專利名稱：具有彈性隔離的十字軸接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將下控制臂與車輛副車架連接的球形接頭。
背景技術(shù)：
球形接頭一般應(yīng)用于車輛轉(zhuǎn)向器領(lǐng)域中，其中，這種車輛轉(zhuǎn)向器在最大偏轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)分別具有終端限制。如果轉(zhuǎn)向器分別被引導(dǎo)到終端限制的區(qū)域中，則轉(zhuǎn)向擺幅的機(jī)械的限制導(dǎo)致在終端區(qū)域中的強(qiáng)烈的轉(zhuǎn)向碰撞。很久以來這一問題便已知，并因此嘗試開發(fā)這些轉(zhuǎn)向器的碰撞緩沖。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明實(shí)施例的一方面，提供一種包括前端下控制臂和接附在該臂上的襯套的前端下控制臂總成。襯套具有第一中心軸。球形接頭也接附在臂上。球形接頭具有實(shí)質(zhì)上垂直于包括第一中心軸的平面的第二中心軸。在本發(fā)明實(shí)施例的另一方面，提供一種包括與車輛副車架聯(lián)接的前端下控制臂的車輛。臂具有用于接附在車輛轉(zhuǎn)向節(jié)上的部分。球形接頭將臂與副車架相聯(lián)接。球形接頭實(shí)質(zhì)上位于轉(zhuǎn)向節(jié)接附部分的側(cè)面。接頭具有實(shí)質(zhì)上垂直于臂相對(duì)于副車架旋轉(zhuǎn)的軸的中心軸。在本發(fā)明實(shí)施例的另一方面，提供一種球形接頭，其包括在其中限定開口的安裝部分和位于開口內(nèi)的中心部分。彈性部分置于安裝部分與中心部分之間，用于在開口內(nèi)固定中心部分。在彈性部分中至少形成一個(gè)孔洞。


在說明本發(fā)明的實(shí)施例的附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的球形接頭的截面圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包括車輛副車架和裝有球形接頭的前端下控制臂子總成的子總成的分解圖。圖3是圖2所示的下控制臂子總成的平面圖。圖4是示出了圖1中球形接頭的圖3所示的下控制臂子總成的一部分的放大圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的球形接頭的截面圖。
具體實(shí)施例方式圖1-4示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的球形接頭10和裝有球形接頭的前端下控制臂子總成。在圖1-4所示的實(shí)施例中，球形接頭10安裝在車輛獨(dú)立懸架的前端下控制臂14 上。接頭10實(shí)質(zhì)上安裝在與車輪轉(zhuǎn)向節(jié)(未示出)接附的控制臂的部分14k的側(cè)面，并將前端下控制臂14與車輛副車架16連接。在如圖1所示的接附位置上，接頭10配置為具有相對(duì)較高的響應(yīng)側(cè)面荷載的剛度。這樣增強(qiáng)了車輛的操縱特性。在此實(shí)施例中，球形接頭10采用十字軸接頭，其設(shè)計(jì)用于在徑向上承載荷載，并將荷載由前端下控制臂14轉(zhuǎn)移至車輛副車架16。球形接頭10固定于下控制臂14上形成的開口 20中。副車架16中形成有用于穿過其接收用于將球形接頭10連接至副車架的螺栓或其他合適構(gòu)件(未示出)的開口 22。連接構(gòu)件穿過球形接頭10的開口 24。襯套100 或其他合適的機(jī)構(gòu)可用于將前端下控制臂的另一部分連接至副車架的另一部分。在圖1-4所示的實(shí)施例中，球形接頭10具有中心部分(總體上以60標(biāo)記)、彈性部分52和安裝部分50。中心部分60可包含(或結(jié)構(gòu)設(shè)置成)常規(guī)球形接頭或旋轉(zhuǎn)接頭。 以下說明書闡述中心部分60的不用于限定的示例結(jié)構(gòu)。然而，中心部分60的任何替換結(jié)構(gòu)應(yīng)能適于此處所描述的安裝部分內(nèi)的彈性隔離。參考圖1，中心部分60包括環(huán)形外殼18。外殼18可以是金屬的或由任何適合的材料制成。外殼18支承形成于外殼中的腔內(nèi)的軸瓦30。軸瓦30通過位于軸瓦第一側(cè)的第一環(huán)32和位于與第一側(cè)相對(duì)的軸瓦的第二側(cè)的第二環(huán)36，固定于外殼18內(nèi)的適當(dāng)位置。 環(huán)36和38通過形成外殼18末端的材料的變形保持在適當(dāng)位置。外殼材料在分別沿環(huán)32 和環(huán)36形成的凸緣3 和36a上變形，從而圍住凸緣并將環(huán)固定于外殼18。球套(ball sleeve)40固定于軸瓦30內(nèi)部。