具有凸出的中間部段的后扭轉梁的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于機動車輛的扭轉梁以及包括該扭轉梁的懸架組件。
【背景技術】
[0002]機動車輛包括將后車輪連接在一起的后懸架組件。懸架組件包括通過扭轉梁一一也稱為扭力梁一一相互連接的一對縱向控制臂和一對縱臂。后懸架組件的扭轉梁通常具有呈O形、C形、U形或V形的既可以是敞開式也可以是封閉式的橫截面。而且，扭轉梁的剛度應當足夠大以防止彎曲，另外，扭轉梁還應有足夠大的撓性以允許扭曲。因此，扭轉梁不僅是結構構件，而且還起扭力彈簧的作用。美國專利申請公開號2010/0301577、2008/0191443和2012/0211961中公開了示例性扭轉梁。
[0003]在機動車輛中使用的期間，由于扭轉及其它因素，扭轉梁經受相當大的應力。因此，最大的應力水平、尤其是由于扭轉而造成的應力水平對于最小的材料厚度有要求，因而對扭轉梁的重量有決定性影響。然而，因為扭轉梁的重量對機動車輛的總重量有影響，因此優選使扭轉梁的重量盡可能低。
[0004]而且，扭轉梁會控制車輛的側傾率或側傾剛度，而側傾率或側傾剛度會影響車輛的行駛和操縱。當縱臂相對于彼此豎向地移動時，扭轉梁通過扭轉來提供側傾剛度。側傾剛度類似于車輛的乘適剛度(ride rate)，但對于包括橫向加速度的動作而言，側傾剛度使車輛的簧上質量側傾。側傾剛度表示為車輛簧上質量每側傾一度所對應的扭矩，并且通常以Nm/度為單位進行測量。車輛的側傾剛度不會改變車輛上的重量轉移的總量，但會改變重量轉移的速度和通過車輛底盤從特定軸轉移到另一軸的重量的百分比。通常，車輛的軸上的側傾剛度越高，轉移速度就越快，并且轉移到該軸上的重量的百分比就越高。較慢的重量轉移能夠降低發生車輛翻車狀況的可能性。
[0005]扭轉梁的尺寸和設計對側傾剛度有很大的影響。增加扭轉梁的厚度能夠增大側傾剛度，但這也會增加重量和制造成本。常常使用平衡桿來獲得期望的側傾剛度一一尤其是在具有敞開式的U形或V形橫截面的扭轉梁中。封閉式V形橫截面也能夠提供足夠的側傾剛度。然而，包括穩定桿或封閉式橫截面的扭轉梁是昂貴的，因為其需要復雜的、受控的且穩定的制造工藝。
【發明內容】
[0006]本發明包括用于懸架組件的扭轉梁，該扭轉梁具有凸出的中間部段，因此與形成有穩定桿或封閉式橫截面的扭轉梁相比，該扭轉梁能夠以較輕的重量和較簡單的制造工藝提供卓越的側傾剛度。該扭轉梁包括沿著軸線在相反的端部之間縱向地延伸的基部。該扭轉梁還包括一對側壁，該一對側壁通過基部彼此間隔開。每個側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緣。該扭轉梁具有在側壁之間的寬度和從側緣之間延伸至基部的高度。扭轉梁的沿著扭轉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度能夠進行調整以獲得期望的側傾剛度，并且這取決于用于形成該梁的制造工藝。
【附圖說明】
[0007]當在結合附圖考慮時，通過參考以下詳細描述能夠更好地理解本發明，同時將易于領會本發明的其它優點，在附圖中:
[0008]圖1A是根據本發明的一個實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的懸架組件的扭轉梁的等距立體圖；
[0011 ] 圖2B是圖2A的扭轉梁的另一視圖；
[0012]圖2C是圖2B的扭轉梁的凸出的中間部段的放大圖；
[0013]圖3A是圖2A的扭轉梁的正視圖；
[0014]圖3B是圖2A的扭轉梁的俯視圖；
[0015]圖3C是沿著線C-C截取的圖2A的扭轉梁的側視剖面圖；
[0016]圖4A是圖2A的扭轉梁的另一俯視圖，其中示出了該扭轉梁的寬度；
[0017]圖4B是沿著線A-A截取的圖4A的扭轉梁的剖視圖；
[0018]圖4C是沿著線B-B截取的圖4A的扭轉梁的剖視圖；
[0019]圖5是圖2B的扭轉梁的俯視圖；
[0020]圖6是比較性的扭轉梁的立體圖；
[0021]圖7A示出了與沿著線A-A截取的具有圖6的設計的兩個比較性扭轉梁的橫截面對應的沿著線A-A截取的圖5的扭轉梁的橫截面；以及
[0022]圖7B示出了與沿著線B-B截取的具有圖6的設計的兩個比較性的扭轉梁的橫截面對應的沿著線B-B截取的圖5的扭轉梁的橫截面。
【具體實施方式】
