專利名稱：包括具有開口橫截面并且側(cè)面具有非直線邊緣的橫梁的機動車用撓性軸、橫梁及相應(yīng)的 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域為機動車.更具體地，本發(fā)明涉及機動車用撓性軸。
技術(shù)背景已知術(shù)語撓性軸是指通常設(shè)計成在兩個車輪之間形成扭轉(zhuǎn)元件的軸。 通常，撓性軸包括各支承有用于安裝車輪的支架的兩個縱向臂，并且所述縱向臂由已知為橫梁或型材部的橫向連接元件相連。在設(shè)計軸的過程中，當評定軸的質(zhì)量時要考慮兩個要素。所述兩個要素是彎曲和扭轉(zhuǎn)。撓性軸的原理意味著良好的彎曲剛度會與相對的扭轉(zhuǎn)撓度相關(guān)聯(lián)。 一般是通過橫梁的橫截面的幾何形狀，以彎曲的和扭轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動慣量的形式， 來實現(xiàn)在彎曲剛度與(相對)扭轉(zhuǎn)撓度之間的所要求的折衷。為生產(chǎn)由鋼(或者任意其它的各向同性材料)制成的橫梁所選擇的橫 截面通常是V形、U形或L形，這是因為這些類型的幾何形狀顯示出彎曲 慣量和扭轉(zhuǎn)慣量之間的有利的關(guān)系。由于撓性軸所顯示出的多種優(yōu)點，近幾年來已見到撓性軸技術(shù)日益擴 展到汽車結(jié)構(gòu)范圍的中部和下部，這些優(yōu)點包括在所述軸能夠呈現(xiàn)的特征 與結(jié)構(gòu)之間的極好的折衷，以及所述軸能夠主要通過使用全焊接結(jié)構(gòu)來經(jīng) 濟地制造的性質(zhì)。這些優(yōu)點使得地面接觸系統(tǒng)的設(shè)計者在其最近的方案中做出持續(xù)的技 術(shù)改進。這是因為撓性軸確實受到某些限制，其中包括在縱向和橫向剛度 之間的精確折衷，以及由該軸的每個經(jīng)受顯著彈性變形的組成部件的耐久性所決定的持久性。特別地從耐用性的觀點出發(fā)，連接元件或橫梁是最難改進的組件之一。 除了橫梁體的完整性外，通常被焊接的與臂對接的區(qū)域的應(yīng)力特別高，研 發(fā)工程師必須高度關(guān)注該區(qū)域，以避免該連接過早斷裂。已知在各種類型的橫梁以及在軸的縱向臂之間的安裝所述橫梁的各種 方式。在由圖la、 lb和lc所示的第一已知技術(shù)中，橫梁10在橫梁的整個長 度上具有V形橫截面。另夕卜，橫梁的側(cè)面的高度在橫梁端部處增加從而使 橫梁在臂20上的覆蓋區(qū)增加。在由圖2a、2b和2c所示的第二技術(shù)中，橫梁IO在YZ平面中彎曲(因 此一般稱為"香蕉"梁橫梁)。這種橫梁具有在安裝時開口面向后方的開 口截面，所述橫梁在端部具有臂20對接在其內(nèi)的切割部。在這種技術(shù)中， 這些臂一般是方形的，因為這種結(jié)構(gòu)需務(wù)睹助于特定的彎曲、擠壓等操作， 所以會導致不可忽略的附加成本。在由圖3a、 3b和3c所示的第三技術(shù)中，橫梁10在YZ平面中彎曲， 另外具有漸變的橫截面，該漸變的橫截面^梁中間區(qū)域以V形形狀開始 在橫梁端部處以梯形形狀結(jié)束。在該實例中發(fā)現(xiàn)橫梁和縱向臂之間的焊接連接根據(jù)車輛的使用方式 或早或晚地開始退化?，F(xiàn)在，通過對這些現(xiàn)象的分析發(fā)現(xiàn)在橫梁/臂界面處的焊縫以"剝離" 模式工作，這種類型的加載對應(yīng)于焊縫的一種已知的缺陷，所述缺陷特別 地由于焊縫冷卻時的金相結(jié)構(gòu)的取向而產(chǎn)生?