球套40具有總體上為球形的中心40a 以及從中心40a相對(duì)側(cè)延伸出的一對(duì)凸出部分40b和40c。中心40a具有與軸瓦30接觸的球套軸承表面46。內(nèi)部貫通開口 M穿過凸出部分40b、中心40a和凸出部分40c延伸。球套40還具有第一端面41和第二端面43。如圖1所示，環(huán)32和36分別限定用于接收包封組件M或52的末端的底座。 包封組件52具有置于環(huán)32形成的底座上的末端56。末端56通過夾緊元件(clamping element) 59固定在該底座上。包封組件52具有置于環(huán)36形成的底座上的末端58。末端 58通過夾緊元件57固定在該底座上。以上描述的所有部件可由任何材料或適于其預(yù)期用途的材料制成。在圖1-4所示的實(shí)施例中，安裝部分50包含與外殼18徑向間隔的環(huán)。安裝部分 50用于借助過盈配合(interference fit)或其他合適的安裝方式，將球形接頭10安裝在前端下控制臂14中形成的開口中。安裝部分50可以是金屬的或由任何合適的材料制成。參考圖1-4，彈性材料部分52包括置于中心部分60和安裝部分50之間的彈性材料，用以在中心部分和安裝部分之間提供具有彈力的界面。在特定實(shí)施例中，彈性材料將外殼18的外表面18a結(jié)合至安裝部分50的內(nèi)表面50a。彈性材料52可以是橡膠復(fù)合物或任何適于此處所述用途的其他材料。在特定實(shí)施例中，彈性部分52包含置于并和固定在中心部分60和安裝部分50之間的彈性襯套。在圖2所示的實(shí)施例中，形成前端下控制臂總成，其中球形接頭10具有十字軸方向，其中，接頭10的中心軸X方向?qū)嵸|(zhì)上垂直于包括襯套100中心軸Y的平面，而不是實(shí)質(zhì)上平行于襯套100的中心軸。在接附于控制臂上的車輪(未示出)上下運(yùn)動(dòng)期間，軸X方向還實(shí)質(zhì)上垂直于前端下控制臂14相對(duì)于車輛副車架16旋轉(zhuǎn)的軸。在圖2所示的實(shí)施例中，軸X方向還實(shí)質(zhì)上豎直或?qū)嵸|(zhì)上垂直于水平面。中心軸X方向還實(shí)質(zhì)上垂直于包括車輛的縱向或前后(fore-aft)軸(未示出)的平面。相比于具有實(shí)質(zhì)上與襯套100的軸方向平行的軸的常規(guī)襯套，圖2所示的球形接頭10的方向提供非常低的響應(yīng)車輪上下運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)率。這種低旋轉(zhuǎn)率增強(qiáng)駕乘質(zhì)量。另外，置于中心部分60和安裝部分50之間的彈性材料提供相對(duì)較高的響應(yīng)載荷的側(cè)向剛度， 增強(qiáng)車輛操縱特性。彈性材料還減弱從車輪傳遞到車架的噪聲、震動(dòng)以及轟鳴聲。以上描述的接頭中心軸X的方向還提供相對(duì)緊湊的封裝(package)，其可嵌套在副車架內(nèi)并接附于副車架上。在特定實(shí)施例中，沿外殼18的對(duì)側(cè)在彈性材料52中提供間隙(gaps)或孔洞 (voids) 56a和56b。在一個(gè)實(shí)施例中，孔洞56a和56b總體上沿實(shí)質(zhì)上與車輛縱向或前后軸平行延伸的軸T設(shè)置。這樣的設(shè)置使中心部分60能響應(yīng)沿車輛前后軸或與其平行方向作用的荷載或荷載部件輕微移動(dòng)。例如，當(dāng)以箭頭A(圖4)所指方向作用的力作用于球形接頭10時(shí)，對(duì)于中心部分在方向A上的運(yùn)動(dòng)，孔洞56a提供的阻力比彈性材料能提供的阻力小。相似地，由于存在孔洞56b，本來能抵抗中心部分60在方向A上的運(yùn)動(dòng)的彈性材料不再存在。所描述的原理同樣適用于圖4所示的作用于總體在箭頭B方向上的力。因此，孔洞56a和56b提供相對(duì)較低剛度的區(qū)域，允許中心部分60響應(yīng)縱向荷載(即，沿車輛前后軸或?qū)嵸|(zhì)上平行于車輛前后軸方向作用的荷載)向安裝部分50輕微移入孔洞56a和56b。 由圖4可以看出，孔洞56a和56b均以預(yù)定弧長(zhǎng)α延伸。在一個(gè)特定實(shí)施例中，孔洞56a 和56b具有實(shí)質(zhì)上相同的弧長(zhǎng)?？锥?6a和56b的弧長(zhǎng)均在大約45度到大約90度的范圍內(nèi)。在特定實(shí)施例中，孔洞56a和56b的弧長(zhǎng)均為約60度。在一個(gè)實(shí)施例中，孔洞56a和56b中的一個(gè)或多個(gè)從安裝部分延伸至中心部分。相信通過控制彈性材料的用量、彈性材料的類型和彈性材料在中心部分60和安裝部分50之間的環(huán)形區(qū)域中的布置，可影響球形接頭10的相對(duì)剛度和對(duì)荷載的響應(yīng)。例如，如果孔洞56a和56b的位置移動(dòng)約90度(如圖5所示)，孔洞56a和56b將提供相對(duì)較低剛度的區(qū)域，允許中心部分60響應(yīng)側(cè)向荷載(即，實(shí)質(zhì)上與車輛前后軸垂直作用的荷載)，而不是縱向荷載，向安裝部分50輕微移入孔洞。