CN117644748A - 四连杆前空气悬架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四连杆前空气悬架，涉及汽车制造技术领域，包括多功能稳定杆，多功能稳定杆的空心管其左右两侧固定设置左稳定杆支臂和右稳定杆支臂，左稳定杆支臂和右稳定杆支臂为条形板状钢片结构。本发明所述结构应用在车体上时，车体竖向载荷由左气囊、右气囊、左减震器和右减震器来共同承受。在车辆制动时产生的纵向载荷由多功能稳定杆、左侧纵向推力杆和右侧纵向推力杆来共同承受，车辆转弯时产生的横向载荷由横向推力杆来承受，侧倾载荷则由多功能稳定杆承受。本发明所述的空气悬架结构涉及部件数量较现有技术更少，使得结构更为精炼，能够实现空气悬架结构的轻量化设计；通过优化结构设计，减少钢材的使用，提高结构的各项性能指标。

Description

四连杆前空气悬架

技术领域

本发明涉及汽车制造技术领域，具体是一种四连杆前空气悬架。

背景技术

现有的两气囊空气悬架结构的主要部件至少包括两个气囊、两个减振器、两个纵向推力杆、一个稳定杆、两个稳定杆吊杆和两根呈V型排布的推力杆，主要部件数量为11件以上，如公开号为CN215662821U的中国实用信息专利《低地板城市公交车转向桥空气悬架及气囊承载座》，以及公开号为CN211892756U的中国实用新型专利《一种轻型四连杆结构空气悬架系统》均为上述类似结构。上述结构设置导致部件数量较多，悬架总重量较大；各部件功能单一，集成性低。

此外，现有技术中采用传统稳定杆的空气悬架缺点如下：

1、稳定杆只起抗侧倾的作用，功能单一。

2、稳定杆安装需要设置专门的吊杆，增加了悬架总成的零部件数量，由此也引起更多的材料消耗。

3、弯折处易形成局部应力集中，局部高应力导致其疲劳寿命较低。

4、单位质量材料所提供的侧倾角刚度较低，为达到侧倾角刚度设计要求，需要使用更多材料。

鉴于此，申请人提出一种四连杆前空气悬架，能够解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决现有空气悬架结构存在的部件数量多、重量大且稳定杆结构设计不合理的问题，提供一种四连杆前空气悬架。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：四连杆前空气悬架，包括车架、车桥、左气囊、右气囊、左气囊支架、右气囊支架、左减震器和右减震器，左气囊的下端安装在左气囊支架上，右气囊的下端安装在右气囊支架上，左气囊和右气囊的上端分别通过支架连接车架的左右两侧；左气囊支架和右气囊支架上分别设置有减震器安装接口，左减震器的下端与左气囊支架上的减震器安装接口相连，右减震器的下端与右气囊支架上的减震器安装接口相连，左减震器和右减震器的上端分别通过支架连接车架的左右两侧，还包括多功能稳定杆，所述多功能稳定杆包括空心管，在空心管的左右两侧固定设置左稳定杆支臂和右稳定杆支臂，所述左稳定杆支臂和右稳定杆支臂为条形板状钢片结构；空心管左右两侧穿出左稳定杆支臂和右稳定杆支臂的端部分别连接左前支架和右前支架，所述左前支架和右前支架通过螺栓安装固定在车架上；在左稳定杆支臂和右稳定杆支臂远离空心管的一端安装球铰，左稳定杆支臂和右稳定杆支臂通过球铰分别连接左后支架和右后支架，左后支架和右后支架分别通过螺栓安装在车桥的左右两侧。

作为本发明再进一步的方案：还包括横向推力杆，所述横向推力杆的两端分别通过球铰连接左气囊支架和右气囊支架。

作为本发明再进一步的方案：还包括左侧纵向推力杆和右侧纵向推力杆，所述左侧纵向推力杆和右侧纵向推力杆的一端铰接连接车架，左侧纵向推力杆和右侧纵向推力杆的另一端安装球铰，左侧纵向推力杆和右侧纵向推力杆通过球铰分别连接左气囊支架和右气囊支架。

作为本发明再进一步的方案：所述左稳定杆支臂和右稳定杆支臂为实心钢片结构。

作为本发明再进一步的方案：所述左前支架和右前支架均包括上支架夹片和下支架夹片，上支架夹片和下支架夹片通过螺栓扣合安装在一起时，中间成型有夹持空间，该夹持空间通过橡胶套夹持套接在空心管的两端外壁上；所述空心管能够在夹持空间内围绕自身轴线旋转。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明所述的空气悬架结构应用在车体上时，车体竖向载荷由左气囊、右气囊、左减震器和右减震器来共同承受。在车辆制动时产生的纵向载荷由多功能稳定杆、左侧纵向推力杆和右侧纵向推力杆来共同承受，车辆转弯时产生的横向载荷由横向推力杆来承受，侧倾载荷则由多功能稳定杆承受。本发明所述的空气悬架结构涉及部件数量较现有技术更少，核心部件为8件左右，使得结构更为精炼，能够实现空气悬架结构的轻量化设计；通过优化结构设计，减少钢材的使用，提高结构的各项性能指标。

