一種車輛扭桿梁后懸架的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種扭桿梁后懸架，所述懸梁包括主梁及分別連接在主梁兩端的第一側(cè)梁和第二側(cè)梁，其中，所述主梁的兩端與所述第一側(cè)梁和第二側(cè)梁的腰部連接；所述主梁端部的橫截面為圓形；所述主梁的腰部具有開口，橫截面為弧形。本發(fā)明的扭桿梁后懸架相比于現(xiàn)有技術(shù)簡化了主梁的加工工藝，降低了主梁重量并且節(jié)約了成本。
【專利說明】一種車輛扭桿梁后懸架
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種車輛扭桿梁后懸架。
【背景技術(shù)】
[0002]懸掛系統(tǒng)是汽車底盤的重要結(jié)構(gòu)件，它的主要作用是傳遞在車輪和車身之間的一切力和力矩，比如支撐力、制動力和驅(qū)動力等，并且緩和由不平路面?zhèn)鹘o車身的沖擊載荷、衰減所引起的振動、保證乘員的舒適、減小貨物和車輛本身的動載荷等。
[0003]懸掛系統(tǒng)一般分為獨(dú)立懸掛和非獨(dú)立懸掛兩種，獨(dú)立懸掛系統(tǒng)的每一側(cè)車輪都單獨(dú)地通過彈性懸掛系統(tǒng)懸掛在車架或車身下面，其具有質(zhì)量輕、舒適性好、行駛穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，但是獨(dú)立懸掛系統(tǒng)占用的空間大、成本高。非獨(dú)立懸掛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)車輪由一根整體式車架相連，車輪連同車橋一起通過彈性懸掛系統(tǒng)懸掛在車架或車身的下面，其具有構(gòu)造簡單、成本低、占用空間小等優(yōu)點(diǎn)，但是非獨(dú)立懸掛系統(tǒng)舒適性、操控性和行駛穩(wěn)定性較差。
[0004]扭桿梁后懸架屬于半獨(dú)立懸掛，性能介于獨(dú)立懸掛和非獨(dú)立懸掛之間，結(jié)構(gòu)簡單、占用空間小、制造成本低；舒適性、操控性和行駛穩(wěn)定性相比于非獨(dú)立懸掛得到改善，適用于中小型轎車。
[0005]傳統(tǒng)的扭桿梁后懸架通常由主梁和側(cè)梁構(gòu)成，主梁與側(cè)梁的腰部焊接，側(cè)梁對稱設(shè)置在主梁的兩端。但是傳統(tǒng)扭桿梁后懸架的主梁結(jié)構(gòu)普遍存在著重量大、工藝復(fù)雜且成本高等多種問題。例如，如圖1所示，目前主梁多采用U形或V形截面，U形或V形截面的開口朝前、朝后或朝下。這種扭桿梁后懸架在滿足所需的扭轉(zhuǎn)剛度的前提下，主梁重量通常較大，而主梁重量大則會造成非簧載質(zhì)量增加，車輪在遇到顛簸時(shí)，彈簧和減震器需要更多的時(shí)間來吸收振動能量，車身會上下晃動不止。乘客的舒適性降低，同時(shí)會使車輛油耗增力口。有些V形梁內(nèi)還需要設(shè)有橫向穩(wěn)定桿，這種具有橫向穩(wěn)定桿的懸架制造工藝、精度要求及制造成本均較高，而且在穩(wěn)定桿設(shè)計(jì)與制造的過程中很容易導(dǎo)致懸架損壞。
[0006]如圖2a所示，大部分傳統(tǒng)U形或V形截面的主梁與側(cè)梁連接處還會設(shè)置加強(qiáng)零件3，加強(qiáng)零件3 —般設(shè)置在主梁的兩端，如圖2b所示，加強(qiáng)零件3 —邊與主梁焊接，另一邊與側(cè)梁焊接。其主要作用是加強(qiáng)此區(qū)域，防止疲勞斷裂。該加強(qiáng)零件需要焊接到U形或V形截面的主梁內(nèi)和側(cè)梁上面，焊接工藝與精度要求很高且易出現(xiàn)焊接區(qū)域開裂的現(xiàn)象。
[0007]最后，現(xiàn)有技術(shù)中的另一種U形扭桿梁后懸架會采用如圖3所示的雙層截面的主梁，其由無縫鋼管制成，所述無縫鋼管通過液壓成型，形成兩層截面，這種主梁不但制造工藝復(fù)雜，需要大型液壓成型設(shè)備，而且制造成本較高。
