專利名稱：連接和應(yīng)力傳遞元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車零部件領(lǐng)域，特別涉及接合和應(yīng)力傳遞元件的零部件，尤 其是用于汽車的懸架、轉(zhuǎn)向t幾構(gòu)和其它類似機(jī)構(gòu)。
技術(shù)背景在汽車領(lǐng)域?qū)τ诓捎每梢猿惺芨邫C(jī)械性和熱要求的輕合誠lj造的構(gòu)件的需 求越來越多，這是對(duì)這些材料進(jìn)行研究背后的主要推動(dòng)力。目前的研究集中在 使用具有更好性能的輕質(zhì)材料以及可以制造出具有高冶金質(zhì)量部件的高產(chǎn)率工 藝。除了質(zhì)輕外，在汽車懸架元件領(lǐng)域內(nèi)還要求高疲勞強(qiáng)度、高強(qiáng)傲延展性 比例、抗沖擊性和良好的可焊性。為了使鋁合金能達(dá)到這些要求，需要開發(fā)新的鋁合金和復(fù)合材料并且改善 和/戯展鑄敬程(真空注射，液態(tài)、實(shí)心模鍛……)。關(guān)于鋁合金的研究集中在對(duì)于機(jī)械性能的改善上，盡量防止隨后使用熱處理，對(duì)于合金在更高溫度下工作的開發(fā)和改善鑄造性上。Al-Cu合金、AI-Mg 合金和過共晶Al-Si合金的使用正是為了達(dá)到這些目的。傳統(tǒng)的懸架連接件的制造是對(duì)部件主體部分的鋼進(jìn)行鍛造和機(jī)加工以及接 下來與球窩接頭或者其它類型的連接件一體化， 一體化可以根據(jù)要求的特性利 用機(jī)械或焊接的方法實(shí)現(xiàn)。根據(jù)在懸架系統(tǒng)中可以利用的空間、要求的特性和車輛里程，這些連接件 可以M塑性注射制造。為了滿足要求的機(jī)械性能，這些塑性連接件當(dāng)然可以 更大，但由于嚴(yán)格的空間限制，它們?cè)谄噾壹苤械牟贾貌⒉豢偰軐?shí)現(xiàn)。有些這種類型的部件是由鋁通過鑄造工藝制成。這些鋁部件與鋼的球窩接 頭連接。然而，使用的鋁合金并不與任何標(biāo)準(zhǔn)合金對(duì)應(yīng)，并且因?yàn)椴牧系膬?nèi)部 質(zhì)量，使用的是壓鑄工藝。這種類型的部件的質(zhì)量并不好(柳艮、縮孔和其它 不能容許的缺陷)并且船隹達(dá)到傳統(tǒng)部件的特性水平。為了大批量的生產(chǎn)這些已經(jīng)組裝在一些高里程汽車上的鋁部件(懸架連接
件)，還開發(fā)了低成本并且可行的焊接工藝。雖然這些鋁部件的生產(chǎn)并非大批量，但是已經(jīng)進(jìn)行的開發(fā)和汽車制造商對(duì) 減少重量的持續(xù)要求清楚地表明在不久的將來現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝必須改變，并 且必須制造由成本或特性或兩個(gè)因素共同區(qū)分的輕質(zhì)部件。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明包括fflil鑄造工藝處理的結(jié)構(gòu)鋁合金，以替代M機(jī)加工和焊接鋼 合金實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)有懸架連接方案。另外，可以考慮將新的接合元件與鋼球窩接頭 和其它部件整合形成懸架系統(tǒng)。鑄造可以實(shí)現(xiàn)功能以及新形狀和構(gòu)型的整合。雖然材料的最終選擇由選定部件的規(guī)格確定，但是有兩族材料滿足要求， 它們同時(shí)具有關(guān)于減重和設(shè)計(jì)可能性的優(yōu)點(diǎn)。一方面，鑄造鋁合金可以達(dá)到接近250-300MPa的極限抗拉強(qiáng)度范圍、 200-250MPa的彈性極限、18-23GPa的齊性模量和高延伸性(最大斷裂延伸率 在5-9%之間)。AU5GT、 Al-Zn類型的的過共晶的鋁硅合金或者鋁銅合金也包 括在這類合金中。另一方面，存在用來制造具有抗磨損和抗高溫的部件的另一族材料。