单轴橡胶悬架系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了单轴橡胶悬架系统，该悬架系统连接车轴和车架，其包括两组橡胶弹簧系统，所述两组橡胶弹簧系统对称设置在车轴和车架之间。本发明将橡胶弹簧系统用于车辆悬架，为车辆提供一种新的悬架系统，解决了其他悬架系统所存在的一些问题，具有很好的实用性和市场前景。
【专利说明】单轴橡胶悬架系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一般载货车辆以及挂车【技术领域】，具体涉及一种应用于一般载货车辆或挂车上的悬架系统。
【背景技术】
[0002]悬架系统是车辆的重要组成部分之一，其是汽车中弹性地连接车架与车轴的装置。它一般由弹性元件、导向机构、减震器等部件构成，主要任务是缓和由不平路面传给车架的冲击激励，衰减由于激励而引起的承载系统的振动响应，只有性能良好的悬架系统，才能保证汽车具有良好的行驶平顺性、操纵稳定性和安全可靠性。
[0003]由于载货车辆空载和满载时的轴荷相差甚远，为保持整车在不同载荷下具有相对稳定的悬架固有频率和良好的平顺性，这就要求悬架系统具有很好的非线性特性。而现在的载货车辆普遍采用板簧悬架，该结构的刚度是线性的，其固有频率随载荷变化而变化，如果通过增加副簧来实现悬架刚度的非线性，悬架的非簧载质量就会增加，使得振动加大，降低车辆平顺性。
[0004]近年来，油气悬架和空气悬架等非线性悬架系统在载货车辆中已逐渐得到应用。油气悬架是由油气弹簧和导向机构组成。油气弹簧具有变刚度的特性，能够使车辆获得较低的固有频率，以保证良好的行驶平顺性。此外，由于油气弹簧缸筒内有阻尼孔，有阻止振动的功能，所以可省去液压减震器。但油气弹簧制造成本高，且使用中需要一套专门的充气设备，并要按一定的操作规程定期进行充气，维护保养较麻烦。同时，在工作中因油缸轴线的偏斜和密封不良，油缸内表面容易刮伤。空气悬架的主弹性元件为空气弹簧，这种弹簧也具有可变刚度弹性特性，容易得到较低的固有频率，使车辆获得良好的行驶平顺性。但空气弹簧与橡胶弹簧相比，密封环节较多，容易漏气，维护保养困难、体积大，布置困难。同时上述的两种悬架系统还都存在制造成本高、运营成本高、对载荷变化适应性不强等缺陷。
[0005]另外，现在挂车和载货车辆的单轴悬架系统，不能产生很好地过滤地面的振动。尤其在车辆通过不平路面时，车辆受到的冲击和振动都很大，这将增加车轴的受力，减少其使用寿命；而轮胎也由于冲击载荷等，增加轮胎的磨损，极大的减少其使用寿命。另外，这种情况下路面对车辆的冲击也会增大，将会更多更大地增大车架和车辆底盘的受力，影响车辆底盘的使用寿命；同时，将增加所装载货物损坏的比率，增加用户的使用成本。
【发明内容】
[0006]本发明针对现在挂车和载货车辆的单轴悬架系统所存在的问题，其目的在于提供一种新型的单轴悬架系统，该系统采用橡胶弹簧作为弹性元件，与金属外罩等组成橡胶弹簧系统，实现非线性弹性悬架结构，能够使得车辆在使用过程中减少路面的冲击和振动，并且可以使悬架系统在车辆载荷不同时获得最合适的悬架刚度特性，从而提高车辆的稳定性、安全性，同时保护轮胎，减少轮胎磨损，保护车辆本身和所装载的货物。
[0007]为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案:
[0008]单轴橡胶悬架系统，所述悬架系统连接车轴和车架，其包括两组橡胶弹簧系统，所述两组橡胶弹簧系统对称设置在车轴和车架之间。
