CN102092258A - 三车轴联动的悬架系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了三车轴联动的悬架系统，该悬架系统包括一双座梁、一平衡梁以及橡胶弹簧系统，其中双座梁实现车辆中相邻的第一车轴和第二车轴的联动；而平衡梁通过橡胶弹簧系统与第三车轴和双座梁相连，实现第三车轴与第一车轴和第二车轴联动。本发明能够解决现有悬架系统所存在的一系列问题，具有很好的实用性和市场前景。

Description

三车轴联动的悬架系统

技术领域：

本发明涉及挂车以及一般载货车辆技术领域，具体涉及一种应用于挂车或一般载货车辆上的悬架系统。

背景技术：

悬架系统是车辆的重要组成部分之一，其是汽车中弹性地连接车架与车轴的装置。它一般由弹性元件、导向机构、减震器等部件构成，主要任务是缓和由不平路面传给车架的冲击激励，衰减由于激励而引起的承载系统的振动响应，只有性能良好的悬架系统，才能保证汽车具有良好的行驶平顺性、操纵稳定性和安全可靠性。

由于载货车辆空载和满载时的轴荷相差甚远，为保持整车在不同载荷下具有相对稳定的悬架固有频率和良好的平顺性，这就要求悬架系统具有很好的非线性特性。而现在的载货车辆普遍采用板簧悬架，该结构的刚度是线性的，其固有频率随载荷变化而变化，如果通过增加副簧来实现悬架刚度的非线性，悬架的非簧载质量就会增加，使得振动加大，降低车辆平顺性。

近年来，油气悬架和空气悬架等非线性悬架系统在载货车辆中已逐渐得到应用。油气悬架是由油气弹簧和导向机构组成。油气弹簧具有变刚度的特性，能够使车辆获得较低的固有频率，以保证良好的行驶平顺性。此外，由于油气弹簧缸筒内有阻尼孔，有阻止振动的功能，所以可省去液压减震器。但油气弹簧制造成本高，且使用中需要一套专门的充气设备，并要按一定的操作规程定期进行充气，维护保养较麻烦。同时，在工作中因油缸轴线的偏斜和密封不良，油缸内表面容易刮伤。空气悬架的主弹性元件为空气弹簧，这种弹簧也具有可变刚度弹性特性，容易得到较低的固有频率，使车辆获得良好的行驶平顺性。但空气弹簧与橡胶弹簧相比，密封环节较多，容易漏气，维护保养困难、体积大，布置困难。同时上述的两种悬架系统还都存在制造成本高、运营成本高、对载荷变化适应性不强等缺陷。

另外，现在挂车和载货车辆的三轴悬架系统，其三根轴上的悬架都是相对独立，不能产生很好的联动关系，不能保证车辆的三根轴均匀承载。尤其在车辆通过不平路面时，三根车轴上的车轮不能总是同时着地。这时，载荷将集中在车轮着地的车轴上，这将增加该车轴的受力，减少其使用寿命；而轮胎也由于受力不均，增加轮胎的磨损，极大的减少其使用寿命。另外，这种情况下路面对车辆的冲击也会增大，将会更多更大地增大车架和车辆底盘的受力，影响车辆底盘的使用寿命；同时，将增加所装载货物损坏的比率，增加用户的使用成本。

发明内容：

本发明针对现有悬架系统所存在的问题，而提供一种新型的悬架系统，该系统能够使得使用车辆的三根车轴同时联动，达到在不同的车辆承载条件下，每根车轴都均匀承载。从而提高车辆的稳定性、安全性，同时保护轮胎，减少轮胎磨损，保护车辆本身和所装载的货物。

另外，本发明采用橡胶弹簧作为弹性元件，与金属外罩等组成橡胶弹簧系统，实现非线性弹性悬架结构，满足车辆空载、轻载舒适性以及安全性要求，同时满足重载、满载稳定性、安全性要求。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

三车轴联动的悬架系统，该悬架系统设置在车辆的车架与车辆的三根车轴之间，将载荷传递至三根车轴，其中任何一根车轴通过所述的悬架系统与另外两根车轴同步联动，以实现三根车轴均匀承载。

