CN202827035U - 整体滚珠花键副可伸缩导向杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种整体滚珠花键副可伸缩导向杆，包括橡胶衬套、花键轴连杆、卡簧、O型密封圈、滚珠、滚珠保持架、花键轴套连杆、防尘罩，所述花键轴连杆设有绕周向均匀分布的若干条外滚道，滚道横截面为圆弧型；所述花键轴套连杆设有绕周向均匀分布的、与外滚道相同数量和形状的内滚道，且内滚道与外滚道满足相应的配合关系；所述滚珠保持架为筒形，设有绕周向均匀分布的滚珠安装孔，滚珠与滚珠保持架装配后分别与花键轴连杆和花键轴套连杆装配形成整体式滚珠花键副。本实用新型结构简单，便于布置，可用于汽车前、后独立悬架及其他做定直线平移运动的机械结构之中。

Description

整体滚珠花键副可伸缩导向杆

技术领域

本实用新型涉及汽车悬架系统以及其他定直线平移运动结构中的导向杆领域，具体来说，为一种整体滚珠花键副可伸缩导向杆。

背景技术

悬架是保证车轮或者车桥与汽车承载系统（车架或者承载式车身）之间具有弹性联系并能够传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车在行驶过程中车身位置等有关装置的总称。一般悬架主要由弹性元件、减震装置和导向机构三部分组成。在有些情况下，某一零部件兼起两种或者三种作用，比如钢板弹簧兼起弹性元件和导向机构的作用。其中导向机构的功能是确保车轮与车身或车架之间所有的力和力矩可靠传递，并决定车轮相对于车身或车架的位移特性。导向机构决定了车轮跳动时的运动轨迹和车轮定位参数的变化情况，以及汽车前后侧倾中心和纵倾中心的位置，在很大程度上影响了整车的操纵稳定性和抗纵倾能力。

根据导向机构的特点，汽车悬架主要可以分为非独立悬架和独立悬架两大类。非独立悬架的典型特征在于左右车轮之间由一刚性梁或者非断开式的车桥联接，当单边车轮跳动时，直接影响到另一侧车轮。非独立悬架系统的平稳性与舒适性较差，但同时又具有造价低、承载力大的特点，目前部分小型轿车的后悬架与货车、大客车配备这种悬架系统。独立悬架的结构特点是两侧的车轮单独地通过弹性悬架与车身或车架联接，车桥做成断开式。因此，独立悬架有以下优点独立悬架具有以下优点：①两侧车轮可以单独运动互不影响，提高操控性；②减小了非簧载质量，有利于汽车的平顺性；③采用断开式车桥，可以降低发动机位置，降低整车重心；④车轮运动空间较大，可以降低悬架刚度，改善平顺性。以上优点使独立悬架被广泛地应用在现代汽车上，特别是轿车的转向轮都普遍采用了独立悬架，为了提高行驶安全性，越来越多的高级轿车的后悬也采用了独立悬架。

悬架性能的差异方面，导向机构占很大因素，而导向机构的运动规律直接影响车轮定位参数的变化。尽管悬架的结构各不相同，但其最终目的都是通过各种设计使得前轮定位参数在运动过程中的变化合理且尽量小。目前，在汽车上应用最广泛的独立悬架主要有：麦弗逊式悬架、双横臂独立悬架、和多连杆独立悬架。总的来说，当前最经济适用、性价比最高的前独立悬架是麦弗逊式；能做高性能调校和匹配的悬挂是多连杆和双横臂式；结构最复杂、实现功能最多的是多连杆式悬架。

目前常规的独立悬架虽然在功能上都能够满足悬架设计要求，但是当车轮跳动时，车轮定位参数均会变化。在实际应用中，车轮任何定位参数的变化都会对汽车操纵稳定性或者其他方面性能产生不利影响，比如轮距的变化会导致汽车直线行驶能力下降，同时还造成滚动阻力增大和对转向系统的影响；车轮外倾角的变化会导致轮胎异常磨损。麦弗逊悬架在车轮上下跳动时，其减振器下支点随着横摆臂摆动，主销轴线的斜角随之变化，因此其车轮定位参数在悬架运动时有较大的变化。双叉臂式悬架通过合理设计上下横臂，可以使车轮和主销参数变化不大；但由于受导向机构运动原理的限制，不能从根本上解决部分定位参数变化过大的问题。多连杆悬架运动轨迹在理论及实际上都是复杂的空间曲线，使得车轮定位参数在车轮上下跳动过程中的变化情况要比传统的麦弗逊悬架和双横臂悬架等更恶劣；而且悬架调校和匹配的难度大，其运动和动力性能对结构参数非常敏感，如果匹配不当，车轮定位参数的变化范围会很大。

