双弹簧减震器总成的制作方法

本发明涉及车辆的悬挂装置技术领域，属于一种双弹簧减震器总成。

背景技术：

普通的车辆在正常的行驶过程中，都会因为速度和方向的变化导致车身的不平衡，同时路面不平整也会通过车轮和悬挂对车身产生冲击，一般车辆在设计和制造过程中都安装有弹簧以减缓来自于车轮的冲击，以提高舒适性，但是弹簧本身的弹性又会造成车体或车身的振动，因此大部分车辆都与弹簧并联安装有减震器以减缓车身的过度震动，以提高操控性，但是这不可避免又带来舒适性的降低。因此普通车辆的设计和制造想同时提高舒适性和操控性是很困难的。如果适时调节弹簧的硬度和阻尼的大小，可以兼顾舒适性和操控性的要求，但这需要复杂的电子系统来完成，同时这也会带来更高的制造和使用成本并增加维护保养难度。

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。另一个与本发明相近的公知专利《一种双弹簧后减震器》(cn201120451519.3)该实用新型实施例公开了一种双弹簧后减震器，包括阻尼器，还包括套设于阻尼器的第一外弹簧，第一外弹簧外侧还套设有预压大于第一外弹簧的第二外弹簧；阻尼器包括缸体和活塞杆，活塞杆的外端设置有上连接头，上连接头设置有弹簧座；第一外弹簧以及第二外弹簧的上端安装于弹簧座；第一外弹簧以及第二外弹簧的下端安装于缸体。该实用新型提供的双弹簧后减震器，包括第一外弹簧和第二外弹簧，摩托负荷较轻时，有第二外弹簧起主要的承载减震作用，当摩托负荷较重时，第一外弹簧和第二外弹簧一起进行承载减震，该实用新型提供的双弹簧后减震器能够增强减震器承载负荷的能力，满足摩托车载重较大时的减震需求，这个专利中的弹簧采用两只弹簧并联，可有效增大承载力，但和一个弹簧的作用没有根本区别，用在四个悬挂的汽车上没有平衡作用。同样的还有一个公知专利《双活塞杆油气弹簧缸》(cn105179552a)本发明提出了双活塞杆油气弹簧缸，包括两个油气弹簧缸，两个油气弹簧缸背对设置构成串联结构；所述油气弹簧缸的活塞杆上有单向阀，活塞上有阻尼孔；一个油气弹簧缸内充有高压氮气，一个油气弹簧缸内充有低压氮气。采用本发明，当空载荷和低载荷时，充有低压氮气的油气弹簧缸压缩，因充有高压氮气的油气弹簧缸内充气压力高，相当于刚性体，只有充有低压氮气的油气弹簧缸一端的单向阀和阻尼孔完成弹性体和减振器的作用，当载荷达到一定值时，充有低压氮气的油气弹簧缸的剩余缓冲行程变短，缓冲效果变差，而充有高压氮气的油气弹簧缸开始压缩，两个油气弹簧缸(相当于弹簧体)共同起作用，具有良好的缓冲行程。但这仍然是一个弹簧和减震器的简单并联，并不能真正起到自动平衡车辆的作用。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提供一种双弹簧减震器总成，应用于车辆悬挂中，当车辆正常行驶以及在安全范围内加减速或转弯过程中，这种双弹簧减震器总成可以通过两个弹簧的组合作用有效降低车身的侧倾、俯仰、横摆，使来自于地面的冲击或车体产生的不平衡能被悬挂系统有效的吸收，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，车辆始终能保持固定的车身高度，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。

一般车辆具备四个或四个以上的悬挂装置，本发明通过这种双弹簧减震器总成的设计，虽然一个悬挂的行程发生变化了，但通过车身传导对其他悬挂造成的车身干扰很小，其他悬挂的行程依旧保持不变，根据三点确定一个平面原理，车身的平衡可以继续保持。

我们知道，因为路面或轨道自然不平整是随机的，所形成的冲击很少对一个以上的车轮同时发生，人工的减速装置有可能会造成两个车轮同时受到冲击，但这个不经常发生，因此在大部分情况下，当车轮的干扰在一定范围内时，车身能够保持三个以上的悬挂行程不发生变化，大部分时间也能够自动保持车身的平衡。

