空气悬架托臂、空气悬架系统及车辆

文档序号:494976 发布日期:2022-01-07 浏览:17次 >En<

阅读说明:本技术 空气悬架托臂、空气悬架系统及车辆 (Air suspension trailing arm, air suspension system and vehicle ) 是由 祝洪滨 吴晓涛 许长贺 李欣东 刘艺君 于 2021-11-08 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种空气悬架托臂、空气悬架系统及车辆。包括驱动桥安装部、第一安装部、第二安装部以及第一连接梁和第二连接梁。驱动桥安装部具有第一安装面用于安装驱动桥;第一安装部及第二安装部设于驱动桥安装部的相对两端,第一安装部具有与第一安装面朝向同一侧的第二安装面,第二安装部具有与第一安装面朝向同一侧的第三安装面,第二安装面和第三安装面均用来装配一个空气弹簧。第一连接梁连接于驱动桥安装部与第一安装部之间,第二连接梁连接于驱动桥安装部与第二安装部之间。其中,驱动桥安装部具有多个掏空槽,实现了驱动桥安装部的轻量化,同时第一连接梁和第二连接梁均采用工字梁结构,如此实现了空气悬架托臂轻量化的目的。(The invention relates to an air suspension bracket arm, an air suspension system and a vehicle. Including transaxle installation department, first installation department, second installation department and first tie-beam and second tie-beam. The drive axle mounting part is provided with a first mounting surface for mounting a drive axle; the first installation portion and the second installation portion are arranged at two opposite ends of the drive axle installation portion, the first installation portion is provided with a second installation surface facing the same side with the first installation surface, the second installation portion is provided with a third installation surface facing the same side with the first installation surface, and the second installation surface and the third installation surface are used for assembling an air spring. First tie-beam is connected between transaxle installation department and first installation department, and the second tie-beam is connected between transaxle installation department and second installation department. Wherein, the transaxle installation department has a plurality of hollows out the groove, has realized the lightweight of transaxle installation department, and first tie-beam and second tie-beam all adopt the I-beam structure simultaneously, so realized the lightweight purpose of air suspension trailing arm.)

空气悬架托臂、空气悬架系统及车辆

技术领域

本发明涉及商用车空气悬架技术领域,特别涉及一种空气悬架托臂、空气悬架系统及车辆。

背景技术

汽车空气悬架系统以空气弹簧为弹性元件,相比以钢板弹簧为弹性元件的板簧悬架,具有重量轻、舒适性好、对货物震动冲击小、整车高度可调等优势,近年来在运输行业得到越来越多的应用。

托臂作为空气悬架的核心承载部件,也是重量最大、承载力最高、结构最复杂、功能最多的部件,一般集成了空气弹簧、减震器、推力杆、驱动桥、横向稳定杆等部件的连接功能,即通过一个空气悬架托臂就能够将上述所有的机构连接在一起。

因其众多的连接功能及高承载需求,同时其结构设计还要考虑装配空间等因素,故其设计难度高且一般设计的比较笨重,严重影响了空气悬架系统的轻量化程度。

发明内容

基于此,有必要针对空气悬架系统轻量化程度低的问题,提供一种结构更合理、重量更轻的空气悬架托臂。

一种空气悬架托臂,包括:

驱动桥安装部,具有第一安装面及多个掏空槽;

第一安装部及第二安装部,设于所述驱动桥安装部的相对两端,所述第一安装部具有与所述第一安装面朝向同一侧的第二安装面,所述第二安装部具有与所述第一安装面朝向同一侧的第三安装面;以及

第一连接梁和第二连接梁,所述第一连接梁连接于所述驱动桥安装部与所述第一安装部之间,所述第二连接梁连接于所述驱动桥安装部与所述第二安装部之间;

其中,所述第一连接梁和第二连接梁均采用工字梁。

在其中一个实施例中,所述空气悬架托臂采用铝合金材料制成。

在其中一个实施例中,所述第一连接梁和所述第二连接梁朝向远离所述第一安装面所在平面的方向下凹。

在其中一个实施例中,定义所述驱动桥安装部指向所述第一安装部的方向为第一方向,所述驱动桥安装部指向所述第二安装部的方向为第二方向;