，F(xiàn)有技術(shù)還提出了另一種用于軸的技術(shù)，所述技術(shù)在圖4a、 4b、 4c 和4d中示出。根據(jù)該技術(shù)，橫梁l在安裝后具有開口面向下方的開口截面，所述結(jié) 構(gòu)通常會升高軸的扭轉(zhuǎn)中心并且使該軸具有更好的彈性運動性能。如圖4a、 4b、 4c和4d可見，橫梁10定位成基本上與縱向臂20成直 角，橫梁10的端部設(shè)計成與臂20的形狀相配合。為實現(xiàn)這種(結(jié)構(gòu))，橫梁在側(cè)向上具有形狀對應(yīng)于臂的形狀(一般是柱形)的兩個對接部分11。這些對接部分11通常以4吏橫梁覆蓋臂20的 頂部的方式伸出。圖4d清楚地示出連接部分14連接橫梁的兩個對接部分，與每個所 述對接部分形成角部111。對于這種方案，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)在縫的端部處，更具體地在橫梁10的角部 111處，焊接部受到較大載荷。這會導致焊縫中出現(xiàn)裂紋，這些裂紋最終 使焊縫分裂為兩部分。在某些情況下，這些裂紋甚至擴展到所述軸的臂中。應(yīng)當清楚地認識到，這會導致對軸的顯著破壞，并且這可能會影響配 備有所述軸的車輛所提供的安全等級。在任何情況下，都要求消除或者至少限制前述的惡化。另外，當在對接區(qū)域上施加顯著的載荷，特別是由于橫梁的連續(xù)彎曲 引起的載荷時，角部lll通常會刺入縱向臂的壁部。換句話說，這些角部 111在由車輛傳遞的振動和顛簸的作用下，會向臂內(nèi)進行微小的移動，并 最終(以中心沖擊的方式)敲擊臂的壁部。這種反復的敲擊最終導致臂的壁部的裂縫和/或焊縫的剝離。為了補救這種情況， 一種方案可以是增加縱向臂的壁部厚度以便增加 所述壁部的強度。然而，這會導致縱向臂的重量增加。為限制這種敲擊現(xiàn)象，申請人已提出一種在橫梁的端部引入相對撓性 的技術(shù)。所述技術(shù)通過例如在橫梁的每個端部處形成切口來實現(xiàn)。然而， 這種技術(shù)要求在對橫梁進行沖壓操作之前必須就行機加工或切割橫梁的步 驟，這為軸的制造進度計劃增加了更多步驟并且通常會增加軸的成本。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的特定目的在于改善現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明的更具體的目的在于提供一種相對于現(xiàn)有技術(shù)的解決方案，以 用于更可靠且更耐用地形成撓性軸(車軸，車橋)的橫梁與縱向臂之間的6連接部。在這方面，本發(fā)明的一個特定目的在于提供一種軸，該軸消除或者至 少限制橫梁引起臂斷裂的危險以及橫梁與臂對接的區(qū)域中的焊縫剝離的現(xiàn)象。本發(fā)明的另一目的在于提供一種設(shè)計簡單并且能夠比現(xiàn)有技術(shù)的通常 解決方案更容易和/或更快地組裝的軸。本發(fā)明的另外的目的在于提供一種廉價并且易于使用的軸。 這些目的與在下文中將變得顯然的其它目的將通過本發(fā)明來實現(xiàn)，本發(fā)明的主^A用于機動車的撓性軸，所述軸包括兩個縱向臂，所述縱向臂 由具有開口截面的橫梁連接，該橫梁的側(cè)面(側(cè)翼)均具有在位于所述橫梁的端部的對接區(qū)域之間延伸的邊緣，其特征在于，所述邊緣具有促使該 邊緣在所述橫梁經(jīng)受扭轉(zhuǎn)時張緊的非直線形狀，所述張緊用于減小由所述扭轉(zhuǎn)引起的所述對接區(qū)域的應(yīng)力。