CN104228506B - 一种空气悬架 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空气悬架，包括：车架、前端支架、后端支架、承载簧、空气弹簧、减振器、车桥、横梁、导向推力杆和横向推力杆；所述承载簧为Z字形，所述承载簧的前端连接所述前端支架，后端连接所述后端支架；所述前端支架安装在所述车架上，所述减振器的上端与所述车架铰接、下端与所述后端支架铰接，使得所述承载簧具有靠近所述车架的第一部分和远离所述车架的第二部分；所述车桥悬挂于所述第一部分下方，所述横梁安装在所述第二部分上方，所述空气弹簧安装在所述车架与所述横梁之间；所述导向推力杆一端连接所述前端支架，另一端连接所述车桥；所述横向推力杆一端连接所述车桥，另一端连接所述车架。本发明结构紧凑、平顺性好。

Description

一种空气悬架

技术领域

本发明涉及汽车悬架领域，具体涉及空气悬架。

背景技术

随着国家对重型卡车最大总质量的限值标准的进一步实施，重型商用车的轻量化及降低油耗成为重型商用车发展的主要方向。空气悬架装置具有自重轻的特点，可以极大的降低整车的自重。复合式空气悬架装置较传统的空气悬架具有成本低、机构简单、操控方便等特点。

现有技术中的空气悬架如图1所示，其包括：01、导向簧支架，02、导向簧螺栓，03、导向簧总成，04、骑马螺栓，05、减振器下支架，06、横梁，07、空气弹簧，08、空气弹簧支架，09、减振器总成，010、减振器上支架、011、高度控制传感器总成，012、后桥总成，013、中桥总成，014、车架。其中，车架014具有两个纵梁，车桥为两个：后桥总成012和中桥总成013，两者均沿横向布置，横梁06与中桥总成013平行布置。对应布置于车架014下方且平行于车架的一对导向簧总成03，导向簧总成03前端通过导向簧支架01安装在车架014上，导向簧螺栓02穿设于导向簧03的前端和导向簧支架01上，导向簧03的后端与横梁06相连，中部与中桥总成013通过骑马螺栓04相连，中桥013坐于导向簧03上方。横梁06的上方与空气弹簧07相连，空气弹簧07的上方通过空气弹簧支架08与车架014相连。减振器09位于中桥总成013与空气弹簧07之间，且减振器09下端与减振器下支架05相连，减振器09上端通过减振器上支架010固定在车架014上。高度控制传感器总成011对称安装于车架014两侧，高度控制传感器总成包括高度调节杆，高度调节杆固连于后桥总成012上。

现有技术中的空气悬架存在如下问题：导向簧03兼有承载和导向的作用，该结构虽然简单，但对导向簧03强度性能要求较高，悬架装置较为笨重，不利于整车的降重；此外，导向簧03的刚度较大，也不利于整车平顺性的提高；在运动过程中，车桥、空气弹簧等大部分零部件均位于导向簧03上方，对导向簧03存在较大的运动干涉，并且使得空间占用大；导向簧03要承受竖直载荷、横向载荷及扭转载荷，可靠性较低；减振器09位于车桥013与空气弹簧07之间，在减振过程中产生的热量会对空气弹簧07产生热损害。

发明内容

本发明的目的是克服上述问题，提供一种避干涉、承载能力、平顺性更好的空气悬架。

为实现上述目的，本发明的实施例提供了如下技术方案：

一种空气悬架，包括：具有一对平行的纵梁的车架、前端支架、后端支架、承载簧、空气弹簧、减振器、车桥、横梁、导向推力杆和横向推力杆；所述承载簧为Z字形，所述承载簧的前端连接所述前端支架，后端连接所述后端支架；所述前端支架安装在所述车架上，所述减振器的上端与所述车架铰接、下端与所述后端支架铰接，使得所述承载簧具有靠近所述车架的第一部分和远离所述车架的第二部分；所述车桥悬挂于所述第一部分下方，所述横梁安装在所述第二部分上方，所述空气弹簧安装在所述车架与所述横梁之间；所述导向推力杆一端连接所述前端支架，另一端连接所述车桥；所述横向推力杆一端连接所述车桥，另一端连接所述车架。

