用于汽车悬架的螺旋弹簧、独立悬架总成及汽车
阅读：1026发布：2020-06-10
专利汇可以提供用于汽车悬架的螺旋弹簧、独立悬架总成及汽车专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种用于 汽车 悬架的 螺旋 弹簧 ，所述 螺旋弹簧 具有连续的 节距 相同段和节距渐变段，所述节距渐变段被构造为当簧上 质量 从空载至满载变化时，所述节距渐变段逐渐压并，在空载至满载区间，簧上质量与所述螺旋弹簧的工作圈数之间满足以下关系式：其中，G为所述螺旋弹簧的材料的 弹性模量 、f为汽车偏频、d为所述螺旋弹簧的弹簧线径、D为所述螺旋弹簧的弹簧中径、m为簧上质量、n为工作圈数，f为常量。本发明还提供了采用上述螺旋弹簧的独立悬架总成及汽车。本发明具有平顺性好、使用寿命长的优点。，下面是用于汽车悬架的螺旋弹簧、独立悬架总成及汽车专利的具体信息内容。
1.一种用于汽车悬架的螺旋弹簧，其特征在于，所述螺旋弹簧具有连续的节距相同段和节距渐变段，所述节距渐变段被构造为当簧上质量从空载至满载变化时，所述节距渐变段逐渐压并，在空载至满载区间，簧上质量与所述螺旋弹簧的工作圈数之间满足以下关系式：
其中，G为所述螺旋弹簧的材料的弹性模量、f为汽车偏频、d为所述螺旋弹簧的弹簧线径、D为所述螺旋弹簧的弹簧中径、m为簧上质量、n为工作圈数，f为常量。
2.根据权利要求1所述的螺旋弹簧，其特征在于，所述螺旋弹簧两端为平行的弹簧并圈。
3.一种独立悬架总成，其特征在于，包括弹簧支座、下摆臂、支架、如权利要求1或2所述的螺旋弹簧、减振器、橡胶垫、上摆臂、车身和转向节；所述弹簧支座包括盘部、分别位于所述盘部两侧的凸部和一对耳部，所述凸部为上端具有底壁、下端开口的桶形，且所述底壁上开有第一通孔，所述耳部相互间隔以避让所述凸部的开口，所述耳部开有同轴的第二通孔，所述第一通孔的轴线与所述第二通孔的轴线空间垂直；所述上摆臂、所述下摆臂的一端分别与所述转向节通过球销连接，所述下摆臂上设置有安装凸台，所述安装凸台伸入一个所述弹簧支座的耳部之间并与所述弹簧支座旋转配合以使所述弹簧支座能够绕X轴方向旋转，所述支架与所述车身固定连接，所述支架为槽形，另一个所述弹簧支座倒置地位于所述支架的槽内并与所述支架旋转配合以使所述弹簧支座能够绕X轴方向旋转，所述减振器的下端杆依次穿过第一个所述橡胶垫、所述凸部上的第一通孔、第二个所述橡胶垫后紧固，所述减振器的上端杆依次穿过第三个所述橡胶垫、倒置的所述弹簧支座的所述凸部上的第一通孔、第四个所述橡胶垫后紧固，第二个所述橡胶垫和第四个所述橡胶垫位于所述凸部的内部，所述螺旋弹簧位于两个所述弹簧支座之间并套在所述凸部上。
4.根据权利要求3所述的独立悬架总成，其特征在于，还包括车桥，所述下摆臂的另一端与所述车桥旋转连接。
5.根据权利要求3所述的独立悬架总成，其特征在于，所述上摆臂的另一端与所述支架旋转连接。
6.根据权利要求5所述的独立悬架总成，其特征在于，所述支架具有第一侧壁、第二侧壁和位于所述第一侧壁与所述第二侧壁之间的第三侧壁，所述第二侧壁上开有第三通孔，所述上摆臂的另一端位于所述第一侧壁与所述第三侧壁之间对应所述第三通孔的位置。
7.根据权利要求6所述的独立悬架总成，其特征在于，倒置的所述弹簧支座位于所述第二侧壁与所述第三侧壁之间，且所述耳部与所述第二侧壁、所述第三侧壁之间设置有隔环。
