[发明专利]一种纵置FRP复合材料板簧总成

说明书

技术领域

本发明属于汽车板簧技术领域，特别是指一种纵置FRP复合材料板簧总成。

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。

如图1所示为现有技术钢板弹簧总成包括前衬套01、卡箍02、板簧03、中心螺栓04及后衬套05；钢板弹簧总成由多片变截面或等截面板簧叠加而成，但是现技术的钢板弹簧质量大，燃油效力低，寿命短，平顺性差，簧下质量大，簧下振动大。

如图2所示为一种汽车复合材料板簧总成示意图，见CN104976261A，一种汽车复合材料板弹簧总成及其装配方法的示意图，包括U型螺栓金属夹板06，上金属夹板，前金属接头07，复合材料板弹簧簧身08，下金属夹板09，后金属接头010及螺栓011；复合材料板弹簧簧身与前金属接头、后金属接头、下金属夹板交接处应力大，易造成复合材料板弹簧簧身失效，整体可靠性降低；复合材料板弹簧簧身的形状与载荷关系不清，不能保证其安全性；与悬架关系不清。

发明内容

本发明的目的是提供一种纵置FRP复合材料板簧总成，以解决现有技术板簧的燃油效力差，寿命低及可靠性不高的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种纵置FRP复合材料板簧，包括FRP复合材料板簧本体，所述FRP复合材料板簧本体包括本体中段、抛物线变截面段及卷耳安装段；

所述FRP复合材料板簧本体自一端向另一端延伸时，依次包括所述卷耳安装段、所述抛物线变截面段、所述本体中段、所述抛物线变截面段及所述卷耳安装段；

在所述本体中段的上下表面分别向上下延伸形成安装台和支撑台；在所述安装台上设置有上沉孔，在所述支撑台上设置有下沉孔；

在每个所述卷耳安装段上均设置有螺栓过孔；

所述FRP复合材料板簧本体自所述上沉孔的中心至前端的长度大于所述上沉孔的中心至后端的长度。

所述安装台的两端及所述支撑台的两端均通过斜面与所述本体中段过渡结合在一起，并且在结合处设置有圆角。

所述上沉孔的圆心与所述下沉孔的圆心均位于所述本体中段的垂直中线上；所述下沉孔的直径大于所述下沉孔的直径。

所述抛物线变截面段与所述本体中段连接一端的厚度为h₂，与卷耳安装段连接一端的厚度为h₁；

h₁由公式(1)确定，