一种钢板弹簧悬架系统及轻型卡车的制作方法

1.本发明涉及轻型卡车弹簧悬架技术领域，尤其涉及一种钢板弹簧悬架系统及轻型卡车。


背景技术：

2.目前轻型卡车领域板簧片一般为变截面钢板弹簧、等截面钢板弹簧、或两种组合；后悬架由于空满载载重变化大，为了保证空满载的偏频满足行驶平顺性，保护货物要求，板簧总成的刚度一般为二级刚度钢板弹簧，二级板簧主副板簧常用结构有副板簧下置为渐变钢板弹簧和副板簧上置为普通主副板簧结构；其中以副板簧上置二级簧设计难度低、承载性能优、安全可靠等优点而广泛应用，同时为了满足轻卡轻量化总重要求，副板簧多采用2-3片少片簧抛物线板簧结构；但二级主副板簧结构由于沿用传统片与片叠加结构，尤其是多片簧面面接触，面间石墨钙基润滑脂基本在首保前就消耗殆尽，润滑有效周期短，小振幅振动动静比大，造成轻卡常见的低频共振问题，影响平顺性，不能起到较好的保护货物的作用；现有技术中采用主副板簧3+2或2+2结构，根据实验数据可知，满载少片主副板簧结构刚度动静比在2左右，依然不能彻底解决低频共振的问题；采用主副板簧1+1的结构同样可以解决该问题，但1+1结构如果采用弹簧钢板簧片必须开发高应力弹簧钢，该种钢材产量小造价高，如果采用纤维增强型复合材料板簧，同比钢板弹簧结构，造价提升3-4倍，成本太高。
3.为了解决现有技术的不足，研发一种钢板弹簧悬架系统及轻型卡车是急需解决的问题。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种钢板弹簧悬架系统及轻型卡车，能够减少钢板弹簧悬架系统的动静比，解决低频共振的问题，保证卡车的平顺性，保护货物。
5.本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种钢板弹簧悬架系统，包括一片主板簧，所述主板簧上方设置有至少三片副板簧，所述副板簧的长度从下往上依次递减，相邻所述副板簧之间及最下方的所述副板簧与所述主板簧之间均设置有垫块，多个所述副板簧均互不接触，最下方的所述副板簧与所述主板簧不接触，所述板簧垫块位于所述副板簧和所述主板簧的中部，所述副板簧、所述板簧垫块与所述主板簧连接；还包括多个副板簧支架，所述副板簧支架位于每片所述副板簧两端的上方，仅当所述副板簧满载变形时，所述副板簧端部与对应的所述副板簧支架接触。能够避免主副板簧之间及副板簧之间的接触，减少接触点和叠加受力，大幅度降低板簧空、满载动静比，保证了空、满载平顺性，保护货物要求，解决低频共振问题。
6.进一步的，所述副板簧支架包括底板，所述底板上垂直设置有悬臂，所述底板对应设置在每片所述副板簧的两端，所述悬臂位于对应所述副板簧的端部上方，位于所述副板簧同一端的多个所述底板为一体成型结构，当所述副板簧满载变形时，所述悬臂与所述副
板簧的对应端接触。当副板簧满载时，能够更有效地避免主副板簧之间、副板簧之间叠加受力。
7.进一步的，所述副板簧的两端均设置有垫片，所述垫片采用自润滑材料，当所述副板簧满载变形时，所述垫片与对应的所述悬臂接触。能够实现与悬臂接触自润滑，减少摩擦，有利于减少动静比，减少噪音。
8.进一步的，当所述主板簧在空载状态时，位于最下方的所述副板簧的端部距离对应的所述悬臂的距离l为10mm。能够避免副板簧在非满载状态下与悬臂接触，还能够避免主板簧以满载状态工作延长其使用寿命。
9.进一步的，所述主板簧为开口向上的抛物线结构，所述主板簧的厚度从其中部向其两端递减，所述主板簧的前端设置有前卷耳，所述主板簧的后端设置有后卷耳。能够增强其强度防止断裂。
10.进一步的，当所述主板簧处于平直状态时，所述主板簧与水平方向的夹角a》5
°
。能够提高整车抗纵倾能力。
11.进一步的，所述副板簧为开口向上的抛物线结构，所述副板簧的自由弧高h从下到上依次递减，相邻两个所述副板簧的自由弧高h的差值不超过10mm，多个所述副板簧的片端厚度相同。能够避免主板簧受力过大接近或超过其屈服极限延长使用寿命，还能保证受力后各个副板簧按照从下往上的次序依次发生弹性变形。
12.进一步的，所述主板簧与多个所述副板簧的满载弧高h1均相同，10mm≤h1≤15mm。能够避免主板簧和副板簧在使用周期内出现反弓问题。
13.本发明还提供了一种轻型卡车，包括车架和车轴，还包括上述的钢板弹簧悬架系统，所述车架上安装有前支架和后支架，所述前卷耳与所述前支架通过前板簧销铰接，所述后卷耳通过后板簧销与吊耳的一端铰接，所述吊耳的另一端与所述后支架铰接，所述副板簧支架固定在所述车架上，所述车轴固定安装在所述钢板弹簧悬架系统的下方中部。
14.进一步的，所述前板簧销和所述后板簧销的一端均设置有润滑油入口，所述前板簧销和所述后板簧销的外表面均设置有螺旋油槽，润滑油能够从所述润滑油入口进入所述螺旋油槽。能够减少孔销配合产生的摩擦，降低摩擦带来噪音，同时有利于降低摩擦系数，降低板簧空、满载动静比，有利于解决低频共振。
15.从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：本方案提供了一种钢板弹簧悬架系统，通过将多片副板簧设置在主板簧上部、垫块、副板簧支架和垫片能够减少板簧之间的接触，减少摩擦和叠加受力，减少钢板弹簧悬架系统的动静比，解决低频共振的问题，提高平顺性，保护货物；通过将副板簧的弧高和长度依次递减能够使副板簧从下往上依次发生弹性变形且防止主板簧满载工作；通过润滑油入口及螺旋油槽能够实现润滑降低摩擦力降低噪音；通过将主板簧的平直状态下与水平角度夹角倾角设置成5
°
以上能够提升整车抗纵倾能力。
附图说明
16.图1为本发明具体实施方式的结构示意图。
17.图2为本发明具体实施方式中的主板簧、板簧垫块及副板簧的装配示意图。
18.图3为本发明具体实施方式中的垫片的结构示意图。
19.图4为本发明具体实施方式中的板簧垫块的结构示意图。
20.图5为本发明具体实施方式中的副板簧支架的结构示意图。
21.图6为本发明具体实施方式主板簧在平直状态的结构示意图。
22.图中，1、前支架，2、前板簧销，3、主板簧，4、板簧压板，5、骑马螺栓，6、支撑垫块，7、车轴，8、螺母，9、垫片，10、副板簧支架，11、吊耳，12、后板簧销，13、后支架，14、车架，15、板簧垫块，16、悬臂，17、底板，18、卡扣，19、卡边，20、副板簧，21、中心螺孔，22、中心螺栓，23、前卷耳，24、后卷耳。
具体实施方式
23.为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。
24.为更好的解释本方案，对专用名词作出解释：自由弧高：指板簧制造完成未受外力时的弧高；拓扑优化设计：指一种优化设计手段，旨在获得一种既保证工件强度等使用指标又使质量达到最小的工件结构；满载及空载：指车辆达到满载或者空载状态。
25.如图1和图2所示，本发明提供了一种钢板弹簧悬架系统，包括主板簧3、副板簧20、副板簧支架10、前支架1、后支架13和吊耳11；主板簧3设置有一片，材质为60si2mn，主板簧3为开口向上的抛物线结构，主板簧3的前端设置有前卷耳23，主板簧3的后端设置有后卷耳24，主板簧3的厚度从其中部分别向其两端递减，根据前、后卷耳的制动和驱动受力情况确定端部厚度，同时保证变截面处过度平滑，避免应力集中，当主板簧3被压平处于平直状态时，主板簧3两端与水平方向的夹角a》5
°
，这有利于整车不足转向特性，同时会使约束反力汇交点靠近中性面，后悬架倾角和反力分量均比前悬架大，纵倾中心靠近力矩中心，纵倾角刚度接近最大值，提高整车抗纵倾能力；副板簧20设置至少3片，副板簧20片数由各片副板簧和主板簧3满载及反弓极限限位时的应力决定，同时还考虑钢板弹簧悬架系统的重量和成本，在本具体实施方式中，副板簧20设置有3片，材质为50crv，副板簧20均为开口向上的抛物线结构，副板簧20的自由弧高h从下到上依次递减，相邻两个副板簧20的自由弧高h的差值不超过10mm，能够保证副板簧20从下到上依次与副板簧支架10逐级接触，同时副板簧20弧高的设定还遵循三个原则：
①
相邻各片满载弧高h的差值不应过大，过大会导致主板簧满载参与度增加，满载应力难以保证，
②
相邻各片弧高差值不应过小，过小会因为板簧热处理成型工艺带来的弧高偏差而起不到逐级接触的设计效果，
③
相邻各片弧高差要依据板簧应用场景确定，多片副板簧20的片端厚度相同，副板簧20各片长度从下到上依次递减，其长度的设定遵循两个原则：
①
通过长度调整使满载状态副板簧20应力小于其屈服强度，
②
各片长度要保证运动状态时各副板簧20无片间接触，且在满载工作状态下，副板簧20各片与副板簧支架10稳定接触，副板簧20端部上方还设置有垫片9，垫片9采用自润滑材质，能够减少与副板簧支架10接触时的摩擦力；主板簧3的满载弧高h1与多片副板簧20的满载弧高h1均相同，10mm≤h1≤15mm，该取值范围能够避免使用周期内出现板簧满载反弓问题；副板簧
支架10设置在每个副板簧20端部的上方，且只有副板簧20满载变形时才会产生接触，能够避免各副板簧20之间的叠加受力；板簧垫块15设置在多个副板簧20之间和副板簧20及主板簧3之间，位于各板簧的中部，能够防止各板簧相互接触，避免板簧摩擦，板簧垫块15设置有中心螺孔21；副板簧20及主板簧3中部设置有定位孔，多个定位孔及中心螺孔21同轴设置，中心螺栓22依次穿过定位孔和中心螺孔21，将副板簧20、板簧垫块15及主板簧3连接在一起。
26.如图3所示，垫片9可以采用以下具体结构：垫片9下方设置有卡扣18，卡扣18内部中空且两侧设置卡边19，便于嵌入副板簧20端部的安装孔内，当垫片9安装到位后，卡扣18弹性变形恢复，卡边19卡在副板簧20下表面，防止垫片9在副板簧20运动过程中脱开，垫片9采用纤维增强pa66材料，实现接触润滑效果，可延长保养周期，有利于减少与副板簧支架10的摩擦系数，减少钢板弹簧悬架系统动静比。
27.如图4所示，板簧垫块15可以采用以下具体结构：板簧垫块15为采用拓扑优化设计而获得内部镂空结构，有利于减重，中心螺孔21位于中部，板簧垫块15采用qt450-10材料，其高度设计满足：钢板弹簧悬架系统跳动过程中各板簧无接触及保证副板簧支架在车架上的孔位合理，避免车架局部应力集中。
28.如图5所示，副板簧支架10可以采用以下具体结构：副板簧支架10包括底板17，底板17上垂直设置悬臂16，底板17位于每片副板簧20两端上方，仅当副板簧20满载变形时，悬臂16与对应的副板簧支架10接触，为增强强度，在副板簧20同一端设置的底板17设置成为铸造一体成型结构，副板簧支架10采用铸造工艺，材料选取zq310-570或qt450-10材料，在本具体实施方式中选用zq310-570材质；为了保证主板簧3的满载应力不高于600mpa，主板簧3在空载情况下，悬臂16与最下方的副板簧20端部的距离l为10mm，l较大会导致主板簧空载刚度过大，不满足空载偏频设定输入，l过小会导致副板簧20频繁碰撞悬臂16，影响平顺性，不利于保护货物。
29.本发明还提供了一种轻型卡车，包括车架14、车轴7及上述的钢板弹簧悬架系统，钢板弹簧悬架系统设置有两个，对称布置在车架左右两侧；前支架1、后支架13和副板簧支架10均铆接在车架14对应位置，前卷耳23与前支架1通过前板簧销2铰接，后卷耳24通过后板簧销12与吊耳11铰接，吊耳11与后支架13连接，能够使主板簧3后端释放主板簧3弧高变化带来的弦长伸缩量，前板簧销2和后板簧销12的一端均设置有润滑油入口，前板簧销2和后板簧销12的外表面均设置有螺旋油槽，润滑油能够从润滑油入口进入螺旋油槽，减少孔销配合产生的摩擦，降低摩擦带来噪声异响；钢板弹簧悬架系统上端设置有板簧压板4，车轴7的下端设置有支撑垫块6，钢板弹簧悬架系统通过骑马螺栓5、板簧压板4、支撑垫块6和螺母8安装在车轴7两端，支撑垫块6采用qt450-10材料，采用拓扑优化设计而获得内部镂空结构，能够有利于减重，支撑垫块6的厚度要保证后悬架在空满载状态与前悬架高度匹配，使整车姿态角合理，避免出现后悬架比前悬架高度低的情况发生。
30.本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“上”、“下”、“外侧”、“内侧”等（如果存在）是用于区别位置上的相对关系，而不必给予定性。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
31.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。