扭轉梁式懸架的管梁的製作方法

2023-05-02 19:14:06 2

專利名稱：：扭轉梁式懸架的管梁的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種扭轉梁式懸架，更具體地，涉及一種扭轉梁由管制成的扭轉梁式懸架的管梁。
背景技術：
：一種扭轉梁式懸架，具有通過橫梁(扭轉梁)連接的左、右牽拖臂的懸架，由於牽拖臂連接到左、右側，可以通過由於車輛側傾而引起的扭轉梁扭轉而獲得與穩定器相同的效果。而且，儘管扭轉梁式懸架的重量相對較低，然而製造成本低且結構簡單，並且能夠確保相對較好的駕駛穩定性，因此通常用於小型消防車的後輪。在相關現有技術中，通常將簡單的平板壓成V形而形成的V形梁用作扭轉梁，但是存在一個問題，即因為還另外需要扭杆和加強板而增加了部件和重量。因此，已經研發出通過利用模具擠壓圓形管而製造大致V形橫截面的管梁。圖1示出了兩端帶有牽拖臂20的管梁10(用於連接車身的襯套30設置在牽拖臂20的前端，用於安裝軸、彈簧減震器的託架40設置在後端)。在管梁10中，如圖1和圖2所示，從中央(I-I線)到擴大的起點(n-n線)，橫截面均勻保持V形形狀，上表面和下表面相接觸(基本上設置成倒V形)，隨後橫截面逐漸擴大，然後完全擴大到端部的帶有四個圓角的矩形形狀(參見圖4)。具體地，內部沒有完全接觸的尾部11被形成以在橫截面的兩個下端形成預定曲率。尾部ll充當扭杆，即相關現有技術中通過擠壓板而形成的扭轉梁；尾部11的半徑，即尾部半徑R是對管梁10的側傾剛度產生影響的因素。通常，當尾部半徑R增大時，側傾剛度具有增大的趨勢。相反地，當尾部半徑R減小時，側傾剛度減小。另一方面，如圖3所示，在車輛行駛時，因側傾帶來的剪切力和由彈簧的反作用力帶來的彎曲反作用力作用在管梁10上。然而，因為管梁10的內部和外部的剪切流動方向相反，所以多數剪切力彼此抵消。此外，在後尾部lib處的剪切力和彎曲反作用力方向相反，因此彼此抵消。然而，在前尾部lla處，剪切力和彎曲反作用力的方向相同，並且反作用力增大。因此，當尾部半徑R增大從而增大側傾剛度時，前尾部lla的應力增大，而管梁10的耐久性降低。即，側傾剛度和耐久性彼此相反。另一方面，圖4A中示出了管梁擴大部的橫截面圖，圖4B和4C示出了擴大部，小尾部半徑RS和大尾部半徑RL被分別擴大成圖4A所示的形狀。從圖4B和4C的比較可知，對於相同距離的擴大部分，圖4B所示實施例因為其橫截面上的變化量較小，所以在耐久性方面比圖4C更具優勢。另一方面，如圖5所示，管梁10的橫截面頂部的剪切中心隨著橫截面寬度的增大而降低，並隨著橫截面寬度的減小而升高(在WKW2時H1〉H2)。剪切中心對於車輛的轉向特性具有一定影響，在剪切中心升高時會出現轉向不足，而在剪切中心降低時會出現轉向過度。因此，對於具有轉向過度傾向的扭轉梁式懸架來說，優選地，剪切中心較高，即管梁10的橫截面寬度較小。橫向剛度隨著橫截面寬度的增大而增大，影響管梁10的橫向剛度的因素隨著截面寬度的減小而減小。也就是說，剪切中心和橫向剛度在同一因素變化時具有彼此相反的趨勢；因此，難以找到同時滿足它們兩者的條件。
