CN106394151B - 一种复合式空气弹簧悬架装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合式空气弹簧悬架装置，包括车架总成（1）、后轴总成（8）以及导向机构和缓冲减震机构。导向机构包括1/2钢板弹簧（2）和横向撑杆（7）；1/2钢板弹簧（2）的一端固定在相对应的车架总成（1）纵梁（11）上，1/2钢板弹簧（2）的另一端穿过相对应的空气弹簧支座（3）和后轴总成（8）之间的间隙并由U型螺栓（10）夹紧在空气弹簧支座（3）上；横向撑杆（7）一端与车架总成（1）右侧空气弹簧支架（3）连接，另一端与车架总成（1）左侧的横向撑杆安装座（14）连接。缓冲减震机构包括设置在空气弹簧支座（3）上的空气弹簧（4）和后减震器总成（9），高度控制阀装置（5）和气路以调整空气弹簧（4）的充气量、压力及姿态。
Description
技术领域
本发明属于车辆悬架装置技术领域，具体涉及一种复合式空气弹簧悬架装置。
背景技术
现有的复合式空气弹簧悬架装置，部分装置仅采用全钢板弹簧作为导向机构，在钢板弹簧基础上集成空气弹簧；优点是钢板弹簧作为导向、弹簧元件，成本底，能充分利用钢板弹簧作用，在较大载荷作用下，充分发挥空气弹簧作用；缺点是承受载荷变化较大，钢板弹簧因可靠性要求，刚度不易太低，在较小载荷作用下，复合悬架刚度不能做到较低水平，此状态舒适性较差，不合适乘用车使用。部分装置采用纵向推力杆、横向推力杆及1/2钢板弹簧作为悬架的导向机构，1/2钢板弹簧置于后轴上端，空气弹簧置于后轴后端，安装在1/2钢板弹簧后端位置，此装置因配有左右纵向推力杆等成本较高，1/2钢板弹簧折弯时应力易集中，1/2钢板弹簧竖直方向占用空间大，空气弹簧与后轴轴线间距较大，空气弹簧与1/2钢板弹簧复合时空气弹簧变刚度贡献率低。
发明内容
为了解决上述存在的技术问题，本发明设计了一种复合式空气弹簧悬架装置。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：
一种复合式空气弹簧悬架装置，包括车架总成和后轴总成，其特征在于：还包括用于控制车轮合理运动的导向机构和用于缓冲地面对车身冲击的缓冲减震机构。
进一步，所述导向机构包括1/2钢板弹簧和横向撑杆；1/2钢板弹簧纵向设置，1/2钢板弹簧的一端通过相对应的钢板弹簧固定支架固定在相对应的车架总成纵梁上，1/2钢板弹簧的另一端穿过相对应的空气弹簧支座和后轴总成之间的间隙并由U型螺栓夹紧在空气弹簧支座上；横向撑杆横向的置于后轴总成后侧，横向撑杆一端与车架总成右侧的空气弹簧支架连接，横向撑杆另一端与车架总成左侧的横向撑杆安装座连接；空气弹簧支座有两个，分别设置在后轴总成外端端部的下方。
进一步，横向撑杆相对水平面有一倾角。
进一步，横向撑杆为二力杆，包括杆部，杆部两端分别设置有连接销轴以与横向撑杆安装座、相对应的空气弹簧支架紧固连接，连接销轴与杆部之间设置有硫化橡胶圈。
进一步，硫化橡胶圈是开有十字孔的套管状结构，杆部的端部插入硫化橡胶圈套管内，连接销轴垂直于杆部插入硫化橡胶圈另一孔内。
进一步，缓冲减震机构包括设置在空气弹簧支座上的空气弹簧和后减震器总成；后减震器总成上端与车架总成相对应纵梁内侧的减震器上安装销配合，后减震器总成下端与相对应侧空气弹簧支座上的减震器下安装销配合。
