CN209208390U - 一种损坏时能够安全断裂的复合板簧 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种损坏时能够安全断裂的复合板簧，包括板簧本体、连接螺栓和定位销，板簧本体中心处安装有中上接触板和中下接触板，中上接触板和中下接触板的中心处均设有销孔，中上接触板和中下接触板均通过定位销穿过销孔固定安装在板簧本体的上下两侧，中上接触板与板簧本体之间垫设有上衬套，本实用新型通过采用碳纤维或玻璃纤维等单片复合材料制成板簧本体代替多片钢板弹簧，减轻重量为目的，因复合材料板簧断裂形态为安全断裂，能提高车辆行驶安全性，由于纤维的牵制作用使其具有良好的断裂韧性和较低的缺口敏感性，虽然降低刚度，但可使车轴位置保持不变，避免因钢板弹簧突然断裂造成的危险。

Description

一种损坏时能够安全断裂的复合板簧

技术领域

本实用新型属于复合弹簧领域，具体地说，涉及一种损坏时能够安全断裂的复合板簧。

背景技术

板簧是汽车悬架中的关键零部件之一，对整车性能有着非常重要的影响。板簧是货车、卡车或客车悬架的重要组成部分，承受和传递车架与车桥之间各方向力及力矩作用。目前量产应用的板簧主要由优质合金钢板制成，故称钢板弹簧，在钢板弹簧断裂时，会延板簧宽度方向开裂，降低行车安全性，也存在存在自重大、生产工序多、能耗高等缺点，为此，我们提出一种损坏时能够安全断裂的复合板簧。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种损坏时能够安全断裂的复合板簧，本实用新型通过采用碳纤维或玻璃纤维等单片复合材料制成板簧本体代替多片钢板弹簧，改善弹簧综合性能，减轻重量为目的，因复合材料板簧断裂形态为安全断裂，能提高车辆行驶安全性。复合材料板簧由于其材料性能使其抗疲劳破坏性能大幅增强，由于纤维的牵制作用使其具有良好的断裂韧性和较低的缺口敏感性，复合材料板簧的疲劳损伤是累积的，严重超载时会延板簧长度方向分层开裂，虽然降低刚度，但可使车轴位置保持不变，使车辆能平稳停在安全地带，避免因钢板弹簧突然断裂造成的危险，通过上盖板、下盖板和U型螺栓实现板簧本体与车桥的固连，通过上盖板和下盖板可有效防止板簧本体下方的中下接触板对车桥的磨损，且结构简单，维修防护更加方便。

为解决上述技术问题，本实用新型采用技术方案的基本构思是：一种损坏时能够安全断裂的复合板簧，包括板簧本体、连接螺栓、定位销和车底，所述板簧本体中心处安装有中上接触板和中下接触板，所述中上接触板和中下接触板的中心处均设有销孔，所述中上接触板和中下接触板均通过定位销穿过销孔固定安装在板簧本体的上下两侧，所述中上接触板与板簧本体之间垫设有上衬套，所述中下接触板与板簧本体之间垫设有下衬套，所述板簧本体的两端上部安装有端上接触板，所述板簧本体的两端下部安装有端下接触板，所述端上接触板为弧板平板结构，所述下接触板为U型折弯件结构，所述端上接触板和端下接触板均设有螺栓孔，所述端上接触板和端下接触板均通过连接螺栓固定安装在板簧本体上，所述连接螺栓的上端与端上接触板上平面平齐。

进一步地，还包括车桥和U型螺栓，所述中上接触板的顶部安装有连接架，所述连接架的底部设有销孔与定位销固定连接，所述中下接触板的底部安装有上盖板，所述上盖板的中心处开设有销孔，且销孔与定位销固定连接，所述上盖板的底部与车桥焊接，所述车桥的底部焊接有下盖板，所述连接架的底板外缘设有圆形螺栓孔，所述上盖板的外缘设有圆形螺栓孔，所述下盖板的外缘设有圆形螺栓孔，所述U型螺栓依次通过连接架、上盖板、下盖板的圆形螺栓孔将板簧本体与车桥固定连接。

