專利名稱：一種消除三輪汽車前叉管摩擦力的懸架結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種載貨用的三輪汽車的懸架結(jié)構(gòu)，屬于汽車懸架技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前載貨用三輪汽車前懸架結(jié)構(gòu)多采用如圖1所示的叉管式懸架；它主要包括由上叉管7、下叉管3組成的前叉管，裝于上下叉管內(nèi)的阻尼芯2，套于叉管外的承載彈簧5，上聯(lián)板13及轉(zhuǎn)向軸14等；由于前叉管軸線與鉛垂線之間存在20度左右的后傾角α，使通過前輪軸1作用于下叉管的地面反力P出現(xiàn)一個垂直下叉管軸線的側(cè)向力Px＝Psinα，它將使叉管產(chǎn)生彎曲，并會在上下叉管之間的上叉管襯套6和下叉管襯套4上產(chǎn)生很大的側(cè)壓力，從而產(chǎn)生很大的摩擦力，這不僅降低了叉管上下伸縮的靈活性，而且會使襯套和油封早期磨損失效。隨著三輪汽車前輪負荷的增加，該摩擦力也隨之加大。例如某型號三輪汽車前輪負荷P為800kg，則作用于下叉管下端的側(cè)向力px＝274kg，若L1≈2L2，可計算出作用于上、下叉管襯套的側(cè)向壓力之和N1+N2約為820kg，設(shè)襯套與叉管之間的摩擦系數(shù)為f＝0.2，則作用于上下叉管之間的摩擦力為164kg！若作用于叉管上的地面干擾力小于164kg，則上下叉管不會產(chǎn)生相對滑動，從而也不能通過承載彈簧和阻尼芯緩沖和吸收振動能量，故由于此摩擦力的存在，將大大降低懸架的減振效果和減振器的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可減少或消除三輪汽車前叉管摩擦力的懸架結(jié)構(gòu)，從而提高叉管上下伸縮的靈活性，進一步提高懸架的舒適性和使用壽命以及車輛行駛的安全性。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種消除三輪汽車前叉管摩擦力的懸架結(jié)構(gòu)，包括由上叉管和下叉管組成的前叉管，設(shè)置在上下叉管之間的上叉管襯套和下叉管襯套，設(shè)置在上下叉管內(nèi)的阻尼芯以及與前叉管上端部相連的上聯(lián)板，所述的下叉管襯套的中心距前輪軸中心的距離為L2，所述上叉管襯套的中心距前輪軸中心的距離為L1，其特征在于在所述的前叉管一側(cè)設(shè)置一個其軸線與前叉管軸線平行、且距離前叉管軸線為L的彈簧支架，該彈簧支架由外套管，設(shè)置在外套管內(nèi)的導(dǎo)向柱，設(shè)置在外套管和導(dǎo)向柱之間的上下支架襯套，設(shè)置在導(dǎo)向柱上部的上彈簧座和設(shè)置在外套管上的下彈簧座以及設(shè)置在上下彈簧座之間的承載彈簧；所述的導(dǎo)向柱的上端部與上聯(lián)板相連，所述外套管下端部通過下聯(lián)板與前叉管的下端部連接在一起，構(gòu)成一個可上下伸縮的矩形框架；所述的L應(yīng)滿足關(guān)系式(Px/Pz)L2≤L≤(Px/Pz)L1，其中Px為地面反力P在下叉管上的側(cè)向分力；PZ為地面反力在下叉管上的軸向分力。
本發(fā)明的技術(shù)特征還在于在前叉管后側(cè)沿叉管軸線方向設(shè)置一板簧，板簧根部固定在上聯(lián)板上，并在下叉管上且距前輪軸心為L1處安裝一個滾輪支架及滾輪，使?jié)L輪始終在板簧上滾動；所述的L與L1應(yīng)滿足關(guān)系式PZL＝PxL1。
在上述方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明所述的板簧其預(yù)變形曲線應(yīng)滿足關(guān)系式W＝2KΔZl3tgα/(3EJ)式中K為彈簧剛度，ΔZ為彈簧壓縮變形量，l為滾輪到板簧根部的長度，α為前叉管后傾角，E為板簧的楊氏模量，J為板簧的抗彎截面慣性距。
