专利名称：用于车辆车架连接的双横旋轴式浮动连接装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机械连接装置，尤其涉及一种用于车辆车架连接的双横旋轴式浮动连接装置。
背景技术：
在专用汽车设计时，为了改善主车架的承载情况，避免集中载荷，同时也为了不破坏主车架的结构，一般多采用副车架过渡。除轻型车辆外，中重型车辆主梁强度、刚度充裕，结构上多采用柔性设计，有利于主梁释放行驶过程扭弯所形成的应力。在专用车辆改装时，如果不是必须需要副车架，也可以考虑无副车架设计。车辆在行驶过程中的主要变形是弯曲和扭曲，主车架沿车辆纵向以后桥为支点发生弯曲，车辆横向发生扭曲。有理论认为，在车辆弯曲和扭曲的变形区域，会有一条类似中性轴的弯曲轴线和扭曲轴线，可以认为轴线位置不发生变形，所以在此位置布置的连接不会影响车辆自身的弯扭特性。但是在实际操作中，不同车辆，轴线并不相同，不固定，随运动而发生变化，因此是虚拟轴线，连接位置只能按结构特性和运动特性尽量逼近。在实际操作中，可以简单地以车辆纵轴线作为扭曲变形中心线，以后桥为弯曲变形中心线，或以驾驶室后至后桥的变形区域靠近后桥的横向中心轴线作为弯曲变形的中心线。四点连接可以完全定位副车架，其余连接多是基于强度等方面的考虑。副车架的主要功能是连接、承载、保护、隔振，是上装与主车架之间的联接体。一般地，上装不允许变形，而主车架为适应路况必须做一定的变形，因此有副车架的车辆，要同时考虑上装与副车架的连接。目前专用汽车与副车架的连接多以止推连接板、连接支架、U型螺栓等连接，连接点越多，附加刚度越大，副车架与主车架经多点紧紧捆绑在一起，副车架刚度几乎全部附加到主车架上，限制了主车架为适应路况而做出必要的变形，加剧主车架应力，增大主车架和副车架损坏的可能性。专用汽车的连接尤其U型螺栓连接会造成应力集中，加剧损坏发生的可能性及发展速度。专用汽车的副车架多是经垫带落在主车架上，由于结构本身的平整性及车辆行驶的变化而局部接触,形成接触应力，发生接触应力损坏。副车架与主车架的连接常采用如下几种形式。1、止推连接板图1是现有技术中止推连接板固定方式。连接板上端通过焊接与副车架固定，而下端则利用螺栓与主车架纵梁腹板相连接。止推板的优点在于可以承受较大的水平载荷，防止副车架与主车架纵梁产生相对水平位移。相邻两个止推连接板之间的距离在500 1000mm范围内。2、连接支架图2示出的是现有技术中连接支架固定方式，其中连接支架由相互独立的上、下托架组成，上、下托架均通过螺栓分别与副车架和主车架纵梁的腹板相固定，然后再用螺栓将上、下托架相连接。由于上、下托架之间留有间隙，因此连接支架所能承受的水平载荷较小，所以连接支架应和止推连接板配合使用。一般布置是在后悬架前支座前用连接支架连接，在后悬架前支座后用止推连接板连接。3、U型螺栓当选用其它连接装置有困难时，可采用U型夹紧螺栓。但在车架受扭转载荷最大的范围内不允许采用U型螺栓。当采用U型螺栓固定时，为防止主车架纵梁翼面变形，应在其内侧衬以木块，但在消声器附近，必须使用角铁等作内衬。但是以上连接方式存在以下缺点刚性连接支架或弹性连接支架将副车架与主车架紧紧连接在一起，增大了主车架的刚度，限制了主车架为适应路况而做出必要的变形，加剧主车架应力,增大主车架和副车架损坏的可能性。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够降低主车架应力，防止主车架和副车架损坏的车架连接固定机构。 本发明的技术方案是提供了 一种用于车辆车架连接的双横旋轴式浮动连接装置，包括浮动连接支架、浮动旋转支架、后转轴结构，其中，在车架前部、后部安装浮动连接支架
