一種控制臂總成的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種控制臂總成，應用于車輛的獨立懸架結構，其中，包括呈V字形狀的兩個連接臂和分別設置在所述兩個連接臂的端部的三個球鉸結構，所述兩個連接臂各有一個端部共同連接在所述三個球鉸結構中的第一球鉸結構，所述兩個連接臂各自的另一個端部分別連接所述三個球鉸結構中的第二球鉸結構和第三球鉸結構，所述第一球鉸結構用于連接所述車輛的車橋輪邊轉向節(jié)，所述第二球鉸結構和第三球鉸結構用于連接所述車輛的車架。本實用新型能夠盡量避免輪胎在上下跳動以及輪胎轉向過程中與懸架及車架的運動干涉，而且可以采用更長的控制臂結構，減小控制臂在輪胎跳動時的擺角，減小控制臂的優(yōu)化難度，改善控制臂的受力狀況。
【專利說明】一種控制臂總成

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及工程機械領域，尤其涉及一種控制臂總成。

【背景技術】
[0002] 在工程車輛中，懸架是保證車輪或車橋與整車承載系統(tǒng)（車架或承載式車身）之 間具有彈性聯(lián)系，并且能夠傳遞載荷、緩和沖擊、衰減振動以及調整整車行駛中的車身位置 等有關裝置的總稱。在懸架的幾種類型中，獨立懸架的左右車輪沒有直接相互的影響，懸架 所受到并傳遞給車身的沖擊載荷較小，利于提高整車的行駛平順性和輪胎的接地性能，也 可以減少車身的傾斜和振動。從獨立懸架的結構來說，主要包括導向機構、阻尼元件和彈性 元件，其中導向機構決定了車輪跳動時的運動軌跡和車輪定位參數(shù)的變化，以及整車前后 側傾中心和縱傾中心的位置，在很大程度上影響整車的操縱穩(wěn)定性和抗側傾、縱傾能力；阻 尼元件用于吸收懸架垂直振動的能量，并轉化為熱能耗散掉，使振動迅速縮減；彈性元件主 要用于緩和沖擊。
[0003] 如圖1、2所示，為一種現(xiàn)有的雙橫臂獨立懸架的結構示意圖，這種雙橫臂獨立懸 架被廣泛應用在轎車前輪上，其上下兩個擺臂不等長，從圖上可以看到，上橫臂組件a2和 下橫臂組件a3呈V字形，一端通過上軸套體a8和下軸套體a9安裝在車輪alO輪組的轉向 節(jié)上，另一端通過雙橫臂連接支架a7安裝在車架a4下方的驅動橋a6上，而且上橫臂組件 a2較下橫臂組件a3要短，當汽車車輪上下運動時，上臂比下臂運動弧度小，使得輪胎上部 輕微的內外移動，而底部影響較小，有利于減少輪胎磨損，提高汽車行駛平順性和方向穩(wěn)定 性。
[0004] 油氣彈簧al布置在上橫臂組件a2上，而上橫臂組件a2的一端連接雙橫臂連接支 架a7,其中部與油氣彈簧al的下方鉸接，而油氣彈簧al的上端通過油氣彈簧上支架a5連 接到車架a4上。
[0005] 對于現(xiàn)有的雙橫臂獨立懸架來說，由于上橫臂組件、上軸套體及連接銷軸所構成 的組件在輪胎跳動過程中，上橫臂與輪轂連接的轉動副為銷軸與上橫臂組件、上軸套體構 成，因而上橫臂與輪轂連接的等效長度為上橫臂在圖2內的投影距離。而由于上軸套體的 存在，使上橫臂的長度減短，進而輪胎在跳動同樣的行程時，上橫臂擺角增大，使得上下橫 臂優(yōu)化的難度增大；另一方面，上橫臂長度的減小還會使上橫臂受力增加。除此之外，現(xiàn)有 的雙橫臂獨立懸架還存在上橫臂組件與其他部件之間的干涉問題。 實用新型內容
[0006] 本實用新型的目的是提出一種控制臂總成，能夠改善控制臂的受力情況和與其它 部件之間的干涉問題。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種控制臂總成，應用于車輛的獨立懸架結 構，其中，包括呈V字形狀的兩個連接臂和分別設置在所述兩個連接臂的端部的三個球鉸 結構，所述兩個連接臂各有一個端部共同連接在所述三個球鉸結構中的第一球鉸結構，所 述兩個連接臂各自的另一個端部分別連接所述三個球鉸結構中的第二球鉸結構和第三球 鉸結構，所述第一球鉸結構用于連接所述車輛的車橋輪邊轉向節(jié)，所述第二球鉸結構和第 三球鉸結構用于連接所述車輛的車架。
