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一种控制臂衬套及具有其的车辆
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种控制臂衬套及具有其的车辆。
背景技术
衬套作为连接车辆控制臂与副车架等部件的弹性件，具有缓解道路不平、车辆加速及制动引起的冲击，保证乘员舒适性、操纵稳定性的特性。由于衬套在车辆运行中通常处于反复变形状态，疲劳损伤较严重，提高其耐久性便成为各主机厂及供应商工作的重中之重。控制臂衬套用于连接控制臂、副车架等底盘零部件，具有减振降噪、保证操纵稳定性的作用，同时其结构设计要满足疲劳耐久性要求。
如图1所示，控制臂衬套3在车辆中的布置形式通常为纵置，将控制臂1和副车架2连接在一起，而缓冲两者之间的相对运动，从而提高乘坐的舒适性。如图2所示，控制臂衬套3包括外骨架31、橡胶体32和内骨架33。橡胶体32上设置有两个开槽321。两个开槽321沿着控制臂衬套3的轴线方向贯穿橡胶体32。在垂直于控制臂衬套3轴线的横截面上，开槽321大体为均匀的圆弧槽，其在中部处和两个端部处具有大体相同的宽度。
在使用中发现，此种控制臂衬套存在使用寿命较短，容易疲劳破裂。在现有技术中，对此采取的措施通常是增加橡胶填充量、改善原材料及配方。增加橡胶填充量必然导致成本的增加；橡胶硬度增幅太大又会导致工艺性变差，甚至降低衬套舒适性及耐久性。
因此希望有一种控制臂衬套来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的一个或多个。
发明内容
本发明的目的在于提供一种控制臂衬套来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的一个或多个。
为实现上述目的，本发明提供一种控制臂衬套，所述控制臂衬套包括外骨架、内骨架和设置在所述外骨架与内骨架之间的橡胶体，所述内骨架或外骨架为滚动轴承。
优选地，所述滚动轴承为滚针轴承。
优选地，所述橡胶体上设置有开槽，所述开槽沿着控制臂衬套的轴向贯穿所述橡胶体，所述开槽在其横截面上在两个端部处带有端部扩张区域，从而使得所述开槽在端部处的宽度大于中间部分处的宽度。
优选地，所述开槽在端部处的最大宽度大于等于中间部分处宽度的两倍。
优选地，所述端部扩张区域为圆弧形。
优选地，所述开槽为圆弧槽，所述端部扩张区域包括径向内侧扩张区域和径向外侧扩张区域。
优选地，所述橡胶体硫化粘接至所述外骨架的内壁表面和所述内骨架的外圆周表面。
本发明还提供一种车辆，所述车辆包括如上所述的控制臂衬套，所述控制臂衬套的外骨架与内骨架分别连接车辆的副车架和控制臂。
优选地，所述控制臂与所述滚动轴承的内圈以过盈配合方式相互连接。
通过采用滚动轴承形式的内骨架或外骨架，从而，在控制臂相对于副车架转动时，不会对控制臂衬套中的橡胶体施加扭矩。由此，控制臂衬套主要对控制臂与副车架的相对上下运动进行缓冲，而无需对相对转动进行缓冲。在基本保持乘坐舒适性的同时，大大减小了控制臂衬套承受的应力，由此大大延长了控制臂衬套的使用寿命。
附图说明
图1是副车架、控制臂与控制臂衬套的装配示意图。
图2是现有技术的控制臂衬套的示意性剖视图。
图3是根据本发明一实施例的控制臂衬套的示意性剖视图。
图4是图3所示控制臂衬套中的橡胶体的示意性俯视图。
图5是沿图4中A-A线的示意性剖面图。
图6是沿图4中B-B线的示意性剖面图。
附图标记：

1控制臂33a内骨架2副车架32a橡胶体3控制臂衬套321a开槽31外骨架321b开槽32橡胶体3211左侧扩张区域321开槽3212右侧扩张区域33内骨架  
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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发明和简化描述，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发明保护范围的限制。
根据本发明的控制臂衬套包括外骨架、内骨架和设置在所述外骨架与内骨架之间的橡胶体，所述内骨架或外骨架为滚动轴承。
本发明的控制臂衬套采用滚动轴承形式的内骨架或外骨架，从而，在控制臂相对于副车架转动时或有相对转动的趋势时，不会对控制臂衬套中的橡胶体施加扭矩。由此，控制臂衬套主要对控制臂与副车架的相对上下运动进行缓 冲，而无需对相对转动进行缓冲。在基本保持乘坐舒适性的同时，大大减小了控制臂衬套承受的应力，由此大大延长了控制臂衬套的使用寿命。