进一步，后减震器总成与车身连接端置于后轴总成前方，空气弹簧支座位于后轴总成后方。
进一步，缓冲减震机构还包括高度控制阀装置和气路以调整空气弹簧的充气量、压力及姿态 ；空气弹簧的气体由储气筒内的高压气体，通过干燥器，再由气管通到高度控制阀装置送到空气弹簧内。
进一步，高度控制阀装置有两个，分别安装在车架总成左右两侧的纵梁上的高度控制阀安装支架上，高度控制阀总成的调节拉杆与左右空气弹簧支座上的控制阀支架连接，调节拉杆通过过渡机构带动高度阀调整杆转动以调整高压气体进出空气弹簧从而改变空气弹簧的高度。
进一步，车架总成包括左右两纵梁和前后两横梁，左右两纵梁上分别设置有钢板弹簧固定支架、减震器上安装销和高度控制阀安装支架；横向撑杆安装座焊接在后部的横梁上。
进一步，1/2钢板弹簧包括第一片钢板和第二片钢板，第一片钢板采用全卷耳，卷耳内包橡胶衬套，橡胶衬套与钢板弹簧固定支架的吊耳配合，第二片钢板采用全卷或半卷耳结构，第一片钢板与第二片钢板由中心螺栓紧固，中心螺栓兼定位作用。
进一步，空气弹簧支座与后轴的贴合面上设置有空气弹簧安装孔和U型螺栓安装孔，空气弹簧支座上与空气弹簧接触处增加垫片；控制阀支架和减震器下安装销设置在空气弹簧支座上。
该复合式空气弹簧悬架装置具有以下有益效果：
（1）本发明提供了一种便捷、变刚度、可调整整车姿态的悬架装置，低成本解决钢板弹簧非独立悬架因可靠耐久性能要求，钢板弹簧悬架刚度偏高，在低载荷行驶中舒适性较差问题，同时避免复合式空气弹簧悬架1/2钢板弹簧在空气弹簧端拆弯处应力易集中问题，简化导向机构，提高复合弹簧刚度中空气弹簧刚度所占的比率，满足整车在不同载荷工况下舒适性要求，同时满足整车通过性、操控稳定性目标。
（2）本发明采用的空气弹簧与1/2钢板弹簧复合式弹性元件，空气弹簧靠近后轴中心线，提供垂向刚度在复合刚度中所占的比例高，充分发挥空气弹簧变刚度的特性，即当载荷较小状态下，弹簧元件提供的复合刚度低，当载荷较大状态或轮胎在冲击载荷作用下，弹簧元件提供的复合刚度高或瞬时复合刚度增加，促使车辆在不同载荷、不同路面行驶时，车辆的振动频率合适，同时采用缓冲块限制后轴在极限工况下与车架碰撞。减震器总成采用后轴前部布置，控制减震器的伸缩量提高舒适、可靠性。
（3）本发明采用机械式的空气弹簧的充气、放气延时控制系统，达成经济的制造成本。在不同载荷状态下，空气弹簧的高度在较小幅度下变动，提高车辆通过性。
附图说明
图1：本发明复合式空气弹簧悬架装置的结构示意图；
图2：本发明中车架总成的局部示意图；
图3：本发明中1/2钢板弹簧结构示意图；
图4：本发明中空气弹簧支座的结构示意图；
图5：本发明中高度控制阀装置的结构示意图；
图6：本发明中横向撑杆的结构示意图。
附图标记说明：
1—车架总成；11—纵梁；12—横梁；13—钢板弹簧固定支架；14—横向撑杆安装座；15—减震器上安装销； 16—高度控制阀安装支架；2—1/2钢板弹簧；21—第一片钢板；22—第二片钢板；23—橡胶衬套；24—中心螺栓； 3—空气弹簧支座；31—控制阀支架；32—垫片；33—与后轴的贴合面；34—减震器下安装销；4—空气弹簧；5—高度控制阀装置；51—调节拉杆；52—过渡机构；53—高度阀调整杆；54—进气阀门；55—阀体；56—放气阀门；6—气管；7—横向撑杆；71—连接销轴；72—杆部；73—硫化橡胶圈； 8—后轴总成；9—后减震器总成；10—U型螺栓。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步说明：
