CN85101438A - 框架式软桥悬架机构 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用于汽车上的框架式软桥悬架机构。该机构主要包括：两根相互平行的弹簧钢轴(12、14)，其端部分别穿过一对垂直于钢轴的结合架(16、18)而构成一框架结构(10)，结合架与仰角轴或驱动轴或车轮轴相连。同时，每根钢轴上有一对弹性衫套，通过卡箍(24)被固紧在弹簧钢轴上，支撑座(26)的一端与卡箍相连，另一端固紧在汽车底盘式大梁上。这种框架式的软桥悬架机构可用于汽车的前桥和后桥，并可根据结构需要，选择最佳的部件组合参数。

Description

本发明为框架式软桥悬架机构，是一种用于机动车辆、特别是汽车行驶系统中的独立悬架机构。

众所周知，悬架机构是现代化汽车上的重要总成之一，它由弹性元件、减震器、导向机构、稳定杆等所组成。悬架机构对于汽车行驶的平顺性、稳定性有很大影响，另外对汽车的通过性，燃料经济性等多种使用性能也都有影响。因此，有关悬架机构的改进和专利申请仍不断地提出。目前，悬架机构的种类繁多，从导向机构形式来分就有非独立悬架机构及独立悬架机构两大类。就独立悬架来说还可以分成许多类型，到目前为止发展起来的有：双横臂独立悬架、单横臂独立悬架、纵臂式独立悬架、斜置单臂式独立悬架及滑柱摆臂式独立悬架等。

纵观上述所述类型的独立悬架机构，它们有一共同特点，即：针对悬架机构所承担的各种任务，如导向、缓冲、减震、稳定等分别采用各种相应的机构或构件来实现，然后再将这些机构和构件组合成一体，形成一个统一的悬架机构。根据这样的构思原则来设计和改进悬架机构，则将注意力放在各个相应机构的改进上，而后考虑如何将已改进的机构同同整体悬架协调起来而组装成一体。例如，要改进悬架导向作用，则只对悬架导向机构进行改进，于是就发展起来有单横臂式、双横臂式等形式。

这样的构思原则给悬架机构带来一些问题：

（1）：悬架机构比较复杂，这是由于它是由多种机构或构件组合起来的;

（2）：由此，悬架机构中连接件比较多;

（3）：前、后桥的悬架结构相差较大。

上述这些结构上的问题，使得悬架机构在制造加工时所需工作量加大，并给装配、维修等带来麻烦与不便，同时也是造成汽车成本高的原因之一。

本发明的任务就是提出一种全新的、独特的独立悬架机构，即一种框架式软桥悬架机构。它把悬架机构的导向、稳定、缓冲等功能和铰链统一在一个简化的框式结构中。这种悬架的出现就克服了上述提到的现有悬架机构中所存在的问题。

本发明所说的框架式软桥悬架机构包括：两根相互平行的弹簧钢轴、该钢轴端部分别穿过一对垂直于弹簧钢轴的结合架而组成一框架结构，四个弹性衬套通过长箍分别固紧在弹簧钢轴上，支撑座与卡箍相连并固定在汽车底盘上。

现将这种框架式软桥悬架机构的原理做一说明。

导向作用：参见图4，当车轮受到来自地面的一个垂直力（图示F方向）时，由于弹簧钢轴是具有弹性的，因此车轮就以A（或B）为中心，沿图示N方向在一定范围内做摆动，从而起到导向作用。如上所述，适当调整AB之间间距，就能改变车轮到A（或B）的距离，于是就可以调整车轮沿N方向摆动的范围，从而达到调整导向作用的目的。

由于结合架与弹簧钢轴是刚性连接，因此当车轮受到图示G方向的纵向力时，（如：牵引力、制动力等），车轮不可能沿M方向错动，从而保证行驶的平稳性。

综上所述，可见该结构成功地实现了导向作用，并使其自身成为独立悬架机构。

缓冲作用：当车轮受到地面冲击力时，就把冲击力传递到车架上，而车架固定在两对支承部件上，后者又同两弹簧钢轴装配在一起，此时，弹簧钢轴就可以做为弹性元件起到缓冲作用。这这种独特的悬架机构采用一种简单的框架式结构，而将现有复杂的悬架机构中导向、缓冲、稳定的功能统一在该简化机构中，此外它还有下述方面的效果：简化了悬架各构件的制造加工过程：减少了一些另件，尤其是像铰链这一类的连接件;使装配及维修工作变的容易。

