CN117141173A - 一种提高悬架强度的控制臂结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高悬架强度的控制臂结构，涉及汽车控制臂结构技术领域，包括弧形的控制臂，控制臂上的弯曲处设置有支架和避让口，支架上设置有供轴体通过的第一轴孔，其中，避让口开设在控制臂上的弯曲处并与侧面连通，且支架设置在控制臂上的弯曲处，本发明通过在控制臂的避让口处设置支架，使得控制臂的一侧与支架连接，并通过支架的第二板体、第三板体和第四板体对控制臂的第一弧形段的内弧面处进行支撑，对设置有避让口的控制臂进行支撑以增加强度，降低了控制臂在使用过程中的疲劳损伤，提高了整个控制臂的使用寿命，将支架设置成半包围结构，提升了控制臂的结构强度，也增加了汽车悬架结构的强度。

Description

一种提高悬架强度的控制臂结构

技术领域

本发明涉及汽车控制臂结构技术领域，具体涉及一种提高悬架强度的控制臂结构。

背景技术

汽车底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成，传动系一般由离合器、变速器、万向传动装置、主减速器和差速器以及半轴等组成，具有减速、变速、倒车、中断动力和轮间差速以及轴间差速等功能，是与发动机配合工作，能够保证汽车在各种工况条件下的正常行驶，并具有良好的动力性和经济性。

行驶系一般包括汽车的车架、车桥和车轮以及悬架等组成，行驶系的功用是用于接受传动轴的动力，并通过驱动轮与路面的作用产生牵引力，使得汽车正常行驶，且用于承受汽车的总重量和地面的反作用力，其次，还用于缓和不平路面对车身造成的冲击，衰减汽车行驶中的振动，以保持行驶的平顺性，并与转向系统配合，保证汽车的操纵稳定性。

而悬架是连接车身、弹簧和减震器以及轮胎的关键部件，是汽车的车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总成，其作用是传递作用在车轮和车架间的力和力矩，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击，并减少由此引起的震动，以保证汽车能平顺的行驶。

悬架可以根据车辆行驶状态和路面条件改变其几何形状，确保轮胎与地面保持良好的接触，汽车多连杆悬架结构的悬架零部件之一就是悬架臂，是用于连接多连杆悬架结构中转向节和后副车架的部件，而控制臂作为汽车悬架系统的导向和力传导原件，用于将作用在车轮上的各种力传递给车身，同时保证车轮按照一定轨迹运动，控制臂一般通过球铰或者衬套将车轮和车身弹性连接在一起，且控制臂应具有足够的刚度、强度和使用寿命。

而现有的悬架控制臂呈一个多方向的弧形结构，在悬架臂的拐角处为了避让轴体，设置有一个类似缺口的结构进行避让，以避免轴体和悬架臂之间发生干涉，但此结构的存在使得悬架臂在此处的结构强度降低，使得悬架臂容易在汽车行驶过程中出现受力后疲劳损伤的问题，影响安全驾驶和使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高悬架强度的控制臂结构，解决了现有的悬架臂在避让轴体时导致自身结构强度降低而影响受用寿命和汽车行驶安全的问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

一种提高悬架强度的控制臂结构，包括弧形的控制臂，所述控制臂上的弯曲处设置有支架和避让口，所述支架上设置有供轴体通过的第一轴孔；

其中，所述避让口开设在控制臂上的弯曲处并与侧面连通，且所述支架设置在控制臂上的弯曲处，并与控制臂上连通避让口的一侧连接形成半包围状。

作为本发明的一种优选方案，所述控制臂包括两个连接段、一个第一弧形段和两个第二弧形段，且两个所述连接段、一个第一弧形段和两个第二弧形段均具有内腔，两个所述第一弧形段分别位于第二弧形段的两端，并向垂直于第一弧形段弯曲方向的一侧弯曲，两个所述连接段分别设置在两个第二弧形段上背离第一弧形段的端部，所述支架和避让口均设置在第一弧形段上弯曲的位置。