發明內容本發明的實施方式提供一種扭轉梁式懸架的管梁，其能通過將剪切中心設置得更高來提高耐久性能和轉向性能，同時使側傾剛度和橫向剛度的減小最小化。根據本發明實施方式的扭轉梁式懸架的管梁，包括均勻橫截面部、可變橫截面部和擴大部。均勻橫截面部形成在中央以使尾部的尾部半徑具有與母管直徑和厚度相對應的最小可能尺寸。尾部半徑是均勻的。可變橫截面部的尾部半徑從均勻橫截面部到管的端部逐漸增大。擴大部從可變橫截面部到管的端部擴大成帶有四個圓角的矩形形狀。均勻橫截面部在整個管梁中具有的最小均勻橫截面寬度。在可變橫截面部中橫截面寬度逐漸增大。均勻橫截面部位於剪切中心下面。擴大部的U形形成為整體平滑曲線，在起始部和終止部帶有緩傾角，中間部的傾角大於起始部和終止部的傾角。為了更好地理解本發明的本質和目的，現參照附圖詳細描述本發明，其中圖1是帶牽拖臂的管梁的透視圖，和各個部件的橫截面圖2是相關現有技術中管梁中間部的俯視圖、主視圖(沿IV-IV線的橫截面圖)，和側截面圖(沿W線的橫截面圖)；圖3示出了由側傾和彎曲所產生的反作用力的分布圖4是管梁擴大部的橫截面圖，以及描述了尾部半徑與擴大部之間關係的示例圖5示出了表示管梁的橫截面寬度與剪切中心之間的關係的示意圖6是與圖2相對應的根據本發明實施方式的管梁中間部的俯視圖、主視圖(沿E-E線的橫截面圖)和擴大起始部(沿A-A線和C-C線的橫截面圖)。具體實施例方式下面參考圖6描述本發明的優選實施方式。在本實施方式中通過實例的方式描述了管梁的具有101.6毫米直徑、2.8毫米厚度的母管。在相關現有技術中，對於具有相同尺寸的管來說，管梁被製成尾部半徑r為6.5毫米(從i-i線到n-n線的部分)，然後擴大(從n-n線到ni-m線的部分)。此外，在相關現有技術中，尾部半徑R和橫截面寬度，除了管梁兩端的擴大部(從ii-n線到ni-in線的部分)之外的部分都相等。由於該部分上的橫截面寬度不變，剪切中心也不變。另一方面，在本發明的該實施方式中，中間部的均勻橫截面部(從線A-A到線B-B的部分)被形成為具有5毫米的尾部半徑Rl。上述尺寸是在母管尺寸(101.6毫米直徑和2.8毫米厚度)條件下可能製造出管梁的最小值。管梁中間部的均勻橫截面部防止整個管梁上橫截面變化的不連續部分；因此，儘管短，預定部分(例如50毫米)也是必要的。因此，均勻橫截面部不限制長度，但是要使管梁的整個形狀平滑。均勻橫截面部位於剪切中心下面。此外，從均勻橫截面部朝向管梁的端部形成可變橫截面部(從B-B線到C-C線的部分)。可變橫截面部是管梁中部的均勻橫截面部與端部的擴大部之間(從C-C線通過D-D線到端部的部分)的連接部，均勻橫截面部與擴大部的距離越遠，則尾部半徑的半徑越是逐漸增大(RKR2)。也就是說，均勻橫截面部的尾部半徑(Rl=5毫米)逐漸增大到擴大起始點(C-C線)的6.5毫米。可變橫截面部端部(擴大起始點)的尾部半徑(R2=6.5毫米)與從相關現有技術中管梁的擴大起始點部分(從i-i線到ii-ii線的部分)的尾部半徑相同。在擴大部中，在管內的擴大部之前形成的V形橫截面面積逐漸增大，最後形成帶有四個圓角的矩形。擴大部的長度與相關現有技術相同。根據本發明該實施方式的尾部半徑變化的管梁，在整個長度上(從前尾部到後尾部之間的距離)橫截面寬度都變化。均勻橫截面部的橫截面寬度Wl在整個管梁中最小，因此均勻橫截面部的剪切中心位於最高位置。與尾部半徑R1相似，均勻橫截面部的橫截面寬度Wl相等。因此，剪切中心的高度也相等。在可變橫截面部，橫截面寬度Wl逐漸增大到擴大起始點(即c-c線)的W2。此外，在C-C線之後，即在擴大部，對應的橫截面寬度還隨著擴大而增加(其中，在C-C線後面的部分與相關現有技術中的線II-II後面的部分相同，因此相關現有技術中和本發明該實施方式中該部分的橫截面寬度一樣)。在擴大部中，管梁中心下面的V形12可沿直線形成，從起始點到終止部沿擴大方向(即朝向端部)均勻傾斜(圖6所示形狀)，或者完全的平滑曲線，在起始部分和終止部具有緩傾角，中間部的傾角大於上述傾角。因此，根據本發明該實施方式的管梁的橫截面寬度從中間的均勻橫截面部向擴大部的端部逐漸增大。從圖6的俯視圖中可知管梁橫截面寬度的整體變化。