專利名稱：框形彈簧的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種彈簧，特別是涉及一種框形彈簧。
背景技術：
車輛在不平的路面上行駛會產生顛簸，為了提高舒適性，人們采用 了彈性懸架和橡膠輪胎來吸收振動，其中彈性懸架的主要構件有彈簧， 板簧、扭力桿或螺旋彈簧等。目前應用最廣的車用彈簧是板簧，它是一 種兩端鉸接的簡支梁，如圖11所示。從梁的受力和變形可以看出，它 的中間部位受力最大，端部產生的角位移最大，所以實際應用中，汽車
的鋼板彈簧多采用多片彈簧，如圖12和圖13，以改善受力。無論是鋼 板彈簧還是螺旋彈簧，都有各種連桿、鉸軸、球頭、橡膠套等連接構件， 存在結構復雜，承載能力小、體積大、重量大、減震效果差、可靠性差、 噪聲大、可靠性差的問題。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提出一種承載能力強、體積小、重量 輕、減震效果好、可靠性高、噪聲低、可靠性高的框形彈簧。
為了解決上述技術問題，本發明提供的框形彈簧，具有上下兩片長 條形彈性元件，所述的兩片長條形彈性元件的兩端各設有一個剛性元 件，所述的剛性元件將所述的上下兩片長條形彈性元件固定組成為一個 封閉框形整體。
在所述的兩片長條形彈性元件之間粘接有橡膠支柱。 所述的橡膠支柱和所述的長條形彈性元件硫化粘接成一體。 在所述的由剛性元件和上下兩片長條形彈性元件組成的封閉框形整 體內填充有橡膠。
所述的橡膠和所述的剛性元件及上下兩片長條形彈性元件硫化粘接 成一體。
采用上述技術方案的框形彈簧，在不受力時是平直的，呈直線形狀。 當它受到垂直載荷后會向下變形，受力彎曲時，上下平面的鋼板變形的 形態是一樣的，減震框形彈簧的左右兩端面將保持平行，這是它不同于 其它結構的彈簧的關鍵。由于這種框形彈簧的左右兩端面在各種載荷下 將保持平行，因此它可同時作為車輛后懸架的連桿，即運動約束構件， 代替五連桿懸架中的四根縱向拉桿。
綜上所述，本發明是一種承載能力強、體積小、重量輕、可靠性高、 噪聲低、可靠性高的汽車用框形彈簧，不僅用作彈性元件，而且還用作 運動連接件。這種結構無論在承載能力，零件復雜性和生產成本都優于現在的板簧懸架和多連桿懸架。


圖1是本發明的結構示意圖2是是常規懸臂梁的受力和變形示意圖3是本發明的受力和變形示意圖； 圖4是常規懸臂梁受力的彎矩圖； 圖5是本發明受力的彎矩圖6是是常規鋼板彈簧安裝在車大梁上的示意圖； 圖7是本發明安裝在車大梁上的示意圖； 圖8是本發明的一種應用實例圖； 圖9是本發明的另一種應用示意圖； 圖IO是本發明的物理模型圖11是常用板簧結構示意圖； 圖12是常用板簧受力示意圖； 圖13是常用板簧安裝示意圖； 圖14是本發明的一種改進結構示意圖15是本發明的另一種改進結構示意圖。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說朋。
參見圖1，具有上下兩片長條形彈性元件1，兩片長條形彈性元件1
的兩端各設有一個剛性元件3，剛性元件3將上下兩片長條形彈性元件 1固定組成為一個封閉框形整體。
參見圖14，具有上下兩片長條形彈性元件1，兩片長條形彈性元件 1的兩端各設有一個剛性元件3，剛性元件3將上下兩片長條形彈性元 件1固定組成為一個封閉框形整體，在兩片長條形彈性元件1之間硫化 粘接有橡膠支柱2。
參見圖15，具有上下兩片長條形彈性元件1，兩片長條形彈性元件 1的兩端各設有一個剛性元件3，剛性元件3將上下兩片長條形彈性元 件1固定組成為一個封閉框形整體，在由剛性元件3和上下兩片長條形 彈性元件1組成的封閉框形整體內填充有橡膠4，橡膠4和剛性元件3 及上下兩片長條形彈性元件1硫化粘接成一體。
圖2是常規懸臂梁的受力和變形示意圖，圖3是框形彈簧的受力和 變形示意圖，變形特點是其末端沒有常規懸臂梁那樣的角位移，這是它 變形小的主要原因。參見圖4和圖5，末端沒有角位移的原因是末端沒 有彎矩，圖4的彎矩圖僅表示單片彈簧的受力，因為兩片的受力是一樣 的。
圖6和圖7是兩種彈簧安裝在車大梁上的對比，圖7為汽車用減震 框形彈簧安裝示意圖，方形部件是車橋軸管，圖6是傳統的鋼板彈簧。 設普通鋼板彈簧的長度為1340mm，雙鋼板彈簧的長度為一半，670mm，兩種彈簧的厚度相等，都是兩片。為了簡化和便于對比，取重量為1600kg 車輛的四分之一結構，普通板簧結構只取一半作分析，結果見表l。 表1兩種彈簧受力變形的有限元分析對比
