CN103465960B - 一种轻量化转向节 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻量化转向节，其包括适合与悬架系统连接的转向节骨架，设置在所述转向节骨架上的轮轴和制动耳朵，所述转向节骨架为表面镂空有图案的面板，所述轮轴垂直于所述面板设置；即在本发明中，所述转向节骨架不再是实心制造，而制成具有表面镂空的面板，在保证该转向节的强度的同时，具有重量轻，易于加工的特点，能够满足赛车领域轻量化的要求。

Description

一种轻量化转向节

技术领域

本发明涉及一种运用于汽车上的转向节，具体地说涉及一种适于赛车的轻量化转向节。

背景技术

转向节是汽车转向桥上的主要零件之一，能够使汽车稳定行驶并灵敏传递行驶方向，转向节的功用是承受汽车前部载荷，支承并带动前轮绕主销转动而使汽车转向。在汽车行驶状态下，它承受着多变的冲击载荷，是汽车上的关键零部件之一，具有很高的强度要求。因此，人们对转向节进行了大量的研究，便形成了当今社会上汽车中形形色色的转向节结构，不断提升汽车的性能。通常情况下，转向节会采用淬火的方式对其进行优化，然而表面淬火处理不易操作，淬火硬化层的性能并不能得到有效保证，转向节硬化层深度不好控制，硬化层深度增加，疲劳强度增加，但硬化层深度过深时表层是压应力，因而硬化层深度过大，疲劳强度反而下降，并使工件脆性增加。而硬化层深度浅则达不到效果，这就对转向节的性能产生了巨大的影响，尤其对汽车轮起支撑作用的轴杆影响更为巨大。

为了解决上述问题，中国专利文献CN103057590A公开了一种高强度汽车转向节，包括连接盘，所述连接盘一侧设有轴杆，另一侧设有两叉耳，在所述叉耳上分别设有销孔，所述轴杆表面设有渗碳强化层。即在上述专利文献所述的高强度转向节通过在转向节的轴杆表面设置渗碳强化层，来使得转向节成为硬度高，耐磨性能好，疲劳强度高，抗冲击负荷大的高强度转向节。

但上述专利文献所述的高强度转向节存在以下不足之处：该转向节采用实心制造而成，重量惊人，强度过剩、尺寸比较短小而且加工工艺过程比较复杂，只适用于汽车领域这样的大批量生产方式， 而不能满足赛车领域对于轻量化的要求，所谓轻量化就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，重量轻了，可以带来更好的操控性，发动机输出的动力能够产生更高的加速度，车辆轻，起步时加速性能更好，刹车时的制动距离更短。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中转向节为实心制造，重量大，加工工艺复杂，进而提供一种重量轻，易于加工，能满足赛车领域轻量化要求的轻量化转向节。

为解决上述技术问题，本发明的一种轻量化转向节，其包括适合与悬架系统连接的转向节骨架，设置在所述转向节骨架上的轮轴和制动耳朵，所述转向节骨架为表面镂空有图案的面板，所述轮轴垂直于所述面板设置。

所述制动耳朵设于所述转向节骨架的厚度方向上的侧壁上，且靠近所述轮轴设置。

所述制动耳朵与所述转向节骨架焊接固定。

所述转向节骨架的远离所述轮轴的一端，以及所述转向节骨架的中部均设有穿透所述面板厚度的叉臂连接孔，每个所述叉臂连接孔的侧壁上成型有穿透所述叉臂连接孔侧壁的螺栓孔，通过螺栓将插入所述叉臂连接孔内的所述悬架系统上的叉臂与所述转向节骨架连接。

所述叉臂连接孔设有两个，分别设置在所述面板远离所述轮轴的一端，以及所述面板的中部。

所述面板远离所述轮轴的一端上还设有一个固定连接孔，所述固定连接孔的侧壁上成型有穿透所述固定连接孔侧壁的螺栓孔，通过螺栓将插入所述固定连接孔内的所述悬架系统上的连杆与所述转向节骨架连接。

所述螺栓孔内都套有用于增强耐磨性的螺栓孔套。

所述转向节骨架包括倒梯形面板部分和长方形面板部分，所述轮轴设于所长方形面板部分上。

所述轮轴设置在所述长方形面板部分未与所述倒梯形面板部分相连的一端端部处。

所述转向节骨架和所述轮轴为一体成型。

所述图案为若干三角形构成，且分别成型在所述转向节骨架1的正面、背面以及两侧面。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

（1）在本发明中，所述转向节骨架为表面镂空有图案的面板，所述轮轴垂直于所述面板设置，即在本发明中，所述转向节骨架成型为面板型，使得所述转向节骨架结构简单，容易制作，且便于在该面板型的所述转向节骨架上加工出镂空图案，因此具有该所述转向节骨架的转向节，在保证该转向节的强度的同时，具有重量轻，易于加工制作的特点，能够满足赛车领域轻量化的要求。

