CN107405950A - 车辆扭转车桥组件 - Google Patents

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苏克迪普·辛格
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Abstract

扭转车桥组件包括一对间隔开的拖曳臂以及在拖曳臂之间沿第一方向延伸的扭转梁。扭转梁包括一对端部部分以及中间部分。扭转梁还具有一对侧壁以及在侧壁之间延伸的至少一个附加壁。中间部分中的侧壁与端部部分中的侧壁大致平行。扭转梁呈大体沙漏形，其中，中间部分具有第一宽度，并且端部部分具有更大的第二宽度。此外，扭转梁从中间部分的第一宽度渐变为端部部分的第二宽度以使扭转刚度从中间部分至端部部分逐渐增大。

Description

车辆扭转车桥组件
相关申请的交叉引用
本PCT专利申请要求于2015年2月20日提交的序号为62/118,748的美国临时专利申请的优先权权益，该美国申请的全部公开内容被视为本申请的公开内容的一部分并且在此通过引用并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及车辆扭转车桥组件。
背景技术
扭转梁后桥悬架组件——也称为扭力车桥组件——是下述类型的汽车悬架***：该汽车悬架***包括各自与车辆的车轮以及与车辆的车桥联接的一对拖曳臂以及在拖曳臂之间横向延伸的扭转梁。在车辆运行期间，当车轮中的一个车轮相对于另一个车轮移动时，例如在车身侧倾期间或者当车轮中的一个车轮遇到例如道路中的坑洼或障碍物时，扭转梁以扭转运动的方式发生变形。扭转梁的扭转运动消减了该移动，以使得对于车身内的乘客而言更舒适。
为了提供具有期望性能特征的扭转车桥组件，扭转梁的整个长度与拖曳臂相比具有相对低的扭转刚度，从而允许拖曳臂相对于彼此枢转。然而，这种构型可能导致在扭转梁与拖曳臂之间接合部处的扭转刚度的突然变化，并且扭转车桥组件在这些接合部处的扭转刚度的这种突然变化可能损害接合部处的结构完整性。
改善扭转车桥与拖曳臂之间接合部的结构完整性的一种方法是改变扭转车桥的扭转刚度，以减少接合部处的扭转梁与拖曳臂的扭转刚度的差异。例如，一种类型的扭转梁构造成具有压管设计，在该压管设计中，中心区域是具有成角度的大体V形，并且双壁和相反的端部部分具有封闭的几何形状。V形中心部分与矩形或圆形端部部分相比具有相对更低的扭转刚度，并且扭转轴还设置有在V形中心部分与较硬端部部分之间过渡的中间部段。另一种方法是在靠近拖曳臂的扭转梁上添加部件，使得过渡更为平缓。
发明内容
本发明的一方面涉及一种用于在车辆中使用的扭转车桥组件。扭转车桥组件包括一对间隔开的拖曳臂以及单件式扭转梁，该单件式扭转梁在与拖曳臂以可操作的方式连接的相反的端部之间沿第一方向延伸。扭转梁包括一对端部部分以及在端部部分之间延伸的中间部分。扭转梁还具有一对侧壁以及在侧壁之间延伸的至少一个附加壁。扭转梁呈大体沙漏形，其中，中间部分在大致横向于第一方向的第二方向上具有第一宽度，并且端部部分在第二方向上具有更大的第二宽度。而且，扭转梁从中间部分的第一宽度渐变为端部部分的第二宽度，以使扭转刚度从中间部分至端部部分逐渐增大。
在使用中，扭转梁在中间部分的减小的扭转刚度导致由拖曳臂的相对旋转产生的大部分扭转应力被扭转梁的中间部分吸收。这具有保护扭转梁的端部与拖曳臂之间的接头免受可能由端部部分的扭转所导致的损坏的作用。此外，中间部分的侧壁与端部部分的侧壁之间的大致平行关系允许通过冲压非常成本有效地制造扭转梁。
根据本发明的另一方面，中间部分的侧壁大致平行于端部部分的侧壁。
根据本发明的又一方面，中间部分的侧壁在三度内与端部部分的侧壁完全平行。
根据本发明的再一方面，扭转梁具有顶壁和底壁，并且中间部分具有形成在底壁中用以使中间部分的扭转刚度与端部部分的扭转刚度相比进一步减小的开口。
