CN107810122A - 枢转装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种枢转装置，包括：‑第一支撑件(1)，联接到支架(4)，所述支架(4)包括所谓的固定臂(5)和所谓的滑动臂(5′)；‑第二支撑件(2)，围绕紧固间隔件(7)铰接，所述间隔件(7)在所述间隔件(7)的与所述滑动臂(5′)面对的滑动端部(13)和与所述固定臂(5)面对的固定端部(14)之间具有通孔(12)，‑枢转杆(3)，尤其以具有安装间隙(23)而通过所述孔(12)穿过所述臂(5,5′)以及所述紧固间隔件(7)，并且在所述臂(5,5′)和所述端部(13,14)之间紧固所述间隔件(7)；所述装置的特征在于，在所述枢转杆(3)和所述紧固间隔件(7)之间设置有空间(9)，所述空间(9)仅对着所述滑动端部(13)开口。

Description

枢转装置

技术领域

本发明涉及一种集成在悬挂系统中的枢转连接件，以及设有至少一个这种枢转连接件的车辆，尤其是机动车辆。

背景技术

这些枢转连接件在被称为动力总成的发动机悬挂系统(下文中为了简洁起见，由首字母缩略词GMP指代)中是公知的，特别地但不排它地，作为GMP和也称为反扭矩连杆(biellette)的扭矩起动(reprise)连杆之间的枢转连接件，该连杆自身通过第二枢转连接件连接到车身。这样的悬挂系统还已知为用于对GMP相对于车身的振动进行滤波，同时在车辆碰撞固定或移动的障碍物的情况下确保系统的至少一个元件的程序化断裂(rupture)。

根据专利JP2009234564的教导，已知一种具有局部较弱的横截面的发动机的反扭矩连杆的安装件，其通过螺钉、吸收元件和联接到支撑件的加强件与支撑件弹性地连接。螺钉穿过加强件、连杆和吸收元件，并拧入支撑件。加强件的刚性小于支撑件，加强件在碰撞的情况下会发生形变，并出现连杆的弯曲应力。这使得在超过弯曲应力的阈值时在局部较弱的横截面的位置处引起连杆的断裂。

这种设计的问题是要求连杆具有局部较弱的横截面或“弱化”横截面，对于不同的连杆，弱化横截面应当是特定的且适应于每个安装件，导致需要长时间的开发。因此，如果期望修改弯曲应力的阈值，则需要重新设计连杆。

此外，弱化横截面可能与较大载荷下的工作限制不兼容，例如发动机的较大扭矩或低速碰撞，出于维修性的原因，不期望更换连杆。

另一个缺陷在于作为附接到支撑件上的部件的加强件的设计难度，并且应力(contrainte)下的形变应被完美地控制并适应于杆的断裂阈值。

发明内容

本发明的目的是通过提出这种装置的改进设计来克服上述问题，这种改进设计尤其通过标准化连杆来允许限制连杆的多样性。

此外，本发明的目的还在于克服上述缺陷。

为此，本发明涉及一种枢转装置，包括：

-第一支撑件，联接到支架(chape)，所述支架包括所谓的固定臂和所谓的滑动臂；

-第二支撑件，围绕紧固间隔件铰接，该间隔件在间隔件的与所述滑动臂面对的滑动端部和与固定臂面对的固定端部之间具有通孔；

-枢转杆，尤其以具有安装间隙而通过所述通孔穿过所述两个臂以及所述紧固间隔件，并且在所述两个臂和所述两个端部之间紧固所述间隔件；

该装置使得，在所述枢转杆和所述紧固间隔件之间设置有空间，该空间仅对着所述滑动端部开口。

第一支撑件与支架联接，即，二者之间的机械连接允许传递按照六个自由度的机械应力。

下面的所有定义适用于本文全部。

枢转连接件或枢转件理解为需要在支架上安装的铰接连接件。

支架理解为常规定义的U形支撑件，其中两个臂中的每一个形成U形的分支，这些臂通常彼此平行并且设有用于螺钉或螺栓通过的孔。

紧固间隔件理解为具有相对于第二支撑件的枢转连接件的芯部或插入件，并且其通过在两个臂之间的紧固而被锁定(bloquer)。

事实上，该间隔件通常具有彼此平行并且具有平坦表面的端部，这两个表面通过紧固抵靠在两个臂上。因此，紧固间隔件在紧固过程中将避免使臂形变，并通过其端部和臂之间的粘附(adhérence)而被锁定。通过枢转杆来实现紧固，枢转杆通过间隔件的通孔穿过间隔件。