（2）在本发明中，所述转向节骨架包括倒梯形面板部分和长方形面板部分，所述轮轴设于所长方形面板部分上，从而该转向节既能顺利与悬架系统进行连接，又能满足该转向节下部要安装车轮的要求，使得车轮在行驶过程中不断的绕所述轮轴转动。

（3）在本发明中，所述图案为若干三角形构成，且分别成型在所述转向节骨架的正面、背面以及两侧面；即在所述转向节骨架上设有三角形镂空，采用三角形镂空可以产生很多斜拉结构，使得整体结构去强度较大，而且三角形具有稳定性，采用三角形镂空结构可以在保证强度的前提下使得该转向节的质量最小。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1  是本发明所述的轻量化转向节的示意图；

图2  是本发明所述的轻量化转向节的正视图；

图3  是现有技术中的转向节示意图；

图中附图标记表示为：1-转向节骨架；11-轮轴；12-制动耳朵；13-叉臂连接孔；14-螺栓孔；15--固定连接孔。

具体实施方式

以下将结合附图，使用以下实施例对本发明进行进一步阐述。

如图1-2所示，本实施例所述的一种轻量化转向节，其包括适合与悬架系统连接的转向节骨架1，设置在所述转向节骨架1上的轮轴11和制动耳朵12，所述转向节骨架1为表面镂空有图案的面板，所述轮轴11垂直于所述面板设置；即在本实施例中，所述转向节骨架1不再是实心制造，而制成具有表面镂空的面板，所述转向节骨架成型为面板型，使得所述转向节骨架结构简单，容易制作，且便于在该面板型的所述转向节骨架上加工出镂空图案，因此具有该所述转向节骨架的转向节，在保证该转向节的强度的同时，具有重量轻，易于加工制作的特点，能够满足赛车领域轻量化的要求，作为优选的实施方式，在本实施例中，所述转向节骨架1采用高强度材料制成，如航空铝材、钛合金、碳纤维、镁合金等，使得该转向节的质量大大降低，而强度依然能够满足赛车领域的使用要求。

所述制动耳朵12设于所述转向节骨架1的厚度方向上的侧壁上，且靠近所述轮轴11设置；所述制动耳朵12与所述转向节骨架1焊接固定；使用时，所述轮轴11对车轮进行固定，使得车轮在行驶的过程中不断的绕所述轮轴11转动，所述制动耳朵12与制动钳相连，在车辆制动的情况下，制动力通过所述制动耳朵12传递给车轮，使得车辆减速或者停车。

在上述实施例的基础上，本实施例中，所述转向节骨架1的远离所述轮轴11的一端，以及所述转向节骨架1的中部均设有穿透所述面板厚度的叉臂连接孔13，每个所述叉臂连接孔13的侧壁上成型有穿透所述叉臂连接孔13侧壁的螺栓孔14，通过螺栓将插入所述叉臂连接孔13内的所述悬架系统上的叉臂与所述转向节骨架1连接；即在本实施例中，将所述叉臂连接孔13直接成型在所述转向节骨架1的面板上，而不是如现有技术，成型在所述转向节骨架1的一侧的延伸部上，如图3所示，从而使得该转向节的结构更为简单，更易于加工制作。作为优选的实施方式，所述叉臂连接孔13设有两个，分别设置在所述面板远离所述轮轴11的一端，以及所述面板的中部，且在本实施例中，两个所述叉臂连接孔13上的两个所述螺栓孔14形成了主销轴线，所述主销轴线主要用于车辆四轮定位中的调节过程，同时对车辆的行驶性能也有一定的影响；所述面板远离所述轮轴11的一端上还设有一个固定连接孔15，所述固定连接孔15的侧壁上成型有穿透所述固定连接孔15侧壁的螺栓孔14，通过螺栓将插入所述固定连接孔15内的所述悬架系统上的连杆与所述转向节骨架1连接，在本实施例中，所述螺栓孔14内都套有用于增强耐磨性的螺栓孔套。当本实施例所述的转向节用于前轮转动时，只需要通过所述主销轴线上的所述螺栓孔14将伸入两个所述叉臂连接孔13中的所述悬架系统的叉臂固定连接即可；当本实施例所述的转向节用于后轮则不需要转向，只需要将通过所述螺栓孔14将伸入两个所述叉臂连接孔13中的所述悬架系统的叉臂固定连接，同时将连杆与所述固定连接孔15固定相连，即可使得后轮和车架固定为一体，不可自由转动。

所述转向节骨架1包括倒梯形面板部分和长方形面板部分，使得该转向节在保证强度的情况下，尽量的减小体积和重量，实现该转向节最大程度上的轻量化，在实际使用过程中，可以根据实际需要对所述倒梯形面板部分和所述长方形面板部分的体积比进行调节。作为优选的实施方式，所述轮轴11设置在所述长方形面板部分未与所述倒梯形面板部分相连的一端端部处，且所述转向节骨架1和所述轮轴11为一体成型。

