CN103223832B - 汽车底盘悬架控制臂连接的球窝衬套 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽车悬架控制臂连接的球窝衬套，在已嵌入球形支撑的柱状壳体中，以冲压方式压入空心球窝套管，套管的摆动角度由壳体开口和套管缩颈设计，而其绕壳体纵轴旋转角度不受限制。球形支撑材料具有高抗压缩和低摩擦特性提供球窝套管较高的径向刚度和低扭转刚度，而球窝和壳体轴向的冲压过盈量产生极大的轴向刚度。球窝结构衬套由低摩擦、高强度材料和精加工组成，并经锁紧密封填充润滑脂，使球窝衬套产品耐久性能和生产一致性优于现有橡胶衬套。
Description
技术领域
本发明专利属于汽车底盘结构连接部件，具体为一种用于汽车底盘悬架控制臂连接的球窝衬套。
背景技术
现有用于汽车底盘悬架控制臂连接的衬套主要为钢套－橡胶硫化结构，由过盈配合方式压装于摆臂结构中。由橡胶压缩提供轴向、径向和扭转三个方向的刚度，但由于橡胶固有特性，扭转角度通常小于25°，且三方向的刚度相互影响，随轴向、径向刚度增加，扭转刚度指数增加而扭转角度呈反比趋势。目前轿车对舒适性的追求通常以增大悬架扭转行程来实现，这要求控制臂连接衬套具有较低的扭转刚度和较大的扭转角度，但由于汽车安全性要求连接衬套具有较高的轴向、径向刚度。因此需要设计一种控制臂衬套结构，能够实现：低扭转刚度、高轴径向刚度且扭转角度不受限制。
另一方面，球窝衬套在使用过程中，为了减少磨损，要使用润滑油或润滑脂进行润滑，但现结构的球窝衬套当进行扭转时，润滑油或润滑脂会被挤离球窝套管，使得润滑效果不好。
发明内容
为解决现有橡胶衬套各向刚度相互影响且扭转角度较小的问题，本发明专利提供一种用于悬架控制臂连接的球窝衬套。
本发明的另一个目的是提供一种提高润滑效果的球窝衬套。
本发明是通过以下技术方案实现的：
汽车底盘悬架控制臂连接的球窝衬套，包括球窝套管、球型支撑、柱状壳体、密封波纹管、密封圈及锁紧环；控制臂端部连接中空的柱状壳体，球窝套管包括有球窝和与球窝两端的缩颈结构，球窝设置于柱状壳体的中空处，在球窝外壁与柱状壳体的内壁之间设置有球形支撑；球窝套管的上下均设置有密封波纹管；密封波纹管为两端开口不同的套筒结构，其开口大的一端通过锁紧环固定于柱状壳体的一端，开口小的一端穿入球窝套管并通过密封圈卡接并由锁紧环固定；在球型支撑和密封圈之间的球窝套管套接有密封支撑；在密封波纹管、密封支撑、球窝套管与柱状壳体之间形成储存润滑油的润滑室；在柱状壳体的上下两端的内侧斜切形成斜面，球形支撑的两端部的外侧斜切形成斜面，使得柱状壳体两端形成的斜面同球形支撑两端部形成的斜面成夹角，球窝套管的一部分、球形支撑的端部形成的斜面与柱状壳体端部形成的斜面组成一润滑凹部，该润滑凹部同润滑室相通。
球窝套管由圆柱管经内液压胀成型，包括有位于中部的球窝和与球窝两端连接的缩颈结构，缩颈结构的另一端连接圆柱管，其中，缩颈结构中外径小于圆柱管外径一端与球窝相连。
所述球窝外璧直径大于圆柱管外壁直径。
所述球形支撑为聚甲醛材料压聚成型，具有高抗压缩低摩擦性能。
所述柱状壳体由圆柱管机加工成型，包含内球窝座和柱状壳体外壁两端圆环卡槽。
所述密封支撑内壁同缩颈结构的外壁形状相配合。
所述密封支撑的一端同密封圈紧密接触，防止润滑油的泄漏。
所述密封支撑同密封圈接触的一端设置有一圆台。
柱状壳体两端形成的斜面同球形支撑两端部形成的斜面成90度-150度夹角。
本发明同现有技术相比的有益效果是：
