專利名稱：具有彈性隔離的十字軸接頭的制作方法
技術領域：
本發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：
球形接頭一般應用于車輛轉向器領域中，其中，這種車輛轉向器在最大偏轉區內分別具有終端限制。如果轉向器分別被引導到終端限制的區域中，則轉向擺幅的機械的限制導致在終端區域中的強烈的轉向碰撞。很久以來這一問題便已知，并因此嘗試開發這些轉向器的碰撞緩沖。

發明內容
在本發明實施例的一方面，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。球形接頭具有實質上垂直于包括第一中心軸的平面的第二中心軸。在本發明實施例的另一方面，提供一種包括與車輛副車架聯接的前端下控制臂的車輛。臂具有用于接附在車輛轉向節上的部分。球形接頭將臂與副車架相聯接。球形接頭實質上位于轉向節接附部分的側面。接頭具有實質上垂直于臂相對于副車架旋轉的軸的中心軸。在本發明實施例的另一方面，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，用于在開口內固定中心部分。在彈性部分中至少形成一個孔洞。


在說明本發明的實施例的附圖中圖1是根據本發明的一個實施例的球形接頭的截面圖。圖2是根據本發明的一個實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是根據本發明另一實施例的球形接頭的截面圖。
具體實施例方式圖1-4示出了根據本發明一個實施例的球形接頭10和裝有球形接頭的前端下控制臂子總成。在圖1-4所示的實施例中，球形接頭10安裝在車輛獨立懸架的前端下控制臂14 上。接頭10實質上安裝在與車輪轉向節(未示出)接附的控制臂的部分14k的側面，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配置為具有相對較高的響應側面荷載的剛度。這樣增強了車輛的操縱特性。在此實施例中，球形接頭10采用十字軸接頭，其設計用于在徑向上承載荷載，并將荷載由前端下控制臂14轉移至車輛副車架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件(未示出)的開口 22。連接構件穿過球形接頭10的開口 24。襯套100 或其他合適的機構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所示的實施例中，球形接頭10具有中心部分(總體上以60標記)、彈性部分52和安裝部分50。中心部分60可包含(或結構設置成)常規球形接頭或旋轉接頭。 以下說明書闡述中心部分60的不用于限定的示例結構。然而，中心部分60的任何替換結構應能適于此處所描述的安裝部分內的彈性隔離。參考圖1，中心部分60包括環形外殼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的軸瓦30。軸瓦30通過位于軸瓦第一側的第一環32和位于與第一側相對的軸瓦的第二側的第二環36，固定于外殼18內的適當位置。 環36和38通過形成外殼18末端的材料的變形保持在適當位置。外殼材料在分別沿環32 和環36形成的凸緣3 和36a上變形，從而圍住凸緣并將環固定于外殼18。球套(ball sleeve)40固定于軸瓦30內部。球套40具有總體上為球形的中心40a 以及從中心40a相對側延伸出的一對凸出部分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期用途的材料制成。在圖1-4所示的實施例中，安裝部分50包含與外殼18徑向間隔的環。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。在特定實施例中，彈性材料將外殼18的外表面18a結合至安裝部分50的內表面50a。彈性材料52可以是橡膠復合物或任何適于此處所述用途的其他材料。在特定實施例中，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方向實質上垂直于包括襯套100中心軸Y的平面，而不是實質上平行于襯套100的中心軸。在接附于控制臂上的車輪(未示出)上下運動期間，軸X方向還實質上垂直于前端下控制臂14相對于車輛副車架16旋轉的軸。在圖2所示的實施例中，軸X方向還實質上豎直或實質上垂直于水平面。中心軸X方向還實質上垂直于包括車輛的縱向或前后(fore-aft)軸(未示出)的平面。相比于具有實質上與襯套100的軸方向平行的軸的常規襯套，圖2所示的球形接頭10的方向提供非常低的響應車輪上下運動的旋轉率。這種低旋轉率增強駕乘質量。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較高的響應載荷的側向剛度， 增強車輛操縱特性。彈性材料還減弱從車輪傳遞到車架的噪聲、震動以及轟鳴聲。以上描述的接頭中心軸X的方向還提供相對緊湊的封裝(package)，其可嵌套在副車架內并接附于副車架上。