CN100544981C - 扭杆螺旋弹簧复合悬架装置 - Google Patents
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Abstract
扭杆螺旋弹簧复合悬架装置，它包括二个对称的双横臂悬架装置，每个悬架装置中包括：悬架支座(5)、筒式减振器(4)、上悬架臂(2)和下悬架臂(3)，主弹性件采用螺旋弹簧(1)、副弹性件采用扭杆弹簧(9)。本发明可用于高机动越野车后桥，该悬架系统在实现大行程、重负荷、变刚度特性的同时，降低了螺旋弹簧的加工难度，减小各弹性元件工作过程中受到的剪切应力，从而提高螺旋弹簧的使用寿命，提高悬架系统以及整车的可靠性，降低悬架系统的加工制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及重型越野车上的一种悬架技术，更具体地说它是一种扭杆螺旋弹簧复合悬架装置。
背景技术
由于螺旋弹簧结构简单、制造方便及有较高的比能容量，因此，以其作为弹性元件在轻型以下(特别是轿车)汽车的悬架中应用相当普遍。经查询，美国的OSHKOSH系列高机动越野车采用了螺旋弹簧独立悬架；在国内，合资生产的许多轿车采用了麦克弗逊式螺旋弹簧独立悬架，载重1t左右的东风“汗马”越野车(4×4)采用了双横臂式螺旋弹簧独立悬架，515轮式战车也采用了线性螺旋弹簧独立悬架，它们悬架的负荷和行程均较小，车辆的越野能力不能满足高机动要求。
另外高机动越野车在空载状态下后桥悬架的簧上质量远远小于满载状态，为满足不同负荷下车辆的平顺性要求，其后桥悬架必须采用大行程、重负荷、变刚度螺旋弹簧，这必然加大螺旋弹簧的制造难度，使悬架螺旋弹簧的加工成本大幅度提高、产品的合格率降低，从而降低悬架系统乃至整车的可靠性并成本增加。
发明内容
为了克服上述现有背景技术的不足之处，本发明提供了一种扭杆螺旋弹簧复合悬架装置。
本发明的目的是通过如下措施来达到的：扭杆螺旋弹簧复合悬架装置，它包括二个对称的双横臂悬架装置，每个悬架装置包括：悬架支座5、筒式减振器4、上悬架臂2和下悬架臂3，其特征在于主弹性件采用螺旋弹簧1、副弹性件采用扭杆弹簧9；所述螺旋弹簧1的下端固定在下悬架臂3上的弹簧托座14上，上端固定在悬架支座5上；悬架支座5固定在车架7上，筒式减振器4的上端固定在悬架支座5上，下端固定在下悬架臂3上；扭杆弹簧9的一端通过扭杆固定端支座33安装在扭杆支座固定横梁13上，另一端固定在上悬架臂2上，所述扭杆支座固定横梁13位于车架7之间。
在上述技术方案中，所述扭杆弹簧9的一端通过花键安装在上悬架臂2上，中端穿过上悬架臂2与悬架支座5联接端上的套管34，另一端则通过过渡套37安装于扭杆固定端支座33内。
在上述技术方案中，所述扭杆弹簧9与上悬架臂2、过渡套37之间采用花键联接，扭杆弹簧9与上悬架臂2的连接端利用花键式复合衬套36与连接支座B35形成销轴式回转联接，过渡套37与扭杆固定端支座33之间采用矩形花键联接，且有滞后啮合间隙，通过两端的压板B32和压紧螺栓B31将扭杆弹簧9轴向定位。
在上述技术方案中，所述位于车架7两边的悬架支座5之间布置有悬架上横梁8，第一悬架下横梁10和第二悬架下横梁11固定在二个悬架支座5之间。
在上述技术方案中，所述车架7之间安装有轮间横向稳定机构6；每侧的悬架支座5上都安装有单轮横向稳定机构12，单轮横向稳定机构12的一端安装在悬架支座5上，另一端安装在车轮上。
