一種具有復合材料主副簧的汽車板彈簧總成及其裝配方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有復合材料主副簧的汽車板彈簧總成，包括主簧、副簧、下金屬夾板、上金屬夾板和U型螺栓金屬夾板，下金屬夾板、副簧、主簧、上金屬夾板、U型螺栓金屬夾板由下至上依次疊放后通過兩個U型螺栓夾緊固定，主簧簧身兩端分別螺栓連接有兩個金屬接頭，金屬接頭內均過盈配合有橡膠襯套；主簧和副簧均為復合材料板彈簧。還涉及該汽車板彈簧總成的裝配方法。本發(fā)明副簧簧身上表面中部加工出凹槽與主簧簧身下凸臺配合，副簧下表面加工出相同形狀的凸臺與下金屬夾板上表面凹槽配合，在中部不鉆孔的情況下完成定位與縱向載荷的傳遞，提高了中部危險截面的強度，實現(xiàn)復合材料板彈簧裝車應用和整車輕量化，使其得到推廣與應用，具有重要意義。
【專利說明】
一種具有復合材料主副簧的汽車板彈簧總成及其裝配方法
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于汽車零部件領域，具體涉及一種具有復合材料主副簧的汽車板彈簧總成及其裝配方法，適用于汽車懸架系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]復合材料板彈簧相對于鋼板彈簧具有明顯的輕量化優(yōu)勢，且其疲勞壽命高，有利于提高整車平順性，應用前景廣闊。采用主副簧結構可較好地滿足汽車在空載和滿載時的懸架系統(tǒng)偏頻要求，有利于提高整車舒適性。目前傳統(tǒng)的主副簧連接結構為在中部鉆孔，通過螺栓連接定位。但汽車板彈簧工作環(huán)境惡劣，對于復合材料板彈簧，在受彎矩較大的中部鉆孔會造成增強纖維的斷裂，引入應力集中，對板簧總成的疲勞可靠性造成很大影響。
[0003]CN104976261A公開了一種拋物線形式的復合材料單片簧汽車板彈簧結構，中間無需鉆孔連接定位，下金屬夾板、復合材料板彈簧簧身、上金屬夾板、U型螺栓金屬夾板由下至上依次疊放后通過兩個U型螺栓夾緊固定。
[0004]CN 204077274U公開了一種等截面積的復合材料單片板簧結構，主體部分是從中間向兩端沿著長度方向的寬度由窄逐漸變寬;厚度由厚逐漸變薄，使其橫截面積始終相等；在復合材料板簧主體中間部位，利用卡箍結構與復合材料板簧主體固定連接。
[0005]CN 104029579A公開了一種板端軟固定單片復合材料板簧懸架結構，其中復合材料單片簧為中部為等截面，中部到前端和中部到后端的區(qū)段截面呈從大到小拋物線變化的設計。
[0006]CN 102700377B公開了一種汽車復合材料板彈簧總成及其組裝方法，該板簧為復合材料單片簧，通過U型螺栓進行連接定位，板簧中間沒有螺栓定位孔。
[0007]CN104972859A公開了一種主簧為鋼板彈簧，副簧為復合材料板彈簧的汽車板彈簧總成，其中副簧簧身為拋物線板彈簧形式，主副簧通過螺栓孔連接，副簧中部進行加厚處理，保證連接強度。由于其主簧仍為鋼板彈簧，降低了輕量化效果，且副簧為螺栓孔連接定位，為保證連接強度在副簧中部進行了加厚處理，增加了材料的使用，增加了成本，且不利于汽車輕量化目標。