8.根据权利要求3所述的独立悬架总成，其特征在于，还包括缓冲块，所述缓冲块安装在所述支架的槽内且位于所述上摆臂的正上方。
9.一种汽车，其特征在于，所述汽车采用如权利要求1或2所述的螺旋弹簧，或者采用如权利要求3至8中的任一项所述的独立悬架总成。
用于汽车悬架的螺旋弹簧、独立悬架总成及汽车
技术领域
背景技术
[0002] 汽车悬架是保证乘坐舒适性的重要部件。同时，汽车悬架作为车身(或车架)与车轴(或车轮)之间作连接的传力部件，又是保证汽车行驶安全的重要部件，其主要作用是传递作用在车轮上的和力矩，并缓冲路面对车辆的冲击，保证车辆行驶的平顺性和操纵稳定性。
[0003] 独立悬架是将汽车的一个车轴上的左右两个车轮分别单独安装于车身(或车架)下，车桥采用断开式，中间一段固定于车身(或车架)上，独立悬架两边车轮受冲击时互不影响，而且由于该悬架质量较轻、缓冲与减振能力很强，乘坐舒适性好。各项指标都优于非独立式悬架，但独立悬架结构复杂。
[0005] 现有技术的独立悬架如图1所示，减振器5)都是下端固定在下摆臂8)上，上端直接固定在车身或车架1)上，一般下端带有旋转轴，而上端直接通过橡胶垫固定在车身上。一般独立悬架还安装有稳定杆2)、螺旋弹簧3)、上摆臂4)、转向节6)、缓冲块7)等，螺旋弹簧3)与减振器5)的连杆同步运动并且螺旋弹簧3)在受到侧向力时会向连杆传递侧向力。
[0006] 在汽车在运动过程中，下摆臂8)相对车身在左右和前后方向都有相对运动，减振器5)上端的橡胶垫通过自身变形可吸收相对运动避免干涉，但是橡胶垫硬度比较大，在吸收相对运动同时对减振器连杆产生很大的侧向力，这些侧向力不仅增大减振器活塞与缸体的摩擦力，使减振器的温度很快升高，减振器内部的橡胶件和塑料件很快老化，造成减振器漏油、阻尼力衰减等失效现象，极大地影响减振器的寿命。
[0007] 对轴荷较大的商用车独立悬架，由于相对运动较大，减振器失效问题尤其突出。同时固定减振器5)上端的橡胶垫在下摆臂8)和车身之间频繁的相对运动过程中不断被压缩也会很快失效。
[0008] 另外，减振器受到的侧向力过大也影响汽车运动的平顺性。
[0009] 现有技术中的螺旋弹簧广泛应用于乘用车和商用车中，乘用车悬架中约80％左右的弹性元件都是螺旋弹簧。螺旋弹簧的直径、线径、圈数、高度、节距等直接影响螺旋弹簧的性能。
[0010] 偏频是评判整车平顺性的一个极其重要的参数，是指车辆的某个悬架的振动频率，更具体的说是某个悬架的单侧的振动频率，偏频f是由弹簧上的车身质量、载荷质量和悬架自身一部分质量组成的簧上质量m和弹簧刚度决定的，具体由下列公式求得：
[0011]
[0012] 其中，f为汽车偏频，m为螺旋弹簧的簧上质量，k为螺旋弹簧的刚度。
[0013] 因此簧上质量m、螺旋弹簧的刚度k直接影响车辆的偏频，只有当偏频稳定时乘坐人员才能感觉到车辆行驶的稳定性，而随着车辆的载荷和乘坐人员数量的改变，簧上质量也随之改变，造成偏频发生变化，使乘坐人员的乘坐舒适性也随之改变。
[0014] 同时，车辆因左右、前后的载荷不一样，而弹簧刚度不变时，就产生左右、前后的偏频不同，也就是左右或前后的振动频率不同，这些不同的振动频率与车辆各个零部件的固有频率相互影响，影响乘坐舒适性。
