CN107650608B - 一种用于汽车悬架系统的板簧总成 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于汽车悬架系统的板簧总成，涉及汽车零部件技术领域。板簧总成连接车桥和车架，用于传递车架和车身之间的力和力矩，起导向和缓冲的作用，包括主板簧、副板簧和导向机构。主板簧由钢材料构成，位于车桥上方，用于纵向力导向。副板簧由复合材料构成，位于主板簧的上方或下方，用于缓冲垂向力。导向机构一端与所述车架相连，另一端与所述主板簧相连，导向机构与主板簧之间成预设角度，用于横向力导向。采用本发明的板簧总成，不仅减少由复合材料制成的副板簧受到的侧向力，增加板簧总成的使用寿命，还提高车辆稳定性。

Description

一种用于汽车悬架系统的板簧总成

技术领域

本发明涉及汽车零部件技术领域，特别是涉及一种用于汽车悬架系统的板簧总成。

背景技术

汽车悬架系统是指车身、车架和车轮之间的一个连接结构系统，当汽车行驶在路面上时因地面的变化而受到震动及冲击，这些冲击的力量其中一部分会由轮胎吸收，但绝大部分是依靠轮胎与车身间的悬架装置来吸收的。

汽车板簧是汽车悬架系统中最传统的弹性元件，由于其可靠性好、结构简单、制造工艺流程短、成本低而且结构能大大简化等优点，从而得到广泛的应用。汽车板簧一般是由若干片不等长的合金弹簧钢组合而成一组近似于等强度弹簧梁。

为了使车辆轻量化，复合材料的板簧越来越受到重视。但是，由于复合材料只能在垂向受力，侧向剪切力很弱，单独的使用主副板簧结构会减少复合材料的寿命，降低板簧总成的稳定性和耐久性。

发明内容

本发明的一个目的是要解决使用复合材料制成的板簧总成稳定性差、耐久性低的问题，提供一种用于汽车悬架系统的板簧总成。

特别地，本发明提供了一种用于汽车悬架系统的板簧总成，连接车桥和车架，用于传递所述车架和车身之间的力和力矩，起导向和缓冲的作用，包括：

主板簧，由金属材料构成，位于车桥上方，所述主板簧具有相对的第一端和第二端，所述第一端与所述车架相连，用于纵向力导向；

副板簧，由复合材料构成，位于所述车桥的上方，所述副板簧固定在所述主板簧正上方或正下方，用于缓冲垂向力；和

导向机构，具有相对的第三端和第四端，所述第三端与所述车架相连，所述第四端与所述主板簧相连，所述导向机构与所述主板簧之间成预设角度，用于横向力导向。

进一步地，所述导向机构的第三端通过第一支架与所述车架以铰链连接的方式相连，所述第四端通过第二支架与所述主板簧以铰链连接的方式相连，所述导向结构垂直于所述主板簧。

进一步地，所述主板簧的第一端相对的向上弯曲，所述第二端水平，所述主板簧的长度小于所述副板簧的长度。

进一步地，所述主板簧的第一端设有卷耳结构，所述卷耳结构通过铰链连接的方式与固定于所述车架外侧的第三支架相连。

进一步地，沿所述车桥的垂直方向，所述副板簧的中部、所述主板簧的第二端及所述车桥依次相连。

进一步地，所述副板簧具有均向上弯曲的两端，所述副板簧的两端通过对应的副板簧限位支架固定在所述主簧正上方或正下方，所述副板簧限位支架包括第四支架和固定于所述第四支架处与所述副板簧直接接触的非金属接触块。

