CN111660745A - 用于车辆的具有复合材料弹簧的悬架系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的具有复合材料弹簧的悬架系统，其可以包括：第一纵向安装弹簧10和第二纵向安装弹簧20，其产生车辆的竖直刚度；以及横向安装弹簧30，其产生侧倾刚度并且连接到第一纵向安装弹簧和第二纵向安装弹簧。特别地，横向安装弹簧30通过支撑构件40连接到车身1。车辆的刚度在车辆的纵向行为和侧倾行为期间可以进一步增强，因此，可以显著提高行驶稳定性。

Description

用于车辆的具有复合材料弹簧的悬架系统

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的具有复合材料(composite)弹簧的悬架系统，其能够改善车辆的竖直刚度和侧倾刚度。

背景技术

本部分中的陈述仅提供与本发明相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

用于车辆的悬架系统是用于减少或防止从路面接收的振动或冲击在车辆行驶时直接传递到车身的系统，从而防止对车身或货物的损坏并提高乘坐舒适度。

用于小型公共汽车或大型卡车的相关技术的后悬架系统通常包括在车辆的左侧和右侧沿前后方向设置的两个板簧和设置在车辆的左右方向上的稳定杆。

板簧是用于连接车身和底盘(后桥)的部件，板簧用于通过竖直刚度减轻和抑制从路面传递到车身的冲击，并且稳定杆在两个车轮在彼此相反的相位中彼此移动时由自身施加扭转力，以抑制在行驶期间在车身中发生的侧倾，从而改善车辆的行驶稳定性。

板簧可以构造为由钢形成的多片弹簧或者构造为作为包含玻璃纤维、碳纤维等的单个部件的复合材料弹簧。由钢制成的多片板簧有利于确保耐用性，而复合材料弹簧有利于减轻重量并提高燃料效率。

然而，我们已经发现，在使用板簧和稳定杆的相关技术的悬架系统中，板簧和稳定杆是单独的部件并且单独安装，导致与制造和安装相关的高成本。

此外，尽管稳定杆对于抑制侧倾是有效的，但是我们发现当车辆很重时它会引起大的侧倾角，因此，不能确保足够的侧倾刚度，这在车辆稳定性方面是不利的。

提供作为相关技术描述的内容仅仅是为了帮助理解本发明的背景，并且不应该被认为对应于本领域普通技术人员已知的相关技术。

发明内容

本发明提供一种用于车辆的具有复合材料弹簧的悬架系统，其中利用复合材料弹簧连接用于提供车辆的竖直刚度的纵向安装弹簧和用于提供车辆的侧倾刚度的横向安装弹簧，从而减少与制造和安装有关的部件数量和成本。

本发明还通过纵向安装弹簧和横向安装弹簧的连接结构增强了竖直刚度和侧倾刚度，并且通过连接结构改善了行驶性能，特别是通过增强刚度减小了厚度，从而降低了成本和减轻了重量。

另外，本发明通过连接横向安装弹簧和车身的支撑构件提供增强的竖直刚度和侧倾刚度。

根据本发明的示例性形式，一种用于车辆的具有复合材料弹簧的悬架系统包括：第一纵向安装弹簧和第二纵向安装弹簧，第一纵向安装弹簧和第二纵向安装弹簧分别设置在车辆的左侧和右侧，其中第一纵向安装弹簧和第二纵向安装弹簧沿车辆的前后方向延伸，并且各自具有一侧和另一侧，两侧连接到车辆的车身；横向安装弹簧，其连接到第一纵向安装弹簧和第二纵向安装弹簧，并沿车辆的横向方向安装；以及车桥托架，其连接到第一纵向安装弹簧和横向安装弹簧连接的部分。特别地，所述车桥托架连接到第二纵向安装弹簧和横向安装弹簧连接的部分。

悬架系统可以进一步包括支撑构件，其置于所述横向安装弹簧上并沿横向方向设置，所述支撑构件包括：连接到车身的一侧和另一侧；以及连接到所述横向安装弹簧的中间部分。

横向安装弹簧可以包括：与第一纵向安装弹簧整体地形成的第一横向安装弹簧和与第二纵向安装弹簧整体地形成的第二横向安装弹簧，第一横向安装弹簧和第二横向安装弹簧可以通过连接支架连接。

