專利名稱：彈簧的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于彈簧。
背景技術(shù)：
普通的彈簧由彈性材料制作而成，阻尼很小，尤其是金屬?gòu)椈?。在?shí)踐中，有一些將彈簧外面套一層橡膠管或在彈簧表面硫化橡膠的做法，但橡膠從根本上說(shuō)是一種粘彈性材料，在高頻作用條件下，如對(duì)聲頻范圍的振動(dòng)和噪聲，會(huì)有一定的阻尼效果，對(duì)大多數(shù)機(jī)械振動(dòng)來(lái)說(shuō)，其阻尼比只有1-3％，與彈簧并聯(lián)使用時(shí)阻尼比更小，在大多數(shù)情況下阻尼比遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，例如對(duì)于一般車輛、設(shè)備的減振和隔振，要求阻尼比在10％-30％之間，這時(shí)必須配合額外的阻尼裝置使用，使得結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供一種本身帶有阻尼的彈簧。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明在彈簧本體上設(shè)置了對(duì)彈簧的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻尼作用的含有高阻尼材料的阻尼體。
本發(fā)明所說(shuō)的彈簧，可以是任意彈簧，但主要是螺旋彈簧或碟簧，它至少部分地嵌入阻尼體中。
本發(fā)明所說(shuō)的高阻尼材料，包括粘彈性高阻尼材料和粘塑性材料，如高阻尼橡膠、高阻尼聚氨酯、高阻尼改性瀝青等，其材料阻尼比可達(dá)30-50％以上。而一段彈性材料的阻尼比在0.1-1％之間，普通橡膠約為1％-3％。本發(fā)明的阻尼材料還包括以上述阻尼材料為基體、添加有其它填充物的材料，包括可以增大阻尼材料變形內(nèi)耗和阻尼的填充物，如碳纖維、玻璃纖維，云母粉等。
上述阻尼體可以為實(shí)心柱體，所述的彈簧本體至少部分地嵌入阻尼體中。
阻尼體也可以為空心柱體，所述的彈簧本體至少部分地嵌入阻尼體中；嵌入空心阻尼體中的螺旋彈簧，其簧圈之間可以有與簧絲延伸一致的螺旋狀空腔或高彈性體，而空心阻尼體中的疊形彈簧，在可以在其簧片之間或片簧上下設(shè)置環(huán)形空腔或彈性體。
所述阻尼體的周面或內(nèi)部設(shè)置剛度較大的約束體，該約束體在阻尼體變形時(shí)可以對(duì)其產(chǎn)生約束和剪切作用；所述約束體為至少一段螺旋或套管。
上述方案還可以在彈簧的外表面設(shè)置一層彈性材料，由于高阻尼材料彈簧在卸載時(shí)同樣會(huì)有阻尼力，在阻止彈簧回彈的同時(shí)，也阻礙自己的復(fù)位，同時(shí)高阻尼材料的強(qiáng)度一般弱于同樣基材的彈性材料，設(shè)置的該彈性約束層能幫助阻尼材料更徹底的復(fù)位，且不易受到損壞，如摩擦和碰撞。
在簧絲或簧片的至少部分表面附著阻尼材料層；在阻尼材料層外還可以再設(shè)置至少一層剛度比阻尼材料大的約束層。
上述方案中的彈簧本體數(shù)量可以是若干個(gè)，串聯(lián)或并聯(lián)。
本發(fā)明由于在彈簧本身上設(shè)置了阻尼體，當(dāng)彈簧受力發(fā)生振動(dòng)或變形時(shí)，阻尼體隨之產(chǎn)生變形，阻尼材料內(nèi)會(huì)產(chǎn)生很大的內(nèi)摩擦，會(huì)消耗部分能量。使得變形受到阻礙、振動(dòng)得以衰減；由于噪聲也是振動(dòng)造成的，因此噪聲也大大減輕。本發(fā)明由于采用了高阻尼材料，提供了較高的阻尼比，對(duì)多數(shù)機(jī)械設(shè)備及車輛結(jié)構(gòu)的減振能夠提供足夠的阻尼比，即使在需要的阻尼比很高的場(chǎng)合，所需的額外阻尼也會(huì)小的多。在一般情況下就不再需要另外配合阻尼裝置，從而簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。另外，本發(fā)明還有效地消除了彈簧本身在固有頻率下的共振。