CN102700377B - 一种汽车复合材料板弹簧总成及其组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种汽车复合材料板弹簧总成及其组装方法，其特征在于：包括复合材料板弹簧、减振器支架、车桥和压板，所述压板安装在复合材料板弹簧中部上表面，所述复合材料板弹簧安装在减振器支架上，所述减振器支架安装在车桥上，通过两个U型螺栓进行整体连接固定，本发明的一种汽车复合材料板弹簧总成及其组装方法实现了装置轻量化，组装步骤简单便利，同时复合材料板弹簧还具备比强度高、比弹性能大、耐腐蚀、材料性能可设计的优点，此外通过巧妙的设计汽车复合材料板弹簧总成主要部件的定位和连接固定方式，既可将复合材料板弹簧及周围部件准确地固定在车体底盘的相应位置，又可避免因中心打孔对复合材料板弹簧带来的损伤。

Description

一种汽车复合材料板弹簧总成及其组装方法

技术领域

本发明涉及一种汽车用板弹簧总成及其组装方法，尤其是一种由复合材料制成的汽车板弹簧总成及其组装方法。

背景技术

目前，全球能源紧张、环境污染等问题，迫使人们想尽办法来实现车辆的轻量化以减轻油耗，提高环保。钢板簧作为汽车悬架系统的一部分，其在车体自重中所占的比例大概为1/15-1/10，如果使用玻璃纤维增强复合材料，板簧的重量可以减少60%-70%。复合材料具有比强度高、比弹性能大、耐腐蚀、材料性能可设计等优点。这些特性既能满足汽车板弹簧对材料的性能要求，又能达到减轻重量的目的，因此在汽车工业中使用复合材料板弹簧具有广阔的应用前景。

在汽车板弹簧制造领域，由纤维复合材料制作板弹簧也是已知的，该板弹簧例如由合成树脂浸渍的玻璃纤维或者碳纤维形成，并且在具有相同的尺寸以及类似的弹簧特性的情况下具有比钢板弹簧更少的重量。

本申请是经过发明人长时间的创新试验发明创造，并取得了实质性的进展与成果，同时经过检索知道与现有技术是不同的，经过检索我们发现与本申请最为相关的专利申请文件如下：

由DE 102 21 589 A1公开了一种由纤维复合材料制成的板式弹簧，该板弹簧一体地由中央的弯曲段组成，并且在端部由边缘段组成。边缘段在其端部的轴向方向上带有开口的钩环，用于容纳将板弹簧固定在汽车底盘上的销栓。

由DE 10 2004 010 768 A1公开了一种由纤维复合材料制成的板式弹簧，该板弹簧具有中央的纵向段和用于与汽车悬架相连的轴向端部，其中轴向端部的板弹簧宽度逐渐变细，并且纤维复合材料的轴向定向的纤维不间断地一直延伸到板式弹簧的封闭边缘。此外，该板弹簧由树脂浸渍的纤维层构成，该纤维层在制造板弹簧时，在其轴向的端部上在俯视图中具有V形的几何形状或者说V形的切口，并且以此分别形成两个纵向延伸构造的支腿。这两个支腿在制造过程中紧密地靠在一起并且固化，使得制成的板弹簧在其端部的区域内构造成梯形形状，并且在该区域内保持厚度恒定。

由US 4,557,500 B1公开了一种由纤维复合材料制成的板式弹簧，该板弹簧在其轴向的中央比端部的矩形段构造地更狭窄并且更厚；板弹簧的矩形横截面从板弹簧的一个端部到另一个端部的面积是恒定的；在该板弹簧的另一种结构中，纤维材料在整个长度方向是连续的。板弹簧是通过模压工艺产生的。

由200680041799.2公开了一种由纤维复合材料制成的板式弹簧，该板弹簧具有一个中央的纵向段和两个与其连接的轴向的端部段，该端部段用于和汽车上的悬架相连接，在该板弹簧端部段具有板弹簧宽度方面构造成逐渐变细的形式，其中板弹簧由树脂浸渍的纤维层构成，其中纤维复合材料的轴向定向的第一层纤维不间断地一直延伸到板弹簧的两个轴向的端部，并且在该板弹簧中，轴向的端部在俯视图中具有V形的几何形状或者说具有V形的切口，并且以此形成纵向延伸构造的支腿，其中所述支腿在制成的板弹簧中紧密地靠在一起。

可见上述专利申请都并未涉及具体板弹簧总成结构及组装方法，虽然复合材料板弹簧为主要部件之一，但是复合材料板弹簧总成的具体结构并未被涉及，同时基于复合材料板弹簧的特性，如申请号为201120076961.2公开的一种轻型汽车弹簧总成和申请号为201020253583.6公开的一种汽车后钢板弹簧总成所述，采用传统的钢板弹簧总成的结构和组装方法存在以下问题：传统的钢板簧在安装时需要中心螺栓，中心螺栓的作用概括起来有两点：一是将钢板簧各簧片串接起来；二是提供定位，阻止钢板簧相对于车桥发生前后窜动。对于复合材料板弹簧如果采用与钢板簧相同的固定方式，会存在以下问题：首先中心打孔会引入复合材料板弹簧层间的微裂纹，使复合材料板弹簧在使用的过程中极易发生破坏；其次，中心打孔会在复合材料板弹簧服役过程中引入应力集中，从而大大降低复合材料板弹簧的使用寿命； 