优选地，所述前端支架具有两个支腿，两个支腿之间安装有滑板和滚筒，所述承载簧的前端插入所述滑板和所述滚筒之间。

优选地，所述承载簧的第一部分由前向后依次为弯曲限位段、弯曲摩擦段、变截面段、平直段，所述弯曲摩擦段的曲率半径方向与所述变截面段的曲率半径方向相反。

优选地，所述车桥是通过如下结构悬挂于所述第一部分下方的：板簧盖板与板簧垫块夹持所述承载簧，所述板簧垫块下方设有导向推力杆支座，所述车桥位于所述导向推力杆支座下方，骑马螺栓骑跨所述板簧盖板后下端连接支撑板，所述支撑板托在所述车桥下方，所述导向推力杆与所述导向推力杆支座的两个拨叉连接。

优选地，所述导向推力杆支座的横臂上设有定位销。

优选地，所述导向推力杆包括杆身、球头和球铰，所述球头位于所述杆身两端，所述球铰贯穿所述球头并且在所述球头内部通过橡胶硫化连接。

优选地，所述横向推力杆结构与所述导向推力杆结构相同。

优选地，所述横梁安装在所述后端支架上。

优选地，所述导向推力杆位于所述车桥轴线上方。

优选地，所述减振器位于所述空气弹簧后方。

本发明采用了“Z”字形的承载簧配合导向推力杆和横向推力杆的结构，将车桥悬挂于承载簧下方，首先避免了车桥对承载簧的运动干涉，使得整个结构更加紧凑，其次采用导向推力杆实现空气悬架的导向功能，采用横向推力杆实现空气悬架的横向限位，承载簧不再具有导向功能而只承受竖直载荷，承载部分的刚度降低，有利于整车平顺性的提高，并且承载簧不再需要像现有技术中的导向簧一样粗大笨重，进一步减轻了车重。

进一步地，承载簧的前端以滑板和滚筒结构对承载簧进行限位，承载簧与前端支架为摩擦接触，保证了承载簧具有一定的形变量从而提高平顺性，并能够防止车桥下跳时脱出或制动时承载簧绕轴心摆动。

进一步地，承载簧的变截面段为承载簧的弹性部分，变截面段后方的平直段悬挂车桥，前方的弯曲限位段和弯曲摩擦段与前端支架的滑板和滚筒配合进行限位，结构设计合理，承载簧的运动干涉被降低，平顺性好。

