專利名稱：具有抗側(cè)傾關(guān)節(jié)的車橋橫梁及由其組成的車橋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車橋橫梁，它包括第一管段和第二管段，第一管段的一端固定到位于汽車一側(cè)的車輪懸臂上，而其另一端伸向定位在汽車另一側(cè)的另一車輪懸臂；第二管段(2)有部分長度接合在第一管段內(nèi)且其外端固定到另一車輪懸臂上，內(nèi)管和外管用至少二個抗側(cè)傾關(guān)節(jié)結(jié)合在一起，這些關(guān)節(jié)用合成橡膠材料制造且沿管子縱向隔開并安裝在內(nèi)管外表面和外管內(nèi)表面之間，每個抗側(cè)傾關(guān)節(jié)有其自己的徑向勁度。
這樣的車橋橫梁既可沿懸臂的關(guān)節(jié)軸線安裝到車身，也可平行于該軸線安裝，偏向車輪。該橫梁改善輪副的抗側(cè)傾性能。
各抗側(cè)傾關(guān)節(jié)沿不同徑向可有不同勁度，例如，沿垂直、水平或45°方向的剛性各異。為此，可提供不對稱的或者沿不同方向有按規(guī)定布置凹坑的抗傾關(guān)節(jié)。這樣來抵消不同徑向上的變形力。當(dāng)然也可使用在不同徑向上其徑向勁度不變的抗側(cè)傾關(guān)節(jié)。
由于這種橫梁的彎曲變形的特點，帶來一個有關(guān)汽車性能，特別是在轉(zhuǎn)彎時的性能問題。這是因為橫梁的兩根管子直徑不同，慣量也不同。就現(xiàn)代技術(shù)的橫梁而言，其彎曲變形很大程度上取決于轉(zhuǎn)彎方向，這表明汽車性能隨汽車是向左轉(zhuǎn)還是向右轉(zhuǎn)而變。
本發(fā)明的目的首先是提供一種上面定義的車橋橫梁，它在至少一個所考慮的徑向上有基本相同的彎曲變形，不管是哪個轉(zhuǎn)向。換言之，本發(fā)明旨在提供一種車橋橫梁，它具有彎曲對稱性。該橫梁的結(jié)構(gòu)簡單，價格可以接受的。
根據(jù)本發(fā)明，上述車橋橫梁的特征在于，抗傾關(guān)節(jié)各有其與徑向勁度成比例的系數(shù)，其慣性中心比較靠近與橫梁外管相連的車輪懸臂，遠離另一車輪懸臂。
抗側(cè)傾關(guān)節(jié)對橫梁抗彎性的作用與位于其慣性中心的“彈性樞軸”相似，其彎曲剛度取決于關(guān)節(jié)的徑向勁度和其間距。本發(fā)明通過將慣性中心移向與剛性較好的外管相連的車輪懸臂那一側(cè)，使此支樞偏向該車輪懸臂一側(cè)，從面補償管子剛性差異并有助于橫梁彎曲變形的對稱性。
較方便地是，使用具有不同徑向勁度的關(guān)節(jié)，可部分地得到這種慣性中心偏置，此時最接近與外管相連的車輪懸臂的關(guān)節(jié)具有較高徑向剛度。
作為一種選擇，最接近與外管相連的車輪懸臂的抗側(cè)傾關(guān)節(jié)，其徑向剛度可比其它關(guān)節(jié)大20％以上，大30％以上則更好。
抗側(cè)傾關(guān)節(jié)的幾何中心可方便地移向與外管相連懸臂的一側(cè)，這就是說，與另一懸臂比較，更接近此懸臂。具體說，如果L代表橫梁長度，則抗傾關(guān)節(jié)的幾何中心到與外管連接的懸臂的距離小于0.45L。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，它可以單獨加以研究或與前面的方案一起考慮，來探索使橫梁總剛度優(yōu)化的方法。具體說，在探索提供一種有抗側(cè)傾彈性關(guān)節(jié)的車橋橫梁，它有良好的彎曲剛度，而決不明顯影響抗扭性能。而且還希望，此方法要結(jié)構(gòu)簡單而且經(jīng)濟。
