CN203766876U - 转向节组件、用于车辆的悬架子组件以及汽车转向节组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种转向节组件，其包括：转向节，该转向节形成有锥形轴孔；以及轴，该轴具有至少部分地设置在锥形轴孔内的锥形转向节配合部，其中，轴的转向节配合部的至少一部分压配合在转向节的锥形轴孔内，以在轴和转向节之间提供压配合锥形接合面。本实用新型还提供了一种用于车辆的悬架子组件以及汽车转向节组件。本实用新型提供的转向节组件、用于车辆的悬架子组件以及汽车转向节组件能够降低转向节的疲劳。

Description

转向节组件、用于车辆的悬架子组件以及汽车转向节组件

技术领域

本公开涉及一种具有非驱动轴的汽车悬架部件（非驱动轴从汽车悬架部件延伸出，以支撑旋转轮），尤其涉及一种其间具有锥形接合面的轴和悬架部件。

背景技术

在汽车中，非驱动轮通常通过设置在非旋转件（如，轴）的自由端上的旋转件（如，轮毂和轴承组件）连接至汽车的悬架系统。

轴通常连接至悬架部件，如转向节，并且轴的自由端从悬架部件向外延伸。车轮和车胎组件均通过轮毂和轴承组件连接至轴。车辆的重量使轴和转向节的接合面受到力矩作用。该力矩引起转向节在轴孔的入口和出口附近产生疲劳。为了对抗这种疲劳，已经做出了很多尝试，包括增加轴孔和轴的直径以增大部件之间的接触面和在两个部件之间设置套筒。由于车辆制造在持续提高对于车辆的耐久性要求的同时也降低了车辆部件的尺寸和/或重量，转向节的疲劳变得更加难以控制。

通过以下概述的本公开能够解决上述问题和其它问题。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种能够降低转向节疲劳的转向节组件。

本公开的一个方面涉及一种转向节组件，其包括形成有锥形轴孔的转向节和具有至少部分地设置在轴孔内的锥形转向节配合部的轴，其中，该轴的转向节配合部的至少一部分压配合在转向节的轴孔内，以在轴和转向节之间提供压配合锥形接合面。在使用中，车辆的重量使轴在轴孔内受到力矩作用。转向节配合部和轴孔的锥化将力矩引起的力分布在接触面的表面且相较于非锥形接合面其降低了转向节的疲劳。

根据本实用新型的一个实施例，轴孔具有内侧开口和外侧开口，并且轴孔从内侧开口到外侧开口逐渐变细。

根据本实用新型的一个实施例，轴的转向节配合部具有内侧端和外侧端，并且转向节配合部从内侧端到外侧端逐渐变细。

根据本实用新型的一个实施例，轴的悬臂端从转向节配合部延伸出且能够接收在设置在轴孔内的转向节配合部上施加力矩的力，并且转向节配合部和轴孔朝着作用在悬臂端上的力的方向逐渐变细。

轴具有远离转向节配合部延伸出的悬臂端。车辆的重量在悬臂端上施加力，这在设置在轴孔内的转向节配合部上施加了力矩。在一个实施例中，转向节配合部和轴孔朝着作用在悬臂端上的力的方向逐渐变细。

根据本实用新型的一个实施例，该锥化将力矩产生的力分布在邻接面的表面。

根据本实用新型的一个实施例，轴孔和设置在轴孔内的转向节配合部的至少一部分在轴和转向节之间提供了锥形接合面。

根据本实用新型的一个实施例，轴孔形成有中心轴线，且轴和转向节之间的接合面相对于中心轴线的锥度大于或等于4度。

根据本实用新型的一个实施例，转向节形成轴孔的具有第一内直径的内侧开口，且轴的转向节配合部包括具有第一外直径的内侧端，其中，转向节配合部的第一外直径大于轴孔的第一内直径。

根据本实用新型的一个实施例，转向节形成轴孔的具有第二内直径的外侧开口，且轴的转向节配合部包括具有第二外直径的外侧端，其中，轴孔的第二内直径等于或大于转向节配合部的第二外直径。

