一种采用斜置板簧的非独立悬架.pdf

一种采用斜置板簧的非独立悬架，属于汽车工程技术领域。该悬架包括车架、整体式车桥和车架两侧的两个悬架装置；每侧悬架装置包括四个斜置板簧、车桥连接构件、车轮和车架连接构件；第一片与第四片斜置板簧关于车桥对称，第二片与第三片斜置板簧关于车桥对称；第一片、第四片斜置板簧所确定的纵向对称中心面的交线与第二片、第三片斜置板簧所确定的纵向对称中心面的交线彼此平行或者共线。本发明结构简单，布置合理，四片并联板簧可以更有效承载并缓和冲击；与传统的纵置板簧悬架相比，斜置板簧悬架结构不仅具有优异的承载能力和可靠性，且能够减小车轮定位参数变化量，增大两侧承载中心距，增大车轮转向范围，使得整车具有更好的低速灵活性。

1.  一种采用斜置板簧非独立悬架，包括车架(1)、整体式车桥(5)和车架两侧的两个悬架装置，每侧悬架装置包括板簧、车桥连接构件(3)、车轮(4)和车架连接构件(6)；车桥连接构件(3)与整体式车桥(5)固接，整体式车桥(5)通过轮毂轴承单元和车轮(4)连接；车架连接构件(6)固定于车架(1)上；两侧悬架装置均与整体式车桥(5)连接；
其特征在于：所述板簧包括四片斜置板簧，即第一片斜置板簧(2a)、第二片斜置板簧(2b)、第三片斜置板簧(2c)和第四片斜置板簧(2d)，每片斜置板簧一端和车架连接构件(6)连接，另一端和车桥连接构件(3)连接；且第一片斜置板簧(2a)与第四片斜置板簧(2d)关于整体式车桥对称，第二片斜置板簧(2b)与第三片斜置板簧(2c)关于整体式车桥对称；第一片斜置板簧(2a)、第四片斜置板簧(2d)所确定的纵向对称中心面的交线与第二片斜置板簧(2b)、第三片斜置板簧(2c)所确定的纵向对称中心面的交线彼此平行或者共线。

2.  按照权利要求1所述的一种采用斜置板簧非独立悬架，其特征在于：第一片斜置板簧(2a)与第四片斜置板簧(2d)所确定的纵向对称面的夹角范围为60°～120°，第二片斜置板簧(2b)与第三片斜置板簧(2c)所确定的纵向对称面的夹角范围为60°～120°。

3.  按照权利要求2所述的一种采用斜置板簧非独立悬架，其特征在于：第一片斜置板簧(2a)与第四片斜置板簧(2d)所确定的纵向对称中心面的夹角为90°，第二片斜置板簧(2b)与第三片斜置板簧(2c)所确定的纵向对称中心面的夹角为90°。

4.  按照权利要求1、2或3所述的一种采用斜置板簧非独立悬架，其特征在于：每片斜置板簧与车架连接构件(6)之间设有第一橡胶垫板(7a)，每片斜置板簧与车桥连接构件(3)之间设有第二橡胶垫板(7b)。

5.  按照权利要求1、2或3所述的一种采用斜置板簧非独立悬架，其特征在于：每片斜置板簧与车架连接构件(6)之间设有橡胶垫板(7a)，在每片斜置板簧通过螺栓与车桥连接构件(3)连接，且在螺栓上安装有橡胶衬套(8)。

6.  按照权利要求1所述的一种采用斜置板簧非独立悬架，其特征在于：在四片斜置板簧的基础上增加一片或多片斜置板簧，且所增加斜置板簧所确定的纵向对称中心面与所述四片斜置板簧的纵向对称中心面的交线彼此平行或重合。

