鋼板彈簧的製作方法

2023-09-17 18:21:05

專利名稱：鋼板彈簧的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於卡車懸架系統中的鋼板彈簧。
背景技術：
隨著卡車工業的不斷發展，卡車的載重量不斷提高，與此同時，對其行駛的平順性 和安全性的要求也越來越高。卡車車身的重量主要依靠懸架系統中的彈性元件來支持，彈 性元件的功能是使車架與車橋之間作彈性聯繫，承受和傳遞垂直載荷，緩和及抑制不平路 面所引起的衝擊。鋼板彈簧是汽車懸架中應用最廣泛的一種彈性元件，它是由若干片等寬但不等長 (厚度可以相等，也可以不相等)的合金彈簧片，構成一組曲率半徑和弧長都不同的相切同 心圓弧，形成一根近似等強度的彈性梁。當鋼板彈簧安裝在汽車懸架中，所承受的垂直載荷 為正向時，各彈簧片都受力變形，有向上拱彎的趨勢。這時，車橋和車架便相互靠近。當車 橋與車架互相遠離時，鋼板彈簧所受的正向垂直載荷和變形便逐漸減小，有時甚至會反向。 鋼板彈簧中的第一彈簧片(也是最長的一片)為主片，其兩端彎成卷耳，內裝襯套，以便用 彈簧銷與固定在車架上的支架或吊耳作鉸鏈連接。第一彈簧片(主片)的卷耳受力嚴重， 是薄弱處，為改善第一彈簧片卷耳的受力情況，常將第二彈簧片的末端也彎成卷耳，包在第 一彈簧片卷耳的外面，稱為包耳。中心螺栓用以連接各個彈簧片，並保證裝配時各個彈簧片 的相對位置。除中心螺栓以外，還有若干個彈簧夾(也叫回彈夾)將各個彈簧片連接在一 起，以保證當鋼板彈簧反向變形(反跳)時，各個彈簧片不至互相分開，以免第一彈簧片單 獨承載，此外，還可防止各個彈簧片在橫向(即彈簧片寬度方向)錯動。目前，市場上的重型汽車普遍採用多片式鋼板彈簧結構，這種鋼板彈簧一般由 9 14片彈簧片組成，各個彈簧片曲率半徑不同，在壓緊裝配後各個彈簧片緊緊壓在一起， 在工作過程中全部彈簧片參與承載。無論在何種負載狀態下工作，鋼板彈簧剛度變化不大 (不考慮片間摩擦)。由懸架系統頻率的計算方式可知，該頻率與簧載質量成反比，與鋼板 彈簧剛度成正比。因此上述現有鋼板彈簧的簧載質量是決定懸架頻率的主要因素，所以載 重能力越大的車輛懸架頻率範圍越大，在某個負載工況下容易引起懸架頻率與其他某一系統頻率的疊加，從而造成整車行駛系統共振，影響車輛的平順性和安全性。此外，第一彈簧片(即主片)位於鋼板彈簧的最上面，其兩端具有卷耳，且通過該 卷耳將整個鋼板彈簧安裝到車架上，因此承受的載荷較大，容易損壞。一旦第一彈簧片損 壞，則整個鋼板彈簧都要從汽車上拆下來，然後進行更換，因此操作繁瑣，費時費力。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種鋼板彈簧，其能夠提高第一彈簧片的 使用壽命，且基本上不會增加鋼板彈簧的整體重量。為解決上述技術問題，本實用新型提供一種鋼板彈簧，該鋼板彈簧包括多個彈簧 片，其中第一彈簧片的兩端彎成卷耳，其特徵在於所述第一彈簧片具有中間部分和兩端部
3分，所述中間部分的厚度小於所述兩端部分的厚度。通過採用上述技術方案，由於所述第一彈簧片的中間部分在受到外載荷的時候主 要發生彎曲變形，所以中間部分的厚度相對較小就導致剛度相對較小，而韌性較強，在受到 外力作用時塑性形變極限更大，所以不容易斷裂；同時，所述第一彈簧片的兩端部分主要受 拉力作用，而形成卷耳的兩端部分的厚度相對較大，從而剛度較大，抵抗變形的能力強，因 此提高了卷耳強度。所述第一彈簧片的這種中間薄兩端厚的結構，可以提高第一彈簧片的 使用壽命，從而減少了鋼板彈簧的維修工時，保證行車安全，同時基本上不會增加鋼板彈簧 的整體重量。
