CN103388642B - 利用碳纤维增强塑料的用于减震器的悬挂弹簧 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用碳纤维增强塑料的用于减震器的悬挂弹簧。从包括弹簧单元的结构，在所述弹簧单元中多个碗形单元主体堆叠沿着活塞杆的长度方向堆叠在第一板和第二板之间，用于减震器的所述悬挂弹簧能在通过利用碳纤维增强塑料展示与钢螺旋弹簧相同的性能的同时实现重量减轻和耐久性提高。

Description

利用碳纤维增强塑料的用于减震器的悬挂弹簧

技术领域

本发明涉及利用碳纤维增强塑料的用于减震器的悬挂弹簧，并且更具体地涉及这样的利用碳纤维增强塑料的用于减震器的悬挂弹簧，该悬挂弹簧能实现减轻重量和改善耐久性并且同时通过利用碳纤维增强塑料而展现与钢螺旋弹簧相同的性能。

背景技术

近来，已经进行了各种研究与开发，以致力于改善车辆的燃料效率。例如，已经作出了许多努力，以通过借助利用金属材料的各种替代材料（诸如陶瓷或碳纤维）制造车身来减轻重量而提高燃料效率。

已积极地进行了尝试以将用于重量减轻的复合材料（诸如碳纤维增强塑料（下文中，称为CFRP））应用于车辆内部材料、车身、板簧、车辆保险杠等。

许多研究者已尝试利用CFRP来制造螺旋型弹簧。然而，因为CFRP易受压缩应力或剪应力的影响，因此难以通过仅利用CFRP来制造螺旋型弹簧，该螺旋型弹簧通过剪应力来传递力。

因此，迫切需要开发能实现减轻重量、具有优良耐久性并且取代螺旋弹簧的部件和材料。

引文列表

专利文献

韩国专利申请No.10-1995-0010636

韩国专利申请No.10-1996-0071246

韩国实用新型申请No.20-1996-0044924

发明内容

为了解决上述问题而得到本发明，并且本发明提供利用CFRP的用于减震器的悬挂弹簧，该悬挂弹簧能实现减轻重量和改善耐久性并且同时通过利用CFRP来展现与钢螺旋弹簧相同的性能。

根据本发明的实施方式，利用碳纤维增强塑料的用于减震器的悬挂弹簧包括：活塞杆，所述活塞杆以往复的方式连接至填充有工作流体的缸；第一板，所述第一板安装在所述缸的端部上；第二板，所述第二板安装在所述活塞杆的端部上；以及弹簧单元，所述弹簧单元通过堆叠多个单元主体而形成，所述单元主体由多重堆叠的碳纤维合成树脂形成的预浸料坯制成，所述单元主体具有开口，所述活塞杆穿过所述开口的中心并且所述开口朝向一侧逐渐加宽，其中各个单元主体以使得所述开口相互面对的方式沿着所述活塞杆的长度方向堆叠。

所述单元主体的所述开口可以安置在所述第一板上。

所述单元主体可以安置在所述第一板上以使得所述开口面向所述第二板。

所述单元主体的所述开口可以设置在所述第二板上以使得所述开口和所述第二板相互接触。

所述单元主体可以设置在所述第二板上使得所述开口面向所述第一板。

根据本发明的另一实施方式，利用碳纤维增强塑料的用于减震器的悬挂弹簧包括：弹簧单元，其中多个单元主体沿着活塞杆的竖直长度方向堆叠，所述单元主体均包括：支承件，所述支承件形成有与所述活塞杆的外周面对应的内周面；和弹性件，所述弹性件从所述支承件的一端边缘延伸并且形成逐渐加宽的开口，其中各个单元主体以使得所述开口相互面对的方式沿着所述活塞杆的长度方向堆叠。

在所述单元主体中，所述支承件可以从所述弹性件的一端边缘被连接并且设置在该弹性件的外侧。

所述支承件的内径可以大于所述活塞杆的外径。

所述支承件的内径可以是所述开口的直径的40%至60%。

所述支承件和所述弹性件可以具有2至3mm的厚度。

所述弹簧单元还可以包括从所述开口的边缘延伸的第一凸缘。

所述弹簧单元还可以包括从所述第一凸缘的边缘延伸的环形闩锁突起。

所述弹簧单元可以包括：插入孔，所述插入孔还包括从所述开口的边缘延伸的第一凸缘；和容纳孔，所述容纳孔与所述插入孔分开设置，并且还包括从所述弹性件的所述开口的边缘延伸的第一凸缘和从所述第一凸缘的边缘延伸的环形闩锁突起，所述插入孔的第一凸缘安置在所述容纳孔的第一凸缘上，并且所述插入孔和所述容纳孔沿着所述活塞杆的长度方向重复设置。

沿着所述活塞杆的长度方向连接在一起的所述插入孔和所述容纳孔之间的距离可以是所述支承件的内径的10%至30%。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施方式的利用CFRP的用于减震器的悬挂弹簧的结构的概念图。

