扭力梁、扭力梁总成及汽车

摘要

本发明公开扭力梁，所述扭力梁中部的顶面与底面贴合形成贴合段，所述贴合段呈凹型，所述贴合段包括至少两个凸起部，所述凸起部由贴合段的顶面和底面同时向内或外延伸形成；其中两个所述凸起部沿扭力梁中间对称布置。本发明还公开采用该扭力梁的扭力梁总成，以及采用该扭力梁总成的汽车。本发明的有益效果：减小或消除顶面和底面的相对摩擦运动及撞击所产生的异响源，提高使用寿命和舒适度。

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车后悬挂结构，尤其涉及的是一种扭力梁。

背景技术

扭力梁半独立悬架是目前汽车常用的后悬挂结构，他的优势是底盘结构简单、零件少、成本低、工艺性好、能获得更大的后排空间；被广泛应用于中小型汽车的后悬挂系统。

产品两端形状一般制成有圆形、方形、梯形等造型，中间部位制成V型或U型的形状，产品要求扭力梁中间底部位置完全贴合，单侧贴合长度大于2/3直臂长度，轴向贴合长度从中间对称面位置向两端延伸各200mm范围内。

现有的扭力梁产品有两种制作工艺，一种是通过模具冷冲压方式将空心管坯压制成V型或U型的扭力梁形状；扭力梁冲压的工作原理是通过模具设计成凸凹模结构，将空心管放入凹模型腔中，凸模通过冲压设备进行机械挤压至模具合模，对于一些特殊造型产品口部需要塞芯棒，以防止产品过渡区域产生塌陷。另一种是通过对空心管进行预成形、内高压成形的工艺方式获得；内高压成形工艺原理一般分为两步成形，对于比较复杂的弯曲梁可能会用到更多的工序制作，第一步是将管坯进行预成形，对于复杂的弯曲梁第一步需要增加一道压弯工序，通过机械压制的方法压制出产品的大致轮廓形状，并合理分配各区域的材料，压制过程中需要在模具端口增加侧向缸将芯棒塞入产品过渡区，直至模具合模结束；第二步是将成形好的预制件放入成形模具型腔中，通过对管内加入高压的液体介质，对管材内部进行增压直至管材与模具型腔完全贴合。

通过对异响扭力梁剖切，发现异响产生的位置分布在V型底部及两侧内壁接触面位置；初步分析异响产生原因是由于扭梁在发生扭转变形时，V型贴合区域内壁之间板材相互摩擦而产生的噪音。

目前异响的解决方案：

方案1：扭梁产品设计时将V型区域底部及侧壁完全释放开，设计成不贴合状态，且间隙≥0.5mm，保证在扭转极限下，内壁也不接触产生摩擦；如授权公告号：CN206416799U，公开一种轻量化扭力梁后桥，包括扭力梁和分别设置在扭力梁两端的法兰板，所述扭力梁为中空结构，该扭力梁的侧壁的厚度为2.0～2.6mm，其内壁之间的间隙(11)的宽度大于2.0mm。该方案缺点是V型区域做成不贴合形状后，产品扭转刚度会大幅度增加，分析数据为当间隙增加2mm，刚度增加30％；间隙增加3mm，刚度增加55％。大幅影响产品设计，且影响乘坐舒适性。

方案2：扭梁产品设计时将产品底部及内壁设计成完全贴合状态，减少扭转变形时内壁间的相对运动及摩擦；扭力梁焊接完成后，在扭梁定位孔处注润滑油，注射完成后进行封堵；目的是将润滑油灌注到扭梁管内壁，并在内壁上形成一层润滑油膜，有效的吸收冲击和震动，减小内壁干摩擦时产生的异响；该方案的缺点是扭梁制作工艺难度大，生产过程控制难；且需要增加一道注油工序，成本增加；该方案仅减少异响发生的概率，据统计注油后车辆异响产生概率大约为万分之五，并不能有效阻止异响的发生；

方案3：将扭力梁内外壁中间添加固体润滑剂，如石墨、石墨烯、硫化钼、聚四氟乙烯，使内外壁不再整面地相互摩擦或者说滑动，从而有效降低了噪音的产生；如中国专利公开号CN112659842A，一种闭口式扭力梁内腔防腐和润滑工艺，步骤三中，对于检查完毕并确认密封性完好的闭口式扭力梁，从工艺孔处向闭口式扭力梁的内腔体注入防锈油做防腐和润滑处理。该方案缺点是需要增加一道工序填充润滑剂，成本增加；该方案仅降低噪音产生，并不能完全消除异响源。

