专利名称：扭矩梁式悬架的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种扭矩梁式悬架，它包括左右纵臂，它们沿着车体的纵向方向延伸以进行垂直摆动运动；以及扭矩梁，它沿着车体的横向方向延伸并且具有U形截面，而且具有相互连接的上壁、竖直壁和下壁，在该扭矩梁的相对端部处的连接部分连接在左右纵臂上。
背景技术：
日本专利申请特许公开No.2000-94917公开了一种传统的扭矩梁式悬架。
传统悬架的扭矩梁的相对端部与左右纵臂的纵向中间部分连接，并且该扭矩梁形成为具有U形截面，并且其前表面或后表面打开，从而它容易由于左右纵臂的垂直摆动运动的角度之间差异而出现扭转变形。当扭矩梁其形状为具有如上所述的开口部分的U形时，应力特别容易集中在开口端边缘部分上。
具有开口部分的其形状为U形的扭矩梁通常是通过冲压形成的，因此开口端边缘部分包括切面和断面。如果较大应力作用在这些表面上的话，则裂纹容易从尤其是具有不稳定表面状况的断面边缘开始产生。因此，一般通过抛光和使开口端边缘部分平滑并且磨圆该边缘，从而防止产生裂纹。
日本专利申请特许公开No.2000-52733公开了一种悬架，其中为了避免抛光工序，该工序会增加机加工成本，要通过模压来将开口端边缘部分的边缘弄圆。
但是，当通过模压将边缘弄圆时，为了使弄圆部分的曲率半径稳定，重要的是在模压之前使开口端表面部分精确定位和表面状况稳定以及在压模的配合中的质量控制。为了保持批量生产工件的质量，必须充分注意压模的破裂和磨损，从而导致这些模具的运行成本增加。
发明内容
本发明的目的在于，在不用进行抛光或模压的情况下可靠地防止在扭矩梁的端缘部分中产生裂纹，该扭矩梁具有U形的开口断面。
为了实现该目的，根据本发明，提供一种扭矩梁式悬架，它包括左右纵臂，它们沿着车体的纵向方向延伸以进行垂直摆动运动；以及扭矩梁，它沿着车体的横向方向延伸并且其截面形状为U形，它具有相互连接的上壁、竖直壁和下壁，在所述扭矩梁的相对端部处的连接部分与所述左右纵臂连接，其中向外弯曲的凸缘形成在所述上下壁的至少一个上，并且所述弯曲凸缘的方向相对于所述扭矩梁的垂直运动轨迹在40°-60°的范围内倾斜。
通过上面的布置，向外弯曲的凸缘形成在其截面形状为U形并且具有相互连接的上壁、竖直壁和下壁的扭矩梁的上下壁中的至少一个上，并且这些弯曲凸缘的方向相对于扭矩梁的垂直运动轨迹倾斜40°-60°。因此，可以降低作用在弯曲凸缘的顶端上的应力。因此，可以防止裂纹的产生，并且无需对扭矩梁的端缘进行抛光或模压，由此有助于降低机加工成本。
从优选实施方案的以下说明中并且结合附图将了解本发明的上述和其它目的、特征和优点。
图1-10显示出本发明的第一实施方案，其中图1为整个扭矩梁式悬架的平面图；图2为整个扭矩梁式悬架的透视图；图3为在图1中由3表示的部分的放大图；
图4为沿着图3中的4-4线剖开的剖视图；图5为沿着图3中的5-5线剖开的剖视图；图6为沿着图3中的6-6线剖开的剖视图；图7为沿着图3中的7-7线剖开的剖视图；图8为沿着图3中的8-8线剖开的剖视图；图9为纵臂和扭矩梁的分解透视图；图10显示出处于扭转变形状态中的扭矩梁；图11为与图3类似但是根据本发明第二实施方案的视图；图12为与图3类似但是根据本发明第三实施方案的视图；图13为与图3类似但是根据本发明第四实施方案的视图；图14-17显示出本发明的第五实施方案，其中图14为整个扭矩梁式悬架的平面图；图15为沿着图14中的箭头15方向看的放大视图；图16为沿着在图14中的16-16剖开的放大剖视图；并且图17为弯曲凸缘的角度和应力之间关系的曲线图。
