一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构，第一安装组件、中间调节组件均安装于筒身上，第一安装组件设置于伸缩部远离筒身的一侧，第一螺旋弹簧套设于筒身上，并且第一螺旋弹簧位于第一安装组件与中间调节组件之间，第二螺旋弹簧套设于伸缩部上，并且第二螺旋弹簧位于中间调节组件与第二安装组件之间，第一螺旋弹簧的最大载荷与第二螺旋弹簧的最大载荷不同，中间调节组件能够限制第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷小的一个向中间调节组件方向移动，第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷大的一个能够推动中间调节组件移动让第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷小的一个压缩。本申请能够实现储能机构的弹性刚度呈阶梯性变化。

【技术实现步骤摘要】
一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构及其使用方法
本专利技术涉及弹簧储能
，具体涉及一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构。
技术介绍
随着人们生活水平的提高，驾驶车辆已成为当今人们首选的出行方式。对于乘用车辆而言，人们往往对其提出更高的乘坐舒适性的要求，而车辆的乘坐舒适性很大程度上由底盘的弹性元件刚度决定。当前乘用车辆的弹簧元件主要采用的是螺旋弹簧，其刚度一般为线性即刚度恒定。恒定刚度的弹簧常常无法同时满足车辆底盘悬架系统对于离地间隙、悬架行程、静挠度等要求，进而无法满足车辆对于乘坐舒适性与操纵稳定性的需求。车辆行驶的绝大部分工况都在平衡位置上下，因此平衡位置上下的刚度略小一些对于车辆的乘坐舒适性有积极作用。同时，据统计学研究，汽车悬架系统在工作时所处的位置概率基本满足呈其平衡位置上下的正态分布。因此车辆在其行程范围内处于中间1/3行程的概率高达70％，在该区间内，车辆行驶在路面情况良好的条件下。因此在该区间，将悬架的刚度适度降低将对车辆的乘坐舒适性产生积极影响。现有的用于汽车悬挂的弹簧储能机构由于采用的是单一的螺旋弹簧结构，由于螺旋弹簧的刚度为线性恒定的，恒定刚度的弹簧常常无法同时满足车辆在不同使用工况下对底盘悬架系统中离地间隙、悬架行程、静挠度等要求，进而无法满足车辆对于乘坐舒适性与操纵稳定性的需求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题的现有的用于汽汽车悬挂的弹簧储能机构由于采用的是单一的螺旋弹簧结构，由于螺旋弹簧的刚度为线性恒定的，恒定刚度的弹簧常常无法同时满足车辆在不同使用工况下对底盘悬架系统中离地间隙、悬架行程、静挠度等要求，进而无法满足车辆对于乘坐舒适性与操纵稳定性的需求。本专利技术通过下述技术方案实现：一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构，包括筒身、伸缩部，所述伸缩部一端插入在筒身内，并且所述伸缩部能够沿所述筒身的轴线伸缩，还包括第一螺旋弹簧、第二螺旋弹簧、第一安装组件、第二安装组件、中间调节组件，所述第一安装组件、中间调节组件均安装于所述筒身上，所述第一安装组件设置于所述伸缩部远离筒身的一侧，并且所述中间调节组件位于所述第一安装组件与所述第二安装组件之间，所述第一螺旋弹簧套设于所述筒身上，并且所述第一螺旋弹簧位于所述第一安装组件与所述中间调节组件之间，所述第二螺旋弹簧套设于所述伸缩部上，并且所述第二螺旋弹簧位于所述中间调节组件与所述第二安装组件之间，所述第一螺旋弹簧的最大载荷与所述第二螺旋弹簧的最大载荷不同，所述中间调节组件能够限制所述第一螺旋弹簧和所述第二螺旋弹簧中最大载荷小的一个向中间调节组件方向移动，所述第一螺旋弹簧和所述第二螺旋弹簧中最大载荷大的一个能够推动所述中间调节组件移动让所述第一螺旋弹簧和所述第二螺旋弹簧中最大载荷小的一个压缩。现有的用于汽汽车悬挂的弹簧储能机构由于采用的是单一的螺旋弹簧结构，由于螺旋弹簧的刚度为线性恒定的，恒定刚度的弹簧常常无法同时满足车辆在不同使用工况下对底盘悬架系统中离地间隙、悬架行程、静挠度等要求，进而无法满足车辆对于乘坐舒适性与操纵稳定性的需求。本申请通过在现有悬挂的阻尼器上设置第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧，将螺旋弹簧达到最大压缩量行程时所承受的载荷或弹簧并圈失效的载荷定义为最大载荷。将第一螺旋弹簧的最大载荷记为F1，将第二螺旋弹簧的最大载荷记为F2，将第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧分别套设在阻尼器的筒身和伸缩部上，并且在阻尼器两端筒身和伸缩部上分别设置第一装组件和第二安装组件，在第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧之间设置中间调节组件，第一安装组件用做第一螺旋弹簧的一个受力点，并且让第一安装组件能够沿筒身的外侧移动，用于调节第一螺旋弹簧距离筒身端部的距离，实现调节第一螺旋弹簧的初始预载。中间调节组件设置在第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧的中间，并且与筒身连接，一侧作为第一螺旋弹簧的另一个受力点，另一侧作为第二螺旋弹簧的一个受力点，将第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧联系起来。