一种兼容性的弹簧臂的制作方法

1.本技术涉及汽车零部件技术领域，具体涉及一种兼容性弹簧臂。


背景技术：

2.汽车后悬挂形式是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间的一切传力连接装置的总称，是影响汽车舒适型的重要参数之一。汽车悬架包括弹性元件，减振器和传力装置等三部分。
3.这三部分分别起缓冲，减振和力的传递作用。从轿车上来讲，弹性元件多指螺旋弹簧，它只承受垂直载荷，缓和及抑制不平路面对车体的冲击，具有占用空间小，质量小，无需润滑的优点，但由于本身没有摩擦而没有减振作用。减振器指液力减振器，是为了加速衰减车身的振动，它是悬架机构中最精密和复杂的机械件。传力装置是指车架的上下摆臂等叉形刚架、转向节等元件，用来传递纵向力，侧向力及力矩，并保证车轮相对于车架(或车身)有确定的相对运动规律。
4.后弹簧臂作为汽车底盘关键承重件，垂直方向连接后悬架弹簧，后减震器，侧向力方向连接后转向节，后副车架。承受路面纵向、侧向、垂向的的冲击。目前后弹簧臂普遍搭载后螺旋弹簧，本发明可以同时承载后螺旋弹簧、后空气弹簧，做通用化设计，有效的节省零部件数量，节省管理费用，设计开发费用。
5.弹簧臂基本上是刚性部件，设计用于支撑底盘上的车轮，并将其引导至一个或多个方向。通常具有两个转向端部，在其端部之间有一个弹簧分隔器，用于支撑弹簧、减震器或其他部件弹簧缓冲元件。弹簧臂应具有尽可能高的稳定性和刚度，尤其是高阻力力矩，同时增加重量和施工空间。弹簧臂大多由钢制成。
6.现有技术技术中的弹簧臂一般为冲压成型，顾名思义为一块板材经过冲压和其他加工方式得到，这种弹簧臂抵抗垂向力的效果比较明显，而抵抗扭力和侧向力的效果比较差。
7.一些新研发的技术方案会选择设计弹簧臂的侧壁的截面曲线使得弹簧臂的截面呈现ω型或者更独特的性质，以增强弹簧臂的侧向刚度和抗扭性能，但是这种设计结构较为复杂，加工十分困难，并且其提高的数值较小，效果不明显。
8.同时，目前弹簧臂仅适用于装配螺旋弹簧，如需装配空气弹簧，由于空气簧径向尺寸大，弹簧盘径向尺寸也需要加大，材料用量多，不利于轻量化，也不利于悬架系统周边零部件的布置及设计。传统后弹簧臂结构垂直方向刚度低，不利于振动的抑制，实施性较差。传统后弹簧臂结构侧向刚度低，车辆响应慢，不利于整车的操纵稳定性。


技术实现要素：

9.针对现有技术中存在的缺陷，本技术的目的在于提供一种兼容性弹簧臂，可以在不增大体积的情况下同时适配于螺旋弹簧和空气弹簧。
10.为达到以上目的，一方面，采取的技术方案是：
11.本技术提供一种兼容性弹簧臂，用以支持空气弹簧或者螺旋弹簧，其特征在于，包括：
12.臂身，其为船型，包括底面和两侧壁，顶部敞口，所述侧壁在长度方向上中部凸出而两端收缩，所述臂身的一端为u型连接于减震器总成，另一端连接于车身；
13.安装平面，其固定连接于臂身的顶面的中部，与部分臂身形成四面包围的结构；
14.定位孔，其设置于安装平面的中央，用于安装空气弹簧或者螺旋弹簧。
15.优选的，所述定位孔为椭圆形，其长轴方向与臂身的长度方向相同。
16.优选的，所述安装平面上还设置有防转孔，防转孔位于定位孔的长轴方向。
17.优选的，以臂身连接于车身的一端方向为前，连接于减震器总成的一端为后；
18.所述安装平面沿着臂身侧壁的顶面分别向前后方向延伸，其中朝向前方的为前向板，朝向后方的为后向板，所述后向板扣合于臂身的 u型一端，所述前向板扣合于臂身另一端。
19.优选的，所述前向板的内侧设置有加强板，加强板在车辆z向位置上比前向板低，且加强板和前向板之间圆滑过渡。
