球形接頭和三角形懸架臂的組件的制作方法
【專利說明】球形接頭和三角形懸架臂的組件
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年6月4日提交的第61/656，094號申請的權益，其全部內容通過引用并入此處。
技術領域
[0003]本發(fā)明主要涉及控制臂及制造該控制臂的方法。
【背景技術】
[0004]如今許多機動車輛采用懸架系統(tǒng)(一般被稱為麥弗遜懸吊系統(tǒng)或雙橫臂系統(tǒng))。這種系統(tǒng)通常包括一下控制臂(也被稱為A臂)，該下控制臂相對于車輛的框架樞轉，從而在轉彎或對遇到一目標(例如道路上的坑洼)進行響應的過程中使車輪和輪胎相對于該框架向上和向下移動。
[0005]圖1中主要示出了用于麥弗遜懸吊式懸架系統(tǒng)的下控制臂10。下控制臂10包括用于與輪轂組件的轉向關節(jié)(未示出)連接的球形接頭12以及一對用于引導下控制臂10相對于車輛框架(未示出)樞轉運功的襯套14、16。該兩個襯套中的一個襯套為水平襯套14，其被配置為圍繞縱向延伸的螺栓(未示出)相對于車架樞轉。另一個襯套16為垂直襯套，其被配置為圍繞垂直延伸的螺栓(未示出)相對于車架樞轉。
[0006]現(xiàn)在參閱圖2A-C，主要示出了傳統(tǒng)垂直襯套16。最佳如圖2C中所示，該傳統(tǒng)垂直襯套16具有一壓入配合在下控制臂10的一開口中的外金屬套筒18、一橡膠緩沖墊20以及一內金屬套筒22。該橡膠緩沖墊20在外金屬套筒18和內金屬套筒22之間徑向延伸并使外金屬套筒18與內金屬套筒22相連。在運行中，在車輛懸架的運動過程中(例如當車輛遇到道路中的坑洼時)，內金屬套筒22相對于外金屬套筒18樞轉或扭曲。該橡膠緩沖墊20彈性變形以使這些套筒18、22之間發(fā)生樞轉運動，并且該緩沖墊20由于徑向負載吸能/變形。因此，在車輛運行過程中，橡膠緩沖墊20承受徑向負載和扭力負荷運動。由于承受到徑向負載和扭轉運動，導致了橡膠緩沖墊20劣化，從而減短了垂直襯套16的壽命。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的一個方面提供了一種改進的用于車輛懸架的控制臂，其耐久性提高，并相比其他已知的控制臂具有更長的壽命。該控制臂包括一具有用于連接至車輪組件的連接件的控制臂主體，一在縱向方向上延伸并用于將控制臂主體與一車架連接的水平襯套，以及一在垂直方向上延伸并同樣用于將控制臂主體與車架連接的垂直承窩。一外殼壓入配合在控制臂主體中的一開口中。該外殼在敞開的第一端和第二端之間沿一垂直軸延伸，且該外殼具有一在敞開的兩端之間延伸的內孔。一軸承設置在外殼的內孔中，且該軸承具有彎曲的內表面。一保持元件與外殼以及軸承連接，并將該軸承保持在外殼的內孔中。一立柱延伸穿過外殼的內孔并超過敞開的第一端和第二端，以用于將車架連接在外殼的相對兩偵U。該立柱具有一與軸承的彎曲的內表面滑動連接的彎曲的外表面，以使外殼和控制臂主體相對于該立柱和車架旋轉運動。在運行中，外殼和控制臂主體相對于立柱的旋轉運動幾乎不會損壞垂直承窩，因此提高了控制臂的耐久性和工作壽命。
【附圖說明】
[0008]結合下列目前優(yōu)選實施例和最佳實施方式的具體描述、所附權利要求以及附圖進行考慮，根據(jù)本發(fā)明的上述及其他方面、特征和優(yōu)點將會更加容易理解，其中:
[0009]圖1是具有傳統(tǒng)垂直襯套的傳統(tǒng)控制臂的立體正視圖；
[0010]圖2A是圖1的傳統(tǒng)垂直襯套的立體圖；
[0011]圖2B是圖1的傳統(tǒng)垂直襯套的俯視圖；
[0012]圖2C是圖1的傳統(tǒng)垂直襯套的剖面?zhèn)纫晥D；
[0013]圖3是控制臂的立體正視圖，該控制臂包括垂直承窩的第一典型實施例；
[0014]圖4是連接至車架和控制臂主體的垂直承窩的第一典型實施例的剖視圖；
[0015]圖5是垂直承窩的第一典型實施例的另一個剖視圖，并且示出了控制臂主體在一個方向上樞轉或扭曲；
[0016]圖6是垂直承窩的第一典型實施例的又另一個剖視圖，并且示出了控制臂主體在一個相反方向上樞轉或扭曲；
[0017]圖7是垂直承窩的第一典型實施例的分解圖；
[0018]圖8是示出了第一典型實施例與傳統(tǒng)垂直襯套的性能比較曲線圖；
[0019]圖9是垂直承窩的第二典型實施例的剖視圖；