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例2整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例3整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例4整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例5整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例6整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例7整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明實(shí)施例8整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本發(fā)明實(shí)施例9整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是本發(fā)明實(shí)施例10整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是本發(fā)明實(shí)施例11整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是本發(fā)明實(shí)施例12整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖13是本發(fā)明實(shí)施例13整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖14是本發(fā)明實(shí)施例14整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖15是本發(fā)明實(shí)施例15整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1本發(fā)明實(shí)施例1的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，它包括螺旋彈簧1和阻尼體2，螺旋彈簧1整個(gè)地嵌入柱形阻尼體2中。阻尼體為常溫下呈固態(tài)(粘塑性)的高阻尼改性瀝青。彈簧受力變形時(shí)，阻尼體同時(shí)受力變形，由于阻尼材料具有較大的內(nèi)摩擦，會(huì)產(chǎn)生始終與運(yùn)動(dòng)方向相反的阻尼力，因此這種結(jié)構(gòu)的彈簧具有較大阻尼比。由于大多數(shù)實(shí)心(無(wú)微孔)材料的體積不易壓縮，彈簧中心部分的阻尼體的變形受到較大限制，因此剛度曲線呈非線性，但剛度和承載能力有很大提高，比較適合重載的工作條件。
實(shí)施例2在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，在阻尼體2內(nèi)添加了如圖2所示的填充物，如棒狀物或金屬環(huán)4-1，棒狀物或金屬環(huán)錯(cuò)落布置，在變形時(shí)可以形成對(duì)阻尼體的約束和剪切，由于增大阻尼體的剪切變形成分可以提高阻尼體的阻尼，所以采用本結(jié)構(gòu)的彈簧的阻尼比比實(shí)施例1有所提高。
實(shí)施例3與實(shí)施例1相比較，彈簧1是部分地嵌入阻尼體2中，它與實(shí)施例1的效果基本相同，只是生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)詳見圖3。
實(shí)施例4在圖4所示的實(shí)施例4中，阻尼體2呈管狀，由高阻尼橡膠構(gòu)成，彈簧1由內(nèi)外兩組螺旋彈簧1-1，1-2組成，完全嵌入阻尼體2中，阻尼體2的空心與彈簧組1的軸線基本同軸一致，較之實(shí)施例1、2，由于彈簧中間的阻尼體空心，阻尼體更容易變形，因此它的剛度曲線線性更好。