具体实施例方式
现在将参照图1-10对本发明的第一实施方案进行说明。
如在图1和2中所示一样，用于汽车后轮的扭矩梁式悬架包括沿着车体纵向方向延伸的左右纵臂10L和10R、以及沿着横向方向延伸并且使左右纵臂10L和10R相互连接的扭矩梁11。圆柱形纵臂支撑件12、12焊接在纵臂10L和10R的前端上，并且由装在纵臂支撑件12、12中的橡胶套筒接头(未示出)铰接支撑以在车体上进行垂直摆动运动。左右后轮W、W可转动地支撑在轴14、14上，该轴固定在焊接在纵臂10L和10R的后部外端上的轴支撑板13、13上。用来支撑悬架弹簧下端的弹簧座15、15设在纵臂10L和10R后部的内端处。
从图3-9中可以看出，沿着车体方向在前侧开口的扭矩梁11其截面形状为U形，并且具有相互连接的上壁16、竖直壁17和下壁18。连接部分19、19在其相对端部处具有纵向稍微增大的宽度。在其横向外端处开口的狭缝20形成在竖直壁17中，该垂直壁17沿着扭矩梁11的每个连接部分19的基本上垂直方向上升。上下凸缘17a和17b从狭缝20的上下边缘向后伸出。该狭缝20具有圆形的横向内端，以便减小应力集中，从而防止了裂纹产生。
左右纵臂10L和10R中的每一个是中空部件，具有在它们的周边部分处相互焊接为一体的上半部21和下半部22。基本上平坦的第一连接部分21a和基本上平坦的第二连接部分21b形成在上半部21上，而基本上平坦的第三连接部分22a和基本上平坦的第四连接部分22b形成在下半部22上。
扭矩梁11的右连接部分19采用以下方式与右纵臂10R连接在扭矩梁11的竖直壁17中的狭缝装配在纵臂10R上面；上壁16的外端在w2处焊接在上半部21的第一连接部分21a上；位于狭缝20上方的凸缘17a在w3处焊接在上半部21的第二连接部分21b上；下壁18的外端在w4处焊接在下半部22的第三连接部分22a上；并且位于狭缝20下方的凸缘17b在w5处焊接在下半部22的第四连接部分22b上。
在扭矩梁11与左纵臂10L连接处的部分的结构与在扭矩梁11的右连接部分19与右纵臂10R连接处的部分的上述结构相同。
在具有上述结构的扭矩梁式悬架中，当用于支撑左右轮子W、W的左右纵臂10L和10R由于在汽车转向期间的横向力或不均匀路面而以不同角度垂直摆动时，通过扭矩梁11的扭转变形产生出回复力，用来使左右纵臂10L和10R的角度均衡。
狭缝20、20的一端开口并形成在位于截面为U形的扭矩梁11的相对端部处的每个连接部分19、19的竖直壁17中，狭缝20、20装配在纵臂10L和10R上面，并且从狭缝20、20的上下边缘伸出的上下凸缘17a和17b以及扭矩梁11的上壁16和下壁18的外端缘在w2至w5处被焊接在纵臂10L和10R上。因此，即使将在扭矩梁11的相对端部处的每个连接部分19、19的尺寸的增加量减小、以降低材料成本和焊接成本，也可能降低连接部分19、19的刚度，从而能够通过形成狭缝20、20或通过在w3和w5处焊接而只是形成在狭缝20、20的部分处的凸缘17a和17b进行弹性变形。因此，可以增加扭矩梁11的中心部分的可扭转变形的有效长度，并且降低作用在焊接区域w2至w5上的应力，从而确保耐久性。