作为本发明的一种优选方案，所述连接段上开设有与轴体连接并供轴体通过的第二轴孔。

作为本发明的一种优选方案，所述第二弧形段的两侧均设置有凹槽。

作为本发明的一种优选方案，所述支架包括第一板体、第二板体和第三板体以及第四板体，所述第一板体设置在第一弧形段上背离避让口的一侧，所述第二板体和第三板体位于第一板体的两侧，并均向避让口的方向弯曲形成半包围状，且所述第二板体和第三板体上连接第一板体的侧边相互连接形成整体，所述第四板体位于第二板体的一侧并向避让口的方向弯曲，且所述第二板体和第四板体均与第一弧形段的内弧面连接，所述第三板体与所述第二弧形段上朝向第一弧形段弯曲方向的侧壁连接。

作为本发明的一种优选方案，所述第一板体、第二板体和第三板体以及第四板体均通过焊接与控制臂固定连接。

作为本发明的一种优选方案，所述第一板体、第二板体和第三板体以及第四板体上背离避让口的一侧边缘处焊接在控制臂上。

作为本发明的一种优选方案，所述第一板体和第二板体所形成的夹角度数位于25~30度之间，所述第一板体和第三板体所形成的夹角度数位于50~60度之间，所述第二板体和第四板体所形成的夹角度数位于45~55度之间。

作为本发明的一种优选方案，所述第一板体、第二板体和第三板体以及第四板体的厚度为均4.5～5.5毫米。

作为本发明的一种优选方案，所述避让口为第一弧形段上弯曲位置的边缘处向内凹陷形成。

本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

（1）本发明通过在控制臂处设置避让口，使得通过控制臂处的轴体通过能够通过控制臂处并与控制臂之间不发生干涉，保证整个结构之间的正常运作。

（2）本发明通过在控制臂的避让口处设置支架，使得控制臂的一侧与支架连接，并通过支架的第二板体、第三板体和第四板体对控制臂的第一弧形段的内弧面处进行支撑，对设置有避让口的控制臂进行支撑以增加强度，减小了因设置避让口而导致控制臂强度降低所带来的影响，降低了控制臂在使用过程中的疲劳损伤，提高了整个控制臂的使用寿命。

（3）本发明通过将支架设置成半包围结构，使得第一板体为第二板体、第三板体和第四板体提供侧面支撑，以使得第二板体、第三板体和第四板体具有较高的结构强度，并通过第二板体、第三板体和第四板体支撑第一弧形段和第二弧形段，提升了控制臂的结构强度，从而提高了控制臂的整体负载能力，并提高了汽车行驶时的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明实施例提供一种提高悬架强度的控制臂结构的立体结构示意图；

图2为本发明实施例提供一种提高悬架强度的控制臂结构另一视角的结构示意图；

图3为本发明实施例提供图2中所示A部分的结构放大示意图。

图中的附图标记分别表示如下：1、控制臂；2、支架；3、避让口；4、第一轴孔；101、连接段；102、第一弧形段；103、第二弧形段；104、第二轴孔；105、凹槽；201、第一板体；202、第二板体；203、第三板体；204、第四板体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图3所示，本发明提供了一种提高悬架强度的控制臂结构，包括弧形的控制臂1，控制臂1上的弯曲处设置有支架2和避让口3，支架2上设置有供轴体通过的第一轴孔4。

其中，避让口3开设在控制臂1上的弯曲处并与侧面连通，且支架2设置在控制臂1上的弯曲处，并与控制臂1上连通避让口3的一侧连接形成半包围状。

在本发明的实际应用时，悬架为汽车中的一个重要总成，它将车架和车轮弹性的联系起来，关系到汽车的多种使用性能，需要满足汽车的舒适性要求，又要满足汽车操纵稳定的要求，而控制臂1为悬架中重要的结构之一，因此对于控制臂1的刚度和结构强度均具有较高的要求，并需要具有较长的使用寿命，控制臂1实际应用于连接汽车转向节和后副车架，为汽车悬架结构的零部件之一，在实际应用中，悬架处会有多个轴体，其中部分轴体会从控制臂1处通过，而控制臂1为了避让轴体而设置避让口3，从而导致自身结构强度降低，影响了自身使用寿命和行驶安全性。

