CN107199872A - 一种动力总成的悬置结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力总成的悬置结构，包括悬置支架、悬置弹簧，悬置弹簧包括固定外壳、设置在固定外壳内的弹性元件、与弹性元件相连接的连接螺栓，连接螺栓向上伸出固定外壳，悬置支架上设有正六边形孔的连接通孔，连接通孔内适配有正六棱柱形的定位套筒，定位套筒的上端设有定位凸环，定位套筒的内孔为正六边形孔，连接螺栓包括位于定位套筒内孔中的定位段、同轴连接在定位段上的螺纹连接段，在定位段和定位套筒内孔之间设有扭矩传递结构，弹性元件内嵌设有铝合金制成的连接块，连接螺栓的下端嵌设在所述连接块内。本发明能可靠地定位连接螺栓，避免连接螺栓跟随螺母一起转动，有效地提高连接螺栓与弹性元件之间的连接强度。

Description

一种动力总成的悬置结构

技术领域

本发明涉及汽车动力总成结构，尤其是涉及一种动力总成的悬置结构。

背景技术

汽车的动力总成在总装时通常都是通过相应的悬置结构与车架连接的，以避免将动力总成在工作时的震动传递到车架上，同时也避免车辆在行驶过程中车架的震动反向地传递到动力总成上，从而引起震动的叠加。通常情况下，动力总成上会设置三个左、右、后三个悬置支架，其分别连接在左纵梁、右纵梁和副车架的悬置弹簧上，而悬置弹簧包括与车架固定连接的悬置弹簧外壳、设置在悬置弹簧外壳内的弹性元件、以及和悬置弹簧连接并伸出悬置弹簧外壳的连接螺栓。悬置支架上设有螺栓通孔，悬置支架的螺栓通孔套接在连接螺栓上，并用螺母拧紧连接螺栓，即可实现动力总成和车架之间的选置连接。然而，现有的悬置结构存在如下问题：首先，当拧紧螺母时，连接螺栓在摩擦力的作用下容易跟随螺母一起转动，从而使弹性元件相对悬置弹簧外壳产生转动，进而破坏弹性元件和悬置弹簧外壳之间的连接和配合，并使悬置弹簧产生一个额外的扭矩。其次，当弹性元件采用橡胶制成时，连接螺栓通常是采用一体硫化工艺与弹性元件连接成一体的，由于嵌设在弹性元件内的连接螺栓与弹性元件之间的接触面积较小，因此其结合力较弱，长期使用后，连接螺栓与弹性元件之间容易产生脱开、分层现象，从而影响悬置结构的减震效果，降低连接的可靠性。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的动力总成悬置结构所存在的连接螺栓容易跟随螺母一起转动、从而使悬置弹簧产生一个附加扭矩的问题，提供一种动力总成的悬置结构，能可靠地定位连接螺栓，避免连接螺栓跟随螺母一起转动，从而有效地消除悬置弹簧的附加扭矩。

本发明的另一个目的是为了解决采用橡胶弹性元件的动力总成悬置结构所存在的连接螺栓与弹性元件之间容易脱开，从而降低连接可靠性的问题，提供一种动力总成的悬置结构，可有效地提高连接螺栓与弹性元件之间的连接强度以及连接可靠性，有利于延长使用寿命。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种动力总成的悬置结构，包括一端连接在动力总成上的悬置支架、设置在车架上的悬置弹簧，悬置弹簧包括固定外壳、设置在固定外壳内由橡胶制成的弹性元件、与弹性元件相连接的连接螺栓，固定外壳上设有螺栓通孔，连接螺栓的上端向上穿过螺栓通孔，悬置支架上设有可与悬置弹簧连接的连接通孔，所述连接通孔为正六边形孔，连接通孔内适配有正六棱柱形的定位套筒，定位套筒的上端设有径向延伸的定位凸环，定位套筒的内孔为正六边形孔，所述连接螺栓包括位于定位套筒内孔中的定位段、同轴连接在定位段上的螺纹连接段，在定位段和定位套筒内孔之间设有扭矩传递结构，所述弹性元件内嵌设有铝合金制成的连接块，连接螺栓的下端嵌设在所述连接块内。

