扭矩梁悬架的制作方法

扭矩梁悬架的制作方法
【专利摘要】车辆的扭矩梁悬架，其包括：扭矩梁，其形成为在长度方向上向一侧开放的呈开放形状的板状或管状；和一对纵臂，其连接到扭矩梁的两端部，其中，纵臂具有与扭矩梁的端部抵接且形成为空心结构的梁接合部。
【专利说明】扭矩梁悬架

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种车辆用扭矩梁悬架。

【背景技术】
[0002] 为了改善诸如汽车等的车辆的油耗，需要减轻车辆重量，因此悬架部件需要更多 地使用铝合金。扭矩梁悬架包括作为悬架的一部分的扭矩梁和通过熔接手段接合到扭矩梁 的两端部的一对纵臂。在需要各纵臂具有抵抗施加到车辆的横向力、纵向力及坚向力的高 的刚性的同时，还需要扭矩梁具有适度的刚性以支撑在左、右车轮以坚向相反的相位移位 的情况下所施加的扭矩载荷。
[0003] 已知在避免重量增加的同时减少在扭矩梁的边缘部所产生的应力的扭矩梁悬架。 传统的扭矩梁悬架包括插入纵臂中的扭矩梁(例如，参见专利文献1(日本特开2012-140031 号公报)）。
[0004] 在传统的扭矩梁悬架中，由于扭矩梁插入到纵臂中的结构，形成了在纵臂和扭矩 梁之间的重叠部分。重叠部分导致了纵臂或扭矩梁的重量额外增加。
[0005] 纵臂和扭矩梁的直径尺寸不可避免地不相同。因而，在重叠部分中形成台阶。基 于应力的集中，台阶对强度不利。
[0006] 此外，在纵臂和扭矩梁的边缘部之间存在非熔接部，在熔接部和非熔接部之间形 成了边界并且由于应力集中导致对强度不利。由于小的往复滑动运动，非熔接部还受到微 动疲劳（fretting fatigue)。
[0007] 此外，当纵臂和扭矩梁熔接在一起时，难以改善扭矩梁的长度方向上的定位精度。


【发明内容】

[0008] 考虑上述问题来构思本发明，并且本发明的目的是提供如下的扭矩梁悬架：该扭 矩梁悬架具有高生产率，通过减少在纵臂和扭矩梁的接合部处的应力集中而容易地确定位 置，同时确保重量的减轻。
[0009] 根据本发明通过提供如下的扭矩梁悬架可以实现上述及其他目的，该扭矩梁悬架 包括：扭矩梁，其形成为在长度方向上向一侧开放的呈开放形状的板状或者在长度方向上 向一侧开放的呈开放形状的管状；和一对纵臂，其连接到所述扭矩梁的两端部，其中，所述 纵臂具有与所述扭矩梁的端部抵接且形成为空心结构的梁接合部。
[0010] 在本发明的上述方面中，可以提供下面的优选实施方式。
[0011] 可以优选的是，所述纵臂和所述扭矩梁的接合部相对于沿着所述扭矩梁的长度方 向延伸的基准线倾斜。可以期望的是，所述接合部倾斜成使得所述扭矩梁的所述开放形状 的非开放侧与所述扭矩梁的开放侧相比靠近所述扭矩梁的长度方向的中央侧。
[0012] 可以优选的是，所述扭矩梁的端部形成为从所述扭矩梁的所述开放形状的非开放 侧朝向所述开放形状的开放侧逐渐变小，并且所述梁接合部的端部形成有沿着所述扭矩梁 的端部倾斜的倾斜面。所述梁接合部可以包括在所述倾斜面中凹陷的凹部。
[0013] 还可以优选的是，所述梁接合部形成为其厚度逐渐增大或以台阶方式增大的形 状，并且离所述扭矩梁越远其厚度增加得越大。
[0014] 可以优选的是，在所述扭矩梁的长度方向上具有对应于连接所述纵臂和所述扭 矩梁的所述接合部的第一区域、对应于所述凹部的除了所述第一区域以外的第二区域、以 及除了所述第一区域和所述第二区域以外的第三区域，所述梁接合部的每个区域的厚度不 同，其中所述第一区域最薄，所述第三区域最厚，而所述第二区域的厚度在所述第一区域的 厚度和所述第三区域的厚度之间的范围内逐渐变化或以台阶方式变化。
