CN111396484A - 树脂基纤维复合材料板簧本体及其制造方法、板簧总成 - Google Patents

树脂基纤维复合材料板簧本体及其制造方法、板簧总成 Download PDF

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Abstract

本发明创造公开了一种树脂基纤维复合材料板簧本体，该板簧本体具有抛物线型结构，凹向抛物线为板簧本体的上面，凸向抛物线为板簧本体的下面，与上面和下面相邻的面为板簧本体的侧面，该板簧本体两端的上、下面分别包括金属板，该金属板镶嵌在所述板簧本体中。本发明创造提供的复合材料板簧可以有效提高板簧的使用寿命。

Description

树脂基纤维复合材料板簧本体及其制造方法、板簧总成
技术领域
本发明涉及汽车悬架的板弹簧总结构，更具体地，涉及一种汽车用复合材料板弹簧总成结构。。
背景技术
随着全球化石能源的日益消耗和人们对环境问题的日益重视，汽车工业中新材料新技术的革新速度也与日俱增。汽车轻量化不仅可以极大的降低人们对化石能源的消耗，还可以提高汽车的载货量，增加汽车的使用效率。树脂基纤维复合材料除了具有重量轻、比强度高的特点外，还具有较好的减震和疲劳寿命，因此，树脂基纤维复合材料在汽车领域得到了广泛的应用。
树脂基纤维复合材料作为汽车用板弹簧材料，近年受到众多汽车厂商的广泛研究，也在部分车型上得到了商业化应用。
树脂基纤维复合材料板弹簧总成作为一项新的汽车零部件产品，由于复合材料的特性，板弹簧材料与车桥、卷耳等组成部件的安装存在诸多问题。例如，在卷耳安装过程中，需要通过穿孔螺栓将金属卷耳与复合材料板弹簧连接固定，但穿孔会破坏复合材料内部的纤维结构，在使用过程中容易在孔附近产生应力集中，从而使板弹簧沿着应力集中部位产生撕裂，最终使复合材料板弹簧时效，破坏板弹簧总成结构。
发明内容
基于上述复合材料作为汽车板弹簧材料出现的问题之一，本发明提出了一种树脂基纤维复合材料板弹簧总成结构，在满足汽车板弹簧轻量化需求的同时，有效提高树脂基纤维复合材料板弹簧的使用寿命。
第一方面，提供了一种树脂基纤维复合材料板簧本体，所述板簧本体具有抛物线型结构，凹向抛物线为板簧本体的上面，凸向抛物线为板簧本体的下面，与所述上面和所述下面相邻为板簧本体的侧面，其特征在于，所述板簧本体两端的上、下面分别包括金属板，所述金属板镶嵌在所述板簧本体中。
在第一方面的一种可能实现方式中，所述板簧本体中心区域的上面和/或下面包括金属板，所述金属板镶嵌在所述板簧本体中。
在第一方面的一种可能实现方式中，所述板簧本体两端的上、下面的金属板之间分别包括多片金属板，所述金属板镶嵌在树脂基纤维复合材料中，所述板簧本体中心区域的上面和/或下面之间的金属板包括多片上金属板，所述金属板镶嵌在所述板簧本体中。
在第一方面的一种可能实现方式中，所述板簧本体中心区域的侧面分别包括金属板，所述金属板镶嵌在所述板簧本体中，所述金属板包括至少一个长方体凸起。
在第一方面的一种可能实现方式中，所述板簧本体两端的上、下面分别包含的金属板、所述板簧本体中心区域的上面和/或下面包含的金属板或所述板簧本体中心区域的侧面分别包含的金属板沿板簧本体长度方向的长度为20mm-200mm，沿板簧本体厚度方向的厚度为0.1mm-80mm。
在第一方面的一种可能实现方式中，所述板簧本体两端的上、下面分别包含的金属板、所述板簧本体中心区域的上面和/或下面包含的金属板或所述板簧本体中心区域的侧面分别包含的金属板面向树脂基纤维复合材料的一面为凹凸接触面。
在第一方面的一种可能实现方式中，所述金属板的凹凸接触面包括金属板表面为圆锥形凸起或多边体锥形凸起。
在第一方面的一种可能实现方式中，所述板簧本体两端的金属板设有至少一个螺栓孔，所述螺栓孔的深度小于等于所述金属板的厚度，所述板簧本体中心区域下面的金属板设有定位孔，所述定位孔的深度小于等于所述金属板的厚度。
在第一方面的一种可能实现方式中，所述板簧本体两端的金属板设有至少一个穿孔螺栓孔，所述穿孔螺栓孔沿板簧本体两端的厚度方向在金属板和树脂基纤维复合材料产生通孔，所述板簧本体中心区域设有穿孔定位孔，所述穿孔定位孔沿板簧本体中心区域的厚度方向在金属板和树脂基纤维复合材料上产生通孔。