进一步，上述悬架系统包括双座梁、平衡梁以及第一弹性元件和第二弹性元件，所述双座梁的第一连接端和第二连接端分别通过滑动机构与相邻的第一车轴和第二车轴滑动相接，第一车轴和第二车轴通过双座梁相互联动；所述平衡梁的第三连接端与车辆的车架滑动配合连接，所述平衡梁的第一连接端通过第一弹性元件与所述的双座梁的第三连接端相接，平衡梁的第二连接端通过第二弹性元件与第三车轴直接相连，第一车轴、第二车轴、第三车轴通过所述的双座梁、平衡梁、第一弹性元件和第二弹性元件相互联动。

所述第一弹性元件和第二弹性元件为橡胶弹簧系统，所述橡胶弹簧系统包括橡胶弹簧和金属外罩，所述金属外罩与橡胶弹簧间隙配合形成橡胶弹簧系统。

所述橡胶弹簧和金属外罩都为圆柱形。

所述滑动机构包括设置在第一车轴和第二车轴上的车轴支架和设置在车轴支架上的弧形鞍座，所述双座梁的第一连接端和第二连接端可滑动的安置在所对应的车轴支架中，并与所对应的弧形鞍座滑动配合；所述弧形鞍座限制其所对应的双座梁的第一连接端和第二连接端过度移动。

所述平衡梁的第一连接端与第一弹性元件的连接点到所述平衡梁第三连接端与车辆的车架连接点之间的距离为平衡梁的第二连接端与第二弹性元件的连接点到平衡梁第三连接端与车辆的车架连接点之间的距离的1/2。

所述平衡梁第三连接端为弧面结构，与平面结构的车架组成相对滑动的结构。

再进一步，本系统中还包括用于承受车轴所受纵向力和横向力的三组推力杆机构，每组推力杆机构设置在对应车轴的位置处，其中每组推力杆机构由车轴上的上推力杆机构和下推力杆机构相配合组成。

所述下推力杆机构包括若干与车轴相对应的下推力杆，所述每根下推力杆相对于车轴纵向设置车轴下方，所述每根下推力杆的一端通过车轴支架与车轴相接，另一端通过车架吊架与车架相接。这样以便承受纵向力，保证车轴处于正确的既定的行驶姿态。

同时，所述上推力杆机构包括三组与车轴相对应的上推力杆组，所述上推力杆组设置在车轴上方，所述上推力杆组的一端通过车轴塔架与车轴相接，另一端通过车架吊架与车架相接。

进一步，所述每组上推力杆组包括两根上推力杆，所述两根上推力杆交叉设置，并且交叉设置的两根上推力杆的一端通过车轴塔架与车轴相接，另一端通过车架吊架与车架相接，使得两根车轴上的上推力杆之间形成平行四边形结构，保证车辆最优化地承受各种横向力和纵向力，进一步保证车轴保持正确的既定的行驶姿态。

根据上述技术方案得到的本发明具有以下优点：

双座梁、平衡梁和弹性元件组成的三轴联动系统，使得三根车轴有效地连结起来，使车辆承受的载荷在三个车轴之间均匀分布。双座梁与第一、第二根车轴之间以及平衡梁与车架之间都可以相对地滑动，而不是固定式连接，有效地保证车辆在各种工况和各种载荷下，都能实现三轴联动，基本上保证在各种路面状况下三根车轴都能同时着地、均匀承载。

采用橡胶弹簧作为弹性元件，与金属外罩等组成橡胶弹簧系统，实现非线性弹性悬架结构，满足车辆空载、轻载舒适性以及安全性要求，同时满足重载、满载稳定性、安全性要求。

本发明使得挂车和载货车辆的三轴悬架系统相互关联，产生很好的联动关系，保证车辆的三根轴均匀承载。尤其在车辆通过不平路面时，三根车轴联动能保证其上的车轮总是同时着地。这时，载荷将会均匀地分布在三根车轴上，保证车轴受力不会过分增加，提高其使用寿命；而轮胎也将均匀受力，减少轮胎的磨损，增加其使用寿命。

另外，非线性橡胶悬架特性，减轻各种路况下路面对车辆的冲击，提高车辆底盘的使用寿命；同时，保护所装载货物，减少货物损坏的比率，降低用户的使用成本。

本悬架系统更具有降低用户运营成本、对使用工况和载荷适应性强的特点。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的俯视图。

