CN102700374A - 一种带有滚珠花键副结构的可伸缩导向杆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有滚珠花键副结构的可伸缩导向杆，包括短连杆、滚珠花键副和长连杆，其中滚珠花键副包括花键轴和花键轴套，短连杆和花键轴采用过渡配合并通过固定销连接，花键轴和花键轴套配合连接，花键轴套与长连杆采用过渡配合连接。发明有益的效果是：本发明应用于独立悬架，通过特定布置，可以实现车轮的外倾角、主销内倾角和后倾角、车轮前束(后束)、左右轮距以及前后轴距等定位参数在车轮上下跳动过程中基本保持不变，从而有效降低了轮胎的磨损，并能够有效地提高汽车的操纵稳定性、行驶平顺性以及乘坐的舒适性；并且采用标准的滚珠花键副，导向杆结构简单，滚珠花键副磨损后可以更换，提高了可伸缩式悬架导向杆的工作寿命以及实用性。

Description

一种带有滚珠花键副结构的可伸缩导向杆

技术领域

本发明涉及一种汽车悬架系统领域，尤其是一种带有滚珠花键副结构的可伸缩导向杆。

背景技术

悬架是保证车轮或者车桥与汽车承载系统(车架或者承载式车身)之间具有弹性联系并能够传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车在行驶过程中车身位置等有关装置的总称。一般悬架主要由弹性元件、减震装置和导向机构三部分组成。在有些情况下，某一零部件兼起两种或者三种作用，比如钢板弹簧兼起弹性元件和导向机构的作用。其中导向机构的功能是确保车轮与车身或车架之间所有的力和力矩可靠传递，并决定车轮相对于车身或车架的位移特性。导向机构决定了车轮跳动时的运动轨迹和车轮定位参数的变化情况，以及汽车前后侧倾中心和纵倾中心的位置，在很大程度上影响了整车的操纵稳定性和抗纵倾能力。

根据导向机构的特点，汽车悬架主要可以分为非独立悬架和独立悬架两大类。非独立悬架的典型特征在于左右车轮之间由一刚性梁或者非断开式的车桥联接，当单边车轮跳动时，直接影响到另一侧车轮。非独立悬架系统的平稳性与舒适性较差，但同时又具有造价低、承载力大的特点，目前部分小型轿车的后悬架与货车、大客车配备这种悬架系统。独立悬架的结构特点是两侧的车轮单独地通过弹性悬架与车身或车架联接，车桥做成断开式。因此，独立悬架有以下优点独立悬架具有以下优点：①两侧车轮可以单独运动互不影响，提高操控性；②减小了非簧载质量，有利于汽车的平顺性；③采用断开式车桥，可以降低发动机位置，降低整车重心；④车轮运动空间较大，可以降低悬架刚度，改善平顺性。以上优点使独立悬架被广泛地应用在现代汽车上，特别是轿车的转向轮都普遍采用了独立悬架，为了提高行驶安全性，越来越多的高级轿车的后悬也采用了独立悬架。

悬架性能的差异方面，导向机构占很大因素，而导向机构的运动规律直接影响车轮定位参数的变化。尽管悬架的结构各不相同，但其最终目的都是通过各种设计使得前轮定位参数在运动过程中的变化合理且尽量小。目前，在汽车上应用最广泛的独立悬架主要有：麦弗逊式悬架、双横臂独立悬架、和多连杆独立悬架。总的来说，当前最经济适用、性价比最高的前独立悬架是麦弗逊式；能做高性能调校和匹配的悬挂是多连杆和双横臂式；结构最复杂、实现功能最多的是多连杆式。