进一步地，在本发明中的导向推力杆与横向推力杆仍然存在较小的悬架跳动运动干涉，导向推力杆与横向推力杆采用橡胶球铰的结构，能够避免运动干涉对悬架系统可靠性的影响。

进一步地，横梁、承载簧与减振器均与后端支架实现连接安装，结构简单组装方便。

进一步地，导向推力杆位于车桥轴线上方有利于导向推力杆导向功能的实现。

进一步地，减振器位于空气弹簧的后方有利于降低减振器散热对空气弹簧造成的损害。

附图说明

图1是现有技术的空气悬架的立体图；

图2是本发明的实施例的空气悬架的立体图；

图3是本发明的实施例的空气悬架的主视图；

图4是本发明的实施例的空气悬架的仰视图；

图5是本发明的实施例的空气悬架的左视图；

图6是本发明的实施例的导向推力杆的机构示意图；

图7是本发明的实施例的空气悬架的承载簧的主视图；

图8是本发明的实施例的空气悬架的承载簧的俯视图；

图9是本发明的实施例的空气悬架的前端支架的结构示意图；

图10是本发明的实施例的空气悬架的导向推力杆支座的结构示意图；

图11是本发明的实施例的空气悬架的横向推力杆支座的结构示意图。

01、导向簧支架，02、导向簧螺栓，03、导向簧总成，04、骑马螺栓，05、减振器下支架，06、横梁，07、空气弹簧，08、空气弹簧支架，09、减振器总成，010、减振器上支架，011、高度控制传感器总成，012、后桥总成，013、中桥总成，014、车架，1、车架，2、前端支架，21、前端支架本体，22、滑板，23、滚筒，24、支腿，25、螺栓孔，3、导向推力杆，31、球头，32、球铰，33、杆身，34、橡胶，4、承载簧，41、承载簧片，42、垫片，43、板簧垫块，44、螺栓，411、弯曲限位段，412、弯曲摩擦段，413、变截面段，414、平直段，415、竖直段，416、第二部分，5、导向推力杆支座，51、拨叉，52、拨叉，53、定位销，54、孔，55、横臂，6、骑马螺栓，7、板簧盖板，8、车桥，9、横梁，10、后端支架，11、空气弹簧，12、空气弹簧上支架，13、减振器，14、减振器上支架，15、高度阀总成，16、横向推力杆，17、横向推力杆支座，171、螺栓孔，172、螺栓孔，173螺栓孔，支撑板18。

具体实施方式

接下来将结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细描述，并且在接下来的描述中，以上下方向为竖直方向，以前后方向为纵向，以左右方向为横向。

结合图2至图5，本实施例中的空气悬架包括：车架1、前端支架2、导向推力杆3、承载簧4、导向推力杆支座5、骑马螺栓6、板簧盖板7、车桥8、横梁9、后端支架10、空气弹簧11、减振器13、高度阀总成15和横向推力杆16。车架1具有一对前后方向延伸并相互平行的纵梁。从图3更清晰可见，承载簧4大致为Z字形，承载簧4的前端连接前端支架2，后端连接后端支架10。前端支架2安装在车架1上，后端支架10与减振器13的下端铰接，减振器13的上端通过减振器上支架14与车架1铰接，这使得承载簧4一部分靠近车架1而另一部分远离车架1。承载簧4的具体结构将在下文中结合图8进行描述。车桥8悬挂于承载簧4的靠近车架1的部分的下方，而横梁9安装在承载簧4的远离车架1的部分上方。更具体地，在本实施例中，横梁9是安装在后端支架10上方，这样做的优势在于后端支架10同时集成了承载簧4、横梁9和减振器13的连接功能，使得安装更加简单，当然，本领域技术人员也能够将横梁9直接安装到承载簧4上。空气弹簧11下端与横梁9连接，上端通过空气弹簧上支架12与车架1连接，从而利用承载簧4的后部与车架1之间的空间，使空气弹簧11被安装在车架1与横梁9之间。在前后方向上，减振器13位于空气弹簧11的后方，这样在行驶过程中，减振器13产生的热量向着后方扩散，不会对空气弹簧11造成损害。横梁9承担承载簧4扭曲产生的扭转载荷，优选具有“几”字形的横截面，具备较好的弯曲及扭转刚度。导向推力杆3一端连接前端支架2，另一端通过导向推力杆支座5连接车桥8。从图4和图5更清晰可见，横向推力杆16一端连接车桥8，另一端通过横向推力杆支座17连接车架1。通过对比图1、图2可见，本发明采用独特的Z字形承载簧4，将车桥8悬挂于承载簧4下方，首先避免了车桥8对承载簧4的运动干涉，并且使整个空气悬架结构更加紧凑，其次采用导向推力杆3实现空气悬架的纵向方向上的导向功能，承受空气悬架的纵向载荷，采用横向推力杆16实现空气悬架的横向限位，承载簧4不再具有导向功能而只承受竖直载荷，这样承载簧4的刚度就能够降低，有利于整车平顺性的提高，承载簧4也不再需要像现有技术中的导向簧一样粗大笨重，进一步减轻了车重，在本实施例中，如图8所示的，承载簧4能够采用单片式的板簧结构。高度阀总成15安装在横梁9的上方车架1的内侧，用于调节车架1高度。减振器13对空气悬架进行下行限位。

