一种扭力梁、扭力梁悬架和车辆的制作方法

1.本实用新型涉及车辆技术领域，特别是涉及一种扭力梁、扭力梁悬架和车辆。


背景技术：

2.扭力梁属于汽车后悬架系统，在车辆行驶过程中，通过扭力梁平衡左右侧车轮的上下跳动，增加车辆的侧倾刚度，提高车辆的侧倾稳定性。扭力梁悬架结构简单，传力可靠，在调校得当的情况下，可以用较低成的成本和较小的空间达到很好的效果，因此小型车和紧凑型车多采用扭力梁悬架作为汽车后悬架。
3.现有的扭力梁一般仅采用钢板冲压成型结构或管冲压成型结构。其中，钢板冲压成型结构一般需要使用较厚的板材，导致扭力梁重量较大，影响汽车后悬架系统整体的性能。管冲压成型结构扭转刚度调整比较困难，不能较好匹配底盘行驶性能的调教，并且由于应力限制，管冲压成型结构的扭力梁无法在保证侧倾刚度的情况下，进一步降低横梁厚度。


技术实现要素：

4.本实用新型提出了一种扭力梁、扭力梁悬架和车辆，旨在提供一种实现侧倾扭转刚度可调的结构轻量化的扭力梁和扭力梁悬架。
5.第一方面，本实用新型提出了一种扭力梁，包括：左纵臂、右纵臂和管体成型的横梁；所述左纵臂通过左轮毂支架连接汽车的左轮胎，所述右纵臂通过右轮毂支架连接汽车的右轮胎；所述左纵臂和所述右纵臂分别通过各自的衬管连接汽车车架；扭力梁位于汽车车架和轮胎之间，可传递作用在车轮和车架之间的力和力矩。所述横梁内置扭杆，并且所述横梁的两端分别与所述左纵臂和所述右纵臂搭接。在上述方案中，通过在管体成型的横梁中内置扭杆，保证扭力梁同时满足结构轻量化和侧倾扭转刚度可调的特点。其中，管体成型的横梁保证扭力梁的重量较轻，再通过改变扭杆的直径，实现扭力梁的刚度可调。带扭杆的扭力梁通过左纵臂和右纵臂链接轮胎，通过衬管连接车架，达到以结构轻量化的侧倾扭转刚度可调的扭力梁提高车辆行驶稳定性的目的。
6.进一步地，所述横梁因冷冲压或者液压成截面封闭的v型结构；所述v 型结构开口面向后轮方向。v型结构的管成型的横梁相对于用钢板冲压成型，降低了扭力梁整体的重量，便于节能和环保。
7.进一步地，所述v型结构开口面向后轮方向；所述扭杆具有弧度，并且所述扭杆的弧度与所述v型结构的弧度匹配。v型结构开口面向后轮方向便于扭杆在与v型结构的弧度匹配的情况下，匹配扭力梁的其他部件，保证扭力梁各部件的协调一致性。
8.进一步地，所述扭杆的截面位于所述v型结构的截面的中间位置。扭杆位于v型结构的中间位置，结构紧凑，提供刚度的同时，有利于界面剪切中心的布置设计，提供良好的汽车后悬架系统k&c特性。
9.进一步地，所述扭力梁还包括：左弹簧座支架和右弹簧座支架；所述左弹簧座支架和所述右弹簧座支架连接扭力梁悬架的弹簧；所述左弹簧座支架和所述右弹簧座支架分别
上搭接所述横梁的左端和右端；所述左纵臂和所述右纵臂分别开有第一圆孔和第二圆孔；所述扭杆的左端和右端分别穿过所述左弹簧座支架和所述右弹簧座支架，连接所述第一圆孔和所述第二圆孔。扭力梁还包括左弹簧座支架和右弹簧座支架，通过左弹簧座支架和右弹簧座支架可实现与扭力梁悬架的其他部件(弹簧)的连接，保证了扭力梁与扭力梁悬架的结构一致性。与纵臂上搭接连接的弹簧支架为扭杆与纵臂的连接提供基础，保证了扭力梁的结构紧凑性。
10.进一步的，所述扭力梁还包括：左减振器支架和右减振器支架；所述左减振器支架连接所述左纵臂和所述左弹簧座支架；所述右减振器支架连接所述右纵臂和所述右弹簧座支架；所述左减振器支架和所述右减振器支架连接扭力梁悬架的减振器。扭力梁还包括左减振器支架和右减振器支架，通过左减振器支架和右减振器支架可实现与扭力梁悬架的其他部件(减振器)的连接，保证了扭力梁与扭力梁悬架的结构一致性。
11.进一步地，所述横梁的管体为厚度小于2.0mm的高频焊管或者厚度小于2.0mm的激光焊管。小于2.0mm的高频焊管或者激光焊管具有薄壁、重量轻的特点。
12.进一步地，所述扭杆为空心结构或实心结构。空心结构或实心结构的扭杆都可内置于横梁，通过改变扭杆的直径达到刚度可调的效果。
13.第二方面，本实用新型还提出了一种扭力梁悬架。该扭力梁悬架包括减振器、弹簧和上述任意一种扭力梁；所述减振器和所述弹簧分别连接所述扭力梁。上述方案的扭力梁悬架具有带扭杆的封闭式截面的扭力梁，在有效地保持车辆行驶稳定性的基础上，保证了扭力梁悬架整体重量较轻，并且扭力梁的刚度可调，使扭力梁悬架可适用于多种车型。
14.第三方面，本实用新型还提出了一种车辆，该车辆上装设有上述的扭力梁悬架。该车辆装设的扭力梁悬架重量较轻，并且扭转刚度可调，保证了车辆的行驶稳定性。