所述第一连接梁在所述第一方向上的横截面面积逐渐减小,且所述第一连接梁的横截面所在平面与所述第一方向相交;

所述第二连接梁在所述第二方向上的横截面面积逐渐减小,且所述第二连接梁的横截面所在平面与所述第二方向相交。

在其中一个实施例中,定义与所述第一方向和所述第二方向均相交的方向为第三方向,且所述第三方向与所述第一连接梁的工字上梁指向所述第一连接梁的工字下梁的方向相交;

所述第一连接梁的工字上梁在所述第三方向上的宽度,大于所述第一连接梁的工字下梁在所述第三方向上的宽度;

所述第二连接梁的工字上梁在所述第三方向上的宽度,大于所述第二连接梁的工字下梁在所述第三方向上的宽度;

其中,所述第一连接梁的工字上梁和所述第二连接梁的工字上梁均位于靠近所述第一安装面的一侧。

在其中一个实施例中,所述空气悬架托臂还包括多个加强筋,所述第一连接梁的工字上梁和工字下梁之间、以及所述第二连接梁的工字上梁和工字下梁之间,均设有所述加强筋。

在其中一个实施例中,所述空气悬架托臂还包括减震器安装部,所述减震器安装部设于所述第一连接梁或第二连接梁的工字上梁上。

在其中一个实施例中,定义与所述第一方向和所述第二方向均相交的方向为第三方向,且所述第三方向与所述第一连接梁的工字上梁指向所述第一连接梁的工字下梁的方向相交;

所述减震器安装部沿所述第三方向延伸设置且具有沿所述第三方向延伸开设的减震器安装孔,且所述减震器安装孔相对于所述减震器安装部偏心设置。

在其中一个实施例中,所述第二连接梁在所述驱动桥安装部和所述第二安装部之间延伸的长度,与所述第一连接梁在所述驱动桥安装部和所述第一安装部之间延伸的长度比值范围为1.15-1.35。

在其中一个实施例中,所述空气悬架托臂还包括下推力杆安装部,所述下推力安装部设于所述驱动桥安装部背离所述第一安装面的一侧,且与所述驱动桥安装部界定形成推力杆安装空间。

根据本申请的另一方面,提供一种空气悬架系统,包括两个适配座、两个空气弹簧及上述任一实施例中提供的空气悬架托臂;

所述第二安装面和所述第三安装面上,均依次装配有一个所述适配座及一个所述空气弹簧。

在其中一个实施例中,所述空气悬架系统还包括第一紧固件和第二紧固件;

所述第一紧固件与所述空气弹簧连接且至少部分相对所述空气弹簧凸出,所述适配座、所述第一安装部或所述第二安装部、及所述第二紧固件依次套设于所述第一紧固件上;

所述第二紧固件用于将所述适配座及所述第一安装部或所述第二安装部固定于所述第一紧固件上。

根据本申请的另一方面,提供一种车辆,包括上述任一实施例中提供的空气悬架系统。

上述空气悬架托臂,应用于车辆的空气悬架系统中用于保持车辆的稳定性。包括驱动桥安装部、第一安装部、第二安装部以及第一连接梁和第二连接梁。驱动桥安装部具有第一安装面用于安装驱动桥;第一安装部及第二安装部沿第一方向和第二方向设于驱动桥安装部的相对两端,第一安装部具有与第一安装面朝向同一侧的第二安装面,第二安装部具有与第一安装面朝向同一侧的第三安装面,第二安装面和第三安装面均用来装配一个空气弹簧。第一连接梁连接于驱动桥安装部与第一安装部之间,第二连接梁连接于驱动桥安装部与第二安装部之间。其中,驱动桥安装部具有多个掏空槽,实现了驱动桥安装部的轻量化,同时第一连接梁和第二连接梁均采用工字梁结构。如此,本申请提供的空气悬梁托臂,不仅能够连接驱动桥和空气弹簧等结构,还能够通过应用工字梁的断面结构和驱动桥安装部的减重设置,实现了结构简单、集成化程度高和空气悬架托臂轻量化的目的。

