专利名称：扭梁悬架的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种诸如汽车等车辆的悬架，特别涉及扭梁悬架。
一般的扭梁悬架包括一对相对车轴的横向相互分开安装、由车体铰接地支撑着前部、后部转动地支撑车轮的从动臂。另外扭梁悬架包括向车辆的横向延伸、两端部通过焊接焊在一对从动臂上的扭梁。当左右车轮逆相弹起和弹回时，左右从动臂绕其前端垂直并铰接地逆向运动。这样，扭梁被弹性地扭弯，产生车轮反弹起和弹回的力。
作为有关扭梁悬架的一种，例如日本实用新型公开的实开昭58-90814提出的扭梁悬架，扭梁具有由U型翘曲部分、上平面部分、下平面部分组成的、向车的后部(纵向)基本开口的U型断面。而且，在扭梁整个长度内，下平面部分在车的纵向上的宽度大于上平面部分在车的纵向上的宽度。
上述公开的扭梁悬架的设计是为了增加扭梁下平面部分的强度，因为当向下的负载施加于车辆时，张应力施加在扭梁的下平面部分。和上平面和下平面部分在车的纵向上的宽度都相同的扭梁相比，上述扭梁的寿命可以提高。
对于一般的扭梁式悬架，当大的横向力作用于车辆，例如车辆和路边的石头相撞时，最容易变形的部分是接近扭梁两端部的部分。
但是上述公报提出的具有在扭梁整体长度都有一定的断面形状的扭梁的扭梁悬架，也存在和对车轮的横向力的强度改善相关的重量效率变低的问题。而且因为扭梁断面的剪切中心变低，也引起了其它问题，例如车辆的倾斜转向倾向于变成过度转向。
本发明的主要目的是为了改善与提高车轮横向力强度相关的重量效率，防止车辆倾斜转向的过度转向。
为了达到这个目的，本发明提出了一种扭梁悬架，其包括一对相对车辆的横向相互分开安装、由车体铰接地支撑着前部、后部转动地支撑车轮的从动臂，以及向车的横向延伸的、和从动臂连接为一体的扭梁，其特征为扭梁具有由U型翘曲部分、上平面部分和下平面部分组成的、向车的后部(纵向)基本开口的U型断面，在接近扭梁的两端部的区域内下平面部分在车的纵向上的宽度比上平面部分的宽度宽。
因为上述扭梁悬架中的扭梁具有由U型翘曲部分、上平面部分和下平面部分组成的、向车的后部(纵向)基本开口的U型断面，而在接近扭梁的两端部中的每一端部的区域内下平面部分在车的纵向上的宽度比上平面部分的宽度宽，所以有效地提高了接近在横向力作用于车辆时最容易变形的扭梁两端部的部分的强度。因此，与提高扭梁强度相关的重量效率也可以比原来的结构得到改善。
另外，扭梁的每一个端部的U型断面的深度向扭梁的每一端部逐渐增大，上述区域包括U型断面的深度一定的部分和U型断面的深度逐渐增大部分之间的边界部分。
根据上述结构，在车轮受到横向力时最容易变形的部分之一的边界部确实被增强，而其它区域的剪切中心也不会降低。
另外，扭梁在U型断面底部接近它的两端部的每一端部的位置有一个缺口部分，上述区域包括了形成缺口的部分。
因此，在横向力作用于车轮时最容易变形的部分之一的缺口部分确实被增强，而其它区域的剪切中心也不会降低。
可用采用这样的结构，在这种结构中，在扭梁的两端部的U型断面的深度向扭梁的两端部方向逐渐增大，缺口部分设在U型断面深度一定的部分和U型断面深度逐渐变大的部分之间边界附近，上述区域可以包括边界部分和形成缺口的部分。
另外，下平面部分在车的纵向上的宽度在上述区域内基本上中心的位置最大，并沿该区域的两端方向逐渐减小。
上述区域包括了当车轮受到横向力时最容易变形的部分。
本发明的第二实施例提供了一种扭梁悬架，它包括一对相对车辆的横向相互分开安装、由车体铰接地支撑着前部、后部转动地支撑车轮的从动臂，以及向车的横向延伸的、和从动臂连接为一体的扭梁，其特征为扭梁具有向车的纵向基本开口的U型断面，在接近扭梁的每一端部的区域内，U型断面底部的下端在和扭梁长度方向垂直的方向上的长度比底部的上端在和扭梁长度方向垂直的方向上的长度长。
