用于车辆刚性轴的片簧 本发明涉及用以悬置车辆刚性轴的片簧，此片簧以其第一端通过连接机构与诸如车辆车架连接而可绕一大体上平行于轴的枢轴线转动，以其第二端通过连接机构与车架连接而可绕一大体上平行于轴的枢轴线转动并可沿片簧的纵向移动，此片簧以其中部与轴作刚性连接。
这种片簧普遍用以悬置各种车辆主要是卡车一类重型车辆的刚性轴。此片簧成对分别用于车辆两侧靠近轴的两端处。
用在上述领域内的普通型片簧就是所谓的斜体形片簧。这种片簧由一个或多个簧片构成，至少其主簧片的截面惯性矩沿其纵向是变化的，从而使簧片在沿其长度的主要部分上具有大体上相同的挠曲应力。这种挠曲应力的分布是通过使簧片的挠曲阻力从簧片的两端向片簧与轴的连接点作线性增长取得的。
但，所有这类片簧的一个缺点是：轴在负载下并不沿一直线而是沿一曲线上下移动。这意味着轴在负载改变时除了作垂直移动外还沿车辆的纵向移动，如车辆两侧片簧的移动不等时，轴两侧沿车辆纵向的移动就会有差别。这意味着轴会倾斜而对车辆产生转向效应。这种所谓的滚动转向影响车辆的行车性能，是必须尽可能减小这种效应的。
本发明的目的在于提供一种以上在引言中所述类型的片簧，其滚动转向和其他对车辆行车性能的不良影响都极小，同时却能保持相对较大的挠度，因而能保持较高的舒适性。
本发明提供了一种用以悬置一车辆刚性轴的片簧，所述片簧在第一端用连接机构与诸如车架或类似装置连接，此机构使此端可绕一大体上平行于轴的枢轴线转动，所述片簧在第二端用连接机构与车架连接，此连接机构使此端可绕一大体上平行于轴的枢轴线转动，并使该端可沿片簧的纵向移动，所述片簧在其两端之间与轴作刚性连接，并且其截面惯性矩沿片簧的纵向是变化的，片簧在第一端和与轴的连接点之间的第一部分中有一厚度，其从第一端处的一起始值增大到与轴的连接处的最大值，在位于与轴的连接点和第二端之间的第二部分中有一厚度，其从第二端处的一起始值增大到与轴的连接处的一最大值，其特征在于：在各第一和第二部分中的弹簧的厚度沿一抛物线增加，在第一部分中的起始值和/或最大值大于第二部分中的相应值，使第一部分的刚度大于第二部分的刚度至这样的程度，使之与在两个部分有基本相同起始值和最大值的对应的弹簧相比，在弹簧弯曲时，轴沿其运动的轨线的曲率半径至少增加5％。
以下对本发明按附图详细说明，附图中：
图1为车辆刚性轴及其悬置构件的透视图，
图2为片簧及其动作模式的侧视简图，
图3为本发明一片簧实施例的侧视简图，
图4为图3中片簧的应力分布曲线图，
图5为本发明另一片簧实施例的侧视简图，
图6为图5中片簧的应力分布曲线图。
图1示出重型车辆如卡车上普通型式的前端结构。此结构具有两个片簧1，用以悬置支承两个轮子3的刚性轴2。此两片簧1大体上相同，片簧1以其第一端4通过连接机构(未示出)与车架连接，此机构使片簧可挠大体上平行于轴2的枢轴线转动，在图1中此机构用片簧第一端4上的横向孔5表示。此连接机构可以是一个插在孔5中由车架支承的螺栓。对车架在图1中仅在标号6处示出其一小部分，其余的构件略去以利示明各有关构件。
片簧的另一端7通过连接机构(未示出)与车架6连接，此机构使片簧1可绕大体上平行于轴2的枢轴线转动并使端部7可沿片簧1的纵向移动。此连接机构可以是一普通型片簧吊耳，具有一穿过片簧端部7上开孔8的螺栓，并在车架6上作枢转连接。
图1还示出装有方向盘9的转向机构，此方向盘作动固定在车架6上的转向传动机构10。此机构10具有用以支承连杆臂11的输出轴，如臂通过连杆12与转向臂13连接，转向臂13固定在轮3上使其转向，连结杆14用以将转向动作传递到车辆另一侧的轮3上。
图1还示出车辆前端的其他构件，但这些构件对本发明并不重要。因此在此不作详细说明。
图1所示片簧1由两个簧片构成，但本发明的原理也可用于具有一个簧片或两个以上簧片的片簧。
图2简略地示出片簧1在负载下的动作模式。线1a表示处于中间位置的片簧1，线1b表示处于负载下的片簧1，线1c表示无负载时的片簧。如上所述，片簧1的第一端4在车架6上作无移动连接，片簧1的另一端7在车架6上沿片簧纵向作可移动连接。这意味着固定在片簧1中部的轴2在片簧动作时循一弯曲轨线15移动。此弯曲轨线的曲率中心16离开片簧第一端4一个相当大的距离。弯曲轨线15的曲率越大，由轴2纵向移动引起的所谓的滚动转向也越大。
