CN201526629U - 一体式多级变刚度钢板弹簧 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一体式多级变刚度钢板弹簧，该钢板弹簧为弧形板簧，由多片钢板弹簧片相互叠加组成，所述钢板弹簧片中除上层主片以外的其余各片的片端采用压弯方式压出正、反弧形弯，各片在受力时其端部与上层片通过向上拱起的正弧形弯接触。可解决板簧刚度单一及片间端部由于加工过程中产生的毛刺造成早期疲劳源产生的问题，进而提高车辆驾乘人员的舒适性、提高板簧的抗疲劳寿命、提高板簧的性能、降低成本。

Description

一体式多级变刚度钢板弹簧

技术领域

本实用新型涉及汽车悬架系统的弹性元件，特别是涉及汽车钢板弹簧产品。

背景技术

汽车钢板弹簧是目前国内外汽车悬架系统的主要弹性元件，在汽车的运行中，传递着作用于车架与车身之间各个方向的力及力矩，缓解因路面不平及不同载荷情况下通过轮胎传递给车身的冲击载荷，缓解车身的震动，对保证汽车行驶的平顺性、架乘人员的舒适性、运载货物的稳定性以及提高汽车相关部件的使用寿命都有着积极的作用。

目前各类型汽车所使用的弹簧钢板，普遍为单一刚度板簧和变刚度板簧。

请参考图1，图1所示为现有技术中一种典型单一刚度板簧的结构示意图。此类板簧的各层簧片11始终保持接触，在汽车运行中随着负荷变化刚度始终不变，车身的固有振动频率随载荷的变化而发生较大变化，为了满足汽车的载重能力又往往将刚度设计的很大，这就造成汽车在空载或轻载运行情况下的舒适性平稳性较差，例如公交、客车等乘载人数不足时由于刚度较大而导致舒适性较差，而且各片的端部在加工过程中因为切屑的原因会有锋利的棱角、毛刺等等，这些棱角、毛刺在热处理后硬度较高，在汽车的行进过程中随着路面的凸凹不平、载荷的变化，板片间产生相对的错动，这些棱角、毛刺就会对相邻板片产生啃伤，造成应力的过分集中，从而形成早期的疲劳源的产生，早期的疲劳源对板簧的寿命也将产生很大的影响。

请参考图2，图2所示为现有技术中一种典型变刚度板簧的结构示意图。此类变刚度板簧通常由主簧片21、副簧片22组成，副簧片22需要进行轧制，而轧制工艺复杂、消耗也大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种一体式多级变刚度钢板弹簧，以解决板簧刚度单一及片间端部由于加工过程中毛刺造成的早期疲劳源产生的问题，进而提高车辆驾乘人员的舒适性、提高板簧的抗疲劳寿命、提高板簧的性能、降低成本。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种一体式多级变刚度钢板弹簧，该钢板弹簧为弧形板簧，由多片钢板弹簧片相互叠加组成，所述钢板弹簧片中除上层主片以外的其余各片的片端采用压弯方式压出正、反弧形弯，各片在受力时其端部与上层片通过向上拱起的正弧形弯接触。

优选地，所述钢板弹簧片为等截面钢板弹簧片。

优选地，所述钢板弹簧片为变截面钢板弹簧片。

优选地，所述各钢板弹簧片的弧度以钢板中心线为基准左右对称。

优选地，所述各钢板弹簧片的中部设有一段平直段。

本实用新型所提供的一体式多级变刚度钢板弹簧，改变了原有板簧的结构形状，根据车辆的载重要求将钢板弹簧除主片以外的其余板片的片端压出正、反弯及弧形。

相对于普通板簧来说，可实现刚度的多级变化；端部以弧形接触可减少板片在汽车行进过程中因为路面的凹凸不平、载荷的变化使片间的相对错动而产生的啃伤，避免了应力的过分集中及早期疲劳源的产生，能够有效提高产品的抗疲劳性能、使用寿命及乘坐的舒适和运行中的平稳性。同时保持了原钢板弹簧的其它各项优越性能。

相对于现有变刚度板簧来说，降低了加工成本，节省了大量的燃气、水、电消耗；乘坐更加舒适、运行更加平稳，避免了端部毛刺造成的应力集中、延长了使用寿命。而且端部的弧形接触可以有效的减少汽车在行驶过程中板簧因为端部的棱角摩擦产生的噪音。