它們 是帶有金屬模版的復(fù)合材料，例如基于鋁合金和0.5-3^顆粒形式陶瓷加強(qiáng)件 (TiB2， SiC， A1A)的復(fù)合材料，可以通過液態(tài)模鍛，注射處理。也可以使 用鎂合金、半固態(tài)合金和工藝。下表表示出現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明的區(qū)別，例如材料和制造過程的不同必然產(chǎn) 生新產(chǎn)品?，F(xiàn)代鵬Al合金其它合金材料鋼過共晶Al-Si合金 C AS9U3 ， AS12UNG)， Al-Cu 合金CAU5GT)，SiC， Al-TiB2顆 粒、B4C或^03等 加強(qiáng)的AJ-Si合金。 Mg合金；工藝機(jī)加工和焊接重力鑄誠高壓注射液態(tài)模鍛，重力鑄 造，低壓，高壓注射合適的鑄造技術(shù)的組合允許最少數(shù)量的精加工工藝，同時(shí)輕質(zhì)材料的發(fā)展使得本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)-部件的重量,20-30%;-改善它在疲勞強(qiáng)度、腐蝕性和特定的機(jī)械特性方面的特性； -新的設(shè)計(jì)可以改善部件在l頓狀態(tài)時(shí)的特性；-以鑄造工藝代替目前的機(jī)加工和焊接操作并且得到元件的最終形態(tài)可以 降低10-20%的制造成本。本發(fā)明可以利用鋁合金制造接合，合金可以考慮現(xiàn)有的商用合金和其應(yīng)用 尚在討論中的最優(yōu)的新合成物。因此，本發(fā)明中用鋁帝隨的接合比現(xiàn)有用鋼的方案要輕20-30%，并且在特定特性方面沒有降低，甚至還有增加(考慮最終部件的總重量)另一方面，從設(shè)計(jì)和制造的角度來看，還包括組裝球窩接頭的新方法，考 慮到現(xiàn)在考慮過的材料的替代材料，它們可以在鑄造過程自身中作為插入物來 安裝，或者在最小數(shù)量的操作后進(jìn)行安裝。本發(fā)明的目的是盡可能多地減少用 于制造完整部件的操作并且降低工藝成本。鋁連接將比傳統(tǒng)的鋼連接占據(jù)更大的空間；即使這樣優(yōu)點(diǎn)也是顯而易見 的比要求的重量可以降低至少20-30%，并且比聚合體部件所需的體積更小， 這樣就可以將其安裝在很多型號(hào)的汽車上，考慮到汽車市場J^此類型元件的 需求很大。主要?jiǎng)?chuàng)新和優(yōu)點(diǎn)總結(jié)如下-懸架連接新理念；減輕重量；-用于制造懸架連接件的鑄造技術(shù)新設(shè)計(jì)的可能性、截面的改變、成本的降低；-用于懸架元件的新鋁合金對(duì)特定機(jī)械性能的改善，增加部件的使用壽命；-在鑄造階段使球窩接頭和連樹牛一體化降低成本。本發(fā)明還可以包括在待修整區(qū)域周圍具有輥筒機(jī)理的特定設(shè)備。這樣，將 鋁件向球窩接頭的球形頭部擠壓和移動(dòng)。此操作可以在部件脫模后進(jìn)行，也可以ffiii擠壓進(jìn)行，從而形成球窩接頭的球形頭部周圍的頭部邊緣。即使事實(shí)上原料的費(fèi)用比較高，禾,鑄造替代機(jī)加工制3tit匕類型部件仍然可以p對(duì)氐成本。這是因?yàn)殍T造相對(duì)于機(jī)加工來說是產(chǎn)量更高的工藝，另外考慮 到經(jīng)過仔細(xì)考慮的工藝，部件的不同元件(球窩接頭、軸承、緩沖器及其它)
在鑄造過程本身可以一體形成于部件中，所以可以省去現(xiàn)在所采用的焊接和組 裝過程。汽車制造商也要求在結(jié)構(gòu)件上減輕重量，達(dá)到此要求的唯一方法是優(yōu)化設(shè) 計(jì)和弓l入具有更高特定性能的新材料。本發(fā)明還發(fā)展了新的汽車部件理念，以更輕的材料和更有競爭力的工藝取 代現(xiàn)有的生產(chǎn)材料和工藝。后面這兩種情況的直接結(jié)果就是對(duì)社會(huì)基本方面的 改善例如加入新的部件可以降低汽車的整體重量。最終部件的重量的減輕可以 降低包括此產(chǎn)品的汽車的燃油和尾氣排放。另一方面，選用的基于鋁合金的新 材料易于重復(fù)利用因此對(duì)于健康和可持續(xù)的生活方式以及環(huán)境保護(hù)政策也有貢 獻(xiàn)。制造出的元件是包括單、雙或組合球窩接頭結(jié)構(gòu)裝置的接合元件，艮P在一 個(gè)端部處或兩端都有球窩接頭。在根據(jù)本發(fā)明的接合元件中，頭部 一 即第一末端部分是單個(gè)物體，換句 話說，在容納球窩接頭的球體的區(qū)域內(nèi)沒有襯套和蓋子，從而形成一種球窩接 頭一外殼之間的直接摩擦。


