CN109249770A - 一种汽车摆臂 - Google Patents

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Abstract

一种汽车摆臂，万向球头安装部、左衬套安装部下端的配重部的下端点以及右衬套安装部三者之间的两两连线构成一个边长为L的等边三角形，且三者分别位于该等边三角形的端点，将摆臂的整体结构设计成等边三角形的结构，合理的分布载荷，防止应力集中引起的承载能力弱且易磨损。

Description

一种汽车摆臂
技术领域
本发明涉及汽车零部件技术领域，特别涉及一种汽车摆臂。
背景技术
悬架***是现代汽车上重要的总成，对汽车行驶的平顺性和操作稳定性有很大影响。摆臂作为汽车悬架***的导向和传力元件，作用在车轮和车架之间用来传递力和力扭的零件，摆臂分别通过球铰或者衬套把车轮和车身弹性地连接在一起，可以用来缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，同时起到保证车轮按一定轨迹运动的作用。
但是，现今市场上的大多数汽车用摆臂呈C字形结构(参见图1)，普遍存在着重量大，刚度低，承载能力弱等缺点，且控制臂的一体化程度低，橡胶衬套与摆臂的结合度不高，这些都给汽车的运行带来了很大的隐患。
且现有的摆臂在车体运动过程中，摆臂易出现应力集中，其强度和耐久性差，而且，安装轴的轴向沿整车X方向，需用支架对右衬套进行固定，从而增加了控制臂总成的重量，此外，由于安装轴的轴向沿整车X方向，左衬套和右衬套摆动角度较大易于磨损，需要定期进行更换，增加了维修成本，上述问题均亟需解决。
所以，如何设计一种结构可靠且轻量化的汽车摆臂，成为我们当前要解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种汽车摆臂，以克服传统结构中的重量大刚度低，应力集中且承载能力弱以及无法减震缓冲等弊端。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一、通过有限元分析软件计算，将摆臂的整体结构设计成等边三角形的结构，合理的分布载荷，防止应力集中引起的承载能力弱且易磨损，万向球头安装部、左衬套安装部下端的配重部的下端点以及右衬套安装部三者之间的两两连线构成一个边长为L的等边三角形，且三者分别位于该等边三角形的端点，万向球头安装部，设于所述摆臂本体的上侧部分的一端，以容纳并安装万向球头；左衬套安装部，设于万向球头安装部的下方并位于所述摆臂本体的下侧部分，以容纳左衬套并安装，左衬套安装部的下端还具有配重部；
右衬套安装部，设于万向球头安装部的下方并位于所述摆臂本体的中侧部分的另一端，所述右衬套安装部被构造成容纳并安装右衬套，并保持所述右衬套的轴向对应着车辆高度方向而设置；所述左衬套安装部对所述左衬套的安装，以及所述右衬套安装部对所述右衬套的安装，且所述左衬套的轴线和所述右衬套的轴线垂直设置；
二、万向球头安装部与左衬套安装部下端的配重部的下端点所在的边的中间点部分设置有操作孔，以便于安装汽车摆臂，所述操作孔与万向球头安装部之间采用半径为R1的圆弧过渡，所述半径为R1的过渡圆弧的圆心在所述三角形的内侧，摆臂本***于所述操作孔与右衬套安装部之间的部分还设置有第一定位孔，且所述操作孔与第一定位孔之间还设置有凹陷部，所述凹陷部与右衬套安装部之间采用采用半径为R2圆弧过渡，所述半径为R2的渡圆弧的圆心在所述三角形的内侧，操作孔和第一定位孔以及圆弧过渡结构的设置方便安装，且减轻了摆臂的整体的重量，
三、所述凹陷部的中间部分焊接有消除应力并能够缓冲的加强材料，所述加强材料为三层结构，两侧为硬质金属板，两层金属板中间硫化固定有橡胶结构，所述左衬套安装部和左衬套之间，以及所述右衬套安装部和所述右衬套之间，采用过盈配合；万向球头安装部和所述万向球头之间为压装配合。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为现有技术中的汽车摆臂的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的汽车摆臂的结构示意图；
图3为本发明实施例所述的汽车摆臂中加强材料的结构示意图。
附图标记说明：
1-万向球头安装部，2-左衬套安装部，3-右衬套安装部，4-操作孔，5-第一定位孔，R1/R2-过渡圆弧的半径，L-等边三角形的边长。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图2-3，通过有限元分析软件计算，并结合静动力平衡的方法构建一个自平衡的力系，设{F}为所有节点以(fx,fy,fz,mx,my,mz)分量组成的节点外载荷向量，为所有节点加速度分量组成的节点加速度向量，用有限元方法构造的静动力学平衡方程为：
式中：[M]——质量矩阵；[N]——结构矩阵，提出所有参数变量后剩下的常数矩阵；ρ——材料体积质量，kg/m3；Ω——结构体积，m3。求解上式可得到各节点上为了维持平衡所需的节点加速度，进而得到各节点的惯性力，把节点的惯性力作为外力再加到有限元的节点上，则可以构造一个自平衡力系，计算中不必太强调边界条件,从而将摆臂的整体结构设计成等边三角形的结构，合理的分布载荷，防止应力集中引起的承载能力弱且易磨损，该汽车摆臂包括，摆臂本体；万向球头安装部1，设于所述摆臂本体的上侧部分的一端，以容纳并安装万向球头；左衬套安装部2，设于万向球头安装部1的下方并位于所述摆臂本体的下侧部分，以容纳左衬套并安装，左衬套安装部的下端还具有配重部，配重部整体呈微弯曲状，其将摆臂的整体重心设置在等边三角形的中心，从而达到载荷均布；右衬套安装部3，设于万向球头安装部1的下方并位于所述摆臂本体的中侧部分的另一端，所述右衬套安装部被构造成容纳并安装右衬套，并保持所述右衬套的轴向对应着车辆高度方向而设置；