附图说明

图1为本发明提供的空气悬架托臂的平面结构示意图;

图2为图1中提供的空气悬架托臂的第一视角立体结构示意图;

图3为图1中提供的空气悬架托臂的第二视角立体结构示意图;

图4为本发明另一实施例提供的空气悬架系统的结构示意图。

附图标记:100、空气悬架托臂;10、驱动桥安装部;11、第一安装面;12、掏空槽;13、驱动桥安装孔;131、第一机加平台;14、定位销孔;20、第一安装部;21、第二安装面;22、第二安装孔;23、第二机加平台;30、第二安装部;31、第三安装面;32、第三安装孔;33、第三机加平台;40、第一连接梁;50、第二连接梁;60、加强筋;70、减震器安装部;71、第四安装面;72、第四安装孔;80、下推力杆安装部;81、安装支腿;811、下推力杆安装孔;200、适配座;300、空气弹簧;410、第一紧固件;420、第二紧固件;L1:第一方向;L2:第二方向;L3:第三方向。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1至图3,本申请一实施例提供了一种空气悬架托臂100,应用于车辆的空气悬架系统中用于保持车辆的稳定性;包括驱动桥安装部10、第一安装部20、第二安装部30以及第一连接梁40和第二连接梁50。

具体地,驱动桥安装部10具有第一安装面11用于安装驱动桥。第一安装部20及第二安装部30沿第一方向和第二方向设于驱动桥安装部10的相对两端,第一安装部20具有与第一安装面11朝向同一侧的第二安装面21,第二安装部30具有与第一安装面11朝向同一侧的第三安装面31,第二安装面21和第三安装面31均用来装配一个空气弹簧300。第一连接梁40连接于驱动桥安装部10与第一安装部20之间,第二连接梁50连接于驱动桥安装部10与第二安装部30之间。其中,驱动桥安装部10具有多个掏空槽12,实现了驱动桥安装部10的轻量化,同时第一连接梁40和第二连接梁50均采用工字梁结构。如此,本申请提供的空气悬梁托臂,不仅能够连接驱动桥和空气弹簧300等结构,还能够通过应用工字梁的断面结构和驱动桥安装部10的减重设置,实现了结构简单、集成化程度高和空气悬架托臂100轻量化的目的。

在其中一个实施例中,空气悬架托臂100主体选用轻质铝合金材料,通过铝合金挤压铸造工艺和T6热处理工艺强化,实现空气悬架托臂100本体抗拉强度320MPa、屈服强度260MPa以上,并结合上述轻量化设计手段,实现空气悬架托臂100减重50%以上的轻量化效果。

具体地,驱动桥安装部10上设置了多个掏空槽12,实现了驱动桥安装部10的轻量化,掏空槽12的方向和形状以及数量,并不限定。

进一步地,第一连接梁40和第二连接梁50均采用工字梁的断面结构,在同等材料情况下也能够保证空气悬架托臂100具有最佳抗弯能力。

在其中一个实施例中,驱动桥安装部10还具有多个驱动桥安装孔13,驱动桥安装孔13用于将驱动桥固定在第一安装面11上的时候进行定位固定,具体地,在一些实施例中,可设置4个连线呈矩形分布的U形螺栓驱动桥安装孔13,从而对驱动桥的四角进行稳定固定。

进一步地,驱动桥安装部10还具有两个定位销孔14,且每一定位销孔14位于两两驱动桥安装孔13连线的中心位置,如此使得两个定位销孔14居中设置,减少了与其装配的驱动桥支架的品种。优选地,每个定位销孔14均设有倒角,以方便定位销的安装。

具体地,第一安装部20具有第二安装孔22,第二安装部30具有第三安装孔32,第二安装孔22和第三安装孔32用于与各自装配的空气弹簧300上的孔对位安装,从而便于实现与空气弹簧300的定位固定和对位安装。

在其中一个实施例中,第二安装部30上设置的第三安装孔32的数量,可以为多个,每个第三安装孔32距离驱动桥安装部10的中心距不相同,从而将空气弹簧300安装在距离驱动桥安装部10不同的位置,从而装配到车辆上,满足不同的性能需求。

