专利名称：具有j型弹簧元件的双板车辆悬架的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及用于车辆的悬架系统，更具体地，涉及一种使用双板悬架的板 悬架结构，该双板悬架具有安置在其间在基本上为“ J”或“L”型的弹簧支撑元件上的主弹 簧变形减少元件。
背景技术：
板簧系统已经用于轮式车辆的悬架多年。用于车辆的板簧悬架系统的中心元件被 称为“半椭圆形”弹簧，该“半椭圆形”弹簧构造成具有基本上为矩形横截面的、弧形长度的 弹簧钢。用于联接于车辆的轮轴的结构设置在弧的中心处。用于将弹簧附接于车辆本体的 联接件孔设置在端部处。对于重型车辆，板簧彼此堆叠以形成具有不同长度的弹簧层。板 簧仍使用在重型商用车辆和火车车厢中。在极重型车辆的情况中，板簧提供使载荷分散在 车辆底盘的更大区域上的优点。另一方面，螺旋弹簧将使载荷转移到单个点上。众所周知的霍奇凯斯式传动装置(该名字起源于法国汽车公司霍奇凯斯)使用实 心轮轴，该实心轮轴在其端部处联接于相应半椭圆形板簧的中心。这种形式的传动结构存 在一些问题。首先，该传动系统以较高的簧下质量为特征。此外，实心轮轴的使用造成联接 的左/右车轮的运动。在大转弯和快速加速期间，该已知的系统遭受竖直挠曲和卷起。解决与霍奇凯斯系统相关的问题的一种现有的努力是在实心轮轴的每个端部处 使用平行的板簧结构。该已知的结构提供减少的能量跳动形式的、增加的轮轴控制。该已 知结构的其它优点包括侧倾不足转向、自动载荷平衡以及车辆净重，并且不需要改变框架 以从霍奇凯斯系统转换。然而，已知的平行板簧结构使用实心轮轴，因此不提供独立悬架的 优势。另外，该已知的结构受高簧下质量的缺点困扰。迪里恩横管车辆悬架结构是已知形式的半独立悬架并且构成对霍奇凯斯式传动 装置的改进。在这种类型的悬架中，在轮毂和差速器处使用万向节，并且附加地设置有实心 管梁，该实心管梁使相对的车轮保持平行。迪里恩横管不直接连接于底盘并且不意于弯曲。与霍奇凯斯式传动装置相比，迪里恩悬架的益处包括簧下重量的减小。这通过将 差速器联接于底盘来实现。另外，在悬架卸载期间，外倾角不变化。因为两个车轮的外倾角 设定为零度，所以提高了来自宽轮胎的牵引力，并且与独立悬架相比，减少了在高能量操作 下的车轮跳动。然而，迪里恩横管增加了簧下重量。因此，本发明的目的是提供一种车辆悬架结构，该车辆悬架结构在使用板簧技术 的同时提供独立悬架的优势。本发明的另一个目的是提供一种车辆悬架结构，该车辆悬架结构使用板簧技术并 且仍提供减小的簧下质量用于减小的惯性效应并提供改进的车辆操纵响应。
本发明的另一个目的是提供一种车辆悬架结构，该车辆悬架结构使用板簧技术并 且提供减小的悬架惯性。本发明的另一个目的是提供一种车辆悬架结构，该车辆悬架结构使用板簧技术并 且提供减小的噪音、振动以及粗糙度(NVH)。本发明的另一个目的是提供一种车辆悬架结构，该车辆悬架结构使用板簧技术并 且提供减小的侧向车轮抖动。本发明的又一个目的是提供一种车辆悬架结构，该车辆悬架结构使用板簧技术并 且在轮轴托架处提供减小的侧视卷起。本发明的又一个目的是提供一种车辆悬架结构，该车辆悬架结构使用板簧技术并 且提供减小的前后运动。本发明的又一个目的是提供一种车辆悬架结构，该车辆悬架结构使用板簧技术并 且在不对称的车轮行进期间提供半独立悬架效果。本发明的又一个目的是提供一种车辆悬架结构，该车辆悬架结构与螺旋弹簧元件 相结合使用板簧技术。
发明内容
