CN103660842B - 板簧平衡悬架机构及具有其的工程车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种板簧平衡悬架机构及具有其的工程车辆。其中，板簧平衡悬架机构包括多个车桥和设置于相邻的车桥之间的至少一个板簧（1），板簧（1）的两端支撑在相邻的两个车桥上，该板簧的中部连接在车架（2）上。本发明的板簧平衡悬架机构布置紧凑、结构简单。

Description

板簧平衡悬架机构及具有其的工程车辆

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体而言，涉及一种板簧平衡悬架机构及具有其的工程车辆。

背景技术

悬架系统是汽车的重要组成部分，它把车架与车桥弹性地联系起来，用于传递作用在车轮和车架之间的力和力矩，并且缓冲由不平路面传递给车架或车身的冲击力，衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。

五轴及五轴以上的大吨位汽车起重机，一般采用钢板弹簧悬架。在通用汽车底盘的设计中，底盘通常只有两个轴，可以方便的运用力学知识计算。对于五轴及五轴以上的车辆，一般把车轴分为前后两组，每组轴的各轴间采用平衡悬架从而简化成两轴进行计算，因此，需要从多方面考虑平衡悬架的设计，使其达到既合理布置各车轴的位置又合理分配轴荷的要求。

现有技术中，大吨位汽车起重机悬架设计、制造都还较为粗放，仅是简单的考虑轴荷平衡的问题，而对悬架系统对整车及其它性能的影响方面考虑较为欠缺。只有从悬架平衡机构的轴荷平衡性能方面、悬架系统对传动系统的影响方面及悬架系统的整车通过性方面进行深入分析和研究，才能保证了车辆的行驶乘驾舒适性、行驶通过性及安全性。

图1示出了现有技术中的一种板簧平衡悬架系统。该板簧平衡悬架系统包括平衡梁、板簧和推力杆。其中板簧2a、2b、2c一般为对称、固定的布置在各车桥4a、4b、4c上，推力杆5铰接于车桥与车架之间。同一根车桥上水平、对称地布置了两根推力杆，以传递地面传来的各个方向的力。平衡梁3a、3b与车架铰接。板簧与固定支架1a、1b，及两个平衡梁的端部均为滑动连接。这种形式的悬架系统可以有效的平衡多个车桥之间的轴荷，避免了单轴过载而损坏车桥，保证了行车的安全性。

上述结构有以下缺点：

由于每个车桥上均设置有板簧，因此布置空间较大，结构较为复杂，不够紧凑。

发明内容

本发明旨在提供一种布置紧凑、结构简单的板簧平衡悬架机构及具有其的工程车辆。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种板簧平衡悬架机构，包括多个车桥和设置于相邻的车桥之间的至少一个板簧，板簧的两端支撑在相邻的两个车桥上，该板簧的中部连接在车架上。

进一步地，板簧包括板簧主体和固定设置于板簧主体中部的连接座，连接座与车架连接。

进一步地，板簧主体相对于连接座为非对称结构。

进一步地，连接座上设有连接孔，连接座通过该连接孔与车架连接，连接座设置在板簧主体的顶部或底部上。

进一步地，板簧主体上设置有多个弹簧夹，从连接座至板簧主体的端部的方向上，每隔预定距离设置一个弹簧夹。

进一步地，还包括与多个车桥一一对应的多个推力杆组，每个推力杆组包括：

两个第一推力杆，两个第一推力杆均连接在对应的车桥和车架之间，且沿车架的横向并行设置在车架的中心线两侧。

进一步地，推力杆组还包括：

第二推力杆，沿车架的横向位于两个第一推力杆之间并且位于第一推力杆的上方，第二推力杆连接在对应的车桥和车架之间。

进一步地，第二推力杆两端的两个连接点与第一推力杆的两端的两个连接点在同一竖直平面内的投影限定出一个平行四边形。

进一步地，车桥为三个以上，包括沿车架纵向布置的前桥、后桥以及设置在前桥和后桥之间的至少一个中间桥，中间桥上连接有平衡梁，沿车架的纵向布置的多个板簧中位于两端的板簧的一端连接在前桥或后桥上，另一端连接在相应的平衡梁上，沿车架的纵向布置的多个板簧中位于中部的板簧的两端均连接在相邻的平衡梁上。