[0008]可見，現(xiàn)有技術(shù)中的上述主梁結(jié)構(gòu)存在著重量大、工藝復(fù)雜且成本高等多種問題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明的目的是提供一種扭桿梁后懸架，該扭桿梁后懸架結(jié)構(gòu)簡單、重量輕且加工工藝及成本低。[0010]本發(fā)明的上述目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0011]一種車輛扭桿梁后懸架，包括懸梁及連接在懸梁上的兩個(gè)彈簧托盤，所述懸梁包括主梁及分別連接在主梁兩端的第一側(cè)梁和第二側(cè)梁，其中，
[0012]所述主梁的兩個(gè)端部分別與所述第一側(cè)梁和所述第二側(cè)梁的腰部連接；
[0013]所述主梁的端部的橫截面為圓形；
[0014]所述主梁的腰部具有開口，橫截面為弧形。
[0015]進(jìn)一步地，所述主梁由矩形鋼板制成，所述矩形鋼板的長邊具有弧形缺口。
[0016]進(jìn)一步地，所述鋼板厚為3mm?7mm。
[0017]進(jìn)一步地，所述主梁的兩個(gè)端部分別插入所述第一側(cè)梁和所述第二側(cè)梁的腰部。
[0018]進(jìn)一步地，所述主梁的兩個(gè)端部分別與所述第一側(cè)梁和所述第二側(cè)梁的腰部焊接連接。
[0019]進(jìn)一步地，所述兩個(gè)彈簧托盤分別固定在所述第一側(cè)梁和所述第二側(cè)梁上。
[0020]進(jìn)一步地，所述兩個(gè)彈簧托盤分別固定在主梁和第一側(cè)梁之間及主梁和第二側(cè)梁之間。
[0021]本發(fā)明公開的腰部具有開口的圓形截面主梁工藝簡單，成本較低，不需要大型液壓成型設(shè)備，而且省去了傳統(tǒng)U形或V形截面的主梁內(nèi)的加強(qiáng)零件，簡化工藝，降低了重量，節(jié)約了成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1a是現(xiàn)有技術(shù)中V形截面主梁的截面示意圖；
[0023]圖1b是現(xiàn)有技術(shù)中U形截面主梁的截面示意圖；
[0024]圖2a是現(xiàn)有技術(shù)中具有加強(qiáng)零件的扭桿梁后懸架結(jié)構(gòu)不意圖；
[0025]圖2b是圖2a中加強(qiáng)零件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3是現(xiàn)有技術(shù)中雙層截面的主梁的截面示意圖；
[0027]圖4是本發(fā)明一種優(yōu)選的扭桿梁后懸架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5是圖4所示扭桿梁后懸架的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖6是圖4所示扭桿梁后懸架的主梁的截面示意圖；
[0030]圖7是圖4所示扭桿梁后懸架的主梁展開結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖8是圖4所示扭桿梁后懸架主梁截面與U型和V型截面對比示意圖；
[0032]圖9a_9d是本發(fā)明扭桿梁后懸架不同開口朝向的剪切中心示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖，對發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例做詳細(xì)描述。
