CN104924886B - 一种抗扭拉杆及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明针对现有的大衬套橡胶体疲劳寿命较低等缺陷，提供一种抗扭拉杆及汽车，包括杆体、固定于杆体的两端的大端套筒和小端套筒，大端衬套包括中心设有内孔的X形内管、橡胶主簧和橡胶限位块，X形内管的周部设有四个内凹弧形面，以大端套筒中心轴为z轴，以大端套筒和小端套筒圆心连线为x轴，以同时垂直于x和z轴并过大端套筒圆心的直线为y轴，四个内凹弧形面包括位于x轴方向上并对称设置于内孔两侧的两个限位块支撑面和位于y轴方向上并对称设置于内孔两侧的两个主簧支撑面，限位块支撑面上固定有橡胶限位块，主簧支撑面上固定有橡胶主簧，橡胶主簧的另一端与大端套筒固定连接。本发明提高了主簧橡胶和橡胶限位块的疲劳寿命。

Description

一种抗扭拉杆及汽车

技术领域

本发明涉及汽车悬置系统领域，尤其涉及一种汽车抗扭拉杆。

背景技术

抗扭拉杆是连接动力总成和副车架的重要零件，如图1所示，传统的抗扭拉杆通常包括金属连接杆11以及连接杆11两端的支架，两端的支架内均设置有衬套，一端为大衬套14，另一端为小衬套15。大衬套和小衬套均由内管、外管、橡胶体硫化固定在一起，小衬套15的内管与动力总成相连，大衬套14的内管与副车架相连。这样，抗扭拉杆可控制动力总成的运动，同时减少动力总成的振动向副车架的传递，提高整车NVH(Noise噪声、Vibration振动、Harshness声振粗糙度)性能。

如图2所示，传统大衬套是由内管16，外管17、橡胶体18硫化固定在一起，因所述大衬套的内管16为圆筒形内管，在大衬套的长期工作受力过程中，所述橡胶体18与所述大衬套内管16的粘接强度难以承受长期的应力作用，导致所述橡胶体18的疲劳寿命较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有的大衬套橡胶体的疲劳寿命较低等缺陷，提供一种抗扭拉杆。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

提供一种抗扭拉杆，包括杆体、大端套筒和小端套筒，所述大端套筒和小端套筒分别固定于所述杆体的两端，所述大端套筒内设有大端衬套，所述小端套筒内设有小端衬套，其中，所述大端衬套包括中心设有内孔的X形内管、橡胶主簧和橡胶限位块，所述X形支撑件的周部设有四个内凹弧形面，以所述大端套筒的中心轴为z轴，以所述大端套筒和小端套筒的圆心连线为x轴，以同时垂直于所述x轴以及z轴并过所述大端套筒圆心的直线为y轴，所述四个内凹弧形面包括位于所述x轴方向上并分别对称设置于所述内孔两侧的两个限位块支撑面和位于所述y轴方向上并分别对称设置于所述内孔两侧的两个主簧支撑面，所述限位块支撑面上固定有所述橡胶限位块，所述主簧支撑面上固定有橡胶主簧，所述橡胶主簧的另一端与所述大端套筒固定连接。

进一步地，所述限位块支撑面为圆滑弧面，所述橡胶限位块与所述圆滑弧面硫化连接。这样，因抗扭拉杆工作时，所述大端衬套的受力方向为所述大端衬套和所述小端衬套的连线方向。因此，所述橡胶限位块主要受压缩力。所述大衬套X形内管的限位块支撑面为弧面，弧面为圆滑的圆弧面，且弧面面积比平面面积大，即与限位块的接触面较大，在橡胶限位块碰撞时，可分散限位块的应力，提高橡胶限位块的疲劳寿命。

进一步地，所述主簧支撑面包括一平面和与分别所述平面的两端平滑连接的小圆弧面，所述橡胶主簧与所述平面及其两端的所述小圆弧面硫化连接。这样，因抗扭拉杆工作时，所述大端衬套的受力方向为所述大端衬套和所述小端衬套的连线方向。因此，橡胶主簧主要受剪切力。所述两个主簧支撑面不是单纯的圆弧面，而是由两个半径较小的圆弧面和一段平面组成，圆弧面与平面为相切关系。在橡胶主簧承受剪切应力时，所述平面两端的小圆弧面可分散所述橡胶主簧的应力，提高橡胶主簧的疲劳寿命。