图1至图6示出了一种复合式空气弹簧悬架装置，包括车架总成1、1/2钢板弹簧2、空气弹簧支座3、空气弹簧4、高度控制阀装置5、横向撑杆7、后轴总成8和后减震器总成9。如图1所示，后轴总成8设置在车架总成1上。空气弹簧支座3有两个，分别设置在后轴总成8外端端部的下方。1/2钢板弹簧2通过相对应的U型螺栓10、空气弹簧支座3固定在后轴总成8两侧。1/2钢板弹簧2的一端通过相对应的钢板弹簧固定支架13固定在车架总成1上，该固定点与轮心位置的相对关系及与轮胎跳动中的相对关系，确保车辆在加速制动过程中，车身平稳。1/2钢板弹簧2的另一端穿过相对应空气弹簧支座3和后轴总成8之间的间隙并由U型螺栓10夹紧在空气弹簧支座3上，1/2钢板弹簧2与后轴总成8的配合端略超出U型螺栓10外侧，超出长度是U型螺栓10宽度的一半。空气弹簧4置于空气弹簧支座3上，用螺栓将空气弹簧4与空气弹簧支座3紧固，空气弹簧4在充气状态下与后轴总成8管轴间隙较小，形成后桥模块。后减震器总成9上端与车架总成1相对应纵梁内侧的减震器上安装销15配合，下端与相对应侧空气弹簧支座3上的减震器下安装销34配合，后减震器总成9与车身连接端置于后轴总成8前方，达到衰减震动的同时占用较小空间。横向撑杆7横向的置于后轴总成8后侧，横向撑杆7一端与右侧的空气弹簧支架3连接，横向撑杆7另一端与车架总成1左侧的横向撑杆安装座14连接。空气弹簧4的气体由储气筒内的高压气体，通过干燥器，再由气管6通到高度控制阀装置5送到空气弹簧4内。两个高度控制阀装置5分别安装在车架总成1左右两侧的纵梁11上的高度控制阀安装支架16上，高度控制阀总成5的调节拉杆51与左右空气弹簧支座3上的控制阀支架31连接，调节拉杆51通过过渡机构52绕高度阀调整杆53转动。后轴总成8跳动过程中，调节拉杆51带动高度阀调整杆53转动，达到调整高压气体进出空气弹簧4的作用。
如图2所示，车架总成1包括左右两纵梁11和前后两横梁12。左右两纵梁11上分别设置有钢板弹簧固定支架13、减震器上安装销15和高度控制阀安装支架16。横向撑杆安装座14焊接在后部的横梁12上。钢板弹簧固定支架13，采用加强筋、周边焊接等工艺提高总成强度；减震器上安装销15贯穿相对应的纵梁11，横向撑杆安装座14焊接在横梁12上，并对局部进行了强化处理。此结构满足车辆在各种工况下对车架强度、刚度、模态等要求。
如图3所示，是1/2钢板弹簧2的结构示意图。1/2钢板弹簧2与车架总成1配合处，第一片钢板21采用全卷耳，卷耳内包橡胶衬套23，橡胶衬套23与钢板弹簧固定支架13的吊耳配合，第二片钢板22采用全卷或半卷耳结构，第一片钢板21与第二片钢板22由中心螺栓24紧固，中心螺栓24兼定位作用。根据载荷分布，1/2钢板弹簧2辅助的导向机构可以适当增加，设定合理的弹簧片厚，满足导向及舒适性要求。
如图4所示，是空气弹簧支座3的结构示意图。空气弹簧支座3上设置有空气弹簧4安装孔，U型螺栓10安装孔和控制阀支架31，与空气弹簧接触处增加垫片32，进行局部强化。以与后轴贴合面33、钢板弹簧中心螺栓24作为主定位，U型螺栓10为辅助定位，确定空气弹簧支座3与后轴总成8的相对位置。