由於橫截面寬度如上所述變化，根據本發明該實施方式的管梁的剪切中心在均勻橫截面部處具有最高的高度，在可變橫截面部逐漸降低，最後在兩側的擴大部具有最小高度(與相關現有技術擴大部的剪切中心相同的位置)。在中央與擴大部的起始點(在相關現有技術中II-II線，本發明中的C-C線)之間的部分，根據本發明該實施方式的管梁與相關現有技術中的管梁在尾部半徑、橫截面寬度和剪切中心方面不同。在相關現有技術和本發明中關於形狀變化的側傾剛度、橫向剛度和耐久性的試驗結果如下所示complextableseeoriginaldocumentpage7根據本發明該實施方式中的尾部半徑在A-A線截面處為5毫米，且保持均勻一小段距離直到B-B線，然後逐漸增至C-C線處的6.5毫米。因此，與相同部分(從I-I到II-n)整體均具有6.5毫米尾部半徑的相關現有技術管梁在相比，在本發明中，尾部半徑整體減小，側傾剛度也相應減小(1.67—1.63，大約減少2.4%)。然而，從表中可知，耐久指數從0.94增加到1.05，大約增加11.7%，通過減小尾部半徑，耐久性能的增強大於側傾剛度的降低。此外，根據本發明的該實施方式，擴大部開始處的C-C線的橫截面的尾部半徑，與相關現有技術中的相同。因此，管梁不會快速增大，通過減小尾部半徑以增大線C-C前面部分的耐久性，因此可以防止因為快速變形而帶來的耐久性的降低。對於具有轉向過度趨勢的管梁而言，與相關現有技術相比，在本發明中可以通過減小中間部的均勻橫截面寬度，來增高剪切中心，並增加轉向不足特性。這一點被保持直至擴大部的起始點(C-C線的橫截面部分)，逐漸增大後的該擴大部的起始點的橫截面寬度變得與相關現有技術中相同。然而，由於根據本發明該實施方式的管梁具有小於相關現有技術中管梁的寬度，所以橫向剛度從82減小到76.2，大約減小7.1%，如上表中所示。與從當小於相關現有技術的A-A線處的橫截面寬度保持到C-C線時橫向剛度從82減小到73，大約減少11%相比，可知根據本發明該實施方式的形狀提高了剪切中心，同時也使橫向剛度的減小最小化。如上所述，根據本發明的實施方式，可以在不增大梁重量的情況下通過改變橫截面形狀以提高管梁的耐久性。此外，對於具有轉向過度趨勢的管梁而言，可以通過將剪切中心設置得更高並使橫向剛度最小化來增大轉向不足的特性。權利要求1.一種扭轉梁式懸架的管梁，包括均勻橫截面部，其形成在中央處，從而尾部的尾部半徑為與母管直徑和厚度對應的最小可能尺寸，所述尾部半徑均勻；可變橫截面部，其尾部半徑從所述均勻橫截面部到管端部逐漸增大；和擴大部，其從所述可變橫截面部到管端部擴大成帶有四個圓角的矩形形狀。2.如權利要求1所述的管梁，其中所述均勻橫截面部在整個所述管梁中具有最小均勻橫截面寬度，並且在所述可變橫截面部中所述橫截面寬度逐漸增大。3.如權利要求1所述的管梁，其中所述均勻橫截面部位於剪切中心下。4.如權利要求1所述的管梁，其中所述擴大部的U形形成為整體平滑曲線，其中起始部和終止部帶有緩傾角，且中間部具有比所述起始部和所述終止部的傾角更大的傾角。全文摘要本發明涉及一種扭轉梁式懸架的管梁，其包括在整個管梁中尾部半徑和橫截面寬度最小的均勻橫截面部，與均勻橫截面部相連且尾部半徑和橫截面寬度逐漸增大的可變橫截面部，和與可變橫截面部相連的擴大部。因此，可以使側傾剛度減小量最小，並提高管梁的耐久性。此外，可以通過使橫向剛度的減小量最小並使剪切中心更高來為具有轉向過度趨勢的管梁增大轉向不足特性。文檔編號B60G11/00GK101342850SQ20071016955公開日2009年1月14日申請日期2007年11月9日優先權日2007年7月9日發明者李載允申請人:現代自動車株式會社