CN105508483A

CN105508483A - 一种车用板簧

Info

Publication number: CN105508483A
Application number: CN201510698827.9A
Authority: CN
Inventors: 戈家荣; 陈立峰; 胡纪根; 张卉梓; 沈伟
Original assignee: Jinggong (shaoxing) Composite Material Technology Co Ltd
Current assignee: Jinggong (shaoxing) Composite Material Technology Co Ltd
Priority date: 2015-10-23
Filing date: 2015-10-23
Publication date: 2016-04-20

Abstract

本发明涉及一种车用板簧，属于交通设施技术领域。由簧体、加载盒与卷耳构成，加载盒安装于簧体中心处，卷耳位于簧体两端，所述的簧体为单片式层合板结构，其宽度在长度方向上相同，而其厚度在长度方向上则先增后减。将本发明应用于客车组装，具有减重率高、安全可靠、装拆方便、连接可靠和互换性好等优点。

Description

一种车用板簧

技术领域

本发明涉及一种车用板簧，属于交通设施技术领域。

背景技术

中国目前是世界第一大生产和消费国，2014年中国汽车产销量均突破2300万辆，连续6年蝉联世界第一。随着汽车工业的高速发展，能源消耗、尾气排放及环境污染等问题日趋严重。据研究表明，石油的30%用于汽车的消耗，按这个速度，石油再过40年就枯竭了，全球CO₂排放量的25%来自于汽车排放。而最新数据表示，我国在用机动车的60~70%属于高能耗、高污染物排放车辆，每年所消耗的燃油、机油的总量占我国成品油年产量的50%以上，给环境造成了很大的污染。因此，汽车节能减排对整个社会具有重要意义。当前汽车节能减排的方法主要有：提高发动机的综合性能、车身轻量化、制动能量回收、新型燃料的开发利用及汽车尾气净化技术。而车身轻量化是其中较为直接和发展潜力较大的方法。据研究表明，车身每减重10%，油耗就降低6~8%。

而现有的车用板簧中，虽然也有将复合材料应用于板簧制造，从而减轻车重的，但由于复合材料簧体制造质量不高、安装不方便、连接不可靠和设计分析困难，无法与传统的金属板簧实现互换。

基于此，做出本申请案。

发明内容

为了克服现有板簧所存在的上述缺陷，本发明提供一种装拆方便、连接可靠和互换性好的汽车用复合材料板簧，与传统的汽车用金属板簧相比，在满足使用条件的情况下，可以减重70%以上，疲劳性能也更优越，还具有噪音小、耐腐蚀和“安全断裂”的优点。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种车用板簧，由簧体、加载盒与卷耳构成，加载盒安装于簧体中心处，卷耳位于簧体两端，所述的簧体为单片式层合板结构，其宽度在长度方向上相同，而其厚度在长度方向上则先增后减。

进一步的，作为优选：

所述的簧体在加载盒所在位置的厚度最大，由加载盒所在位置向簧体两端逐渐递减。

所述的加载盒上设置有螺孔，该螺孔安装有定位销，加载盒通过定位销与螺孔固定于簧体中部。

所述的簧体与加载盒之间设置有用于保护簧体的垫片。

所述的簧体是由玻璃纤维与环氧树脂复合的单向预浸料制成的层状结构，其中环氧树脂的质量含量为28%-32%；玻璃纤维面密度400g/m²-600g/m²，单层厚度0.3mm-0.45mm。

所述的簧体是由辅层叠加铺叠形成的层状结构，铺层沿簧体中面对称铺设有多层，且铺层角度有0°、45°、-45°三种，每种角度所占比例分别约为60%、20%、20%。

所述的簧体上、下表面至少各有5层0°铺层。

所述的铺层包括完整铺层和非完整铺层，铺层在簧体中面处最短，由簧体中面向簧体上表面、下表面逐渐递增。更优选的，所述的铺层中，每3-4层非完整铺层对应设置有1层完整铺层，用于隔开非完整铺层。

所述的加载盒和卷耳材料为45钢或40Cr合金钢，垫片材料为尼龙66。

本发明的工作原理是：在复合材料簧体中部，采用螺栓预紧的方式将金属加载盒与簧体固定连接，加载盒上安装有定位销，并开有U型螺栓孔，加载盒与簧体中间放置保护用的非金属垫片；在复合材料簧体两端，各采用两个螺栓将金属卷耳与簧体固定连接。装车时，先将板簧放置到车桥的支架上，通过定位销定好位置，再用U型螺栓固定，板簧两端的卷耳分别与车架上的接头连接；汽车行驶时，车架上的载荷先传到卷耳上，然后通过板簧传到加载盒上，再传到车桥上，期间由于板簧的弹性变形而起到缓冲作用。

本发明的有益效果如下：

（1）复合材料板簧自身重量轻，相比金属板簧可以减重70%以上，为汽车轻量化和节能减排提供了新的技术途径；疲劳寿命大于30万次，远高于国标要求金属板簧的8万次；单片式层合板形式，没有多片式的摩擦和噪音；具有“安全断裂”的特点，安全性能高；制备方法成熟，材料成本较低，产品成型质量好，适合批量生产。

