專利名稱：扭矩梁式懸架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種扭矩梁式懸架，它包括左右縱臂，它們沿著車體的縱向方向延伸以進(jìn)行垂直擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)；以及扭矩梁，它沿著車體的橫向方向延伸并且具有U形截面，而且具有相互連接的上壁、豎直壁和下壁，在該扭矩梁的相對(duì)端部處的連接部分連接在左右縱臂上。
背景技術(shù)：
日本專利申請(qǐng)?zhí)卦S公開No.2000-94917公開了一種傳統(tǒng)的扭矩梁式懸架。
傳統(tǒng)懸架的扭矩梁的相對(duì)端部與左右縱臂的縱向中間部分連接，并且該扭矩梁形成為具有U形截面，并且其前表面或后表面打開，從而它容易由于左右縱臂的垂直擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的角度之間差異而出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)變形。當(dāng)扭矩梁其形狀為具有如上所述的開口部分的U形時(shí)，應(yīng)力特別容易集中在開口端邊緣部分上。
具有開口部分的其形狀為U形的扭矩梁通常是通過沖壓形成的，因此開口端邊緣部分包括切面和斷面。如果較大應(yīng)力作用在這些表面上的話，則裂紋容易從尤其是具有不穩(wěn)定表面狀況的斷面邊緣開始產(chǎn)生。因此，一般通過拋光和使開口端邊緣部分平滑并且磨圓該邊緣，從而防止產(chǎn)生裂紋。
日本專利申請(qǐng)?zhí)卦S公開No.2000-52733公開了一種懸架，其中為了避免拋光工序，該工序會(huì)增加機(jī)加工成本，要通過模壓來將開口端邊緣部分的邊緣弄圓。
但是，當(dāng)通過模壓將邊緣弄圓時(shí)，為了使弄圓部分的曲率半徑穩(wěn)定，重要的是在模壓之前使開口端表面部分精確定位和表面狀況穩(wěn)定以及在壓模的配合中的質(zhì)量控制。為了保持批量生產(chǎn)工件的質(zhì)量，必須充分注意壓模的破裂和磨損，從而導(dǎo)致這些模具的運(yùn)行成本增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，在不用進(jìn)行拋光或模壓的情況下可靠地防止在扭矩梁的端緣部分中產(chǎn)生裂紋，該扭矩梁具有U形的開口斷面。
為了實(shí)現(xiàn)該目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一種扭矩梁式懸架，它包括左右縱臂，它們沿著車體的縱向方向延伸以進(jìn)行垂直擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)；以及扭矩梁，它沿著車體的橫向方向延伸并且其截面形狀為U形，它具有相互連接的上壁、豎直壁和下壁，在所述扭矩梁的相對(duì)端部處的連接部分與所述左右縱臂連接，其中向外彎曲的凸緣形成在所述上下壁的至少一個(gè)上，并且所述彎曲凸緣的方向相對(duì)于所述扭矩梁的垂直運(yùn)動(dòng)軌跡在40°-60°的范圍內(nèi)傾斜。
通過上面的布置，向外彎曲的凸緣形成在其截面形狀為U形并且具有相互連接的上壁、豎直壁和下壁的扭矩梁的上下壁中的至少一個(gè)上，并且這些彎曲凸緣的方向相對(duì)于扭矩梁的垂直運(yùn)動(dòng)軌跡傾斜40°-60°。因此，可以降低作用在彎曲凸緣的頂端上的應(yīng)力。因此，可以防止裂紋的產(chǎn)生，并且無需對(duì)扭矩梁的端緣進(jìn)行拋光或模壓，由此有助于降低機(jī)加工成本。
從優(yōu)選實(shí)施方案的以下說明中并且結(jié)合附圖將了解本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1-10顯示出本發(fā)明的第一實(shí)施方案，其中圖1為整個(gè)扭矩梁式懸架的平面圖；圖2為整個(gè)扭矩梁式懸架的透視圖；圖3為在圖1中由3表示的部分的放大圖；