[0008]雖然，國內外學者針對復合材料板彈簧做了大量研究，但并未解決主副簧連接結構無需中部鉆孔的問題。單片簧結構雖然可以解決這一問題，但對汽車空載滿載懸架系統(tǒng)偏頻的兼顧性差，不利于整車舒適性。因此，急需研發(fā)出一種復合材料板彈簧，使其具備主副簧連接結構的同時，在中部不鉆孔的情況下可以實現(xiàn)定位與縱向載荷的傳遞，使復合材料板彈簧總成中部危險截面的強度能夠提高。

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明的目的就在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種具有復合材料主副簧的汽車板彈簧總成，在滿足汽車對板彈簧性能及輕量化要求的基礎上，使整車舒適性和汽車板彈簧的使用壽命提高，并降低成本。本發(fā)明的另一目的是提供一種具有復合材料主副簧的汽車板彈簧總成及其裝配方法，該方法簡單且易于維護。
[0010]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的，結合【附圖說明】如下:
[0011]—種具有復合材料主副簧的汽車板彈簧總成，包括主簧5、副簧6、下金屬夾板7、上金屬夾板2和U型螺栓金屬夾板I;所述下金屬夾板7、副簧6、主簧5、上金屬夾板2和U型螺栓金屬夾板I由下至上依次疊放后通過兩個U型螺栓夾緊固定，主簧5簧身兩端分別螺栓4連接并粘接有后金屬接頭3和前金屬接頭8，后金屬接頭3和前金屬接頭8內均過盈配合有橡膠襯套10;所述主簧5和副簧6均為復合材料板彈簧，副簧6上表面與底面中部分別設有凹槽和凸臺，主簧5底面中部設有與副簧6凹槽配合的簧身下凸臺9，下金屬夾板7的上表面設有與副簧6凸臺配合的凹槽。
[0012]所述簧身下凸臺9為多波峰結構。
[0013]所述簧身下凸臺9的底面為多邊形。
[0014]所述簧身下凸臺9的底面為橢圓形。
[0015]所述主簧5和副簧6簧身為拋物線型結構。
[0016]所述副簧6中間與下金屬夾板7配合區(qū)域厚度保持不變。
[0017]所述后金屬接頭3和前金屬接頭8在其與主簧5連接部分設有加長結構，且各金屬接頭與主簧5接觸端均采用圓角過渡。
[0018]所述主簧5和副簧6均采用E玻璃纖維/聚氨酯復合材料制作，經(jīng)過高壓RTM工藝一體成型。
[0019]—種具有復合材料主副簧的汽車板彈簧總成的裝配方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0020]A、將兩個橡膠襯套10通過過盈配合分別安裝在前金屬接頭8、后金屬接頭3內；
[0021]B、通過螺栓4和粘接劑將前金屬接頭8和后金屬接頭3分別固定在主簧5簧身的兩端；
[0022]C、將下金屬夾板7、副簧6、主簧5、上金屬夾板2和U型螺栓金屬夾板I由下往上依次定位疊裝，再通過安裝在車橋U型螺栓安裝孔的U型螺栓對其進行夾緊和固定，完成裝配總成；
[0023]D、將上述裝配總成的前金屬接頭8和后金屬接頭3分別通過橡膠襯套10裝配在車架板簧鉸接部件和車架吊耳下鉸接點上，完成汽車復合材料板彈簧總成的全部裝配。
[0024]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0025](I)采用主副簧兩片簧的結構形式，相對單片簧整車舒適性提高。
[0026](2)主副簧均為復合材料，輕量化水平更高。