上述目的的实现是通过在悬挂系统中安装双弹簧减震总成来实现的，这种悬挂的负荷在主弹簧的预压力f和副弹簧的最大压缩力f之间变化时，悬挂的行程并不会发生变化，这可以有效避免车身的平衡发生不必要的变化而影响操控性，当其中一个悬挂的行程因车轮干扰发生变化时，这个悬挂的行程变化会对其他三个悬挂产生一个干扰力，这个干扰力通过车身对其它三个悬挂的影响如果不超过主弹簧预压力f和副弹簧的最大压缩力f的范围时，那么这三个悬挂的行程同样也不发生变化，从而使整个车身可以依旧保持平衡，此时车辆的舒适性表现良好。在双弹簧减震器总成的设计和制造过程可以通过主弹簧在最大行程时的预压力f和副弹簧的最小行程产生的弹力f的参数进行优化设计，我们在设计时，如果主弹簧预压力大于悬挂的平衡负载，副弹簧的最大压缩力小于平衡负载，车身干扰不足以导致悬挂的行程发生变化，因此可以降低减震器的压缩阻尼，同时很小的压缩阻尼降低了对悬挂的冲击，也降低了对其他悬挂的车身干扰，对提高舒适性有至关重要的作用。

通过优化参数设计，车辆在一般的行驶情况下，可以让车身自动的保持平衡，使车辆具备良好的操控性和舒适性，在特殊情况下，如果受到冲击的悬挂产生的干扰力超过其他三个悬挂主弹簧的预压力f和副弹簧最大压缩力f的范围时，这三个悬挂的行程会发生相应变化，但因为有预压力的存在，这三个悬挂装置的行程很快会恢复到车身的平衡位置，使车辆的操控性也会很快恢复到最佳状态，因此装备了这种双弹簧减震器总成的悬挂就可以同时提高车辆的操控性和舒适性，这在以前的设计和产品中是从没公开过的技术，这种悬挂依靠双弹簧减震器总成的作用，能够有效过滤掉大部分冲击作用，减少了车体的振动，并可有效降低悬挂的成本。

本发明是这样实现的：

一种的双弹簧减震器总成，安装于车辆悬挂上，它包括主弹簧、副弹簧、主弹簧座、副弹簧座、主弹簧托盘、副弹簧托盘、减震器、上活塞杆、下导向机构、滑动块、上安装块、下安装块和锁紧螺母，所述的主弹簧托盘、副弹簧托盘与减震器的筒体固定连接，上安装块和主弹簧座与上活塞杆锁紧连接，副弹簧座与下导向机构上的滑动块锁紧连接，主弹簧预压固定在主弹簧座和主弹簧托盘之间，副弹簧预压固定在副弹簧座与副弹簧托盘之间，上活塞杆上的上安装块与车架连接，下安装块与悬挂连接，主弹簧和副弹簧可以采用普通的螺旋弹簧，也可以采用偏心渐进螺旋弹簧，气弹簧和板式弹簧，改变上弹簧座，下弹簧座、上弹簧托盘和下弹簧托盘的结构就可以与不同的弹簧连接，主弹簧采用气弹簧可以满足悬挂承载力动态调整的要求，比如负荷变化较大的客车，载重车辆等，同时一些有较高舒适性和操控性要求的高级轿车和比赛车辆也需要调整和控制悬挂的承载力，而选用气弹簧的这种双弹簧减震器总成，不需要复杂的电子伺服机构就可以实现良好的舒适性和操控性要求。

设计双弹簧减震器总成时，主弹簧托盘和副弹簧托盘可以采用一个整体部件，上表面设计为主弹簧托盘，下表面设计为副弹簧托盘，两个弹簧托盘合二为一后，可以节省悬挂的空间，选用更长的弹簧，提高舒适性。

如上所述，采用一个整体部件的主弹簧托盘和副弹簧托盘，设计成一个平底的杯形，杯形外部和返沿为主弹簧托盘，杯形内部和底部为副弹簧托盘，这样还可以让主弹簧和副弹簧的行程部分重叠，在有限的悬挂长度内，选用更长的弹簧，有效提升舒适性。

同样的，有时需要调节主弹簧和副弹簧的承载力，减震器的外筒与主弹簧托盘和副弹簧托盘采用螺纹连接，主弹簧托盘，副弹簧托盘可以在减震器外筒上轴向调节，并用螺母锁紧，这样可以按照需要调节弹簧的软硬，调节悬挂的承载力，调节车身高度，满足众多操控性和舒适性个性化的需求。