所述连接支架可以包括一个凹部和另一个凹部，所述一个凹部和另一个凹部沿所述第一横向安装弹簧的端部和所述第二横向安装弹簧的端部彼此面对的方向插入。

中间支架可以叠置在连接支架上，所述支撑构件的中间部分可以通过穿过所述支撑构件、所述中间支架、所述连接支架以及所述第一横向安装弹簧和第二横向安装弹簧的螺栓连接到所述横向安装弹簧。

悬挂系统可以进一步包括：上罩支架和下罩支架，上罩支架和下罩支架分别包围第一纵向安装弹簧与横向安装弹簧连接的部分以及第二纵向安装弹簧与横向安装弹簧连接的部分；以及U形螺栓，其包围上罩支架并穿过下罩支架和紧固至U形螺栓的螺母，其中下罩支架整体地联接到车桥托架。

第一纵向安装弹簧、第二纵向安装弹簧和横向安装弹簧可以由复合材料形成，支撑构件可以由钢或复合材料形成。

根据本文提供的描述，其他适用领域将变得显而易见。应该理解的是，描述和具体示例仅用于说明的目的，并不旨在限制本发明的范围。

附图说明

为了更好地理解本发明，现在将以示例的方式说明其各种形式，参考所附附图，其中：

图1为根据本发明的一种形式的用于车辆的具有复合材料弹簧的悬架系统的立体图；

图2为图1的主视图；

图3为示出了图1中移除后轴的状态的立体图；

图4为图3的分解立体图。

这里描述的附图仅用于说明目的，并不旨在以任何方式限制本发明的范围。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本发明、申请或使用。应该理解的是，在整个附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。

在下文中，参照附图描述根据本发明的形式的用于车辆的具有复合材料弹簧的悬架系统。

如图1至图4所示，根据本发明的一种形式的用于车辆的具有复合材料弹簧的悬架系统包括：第一纵向安装弹簧10和第二纵向安装弹簧20，第一纵向安装弹簧10和第二纵向安装弹簧20分别设置在车辆的左侧和右侧，在车辆的前后方向上延伸，并且具有连接到车辆的车身1的一侧(前端)和另一侧(后端)；横向安装弹簧30，其连接到第一纵向安装弹簧10和第二纵向安装弹簧20，并沿车辆的横向方向安装；以及车桥托架3，其连接到第一纵向安装弹簧10和横向安装弹簧30连接的部分。特别地，车桥托架3还连接到第二纵向安装弹簧20和横向安装弹簧30连接的部分。

第一纵向安装弹簧10、第二纵向安装弹簧20和横向安装弹簧30由包含单向玻璃纤维或碳纤维的复合材料形成，以减轻重量并提高燃料效率。

第一纵向安装弹簧10和第二纵向安装弹簧20用作构成相关技术后悬架系统的板簧。第一纵向安装弹簧10和第二纵向安装弹簧20用于增强车辆的竖直刚度，同时当车辆在上下方向移动时在上下方向进行压缩和拉伸运动，并用于在上下方向的压缩和拉伸运动期间通过弹簧力提高乘坐舒适度。

横向安装弹簧30用作构成后悬架系统的稳定杆。横向安装弹簧30用于通过在两个车轮以彼此相反的相位移动时由自身施加扭转力来增强车辆的侧倾刚度，并且用于通过抑制侧倾来提高行驶稳定性。

在本发明的一种形式中，产生车辆竖直刚度的第一纵向安装弹簧10和第二纵向安装弹簧20以及产生侧倾刚度的横向安装弹簧30彼此连接并形成H形。当车辆在上下方向移动时，横向安装弹簧30额外产生扭转力，并且通过第一纵向安装弹簧10和第二纵向安装弹簧20产生车辆的竖直刚度，因此，竖直刚度显著增加，从而提高了行驶稳定性。

