專利名稱：漸硬性鋼板彈簧及其彈性減振系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種漸硬性鋼板彈簧，及其應(yīng)用的彈性減振系統(tǒng)。特別適合用作車輛懸掛系統(tǒng)中的彈性減振系統(tǒng)。
目前，鋼板彈簧廣泛應(yīng)用于各種車輛的懸掛系統(tǒng)中，其結(jié)構(gòu)緊湊，能對(duì)車輛很好地起隔振、減振作用。但鋼板彈簧的剛度K是固定不變的。因此，系統(tǒng)的自振頻率ω＝(K/M)1/2隨外荷載質(zhì)量M的變化而變化，對(duì)系統(tǒng)的隔振效果影響很大(車輛滿載時(shí)振動(dòng)較小，空載時(shí)振動(dòng)較大，就是這個(gè)原因)。
近些年為解決這一問(wèn)題，對(duì)漸硬性鋼板彈簧有過(guò)一些研究。如少片漸硬性鋼板彈簧是利用數(shù)片鋼板的不同曲率，隨著外載加大，鋼板變形，各片鋼板逐步接觸，漸次參與工作，達(dá)到漸硬目的。這種漸硬彈簧可使彈性系統(tǒng)的自振頻率變化相對(duì)減小，但對(duì)自振頻率的調(diào)整范圍較小。且由于各片鋼板間存在間隙，塵粒雜物易積存其間，不便清除又影響漸硬性能和壽命。
本發(fā)明的目的是提供一種彈簧剛度能適應(yīng)載荷變化，跟隨載荷增加而增加的新型漸硬性鋼板彈簧及其應(yīng)用，特別是用作車輛的彈性減振系統(tǒng)。能保證彈性系統(tǒng)的自振頻率ω基本不變或在限定范圍內(nèi)(ω＝C±△)變化。
本發(fā)明有著與現(xiàn)有板簧相同的懸臂梁結(jié)構(gòu)模型?；趹冶哿旱膭偠菿有隨加載點(diǎn)向固支點(diǎn)的靠近而增大的性質(zhì)，本發(fā)明的技術(shù)方案是鋼板為一端固支，一端上曲的懸臂梁，上曲懸臂端為承載段，曲梁具有Y＝F(X)的初始形狀，其特征是承載段的曲梁斜率向端部逐漸平坦，通過(guò)加載板(平板或曲板)件與曲梁承載段相切，于切點(diǎn)施加載荷，曲梁F(X)能適應(yīng)荷載P的變化，使切點(diǎn)(加載點(diǎn))自動(dòng)跟隨載荷由小到大，自懸臂端部向固支點(diǎn)方向靠近。這樣，隨著載荷增大，縮短了懸臂梁支反力矩的支撐力臂，彈簧相應(yīng)變硬，因而成為一種我們可稱之(定義)為“變撐臂”的漸硬性鋼性彈簧。
“變撐臂漸硬性鋼板彈簧”可應(yīng)用于彈性減振系統(tǒng)，特別適合用作車輛懸掛系統(tǒng)中的彈性減振系統(tǒng)。由于彈性系統(tǒng)的自振頻率決定于彈簧剛度K和荷載質(zhì)量M。當(dāng)彈簧剛度K等于常數(shù)時(shí)，彈性系統(tǒng)的自振頻率有ω＝(K/M)1/2的關(guān)系；當(dāng)彈簧剛度K不等于常數(shù)，如漸硬性彈簧，K＝dP/dY，此時(shí)1)可按非線性振動(dòng)理論，求得等效剛度Ke，仍有ω＝(Ke/M)1/2的關(guān)系；2)按材料力學(xué)的方法，求得剛度K，有ω＝A(K/M)1/2。A為非線性修正系數(shù)。進(jìn)而可根據(jù)實(shí)際減振需要和給定的載荷變化范圍，通過(guò)改變懸臂梁截面形狀和(或)截面積(變截面)，和(或)選擇不同的曲梁初始形狀曲線，易于達(dá)到ω＝C±△的關(guān)系。即實(shí)現(xiàn)保持彈性系統(tǒng)的自振頻率基本不變或在規(guī)定范圍內(nèi)變化。