附图说明

图1为现有技术中一种典型单一刚度板簧的结构示意图；

图2为现有技术中一种典型变刚度板簧的结构示意图；

图3为本实用新型所提供一体式多级变刚度钢板弹簧的一种具体实施方式的结构示意图；

图4为图3所示一体式多级变刚度钢板弹簧受力时的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心任务是提供一种一体式多级变刚度钢板弹簧，以解决板簧刚度单一及片间端部由于加工过程中毛刺造成的早期疲劳源产生的问题，进而提高车辆驾乘人员的舒适性、提高板簧的抗疲劳寿命、提高板簧的性能、降低成本。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图3、图4，其中图3为本实用新型所提供一体式多级变刚度钢板弹簧的一种具体实施方式的结构示意图；图4为图3所示一体式多级变刚度钢板弹簧受力时的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本实用新型所提供一体式多级变刚度钢板弹簧为一种有弧度的钢板弹簧，由六片钢板弹簧片1相互叠加组成，各钢板弹簧片1的截面为等截面或变截面均可，其弧度以钢板中心线为基准左右对称，钢板弹簧片1中除上层主片以外的其余各片的片端进行压制，形成连续的正弧形弯101和反弧形弯102，类似于“S”形或波浪形，各片在受力时其端部与上层片通过向上拱起的正弧形弯101接触。

当然，各钢板弹簧片两边的弧度既可以完全相同也可以根据车架结构设计成两边弧度不同的弧型，且各钢板弹簧片中部可设计一段平直段供装配需要，带与不带平直段完全根据车型的需要设计。

下面结合具体实验数据对本实用新型所提供一体式多级变刚度钢板弹簧的性能做进一步说明，请继续参考图4，图中各片片厚是7mm、宽是70mm；各片长度分别是L1＝1200、L2＝1000、L3＝800、L4＝600、L5＝400、L6＝200；各片端部正反弧水平长度La＝Lb＝Lc＝Ld＝Le＝80

1.载荷为P1时各片端部尚未接触，由下表可计算出相应刚度：

表一：

由公式，列计算公式可得此时刚度为：

$F^{\′}=\mathrm{\α}\·\frac{6E}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a_{i+1}}^2(Y_i-Y_{i+1})}=0.87\×\frac{6\×210000}{23715}=46.2N/\mathrm{mm}$

2.设当载荷为P2时第一、第二片端部图示A处接触，其余各片端部尚未接触，由下表可计算出刚度：

表二：

将数据代入下式可得此时刚度为：

$F^{\′}=\mathrm{\α}\·\frac{6E}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a_{i+1}}^2(Y_i-Y_{i+1})}=0.87\×\frac{6\×210000}{23467}=46.7N/\mathrm{mm}$

3.当载荷为P3时第一、第二、第三片端部图示A、B处接触，其余各片端部尚未接触，由下表可计算出刚度：

表三：

将数据代入下式可得此时刚度为：

$F^{\′}=\mathrm{\α}\·\frac{6E}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a_{i+1}}^2(Y_i-Y_{i+1})}=0.87\×\frac{6\×210000}{22945}=47.8N/\mathrm{mm}$

同理可得当载荷为P4、P5、P6时，第四片、五片、六片端部也与上一片贴合得刚度如下：

$F^{\′}=\mathrm{\α}\·\frac{6E}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a_{i+1}}^2(Y_i-Y_{i+1})}=0.87\×\frac{6\×210000}{22264}=49.2N/\mathrm{mm}$

$F^{\′}=\mathrm{\α}\·\frac{6E}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a_{i+1}}^2(Y_i-Y_{i+1})}=0.87\×\frac{6\×210000}{21483}=51N/\mathrm{mm}$

$F^{\′}=\mathrm{\α}\·\frac{6E}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a_{i+1}}^2(Y_i-Y_{i+1})}=0.87\×\frac{6\×210000}{20635}=53.1N/\mathrm{mm}$

由此也可见，一体式多级变刚度钢板弹簧是一种刚度随着载荷增加而增大的多级刚度新型钢板板簧。

以上对本实用新型所提供的一体式多级变刚度钢板弹簧进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种一体式多级变刚度钢板弹簧，该钢板弹簧为弧形板簧，由多片钢板弹簧片相互叠加组成，其特征在于，所述钢板弹簧片中除上层主片以外的其余各片的片端采用压弯方式压出正、反弧形弯，各片在受力时其端部与上层片通过向上拱起的正弧形弯接触。

2.根据权利要求1所述的一体式多级变刚度钢板弹簧，其特征在于，所述钢板弹簧片为等截面钢板弹簧片。

3.根据权利要求1所述的一体式多级变刚度钢板弹簧，其特征在于，所述钢板弹簧片为变截面钢板弹簧片。

4.根据权利要求1所述的一体式多级变刚度钢板弹簧，其特征在于，所述各钢板弹簧片的弧度以钢板中心线为基准左右对称。

5.根据权利要求1所述的一体式多级变刚度钢板弹簧，其特征在于，所述各钢板弹簧片的中部设有一段平直段。

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