这种双弹簧减震器总成为满足操控性的要求，在主弹簧的参数选择上，要求其安装后在减震器上最大行程时的预压力f大于车辆平衡静止时悬挂所承受的载荷g，实际设计值f≧1.1g，副弹簧在最短行程位置时的最大弹力f小于车辆平衡静止时悬挂所承受的载荷g，实际设计值f≦0.9g。当然针对不同的车辆，主弹簧的参数设计值会有不同，运动性能要求高和重心很高的双层客运车辆或者载荷变化较大的货运车辆，预压力f可能会超过1.5倍的载荷g，副弹簧的设计值要选择最大弹力值f小于0.8倍的载荷g。

同时这种双弹簧减震器总成为满足舒适性的要求，还要求减震器的上活塞杆回弹时的相对阻尼系数设定值大于0.3，主活塞杆压缩时的相对阻尼系数的设定值小于0.1。

设计双弹簧减震器总成时候，将所述下导向机构设计为倒装的减震器，与上面的减震器共用底部，同轴布置，滑动块是倒装减震器下端伸出的可轴向直线运动的下活塞杆，副弹簧座和下安装块与下活塞杆固定连接，并用锁紧螺母锁紧，根据需要，滑动杆也可以设计一定的阻尼，以满足特殊车辆在特殊情况中的应用。

有些悬挂减震器筒体的长度受悬挂空间的限制，下活塞杆不能完成筒内滑动，可以在减震筒的下部固定连接一个滑动杆，滑动杆上端固定连接在减震器底部，滑动杆上配置有可直线运动的空心滑套，空心滑套与减震器筒体和锁紧螺母之间的滑动杆上滑动连接，滑动杆下端有螺纹与锁紧螺母连接，为防止滑套脱离滑动杆，副弹簧盘和下安装块与滑套固定连接，副弹簧预压后固定安装在副弹簧托盘与副弹簧座之间。

对于一些悬挂空间有更多限制的情况，将减震器筒体下端外壳设计为滑杆式的导向机构，滑动块是一个可以在减震器筒体外壳上直线滑动的空心滑套，副弹簧盘与滑套固定连接，通过下安装块与悬挂下支臂连接在一起。

如果所述的副弹簧采用板式弹簧时，可以采用下导向机构和滑动块分开布置设计，滑动块与板式弹簧中部的车轴固定装置连接，导向机构与下端固主弹簧托盘下端固定连接，滑动块与导向机构在板式弹簧被压缩后接触，这种结构还可以采用导向机构与板式弹簧连接，滑动块与主弹簧托盘固定连接，实际选择可以根据设计需要，主要应用于设计所有悬挂为板式弹簧的货运车辆或者仅有后悬挂采用板式弹簧的越野以及客货车辆。

本发明有益效果是：通过双弹簧减震器组合作用，使车辆悬挂具备了三个不同的工作刚度，主弹簧工作在一个高刚度区间，主要应付来自于路面的对悬挂的向上冲击，此时悬挂处于压缩状态，副弹簧不能被继续压缩，只有主弹簧在低阻尼状态下被压缩，在高阻尼状态下恢复到预压位置，因为低阻尼时的冲击对车身的影响很小，可以保持车辆的舒适性，在高阻尼状态下恢复，可以消除振动而不影响舒适性。副弹簧工作在一个低刚度区间，主要应付来自于路面的对悬挂的向下冲击，此时悬挂处于伸张状态，因为预压力的存在，主弹簧不能继续伸长，只有副弹簧处于回弹状态，同样因为副弹簧的阻尼很小或者没有，所以对悬挂的冲击很小，可以保持车辆的舒适性。除了以上主弹簧工作的高刚度区间和副弹簧工作的低刚度区间，还存在一个主弹簧和副弹簧都不工作的超高刚度区间，在这个超高刚度区间内，虽然悬挂的受力在一定范围内变化，但是悬挂的行程不会发生变化，从而可以自动保持车辆的平衡，并且没有滞后，实现了超过主动式悬挂的性能要求，应付来自于车身对悬挂的干扰。

配置这种双弹簧减震器总成的悬挂装置适合于大部分的公路和轨道车辆，对于负荷变化很小的客运车辆尤其适用，不仅降低制造成本，还同时提升了操控性及舒适性。

附图说明

图1是本发明实施例1中的悬挂空载时的双弹簧减震器总成示意图。主弹簧和副弹簧均采用普通的螺旋弹簧，此时悬挂的负荷较小，图中是主弹簧处于最大行程时的预压状态，副弹簧处于最大行程状态，主弹簧和副弹簧没有继续被压缩，保持在预压状态。

