专利名称：具有弹性隔离的十字轴接头的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于将下控制臂与车辆副车架连接的球形接头。
背景技术：
球形接头一般应用于车辆转向器领域中，其中，这种车辆转向器在最大偏转区内分别具有终端限制。如果转向器分别被引导到终端限制的区域中，则转向摆幅的机械的限制导致在终端区域中的强烈的转向碰撞。很久以来这一问题便已知，并因此尝试开发这些转向器的碰撞缓冲。
发明内容
在本发明实施例的一方面，提供一种包括前端下控制臂和接附在该臂上的衬套的前端下控制臂总成。衬套具有第一中心轴。球形接头也接附在臂上。球形接头具有实质上垂直于包括第一中心轴的平面的第二中心轴。在本发明实施例的另一方面，提供一种包括与车辆副车架联接的前端下控制臂的车辆。臂具有用于接附在车辆转向节上的部分。球形接头将臂与副车架相联接。球形接头实质上位于转向节接附部分的侧面。接头具有实质上垂直于臂相对于副车架旋转的轴的中心轴。在本发明实施例的另一方面，提供一种球形接头，其包括在其中限定开口的安装部分和位于开口内的中心部分。弹性部分置于安装部分与中心部分之间，用于在开口内固定中心部分。在弹性部分中至少形成一个孔洞。
在说明本发明的实施例的附图中图1是根据本发明的一个实施例的球形接头的截面图。图2是根据本发明的一个实施例的包括车辆副车架和装有球形接头的前端下控制臂子总成的子总成的分解图。图3是图2所示的下控制臂子总成的平面图。图4是示出了图1中球形接头的图3所示的下控制臂子总成的一部分的放大图。图5是根据本发明另一实施例的球形接头的截面图。
具体实施例方式图1-4示出了根据本发明一个实施例的球形接头10和装有球形接头的前端下控制臂子总成。在图1-4所示的实施例中，球形接头10安装在车辆独立悬架的前端下控制臂14 上。接头10实质上安装在与车轮转向节(未示出)接附的控制臂的部分14k的侧面，并将前端下控制臂14与车辆副车架16连接。在如图1所示的接附位置上，接头10配置为具有相对较高的响应侧面荷载的刚度。这样增强了车辆的操纵特性。在此实施例中，球形接头10采用十字轴接头，其设计用于在径向上承载荷载，并将荷载由前端下控制臂14转移至车辆副车架16。球形接头10固定于下控制臂14上形成的开口 20中。副车架16中形成有用于穿过其接收用于将球形接头10连接至副车架的螺栓或其他合适构件(未示出)的开口 22。连接构件穿过球形接头10的开口 24。衬套100 或其他合适的机构可用于将前端下控制臂的另一部分连接至副车架的另一部分。在图1-4所示的实施例中，球形接头10具有中心部分(总体上以60标记)、弹性部分52和安装部分50。中心部分60可包含(或结构设置成)常规球形接头或旋转接头。 以下说明书阐述中心部分60的不用于限定的示例结构。然而，中心部分60的任何替换结构应能适于此处所描述的安装部分内的弹性隔离。参考图1，中心部分60包括环形外壳18。外壳18可以是金属的或由任何适合的材料制成。外壳18支承形成于外壳中的腔内的轴瓦30。轴瓦30通过位于轴瓦第一侧的第一环32和位于与第一侧相对的轴瓦的第二侧的第二环36，固定于外壳18内的适当位置。 环36和38通过形成外壳18末端的材料的变形保持在适当位置。外壳材料在分别沿环32 和环36形成的凸缘3 和36a上变形，从而围住凸缘并将环固定于外壳18。球套(ball sleeve)40固定于轴瓦30内部。球套40具有总体上为球形的中心40a 以及从中心40a相对侧延伸出的一对凸出部分40b和40c。中心40a具有与轴瓦30接触的球套轴承表面46。