以下結合附圖詳細描述本實用新型的優選實施方式，通過詳細描述，本實用新型 的上述和其它目的、特徵和優點將是明顯的


圖1為本實用新型實施方式的鋼板彈簧主視圖；圖2為
圖1中圓圈部分的放大比例的視圖。附圖標記說明1.第一彈簧組2.第二彈簧組3.第三彈簧組4.中心螺栓5.第一彈簧片6.卷耳7.包耳8.彈簧夾9.間隙10.中間部分11.過渡部分12.兩端部分
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型實施方式的鋼板彈簧進行詳細描述。如
圖1所示，本實用新型的鋼板彈簧主要包括多個彈簧片、中心螺栓4、彈簧夾8、 卷耳6和包耳7。第一彈簧片5兩端彎成所述卷耳6，第二彈簧片末端彎成所述包耳7，包在 所述卷耳6的外面。所述中心螺栓4距兩端所述卷耳6的中心的距離相等，為鋼板彈簧整 體的對稱軸。其中，所述第一彈簧片5包括中間部分10和兩端部分12，如圖2所示，所述中間部 分10的厚度小於所述兩端部分12的厚度。在所述中間部分10和所述兩端部分12之間可 以形成有過渡部分11，所述過渡部分11的厚度從所述中間部分向兩端部分逐漸增大。所 述中間部分10或者所述兩端部分12的厚度優選情況下是均勻的，但本實用新型不限於此。 卷耳6位於第一彈簧片5兩端部分12的外側。第一彈簧片5的兩端部分12可以通過彈簧
4夾8與其下面的至少一個彈簧片的兩端連接在一起，例如
圖1中所示，第一彈簧片5的兩端 部分12通過彈簧夾8與其下面的4個彈簧片夾持在一起。除了所述第一彈簧片5之外，其他彈簧片的厚度也優選是均勻的。當所述第一彈 簧片5的中間部分10的厚度與其他彈簧片中最薄的一個彈簧片的厚度相等時，所述第一彈 簧片5的兩端部分12的厚度將大於該彈簧片的厚度；當所述第一彈簧片5的中間部分10 的厚度小於其他彈簧片中最薄的一個彈簧片的厚度時，所述第一彈簧片5的兩端部分12的 厚度大於或等於該彈簧片的厚度。通過上述結構，由於第一彈簧片5的中間部分10的厚度小於或等於其他彈簧片中 最薄的一個彈簧片的厚度，所以當鋼板彈簧發生彎曲變形時，第一彈簧片5的中間部分10 的韌性最強，在受到外力作用時塑性形變極限更大，所以不容易斷裂；而所述第一彈簧片5 的兩端部分12的厚度大於或等於其他彈簧片中最薄的一個彈簧片的厚度，並且所述第一 彈簧片的兩端部分主要受拉力作用，所以形成卷耳的兩端部分的厚度相對較大，因此剛度 較大，抵抗變形的能力強，卷耳強度高。根據本實用新型的一種優選的實施方式，鋼板彈簧還可以包括多個彈簧組，每個 彈簧組都包括疊加在一起的多個彈簧片。其中，相同彈簧組內各個彈簧片為曲率半徑和弧長都不同的相切的同心圓弧，所 以相同彈簧組內各個彈簧片緊密疊加在一起，而不同彈簧組之間彈簧片為曲率半徑和弧長 都不同的內切圓弧，所以全部彈簧片在對稱軸處通過所述中心螺栓4緊密連接，而不同彈 簧組之間在圓弧兩端則存在由於曲率半徑和弧高不同而導致的間隙9。根據一種優選的實施方式，在所述第一彈簧片5所在的第一彈簧組1中，除了所述 第一彈簧片5之外，其他彈簧片的厚度均勻且相等。在位於所述第一彈簧組1下面的其他 各個彈簧組中，每個彈簧組中各彈簧片的厚度均勻相等。第二彈簧組以下的各彈簧組中彈 簧片的厚度大於該彈簧組的上一個彈簧組中彈簧片的厚度。