根据本实用新型的一个实施例，转向节由铝制成，且轴由钢制成。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种用于车辆的悬架子组件，其包括：悬架部件，该悬架部件形成有锥形轴孔；以及轴，该轴具有至少部分地设置在锥形轴孔内的锥形部和从锥形部延伸出且远离悬架部件的悬臂部，其中，锥形轴孔和轴的锥形部朝向轴的悬臂部的方向逐渐变细以在轴和悬架部件之间提供锥形接合面。

根据本实用新型的一个实施例，所述轴的锥形部与所述锥形轴孔相配合以在所述轴和所述悬架部件之间提供嵌套配合。

根据本实用新型的一个实施例，所述轴具有从所述锥形部与所述悬臂部相反延伸出的头部，其中，所述头部具有大于所述锥形轴孔的直径的直径。

根据本实用新型的一个实施例，悬架子组件还包括：轮毂和轴承组件；以及锁紧螺母，该锁紧螺母设置在轴的悬臂部上，其中，轮毂和轴承组件与悬架部件相邻并且锁紧螺母用于将轮毂和轴承组件保持在轴上。

根据本实用新型的一个实施例，悬架子组件还包括：间隔件，该间隔件在悬架部件和该轮毂和轴承组件之间设置在轴上且与悬架部件和该轮毂和轴承组件相接触，并且锁紧螺母与轮毂和轴承组件、间隔件以及悬架部件相配合以将轴的锥形部固定在锥形轴孔内。

根据本实用新型的一个实施例，锥形轴孔形成有中心轴线且该锥形轴孔相对于中心轴线的锥度大于或等于4度。

根据本公开的另一方面，将具有轴的车辆悬架子组件压入悬架部件的锥形轴孔内，其中，轴具有锥形部。就此方面，与其它部件一样，悬架部件可以是或可以不是可转向的悬架部件。轴具有从锥形部远离悬架部件延伸出的悬臂部。相较于非锥形接合面，悬架部件内的轴的锥形接合面降低了力矩引起的在转向节内的轴上的疲劳。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种汽车转向节组件，其具有转向节和轴，其中，该转向节形成有穿过它的轴孔，轴具有锥形转向节配合部并设置在轴孔内。就此方面，轴的转向节配合部从内侧端到外侧端逐渐变细。

根据本实用新型的一个实施例，轴孔包括具有第一内直径的内侧开口和具有第二内直径的外侧开口，轴孔从内侧开口到外侧开口逐渐变细，并且转向节配合部包括具有第一外直径的内侧端和具有第二外直径的外侧端，转向节配合部从内侧端到外侧端逐渐变细，其中，轴的第一外直径大于轴孔的第二内直径，使得轴的转向节配合部在不穿过转向节的情况下可压配合到轴孔内。

本实用新型的有益效果在于，设置在锥形轴孔内的转向节的锥形部提供了锥形接合面，该锥形接合面将由车辆重量施加在轴上的力矩所引起的负载分布在接合面的邻接面之间，相对于非锥形轴孔内的非锥形轴，这种设计能够更有效地降低转向节疲劳。

下面将参见附图更为详细地说明本公开的上述方面和其它方面。

附图说明

图1是具有至少部分地设置在转向节的锥形轴孔内的锥形部的轴的横截面图；

图2是具有设置在轴上的轮毂和轴承组件的悬架子组件以及具有至少部分地设置在转向节的锥形轴孔内的锥形部的轴的横截面图；

图3是锥形轴的横截面图；

图4是锥形轴孔的局部横截面图。

具体实施方式

所示实施例参照附图公开。然而，应该理解，所公开的实施例仅为可以以多种替代方式实现的实例。附图不必按比例绘制且可放大或最小化某些特征以示出特定部件的细节。所公开的特定结构和功能性细节不应解释为限制意义，而应该解释成作为教导本领域的技术人员如何实践所公开概念的代表性基础。

图1示出了车辆悬架子组件10的横截面图，该车辆悬架子组件10包括至少部分地设置在悬架部件14内的轴12。在本图中，悬架部件14显示为汽车前转向节14，然而，转向节14不必是可转向的悬架部件。悬架部件14仅需提供大致垂直的支撑件，大致横向的悬臂轴12可从该大致垂直的支撑件延伸出。