上述实施例具有向车的纵向基本上开口的U型断面的结构。而且，在接近扭梁的每一端部的区域内，U型断面底部的下端在和扭梁长度方向垂直的方向上的长度比底部的上端在和扭梁长度方向垂直的方向上的长度长。因此，接近扭梁两端部的区域得到了有效的加强，这些区域在车轮受到横向力时最容易变形。
U型断面的底部的下端长度在上述区域的基本上中心的位置最大，并且沿上述区域的两端方向逐渐减小。
上述区域包括在车轮受到横向力时最容易变形的部分。
本发明的第三实施例提供了一种扭梁悬架，它包括一对相对车辆的横向相互分开安装、由车体铰接地支撑着前部、后部转动地支撑车轮的从动臂，以及向车的横向延伸的、和从动臂连接为一体的扭梁，其特征为扭梁具有由U型翘曲部分、上平面部分和下平面部分组成的并向车的纵向基本上开口的U型断面，在扭梁的断面系数变化大于其它部分的区域内，下平面部分在车的纵向上的宽度比上平面部分的宽度宽。
上述实施例提供了扭梁具有由U型翘曲部分、上平面部分和下平面部分组成的并向车的纵向基本上开口的U型断面，在扭梁的断面系数变化大于其它部分的区域内，下平面部分在车的纵向上的宽度比上平面部分的宽度宽的结构。因此在车轮受到横向力时最容易变形的区域得到了有效的加强。
和在扭梁整个长度内下平面部分在车的纵向上的宽度大于上平面部分在车的纵向上的宽度的结构相比，在第一到第三实施例中，除特定的区域外，扭梁的其它区域的剪切中心不会降低，因此可以预防车辆的倾斜转向和过度转向。
下面将参照附图详细描述本发明。
图1A是本发明的一实施例的扭梁式悬架的平面图，图1B是同一实施例的后视图；图2是示出右侧从动臂和扭梁的一部分的放大的局部平面图3是示出右侧从动臂和扭梁的一部分的放大的局部后视图；图4是示出右侧从动臂和扭梁的一部分的放大的局部侧视图；图5是示出放大的扭梁右半部分的局部平面图；图6是示出放大的扭梁右半部分的局部后视图；图7是示出放大的扭梁右半部分的局部仰视图；图8是沿图5的VIII-VIII线放大的断面图；图9是沿图5的IX-IX线放大的断面图；图10是沿图5的X-X线放大的断面图；图11是沿图5的XI-XI放大的断面图；图12是实施例中连接减震器下端的连接销的正视图；图13是表示连接销的正视图；图14表示本发明的扭梁悬架的实施例的放大的扭梁右半部分的局部平面图，和图5相似；图15是沿图14的XV-XV线放大的断面图；图16是沿图14的XVI-XVI线放大的断面图；图17是沿图14的XVII-XVII线放大的断面图；图18是沿图14的XVIII-XVIII线放大的断面图。
参照图1A，1B和2到4，标号10L和10R分别表示在车辆横方向相互分开配置的左右从动臂，标号12表示向车辆横方向延伸的扭梁。从动臂10L和10R是由钢制S型管材组成。扭梁12是由具有U型断面的钢板组成。弹簧座14L和14R在车内的位置被焊接到从动臂10L和10R上。从动臂10L和10R被设置在扭梁12的后部。
通过一体化固定在从动臂10L和10R前端和组合轴16L和16R上的橡胶衬套18L和18R，从动臂10L和10R由车体(未示出)铰接的支撑。作为车轮载体的托架20固定在从动臂10L和10R的后端，托架20绕旋转轴22旋转地支持车轮(未示出)对于如图所示的实施例，扭梁12的U型断面具有从从动臂的前端向后端方向开口，也即向后开口的形状的结构。U型断面的深度在扭梁12的中央部分是一定的，向扭梁12的两端部逐渐增大。结果，扭梁的翘曲前端12A向两端逐渐向前位移。
扭梁12的两端部有焊接部分24，将从动臂10L和10R和扭梁连成一体。在如图所示的实施例中，扭梁12的后部有向车辆后、外方向突出的部分12B，如图2所示。扭梁12两端部在车的纵向上的中心部分向车的纵向延伸。于是，两端部在车的纵向上的中央部和部分12B之间的空间构成基本的圆弧形状。
对于附图所示的实施例，扭梁12形成向上方稍有突出的楔型。而且放置在扭梁12的U型断面的内侧、两端固定到从动臂10L和10R上的扭杆26，也形成相对扭梁稍向上突出的锲型。
