张力叶片弹簧总成及悬架结构制造技术

本发明专利技术提供了张力叶片弹簧总成及悬架结构，包括张力叶片弹簧，张力叶片弹簧各部分宽度相同；张力叶片弹簧包括前卷耳安装段、前性能段、前过渡段、U形螺栓安装段、后过渡段、后性能段、大圆弧段、小圆弧段、反圆弧段、直线段、后卷耳安装段。本技术方案的张力叶片弹簧为汽车非独立悬架提供渐变的弹簧刚度，不同刚度对应悬架承受的不同载荷，使悬架振动频率变化不大，提高车辆行驶的平顺性和舒适性；张力叶片弹簧总成的后卷耳与后支架的连接不使用吊耳，通过衬套和后销轴直接与车身上的后支架连接，简化了悬架的结构，提供了悬架的可靠性；本技术方案的张力叶片弹簧结构采用FRP复合材料，具有积极失效模式，保证车辆行驶的安全性；重量约为钢板弹簧的1/4，提高燃油经济性；寿命比钢板弹簧高5倍以上，大幅减小板簧使用成本。

【技术实现步骤摘要】
张力叶片弹簧总成及悬架结构
本专利技术属于机动车弹簧
，特别是指张力叶片弹簧总成及悬架结构。
技术介绍
纵置钢板弹簧能传递各种力和力矩，具有导向功能，故在汽车上得到广泛应用,但现有技术的钢板弹簧的后卷耳通过衬套、后销轴、吊耳、吊耳衬套和车身上的后支架相连,后卷耳的连接结构复杂且容易失效，同时钢板弹簧质量大，燃油经济性差，寿命短，平顺性差，簧下质量大，簧下振动大。商用车包括大中小型的货车和客车，随着道路的改善、顾客对乘坐平顺性和舒适性的要求越来越高，对运输高档货物的保护的要求也越来越高，同时顾客对底盘零部件的可靠性要求也越来越高，以降低整车使用成本。随着科技发展，玻璃纤维和树脂等成型的复合材料，逐步用于汽车悬架弹簧元件。FRP是英文Fibre-ReinforcedPlastic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复合材料做叶片弹簧，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。如公开的CN104842734A、CN104842734A等所述，现有技术纵置FRP叶片弹簧悬架多为一片，即只有一个刚度，不能满足不同载荷要求，而将二个FRP叶片弹簧叠加在一起，可以满足空、满载两种状态的载荷需求，但不仅结构复杂、成本高，而且刚度变化不均匀，平顺性相对较差。FRP叶片弹簧的成型方法，包括连续纤维缠绕工艺、模压成型工艺、拉挤工艺、树脂传递模塑制造工艺(RTM)等工艺方法，但现有模压成型工艺的纤维布多为人工叠放，造成材料内部结构不均匀，弹性模量等参数变化很大；树脂传递模塑制造工艺(RTM)如果树脂注入压力不足，也会造成FRP复合材料弹簧的材料内部结构不均匀，弹性模量等参数变化很大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供张力叶片弹簧总成及悬架结构，在保证悬架的性能和可靠性的前提下，用张力叶片弹簧替换现有钢板弹簧，以解决现有钢板弹簧悬架的质量大、平顺性差、寿命短等问题；以解决现有一片叶片弹簧只有一个刚度不能满足载荷需要的问题；张力叶片弹簧总成的后卷耳与后支架的连接不使用吊耳，通过衬套和后销轴直接与车身上的后支架连接，简化了悬架的结构，提供了悬架的可靠性；张力叶片弹簧的每处横截面为四边形，四角有倒角，截面积越大倒角半径就越大，以防止张力叶片弹簧的棱边应力大而出现脱丝等现象;优化张力叶片弹簧从板端到中部各处应力，提高张力叶片弹簧的可靠性和寿命。