而本发明在具体实际应用时，根据图1和图2所示，控制臂1的两端与对应的轴体连接进行固定，以通过控制臂1对相应的结构进行支撑，从而保证对应结构的稳定性，使得控制臂1整体所应用的位置达到预期的性能，继而使得整体结构的强度达到预设强度。

在本实施例中，控制臂1为现有应用于对应结构处的相同结构，其具体为内部中空，外部形状与现有相同，并具有与现有技术相同的效果以及相同的安装方式。

而在控制臂1完成安装后，由于控制臂1整体呈现弯曲状，在控制臂1弯曲位置处会有一个轴体（或者说类似于杆子的结构）通过，这个轴体是必须存在的结构且必须从此处通过，因此在控制臂1上设置避让口3，使得轴体在通过控制臂1处时与控制臂1所在的位置错位，使得此轴体直接通过避让口3所在处并直接通过控制臂1所在的位置，避免了轴体与控制臂1之间发生干涉。

但通过在控制臂1上设置避让口3，且避让口3位于控制臂1的弯曲处，使得控制臂1的强度下降，避让口3所在的位置成为了控制臂1的结构强度的弱点，使得控制臂1在汽车行驶过程中受力易产生疲劳损伤。

其次，在本实施例中，避让口3设置在控制臂1的弯曲处并与侧面连通，即避让口3形成了一个通道供轴体通过，使得原来为整体的控制臂1上出现了一个通道，且位于弯曲处，使得控制臂1在受力时更容易向避让口3处发生弯曲，相当于在控制臂1上产生了另外一个结构，从而导致控制臂1的结构强度下降，即避让口3处所在的控制臂1的结构强度降低，更容易发生疲劳损伤而断裂，影响了控制臂1的使用寿命，并对汽车的安全驾驶产生了影响。

由于第一弧形段102上设置有避让口3，且整个控制臂1内部为中空，并且根据现有车辆设计理念，车辆悬架的设计均朝着轻量化的方向进行研发，以使得车辆结构进一步轻量化，而将控制臂1的壁厚减小是其中一种设计方式，因此基于避让口3的设置以及控制臂1的壁厚减小两个因素，从而导致控制臂1的结构强度进一步下降，对控制臂1的结构强度和安全性能产生重大影响，对汽车的安全行驶也会产生影响。

因此，为了避免控制臂1的强度下降导致对汽车的行驶安全和控制臂1的使用寿命产生较大影响，在控制臂1上避让口3所在的位置设置支架2，将支架2设置成半包围结构，使得支架2的一部分位于控制臂1的一侧，支架2的另一部分位于控制臂1的弯曲部分以对控制臂1进行支撑，加强了控制臂1的强度，从而使得控制臂1上因设置避让口3而导致强度降低的位置得到加强，降低了控制臂1在使用过程中的疲劳损伤。

支架2上设置第一轴孔4，使得通过控制臂1的轴体从第一轴孔4穿过，从而对轴体的位置进行限制，避免轴体和支架2之间相互干涉，影响汽车的正常行驶，且由于支架2具有一定的体积，会对轴体的通过产生阻碍，因此，在支架2上设置第一轴孔4，既使得支架2具有提升控制臂1结构强度的效果，又避免了对轴体通过产生阻碍的问题。

在本实施例中，第一轴孔4为汽车稳定杆连杆的安装孔位，即轴体为稳定杆连杆。

进一步的，在支架2上和控制臂1上还设有用于在焊接时供夹具定位和冲压模具定位以及焊接定位的定位孔，具体数量和位置根据工艺要求而确定，在确定时需要有利于夹具和模具的定位，并避开控制臂1和支架2上的结构薄弱点，以避免受力出现失效的问题，保证整个结构在使用上的安全性。