枢转杆理解为螺钉或螺栓或任何穿过间隔件和两个臂的轴，并且其将臂紧固在间隔件的端部的表面上。

枢转轴线理解为理论轴线，其中枢转装置围绕该理论轴线铰接。

支架的中间平面理解为与枢转轴线正交的平面，并且通过两个端部之间的中间点且在枢转轴线上。

载荷分应布理解为每个臂的两个反作用力之间的比率，两个反作用力平衡第二支撑件对第一支撑件的力。

安装间隙理解为有助于使枢转杆穿入间隔件的通孔同时确保枢转杆在间隔件中的引导功能所需的间隙。如果未设置有空间，则该间隙在通孔的整个长度上。

间隙理解为通常是小于或等于1mm的间隙。

设置的空间可以实施在间隔件中、在枢转杆中或者以分布的方式在间隔件和枢转杆之间。

在加工的情况下，可以通过从间隔件和/或枢转杆移除材料，或者作为模具和/或模制的芯部上的额外厚度或突起来获得设置的空间。该空间局部地增加到安装间隙中以关于支架的中间平面产生不对称性，这种不对称性是通过该空间仅对着滑动端部开口而获得的。因此，固定端部“看见”安装间隙，而滑动端部“看见”增加到间隙中的空间。

以这样的方式，例如在碰撞期间，当第二支撑件对第一支撑件的异常(anormal)力持续地发生粘附断裂时，因为固定端部抵靠在枢转杆上，固定端部将该力传递到固定臂上，而滑动端部由于空间的存在而不会被保持。臂的尺寸被设计成每个臂支撑力的一部分，并且根据在两个臂之间给出的载荷分布，两个臂中的一个将断裂而无需弱化支架、第一支撑件或第二支撑件。事实上，通常在粘附断裂的情况下，载荷分布将改变。因此，只有在由异常力引起的粘附断裂之后，关于支架的中间平面中的不对称性才引起臂的载荷分布的变化。

优选地，该装置使得第二支撑件对间隔件上施加给定的力，并且所述空间具有恒定或持续增大的横截面以在所述滑动端部的平面内到达最大横截面，并且所述最大横截面的形状在所述力的方向上在所述滑动端部和所述枢转杆之间保持轮轴游隙(débattement)，所述轮轴游隙的值等于或大于所述安装间隙的值的10倍，尤其等于或大于所述安装间隙的值的20倍。

空间的横截面理解为沿着正交于枢转杆的截取平面穿过空间的表面。

恒定或持续增大的横截面理解为在将截取平面从固定端部朝向滑动端部移动时空间的横截面不会减小。

轮轴游隙理解为滑动端部从与紧固之后的安装位置相对应的初始位置到与枢转杆抵靠的位置的可能的移动长度。

事实上，滑动端部、间隔件、通孔和固定端部形成刚性组件。在粘附断裂之后，为了有助于滑动端部的移动，优选地，空间将间隔件从来自枢转杆或来自间隔件本身的任何阻碍中释放，从而允许在施加力的方向上的轮轴游隙。当然，如果没有特定的施力方向，则空间关于枢转轴线是对称的。恒定或持续增大的空间的横截面使得能够产生间隔件的倾斜变形(déversement)或转动(rotulage)，倾斜变形的中心位于枢转杆与固定端部的交叉点附近，同时释放任何对轮轴游隙的阻碍。以这样的方式，在异常力的作用下，尽管间隔件是刚性的，滑动端部可以在整个轮轴游隙上移动，而固定端部保持抵靠枢转杆。

为了在紧固时不弱化枢转杆或者间隔件的机械强度和/或不会引起臂和/或间隔件的消光(matage)现象，优选地，轮轴游隙不过大。为了具有支架的断裂效果，优选地，轮轴游隙不过小并且与安装间隙成比例。该比例使得能够为需要不同尺寸的多个应用领域设计该装置。因此，优选地，轮轴游隙的值选择为等于或大于所述安装间隙的10倍，尤其是所述安装间隙的20倍。

优选地，对于轻型车辆或商用车辆领域中的应用，该装置使得轮轴游隙是介于1至4mm之间且包括端点的值，尤其是2mm。

优选地，对于轻型车辆或商用车辆领域中的应用，该装置使得枢转杆和通孔之间的安装间隙是介于0.05和0.3mm之间且包括端点的值，尤其是0.1mm。

优选地，对于轻型车辆或商用车辆领域中的应用，该装置使得枢转杆和通孔之间的安装间隙是在0.1和0.3mm之间且包括端点的值，并且使得轮轴游隙是介于1和4mm之间且包括端点的值，此外，该轮轴游隙的值等于或大于安装间隙的值的10倍。