本发明专利的球窝套管以冲压的方式压入柱状壳体内球窝座所嵌入的球形支撑内，球窝套管在壳体内的摆动角度受壳体开口角度限制，但其绕壳体纵轴旋转的角度没有限制，且球形支撑材料具有高抗压缩和低摩擦特性提供球窝套管较高的径向刚度和低扭转刚度，而球窝和壳体轴向的冲压过盈量产生极大的轴向刚度。
本发明专利的球窝衬套结构由低摩擦材料和精加工组成，并经锁紧密封填充润滑脂，使球窝衬套产品耐久性能和生产一致性优于现有橡胶衬套。
因为润滑凹部结构的存在，不论球窝衬套不论如何扭转，均有润滑油储存于润滑凹部为球窝衬套提供润滑油。
附图说明
图1为本发明专利球窝衬套零件外廓图；
图2为本发明专利球窝衬套结构剖视图；
图3为本发明专利球窝衬套使用状态图；
图4为本发明专利球窝衬套与副车架连接结构局部剖视图。
图中序号：1－球窝衬套，11－球窝套管，12－柱状壳体，13－球形支撑，14－密封圈，15－密封波纹管，16－密封支撑，17－锁紧环，18－控制臂端部，2－副车架，21－副车架上连接板，22－副车架下连接板，3－控制臂总成，4－螺栓，5－自锁螺母，31-缩颈结构，32-球窝，121-柱状壳体端部形成的斜面，131-球形支撑端部形成的斜面，40-润滑凹部。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，应当理解的是，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
参见图1和图2所示，一种用于汽车底盘悬架控制臂连接的球窝衬套1结构，包括球窝套管11、球型支撑13、柱状壳体12、密封波纹管15、密封圈14及锁紧环17；控制臂端部18连接中空的柱状壳体12，球窝套管11包括有球窝32和与球窝两端的缩颈结构31，球窝32设置于柱状壳体12的中空处，在球窝外壁与柱状壳体的内壁之间设置有球形支撑13；球窝套管11的上下均设置有密封波纹管15；密封波纹管15为两端开口不同的套筒结构，其开口大的一端通过锁紧环固定于柱状壳体的一端，开口小的一端穿入球窝套管并通过密封圈卡接并由锁紧环固定；在球型支撑和密封圈之间的球窝套管11套接有密封支撑16；在密封波纹管15、密封支撑16、球窝套管11与柱状壳体12之间形成储存润滑油的润滑室。
在柱状壳体12的上下两端的内侧斜切形成斜面121，球形支撑13的两端部的外侧斜切形成斜面131，使得柱状壳体两端形成的斜面121同球形支撑两端部形成的斜面131成90度-150度夹角，球窝套管的一部分、球形支撑的端部形成的斜面131与柱状壳体端部形成的斜面121组成一润滑凹部40，该润滑凹部40同润滑室相通。
球窝套管由圆柱管经内液压胀成型，包括有位于中部的球窝和与球窝两端连接的缩颈结构，缩颈结构的另一端连接圆柱管，其中，缩颈结构中外径小于圆柱管外径一端与球窝相连。球窝外璧直径大于圆柱管外壁直径。
球窝套管11为球形空心套管结构，经冲压工艺压入已嵌入壳体的球形支撑13中，由过盈配合限制套管轴向运动，该过盈量配合球形支撑的聚甲醛材料产生的轴向刚度，与径向刚度比值能够达到1：1比率，远远高于橡胶衬套的1：5～1：30。
柱状壳体12内嵌入球形支撑13，球窝套管11通过冲压方式压入球形支撑，在球窝套管两端缩颈处卡入密封支撑16，并将已卡接密封圈14的密封波纹管15穿入球窝套管，在波纹管内注入润滑脂，用锁紧环17固定于柱状壳体的卡槽内。
球窝套管11的摆动空间由柱状壳体12两端开口角度限制，套管两端缩颈根据控制臂摆动空间角度进行设计。
球形支撑13为内球形结构，材料为抗压缩低摩擦的聚甲醛材料，套管在球形支撑内的转动和摆动基本不受摩擦约束，提供极低的扭转刚度，同时该材料的高抗压缩性产生的变形刚度可以5～10倍于橡胶衬套。