这种独立悬架机构也使得前、后桥的悬架有可能采用基本上统一的结构，这又从另一方面简化了制造加工过程，减少了装配工作量，有利于维修保养工作。

此外，该结构中的各另件形状、尺寸及相对位置可以在一定范围内进行调整，有助于找到一个理想的参数组合，从而能方便地满足不同车辆对悬架功能的不同要求。所以，可以说这种悬架机构是一种柔性悬架系统，它可以灵活方便地进行调整以满足各种不同类型车辆的需求。

下面将结合附图对本发明进行详细描述。

图1是前驱动下撑式的软桥悬架机构的仰视图，

图2是前驱动下撑式的软桥悬架机构的主视图;

图3是图2的B向视图，

图4是前驱动上悬式的软桥悬架机构的仰视图;

图5是前驱动上悬式的软桥悬架机构的主视图;

图6是滑臂式前桥前驱动的软桥式悬架机构右半部的主视图;

图7是图6的A向视图，

图8是后驱动后桥的软桥式悬架机构左半部的俯视图;

图9是图8的A向视图;

图10是后桥被动式的软桥悬架机构的仰视图;

图11是后桥被动式的软桥悬架机构的主视图;

图12是前桥结合架的俯视图;

图13是图12的A-A剖视图;

图14是结合架的结构示意图;

图15是结合架的结构示意图;

图16是结合架的结构示意图;

图17是弹性衬套、卡箍和支撑座的结构图;

图18是图17的A-A剖面图;

图19是图17的俯视图。

下面将结合附图分别叙述一下对各部件的具体要求。

在软桥式悬架机构中，弹簧钢轴（12、14）的材料是十分重要的。要选择机械性能好、弹性极限和屈强比较高的弹簧钢做为材料，例如锰钢和硅锰钢等，特别是比较常用的65Mn和60Si₂Mn弹簧钢。

要根据汽车的型号、结构和承载量的不同来选择弹簧钢轴（12、14）的形状、断面尺寸及长度。在同一个框架结构（10）中，两根弹簧钢轴（12、14）必须满足相互平行的条件，但是两钢轴的断面形状、断面尺寸及长度可以相同，也可以不同，可视具体设计要求而在一定范围内调整。钢轴的断面形状可以为圆形、椭圆形、方形、矩形、等多种形状。如果弹簧钢轴（12、14）的断面为圆形，那么对于微型汽车来说，其直径不能小于8毫米，对于一般小轿车或客货两用车来说，其直径要在20毫米以上。

弹簧钢轴（12、14）的两端要分别穿过垂直于钢轴的一对结合架（16和18）上的两个锥形通孔，以构成框架结构（10）。（可参见图1）钢轴和结合架的联接要牢固，它们之间不能有横向位移。例如如，在弹簧钢轴的端部可以是细纹，接着细纹有一锥形过渡部份，其锥度要和结合架上通孔（48、50）的锥度相匹配，然后用螺母将钢轴固紧在结合架内。

要根据车体结构来选择框架结构（10）中的两根平行弹簧钢轴之间的距离h（见图5所示），也就是结合架（16和18）中两个供钢轴穿过的通孔之间的中心距离h（见图14、15、16所示），其中两根平行钢轴之间的距离h不能小于车轮直径D的五分之一，即;h≥ 1/5 D。

总之，通过改变两根弹簧钢轴（12、14）各自的形状、断面尺寸、长度及它们之间的距离，就可以改变这种悬架机构的导向性、悬架固有频率、稳定性等，并找到一种理想的参数组合来满足某一类汽车对悬架汽车对悬架机构的综合要求。由于这种悬架只是简单的框架结构，所以这种调整相对来说是比较容易、简便的。

结合架（16、18）在汽车的软桥式悬架机构中起了重要作用，它不仅和弹簧钢轴（12、14）共同构成了框架机构（10），而且将悬架机构与驱动轴（32或44）或仰角轴（30）或车轮轴（62）相连接，构成了汽车底盘的重要部分。

