CN103171393B - 一种汽车复合材料板弹簧的吊耳连接方法及其连接件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车复合材料板弹簧的吊耳连接方法，包括以下步骤：1）、将复合材料板弹簧端部制作成楔形结构、矩形结构或倒楔形结构，并加工螺栓孔；2）、将金属吊耳内部加工成与之相配合的形状结构，并加工螺栓孔；3）、将复合材料板弹簧端部装配长度范围内的上下表面打磨粗糙，涂胶；4）、将其与金属吊耳进行装配；5）、将装配好的复合材料板弹簧整体放置在一定条件下，进行胶粘剂固化。本发明还提供了一种上述方法所使用的连接件。本发明能提高复合材料板弹簧与金属吊耳之间的连接强度，减少复合材料板弹簧与金属吊耳之间的摩擦与冲击效应的影响，进而提高复合材料板弹簧整体的使用寿命，同时降低了复合材料板弹簧的成型工艺难度。

Description

一种汽车复合材料板弹簧的吊耳连接方法及其连接件

技术领域

本发明涉及一种汽车复合材料板弹簧的吊耳连接方法及其连接件，尤其是涉及一种高连接强度、使用寿命长的汽车复合材料板弹簧的吊耳连接方法及其连接件，属于汽车零部件的生产与制造领域。

背景技术

复合材料板弹簧在汽车工业中具有广阔的应用前景，其具有良好的抗疲劳性能及减重作用。但是复合材料板弹簧的耐摩擦性能较差，连接在车体底盘中的复合材料板弹簧在车辆行驶过程中，会与周边金属部件产生摩擦与撞击，进而缩短其使用寿命。尤其是复合材料板弹簧的两端，目前通用的方法是利用螺栓将金属吊耳与复合材料板弹簧进行机械紧固连接，这种连接方法因为摩擦与冲击效应的影响，会缩短复合材料板弹簧的使用寿命。

公开号为CN102700377A，公开日期为2012年10月3日的中国发明专利公开了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，所述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，所述两个金属吊耳通过螺栓固定在复合材料板弹簧的两端。

公开号为CN202319784U，公开日期为2012年7月11日的中国实用新型专利公开了一种双层吊耳前右钢板总成，包括主钢板弹簧、副钢板弹簧、卡箍和中心固定螺栓，在主钢板弹簧和副钢板弹簧的中部设有通孔，中心固定螺栓依次穿过副钢板弹簧和主钢板弹簧中部的通孔，用螺帽固定，所述主钢板弹簧由3片条形钢板紧贴叠合而成，在上片条形钢板的两端均设有环形吊耳，在中片条形钢板的两端均设有3/4环形吊耳，环形吊耳套在3/4环形吊耳内侧，在下片条形钢板的两端均设有弯弧，弯弧托在3/4环形吊耳的始弯背部，所述副钢板弹簧由7片条形钢板结贴叠合而成，7片条形钢板的长度由内向外依次递减。

公开号为CN201953880U，公开日期为2011年8月31日的中国实用新型专利公开了一种吊耳位置不同的汽车后钢板弹簧总成，其包括钢板、螺栓、吊耳、橡胶复合村套、三片夹子柳钉、五片夹子柳钉，从上而下依次叠加不等长的五片钢板形成钢板组，钢板组的中心通过螺栓与螺母配合固定连接，最上层的钢板的两端分别设有吊耳，吊耳内设有橡胶复合村套，钢板组的一侧分别设有三片夹子柳钉和五片夹子柳钉，所述三片夹子柳钉和五片夹子柳钉的柳钉头不高出钢板平面，靠近三片夹子柳钉的吊耳的中心和最上层钢板在一条直线上。