本發(fā)明的技術(shù)特征還在于在本發(fā)明所述的彈簧支架的上下支架襯套支間和下支架襯套與外套管底板之間分別設(shè)有上、下行程緩沖膠墊。另外在彈簧支架的外套管的上端部與導(dǎo)向柱之間置有防塵套。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及突出性進步①將原前叉管上的承載彈簧向前平移適當(dāng)?shù)木嚯x，可使上下襯套之間的正壓力N1、N2之和約減少三分之二，從而可使上下叉管之間的摩擦力約減少三分之二。承載彈簧平移后再在前叉管上附加一個板簧，通過滾輪將板簧彈性力垂直作用于下叉管上，并滿足PZL＝PxL1，則可完全消除作用于上下叉管之間的摩擦力，提高了懸架的舒適性和使用壽命。②將原前叉管與新的彈簧支架上下連板剛性的連接在一起，形成一個矩形框架，提高了抗彎曲剛度，使之有可能在前輪處附加制動裝置，提高了車輛的行駛安全性。③在彈簧支架上附加了上下行程緩沖膠墊，提高了車輛的行駛平順性和舒適性，正常行駛時彈簧起緩沖作用，遇到溝坎或急剎車時緩沖膠套起緩沖作用。


圖1為現(xiàn)有三輪汽車前叉管的結(jié)構(gòu)及下叉管受力示意圖。
圖2為本發(fā)明提供的不加板簧的懸架結(jié)構(gòu)及受力示意圖。
圖3為本發(fā)明提供的加有板簧的懸架結(jié)構(gòu)及受力示意圖。
圖4為本發(fā)明提供的不加板簧的懸架結(jié)構(gòu)實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明提供的加有板簧的懸架結(jié)構(gòu)實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理、結(jié)構(gòu)作進一步的說明。
圖2為本發(fā)明提供的不加板簧的懸架結(jié)構(gòu)及受力示意圖。從圖上看懸架結(jié)構(gòu)大致可分為左右兩部分，右邊是前叉管，左邊是彈簧支架，左右兩部分外形大致相同，但功能不同，與現(xiàn)有技術(shù)(如圖1所示)結(jié)構(gòu)的最大區(qū)別是在前叉管上沒有承載彈簧。前叉管(圖1)包括由上叉管7和下叉管3組成的前叉管，設(shè)置在上下叉管之間的上叉管襯套6和下叉管襯套4，設(shè)置在上下叉管內(nèi)產(chǎn)生液壓阻尼的阻尼芯2以及與前叉管上端部相連的上聯(lián)板13；所述的下叉管襯套4的中心距前輪軸中心的距離為L2，上叉管襯套6的中心距前輪軸中心的距離為L1。彈簧支架設(shè)置在前叉管前側(cè)(圖4)，其軸線與前叉管軸線平行、且距離前叉管軸線為L，該彈簧支架包括外套管23，設(shè)置在外套管內(nèi)的導(dǎo)向柱19，設(shè)置在外套管23和導(dǎo)向柱19之間的上下支架襯套18、22.，設(shè)置在導(dǎo)向柱上部的上彈簧座15和設(shè)置在外套管上的下彈簧座21以及設(shè)置在上下彈簧座之間的承載彈簧5。所述的導(dǎo)向柱19的上端部與上聯(lián)板13相連，所述外套管下端部通過下聯(lián)板26及銷釘27與前叉管的下端部連接在一起，構(gòu)成一個可上下伸縮的矩形框架；L應(yīng)滿足關(guān)系式(Px/Pz)L2≤L≤(Px/Pz)L1，其中Px為地面反力P在下叉管上的側(cè)向分力；PZ為地面反力在下叉管上的軸向分力。由于Px/Pz等于tgα，故(Px/Pz)L2≤L≤(Px/Pz)L1也可表達為L2tgα≤L≤L1tgα，其中α為前叉管的后傾角。