第二彈簧組中彈簧片的厚度大 於第一彈簧組中除第一彈簧片外其餘彈簧片的厚度。由於彈簧片的剛度和彈簧片自身的截面積有關，因此這種各組彈簧片不同厚度的 設計使各組彈簧片自身的剛度不同，從而通過控制各組彈簧片的厚度來控制各組彈簧片單 獨或組合工作時的剛度範圍。優選情況下，在除第一彈簧片外的其他彈簧片中，第一彈簧組中的彈簧片最薄，因 此當所述第一彈簧片5的中間部分10的厚度與所述第一彈簧組1中其他彈簧片的厚度相 等時，所述第一彈簧片5的兩端部分12的厚度必然大於所述第一彈簧組1中其他彈簧片的 厚度；當所述第一彈簧片5的中間部分10的厚度小於所述第一彈簧組1中其他彈簧片的厚 度時，所述第一彈簧片5的兩端部分12的厚度大於或等於所述第一彈簧組1中其他彈簧片 的厚度。在此優選實施方式中，當汽車空載狀態運行時，只有第一彈簧組工作，當載重量逐 漸增大時，由於承載力的作用，第一、第二彈簧組圓弧曲面的接觸面積逐漸增大，相鄰兩彈 簧組之間的級間間隙逐漸閉合，所以鋼板彈簧整體剛度增加，以此類推，隨著載重量的不斷 增大，參與工作的彈簧組逐漸增多，當重載狀態時，承載力達到最大，此時全部彈簧組參與 工作，鋼板彈簧整體剛度也達到最大。這樣，通過改變鋼板彈簧剛度來保持各負載工況下懸 架系統頻率的相對穩定，從而提高汽車行駛的平順性。[0037]下面僅通過三個彈簧組的鋼板彈簧優選實施方式的優選實施例來對本實用新型 進行詳細描述。在此需要說明的是，增加或減少所述鋼板彈簧彈簧片的分組數量和各組彈 簧片的數量，或者增加或減小鋼板彈簧中個彈簧片的長度、寬度和厚度等尺寸等，都是在本 實用新型技術構思範圍之內的簡單變形，均屬於本實用新型所附權利要求的保護範圍。本優選實施例中共有13片彈簧片，其中第一彈簧組1有6個彈簧片，每個彈簧片 厚度11mm，其中第一彈簧片5的中間部分10的厚度為11mm，兩端部分12的厚度為16mm， 第二彈簧組2有3個彈簧片，每個彈簧片厚度為13mm，第三彈簧組3有4個彈簧片，每個彈 簧片厚度為22mm。當鋼板彈簧的長度(即鋼板彈簧在平直狀態下兩卷耳中心之間的距離) 為1650mm，寬度為90mm時，可以計算出第一彈簧組單獨工作時的剛度為120士 12N/mm，第一 彈簧組和第二彈簧組共同工作時的剛度為210士21N/mm，三組彈簧組共同工作時剛度(即 總成剛度)為550士55N/mm。由於彈簧片的剛度和彈簧片自身的截面積有關，因此可以通過彈簧片的幾何尺寸 及材料自身參數來計算各組彈簧片的剛度範圍。這種各組彈簧片不同厚度的設計使各組彈 簧片自身的剛度不同，從而通過控制各組彈簧片的厚度來控制各組彈簧片單獨或組合工作 時的剛度範圍，以適應車輛載重量變化的需要。本優選實施例中，當汽車空載狀態時，只有所述第一彈簧組1工作，鋼板彈簧的整 體剛度即為第一彈簧組的剛度；當汽車載重量逐漸增大，更優選地，當標準載重狀態時，由 於承載力增加，所述第一與第二彈簧組2和3之間的接觸面積逐漸增大，所述間隙9逐漸減 小，此時由第一、第二彈簧組同時參與工作，剛度大於第一彈簧組工作時的整體剛度；當汽 車重載狀態時，承載力進一步增大，第二與第三彈簧組之間的接觸面積也逐漸增大，間隙逐 漸減小，此時全部彈簧片參與工作，剛度大於第一第二彈簧組同時參加工作時的剛度。公知 地，懸架系統頻率與簧載質量成反比，與鋼板彈簧的剛度成正比，因此簧載質量隨著汽車載 重量的增大而增大，同時鋼板彈簧的整體剛度也在增加，所以懸架系統頻率可以相對穩定 的保持在較小的波動範圍內，提高行駛平順性。以上描述了本實用新型的優選實施方式，但是本實用新型並不限於上述實施方式 以及幅圖中顯示的一些具體結構，本領域的技術人員在本實用新型的技術構思範圍內，能 夠做出多種變形，比如改變鋼板彈簧的分組數量，改變各組板簧中彈簧片的形狀和數量，改 變彈簧夾所夾持的彈簧片的數量及夾持位置等，這些簡單變形方式均屬於本實用新型的範 圍。