本发明将悬置支架的连接通孔设计成正六边形孔，并在连接通孔内设置一个正六棱柱形的定位套筒。这样，当我们连接悬置支架和悬置弹簧时，可将连接螺栓穿过连接通孔内的定位套筒，然后拧紧连接螺栓上的螺母。由于定位套筒和连接通孔之间为正六边形孔配合，因此可有效地避免定位套筒的自行转动，而连接螺栓的定位段与定位套筒之间设有扭矩传递结构，也就是说，连接螺栓的定位段与定位套筒之间无法相对自由转动，因此，可同时阻止连接螺栓在拧紧螺母时产生自行转动，有效地消除悬置弹簧在安装时产生的附加扭矩。特别是，通过设置定位套筒使连接螺栓与悬置支架之间形成相对定位，可有效地延长连接螺栓的定位长度，同时可增大连接通孔的尺寸，从而有效地提高连接螺栓和悬置支架之间的抗扭强度。特别是，通过在连接螺栓的下端设置一个压铸成型的连接块，可显著地增加连接螺栓与橡胶制成的弹性元件的接合面积，从而提高两者之间的结合强度，有利于延长使用寿命。

作为优选，所述连接块呈圆柱形，在连接块的中部设有扩展圆环，在扩展圆环的边缘设有若干在圆周方向均匀分布的缺口。

扩展圆盘可显著地增加连接块和弹性元件在水平方向的接触面积，从而可增加连接螺栓和弹性元件之间的结合力，有利于车辆在行驶过程中弹性元件对悬置支架在竖直方向的支撑弹力。特别是，由于弹性元件是通过一体硫化工艺与连接块连接在一起的，因此，本发明通过在扩展圆环的边缘设置若干在圆周方向均匀分布的缺口，即可有效地增加弹性元件和连接块之间的结合面积，特别是，可有效地提高连接块与弹性元件之间的抗扭强度，避免连接块与弹性元件之间的脱开。当车辆在行驶过程中振动时，连接螺栓会受到悬置支架两个方向的高频扭矩，从而带动连接块一起高频小幅的往复转动，进而使弹性元件在圆周方向因扭矩而压缩。也就是说，弹性元件一方面通过悬置支架给与动力总成在竖直方向的弹性支撑，同时，对动力总成在水平面内的扭转振动形成良好的弹性支撑。

作为优选，所述扭矩传递结构包括可转动地位于定位套筒内孔与定位段之间的转动套筒，在转动套筒上设有六个在圆周方向均匀分布的定位通孔，所述定位通孔沿径向延伸并贯通转动套筒的内、外侧壁，定位通孔的横截面呈矩形，所述定位段的圆周面上在与定位套筒内孔的顶角对应处设有定位凹槽，定位凹槽沿定位段的轴向延伸，定位凹槽的底面为圆柱面，定位通孔内设有圆柱形的弹性柱，弹性柱包括内部的橡胶柱以及包覆在橡胶柱外侧的摩擦套，所述摩擦套的外侧贴靠定位套筒内孔顶角处的两个相邻侧壁，摩擦套的内侧贴靠定位凹槽的底面。

由于连接螺栓的定位段与定位套筒的正六边形内孔之间的径向间隙在定位套筒内侧壁的顶角处最大，而弹性柱是安装在定位套筒的正六边形内孔顶角处的，因此，当连接螺栓的定位段相对定位套筒具有正反两个方向的转动趋势时，连接螺栓的定位段都会带动弹性柱转动，此时定位段与定位套筒的内孔之间的径向间隙逐渐变小，从而对弹性柱形成一个挤压作用，弹性柱内部的橡胶柱即受到挤压而弹性变形，从而可有效地衰减动力总成的扭转振动，避免因悬置支架与连接螺栓之间的刚性连接造成连接螺栓承受的扭矩过大而导致其损坏。

作为优选，所述固定外壳包括具有向下开口的圆柱形的保护壳套，在保护壳套下侧的开口边缘设有沿保护套壳径向延伸的安装底板，安装底板上设有螺栓通孔，安装底板的边缘设有向上的翻边，所述弹性元件包括下部适配在保护壳套内的纵向形变段，在纵向形变段的上部一体地设有横向形变段，横向形变段与保护壳套之间具有横向振动间隙，纵向保护段的底面设有内凹的球形凹槽。

