對合焊接的方式以改善空心方管構(gòu)件的承載性能。采用等截面空心方管或空心圓管的縱臂構(gòu)件成型過程簡單，但存在以下不足之 處
1.構(gòu)件與輪轂安裝板的后續(xù)焊接工藝復(fù)雜；
2.雖然輪轂安裝板采用輔助筋板進行支撐加固，但是焊縫增加會使后橋總成的可靠 性下降；
3.采用直角U形輪轂安裝板直接焊接在S型空心方管外側(cè)管壁上，可以提高輪轂安 裝板的連接穩(wěn)定性，但空心方管的承載模態(tài)相對較差；
4.采用大小片對合焊接方式在理論上可以提高空心方管的承載能力，但對構(gòu)件制作 以及與輪轂安裝板焊接的工藝控制更加復(fù)雜。隨著汽車制造業(yè)的迅速發(fā)展和輕量化技術(shù)的發(fā)展，近年來，變截面縱臂構(gòu)件的 結(jié)構(gòu)形式已經(jīng)提出，其軸線在主視圖上表現(xiàn)為C型或S型，在側(cè)視圖上一般為直線，例 如專利申請?zhí)枮?00680004327.X的發(fā)明專利申請。其存在的缺陷輪轂安裝板的結(jié)構(gòu)復(fù) 雜、縱臂結(jié)構(gòu)的承載模態(tài)較差、焊縫的影響較大、材料消耗較大。變截面構(gòu)件的成型過程比較復(fù)雜，目前一般有兩種成形方法，采用傳統(tǒng)的工藝 方法制作時，一般需要先沖壓2個或2個以上的半片，再焊接成整體。需要多道加工 工序，工步多、且難于滿足構(gòu)件的一致性要求。另外一種是采用空心圓管經(jīng)內(nèi)高壓成 形的制作方法，其基本工藝過程是以等徑管材作坯料，通過管材內(nèi)部施加超高壓液體，并在施壓過程中通過對構(gòu)件沿軸線方向的材料補充，使管坯在模具型腔內(nèi)成形為所需工 件。相對而言，內(nèi)高壓成形僅需要彎曲、內(nèi)高壓成形和端部切割三道工序，無須后續(xù)焊 接，具有一定的先進性，但是采用內(nèi)高壓成形的工藝控制復(fù)雜，在實際使用上具有較大 限制。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有的車輛縱臂構(gòu)件的輪轂安裝板的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、縱臂結(jié)構(gòu)的承載模態(tài) 相對較差、材料消耗較大的不足，本發(fā)明提供一種能簡化輪轂安裝、使承載模態(tài)更加合 理、降低材料消耗的變截面車輛縱臂構(gòu)件。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
一種變截面車輛縱臂構(gòu)件，所述車輛縱臂構(gòu)件呈中空狀，所述車輛縱臂構(gòu)件包括與 軸套連接的軸套端、與輪轂安裝板連接的輪轂端，所述軸套端的截面周長小于所述輪轂 端的截面周長，所述車輛縱臂構(gòu)件的軸線為連續(xù)曲線，所述車輛縱臂構(gòu)件的中部為扭梁 連接段，所述車輛縱臂構(gòu)件的截面周長從扭梁連接段到軸套端呈連續(xù)由小變大，從扭梁 連接段到輪轂端呈連續(xù)由小變大，從與輪轂端垂直的平面方向來看，所述車輛縱臂構(gòu)件 的軸線呈C形，從輪轂端平面來看，所述車輛縱臂構(gòu)件的軸線呈S形，且所述輪轂端的中 心與軸套端的圓弧中心具有偏距D。進一步，所述軸線與輪轂端所在平面截交處的切線與該平面的夾角為35 50.8°。