具有可变纵向壁厚的扭力轴制造技术

本发明专利技术涉及一种扭力轴，其包括横梁和两个拖臂，每个拖臂在该横梁的两个连接区之一处与该横梁刚性紧固或者与两个连接区之一一体化地形成并且从两个连接区之一延伸。该横梁由管状毛坯形成并具有扭转弹性的中间部分和两个扭转刚性的连接区。该横梁具有沿着该横梁的长度方向从扭转弹性的中间部分向每个扭转刚性的连接区纵向地变化的壁厚。

【技术实现步骤摘要】
专利
本专利技术一般涉及用于悬挂和底盘结构的管状部件的领域，特别应用于车辆的管状扭力轴。专利技术背景在车辆中，扭力梁或扭力轴经常用作后悬挂结构。扭力轴具有两个拖臂和一个横梁部件，其中拖臂用于将车轮连接至车架，横梁部件与拖臂连接以形成整体。每个拖臂枢转连接到车架。当车轮相对于车架作不相同的移动时，例如当车轮遇到不平坦的表面或者车辆正在转弯时，这种不相同的移动导致拖臂枢转不同的量，从而引起横梁部件的扭转。横梁部件固有的抗扭刚度或抗扭强度提供回复力给不均衡移动的车轮。为了车辆驾驶的舒适性和可控性(即，可操作性)，扭力轴一般需要满足抗扭刚度的服从性要求。满足抗扭刚度的服从性需求是指，扭力轴需要在特定的范围内具有抗扭刚度。另一方面，扭力轴是承重部件，必须设计为具有足够的强度来支持线性负载，例如车辆的静态重量和当车辆移动时产生的动态负载。已经有很多制造满足抗扭刚度或滚动刚度的需要和承载需要的扭力轴的建议。例如，已经有许多制造合并有单独扭杆的扭力轴的建议。这样设计的扭杆提供了所需的抗扭刚度或抗扭强度。在一些设计中，例如在第WO 2006/096980号国际公布中描述的设计，用焊接在横梁部件上的扭转组件来取代扭杆以提供所需的抗扭强度。独立的部分允许满足独立设计的需要。但是，这些建议需要额外的制造成本和材料成本。还有一些利用管状毛坯制造横梁部件的建议，例如在美国专利第6,616,157号和美国专利第6,487,886号中描述的。这样的横梁部件在两个高抗扭刚度的过渡段之间具有低抗扭刚度的中间段，以满足总体抗扭刚度的需要。中间段具有U形、V形或星形的双壁的低抗扭刚度的横截面轮廓。但是，当扭转力施加在这样的横梁部件上时，压力往往会集中在中间段和尾段之间的过渡区域内，可能会引起对耐久性的关注。已经存在了以下建议，例如美国专利第6,758,921号中所教导的，选择性地对过渡区域进行热处理，将期望的物理特性加在过渡区域上以防止开裂。但是，该方法引入了附加的制造步骤并且也需要附加的热处理装置。本专利技术的目的是减少或消除至少一个以上提到的缺陷。专利技术概述本专利技术针对用于扭力轴的横梁部件以及制造该横梁部件的方法。本专利技术广泛的方面包括具有可变壁厚的横梁部件，其中该壁厚沿着横梁部件的长度变化以满足预期的局部应力要求和整体抗扭刚度要求。在一个实施方式中，所述横梁部件具有两个连接区和位于两个连接区之间的中间部分。中间部分是扭转弹性的而连接区是扭转刚性的。所述连接区是拖臂刚性固定或者连接到横梁部件的区域。管状横梁部件的壁厚从扭转弹性的中间部分向每个扭转刚性的连接区纵向地变化。本专利技术的一个特征是至少一部分连接区的壁厚大于中间段的壁厚。本专利技术的另一特征是壁厚沿着横梁部件平滑地从扭转弹性的中间部分向每个扭转刚性的连接区变化。在另一个实施方式中，扭力轴具有可变壁厚的横梁部件。横梁部件是由管状毛坯形成的整体件(unitary piece)。横梁部件具有扭转弹性的中间部分和两个扭转刚性的连接区。横梁部件的壁厚沿着横梁部件长度从扭转弹性的中间部分向每个扭转刚性的连接区纵向地变化。该实施方式的一个特征是横梁部件具有大致为U形的形状，横梁部件包括两个拖臂，每个拖臂在垂直于由中间段限定的方向上从其中一个连接区延伸并与该连接区整体成形。每个拖臂的末端适于将车轮附接于其上。