一种汽车球销与转向节连接结构

赵小峰,李春良

(1.长城汽车股份有限公司技术中心，河北保定 071000;2.河北省汽车工程研究中心，河北保定 071000)

一种汽车球销与转向节连接结构

一种汽车球销与转向节连接结构

赵小峰1,2,李春良1,2

(1.长城汽车股份有限公司技术中心，河北保定 071000;2.河北省汽车工程研究中心，河北保定 071000)

汽车球销与转向节连接方式设计不合理，会造球销从转向节球销安装孔中脱出，影响行车安全，增加转向节加工成本，提高维修成本。提供一种汽车球销与转向节连接结构，提高了行车安全性，降低了转向节的加工成本和维修成本。

球销；转向节；连接结构

0 引言

悬挂系统是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，降低震动频率，保证汽车能平顺地行驶。在悬挂系统中，球销总成连接摆臂与转向节[1]，其作用至关重要，它不仅承载整车重力、传递力矩，同时通过自身球铰结构满足车轮转向作用。

1 现有连接结构存在的问题

现有的摆臂球销与转向节连接结构如图1所示,但这种结构存在以下问题：

(1) 球销与转向节靠锥面配合，通过开槽螺母将球销与转向节锁紧，开槽螺母开槽处对准球销销孔，用锁销(或开口销)穿过球销销孔，将锁销卡到螺母开槽部位，此种连接结构防止开槽螺母松动。但在装配过程中，球销锥面涂有防锈油，导致球销表面摩擦因数降低，在球销受到较大的冲击时，球心位置上下移动，影响四轮参数；同时球销销孔上下移动，到达一定程度时锁销(或开口销)无法卡住开槽螺母，导致球销从转向节球销孔脱出，严重影响行车安全；

(2) 在整车运动过程中，球销与转向节固定，但球销上的防尘套与转向节球销孔下平面发生相对运动[2]，这对转向节与防尘套接触面粗糙度有较高的要求，而转向节表面加工困难，加工成本高；

(3) 转向节在多次维修拆装后锥孔变大，造成球销球心点上移，严重影响四轮参数和锁销(或开口销)锁紧螺母的功能，造成转向节报废。

图1 球销与转向节连接方式

为解决以上问题，作者提出了一种新型汽车球销与转向节连接方式。

2 工作原理

该汽车球销与转向节连接方式如图2所示，此球销与转向节连接机构由转向节1、开槽螺母2、锁销(或开口销)3、球销4、锥套5、防尘套6组成。

图2 球销与转向节连接方式

球销4分别穿过转向节1、锥套5通过开槽螺母2锁紧。球销4的销孔与开槽螺母2的开槽对正，将锁销(或开口销)3从开槽螺母2的开槽、球销4的销孔穿出，防止在整车运动时开槽螺母与球销发生相对运动，避免开槽螺母从球销上脱出而导致转向节、开槽螺母、球销和锥套连接成失效。

球销4的外锥面与锥套5的内锥面配合，装配结构如图3所示，在开槽螺母2的锁紧力矩下，球销4与锥套5紧密配合，此时防尘套6的上唇口部位与锥套5的下平面紧密贴合实现密封作用。球销4的外锥面与转向节1的内锥面配合，同时锥套5的外锥面与转向节1的内锥面配合，在开槽螺母2的锁紧力矩下，由于锥套5的锥角角度大，球销轴向方向的力一部分被分解到径向方向，球销对衬套的轴向力小，进而减小球销的轴向移动，避免了整车四轮参数不合格和球销从转向节球销孔中脱出问题。其次由于锥套5属于回旋体小零部件，加工工艺受局限小，平面部分(与防尘套6配合部位)的高精度要求可通过多种机加方式获得，有很好的经济效益。

图3 装配结构图

3 设计注意事项

球销与转向节之间增加锥套，需要注意以下事项：

(1)锥套外锥面与转向节内锥面接触，锥套内锥面与球销外锥面接触，转向节内锥面与球销外锥面接触，外锥面锥角必须大于任何与之配合的内锥面锥角，以确保锥面大端接触；

(2)硬度方面，球销硬度大于锥套硬度，锥套硬度大于转向节硬度；

(3)锥套与防尘套上唇口配合的下端面粗糙度要小于Ra2.5 μm，否则防尘套有被磨伤的风险，造成球销内油脂漏出。

4 结束语

详细介绍了一种汽车球销与转向节连接结构。此种连接结构增加了锥套，降低了外部因素对装配的影响，有效防止了因球销在转向节球销孔内上下窜动导致球销从转向节上脱出，提高了行车安全性；由于转向节与衬套直接接触，而不与球销防尘套接触，可降低转向节衬套贴合面粗糙度要求，同时降低了加工成本；因为衬套与转向节接触面积比现有结构球销与转向节的接触面积大[3]，衬套材质比转向节材质硬度高，故不存在锥孔变大现象，降低了转向节的更换频率，降低了维修成本，提高了转向节的经济效益。

[1]刘杰,郭聪兰.基于Abaqus的转向节转向球销装配变形的有限元分析[J].科技创新与应用,2015(18)：60.

[2]唐正北,王忠海.汽车球销设计研究[J].科技创新与应用,2012(25):25.

[3]林巨广,倪翔.制动器球销压装机的研制[J].机械设计与制造,2014(2):103.

LIN J G,NI X.The Development of the Ball Stud Press for Brake[J].Machinery Design & Manufacture,2014(2):103.

AKindofStructureofBallPinConnectedtotheKnuckle

ZHAO Xiaofeng1,2，LI Chunliang1,2

(1.Research & Development Center of Great Wall Motor Company, Baoding Hebei 071000,China;2.Automotive Engineering Technical Center of Hebei, Baoding Hebei 071000,China)

If the structure of ball pin connected to the knuckle is unreasonable, the ball pin will out from the knuckle ball pin mounting holes, which influences the vehicle safety. Unreasonable design will increase knuckle processing costs and maintenance cost. A kind of structure of ball pin connected to the knuckle was provided, in order to improve the driving safety, reduce knuckle processing costs and maintenance cost.

Ball pin; Knuckle; Connected structure

2016-10-31

赵小峰(1984—)，男，硕士，研究方向为汽车底盘设计。E-mail:2501009876@qq.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.08.023

U463.33

B

1674-1986(2017)08-091-02