进一步地，所述限位块支撑面的圆滑弧面的弧面半径为R1，所述主簧支撑面的小圆弧面的弧面半径为R2，所述R1:R2为(2.5-3.5):1，更优选为3:1。这样，因橡胶主簧在工作时主要受剪切力，如果R1和R2采用相等半径的圆弧面，在橡胶主簧与主簧支撑面的接触边缘应力最大，最容易撕裂。而采用所述限位块支撑面的圆滑弧面的弧面半径R1大于所述主簧支撑面的小圆弧面的弧面半径R2这样的设计，可减小橡胶主簧与主簧支撑面的接触边缘处的应力，提高橡胶主簧的疲劳寿命。

进一步地，所述大端衬套还包括至少两片独立的内骨架，每一片所述内骨架分别位于所述橡胶主簧和所述大端套筒之间，每一片所述内骨架的一端与所述橡胶主簧固定连接，每一片所述内骨架的另一端与所述大端套筒固定连接。这样，本发明抗扭拉杆，大端衬套通过所述内骨架固定在拉杆大端套筒上。采用此设计，内骨架为独立的两片，制作过程中可以先将所述橡胶主簧与所述内骨架和X形内管固定连接，然后再将所述内骨架与所述大端套筒连接，这样就省略了现有技术中大衬套的外管部分，节省了外管的材料、制造和物流成本。并且所述内骨架在硫化后可随橡胶的收缩而向内移动，因此所述大端衬套硫化后不会产生残余应力，可省去缩径工序，节省了缩径设备的投入及缩径的工序成本。

进一步地，所述每一片内骨架均为具有向外翻边结构的板状支撑件，所述板状支撑件的内侧端与所述橡胶主簧硫化连接，所述板状支撑件的外侧端通过所述向外翻边结构与所述大端套筒铆接固定。这样，本发明抗扭拉杆，大端衬套通过所述内骨架的翻边结构铆接在所述大端套筒上。因采用翻边结构的内骨架，所述内骨架与橡胶主簧硫化后，此时翻边结构为展开状态，当进一步将所述内骨架与所述大端套筒固定时，再将所述翻边结构与所述大端套筒铆接，这样工艺简单，便于规模生产与加工。

进一步地，所述大端套筒设有与所述内骨架相配合的凹槽，所述板状支撑件通过所述向外翻边结构在所述凹槽处与所述大端套筒铆接固定。这样，在装配过程中，所述内骨架在与所述橡胶主簧硫化时先不进行折弯，等与所述大端套筒铆接时才进行折弯，卡在大端套筒上，便于安装固定。

进一步地，所述大端套筒设有与所述橡胶限位块相配合的限位平面。这样，所述平面与所述橡胶限位块配合，所述平面与X形内管的限位块支撑面之间的间隙决定了衬套的最大行程，可有效控制动力总成的极限位移。

进一步地，所述橡胶限位块为锥形台，所述锥形台的大径端与所述大端套筒的限位块支撑面硫化连接，所述锥形台的小径端与所述限位平面相配合，所述小径端与所述限位平面之间设有间隙，所述间隙为2-4mm，优选为3mm。该间隙保证怠速工况下，橡胶限位块与所述限位平面不接触，以获得良好的NVH性能。而当受力较大时，限位块又能马上接触所述限位平面，以控制动力总成的位移。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种汽车，包括动力总成、副车架和所述的抗扭拉杆，所述动力总成与所述小端衬套固定连接，所述副车架与所述大端衬套的X形内管固定连接。

现有技术的抗扭拉杆，因大衬套内管为圆筒形结构，本发明的发明人研究发现，这种圆筒形结构的内管因其与橡胶体的粘接面仅限于所述圆筒形结构的外周面，粘接面积有限，难以承受长期的应力作用，导致所述橡胶体的疲劳寿命较低。同时，本发明的发明人研究发现，即使通过简单放大圆筒形内管，实现扩大粘结面积以承受较大冲击，但这样，一方面，往往会把所述圆筒形内管做的比较大且笨重，这就大大增加了大衬套内管的重量，且造成了材料成本的浪费，另一方面，扩大面积受限于圆筒形结构，不能实质解决承受较大振幅冲击的问题。基于上述问题的研究，本发明的发明人设计了一种包括X形结构内管的抗扭拉杆，这种内管的周部设有四个内凹弧形面，采用该设计，因弧形面的面积较大，可保证与橡胶体(橡胶主簧和橡胶限位块)有足够的粘接面积，大大提高了与橡胶的粘接强度，可承受较大振幅的冲击力；同时减小了橡胶主簧和橡胶限位块工作时的应力，提高了所述大端衬套的疲劳寿命；并且在保证足够螺栓安装面的前提下可最大限度降低所述大端衬套的重量。