（2）本申请提供一种单片式的汽车用复合材料板簧结构，主要包括复合材料簧体、中部金属加载盒和两端金属卷耳，与传统的汽车用金属板簧相比，在满足使用条件的情况下，可以减重70%以上，疲劳性能也更优越（疲劳寿命大于30万次），噪音衰减效果明显，耐腐蚀性能出色，装拆方便，互换性好，还具有“安全断裂”的优点（所谓“安全断裂”就是严重超载时，复合材料板簧将沿长度方向分层开裂，此时它的刚度仅降低10%左右，但汽车还能安全行驶到修理厂），可直接用于代替传统的金属板簧，为汽车轻量化和节能减排提供了新的技术途径。

（3）本申请中，管体是有复合材料形成的层状结构，而该复合材料是由两种或两种以上不同物质组成，属于各向异性的材料，即在各个方向上具有不同的力学性能，本申请中，通过设计不同的铺层，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，满足各种不同的需求,比如0°铺层是纤维方向平行于板簧长度方向，拉伸和压缩强度较高，主要用于承受板簧因弯曲变形而产生的拉压的载荷，±45°铺层是纤维方向与板簧长度方向的夹角为±45°，剪切强度较高，主要用于承受板簧的侧向载荷。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明的加载盒所在位置的剖视图；

图4为本发明中簧体的结构示意图。

图中标号：1.簧体；11.上表面；12.中面；13.下表面；14.铺层；141.完整铺层；142.非完整铺层；2.加载盒；3.卷耳；4.定位销；5.垫片6.U型螺栓孔。

具体实施方式

实施例1

本实施例一种车用板簧，结合图1和图2所示，由簧体1、加载盒2与卷耳3构成，加载盒2安装于簧体1中心处，卷耳3位于簧体1两端，簧体1为单片式层合板结构，其宽度在长度方向上相同，而其厚度在长度方向上则先增后减。具体到本实施例中，簧体1叠加而成，铺层14沿簧体中面对称铺设有多层，根据位置的不同，铺层14角度有0°、45°、-45°三种，每种角度所占比例分别约为60%、20%、20%，且簧体上表面11、下表面13各有5层0°铺层，铺层14在簧体中面12处最短，由簧体中面12向簧体上表面11、下表面13逐渐递增；每3-4层非完整铺层142对应设置有1层完整铺层141，用于隔开非完整铺层142。

其设计和制备的过程和方法如下：

根据板簧的载荷情况，确定复合材料簧体厚度、铺层数目及角度，加载盒2、卷耳3厚度、螺栓的等级、数量和直径等参数；采用模压、缠绕或RTM工艺制备复合材料簧体1；机加制得金属加载盒2和卷耳3；在簧体1两端安装卷耳3，并用螺栓固定；在簧体1中部放置非金属垫片5，安装金属加载盒2，并用螺栓预紧固定；将定位销4拧入到加载盒2的U型螺栓孔6中。

以上内容是结合本发明的优选实施方式对所提供技术方案所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种车用板簧，其特征在于：由簧体、加载盒与卷耳构成，加载盒安装于簧体中心处，卷耳位于簧体两端，所述的簧体为单片式层合板结构，其宽度在长度方向上相同，而其厚度在加载盒所在位置最大，由加载盒所在位置向簧体两端逐渐递减。

2.如权利要求1所述的一种车用板簧，其特征在于：所述的加载盒上设置有螺孔，该螺孔安装有定位销，加载盒通过定位销与螺孔固定于簧体中部。

3.如权利要求1所述的一种车用板簧，其特征在于：所述的簧体与加载盒之间设置有用于保护簧体的垫片。

4.如权利要求1所述的一种车用板簧，其特征在于：所述的簧体是由玻璃纤维与环氧树脂复合的单向预浸料制成的层状结构，其中环氧树脂的质量含量为28%-32%；玻璃纤维面密度400g/m²-600g/m²，单层厚度0.3mm-0.45mm。

5.如权利要求1所述的一种车用板簧，其特征在于：所述的簧体上设置有辅层，铺层沿簧体中面对称铺设有多层，且铺层角度有0°、45°、-45°三种，每种角度所占比例分别约为60%、20%、20%。

6.如权利要求5所述的一种车用板簧，其特征在于：所述的簧体上、下表面至少各有5层0°铺层。

7.如权利要求5所述的一种车用板簧，其特征在于：所述的铺层包括完整铺层和非完整铺层，铺层在簧体中面处最短，由簧体中面向簧体上表面、下表面逐渐递增。

8.如权利要求7所述的一种车用板簧，其特征在于：所述的铺层中，每3-4层非完整铺层对应设置有1层完整铺层，用于隔开非完整铺层。

9.如权利要求1所述的一种车用板簧，其特征在于：所述的加载盒和卷耳材料为45钢或40Cr合金钢，垫片材料为尼龙66。