彈簧支架的主要功能是放置承載彈簧5，及上下行程緩沖膠墊20和24.，承載彈簧是放在上下彈簧座15，21內(nèi)，上彈簧座是套于導(dǎo)向柱19處，并靠在上聯(lián)板13下端面，下彈簧座21是套裝在外套管23上，并以綱絲卡環(huán)固定；在導(dǎo)向柱與外套管之間置有上下支架襯套18，22.，上支架襯套18是通過鋼絲卡環(huán)固于外套管上沿，下襯套22是通過綱絲卡環(huán)固于導(dǎo)向柱的下端，在彈簧支架的外套管23的上端部與導(dǎo)向柱19之間置有防塵套17，以防塵土進入導(dǎo)向柱與外套管的間隙內(nèi)，襯套以潤滑脂潤滑。在所述的彈簧支架的上下支架襯套18、22之間和下支架襯套22與外套管底板25之間分別設(shè)有上、下行程緩沖膠墊20、24。以防止懸架上下振動時發(fā)生剛性碰撞。彈簧支架導(dǎo)向柱19是通過柱上端的錐面與上聯(lián)板錐孔固定在一起，外套管下端面與下聯(lián)板26焊接在一起，下聯(lián)板又通過銷釘27與下叉管固結(jié)在一起，這樣通過上下聯(lián)板將彈簧支架和前叉管連接在一起，形成一個可上下伸縮的矩形框架，從而使前懸架的抗彎剛度大為提高，再通過上下聯(lián)板及有關(guān)承力部件的強度設(shè)計，使在三輪汽車前輪上加制動變?yōu)榭赡?，這對提高三輪汽車行駛的安全性是十分有益的。又由于增加了彈簧支架，使有了足夠的空間安裝舌形行程緩沖膠墊，使懸架更柔和更舒適。
圖3為本發(fā)明提供的加有板簧的懸架結(jié)構(gòu)及受力示意圖。該結(jié)構(gòu)在前叉管后側(cè)沿叉管軸線方向設(shè)置一板簧10，板簧根部固定在上聯(lián)板13上，并在下叉管上且距前輪軸心為L1處安裝一個滾輪支架9及滾輪8，使?jié)L輪始終在板簧上滾動；所述的L與L1應(yīng)滿足關(guān)系式PZL＝PxL1。板簧采用橫截面不變的矩形懸臂梁板簧。正是板簧通過滾輪提供給下叉管平衡所需的側(cè)向力。PZL＝PxL1還可表示為L＝L1tgα。
本發(fā)明的技術(shù)要點是將懸架下叉管所受的外力系變?yōu)槠胶饬ο怠１景l(fā)明是在下叉管3上距輪軸中心O為L1處加一個大小與px相等，方向與px相反的外力F，這樣外力F即與PX構(gòu)成一個力偶pxL1，再把置于前叉管上的承載彈簧向前平移L，移至軸線與前叉管軸線相平行的新的彈簧支架上，彈簧支架下部的外套管23是與下叉管3焊接在一起的，這樣加在下叉管上的彈簧力(大小等于PZ)與作用在下叉管輪軸處的地面反力P在下叉管上的軸向分量PZ也構(gòu)成一個力偶PZL，若通過參數(shù)選擇使PxL1＝PZL，則在下叉管上所受的外力即構(gòu)成平衡力系，則上下叉管襯套6、4處所受的側(cè)向壓力N1+N2為零，叉管間摩擦力也自然消失。
外力F的獲取方法是在靠近前叉管后側(cè)，在上聯(lián)極13處固定一下垂的懸臂板簧10，在下叉管上距輪中心o為L1處安裝一個滾輪支架9及滾輪8，并讓滾輪始終在板簧面上滾動，板簧作用于下叉管的側(cè)向力是通過板簧本身的預(yù)變形得到的，要求F＝Px，已知PxL1＝PzL (1)
則要求F＝Px＝(L/L1)Pz＝Pztgα (2)式(2)中的pZ是地面垂直反力P在下叉管上的軸向分量，它也等于2支承載彈簧壓力，而2支承載彈簧壓力又可表達為承載彈簧剛度K與承載彈簧變形ΔZ之積，代入(2)式可求得F＝2KΔZtgα (3)式(3)即為使下叉管變?yōu)槠胶饬ο?，在板簧上需施加給下叉管的側(cè)向力。只要滿足式(3)，不管地面加于車輪的垂直反力有多大，承載彈簧變形有多少，上下叉管之間的摩擦力恒為零，這正是本發(fā)明的獨到之處。
本發(fā)明采用的板簧是橫截面不變的矩形懸臂梁板簧，其側(cè)向力F與板簧橫向變形W的關(guān)系為W=Fl33El---(4)]]>式中l(wèi)是滾輪所在處到板簧板部的距離，E為板簧的楊氏模量，J是板簧的抗彎截面慣性矩將(3)式代入(4)式，即可求得W＝2KΔZl3tgα/3EJ(5)式(5)即為板簧預(yù)變形曲線方程。只要知道式中相關(guān)的參數(shù)，即可確定W隨l變化的形狀，即預(yù)變形形狀。
權(quán)利要求