20.优选的，所述前向板顶面跨设有线束安装架，线束安装架中央设置有线束孔。
21.优选的，后向板朝向减振器总成的侧面和减振器总成之间的距离最小为8
‑
12mm。
22.优选的，所述臂身的底面宽度比顶部敞口的宽度小。
23.优选的，臂身底面开设有减重孔。
24.优选的，当用以支持螺旋弹簧时，还包括弹簧垫；
25.所述弹簧垫的底部与安装孔相匹配。
26.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
27.本技术的兼容性弹簧臂，由于设置了安装平面和安装孔，使得螺旋弹簧和空气弹簧均可以通过安装孔安装于安装平面顶面，同时利用了空气弹簧的底面平整稳定的特性，使得安装平面的尺寸仅需要大致与螺旋弹簧相当即可，尺寸更大的空气弹簧可以依靠其平整底面与弹簧臂保持相对稳定，不必过分增大体积，也相应省去了体积增大后的为了保持形态增加的加强筋等。
28.同时空气弹簧由于底面不完全被弹簧臂所搭载，在使用过程经常会产生一定的偏移，使得弹力方向与弹簧臂承载面的法线方向不完全一致，导致弹簧臂受到一定的扭矩和侧向力，这是现有技术中常见的单片冲压成型的弹簧臂难以抵抗的，而本技术将兼容性弹簧臂的截面形成四面围设的箱型结构，使得本技术的抗扭性能、垂向刚度和侧向刚度均远高于现有技术中的弹簧臂，使得本技术在不加大尺寸的情况下可以承载空气弹簧。
附图说明
29.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本技术中一个实施例的结构示意图。
31.图2为图1所示实施例另一个角度的结构示意图。
32.图3为本技术中另一个实施例的俯视图。
33.图4为图3沿a
‑
a面的剖视图。
34.图5为图1所示实施例安装空气弹簧时的结构示意图。
35.图6为图1所示实施例安装螺旋弹簧时的结构示意图。
36.附图标记：
37.1、臂身；11、底面；111、减重孔；12、侧壁；2、安装平面；21、防转孔；22、前向板；221、加强板；222、线束安装架；2221、线束孔；23、后向板；3、定位孔。
具体实施方式
38.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
39.本技术提供一种兼容性弹簧臂，包括臂身1、安装平面2和定位孔3。
40.所述臂身1的俯视角如图3所示，类似于一个船型，有底面11 和两侧壁12，其在长度方向上中部凸出而两端收缩，其中一端形成u 型结构供减震器总成连接，另一端收缩得更小以供连接于车身。上述臂身1的顶部为敞口，一般的实施例中，臂身1是单板冲压形成的，也存在通过其他机加工的形式成型的实施例，在本实施例以及后续实施例中将臂身1连接于车身的一端称之为前，臂身1连接于减震器总成的方向称之为后，臂身底面为下。传统后弹簧臂结构垂直方向刚度低，不利于振动的抑制，实施性较差，同时传统后弹簧臂结构侧向刚度低，车辆响应慢，不利于整车的操纵稳定性，而传统的后弹簧臂在需要安装空气弹簧时，需要增大尺寸以搭载空气弹簧，同时加大重量，而本实施中就完全避免了这一点。
41.通过臂身和安装平面的结合，形成类箱型结构，大幅度提高了抗弯以及抗扭的性能，使得本实施例可以在不大幅度增加尺寸和重量的情况下承载空气弹簧。
42.上述安装平面2设置在臂身1的开口处，一般而言仅需覆盖部分臂身1开口即可，最少的部分可如图3所示，仅有一个圆形将臂身1 向两侧膨胀的位置覆盖即可，安装平面2是用来放置弹簧的，一般臂身1的敞口具体敞开程度要根据即将安装平面2的尺寸决定，而安装平面2的尺寸是大致相当于欲将安装的螺旋弹簧的尺寸所决定的，并且在绝大多数情况下都小于与欲将安装的螺旋弹簧相同效果的空气弹簧。而传统后弹簧臂结构中，通常采用适用于装配螺旋弹簧，如需装配空气弹簧，由于空气簧径向尺寸大，弹簧盘径向尺寸也需要加大，材料用量多，不利于轻量化，也不利于悬架系统周边零部件的布置及设计。
