CN107985401A - 一种用于车辆的转向节 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于车辆的转向节，涉及车辆的零部件领域。转向节与所述车辆的三代轮毂单元固定相连，用于承受并传递所述车辆的前部载荷，以稳定并传递所述车辆的行驶方向，转向节包括：转向节本体，具有一中空结构，用于安装三代轮毂单元；转向臂，形成在转向节本体的一侧部并构造成向外延伸的三角形结构，通过三角形结构的一边与转向节本体固定连接，以承受来自车辆轮胎的侧向冲击力；以及弯折臂，沿转向节本体顶部向外延伸并分别与转向节本体及转向臂形成接近90度的夹角，弯折臂分别与转向节本体及转向臂固定连接，用于固定车辆的减震器总成。本发明解决了传统的转向节体积庞大、质量较重，从而无法满足车辆轻量化需求的问题。

Description

一种用于车辆的转向节

技术领域

本发明涉及一种车辆零部件领域，特别是涉及一种用于车辆的转向节。

背景技术

转向节(Steering Knuckle)又称“羊角”，是车辆转向桥中的重要零部件之一，其主要功用是传递并承受车辆的前部载荷，支承并带动前轮绕主销转动而使车辆转向，从而使车辆稳定地行驶并能够灵敏地传递车辆的行驶方向。在车辆正常行驶的状态下，转向节会承受多变的冲击载荷，如此，对转向节的强度要求很高。

目前，在国内外排放的标准高压下，车辆的节能减排成为车辆行业的头等重要目标，而轻量化一直受到各大品牌车辆企业的重视。传统的车辆转向节多为“铸铁”与“二代轮毂单元”的组合形式，虽然该组合式的转向节的强度可以满足整车的使用状态，但是，一方面，由于该组合形式构成的转向节体积庞大、质量较重，因此，在重量指标上此类组合方式已成为转向节的主要缺点；另一方面，二代轮毂单元的体积较大，由于其自身的特点导致不易装配，更不容易对此类组合形式构成的转向节进行维护等缺点。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种用于车辆的转向节，以解决传统转向节的体积庞大、质量较重，从而无法满足车辆轻量化需求的问题。

本发明的另一个目的是要解决现有的转向节不易装配，更不易对转向节进行维护的问题。

特别地，本发明提供了一种用于车辆的转向节，与所述车辆的三代轮毂单元固定相连，用于承受并传递所述车辆的前部载荷，以稳定并传递所述车辆的行驶方向，所述转向节包括：

转向节本体，其具有一中空结构，用于安装所述三代轮毂单元；

转向臂，其形成在所述转向节本体的一侧部，并构造成向外延伸的三角形结构，通过所述三角形结构的一边与所述转向节本体固定连接，以承受来自所述车辆轮胎的侧向冲击力；以及

弯折臂，其沿所述转向节本体顶部向外延伸并分别与所述转向节本体及所述转向臂形成接近90度的夹角，所述弯折臂分别与所述转向节本体及所述转向臂固定连接，用于固定所述车辆的减震器总成。