1.一種消除三輪汽車前叉管摩擦力的懸架結(jié)構(gòu)，包括由上叉管(7)和下叉管(3)組成的前叉管，設(shè)置在上下叉管之間的上叉管襯套(6)和下叉管襯套(4)，設(shè)置在上下叉管內(nèi)的阻尼芯(2)以及與前叉管上端部相連的上聯(lián)板(13)，所述的下叉管襯套的中心距前輪軸中心的距離為L2，所述上叉管襯套的中心距前輪軸中心的距離為L1，其特征在于在所述的前叉管前側(cè)設(shè)置一個其軸線與前叉管軸線平行、且距離前叉管軸線為L的彈簧支架，該彈簧支架由外套管(23)，設(shè)置在外套管內(nèi)的導(dǎo)向柱(19)，設(shè)置在外套管和導(dǎo)向柱之間的上下支架襯套(18、22.)，設(shè)置在導(dǎo)向柱上部的上彈簧座(15)和設(shè)置在外套管上的下彈簧座(21)以及設(shè)置在上下彈簧座之間的承載彈簧(5)；所述的導(dǎo)向柱(19)的上端部與上聯(lián)板(13)相連，所述外套管下端部通過下聯(lián)板(26)與前叉管的下端部連接在一起，構(gòu)成一個可上下伸縮的矩形框架；所述的L應(yīng)滿足關(guān)系式(Px/Pz)L2≤L≤(Px/Pz)L1，其中Px為地面反力P在下叉管上的側(cè)向分力；Pz為地面反力在下叉管上的軸向分力。
2.按照權(quán)利要求1所述的消除三輪汽車前叉管摩擦力的懸架結(jié)構(gòu)，其特征在于在前叉管后側(cè)沿前叉管軸線方向設(shè)置一板簧(10)，板簧根部固定在上聯(lián)板(13)上，并在下叉管(3)上且距前輪軸心為L1處安裝一個滾輪支架(9)及滾輪(8)，該滾輪始終在板簧上滾動；所述的L與L1應(yīng)滿足關(guān)系式PzL＝PxL1。
3.按照權(quán)利要求2所述的消除三輪汽車前叉管摩擦力的懸架結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的板簧其預(yù)變形曲線應(yīng)滿足關(guān)系式，W＝2KΔZl3tgα/(3EJ)式中K為彈簧剛度，ΔZ為彈簧壓縮變形量，l為滾輪到板簧根部的長度，α為前叉管后傾角，E為板簧的楊氏模量，J為板簧的抗彎截面慣性距。
4.按照權(quán)利要求1、2或3所述的消除三輪汽車前叉管摩擦力的懸架結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述的彈簧支架的上下支架襯套(18、22)之間和下支架襯套(22)與外套管底板(25)之間分別設(shè)有上、下行程緩沖膠墊(20、24)。
5.按照權(quán)利要求4所述的一種可消除三輪汽車前叉管側(cè)向力的懸架結(jié)構(gòu)，其特征在于在彈簧支架的外套管(23)的上端部與導(dǎo)向柱(19)之間置有防塵套(17)。
全文摘要
一種消除三輪汽車前叉管摩擦力的懸架結(jié)構(gòu)，屬汽車懸架技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的技術(shù)特點是在原前叉管前側(cè)設(shè)置一個其軸線與前叉管軸線平行、且距離前叉管軸線一定距離的彈簧支架，將承載彈簧平移到彈簧支架上，這樣可使作用與上下叉管之間的摩擦力約減少三分之二；并使懸架結(jié)構(gòu)形成一個可上下伸縮的矩形框架，從而提高了懸架的抗彎剛度；并通過板簧在下叉管后方加側(cè)向力的方法，使原來受有復(fù)雜力系的下叉管變?yōu)橹皇芏€力偶的簡單力系，使下叉管上的二個力偶始終平衡，從而可完全消除作用于上下叉管之間的摩擦力，提高了懸架的靈活性，舒適性和使用壽命。同時由于彈簧支架的引入，可允許在前輪上放置制動裝置，提高行駛安全性。
文檔編號B62K25/08GK1644447SQ20051000207
公開日2005年7月27日 申請日期2005年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月14日
發(fā)明者丁占鰲 申請人:丁占鰲