垂直和横向为参照车辆位置进行的定向，并且用于定向的术语“大致”表示部件不必精确地位于垂直或横向轴上。当车辆车尾下坐时、当车辆转向时、当车辆在不同的地形上移动且倾斜以允许悬架部件从最高边界到达最低边界时，部件可不同于垂直和横向定向，这样通常引起部件相对于车辆的纵轴发生角定向的变化以及使得调整车轮外倾角、前束角和/或车辆的悬架部件的主销后倾角的潜在能力也发生变化。

所示轴12在大致正交的方向上从转向节14延伸出，然而也可应用其它定向。轴12是非驱动部件，该轴12相对于悬架部件不旋转，其中，该轴12从该悬架部件延伸出。轴12从转向节14向外侧延伸出，以允许车轮和车胎（未示出）绕轴旋转且通过悬架子组件10连接至车辆，其中，该悬架子组件10是车辆悬架系统的一部分。在非驱动轴的一个实例中，该非驱动轴从后轮驱动汽车上的前转向节延伸出。在非驱动轴的另一个实例中，尤其是在前轮驱动汽车上、未使用整体式后轴的独立后悬架的情况下，该非驱动轴从后轴悬架部件延伸出。

转向节14具有相对于车辆位置的内侧面16和外侧面18。转向节14形成有从内侧面16贯穿转向节14到达外侧面18的轴孔20。轴孔20具有在内侧面16上开设的内侧开口22和在外侧面18上开设的外侧开口24。轴孔20为锥形且示出为从内侧开口22到外侧开口24逐渐变细。

轴12具有部分地设置在轴孔20内的转向节配合部28以及悬臂部30，其中，悬臂部30连接于转向节配合部28且从转向节配合部28远离转向节14的外侧面18延伸出。转向节配合部28具有内侧端32和外侧端34。转向节配合部28对应于锥形轴孔20从内侧端32到外侧端34逐渐变细。转向节配合部28示出形成有空洞36，空洞36可增加转向节14与轴12的配合面的弹性。

轴12的锥形转向节配合部28的一部分设置在转向节14的锥形轴孔20内，以提供两个部件之间的锥形接合面38。转向节配合部28的内侧端32示出为从内侧开口22延伸出且未设置在轴孔20内，然而，只要内侧端32保持在轴孔20的外侧开口24的内侧，内侧端32可设置在轴孔20内。转向节配合部28的外侧端34示出为设置在轴孔20的外侧开口24内，然而，外侧端34可从轴孔20向外延伸且不设置在轴孔20内。轴孔20和转向节配合部28可具有相匹配的锥形，该锥形朝向轴12的悬臂部30逐渐变细。

轴12的转向节配合部28的锥形可与转向节14的轴孔20的锥形相匹配，以提供轴12和转向节14之间的嵌套配合。嵌套配合可被定义为两个部件之间的关系，其中，一个部件限制了另一个部件在相应的方向上的移动。当轴12在向外侧的方向上移动时，轴12可穿过锥形轴孔20的内侧开口22。锥形转向节配合部28可与锥形轴孔20相接触，以阻挡轴12在向外侧的方向上的进一步移动。转向节配合部28的内侧端32受到限制而无法穿过轴孔20的外侧开口24。嵌套配合提供了向外侧的自锁特性，无需材料的弹性变形或担心超过材料屈服。

然而，轴12的锥形转向节配合部28也可压配合进入转向节14的锥形轴孔20内。压配合也被称为过盈配合或摩擦配合，是两个部件之间的紧固，其是通过将两个部件挤压在一起之后通过摩擦而实现的，而不是通过任何其它方式的紧固实现的。通常由一个部件挤压另一个部件来大幅度增加将部件保持在一起的摩擦力，从而提供两个部件中的一个或两个的弹性变形，该弹性变形取决于材料屈服范围内的材料的抗拉和抗压强度。如果在压配合或在使用车辆的部件过程中超过了材料屈服，塑料变形可导致连接件变松。与非锥形连接件相比，在操作车辆过程中，锥形连接件38为力矩负载提供了额外的鲁棒性。