控制臂1包括两个连接段101、一个第一弧形段102和两个第二弧形段103，且两个连接段101、一个第一弧形段102和两个第二弧形段103均具有内腔，两个第二弧形段103分别位于第一弧形段102的两端，并向垂直于第一弧形段102弯曲方向的一侧弯曲，两个连接段101分别设置在两个第二弧形段103上背离第一弧形段102的端部，支架2和避让口3均设置在第一弧形段102上弯曲的位置。

控制臂1是由连接段101和第一弧形段102和第二弧形段103组成的复合形状的弧形结构，其中第一弧形段102位于中间位置，两个第二弧形段103分别位于第一弧形段102的两端，两个连接段101再分别位于两个第二弧形段103的两端，且连接段101和第一弧形段102以及第二弧形段103的内部均为中空并相互连通，从而共同形成具有复杂弯曲形状的控制臂1整体。

第一弧形段102为具有弧形的结构，其向一侧弯曲，且避让口3设置在第一弧形段102上的内弧面上并朝向第二弧形段103弯曲的方向，从而供轴体通过避让口3。

两个第二弧形段103的弧形弯曲方向和第一弧形段102的弯曲方向相处垂直，连接段101基本呈直线状位于第二弧形段103的两端，使得整个控制臂1整体向两个不同的方向呈现弯曲，从而使得控制臂1能够承受不同方向的力，继而使得控制臂1的强度得到提升，使得汽车行驶时的稳定性增加，提高汽车行驶时的安全性。

连接段101上开设有与轴体连接并供轴体通过的第二轴孔104。

连接段101是用于与汽车上相应结构连接的部分，通过设置第二轴孔104以与相应的结构进行连接，以使得控制臂1整体安装至汽车上相应部位进行使用，并保证使用过程中的稳定性。

且通过两个连接段101上的两个第二轴孔104分别连接两个轴体，使得控制臂1整体受到较为均匀的承载，保证控制臂1在汽车行驶过程中的稳定性和安全性。

第二弧形段103的两侧均设置有凹槽105。

由于控制臂1是一个比较长的结构，其大体由连接段101和第一弧形段102以及第二弧形段103五个部分组成，且控制臂1通过第二弧形段103连接第一弧形段102和连接段101，并且自身还需要承载载荷，因此第二弧形段103需要较大的强度以保证整体结构的稳定性，因此，在第二弧形段103的两侧均设置有凹槽105以提升第二弧形段103的结构强度，从而进一步提升了控制臂1整体结构的强度。

进一步的，在本实施例中，凹槽105沿第二弧形段103的长度和弧形弯曲方向设置，使得凹槽105尽量沿第二弧形段103进行分布以尽可能的提升第二弧形段103的强度，继而提升控制臂1整体的结构强度，以提升汽车行驶过程中的安全性。

支架2包括第一板体201、第二板体202和第三板体203以及第四板体204，第一板体201设置在第一弧形段102上背离避让口3的一侧，第二板体202和第三板体203位于第一板体201的两侧，并均向避让口3的方向弯曲形成半包围状，且第二板体202和第三板体203上连接第一板体201的侧边相互连接形成整体，第四板体204位于第二板体202的一侧并向避让口3的方向弯曲，且第二板体202和第四板体204均与第一弧形段102的内弧面连接，第三板体203与第二弧形段103上朝向第一弧形段102弯曲方向的侧壁连接。

根据图3所示，在本发明中，支架2是用于提升第一弧形段102上由于设置避让口3而导致结构强度降低的位置的结构强度，继而保证控制臂1整体结构的强度以保证汽车行驶的安全性。

支架2由四部分组成，分别为第一板体201、第二板体202和第三板体203以及第四板体204，四个部分共同形成一个半包围的结构，其中第一板体201与第一弧形段102上背离避让口3的一侧相连接，从而为其它三个部分提供支撑，且为第二板体202和第三板体203提供连接位置以对其余三个部分实施支撑。

