[发明专利]用于汽车控制臂的球销传感器及其加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车领域的球销传感器，特别是涉及一种用于汽车控制臂的球销传感器及其加工方法。

背景技术

控制臂是汽车悬架系统的一种导向和传力元件，其主要用于将作用在车轮上的各种力传递给车身，同时保证车轮按一定轨迹运动。通常，现有技术中的控制臂分别通过球铰或者衬套把车轮和车身弹性地连接在一起。控制臂(包括与其相连的衬套及球头)应当具有足够的刚度、强度和使用寿命。

在实际操作中，由于汽车转向时车轮绕主销进行轴线回转，同时车轮在垂直面内有位移，要求控制臂与转向节的连接位置能够完成一定的空间运动。因此，球销式接头目前已经成为汽车控制臂与转向节连接的主要部件。这种部件主要将转向节上因轮胎转向或各种路面产生的受力传递至控制臂上，即为主要的受力部件。

然而，在汽车行驶过程中，这种部件主要受到纵向力和侧向力。如果球头所受到的侧向力和纵向力过大，则容易发生球头销断裂(螺纹根部)、或球头脱落(从球碗中脱出)，并造成半轴脱落轮胎飞出等危险工况。

目前，大部分主机厂家对球头的强度等的受力情况较为重视，不仅采用了有限元分析理论分析，而且还采用了贴应变片的方式测量球销在实际工况中的受力情况，并做比对分析。然而，由于球销安装空间位置的影响，限制了球头的贴应变和信号线的布线引线空间，使得球销接头传感器的制作成为了一大难题。

实际上，球销传感器是其它类型贴片传感器中失效最快的。这主要是由于没有一种可靠且合理的球销传感器制作方法。具体地说，由于不同车型的汽车控制臂球销形状大小各异，目前市场上并无现成和广泛适用的球销传感器。大部分主机厂商最常用的方式就是简单地在球销根部贴片，将信号线直接引出。

这种制作方式主要存在的问题有以下几点：

一、这种球销传感器将应变片直接粘贴于球头根部表面，无沟槽保护，应变片容易在安装过程中被磕碰而破坏。即使应变片的表面含有涂敷层，但由于该涂敷层高于球头根部表面，更容易受到磕碰破坏。

二、球销空间狭小，除了贴片空间和信号接线端的空间，无多余的空间用于固定信号线。当信号线难以固定时，这就有可能导致信号接触不良，或信号线在使用过程中被扯断。球头在实际工况中是动态运动的，倘若信号线固定不良将导致信号不良甚至在使用过程中信号线被拉断。

三、许多自制球销传感器，通常仅用应变片观察球销受力后的应变情况，而不标定应变和球销的受力。导致在实际分析球销在实际工况下的受力情况，局限于微应变。

四、应变片的选择和组桥方式的选定无可遵循的一致原则，不同的应变片和组桥布置方式，将导致信号质量差异很大。

五、球销传感器制作完成后，通常无标记，难以辨别X、Y方向的受力。由于球头可以旋转，若安装位置不正确，则将导致不能正确记录实际的受力情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中球销传感器容易失效等缺陷，提供一种用于汽车控制臂的球销传感器及其加工方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种用于汽车控制臂的球销传感器，包括连接为一体的球头和球轴，其特点在于，所述球轴上开设有径向槽、轴向孔和径向孔，所述径向槽环绕所述球轴，且位于所述球轴上靠近所述球头处，所述轴向孔沿着所述球轴的中心轴延伸至所述径向槽内，所述径向孔沿着所述径向槽延伸至与所述轴向孔贯穿；

所述径向槽内贴设有应变片，所述轴向孔和所述径向孔内穿设有信号线，使得所述信号线的一端与相应的所述应变片连接，另一端用于连接至外部设备。

较佳地，所述径向槽的宽度为7-10mm，所述径向槽的深度为1.5-2mm。

较佳地，所述轴向孔和所述径向孔的直径小于3-5mm。

较佳地，在所述径向槽内涂覆有填充物，且所述填充物填满所述径向槽。

较佳地，所述径向槽内贴设有两组相对设置的应变片，每组应变片包括两个并排设置的应变片。

较佳地，所述应变片采用单轴应变片组全桥的方式布置，在相邻两个所述应变片之间设置接线端子，所述接线端子用于连接所述应变片间的组桥连线和外部的信号线端子。

较佳地，所述应变片之间的组桥采用漆包线焊接，所述漆包线的直径为0.05-0.15mm。

较佳地，所述信号线分别固定至所述轴向孔和所述径向孔的出口处。

本发明还提供了一种球销传感器的加工方法，其特点在于，所述球销传感器如上所述，所述加工方法包括以下步骤：