[0023]圖1A和圖1B中總體上示出了根據本發明的一個實施方式的用于機動車輛的懸架組件20。懸架組件20為后懸架組件并且包括具有敞開式倒U形截面和凸出的中間部段24的扭轉梁22，從而與形成有穩定桿或封閉的截面的扭轉梁相比，有助于以更輕的重量和更簡單的制造工藝滿足側傾剛度要求。凸出的中間部段24通過增大寬度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件34和第二車輪安裝構件36，第一車輪安裝構件34和第二車輪安裝構件36彼此對齊且各自連接至相應的控制臂26、28的一個端部。第一軸支架38在與第一車輪安裝構件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各自連接至相應的軸支架38、39，并且相對于相應的控制臂26、28反向延伸。
[0025]懸架組件20的扭轉梁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。盡管扭轉梁22示出為在圖1A和圖1B的后懸架組件20中，但扭轉梁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。扭轉梁22還包括一對側壁46，每個側壁從第一端部30縱向地延伸至第二端部32并且通過基部44彼此間隔開。每個側壁46從基部44橫向地延伸至側緣48，使得基部44和側壁46共同提供圖3C、圖4B和圖4C中示出的倒開口的U形橫截面。盡管并未示出，但替代性地，扭轉梁22的基部44和側壁46能夠提供敞開式V形橫截面。如圖3B所示，扭轉梁22在相反的端部30、32之間延伸的總長度為It，并且扭轉梁22關于在端部30、32之間沿縱向軸線A延伸的平面對稱。
[0027]如圖4B和圖4C所示，扭轉梁22的基部44和側壁46共同提供外表面50和相反朝向的內表面52，外表面50和內表面52通過側緣48彼此間隔開。基部44的外表面50在沿中心軸線的中央區域內是平坦的，而從該平坦的中央區域到側壁46是大體呈凸形的。基部44的內表面52在沿中心軸線A的中央區域內也是平坦的，并且從該平坦的中央區域到側壁46是大體呈凹形的。內表面52提供腔54，腔54具有橫截面積并且在側緣48處敞開。
[0028]如圖2C和圖3B所示，扭轉梁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。每個端部部段56、58的長度16通常等于扭轉梁22的總長度It的一部分。扭轉梁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的長度1?通常等于扭轉梁22的總長度It的一部分。第一過渡部段60從第一端部部段56延伸至中間部段24，第二過渡部段62從第二端部部段58延伸至中間部段24。每個過渡部段60、62的長度1&通常等于扭轉梁22的總長度I t的一部分。腔54的橫截面積沿著過渡部段60、62增大，從而提供凸出的中間部段24。
[0029]根據所期望的側傾剛度、制造工藝、或者出于其它原因，能夠對端部部段56、58、過渡部段60、62和中間部段24的長度進行改變。通常，兩個過渡部段60、62的長度It和中間部段24的長度Ini聯合起來等于扭轉梁22的總長度I ,的15%至40%。這個聯合起來的長度、即增大的橫截面積的伸展范圍能夠進行調整以獲得所期望的側傾剛度。
[0030]如圖3B和圖4C所示，側壁46在沿著第一端部部段56的長度16的大部分的側緣48附近以及在沿著第二端部部段58的長度16的大部分的側緣48附近遠離彼此向外突出。在這些區域中，側壁46從基部44朝向相應的側緣48是平直的，在緊鄰相應的側緣48的位置處遠離彼此以30度至60度的角度向外突出。如圖3B和圖4B所示，在其余區域中，在扭轉梁22的端部30、32附近的側壁46從基部44平直地延伸至相應的側緣48。如圖1A和圖2A中所示出的，側壁46還在每個端部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，在扭轉梁22的中間部段24中，側壁46從基部44到相應的側緣48是平直的。如圖3A和圖3B所示，過渡部段60、62的側壁46包括鄰近端部部段56、58中的一者的第一區域64和位于相應的第一區域64與中間部段24之間的第二區域66。如圖4C所示，第一區域64的側壁46從基部44朝向相應的側緣48為平直的，然后在相應的側緣48附近遠離另一側壁46向外突出。如圖4B所示，第二區域66的側壁46從基部44到相應的側緣48為平直的。
[0032]如圖3B、圖3C、圖4A、圖4B和圖4C所示，每個部段24、56、58、60、62