CN201353990Y - 一种轿车控制臂及稳定杆用橡胶衬套 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种轿车控制臂及稳定杆用橡胶衬套，包括有金属内套管，其特征在于所述的金属内套管周围硫化粘接有橡胶弹性体衬套，所述的橡胶弹性体衬套上、下两端分别有环形沟槽，上、下端的环形沟槽的外侧有环边，所述上端的环形沟槽外侧的环边内硫化固定有金属内垫圈，所述的金属内套管两端分别装配有中间开孔的金属垫片。通过在橡胶弹性体衬套内部添加金属内垫圈，两端面装配垫片，这样在不提高径向刚度条件下来增加轴向及偏转刚度，一定条件下解决了乘坐舒适性及操控稳定性对橡胶衬套刚度分别有不同要求之间的矛盾，提高了整个的操控性和稳定性，使驾驶更加舒适。

Description

一种轿车控制臂及稳定杆用橡胶衬套

技术领域

本实用新型涉及一种轿车用悬架***减振件，特别是一种轿车控制臂及稳定杆用橡胶衬套。

背景技术

驾乘舒适性是轿车最重要的使用性能之一。舒适性与车身的固有振动特性有关，而车身的固有振动特性又与悬架的特性有关。所以，汽车悬架是保证乘坐舒适性的重要部件。同时，汽车悬架作为车架(车身)与车轴(或车轮)之间作连接的传力机件，又是保证汽车行驶安全的重要部件。而在用来传递纵向力，侧向力及力矩的上下摆臂等叉形钢架、转向稳定杆等刚性件之间起柔性连接的就是控制臂橡胶衬套和稳定杆橡胶衬套。他们共同保证车轮相对于车架(或车身)有确定的相对运动规律。为了提高轿车的舒适性，现在的轿车悬架的垂直刚度值设计的较低，用通俗话来讲就是很“软”，这样虽然乘坐舒适了，但轿车在转弯时，由于离心力的作用会产生较大的车身倾斜角，这就直接影响到操纵的稳定性。为了改善这一状态，轿车在前后悬架增添了横向稳定杆，当车身倾斜时，两侧悬架变形不等，横向稳定杆就会起到类似杠杆作用，使左右两边的弹簧变形接近一致，以减少车身的倾斜和振动，提高轿车行驶的稳定性。而这些刚性部件就是通过橡胶衬套来达到柔性连接的，包括控制臂衬套和稳定杆衬套。这些不同刚度和形状要求的衬套与整个悬架***共同完成了减振和操控的功效。

实用新型内容

本实用新型所要达到的目的是提供一种兼顾轿车适应不同路况，能提高整车的操控性和驾乘舒适性，并能提高整车性能的轿车控制臂及稳定杆用橡胶衬套。

为了达到上述的目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种轿车控制臂及稳定杆用橡胶衬套，包括有金属内套管，其特征在于所述的金属内套管周围硫化粘接有橡胶弹性体衬套，所述的橡胶弹性体衬套上、下两端分别有环形沟槽，上、下端的环形沟槽的外侧有环边，所述上端的环形沟槽外侧的环边内硫化固定有金属内垫圈，所述的金属内套管两端分别装配有中间开孔的金属垫片。

所述的一种轿车控制臂及稳定杆用橡胶衬套，其特征在于：所述的金属垫片的开孔内边缘连接有环形边沿，所述的环形边沿外壁与金属内套管的内壁插接配合。

所述的一种轿车控制臂及稳定杆用橡胶衬套，其特征在于：所述的金属内套管选用的材料为GB20精密钢管。

所述的一种轿车控制臂及稳定杆用橡胶衬套，其特征在于：所述的橡胶弹性体衬套采用的材料为天然橡胶，硬度为邵氏硬度60±5Hs。

通过在橡胶衬套内部添加金属内垫圈，两端面装配垫片，这样在不提高径向刚度条件下来增加轴向及偏转刚度，一定条件下解决了乘坐舒适性及操控稳定性对橡胶衬套刚度分别有不同要求之间的矛盾，提高了整个的操控性和稳定性，使驾驶更加舒适。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

具体实施方式

一种轿车控制臂及稳定杆用橡胶衬套，包括有金属内套管1，所述的金属内套管1周围硫化粘接有橡胶弹性体衬套4，所述的橡胶弹性体衬套4上、下两端分别有环形沟槽5、6，上、下端的环形沟槽5、6的外侧有环边，所述上端的环形沟槽外侧的环边内硫化固定有金属内垫圈2，所述的金属内套管1两端分别装配有中间开孔的金属垫片3。