7.  按照权利要求1所述的一种采用斜置板簧非独立悬架，其特征在于：在四片斜置板簧的基础上减少其中任一片斜置板簧，或分别减少整体式车桥两侧的一片斜置板簧。

一种采用斜置板簧的非独立悬架
技术领域
本发明涉及一种应用于车辆的悬架，特别涉及采用钢板弹簧的重载车辆的非独立悬架，属于汽车工程技术领域。
背景技术
汽车悬架是保证车轮(或车桥)与车架(或车身)之间具有弹性联系并能够传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车在行驶过程中车身位置等有关装置的总称。悬架直接决定了汽车的操作稳定性和行驶平稳性，是汽车底盘的重要组成部分。悬架一般可以分为非独立悬架、独立悬架和半独立悬架。非独立悬架的结构特征在于两侧车轮通过一个整体式车桥连接，车轮和车桥整体再与车架通过弹性部件连接，非独立悬架具有承载能力大、可靠性高、结构简单和生产成本低的优点；独立悬架的结构特征在于每侧车轮单独地通过弹性部件与车架连接；半独立悬架的结构特征在于两侧车轮通过弹性部件连接，车轮与弹性部件再与车架连接。
目前商用车采用的悬架均为非独立板簧悬架，该悬架包含一个车桥和车架两侧的多片板簧，板簧沿车架纵向布置，板簧一端与车架铰接，另一端通过摆杆与车架铰接，车桥与两侧板簧的中间通过吊环等部件固定连接，其存在如下不足：1)由于纵置板簧结构关于车桥不对称，车辆在行驶过程中，板簧受载变形导致车轮定位参数变化范围较大，不利于整车操作稳定性，且车轮异常磨损严重；2)纵置多片板簧本质上属于串联结构，一旦其中任一板簧失效，即会导致整个悬架失效，其可靠性较差；3)车架两侧纵置板簧的侧向距离即为承载中心距，为了提高整车抗侧倾能力，必须增大承载中心距离，而导致车轮与车架或转向拉杆之间侧向距离减小，可能导致结构干涉，进一步使得车轮转向范围减小，反之增大车轮转向范围，则承载中心距减小，整车抗侧倾能力降低。
中国专利文献(公开号CN104175824A和CN103963590A)公开了一种钢板弹簧悬架，该悬架中板簧的布置位置与车架存在一定夹角，结构对称且具有改善车轮定位参数的功能特点。不过上述专利技术涉及的悬架本质上属于独立悬架，其承载能力有限；而且其中板簧为多片复合板簧，对板簧的加工、装配工艺要求较高，一旦其中部分零部件失效可能导致整片板簧失效；另外板簧与转向节连接端采用嵌入式槽孔的结构设计方案，允许板簧在槽孔中移动，在车轮跳动过程中容易导致板簧与转向节接触部位磨损严重，极端载荷下甚至可能出现板簧从槽孔中脱落造成车轮侧向脱落的事故，因此该悬架的承载能力和可靠性有待进一步提高。
发明内容
本发明旨在提供一种采用斜置板簧的非独立悬架，使该悬架能够改善车轮定位参数，增 加承载中心距进而提高整车抗侧倾能力，其本质上属于并联结构，承载能力和可靠性都较传统的多片板簧要好。同时整体式车桥还会进一步提高了悬架的承载能力和可靠性。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
一种采用斜置板簧的非独立悬架，包括车架、整体式车桥和车架两侧的两个悬架装置，每侧悬架装置包括斜置板簧、车桥连接构件、车轮、车架连接构件；车桥连接构件与车桥固接，车桥通过轴承轮毂单元和车轮连接；车架连接构件固定于车架上；两侧悬架装置均与车桥连接；其特征在于：所述板簧包括四片斜置板簧，即第一片斜置板簧、第二片斜置板簧、第三片斜置板簧和第四片斜置板簧，每片斜置板簧一端和车架连接构件连接，另一端和车桥连接构件连接；且第一片斜置板簧与第四片斜置板簧关于整体式车桥对称，第二片斜置板簧与第三片斜置板簧关于整体式车桥对称；第一片斜置板簧、第四片斜置板簧所确定的纵向对称中心面的交线与第二片斜置板簧、第三片斜置板簧所确定的纵向对称中心面的交线彼此平行或者共线。
本发明的技术特征还在于，所述的第一片斜置板簧与第四片斜置板簧所确定的纵向对称中心面夹角范围为60°～120°，第二片斜置板簧与第三片斜置板簧所确定的纵向对称面夹角范围为60°～120°。