這樣，所述邊緣比所述兩個縱向臂隔開的距離長。這種"余量(額外的，多余的)"長度將相對撓性引入所述邊緣。換 句話說，因為邊緣長于所需要的長度，所以所述邊緣當沒有被施加應(yīng)力時 處于"松弛"狀態(tài)，而當軸扭轉(zhuǎn)時，該"余量"長度使得僅利用少量的力 就能使邊緣張緊。因為邊緣處的扭轉(zhuǎn)強度低，促使應(yīng)力在邊緣處并從而在橫梁的側(cè)面耗 散，這極大地限制了施加到橫梁與縱向臂相對接的對接區(qū)域的應(yīng)力。因此，限制了參照現(xiàn)有技術(shù)所提及的那種破壞連接部的危險，從而增 加了軸的耐用性(由此在理論上顯著地延長了在對接接頭處的連接部的持 久性)。另外，這種效果是在維持軸的彈性運動特征的同時獲得的，這將在下 文中變得更加清楚。根據(jù)一種優(yōu)選方案，從所述橫梁的基本在中間的區(qū)域開始到所述對接 區(qū)域，所述邊緣彼此逐漸遠離(分開)。根據(jù)一種有利的方案，從所述中間的區(qū)域到所述對接區(qū)域，所述逐遠離增加。然而，根據(jù)另一可想到的實施例，完全可想到因為間隔從橫梁中間 的區(qū)域開始減少，使所述橫梁在從下面看時具有凸脹的外觀。然而，為了 維持橫梁在對接區(qū)域處在臂上的足夠的覆蓋區(qū)，這種實施例容易增加橫梁 所占據(jù)的空間。根據(jù)第一優(yōu)選實施例，每個所述邊緣均具有彎曲形狀，從所述中間的 部分起到所述對接區(qū)域，所述彎曲的曲率半徑增加。 根據(jù)第二實施例，每個所述邊緣均為圓弧形狀。優(yōu)選地，將所述橫梁以4吏所述開口截面面向下方的方式固定到所述臂上。如上所述，這種結(jié)構(gòu)能夠升高軸的扭轉(zhuǎn)中心，并且這可能是某些制造 商的規(guī)范中需要的。根據(jù)一種優(yōu)選實施例，所述橫梁在長度的至少一部分上具有連接所述 側(cè)面的基本水平的平坦部。在這種情況下，所述橫梁優(yōu)選具有V形橫截面，該V形橫截面以使所 述橫梁在每個端部都具有基本上是梯形的橫截面的方式漸變。這樣便維持了相對的扭轉(zhuǎn)撓性，同時為了加大在橫梁和軸臂之間的連 接，允許橫梁在對接區(qū)域處變寬。需要指出，可以由平坦部來連接V形截面的分支，所述平坦部的長度 明顯小于端部處的梯形橫截面的平坦部的長度。才艮據(jù)一種有利的方案，所述平坦部在所述橫梁的每個所述端部處伸出， 從而呈現(xiàn)出用于固定到所述縱向臂的固定部分。在這種情況下，優(yōu)選在所述橫梁的每個所述端部處焊接所述平坦部， 以l更提供固定到所述縱向臂的固定部分。然后，得到了如下的可能性以比現(xiàn)有技術(shù)所使用的焊接長度更長的 焊接長度來將橫梁固定到臂上，因此提高了軸的耐用性。根據(jù)一種可想到的替換形式，該撓性軸包括連接在所述橫梁的每個端 部附近的所述側(cè)面之間的至少 一個剛度調(diào)節(jié)件。在這種情況下，所述邊緣優(yōu)選在所述橫梁的每個所述端部附近具有基 本平直的部分，在所述邊緣的所述基本平直的部分處，在所述側(cè)面之間連 接所述剛度調(diào)節(jié)件。這樣便得到了用于將調(diào)節(jié)元件固定到橫梁上的可靠的固定區(qū)域(在該 區(qū)域中所述側(cè)面是平面或者幾乎是平面)。本發(fā)明還涉及一種用于機動車的撓性車軸橫梁(車橋橫梁)，以用于 連接兩個縱向臂，所述橫梁具有開口截面，所述橫梁的側(cè)面均具有在所述 橫梁的端部的對接區(qū)域之間延伸的邊緣，其特征在于，所述邊緣具有促使 該邊緣在所述橫梁扭轉(zhuǎn)時張緊的非直線形狀，所述張緊用于減小所述對接 區(qū)域的由所述扭轉(zhuǎn)引起的應(yīng)力。本發(fā)明還涉及一種配備有撓性軸的機動車，所述撓性軸包括由具有開 口截面的橫梁連接的兩個縱向臂，所述橫梁的側(cè)面均具有在位于所述橫梁 的端部的對接區(qū)域之間延伸的邊緣，其特征在于，所述邊緣具有促使該邊 緣在所述橫梁扭轉(zhuǎn)時張緊的非直線形狀，所述張緊用于減小所述對接區(qū)域 的由所述扭轉(zhuǎn)引起的應(yīng)力。


