CN112937245A - 一种汽车空气悬架结构及汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车零部件技术领域，公开了一种汽车空气悬架结构及汽车，其包括车架、气囊、车桥、导向支座、板簧、纵向推力杆、以及横向推力杆；车架包括两条相对设置的纵梁，将各纵梁相对的一侧定义为纵梁的内侧，将纵梁的另一侧定义为纵梁的外侧；气囊和车桥均连接在纵梁的底侧，导向支座的上端与纵梁的外侧连接，板簧的第一端部与导向支座的下端滑动连接，板簧的第二端部与气囊的底部连接，板簧与车桥连接，板簧的第一端部能够沿车架的轴向来回移动；纵向推力杆的第一端部与导向支座的下端连接，纵向推力杆的第二端部与车桥连接；横向推力杆的两端分别连接在各纵梁的内侧。本发明提供的汽车空气悬架结构及汽车能增加空气悬架结构的可靠性。

Description

一种汽车空气悬架结构及汽车
技术领域
本发明涉及汽车零部件技术领域，特别是涉及一种汽车空气悬架结构及汽车。
背景技术
汽车空气悬架结构起到承载、缓和路面冲击和衰减振动作用。商用车的复合式后空气悬架系统一般包括钢板弹簧和横向推力杆。钢板弹簧作为导向和承载元件，其根据形状可分为两种：L型钢板弹簧和Z 型钢板弹簧。图1所示为现有的L型板簧1搭配I型横向推力杆7的复合空气悬架结构。图2所示为现有的Z型板簧2搭配I型横向推力杆7的复合空气悬架结构。
如图1和图2所示，钢板弹簧的前端与导向臂支座3连接，钢板弹簧的后端与气囊下支座4连接。钢板弹簧的中段通过U型螺栓5连接在车桥 6上。钢板弹簧主要传递上下和前后方向的力。I型横向推力杆7的两端与车架8连接，主要传递侧向力。图2所示的结构与图1的结构相同，不同点在于利用Z型板簧2代替L型板簧1。当图1或图2所示的结构运用到重型载货车，尤其是单后桥载货车时，汽车在转向或不平路面等特定工况下，I型横向推力杆7传递到车桥上的侧向力因传递路径单一受力加大，出现设置在I型横向推力杆7两端的零部件故障率高的问题，整个汽车空气悬架结构的可靠性较低。
若用V型横向推力杆代替I型横向推力杆，V型横向推力杆前端固定支座可与导向臂支座3共用安装孔位，V型横向推力杆的两端分别连接在车架8的两侧。侧向力的传递可以由V型横向推力杆的两根推力杆进行传递，可有效解决因侧向力单一传递路径导致的相关问题。但这种结构存在运动干涉问题，主要原因是车桥4与钢板弹簧之间采用U型螺栓5连接，车桥运动时，钢板弹簧前端旋转。V型横向推力杆与车桥6连接后，V型横向推力杆也旋转。V型横向推力杆和钢板弹簧因运动轨迹不同产生运动干涉。而且钢板弹簧无法通过自身变形有效解决运动干涉，导致零件应力大，系统的可靠性降低。
发明内容
本发明的目的是：提供一种汽车空气悬架结构及汽车，其能增加空气悬架结构的可靠性。
为了实现上述目的，本发明提供了一种汽车空气悬架结构，其包括车架、气囊、车桥、导向支座、板簧、纵向推力杆、以及横向推力杆；
所述车架包括两条相对设置的纵梁，将各所述纵梁相对的一侧定义为所述纵梁的内侧，将所述纵梁的另一侧定义为所述纵梁的外侧；
所述气囊和所述车桥均连接在所述纵梁的底侧，所述导向支座的上端与所述纵梁的外侧连接，所述板簧的第一端部与所述导向支座的下端滑动连接，所述板簧的第二端部与所述气囊的底部连接，所述板簧与所述车桥连接，所述板簧的第一端部能够沿所述车架的轴向来回移动；
所述纵向推力杆的第一端部与所述导向支座的下端连接，所述纵向推力杆的第二端部与所述车桥连接；
所述横向推力杆的两端分别连接在各所述纵梁的内侧。
可选地，所述导向支座上设有限位部和定位件，所述限位部和所述定位件之间形成有供所述板簧通过的限位通道，所述板簧能够在所述限位通道内滑动。
可选地，所述限位部位于所述定位件的上方，所述限位部的底侧设有向下凸起的凸部。
可选地，所述板簧的第一端部设有延伸部，所述延伸部的高度大于所述限位通道的宽度。
可选地，所述延伸部远离所述板簧的一端向下延伸。
可选地，所述定位件与所述板簧的接触面和/或所述板簧与所述定位件的接触面为弧面。
可选地，所述定位件的顶侧设有缓冲垫。