附图说明

图1是现有技术的抗扭拉杆示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本发明的一实施例的抗扭拉杆示意图；

图4是图3的A-A剖视图；

图5是图3的B-B剖视图；

图6是本发明的一实施例的杆体、大端套筒和小端套筒示意图；

图7是本发明的一实施例的X形内管示意图。

说明书附图中的附图标记如下：

1、杆体；2、大端套筒；3、小端套筒；4、大端衬套；5、小端衬套；6、X形内管；7、橡胶主簧；8、橡胶限位块；61、内孔；62、主簧支撑面；63、限位块支撑面；9、内骨架；21、凹槽；22、限位平面；11、连接杆；14、大衬套；15、小衬套；16、内管；17、外管；18、橡胶体。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“左”、“右”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于相应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。

例如本发明中，在所述大端套筒2和小端套筒3的圆心连线的x轴上，以大端衬套4的内孔61为原点，则在所述连线方向上的两个限位块支撑面63相对于内孔61是“左”“右”对称设置；以所述大端套筒2的中心轴为z轴，垂直于所述x轴以及z轴的方向的y轴上，两个主簧支撑面62相对于内孔61则是“上”“下”对称设置。

如图3和图7所示，本发明一实施例提供的一种抗扭拉杆，包括杆体1、大端套筒2和小端套筒3，所述杆体1包括由两根斜支撑柱构成的梯形稳固结构，所述斜边支撑柱之间还连接固定有加强筋，所述杆体1的两端分别连接固定有大端套筒2和小端套筒3，所述大端套筒2内设有大端衬套4，所述小端套筒3内设有小端衬套5，其中，所述大端衬套4包括中心设有内孔61的X形内管6、橡胶主簧7和橡胶限位块8，所述X形内管6的周部设有四个内凹弧形面，所述四个内凹弧形面包括分别位于所述内孔61左右并对称设置的两个限位块支撑面，和分别位于所述内孔61上下并对称设置的两个主簧支撑面62，所述限位块支撑面上固定有所述橡胶限位块8，所述主簧支撑面62上固定有橡胶主簧7，所述橡胶主簧7的另一端与所述大端套筒2固定连接。

本实施例中，所述X形内管6包括内孔61，所述内孔61用于与副车架固定连接。所述内孔61垂直于z轴的所有断面为同心圆。如图7所示，所述X形内管6的内孔61左右两侧设有限位块支撑面63，所述限位块支撑面63为圆滑弧面，所述圆滑弧面的弧面半径R1，所述橡胶限位块8与所述圆滑弧面硫化连接。这样，因抗扭拉杆工作时，所述大端衬套4的受力方向为所述大端衬套4和所述小端衬套5的连线方向。因此，所述橡胶限位块8主要受压缩力。所述大衬套内管X形内管6的限位块支撑面63为弧面，弧面为圆滑的圆弧面，且弧面半径R1较大，即与限位块的接触面较大，在橡胶限位块8碰撞时，可分散限位块的应力，提高橡胶限位块8的疲劳寿命。本实施例中，所述主簧支撑面62包括一平面和与分别所述平面的两端平滑连接的小圆弧面，所述小圆弧面的弧面半径为R2，所述橡胶主簧7与所述平面及其两端的所述小圆弧面硫化连接。这样，因抗扭拉杆工作时，所述大端衬套4的受力方向为所述大端衬套4和所述小端衬套5的连线方向。因此，橡胶主簧7主要受剪切力。所述两个主簧支撑面62不是单纯的圆弧面，而是由两个半径较小的圆弧面和一段平面组成，圆弧面与平面为相切关系。这样与橡胶主簧7的接触面很大，在橡胶主簧7承受剪切应力时，所述平面两端的小圆弧面可分散所述橡胶主簧7的应力，提高橡胶主簧7的疲劳寿命。