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种张力叶片弹簧总成，包括张力叶片弹簧，所述张力叶片弹簧的各部分宽度均相同；所述张力叶片弹簧自前端向后端延伸时，依次包括前卷耳安装段、前性能段、前过渡段、U形螺栓安装段、后过渡段、后性能段、大圆弧段、小圆弧段、反圆弧段、直线段、后卷耳安装段；所述前卷耳安装段、所述前性能段、所述前过渡段、所述U形螺栓安装段、所述后过渡段、所述后性能段、所述大圆弧段、所述小圆弧段、所述反圆弧段、所述直线段、所述后卷耳安装段依次连接为所述张力叶片弹簧；所述前卷耳安装段为正方体，厚度为δ1；所述前卷耳安装段与所述前性能段连接处的厚度为δ2；所述前性能段与所述前过渡段连接处的厚度为δ3；所述U形螺栓安装段的厚度为δ4；所述后过渡段与所述后性能段连接处的厚度为δ5；所述后性能段与所述大圆弧段连接处的厚度为δ6；所述大圆弧段与所述小圆弧段连接处的厚度为δ7；所述反圆弧段的上下表面同心，厚度为δ8；所述直线段为正方体，厚度为δ9；所述后卷耳安装段的厚度为δ10，δ1=δ2+0.5～1，δ2＜δ3＜δ4，δ4＞δ5＞δ6＞δ7＞δ8，δ8=δ9，δ10=δ9+0.5～1，各段连接处的上下外表面为圆弧过渡；所述张力叶片弹簧在自由状态时，所述前卷耳安装段的中部到所述U形螺栓安装段上平面的距离为h1，所述反圆弧段顶端到所述U形螺栓安装段上平面的距离为h2，所述后卷耳安装段中部到所述U形螺栓安装段上平面的距离为h3，h2＞h1＞h3；所述张力叶片弹簧的每处横截面为四边形，四角有圆角，截面积越大圆角半径就越大，圆角半径在3～7mm；在所述卷耳安装段和所述后卷耳安装段上均设置有二个螺栓过孔；在所述U形螺栓安装段有同轴线上沉孔和下沉孔，所述上沉孔和所述下沉孔深度约6mm；所述张力叶片弹簧为FRP复合材料，基体为树脂，增强材料为叠加在一起的纤维布，纤维布中的纤维主要是玻璃纤维；所述张力叶片弹簧可通过模压成型等工艺方法制造。所述前性能段的厚度从δ2到δ3为线性变截面或抛物线变截面；所述后性能段的厚度从δ5到δ6为线性变截面或抛物线变截面。所述张力叶片弹簧的模压成型工艺包括纤维带编织工序、预浸工序、纤维带叠放和切割工序、模压成型工序、定型和成品加工工序；加工前完成叠放垫具和模压成型模具的制作，所述垫具一侧的形状与所述张力叶片弹簧在自由状态相同；所述模压成型模具的下模底面两侧有圆角，圆角半径与所述张力叶片弹簧横截面的圆角半径相等；上模底面两侧有尖角，尖角内侧有圆角，圆角半径与所述张力叶片弹簧横截面的圆角半径相等；在所述纤维带编织工序中，用编织机将纤维编织成与所述的张力叶片弹簧等宽纤维带，并将纤维带盘卷在滚筒上，形成纤维带卷盘；在所述预浸工序中，将所述纤维带卷盘装入机械手中，所述滚筒固定在转轴上，拉动纤维带端，所述纤维带卷盘在转轴上滚动，并将纤维带浸入树脂中；在所述纤维带叠放和切割工序中，机械手一边将预浸后的纤维带吐出，一边沿着垫具的外形运动，一边将预浸后的纤维带逐层叠放在垫具上，并按设定长度切断，根据所述张力叶片弹簧的各处设计厚度，从下往上逐层叠放预浸后的纤维带，叠放时，在复数枚最长纤维带叠放在下方后，叠放最短纤维带，并逐层叠放更长纤维带直到次长纤维带、再从次长纤维带逐层