减小轨线15的曲率，也就是使曲率中心16向片簧1的第一端4移动可减小车辆的滚动转向。这按本发明是用一个不同部分的刚度各不相同的片簧来取得的。
图3为本发明片簧1第一实施例的简示图，为简化起见，仅示出一个簧片17，其厚度在图3中作了相当大的夸张，其下侧示作平面形。簧片17上用以装上轴2的中间部分具有一个等厚的较厚部分18，此较厚部分18纯属实际所需，并不构成本发明的一部分。
簧片17具有位于第一端4和其与轴2的连接点之间的第一部分19以及位于其与轴2的连接点和第二端7之间的第二部分20。簧片17在第一部分19中的厚度从第一端4向其与轴2的连接点明显地比在第二部分20中从第二端7向其与轴2的连接点增大得更为迅速。按设计在簧片17的中部，这两个部分19和20分别要求如图中虚线19a和20a所示，而实际上却如图中实线所示，在端部4和7按设计要求如图中虚线19b和20b所示，实际上端部4和7的厚度只能做成相同的某一簧片17所从开始增厚的厚度。这样，簧片17的惯性矩从端部4和7向其与轴2的连接点是递增的。
在对簧片17如图3所示加上负载时，在簧片17中应力的分布会如图4中应力曲线21所示。很明显，在簧片17的两个部分19和20中，采用适当的厚度是有可能在这两个部分中得到使应力大体上恒定不变的惯性矩的。为此，第一部分19和第二部分20的厚度必须按一抛物线递增。从图4中可明显地看出，按图3中簧片17的设计，第一部分19中的应力小于第二部分20中的应力。这意味着簧片17第一部分19的刚性大于第二部分20的刚性。这就是说第一部分19的变形不会大于第二部分20，这又表明曲率中心16(图2)与在这两个部分中具有相同刚度的抛物线斜体形片簧相比更靠近第一端4。
将轨线15的曲率半径，也就是将轨线15和曲率中心16之间的距离加大15-20％确实可在相当程序上减小车辆的滚动转向，但5-7％较小程度的增值也具有实际效果。
图5所示为本发明簧片22的第二实施例。簧片22在其与轴2连接的中部具有一较厚部分18。这较厚部分并不构成本发明的一部分，按设计，在与轴2的连接处两个部分19和20在图中分别用虚线19a和20a示出，端部4和7分别用虚线19b和20b示出。簧片22的第一部分19和第二部分20做成变厚度的，这两个部分的厚度沿相同的曲线变化，其最好是一抛物线，第一部分19的刚度是在使第一端4的材料厚度大于第二端7的材料厚度的情况下予以加大的如箭头19c所示。这意味着在第一部分19中的厚度在离第一端4较远处才开始加大，而在第二部分20中的厚度在离第二端7较近处就开始加大。在这种簧片22的设计中惯性矩所造成的应力分布如图6中的应力曲线23所示。在第一部分19中最靠近第一端4处较低的应力意味着第一部分19会具有比第二部分20更大的刚度。
只要簧片的宽度保持恒定不变，以上按图3对簧片17和按图5对簧片22所作说明当然是适用的，因为在对簧片加上负载时，其截面积会影响簧片的惯性矩和动作模式。因此，也可以设想不改变簧片的厚度而改变其宽度或在改变厚度的同时也改变宽度。
在采用本发明片簧时，有可能在大体上保持其他片簧特性的情况下减小不利的滚动转向。采用本发明片簧的另一优点是：在片簧动作中，轴2所循轨线15趋近于连杆12上离转向传动机构10较远端在轴2受载下所循曲线12a。由于曲线15和12a与采用已知的抛物线斜体形片簧相比彼此更趋近，这在转向传动机构10布局相同的情况下对车辆的轴向影响较小。由于通常空间有限等原因不可能随意选择转向传动机构10的布局，这种减小对转向的影响是很有利的。
本发明当然不受以上所述各实施例的限制。相反，可以在所附权利要求书的范围内作出改变。例如，有可能对图3和图5所示实施例进行组合，也就是，在对簧片两个部分采用不同的起始厚度值的同时，在簧片与轴的连接处采用不同的厚度最大值。
此外，还有可能对与轴的连接点作出与图示不同的布置，也就是对片簧的两个部分采用不同的长度。在这种弹簧中，最好弹簧两个部分的较长者朝向装有弹簧的车辆前部设置。
还可能对本发明片簧采用一个以上的簧片。在这种情况下应使所有簧片与本发明相符，但也可能使一个或多个簧片与本发明相符而对其他的一些簧片采用普通的斜体形簧片。