如何设计独立悬架的导向机构，使得车轮跳动时能够保证其定位参数基本不变，这是悬架结构创新设计中的一个重点和难点。传统的独立悬架导向杆不具有可自动伸缩位移补偿功能，万向集团和清华大学曾联合提出一种能够用于汽车悬架的直线导引机构，参见【1.张杰,赵景山,资小林,王建宜.一种弹性多连杆直线导引独立悬架[P].中国专利：CN201110218599.2，2012-02-22.】、【2.张杰,赵景山,资小林,刘向.一种具有直线运动伸缩补偿功能的3-RRR机构[P].中国专利：CN201110215810.5，2011-12-21.】。上述专利【1】中悬架的导向杆均为弹性杆，其导向机构沿着车轮纵向的刚度较差，导向机构上下跳动到极限位置时，弹性杆可能产生运动突变；并且对于导向杆复合材料的弹性、强度和韧性都要求很高；【2】中悬架支链均为RRR运动链，其沿垂直于RRR运动链所确定的平面的方向刚度较差，并且铰链运动副很多，结构复杂。因此需要寻求更为实用的可实现自动伸缩功能的悬架导向杆。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述存在的不足，而提供一种结构简单，便于布置，可用于汽车前、后独立悬架及其他做定直线平移运动的机械结构之中的整体滚珠花键副可伸缩导向杆。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的，它包括橡胶衬套、花键轴连杆、卡簧、O型密封圈、滚珠、滚珠保持架、花键轴套连杆、防尘罩，所述花键轴连杆设有绕周向均匀分布的若干条外滚道，滚道横截面为圆弧型；所述花键轴套连杆设有绕周向均匀分布的、与外滚道相同数量和形状的内滚道，且内滚道与外滚道满足相应的配合关系；所述滚珠保持架为筒形，设有绕周向均匀分布的滚珠安装孔，滚珠与滚珠保持架装配后分别与花键轴连杆和花键轴套连杆装配形成整体式滚珠花键副。

作为优选，所述的两个O型密封圈并排安装在花键轴套连杆的外侧。

作为优选，所述的滚珠保持架上设置有以防止工作时滚珠滑出掉落的卡簧。

作为优选，所述的防尘罩两端分别安装在花键轴连杆和花键轴套连杆上。

作为优选，所述的花键轴套连杆的一个连接端头设有销孔，并通过橡胶衬套和螺栓与车身进行联接装配；所述的花键轴连杆一个连接端头设有销孔，并通过橡胶衬套和螺栓与转向节进行联接装配。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：可应用于车辆前后独立悬架，通过特定的布置，实现车轮的外倾角、主销内倾角和后倾角、车轮前束（后束）、左右轮距以及前后轴距等定位参数，在车轮上下跳动过程中基本保持不变，从而有效降低了轮胎的磨损，并能够有效地提高汽车的操纵稳定性、行驶平顺性以及乘坐的舒适性；由于采用了整体式的滚珠花键副，导向杆结构简单紧凑，滚珠花键副磨损后可以方便更换，提高了可伸缩式悬架导向杆的工作寿命以及实用性。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种整体滚珠花键副可伸缩导向杆的结构示意图。

图2是该种导向杆装配于多连杆直线平移式悬架之中的示意图。

图3是该种导向杆采用滚柱花键副的结构示意图。

附图中的标号分别为：1-橡胶衬套；2-花键轴连杆；3-卡簧；4-O型密封圈；5-滚珠；6-滚珠保持架；7-花键轴套连杆；8-防尘罩；9-转向节；10-车身；11-上侧第一条悬架支链；12-下侧第一条悬架支链；13-下侧第二条悬架支链；14-上侧第二条悬架支链；15-滚柱花键轴连杆；16-滚柱花键轴套连杆；17-滚柱；18-滚柱保持架。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做详细的介绍：如附图1所示，本实用新型包括两个橡胶衬套1、花键轴连杆2、卡簧3、两个O型密封圈4、滚珠5、滚珠保持架6、花键轴套连杆7、防尘罩8。花键轴连杆2设有绕周向均匀分布的4条外滚道，数量可为3、4、6等，滚道横截面为圆弧型。所述花键轴套连杆7设有绕周向均匀分布的、与外滚道相同数量和形状的内滚道，且内滚道与外滚道满足相应的配合关系；滚珠保持架6为筒形，设有绕周向均匀分布的滚珠安装孔，滚珠5与滚珠保持架6装配后分别与花键轴连杆2和花键轴套连杆7装配形成整体式滚珠花键副。卡簧3用于以防止工作时滚珠滑出掉落。两个O型密封圈4并排安装在花键轴套连杆7的外侧，其作用是防止滚道内润滑脂溢出和外界灰尘、水渍等进入滚道降低滚道使用寿命。防尘罩8的两端分别安装在花键轴连杆2和花键轴套连杆7上，作为二级防尘、防水和防腐蚀装置。