圖4為沿著圖3中的4-4線剖開的剖視圖；圖5為沿著圖3中的5-5線剖開的剖視圖；圖6為沿著圖3中的6-6線剖開的剖視圖；圖7為沿著圖3中的7-7線剖開的剖視圖；圖8為沿著圖3中的8-8線剖開的剖視圖；圖9為縱臂和扭矩梁的分解透視圖；圖10顯示出處于扭轉(zhuǎn)變形狀態(tài)中的扭矩梁；圖11為與圖3類似但是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的視圖；圖12為與圖3類似但是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的視圖；圖13為與圖3類似但是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方案的視圖；圖14-17顯示出本發(fā)明的第五實(shí)施方案，其中圖14為整個(gè)扭矩梁式懸架的平面圖；圖15為沿著圖14中的箭頭15方向看的放大視圖；圖16為沿著在圖14中的16-16剖開的放大剖視圖；并且圖17為彎曲凸緣的角度和應(yīng)力之間關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照?qǐng)D1-10對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方案進(jìn)行說明。
如在圖1和2中所示一樣，用于汽車后輪的扭矩梁式懸架包括沿著車體縱向方向延伸的左右縱臂10L和10R、以及沿著橫向方向延伸并且使左右縱臂10L和10R相互連接的扭矩梁11。圓柱形縱臂支撐件12、12焊接在縱臂10L和10R的前端上，并且由裝在縱臂支撐件12、12中的橡膠套筒接頭(未示出)鉸接支撐以在車體上進(jìn)行垂直擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。左右后輪W、W可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在軸14、14上，該軸固定在焊接在縱臂10L和10R的后部外端上的軸支撐板13、13上。用來支撐懸架彈簧下端的彈簧座15、15設(shè)在縱臂10L和10R后部的內(nèi)端處。
從圖3-9中可以看出，沿著車體方向在前側(cè)開口的扭矩梁11其截面形狀為U形，并且具有相互連接的上壁16、豎直壁17和下壁18。連接部分19、19在其相對(duì)端部處具有縱向稍微增大的寬度。在其橫向外端處開口的狹縫20形成在豎直壁17中，該垂直壁17沿著扭矩梁11的每個(gè)連接部分19的基本上垂直方向上升。上下凸緣17a和17b從狹縫20的上下邊緣向后伸出。該狹縫20具有圓形的橫向內(nèi)端，以便減小應(yīng)力集中，從而防止了裂紋產(chǎn)生。
左右縱臂10L和10R中的每一個(gè)是中空部件，具有在它們的周邊部分處相互焊接為一體的上半部21和下半部22?；旧掀教沟牡谝贿B接部分21a和基本上平坦的第二連接部分21b形成在上半部21上，而基本上平坦的第三連接部分22a和基本上平坦的第四連接部分22b形成在下半部22上。
扭矩梁11的右連接部分19采用以下方式與右縱臂10R連接在扭矩梁11的豎直壁17中的狹縫裝配在縱臂10R上面；上壁16的外端在w2處焊接在上半部21的第一連接部分21a上；位于狹縫20上方的凸緣17a在w3處焊接在上半部21的第二連接部分21b上；下壁18的外端在w4處焊接在下半部22的第三連接部分22a上；并且位于狹縫20下方的凸緣17b在w5處焊接在下半部22的第四連接部分22b上。
在扭矩梁11與左縱臂10L連接處的部分的結(jié)構(gòu)與在扭矩梁11的右連接部分19與右縱臂10R連接處的部分的上述結(jié)構(gòu)相同。
在具有上述結(jié)構(gòu)的扭矩梁式懸架中，當(dāng)用于支撐左右輪子W、W的左右縱臂10L和10R由于在汽車轉(zhuǎn)向期間的橫向力或不均勻路面而以不同角度垂直擺動(dòng)時(shí)，通過扭矩梁11的扭轉(zhuǎn)變形產(chǎn)生出回復(fù)力，用來使左右縱臂10L和10R的角度均衡。
狹縫20、20的一端開口并形成在位于截面為U形的扭矩梁11的相對(duì)端部處的每個(gè)連接部分19、19的豎直壁17中，狹縫20、20裝配在縱臂10L和10R上面，并且從狹縫20、20的上下邊緣伸出的上下凸緣17a和17b以及扭矩梁11的上壁16和下壁18的外端緣在w2至w5處被焊接在縱臂10L和10R上。因此，即使將在扭矩梁11的相對(duì)端部處的每個(gè)連接部分19、19的尺寸的增加量減小、以降低材料成本和焊接成本，也可能降低連接部分19、19的剛度，從而能夠通過形成狹縫20、20或通過在w3和w5處焊接而只是形成在狹縫20、20的部分處的凸緣17a和17b進(jìn)行彈性變形。因此，可以增加扭矩梁11的中心部分的可扭轉(zhuǎn)變形的有效長(zhǎng)度，并且降低作用在焊接區(qū)域w2至w5上的應(yīng)力，從而確保耐久性。