上述专利文件均没有涉及到在车辆行驶过程中，怎样有效地消除连接部位复合材料板弹簧与金属吊耳的内部摩擦与冲击效应的影响，从而提高复合材料板弹簧使用寿命的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种汽车复合材料板弹簧的吊耳连接方法及其连接件，通过本发明，有效地消除了复合材料板弹簧与金属吊耳的内部摩擦与冲击效应的影响，使其连接强度高且使用寿命长。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：一种汽车复合材料板弹簧的吊耳连接方法，包括以下步骤：

1）、在复合材料板弹簧成型的过程中，将其端部制作成具有相对两斜面的楔形结构、具有对称两水平面的矩形结构或具有相对两斜面的倒楔形结构，并在端部位置加工螺栓孔；

2）、将金属吊耳内部加工成与复合材料板弹簧端部相配合的形状结构，并在金属吊耳上加工螺栓孔，该螺栓孔与所述的复合材料板弹簧端部位置的螺栓孔相对应；

3）、将复合材料板弹簧端部装配长度范围内的上下表面打磨粗糙，在其所述的上下打磨的粗糙表面涂敷一层胶粘剂层；

4）、将所述复合材料板弹簧与所述金属吊耳进行装配，用螺栓通过所述的复合材料板弹簧和金属吊耳的螺栓孔，对复合材料板弹簧和金属吊耳进行紧固连接，使得复合材料板弹簧与金属吊耳不发生相对位移；

5）、将装配好的复合材料板弹簧整体放置在与所述胶粘剂相适应的固化条件下，进行胶粘剂层固化，使得胶接处的力学性能达到要求。

优选的，所述的楔形结构与倒楔形结构的锥角≥5°且≤8°。此锥角的度数范围可避免因其角度偏小，比如≤5°时，导致的楔形结构效果不明显，安装不方便的技术问题或因其角度偏大，比如≥8°时，导致的其端部厚度变化的幅度偏大，端部纤维的断层加多，影响其端部连接强度的技术问题。

优选的，所述的复合材料板弹簧端部装配长度范围≥60mm且≤80mm。采用此装配长度范围，可避免因装配长度范围偏小，比如≤60mm时，所导致的粘接区域减小，进而减小端部装配连接的强度，降低疲劳寿命的技术问题或因装配长度范围偏长，比如≥80mm时，所导致的偏长的金属粘接部分会使得产品的刚度增加，进而影响产品的整车匹配性能，且偏长的金属吊耳粘接部分会带来金属吊耳重量的增加，于车量的轻量化要求不符的技术问题。

优选的，涂敷好的所述的胶粘剂层的厚度≥0.5mm且≤1mm。一般情况下对于胶粘剂而言，其厚度越小，所对应的粘接工艺要求就越高，其粘接过程中，存在空隙与缺胶的情况就会越多，容易产生产品质量不合格的现象。但如果胶粘剂层的厚度过大，胶粘剂的胶接作用就会变小，更多的成为一种材料的填充，而无法有效的承担胶接作用，但通常胶粘剂的力学性能差于粘接本体材料的力学性能，如果胶粘剂变成材料的填充，容易引起产品的失效。经过试验证明采用以下优选的胶粘剂厚度范围，能最大性能的发挥胶粘剂的作用，从而提高产品整体的连接强度和使用寿命。试验测试数据如下表：（以产品疲劳寿命达到50万次为依据）

胶接厚度(mm)	疲劳寿命(万次)	现象
			0.2	31	产品复合材料板弹簧与金属吊耳部分完好，胶接层裂开，胶接区域存在胶粘剂空白区域。
0.5	50	产品完好
			0.7	50	产品完好
1.0	50	产品完好
			1.5	25	产品复合材料板弹簧与金属吊耳部分完好，胶接层结束部位，固化的胶粘剂成粉末状脱落。