优选地，第一片斜置板簧与第四片斜置板簧所确定的纵向对称中心面的夹角为90°，第二片斜置板簧与第三片斜置板簧所确定的纵向对称中心面的夹角为90°。
上述技术方案中，所述的每片斜置板簧与车架连接构件之间设有第一橡胶垫板，每片斜置板簧与车桥连接构件之间设有第二橡胶垫板；或所述的每片斜置板簧与车架连接构件之间设有橡胶垫板，每片斜置板簧通过螺栓与车桥连接构件连接，且在螺栓上安装有橡胶衬套。
上述技术方案中，其特征在于：在四片斜置板簧的基础上增加一片或多片斜置板簧，且所增加的斜置板簧所确定的纵向对称中心面与所述四片斜置板簧的纵向对称中心面的交线彼此平行或重合；还可以在四片斜置板簧的基础上减少其中任一片斜置板簧，或分别减少整体式车桥两侧的一片斜置板簧。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：相对与传统纵置多片板簧设计，本发明可以有效减小车辆在行驶过程中车轮定位参数的变化量，同时斜置板簧本质属于并联结构，保证了车辆的承载能力和可靠性，减小了轮胎的异常磨损。同时其承载中心距较大，提高整车抗侧倾能力，有利于整车操作稳定性，较现有技术(CN104175824A和CN103963590A)所涉及的半独立板簧悬架，本发明中两侧悬架同时与整体式车桥连接，不仅能够提高悬架整体刚度，改善车轮定位参数，而且能够大幅增加悬架系统的承载能力和可靠性；同时所述板簧为单片板簧，能够降低加工、装配工艺难度，减少生产陈本，且板簧两端均通过螺栓固定，避免了CN104175824A和CN103963590A中板簧与转向节的活动连接方式，能够保证悬架系统的可靠性。由于采用非独立式悬架，整体式车桥能够大幅提高悬架系统的承载能力和可靠性。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图。
图2是斜置板簧两端连接示意图。
图3是四片斜置板簧结构和车桥连接的示意图。
图4是传统纵置板簧悬架车轮定位参数变化示意图。
图5是采用斜置板簧非独立悬架橡胶衬套安装示意图。
图6是斜置板簧与车桥连接构件采用橡胶衬套连接结构示意图。
图7是斜置板簧与橡胶衬套连接结构示意图。
图中：1—车架；2—斜置板簧；2a—第一片斜置板簧；2b—第二片斜置板簧；2c—第三片斜置板簧；2d—第四片斜置板簧；3—车桥连接构件；4—车轮；5—整体式车桥；6—车架连接构件；7a—第一橡胶垫板；7b—第二橡胶垫板；8—橡胶衬套；9—纵置板簧。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理及具体实施方式做进一步说明。
图1为本发明的总体结构示意图，该斜置板簧非独立悬架包括车架1、整体式车桥5和车架两侧的两个悬架装置，其整体结构关于车架1纵向对称中心面m对称，每侧悬架装置包括四片斜置板簧、车桥连接构件3、车轮4、车架连接构件6；车桥连接构件3与整体式车桥5固接，整体式车桥5通过轮毂轴承单元和车轮4连接；车架连接构件6固定于车架1上；两侧悬架装置均与整体式车桥5连接；四片斜置板簧，即第一片斜置板簧2a、第二片斜置板簧2b、第三片斜置板簧2c和第四片斜置板簧2d中，每片斜置板簧一端和车架连接构件6连接，另一端和车桥连接构件3连接；所述第一片斜置板簧2a与第四片斜置板簧2d关于整体式车桥对称，第二片斜置板簧2b与第三片斜置板簧2c关于整体式车桥对称；第一片斜置板簧2a、第四片斜置板簧2d所确定的纵向对称中心面的交线与第二片斜置板簧2b、第三片斜置板簧2c所确定的纵向对称中心面的交线彼此平行或者共线；
所述第一片斜置板簧2a与第四片斜置板簧2d所确定的纵向对称面夹角的范围一般为60°～120°，第二片斜置板簧2b与第三片斜置板簧2c所确定的纵向对称面夹角的范围一般为60°～120°；优选地，第一片斜置板簧2a与第四片斜置板簧2d所确定的纵向对称中心面的夹角为90°，第二片斜置板簧2b与第三片斜置板簧2c所确定的纵向对称中心面的夹角为90°。该布置方案充分利用了车辆的有限空间，同时也能够使得斜置板簧悬架具有较好的刚度和强度。
图2为斜置板簧两端连接结构示意图，其中第一片斜置板簧2a一端安装有第一橡胶垫板7a，然后与车架连接构件6通过螺栓连接；另一端安装有第二橡胶垫板7b，然后与车桥连接构件3通过螺栓连接；橡胶垫板可以有效缓和冲击载荷，提高车辆平稳性。
图3为斜置板簧与车桥连接的结构示意图，其结构关于车架1纵向对称中心面m对称。 斜置板簧的一端通过螺栓连接在车架连接构件6上，另一端也是通过螺栓连接在车桥连接构架3上，车桥连接构件3焊接于整体式车桥5上，车架连接构件6通过螺栓固定于车架1上。四片斜置板簧的连接形式相同，实现了车桥和车架之间的连接。
图4为现有技术中纵置板簧车轮定位参数变化示意图，纵置板簧9沿车架1方向纵向布置，其一端与整体式车桥5铰接，另一端与车架1通过连杆铰接。在车轮4受到垂向载荷向上跳动过程中由于纵置板簧结构不对称，纵置板簧变形后不仅车轮中心位置会产生纵向位移，而且车桥对称中心轴线会发生偏转，造成车轮定位参数的明显变化，不利于整车的操作稳定性，且轮胎异常磨损严重。
图5为采用斜置板簧的非独立悬架原理示意图，第一片斜置板簧2a和第二片斜置板簧2b布置于整体式车桥5上下两侧，在车轮受到垂向载荷向上跳动时，斜置板簧变形具有对称性，车桥对称中心轴线不会产生偏转；同时车桥连接两侧悬架，使得左右两侧车轮轮距不变，因此在车轮跳动过程中车轮定位参数在理论上保持不变。当车轮受到侧向或纵向载荷时，由于斜置板簧弹性变形，车轮定位参数会在较小的范围内变化。由于受到的各向车轮载荷主要由板簧承担，因此在车轮跳动时，斜置板簧受到的载荷较大，斜置板簧会产生明显的弯曲变形，为了避免斜置板簧固定端应力集中造成破坏，在斜置板簧与车架连接构件和车桥连接构件之间垫有橡胶垫板，如图2所示。
斜置板簧与车桥连接构件3的连接方式的另一实施方案为：斜置板簧末端加工为卷耳结构，并安装有橡胶衬套8，然后用螺栓将橡胶衬套8与车桥连接构件3连接。如图6所示，为斜置板簧与车桥连接构件3的结构示意图；图7为沿π平面(π平面为第三片斜置板簧2c的纵向对称中心面)的剖视图，斜置板簧卷耳处安装有橡胶衬套8，并通过螺栓与车桥连接构件连接。
本发明所提供的斜置板簧非独立悬架，为了增大悬架的承载能力，其中斜置板簧数量可以增加一片甚至多片，只需保证每片斜置板簧所确定的纵向对称中心面的交线彼此平行或重合；对于轴向载荷较小的轻型商用车，为了节省空间和成本，可以减少一片或对称减少车桥两侧各一片斜置板簧。
本发明相对于传统纵置多片板簧设计，其可以有效减小车辆在行驶过程中车轮定位参数的变化量，同时斜置板簧本质属于并联结构，保证了车辆的承载能力和可靠性，减小了轮胎的异常磨损，同时其承载中心距较大，提高整车抗侧倾能力，有利于整车操纵稳定性。较CN104175824A和CN103963590A中所涉及的半独立板簧悬架，本发明中两侧悬架同时与整体式车桥连接，不仅能够提高悬架整体刚度，改善车轮定位参数，而且能够大幅增加悬架系统的承载能力和可靠性；同时所述斜置板簧为单片板簧，能够降低加工、装配工艺难度，减少生产成本，且板簧两端均通过螺栓固定，避免了CN104175824A和CN103963590A中板簧与转向节的活动连接方式，能够确保悬架系统的可靠性。
总之，本发明采用并联斜置板簧的结构，并保留了传统非独立悬架的整体式车桥，即降低了车轮定位参数变化量，又确保了悬架的承载能力和可靠性。在现有技术条件下进行批量化生产不存在技术障碍，具有十分广阔的应用前景。
在本发明中，没有对悬架涉及到的其它部件如螺栓、轮毂单元、制动系统等部件展开论述，原因是这些部件没有涉及到结构的本质特征。可以根据不同车型具体的使用工况、各部件的具体尺寸等已知参数选择相关部件合适的种类和参数。