所述图案为若干三角形构成，且分别成型在所述转向节骨架1的正面、背面以及两侧面；即在所述转向节骨架1上设有三角形镂空；采用三角形镂空可以产生很多斜拉结构，使得整体结构去强度较大，而且三角形具有稳定性，采用三角形镂空结构可以在保证强度的前提下使得该转向节的质量最小；在本实施例中，在所述倒梯形面板部分的正面成型三个三角形镂空，且这三个三角形镂空都为等腰三角形镂空，且这三个三角形镂空整体关于所述倒梯形面板的轴线对称，其中两个三角形镂空底边靠近所述倒梯形面板部分的大端设计，另一个三角形镂空靠近所述倒梯形面板部分的小端设计，同时，所述倒梯形面板部分的侧面还成型有一个三角形镂空；所述长方形面板部分的正面和侧面都成型有四个三角形镂空，其中成型在所述长方形面板部分的正面的四个三角形在所述长方形面板部分的长度方向的中间位置形成对称。所述三角形镂空的所述内角都采用圆弧过渡，从而避免在加工过程中，因需要加工的内角过于尖锐而使得所述转向节骨架1产生裂缝或其他损伤，进而影响该转向节的使用强度和使用寿命。

上述实施例所述的转向节的关键部位采用数控铣削成型，总体加工工艺简单。具体加工过程如下：

首先对所述转向节骨架1进行铣削加工，加工出该转向节的大体形状，然后铣削加工出所述转向节骨架1侧面的三角形镂空，再加工出所述转向节骨架1上部倒梯形面板部分的镂空和所述转向节骨架1下部的长方形面板部分的三角形镂空，之后再加工出两个所述叉臂连接孔13、一个所述固定连接孔15以及一个所述轮轴11。在铣削加工完成之后，采用钻削加工，加工出所述转向节骨架1上三个所述螺栓孔14，然后将事先铣削加工好的所述制动耳朵12焊接到所述转向节骨架1的厚度方向的侧壁上，并靠近所述轮轴11设置，最后在螺栓孔14中套上螺栓孔套。由于转向节承受的载荷比较大，对强度的要求比较高，在完成了机械加工之后，还需要对该转向节进行去毛刺等后续处理，并仔细检查有无加工缺陷、裂纹、表面损伤等。在确定没有问题之后再对整个转向节进行热处理，使该转向节的力学性能进一步的提高，从而更好的满足该转向节的使用要求。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种轻量化转向节，其包括适合与悬架系统连接的转向节骨架（1），设置在所述转向节骨架（1）上的轮轴（11）和制动耳朵（12），其特征在于：所述转向节骨架（1）为表面镂空有图案的面板，所述轮轴（11）垂直于所述面板设置。

2.根据权利要求1所述的一种轻量化转向节，其特征在于：所述制动耳朵（12）设于所述转向节骨架（1）的厚度方向上的侧壁上，且靠近所述轮轴（11）设置。

3.根据权利要求2所述的一种轻量化转向节，其特征在于：所述制动耳朵（12）与所述转向节骨架（1）焊接固定。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种轻量化转向节，其特征在于：所述转向节骨架（1）的远离所述轮轴（11）的一端，以及所述转向节骨架（1）的中部均设有穿透所述面板厚度的叉臂连接孔（13），每个所述叉臂连接孔（13）的侧壁上成型有穿透所述叉臂连接孔（13）侧壁的螺栓孔（14），通过螺栓将插入所述叉臂连接孔（13）内的所述悬架系统上的叉臂与所述转向节骨架（1）连接。

5.根据权利要求4所述的一种轻量化转向节，其特征在于：所述叉臂连接孔（13）设有两个，分别设置在所述面板远离所述轮轴（11）的一端，以及所述面板的中部。

6.根据权利要求5所述的一种轻量化转向节，其特征在于：所述面板远离所述轮轴（11）的一端上还设有一个固定连接孔（15），所述固定连接孔（15）的侧壁上成型有穿透所述固定连接孔（15）侧壁的螺栓孔（14），通过螺栓将插入所述固定连接孔（15）内的所述悬架系统上的连杆与所述转向节骨架（1）连接。

7.根据权利要求6所述的一种轻量化转向节，其特征在于：所述螺栓孔（14）内都套有用于增强耐磨性的螺栓孔套。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的一种轻量化转向节，其特征在于：所述转向节骨架（1）包括倒梯形面板部分和长方形面板部分，所述轮轴（11）设于所长方形面板部分上。

9.根据权利要求8所述的一种轻量化转向节，其特征在于：所述轮轴（11）设置在所述长方形面板部分未与所述倒梯形面板部分相连的一端端部处。

10.根据权利要求9所述的一种轻量化转向节，其特征在于：所述转向节骨架（1）和所述轮轴（11）为一体成型。

11.根据权利要求8所述的一种轻量化转向节，其特征在于：所述图案为若干三角形构成，且分别成型在所述转向节骨架（1）的正面、背面以及两侧面。