根据本发明的另一方面，中间部分的侧壁包括用以使中间部分的扭转刚度与端部部分的扭转刚度相比进一步减小的多个开孔。
根据本发明的又一方面，扭转梁呈大体U形，其中，在侧壁之间延伸的壁是顶壁。
根据本发明的再一方面，扭转梁的端部通过焊接与拖曳臂固定。
根据本发明的另一方面，扭转梁的端部部分中的每个端部部分的至少一部分具有封闭的几何轮廓。
本发明的另一方面涉及制造用于车辆的扭转车桥组件的方法。该方法包括提供一对拖曳臂的步骤。该方法执行将金属板工件冲压成扭转梁的步骤。所冲压的扭转梁具有一对端部部分以及在端部部分之间沿第一方向延伸的中间部分。扭转梁还包括一对侧壁以及在侧壁之间延伸的至少一个附加壁。此外，扭转梁呈大体沙漏形，其中，中间部分在大致横向于第一方向的第二方向上具有第一宽度，并且端部部分在第二方向上具有更大的第二宽度。扭转梁从中间部分的第一宽度渐变为端部部分的第二宽度，以使扭转梁的扭转刚度从中间部分至端部部分逐渐增大。该方法继续进行将扭转梁与拖曳臂附接的步骤。
根据本发明的另一方面，扭转梁的中间部分中的侧壁与端部部分中的侧壁大致平行。
根据本发明的又一方面，扭转梁具有顶壁和底壁，并且中间部分具有形成在底壁中用以使中间部分的扭转刚度与端部部分的扭转刚度相比进一步减小的开口。
根据本发明的另一方面，中间部分的侧壁包括用以使中间部分的扭转刚度与端部部分的扭转刚度相比进一步减小的多个开孔。
根据本发明的又一方面，扭转梁的端部部分中的每个端部部分的至少一部分具有封闭的几何轮廓。
根据本发明的再一方面，将扭转梁与拖曳臂附接的步骤进一步限定为将扭转梁与拖曳臂焊接。
附图说明
通过参考在结合附图考虑时的以下详细描述，本发明变得更好理解，同时本发明的这些特征和优点及其他特征和优点将易于被领会，在附图中：
图1是扭转车桥组件的第一示例性实施方式的立体图；
图2是图1的扭转车桥组件的分解立体图；
图3是图1的扭转车桥组件的俯视图；
图4是图1的扭转车桥组件的仰视图；
图5是图1的扭转车桥组件的正视图；
图6是图1的扭转车桥组件的后视图；
图7是扭转车桥组件的第二示例性实施方式的立体图；
图8是图7的扭转车桥组件的分解立体图；
图9是图7的扭转车桥组件的俯视图；
图10是图7的扭转车桥组件的仰视图；
图11是图7的扭转车桥组件的正视图；以及
图12是图7的扭转车桥组件的后视图。
具体实施方式
参照附图，在全部这些视图中，相似的附图标记表示对应的部件，图1至图6中总体上示出了用于车辆悬架***的改进的扭转车桥组件20的第一示例性实施方式。扭转车桥组件20包括一对拖曳臂22和扭转梁24(也称为横向构件)，扭转梁24在拖曳臂22之间沿横向方向(该横向方向在使用中对应于车辆的横向方向)延伸。拖曳臂22构造成用于与车辆的对置的车轮附接，并且在使用中，拖曳臂22响应于车辆在高速转弯的同时侧倾或响应于车轮碰到物体如坑洼而相对于彼此枢转。扭转梁24抵抗拖曳臂22的相对旋转以减小侧倾并且大体改善车辆的动力学性能。
扭转梁24在相反的端部之间沿第一方向延伸并且包括一对相反的端部部分26以及在端部部分26之间延伸的中间部分28。示例性扭转梁24的形状关于扭转梁24的横向中点大致对称。扭转梁24的端部部分26与拖曳臂22连接，以允许拖曳臂22在车辆运行期间相对于彼此旋转。拖曳臂22可以具有任何合适的形状或构型。扭转梁24和拖曳臂22均优选地由金属(比如，例如钢、钢合金、铝、铝合金、镁、镁合金等)制成。
仍然参照图2，在示例性实施方式中，扭转梁24的端部部分26设置有间隔开的侧壁30，所述间隔开的侧壁30具有形成在其中的U形凹部32。U形凹部32与拖曳臂22上的外配合表面形状相似，以与拖曳臂22建立所谓的“手套”连接。具体地，拖曳臂22滑入端部部分26上的U形凹部32中，然后将这两个部件焊接在一起(例如，通过MIG(金属惰性气体保护焊接)、TIG(钨极惰性气体保护焊接)、激光焊接等)。
