一种汽车及其悬架结构、板簧总成的制作方法

本实用新型涉及一种汽车及其悬架结构、板簧总成。

背景技术：

由于环保和节能的需要，汽车的轻量化发展越来越多的受到人们的重视，而汽车悬架总成自重较大，约占整车重量的8％～9％，是实现汽车轻量化的不可忽视的部件。典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。其中，弹性元件中钢板弹簧因其布置结构简单、成本较低等优点受到广泛使用，但是，钢板弹簧单位质量储能量低，质量较重，严重影响了汽车的轻量化发展。

针对上述问题，一项授权公告号为CN 205089870 U，名称为一种车用板簧的中国专利公开了一种板簧总成，包括由复合材料制成的单片式板簧，所述板簧的宽度不变，厚度在长度方向上则先增后减，板簧的两端连接有卷耳，板簧的中心处设置有用于与车桥连接的加载盒。该板簧总成与传统的汽车用钢板弹簧相比，在满足使用条件的情况下，可以减重70％以上，疲劳性能也更优越，有利于汽车的轻量化发展。但是，由于复合材料本身的材料特性原因，在保证板簧垂向刚度的基础上，该板簧的横向刚度较低，当板簧受到横向力或扭转力时，无法很好的对这些力进行缓冲，造成板簧总成的缓冲功能失效。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种在保证板簧垂向刚度的基础上，提高板簧总成横向刚度的板簧总成；本实用新型的目的还在于提供一种使用上述板簧总成的悬架结构；本实用新型的目的还在于提供一种使用上述悬架结构的汽车。

为实现上述目的，本实用新型一种板簧总成的技术方案是：包括板簧，板簧的两端设置有用于与车架连接的连接卷耳，板簧的中部设置有用于与车桥连接的加载结构，所述板簧由两个左右并列设置的复合材料弹簧片组成，两个复合材料弹簧片之间具有间隙。

作为本实用新型的进一步改进：所述加载结构包括夹持件，所述夹持件具有左右并列、前后贯穿的两个U型卡槽，U型卡槽的开口朝下，所述加载结构还包括与夹持件通过夹紧螺栓连接并将复合材料弹簧片压紧在U型卡槽内的垫板。

作为本实用新型的进一步改进：所述夹持件包括上平板以及垂直上平板向下延伸的左、右隔板，上平板的左右两侧边缘位置设有竖直向下延伸的左、右挡边，所述上平板构成U型卡槽的槽底，所述左、右隔板和左、右挡边构成U型卡槽的两侧槽壁，所述夹紧螺栓位于左、右隔板之间。

作为本实用新型的进一步改进：所述左、右隔板的长度与上平板的长度相等，左、右挡边的长度小于上平板的长度。

作为本实用新型的进一步改进：所述垫板的前、后两端设置有用于避免复合材料弹簧片被垫板前、后两端的棱角磨损的橡胶。

作为本实用新型的进一步改进：所述夹持件与复合材料弹簧片的接触面之间设置有高分子材料减磨片。

作为本实用新型的进一步改进：所述垫板与复合材料弹簧片的接触面之间设置有高分子材料垫片。

作为本实用新型的进一步改进：所述复合材料弹簧片的左、右侧面与上、下侧面交接的棱边位置处设置有倒角。

为实现上述目的，本实用新型一种悬架结构的技术方案是：包括板簧总成，所述板簧总成包括板簧，板簧的两端设置有用于与车架连接的连接卷耳，板簧的中部设置有用于与车桥连接的加载结构，所述板簧由两个左右并列设置的复合材料弹簧片组成，两个复合材料弹簧片之间具有间隙。

作为本实用新型的进一步改进：所述加载结构包括夹持件，所述夹持件具有左右并列、前后贯穿的两个U型卡槽，U型卡槽的开口朝下，所述加载结构还包括与夹持件通过夹紧螺栓连接并将复合材料弹簧片压紧在U型卡槽内的垫板。

作为本实用新型的进一步改进：所述夹持件包括上平板以及垂直上平板向下延伸的左、右隔板，上平板的左右两侧边缘位置设有竖直向下延伸的左、右挡边，所述上平板构成U型卡槽的槽底，所述左、右隔板和左、右挡边构成U型卡槽的两侧槽壁，所述夹紧螺栓位于左、右隔板之间。