图2是本发明实施例1中的悬挂处于平衡负载时的双弹簧减震器总成示意图。此时悬挂的负荷为平衡静止时的负荷g，主弹簧处于最大行程时的预压状态，副弹簧被压缩到最短。

图3是本发明实施例2中的悬挂空载时的双弹簧减震器总成示意图，主弹簧(1)采用偏心渐进螺旋弹簧，副弹簧(4)采用普通螺旋弹簧。

图4是本发明实施例2中的悬挂处于平衡负载时的双弹簧减震器总成示意图。

图5是本发明实施例3中的悬挂空载时的双弹簧减震器总成示意图，主弹簧(1)采用充气弹簧，副弹簧(4)采用普通螺旋弹簧。

图6是本发明实施例3中的悬挂处于平衡负载时的双弹簧减震器总成示意图。

图7是本发明实施例4中的悬挂空载时的双弹簧减震器总成示意图，双弹簧减震器总成下导向机构(9)是底部伸出的滑动杆，滑动块(8)是套在滑动杆上的空心滑套，此图是空心滑套处于滑杆最末端。

图8是本发明实施例4中的悬挂处于平衡负载时的双弹簧减震器总成位置示意图。

图9是本发明实施例5中的悬挂空载时的双弹簧减震器总成示意图，双弹簧减震器的外筒体的下部外壳做为下导向机构(9)的滑杆，滑动块(8)是套装在减震器外部的滑套，此时候滑套处于滑杆最末端。

图10是本发明实施例5中的悬挂处于平衡负载时的双弹簧减震器总成位置示意图。

图11是本发明实施例6中的悬挂空载时的双弹簧减震器总成示意图，此时双弹簧减震器总成的下导向机构(9)和滑块(8)分开布置，下导向机构(9)与主弹簧托盘(3)连接，滑块(8)与板簧车轴(14)的固定装置(15)固定连接。

图12是本发明实施例6中的悬挂处于平衡负载时的双弹簧减震器总成位置示意图。

具体实施方式：

参见图1、图2，实施例1中，图中主弹簧1，副弹簧托盘2，主弹簧托盘3，副弹簧4，副弹簧座5，下安装块6，锁紧螺母7，滑动块8，下导向机构9，减震器10，上活塞杆11，主弹簧座12，上安装块13，车轴14，车轴固定装置15。

在实施例1中，主弹簧1预压在主弹簧座12和主弹簧托盘3之间，副弹簧4安装于副弹簧座5和副弹簧托盘2之间，主弹簧托盘3和副弹簧托盘2固定在减震器10上，并采用螺纹连接，托盘可以在一定高度范围内上下调整，下导向机构9为一个倒装的减震器的筒体，滑动块8为下活塞杆，在下导向机构9内上下滑动，上安装块13和主弹簧座12由锁紧螺母7固定在上活塞杆11上端，下安装块6和副弹簧座5用锁紧螺母7紧固在滑动块8的下活塞杆下端。

图1是本发明实施例1中的悬挂空载时的双弹簧减震器总成示意图。此时悬挂的负荷较小，主弹簧和副弹簧均采用普通的螺旋弹簧，图中是主弹簧处于最大行程时的预压状态，副弹簧处于最大行程状态，主弹簧和副弹簧均为安装于悬挂之前的状态，悬挂没有负荷时也是这个状态。

图2是本发明实施例1中的悬挂处于平衡负载时的双弹簧减震器总成示意图。此时悬挂的负荷为平衡静止时的负荷g，主弹簧处于最大行程时的预压状态，因为主弹簧的预压力f大于悬挂平衡静止时的负荷g，因而主弹簧没有被继续压缩，副弹簧被压缩到最短时的弹力小于g，因此车辆静止在水平面位置时，也就是上述中的静止平衡位置时，副弹簧被最大程度压缩。

在车辆的行驶过程中，如果悬挂受到向上的冲击，那么主弹簧会被压缩。副弹簧保持图2所示状态。

在本实施例中，主弹簧1和副弹簧4虽然同轴布置，但不是普通的串联工作，主弹簧1和副弹簧4被合二为一的副弹簧托盘2和主弹簧托盘3隔离，从而承担了不同的功能，主弹簧1承担悬挂被压缩并恢复到平衡位置的功能，副弹簧4承担悬挂被伸长并恢复到平衡位置的功能，他们所承担负荷不一样，工作区间也不一样。同时，在这两个区间还存在一个高刚性区间，就是悬挂受到的冲击不超过设定范围时，悬挂的行程是不变的，主弹簧不能被压缩，副弹簧不能伸长。