[0015] 综上所述，螺旋弹簧及其在汽车悬架中的安装结构对于减振器的侧向力、汽车偏频均有影响。
[0016] 现有技术悬架结构的螺旋弹簧3)，一般刚度是不变的，即使是变化的也只是两个状态的刚度不同，如空载和满载的刚度不同，使空、满载两状态的偏频相近，而不能使悬架在任何状态偏频保持不变。现有技术中存在通过改变螺旋弹簧3)的螺距来改变刚度，当车辆满载时螺旋弹簧3)的节距小的部分被压并，螺旋弹簧的工作圈数减小，刚度增大，使车辆满载具有较大刚度，不同节距的螺旋弹簧虽然具有两个不同的刚度，使空、满载两点的偏频基本一致，但在空、满载之间，例如本能乘坐5人的车只有两个人乘坐，两个人坐的位置不同，使悬架左、右偏频不一样，或前后偏频不一样，造成平顺性不稳定。并且现有技术中对于侧向力的抵消一般集中在对于螺旋弹簧3)本身形状的改进，但在路面行驶条件多变的情况下，螺旋弹簧3)特定的形状只是针对一定的侧向力进行抵消，侧向力的降低效果并不理想。
发明内容
[0017] 本发明的目的在于1、对螺旋弹簧本身结构进行改进从而保证空载至满载变化过程中汽车偏频不变，提高舒适性；2、使减振器避免受到侧向力的作用，增大减振器的寿命和可靠性；3、增大固定减振器的橡胶垫的寿命；4、增大减振器和弹簧的安装和拆卸的方便性；5、提高悬架的平顺性和舒适性；6、提高悬架整体寿命。
[0018] 为实现上述目的，本发明的实施例提供了如下技术方案：
[0019] 一方面，提供了一种用于汽车悬架的螺旋弹簧，所述螺旋弹簧具有连续的节距相同段和节距渐变段，所述节距渐变段被构造为当簧上质量从空载至满载变化时，所述节距渐变段逐渐压并，在空载至满载区间，簧上质量与所述螺旋弹簧的工作圈数之间满足以下关系式：
[0020]
[0021] 其中，G为所述螺旋弹簧的材料的弹性模量、f为汽车偏频、d为所述螺旋弹簧的弹簧线径、D为所述螺旋弹簧的弹簧中径、m为簧上质量、n为工作圈数，f为常量。
[0022] 优选地，所述螺旋弹簧两端为平行的弹簧并圈。
[0023] 另一方面，提供了一种独立悬架总成，包括弹簧支座、下摆臂、支架、如上所述的螺旋弹簧、减振器、橡胶垫、上摆臂、车身和转向节；所述弹簧支座包括盘部、分别位于所述盘部两侧的凸部和一对耳部，所述凸部为上端具有底壁、下端开口的桶形，且所述底壁上开有第一通孔，所述耳部相互间隔以避让所述凸部的开口，所述耳部开有同轴的第二通孔，所述第一通孔的轴线与所述第二通孔的轴线空间垂直；所述上摆臂、所述下摆臂的一端分别与所述转向节通过球销连接，所述下摆臂上设置有安装凸台，所述安装凸台伸入一个所述弹簧支座的耳部之间并与所述弹簧支座旋转配合以使所述弹簧支座能够绕X轴方向旋转，所述支架与所述车身固定连接，所述支架为槽形，另一个所述弹簧支座倒置地位于所述支架的槽内并与所述支架旋转配合以使所述弹簧支座能够绕X轴方向旋转，所述减振器的下端杆依次穿过第一个所述橡胶垫、所述凸部上的第一通孔、第二个所述橡胶垫后紧固，所述减振器的上端杆依次穿过第三个所述橡胶垫、倒置的所述弹簧支座的所述凸部上的第一通孔、第四个所述橡胶垫后紧固，第二个所述橡胶垫和第四个所述橡胶垫位于所述凸部的内部，所述螺旋弹簧位于两个所述弹簧支座之间并套在所述凸部上。
[0024] 优选地，上述独立悬架总成还包括车桥，所述下摆臂的另一端与所述车桥旋转连接。
