CN214057149U - 一种双片式玄武岩等纤维复合材料板簧和汽车悬架系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双片式玄武岩等纤维复合材料板簧和汽车悬架系统，涉及板簧领域。该板簧包括主簧、副簧以及连接件，主簧为抛物线型结构，主簧和副簧通过连接件连接，主簧的两端设置有用于与车架进行装配的嵌入件，嵌入件的表面加工有沟槽，嵌入件的表面为粗糙表面。本申请中采用主簧和副簧两片簧的结构形式，相对单片簧整车舒适性提高。本申请中通过连接件直接将主簧和副簧进行安装固定，无需对主簧和副簧进行打孔或者设置定位槽等，也无需对主副簧中间进行加厚处理，提高轻量化水平，降低成本。此外，嵌入件的表面的沟槽和粗糙表面，使得嵌入件与主簧的结合更加紧密，双片式玄武岩等纤维复合材料板簧的稳定性更佳，进一步提升乘坐舒适性。

Description

一种双片式玄武岩等纤维复合材料板簧和汽车悬架系统

技术领域

本实用新型涉及板簧领域，具体而言，涉及一种双片式玄武岩等纤维复合材料板簧和汽车悬架系统。

背景技术

钢板弹簧是汽车悬架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。随着汽车轻量化技术的研究受到关注，纤维增强复合材料作为一种轻质高强的新型材料被广泛的研究应用于汽车部件上。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％。而复合材料板簧在达到相同使用性能的同时，可较钢板弹簧减重50％～70％。此外，复合材料板簧还具有疲劳寿命高(一般为钢板弹簧的2～10倍)、弹性行程大、舒适性好、噪声小、耐腐蚀等特性。

为提高汽车乘坐的舒适性，通常采用较软的悬架过滤颠簸路面给乘员带来的振动，但过软的悬架承载能力低，且会降低整车的刚性，无法满足操控需求。故采用如空气弹簧、油气弹簧等变刚度弹簧实现不同承载下不同刚度的需求，一般来说，悬架弹簧刚度应随承载的增加而增大，刚度增加的方式越线性，越有利于提高舒适性。对汽车板簧而言，由主簧和副簧构成的板簧即可达到变刚度的效果，其中主簧在上，副簧在下，主、副簧随承载的增加而逐渐接触的这种结构形式可达到弹簧刚度逐渐增加的效果。

经发明人研究发现，现有的板簧重量大，乘坐舒适性欠佳。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种双片式玄武岩等纤维复合材料板簧，其能够实现轻量化的同时也提高了乘坐舒适性。

本实用新型的另一目的在于提供一种汽车悬架系统，其能够提高了乘坐舒适性。

本实用新型的实施例是这样实现的：

第一方面，本实用新型实施例提供一种双片式玄武岩等纤维复合材料板簧，其包括主簧、副簧以及连接件，所述主簧为抛物线型结构，所述主簧和所述副簧通过所述连接件连接，所述主簧的两端设置有用于与车架进行装配的嵌入件，所述嵌入件的表面加工有沟槽，所述嵌入件的表面为粗糙表面。

在可选的实施方式中，所述连接件包括U形盖板和连接耳片，所述连接耳片为两个且分别连接至所述U形盖板的自由端，所述连接件包括上连接件和下连接件，所述上连接件的所述连接耳片和所述下连接件的所述连接耳片连接。

在可选的实施方式中，所述主簧和所述副簧的连接位置向内收缩4-6mm形成连接腔，所述U形盖板卡设于所述连接腔处。

在可选的实施方式中，所述副簧安装于所述主簧的下表面，所述副簧的厚度由中间向两侧组件变薄，所述副簧的上表面为平直结构或曲面结构。

在可选的实施方式中，所述副簧安装于所述主簧的上表面，所述副簧为椭圆形。

在可选的实施方式中，所述双片式玄武岩等纤维复合材料板簧还包括用于限制所述副簧向下运动的限位块，所述限位块设置于所述副簧的椭圆形内且安装于所述连接件的上表面。

在可选的实施方式中，所述限位块具有容纳所述副簧的U形槽。

在可选的实施方式中，所述主簧与所述副簧接触的表面以及所述副簧与所述主簧接触的表面均设置有耐磨层；或者，所述主簧和所述副簧之间设置有耐磨垫。

在可选的实施方式中，所述主簧采用复合材料制成，所述副簧采用复合材料或金属材料制成。

第二方面，本实用新型实施例提供一种汽车悬架系统，其安装有如前述实施方式任一项所述的双片式玄武岩等纤维复合材料板簧。

本实用新型实施例的有益效果是：本申请中采用主簧和副簧两片簧的结构形式，相对单片簧，车辆承载能力更强，整车舒适性更高。本申请中通过连接件直接将主簧和副簧进行安装固定，无需对主簧和副簧进行打孔或者设置定位槽等，也无需对主副簧中间进行加厚处理，提高轻量化水平，降低成本。此外，本申请中通过在嵌入件的表面加工沟槽，且对嵌入件进行喷砂处理形成具有一定粗糙度的表面，使得嵌入件与主簧的结合更加紧密，双片式复合材料板簧的稳定性更佳，进一步提升乘坐舒适性。