實(shí)施例5在實(shí)施例4的基礎(chǔ)上，彈簧1為一個(gè)螺旋彈簧，完全嵌入管狀阻尼體2中，其材料為固體高阻尼改性瀝青。在阻尼體2內(nèi)外壁設(shè)置有約束環(huán)，外約束環(huán)4-2為彈性約束體，內(nèi)約束環(huán)為4-1剛性約束體。內(nèi)外約束環(huán)優(yōu)化錯(cuò)落布置，在變形時(shí)可以形成對(duì)阻尼體的約束和剪切，同時(shí)兩端的約束環(huán)可以起到對(duì)中作用，結(jié)構(gòu)詳見圖5。
實(shí)施例6圖6所示的實(shí)施例6中，螺旋彈簧1全部嵌入管形阻尼體2中，阻尼體由高阻尼聚氨酯組成，簧圈之間有與簧絲延伸一致的螺旋狀空心3或彈性很低的彈性體，當(dāng)彈簧變形時(shí)，避免了阻尼體在該處的擠壓和破壞，阻尼體剪切變形成分相對(duì)提高，壓縮成分降低，與實(shí)施例4相比，因此這種結(jié)構(gòu)具有更好的線性剛度和阻尼比。
實(shí)施例7圖7所示的實(shí)施例7中，阻尼體2由內(nèi)外兩高阻尼橡膠套管組成，由螺旋彈簧1夾持在兩部分之間形成的凹槽7內(nèi)，為了限制阻尼體2徑向膨脹，設(shè)置了約束環(huán)4，它由套在小阻尼體內(nèi)圈的鋼管4-1和大阻尼體外圈的塑料管4-2構(gòu)成，約束環(huán)的總高度小于彈簧的最小工作高度。它們?yōu)閺椈商峁较驗(yàn)橹鞯募s束，通過(guò)對(duì)阻尼體的徑向約束提高阻尼體對(duì)彈簧軸向變形的阻力(剪切和摩擦)，以確保阻尼體對(duì)彈簧1產(chǎn)生有效的阻尼作用。
這種結(jié)構(gòu)不用硫化或澆注，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，但用久了，阻尼體可能會(huì)磨損。為避免這種缺點(diǎn)，可以采用硫化方式將彈簧硫化兩套管之間。
實(shí)施例8在圖8所示的實(shí)施例8中，螺旋彈簧1的簧絲表面上浸涂附著層狀阻尼體2，它實(shí)際上是熱熔型高阻尼改性瀝青。這種結(jié)構(gòu)的阻尼比較小，但線形非常好，并且完全能夠起到抑制彈簧本身共振的作用。如要進(jìn)一步提高阻尼，可以采用約束阻尼。本結(jié)構(gòu)適合彈簧阻尼比較小或變形較大的場(chǎng)合。
實(shí)施例9在圖9所示的實(shí)施例9中，彈簧為碟簧，多個(gè)碟簧構(gòu)成的碟簧組5全部嵌入管狀阻尼體2中，疊簧變形時(shí)，對(duì)阻尼體2形成剪切和擠壓，由于阻尼體2的帶有空心，使得其容易變形。
實(shí)施例10圖10所示的實(shí)施例10中，多個(gè)碟簧構(gòu)成的碟簧組5整體地嵌入管狀阻尼體2中，且在其簧片之間有環(huán)形空腔6，因此阻尼體較之實(shí)施例9更容易受到剪切變形，具有更好的線性剛度和阻尼比。在阻尼體的內(nèi)外表面還設(shè)有一層彈性材料作為約束保護(hù)層8，它可以幫助阻尼材料在卸載時(shí)更徹底地復(fù)位，并保護(hù)阻尼材料不受導(dǎo)向柱的摩擦和外力碰撞。
實(shí)施例11圖11所示的實(shí)施例11中，碟簧5單片嵌入空心的阻尼體2中，其橫截面形狀與簧片的橫截面形狀大致同心相似，只是在碟簧片的接觸區(qū)沒有阻尼體，以免阻尼體被局部擠壓破壞或擠壓永久變形。本實(shí)施例對(duì)彈簧線性改變不大，適合阻尼要求不太高、但線性要求較高的場(chǎng)合，由于單片實(shí)施，可大批量生產(chǎn)。阻尼體宜選用適合高效、大批量生產(chǎn)，如可以噴涂、浸涂、涂覆或澆注的阻尼材料，如高阻尼聚氨酯。
實(shí)施例12見圖12，在實(shí)施例11的基礎(chǔ)上，阻尼體2為空心圓柱體，在生產(chǎn)工藝上更容易制作，上下表面設(shè)有凹環(huán)，以減少擠壓區(qū)的阻尼體，避免碟簧的非線性急劇增加。
實(shí)施例13兩片碟簧片5同向相疊(剛度為并聯(lián))嵌入同一阻尼體中，阻尼體2為空心圓柱體，兩簧片5之間有高阻尼材料，然后兩組串聯(lián)，結(jié)構(gòu)詳見圖13。
實(shí)施例14在實(shí)施例13的基礎(chǔ)上，兩組碟簧片5同向相疊(剛度為并聯(lián))嵌入同一阻尼體2中，阻尼體2截面與碟簧片5截面大體相似，兩簧片5之間有高阻尼材料，然后兩組串聯(lián)，結(jié)構(gòu)詳見圖14。
