[发明专利]管状扭转梁和形成该管状扭转梁的方法

说明书

一种管状扭转梁，包括管状本体(20)，该管状本体包括U形槽(22)、管状端部部段(28)以及位于U形槽与管状端部部段之间的过渡部段(26)。U形槽(22)的宽度w从每个过渡部段(26)至管状本体(20)的中心点C连续地减小并且在中心点C处是最窄的，以将应力从过渡部段(26)转移至中心点C周围的区域。管状本体(20)还包括沿着每个过渡部段(26)的侧壁(38)的凹陷部(24)，以将应力导引至U形槽(22)的底面并且进一步使沿着管状本体(20)的长度的应力水平平衡。因此，管状本体(20)能够在不牺牲性能的情况下形成为具有减小的厚度t并且因此具有减小的重量。本申请还提供了一种形成管状扭转梁的方法。

相关申请的交叉引用

本PCT专利申请要求2012年6月15日提交的序列号为No.61/660,151、题为“轻量型管状扭转梁部件(Light Weight Tubular Twist Beam Part)”的美国临时专利申请的权益，该申请的全部公开内容被认为是本申请的公开内容的一部分，并且通过参引并入本文。

技术背景

1.发明领域

本发明涉及用于机动车辆的扭转梁，并且更特别地涉及管状扭转梁以及形成管状扭转梁的方法。

2.相关技术

机动车辆包括扭力梁以通过使用纵向控制臂将两个后轮连接在一起。在后悬架上使用的特定类型的扭力梁为扭转梁。扭转梁通常包括具有O型、C型、U形或V型的横截面的管状部件，该管状部件具有足以防止弯曲的刚性和足以允许扭转的挠性。因此，管状扭转梁不仅为结构构件，而且也用作扭力弹簧。美国专利申请公开No.2010/0301577中公开了管状扭转梁的示例。

管状扭转梁的重量优选为低的，因为其构成机动车辆的总重量。然而，管状扭转梁经受由于扭转和其他因素而产生的大量的应力。因此，最大应力水平、尤其是由于扭转而产生的最大应力水平需要最小材料厚度并由此决定管状扭转梁的重量。

管状扭转梁也用于控制车辆的侧倾率，车辆的侧倾率影响车辆的行驶和操纵。如果没有包括横向加速度在内的作用，侧倾率类似于车辆的行驶有效刚度，使车辆的簧载质量侧倾。侧倾率表示为车辆簧载质量侧倾每一度的扭矩，并且通常以牛·米/度(Nm/degree)来计量。车辆的侧倾率不改变在车辆上转移的重量的总量，而是改变特定的车桥上的重量通过车辆底盘转移至另一车桥的百分比以及速度。通常，在车辆的车桥上的侧倾率越高，在该车桥上转移的重量的百分比越高并且转移得越快。较慢的重量转移减小了车辆倾翻情况的可能性。管状扭转梁的尺寸和设计对车辆的侧倾率具有显著的影响。

发明内容

本发明提供一种管状扭转梁，该管状扭转梁包括管状本体，该管状本体沿着中心轴线在相对的端部部段之间纵向地延伸。每个端部部段呈现有围绕中心轴线的圆筒形开口。管状本体包括上壁和侧壁。侧壁设置在上壁的相对两侧。上壁从端部部段中的每个端部部段向内地且朝向均等地设置在相对的端部部段之间的中心点、并且向下地朝向中心轴线延伸以呈现过渡部段。侧壁中的每个侧壁沿着过渡部段包括凹陷部。管状本体的上壁在侧壁之间呈现有U形槽。U形槽沿着中心轴线在过渡部段之间纵向地延伸。管状本体的侧壁在它们之间呈现有宽度。管状本体的宽度沿着中心轴线从过渡部段中的每个过渡部段沿着U形槽向中心点连续地减小。

本发明还提供形成管状扭转梁的方法。该方法包括提供沿着中心轴线在相对的端部部段之间纵向地延伸的管状本体。管状本体包括均等地设置在相对的端部部段之间的中心点，并且管状本体的端部部段各自呈现有围绕中心轴线的圆筒形开口。该方法接下来包括：在保持位于端部部段处的圆筒形开口的同时朝向中心轴线挤压管状本体的上壁以形成U形槽，该U形槽在侧壁之间且在相对的端部部段之间沿着中心轴线纵向地延伸。朝向中心轴线挤压上壁的步骤包括在端部部段与U形槽之间形成过渡部段。在过渡部段中，上壁朝向中心轴线和中心点向内地延伸。该方法还包括将每个过渡部段的侧壁向内挤压以形成凹陷部；以及沿着U形槽向内挤压管状本体的侧壁，使得U形槽的宽度沿着中心轴线从过渡部段中的每个过渡部段至中心点连续地减小。