中/后桥油气悬缸平衡悬架底盘结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种中/后桥油气悬缸平衡悬架底盘结构，包括：中桥、后桥、车架、平衡轴、平衡摆臂、上拉杆、下拉杆、油气悬缸；平衡轴横穿出车架两侧大梁，固定安装在车架上。两个平衡摆臂分别安装在车架两侧伸出的平衡轴上。每个平衡摆臂可绕平衡轴各自转动。中桥、后桥分别布置在车架平衡轴下方偏前、偏后位置上，与车架间分别通过上拉杆、下拉杆连接，组成空间“八”字悬架杆系结构。每侧平衡摆臂的前/后铰点分别通过一根油气悬缸与中/后桥连接。空间“八”字悬架杆系结构，确定中桥、后桥与车架之间的运动关系、位置约束和力的传递。四根油气悬缸，确定中桥、后桥与车架之间的垂向力学关系。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种底盘结构，具体地是公开一种中/后桥油气悬缸平衡悬架底盘结构。
技术介绍
公路重卡是典型的公路载重运输车辆，通常采用6X4钢板弹簧悬架(简称板簧悬架)底盘结构。其产品的技术成熟度、生产的专业化程度，市场销售量、保有量，均达到较高水平，在公路运输中有着非常广泛的应用。借助于产量、配件和价格的优势，公路重卡在矿山、工地等非公路环境中，也有着大量的使用。由于受原始底盘宽度的限制，公路重卡通常是采取加高货箱的方式，来满足矿山工地更大运输量的需求。但由于矿山工地恶劣的道路条件，使得公路重卡运行的稳定性和安全性成为一个无法回避的矛盾，制约了车辆的进一步应用和发展。图1所示，为公路重卡常用的中/后桥钢板弹簧悬架结构。为弥补板簧弹性的不足，少数高端产品在钢板弹簧下面又布置了橡胶弹簧。近几年，公路重卡经过进一步演化变形，又派生出了一种新的产品——宽体矿车。 这种车型对底盘尺寸及结构进行了加宽、加强。包括车架的宽度、结构尺寸及强度，前/中 /后桥的轮距、数比及强度，板簧的尺寸及数量等都进行了大幅增加及提升。宽体矿车比之前的公路重卡，已经彻底脱离了道路车辆宽度及轴荷等国家标准的规定，整车的承载量及稳定性大幅增加，进而发展成为一种完全应用于矿山市场的土方运输设备。但是，同公路重卡一样，宽体矿车仍然是采用6X4钢板弹簧悬架结构。板簧悬架是基于公路道路条件下的典型技术架构，对矿山/工地等非公路路面的适应能力很差。对公路重卡而言，其板簧悬架技术体系所基于的路面条件、车型外廓尺寸、轴荷及质量限值，都有着国家标准的严格规定。因此，在公路运输条件下，板簧的数量以及整体变形能力，都能够满足承载以及路面坡度、不平度的要求。但进入矿山/工地等非公路环境后，一方面，载重量的增加导致板簧数量的进一步增加，而板簧数量的增加又进一步降低了悬架的变形范围和对路面的补偿能力。另一方面，矿山/工地的路面条件，又要求车辆悬架系统，能够提供比公路路面条件下更大的变形范围和补偿能力。这是一对无法解决的矛盾。目前，宽体矿车的载重量已经达到公路重卡载重量的两倍以上，且板簧数量也同比翻倍。板簧整体的可变形量以及对地面的补偿能力大幅下降，而矿山/工地的道路条件要大大超出公路道路标准，承载与减震的矛盾就更加突出。由于载重的显著提升，悬架系统内整体弹性的不足，以及自身容量的限制，原来与板簧配套使用的液压减震器也无法在系统中应用。整个宽体矿车的板簧悬架系统完全呈现出一种大刚性、无阻尼的不良状态。宽体矿车在矿山工地的整个运行环境中，冲击振动非常剧烈，部件极易受损，故障率高。整车寿命平均2年，最长不超过3年。图2所示，为宽体矿车采用的中/后桥钢板弹簧悬架结构。从图中可见板簧数量大幅增加。为弥补板簧弹性的不足，有些车型方案在板簧下面也布置了橡胶弹簧，但带来的问题较多，实际很少采用。从现有状态上看，宽体矿车所采用的板簧技术架构，已经超出了其技术体系的上限。这对于载重量的进一步提升、产品的系列化，降低故障率、提高车辆出勤率及整车使用寿命，成为一个致命性障碍。另外，无论是公路重卡还是宽体矿车，采用多片板簧结构的悬架，其压缩与回弹的力学特性有着明显的差别。图4所示，为板簧与轮胎构成的力学模型。其中，M为簧载质量， m为非簧载质量，K为钢板弹簧。