根據(jù)該另一方面，還可選擇車橋橫梁的各抗側(cè)傾關(guān)節(jié)間的間距以優(yōu)化作為管子剛度及關(guān)節(jié)勁度函數(shù)的橫梁抗變剛度。
關(guān)節(jié)之間距離在pL到qL之間較有利，所述L是橫梁長度，p和q是系數(shù)，其值分別為0.3和0.6。
本發(fā)明還涉及裝備這種橫梁的車橋。
除了上面所述的措施外，本發(fā)明還有一定數(shù)量的其它措施，這些措施將參照附圖所述示范性實施例在下文作較清楚說明，但此實施例決非限制性的。


圖1是本發(fā)明車橋橫梁局部剖開的示意性平面圖。
圖2是裝上橫梁的懸架臂的示意性側(cè)視圖。
參看附圖，可看到汽車后橋橫梁T。該橫梁T包括第一管段1，其一端固定到車輪懸臂Bd上，此懸臂可以是拖臂或支柱。懸臂Bd的鉸接軸X-X在拖臂情況下位于車輪R的軸線的前方。管段1可用焊接方法固定到懸臂Bd上。管段1的另一端指向位于汽車另一側(cè)的另一車輪懸臂Bg。
橫梁T還包括第二管段T，其直徑較小且有一部分裝配到管段1內(nèi)。管段2的外端固定到另一車輪懸臂Bg上。在停止位置時兩管段1、2有同一軸線A-A，軸線A-A平行于懸臂Bd、Bg的轉(zhuǎn)軸X-X，并偏向車輪R一方，這就是說，相對于X-X而言是向后偏置。作為一種選擇方案，軸線A-A也可與軸線X-X重合。
內(nèi)管2與外管1通過兩個關(guān)節(jié)3、4連接在一起，它們用合成橡膠制成且沿管子軸向A-A隔開間距d。關(guān)節(jié)3、4由合成橡膠材料的圓環(huán)或環(huán)形套筒構(gòu)成，或由合成橡膠材料環(huán)繞管段2形成一個園環(huán)的分離部件構(gòu)成。關(guān)節(jié)3、4有各自的徑向勁度?？紤]到不同方向變形力的大小不同，此徑向勁度隨不同徑向而不同。例如，沿垂直方向，水平方向或45°角方向的徑向勁度可以不同，而這一點可通過不對稱彈性關(guān)節(jié)或各徑向分布著相應(yīng)凹槽的關(guān)節(jié)來實現(xiàn)。
關(guān)節(jié)3、4有一垂直于軸線A-A的中平面，它們與軸線A-A相交在w3、w4點，與各關(guān)節(jié)中心對應(yīng)。關(guān)節(jié)3、4的內(nèi)外表面用粘結(jié)或某些等效方法分別與管段2的外表面及管段1的內(nèi)表面固定。
在希望橫梁T具有對稱彎曲剛度的給定徑向上，關(guān)節(jié)3、4的徑向勁度用K3和K4表示，這時，徑向勁度是常數(shù)，與徑向無關(guān)。
為了確保彎曲剛度的對稱性，組裝時，具有與徑向勁度K3、K4成比例的系數(shù)的關(guān)節(jié)3、4，其慣性中心Ω應(yīng)比較接近與外管1相連的懸臂Bd而遠離另一懸臂Bg。換言之，就汽車垂直縱向中平面M而言，位于軸線A-A上的慣性中心Ω位于偏向懸臂Bd的位置。慣性中心Ω是具有與K3、K4成比例的系數(shù)的點w3和點w4的中心。
關(guān)節(jié)3、4對橫梁T的彎曲的作用與位于慣性中心Ω的“彈性樞軸”抗彎剛度相似，其勁度是關(guān)節(jié)3和4的勁度及其間隔的函數(shù)。
通過使慣性中心Ω向與剛性好的外管1相連的懸臂Bd移動，可確保關(guān)節(jié)3、4(及等效樞軸)的作用很明顯地是在懸臂Bd一側(cè)，從而彌補管段1和2的剛度差異。
