大型客车专用A型架式空气弹簧后悬挂.pdf

本发明涉及一种大型客车专用A型架式空气弹簧后悬挂，其包括A型架，A型架前端连接有联接总成，A型架后端两侧依次设有空气弹簧气囊总成和减震器，A型架上设有高度控制阀的柔性连接端头支座，A型架后端连接有横向稳定杆。本发明具有结构简单，重量轻，专用零件很少，通用件多，易制作，成本低，车桥定位准确可靠，不需调较等优点。

1.  一种大型客车专用A型架式空气弹簧后悬挂，其特征在于：其包括A型架，A型架前端连接有联接总成，A型架后端两侧依次设有空气弹簧气囊总成和减震器，A型架上设有高度控制阀的柔性连接端头支座，A型架后端连接有横向稳定杆。

2.  根据权利要求1所述的大型客车专用A型架式空气弹簧后悬挂，其特征在于：所述A型架包括A型架体，A型架体前端设有前连接板，后端连接有后横梁，A型架体的前端以及后端与后横梁连接处的上下部分别设有前覆板和后覆板，后横梁上平面上与车辆中心对称的布置有两个空气弹簧气囊的支承圆盘及加强肋，支承圆盘中心设有固定气囊活塞下座的螺孔，后横梁外侧一端垂直设有横向稳定杆下支座。

3.  根据权利要求2所述的大型客车专用A型架式空气弹簧后悬挂，其特征在于：所述A型架体由非标工字钢弯制而成，其材质为16Mn，其中，工字钢断面B＝100mm、h＝160mm、d＝14mm、t＝8mm。

4.  根据权利要求2所述的大型客车专用A型架式空气弹簧后悬挂，其特征在于：所述A型架的后横梁由型钢制成。

5.  根据权利要求1所述的大型客车专用A型架式空气弹簧后悬挂，其特征在于：所述联接总成包括由底架支座，底架支座和销轴联接座通过连接销轴和开槽螺母连接组成铰链副，且底架支座和销轴联接座的内锥孔的锥度是一致的，连接销轴外面包有对称的两个锥形橡胶衬套，连接销轴两端加装有垫圈。

6.  根据权利要求1所述的大型客车专用A型架式空气弹簧后悬挂，其特征在于：所述联接总成的前端铰链副的垂向方向角α和轴向摆角β值，正常工作状态均为0.5度，极限状态为-2.5至+4.4度。

7.  根据权利要求1所述的大型客车专用A型架式空气弹簧后悬挂，其特征在于：所述减震器通过螺纹销和紧固螺母固定在A型架的后横梁内侧，螺纹销上套有垫片和减震器橡胶衬套。

8.  根据权利要求1所述的大型客车专用A型架式空气弹簧后悬挂，其特征在于：所述横向稳定杆一端通过螺栓固定于A型架上的横向稳定杆下支座上，另一端通过螺栓连接有横向稳定杆底架支座。

9.  根据权利要求1所述的大型客车专用A型架式空气弹簧后悬挂，其特征在于：所述A型架上通过车桥上下压板、骑马螺栓锁紧螺母和骑马螺栓与驱动桥连接。

10.  根据权利要求1所述的大型客车专用A型架式空气弹簧后悬挂，其特征在于：所述A型架体沿中间由前后两段组成，两端之间通过螺栓与门式后桥的桥体固定连接，A型架体前端上部设有弧形凹槽。

