CN220220305U - 一种上控制臂、悬架系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种上控制臂、悬架系统及汽车，涉及汽车技术领域，上控制臂包括前臂体和后臂体，前臂体的第一端与后臂体的第一端连接，以形成U形臂，且U形臂用于在前臂体和后臂体的连接处与转向节连接，前臂体的第二端和后臂体的第二端用于与车身或车架连接，前臂体的垂直于U形臂的延伸方向的截面形状为工字形，后臂体的垂直于延伸方向的截面形状为T形。U形臂的占用体积更小，其内部包围的空间能顺利安装悬架系统中的其他部件。

Description

一种上控制臂、悬架系统及汽车

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，具体而言，涉及一种上控制臂、悬架系统及汽车。

背景技术

汽车悬架系统是汽车的重要组成部分，影响着汽车的行驶的平稳性和操纵的稳定性。而上控制臂(或者称为上摆臂)作为汽车悬架系统的导向和传力的一个元件，其整体形状呈U形，U形臂的中间用于与车轮的转向节连接，U形臂的两端则用于与车身或车架连接，以将作用在车轮上的各种力传递给车身或车架，同时保证车轮按一定轨迹运动，同时悬架系统中的其他部件可以布置在U形臂所包围的空间内。

现有的上控制臂通常为冲压件，受冲压工艺以及冲压模具的限制，冲压件的尺寸不能过小，这将导致冲压件整体尺寸较大，占用空间较多，可能会导致汽车悬架系统中的其他部件难以有足够的空间布置，例如双腔或三腔空气弹簧难以有足够的空间布置；而且冲压件在形成的过程中，所需冲压工序繁多，生产效率也低。或者现有的上控制臂为锻铝件，其主要缺点是由于铝合金材质的机械性能(强度和刚度等)较低，必须要通过加大轮廓尺寸的方式来弥补这种低机械性能所带来的缺陷，而轮廓尺寸的加大，又会导致悬架系统中其他部件的布置空间严重不足的问题。

实用新型内容

本实用新型旨在解决上述的至少一个问题。

为解决上述问题，本实用新型提供一种上控制臂，包括前臂体和后臂体，所述前臂体的第一端与所述后臂体的第一端连接，以形成U形臂，且所述U形臂用于在所述前臂体和所述后臂体的连接处与转向节连接，所述前臂体的第二端和所述后臂体的第二端分别用于与车身或车架连接，所述前臂体的垂直于所述U形臂的延伸方向的截面形状为工字形，所述后臂体的垂直于所述延伸方向的截面形状为T形。

本实用新型提供的一种上控制臂，相较于现有技术，具有但不局限于以下技术效果：

该U形臂可以是一个整体的锻钢件，即，U形臂中的前臂体与后臂体在各自第一端连为一体，该U形臂通过锻造加工，可以比冲压工艺具有更少的加工工序，生产效率高，而且，由于该U形臂是钢材质，其能够具有更高的机械性能，例如具有更高的刚度、强度、耐久性等。该U形臂在具体使用时，是通过U形臂的中部，也就是通过前臂体与后臂体的连接处与转向节连接，通过U形臂的两端，也就是通过前臂体和后臂体的第二端与车身或车架连接，实现将作用在车轮上的各种力依次通过万向节、U形臂的中部、U形臂的端部传递给车身或车架，例如当车身或车架接受向后的作用力时，则主要是通过前臂体的第二端传递给车身或车架，而当车身或车架接受向前的作用力时，则主要是通过后臂体的第二端传递给车身或车架；由于车身或车架在实际受力的时候，接受向后的作用力往往大于其接受向前的作用力，因此，在本实用新型中，将前臂体垂直于U形臂的延伸方向(U形臂的延伸方向为U形)的截面形状设计为工字型，将后臂体垂直于延伸方向的截面形状设计为T字形，垂直于延伸方向的截面形状为工字型的前臂体，能够保证足够的机械性能的同时，还可以减小前臂体所用的材料，进而减小前臂体的体积，而后臂体由于需要的机械性能相比前臂体要低一些，因此通过将后臂体垂直于延伸方向的截面形状设计为T字形，其在满足后臂体所需要的机械性能的基础上，还可以减小比前臂体更多的材料，进而更大可能地减小了后臂体的占体积，最终使整个U形臂的占用体积更小，以使其内部包围的空间能顺利安装悬架系统中的其他部件。