优选的，所述的胶粘剂层的化学成分与复合材料板弹簧本体的树脂成分相一致，可保证有效的胶接强度。

优选的，所述的胶粘剂层的固化条件根据胶粘剂的种类及凝胶曲线而定，可保证胶粘剂发挥其最佳的作用，从而提高产品的整体性能。

优选的，所述的复合材料板弹簧本体的树脂为环氧类树脂，所述的胶粘剂层为环氧类胶粘剂，所述的胶粘剂层的固化条件为65-75度的恒温条件下固化6-8小时。

本发明另一目的是提供一种上述权利要求所述的吊耳连接方法所使用的连接件，包括端部制作成具有相对两斜面的楔形结构、具有对称两水平面的矩形结构或具有相对两斜面的倒楔形结构且其加工有螺栓孔的复合材料板弹簧，加工有螺栓孔且内部加工成与所述复合材料板弹簧的端部相配合形状的金属吊耳，连接所述复合材料板弹簧和金属吊耳的螺栓，所述的复合材料板弹簧端部的装配长度范围内，设置有一层与所述的复合材料板弹簧本体树脂成分相一致的胶粘剂层。

优选的，所述的胶粘剂层的厚度≥0.5mm且≤1mm。

优选的，所述的复合材料板弹簧端部装配长度范围≥60mm且≤80mm。

本发明的有益效果在于：首先，在通常所采用的螺栓连接方式之上增加了复合材料板弹簧与金属吊耳之间的胶粘剂层，从而使复合材料板弹簧与金属吊耳之间的连接强度得到提高。其次，有了胶粘剂层的填充，可以显著地减少复合材料板弹簧与金属吊耳之间的摩擦与冲击效应，进而提高复合材料板弹簧整体的使用寿命。另外，传统方法中，为了考虑连接的有效性，通常将复合材料板弹簧端部制作成倒楔形，防止复合材料板弹簧与金属吊耳在使用的过程中拔脱，对吊耳的脱开趋势形成阻碍作用，增加连接的可靠性。但是这种倒楔形在成型工艺上具有一定的难度，而本发明提供的新型连接方法可以改变这种限制。因为胶粘剂层提供了一定的胶接强度，所以传统连接方法中的板弹簧端部不一定要制作成倒楔形结构，可以任意成型为楔形、矩形等任意一种结构，其连接强度仍然可以满足使用要求，进而降低了复合材料板弹簧的成型工艺难度。

附图说明

图1为实施例1中复合材料板弹簧的结构示意图；

图2为实施例1中金属吊耳的结构示意图；

图3为实施例1中一种复合材料板弹簧吊耳连接方法示意图；

图4为图1中A部位楔形结构放大示意图；

图5为图2中B部位楔形结构放大示意图；

图6为实施2中的一种复合材料板弹簧吊耳连接方法示意图；

图7为图6中C部位倒楔形结构放大示意图；

图8为实施3中的一种复合材料板弹簧吊耳连接方法示意图。

图9为图8中D部位矩形结构放大示意图；

图中：1. 复合材料板弹簧，2. 楔形结构，3. 端部螺栓孔，4. 金属吊耳，5. 与复合材料板弹簧端部相配合的楔形结构，6. 螺栓孔，7. 胶粘剂层，8. 螺栓，9. 锥角。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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。

通过附图可以看出，本发明涉及一种汽车复合材料板弹簧的吊耳连接方法，包括以下步骤：

1）、在复合材料板弹簧成型的过程中，将其端部制作成具有相对两斜面的楔形结构、具有对称两水平面的矩形结构或具有相对两斜面的倒楔形结构，并在端部位置加工螺栓孔；

2）、将金属吊耳内部加工成与复合材料板弹簧端部相配合的形状结构，并在金属吊耳上加工螺栓孔，该螺栓孔与所述的复合材料板弹簧端部位置的螺栓孔相对应；

3）、将复合材料板弹簧端部装配长度范围内的上下表面打磨粗糙，在其所述的上下打磨的粗糙表面涂敷一层胶粘剂层；

4）、将所述复合材料板弹簧与所述金属吊耳进行装配，用螺栓通过所述的复合材料板弹簧和金属吊耳的螺栓孔，对复合材料板弹簧和金属吊耳进行紧固连接，使得复合材料板弹簧与金属吊耳不发生相对位移；