本实施例中，对这种悬挂结构的功能进行具体化，就是悬挂在压缩行程时，主要由主弹簧完成，悬挂在伸长行程时，主要由副弹簧提供完成具体参数进行如下设定，我们以车辆在水平面上平衡静止时悬挂的负荷为g，主弹簧的预压力f大于车辆平衡静止时悬挂所承受的载荷g，实际设计值为f≧1.1g，副弹簧压缩到最短行程位置时的最大弹力f小于车辆平衡静止时悬挂所承受的载荷g，实际设计值为f≦0.9g，实际设计时我们例如取f＝1.2g，f＝0.8g，假设车辆的负载低于1.2g，悬挂的负载也会低于1.2g，副弹簧的全部压缩时的弹力f＝0.8g，此时四个悬挂支撑的车身在静止和一定范围内运动时就会自动保持平衡，因为车辆在一定范围内的方向和速度变化时，车身对悬挂的压力在0.8g～1.2g范围内变化时，主弹簧不能被压缩，副弹簧不能伸长，悬挂的行程保持不变，车身平衡没有被破坏，车辆不会出现明显的转弯侧倾，刹车点头和加速后仰现象，车辆的操控性能表现为良好。如果单个悬挂通过车轮受到冲击，这个悬挂的受力虽然超过0.8g～1.2g的范围，这个悬挂的行程会发生变化，但是对其他三个悬挂的干扰并没有超过设定的1.2g～0.8g的范围，其他三个悬挂的行程也不会发生变化，车身依然保持平衡，这样虽然单个悬挂因冲击发生行程变化，但车身平衡并没有因此被破坏，车辆的操控性和舒适性能同时表现为良好，目前还没有同类的设计和产品正在使用或公开。

按照本实施例所述参数进行了普通车辆的悬挂改装，并在大部分路况下实现了车身的自动平衡，同时提高了车辆的操控性和舒适性，证明本发明的双弹簧减震总成能够实现并且效果明显。

参见图3、图4，实施例2中，图中主弹簧1，副弹簧4。

在本实施例中，主弹簧1采用螺旋渐进弹簧。主弹簧托盘3采用偏心托盘，其它同实施例1。

参见图5、图6，实施例3中，图中主弹簧1，副弹簧4。

在本实施例中，主弹簧1采用充气弹簧。其它同实施例1。

参见图7、图8，实施例4中，图中主弹簧1，副弹簧4。

在本实施例中，如上所述的双弹簧减震器总成，所述下导向机构9为减震器10底部向下轴向伸出一个固定的滑动杆，滑动杆下端有螺纹与锁紧螺母7连接，滑动块8是一个在滑动杆上直线滑动的空心滑套，副弹簧座和下安装与滑套固定连接。其它同实施例1。

参见图10、图11，实施例6中，图中主弹簧1，副弹簧4。

在本实施例中，如上所述的双弹簧减震器总成，所述下导向机构9为减震器筒体下端设计为滑动杆，滑动块8是一个可以在减震器下端外筒体上直线滑动的空心滑套，滑杆下端有螺纹与锁紧螺母7连接，副弹簧座和下安装块与滑套固定连接，在不需要下端固定的悬挂设计中，也可以不用安装块与锁紧螺母，而采用减震器筒体直接插入悬挂下支臂的空心结构块内，副弹簧直接与空心结构块固定连接。

需要说明的是，本发明在实施过程中，经常会采用多部件合为一体的设计，上述主弹簧托盘和副弹簧托盘采用一个部件就是很典型的设计，托盘上部也主弹簧连接，托盘下部也副弹簧连接，这样很好的简化了部件，节省了空间。同时上安装块和主弹簧座也经常设计成一个整体部件，下安装块和滑动块以及副弹簧座也经常设计成一个部件，甚至设计成悬挂下支臂的一部分，这样更能减少部件数量，并降低制造成本，并且不影响车辆的性能。

总结如上说明和实施例，本发明所述的双弹簧减震总成，其原理和结构不同于以前的车辆减震器，这种减震器通过隔离安装的两个不同刚度的弹簧，设计两个弹簧承担不同的负载，用机械方法实现了车身的自动平衡。

采用这种双弹簧减震器的悬挂一方面有很好的几何变形能力，具备吸收来自路面冲击的能力，有效减少或避免车身的振动；另一方面使车辆在速度、方向以及载重发生变化时，能够很好的保持车身的自动平衡，有效的解决了车辆乘座舒适性和操控稳定性的矛盾，超过了一般车辆上电子控制的主动悬挂的使用效果。

以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。