一种空气悬架用横向推力杆设计方法与流程

1.本发明涉及汽车空气悬架技术领域，特别是涉及一种空气悬架用推力杆设计方法。


背景技术：

2.空气悬架是利用充进密闭气囊内的压缩空气作为承载和减震元件，并且在车桥和车架之间设置高度传感器，感知车辆高度的变化并输出信号，作为电磁阀的控制信号对气囊进行充放气，实现对车辆高度调整。由于空气悬架具有空满载偏频较低、空满载悬架高度不变、悬架高度可调等优势，因此空气悬架在商用车上的应用越来越广泛。
3.如图1所示，典型的空气悬架结构包括导向支架2、钢板弹簧3、车桥4、承载气囊5和横向推力杆6；车桥4的两端分别通过u型螺栓固定连接在位于车架1下端两侧的钢板弹簧3的中部。设车架1的长度方向为x向、车架1的宽度方向为y向、车架1设有导向支架2的一端为前端、车架1设有承载气囊5的一端为后端；钢板弹簧3的前端通过导向支架2与车架1的下端连接，钢板弹簧3的后端通过承载气囊5与车架1的下端连接；横向推力杆6的左端连接在车架1的左侧，横向推力杆6的右端连接在车桥4的上端。
4.车辆行驶过程中，横向推力杆6的右端会随车桥4上下摆动，因此，横向推力杆6的左端通过第一转轴61转动连接在车架2上，第一转轴61的轴线平行于x向布置。根据对称半椭圆钢板弹簧的圆弧变形原理，车辆行驶过程中，钢板弹簧3与车桥4的连接点的运动轨迹为处于xz平面内的圆弧线；由于车桥4与钢板弹簧3为刚性连接，因此横向推力杆6的右端的运动轨迹也为圆弧线。
5.由于横向推力杆6的第二端的运动轨迹为圆弧线，在横向推力杆6的右端沿圆弧形运动轨迹上下摆动的同时，横向推力杆6会产生扭转。如图2所示，为避免横向推力杆6因扭转角度过大而失效，多在第一转轴61的外侧包覆橡胶套62，从而提高横向推力杆6的抗扭性；然而，第一转轴61的轴线平行于x向布置，横向推力杆6扭转时，第一转轴61向橡胶套62两侧的摆动角度大小不一致，导致橡胶套62在摆动角度偏大的一侧受压过度，以致橡胶套62容易在横向推力杆6扭转角度偏大的一侧失效。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是：横向推力杆向橡胶套两侧的扭转角度不一致，导致橡胶套在扭转角度偏大的一侧受压过度。
7.为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种空气悬架用横向推力杆设计方法，横向推力杆的左端通过第一转轴转动连接在车架的左侧，所述横向推力杆的右端转动连接在车桥的上端，所述车桥的下端固定连接在钢板弹簧的中部，空气悬架用横向推力杆设计方法，包括以下步骤：
8.步骤s1、确定横向推力杆的右端在xz平面内所形成的弧形运动轨迹；
9.步骤s2、在所述弧形运动轨迹的中点处作所述弧形运动轨迹的切线；将所述切线
沿y向投影至所述车架的左侧面上，形成安装定位线；
10.步骤s3、将所述第一转轴的轴向垂直于所述安装定位线布置；所述横向推力杆的左端的中心点沿y向在所述车架的左侧面的投影位于所述安装定位线上。
11.作为优选方案，所述步骤s3后包括：
12.步骤s4、限定所述第一转轴在所述安装定位线上的位置，使得所述横向推力杆在上下摆动过程中的长度变化小于等于第一阈值。
13.作为优选方案，所述步骤s4包括：
14.步骤s41、确定所述弧形运动轨迹的最高点坐标和最低点坐标；
15.步骤s42、设所述最低点坐标至所述安装定位线的距离为l1、所述最高点坐标至所述安装定位线的距离为l2，以l1和l2的差值的绝对值小于等于所述第一阈值为限制条件，限定所述第一转轴在所述安装定位线上的位置。
16.作为优选方案，所述第一阈值为所述第一转轴外侧所包覆的橡胶套的厚度值h的三分之一。
17.作为优选方案，以所述弧形运动轨迹的中点至所述安装定位线的距离为依据确定所述横向推力杆的长度。
18.作为优选方案，所述步骤s1中，包括：
19.步骤s11、根据对称半椭圆钢板弹簧的圆弧变形原理，确定所述车桥与所述钢板弹簧的连接点的运动轨迹；
20.步骤s12、根据所述车桥与所述钢板弹簧的连接点的运动轨迹，确定所述弧形运动轨迹。
21.作为优选方案，所述钢板弹簧的前端通过导向支架连接在所述车架的下端，所述车桥与所述钢板弹簧的连接点的运动轨迹的圆心为所述钢板弹簧与所述导向支架的连接点。
22.作为优选方案，所述横向推力杆的右端通过第二转轴连接在所述车桥上，所述第二转轴与所述第一转轴平行布置。
23.作为优选方案，所述第二转轴的外侧设有第二胶套。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
25.本发明的空气悬架用横向推力杆设计方法，横向推力杆的左端通过第一转轴转动连接在车架的左侧，横向推力杆的右端转动连接在车桥的上端，首先确定横向推力杆的右端在xz平面内所形成的弧形运动轨迹；然后在所述弧形运动轨迹的中点处作所述弧形运动轨迹的切线；然后将切线沿y向投影至车架的左侧面上，形成安装定位线；将第一转轴的轴向垂直于安装定位线布置，使得横向推力杆的左端的中心点沿y向在车架左侧面的投影位于安装定位线上；因此，第一转轴的轴线与弧形运动轨迹的中点的切线垂直，从而使得横向推力杆向橡胶套两侧的扭转角度一致，避免了橡胶套单侧受压过度。
附图说明
26.图1为现有空气悬架的结构示意图；
27.图2为横向推力杆的剖面图；
28.图3为隐藏车架右侧梁板后横向推力杆的右端在xz平面内所形成的弧形运动轨迹
以及车架左侧梁板上的安装定位线的结构示意图；
29.图4为右视方向、xz平面内横向推力杆的右端所形成的弧形运动轨迹的示意图；
30.图5为前视方向、yz平面内横向推力杆的右端所形成的弧形运动轨迹的示意图；
31.图中，1、车架；2、导向支架；3、钢板弹簧；4、车桥；5、承载气囊；6、横向推力杆；61、第一转轴；62、橡胶套；63、横向推力杆的左端；64、横向推力杆的右端；7、弧形运动轨迹；8、切线；9、安装定位线；71、横向推力杆右端的上跳上极限；72、横向推力杆的右端的下跳极限；73、弧形运动轨迹的圆心。
具体实施方式
32.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
33.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息；本发明中以车架1的长度方向为x向、车架1的宽度方向为y向、车架1设有导向支架2的一端为前端、车架1设有承载气囊5的一端为后端。
34.如图1至图5所示，横向推力杆6的左端63通过第一转轴61转动连接在车架1的左侧，横向推力杆6的右端64转动连接在车桥4的上端，车桥4的下端固定连接在钢板弹簧3的中部，本发明的空气悬架用横向推力杆设计方法的优选实施例，包括以下步骤：
35.步骤s1、确定横向推力杆6的右端64在xz平面内所形成的弧形运动轨迹7；
36.步骤s2、在弧形运动轨迹7的中点处作弧形运动轨迹7的切线8；将切线8沿y向投影至车架1的左侧面上，形成安装定位线9；
37.步骤s3、将第一转轴61的轴向垂直于安装定位线9布置；横向推力杆6的左端63的中心点沿y向在车架1的左侧面的投影位于安装定位线9上。因此，本实施例中，第一转轴61的轴线与弧形运动轨迹7的中点的切线8垂直，从而使得横向推力杆6向橡胶套62两侧的扭转角度一致，进而使得第一转轴61向橡胶套62两侧均匀施压，避免了橡胶套62单侧受压过度导致的失效。
38.其中，为避免横向推力杆6的右端64上下摆动过大导致横向推力杆6受到较大的轴向拉力和压力，如图5所示，步骤s3后包括：
39.步骤s4、限定第一转轴61在安装定位线9上的位置，使得横向推力杆6在上下摆动过程中的长度变化小于等于第一阈值。
40.具体的，步骤s4包括：
41.步骤s41、确定弧形运动轨迹7的最高点坐标和最低点坐标；
42.步骤s42、设最低点坐标至安装定位线9的距离为l1、最高点坐标至安装定位线9的距离为l2，以l1和l2的差值的绝对值小于等于第一阈值为限制条件，限定第一转轴61在安装定位线9上的位置。
43.第一阈值为第一转轴61外侧所包覆的橡胶套62的厚度值h的三分之一。从而避免橡胶套受压或受拉变形过度。
44.本实施例中，以弧形运动轨迹7的中点至安装定位线9的距离为依据确定横向推力杆6的长度。
45.步骤s1中，包括：
46.步骤s11、根据对称半椭圆钢板弹簧的圆弧变形原理，确定车桥4与钢板弹簧3的连接点的运动轨迹；
47.步骤s12、根据车桥4与钢板弹簧3的连接点的运动轨迹，确定弧形运动轨迹7。具体的，由于横向推力杆6的右端64与车桥4之间为刚性连接，通过平移车桥4与钢板弹簧3的连接点的运动轨迹即可得出弧形运动轨迹7。具体的，如图4所示，为横向推力杆6的右端64处于弧形运动轨迹7的中点处的简化示意图，弧形运动轨迹7的中点即为空气悬架正常工作位置，其中，钢板弹簧3的前端通过导向支架2连接在车架1的下端，车桥4与钢板弹簧3的连接点的运动轨迹的圆心为钢板弹簧3与导向支架2的连接点；弧形运动轨迹的圆心可通过平移车桥4与钢板弹簧3的连接点的运动轨迹的圆心得出。
48.本实施例中，为进一步提高横向推力杆6的抗扭性、抗拉性和抗压性，横向推力杆6的右端64通过第二转轴连接在车桥4上，第二转轴与第一转轴61平行布置。具体的，第二转轴的外侧设有第二胶套。
49.综上，本发明的空气悬架用横向推力杆设计方法，首先确定横向推力杆6的右端64在xz平面内所形成的弧形运动轨迹7；然后在弧形运动轨迹7的中点处作弧形运动轨迹7的切线8；然后将切线8沿y向投影至车架1的左侧面上，形成安装定位线9；将第一转轴61的轴向垂直于安装定位线9布置，使得横向推力杆6的左端的中心点沿y向在车架左侧面的投影位于安装定位线9上；因此，第一转轴61的轴线与切线8垂直，从而使得横向推力杆6向橡胶套62两侧的扭转角度一致，避免了橡胶套62单侧受压过度。
50.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。