本发明创新改造了稳定杆结构，较现有的U形空心稳定杆用料更少且强度、侧倾角刚度和最大拉应力等性能都得到明显改善，能够持久耐用且不易出现疲劳裂纹。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的俯视图结构示意图；

图3为本发明的多功能稳定杆的安装位置示意图；

图4为本发明的纵向稳定杆的安装位置示意图；

图5为本发明的横向稳定杆的安装位置示意图；

图6为本发明的多功能稳定杆的装配结构示意图；

图7为由车架、右侧纵向推力杆、多功能稳定杆、车桥组成的四连杆机构在车轮未受力状态下的结构示意图；

图8为由车架、右侧纵向推力杆、多功能稳定杆、车桥组成的四连杆机构在车轮上下跳动过程中的变化结构示意图；

图9为车轮上下跳动时，车桥绕与车辆纵向对称面垂直轴的旋转角度变化曲线图；

图10 为本发明所述多功能稳定杆和现有技术中的稳定杆在相同边界条件下的抗侧倾性能检测受力示意图；

图11为本发明所述多功能稳定杆和现有技术中的稳定杆的侧倾角刚度检测结果对比示意图；

图12为本发明所述多功能稳定杆和现有技术中的稳定杆的最大拉应力检测结果对比示意图。

图中：1、多功能稳定杆；101、空心管；102、右稳定杆支臂；103、左稳定杆支臂；2、右减震器；3、车桥；4、右气囊支架；5、右气囊；6、横向推力杆；7、车架；8、左气囊；9、左前支架；901、上支架夹片；902、下支架夹片；10、左气囊支架；11、左减震器；12、左侧纵向推力杆；13、右侧纵向推力杆；14、球铰；15、车轮；16、左后支架；17、右后支架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。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“安装”、“相连”、“连接”、“设置”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。下面根据本发明的整体结构，对其实施例进行说明。

请参阅图1～图6，本发明实施例中，四连杆前空气悬架，包括车架7、车桥3、左气囊8、右气囊5、左气囊支架10、右气囊支架4、左减震器11和右减震器2，左气囊8的下端安装在左气囊支架10上，右气囊5的下端安装在右气囊支架4上，左气囊8和右气囊5的上端分别通过支架连接车架7的左右两侧；左气囊支架10和右气囊支架4上分别设置有减震器安装接口，左减震器11的下端与左气囊支架10上的减震器安装接口相连，右减震器2的下端与右气囊支架4上的减震器安装接口相连，左减震器11和右减震器2的上端分别通过支架连接车架7的左右两侧。

还包括多功能稳定杆1，所述多功能稳定杆1包括空心管101，在空心管101的左右两侧固定设置左稳定杆支臂103和右稳定杆支臂102，所述左稳定杆支臂103和右稳定杆支臂102为条形板状钢片结构；空心管101左右两侧穿出左稳定杆支臂103和右稳定杆支臂102的端部分别连接左前支架9和右前支架，所述左前支架9和右前支架通过螺栓安装固定在车架7上；在左稳定杆支臂103和右稳定杆支臂102远离空心管101的一端开设圆孔，在圆孔内压入球铰14，所述球铰14通过螺栓分别固定在左后支架16和右后支架17上，左后支架16和右后支架17分别通过螺栓安装在车桥3的左右两侧。

还包括横向推力杆6，所述横向推力杆6的两端分别通过球铰14连接左气囊支架10和右气囊支架4。

还包括左侧纵向推力杆12和右侧纵向推力杆13，所述左侧纵向推力杆12和右侧纵向推力杆13的一端铰接连接车架7，左侧纵向推力杆12和右侧纵向推力杆13的另一端安装球铰14，左侧纵向推力杆12和右侧纵向推力杆13通过球铰14分别连接左气囊支架10和右气囊支架4。

所述左稳定杆支臂103和右稳定杆支臂102为实心钢片结构。

所述左前支架9和右前支架均包括上支架夹片901和下支架夹片902，上支架夹片901和下支架夹片902通过螺栓扣合安装在一起时，中间成型有夹持空间，该夹持空间通过橡胶套夹持套接在空心管101的两端外壁上；所述空心管101能够在夹持空间内围绕自身轴线旋转。

