CN111347829B - 一种用于超重型车辆悬架的减振装置 - Google Patents

一种用于超重型车辆悬架的减振装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于超重型车辆悬架的减振装置，包括上支座、下支座、减振器和螺旋弹簧，减振器的上下端对应与上支座和下支座铰接，所述螺旋弹簧套设在减振器上，螺旋弹簧的上下端对应顶压在上支座和下支座上，螺旋弹簧包括一体制作的等丝径主段和变丝径副段，等丝径主段处于变丝径副段的上侧，变丝径副段的丝径由下至上逐渐增大至等于等丝径主段的丝径。其具有结构紧凑、载荷大、行程大、免维护、可靠性高的优点，可满足超重型车辆悬架对大载荷、大行程和小布置空间的要求。

Description

一种用于超重型车辆悬架的减振装置
技术领域
本发明涉及一种减振装置，具体涉及一种用于超重型车辆悬架的减振装置。
背景技术
螺旋弹簧作为车辆悬架系统的弹性元件，起着缓冲减振的作用。螺旋弹簧具有能量密度高、成本低、免维护、可靠性高的优点，主要应用在乘用车上，但很少应用在商用车上，尤其是超重型车辆。超重型车辆通常采用双横臂式独立悬架系统，双横臂式独立悬架系统具有载荷大、行程大的优点，但其可靠性相对较低，且维护较为麻烦。若超重型车辆采用螺旋弹簧式悬架系统，要保证螺旋弹簧的承载能力，就需要把弹簧丝直径(丝径)做得足够大，弹簧丝直径的增大，不但需要更大的垂向长度来保证压缩伸张行程，还需要更大的径向空间来满足安装需求，这些都与有限的布置空间存在矛盾。如，单个车桥载荷为13t的超重型车辆，螺旋弹簧承受的载荷应不小于10t，若车轮跳动量为-150～150mm，螺旋弹簧的压缩伸张行程应不小于-85～85mm；而根据超重型车辆可提供的垂向和横向布置空间，螺旋弹簧的垂向长度应不大于700mm，螺旋弹簧的外径应不大于210mm，在这些条件的约束下，现有的螺旋弹簧无法同时满足承载能力、压缩伸张行程和布置空间的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于超重型车辆悬架的减振装置，其具有结构紧凑、载荷大、行程大、免维护、可靠性高的优点，可满足超重型车辆悬架对大载荷、大行程和小布置空间的要求。
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种用于超重型车辆悬架的减振装置，包括上支座、下支座、减振器和螺旋弹簧，所述减振器的上下端对应与上支座和下支座铰接，所述螺旋弹簧套设在减振器上，螺旋弹簧的上下端对应顶压在上支座和下支座上，螺旋弹簧包括一体制作的等丝径主段和变丝径副段，等丝径主段处于变丝径副段的上侧，变丝径副段的丝径由下至上逐渐增大至等于等丝径主段的丝径。
进一步的，本发明一种用于超重型车辆悬架的减振装置，其中，所述下支座的下侧面设有与其垂直固定连接的支耳，支耳上设有关节轴承，支耳上还设有用于对关节轴承润滑的油杯。
进一步的，本发明一种用于超重型车辆悬架的减振装置，其中，所述上支座的下侧面设有两个与其垂直固定连接的上耳板，所述下支座的上侧面设有两个与其垂直固定连接的下耳板，所述减振器的上下端对应设有上吊耳和下吊耳，上吊耳通过销轴与两个上耳板铰接，下吊耳通过销轴与两个下耳板铰接。
进一步的，本发明一种用于超重型车辆悬架的减振装置，其中，所述螺旋弹簧等丝径主段各圈的节距相等，螺旋弹簧变丝径副段的节距由下至上逐渐增大至等于等丝径主段的节距。
进一步的，本发明一种用于超重型车辆悬架的减振装置，其中，所述螺旋弹簧的变丝径副段和等丝径主段的内径相等。
进一步的，本发明一种用于超重型车辆悬架的减振装置，其中，所述螺旋弹簧的变丝径副段在车辆空载时承受的压力大于其被压并时所需的力。
进一步的，本发明一种用于超重型车辆悬架的减振装置，其中，所述螺旋弹簧顶部的圈为上端支撑圈，螺旋弹簧底部的圈为下端支撑圈，上端支撑圈和下端支撑圈分别磨平并与对应的相邻圈并紧。
进一步的，本发明一种用于超重型车辆悬架的减振装置，其中，所述螺旋弹簧的上端支撑圈和下端支撑圈均为3/4完整圈。
进一步的，本发明一种用于超重型车辆悬架的减振装置，其中，所述螺旋弹簧的等丝径主段长度大于变丝径副段长度。
进一步的，本发明一种用于超重型车辆悬架的减振装置，其中，所述上支座与车架固定连接，所述下支座通过支耳和关节轴承与悬架下横臂铰接。