进一步地，所述上控制臂还包括两个衬套总成，所述前臂体的第二端和所述后臂体的第二端分别设置有衬套座，所述衬套座设置有衬套孔，两个所述衬套总成分别安装于对应的所述衬套孔中，所述U形臂用于通过两个所述衬套总成与所述车身或所述车架连接。

进一步地，所述上控制臂还包括球头销总成，所述前臂体的第一端与所述后臂体的第一端连接处设置有球头销安装孔，所述球头销总成安装于所述球头销安装孔中，所述U形臂用于通过所述球头销总成与所述转向节连接。

进一步地，所述前臂体上设置有前臂定位凸台结构，所述后臂体上设置有后臂定位凸台结构。

进一步地，所述前臂定位凸台结构包括第一定位凸台和第三定位凸台，两个所述第一定位凸台上下对称设置于所述前臂体与对应所述衬套座的连接处，两个所述第三定位凸台上下对称设置于所述前臂体靠近其第一端的位置处；所述后臂定位凸台结构包括第二定位凸台和第四定位凸台，两个所述第二定位凸台上下对称设置于所述后臂体与对应所述衬套座的连接处，两个所述第四定位凸台上下对称设置于所述后臂体靠近其第一端的位置处。

进一步地，所述后臂体或所述前臂体上设置有凸耳，所述凸耳用于安装高度传感器。

进一步地，于所述U形臂的标定截面上，所述前臂体从其第一端至第二端的截面尺寸逐渐增大，和/或，于所述U形臂的标定截面上，所述后臂体从其第一端至第二端的截面尺寸逐渐增大；

其中，所述标定截面平行于所述延伸方向设置，且所述标定截面平行于竖向设置。

进一步地，于所述U形臂的设定截面上，所述前臂体从其第一端至第二端的截面的尺寸逐渐减小，和/或，于所述U形臂的设定截面上，所述后臂体从其第一端至第二端的截面尺寸逐渐减小；

其中，所述设定截面平行于水平面设置。

本实用新型还提供一种悬架系统，包括如前所述的上控制臂。

由于所述悬架系统的技术改进和技术效果至少与所述上控制臂一样，因此不再对所述悬架系统进行赘述。

本实用新型还提供一种汽车，包括如前所述的悬架系统。

由于所述汽车的技术改进和技术效果至少与所述悬架系统一样，因此不再对所述汽车进行赘述。

附图说明

图1为本实用新型实施例的U形臂的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的上控制臂的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的U形臂的俯视结构示意图；

图4为图3中E-E向的剖视结构示意图；

图5为图3中D-D向的剖视结构示意图。

附图标记说明：

1、U形臂；11、前臂体；111、第一定位凸台；112、第三定位凸台；12、后臂体；121、第二定位凸台；122、第四定位凸台；1221、凹槽结构；123、凸耳；13、球头销安装孔；14、衬套座；141、衬套孔；15、球头销总成；16、衬套总成。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

而且，附图中X轴表示纵向，也就是前后方向，并且X轴的正向表示前，X轴的负向表示后；附图中Y轴表示横向，也就是左右方向，并且Y轴的正向表示左，Y轴的负向表示右；附图中Z轴表示竖向，也就是上下方向，并且Z轴的正向表示上，Z轴的负向表示下。同时需要说明的是，前述X轴、Y轴和Z轴表示含义仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“配合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参见图1，本实用新型实施例的一种上控制臂，包括前臂体11和后臂体12，所述前臂体11的第一端与所述后臂体12的第一端连接，以形成U形臂1，且所述U形臂1用于在所述前臂体11和所述后臂体12的连接处与转向节连接，所述前臂体11的第二端和所述后臂体12的第二端分别用于与车身或车架连接，所述前臂体11的第一截面形状为工字形，所述后臂体12的第一截面形状为T形。