进一步地，所述上盖板的顶部固定安装有橡胶层。

进一步地，所述中上接触板和中下接触板均为U形，所述中上接触板的前后两侧均设有凸边，所述中下接触板的前后两侧均设有凹口，所述凸边位于凹口内。

进一步地，所述连接架的顶端安装有定位圆管，所述定位圆管的外侧壁套设有第一阻尼块。

进一步地，所述车底的底部固定安装有第二阻尼块，所述第二阻尼块位于中上接触板的正上方。

采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果。

本实用新型通过采用碳纤维或玻璃纤维等单片复合材料制成板簧本体代替多片钢板弹簧，改善弹簧综合性能，减轻重量为目的，因复合材料板簧断裂形态为安全断裂，能提高车辆行驶安全性。复合材料板簧由于其材料性能使其抗疲劳破坏性能大幅增强，由于纤维的牵制作用使其具有良好的断裂韧性和较低的缺口敏感性，复合材料板簧的疲劳损伤是累积的，严重超载时会延板簧长度方向分层开裂，虽然降低刚度，但可使车轴位置保持不变，使车辆能平稳停在安全地带，避免因钢板弹簧突然断裂造成的危险；

通过上盖板、下盖板和U型螺栓实现板簧本体与车桥的固连，通过上盖板和下盖板可有效防止板簧本体下方的中下接触板对车桥的磨损，且结构简单，维修防护更加方便；

可以根据安装条件及空间选择，可通过在连接架上设有第一阻尼块或者在车底底部安装第二阻尼块，避免车底和中上接触板接触，可增加板簧本体使用的安全性；

在中上接触板和中下接触板上分别设有凸边和凹口，凸边的左右两侧和凹口的左右两端相互固定，可避免中上接触板和中下接触板产生左右运动，保证中上接触板和中下接触板的一体性。

附图说明

附图作为本申请的一部分，用来提供对本实用新型的进一步的理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。在附图中：

图1为本实用新型的整体示意图。

图2为本实用新型的整体爆炸图。

图3为本实用新型的板簧本体与车桥安装示意图。

图4为本实用新型的第一阻尼块与车底安装示意图。

图5为本实用新型的第二阻尼块与车底安装示意图。

图中：1-板簧本体；2-端上接触板；3-端下接触板；4-连接螺栓；5-定位销；6-中上接触板；7-上衬套；8-中下接触板；9-下衬套；10-连接架；11-U型螺栓；12-车桥；13-凹口；14-第一阻尼块；15-橡胶层；16-凸边；17-上盖板；18-下盖板；19-车底，20-第二阻尼块。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例所述的：一种损坏时能够安全断裂的复合板簧，包括板簧本体1、连接螺栓4、定位销5和车底19，板簧本体1由碳纤维或玻璃纤维等单片复合材料制成，板簧本体1中心处安装有中上接触板6和中下接触板8，中上接触板6和中下接触板8为扣合在板簧本体1的中部上下两侧，中上接触板6和中下接触板8可避免板簧本体1从中部产生断裂，即使板簧本体1断裂，中上接触板6和中下接触板8也会起到承接作用，避免断裂的板簧本体1分离，中上接触板6和中下接触板8的中心处均设有销孔，中上接触板6和中下接触板8均通过定位销5穿过销孔固定安装在板簧本体1的上下两侧，中上接触板6与板簧本体1之间垫设有上衬套7，中下接触板8与板簧本体1之间垫设有下衬套9，上衬套7和下衬套9均为橡胶制品，用于增加中上接触板6与板簧本体1、中下接触板8与板簧本体1的减振性能，板簧本体1的两端上部安装有端上接触板2，板簧本体1的两端下部安装有端下接触板3，端上接触板2为弧板平板结构，下接触板3为U型折弯件结构，端上接触板2和端下接触板3均设有螺栓孔，端上接触板2和端下接触板3均通过连接螺栓4固定安装在板簧本体1上，连接螺栓4的上端与端上接触板2上平面平齐。

采用碳纤维或玻璃纤维等单片复合材料板簧代替多片钢板弹簧，改善弹簧综合性能，减轻重量为目的，通过材料优化设计、结构优化设计，确定了复合材料设计方案，可利用ANSYS仿真设计软件对复合材料板簧进行了力学性能分析，根据不同部位受力、承载及安装空间不同，进行对比性试验，确定板簧本体1的形状采用变宽变厚方案，采用刚度测量试机及疲劳试验机对单片复合材料板簧及阻尼块进行实验；

因复合材料板簧断裂形态为安全断裂，能提高车辆行驶安全性，复合材料板簧由于其材料性能使其抗疲劳破坏性能大幅增强，由于纤维的牵制作用使其具有良好的断裂韧性和较低的缺口敏感性，复合材料板簧的疲劳损伤是累积的，严重超载时会延板簧长度方向分层开裂，虽然降低刚度，但可使车轴位置保持不变，使车辆能平稳停在安全地带，避免因钢板弹簧突然断裂造成的危险。