整体滚珠花键副导向杆的装配顺序为：①将橡胶衬套1分别与花键轴连杆2和花键轴套连杆7采用过盈装配；②将滚珠5与滚珠保持架6装配为整体，按照对应关系放进花键轴套连杆7内，然后安装卡簧3和O型密封圈4；③将花键轴连杆2按照对应关系插入花键轴套连杆7，形成只具有一个沿轴向移动自由度的滚珠花键副；④安装防尘罩8，并分别与花键轴连杆2和花键轴套连杆7采用卡箍固定。

图2是该种导向杆装配于多连杆直线平移式悬架之中的示意图，整体滚珠花键副导向杆的两个连接端头设有销孔，可以分别通过橡胶衬套1和螺栓与转向节9、车身10进行联接装配。

图3是整体滚珠花键副导向杆的实施例之二，采用滚柱17代替滚珠5，滚柱花键轴连杆15代替花键轴连杆2，滚柱花键轴套连杆16代替花键轴套连杆7，滚柱保持架18代替滚珠保持架6，相应花键轴连杆2和花键轴套连杆7的圆弧滚道改为了方形滚道，滚珠保持架6改为条形状。

如图2的四条悬架导向杆的过约束布置使得悬架系统仅具有一个自由度，其中四条悬架支链所在的铅垂平面非共面，且交线共线或者平行。为了提高悬架机构的构型稳定性和提高承载能力，其优选方案是：上侧第一条悬架支链11和下侧第一条悬架支链12所在的铅垂平面共面，上侧第二条悬架支链14和下侧第二条悬架支链13所在的铅垂平面共面，且两铅垂平面的夹角为90°。

因此，本实用新型所提供的整体滚珠花键副导向杆应用于悬架系统时，根据实际的悬架设计要求，通过特定的布置，可使的转向节及车轮只具有一个上下直线运动的自由度；从而实现车轮的定位参数在车轮上下跳动过程中基本保持不变，有效降低了轮胎的磨损，并能够有效地提高汽车的操纵稳定性、行驶平顺性以及乘坐的舒适性；并且采用整体滚珠花键副，导向杆结构简单，磨损后可以更换，提高了导向杆的工作寿命以及实用性。同时，本实用新型还可以应用于飞机的起落架，以及作为导向机构应用于任何需要做定直线平移运动的机械结构中。

Claims (5)

1.一种整体滚珠花键副可伸缩导向杆，其特征在于：包括橡胶衬套（1）、花键轴连杆（2）、卡簧（3）、O型密封圈（4）、滚珠（5）、滚珠保持架（6）、花键轴套连杆（7）、防尘罩（8），所述花键轴连杆（2）设有绕周向均匀分布的若干条外滚道，滚道横截面为圆弧型；所述花键轴套连杆（7）设有绕周向均匀分布的、与外滚道相同数量和形状的内滚道，且内滚道与外滚道满足相应的配合关系；所述滚珠保持架（6）为筒形，设有绕周向均匀分布的滚珠安装孔，滚珠（5）与滚珠保持架（6）装配后分别与花键轴连杆（2）和花键轴套连杆（7）装配形成整体式滚珠花键副。

2.根据权利要求1所述的整体滚珠花键副可伸缩导向杆，其特征在于：所述的两个O型密封圈（4）并排安装在花键轴套连杆（7）的外侧。

3.根据权利要求1所述的整体滚珠花键副可伸缩导向杆，其特征在于：所述的滚珠保持架（6）上设置有以防止工作时滚珠（5）滑出掉落的卡簧（3）。

4.根据权利要求1所述的整体滚珠花键副可伸缩导向杆，其特征在于：所述的防尘罩（8）两端分别安装在花键轴连杆（2）和花键轴套连杆（7）上。

5.根据权利要求1所述的整体滚珠花键副可伸缩导向杆，其特征在于：所述的花键轴套连杆（7）的一个连接端头设有销孔，并通过橡胶衬套（1）和螺栓与车身（10）进行联接装配；所述的花键轴连杆（2）一个连接端头设有销孔，并通过橡胶衬套（1）和螺栓与转向节（9）进行联接装配。

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