本实施例中，该U形臂1可以是一个整体的锻钢件，即，U形臂1中的前臂体11与后臂体12在各自第一端连为一体，该U形臂1通过锻造加工，可以比冲压工艺具有更少的加工工序，生产效率高，而且，由于该U形臂1是钢材质，其能够具有更高的机械性能，例如具有更高的刚度、强度、耐久性等。该U形臂1在具体使用时，是通过U形臂1的中部，也就是通过前臂体11与后臂体12的连接处与转向节连接，通过U形臂1的两端，也就是通过前臂体11和后臂体12的第二端与车身或车架连接，实现将作用在车轮上的各种力依次通过万向节、U形臂1的中部、U形臂1的端部传递给车身或车架，例如当车身或车架接受向后的作用力时，则主要是通过前臂体11的第二端传递给车身或车架，而当车身或车架接受向前的作用力时，则主要是通过后臂体12的第二端传递给车身或车架；由于车身或车架在实际受力的时候，接受向后的作用力往往大于其接受向前的作用力，因此，在本实施例中，将前臂体11垂直于U形臂1的延伸方向(U形臂的延伸方向为U形)的截面形状设计为工字型，将后臂体12垂直于延伸方向的截面形状设计为T字形，垂直于延伸方向的截面形状为工字型的前臂体11，能够保证足够的机械性能的同时，还可以减小前臂体11所用的材料，进而减小前臂体11的体积，而后臂体12由于需要的机械性能相比前臂体11要低一些，因此通过将后臂体12垂直于延伸方向的截面形状设计为T字形，其在满足后臂体12所需要的机械性能的基础上，还可以减小比前臂体11更多的材料，进而更大可能地减小了后臂体12的体积，最终使整个U形臂1的占用空间更小，以使其内部包围的空间能顺利安装悬架系统中的其他部件。

另外，由于前臂体11和后臂体12的体积更小，也即是说它们的臂体轮廓可以做的更小，在保证U形臂1机械性能的前提下，能够进一步去除了臂体的冗余材料，减小了臂体轮廓尺寸，不仅可以减小空间占用，还符合汽车，尤其是新能源汽车的轻量化设计要求。

其中，该U形臂1可采用30MnVS6材料整体锻钢，其机械性能可满足：屈服强度≥560MPa，抗拉强度≥820MPa，延伸率≥14％。

其中，所述前臂体11的第二端和所述后臂体12的第二端分别用于与车身或车架连接，指的是，当车身为承载式车身时，前臂体11的第二端和所述后臂体12的第二端分别用于与车身连接，当车身为非承载式车身时，前臂体11的第二端和所述后臂体12的第二端分别用于与车架连接。

其中，U形臂1的延伸方向是U形，前臂体11以及后臂体12分别在不同位置处与延伸方向的截面是不断变化的，且前臂体不同位置处与延伸方向垂直的截面形状都为工字型或大致为工字型，同理，后臂体12在不同位置处与延伸方向垂直的截面形状都为T字型或大致为T字形。

参见图1和图2，可选地，所述上控制臂还包括球头销总成15和两个衬套总成16，所述前臂体11的第二端和所述后臂体12的第二端分别设置有衬套座14，所述衬套座14设置有衬套孔141，两个所述衬套总成16分别安装于对应的所述衬套孔141中，所述U形臂1用于通过两个所述衬套总成16与所述车身或所述车架连接，所述前臂体11的第一端与所述后臂体12的第一端连接处设置有球头销安装孔13，所述球头销总成15安装于所述球头销安装孔13中，所述U形臂1用于通过所述球头销总成15与所述转向节连接。

本实施例中，上控制臂作为一个总成装置，其除了包括作为臂体结构的U形臂1，还包括球头销总成15和两个衬套总成16。当U形臂1锻造加工时，还可以一体成型有位于U形臂1两端的衬套座14，锻造加工成型后，则可以继续通过机加工的方式在衬套座14上加工出衬套孔141，并在U形臂1的中部机加工出球头销安装孔13，然后将两个衬套总成16安装于对应的衬套孔141中，将球头销总成15安装于球头销安装孔13中即可。如此，该U型臂具体是通过两端的衬套总成16与车身或车架连接，U形臂1中部则具体是通过球体销总成与下方的转向节连接。其中，衬套总成16是一个橡胶材质，可以过盈装置于球头销安装孔13中，然后衬套总成16通过螺栓与车身或车架连接，U形臂1则可以相对车身或车架具有多个自由度活动，也相对转向节具有多个自由度。

需要说明的是，关于衬套总成16的具体结构，以及关于球头销总成15的具体结构不再本实用新型的改进范围内，衬套总成16的具体结构以及关于球头销总成15的具体结构均可以是现有技术，与万向节以及车身(或车架)的连接方式也可以是现有技术，再此不多做说明。

参见图1，可选地，所述前臂体11上设置有前臂定位凸台结构，所述后臂体12上设置有后臂定位凸台结构。

本实施例中，在U形臂1锻造成型时，前臂定位凸台结构与后臂定位凸台结构也一起锻造成型，由于U形臂1锻造成型后，还需要机加工衬套孔141和球头销安装孔13，因此，可以通过前臂定位凸台结构与后臂定位凸台结构以及外部的夹具配合实现定位，以便于后续的机加工，而且，在机加工之后，还需要对整个U形臂1进行检测，也可以通过前臂定位凸台结构与后臂定位凸台结构以及外部的检具配合定位，便于检测产品是否合格。