第二板体202和第三板体203均位于第一板体201的两侧，且第二板体202和第三板体203与第一板体201连接并超出第一板体201的部分也相互连接，使得第一板体201和第二板体202以及第三板体203形成一个整体，从而使得第一板体201能够对第二板体202和第三板体203进行有效支撑，以限制第二板体202和第三板体203向背离避让口3的一侧发生形变，提高了第二板体202和第三板体203的结构强度。

其次，第二板体202和第三板体203均向避让口3的方向弯曲，即第二板体202和第三板体203均向着避让口3的方向伸至第一弧形段102和第二弧形段103的弧形面处，从而通过第二板体202和第三板体203在控制臂1承载载荷时对第一弧形段102和第二弧形段103进行托举支撑，限制控制臂1在载荷的作用下发生形变。

且第二板体202与其中一个第二弧形段103的一侧连接，以对应加强位于第一弧形段102对应一侧的第二弧形段103的结构强度，以保证控制臂1整体的结构强度符合使用要求。

第四板体204位于第二板体202的一侧，以扩大支架2对于第二弧形段103的支撑效果，从而进一步增强控制臂1的整体强度。

进一步的，第一板体201、第二板体202和第三板体203以及第四板体204可以采用强度更高且密度更小的材料进行质量，以进一步符合轻量化设计的理念，从而保证控制臂1整体结构的强度，继而保证汽车行驶的安全性。

进一步的，第一板体201、第二板体202和第三板体203以及第四板体204相互之间的连接方式为现有方式，以现有的工艺手段进行设计生产以保证结构强度和稳定性。

第一板体201、第二板体202和第三板体203以及第四板体204均通过焊接与控制臂1固定连接。

通过焊接的方式用以固定第一板体201、第二板体202和第三板体203以及第四板体204至控制臂1上，使得第一板体201、第二板体202和第三板体203以及第四板体204的安装效率较快。

第一板体201、第二板体202和第三板体203以及第四板体204上背离避让口3的一侧边缘处焊接在控制臂1上。

由于第一板体201、第二板体202和第三板体203以及第四板体204朝向避让口3的一侧为支架2半包围状的内侧，因此，使得第一板体201、第二板体202和第三板体203以及第四板体204朝向避让口3的一侧的空间较小，使得操作人员难以进行焊接操作，并影响焊接质量和焊接效率。

综上，所以将第一板体201、第二板体202和第三板体203以及第四板体204的焊接位置设置在第一板体201、第二板体202和第三板体203以及第四板体204上背离避让口3的一侧的边缘处，使得第一板体201、第二板体202和第三板体203以及第四板体204的焊接位置处于外部暴露的空间内，从而使得操作人员能够方便进行焊接，有效保证对第一板体201、第二板体202和第三板体203以及第四板体204的焊接质量和整体的焊接效率。

第一板体201、第二板体202和第三板体203以及第四板体204的焊缝共有三条，分别为第一板体201与第一弧形段102之间的焊缝、第二板体202和第四板体204连接第二弧形段103的焊缝、以及第三板体203与第一弧形段102之间的焊缝，三条焊缝固定支架2至控制臂1上，从而形成一个稳定的结构。

第一板体201和第二板体202所形成的夹角度数位于25~30度之间，第一板体201和第三板体203所形成的夹角度数位于50~60度之间，第二板体202和第四板体204所形成的夹角度数位于45~55度之间。

考虑到在实际应用中第一板体201、第二板体202和第三板体203以及第四板体204相互之交的角度，以保证支架2对控制臂1具有最优选的强度提升效果，并结合现有生产工艺的生产能力以及生产成本考量，因此限定第一板体201和第二板体202、第一板体201和第三板体203以及第二板体202和第四板体204所形成的夹角度数的范围。

第一板体201、第二板体202和第三板体203以及第四板体204的厚度为4.5～5.5毫米。

考虑到轻量化的整体设计，以及在轻量化设计的基础上保证支架2的结构强度以保证控制臂1的结构强度，因此，将第一板体201、第二板体202和第三板体203以及第四板体204的厚度设置为此范围，不仅符合结构强度的要求，且对误差的范围进行控制。