具体而言，还包括车桥12和U型螺栓11，中上接触板6的顶部安装有连接架10，连接架10的底部设有销孔与定位销5固定连接，中下接触板8的底部安装有上盖板17，上盖板17的中心处开设有销孔，且销孔与定位销5固定连接，上盖板17的底部与车桥12焊接，车桥12的底部焊接有下盖板18，连接架10的底板外缘设有圆形螺栓孔，上盖板17的外缘设有圆形螺栓孔，下盖板18的外缘设有圆形螺栓孔，U型螺栓11依次通过连接架10、上盖板17、下盖板18的圆形螺栓孔将板簧本体1与车桥12固定连接。

通过上盖板17、下盖板18和U型螺栓11实现板簧本体1与车桥12的固连，通过上盖板17和下盖板18可有效防止板簧本体1下方的中下接触板8对车桥12的磨损，且结构简单，维修防护更加方便。

由于多片钢板板簧由于存在库伦阻尼，可以起到减震效果，但随着载荷和震动的增大，库林阻尼也会相应增大，从而引起动刚度增大，噪音也相应增大，单片复合材料板簧不存在板簧片间摩擦，但材料自身特殊的振动阻尼特性可减振和降低噪声，又在板簧本体1上增加阻尼块14，减震效果好，且有效减少了噪音污染。

具体而言，上盖板17的顶部固定安装有橡胶层15，通过在上盖板17和中下接触板8之间设置橡胶层15，可实现上盖板17和中下接触板8之间的缓冲效果，并减小二者之间的磨损。

具体而言，中上接触板6和中下接触板8均为U形，中上接触板6的前后两侧均设有凸边16，中下接触板8的前后两侧均设有凹口13，凸边16位于凹口13内，通过凸边16的左右两侧和凹口19的左右两端相互固定，可避免中上接触板6和中下接触板8产生左右运动，保证中上接触板6和中下接触板8的一体性。

具体而言，连接架10的顶端安装有定位圆管，定位圆管的外侧壁套设有第一阻尼块14，第一阻尼块14材质为橡胶，第一阻尼块14可避免中上接触板6和车底19之间接触。

工作原理：本实用新型为一种损坏时能够安全断裂的复合板簧，采用碳纤维或玻璃纤维等单片复合材料板簧代替多片钢板弹簧，改善弹簧综合性能，减轻重量为目的，通过材料优化设计、结构优化设计，确定了复合材料设计方案，可利用ANSYS仿真设计软件对复合材料板簧进行了力学性能分析，采用刚度测量试机及疲劳试验机对单片复合材料板簧及阻尼块进行实验；

因复合材料板簧断裂形态为安全断裂，能提高车辆行驶安全性，复合材料板簧由于其材料性能使其抗疲劳破坏性能大幅增强，由于纤维的牵制作用使其具有良好的断裂韧性和较低的缺口敏感性，复合材料板簧的疲劳损伤是累积的，严重超载时会延板簧长度方向分层开裂，虽然降低刚度，但可使车轴位置保持不变，使车辆能平稳停在安全地带，避免因钢板弹簧突然断裂造成的危险；

通过板簧本体1左右两端的端上接触板2和端下接触板3并配合连接螺栓4固定连在车底，当车桥12上下振动时，通过板簧本体1适应车桥12的振动，并进行缓冲减振，当板簧本体1断裂，中上接触板6和中下接触板8也会起到承接作用，避免断裂的板簧本体1分离，第一阻尼块14可避免中上接触板6和车底19之间接触，增加板簧本体1使用的安全性。需要说明的是，复合材料板簧与外部结构接触部位均可采用优质合金钢制作的耐磨接触块，保证复合材料板簧接触部位强度及耐磨性。