需要说明的是，在进行量产时，每个U形臂1锻造成型时，前臂定位凸台结构与后臂定位凸台结构也一起锻造成型，且每个U形臂1上的前臂定位凸台结构与后臂定位凸台结构的位置都一样，保证产品的一致性，也便于后续机加工和合格率检测的统一性。

参见图1，可选地，所述前臂定位凸台结构包括第一定位凸台111和第三定位凸台112，两个所述第一定位凸台111上下对称设置于所述前臂体11与对应所述衬套座14的连接处，两个所述第三定位凸台112上下对称设置于所述前臂体11靠近所述球头销安装孔13的位置处，即，两个所述第三定位凸台112上下对称设置于所述前臂体11靠近其第一端的位置处；所述后臂定位凸台结构包括第二定位凸台121和第四定位凸台122，两个所述第二定位凸台121上下对称设置于所述后臂体12与对应所述衬套座14的连接处，两个所述第四定位凸台122上下对称设置于所述后臂体12靠近所述球头销安装孔13的位置处，即，两个所述第四定位凸台122上下对称设置于所述后臂体12靠近其第一端的位置处。

本实施例中，前臂体11与对应所述衬套座14连接处的上侧具有一个第一定位凸台111，前臂体11与对应所述衬套座14连接处的下侧也具有一个第一定位凸台111，前臂体11靠近第一端的上侧具有一个第三定位凸台112，前臂体11靠近第一端的下侧也具有一个第三定位凸台112；后臂体12与对应所述衬套座14连接处的上侧具有一个第二定位凸台121，后臂体12与对应所述衬套座14连接处的下侧也具有一个第二定位凸台121，后臂体12靠近第一端的上侧具有一个第四定位凸台122，后臂体12靠近第一端的下侧也具有一个第四定位凸台122，如此，整个U形臂1上具有四个呈矩形阵列分布的四个定位凸台，定位效果更好。而且，定位凸台的设置，还可以加强U形臂1整体的机械性能。

可选地，所述第四定位凸台122或/和所述第三定位凸台112上设置有凹槽结构1221。

本实施例中，如图1所示，第四定位凸台122上设置有凹槽结构1221，其他的定位凸台可以起到在竖向上定位的作用，而具有凹槽结构1221的第四定位凸台122则可以起到在水平方向上的定位作用，例如，外部的检具或夹具具有与凹槽结构1221配合的凸起结构。可有效提U形臂1机加时时的定位稳定性，进一步提升产品精度。其中，凹槽结构1221可以是锥形槽，锥形槽的槽底为半球形。

参见图1和图2，可选地，所述后臂体12或所述前臂体11上设置有凸耳123，所述凸耳123用于安装高度传感器。

本实施例中，凸耳123可以设置在后臂体12的下侧，为一体锻造成型结构，后续可以通过机加工的方式在凸耳123上加工出耳孔，进而可以安装高度传感器，当车辆在不平路面行驶时，可以通过高度传感器检测悬架系统整体上下运动行程，进而得到车身上下运动距离，进而传输给ECU控制器，ECU控制器则可以控制悬架系统中的双腔或三腔空气弹簧动作，进而保证车辆行驶在不平整路面时的平顺性，提高乘员舒适性。

可选地，于所述U形臂1的标定截面上，所述前臂体11从其第一端至第二端的截面的尺寸逐渐增大，和/或，于所述U形臂1的标定截面上，所述后臂体12从其第一端至第二端的第二截面的尺寸逐渐增大；

其中，所述标定截面平行于所述延伸方向设置，且所述标定截面平行于竖向设置。可理解的是，标定截面为一个整体呈U形的曲面，且该曲面与竖向平行。

本实施例中，当车身或车架接受向后的作用力时，主要是前臂体11的根部，也就是前臂体11的第二端承受力并传递至车身或车架，因此，前臂体11的第二端的机械性能需求应壁其第一端要高，因此，在标定截面上，还可以将前臂体11从其第一端至第二端的截面的尺寸逐渐增大，即前臂体11从其第二端至第一端的第二截面的尺寸逐渐减小(可参见图1和图5)，如此，在保证前臂体11第二端的机械性能足够的基础上，进一步减小前臂体11的体积，同理，如图5所示，在标定截面上，后臂体12也可以从其第二端到第一端的截面也逐渐减小(可参见图1和图4)。