本发明一种用于超重型车辆悬架的减振装置与现有技术相比，具有以下优点：本发明通过设置上支座、下支座、减振器和螺旋弹簧，使减振器的上下端对应与上支座和下支座铰接，将螺旋弹簧套设在减振器上，并使螺旋弹簧的上下端对应顶压在上支座和下支座上，让螺旋弹簧采用一体制作的等丝径主段和变丝径副段，使等丝径主段处于变丝径副段的上侧，并使变丝径副段的丝径由下至上逐渐增大至等于等丝径主段的丝径。由此就构成了一种结构紧凑、载荷大、行程大、免维护、可靠性高的用于超重型车辆悬架的减振装置。在实际应用中，让上支座与车架固定连接，让下支座与悬架下横臂铰接，在车轮跳过程中，通过螺旋弹簧和减振器即可起到有效的缓冲减振作用。本发明通过将减振器布置在螺旋弹簧内部，提高了结构的紧凑性和集成度，减小了占用空间。通过让螺旋弹簧设置一体制作的等丝径主段和变丝径副段，并使变丝径副段的丝径由下至上逐渐增大至等于等丝径主段的丝径，在变丝径副段未被压并前，等丝径主段和变丝径副段同时起缓冲减振作用，此时，螺旋弹簧的整体刚度等于变丝径副段的刚度和等丝径主段的刚度的串联，其值小于等丝径主段的刚度；在变丝径副段被完全压并后，变丝径副段仅起到支撑圈作用，只有等丝径主段起缓冲减振作用，此时，螺旋弹簧的整体刚度等于等丝径主段的刚度。这一结构设计实现了螺旋弹簧的变刚度目的，在保证承载能力的基础上增大了压缩伸张行程，可满足超重型车辆悬架对大载荷、大行程和小布置空间的要求。
下面结合附图所示具体实施方式对本发明一种用于超重型车辆悬架的减振装置作进一步详细说明：
附图说明
图1为本发明一种用于超重型车辆悬架的减振装置的正视图；
图2为本发明一种用于超重型车辆悬架的减振装置的局部剖视图；
图3为本发明一种用于超重型车辆悬架的减振装置中螺旋弹簧的压缩量和弹力曲线图。
具体实施方式
首先需要说明的是，本发明中所述的上、下、左、右、前、后等方位词只是根据附图进行的描述，以便于理解，并非对本发明的技术方案以及请求保护范围进行的限制。
如图1至图3所示本发明一种用于超重型车辆悬架的减振装置的具体实施方式，包括上支座1、下支座2、减振器3和螺旋弹簧4。使减振器3的上下端对应与上支座1和下支座2铰接，将螺旋弹簧4套设在减振器3上，并使螺旋弹簧4的上下端对应顶压在上支座1和下支座2上。让螺旋弹簧4采用一体制作的等丝径主段41和变丝径副段42，使等丝径主段41处于变丝径副段42的上侧，并使变丝径副段42的丝径由下至上逐渐增大至等于等丝径主段41的丝径。
通过以上结构设置就构成了一种结构紧凑、载荷大、行程大、免维护、可靠性高的用于超重型车辆悬架的减振装置。在实际应用中，让上支座1与车架固定连接，让下支座2与悬架下横臂铰接，在车轮跳过程中，通过螺旋弹簧4和减振器3即可起到有效的缓冲减振作用。本发明通过将减振器3布置在螺旋弹簧4内部，提高了结构的紧凑性和集成度，减小了占用空间。通过让螺旋弹簧4设置一体制作的等丝径主段41和变丝径副段42，并使变丝径副段42的丝径由下至上逐渐增大至等于等丝径主段41的丝径，在变丝径副段42未被压并前，等丝径主段41和变丝径副段42同时起缓冲减振作用，此时，螺旋弹簧4的整体刚度等于变丝径副段41的刚度和等丝径主段42的刚度的串联，其值小于等丝径主段41的刚度；在变丝径副段42被完全压并后，变丝径副段42仅起到支撑圈作用，只有等丝径主段41起缓冲减振作用，此时，螺旋弹簧4的整体刚度等于等丝径主段41的刚度。这一结构设计实现了螺旋弹簧的变刚度目的，在保证承载能力的基础上增大了压缩伸张行程，可满足超重型车辆悬架对大载荷、大行程和小布置空间的要求。需要指出的是，所述丝径指的是弹簧丝直径。
作为具体实施方式，本发明在下支座2的下侧面设置了与其垂直固定连接的支耳21，在支耳21上设置了关节轴承22，并在支耳21上设置了用于对关节轴承22润滑的油杯23。这一结构设置在实际应用中，使下支座2通过支耳21和关节轴承22与悬架下横臂铰接，提高了连接的便捷性，且可适应因车轮跳动引起的摆动。同时，本发明在上支座1的下侧面设置了两个与其垂直固定连接的上耳板11，在下支座2的上侧面设置了两个与其垂直固定连接的下耳板24，并在减振器3的上下端对应设置上吊耳31和下吊耳32，使上吊耳31通过销轴与两个上耳板11铰接，使下吊耳32通过销轴与两个下耳板24铰接。这一结构设置通过让减振器3采用吊耳式减振器，并使其上下端通过上吊耳31和下吊耳32对应与上耳板11和下耳板24铰接，可适用大扭转角度，提高了对车轮跳动的适应性。