进一步地，板簧与前桥或后桥之间滑动连接，板簧与平衡梁之间滑动连接。

进一步地，前桥和后桥上固定连接有板簧支座，每个板簧支座和每个平衡梁内均设有与板簧的下表面线接触的弧形支撑部。

进一步地，板簧支座的顶部和平衡梁的顶部均设置有缓冲件，车架上设置有与各缓冲件位置一一对应的限位块。

根据本发明的另一方面，提供了一种工程车辆，包括板簧平衡悬架机构，板簧平衡悬架机构为上述的板簧平衡悬架机构。

应用本发明的技术方案，板簧平衡悬架机构的板簧两端支撑在相邻的两个车桥上，中部连接在所述车架上。相对于现有技术的方案而言，本发明的板簧平衡悬架机构具备现有技术方案的功能，即能够有效地平衡车桥之间的轴荷。由于车桥布置在板簧的两端而不是中间，因此可以减少板簧的数量，进而使得布置紧凑、结构简单。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中的板簧平衡悬架机构的结构示意图；

图2示出了图1的板簧平衡悬架机构的板簧和推力杆的配合状态示意图；

图3示出了根据本发明的板簧平衡悬架机构的实施例一的结构示意图；

图4示出了图3的板簧平衡悬架机构的板簧的结构示意图；

图5示出了图3的板簧平衡悬架机构的平衡梁的结构示意图；

图6示出了图5的平衡梁的安装支座的结构示意图；

图7示出了根据本发明的板簧平衡悬架机构的实施例二的结构示意图；以及

图8示出了图7的板簧平衡悬架机构的板簧的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、板簧；10、板簧主体；11、顶部；12、底部；13、第一端；14、第二端；20、连接座；30、弹簧夹；40、第一推力杆；50、第二推力杆；61、前桥；62、中间桥；63、后桥；64、板簧支座；641、弧形支撑部；70、平衡梁；71、平衡梁主体；711、缓冲件；712、弧形支撑部；72、安装支座；721、上部；722、下部；2、车架。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图3所示，实施例一的板簧平衡悬架机构包括：多个车桥和设置于相邻的车桥之间的至少一个板簧1，板簧1的两端支撑在相邻的两个车桥上，该板簧的中部连接在车架2上。

在实施例一中，板簧1采用上述方式连接在车架2与多个车桥之间，相对于现有技术的方案而言，实施例一的板簧平衡悬架机构具备现有技术方案的功能，即能够有效地平衡车桥之间的轴荷。此外，由于车桥布置在板簧1的两端而不是中间，因此可以减少板簧的数量，进而使得布置紧凑、结构简单。

以下叙述中的车架2的纵向方向是指车架2的长度方向，车架2的横向方向是指车架2的宽度方向。如图3所示，在实施例一中，车桥包括沿车架2纵向依次相邻布置的前桥61、中间桥62和后桥63，上述中间桥62上铰接有平衡梁70。板簧1为两个，均倒装在车架2上。位于沿车架2纵向前方的板簧1的一端滑动连接在前桥61上，另一端滑动连接在平衡梁70上。位于沿车架2纵向后方的板簧1的一端滑动连接在后桥63上，另一端滑动连接在平衡梁70上。上述两端滑动连接的方式，使得当板簧1受压时长度会变短，板簧1刚度变大，拥有了半主动悬架的一些特性。

如图3和图4所示，在实施例一中，板簧1包括板簧主体10和固定设置于板簧主体10中部的连接座20。连接座20设置在板簧主体10的底部12，连接座20与车架2连接，优选地，连接座20上设有连接孔，连接座20通过该连接孔与车架2连接。上述连接孔优选为铰接孔，从而使得连接座10与车架2铰接在一起。进一步优选地，铰接孔的内部可以安装滚动轴承或滑动轴承，以减少铰接副间的摩擦力。

在现有技术中，当车架有倾斜时，由于板簧固定在车桥上，同一板簧的前后部分所受的轴荷与变形量会不相等，并且无法得到有效的平衡。导致悬架系统的轴荷平衡性能减弱，也会影响板簧的使用寿命。