另外，由于凸緣17a和17b從狹縫20、20的上下邊緣向前伸出，所以從上壁16和下壁18的外端緣焊接在w2和w4處的區(qū)域到凸緣17a和17b焊接在w3和w5處的區(qū)域的縱向距離增大，因此縱臂10L和10R可以形成為它們難以在水平面中擺動(dòng)，從而提高了懸架的前束剛度。而且，扭矩梁11以及縱臂10L和10R可以彼此相對(duì)設(shè)置，從而導(dǎo)致焊接精確度提高。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D11對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施方案進(jìn)行說明。
在該第二實(shí)施方案中，在扭矩梁11的上壁16和下壁18的外端中形成有形狀為半橢圓形擴(kuò)孔的切口16a和16b，并且這些切口16a和16b的內(nèi)周邊焊接在w2和w4處。這個(gè)布置不必焊接上壁16和下壁18的外端部的前后端的角部a和b，而角部a和b容易出現(xiàn)應(yīng)力集中，因此可以防止焊接從角部a和b中剝落，從而提高了耐久性。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D12對(duì)本發(fā)明的第三實(shí)施方案進(jìn)行說明。
在該第三實(shí)施方案中，扭矩梁11的相對(duì)端部由單獨(dú)的部件11′、11′形成。更具體地說，豎直壁17以及上壁16和下壁18中每一個(gè)的一部分在扭矩梁11的相對(duì)端部處被切開，并且將單獨(dú)部件11′裝配進(jìn)切開部分中并且焊接在其上。與在第一和第二實(shí)施方案中一樣，每個(gè)單獨(dú)部件11′具有狹縫20以及凸緣17a和17b。根據(jù)第三實(shí)施方案，與其中相同形狀的扭矩梁由單個(gè)部件形成的情況相比，由于在其相對(duì)端部處具有縱向增大寬度的扭矩梁11由單獨(dú)部件11′、11′形成，所以可減小該材料所需要的寬度，從而導(dǎo)致材料效率提高。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D13對(duì)本發(fā)明的第四實(shí)施方案進(jìn)行說明。
與第一至第三實(shí)施方案相反，根據(jù)第四實(shí)施方案扭矩梁式懸架的縱臂10L和10R中的每一個(gè)都沒有彈簧座15，并且截面為U形的扭矩梁11沿著車體方向在后側(cè)處開口。還有根據(jù)第四實(shí)施方案，可以實(shí)現(xiàn)與在第一實(shí)施方案中類似的功能和效果。
現(xiàn)在參照?qǐng)D14-17對(duì)本發(fā)明的第五實(shí)施方案進(jìn)行說明。
從圖14-16中可以看出，在扭矩梁11的上壁16的開口前緣處形成有在彎曲部分a處向上傾斜彎曲的凸緣16a。扭矩梁11在其扭轉(zhuǎn)變形情況下進(jìn)行垂直運(yùn)動(dòng)所圍繞的中心是縱臂支撐件12的軸線L。彎曲凸緣16a相對(duì)于切線T以角度α彎曲，該切線T在繞著軸線L的圓弧C上并穿過彎曲部分a。該扭矩梁懸架的其它部件的結(jié)構(gòu)與在第一實(shí)施方案中相同。
在圖17中的曲線顯示出在彎曲凸緣16a的頂端的外部位置(在圖16中的位置o)和彎曲凸緣16a的頂端的內(nèi)部位置(在圖16中的位置i)處的應(yīng)力相對(duì)于扭矩梁11的彎曲凸緣16a的彎曲角度α的變化(參見橫坐標(biāo)軸)的變化。在外部位置處，應(yīng)力在彎曲角度α等于或小于20°的區(qū)域中增加；該應(yīng)力在彎曲角度α處于20°-60°的范圍中基本不變；并且應(yīng)力在彎曲角度α等于或大于60°的區(qū)域中減小。在內(nèi)部位置i處，應(yīng)力在彎曲角度α等于或小于50°的區(qū)域中增加；該應(yīng)力在彎曲角度α處于50°-60°的范圍中基本不變；并且應(yīng)力在彎曲角度α等于或大于60°的區(qū)域中減小。因此，如果彎曲角度設(shè)定為40°-60°，則可以將在外部和內(nèi)部位置o和i處的應(yīng)力抑制為等于或小于可接受的數(shù)值，從而可以可靠地防止裂紋的產(chǎn)生，而無需拋光或模壓彎曲凸緣16a的頂端。為什么可以通過在上壁16上形成彎曲凸緣16a來降低在彎曲凸緣16a的頂端處的應(yīng)力的原因如下如在圖10中所示一樣，當(dāng)用于支撐左右輪子W、W的左右縱臂10L和10R以不同的角度垂直擺動(dòng)時(shí)，從前面看，扭矩梁11彎曲成S形，并且扭矩梁11的一部分(例如由參考標(biāo)號(hào)A表示的)垂直彎曲(精確地說，沿著穿過在圖16中的彎曲部分a的切線T的方向)。當(dāng)彎曲凸緣16a的厚度由t表示，并且彎曲凸緣16a的高度由h表示(＞t)時(shí)，如果該彎曲凸緣16a沿著作為其垂直運(yùn)動(dòng)的軌跡的切線T的方向彎曲的話，即如果α＝0的話，則該彎曲凸緣16a的截面系數(shù)Za等于th2/6，這是最大值。另一方面，如果彎曲凸緣16a的方向與切線T的方向垂直的話，即如果α＝90°，則該彎曲凸緣16a的截面系數(shù)Za等于ht2/6，這是最小值。
