分段式纤维复合板簧及其生产方法技术

本发明专利技术涉及一种由纤维复合材料制成的、用于车辆的车轮悬架的板簧（１），其具有中心纵向部分（３）及与之相连接的两个端部部分（１０，１１），其中，该端部部分设计成板簧宽度逐渐变细，该板簧（１）由树脂浸渍过的单向的纤维（２３）组合而成，该纤维不经裁剪地延伸于该板簧（１）的轴向端部（４，５）之间，且其中，在未完工板簧（２）完成之前，该轴向端部部分（１０，１１）具有基本上呈Ｖ形的切口或基本上呈Ｖ形的端部几何形状并由此在轴向上各构成与未完工板簧（２）的纵向延伸方向相垂直的两条股边（８，９），其中，在完成的板簧（１）中，该股边（８，９）相互贴靠在一起。为了能够成本低廉地生产该种板簧，根据本发明专利技术做了如下设置，即，该板簧（１，２）由单独的、几何上长度大体上相同的片段（６；１３，１４）组合而成，该片段作为纤维复合体单独生产，并且，在将其硬化成该板簧（１，２）之前，先将其连接到一起。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的、由纤维复合材料(Faserverbundwerkstoff)制成的板簧(Blattfeder)以及根据权利要求 9和10所述的用于生产这种板簧的两种方法。板簧通常地用于车辆的车轮悬架(Radaufhangungen)，以实现车辆 对不平整地形或不平整路面状况的緩沖。这样的车辆尤其可以为轿 车、货车或其它商用车，当然，也可以是轨道车辆或其它诸如此类的 车辆。用钢制成的板簧长久以来已广为人知。在其中，单独的、细长的、 长度逐渐变小的钢片重叠地放置在一起，以便随着载荷的增加，能够 获得可变的弹簧常数。通过夹紧或螺紋连接，将板簧的这些薄片连接 成小捆。在将板簧安装到汽车上时，例如可使其垂直于行驶方向，其 中，板簧的中部区域固定在车身上，而在板簧的两个轴向端部布置在 左边车轮或右边车轮的悬架区域内。尽管金属制成的板簧相比较而言 可以便宜地生产出来，且运行可靠，但是缺点是比较重，而这导致的 车辆质量较高，并最终引起燃油消耗量的升高。同样广为人知的还有用纤维复合材料制成的板簧，其例如可由经 人造树脂浸渍过的玻璃纤维或碳纤维所构成，在同样的大小或者具有 可比较性的弹簧特性的前提下，其质量明显小于钢制板簧。这种复合 纤维板簧例如可由单个的经树脂浸渍的纤维层所制成，这种纤维层通 过"预浸料(Prepreg)"的概念而广为人知。将这种预浸料裁剪或制造成 所需要的形状并重叠地放置在压模内，压模的尺寸与板簧相应。随后， 该未完工板簧在压坤莫中，在压力和热量的作用下进行时效硬化。从DE10221589A1可知一种板簧，其一整块地由中心的弧状部分 组成且端部侧面由边缘部分组成。该边缘部分在其轴向端部处各具有一吊耳，其带有用于容纳螺栓的开口、以实现将该板簧固定到车架上 的目的。此处的缺点在于，在板簧上引入固定吊耳，必须通过结构繁 杂的压才莫或者通过剪断纤维的冲孔工序才能得以实现。在另一种有纤 维复合材料制成的板簧结构中，对端部部分进行倒角。此处，在板簧 时效硬化之后，将各个端部截面相应于倒角的形状进行裁剪。这所导 致的后果就是，同时也将材料的纤维剪切断了。在该板簧持续交变载 荷的作用下，这些剪切部位通常会引致裂缝，这些裂缝从剪切部位出发，基本上平行于纤维的纵向延伸方向(L組gserstreckung)推进。而这 些裂缝又可能会导致板簧的损坏。从EP0093707B1以及与其并行的US4,557,500B1中可知一种用纤 维复合材料制成的板簧，其轴向端部设计成比中心处矩形部分更狭 窄、更厚。该板簧的轴向端部的区域在俯视图上可大致构成梯形。根 据另 一种变体，该板簧的直角横截面的面积可以从弹簧一端到另 一端 保持不变。在该板簧的另一种构造形式中，复合纤维不经剪断地从一 个轴向端部延伸到另一个轴向端部。在生产过程中，通过压^f莫来获得 板簧的几何形状。此外，从DE102004010768A1可知一种用纤维复合材料制成的板 簧，其带有中心纵向部分和轴向端部以实现车辆的车轮悬架，其中， 该轴向端部设计成板簧宽度逐渐变细，而纤维复合材料的轴向指向的 纤维不经减短地延伸至板簧的闭合缘。此外，在该板簧中还设置成， 其由吸附树脂的纤维层构成，该纤维层在板簧制造过程中在其轴向端 部具有从俯视角度看下去的V形几何形状或者说V形切割部分，并由 此各自形成垂直于板簧纵向的两条股边(Schenkel)。这两条股边在制造 过程中彼此紧紧相靠且被硬化，使得板簧在其端部区域构造成吊架 形，且在这些区域不存在材料堆积问题。在该文献中还可以知道，板簧的中心区域的构件厚度可通过几何 形状简单的、直角形的纤维层进行增强，而在形成板簧的V形轴向端 部时，可使用相应设计的、贯穿于整个构件长度的纤维层。