而在实施例一中，由于板簧1与车架2之间是铰接连接的，实施例一具备比现有技术方案更有效的平衡轴荷的功能。具体原因是：现有技术的平衡梁只能平衡与之相连的前后板簧各自二分之一的部分，同一板簧的前后部分则无法平衡。而实施例一有效地解决了上述问题。

板簧主体10相对于连接座20为非对称结构，具体地，如图4所示，板簧主体10的第一端13与连接座20之间的距离L1小于板簧主体10的第二端14与连接座20之间的距离L2，即板簧主体10为非对称结构。上述结构的优点在于：通过设计调整距离L1和L2的长度大小，可以实现各车桥之间载荷按某种预定的比例分配。例如，适当增加驱动桥上的载荷，可以提高附着力，提高整车的行驶通过性。当然，作为可行的实施方式，L1和L2也可以相等，也能实现多个桥载荷基本相等的布置。本申请所采用的板簧，不局限于优选的非对称等截面板簧。对称布置板簧、变截面板簧通过合理的布置也能实现本申请所述的效果。

如图4所示，板簧1还包括盖板、骑马螺栓和多个弹簧夹30。盖板设置在板簧1的顶部11，骑马螺栓将多片叠置的弹簧钢连接在盖板和连接座20之间。多个弹簧夹30均设置在板簧主体10上，为了紧固性考虑，从连接座20至板簧主体10的端部的方向上，每隔预定距离设置一个弹簧夹30。也就是说，弹簧夹30的数量与连接座20至板簧主体10的端部的长度有关，长度越长，弹簧夹30的数量越多。在本实施例中，如图4所示，板簧主体10的第一端与连接座20之间的弹簧夹30的数量少于板簧主体10的第二端与连接座20之间的弹簧夹30的数量。在实施例一中，板簧主体10的第一端与连接座20之间设置有一个弹簧夹30，板簧主体10的第二端与连接座20之间设置有两个弹簧夹30。当然，当L1和L2相等时，连接座20两侧的弹簧夹30的数量也应当相等。

结合参见图3、图5和图6，在实施例一中，平衡梁70包括平衡梁主体71和安装支座72。如图6所示，安装支座72包括上部721和下部722，上部721和下部722之间通过螺栓连接。如图5和图6所示，安装支座72的下部722固定在中间桥62上，上部721具有铰接孔，平衡梁主体71与安装支座72铰接，可绕铰接轴线左右摆动。

在实施例一中，平衡梁70为对称结构，即两边力臂相等。当然，作为可行的实施方式，平衡梁两边力臂可以不相等，这样可以满足车辆静止状态下各桥载荷分配不等时，平衡梁两端的力矩依然可以相等。如图5所示，平衡梁70内设有与板簧1的下表面线接触的弧形支撑部712，该弧形支撑部712形成在平衡梁主体71上。上述结构可以减轻板簧接触面的磨损。

如图5所示，平衡梁70的顶部设置有缓冲件711，缓冲件711为两个，缓冲件711优选为橡胶垫。如图3所示，车架2上设置有与各缓冲件711位置一一对应的限位块，该限位块限制板簧1压缩的极限位置。上述结构使得平衡梁70不论向哪端倾斜，均能避免与车架2直接相碰撞。现有技术中，由于车桥与板簧为固定联接，车桥带动板簧左右晃动，板簧与平衡梁的滑块间会有运动干涉，当平衡梁达到极限位置时，板簧与平衡梁的弧形支撑部之间为刚性接触，易造成异常磨损，使弧形支撑部表面呈龋齿状。而本实施例中，由于平衡梁70上设置有缓冲件711，即使平衡梁70处在极限位置，板簧1与弧形支撑部712之间仍有缓冲的空间，避免了异常磨损的出现，进而可以防止板簧1窜出或崩断，有利于延长板簧1的寿命，提高行驶安全性。

如图3所示，实施例一的板簧平衡悬架机构还包括与多个车桥一一对应的多个推力杆组，每个推力杆组包括：两个第一推力杆40，两个第一推力杆40均铰接在对应的车桥和车架2之间并位于板簧1的下方，两个第一推力杆40沿车架2的横向并行设置在车架2的中心线两侧。推力杆组用于传递车架2与车桥之间的作用力，两个第一推力杆40布置在车桥的两侧。

