[发明专利]一种FRP复合材料主副簧总成

说明书

本发明涉及一种FRP复合材料主副簧总成，包括钢板主簧、FRP复合材料副簧、前外衬套、前内衬套、前轴管、上盖板、下垫板、后轴管、后外衬套及后内衬套。降低板簧悬架的重量，提高燃油效力；主簧和副簧之间通过面接触，刚度变化平稳，提高车辆行驶的平顺性；减小主簧和副簧支间的应力，提高板簧总成的寿命；使用上盖板和下垫板固定主簧和副簧，结构简单、方便、可靠；上盖板和下垫板和U形螺栓之间间隙小，有效防止后桥受力的摆动，提高车辆行驶的稳定性。

技术领域

本发明属于汽车板簧技术领域，特别是指一种FRP复合材料主副簧总成。

背景技术

钢板弹簧在汽车上可以纵置或者横置。后者因为要传递纵向力，必须设置附加的导向传力装置，使结构复杂、质量加大，所以只在少数轻、微型车上应用。纵置钢板弹簧能传递各种力和力矩，具有导向功能，并且结构简单，故在汽车上得到广泛应用。

复合材料是两种以上的材料组合在一起、通过材料之间有效界面结合、性能优于原有的材料。复合材料种类很多，比如钢筋混泥土也是复合材料，混泥土是母材，钢筋是增强材料。但是现代工业所指的复合材料主要是玻璃纤维复合材料(GFRP)和碳纤维复合材料(CFRP)，母材是塑料(或叫树脂)，增强材料是玻璃纤维或碳纤维，现代复合材料板簧的增强材料主要是玻璃纤维，也有碳纤维，母材多为环氧树脂。

随着科技发展，复合材料板簧逐步用于汽车悬架弹簧元件。现在汽车板簧使用的复合材料都是FRP复合材料。FRP是英文Fibre-Reinforced Plastic简写，直译是纤维增强塑料。FRP复合材料比强度比模量高、具有良好的耐疲劳性能、阻尼减振性能和耐腐蚀性能，因此，使用FRP复合材料做板簧，可大幅提高车辆的平顺性和舒适性，而质量仅是钢板弹簧的1/4左右，不仅有效地提高了燃油效力，还降低了簧下质量，减小簧下振动，同时寿命是钢板弹簧的3倍左右，在整车寿命范围内无需更换弹性元件，整车使用和维修成本相对较低。

FRP复合材料板簧本体成型方法，其中包括连续纤维缠绕工艺、模压工艺、拉挤工艺、树脂传递模塑成型工艺(RTM)等工艺方法。如果FRP复合材料板簧本体成型时压力低，使用一段时间FRP复合材料板簧本体容易脱丝，造成板簧失效。采用高压树脂传递模塑成型工艺(HP-RTM)，模腔压力高达160大气压，不仅保证本体的可靠性、性能，而且不会脱丝。

现在国内外很多汽车厂家想用FRP复合材料板簧替代现有的纵置板簧，但是，纵置板簧两端卷耳要通过衬套固定到车身上，中部要通过U形螺栓固定在车身上，必须通过金属件的连接和固定，这些因素必然造成纵置FRP复合材料板簧局部应力大，在卷耳的连接处和U形螺栓外侧出现纤维断裂的现象，极大地影响FRP复合材料板簧的寿命。

为了适应空载、满载两种不同状态，现有技术中载荷较小的商用车或乘用车的纵置板簧多采用副簧下置式结构，如图1所示为现有技术的副簧下置式板簧，包括前衬套01、卡箍02、板簧03、中心螺栓04、后衬套05、主簧06及副簧07。这种板簧结构的质量大，燃油效力低；寿命短；平顺性差；簧下质量大，簧下振动大；主簧和副簧接触处应力大，易断裂失效。

如图2所示为一种用于卡车悬架的板簧总成，包括上板簧片08、下板簧片09、中间垫板010、卡箍011、卷耳012及橡胶垫013；上板簧片是用弹簧钢，下板簧片为复合材料；这一板簧结构只能形成一个刚度；上板簧片和下板簧片在板端相对运动较大，橡胶垫无法消除，易造成下板簧片断裂；结构复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种FRP复合材料主副簧总成，以解决现有技术的板簧质量大，燃油效力低；寿命短；平顺性差；簧下质量大，簧下振动大；主簧和副簧接触处应力大，易断裂失效及刚度单一及结构复杂的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种FRP复合材料主副簧总成，包括钢板主簧、FRP复合材料副簧、前外衬套、前内衬套、前轴管、上盖板、下垫板、后轴管、后外衬套及后内衬套；