实施例二

如图1、图2、图3和图5所示，本实施例所述的：一种损坏时能够安全断裂的复合板簧，包括板簧本体1、连接螺栓4、定位销5和车底19，板簧本体1由碳纤维或玻璃纤维等单片复合材料制成，板簧本体1中心处安装有中上接触板6和中下接触板8，中上接触板6、中下接触板8、端上接触板2和端下接触板3的材质为优质高强钢，中上接触板6和中下接触板8为扣合在板簧本体1的中部上下两侧，中上接触板6和中下接触板8可避免板簧本体1从中部产生断裂，即使板簧本体1断裂，中上接触板6和中下接触板8也会起到承接作用，避免断裂的板簧本体1分离，中上接触板6和中下接触板8的中心处均设有销孔，中上接触板6和中下接触板8均通过定位销5穿过销孔固定安装在板簧本体1的上下两侧，中上接触板6与板簧本体1之间垫设有上衬套7，中下接触板8与板簧本体1之间垫设有下衬套9，上衬套7和下衬套9均为橡胶制品，用于增加中上接触板6与板簧本体1、中下接触板8与板簧本体1的减振性能，板簧本体1的两端上部安装有端上接触板2，板簧本体1的两端下部安装有端下接触板3，端上接触板2为弧板平板结构，下接触板3为U型折弯件结构，端上接触板2和端下接触板3均设有螺栓孔，端上接触板2和端下接触板3均通过连接螺栓4固定安装在板簧本体1上，连接螺栓4的上端与端上接触板2上平面平齐。

采用碳纤维或玻璃纤维等单片复合材料板簧代替多片钢板弹簧，改善弹簧综合性能，减轻重量为目的，通过材料优化设计、结构优化设计，确定了复合材料设计方案，可利用ANSYS仿真设计软件对复合材料板簧进行了力学性能分析，根据不同部位受力、承载及安装空间不同，进行对比性试验，确定板簧本体1的形状采用变宽变厚方案，采用刚度测量试机及疲劳试验机对单片复合材料板簧及阻尼块进行实验；

因复合材料板簧断裂形态为安全断裂，能提高车辆行驶安全性，复合材料板簧由于其材料性能使其抗疲劳破坏性能大幅增强，由于纤维的牵制作用使其具有良好的断裂韧性和较低的缺口敏感性，复合材料板簧的疲劳损伤是累积的，严重超载时会延板簧长度方向分层开裂，虽然降低刚度，但可使车轴位置保持不变，使车辆能平稳停在安全地带，避免因钢板弹簧突然断裂造成的危险。

具体而言，还包括车桥12和U型螺栓11，中上接触板6的顶部安装有连接架10，连接架10的底部设有销孔与定位销5固定连接，中下接触板8的底部安装有上盖板17，上盖板17的中心处开设有销孔，且销孔与定位销5固定连接，上盖板17的底部与车桥12焊接，车桥12的底部焊接有下盖板18，连接架10的底板外缘设有圆形螺栓孔，上盖板17的外缘设有圆形螺栓孔，下盖板18的外缘设有圆形螺栓孔，U型螺栓11依次通过连接架10、上盖板17、下盖板18的圆形螺栓孔将板簧本体1与车桥12固定连接。

通过上盖板17、下盖板18和U型螺栓11实现板簧本体1与车桥12的固连，通过上盖板17和下盖板18可有效防止板簧本体1下方的中下接触板8对车桥12的磨损，且结构简单，维修防护更加方便。

由于多片钢板板簧由于存在库伦阻尼，可以起到减震效果，但随着载荷和震动的增大，库林阻尼也会相应增大，从而引起动刚度增大，噪音也相应增大，单片复合材料板簧不存在板簧片间摩擦，但材料自身特殊的振动阻尼特性可减振和降低噪声，又在板簧本体1上增加阻尼块14，减震效果好，且有效减少了噪音污染。

具体而言，上盖板17的顶部固定安装有橡胶层15，通过在上盖板17和中下接触板8之间设置橡胶层15，可实现上盖板17和中下接触板8之间的缓冲效果，并减小二者之间的磨损。

具体而言，中上接触板6和中下接触板8均为U形，中上接触板6的前后两侧均设有凸边16，中下接触板8的前后两侧均设有凹口13，凸边16位于凹口13内，通过凸边16的左右两侧和凹口19的左右两端相互固定，可避免中上接触板6和中下接触板8产生左右运动，保证中上接触板6和中下接触板8的一体性。

具体而言，车底19的底部固定安装有第二阻尼块20，第二阻尼块20位于中上接触板6的正上方，第二阻尼块20材质为橡胶，如图5所示，第二阻尼块20位于中上接触板6和车底19之间，可避免中上接触板6和车底19之间接触。