5）、将装配好的复合材料板弹簧整体放置在与所述胶粘剂相适应的固化条件下，进行胶粘剂层固化，使得胶接处的力学性能达到要求。

优选的，所述的楔形结构与倒楔形结构的锥角≥5°且≤8°。此锥角的度数范围可避免因其角度偏小，比如≤5°时，导致的楔形结构效果不明显，安装不方便的技术问题或因其角度偏大，比如≥8°时，导致的其端部厚度变化的幅度偏大，端部纤维的断层加多，影响其端部连接强度的技术问题。

优选的，所述的复合材料板弹簧端部装配长度范围≥60mm且≤80mm。采用此装配长度范围，可避免因装配长度范围偏小，比如≤60mm时，所导致的粘接区域减小，进而减小端部装配连接的强度，降低疲劳寿命的技术问题或因装配长度范围偏长，比如≥80mm时，所导致的偏长的金属粘接部分会使得产品的刚度增加，进而影响产品的整车匹配性能，且偏长的金属吊耳粘接部分会带来金属吊耳重量的增加，于车量的轻量化要求不符的技术问题。

优选的，涂敷好的所述的胶粘剂层的厚度≥0.5mm且≤1mm。一般情况下对于胶粘剂而言，其厚度越小，所对应的粘接工艺要求就越高，其粘接过程中，存在空隙与缺胶的情况就会越多，容易产生产品质量不合格的现象。但如果胶粘剂层的厚度过大，胶粘剂的胶接作用就会变小，更多的成为一种材料的填充，而无法有效的承担胶接作用，但通常胶粘剂的力学性能差于粘接本体材料的力学性能，如果胶粘剂变成材料的填充，容易引起产品的失效。经过试验证明采用以下优选的胶粘剂厚度范围，能最大性能的发挥胶粘剂的作用，从而提高产品整体的连接强度和使用寿命。试验测试数据如下表：（以产品疲劳寿命达到50万次为依据）

胶接厚度(mm)	疲劳寿命(万次)	现象
			0.2	31	产品复合材料板弹簧与金属吊耳部分完好，胶接层裂开，胶接区域存在胶粘剂空白区域。
0.5	50	产品完好
			0.7	50	产品完好
1.0	50	产品完好
			1.5	25	产品复合材料板弹簧与金属吊耳部分完好，胶接层结束部位，固化的胶粘剂成粉末状脱落。

优选的，所述的胶粘剂层的化学成分与复合材料板弹簧本体的树脂成分相一致，可保证有效的胶接强度。

优选的，所述的胶粘剂层的固化条件根据胶粘剂的种类及凝胶曲线而定，可保证胶粘剂发挥其最佳的作用，从而提高产品的整体性能。

优选的，所述的复合材料板弹簧本体的树脂为环氧类树脂，所述的胶粘剂层为环氧类胶粘剂，所述的胶粘剂层的固化条件为65-75度的恒温条件下固化6-8小时。

附图还可以看出本发明涉及一种上述权利要求所述的吊耳连接方法所使用的连接件，包括端部制作成具有相对两斜面的楔形结构、具有对称两水平面的矩形结构或具有相对两斜面的倒楔形结构且其加工有螺栓孔的复合材料板弹簧，加工有螺栓孔且内部加工成与所述复合材料板弹簧的端部相配合形状的金属吊耳，连接所述复合材料板弹簧和金属吊耳的螺栓，所述的复合材料板弹簧端部的装配长度范围内，设置有一层与所述的复合材料板弹簧本体树脂成分相一致的胶粘剂层。