[0015] 还可以优选的是，所述凹部具有矩形截面形状或V形截面形状。
[0016] 所述梁接合部可以具有封闭的截面形状。
[0017] 所述纵臂可以从所述梁接合部分为两支，使得各支形成为与所述梁接合部连续的 圆弧形状。
[0018] 还可以优选的是，所述纵臂是非铁合金铸造物，所述扭矩梁是由铝合金或铁合金 制成的挤压材或者板材形成的产品。
[0019] 根据上述结构的本发明的扭矩梁悬架，可以实现扭矩梁悬架的高生产率，该扭矩 梁悬架的定位性能高、在纵臂和扭矩梁的接合部处的应力集中减少，同时更可靠地避免了 重量增加。
[0020] 从以下参照附图所作的说明，本发明的其他有益效果和功能将变得更清楚。

【专利附图】

【附图说明】
[0021] 图1是示出应用了根据本发明的实施方式的扭矩梁悬架的车辆的立体图；
[0022] 图2是示出了根据本发明的实施方式的扭矩梁悬架的立体图；
[0023] 图3是示出了根据本发明的实施方式的扭矩梁悬架的分解立体图；
[0024] 图4是说明施加到根据本发明的实施方式的扭矩梁悬架的载荷的图；
[0025] 图5至图8是示出了根据本发明的实施方式的长扭矩梁的各种示例的截面图；
[0026] 图9是示出了根据本发明的实施方式的扭矩梁悬架的沿着基准线的截面图；
[0027] 图10至图13是示出了根据图9中示出的实施方式的扭矩梁悬架的各种示例的截 面图；
[0028] 图14是示出了根据本发明的实施方式的扭矩梁悬架的纵臂的立体图；
[0029] 图15是示出了根据本发明的实施方式的扭矩梁悬架的另一示例的沿着基准线的 截面图；
[0030] 图16至图20是示出了根据图15中示出的实施方式的扭矩梁悬架的各种示例的 截面图；
[0031] 图21是示出了根据本发明的实施方式的扭矩梁悬架的纵臂的立体图；
[0032] 图22和图23是示出了根据本发明的实施方式的纵臂的一个示例和另一示例的截 面图；
[0033] 图24是示出了根据本发明的实施方式的扭矩梁悬架的又一示例的沿着基准线的 截面图；以及
[0034] 图25是示出了根据本发明的实施方式的扭矩梁悬架的再一示例的沿着基准线的 截面图。

【具体实施方式】
[0035] 下面，将参照图1至图25说明根据本发明的扭矩梁悬架的实施方式。另外，需要 注意，在此使用的诸如"上"、"下"、"右"、"左"等表示方向的术语基于图示或车辆通常所处 的位置状态。
[0036] 图1是示出应用了根据本发明的实施方式的扭矩梁悬架的车辆的立体图。
[0037] 参照图1，作为根据本实施方式的车辆的汽车1设置有作为后悬架的扭矩梁悬架2 (下文中，简称为"悬架2")。悬架2支撑汽车的左、右一对车轮3。
[0038] 悬架2在汽车1的坚直方向上摆动。悬架2包括长扭矩梁5和连接到该扭矩梁5 的相反两端部的一对纵臂6。
[0039] 具有长度方向长度的长扭矩梁5 (下文中，仅称为扭矩梁5)在汽车1的横向（车辆 宽度方向）上延伸。每一个纵臂6均连接到扭矩梁5并且在车辆宽度方向上延伸。纵臂6 还以如下方式分支：各分支部向车辆前侧和车辆后侧（即，沿车辆的纵向）延伸。
[0040] 悬架弹簧7和减振器8承受汽车1施加到悬架2的坚向力。
[0041] 参照示出了根据实施方式的扭矩梁悬架的图2及示出了根据实施方式的扭矩梁 悬架的分解立体图的图3,悬架2通过设置在车体上的支架9被可摆动地支撑。悬架2经由 轮毂11支撑车轮3。制动鼓12夹在轮毂11和车轮3之间。
[0042] 纵臂6是诸如铝合金等的非铁合金铸造物。扭矩梁5是由铝合金或铁合金制成的 挤压材或者板材形成的产品。