在上述技术方案中，所述轮间横向稳定机构6包括拉杆15、球头杆端关节轴承16、摆臂17、连接支座A18、稳定扭杆19，拉杆15、球头杆端关节轴承16和摆臂17依次连接，稳定扭杆19与连接支座A18间采用橡胶套20柔性连接，橡胶套20压入连接支座A18内部，橡胶套20的内孔柔性固定稳定扭杆19的两端，橡胶套20通过压板A21固定，紧定螺栓22固定稳定扭杆19和摆臂17，球头杆端关节轴承16安装在车轮上，连接支座A18固定在车架上。
在上述技术方案中，所述单轮横向稳定机构12包括横臂24、单轮稳定杆25、固定销29，横臂24通过螺栓23与车轮形成固定联接，单轮稳定杆25与横臂24之间通过球头销连接，固定销29通过轴承挡圈27、压紧螺栓A26与单轮稳定杆25一端内的关节轴承相连，固定销29固定在悬架支座5上。
本发明具有如下优点：①实现了悬架系统的变刚度，提高了整车的适应性：当车轮在车辆空载状态下，悬架中的弹性元件只有螺旋弹簧起作用，此时悬架的刚度较低，保证车辆具有良好的舒适性；当车轮在车辆满载状态下，悬架中的扭杆弹簧和螺旋弹簧共同起作用，悬架的刚度提高；在悬架的整个跳动过程中，主要弹性件——螺旋弹簧一直起作用，根据需要辅助弹性件——扭杆弹簧参与工作。在车辆空载状态下，起初只有螺旋弹簧起作用，当车轮受到一定的冲击，悬架向上跳动到一定行程后，扭杆弹簧参与工作，提高悬架的刚度；在车辆满载状态下，扭杆弹簧和螺旋弹簧共同起作用，当悬架向下跳动到一定行程后，扭杆弹簧退出工作，悬架的刚度降低。②扭杆弹簧与螺旋弹簧的组合，轻松实现变刚度的同时，克服了变刚度螺旋弹簧加工难度大、制造成本高、使用寿命不长等缺点。③由于该螺旋弹簧独立悬架系统中，导向机构的合理布置和螺旋弹簧的合理设计，使得该悬架具有很大的行程，提高了整车的通过性、机动性。④大行程螺旋弹簧的刚度和减振器阻尼系数的合理匹配，获得了更好的车轮的接地性，也提高了车辆的行驶安全性、行驶平顺性和操纵稳定性。⑤焊接式悬架支座的重量较以往的铸造式悬架支座有很大程度的降低。该独立悬架中，焊接式悬架支座的使用，减少了悬架系统的自重，增大了整车的承载能力。
附图说明
图1为本发明扭杆螺旋弹簧复合悬架装置的三维立体结构图。
图2为本发明扭杆螺旋弹簧复合悬架装置的仰视图。
图3为本发明扭杆螺旋弹簧复合悬架装置的主视图。
图4为本发明扭杆螺旋弹簧复合悬架装置的俯视图。
图5为本发明轮间横向稳定机构的结构示意图。
图6为横向稳定机构的安装结构简图。
图7为单轮横向稳定机构的结构示意图。
图8为扭杆弹簧的安装结构简图。
图9为图8的B-B剖示图。
图10为图8的A-A剖示图。
图1.螺旋弹簧，2.上悬架臂，3.下悬架臂，4.筒式减振器，5.悬架支座，6.轮间横向稳定机构，7.车架，8.上横梁，9.扭杆弹簧，10.第一悬架下横梁，11.第二悬架下横梁，12.单轮横向稳定机构，13.扭杆支座固定横梁，14.弹簧托座，15.拉杆，16.关节轴承，17.摆臂，18.连接支座A，19.稳定扭杆，20.橡胶套，21.压板A，22.紧定螺栓，23.螺栓，24.横臂，25.单轮稳定杆，26.压紧螺栓A，27.轴承挡圈，28.防尘圈，29.固定销，31.压紧螺栓B，32.压板B，33.扭杆固定端支座，34.套管，35.连接支座B，36.花键式复合衬套，37.过渡套。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并构成对本发明的限定，同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