固定外壳可通过钣金冲压成型，从而有利于提高生产效率。特别是弹性元件下部的纵向形变段的底面设置内凹的球形凹槽，从而使其形成一种类似拱桥的结构，跨显著地提升其在竖直方向的抗压强度和弹力；而上部的横向形变段与保护壳套之间具有横向振动间隙，因此，连接螺栓可通过连接块带动横向形变段在水平面内横向摆动，从而可有效地支撑动力总成在水平方向的摆动，使动力总成在水平方向的振动得到有效的缓冲。

作为优选，所述保护壳套的圆周面上设有若干螺旋状的形变通槽，所述形变通槽在圆周方向均匀分布，所述纵向形变段的圆周面上设有嵌设在形变通槽内的连接卡条。

连接卡条和形变通槽之间可显著地增加保护壳套和弹性元件的之间的结合强度。特别是，当弹性元件受到一个悬置支架的振动扭矩时，连接卡条可形成有效的缓冲。特别是，螺旋状的形变通槽可对连接卡条产生一个竖直方向的分力和一个圆周方向的分力，从而使弹性元件在竖直方向和圆周方向上同时形成有效的缓冲作用。

作为优选，所述保护壳套的上部设有连接螺栓过孔，在连接螺栓过孔内卡接有弹性卡圈，弹性卡圈的上边缘设有减震圆盘，所述减震圆盘上包覆有橡胶制成的缓冲垫板，所述减震圆盘的轴向截面呈上凸的圆弧形。

当悬置支架上下振动的幅度较大时，缓冲垫板可对悬置支架形成可靠的弹性支撑。由于缓冲垫板是通过减震圆盘卡接在连接螺栓过孔内的，因此可有效地提高两者之间的连接可靠性，避免因长期使用而导致缓冲垫板的脱落。特别是，减震圆盘的轴向截面呈上凸的圆弧形，也就是说，减震圆盘上凸处的缓冲垫板的厚度较薄。因此，当悬置支架上下振动而接触缓冲垫板时，减震圆盘上侧位于上凸处的缓冲垫板的形变量较小，从而使减震圆盘上凸处受到更大的挤压，此时上凸的减震圆盘可形成良好的缓冲。当悬置支架与缓冲垫板分开时，减震圆盘下侧位于上凸处的缓冲垫板弹性复原，从而使减震圆盘良好复原。也就是说，减震圆盘和缓冲垫板的结合既有利于提高其缓冲避震效果，同时可简化与保护壳套的连接。

因此，本发明具有如下有益效果：能可靠地定位连接螺栓，避免连接螺栓跟随螺母一起转动，从而有效地消除悬置弹簧的附加扭矩；可有效地提高连接螺栓与弹性元件之间的连接强度以及连接可靠性，有利于延长使用寿命。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是本发明的一种剖视图。