进一步地，在所述转向臂和所述弯折臂的外侧面之间的连接部位处设有第一加强筋结构，以提高所述转向节本体的受力强度；

所述弯折臂的表面设有第二加强筋结构，以提高所述弯折臂的受力强度，其中，所述弯折臂的表面和所述弯折臂与所述转向节本体的第一表面连接的部位处于同一平面；

在所述中空结构的外侧壁和所述弯折臂的外侧面之间设有第三加强筋结构，以提高所述转向节本体的受力强度。

进一步地，位于所述中空结构的内侧壁处设有一第一安装孔，用于安装所述车辆的下摆臂球销。

进一步地，沿着所述中空结构的外周缘均匀设有多个第二安装孔，以使得所述三代轮毂单元插入至所述中空结构时能够通过所述多个第二安装孔固定所述三代轮毂单元；

其中，所述中空结构的外周缘所处的平面与所述转向节本体的第一表面为同一平面。

进一步地，所述中空结构呈圆柱状，其内侧壁设有一圆环，所述圆环的表面具有装配孔，所述三代轮毂单元与所述装配孔匹配相连，以将所述三代轮毂单元限定于所述中空结构内；

其中，所述装配孔为呈半圆形的钩状物。

进一步地，所述转向节本体中相对设置所述转向臂的一侧设有至少一个卡接部，所述车辆的制动器总成通过所述卡接部与所述转向节固定相连；

其中，所述卡接部所处的平面与所述多个第二安装孔处于同一平面内。

进一步地，所述转向臂包括一连接部，所述连接部为所述转向臂中远离所述转向节本体而延伸出的部位；

其中，所述转向节通过所述连接部与所述车辆的转向节横拉杆总成相连，以控制所述车辆的转向。

进一步地，位于所述弯折臂的表面沿其轴向设有一开孔，所述开孔的大小刚好将所述车辆的减震器限定于所述开孔内，以便于所述减震器的安装；

所述弯折臂的端部具有与所述开孔垂直的螺栓孔，并通过紧固件将位于所述开孔内的减震器与所述转向节固定相连；

其中，所述第二加强筋结构构造成能够使得位于所述开孔处的减震器和所述弯折臂端部处的螺栓孔之间的受力强度达到200-400MPa；

可选地，所述受力强度达到300.6MPa。

进一步地，所述弯折臂与所述转向节本体的连接处具有一弯折的部位，位于所述弯折的部位处设有一凹部，所述凹部处包括一安装结构，用于安装ABS传感器，以使得所述ABS传感器能够处于最佳的工作位置。

进一步地，所述第一加强筋结构和所述第三加强筋结构的厚度范围分别为5mm～12mm；

可选地，所述厚度范围7.5mm～10.5mm。

本发明的有益效果可以为：

首先，所述转向节通过转向节本体与转向臂连接、转向节本体与弯折臂连接、转向臂与弯折臂连接，并通过转向本体的中空结构与三代轮毂单元相连，通过转向臂承受来自车辆轮胎的侧向冲击力，并通过设置于弯折臂处的减震器降低震动力，如此设置，所述转向节的强度变大，从而使得该转向节的整体力学性能变得良好，而且由于三代轮毂单元与二代轮毂单元相比，体积较小，以满足车辆轻量化的需求，并且三代轮毂单元与转向节匹配连接，能够便于三代轮毂单元与转向节的装配，从而能够便于对所述转向节与三代轮毂单元进行维护保养，以提高转向节的使用寿命。

进一步地，所述转向节的设置原理是通过CAE仿真测试分析进行设计而成，即在转向臂和弯折臂之间的连接部位处设有第一加强筋结构，在转向节本体的表面和弯折臂的表面之间设置第二加强筋结构，在转向节本体的外侧壁和弯折臂的外侧壁之间设置第三加强筋结构，且用于安装下摆臂球销的第一安装孔设置于转向节本体的中控结构的内侧壁处，从而与所述第一加强筋结构、第二加强筋结构和第三加强筋结构设置在同一结构处，以使得转向节的力学性能和机械性能得到极大的提高。

再者，由于用于固定制动器总成的卡接部设于与所述多个第二安装孔处于同一平面内，以及用于安装下摆臂球销的第一安装孔设置在中空结构内侧壁处，因此，能够提高转向节的转向臂的抗弯模量，从而能够进一步减小转向节的体积和重量，以进一步满足车辆轻量化的需求。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的用于车辆的转向节的示意性立体结构图；