图5到图7是扭梁12右半部放大的平面图、后视图和仰视图。图8到11分别是沿图5的线VIII-VIII、线IX-IX、线X-X和线XI-XI的放大断面图。
如图所示，扭梁12的U型断面由U型翘曲部28、上平面部分30和下平面部分32组成。在横向的扭梁12的中心部分，U型翘曲部28的前端12A位于竖直方向的中心平面34上方。前端12A向扭梁12的两端部逐渐降低。在扭梁12的两端部，前端12A基本是安置在竖直方向的中心平面34的部分。
上平面部分30在车辆纵向上的宽度Wu在扭梁12的长度方向是一定的，这样从车辆上方看，U型翘曲部28和上平面部分30之间的棱线36是直线地横向延伸。另一方面，下平面部分32在车辆纵向的宽度W1在扭梁12的中央部分是一定的。而且，在上述中心部宽度W1基本上和Wu相同。应注意，宽度W1在每个区域12E中是逐渐变化的，区域12E是从位置12D到扭梁12的两端部之间的区域，而12D在U型断面的深度为常数的区域12C的中间。
如图所示的实施例，下平面部分32在车的纵向上的宽度W1在每个位置12H处达最大，12H比位于区域12C和U型断面的深度逐渐增大的区域12F之间的边界12G更接近两个端部。宽度W1从12H到位置12D和到两端部逐渐减小。位置12H位于位置12D和扭梁两端部的每一端部之间。因此，从车辆上方和下方看过去，在U型翘曲部28和下平面部分32之间的棱线38在扭梁12的中央位置横向地直线延伸。另一方面，棱线38在区域12E形成一个三角形的斜边，该三角形的顶点是位置12H。
作为缺口部的孔40和长孔42在具有U形断面的区域12F内的前端12A形成，区域12F随着靠近位置12H，其深度逐渐增大。长孔42沿前端12A相对水平方向倾斜延伸。如上所述，扭梁12的U型断面的深度在区域12F中逐渐增大。孔40和长孔42在接近位置12H的前端12A形成。因此，和其他部分相比，在位置12H附近的位置上，扭梁12的U型断面的断面系数变化很大，也即，该部分在车轮受到横向力时最容易变形。
托架20固定在从动臂10L和10R的后端，带有向车的纵向延伸的车轮支撑壁44A、与车轮支撑壁44一体化形成的并基本向车轮内侧方向(在图2中的左手方向)延伸的前壁44B和后壁44C。托架20是形成U型相对侧面的部件。和车轮支撑壁44A形成一体并向下和向内延伸的倾斜壁44D的外端、前壁44B和后壁44C的下端被焊在从动臂上，使得托架20整体地固定在相应的从动臂上。
在图中的实施例中，后壁44C是位于向车的纵向上基本延伸的从动臂的后端。另一方面，由从动臂的后端到前端的方向看，前壁44B位于在内侧方向的翘曲开始的位置。在外侧部分(图2中的右手位置)的前壁44B向车的横向延伸。从车辆的上方看，在内侧位置延伸的前壁44B向后方倾斜。
在如图表示的实施例中，连接减震器(未示出)下端的连接销46被固定到每个从动臂的后端。如图9所示，连接销46由中心的大直径部分46A、比大直径部分46A更靠外侧并带台阶的小直径部分46B和比大直径部分46A更靠内侧的小直径部分46C组成。在小直径部分46C的前端形成了阳螺纹部分46D。
连接销46插入在从动臂后端内侧壁48和外侧壁50内设置的孔中。大直径部分46A的外端被焊接到壁48上，而小直径部分46b的外端焊接到壁50上。这样，连接销46被固定在从动臂的后端。在如图的本实施例中，连接销46的内端位于连接销外端的下方。这样，连接销46的轴线52相对于水平方向倾斜。参考图3到图9，交替长短的虚线54表示减震器(未示出)的轴线，该轴线相对轴线52垂直延伸。
在上述实施例的结构中，扭梁12具有由U型翘曲部分28，上平面部分30和下平面部分32组成的U型断面。在下平面部分32在车的纵向的宽度W1大于上平面部分30在车的纵向的宽度Wu的区域12E内，包括和其他部分相比扭梁12的U型断面的断面系数变化很大的区域。也即，区域12E包括了在位置12H附近的部分，而该部分在车轮受到横向力时最容易变形。和在扭梁12的全长中宽度W1和宽度Wu都相同的结构相比，在车轮受到横向力时最容易变形的部分的强度确实得到提高。