为克服上述缺陷，对于汽车复合材料板弹簧总成技术还亟需进一步加以开发创造。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种使用寿命长，结构简单，性能优越的汽车复合材料板弹簧总成及一种操作简单便利的组装方法。

为达到以上目的，本发明通过以下技术方案来实现：一种汽车复合材料板弹簧总成，包括复合材料板弹簧、减振器支架、车桥和压板，所述压板安装在复合材料板弹簧中部上表面，所述复合材料板弹簧安装在减振器支架上，所述减振器支架安装在车桥上。

作为本发明的进一步改进，所述的压板、复合材料板弹簧、减振器支架和车桥四个部件通过两个U型螺栓进行整体连接固定，如此可克服复合材料板弹簧中间开孔引入的缺陷。

作为本发明的进一步改进，所述的一种汽车复合材料板弹簧总成还包括两个金属吊耳，所述金属吊耳装配在复合材料板弹簧的两端。

作为本发明的进一步改进，所述压板、复合材料板弹簧、减振器支架和车桥四个部件的相互接触面上带有定位机构。

作为本发明的进一步改进，所述定位机构分别为，复合材料板弹簧的上表面和下表面分别设置有定位凸台，所述压板的下表面设置有与上述复合材料板弹簧的上表面定位凸台适配的定位凹孔，所述减振器支架的上表面设置有与上述复合材料板弹簧的下表面定位凸台适配的定位凹孔，所述减振器支架的下表面还设置定位凸台，所述车桥的上表面设置有与上述减振器支架下表面的定位凸台适配的定位凹孔。

作为本发明的进一步改进，所述的复合材料板弹簧的上表面定位凸台为两个平行的半圆柱体定位凸台。

作为本发明的进一步改进，所述的车桥上开设有U型螺栓的安装孔。

本发明还提出一种上述汽车复合材料板弹簧总成的组装方法，包括以下组装步骤：

1、将两个金属吊耳通过螺栓固定在复合材料板弹簧的两端头；

2、将车桥、减振器支架、复合材料板弹簧和压板四个部件由下往上依次定位叠装；

3、  安装U型螺栓，将U型螺栓插入车桥上的U型螺栓安装孔安装固定，从而将车桥、减振器支架、复合材料板弹簧和压板四个部件固定在一起，完成汽车复合材料板弹簧总成的整体组装。

本发明的一种汽车复合材料板弹簧总成及其组装方法实现了装置轻量化，组装步骤简单便利，同时复合材料板弹簧还具备比强度高、比弹性能大、耐腐蚀、材料性能可设计的优点，此外通过巧妙的设计汽车复合材料板弹簧总成主要部件的定位和连接固定方式，既可将复合材料板弹簧及周围部件准确地固定在车体底盘的相应位置，又可避免因中心打孔对复合材料板弹簧带来的损伤。

具体来说本发明的具有以下技术效果：

采用本发明首先解决了复合材料板弹簧在车轿上的安装问题，复合材料板弹簧底部装有减振器支架，减振器支架的下表面带有定位凸台，通过该定位凸台可以实现减振器支架在车桥上的准确安装，而减振器支架上表面又带有复合材料板弹簧的安装定位凹孔，该定位凹孔用以安装复合材料板弹簧下表面的定位凸台，而复合材料板弹簧的上表面带有定位凸台，用于和压板下表面的定位凹孔相配，实现压板的准确安装。整个结构由下向上安装，操作简单方便，定位准确。

另外，本发明的复合材料板弹簧底部带有定位凸台，该凸台取代了传统钢板弹簧的中心螺栓。传统的钢板弹簧中心部位串有中心螺栓，该螺栓的作用主要有两个方面：一是将各钢板簧片窜接起来，不让其发生相对移动，二是在安装的过程中可以起到定位的作用。复合材料板弹簧只有一片，并不需要中心螺栓来防止各片相对移动，因此从这个方面来说，该中心螺栓是可以去掉的。另外，复合材料所具有的特殊力学属性也不允许中心部位安装螺栓，因为复合材料属于各向异性，其层间的强度较低，如果在中心部位打孔安装中心螺栓，会引起应力集中和沿厚度方向的纤维分层。因此，本发明中的复合材料板弹簧下表面带有定位凸台，通过该凸台可以实现原中心螺栓的定位作用，从而避免在复合材料板弹簧的本体上开孔，因此本发明的复合材料板弹簧总成具有良好的使用寿命。

