CN111376668A - 横置板簧悬架 - Google Patents

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Abstract

一种横置板簧悬架，包括转向节、上横臂总成、拉杆总成、副车架、以及横置板簧，所述上横臂总成的两端分别与所述副车架和所述转向节相连，所述横置板簧沿车辆横向布置，且所述横置板簧的中部与副车架相连，所述横置板簧的两端通过所述拉杆总成与所述上横臂总成相连。本发明既可实现悬架所需垂向刚度和侧倾刚度从而简化悬架结构，也可增加乘员舱空间，并可降低对车身受力点强度和车身刚度的要求。

Description

横置板簧悬架
技术领域
本发明涉及汽车悬架领域，特别是涉及一种横置板簧悬架。
背景技术
现有横置板簧悬架车型中，多采用四连杆悬架(如沃尔沃SPA平台后悬架)和双横臂悬架(如雪佛兰克尔维特前、后悬架)。
在传统E型四连杆悬架中，左、右两根支撑于下摆臂的螺旋弹簧支撑车重并提供汽车所需的垂向刚度，连接左、右下摆臂的横向稳定杆实现汽车所需的侧向刚度。为妥协乘员舱空间需求，螺旋弹簧布置于副车架和转向节之间并支撑于下摆臂。这种布置弹簧杠杆比小，为实现悬架刚度目标，弹簧力远大于车重，且减振器布置也因悬架空间限制，减振器杠杆比小，实现相同减重效果所需减振器阻尼力较大。因此对车身和支撑弹簧的下摆臂的强度、刚度要求较大，悬架系统和车身重量相对较大。
在沃尔沃SPA平台后悬架中，横置板簧的两端通过橡胶衬套与下摆臂相连，橡胶衬套包括两端的片状金属连接部和位于金属连接部之间的橡胶部，所述金属连接部通过螺栓与横置板簧和下摆臂相连，所述橡胶部用于在悬架运动过程中吸收横置板簧和下摆臂之间的相对位移。在悬架运动过程中，由于悬架K&C(kinematic and compliance，运动学特性和弹性运动学特性)特性，下摆臂上与横置板簧的连接点和横置板簧上与下摆臂的连接点，即橡胶衬套两端的金属连接部的Y向位移不同。该Y向位移的差异，通过橡胶部的变形吸收。由于橡胶部的材料属性，为释放运动自由度需要较小的刚度，小刚度一来对衬套寿命有不利影响，二来变形时的较大应力会影响悬架K&C特性，因而设计悬架K&C时需要将该衬套纳入考虑，悬架各弹性件需要相互协调妥协设计，设计繁复。
对于雪佛兰克尔维特前、后悬架，横置板簧通过橡胶衬套压在下横臂上，悬架运动过程中橡胶衬套除变形外，还可能与下横臂产生相对运动，在砂石泥水作用下，衬套容易磨损、悬架易发生异响。
前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可简化悬架结构的横置板簧悬架。
本发明提供一种横置板簧悬架，包括转向节、上横臂总成、拉杆总成、副车架、以及横置板簧，所述上横臂总成的两端分别与所述副车架和所述转向节相连，所述横置板簧沿车辆横向布置，且所述横置板簧的中部与所述副车架相连，所述横置板簧的两端通过所述拉杆总成与所述上横臂总成相连。
进一步地，所述横置板簧的两端各设有两个拉杆固定座，所述拉杆总成的一端通过设于所述拉杆总成的第一衬套和穿过所述第一衬套和所述拉杆固定座的螺栓固定至所述横置板簧，所述拉杆总成的另一端通过设于所述上横臂总成内的第二衬套和穿过所述第二衬套与所述拉杆总成的螺栓固定至所述上横臂总成。
进一步地，所述横置板簧为金属板簧、由金属与复合材料共同构成的板簧或者轻量化复合材料板簧。
进一步地，所述横置板簧通过一个或多个板簧连接组件与所述副车架相连。
进一步地，所述板簧连接组件包括包括板簧连接座、夹设于板簧连接座与所述横置板簧之间的第一橡胶垫和夹设于所述副车架与所述横置板簧之间的第二橡胶垫，所述板簧连接座通过螺栓固定至所述副车架上。
进一步地，所述板簧连接座上设有若干第一固定孔，所述第一橡胶垫的一端插入所述第一固定孔内，另一端压盖于所述横置板簧，所述第二橡胶垫的一端插入设置于所述副车架的第二固定孔内，另一端压盖于所述横置板簧。
进一步地，所述第一橡胶垫和所述第二橡胶垫的横截面均为“凹”字型，且所述第一橡胶垫的所述另一端和所述第二橡胶垫的所述另一端的中部合围形成一板簧容置区，所述横置板簧被压入所述板簧容置区内。