[0008] 進一步的，所述第一球鉸結構包括相互配合的第一球鉸連接球頭和第一球鉸外 殼，所述第一球鉸外殼具有與所述第一球鉸連接球頭一端的球頭部分配合的球形內腔和供 所述第一球鉸連接球頭另一端的連接桿部分穿過的第一通孔，所述第一球鉸連接球頭的球 頭部分設置在所述第一球鉸外殼的球形內腔中，所述第一球鉸連接球頭的連接桿部分從所 述第一通孔穿出，并與所述車輛的車橋輪邊轉向節(jié)連接。
[0009] 進一步的，在所述控制臂總成作為所述車輛的獨立懸架結構中的上橫臂的狀態(tài) 下，所述第一球鉸外殼上固定連接有彈性及阻尼元件安裝支座，用于安裝所述彈性及阻尼 元件。
[0010] 進一步的，所述第一球鉸外殼與所述彈性及阻尼元件安裝支座通過軸孔過盈配合 和螺栓連接方式固定連接，或者通過焊接方式固定連接，或者一體制造形成固定連接。
[0011] 進一步的，所述兩個連接臂各有一個端部共同固定連接在所述第一球鉸外殼上， 形成剛性V字形狀。
[0012] 進一步的，所述第二球鉸結構包括相互配合的第二球鉸連接球頭和第二球鉸外 殼，所述第二球鉸外殼具有與所述第二球鉸連接球頭位于中間位置的球頭部分配合的球形 內腔和供所述第二球鉸連接球頭兩端的連接桿部分穿過的第二通孔，所述第二球鉸連接球 頭的球頭部分設置在所述第二球鉸外殼的球形內腔中，所述第二球鉸連接球頭的連接桿部 分分別從所述第二通孔穿出，并與所述車輛的車架直接或間接地連接；
[0013] 所述第三球鉸結構包括相互配合的第三球鉸連接球頭和第三球鉸外殼，所述第三 球鉸外殼具有與所述第三球鉸連接球頭位于中間位置的球頭部分配合的球形內腔和供所 述第三球鉸連接球頭兩端的連接桿部分穿過的第三通孔，所述第三球鉸連接球頭的球頭部 分設置在所述第三球鉸外殼的球形內腔中，所述第三球鉸連接球頭的連接桿部分分別從所 述第三通孔穿出，并與所述車輛的車架直接或間接地連接。
[0014] 進一步的，所述兩個連接臂各自的另一個端部分別固定連接在所述第二球鉸外殼 和第三球鉸外殼上。
[0015] 進一步的，所述第一球鉸連接球頭的球頭部分的球心到所述第二球鉸連接球頭和 第三球鉸連接球頭的球頭部分的球心連線的垂線與所述車輛的車橋軸線重合。
[0016] 進一步的，所述第二球鉸連接球頭和第三球鉸連接球頭的連接桿部分在初始位置 下的軸線分別與對應的控制臂的軸線呈第一預設角度。
[0017] 進一步的，所述第一預設角度為90°。
[0018] 進一步的，所述兩個連接臂的軸線與所述第一球鉸結構的徑向橫截面之間分別呈 第二預設角度和第三預設角度。
[0019] 進一步的，所述第二預設角度的取值范圍為[-30°?30° ]，所述第三預設角度 的取值范圍為[-30°?30° ]。
[0020] 基于上述技術方案，本實用新型的控制臂總成在兩個呈V字形狀的控制臂的端部 采用了三個球鉸結構來分別連接車輛的車橋輪邊轉向節(jié)和車架，車橋輪邊轉向節(jié)所連接的 球鉸可以避免輪胎在上下跳動以及輪胎轉向過程中與懸架的運動干涉，而且相比于現(xiàn)有技 術中采用兩個轉動副的結構來解決輪胎轉向和跳動的問題，本實用新型采用球副的結構能 夠減少軸套體所占用的空間，從而可以采用更長的控制臂結構，減小控制臂在輪胎跳動時 的擺角，減小控制臂的優(yōu)化難度，還可以改善控制臂的受力狀況；另一方面，連接車架的兩 個球鉸結構可以避免控制臂在上下跳動過程中與車架的運動干涉。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分， 本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當 限定。在附圖中：