可选地，所述导向支座包括第一连接部和两个相对设置的第二连接部，所述第一连接部的顶端与所述纵梁连接，各所述第二连接部的顶端均与所述第一连接部的底端连接，各所述第二连接部之间留有连接通道，所述纵向推力杆的第一端部位于所述连接通道内，且所述纵向推力杆分别与各所述第二连接部连接。
可选地，在水平面上，所述横力推杆的截面形状为I型或V型。
为了解决上述技术问题，本发明还提供一种汽车，其包括上述任一技术方案的所述的汽车空气悬架结构。
本发明提供的一种汽车空气悬架结构及汽车与现有技术相比，其有益效果在于：本发明的板簧能够沿纵梁的轴线方向(X方向)上来回移动，利用自身弹性传递竖直方向(Z方向)上的力。由于板簧滑动连接在导向支座上，板簧不传递X方向上的力，不受X方向上的约束，该板簧只需要传递Z方向的力，不像现有的板簧需要传递上下和前后两个方向上的力，减少了板簧的受力和传力路径，延长了板簧的使用寿命。而且板簧的端部没有铰接在导向支座上，不会因运动轨迹问题与横向推力杆发生运动干涉，提高了悬架结构的可靠性。因此该悬架结构可采用V型横向推力杆，以解决传递路径单一受力加大导致的零件故障问题。空气悬架结构在Y方向上的力依靠连接在车桥和导向支座上的纵向推力杆完成。该空气悬架结构在X、Y、Z三个方向上的力分别由横向推力杆、纵向推力杆、板簧三个独立的零件完成，可靠性较高。该汽车空气悬架结构可应用于任一种商用车车型，尤其适用于重型载货车。
附图说明
图1是现有技术中L型钢板弹簧搭配I型横向推力杆的复合空气悬架结构示意图；
图2是现有技术中Z型钢板弹簧搭配I型横向推力杆的复合空气悬架结构示意图；
图3是本发明实施例的汽车空气悬架结构的立体图；
图4是本发明实施例的汽车空气悬架结构的正视图；
图5是沿图4中A－A线的截面图；
图6是本发明实施例的汽车空气悬架结构的结构示意图；
图7是图6中B处的放大图。
图1和图2中，1、L型板簧；2、Z型板簧；3、导向臂支座；4、气囊下支座；5、U型螺栓；6、车桥；7、I型横向推力杆；8、车架。
图3至图7中，9、车架；91、纵梁；10、气囊；11、下支座；12、车桥；13、导向支座；131、第一连接部；132、第二连接部；14、板簧；15、纵向推力杆；16、横向推力杆；17、限位部；18、定位件； 19、限位通道；20、凸部；21、延伸部；22、缓冲垫；23、连接通道。
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。
在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。
在本发明的描述中，将沿车架纵梁的轴线方向定义为X方向，将纵梁的上下方向定义为Z方向，将同时垂直于X方向和Z方向的方向定义为Y方向。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图3至图7所示，本发明的优选实施例的一种汽车空气悬架结构，其包括车架9、气囊10、车桥12、导向支座13、板簧14、纵向推力杆15、以及横向推力杆16。车架9包括两条相对设置的纵梁91，将各纵梁91相对的一侧定义为纵梁91的内侧，将纵梁91的另一侧定义为纵梁91的外侧。导向支座13、车桥12和气囊10依次沿X方向从前至后设置。车桥12连接在纵梁91的底侧。气囊10包括气囊本体和下支座11，气囊本体的顶侧连接在纵梁91的底侧。导向支座13的上端与纵梁91的外侧固定连接。板簧14的第一端部(板簧14前端)与导向支座13的下端滑动连接，板簧14的第二端部(板簧14后端)与气囊10的底部连接，具体地，板簧14的第二端部与下支座11连接。板簧14与车桥12连接，具体地，板簧14通过U型螺栓连接在车桥12上。板簧14的第一端部能够沿车架9的轴向(也就是X方向)来回移动。纵向推力杆15的第一端部与导向支座13的下端连接，纵向推力杆15的第二端部通过螺栓与车桥12连接。横向推力杆16的两端分别连接在各纵梁91的内侧。本实施例中的板簧14可以是Z型板簧、L 型板簧、Z型折弯板簧等等，形状有多种。