进一步地，所述横置板簧悬架还包括下横臂总成，所述下横臂总成的一端与所述转向节相连，另一端与所述副车架相连。
进一步地，所述横置板簧悬架还包括前束杆总成，所述前束杆总成的一端与所述转向节相连，另一端与所述副车架相连。
进一步地，所述横置板簧悬架还包括减振器总成和纵臂总成，所述减振器总成的一端与所述转向节相连，另一端与车身相连，所述纵臂总成的一端与所述转向节相连，另一端与车身相连。
本发明至少具有如下有益效果其中之一：
1.本发明采用一根横置板簧，实现常规悬架两根螺旋弹簧和一根横向稳定杆的功能，实现悬架结构的简化，并能同时满足悬架垂向刚度和侧倾刚度目标；
2.扁平状的横置板簧布置于车身下底板下方，能够减少螺旋弹簧及其车身连接件对乘员舱垂向和横向空间的占用，增加乘员舱空间；
3.如采用复合材料板簧，可实现悬架轻量化设计；
4.传统E型四连杆悬架中，弹簧杠杆比小于1，弹簧提供的垂向支撑力大于车重，同时副车架对车身施加向下的拉力，两者力的绝对值之和大于车身车重，对车身受力点的强度和车身刚度要求高。在本发明的横置板簧悬架中，悬架垂向力通过副车架的四个连接点传递至车身，四点提供的垂向支撑力即为车身车重，因此本发明的横置板簧悬架可降低对车身受力点强度和车身刚度的要求。
附图说明
图1为本发明提供的横置板簧悬架的俯视示意图。
图2为本发明提供的横置板簧悬架的仰视示意图。
图3为本发明提供的横置板簧悬架从第一角度的立体示意图。
图4为本发明提供的横置板簧悬架从第二角度的立体示意图。
图5为本发明提供的横置板簧悬架从第三角度的立体示意图。
图6为本发明提供的横置板簧悬架中右转向节的立体示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
请参图1至图5，本发明一实施例中提供的横置板簧悬架，包括转向节10、上横臂总成20、拉杆总成30、前束杆总成40、下横臂总成50、减振器总成60、纵臂总成70、副车架80以及横置板簧90。
需要说明的是，上述元件在车辆上均是左右对称设置的，即转向节10包括左、右转向节，上横臂总成20包括左、右上横臂总成，拉杆总成30包括左、右拉杆总成，前束杆总成40包括左、右前束杆总成，下横臂总成50包括左、右下横臂总成，减振器总成60包括左、右减振器总成，为了叙述方便，本文分别统称为转向节10、上横臂总成20、拉杆总成30、前束杆总成40、下横臂总成50、减振器总成60。
转向节10作为连接悬架杆系与车轮总成的重要部件，采用锻造工艺制造。如图6所示，转向节10上设有用于与纵臂总成70相连的纵臂总成连接部17、用于与下横臂总成50相连的下横臂总成连接部15、用于与减振器总成60相连的减振器总成连接部16、用于与前束杆总成40相连的前束杆总成连接部14、以及用于与上横臂总成20相连的上横臂总成连接部12。其中，纵臂总成连接部17和减振器总成连接部16中分别设有用于供螺栓穿过的纵臂连接孔和减振器总成连接孔，纵臂连接孔和减振器总成连接孔的轴线大致沿汽车Y向延伸，且分别与汽车Y向之间形成一夹角。下横臂总成连接部15、前束杆总成连接部14以及上横臂总成连接部12上分别设有供螺栓穿过的下横臂总成连接孔、前束杆总成连接孔以及上横臂总成连接孔，下横臂总成连接孔、前束杆总成连接孔以及上横臂总成连接孔的轴线大致沿汽车X向延伸，且与汽车X向之间分别形成一夹角。
请继续参阅图1至图5，上横臂总成20为类似C形的弯曲锻件，用于承受侧向力和垂向力。上横臂总成20的两端分别通过衬套组件(包括衬套和螺栓)与转向节10和副车架80相连。具体地，上横臂总成20的靠近转向节10的一端通过设于上横臂总成20的衬套和穿过该衬套与转向节10的上横臂总成连接部12的螺栓固定至转向节10上。上横臂总成20的靠近副车架80的一端通过设于上横臂总成20的衬套和穿过该衬套与副车架80的上横臂总成安装部82的螺栓固定至副车架80上。另外，上横臂总成20的靠近转向节10的一端设有一衬套孔，该衬套孔用于容置衬套，供衬套插入，以连接上横臂总成20和拉杆总成30。
拉杆总成30为弯曲锻件，其两端分别通过衬套组件与上横臂总成20和横置板簧90相连。