作为本实用新型的进一步改进：所述左、右隔板的长度与上平板的长度相等，左、右挡边的长度小于上平板的长度。

作为本实用新型的进一步改进：所述垫板的前、后两端设置有用于避免复合材料弹簧片被垫板前、后两端的棱角磨损的橡胶。

作为本实用新型的进一步改进：所述夹持件与复合材料弹簧片的接触面之间设置有高分子材料减磨片。

作为本实用新型的进一步改进：所述垫板与复合材料弹簧片的接触面之间设置有高分子材料垫片。

作为本实用新型的进一步改进：所述复合材料弹簧片的左、右侧面与上、下侧面交接的棱边位置处设置有倒角。

为实现上述目的，本实用新型一种汽车的技术方案是：包括车架与车桥，所述车架与车桥之间设有悬架结构，所述悬架结构包括板簧总成，板簧总成包括板簧，板簧的两端设置有与车架连接的连接卷耳，板簧的中部设置有与车桥连接的加载结构，所述板簧由两个左右并列设置的复合材料弹簧片组成，两个复合材料弹簧片之间具有间隙。

作为本实用新型的进一步改进：所述加载结构包括夹持件，所述夹持件具有左右并列、前后贯穿的两个U型卡槽，U型卡槽的开口朝下，所述加载结构还包括与夹持件通过夹紧螺栓连接并将复合材料弹簧片压紧在U型卡槽内的垫板。

作为本实用新型的进一步改进：所述夹持件包括上平板以及垂直上平板向下延伸的左、右隔板，上平板的左右两侧边缘位置设有竖直向下延伸的左、右挡边，所述上平板构成U型卡槽的槽底，所述左、右隔板和左、右挡边构成U型卡槽的两侧槽壁，所述夹紧螺栓位于左、右隔板之间。

作为本实用新型的进一步改进：所述左、右隔板的长度与上平板的长度相等，左、右挡边的长度小于上平板的长度。

作为本实用新型的进一步改进：所述垫板的前、后两端设置有用于避免复合材料弹簧片被垫板前、后两端的棱角磨损的橡胶。

作为本实用新型的进一步改进：所述夹持件与复合材料弹簧片的接触面之间设置有高分子材料减磨片。

作为本实用新型的进一步改进：所述垫板与复合材料弹簧片的接触面之间设置有高分子材料垫片。

作为本实用新型的进一步改进：所述复合材料弹簧片的左、右侧面与上、下侧面交接的棱边位置处设置有倒角。

本实用新型的有益效果是：板簧由两个平行并排设置的复合材料弹簧片组成，两个复合材料弹簧片之间设置有间隙，与传统的单片式板簧相比，在不改变板簧总宽度、保证板簧的垂向刚度的条件下，不仅增加了板簧总成的横向刚度，提高了板簧总成的使用寿命，而且适当减小了复合材料的使用，进一步的促进了汽车的轻量化发展以及板簧总成的生产成本，使板簧总成具有更好的应用前景。

进一步的，垫板的两端设置有橡胶，当板簧总成受垂向加载变形时，垫板两端的橡胶可以避免复合材料弹簧片被垫板端头的棱角磨损。

进一步的，复合材料弹簧片的左、右侧面与上、下侧面交接的棱边位置处设置有倒角，可以减小复合材料弹簧片的边缘应力。

进一步的，夹持件和垫板与复合材料弹簧片之间设置高分子材料垫片和高分子材料减磨片可避免复合材料弹簧片与加载结构之间的摩擦。

附图说明

图1为本实用新型一种汽车的具体实施例1中板簧总成的三维结构图；

图2为图1中板簧总成中板簧的三维结构图；

图3为图1中板簧总成中夹持件的三维结构图；

图4为图1中板簧总成中高分子材料垫片的三维结构图；

图5为图1中板簧总成中垫板的三维结构图；

图6为图1中板簧总成中连接卷耳的三维结构图；

图7为图1中板簧总成中加载结构处的侧面剖视图；

图8为图1中板簧总成中前连接卷耳处的侧面剖视图；

图9为传统的单片式复合材料板簧的截面图；

图10为本实用新型一种汽车的具体实施例1中板簧总成板簧的截面图。

图中：11、第一复合材料弹簧片；12、第二复合材料弹簧片；2、加载结构；21、夹持件；211、上平板；212、挡边；213、隔板；22、垫板；221、金属板体；222、硫化橡胶；31、前连接卷耳；311、连接耳；312、插槽；32、后连接卷耳；4、高分子材料减磨片；5、高分子材料垫片。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型的一种汽车的具体实施例，包括车架与车桥，所述车架与车桥之间通过悬架结构连接，所述悬架结构包括位于车体两侧、沿前后方向设置的板簧总成，所述板簧总成的具体结构如图1至图8所示，包括板簧，所述板簧由两个左右并列设置的复合材料弹簧片组成，分别为第一复合材料弹簧片11和第二复合材料弹簧片12，两个复合材料弹簧片之间具有间隙。在本实施例中，第一复合材料弹簧片11和第二复合材料弹簧片12由E玻璃纤维增强环氧树脂复合材料制成。两个复合材料弹簧片的结构一样，均为前后宽度一致、厚度由中间向前后两端逐渐变薄的结构。此外，两个复合材料弹簧片的左、右侧面与上、下侧面交接的棱边位置处设置有倒角，用于减小复合材料弹簧片的边缘应力。