1、金属内套管的设计：

1)内套材料选择：根据内套轴向承受105KN，永久变形不大于总长的0.2％的条件，第一：内套材料需要保证一定的屈服强度，以满足压变要求；第二：考虑到105KN的受力变形，设计时需增加内套管的承压面。选定在内套管两端压装3mm厚的耐磨垫片。由于衬套内孔需通过M12螺栓与车身连接，考虑到利于装配和保证垫片的装配强度，内套管内孔最小通过处设计在φ14，这样初步给定内套管内径为φ17，外径φ25，根据《汽车用螺栓紧固件拧紧力矩规范》GB3677-84中提供的螺栓连接产生预紧力P0，在M＝K*P0*d/1000中代入：M＝拧紧扭距，客户装配时为240N.m，K＝拧紧扭距系数，取平均值0.284，d＝螺纹直径，M12螺栓取10.376mm，计算得出P0＝81.44*1000N。内套管截面积S＝3.14*(25²-17²)/4＝263.76mm²，内套管内压力P＝P0/S＝81.44/263.76*1000＝308.8MPa。从优质碳素结构钢管GB3639-2000查得GB20钢力学性能σs≈400MPa，考虑到强度性能及市场易采购，选定内套材料为20精密钢管，符合设计要求。

2)内套强度验证：

根据Δ1/L＝F/(G*S)校核设计要求：轴向加载105KN，长度永久变形≤0.2％。Δ1/L为压缩比(设计要求为内套永久变形不超过总长的0.2％)；F为压力(设计要求为105KN)；G＝材料压缩强度(20钢压缩强度为230Gpa)；S＝截面积，S＝3.14*(25²-17²)/4＝263.76mm²。

Δ1/L＝105/(230*S)＝105/60664.8＝0.00173＝0.173％＜0.2％。

根据以上校核确定将内套管尺寸确定为：25*17*64。

2、产品设计：

为满足性能要求，可以从橡胶材料及产品结构两个方面来调整，具体到所设计的产品，由于已经规定了橡胶硬度，所以调整橡胶体外形结构是设计的关键所在。

现在对产品设计进行简单综述；

装配要求：橡胶面不能超过内套管端面，控制臂装配孔尺寸φ59.1±0.5，高度48±0.5，与车身连接的空间尺寸70±0.35；

性能要求：径向静刚度2100N/mm，其余方向根据整车调校实测。

确定外径B：

根据基本形状对产品进行初步计算分析，确定原始尺寸，计算公式如下：

$k_{r-1}=\frac{\mathrm{\πL}(E_a+G)}{\ln \left(\frac{B}{A}\right)}$

式中，E_a为表观弹性模量，计算公式为：

E_a＝(4+0.56ks²)G

式中，k和s为与硬度和几何形状有关的系数，可由如下公式计算得到。

k＝10.7-0.098Hs $s=\frac{L}{(A+B)\ln \left(\frac{B}{A}\right)}$

代入数据得到产品外径的基础数据，由于产品装入控制臂后，胶体会产生压缩伸长(橡胶压缩后体积不变)，所以橡胶压入面设计带沟槽形式，以抵消胶体受压产生的轴向伸长。根据初步设计结构开模试制产品并试验验证。通过调整外径的压缩量来匹配径向刚度。由于要求衬套在保持较低的径向刚度的前提下得到较大的轴向和偏转刚度，所以设计时在橡胶体一端植入金属垫圈，并与橡胶一体硫化，解决了在不提高径向刚度前提下，使轴向及偏转刚度得到显著提高，反映在悬架***中，就是在一定条件下兼顾了舒适性和架乘稳定性(易于操控)之间的矛盾。同时，由于零件在悬架***中，在不同的路况及操控下轴向会承受较大载荷冲击，设计时在零件成型后在内套两端装配强度比内套高一等级的国标45钢材料来增加承压面积，从而降低内套的单位承压面。对内套起一定保护作用的前提下，同时也提高了轴向刚度。基于前下控制臂大衬套的设计，衍生出了Solstice Roadster跑车悬架***的其余控制臂衬套零件和前后稳定杆衬套及卡箍的设计。

Claims (4)

1、一种轿车控制臂及稳定杆用橡胶衬套，包括有金属内套管，其特征在于所述的金属内套管周围硫化粘接有橡胶弹性体衬套，所述的橡胶弹性体衬套上、下两端分别有环形沟槽，上、下端的环形沟槽的外侧有环边，所述上端的环形沟槽外侧的环边内硫化固定有金属内垫圈，所述的金属内套管两端分别装配有中间开孔的金属垫片。

2、如权利要求1所述的一种轿车控制臂及稳定杆用橡胶衬套，其特征在于：所述的金属垫片的开孔内边缘连接有环形边沿，所述的环形边沿外壁与金属内套管的内壁插接配合。

3、如权利要求1所述的一种轿车控制臂及稳定杆用橡胶衬套，其特征在于：所述的金属内套管选用的材料为GB20精密钢管。

4、如权利要求1所述的一种轿车控制臂及稳定杆用橡胶衬套，其特征在于：所述的橡胶弹性体衬套采用的材料为天然橡胶，硬度为邵氏硬度60±5Hs。

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