CN103057370A

CN103057370A - 汽车框形钢板弹簧悬架

Info

Publication number: CN103057370A
Application number: CN2013100634553A
Authority: CN
Inventors: 周兵; 颜丙超; 许艳; 范璐; 黄晓婷
Original assignee: Hunan University
Current assignee: Hunan University
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2033-02-28
Also published as: CN103057370B

Abstract

本发明公开了一种汽车框形钢板弹簧悬架，包括框形钢板弹簧和固定于所述汽车的车架上的支撑销轴，所述框形钢板弹簧由平行设置的上、下两块钢板构成，所述两块钢板的一端通过弯耳连接部连为一体，另一端呈开口状并形成框形钢板弹簧的开口端，所述弯耳连接部套设于支撑销轴上，所述框形钢板弹簧的开口端通过紧固件与所述汽车的车轴连接。该汽车框形钢板弹簧悬架具有结构简单实用、承载能力强、系统可靠性高、可降低系统重量的优点。

Description

汽车框形钢板弹簧悬架

技术领域

本发明涉及汽车悬架，尤其涉及汽车框形钢板弹簧悬架。

背景技术

钢板弹簧是车辆悬架系统中的一个重要部件，起着承受车体重量﹑传递各方向的力和力矩以及缓冲减震的作用。现有钢板弹簧由若干长度不同的弹簧片叠加而成，由于簧片之间直接接触，在车辆行驶的过程中，每片钢板都会上下运动，从而产生摩擦，而这种摩擦又会相互作用产生噪声，再加上不同钢板的变形程度不同，从而造成行驶不平稳等问题，并且现有钢板弹簧一般都存在力学性能差，承载能力低等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单实用、承载能力强、系统可靠性高、可降低系统重量的汽车框形钢板弹簧悬架。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种汽车框形钢板弹簧悬架，包括框形钢板弹簧和固定于所述汽车的车架上的支撑销轴，所述框形钢板弹簧由平行设置的上、下两块钢板构成，所述两块钢板的一端通过弯耳连接部连为一体，另一端呈开口状并形成框形钢板弹簧的开口端，所述弯耳连接部套设于支撑销轴上，所述框形钢板弹簧的开口端通过紧固件与所述汽车的车轴连接。

所述弯耳连接部与支撑销轴通过双头螺栓紧固连接。

所述紧固件上端压设于上部的钢板上，下端穿过上、下两块钢板与车轴紧固连接。

所述上、下两块钢板中部通过一弹簧夹连接。

所述弹簧夹包括U形夹和锁销，所述U形夹夹设于上、下两块钢板上，且开口端朝上布置，所述锁销连接于U形夹的开口端，U形夹底部与下部的钢板接触，锁销与上部的钢板接触。

所述U形夹底部设有定位销，所述下部的钢板上设有定位孔，所述定位销插设于定位孔内。

所述上、下两块钢板两端的宽度大于中部的宽度。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的汽车框形钢板弹簧悬架，采用框形钢板弹簧作为主要的减震支撑部件，其结构简单实用，通过有限元分析软件分别建立框形钢板弹簧和普通层叠式钢板弹簧的模型，并进行仿真对比分析，建立二者的有限元模型时，设定两种弹簧钢板厚度相等，且都设为两片，载荷取重量为1600kg车辆的四分之一，仿真分析结果显示普通钢板弹簧的最大垂直位移为242mm，而框形钢板弹簧的最大垂直位移仅为85mm，从结果中可以看出在同等载荷条件下，框形钢板弹簧的变形大约只有普通钢板弹簧的1/3，也就是说框形钢板弹簧的承载能力是普通钢板弹簧的近三倍，普通钢板弹簧要达到同等级的承载能力至需要增加一倍板材用量，也就是说在同等承载能力的情况下，框形钢板弹簧所用材料仅是普通钢板弹簧的一半；另外，仿真结果显示框形钢板弹簧的最大应力为245Mpa，偏频为1.54Hz，完全满足车辆悬架对强度及舒适性的要求，使悬架承载能力大幅度提升，材料利用率高，可以降低系统重量；框形钢板弹簧同时可以起到车辆后悬架连杆的作用，即作为运动约束件，使悬架系统的整体结构大大简化，可以省略传统悬架系统中的球头、铰销、橡胶套等附件，成本低廉；框形钢板弹簧所需的安装空间只需传统钢板弹簧安装空间的一半，其更有利于车辆其它周边部件的布置；框形钢板弹簧与车架和车轴的连接结构也非常简单，中间没有任何磨损件，系统的可靠性提高，同时没有运动部件，可避免运动撞击而产生噪音。上、下两块钢板中部通过一弹簧夹连接，用于限制两块钢板的相对位移，确保框形钢板弹簧能够正常工作。上、下两块钢板两端的宽度大于中部的宽度，框形钢板弹簧的受力形式与悬臂梁类似，最大应力出现在两块钢板的端部，对其两端进行加宽，采取变截面的形式，可提升其力学性能。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是图1的A－A剖视放大图。

图3是本发明实施例中框形钢板弹簧的主剖视图。

图4是本发明实施例中框形钢板弹簧的俯视图。

图中各标号表示：

1、框形钢板弹簧；2、支撑销轴；3、车架；4、车轴；5、紧固件；6、弹簧夹；7、双头螺栓；11、钢板；12、弯耳连接部；13、定位孔；61、U形夹；62、锁销；63、定位销。