避让口3为第一弧形段102上弯曲位置的边缘处向内凹陷形成。

即将避让口3设置成为第一弧形段102上的一个结构特征，避免从外部对第一弧形段102进行结构破坏后再形成避让口3，从而保证了第一弧形段102整体结构上的完整性，继而保证了第一弧形段102的结构强度，避免了第一弧形段102因设置避让口3而导致对自身结构强度产生较大影响的问题。

以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种提高悬架强度的控制臂结构，包括弧形的控制臂（1），其特征在于，所述控制臂（1）上的弯曲处设置有支架（2）和避让口（3），所述支架（2）上设置有供轴体通过的第一轴孔（4）；

其中，所述避让口（3）开设在控制臂（1）上的弯曲处并与侧面连通，且所述支架（2）设置在控制臂（1）上的弯曲处，并与控制臂（1）上连通避让口（3）的一侧连接形成半包围状。

2.根据权利要求1所述的一种提高悬架强度的控制臂结构，其特征在于，所述控制臂（1）包括两个连接段（101）、一个第一弧形段（102）和两个第二弧形段（103），且两个所述连接段（101）、一个第一弧形段（102）和两个第二弧形段（103）均具有内腔，两个所述第二弧形段（103）分别位于第一弧形段（102）的两端，并向垂直于第一弧形段（102）弯曲方向的一侧弯曲，两个所述连接段（101）分别设置在两个第二弧形段（103）上背离第一弧形段（102）的端部，所述支架（2）和避让口（3）均设置在第一弧形段（102）上弯曲的位置。

3.根据权利要求2所述的一种提高悬架强度的控制臂结构，其特征在于，所述连接段（101）上开设有与轴体连接并供轴体通过的第二轴孔（104）。

4.根据权利要求2所述的一种提高悬架强度的控制臂结构，其特征在于，所述第二弧形段（103）的两侧均设置有凹槽（105）。

5.根据权利要求2所述的一种提高悬架强度的控制臂结构，其特征在于，所述支架（2）包括第一板体（201）、第二板体（202）和第三板体（203）以及第四板体（204），所述第一板体（201）设置在第一弧形段（102）上背离避让口（3）的一侧，所述第二板体（202）和第三板体（203）位于第一板体（201）的两侧，并均向避让口（3）的方向弯曲形成半包围状，且所述第二板体（202）和第三板体（203）上连接第一板体（201）的侧边相互连接形成整体，所述第四板体（204）位于第二板体（202）的一侧并向避让口（3）的方向弯曲，且所述第二板体（202）和第四板体（204）均与第一弧形段（102）的内弧面连接，所述第三板体（203）与所述第二弧形段（103）上朝向第一弧形段（102）弯曲方向的侧壁连接。

6.根据权利要求5所述的一种提高悬架强度的控制臂结构，其特征在于，所述第一板体（201）、第二板体（202）和第三板体（203）以及第四板体（204）均通过焊接与控制臂（1）固定连接。

7.根据权利要求5所述的一种提高悬架强度的控制臂结构，其特征在于，所述第一板体（201）、第二板体（202）和第三板体（203）以及第四板体（204）上背离避让口（3）的一侧边缘处焊接在控制臂（1）上。

8.根据权利要求5所述的一种提高悬架强度的控制臂结构，其特征在于，所述第一板体（201）和第二板体（202）所形成的夹角度数位于25~30度之间，所述第一板体（201）和第三板体（203）所形成的夹角度数位于50~60度之间，所述第二板体（202）和第四板体（204）所形成的夹角度数位于45~55度之间。

9.根据权利要求5所述的一种提高悬架强度的控制臂结构，其特征在于，所述第一板体（201）、第二板体（202）和第三板体（203）以及第四板体（204）的厚度均为4.5～5.5毫米。

10.根据权利要求1所述的一种提高悬架强度的控制臂结构，其特征在于，所述避让口（3）为第一弧形段（102）上弯曲位置的边缘处向内凹陷形成。