下面很簡要地描述一系列的附圖以幫助更好;ti^i解發(fā)明，附圖特別地與所述 發(fā)明的實(shí)施例有關(guān)，超啲實(shí)施例僅是它的說明t頓的并不是P艮制M的鄉(xiāng)'J 。 附圖1A表示的是本發(fā)明的接合的透視圖。 附圖1B表示的是本發(fā)明的另一個(gè)接合的透視圖。附圖2A表示的是本發(fā)明的接合的一末端的詳細(xì)透視圖，其從凸面?zhèn)仁境?預(yù)成型件。附圖2B表示的是本發(fā)明的接合的一末端的詳細(xì)透視圖，其從凹面?zhèn)仁境?預(yù)成型件。附圖3A表示的是本發(fā)明的接合的一末端的詳細(xì)透視圖，其從凸面?zhèn)仁境?已成型的套筒。附圖3B表示的是本發(fā)明的接合的一末端的詳細(xì)透視圖，其從凹面?zhèn)仁境?已成型的套筒。附圖4A表示本發(fā)明的接合的一末端的截面，其示出含有球窩接頭的預(yù)成 型件。
附圖4B表示本發(fā)明的接合的一末端的截面，其示出含有球窩接頭的己成 型的套筒。圖5是塵封件的截面圖。圖6是在每一端均帶有塵封件的本發(fā)明的接合的透視圖。
具體實(shí)施方式
第一實(shí)施例涉及一種用于汽車懸架和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的接合和應(yīng)力傳遞元件，包括具有第一末端和第二末端的桿狀中間部分a);位于第一末端的第一末端部分(2)，以致于中間部分(1)和第一末端部 分(2)形成由提供機(jī)械強(qiáng)度的有色輕合金材料注射成的單件接合元件，其特征為第一末端部分(2)形成連接裝置的套管(1C)的預(yù)成型件(IA)， 構(gòu)造所述預(yù)成型件(1A)以便通過在所述預(yù)成型件(1A)上進(jìn)行成型操作來 限定所述套管(1C)的確定形狀。ffiil這種構(gòu)造，本發(fā)明的元件不需要再利用另外的關(guān)閉蓋子。迄今為止所 知的部件都需要所述關(guān)閉蓋子，這除了使部件的制造過程變復(fù)雜，它的后續(xù)花 費(fèi)增加，還使部件MX佳密封。成形過程可以包括修整第一末端部分(2)的輪廓以及套管(1C)的環(huán)周 凹槽(33)，所以可以將連接裝置保持在所述第一末端部分(2)的外罩(10C) 中。在接合元件中連接裝置可以是包括球窩接頭(2R)的球窩接頭裝置，所述球窩街頭包 括實(shí)質(zhì)上是球形的第一球窩接頭部分(21)和桿狀的第二球窩接頭部分(22);所述預(yù)成型件GA)可以是杯狀，限定了位于套管(1C)內(nèi)壁的用來安裝第一球窩接頭部分(21)的外罩(IOC)， 所述外罩(10C)構(gòu)造成能夠使得位于所述外罩(10C)內(nèi)的第一球窩接頭部分(21)滑動(dòng)；閉合腔，除了為了開口 (11A)夕卜，被構(gòu)造成允許第一球窩接頭部分(21) 引入所述外罩(10C)中。如前面所述，預(yù)成型件(1A)的杯狀形狀可以避免使用輔助的關(guān)閉蓋子， 這樣方便部件的制造并因此可以降低其產(chǎn)品的成本。同樣的，因?yàn)楸瓲钗餂]有