本發(fā)明的變撐臂漸硬性鋼板彈簧能根據(jù)載荷變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)彈簧支反力矩的力臂長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)漸硬目的。并克服了前述現(xiàn)有漸硬性鋼板彈簧的不足。是一種思路新穎、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)靈活方便的新型漸硬性鋼板彈簧。應(yīng)用于，特別是用作車輛的彈性減振系統(tǒng)，可使車輛在不同荷載情況下具有相同或變化較小的自振頻率，達(dá)到良好的隔振、減振效果。對(duì)提高汽車的平順性和乘客的舒適性有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1變撐臂漸硬性鋼板彈簧及其彈性減振系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型。圖2(A、B)為V型車用變撐臂漸硬性鋼板彈簧。圖3(A、B)為>型車用變撐臂漸硬性鋼板彈簧。圖4(A、B)為O型車用變撐臂漸硬性鋼板彈簧。圖5(A、B)，圖6(A、B)相應(yīng)為V型，O型車用帶導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的變撐臂漸硬性鋼板彈簧。圖7為現(xiàn)有鋼板彈簧部分簧片伸出，伸出部分采用圖一所述變撐臂漸硬性鋼板彈簧。圖中(A、B)分別表示變截面、等截面梁。
圖2所示為按圖1所示結(jié)構(gòu)模型組合而成車用的，由左右兩簧片，于中央根部處連接構(gòu)成對(duì)稱或不對(duì)稱的“V”型變撐臂漸硬性鋼板彈簧?；善?由多片鋼板疊合聯(lián)結(jié)構(gòu)成，中心根部處用夾持塊2進(jìn)行支承固定，懸臂兩端側(cè)向定位地聯(lián)結(jié)有用于傳遞垂直荷載的滑板3和滾軸4?；鍧L軸的作用是保證彈簧受載變形頂端部產(chǎn)生相應(yīng)位移時(shí)，能減少其與加載件的摩擦。
圖3所示為按圖1所示結(jié)構(gòu)模型組合而成車用的，由上下兩簧片構(gòu)成的對(duì)稱或不對(duì)稱的“>”型變撐臂漸硬性鋼板彈簧?；善?由多片鋼板疊合聯(lián)結(jié)構(gòu)成，下簧片根部固支，上簧片根部設(shè)有用于傳遞垂直荷載的滑板8和滾軸4。
圖4所示為由符合要求的四簧片先兩兩分別于中央根部處連接組合成上下兩V型簧片。再將上下簧片左右兩懸臂端相互支撐聯(lián)結(jié)組合構(gòu)成的“O”型變撐臂漸硬鋼板彈簧。下簧片中央根部處用夾持塊2，可安裝在車橋上進(jìn)行固定支撐。上簧片中央根部處設(shè)有加載組件5。
圖2、圖3、圖4所示車用V型、>型、O型變撐臂漸硬性鋼板彈簧，未考慮懸掛的導(dǎo)向要求。因此，需與現(xiàn)有車用鋼板彈簧并聯(lián)、串聯(lián)使用，或另加現(xiàn)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
圖5、圖6則分別為上述V型、O型鋼板彈簧于懸臂兩端裝有考慮車輛懸掛系統(tǒng)需要的導(dǎo)向構(gòu)件6、7(9)的結(jié)構(gòu)圖。其結(jié)構(gòu)為簧片1端部有圓柱形卷耳，通過(guò)卷耳內(nèi)套裝的銷軸和導(dǎo)向構(gòu)件上的垂直滑槽，將簧片1與導(dǎo)向構(gòu)件聯(lián)結(jié)在一起。導(dǎo)向構(gòu)件6為固定導(dǎo)向板，可與車輛主梁固接。導(dǎo)向構(gòu)件7、9為加強(qiáng)鋼板彈簧側(cè)向剛度的導(dǎo)向板，其中9為活動(dòng)導(dǎo)向板。而加載組件5則相應(yīng)作出可保證加載點(diǎn)能隨載荷變化而水平運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
圖7為現(xiàn)有鋼板彈簧10部分簧片伸出，伸出部分1為按圖一所述結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)而成車用的變撐臂漸硬性鋼板彈簧，成為一種串接式變撐臂漸硬性鋼板彈簧。
下面給出以R＝2M的弧段為起始形狀，懸臂長(zhǎng)L＝0.65M，梁寬b＝0.6M，梁厚t＝12mm，荷載P＝595-4170Kg的O型對(duì)稱結(jié)構(gòu)等載面梁的一個(gè)算例，結(jié)果如下表。從中可以看出采用本發(fā)明鋼板彈簧的優(yōu)越效果。
