CN209395529U - 一种预埋式复合板簧以及汽车悬挂系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种预埋式复合板簧以及汽车悬挂系统，涉及汽车制造技术领域。该预埋式复合板簧包括板簧本体和嵌入件。嵌入件包括两个嵌入块，板簧本体的两端相对设置有两个安装孔，安装孔的形状与嵌入块的形状相匹配，每个嵌入块固定安装于一个安装孔内，嵌入块设置有用于与车身连接的通孔。与现有技术相比，本实用新型提供的预埋式复合板簧由于采用了安装于安装孔内的嵌入块以及设置于嵌入块上的通孔，所以能够避免应力集中造成的缺陷，连接强度高，稳定可靠，轻量化效果好，耐高温性能好，拆卸方便。

Description

一种预埋式复合板簧以及汽车悬挂系统

技术领域

本实用新型涉及汽车制造技术领域，具体而言，涉及一种预埋式复合板簧以及汽车悬挂系统。

背景技术

钢板弹簧是汽车悬挂系统中最传统的弹性元件，由于其可靠性好、结构简单、制造工艺流程短、成本低等优点得到广泛的应用。随着环境问题和能源问题日益严重，汽车轻量化技术的研究受到关注。目前，汽车钢板弹簧主要由优质合金钢制成，占车体自重的5％～7％，而且存在生产工序多、设备占地面积大、能耗高、使用寿命短、强度低、刚度低等缺点。

为了解决上述缺陷，人们研究发现了复合材料制成的板簧，但是复合材料不同于传统金属材料，不能用传统的金属连接方式对复合材料进行连接。相关研究表明，复合材料的连接方式主要有下面三种：1、纯机械方式紧固。这种连接方式借助螺栓和铆钉进行物理连接，是最简单的连接方式，但是这种连接方式容易出现应力集中，且在使用的过程中夹持部位容易脱落，增加了部件整体重量。2、使用粘结剂进行固定。相对于传统的机械固定法而言，使用粘结剂对连接件进行固定可以减轻部件重量，但是这种连接方式耐高温性差，使用温度范围低，连接质量受粘结剂性能影响大。3、熔接法。熔接法适用于热塑性复合材料构件，将材料熔接后进行二次成型固定，这种方法的缺点是熔接之后不易拆卸、连接成本较高、对设备要求过于苛刻。

有鉴于此，设计制造出一种连接性能好的预埋式复合板簧以及汽车悬挂系统特别是在汽车生产中显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种预埋式复合板簧，结构简单，能够避免应力集中造成的缺陷，连接强度高，稳定可靠，轻量化效果好，耐高温性能好，拆卸方便。

本实用新型的另一目的在于提供一种汽车悬挂系统，其内的预埋式复合板簧结构简单，能够避免应力集中造成的缺陷，连接强度高，稳定可靠，轻量化效果好，耐高温性能好，拆卸方便，实用性强。

本实用新型是采用以下的技术方案来实现的。

一种预埋式复合板簧，包括板簧本体和嵌入件，嵌入件包括两个嵌入块，板簧本体的两端相对设置有两个安装孔，安装孔的形状与嵌入块的形状相匹配，每个嵌入块固定安装于一个安装孔内，嵌入块设置有用于与车身连接的通孔。

进一步地，嵌入块的纵切面呈扇形，嵌入块包括第一平面、第二平面和弧形面，第一平面、第二平面和弧形面首尾相连，第一平面和第二平面呈夹角设置，弧形面设置于第一平面和第二平面远离另一个嵌入块的一侧。

进一步地，弧形面的半径的范围在10至20毫米之间，第一平面和第二平面的长度范围均在80至115毫米之间。

进一步地，嵌入块还包括两个连接面，两个连接面相对设置于弧形面的两端，连接面分别与第一平面、第二平面和弧形面连接，通孔垂直贯穿于两个连接面之间。

进一步地，通孔呈圆形，通孔的圆心位置与弧形面的圆心位置重合，通孔的半径小于弧形面的半径。

进一步地，连接杆设置于第一平面和第二平面的中部，嵌入件还包括连接杆，一个嵌入块通过连接杆与另一个嵌入块固定连接，连接杆嵌设于板簧本体内。

进一步地，连接杆设置于第一平面和第二平面的中部，连接杆分别与第一平面和第二平面焊接。

进一步地，连接杆呈圆柱形，连接杆的直径的范围在4至8毫米之间。

进一步地，板簧本体呈弧形，两个安装孔均设置于板簧本体的中心位置。

一种汽车悬挂系统，包括车身以及上述的预埋式复合板簧，该预埋式复合板簧包括板簧本体和嵌入件，嵌入件包括两个嵌入块，板簧本体的两端相对设置有两个安装孔，安装孔的形状与嵌入块的形状相匹配，每个嵌入块固定安装于一个安装孔内，嵌入块设置有用于与车身连接的通孔，车身分别与两个通孔连接。

