汽车悬架系统的摆臂及相应的悬架系统和汽车技术方案

本实用新型专利技术提供一种汽车悬架系统的摆臂，及相应的汽车悬架系统和汽车，该摆臂包括摆臂本体，摆臂本体采用中空式的框架结构，且在该框架结构形成的中空部分中设置有与该框架结构一体成型的三条首尾相连的加强筋，且该三条首尾相连的加强筋形成中空的三角形。该框架结构形成的中空部分中还可包括与框架结构一体成型的至少一条辅助的加强筋，辅助的加强筋的其中一端与其它加强筋的一端相连，另一端与框架结构相连。本实用新型专利技术相对于中空式锻件改善了摆臂的受力情况，刚度、强度大大提高，保证了足够的使用寿命，并且屈曲特性良好；相对于实心式锻件有效地减轻了重量，优化了性能，有利于整车的平顺性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及汽车
，具体涉及一种汽车悬架系统的摆臂，及具有该摆臂的汽车悬架系统，和采用该悬架系统的汽车。
技术介绍
汽车的双横臂式、麦弗逊式等多种悬架结构中都有下摆臂，起导向和支撑作用，除了承受和传递各方向的力外，还影响前束、外倾等定位参数，控制车轮运动轨迹。传统的双横臂悬架下摆臂本体多采用锻造实心结构，但由于国内锻造工艺水平有限，加之设备稳定性等因素，对于截面大、形状复杂的大型锻件，对锻造设备及工艺水平都 提出了很高的要求，此外无法实现臂厚与筋成比例锻薄的工艺。如果下摆臂采用实心结构且臂厚大，必然会使重量增加。下摆臂重量是簧下质量的一部分，簧下质量的增加不利于平顺性。而如果设计成完全中空式的框架结构，则强度弱且疲劳寿命短。随着能源、动力装备快速发展，我国经济对大型铸锻件的需求越来越迫切。但与发达国家相比，我国大型铸锻件在产品品种、质量等级、工艺水平、制造装备等方面存在较大差距，很多产品无法生产，受制于人。机械制造业中的船舶工业、核电设备所用的铸锻件多依赖进口。汽车制造业虽然通过引进技术买到了一些装备，但仍不能满足市场中部分常见产品的参数要求，以至于国产件性能与进口件存在较大差异。图I示出了现有技术中常用的几种锻件的截面。例如锻件在分模面上的投影面积为800 IOOOcm2时，腹板最小厚度S为8 10mm。根据锻件筋的高宽比限制及筋高h与筋之间的最小距离a的比例要求，大型锻件筋越高，臂厚越小，就会越难锻造。即使是中小型锻件，若臂厚(即厚度S)小于5_也很难锻造，因为锻造分型面将占用约3_的厚度。此外模具磨损、锻压设备能力不足更容易出现越锻越厚的问题。目前该领域产品还仅局限在制造中小型臂厚较大的锻件。为了解决锻件臂厚过大造成的浪费，使锻造工序简化，减小锻造设备的吨位，如何进行轻量化改进设计是关键。途径一般有两条，一是采用轻型材料(铝合金材质代替钢材质)；二是改变结构。由于铝合金的弹性模量比钢小，更换材料减重必须保证零件的应力和变形大小与减重前相差不大，因此，无论钢材、铝材最终还是需要改进结构来达到性能目标。在汽车制造中，传统制造材料中钢材仍占有重要地位。钢的优点是结构强度高、成形性好、具有良好的能量吸收性能、回收利用方便等，鉴于目前悬架结构中仍然多采用钢材作为原材料，为了扩大适用范围，基于锻钢材料设计怎样的摆臂截面形状非常重要，目前常见的摆臂截面形状有“A型”和“V型”。现有技术采用的实心或中空结构的摆臂存在下列缺点I、锻造实心结构的摆臂由于国内工艺水平限制，锻件臂厚无法做到5mm以下，且随着模具损耗越锻越厚，产品增重明显，强度、刚度过大，且在实车碰撞中表现为屈曲载荷过大，即结构不易屈曲，不能较好的通过变形等方式来衰减碰撞冲击载荷，起到吸能保护作用。如果摆臂在一定载荷下未屈曲，则冲击力将直接加载到相应的连接螺栓。如果螺栓突然断裂，则汽车行驶中将没有预警，没有反应时间。若摆臂在一定载荷下产生屈曲，则对螺栓起到过载保护，如果螺栓不断裂，则机构整体仍然保持连接状态，摆臂变形吸能会通过转向轮偏转等方式使驾驶者感觉到故障，从而可以采取减速、停车等措施将事故损坏降至最低。2、锻造中空结构的摆臂当Z向承载较大时，中空结构不能满足某些工况对刚度的要求，结构整体强度弱且疲劳寿命短，失效方式为中部断裂，是极为危险的失效模式
技术实现思路