当本申请所述的空气悬架结构应用在车体上时，车体竖向载荷由左气囊8、右气囊5、左减震器11和右减震器2来共同承受。在车辆制动时产生的纵向载荷由多功能稳定杆1、左侧纵向推力杆12和右侧纵向推力杆13来共同承受，车辆转弯时产生的横向载荷由横向推力杆6来承受，侧倾载荷则由多功能稳定杆1承受。

经过实验检测证明，如图7和8所示，由车架7、右侧纵向推力杆13、多功能稳定杆1、车桥3组成的四连杆机构(如图中粗实线所标识的四边形结构)，其运动状态下，当车轮15上下跳动时，车桥3与竖直方向的夹角变化很小，变化角度基本可以忽略，这样就能够保证两侧的左气囊8和右气囊5不会发生横向弯曲变形，同时有利于提升车辆操控的稳定性。

如图9所示，通过动力学仿真测试得到车轮15在上、下跳动行程为-107mm至84mm时，车桥3绕与车辆纵向对称面垂直轴的旋转角度为-0.23°至0.38°之间，旋转角度很小。

此外，如图10所示，比较相同重量（1/2模型重量20Kg）和外形尺寸、相同材质的多功能稳定杆1和现有技术中的稳定杆在相同边界条件下的抗侧倾性能。边界条件为：A面固定，B面允许切向旋转，C面施加竖直方向力10000N。测试结果如图11所示，通过对比可知本申请所述的多功能稳定杆1最大位移12.85mm，而现有技术中的稳定杆最大位移15.17mm，说明使用同等重量的材料所制造的多功能稳定杆1比传统形式的稳定杆具有更高的侧倾角刚度。同时，如图12所示，本申请所述的多功能稳定杆1最大拉应力为136.47MPa，远小于现有技术稳定杆的268.81MPa，而较大的交变拉伸应力是造成疲劳裂纹的主要因素，由此可知多功能稳定杆1在疲劳寿命方面也要优于传统形式的稳定杆。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.四连杆前空气悬架，包括车架(7)、车桥(3)、左气囊(8)、右气囊(5)、左气囊支架(10)、右气囊支架(4)、左减震器(11)和右减震器(2)，左气囊(8)的下端安装在左气囊支架(10)上，右气囊(5)的下端安装在右气囊支架(4)上，左气囊(8)和右气囊(5)的上端分别通过支架连接车架(7)的左右两侧；左气囊支架(10)和右气囊支架(4)上分别设置有减震器安装接口，左减震器(11)的下端与左气囊支架(10)上的减震器安装接口相连，右减震器(2)的下端与右气囊支架(4)上的减震器安装接口相连，左减震器(11)和右减震器(2)的上端分别通过支架连接车架(7)的左右两侧，其特征在于，还包括多功能稳定杆（1），所述多功能稳定杆（1）包括空心管（101），在空心管（101）的左右两侧固定设置左稳定杆支臂（103)和右稳定杆支臂（102），所述左稳定杆支臂（103)和右稳定杆支臂（102）为条形板状钢片结构；空心管（101）左右两侧穿出左稳定杆支臂（103)和右稳定杆支臂（102）的端部分别连接左前支架(9)和右前支架，所述左前支架(9)和右前支架通过螺栓安装固定在车架(7)上；在左稳定杆支臂（103)和右稳定杆支臂（102）远离空心管（101）的一端安装球铰(14)，左稳定杆支臂（103)和右稳定杆支臂（102）通过球铰(14)分别连接左后支架（16）和右后支架（17），左后支架（16）和右后支架（17）分别通过螺栓安装在车桥(3)的左右两侧。

2.根据权利要求1所述的四连杆前空气悬架，其特征在于，还包括横向推力杆(6)，所述横向推力杆(6)的两端分别通过球铰(14)连接左气囊支架(10)和右气囊支架(4)。

3.根据权利要求1所述的四连杆前空气悬架，其特征在于，还包括左侧纵向推力杆(12)和右侧纵向推力杆(13)，所述左侧纵向推力杆(12)和右侧纵向推力杆(13)的一端铰接连接车架(7)，左侧纵向推力杆(12)和右侧纵向推力杆(13)的另一端安装球铰(14)，左侧纵向推力杆(12)和右侧纵向推力杆(13)通过球铰(14)分别连接左气囊支架(10)和右气囊支架(4)。

4.根据权利要求1所述的四连杆前空气悬架，其特征在于，所述左稳定杆支臂（103)和右稳定杆支臂（102）为实心钢片结构。

5.根据权利要求1所述的四连杆前空气悬架，其特征在于，所述左前支架(9)和右前支架均包括上支架夹片(901)和下支架夹片(902)，上支架夹片(901)和下支架夹片(902)通过螺栓扣合安装在一起时，中间成型有夹持空间，该夹持空间通过橡胶套夹持套接在空心管（101）的两端外壁上；所述空心管（101）能够在夹持空间内围绕自身轴线旋转。