用于汽車控制臂的球銷傳感器及其加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及汽車領(lǐng)域的球銷傳感器，特別是涉及一種用于汽車控制臂的球銷傳感 器及其加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 控制臂是汽車懸架系統(tǒng)的一種導(dǎo)向和傳力元件，其主要用于將作用在車輪上的各 種力傳遞給車身，同時保證車輪按一定軌跡運動。通常，現(xiàn)有技術(shù)中的控制臂分別通過球鉸 或者襯套把車輪和車身彈性地連接在一起?？刂票郏òㄅc其相連的襯套及球頭）應(yīng)當(dāng)具 有足夠的剛度、強度和使用壽命。
[0003] 在實際操作中，由于汽車轉(zhuǎn)向時車輪繞主銷進行軸線回轉(zhuǎn)，同時車輪在垂直面內(nèi) 有位移，要求控制臂與轉(zhuǎn)向節(jié)的連接位置能夠完成一定的空間運動。因此，球銷式接頭目前 已經(jīng)成為汽車控制臂與轉(zhuǎn)向節(jié)連接的主要部件。這種部件主要將轉(zhuǎn)向節(jié)上因輪胎轉(zhuǎn)向或各 種路面產(chǎn)生的受力傳遞至控制臂上，即為主要的受力部件。
[0004] 然而，在汽車行駛過程中，這種部件主要受到縱向力和側(cè)向力。如果球頭所受到的 側(cè)向力和縱向力過大，則容易發(fā)生球頭銷斷裂（螺紋根部）、或球頭脫落（從球碗中脫出）， 并造成半軸脫落輪胎飛出等危險工況。
[0005]目前，大部分主機廠家對球頭的強度等的受力情況較為重視，不僅采用了有限元 分析理論分析，而且還采用了貼應(yīng)變片的方式測量球銷在實際工況中的受力情況，并做比 對分析。然而，由于球銷安裝空間位置的影響，限制了球頭的貼應(yīng)變和信號線的布線引線空 間，使得球銷接頭傳感器的制作成為了一大難題。
[0006] 實際上，球銷傳感器是其它類型貼片傳感器中失效最快的。這主要是由于沒有一 種可靠且合理的球銷傳感器制作方法。具體地說，由于不同車型的汽車控制臂球銷形狀大 小各異，目前市場上并無現(xiàn)成和廣泛適用的球銷傳感器。大部分主機廠商最常用的方式就 是簡單地在球銷根部貼片，將信號線直接引出。
[0007] 這種制作方式主要存在的問題有以下幾點：
[0008] -、這種球銷傳感器將應(yīng)變片直接粘貼于球頭根部表面，無溝槽保護，應(yīng)變片容易 在安裝過程中被磕碰而破壞。即使應(yīng)變片的表面含有涂敷層，但由于該涂敷層高于球頭根 部表面，更容易受到磕碰破壞。
[0009] 二、球銷空間狹小，除了貼片空間和信號接線端的空間，無多余的空間用于固定信 號線。當(dāng)信號線難以固定時，這就有可能導(dǎo)致信號接觸不良，或信號線在使用過程中被扯 斷。球頭在實際工況中是動態(tài)運動的，倘若信號線固定不良將導(dǎo)致信號不良甚至在使用過 程中信號線被拉斷。
[0010] 三、許多自制球銷傳感器，通常僅用應(yīng)變片觀察球銷受力后的應(yīng)變情況，而不標(biāo)定 應(yīng)變和球銷的受力。導(dǎo)致在實際分析球銷在實際工況下的受力情況，局限于微應(yīng)變。
[0011] 四、應(yīng)變片的選擇和組橋方式的選定無可遵循的一致原則，不同的應(yīng)變片和組橋 布置方式，將導(dǎo)致信號質(zhì)量差異很大。
[0012] 五、球銷傳感器制作完成后，通常無標(biāo)記，難以辨別X、Y方向的受力。由于球頭可 以旋轉(zhuǎn)，若安裝位置不正確，則將導(dǎo)致不能正確記錄實際的受力情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中球銷傳感器容易失效等缺陷，提 供一種用于汽車控制臂的球銷傳感器及其加工方法。
[0014] 本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：一種用于汽車控制臂的球銷 傳感器，包括連接為一體的球頭和球軸，其特點在于，所述球軸上開設(shè)有徑向槽、軸向孔和 徑向孔，所述徑向槽環(huán)繞所述球軸，且位于所述球軸上靠近所述球頭處，所述軸向孔沿著所 述球軸的中心軸延伸至所述徑向槽內(nèi)，所述徑向孔沿著所述徑向槽延伸至與所述軸向孔貫 穿；
[0015] 所述徑向槽內(nèi)貼設(shè)有應(yīng)變片，所述軸向孔和所述徑向孔內(nèi)穿設(shè)有信號線，使得所 述信號線的一端與相應(yīng)的所述應(yīng)變片連接，另一端用于連接至外部設(shè)備。
[0016] 較佳地，所述徑向槽的寬度為7-10mm，所述徑向槽的深度為I. 5-2mm。
[0017] 較佳地，所述軸向孔和所述徑向孔的直徑小于3_5mm。
[0018] 較佳地，在所述徑向槽內(nèi)涂覆有填充物，且所述填充物填滿所述徑向槽。
[0019] 較佳地，所述徑向槽內(nèi)貼設(shè)有兩組相對設(shè)置的應(yīng)變片，每組應(yīng)變片包括兩個并排 設(shè)置的應(yīng)變片。
[0020] 較佳地，所述應(yīng)變片采用單軸應(yīng)變片組全橋的方式布置，在相鄰兩個所述應(yīng)變片 之間設(shè)置接線端子，所述接線端子用于連接所述應(yīng)變片間的組橋連線和外部的信號線端 子。