目前常规的独立悬架虽然在功能上都能够满足悬架设计要求，但是当车轮跳动时，车轮定位参数均会变化。在实际应用中，车轮任何定位参数的变化都会对汽车操纵稳定性或者其他方面性能产生不利影响，比如轮距的变化会导致汽车直线行驶能力下降，同时还造成滚动阻力增大和对转向系统的影响；车轮外倾角的变化会导致轮胎异常磨损。麦弗逊悬架在车轮上下跳动时，其减振器下支点随着横摆臂摆动，主销轴线的斜角随之变化，因此其车轮定位参数在悬架运动时有较大的变化。双叉臂式悬架通过合理设计上下横臂，可以使车轮和主销参数变化不大；但由于受导向机构运动原理的限制，不能从根本上解决部分定位参数变化过大的问题。多连杆悬架运动轨迹在理论及实际上都是复杂的空间曲线，使得车轮定位参数在车轮上下跳动过程中的变化情况要比传统的麦弗逊悬架和双横臂悬架等更恶劣；而且悬架调校和匹配的难度大，其运动和动力性能对结构参数非常敏感，如果匹配不当，车轮定位参数的变化范围会很大。

如何设计独立悬架的导向机构，使得车轮跳动时能够保证其定位参数基本不变，这是悬架结构创新设计中的一个重点和难点。传统的独立悬架导向杆不具有可自动伸缩位移补偿功能，万向集团和清华大学曾联合提出一种能够用于汽车悬架的直线导引机构，参见【1.张杰，赵景山，资小林，王建宜.一种弹性多连杆直线导引独立悬架[P].中国专利：CN201110218599.2，2012-02-22.】、【2.张杰，赵景山，资小林，刘向.一种具有直线运动伸缩补偿功能的3-RRR机构[P].中国专利：CN201110215810.5，2011-12-21.】。上述专利【1】中悬架的导向杆均为弹性杆，其导向机构沿着车轮纵向的刚度较差，导向机构上下跳动到极限位置时，弹性杆可能产生运动突变；并且对于导向杆复合材料的弹性、强度和韧性都要求很高；【2】中悬架支链均为RRR运动链，其沿垂直于RRR运动链所确定的平面的方向刚度较差，并且铰链运动副很多。因此需要寻求更为实用的可实现自动伸缩功能悬架导向杆。

发明内容

本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种带有滚珠花键副结构的可伸缩导向杆。通过使用该导向杆，车轮在跳动中只能沿着直线运动，能够实现车轮的外倾角、主销内倾角和后倾角、左右轮距、车轮前束(后束)以及前后轴距在车轮上下跳动过程基本终保持不变，从而提高汽车的操纵稳定性、行驶平顺性以及乘坐的舒适性，并能够有效降低轮胎的磨损。同时，能够保证悬架导向机构具有较大各向刚度，尽可能减小受载变形。本发明结构简单，便于布置，可用于汽车前、后独立悬架及其他做定直线平移运动的机械结构之中。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种带有滚珠花键副结构的可伸缩导向杆，包括短连杆、滚珠花键副和长连杆，其中滚珠花键副包括花键轴和花键轴套，短连杆和花键轴采用过渡配合并通过固定销连接，花键轴和花键轴套配合连接，花键轴套与长连杆采用过渡配合连接。

作为优选，所述花键轴通过螺栓连有挡圈。

作为优选，所述花键轴上设有缓冲垫圈。

作为优选，所述花键轴套上开有平键槽，内设有平键。

作为优选，该导向杆上设有覆盖整个滚珠花键副的防尘罩。

作为优选，所述长连杆和短连杆的端部分别设有连接端头一和连接端头二，两个连接端头上都设有销孔。

作为优选，所述滚珠花键副上设有油孔螺钉。

发明有益的效果是：本发明应用于独立悬架，通过特定布置，可以实现车轮的外倾角、主销内倾角和后倾角、车轮前束(后束)、左右轮距以及前后轴距等定位参数在车轮上下跳动过程中基本保持不变，从而有效降低了轮胎的磨损，并能够有效地提高汽车的操纵稳定性、行驶平顺性以及乘坐的舒适性；并且采用标准的滚珠花键副，导向杆结构简单，滚珠花键副磨损后可以更换，提高了可伸缩式悬架导向杆的工作寿命以及实用性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明装配于多连杆直线平移式悬架之中的示意图；

附图标记说明：防尘罩1，短连杆2，固定销3，缓冲垫圈4，花键轴5，油孔螺钉6，平键7，花键轴套8，挡圈9，螺栓10，长连杆11，连接端头一12，连接端头二13。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