第二方面，提供了一种树脂基纤维复合材料板簧总成，包括第一方面中任一项所述的板簧本体、金属卷耳、紧固螺栓，所述金属卷耳包括车架铰接筒和板簧夹持板，所述板簧夹持板与车架铰接筒构成U型结构，所述金属卷耳的板簧夹持板与板簧本体通过紧固螺栓固定连接。
第三方面，提供了一种树脂基纤维复合材料板簧总成，包括权利要求第一方面中任一项所述的板簧本体、金属卷耳、紧固螺栓，U型金属盖板，所述金属卷耳包括车架铰接筒和板簧夹持板，所述板簧夹持板与车架铰接筒构成U型结构，所述金属卷耳的板簧夹持板与板簧本体通过紧固螺栓固定连接，所述U型金属盖板包括U型至少一个U型凹槽，所述U型凹槽与所述中心区域侧面的金属板长方体凸起相匹配。
第四方面，本发明创造的板簧本体的制造方法。具体步骤如下：
1、将成形的玻璃纤维进行干燥；
在该步骤中，将原材料玻璃纤维防止在150℃的干燥箱中进行干燥处理，以去除玻璃纤维中的水分。在本发明创造中，以玻璃纤维作为树脂基纤维材料的增强材料，但本发明创造不限于此，还可以采用碳纤维等其他增强纤维，而干燥方式也可以根据具体材料特性选取风干或者其他方式，当然也可以根据材料情况省略该干燥步骤。
2、将玻璃纤维按照预设路径排布，进行玻璃纤维的预成型；
在该步骤中，将玻璃纤维按照设计板簧的形状进行排布，从而成形玻璃纤维板簧预制件。
3、将步骤2中的玻璃纤维预制件放置在与之形状相匹配的模具中，该模具两端及中部设置有放置金属板的凹槽，该凹槽与金属板形状相匹配，凹槽深度小于等于金属板的厚度；
该步骤中，模压机通过模具对预制件施压。对于板簧本体两端及中部上下包括金属板的板簧本体，在该步骤中，模具两端及中部设置有放置金属板的凹槽，在一些方案中，模具中间的侧面也可以设置凹槽，该凹槽深度小于等于金属板厚度。
4、向步骤3中的模具中高压注入树脂，同时对预制件进行施压；
5、脱模，完成板簧本体成品。
第五方面，本发明创造提供了一种制造复合材料板簧本体的方法，具体包括：
1、将成形的玻璃纤维进行干燥；
在该步骤中，将原材料玻璃纤维防止在150℃的干燥箱中进行干燥处理，以去除玻璃纤维中的水分。在本发明创造中，以玻璃纤维作为树脂基纤维材料的增强材料，但本发明创造不限于此，还可以采用碳纤维等其他增强纤维，而干燥方式也可以根据具体材料特性选取风干或者其他方式，当然也可以根据材料情况省略该干燥步骤。
2、将玻璃纤维按照预设路径排布，进行玻璃纤维的预成型；
在该步骤中，将玻璃纤维按照设计板簧的形状进行分层排布，根据排布的厚度，当需要增加金属板时，完成上一层纤维排布之后，将中间层金属板放置在玻璃纤维上，然后进行下一层纤维排布，直到需要再次放置金属板时，重复该过程，根据设计需要确定放置金属板的片数，然后完成预制件，该预制件两端和中间区域可以包括多片金属板。
3、将步骤2中的玻璃纤维预制件放置在与之形状相匹配的模具中，该模具两端及中部设置有放置金属板的凹槽，该凹槽与金属板形状相匹配，凹槽深度小于等于金属板的厚度；
该步骤中，模压机通过模具对预制件施压。对于板簧本体两端及中部上下包括金属板的板簧本体，在该步骤中，模具两端及上下设置有放置金属板的凹槽，该凹槽深度小于等于金属板厚度。在该步骤中加入的金属板是板簧本体表面的金属板，该金属板厚度可以与步骤2中的相同，也可以与步骤2中的金属板厚度不同。
4、向步骤3中的模具中高压注入树脂，同时对预制件进行施压；
5、脱模，完成板簧本体成品。
附图说明
图1是一种常用的树脂基纤维复合材料板簧总成的示意图；
图2是另一种树脂基纤维复合材料板簧总成的示意图；
图3是本申请实施例提供一种树脂基纤维复合材料板簧总成正视示意图；
图4是本申请实施例提供一种树脂基纤维复合材料板簧总成三维示意图；
图5是本申请实施例板簧一端的金属板与树脂基体中纤维排布示意图；
图6是本申请另一实施例提供的一种树脂基纤维复合材料板簧总成正视示意图；
图7是本申请另一实施例提供的一种树脂基线为复合材料板簧总成正视示意图；
图8是本申请实施例中板簧本体与穿孔螺栓相互作用力的示意图；
图9是本申请实施例中板簧本体与穿孔螺栓相互作用力的示意图；
图10a是本申请再一实施例中板簧本体中部区域结构的示意图；
图10b是本申请再一实施例中与板簧中部区域结构相匹配的金属板的俯视示意图；
图11a是本申请再一实施例中金属板结构正视示意图；
图11b是本申请再一实施例中金属板结构俯视示意图；
图12是本申请实施例中金属卷耳三维示意图；