本发明采用扭杆螺旋弹簧独立悬架装置采用双横臂独立悬架结构(如图1-图4)，主弹性件采用大行程线性(或变刚)螺旋弹簧1，副弹性件采用扭杆弹簧9，当扭杆弹簧9参与工作时悬架的刚度进一步发生变化，以适应车辆的需求。
螺旋弹簧1安装在导向机构的下悬架臂3上，双向作用筒式减振器4安装在下悬架臂3的另一侧上。螺旋弹簧1的刚度和减振器阻尼系数的合理匹配，使车轮具有良好的接地性，提高了车辆的行驶安全性、行驶平顺性和操纵稳定性。
扭杆弹簧9的一端通过花键安装在上悬架臂2上，并穿过上悬架臂2在与车架的另一个联接端上的套管34，另一端则通过过渡套37安装于扭杆固定端支座33内(图8)；扭杆弹簧9与上悬架臂2、过渡套37之间采用花键联接，扭杆弹簧9与上悬架臂2的连接端利用花键式复合衬套36与连接支座35形成销轴式回转联接，过渡套37与扭杆固定端支座33之间采用矩形花键联接，且设有一定的滞后啮合间隙，通过两端的压板B32和压紧螺栓B31将扭杆弹簧9轴向定位，防止其扭杆固定端支座33和上悬架臂2上发生轴向窜动。
两边悬架支座5之间布置有悬架上横梁8、第一悬架下横梁10和第二悬架下横梁11，两边悬架支座5的中间安装有主减速器(图中省略)，利用主减速器壳体和悬架上、下横梁，有效的提高了车架的横向弯曲强度；同时这种布置型式，不仅大大降低了整车的重心，提高了车辆的稳定性，使车辆能拥有较好的视野，较低的传动系统还提供给车架内部更多的安装空间，方便较多的部件安装在车架内部。该独立悬架的后侧，安装有轮间横向稳定机构6，用来提高悬架侧倾角刚度，减少车身侧倾，从而提高车辆的行驶稳定性。该悬架的前侧，每边都安装有单轮横向稳定机构12，其一端安装在悬架支座上，另一端安装在车轮上，防止车辆运动过程中，车轮的摆动。
轮间横向稳定机构6(如图5所示)布置在车架7的后侧，主要由拉杆15、球头杆端关节轴承16、摆臂17、连接支座A18、稳定扭杆19等组成。稳定扭杆19与连接支座A18间采用橡胶套20进行柔性连接(如图6所示)，橡胶套20压入连接支座A18内部，橡胶套20的内孔柔性固定扭杆19的两端，橡胶套通过压板A21固定，防止运动过程中橡胶套20脱出。拉杆19的两端通过球头杆端关节轴承16安装在车轮支架上，连接支座A18固定在车架上。在悬架跳动过程中车轮通过拉杆15带动摆臂17，使稳定扭杆19旋转，当稳定扭杆19两端的车轮跳动不一致、产生相对转角差时，稳定扭杆19对外输出扭矩，增大悬架左、右两边的刚度，从而提高车辆的横向稳定性。
单轮横向稳定机构12(如图7所示)布置在车架7的前侧，主要由横臂24、单轮稳定杆25、固定销29等组成。横臂24通过螺栓23与车轮支架形成固定联接，单轮稳定杆25与横臂24之间通过球头销连接，固定销29通过轴承挡圈27、压紧螺栓A26与单轮稳定杆25另一端内的关节轴承相连，固定销29固定在悬架支座5上，这样在车轮与悬架支座之间的水平面内形成了一个稳定的三角形，从而起到单轮稳定作用，而在车轮垂直跳动过程中机构随之一起上下运动。其中防尘圈28对关节轴承起到保护作用。