[0020]圖10是垂直承窩的第三典型實施例的剖視圖；以及
[0021]圖11是垂直承窩的第四典型實施例的剖視圖。
【具體實施方式】
[0022]請參閱附圖，其中，在各視圖中相似的附圖標記標示相應的部分，圖3中主要示出了用于車輛懸架的典型控制臂24。該控制臂24配置為用于一系列不同形式的車輛懸架，例如麥弗遜支撐懸架或雙橫臂懸架。典型的控制臂24包括控制臂主體26，用于連接至車輪組件(未示出)的連接件28 (例如球形接頭)；水平襯套30，其在縱向方向上延伸，以用于將控制臂主體26與車架32連接(圖4中示出)；以及垂直承窩34，其在垂直方向上延伸，以同樣用于將控制臂主體26與車架32連接。參閱圖4-6，在車輛懸架的運行過程中，例如當車輪組件遇到道路上的坑洼或障礙物時，垂直承窩34和水平襯套30 (圖3中示出)使得控制臂主體26能相對于車架32旋轉，以使車輪組件上的輪胎保持與道路接觸，并且還使車輛內的乘客乘坐更為舒適。
[0023]仍然參閱圖4-6，垂直承窩34的第一典型實施例被示為與控制臂主體26以及車架32連接。該典型的垂直承窩34包括外殼36，該外殼36壓入配合在控制臂主體26的一個開口中。該外殼36可以由任何所需的金屬(例如包括鋼或鋁合金)制成。該外殼36具有內孔，該內孔在敞開的上端38和敞開的下端40之間沿垂直軸A延伸。垂直承窩34還包括立柱42，該立柱42軸向延伸穿過外殼36的內孔并延伸超過外殼36的上端和下端40。如圖所示，立柱42在外殼36的上方和下方均與車架32連接。更準確地來說，在第一典型實施例中，立柱42通過螺栓44和螺母48與車架32連接，該螺栓44延伸穿過立柱42中軸向延伸的通道46，螺母48連接至螺栓44。然而，應該理解的是，立柱42可選擇地能夠通過任何適合的緊固方式與框架32連接。在懸架系統(tǒng)的正常運行過程中，當控制臂主體26和金屬外殼36相對于框架32和立柱42向上或向下樞轉時，螺栓44使立柱42相對于車架32固定。圖5和6示出了控制臂主體26和金屬外殼36的運動。立柱42可以由任何適合的金屬制成，例如熱處理(用于提高耐磨性)的SAE合金鋼。
[0024]該典型的立柱42包括圓形中心部分50和一對大致呈圓錐臺形的端部52，該對端部52分別設置在圓形中心部分50的軸向兩側。圓形中心部分50的外表面一般為半球形。軸承54設置在外殼36的內孔中，并可滑動地連接立柱42的圓形中心部分50，以使外殼36和控制臂主體26能夠相對于立柱42旋轉運動。特別地，軸承54具有彎曲的內表面，該內表面的曲率與立柱42的中心部分50的曲率大致匹配，以在這兩個部件之間提供可滑動的界面。軸承54可以由金屬、碳化纖維聚合物、工程聚合物或任何適合的并能在立柱42和軸承54之間提供低摩擦界面的材料制成。油脂或其他潤滑劑同樣可以設置在外殼36的內孔中，以進一步減少立柱42與軸承54之間的摩擦。
[0025]在垂直承窩34的第一典型實施例中，軸承54為整體式彈鎖(snap over)軸承54，并在立柱42中瑋線的垂直上方和下方連接立柱42的彎曲的中間部分。最佳如圖7所示，第一典型實施例的軸承54包括多個狹槽56，該狹槽56使得軸承54鎖扣在立柱42的圓形中心部分50上。該狹槽56還起到了通道的作用，該通道用于傳輸油脂以潤滑立柱42和軸承54之間的接觸表面。
[0026]再次參閱圖4-6，第一典型實施例的垂直承窩34額外包括保持元件58或蓋板，該保持元件58鄰近外殼36的敞開的上端38設置，并將軸承54保持在外殼36的內孔中。特別地，在垂直承窩34的第一典型實施例中，軸承54在軸向的一側通過自身彎曲的結構固定在外殼36中，在軸向的另一側通過保持元件58固定在外殼36中。外殼36上的突出部60向內彎曲以將一凸緣連接在保持元件58上，從而將保持元件58和軸承54保持在外殼36的內孔中。應該理解的是，保持元件58可以通過任何適合的連接方式(例如包括旋壓連接、卷邊連接或螺紋連接)與外殼36連接。
[0027]在第一典型實施例中，彈簧62軸向設置在保持元件58和軸承54之間，以使軸承54偏向外殼36的下端40。彈簧62優(yōu)選為貝氏墊圈62 (也稱為墊圈彈簧62)，但是可選的是可以采用任何適合形式的彈簧62 (例如包括O型密封圈或橡膠緩沖墊)。在垂直承窩34的制造和組裝過程中，彈簧62能夠改善公差。
[0028]保持元件58和外殼36的敞開的下端40 (該下端40為與保持元件58相對的端)均被切倒角，從而使內孔