通過閱讀下文中對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的說明以及參考附圖，本發(fā)明 的其它特征和優(yōu)點將變得更加清楚，所述實施例僅作為示例性的非限制性示例給出，在附圖中誦圖la、 lb和lc是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的撓性軸的第一實施例的視圖；-圖2a、 2b和2c是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的撓性軸的第二實施例的視圖；-圖3a、 3b和3c是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的撓性軸的笫三實施例的視圖；畫圖4a、 4b和4c是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的撓性軸的第四實施例的視圖；國圖5是根據(jù)本發(fā)明的車軸橫梁的仰視示意圖；畫圖6是才艮據(jù)本發(fā)明的車軸橫梁的示意性透一見圖；-圖7a和7b分別是根據(jù)本發(fā)明的車軸橫梁在橫梁的中部和端部的截面圖；-圖8是根據(jù)本發(fā)明的車軸橫梁的另一透視圖； -圖9是根據(jù)本發(fā)明的軸的局部視圖，其示出連接在橫梁和縱向臂之間 的對接部分；-圖10是根據(jù)本發(fā)明的車軸的局部視圖，示出在橫梁和縱向臂之間連 接的角撐板。
具體實施方式
如上所述，本發(fā)明的原理在于橫梁的側(cè)面具有邊緣形狀，所述邊緣 形狀能在橫梁扭轉(zhuǎn)時通過促使邊緣變得張緊而消散所述邊緣處的一部分扭 轉(zhuǎn)應(yīng)力，這種消散的目的在于限制施加給橫梁/臂接頭的應(yīng)力。本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例在圖5和8中示出，所述圖示出根據(jù)本發(fā)明 的車軸橫梁。如圖可見，橫梁10的側(cè)面11、 21的邊緣1、 2具有非矩形的形狀，這 意味著所述邊緣的長度大于該橫梁所連接的兩個縱向臂的分隔距離。根據(jù)本實施例，側(cè)面ll、 21具有在圖6和8中清楚可見的曲率(并且 出于清晰的目的在圖6中將該曲率故意夸大)，該曲率由在邊緣l、 2處的 彎曲形狀實現(xiàn)。這種曲率意味著當張力作用在橫梁上時具有能夠利用的余量長度，使 得當車輛經(jīng)歷橫向M (該橫向M趨于增加橫梁與臂相對接處的兩個對 接區(qū)域之間的距離)時，這些邊緣變得張緊，這趨于使得所述邊緣呈現(xiàn)直 的(或彎曲較少)的形狀。因此，避免了當車輛經(jīng)歷橫向M時對橫梁端部的任何"拉動"(所 述拉動是當邊緣的長度基本等于所述兩個縱向臂的隔開距離時觀察到的現(xiàn) 象)，從而減少施加到橫梁對接區(qū)域4的應(yīng)力。如圖5所示，邊緣l、 2具有相對曲率，所述曲率使得兩邊緣之間在中 間區(qū)域中的間隔a超過兩邊緣之間在對接區(qū)域4附近的間隔b。更具體地說，在兩邊緣之間的間隔從橫梁的中間部分到對接區(qū)域逐漸 增加。