结合架（16、18）垂直于弹簧钢轴并分别配置在这一对钢轴的两端，通过紧固件与钢轴连成一体，从而形成一刚性框架结构（10）。结合架实质是一种板形架（参见图12、13），结合架上主要有：两个锥形通孔（48、50）以供弹簧钢轴穿过;还有一连接部份57以便与驱动轴（32或44）或仰角轴（30）或车轮轴（62）相连接。其锥孔与弹簧钢轴端部的锥形部份相匹配。钢轴两端有细纹部份，它紧接在上述钢轴锥形部份，这样通过螺母等紧固件就可以把钢轴同结合架固紧并连成一体。

结合架的形状和尺寸可以根据要求而进行调整。根据前、后桥的具体结构不同，将结合架的形状及尺寸做相应改变，就可以将悬架机构同时应用到前桥和后桥中。

要根据不同类型汽车的特性来选择结合架中两锥形通孔（48、50）的位置。如图14所示：两通孔位于结合架连接部份之上，适于通过性较好的汽车选用;图15中，两通孔中心分别与结合架连接部份中心的连线近乎垂直，适于布置对发动机或油箱有妨碍的汽车结构中选用;图16中，两通孔安排在结合架连接部份的同一侧，适合于布置特殊结构的汽车选用。还可以采取多种结合架的结构来安排两通孔的相对位置，以起到车轮的躲避作用，但是无论怎样安排布置，必须满足以下两个条件：1：每对结合架上的锥形通孔位置要保证使两根弹簧钢轴平行;2：由两平行钢轴构成的平面与车架水平面之间的夹角不能大于60°，即不能在大约与地面垂直的范围内。

结合架的连接部份（56）要根据具体结构和应用场合来设计和选定。在前驱动的前桥悬架机构中，其驱动轴（32）可位于框架结构（10）之下（如图2所示），也可以位于框架结构（10）之上（如图4和图6所示），其中结合架的连接部份（56）要有和仰角轴（30）或驱动轴（32）连接的孔。例如图12和图13即是前桥结合架的一简单示意图，其中孔（64）与仰角轴（30）相连接。在后驱动式的后桥悬架机构中（如图8所示），结合架的连接部份为一通孔，以供驱动轴（44）在此通过。在后桥被动式的悬架机构中（如图10和11所示），结合架的连接部份为一盲孔。

框架式软桥悬架机构上还有四个支承部件，每个钢轴上配置两个。它们虽然都以汽车纵轴线为对称线（即前后轮轮轴的中心线）配置在各自钢轴上，两个钢轴上每对支承部件之间的距离可以相同也可以不同。车架（40）就是直接固定在这些支承部件上的，从而完成悬架机构连接车轮（28、46）和车架（40）的任务。

每一支承部件是由一支撑座、一卡箍、一弹性衬套组成。

弹性衬套（20、21、22、23）起减震作用，同时也起到导向作用中铰链的功能。它是由橡胶或合成橡胶制品制成，如橡胶〔BR〕、聚氨脂〔UR〕、以及热塑性弹性体〔SBS〕等。弹性衬套直接套固在弹簧钢轴（12、14）上的适当位置，两者之间用粘结剂固结在一起。衬套形状可以是多种多样的，如圆筒形、轴承座形等。

另外，支撑座（26）和弹簧钢轴（12、14）之间也可以用橡胶来充填，即常规称之为“挂胶”的方法结合，可保证弹性和牢固性。

用卡箍（24）将弹性衬套卡紧在弹簧钢轴上。其卡箍的结构可以是多种多样的，一般的夹紧机构均可达到此目的。图17、18和19就表示了一种普通的卡箍结构。其中卡箍（24）由分成两半的钢件组成，其内夹紧面形状与弹性衬套（20、21、22、23）的形状相适应，其外部形状与支撑座（26）相适应。卡箍的两个半部上均有螺纹孔（58），通过螺栓（52）将两半卡箍卡紧，从而将弹性衬套紧紧压在弹簧钢轴（12、14）上。通过对螺旋锁紧力的控制，就可以调整弹性衬套对钢轴的压紧力。粘结剂的固紧力及卡箍的压紧力可以使支承部件在弹簧钢轴上不致于因为汽车撞击、振动、刹车或着转弯而相对于钢轴产生滑动。显然，若加大弹性衬套的长度也有利于防止上述的滑移。因此，大型汽车的弹性衬套要长一些，而小型或轻型汽车则可短一些，但是最小不能小于20毫米。

支撑座（26）固定在卡箍（24）上，它可以和卡箍做成一体，也可以采取机械固紧方法或焊接工艺而固定在卡箍上。支撑座上设有四个通孔，通过螺栓或铆钉使其与车架（40）紧固在一起，最终起到支承车架的作用。支撑座形式根据车架结构可以是圆形、三角形、长方形、正方形等，但一般以长方形为宜。