结合图3和图8，两图具体示出了承载簧4本身的结构及其与其它部件的安装结构。从图8可见，承载簧4由承载簧片41弯折成大致为Z字形，其由前向后依次为弯曲限位段411、弯曲摩擦段412、变截面段413、平直段414，它们构成了承载簧4的第一部分，即图3中靠近车架1的部分。在第一部分后面弯折形成大致竖直方向的竖直段415，在竖直段415后面再次弯折形成承载簧4的第二部分416，即图3中远离车架1的部分。结合图8和图9可见，在横向方向上，承载簧4大致为等截面结构，而在竖直方向上，变截面段413为变截面结构，在运动过程中，变截面段3作为承载簧4的主要弹性部分，为主要形变段，而承载簧4的其它部位的形变量相对很小。也就是说，在运动过程中，承载簧4的形变主要发生在变截面段3的位置，干涉少。变截面段413的刚度与曲率半径对空气悬架的高度以及车桥8的仰角有较大影响，因此安装定位精度需要保证。当然，本领域技术人员也能够采用横向方向上变截面的承载簧4。承载簧4的第一部分靠近车架1，该处除了导向推力杆3外无其它结构，而第二部分远离车架1，该处为空气弹簧11和减振器13提供了安装空间，布局比较合理紧凑。第二部分416与竖直段415之间的角度对车桥8的后仰角度具有较大影响，因此定位精度需要得到保证。第二部分416承担空气弹簧11的载荷。

参考图6，前端支架2主要用于承受竖直载荷及横向载荷，其具体结构为：从前端支架本体21上延伸出两个相互间隔开的支腿24，在两个支腿24之间安装有滑板22和滚筒23。更具体地，滑板22采用螺纹紧固的方式安装在支腿24之间，滚筒23采用螺栓穿过支腿24和滚筒23的方式安装，便于磨损后的更换。承载簧4的前端插入滑板22和滚筒23之间，弯曲限位段411钩住滚筒23防止承载簧4脱出，弯曲摩擦段412与滑板22和滚筒23摩擦接触，并且滑板22和滚筒23的高度差限定了承载簧4的弯曲摩擦段412的曲率半径R1。而变截面段413的曲率半径R2与弯曲摩擦段412的曲率半径R1的方向相反，在变截面段413发生形变时，弯曲摩擦段412能够在滑板22和滚筒23之间具有一定的活动量。在支腿24下端，还开有螺栓孔25，用于连接导向推力杆3。通过上述结构安装承载簧4后，承载簧4与前端支架2为摩擦接触，保证了承载簧4具有一定的形变量从而提高平顺性，并能够防止车桥8下跳时承载簧4脱出或制动时承载簧4绕轴心摆动。

参考图7，导向推力杆3包括杆身33、球头31和球铰32。球头31位于杆身33两端，球铰32贯穿球头31。在所述球头31内部通过橡胶34硫化的方式实现球头31与球铰32的连接。优选杆身33具有中空的结构，从而降低重量。在本实施例中，横向推力杆16的结构与导向推力杆3的结构相同，本文不再详细描述。

参考图10，导向推力杆支座5具有横臂55及从横臂55向前延伸出的拨叉51和拨叉52。拨叉51和拨叉52相互间隔，并开有螺栓孔用于连接导向推力杆3。横臂55的背部开有孔54，腹部设有定位销53。

结合图3、图8和图10，图中具体示出了车桥8悬挂于承载簧4的第一部分下方的结构。板簧盖板7位于承载簧片41上方，承载簧片41下方依次为垫片42、板簧垫块43、导向推力杆支座5、车桥8。板簧盖板7与板簧垫块43夹持住承载簧片41的平直段414后以螺栓44穿过紧固。导向推力杆支座5上的孔54与螺栓44的螺栓头配合，定位销53插入车桥8上的定位孔，导向推力杆支座5的拨叉51和拨叉52向前伸出。骑马螺栓6骑跨板簧盖板7后下端连接支撑板18，支撑板18托在车桥8下方。导向推力杆3的前端球铰32与前端支架2的螺栓孔通过螺栓连接，后端球铰32通过螺栓与导向推力杆支座5的拨叉51和拨叉52上的螺栓孔通过螺栓连接。这样，车桥8、导向杆3、承载簧4之间的安装定位精度得到了保障，并且从图3更清晰可见，导向推力杆3位于车桥8的轴线上方，这有利于导向功能的实现。导向推力杆3的轴线方向与纵向方向稍有偏离但不应过大，导向推力杆3的安装位置及角度会对空气悬架的受力及运动干涉量产生重要影响。