进一步地，还包括紧固件，用于将所述副板簧及所述主板簧固定于所述车桥上方；

优选地，所述紧固件为U型螺栓。

进一步地，还包括紧固件，用于将所述副板簧及所述主板簧固定于所述车桥上方；

所述主板簧与所述车桥的连接处设有第一垫块，所述主板簧与所述副板簧的连接处设有第二垫块，所述副板簧与所述紧固件之间设有第三垫块。

进一步地，所述主板簧、所述副板簧、所述第一垫块、所述第二垫块及所述第三垫块的对应位置处分别设有定位孔，定位螺栓穿设于所述定位孔中，起限位作用。

进一步地，所述第二垫块中与所述副板簧接触的一侧部分为橡胶材料制成，以保护所述副板簧；

优选地，所述第二垫块包括金属垫块和环周橡胶，所述金属垫块为凸形，所述环周橡胶环绕在所述金属垫块的凸台的周围。

采用本发明的板簧总成，主板簧采用传统钢材料制成，长度比副板簧的长度小，相对于纯钢材质的主板簧来说，减轻将近一半的重量，在本发明的板簧总成中，主板簧具有纵向导向的作用。副板簧由复合材料例如玻璃纤维增强环氧树脂材料制成，由于玻璃纤维增强环氧树脂材料密度不到钢材的一半，因此相比于同等体积的钢板材料能够减重65％以上，悬架的质量较轻，在相同的情况下，相比于钢板弹簧对整车的冲击载荷较小，可以提升驾驶的稳定性及舒适性，副板簧主要用于缓冲垂向力。新增加的导向机构承担横向作用力。三部分相配合，使整个板簧总成重量更轻，对整车的冲击载荷更小，由于导向机构的存在，减少由复合材料制成的副板簧受到的侧向力，增加板簧总成的使用寿命，提高稳定性。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的板簧总成的示意性结构图；

图2是图1所示板簧总成中主板簧与导向结构连接的示意性结构图；

图3是图1所示板簧总成中导向结构与车架连接的示意性结构图；

图4是图1中所示的主板簧及副板簧的连接结构的示意性局部放大视图；

图5是图1所示板簧总成中的副板簧限位支架的示意性结构图；

图6是图1所示板簧总成中的环周非金属中间垫块的示意性结构图。

附图中标识的附图标记为：

1-主板簧，

11-第一端，12-第二端，13-第三支架，111-卷耳结构，

2-副板簧，

21-副板簧限位支架，211-第四支架，212-非金属接触块，

3-导向机构，

31-第三端，32-第四端，311-第一支架，312-第二支架，

4-紧固件，

41-第一垫块，42-第二垫块，43-第三垫块，44-定位孔，421-环周橡胶，422-金属垫块，

10-车架，20-车桥。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的板簧总成的示意性结构图。如图1所示，一种用于汽车悬架系统的板簧总成，固定在车架10上，用于传递所有各向的力和力矩，起导向和缓冲的作用，包括主板簧1、副板簧2和导向机构3。主板簧1由钢材料构成，位于车桥20上方。主板簧1具有相对的第一端11和第二端12，其中，第一端11与车架10外侧相连，用于纵向力导向。副板簧2由复合材料构成，位于主板簧1的上方。副板簧2通过中心螺栓固定在主板簧1的上方，用于缓冲垂向力。在其他实施例中，副板簧2还可以通过中心螺栓固定在主板簧1的下方，同样用于缓冲垂向力。图2是图1所示板簧总成中主板簧1与导向结构连接的示意性结构图。图3是图1所示板簧总成中导向结构与车架10连接的示意性结构图。如图1所示，还可以参见图2和图3，导向机构3具有相对的第三端31和第四端32，其中，第三端31与车架10相连，第四端32与主板簧1相连。导向机构3与主板簧1之间成预设角度，用于横向力导向。副板簧2、主板簧1及车桥20沿车桥20的垂直方向上从上而下依次相连。导向机构3可以为一根导向杆，还可以为多根导向杆。