方案4：扭力梁多个外壁上的凸起与内壁接触，精确控制内外壁之间间隙；与内外壁完全接触情况相比，接触点较小，可抑制内部与外壁相互滑移时产生的异响；如美国专利申请，公告号：US20070075518A1，扭力梁悬挂装置，管的轴向中间部分被挤压以具有大致V形横截面或大致U形横截面，其中，在构成通过挤压管形成的双壁的外壁和内壁中的至少一个上形成有凸部,并且凸部从凸部所在的外壁和内壁之一突出。形成于外壁和内壁中未形成凸部的另一方,并且外壁和内壁在凸部处彼此接触。该方案的缺点是侧壁增加多个凸点，扭梁制作工艺难度大，生产过程控制难。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息已构成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决目前完全贴合式扭力梁产生异响的问题。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

扭力梁，所述扭力梁中部的顶面与底面贴合形成贴合段，所述贴合段呈凹型，所述贴合段包括至少两个凸起部，所述凸起部由贴合段的顶面和底面同时向内或外延伸形成，其中两个所述凸起部分布于扭力梁中间对称面的两侧。

本发明通过在扭力梁的贴合段形成至少两处凸起部，将贴合段处的顶面和底面锁死，运动扭转过程中就减小或消除顶面和底面的相对摩擦运动及撞击所产生的异响源，提高使用寿命和舒适度。

优选的，位于两端极限位置的凸起部距离扭力梁中间对称面的距离为所述贴合段一半长度的60％以上，所述贴合段占整个扭力梁长度的40％-60％。

优选的，所述凸起部的深度为所述扭力梁壁厚的40％-60％。

优选的，所述凸起部为圆形凸包或椭圆形凸包。

优选的，所述凸起部为条形状凸包，条形状凸包的长度方向与扭力梁的长度方向重合，或者，条形状凸包的长度方向与扭力梁的长度方向垂直。

优选的，所述凸起部的极限位置距离所述扭力梁中间对称面50-350mm。

优选的，所述凸起部位于所述贴合段的底部，当凸起部为多个时，多个所述凸起部沿所述扭力梁长度方向均匀布置。

优选的，所述凸起部由冲压模具冲压形成或由液压成形模具液压成形。

本发明结构简单，不需要改变原产品结构，仅需对模具稍加改动，且对模具加工精度要求不高，原材料壁厚精度要求降低，从而减少了模具成本及原材料成本，生产过程难度低。

本发明还公开采用上述扭力梁的扭力梁总成，包括扭力梁、纵臂，所述扭力梁的两端分别连接纵臂的中部，所述纵臂的一端为轮毂连接端。

本发明还公开采用上述扭力梁总成的汽车，包括车体、车轮，所述车轮连接所述车体，所述纵臂的轮毂连接端与所述车轮的轮毂连接。

本发明的优点在于：

(1)本发明通过在扭力梁的贴合段形成至少两处凸起部，将贴合段处的顶面和底面锁死，运动扭转过程中就减小或消除顶面和底面的相对摩擦运动及撞击所产生的异响源，提高使用寿命和舒适度；

(2)本发明结构简单，不需要改变原产品结构，仅需对模具稍加改动，且对模具加工精度要求不高，原材料壁厚精度要求降低，从而减少了模具成本及原材料成本，生产过程难度低；

(3)本发明可拓展使用至所有扭力梁类产品，并适应于液压成形或冲压成形等加工工艺，无需额外增加工艺。

附图说明

图1是本发明实施例一扭力梁的结构示意图；

图2是本发明实施例一扭力梁的结构示意图；

图3是图2中A处(扭力梁中部)的断面示意图；

图4是图2中B处(凸起部处)的断面示意图；

图5是本发明实施例一扭力梁的冲压模具冲压示意图；

图6是本发明实施例二扭力梁的结构示意图；

图7是本发明实施例四扭力梁总成的结构示意图；

图中标号：

1、扭力梁；11、凸起部；

2、冲压模具；21、凸模；22、凹模；

3、纵臂。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1、图3所示，扭力梁1为管状结构，其中部通过冲压或液压成形手段，将中部的顶面与底面贴合形成贴合段(图3中加粗部分)，所述贴合段呈凹型，通常为V型或U型，本实施例以V型为例。

目前整个扭力梁长度根据车身轮距宽度而定，所述贴合段占整个扭力梁长度的40％-60％，一般扭梁长度在1200mm左右，中部贴合段总长度一般在500mm—700mm之间。