[0009]在一优选方案中，所述橡胶弹簧系统包括橡胶弹簧和金属外罩,所述金属外罩与橡胶弹簧间隙配合形成橡胶弹簧系统。
[0010]进一步的，所述橡胶弹簧和金属外罩都为圆柱形或圆锥形或其它形状罐子。
[0011]再进一步的，所述橡胶弹簧系统的顶部通过车架支架连接至车架，底部通过车轴支座连接至车轴。
[0012]在另一优选方案中，所述悬架系统还包括两组下推力杆机构，两组下推力杆机构对称设置在车轴和车架之间，并分别连接车轴和车架。
[0013]进一步的，所述每组下推力杆机构包括一下推力杆和车架吊架，所述下推力杆相对于车轴纵向设置车轴下方，其一端通过车轴支架与车轴底部相接；另一端通过车架吊架与车架相接。这样以便承受纵向力，保证车轴处于正确的既定的行驶姿态。
[0014]在又一优选方案中，所述悬架系统还包括一组上推力杆机构，所述上推力杆机构设置在车轴上方，其一端通过车轴塔架与相应的车轴相接，另一端通过车架支架与车架相接。
[0015]进一步，所述上推力杆机构包括两根上推力杆，所述两根上推力杆对称设置，两根上推力杆的一端通过同一车轴塔架与车轴的中部相接，两根上推力杆的另一端分别通过车架支架与车架相接，形成V形结构，使得两根上推力杆与相应车轴在纵向和横向都形成一定的角度，保证车辆最优化地承受各种横向力和纵向力，进一步保证车轴保持正确的既定的行驶姿态。
[0016]在又一优选方案中，所述悬架系统还包括两根减振器，所述两根减振器相对于车轴左右对称设置在车架两边，每根减振器的两端分别与车架和车轴相接。
[0017]由橡胶弹簧系统和车架支架，以及车轴支座组成的单轴橡胶悬架系统，采用橡胶弹簧作为弹性元件，与金属外罩等组成橡胶弹簧系统，实现非线性弹性悬架结构，能够使得车辆在使用过程中减少路面的冲击和振动，并且可以使悬架系统在车辆载荷不同时获得最合适的悬架刚度特性，从而提高车辆的稳定性、安全性，同时保护轮胎，减少轮胎磨损，保护车辆本身和所装载的货物。
[0018]本方案使得挂车和载货车辆的单轴悬架系统拥有非线性橡胶悬架特性，对使用工况和载荷适应性强，能够满足车辆空载、轻载舒适性以及安全性要求，以及满足重载、满载稳定性、安全性要求；该悬架还能够减轻各种路况下路面对车辆的冲击，提高车辆底盘的使用寿命；同时，保护所装载货物，减少货物损坏的比率，降低用户的使用成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]以下结合附图和【具体实施方式】来进一步说明本发明。
[0020]图1为本发明的主视图。
[0021]图2为本发明的俯视图。
[0022]图3为本发明的后视图。
[0023]图4为本发明中橡胶弹簧系统的结构示意图。
[0024]图5为本发明中橡胶弹簧系统和车架、车轴连接的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
[0026]本发明针对现在挂车和载货车辆中的单轴悬架系统，由橡胶弹簧系统和车架支架，以及车轴支座组成单轴橡胶悬架系统，采用橡胶弹簧作为弹性元件，与金属外罩等组成橡胶弹簧系统，实现非线性弹性悬架结构，满足车辆空载、轻载舒适性以及安全性要求，同时满足重载、满载稳定性、安全性要求。
[0027]据此，本发明的悬架系统如图1至图3所示，其主要包括两组橡胶弹簧系统100。这两组橡胶弹簧系统100对称设置在车轴500和车架600之间，具体位于车轴500两端靠近车轮700的位置，每组橡胶弹簧系统100的顶端通过车架支架101与车架600固定相接，而其底端通过车轴支座102与车轴500靠近车轮700的部位固定相接。通过橡胶弹簧的非线性弹性性能，构成非线性弹性悬架结构代替现有的线性刚度悬架结构，以此实现车辆空载、轻载舒适性要求，同时满足重载、满载稳定性要求，实现轻车舒适性和重车稳定性的优化组口 ο
[0028]参见图4，其所示为本方案中橡胶弹簧系统100的结构示意图。由图可知，该橡胶弹簧系统100包括橡胶弹簧103和金属外罩104。其中橡胶弹簧103整体为一实心橡胶圆柱体，该橡胶弹簧103的两端端面的中心位置分别设置有连接孔103a、103b。该连接孔103a、103b用于与金属外罩104连接，同时，通过连接孔103a、103b还能够进一步提高橡胶弹簧103的弹性和恢复性能，提高橡胶弹簧103的使用寿命和效果。
[0029]为了便于连接，根据需要可在连接孔103a、103b的内侧设置有相应连接螺纹。
[0030]由此形成的橡胶弹簧103，其两端受压可变形产生弹力，该弹力的产生非线性；并在两端压力消失时，立即恢复原状。
[0031]金属外罩104为分体式结构，用于从上下两端以及四周罩住橡胶弹簧103，对其内的橡胶弹簧103进行保护以及限位。该金属外罩104主要包括一上外罩104a以及底板104b ο
[0032]其中上外罩104a整体为横截面为U型的圆柱形，内侧顶部的中心位置设置有一连接限位柱104c,该连接限位柱104c与橡胶弹簧103中间的连接孔103a相配合，同时该连接限位柱104c为中空结构，该中空结构与与=车架支架101相配合，为了便于与车架支架101配合相接，中空结构的连接限位柱104c的中空内壁上设置有内螺纹。
[0033]由此，该上外罩104a通过其内侧的限位柱104c与橡胶弹簧103上的连接孔103a的螺接配合(根据需要也可以不采用螺接，上外罩104a通过其内侧的限位柱104c直接安插在橡胶弹簧103上的连接孔103a中)，使得上外罩104a整体罩设在橡胶弹簧103上，内侧顶部与橡胶弹簧103的顶部相接，侧壁与橡胶弹簧103的外侧壁之间具有一定的间隙105，即上外罩104a的侧壁与橡胶弹簧103的外侧壁之间采用间隙配合，通过该间隙105对橡胶弹簧103向四周变形的最大变形量进行限定。
[0034]同时上外罩104a的深度小于橡胶弹簧103的长度，且两者之间的高度差，为橡胶弹簧103可被压缩的最大量，其与橡胶弹簧103本身的形变能力以及橡胶弹簧103与上外罩104a之间的间隙105相对应。
[0035]底板104b整体为一金属圆板，其大小与上外罩104a的端口相配合,且底板104b与橡胶弹簧103相接处的端面的中心位置设置有一连接限位柱104d，该连接限位柱104d与橡胶弹簧103中间的连接孔103b相配合，具体为一螺纹杆。
[0036]该底板104b通过连接限位柱104d与橡胶弹簧103底端的连接孔103b螺接配合(根据需要也可以不采用螺接，底板104b通过其内侧的连接限位柱104d直接安插在橡胶弹簧103上的连接孔103b中)，使得底板104b与安置在上外罩104a中的橡胶弹簧103的底端相接，其伸出橡胶弹簧103外的环形沿边与上外罩104a的端口配合，橡胶弹簧103可被压缩的最大量进行限位。
[0037]参见图5，由此形成的橡胶弹簧系统100，通过车架支架101与车架600相连接，车架支架101的顶部通过螺栓601固定在车架600上，其底部与橡胶弹簧系统100中上外罩104a配合相接。
[0038]同时，橡胶弹簧系统100通过车轴支架102与车轴相连接，该车轴支架102的一端采用焊接方式固定在车轴500上，另一端与橡胶弹簧系统100中的底板104b相接。
[0039]橡胶弹簧系统100在工作时，橡胶弹簧103首先受力变形，橡胶弹簧103的变形量随着载荷的增加而增加，当橡胶弹簧103变形量充满橡胶弹簧103与金属外罩104之间的间隙105后，橡胶弹簧103与金属外罩104的侧壁开始接触，产生新的受力变形关系。这种变形关系，产生非线性的弹性变形，也就是悬架弹性与载荷的变化关系是非线性的，载荷小时，弹性小，而载荷大时，弹性相应增大，使轻载时车辆行驶中所受路面冲击和振动尽量减少，而重载时获得更好的稳定性。
[0040]同时在橡胶弹簧系统100的整个工作过程中，金属外罩104中的上外罩104a和底板104b分别通过其上的连接限位柱限位的作用，有效阻止上外罩104a和底板104b与橡胶弹簧103之间发生相对滑动，使得金属外罩104与橡胶弹簧103之间始终保持固定，有效保证橡胶弹簧系统100的稳固性。
[0041]在上述方案的基础上，本系统还在上述的单轴悬架系统中增设两根减振器400，如图所示，这两根减振器400对称分布在车架600左右两边，其每根减振器400的两端分别通过螺栓与车轴和车架连接，使得减振器400与车架600垂直，并平行于橡胶弹簧系统100。由此设置的两根减振器400本身具有阻尼减振特性。当车辆过坑或过坎，车轴上下跳动时，减振器将起到阻尼减振效果减轻路面振动等对车辆和货物的影响，保护车辆和货物，提高车辆舒适性。
[0042]为了使整个单轴橡胶悬架系统能够更完美地实现功能，在上述基本元件的基础上，本方案还在单轴悬架系统中增设承受车轴所受纵向力和横向力的推力杆机构，该推力杆机构设置在车轴和车架之间。
[0043]该推力杆机构主要由设置由一组上推力杆机构300和两组下推力杆机构200相配合组成，保证所述功能优点的充分实现。
[0044]参见图1，两组下推力杆机构200对称设置在车轴和车架之间，并分别连接车轴500和车架600。
[0045]其中，每组下推力杆机构200包括一下推力杆201、车架吊架202以及车轴支架203，下推力杆201相对于车轴500纵向设置车轴下方，其一端通过车轴支架203与车轴底部相接，具体的连接位置与车轴上的橡胶弹簧系统100相对；另一端通过车架吊架202与车架600相接。通过车架吊架202和车轴支架203和配合，使得下推力杆201水平位于车轴500下方，平行于车架，并与车轴垂直。
[0046]由此形成的下推力杆承受车轴所受的纵向力，当车辆从静止起步或制动时，地面驱动力或制动阻力将通过车轮传递到车轴，再通过车轴支架传到纵向水平布置的下推力杆组，然后传递到车架吊架，在纵向水平布置的下推力杆结构尺寸限制和受力支承的共同保证下，以保证车轴的正确位置，保证车辆的正确行驶。下推力杆机构也将承受不同工况和道路状况下，车辆行驶当中产生的各种纵向力。保证车轴处于正确的既定的行驶姿态。
[0047]参见图2和图3，为了与下推力杆机构200配合，上推力杆机构300整体水平设置在车轴上方与车架之间，其两端分别与车轴500和车架600相接。
[0048]该上推力杆机构300主要包括两根上推力杆303、304、一车轴塔架301以及两车架支架302。
[0049]两根上推力杆303、304水平对称设置，两根上推力杆的一端通过同一车轴塔架301与车轴的中部相接，同时两根上推力杆的另一端分别通过车架支架301与车架相接，连接采用橡胶衬套结构与螺栓固定方式进行，由此形成对称的V形结构，使得两根上推力杆与相应车轴在纵向和横向都形成一定的角度，这样以便能够同时承受横向力和纵向力，不论是车辆起步或制动时，还是车辆行驶当中出现的横向力和纵向力，上推力杆组都可承受，进一步保证车轴保持正确的既定的行驶姿态。
[0050]当车辆启动或制动时，由于惯性，车辆重心将向后或向前惯性运动，惯性力将从车架通过上、下推力杆传动到车轴，这时上、下推力杆将起作用，承受向后或向前的惯性力，保证车辆的正确行使姿态。而当车辆转弯时，作用在车辆重心的惯性力将由于惯性向外拉扯车辆，这时上推力杆将承受从车架传递过来的惯性力，以保证车辆正确的既定的行驶姿态，保证车辆正确的通过弯道。
[0051]为进一步优化上推力杆机构300连接结构，车轴上的上推力杆组采用对称设置，其结构尺寸根据实际车辆应用情况和空间布置情况进行计算，精确设定的布置角度和边长，以实现最优化的受力效果，保证车辆拥有最优化的受力状态、保证车轴运动轨迹、提高抗侧倾能力。
[0052]根据上述技术方案得到的本系统使得挂车和载货车辆在运行时，减轻各种路况下路面对车辆的冲击，提高车辆底盘的使用寿命；减少轮胎的磨损，增加其使用寿命。同时，保护所装载货物，减少货物损坏的比率，降低用户的使用成本。
[0053]本悬架系统更具有降低用户运营成本、对使用工况和载荷适应性强的特点。
[0054]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.单轴橡胶悬架系统，所述悬架系统连接车轴和车架，其特征在于，所述悬架系统包括两组橡胶弹簧系统，所述两组橡胶弹簧系统对称设置在车轴和车架之间。
2.根据权利要求1所述的单轴橡胶悬架系统，其特征在于，所述橡胶弹簧系统包括橡胶弹簧和金属外罩，所述金属外罩与橡胶弹簧间隙配合形成橡胶弹簧系统。
3.根据权利要求2所述的单轴橡胶悬架系统，其特征在于，所述橡胶弹簧和金属外罩都为圆柱形或圆锥形或其它形状罐子。
4.根据权利要求2所述的单轴橡胶悬架系统，其特征在于，所述橡胶弹簧系统的顶部通过车架支架连接至车架，底部通过车轴支座连接至车轴。
5.根据权利要求1所述的单轴橡胶悬架系统，其特征在于，所述悬架系统还包括两组下推力杆机构，两组下推力杆机构对称设置在车轴和车架之间，并分别连接车轴和车架。
6.根据权利要求5所述的单轴橡胶悬架系统，其特征在于，所述每组下推力杆机构包括一下推力杆和车架吊架，所述下推力杆相对于车轴纵向设置车轴下方，其一端通过车轴支架与车轴底部相接；另一端通过车架吊架与车架相接。
7.根据权利要求1所述的单轴橡胶悬架系统，其特征在于，所述悬架系统还包括一组上推力杆机构，所述上推力杆机构设置在车轴上方，其一端通过车轴塔架与相应的车轴相接，另一端通过车架支架与车架相接。
8.根据权利要求7所述的单轴橡胶悬架系统，其特征在于，所述上推力杆机构包括两根上推力杆，所述两根上推力杆对称设置，两根上推力杆的一端通过同一车轴塔架与车轴的中部相接，两根上推力杆的另一端分别通过车架支架与车架相接，形成V形结构，使得两根上推力杆与相应车轴在纵向和横向都形成一定的角度。
9.根据权利要求1所述的单轴橡胶悬架系统，其特征在于，所述悬架系统还包括两根减振器，所述两根减振器相对于车轴左右对称设置在车架两边，每根减振器的两端分别与车架和车轴相接。
【文档编号】B60G11/22GK104309430SQ201410505046
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2014年9月26日
【发明者】梁海坚, 李杉 申请人:上海途通汽车配件有限公司