由本发明实现前述的和其它的目的，本发明提供了一种用于车辆的车辆悬架结 构，所述车辆的类型是具有底盘轨道和纵向轮轴，所述纵向轮轴布置成基本上正交于所述 底盘轨道。根据本发明的第一设备方面，设置主板簧，所述主板簧具有平面图纵向构造、用 于在第一枢转联接件处枢转地联接于所述车辆的所述底盘的第一端、用于在第二枢转联接 件处联接于所述车辆的所述底盘的第二端以及布置在所述第一端与所述第二端中间的联 接件部分。此外，设置辅板簧，所述辅板簧具有平面图纵向构造、用于在枢转联接件处枢转 地联接于所述车辆的所述底盘的第一端以及用于联接于所述纵向轮轴的第二端。有利地设 置挠曲限制元件，所述挠曲限制元件联接于所述主板簧和所述辅板簧中的可选择的一个， 用于控制所述主板簧与所述辅板簧之间的距离。辅板簧的平面图纵向构造布置成相对于底 盘轨道具有预定的角位移，在本发明的一些实施方式中，该纵向构造可以基本上与底盘规 定平行。在本发明的该方面的一个实施方式中，任选地设置主弹性元件，该主弹性元件说 明性地为具有预定弹性特性的弹簧的形式。在一个实施方式中，任选的主弹性元件是弹簧， 该弹簧具有用于在主联接件处联接于所述车辆的所述底盘的第一部分以及用于联接于所 述纵向轮轴的第二部分，所述辅板簧的所述第二端部和所述主弹簧每个都在所述纵向轮轴 的相应纵向区域处与所述纵向轮轴的相应部分互相连接。在本发明的一个实施方式中，主 弹簧是空气辅助式弹性元件。在其它的实施方式中，主弹簧是螺旋弹簧。在本发明的一个实施方式中，挠曲限制元件是J型弹簧元件。然而，应当理解，挠 曲限制元件可以是其它的构造，例如L型弹簧元件、C型弹簧元件、柱状或I型弹簧元件、闭 合的或0型弹簧元件、U型弹簧元件或任何其它的合适的构造。在该公开中，术语“J型弹 簧元件”应当视为包括所有这样的可替代的实施方式和其等同替代。 在一些实施方式中，辅板簧的平面图纵向构造布置成相对于车辆的底盘轨道具有 一个角度，辅板簧的第二端布置成沿着纵向轮轴相对于其相应部分轴向偏移的相应部分互相连接，所述其相应部分与空气辅助式主弹簧接合。根据本发明的另一个设备方面，设置一种用于车辆的车辆悬架结构，所述车辆的 类型是具有底盘轨道和纵向轮轴，所述纵向轮轴布置成基本上正交于所述底盘轨道。主弹 性元件具有可确定的弹性特性，所述主弹性元件具有用于联接于所述车辆的所述底盘的第 一部分和用于联接于所述纵向轮轴的第二部分。所述辅板簧具有平面图纵向构造、用于在 辅枢转联接件处枢转地联接于所述车辆的所述底盘的第一端以及用于联接于所述纵向轮 轴的第二端。此外，设置挠曲限制元件，所述挠曲限制元件联接于所述辅板簧用于限制钢板 簧的挠曲的程度。在本发明的实施方式中，其中，主弹性元件是空气压力辅助式主弹簧，这种气垫具 有响应于空气压力的弹性特性、用于在主联接件处联接于车辆底盘的第一部分以及用于联 接于纵向轮轴的第二部分。在其它的实施方式中，主弹性元件是螺旋弹簧。在本发明的该另一个设备方面的一个实施方式中，还设置有枢转联接结构，所述 枢转联接结构安置在所述辅板簧的所述第二部分与所述纵向轮轴中间。在本发明的另一个实施方式中，还设置有主板簧，所述主板簧具有平面图纵向构 造，第一部分是用于在第一枢转联接件处枢转地联接于所述车辆的所述底盘的第一端，并 且还设置有相对于第一端的另一端，该另一端用于在第二枢转联接件处联接于所述车辆的 所述底盘。用于联接于纵向轮轴的第二部分布置在主板簧的所述第一端与所述第二端中 间。所述主板簧布置成与所述挠曲限制元件互相连接。在非常有利的本发明的实施方式中，枢转联接结构安置在所述辅板簧的所述第二 部分与所述纵向轮轴中间。在另一个实施方式中，辅板簧布置成相对于主板簧成一个角度。