复合结构板簧的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及复合结构板簧，属于低内摩擦材料制成的板簧技术领域。
【背景技术】
[0002]目前的板簧按构成材料分为两类，一类是传统的板簧结构，全部由钢板制成；另外一类则是全部由复合材料制成。如果板簧全部由钢板制成，则总成质量大;如果全部由碳纤维片制成，与支架的连接部位，需要制成卷耳，或者仍然替换为钢制卷耳，再与碳纤维板用螺栓连接，导致碳纤维板簧制造和装配工艺复杂化，限制了碳纤维片的推广应用。同时，碳纤维板簧与骑马螺栓夹紧端需要钢制金属承担骑马螺栓的夹紧力。目前，尚缺少一种能综合上述优点于一体的板簧结构。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于克服现有板簧总成存在的上述缺陷，提出了一种复合结构板簧，解决了现有钢制板簧质量大和整体式碳纤维片板簧成本高、卷耳制造困难和中心螺栓孔容易发生低强度剪切损坏的问题。
[0004]本实用新型是通过如下方案实现的:一种复合结构板簧，包括本体、中心螺栓和骑马螺栓，本体中部固定有中心螺栓和骑马螺栓，本体包括钢制主片和钢制尾片，本体还包括至少一片碳纤维片，碳纤维片夹于钢制主片和钢制尾片之间。本实用新型提出了一种新的复合结构板簧构成方法，替换为两种板簧材料，既降低了板簧总成的质量又保证制造成本与使用成本在一个可以接受的范围内。与整体式碳纤维片板簧比较，本实用新型保留了部分钢制板簧片，从结构上利用钢制板簧片制作卷耳技术成熟、制造成本低的优点，其余各片替换为碳纤维片，充分利用碳纤维片强度高、弹性性能远高于钢制板簧的特点。
[0005]进一步地，碳纤维片可以用其他复合材料替换。碳纤维片替换为金属复合材料、非金属复合材料中的一种或几种。充分利用碳纤维片强度高，弹性变形能远高于钢制板簧的特点。
[0006]进一步地，本体的中心处同轴设置有与中心螺栓相对应的中心螺栓孔。
[0007]进一步地，碳纤维片的中心螺栓孔直径大于钢制主片和钢制尾片的中心螺栓孔直径。钢制板簧片的中心螺栓孔直径小，碳纤维片的中心螺栓孔直径大，螺栓剪切力全部由钢制板簧片承受。
[0008]进一步地，骑马螺栓位于中心螺栓的两侧。通过骑马螺栓和中心螺栓配合对主体夹紧。
[0009]进一步地，钢制主片替换为等厚度结构;碳纤维片替换为等应力梁变厚度结构，厚度沿长边逐渐变化，中间厚、两端薄;各碳纤维片厚度相同；钢制尾片替换为等应力梁变厚度结构或者等厚度结构。
[0010]进一步地，主体相邻板簧片之间仅两端和中间相接触。如果全部由碳纤维片制成，与支架的连接部位，需要制成卷耳，或者仍然替换为钢制卷耳，再与碳纤维板用螺栓连接。碳纤维板簧与骑马螺栓夹紧端需要钢制金属承担骑马螺栓的夹紧力。这样导致碳纤维板簧制造和装配工艺复杂化，限制了碳纤维片的推广应用。
[0011]进一步地，板簧总成的刚度等于各片板簧刚度之和。
[0012]本实用新型的有益效果是:
[0013](I)本实用新型的复合结构板簧，钢制主片和钢制尾片用钢板制成，其余各片替换为碳纤维片，综合利用两种材料的特点，减轻了总成质量，避免了碳纤维在结构设计方面的缺陷，延长了使用寿命；
[0014](2)本实用新型的复合结构板簧，每片形状可按等应力梁设计，各片之间只在两端和中间部分接触，进一步减轻各片质量；
[0015](3)本实用新型的复合结构板簧，钢制板簧片的中心螺栓孔直径小，碳纤维片的直径大，螺栓剪切力全部由钢制板簧片承受。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的总体结构示意图。
[0017]图2是本实用新型的中心螺栓孔示意图。
[0018]图3是本实用新型无卷耳的结构示意图。
[0019]图中:I钢制主片;2碳纤维片;3钢制尾片;4中心螺栓;5骑马螺栓;6卷耳。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0021]实施例一:
[0022]本实用新型提出了板簧的一种新构成，具体结构见图1所示。本实用新型替换为碳纤维片板替代部分钢制板簧片;制作卷耳6的钢制主片I和钢制尾片3为钢制板簧片，其余各片为碳纤维片2。替换为两种板簧材料，既降低了板簧总成的质量，又保证制造成本和使用成本在一个可以接受的范围内。与整体式碳纤维片板簧比较，本实用新型保留了部分钢制板簧片，结构上利用钢制板簧片制作卷耳6技术成熟、制造成本低的优点，其余各片替换为碳纤维片2，充分利用碳纤维片2强度高、弹性变形能远高于钢制板簧的特点。
[0023]钢制主片I为等宽度等厚度设计，碳纤维片2各片等宽度，但片厚根据等应力计算，沿片长方向规律变化。替换为钢制主片I与支架连接，卷耳6的制造工艺成熟，成本低。同时中间部位具有足够的强度承受骑马螺栓5的夹紧力。
[0024]中间部分替换为碳纤维片2。其厚度尺寸按照等应力梁结构设计，沿长度逐渐变化，中间厚，两端薄。
[0025]钢制尾片3替换为钢制板簧，可以是等应力梁变厚度设计，也可以是等厚度设计。钢制尾片3替换为钢制的原因是避免碳纤维片2与中心螺栓4间发生剪切等低强度破坏。中心螺栓孔结构见图2。碳纤维片2的中心螺栓孔直径大于钢制主片I和钢制尾片3的中心螺栓孔直径，保证螺栓的剪切力由钢制板簧片承受。
[0026]片与片之间仅有两端和中间需夹紧长度内与相邻板簧片接触，尽量减小板簧片之间的摩擦。板簧总成的刚度等于各片板簧刚度之和。
[0027]实施例二:
[0028]本实用新型的另外一种无卷耳的实施方式见图3所示。钢制主片I无卷耳6，呈现一种滑板式结构，但构成仍然是钢制板簧片加碳纤维片2形式。
[0029]碳纤维片2可以是其他复合材料。复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观或者微观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。
[0030]当然，上述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定对本实用新型的实施例范围。本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本实用新型的专利涵盖范围内。
【主权项】
1.一种复合结构板簧，包括本体、中心螺栓(4)和骑马螺栓(5)，本体中部固定有中心螺栓(4)和骑马螺栓(5)，本体包括钢制主片(1)和钢制尾片(3)，其特征在于:本体还包括至少一片碳纤维片(2)，碳纤维片(2)夹于钢制主片(1)和钢制尾片(3)之间。2.根据权利要求1所述的复合结构板簧，其特征在于:本体的中心处同轴设置有与中心螺栓(4)相对应的中心螺栓孔。3.根据权利要求2的复合结构板簧，其特征在于:碳纤维片(2)的中心螺栓孔直径大于钢制主片(I)和钢制尾片(3)的中心螺栓孔直径。4.根据权利要求1所述的复合结构板簧，其特征在于:骑马螺栓(5)位于中心螺栓(4)的两侧。5.根据权利要求1所述的复合结构板簧，其特征在于:钢制主片(I)替换为等厚度结构；碳纤维片(2)替换为等应力梁变厚度结构，厚度沿长边逐渐变化，中间厚、两端薄，各碳纤维片(2)厚度相同；钢制尾片(3)替换为等应力梁变厚度结构或者等厚度结构。6.根据权利要求1或5所述的复合结构板簧，其特征在于:主体相邻板簧片之间仅两端和中间相接触。7.根据权利要求1所述的复合结构板簧，其特征在于:钢制主片(I)设置有卷耳(6)。
【专利摘要】本实用新型涉及复合结构板簧，属于低内摩擦材料制成的板簧技术领域。其解决了现有钢制板簧质量大和整体式碳纤维片板簧成本高、卷耳制造困难、中心螺栓孔易发生低强度剪切损坏的问题。该板簧的本体包括钢制主片、钢制尾片及不少于一片碳纤维片，碳纤维片夹于钢制主片和钢制尾片之间，减轻了总成质量，避免了碳纤维在结构设计方面的缺陷，延长了使用寿命；每片形状可按等应力梁设计，各片之间只在两端和中间部分接触，进一步减轻各片质量；钢制板簧片的中心螺栓孔直径小，碳纤维片的中心螺栓孔直径大，螺栓剪切力全部由钢制板簧片承受，增强了抗剪切能力。本实用新型广泛适用于板簧总成技术领域。
【IPC分类】F16F1/30, F16F1/20
【公开号】CN205298362
【申请号】
【发明人】刘蔷, 杨勇, 廖凌衡, 闫庆军
【申请人】潍柴动力股份有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2015年10月26日