[0022] 圖1、2為一種現(xiàn)有的雙橫臂獨立懸架在不同視角下的結構示意圖。
[0023] 圖3為本實用新型控制臂總成的一實施例的結構示意圖。
[0024] 圖4為本實用新型控制臂總成實施例中第一球鉸結構和彈性及阻尼元件安裝支 座的安裝示意圖。
[0025] 圖5為本實用新型控制臂總成實施例中控制臂及球鉸在俯視視角下的位置及角 度關系不意圖。
[0026] 圖6為本實用新型控制臂總成實施例中控制臂及球鉸在正視視角下的位置及角 度關系不意圖。

【具體實施方式】
[0027] 下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
[0028] 如圖3所示，為本實用新型控制臂總成的一實施例的結構示意圖。本實施例中的 控制臂總成可以應用于車輛的獨立懸架結構，例如作為上橫臂總成或者下橫臂總成。其中， 控制臂總成包括呈V字形狀的兩個連接臂1、2和分別設置在兩個連接臂1、2的端部的三個 球鉸結構3、4、5,兩個連接臂1、2各有一個端部共同連接在第一球鉸結構3上，而兩個連接 臂1、2各自的另一個端部分別連接第二球鉸結構4和第三球鉸結構5。在這三個球鉸結構 中，第一球鉸結構3用于連接車輛的車橋輪邊轉向節(jié)，而第二球鉸結構4和第三球鉸結構5 用于連接車輛的車架。
[0029] 以圖2所示的上橫臂組件與車橋輪邊轉向節(jié)的配合關系來看，現(xiàn)有的上橫臂組件 采用了兩個轉動副的配合結構，分別是上橫臂與組件與上軸套體形成的轉動副和上軸套體 與轉向節(jié)形成的轉動副，這種雙轉動副的結構需要占用一定的空間，也會影響到上橫臂組 件的長度。而從圖3的本實施例可以看到，控制臂總成如果作為懸架系統(tǒng)的上橫臂，其與車 橋輪邊轉向節(jié)的配合為球副的配合結構，不僅能夠避免輪胎在上下跳動以及輪胎轉向過程 中與懸架的運動干涉的問題，而且還節(jié)省了橫向上的空間，在設計上可以實現(xiàn)更長的控制 臂結構，進而減小控制臂在輪胎跳動時的擺角，減小控制臂的優(yōu)化難度，改善控制臂的受力 狀況。
[0030] 圖2所示的上橫臂組件的V字形頂部的兩個端點也是采用轉動副的配合結構連接 在雙橫臂連接支架上，這種結構在上橫臂上下跳動時容易發(fā)生與車架的運動干涉，而從圖3 的本實施例可以看到，控制臂連接車架的端部均采用的是球鉸結構，形成球副的配合結構， 因此可以較好的解決控制臂在上下跳動過程中與車架的運動干涉的問題。
[0031] 下面，圖4示出了第一球鉸結構的一種具體實現(xiàn)結構實例，結合圖3,該第一球鉸 結構3包括相互配合的第一球鉸連接球頭和第一球鉸外殼31，第一球鉸外殼31具有與第一 球鉸連接球頭一端的球頭部分33配合的球形內腔和供第一球鉸連接球頭另一端的連接桿 部分32穿過的第一通孔，第一球鉸連接球頭的球頭部分33設置在第一球鉸外殼31的球形 內腔中，第一球鉸連接球頭的連接桿部分32從第一通孔穿出，并與車輛的車橋輪邊轉向節(jié) 連接。
[0032] 球頭部分33可以在第一球鉸外殼31的球形內腔中轉動，而第一球鉸外殼31上 的第一通孔的孔徑要大于連接桿部分32,從而使得第一球鉸連接頭除了能夠繞軸線轉動以 夕卜，還可以繞軸線擺動，且擺角的范圍由第一球鉸連接球頭與第一通孔的尺寸關系確定，擺 動范圍是以球頭部分中心為起點的錐面。
[0033] 本實施例中的控制臂總成可以作為懸架結構中的上橫臂組件使用，也可以作為下 橫臂組件使用，相應的彈性及阻尼元件的設置位置有所不同。對于控制臂總成作為車輛的 獨立懸架結構中的上橫臂時，可以在第一球鉸外殼31上固定連接一彈性及阻尼元件安裝 支座6,該彈性及阻尼元件安裝支座6用來安裝彈性及阻尼元件。