万向球头安装部1、左衬套安装部2下端的配重部的下端点以及右衬套安装部3三者之间的两两连线构成一个边长为L的等边三角形，且三者分别位于该等边三角形的端点，所述控制臂体1为弧形体，
所述左衬套安装部对所述左衬套的安装，以及所述右衬套安装部对所述右衬套的安装，且所述左衬套的轴线和所述右衬套的轴线垂直设置。
进一步的，万向球头安装部与左衬套安装部下端的配重部的下端点所在的边的中间点部分设置有操作孔4，以便于安装汽车摆臂；摆臂本***于所述操作孔4与右衬套安装部3之间的部分还设置有第一定位孔5，且所述操作孔4与第一定位孔5之间还设置有凹陷部，上述孔和凹陷部减少控制臂体重量的同时，还节省了材料；
进一步的，所述凹陷部的中间部分焊接有消除应力并能够缓冲的加强材料，所述加强材料为三层结构，两侧为硬质金属板，两层金属板中间硫化固定有橡胶结构，通过橡胶结构的缓冲作用，避免了车体震动时对汽车摆臂的影响，提高了乘坐车体的舒适度和稳定性，并提升了汽车NVH方面的性能。
进一步的，所述操作孔4与万向球头安装部1之间采用半径为R1的圆弧过渡，所述半径为R1的过渡圆弧的圆心在所述三角形的内侧；所述凹陷部与右衬套安装部3之间采用采用半径为R2圆弧过渡，所述半径为R2的渡圆弧的圆心在所述三角形的内侧，从而提升了整体的抗疲劳性能。
安装时，所述左衬套安装部2和左衬套之间，以及所述右衬套安装部3和所述右衬套之间，采用过盈配合；万向球头安装部1和所述万向球头之间为压装配合。
进一步的，所述汽车摆臂和加强材料的两侧均采用一体化冲压成型钢板，利用一体化冲压工艺，实现摆臂的轻量化，降低了非悬挂质量，能够提高车辆的操纵稳定性和乘坐舒适性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种汽车摆臂，其特征在于，所述摆臂包括：
摆臂本体；
万向球头安装部(1)，设于所述摆臂本体的上侧部分的一端，以容纳并安装万向球头；
左衬套安装部(2)，设于万向球头安装部(1)的下方并位于所述摆臂本体的下侧部分，以容纳左衬套并安装，左衬套安装部的下端还具有配重部；
右衬套安装部(3)，设于万向球头安装部(1)的下方并位于所述摆臂本体的中侧部分的另一端，所述右衬套安装部被构造成容纳并安装右衬套，并保持所述右衬套的轴向对应着车辆高度方向而设置；
万向球头安装部(1)、左衬套安装部(2)下端的配重部的下端点以及右衬套安装部(3)三者之间的两两连线构成一个边长为L的等边三角形，且三者分别位于该等边三角形的端点。
2.根据权利要求1所述的汽车摆臂，其特征在于：所述左衬套安装部对所述左衬套的安装，以及所述右衬套安装部对所述右衬套的安装，且所述左衬套的轴线和所述右衬套的轴线垂直设置。
3.根据权利要求1所述的汽车摆臂，其特征在于：万向球头安装部与左衬套安装部下端的配重部的下端点所在的边的中间点部分设置有操作孔(4)，以便于安装汽车摆臂。
4.根据权利要求3所述的汽车摆臂，其特征在于：所述操作孔(4)与万向球头安装部(1)之间采用半径为R1的圆弧过渡。
5.根据权利要求4所述的汽车摆臂，其特征在于：所述半径为R1的过渡圆弧的圆心在所述三角形的内侧。
6.根据权利要求3所述的汽车摆臂，其特征在于：摆臂本***于所述操作孔(4)与右衬套安装部(3)之间的部分还设置有第一定位孔(5)，且所述操作孔(4)与第一定位孔(5)之间还设置有凹陷部。
7.根据权利要求6所述的汽车摆臂，其特征在于：所述凹陷部的中间部分焊接有消除应力并能够缓冲的加强材料。
8.根据权利要求7所述的汽车摆臂，其特征在于：所述加强材料为三层结构，两侧为硬质金属板，两层金属板中间硫化固定有橡胶结构。
9.根据权利要求6述的汽车摆臂，其特征在于：所述凹陷部与右衬套安装部(3)之间采用采用半径为R2圆弧过渡，所述半径为R2的渡圆弧的圆心在所述三角形的内侧。
10.据权利要求1-9中任一项所述的汽车摆臂，其特征在于：所述左衬套安装部(2)和左衬套之间，以及所述右衬套安装部(3)和所述右衬套之间，采用过盈配合；万向球头安装部(1)和所述万向球头之间为压装配合。
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Denomination of invention: Automobile swing arm

Effective date of registration: 20220107

Granted publication date: 20190716

Pledgee: Zhejiang Shaoxing Ruifeng Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Keyan sub branch

Pledgor: SOMIC AUTOMOTIVE COMPONENTS Co.,Ltd.

Registration number: Y2022330000023