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1提供的双片式玄武岩等纤维复合材料板簧的示意图，其副簧的上表面为平直结构；

图2为本实用新型实施例1提供的双片式玄武岩等纤维复合材料板簧的连接件的结构示意图；

图3为本实用新型实施例1提供的双片式玄武岩等纤维复合材料板簧的嵌入件的结构示意图；

图4为本实用新型实施例1提供的双片式玄武岩等纤维复合材料板簧与车架的安装示意图；

图5为本实用新型实施例2提供的双片式玄武岩等纤维复合材料板簧的示意图，其副簧的上表面为曲面结构；

图6为本实用新型实施例3提供的双片式玄武岩等纤维复合材料板簧的示意图，其副簧为金属材质制成，其厚度稍小；

图7为本实用新型实施例4提供的双片式玄武岩等纤维复合材料板簧的示意图，其副簧为椭圆形且安装于主簧的上方；

图8为本实用新型实施例4提供的双片式玄武岩等纤维复合材料板簧与车架的安装示意图；

图9为本实用新型实施例4提供的双片式玄武岩等纤维复合材料板簧的限位块的结构示意图。

图标：100-双片式玄武岩等纤维复合材料板簧；110-主簧；111-嵌入件；112-沟槽；120-副簧；121-连接腔；122-限位块；123-U形槽；130-连接件；1301-上连接件；1302-下连接件；131-U形盖板；132-连接耳片；200-车架；201-吊耳；202-车轴。

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“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，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。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

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”、“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，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。

请参照图1，本实施例提供一种双片式玄武岩等纤维复合材料板簧100，其包括主簧110、副簧120以及连接件130，主簧110和所述副簧120通过连接件130连接。

主簧110为抛物线型结构，主簧110的抛物线型结构的圆心在上。本实施例中主簧110为纤维增强复合材料制成，该纤维增强复合材料是现有技术中已知的材料，具体为纤维(玻璃纤维、玄武岩纤维等)增强树脂基(多为环氧树脂或聚氨酯树脂)复合材料。本申请中用于制备主簧110的纤维增强复合材料为市售购买获得。本实施例中，请结合参阅图1和图3，主簧110的两端设置有用于与车架进行装配的嵌入件111，本申请中嵌入件111采用金属材质制成，其形状类似于水滴状，嵌入件111的表面加工有沟槽112，嵌入件111的表面为粗糙表面，其具有一定的粗糙度且粗糙度大于6.3。

本申请中主簧110和嵌入件111的连接方式为胶结，具体来说，在制备主簧110时，通过将纤维按照主簧110的预设形状缠绕在两个嵌入件111之间的芯模上，然后置于模具中浇筑树脂后固化而成。嵌入件111的沟槽112结构和粗糙表面能够加强嵌入件111与纤维增强复合材料的接触面积和粗糙度，从而实现嵌入件111与主簧110结合更牢固。相较于现有技术中采用螺栓等连接件130固定嵌入件111和主簧110的设置方式而言，本申请中的设置方式可以是主簧110和嵌入件111形成一个整体，结合牢固性更佳，稳定性更佳，有利于进一步提升乘坐舒适性。

本申请中副簧120的结构可以有多种形式，包括但不限于：板状或椭圆形。副簧120的材料也可以为多种，包括但不限于：纤维增强复合材料(如图1、图5所示)或金属材料(如图6所示)制成。

当副簧120为板状结构时，其可以安装于主簧110的下表面，此时，副簧120的厚度由中间向两侧组件变薄，副簧120的上表面为平直结构(如图1所示)或曲面结构(如图5所示)。

当副簧120为椭圆形时，副簧120安装于主簧110的上表面(如图7所示)。具体地，在副簧120为椭圆形时，为了避免副簧120受力过大而发生超载损坏的情况，请参阅图8和图9，本申请中，在副簧120的椭圆形的下部内表面处安装有限位块122，限位块122能够限制副簧120向下运动的距离，有效保护副簧120。进一步地，本实施例中的限位块122具有容纳副簧120的U形槽123。当副簧120受到载荷逐渐被压扁，当达到极限载荷，椭圆式副簧120的弧形部分与限位块122接触压实，板簧不再受进一步的载荷，防止板簧超载破坏。限位块122的U形槽123还可以限制副簧120左右移动，保证接触后紧密贴合。此外，本申请在车身或车架200对应于该椭圆形的副簧120的位置还设置有缓冲垫，该缓冲垫也设置有与椭圆形的副簧120的截面相匹配的凹槽，以用于容纳副簧120。