如图1和图2所示，现有技术中，车桥与车架之间左右各布置了一根推力杆5，车桥在上下跳动的过程中伴随有绕推力杆的转动，严重时会对传动轴造成损坏，且不利于轮胎的准确定位，易造成轮胎的异常磨损。

因此，如图3所示，在实施例一中，推力杆组还包括第二推力杆50，该第二推力杆50沿车架的横向位于两个第一推力杆40之间，第二推力杆50铰接在对应的车桥和车架2之间。在实施例一中，第二推力杆50水平布置在车架2的中心线上，当然，第二推力杆50的布置位置并不限于此，它也可以布置在其他位置，只需要满足第二推力杆50的布置位置高于第一推力杆40的布置位置即可。

在现有技术中，车桥与板簧为刚性连接，且车桥与车架之间缺乏足够的推力杆来约束其运动自由度，车桥在上下跳动的过程中不能完全保持平移运动，伴随着有左右的摆动，不利于车轮的准确定位，易对传动轴的当量夹角造成影响，从而损坏传动系统。此外，不平路面作用在车架上的大部分冲击力、制动反作用力等由板簧来传递及平衡，减短了板簧的寿命。

而在本申请中，优选地，第二推力杆50两端的两个铰接点与第一推力杆40的两端的两个铰接点在同一竖直平面内的投影限定出一个平行四边形。即，第二推力杆50与第一推力杆40组成的铰链机构在同一竖直平面内均构成了平行四边形。上述布置方式限制了车桥绕推力杆的旋转自由度，实现了可靠的传递制动反力、横向力，缓冲振动的功能。按上述布置方式的推力杆组及板簧1，保证了车桥在上下跳动时为平移运动，使得车桥和轮胎有了正确的定位，减轻了悬挂系统对转向系统的干涉和轮胎异常磨损。

如图3所示，在实施例一中，前桥61和后桥63上固定连接有板簧支座64，每个板簧支座64内设有与板簧1的下表面线接触的弧形支撑部641。上述结构可以减轻板簧接触面的磨损。

优选地，板簧支座64的顶部设置有缓冲件，缓冲件优选为橡胶垫，车架2上设置有与各缓冲件位置一一对应的限位块。上述结构能够防止车辆颠簸时，板簧支座64与车架2直接碰撞。

如图7和图8所示，实施例二的板簧平衡悬架机构与实施例一的区别为板簧1的结构以及板簧1与车架2的连接位置。具体地，在实施例二中，连接座20设置在板簧主体10的顶部11上。连接座20上设有铰接孔，连接座20通过该铰接孔与车架2铰接。实施例二中，板簧1与车架2的铰接点位于板簧本体的上方。

实施例一和实施例二均为三桥结构，在图中未示出的实施例中，车桥的数量也可以为两个，或者四个以上。当车桥为两个时，只有前桥和后桥，没有中间桥和平衡梁，板簧平衡悬架机构包括推力杆组件及一个板簧。该板簧的两端支撑在前桥和后桥上，中部连接在车架上。当车桥的数量大于或者等于四个时，车桥包括前桥、后桥以及设置在前桥和后桥之间的至少两个中间桥。每个中间桥上均铰接有平衡梁，沿车架的纵向布置的多个板簧中位于前端的板簧的一端滑动连接在前桥上，另一端滑动连接在位于前端的平衡梁上。沿车架的纵向布置的多个板簧中位于后端的板簧的一端滑动连接在后桥上，另一端滑动连接在位于后端的平衡梁上。沿车架的纵向布置的多个板簧中位于中部的板簧的两端均滑动连接在相应的平衡梁上。

本申请还提供了一种工程车辆，根据本申请的工程车辆的实施例（未图示）包括上述的板簧平衡悬架机构。上述实施例的工程车辆优选为汽车起重机，当然，本领域技术人员知道，本申请的技术方案并不局限于汽车起重机，亦可用于与汽车起重机结构或功能类似的其他工程车辆。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、板簧中部位置与车架连接，两端与车桥连接，有效地减少了零件数量，进而使得布置紧凑、结构简单。