43.本实施例中臂身1各面较为规则，可以直接冲压成型，而相应的现有技术中通常采用截面为折线型的侧壁12，形状近似于ω，有时侧壁12也有更多褶。
44.在安装平面2和臂身1连接安装完成以后形成了四面围设的盒装结构，可以有效的抵抗扭力以及侧向力，使得本技术可以抵抗空气弹簧带来的侧向力，也有利于降低噪声、提高舒适性及稳定性能。
45.而定位孔3是用于弹簧结构的安装的，设置在安装平面2的中央。传统技术中存在两种定位孔，当弹簧设置在弹簧臂的凹陷内时，定位孔设置在凹陷的底壁，当弹簧设置在弹簧臂的顶面时，定位孔设置在
46.nvh是噪声、振动与声振粗糙度(noise、vibration、harshness)的英文缩写，是衡量汽车制造质量的一个综合性问题，车辆的nvh问题是国际汽车业各大整车制造企业和零部件企业关注的问题之一，有统计资料显示，整车约有1/3的故障问题是和车辆的nvh问题有关系，而各大公司有近20％的研发费用消耗在解决车辆的nvh问题上。
47.在汽车结构中，两个部件之间相互摩擦构成摩擦副，参与摩擦的两个部件间交替地出现粘附和滑动现象，摩擦力产生相应变化的现象称为粘滑现象，在汽车的使用过程中，内外饰产生的摩擦异响问题均是由粘滑现象引起的，在本技术中，摩擦最突出的位置在于安装孔，常规的安装孔均是为圆形安装孔，而弹簧的安装部件会伸入安装孔内进行限位，而弹簧又恰好是圆柱形，在使用过程中也经常会被带动进行转动，从而造成了圆形安装孔的不断磨损发出噪声，产生nvh问题。
48.同时，发明人发现在弹簧运动导致的转动过程中，单次转动的幅度并不大，因此为了解决这一问题，在一些优选的实施例中，如图3 所示，定位孔3被设置成椭圆形，可以有效的限制弹簧的连接部件的转动，而弹簧本身的小幅度扭转变形在下一次运动时可以释放出来，并不会影响弹簧的功效，同时也提高了nvh效果。
49.同时发明人进一步的研究发现，弹簧虽然在设置椭圆形安装孔后，产生的噪声大大降低，但是在长期运行后，仍旧有少量弹簧的转动偏移，同时弹簧的转动也带来了弹簧施力方向不稳定的问题。
50.为了解决这些问题，在一些优选的实施例中，所述安装平面2上还设置有防转孔21，防转孔21位于定位孔3的长轴方向。通过设置防转孔21，可以有效的降低弹簧的转动，提高了弹簧施力的精准度。一般来说，在前述一类实施例中存在防转孔21位于短轴方向的实施例，在降低转动的效果上大同小异，但是这种方式对应的弹簧底部安装结构加工不易，而将防转孔21设在长轴方向有利于加工时找准方向。
51.进一步的，在前述实施例中的安装平面2解决了弹簧安装处的的抗扭强度问题，但是在弹簧臂的两端，仍旧会产生一定的扭转力，所以为了加强两端的抗扭能力，在一些优选的实施例中，如图1所示，安装平面2向两端延伸形成前向板22和后向板23。
52.上述前向板22是朝向前方，分俩叉伸出，形成一个开口收缩的u形，沿着臂身1侧壁12的顶面扣合在臂身1顶部。而上述后向板 23，同样分俩叉伸出，形成一个较胖的u形，u型口供减震器总成偏转使用。同时，为了保证安装时安装平面2水平，如图1和图2所示，在有一些实施例中后向板23、安装平面2和前向板22之间呈阶梯型，连接处圆滑过渡。
53.在上述实施例中，为了形成四面包围的箱型结构，多数情况下臂身1侧壁12的截面是一种接近直线的平滑曲线，整个兼容性的弹簧臂的截面比较接近于口字型，不像现有技术中单片冲压成型的ω型，侧壁12的复杂度低，在抵抗z向力方面存在一定的不足，特别是靠近前向的一端，因为其收缩得平面尺寸更小，使得抗弯能力进一步下降。