图3是根据本发明一实施例的控制臂衬套的示意性剖视图。图3所示的控制臂衬套包括外骨架31、内骨架33a和设置在外骨架31与内骨架33a之间的橡胶体32a。
外骨架31与现有技术中的外骨架相同，采用诸如钢材等的金属材料制成，其形状大体为圆筒状，其内壁表面与橡胶体32a硫化粘接。为了便于实现外骨架31与橡胶体32a之间的可靠连接与定位，外骨架31上可以带有径向凸起或其他定位结构与橡胶体32a相配合。外骨架31上的径向凸起还可以增加粘接强度。可以理解的是，外骨架31能够用于与控制臂连接，也能够用于与副车架等底盘构件相连接。
内骨架33a为滚动轴承。从而，控制臂衬套不阻碍控制臂与副车架两者的相对转动。在控制臂相对于副车架转动时，橡胶体32a将不承受相应的扭矩。滚动轴承的外圈的外周表面与橡胶体32a硫化粘接。有利的是，内骨架33a为滚针轴承。从而，能够以较小的径向尺寸来实现滚动轴承连接。需要指出的是，滚动轴承形式的内骨架33a的外圈的外周表面与橡胶体32a硫化粘接。可以理解的是，内骨架33a的外圈的外周表面可以带有径向突出来阻止内骨架33a的外圈相对于橡胶体32a转动并增加粘接强度。需要指出的是，由于橡胶体32a本身不阻止控制臂与副车架两者的相对转动，从而其不承受相应的扭矩，所以，上述的径向凸起的高度可以设置为较小，例如为1-3毫米。
尽管在图示实施例中，内骨架为滚动轴承。但是，也可以将内骨架设置为金属圆筒，而将外骨架设置为滚动轴承。甚至能够将内骨架和外骨架都设置为滚动轴承。这些可选实施例都也在本发明的保护范围之内。
图4是图3所示控制臂衬套中的橡胶体的示意性俯视图。如图4所示，橡胶体32a上设置有开槽321a和321b。开槽321a和321b沿着控制臂衬套的轴向贯穿橡胶体32a。在图示实施例中，开槽321a和321b具有不同的形状与尺寸。可以理解的是，根据需要，也可以将两个开槽设置为具有相同的形状与尺寸。
开槽321a大体为圆弧槽，具体地为局部环形槽，且在其横截面上在两个 端部处带有端部扩张区域：左侧扩张区域3211(径向内侧扩张区域)和右侧扩张区域3212(径向外侧扩张区域)。从而使得开槽321a在端部处的宽度大于中间部分处的宽度(参见图5与图6中开槽321a的宽度的对比)。需要指出的是，开槽321a的横截面是指垂直于控制臂衬套轴线的截面。开槽321a在端部处的最大宽度大于等于中间部分处宽度的2-2.5倍。可以理解的是，321a在端部处的最大宽度可以设置为中间部分处宽度的其他倍数。
参见图4，左侧扩张区域3211和右侧扩张区域321均为圆弧形。左侧扩张区域3211从局部环形槽径向向内扩张，而右侧扩张区域3212从局部环形槽径向向外扩张。从而，增大了开槽321a端部处的尺寸，有利于降低控制臂衬套使用过程中开槽端部处的变形与应力。具体而言，通过在开槽端部两侧各挖掉一个圆弧部分，在基本不改变衬套刚度性能的前提下，改善了橡胶体的应力分布，减小了应力集中，提高了控制臂衬套的使用寿命。
还是参见图4，右侧的开槽321b大体为圆弧槽，但是在中部处具有较小的宽度，随着向两端延伸而宽度逐渐增加，在端部处具有明显的端部扩张区域。开槽321b在端部处的宽度显著大于中间部分处的宽度，例如参见图5与图6中开槽321b的宽度的对比。而且所述端部扩张区域也包括左侧扩张区域(径向外侧扩张区域)和右侧扩张区域(径向内侧扩张区域)。开槽321b端部处的端部扩张区域增大了开槽321b两个端部处的尺寸，有利于降低开槽端部处的变形与应力，在基本不改变衬套刚度性能的前提下，改善了橡胶体的应力分布，减小了在开槽321b端部处的应力集中，从而能够提高控制臂衬套的使用寿命。
参见下表，通过对控制臂衬套强度进行CAE分析，本发明的衬套橡胶结构在基本不影响衬套刚度的前提下，改善了橡胶的应力分布，减小了应力集中，衬套的耐久性能得到很大提升。
衬套对比方案强度分析结果

根据本发明一实施例的车辆包括如上所述的控制臂衬套，所述控制臂衬套的外骨架与内骨架分别连接车辆的副车架和控制臂。优选地，内骨架为滚动轴承，且所述控制臂与所述滚动轴承的内圈以过盈配合方式相互连接。
此种车辆的控制臂衬套具有较长的使用寿命，从而能够降低整车维护成本。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。