CN103395349B - 用于车辆的导向臂及具有该导向臂的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于车辆的导向臂及具有该导向臂的车辆，其中该导向臂包括：外纵臂，外纵臂中空且沿前后方向延伸，外纵臂内固定有前支撑和后支撑；内纵臂，内纵臂设在外纵臂内，内纵臂固定在前支撑与后支撑上；下支撑臂，下支撑臂的一端固定在外纵臂的后端，下支撑臂的另一端设置有下支撑臂衬套；牵引臂，牵引臂的后端固定在前支撑上，牵引臂的前端设置有牵引臂衬套；转向节，转向节具有第一和第二连接部，第一连接部适于穿过外纵臂的侧壁以连接至内纵臂，第二连接部与外纵臂相连。本发明的导向臂可以提高车辆制动时的稳定性。

Description

用于车辆的导向臂及具有该导向臂的车辆

技术领域

本发明涉及汽车构造技术领域，尤其是涉及一种用于车辆的导向臂及具有该导向臂的车辆。

背景技术

悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间用于传力的连接装置的总称，其作用是传递车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。

制动稳定性是指汽车在制动过程中维持直线行驶的能力或按预定弯道行驶的能力。在汽车制动时，有时会出现制动跑偏、后轴侧滑或前轮失去转向能力等现象，从而造成汽车失去控制而离开原来的行驶方向，甚至发生撞入对方车辆行驶车道、下沟、滑下山坡等危险情况。

传统用于车架的导向臂在制动时稳定性较差，容易发生危险，而且传统车架的导向臂结构复杂，加工难度大，成本高。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种用于车辆的导向臂，该导向臂可以提高车辆制动时的稳定性。

本发明的另一个目的在于提出一种车辆，该车辆包括上述的导向臂。

根据本发明的一个方面,提出了一种用于车辆的导向臂，包括：外纵臂，所述外纵臂中空且沿前后方向延伸，所述外纵臂内固定有前支撑和位于所述前支撑后面的后支撑；内纵臂，所述内纵臂设在所述外纵臂内，所述内纵臂的前端固定在所述前支撑上且所述内纵臂的后端固定在所述后支撑上；下支撑臂，所述下支撑臂的一端固定在所述外纵臂的后端，所述下支撑臂的另一端设置有下支撑臂衬套；牵引臂，所述牵引臂的后端固定在所述前支撑上，所述牵引臂的前端设置有牵引臂衬套；以及转向节，所述转向节具有第一连接部和第二连接部，所述第一连接部适于穿过所述外纵臂的侧壁以连接至所述内纵臂，所述第二连接部与所述外纵臂相连。

根据本发明的用于车辆的导向臂，可通过使用特定的抗弯刚度的内纵臂与外纵臂，在牵引臂及下支撑臂的配合下，产生刚柔耦合运动及变形，达到前束值随制动强度增加而变大的效果，从而提高制动稳定性的能力。

另外，根据本发明的用于车辆的导向臂，还可以具有如下附加技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述前支撑构造为扁管状。由此，前支撑可以更好地将车辆制动时的力矩分配给内纵臂和外纵臂，使内纵臂与外纵臂产生形变以提高车辆的制动稳定性。

根据本发明的一些实施例，所述牵引臂构造为管状结构且横截面为圆形，所述前支撑一体地形成在所述牵引臂的后端。由此，可以方便地形成前支撑，且前支撑与牵引臂整体强度更高。

根据本发明的一些实施例，所述前支撑的宽度小于所述前支撑的长度，并且所述前支撑的宽度小于所述前支撑的高度。

根据本发明的一些实施例，所述外纵臂的横截面为矩形，所述外纵臂的顶壁和底壁上分别形成有相对的塞焊孔，所述前支撑通过所述塞焊孔与所述外纵臂塞焊成一体，所述塞焊孔的长度小于所述前支撑的长度。