作為一種選擇，關(guān)節(jié)4(它最靠近與外管1相連的懸臂Bd)的徑向勁度K4大于關(guān)節(jié)3的徑向勁度K3。
具體說，關(guān)節(jié)4的徑向勁度K4比關(guān)節(jié)3的徑向勁度K3至少大20％，最好大35％以上。
裝配時還可方便地將幾何中心E(與W3和W4點等距離的點)相對縱向垂直中平面M偏移而移向與外管1連接的懸臂Bd。若橫梁T的長度為L，則關(guān)節(jié)的幾何中心E到懸臂Bd的距離Ld小于0.45L，而從E點到與內(nèi)管2相連的懸臂Bg的距離Lg大于等于0.55L。
如不計費用，則可通過改變關(guān)節(jié)和管段的勁度得到多種幾何結(jié)構(gòu)組合。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，研究了橫梁總剛度的優(yōu)化問題。在進行該項工作時，人們面臨相反的結(jié)果；如果二個彈性關(guān)節(jié)3、4分開，則它們對彎曲作用不大，而增加了橫梁的剛度；但在以這種方式起作用時，剛性差的內(nèi)管2的支點間距增加了，這樣就有相反結(jié)果，起降低橫梁T總剛度的作用。此外，如果提高抗側(cè)傾關(guān)節(jié)3、4的徑向勁度，例如采用改變這些關(guān)節(jié)材料成分的辦法，則不僅改變關(guān)于徑向力的作用，而且改變抗扭性能。因此，橫梁抗彎性能的改進會導(dǎo)致抗側(cè)傾性發(fā)生不利的變化。
因此要研究為車橋橫梁提供的抗側(cè)傾彈性關(guān)節(jié)；應(yīng)具有良好彎曲剛度又絕不明顯改變抗扭性。
為此，應(yīng)選擇二個抗側(cè)傾關(guān)節(jié)3、4之間的間距d及這些關(guān)節(jié)在橫梁上的總體位置，使橫梁T的彎曲剛度最佳。
關(guān)節(jié)的間距d和在橫梁上的總體位置可用實驗確定及/或通過計算確定。關(guān)節(jié)3、4在橫梁上的總體位置(例如)由關(guān)節(jié)的幾何中心E和左邊的懸掛臂Bg之間的距離Lg來定義。
優(yōu)先地，關(guān)節(jié)的間距d介于pL和qL之間，其中L是橫梁長度，p和q是系數(shù)，其值分別為0.3和0.6。
一個很好的例子是L＝1100mm；K4＝1.45K3；d＝400mm及Lg＝650mm。此結(jié)構(gòu)相當(dāng)于在與外管連接的懸臂一側(cè)，慣性中心Ω的位置離橫梁中心約137mm。
另一個很好的例子是L＝826mm；K4＝2.4K3；d＝470mm及Lg＝448mm。此結(jié)構(gòu)相當(dāng)于在與外管連接的懸臂一側(cè)，慣性中心Ω的位置離橫梁中心約131mm。
為了使作為管段特性函數(shù)的總剛度最優(yōu)而選擇的間距d應(yīng)在0.3L-0.6L范圍內(nèi)，而平常感覺總是要求各關(guān)節(jié)盡量遠離以便獲得最佳橫梁彎曲剛度。
為使彎曲剛度對稱而將關(guān)節(jié)的慣性中心Ω移向懸臂Bd，可縮短外管1的長度，因而整體上降低橫梁的彎曲剛度。當(dāng)前根據(jù)汽車的技術(shù)要求，在彎曲剛度的大小和橫梁總體彎曲剛度大小中間必須采用折衷方案。
上述管段1、2在理論上是圓截面管，但也可是某些非圓形截面；管子采用的術(shù)語“直徑”應(yīng)從廣義上理解為代表一個橫截面的大小而不是真正的形狀。
權(quán)利要求