图3是图2中A处的放大图。

图4是扭矩传递结构的结构示意图。

图5是弹性卡圈的结构示意图。

图中：1、悬置支架 11、连接通孔 2、悬置弹簧 21、固定外壳 211、保护壳套212、连接螺栓过孔 213、安装底板 214、螺栓通孔 215、翻边 216、形变通槽 22、弹性元件 221、纵向形变段 222、横向形变段 223、球形凹槽 224、连接卡条 23、连接螺栓231、定位段 232、螺纹连接段 233、定位凹槽 24、连接块 241、扩展圆环 242、缺口3、定位套筒 31、定位凸环 4、转动套筒 41、定位通孔 5、弹性柱 51、橡胶柱 52、摩擦套 6、弹性卡圈 61、弹性条 611、卡勾 62、减震圆盘 63、缓冲垫板。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1、图2所示，一种动力总成的悬置结构，包括一端连接在动力总成上的悬置支架1、设置在车架上的悬置弹簧2，悬置弹簧包括固定外壳21、设置在固定外壳内由橡胶制成的弹性元件22、与弹性元件相连接的连接螺栓23。固定外壳包括圆柱形的保护壳套211，保护壳套的下端具有开口，弹性元件设置在保护壳套内。保护壳套上部的底壁上设置连接螺栓过孔212，连接螺栓的上端向上穿过连接螺栓过孔，在保护壳套下侧的开口边缘设置沿保护套壳径向延伸的矩形的安装底板213，安装底板的四个边角处分别设置螺栓通孔214，从而可通过螺栓竖直地固定连接在车架上。此外，安装底板的边缘设有向上的翻边215，从而有利于提高安装底板的强度和刚性。当然，悬置支架上应设置可与悬置弹簧连接的连接通孔11，具体地，我们可将连接通孔制成正六边形孔，连接通孔内适配一个正六棱柱形的定位套筒3，从而可避免定位套筒和连接通孔之间产生相对转动。定位套筒的上端设置径向延伸的定位凸环31，以便使定位套筒在竖直方向上可靠地定位在连接通孔内。另外，如图3、图4所示，定位套筒的内孔为正六边形孔，而连接螺栓则包括位于定位套筒内孔中的圆柱形的定位段231、同轴连接在定位段上具有外螺纹的螺纹连接段232，在定位段和定位套筒内孔之间设置扭矩传递结构，以便于两者之间可弹性地传递扭矩。

具体地，扭矩传递结构包括位于定位套筒内孔与定位段之间的转动套筒4，转动套筒的外径与定位套筒内孔的内切圆直径相适配，从而使转动套筒可在定位套筒内转动。在转动套筒上设置六个在圆周方向均匀分布的定位通孔41，定位通孔沿径向延伸并贯通转动套筒的内侧壁和外侧壁，定位通孔的横截面呈矩形。此外，连接螺栓的定位段的圆周面上在与定位套筒内孔的六个顶角对应处分别设置定位凹槽233，定位凹槽沿定位段的轴向延伸，定位凹槽的底面为圆柱面，从而使定位凹槽的横截面呈圆弧形。定位通孔内设置圆柱形的弹性柱5，弹性柱包括内部的橡胶柱51以及包覆在橡胶柱外侧由不锈钢制成的摩擦套52，摩擦套的外侧贴靠定位套筒内孔内与摩擦套对应的顶角处的两个相邻侧壁，摩擦套的内侧贴靠定位凹槽的底面。当然，定位凹槽底面的半径应大于摩擦套的半径。安装时，先将转动套筒套设在连接螺栓的定位段上，然后将弹性柱卡位在转动套筒的定位通孔内，接着将设置在悬置支架上的定位套筒的内孔对准设有转动套筒的连接螺栓，并使定位套筒内孔的顶角对准相应的弹性柱，即可将悬置支架套设在连接螺栓的螺纹连接段上。此时可在螺纹连接段上安装相应的弹簧垫片、平垫片以及紧固用的螺母，最后再在紧固用的螺母上紧固一个锁紧用的螺母，从而可避免螺母的自行松动。并始终保持对悬置支架的可靠连接。可以理解的是，当我们拧紧紧固用的螺母或锁紧用的螺母时，螺母和连接螺栓之间会有一个摩擦力扭矩产生，也就是说，转动螺母的同时会带动连接螺栓一起转动，而本发明的连接螺栓的螺纹连接段和定位套筒之间设有六个弹性柱，因此，连接螺栓会带动弹性柱一起转动。由于弹性柱的外侧与定位套筒内孔相交成120度的两个侧壁相贴合，因此，此时的弹性柱无法相对定位套筒转动，从而使螺母和连接螺栓可保持相对固定，避免连接螺栓跟随转动。

为了增加连接螺栓和弹性元件之间的结合力，弹性元件内可设置一个铝合金制成的圆柱形的连接块24，在连接块的中部设置外扩的扩展圆环241，并在扩展圆环的边缘设有若干在圆周方向均匀分布的缺口242，而连接螺栓的下端则嵌设在连接块内。我们可通过压铸成型工艺使连接螺栓的下端与连接块牢固连接，而带有连接螺栓的连接块则可通过一体硫化工艺与弹性元件连接成一体，从而使连接螺栓和连接块之间、连接块和弹性元件之间形成可靠的结合力，避免悬置弹簧在使用一段时间后产生连接螺栓与弹性元件脱开的问题。