(9)，浮动旋转支架(10)安装在车架的中前部的位置，后转轴结构(11)安装在车架的中后部的位置，副车架通过后转轴结构、浮动旋转支架以及浮动连接支架和主车架连接，副车架与主车架不直接接触。浮动连接支架包括开口销、六角薄螺母、六角螺母、第一上支座、防剪销、缓冲橡胶、连接弹簧、第一下支座、垫、六角螺栓，浮动连接支架用于支撑副车架；其中，缓冲橡胶位于第一上支座与第一下支座之间，第一上支座、缓冲橡胶、第一下支座具有同轴的孔，防剪销贯穿该孔，六角螺栓穿过防剪销的中心孔，并通过第一上支座上方的六角薄螺母和六角螺母锁紧固定；六角螺栓头部设置垫，连接弹簧安装于第一下支座与垫之间，连接弹簧的最大压缩量限定副车架向上跳动量，第一上支座与副车架连接，第一下支座与主车架连接。可选地，浮动连接支架包括开口销、六角薄螺母、六角螺母、第一上支座、缓冲橡胶、连接弹簧、第一下支座、垫、六角螺栓，浮动连接支架用于支撑副车架；其中，缓冲橡胶位于第一上支座与第一下支座之间，第一上支座、缓冲橡胶、第一下支座具有同轴的孔，六角螺栓穿过该孔，并通过第一上支座上方的六角薄螺母和六角螺母锁紧固定；六角螺栓头部设置垫，连接弹簧安装于第一下支座与垫之间，连接弹簧的最大压缩量限定副车架向上跳动量，第一上支座与副车架连接，第一下支座与主车架连接。可选地，车辆连接空间狭小时，浮动连接支架包括多联浮动连接支架结构，多联浮动连接支架结构包括多个浮动连接部件，每一浮动连接部件包括开口销、六角薄螺母、六角螺母、防剪销、缓冲橡胶、连接弹簧、垫、六角螺栓，所有浮动连接部件共用第一上支座和第一下支座，缓冲橡胶位于第一上支座与第一下支座之间，第一上支座、缓冲橡胶、第一下支座具有同轴的孔，防剪销贯穿该孔；六角螺栓穿过防剪销的中心孔，并通过第一上支座上方的六角薄螺母和六角螺母锁紧固定；六角螺栓头部设置垫，连接弹簧安装于第一下支座与垫之间，第一上支座与副车架连接，第一下支座与主车架连接。后转轴结构包括后转轴上支座、后转轴结构转轴、后转轴下支座，后转轴结构转轴穿过后转轴上支座和后转轴下支座之间的连接孔，从而使得后转轴上支座可相对于后转轴下支座转动，后转轴上支座与副车架连接，后转轴下支座与主车架连接，后转轴结构安装在后桥附近刚度较大的位置。浮动旋转支架包括第二上支座、弹性橡胶、浮动旋转支架转轴、第二下支座，第二上支座与副车架连接，第二下支座与主车架连接，浮动旋转支架转轴在第二上支座的转轴孔内，弹性橡胶安装在浮动旋转支架转轴上，弹性橡胶为与浮动旋转支架转轴同轴的圆筒形状，弹性橡胶安装在第二下支座的转轴孔内，浮动旋转支架可旋转，浮动旋转支架转轴可在第二上支座与第二下支座的转轴孔中浮动。第一上支座、第一下支座的截面为U形、槽形或L形。第二上支座、第二下支座的截面为U形、槽形或L形。后转轴上支座、后转轴下支座的截面为U形、槽形或L形。在取消副车架的情况下，上装的底部梁结构替代所述副车架。本发明的有益效果在于1、本发明所示的双横旋轴式浮动连接发明连接副车架与主车架，支撑副车架上的重量，副车架与主车架并不接触，可减少接触应力疲劳损坏，还可减少集中应力损坏。双横旋轴式浮动连接发明可以提高副车架与主车架的结构柔度，在保证连接强度和定位的同时，允许副车架相对于主车架做较小的变形位移，不限制主车架为适应路况所做的必要变形，减小主车架变形抗力，降低其损坏的可能性；同时可吸收路面传递的震动及冲击，减小主车架与副车架之间的冲击力，利于保护副车架。2、副车架不与主车架接触，通过后转轴结构、浮动旋转支架、浮动连接支架支撑，有些车辆可以省略副车架，降低重心。3、本发明结构紧凑简单、安全可靠。本发明能有效吸收和衰减路面施加的各种外力冲击。本发明有效的保护了主车架和副车架的结构安全。