[0025] 优选地，所述上摆臂的另一端与所述支架旋转连接。
[0026] 优选地，所述支架具有第一侧壁、第二侧壁和位于所述第一侧壁与所述第二侧壁之间的第三侧壁，所述第二侧壁上开有第三通孔，所述上摆臂的另一端位于所述第一侧壁与所述第三侧壁之间对应所述第三通孔的位置。
[0027] 优选地，倒置的所述弹簧支座位于所述第二侧壁与所述第三侧壁之间，且所述耳部与所述第二侧壁、所述第三侧壁之间设置有隔环。
[0028] 优选地，上述独立悬架总成还包括缓冲块，所述缓冲块安装在所述支架的槽内且位于所述上摆臂的正上方。
[0029] 再另一方面，提供了一种汽车，所述汽车采用如上所述的螺旋弹簧，或者采用如上所述的独立悬架总成。
[0030] 在本发明的实施例中，螺旋弹簧的节距渐变段被构造为当簧上质量从空载至满载变化时，节距渐变段逐渐压并，使螺旋弹簧的工作圈数逐渐减小以保证汽车偏频不变，而非仅考虑空载与满载两个极限状态点的偏频不变，也就是说，仍以能够乘坐5人的汽车为例，采用本实施例的螺旋弹簧后，在无人乘坐、1人乘坐直至5人乘坐时，汽车偏频始终相等，无论人员数量及位置如何变化，各个螺旋弹簧的变化使得汽车的前后、左右偏频始终相等，因此平顺性和驾驶舒适性得到提高。
[0031] 在本发明的实施例中，由于弹簧支座具有第二通孔，因此在安装后，弹簧支座并非固定地安装在减振器或者下摆臂上，而是能够绕X轴方向旋转，这样，当一侧受力时，弹簧支座就能够绕轴旋转，使得螺旋弹簧在该侧也受到同样的侧向力，该力传递至另一个弹簧支座上，使另一个弹簧支座也绕轴旋转，而弹簧支座与螺旋弹簧接触的圆环面一直相互平行，保证了螺旋弹簧不会对减振器产生了侧向力；而减振器的上、下两端分别固定在两个弹簧支座上，两个弹簧支座的旋转中心相互平行，因此悬架相对车身或车架左右方向运动时，减振器也不会受到侧向力，因此减振器在整个运动过程中不会受到任何侧向力的作用，提高了减振器的寿命和车辆行驶的平顺性。而弹簧支座的一端开口的桶形凸部，能够将一个橡胶垫容纳在凸部的内部，另一个橡胶垫处于外部，而且橡胶垫随着弹簧支座的旋转而旋转，而非直接固定在车身或者车架上，因此承受的摩擦更小，使用寿命更长。
[0033] 图1是现有技术的独立悬架总成的主视图；
[0034] 图2是本发明的实施例的弹簧支座的立体图；
[0035] 图3是本发明的实施例的独立悬架总成的立体图；
[0036] 图4是本发明的实施例的独立悬架总成的俯视图；
[0037] 图5是本发明的实施例的独立悬架总成的右侧视图；
[0038] 图6是沿图4中的A-A线的剖视图；
[0039] 图7是沿图5中的B-B线的剖视图；
[0040] 图8是沿图5中的C-C线的剖视图；
[0041] 图9是图8中的I部分的局部放大图；
[0042] 图10是本发明的实施例的用于汽车悬架的螺旋弹簧在自由状态下的主视图；
[0043] 图11是本发明的实施例的用于汽车悬架的螺旋弹簧的俯视图；
[0044] 图12是本发明的实施例的用于汽车悬架的螺旋弹簧在空载状态下的主视图；
[0045] 图13是本发明的实施例的用于汽车悬架的螺旋弹簧在满载状态下的主视图；
[0046] 图14是本发明的实施例的用于汽车悬架的螺旋弹簧在空载至满载区间簧上质量与工作圈数的关系示意图。