该实施方式的另一特征是扭力轴具有两个刚性紧固至横梁部件的相对端的拖臂。拖臂的一端适于连接至车架，而拖臂的另一端适于连接至车轮。在其它方面中，本专利技术提供了以上描述的各方面的各种结合和子集。附图说明出于说明而非限制的目的，参考附图更详细地解释本专利技术前面叙述的内容和其它方面，其中：图1是根据本专利技术的实施方式的包括横梁部件的扭力轴的立体图；图2示出了用于如图1所示的扭力轴的横梁部件的立体图；图3示出了图2中的横梁部件沿着直线3-3的剖面图；图4示出了图2中的横梁部件沿着直线4-4的剖面图；图5示出了图2中的横梁部件沿着直线5-5的剖面图；图6示出了图2中的横梁部件沿着直线6-6的剖面图；图7A图解说明了用于制造图2中示出的横梁部件的管状毛坯的纵向剖面图；图7B图解说明了具有恒定壁厚并且用于形成如图7A所示的管状毛坯的初始毛坯；图7C图解说明了由图7A中所示出的管状毛坯形成的局部压扁的管状毛坯；图8A示出了壁厚的纵向轮廓示例(仅显示出一半；另一半是其镜像)；图8B示出了图2中横梁部件的壁厚的纵向轮廓的另一示例，其中横梁部件的过渡段被分成三个设计区域(仅显示出一半；另一半是其镜像)；图8C示出了图2中横梁部件的壁厚的纵向轮廓的又一示例，其中该横梁部件具有逐渐变小的壁厚(仅显示出一半；另一半是其镜像)；图8D示出了壁厚的纵向轮廓的进一步示例，其中该壁厚沿着横梁部件的一半逐渐缩小(仅显示出一半；另一半是其镜像)；图9A是作为如图2所示的可选实施方式的一个实施例的横梁部件的俯视图；图9B图解说明了图9A中所示的横梁部件的壁厚的纵向轮廓的示例(仅显示出一半；另一半是其镜像)；图9C示出了制造图9A所示的横梁部件的工序的步骤。具体实施方式随后的说明以及其中描述的实施方式是通过图解说明本专利技术原理的特殊实施方式的一个或多个实施例来提供的。出于解释那些原理和本专利技术的目的提供了这些实施例，而非对其进行限制。在随后的描述中，在整个说明书和附图中的类似部件分别用相同的参考标号标记。图1示出了悬挂结构中、特别在后悬挂结构中的扭力轴100。扭力轴100包括横梁部件102。该横梁部件一般是细长的，具有两个相对端104。扭力轴100通常被提供有两个侧向拖臂106。每个拖臂106具有如图1所示的第一端108和第二端110。第一端108适合于枢转连接至车架(未示出)，例如通过连接管件(connection fitting)112枢转连接。每个拖臂106都具有邻近第二端110紧固至其上的车轮安装架114，用来支撑车轮(未示出)。弹簧座116或者其它用于支撑悬挂部件或其它附属装置的支撑结构，也可以紧固至拖臂106，和/或紧固至横梁部件102。每个拖臂106通过焊接、栓接、或者任何其它适当的方式刚性紧固至横梁部件102。将拖臂连接至横梁部件102的区域是连接区118，并且在这种情况下，所述区域位于横梁部件102的一端104处。当车辆沿着不平坦的路面移动时，其车轮会随着路面上下移动。当车辆两侧的车轮相对于车身的上下移动量不同时，车轮不平衡的垂直位移会导致两个拖臂106枢转不同的角度量。当横梁部件102的两端104附接至拖臂106时，拖臂106在横梁部件102的相对端不同角度量的枢转将导致相对端转动不同的量，从而引起横梁部件102的扭转。横梁部件因为其固有的抗扭刚度而提供回复力来响应这种扭转。同样地，当车辆转弯时，作用在车辆的簧上质量的重心上的离心力导致重量从车辆的一侧移动到另一侧，并因此导致重量从一个车轮移动到另一个车轮，这种情况也会导致拖臂由于横梁部件的抗扭强度的原因作不同的枢转。期望横梁部件具有足够的抗扭刚度，但又不是太大的抗扭刚度来提供良好的驾驶舒适性，以及提供轮胎与地面良好的接触，从而提供良好的可控性。