大型客车专用A型架式空气弹簧后悬挂
技术领域
本发明涉及一种空气弹簧后悬挂，尤其是一种大型客车专用A型架式空气弹簧后悬挂。
背景技术
空气悬挂自上个世纪三十年代发明，四十年后开始在国外普及，首先得益于把真空子午线无内胎轮胎技术运用于空气囊上，自闭式气囊端口技术使空气囊的密封可靠性和使用寿命有了保证。
目前世界大型轮胎厂商均有空气囊系列产品，其次是高度控制阀等空气悬挂系统配套用的阀类，管路部件等技术的发展。上述空气悬挂的通用配套件已形成由世界少量著名跨国集团集中批量生产供应的局面，产量加大，售价降低。
空气悬挂的导向系统，北美和欧洲则不同，北美空气悬挂的发展道路，一是把空气悬挂作为独立商品总成，通用性强，适用于各种载重卡车和挂车。二是只适用于卡车式的槽形大梁车架，由于北美的大客车至今仍沿用卡车底盘扣车身的模式，所以也适用于北美大客车。欧洲大客车档次高，售价十分昂贵，均采用全承载刚性车身，因此必须配置柔性的独立悬挂，欧洲大客车开发的空气悬挂是专为满足其承载式大客车的需要，通用性不强。形成桁架式全承载车身配置其大客车专用空气悬挂的鲜明特点。专用空气悬挂是指悬挂的导向系统，上述气囊，高度阀等配套件仍是通用的。
上世纪九十年代国内引进了北美系统的空气悬挂。用于后轴承载能力为13吨的12M级大客车，国内均采用与重型卡车通用的四气囊C型支承臂和四连杆的导向系统。其存在问题，(1)结构复杂笨重，(2)价格昂贵，(3)安装操作繁琐，量产时将造成总装流程效率降低。这类导向系统在用于卡车式底盘时，其安装就包括；预装，六次调整，焊接定位调整垫圈，最后安装等步骤，引进国内后用在全承载大客车上，调整就更加繁琐费工。安装悬挂必须焊接，也无法适应漆后总装的全承载大客车的生产流程。(4)这类导向系统原是用于路况恶劣的重型卡车，其多轴车桥要求动容量大，当国内装在高档大客车时，车身有浮动小船自由晃动的感觉，影响乘坐舒适性。(5)易造成车桥定位不准，轮胎磨损不均。
欧洲大客车空气悬挂不是独立总成，国内是与整车一併引进的。尼奥普兰的A型架专用客车悬挂能避免上述存在问题，但是为其桁架式全承载车身配套的，难于推广普及。因此国内至今，空气悬挂仅用在少量高档大客车上，大量低端的，底盘扣车身的公路客车和公交车仍然使用钢板弹簧悬挂。
目前国内客车企业只是从北美跨国集团在国内代理商那里，购买全套空气悬挂零部件，按厂商提供的培训教材，把空气悬挂装在自己的客车上，造成我们长期没有形成独立自主开发大客车专用空气悬挂的能力。随着公交车档次的提高，为了提高大众的乘坐舒适性，必须开发适用的大客车专用空气悬挂，尤其是公交车的专用空气悬挂。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单，重量轻，专用零件很少，通用件多，易制作，成本低，车桥定位准确可靠，不需调较的大型客车专用A型架式空气弹簧后悬挂。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种大型客车专用A型架式空气弹簧后悬挂，其包括A型架，A型架前端连接有联接总成，A型架后端两侧依次设有空气弹簧气囊总成和减震器，A型架上设有高度控制阀的柔性连接端头支座，A型架后端连接有横向稳定杆。
所述A型架包括A型架体，A型架体前端设有前连接板，后端连接有后横梁，A型架体的前端以及后端与后横梁连接处的上下部分别设有前覆板和后覆板，后横梁上平面上与车辆中心对称的布置有两个空气弹簧气囊的支承圆盘及加强肋，支承圆盘中心设有固定气囊活塞下座的螺孔，后横梁外侧一端垂直设有横向稳定杆下支座。
所述A型架体由非标工字钢弯制而成，其材质为16Mn，其中，工字钢断面B＝100mm、h＝160mm、d＝14mm、t＝8mm。
所述A型架的后横梁由型钢制成。
所述联接总成包括由底架支座，底架支座和销轴联接座通过连接销轴和开槽螺母连接组成铰链副，且底架支座和销轴联接座的内锥孔的锥度是一致的，连接销轴外面包有对称的两个锥形橡胶衬套，连接销轴两端加装有垫圈。
所述联接总成的前端铰链副的垂向方向角α和轴向摆角β值，正常工作状态均为0.5度，极限状态为-2.5至+4.4度。
所述减震器通过螺纹销和紧固螺母固定在A型架的后横梁内侧，螺纹销上套有垫片和减震器橡胶衬套。
所述横向稳定杆一端通过螺栓固定于A型架上的横向稳定杆下支座上，另一端通过螺栓连接有横向稳定杆底架支座。
所述A型架上通过车桥上下压板、骑马螺栓锁紧螺母和骑马螺栓与驱动桥连接。
所述A型架体沿中间由前后两段组成，两端之间通过螺栓与门式后桥的桥体固定连接，A型架体前端上部设有弧形凹槽。
本发明提供一种大型客车专用的A型架式空气弹簧后悬挂。适用于大客车的驱动桥或支撑桥，车桥承载能力10-13吨，为10-12M级的二踏和低入口公交车或公路客车配套。本发明的A型架前后是持平的，联接总成采用横销，前置或后置发动机车型均可配套使用。
本发明大型客车的A型架式空气弹簧后悬挂是专门为中通自主开发的大型矩形管底架的大客车全承载车身配套，特别是为公交车配套。本发明A型架式空气弹簧后悬挂前端有联接总成，其底架支座焊接在大型矩形管底架的A型架支撑梁上，联接总成俯视中心线与车辆中心线重合。A型架中段有上下压板和骑马螺栓及其螺母与车桥原钢板弹簧座紧固，上下压板与A型架均有定位销。A型架中段左右中心间距，即车桥原后钢板弹簧中心距，上述与车桥连接的零部件与后钢板弹簧悬挂通用，车桥主传动器输入中心线与水平倾角则由空气悬挂布置确定。
当本发明用于低地板车型的门式后桥时，A型架中间被分成前后两段，分别以螺栓与门式桥桥体固定。
本发明A型架式空气弹簧后悬挂的后部为后横梁。横梁上平面与车辆中心对称的布置有两个空气弹簧气囊的支承圆盘及加强肋，支承圆盘中心有螺孔固定气囊活塞下座。两气囊上盖，则用螺栓加螺母(其内螺纹是气囊进气接头)固定在大型矩形管底架后气囊承载横梁下的气囊支承圆盘上。上述后气囊为可逆套筒式，其上盖及缓冲橡胶弹簧和下活塞，均是跨国著名生产集团的通用产品。横梁还装有配套的两支减震器，及高度控制阀的柔性连接端头支座，均为跨国生产集团通用产品；横梁右侧还焊有A型架空气悬挂的横向稳定杆支座，与底架上支座均以螺栓固定，其中，横向稳定杆也是外购通用件。
本发明的A型架由非标工字钢弯制，(样车试制是用型钢拼焊)。前端有连接板，用于焊装联接总成的A型架销轴联接座，后横梁由型钢制成，A型架前端和后端与后横梁联接处均加焊上下覆板，所述A型架联接总成，由底架支座和销轴联接座组成铰链副，二者内锥孔的锥度是一致的，连接销轴外面包有对称的两个锥形橡胶衬套，连接销轴两端加装垫圈，通过安装时拧紧销轴开槽螺母的静态预紧力，挤压橡胶衬套使之紧固连接，安装简便。
本发明A型架式空气弹簧后悬挂的最大特点是，只有两个空气弹簧气囊和两个减震器，是由A型架纵向尺寸布置的比例决定的，车桥载荷是按设计比例由A型架前端一个联接总成和后端两个空气囊分担。构成A字形的承载三点。巧妙地设计使本发明具有突出的技术优势，保持了空气弹簧的诸多原有优良性能，空气弹簧自振频率低，柔软舒适，再加上可变刚度特性，使其自振频率和整车高度，不会随车辆的载荷而变化。A型架导向机构的采用，极大地改善了车桥的约束条件，空气弹簧纵向及横向中心距大幅度增加，减少了乘客的纵向俯仰和横向左右摇摆，使本发明的乘坐舒适性，能达到轿车水平。同时能有效保护车辆各部机件，延长整车使用寿命。上述对结构的说明可见，本发明A型架式空气弹簧后悬挂；结构简单，重量轻，新开发的专用零件很少，通用件多，易制作，成本低，车桥定位准确可靠，不需调较。