[0027](3)無需對復合材料主副簧中部進行鉆孔連接定位；
[0028](4)無需對主副簧中間進行加厚處理，提高輕量化水平，降低成本。
[0029](5)有效地提高了復合材料板彈簧的使用壽命；
[0030](6)可以實現(xiàn)裝車應用；
[0031](7)對接頭進行設計，不影響原有裝配方法，而且螺栓和襯套與原有汽車部件通用。
[0032](8)對下凸臺及下金屬夾板進行設計，增大接觸面積，保證復合材料板彈簧使用過程中的穩(wěn)定性和安全性。
【附圖說明】
[0033]圖1a為本發(fā)明所述具有復合材料主副簧的汽車板彈簧總成主視圖；
[0034]圖1b為本發(fā)明所述具有復合材料主副簧的汽車板彈簧總成三維圖；
[0035]圖2a為復合材料主簧簧身主視圖；
[0036]圖2b為復合材料主簧簧身三維圖；
[0037]圖3a為復合材料副簧簧身主視圖；
[0038]圖3b為復合材料副簧簧身三維圖；
[0039]圖4a為復合材料主簧簧身下凸分離三維圖；
[0040]圖4b為復合材料主簧簧身下凸臺圓形投影圖；
[0041 ]圖4c為復合材料主簧簧身下凸臺多邊形投影圖；
[0042]圖4d為復合材料主簧簧身下凸臺多波峰結構三維圖；
[0043]圖4e為復合材料主簧簧身下凸臺多波峰結構時，復合材料副簧中部與之配合的結構三維圖；
[0044]圖5為上金屬夾板三維圖；
[0045]圖6a為U型螺栓金屬夾板主視圖；
[0046]圖6b為U型螺栓金屬夾板三維圖；
[0047]圖7a為下金屬夾板主視圖；
[0048]圖7b為下金屬夾板三維圖；
[0049]圖8為后金屬接頭三維圖；
[0050]圖9為橡膠襯套主視圖；
[0051 ]圖1Oa為前金屬接頭主視圖；
[0052]圖1Ob為前金屬接頭三維圖；
[0053]圖11為螺栓三維圖；
[0054]圖中:1.U型螺栓金屬夾板2.上金屬夾板3.后金屬接頭4.螺栓5.主簧6.副簧
7.下金屬夾板8.前金屬接頭9.簧身下凸臺10.橡膠襯套。
【具體實施方式】
[0055]下面結合附圖描述本發(fā)明的實施例，但本發(fā)明并不局限于此:
[0056]如圖la、圖1b所示，一種具有復合材料主副簧的汽車板彈簧總成，具有一個主簧5、一個副簧6、一個下金屬夾板7、一個上金屬夾板2、一個U型螺栓金屬夾板1、后金屬接頭3、前金屬接頭8，兩個橡膠襯套10和四個螺栓4。首先，將兩個橡膠襯套10通過過盈配合分別安裝在后金屬接頭3和前金屬接頭8內，再將后金屬接頭3和前金屬接頭8內分別通過螺栓4連接在復合材料主簧5兩端且與其粘接固定，然后將下金屬夾板7、副簧6、主簧5、上金屬夾板2、U型螺栓金屬夾板I由下至上依次疊放后通過兩個U型螺栓夾緊固定在車橋上，同時，通過橡膠襯套10安裝在板彈簧鉸接點和吊耳上，完成汽車復合材料板彈簧總成的裝配。其中，主簧5下表面中部凸臺與副簧6上表面中部凹槽配合，副簧6下表面凸臺與下金屬夾板7的上表面凹槽配合，下金屬夾板7的下表面凸臺與車橋上對應的中心螺栓裝配孔配合;兩個U型螺栓采用內八字斜拉方式布置在汽車板彈簧總成上。
[0057]本發(fā)明的復合材料板彈簧為含有主簧5和副簧6的兩片簧結構。