權利要求一種鋼板彈簧，該鋼板彈簧包括多個彈簧片，其中第一彈簧片(5)的兩端彎成卷耳(6)，其特徵在於所述第一彈簧片(5)包括中間部分(10)和兩端部分(12)，所述中間部分(10)的厚度小於所述兩端部分(12)的厚度。
2.根據權利要求1所述的鋼板彈簧，其特徵在於所述第一彈簧片(5)還包括位於所 述中間部分(10)和兩端部分(12)之間的過渡部分(11)，所述過渡部分(11)的厚度從所述 中間部分(10)向兩端部分(12)逐漸增大。
3.根據權利要求1或2所述的鋼板彈簧，其特徵在於所述中間部分(10)的厚度均勻， 並且/或者所述兩端部分(12)的厚度均勻。
4.根據權利要求1所述的鋼板彈簧，其特徵在於所述鋼板彈簧包括多個彈簧組，每個 彈簧組都包括疊加在一起的多個彈簧片，相鄰彈簧組的兩端之間具有間隙。
5.根據權利要求4所述的鋼板彈簧，其特徵在於在所述第一彈簧片(5)所在的第一 彈簧組(1)中，除了所述第一彈簧片(5)之外，其他彈簧片的厚度均勻且相等。
6.根據權利要求5所述的鋼板彈簧，其特徵在於所述第一彈簧片(5)的中間部分 (10)的厚度與所述第一彈簧組(1)中其他彈簧片的厚度相等。
7.根據權利要求5所述的鋼板彈簧，其特徵在於所述第一彈簧片的中間部分(10)的 厚度小於所述第一彈簧組(1)中其他彈簧片的厚度，所述第一彈簧片(5)的兩端部分(12) 的厚度大於所述第一彈簧組(1)中其他彈簧片的厚度。
8.根據權利要求5所述的鋼板彈簧，其特徵在於所述第一彈簧片(5)的中間部分 (10)的厚度小於所述第一彈簧組(1)中其他彈簧片的厚度，所述第一彈簧片的兩端部分 (12)的厚度等於所述第一彈簧組(1)中其他彈簧片的厚度。
9.根據權利要求5所述的鋼板彈簧，其特徵在於在位於所述第一彈簧組(1)下面的 其他各個彈簧組中，每個彈簧組中各彈簧片的厚度均勻相等，並且各彈簧組中彈簧片的厚 度大於該彈簧組的上一個彈簧組中彈簧片的厚度。
10.根據權利要求4所述的鋼板彈簧，其特徵在於在所述第一彈簧片(5)所在的第一 彈簧組(1)中，所述第一彈簧片(5)的兩端部分(12)通過彈簧夾(8)與其下面的至少一個 彈簧片的兩端連接在一起。
專利摘要本實用新型提供一種鋼板彈簧，該鋼板彈簧包括多個彈簧片，其中第一彈簧片的兩端彎成卷耳，所述第一彈簧片具有中間部分和兩端部分，所述中間部分的厚度小於所述兩端部分的厚度。由於第一彈簧片的中間部厚度相對較小，導致剛度相對較小，而韌性較強，在受到外力作用時不容易斷裂；同時，所述第一彈簧片的兩端部分主要受拉力作用，而形成卷耳的兩端部分的厚度相對較大，從而剛度較大，因此提高了卷耳強度。所述第一彈簧片的這種中間薄兩端厚的結構，可以提高第一彈簧片的使用壽命，從而減少了鋼板彈簧的維修工時，保證行車安全，同時基本上不會增加鋼板彈簧的整體重量。
文檔編號F16F3/02GK201651141SQ201020141729
公開日2010年11月24日 申請日期2010年3月23日 優先權日2010年3月23日
發明者劉知漢, 李文穎 申請人:北汽福田汽車股份有限公司