在一些实施方式 中，第一主枢转联接件和第二枢转联接件布置成基本上是共面的。根据本发明的另一个设备方面，设置一种用于车辆的悬架结构，该悬架结构具有 板簧元件和挠曲限制元件，该钢板簧元件具有基本上纵向的构造，该挠曲限制元件联接于 板簧元件。在一些实施方式中，还设置有用于与板簧结合构成双板悬架结构的另一个板簧元 件，所述另一个板簧元件布置成使得所述挠曲限制元件位于所述板簧元件与所述另一个板 簧元件中间。在非常有利的实施方式中，挠曲限制元件包括联接于板簧元件中的一个的J型弹 簧元件。在一些实施方式中，还设置有弹性接触元件，所述弹性接触元件附接于所述J型弹 簧元件，用于与另一个板簧元件相互连接。根据本发明的方法方面，设置一种用于控制车辆的驾驶特性的方法，所述车辆的 类型设置具有第一板元件和第二板元件的双板悬架。所述方法包括限制所述第一板元件与 所述第二板元件之间的距离的步骤。以这种方式，避免可能由于制动或加速引起的、将说明 性地减小第一板元件和第二板元件之间的距离的板簧元件之一的过度挠曲。在本发明的该方法方面的一个实施方式中，限制所述第一板元件与所述第二板元 件之间的所述距离的所述步骤包括在所述第一板元件与所述第二板元件之间插设挠曲限 制元件的步骤。在一些实施方式中，所述挠曲限制元件是联接于所述第一板元件和所述第 二板元件中的一个的J型弹簧元件。
在本发明的该方法方面的其它的实施方式中，还提供有与所述第一板元件和所述 第二板元件相结合设置主弹性元件的步骤。
结合附图来阅读下面的详细描述便于理解本发明，其中图1是特定的说明性的本发明的实施方式的立体图；图2是根据本发明的原理构造的转动接头悬架结构和J型弹簧元件的简化的侧视 示意图；图3是附接有J型弹簧元件的半钢板簧的简化的侧视图；图4是包括螺旋弹簧的、第一级的根据本发明的原理构造的悬架系统的简化的侧 视示意图；图5是包括以气垫为形式的空气压力敏感弹性元件的、第一级的根据本发明的原 理构造的悬架系统的简化的侧视示意图；图6 (a)和6(b)是简化的示意图，该简化的示意图示出了在没有J型弹簧元件的 情况下由钢板簧的卷起(图6(a))产生的压力，以及在使用J型弹簧元件时(图6(b))实 现的有利效果。
具体实施例方式图1是本发明的特定说明性实施方式的立体图。如该图所示，车辆悬架系统IM 具有总体标示为底盘110的底盘。底盘具有一对基本上平行的底盘轨道11 和112b，底盘 轨道11 和11 通过横撑杆116和118联接于彼此。差速传动结构120固定地联接于底盘并且将传动轴122的转动运动在半轴12 和12 处转换成基本上正交的转动运动。每个半轴都具有一对相关联的万向节(没有具 体地标示)，该一对相关联的万向节结构成相对于差速传动结构位于近端和远端。因此，半 轴尤其是通过近端万向节的操作来允许横轴运动，该半轴中的每一个都具有相关的纵向轴 线(未示出)。半轴12 和12 示出为在它们的远端端部处联接于相应的板簧130a和130b。 例如，参照板簧130a，在本发明的该特定说明性实施方式中，该板簧在其前端处枢转地联接 于托架13加。在其后端处，板簧130a枢转地联接于连接件13如。如该图所示，附加地设置 有半板簧136a，在本发明的该特定说明性实施方式中，该半板簧136a也在其前端处联接于 托架13加。在其后端处，半板簧136a联接于半轴12 的远端端部。在本发明的该特定说 明性实施方式中，半板簧136a示出为接合支点133a。在本发明的该实施方式中，J型弹簧元件160附接于半板簧136a。在本发明的该 特定说明性实施方式中，J型弹簧元件160通过两个紧固件(未在该视图中具体地标示) 联接于半板簧136a。将在下面更详细地描述J型弹簧元件160、附加的与其相关的结构 的元件——例如安置在J型弹簧元件和板簧130a之间的弹性支点元件(未在该视图中示 出)——以及其对半板簧136a和板簧130a的特性的运动学的和其它的影响。在本发明的 实践中，另一个J型弹簧元件安装在半板簧136b上。然而，为了视图的清楚起见，半板簧 136b上的另一个J型弹簧元件不在该视图中示出。