如图5所示，高度控制阀装置5的结构示意图，包括进气阀门54、阀体55和放气阀门56。工作时，通过气管6与气源、空气弹簧4贯通，是控制空气弹簧4充气量、内部气体压力的机构。当载荷减小，空气弹簧4内的气体将气囊顶起，固定高度控制阀装置5的高度控制阀安装支架16与空气弹簧支架3的间距增加，与空气弹簧支架3连接的调节拉杆51向下拉动控制阀中的高度阀调整杆53，致使控制阀放气阀门56打开，空气弹簧4内部气体外泄，空气弹簧4高度降低、刚度降低。当载荷增加，空气弹簧4受压，固定高度控制阀装置5的高度控制阀安装支架16与空气弹簧支架3的间距减小，与空气弹簧支架3连接的调节拉杆51向上推动控制阀中的高度阀调整杆53，致使控制阀内进气阀门54打开，高压气体通过进气管给空气弹簧4进行充气，因空气弹簧4内部气量增加、气压增加，空气弹簧4高度、刚度相应增加。
如图6所示，是横向撑杆7的结构示意图，横向撑杆7为二力杆，包括连接销轴71、杆部72和硫化橡胶圈73。杆部72两端分别设置有连接销轴71以与横向撑杆安装座14、空气弹簧支架3紧固连接，连接销轴71与杆部72之间设置有硫化橡胶圈73，消除后轴跳过程中可能出现的异响现象，同时满足横向延迟运动效果。硫化橡胶圈73是开有十字孔的套管状结构，杆部72的端部插入硫化橡胶圈73套管内，连接销轴71垂直于杆部72插入硫化橡胶圈73另一孔内。横向撑杆7与水平面成一定夹角，达到轮胎跳动过程中轮胎与车架间距变化较小，同时达到合格的侧倾中心高度，达到转弯中车身与水平面夹角小，在车辆转弯等侧倾运动中，得到合适的侧向角度和横向稳定性。
本发明根据后轴位置在车架总成上选择合适的1/2钢板弹簧前支点位置，即通过焊接或铆接1/2钢板弹簧固定支架13，钢板弹簧固定支架13上1/2钢板弹簧安装孔与后轴在车辆行驶方向、高度方向的距离，左右两侧安装孔间距，达成合适的1/2钢板弹簧前支点位置，此位置保障悬架合理的纵倾中心，抑制整车在加速、制动过程中可能出现的前俯后仰。转向时防止轴转心发生。
本发明采用的空气弹簧与1/2钢板弹簧复合式弹性元件，空气弹簧靠近后轴中心线，提供垂向刚度在复合刚度中所占的比例高，充分发挥空气弹簧变刚度的特性，即当载荷较小状态下，弹簧元件提供的复合刚度低，当载荷较大状态或轮胎在冲击载荷作用下，弹簧元件提供的复合刚度高或瞬时复合刚度增加，促使车辆在不同载荷、不同路面行驶时，车辆的振动频率合适，同时采用缓冲块限制后轴在极限工况下与车架碰撞。减震器总成采用后轴前部布置，控制减震器的伸缩量提高舒适、可靠性。
本发明采用机械式的空气弹簧的充气、放气延时控制系统，达成经济的制造成本。在不同载荷状态下，空气弹簧的高度在较小幅度下变动，提高车辆通过性。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种复合式空气弹簧悬架装置，包括车架总成（1）和后轴总成（8），其特征在于：还包括用于控制车轮合理运动的导向机构和用于缓冲地面对车身冲击的缓冲减震机构；