另外如图所示的实施例，宽度W1在位置12H达到最大，从位置12H到位置12D和到两端部逐渐减小，这样和在扭梁12的全长中宽度W1比宽度Wu要大的结构相比，扭梁的U型断面的剪切中心降低的程度减轻，因此可以降低车辆倾斜转向的过度转向。
在如图所示的实施例中，扭梁12的U型断面的深度在上述的区域12F中逐渐增大，在接近位置12H的前端12A内设置了缺口部分形式的孔40和长孔42，这样在车轮受到横向力时最容易变形的位置确实在位置12H以及附近的部分，因此根据如上所述的宽度W1的设定，确实能使得强度提高了的部分是在车轮受到横向力时最容易变形的部分。
对于一般具有U型断面扭梁的扭梁式悬架来说，在因为左右车轮逆相地弹起和弹回使得扭梁悬架扭转时，扭梁两端的U型断面开口侧的端部受到最大的应力作用。根据如图所示的实施例，扭梁12的两端的后方有向车后方、外方突出的部分12B，而且焊接部分24设在部分12B的外端，因此和没有设置部分12B的结构相比，确实能抵抗作用在扭梁12的两端的后方的应力，由此能够提高悬架的寿命。
如图3所示，作为车轮载体的托架20在车辆行走时由于车轮的前后作用力，受到了横向力F和力矩M，因此用于分开在前壁44B和后壁44C的下端的焊接部分的力作用在焊接部分上，该力在焊接部分的内侧的端部最大。因此为了保证托架的寿命，一般采用增加前壁和后壁的长度或者减低托架的刚性的办法。但是第一种办法使焊接部分加长，提高了造价，第二种办法降低了悬架的刚性。
在如图所示的实施例中，托架20的前壁44B的外部沿车的横向延伸。而且，延伸的前壁44B的内部向车的后方倾斜。因此当托架20受到横力F和力矩M作用时，在前壁44B的下端的焊接部分受到分离力，而且在前壁44B的外部受到使其在车的横向变形的作用力。
这样，和前壁44B在车的横向延伸的常规结构相比，作用在前壁44B下端的焊接部分的内侧端部的力减小了。结果可以提高托架的寿命。而且也不要加长前壁和后壁或者减低托架的刚性。因此避免了造价的升高或者悬架的刚性减低。
在如图所示的实施例中，仅前壁部分44B的内侧向车的后方倾斜。但是也可以使后壁44C的内侧部分倾斜。也可以使前壁44B和后壁44C的内侧部分同时倾斜。在后一种情况中，最好是使前壁44B和后壁44C的内侧部分相对逆方向地倾斜。
在如图所示的实施例中，连接减震器下端的连接销46把小直径部分46B与比在大直径部分46A更靠近外侧的台阶部分结合起来。而在一般的带有锥形小直径部分(连接销46’)的结构中，如图10所示，由锻造得到的材料的小直径部分必须切削加工形成锥形部分46E。另一方面，在如图的本发明实施例的连接销结构中，连接销可以仅用锻造来制造。这样降低了连接销的造价。
由于连接销46的小直径部分46B在台阶区之间有肩部，连接销相对从动臂后端的定位能用夹具合理的完成。这样和常规结构比，连接销能被高效的连接。
本发明如图的实施例中的托架20和连接销46的结构也可以用于和本发明的扭梁12结构不同的扭梁式悬架。在这样的情况下，也可以得到上述效果。
以上是对本发明的具体实施例进行了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，也可以在不脱离本发明的宗旨和范围的基础上变化结构、组合和安排等等。
上述实施例中，扭梁12有由U型翘曲部分28、上平面部分30和下平面部分32组成的U型断面。如果扭梁在垂直扭梁长度方向上的长度做成这样U型断面的底部的向下部分的端部的长度比底部的向上端部的长度长。如果满足前述要求，扭梁的U型断面也可以是抛物状或者半椭圆型，如图15到18所示，这些图和图8到图11相对应。在图14中，和图15到18相对应的部分用和图15到18同样的标号表示。