再進一步，所述車輛縱臂構(gòu)件至少包括三個連續(xù)或分段變化的截面形狀。更進一步，所述車輛縱臂構(gòu)件的最短外表面素線與所述輪轂端與所在平面截交 處的切線與該平面的夾角為42.2 56° ；所述車輛縱臂構(gòu)件的最長外表面素線與所述輪轂 端所在平面截交處的切線與該平面的夾角為30.6 41.8°。所述軸套端圓弧的型心軸線與所述輪轂端平面的夾角為104.8 125°。與所述輪轂端平面相垂直的平面和所述軸套端圓弧的型心軸線的夾角具有傾角 為0 2°。所述截面形狀為以下之一①圓形；②矩形；③梯形；④橢圓形；⑤異形。當(dāng) 然，也可以為其他截面形狀。所述車輛縱臂構(gòu)件的最短外表面素線為卷合后的焊接線。所述扭梁連接段的截面均呈圓形。當(dāng)然，也可以采用其他形狀。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為以輪轂端所在平面為主視圖方向，與所述輪轂端所在平 面的垂直平面為側(cè)視圖方向，所述變截面卷合焊接車輛縱臂構(gòu)件的軸線特征是在主視 圖上呈S型，且輪轂端中心和軸套端的圓弧中心在該視圖上具有一個偏距D，在側(cè)視圖上 呈C型，參照圖1 圖3。該軸線的設(shè)置，相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，承載模態(tài)更加合理。根據(jù)軸套端和輪轂端的不同形狀，縱臂構(gòu)件在軸線上的變截面特征是沿軸線各 個截面呈連續(xù)或分段變化的圓形、矩形、梯形或異型，其中至少包括3個或以上的規(guī)則 或不規(guī)則的空心截面的周長是變化的，截面周長從扭梁連接段到軸套端呈連續(xù)由小變 大，從扭梁連接段到輪轂端呈連續(xù)由小變大。該截面從扭梁連接段到軸套端呈連續(xù)由小變大，從扭梁連接段到輪轂端呈連續(xù)由小變大，增強了輪轂安裝板與縱臂構(gòu)件的連接強度與剛度，更加適合承載力從扭梁連 接段到軸套端和從扭梁連接段到輪轂端由大變小的承載特點。參照圖3，縱臂構(gòu)件的幾何特征是在側(cè)視圖上，所述軸線與輪轂端所在平面 截交處的切線與該平面的夾角為35 50.8°;軸套端的圓弧R的型心軸線與輪轂端所在平 面相交呈104.8 125°夾角。所述車輛縱臂構(gòu)件的最短外表面素線與所述輪轂端所在平面截交處的切線與該 平面的夾角為42.2 56° ；所述車輛縱臂構(gòu)件的最長外表面素線與所述輪轂端所在平面截 交處的切線與該平面的夾角為30.6 41.8°。選擇該結(jié)構(gòu)形式的輪轂端的位置，輪轂端所在 平面與軸線的夾角設(shè)計，使縱臂構(gòu)件與輪轂安裝板直接焊接而無須輔助筋板的支撐成為 可能，簡化了輪轂安裝板的連接，并提高了縱臂構(gòu)件與輪轂安裝板的連接強度和剛度。使用時，其軸套端的圓弧與軸套焊接，輪轂端的平面與車輪側(cè)端部支撐板焊 接，外凸腰部與扭梁，彈簧座等焊接。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在簡化輪轂安裝板連接、承載模態(tài)更加合理、降 低材料消耗。