在特定實施例中，沿外殼18的對側在彈性材料52中提供間隙(gaps)或孔洞 (voids) 56a和56b。在一個實施例中，孔洞56a和56b總體上沿實質上與車輛縱向或前后軸平行延伸的軸T設置。這樣的設置使中心部分60能響應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。例如，當以箭頭A(圖4)所指方向作用的力作用于球形接頭10時，對于中心部分在方向A上的運動，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上的運動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提供相對較低剛度的區域，允許中心部分60響應縱向荷載(即，沿車輛前后軸或實質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均以預定弧長α延伸。在一個特定實施例中，孔洞56a 和56b具有實質上相同的弧長。孔洞56a和56b的弧長均在大約45度到大約90度的范圍內。在特定實施例中，孔洞56a和56b的弧長均為約60度。在一個實施例中，孔洞56a和56b中的一個或多個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之間的環形區域中的布置，可影響球形接頭10的相對剛度和對荷載的響應。例如，如果孔洞56a和56b的位置移動約90度(如圖5所示)，孔洞56a和56b將提供相對較低剛度的區域，允許中心部分60響應側向荷載(即，實質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，增加球形接頭的相對剛度。這樣造成添加更多的彈性材料，從而增加中心部分60相對于安裝部分50運動的阻力。相反地，可以通過增加孔洞尺寸或孔洞弧長，降低球形接頭的相對剛度。這樣造成移除彈性材料，從而減少中心部分60相對于安裝部分50運動的阻力。此外，可以通過替換具有相對較高彈性模量(elastic modulus)的彈性材料，提高球形接頭的相對剛度，這提供對作用在中心部分60的力相對較大的阻力。相反地，可以通過替換具有相對較低彈性模量的彈性材料，降低球形接頭的相對剛度，這提供對作用在中心部分60的力相對較小的阻力。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之間的環形區域中的布置，影響接頭對車輪上下運動的相對剛度和響應。例如， 相信沿從球形接頭中心延伸至車輪的軸W設置彈性材料52 (如圖3和圖4所示)，相比于沿軸W設置有孔洞56a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車輪上下運動的相對剛度。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特性， 將影響球形接頭對車輪上下運動的剛度和響應。在上述方式中，適當地改變彈性材料的用量、彈性材料的類型和彈性材料的布置， 提供了“調節”球形接頭對施加的荷載的動態響應的方法。
應當理解，上述對本發明各種實施例的描述，僅用于舉例說明。因此，在此公開的各種結構和操作特征可以做出大量修改，這些修改都不偏離權利要求所限定的本發明的范圍。
權利要求
1.一種車輛，其特征在于，包含與副車架聯接的前端下控制臂，該臂具有用于接附在車輛轉向節上的部分；以及將臂聯接至副車架的球形接頭，該接頭實質上位于轉向節接附部分的側面，該接頭具有實質上垂直于臂相對于副車架旋轉的軸的中心軸。
2.根據權利要求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、用于在開口內固定中心部分的彈性部分。
3.根據權利要求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；位于開口內的中心部分；置于安裝部分和中心部分之間、用于在開口內固定中心部分的彈性部分；以及至少一個在彈性部分中形成的孔洞。
5.根據權利要求4所述的球形接頭，其特征在于，所述至少一個孔洞由安裝部分延伸至中心部分。
6.根據權利要求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.根據權利要求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孔洞的對面。
8.根據權利要求4所述的球形接頭，其特征在于，所述至少一個孔洞沿約45度到約90 度范圍的弧長延伸。
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。球形接頭具有實質上垂直于包括第一中心軸的平面的第二中心軸。
文檔編號B62D7/00GK102310884SQ201110185348
公開日2012年1月11日 申請日期2011年7月1日 優先權日2010年7月7日
發明者卡納克·桑德拉番迪安, 史蒂夫·S·艾倫, 史蒂文·C·霍普森 申請人:福特全球技術公司