CN107009834A - 一种橡胶弹簧与钢板弹簧复合结构平衡悬架系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种橡胶弹簧与钢板弹簧复合结构平衡悬架系统，具备自重轻、结构简单紧凑、可靠性高、轻量化、柔顺舒适等优势。与现有技术相比，其改进点是：平衡轴支架下端设置叉形平衡轴支撑部，平衡轴与平衡轴支架的叉形平衡轴支撑部铰接固定组成平衡轴支架工艺合件；平衡支座与平衡轴铰接安装在平衡轴支架的叉形支撑部之间，在平衡支座主孔内壁与平衡轴外圆之间安放有减震橡胶弹簧；在板簧及减震器下支架处安装有车桥与悬架系统液压筒式减振器。平衡支座、平衡轴支架是金属结构件，或者是球墨铸铁铸造件。平衡轴是无缝钢管制做的，或者是用金属棒料加工的；平衡轴是左右两个短轴，或者是一根贯通左右平衡支座的长轴。

Description

一种橡胶弹簧与钢板弹簧复合结构平衡悬架系统

技术领域

本发明属于商用汽车双联后桥平衡悬架系统设计的技术领域，特别涉及一种橡胶弹簧和普通钢板弹簧复合结构平衡悬架系统，该平衡悬架装置可以广泛应用于6x4和8x4等多轴结构公路运输商用车后悬架系统。

背景技术

悬架系统一般由弹性元件、阻尼元件、导向机构、限位装置等组成。在商用车领域常说的钢板悬架、空气悬架和橡胶悬架，主要是以采用的弹性元件来加以区别，是现今车辆必不可少的零部件之一，它的出现让汽车品质与舒适性有了质的飞跃。

公路运输商用车后平衡悬架系统一般多采用以下几种常用结构形式：

1、钢板弹簧等臂梁式平衡悬架系统

采用定刚度的钢板弹簧作为弹性元件，根据使用钢板弹簧外形差别有等截面和变截面之分，按照使用弹簧钢板数量多少存在多片簧和少片簧之说。钢板弹簧等臂梁式平衡悬架，因其结构简单、技术成熟、维护方便、成本相对低廉等优点，目前使用最为广泛；缺点是相对于空气悬架、橡胶悬架等其他种类产品而言因自身重量大缺乏重量优势，考虑到承载以及实际使用的可靠性要求，钢板弹簧的弹性限度较大且为定值，重型商用车后悬架空载、满载载荷变化较大，导致空载时整车平顺性很差，严重影响整车舒适性。最为关键的是构成该平衡悬架装置的零部件产品绝大多数都是采用球墨铸铁铸造件、合金钢锻造件毛坯产品等通过机械加工而成，不仅原材料成本在产品价值构成中所占比重大，而且机械加工使用的这些毛坯产品都是最基本的初级原材料，属于高能耗、高劳动强度低附加值、高产品质量风险的落后工业项目，在技术、资金等严重不足情况下，生产此类毛坯产品往往伴随着热辐射、粉尘、废气、噪声、固体废弃物及其对水源污染等无法从根本上得以解决的问题，不仅对环境保护压力很大，而且对从业人员身心健康极其不利。

2、气囊结构空气弹簧平衡悬架系统

采用空气弹簧作为弹性元件，市场应用前景广阔，但是受橡胶材料等因素影响国产气囊产品质量相对于从国外口气囊产品质量还存在很大差距，购买备件成本价格高，空气悬架使用的空气弹簧及与之配套的各种阀类以及管路布置复杂，安装不方便，以及空气悬架不能超载，后期使用维修费用较高等原因，导致用户接受难度和产品推广阻力较大。

3、橡胶悬架，最大的特点是弹性元件以橡胶弹簧取代传统的钢板弹簧，主要结构形式有：

A、完全意义上的橡胶悬架，既有适用于单轴驱动商用车，也有适用于多轴驱动商用车的橡胶悬架产品，比如专利CN 2013101325133公开的一种汽车起重机的起吊方式及其橡胶悬架系统，专利CN 2014206727941公开的公路车用后橡胶弹簧等臂梁式平衡悬架系统，美国瀚瑞森HUV系列重型橡胶悬架；

B、还有不完全意义上的橡胶悬架，我们一般称之为复合结构或者组合结构，比如专利CN 201620608531.3公开的一种轻量化的复合式橡胶悬架系统，专利CN 201420561764.3公开的单轴橡胶悬架系统，专利CN 200620029448.7公开的平衡轴免维护橡胶衬套结构钢板弹簧等臂梁式平衡悬架，专利CN 201320001266.9公开的一种采用锥形橡胶轴承的钢板弹簧等臂梁式平衡悬架系统，专利CN 201020698772.4公开的重型商用汽车后桥平衡悬架改进的弹簧滑板总成结构钢板弹簧等臂梁式平衡悬架系统。