如上所述，每对支承部件之间的距离是可以调整的。其好处是可以调整悬架的导向性及稳定性，因为支承部件使得该悬架既具有导向作用又使钢轴具有稳定杆的作用。加大间距则改善悬架的稳定性，减小间距则改善导向性而削弱稳定性，因而适当调整间距就可以找到一个理想的导向性与稳定性的组合。此外，调整间距还可以调整弹簧钢轴这个弹性元件的固有振动频率，从而能改善汽车的平顺性。正像上面已叙述过的那样，两根弹簧钢轴上的支承部件之间距是可以不相同的，其差别大小也是可以调整的，其优点是在一定程度上使悬架的刚度随车的承载而变化，这样就可以使车身固有频率变化甚小，有利于车辆行驶的平顺性，这对于客车和轿车尤为重要。

一般来讲，每根钢轴上的两个支承部件应分别位于两车轮轮距的 1/6 H至 2/6 H处和 4/6 H至 5/6 H处。（H：两车轮之间的距离。见图4）。

在每根钢轴上的两个支承部件应相对于两车轮轮距的中心线相对称。例如：弹簧钢轴（12）上的两个弹性衬套（20）和（21），若（20）位于两轮距的 1/6 H处。则（21）就位于两轮距的 5/6 H处。弹性衬套（20）和（21）相对于两轮距的中心线相对称。

但是，在同一框架结构中的两根弹簧钢棍（12）和（14）上的弹性衬套（20和21）与（22和23）却不一定位于相同的位置。参考图4，例如弹簧钢轴（12）上的弹性衬套（20）和（21）分别位于两轮距的 2/6 H和 4/6 H处;而弹簧钢轴（14）上的弹性衬套（22）和（23）分别位于两轮距的 1/6 H和 5/6 H处。当然，从车体结构、受力情况及维修简便等情况出发，弹性衬套（20）和（22）或者（21）和（23）也可以位于两轮距之间的相同位置。

综上所述，框架式软桥悬架机构的基本特征就在于：两根相互平行的弹簧钢轴（12、14）分别穿过一对垂直于弹簧钢轴的结合架（16、18），共同组成框架结构（10），弹性衬套（2、21、和22、23）通过卡箍分别固紧在弹簧钢轴（12和14）上，支撑座26与卡箍相连并固定在汽车底盘或大樑（40）上。

同时，为了解决车轮与地面层量垂直的问题，在目前所采用的滑臂式和四连杆式前驱动前桥悬架系统中，特别是采用了活动球头做为其转向节，若再使用这套框架式软桥悬架机构（见图6），则能达到更为理想的效果。

这套新式的框架式软桥悬架机构已在汽车上做了实验。

实验汽车是有单排座位、载重量为600公斤级的小卡车。汽车的前桥采用了前驱动下撑式的软桥悬架机构（如图2所示），后桥采用了被动式的悬架机构（如图11所示）。

前、后桥的弹簧钢轴均选用了60Si₂Mn弹簧钢，钢轴直径都是20毫米。前桥两钢轴之间距离大约为三分之一车轮直径，后桥两弹簧钢轴之间的距离为250毫米。

弹性衬套是用橡胶（BR）做成的内径为18毫米、厚20毫米、长度为40毫米的圆筒形衬套。用502胶将衬套粘同在钢轴上，并用如图17、19所示的卡箍将弹性衬套卡紧在钢轴上。卡箍焊在支撑座上，再用螺栓通过支撑座上的四个螺纹孔将其固定在大樑上。其中前、后桥中的弹性衬套都分别位于两车轮间距的大约 2/9 H和 7/9 H处。

实验用的前、后桥框架式软桥悬架机构，一共用了不到200个另部件，结构十分简单。汽车在满负载状态下行驶，达到了意想不到的平稳效果，其舒适性能良好，人坐在其中，一点也不觉得颠簸，汽车的转弯灵活、导向性能好。

采用框架式的软桥悬架机构，使整个悬架机构大为简化，减少了大量另部件，因而使得加工容易，装配简便，降低了成本，便于维护保养，减轻了车体重量，相应也节省了能源消耗并减小了另件相互摩擦所产生的噪音。