为了改善弹性元件的缓冲效果，弹性元件包括下部适配在保护壳套内的纵向形变段221，在纵向形变段的上部一体地设置外径小于纵向形变段的横向形变段222，从而在横向形变段与保护壳套之间形成横向振动间隙，而纵向保护段的底面设置内凹的球形凹槽223。这样，当悬置弹簧的固定外壳固定安装在车架上时，即可使保护壳套内的纵向形变段在水平方向得到可靠定位，而横向形变段与保护壳套之间的横向振动间隙则可使悬置支架带动连接螺栓在水平面内振动。

车辆在行驶过程中，动力总成会产生竖直方向、水平方向的振动，并且会形成一个在水平面内的扭转振动。也就是说，连接螺栓会受到一个竖直方向的振动力、水平方向的振动力以及一个微小的扭矩。而定位在保护壳套内的弹性元件一方面可对悬置支架形成竖直方向的弹性支撑和缓冲，另一方面，连接螺栓可带动弹性元件的横向形变段左右弯曲，从而形成良好的缓冲效果，而连接螺栓的扭矩可使弹性元件在圆周方向扭转形变，从而对连接螺栓的扭转振动形成缓冲。

我们知道，悬置弹簧受到的竖直方向的力以及相应的振动最大，因此，连接块上的扩展圆环可极大地增加与弹性元件的接触面积，从而使弹性元件对连接块、连接螺栓以及悬置支架形成足够的竖直方向的支撑力和缓冲效果。当悬置支架带动连接螺栓产生一个扭转振动时，定位套筒和连接螺栓的定位段之间的弹性柱会受到一个挤压，此时的弹性柱会产生形变，从而吸收部分扭转振动能力，而其余的扭转振动能量则被弹性元件吸收。也就是说，动力总成的扭转振动的扭矩不会被连接螺栓完全地传递给弹性元件，从而可显著地降低连接螺栓的连接块与弹性元件之间的最大扭矩，有效地避免连接块和弹性元件之间产生分离现象，有利于提高避震效果，并延长使用寿命。

为了提高弹性元件和固定外壳之间的结合力，我们可在保护壳套的圆周面上设置6-8个螺旋状的形变通槽216，形变通槽在圆周方向均匀分布。相应地，在弹性元件的纵向形变段的圆周面上设置嵌设在形变通槽内的连接卡条224，从而使固定外壳、弹性元件连接成一个整体。连接卡条和形变通槽之间可显著地增加保护壳套和弹性元件的之间的结合强度。当弹性元件受到一个悬置支架的振动扭矩时，连接卡条可形成有效的缓冲，避免弹性元件和保护壳套之间产生相对转动。而螺旋状的形变通槽可对连接卡条产生一个竖直方向的分力和一个圆周方向的分力，从而使弹性元件在竖直方向和圆周方向上同时形成有效的缓冲作用。

最后，我们可在保护壳套上部的连接螺栓过孔内设置一个弹性卡圈6，弹性卡圈和连接螺栓过孔为过盈配合。如图5所示，弹性卡圈上设置若干对切缝对，切缝对由2条间隔地沿轴向向下延伸贯通弹性卡圈下边缘的切缝构成，从而在2条切缝之间形成一个弹性条61。弹性条的下端设置向外侧弯折并向上倾斜的卡勾611。当弹性卡圈从上往下地装入连接螺栓过孔时，卡勾会受到连接螺栓过孔边缘的挤压而向内侧弯曲变形；当弹性卡圈在连接螺栓过孔内安装到位时，卡勾会向外侧弹性复位，从而勾挂保护壳套上部的内侧壁，使弹性卡圈可靠地卡接在连接螺栓过孔内。此外，弹性卡圈的上边缘设置沿径向向外延伸的减震圆盘62，减震圆盘在轴向截面上呈上凸的圆弧形，减震圆盘上包覆有橡胶制成的缓冲垫板63。缓冲垫板通过硫化工艺与减震圆盘连接成一个整体，并且减震圆盘的上下两侧均具有缓冲垫板。

