具有凸出的中間部段的后扭轉(zhuǎn)梁的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于機(jī)動(dòng)車輛的扭轉(zhuǎn)梁以及包括該扭轉(zhuǎn)梁的懸架組件。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)動(dòng)車輛包括將后車輪連接在一起的后懸架組件。懸架組件包括通過(guò)扭轉(zhuǎn)梁一一也稱為扭力梁一一相互連接的一對(duì)縱向控制臂和一對(duì)縱臂。后懸架組件的扭轉(zhuǎn)梁通常具有呈O形、C形、U形或V形的既可以是敞開(kāi)式也可以是封閉式的橫截面。而且，扭轉(zhuǎn)梁的剛度應(yīng)當(dāng)足夠大以防止彎曲，另外，扭轉(zhuǎn)梁還應(yīng)有足夠大的撓性以允許扭曲。因此，扭轉(zhuǎn)梁不僅是結(jié)構(gòu)構(gòu)件，而且還起扭力彈簧的作用。美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2010/0301577、2008/0191443和2012/0211961中公開(kāi)了示例性扭轉(zhuǎn)梁。
[0003]在機(jī)動(dòng)車輛中使用的期間，由于扭轉(zhuǎn)及其它因素，扭轉(zhuǎn)梁經(jīng)受相當(dāng)大的應(yīng)力。因此，最大的應(yīng)力水平、尤其是由于扭轉(zhuǎn)而造成的應(yīng)力水平對(duì)于最小的材料厚度有要求，因而對(duì)扭轉(zhuǎn)梁的重量有決定性影響。然而，因?yàn)榕まD(zhuǎn)梁的重量對(duì)機(jī)動(dòng)車輛的總重量有影響，因此優(yōu)選使扭轉(zhuǎn)梁的重量盡可能低。
[0004]而且，扭轉(zhuǎn)梁會(huì)控制車輛的側(cè)傾率或側(cè)傾剛度，而側(cè)傾率或側(cè)傾剛度會(huì)影響車輛的行駛和操縱。當(dāng)縱臂相對(duì)于彼此豎向地移動(dòng)時(shí)，扭轉(zhuǎn)梁通過(guò)扭轉(zhuǎn)來(lái)提供側(cè)傾剛度。側(cè)傾剛度類似于車輛的乘適剛度(ride rate)，但對(duì)于包括橫向加速度的動(dòng)作而言，側(cè)傾剛度使車輛的簧上質(zhì)量側(cè)傾。側(cè)傾剛度表示為車輛簧上質(zhì)量每側(cè)傾一度所對(duì)應(yīng)的扭矩，并且通常以Nm/度為單位進(jìn)行測(cè)量。車輛的側(cè)傾剛度不會(huì)改變車輛上的重量轉(zhuǎn)移的總量，但會(huì)改變重量轉(zhuǎn)移的速度和通過(guò)車輛底盤(pán)從特定軸轉(zhuǎn)移到另一軸的重量的百分比。通常，車輛的軸上的側(cè)傾剛度越高，轉(zhuǎn)移速度就越快，并且轉(zhuǎn)移到該軸上的重量的百分比就越高。較慢的重量轉(zhuǎn)移能夠降低發(fā)生車輛翻車狀況的可能性。
[0005]扭轉(zhuǎn)梁的尺寸和設(shè)計(jì)對(duì)側(cè)傾剛度有很大的影響。增加扭轉(zhuǎn)梁的厚度能夠增大側(cè)傾剛度，但這也會(huì)增加重量和制造成本。常常使用平衡桿來(lái)獲得期望的側(cè)傾剛度一一尤其是在具有敞開(kāi)式的U形或V形橫截面的扭轉(zhuǎn)梁中。封閉式V形橫截面也能夠提供足夠的側(cè)傾剛度。然而，包括穩(wěn)定桿或封閉式橫截面的扭轉(zhuǎn)梁是昂貴的，因?yàn)槠湫枰獜?fù)雜的、受控的且穩(wěn)定的制造工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明包括用于懸架組件的扭轉(zhuǎn)梁，該扭轉(zhuǎn)梁具有凸出的中間部段，因此與形成有穩(wěn)定桿或封閉式橫截面的扭轉(zhuǎn)梁相比，該扭轉(zhuǎn)梁能夠以較輕的重量和較簡(jiǎn)單的制造工藝提供卓越的側(cè)傾剛度。該扭轉(zhuǎn)梁包括沿著軸線在相反的端部之間縱向地延伸的基部。該扭轉(zhuǎn)梁還包括一對(duì)側(cè)壁，該一對(duì)側(cè)壁通過(guò)基部彼此間隔開(kāi)。每個(gè)側(cè)壁均沿著軸線在所述相反的端部之間縱向地延伸并且從基部橫向地延伸至側(cè)緣。該扭轉(zhuǎn)梁具有在側(cè)壁之間的寬度和從側(cè)緣之間延伸至基部的高度。扭轉(zhuǎn)梁的沿著扭轉(zhuǎn)梁的中間部段的寬度或高度或者寬度和高度兩者都比在端部處的寬度或高度或者寬度和高度大。凸出的中間部段的橫截面積和長(zhǎng)度能夠進(jìn)行調(diào)整以獲得期望的側(cè)傾剛度，并且這取決于用于形成該梁的制造工藝。