另外，由于凸缘17a和17b从狭缝20、20的上下边缘向前伸出，所以从上壁16和下壁18的外端缘焊接在w2和w4处的区域到凸缘17a和17b焊接在w3和w5处的区域的纵向距离增大，因此纵臂10L和10R可以形成为它们难以在水平面中摆动，从而提高了悬架的前束刚度。而且，扭矩梁11以及纵臂10L和10R可以彼此相对设置，从而导致焊接精确度提高。
现在将参照图11对本发明的第二实施方案进行说明。
在该第二实施方案中，在扭矩梁11的上壁16和下壁18的外端中形成有形状为半椭圆形扩孔的切口16a和16b，并且这些切口16a和16b的内周边焊接在w2和w4处。这个布置不必焊接上壁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容易出现应力集中，因此可以防止焊接从角部a和b中剥落，从而提高了耐久性。
现在将参照图12对本发明的第三实施方案进行说明。
在该第三实施方案中，扭矩梁11的相对端部由单独的部件11′、11′形成。更具体地说，竖直壁17以及上壁16和下壁18中每一个的一部分在扭矩梁11的相对端部处被切开，并且将单独部件11′装配进切开部分中并且焊接在其上。与在第一和第二实施方案中一样，每个单独部件11′具有狭缝20以及凸缘17a和17b。根据第三实施方案，与其中相同形状的扭矩梁由单个部件形成的情况相比，由于在其相对端部处具有纵向增大宽度的扭矩梁11由单独部件11′、11′形成，所以可减小该材料所需要的宽度，从而导致材料效率提高。
现在将参照图13对本发明的第四实施方案进行说明。
与第一至第三实施方案相反，根据第四实施方案扭矩梁式悬架的纵臂10L和10R中的每一个都没有弹簧座15，并且截面为U形的扭矩梁11沿着车体方向在后侧处开口。还有根据第四实施方案，可以实现与在第一实施方案中类似的功能和效果。
现在参照图14-17对本发明的第五实施方案进行说明。
从图14-16中可以看出，在扭矩梁11的上壁16的开口前缘处形成有在弯曲部分a处向上倾斜弯曲的凸缘16a。扭矩梁11在其扭转变形情况下进行垂直运动所围绕的中心是纵臂支撑件12的轴线L。弯曲凸缘16a相对于切线T以角度α弯曲，该切线T在绕着轴线L的圆弧C上并穿过弯曲部分a。该扭矩梁悬架的其它部件的结构与在第一实施方案中相同。
在图17中的曲线显示出在弯曲凸缘16a的顶端的外部位置(在图16中的位置o)和弯曲凸缘16a的顶端的内部位置(在图16中的位置i)处的应力相对于扭矩梁11的弯曲凸缘16a的弯曲角度α的变化(参见横坐标轴)的变化。在外部位置处，应力在弯曲角度α等于或小于20°的区域中增加；该应力在弯曲角度α处于20°-60°的范围中基本不变；并且应力在弯曲角度α等于或大于60°的区域中减小。在内部位置i处，应力在弯曲角度α等于或小于50°的区域中增加；该应力在弯曲角度α处于50°-60°的范围中基本不变；并且应力在弯曲角度α等于或大于60°的区域中减小。因此，如果弯曲角度设定为40°-60°，则可以将在外部和内部位置o和i处的应力抑制为等于或小于可接受的数值，从而可以可靠地防止裂纹的产生，而无需抛光或模压弯曲凸缘16a的顶端。为什么可以通过在上壁16上形成弯曲凸缘16a来降低在弯曲凸缘16a的顶端处的应力的原因如下如在图10中所示一样，当用于支撑左右轮子W、W的左右纵臂10L和10R以不同的角度垂直摆动时，从前面看，扭矩梁11弯曲成S形，并且扭矩梁11的一部分(例如由参考标号A表示的)垂直弯曲(精确地说，沿着穿过在图16中的弯曲部分a的切线T的方向)。