应说明的是，下面描述中的附图仅示意地示出了一些实施例，并没有包括所有可能的实施例。图1是现有技术的止推连接板的示意图；图2是现有技术的连接支架的示意图；图3是本发明实施例的双横旋轴式浮动连接装置示意图；图4a是本发明实施例的浮动连接支架示意图；图4b是图4a所示浮动连接支架沿B_B剖视图；图5a是本发明实施例的后转轴结构示意图；图5b是图5a所示后转轴结构的左视图； 图6a是本发明实施例的浮动旋转支架示意图；图6b是图6a所示浮动旋转支架沿B-B剖视图7a是本发明实施例的两联浮动连接支架示意图；图7b是图7a所示两联浮动连接支架沿B_B剖视图。其中1-副车架，2-止推连接板，3-主车架纵梁，4-上托架，5-下托架，6-螺栓，7-主车架，8-副车架，9-浮动连接支架，10-浮动旋转支架，11-后转轴结构，12-第一上支座，13-缓冲橡胶，14-第一下支座，15-防剪销，16-强力弹簧，17-六角头螺栓，18-垫，19-六角螺母，20-六角薄螺母，21-开口销,22-后转轴上支座，23-后转轴结构转轴，24-后转轴下支座，27-上装，32-第二上支座，34-第二下支座，36-弹性橡胶，37-浮动旋转支架转轴。
具体实施例方式以下将结合附图3-7对本发明的示例性实施例的技术方案进行详细说明。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。所描述的实施例仅用于图示说明，而不是对本发明范围的限制。基于本发明的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。图3是本发明实施例的用于车辆车架连接的双横旋轴式浮动连接装置示意图，即一种用于车辆车架连接的双横旋轴式浮动连接装置。如图3所示，双横旋轴式浮动连接装置，包括浮动连接支架9、浮动旋转支架10、后转轴结构11。浮动旋转支架10安装在车架的中前部的位置，在车架前部、后部安装浮动连接支架9。后转轴结构11安装在车架的中后部，在后桥附近刚度较大的位置，例如安装在后两轮之间的中间位置，此处刚度最大。副车架8通过后转轴结构11、浮动旋转支架10以及浮动连接支架9和主车架7连接，副车架8与主车架7不直接接触。图4a是本发明实施例的浮动连接支架示意图；图4b是图4a所示浮动连接支架沿B-B剖视图。如图4a和4b所示，浮动连接支架9包括开口销21、六角薄螺母20、六角螺母19、第一上支座12、防剪销15、缓冲橡胶13、连接弹簧16、第一下支座14、垫18、六角头螺栓17，浮动连接支架9用于支撑副车架。其中，上支座12、缓冲橡胶13、下支座14具有同轴的孔，防剪销15贯穿该孔，六角头螺栓17穿过防剪销15的中心孔，并通过上支座12上方的六角薄螺母20和六角螺母19锁紧固定。六角螺栓17头部设置垫18，连接弹簧16安装于下支座14与垫18之间，并为六角螺栓提供锁紧张力。浮动连接支架9按所需强度计算确定。其中，上支座12、下支座14的截面可以是U形、槽形、L形等，可根据车辆安装实际情况确定或选择上支座12和下支座14的截面形状。开口销21、六角薄螺母20、六角螺母19用于结构防松。上支座12、缓冲橡胶13、连接弹簧16、下支座14用于承载。缓冲橡胶13、连接弹簧16是结构浮动的主要元件。防剪销15与上支座12、下支座14之间及六角头螺栓17与防剪销15之间的间隙限制变形位移量。防剪销15用于结构定位，防止剪切螺栓。垫18承托连接弹簧16。连接弹簧16的最大压缩量限定副车架向上跳动量。上支座12与副车架8连接，下支座14与主车架7连接，上支座12、下支座14通过缓冲橡胶13、连接弹簧16将主车架与副车架连接在一起。浮动连接支架9应当根据车辆连接确定变形位移量，主要根据上支座12、下支座14、防剪销15、六角头螺栓17之间的加工及装配余量确定。浮动连接支架9变形位移量小于浮动旋转支架10的浮动位移量，才能起到定位作用。浮动连接支架承受副车架的向上、向下作用力，防剪销用于浮动连接支架定位，限制变形位移量，防止剪切螺栓，浮动连接支架可以向各个方向作一定的位移。浮动连接支架9主要起支撑作用，均布副车架上的重量，防止主车架过载。在浮动连接支架9具有防剪销情况下，也可起限位作用，可限制头部及尾部摆甩。浮动连接支架的数量可以多个，根据主车架的强度确定浮动连接支架的数量。可在车架的任意位置布置浮动连接支架9。在浮动连接支架9没有防剪销情况下，浮动连接支架9只起支撑作用。后转轴结构与浮动旋转支架完全定位副车架，浮动连接支架中防剪销15可以省略，在省略防剪销15时浮动连接支架只起支撑作用即可。在省略防剪销15时，六角头螺栓17穿过上支座12、缓冲橡胶13、下支座14的同轴的孔，代替防剪销15贯穿该孔以及六角头螺栓17穿过防剪销15的中心孔。图5a是本发明实施例的后转轴结构示意图；图5b是图5a所示后转轴结构的左视图。如图5a和图5b所示，后转轴结构11包括后转轴上支座22、后转轴结构转轴23、后转轴下支座24，后转轴结构转轴23穿过后转轴上支座22和后转轴下支座24之间的连接孔，从而使得后转轴上支座22可相对于后转轴下支座24转动。后转轴上支座22安装在副车架上，后转轴下支座24安装在主车架上。后转轴上支座22、后转轴下支座24的截面可以是U形、槽形、L形等，根据车辆安装实际情况来确定或选择后转轴上支座22和后转轴下支座24的截面形状。上述后转轴结构11整体结构为刚性，安装在后桥附近刚度较大的位置，最好在刚度最大的位置，定位副车架8相对于主车架7的位置，起主要定位作用，可转动。沿支架的左右两侧对称设置一对后转轴结构11，形成一转动轴线，轴线固定。图6a是本发明实施例的浮动旋转支架示意图；图6b是图6a所示浮动旋转支架沿B-B剖视图。如图6a和图6b所示，浮动旋转支架10包括第二上支座32、弹性橡胶36、浮动旋转支架转轴37、第二下支座34。浮动旋转支架转轴37在第二上支座32的转轴孔内，弹性橡胶36安装在浮动旋转支架转轴37上，弹性橡胶36为与浮动旋转支架转轴37同轴的圆筒形状，弹性橡胶安装在第二下支座的转轴孔内，第二下支座34的转轴孔包裹弹性橡胶36。上支座32的转轴孔、下支座34的转轴孔、弹性橡胶36经转轴37连接在一起。浮动旋转支架转轴37可以在上支座32与下支座34的转轴孔中浮动。上支座32与副车架连接，下支座34与主车架连接，上支座32、下支座34、弹性橡胶36经转轴37连接在一起。上支座32、下支座34的截面可以是U形、槽形、L形等，根据车辆安装实际情况来确定或选择后上支座32和下支座34的截面形状。浮动旋转支架10定位副车架8相对于主车架7的位置，起次要定位作用。浮动旋转支架可旋转，可浮动，是可旋转的浮动结构，可做小的位移，主要不限制沿车架纵向弯曲和扭曲所引起的转动自由度，因此安装在后桥之前面，位于车架的中前部的位置。但是浮动旋转支架10在车架的中前部的具体位置无限制，根据定位的需求而定。沿车架的左右两侧对称设置一对浮动旋转支架10，形成一转动轴线，该轴线浮动。车辆连接空间紧张时，基于连接强度考虑需要较多浮动连接支架时，可采用多联浮动连接支架，例如可以采用两联、三联、三联以上浮动连接支架。作为本发明的一个实施，图7示出了二联浮动连接支架，三联浮动连接支架同此。通过使用本发明，可有效防止车辆行驶时扭曲造成主车架或上装发生变形和损坏。浮动连接支架承受副车架的向上、向下作用力，防剪销用于浮动连接支架定位，限制变形位移量，防止剪切螺栓，浮动连接支架可以向各个方向作一定的位移。后转轴结构与浮动旋转支架完全定位副车架，浮动连接支架中的防剪销15只起辅助限位作用，防剪销15可以省略，在省略防剪销15时浮动连接支架只起支撑作用。本发明中副车架与主车架的连接，由于副车架是上装与主车架之间的联接体，是一个中间件。双横旋轴式浮动连接装置可以承担与副车架相同的连接、承载、保护、隔振作用，因此部分车辆可以取消副车架，直接安装上装。在取消副车架的情况下，上文所述的“副车架”可以用“上装梁结构”代替，上装27的上装梁结构通过后转轴结构11、浮动旋转支架10以及浮动连接支架9和主车架7连接，上装27与主车架7不直接接触。本发明中的连接方式的具体结构应当根据车辆实际安装结构调整优化。以上对本发明的实施例的描述仅用于说明本发明的技术方案，而不是对本发明范围的限制，本发明并不限于所公开的这些实施例，本领域的技术人员可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或替换都应落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种用于车辆车架连接的双横旋轴式浮动连接装置，其特征在于包括浮动连接支架(9)、浮动旋转支架(10)、后转轴结构(11)，其中，在车架前部、后部安装浮动连接支架 (9)，浮动旋转支架(10)安装在车架的中前部的位置，后转轴结构(11)安装在车架的中后部的位置，副车架(8)通过后转轴结构(11)、浮动旋转支架(10)以及浮动连接支架(9)和主车架(7)连接，副车架(8)与主车架(7)不直接接触。
2.根据权利要求1所述的双横旋轴式浮动连接固定装置，其特征在于浮动连接支架 (9)包括开口销(21)、六角薄螺母(20)、六角螺母(19)、第一上支座(12)、防剪销(15)、缓冲橡胶(13)、连接弹簧(16)、第一下支座(14)、垫(18)、六角螺栓(17)，浮动连接支架(9) 用于支撑副车架；其中，缓冲橡胶(13)位于第一上支座(12)与第一下支座(14)之间，第一上支座(12)、缓冲橡胶(13)、第一下支座(14)具有同轴的孔，防剪销(15)贯穿该孔，六角螺栓(17)穿过防剪销(15)的中心孔，并通过第一上支座(12)上方的六角薄螺母(20)和六角螺母(19)锁紧固定；六角螺栓(17)头部设置垫(18)，连接弹簧(16)安装于第一下支座与垫(18)之间，连接弹簧(16)的最大压缩量限定副车架向上跳动量，第一上支座(12) 与副车架(8)连接，第一下支座(14)与主车架(7)连接。
3.根据权利要求1所述的双横旋轴式浮动连接固定装置，其特征在于浮动连接支架 (9)包括开口销(21)、六角薄螺母(20)、六角螺母(19)、第一上支座(12)、缓冲橡胶(13)、 连接弹簧(16)、第一下支座(14)、垫(18)、六角螺栓(17)，浮动连接支架(10)用于支撑副车架；其中，缓冲橡胶(13)位于第一上支座(12)与第一下支座(14)之间，第一上支座 (12)、缓冲橡胶(13)、第一下支座(14)具有同轴的孔，六角螺栓(17)穿过该孔，并通过第一上支座(12)上方的六角薄螺母(20)和六角螺母(19)锁紧固定；六角螺栓(17)头部设置垫(18)，连接弹簧(16)安装于第一下支座与垫(18)之间，连接弹簧(16)的最大压缩量限定副车架向上跳动量，第一上支座(12)与副车架(8)连接，第一下支座(14)与主车架(7) 连接。
4.根据权利要求1所述的双横旋轴式浮动连接固定装置，其特征在于浮动连接支架(9)包括多联浮动连接支架结构，多联浮动连接支架结构包括多个浮动连接部件，每一浮动连接部件包括开口销(21)、六角薄螺母(20)、六角螺母(19)、防剪销(15)、缓冲橡胶(13)、 连接弹簧(16)、垫(18)、六角螺栓(17)，所有浮动连接部件共用第一上支座(12)和第一下支座(14)，缓冲橡胶(13)位于第一上支座(12)与第一下支座(14)之间，第一上支座(12)、 缓冲橡胶(13)、第一下支座(14)具有同轴的孔，防剪销(15)贯穿该孔；六角螺栓(17)穿过防剪销(15)的中心孔，并通过第一上支座(12)上方的六角薄螺母(20)和六角螺母(19) 锁紧固定；六角螺栓(17)头部设置垫(18)，连接弹簧(16)安装于第一下支座与垫(18)之间，第一上支座(12)与副车架(8)连接，第一下支座(14)与主车架(7)连接。
5.根据权利要求1-4的任一权利要求所述的双横旋轴式浮动连接固定装置，其特征在于后转轴结构(11)包括后转轴上支座(22)、后转轴结构转轴(23)、后转轴下支座(24)， 后转轴结构转轴(23)穿过后转轴上支座(22)和后转轴下支座(24)之间的连接孔，从而使得后转轴上支座(22)可相对于后转轴下支座(24)转动，后转轴上支座(22)与副车架(8) 连接，后转轴下支座(24)与主车架(7)连接，后转轴结构(11)安装在后桥附近刚度较大的位置。
6.根据权利要求1-4的任一权利要求所述的双横旋轴式浮动连接固定装置，其特征在于浮动旋转支架(10)包括第二上支座(32)、弹性橡胶(36)、浮动旋转支架转轴(37)、第二下支座(34)，第二上支座(32)与副车架(8)连接，第二下支座(34)与主车架(7)连接， 浮动旋转支架转轴(37)在第二上支座(32)的转轴孔内，弹性橡胶(36)安装在浮动旋转支架转轴(37)上，弹性橡胶(36)为与浮动旋转支架转轴(37)同轴的圆筒形状，弹性橡胶(36)设置在第二下支座(34)的转轴孔内，浮动旋转支架可旋转，浮动旋转支架转轴(37)可在第二上支座(32)与第二下支座(34)的转轴孔中浮动。
7.根据权利要求5所述的双横旋轴式浮动连接固定装置，其特征在于浮动旋转支架(10)包括第二上支座(32)、弹性橡胶(36)、浮动旋转支架转轴(37)、第二下支座(34)，第二上支座(32)与副车架(8)连接，第二下支座(34)与主车架(7)连接，浮动旋转支架转轴(37)在第二上支座(32)的转轴孔内，弹性橡胶(36)安装在浮动旋转支架转轴(37)上，弹性橡胶(36)为与浮动旋转支架转轴(37)同轴的圆筒形状，弹性橡胶(36)安装在第二下支座(34)的转轴孔内，浮动旋转支架可旋转，浮动旋转支架转轴(37)可在第二上支座(32) 与第二下支座(34)的转轴孔中浮动。
8.根据权利要求2-7的任一权利要求所述的双横旋轴式浮动连接固定装置，其特征在于第一上支座(12)、第一下支座(14)的截面为U形、槽形或L形。
9.根据权利要求4-7的任一权利要求所述的双横旋轴式浮动连接固定装置，其特征在于第二上支座(32)、第二下支座(34)的截面为U形、槽形或L形；后转轴上支座(22)、后转轴下支座(24)的截面为U形、槽形或L形。
10.根据权利要求1-9的任一权利要求所述的双横旋轴式浮动连接固定装置，其特征在于上装的底部梁结构替代副车架(8)。
全文摘要
本发明涉及一种用于车辆车架连接的双横旋轴式浮动连接装置，包括浮动连接支架(9)、浮动旋转支架(10)、后转轴结构(11)，其中，副车架(8)通过在副车架中部布置的后转轴结构(11)、浮动旋转支架(10)以及在副车架首尾布置的浮动连接支架(9)和主车架(7)连接，副车架(8)与主车架(7)不直接接触。在保证连接强度和定位的同时，本发明允许副车架相对于主车架做较小的变形位移，不限制主车架为适应路况所做变形，减小主车架应力，降低其损坏的可能性，同时吸收路面传递的震动及冲击，利于保护上装。双横旋轴式浮动连接方式适用于各种车辆类型，特别是越野车辆。
文档编号B62D21/00GK103043101SQ20121056723
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月24日 优先权日2012年12月24日
发明者闫吉洪, 程润秋, 王福勤 申请人:北京三兴汽车有限公司