优选的，所述的胶粘剂层的厚度≥0.5mm且≤1mm。

优选的，所述的复合材料板弹簧端部装配长度范围≥60mm且≤80mm。

实施例1：如图1至图5所示的一种汽车复合材料板弹簧的吊耳连接方法，按以下步骤进行：1）、在复合材料板弹簧1成型的过程中，将其端部制作成具有相对两斜面的楔形结构2，并加工端部螺栓孔3；2）、将金属吊耳4内部加工成与复合材料板弹簧端部相配合的楔形结构5，并在金属吊耳4上加工螺栓孔6，该螺栓孔6与所述的复合材料板弹簧端部位置的螺栓孔3相对应；3）、将复合材料板弹簧1端部装配长度范围内的上下表面打磨粗糙，在其所述的上下打磨的粗糙表面涂敷一层胶粘剂层7；4）、将所述复合材料板弹簧1与所述金属吊耳4进行装配，用螺栓8通过所述的复合材料板弹簧和金属吊耳的螺栓孔，对复合材料板弹簧1和金属吊耳4进行紧固连接，使得复合材料板弹簧1与金属吊耳4不发生相对位移；5）、将装配好的复合材料板弹簧整体放置在与所述胶粘剂相适应的固化条件下，进行胶粘剂层固化，使得胶接处的力学性能达到要求。其中，所述的金属吊耳4内部加工成与复合材料板弹簧相匹配的楔形结构5的锥角9与复合材料板弹簧端部的楔形结构2具有相同的锥角9，其锥角9均为8°。在金属吊耳4上的螺栓孔6与复合材料板弹簧1的螺栓孔3相对应。利用120目的砂纸，将复合材料板弹簧1端部装配长度60mm内的上下表面打磨粗糙，然后在该粗糙表面涂敷胶粘剂层7，上下表面各涂敷0.5mm厚。胶粘剂层7的种类应根据复合材料板弹簧1本体所采用的树脂成分确定，本施实例中的复合材料板弹簧1本体所用树脂为环氧类，因而在复合材料板弹簧1端部的粗糙表面涂敷的胶粘剂层7为环氧类胶粘剂。所述的胶粘剂层7的固化条件根据胶粘剂的种类及凝胶曲线而定，本实施例中应该将装配完成的复合材料板弹簧整体存放在70度恒温条件下固化7小时，自然冷却后，得到整体的复合材料板弹簧成品。

如图1至图5所示，本发明还提供一种如上所述的吊耳连接方法所使用的连接件，包括端部制作成具有相对两斜面的楔形结构2且其加工有螺栓孔3的复合材料板弹簧1，加工有螺栓孔6且内部加工成与所述复合材料板弹簧端部相配合形状的金属吊耳4，连接所述复合材料板弹簧1和金属吊耳4的螺栓8，所述的复合材料板弹簧端部的装配长度范围内，设置有一层与所述的复合材料板弹簧本体树脂成分相一致的胶粘剂层7。所述的胶粘剂层7的厚度为0.5mm。所述的复合材料板弹簧端部装配长度范围≥60mm且≤80mm。

实施例2：如图6和图7所示的一种复合材料板弹吊耳的连接方法及其连接件，其与实施1的区别仅在于复合材料板弹簧1的端部为具有相对两斜面的倒楔形结构，与之相匹配的金属吊耳4内部也是加工成倒楔形结构，其锥角9均为5°，复合材料板弹簧1端部装配长度为80mm, 胶粘剂层7涂敷厚度为1mm。本实施例中应该将装配完成的复合材料板弹簧整体存放在65度恒温条件下固化8小时，自然冷却后，得到整体的复合材料板弹簧成品。

实施例3：如图8和图9所示的一种复合材料板弹吊耳的连接方法及其连接件，其与实施1的区别仅在于复合材料板弹簧1的端部为具有对称两水平面的矩形结构，与之相匹配的金属吊耳4内部也是加工成矩形结构，复合材料板弹簧1端部装配长度为70mm, 胶粘剂层7涂敷厚度为0.7mm。本实施例中应该将装配完成的复合材料板弹簧整体存放在75度恒温条件下固化6小时，自然冷却后，得到整体的复合材料板弹簧成品。

