[实用新型]扭转梁后桥横梁

说明书

技术领域

本实用新型设计汽车后桥扭转梁的横梁。

背景技术

目前在中、低端轿车上采用的后桥以扭转梁半独立悬架后桥为主，其横梁结构形式基本上分为U形梁、V形梁两大类别。其中，U形梁与V形梁相比，更容易获得较大的扭转刚度，但横梁重量往往较重，且横梁边缘应力相对较大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种扭转梁后桥横梁，以使扭转梁后桥同时获得高扭转刚度的同时，横梁本体应力较小。

为实现所述目的的扭转梁后桥横梁，其特点是，包括位于两端的U形段、位于中段的V形段以及U形段和V形段之间的过渡段，该U形段的截面为U形，该V形段的截面为V形，该过渡段的截面从U形段侧到V形段侧由U形渐变为V形，以使该扭转梁后桥横梁相对于U形扭转梁后桥横梁或V形扭转梁后桥横梁在整体上呈趋于等应力的状态。

由于具有所述过渡段，因此，横梁本体应力较小，并且还能达到减重的目的。

本实用新型的前述目的、特点和优点在后述的实施例中将有更详细的描述。

附图说明

图1是扭转梁后桥横梁的主视图。

图2显示了扭转梁后桥横梁的多个截面。

图3是扭转梁后桥横梁的轴测视图。

图4是扭转梁后桥的局部视图。

图5是扭转梁后桥的调整截面形状的原理图。

具体实施方式

如图1和图3所示，扭转梁后桥横梁的中心线X两侧实质上对称，分别具有位于端部的U形段2、位于中间的V形段1以及位于U形段2和V形段1之间的过渡段3（或者截面渐变区段）。以图1中的中心线X的右侧为例进行说明，与中心线X相距M处为过渡段的起点，与中心线X相距N处为过渡段的终点。U形段2的截面为U形，V形段1的截面为V形。而过渡段3的截面形状是渐变的，即从起点到终点由V形渐变为U形，或者由终点到起到由U形渐变为V形。如图1和图2所示，沿A－A线、B－B线、C－C线、D－D线以及E－E线的截面形状在图2中分别示出，从右到左显示了由U形渐变为V形的多个截面形状。从图2所示的多个截面形状来看，渐变过程是U形两侧壁逐渐倾斜并且U形底部逐渐变窄、收缩为两侧壁的过渡圆弧。

过渡段3的形状具体设计可以在CAD软件中控制起点、终点的位置，然后根据起点、终点的截面形状由CAD软件自动计算生成。通过调节起点、终点的不同位置，就可以获得不同细节形状的过渡段3，这也可以微调横梁扭转刚度。

同等开口宽度的“U”截面渐变为“V”截面后，截面惯性矩、惯性半径均有所减小，利于减少扭转时横梁边缘应力，同时由于过渡段3的截面是渐渐变化的，横梁整体趋于“等应力”设计，材料的充分利用，对减重有好处，即便整个横梁的扭转刚度有所降低。整车对后桥侧倾刚度的要求，主要由扭转梁后桥对侧倾刚度的贡献值及后弹簧刚度两个主要部分决定，前述实施例的变截面设计对整车后桥侧倾刚度的影响基本上是可接受的，或者通过简单地调整后弹簧刚度就能符合要求，即便不能符合要求，则相应地更改横梁在扭转梁焊接总成中的布置位置，也最终能达到设计要求。这样前述实施例同以往的单纯U形或V形结构相比，其在扭转刚度、横梁应力两方面找到适当平衡点，使得后桥总成同时获得较好的侧倾性能和耐久性能。耐久性能的提高是与结构件承受应力最大值相关的，理论上，当最大应力下降10％，疲劳寿命可提高至原先的1.5～1.7倍。由于前述实施例减少了扭转时横梁边缘应力，因此耐久性必定会获得提高。

在前述实施例中，相对于以往的结构，横梁具体位置的应力值对比如下表所示（下表中单位MPa）：

如图4所示，其显示了扭转梁后桥横梁在后桥总成的布置位置，其中加强筋最大应力位置在F处，横梁最大应力位置在E处，焊缝最大应力位置在H处，加强板最大应力位置在J处。在前述实施例中，相对于以往的结构，其它工况最大应力值对比如下表所示（下表中单位MPa）：

上述结果表明，前述实施例针对扭转梁横梁的变截面设计方案与传统均匀截面横梁相比，在各工况下后桥各高应力区域的应力均呈明显下降趋势，对于提高后桥使用的疲劳寿命有明显功效。

在前述的实施例中过渡段3的变截面设计的精髓在于使横梁整体趋于等应力设计，如果是均匀的横梁，在横梁本体上存在应力分布不均衡情况，部分位置应力会明显低于材料的疲劳许用应力，造成材料不充分的利用，也就使得过渡段3的变截面设计具有减重的可能性；前述实施例可以基于均匀“U”截面梁进行改进，也可以针对均匀“V”截面梁进行改进，而减重的程度随具体横梁造型、板厚及横梁沿前、后方向上的调整量等因素有所不同。