在该视图中，附加地示出横梁140，横梁140通过减震件142联接于横撑杆116并 且通过另一个减震件144联接于横撑杆118。横梁140在其上安装有枢转构件150，连接 元件152和154附接于枢转构件150。连接元件经由托架(未具体地标示)附接于横撑杆 118。应当理解本文中描述的本发明的J型弹簧元件160就其应用而言不限于图1中表 示的具体的悬架结构。本领域一般技术人员根据本文中的教导将能够创造出J型弹簧元件 的其他实施方式，其如需要地将容纳在其它的车辆悬架结构内。这种额外的实施方式可以 包括例如更接近于L型弹簧元件(如图6(b)的示意图所示)、C型弹簧元件(未示出)、柱 状或I型弹簧元件(未示出)、闭合的或0型弹簧元件(未示出)、U型弹簧元件(未示出) 等的J型弹簧元件。然而，为了描述本文中提出的本发明，术语“J型弹簧元件”应当视为包 括所有这样的可替代的实施方式和其等同替代。图2是根据本发明的原理构造的转动接头悬架结构的简化的侧视平面示意 图，并且进一步具有J型弹簧元件160。与先前已经讨论的结构元件具有类似对应关系的结 构元件在该视图中类似地标示。参照图2，可以看到设置了板簧130a，如先前描述的，在本 发明的该特定说明性实施方式中，板簧130a在其前端和后端处被枢转地联接。附加地设置 有半板簧210，在本发明的该特定说明性实施方式中，该半板簧210也在其相对于在联接构 件214处的枢转安装件位于远端的端部处枢转地联接在枢转安装件212处。联接构件本身 联接于轮轴215。图2还示出了枢转连接安装结构220，其中，板簧130a牢固地夹在夹紧构件222和 2 之间。夹紧构件2 联接于枢转接头226，该枢转接头2 本身与联接件214接合。该 结构允许进一步的运动，从而降低了在枢转接头结构和板簧元件上的系统内部负载。根据本发明，设置有J型弹簧元件160，J型弹簧元件160借助于紧固件162联接 于半板簧210。J型弹簧元件具有支点元件164，支点元件162在本发明的特定说明性实施 方式中由弹性材料形成。如将在下面描述的，支点元件164与板簧130a互相连接以实现车 辆悬架的整体弹簧特性的有利变化。图3是附接有J型弹簧元件的半板簧的简化平面侧视图。先前已经讨论的结构元 件被类似地标示。如该视图所示，J型弹簧元件160借助于紧固件162联接于半板簧210。 J型弹簧元件在其上安装有例如由弹性材料形成的支点元件164。J型弹簧元件160在其每 个端部具有终端部168，终端部168便于以传统的方式将J型弹簧元件160枢转联接于底盘 (未在该视图中示出)和轮轴(未在该视图中示出)。图4是根据本发明原理构造的悬架系统的简化侧视示意图，其具有由螺旋弹簧形 成的第一级。先前已经讨论的结构元件被类似地标示。螺旋弹簧455与第一级的板簧457 相结合提供竖直载荷支撑。第二级的下部板460用于附加的控制。在本发明的该特定说明 性实施方式中，如在本侧视图中看到的，轮轴411的中心沿着与弯曲箭头462—致的路径行 进。