采用本发明的板簧总成，主板簧1采用传统钢材料制成，副板簧2由玻璃纤维增强环氧树脂材料制成，由于玻璃纤维增强环氧树脂材料密度不到钢材的一半，因此相比于同等体积的钢板材料能够减重65％以上，悬架的质量较轻，在相同的情况下，相比于钢板弹簧对整车的冲击载荷较小，可以提升驾驶的稳定性及舒适性。在本发明中，主板簧1具有纵向导向的作用，副板簧2的作用主要用于缓冲垂向力，而新增加的导向机构3承担横向作用力，三部分相配合，使整个板簧总成重量更轻，对整车的冲击载荷更小。由于导向机构3的存在，减少由复合材料制成的副板簧2受到的侧向力，增加板簧总成的使用寿命，提高稳定性。

如图1所示，板簧总成还包括紧固件4，用于将副板簧2及主板簧1固定于车桥20上方。在本实施例中，紧固件4为U型螺栓。

导向机构3主要承担横向作用力，以减少副板簧2受到的侧向力。如图2所示，还可以参见图3，导向机构3的第三端31通过第一支架311与车架10以铰链连接的方式相连，第四端32通过第二支架312与主板簧1以铰链连接的方式相连。在一实施例中，导向结构3垂直于主板簧1。当导向结构3与主板簧1在同一平面内且相互垂直时，导向机构3能最大程度的导向横向力。第一支架311可以通过铆接或其他常用连接方式固定到远离主板簧的车架10的内侧或下方。

在一实施例中，主板簧1可以为单层板簧，也可以为多层板簧。如图2所示，主板簧1的第一端11向上弯曲，第二端12水平，为了进一步减少板簧总成的重量，在本实施例中，主板簧1的长度小于副板簧2的长度。

如图2所示，还可以参见图1，主板簧1的第一端11设有卷耳结构111。卷耳结构111通过铰链连接的方式与固定于车架10外侧的第三支架13相连。在本实施例中，卷耳结构111通过销轴与第三支架13相连，形成固定的铰链支点。第三支架13可以通过铆接或其他常用连接方式固定到车架10上。主板簧1的第二端12与导向结构3的第四端32相连。

副板簧2由复合材料制成，本实施例中，所述复合材料为玻璃纤维增强环氧树脂材料(GFRP)，还可以是碳纤维增强环氧树脂(CFRP)或芳纶纤维(AFRP)。如图1所示，副板簧2具有均向上弯曲的两端，两端到紧固件4的距离相等。副板簧2的两端均通过对应的副板簧限位支架21固定在车架10上使副板簧2位于主板簧1的上方。图5是图1所示板簧总成中的副板簧2限位支架的示意性结构图。副板簧2与副板簧2限位支架如果采用金属材料过渡，由于金属材料与非金属材料差异大，极易造成连接处损坏，连接不可靠。因此，副板簧限位支架21与副板簧2应采用非金属接触。如图5所示，副板簧限位支架21包括第四支架211和固定于第四支架211处与副板簧2直接接触的非金属接触块212。非金属接触块212与第四支架211通过硫化等工艺固定。第四支架211可以通过铆接或其他常用连接方式固定到车架10外侧。

图4是图1所示的主板簧及副板簧的连接结构的示意性局部放大视图。如图4所示，还可参见图1，主板簧1与车桥20的相连处设有第一垫块41，主板簧1与副板簧2的相连处设有第二垫块42，副板簧2与紧固件4(参见图1)之间设有第三垫块43。为了防止滑动，垫块可以固定于相接触的物体表面。通过设置第一垫块41、第二垫块42和第三垫块43(参见图1)，可以有效的减少紧固件4(参见图1)与副板簧2、副板簧2与主板簧1、主板簧1与车桥20之间的摩擦，延长板簧总成的使用寿命。

为了进一步保护副板簧2，第二垫块42设置为环周非金属中间垫块。图6是图1所示板簧总成中的环周非金属中间垫块的示意性结构图。如图6所示，环周非金属中间垫块包括金属垫块422和环周橡胶421。金属垫块422为凸形，环周橡胶421环绕在金属垫块422的凸台的周围，与副板簧2接触。