可选地，于所述U形臂1的设定截面上，所述前臂体11从其第一端至第二端的截面的尺寸逐渐减小，和/或，于所述U形臂1的设定截面上，所述后臂体12从其第一端至第二端的截面尺寸逐渐减小；

其中，所述设定截面平行于水平面设置。

本实施例中，虽然需要前臂体11的第二端的机械性能要高于其第一端的机械性能，但是其第一端的机械性能也不能低太多，甚至第一端的机械性能可以与第二端的机械性能相同或相近，因此，在设定截面上，前臂体11从其第二端到第一端的第三截面的尺寸逐渐增大(可参见图1和图3)，如此，也保证前臂体11的第一端的机械性能满足需求，同时，尽可能减小前臂体11的体积，同理，在设定截面上，后臂体12从其第二端到第一端的第三截面的尺寸也逐渐增大。

本实用新型另一实施例还提供一种悬架系统，包括如前所述的上控制臂。

由于所述悬架系统的技术改进和技术效果至少与所述上控制臂一样，因此不再对所述悬架系统进行赘述。

本实用新型再一实施例还提供一种汽车，包括如前所述的悬架系统。

由于所述汽车的技术改进和技术效果至少与所述悬架系统一样，因此不再对所述汽车进行赘述。

术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”和“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种上控制臂，其特征在于，包括前臂体(11)和后臂体(12)，所述前臂体(11)的第一端与所述后臂体(12)的第一端连接，以形成U形臂(1)，所述U形臂(1)为锻钢件，且所述U形臂(1)用于在所述前臂体(11)和所述后臂体(12)的连接处与转向节连接，所述前臂体(11)的第二端和所述后臂体(12)的第二端分别用于与车身或车架连接，所述前臂体(11)的垂直于所述U形臂(1)的延伸方向的截面形状为工字形，所述后臂体(12)的垂直于所述延伸方向的截面形状为T形。

2.根据权利要求1所述的上控制臂，其特征在于，还包括两个衬套总成(16)，所述前臂体(11)的第二端和所述后臂体(12)的第二端分别设置有衬套座(14)，所述衬套座(14)设置有衬套孔(141)，两个所述衬套总成(16)分别安装于对应的所述衬套孔(141)中，所述U形臂(1)用于通过两个所述衬套总成(16)与所述车身或所述车架连接。

3.根据权利要求1所述的上控制臂，其特征在于，还包括球头销总成(15)，所述前臂体(11)的第一端与所述后臂体(12)的第一端的连接处设置有球头销安装孔(13)，所述球头销总成(15)安装于所述球头销安装孔(13)中，所述U形臂(1)用于通过所述球头销总成(15)与所述转向节连接。

4.根据权利要求2所述的上控制臂，其特征在于，所述前臂体(11)上设置有前臂定位凸台结构，所述后臂体(12)上设置有后臂定位凸台结构。

5.根据权利要求4所述的上控制臂，其特征在于，所述前臂定位凸台结构包括第一定位凸台(111)和第三定位凸台(112)，两个所述第一定位凸台(111)上下对称设置于所述前臂体(11)与对应所述衬套座(14)的连接处，两个所述第三定位凸台(112)上下对称设置于所述前臂体(11)靠近其第一端的位置处；所述后臂定位凸台结构包括第二定位凸台(121)和第四定位凸台(122)，两个所述第二定位凸台(121)上下对称设置于所述后臂体(12)与对应所述衬套座(14)的连接处，两个所述第四定位凸台(122)上下对称设置于所述后臂体(12)靠近其第一端的位置处。

6.根据权利要求1所述的上控制臂，其特征在于，所述后臂体(12)或所述前臂体(11)上设置有凸耳(123)，所述凸耳(123)用于安装高度传感器。

7.根据权利要求1所述的上控制臂，其特征在于，于所述U形臂(1)的标定截面上，所述前臂体(11)从其第一端至第二端的截面尺寸逐渐增大，和/或，于所述U形臂(1)的标定截面上，所述后臂体(12)从其第一端至第二端的截面尺寸逐渐增大；

其中，所述标定截面平行于所述延伸方向设置，且所述标定截面平行于竖向设置。

8.根据权利要求7所述的上控制臂，其特征在于，于所述U形臂(1)的设定截面上，所述前臂体(11)从其第一端至第二端的截面的尺寸逐渐减小，和/或，于所述U形臂(1)的设定截面上，所述后臂体(12)从其第一端至第二端的截面尺寸逐渐减小；

其中，所述设定截面平行于水平面设置。

9.一种悬架系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的上控制臂。

10.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求9所述的悬架系统。