现有技术存在的问题：纵观国内几大商用车生产厂商，产品设计理念和风格都是倾向于学习欧洲卡车厂商和产品，商用车产品普遍存在偏欧洲化特征，同质化倾向非常严重。中国重汽与德国曼合资，福田欧曼与戴姆勒合资，东风商用车与沃尔沃集团合资，川汽红岩与上汽、依维柯合资，陕汽、北奔等企业以前也是和欧洲卡车厂商有过合作，在这种大环境下，生产销售的产品肯定都带有一定的欧洲风格。《GB1589-2004/XG1-2005 《道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值》全面实施，国内治理、扼制商用车超载已经是大势所趋，合法标载是唯一的出路。当车辆没有超载的需求，车辆的承载能力不再是用户购车的唯一标准，用户购车诉求就开始往轻量化、舒适性、高效能等方面延伸，受行业发展惯性及思维定势影响，即便现在市场需求有所变化，除却传统的钢板弹簧悬架系统以外，厂商向用户大力推广和标配首选必然是空气悬架。

橡胶悬架比钢板悬架更适合公路运输商用汽车，原因如下：

1、因为各种原因，在很长一段时间内，国内商用车市场上生产销售的车辆大都是以钢板悬架为主，随着市场需求多元化趋势越来越明显，国内装配过橡胶悬架的车型、品牌比较多，基本上主流商用车生产厂商都涉及并生产过这类产品，采用的橡胶悬架产品绝大多数都是直接引进美国著名悬架公司瀚瑞森公司产品，或者进行技术合作共同开发出适合国内使用环境要求的橡胶悬架产品。瀚瑞森系列橡胶悬架是以橡胶弹簧取代传统的钢板弹簧，是等臂梁式平衡悬架的一种改进型悬架，主要由均衡梁、吊架、三角支撑座、变刚度橡胶弹簧和橡胶剪切弹簧组成，其中变刚度橡胶弹簧和橡胶剪切弹簧是悬架的核心部件，具有强大的承载能力。车辆空载、轻载等低负荷状态下，橡胶剪切弹簧起主要支撑作用，路面传递而来的震动、冲击力被剪切弹簧吸收。随着车辆装载的货物增加，位于顶部的变刚度橡胶弹簧会被逐渐挤压，变刚度弹簧被压缩后硬度会增加，从而增加对车辆的支撑能力，提升车辆稳定性。从结构原理来看，橡胶悬架是非常适合货车使用的，空载舒适性、重载支撑性都能得到保证，橡胶悬架确实具有少片簧钢板弹簧悬架所不具备的优势；

2、空气悬架结构相对复杂，比钢板悬架精密，长期在恶劣工况下使用可靠性会受到影响，另一个方面从承载能力来看，空气悬架承载能力偏弱，超负荷承载不如钢板悬架可靠；为了保证承载能力，钢板悬架会使用厚重的弹簧钢板，舒适性非常差。橡胶悬架的优势就是舒适性好过钢板悬架，在使用成本等综合性价比方面又优于空气悬架，在承载能力方面橡胶悬架也是介于空气悬架和钢板悬架之间，因此在6x4和8x4等多轴结构公路运输商用车或者超载不是特别严重的工程车上使用橡胶悬架，对于有效控制车辆自身重量和提高车辆运营燃油经济性以及提升车辆操控舒适性是非常可行的，因而钢板弹簧平衡悬架系统在6x4和8x4等多轴结构公路运输商用车后悬架系统领域会逐渐被取代将是不可扭转的趋势；

3、车辆轻量化技术迅速发展，笨重且舒适性差的多片簧钢板悬架不符合轻量化趋势逐渐被细分市场用户淘汰。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种橡胶弹簧与钢板弹簧复合结构平衡悬架系统，具备自身重量轻、结构简单紧凑、可靠性高、轻量化、柔顺舒适等优势。

为解决技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种橡胶弹簧与钢板弹簧复合结构平衡悬架系统，钢板弹簧与安装在中桥、后桥左右两侧对称位置处的板簧及减震器下支架通过接头铰接，平衡支座通过U型螺栓与钢板弹簧安装固定，平衡轴支架下端设置叉形平衡轴支撑部，平衡轴与平衡轴支架的叉形平衡轴支撑部铰接固定组成平衡轴支架工艺合件；