内部贯通开口 M穿过凸出部分40b、中心40a和凸出部分40c延伸。球套40还具有第一端面41和第二端面43。如图1所示，环32和36分别限定用于接收包封组件M或52的末端的底座。 包封组件52具有置于环32形成的底座上的末端56。末端56通过夹紧元件(clamping element) 59固定在该底座上。包封组件52具有置于环36形成的底座上的末端58。末端 58通过夹紧元件57固定在该底座上。以上描述的所有部件可由任何材料或适于其预期用途的材料制成。在图1-4所示的实施例中，安装部分50包含与外壳18径向间隔的环。安装部分 50用于借助过盈配合(interference fit)或其他合适的安装方式，将球形接头10安装在前端下控制臂14中形成的开口中。安装部分50可以是金属的或由任何合适的材料制成。参考图1-4，弹性材料部分52包括置于中心部分60和安装部分50之间的弹性材料，用以在中心部分和安装部分之间提供具有弹力的界面。在特定实施例中，弹性材料将外壳18的外表面18a结合至安装部分50的内表面50a。弹性材料52可以是橡胶复合物或任何适于此处所述用途的其他材料。在特定实施例中，弹性部分52包含置于并和固定在中心部分60和安装部分50之间的弹性衬套。在图2所示的实施例中，形成前端下控制臂总成，其中球形接头10具有十字轴方向，其中，接头10的中心轴X方向实质上垂直于包括衬套100中心轴Y的平面，而不是实质上平行于衬套100的中心轴。在接附于控制臂上的车轮(未示出)上下运动期间，轴X方向还实质上垂直于前端下控制臂14相对于车辆副车架16旋转的轴。在图2所示的实施例中，轴X方向还实质上竖直或实质上垂直于水平面。中心轴X方向还实质上垂直于包括车辆的纵向或前后(fore-aft)轴(未示出)的平面。相比于具有实质上与衬套100的轴方向平行的轴的常规衬套，图2所示的球形接头10的方向提供非常低的响应车轮上下运动的旋转率。这种低旋转率增强驾乘质量。另外，置于中心部分60和安装部分50之间的弹性材料提供相对较高的响应载荷的侧向刚度， 增强车辆操纵特性。弹性材料还减弱从车轮传递到车架的噪声、震动以及轰鸣声。以上描述的接头中心轴X的方向还提供相对紧凑的封装(package)，其可嵌套在副车架内并接附于副车架上。在特定实施例中，沿外壳18的对侧在弹性材料52中提供间隙(gaps)或孔洞 (voids) 56a和56b。在一个实施例中，孔洞56a和56b总体上沿实质上与车辆纵向或前后轴平行延伸的轴T设置。这样的设置使中心部分60能响应沿车辆前后轴或与其平行方向作用的荷载或荷载部件轻微移动。例如，当以箭头A(图4)所指方向作用的力作用于球形接头10时，对于中心部分在方向A上的运动，孔洞56a提供的阻力比弹性材料能提供的阻力小。相似地，由于存在孔洞56b，本来能抵抗中心部分60在方向A上的运动的弹性材料不再存在。所描述的原理同样适用于图4所示的作用于总体在箭头B方向上的力。因此，孔洞56a和56b提供相对较低刚度的区域，允许中心部分60响应纵向荷载(即，沿车辆前后轴或实质上平行于车辆前后轴方向作用的荷载)向安装部分50轻微移入孔洞56a和56b。 由图4可以看出，孔洞56a和56b均以预定弧长α延伸。在一个特定实施例中，孔洞56a 和56b具有实质上相同的弧长。孔洞56a和56b的弧长均在大约45度到大约90度的范围内。在特定实施例中，孔洞56a和56b的弧长均为约60度。在一个实施例中，孔洞56a和56b中的一个或多个从安装部分延伸至中心部分。相信通过控制弹性材料的用量、弹性材料的类型和弹性材料在中心部分60和安装部分50之间的环形区域中的布置，可影响球形接头10的相对刚度和对荷载的响应。