附图说明
15.图1是本实用新型提供的扭力梁的结构示意图；
16.图2是本实用新型提供的扭力梁的左侧结构爆炸示意图；
17.图3是本实用新型提供的扭力梁的封闭式横梁截面示意图。
具体实施方式
18.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。实用新型实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
19.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
20.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
21.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
22.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
23.下面结合图1和图2介绍扭力梁的整体结构。图1是本实用新型提供的扭力梁的结构示意图。图2是本实用新型提供的扭力梁的左侧结构爆炸示意图。
24.从左到右，本实用新型提供的扭力梁包括左纵臂1、左减振器支架2、左弹簧座支架3、内置扭杆的横梁4、右弹簧座支架5、右减振器支架6、右纵臂7。以左纵臂1为例，从车轮到车架方向，左纵臂1上依次搭接左减振器支架2、扭杆41、横梁4、左弹簧座支架3搭接左减振器支架2和横梁4。
25.所述左纵臂1通过左轮毂支架11连接汽车的左轮胎，所述右纵臂7通过右轮毂支架71连接汽车的右轮胎；
26.左纵臂1和右纵臂7弯曲成弧形，左纵臂1和右纵臂7的第一端分别设置有左轮毂支架11和右轮毂支架71，且因左纵臂1和右纵臂7的弯曲弧形，而使左轮毂支架11和右轮毂支架71的安装面正交于横梁4的长度方向设置。
27.所述左纵臂1和所述右纵臂7分别通过各自的衬管8连接汽车车架，具体可以在衬管内压装衬套，连接车辆的车架；左纵臂1的衬管8位于左纵臂 1的第二端，右纵臂7的衬管8位右纵臂7的第二端。左纵臂1和右纵臂7 各自的第二端的直径大于其第一端的直径。
28.所述左减振器支架2连接所述左纵臂1和所述左弹簧座支架3；所述右减振器支架6连接所述右纵臂7和所述右弹簧座支架5；所述左减振器支架 2和所述右减振器支架6连接扭力梁悬架的减振器。
29.左减振器支架2位于左纵臂1和左弹簧座支架3之间，右减振器支架6 位于右弹簧座支架5和右纵臂7之间。
30.所述左弹簧座支架3和所述右弹簧座支架5连接扭力梁悬架的弹簧；
31.左减振器支架2与左弹簧座支架3相邻，右减振器支架6与右弹簧座支架5相邻，与扭力梁悬架的减振器和弹簧的位置关系相符，使扭力梁与其所在悬架结构匹配，进而使扭力梁悬架的结构协调紧凑。
32.所述左弹簧座支架3和所述右弹簧座支架6分别上搭接所述横梁4的左端和右端；
33.上搭接是指，左弹簧座支架3与横梁4左端的上表面连接，具体通过焊接的方式连接，以使内置于横梁4的扭杆41能够从左弹簧座支架3的下方穿过，连接左纵臂1。右弹簧支
架5与横梁4右端的上表面连接，同样通过焊接的方式连接，以使内置于横梁4的扭杆41能够从右弹簧座支架5的下方穿过，连接右纵臂7。
34.所述左纵臂1和所述右纵臂7分别开有第一圆孔12和第二圆孔72；第一圆孔12位于左纵臂1的弧形外侧，第二圆孔72同样位于右纵臂7的弧形外侧，第一圆孔12和第二圆孔72相对。第一圆孔12位于左纵臂1的靠近左轮毂支架11的半段，第二圆孔72位于右纵臂7的靠右轮毂支架71的半段。
35.所述扭杆41的左端和右端分别穿过所述左弹簧座支架3和所述右弹簧座支架5，连接所述第一圆孔12和所述第二圆孔72。
36.上述方案中，左纵臂1与车架和轮胎相连，左纵臂1作为车架和轮胎之间的连接结构，能够传递并减缓车架和轮胎的力和力矩，而左弹簧座支架3、左减振器支架2、横梁4和扭杆41都与左纵臂1直接或间接相连，连接左弹簧座支架3的弹簧、连接左减振器支架2的减振器、横梁4和扭杆41都能够衰减左纵臂1承受的力和力矩；右纵臂7与车架和轮胎相连，右纵臂7 作为车架和轮胎之间的连接结构，能够传递并减缓车架和轮胎的力和力矩，而右弹簧座支架5、右减振器支架6、横梁4和扭杆41都与右纵臂7直接或间接相连，连接右弹簧座支架5的弹簧、连接左减振器支架6的减振器、横梁4和扭杆41都能够衰减右纵臂1承受的力和力矩；又由于左弹簧座支架3、左减振器支架2、横梁4和扭杆41连接关系紧凑，右弹簧座支架5、右减振器支架5、横梁4和扭杆41连接关系紧凑，因此本实用新型以结构紧凑、轻量化和侧倾扭转刚度可调的扭力梁，提高了车辆行驶的稳定性。
