CN111959214A - 一种连接汽车导向臂与车轴的方法及连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明为解决现有导向臂的中部平直段与车轴刚性连接存在的弊端而提供一种连接汽车导向臂与车轴的方法及连接结构，所述方法包括将导向臂的中间部分制作成圆弧形，所述圆弧形部分的内圆弧面与待连接车轴轴管的外圆面形状相吻合，将所述导向臂的中间圆弧形部分贴合在所述车轴轴管的外圆上表面，然后在导向臂圆弧形部分的上部盖上一块压板，在车轴轴管外圆的下部使用两个U型螺栓或下托板将导向臂与车轴夹紧固接为装配整体。本发明的连接方式由于省去了连接架，因此，避免了焊缝对车轴强度的损害，减少了车辆生产的工序时间，也使得相关部件的维修更换更便捷，尤其有利于车辆轻量化。

Description

一种连接汽车导向臂与车轴的方法及连接结构

技术领域

本发明涉及汽车底盘技术领域，具体涉及一种用于连接汽车导向臂与车轴的连接方法及连接结构。

背景技术

导向臂是连接车轴与车架(车身)的主要悬架部件，其作用是用来传递车轴与车架之间的各向力和力矩，约束车轴相对车架的运动轨迹。导向臂在汽车底盘上的安装方式一般为：将导向臂的前端通过衬套与车架铰接，中部平直段与车轴刚性固接，后端通过空气弹簧与车架连接。其中，导向臂的中部平直段与车轴刚性固接的现有方法是：在车轴上焊接连接架，采用一块压板将导向臂的平直段夹在压板与连接架之间，再用U型螺栓将三者夹紧固接为装配体，比如公告号为CN209795094U的中国实用新型专利就记载了上述连接方法。然而，在实际应用中我们发现传统的导向臂中部平直段与车轴刚性固接的方法存在以下几点不足：

1、此种连接方法需要在车轴上焊接连接架，由于焊缝的影响，车轴轴管强度受到损害；

2、此种方法连接的导向臂与车轴，在车辆侧倾工况(或一侧车轮驶过凸包、凹坑)时，由于车轴绕其中心轴线扭转刚度的影响，导向臂前端在铰接点所受的垂向载荷与后端在空气弹簧位置所受的垂向载荷并不相对于车轴中心轴线呈杠杆比例；并且由于导向臂的前端铰接副，在车辆坐标系纵向平面内提供的扭转刚度很小可以忽略不计，因此中部平直段刚性固接副必然给导向臂施加一个绕车轴中心轴线的力矩，使得导向臂力矩平衡，而此力矩大部分是由U型螺栓的轴力、导向臂与连接架接触面上的分布压力提供，这就很容易导致U型螺栓过载、疲劳失效和螺纹副松动，造成严重的安全事故；

3、此种方法由于连接架的存在，增加了悬架系统的重量，故不利于整车轻量化；

4、此种方法的连接架由于制造过程存在误差，常出现连接架与车轴本应接触的面间有间隙，而仅由焊缝连接的情况，在此情况下，导向臂与连接架一起相对于车轴有各向运动趋势时，该焊缝连接可靠性不足、车轴轴管在焊缝位置受到很大应力易出现过载或疲劳失效。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述导向臂与车轴现有固接方式的弊端而提供一种连接汽车导向臂与车轴的方法及应用该方法的汽车导向臂与车轴的连接结构，其具体的技术方案为：

一种连接汽车导向臂与车轴的方法，所述方法包括将导向臂的中间部分制作成圆弧形，所述圆弧形部分的内圆弧面与待连接车轴轴管的外圆面形状相吻合，将所述导向臂的中间圆弧形部分贴合在所述车轴轴管的外圆上表面，然后在导向臂圆弧形部分的上部盖上一块压板，在车轴轴管外圆的下部使用两个U型螺栓，则通过压板及U型螺栓的紧固作用将导向臂与车轴夹紧固接为装配整体。

上述连接方法中导向臂的中间圆弧形部分可直接与车轴轴管的外圆面贴合，也可在二者之间间隔弧形垫板进行贴合，所述弧形垫板的形状与二者的形状相吻合。

进一步地，在所述导向臂圆弧形部分的内圆弧面上开设第一凹槽，在所述车轴轴管的外圆面上与所述第一凹槽相对应的位置处开设第二凹槽，并且在第一凹槽和第二凹槽中嵌入定位块，使得导向臂相对于车轴绕车辆坐标系侧向坐标轴的转动自由度被完全约束，定位可靠。