作为优化方案，本具体实施方式通过让螺旋弹簧4等丝径主段41各圈的节距相等，使其弹力与压缩量呈等比例关系，保证了螺旋弹簧4的稳定性和可靠性；并使螺旋弹簧4变丝径副段42的节距由下至上逐渐增大至等于等丝径主段41的节距，因变丝径副段42的丝径是由下至上逐渐增大的，这一结构设置可使变丝径副段42的弹力与压缩量也呈等比例关系，增强了螺旋弹簧4的稳定性和可靠性。同时，本具体实施方式通过让螺旋弹簧4的变丝径副段42和等丝径主段41的内径R相等，不但降低了热卷制备工艺，而且方便在螺旋弹簧4内部布置减振器3。另外，因螺旋弹簧4顶部的圈为上端支撑圈43，螺旋弹簧4底部的圈为下端支撑圈44，本具体实施方式通过让上端支撑圈43和下端支撑圈44分别磨平并与对应的相邻圈并紧，避免了应力集中，减小了压缩时对上端支撑圈43和下端支撑圈44的冲击，增强了螺旋弹簧4的强度和抗疲劳能力。为保证有足够的接触面，增强结构的稳定性，本具体实施方式使让上端支撑圈43和下端支撑圈44均采用了3/4完整圈。
需要说明的是，如图3所示，在实际应用中本发明通常让变丝径副段42在车辆空载时承受的压力大于其被压并时所需的力，以使螺旋弹簧4的刚度变化拐点处于空载位置之前并留有一定距离，从而使变丝径副段42在车辆空满载时均处于压并状态，这一结构设置使螺旋弹簧4在车辆空满载时均处于大刚度(等丝径主段)状态，不但减小了车辆空满载引起的车身高度变化，而且可有效避免因车轮跳动引起变丝径副段42在压并与非压并之间频繁转换造成的断裂。为保证螺旋弹簧整体性能，本发明通常使等丝径主段41的长度大于变丝径副段42的长度，两者的具体长度应根据实际需要设置。
以上实施例仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明请求保护范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域技术人员依据本发明的技术方案做出的各种变形，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于超重型车辆悬架的减振装置，其特征在于，包括上支座(1)、下支座(2)、减振器(3)和螺旋弹簧(4)，所述减振器(3)的上下端对应与上支座(1)和下支座(2)铰接，所述螺旋弹簧(4)套设在减振器(3)上，螺旋弹簧(4)的上下端对应顶压在上支座(1)和下支座(2)上，螺旋弹簧(4)包括一体制作的等丝径主段(41)和变丝径副段(42)，等丝径主段(41)处于变丝径副段(42)的上侧，变丝径副段(42)的丝径由下至上逐渐增大至等于等丝径主段(41)的丝径；所述螺旋弹簧(4)等丝径主段(41)各圈的节距相等，螺旋弹簧(4)变丝径副段(42)的节距由下至上逐渐增大至等于等丝径主段(41)的节距；
所述下支座(2)的下侧面设有与其垂直固定连接的支耳(21)，支耳(21)上设有关节轴承(22)，支耳(21)上还设有用于对关节轴承(22)润滑的油杯(23)；所述上支座(1)的下侧面设有两个与其垂直固定连接的上耳板(11)，所述下支座(2)的上侧面设有两个与其垂直固定连接的下耳板(24)，所述减振器(3)的上下端对应设有上吊耳(31)和下吊耳(32)，上吊耳(31)通过销轴与两个上耳板(11)铰接，下吊耳(32)通过销轴与两个下耳板(24)铰接。
2.根据权利要求1所述的一种用于超重型车辆悬架的减振装置，其特征在于，所述螺旋弹簧(4)的变丝径副段(42)和等丝径主段(41)的内径相等。
3.根据权利要求2所述的一种用于超重型车辆悬架的减振装置，其特征在于，所述螺旋弹簧(4)的变丝径副段(2)在车辆空载时承受的压力大于其被压并时所需的力。
4.根据权利要求3所述的一种用于超重型车辆悬架的减振装置，其特征在于，所述螺旋弹簧(4)顶部的圈为上端支撑圈(43)，螺旋弹簧(4)底部的圈为下端支撑圈(44)，上端支撑圈(43)和下端支撑圈(44)分别磨平并与对应的相邻圈并紧。
5.根据权利要求4所述的一种用于超重型车辆悬架的减振装置，其特征在于，所述螺旋弹簧(4)的上端支撑圈(43)和下端支撑圈(44)均为3/4完整圈。
6.根据权利要求5所述的一种用于超重型车辆悬架的减振装置，其特征在于，所述螺旋弹簧(4)的等丝径主段(1)长度大于变丝径副段(2)长度。
7.根据权利要求6所述的一种用于超重型车辆悬架的减振装置，其特征在于，所述上支座(1)与车架固定连接，所述下支座(2)通过支耳(21)和关节轴承(22)与悬架下横臂铰接。
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