[發明專利]一種復合材料板彈簧

有效

• 申請號: 201510324843.1
• 申請日: 2015-06-13
• 公開（公告）號: CN104963978B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 史文庫;錢琛;柯俊;李國民;周剛
• 申請（專利權）人: 吉林大學;寧波華翔汽車纖維研發有限公司
• 主分類號: F16F1/18
• 分類號: F16F1/18;F16F3/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司22201
• 代理人: 朱世林

技術領域

本發明屬于板彈簧領域，具體涉及一種應用于汽車懸架的復合材料板彈簧。

背景技術

汽車工業作為一種技術密集型產業，其迅速發展與新材料和工藝的研發密不可分，隨著人們對汽車輕量化的要求越來越高，汽車零部件所采用的鋼和合金等材料開始逐步被輕質復合材料所取代。樹脂基復合材料，包括玻璃纖維增強樹脂基復合材料和碳纖維增強樹脂基復合材料，其具有輕質高強度、性能可設計、耐腐燭性好、減振性強、容易成型和工藝簡單等特點，且其疲勞極限比較高、對應力集中敏感性小，已廣泛應用于汽車工業。

板彈簧多用于車輛底盤的減震，以往用彈簧鋼制造，自重較大，對車輛的沖擊力大。復合材料板彈簧在輕量化方面具有顯著優勢，對其開發、使用已成為國內外學者關注的熱點，纖維增強樹脂基復合材料板彈簧的概念和優勢已經逐漸被國內業內人員所了解。

CN100553953公開了一種玻璃鋼復合材料板彈簧的制造方法，所制得復合材料板彈簧的鋪層為：以板彈簧厚度的中心面為基準，靠近板彈簧上、下表面的纖維材料層為連續擴展到整個板彈簧長度方向的外層；靠近所述中心面的纖維材料層為長度朝著板彈簧中心方向漸次遞減的內層，在漸次遞減的內層中，間隔鋪設有連續擴展到整個板彈簧長度方向的中間層。

雖然，國內外學者針對汽車復合材料板彈簧做了大量研究，但關于拋物線形狀復合材料板彈簧的研究尚少，且現有拋物線形狀復合材料板彈簧的疲勞過程中較長鋪層與較短鋪層交接處容易產生裂紋，且產生的裂紋容易匯合，進而造成復合材料板彈簧的剝離分層破壞，造成復合材料板彈簧的疲勞壽命短。

發明內容

本發明目的是提供一種復合材料板彈簧，在現有汽車懸架復合材料板彈簧的基礎上，對復合材料板彈簧的鋪層結構進行改進，以提高復合材料板彈簧的疲勞壽命，并實現整車輕量化。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的，結合附圖說明如下：

首先引入各鋪層長度的階數概念：對于一個存在較長鋪層與較短鋪層交替排列的鋪層序列，比兩相鄰鋪層都長的鋪層稱為較長鋪層；比兩相鄰鋪層都短的鋪層稱為較短鋪層；所有鋪層稱為第一階鋪層；去除第一階鋪層中的較短鋪層后剩余的鋪層為第二階鋪層；如果第二階鋪層中仍存在較長鋪層與較短鋪層交替排布的鋪層結構，那么去除第二階鋪層中的較短鋪層后，剩余的鋪層為第三階鋪層，更高階鋪層的概念以此類推；如果第N階鋪層中不再有較長鋪層與較短鋪層交替排布的鋪層結構，則稱鋪層的階數為N；鋪層階數越小裂紋越不容易擴展匯合。

一種復合材料板彈簧，所述復合材料板彈簧的簧身為拋物線形狀，簧身中部設有凸臺結構；所述復合材料板彈簧的鋪層分為五個區域，從上至下依次為A、B、C、D和E區域；所述A和D區域為一定層數的等長的長鋪層；所述B區域由一定層數的等長的長鋪層與一定層數的長度漸變鋪層組成，較長鋪層與較短鋪層交替排布；所述C區域由一定層數的短鋪層；所述E區域為一定層數的平紋布鋪層；所述A、B和D區域各鋪層纖維排布方向均與復合材料板彈簧的簧身縱向一致。

所述復合材料板彈簧為纖維增強樹脂基復合材料板彈簧。

所述A、D區域的鋪層長度和B區域的長鋪層長度均與復合材料板彈簧長度一致。

所述B區域各階鋪層中，除最后一階鋪層外，各階排布形式均為較長鋪層與較短鋪層交替排布的結構，且鋪層排布順序采用遺傳算法優化。

所述C區域各鋪層纖維排布方向均與復合材料板彈簧的簧身縱向一致。

所述C區域各鋪層纖維排布方向均還可以與復合材料板彈簧的簧身成一定角度。

所述E區域分布在兩端螺栓孔區域上下兩側。

所述E區域還可以分布在螺栓孔區域上下任意一側。

與現有汽車復合材料板彈簧相比，本發明有益效果為：

(1)復合材料板彈簧的簧身采用材料利用率較高的拋物線板簧形狀，具有輕量化水平高的特點；

(2)無需對復合材料板彈簧中部鉆孔；

(3)有效地提高了復合材料板彈簧的疲勞壽命；

(4)有效地提高了端部接頭的強度。

附圖說明

圖1為本發明汽車復合材料板彈簧軸測圖。

圖2為本發明汽車復合材料板彈簧鋪層方法的各區域分布圖。

圖3為本發明汽車復合材料板彈簧結構示意圖。

圖4為本發明汽車復合材料板彈簧鋪層結構示意圖，圖中△代表A區域，□代表B區域，▲代表C區域，О代表D區域，●代表E區域。