[0043] 纵臂6具有与扭矩梁5抵接的梁接合部13。纵臂6从梁接合部13分为两支。各 分支均形成为与梁接合部13连续的圆弧形状R。优选的是，圆弧形状具有较小曲率(具有较 大曲率半径)。分支部中的向车辆前侧延伸的一个分支部在此称为前臂15,而分支部中的向 车辆后侧延伸的另一分支部称为后臂16。
[0044] 前臂15包括用于压配衬套的部分17 (下文中，称为"衬套压配部17")。弹性的筒 状衬套18压配到衬套压配部17中。衬套18借助于螺栓21可摆动地支撑在支架9上。支 架9、衬套18及衬套压配部17构成了悬架2的摆动轴。
[0045] 后臂16包括吸收体安装部22、弹簧座23及承载件25。
[0046] 吸收体安装部22设置在后臂16的面向扭矩梁5的表面上，也就是，设置在沿汽车 1的车辆宽度方向观察的内侧。吸收体安装部22可摆动地支撑减振器8的下端部。减振器 8借助于螺栓26被可摆动地支撑在吸收体安装部22上。
[0047] 弹簧座23从梁接合部13延伸到后臂16。弹簧座23也设置在沿汽车1的车辆宽 度方向观察的内侧。弹簧座23与悬架弹簧7的下端部接触。悬架弹簧7的上端部与汽车 1的车体框架接触以支撑车体框架。
[0048] 承载件25设置在与面向扭矩梁5的表面相反的表面上，也就是，设置在面向沿汽 车1的车辆宽度方向观察的外侧的表面上。承载件25经由轮毂11支撑车轮3。
[0049] 纵臂6和扭矩梁5的接合部27相对于沿着扭矩梁5的长度方向（轴向）延伸的基 准线B倾斜。
[0050] 图4是说明施加到根据例如图2中示出的实施方式的扭矩梁悬架的载荷的图。
[0051] 如图4所示，通过支架9支撑根据本实施方式的悬架2使得悬架2在汽车1的坚 直方向上是可摆动的，并且通过悬架弹簧7和减振器8确定悬架2在汽车1的坚直方向上 的位置。
[0052] 从车轮3的安装部位施加的横向力、纵向力和坚向力，以及当左、右一对车轮3以 坚向相反的相位移位时施加的滚动载荷均施加到扭矩梁5。
[0053] 图5至图7是示出了根据本发明的实施方式的扭矩梁的各种示例的截面图。
[0054] 如图5至图7所示，根据本实施方式的悬架2的扭矩梁5的截面形状(也就是，在 垂直于基准线B的方向上的截面形状）是在一个方向上向一侧开放的呈开放形状的板状。
[0055] 更具体地，扭矩梁5具有沿着其长度方向的长度并且具有U形截面（图5)、V形截 面（图6)或C形截面（图7)，这些截面沿着扭矩梁5的长度方向（S卩，与基准线B相对应的轴 向）向一侧开放。注意，在这里说明的实施方式中，参照附图，扭矩梁5在其长度方向上具有 作为非开放侧的封闭的上侧和作为开放侧的开放的下侧。
[0056] 图8还示出了示出根据实施方式的扭矩梁的又一示例的截面图。
[0057] 如图8所示，扭矩梁5的截面形状(也就是，在垂直于基准线B的方向上的截面形 状)可以是在一个方向上向一侧开放的呈开放形状的管状。更具体地，扭矩梁5具有如下的 U形截面：例如，通过借助于塑性加工压缩截面形状为圆形的管而形成该U形截面，并且该U 形截面沿着扭矩梁5的长度方向（S卩，轴向）开放。
[0058] 基于具有U形截面的扭矩梁5将作出如下说明。
[0059] 图9是示出了根据本发明的实施方式的扭矩梁悬架的沿着基准线B的截面图。
[0060] 图10至图13是示出了分别沿着图9中的线X-X截取、沿着图9中的线XI-XI截 取、沿着图9中的线XII-XII截取以及沿着图9中的线XIII-XIII截取的扭矩梁悬架的截 面图。
[0061] 图14是示出了根据本发明的实施方式的扭矩梁悬架的纵臂的放大立体图。