图2和图3是示出根据本发明的各种实施方式的利用CFRP的用于减震器的悬挂弹簧的布置结构的概念图。

图4和图5是示出根据本发明的另一实施方式的利用CFRP的用于减震器的悬挂弹簧中的单元主体的结构的概念图。

附图标记列表

100  第一板   200  第二板

300  活塞杆   400  缸

500  弹簧单元

具体实施方式

下面将参照附图详细地描述本发明的示例性实施方式。在整个公开内容中，在本发明的全部附图和实施方式中，相同的附图标记指代相同的部件。

图1是示出根据本发明的实施方式的利用CFRP的用于减震器的悬挂弹簧的结构的概念图。

从图1可以看到，用于减震器的悬挂弹簧构造成包括弹簧单元500，其中多个碗形单元主体501沿着活塞杆300的长度方向堆叠在第一板100和第二板200之间。

活塞杆300以往复的方式连接至填充有工作流体的缸400。第一板100安装在缸400的端部上并且第二板200安装在活塞杆300的端部上。

通过堆叠由多重堆叠的碳纤维合成树脂的预浸料坯制成的多个单元主体501来形成弹簧单元500。单元主体501具有开口502，所述活塞杆300穿过所述开口的中心并且所述开口朝向一侧逐渐加宽。

单元主体501沿着活塞杆300的长度方向堆叠以使得开口502彼此面向，并且与活塞杆300的往复运动协同工作。因此，单元主体501通过允许相对于沿着活塞杆300的长度方向施加在第一板100和第二板200之间的力的弹性变形而展示减震性能。

除上述实施方式之外，下列各种实施方式也可以应用到本发明。

图2和图3是示出根据本发明的各种实施方式的利用CFRP的用于减震器的悬挂弹簧的布置结构的概念图。

通过应用如图1、图2和图3所示的各种布置结构，构成弹簧单元500的单元主体能展示减震性能。

例如，单元主体501可以如图1所示安置在第一板100上以使得开口502指向第二板200，或者单元主体501的开口502可以如图2所示安置。

单元主体501可以如图1所示安置在第二板200上以使得开口502面向第一板100，或者单元主体501的开口502可以如图3所示设置在第二板200上以使得所述开口和所述第二板相互接触。

将更详细地描述构成弹簧单元500的单元主体501的结构。

单元主体501包括支承件510，该支承件形成有与活塞杆300的外周面对应的内周面。

弹性件520是碗形构件，该碗形构件形成从支承件510的一端边缘延伸的逐渐加宽的开口502，并且支承件510可以视情况被省除。

多个单元主体501沿着活塞杆300的竖直长度方向堆叠。为了展示适当的减震性能，优选的是，单元主体501以使得开口502相互面对的方式沿着活塞杆300的长度方向堆叠。

支承件510从弹性件520的一端边缘被连接并且设置在弹性件520外侧。

在该情况下，优选的是，支承件510的内径d大于活塞杆300的外径，使得单元主体501能平稳地安置，即使如图1和图2所示在第一板100上安装成相对于缸400倾斜的情况下也是如此。

优选的是，支承件510的内径d设计成落入在开口502的直径D的40%至60%的范围内。

通过堆叠多个碳纤维合成树脂的预浸料坯来形成单元主体501，使得支承件510和弹性件520具有2mm至3mm的厚度。

支承件510的内径d、开口502的直径D、支承件510和弹性件520的厚度范围都是能在允许平滑的弹性变形的同时保持耐久性的最优范围。

在该情况下，如果小于上述范围的下限，例如，如果支承件510的内径d小于开口502的直径D的40%，则弹性变形受妨碍并且减震性能是退化的。也就是说，该结构难以引起弹性变形。

如果大于上述范围的上限，例如，如果支承件510的内径d超过开口502的直径D的60%，那么就不会展示平滑的减震性能。也就是说，结构易于导致弹性变形，并且难以有效地消除车身冲击。

同时，很明显，本发明也能应用于还包括第一凸缘521和闩锁突起522的结构的实施方式。

也就是说，弹簧单元500可以应用于还包括从弹性件520的开口502的边缘延伸的第一凸缘521并且还包括从第一凸缘521的边缘延伸的环形闩锁突起522的结构的实施方式。

换言之，第一凸缘521和闩锁突起522可以被认为是用于防止诸如位置偏差的差异的技术装置，该差异是由在每个单元主体501相对于根据活塞杆300的往复运动在第一板100和第二板200（参见图1）之间的压缩力的弹性变形之后重复进行恢复的过程中的相互扭转翘曲应力造成的。

更具体地，弹簧单元500可以应用于其中插入孔501a安置在容纳孔501b中的结构。

插入孔501a构造成使得第一凸缘521a从弹性件520a的开口502a的边缘延伸。

与插入孔501a分离，容纳孔501b是这样的结构，其还包括从弹性件520b的开口502b的边缘延伸的第一凸缘521b、以及从第一凸缘521b的边缘延伸的环形闩锁突起522。