当悬置支架上下振动的幅度较大时，悬置支架会触碰缓冲垫板，缓冲垫板即可对悬置支架形成可靠的弹性支撑。我们知道，缓冲垫板在受到挤压时，厚度越厚，其变形量越大。由于减震圆盘上凸处的上侧的缓冲垫板的厚度较薄，因此，当悬置支架上下振动而接触缓冲垫板时，减震圆盘上侧位于上凸处的缓冲垫板的形变量较小，从而使减震圆盘上凸处受到更大的挤压，此时上凸的减震圆盘可具有一个展平效应，从而形成良好的缓冲。当悬置支架与缓冲垫板分开时，减震圆盘下侧位于上凸处的缓冲垫板弹性复原，从而使减震圆盘良好复原。

Claims (6)

1.一种动力总成的悬置结构，包括一端连接在动力总成上的悬置支架、设置在车架上的悬置弹簧，悬置弹簧包括固定外壳、设置在固定外壳内由橡胶制成的弹性元件、与弹性元件相连接的连接螺栓，固定外壳上设有螺栓通孔，连接螺栓的上端向上穿过螺栓通孔，悬置支架上设有可与悬置弹簧连接的连接通孔，其特征是，所述连接通孔为正六边形孔，连接通孔内适配有正六棱柱形的定位套筒，定位套筒的上端设有径向延伸的定位凸环，定位套筒的内孔为正六边形孔，所述连接螺栓包括位于定位套筒内孔中的定位段、同轴连接在定位段上的螺纹连接段，在定位段和定位套筒内孔之间设有扭矩传递结构，所述弹性元件内嵌设有铝合金制成的连接块，连接螺栓的下端嵌设在所述连接块内。

2.根据权利要求1所述的一种动力总成的悬置结构，其特征是，所述连接块呈圆柱形，在连接块的中部设有扩展圆环，在扩展圆环的边缘设有若干在圆周方向均匀分布的缺口。

3.根据权利要求1所述的一种动力总成的悬置结构，其特征是，所述扭矩传递结构包括可转动地位于定位套筒内孔与定位段之间的转动套筒，在转动套筒上设有六个在圆周方向均匀分布的定位通孔，所述定位通孔沿径向延伸并贯通转动套筒的内、外侧壁，定位通孔的横截面呈矩形，所述定位段的圆周面上在与定位套筒内孔的顶角对应处设有定位凹槽，定位凹槽沿定位段的轴向延伸，定位凹槽的底面为圆柱面，定位通孔内设有圆柱形的弹性柱，弹性柱包括内部的橡胶柱以及包覆在橡胶柱外侧的摩擦套，所述摩擦套的外侧贴靠定位套筒内孔顶角处的两个相邻侧壁，摩擦套的内侧贴靠定位凹槽的底面。

4.根据权利要求1所述的一种动力总成的悬置结构，其特征是，所述固定外壳包括具有向下开口的圆柱形的保护壳套，在保护壳套下侧的开口边缘设有沿保护套壳径向延伸的安装底板，安装底板上设有螺栓通孔，安装底板的边缘设有向上的翻边，所述弹性元件包括下部适配在保护壳套内的纵向形变段，在纵向形变段的上部一体地设有横向形变段，横向形变段与保护壳套之间具有横向振动间隙，纵向保护段的底面设有内凹的球形凹槽。

5.根据权利要求4所述的一种动力总成的悬置结构，其特征是，所述保护壳套的圆周面上设有若干螺旋状的形变通槽，所述形变通槽在圆周方向均匀分布，所述纵向形变段的圆周面上设有嵌设在形变通槽内的连接卡条。

6.根据权利要求4所述的一种动力总成的悬置结构，其特征是，所述保护壳套的上部设有连接螺栓过孔，在连接螺栓过孔内卡接有弹性卡圈，弹性卡圈的上边缘设有减震圆盘，所述减震圆盘上包覆有橡胶制成的缓冲垫板，所述减震圆盘的轴向截面呈上凸的圆弧形。