环周橡胶421和去环周后的金属垫块422通过硫化等工艺固定组成。第二垫块42为环周非金属中间垫块，这种设置主要针对副板簧2与第二垫块42接触时出现因挤压而产生的受力状况，以保护所述副板簧2。

为了进一步确保主板簧1与副板簧2隔离，并且在副板簧2的接触面挤压受力的环周硫化一层橡胶，以保护副板簧2。副板簧2上表面的第三垫块43与副板簧2接触面采用硫化等工艺固定环周橡胶421，第三垫块43也可以为环周非金属中间垫块，以保护副板簧2。

如图1所示，为了定位及防止主板簧1及副板簧2之间相对滑动，所述主板簧1、所述副板簧2、所述第一垫块41、所述第二垫块42及所述第三垫块43的对应位置处均设有定位孔44，定位螺栓穿设于所述定位孔44中，起限位作用。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (12)

1.一种用于汽车悬架系统的板簧总成，连接车桥和车架，用于传递所述车架和车身之间的力和力矩，起导向和缓冲的作用，其特征在于，包括：

主板簧，由金属材料构成，位于车桥上方，所述主板簧具有相对的第一端和第二端，所述第一端与所述车架相连，用于纵向力导向；

副板簧，由复合材料构成，位于所述车桥的上方，所述副板簧固定在所述主板簧正上方或正下方，用于缓冲垂向力；和

导向机构，具有相对的第三端和第四端，所述第三端与所述车架相连，所述第四端与所述主板簧相连，所述导向机构与所述主板簧之间成预设角度，用于横向力导向。

2.根据权利要求1所述的板簧总成，其特征在于，所述导向机构的第三端通过第一支架与所述车架以铰链连接的方式相连，所述第四端通过第二支架与所述主板簧以铰链连接的方式相连，所述导向结构垂直于所述主板簧。

3.根据权利要求1或2所述的板簧总成，其特征在于，所述主板簧的第一端相对的向上弯曲，所述第二端水平，所述主板簧的长度小于所述副板簧的长度。

4.根据权利要求1所述的板簧总成，其特征在于，所述主板簧的第一端设有卷耳结构，所述卷耳结构通过铰链连接的方式与固定于所述车架外侧的第三支架相连。

5.根据权利要求1所述的板簧总成，其特征在于，沿所述车桥的垂直方向，所述副板簧的中部、所述主板簧的第二端及所述车桥依次相连。

6.根据权利要求1所述的板簧总成，其特征在于，所述副板簧具有均向上弯曲的两端，所述副板簧的两端通过对应的副板簧限位支架固定在所述主板簧正上方或正下方，所述副板簧限位支架包括第四支架和固定于所述第四支架处与所述副板簧直接接触的非金属接触块。

7.根据权利要求1所述的板簧总成，其特征在于，还包括紧固件，用于将所述副板簧及所述主板簧固定于所述车桥上方。

8.根据权利要求7所述的板簧总成，其特征在于，所述紧固件为U型螺栓。

9.根据权利要求1所述的板簧总成，其特征在于，还包括紧固件，用于将所述副板簧及所述主板簧固定于所述车桥上方；

所述主板簧与所述车桥的连接处设有第一垫块，所述主板簧与所述副板簧的连接处设有第二垫块，所述副板簧与所述紧固件之间设有第三垫块。

10.根据权利要求9所述的板簧总成，其特征在于，所述主板簧、所述副板簧、所述第一垫块、所述第二垫块及所述第三垫块的对应位置处分别设有定位孔，定位螺栓穿设于所述定位孔中，起限位作用。

11.根据权利要求9或10所述的板簧总成，其特征在于，所述第二垫块中与所述副板簧接触的一侧部分为橡胶材料制成，以保护所述副板簧。

12.根据权利要求11所述的板簧总成，其特征在于，所述第二垫块包括金属垫块和环周橡胶，所述金属垫块为凸形，所述环周橡胶环绕在所述金属垫块的凸台的周围。