图3为本发明中双座梁的结构示意图。

图4为本发明中滑动机构的结构示意图。

图5为本发明中平衡梁的结构示意图。

体6为本发明中橡胶弹簧系统的结构示意图。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本发明针对现在挂车和载货车辆中的三轴悬架系统，使得三根轴上的悬架都是相对独立，不能够产生很好的联动性，而设计一种能够实现三轴联动的悬架系统，该悬架系统设置在车辆的车架与车辆的三根车轴之间，将载荷传递至三根车轴，其中任何一根车轴通过所述的悬架系统与另外两根车轴同步联动，以实现三根车轴均匀承载。

基于上述目的，本发明的悬架系统如图1和2所示，其双座梁100、平衡梁200以及第一弹性元件500a和第二弹性元件500b。

为了能够实现车辆中三车轴300的联动，本悬架系统中的双座梁100用于实现车辆中两车轴300a和300b的联动，双座梁100的第一连接端102和第二连接端103(见图3)分别通过滑动机构104与相邻的第一车轴300a和第二车轴300b滑动相接，使得第一车轴300a和第二车轴300b通过双座梁100相互联动。

参见图3，本发明中的双座梁100设计成一等腰梯形，其底边101的两端分别设置有平面的第一连接端102和第二连接端103。通过这种结构便于对两车轴的驱动。

滑动机构104用于实现双座梁100与两车轴的滑动连接，并对其进行驱动。为此，参见图4，滑动机构104包括固定设置在车轴300a、300b上的车轴支架301和设置在车轴支架301上的弧形鞍座104a。而双座梁100的第一连接端102和第二连接端103安置在所应的车轴支架301中，并在其内可滑动，使得双座梁100相对于车轴300a、300b能够进行前后、左右一定量的滑动。同时双座梁100第一连接端102和第二连接端103的平面结构与对应的车轴支架301上弧形鞍座104a的弧面结构配合，也形成滑动机构，以实现弧形鞍座104a都对其所对应的双座梁100上第一连接端102和第二连接端103的滑动位置的限制，防止双座梁100的过度移动。

由于双座梁100与第一车轴300a和第二车轴300b之间的相对于滑动连接，使得双座梁100能够实时根据第一车轴300a和第二车轴300b运行情况来调整其与两车轴之间的相对位置关系，以便更好的实现第一车轴300a和第二车轴300b之间的联动，保证第一车轴300a和第二车轴300b上的车轮800a、800b同时着地。

为了能够让第三根车轴300c与前两根车轴联动，本系统通过平衡梁200实现。

参见图1，平衡梁200的第三连接端201与车辆的车架400滑动配合，平衡梁200的第一连接端202通过第一弹性元件500a与双座梁100相接，而第二连接端203通过第二弹性元件500b与第三车轴300c直接相连，由平衡量200驱动第三车轴与第一车轴和第二车轴联动。

参见图5，平衡梁200整体近似于三角形，其第三连接端201为弧形，与车辆的车架400采用滑动配合，使得整个平衡梁200能够相对于车架400进行滑动。平衡梁200的第一连接端202通过第一弹性元件500a连接双座梁100的第三连接端105(如图3所示)，同时平衡梁200的第二连接端203通过第二弹性元件500b直接连接第三车轴300c。这样第三车轴300c与第一车轴300a和第二车轴300b通过平衡梁200和双座梁100配合实现相互联动，使其上的车轮800c、800a、800b同时着地。具体过程如下：

在使用本系统时，通过其连接车架和车轴，并与三根车轴同时相接，驱动三根车轴联动，从而实现车轴两端的车轮同时着地。当车辆的运行工况和荷载发生变化时，三根车轴所受力将会变化时，由于这三根车轴通过本系统同时相接，故该变化将使弹性元件所承受的力发生变化，继而会使系统产生不平衡力，并会作用于系统中的双座梁或平衡梁；双座梁或平衡梁受力后，在所受力的驱动下，双座梁与平衡梁之间将会进行调整，对相应的车轴进行驱动调整，调整所有车轴所受力，并使之平衡，同时使得弹性元件所产生的弹力和所承受的力平衡。这样能够保证三根车轴受力始终平衡，从而使得三根车轴上的车轮始终同时着地。