具体实施方式

图1至图4示出了本发明的一种汽车框形钢板弹簧悬架实施例，该悬架包括框形钢板弹簧1和固定于汽车的车架3上的支撑销轴2，框形钢板弹簧1由平行设置的上、下两块钢板11构成，两块钢板11的厚度相等，两块钢板11的一端通过弯耳连接部12连为一体，另一端呈开口状并形成框形钢板弹簧1的开口端，弯耳连接部12套设于支撑销轴2上，框形钢板弹簧1的开口端通过紧固件5与汽车的车轴4连接，框形钢板弹簧1在不受力时是平直的，当它受力弯曲时，在理想状态下，其上、下两块钢板11的变形形态是基本一致的，两块钢板11的两侧面保持平行。通过有限元分析软件分别建立框形钢板弹簧1和普通层叠式钢板弹簧的模型，并进行仿真对比分析，建立二者的有限元模型时，设定两种弹簧钢板厚度相等，且都设为两片，载荷取重量为1600kg车辆的四分之一，仿真分析结果显示普通钢板弹簧的最大垂直位移为242mm，而框形钢板弹簧1的最大垂直位移仅为85mm，从结果中可以看出在同等载荷条件下，框形钢板弹簧1的变形大约只有普通钢板弹簧的1/3，也就是说框形钢板弹簧1的承载能力是普通钢板弹簧的近三倍，普通钢板弹簧要达到同等级的承载能力至需要增加一倍板材用量，也就是说在同等承载能力的情况下，框形钢板弹簧1所用材料仅是普通钢板弹簧的一半；另外，仿真结果显示框形钢板弹簧1的最大应力为245Mpa，偏频为1.54Hz，完全满足车辆悬架对强度及舒适性的要求，可见本发明的悬架采用框形钢板弹簧1作为主要的减震支撑部件，其结构简单实用，承载能力大幅度提升，材料利用率高，可以降低系统重量；框形钢板弹簧1同时可以起到车辆后悬架连杆的作用，即作为运动约束件，使悬架系统的整体结构大大简化，可以省略传统悬架系统中的球头、铰销、橡胶套等附件，成本低廉；框形钢板弹簧1所需的安装空间只需传统钢板弹簧安装空间的一半，其更有利于车辆其它周边部件的布置；框形钢板弹簧1与车架3和车轴4的连接结构也非常简单，中间没有任何磨损件，系统的可靠性提高，同时没有运动部件，可避免运动撞击而产生噪音。

本实施例中，弯耳连接部12与支撑销轴2通过双头螺栓7紧固连接，以限制弯耳连接部12沿支撑销轴2产生位移；紧固件5上端压设于上部的钢板11上，下端穿过上、下两块钢板11与车轴4紧固连接。

本实施例中，上、下两块钢板11中部通过一弹簧夹6连接，用于限制两块钢板11的相对位移，确保框形钢板弹簧1能够正常工作。该弹簧夹6包括U形夹61和锁销62，U形夹61夹设于上、下两块钢板11的两侧，且开口端朝上布置，这样可限制两块钢板11产生相对扭转；锁销62连接于U形夹61的开口端，U形夹61底部与下部的钢板11接触，锁销62与上部的钢板11接触，这样可限制两块钢板11的垂向位移；U形夹61底部设有定位销63，下部的钢板11上设有定位孔13，定位销63插设于定位孔13内，通过定位销63与定位孔13的配合可以防止两块钢板11横向错动。

本实施例中，上、下两块钢板11两端的宽度大于中部的宽度，框形钢板弹簧1的受力形式与悬臂梁类似，最大应力出现在两块钢板11的端部，对其两端进行加宽，采取变截面的形式，可提升其力学性能。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种汽车框形钢板弹簧悬架，其特征在于：包括框形钢板弹簧（1）和固定于所述汽车的车架（3）上的支撑销轴（2），所述框形钢板弹簧（1）由平行设置的上、下两块钢板（11）构成，所述两块钢板（11）的一端通过弯耳连接部（12）连为一体，另一端呈开口状并形成框形钢板弹簧（1）的开口端，所述弯耳连接部（12）套设于支撑销轴（2）上，所述框形钢板弹簧（1）的开口端通过紧固件（5）与所述汽车的车轴（4）连接。

2.根据权利要求1所述的汽车框形钢板弹簧悬架，其特征在于：所述弯耳连接部（12）与支撑销轴（2）通过双头螺栓（7）紧固连接。

3.根据权利要求2所述的汽车框形钢板弹簧悬架，其特征在于：所述紧固件（5）上端压设于上部的钢板（11）上，下端穿过上、下两块钢板（11）与车轴（4）紧固连接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的汽车框形钢板弹簧悬架，其特征在于：所述上、下两块钢板（11）中部通过一弹簧夹（6）连接。

5.根据权利要求4所述的汽车框形钢板弹簧悬架，其特征在于：所述弹簧夹（6）包括U形夹（61）和锁销（62），所述U形夹（61）夹设于上、下两块钢板（11）上，且开口端朝上布置，所述锁销（62）连接于U形夹（61）的开口端，U形夹（61）底部与下部的钢板（11）接触，锁销（62）与上部的钢板（11）接触。

6.根据权利要求5所述的汽车框形钢板弹簧悬架，其特征在于：所述U形夹（61）底部设有定位销（63），所述下部的钢板（11）上设有定位孔（13），所述定位销（63）插设于定位孔（13）内。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的汽车框形钢板弹簧悬架，其特征在于：所述上、下两块钢板（11）两端的宽度大于中部的宽度。

8.根据权利要求6所述的汽车框形钢板弹簧悬架，其特征在于：所述上、下两块钢板（11）两端的宽度大于中部的宽度。