根據(jù)由圖5所示的實施例，邊緣l、 2的彎曲部分的曲率半徑從橫梁中 間部分到對接區(qū)域逐漸增加。因此，在橫梁的每個端部附近，側(cè)面11、 21具有基本是平面的部分 110、 210 (在該部分中邊緣基本上是直的)，上述平面部分110、 210有利 于在橫梁的側(cè)面之間固定橫梁剛度調(diào)節(jié)件。根據(jù)由圖10示出的實施例，這種調(diào)節(jié)件由在縱向臂20和橫梁10之間 延伸的角撐板5構(gòu)成。這種角撐板一方面焊接到臂20上，另一方面經(jīng)由兩個分支51焊接到 橫梁10上，所述兩個分支51之間留有空間以使定位在橫梁內(nèi)部的防側(cè)傾 桿6通過。因此，所述兩個分支51通過逐漸減少橫梁的扭曲作用提供了在橫梁和 臂之間的過渡，在所述分支處(該分支具有相對于彼此的自由度)允許該 作用，而在與臂相對接的一體的角撐板部分處阻止該作用。另外，根據(jù)本實施例的角撐板在兩個平面中延伸對接表面52在其中 延伸的基本上水平的第一平面，所述對接表面52的端部焊接到縱向臂上 (該表面的橫向側(cè)另外焊接到橫梁的側(cè)面上)；以及分支51在其中延伸的 第二平面，所述分支51從對接表面52向橫梁10內(nèi)部"向下傾斜"(分支 51也焊接到橫梁的側(cè)面上)。需要指出，才艮據(jù)另一可想到的實施例，特別地，當不存在如上所述的 剛度調(diào)節(jié)元件時，橫梁的邊緣可以是圓弧形狀。參照圖7a和7b，橫梁另外還具有漸變的橫截面，該橫截面在橫梁的 中部(圖7a )具有V形形狀，所述V形形狀向橫梁的端部(圖7b )漸變 為梯形形狀。這意味著在橫梁的頂部具有平坦部3,該平坦部3向橫梁的端部變寬。 參照圖9，平坦部3在橫梁的每個端部伸出以形成突出部31。該突出部構(gòu)成用于將橫梁固定到縱向臂上的部分。根據(jù)圖9所示的實施例，橫梁在每個端部都具有對接區(qū)域4，根據(jù)本發(fā)明，所述對接區(qū)域4由形成在側(cè)面中以與臂的形狀相配合的切割部形成。200680033554.5
對于以使橫梁的截面向下開口的方式安裝在臂上的橫梁，將臂安M切割部4內(nèi)，然后在側(cè)面的切割部4與相應(yīng)的臂20之間的接合處形成焊接 接縫。另外，突出部31與臂20的上部相接觸，在突出部31與臂20之間的 接合處也形成焊接接縫。
權(quán)利要求
1.一種用于機動車的撓性軸，包括由具有開口截面的橫梁(10)連接的兩個縱向臂(20)，該橫梁(10)的側(cè)面(11)、(21)均具有在位于所述橫梁(10)端部的對接區(qū)域(4)之間延伸的邊緣(1)、(2)，其特征在于，所述邊緣(1)、(2)具有促使該邊緣在所述橫梁(10)扭轉(zhuǎn)時張緊的非直線形狀，所述張緊用于減少所述對接區(qū)域(4)的由所述扭轉(zhuǎn)引起的應(yīng)力。
2. 如權(quán)利要求1所述的撓性軸，其特征在于，從所述橫梁(10 )的 基本在中間的區(qū)域開始到所^接區(qū)域(4)，所述邊緣(1) 、 (2)彼此 逐漸遠離。
3. 如權(quán)利要求2所迷的撓性軸，其特征在于，從所述中間的區(qū)域到 所述對接區(qū)域U)，所述逐漸遠離增加。
4. 如權(quán)利要求1到3中任一項所述的撓性軸，其特征在于，每個所 述邊緣(1) 、 (2)都具有彎曲形狀，從所述中間的區(qū)域到所述對接區(qū)域(4)，所述彎曲形狀的曲率半徑增加。
5. 如權(quán)利要求1到3中任一項所述的撓性軸，其特征在于，每個所 述邊緣(1) 、 (2)都為圓弧的形狀。