汽车设计状态下，横置板簧90为波浪形微曲板件，用于支撑车重。在本实施例中，横置板簧90可以为金属板簧(如钢板弹簧或铝合金板簧)、由金属与复合材料共同构成的板簧或者轻量化复合材料板簧(比如玻璃纤维板簧、玄武岩板簧或者碳纤维板簧)。横置板簧90的两端各设有两个拉杆固定座91，拉杆固定座91为由横置板簧90端部的两侧沿垂直横置板簧90的方向向上凸伸的耳板。拉杆总成30的靠近横置板簧90的一端通过设于拉杆总成30的衬套和穿过所述衬套与拉杆固定座91的螺栓固定至横置板簧90，拉杆总成30的靠近上横臂总成20的一端通过设于衬套孔内的衬套和穿过该衬套与拉杆总成30的螺栓固定至上横臂总成20。如图5所示，横置板簧90的中部两侧通过板簧连接组件81与副车架80相连。本发明不限制板簧连接组件81的数量，其可以为一个或多个，当本发明中有一个板簧连接组件81时，该板簧连接组件81可以设于横置板簧90的中部，当本发明中有多个板簧连接组件81时，这些板簧连接组件81可沿横置板簧90的长度方向排列。横置板簧90穿过板簧连接组件81与副车架80之间形成的容置空间且支撑于板簧连接组件81。具体地，板簧连接组件81包括板簧连接座81a、夹设于板簧连接座81a与横置板簧90之间的第一橡胶垫81b和夹设于副车架80与横置板簧90之间的第二橡胶垫81c。板簧连接座81a通过螺栓固定至副车架80上，板簧连接座81a上设有若干第一固定孔，第一橡胶垫81b的一端插入第一固定孔内，另一端通过凹型压盖于横置板簧90，第二橡胶垫81c的一端插入设置于副车架80的第二固定孔内，另一端通过凹型压盖于横置板簧90。具体地，第一橡胶垫81b和第二橡胶垫81c的横截面均为“凹”字型，即第一橡胶垫81b的和第二橡胶垫81c的靠近横置板簧90的一端的中部相较于两端向内凹陷形成一凹坑，第一橡胶垫81b和第二橡胶垫81c的凹坑合围形成一板簧容置区，横置板簧90被压入该板簧容置区内。
副车架80为钢管拼焊而成的井字结构，用于连接悬架的各结构件并支撑车身。请特别参阅图3和图5，副车架80上设有用于安装前束杆总成40的前束杆总成安装部84、用于安装上横臂总成20的上横臂总成安装部82、用于安装下横臂总成50的下横臂总成安装部85、以及用于与车身相连的车身安装部86。其中，车身安装部86设于副车架80的四角，副车架80通过设于车身安装部86处的衬套总成与车身相连。车身安装部86上设有车身安装孔，车身安装孔的轴线大致沿汽车Z向延伸，且与汽车Z向之间形成一夹角。前束杆总成安装部84、上横臂总成安装部82和下横臂总成安装部85中分别设有用于供连接螺栓穿过的前束杆总成安装孔、上横臂总成安装孔和下横臂总成安装孔，前束杆总成安装孔、上横臂总成安装孔和下横臂总成安装孔的轴线大致沿汽车X向延伸，且分别与汽车X向之间形成一夹角。前束杆总成安装部84设于副车架80前端的两个角附近，上横臂总成安装部82设于副车架80的前上部，下横臂总成安装部85设于副车架80的后下部。
前束杆总成40为二力杆结构，用于控制车轮前束角。前束杆总成40的两端分别通过衬套组件与转向节10和副车架80相连。
下横臂总成50为二力杆结构，用于承受侧向力。下横臂总成50的两端分别通过衬套组件与转向节10和副车架80相连。
减振器总成60可为普通减振器或阻尼可调减振器。减振器总成60的靠近转向节10的一端通过螺栓与转向节10相连，减振器总成60的远离转向节10的一端通过螺栓与车身相连。
纵臂总成70为钣金冲压件，用于承受纵向力。纵臂总成70的靠近转向节10的一端通过衬套组件与转向节10相连。
在本发明中，拉杆总成30和横置板簧90实现了承载车重的作用并实现了悬架垂向刚度和侧倾刚度的要求。转向节10、上横臂总成20、拉杆总成30、横置板簧90、副车架80、纵臂总成70、前束杆总成40、下横臂总成50和减振器总成60组成E型四连杆悬架。
在本发明中，来自路面的垂向力经车轮传至转向节10，转向节10支撑上横臂总成20的一端，上横臂总成20通过拉杆总成30拉着横置板簧90两端，横置板簧90通过与副车架80的两处连接点支撑副车架80，副车架80通过四个衬套支撑车身，实现了对车重的支撑。
综上所述，本发明至少具有如下有益效果其中之一：