基于上述技术方案，气囊10连接在车架9上，在气囊10调整过程中可实现整车提升或下降的功能。板簧14的第一端部与导向支座13 之间为滑动接触，板簧14的第二端部连接在下支座11上。板簧14具有一定弹性，能传递Z方向上的力，不传递X方向的力，减少板簧14的受力，延长板簧14的使用寿命。车桥12与车架9相向运动时，即车桥12上跳，板簧14在竖直方向上产生变形并可沿X方向滑动，板簧14可沿X方向上在一定范围内实现无过约束运动，解决板簧14与V 型推力杆之间的运动干涉问题，避免零件受力过大。纵向推力杆15的两端分别与导向支座13和车桥12连接，用于传递X方向上的力。横向推力杆16的两端分别与两条纵梁91连接，用于传递Y方向的力。在车辆启动或制动过程中，车桥12与车架9在X方向的传力依靠纵向推力杆15和V型推力杆完成。车辆在转向或路径不平路面时，车桥12 与车架9在Y方向的力可依靠横向推力杆16和纵向推力杆15传递，优化了侧向力传递路径，减少了零部件的应力以及出现故障的几率，解决了因侧向力传递路径单一而受力过大，导致故障的问题，增加了重型载货车尤其是重载专用车的可靠性。
其中，如图7所示，导向支座13上设有限位部17和定位件18，限位部17和定位件18之间形成有供板簧14通过的限位通道19，板簧 14能够在限位通道19内滑动，不会约束板簧14在X方向上的位移，使得板簧14能够在导向支座13的下端沿X方向来回滑动。限位部17 位于定位件18的上方，限位部17的底侧设有向下凸起的凸部20。凸部20用于与板簧14的上侧抵接。本实施例中的凸部20的纵截面形状为矩形。凸部20与定位件18之间限定有限位通道19，板簧14只能在限位通道19内滑移。限位通道19的宽度限定了板簧14在Z方向上的位移范围，在保证板簧14能传递Z方向上的力的同时，避免板簧14 上下跳动幅度过大，导致板簧14断裂。
为了避免板簧14在车辆运行的过程中脱离于限位通道19，导致力的传递失效，板簧14的第一端部设有延伸部21。延伸部21在Z方向上的高度大于限位通道19在Z方向上的宽度。限制延伸部21只能位于限位通道19远离气囊10的一端，保证板簧14的第一端部始终位于限位通道19内，防止板簧14在X方向上前后滑移时从限位通道19靠近气囊10的一端滑出，导致板簧14与导向支座13的连接失效，无法传递Z方向上的力的情况发生。延伸部21远离板簧14的一端向下延伸。当板簧14向靠近气囊10的方向向后移动时，延伸部21能勾着定位件18的外侧，避免板簧14从限位通道19内滑脱出来。
具体地，定位件18与板簧14的接触面和/或板簧14与定位件18 的接触面为弧面。本实施例中的定位件18为螺接在导向支座13上的固定螺栓。定位件18与板簧14的接触面以及板簧14与定位件18的接触面中的至少一者为弧面，有利于板簧14的底侧与定位件18滑动接触，有利于板簧14在限位通道19内滑动顺畅。同理，板簧14的第一端部与导向支座13的接触面可设计为弧面与弧面接触或平面与弧面的接触。
更具体地，定位件18的顶侧，也就是与板簧14接触的一面上设有缓冲垫22。板簧14在车桥12下跳过程中，缓冲垫22对板簧14起限位和缓冲作用。本实施例中，缓冲垫22为包裹在定位件18外周的一层橡胶。
进一步地，如图5所示，导向支座13包括第一连接部131和两个相对设置的第二连接部132。第一连接部131和第二连接部132上下设置。第一连接部131的顶端与纵梁91的外侧螺接，各第二连接部132 的顶端均与第一连接部131的底端连接。本实施例中的第一连接部131 和各第二连接部132一体成型。各第二连接部132之间留有连接通道 23，纵向推力杆15的第一端部位于连接通道23内，且纵向推力杆15 分别与各第二连接部132连接。连接通道23用于限位纵向推力杆15 在Y方向上的位移，保证纵向推力杆15能够稳固地连接在第二连接部 132上。
可选地，在水平面上，横向推力杆16的截面形状为I型或V型。横向推力杆16可以是I型推力杆或V型推力杆，只要能实现传递Y方向的受力即可。本实施例优选采用V型推力杆。当板簧14与V型推力杆匹配使用时，V型推力杆的两根杆体能较好地传递沿Y方向的侧向力，优化空气悬架结构的刚度，并改善整车的平顺性和操纵性。