[0034]如圖4和圖5所示，本發(fā)明提供的車輛扭桿梁后懸架包括懸梁I及連接在懸梁I上的兩個(gè)彈簧托盤21和22，懸梁I包括主梁11及分別連接在主梁11兩端的第一側(cè)梁121和第二側(cè)梁122，其中，主梁11的兩端部分別與第一側(cè)梁121和第二側(cè)梁122的腰部連接，優(yōu)選地，主梁11的兩端部分別插入第一側(cè)梁121和第二側(cè)梁122的腰部并且主梁11兩端部通過焊接與第一側(cè)梁121和第二側(cè)梁122的腰部連接。當(dāng)然，上述連接方式只是本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，本發(fā)明還可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉的其它連接方式，例如緊固連接，在主梁11和側(cè)梁12的連接位置分別開設(shè)螺孔，螺桿穿過所述通孔將主梁11連接在第一側(cè)梁121和第二側(cè)梁122之間。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，本實(shí)施例中的彈簧托盤21和22可以固定在第一側(cè)梁121和第二側(cè)梁122上或者固定在主梁11和第一側(cè)梁121之間及主梁11和第二側(cè)梁122之間。第一側(cè)梁121和第二側(cè)梁122可以是具有圓形截面的鋼管，也可以由兩片零件對拼焊接而成，其橫截面可以是圓形、橢圓形或者矩形。彈簧托盤2由鋼板沖壓成型。
[0035]本實(shí)施例中的主梁11優(yōu)選地由厚度為3mm?7mm的鋼板制作，所述鋼板的板面初始形狀為矩形，首先，將所述矩形鋼板的兩條長邊切割成具有弧形缺口的形狀，如圖7所示，弧形缺口的弦長為A，弧高為K ;然后，沿矩形鋼板的短邊將鋼板卷曲成腰部具有開口的柱體，最后，對接處進(jìn)行焊接連接。卷曲成型后主梁11端部的橫截面為圓形，腰部的橫截面為弧形，腰部截面具體如圖6所示。由于開口的大小可以通過調(diào)節(jié)鋼板長邊上的弧形的弦長A以及弧高K來確定，開口的朝向可通過控制圓形截面主梁11與第一側(cè)梁121和第二側(cè)梁122焊接時(shí)旋轉(zhuǎn)主梁11來設(shè)定，因此，本發(fā)明可以根據(jù)不同的車輛的性能要求來選取不同長邊和短邊的矩形鋼板，進(jìn)而設(shè)定鋼板上的不同的弧形尺寸(弦長A和弧高K)以及開口的不同朝向，從而獲得不同的扭轉(zhuǎn)剛度。
[0036]本發(fā)明的車輛扭桿梁后懸架的主梁與傳統(tǒng)的U形和V形截面主梁相比，圓形截面主梁的扭轉(zhuǎn)剛度最大，如圖8所示，通過對U形、V形和圓形截面主梁的扭桿梁后懸架計(jì)算機(jī)輔助有限元模型分析模擬得出，在相同的截面高度H和寬度S下，U形梁扭轉(zhuǎn)剛度比V形梁高60%，在相同的截面高度H和寬度S下，圓形截面梁扭轉(zhuǎn)剛度比U形梁高10%。在相同的扭轉(zhuǎn)剛度下，本發(fā)明所采用的圓形截面梁所需要的材料最少，重量最小。
[0037]本發(fā)明鋼板的弧形缺口的弦長A與開口在主梁軸向方向的長度成正比，弧高K與開口垂直于主梁軸向方向上的長度成正比，隨著弦長A以及弧高K增大，開口增大，扭轉(zhuǎn)剛度下降。因此，在一定的圓形截面主梁管徑下，可以通過調(diào)節(jié)鋼板長邊上弧形缺口的弦長A以及弧高K來控制開口大小，從而產(chǎn)生不同的扭轉(zhuǎn)剛度，具體弦長A以及弧高K取值可以根據(jù)不同車輛的動力學(xué)參數(shù)設(shè)定。