当弯曲凸缘16a的厚度由t表示，并且弯曲凸缘16a的高度由h表示(＞t)时，如果该弯曲凸缘16a沿着作为其垂直运动的轨迹的切线T的方向弯曲的话，即如果α＝0的话，则该弯曲凸缘16a的截面系数Za等于th2/6，这是最大值。另一方面，如果弯曲凸缘16a的方向与切线T的方向垂直的话，即如果α＝90°，则该弯曲凸缘16a的截面系数Za等于ht2/6，这是最小值。
在图10中的部分A处的弯矩M的大小可以被认为是恒定的，且与弯曲凸缘16a的方向无关，因此，作用在弯曲凸缘16a上的弯曲应力σ＝M/Z取决于截面系数Z。因此，当截面系数Z表现为最大值Za时(当α＝0°)，弯曲应力σ＝M/Z表现为最小值，并且当截面系数Z表现为最小值Za时(当α＝90°)，弯曲应力σ＝M/Z表现为最大值。
但是，因为橡胶套筒接头安装在纵臂10L和10R的铰接支撑部分处，所以纵臂10L和10R中的每一个的实际摆动运动中心与轴线L偏离(参见图15和16)，从而当根据橡胶套筒接头的特性和扭矩梁11的扭转量角度α在40°至60°的范围中时，而不是在角度α等于0°时，在弯曲凸缘16a上的应力表现为最小值。
虽然已经对本发明的实施方案进行了详细说明，但是要理解的是，在不脱离在权利要求中限定的本发明的精神和范围的情况下可以在设计上作出各种各样的改进。
例如，凸缘16a在第五实施方案中形成在扭矩梁11的上壁16上，但是该弯曲凸缘可以形成在下壁18上，或者形成在上壁16和下壁18两者上。
另外，弯曲凸缘16a可以在图16中的切线T的任一侧上倾斜，并且只要角度α在40°至60°的范围内，则即使该弯曲凸缘沿着与在图16中由虚线所示的一样的相反方向倾斜，也能实现相同的效果。
另外，扭矩梁11在该第五实施方案中在其前侧处是开口的，但是可以在其后侧处开口。
权利要求
1.一种扭矩梁式悬架，其包括左右纵臂，它们沿着车体的纵向方向延伸以进行垂直摆动运动；以及扭矩梁，它沿着车体的横向方向延伸并且其截面形状为U形，该扭矩梁具有相互连接的上壁、竖直壁和下壁，在所述扭矩梁的相对端部处的连接部分与所述左右纵臂连接，其中在所述上下壁的至少一个之上形成有向外弯曲的凸缘，所述弯曲凸缘的方向相对于所述扭矩梁的垂直运动轨迹在40°至60°的范围内倾斜。
全文摘要
一种扭矩梁式悬架，其在左右纵臂(10L、10R)上连接沿着车体的横向方向延伸的扭矩梁(11)的相对端部处的连接部分，所述左右纵臂(10L、10R)沿着车体的纵向方向延伸以进行垂直摆动运动，扭矩梁(11)具有相互连接的上壁(16)、竖直壁(17)和下壁(18)的U形截面，在所述上壁(16)和下壁(18)的至少一个之上形成有向外弯曲的弯曲凸缘(16a)，该弯曲凸缘(16a)的方向相对于扭矩梁(11)的垂直运动轨迹(C)的方向(T)在40°至60°的范围内倾斜。由此，可以降低作用在弯曲凸缘(16a)的顶端上的应力，可以可靠地防止扭矩梁(11)的端缘部分的裂纹，并且无需进行抛光或模压。
文档编号B60G21/00GK101049796SQ20071010748
公开日2007年10月10日 申请日期2003年7月4日 优先权日2002年7月4日
发明者植森康祐, 中村忠能, 井上满, 堀内清志 申请人:本田技研工业株式会社, 株式会社F.泰克