另外，当两个车轮以相互相反的相位移动时(在一个车轮处发生碰撞并且在另一个车轮处发生回弹)，由第一纵向安装弹簧10和第二纵向安装弹簧20产生车辆的竖直刚度，以及由横向安装弹簧30额外地产生侧倾刚度，因此，侧倾刚度显著增加，从而提高了行驶稳定性。

换而言之，在一个车辆处发生瞬间撞击，由于横向安装弹簧30的变化而在相对侧产生反作用力，并且这里，反作用力用作支撑负载的刚性体，由此增强了车辆的侧倾刚度。

如上所述，由于可以通过第一纵向安装弹簧10、第二纵向安装弹簧20和横向安装弹簧30的连接结构来引起更大的扭转力，从而可以增强刚度，因此，在本发明中，在实现相同刚度的条件下，弹簧可以实现为更薄，从而获得降低成本和减轻重量的优点。

在本发明的其他形式中，悬架系统进一步包括支撑构件40，支撑构件40置于横向安装弹簧30上并沿横向方向设置，支撑构件40的一侧(左端)和另一侧(右端)连接到车身1，支撑构件40的中间部分连接到横向安装弹簧30。

由于支撑构件40可以由钢或复合材料形成，并且通过连接到横向安装弹簧30的支撑构件40可以显著减小侧倾角，因此，可以进一步增强侧倾刚度和竖直刚度。

横向安装弹簧30包括：第一横向安装弹簧31，其与第一纵向安装弹簧10整体地形成为T形；以及第二横向安装弹簧32，其与第二纵向安装弹簧20整体地形成为T形。第一横向安装弹簧31和第二横向安装弹簧32形成为具有相同的长度，第一横向安装弹簧31的端部和第二横向安装弹簧32的端部通过连接支架50连接。

第一横向安装弹簧31在垂直于第一纵向安装弹簧10的纵向中点的方向上整体地形成，第二横向安装弹簧32在垂直于第二纵向安装弹簧20的纵向中点的方向上整体地形成。

横向安装弹簧30可以构造为单个部件，但是考虑到根据第一纵向安装弹簧10和第二纵向安装弹簧20以及其他外围部件的安装的布局，横向安装弹簧30构造成包括单独的第一横向安装弹簧31和第二横向安装弹簧32，并且如在本发明中，第一横向安装弹簧31和第二横向安装弹簧32利用连接支架50连接。为此，连接支架50包括一个凹部51和另一个凹部52，一个凹部51和另一个凹部52沿第一横向安装弹簧10的端部和第二横向安装弹簧20的端部彼此面对的方向插入。

支撑构件40具有朝向横向安装弹簧30的向下开口的U形。中间支架60叠置在连接支架50上，中间支架60插入到支撑构件40中，并且在该状态下，当螺栓70顺序地穿过支撑构件40、中间支架60、连接支架50以及第一横向安装弹簧31和第二横向安装弹簧32以便联接时，支撑构件40的中间部分可以连接到横向安装弹簧30。

上罩支架81和下罩支架82分别包围第一纵向安装弹簧10与第一横向安装弹簧31连接的部分以及第二纵向安装弹簧20与第二横向安装弹簧32连接的部分。U形螺栓83包围上罩支架81并穿过下罩支架82。螺母84紧固到U形螺栓83的穿过下罩支架82的端部，下罩支架82整体地联接到车桥托架3，所述车桥托架3将相对的后桥5连接。因此，第一纵向安装弹簧10与第一横向安装弹簧31连接的部分以及第二纵向安装弹簧20与第二横向安装弹簧32连接的部分连接到车桥托架3。

如上所述，根据本发明的示例性形式，由于产生车辆的竖直刚度的第一纵向安装弹簧10和第二纵向安装弹簧20以及产生侧倾刚度的横向安装弹簧30彼此连接，因此在车辆的纵向行为和侧倾行为期间额外地产生扭转力，以显著改善刚度，并且特别地，通过连接横向安装弹簧30和车身1的支撑构件40可以进一步加强车辆的刚度，从而行驶稳定性可以显著提高。