板簧压在桥的上面，对桥只提供压力，不提供拉力。图6所示，为中/后桥板簧悬架构成的力学模型。其中弹性元件由一组长短不同的多片钢板弹簧构成，逐级压在桥的上面。悬架理论工作范围处于钢板的压缩范围之内。随着压缩量的增加，上部稍短的板簧逐步开始变形受力，系统呈现出近似的变刚度特性。当车辆设计载重不太大、板簧片数少(主要是长钢板弹簧)或运行在良好路面上时，悬架的振跳范围可以完全控制在板簧的压缩范围内，系统可以确保车辆正常工作。当车辆设计载重加大、板簧数量增加或运行在不良路面时，悬架的振跳范围可能会超出板簧的设计压缩范围。这时会出现 在回弹过程中多片板簧逐个丧失对桥的作用力，直至悬架系统完全丧失弹性——形成被抛空的状态。这对车辆的主要部件会造成严重损坏，并影响车辆的行车安全。这就是传统的板簧悬架结构比较适用于公路体系路面条件，承载不太大、板簧片数不太多、良好路面(小变形路况)的原因。对于矿山工地等非公路环境，车辆载荷大、板簧片数多、路面条件差，板簧的可供变形范围减小，而悬架的振挑范围显著增加，板簧的这一结构性缺陷就非常明显了。通过增加板簧数量来增加板簧悬架车辆载重量是有一定限度的。板簧悬架并不是一种全路面悬架。油气悬缸是4X2经典矿车，乃至电动轮矿车核心的悬架部件，技术先进。其内部包含有氮气、液压油和典型的液压结构，并将系统所需的弹性和阻尼结构/功能合二为一， 具有承载能力大，以及良好的变刚度/变阻尼特性。油气悬缸的单位储能比为板簧的3500 倍。但油气悬缸的结构、算法和应用有一套完整、复杂的体系，对目前钢板弹簧技术体系的厂家有很高的技术壁垒。如图5所示，为油气悬缸与轮胎构成的力学模型。其中，M为簧载质量，m为非簧载质量，K为油气悬缸氮气弹性系数，C为油气悬缸液压阻尼系数。油气悬缸通过内部弹性K和阻尼C的综合作用和叠加，形成以位移及速度为变量的非线性函数，对外部提供拉、压两个方向的作用力。因而，油气悬缸将整个悬架构成一个完整的系统。无论是力学特性、承载能力还是对路面的应用范围和适应能力，都具有显著的提升。尽管经典矿车及电动轮矿车采用油气悬缸，但其底盘均采用4X2单驱动后桥，A型架+横向稳定拉杆悬架结构，如图8所示。与6X4车型相比，4X2车型附着面积、爬坡能力、 牵引能力、越野能力、通过能力相对较弱。而且与带平衡悬架的6X4双桥悬架相比，来自单后桥的冲击、振动幅度要大而集中。经典矿车4X2底盘结构制动器数量少，存在制动能力不足、摩擦片使用周期短等问题。另外，经典矿车的重量利用系数较低，一般为1.0 1.3。经典矿车通常采用小批量生产方式，整车及零部件价格昂贵，市场销量和保有量都很低。整车及主要零部件价格与批量化、专业化生产的6X4车型相比均高出一倍以上。单就一根后桥的价格，是同等吨位的6X4车型的前/中/后三根桥价格总和的2倍以上。因此，4X2经典矿车由于批量、成本、价格的问题大大制约了其产品的应用和发展。
技术实现思路
本技术提出了一种中/后桥油气悬缸平衡悬架底盘结构，在于构建一种全新的底盘悬架结构，扩大车辆对不良路面(尤其是非公路环境)的适用范围，显著增加底盘的承载容量，克服和消除现有技术架构(6X4钢板弹簧悬架、4X2油气悬架)中的结构/技术缺陷，对技术性、经济性进行全面提升。图3所示，为本技术所示的中/后桥油气悬缸平衡悬架结构示意图。按照驾驶员的乘坐方向，定义车辆的前后方向，并以此方向描述零件的位置。根据图3，底盘的方向为左前，右后。本技术是采用如下方案来实现上述目的一种中/后桥油气悬缸平衡悬架底盘结构，包括中桥、后桥、车架、平衡轴、平衡摆臂、上拉杆、下拉杆、油气悬缸；平衡轴横穿出两侧大梁固定安装在车架上；中桥、后桥分别布置在车架平衡轴下方的偏前、偏后位置上；中桥、后桥与车架分别通过上拉杆、下拉杆连接，组成空间“八”字悬架杆系结构；两个平衡摆臂分别安装在车架两侧伸出的平衡轴上；每个平衡摆臂可绕平衡轴单独转动；每侧平衡本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏如，孙志强，
申请(专利权)人：武汉德联重工有限公司，
类型：实用新型
国别省市：