叠放更短纤维带直到最短纤维带，最后在上方叠放复数枚最长纤维带，上方和下方的最长纤维带枚数相等；在所述模压成型工序中，纤维带叠放完成后，放入所述模压成型模具的下模内，上模的外侧沿下模内侧向下加压，并挤出多余的树脂，保温一定时间后从模具中顶出，形成张力叶片弹簧毛坯；在所述定型和成品加工工序中，先将所述张力叶片弹簧毛坯放在定型夹具上定型，然后去边刺、切去两端多余部分、加工两端螺栓过孔和所述上沉孔和所述下沉孔，完成所述张力叶片弹簧的制造。一种张力叶片弹簧总成，包括上述任一项的张力叶片弹簧，还包括前卷耳、前衬套、盖板、后卷耳体、下固定板、后衬套；所述前衬套压入所述前卷耳中，所述前卷耳通过螺栓和粘接剂与所述前卷耳安装段固定连接；所述卷耳体和所述下固定板通过螺栓和粘接剂与所述后卷耳安装段固定连接；二个所述盖板通过粘接剂装在所述U形螺栓安装段的上、下面。所述前卷耳上有前衬套安装孔和板端固定槽，所述板端固定槽的上板和下板相互平行并四周对齐，上板与下板相对应的前卷耳螺栓过孔的中心线共线，所述前衬套安装孔的圆柱面中心线位于所述板端固定槽的中面的下方。所述后卷耳体上有板端上固定面、后衬套安装孔、2个后卷耳螺栓过孔、2个螺纹孔、板端限位板；所述下固定板上有侧翻边、端翻边、4个下螺栓过孔；安装后，所述后卷耳体上的后卷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种张力叶片弹簧总成，其特征在于：包括张力叶片弹簧，所述张力叶片弹簧的各部分宽度均相同；所述张力叶片弹簧自前端向后端延伸时，依次包括前卷耳安装段、前性能段、前过渡段、U形螺栓安装段、后过渡段、后性能段、大圆弧段、小圆弧段、反圆弧段、直线段、后卷耳安装段；所述前卷耳安装段、所述前性能段、所述前过渡段、所述U形螺栓安装段、所述后过渡段、所述后性能段、所述大圆弧段、所述小圆弧段、所述反圆弧段、所述直线段、所述后卷耳安装段依次连接为所述张力叶片弹簧；所述前卷耳安装段为正方体，厚度为δ1；所述前卷耳安装段与所述前性能段连接处的厚度为δ2；所述前性能段与所述前过渡段连接处的厚度为δ3；所述U形螺栓安装段的厚度为δ4；所述后过渡段与所述后性能段连接处的厚度为δ5；所述后性能段与所述大圆弧段连接处的厚度为δ6；所述大圆弧段与所述小圆弧段连接处的厚度为δ7；所述反圆弧段的上下表面同心，厚度为δ8；所述直线段为正方体，厚度为δ9；所述后卷耳安装段的厚度为δ10，δ1=δ2 +0.5～1，δ2＜δ3＜δ4，δ4＞δ5＞δ6＞δ7＞δ8，δ8= δ9，δ10= δ9+0.5～1，各段连接处的上下外表面为圆弧过渡；所述张力叶片弹簧在自由状态时，所述前卷耳安装段的中部到所述U形螺栓安装段上平面的距离为h1，所述反圆弧段顶端到所述U形螺栓安装段上平面的距离为h2，所述后卷耳安装段中部到所述U形螺栓安装段上平面的距离为h3，h2＞h1＞h3；所述张力叶片弹簧的每处横截面为四边形，四角有圆角，截面积越大圆角半径就越大，圆角半径在3～7mm；在所述卷耳安装段和所述后卷耳安装段上均设置有二个螺栓过孔；在所述U形螺栓安装段有同轴线上沉孔和下沉孔，所述上沉孔和所述下沉孔深度约6mm；所述张力叶片弹簧为FRP复合材料，基体为树脂，增强材料为叠加在一起的纤维布，纤维布中的纤维主要是玻璃纤维；所述张力叶片弹簧可通过模压成型等工艺方法制造。...

