CN102416836A - 两端带滑块横置板簧前独立悬架机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到车辆的前独立悬架机构，确切地说是多用于如货车和客车等商用车前轴独立悬架机构。该机构用1片、2片或多片板簧替代螺旋弹簧或扭杆等传统独立悬架的弹性元件，使用板端滑块等件将普通独立悬架和板簧完美地结合在一起，不使用工字梁等结构，并将板簧等部件隐藏在副车架的横梁内，充分整合了普通独立悬架和板簧悬架的优点。本发明使用多个弹性元件，承载能力大，空、满载平顺性等效均值相差不大，相比现有大轴荷商用车，平顺性好，占用空间小，成本低。

Description

两端带滑块横置板簧前独立悬架机构

技术领域

本发明属于车辆前悬架结构。

背景技术

随着道路的改善、顾客对乘坐平顺性和舒适性的要求越来越高，以前多是乘用车使用的前独立悬架逐步在轴荷较轻的商用车上使用；

但是由于现有的独立悬架机构单侧只有一个弹性元件，弹性元件都使用螺旋弹簧或扭杆弹簧，这些机构结构复杂、重量大、占用空间大，加工成本高，维修也比较难，同时货车等商用车空满载轴荷相差很大，因此现有的独立悬架机构的承载能力和成本一直使其不能在前轴荷较大的商用车上使用； 

板簧悬架制造容易、维修方便、性能可靠，几乎在所有商用车上使用都使用板簧。但其平顺性很差，同时，使用板簧悬架时前桥要使用工字梁这样笨重部件；

前轴荷较大的商用车，施加到弹性元件的作用力也很大，同时空满载轴荷相差很大，如果悬架单侧使用单一弹性元件，要满足空载时的平顺性，满载时承载能力就减弱；同样保证满载时承载能力时，空载的平顺性就较差。因此，无论现有独立悬架和板簧悬架都不能同时满足商用车的承载能力和平顺性等要求。

发明内容

本发明的目的是提高独立悬架的承载能力，在前轴荷较大的商用车上使用独立悬架，改善和提高商用车的平顺性，并在空满载前轴荷相差很大的二种状态下使车辆平顺性变化不大。同时要结构简单、经济实用、占用空间小，使用和维护方便。

实现上述发明目的的技术改进方法如下：

所述的两端带滑块横置板簧前独立悬架机构，主要包括副车架、前减振器、左右转向节、球销、左右下摆臂、左右板端滑块、上板簧，下板簧、U形螺栓、板间垫块、板簧固定板、稳定杆、稳定杆连接杆、下摆臂衬套等；

将前独立悬架的螺旋弹簧或扭杆等弹性元件改成上下两片板簧，并横置内藏在副车架的横梁中，用U形螺栓、中心螺栓和板间垫块将两片板簧固定在板簧固定板上，将板簧放入副车架的横梁中后，再分别用10个螺栓将板簧固定板固定到副车架横梁下；

改进下摆臂的结构，并在下摆臂上增加板端滑块。板端滑块上与板簧贴合面均采用圆柱面，减小板端滑块和板簧的磨损和运动干涉，同时，便于安装和拆卸。板端滑块上有一矩形方框，方框外侧顶部是一个中心线在下的圆柱面，方框内侧的上面和下面分别为中心线在上的圆柱面和中心线在下的圆柱面，也就是说，在板端滑块上有上中下三个圆柱面；

两片板簧中部固定于副车架横梁中，下板簧两端插入板端滑块的方框中，上板簧两端在板端滑块方框的正上方。当车轮受到冲击上下运动时，横置下板簧两端随板端滑块上下运动，并在板端滑块方框内的下圆柱面上左右滑动。当车辆满载或受到冲击时，上板簧的两端和下板簧的两端分别与板端滑块方框的顶部圆柱面和下圆柱面贴合后随之上下运动，并在板端滑块的圆柱面上左右滑动；

该结构解决了现有商用车前悬架一侧单一弹性元件，空载和满载时的平顺性相差过大的问题。也解决了以往独立悬架负载能力小的问题，满足大轴荷商用车的需求，同时由于两片板簧都内藏与副车架横梁中，占用空间相对以往的独立悬架和板簧悬架都小。