再者，双座梁与第一、第二根车轴之间，平衡梁与车架之间都可以相对地滑动，而不是固定式连接，有效地保证车辆在各种工况和各种载荷下，都能实现三轴联动，基本上保证在各种路面状况下三根车轴都能同时着地、均匀承载。

进一步，为了提高本系统的效果，本系统中的第一弹性元件500a和第二弹性元件500b都为橡胶弹簧系统500(如图6所示)。

参见图6，该橡胶弹簧系统500包括橡胶弹簧501和金属外罩502，胶弹簧501与金属外罩502都设计成圆柱形，同时金属外罩502与胶弹簧501相配合将胶弹簧501罩在其内部，同时金属外罩502与橡胶弹簧501之间有一定的间隙503(即采用间隙配合形成橡胶弹簧系统)。这样当车辆承载时，橡胶弹簧501首先受力变形，橡胶弹簧501的变形量随着载荷的增加而增加，当橡胶弹簧501变形量充满橡胶弹簧501与金属外罩502之间的间隙后，橡胶弹簧501与金属外罩502开始接触，产生新的受力变形关系，使系统承受更大的载荷。

本系统中采用橡胶弹簧作为弹性元件，与金属外罩等组成橡胶弹簧系统，实现非线性弹性悬架结构，满足车辆空载、轻载舒适性以及安全性要求，同时满足重载、满载稳定性、安全性要求。

再进一步，本系统为保证载荷的合理分配，平衡梁200的第一连接端202与第一弹性元件500a的连接点到平衡梁200第三连接端201与车辆的车架400连接点之间的距离为平衡梁200的第二连接端203与第二弹性元件500b的连接点到平衡梁第三连接端201与车辆的车架400连接点之间的距离的1/2

为使整个三轴联动系统能够更完美地实现联动，在上述基本元件的基础上，还包括用于承受车轴所受纵向力和横向力的三组推力杆机构，每组推力杆机构设置在对应车轴的位置处，其中每组推力杆机构由车轴上的上推力杆机构和下推力杆机构相配合组成，保证所述功能优点的充分实现。

参见图1，本系统中的下推力杆机构是由若干下推力杆600组成的，下推力杆600的根数与车轴的数目相配合。每根下推力杆600相对于车轴纵向设置车轴下方，为此，每根下推力杆600的一端与车轴支架301位于车轴下方的部分相接，另一端通过车架吊架401与车架400相接。这样由该下推力杆承受相应车轴所受的纵向力，当车辆从静止起步或制动时，地面驱动力或制动阻力将通过车轮传递到车轴，再通过车轴支架传到纵向布置的下推力杆组，然后传递到车架吊架，在纵向布置的下推力杆结构尺寸限制和受力支承的共同保证下，以保证车轴的正确位置，保证车辆的正确行驶。下推力杆机构也将承受不同工况和道路状况下，车辆行驶当中产生的各种纵向力。保证车轴处于正确的既定的行驶姿态。

参见图2，为了与下推力杆600配合，上推力杆机构包括三组与车轴相对应的上推力杆组700，每组上推力杆组700都设置在相应的车轴上方。

每组上推力杆组700包括两根上推力杆701、702，每组上推力杆组700中的上推力杆701、702交叉倾斜布置，并且交叉设置的两根上推力杆701、702的一端都通过车轴塔架302设置在相应车轴的上部，另一端分别通过车架吊架401与车架400相接(在具体相接，可通过焊接方式进行固定焊接)。这样使得每组上推力杆组700中的上推力杆701、702与相应车轴的纵向和横向都形成一个设定的角度，这样以便能够同时承受横向力和纵向力，不论是车辆起步或制动时，还是车辆行驶当中出现的横向力和纵向力，上推力杆组都可承受，进一步保证车轴保持正确的既定的行驶姿态。

为进一步优化上推力杆组700的连接结构，每组上推力杆组设置在车轴上时，使得两车轴上推力杆组中的上推力杆形成平行四边形结构。平行四边形结构尺寸根据实际车辆应用情况和空间布置情况进行计算，精确设定的布置角度和边长，以实现最优化的受力效果，保证车辆拥有最优化的受力状态、保证车轴运动轨迹、提高抗侧倾能力。