[0034] 與圖2所示的現(xiàn)有懸架結構相比，彈性及阻尼元件的一端可以安裝在更靠近轉向 節(jié)的位置，最大程度的遠離車架的位置，從而減少發(fā)生干涉的可能。另一方面，這種結構還 可以實現(xiàn)更大的懸架杠桿比，圖3中懸架杠桿比基本為1，而懸架杠桿比越大，彈性及阻尼 元件就可以更有效的發(fā)揮作用，這樣在滿足側傾剛度的要求下，不需要采用初始剛度較高 的彈性及阻尼元件，從而提高了車輛的行駛平穩(wěn)性。
[0035] 第一球鉸外殼31可以與彈性及阻尼元件安裝支座6通過軸孔過盈配合和螺栓連 接方式（即圖4中示出的采用螺栓61進行連接的形式）固定連接。除此之外，還可以采取 其它的固定連接方式，例如焊接方式或者一體制造等。
[0036] 第一球鉸外殼31除了固定彈性及阻尼元件安裝支座6,兩個連接臂1、2各有一個 端部共同固定連接在該第一球鉸外殼31上，形成剛性V字形狀。
[0037] 從圖3中可以看到第二球鉸結構4和第三球鉸結構5可采用相同的結構形式，并 且區(qū)別于第一球鉸結構3,其中第二球鉸結構4包括相互配合的第二球鉸連接球頭42和第 二球鉸外殼41，第二球鉸外殼41具有與第二球鉸連接球頭位于中間位置的球頭部分（由于 被外殼包裹，所以圖中無法直接看到，能夠從圖中看到的是與球頭部分連接的連接桿部分） 配合的球形內腔和供第二球鉸連接球頭兩端的連接桿部分穿過的第二通孔，第二球鉸連接 球頭的球頭部分設置在第二球鉸外殼的球形內腔中，第二球鉸連接球頭的連接桿部分分別 從第二通孔穿出，并與車輛的車架直接或間接地連接。第二球鉸外殼上的第二通孔是相對 于球頭部分對稱的兩個通孔，而以球頭部分為中心兩邊分別有兩個軸線重合的連接桿穿過 這兩個通孔，使得第二球鉸連接球頭42能夠相對于第二球鉸外殼41轉動和擺動，轉動和擺 動方式可參考第一球鉸結構。
[0038] 第三球鉸結構包括相互配合的第三球鉸連接球頭52和第三球鉸外殼51，其他結 構均與第二球鉸結構相同，這里不再贅述。對于兩個連接臂1、2來說，其各自的另一個端部 分別固定連接在第二球鉸外殼41和第三球鉸外殼42上。
[0039] 圖5和圖6分別示出了控制臂總成在不同視角下的位置及角度關系，先以字母A、 B、C分別代表三個球鉸結構中球鉸連接球頭的球頭部分的球心，而字母D代表球心A到球 心B和C的連線的垂線的垂足，則AD的連線則與車輛的車橋軸線重合。這樣在控制臂總成 的設計上，可以根據設計需要選擇不同長度的控制臂和V字形夾角，只要使其AD連線與車 輛的車橋軸線重合即可。在第二球鉸連接球頭42和第三球鉸連接球頭52的連接桿部分的 軸線，在初始位置時可以分別與對應的控制臂的軸線呈一個預設角度，即第一預設角度，例 如將第一預設角度設置為圖5中的90度。在其他的實施例中，也可以設置成其他的角度， 這主要是根據懸架結構的連接方式進行確定的。
[0040] 在控制臂總成所應用的雙橫臂懸架的優(yōu)化設計上，兩個連接臂的軸線與所述第一 球鉸結構的徑向橫截面之間分別呈第二預設角度φ和第三預設角度θ。而第二預設角度 φ和第三預設角度θ的設置可根據懸架定位參數(shù)的優(yōu)化情況以及抗制動抗點頭的功能需 求來確定，一般可取[-30°?30° ]的范圍。
[0041] 最后應當說明的是：以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限 制；盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當 理解：依然可以對本實用新型的【具體實施方式】進行修改或者對部分技術特征進行等同替 換；而不脫離本實用新型技術方案的精神，其均應涵蓋在本實用新型請求保護的技術方案 范圍當中。
【權利要求】