根据本发明的一些实施例，所述内纵臂构造为平板状，所述内纵臂的两端分别与所述前支撑和所述后支撑焊接成一体。

根据本发明的一些实施例，所述内纵臂平行于所述外纵臂的两竖直侧壁。

根据本发明的一些实施例，所述第一连接部与所述前支撑的距离小于所述第一连接部与所述后支撑的距离。由此，可以使内纵臂和外纵臂更好地产生形变以提高车辆的制动稳定性。

根据本发明的一些实施例，

所述牵引臂衬套包括：

第一衬套体以及套设在所述第一衬套体外面的第一套管，所述第一套管固定在所述牵引臂的前端，所述第一衬套体的轴向与所述车辆的宽度方向大体平行；

所述下支撑臂衬套包括：

第二衬套体以及套设在所述第二衬套体外面的第二套管，所述第二套管固定在所述下支撑臂上，所述第二衬套体的轴向与所述车辆的长度方向大体平行。

由此，可以使内纵臂和外纵臂更好地产生形变以提高车辆的制动稳定性。

根据本发明的另一方面，提出了一种车辆，该车辆包括导向臂，所述导向臂为根据本发明上述的用于车辆的导向臂。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的导向臂的立体图；

图2是根据本发明一个实施例的导向臂的另一视角的立体图；

图3是根据本发明一个实施例的导向臂的侧视图；

图4是根据本发明一个实施例的导向臂的俯视图；

图5是沿图4中L-L的剖视图；

图6是沿图4中M-M的剖视图；

图7是根据本发明一个实施例的导向臂的受力示意图。

附图标记：

导向臂100；

外纵臂1，塞焊孔11；

前支撑21，后支撑22，过渡段23；

内纵臂3；

下支撑臂4，下支撑臂衬套41，第二衬套体411，第二套管412；

牵引臂5，牵引臂衬套51，第一衬套体511，第一套管512；

转向节6，第一连接部61，第二连接部62。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参考图1-图7描述根据本发明实施例的导向臂100，该导向臂100适用于车辆，在本发明的描述中，参照图1所示，X向表示车辆的前后方向即长度方向，Y向表示车辆的左右方向即宽度方向，Z向表示车辆的上下方向即高度方向。

根据本发明一个实施例的导向臂100包括外纵臂1、内纵臂3、下支撑臂4、牵引臂5和转向节6。

如图1、图6-图7所示，外纵臂1中空，也就是说，外纵臂1为中空结构。外纵臂1沿前后方向延伸，具体地，外纵臂1可以构造为中空的长条形管状结构，外纵臂1的前端和后端均敞开。

如图5所示，外纵臂1内固定有前支撑21和位于前支撑21后面的后支撑22，例如，前支撑21和后支撑22分别与外纵臂1的内壁面如顶壁和底壁固定。优选地，前支撑21位于外纵臂1内部的前端，即位于外纵臂1的前开口处。后支撑22位于外纵臂1内部的后端，即位于外纵臂1的后开口处。

如图5所示，内纵臂3设在外纵臂1内，内纵臂3的前端固定在前支撑21上且内纵臂3的后端固定在后支撑22上，例如内纵臂3与前支撑21可焊接成一体，内纵臂3的后端与后支撑22可焊接成一体。

由于内纵臂3与前支撑21和后支撑22固定，而前支撑21与后支撑22与外纵臂1相固定，因此内纵臂3被间接地固定在外纵臂1内。

下支撑臂4的一端固定在外纵臂1的后端，具体地，下支撑臂4的一端固定在外纵臂1的内侧的后端，这里的内侧指的是车辆的内侧。下支撑臂4的另一端设置有下支撑臂衬套41，下支撑臂4的该另一端适于通过下支撑臂衬套41与车辆的车身相连。

牵引臂5的后端固定在前支撑21上，牵引臂5的前端设置有牵引臂衬套51，牵引臂5从后向前分别向内向前延伸。牵引臂5的前端设置有牵引臂衬套51，其中牵引臂5适于通过该牵引臂衬套51与车身相连。