[0047] 图中标记说明：1)、车架；2)、稳定杆；3)、螺旋弹簧；4)、上摆臂；5)、减振器；6)、转向节；7)、缓冲块；8)、下摆臂；1、下摆臂；101、安装凸台；2、弹簧支座；201、盘部；202、凸部；203、耳部；204、第一通孔；205、凸台；206、第二通孔；207、开口；208、底壁；3、支架；301、支架底壁；302、第一侧壁；303、第二侧壁；304、第三侧壁；305、第三通孔；4、螺旋弹簧；
401、弹簧并圈；402、节距相同段；403、节距渐变段；5、减振器；501、下端杆；502、上端杆；
6、缓冲块；7、上摆臂；8、驱动轴；9、转向节；10、弹簧支座；11、第一螺栓；12、第二螺栓；13、隔环；14、第一转轴；1401、环槽；15、第二转轴；16、第一个橡胶垫；17、第二个橡胶垫；18、第三个橡胶垫；19、第四个橡胶垫；20、卡板。
401、弹簧并圈；402、节距相同段；403、节距渐变段；5、减振器；501、下端杆；502、上端杆；
6、缓冲块；7、上摆臂；8、驱动轴；9、转向节；10、弹簧支座；11、第一螺栓；12、第二螺栓；13、隔环；14、第一转轴；1401、环槽；15、第二转轴；16、第一个橡胶垫；17、第二个橡胶垫；18、第三个橡胶垫；19、第四个橡胶垫；20、卡板。
具体实施方式
[0048] 在接下来的描述中，X方向指的是汽车的前后方向；Y方向指的是汽车的宽度方向，也被称为侧向；Z方向指的是汽车的高度方向。
[0049] 参考图2，本实施例中用于汽车悬架的弹簧支座2包括盘部201、位于图示中盘部201的上侧的凸部202和下侧的一对耳部203。其中，凸部202为上端具有底壁208、下端开口的桶形，其开口207在图6中更清晰地示出。凸部202的底壁208上开有第一通孔204。
耳部203相互间隔以避让凸部202的开口207，耳部203开有同轴的第二通孔206，并且第一通孔204的轴线A与第二通孔206的轴线B空间垂直，即轴线A与轴线B垂直且相交或不相交。每个耳部203均具有凸台205，两个凸台205朝着相互远离的方向延伸，第二通孔
206开在凸台205上。
耳部203相互间隔以避让凸部202的开口207，耳部203开有同轴的第二通孔206，并且第一通孔204的轴线A与第二通孔206的轴线B空间垂直，即轴线A与轴线B垂直且相交或不相交。每个耳部203均具有凸台205，两个凸台205朝着相互远离的方向延伸，第二通孔
206开在凸台205上。
[0050] 结合图3至图8，本实施例中的独立悬架总成采用了两个弹簧支座，其中一个标记为2，另一个标记为10，虽然采用了不同的附图标记，但弹簧支座2与弹簧支座10采用了相同的结构。在图6中，相对于弹簧支座2来说，弹簧支座10是倒置的。本实施例的独立悬架总成还包括下摆臂1、支架3、螺旋弹簧4、减振器5、橡胶垫、减振块6、上摆臂7、车身、转向节9等。下摆臂1一端与转向节9通过球销连接，另一端与安装驱动轴8的车桥、或者非驱动车桥、或者车身、或者支架3通过第一转轴14旋转连接。上摆臂7的一端也与转向节9通过球销连接，另一端通过第二转轴15与支架3旋转连接。