根据上述技术方案得到的本系统使得挂车和载货车辆的三车轴之间相互关联，产生很好的联动关系，保证车辆的三根轴均匀承载。尤其在车辆通过不平路面时，三根车轴联动使得其上的车轮能总是同时着地。这时，载荷将会均匀地分布在三根车轴上，保证车轴受力不会过分增加，提高其使用寿命；而轮胎也将均匀受力，减少轮胎的磨损，增加其使用寿命。

另外，采用非线性橡胶悬架特性，减轻各种路况下路面对车辆的冲击，提高车辆底盘的使用寿命；同时，保护所装载货物，减少货物损坏的比率，降低用户的使用成本。

本悬架系统更具有降低用户运营成本、对使用工况和载荷适应性强的特点。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (11)

1.三车轴联动的悬架系统，其特征在于，所述悬架系统设置在车辆的车架与车辆的三根车轴之间，将载荷传递至三根车轴，其中任何一根车轴通过所述的悬架系统与另外两根车轴同步联动，以实现三根车轴均匀承载。

2.根据权利要求1所述的三车轴联动的悬架系统，其特征在于，所述悬架系统包括双座梁、平衡梁以及第一弹性元件和第二弹性元件，所述双座梁的第一连接端和第二连接端分别通过滑动机构与相邻的第一车轴和第二车轴滑动相接，第一车轴和第二车轴通过双座梁相互联动；所述平衡梁的第三连接端与车辆的车架滑动配合连接，所述平衡梁的第一连接端通过第一弹性元件与所述的双座梁的第三连接端相接，平衡梁的第二连接端通过第二弹性元件与第三车轴直接相连，第一车轴、第二车轴、第三车轴通过所述的双座梁、平衡梁、第一弹性元件和第二弹性元件相互联动。

3.根据权利要求2所述的三车轴联动的悬架系统，其特征在于，所述第一弹性元件和第二弹性元件为橡胶弹簧系统，所述橡胶弹簧系统包括橡胶弹簧和金属外罩，所述金属外罩与橡胶弹簧间隙配合形成橡胶弹簧系统。

4.根据权利要求3所述的三车轴联动的悬架系统，其特征在于，所述橡胶弹簧和金属外罩都为圆柱形。

5.根据权利要求2所述的三车轴联动的悬架系统，其特征在于，所述滑动机构包括设置在第一车轴和第二车轴上的车轴支架和设置在车轴支架上的弧形鞍座，所述双座梁的第一连接端和第二连接端可滑动的安置在所对应的车轴支架中，并与所对应的弧形鞍座滑动配合；所述弧形鞍座限制其所对应的双座梁的第一连接端和第二连接端过度移动。

6.根据权利要求2所述的三车轴联动的悬架系统，其特征在于，所述平衡梁的第一连接端与第一弹性元件的连接点到所述平衡梁第三连接端与车辆的车架连接点之间的距离为平衡梁的第二连接端与第二弹性元件的连接点到平衡梁第三连接端与车辆的车架连接点之间的距离的1/2。

7.根据权利要求2所述的三车轴联动的悬架系统，其特征在于，所述平衡梁第三连接端为弧面结构，与平面结构的车架组成相对滑动的结构。

8.根据权利要求2所述的三车轴联动的悬架系统，其特征在于，所述悬架系统中还包括用于承受车轴所受纵向力和横向力的三组推力杆机构，每组推力杆机构设置在对应车轴的位置处，其中每组推力杆机构由车轴上的上推力杆机构和下推力杆机构相配合组成。

9.根据权利要求8所述的三车轴联动的悬架系统，其特征在于，所述下推力杆机构包括与车轴相对应的下推力杆，所述每根下推力杆相对于车轴纵向设置在车轴下方，所述下推力杆的一端通过车轴支架与车轴相接，另一端通过车架吊架与车架相接。

10.根据权利要求8所述的三车轴联动的悬架系统，其特征在于，所述上推力杆机构包括与车轴相对应的上推力杆组，所述上推力杆组设置在车轴上方，所述上推力杆组的一端通过车轴塔架与车轴相接，另一端通过车架吊架与车架相接。

11.根据权利要求10所述的三车轴联动的悬架系统，其特征在于，所述每组上推力杆组包括两根上推力杆，所述两根上推力杆交叉设置，并且交叉设置的两根上推力杆的一端通过车轴塔架与车轴相接，另一端通过车架吊架与车架相接，使得两根车轴上的上推力杆之间形成平行四边形结构。

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