组合弹簧补偿悬挂装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及车辆的悬挂装置，由自由弹簧、补偿弹簧，预紧装置，隔振块，轻阻尼减 振器，导向机构组成。本发明在车辆的静挠度行程附近设计有载荷补偿功能，可有效减少车 辆悬挂装置不需要的行程变化，提高车辆的舒适性和操控性。
【背景技术】
[0002] -般的车辆在正常的行驶过程中，都会受到来自于路面或轨道的冲击，这些冲击 如果通过车轮和悬挂装置直接传到车体或车身，会损坏车体和零部件，并破坏乘员的舒适 性。因此一般车辆都设置了弹性的悬挂系统以减缓来自于车轮的冲击，但是悬挂本身的弹 性又会造成车体或车身的振动，因为冲击或汽车运动状态的改变会引起悬挂负荷的变化， 并导致车体的俯仰和侧倾振动以及车轮姿态的变化，从而导致车辆的稳定性和操控性下 降。
[0003] 众所周知，目前的技术设计的车辆，其悬挂装置由弹性元件、导向机构、减振器和 横向稳定杆组成。弹性元件主要用来承受并传递垂直载荷，缓和由于路面不平引起的对车 身的冲击。弹性元件里最重要的是弹簧，种类包括钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、油气弹 簧、充气弹簧和橡胶弹簧等。减振器用来衰减由于弹性系统引起的振动，减振器的类型有筒 式减振器，阻力可调式减振器，充气式减振器。导向机构用来传递车轮与车身间的力和力 矩，同时保持车轮按一定运动轨迹相对车身跳动，通常导向机构由控制摆臂式杆件组成。种 类有单杆式或多连杆式的。钢板弹簧作为弹性元件时，可不另设导向机构，它本身兼起导向 作用。有些轿车和客车上，为防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜，在悬挂系统中 加设横向稳定杆，目的是提高横向刚度，使汽车具有不足转向特性，改善汽车的操控稳定性 和行驶平顺性。
[0004] 以目前的技术设计的悬挂的弹性元件和减振元件，有两个主要性能要求：乘座舒 适性和操控稳定性。普通车辆的悬挂主要影响车辆的垂直振动。传统的悬挂是不可调整的， 在行车中车身高度的变化取决于弹簧的变形。因此就自然存在了一种现象，当车辆空载和 负载的时候，车身的离地间隙是不一样的。尤其是一些轿车采用比较柔软的螺旋弹簧，负载 后弹簧的变形行程会比较大，导致汽车空载和负载的时候离地间隙相差有几十毫米，使汽 车的通过性受到影响。同时车辆在不同的行驶状态时对悬挂有不同的要求。一般行驶时需 要柔软一点的悬挂以求舒适感，当急转弯及制动时又需要硬一点的悬挂以求稳定性，这两 个主要性能要求存在着冲突和矛盾。普遍使用的被动悬挂因为具有固定的悬挂刚度和阻尼 系数，不能同时满足乘坐舒适性和操控稳定性的要求。
[0005] 为了解决乘坐舒适性和操控稳定性之间的矛盾，产生了电控悬挂技术，目前公知 电控悬挂的控制形式主要有两种，由液压控制的形式和由气压控制的形式。电控悬挂的液 压控制形式是相对先进的形式，主动悬挂就属于这一类形式，它采用一种有源方式来抑制 路面对车身的冲击力及车身倾斜力。电控悬挂的气压控制形式又称为自适应悬挂，它通过 在一定范围内的调整来应对路面的变化。不管是主动悬挂还是自适应悬挂，它们都有电子 控制元件（E⑶)，有E⑶就必然要有传感器。传感器是电控悬挂上重要的零部件，一旦失灵 整个悬挂系统工作就会不正常。所有这些不免使现有的电控悬挂系统的结构复杂，技术要 求高，成本昂贵，功耗大等缺陷，限制了这种高性能悬挂在车辆上的广泛应用。