根据本发明，J型弹簧元件160示出为借助于紧固件(未在该视图中具体地标出)联 接于下部板460。如先前所述，在本发明的其它的实施方式中，J型弹簧元件联接于第一级 的板簧457，没有示出这样的其它实施方式。图5是具有由气垫45 形式的空气压力响应弹性元件形成的第一级的、根据本发 明原理构造的悬架系统的简化侧视示意图。先前已经讨论的结构元件被类似地标示。气垫455a与第一级的板簧457相结合提供竖直载荷支撑。如以上关于图4所述，第二级的下部 板460用于附加的控制。如在本侧视图中看到的，轮轴411的中心沿着与弯曲箭头462 — 致的路径行进。根据本发明，J型弹簧元件160示出为借助于紧固件(未在该视图中具体 地标出)联接于下部板460。图6 (a)和6(b)是简化的示意图，示出了在没有J型弹簧元件的情况下由板簧的 卷起(图6 (a))产生的压力，以及在使用J型弹簧元件时(图6 (b))实现的有利效果。这些 示意图表示施加在安装于克莱斯勒重型卡车(3500系列)上的本发明实施方式中的应力的 计算机模型。如图6(a)所示，没有设置J型弹簧元件，并且产生的主板簧的卷起导致所施 加的应力超过1700Mpa。由该卷起应力产生的转动位移为大约18. 43°，这转化为大约34. 5 牛顿米/度的刚度参数。图6(b)示出了在使用J型弹簧元件(基本上成形为L型弹簧元件)时施加于板 簧元件的根据计算机模型的应力。如所示，主弹簧经历从小于700Mpa到大约660. 85Mpa范 围的应力。因此，J型弹簧元件的施用显著地减小了应力。此外，应当注意由该卷起应力产 生的转动位移为大约4. 40°，这转化为大约152牛顿米/度的刚度参数。这相当于在簧下 质量没有显著增大的情况下刚度增大4. 41倍。虽然已经以特定的实施方式和应用为形式描述了本发明，但是在不超出范围或不 背离本文中描述的本发明的主旨的情况下，本领域一般技术人员可以根据该教导创造其他 实施方式。因此，应当理解该公开中的视图和描述被提供以便于理解本发明并且不应当解 释为限制其范围。
权利要求
1.一种用于车辆的车辆悬架结构，所述车辆的类型是具有底盘轨道和纵向轮轴，所述 纵向轮轴布置成基本上正交于所述底盘轨道，所述车辆悬架结构包括主板簧，所述主板簧具有平面图纵向构造、用于在第一枢转联接件处枢转地联接于所 述车辆的所述底盘的第一端、用于在第二枢转联接件处联接于所述车辆的所述底盘的第二 端以及布置在所述第一端与所述第二端中间的联接件部分；辅板簧，所述辅板簧具有平面图纵向构造、用于在枢转联接件处枢转地联接于所述车 辆的所述底盘的第一端以及用于联接于所述纵向轮轴的第二端；以及挠曲限制元件，所述挠曲限制元件联接于所述主板簧和所述辅板簧中的可选择的一 个，用于控制所述主板簧与所述辅板簧之间的距离。
2.如权利要求1所述的车辆悬架结构，其中，还设置有主弹簧，所述主弹簧具有预定的 弹性特性、用于在主联接件处联接于所述车辆的所述底盘的第一部分以及用于联接于所述 纵向轮轴的第二部分，所述辅板簧的所述第二端部和所述主弹簧每个都在所述纵向轮轴的 相应纵向区域处与所述纵向轮轴的相应部分互相连接。
3.如权利要求2所述的车辆悬架结构，其中，所述主弹簧是空气辅助式弹性元件。
4.如权利要求2所述的车辆悬架结构，其中，所述主弹簧是螺旋弹簧。
5.如权利要求1所述的车辆悬架结构，其中，所述挠曲限制元件包括J型弹簧元件。
6.如权利要求1所述的车辆悬架结构，其中，所述辅板簧的所述平面图纵向构造布置 成基本上与所述车辆的所述底盘轨道平行。