[0051] 从图5、图6和图7更清晰可见，下摆臂1上设置有安装凸台101，安装凸台101伸入弹簧支座2的耳部203之间，第二螺栓12穿过第二通孔206和安装凸台101后旋紧螺母，使安装凸台101与弹簧支座2旋转配合，第二螺栓12的插入方向为X轴方向，因此弹簧支座2能够绕X轴方向旋转。当然，本领域技术人员也能够以转销等来实现弹簧支座2与安装凸台101的旋转配合，在此应当被视为等同替换。支架3与车身(未示出)固定连接。从图7可见，支架3由支架底壁301、第一侧壁302、第二侧壁303形成槽形，并且在第一侧壁302与第二侧壁303之间所夹的槽内还具有第三侧壁304。弹簧支座10倒置地位于支架3的槽内，第一螺栓11穿过支架3的第二侧壁303、弹簧支座10的耳部203的第二通孔
206和第三侧壁304后拧紧螺母，使弹簧支座10与支架3旋转配合，并且弹簧支座10也能够绕X轴方向旋转。类似地，本领域技术人员也能够以转销等方式实现倒置的弹簧支座10与支架3的旋转配合。倒置的弹簧支座10位于第二侧壁303与第三侧壁304之间，且弹簧支座10的耳部203与第二侧壁303之间、耳部203与第三侧壁304之间设置有隔环13，以提高耐磨性。
206和第三侧壁304后拧紧螺母，使弹簧支座10与支架3旋转配合，并且弹簧支座10也能够绕X轴方向旋转。类似地，本领域技术人员也能够以转销等方式实现倒置的弹簧支座10与支架3的旋转配合。倒置的弹簧支座10位于第二侧壁303与第三侧壁304之间，且弹簧支座10的耳部203与第二侧壁303之间、耳部203与第三侧壁304之间设置有隔环13，以提高耐磨性。
[0052] 从图6及图7可见，在减振器5的下端杆501为固定在减振器5的壳体上的一根杆，该下端杆501依次穿过第一个橡胶垫16、弹簧支座2的凸部201上的第一通孔204后在开口207处将第二个橡胶垫17穿入下端杆501，然后以螺母紧固，从而将第二橡胶垫17保持在凸部202内部。减振器5的上端杆502能够为减振器活塞连杆的一部分，该上端杆502依次穿过第三个橡胶垫18、倒置的弹簧支座10的凸部202上的第一通孔204后，在开口207处穿入第四个橡胶垫19，然后以螺母紧固，使第四个橡胶垫19位于凸部202的内部。
螺旋弹簧4位于弹簧支座2与弹簧支座10之间并套在凸部202上，由于螺旋弹簧4抵靠在盘部201上而不直接与减振器5连接，因此从受力角度来看，螺旋弹簧4与减振器5并联，而非现有技术中的串联。
螺旋弹簧4位于弹簧支座2与弹簧支座10之间并套在凸部202上，由于螺旋弹簧4抵靠在盘部201上而不直接与减振器5连接，因此从受力角度来看，螺旋弹簧4与减振器5并联，而非现有技术中的串联。
[0053] 结合图8和图9，第一转轴14穿过下摆臂1和车桥，第一转轴14一端开有环槽1401，卡板20插入环槽后通过螺栓紧固在下摆臂1上。
[0054] 结合图3和图8，第二侧壁303上开有第三通孔305，上摆臂7的另一端位于第一侧壁302与第三侧壁304之间对应第三通孔305的位置，这样，从第三通孔305伸入工具，就能够方便地对第二转轴15进行拆卸。
[0055] 由图7可见，缓冲块6安装在支架3的槽内且位于上摆臂7的正上方，从而在上摆臂7摆动过大时缓冲块6抵触上摆臂7提供减振。