1.一種車橋橫梁，包括第一管段(1)和第二管段(2)，第一管段的一端固定到位于汽車一側(cè)的車輪懸臂(Bd)上，而另一端指向位于汽車的另一側(cè)的另一車輪懸臂(Bg)，第二管段部分插入第一管段內(nèi)并且其外端固定到另一車輪懸臂(Bg)上；內(nèi)管(2)和外管(1)用至少二個由合成橡膠材料制造，沿管段縱向隔開且安放在內(nèi)管外表面和外管內(nèi)表面之間的抗側(cè)傾關(guān)節(jié)(3、4)連接在一起，各抗側(cè)傾關(guān)節(jié)有其自己的徑向勁度，其特征在于，各抗側(cè)傾關(guān)節(jié)(3、4)被賦與與其徑向勁度(K3、K4)成比例的系數(shù)，它們的慣性中心(Ω)離與橫梁的外管(1)相連的車輪懸臂(Bd)較近，而離另一車輪懸臂(Bg)較遠。
2.如權(quán)利要求1的車橋橫梁，其特征在于，離與外管(1)相連的懸臂(Bd)最近的關(guān)節(jié)(4)的徑向勁度(K4)大于位于另一側(cè)的關(guān)節(jié)(3)的徑向勁度(K3)。
3.如權(quán)利要求1的車橋橫梁，其特征在于，離與外管(1)相連的車橋懸臂(Bd)最近的抗側(cè)傾關(guān)節(jié)(4)的徑向勁度(K4)比另一關(guān)節(jié)(3)的徑向勁度(K3)至少大20％。
4.如權(quán)利要求1的車橋橫梁，其特征在于，離與外管(1)相連的車橋懸臂(Bd)最近的抗側(cè)傾關(guān)節(jié)(4)的徑向勁度(K4)比另一關(guān)節(jié)(3)的徑向勁度(K3)大至少35％。
5.如上述各項權(quán)利要求之一的車橋橫梁，其特征在于，抗側(cè)傾關(guān)節(jié)(3、4)的幾何中心(E)偏向與外管(1)相連的懸臂(Bd)一側(cè)。
6.如權(quán)利要求5的車橋橫梁，其特征在于，從抗側(cè)傾關(guān)節(jié)的幾何中心(E)至與外管(1)相連的懸臂(Bd)的距離(Ld)小于0.45L，L代表橫梁(T)的長度。
7.如上述各項權(quán)利要求之一的車橋橫梁，其特征在于，關(guān)節(jié)之間的間距(d)介于0.3L和0.6L之間，L代表橫梁(T)的長度。
8.一種裝備上述各項權(quán)利要求之一的車橋橫梁的車橋。
全文摘要
本發(fā)明涉及車橋橫梁，它包括第一管段(1)，其一端固定到位于汽車一側(cè)的車輪懸臂(Bd)上，而另一端指向位于汽車另一側(cè)的另一車輪懸臂(Bg)；及第二管段(2)，它的外端也固定到另一車輪懸臂(Bg)并且有一部分插入第一管段中，內(nèi)管(2)和外管(1)通過至少二個用合成橡膠材料制造，沿管的縱向隔開且安放在內(nèi)管外表面和外管內(nèi)表面之間的抗側(cè)傾關(guān)節(jié)(3、4)互相接合，各抗側(cè)傾關(guān)節(jié)有其自己特定徑向勁度?？箓?cè)傾關(guān)節(jié)(3、4)各有與其徑向勁度(K3、K4)成比例的系數(shù)，可讓重心(Ω)比較靠近與橫梁外管(1)相連的車輪懸臂(Bd)而遠離另一車輪懸臂(Bg)來達到彎曲剛度對稱性。
文檔編號B60G11/60GK1418156SQ01806829
公開日2003年5月14日 申請日期2001年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月22日
發(fā)明者V·比亞爾, M·布隆德萊 申請人:維特里瓦羅里克汽車零件公司, 米其林集團總公司