通过使用不同的成形工艺可由各种金属、合金和复合材料制成转向节14和轴12。用于制造这两个部件的材料的非限制性实例是铝、铁、钢和钛。用于制造这两个部件的成形工艺的非限制性实例是铸造、锻造、挤压成形、粉末冶金和液压成形。成形工艺也可包括不同形式的机械加工和硬化。转向节14和轴12可由相同的材料和成形工艺制成、或以一种或多种方式彼此不同。不同材料的材料屈服和成形工艺的差别会增加对于使用中的接合面变松的担忧。被较硬材料作用的较软材料的屈服要快于两个更为相似的材料彼此作用的屈服。因此，与相同部件的非锥形接合面相比，当较硬锻造钢轴12设置在较软铸造铝转向节14内时，锥形接合面38在操作车辆过程中为力矩荷载提供了额外的鲁棒性。

图2示出了具有设置在轴12上且相邻于转向节14的轮毂和轴承组件42的汽车转向节组件10。轮毂和轴承组件42可具有一个或一对设置在轴12的悬臂部30上的内圈44以及一组辊元件46，在本图中一组辊元件46显示为设置在内圈44和外环48之间的球轴承。辊元件46允许外环48绕内圈44和轴12旋转。外环48可与支撑车轮螺栓52的轮毂50集成为一体。

在本实施例中，轴12具有头部56，该头部56从锥形转向节配合部28与悬臂部30相反地延伸出。头部56可与转向节14的内侧面16的一部分相接触。将头部56设计为具有大于轴孔20的最大直径的直径。

锁紧螺母58可在内圈44的外侧旋拧到的轴12的悬臂部30上，以将轮毂和轴承组件42保持在轴12上。间隔件60可设置在转向节14和轮毂和轴承组件42之间的轴上且与转向节14和轮毂和轴承组件42相接触。间隔件60主要用于将轮毂和轴承组件42进一步定位在转向节14的外侧。锁紧螺母58也可与轮毂和轴承组件42、间隔件60和转向节14相配合以进一步使轴12的锥形转向节配合部28就位且固定在转向节14的轴孔20内。因为锁紧螺母58拧紧位于轴12的悬臂部30的外侧端上的螺纹以将轴的锥形转向节配合部28更紧地旋入转向节14的锥形轴孔20内，所以锁紧螺母58可向外拉轴12。

车轮和车胎（未示出）可设置在轮毂和轴承组件42的轮毂50上。车轮和车胎将车辆支撑在地面上，且如箭头64所示，车辆的重量在车轮螺栓52上施加力。作用在车轮螺栓52上的力64转化成施加于轴12的悬臂部30的大致垂直的力。作用在悬臂部30上的力在位于转向节14的轴孔20内的轴12的转向节配合部28上产生如箭头66所示的力矩。转向节配合部28和轴孔20的锥形有助于将接触力如箭头68所示在轴12和转向节14的邻接表面之间分配。

当车辆在移动中时，悬架系统上升和下降，且力矩66的大小会增大或减小。力矩的周期性使得局部应力疲劳集中在内和外侧开口22、24附近的转向节14上。通过增加疲劳局部的面积，锥形接合面提供了定向更适于接收局部应力疲劳的邻接面。增加局部面积可减小材料屈服的可能性。锥形转向节配合部28和轴孔20分配的接触力大于设置在非锥形轴孔内的非锥形轴所能分配的接触力。

图3和图4分别示出了轴12和限定了相应的轴孔20的转向节14的一部分。轴12包括具有内侧端32和外侧端34的锥形转向节配合部28，该内侧端32具有第一外直径72，该外侧端34具有第二外直径74。轴12具有第一中心轴线76，且转向节配合部28以相对于第一中心轴线76形成的锥度角α从内侧端32到外侧端34逐渐变细。锥度角α相对于第一中心轴线76可最小为4度。轴孔20具有内侧开口22和外侧开口24，内侧开口22具有第一内直径80且外侧开口24具有第二内直径82。轴孔20具有第二中心轴线84且以相对于第二中心轴线84形成的锥度角β从内侧开口22到外侧开口24逐渐变细。锥度角β相对于第二中心轴线84可最小为4度。