[0058]如圖2a、圖2b、圖3a、圖3b所示，主簧5簧身和副簧6簧身均為拋物線型，主體寬度均為70mm。主簧5簧身兩端與金屬接頭連接處的寬度為60mm，且各設有兩個螺栓通孔，用于分別與后金屬接頭3和前金屬接頭8連接。汽車復合材料板彈簧總成不需要中心螺栓來定位和連接，故不需在主簧5和副簧6中間鉆孔，提高了復合材料板彈簧總成的強度和使用壽命。
[0059]如圖4a所示，主簧5底面中間部位設有簧身下凸臺9。如圖3a、圖3b所示，副簧6上表面中間部位有相應形狀的凹槽與簧身下凸臺9配合，副簧6下表面加工成同樣形狀的凸臺與下金屬夾板7配合，以使副簧6中間配合區(qū)域厚度保持不變，便于內部增強纖維的排布。這樣的結構既可以實現(xiàn)復合材料板彈簧總成的定位與可靠地傳遞縱向載荷，又可以避免在中部鉆孔，從而保證主簧與副簧中間增強纖維的連續(xù)，提高了復合材料板彈簧中部這一危險截面的強度。主簧5的簧身下凸臺9沿簧身上表面垂向投影的形狀除可為長方體外，也可為橢圓形或多邊形結構分別如圖4b、圖4c所示，也可為多波峰結構。如圖4d所示，副簧6中部加工出相應形狀凹槽與之配合，同時底部加工出相同形狀的凸臺與下金屬夾板7配合。以多波峰結構為例，副簧6中部形狀如圖4e所示。
[0060]主簧5與副簧6均采用E玻璃纖維/聚氨酯復合材料制作，增強纖維鋪設角度均為O度，經(jīng)過高壓RTM工藝一體成型，以提高疲勞壽命與抗蠕變性能，纖維體積含量為58%，便于加工與批量生產(chǎn)。
[0061]所述前金屬接頭8和后金屬接頭3，在其與主簧5連接部分進行加長，以加大與主簧5兩端的接觸面積，提高連接強度，并在前金屬接頭8和后金屬接頭3與主簧5接觸端采用圓角過渡，防止復合材料板彈簧總成工作變形時產(chǎn)生“切割”效應，提高使用壽命。
[0062]如圖5所示，上金屬夾板2為平板結構，寬度與主簧5寬度相等，用于避免因U型螺栓金屬夾板I寬度小于主簧5寬度而導致的應力集中；上金屬夾板2的下邊緣可采用圓角過渡。
[0063]如圖6a、圖6b所示，所述的U型螺栓金屬夾板I與原車鋼板彈簧總成U型螺栓金屬夾板相同，以降低成本。
[0064]如圖7a、圖7b所示，所述的下金屬夾板7采取凹形設計，上表面中間部位的凹槽與副簧簧身6中部下表面的凸臺配合，以可靠地傳遞汽車復合材料板彈簧總成受到的縱向力。由于凹形表面增加了粘接面積，該結構也能可靠地傳遞汽車復合材料板彈簧總成受到的側向力，且兩側有圓角過渡，用于避免復合材料板彈簧總成工作變形時產(chǎn)生“切割”效應。
[0065]所述的一種具有復合材料主副簧的汽車板彈簧總成的裝配方法，包括以下步驟:
[0066]A、將兩個橡膠襯套10通過過盈配合分別安裝在前金屬接頭8、后金屬接頭3內；
[0067]B、通過螺栓4和粘接劑將前金屬接頭8和后金屬接頭3分別固定在主簧5簧身的兩端；
[0068]C、將下金屬夾板7、副簧6、主簧5、上金屬夾板2和U型螺栓金屬夾板I由下往上依次定位疊裝，使下金屬夾板7底部的凸臺與車橋的中心螺栓裝配孔配合，通過兩個U型螺栓分別插入車橋上的兩個U型螺栓安裝孔，對下金屬夾板7、副簧6、主簧5、上金屬夾板2和U型螺栓金屬夾板I進行夾緊和固定，完成裝配總成；
[0069]D、將上述裝配總成的前金屬接頭8和后金屬接頭3分別通過其內橡膠襯套10裝配在車架板簧鉸接部件和車架吊耳下鉸接點上，完成具有復合材料主副簧的汽車板彈簧總成的全部裝配。