在上述实施例中，下平面部分32在车的纵向上的宽度W1在区域12E中是逐渐变化的。在U型翘曲部分28和下平面部分32之间的棱38延伸形成以位置12H为顶点的三角形的斜边。如果宽度W1在位置12H最大，棱38也可以延伸形成如图14的曲线，图14和图15相对应。同样，在图14中，和图5对应的部分用和图4同样的标号表示。
在上述实施例中，从动臂10L和10R基本是S形。从动臂也可以是任意形状。在上述的实施例中扭梁12的U型断面是向后开口的。U型断面的开口方向也可以设定为除去向后的任意方向。
在上述实施例中，扭梁12的两端没有角板。但是本发明可以应用到在扭梁两端带有角板的悬架中。在这种情况，最好所定的区域包括角板的内端。
权利要求
1.一种扭梁悬架，包括一对相对车辆的横向相互分开安装的由车体铰接地支撑着前部而后部转动地支撑车轮的从动臂；以及向车辆的横向延伸的和所述从动臂互相连接为一体的扭梁，其特征在于所述扭梁具有由U型翘曲部分、上平面部分和下平面部分组成的向车的纵向基本上开口的U型断面，在接近所述扭梁的两个端部的区域内，所述下平面部分在车的纵向上的宽度比所述上平面部分的宽度宽。
2.根据权利要求1所述的扭梁悬架，其特征在于所述扭梁两端部中的每一个端部的U型断面的深度向扭梁两端部的每一端部逐渐增大，并且所述区域包括在U型断面的深度一定的部分和U型断面的深度逐渐增大部分之间的边界部分。
3.根据权利要求1所述的扭梁悬架，其特征在于所述扭梁在U型断面底部内的接近它两端部的每一端部的位置处有一个缺口部分，并且所述区域包括已形成缺口部分的部分。
4.根据权利要求3所述的扭梁悬架，其特征在于所述扭梁两端部中的每一端部的U型断面的深度向所述扭梁两端部的每一端部方向逐渐增大，并且所述缺口部分形成在U型断面深度一定的部分和U型断面深度逐渐变大的部分之间的边界部分附近。
5.根据权利要求1所述的扭梁悬架，其特征在于所述下平面部分在车的纵向上的宽度在所述区域内的基本上中心的位置最大，并沿该区域两端的每一端方向逐渐减小。
6.根据权利要求5所述的扭梁悬架，其特征在于所述区域包括边界部分和已形成缺口部分的部分。
7.一种扭梁悬架，它包括一对相对车辆的横向相互分开安装的由车体铰接地支撑着前部而后部转动地支撑车轮的从动臂；以及向车的横向延伸的和从动臂互相连接为一体的扭梁，其特征在于所述扭梁具有由U型翘曲部分组成的向车的纵向基本上开口的U型断面，并且在接近所述扭梁两端部的每一端部的区域内，U型断面底部的下端在和扭梁长度方向垂直的方向上的长度比底部的上端在和扭梁长度方向垂直的方向上的长度长。
8.根据权利要求7所述的扭梁悬架，其特征在于U型断面的底部的下端长度在所述区域基本上中心的位置最大，并且沿所述区域的两端的每一端方向逐渐减小。
9.根据权利要求1和7所述的扭梁悬架，其特征在于所述区域包括在车轮受到横向力时最容易变形的部分。
10.一种扭梁悬架，包括一对相对车辆的横向相互分开安装的由车体铰接地支撑着前部而后部转动地支撑车轮的从动臂；以及向车的横向延伸的和从动臂互相连接为一体的扭梁，其特征在于所述扭梁具有由U型翘曲部分、上平面部分和下平面部分组成的向车的纵向基本上开口的U型断面，在所述扭梁的断面系数变化大于其它部分的断面系数的区域内，所述下平面部分在车的纵向上的宽度比所述上平面部分的宽度宽。
全文摘要
一种扭梁悬架,包括一对相对车辆的横向相互分开安装的由车体枢轴地支撑着前部而后部转动地支撑车轮的从动臂;以及向车的横向延伸的和从动臂连接为一体的扭梁。扭梁具有由U型翘曲部分、上平面部分和下平面部分组成的基本向车的纵向开口的U型断面,在接近扭梁两端部的每一个区域内下平面部分在车的纵向上的宽度比上平面部分的宽度宽,每个区域包括在车轮受到横向力时最容易变形的部分。
文档编号B60G9/00GK1249246SQ9911969
公开日2000年4月5日 申请日期1999年9月23日 优先权日1998年9月25日
发明者佐野哲史 申请人:丰田自动车株式会社