6. 如權(quán)利要求1到S中任一項所述的撓性軸，其特征在于，以使所 述開口截面面向下方的方式將所述橫梁(10)固定到所述臂(20)上。
7. 如權(quán)利要求1到6中任一項所述的撓性軸，其特征在于，所迷橫 梁(10)至少在部分長度上具有連接所述側(cè)面(11) 、 ( 21)的基本水平 的平坦部(3)。
8. 如權(quán)利要求7所迷的撓性軸，其特征在于，所述橫梁(10 )在所 述中間的區(qū)域具有V形橫截面，該V形橫截面以使所述橫梁在每端具有基 本上是梯形的橫截面的方式漸變。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的撓性軸，其特征在于，所述平坦部(3) 在所述橫梁的每個所述端部處伸出，以形成用于固定到所迷縱向臂(20)上的固定部分(31)。
10. 如權(quán)利要求9所述的撓性軸，其特征在于，所述平坦部(3)在 所述橫梁(10)的每個所述端部處焊接到相應(yīng)的縱向臂(20)上。
11. 如權(quán)利要求9和10所述的撓性軸，其特征在于，所述撓性軸包 括至少一個剛度調(diào)節(jié)件(5)，所述剛度調(diào)節(jié)件(5)在所述橫梁(10)的 每個端部附近連接在所述側(cè)面(11) 、 ( 21)之間。
12. 如權(quán)利要求4和11所述的撓性軸，其特征在于，所述邊緣(1)、 (2)在所述橫梁的每個所述端部附近具有基本上平直的部分(110)、 (210)，在所述邊緣的所述基本上平直的部分(110) 、 (210)處，所述剛度調(diào)節(jié)件(5 )連接在所述側(cè)面(11) 、 ( 21)之間。
13. —種用于機動車的撓性車軸橫梁，所述橫梁用于連接兩個縱向臂 (20)，所述橫梁具有開口截面，所述橫梁的側(cè)面(11) 、 (21)均具有在所述橫梁的端部的對接區(qū)域(4)之間延伸的邊緣(1) 、 ( 2 )，其特征 在于，所述邊緣(1) 、 (2)具有促使該邊緣在所述橫梁扭轉(zhuǎn)時張緊的非 直線形狀，所述張緊用于減小所述對接區(qū)域(4)的由所述扭轉(zhuǎn)引起的應(yīng)力。
14. 一種配備有撓性軸的機動車，所述撓性軸包括由具有開口截面的 橫梁(10)連接的兩個縱向臂(20)，所述橫梁(10)的側(cè)面(11) 、 ( 21) 均具有在位于所述橫梁的端部的對接區(qū)域(4)之間延伸的邊緣，其特征在 于，所述邊緣(1) 、 (2)具有促使該邊緣在所述橫梁扭轉(zhuǎn)時張緊的非直 線形狀，所述張緊用于減小所述對接區(qū)域(4)的由所述扭轉(zhuǎn)引起的應(yīng)力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機動車用撓性軸，所述撓性軸包括由具有開口截面的橫梁(10)連接的兩縱向臂(20)，該橫梁(10)的側(cè)面(11)、(21)均具有在位于所述橫梁(10)端部的對接區(qū)域(4)之間延伸的邊緣(1)、(2)。本發(fā)明的特征在于，所述邊緣(1)、(2)具有促使該邊緣在所述橫梁(10)扭轉(zhuǎn)時張緊的非直線形狀，所述張緊使得所述對接區(qū)域(4)的由所述扭轉(zhuǎn)引起的應(yīng)力能夠被減小。
文檔編號B60B35/08GK101263016SQ200680033554
公開日2008年9月10日 申請日期2006年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月13日
發(fā)明者A·德蓬皮尼昂 申請人:汽車底盤國際公司