柱状壳体由圆柱管机加工成型，包含内球窝座和柱状壳体外壁两端圆环卡槽。
密封支撑内壁同缩颈结构的外壁形状相配合。密封支撑的一端同密封圈紧密接触，防止润滑油的泄漏。在本实施例中密封支撑同密封圈接触的一端设置有一圆台，在本发明的其它实施例中可以不设置圆台。
密封波纹管15与球窝套管外套配合端卡接密封圈14，并通过锁紧环17固定于壳体卡槽处，在其内部填充润滑脂。
球窝衬套通过焊接将控制臂焊接臂18与衬套连接为一体。
参见图3和图4所示，在使用时，将汽车底盘多连杆悬架控制臂3安装端放置于副车架2控制臂安装支架内，然后用标准汽车用螺栓4依次穿过副车架上连接板21、控制臂衬套的球窝套管、副车架下连接板22，然后在副车架外侧露出的螺栓端部拧上自锁螺母5，并用扭矩扳手固定至规定力矩。由于扭矩固定作用，球窝套管与副车架不产生相对位移，而由于球窝衬套结构特性，控制臂沿副车架轴线方向扭转刚度较小，扭转角度不受限制，而来自副车架的纵向力和侧向力受球窝衬套高径向刚度、轴线刚度限制，引起的控制臂冲击变形极小，很大程度上保证了车辆在冲击下的安全性能。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。
Claims (9)
1.汽车底盘悬架控制臂连接的球窝衬套，其特征在于：包括球窝套管、球形支撑、柱状壳体、密封波纹管、密封圈及锁紧环；控制臂端部连接中空的柱状壳体，球窝套管包括有球窝和与球窝两端连接的缩颈结构，球窝设置于柱状壳体的中空处，在球窝外壁与柱状壳体的内壁之间设置有球形支撑；球窝套管的上下均设置有密封波纹管；密封波纹管为两端开口不同的套筒结构，其开口大的一端通过锁紧环固定于柱状壳体的一端，开口小的一端穿入球窝套管并通过密封圈卡接并由锁紧环固定；在球形支撑和密封圈之间的球窝套管套接有密封支撑；在密封波纹管、密封支撑、球窝套管与柱状壳体之间形成储存润滑油的润滑室；在柱状壳体的上下两端的内侧斜切形成斜面，球形支撑的两端部的外侧斜切形成斜面，使得柱状壳体两端形成的斜面同球形支撑两端部形成的斜面成夹角，球窝套管的一部分、球形支撑的端部形成的斜面与柱状壳体端部形成的斜面组成一润滑凹部，该润滑凹部同润滑室相通。
2.根据权利要求1所述的汽车底盘悬架控制臂连接的球窝衬套，其特征在于：球窝套管由圆柱管经内液压胀成型，包括有位于中部的球窝和与球窝两端连接的缩颈结构，缩颈结构的另一端连接圆柱管，其中，缩颈结构中外径小于圆柱管外径一端与球窝相连。
3.根据权利要求2所述的汽车底盘悬架控制臂连接的球窝衬套，其特征在于：所述球窝外壁直径大于圆柱管外壁直径。
4.根据权利要求1所述的汽车底盘悬架控制臂连接的球窝衬套，其特征在于：所述球形支撑为聚甲醛材料压聚成型，具有高抗压缩低摩擦性能。
5.根据权利要求1所述的汽车底盘悬架控制臂连接的球窝衬套，其特征在于：所述柱状壳体由圆柱管机加工成型，包含内球窝座和柱状壳体外壁两端圆环卡槽。
6.根据权利要求1所述的汽车底盘悬架控制臂连接的球窝衬套，其特征在于：所述密封支撑内壁同缩颈结构的外壁形状相配合。
7.根据权利要求6所述的汽车底盘悬架控制臂连接的球窝衬套，其特征在于：所述密封支撑的一端同密封圈紧密接触，防止润滑油的泄漏。
8.根据权利要求1或6或7所述的汽车底盘悬架控制臂连接的球窝衬套，其特征在于：所述密封支撑同密封圈接触的一端设置有一圆台。
9.根据权利要求1所述的汽车底盘悬架控制臂连接的球窝衬套，其特征在于：柱状壳体两端形成的斜面同球形支撑两端部形成的斜面成90度-150度夹角。
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