进一步优选的，所述定位块可以是镶块，也可以是带有凸台的垫板。

上述连接方法中U型螺栓可由直螺栓替代，但需要在车轴下侧增加下托板，具体为：所述连接方法中还包括两个下托板，使用所述下托板代替U型螺栓设置在所述车轴轴管外圆的下部，同时在每个下托板的两端采用两根直螺栓将下托板和压板紧固，则通过压板、下托板及四根直螺栓的紧固作用将导向臂与车轴夹紧固接为装配整体。

进一步地，在所述车轴轴管外圆的下表面上开设第三凹槽，所述下托板上带有与第三凹槽相配合的凸台，或者相应地，在所述下托板上开设第四凹槽，采用定位块嵌入第三凹槽和第四凹槽中，使得导向臂相对于车轴绕车辆坐标系侧向坐标轴的转动自由度被完全约束，定位可靠。

同时，本发明还提供一种连接汽车导向臂与车轴的连接结构，包括导向臂、车轴、空气弹簧底座及减振器，所述导向臂的前端通过橡胶衬套与车架上的支架铰接，所述导向臂的后端与空气弹簧底座连接，与连接方法相对应地，所述导向臂的中间部分为圆弧形，所述圆弧形部分的内圆弧面与所述车轴轴管的外圆面形状相吻合，所述导向臂圆弧形部分的上部设置有压板，所述车轴轴管外圆的下部设置有U型螺栓，通过压板及U型螺栓的紧固作用将导向臂与车轴夹紧固接为装配整体。

所述导向臂中间圆弧形部分的内圆弧面与车轴轴管的外圆面之间可直接贴合也可使用弧形垫板间隔贴合。

进一步地，所述导向臂圆弧形部分的内圆弧面上开设有第一凹槽，所述车轴轴管的外圆面与所述第一凹槽相对应的位置处开设有第二凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽通过镶嵌在二者中的定位块连接在一起。

进一步地，所述车轴轴管外圆的下部还设有一下托板，所述下托板的两端分别设有两根直螺栓，通过压板、下托板及两根直螺栓的紧固作用将导向臂与车轴夹紧固接为装配整体。

进一步地，所述车轴轴管外圆的下表面上设有第三凹槽，所述下托板上设置有与第三凹槽相配合的凸台或者所述下托板上设有第四凹槽，所述第三凹槽和第四凹槽通过镶嵌在二者中的定位块连接在一起。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明将导向臂的中部制作成圆弧形，通过将圆弧形部分的内圆弧面与待连接车轴轴管的外圆面直接贴合或间隔垫板贴合，再采用压板及U型螺栓将导向臂与车轴夹紧为刚性装配体，由于不需要在车轴轴管上焊接连接架，这样既避免了焊缝对车轴强度的损害，也因减少了连接架自身的重量而有利于对整车轻量化的要求，此外，还可减少车辆生产的工序时间，降低实物成本与过程成本，也使得相关部件的维修更换更便捷；

2、本发明在导向臂圆弧形部分的内圆弧面上开设第一凹槽，在所述车轴轴管的外圆面上与所述第一凹槽相对应的位置处开设第二凹槽，并且在第一凹槽和第二凹槽中嵌入定位块，这样在车辆侧倾工况(或一侧车轮驶过凸包、凹坑)时，由该定位块在车辆坐标系纵向面内向导向臂提供力矩，以平衡导向臂前后端垂向载荷因不成杠杆比例带来的附加力矩，也即是说，导向臂相对于车轴绕车辆坐标系侧向坐标轴的转动自由度被完全约束，定位可靠；并且，U型螺栓为抵抗该转动趋势，需要额外提供的轴力较小，这样就避免了U型螺栓的过载、疲劳失效、螺纹副松动，可确保车辆运行安全。

附图说明

图1为本发明实施例1的导向臂与车轴的连接方式示意图；

图2为本发明实施例2的导向臂与车轴的连接方式示意图；

图3为本发明实施例3的导向臂与车轴的连接方式示意图。

图中所示：

1-导向臂，2-车轴，3-压板，4-定位块，5-U型螺栓，6-空气弹簧底座，7-减振器，8-直螺栓，9-下托板。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

实施例1

本实施例涉及的汽车导向臂与车轴的连接方式如图1所示，导向臂1的前端通过橡胶衬套与车架上的支架铰接，减震器7也连接在车架的支架上，导向臂1的后端连接在空气弹簧底座6上，将导向臂1的中部(与车轴2连接部分)制作成圆弧形，所述圆弧形部分的内圆弧面与待连接车轴2轴管的外圆面形状吻合，可将导向臂1的中间圆弧形部分直接贴合在车轴2轴管的外圆面上，或者间隔一弧形垫板贴合，贴合后采用压板3压在导向臂1的圆弧形部分上面，在车轴2的轴管下部使用U型螺栓5将轴管托起，最后将U型螺栓5拧紧在压板3的两端，则导向臂1和车轴2被紧固为刚性装配体。