副簧120的宽度与主簧110的宽度相同，保证主簧110和副簧120接触平缓稳定。

本申请中连接件130用于连接和固定主簧110与副簧120。具体地，请参阅图2，连接件130分为上连接件1301和下连接件1302，上连接件1301和下连接件1302相互连接以实现固定主簧110和副簧120。该连接件130的具体结构包括U形盖板131和连接耳片132，连接耳片132为两个且分别连接至U形盖板131的自由端，上连接件1301和下连接件1302相对设置且通过其各自的连接耳片132进行连接。

本实施例中，可以在浇筑成型时，直接将主簧110和副簧120的连接位置向内收缩4-6mm形成连接腔121，U形盖板131卡设于连接腔121处。连接腔121能够实现定位和避免U形盖板131滑动的作用。当然也可以不进行收缩，在安装U形盖板131时人工找中心位置即可。

进一步地，主簧110与副簧120接触的表面以及副簧120与主簧110接触的表面均设置有耐磨层；或者，主簧110和副簧120之间设置有耐磨垫。本申请中通过设置耐磨层或者耐磨垫，可以有效避免主簧110和副簧120的接触面摩擦损坏。

第二方面，本实用新型实施例提供一种汽车悬架系统，其安装有如前述实施方式任一项所述的双片式玄武岩等纤维复合材料板簧100。

实施例1

请参阅图1，本实施例提供了一种双片式玄武岩等纤维复合材料板簧100，其具体结构包括：其包括主簧110、副簧120以及连接件130。

其中，主簧110为抛物线型结构，副簧120安装于主簧110的下表面，副簧120的厚度由中间向两侧组件变薄，副簧120的上表面为平直结构。主簧110的两端设置有用于与车架进行装配的嵌入件111，嵌入件111的表面加工有沟槽112，沟槽112的表面为粗糙表面。主簧110和副簧120都是采用纤维增强复合材料制成，主簧110的上表面和副簧120的下表面均设置有耐磨层。在浇筑成型时，直接将主簧110和副簧120的连接位置向内收缩5mm形成连接腔121，U形盖板131卡设于连接腔121处，上连接件1301和下连接件1302相对设置且通过其各自的连接耳片132进行连接以实现将主簧110和副簧120连接。

请参阅图4，本实施例提供的双片式玄武岩等纤维复合材料板簧100的工作原理是：双片式玄武岩等纤维复合材料板簧100与现有技术中的钢板弹簧的安装方式和位置相同，在汽车悬架中，两端嵌入件111与车身或车架200的吊耳201连接，中部的U形盖板131与车轴202连接。所承受的垂直载荷为正向时，主簧110首先受力向上变形，弧形曲率逐渐减小，当达到一定载荷或是减小到一定曲率后，主簧110与副簧120开始接触，随着接触区域的逐渐增加，载荷也相应由副簧120以及主簧110和副簧120之间的接触摩擦所分担。这时，车轴202和车架200便相互靠近。

实施例2-3

实施例2-3提供的双片式玄武岩等纤维复合材料板簧100基本与实施例1相同，区别在于：

实施例2中，请参阅图5，副簧120的上表面为曲面结构，主簧110和副簧120之间未设置连接腔121。考虑到恶劣路面行驶时石子较多，将副簧120上表面设计为曲面，方便石子掉落。副簧120与主簧110接触的宽度应保证在总宽度的一半以上，以保证主簧110、副簧120接触平缓稳定。

实施例3中，请参阅图6，主簧110采用纤维增强复合材料制成，副簧120采用金属材料(例如60Si2Mn等弹簧钢材料)制成，由于金属相比复材弹性模量高，故达到同一刚度情况时板簧中心厚度不会太大，节省空间，但减重效果稍差。

实施例4

请参阅图7，本实施例提供了一种双片式玄武岩等纤维复合材料板簧100，其具体结构包括：其包括主簧110、副簧120以及连接件130。

其中，主簧110为抛物线型结构，副簧120安装于主簧110的上表面，副簧120为椭圆形。主簧110的两端设置有用于与车架进行装配的嵌入件111，嵌入件111的表面加工有沟槽112，沟槽112的表面为粗糙表面。主簧110和副簧120都是采用纤维增强复合材料制成，主簧110的上表面和副簧120的下表面均设置有耐磨层。在浇筑成型时，直接将主簧110和副簧120的连接位置向内收缩5mm形成连接腔121，U形盖板131卡设于连接腔121处，上连接件1301和下连接件1302相对设置且通过其各自的连接耳片132进行连接以实现将主簧110和副簧120连接。