54.为了解决这个问题，在一些优选的实施例中，所述前向板22内侧设置有加强板221，加强板221在z向上更靠近于臂身1的底面 11，使得加强板221和前向板22之间存在一定的高度差，形成台阶型的面，增加抗弯能力，同时在一些不必要的地方，比如加强板221 的中心部分，做了减材设计，形成减重用的孔。
55.在现有技术中，弹簧臂一般外形类似小舟，通过单板冲下形成，顶部敞口，内部下凹，经过弹簧臂的线束就被收纳在弹簧臂的凹口内，但是这些线束一方面容易干涉弹簧，另
一方面被弹簧臂带动时会被拉扯，偶尔会导致线束被扯断。
56.为了解决这些问题，在一些优选的实施例中，所述前向板22的两个分叉跨设有线束安装架222，线束安装架222的中央设置有线束孔2221，经过弹簧臂的线束可以通过线束孔2221贴设在安装平面2 附近，避免了线束晃动时对弹簧的干涉。
57.在发明人的研发过程中发现，在一些大幅运动的情况下，减震器总成常会压到后向板23的边缘，为了给减震器让出空间，在一些优选的实施例中，所述后向板23朝向减震器总成的侧面和减震器总成的侧表面之间的间距最小为8
‑
12mm。
58.具体的，在图1和图2所示的实施例中，后向板23向下凹陷，让出部分空间，使得后向板23的侧壁12和减震器总成的侧面之间的最小距离为10mm。
59.进一步的，为了增强臂身1的抗扭性能，同时也是为了减小臂身 1的占位，在一些优选的实施例中臂身1的底面11宽度比顶部敞口的宽度小，使得臂身1的截面形成下窄上宽的梯形结构，形成类似箱型梁的结构，有效的增加了臂身1的抗扭性能，同时减小了弹簧臂整体的厚度，降低了本实施例的空间占位。
60.而为了降低重量，在一些实施例中臂身1的底面11开设有减重孔111，而通常情况下此时臂身1的底面11为较为平直的面，以免影响臂身1的力学性能。
61.在一些实施例中，当该实施例用以支撑螺旋弹簧时，还需要设置弹簧垫，弹簧垫用于与底部安装孔相匹配。
62.同时，发明人在本技术中提供一个具体的实施例1，如图1和图 4所示。
63.本实施例中，臂身1形状近似为三段的折线型，其中中间一段为安装平面2的位置，靠前一端向上翘起，而靠后一段向下压，臂身1 前端的端部设置有连接于车身的连接孔，而后端形成供减震器总成安装的槽位。整个兼容性弹簧臂的截面大体为倒梯形，底面11较窄而顶面较宽，两侧壁12略微向外突，底面11和侧壁12的连接处为圆弧过渡。
64.同时，减震器总成是通过连接件连接于后端侧壁12，为了方便连接件安装，安装减震器总成处的侧壁12略微向内凹陷，形成竖直面，可参见图5和图6，同时此处臂身1底面11向下凸出，形成供减震器总成安装活动的位置。
65.安装平面2设置在臂身1的顶面，可参照图6，其尺寸略大于欲将安装的螺旋弹簧的尺寸，因此其分为两部分，一部分是供螺旋弹簧安装的部分，在图6中可以看出，呈半圆形，向后凸出；另一部分是用于将安装平面2连接在臂身1上的，左右两边随臂身1的形状进行变化，前后两边为直线。安装平面2前后两端分别向外延伸，形成前向板22和后向板23。
66.上述前向板22顺着臂身1的顶面平滑延伸向上翘起，同时形成蟹钳形的结构，为了增加此处的抗弯强度，还在前向板22之间设置有加强板221，加强板221和前向板22构成一个凹陷结构，连接处平滑过渡，使得此处的抗弯强度大幅提高。
67.后向板23形成u型结构，同时靠内的边缘向内翻折，圆滑过渡，而安装平面2和后向板23之间通过倾斜坡面平滑过渡，保证安装平面2在安装时处于水平状态，同时安装平面2的边缘略微超出螺旋弹簧的部分设置坡面与后向板23连接。并且为了方便连接其他结构，在后向板23的两分支的根部设置有两个连接用的孔。