[0038]在一定的圓形截面主梁管徑下，本發(fā)明還可以通過控制圓形截面主梁開口的朝向，形成不同的剪切中心，進(jìn)而形成多種風(fēng)格的整車性能，如圖9a_9d所示，開口隨主梁圍繞軸心旋轉(zhuǎn)，開口方向改變，開口梁中間截面的剪切中心4隨之改變。剪切中心是影響車輛動力學(xué)性能的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù):根據(jù)材料力學(xué)理論，截面的剪切中心即彎曲中心，當(dāng)載荷通過該點(diǎn)時(shí)，截面只受彎曲而沒有扭轉(zhuǎn)。剪切中心的位置決定了后懸架側(cè)傾中心的高度，進(jìn)而影響整車的抗側(cè)傾能力，圖9a剪切中心4位置最高，圖9c剪切中心4位置最低，圖9b和圖9c介于中間，但是前后位置又不同，后懸架側(cè)傾中心的位置不同，整車的抗側(cè)傾能力不同，車輛的動力學(xué)性能不一樣。如圖9a所示，剪切中心位置越高，則側(cè)傾轉(zhuǎn)向越多，車輛動力學(xué)性能越穩(wěn)定；如圖9d所示，剪切中心位置越靠后，則側(cè)傾中心位置越高，抗側(cè)傾能力越好，車輛動力學(xué)性能也越穩(wěn)定?？梢姡景l(fā)明采用了兩端的截面是圓形的主梁，繞主梁軸心旋轉(zhuǎn)時(shí)主梁兩端與第一側(cè)梁和第二側(cè)梁焊接位置不發(fā)生變化，因此，在不改變零件生產(chǎn)方式的條件下，即制造同樣的零件，在焊接或裝配前，可以通過調(diào)整(旋轉(zhuǎn))零件的位置焊接或裝配出不同性能的扭桿梁后懸架。
[0039]綜上，本發(fā)明簡化了主梁的加工工藝，降低了主梁重量，節(jié)約了成本，且僅需改變?nèi)鐖D7所示的弦長A與弧高K的尺寸就可以改變后橋的扭轉(zhuǎn)剛度。此外，本發(fā)明在不改變零件模具和焊接方式的情況下，還可以通過控制主梁圍繞軸心旋轉(zhuǎn)的角度，即開口方向的改變，來形成不同的剪切中心，進(jìn)而形成多種風(fēng)格的整車性能。
[0040]上述實(shí)施例僅供說明本發(fā)明之用，而并非是對本發(fā)明的限制，有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由各權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.一種車輛扭桿梁后懸架，包括懸梁及連接在懸梁上的兩個(gè)彈簧托盤，其特征在于，所述懸梁包括主梁及分別連接在主梁兩端的第一側(cè)梁和第二側(cè)梁，其中， 所述主梁的兩個(gè)端部分別與所述第一側(cè)梁和所述第二側(cè)梁的腰部連接； 所述主梁的端部的橫截面為圓形； 所述主梁的腰部具有開口，橫截面為弧形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛扭桿梁后懸架，其特征在于，所述主梁由矩形鋼板制成，所述矩形鋼板的長邊具有弧形缺口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛扭桿梁后懸架，其特征在于，所述鋼板厚為3mm?7mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛扭桿梁后懸架，其特征在于，所述主梁的兩個(gè)端部分別插入所述第一側(cè)梁和所述第二側(cè)梁的腰部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車輛扭桿梁后懸架，其特征在于，所述主梁的兩個(gè)端部分別與所述第一側(cè)梁和所述第二側(cè)梁的腰部焊接連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛扭桿梁后懸架，其特征在于，所述兩個(gè)彈簧托盤分別固定在所述第一側(cè)梁和所述第二側(cè)梁上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛扭桿梁后懸架，其特征在于，所述兩個(gè)彈簧托盤分別固定在主梁和第一側(cè)梁之間及主梁和第二側(cè)梁之間。
【文檔編號】B60G11/18GK103448502SQ201210181382
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月4日
【發(fā)明者】唐曉峰, 史國宏, 蔡章林 申請人:上海通用汽車有限公司, 泛亞汽車技術(shù)中心有限公司