本实施例中，对于所述限位块支撑面63的弧面半径R1和主簧支撑面62的小圆弧面弧面半径R2进行特别设计，会取得更佳的效果，例如所述限位块支撑面63的圆滑弧面的弧面半径R1大于所述主簧支撑面62的小圆弧面的弧面半径R2，所述R1:R2为(2.5-3.5):1，更优选为3:1。这样，因橡胶主簧7在工作时主要受剪切力，如果R1和R2采用相等半径的圆弧面，在橡胶主簧7与主簧支撑面62的接触边缘应力最大，最容易撕裂。采用这样的设计，可减小橡胶主簧7与主簧支撑面62的接触边缘处的应力，提高橡胶主簧7的疲劳寿命。

本实施例中，所述橡胶限位块8特别设计为锥形台，所述锥形台的大径端与所述X行内管的限位块支撑面63硫化连接，所述锥形台的小径端与所述限位平面22相配合，所述小径端与所述限位平面22之间设有间隙，所述间隙约3mm。该间隙保证怠速工况下，橡胶限位块8与所述限位平面22不接触，以获得良好的NVH性能。而当受力较大时，限位块又能马上接触所述限位平面22，以控制动力总成的位移。

此外，本发明的发明人研究发现，因现有技术的抗扭拉杆的大衬套包括外管、内管和橡胶体，所述橡胶体分别与所述外管、内管硫化连接，该硫化工序在是高温高压下完成，硫化后橡胶体冷却收缩。因内管与外管均为钢管，不发生变形，橡胶体收缩后内部会产生一定的应力。如不消除此应力，衬套的疲劳性能会较差。因此，现有技术方案的衬套，在硫化后有一个缩径工序。在缩径前，外管的直径会略大于设计值，在缩径后直径减小，达到设计值。通过缩径工序，使外管的直径减小，橡胶体受挤压，以消除硫化后的残余应力。如上所述，为消除硫化后橡胶收缩产生的应力，硫化后需有缩径工序，但这增加了人力与时间等工序成本。为解决上述问题，本发明的发明人进行了如下改进：

如图4所示，本实施例的抗扭拉杆的大端衬套4、还包括至少两片独立的内骨架9，。在本实施例中，所述大端衬套4包括两片独立的、分别对应橡胶主簧7的内骨架9。每片所述内骨架9位于所述橡胶主簧7和所述大端套筒2之间，每片所述内骨架9的一端与所述橡胶主簧7固定连接，每片所述内骨架9的另一端与所述大端套筒2固定连接。这样，本发明抗扭拉杆，大端衬套4通过所述内骨架9固定在拉杆大端套筒2上。采用此设计，内骨架9为独立的两片，制作过程中可以先将所述橡胶主簧7与所述内骨架9和X形内管6硫化连接，然后再将所述内骨架9与所述大端套筒2连接，这样就省略了现有技术中大衬套的外管部分，因此可省去外管的材料、制作及物流成本。本实施例中，所述内骨架9为具有向外翻边结构的板状支撑件，所述板状支撑件的内侧端与所述橡胶主簧7硫化连接，所述板状支撑件的外侧端通过所述向外翻边结构与所述大端套筒2铆接固定。这样，本发明抗扭拉杆，大端衬套4通过所述内骨架9的翻边结构铆接在所述大端套筒2上。采用此设计，所述内骨架9在硫化后可随橡胶的收缩而向内移动，因此所述大端衬套4硫化后不会产生残余应力，可省去缩径工序，节省了缩径设备的投入及缩径的工序成本。并且因采用翻边结构的内骨架9，所述内骨架9与橡胶主簧7硫化后，此时翻边结构为展开状态，当进一步将所述内骨架9与所述大端套筒2固定时，再将所述翻边结构与所述大端套筒2铆接，这样工艺简单，便于规模生产与加工。

如图5所示，所述小端套筒3内设有小端衬套5，所述小端衬套5包括内管、外管和设于所述内管和外管之间的橡胶体，所述橡胶体与所述内管和外管硫化连接。所述小端衬套5没有特别设计，可以为本领域内的常规设计，只要能够实现小端衬套5的内管和动力总成的固定连接，同时减少动力总成的振动向副车架的传递，均可应用于本实施例的小端衬套5。