参考图11，横向推力杆支座17上的螺栓孔171和螺栓孔173用于将横向推力杆支座17螺栓紧固到车架1的纵梁内侧，而螺栓孔172用于实现横向推力杆16与车架1的连接。横向推力杆16实现车桥8的横向位。

本实施例的空气悬架在汽车运行过程中，导向推力杆3与横向推力杆16仍然存在悬架跳动运动干涉，但干涉量很小，并且由于导向推力杆3与横向推力杆16的球头和球铰之间采用橡胶硫化的结构，因此球铰32相对于球头31能够进行小量的摆动及转动，消除悬架系统的跳动干扰量，能够避免运动干涉对悬架系统可靠性的影响。

虽然本发明是结合以上实施例进行描述的，但本发明并不被限定于上述实施例，而只受权利要求的限定，本领域普通技术人员能够容易地对其进行修改和变化，但并不离开本发明的实质构思和范围。

Claims (9)

1.一种空气悬架，其特征在于，包括：具有一对平行的纵梁的车架、前端支架、后端支架、承载簧、空气弹簧、减振器、车桥、横梁、导向推力杆和横向推力杆；所述承载簧为Z字形，所述承载簧的前端连接所述前端支架，后端连接所述后端支架；所述前端支架安装在所述车架上，所述减振器的上端与所述车架铰接、下端与所述后端支架铰接，使得所述承载簧具有靠近所述车架的第一部分和远离所述车架的第二部分；所述车桥悬挂于所述第一部分下方，所述横梁安装在所述第二部分上方，所述空气弹簧安装在所述车架与所述横梁之间；所述导向推力杆一端连接所述前端支架，另一端连接所述车桥；所述横向推力杆一端连接所述车桥，另一端连接所述车架；所述前端支架具有两个支腿，两个支腿之间安装有滑板和滚筒，所述承载簧的前端插入所述滑板和所述滚筒之间。

2.根据权利要求1所述的空气悬架，其特征在于，所述承载簧的第一部分由前向后依次为弯曲限位段、弯曲摩擦段、变截面段、平直段，所述弯曲摩擦段的曲率半径方向与所述变截面段的曲率半径方向相反。

3.根据权利要求1所述的空气悬架，其特征在于，所述车桥是通过如下结构悬挂于所述第一部分下方的：板簧盖板与板簧垫块夹持所述承载簧，所述板簧垫块下方设有导向推力杆支座，所述车桥位于所述导向推力杆支座下方，骑马螺栓骑跨所述板簧盖板后下端连接支撑板，所述支撑板托在所述车桥下方，所述导向推力杆与所述导向推力杆支座的两个拨叉连接。

4.根据权利要求3所述的空气悬架，其特征在于，所述导向推力杆支座的横臂上设有定位销。

5.根据权利要求1所述的空气悬架，其特征在于，所述导向推力杆包括杆身、球头和球铰，所述球头位于所述杆身两端，所述球铰贯穿所述球头并且在所述球头内部通过橡胶硫化连接。

6.根据权利要求5所述的空气悬架，其特征在于，所述横向推力杆结构与所述导向推力杆结构相同。

7.根据权利要求1所述的空气悬架，其特征在于，所述横梁安装在所述后端支架上。

8.根据权利要求1所述的空气悬架，其特征在于，所述导向推力杆位于所述车桥轴线上方。

9.根据权利要求1所述的空气悬架，其特征在于，所述减振器位于所述空气弹簧后方。