[0021] 較佳地，所述應(yīng)變片之間的組橋采用漆包線焊接，所述漆包線的直徑為 0? 05-0. 15mm〇
[0022] 較佳地，所述信號線分別固定至所述軸向孔和所述徑向孔的出口處。
[0023] 本發(fā)明還提供了一種球銷傳感器的加工方法，其特點在于，所述球銷傳感器如上 所述，所述加工方法包括以下步驟：
[0024] S1、在所述球銷傳感器的球軸上開設(shè)徑向槽、軸向孔和徑向孔；
[0025] S2、在所述徑向槽內(nèi)貼設(shè)應(yīng)變片；
[0026] S3、在所述軸向孔和所述徑向孔內(nèi)穿設(shè)信號線，將述信號線的一端與相應(yīng)的所述 應(yīng)變片連接，另一端連接至外部設(shè)備；
[0027] S4、對所述球銷傳感器的球軸的端部標(biāo)記所述應(yīng)變片的測點位置；
[0028] S5、通過作動器和萬能試驗機對所述球銷傳感器進行測點的受力值和應(yīng)變的標(biāo) 定。
[0029] 較佳地，所述步驟S3和步驟S4之間還包括以下步驟：
[0030]S31 :在所述應(yīng)變片之間設(shè)置接線端子，通過所述接線端子連接相應(yīng)的所述接線端 子的連接應(yīng)變片間的組橋連線和外部信號線端子；
[0031] S32:將所述信號線分別固定至所述軸向孔和所述徑向孔的出口處。
[0032] S33 :在所述徑向槽內(nèi)涂覆填充物，將所述填充物填滿所述徑向槽。
[0033] S34 :在所述應(yīng)變片的表層涂敷防潮防水的涂層。
[0034] 本發(fā)明的積極進步效果在于：本發(fā)明用于汽車控制臂的球銷傳感器及其加工方 法，針對球銷傳感器專門設(shè)計了用于貼應(yīng)變片的徑向槽和用于布置信號線的軸向孔和徑向 孔，分別起到了保護應(yīng)變片和便于信號線的引線及固定。本發(fā)明在球銷傳感器的敏感部位 四周分別布置了應(yīng)變片，并采用了溫度補償?shù)葢?yīng)變片組橋方式，使得信號的信噪比更好。而 且對信號線的固定和封裝做了較為牢固的特殊處理，使得應(yīng)變片信號可靠穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0035] 圖1為本發(fā)明用于汽車控制臂的球銷傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036] 圖2為圖1中沿A-A線剖開的剖視圖。
[0037] 圖3為本發(fā)明用于汽車控制臂的球銷傳感器中應(yīng)變片的布置位置示意圖。
[0038] 圖4為本發(fā)明用于汽車控制臂的球銷傳感器與汽車的轉(zhuǎn)向支架安裝的位置示意 圖。
[0039] 圖5為本發(fā)明用于汽車控制臂的球銷傳感器與汽車的轉(zhuǎn)向支架安裝時的主要受 力示意圖。
[0040] 圖6為根據(jù)圖5的球銷傳感器的主要受力示意圖。
[0041] 圖7為本發(fā)明用于汽車控制臂的球銷傳感器中應(yīng)變片的布置方式示意圖。
[0042] 圖8為圖7沿B-B線剖開的剖視圖。
[0043] 圖9為本發(fā)明用于汽車控制臂的球銷傳感器中應(yīng)變片的組橋方式示意圖。
[0044] 圖10為本發(fā)明用于汽車控制臂的球銷傳感器所采用的傳感器溫度補償?shù)脑硎?意圖。
[0045] 圖11為本發(fā)明用于汽車控制臂的球銷傳感器所采用的高靈敏度的原理示意圖。
[0046] 圖12為本發(fā)明用于汽車控制臂的球銷傳感器中測點布置方式示意圖。
[0047] 圖13為圖12沿C-C線剖開的剖視圖。
[0048] 圖14為本發(fā)明用于汽車控制臂的球銷傳感器的封裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0049] 圖15為圖14中D部分的放大圖。
[0050] 圖16為本發(fā)明用于汽車控制臂的球銷傳感器中信號線固定位置的示意圖。
[0051] 圖17為本發(fā)明球銷傳感器的加工方法中對球銷傳感器進行標(biāo)記的示意圖。
[0052] 圖18為本發(fā)明球銷傳感器的加工方法中對球銷傳感器標(biāo)定后的應(yīng)變-受力線性 關(guān)系不意圖。
【具體實施方式】
[0053] 下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明的較佳實施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0054] 圖1為本發(fā)明用于汽車控制臂的球銷傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中沿A-A 線剖開的剖視圖。圖3為本發(fā)明用于汽車控制臂的球銷傳感器中應(yīng)變片的布置位置示意 圖。
[0055] 如圖1-3所示，本發(fā)明用于汽車控制臂的球銷傳感器10包括球頭11和球軸12,球 頭11和球軸12連接呈一體。在球軸12上開設(shè)徑向槽121、軸向孔122和徑向孔123。這 里的徑向槽121環(huán)繞球軸12,并且位于球軸12上靠近球頭11處，也即是說徑向槽121優(yōu) 選為貼近球頭11的底部，以免影響球銷與轉(zhuǎn)向機支架的安裝貼合面