第二安装组件安装于伸缩部的端部，用做第二螺旋弹簧的另一端受力点，并且第二安装组件能够沿筒身的外侧移动，用于调节第二螺旋弹簧距离伸缩部端部的距离，实现调节第二螺旋弹簧的初始预载。第一安装组件和第二安装组件可以采用螺纹安装方式分别安装在筒身或伸缩部上，也可以采用其他的现有方式能调整的安装在筒身或伸缩部上，实现第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧初始预载的调节。中间调节组件在实施时可以是由设置在筒身上的限位环和套设在筒身上的滑台组成，滑台设置在限位环靠近最大载荷相对比较小的第一螺旋弹簧或第二螺旋弹簧一侧，最大载荷大的第一螺旋弹簧或第二螺旋弹簧中一个内圈直径大于限位环的直径，端部能够作用在滑台一侧，第一螺旋弹簧或第二螺旋弹簧中另一个端部作用在滑台的另一侧，从而实现了中间调节组件能够限制第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷小的一个向第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷大的方向移动，第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷大的一个能够推动中间调节组件移动让第一螺旋弹簧和所述第二螺旋弹簧中最大载荷小的一个压缩。限定第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧的最大载荷不同，既F1≠F2，这样能够实现在弹簧压缩过程中最大载荷大的弹簧让最大载荷小的弹簧并圈失效，从而改变弹簧的连接关系让弹簧的弹性力呈现出阶梯性变化。使用时，如果第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧的初始载荷相同，弹簧系统的总刚度记做K，第一螺旋弹簧的刚度记做K1，第二螺旋弹簧的刚度记做K2，随着给组成的弹簧系统施加载荷增大，开始时第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧在初始状态为串联状态，则随着施加载荷的增大，第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大预载较小的一个弹簧由于自身能够承受载荷能力差会被施加增大的力压缩达到最大压缩行程实现并圈，在并圈后第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷小的弹簧实效，作为一个刚性体存在，此时只有第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷大的一个弹簧工作，如果第一螺旋弹簧的最大载荷大于第二螺旋弹簧的最大载荷，则K＝K1，如果第一螺旋弹簧的最大载荷小于第二螺旋弹簧的最大载荷，则K＝K2，系统的总弹性刚度实现两级阶梯式变化。如图11所示，记向弹簧系统施加的载荷为Fn，记弹簧系统的弹簧压缩量为X，则斜率为系统弹簧的总刚度。使用时，如果通过第一安装组件或第二安装组件将第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧的初始预载调节为不同，记第一螺旋弹簧的初始预载差F10，记第二螺旋弹簧的初始预载差F20，并且让第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷小的一个初始预载大于另外一个，将弹簧系统的总刚度记做K，第一螺旋弹簧的刚度记做K1，第二螺旋弹簧的刚度记做K2，随着给组成的弹簧系统施加载荷增大，开始时施加的载荷小于第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷小的一个弹簧初始预载，则只有第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷大的一个弹簧在工作，如果第一螺旋弹簧的最大载荷大于第二螺旋弹簧的最大载荷，则K＝K1，如果第一螺旋弹簧的最大载荷小于第二螺旋弹簧的最大载荷，则K＝K2，随着施加的载荷增大，当Fn＞F0时，第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧将为串联状态，则随着施加载荷的增，将第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大预载较小的一个弹簧的最大载荷记为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构，包括筒身(1)、伸缩部(2)，所述伸缩部(2)一端插入在筒身(1)内，并且所述伸缩部(2)能够沿所述筒身(1)的轴线伸缩，其特征在于，还包括第一螺旋弹簧(3)、第二螺旋弹簧(4)、第一安装组件(21)、第二安装组件(22)、中间调节组件，所述第一安装组件(21)、中间调节组件均安装于所述筒身(1)上，所述第一安装组件设置于所述伸缩部(2)远离筒身(1)的一侧，并且所述中间调节组件位于所述第一安装组件(21)与所述第二安装组件(22)之间，所述第一螺旋弹簧(3)套设于所述筒身(1)上，并且所述第一螺旋弹簧(3)位于所述第一安装组件(21)与所述中间调节组件之间，所述第二螺旋弹簧(4)套设于所述伸缩部(2)上，并且所述第二螺旋弹簧(4)位于所述中间调节组件与所述第二安装组件(22)之间，所述第一螺旋弹簧(3)的最大载荷与所述第二螺旋弹簧(4)的最大载荷不同，所述中间调节组件能够限制所述第一螺旋弹簧(3)和所述第二螺旋弹簧(4)中最大载荷小的一个向中间调节组件方向移动，所述第一螺旋弹簧(3)和所述第二螺旋弹簧(4)中最大载荷大的一个能够推动所述中间调节组件移动让所述第一螺旋弹簧(3)和所述第二螺旋弹簧(4)中最大载荷小的一个压缩。/n...