[0006] 与本发明最相近的公知专利是《使用结合有挠性骨架的弹簧以改善刚度曲线的 车轮悬置装置》（CN97181615. 8)，此发明涉及的车轮悬置装置使用一个螺旋弹簧和一个保 持和连接挠性骨架，在正常行驶位置压缩一部分弹簧，使之保持在压缩状态，以获得两种不 同的刚度曲线，其转折点位于正常行驶位置附近；压缩时，全部螺旋弹簧被压缩，而放松时， 只有弹簧的未压缩部分被放松，因此，悬置装置是不对称的，放松时的刚度大于压缩时的刚 度。一方面，每个骨架包括两个固定件，一个固定件与螺旋弹簧一个簧圈的全部或部分相配 合，另一个固定件或者与弹簧的另一个簧圈的全部或部分相配合，或者与减振器的壳体相 配合，另一方面，每个骨架包括一个纵向件，该纵向件在压缩时可变形，在放松时不变形，与 两个固定件相连接，骨架限制和压缩螺旋弹簧的至少两个簧圈。但是此发明仅限于在小范 围内改变弹簧的刚度，在不需要横向稳定杆的情况下仍可以改善车辆的行驶性能，但是在 同一个弹簧加设装置对其刚度的改变有限，同时没有涉及降低减振器的阻尼内容，并不能 从根本上改善悬挂装置的操控和舒适性能。
【发明内容】
[0007] 本发明的主要目的是提供一种组合弹簧补偿悬挂装置，当车辆正常行驶以及在安 全范围内加减速或转弯过程中，这种悬挂系统使车辆对侧倾、俯仰、横摆、跳动和车身高度 的控制都非常有效，使来自于地面的冲击或车体产生的不平衡能被悬挂有效的吸收，最大 限度保持车轮对地面的附着力，以充分发挥车轮的驱动制动作用，使车辆在高速行驶和转 弯时的稳定性大大提高。此外车辆的载重量发生变化时，车辆始终能保持一定的车身高度， 所以悬挂的几何关系也可以确保不变，从而使车体与路面或轨道平面始终保持所要求的平 行状态，达到或超过目前普遍的主动式悬挂的使用效能。
[0008] 上述目的的实现是通过对悬挂系统的弹性元件也就是弹簧的组合及载荷补偿来 实现的。我们以车辆负载时在水平面上平衡静止时悬挂的行程为静挠度，以车辆空载时静 止在平面时悬挂所承受的负荷为空载荷G tl，以车辆负载时静止在平面时悬挂所承受的负荷 为G，悬挂的最大压缩时的行程为动挠度。通过不同弹簧的组合设计，使其在悬挂的静挠度 附近，悬挂所承受的负荷一定范围内变化时，悬挂的行程不发生变化或变化很小，悬挂的行 程不发生变化的载荷范围称为补偿区间（设最小为A，最大为B，A <心< G < B)，悬挂的 负荷在补偿区间内变化时，悬挂的行程不变或变化很小，悬挂的负荷超过补偿区间时，悬挂 的行程才会发生变化。
[0009] 本发明所述的悬挂的弹性元件是由自由弹簧和补偿弹簧组合而成，当车辆的悬挂 行程长于静挠度时，由自由弹簧提供弹性支撑力，当车辆的悬挂行程在静挠和动挠度之间 变化时，由补偿弹簧和自由弹簧共同提供弹性支撑力或补偿弹簧单独提供弹性支撑力，这 种技术的最主要特征就是补偿弹簧的最大行程受到预紧件的限制，仅在悬挂的静挠度到动 挠度范围内工作。
[0010] 以上的设计方法能够使悬挂系统的弹性元件对于一些负荷变化较小的车辆具备 理想的刚度特性：在悬挂的静挠度附近具备负荷自动补偿功能，一方面，当悬挂负荷在补偿 区间的范围内变化时，虽然悬挂的负荷发生增大或减小的变化，悬挂的补偿弹簧在预紧装 置的作用下，长度不变，另一方面，当悬挂负荷超过这个补偿区间的范围时，即小于A时，自 由弹簧长度变化，补偿弹簧长度不变，大于B时，自由弹簧和补偿弹簧长度同时变化。也就 是说悬挂的行程在空载到负载时都不发生变化或变化很小；这时由于补偿弹簧的预紧力使 悬挂的弹性元件在此行程时具有了负荷自动补偿的功能，在悬挂的静挠度附近，整个悬挂 的弹性元件的刚度变得很大，远远超过了弹簧本身的刚度，使车辆具有良好的操控性，同时 悬挂行程在离开静挠度时，自由弹簧和补偿弹簧就会恢复原来的刚度，悬挂的行程仍然会 随着负荷的变化发生相应的变化，保持车辆的乘座舒适性。
[0011] 一般车辆具备四个或四个以上的悬挂装置，当一个悬挂装置所连接的车轮受到来 自于地面或轨道的冲击时，这个悬挂受到的负荷会超过悬挂载荷的补偿区间，悬挂的行程 会发生变化，这个悬挂装置作用于车身的负荷也会发生变化，并通过车身传导到其它悬挂 装置的连接处，此时其他悬挂装置工作于静挠度附近的补偿区间，所受的负荷变化如果小 于补偿区间的载荷范围，则这个变化的负荷被补偿掉，受到影响的悬挂的行程不发生变化 或变化很小，从而使整个车身可以保持不动，如果超过补偿区间的载荷范围，悬挂装置的行 程会发生变化，但因为存在载荷补偿区