该空间仅对着滑动端部开口，其留有通孔的不具有该空间的一部分，并且枢转杆和通孔的该部分之间的安装间隙必须允许枢转杆安装在间隔件中。然而，正是间隔件的通孔的该部分在粘附断裂时必须抵靠在枢转杆上。因此，该安装间隙不能过大，使得间隔件在粘附断裂后尽可能快地将力传递到枢转杆上。该安装间隙还应当不过小而不允许使枢转杆通过，也应当不过小以有助于间隔件的倾斜变形或转动。应注意的是，如果安装间隙是紧固配合，则通过枢转杆的形变和/或间隔件的局部形变，间隔件的倾斜变形仍然是可能的，但是关于枢转杆的不对称性对臂的载荷分布的影响将更小。

优选地，该装置使得第二支撑件或间隔件的端部中的一个具有凸台或定位销的翼片(aillete)。

事实上，这种装置的不对称性会在紧固枢转杆之前产生使得两个端部反向的安装错误的可能性。因此，设置一个定位销是合理的。

当间隔件与第二支撑件预组装时，可以在第二支撑件上实施该定位销。例如，凸起或加强肋可以定位在固定端部附近，并且当第二支撑件被不恰当地安装时，机械地干扰滑动臂。

该定位销可以有利地通过固定端部和固定臂之间的形状配合来实现，从而实现定位销的功能以及将间隔件锁定在固定臂上的功能。

优选地，该装置使得第一支撑件和支架及其两个臂制成为一个部件。

通常地，可以使用加工、冲压、铸造或塑料成型来将第一支撑件、支架及其两个臂制成为一个部件。该部件可以由钢、铝合金或或由纤维负载或增强的聚合物实现。

优选地，该装置使得枢转杆包括螺钉的头部和螺纹端部，螺纹端部与固定臂形成嵌固(encastrement)连接。

事实上，为了便于安装，螺钉优选于螺栓。螺钉要求其中一个臂在盲孔或通孔中具有螺纹并且与螺钉形成嵌固连接，而另一个臂上仅具有一个平滑的通孔以供枢转杆通过。因此，使用这种螺钉作为枢转轴给出安装的两种可能性：第一种安装是在固定臂上实施嵌固连接，第二种安装是在滑动臂上实施嵌固连接。

第一种安装通过在固定臂中增加剪应力而在粘附断裂期间引起固定臂的断裂。

第二种安装通过在滑动臂中增加弯曲应力而在粘附断裂期间引起滑动臂的断裂。

第一种安装会导致臂的瞬时断裂。该瞬时断裂具有可重复的优点，即，在相同的测试条件下，获得相同的结果。

优选地，该装置使得空间沿着枢转轴存在于固定端部与滑动端部之间的长度的至少75％上，尤其是介于78％和95％之间。

事实上，在粘附断裂期间，间隔件仅支承在枢转杆的固定端部侧的一部分上。对于这种支承，对应于最小的支承表面以避免枢转杆的消光或剪切。相反地，为了有助于倾斜变形，优选地，空间沿着枢转杆存在于在固定端部和滑动端部之间的称为间隔件的长度或支架的宽度的最小长度上。该长度是支架的宽度的75％。若在该值以下，安装间隙不足以允许倾斜变形而不使枢转杆或间隔件形变。

优选地，该装置使得空间是实施在间隔件的通孔中的锪孔(lamage)。

事实上，锪孔是通过加工获得的将空间完全实施在间隔件中的最简单的形式。该圆柱形还具有相对于枢转轴线对称的优点，以使得无论第二支撑件的力如何定向都允许确保轮轴游隙。

优选地，该装置使得空间由间隔件包含的锥形外壳界定，锥形件的轴线与枢转轴线重合，并且其底部与滑动端部共面。

空间通过锥形形状实施在间隔件中的。对应于该锥形件的外壳的空间是当该空间完全实施在间隔件中时用于确保间隔体的倾斜变形功能的最小空间。若小于该最小空间，在粘附断裂期间，在没有达到完全的轮轴游隙之前，间隔件可能锁定在枢转杆上。除此之外，该形状有助于间隔件的脱模、拔出冲压轴承(broche)或冲压模具。

优选地，该装置使得第一支撑件包括远离两个端部中的一个的固定件，所述固定件保持构件，并且从两个端部中选择最接近固定件的作为固定端部。

事实上，通过进行设计的这种选择，允许在碰撞的情况下减少可能脆弱的待保持构件的内部应力。在粘附断裂后，载荷分布被改变以改变(reporter)滑动臂对固定臂的反作用力，这等于说异常力的作用点向固定臂移动。因此，合理的是，该施力点尽可能地接近固定件，以通过减小力的力臂来最小化固定件的内应力。