【附圖說(shuō)明】
[0007]當(dāng)在結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過(guò)參考以下詳細(xì)描述能夠更好地理解本發(fā)明，同時(shí)將易于領(lǐng)會(huì)本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)，在附圖中:
[0008]圖1A是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的懸架組件的等距立體圖；
[0009]圖1B是圖1A的懸架組件的另一視圖；
[0010]圖2A圖1A的懸架組件的扭轉(zhuǎn)梁的等距立體圖；
[0011 ] 圖2B是圖2A的扭轉(zhuǎn)梁的另一視圖；
[0012]圖2C是圖2B的扭轉(zhuǎn)梁的凸出的中間部段的放大圖；
[0013]圖3A是圖2A的扭轉(zhuǎn)梁的正視圖；
[0014]圖3B是圖2A的扭轉(zhuǎn)梁的俯視圖；
[0015]圖3C是沿著線C-C截取的圖2A的扭轉(zhuǎn)梁的側(cè)視剖面圖；
[0016]圖4A是圖2A的扭轉(zhuǎn)梁的另一俯視圖，其中示出了該扭轉(zhuǎn)梁的寬度；
[0017]圖4B是沿著線A-A截取的圖4A的扭轉(zhuǎn)梁的剖視圖；
[0018]圖4C是沿著線B-B截取的圖4A的扭轉(zhuǎn)梁的剖視圖；
[0019]圖5是圖2B的扭轉(zhuǎn)梁的俯視圖；
[0020]圖6是比較性的扭轉(zhuǎn)梁的立體圖；
[0021]圖7A示出了與沿著線A-A截取的具有圖6的設(shè)計(jì)的兩個(gè)比較性扭轉(zhuǎn)梁的橫截面對(duì)應(yīng)的沿著線A-A截取的圖5的扭轉(zhuǎn)梁的橫截面；以及
[0022]圖7B示出了與沿著線B-B截取的具有圖6的設(shè)計(jì)的兩個(gè)比較性的扭轉(zhuǎn)梁的橫截面對(duì)應(yīng)的沿著線B-B截取的圖5的扭轉(zhuǎn)梁的橫截面。
【具體實(shí)施方式】
[0023]圖1A和圖1B中總體上示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的用于機(jī)動(dòng)車輛的懸架組件20。懸架組件20為后懸架組件并且包括具有敞開(kāi)式倒U形截面和凸出的中間部段24的扭轉(zhuǎn)梁22，從而與形成有穩(wěn)定桿或封閉的截面的扭轉(zhuǎn)梁相比，有助于以更輕的重量和更簡(jiǎn)單的制造工藝滿足側(cè)傾剛度要求。凸出的中間部段24通過(guò)增大寬度W、增大高度h、或者增大寬度w和高度h兩者而提供。
[0024]如圖1A所示，懸架組件20包括各自在相反的端部之間延伸的第一控制臂26和第二控制臂28。懸架組件20還包括第一車輪安裝構(gòu)件34和第二車輪安裝構(gòu)件36，第一車輪安裝構(gòu)件34和第二車輪安裝構(gòu)件36彼此對(duì)齊且各自連接至相應(yīng)的控制臂26、28的一個(gè)端部。第一軸支架38在與第一車輪安裝構(gòu)件34相反的端部附近連接至第一控制臂26，第二軸支架39在與第二車輪安裝構(gòu)件36相反的端部附近連接至第二控制臂28。第一彈簧支架40在第一軸支架38附近連接至第一控制臂26，第二彈簧支架41在第二軸支架39附近連接至第二控制臂28。懸架組件20還包括第一縱臂42和第二縱臂43，第一縱臂42和第二縱臂43各自連接至相應(yīng)的軸支架38、39，并且相對(duì)于相應(yīng)的控制臂26、28反向延伸。
[0025]懸架組件20的扭轉(zhuǎn)梁22沿軸線A從連接至第一控制臂26的第一端部30縱向地延伸至連接至第二控制臂28的第二端部32。盡管扭轉(zhuǎn)梁22示出為在圖1A和圖1B的后懸架組件20中，但扭轉(zhuǎn)梁22也能夠用在其它類型的懸架組件中。