[0056] 汽车在完成上述弹簧支座2及整个独立悬架总成安装后，弹簧支座2和弹簧支座10是并非固定地安装在支架3或者下摆臂1上，而是能够绕X轴方向旋转，这样，在驾驶过程中，汽车悬架运动时，上摆臂7和下摆臂1由于通过螺栓或者转轴固定在支架3上，因此相对车架在X方向上没有相对运动，减振器5在汽车的前后方向不受侧向力；而在汽车的宽度方向上的左右方向，螺旋弹簧4的上、下两个端面平行地抵靠在盘部201上，当一侧受力时，弹簧支座2及倒置的弹簧支座10就能够绕X轴旋转，或者说弹簧支座在Y-Z平面内摆动，使得螺旋弹簧4在该侧也受到同样的侧向力，该力传递至另一个弹簧支座10上，使另一个弹簧支座10也绕X轴旋转，而弹簧支座2、弹簧支座10与螺旋弹簧4接触的圆环面一直相互平行，保证了螺旋弹簧4不会对减振器5产生侧向力；而减振器5的上、下两端分别固定在两个弹簧支座2和倒置的弹簧支座10上，两个弹簧支座的旋转中心相互平行，因此独立悬架总成相对车身或车架左右方向运动时，减振器5也不会受到侧向力。因此减振器
5在整个运动过程中不会受到任何侧向力的作用，提高了减振器的寿命和车辆行驶的平顺性。在减振器5的上、下两端，弹簧支座2或弹簧支座10的一端开口的桶形凸部202，能够将橡胶垫容纳在凸部202的内部，另一个橡胶垫处于外部，而且橡胶垫随着弹簧支座2和弹簧支座10的旋转而旋转，而非直接固定在车身或者车架上，因此承受的摩擦更小，使用寿命更长。而弹簧支座2的凸台205既能够起到加强强度、提高弹簧支座2的转轴处的耐磨性的作用，又不妨碍橡胶垫进入凸部内部，从而使得拆卸更加方便。
5在整个运动过程中不会受到任何侧向力的作用，提高了减振器的寿命和车辆行驶的平顺性。在减振器5的上、下两端，弹簧支座2或弹簧支座10的一端开口的桶形凸部202，能够将橡胶垫容纳在凸部202的内部，另一个橡胶垫处于外部，而且橡胶垫随着弹簧支座2和弹簧支座10的旋转而旋转，而非直接固定在车身或者车架上，因此承受的摩擦更小，使用寿命更长。而弹簧支座2的凸台205既能够起到加强强度、提高弹簧支座2的转轴处的耐磨性的作用，又不妨碍橡胶垫进入凸部内部，从而使得拆卸更加方便。
[0057] 图10至图13更加详细地示出了螺旋弹簧4的结构及形变过程。
[0058] 结合图10和图11，螺旋弹簧4一般是将在材料在扒皮机加工后加热用模具卷成，螺旋弹簧4的两端为平行的弹簧并圈401，弹簧并圈401无弹性，以锻造或者磨削形成，其余部分为有效弹性部分。安装到独立悬架总成上后，弹簧并圈401与图2中的盘部201贴合，起到安装固定作用。以图示中的虚线C为界限，螺旋弹簧4具有连续的节距相同段402和节距渐变段403。
[0059] 任何车辆悬架都需要一定上下运动的行程，行程是悬架的最基本要素。螺旋弹簧4的有效弹性部分必须保证悬架的行程，行程分为上跳行程和下跳行程，相同节距段402不仅保证车辆独立悬架总成的最大上跳行程，而且保证在最大压缩行程时应力不超过弹簧材料的许用应力，同时和节距渐变段403一起保证悬架下跳行程。
[0060] 节距渐变段403在满载和空载之间的工作圈数，即仍然保持弹性未被压并的圈数，随着簧上质量变化而变化：当簧上质量增大时，工作圈数减小，偏频不变，反之当簧上质量减小时，工作圈数增大，车辆悬架的偏频也不变，保证车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性。
[0061] 本实施例中的螺旋弹簧4的设计思路如下：