例如，如果孔洞56a和56b的位置移动约90度(如图5所示)，孔洞56a和56b将提供相对较低刚度的区域，允许中心部分60响应侧向荷载(即，实质上与车辆前后轴垂直作用的荷载)，而不是纵向荷载，向安装部分50轻微移入孔洞。此外，可以通过缩小孔洞尺寸或孔洞弧长，增加球形接头的相对刚度。这样造成添加更多的弹性材料，从而增加中心部分60相对于安装部分50运动的阻力。相反地，可以通过增加孔洞尺寸或孔洞弧长，降低球形接头的相对刚度。这样造成移除弹性材料，从而减少中心部分60相对于安装部分50运动的阻力。此外，可以通过替换具有相对较高弹性模量(elastic modulus)的弹性材料，提高球形接头的相对刚度，这提供对作用在中心部分60的力相对较大的阻力。相反地，可以通过替换具有相对较低弹性模量的弹性材料，降低球形接头的相对刚度，这提供对作用在中心部分60的力相对较小的阻力。另外，可以改变弹性材料的用量、弹性材料的类型和弹性材料在中心部分60和安装部分50之间的环形区域中的布置，影响接头对车轮上下运动的相对刚度和响应。例如， 相信沿从球形接头中心延伸至车轮的轴W设置弹性材料52 (如图3和图4所示)，相比于沿轴W设置有孔洞56a和56b的弹性材料分布(如图5所示)，将提供更大的球形接头响应车轮上下运动的相对刚度。还相信，如前面所述改变弹性材料的用量和弹性材料的相关特性， 将影响球形接头对车轮上下运动的刚度和响应。在上述方式中，适当地改变弹性材料的用量、弹性材料的类型和弹性材料的布置， 提供了“调节”球形接头对施加的荷载的动态响应的方法。
应当理解，上述对本发明各种实施例的描述，仅用于举例说明。因此，在此公开的各种结构和操作特征可以做出大量修改，这些修改都不偏离权利要求所限定的本发明的范围。
权利要求
1.一种车辆，其特征在于，包含与副车架联接的前端下控制臂，该臂具有用于接附在车辆转向节上的部分；以及将臂联接至副车架的球形接头，该接头实质上位于转向节接附部分的侧面，该接头具有实质上垂直于臂相对于副车架旋转的轴的中心轴。
2.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，球形接头包括在其中限定开口的安装部分，位于开口内的中心部分，以及置于安装部分和中心部分之间、用于在开口内固定中心部分的弹性部分。
3.根据权利要求2所述的车辆，其特征在于，球形接头还包括至少一个在弹性部分中形成的孔洞。
4.一种球形接头，其特征在于，包含 在其中限定开口的安装部分；位于开口内的中心部分；置于安装部分和中心部分之间、用于在开口内固定中心部分的弹性部分；以及至少一个在弹性部分中形成的孔洞。
5.根据权利要求4所述的球形接头，其特征在于，所述至少一个孔洞由安装部分延伸至中心部分。
6.根据权利要求4所述的球形接头，其特征在于，还包含在弹性部分中形成的第二孔洞。
7.根据权利要求6所述的球形接头，其特征在于，第二孔洞位于所述至少一个孔洞的对面。
8.根据权利要求4所述的球形接头，其特征在于，所述至少一个孔洞沿约45度到约90 度范围的弧长延伸。
全文摘要
一种前端下控制臂总成，包括前端下控制臂和接附在该臂上的衬套。衬套具有第一中心轴。球形接头也接附在该臂上。球形接头具有实质上垂直于包括第一中心轴的平面的第二中心轴。
文档编号B62D7/00GK102310884SQ201110185348
公开日2012年1月11日 申请日期2011年7月1日 优先权日2010年7月7日
发明者卡纳克·桑德拉番迪安, 史蒂夫·S·艾伦, 史蒂文·C·霍普森 申请人:福特全球技术公司