圖1是變截面車輛縱臂構(gòu)件的使用狀態(tài)示意圖。圖2是變截面車輛縱臂構(gòu)件的立體圖。圖3是變截面車輛縱臂構(gòu)件的側(cè)面圖。圖4是圖3的A-A截面示意圖。圖5是圖3的B-B截面示意圖。圖6是圖3的C-C截面示意圖。圖7是圖3的D-D截面示意圖。圖8是圖3的E-E截面示意圖。圖9是安裝有輪轂安裝板和軸套的變截面車輛縱臂構(gòu)件的示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。參照圖1 圖9，一種變截面車輛縱臂構(gòu)件，所述車輛縱臂構(gòu)件呈中空狀，所述 車輛縱臂構(gòu)件包括與軸套1連接的軸套端、與輪轂安裝板2連接的輪轂端，所述軸套端的 截面周長小于所述輪轂端的截面周長，所述車輛縱臂構(gòu)件的軸線為連續(xù)曲線，所述車輛 縱臂構(gòu)件的中部為扭梁連接段，所述車輛縱臂構(gòu)件的截面周長從扭梁連接段到軸套端呈 連續(xù)由小變大，從扭梁連接段到輪轂端呈連續(xù)由小變大，從與輪轂端垂直的平面方向來 看，所述車輛縱臂構(gòu)件的軸線呈C形，從輪轂端平面來看，所述車輛縱臂構(gòu)件的軸線呈S 形，且所述輪轂端的中心與軸套端的圓弧中心具有偏距D。所述軸線與輪轂端所在平面截交處的切線與該平面的夾角為35 50.8°，優(yōu)選范圍 38 42°。所述車輛縱臂構(gòu)件至少包括三個連續(xù)或分段變化的截面形狀。所述車輛縱臂構(gòu)件的最短外表面素線與所述輪轂端所在平面截交處的切線與該平面的夾角為42.2 56°，優(yōu)選范圍35 39°;所述車輛縱臂構(gòu)件的最長外表面素線與所述 輪轂端所在平面截交處的切線與該平面的夾角為30.6 41.8°，優(yōu)選范圍35 39°。所述軸套端圓弧的型心軸線與所述輪轂端平面的夾角為104.8 125°，優(yōu)選范圍 113 116°。與所述輪轂端平面相垂直的平面和所述軸套端圓弧的型心軸線的夾角為0 2° ； 0 。時，所述輪轂端平面相垂直的平面和所述軸套端圓弧的型心軸線平行，當(dāng)然，夾角也可 以采用0.3 1.5°
所述截面形狀為以下之一①圓形；②矩形；③梯形；④橢圓形；⑤異形。當(dāng)然， 也可以采用其他形狀。所述車輛縱臂構(gòu)件的最短外表面素線為卷合后的焊接線。所述扭梁連接段的截面均呈圓形。當(dāng)然，也可以采用其他形狀。本實施例中，以輪轂端所在平面為主視圖方向，與所述輪轂端所在平面的垂直 平面為側(cè)視圖方向，所述變截面卷合焊接車輛縱臂構(gòu)件的軸線特征是在主視圖上呈 S型，且輪轂端中心和軸套端的圓弧中心在該視圖上具有一個偏距D，在側(cè)視圖上呈C 型，參照圖1 圖3。該軸線的設(shè)置，相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，承載模態(tài)更加合理。根據(jù)軸套端和輪轂端的不同形狀，縱臂構(gòu)件在軸線上的變截面特征是沿軸線各 個截面呈連續(xù)或分段變化的圓形、矩形、梯形或異型，其中至少包括3個或以上的規(guī)則 或不規(guī)則的空心截面的周長是變化的，截面周長從扭梁連接段到軸套端呈連續(xù)由小變 大，從扭梁連接段到輪轂端呈連續(xù)由小變大。參照圖3，縱臂構(gòu)件的幾何特征是在側(cè)視圖上，所述軸線與輪轂端所在平面 截交處的切線與該平面的夾角為35 50.8°，優(yōu)選范圍38 42°;軸套端的圓弧R的型心軸 線與輪轂端所在平面相交呈104.8 125°夾角，優(yōu)選范圍113 116°。輪轂端所在平面與軸線的夾角設(shè)計，能夠簡化輪轂安裝板的安裝，并改善其力 學(xué)性能。