37.在安装有上述扭力梁的车辆行驶时，若车轮收到左侧侧向的力时，该左侧侧向的力经传递至左纵臂1，表现为对左纵臂1的拉应力或压应力，左纵臂1通过左减振器支架2和左弹簧座支架3连接内置扭杆的横梁4，通过左减振器支架2和左弹簧座支架3连接的减振器和弹簧减少了拉应力或压应力的冲击，再以内置扭杆的横梁4进一步衰减拉应力或压应力的冲击，平衡车辆的侧倾稳定性。
38.结合图1至图3，进一步说明本实用新型实现扭力梁结构轻量化的同时，实现侧倾刚度可调的原理。图3是本实用新型提供的扭力梁的封闭式横梁截面示意图。
39.如图3所示，本实用新型的横梁4采用管体成型的横梁4，同载荷车型，使用管成型的横梁4的扭力梁，相较于使用板成型的横梁的扭力梁，轻2～ 5kg,减重在10％以上。
40.所述横梁4内置扭杆41，并且所述横梁4的两端分别与所述左纵臂1 和所述右纵臂7搭接。
41.搭接可以理解为焊接。其中，横梁4因冷冲压或者液压成截面封闭的v 型结构。如图3所示，由于在冲压或液压成型的过程中，管体中部受力，管体成型的v型结构横梁4的第一端部42的管体贴合，形成等截面段，第二端部43形成开口角度逐渐变大的变截面段，变截面段的两部分管体形成空腔。因管体本身是圆形的封闭管体，因此成型后的v型结构的横梁4，无论是第一端部42还是第二端部43都无开口，使得横梁4的整体截面封闭。
42.同时横梁4的管体为厚度小于2.0mm的高频焊管或者厚度小于2.0mm的激光焊管，管子外径一般在φ90
‑
110之间，厚度在2.5
‑
3.5之间，材料多为高强钢，具有薄壁、重量轻的特点。内置于横梁4的扭杆41为空心结构或实心结构，选择范围大。
43.由厚度较小的薄壁管体形成的封闭截面的横梁4具有结构轻量化的特点，同时内置扭杆41，通过改变扭杆41的直径，可实现侧倾扭转刚度的可调节性。解决了扭力梁轻量化
和侧倾刚度可调同时实现的矛盾，有利于扭力梁平台化开发。
44.例如，在为满足车辆的轻量和环保设计，拟进一步降低横梁4厚度时，可以相应增加扭杆41的直径，提高扭力梁能够承受的应力，使得车辆满足轻量化和环保设计的同时，有较高的应力承受能力。
45.如图2所示，扭杆41具有弧度。横梁4的v型结构开口面向后轮方向，扭杆41的凹部开口也面向后轮方向，以使扭杆41的弧度与所述v型结构的弧度匹配，同时扭杆41的两端正好穿过左弹簧座支架3和右弹簧座支架5 的下方，连接左纵臂1和右纵臂7。
46.并且扭杆41的截面位于v型结构的截面的中间位置。扭杆41的截面位于v型结构的截面的中间位置是指，扭杆41的纵轴线与v型结构的中轴线重合，扭杆41的横轴线位于v型结构的腰部位置。
47.可以理解的是，扭杆41穿过横梁4的凹陷位置，从任意长度取截面，都如图3所示，扭杆41的截面位于v型结构的截面的中间位置。使得扭力梁的各部件连接简单，左纵臂1、右纵臂7、左弹簧座支架3、右弹簧座支架 5、左减振器支架2和右减振器支架5等部件，以内置扭杆41的横梁4中心，结构紧凑，提供刚度的同时，有利于界面剪切中心的布置设计，提供良好的汽车后悬架系统k&c特性。
48.k特性即悬架的运动学特性，是指车轮在垂直方向上往复运动的过程中，由于悬架导向机构的作用而导致车轮平面和轮心点产生角位移和线位移变化的特性；c特性即悬架的弹性运动学特性，是指地面作用于轮胎上的力和力矩所导致的车轮平面和轮心产生角位移和线位移变化的特性。扭杆41 位于横梁4中心，在几何学的基础上保证了车辆行驶的稳定性。
49.根据本实用新型另一方面实施例的扭力梁悬架，该扭力梁悬架包括减振器、弹簧和上述实施例的扭力梁。并且减振器和弹簧分别连接扭力梁。该扭力梁悬架的扭力梁具有结构轻量化和侧倾刚度可调节的特点，结合减振器和弹簧，更能够提高车辆的稳定性。
50.根据本实用新型另一方面实施例的车辆，装设有上述实施例的扭力梁悬架。对于车辆的其他结构为本领域技术人员熟知，此处对具有带扭杆的扭力梁悬架的车辆的其他构造不作详细说明。
51.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
52.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。