68.上述定位孔3设置在安装平面2的中心，长轴沿着臂身1的长度方向设置，在安装平面2上设置有防转孔21，防转孔21设置在长轴方向的上，靠近前方。相应的，如图2和图6所示，安装螺旋弹簧是相配的弹簧垫也是存在两阶，其中一阶为椭圆柱型，与防转孔21相配
合，另一阶为圆形，并且向下伸出定位的销件，和防转孔21插接，防止弹簧垫转动。在空气弹簧的底部，也具有相适配的结构。
69.在本实施例组装完成后，可见图5和图6，是其分别安装空气弹簧和螺旋弹簧时的结构示意图，可以看出，臂身1的弯折处和欲将安装的空气弹簧存在一定的关联，具体的，当安装容许安装的最大型号的空气弹簧时，空气弹簧的边缘恰好与臂身1的向上弯折处接触，避免臂身1对空气弹簧产生干涉，同时又保证臂身1的尺寸尽可能的小。
70.同时，发明人在本技术中提供另一个具体的实施例2，如图3和图4所示。
71.本实施例与实施例1大体结构相近，相近部分如下：
72.本实施例中，臂身1形状近似为三段的折线型，其中中间一段为安装平面2的位置，靠前一端向上翘起，而靠后一段向下压，臂身1 前端的端部设置有连接于车身的连接孔，而后端形成供减震器总成安装的槽位。整个兼容性弹簧臂的截面大体为倒梯形，底面11较窄而顶面较宽，两侧壁12略微向外突，底面11和侧壁12的连接处为圆弧过渡。
73.同时，减震器总成是通过连接件连接于后端侧壁12，为了方便连接件安装，安装减震器总成处的侧壁12略微向内凹陷，形成竖直面，可参见图5和图6，同时此处臂身1底面11向下凸出，形成供减震器总成安装活动的位置。
74.安装平面2设置在臂身1的顶面，可参照图6，其尺寸略大于欲将安装的螺旋弹簧的尺寸，因此其分为两部分，一部分是供螺旋弹簧安装的部分，在图6中可以看出，呈半圆形，向后凸出；另一部分是用于将安装平面2连接在臂身1上的，左右两边随臂身1的形状进行变化，前后两边为直线。安装平面2前后两端分别向外延伸，形成前向板22和后向板23。
75.后向板23形成u型结构，同时靠内的边缘向内翻折，圆滑过渡，而安装平面2和后向板23之间通过倾斜坡面平滑过渡，保证安装平面2在安装时处于水平状态，同时安装平面2的边缘略微超出螺旋弹簧的部分设置坡面与后向板23连接。并且为了方便连接其他结构，在后向板23的两分支的根部设置有两个连接用的孔。
76.上述定位孔3设置在安装平面2的中心，长轴沿着臂身1的长度方向设置，在安装平面2上设置有防转孔21，防转孔21设置在长轴方向的上，靠近前方。相应的，如图2和图6所示，安装螺旋弹簧是相配的弹簧垫也是存在两阶，其中一阶为椭圆柱型，与防转孔21相配合，另一阶为圆形，并且向下伸出定位的销件，和防转孔21插接，防止弹簧垫转动。在空气弹簧的底部，也具有相适配的结构。
77.而区别部分则在于，前向板22顶部空余的空间设置有线束安装架222，线束安装架222呈几字形，两支脚分别架设于前向板22的两分叉，而中心设置有线束孔2221，线束可以集中通过线束孔2221 贴靠在前向板22表面。
78.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
79.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将
一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
80.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。