【技术特征摘要】
1.一种张力叶片弹簧总成，其特征在于：包括张力叶片弹簧，所述张力叶片弹簧的各部分宽度均相同；所述张力叶片弹簧自前端向后端延伸时，依次包括前卷耳安装段、前性能段、前过渡段、U形螺栓安装段、后过渡段、后性能段、大圆弧段、小圆弧段、反圆弧段、直线段、后卷耳安装段；所述前卷耳安装段、所述前性能段、所述前过渡段、所述U形螺栓安装段、所述后过渡段、所述后性能段、所述大圆弧段、所述小圆弧段、所述反圆弧段、所述直线段、所述后卷耳安装段依次连接为所述张力叶片弹簧；所述前卷耳安装段为正方体，厚度为δ1；所述前卷耳安装段与所述前性能段连接处的厚度为δ2；所述前性能段与所述前过渡段连接处的厚度为δ3；所述U形螺栓安装段的厚度为δ4；所述后过渡段与所述后性能段连接处的厚度为δ5；所述后性能段与所述大圆弧段连接处的厚度为δ6；所述大圆弧段与所述小圆弧段连接处的厚度为δ7；所述反圆弧段的上下表面同心，厚度为δ8；所述直线段为正方体，厚度为δ9；所述后卷耳安装段的厚度为δ10，δ1=δ2+0.5～1，δ2＜δ3＜δ4，δ4＞δ5＞δ6＞δ7＞δ8，δ8=δ9，δ10=δ9+0.5～1，各段连接处的上下外表面为圆弧过渡；所述张力叶片弹簧在自由状态时，所述前卷耳安装段的中部到所述U形螺栓安装段上平面的距离为h1，所述反圆弧段顶端到所述U形螺栓安装段上平面的距离为h2，所述后卷耳安装段中部到所述U形螺栓安装段上平面的距离为h3，h2＞h1＞h3；所述张力叶片弹簧的每处横截面为四边形，四角有圆角，截面积越大圆角半径就越大，圆角半径在3～7mm；在所述卷耳安装段和所述后卷耳安装段上均设置有二个螺栓过孔；在所述U形螺栓安装段有同轴线上沉孔和下沉孔，所述上沉孔和所述下沉孔深度约6mm；所述张力叶片弹簧为FRP复合材料，基体为树脂，增强材料为叠加在一起的纤维布，纤维布中的纤维主要是玻璃纤维；所述张力叶片弹簧可通过模压成型等工艺方法制造。2.根据权利要求1所述的张力叶片弹簧，其特征在于，所述前性能段的厚度从δ2到δ3为线性变截面或抛物线变截面；所述后性能段的厚度从δ5到δ6为线性变截面或抛物线变截面。3.根据权利要求1所述的张力叶片弹簧，其特征在于，所述张力叶片弹簧的模压成型工艺包括纤维带编织工序、预浸工序、纤维带叠放和切割工序、模压成型工序、定型和成品加工工序；加工前完成叠放垫具和模压成型模具的制作，所述垫具一侧的形状与所述张力叶片弹簧在自由状态相同；所述模压成型模具的下模底面两侧有圆角，圆角半径与所述张力叶片弹簧横截面的圆角半径相等；上模底面两侧有尖角，尖角内侧有圆角，圆角半径与所述张力叶片弹簧横截面的圆角半径相等；在所述纤维带编织工序中，用编织机将纤维编织成与所述的张力叶片弹簧等宽纤维带，并将纤维带盘卷在滚筒上，形成纤维带卷盘；在所述预浸工序中，将所述纤维带卷盘装入机械手中，所述滚筒固定在转轴上，拉动纤维带端，所述纤维带卷盘在转轴上滚动，并将纤维带浸入树脂中；在所述纤维带叠放和切割工序中，机械手一边将预浸后的纤维带吐出，一边沿着垫具的外形运动，一边将预浸后的纤维带逐层叠放在垫具上，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙兆亮，刘政阳，
申请(专利权)人：刘守银，
类型：发明
国别省市：安徽,34