7.一种用于车辆的车辆悬架结构，所述车辆的类型是具有底盘轨道和纵向轮轴，所述 纵向轮轴布置成基本上正交于所述底盘轨道，所述车辆悬架结构包括主弹性元件，所述主弹性元件具有可确定的弹性特性，所述主弹性元件具有用于联接 于所述车辆的所述底盘的第一部分和用于联接于所述纵向轮轴的第二部分；辅板簧，所述辅板簧具有平面图纵向构造、用于在辅枢转联接件处枢转地联接于所述 车辆的所述底盘的第一端以及用于联接于所述纵向轮轴的第二端；以及挠曲限制元件，所述挠曲限制元件联接于所述辅板簧用于限制钢板簧的挠曲的程度。
8.如权利要求7所述的车辆悬架结构，其中，还设置有枢转联接结构，所述枢转联接结 构安置在所述辅板簧的所述第二部分与所述纵向轮轴中间。
9.如权利要求7所述的车辆悬架结构，其中，还设置有主板簧，所述主板簧具有平面图 纵向构造、用于在第一枢转联接件处枢转地联接于所述车辆的所述底盘的第一端、用于在 第二枢转联接件处联接于所述车辆的所述底盘的第二端以及布置在所述第一端与所述第 二端中间的联接件部分，所述主板簧布置成与所述挠曲限制元件互相连接。
10.如权利要求9所述的车辆悬架结构，其中，所述辅板簧布置成相对于所述主板簧基 本上平行。
11.如权利要求7所述的车辆悬架结构，其中，所述主弹性元件是螺旋弹簧。
12.如权利要求7所述的车辆悬架结构，其中，所述主弹性元件是空气压力响应弹性元件。
13.一种用于车辆的悬架结构，所述悬架结构包括板簧元件，所述板簧元件具有基本上纵向的构造；以及联接于所述板簧元件的挠曲限制元件。
14.如权利要求13所述的悬架结构，其中，还设置有用于构成双板悬架结构的另一个 板簧元件，所述另一个板簧元件以具有相对于所述板簧元件的确定关系的方式安置，由此， 所述挠曲限制元件位于所述板簧元件与所述另一个板簧元件中间。
15.如权利要求13所述的悬架结构，其中，所述挠曲限制元件包括J型弹簧元件。
16.如权利要求15所述的悬架结构，其中，还设置有弹性接触元件，所述弹性接触元件 附接于所述J型弹簧元件。
17.一种用于控制车辆的驾驶特性的方法，所述车辆包括具有第一板元件和第二板元 件的双板悬架，所述方法包括限制所述第一板元件与所述第二板元件之间的距离的步骤。
18.如权利要求17所述的方法，其中，限制所述第一板元件与所述第二板元件之间的 距离的所述步骤包括在所述第一板元件与所述第二板元件之间插设挠曲限制元件的步骤。
19.如权利要求18所述的方法，其中，所述挠曲限制元件是联接于所述第一板元件和 所述第二板元件中的一个的J型弹簧元件。
20.如权利要求17所述的方法，其中，还提供有与所述第一板元件和所述第二板元件 相结合设置主弹性元件的步骤。
全文摘要
一种用于车辆的车辆悬架结构，该类型的车辆具有底盘轨道和纵向轮轴，该纵向轮轴结构成基本上正交于底盘轨道，该车辆悬架结构具有含有预定的弹性特性的主弹簧、用于在主联接件处联接于车辆的底盘的第一部分以及用于联接于纵向轮轴的第二部分。主钢板簧具有用于在第一枢转联接件处枢转地联接于车辆的底盘的第一端部、用于在第二枢转联接件处联接于车辆的底盘的第二端部以及结构在第一端部和第二端部中间的轮轴联接器部分。辅钢板簧具有用于在枢转联接件处枢转地联接于车辆的底盘的第一端部以及用于联接于轮轴的第二端部。挠曲限制元件联接于主钢板簧和辅钢板簧中的可选择的一个用于控制主钢板簧和辅钢板簧之间的距离。挠曲限制元件构造成J型弹簧元件。
文档编号B60G11/04GK102149551SQ200980124816
公开日2011年8月10日 申请日期2009年5月4日 优先权日2008年5月2日
发明者詹姆斯·安德鲁·尤里加 申请人:罗斯尼公司