在其中一个实施例中,第二安装孔22背离第二安装面21的一侧以及第三安装孔32背离第三安装面31的一侧,均设置为平面,即为第二机加平台23和第三机加平台33,从而使得第一安装部20和第二安装部30与第一安装面11相同的一侧用于安装空气弹簧300,另一侧通过第二机加平台23和第三机加平台33固定于其他结构上。

进一步的,驱动桥安装部10与第一安装部20及第二安装部30间通过第一连接梁40和第二连接梁50连接,且第一连接梁40和第二连接梁50朝向远离第一安装面11所在平面的方向下凹,如此,第一连接梁40和第二连接梁50通过下凹的设计形成弧形梁,可以保证第二安装面21和第三安装面31高于弧形梁的最高处上表面,为空气弹簧300的囊皮预留足够的运动空间,避免囊皮与空气悬架托臂100发生接触磨损。同时,下凹式设计也可使弧形梁高度降低,从而降低整车高度,为减少风阻和增大车体容积提供可能。

在其中一个实施例中,如图1及图2,定义驱动桥安装部10指向第一安装部20的方向为第一方向,第一连接梁40在第一方向上的横截面面积逐渐减小,且第一连接梁40的横截面所在平面与第一方向相交。同样得,定义驱动桥安装部10指向第二安装部30的方向为第二方向,第二连接梁50在第二方向上的正截面面积逐渐减小,且第二连接梁50的横截面所在平面与第二方向相交。即第一连接梁40和第二连接梁50与驱动桥安装部10连接的部位横截面面积最大,第一连接梁40与第一安装部20连接的部位横截面面积最小,第二连接梁50与第二安装部30连接的部位横截面面积最小。

如此,通过第一连接梁40和第二连接梁50在自身延伸长度方向上采用变截面渐变设置,保证第一连接梁40和第二连接梁50在承载时应力分布均匀,靠近驱动桥安装部10的位置截面积最大,远离驱动桥安装部10的位置截面积最小,保证第一连接梁40和第二连接梁50等应力分布,从而实现材料利用率的最大化。

在其中一个实施例中,第一连接梁40的工字上梁在第三方向上的宽度,大于第一连接梁40的工字下梁在第三方向上的宽度。第二连接梁50的工字上梁在第三方向上的宽度,大于第二连接梁50的工字下梁在第三方向上的宽度,第三方向与第一方向和第二方向均相交,且第三方向与第一连接梁40的工字上梁指向第一连接梁40的工字下梁的方向相交。且第一连接梁40的工字上梁和第二连接梁50的工字上梁均位于靠近第一安装面11的一侧。如此,将第一连接梁40和第二连接梁50均设置上宽下窄的结构,从而保证空气悬架托臂100在承受空气弹簧300载荷时上侧所受拉应力更小,从而使得本申请提供的空气悬架托臂100满足设计强度要求。

在其中一个实施例中,空气悬架托臂100还包括多个加强筋60,第一连接梁40的工字上梁和工字下梁之间、以及第二连接梁50的工字上梁和工字下梁之间,均设有加强筋60,以抵抗空气悬架托臂100在承载偏心载荷时第一连接梁40或第二连接梁50产生的扭转变形。优选地,加强筋60采用类桁架型式设计,沿第一连接梁40和第二连接梁50的延伸方向,可以呈V形或双V形分布,从而保证第一连接梁40或第二连接梁50能够承受更强的偏心载荷。

在其中一个实施例中,空气悬架托臂100还包括减震器安装部70,减震器安装部70设于第一连接梁40或第二连接梁50的工字上梁上用于装配减震器。

具体地,减震器安装部70沿第三方向延伸设置,且减震器安装部70在第三方向上的一端形成第四安装面71,当减震器与减震器安装部70固定之后,减震器与第四安装面71相互抵接。

具体地,减震器安装部70具有沿第三方向延伸开设的减震器安装孔72且减震器安装孔72相对于减震器安装部70偏心设置。当减震器安装部70位于工字上梁上时,则减震器安装孔72的开设位置偏下,即比较靠近工字下梁的位置,从而减弱了安装有减震器安装部70的工字上梁因减震器安装孔导致的壁厚突变的影响,有效降低了此处的应力值,大大降低了空气悬架托臂100在此断裂的可靠性风险。