[0026]如圖2A所示，扭轉(zhuǎn)梁22包括基部44，基部44呈弓形形狀，并且沿軸線A從第一端部30縱向地延伸至第二端部32。扭轉(zhuǎn)梁22還包括一對(duì)側(cè)壁46，每個(gè)側(cè)壁從第一端部30縱向地延伸至第二端部32并且通過(guò)基部44彼此間隔開(kāi)。每個(gè)側(cè)壁46從基部44橫向地延伸至側(cè)緣48，使得基部44和側(cè)壁46共同提供圖3C、圖4B和圖4C中示出的倒開(kāi)口的U形橫截面。盡管并未示出，但替代性地，扭轉(zhuǎn)梁22的基部44和側(cè)壁46能夠提供敞開(kāi)式V形橫截面。如圖3B所示，扭轉(zhuǎn)梁22在相反的端部30、32之間延伸的總長(zhǎng)度為It，并且扭轉(zhuǎn)梁22關(guān)于在端部30、32之間沿縱向軸線A延伸的平面對(duì)稱。
[0027]如圖4B和圖4C所示，扭轉(zhuǎn)梁22的基部44和側(cè)壁46共同提供外表面50和相反朝向的內(nèi)表面52，外表面50和內(nèi)表面52通過(guò)側(cè)緣48彼此間隔開(kāi)?；?4的外表面50在沿中心軸線的中央?yún)^(qū)域內(nèi)是平坦的，而從該平坦的中央?yún)^(qū)域到側(cè)壁46是大體呈凸形的?；?4的內(nèi)表面52在沿中心軸線A的中央?yún)^(qū)域內(nèi)也是平坦的，并且從該平坦的中央?yún)^(qū)域到側(cè)壁46是大體呈凹形的。內(nèi)表面52提供腔54，腔54具有橫截面積并且在側(cè)緣48處敞開(kāi)。
[0028]如圖2C和圖3B所示，扭轉(zhuǎn)梁22包括第一端部部段56和第二端部部段58，其中，第一端部部段56從第一端部30朝向第二端部32縱向地延伸，第二端部部段58從第二端部32朝向第一端部30縱向地延伸。每個(gè)端部部段56、58的長(zhǎng)度16通常等于扭轉(zhuǎn)梁22的總長(zhǎng)度It的一部分。扭轉(zhuǎn)梁22還包括位于第一端部部段56與第二端部部段58之間的中間部段24。中間部段24的長(zhǎng)度1?通常等于扭轉(zhuǎn)梁22的總長(zhǎng)度It的一部分。第一過(guò)渡部段60從第一端部部段56延伸至中間部段24，第二過(guò)渡部段62從第二端部部段58延伸至中間部段24。每個(gè)過(guò)渡部段60、62的長(zhǎng)度1&通常等于扭轉(zhuǎn)梁22的總長(zhǎng)度I t的一部分。腔54的橫截面積沿著過(guò)渡部段60、62增大，從而提供凸出的中間部段24。
[0029]根據(jù)所期望的側(cè)傾剛度、制造工藝、或者出于其它原因，能夠?qū)Χ瞬坎慷?6、58、過(guò)渡部段60、62和中間部段24的長(zhǎng)度進(jìn)行改變。通常，兩個(gè)過(guò)渡部段60、62的長(zhǎng)度It和中間部段24的長(zhǎng)度Ini聯(lián)合起來(lái)等于扭轉(zhuǎn)梁22的總長(zhǎng)度I ,的15%至40%。這個(gè)聯(lián)合起來(lái)的長(zhǎng)度、即增大的橫截面積的伸展范圍能夠進(jìn)行調(diào)整以獲得所期望的側(cè)傾剛度。
[0030]如圖3B和圖4C所示，側(cè)壁46在沿著第一端部部段56的長(zhǎng)度16的大部分的側(cè)緣48附近以及在沿著第二端部部段58的長(zhǎng)度16的大部分的側(cè)緣48附近遠(yuǎn)離彼此向外突出。在這些區(qū)域中，側(cè)壁46從基部44朝向相應(yīng)的側(cè)緣48是平直的，在緊鄰相應(yīng)的側(cè)緣48的位置處遠(yuǎn)離彼此以30度至60度的角度向外突出。如圖3B和圖4B所示，在其余區(qū)域中，在扭轉(zhuǎn)梁22的端部30、32附近的側(cè)壁46從基部44平直地延伸至相應(yīng)的側(cè)緣48。如圖1A和圖2A中所示出的，側(cè)壁46還在每個(gè)端部30、32處限定了用于接納控制臂26、28中的一者的凹口 63。
[0031 ] 如圖2A和圖4B所示，在扭轉(zhuǎn)梁22的中間部段24中，側(cè)壁46從基部44到相應(yīng)的側(cè)緣48是平直的。如圖3A和圖3B所示，過(guò)渡部段60、62的側(cè)壁46包括鄰近端部部段56、58中的一者的第一區(qū)域64和位于相應(yīng)的第一區(qū)域64與中間部段24之間的第二區(qū)域66。如圖4C所示，第一區(qū)域64的側(cè)壁46從基部44朝向相應(yīng)的側(cè)緣48為平直的，然后在相應(yīng)的側(cè)緣48附近遠(yuǎn)離另一側(cè)壁46向外突出。如圖4B所示，第二區(qū)域66的側(cè)壁46從基部44到相應(yīng)的側(cè)緣48為平直的。
[0032]如圖3B、圖3C、圖4A、圖4B和圖4C所示，每個(gè)部段24、56、58、60、62