平衡轴支架工艺合件与车架连接固定，平衡支座安装在平衡轴支架工艺合件的叉形平衡轴支撑部之间，平衡轴贯穿平衡支座主孔，在平衡支座主孔内壁与平衡轴外圆之间安放有减震橡胶弹簧；

在中桥与车架、后桥与车架之间分别通过左右两侧对称位置处钢弹及减震器下支架处安装有液压筒式减振器，在位于平衡轴横梁中间位置车架左右纵梁内腔安装固定有上推力杆支架，中桥与车架、后桥与车架之间分别通过V型推力杆总成或者V型布置安装的推力杆总成与上推力杆支架连接固定，同时在车架下翼面位于中桥、后桥左右两侧对称处上方位置安装固定橡胶限位块组件。

对上述技术方案的第一限定：钢板弹簧是多片簧结构的，或者是少片簧结构的；是采用等截面弹簧钢板制做的，或者是采用变截面弹簧钢板制做的。

对上述技术方案的第二限定：平衡支座、平衡轴支架是金属结构件，或者是球墨铸铁铸造件。

对上述技术方案的第三限定：平衡轴有两个，是一段与平衡轴支架铰接固定的短轴；或者，平衡轴是贯穿左、右两个平衡轴支架并与之连接的长轴。

对上述技术方案的第四限定：平衡轴是无缝钢管制做的，或者是采用金属棒料加工的；

对上述技术方案的第五限定：平衡轴是两个短轴时，两个短轴之间通过中间轴连接为一体。

对上述技术方案的第六限定：平衡轴是长轴时，是平直的，或者是弯曲的。

本发明具备的有益效果：本发明是一种技术成熟、结构简单、结构紧凑、可靠性高、质量轻、免维护的钢板弹簧和橡胶弹簧复合结构悬架系统，优势为：

1、自身重量轻：因结构简单，轻量化部件多，比轻量化少片簧钢板悬架和多片簧钢板悬架总重量要轻很多；

2、因为平衡支座固定在平衡轴支架的正下部，结构紧凑、可靠性高；

3、操控性能好：悬架系统的各零部件自身结构简单，在悬架装置里均匀对称布置，各轴之间负载分配均衡，悬架重心相比钢板弹簧悬架更低，提高了易操控性及车辆运行平稳、可靠、安全性能；

4、低成本免维护：日常使用不需要润滑，使用的橡胶衬套也无需润滑，减震橡胶弹簧寿命周期长，只需到寿命后更换即可；

5、柔顺舒适：基于橡胶材质本身优势，具有阻尼特性，相当于自带减震器效果，存储伸缩变形能量比钢板悬架更多，不论空载还是满载状态都能衰减大部分路面震动，舒适性更佳；

6、独立悬架高对角柔性增大车辆通过性能：橡胶悬架最大的优势在于对角线通过性好，大范围对角柔性高度可以帮助商用车适应许多起伏不平的路况，提高车辆的高通过性能，是其他悬架系统包括少片簧钢板悬架所不具备的最大的优势；

7、更为主要的是化繁为简适应环境保护法规要求，零部件产品主要采用板料、无缝钢管或者棒料等成型材料，通过剪切、冲压、折弯、铆接、锯断、车削等冷加工工艺和部分焊接热加工工艺生产制做，减少或者控制采用球墨铸铁铸造件、合金钢锻造件毛坯产品，有利于提高生产效率，降低劳动强度并减少对从业工人技术水平依赖，从市场需求端推动产品供给侧节能降耗、保护资源，从源头上遏制和淘汰落后产能，减轻环境保护压力，有利于社会资源的合理有效利用。