具体的，为了使导向臂1和车轴2更好的贴合，所述弧形垫板的形状与导向臂1圆弧形部分的内圆表面和车轴2的轴管外圆上表面的形状相吻合。

具体的，所述导向臂圆弧形部分的内圆弧面上开设有第一凹槽，所述车轴轴管的外圆面上与所述第一凹槽相对应的位置处开设有第二凹槽，在第一凹槽和第二凹槽中嵌入定位块4，进一步优选的，本实施例中所述的定位块4为镶块，如图1所示，所述镶块的上部比下部要宽，将镶块的上部嵌入第一凹槽中，将镶块的下部嵌入第二凹槽中，如此设置使得车辆侧倾工况(或一侧车轮驶过凸包、凹坑)时，由该镶块在车辆坐标系纵向面内向导向臂提供力矩，以平衡导向臂前后端垂向载荷因不成杠杆比例带来的附加力矩，也就是说，导向臂相对于车轴绕车辆坐标系侧向坐标轴的转动自由度被完全约束，定位可靠。并且，U型螺栓5为抵抗该转动趋势，需要额外提供的轴力较小，这就避免了U型螺栓5的过载、疲劳失效、螺纹副松动，可确保车辆运行安全。

实施例2

本实施例涉及的汽车导向臂与车轴的连接方式如图2所示，其结构和连接方式与实施例1基本相同，所不同之处就是本实施例中的定位块4为带有凸台的垫板，如图2所示，所述带有凸台垫板的垫板部分嵌入第一凹槽中，将凸台部分嵌入第二凹槽中，如此设置使得车辆在侧倾工况(或一侧车轮驶过凸包、凹坑)时，由该镶块在车辆坐标系纵向面内向导向臂提供力矩，以平衡导向臂前后端垂向载荷因不成杠杆比例带来的附加力矩，也就是说，导向臂相对于车轴绕车辆坐标系侧向坐标轴的转动自由度被完全约束，定位可靠。并且，U型螺栓5为抵抗该转动趋势，需要额外提供的轴力较小，这就避免了U型螺栓5的过载、疲劳失效、螺纹副松动，可确保车辆运行安全。

实施例3

本实施例涉及的汽车导向臂与车轴的连接方式如图3所示，导向臂1的前端通过橡胶衬套与车架上的支架铰接，减震器7也连接在车架的支架上，导向臂1的后端连接在空气弹簧底座6上，将导向臂1的中部(与车轴2连接部分)制作成圆弧形，所述圆弧形部分的内圆弧面与待连接车轴2轴管的外圆面形状吻合，可将导向臂1的中间圆弧形部分直接贴合在车轴2轴管的外圆面上，或者间隔一弧形垫板贴合，贴合后采用压板3压在导向臂1的圆弧形部分上面，在车轴2的轴管下部设置一下托板9将轴管托起，然后在下托板9的两端使用两根直螺栓8将下托板9与压板3紧固在一起，则导向臂1和车轴2被紧固为刚性装配体。

具体的，为了使导向臂1和车轴2更好的贴合，所述弧形垫板的形状与导向臂1圆弧形部分的内圆表面和车轴2的轴管外圆上表面的形成吻合。

具体的，如图3所示，所述车轴2的轴管外圆下表面开设有第三凹槽，所述下托板9上带有凸台，所述凸台与第三凹槽相配合，此处在实际应用中还可在下托板9的内表面开设第四凹槽，采用如实施例1中所描述的定位块4嵌入第三凹槽和第四凹槽中，无论是哪种方式都可使得导向臂相对于车轴绕车辆坐标系侧向坐标轴的转动自由度被完全约束，定位可靠。

综上所述的实施例1-3中，其有利特征在于，

1、所述导向臂1与车轴2的连接一改现有通过连接架连接的方式，取而代之的是将导向臂1的中间圆弧形部分直接与车轴2的轴管外圆贴合，由于不再需要焊接连接架，这就避免了焊缝对车轴强度的损害，减少了车辆生产的工序时间，减低成本，也使得相关部件的维修更换更便捷，尤其有利于车辆轻量化；