[0070]本發(fā)明在當前汽車懸架系統(tǒng)中汽車后懸架復合材料板彈簧總成的基礎上，對其結構、鋪層設計進行改進，提出一種新的復合材料板彈簧結構。該結構可以有效降低成本，延長板彈簧的疲勞壽命，提高整車舒適性、汽車動力性和燃油經(jīng)濟性，實現(xiàn)復合材料板彈簧裝車應用和整車輕量化，使復合材料板彈簧得到推廣與應用，具有重要意義。
【主權項】
1.一種具有復合材料主副簧的汽車板彈簧總成，其特征在于:包括主簧(5)、副簧(6)、下金屬夾板(7)、上金屬夾板(2)和U型螺栓金屬夾板(I);所述下金屬夾板(7)、副簧(6)、主簧(5)、上金屬夾板(2)、U型螺栓金屬夾板(I)由下至上依次疊放后通過兩個U型螺栓夾緊固定，主簧(5)簧身兩端分別螺栓(4)連接并粘接有后金屬接頭(3)和前金屬接頭(8)，后金屬接頭(3)和前金屬接頭(8)內均過盈配合有橡膠襯套(10);所述主簧(5)和副簧(6)均為復合材料板彈簧，副簧(6)上表面與底面中部分別設有凹槽和凸臺，主簧(5)底面中部設有與副簧(6)凹槽配合的簧身下凸臺(9)，下金屬夾板(7)的上表面設有與副簧(6)凸臺配合的凹槽。2.根據(jù)權利要求1所述的一種具有復合材料主副簧的汽車板彈簧總成，其特征在于:所述簧身下凸臺(9)為多波峰結構。3.按照權利要求1所述的一種具有復合材料主副簧的汽車板彈簧總成，其特征在于，所述簧身下凸臺(9)的底面為多邊形。4.按照權利要求1所述的一種具有復合材料主副簧的汽車板彈簧總成，其特征在于，所述簧身下凸臺(9)的底面為橢圓形。5.根據(jù)權利要求1所述的一種具有復合材料主副簧的汽車板彈簧總成，其特征在于:所述主簧(5)和副簧(6)簧身為拋物線型結構。6.根據(jù)權利要求1所述的一種具有復合材料主副簧的汽車板彈簧總成，其特征在于:所述副簧(6)中間與下金屬夾板(7)配合區(qū)域厚度保持不變。7.根據(jù)權利要求1所述的一種具有復合材料主副簧的汽車板彈簧總成，其特征在于:所述后金屬接頭(3)和前金屬接頭(8)在其與主簧(5)連接部分設有加長結構，且各金屬接頭與主簧(5)接觸端均采用圓角過渡。8.根據(jù)權利要求1所述的一種具有復合材料主副簧的汽車板彈簧總成，其特征在于:所述主簧(5)和副簧(6)均采用E玻璃纖維/聚氨酯復合材料制作，經(jīng)過高壓RTM工藝一體成型。9.如權利要求1所述的一種具有復合材料主副簧的汽車板彈簧總成的裝配方法，其特征在于，包括以下步驟: A、將兩個橡膠襯套(10)通過過盈配合分別安裝在前金屬接頭(8)、后金屬接頭(3)內； B、通過螺栓(4)和粘接劑將前金屬接頭(8)和后金屬接頭(3)分別固定在主簧(5)簧身的兩端； C、將下金屬夾板(7)、副簧(6)、主簧(5)、上金屬夾板(2)和U型螺栓金屬夾板(I)由下往上依次定位疊裝，再通過安裝在車橋U型螺栓安裝孔的U型螺栓對其進行夾緊和固定，完成裝配總成； D、將上述裝配總成的前金屬接頭(8)和后金屬接頭(3)分別通過橡膠襯套(10)裝配在車架板簧鉸接部件和車架吊耳下鉸接點上，完成汽車復合材料板彈簧總成的全部裝配。
【文檔編號】F16F1/18GK105946489SQ201610504841
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】史文庫, 錢琛, 柯俊, 宋倩倩, 高博
【申請人】吉林大學