結(jié)合另外的元件，所以可以比要求使用關(guān)閉蓋子的部件的情況更好地保證密封 性。因此，在修整的過程中封閉位于頭部的開口 (1A)或第一球窩連接部分(21)，開口 (11A)穿過預(yù)成型件(1A)到達(dá)套管(1C)而不需要在套管(1C) 本身和球窩接頭(2R)上使用任何附加元件。本發(fā)明的接合元件還可以包括塵封件(3)以保護(hù)球窩接頭裝置。在這種 情況下，本發(fā)明的球窩接頭元件可以進(jìn)一步包括用于將塵封件(3)的第一個(gè)末端部(31)固定到球窩接頭(2R)上的第 一密封圈(41)。塵封件(3)還可以進(jìn)一步包括多個(gè)環(huán)形凹槽，它們作為在第一末端部(31) 和球窩接頭(2R)之間的接觸面上的迷宮式封閉以保證塵封件(3)和球窩接 頭(2R)之間的密封性。本發(fā)明的接合元件還可以包括用于緊固塵封件(3)的第二末端(32)的 緊固裝置，所述的緊固裝置包括套管(1C)的環(huán)周凹槽(33);用于將塵封件(3)的第二末端(32)可移除地固定到套管OC)的第二 密封圈(42);第二末端(32)的內(nèi)部；在內(nèi)周邊上具有傾斜部分以便；允許將球窩連接(2R)引入'J^H牛(3);防止球窩連接件(2R)從4^t件(3)退出；以保證套管(1C)和H^t[牛(3)之間的密封性；保證將塵封件(3)固定到套管(1C)上。如圖5所示，第二密封圈(42)可以^A塵封件(3)中。在本發(fā)明的接合中第二球窩連接部分(22)可由鋼制成；第一球窩連接部分(21)可以選擇下面的材料制成鋼；熱固性塑料；鋁合金-,塑料；
和它們的組合。—方面，^M件(3)可以選擇下面的彈性材料制成天然橡膠；合鵬胞塑料；可注射聚亞安酯； 和它們的組合。另一方面，密封圈(41， 42)可以選擇下面的材料制成.-鋼；不銹鋼'，天然橡胞塑料；聚亞安酯；和它們的組合。套管(1C)可以選擇下面的材料制成 過共晶Al-Si合金；A1-CU合金；用SiC, Al-TiB2， B4C， A1P3顆粒加強(qiáng)的Al-Si合金； Mg合金；和它們的組合。具有Cu， Rh， Mn， Mg， Fe、先共晶合金、共晶合金和 過共晶合金的所需的標(biāo)準(zhǔn)合金和改進(jìn)合金都可以參照M-Si圖使用。對(duì)懸架連接件的需求成為選擇鋁合金基材料的依據(jù)。大體上己經(jīng)給出了在 串'J造本發(fā)明的接合中使用的材料的列表(過共晶M-Si合金例如AS12UNG、 AS10G、 AS9U3G等)，雖然如DuraJcanF3S10S復(fù)合材料或者AM20鎂合金的 材料(砂型和熱處理T6、密度1.81g/cm3、彈性模數(shù)44.8GPa、最大抗拉強(qiáng)度 275MPa、彈性極限195MPa和延伸率6X的鑄造片)A1-Zn或Al-Cu合金(A204、 A201等)或由二硼化鈦TiB2或碳化硼B(yǎng),C顆粒加強(qiáng)的鋁合金也可以使用。如果需要更高的機(jī)械性能，鑄造過程可以包括高壓噴射或者液態(tài)模鍛。如 果需要的話還可以使用其他可能的諸如觸變成型或低壓。
權(quán)利要求
1、用于汽車懸架和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的接合和應(yīng)力傳遞元件，包括具有第一末端和第二末端的桿狀中間部分(1)；位于第一末端的第一末端部分(2)，以致于中間部分(1)和第一末端部分(2)形成由提供機(jī)械強(qiáng)度的有色輕合金材料注射成的單件接合元件，其特征在于，第一末端部分(2)形成連接裝置的套管(1C)的預(yù)成型件(1A)，所述預(yù)成型件(1A)被構(gòu)造成通過在所述預(yù)成型件(1A)上的成型操作來限定所述套管(1C)的確定形狀。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接合元件，其特征在于，成形操作包括修整第 一末端部分(2)的輪廓以及套管(1C)的環(huán)周凹槽(33)，以將連接裝置保持 在所述第一末端部分(2)的外罩(10C)中。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一權(quán)利要求所述的接合元件其特征在于 連接裝置是包括球窩接頭(2R)的球窩接頭裝置，所述球窩街頭包括實(shí)質(zhì)上是球形的第一球窩接頭部分(21)和桿狀的第二球窩接頭部分(22);所述預(yù)成型件(1A)是杯狀，限定了位于套管(1C)內(nèi)壁的外罩(IOC)，用來罩住第一球窩接頭部分(21), 所述外罩(10C)構(gòu)造成使位于所述外罩(10C)內(nèi)的第一球窩接頭部分(21) 滑動(dòng)；閉合腔，除為了開口 (11A)夕卜，被構(gòu)造成允許第一球窩接頭部分(21) 被引入所述外罩(10C)中。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的接合元件，還包括保護(hù)球窩接頭裝置的塵封件(3)。