2、所述导向臂1与车轴2的配合为内圆面与外圆面的接触配合，因此，导向臂1相对于车轴2绕车辆坐标系纵向坐标轴与竖向坐标轴的转动自由度被完全约束，定位可靠；

3、所述定位块4为导向臂1提供车辆坐标系沿侧向坐标轴内的侧向定位；

4、所述导向臂1与车轴2的配合为内圆面与外圆面的接触配合，因此，导向臂1相对于车轴2绕车辆坐标系纵向坐标轴的平动自由度被完全约束，定位可靠；

5、由于所述U型螺栓5或直螺栓8的夹紧作用，导向臂1相对于车轴2沿车辆坐标系竖向坐标轴的平动自由度被完全约束，定位可靠。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例的技术方案。

Claims (10)

1.一种连接汽车导向臂与车轴的方法，其特征在于：所述方法包括将导向臂的中间部分制作成圆弧形，所述圆弧形部分的内圆弧面与待连接车轴轴管的外圆面形状相吻合，将所述导向臂的中间圆弧形部分贴合在所述车轴轴管的外圆上表面，然后在导向臂圆弧形部分的上部盖上一块压板，在车轴轴管外圆的下部使用两个U型螺栓，则通过压板及U型螺栓的紧固作用将导向臂与车轴夹紧固接为装配整体。

2.根据权利要求1所述的一种连接汽车导向臂与车轴的方法，其特征在于：所述连接方法中导向臂的中间圆弧形部分直接与车轴轴管的外圆面贴合，或者在二者之间使用弧形垫板进行贴合，所述弧形垫板的形状与二者的形状相吻合。

3.根据权利要求1所述的一种连接汽车导向臂与车轴的方法，其特征在于：在所述导向臂圆弧形部分的内圆弧面上开设第一凹槽，在所述车轴轴管的外圆面上与所述第一凹槽相对应的位置处开设第二凹槽，并且在第一凹槽和第二凹槽中嵌入定位块，使得导向臂相对于车轴绕车辆坐标系侧向坐标轴的转动自由度被完全约束，定位可靠。

4.根据权利要求1所述的一种连接汽车导向臂与车轴的方法，其特征在于：所述连接方法中还包括一下托板，使用所述下托板代替U型螺栓设置在所述车轴轴管外圆的下部，同时在下托板的两端采用四根直螺栓将下托板和压板紧固，则通过压板、下托板及两根直螺栓的紧固作用将导向臂与车轴夹紧固接为装配整体。

5.根据权利要求4所述的一种连接汽车导向臂与车轴的方法，其特征在于：在所述车轴轴管外圆的下表面上开设第三凹槽，所述下托板上带有与第三凹槽相配合的凸台，或者相应地，在所述下托板上开设第四凹槽，采用定位块嵌入第三凹槽和第四凹槽中，使得导向臂相对于车轴绕车辆坐标系侧向坐标轴的转动自由度被完全约束，定位可靠。

6.一种连接汽车导向臂与车轴的连接结构，包括导向臂、车轴、空气弹簧底座及减振器，所述导向臂的前端通过橡胶衬套与车架上的支架铰接，所述导向臂的后端与空气弹簧底座连接，其特征在于：所述导向臂的中间部分为圆弧形，所述圆弧形部分的内圆弧面与所述车轴轴管的外圆面形状相吻合，所述导向臂圆弧形部分的上部设置有压板，所述车轴轴管外圆的下部设置有U型螺栓，通过压板及U型螺栓的紧固作用将导向臂与车轴夹紧固接为装配整体。

7.根据权利要求6所述的一种连接汽车导向臂与车轴的连接结构，其特征在于：所述导向臂中间圆弧形部分的内圆弧面与车轴轴管的外圆面之间设有弧形垫板。

8.根据权利要求6所述的一种连接汽车导向臂与车轴的连接结构，其特征在于：所述导向臂圆弧形部分的内圆弧面上开设有第一凹槽，所述车轴轴管的外圆面与所述第一凹槽相对应的位置处开设有第二凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽通过镶嵌在二者中的定位块连接在一起。

9.根据权利要求6所述的一种连接汽车导向臂与车轴的连接结构，其特征在于：所述车轴轴管外圆的下部还设有一下托板，所述下托板的两端分别设有两根直螺栓，通过压板、下托板及直螺栓的紧固作用将导向臂与车轴夹紧固接为装配整体。

10.根据权利要求9所述的一种连接汽车导向臂与车轴的连接结构，其特征在于：所述车轴轴管外圆的下表面上设有第三凹槽，所述下托板上设置有与第三凹槽相配合的凸台或者所述下托板上设有第四凹槽，所述第三凹槽和第四凹槽通过镶嵌在二者中的定位块连接在一起。

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