因此，插入孔501a的第一凸缘521a安置在容纳孔501b的第一凸缘521b上，并且如上构造的插入孔501a和容纳孔501b沿着活塞杆300的长度方向重复地布置。

在该情况下，优选的是，沿着活塞杆300的长度方向连接在一起的插入孔501a和容纳孔501b之间的距离h（见图1）为支承件510的内径d的10%至30%。

距离h的范围在相同的背景下可以被认为在与支承件510的内径d、开口502的直径D以及支承件510和弹性件520的厚度范围相同。

也就是说，如果距离h小于支承件510的内径d的10%，那么可能减小弹性排斥力以妨碍所期望的减震性能的呈现。另一方面，如果距离h大于支承件510的内径d的30%，那么抵抗弹性变形的阻力变得过大，从而使得难以引起弹性变形。结果，将妨碍所期望的减震性能的呈现。

如上所述，可以看到，本发明的基本技术精神是提供利用CFRP的用于减震器的悬挂弹簧，该悬挂弹簧能在通过利用CFRP而展示与钢螺旋弹簧相同的性能的同时实现重量减轻和耐久性改善。

根据如上构造的本发明，弹簧单元使得有可能提供与现有的钢螺旋弹簧相同的减震力并且实现比现有的钢螺旋弹簧更大的重量减轻，在所述弹簧单元中，由碳纤维合成树脂的预浸料坯制成的单元主体竖直地堆叠在第一板和第二板之间以形成开口。

因此，能减小车身的重量，并且因此，也能提高车辆的燃料效率。

虽然已经参照具体实施方式描述了本发明的实施方式，但是对于本领域技术人员来说显然，在没有脱离如下列权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变和修改。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年5月10日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2012-49769的优先权，该韩国申请的内容通过引用全部并入本文。

Claims (5)

1.一种利用碳纤维增强塑料的用于减震器的悬挂弹簧，所述悬挂弹簧包括：

活塞杆，所述活塞杆以往复的方式连接至填充有工作流体的缸；

第一板，所述第一板安装在所述缸的端部上；

第二板，所述第二板安装在所述活塞杆的端部上；以及

弹簧单元，所述弹簧单元通过堆叠多个单元主体而形成，所述单元主体由多重堆叠的碳纤维合成树脂形成的预浸料坯制成，所述单元主体具有开口，所述活塞杆穿过所述开口的中心并且所述开口朝向一侧逐渐加宽；

其中，各个单元主体以使得所述开口相互面对的方式沿着所述活塞杆的长度方向堆叠，

所述单元主体的所述堆叠的结构是以下结构中的一种：

在所述多个单元主体中布置在最底端处的所述单元主体的开口面向所述第一板，并且在所述多个单元主体中布置在最顶端处的所述单元主体的开口面向所述第二板，或者

在所述多个单元主体中布置在最底端处的所述单元主体的开口面向所述第二板，并且在所述多个单元主体中布置在最顶端处的所述单元主体的开口面向所述第二板，或者

在所述多个单元主体中布置在最底端处的所述单元主体的开口面向所述第一板，并且在所述多个单元主体中布置在最顶端处的所述单元主体的开口面向所述第一板，或者

在所述多个单元主体中布置在最底端处的所述单元主体的开口面向所述第二板，并且在所述多个单元主体中布置在最顶端处的所述单元主体的开口面向所述第一板。

2.一种利用碳纤维增强塑料的用于减震器的悬挂弹簧，所述悬挂弹簧包括：

弹簧单元，在所述弹簧单元中，多个单元主体沿着活塞杆的竖直长度方向堆叠，所述单元主体均包括：

支承件，所述支承件形成有与所述活塞杆的外周面对应的内周面；和

弹性件，所述弹性件从所述支承件的一端边缘延伸并且形成有逐渐加宽的开口；

其中，在所述单元主体中，所述支承件从所述弹性件的一端边缘被连接并且设置在该弹性件的外侧，

其中，所述支承件的内径大于所述活塞杆的外径，

其中，所述弹簧单元包括：

插入孔，所述插入孔还包括从所述开口的边缘延伸的第一凸缘；和

容纳孔，所述容纳孔与所述插入孔分开设置，并且还包括从所述弹性件的所述开口的边缘延伸的第一凸缘以及从该第一凸缘的边缘延伸的环形闩锁突起；

所述插入孔的第一凸缘安置在所述容纳孔的第一凸缘上，并且

所述插入孔和所述容纳孔沿着所述活塞杆的长度方向重复地布置，

其中，各个单元主体以使得所述开口相互面对的方式沿着所述活塞杆的长度方向堆叠。

3.根据权利要求2所述的悬挂弹簧，其中，所述支承件的内径是所述开口的直径的40％至60％。

4.根据权利要求2所述的悬挂弹簧，其中，所述支承件和所述弹性件具有2mm至3mm的厚度。

5.根据权利要求2所述的悬挂弹簧，其中，沿着所述活塞杆的长度方向连接在一起的所述插入孔和所述容纳孔之间的距离为所述支承件的内径的10％至30％。