补正    85101438

文件名称    页    行    补正前    补正后

权利要求书    1    4    结构（10），弹性衬套    结构（10），结合架与仰角

轴或驱动轴或车轮轴相

连接，弹性衬套。

Claims (20)

1、一种用于汽车上的前桥和后桥的悬架机构，其特征是：该悬架机构是一种框架式软桥悬架机构。该机构包括：两根相互平行的弹簧钢轴(12、14)，该钢轴端部分别穿过一对垂直于弹簧钢轴的结合架(16、18)，共同组成框架结构(10)，弹性衬套(20、21和22、23)通过卡箍(24)分别固紧在弹簧钢轴(12和14)上，支撑座(26)与卡箍相连并且定在汽车底盘或大樑(40)上。

2、按照权项1所述的软桥式悬架机构，其特征是：两根弹簧钢轴（12、14）的材料都是锰钢系列的弹簧钢。

3、按照权项2所述的软桥式悬架机构的弹簧钢轴材料，其特征是：弹簧钢轴是由65锰弹簧钢组成的。

4、按照权项2所说的软桥式悬架机构的弹簧钢轴材料，其特征是是：弹簧钢轴是由60Si₂Mn弹簧钢组成的。

5、按照权项1至4中任意一个所说的软桥式悬架机构，其特征是：两根弹簧钢轴（12、14）是圆形且两根钢轴的直径和材料都是相同的。

6、按照权项1至5中任意一个所述的软桥式悬架机构中，其特征是：两根弹簧钢轴之间的距离h，不小于车轮直径D的 1/5 。（h≥ 1/5 D）。

7、按照权项1至6中任意一个所述的软桥式悬架机构，其特征是：弹簧钢轴的直径不小于8毫米。

8、按照权项7所述的软桥式悬架机构的弹簧钢轴直径，其特征是：弹簧钢轴的直径大约为20毫米。

9、按照权项1至8中任意一个所述的软桥式悬架机构其特征是：弹簧钢轴的两端加工成螺纹部份，靠近螺纹部份有锥形部份。

10、按照权项1所述的软桥式悬架机构，其特征在于：弹性衬套（20）和（21）固定在弹簧钢轴（12）上，分别位于两车轮轮距的 1/6 H至 2/6 H处和 4/6 H至 5/6 H处;弹性衬套（22）和（23）固定在弹簧钢轴（14）上，分别位于两车轮轮距的 1/6 H至 2/6 H处和 4/6 H至 5/6 H处。（H为两车轮间距）。

11、按照权项1或10所述的软桥式悬架机构中，其特征是：弹簧钢轴（12）上的弹性衬套（20）和（21）相对于两轮距的中心线线相对称;弹簧钢轴（14）上的弹性衬套（22）和（23）相对于两轮距的中心线相对称。

12、按照权项1或10或11中任意一个所述的软桥式悬架机构中，其特征是：每个弹性衬套与弹簧钢轴的接触长度不能小于20毫米。

13、按照权项1或10或11或12中任意一个所述的软桥式悬架机构中，其特征是：弹性衬套是由橡胶（BR）组成的。

14、按照权项1或10或11或12中任意一个所述的软桥式悬架机构中，其特征是：弹性衬套是由聚氨酯橡胶（UR）组成的。

15、按照权项1或10或11或12中任意一个所述的软桥式悬架机构中，其特征是：弹性衬套是由热塑性弹性体（SBS）组成的。

16、按照权项1或10所述的软桥式悬架机构中，其特征是：用粘结剂将弹性衬套粘固在弹簧钢轴上，并用卡箍（24）将弹性衬套固紧在弹簧钢轴上。

17、按照权项1所说的软桥式悬架机构中，其特征是：每个结合架（16和18）上有两个供弹簧钢轴穿过的锥形通孔（48、50）。孔的锥度和钢轴端部的锥度相匹配;这两个通孔的相对位置可以根据结构构需要进行调整，但是由两根平行的弹簧钢轴（12和14）所构成的平面与车架水平面之间的夹角不能大于60°。

18、按照权项17所说的结合架，其特征在于，结合架（16、18）的连接部份有和仰角轴（30）连接的通孔。

19、按照权项17所说的结合架，其特征在于：结合架（16、18）的连接部份有一通孔，以供驱动轴（44）在此通过。

20、按照权项17所说的结合架，其特征在于：结合架（16、18）的连接部份有一盲孔。

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