【技术特征摘要】
1.一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构，包括筒身(1)、伸缩部(2)，所述伸缩部(2)一端插入在筒身(1)内，并且所述伸缩部(2)能够沿所述筒身(1)的轴线伸缩，其特征在于，还包括第一螺旋弹簧(3)、第二螺旋弹簧(4)、第一安装组件(21)、第二安装组件(22)、中间调节组件，所述第一安装组件(21)、中间调节组件均安装于所述筒身(1)上，所述第一安装组件设置于所述伸缩部(2)远离筒身(1)的一侧，并且所述中间调节组件位于所述第一安装组件(21)与所述第二安装组件(22)之间，所述第一螺旋弹簧(3)套设于所述筒身(1)上，并且所述第一螺旋弹簧(3)位于所述第一安装组件(21)与所述中间调节组件之间，所述第二螺旋弹簧(4)套设于所述伸缩部(2)上，并且所述第二螺旋弹簧(4)位于所述中间调节组件与所述第二安装组件(22)之间，所述第一螺旋弹簧(3)的最大载荷与所述第二螺旋弹簧(4)的最大载荷不同，所述中间调节组件能够限制所述第一螺旋弹簧(3)和所述第二螺旋弹簧(4)中最大载荷小的一个向中间调节组件方向移动，所述第一螺旋弹簧(3)和所述第二螺旋弹簧(4)中最大载荷大的一个能够推动所述中间调节组件移动让所述第一螺旋弹簧(3)和所述第二螺旋弹簧(4)中最大载荷小的一个压缩。


2.根据权利要求1所述的一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构，其特征在于，所述第一安装组件(21)中部设置有第一螺纹孔(5)，所述筒身(1)上设置有与所述第一螺纹孔(5)配合的螺纹，所述第一安装组件(21)通过螺纹配合安装于所述筒身(1)上，所述第二安装组件(22)中部设置有第二螺纹孔(6)，所述伸缩部(2)远离筒身(1)的一端设置有与第二螺纹孔(6)配合的螺纹，所述第二安装组件(22)通过螺纹配合安装于所述伸缩部(2)远离筒身(1)的一侧。


3.根据权利要求1所述的一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构，其特征在于，所述中间调节组件包括第三安装座组件(23)、第四安装座组件(24)，所述第三安装座组件(23)上设置有贯穿的第三螺纹孔(7)，所述筒身(1)上设有螺纹，所述第三安装座组件(23)通过第三螺纹孔(7)配合安装于所述筒身(1)上，所述第四安装座组件(24)套设于所述筒身(1)上，并且所述第四安装座组件(24)位于靠近所述第一螺旋弹簧(3)和所述第二螺旋弹簧(4)中最大载荷小的第三安装座组件(23)一侧。


4.根据权利要求3所述的一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构，其特征在于，所述第三安装座组件(23)包括第一安装台(8)，所述第一安装台(8)的靠近所述第一螺旋弹簧(3)和所述第二螺旋弹簧(4)中最大载荷小的一端设置有第二安装台(9)，所述第一安装台(8)的端面大于所述第二安装台(9)的端面，所述第三螺纹孔(7)贯穿所述第一安装台(8)和所述第二安装台(9)，所述第四安装座组件(24)套设于所述第二安装台(9)上，并且所述第四安装座组件(24)能够沿所述第二安装台(9)的轴线移动。


5.根据权利要求3或4所述的一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构，其特征在于，所述第四安装座组件(24)为限位台Ⅰ(10)，所述限位台Ⅰ(10)的中间设置有通孔(11)，所述限位台Ⅰ(10)通过通孔(11)套设于所述筒身(1)的外壁，所述第一螺旋弹簧(3)和所述第二螺旋弹簧(4)分别作用于所述限位台Ⅰ(10)的两侧。


6.根据权利要求5所述的一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构，其特征在于，所述限位台Ⅰ(10)靠近所述第一螺旋弹簧(3)和所述第二螺旋弹簧(4)中最大载荷小的一端设置有限位台Ⅱ(12)，所述限位台Ⅱ(12)呈圆环状结构，所述第一螺旋弹簧(3)和所述第二螺旋弹簧(4)中最大载荷小的一个套设于所述限位台Ⅱ(12)上。


7.根据权利要求4所述的一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构，其特征在于，所述第四安装座组件(24)为伸缩组件(25)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔峰，
申请(专利权)人：铭天汽车设计无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32