图13是本申请再一实施例树脂基纤维复合材料板簧总成示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明创造具体实施例做进一步说明。
图1示出了常用的一种树脂基纤维复合材料板弹簧总成。该总成包括复合材料板弹簧和卷耳，卷耳通过穿孔螺栓与分别板弹簧两端固定连接，板簧中部设有穿孔，该穿孔用于板簧通过中心螺栓与车桥进行定位相配合。在使用过程中，板弹簧两端的卷耳与车厢连接，板弹簧中部通过中心螺栓与车桥定位配合后，通过U型螺栓将板弹簧固定在车桥上，由此构成了汽车车厢与车桥(车轴)的悬挂总成。板簧中部的通孔可以沿垂直方向贯穿板簧，该中心螺栓与车桥上的定位凸起后者定位凹槽相互配合，从而实现板簧与车桥的定位安装。
在一些实施例中，如图2中所示，与车桥固定的板簧本体中部下面包括凸起，凸起下部可以组装与该凸起相匹配的金属板，金属板所形成的凹槽可以将板簧本体的凸起紧密固定，在该金属板底部还包括金属定位销，该定位销可以与车桥中的定位孔相匹配。该金属板车桥上的金属部件与复合材料隔开，并且通过板簧本体上的凸起来传递车辆行驶过程中产生的前后纵向力，从而减缓车桥对板弹簧的磨损，并且避免了在板簧本体中打孔而造成对板簧本体的破坏。在该实施例中，金属板上设置凸起定位销，在车桥上设置定位孔，该定位孔与板换金属凸起定位销相互配合，从而实现板换与车桥的定位安装。
图3示出了本发明创造的树脂基纤维复合材料板簧总成。该复合材料板簧总成包括：复合材料板簧本体、两个金属卷耳。该板簧本体具有抛物线型结构，凹向抛物线为板簧本体的上面，凸向抛物线为板簧本体的下面，与所述上面和所述下面相邻的面为板簧本体的侧面，该板簧本体两端的上、下面分别包括金属板1a、1b，该金属板镶嵌在所述板簧本体中，在两端端部的金属板设置有至少一个螺栓孔，该螺栓孔的深度小于等于金属各自金属板材的厚度，该螺栓孔可以通过螺栓杆与金属卷耳固定连接。该板簧本体中心区域的上面和/或下面包括金属板2a、2b，所述金属板镶嵌在所述板簧本体中，板簧中部的下金属板包括至少一个定位孔，该定位孔与车桥上突出的定位销相匹配。具体地，在本发明实施中，定位孔可以为直径5mm-30mm，板簧本体两端金属板上的螺栓孔可以为4-20mm，板簧本体两端的金属板宽度可以小于等于树脂基纤维板簧的宽度，长度可以为20mm-200mm，厚度可以为0.1mm-5mm。
本发明创造所指的金属板镶嵌在板簧本体中，是指金属板在树脂基纤维复合材料板簧成形过程中，金属板通过特别设计的模具与树脂基纤维材料通过模压机一体成型，从而使金属板镶嵌在树脂基材料内部，形成牢固结合。
可选地，在一些实施例中，板簧中部的下金属板可以采用定位销方式，如图3中3所示，而在于车桥相匹配部位设置定位孔，从而实现车桥与板簧本体的定位。
可选地，在一些实施例中，板簧本体两端和/或中部的金属板上表面可以高于树脂基纤维复合材料表面。如图3中板簧左端金属卷耳部位放大图所示，板簧左端上面的金属板表面高于树脂基纤维基体的上表面。应理解，此处金属板上表面与树脂基纤维基体上表面的差可以根据实际成形模具来确定，对此本领域技术人员可以在不付出显著创造性劳动的前提下获取具有综合优异性能的高度差。
对于树脂基纤维复合材料板簧本体，在成形过程中，纤维沿着板簧长度方向成拉伸一维排布，纤维沿板簧长度方向准直度越高，板簧在经过树脂与纤维材料复合后综合力学性能越好。因此，在板簧成形过程中，技术人员总希望通过各种方式将纤维在板簧长度方向保持拉直状态。附图4示出了本发明创造板簧本体一端的树脂基纤维复合材料基体中纤维排布示意图。在图中示意性示出了树脂基中拉直排布的多根纤维丝，其中纤维丝1、2、3为接近树脂基上表面的纤维丝，在板簧与金属板接触部位，当金属板镶嵌在树脂基体中的深度越深，也就是金属板上表面与树脂基纤维板上表面的高度差越小，纤维在金属板与基体结合处折弯也就越严重，因此端部金属板附近的纤维因为处于折弯状态而使其力学性能降低。因此在一些实施例中，可以将该高度差增大，从而使金属板附近纤维丝近乎保持拉直状态，在保证树脂基纤维材料的力学性能前提下，提高金属与树脂基纤维本体的粘结作用。
图4示出了本实施例的一种板簧总成三维示意图。
在与汽车装配过程中，可以按照如下步骤进行：
将板簧本体任一端插入金属卷耳的U型金属板之间，通过紧固螺栓将金属卷耳与板簧本体的上下金属板固定连接；