1. 一種控制臂總成，應用于車輛的獨立懸架結構，其特征在于，包括呈V字形狀的兩 個連接臂和分別設置在所述兩個連接臂的端部的三個球鉸結構，所述兩個連接臂各有一個 端部共同連接在所述三個球鉸結構中的第一球鉸結構，所述兩個連接臂各自的另一個端部 分別連接所述三個球鉸結構中的第二球鉸結構和第三球鉸結構，所述第一球鉸結構用于連 接所述車輛的車橋輪邊轉向節(jié)，所述第二球鉸結構和第三球鉸結構用于連接所述車輛的車 架。
2. 根據權利要求1所述的控制臂總成，其特征在于，所述第一球鉸結構包括相互配合 的第一球鉸連接球頭和第一球鉸外殼，所述第一球鉸外殼具有與所述第一球鉸連接球頭一 端的球頭部分配合的球形內腔和供所述第一球鉸連接球頭另一端的連接桿部分穿過的第 一通孔，所述第一球鉸連接球頭的球頭部分設置在所述第一球鉸外殼的球形內腔中，所述 第一球鉸連接球頭的連接桿部分從所述第一通孔穿出，并與所述車輛的車橋輪邊轉向節(jié)連 接。
3. 根據權利要求2所述的控制臂總成，其特征在于，在所述控制臂總成作為所述車輛 的獨立懸架結構中的上橫臂的狀態(tài)下，所述第一球鉸外殼上固定連接有彈性及阻尼元件安 裝支座，用于安裝所述彈性及阻尼元件。
4. 根據權利要求3所述的控制臂總成，其特征在于，所述第一球鉸外殼與所述彈性及 阻尼元件安裝支座通過軸孔過盈配合和螺栓連接方式固定連接，或者通過焊接方式固定連 接，或者一體制造形成固定連接。
5. 根據權利要求2所述的控制臂總成，其特征在于，所述兩個連接臂各有一個端部共 同固定連接在所述第一球鉸外殼上，形成剛性V字形狀。
6. 根據權利要求1所述的控制臂總成，其特征在于，所述第二球鉸結構包括相互配合 的第二球鉸連接球頭和第二球鉸外殼，所述第二球鉸外殼具有與所述第二球鉸連接球頭位 于中間位置的球頭部分配合的球形內腔和供所述第二球鉸連接球頭兩端的連接桿部分穿 過的第二通孔，所述第二球鉸連接球頭的球頭部分設置在所述第二球鉸外殼的球形內腔 中，所述第二球鉸連接球頭的連接桿部分分別從所述第二通孔穿出，并與所述車輛的車架 直接或間接地連接； 所述第三球鉸結構包括相互配合的第三球鉸連接球頭和第三球鉸外殼，所述第三球鉸 外殼具有與所述第三球鉸連接球頭位于中間位置的球頭部分配合的球形內腔和供所述第 三球鉸連接球頭兩端的連接桿部分穿過的第三通孔，所述第三球鉸連接球頭的球頭部分設 置在所述第三球鉸外殼的球形內腔中，所述第三球鉸連接球頭的連接桿部分分別從所述第 三通孔穿出，并與所述車輛的車架直接或間接地連接。
7. 根據權利要求6所述的控制臂總成，其特征在于，所述兩個連接臂各自的另一個端 部分別固定連接在所述第二球鉸外殼和第三球鉸外殼上。
8. 根據權利要求6所述的控制臂總成，其特征在于，所述第一球鉸連接球頭的球頭部 分的球心到所述第二球鉸連接球頭和第三球鉸連接球頭的球頭部分的球心連線的垂線與 所述車輛的車橋軸線重合。
9. 根據權利要求6所述的控制臂總成，其特征在于，所述第二球鉸連接球頭和第三球 鉸連接球頭的連接桿部分在初始位置下的軸線分別與對應的控制臂的軸線呈第一預設角 度。
10. 根據權利要求9所述的控制臂總成，其特征在于，所述第一預設角度為90°。
11. 根據權利要求1所述的控制臂總成，其特征在于，所述兩個連接臂的軸線與所述第 一球鉸結構的徑向橫截面之間分別呈第二預設角度和第三預設角度。
12. 根據權利要求11所述的控制臂總成，其特征在于，所述第二預設角度的取值范圍 為[-30°?30° ]，所述第三預設角度的取值范圍為[-30°?30° ]。
【文檔編號】B60G7/00GK204109719SQ201420459186
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年8月14日 優(yōu)先權日:2014年8月14日
【發(fā)明者】丁宏剛, 朱亞夫, 趙明安, 馬云旺, 鄒艷波 申請人:徐州重型機械有限公司