[发明专利]弹性材料径向压缩弹簧

说明书

本发明涉及弹性材料压缩弹簧。本发明的推荐实施例涉及一种新颖的压缩弹簧，这种压缩弹簧是由径向取向以提供低弹簧刚度的最小量的弹性材料制成的。本发明具有广泛的，多种用途，例如用做消除汽车撑杆侧向负载的辅助弹簧，替代小型汽车的弹簧减振系统，隔绝发动机和车辆平台的振动，以及在运动鞋中吸收能量。

某些轻型汽车，如通用汽车公司的Cutless Supreme和Lumina，需要用辅助弹簧来平衡绕撑杆组件的力矩并消除作用在撑杆组件上的侧向载荷。在附图2中画出了一种为此目的研制并成功销售的辅助弹簧。这种辅助弹簧是用E.I.dupont de Nemoirs公司生产和销售的商标为Hytrel的共聚多酯聚合物弹性材料制成的。在本申请说明书的详细描述部分将对这种相关的技术作更为详尽的描述。另外美国专利4,462,916号公开了一种包括中空体的弹簧。与本发明相关的另外的现有技术是美国专利4,198,037号和4,566,678号。这两项专利都涉及用Hytrel材料生产压缩弹簧的方法及相关的压缩永久变形问题。这两项专利都主要涉及那种要求很高弹簧刚度以吸收大量能量的应用场合，如有轨内燃机车工业。另外，这两项专利都致力于制造过程中通过轴向的，而不是径向的预压缩步骤来消除压缩永久变形问题。

本发明涉及一种中空体制成的压缩弹簧，用来在径向上吸收能量。这种压缩弹簧是用塑性变性和弹性变形之比大于1.5比1的弹性材料制成的。这种弹性材料最好使dupont公司的Hytrel商标的共聚多酯聚合物。在推荐实施例中，中空体具有至少一个长形的，非圆形横截面，在制造过程中的预压缩时消除了任何压缩永久变形问题，提供了最大的分子取向性并以少量材料提供了最大的能量吸收性能，从而大大降低了弹簧材料成本。

本发明的目的是提供：

1．一种形状独特的压缩弹簧，以低的弹簧刚度在径向上吸收能量；

2．一种可成形为多个中空截面的弹性材料弹簧，用来以低的弹簧刚度提供最大的位移量；

3．一种弹性材料弹簧，具有最大的分子取向性，因而可用刚性较大的等级的和少量材料来制造，从而降低弹簧成本；

4．一种弹性材料弹簧，具有最大的分子取向性，可在更宽的温度范围内提供改善的性能；

5．一种弹性材料弹簧，可在大位移或行程中吸收小的力；以及

6．一种用弹性材料制成的弹性材料弹簧，这种弹性材料耐用，与盐和腐蚀性液体的反应呈惰性，没有撕裂扩展，所具有的拉伸特性使其塑性应变与弹性应变之比大于1.5比1。

现在对照以下附图详述本发明，以进一步了解实现本发明上述目的和其它特性的方式。

图1是制造辅助压缩弹簧中使用的型坯的立体图，这种辅助压缩弹簧是在通用汽车公司的某些轻型汽车中用于平衡绕撑杆组件的力矩和反抗侧向载荷的；

图2是用图1所示型坯制成的辅助压缩弹簧的立体图；

图3是按照本发明制造的改进的辅助径向弹簧的型坯立体图，图中可见所用材料量减少从而降低了弹簧成本；

图4是按照本发明制成的改进的辅助弹簧的立体图；

图5是用来说明本发明原理和广泛应用的型坯的立体图；

图6所示侧视图表示为获得按照本发明的径向压缩弹簧而预压缩图5型坯并使其取向的装置和方法；

图7所示侧视图表示处于预压缩位置的图6所示的装置和型坯；

图8是按照本发明的径向弹簧的立体图；

图9所示立体图表示本发明推荐实施例的改进和变型。

本发明的一部分是关于对附图中所示的现有压缩弹簧的改进。图2中标号10表示现有技术中的压缩弹簧，这种压缩弹簧装在通用汽车公司的某些汽车的撑杆组件中，目的是在某些驾驶条件下平衡力矩并吸收作用在撑杆组件上的侧向载荷。图2所示弹簧是用dupont公司生产的商标为Hytrel的弹性材料制成的，这种弹性材料在前述美国专利4,198,037号和4,566,678号中有更为详尽的描述。这种弹簧具有由连接部分14接合在一起的两个椭圆形部分12。孔16穿过弹簧的纵轴，用来穿过将弹簧两端连接于车体和撑杆组件(未画出)的螺栓。在组装时，施加在弹簧两端的力以向内的径向压在每个椭圆形部分12上。