附图说明

图1 汽车复合材料板弹簧总成装置示意图；

图2 车桥上减振器支架定位凹孔及U型螺栓定位孔示意图；

图3 减振器支架结构示意图一；

图4 减振器支架结构示意图二；

图5 复合材料板弹簧结构示意图一；

图6 复合材料板弹簧结构示意图二；

图7 压板结构示意图。

图中：1-复合材料板弹簧，2-金属吊耳，3-减振器支架，4-压板，5-U型螺栓，6-车桥，1a-复合材料板弹簧下表面定位凸台，1b-复合材料板弹簧上表面定位凸台，3a-减振器支架下表面定位凸台，3b-减振器支架上表面定位凹孔，4a-压板下表面定位凹孔，6a-车桥上减振器支架定位凹孔，6b-U型螺栓安装孔。

具体实施方式

    为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

实施例一

如图1所示一种汽车复合材料板弹簧总成，包括复合材料板弹簧1、减振器支架3、车桥6和压板4，所述压板4安装在复合材料板弹簧1中部上表面，所述复合材料板弹簧1安装在减振器支架3上，所述减振器支架3安装在车桥6上。

作为本实施例的进一步改进，所述的压板4、复合材料板弹簧1、减振器支架3和车桥6四个部件通过两个U型螺栓5进行整体连接固定，如此可克服复合材料板弹簧中间开孔存在的缺陷。

作为本实施例的进一步改进，所述的一种汽车复合材料板弹簧总成还包括两个金属吊耳2，所述金属吊耳2安装在复合材料板弹簧的两端。

作为本实施例的进一步改进，如附图2-7所示，所述压板4、复合材料板弹簧1、减振器支架3和车桥6四个部件的相互接触面上带有定位机构，具体来说为所述复合材料板弹簧的上表面设置有复合材料板弹簧上表面定位凸台1b,复合材料板弹簧的下表面设置有复合材料板弹簧下表面定位凸台1a，所述压板的下表面设置有与上述复合材料板弹簧的上表面定位凸台适配的压板下表面定位凹孔4a，所述减振器支架的上表面设置有与上述复合材料板弹簧的下表面定位凸台适配的减振器支架上表面定位凹孔3b，所述减振器支架的下表面还设置有减振器支架下表面定位凸台3a，所述车桥的上表面设置有与上述减振器支架下表面的定位凸台适配的车桥上减振器支架定位凹孔6a。

作为本实施例的进一步改进，所述的复合材料板弹簧上表面定位凸台1b为两个平行的半圆柱体定位凸台。

作为本实施例的进一步改进，所述的车桥上开设有U型螺栓安装孔6b。

本发明还提出一种上述汽车复合材料板弹簧总成的组装方法，包括以下组装步骤：

1、将两个金属吊耳通过螺栓固定在复合材料板弹簧的两端头；

2、将车桥、减振器支架、复合材料板弹簧和压板四个部件由下往上依次定位叠装；

3、  安装U型螺栓，将U型螺栓插入车桥上的U型螺栓安装孔安装固定，从而将车桥、减振器支架、复合材料板弹簧和压板四个部件固定在一起，完成汽车复合材料板弹簧总成的整体组装。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，如简单的将所述U型螺栓替换为其他连接固定方式，如管卡子等连接方式，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种汽车复合材料板弹簧总成，其特征在于：包括复合材料板弹簧、减振器支架、车桥和压板，所述压板安装在复合材料板弹簧中部上表面，所述复合材料板弹簧安装在减振器支架上，所述减振器支架安装在车桥上；所述压板、复合材料板弹簧、减振器支架和车桥四个部件的相互接触面上带有定位机构；所述定位机构分别为，复合材料板弹簧的上表面和下表面分别设置有定位凸台，所述压板的下表面设置有与上述复合材料板弹簧的上表面定位凸台适配的定位凹孔，所述减振器支架的上表面设置有与上述复合材料板弹簧的下表面定位凸台适配的定位凹孔，所述减振器支架的下表面还设置定位凸台，所述车桥的上表面设置有与上述减振器支架下表面的定位凸台适配的定位凹孔。

2.如权利要求1所述的一种汽车复合材料板弹簧总成，其特征在于：所述的压板、复合材料板弹簧、减振器支架和车桥四个部件通过两个U型螺栓进行整体连接固定。

3.如权利要求1所述的一种汽车复合材料板弹簧总成，其特征在于：所述的一种汽车复合材料板弹簧总成还包括两个金属吊耳，所述金属吊耳设置在复合材料板弹簧的两端。

4.如权利要求1所述的一种汽车复合材料板弹簧总成，其特征在于：所述的复合材料板弹簧的上表面定位凸台为两个平行的半圆柱体定位凸台。

5.如权利要求2所述的一种汽车复合材料板弹簧总成，其特征在于：所述的车桥上开设有U型螺栓的安装孔。

6.一种如权利要求1-5任一项权利要求所述的一种汽车复合材料板弹簧总成的组装方法，包括以下组装步骤：

1、将两个金属吊耳通过螺栓固定在复合材料板弹簧的两端头；

2、将车桥、减振器支架、复合材料板弹簧和压板四个部件由下往上依次定位叠装；

3、安装U型螺栓，将U型螺栓插入车桥上的U型螺栓安装孔安装固定，从而将车桥、减振器支架、复合材料板弹簧和压板四个部件固定在一起，完成汽车复合材料板弹簧总成的整体组装。