[实用新型]多级刚度汽车悬架弹簧

说明书

(一)技术领域：

本实用新型涉一种汽车零部件，特别是一种多级刚度汽车悬架弹簧。

(二)背景技术：

在汽车的悬架弹性元件中，钢板弹簧应用得最广泛，它是由若干片等宽但不等长的合金弹簧片组合而成的一根近似等强度的弹簧梁，其特点是钢板弹簧的刚度几乎是一成不变的。钢板弹簧的进一步发展是应用于独立悬架的螺旋弹簧，螺旋弹簧用弹簧钢棒料卷制而成，可以做成等螺距和变螺距，前者的刚度不变，而后者的刚度有限变化。

随着汽车的普及，人们已经不满足于有车可乘，而是要求乘坐舒适，对轿车和长途客车更是如此，舒适性已是对一辆汽车好坏档次划分的重要衡量指标，而舒适性最终由悬架弹性元件来体现。

行驶舒适性要求是：悬架弹性元件的刚度应对应于汽车不同的载荷，即悬架弹性元件的刚度跟随汽车载荷的不同随时变化，避免不同频率的共振现象。对于钢板弹簧和螺旋弹簧来说，远远达不到汽车舒适性的要求。

目前能够满足行驶舒适性要求的悬架弹性元件当属气体弹簧，气体弹簧是在一密封容器中充入压缩气体，利用气体的可压缩性实现其弹簧的作用。作用于气体弹簧上的载荷增加时，容器内的定量气体受压缩，气压升高，则弹簧的刚度增大；反之，当载荷减小时，弹簧内的气压下降，刚度减小，这种气体弹簧的刚度的增大和减小是连续变化的，因此具有很好的弹性特性。

但采用气体弹簧时，必须设置能传递垂直力以外的其它各种力和力矩的杆系，因此悬架结构复杂；气体弹簧对密封要求严格，不得漏气；除此之外，还有悬架制造复杂，成本较高的缺点，使得气体弹簧难以普及推广。

由于上述原因，气体弹簧还只是在高档车或者有特殊定货要求的车辆上使用。

(三)发明内容：

本实用新型的目的是提出了一种由减振弹簧构成的，且又具有可变刚性的多级刚度汽车悬架弹簧。

能够实现上述目的的多级刚度汽车悬架弹簧，包括减振弹簧，所不同的是：不同刚度的减振弹簧以串联的方式连接组成减振弹簧组。

一般情况下，减振弹簧组由两级不同刚度的螺旋弹簧组成，两级螺旋弹簧串联最简单的方式是在体外首尾相连，这种连接方式无疑要增加减振弹簧组的长度，而在不改变原有结构的情况下，最好是将直径小的螺旋弹簧内置于直径大的螺旋弹簧内腔中，两者的内外径之间套装有环形连接件，直径大的螺旋弹簧上端顶紧在车身连接端，其下端与环形连接件下端刚性连接，直径小的螺旋弹簧下端压紧在车桥连接端，其上端与环形连接件上端刚性连接，环形连接件的高度小于车身连接端与车桥连接端之间的距离，而且环形连接件的上、下端与车身连接端、车桥连接端之间有压缩间隙。环形连接件最简单的一种结构为上下都有开口，下开口处具有向外的挡边，环形连接件的上开口处具有向内的挡边，为使刚性连接稳固，所有的挡边至少应呈水平状；直径大的螺旋弹簧的下端压在环形连接件下开口处向外的挡边上，直径小的螺旋弹簧的上端顶在环形连接件上开口处向内的挡边上。

一般来说，直径小的螺旋弹簧为小刚度的一级螺旋弹簧(弹簧刚度K1)，直径大的螺旋弹簧为大刚度的二级螺旋弹簧(弹簧刚度K2)，一级螺旋弹簧安装于二级螺旋弹簧内腔中，从而实现两级减振弹簧安装空间上的叠加。工作过程中，压缩开始时使用的是一级螺旋弹簧刚度K1和二级螺旋弹簧刚度K2的串联刚度，其值为K1×K2/(K1+K2)；继续压缩使车桥与二级螺旋弹簧接触时，压缩使用的是二级螺旋弹的刚度，其值为K2；再继续压缩使车身大梁与一级螺旋弹簧接触时，压缩使用的是一级螺旋弹簧刚度K1和二级螺旋弹簧刚度K2的并联刚度，其值为K1+K2。

环形连接件可以设置成能相互活动的分离式结构，环形连接件在其上方处分离成一级螺旋弹簧连接件和二级螺旋弹簧连接件，二级螺旋弹簧连接件的环形面上开设有变形槽；一级螺旋弹簧连接件的下开口处具有向外且向上的勾边，二级螺旋弹簧连接件的上开口处具有向内且向下的勾边，一级螺旋弹簧连接件和二级螺旋弹簧连接件对应的勾边形成相互挂扣的活动连接；在上述结构中可以将二级减振弹簧演变成第三级减振弹簧，第三级减振弹簧即由二级螺旋弹簧连接件(其刚度为K3)来充当，此时的二级螺旋弹簧连接件应选用薄形的弹性材料来制造，当压缩达到最大时，一级螺旋弹簧连接件顶部顶住车身连接端，一级螺旋弹簧连接件和二级螺旋弹簧连接件的勾边在挂扣处产生相对移动，二级螺旋弹簧连接件向上运动顶住车身连接端后也被向内反向压缩，此时呈并联关系的三种减振弹簧同时被压缩，并联总刚度值为K1+K2+K3。

综上所述，本实用新型多级刚度汽车悬架弹簧具有四种不同的刚度，分别为K1×K2/(K1+K2)、K2、K1+K2和K1+K2+K3。