工作原理：本实用新型为一种损坏时能够安全断裂的复合板簧，采用碳纤维或玻璃纤维等单片复合材料板簧代替多片钢板弹簧，改善弹簧综合性能，减轻重量为目的，通过材料优化设计、结构优化设计，确定了复合材料设计方案，可利用ANSYS仿真设计软件对复合材料板簧进行了力学性能分析，根据不同部位受力、承载及安装空间不同，进行对比性试验，确定板簧本体1的形状采用变宽变厚方案，采用刚度测量试机及疲劳试验机对单片复合材料板簧及阻尼块进行实验；

因复合材料板簧断裂形态为安全断裂，能提高车辆行驶安全性，复合材料板簧由于其材料性能使其抗疲劳破坏性能大幅增强，由于纤维的牵制作用使其具有良好的断裂韧性和较低的缺口敏感性，复合材料板簧的疲劳损伤是累积的，严重超载时会延板簧长度方向分层开裂，虽然降低刚度，但可使车轴位置保持不变，使车辆能平稳停在安全地带，避免因钢板弹簧突然断裂造成的危险；

通过板簧本体1左右两端的端上接触板2和端下接触板3并配合连接螺栓4固定连在车底，当车桥12上下振动时，通过板簧本体1适应车桥12的振动，并进行缓冲减振，当板簧本体1断裂，中上接触板6和中下接触板8也会起到承接作用，避免断裂的板簧本体1分离，第二阻尼块20位于中上接触板6和车底19之间，可避免中上接触板6和车底19之间接触，增加板簧本体1使用的安全性。需要说明的是，复合材料板簧与外部结构接触部位均可采用优质合金钢制作的耐磨接触块，保证复合材料板簧接触部位强度及耐磨性。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型方案的范围内。

Claims (6)

1.一种损坏时能够安全断裂的复合板簧，其特征在于：包括板簧本体(1)、连接螺栓(4)、定位销(5)和车底(19)，所述板簧本体(1)中心处安装有中上接触板(6)和中下接触板(8)，所述中上接触板(6)和中下接触板(8)的中心处均设有销孔，所述中上接触板(6)和中下接触板(8)均通过定位销(5)穿过销孔固定安装在板簧本体(1)的上下两侧，所述中上接触板(6)与板簧本体(1)之间垫设有上衬套(7)，所述中下接触板(8)与板簧本体(1)之间垫设有下衬套(9)，所述板簧本体(1)的两端上部安装有端上接触板(2)，所述板簧本体(1)的两端下部安装有端下接触板(3)，所述端上接触板(2)为弧板平板结构，所述下接触板(3)为U型折弯件结构，所述端上接触板(2)和端下接触板(3)均设有螺栓孔，所述端上接触板(2)和端下接触板(3)均通过连接螺栓(4)固定安装在板簧本体(1)上，所述连接螺栓(4)的上端与端上接触板(2)上平面平齐。

2.根据权利要求1所述的一种损坏时能够安全断裂的复合板簧，其特征在于：还包括车桥(12)和U型螺栓(11)，所述中上接触板(6)的顶部安装有连接架(10)，所述连接架(10)的底部设有销孔与定位销(5)固定连接，所述中下接触板(8)的底部安装有上盖板(17)，所述上盖板(17)的中心处开设有销孔，且销孔与定位销(5)固定连接，所述上盖板(17)的底部与车桥(12)焊接，所述车桥(12)的底部焊接有下盖板(18)，所述连接架(10)的底板外缘设有圆形螺栓孔，所述上盖板(17)的外缘设有圆形螺栓孔，所述下盖板(18)的外缘设有圆形螺栓孔，所述U型螺栓(11)依次通过连接架(10)、上盖板(17)、下盖板(18)的圆形螺栓孔将板簧本体(1)与车桥(12)固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种损坏时能够安全断裂的复合板簧，其特征在于：所述上盖板(17)的顶部固定安装有橡胶层(15)。

4.根据权利要求1所述的一种损坏时能够安全断裂的复合板簧，其特征在于：所述中上接触板(6)和中下接触板(8)均为U形，所述中上接触板(6)的前后两侧均设有凸边(16)，所述中下接触板(8)的前后两侧均设有凹口(13)，所述凸边(16)位于凹口(13)内。

5.根据权利要求2所述的一种损坏时能够安全断裂的复合板簧，其特征在于：所述连接架(10)的顶端安装有定位圆管，所述定位圆管的外侧壁套设有第一阻尼块(14)。

6.根据权利要求1所述的一种损坏时能够安全断裂的复合板簧，其特征在于：所述车底(19)的底部固定安装有第二阻尼块(20)，所述第二阻尼块(20)位于中上接触板(6)的正上方。