如图6所示，所述大端套筒2设有与所述内骨架9相配合的凹槽21，所述板状支撑件通过所述向外翻边结构在所述凹槽21处与所述大端套筒2铆接固定。这样，在装配过程中，每片所述内骨架9在与所述橡胶主簧7硫化时先不进行折弯，等与所述大端套筒2铆接时才进行折弯，卡在大端套筒2上，便于安装固定。所述大端套筒2还设有与所述橡胶限位块8相配合的限位平面22。这样，所述平面与所述橡胶限位块8配合，所述平面与X形内管6的限位块支撑面63之间的间隙决定了衬套的最大行程，可有效控制动力总成的极限位移。

本发明实施例中还提供了一种汽车，包括动力总成、副车架和所述的抗扭拉杆，所述动力总成与所述小端衬套5固定连接，所述副车架与所述大端衬套4的X形内管6固定连接，具体在此不进行详述。

本发明的一种抗扭拉杆，因包括X形结构的内管，这种内管的周部设有四个内凹弧形面，采用该设计，因弧形面的面积较大，可保证与橡胶体(橡胶主簧7和橡胶限位块8)有足够的粘接面积，大大提高了与橡胶的粘接强度，可承受较大振幅的冲击力；同时减小了橡胶主簧7和橡胶限位块8工作时的应力，提高了所述大端衬套4的疲劳寿命；并且在保证足够螺栓安装面的前提下可最大限度降低所述大端衬套4的重量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗扭拉杆，包括杆体、大端套筒和小端套筒，所述大端套筒和小端套筒分别固定于所述杆体的两端，所述大端套筒内设有大端衬套，所述小端套筒内设有小端衬套，其特征在于，所述大端衬套包括中心设有内孔的X形内管、橡胶主簧和橡胶限位块，所述X形内管的周部设有四个内凹弧形面，以所述大端套筒的中心轴为z轴，以所述大端套筒和小端套筒的圆心连线为x轴，以同时垂直于所述x轴以及z轴的直线为y轴，所述四个内凹弧形面包括位于所述x轴方向上并分别对称设置于所述内孔两侧的两个限位块支撑面和位于所述y轴方向上并分别对称设置于所述内孔两侧的两个主簧支撑面，所述限位块支撑面上固定有所述橡胶限位块，所述主簧支撑面上固定有橡胶主簧，所述橡胶主簧的另一端与所述大端套筒固定连接。

2.根据权利要求1所述的抗扭拉杆，其特征在于，所述限位块支撑面为圆滑弧面，所述橡胶限位块与所述圆滑弧面硫化连接。

3.根据权利要求2所述的抗扭拉杆，其特征在于，所述主簧支撑面包括一平面和分别与所述平面的两端平滑连接的小圆弧面，所述橡胶主簧与所述平面及其两端的所述小圆弧面硫化连接。

4.根据权利要求3所述的抗扭拉杆，其特征在于，所述限位块支撑面的圆滑弧面的弧面半径为R1，所述主簧支撑面的小圆弧面的弧面半径为R2，所述R1:R2为(2.5-3.5):1。

5.根据权利要求1所述的抗扭拉杆，其特征在于，所述大端衬套还包括至少两片独立的内骨架，每一片所述内骨架分别位于所述橡胶主簧和所述大端套筒之间，每一片所述内骨架的一端与所述橡胶主簧固定连接，每一片所述内骨架的另一端与所述大端套筒固定连接。

6.根据权利要求5所述的抗扭拉杆，其特征在于，每一片所述内骨架均为具有向外翻边结构的板状支撑件，所述板状支撑件的内侧端与所述橡胶主簧硫化连接，所述板状支撑件的外侧端通过所述向外翻边结构与所述大端套筒铆接固定。

7.根据权利要求6所述的抗扭拉杆，其特征在于，所述大端套筒设有与所述内骨架相配合的凹槽，所述板状支撑件通过所述向外翻边结构在所述凹槽处与所述大端套筒铆接固定。

8.根据权利要求2所述的抗扭拉杆，其特征在于，所述大端套筒设有与所述橡胶限位块相配合的限位平面。

9.根据权利要求8所述的抗扭拉杆，其特征在于，所述橡胶限位块为锥形台，所述锥形台的大径端与所述X形内管的限位块支撑面硫化连接，所述锥形台的小径端与所述限位平面相配合，所述小径端与所述限位平面之间设有间隙，所述间隙为2-4mm。

10.一种汽车，包括动力总成和副车架，其特征在于，还包括权利要求1-9任一项所述的抗扭拉杆，所述动力总成与所述小端衬套固定连接，所述副车架与所述大端衬套的X形内管固定连接。