在圖10中的部分A處的彎矩M的大小可以被認(rèn)為是恒定的，且與彎曲凸緣16a的方向無關(guān)，因此，作用在彎曲凸緣16a上的彎曲應(yīng)力σ＝M/Z取決于截面系數(shù)Z。因此，當(dāng)截面系數(shù)Z表現(xiàn)為最大值Za時(shí)(當(dāng)α＝0°)，彎曲應(yīng)力σ＝M/Z表現(xiàn)為最小值，并且當(dāng)截面系數(shù)Z表現(xiàn)為最小值Za時(shí)(當(dāng)α＝90°)，彎曲應(yīng)力σ＝M/Z表現(xiàn)為最大值。
但是，因?yàn)橄鹉z套筒接頭安裝在縱臂10L和10R的鉸接支撐部分處，所以縱臂10L和10R中的每一個(gè)的實(shí)際擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)中心與軸線L偏離(參見圖15和16)，從而當(dāng)根據(jù)橡膠套筒接頭的特性和扭矩梁11的扭轉(zhuǎn)量角度α在40°至60°的范圍中時(shí)，而不是在角度α等于0°時(shí)，在彎曲凸緣16a上的應(yīng)力表現(xiàn)為最小值。
雖然已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行了詳細(xì)說明，但是要理解的是，在不脫離在權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以在設(shè)計(jì)上作出各種各樣的改進(jìn)。
例如，凸緣16a在第五實(shí)施方案中形成在扭矩梁11的上壁16上，但是該彎曲凸緣可以形成在下壁18上，或者形成在上壁16和下壁18兩者上。
另外，彎曲凸緣16a可以在圖16中的切線T的任一側(cè)上傾斜，并且只要角度α在40°至60°的范圍內(nèi)，則即使該彎曲凸緣沿著與在圖16中由虛線所示的一樣的相反方向傾斜，也能實(shí)現(xiàn)相同的效果。
另外，扭矩梁11在該第五實(shí)施方案中在其前側(cè)處是開口的，但是可以在其后側(cè)處開口。
權(quán)利要求
1.一種扭矩梁式懸架，其包括左右縱臂，它們沿著車體的縱向方向延伸以進(jìn)行垂直擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)；以及扭矩梁，它沿著車體的橫向方向延伸并且其截面形狀為U形，該扭矩梁具有相互連接的上壁、豎直壁和下壁，在所述扭矩梁的相對(duì)端部處的連接部分與所述左右縱臂連接，其中在所述上下壁的至少一個(gè)之上形成有向外彎曲的凸緣，所述彎曲凸緣的方向相對(duì)于所述扭矩梁的垂直運(yùn)動(dòng)軌跡在40°至60°的范圍內(nèi)傾斜。
全文摘要
一種扭矩梁式懸架，其在左右縱臂(10L、10R)上連接沿著車體的橫向方向延伸的扭矩梁(11)的相對(duì)端部處的連接部分，所述左右縱臂(10L、10R)沿著車體的縱向方向延伸以進(jìn)行垂直擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，扭矩梁(11)具有相互連接的上壁(16)、豎直壁(17)和下壁(18)的U形截面，在所述上壁(16)和下壁(18)的至少一個(gè)之上形成有向外彎曲的彎曲凸緣(16a)，該彎曲凸緣(16a)的方向相對(duì)于扭矩梁(11)的垂直運(yùn)動(dòng)軌跡(C)的方向(T)在40°至60°的范圍內(nèi)傾斜。由此，可以降低作用在彎曲凸緣(16a)的頂端上的應(yīng)力，可以可靠地防止扭矩梁(11)的端緣部分的裂紋，并且無需進(jìn)行拋光或模壓。
文檔編號(hào)B60G21/00GK101049796SQ20071010748
公開日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2003年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月4日
發(fā)明者植森康祐, 中村忠能, 井上滿, 堀內(nèi)清志 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社, 株式會(huì)社F.泰克