[0062] 如图9至图13所示，本实施方式的悬架2的梁接合部13具有厚度大致均匀的空 心结构并且提供封闭的截面形状。
[0063] 此外，悬架2的扭矩梁5是在一个方向上向一侧开放的呈开放形状的板状梁。扭 矩梁5在汽车1的下侧开放，也就是，沿着扭矩梁5的长度方向（S卩，轴向）在路面侧开放。
[0064] 扭矩梁5的端面相对于与基准线B垂直的平面向车辆中央侧倾斜。
[0065] 接合部27倾斜成使得扭矩梁5的开放形状的非开放侧C (图示的上侧）与开放侧 〇 (图示的下侧）相比靠近扭矩梁5的长度方向的中央侧（图4中的左侧)。换句话说，扭矩 梁5的端部形成为从开放形状的非开放侧C到开放侧0朝向前端变小。另一方面，梁接合 部13的端部从对应于扭矩梁5的非开放侧C的位置到对应于扭矩梁5的开放侧0的位置 变大。梁接合部13的端部形成有沿着扭矩梁5的端部倾斜的倾斜面28。
[0066] 凸（突起）部29设置在梁接合部13的端部以便装配到扭矩梁5的端部。凸部29 可以具有梁接合部13和扭矩梁5的定位和接合所需的最小突起。当凸部29装配到扭矩梁 5时，扭矩梁5的端面抵靠梁接合部13的端部，并且扭矩梁5的外表面与梁接合部13的外 表面几乎相互齐平。接合部27借助于烙接或摩擦搅拌焊（friction stir welding)在接 合部27的整个外周上进行接合，以便使扭矩梁5和纵臂6成为一体。
[0067] 在具有上述构造或结构的悬架2中，纵臂6的截面面积从具有开放截面形状和相 对低刚性的扭矩梁5朝向具有封闭截面形状和相对高刚性的纵臂6 (更具体地，梁接合部 13)逐渐增大。从而，可以抑制扭矩梁5和纵臂6的接合部27的刚性的急剧变化。
[0068] 下面，将进一步说明根据本实施方式的悬架2的其他示例。注意，在各示例中所说 明的悬架2A、2B和2C中，与悬架2的构件或部件具有相同或大致相同构造的构件或部件被 赋予相同的附图标记，并且在此省略重复的说明。
[0069] 图15是示出了根据本发明的实施方式的扭矩梁悬架的又一示例的沿着基准线B 的截面图。
[0070] 图16至图20是示出了根据本发明的实施方式的扭矩梁悬架的分别沿着图15中 的线XVI-XVI截取、沿着图15中的线XVII-XVII截取、沿着图15中的线XVIII-XVIII截取、 沿着图15中的线XIX-XIX截取、沿着图15中的线XX-XX截取的截面图。
[0071] 图21是示出了根据本发明的实施方式的扭矩梁悬架的纵臂的立体图。
[0072] 如图14至图21所示，根据本实施方式的悬架2A包括在梁接合部13的倾斜面28 中凹陷的凹（凹陷）部31。
[0073] 如在图15中示出的扭矩梁5的长度方向上所观察的，凹部31具有如下的形状：凹 陷深度hi从位于离扭矩梁5最远的边缘部P向扭矩梁5的远端Q逐渐增大，而凹陷深度h2 从扭矩梁5的远端Q向梁接合部13的远端R逐渐减小。
[0074] 凹部31的垂直于基准线B的截面为圆弧形状。
[0075] 图22和图23是示出了根据本发明的实施方式的纵臂的一个示例和另一示例的截 面图。
[0076] 如图22和图23所示，根据本实施方式的悬架2A的凹部31的截面形状(也就是， 在垂直于基准线B的方向上的截面形状）除了圆弧形状以外还可以为矩形（图22)或V形 (图 23)。
[0077] 由于上述结构的悬架2A包括纵臂6的倾斜面28中的凹部31，所以纵臂6可以被 构造成：使纵臂6的从扭矩梁5到纵臂6 (更具体地，梁接合部13)的截面面积的增加量和 变化量比悬架2中的平缓。从而，可以进一步地抑制扭矩梁5和纵臂6的接合部27的刚性 的急剧变化。