1.本发明采用一根横置板簧，实现常规悬架两根螺旋弹簧和一根横向稳定杆的功能，实现悬架结构的简化，并能同时满足悬架垂向刚度和侧倾刚度目标；
2.扁平状的横置板簧布置于车身下底板下方，能够减少螺旋弹簧及其车身连接件对乘员舱垂向和横向空间的占用，增加乘员舱空间；
3.如采用复合材料板簧，可实现悬架轻量化设计；
4.传统螺旋弹簧悬架中，弹簧杠杆比小于1，弹簧提供的垂向支撑力大于车重，同时副车架对车身施加向下的拉力，两者力的绝对值之和大于车身车重，对车身受力点的强度和车身刚度要求高，在本发明的横置板簧悬架中，悬架垂向力通过副车架的四个连接点传递至车身，四点提供的垂向支撑力即为车身车重，因此本发明的横置板簧悬架可降低对车身受力点强度和车身刚度的要求。
在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”均指悬架安装于车辆后在车身上的真实方位。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种横置板簧悬架，包括转向节(10)、上横臂总成(20)、拉杆总成(30)、副车架(80)以及横置板簧(90)，其特征在于，所述上横臂总成(20)的两端分别与所述副车架(80)和所述转向节(10)相连，所述横置板簧(90)沿车辆横向布置，且所述横置板簧(90)的中部与所述副车架(80)相连，所述横置板簧(90)的两端通过所述拉杆总成(30)与所述上横臂总成(20)相连。
2.如权利要求1所述的横置板簧悬架，其特征在于，所述横置板簧(90)的两端各设有两个拉杆固定座(91)，所述拉杆总成(30)的一端通过设于所述拉杆总成(30)的第一衬套和穿过所述第一衬套和所述拉杆固定座(91)的螺栓固定至所述横置板簧(90)，所述拉杆总成(30)的另一端通过设于所述上横臂总成(90)内的第二衬套和穿过所述第二衬套与所述拉杆总成(30)的螺栓固定至所述上横臂总成(20)。
3.如权利要求1所述的横置板簧悬架，其特征在于，所述横置板簧(90)为金属板簧、由金属与复合材料共同构成的板簧或者轻量化复合材料板簧。
4.如权利要求1所述的横置板簧悬架，其特征在于，所述横置板簧(90)的中部通过一个或多个板簧连接组件(81)与所述副车架(80)相连。
5.如权利要求4所述的横置板簧悬架，其特征在于，所述板簧连接组件(81)包括板簧连接座(81a)、夹设于板簧连接座(81a)与所述横置板簧(90)之间的第一橡胶垫(81b)和夹设于所述副车架(80)与所述横置板簧(90)之间的第二橡胶垫(81c)，所述板簧连接座(81a)通过螺栓固定至所述副车架(80)上。
6.如权利要求5所述的横置板簧悬架，其特征在于，所述板簧连接座(81a)上设有若干第一固定孔，所述第一橡胶垫(81b)的一端插入所述第一固定孔内，另一端压盖于所述横置板簧(90)，所述第二橡胶垫(81c)的一端插入设置于所述副车架(80)的第二固定孔内，另一端压盖于所述横置板簧(90)。
7.如权利要求6所述的横置板簧悬架，其特征在于，所述第一橡胶垫(81b)和所述第二橡胶垫(81c)的横截面均为“凹”字型，且所述第一橡胶垫(81b)的所述另一端和所述第二橡胶垫(81c)的所述另一端的中部合围形成一板簧容置区，所述横置板簧(90)被压入所述板簧容置区内。
8.如权利要求1所述的横置板簧悬架，其特征在于，所述横置板簧悬架还包括下横臂总成(50)，所述下横臂总成(50)的一端与所述转向节(10)相连，另一端与所述副车架(80)相连。
9.如权利要求1所述的横置板簧悬架，其特征在于，所述横置板簧悬架还包括前束杆总成(40)，所述前束杆总成(40)的一端与所述转向节(10)相连，另一端与所述副车架(80)相连。
10.如权利要求1所述的横置板簧悬架，其特征在于，所述横置板簧悬架还包括减振器总成(60)和纵臂总成(70)，所述减振器总成(60)的一端与所述转向节(10)相连，另一端与车身相连，所述纵臂总成(70)的一端与所述转向节(10)相连，另一端与车身相连。
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