本技术的方面和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本技术而学习。为克服现有技术中存在的摆臂锻造臂厚较大引起的重量增加，成本增加，强度、刚度、屈曲特性过剩的问题，本技术提供一种汽车悬架系统的摆臂，及相应的汽车悬架系统和汽车，采用独特的加强筋构造，相对于中空式锻件改善了摆臂的受力情况，刚度、强度大大提高，保证了足够的使用寿命，并且屈曲特性良好；相对于实心式锻件有效地减轻了重量，优化了性能，有利于整车的平顺性。本技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下根据本技术的一个方面，提供一种汽车悬架系统中的摆臂，包括摆臂本体，其中，该摆臂本体采用中空式的框架结构，且在该框架结构形成的中空部分中设置有与该框架结构一体成型的三条首尾相连的加强筋，且该三条首尾相连的加强筋形成中空的三角形。根据本技术的一个实施例，该框架结构形成的中空部分中还包括与该框架结构一体成型的至少一条辅助的加强筋，辅助的加强筋的其中一端与其它加强筋的一端相连，另一端与该框架结构相连。根据本技术的一个实施例，各加强筋与该框架结构之间分别形成中空的三角形。根据本技术的一个实施例，该摆臂本体采用三角形构造。根据本技术的一个实施例，各加强筋与该摆臂本体通过锻造一体成型。根据本技术的一个实施例，该汽车悬架系统的摆臂为下摆臂。根据本技术的一个实施例，该下摆臂在摆臂本体的一端设置有中间衬套孔，且具有从该中间衬套孔向外延伸的延长段，该延长段的端部设置有球销座；该摆臂本体的另外两端分别设置有用于形成旋转轴线的衬套孔或装配轴，使得该摆臂本体能够绕该旋转轴线转动。根据本技术的一个实施例，该汽车悬架系统的摆臂为钢材结构的摆臂。根据本技术的另一个方面，提供一种汽车悬架系统，其具有如上述任一项技术方案所述的摆臂。根据本技术的又一个方面，提供一种汽车，其具有如上所述的汽车悬架系统。本技术从轻量化设计出发，结合拓扑优化思想，寻找材料密度的最佳分配方法，将锻件摆臂设计成去除中间大部分材料并通过布置加强筋形状，达到减重却不会大幅度削减性能的目的。本技术充分考虑了国内锻造水平的限制(锻件臂厚不能小于5_)，为避免材料和性能的浪费，同时从减重考虑，将常见的实体结构通过密度重新划分优化为中空结构，但与传统的中空“A” “V”型臂不同，在中空部分增加了特殊设计的加强筋，构建了多个三角形结构，该结构稳固，可显著提高结构刚度，大幅降低应力水平，增加使用寿命，适用于双横臂式、麦弗逊式等多种悬架结构下摆臂。本技术能降低对锻造工艺的要求，减小锻造设备的吨位，解决了大型锻件对锻造工艺要求较高的难题，实现了可锻及轻量化设计要求。同时本技术的摆臂结构相对于中空式锻件改善了受力情况，刚度、强度大大提高，保证了足够的使用寿命，并且屈曲特性良好，能满足整车碰撞冲击工况的变形吸能要求。相对于实心式锻件有效地减轻了重 量，优化了性能，有利于整车的平顺性。通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些实施例和其它实施例的特征和方面。附图说明下面通过参考附图并结合实例具体地描述本技术，本技术的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本技术的解释说明，而不构成对本技术的任何意义上的限制，在附图中图I为现有技术中常用的几种锻件截面示意图。图2为汽车独立悬架系统结构示意图；图3为根据本技术的一个实施例的汽车独立悬架系统的下摆臂组件的结构示意图；图4为图3中下摆臂本体的结构示意图。图5为根据本技术另一个实施例的汽车独立悬架系统的下摆臂组件的结构示意图。标号列表I 球销体2 下摆臂组件3 前衬套4 后衬套5 中间衬套(或滑柱衬套)6 弹簧减振器总成7 上摆臂组件8 转向节20 下摆臂本体21加强筋22加强筋23加强筋24加强筋25加强筋26球销座27中间衬本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车悬架系统中的摆臂，包括摆臂本体，其特征在于，所述摆臂本体采用中空式的框架结构，且在所述框架结构形成的中空部分中设置有与所述框架结构一体成型的三条首尾相连的加强筋，且所述三条首尾相连的加强筋形成中空的三角形。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘燕，刘向征，谷玉川，谢常云，周桂新，
申请(专利权)人：广州汽车集团股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：