所述导向机构包括1/2钢板弹簧（2）和横向撑杆（7）；1/2钢板弹簧（2）纵向设置，1/2钢板弹簧（2）的一端通过相对应的钢板弹簧固定支架（13）固定在相对应的车架总成（1）纵梁（11）上，1/2钢板弹簧（2）的另一端穿过相对应的空气弹簧支座（3）和后轴总成（8）之间的间隙并由U型螺栓（10）夹紧在空气弹簧支座（3）上；横向撑杆（7）横向的置于后轴总成（8）后侧，横向撑杆（7）一端与车架总成（1）右侧的空气弹簧支架（3）连接，横向撑杆（7）另一端与车架总成（1）左侧的横向撑杆安装座（14）连接；空气弹簧支座（3）有两个，分别设置在后轴总成（8）外端端部的下方。
2.根据权利要求1所述的复合式空气弹簧悬架装置，其特征在于：横向撑杆（7）相对水平面有一倾角。
3.根据权利要求1或2所述的复合式空气弹簧悬架装置，其特征在于：横向撑杆（7）为二力杆，包括杆部（72），杆部（72）两端分别设置有连接销轴（71）以与横向撑杆安装座（14）、相对应的空气弹簧支架（3）紧固连接，连接销轴（71）与杆部（72）之间设置有硫化橡胶圈（73）。
4.根据权利要求3所述的复合式空气弹簧悬架装置，其特征在于：硫化橡胶圈（73）是开有十字孔的套管状结构，杆部（72）的端部插入硫化橡胶圈（73）套管内，连接销轴（71）垂直于杆部（72）插入硫化橡胶圈（73）另一孔内。
5.根据权利要求1、2或4所述的复合式空气弹簧悬架装置，其特征在于：缓冲减震机构包括设置在空气弹簧支座（3）上的空气弹簧（4）和后减震器总成（9）；后减震器总成（9）上端与车架总成（1）相对应纵梁内侧的减震器上安装销（15）配合，后减震器总成（9）下端与相对应侧空气弹簧支座（3）上的减震器下安装销（34）配合。
6.根据权利要求5所述的复合式空气弹簧悬架装置，其特征在于：后减震器总成（9）与车身连接端置于后轴总成（8）前方，空气弹簧支座（3）位于后轴总成（8）后方。
7.根据权利要求5所述的复合式空气弹簧悬架装置，其特征在于：缓冲减震机构还包括高度控制阀装置（5）和气路以调整空气弹簧（4）的充气量、压力及姿态 ；空气弹簧（4）的气体由储气筒内的高压气体，通过干燥器，再由气管（6）通到高度控制阀装置（5）送到空气弹簧（4）内。
8.根据权利要求7所述的复合式空气弹簧悬架装置，其特征在于：高度控制阀装置（5）有两个，分别安装在车架总成（1）左右两侧的纵梁（11）上的高度控制阀安装支架（16）上，高度控制阀总成（5）的调节拉杆（51）与左右空气弹簧支座（3）上的控制阀支架（31）连接，调节拉杆（51）通过过渡机构（52）带动高度阀调整杆（53）转动以调整高压气体进出空气弹簧（4）从而改变空气弹簧（4）的高度。
9.根据权利要求1、2、4、6、7或8所述的复合式空气弹簧悬架装置，其特征在于：车架总成（1）包括左右两纵梁（11）和前后两横梁（12），左右两纵梁（11）上分别设置有钢板弹簧固定支架（13）、减震器上安装销（15）和高度控制阀安装支架（16）；横向撑杆安装座（14）焊接在后部的横梁（12）上。
10.根据权利要求1、2、4、6、7或8所述的复合式空气弹簧悬架装置，其特征在于：1/2钢板弹簧（2）包括第一片钢板（21）和第二片钢板（22），第一片钢板（21）采用全卷耳，卷耳内包橡胶衬套（23），橡胶衬套（23）与钢板弹簧固定支架（13）的吊耳配合，第二片钢板（22）采用全卷或半卷耳结构，第一片钢板（21）与第二片钢板（22）由中心螺栓（24）紧固，中心螺栓（24）兼定位作用。
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