所述車輛縱臂構(gòu)件的最短外表面素線與所述輪轂端所在平面截交處的切線與該 平面的夾角為42.2 56°，優(yōu)選范圍35 39°;所述車輛縱臂構(gòu)件的最長外表面素線與所述 輪轂端所在平面截交處的切線與該平面的夾角為30.6 41.8°，優(yōu)選范圍35 39°。選擇該 結(jié)構(gòu)形式的輪轂端的位置，輪轂端所在平面與軸線的夾角設(shè)計，使縱臂構(gòu)件與輪轂安裝 板直接焊接而無須輔助筋板的支撐成為可能，簡化了輪轂安裝板的連接，并提高了縱臂 構(gòu)件與輪轂安裝板的連接強度和剛度。參照圖3，車輛縱臂構(gòu)件的中部為扭梁連接段，其B-B剖切平面處和C-C剖切 平面處的截面周長相等，且截面均呈圓形；縱臂構(gòu)件自與型心軸線垂直的B-B剖切平面 開始向軸套端方向漸變?yōu)槿鐖D4所示異形矩形，其中沿紙平面方向的尺寸大致為86毫 米，沿與紙平面垂直的方向上的大致尺寸為46毫米；縱臂構(gòu)件自與型心軸線垂直的C-C 剖切平面開始向輪轂端方向漸變?yōu)槿鐖D7、圖8所示的異形，并最終漸變?yōu)檩嗇灦私孛妫?所述輪轂端截面包括光滑連接的四條直邊和四個半徑大致為自15毫米至28毫米范圍內(nèi) 的圓弧；縱臂構(gòu)件上最短外表面素線與輪轂端端面截交線上的切線與輪轂端平面的夾角 為45-49°，構(gòu)件上最長外表面素線與輪轂端端面截交線上的切線與輪轂端平面的夾角為35-39°,端面上最大外形尺寸大致在100至150毫米之間。構(gòu)件的最大的長度尺寸大致 在450毫米，最大寬度尺寸大致在250毫米，最大厚度尺寸大致在150毫米。所述構(gòu)件采用材料為3 4.5毫米的鋼板，屈服強度os=330Mpa、抗拉強度 σ =450Mpa>延伸率δ =33%，硬化指數(shù)η=0.23的高強薄板或低碳鋼板，經(jīng)實際試驗該 構(gòu)件優(yōu)先采用材料厚度為4.5毫米的國標400高強優(yōu)質(zhì)薄鋼板，經(jīng)放樣落料、預(yù)彎、U型 彎、切邊、卷合、整形等工藝成形為如圖所要求的基本形狀。并在卷合形成的內(nèi)凹均勻 卷縫上采用電弧焊而成。焊縫特征是沿軸線方向上構(gòu)件表面的最短素線。使用時，其軸套端的圓弧與軸套1焊接，輪轂端的平面與車輪側(cè)端部輪轂安裝 板2焊接，外凸腰部與扭梁3，彈簧座4等焊接。本實施例在結(jié)構(gòu)上與現(xiàn)有的一般縱臂的區(qū)別在于(1)輪轂端端面與構(gòu)件軸 線形成一個夾角，并由中間腹部向輪轂端漸變的所形成的坡口增大了支撐面積，無須角 彎或其他輔助支撐板；(2)在側(cè)視圖上由輪轂端型心經(jīng)構(gòu)件軸線至軸套圓弧中心為一 個S型的連線，使構(gòu)件的承載模態(tài)更加合理；(3)其焊縫處于構(gòu)件軸線的內(nèi)凹的最短素 線上，使焊縫質(zhì)量對構(gòu)件的影響幾乎可以忽略不計；(4)本發(fā)明具有與縱臂構(gòu)件理論 要求相一致的良好承載模態(tài)，優(yōu)化總成結(jié)構(gòu)，降低材料消耗，便于后續(xù)制作，并能進一 步降低制作成本，有利于大批量穩(wěn)定生產(chǎn)的優(yōu)點。本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的 保護范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也及于本領(lǐng) 域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
