[实用新型]汽车悬架系统的摆臂及相应的悬架系统和汽车

说明书

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，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。

背景技术

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1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800～1000cm²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5mm也很难锻造，因为锻造分型面将占用约3mm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：

1、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。

实用新型内容

本实用新型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，或者可通过实践本实用新型而学习。

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，本实用新型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。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

根据本实用新型的一个方面，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。