现在参照图4，示例性扭转梁24呈大体沙漏形，其中，扭转梁24具有沿其长度变化的宽度，以改变扭转梁24的在端部之间的扭转刚度。具体地，中间部分28的包括扭转梁24的横向中点的部分具有第一宽度W1，并且每个端部部分26的一部分具有第二宽度W2，第二宽度W2大于邻近端部部分26的第一宽度W1。扭转梁24从中间部分28的较小的第一宽度W1逐渐过渡至端部部分26的更大的第二宽度W2，以使扭转梁24的扭转刚度从中间部分28至端部部分26逐渐增大。这是有利的，因为在使用期间，扭转梁24的大部分扭转发生在具有较低扭转刚度的中间部分28中，因此通过保护焊接接头免受由于端部部分26中的扭转而可能发生的损坏来改善扭转梁24与拖曳臂22之间的焊接接头的耐久性。
如图所示，扭转梁24的端部部分26具有封闭(或近似封闭的)几何轮廓，并且中间部分28具有敞口的且未被压扁的几何轮廓。具体地，端部部分26呈大体矩形形状并且具有在侧壁30之间延伸的顶壁34和底壁36，而中间部分28呈大体U形。与压管式扭转梁相比，示例性中间部分28是单壁的，并且开放式几何构型由底壁36中的开口38提供。这种构型使中间部分28的扭转刚度与端部部分26的扭转刚度相比进一步减小，以进一步保护扭转梁24与拖曳臂22之间的焊接接头。开口38的形状呈大体椭圆形或卵形，使得扭转梁24的扭转刚度从中间部分28近似中点处的最小扭转刚度逐渐转变为端部部分26的扭转刚度，并且开口38至少部分地延伸到侧壁30中(如图5和图6所示)。同样如图5和图6所示，在中间部分28中，示例性扭转梁24的侧壁30设置有孔40或开口，该孔40或开口在第一方向上彼此间隔开以使中间部分28的扭转刚度与端部部分26的扭转刚度相比进一步减小，从而进一步保护扭转梁24与拖曳臂22之间的焊接接头。
中间部分28中的侧壁30以彼此平行或几乎平行并且与端部部分26的侧壁30平行或几乎平行的方式延伸。具体地，在示例性实施方式中，中间部分28的侧壁30相对于端部部分26的侧壁30成小于将近三度(3°)的角度。该角度范围允许在扭转梁24的制造期间的冲压模具拔模以实现低成本和高效率的制造。
现在参照图7至图12，扭转车桥组件120的第二示例性实施方式总体上以相似的附图标记示出，这些附图标记与表示上述第一示例性实施方式中的对应部件的附图标记以前缀“1”区分。第二示例性实施方式与第一示例性实施方式的区别在于扭转梁124沿其长度方向呈大体U形。即，如图10所示，第二示例性实施方式的扭转梁124不存在底壁。由于本实施方式的扭转梁124不存在底壁，因此用于使中间部分128的扭转刚度减小的开口138仅存在侧壁130中。与上述第一示例性实施方式类似，扭转梁124的中间部分128的至少一部分具有第一宽度W1，第一宽度W1小于端部部分126处的第二宽度W2。此外，第二示例性实施方式与第一示例性实施方式的区别在于，尽管中间部分128的侧壁130以与端部部分126的侧壁130平行的方式延伸，端部部分和中间部分128中的每一者的侧壁130相对于彼此成角度。
本发明的另一方面是一种制造用于在车辆悬架***中使用的扭转车桥组件20的制造方法。该方法包括提供一对拖曳臂22的步骤。该方法执行将工件(比如大致平面坯料)冲压成扭转梁24的步骤，该扭转梁24具有一对端部部分26以及在端部部分26之间沿第一方向延伸的中间部分28。扭转梁24具有一对侧壁30以及在侧壁30之间延伸的至少一个附加壁。中间部分28中的侧壁30与端部部分26中的侧壁30大致平行。扭转梁24呈大体沙漏形，其中，中间部分28在大致横向于第一方向的第二方向上具有第一宽度W1，并且端部部分26在第二方向上具有更大的第二宽度W2。扭转梁24从中间部分28中的第一宽度W1渐变为端部部分26的第二宽度W2，以使扭转梁24的扭转刚度从中间部分28至端部部分26逐渐增大。该方法执行将扭转梁24的端部部分与拖曳臂22附接的步骤。