根据DE102004010768A1所述的板簧具有一些优点，因为其可在 几乎整个长度上具有基本恒定的截面面积和恒定的厚度以及在轴向 端部变小的宽度，而无需在其轴向端部进行剪切。在此背景下，本专利技术的目的在于，对DE102004010768A1中广为 人知的板簧进行如下形式的改进，即，使其可在保证优良质量的前提 下尽可能成本低廉地生产出来。通过权利要求1的特征中的板簧来实现这一目的。在权利要求9 和10中提出了两种生产方法。本专利技术的有利的设计方案及改进形式 可从从属权利要求中得出。本专利技术以下列知识为基础，即，通过使用连续地生产出来的纤维 复合材料材料带的、大体上相同的部分，可以相对简单地、而且可以 采用不同的方法地将纤维复合板簧成本低廉地生产出来。相应的，根据权利要求l的特征，本专利技术提出了一种板簧，其由 纤维复合材料制成，带有中心纵向部分以及与其相连接的两个轴向端 部部分，用于车辆的车轮悬架，其中，端部部分设计成板簧宽度逐渐 变细，其中，该板簧由树脂浸渍过的单向的纤维组合而成，该纤维不 经裁剪地延伸于该板簧的轴向端部之间，且其中，在未完工板簧完成 之前，该轴向端部部分具有基本上呈V形的切口或基本上呈V形的端 部几何形状并由此在轴向上各构成与未完工板簧的纵向延伸方向相 垂直的两条股边，其中，在完成的板簧中，该股边相互贴靠在一起。 为实现所提出的目的，在该板簧上还做如下设置，即，该板簧由单独段作为纤维复合体单独生产，并且，在将其硬化成该板簧之前，先将 其连接到一起。这种板簧的特征还包括，将上述片段设计成预浸料，该片段是在 连续生产出来的材料带上、使用具有不同的、倾斜的剪切角度的两个切口裁剪而得到的，且为形成未完工的板簧而将其利用各自纵向侧面 中的一个相互贴靠地放置在一起。优选地可根据本专利技术所设计的板簧的第 一 变体作如下设置，即， 从材料带上裁减下来的两个片段以其各自的纵向侧面按照如下形式 相互贴靠地放置在一起，即，从俯视角度看，第一片段构成板簧的右 半边而笫二片段构成板簧的左半边，或者相反。为了能够简便地生产出未完工板簧的燕尾槽状的端部几何形状， 根据本专利技术的另一个设计方案作如下设置，即，将该片段的较短的纵 向侧面相互贴靠地放置在一起以形成板簧。优选地按照如下形式选择这两个剪切角度，即，未完工板簧的基 本上呈V形的所述端部几何形状的开口角度，等于将该片段从该材料 带剪切下来时所用剪切角度(OC)的两倍。根据本专利技术的另一个改进方案作如下设置，即，该片段在与其宽度Bl(方向)和长度Ll(方向)相垂直的方向上具有该板簧的厚度，或者 若干个该片段相互重叠地放置以形成该板簧的厚度。根据本专利技术所设计的板簧的第二种变体的特征在于，使用了另一 片段以形成该板簧的结构，该片段是以基本上呈直角的切口从材料带 上裁剪下来的，且具有与其长L相垂直的宽B，该宽小于其厚D;且 为了形成该未完工板簧，将该另一片段以其相对而置的面积较大的纵 向侧面相互贴靠地放置。为形成该未完工板簧的基本上呈V形的端部几何形状，根据第二 种变体按如下方式组合成该板簧，即，以其相对而置的面积较大的纵 向侧面相互贴靠地放置的片段具有不同的轴向长度L 。本专利技术还涉及根据该两种进行了简单介绍的变体的、用于生产该 板簧的方法。根据第一种变体的用于生产该板簧的方法包含一下步 骤-通过两个切口以倾斜的剪切角度a或者/ ，从纤维复合材料的长 带上剪切下几何形状大体上相同的片段。-将该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种板簧（１），其由纤维复合材料制成，具有中心纵向部分（３）及与之相连接的两个端部部分（１０，１１），用于车辆上的车轮悬架，其中，所述端部部分设计成板簧宽度逐渐变细，所述板簧（１）由树脂浸渍过的单向的纤维（２３）组合而成，所述纤维不经缩短地延伸于所述板簧（１）的轴向端部（４，５）之间，且其中，在未完工板簧（２）完成之前，所述轴向端部部分（１０，１１）具有基本上呈Ｖ形的切口或者说基本上呈Ｖ形的端部几何形状，并由此在轴向上各构成横过未完工板簧（２）纵向延伸方向的两条股边（８，９），其中，在完成的板簧（１）中，所述股边（８，９）相互贴靠在一起，其特征在于，所述板簧（１，２）由单个的、几何形状上大体相同的、纵向延伸的片段（６；１３，１４）组合而成，所述片段（６；１３，１４）作为纤维复合体单独生产，并且在硬化成所述板簧（１，２）之前先连接到一起。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C奥利克，R福斯特，H肯佩，
申请(专利权)人：IFC合成材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]