專利名稱:框架式軟橋懸架機構的制作方法
本發(fā)明為框架式軟橋懸架機構，是一種用于機動車輛、特別是汽車行駛系統(tǒng)中的獨立懸架機構。
眾所周知，懸架機構是現代化汽車上的重要總成之一，它由彈性元件、減震器、導向機構、穩(wěn)定桿等所組成。懸架機構對于汽車行駛的平順性、穩(wěn)定性有很大影響，另外對汽車的通過性，燃料經濟性等多種使用性能也都有影響。因此，有關懸架機構的改進和專利申請仍不斷地提出。目前，懸架機構的種類繁多，從導向機構形式來分就有非獨立懸架機構及獨立懸架機構兩大類。就獨立懸架來說還可以分成許多類型，到目前為止發(fā)展起來的有雙橫臂獨立懸架、單橫臂獨立懸架、縱臂式獨立懸架、斜置單臂式獨立懸架及滑柱擺臂式獨立懸架等。
縱觀上述所述類型的獨立懸架機構，它們有一共同特點，即針對懸架機構所承擔的各種任務，如導向、緩沖、減震、穩(wěn)定等分別采用各種相應的機構或構件來實現，然后再將這些機構和構件組合成一體，形成一個統(tǒng)一的懸架機構。根據這樣的構思原則來設計和改進懸架機構，則將注意力放在各個相應機構的改進上，而后考慮如何將已改進的機構同同整體懸架協調起來而組裝成一體。例如，要改進懸架導向作用，則只對懸架導向機構進行改進，于是就發(fā)展起來有單橫臂式、雙橫臂式等形式。
這樣的構思原則給懸架機構帶來一些問題(1)懸架機構比較復雜，這是由于它是由多種機構或構件組合起來的;
(2)由此，懸架機構中連接件比較多;
(3)前、后橋的懸架結構相差較大。
上述這些結構上的問題，使得懸架機構在制造加工時所需工作量加大，并給裝配、維修等帶來麻煩與不便，同時也是造成汽車成本高的原因之一。
本發(fā)明的任務就是提出一種全新的、獨特的獨立懸架機構，即一種框架式軟橋懸架機構。它把懸架機構的導向、穩(wěn)定、緩沖等功能和鉸鏈統(tǒng)一在一個簡化的框式結構中。這種懸架的出現就克服了上述提到的現有懸架機構中所存在的問題。
本發(fā)明所說的框架式軟橋懸架機構包括兩根相互平行的彈簧鋼軸、該鋼軸端部分別穿過一對垂直于彈簧鋼軸的結合架而組成一框架結構，四個彈性襯套通過長箍分別固緊在彈簧鋼軸上，支撐座與卡箍相連并固定在汽車底盤上。
現將這種框架式軟橋懸架機構的原理做一說明。
導向作用參見圖4，當車輪受到來自地面的一個垂直力(圖示F方向)時，由于彈簧鋼軸是具有彈性的，因此車輪就以A(或B)為中心，沿圖示N方向在一定范圍內做擺動，從而起到導向作用。如上所述，適當調整AB之間間距，就能改變車輪到A(或B)的距離，于是就可以調整車輪沿N方向擺動的范圍，從而達到調整導向作用的目的。
由于結合架與彈簧鋼軸是剛性連接，因此當車輪受到圖示G方向的縱向力時，(如牽引力、制動力等)，車輪不可能沿M方向錯動，從而保證行駛的平穩(wěn)性。
綜上所述，可見該結構成功地實現了導向作用，并使其自身成為獨立懸架機構。
緩沖作用當車輪受到地面沖擊力時，就把沖擊力傳遞到車架上，而車架固定在兩對支承部件上，后者又同兩彈簧鋼軸裝配在一起，此時，彈簧鋼軸就可以做為彈性元件起到緩沖作用。這這種獨特的懸架機構采用一種簡單的框架式結構，而將現有復雜的懸架機構中導向、緩沖、穩(wěn)定的功能統(tǒng)一在該簡化機構中，此外它還有下述方面的效果簡化了懸架各構件的制造加工過程減少了一些另件，尤其是像鉸鏈這一類的連接件;使裝配及維修工作變的容易。
這種獨立懸架機構也使得前、后橋的懸架有可能采用基本上統(tǒng)一的結構，這又從另一方面簡化了制造加工過程，減少了裝配工作量，有利于維修保養(yǎng)工作。
此外，該結構中的各另件形狀、尺寸及相對位置可以在一定范圍內進行調整，有助于找到一個理想的參數組合，從而能方便地滿足不同車輛對懸架功能的不同要求。所以，可以說這種懸架機構是一種柔性懸架系統(tǒng)，它可以靈活方便地進行調整以滿足各種不同類型車輛的需求。
下面將結合附圖對本發(fā)明進行詳細描述。
圖1是前驅動下撐式的軟橋懸架機構的仰視圖，圖2是前驅動下撐式的軟橋懸架機構的主視圖;
圖3是圖2的B向視圖，圖4是前驅動上懸式的軟橋懸架機構的仰視圖;
圖5是前驅動上懸式的軟橋懸架機構的主視圖;
圖6是滑臂式前橋前驅動的軟橋式懸架機構右半部的主視圖;
圖7是圖6的A向視圖，圖8是后驅動后橋的軟橋式懸架機構左半部的俯視圖;
圖9是圖8的A向視圖;
圖10是后橋被動式的軟橋懸架機構的仰視圖;
圖11是后橋被動式的軟橋懸架機構的主視圖;
圖12是前橋結合架的俯視圖;
圖13是圖12的A-A剖視圖;
圖14是結合架的結構示意圖;
圖15是結合架的結構示意圖;
圖16是結合架的結構示意圖;
圖17是彈性襯套、卡箍和支撐座的結構圖;
圖18是圖17的A-A剖面圖;
圖19是圖17的俯視圖。
下面將結合附圖分別敘述一下對各部件的具體要求。
在軟橋式懸架機構中，彈簧鋼軸(12、14)的材料是十分重要的。要選擇機械性能好、彈性極限和屈強比較高的彈簧鋼做為材料，例如錳鋼和硅錳鋼等，特別是比較常用的65Mn和60Si2Mn彈簧鋼。
要根據汽車的型號、結構和承載量的不同來選擇彈簧鋼軸(12、14)的形狀、斷面尺寸及長度。在同一個框架結構(10)中，兩根彈簧鋼軸(12、14)必須滿足相互平行的條件，但是兩鋼軸的斷面形狀、斷面尺寸及長度可以相同，也可以不同，可視具體設計要求而在一定范圍內調整。鋼軸的斷面形狀可以為圓形、橢圓形、方形、矩形、等多種形狀。如果彈簧鋼軸(12、14)的斷面為圓形，那么對于微型汽車來說，其直徑不能小于8毫米，對于一般小轎車或客貨兩用車來說，其直徑要在20毫米以上。
彈簧鋼軸(12、14)的兩端要分別穿過垂直于鋼軸的一對結合架(16和18)上的兩個錐形通孔，以構成框架結構(10)。(可參見圖1)鋼軸和結合架的聯接要牢固，它們之間不能有橫向位移。例如如，在彈簧鋼軸的端部可以是細紋，接著細紋有一錐形過渡部份，其錐度要和結合架上通孔(48、50)的錐度相匹配，然后用螺母將鋼軸固緊在結合架內。
要根據車體結構來選擇框架結構(10)中的兩根平行彈簧鋼軸之間的距離h(見圖5所示)，也就是結合架(16和18)中兩個供鋼軸穿過的通孔之間的中心距離h(見圖14、15、16所示)，其中兩根平行鋼軸之間的距離h不能小于車輪直徑D的五分之一，即;h≥ 1/5 D。
總之，通過改變兩根彈簧鋼軸(12、14)各自的形狀、斷面尺寸、長度及它們之間的距離，就可以改變這種懸架機構的導向性、懸架固有頻率、穩(wěn)定性等，并找到一種理想的參數組合來滿足某一類汽車對懸架汽車對懸架機構的綜合要求。由于這種懸架只是簡單的框架結構，所以這種調整相對來說是比較容易、簡便的。
結合架(16、18)在汽車的軟橋式懸架機構中起了重要作用，它不僅和彈簧鋼軸(12、14)共同構成了框架機構(10)，而且將懸架機構與驅動軸(32或44)或仰角軸(30)或車輪軸(62)相連接，構成了汽車底盤的重要部分。
結合架(16、18)垂直于彈簧鋼軸并分別配置在這一對鋼軸的兩端，通過緊固件與鋼軸連成一體，從而形成一剛性框架結構(10)。結合架實質是一種板形架(參見圖12、13)，結合架上主要有兩個錐形通孔(48、50)以供彈簧鋼軸穿過;還有一連接部份57以便與驅動軸(32或44)或仰角軸(30)或車輪軸(62)相連接。其錐孔與彈簧鋼軸端部的錐形部份相匹配。鋼軸兩端有細紋部份，它緊接在上述鋼軸錐形部份，這樣通過螺母等緊固件就可以把鋼軸同結合架固緊并連成一體。
結合架的形狀和尺寸可以根據要求而進行調整。根據前、后橋的具體結構不同，將結合架的形狀及尺寸做相應改變，就可以將懸架機構同時應用到前橋和后橋中。
要根據不同類型汽車的特性來選擇結合架中兩錐形通孔(48、50)的位置。如圖14所示兩通孔位于結合架連接部份之上，適于通過性較好的汽車選用;圖15中，兩通孔中心分別與結合架連接部份中心的連線近乎垂直，適于布置對發(fā)動機或油箱有妨礙的汽車結構中選用;圖16中，兩通孔安排在結合架連接部份的同一側，適合于布置特殊結構的汽車選用。還可以采取多種結合架的結構來安排兩通孔的相對位置，以起到車輪的躲避作用，但是無論怎樣安排布置，必須滿足以下兩個條件1每對結合架上的錐形通孔位置要保證使兩根彈簧鋼軸平行;2由兩平行鋼軸構成的平面與車架水平面之間的夾角不能大于60°，即不能在大約與地面垂直的范圍內。
結合架的連接部份(56)要根據具體結構和應用場合來設計和選定。在前驅動的前橋懸架機構中，其驅動軸(32)可位于框架結構(10)之下(如圖2所示)，也可以位于框架結構(10)之上(如圖4和圖6所示)，其中結合架的連接部份(56)要有和仰角軸(30)或驅動軸(32)連接的孔。例如圖12和圖13即是前橋結合架的一簡單示意圖，其中孔(64)與仰角軸(30)相連接。在后驅動式的后橋懸架機構中(如圖8所示)，結合架的連接部份為一通孔，以供驅動軸(44)在此通過。在后橋被動式的懸架機構中(如圖10和11所示)，結合架的連接部份為一盲孔。
框架式軟橋懸架機構上還有四個支承部件，每個鋼軸上配置兩個。它們雖然都以汽車縱軸線為對稱線(即前后輪輪軸的中心線)配置在各自鋼軸上，兩個鋼軸上每對支承部件之間的距離可以相同也可以不同。車架(40)就是直接固定在這些支承部件上的，從而完成懸架機構連接車輪(28、46)和車架(40)的任務。
每一支承部件是由一支撐座、一卡箍、一彈性襯套組成。
彈性襯套(20、21、22、23)起減震作用，同時也起到導向作用中鉸鏈的功能。它是由橡膠或合成橡膠制品制成，如橡膠〔BR〕、聚氨脂〔UR〕、以及熱塑性彈性體〔SBS〕等。彈性襯套直接套固在彈簧鋼軸(12、14)上的適當位置，兩者之間用粘結劑固結在一起。襯套形狀可以是多種多樣的，如圓筒形、軸承座形等。
另外，支撐座(26)和彈簧鋼軸(12、14)之間也可以用橡膠來充填，即常規(guī)稱之為“掛膠”的方法結合，可保證彈性和牢固性。
用卡箍(24)將彈性襯套卡緊在彈簧鋼軸上。其卡箍的結構可以是多種多樣的，一般的夾緊機構均可達到此目的。圖17、18和19就表示了一種普通的卡箍結構。其中卡箍(24)由分成兩半的鋼件組成，其內夾緊面形狀與彈性襯套(20、21、22、23)的形狀相適應，其外部形狀與支撐座(26)相適應。卡箍的兩個半部上均有螺紋孔(58)，通過螺栓(52)將兩半卡箍卡緊，從而將彈性襯套緊緊壓在彈簧鋼軸(12、14)上。通過對螺旋鎖緊力的控制，就可以調整彈性襯套對鋼軸的壓緊力。粘結劑的固緊力及卡箍的壓緊力可以使支承部件在彈簧鋼軸上不致于因為汽車撞擊、振動、剎車或著轉彎而相對于鋼軸產生滑動。顯然，若加大彈性襯套的長度也有利于防止上述的滑移。因此，大型汽車的彈性襯套要長一些，而小型或輕型汽車則可短一些，但是最小不能小于20毫米。
支撐座(26)固定在卡箍(24)上，它可以和卡箍做成一體，也可以采取機械固緊方法或焊接工藝而固定在卡箍上。支撐座上設有四個通孔，通過螺栓或鉚釘使其與車架(40)緊固在一起，最終起到支承車架的作用。支撐座形式根據車架結構可以是圓形、三角形、長方形、正方形等，但一般以長方形為宜。
如上所述，每對支承部件之間的距離是可以調整的。其好處是可以調整懸架的導向性及穩(wěn)定性，因為支承部件使得該懸架既具有導向作用又使鋼軸具有穩(wěn)定桿的作用。加大間距則改善懸架的穩(wěn)定性，減小間距則改善導向性而削弱穩(wěn)定性，因而適當調整間距就可以找到一個理想的導向性與穩(wěn)定性的組合。此外，調整間距還可以調整彈簧鋼軸這個彈性元件的固有振動頻率，從而能改善汽車的平順性。正像上面已敘述過的那樣，兩根彈簧鋼軸上的支承部件之間距是可以不相同的，其差別大小也是可以調整的，其優(yōu)點是在一定程度上使懸架的剛度隨車的承載而變化，這樣就可以使車身固有頻率變化甚小，有利于車輛行駛的平順性，這對于客車和轎車尤為重要。
一般來講，每根鋼軸上的兩個支承部件應分別位于兩車輪輪距的 1/6 H至 2/6 H處和 4/6 H至 5/6 H處。(H兩車輪之間的距離。見圖4)。
在每根鋼軸上的兩個支承部件應相對于兩車輪輪距的中心線相對稱。例如彈簧鋼軸(12)上的兩個彈性襯套(20)和(21)，若(20)位于兩輪距的 1/6 H處。則(21)就位于兩輪距的 5/6 H處。彈性襯套(20)和(21)相對于兩輪距的中心線相對稱。
但是，在同一框架結構中的兩根彈簧鋼棍(12)和(14)上的彈性襯套(20和21)與(22和23)卻不一定位于相同的位置。參考圖4，例如彈簧鋼軸(12)上的彈性襯套(20)和(21)分別位于兩輪距的 2/6 H和 4/6 H處;而彈簧鋼軸(14)上的彈性襯套(22)和(23)分別位于兩輪距的 1/6 H和 5/6 H處。當然，從車體結構、受力情況及維修簡便等情況出發(fā)，彈性襯套(20)和(22)或者(21)和(23)也可以位于兩輪距之間的相同位置。
綜上所述，框架式軟橋懸架機構的基本特征就在于兩根相互平行的彈簧鋼軸(12、14)分別穿過一對垂直于彈簧鋼軸的結合架(16、18)，共同組成框架結構(10)，彈性襯套(2、21、和22、23)通過卡箍分別固緊在彈簧鋼軸(12和14)上，支撐座26與卡箍相連并固定在汽車底盤或大樑(40)上。
同時，為了解決車輪與地面層量垂直的問題，在目前所采用的滑臂式和四連桿式前驅動前橋懸架系統(tǒng)中，特別是采用了活動球頭做為其轉向節(jié)，若再使用這套框架式軟橋懸架機構(見圖6)，則能達到更為理想的效果。
這套新式的框架式軟橋懸架機構已在汽車上做了實驗。
實驗汽車是有單排座位、載重量為600公斤級的小卡車。汽車的前橋采用了前驅動下撐式的軟橋懸架機構(如圖2所示)，后橋采用了被動式的懸架機構(如圖11所示)。
前、后橋的彈簧鋼軸均選用了60Si2Mn彈簧鋼，鋼軸直徑都是20毫米。前橋兩鋼軸之間距離大約為三分之一車輪直徑，后橋兩彈簧鋼軸之間的距離為250毫米。
彈性襯套是用橡膠(BR)做成的內徑為18毫米、厚20毫米、長度為40毫米的圓筒形襯套。用502膠將襯套粘同在鋼軸上，并用如圖17、19所示的卡箍將彈性襯套卡緊在鋼軸上。卡箍焊在支撐座上，再用螺栓通過支撐座上的四個螺紋孔將其固定在大樑上。其中前、后橋中的彈性襯套都分別位于兩車輪間距的大約 2/9 H和 7/9 H處。
實驗用的前、后橋框架式軟橋懸架機構，一共用了不到200個另部件，結構十分簡單。汽車在滿負載狀態(tài)下行駛，達到了意想不到的平穩(wěn)效果，其舒適性能良好，人坐在其中，一點也不覺得顛簸，汽車的轉彎靈活、導向性能好。
采用框架式的軟橋懸架機構，使整個懸架機構大為簡化，減少了大量另部件，因而使得加工容易，裝配簡便，降低了成本，便于維護保養(yǎng)，減輕了車體重量，相應也節(jié)省了能源消耗并減小了另件相互摩擦所產生的噪音。
補正 85101438文件名稱 頁 行 補正前 補正后權利要求
書 1 4 結構(10)，彈性襯套 結構(10)，結合架與仰角軸或驅動軸或車輪軸相連接，彈性襯套。
權利要求
1.一種用于汽車上的前橋和后橋的懸架機構，其特征是該懸架機構是一種框架式軟橋懸架機構。該機構包括兩根相互平行的彈簧鋼軸(12、14)，該鋼軸端部分別穿過一對垂直于彈簧鋼軸的結合架(16、18)，共同組成框架結構(10)，彈性襯套(20、21和22、23)通過卡箍(24)分別固緊在彈簧鋼軸(12和14)上，支撐座(26)與卡箍相連并且定在汽車底盤或大樑(40)上。
2.按照權項1所述的軟橋式懸架機構，其特征是兩根彈簧鋼軸(12、14)的材料都是錳鋼系列的彈簧鋼。
3.按照權項2所述的軟橋式懸架機構的彈簧鋼軸材料，其特征是彈簧鋼軸是由65錳彈簧鋼組成的。
4.按照權項2所說的軟橋式懸架機構的彈簧鋼軸材料，其特征是是彈簧鋼軸是由60Si2Mn彈簧鋼組成的。
5.按照權項1至4中任意一個所說的軟橋式懸架機構，其特征是兩根彈簧鋼軸(12、14)是圓形且兩根鋼軸的直徑和材料都是相同的。
6.按照權項1至5中任意一個所述的軟橋式懸架機構中，其特征是兩根彈簧鋼軸之間的距離h，不小于車輪直徑D的 1/5 。(h≥ 1/5 D)。
7.按照權項1至6中任意一個所述的軟橋式懸架機構，其特征是彈簧鋼軸的直徑不小于8毫米。
8.按照權項7所述的軟橋式懸架機構的彈簧鋼軸直徑，其特征是彈簧鋼軸的直徑大約為20毫米。
9.按照權項1至8中任意一個所述的軟橋式懸架機構其特征是彈簧鋼軸的兩端加工成螺紋部份，靠近螺紋部份有錐形部份。
10.按照權項1所述的軟橋式懸架機構，其特征在于彈性襯套(20)和(21)固定在彈簧鋼軸(12)上，分別位于兩車輪輪距的 1/6 H至 2/6 H處和 4/6 H至 5/6 H處;彈性襯套(22)和(23)固定在彈簧鋼軸(14)上，分別位于兩車輪輪距的 1/6 H至 2/6 H處和 4/6 H至 5/6 H處。(H為兩車輪間距)。
11.按照權項1或10所述的軟橋式懸架機構中，其特征是彈簧鋼軸(12)上的彈性襯套(20)和(21)相對于兩輪距的中心線線相對稱;彈簧鋼軸(14)上的彈性襯套(22)和(23)相對于兩輪距的中心線相對稱。
12.按照權項1或10或11中任意一個所述的軟橋式懸架機構中，其特征是每個彈性襯套與彈簧鋼軸的接觸長度不能小于20毫米。
13.按照權項1或10或11或12中任意一個所述的軟橋式懸架機構中，其特征是彈性襯套是由橡膠(BR)組成的。
14.按照權項1或10或11或12中任意一個所述的軟橋式懸架機構中，其特征是彈性襯套是由聚氨酯橡膠(UR)組成的。
15.按照權項1或10或11或12中任意一個所述的軟橋式懸架機構中，其特征是彈性襯套是由熱塑性彈性體(SBS)組成的。
16.按照權項1或10所述的軟橋式懸架機構中，其特征是用粘結劑將彈性襯套粘固在彈簧鋼軸上，并用卡箍(24)將彈性襯套固緊在彈簧鋼軸上。
17.按照權項1所說的軟橋式懸架機構中，其特征是每個結合架(16和18)上有兩個供彈簧鋼軸穿過的錐形通孔(48、50)?？椎腻F度和鋼軸端部的錐度相匹配;這兩個通孔的相對位置可以根據結構構需要進行調整，但是由兩根平行的彈簧鋼軸(12和14)所構成的平面與車架水平面之間的夾角不能大于60°。
18.按照權項17所說的結合架，其特征在于，結合架(16、18)的連接部份有和仰角軸(30)連接的通孔。
19.按照權項17所說的結合架，其特征在于結合架(16、18)的連接部份有一通孔，以供驅動軸(44)在此通過。
20.按照權項17所說的結合架，其特征在于結合架(16、18)的連接部份有一盲孔。
專利摘要
本發(fā)明是一種用于汽車上的框架式軟橋懸架機構。該機構主要包括兩根相互平行的彈簧鋼軸(12、14)，其端部分別穿過一對垂直于鋼軸的結合架(16、18)而構成一框架結構(10)，結合架與仰角軸或驅動軸或車輪軸相連。同時，每根鋼軸上有一對彈性衫套，通過卡箍(24)被固緊在彈簧鋼軸上，支撐座(26)的一端與卡箍相連，另一端固緊在汽車底盤式大梁上。這種框架式的軟橋懸架機構可用于汽車的前橋和后橋，并可根據結構需要，選擇最佳的部件組合參數。
文檔編號B60G9/00GK85101438SQ85101438
公開日1986年8月20日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者唐錦生 申請人:唐錦生導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan