一種汽車球銷與轉向節連接結構

趙小峰,李春良

(1.長城汽車股份有限公司技術中心，河北保定 071000;2.河北省汽車工程研究中心，河北保定 071000)

一種汽車球銷與轉向節連接結構

一種汽車球銷與轉向節連接結構

趙小峰1,2,李春良1,2

(1.長城汽車股份有限公司技術中心，河北保定 071000;2.河北省汽車工程研究中心，河北保定 071000)

汽車球銷與轉向節連接方式設計不合理，會造球銷從轉向節球銷安裝孔中脫出，影響行車安全，增加轉向節加工成本，提高維修成本。提供一種汽車球銷與轉向節連接結構，提高了行車安全性，降低了轉向節的加工成本和維修成本。

球銷；轉向節；連接結構

0 引言

懸掛系統是汽車的車架與車橋或車輪之間的一切傳力連接裝置的總稱，其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力扭，緩沖由不平路面傳給車架或車身的沖擊力，降低震動頻率，保證汽車能平順地行駛。在懸掛系統中，球銷總成連接擺臂與轉向節[1]，其作用至關重要，它不僅承載整車重力、傳遞力矩，同時通過自身球鉸結構滿足車輪轉向作用。

1 現有連接結構存在的問題

現有的擺臂球銷與轉向節連接結構如圖1所示,但這種結構存在以下問題：

(1) 球銷與轉向節靠錐面配合，通過開槽螺母將球銷與轉向節鎖緊，開槽螺母開槽處對準球銷銷孔，用鎖銷(或開口銷)穿過球銷銷孔，將鎖銷卡到螺母開槽部位，此種連接結構防止開槽螺母松動。但在裝配過程中，球銷錐面涂有防銹油，導致球銷表面摩擦因數降低，在球銷受到較大的沖擊時，球心位置上下移動，影響四輪參數；同時球銷銷孔上下移動，到達一定程度時鎖銷(或開口銷)無法卡住開槽螺母，導致球銷從轉向節球銷孔脫出，嚴重影響行車安全；

(2) 在整車運動過程中，球銷與轉向節固定，但球銷上的防塵套與轉向節球銷孔下平面發生相對運動[2]，這對轉向節與防塵套接觸面粗糙度有較高的要求，而轉向節表面加工困難，加工成本高；

(3) 轉向節在多次維修拆裝后錐孔變大，造成球銷球心點上移，嚴重影響四輪參數和鎖銷(或開口銷)鎖緊螺母的功能，造成轉向節報廢。

圖1 球銷與轉向節連接方式

為解決以上問題，作者提出了一種新型汽車球銷與轉向節連接方式。

2 工作原理

該汽車球銷與轉向節連接方式如圖2所示，此球銷與轉向節連接機構由轉向節1、開槽螺母2、鎖銷(或開口銷)3、球銷4、錐套5、防塵套6組成。

圖2 球銷與轉向節連接方式

球銷4分別穿過轉向節1、錐套5通過開槽螺母2鎖緊。球銷4的銷孔與開槽螺母2的開槽對正，將鎖銷(或開口銷)3從開槽螺母2的開槽、球銷4的銷孔穿出，防止在整車運動時開槽螺母與球銷發生相對運動，避免開槽螺母從球銷上脫出而導致轉向節、開槽螺母、球銷和錐套連接成失效。

球銷4的外錐面與錐套5的內錐面配合，裝配結構如圖3所示，在開槽螺母2的鎖緊力矩下，球銷4與錐套5緊密配合，此時防塵套6的上唇口部位與錐套5的下平面緊密貼合實現密封作用。球銷4的外錐面與轉向節1的內錐面配合，同時錐套5的外錐面與轉向節1的內錐面配合，在開槽螺母2的鎖緊力矩下，由于錐套5的錐角角度大，球銷軸向方向的力一部分被分解到徑向方向，球銷對襯套的軸向力小，進而減小球銷的軸向移動，避免了整車四輪參數不合格和球銷從轉向節球銷孔中脫出問題。其次由于錐套5屬于回旋體小零部件，加工工藝受局限小，平面部分(與防塵套6配合部位)的高精度要求可通過多種機加方式獲得，有很好的經濟效益。

圖3 裝配結構圖

3 設計注意事項

球銷與轉向節之間增加錐套，需要注意以下事項：

(1)錐套外錐面與轉向節內錐面接觸，錐套內錐面與球銷外錐面接觸，轉向節內錐面與球銷外錐面接觸，外錐面錐角必須大于任何與之配合的內錐面錐角，以確保錐面大端接觸；

(2)硬度方面，球銷硬度大于錐套硬度，錐套硬度大于轉向節硬度；

(3)錐套與防塵套上唇口配合的下端面粗糙度要小于Ra2.5 μm，否則防塵套有被磨傷的風險，造成球銷內油脂漏出。

4 結束語

詳細介紹了一種汽車球銷與轉向節連接結構。此種連接結構增加了錐套，降低了外部因素對裝配的影響，有效防止了因球銷在轉向節球銷孔內上下竄動導致球銷從轉向節上脫出，提高了行車安全性；由于轉向節與襯套直接接觸，而不與球銷防塵套接觸，可降低轉向節襯套貼合面粗糙度要求，同時降低了加工成本；因為襯套與轉向節接觸面積比現有結構球銷與轉向節的接觸面積大[3]，襯套材質比轉向節材質硬度高，故不存在錐孔變大現象，降低了轉向節的更換頻率，降低了維修成本，提高了轉向節的經濟效益。

[1]劉杰,郭聰蘭.基于Abaqus的轉向節轉向球銷裝配變形的有限元分析[J].科技創新與應用,2015(18)：60.

[2]唐正北,王忠海.汽車球銷設計研究[J].科技創新與應用,2012(25):25.

[3]林巨廣,倪翔.制動器球銷壓裝機的研制[J].機械設計與制造,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

趙小峰(1984—)，男，碩士，研究方向為汽車底盤設計。E-mail:2501009876@qq.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.08.023

U463.33

B

1674-1986(2017)08-091-02