参照附图：图1的悬架导向杆包括防尘罩1、短连杆2、固定销3、缓冲垫圈4、花键轴5、油孔螺钉6、平键7、花键轴套8、挡圈9、螺栓10和长连杆11、连接端头一12和连接端头二13。短连杆2和花键轴5采用过渡配合，并通过固定销3固定连接，便于拆装。花键轴5和花键轴套8配合，使得悬架支链仅具有沿轴向伸缩移动的自由度，且滚珠花键副为标准件。花键挡圈9通过螺栓10与花键轴5连接，其作用是防止花键轴被抽出而导致花键轴套8内部的滚珠掉落。花键轴套8与长连杆11采用过渡配合，花键轴套8上开有平键槽，嵌入平键7，可以传递较大扭矩。防尘罩1安装于悬架支链上，覆盖整个滚珠花键副区域，用于防尘、防水和防腐蚀。

为了便于安装更换滚珠花键副，同时避免花键轴被从花键轴套中完全抽出，导致悬架支链功能失效，悬架支链各零部件装配顺序为：将花键轴5按照相应的位置关系与短连杆2装配，然后将固定销3插入固定孔将缓冲垫圈4与花键轴5装配；将花键轴5插入花键轴套8，将挡圈9通过螺栓10与花键轴5固定；装入平键7，按照相应的位置关系将花键轴套8与长连杆11装配；安装油孔螺钉6；安装防尘罩1。两个连接端头12和13设有销孔，可以分别通过橡胶衬套和螺栓与车身、转向节进行装配。

如图2的四条悬架导向杆过约束使得悬架系统仅具有一个自由度，其中四条悬架支链所在的铅垂平面非共面，且交线共线或者平行。在上述多连杆直线平移式悬架的技术方案中，为了提高悬架机构的构型稳定性和提高承载能力，其优选方案是：上侧第一条悬架支链和下侧第一条悬架支链所在的铅垂平面共面，上侧第二条悬架支链和下侧第二条悬架支链所在的铅垂平面共面，且两铅垂平面的夹角为90°。本发明所提供的多连杆直线平移式悬架只具有沿z轴移动的自由度是由该悬架机构的机构特性所决定的。

因此，本发明所提供的带有滚珠花键副结构的导向杆应用于直线平移式悬架，根据实际的悬架系统设计要求，通过特定的布置，可以实现车轮的定位参数在车轮上下跳动过程中基本保持不变，从而有效降低了轮胎的磨损，并能够有效地提高汽车的操纵稳定性、行驶平顺性以及乘坐的舒适性；并且采用标准的滚珠花键副，导向杆结构简单，磨损后可以更换，提高了导向杆的工作寿命以及实用性。同时，本发明除用于汽车的独立悬架，还可以应用于飞机的起落架，以及作为导向机构应用于任何需要做定直线平移运动的机械结构中。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种带有滚珠花键副结构的可伸缩导向杆，包括短连杆(2)、滚珠花键副和长连杆(11)，其特征是：其中滚珠花键副包括花键轴(5)和花键轴套(8)，短连杆(2)和花键轴(5)采用过渡配合并通过固定销(3)连接，花键轴(5)和花键轴套(8)配合连接，花键轴套(8)与长连杆(11)采用过渡配合连接。

2.根据权利要求1所述的带有滚珠花键副结构的可伸缩导向杆，其特征是：所述花键轴(5)通过螺栓(10)连有挡圈(9)。

3.根据权利要求1所述的带有滚珠花键副结构的可伸缩导向杆，其特征是：所述花键轴(5)上设有缓冲垫圈(4)。

4.根据权利要求1所述的带有滚珠花键副结构的可伸缩导向杆，其特征是：所述花键轴套(8)上开有平键槽，内设有平键(7)。

5.根据权利要求1所述的带有滚珠花键副结构的可伸缩导向杆，其特征是：该导向杆上设有覆盖整个滚珠花键副的防尘罩(1)。

6.根据权利要求1所述的带有滚珠花键副结构的可伸缩导向杆，其特征是：所述长连杆(11)和短连杆(2)的端部分别设有连接端头一(12)和连接端头二(13)，两个连接端头上都设有销孔。

7.根据权利要求1所述的带有滚珠花键副结构的可伸缩导向杆，其特征是：所述滚珠花键副上设有油孔螺钉(6)。

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