为了解决相同的技术问题，本发明还提供一种汽车，其包括上述任一项的的汽车空气悬架结构。该汽车空气悬架结构的可靠性较高，零件使用寿命长，使得使用了该悬架结构的汽车的可靠性显著提高，维修几率降低。本发明提供的汽车空气悬架结构可运用在任何商用车车型中。
本发明的工作过程为：板簧14的第一端部与导向支座13为滑动接触，放开了对板簧14在X方向上的位移约束。板簧14的第二端部与下支座11连接，板簧14可传递上下方向的力。车桥12在向下运动时，车桥12带动板簧14向下运动，板簧14并与定位件18接触。定位件18外包裹有缓冲垫22，缓冲垫22与导向支座13通过定位件18 进行固定。定位件18对空气悬架的下跳进行了限位，缓冲垫22可对空气悬架的下跳进行缓冲。纵向推力杆15用螺栓固定在车桥12上，另一端固定在导向支座13上，主要传递X方向的力。
综上，本发明实施例提供一种汽车空气悬架结构及汽车，其板簧能够沿纵梁的轴线方向(X方向)上来回移动，利用自身弹性传递竖直方向(Z方向)上的力。由于板簧滑动连接在导向支座上，板簧不传递 X方向上的力，不受X方向上的约束，该板簧只需要传递Z方向的力，不像现有的板簧需要传递上下和前后两个方向上的力，减少了板簧的受力和传力路径，延长了板簧的使用寿命。而且板簧的端部没有铰接在导向支座上，不会因运动轨迹问题与横向推力杆发生运动干涉，提高了悬架结构的可靠性。因此该悬架结构可采用V型横向推力杆，以解决传递路径单一受力加大导致的零件故障问题。空气悬架结构在Y方向上的力依靠连接在车桥和导向支座上的纵向推力杆完成。该空气悬架结构在X、Y、Z三个方向上的力分别由横向推力杆、纵向推力杆、板簧三个独立的零件完成，可靠性较高。该汽车空气悬架结构可应用于任一种商用车车型，尤其适用于重型载货车。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种汽车空气悬架结构，其特征在于，包括车架、气囊、车桥、导向支座、板簧、纵向推力杆、以及横向推力杆；
所述车架包括两条相对设置的纵梁，将各所述纵梁相对的一侧定义为所述纵梁的内侧，将所述纵梁的另一侧定义为所述纵梁的外侧；
所述气囊和所述车桥均连接在所述纵梁的底侧，所述导向支座的上端与所述纵梁的外侧连接，所述板簧的第一端部与所述导向支座的下端滑动连接，所述板簧的第二端部与所述气囊的底部连接，所述板簧与所述车桥连接，所述板簧的第一端部能够沿所述车架的轴向来回移动；
所述纵向推力杆的第一端部与所述导向支座的下端连接，所述纵向推力杆的第二端部与所述车桥连接；
所述横向推力杆的两端分别连接在各所述纵梁的内侧。
2.如权利要求1所述的汽车空气悬架结构，其特征在于，所述导向支座上设有限位部和定位件，所述限位部和所述定位件之间形成有供所述板簧通过的限位通道，所述板簧能够在所述限位通道内滑动。
3.如权利要求2所述的汽车空气悬架结构，其特征在于，所述限位部位于所述定位件的上方，所述限位部的底侧设有向下凸起的凸部。
4.如权利要求3所述的汽车空气悬架结构，其特征在于，所述板簧的第一端部设有延伸部，所述延伸部的高度大于所述限位通道的宽度。
5.如权利要求4所述的汽车空气悬架结构，其特征在于，所述延伸部远离所述板簧的一端向下延伸。
6.如权利要求3所述的汽车空气悬架结构，其特征在于，所述定位件与所述板簧的接触面和/或所述板簧与所述定位件的接触面为弧面。
7.如权利要求6所述的汽车空气悬架结构，其特征在于，所述定位件的顶侧设有缓冲垫。
8.如权利要求1－7任一项所述的汽车空气悬架结构，其特征在于，所述导向支座包括第一连接部和两个相对设置的第二连接部，所述第一连接部的顶端与所述纵梁连接，各所述第二连接部的顶端均与所述第一连接部的底端连接，各所述第二连接部之间留有连接通道，所述纵向推力杆的第一端部位于所述连接通道内，且所述纵向推力杆分别与各所述第二连接部连接。
9.如权利要求1－7任一项所述的汽车空气悬架结构，其特征在于，在水平面上，所述横力推杆的截面形状为I型或V型。
10.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1－9任一项的所述的汽车空气悬架结构。
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