本发明可用于高机动越野车后桥悬架系统大行程、重负荷、变刚度特性的同时，降低螺旋弹簧的加工难度，减小各弹性元件工作过程中受到的剪切应力，从而提高螺旋弹簧的使用寿命，提高悬架系统以及整车的可靠性，降低悬架系统的加工制造成本。
Claims (5)
1、扭杆螺旋弹簧复合悬架装置，它包括二个对称的双横臂悬架装置，每个悬架装置中包括：悬架支座(5)、筒式减振器(4)、上悬架臂(2)和下悬架臂(3)，双横臂悬架装置的主弹性件采用螺旋弹簧(1)、副弹性件采用扭杆弹簧(9)；所述螺旋弹簧(1)的下端固定在下悬架臂(3)上的弹簧托座(14)上，上端固定在悬架支座(5)上；悬架支座(5)固定在车架(7)上，筒式减振器(4)的上端固定在悬架支座(5)上，下端固定在下悬架臂(3)上；扭杆弹簧(9)的一端通过扭杆固定端支座(33)安装在扭杆支座固定横梁(13)上，另一端固定在上悬架臂(2)上，所述扭杆支座固定横梁(13)安装于车架(7)上；所述扭杆弹簧(9)的一端通过花键安装在上悬架臂(2)上，中端穿过上悬架臂(2)与悬架支座(5)联接端上的套管(34)，另一端则通过过渡套(37)安装于扭杆固定端支座(33)内；其特征在于所述扭杆弹簧(9)与上悬架臂(2)、过渡套(37)之间采用花键联接，扭杆弹簧(9)与上悬架臂(2)的连接端利用花键式复合衬套(36)与连接支座B(35)形成销轴式回转联接，过渡套(37)与扭杆固定端支座(33)之间采用矩形花键联接，且有滞后啮合间隙，通过两端的压板B(32)和压紧螺栓B(31)将扭杆弹簧(9)轴向定位。
2、根据权利要求1所述的扭杆螺旋弹簧复合悬架装置，其特征在于所述位于车架(7)两边的悬架支座(5)之间布置有悬架上横梁(8)，第一悬架下横梁(10)和第二悬架下横梁(11)固定在二个悬架支座(5)之间。
3、根据权利要求1所述的扭杆螺旋弹簧复合悬架装置，其特征在于所述车架(7)之间安装有轮间横向稳定机构(6)；每个悬架支座(5)的一端都安装有单轮横向稳定机构(12)，单轮横向稳定机构(12)的一端安装在悬架支座(5)上，另一端安装在车轮上。
4、根据权利要求3所述的扭杆螺旋弹簧复合悬架装置，其特征在于所述轮间横向稳定机构(6)包括拉杆(15)、球头杆端关节轴承(16)、摆臂(17)、连接支座A(18)、稳定扭杆(19)，拉杆(15)、球头杆端关节轴承(16)和摆臂(17)依次连接，稳定扭杆(19)与连接支座A(18)间采用橡胶套(20)柔性连接，橡胶套(20)压入连接支座A(18)内部，橡胶套(20)的内孔柔性固定稳定扭杆(19)的两端，橡胶套(20)通过压板A(21)固定，紧定螺栓(22)固定稳定扭杆(19)和摆臂(17)，球头杆端关节轴承(16)安装在车轮上，连接支座A(18)固定在车架(7)上。
5、根据权利要求3所述的扭杆螺旋弹簧复合悬架装置，其特征在于所述单轮横向稳定机构(12)包括横臂(24)、单轮稳定杆(25)、固定销(29)，横臂(24)通过螺栓(23)与车轮形成固定联接，单轮稳定杆(25)与横臂(24)之间通过球头销连接，固定销(29)通过轴承挡圈(27)、压紧螺栓A(26)与单轮稳定杆(25)一端内的关节轴承相连，固定销(29)固定在悬架支座(5)上。
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