可将轴12插入轴孔20，这样使得第一中心轴线76和第二中心轴84线为大致同轴。转向节配合部28的第一外直径72可大于轴孔20的第一内直径80，这样使得内侧端32不设置在轴孔20内。只要第一外直径72大于第二内直径82就能防止轴12完全穿出轴孔20，所以，第一外直径72可等于或小于第一内直径80，且轴12设置在轴孔20内。轴12的转向节配合部28的第二外直径74可等于或小于轴孔20的第二内直径82，以允许外侧端34到达轴孔20或从轴孔20延伸出。

锥度角α、β可具有大致相同的倾斜度。轴12的转向节配合部28的锥度角α、β可提供嵌套配合或压配合锥形接合面38（参见图1）。锥形接合面38也可具有相对于同轴中心线（未示出）的锥度，该锥度大于或等于4度。

虽然上述描述了示例性实施例，但并不说明这些实施例描述了所公开装置和方法的所有可能的形式。并且，本说明书中所使用的词语仅为描述性词语而不是限制性词语，并且应该理解，在不背离所要求保护的实用新型的精神和范围的情况下可具有不同的变化。可将不同实施例的特征结合起来以形成所公开概念的其它实施例。

Claims (10)

1.一种转向节组件，其特征在于，包括：

转向节，所述转向节形成有锥形轴孔；以及

轴，所述轴具有至少部分地设置在所述锥形轴孔内的锥形转向节配合部，其中，所述轴的转向节配合部的至少一部分压配合在所述转向节的所述锥形轴孔内，以在所述轴和所述转向节之间提供压配合锥形接合面。

2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述轴孔具有内侧开口和外侧开口，并且所述轴孔从所述内侧开口到所述外侧开口逐渐变细。

3.一种用于车辆的悬架子组件，其特征在于，包括：

悬架部件，所述悬架部件形成有锥形轴孔；以及

轴，所述轴具有至少部分地设置在所述锥形轴孔内的锥形部和从所述锥形部延伸出且远离所述悬架部件的悬臂部，其中，所述锥形轴孔和所述轴的锥形部朝向所述轴的悬臂部的方向逐渐变细以在所述轴和所述悬架部件之间提供锥形接合面。

4.根据权利要求3所述的悬架子组件，其特征在于，所述轴的锥形部与所述锥形轴孔相配合以在所述轴和所述悬架部件之间提供嵌套配合。

5.根据权利要求3所述的悬架子组件，其特征在于，所述轴具有从所述锥形部的与所述悬臂部相反延伸出的头部，其中，所述头部具有大于所述锥形轴孔的最大直径的直径。

6.根据权利要求3所述的悬架子组件，其特征在于，还包括：

轮毂和轴承组件；以及

锁紧螺母，所述锁紧螺母设置在所述轴的悬臂部上，其中，所述轮毂和轴承组件与所述悬架部件相邻并且所述锁紧螺母将所述轮毂和轴承组件保持在所述轴上。

7.根据权利要求6所述的悬架子组件，其特征在于，还包括：

间隔件，所述间隔件在所述悬架部件和所述轮毂和轴承组件之间设置在所述轴上且与所述悬架部件和所述轮毂和轴承组件相接触，并且所述锁紧螺母与所述轮毂和轴承组件、所述间隔件以及所述悬架部件相配合以将所述轴的锥形部固定在所述锥形轴孔内。

8.根据权利要求3所述的悬架子组件，其特征在于，所述锥形轴孔形成有中心轴线且所述锥形轴孔相对于所述中心轴线的锥度大于或等于4度。

9.一种汽车转向节组件，其特征在于，包括：

转向节，所述转向节形成有穿过它的轴孔；以及

轴，所述轴具有转向节配合部，所述转向节配合部从内侧端到外侧端逐渐变细，其中，所述转向节配合部部分地设置在所述轴孔内。

10.根据权利要求9所述的组件，其特征在于，所述轴孔包括具有第一内直径的内侧开口和具有第二内直径的外侧开口，所述轴孔从所述内侧开口到所述外侧开口逐渐变细，并且所述转向节配合部包括具有第一外直径的内侧端和具有第二外直径的外侧端，所述转向节配合部从所述内侧端到所述外侧端逐渐变细，其中，所述轴的所述第一外直径大于所述轴孔的所述第二内直径，使得所述轴的所述转向节配合部在不穿过所述转向节的情况下可压配合到所述轴孔内。