将车桥、带卷耳的板簧本体、U型螺栓上金属夹板由下至上以此叠放，金属板簧中部下金属板定位孔与车桥上定位螺栓相配合，安装U型螺栓，通过U型螺栓将板簧和车桥进行夹紧和固定；
将板簧总成卷耳装配在车架板簧连接点或铰接点，完成复合材料板簧总成的安装。
可选地，在一些实施例中，板簧本体中部可以仅包括下金属板，该下金属板在复合材料板簧成形过程中镶嵌在板簧本体中。当板簧本体中部仅包括下金属板时，该复合材料板簧总成结构还包括橡胶垫，该橡胶垫放置于U型螺栓上金属板与板簧本体之间，防止U型螺栓上金属板与复合材料板材直接接触，对复合材料板簧产生磨损而发生破坏。
在装配过程中，U型螺栓上金属板、橡胶垫、板簧本体由上至下依次叠放并与车桥定位销相匹配后，通过两个U型螺栓夹紧固定在车桥上，将卷耳安装在车架对应的板簧铰接点上。
本发明创造提出的板簧总成结构不需要在板簧本体中产生穿孔结构，可以有效避免金属螺栓对树脂基纤维复合材料的破坏，提高板簧的使用寿命。
可选地，在另一种实施例中，如附图6所示，板簧本体两端的金属板设有至少一个穿孔螺栓孔，穿孔螺栓孔沿板簧本体两端的厚度方向在金属板和树脂基纤维复合材料产生通孔，板簧本体中心区域设有穿孔定位孔，所该穿孔定位孔沿板簧本体中心区域的厚度方向在金属板和树脂基纤维复合材料上产生通孔。板簧本体两端分别与金属卷耳采用至少一个穿孔螺栓固定连接，板簧本体中间部位采用中心螺栓穿孔与车桥进行定位和连接。
本发明创造的复合材料板簧本体包括镶嵌在板簧树脂基纤维复合材料内的金属板，穿孔螺栓通过金属板穿过复合材料，在板簧安装后，车架传递的侧向力和纵向力可以很好的分散在金属板材上，从而减小穿孔螺栓对复合材料的纵向力和侧向力，提高复合材料板簧的使用寿命。
可选地，在一些实施例中，板簧本体两端的上、下面的金属板之间还可以分别包括多片金属板，该金属板镶嵌在树脂基纤维复合材料中，板簧本体中心区域的上面和/或下面之间的金属板还可以包括多片金属板，该金属板镶嵌在板簧本体中。如图7所示。当板簧本体两端采用穿孔螺栓与卷耳进行固定时，车架在运动过程中产生的纵向力和/或侧向力可以更好的分散在多片金属板上，从而减少穿孔螺栓对树脂基纤维复合材料的破坏。板簧中部通过穿孔中心螺栓与车桥进行定位固定时，车架在运动过程中产生的纵向力和/或侧向力可以更好的分散在板簧中部的多片金属板上，从而减少穿孔螺栓对树脂基纤维复合材料的破坏。
应理解，板簧本体两端可以包括多片金属板与板簧中间区域包括多片金属板可以相互独立执行，例如，在实际使用过程中，板簧两端可以包括多片金属板，而中心区域可以仅包括下金属板，也可以包括上金属板。还用理解，板簧本体两端和中部的上下金属板之间的金属板厚度可以与上下金属板厚度不同，在优选的实施例中，板簧本体上下金属板之间多片金属板的厚度小于上下金属板的厚度。
图8、图9示出了车架在运动过程总板簧本体所承受的力的示意图。在车辆运动过程中，由于车辆启动、转向或者刹车，车架由于惯性作用，通过卷耳和穿孔螺栓对板簧本体产生纵向力和/或侧向力，本发明创造的板簧总成结构，可以很好的将车辆行驶过程中产生的侧向力或纵向力分散在金属板材上，从而减小穿孔螺栓对树脂基纤维复合材料的作用力，提高树脂基纤维复合材料板簧的使用寿命。
可选地，在一些实施例中，板簧本体中心区域的侧面分别包括金属板，金属板镶嵌在板簧本体中，金属板包括至少一个长方体凸起。图10a示出了板簧本体中部区域俯视图。如图10a所示，板簧本体中间部位两侧包括金属板4a、4b，该金属板在复合材料板簧成形过程中镶嵌在板簧本体中，该侧向金属板分别包括两个长方体凸起，该凸起用于与U型金属盖侧面的U型槽相互配合，从而使U型金属盖板沿着板簧长度方向与板簧本体锁死而不发生相对运动。图10b示出了U型金属盖板的俯视图，该金属盖板包括U型槽，该U型槽可以与本实施例中板簧本体侧面金属板的凸起相匹配，该U型盖板底部还包括定位孔，该定位孔可以与车桥中的定位销相匹配，从而使U型金属盖板与车桥定位装配。应理解，U型金属盖板的底部还可以包括金属定位凸起，而车桥上位定位孔，从而实现板簧与车桥的定位装配。还应理解，板簧本体中心区域侧面的金属板凸起可以包括多种形式，例如，该凸起可以为半圆柱形，而与此对用，金属盖板上的凹槽为半圆形，从而与金属板上的半圆柱凸起相配合。