图2－6图解说明了孤立的横梁部件102以及其在几个选定的位置处的横向横截面形状。正如所提到的，横梁部件102一般是细长的,具有两个相对端1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于车辆扭力轴的整体型管状横梁部件，所述扭力轴被提供有两个拖臂，所述横梁部件在所述拖臂之间延伸并且与所述拖臂连接，从而形成成一体的轴，所述横梁部件包括：中间段；两个连接区，沿所述横梁部件从所述拖臂向内延伸；以及两个过渡段，每个所述过渡段位于所述中间段与所述连接区的相应一个之间；所述中间段是扭转弹性的，每个所述连接区是扭转刚性的，每个所述过渡段提供从扭转弹性的所述中间段到扭转刚性的所述连接区的相应一个的过渡；所述横梁部件具有沿着圆周方向大致均匀的壁厚，并且该壁厚在纵向方向沿所述横梁部件从扭转弹性的所述中间段通过每个所述过渡段向每个扭转刚性的所述连接区变化；所述横梁部件具有至少三个不同的纵向延伸的恒定壁厚，所述至少三个不同的纵向延伸的恒定壁厚之间具有平滑过渡；所述至少三个不同的纵向延伸的恒定壁厚的至少其中之一位于所述中间段；所述至少三个不同的纵向延伸的恒定壁厚的至少其中之一位于每个所述过渡段；以及所述至少三个不同的纵向延伸的恒定壁厚的至少其中之一位于每个所述连接区。

【技术特征摘要】
2008.11.28 CA 2,644,464;2008.10.17 US 61/106,3891.一种用于车辆扭力轴的整体型管状横梁部件，所述扭力轴被提供有两个拖臂，所述横梁部件在所述拖臂之间延伸并且与所述拖臂连接，从而形成成一体的轴，所述横梁部件包括：中间段；两个连接区，沿所述横梁部件从所述拖臂向内延伸；以及两个过渡段，每个所述过渡段位于所述中间段与所述连接区的相应一个之间；所述中间段是扭转弹性的，每个所述连接区是扭转刚性的，每个所述过渡段提供从扭转弹性的所述中间段到扭转刚性的所述连接区的相应一个的过渡；所述横梁部件具有沿着圆周方向大致均匀的壁厚，并且该壁厚在纵向方向沿所述横梁部件从扭转弹性的所述中间段通过每个所述过渡段向每个扭转刚性的所述连接区变化；所述横梁部件具有至少三个不同的纵向延伸的恒定壁厚，所述至少三个不同的纵向延伸的恒定壁厚之间具有平滑过渡；所述至少三个不同的纵向延伸的恒定壁厚的至少其中之一位于所述中间段；所述至少三个不同的纵向延伸的恒定壁厚的至少其中之一位于每个所述过渡段；以及所述至少三个不同的纵向延伸的恒定壁厚的至少其中之一位于每个所述连接区。2.如权利要求1所述的横梁部件，其中，所述横梁部件的壁厚从扭转弹性的所述中间段到每个扭转刚性的所述连接区平滑地变化。3.如权利要求1所述的横梁部件，其中，所述连接区的至少一部分的壁厚大于所述中间段的壁厚。4.如权利要求1所述的横梁部件，其中，所述连接区的至少一部分的壁厚小于所述中间段的壁厚。5.如权利要求1所述的横梁部件，其中，所述中间段具有大致开放的横向轮廓以提供扭转弹性。6.如权利要求1所述的横梁部件，其中，所述横梁部件具有两个相对端并且每个所述连接区在所述两个相对端之一处形成。7.如权利要求6所述的横梁部件，其中，所述横梁部件具有横向横截面轮廓，所述横向横截面轮廓在所述中间段处具有大致U形或V形的形状而且从所述过渡段的所述大致U形或V形的形状平滑地过渡到所述连接区的端部横截面形状。8.如权利要求6所述的横梁部件，其中，所述壁厚在所述中间段、所述过渡段和所述连接区的其中一段或其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特法诺·莱普尔，
申请(专利权)人：阿瑟奥米特尔·特布拉产品加拿大公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA