[发明专利]立式板簧减震结构及其悬架系统

说明书

技术领域

本发明涉及汽车及工程机械悬架系统技术领域，尤其涉及一种立式板簧减震结构及其悬架系统。

背景技术

汽车悬架系统(亦称汽车悬挂系统)是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其功能是传递作用在车架和车轮之间的力和力矩，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，衰减由此产生的振动，以保证汽车平顺行驶。汽车悬架系统主要包括三部分，分别为弹性元件(悬架系统中承受并传递垂直载荷和具有缓和及抑制路面引起冲击的元件)、减震器和导向机构。

目前弹性元件主要包括螺旋弹簧、叶片式弹簧(包括普通钢板弹簧和复合材料板簧)及空气弹簧。其中螺旋弹簧基本是在小轿车等小型车辆上应用，叶片弹簧(俗称“板簧”，主要包括普通钢板弹簧和复合材料板簧)主要是在卡车、中轻型客车及工程机械设备等车辆上使用，在大型客车及一些城市公交车上使用较多的是空气弹簧。

属于叶片式弹簧形式的普通钢板弹簧和复合材料板簧在相应的机械、车辆悬架当中使用是很普遍的。普通钢板弹簧一般由若干片宽度相同而长度不同的合金材质的弹簧片叠加组合构成，复合材料板簧由单片复合材料簧片构成。一般的我们在汽车悬架上安装板簧的时候，是沿车辆前后或左右平行的方向且水平地将板簧装配在相应的车桥上，板簧的中间部位与车桥固定连接，两端与车辆底盘连接。钢板弹簧在工作的时候会承受一个正垂直方向的载荷。载荷越大，板簧变形越大，载荷越小，板簧变形越小。

普通钢板弹簧结构存在如下缺点：

(1)使用环境受限。只能在底盘空间较大的车辆上使用。另外其具有很长的纵向尺寸，这样就对缩短汽车前后悬非常不利。(2)舒适性与承载力不能兼顾。使用普通钢板弹簧的车辆，如果满足承载力要求的情况下，舒适性就会很差。如果要满足一定舒适性，其承载力就会达不到设计要求。(3)产生更多的噪音。普通钢板弹簧为多片叠加使用，工作状态下每片之间会产生摩擦，加上金属本身震动噪音的特性，车辆行驶过程中会产生非常大的噪音。(4)使用寿命短。普通钢板弹簧为易损件，使用一段时间后，板簧本身就会产生疲劳损耗，使其承载力大幅降低。(5)重量大，增加燃油消耗。普通钢板弹簧的承载力与其自身重量成正比，承载力越高，自身重量越大，导致车辆自重增加，增加能源消耗。(6)安全性低。普通钢板弹簧在使用一段时间后，随着其钢性的逐步衰减，极易产生突然断裂情况，对车辆的安全造成很大威胁。(7)产品粗制滥造。由于钢板弹簧生产厂家多，竞争环境非常恶劣，导致部分厂家偷工减料，私自降低原材料标准，降低产品价格。导致目前钢板弹簧的成品配套价格比标准规格的弹簧钢带原料价格还低，给车辆的最终用户造成很大的安全隐患。

平置使用的复合材料板簧结构虽然解决了普通钢板弹簧结构的寿命短、重量大、安全性低、舒适性差等缺点，但同样也受车辆的设计安装空间的限制，影响车辆的整体设计。

对于底盘空间小(如低底盘的城市公交车)及对舒适性要求比较高的车辆，一般需要选择价格极高且系统结构比较复杂的空气悬架系统，其由控制电脑、吸气孔、排气孔、气囊减震器(即空气弹簧)和空气分配器等组成，用以控制车身的水平姿态、调节车身的稳定系统，简单地说就是采用以空气弹簧为弹性元件的汽车悬架系统，其最明显的特点就是气囊式的空气弹簧。空气悬架系统工作原理是用空气压缩机形成压缩空气，并将压缩空气送到橡胶气囊中，通过橡胶气囊的弹性变形及空气压缩变形，来达到缓冲的作用(以类似于汽车轮胎一样效果)。在国外，空气悬架系统在重型货车上的使用率超过80％，在高速客车和豪华城市客车上已100％采用，部分轿车也安装了这个系统。

但是以空气弹簧为弹性元件的空气悬架系统具有如下缺点：(1)价格高。现有的一套进口空气悬架系统价格高达七至十万，国产的空气悬架系统价格相对便宜一些，但是其核心部件仍为进口件，导致价格居高不下；(2)对承载重量的要求非常严格。空气悬架系统对承载力要求严格，一旦超载，空气弹簧的气囊将会受到很大损伤，降低空气悬架系统的使用寿命，甚至出现气囊爆裂；(3)配套零部件种类繁多，包括气囊、传感器、阀门、管路、电脑数据线路等，出现故障检修过程复杂，维修成本高；(4)使用寿命短，气囊类似于汽车轮胎，属于易损件，为了达到安全要求，要定期进行更换。(5)安全隐患大。空气弹簧的气囊如果出现气压过高或过低，都会加剧气囊的磨损老化，如果不慎，将会出现突然爆裂，对车辆及乘客的安全带来极大的安全隐患。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种立式板簧减震结构及其悬架系统，以克服现有技术的缺陷。

发明内容