可选地，在一些实施例中，板簧本体中心区域侧面的金属板可以不包括长方体凸起，而使侧面金属板与树脂基纤维材料未接触的表面高于树脂基纤维材料表面，因此便可以使金属板本身作为定位凸起，从而与金属盖板配合进行定位固定，此时，板簧本体中间区域侧面金属板沿板簧长度方向的两个凸起侧面与金属盖板两端前后挡板相匹配，从而实现金属盖板与板簧本体的锁死而不发生相对运动。应理解，本实施例中侧面金属板与金属盖板相匹配可以包括多种方式，当金属板本身作为定位凸起，同时还可以包括长方体定位凸起，此时，与之相配的金属盖板不仅包括与长方体凸起相匹配的凹槽，还包括与金属板相匹配的前后挡板，前后挡板与金属板沿板簧长度方向的两侧面相接触。
应理解，当板簧侧面包括金属板时，该金属板与金属盖板相匹配定位的凸起可以是金属板本身，此时金属板未与树脂基纤维材料接触的表面相对于树脂基纤维材料表面具有显著高度差，该高度差可以作为定位凸起，即金属板未与树脂基纤维材料接触的表面高于树脂基纤维材料表面。
可选地，在一些实施例中，所述板簧本体两端的上、下面分别包含的金属板、所述板簧本体中心区域的上面和/或下面包含的金属板或所述板簧本体中心区域的侧面分别包含的金属板面向树脂基纤维复合材料的一面为凹凸表面。具体地，板簧本体两端的上下金属板与复合材料接触的面为凸起结构，该凸起结构可以为圆锥体，如图11a、11b所示，图11a示出了金属板的正视图的示意图，图11b示出了金属板的俯视图的示意图。当金属板与复合材料板簧接触面为圆锥体凸起结构时，在板簧本体成形过程中，可以增加金属板与树脂基纤维复合材料的接触面积，从而增加金属板与树脂基复合材料的粘附效果。另一方面，当金属板表面的凸起结构可以进一步增强树脂基纤维复合材料中纤维材料与金属板的相互作用，从而增强金属板与树脂基纤维复合材料的相互作用力，从而使金属板可以承受更大的纵向力和侧向力。应理解，该凸起结构可以包括多种类型，例如，三角锥体、四角锥体等。
可选地，在一些实施例中，还可以对金属板进行化学处理，从而使金属板与树脂可以更牢固的结合。例如，在树脂基纤维复合材料板簧成形过程中，将金属板浸泡在硅烷偶联剂中，从而使金属表面附着硅烷偶联剂，然后将金属板与树脂和纤维进行模压成形。硅烷偶联剂可以增加金属表面与树脂的结合力，从而使金属板与树脂基纤维复合材料结合更加牢固。应理解，本领域技术人员还可以通过其他方式对金属表面进行化学处理，从而使金属与树脂结合更加牢固，例如对金属板进行阳极极化处理，从而改变金属表面与树脂基结合的强度。
可选地，在一些实施例中，还可以同时结合物理和化学两种方式对金属板进行处理。例如，可以通过喷丸，使金属表面产生凹凸表面，增大金属表面与树脂的结合面积，同时将金属在与树脂纤维模压之前浸泡在硅烷偶联剂中。
下面具体描述本发明创造的几种实施例。
实施例1：
图3和图4示出了一种树脂基纤维复合材料板簧总成，该复合材料板簧总成包括：复合材料板簧本体、金属卷耳、紧固螺栓。复合材料板簧本体两端分别包括上下金属板1a、1b，金属板镶嵌在树脂基纤维复合材料内部，金属板上设置有两个螺栓孔，该螺栓孔的深度略小于金属板的厚度，复合材料板簧本体中间部位上、下包括金属板，金属板镶嵌在树脂基纤维复合材料内部，该中间部位下面的金属板包括定位孔，该定位孔的深度略小于金属板的厚度，该定位孔用于与车桥上的定位螺栓相配合进行装配。
在该实施例中，板簧本体两端的金属板和板簧本体中间区域的金属板面向复合材料的表面可以为圆锥形凸起，如图11a、11b所示的金属板。该金属板与板簧树脂基纤维复合材料接触的面包括倒刺状的圆锥体，该圆锥体高度可以为0.5mm-5mm，锥度为0.3-10。
板簧本体两端的金属板分别设置两个螺栓孔，该螺栓孔与金属卷耳的U型金属板中的螺栓孔相匹配，通过紧固螺栓将金属卷耳和板簧本体紧固连接。在本发明创造中，仅仅以板簧本体两端各两个螺栓孔固定作为一种具体实施方式，但发明并不局限于此，本领域技术人员还可以采用多种不同数量的螺栓孔进行固定，对此，本发明不做限制。在本实施例中，可以采用φ12螺栓对金属卷耳和板簧本体进行固定，但对此本发明也不做限制。
在实施例中，板簧本体两端金属板厚度可以为0.1mm-20mm，沿板簧方向长度可以为20mm-200mm；中间部位上下金属板厚度可以为：0.1mm-15mm。
图12示出了一种金属卷耳结构，该金属卷耳U型金属板内侧的两个端面成圆弧过渡。金属卷耳U型简述板在与板簧本体两端的金属板接触装配过程中，如果金属卷耳端面为直角，则金属板在装配过程中会产生较大的阻力，而卷耳部分设置成圆弧过渡，可以有效降低卷耳与板簧本体的转配难度，提高转配效率。
板簧总成与车架转配时，采用以下步骤进行总成装配：
将板簧本体任一端插入金属卷耳的U型金属板之间，通过紧固螺栓将金属卷耳与板簧本体固定连接；
将车桥、带金属卷耳的板簧本体、U型螺栓上金属夹板由下至上以此叠放，金属板簧中部下金属板定位孔与车桥上定位螺栓相配合，安装U螺栓，通过U型螺栓将板簧和车桥进行夹紧和固定，这里U型螺栓上金属夹板是U型螺栓与板簧本体进行固定时放置在板簧本体上面的金属板。
将板簧总成卷耳装配在车架板簧连接点或交接点，完成复合材料板簧总成的安装。
在该实施例中，板簧本体中部可以仅仅包括下金属板，在装配过程中，U型螺栓上金属夹板与板簧本体之间可以包括橡胶垫，从而减小上金属夹板与板簧本体复合材料的摩擦，提高板簧的使用寿命。
实施例2
图8示出了一种复合材料板簧总成结构，该复合材料板簧包括：复合材料板簧本体、金属卷耳、穿孔紧固螺栓。复合材料板簧本体两端分别包括三层金属板，金属板镶嵌在树脂基纤维复合材料内部，金属板上设置有成等边三角顶点的穿孔螺栓孔，复合材料板簧本体中间部位包括三层金属板，金属板镶嵌在树脂基纤维复合材料内部，该中间部位金属板包括穿孔螺栓孔，该穿孔楼栓孔与车桥中心螺栓相配合进行定位装配。
在该实施例中，板簧本体中的金属板结构可以与实施例1中相同，也可以在实施例1的基础上进行改动，例如，在板簧两端的上、下金属板可以采用倒刺型圆锥金属板，而上下金属板之间的金属板可以采用光面金属板，也可以全部采用倒刺型圆锥表面的金属板，对此本领域技术人员可以得出多种组合方案，本发明创造不在赘述。
在该实施例中，板簧本体两端与卷耳连接的穿孔紧固螺栓也可以采用与实施例1相同的双穿孔排布方式，对此本实例不再赘述。
在该实施例中，板簧本体中金属板的尺寸可以与实施例1中相同，对此本实施例不再赘述。
在该实施例中，板簧本体两端及中部穿孔螺栓孔可以与φ12mm螺栓相配合进行紧固连接。
应理解，在该实施例中的技术方案，还可以采用更多或更少的金属板嵌入结构的板簧本体，对此本发明不再赘述。
还用理解，在该实施例中的技术方案，板簧本体还可以仅仅采用上下两层金属板的嵌入结构，对此本发明也不再赘述。
还应理解，板簧本体两端上下金属板与该上下金属板之间的金属板厚度可以不相同，板簧本体中间区域的上下金属板与上下金属板之间的金属板厚度也可以不相同。
还应理解，在该实施例中的技术方案，卷耳的U型金属板与板簧本体接触的端面可以为圆弧过渡。
板簧总成与车架转配时，采用以下步骤进行总成装配：
将板簧本体两端分别插入金属卷耳的U型金属板之间，通过穿孔螺栓将金属卷耳与板簧本体固定连接；
将车桥、带金属卷耳的板簧本体、U型螺栓上金属夹板由下至上以此叠放，金属板簧中部通过穿孔中心螺栓与车桥相互配合装配，安装U螺栓，通过U型螺栓将板簧和车桥进行夹紧和固定；
将板簧总成卷耳装配在车架板簧连接点或交接点，完成复合材料板簧总成的安装。
实施例3
图13示出了一种复合材料板簧总成，该板簧总成包括：复合材料板簧本体、金属卷耳、穿孔紧固螺栓、橡胶垫，U型金属盖板。U型金属盖板两侧包括U型槽，底部包括定位孔，复合材料板簧本体两端分别包括上下金属板，金属板镶嵌在树脂基纤维复合材料内部，金属板上设置有成等边三角顶点的穿孔螺栓孔，复合材料板簧本体中间部位两侧包括金属板，金属板镶嵌在树脂基纤维复合材料内部，该金属板包括长方体凸起，该凸起部位与U型金属盖板U型槽相匹配，U型金属盖板底部的定位孔与车桥的定位销相匹配。
在该实施例中，板簧本体中的金属板表面可以与实施例1中相同，也可以在实施例1的基础上进行改动，例如，在板簧两端的上下金属板可以采用倒刺型圆锥金属板，而上下金属板之间的金属板可以采用光面金属板，对此本领域技术人员可以得出多种组合方案，对此本发明不在赘述。
在该实施例中，板簧本体两端与卷耳连接的穿孔紧固螺栓也可以采用正三角顶点排布方式，对此本实例不再赘述。
在该实施例中，板簧本体两端金属板尺寸可以与实施例1中相同。
应理解，在该实施例中的技术方案，板簧两端金属板与卷耳可以采用实施例1中的非穿孔紧固螺栓固定结构，也可以采用实施例2中的穿孔紧固结构。
还用理解，在该实施例中的技术方案，板簧本体中部U型盖板底部定位孔可以通过U型金属盖板底部贯穿整个板簧本体，在该方案中可以通过穿孔中心螺栓将板簧本体和车桥配合固定。
还应理解，在该实施例中的技术方案，卷耳的U型金属板与板簧本体接触的端面可以为圆弧过渡。
板簧总成与车架装配时，采用以下步骤进行总成装配：
将板簧本体两端分别插入金属卷耳的U型金属板之间，通过穿孔螺栓将金属卷耳与板簧本体固定连接；
将车桥、U型金属盖板，板簧本体、橡胶垫、U型螺栓上金属夹板由下至上以此叠放，金属板簧中部两侧的金属板凸起与U型金属盖板的U型槽相匹配，U型金属盖板底部定位孔与车桥点位销相互配合装配，安装U螺栓，通过U型螺栓将板簧和车桥进行夹紧和固定；
将板簧总成卷耳装配在车架板簧连接点或铰接点，完成复合材料板簧总成的安装。
下面介绍本发明创造的板簧本体制造方法。本发明创造的板簧本体采用高压树脂传递模塑成型(HP-RTM)方法进行板簧本体的制造。
具体步骤如下：
1、将成形的玻璃纤维进行干燥；
在该步骤中，将原材料玻璃纤维防止在150℃的干燥箱中进行干燥处理，以去除玻璃纤维中的水分。在本发明创造中，以玻璃纤维作为树脂基纤维材料的增强材料，但本发明创造不限于此，还可以采用碳纤维等其他增强纤维，而干燥方式也可以根据具体材料特性选取风干或者其他方式，当然也可以根据材料情况省略该干燥步骤。
2、将玻璃纤维按照预设路径排布，进行玻璃纤维的预成型；
在该步骤中，将玻璃纤维按照设计板簧的形状进行排布，从而成形玻璃纤维板簧预制件。
3、将步骤2中的玻璃纤维预制件放置在与之形状相匹配的模具中，该模具两端及中部设置有放置金属板的凹槽，该凹槽与金属板形状相匹配，凹槽深度小于等于金属板的厚度；
该步骤中，模压机通过模具对预制件施压。对于板簧本体两端及中部上下包括金属板的板簧本体，在该步骤中，模具两端及中部设置有放置金属板的凹槽，在一些方案中，模具中间的侧面也可以设置凹槽，该凹槽深度小于等于金属板厚度。
4、向步骤3中的模具中高压注入树脂，同时对预制件进行施压；
5、脱模，完成板簧本体成品。
对于板簧两端和中间部分包括多层金属板的把板簧本体，本发明创造还提供了一种制造复合材料板簧本体的方法，具体包括：
1、将成形的玻璃纤维进行干燥；
在该步骤中，将原材料玻璃纤维防止在150℃的干燥箱中进行干燥处理，以去除玻璃纤维中的水分。在本发明创造中，以玻璃纤维作为树脂基纤维材料的增强材料，但本发明创造不限于此，还可以采用碳纤维等其他增强纤维，而干燥方式也可以根据具体材料特性选取风干或者其他方式，当然也可以根据材料情况省略该干燥步骤。
2、将玻璃纤维按照预设路径排布，进行玻璃纤维的预成型；
在该步骤中，将玻璃纤维按照设计板簧的形状进行分层排布，根据排布的厚度，当需要增加金属板时，完成上一层纤维排布之后，将中间层金属板放置在玻璃纤维上，然后进行下一层纤维排布，直到需要再次放置金属板时，重复该过程，根据设计需要确定放置金属板的片数，然后完成预制件，该预制件两端和中间区域可以包括多片金属板。
3、将步骤2中的玻璃纤维预制件放置在与之形状相匹配的模具中，该模具两端及中部设置有放置金属板的凹槽，该凹槽与金属板形状相匹配，凹槽深度小于等于金属板的厚度；
该步骤中，模压机通过模具对预制件施压。对于板簧本体两端及中部上下包括金属板的板簧本体，在该步骤中，模具两端及上下设置有放置金属板的凹槽，该凹槽深度小于等于金属板厚度。在该步骤中加入的金属板是板簧本体表面的金属板，该金属板厚度可以与步骤2中的相同，也可以与步骤2中的金属板厚度不同。
4、向步骤3中的模具中高压注入树脂，同时对预制件进行施压；
5、脱模，完成板簧本体成品。
本发明创造提出了一种板簧本体制造方法，对于树脂基纤维复合材料板簧成形还有多种不同的方法，本领域技术人员可以结合本发明创造的启示，获取多种不同的板簧本体制造方法，对此本发明创造不做限定。
本发明说明书中描述板簧本体、复合材料板簧、复合材料板簧本体均指树脂基纤维复合材料板簧本体。
正如前面所指出的，但本发明各种具体实施例不局限于上述描述，例如，在本发明实施例具体教导下，本领域技术人员还可以开发出板簧本体中间部位包括上下和两侧四片金属板，基于此，可以结合板簧本体两端金属片数量及穿孔或非穿孔固定连接获得更多的具体实施例。由此，虽然本发明已经参考优选实施例具体示出和描述，应当理解，在本领域的技术人员可在形式和细节上的变化得出更多的技术方案，或任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种树脂基纤维复合材料板簧本体，所述板簧本体具有抛物线型结构，凹向抛物线为板簧本体的上面，凸向抛物线为板簧本体的下面，与所述上面和所述下面相邻的面为板簧本体的侧面，其特征在于，所述板簧本体两端的上、下面分别包括金属板，所述金属板镶嵌在所述板簧本体中。
2.如权利要求1所述的板簧本体，其特征在于，所述板簧本体中心区域的上面和/或下面包括金属板，所述金属板镶嵌在所述板簧本体中，所述下面的金属板包括至少一个定位孔。
3.如权利要求2所述的板簧本体，其特征在于，所述板簧本体两端的上、下面的金属板之间分别包括多片金属板，所述金属板镶嵌在树脂基纤维复合材料中，所述板簧本体中心区域的上面和/或下面之间的金属板包括多片金属板，所述金属板镶嵌在所述板簧本体中。
4.如权利要求1所述的板簧本体，其特征在于，所述板簧本体中心区域的侧面分别包括金属板，所述金属板镶嵌在所述板簧本体中，所述金属板包括至少一个长方体凸起。
5.如权利要求1-4中任一项所述的板簧本体，其特征在于，所述板簧本体两端的上、下面分别包含的金属板、所述板簧本体中心区域的上面和/或下面包含的金属板或所述板簧本体中心区域的侧面分别包含的金属板沿板簧本体长度方向的长度为20mm-200mm，沿板簧本体厚度方向的厚度为0.1mm-80mm。
6.如权利要去1-4中任一项所述的板簧本体，其特征在于，所述板簧本体两端的上、下面分别包含的金属板、所述板簧本体中心区域的上面和/或下面包含的金属板或所述板簧本体中心区域的侧面分别包含的金属板面向树脂基纤维复合材料的一面为凹凸接触面。
7.如权利要去1-4中任一项所述的板簧本体，其特征在于，对所述板簧本体两端的上、下面分别包含的金属板、所述板簧本体中心区域的上面和/或下面包含的金属板或所述板簧本体中心区域的侧面分别包含的金属板面向树脂基纤维复合材料的金属表面进行化学改性处理，得到金属改性表面。
8.如权利要求7所述的板簧本体，其特征在于，所述对所述板簧本体两端的上、下面分别包含的金属板、所述板簧本体中心区域的上面和/或下面包含的金属板或所述板簧本体中心区域的侧面分别包含的金属板面向树脂基纤维复合材料的金属表面进行化学改性处理，得到金属改性表面，包括：在所述金属表面涂覆硅烷偶联剂，得到所述金属改性面。
9.如权利要求6所述的板簧本体，其特征在于，所述金属板的凹凸接触面包括金属板表面为圆锥形凸起或多边体锥形凸起。
10.如权利要求7中任一项所述的板簧本体，其特征在于，所述板簧本体两端的金属板设有至少一个螺栓孔，所述螺栓孔的深度小于等于所述金属板的厚度，所述板簧本体中心区域下面的金属板设有定位孔，所述定位孔的深度小于等于所述金属板的厚度。
11.如权利要求7中任一项所述的板簧本体，其特征在于，所述板簧本体两端的金属板设有至少一个穿孔螺栓孔，所述穿孔螺栓孔沿板簧本体两端的厚度方向在金属板和树脂基纤维复合材料产生通孔，所述板簧本体中心区域设有穿孔定位孔，所述穿孔定位孔沿板簧本体中心区域的厚度方向在金属板和树脂基纤维复合材料上产生通孔。
12.一种树脂基纤维复合材料板簧总成，其特征在于，包括权利要求4-9中任一项所述的板簧本体、金属卷耳、紧固螺栓，所述金属卷耳包括车架铰接筒和板簧夹持板，所述板簧夹持板与车架铰接筒构成U型结构，所述金属卷耳的板簧夹持板与板簧本体通过紧固螺栓固定连接。
13.一种树脂基纤维复合材料板簧总成，其特征在于，包括权利要求4-9中任一项所述的板簧本体、金属卷耳、紧固螺栓，U型金属盖板，所述金属卷耳包括车架铰接筒和板簧夹持板，所述板簧夹持板与车架铰接筒构成U型结构，所述金属卷耳的板簧夹持板与板簧本体通过紧固螺栓固定连接，所述U型金属盖板包括U型至少一个U型凹槽，所述U型凹槽与所述中心区域侧面的金属板长方体凸起相匹配。
14.一种制造板簧本体的方法，其特征在于，包括：
1)将欲成形的玻璃纤维进行干燥；
2)将玻璃纤维按照预设路径排布，进行玻璃纤维的预成型；
3)将步骤2中的玻璃纤维预制件放置在与之形状相匹配的模具中，该模具两端及中部设置有放置金属板的凹槽，该凹槽与金属板形状相匹配，凹槽深度小于等于金属板的厚度；
4)向步骤3中的模具中高压注入树脂，同时对预制件进行施压；
5)脱模，完成板簧本体成品。
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