一種複合式空氣彈簧懸架裝置的製作方法
2023-05-31 10:00:16
本發明屬於車輛懸架裝置技術領域，具體涉及一種複合式空氣彈簧懸架裝置。
背景技術：
現有的複合式空氣彈簧懸架裝置，部分裝置僅採用全鋼板彈簧作為導向機構，在鋼板彈簧基礎上集成空氣彈簧；優點是鋼板彈簧作為導向、彈簧元件，成本底，能充分利用鋼板彈簧作用，在較大載荷作用下，充分發揮空氣彈簧作用；缺點是承受載荷變化較大，鋼板彈簧因可靠性要求，剛度不易太低，在較小載荷作用下，複合懸架剛度不能做到較低水平，此狀態舒適性較差，不合適乘用車使用。部分裝置採用縱向推力杆、橫向推力杆及1/2鋼板彈簧作為懸架的導向機構，1/2鋼板彈簧置於後軸上端，空氣彈簧置於後軸後端，安裝在1/2鋼板彈簧後端位置，此裝置因配有左右縱向推力杆等成本較高，1/2鋼板彈簧折彎時應力易集中，1/2鋼板彈簧豎直方向佔用空間大，空氣彈簧與後軸軸線間距較大，空氣彈簧與1/2鋼板彈簧複合時空氣彈簧變剛度貢獻率低。
技術實現要素：
為了解決上述存在的技術問題，本發明設計了一種複合式空氣彈簧懸架裝置。
為了解決上述存在的技術問題，本發明採用了以下方案：
一種複合式空氣彈簧懸架裝置，包括車架總成和後軸總成，其特徵在於：還包括用於控制車輪合理運動的導向機構和用於緩衝地面對車身衝擊的緩衝減震機構。
進一步，所述導向機構包括1/2鋼板彈簧和橫向撐杆；1/2鋼板彈簧縱向設置，1/2鋼板彈簧的一端通過相對應的鋼板彈簧固定支架固定在相對應的車架總成縱梁上，1/2鋼板彈簧的另一端穿過相對應的空氣彈簧支座和後軸總成之間的間隙並由U型螺栓夾緊在空氣彈簧支座上；橫向撐杆橫向的置於後軸總成後側，橫向撐杆一端與車架總成右側的空氣彈簧支架連接，橫向撐杆另一端與車架總成左側的橫向撐杆安裝座連接；空氣彈簧支座有兩個，分別設置在後軸總成外端端部的下方。
進一步，橫向撐杆相對水平面有一傾角。
進一步，橫向撐杆為二力杆，包括杆部，杆部兩端分別設置有連接銷軸以與橫向撐杆安裝座、相對應的空氣彈簧支架緊固連接，連接銷軸與杆部之間設置有硫化橡膠圈。
進一步，硫化橡膠圈是開有十字孔的套管狀結構，杆部的端部插入硫化橡膠圈套管內，連接銷軸垂直於杆部插入硫化橡膠圈另一孔內。
進一步，緩衝減震機構包括設置在空氣彈簧支座上的空氣彈簧和後減震器總成；後減震器總成上端與車架總成相對應縱梁內側的減震器上安裝銷配合，後減震器總成下端與相對應側空氣彈簧支座上的減震器下安裝銷配合。
進一步，後減震器總成與車身連接端置於後軸總成前方，空氣彈簧支座位於後軸總成後方。
進一步，緩衝減震機構還包括高度控制閥裝置和氣路以調整空氣彈簧的充氣量、壓力及姿態 ；空氣彈簧的氣體由儲氣筒內的高壓氣體，通過乾燥器，再由氣管通到高度控制閥裝置送到空氣彈簧內。
進一步，高度控制閥裝置有兩個，分別安裝在車架總成左右兩側的縱梁上的高度控制閥安裝支架上，高度控制閥總成的調節拉杆與左右空氣彈簧支座上的控制閥支架連接，調節拉杆通過過渡機構帶動高度閥調整杆轉動以調整高壓氣體進出空氣彈簧從而改變空氣彈簧的高度。