综上所述，本发明提供的一种汽车复合材料板弹簧的吊耳连接方法及其连接件，由于在通常所采用的螺栓连接方式之上增加了复合材料板弹簧与金属吊耳之间的胶粘层，从而使复合材料板弹簧与金属吊耳之间的连接强度得到提高，有了胶粘层的填充，显著地减少复合材料板弹簧与金属吊耳之间的摩擦与冲击效应，进而提高复合材料板弹簧整体的使用寿命，且因为胶粘层提供了一定的胶接强度，所以板弹簧端部不一定要制作成倒楔形结构，可以任意成型为楔形、矩形等任意一种结构，其连接强度仍然可以满足使用要求，进而降低了复合材料板弹簧的成型工艺难度。

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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种汽车复合材料板弹簧的吊耳连接方法，包括以下步骤：

1）、在复合材料板弹簧成型的过程中，将其端部制作成具有相对两斜面的楔形结构、具有对称两水平面的矩形结构或具有相对两斜面的倒楔形结构，并在端部位置加工螺栓孔；

2）、将金属吊耳内部加工成与复合材料板弹簧端部相配合的形状结构，并在金属吊耳上加工螺栓孔，该螺栓孔与所述的复合材料板弹簧端部位置的螺栓孔相对应；

3）、将复合材料板弹簧端部装配长度范围内的上下表面打磨粗糙，在其所述的上下打磨的粗糙表面涂敷一层胶粘剂层；

4）、将所述复合材料板弹簧与所述金属吊耳进行装配，用螺栓通过所述的复合材料板弹簧和金属吊耳的螺栓孔，对复合材料板弹簧和金属吊耳进行紧固连接，使得复合材料板弹簧与金属吊耳不发生相对位移；

5）、将装配好的复合材料板弹簧整体放置在与所述胶粘剂相适应的固化条件下，进行胶粘剂层固化，使得胶接处的力学性能达到要求。

2.根据权利要求1所述的吊耳连接方法，其特征在于：所述的楔形结构与倒楔形结构的锥角≥5°且≤8°。

3.根据权利要求1或2所述的吊耳连接方法，其特征在于：所述的复合材料板弹簧端部装配长度范围≥60mm且≤80mm。

4.根据权利要求3所述的吊耳连接方法，其特征在于：涂敷好的所述的胶粘剂层的厚度≥0.5mm且≤1mm。

5.根据权利要求4所述的吊耳连接方法，其特征在于：所述的胶粘剂层的化学成分与复合材料板弹簧本体的树脂成分相一致。

6.根据权利要求5所述的吊耳连接方法，其特征在于：所述的胶粘剂层的固化条件根据胶粘剂的种类及凝胶曲线而定。

7.根据权利要求6所述的吊耳连接方法，其特征在于：所述的复合材料板弹簧本体的树脂为环氧类树脂，所述的胶粘剂层为环氧类胶粘剂，所述的胶粘剂层的固化条件为65-75度的恒温条件下固化6-8小时。

8.一种根据权利要求1至7中任意一项权利要求所述的连接方法所使用的连接件，包括端部制作成具有相对两斜面的楔形结构、具有对称两水平面的矩形结构或具有相对两斜面的倒楔形结构且其加工有螺栓孔的复合材料板弹簧，加工有螺栓孔且内部加工成与所述复合材料板弹簧的端部相配合形状的金属吊耳，连接所述复合材料板弹簧和金属吊耳的螺栓，其特征在于：上下打磨好粗糙表面的所述的复合材料板弹簧端部的装配长度范围内，设置有一层与所述的复合材料板弹簧本体树脂成分相一致的胶粘剂层。

9.根据权利要求8所述的连接件，其特征在于：所述的胶粘剂层的厚度≥0.5mm且≤1mm。

10.根据权利要求8或9所述的连接件，其特征在于：所述的复合材料板弹簧端部装配长度范围≥60mm且≤80mm。