同时,减震器安装部70与工字上梁连接的位置设计有斜筋,此种斜筋结构可使其在受力时只承受沿筋长度方向的拉压载荷,以实现加强筋60材料利用最大化。

在其中一个实施例中,当减震器安装在第一连接梁40上,第二连接梁50在驱动桥安装部10和第二安装部30之间延伸的长度,与第一连接梁40在驱动桥安装部10和第一安装部30之间延伸的长度比值范围为1.15-1.35,即第二连接梁50延伸的长度,大于第一连接梁40的延伸长度,从而形成不同臂长的第一连接梁40和第二连接梁50,如此,在第一连接梁40的一侧放置减震器,在第二连接梁50的一侧放置弹簧制动器,由于弹簧制动器的体积大于减震器,使得第二连接梁50的长度大于第一连接梁40的长度能够保证弹簧制动器和减震器均具有合理的布置空间的同时,保证结构的紧凑型。

可以理解地,减震器也可以设置在第二连接梁50上,当减震器设置在第二连接梁50上,第一连接梁40在在驱动桥安装部10和第一安装部30之间延伸的长度,与第二连接梁50在驱动桥安装部10和第二安装部30之间延伸的长度比值范围为1.15-1.35,即第一连接梁40的长度,大于第二连接梁50的长度,从而形成不同臂长的第一连接梁40和第二连接梁50。

在其中一个实施例中,空气悬架托臂100还包括下推力杆安装部80,下推力安装部设于驱动桥安装部10背离第一安装面11的一侧,且与驱动桥安装部10界定形成推力杆安装空间,推力杆安装空间用于为下推力杆的安装提供容纳空间。

具体地,下推力杆安装部80包括两个安装支腿81,两个安装支腿81间隔设置且均与驱动桥安装部10背离第一安装面11的一侧连接界定形成U形结构,以容纳下推力杆布置空间,每个安装支腿81上均设有贯穿设置的下推力杆安装孔811,用于与下推力杆进行对位固定安装。

具体地,每个U形螺栓安装孔背离第一安装面11的一侧还具有凹陷式第一机加平台131,第一机加平台131为下推力杆安装孔811提供了足够的机加空间和风动扳手装配空间。

根据本申请的另一方面,参阅图4,提供一种空气悬架系统,包括两个适配座200、两个空气弹簧300及上述任一实施例中所述的空气悬架托臂100,第二安装面21和第三安装面31上,均依次装配有一个适配座200及一个空气弹簧300,从而形成本申请的空气悬架系统,集成了空气悬梁支架、驱动桥及空气弹簧300为一体。

在其中一个实施例中,空气悬架系统还包括第一紧固件410和第二紧固件420,第一紧固件410与空气弹簧300连接且至少部分相对空气弹簧300凸出,从而实现空气弹簧300与其他结构的连接。

具体地,空气弹簧300具有安装内螺纹孔,第一紧固件410的一端旋入安装内螺纹孔,另一端依次套设有适配座200、第一安装部20或第二安装部30和第二紧固件420,且第二紧固件420用于将适配座200及第一安装部20或第二安装部30固定于第一紧固件410上。如此,在进行安装操作时,只需先将第一紧固件410与空气弹簧300固定,然后依次放入适配座200、空气悬架托臂100,最后套上第二紧固件420,整个装配过程一气呵成,无须调整和反复,大大提升了装配效率。

具体地,第一紧固件410为双头螺栓,第二紧固件420为螺母,在安装时,将双头螺栓的一头与空气弹簧300拧紧,适配座200和第一安装部20(或第二安装部30)套设在双头螺母上,再将螺母紧固在双头螺栓的另一头,即可实现安装,无需多次对位,装配简单且效率高。

根据本申请的另一方面,还提供一种车辆,包括上述任一实施例中的提供的空气悬架系统,如此,不仅能够实现空气悬架托臂100的轻量化,还能够使得空气悬架系统的装配简单,使得本申请提供的车辆,轻量化程度高且装配简单。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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