如图2所示，转向节6具有第一连接部61和第二连接部62，转向节6适于通过该第一连接部61与第二连接部62与外纵臂1和内纵臂3相连。

具体而言，如图2所示，第一连接部61适于穿过外纵臂1的外侧壁以连接至内纵臂3，例如，外纵臂1上可形成有开口，开口处可设置有安装座，安装座可以与内纵臂3焊接成一体，第一连接部61可以是衬套结构，该衬套结构可固定在该安装座上。

同样，第二连接部62适于与外纵臂1相连，具体地，外纵臂1的外侧壁上可设置有另一安装座，第二连接部62可以是衬套结构，该衬套结构可固定在该另一安装座上。从而，转向节6通过第一连接部61和第二连接部62分别与内纵臂3和外纵臂1相连。

但是，应当理解的是，关于转向节6与内纵臂3和外纵臂1的固定方式不限于此。

其中，前支撑21构造成适于将牵引臂5传递至前支撑21上的力矩适宜地分配给内纵臂3与外纵臂1，从而使内纵臂3与外纵臂1产生不同的形变，提高车辆制动时的稳定性。

具体而言，参照图7所示，在车辆制动时，内纵臂3和外纵臂1在转向节6的第一连接部61和第二连接部62处承受制动力Fz，该制动力Fz由下支撑臂衬套41及牵引臂衬套51分担，分别为F1与力F2，在该制动力的作用下，下支撑臂衬套41将位移N1，牵引臂5将位移N2，N1与N2大小基本一致，为了使内纵臂3与外纵臂1产生变形，则需要牵引臂5产生转动，因此需要在牵引臂衬套51处产生较大的力，该力的大小等于刚度与位移的乘积，因此需牵引臂衬套51具有较大的Y向刚度，根据衬套径向刚度较大的特性，要求牵引臂衬套51的第一衬套体511的轴向大体与Y向平行。

同时，前支撑21在外纵臂1前边界处参考点O1处存在大小为H×F2的弯矩，因此内纵臂3在前支撑21形心处将承受内力F3和内弯矩M1，该F3和M1是外纵臂1对内纵臂3约束所致，外纵臂1也因此承受相应的反作用力及力矩。在力的作用下，内纵臂3与外纵臂1会产生各自的变形量，而变形的差值决定了制动时产生前束值的大小及方向，因此前支撑21的作用相当于力矩的分配器，对于不同车辆而言，可以预先设定前支撑21所具有的扭转刚度，从而使内纵臂3与外纵臂1获得理想的变形量，进而提高车辆制动时的稳定性。

同时借助欧拉梁及Timoshenko梁理论，不同抗弯刚度的内纵臂3与外纵臂1各自构成二次超静定梁，通过在两端进行耦合，并共同形成一个耦合的超静定梁系统，在牵引臂5及下支撑臂4的刚性运动时，可以形成足够的边界条件，由此可以计算出外纵臂1在第二连接部62处的Y向变形与内纵臂3在第一连接部61处的Y向变形（计算方法为现有技术），从而可以达到有效的控制制动时的前束值，由此获得良好的制动稳定性。

由此，根据本发明实施例的导向臂100，可通过使用特定的抗弯刚度的内纵臂3与外纵臂1，在牵引臂5及下支撑臂4的配合下，产生刚柔耦合运动及变形，达到前束值随制动强度增加而变大的效果，从而提高制动稳定性的能力。其中，需要说明的是，对于内纵臂3与外纵臂1的特定抗弯强度，可以根据不同车辆适应性选定，从而获得较佳的制动稳定性。

根据本发明的一个优选实施例，前支撑21构造为扁管状，这样在小的扭转角下，该扁管状的前支撑21可视为弹簧。当然，应当理解的是，本发明并不限于此，在本发明的另一些实施例中，前支撑21还可以构造为衬套结构、深沟球轴承、弹性板等。上述实施例中前支撑21构造成扁管状结构只是一种较优选的方式，不能理解为是对本发明的一种限制。

进一步，牵引臂5构造为管状结构且横截面为圆形，前支撑21一体地形成在牵引臂5的后端，换言之，前支撑21可由牵引臂5的后端部通过模具压扁、拉伸而成，可以理解，在将圆形的管状变为扁平的管状时，在二者中间会形成一段过渡段23，如图1所示。可以理解的是，该扁管状的前支撑21的横截面可以是大体矩形，例如可以是标准的矩形形状，当然也可以是与标准矩形近似的大致矩形形状。

当然，可以理解的是，本发明并不限于此，在本发明的另一些实施例中，前支撑21与牵引臂5也可以是分别加工制造的，然后可通过焊接工艺焊接成一体。

优选地，呈扁管状的前支撑21的宽度（Y方向）小于前支撑21的长度（X方向），并且前支撑21的宽度小于前支撑21的高度（Z方向）。由此，前支撑21可以更好地分配力矩，以提高车辆制动时的稳定性。

参照图6所示，外纵臂1的横截面为矩形，这里的矩形应当理解为大体矩形，例如既可以是标准的矩形形状，当然也可以是与标准矩形近似的大致矩形形状。外纵臂1的顶壁和底壁上分别形成有彼此相对的塞焊孔11，前支撑21通过该塞焊孔11与外纵臂1焊接成一体。

由此，方便前支撑21与外纵臂1固定成一体结构。优选地，塞焊孔11的长度小于前支撑21的长度，这样前支撑21能够更好地将力矩分配给内纵臂3和外纵臂1，促使内纵臂3和外纵臂1产生适宜的变形量，从而获得理想的变形差值，进而提高车辆制动时的稳定性。

内纵臂3构造为平板状，内纵臂3的前后两端分别与前支撑21和后支撑22焊接成一体。内纵臂3与前支撑21和后支撑22采用焊接固定可以提高端部的固定强度，同时在车辆制动时，内纵臂3可以很好地产生形变，如朝向内侧弯曲变形。

进一步，内纵臂3平行于外纵臂1的两竖直侧壁，这样在车辆制动时，内纵臂3更易产生形变。更进一步，内纵臂3与外纵臂1的两竖直侧壁的距离相等，这样可预留足够的空间使内纵臂3产生形变。

参照图2所示，第一连接部61与前支撑21的距离小于第一连接部61与后支撑22的距离，即第一连接部61更靠近内纵臂3的前端，这样将第一连接部61设置在更靠近前支撑21的位置可以促进内纵臂3产生形变。

根据本发明的一些优选实施例，牵引臂衬套51包括第一衬套体511以及套设在第一衬套体511外面的第一套管512，第一套管512固定在牵引臂5的前端，第一衬套体511的轴向与车辆的宽度方向即Y向大致平行。同样，下支撑臂衬套41包括第二衬套体411以及套设在第二衬套体411外面的第二套管412，第二套管412固定在下支撑臂4的一端，第二衬套体411的轴向与车辆的长度方向即X向大致平行。

上述的第一衬套体511和第二衬套体411可以均为橡胶件，第一衬套体511可对应第压装在第一套管512内，第一套管512与牵引臂5可焊接成一体。第二衬套体411可对应第压装在第二套管412内，第二套管412与下支撑臂4可焊接成一体。

其中，上述第一衬套体511的轴向大致平行于车辆的宽度方向，由此可在牵引臂衬套51处产生较大的力，在该力的作用下可促使内纵臂3与外纵臂1产生所需的形变。同样，上述第二衬套体411的轴向大致平行于车辆的长度方向，由此，可在下支撑臂衬套41处产生较大的力，在该力的作用下可促使内纵臂3与外纵臂1产生所需的形变。

需要说明的是，上述第一衬套体511的轴向与Y向大体平行可以理解为：第一衬套体511的轴向与Y向平行，或者第一衬套体511的轴向与Y向之间的夹角很小，例如优选在10°以内，因此称为大体平行。同样，上述第二衬套体411的轴向与X向大体平行可以理解为：第二衬套体411的轴向与X向平行，或者第二衬套体411的轴向与X向之间的夹角很小，例如优选在10°以内，因此称为大体平行。