5、 根據(jù)權(quán)禾腰求4所述的接合元件，還包括將塵封件(3)的第一個(gè)末端部(31)固定到球窩接頭(2R)上的第一密 封圈(41)。
6、 根據(jù)權(quán)禾頓求5所述的接合元件，其特征在于，^^t件(3)還包括多 個(gè)環(huán)形凹槽，所述環(huán)形凹槽作為在第一末端部(31)和球窩接頭(2R)之間的 接觸面上的迷宮式封閉以保證塵封件(3)和球窩接頭(2R)之間的密封性。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4-6中任一權(quán)利要求所述的接合元件，還包括用于固定^M件(3)的第二末端部(32)的緊固裝置，所述緊固裝置包括 套管(1C)中的環(huán)周凹槽(33);將塵封件(3)的第二末端(32)可移除地固定到套管(1C)的第二密封圈(42);第二末端(32)的內(nèi)部；在內(nèi)周邊上具有傾斜部分，以便； 允許將球窩連接(2R)引入^M牛(3)中； 防止球窩連接件(2R)從^M件(3)退出；以保證套管(1C)和塵封件(3)之間的密封性；保證將塵封件(3)固定到套管(1C)上。
8、 根據(jù)權(quán)利要求3-7中任一權(quán)禾腰求所述的接合元件，其特征在于第二球窩連接部分(22)由鋼制成； 第一球窩連接部分(21)由從下面選出的材料制成鋼-'熱固性塑料；鋁合金；塑料；和它們的組合。
9、 根據(jù)權(quán)利要求4-8中任一權(quán)利要求所述的接合元件，其特征在于塵封件(3)是由從下面選出的彈性材料制成天然橡膠； 合繊胞. 塑料；可注射聚亞安酯； 和它們的組合。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9中所述的接合，其特征在于密封圈(41， 42)由從下面選出的材料制成 鋼；不鵬 天然橡膠；合繊膠；塑料；聚亞安酯；和它們的組合。
11、根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一權(quán)利要求所述的接合，其特征在于輕質(zhì)材料是從下面選出的材料 過共晶M-Si合金； Al-Cu合金；用SiC， Al-TiB2， B4C， A1P3顆粒加強(qiáng)的A1-Si合金；Mg合金；和它們的組合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于汽車懸架和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的接合和應(yīng)力傳遞元件，包括具有第一末端和第二末端的桿狀中間部分(1)；位于第一末端的第一末端部分(2)，以致于中間部分(1)和第一末端部分(2)形成一體的接合，此元件由輕質(zhì)材料構(gòu)成以提供機(jī)械強(qiáng)度。第一末端部分(2)形成連接裝置的套管(1C)的預(yù)成型件(1A)，構(gòu)造所述預(yù)成型件(1A)，以便通過在所述預(yù)成型件(1A)上進(jìn)行成型操作來限定套管(1C)的確定形狀。
文檔編號(hào)B60G7/00GK101164801SQ20071019297
公開日2008年4月23日 申請(qǐng)日期2007年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月13日
發(fā)明者A·莫拉爾斯阿納茨 申請(qǐng)人:阿拉維沙輔助工業(yè)股份有限公司