[0062] 螺旋弹簧4的刚度k由下述公式(1)求得：
[0063]
[0064] 其中，G为构造螺旋弹簧4的材料的弹性模量，d为螺旋弹簧4的弹簧线径、D为螺旋弹簧4的弹簧中径，n为工作圈数，C＝D/d。对于选定材料来说，G与d均为常量，由公式可知，弹簧中径D越大，刚度越小，工作圈数n越多，刚度越小，线径d越大，刚度也越大。
[0065] 汽车偏频是评判整车平顺性的一个极其重要的参数，是指车辆的某个悬架的振动频率，更具体的说是某个悬架的单侧的振动频率，偏频f是由弹簧上的车身质量、载荷质量和悬架自身一部分质量组成的簧上质量m和弹簧刚度k决定的，具体由下列公式(2)求得：
[0066]
[0067] 因此簧上质量m和螺旋弹簧4的刚度k直接影响车辆的偏频，只有当偏频稳定时乘坐人员才能感觉到车辆行驶的稳定性，而随着车辆的载荷和乘坐人员数量的改变，簧上质量也随之改变，造成偏频发生变化，使乘坐人员的乘坐舒适性也随之改变。
[0068] 同时，车辆因左右、前后的载荷不一样，而弹簧刚度k不变时，就产生左右、前后的偏频不同，也就是左右或前后的振动频率不同，这些不同的振动频率与车辆各个零部件的固有频率相互影响，影响乘坐舒适性。
[0069] 当确定汽车偏频f后，从公式(2)可得到如下公式(3)：
[0070] k＝4π2f2m
[0071] (3)
[0072] 将公式(3)代入公式(1)中，可得到簧上质量与弹簧工作圈数的关系式(4)：
[0073]
[0074] 其中，对于已成形的螺旋弹簧4来说，弹性模量G、弹簧线径d和弹簧中径D均为已知，汽车偏频f设为常量，这样就得出了簧上质量m和工作圈数n的函数关系，作出曲线图，如图14所示。当知道车辆空载簧上质量m1和满载簧上质量m2后，根据公式(4)，就能够分别确定相同偏频对应的工作圈数n1和n2。
[0075] 在设计悬架行程时，在空载时使节距渐变段403最下点处于压并状态，如图12所示，在满载时节距渐变段403都压并，如图13所示，这样就保证车辆在空载和满载之间载荷变化而偏频不变。
[0076] 在保证上跳行程和下跳行程的前提下，确定螺旋弹簧4空、满载时的节距，再确定自由状态的节距，这样在制造过程中在用模具完成螺旋弹簧4的节距渐变段403的绕制，当装到汽车上后节距渐变段403满足公式(4)的要求。
[0077] 也就是说，节距渐变段403被构造为当簧上质量m从空载m1至满载m2变化时，节距渐变段403逐渐压并，使工作圈数n逐渐减小，从n1减小至n2，以保证汽车偏频f不变；反之，当簧上质量m从满载m2至空载m1变化使，节距渐变段逐渐解除压并，使工作圈数n逐渐变大，从n2增大至n1，以保证汽车偏频f不变。
[0078] 由于在空载至满载区间，簧上质量m与所述螺旋弹簧的工作圈数n之间始终满足关系式(4)，因此该螺旋弹簧4的结构保证了汽车偏频f始终相等，悬架偏频没有变化，并且悬架左右偏频相同，保持良好乘坐舒适性。
[0079] 使用节距渐变的螺旋弹簧4的独立悬架总成，汽车的侧倾量小，在不平路面，车身上浮时，不存在因行程不足造成车轮的抓地力的消失的问题。在提高车辆的操纵稳定性同时，提高车辆的安全性。
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