此外，在本发明中，由于通过第一纵向安装弹簧10和第二纵向安装弹簧20以及横向安装弹簧30的连接结构引起更大的扭转力，从而可以增强刚度，因此，由于弹簧在实现相同刚度的条件下，可以实现为更薄的，从而可以降低成本和减轻重量。

在根据本发明的悬架系统中，由于产生车辆的竖直刚度的第一纵向安装弹簧和第二纵向安装弹簧与产生侧倾刚度的横向安装弹簧的连接，因此扭转力是在车辆的纵向行为和侧倾行为期间额外产生的，以显著改善刚度，并且特别地，通过连接横向安装弹簧和车身的支撑构件可以进一步加强车辆的刚度，从而行驶稳定性可以显著提高。

此外，在本发明中，由于通过第一纵向安装弹簧和第二纵向安装弹簧以及横向安装弹簧的连接结构引起更大的扭转力，从而可以增强刚度，因此，由于弹簧在实现相同刚度的条件下，可以实现为更薄的，从而可以降低成本和减轻重量。

尽管已经关于特定形式示出和描述了本发明，但是对于本领域普通技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和改变。

Claims (7)

1.一种用于车辆的具有复合材料弹簧的悬架系统，所述悬架系统包括：

第一纵向安装弹簧和第二纵向安装弹簧，所述第一纵向安装弹簧和所述第二纵向安装弹簧分别设置在车辆的左侧和右侧，其中，所述第一纵向安装弹簧和所述第二纵向安装弹簧在车辆的前后方向上延伸，并且各自具有一侧和另一侧，两侧连接到车辆的车身；

横向安装弹簧，其连接到所述第一纵向安装弹簧和所述第二纵向安装弹簧，所述横向安装弹簧沿车辆的横向方向安装；以及

车桥托架，其连接到所述第一纵向安装弹簧和所述横向安装弹簧连接的部分，

其中，所述车桥托架连接到所述第二纵向安装弹簧和所述横向安装弹簧连接的部分。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的具有复合材料弹簧的悬架系统，进一步包括：

支撑构件，其置于所述横向安装弹簧上并沿横向方向设置，所述支撑构件包括：连接到车身的一侧和另一侧；以及连接到所述横向安装弹簧的中间部分。

3.根据权利要求2所述的用于车辆的具有复合材料弹簧的悬架系统，其中，所述横向安装弹簧包括：

第一横向安装弹簧，其与所述第一纵向安装弹簧整体地形成；以及

第二横向安装弹簧，其与所述第二纵向安装弹簧整体地形成；以及

其中所述第一横向安装弹簧和所述第二横向安装弹簧通过连接支架连接。

4.根据权利要求3所述的用于车辆的具有复合材料弹簧的悬架系统，其中，

所述连接支架包括一个凹部和另一个凹部，所述一个凹部和另一个凹部沿所述第一横向安装弹簧的端部和所述第二横向安装弹簧的端部彼此面对的方向进行插入。

5.根据权利要求3所述的用于车辆的具有复合材料弹簧的悬架系统，其中，中间支架叠置在所述连接支架上，

所述支撑构件的中间部分通过穿过所述支撑构件、所述中间支架、所述连接支架以及所述第一横向安装弹簧和第二横向安装弹簧的螺栓连接到所述横向安装弹簧。

6.根据权利要求3所述的用于车辆的具有复合材料弹簧的悬架系统，进一步包括：

上罩支架和下罩支架，所述上罩支架和所述下罩支架分别包围所述第一纵向安装弹簧与所述横向安装弹簧连接的部分以及所述第二纵向安装弹簧与所述横向安装弹簧连接的部分；以及

U形螺栓，其包围所述上罩支架并穿过所述下罩支架和紧固至所述U形螺栓的螺母，

其中，所述下罩支架整体地联接至车桥托架。

7.根据权利要求2所述的用于车辆的具有复合材料弹簧的悬架系统，其中，

所述第一纵向安装弹簧、所述第二纵向安装弹簧和所述横向安装弹簧由复合材料形成，

所述支撑构件由钢或复合材料形成。

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