本实用新型提供的预埋式复合板簧以及汽车悬挂系统具有以下有益效果：

本实用新型提供的预埋式复合板簧，包括板簧本体和嵌入件，嵌入件包括两个嵌入块，板簧本体的两端相对设置有两个安装孔，安装孔的形状与嵌入块的形状相匹配，每个嵌入块固定安装于一个安装孔内，嵌入块设置有用于与车身连接的通孔。与现有技术相比，本实用新型提供的预埋式复合板簧由于采用了安装于安装孔内的嵌入块以及设置于嵌入块上的通孔，所以能够避免应力集中造成的缺陷，连接强度高，稳定可靠，轻量化效果好，耐高温性能好，拆卸方便。

本实用新型提供的汽车悬挂系统，其内的预埋式复合板簧结构简单，能够避免应力集中造成的缺陷，连接强度高，稳定可靠，轻量化效果好，耐高温性能好，拆卸方便，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的汽车悬挂系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的预埋式复合板簧的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的预埋式复合板簧中嵌入件的结构示意图；

图4为图3中嵌入块的结构示意图。

图标：10-汽车悬挂系统；100-预埋式复合板簧；110-板簧本体；111-安装孔；120-嵌入件；121-连接杆；122-嵌入块；123-通孔；124-第一平面；125-第二平面；126-弧形面；127-连接面；200-车身；300-车轮。

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，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“水平”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“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，可以是两个元件内部的连通。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。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。

实施例

请参照图1，本实用新型实施例提供了一种汽车悬挂系统10，用于提高汽车的减震性能。其内的预埋式复合板簧100结构简单，能够避免应力集中造成的缺陷，连接强度高，稳定可靠，轻量化效果好，耐高温性能好，拆卸方便。该汽车悬挂系统10包括车身200、车轮300以及预埋式复合板簧100。预埋式复合板簧100连接于车身200和车轮300之间，预埋式复合板簧100的两端分别与车身200连接，预埋式复合板簧100的中部与车轮300连接，以减轻车轮300的震动，并且提高车身200的稳定性和安全性。

请结合参照图2和图3，预埋式复合板簧100包括板簧本体110和嵌入件120。嵌入件120嵌设于板簧本体110内，嵌入件120能够对板簧本体110的强度进行加强，防止板簧本体110在减震过程中发生损坏或者断裂，延长板簧本体110的使用寿命。嵌入件120用于与车身200连接，以提高整个预埋式复合板簧100与车身200的连接强度，并且便于安装和拆卸。具体地，嵌入件120由金属材料制成，板簧本体110由纤维材料和树脂材料制成。本实施例中，嵌入件120由普通碳素结构钢材料制成，但并不仅限于此，在其它实施例中，嵌入件120可以由合金材料制成，还可以由合金结构钢材料制成。

值得注意的是，嵌入件120包括连接杆121和两个嵌入块122。一个嵌入块122通过连接杆121与另一个嵌入块122固定连接，连接杆121和两个嵌入块122均嵌设于板簧本体110内，本实施例中，连接杆121的一端与一个嵌入块122焊接，另一端与另一个嵌入块122焊接，以提高连接强度。但并不仅限于此，在其它实施例中，嵌入件120也可以不包括连接杆121，在预埋式复合板簧100的制造过程中通过定位装置固定两个嵌入块122的相对位置。

板簧本体110的两端相对设置有两个安装孔111，安装孔111的形状与嵌入块122的形状相匹配，每个嵌入块122固定安装于一个安装孔111内，本实施例中，嵌入块122贯穿设置于板簧本体110内，嵌入块122的表面与板簧本体110的表面平齐。嵌入块122设置有用于与车身200连接的通孔123，车身200穿过通孔123，且与嵌入块122可拆卸连接，以便于整个预埋式复合板簧100的安装和拆卸。

请参照图4，需要说明的是，嵌入块122的纵切面呈扇形，以降低产生的内应力，避免应力集中造成的缺陷。嵌入块122包括第一平面124、第二平面125、弧形面126和两个连接面127。第一平面124、第二平面125和弧形面126首尾相连，第一平面124和第二平面125呈夹角设置，弧形面126设置于第一平面124和第二平面125远离另一个嵌入块122的一侧。两个连接面127相对设置于弧形面126的两端，连接面127分别与第一平面124、第二平面125和弧形面126连接，通孔123垂直贯穿于两个连接面127之间。