本发明的有益效果是：(1)本发明大型客车专用的A型架式空气弹簧后悬挂，具有良好的乘坐舒适性，系统自振频率低1.08-1.12Hz，振幅小，后桥正常行驶垂直振幅24.8mm，悬挂自振频率及地板高度不随车辆载荷变化，空气弹簧中心间距大，纵向2095mm，横行1900mm，行驶平稳，晃动小。
(2)后桥约束条件好，定位精确可靠，不致产生车桥移位和轮胎磨损不均，安装简便不需调校。
(3)结构简单，自重轻，本发明后悬挂系统自重330Kg，比目前普遍使用的，四气囊C型支承臂，四连杆导向的空气弹簧后悬挂，自重轻60Kg。
(4)专用件少，通用件多，易制作，成本低，目前一套气囊和减震器的购入价为1500元，仅此一项本发明即可省3000元。
(5)使用正常基本可免维修，使用寿命长，一般为五年。
(6)易推广普及，公交企业买得起。
附图说明
图1为本发明A型架式空气弹簧后悬挂俯视图；
图2为本发明A型架式空气弹簧后悬挂构造图；
图3为本发明A型架式空气弹簧后悬挂设计原理图；
图4为本发明门式桥A型架构造图；
图5为本发明A型架构造图；
图6为图5中非标工字钢截面图；
图7为本发明A型架联接总成设计图；
图8为本发明A型架联接总成工作示意图；
其中1.A型架，2.联接总成，3.车桥紧固件，4.空气弹簧气囊总成，5.减震器，6.横向稳定杆，7.A型架体，8.开槽螺母，9.垫圈，10.橡胶衬套，11.底架支座，12.连接销轴，13.驱动后桥，14.横向稳定杆底架支座，15.螺栓，16.骑马螺栓锁紧螺母，17.车桥上压板，18.垫片，19.减震器橡胶衬套，20.紧固螺母，21.车桥下压板，22.骑马螺栓，23.前连接板，24.后横梁，25.前覆板，26.后覆板，27.支撑圆盘，28.横向稳定杆下支座，29.螺纹销，30.销轴联接座，31.弧形凹槽。
具体实施方式
下面结合附图以12米二踏公交车样车实例对本发明做进一步的详述。
如图1所示，A型架1通过车桥紧固件3与驱动后桥13连接，A型架1前端连接有联接总成2，A型架1后端两侧依次设有空气弹簧气囊总成4和减震器5，A型架1上设有高度控制阀的柔性连接端头支座，A型架1后端连接有横向稳定杆6。
如图2、图5所示，A型架1包括A型架体7，A型架体7前端设有前连接板23，后端连接有后横梁24，A型架体7的前端以及后端与后横梁24连接处的上下部分别设有前覆板25和后覆板26，后横梁24上平面上与车辆中心对称的布置有两个空气弹簧气囊的支承圆盘27及加强肋，支承圆盘27中心设有固定气囊活塞下座的螺孔，后横梁24外侧一端垂直设有横向稳定杆下支座28。
减震器5通过螺纹销29和紧固螺母20固定在A型架1的后横梁24内侧，螺纹销29上套有垫片18和减震器橡胶衬套19。
横向稳定杆6一端通过螺栓15固定于A型架1的横向稳定杆下支座28上，另一端通过螺栓15连接有横向稳定杆底架支座14。
车桥紧固件3包括通过骑马螺栓22和骑马螺栓锁紧螺母16连接的车桥上下压板17、21。
本发明A型架式空气弹簧后悬挂的最大特点是只有两个空气弹簧气囊总成4和两个减震器5，如图3所示，车桥载荷G，是车桥最大允许载荷13吨的二分之一，即6.5吨。由A型架前端一个联接总成2和A型架1后横梁24两侧的两个空气弹簧气囊总成4三点分担。联接总成2中心至后气囊中心距L＝2095mm，即空气弹簧纵向中心距。联接总成2中心至后桥中心距L1＝1300mm，显然后空气囊承载P2＝0.6205G，即P2＝4032KG，根据P2值选择承载能力为4.8吨的N662型可逆套筒式空气弹簧气囊，其7bar的最大外径为355mm，根据N662气囊所需阻尼力及阻尼系数，选择与之匹配的N50型减震器，组成后悬挂的弹性和阻尼单元。