本发明有益的技术效果和价值体现在以下几个方面：

1、具有较大的承载范围，不仅可使用于1.5吨以下的小型车，也可满足1.5以上吨大轴荷货车和客车等商用车商用车的需求，而现有前独立悬架基本上仅可满足1.5吨以下小前轴荷车辆的需求；

2、所述独立悬架机构将独立悬架、板簧悬架等完美地结合在一起，并用横置板簧替代传统的笨重而加工复杂的工字梁等部件，结构简单，成本低，具有巨大实用价值；

3、相比现有大轴荷商用车，等效均值降低5~12 dB, 平顺性好；

4、所述的前独立悬架空载和满载时的弹性元件的刚度分别和空载和满载的前轴荷对应，车辆空载和满载时的平顺性相差较小，空满载平顺性均好；

5、使用所述的悬架机构，左右前轮各自独立运动互不影响，减少车身的倾斜和振动，在不平的路面上获得很好的地面附着力，具有良好乘坐舒适性及货物的隔振性能；

6、所述独立悬架机构相对现有麦弗逊独立悬架，具有下限位作用；

7、所述独立悬架的弹性元件内藏在副车架的横梁中，结构紧凑，占用空间最小；

8、所述独立悬架使用的弹性元件结构简单、工艺成熟、制造容易、生产成本低；

9、所述独立悬架整体结构简单，便于维护和修理，维修成本也较低。

 

附图说明：

图1为本发明结构示意图，左右对称；

图2为本发明结构满载时主视图；

图3为图2的俯视图；

图4为图3 的B-B向剖视图；

图5为图4在I区的放大图；

图6为图2的A-A向剖视图；

图7为图6的II区的放大图；

图8为图2的C-C向剖视图；

图9为图5在车辆空载状态下弹性元件位置图；

图10为图5在悬架上极限状态下弹性元件位置图；

图11为图5在悬架下极限状态下弹性元件位置图。

 

其中：1－前减振器；2－左转向节；3－球销；4－稳定杆连接杆；5－左下摆臂；6－上板簧； 7－左板端滑块； 8－下板簧； 9－左板簧固定板； 10－副车架；11－稳定杆；12－右板簧固定板； 13－右下摆臂； 14－右板端滑块；15－右转向节；16－缓冲块； 17－上垫板；18－U形螺栓；19－板间垫块；20－板下垫块；21－衬套；22－带橡胶衬套稳定杆固定支架。

具体实施方式

所述的两端带滑块横置板簧前独立悬架机构，包括前减振器1、左转向节2、球销3、、稳定杆连接杆4、左下摆臂5、上板簧6、左板端滑块7、下板簧8、左板簧固定板9、副车架10、稳定杆11、右板簧固定板12、右下摆臂13、右板端滑块14、右转向节15、缓冲块16、 U形螺栓18、上垫板17、板间垫块19、板下垫块20、衬套21、带衬套稳定杆固定支架22。

上板簧6和下板簧8均为变截面板簧，根据应力应变原理，在满足整车刚度要求的情况下，板簧两端的断截面从固定处由内侧到外侧逐渐变小。将两个板下垫块20分别放到左板簧固定板9和右板簧固定板12上，将下板簧8放到二个板下垫块20上，再将两个板间垫块19放到下板簧8上，通过各件的中心孔，用两根中心螺栓和两个螺母将板间垫块19、下板簧8、板下垫块20和左板簧固定板9和右板簧固定板12固定在一起。

将两个上垫板18分别放到上板簧6上，中心孔与左右中心螺栓对齐，左右各用一个U形螺栓18，通过板下垫块20、左板簧固定板9、右板簧固定板12上的孔，将上垫板17、上板簧6、板间垫块19、下板簧8、板下垫块20、左板簧固定板9、右板簧固定板12固定在一起。为减小上板簧的应力，U形螺栓17中部压扁成腰形截面。

通过左板簧固定板9、右板簧固定板12上的孔，左右各用10个螺栓将固定好的板簧组件固定到副车架10内。

将4个衬套21分别压入左下摆臂5和右下摆臂13中。通过4个衬套21的中心孔，用4根螺栓和4个法兰面锁紧螺母，分别将左下摆臂5和右下摆臂13装到副车架10上。

将左板端滑块7的带上下圆柱面的方框套入下板簧8左端，适当活动左下摆臂5的角度，用4个螺栓和4个锁紧螺母，将左板端滑块7固定到左下摆臂5上。同样，将右板端滑块14固定到右下摆臂13上。左板端滑块7和右板端滑块14都带有上、中、下三个圆柱面，这三个圆柱面可以减少板端摩擦和防止干涉，中、下两个圆柱面还便于安装和拆卸。

将二个稳定杆连接杆4装到稳定杆11两端上，用螺栓和二个带橡胶衬套稳定杆固定支架22将稳定杆11装到副车架10上，再将左右稳定杆连接杆4分别装到左下摆臂5和右下摆臂13上。

左右分别用3个螺栓将副车架固定到车身上。

用6个螺栓将二个前减振器1上端分别固定在车身上，再用8个螺栓将二个前减振器1下端分别固定到左转向节2和右转向节15上。

通过球销3和锁紧螺母将左下摆臂5连接到左转向节2上，同样，将右下摆臂13连接到右转向节15上。左右轮毂、车轮等分别装在左转向节2和右转向节15上。

 

两端带滑块横置板簧前独立悬架机构的工作原理： 

所述前悬架左右对称，下面以前悬架左侧来说明本发明的工作原理。

车轮和轮毂分别固定在左转向节2上，在车辆行驶过程中，车轮所受到的地面反作用力，通过转向节2、球销3、左下摆臂5、左板端滑块7传递到下板簧8的左端。

当车辆空载时，主要是下板簧8的左端与左板端滑块7方框内的下圆柱面贴合，随着车轮受到路面的冲击，下板簧8的左端在左板端滑块7下圆柱面上滑动。此时下板簧8左端的刚度主要与空载载荷对应。

当车辆满载时，下板簧8左端与空载一样，与左板端滑块7方框内的下圆柱面贴合，并在下圆柱面上滑动，同时，上板簧6的左端与左板端滑块7方框顶部的上圆柱面贴合，并随之上下运动，上板簧6的左端在上圆柱面上滑动。此时下板簧8左端的刚度和上板簧6的左端的刚度之和与满载载荷对应。

空载和满载的载荷分别和其相应的刚度对应，空满载的平顺性变化不大。

当车辆受到很大冲击时，左下摆臂5和左板端滑块7克服上板簧6左端和下板簧8左端向下弹力，向上运动，直到缓冲块16，此时缓冲块16起到缓冲和上限位作用。

当左车轮悬空时，下板簧8的左端与左板端滑块7方形孔内的中圆柱面贴合，并在左板端滑块7的中圆柱面上滑动，此时，下板簧8的左端起到下限位作用。而其他机构的麦弗逊独立悬架的弹性元件不起下限位作用。

稳定杆11为抗侧倾专用件，在车辆受力侧倾时，其刚度起到抗侧倾作用。同时，上板簧6和下板簧8的左右端的刚度也起抗侧倾作用。 

从图5、图9、图10、图11来看，本发明满足车辆各种状态要求，承载能力大，平顺性好，空满载平顺性变化不大，同时左右运动互不干涉。 

Claims (7)

1.两端带滑块横置板簧前独立悬架机构主要包括前减振器（1）、左转向节（2）、球销（3）、稳定杆连接杆（4）、左下摆臂（5）、上板簧（6），左板端滑块（7）、下板簧（8）、左板簧固定板（9）、副车架（10）、稳定杆（11）、右板簧固定板（12）、右下摆臂（13）、右板端滑块（14）、右转向节（15）、缓冲块（16）、U形螺栓（18）、板间垫块（19）、下摆臂衬套（21）等，相对现有技术的前独立悬架机构和板簧悬架机构，其特征在于：

将前独立悬架的螺旋弹簧或扭杆等弹性元件改成上下两片变截面板簧，并横置内藏在副车架（10）的横梁中，用U形螺栓（18）、中心螺栓和板间垫块（19）将两片板簧固定在左板簧固定板（9）和右板簧固定板（12）上，再用螺栓将左板簧固定板（9）和右板簧固定板（12）固定到副车架（10）的横梁上，这样，上下横置板簧的中部就内藏在副车架（10）的横梁中；

在左下摆臂（5）上增加左板端滑块（7），左板端滑块（7）上有一矩形方框（或腰形孔），方框外侧顶部是一个中心线在下的圆柱面（或曲面），方框内侧的上面和下面分别为中心线在上和在下的圆柱面（或曲面），也就是说，在左板端滑块（7）上有上中下三个圆柱面（其中板端滑块上、中两个圆柱面也可合为圆柱体），左板端滑块（7）与板簧贴合面均采用圆柱面，减小板端滑块和板簧的磨损和运动干涉，同时便于安装和拆解；

为减小噪音和撞击，左板端滑块（7）的圆柱面上可添加橡胶或其它减噪机构；

右下摆臂（13）和右板端滑块（14）的结构相对悬架中心面与左下摆臂（5）和左板端滑块（7）对称；

下板簧（8）两端分别插入左板端滑块（7）和右板端滑块（14）的方框中，上板簧（6）两端在左板端滑块（7）和右板端滑块（14）的方框的正上方；

 车辆空载时，主要是下板簧（8）承载，下板簧（8）两端与左板端滑块（7）和右板端滑块（14）的下圆柱面贴合；

车辆满载时，上板簧（6）两端在左板端滑块（7）和右板端滑块（14）的上圆柱面贴合，下板簧（8）两端与左板端滑块（7）和右板端滑块（14）的下圆柱面贴合，在车轮受到路面冲击时，上板簧（6）和下板簧（8）的两端随左板端滑块（7）和右板端滑块（14）上下运动，同时，上板簧（6）两端在左板端滑块（7）和右板端滑块（14）的上圆柱面在圆柱面上滑动，下板簧（8）两端在左板端滑块（7）和右板端滑块（14）的下圆柱面在圆柱面上滑动；

当车轮不承载时，下板簧（8）两端的上平面与中圆柱面贴合，起悬架的下限位作用。

2.根据权利要求1所述的两端带滑块横置板簧前独立悬架机构，其特征在于：相对现有一侧只有单一弹性元件的独立悬架，采用上下二个变截面板簧，板簧两端在悬架左右分别都起弹性元件作用，使悬架左右分别具有二个弹性元件，下板簧（8）为主弹簧，上板簧（6）为副弹簧，空载时，下板簧（8）起主要弹性元件作用，满载时上板簧（6）和下板簧（8）同时起弹性元件作用。

3.根据权利要求1，2所述的两端带滑块横置板簧前独立悬架机构，所改进之处适合一个下摆臂的麦弗逊独立悬架和上下两个摆臂的双横臂独立悬架等机构。

4.根据权利要求1，2，3所述的两端带滑块横置板簧前独立悬架机构，由于上板簧（6）和下板簧（8）可以是单片板簧，也可以由2片以上板簧叠加而成，也可省略上板簧（6），由缓冲块（16）替代上板簧（6）部分承载功能，因此本发明的弹性元件适合1片板簧、2片板簧、3片板簧、4片板簧等。

5.根据权利要求1，2，3所述的两端带滑块横置板簧前独立悬架机构，根据改进原理，左下摆臂（5）、右下摆臂（13）、左板端滑块（7）、右板端滑块（14）机构，可以是锻件、铸件和冲焊件。

6.根据权利要求1所述的两端带滑块横置板簧前独立悬架机构，根据改进原理，上板簧（6）和下板簧（8）固定方式可用所述发明实施例的固定形式，也可用U形螺栓（18）和中心螺栓在上板簧（6）和下板簧（8）中心部固定，中部固定需要在左右离板簧中心一定距离处再用橡胶垫固定。

7.根据权利要求1，2，3所述的两端带滑块横置板簧前独立悬架机构，对非独立悬架机构来说，可用横置板簧替换原先板簧悬架和工字梁结构，使用前独立悬架机构；对于原先的独立悬架机构来说，可用横置板簧替换原先的螺旋弹簧或细扭杆等弹性元件，使用所述的前独立悬架机构。

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