[0078] 图24是示出了根据本发明的实施方式的扭矩梁悬架的又一示例的沿着基准线B 的截面图。
[0079] 如图24所示，本实施方式的悬架2B的梁接合部13形成为其厚度逐渐增大或以台 阶方式增大的形状，并且离扭矩梁5越远其厚度增加得越大。梁接合部13在远端R具有最 小的厚度，并且该厚度朝向凹部31的离扭矩梁5最远的边缘部P逐渐地或以台阶方式变 厚，并且达到与纵臂6的另一部分相同的厚度。
[0080] 虽然悬架2B包括与悬架2A中类似的凹部31，但是悬架2B也可以包括与悬架2中 类似的平坦倾斜面28。
[0081] 在上述结构或构造的悬架2B中，梁接合部13的厚度形成为其厚度逐渐增大或以 台阶方式增大的形状，并且离扭矩梁5越远其厚度增加得越大。因而，从纵臂6到扭矩梁5 (更具体地，梁接合部13)的截面面积增加量和截面变化增加量比悬架2和2A中的平缓。从 而，可以进一步地抑制扭矩梁5和纵臂6的接合部27的刚性的急剧变化。
[0082] 图25是示出了根据本发明的实施方式的扭矩梁悬架的又一示例的沿着基准线B 的截面图。
[0083] 如图25所示，在扭矩梁5的长度方向上具有对应于连接纵臂6和扭矩梁5的接合 部27的第一区域A1、对应于凹部31的除了第一区域A1外的第二区域A2、以及除了第一区 域A1和第二区域A2外的第三区域A3,本实施方式的悬架2C的梁接合部13的每个区域的 厚度互不相同。
[0084] 第一区域A1是从梁接合部13的远端R到扭矩梁5的远端Q的区域。
[0085] 第二区域A2是在凹部31的范围内、从扭矩梁5的远端Q到离扭矩梁5最远的边 缘部P的区域。
[0086] 第三区域A3是位于边缘部P的车辆宽度方向外侧的区域，并且该第三区域A3是 梁接合部13的基部。
[0087] 第一区域A1最薄，而第三区域A3最厚。第一区域A1和第三区域A3在各自的区 域中具有大致均匀的厚度。
[0088] 第二区域A2的厚度在第一区域A1的厚度和第三区域A3的厚度之间的范围内逐 渐变化或以台阶方式变化。
[0089] 上述结构的悬架2C包括厚度变化（S卩，刚性变化)的第二区域A2,从而，在纵臂6和 扭矩梁5的接合部27 (S卩，第一区域A1)中所产生的应力在第一区域A1和第二区域A2之 间分担，由此将应力集中的部分S移动到第二区域A2 (在图25中，应力集中的部分S从双 点划线部分S1移动到双点划线部分S2)，以减少施加到纵臂6和扭矩梁5的接合部27的载 荷。当第二区域A2的厚度在接近第三区域A3的部分中急剧变化时，上述效果变得显著。
[0090] 在根据本实施方式的悬架2、2A、2B和2C中，与传统的悬架相比，由于扭矩梁5与 纵臂6抵接，所以可以更可靠地减轻该悬架的重量，并且更容易地确定该悬架的位置。
[0091] 此外，由于接合部27在根据本实施方式的悬架2、2A、2B和2C中倾斜，所以可以抑 制接合部27的刚性的急剧变化，因此可以减少应力集中。
[0092] 更进一步地，在本实施方式的悬架2、2A、2B和2C中，接合部27在整个外周上进行 接合。因此，在熔接部和非熔接部之间不存在边界，并由于没有微动疲劳可以抑制应力集 中。
[0093] 更进一步地，在本实施方式的悬架2、2A、2B和2C中，由于接合部27中的外表面几 乎齐平，所以可以减少外表面附近的应力集中。进一步地，虽然在扭矩梁5的内表面和纵臂 6的倾斜面28之间可以形成台阶，但由于应力值比外表面侧低，所以不会产生任何问题。
[0094] 更进一步地，在本实施方式的悬架2、2A、2B和2C中，梁接合部13和前臂15之间 的部分以及梁接合部13和后臂16之间的部分分别具有圆弧形状，从而，载荷从衬套压配部 17、吸收体安装部22、弹簧座23及承载件25平滑地传递到扭矩梁5,由此减少了应力集中。