此外，可以通過縮小孔洞尺寸或孔洞弧長(zhǎng)，增加球形接頭的相對(duì)剛度。這樣造成添加更多的彈性材料，從而增加中心部分60相對(duì)于安裝部分50運(yùn)動(dòng)的阻力。相反地，可以通過增加孔洞尺寸或孔洞弧長(zhǎng)，降低球形接頭的相對(duì)剛度。這樣造成移除彈性材料，從而減少中心部分60相對(duì)于安裝部分50運(yùn)動(dòng)的阻力。此外，可以通過替換具有相對(duì)較高彈性模量(elastic modulus)的彈性材料，提高球形接頭的相對(duì)剛度，這提供對(duì)作用在中心部分60的力相對(duì)較大的阻力。相反地，可以通過替換具有相對(duì)較低彈性模量的彈性材料，降低球形接頭的相對(duì)剛度，這提供對(duì)作用在中心部分60的力相對(duì)較小的阻力。另外，可以改變彈性材料的用量、彈性材料的類型和彈性材料在中心部分60和安裝部分50之間的環(huán)形區(qū)域中的布置，影響接頭對(duì)車輪上下運(yùn)動(dòng)的相對(duì)剛度和響應(yīng)。例如， 相信沿從球形接頭中心延伸至車輪的軸W設(shè)置彈性材料52 (如圖3和圖4所示)，相比于沿軸W設(shè)置有孔洞56a和56b的彈性材料分布(如圖5所示)，將提供更大的球形接頭響應(yīng)車輪上下運(yùn)動(dòng)的相對(duì)剛度。還相信，如前面所述改變彈性材料的用量和彈性材料的相關(guān)特性， 將影響球形接頭對(duì)車輪上下運(yùn)動(dòng)的剛度和響應(yīng)。在上述方式中，適當(dāng)?shù)馗淖儚椥圆牧系挠昧?、彈性材料的類型和彈性材料的布置?提供了“調(diào)節(jié)”球形接頭對(duì)施加的荷載的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的方法。
應(yīng)當(dāng)理解，上述對(duì)本發(fā)明各種實(shí)施例的描述，僅用于舉例說明。因此，在此公開的各種結(jié)構(gòu)和操作特征可以做出大量修改，這些修改都不偏離權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種車輛，其特征在于，包含與副車架聯(lián)接的前端下控制臂，該臂具有用于接附在車輛轉(zhuǎn)向節(jié)上的部分；以及將臂聯(lián)接至副車架的球形接頭，該接頭實(shí)質(zhì)上位于轉(zhuǎn)向節(jié)接附部分的側(cè)面，該接頭具有實(shí)質(zhì)上垂直于臂相對(duì)于副車架旋轉(zhuǎn)的軸的中心軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，其特征在于，球形接頭包括在其中限定開口的安裝部分，位于開口內(nèi)的中心部分，以及置于安裝部分和中心部分之間、用于在開口內(nèi)固定中心部分的彈性部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛，其特征在于，球形接頭還包括至少一個(gè)在彈性部分中形成的孔洞。
4.一種球形接頭，其特征在于，包含 在其中限定開口的安裝部分；位于開口內(nèi)的中心部分；置于安裝部分和中心部分之間、用于在開口內(nèi)固定中心部分的彈性部分；以及至少一個(gè)在彈性部分中形成的孔洞。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的球形接頭，其特征在于，所述至少一個(gè)孔洞由安裝部分延伸至中心部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的球形接頭，其特征在于，還包含在彈性部分中形成的第二孔洞。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的球形接頭，其特征在于，第二孔洞位于所述至少一個(gè)孔洞的對(duì)面。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的球形接頭，其特征在于，所述至少一個(gè)孔洞沿約45度到約90 度范圍的弧長(zhǎng)延伸。
全文摘要
一種前端下控制臂總成，包括前端下控制臂和接附在該臂上的襯套。襯套具有第一中心軸。球形接頭也接附在該臂上。球形接頭具有實(shí)質(zhì)上垂直于包括第一中心軸的平面的第二中心軸。
文檔編號(hào)B62D7/00GK102310884SQ201110185348
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
發(fā)明者卡納克·桑德拉番迪安, 史蒂夫·S·艾倫, 史蒂文·C·霍普森 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司