值得注意的是，弧形面126的半径的范围在10至20毫米之间，第一平面124和第二平面125的长度范围均在80至115毫米之间。本实施例中，弧形面126的半径为15毫米，但并不仅限于此，弧形面126的半径可以为10毫米，还可以为20毫米，对弧形面126的半径不作具体限定。本实施例中，第一平面124和第二平面125的长度均为95毫米，但并不仅限于此，第一平面124和第二平面125的长度可以均为80毫米，还可以均为115毫米，对第一平面124和第二平面125的长度不作具体限定。本实施例中，弧形面126的圆心角为180度，但并不仅限于此，弧形面126的圆心角也可以为160度，对弧形面126的圆心角不作具体限定。

本实施例中，通孔123呈圆形，通孔123的圆心位置与弧形面126的圆心位置重合，通孔123的半径小于弧形面126的半径，以保证受力均匀，避免应力集中造成的缺陷。

需要说明的是，连接杆121设置于第一平面124和第二平面125的中部，连接杆121分别与第一平面124和第二平面125焊接，以保证受力均匀，提高两个嵌入块122之间的连接强度。具体地，连接杆121呈圆柱形，连接杆121的直径的范围在4至8毫米之间，本实施例中，连接杆121的直径为6毫米，但并不仅限于此，连接杆121的直径可以为4毫米，也可以为8毫米。

值得注意的是，板簧本体110呈弧形，板簧本体110具有呈弧形的中心线，两个安装孔111均设置于板簧本体110的中心位置，即两个安装孔111均设置于该中心线上。嵌入块122安装于安装孔111内，该中心线能够穿过第一平面124和第二平面125的交叉线。

具体地，制造预埋式复合板簧100的方法包括以下步骤：

步骤S101：制造嵌入件120，并对嵌入件120进行预处理。

具体地，步骤S101包括两个步骤，分别为：

步骤S1011：通过3D打印或者机加工的方式制造嵌入件120。

需要说明的是，本实施例中，首先通过3D打印或者机加工的方式制造连接杆121和两个嵌入块122，随后将一个嵌入块122、连接杆121和另一个嵌入块122依次焊接成型，得到嵌入件120。具体地，将连接杆121的一端分别与一个嵌入块122的第一平面124和第二平面125焊接，另一端分别与另一个嵌入块122的第一平面124和第二平面125焊接，以提高连接强度，保证受力均匀。

值得注意的是，在通过机加工的方式制造连接杆121和两个嵌入块122的情况下，需要分别对连接杆121和两个嵌入块122的表面进行粗化处理，使其表面粗糙度达到Ra12，在通过3D打印的方式制造连接杆121和两个嵌入块122的情况下，不需要再对连接杆121和两个嵌入块122的表面进行处理。

步骤S1012：利用机油以及酒精对嵌入件120进行清洗，干燥后密封保存。

值得注意的是，在步骤S1012中，具有两种清洗方法，分别对应步骤S1011中的两种加工方式，通过3D打印的方式制造的嵌入件120的清洗方法是首先使用工业酒精清洗两次，再用98％的医用酒精清洗三次；通过机加工的方式制造的嵌入件120的清洗方法是首先使用机油清洗两次，再用98％的医用酒精清洗三次。

步骤S102：将纤维材料绕设于嵌入件120外，形成预制体。

值得注意的是，在步骤S102中，利用缠绕成型技术或者三维编织技术将纤维材料绕设于嵌入件120外，两种方法均能够成型预制体。

在使用缠绕成型技术成型预制体的情况下，首先将清洗好的嵌入件120装夹到缠绕夹具上，随后调配环氧胶液，使用TG值在180度的环氧胶，接着将碳纤维或者玻璃纤维丝束装在丝束架上进行半干法缠绕。在此过程中，纱片宽度为4毫米，加热温度为40摄氏度，纱团数为2个，芯轴旋转速度为4r/min，小车速度为20m/min。张紧力通过设置4根压辊来控制，每间隔10秒进行一次张紧力采集。

在使用三维编织技术成型预制体的情况下，编制纱线采用3k纱线，编制纱线的横截面积Af＝0.1125平方毫米，打紧因子λ＝0.6，编织花节值h＝2毫米，周向纱线束n＝300。碳纤维的拉伸模量Ef＝100-300Gpa，泊松比μf＝0.15-0.32。轴纱线采用6K-12k纱线，树脂选用使用TG值在180度的环氧胶。树脂的拉伸模量Ef＝20Gpa，泊松比μf＝0.25。

步骤S103：利用树脂传递模塑成型技术向预制体外加注树脂材料，开模得到板簧毛坯。

具体地，步骤S103包括两个步骤，分别为：

步骤S1031：将预制体放入模具内，并向模具内加注树脂材料，得到注胶预制体。

值得注意的是，在注胶过程中，设置树脂传递模塑成型设备的注胶温度30度，压力为0.1Mpa，对预制体注胶完成后进行开模，取出注胶预制体。

步骤S1032：对注胶预制体进行抽真空，并放入烘箱进行固化，得到板簧毛坯。

值得注意的是，在对注胶预制体进行抽真空的过程中，首先在注胶预制体的表面依次铺放无孔隔离膜、透气膜和真空袋，进行真空系统的封制，随后将真空系统内抽真空到-0.85Bar以下。在将注胶预制体放入烘箱进行固化的过程中，设置烘箱内的温度在120至140摄氏度之间，固化时间在2至3小时之间。