2、缓冲件布置在平衡梁上，既起到行程限位的作用，又避免了平衡梁在极限位置与板簧的异常磨损，有利于延长板簧的使用寿命。

3、通过设计不同左右长度的板簧和/或力臂比不同平衡梁，可以合理的分布轴荷，各桥上的轴荷可根据具体需要设计，当适当提高驱动桥载荷时，可以提高整车的通过性。

4、板簧及推力杆组的安装布置形式，使得车桥在上下跳动的过程中将为平移运动，限制了车桥绕推力杆支点的左右摆动。消除了车桥对传动系统的干涉，有利于轮胎的准确定位。

5、板簧与车架之间的铰接，有效的传递了同一板簧前后部分的轴荷，避免了板簧单侧过载，提高了整个板簧悬架机构的轴荷平衡性能。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种板簧平衡悬架机构，其特征在于，包括多个车桥和设置于相邻的所述车桥之间的至少一个板簧(1)，所述板簧(1)的两端支撑在相邻的两个车桥上，该板簧的中部连接在车架(2)上；

所述车桥为三个以上，包括沿所述车架(2)纵向布置的前桥(61)、后桥(63)以及设置在所述前桥(61)和所述后桥(63)之间的至少一个中间桥(62)，所述中间桥(62)上连接有平衡梁(70)，沿所述车架(2)的纵向布置的多个所述板簧(1)中位于两端的板簧(1)的一端连接在所述前桥(61)或所述后桥(63)上，另一端连接在相应的所述平衡梁(70)上，沿所述车架(2)的纵向布置的多个所述板簧(1)中位于中部的板簧(1)的两端均连接在相邻的所述平衡梁(70)上。

2.根据权利要求1所述的板簧平衡悬架机构，其特征在于，所述板簧(1)包括板簧主体(10)和固定设置于所述板簧主体(10)中部的连接座(20)，所述连接座(20)与所述车架(2)连接。

3.根据权利要求2所述的板簧平衡悬架机构，其特征在于，所述板簧主体(10)相对于所述连接座(20)为非对称结构。

4.根据权利要求2所述的板簧平衡悬架机构，其特征在于，所述连接座(20)上设有连接孔，所述连接座(20)通过该连接孔与所述车架(2)连接，所述连接座(20)设置在所述板簧主体(10)的顶部(11)或底部(12)上。

5.根据权利要求2所述的板簧平衡悬架机构，其特征在于，所述板簧主体(10)上设置有多个弹簧夹(30)，从所述连接座(20)至所述板簧主体(10)的端部的方向上，每隔预定距离设置一个所述弹簧夹(30)。

6.根据权利要求1所述的板簧平衡悬架机构，其特征在于，还包括与所述多个车桥一一对应的多个推力杆组，每个所述推力杆组包括：

两个第一推力杆(40)，两个所述第一推力杆(40)均连接在对应的所述车桥和所述车架(2)之间，且沿所述车架(2)的横向并行设置在所述车架(2)的中心线两侧。

7.根据权利要求6所述的板簧平衡悬架机构，其特征在于，所述推力杆组还包括：

第二推力杆(50)，沿所述车架(2)的横向位于两个所述第一推力杆(40)之间并且位于所述第一推力杆(40)的上方，所述第二推力杆(50)连接在对应的所述车桥和所述车架(2)之间。

8.根据权利要求7所述的板簧平衡悬架机构，其特征在于，所述第二推力杆(50)两端的两个连接点与所述第一推力杆(40)的两端的两个连接点在同一竖直平面内的投影限定出一个平行四边形。

9.根据权利要求1所述的板簧平衡悬架机构，其特征在于，所述板簧(1)与所述前桥(61)或所述后桥(63)之间滑动连接，所述板簧(1)与所述平衡梁(70)之间滑动连接。

10.根据权利要求9所述的板簧平衡悬架机构，其特征在于，所述前桥(61)和所述后桥(63)上固定连接有板簧支座(64)，每个所述板簧支座(64)和每个所述平衡梁(70)内均设有与所述板簧(1)的下表面线接触的弧形支撑部。

11.根据权利要求10所述的板簧平衡悬架机构，其特征在于，所述板簧支座(64)的顶部和所述平衡梁(70)的顶部均设置有缓冲件，所述车架(2)上设置有与各所述缓冲件位置一一对应的限位块。

12.一种工程车辆，包括板簧平衡悬架机构，其特征在于，所述板簧平衡悬架机构为权利要求1至11中任一项所述的板簧平衡悬架机构。