實(shí)施例15在圖15所示的實(shí)施例中，兩片碟簧片5背向相疊(剛度為串聯(lián))嵌入同一阻尼體2中，阻尼體2為空心圓柱體，兩簧片5之間有高阻尼材料，簧片5之間和上下設(shè)有空心6，然后串聯(lián)。
實(shí)施例11-15中，列舉了不同的方案，這是因?yàn)椴煌牡刹贾梅绞接胁煌牧W(xué)性質(zhì)。碟簧同向相疊，為剛度并聯(lián)，總剛度增大一倍；碟簧背向相疊，為剛度串聯(lián)，總剛度減半；實(shí)踐中，可根據(jù)此特性采取不同的片與片組合和組與組的組合。
由于很多阻尼材料具有體積不可壓縮性，在阻尼體的受壓區(qū)如果積聚較多實(shí)心阻尼材料，阻尼體將被擠向作用力的垂直方向，彈簧變形曲線會(huì)呈較非線性，同時(shí)阻尼體有可能因變形過(guò)大而破壞。設(shè)置空心阻尼體或高彈性體，以及在阻尼體內(nèi)外設(shè)置彈性約束體可以避免此種情況發(fā)生。
權(quán)利要求
1.一種彈簧，包括彈簧本體，其特征在于它還包括對(duì)彈簧的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻尼作用的含有高阻尼材料的阻尼體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈簧，其特征在于所述彈簧至少部分地嵌入阻尼體中，所述彈簧是螺旋彈簧或碟簧。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的彈簧，其特征在于所述阻尼體內(nèi)填充有阻尼體變形時(shí)可對(duì)其產(chǎn)生約束和剪切的填充物。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的彈簧，其特征在于阻尼體為實(shí)心柱體或圓盤，所述彈簧本體至少部分地嵌入阻尼體中。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的彈簧，其特征在于阻尼體為空心柱或環(huán)，所述彈簧本體至少部分地嵌入阻尼體中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的彈簧，其特征在于所述阻尼體內(nèi)外周面設(shè)置的阻尼體變形時(shí)可對(duì)其產(chǎn)生約束和剪切的剛度較大的約束體，或設(shè)置彈性約束體。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的彈簧，其特征在于所述彈簧為嵌入阻尼體中的螺旋彈簧，其簧圈之間有與簧絲延伸一致的螺旋狀空腔或高彈性體。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的彈簧，其特征在于所述彈簧為嵌入阻尼體中的碟簧，在其簧片之間或簧片上下設(shè)置環(huán)形空腔或高彈性體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的彈簧，其特征在于若干個(gè)彈簧本體串聯(lián)或并聯(lián)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈簧，其特征在于在簧絲或簧片的表面至少部分地附著或套有至少一層阻尼材料層或約束阻尼層。
全文摘要
本發(fā)明屬于彈簧，它包括彈簧本體及對(duì)彈簧的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻尼作用的含有高阻尼材料的阻尼體。由于在彈簧上設(shè)置了阻尼體，當(dāng)彈簧受力發(fā)生振動(dòng)時(shí)，阻尼體隨之產(chǎn)生變形，阻尼材料內(nèi)會(huì)產(chǎn)生很大的內(nèi)摩擦，使振動(dòng)能量變?yōu)闊崮芟牡?。使得振?dòng)迅速地減弱甚至消失；由于噪聲也是振動(dòng)造成的，因此噪聲也大大減輕。
文檔編號(hào)F16F3/12GK1470779SQ03112550
公開日2004年1月28日 申請(qǐng)日期2003年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月11日
發(fā)明者尹學(xué)軍 申請(qǐng)人:尹學(xué)軍