進一步，車架總成包括左右兩縱梁和前後兩橫梁，左右兩縱梁上分別設置有鋼板彈簧固定支架、減震器上安裝銷和高度控制閥安裝支架；橫向撐杆安裝座焊接在後部的橫梁上。
進一步，1/2鋼板彈簧包括第一片鋼板和第二片鋼板，第一片鋼板採用全卷耳，卷耳內包橡膠襯套，橡膠襯套與鋼板彈簧固定支架的吊耳配合，第二片鋼板採用全卷或半卷耳結構，第一片鋼板與第二片鋼板由中心螺栓緊固，中心螺栓兼定位作用。
進一步，空氣彈簧支座與後軸的貼合面上設置有空氣彈簧安裝孔和U型螺栓安裝孔，空氣彈簧支座上與空氣彈簧接觸處增加墊片；控制閥支架和減震器下安裝銷設置在空氣彈簧支座上。
該複合式空氣彈簧懸架裝置具有以下有益效果：
（1）本發明提供了一種便捷、變剛度、可調整整車姿態的懸架裝置，低成本解決鋼板彈簧非獨立懸架因可靠耐久性能要求，鋼板彈簧懸架剛度偏高，在低載荷行駛中舒適性較差問題，同時避免複合式空氣彈簧懸架1/2鋼板彈簧在空氣彈簧端拆彎處應力易集中問題，簡化導向機構，提高複合彈簧剛度中空氣彈簧剛度所佔的比率，滿足整車在不同載荷工況下舒適性要求，同時滿足整車通過性、操控穩定性目標。
（2）本發明採用的空氣彈簧與1/2鋼板彈簧複合式彈性元件，空氣彈簧靠近後軸中心線，提供垂向剛度在複合剛度中所佔的比例高，充分發揮空氣彈簧變剛度的特性，即當載荷較小狀態下，彈簧元件提供的複合剛度低，當載荷較大狀態或輪胎在衝擊載荷作用下，彈簧元件提供的複合剛度高或瞬時複合剛度增加，促使車輛在不同載荷、不同路面行駛時，車輛的振動頻率合適，同時採用緩衝塊限制後軸在極限工況下與車架碰撞。減震器總成採用後軸前部布置，控制減震器的伸縮量提高舒適、可靠性。
（3）本發明採用機械式的空氣彈簧的充氣、放氣延時控制系統，達成經濟的製造成本。在不同載荷狀態下，空氣彈簧的高度在較小幅度下變動，提高車輛通過性。
附圖說明
圖1：本發明複合式空氣彈簧懸架裝置的結構示意圖；
圖2：本發明中車架總成的局部示意圖；
圖3：本發明中1/2鋼板彈簧結構示意圖；
圖4：本發明中空氣彈簧支座的結構示意圖；
圖5：本發明中高度控制閥裝置的結構示意圖；
圖6：本發明中橫向撐杆的結構示意圖。
附圖標記說明：
1—車架總成；11—縱梁；12—橫梁；13—鋼板彈簧固定支架；14—橫向撐杆安裝座；15—減震器上安裝銷； 16—高度控制閥安裝支架；2—1/2鋼板彈簧；21—第一片鋼板；22—第二片鋼板；23—橡膠襯套；24—中心螺栓； 3—空氣彈簧支座；31—控制閥支架；32—墊片；33—與後軸的貼合面；34—減震器下安裝銷；4—空氣彈簧；5—高度控制閥裝置；51—調節拉杆；52—過渡機構；53—高度閥調整杆；54—進氣閥門；55—閥體；56—放氣閥門；6—氣管；7—橫向撐杆；71—連接銷軸；72—杆部；73—硫化橡膠圈； 8—後軸總成；9—後減震器總成；10—U型螺栓。
具體實施方式
下面結合附圖，對本發明做進一步說明：