本实施例中，基于副簧120为椭圆形，还对应的设置了限位块122，限位块122具有容纳副簧120的U形槽123。限位块122安装于椭圆形的下部内表面处，具体来说，安装于U形盖板131的表面，椭圆形副簧120与车身或车架200接触，此时增加了板簧的刚度，提升了汽车的载重能力。

请参阅图8，本实施例提供的双片式玄武岩等纤维复合材料板簧100的工作原理是：双片式玄武岩等纤维复合材料板簧100与现有技术中的钢板弹簧的安装方式和位置相同，在汽车悬架中，两端水滴状的金属嵌入件111与车身或车架200的吊耳201连接，中部的下方的U形盖板131与车轴202连接，上方的U形盖板131装有限位块122。所承受的垂直载荷为正向时，主簧110首先受力向上变形，当达到一定载荷后椭圆形的副簧120与安装在车架200或车身上的耐磨垫块(截面与椭圆形的副簧120的弧形匹配，保证接触后贴合紧密)接触，此时车桥所受载荷由主簧110和椭圆副簧120共同承担，椭圆副簧120逐渐被压扁。当达到极限载荷，椭圆式副簧120上弧形部分与限位块122接触压实，板簧不再受进一步的载荷，防止板簧超载破坏。当椭圆式的副簧120参与工作后，板簧刚度增大，提升了车辆载重能力；当椭圆式副簧120未参加工作时，板簧刚度则为较低的定值，悬架变软，在车辆非重载的情况下保证了乘员的舒适。

综上所述，本申请中采用主簧110和副簧120两片簧的结构形式，相对单片簧整车舒适性提高。本申请中通过连接件130直接将主簧110和副簧120进行安装固定，无需对主簧110和副簧120进行打孔或者设置定位槽等，也无需对主簧110和副簧120中间进行加厚处理，提高轻量化水平，降低成本。此外，本申请中通过在嵌入件111的表面加工沟槽112，且对嵌入件111进行喷砂处理形成粗糙表面，使得嵌入件111与主簧110的结合更加紧密，双片式纤维复合材料板簧的稳定性更佳，进一步提升乘坐舒适性。

以上所述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)

1.一种双片式玄武岩等纤维复合材料板簧，其特征在于，其包括主簧、副簧以及连接件，所述主簧为抛物线型结构，所述主簧和所述副簧通过所述连接件连接，所述主簧的两端设置有用于与车架进行装配的嵌入件，所述嵌入件的表面加工有沟槽，所述嵌入件的表面为粗糙表面。

2.根据权利要求1所述的双片式玄武岩等纤维复合材料板簧，其特征在于，所述连接件包括U形盖板和连接耳片，所述连接耳片为两个且分别连接至所述U形盖板的自由端，所述连接件包括上连接件和下连接件，所述上连接件的所述连接耳片和所述下连接件的所述连接耳片连接。

3.根据权利要求2所述的双片式玄武岩等纤维复合材料板簧，其特征在于，所述主簧和所述副簧的连接位置向内收缩4-6mm形成连接腔，所述U形盖板卡设于所述连接腔处。

4.根据权利要求1所述的双片式玄武岩等纤维复合材料板簧，其特征在于，所述副簧安装于所述主簧的下表面，所述副簧的厚度由中间向两侧组件变薄，所述副簧的上表面为平直结构或曲面结构。

5.根据权利要求1所述的双片式玄武岩等纤维复合材料板簧，其特征在于，所述副簧安装于所述主簧的上表面，所述副簧为椭圆形。

6.根据权利要求5所述的双片式玄武岩等纤维复合材料板簧，其特征在于，所述双片式玄武岩等纤维复合材料板簧还包括用于限制所述副簧向下运动的限位块，所述限位块设置于所述副簧的椭圆形内且安装于所述连接件的上表面。

7.根据权利要求6所述的双片式玄武岩等纤维复合材料板簧，其特征在于，所述限位块具有容纳所述副簧的U形槽。

8.根据权利要求1所述的双片式玄武岩等纤维复合材料板簧，其特征在于，所述主簧与所述副簧接触的表面以及所述副簧与所述主簧接触的表面均设置有耐磨层；或者，所述主簧和所述副簧之间设置有耐磨垫。

9.根据权利要求1所述的双片式玄武岩等纤维复合材料板簧，其特征在于，所述主簧采用纤维增强复合材料制成，所述副簧采用纤维增强复合材料或金属材料制成。

10.一种汽车悬架系统，其特征在于，其安装有如权利要求1-9任一项所述的双片式玄武岩等纤维复合材料板簧。

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