附图说明

图1是本发明的主视图（从车架侧面投影）。

图2是本发明的俯视图（从车架上面俯视投影）。

图3是本发明的侧视图（从车架后面投影）。

图4是本发明中平衡轴支架工艺合件的一种结构主视图。

图5是本发明中平衡轴支架工艺合件的一种结构侧视图。

图6是本发明中V型布置安装的推力杆总成与上推力杆支架连接状态图。

具体实施方式

结合图1-图5所示，进一步描述本发明如下：一种橡胶弹簧与钢板弹簧复合结构平衡悬架系统，钢板弹簧1与安装在中桥2、后桥3左右两侧对称位置处的板簧及减震器下支架4通过接头（橡胶接头或者球形衬套接头）5铰接，平衡支座6通过U型螺栓7与钢板弹簧1安装固定，平衡轴支架9下端设置叉形平衡轴支撑部，平衡轴8与平衡轴支架9的叉形平衡轴支撑部铰接固定组成平衡轴支架工艺合件（如图3所示，平衡轴是贯穿左、右两个平衡轴支架并与之连接的长轴；或者，如图4、图5所示，平衡轴有两个，是一段与平衡轴支架铰接固定的短轴）；平衡轴支架工艺合件10与车架12连接固定，平衡支座6安装在平衡轴支架工艺合件的叉形平衡轴支撑部之间，其中平衡轴8贯穿平衡支座6主孔，在平衡支座6主孔内壁与平衡轴8外圆之间安放有减震橡胶弹簧11，为保证中桥2、后桥3与车架12空间位置相对稳定，在中桥2与车架12、后桥3与车架12之间分别通过左右两侧对称位置处板簧及减震器下支架4安装有液压筒式减振器13，在位于平衡轴横梁中间位置车架12左右纵梁内腔安装固定有上推力杆支架14，中桥2与车架12、后桥3与车架12之间分别通过V型推力杆总成15与上推力杆支架14连接固定，同时在车架12下翼面位于中桥2、后桥3左右两侧对称处上方位置安装橡胶固定限位块组件16，构成橡胶弹簧和普通钢板弹簧复合结构平衡悬架系统。

如图1所示，钢板弹簧1是多片簧结构的，或者是少片簧结构的；钢板弹簧1是采用等截面弹簧钢板制做的，或者是采用变截面弹簧钢板制做的。

本发明中，平衡支座6、平衡轴支架9可以采用金属结构件制做，也可以球墨铸铁铸造件加工。

本发明中，平衡轴8采用可以无缝钢管制做，也可以采用金属棒料加工；根据车辆运行需要，此悬架系统左右两半部分即可以独立安装在车架12上，也可以通过中间轴17或者平衡轴8对此悬架系统左右贯穿连接。

本发明中，当平衡轴8是长轴时，可以是平直的，也可以是中部弯曲的。

如图6所示，用V型布置安装的推力杆总成16与上推力杆支架14连接固定，替代V型推力杆总成15。

本发明在充分吸收和优化现有各种悬架产品优点基础上，提出一种产品成熟、结构简单、价格适中、质量轻免维护的钢板弹簧和橡胶弹簧复合结构悬架系统。

Claims (7)

1.一种橡胶弹簧与钢板弹簧复合结构平衡悬架系统，钢板弹簧与安装在中桥、后桥左右两侧对称位置处的钢板弹簧及减震器下支架通过接头铰接，平衡支座通过U型螺栓与钢板弹簧安装固定，平衡轴支架下端设置叉形平衡轴支撑部，平衡轴与平衡轴支架的叉形平衡轴支撑部铰接固定，组成平衡轴支架工艺合件；

平衡轴支架工艺合件与车架连接固定，平衡支座与平衡轴铰接安装在平衡轴支架工艺合件的叉形平衡轴支撑部之间，平衡轴贯穿平衡支座主孔，在平衡支座主孔内壁与平衡轴外圆之间安放有减震橡胶弹簧；

在中桥与车架、后桥与车架之间分别通过左右两侧对称位置处板簧及减震器下支架处安装有车桥与悬架系统液压筒式减振器，在位于平衡轴横梁中间位置车架左右纵梁内腔安装固定有上推力杆支架，中桥与车架、后桥与车架之间分别通过V型推力杆总成或者V型布置安装的推力杆总成与上推力杆支架连接固定，同时在车架下翼面位于中桥、后桥左右两侧对称处上方位置安装固定橡胶限位块组件。

2.根据权利要求1所述的一种橡胶弹簧与钢板弹簧复合结构平衡悬架系统，其特征在于：钢板弹簧是是采用等截面弹簧钢板制做的，或者是采用变截面弹簧钢板制做的。

3.根据权利要求1所述的一种橡胶弹簧与钢板弹簧复合结构平衡悬架系统，其特征在于：平衡支座、平衡轴支架、U型螺栓盖板等是金属结构件，或者是球墨铸铁铸造件。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种橡胶弹簧与钢板弹簧复合结构平衡悬架系统，其特征在于：平衡轴有两个，是一段与平衡轴支架铰接固定的短轴；或者，平衡轴是贯穿左、右两个平衡支座的长轴。

5.根据权利要求4所述的一种橡胶弹簧与钢板弹簧复合结构平衡悬架系统，其特征在于：平衡轴是无缝钢管制做的，或者是采用金属棒料加工的。

6.根据权利要求4所述的一种橡胶弹簧与钢板弹簧复合结构平衡悬架系统，其特征在于：平衡轴是两个短轴时，两个短轴之间通过中间轴连接为一体。

7.根据权利要求4所述的一种橡胶弹簧与钢板弹簧复合结构平衡悬架系统，其特征在于：平衡轴是长轴时，是平直的，或者是弯曲的。