圖1至圖6示出了一種複合式空氣彈簧懸架裝置，包括車架總成1、1/2鋼板彈簧2、空氣彈簧支座3、空氣彈簧4、高度控制閥裝置5、橫向撐杆7、後軸總成8和後減震器總成9。如圖1所示，後軸總成8設置在車架總成1上。空氣彈簧支座3有兩個，分別設置在後軸總成8外端端部的下方。1/2鋼板彈簧2通過相對應的U型螺栓10、空氣彈簧支座3固定在後軸總成8兩側。1/2鋼板彈簧2的一端通過相對應的鋼板彈簧固定支架13固定在車架總成1上，該固定點與輪心位置的相對關係及與輪胎跳動中的相對關係，確保車輛在加速制動過程中，車身平穩。1/2鋼板彈簧2的另一端穿過相對應空氣彈簧支座3和後軸總成8之間的間隙並由U型螺栓10夾緊在空氣彈簧支座3上，1/2鋼板彈簧2與後軸總成8的配合端略超出U型螺栓10外側，超出長度是U型螺栓10寬度的一半。空氣彈簧4置於空氣彈簧支座3上，用螺栓將空氣彈簧4與空氣彈簧支座3緊固，空氣彈簧4在充氣狀態下與後軸總成8管軸間隙較小，形成後橋模塊。後減震器總成9上端與車架總成1相對應縱梁內側的減震器上安裝銷15配合，下端與相對應側空氣彈簧支座3上的減震器下安裝銷34配合，後減震器總成9與車身連接端置於後軸總成8前方，達到衰減震動的同時佔用較小空間。橫向撐杆7橫向的置於後軸總成8後側，橫向撐杆7一端與右側的空氣彈簧支架3連接，橫向撐杆7另一端與車架總成1左側的橫向撐杆安裝座14連接。空氣彈簧4的氣體由儲氣筒內的高壓氣體，通過乾燥器，再由氣管6通到高度控制閥裝置5送到空氣彈簧4內。兩個高度控制閥裝置5分別安裝在車架總成1左右兩側的縱梁11上的高度控制閥安裝支架16上，高度控制閥總成5的調節拉杆51與左右空氣彈簧支座3上的控制閥支架31連接，調節拉杆51通過過渡機構52繞高度閥調整杆53轉動。後軸總成8跳動過程中，調節拉杆51帶動高度閥調整杆53轉動，達到調整高壓氣體進出空氣彈簧4的作用。
如圖2所示，車架總成1包括左右兩縱梁11和前後兩橫梁12。左右兩縱梁11上分別設置有鋼板彈簧固定支架13、減震器上安裝銷15和高度控制閥安裝支架16。橫向撐杆安裝座14焊接在後部的橫梁12上。鋼板彈簧固定支架13，採用加強筋、周邊焊接等工藝提高總成強度；減震器上安裝銷15貫穿相對應的縱梁11，橫向撐杆安裝座14焊接在橫梁12上，並對局部進行了強化處理。此結構滿足車輛在各種工況下對車架強度、剛度、模態等要求。
如圖3所示，是1/2鋼板彈簧2的結構示意圖。1/2鋼板彈簧2與車架總成1配合處，第一片鋼板21採用全卷耳，卷耳內包橡膠襯套23，橡膠襯套23與鋼板彈簧固定支架13的吊耳配合，第二片鋼板22採用全卷或半卷耳結構，第一片鋼板21與第二片鋼板22由中心螺栓24緊固，中心螺栓24兼定位作用。根據載荷分布，1/2鋼板彈簧2輔助的導向機構可以適當增加，設定合理的彈簧片厚，滿足導向及舒適性要求。
如圖4所示，是空氣彈簧支座3的結構示意圖。空氣彈簧支座3上設置有空氣彈簧4安裝孔，U型螺栓10安裝孔和控制閥支架31，與空氣彈簧接觸處增加墊片32，進行局部強化。以與後軸貼合面33、鋼板彈簧中心螺栓24作為主定位，U型螺栓10為輔助定位，確定空氣彈簧支座3與後軸總成8的相對位置。