优选地，该装置使得第二支撑件是车辆的扭矩起动连杆。

这种连杆广泛用于GMP的悬挂装置中，并且在间隔件和连杆之间集成有粘附的过滤(filtrant)元件。已知这些GMP的悬挂装置在车辆对着固定或移动障碍物碰撞的情况下确保其至少一个元件的程序化断裂。

本发明还涉及一种装置的安装方法，该方法使得所述第二支撑件对所述间隔件施加给定的力F直到与由于所述滑动臂对所述滑动端部的摩擦的粘附极限对应的阈值强度，并且使得通过调节所述枢转杆的所述紧固来调节所述阈值强度。

对于臂和端部的给定的几何形状以及给定的表面条件，即对于在臂和端部之间给定的粘附摩擦的锥形，可以通过改变枢转杆的紧固来改变粘附极限。通过改变粘附极限，直接改变了引起臂断裂的力的阈值强度。枢转杆的紧固的调整允许使不同的阈值强度程序化，而无需重新调整装置的大小。

附图说明

通过阅读下文对本发明的非限制性实施例的描述并参照附图1至6，使得本发明的其他特征、目的和优点得以显现，在附图中：

-图1是根据本发明的扭矩起动连杆的枢转件。

-图2是图1的第一变型。

-图3是图1的第二变型。

-图4是第二变型的截面C-C。

-图5是第二变型的穿过空间9的截面A-A。

-图6是第二变型在滑动端部处的截面B-B。

具体实施方式

除了臂5和5′、间隔件的端部13和14以及长度L1和L2之外，不同附图之间的所有的附图标记都适用于相似的部件。

图1示出了枢转轴线通过的截面图，并且示出：第一支撑件1，示意性地示出为GMP的支撑臂，包括具有其两个臂5,5′的支架4。该第一支撑件1是由铝合金并通过铸造制成的单个部件。臂不是对称的：固定臂5较厚以容纳枢转杆3的螺纹部分20，其还较短或具有与定位销(détrompeur)8相反的形状，使得定位销与固定臂5互不干扰。将第一支撑件1固定到GMP 10的固定件11例如是通过互补形式的螺栓、螺钉制成的嵌固类型的固定件。该固定件11也可以通过将第一支撑件1集成到GMP 10的盖壳(culasse)或壳体而直接通过铸造制成。第二支撑件2是部分示出的扭矩起动连杆，仅细节示出了其单个端部连接到第一支撑件，第二支撑件包括位于连杆的连杆孔()中且在圆柱形的紧固间隔件7上且与连杆孔同心的粘附的过滤元件6。间隔件的两个端部13,14是平坦的且正交于枢转轴线。在此所示的空间9是通过锪孔加工制成的，这赋予空间9以圆柱形的形状，其直径大于通孔12的直径。

在图1的实施例中，固定端部14尽可能靠近固定件11。事实上，当滑动端部13和滑动臂5′之间的粘附在碰撞(或异常的力)的作用下断裂时，由于空间9布置的轮轴游隙17，使得滑动端部13沿着力F的方向朝向枢转杆3移动。滑动端部13的这种移动产生了间隔件7的倾斜变形，以及异常力的作用点朝向固定臂5的移动，从而改变臂5,5′的载荷分布。在粘附断裂之前，也就是说在其强度超过阈值强度之前，力F的作用点在支架的宽度L3上位于两个臂5和5′之间，即固定端部14和滑动端部13之间的长度。该作用点特别地位于两个臂5,5′的中间。L1是固定件11和滑动端部14之间的距离。L3是在两个端部之间的支架的宽度，L2是滑动端部13和固定件11之间的距离。在力F位于支架4上的中间且正交于枢转轴线的情况下，该力F对固定件11施加其力臂等于L1+1/2L3的扭矩。当力F的强度超过阈值强度时，该力臂减小以最小变为等于L1。这种构造使得能够限制传递到固定件11的弯曲应力，这在固定件11实施在GMP的盖壳上的情况下是有利的。在该实施例中，在枢转杆3是螺钉的安装方法中，通过调节施加到枢转杆3的螺纹部分20的紧固扭矩使得能够调节两个臂5和5′之间的间隔件7的紧固，因此改变了端部13和14与两个臂5和5′之间的粘附极限。紧固的扭矩越高，粘附极限越高，力F的阈值强度越高。已知使用其中紧固扭矩是程序化的螺丝刀。这样的螺丝刀然后允许使力F的不同阈值强度程序化，而无需改变枢转连接件的部件。

图2示出了相同的装置的变型，但是其中固定端部14距离固定件11最远。这种布置通过将异常力的作用点朝向固定臂5移动而引起异常力的力臂增加，从而形成长度趋向于等于L1的力臂。由于固定臂的位置距离固定件11最远，固定臂5在异常力的作用下相对于滑动臂5′还是优先形变的臂。当粘附断裂时，间隔件7靠近螺钉的头部18支承。通过枢转杆的螺纹部分20和平滑部分19，间隔件7在滑动臂5′中增加了一个弯曲应力，该应力在固定臂5之前打破。该图还示出了关于支架4的中间平面的不对称性及其在支架的宽度L3上的分布，在此，圆柱形空间9布置在支架的宽度L3的75％上。

图3示出了一种变型，其中空间9布置在由间隔件7包含的锥形外壳24中，其底部26与滑动端5′共面(confondre)。注意到，沿着支架4的中间平面的不对称性，其中截面C-C在固定臂5朝向滑动臂5′的方向上位于空间9的起始处，截面B-B在空间9中，截面A-A位于空间9的末端，即与滑动端部共面。

图4示出了安装间隙23。该安装间隙23从截面C-C到固定端部14是恒定的。

图5示出了空间9的最大横截面16，即与滑动端部13对齐的横截面。

图6示出了恒定或持续增大的横截面15。

这些实施例允许通过提供引起枢转连接件断裂的力F的阈值强度的可能性来标准化枢转连接件，该调整通过在安装方法期间调节枢转杆3的紧固而获得。此外，已经注意到所有这些实施例的有效性，在所有情况下都实现了程序化断裂的目标。

Claims (10)

1.一种枢转装置，包括：

-第一支撑件(1)，联接到支架(4)，所述支架(4)包括所谓的固定臂(5)和所谓的滑动臂(5′)；

-第二支撑件(2)，围绕紧固间隔件(7)铰接，所述间隔件(7)在所述间隔件(7)的与所述滑动臂(5′)面对的滑动端部(13)和与所述固定臂(5)面对的固定端部(14)之间具有通孔(12)；

-枢转杆(3)，尤其以具有安装间隙(23)而通过所述孔(12)穿过所述臂(5,5′)以及所述紧固间隔件(7)，并且在所述臂(5,5′)和所述端部(13,14)之间紧固所述间隔件(7)；

所述装置的特征在于，在所述枢转杆(3)和所述紧固间隔件(7)之间设置有空间(9)，所述空间(9)仅对着所述滑动端部(13)开口。

2.根据前项权利要求所述的装置，其特征在于，所述第二支撑件(2)对所述间隔件(7)施加给定的力(F)，并且在于，所述空间(9)具有恒定或持续增大的横截面(15)以在所述滑动端部(13)的平面内达到最大横截面(16)，并且在于，所述最大横截面(16)的形状在所述力(F)的方向上在所述滑动端部(13)和所述枢转杆(3)之间保持轮轴游隙(17)，所述轮轴游隙(17)的值等于或大于所述安装间隙(23)的值的10倍，尤其等于或大于所述安装间隙(23)的值的20倍。

3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二支撑件(2)或所述间隔件的所述端部(13,14)中的一个具有凸台或定位销(8)的翼片。

4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一支撑件(1)和所述支架(4)及其两个臂(5,5′)制成为一个部件。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述枢转杆(3)包括螺钉的头部(18)和螺纹端部(20)，并且在于，所述螺纹端部(20)与所述固定臂(5)形成嵌固连接(21)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述空间(9)沿着枢转轴线存在于所述固定端部(14)和所述滑动端部(13)之间的长度(L3)的至少75％上，尤其是介于78％和95％之间。

7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述空间(9)是实施在所述间隔件(7)的所述通孔(12)中的锪孔。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述空间由所述间隔件(7)包含的锥形外壳(24)界定，所述锥形件(24)的轴线(25)与所述枢转轴线重合，并且其底部(26)与所述滑动端部(13)共面。

9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二支撑件(2)是车辆的扭矩起动连杆。

10.一种根据前述权利要求中任一项所述的装置的安装方法，其特征在于，所述第二支撑件(2)对所述间隔件(7)施加给定的力(F)直到与由于所述滑动臂(5′)对所述滑动端部(13)的摩擦的粘附极限对应的阈值强度，并且在于，通过调节所述枢转杆(3)的所述紧固来调节所述阈值强度。