步骤S104：对板簧毛坯进行加工以及清洁处理，得到预埋式复合板簧100。

具体地，步骤S104包括三个步骤，分别为：

步骤S1041：利用数控加工对板簧毛坯进行粗切以及精铣，得到中间毛坯。

值得注意的是，在步骤S1041中，首先利用数控机床粗切出预埋式复合板簧100的外形特征，此时切出来的总体轮廓在各个发散方向比预埋式复合板簧100大10毫米，随后再精铣出预埋式复合板簧100的外形特征，此时铣出来的总体轮廓在各个发散方向比预埋式复合板簧100大1至2毫米，即为中间毛坯。

步骤S1042：对中间毛坯进行粗磨以及精磨，得到预埋式复合板簧100。

值得注意的是，在步骤S1042中，首先使用600#的砂纸对中间毛坯进行粗磨，随后使用1200#的砂纸对中间毛坯进行精磨，均匀处理中间毛坯的表面，得到预埋式复合板簧100。

步骤S1043：利用酒精对预埋式复合板簧100进行清洗，干燥后保存。

值得注意的是，在步骤S1043中，采用95％以上的酒精清洗预埋式复合板簧100并对其进行干燥，干燥时需要防止粉尘和杂质落到预埋式复合板簧100的表面。

本实用新型实施例提供的预埋式复合板簧100，包括板簧本体110和嵌入件120，嵌入件120包括两个嵌入块122，板簧本体110的两端相对设置有两个安装孔111，安装孔111的形状与嵌入块122的形状相匹配，每个嵌入块122固定安装于一个安装孔111内，嵌入块122设置有用于与车身200连接的通孔123。与现有技术相比，本实用新型提供的预埋式复合板簧100由于采用了安装于安装孔111内的嵌入块122以及设置于嵌入块122上的通孔123，所以能够避免应力集中造成的缺陷，连接强度高，稳定可靠，轻量化效果好，耐高温性能好，拆卸方便，使得汽车悬挂系统10稳定实用，安全可靠。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种预埋式复合板簧，其特征在于，包括板簧本体和嵌入件，所述嵌入件包括两个嵌入块，所述板簧本体的两端相对设置有两个安装孔，所述安装孔的形状与所述嵌入块的形状相匹配，每个所述嵌入块固定安装于一个所述安装孔内，所述嵌入块设置有用于与车身连接的通孔。

2.根据权利要求1所述的预埋式复合板簧，其特征在于，所述嵌入块的纵切面呈扇形，所述嵌入块包括第一平面、第二平面和弧形面，所述第一平面、所述第二平面和所述弧形面首尾相连，所述第一平面和所述第二平面呈夹角设置，所述弧形面设置于所述第一平面和所述第二平面远离另一个所述嵌入块的一侧。

3.根据权利要求2所述的预埋式复合板簧，其特征在于，所述弧形面的半径的范围在10至20毫米之间，所述第一平面和所述第二平面的长度范围均在80至115毫米之间。

4.根据权利要求2所述的预埋式复合板簧，其特征在于，所述嵌入块还包括两个连接面，两个所述连接面相对设置于所述弧形面的两端，所述连接面分别与所述第一平面、所述第二平面和所述弧形面连接，所述通孔垂直贯穿于两个所述连接面之间。

5.根据权利要求4所述的预埋式复合板簧，其特征在于，所述通孔呈圆形，所述通孔的圆心位置与所述弧形面的圆心位置重合，所述通孔的半径小于所述弧形面的半径。

6.根据权利要求2所述的预埋式复合板簧，其特征在于，所述嵌入件还包括连接杆，一个所述嵌入块通过所述连接杆与另一个所述嵌入块固定连接，所述连接杆嵌设于所述板簧本体内。

7.根据权利要求6所述的预埋式复合板簧，其特征在于，所述连接杆设置于所述第一平面和所述第二平面的中部，所述连接杆分别与所述第一平面和所述第二平面焊接。

8.根据权利要求6所述的预埋式复合板簧，其特征在于，所述连接杆呈圆柱形，所述连接杆的直径的范围在4至8毫米之间。

9.根据权利要求1所述的预埋式复合板簧，其特征在于，所述板簧本体呈弧形，两个所述安装孔均设置于所述板簧本体的中心位置。

10.一种汽车悬挂系统，其特征在于，包括车身以及如权利要求1至9任一项所述的预埋式复合板簧，所述车身分别与两个所述通孔连接。