根据本发明的一个优选实施例，导向臂100为金属件。由此，利用金属结构变形的方法，可以提高制动时车轮的响应速度，缩短反应时间，制动的轨迹精度更易保持，安全性更好

整体而言，根据本发明一个实施例的用于车辆的导向臂100，可以具有如下附加技术特征：

1）在内纵臂3、外纵臂1、牵引臂5及下支撑臂4的共同配合下，产生刚柔耦合运动及变形，达到前束值随制动强度增加而变大的效果，从而提高制动稳定性；

2）下支撑臂衬套41焊接在下支撑臂4的一端，其第二衬套体411的轴向大体与X向平行，同时牵引臂衬套51位于牵引臂5的前端，其第一衬套体511的轴向大体与Y向平行，以便将制动的约束反力转化为可以利用的弯矩，以便施加到内纵臂与外纵臂上，促进内纵臂与外纵臂产生形变；

3）在大大提高制动稳定性的同时，还有利于悬架整体性能的综合提高；

下面简单描述根据本发明实施例的车辆。

根据本发明一个实施例的车辆，包括根据本发明上述实施例中描述的导向臂100。

可以理解，根据本发明实施例的车辆的其它构成例如发动机、变速器、制动系统等均已为现有技术，且为本领域的普通技术人员所熟知，因此这里不再一一详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于车辆的导向臂，其特征在于，包括：

外纵臂，所述外纵臂中空且沿前后方向延伸，所述外纵臂内固定有前支撑和位于所述前支撑后面的后支撑；

内纵臂，所述内纵臂设在所述外纵臂内，所述内纵臂的前端固定在所述前支撑上且所述内纵臂的后端固定在所述后支撑上；

下支撑臂，所述下支撑臂的一端固定在所述外纵臂的后端，所述下支撑臂的另一端设置有下支撑臂衬套；

牵引臂，所述牵引臂的后端固定在所述前支撑上，所述牵引臂的前端设置有牵引臂衬套；以及

转向节，所述转向节具有第一连接部和第二连接部，所述第一连接部适于穿过所述外纵臂的侧壁以连接至所述内纵臂，所述第二连接部与所述外纵臂相连。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的导向臂，其特征在于，所述前支撑构造为扁管状。

3.根据权利要求2所述的用于车辆的导向臂，其特征在于，所述牵引臂构造为管状结构且横截面为圆形，所述前支撑一体地形成在所述牵引臂的后端且所述前支撑与所述牵引臂的后端之间形成有过渡段。

4.根据权利要求2所述的用于车辆的导向臂，其特征在于，所述前支撑的宽度小于所述前支撑的长度，并且所述前支撑的宽度小于所述前支撑的高度。

5.根据权利要求2所述的用于车辆的导向臂，其特征在于，所述外纵臂的横截面为矩形，所述外纵臂的顶壁和底壁上分别形成有相对的塞焊孔，所述前支撑通过所述塞焊孔与所述外纵臂塞焊成一体，所述塞焊孔的长度小于所述前支撑的长度。

6.根据权利要求5所述的用于车辆的导向臂，其特征在于，所述内纵臂构造为平板状，所述内纵臂的两端分别与所述前支撑和所述后支撑焊接成一体。

7.根据权利要求6所述的用于车辆的导向臂，其特征在于，所述内纵臂平行于所述外纵臂的两竖直侧壁。

8.根据权利要求1所述的用于车辆的导向臂，其特征在于，所述第一连接部与所述前支撑的距离小于所述第一连接部与所述后支撑的距离。

9.根据权利要求1所述的用于车辆的导向臂，其特征在于，

所述牵引臂衬套包括：

第一衬套体以及套设在所述第一衬套体外面的第一套管，所述第一套管固定在所述牵引臂的前端，所述第一衬套体的轴向与所述车辆的宽度方向大体平行；

所述下支撑臂衬套包括：

第二衬套体以及套设在所述第二衬套体外面的第二套管，所述第二套管固定在所述下支撑臂上，所述第二衬套体的轴向与所述车辆的长度方向大体平行。

10.一种车辆，其特征在于，包括导向臂，所述导向臂为根据权利要求1-9中任一项所述的用于车辆的导向臂。