双联桥用平衡式钢板油气并联复合悬架系统设计

李志栋，刘伟建，黄睿，姬虎艳



双联桥用平衡式钢板油气并联复合悬架系统设计

李志栋，刘伟建，黄睿，姬虎艳

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

文章为某6×6军用越野汽车底盘设计了一种双联桥用平衡式钢板油气并联复合悬架系统，不仅实现了悬架系统刚度可调，同时简化了导向结构，提高了悬架系统的可靠性。

多轴汽车；平衡悬架；钢板弹簧；油气弹簧；复合悬架系统

前言

悬架是保证车轮或车桥与汽车承载系统(车架或承载式车身)之间具有弹性联系并能传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车行驶中的车身位置等有关装置的总称。目前，用于中、重型越野汽车悬架系统的减振方式主要有钢板弹簧、空气弹簧和油气弹簧等。考虑到车辆在不同装载工况下：1）钢板弹簧虽然结构简单，但因其刚度调节困难，难以实现不同装载工况下相同的偏频；2）空气弹簧、油气弹簧虽然可实现刚度可调，可以满足不同装载工况下偏频相同，但因其导向机构复杂，对整车布置不利；3）同时，由于空气弹簧和油气弹簧均在高压工况下工作，对运动密封件要求很高，在越野工况下，与钢板弹簧相比，可靠性降低很多。

三轴和四轴越野汽车上普遍采用双联桥等臂式钢板弹簧平衡悬架结构。本文为某6×6军用越野汽车底盘改装设计了一种双联桥用平衡式钢板油气并联复合悬架系统，不仅实现了悬架系统刚度可调，同时简化了导向结构，提高了悬架系统的可靠性。

1 多轴汽车的平衡悬架

多轴汽车采用单独刚性悬架时，在不平道路上行驶（图1a）的危险性：

图1 三轴汽车在不平道路上的行驶情况示意图

（1）当有弹性悬架而道路不平度较小时，虽然不一定会出现车轮悬空的现象，但各个车轮间的垂直载荷分配比例会有很大的改变。在车轮垂直载荷变小甚至为零时，车轮对地面的附着力也随之变小甚至为零。

（2）转向车轮遇此情况将使汽车操纵能力大大降低，失去操纵。

（3）驱动车轮遇此情况将不能产生足够的驱动力。此外，还会使其它车桥及车轮有超载的危险。

双联桥平衡悬架（图1b）能保证中、后桥车轮均能与地面有良好接触，消除上述的危险，保证中、后桥车轮垂直载荷相等。等臂式钢板弹簧平衡悬架是三轴和四轴越野汽车上普遍采用的一种平衡悬架的结构形式。图2所示为三轴全轮驱动越野汽车的中、后驱动桥平衡悬架的外观。

图2 三轴汽车中、后驱动桥平衡悬架的外观

2 油气弹簧

油气弹簧集弹性及阻尼元件于一身，同时缸体具有一定的导向作用，所需车体布置空间较小，以其优越的非线性弹性特性和良好的减振性能，能够最大限度的满足不同车辆的平顺性要求，从而大幅提升行驶速度。本文所介绍的减振悬挂油气弹簧（图3）采用某成熟产品，形式为双缸摆动式结构，通过支撑体将油气缸固连到一起，气室压力可调。

图3 双缸摆动式油气弹簧

1-主活塞；2-油缸；3-油液；4-减振阀；5-阻尼孔； 6-浮动活塞；7-气缸；8-高压氮气

双缸式油气弹簧的特点是将油气缸分离，在过油通道上布置有悬挂闭锁装置，当需要车辆搬运重物或有其他特殊需求时能够断开油气介质，达到刚性平台的目的。目前已广泛应用于军用轮式装甲车和履带步兵战车，通过在军用试验跑道上的实车测试表明，采用该油气弹簧的车辆平均越野速度较传统的螺旋弹簧减振器式悬挂提高了10km/h以上。而且，油气弹簧可根据具体车辆指标要求进行结构和特性参数的调整。

3 平衡式钢板油气并联复合悬架系统

该系统在双联桥钢板弹簧平衡悬架的基础上，重新核算悬架刚度，通过减少钢板弹簧片数，并联安装减振悬挂油气弹簧，同时实现整个系统的刚度可调与可靠性提升，如图4所示。

该系统包括钢板弹簧平衡悬架、板簧缓冲装置、油气弹簧和油气弹簧上、下支架等。钢板弹簧平衡悬架连接中、后桥和车架；钢板弹簧的两端自由地支承在中、后桥半轴套管上的滑板式支架内；油气弹簧的上端通过销轴与固定在车架上的支架相连，下端的销轴与桥管上的固定支座连接。图5所示为该系统整体结构主视、俯视示意图。

图4 双联桥用平衡式并联钢板油气复合悬架系统

图5 整体结构主视、俯视示意图

1-左油气弹簧 2-油气簧支架 3-板簧缓冲装置 4-双联桥钢板弹簧平衡悬架 5-右油气弹簧

4 结论

在双联桥钢板弹簧平衡悬架上，并联安装油气弹簧，由钢板弹簧的固定刚度和油气弹簧的可调刚度复合实现悬架系统的刚度可调，从而获得任何工况下相同的偏频。油气弹簧兼有减振器的作用，省去了装钢板弹簧悬架系统的减振器。钢板弹簧在整个过程中承担一部分载荷，减少油气弹簧的负荷，提高了油气弹簧的可靠性；钢板弹簧兼作简单可靠导向机构，提高了整个悬架系统的可靠性。

该双联桥用平衡式钢板油气并联复合悬架系统的优点是，与钢板弹簧悬架系统相比，可实现悬架系统刚度可调；与油气悬架相比，导向机构简单可靠，同时提高了油气弹簧的可靠性，进而提高了其使用寿命。这种复合悬架系统可以较好解决车辆行驶扭曲路面对上装的影响问题，也能满足不同上装质量时对行驶平顺性的要求。

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Design of the Two-axle Tandem Suspension System Installed in Parallel withHydro-pneumatic Cylinder

Li Zhidong, Liu Weijian, Huang Rui, Ji Huyan

( Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd, Shaanxi Xi’an 710200 )

Based on the tandem suspension about the rear two axes of some 6×6 military off-road vehicle,this paper offers one kind of compound suspension system, which adopting a parallel installation mode of hydro-pneumatic cylinders. Leaf spring works not only as flexible component, but also as a component to convert force in various directions. And the reliability of hydro-pneumatic cylinder has been raised. The stiffness of this compound suspension system is variable.

multi-axle vehicle; tandem suspension; leaf spring; hydro-pneumatic cylinder; compound suspension system

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1671-7988(2019)03-116-02

U462

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1671-7988(2019)03-116-02

U462

李志栋，工程师，就职于陕西重型汽车有限公司，主要从事汽车产品设计方面的工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.03.036