图2是图1所示的转向节中第一安装孔侧的示意性立体结构图；

图3是图1所示的转向节与车辆的三代轮毂单元的装配结构图；

图4是图1所示的转向节的示意性主视图；

图5是沿图4中A-A方向的示意性剖视图。

具体实施方式

转向节是车轮转向的铰链，一般呈叉形，上下两叉有安装主销的两个同轴孔，转向节轴颈用来安装车轮，并通过三个衬套和两个螺栓与车身相连，以及通过法兰盘的制动器安装孔与制动系统相连，转向节上销孔的两耳通过主销与前轴两端的拳形部分相连，使前轮可以绕主销偏转一定角度而使汽车转向。而目前，车辆转向节多为“铸铁”与“二代轮毂单元”的组合形式，该组合形式构成的转向节体积庞大、质量较重，从而与车辆轻量化的要求不相符合。为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于车辆的转向节。

结合图1至图3进行说明，转向节与车辆的三代轮毂单元4固定相连，用于承受并传递车辆的前部载荷，以稳定并传递所述车辆的行驶方向，该转向节可包括：转向节本体1，其具有一中空结构12，用于安装三代轮毂单元4；转向臂2，其形成在转向节本体1的一侧部，并构造成向外延伸的三角形结构，通过三角形结构的一边与转向节本体1固定连接，以承受来自车辆轮胎的侧向冲击力；以及弯折臂3，其沿转向节本体1顶部向外延伸并分别与转向节本体及转向臂2形成接近90度的夹角，弯折臂3分别与转向节本体1及转向臂固定连接，用于固定车辆的减震器总成。由于转向节通过转向节本体1与转向臂2连接、转向节本体1与弯折臂3连接及转向臂2与弯折臂3连接，并通过转向本体1的中空结构12与三代轮毂单元4相连，通过转向臂2承受来自车辆轮胎的侧向冲击力，并通过设置于弯折臂3处的减震器降低震动力，如此设置，不仅可以使得转向节的强度变大，从而使该转向节的整体力学性能变得良好，而且由于三代轮毂单元4与二代轮毂单元相比，体积较小，以满足车辆轻量化的需求，并且三代轮毂单元4可与转向节匹配连接，以便于三代轮毂单元4与转向节的装配，从而可以便于对转向节与三代轮毂单元4进行维护保养，以提高转向节的使用寿命。

在上述实施例中，转向节通过转向臂2承受来自车辆轮胎的侧向冲击力可大于30KN。

在进一步实施例中，如图4和图5所示，转向臂2可构造成“工”形结构，从而可以有效抵抗来自轮胎侧向的意外冲击力。

为进一步优化转向节的结构，通过CAE拓扑仿真分析，从而得到能够更加利于转向节力学特性的结构设计方案。在上述实施例中，可以在转向臂2和弯折臂3之间的连接部位处设有第一加强筋结构5，以提高转向节本体1的受力强度；弯折臂3的表面设有第二加强筋结构6，以提高弯折臂3的受力强度，其中，弯折臂3的表面和弯折臂3与转向节本体1的第一表面14连接的部位处于同一平面；在转向节本体1的外侧壁和弯折臂3的外侧壁之间设有第三加强筋结构7，以提高转向节本体1的受力强度。还可在中空结构12的内侧壁处设有一第一安装孔8，用于安装车辆的下摆臂球销。

下摆臂为车辆的摆臂之一，其主要作用是支撑车身和减震器，并且能够缓冲车辆行驶过程中的振动。下摆臂可以负责支撑车辆的重量和转向，下摆臂表面可具有胶套，以起到固定作用，当该胶套出现烂损情况时，车辆运行时会发出异响，减震效果变差，转向也会变得沉重，甚至会使得下摆臂断裂，导致车辆失控，从而造成交通事故等现象。

在上述实施例中，将第一安装孔8(即下摆臂球销的安装点)与第一加强筋结构5、第二加强筋结构6和第三加强筋结构7设置在同一结构(转向节本体1)处，如此，不仅可以使得转向节的力学性能和机械性能能够得到极大的提高，而且也可为下摆臂球销提供一有利的安装点。其中，下摆臂球销可通过螺栓固定于第一安装孔8处。

在上述实施例中，第一加强筋结构5和第三加强筋结构7的厚度范围分别可以在5mm～12mm之间；优选地，所述厚度范围可以为7.5mm～10.5mm；特别地，第一加强筋结构5和第三加强筋结构7的厚度可以为9.0mm。

此外，上述第一加强筋结构5和第三加强筋结构7可设置成三角形结构以进一步加强转向节的结构强度。

在图1的实施例中，在沿着中空结构12的外周缘处可均匀设有多个第二安装孔121，以使得三代轮毂单元4(如图3所示)插入至中空结构12时可通过该多个第二安装孔121固定所述三代轮毂单元4。其中，中空结构12的外周缘所处的平面与转向节本体1的第一表面14可为同一平面，可通过螺栓紧固的方式将三代轮毂单元4与多个第二安装孔121固定连接。

进一步地，在上述实施例中，中空结构12可设置成圆柱状，在其内侧壁处可设有一圆环，该圆环的表面可具有装配孔122，三代轮毂单元4可与装配孔122匹配相连，如此，可以将三代轮毂单元4限定于中空结构12内，从而便于三代轮毂单元4与转向节本体1的装配；其中，该装配孔122可设置为半圆形的钩状物，通过该装配孔122也可以使得车辆的前防撞梁总成固定在车架上，从而可以节省安装时间，提高安装的效率。

在上述一些实施例中，如图1所示，转向节本体1中相对设置所述转向臂的一侧可设有至少一个卡接部13，车辆的制动器总成可通过该卡接部13与转向节固定相连；其中，卡接部13所处的平面与所述多个第二安装孔121所处的平面可为同一平面或相重叠的平面。由于用于固定制动器总成的卡接部13设于与所述多个第二安装孔121处于同一平面内，以及用于安装下摆臂球销的第一安装孔8(如图2所示)设置在中空结构12内侧壁处，如此设置，可以提高转向节的转向臂2的抗弯模量，从而可以进一步减小转向节的体积和重量，以进一步满足车辆轻量化的需求。在该实施例中，可以通过螺栓紧固的方式将制动器总成固定于卡接部13处。

结合图1和图2进行说明，转向臂2可包括一连接部21，连接部21为转向臂中远离转向节本体而延伸出的部位；其中，转向节可通过该连接部21与车辆的转向节横拉杆总成相连，以使得转向节横拉杆总成控制车辆的左右转向轮能够正确运动，从而确保车辆的正确转向。

其中，该连接部21可通过螺栓紧固的方式将转向节横拉杆总成与转向节固定连接。

在图1至图3的实施例中，位于弯折臂3的表面沿其轴向可设有一开孔31，该开孔31的大小刚好可以将车辆的减震器限定于开孔31内，从而可以便于减震器的安装；所述弯折臂3的端部与所述开孔垂直的可包括螺栓孔32，以通过螺栓组件将位于开孔31内的减震器与转向节固定相连。第二加强筋结构6则可构造成使得位于该开孔31处的减震器和弯折臂3端部螺栓孔处的螺栓组件之间的受力强度达到200-400MPa。

可选地，第二加强筋结构6可构造成使得位于该开孔31处的减震器和弯折臂3端部螺栓孔处的螺栓组件之间的受力强度达到300.6MPa。

在上述任一项实施例中，弯折臂3与转向节本体1的连接处可具有一弯折的部位，位于该弯折的部位处可设有一凹部9，该凹部9处可包括一安装结构10，可用于安装ABS传感器，以使得所述ABS传感器能够处于最佳的工作位置。ABS传感器可通过WABCO夹紧衬套装入夹持体，并通过螺栓的方式使其螺接于安装结构10处。

在上述任一项实施例中，上述转向节可通过挤压铸造成型工艺制造而成，所用的材料可以为纳米陶瓷铝合金，其中，合金元素可为Si、Ti、B、Mg等等。

本发明的转向节通过台架、道路等试验，根据测试分析，在上述部分实施例中，本发明的转向节比传统的转向节结构可减重60％～65％。且本发明的转向节与现有的转向节结构相比，结构比较简单，利于生产加工。并且根据CAE的仿真测试，优化了加强筋结构的设计，以减少不必要的加强筋，从而进一步提高车辆轻量化的指标。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种用于车辆的转向节，与所述车辆的三代轮毂单元固定相连，用于承受并传递所述车辆的前部载荷，以稳定并传递所述车辆的行驶方向，所述转向节包括：

转向节本体，其具有一中空结构，用于安装所述三代轮毂单元；

转向臂，其形成在所述转向节本体的一侧部，并构造成向外延伸的三角形结构，通过所述三角形结构的一边与所述转向节本体固定连接，以承受来自所述车辆轮胎的侧向冲击力；以及

弯折臂，其沿所述转向节本体顶部向外延伸并分别与所述转向节本体及所述转向臂形成接近90度的夹角，所述弯折臂分别与所述转向节本体及所述转向臂固定连接，用于固定所述车辆的减震器总成。

2.根据权利要求1所述的转向节，其中，在所述转向臂和所述弯折臂的外侧面之间的连接部位处设有第一加强筋结构，以提高所述转向节本体的受力强度；

所述弯折臂的表面设有第二加强筋结构，以提高所述弯折臂的受力强度，其中，所述弯折臂的表面和所述弯折臂与所述转向节本体的第一表面连接的部位处于同一平面；

在所述中空结构的外侧壁和所述弯折臂的外侧面之间设有第三加强筋结构，以提高所述转向节本体的受力强度。

3.根据权利要求2所述的转向节，其中，位于所述中空结构的内侧壁处设有一第一安装孔，用于安装所述车辆的下摆臂球销。

4.根据权利要求3所述的转向节，其中，沿着所述中空结构的外周缘均匀设有多个第二安装孔，以使得所述三代轮毂单元插入至所述中空结构时能够通过所述多个第二安装孔固定所述三代轮毂单元；

其中，所述中空结构的外周缘所处的平面与所述转向节本体的第一表面为同一平面。

5.根据权利要求4所述的转向节，其中，所述中空结构呈圆柱状，其内侧壁设有一圆环，所述圆环的表面具有装配孔，所述三代轮毂单元与所述装配孔匹配相连，以将所述三代轮毂单元限定于所述中空结构内；

其中，所述装配孔为呈半圆形的钩状物。

6.根据权利要求4或5所述的转向节，其中，所述转向节本体中相对设置所述转向臂的一侧设有至少一个卡接部，所述车辆的制动器总成通过所述卡接部与所述转向节固定相连；

其中，所述卡接部所处的平面与所述多个第二安装孔处于同一平面内。

7.根据权利要求6所述的转向节，其中，所述转向臂包括一连接部，所述连接部为所述转向臂中远离所述转向节本体而延伸出的部位；

其中，所述转向节通过所述连接部与所述车辆的转向节横拉杆总成相连，以控制所述车辆的转向。

8.根据权利要求7所述的转向节，其中，位于所述弯折臂的表面沿其轴向设有一开孔，所述开孔的大小刚好将所述车辆的减震器限定于所述开孔内，以便于所述减震器的安装；

所述弯折臂的端部具有与所述开孔垂直的螺栓孔，并通过紧固件将位于所述开孔内的减震器与所述转向节固定相连；

其中，所述第二加强筋结构构造成能够使得位于所述开孔处的减震器和所述弯折臂端部处的螺栓孔之间的受力强度达到200-400MPa。

9.根据权利要求8所述的转向节，其中，

所述弯折臂与所述转向节本体的连接处具有一弯折的部位，位于所述弯折的部位处设有一凹部，所述凹部处包括一安装结构，用于安装ABS传感器，以使得所述ABS传感器能够处于最佳的工作位置。

10.根据权利要求2-9任一项所述的转向节，其中，所述第一加强筋结构和所述第三加强筋结构的厚度范围分别为5mm～12mm；

可选地，所述厚度范围7.5mm～10.5mm。