如图1-图4所示，所述贴合段包括至少两个凸起部11，所述凸起部11由贴合段的顶面和底面同时向内或外延伸形成；即：凸起部11的挤压方向可以从V型内侧向V型底部进行挤压，也可反向从V型底部向V型内侧进行挤压。

本实施例以凸起部11为两个进行说明，如图2所示，优选两个所述凸起部11沿扭力梁中间对称布置，也可以不对称布置，但最好是两个凸起部11分别位于中间对称面的两侧，两个凸起部11均位于V型的最底部。两侧的凸起部11距离扭力梁1中部的距离L1＝50-350mm。

两个凸起部11的位置比较靠近贴合段的两端极限位置，L1为贴合段一半长度的60％以上，优选90％以上；即：如贴合段长度为500时，L1＝150-250mm，优选L1＝225以上；使得两处凸起部11尽可能的位于贴合段的两端后，能够更好的锁紧贴合段的顶面和底面。

所述凸起部11为圆形凸包或椭圆形凸包，本实施例以圆形凸包进行说明，圆形凸包的直径D＝￠8-20mm，圆形凸包深度与板材厚度及材料延伸系数相关，理论上圆形凸包深度越深，防异响效果越好，但圆形凸包加工制作难度越大，目前设计深度优选为材料壁厚一半；目前扭力梁1的壁厚一般为3mm—4mm左右；深度≥1.5mm。

在实际使用或测试时，若两个凸起部11仍存在异响情况，可以根据实际需求由两个增加至多个凸起部11，当凸起部11为多个时，多个所述凸起部11沿所述扭力梁长度方向均匀布置。

本实施例在加工过程中，所述凸起部由冲压模具冲压形成或由液压成形模具液压成形。只需要在现有的冲压模具稍作改变即可，具体的，液压成形模具上模增加凸包造型，下模增加凹包造型，液压成形时通过设备压机将产品造型液压成形；或者，如图5所示，通过冲压模具2，将产品放置在冲床设备上进行冲压成形；其中，凸模21的底端具有圆形凸点，凹模22的顶端具有圆形凹槽。

本实施例结构简单，不需要改变原产品结构，仅需对模具稍加改动，且对模具加工精度要求不高，原材料壁厚精度要求降低，从而减少了模具成本及原材料成本，生产过程难度低。

目前对该结构进行了扭转强度台架试验(现有的实验方式)；扭力梁底盘结构在做台架时，将装有衬套的后桥按半载尺寸状态安装在实验台架上，衬套安装点轴向约束；加载方向为轮毂安装盘中心孔中心连线上下垂直方向，加力点为轮胎滚动半径与地面接触点，加载位移一般为+/-55mm；加载时两侧同时，上下异向加载；异响产生机理：扭梁在做扭转实验时，两侧轮毂同时受力，上下方向相反，产生扭转变形，内壁两侧及底部上下侧会产生相对运动摩擦后会产生异响。

标准+/-40mm要求30万次；实际试验完成30万次无异响；

标准+/-67mm要求5万次；实际试验完成10万次无异响。

试验证明该结构能够消除异响，提高扭力梁1的寿命，增加使用舒适度。

本实施例通过在扭力梁1的贴合段形成至少两处凸起部11，将贴合段处的顶面和底面锁死，运动扭转过程中就减小或消除顶面和底面的相对摩擦运动及撞击所产生的异响源，提高使用寿命和舒适度。

实施例二：

本实施例与实施例一的区别在于：凸起部11不同。

本实施例中，所述凸起部11为条形状凸包；

如图6所示，右侧的条形状凸包的长度方向与扭力梁的长度方向重合，或者，如左侧的条形状凸包的长度方向与扭力梁的长度方向垂直。

实施例三：

本实施例与实施例一的区别在于：凸起部11不同。

本实施例的凸起部11为椭圆形。

除了如上述实施例一、二、三中的凸起部11是形状较为规则的结构，也可以是菱形、异形等，以能够使得贴合段局部变形，减少运动扭转过程中就减小或消除顶面和底面的相对摩擦运动及撞击所产生的异响源。

实施例四：

如图7所示，本实施例公开采用上述实施例一的扭力梁1的扭力梁总成，包括扭力梁1、纵臂3，所述扭力梁1的两端分别连接纵臂3的中部，所述纵臂3的一端为轮毂连接端。

实施例四：

本实施例还公开采用上述实施例扭力梁总成的汽车，包括车体、车轮，所述车轮连接所述车体，所述纵臂3的轮毂连接端与所述车轮的轮毂连接。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。