普通板簧懸架減震框形彈簧
端部載荷400kg400kg
垂直變形242mm85mm
鋼板寬度70mm70mm
板簧長度1340mm670mm
鋼板厚度8mm8 mm
鋼板數量22
從表l可以看出，在同等載荷下，雙鋼板彈簧的變形只有板簧的1/3， 或者說承載能力是三倍，而它只需要一半的材料，這樣同樣材料可以比 常規彈性懸掛承擔6倍的載荷。
懸架除了能滿足剛度要求以外，還應滿足人體舒適性要求。從舒適性角 度，要求后懸架的偏頻(固有頻率)在1.17 1.58之間。對減震框形 彈簧優化，可將懸架的偏頻控制到1. 54Hz，能夠滿足強度和偏頻的要求。 圖8是減震框形彈簧的應用實例之一，這是一種車型的后懸架系統， 它有大梁和整體式車橋，彈簧鋼板兩端通過螺栓和壓板分別固定在大梁 和車橋上，兩塊鋼板和中間填充的橡膠通過硫化粘接在一起。為了便于 觀察，其中前端支架外面的三角形鋼板己被隱藏。可以看出，減震框形
彈簧的結構比較簡單，零部件數量和常規的板簧結構要少很多。
圖9是第二種應用實例，減震框形彈簧橫向布置，它不僅起承載作 用，而且還起車橋的作用，將兩個車輪連接在一起。從物理模型可以看 出，這種結構相當于兩個實例一所示的鋼板的串聯，即那個固定端放在 中間，兩端為懸臂(詳見圖10的物理模型)。
圖10是減震框形彈簧的物理模型，它實際上是前面所述的兩個懸臂 減震框形彈簧(圖3)的對稱連接。
特別是，當用硫化橡膠把上下兩塊鋼板連接在一起時，承載力提高 了。有限元的分析結果表明，增加橡膠后，彈簧的剛度提高了 60%。所 以除了可以通過橡膠來調整懸架的減震性能外，也可以通過橡膠材料的 硬度來改變彈簧鋼板的承載能力。
從上述分析可以看出，減震框形彈簧懸架和普通板簧懸架相比，主 要具有下列優勢
承載能力強，重量輕。同樣載荷，減震框形彈簧的變形僅為板簧的 三分之一。其原因是減震框形彈簧的鋼板的材料利用率高。這意味著， 承擔同樣的載荷，減震框形彈簧需要更少的材料。特別是用硫化橡膠把 上下兩塊鋼板連接在一起后，懸架的承載能力提高到了 4倍，這更可以 降低系統重量。
5結構簡單，部件少，成本低。減震框形彈簧懸架可以省略傳統的懸 架(板簧懸架或者五連桿懸架)相關的球頭，鉸銷、橡膠套等附件，簡 化系統結構，降低成本。
兼有減震功能。減震框形彈簧中間粘接的橡膠本身有良好的吸震能 力，可以部分代替甚至取消減震器，進一步簡化結構，降低成本。
工作安靜，可靠性高。減震框形彈簧的兩塊鋼板與橡膠粘接成一整 體，僅通過螺栓與車身和車橋連接，中間沒有任何磨損件，系統的可靠 性提高；同時沒有運動部件，避免了板簧懸架的鋼板之間撞擊滑動而產 生的噪音。
體積小。和普通板簧懸架結構相比，它只需要一半的空間，利于車 輛部件的布置。
權利要求
1、一種框形彈簧，其特征是具有上下兩片長條形彈性元件(1)，所述的兩片長條形彈性元件(1)的兩端各設有一個剛性元件(3)，所述的剛性元件(3)將所述的上下兩片長條形彈性元件(1)固定組成為一個封閉框形整體。
2、 根據權利要求1所述的框形彈簧，其特征是在所述的兩片長條形彈性元件(1)之間粘接有橡膠支柱(2)。
3、 根據權利要求2所述的框形彈簧，其特征是所述的橡膠支柱(2)和所述的長條形彈性元件(l)硫化粘接成一體。
4、 根據權利要求l所述的框形彈簧，其特征是在所述的由剛性元件(3)和上下兩片長條形彈性元件(1)組成的封閉框形整體內填充有橡膠(4)。
5、 根據權利要求4所述的框形彈簧，其特征是所述的橡膠(4)和所述的剛性元件(3)及上下兩片長條形彈性元件(1)硫化粘接成一體。全文摘要
本發明公開了一種框形彈簧，具有上下兩片長條形彈性元件(1)，所述的兩片長條形彈性元件(1)的兩端各設有一個剛性元件(3)，所述的剛性元件(3)將所述的上下兩片長條形彈性元件(1)固定組成為一個封閉框形整體。在所述的兩片長條形彈性元件(1)之間粘接有橡膠支柱(2)。本發明提出了一種彈性元件的結構組合方法，彈性元件不僅用作承載，而且還用作運動連接件。可用于設計承載能力強、體積小、重量輕、減震效果好、噪聲低、可靠性高的汽車用減震框形彈簧，這種結構無論在承載能力，零件復雜性和生產成本都優于現在的板簧懸架和多連桿懸架。
文檔編號F16F3/00GK101498347SQ20091004280
公開日2009年8月5日 申請日期2009年3月6日 優先權日2009年3月6日
發明者闖 孔, 張華平, 李鐵牛, 王力工, 華 羅, 羅正敏, 謝蘭華 申請人:湖南長豐汽車研發股份有限公司