權(quán)利要求
1.一種漸硬性鋼板彈簧，鋼板為一端固支，一端上曲的懸臂梁，上曲懸臂端為承載段，曲梁具有Y＝F(X)的初始形狀，其特征是承載段的曲梁斜率向端部逐漸平坦，通過(guò)加載板件與曲梁承載段相切，于切點(diǎn)施加載荷，曲梁F(X)能適應(yīng)荷載P的變化，使切點(diǎn)(加載點(diǎn))自動(dòng)跟隨載荷由小到大，自懸臂端部向支點(diǎn)方向靠近的“變撐臂”漸硬性鋼板彈簧。
2.一種彈性振系統(tǒng)，其特征是使用如權(quán)利要求1所述的變撐臂漸硬性鋼板彈簧，且彈簧荷載與等效剛度和系統(tǒng)的自振頻率間滿足ω＝(Ke/M)1/2＝c±△或ω＝A(K/M)1/2的關(guān)系，A為非線性修正系數(shù)。
3.按權(quán)利要求2所述的彈性減振系統(tǒng)，其特征是由左右兩簧片于中央根部處連接組成V型變撐臂漸硬性鋼板彈簧；簧片(1)由多片鋼板疊合聯(lián)結(jié)構(gòu)成，中心根部處用夾持塊(2)進(jìn)行支承固定，懸臂兩端側(cè)向定位地聯(lián)結(jié)有用于垂直加載和減少?gòu)椈身敹瞬孔冃挝灰茣r(shí)，與荷載件摩擦的滑板(3)和滾軸(4)。
4.按權(quán)利要求2所述的彈性減振系統(tǒng)，其特征是由上下兩簧片構(gòu)成的對(duì)稱或不對(duì)稱的“>”型變撐臂漸硬性鋼板彈簧；簧片1由多片鋼板疊合聯(lián)結(jié)構(gòu)成，下簧片根部固支，上簧片根部設(shè)有用于傳遞垂直荷載的滑板8和滾軸4。
5.按權(quán)利要求2所述的彈性減振系統(tǒng)，其特征是由四簧片兩兩分別于中央根部處連接組合成上下兩V型簧片，上下兩V型簧片左右兩懸臂端相互支撐聯(lián)結(jié)組合構(gòu)成O型變撐臂漸硬性鋼板彈簧，下簧片中央根部處用夾持塊(2)進(jìn)行固定支承，上簧片中央根部處設(shè)有加載組件(5)。
6.按權(quán)利要求3所述的彈性減振系統(tǒng)，其特征是簧片(1)一端有圓柱形卷耳，通過(guò)卷耳內(nèi)套裝的銷軸和導(dǎo)向板件上的垂直滑槽，將簧片1與固定導(dǎo)向板(6)聯(lián)結(jié)，簧片另一端設(shè)有加強(qiáng)鋼板彈簧側(cè)向剛度的框形結(jié)構(gòu)導(dǎo)向件(7)。
7.按權(quán)利要求5所述的彈性減振系統(tǒng)，其特征是簧片(1)兩端有圓柱形卷耳，通過(guò)卷耳內(nèi)套裝的銷軸和導(dǎo)向板件上的垂直滑槽，將簧片1兩端分別與固定導(dǎo)向板(6)和加強(qiáng)鋼板彈簧側(cè)向剛度的活動(dòng)向件(9)聯(lián)結(jié)。
8.按權(quán)利要求2所述的彈性減振系統(tǒng)，其特征是現(xiàn)有鋼板彈簧(10)部分簧片伸出，伸出部分為變撐臂漸硬性鋼板彈簧，成為一種串接式變撐臂漸硬性鋼板彈簧。
全文摘要
變撐臂漸硬性鋼板彈簧為一端固定支承一端上曲的懸臂梁,其初始形狀F(X)。上曲懸臂段為承載段,具有向端部逐漸平坦的斜率。通過(guò)加載板件與曲梁承載段相切,于切點(diǎn)施加載荷,曲梁F(X)的撓度能適應(yīng)荷載P的變化,使切點(diǎn)(加載點(diǎn))自動(dòng)跟隨載荷由小到大,自懸臂端部向支點(diǎn)方向靠近。其思路新穎、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)靈活方便。應(yīng)用于彈性減振系統(tǒng)更可使系統(tǒng)自振頻率基本不變或變化較小。對(duì)提高車輛的平順性、舒適性和壽命有重要的實(shí)際意義。
文檔編號(hào)F16F1/18GK1270109SQ9911532
公開(kāi)日2000年10月18日 申請(qǐng)日期1999年4月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月9日
發(fā)明者陳自力 申請(qǐng)人:陳自力