上述布置的显然结果是，车桥的动量SG是后气囊动量S2的0.6205倍。车桥动量减少将对车辆平顺性的改善非常有利。N662型气囊的高度范围是218-470mm，本发明选定的后气囊总行程为200mm，动行程向上与向下均是100mm，车辆正常行驶时气囊高度Ht在380-420mm之间震动。振幅为40mm，车桥垂直振幅则为24.8mm，车辆行驶将非常平稳。N662型气囊的自振频率在1.08-1.12HZ之间，即每分钟上下震动始终保持在60次左右。是人体感觉最舒适的范围。两个后气囊的横向中心距B＝1900mm，比尼奥普兰的A型架宽很多，本发明B值是最大的，对车辆横向稳定性的改善十分有利。
A型架前端的联接总成2承担后车桥垂直载荷P1和水平载荷Px，即车辆驱动力或制动力，Px最大值应是最大制动力Px＝7800Kg，联接总成2设计成一个铰链副，分担了垂直载荷P1，其与后气囊承载P2之和等于后桥载荷，因此本发明只需两个空气囊。如图7所示，联接总成2包括由底架支座11，底架支座11和销轴联接座30通过连接销轴12和开槽螺母8连接组成铰链副，且底架支座11和销轴联接座30的内锥孔的锥度是一致的，连接销轴12外面包有对称的两个锥形橡胶衬套10，连接销轴12两端加装有垫圈9。底架支座11和销轴联接座30均为ZG45材质的精铸件，橡胶衬套10材质为酊氰合成橡胶。
如图8A、图8B所示，本发明的另一重要特征是A型架联接总成2的铰链副的角位移极小。如上述L＝2095mm，气囊正常行驶振幅为+-20mm，最大行程为+-100mm，前端铰链副的垂向方向角α和轴向摆角β值。正常工作状态均为0.5度，极限状态也仅-2.5至+4.4度，这给铰链副的锥形橡胶衬套10创造了极优良的工作条件。能保证其可靠性和使用寿命。
如图5、图6所示，A型架体7由非标工字钢弯制而成，其材质为16Mn，其中，工字钢断面B＝100mm、h＝160mm、d＝14mm、t＝8mm。A型架1的后横梁24为160*100*6型钢，本发明A型架式空气弹簧后悬挂极大地改善了后桥的约束条件。如上述空气弹簧纵向及横形中心距大幅度增加。
如图2所示，A型架1与驱动后桥13的紧固是采用最可靠的，传统的，钢板弹簧悬挂的紧固设计，即以后桥上下压板17、21和骑马螺栓22紧固。后桥上下压板17、21与驱动后桥13及A型架1均有定位销。A型架结构简单，容易保证其制作精度，因此本发明后桥定位精确可靠，操作简便，无需调较。上述内容适用于通用的普通后桥，是为二踏和低入口公交车配套。
当本发明用于低地板车型的13吨级门式后桥时，如图4所示，A型架1结构则需作改变，其中间被分成前后两段，分别以螺栓与门式后桥的桥体固定，A型架1前端为避免与低地板车型的大型矩形管底架的后桥前横梁产生干涉，A型架1上部有局部弧形凹槽31，其余结构均与前述结构相同，不再赘述。
本发明在只有两个空气弹簧气囊和两个减震器，是由A型架纵向尺寸布置的比例决定的，如图3所示，车桥载荷是按设计比例由A型架前端一个联接总成和后端两个空气囊分担。构成A字形的承载三点。巧妙地设计使本发明具有突出的技术优势，保持了空气弹簧的诸多原有优良性能，空气弹簧自振频率低，柔软舒适，再加上可变刚度特性，使其自振频率和整车高度，不会随车辆的载荷而变化。A型架导向机构的采用，极大地改善了车桥的约束条件，空气弹簧纵向及横向中心距大幅度增加，减少了乘客的纵向俯仰和横向左右摇摆，使本发明的乘坐舒适性，能达到轿车水平。其垂直载荷由两只气囊承受，由于两气囊间距较大，可以使增加整车的行驶稳定性。