显然，根据上述教示，本发明的多种修改和变型是可能的，并且这些修改和变型可以在落入所附权利要求的范围内的同时以与具体描述的方式不同的其他方式实施。

Claims (15)

1.一种用于车辆的扭转车桥组件，包括：
一对间隔开的拖曳臂；
单件式扭转梁，所述扭转梁在紧固所述拖曳臂的两个相反的端部之间沿第一方向延伸，并且所述扭转梁包括一对端部部分以及在所述端部部分之间延伸的中间部分；
所述扭转梁具有一对侧壁以及在所述侧壁之间延伸的至少一个附加的壁；并且
所述扭转梁呈大体沙漏形，其中，所述中间部分在大致横向于所述第一方向的第二方向上具有第一宽度，并且所述端部部分在所述第二方向上具有更大的第二宽度，并且其中，所述扭转梁从所述中间部分的所述第一宽度渐变至所述端部部分的所述第二宽度，以使扭转刚度从所述中间部分至所述端部部分逐渐增大。
2.根据权利要求1所述的扭转车桥组件，其中，所述中间部分中的侧壁与所述端部部分中的侧壁大致平行。
3.根据权利要求2所述的扭转车桥组件，其中，所述中间部分中的侧壁在三度内与所述端部部分中的侧壁完全平行。
4.根据权利要求1所述的扭转车桥组件，其中，所述扭转梁具有顶壁和底壁，并且其中，所述中间部分具有形成于所述底壁中的开口，用以使所述中间部分的扭转刚度与所述端部部分的扭转刚度相比进一步减小。
5.根据权利要求1所述的扭转车桥组件，其中，所述中间部分的侧壁包括多个开孔，用以使所述中间部分的扭转刚度与所述端部部分的扭转刚度相比进一步减小。
6.根据权利要求1所述的扭转车桥组件，其中，所述扭转梁呈大体U形，其中，在所述侧壁之间延伸的所述壁是顶壁。
7.根据权利要求1所述的扭转车桥组件，其中，所述扭转梁的所述端部通过焊接紧固至所述拖曳臂。
8.根据权利要求1所述的扭转车桥组件，其中，所述扭转梁的每个所述端部部分的至少一部分具有封闭的几何轮廓。
9.一种制造扭转车桥组件的方法，所述方法包括下述步骤：
提供一对拖曳臂；以及
将金属板冲压成扭转梁，其中，所述扭转梁具有一对端部部分、在所述端部部分之间沿第一方向延伸的中间部分、一对侧壁、在所述侧壁之间延伸的至少一个附加的壁，所述扭转梁呈大体沙漏形，其中，所述中间部分在大致横向于所述第一方向的第二方向上具有第一宽度，所述端部部分在所述第二方向上具有更大的第二宽度，并且所述扭转梁从所述中间部分的所述第一宽度渐变至所述端部部分的所述第二宽度，以使所述扭转梁的扭转刚度从所述中间部分至所述端部部分逐渐增大；以及
将所述扭转梁与所述拖曳臂附接在一起。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述扭转梁的所述中间部分中的侧壁与所述端部部分中的侧壁大致平行。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述扭转梁的所述中间部分中的侧壁在三度内与所述端部部分中的侧壁完全平行。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述扭转梁具有顶壁和底壁，并且其中，所述中间部分具有形成于所述底壁中的开口，用以使所述中间部分的扭转刚度与所述端部部分的扭转刚度相比进一步减小。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述中间部分的侧壁包括多个开孔，用以使所述中间部分的扭转刚度与所述端部部分的扭转刚度相比进一步减小。
14.根据权利要求9所述的方法，其中，所述扭转梁的每个所述端部部分的至少一部分具有封闭的几何轮廓。
15.根据权利要求9所述的方法，其中，将所述扭转梁与所述拖曳臂附接在一起的步骤进一步被限定为将所述扭转梁与所述拖曳臂焊接在一起。
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