如圖5所示，高度控制閥裝置5的結構示意圖，包括進氣閥門54、閥體55和放氣閥門56。工作時，通過氣管6與氣源、空氣彈簧4貫通，是控制空氣彈簧4充氣量、內部氣體壓力的機構。當載荷減小，空氣彈簧4內的氣體將氣囊頂起，固定高度控制閥裝置5的高度控制閥安裝支架16與空氣彈簧支架3的間距增加，與空氣彈簧支架3連接的調節拉杆51向下拉動控制閥中的高度閥調整杆53，致使控制閥放氣閥門56打開，空氣彈簧4內部氣體外洩，空氣彈簧4高度降低、剛度降低。當載荷增加，空氣彈簧4受壓，固定高度控制閥裝置5的高度控制閥安裝支架16與空氣彈簧支架3的間距減小，與空氣彈簧支架3連接的調節拉杆51向上推動控制閥中的高度閥調整杆53，致使控制閥內進氣閥門54打開，高壓氣體通過進氣管給空氣彈簧4進行充氣，因空氣彈簧4內部氣量增加、氣壓增加，空氣彈簧4高度、剛度相應增加。
如圖6所示，是橫向撐杆7的結構示意圖，橫向撐杆7為二力杆，包括連接銷軸71、杆部72和硫化橡膠圈73。杆部72兩端分別設置有連接銷軸71以與橫向撐杆安裝座14、空氣彈簧支架3緊固連接，連接銷軸71與杆部72之間設置有硫化橡膠圈73，消除後軸跳過程中可能出現的異響現象，同時滿足橫向延遲運動效果。硫化橡膠圈73是開有十字孔的套管狀結構，杆部72的端部插入硫化橡膠圈73套管內，連接銷軸71垂直於杆部72插入硫化橡膠圈73另一孔內。橫向撐杆7與水平面成一定夾角，達到輪胎跳動過程中輪胎與車架間距變化較小，同時達到合格的側傾中心高度，達到轉彎中車身與水平面夾角小，在車輛轉彎等側傾運動中，得到合適的側向角度和橫向穩定性。
本發明根據後軸位置在車架總成上選擇合適的1/2鋼板彈簧前支點位置，即通過焊接或鉚接1/2鋼板彈簧固定支架13，鋼板彈簧固定支架13上1/2鋼板彈簧安裝孔與後軸在車輛行駛方向、高度方向的距離，左右兩側安裝孔間距，達成合適的1/2鋼板彈簧前支點位置，此位置保障懸架合理的縱傾中心，抑制整車在加速、制動過程中可能出現的前俯後仰。轉向時防止軸轉心發生。
本發明採用的空氣彈簧與1/2鋼板彈簧複合式彈性元件，空氣彈簧靠近後軸中心線，提供垂向剛度在複合剛度中所佔的比例高，充分發揮空氣彈簧變剛度的特性，即當載荷較小狀態下，彈簧元件提供的複合剛度低，當載荷較大狀態或輪胎在衝擊載荷作用下，彈簧元件提供的複合剛度高或瞬時複合剛度增加，促使車輛在不同載荷、不同路面行駛時，車輛的振動頻率合適，同時採用緩衝塊限制後軸在極限工況下與車架碰撞。減震器總成採用後軸前部布置，控制減震器的伸縮量提高舒適、可靠性。
本發明採用機械式的空氣彈簧的充氣、放氣延時控制系統，達成經濟的製造成本。在不同載荷狀態下，空氣彈簧的高度在較小幅度下變動，提高車輛通過性。
上面結合附圖對本發明進行了示例性的描述，顯然本發明的實現並不受上述方式的限制，只要採用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用於其它場合的，均在本發明的保護範圍內。