两个左右并排的复合材料弹簧片的中部通过加载结构2连接在一起，两端分别与前连接卷耳31和后连接卷耳32连接。

所述加载结构2与两个复合材料弹簧片的连接结构图如图7所示，所述加载结构2包括夹持件21以及设置在夹持件下方的垫板22，所述夹持件的具体结构如图3所示，包括上平板211，上平板211的左、右两侧边缘竖直向下延伸有左、右两个挡边212，两个挡边212的前后长度小于上平板211的前后长度，上平板211的下方在两个挡边之间垂直上平板设置有沿前后方向延伸的、彼此之间具有间隙的左、右两个隔板213，两个隔板213、两个挡边212以及上平板211形成两个左、右并排、前后贯穿的、供两个复合材料弹簧片穿过的U型卡槽，上平板211构成U型卡槽的槽底，左、右隔板和左、右挡边构成U型卡槽的两侧槽壁。垫板22设置在夹持件21的下方，夹持件21的上平板211上在对应两个隔板213之间的位置处设置有第一穿孔，垫板22在对应所述第一穿孔的位置处设置有第二穿孔，垫板22与夹持件21通过穿装在第一穿孔和第二穿孔内的夹紧螺栓连接在一起，将复合材料弹簧片压紧在U型卡槽内。

所述垫板22的具体结构如图5所示，包括金属板体221以及设置在金属板体221前、后两端棱角处、用于防止复合材料弹簧片被垫板的两端棱角磨损的硫化橡胶222。

此外，所述夹持件21与复合材料弹簧片的接触面之间设置有高分子材料减磨片4，垫板22与复合材料弹簧片的接触面处之间设置有高分子材料垫片5。

所述前连接卷耳31与后连接卷耳32的结构相同，其中前连接卷耳31的具体结构如图6所示，包括用于与车架连接的连接耳311以及用于与两个复合材料弹簧片连接的、左右并排、中间具有间隔的两个插槽312，复合材料弹簧片和插槽的上、下壁面上设置有互相对应的穿孔，复合材料弹簧片插入所述插槽中并通过穿装在所述穿孔内的螺栓连接。

板簧总成的刚度在计算式，垂向刚度与板簧相对x轴的截面惯性矩成正比，横向刚度与板簧相对y轴的截面惯性矩成正比。本实用新型的板簧总成与传统的单片式板簧总成相比：

假定传统单片式板簧总成相对x轴的截面惯性矩为I_x1，相对y轴的截面惯性矩为I_y1。本实用新型两片并排式板簧总成相对x轴的截面惯性矩为I_x2，板簧相对y轴的截面惯性矩为I_y2。

如图9至图10所示，根据公式(1)-(4)，假定传统板簧纵向横截面的宽度b为75mm，厚度h为30mm。本实用新型两片并排式板簧总成的总宽度同样为75mm，两个复合材料弹簧片的宽度b₁均为26mm，空隙宽度b₂为23mm。

则当I_x2＝I_x1时，两个复合材料弹簧片厚度h1至少为34mm。此时，I_y2/I_y1＝1.1。即本专利板簧总成相比传统单片式板簧的横向刚度提高0.1倍。同时，本实用新型中板簧总成的横截面积是传统单片式板簧总成的78％，即本实用新型中板簧总成相比传统单片式板簧总成可减重22％。

本实用新型中板簧总成在实际使用过程中，板簧总成通过两个连接卷耳与车架相连，通过垫板22与车桥相连，当板簧总成受垂向加载变形时，垫板22端头的硫化橡胶222可以避免复合材料弹簧片被垫板22端头的棱角磨损；

本实用新型中的板簧总成，在不改变板簧总宽度的条件下，采用两个宽度更小的复合材料弹簧片间隔并排设置，不仅增加了板簧总成的横向刚度，提高了板簧总成的使用寿命，而且适当减小了复合材料的使用，进一步的促进了汽车的轻量化发展以及板簧总成的生产成本，使板簧总成具有更好的应用前景。

作为本实用新型的另一种实施方式，所述上平板211的下方也可以不设置两个隔板213，而是设置一个在前后方向有一定宽度的单个隔板，直接通过隔板自身的宽度在两个复合材料弹簧片之间形成间隙。

作为本实用新型的另一种实施方式，所述挡边212也可以设置成与上平板211同样的长度。

本实用新型的一种悬架结构的具体实施例，其具体结构与上述一种汽车中悬架结构的具体结构相同，此处不再赘述。

本实用新型的一种板簧总成的具体实施例，其具体结构与上述一种汽车中板簧总成的具体结构相同，此处不再赘述。