1.一種變截面車輛縱臂構(gòu)件，所述車輛縱臂構(gòu)件呈中空狀，所述車輛縱臂構(gòu)件包括 與軸套連接的軸套端、與輪轂安裝板連接的輪轂端，所述軸套端的截面周長小于所述輪 轂端的截面周長，所述車輛縱臂構(gòu)件的軸線為連續(xù)曲線，所述車輛縱臂構(gòu)件的中部為扭 梁連接段，其特征在于所述車輛縱臂構(gòu)件的截面周長從扭梁連接段到軸套端呈連續(xù)由 小變大，從扭梁連接段到輪轂端呈連續(xù)由小變大，從與輪轂端垂直的平面方向來看，所 述車輛縱臂構(gòu)件的軸線呈C形，從輪轂端平面來看，所述車輛縱臂構(gòu)件的軸線呈S形，且 所述輪轂端的中心與軸套端的圓弧中心具有偏距D。
2.如權(quán)利要求1所述的變截面車輛縱臂構(gòu)件，其特征在于所述軸線與輪轂端所在 平面截交處的切線與該平面的夾角為35 50.8°。
3.如權(quán)利要求1或2所述的變截面車輛縱臂構(gòu)件，其特征在于所述車輛縱臂構(gòu)件至 少包括三個連續(xù)或分段變化的截面形狀。
4.如權(quán)利要求1或2所述的變截面車輛縱臂構(gòu)件，其特征在于所述車輛縱臂構(gòu)件的 最短外表面素線與所述輪轂端所在平面截交處的切線與該平面的夾角為42.2 56° ；所述 車輛縱臂構(gòu)件的最長外表面素線與所述輪轂端所在平面截交處的切線與該平面的夾角為 30.6 41.8°。
5.如權(quán)利要求2所述的變截面車輛縱臂構(gòu)件，其特征在于所述軸套端圓弧的型心 軸線與所述輪轂端平面的夾角為104.8 125°。
6.如權(quán)利要求5所述的變截面車輛縱臂構(gòu)件，其特征在于 與所述輪轂端平面相垂 直的平面和所述軸套端圓弧的型心軸線具有傾角為0 2°。
7.如權(quán)利要求3所述的變截面車輛縱臂構(gòu)件，其特征在于 所述截面形狀為以下之一①圓形；②矩形；③梯形；④橢圓形；⑤異形。
8.如權(quán)利要求1、2、5、6、7其中之一所述的變截面車輛縱臂構(gòu)件，其特征在于 所述車輛縱臂構(gòu)件的最短外表面素線為卷合后的焊接線。
9.如權(quán)利要求1、2、5、6、7其中之一所述的變截面車輛縱臂構(gòu)件，其特征在于 所述扭梁連接段的截面均呈圓形。
全文摘要
一種變截面車輛縱臂構(gòu)件，所述車輛縱臂構(gòu)件呈中空狀，所述車輛縱臂構(gòu)件包括與軸套連接的軸套端、與輪轂安裝板連接的輪轂端，所述軸套端的截面周長小于所述輪轂端的截面周長，所述車輛縱臂構(gòu)件的軸線為連續(xù)曲線，所述車輛縱臂構(gòu)件的中部為扭梁連接段，所述車輛縱臂構(gòu)件的截面周長從扭梁連接段到軸套端呈連續(xù)由小變大，從扭梁連接段到輪轂端呈連續(xù)由小變大，從與輪轂端垂直的平面方向來看，所述車輛縱臂構(gòu)件的軸線呈C形，從輪轂端平面來看，所述車輛縱臂構(gòu)件的軸線呈S形，且所述輪轂端的中心與軸套端的圓弧中心具有偏距D。本發(fā)明能簡化輪轂安裝、承載模態(tài)更加合理、降低材料消耗。
文檔編號B60G7/00GK102019827SQ20101057909
公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者潘恒滄, 鄧漢平 申請人:金華福多納機械有限公司