[0095] 此外，由于本实施方式的悬架2、2A、2B和2C包括在一个方向上向一侧开放的扭矩 梁5,所以本发明可以应用到不需要太大扭转刚性的车辆。
[0096] 此外，在根据本实施方式的悬架2C中，当接合部27具有铝合金的熔接结构时，通 过使材料强度趋于降低的铝合金制成的接合部27从应力集中部分开一定距离，可以减少 接合部27中的应力集中。
[0097] 如上所述，根据本实施方式的悬架2、2A、2B和2C，可以更可靠地防止重量的增加， 可以减少在纵臂6和扭矩梁5的接合部27中的应力集中，并且可以容易地确定悬架的位 置。
[0098] 还要注意，本发明不限于上述实施方式，在不背离所附权利要求书的范围的情况 下可以进行许多其他改变、变型或替换。
【权利要求】
1. 一种扭矩梁悬架，其包括： 扭矩梁，其形成为在长度方向上向一侧开放的呈开放形状的板状或者在长度方向上向 一侧开放的呈开放形状的管状；和 一对纵臂，其连接到所述扭矩梁的两端部， 其中，所述纵臂具有与所述扭矩梁的端部抵接且形成为空心结构的梁接合部。
2. 根据权利要求1所述的扭矩梁悬架，其特征在于，所述纵臂和所述扭矩梁的接合部 相对于沿着所述扭矩梁的长度方向延伸的基准线倾斜。
3. 根据权利要求2所述的扭矩梁悬架，其特征在于，所述接合部倾斜成使得所述扭矩 梁的所述开放形状的非开放侧与所述扭矩梁的开放侧相比靠近所述扭矩梁的长度方向的 中央侧。
4. 根据权利要求2或3所述的扭矩梁悬架，其特征在于，所述扭矩梁的端部形成为从所 述扭矩梁的所述开放形状的非开放侧朝向所述开放形状的开放侧逐渐变小，并且所述梁接 合部的端部形成有沿着所述扭矩梁的端部倾斜的倾斜面。
5. 根据权利要求4所述的扭矩梁悬架，其特征在于，所述梁接合部包括在所述倾斜面 中凹陷的凹部。
6. 根据权利要求1至5中的任一项所述的扭矩梁悬架，其特征在于，所述梁接合部形成 为其厚度逐渐增大或以台阶方式增大的形状，并且离所述扭矩梁越远其厚度增加得越大。
7. 根据权利要求5所述的扭矩梁悬架，其特征在于，在所述扭矩梁的长度方向上具有 对应于连接所述纵臂和所述扭矩梁的所述接合部的第一区域、对应于所述凹部的除了所述 第一区域以外的第二区域、以及除了所述第一区域和所述第二区域以外的第三区域，所述 梁接合部的每个区域的厚度不同，其中所述第一区域最薄，所述第三区域最厚，而所述第二 区域的厚度在所述第一区域的厚度和所述第三区域的厚度之间的范围内逐渐变化或以台 阶方式变化。
8. 根据权利要求5所述的扭矩梁悬架，其特征在于，所述凹部具有矩形截面形状。
9. 根据权利要求5所述的扭矩梁悬架，其特征在于，所述凹部具有V形截面形状。
10. 根据权利要求1至9中的任一项所述的扭矩梁悬架，其特征在于，所述梁接合部具 有封闭的截面形状。
11. 根据权利要求1至10中的任一项所述的扭矩梁悬架，其特征在于，所述纵臂从所述 梁接合部分为两支，使得各支形成为与所述梁接合部连续的圆弧形状。
12. 根据权利要求1至11中的任一项所述的扭矩梁悬架，其特征在于，所述纵臂是非铁 合金铸造物，所述扭矩梁是由铝合金或铁合金制成的挤压材或者板材形成的产品。
【文档编号】B60G21/05GK104118296SQ201410110741
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年3月24日 优先权日:2013年4月23日
【发明者】安池重晓, 生驹恭平, 小村章吾 申请人:铃木株式会社