少片复合板簧总成的制作方法

本发明涉及汽车零部件领域，具体地涉及一种少片复合板簧总成。

背景技术：

板弹簧是汽车悬架系统中常用的弹性元件，一般是由若干片等宽不等长的合金弹簧钢组合而形成一组近似于等强度的弹簧梁。传统的弹簧钢板弹簧占汽车重量的5％～7％，其重量较大，增加了汽车的能耗。为了改进钢板弹簧的性能，减轻重量，提高寿命，出现了变截面钢板弹簧、单片弹簧等。而近年来，人们不断追求汽车轻量化，复合材料板弹簧也因其特殊的优越性而得到了汽车行业越来越多的关注。复合板弹簧的片数也越来越少，重量越来越轻。

但是，目前复合材料板弹簧在应用过程中仍然存在一些问题。例如，复合材料板弹簧的耐磨性能较差。因此，在重载时，复合材料板弹簧容易与周边的金属连接件产生刚性接触或者摩擦撞击，并且在连接部位处容易产生应力集中。这样就大幅度降低了复合材料板弹簧的使用寿命。

为此，在现有技术中通常会在复合材料板弹簧与各金属连接件之间设置高分子材料层，如聚氨酯、橡胶等垫片。

cn204674325u和cn204878480u均公开了通过在复合材料板弹簧和金属压板之间设置柔性垫片以避免金属板与复合材料板弹簧之间的刚性接触、摩擦与应力集中的技术方案。但是，柔性材料会磨损老化并产生永久变形，使用一段时间后，u型螺栓的预紧力会减小，从而影响到复合材料板弹簧的使用。

cn106274330a提出了一种优化的技术方案。具体地说，在金属压板上设置紧固面，即金属压板的两端部靠近复合材料板弹簧的一侧且设置成倒角或者斜面，并在紧固面粘上或硫化上高分子材料层，如聚氨酯、橡胶等。在一定程度上，这种手段避免了复合材料板弹簧与金属压板连接部位的摩擦与冲击效应。然而在重载情况下，金属压板两端与高分子材料接触处仍然会产生无法避免的应力集中，对复合材料板簧本体造成破坏。

cn106704434公开了一种主副式板弹簧总成。其中，副簧设置成向下凸起的圆弧状，并在副簧的上下表面的中间位置布置有弹性垫片。这在一定程度上可以解决两片相邻板弹簧之间的摩擦。但是在较大预紧力的作用下，板弹簧还会发生变形。而且，在重载情况下，板簧会发生更严重的变形甚至出现开裂和断裂。这会造成预紧力的降低，进而降低板簧的使用寿命。

技术实现要素：

针对至少一些如上所述的技术问题，本发明旨在提供一种用于汽车悬架系统的少片复合板簧总成。这种少片复合板簧总成能够有效地避免板弹簧在重载时金属压板与板弹簧本体的刚性接触与应力集中，而且能够减轻汽车重量、降低油耗。

为此，根据本发明的第一方面，提供了一种少片复合板簧总成。包括复合材料板弹簧本体、金属板簧和金属压板，其中，在所述金属压板与复合材料板弹簧本体之间设置有第一垫板。

根据一个优选的实施例，所述第一垫板包括金属板和高分子材料层，所述高分子材料层通过粘结或者硫化与所述金属板固定为一体。

根据一个优选的实施例，所述金属板的一面为光滑的平面，并与所述金属压板贴合，另一面为粗糙表面，所述高分子材料层连接到所述粗糙表面上。

根据一个优选的实施例，所述高分子材料层通过丙烯酸胶粘剂连接到所述粗糙表面上。

根据一个优选的实施例，所述第一垫板由高分子材料层形成，并且所述高分子材料层直接粘结在所述金属压板上。

根据一个优选的实施例，所述金属压板的一面为光滑的平面，另一面为粗糙表面，所述第一垫板连接到所述粗糙表面上。

根据一个优选的实施例，所述金属压板的粗糙表面的两端均设置成斜面，并且所述第一垫板的与金属压板的粗糙表面相接合的表面的两端设置成对应的斜面。

根据一个优选的实施例，所述第一垫板设有中心通孔。

根据一个优选的实施例，在所述复合材料板弹簧本体与金属板簧之间设有第二垫板。

根据一个优选的实施例，所述第二垫板是连续纤维增强热塑性垫板，其中的增强材料为玻纤或者碳纤，纤维含量在40％～70％之间，硬度为35至90肖氏硬度d。

附图说明

下面结合附图对本发明的实施例进行详细地描述，在图中：

图1是根据本发明的用于少片复合板簧总成的第一垫板的第一实施例的结构示意图。

图2是包含图1所示的第一垫板的少片复合板簧总成的示意图。

图3显示了图2所示的少片复合板簧总成的剖视图。

图4是根据本发明的第一垫板的第二实施例的结构示意图。

图5和图6分别显示了图4所示第一垫板的两种变型的剖视图。

图7和图8分别显示了根据本发明的用于少片复合板簧总成的第二垫板的两个实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

图1显示了根据本发明的用于少片复合材料板簧总成100(见图2)的第一垫板110。该第一垫板110包括金属板101，以及布置在金属板101的表面上的高分子材料层102。其中，高分子材料层102通过粘结、硫化等方式与金属板101固定为一体。

在本实施例中，金属板101的第一表面，例如图1中的上表面111设置为光滑的平面，而相对的第二表面，例如图1中的下表面112通过喷砂或者打磨或者磷化处理而粗糙化。这样，第二表面的粘结附着力得到了提高。高分子材料层102通过粘结或者硫化等方式设置在金属板101的第二表面上，形成了整个第一垫板110。

在一个实施例中，金属板101的厚度为1至4毫米。这一厚度能够降低成本，便于安装，同时满足了板弹簧轻量化的要求。高分子材料层102可以是聚氨酯、橡胶等柔性高分子材料。优选地，金属板101与高分子材料层102之间利用胶粘剂进行粘结。胶粘剂可以采用丙烯酸胶粘剂，厚度例如为0.3至0.8毫米，以便具有一定的韧性与强度。胶粘剂的剥离强度可选择成大于7mp，固化时间例如为5至15分钟。

第一垫板110还设有中心孔131，其作用将在下文中描述。

图2显示了根据发明的包括有上述第一垫板110的少片复合材料板簧总成100。同时，图3显示了该少片复合材料板簧总成100的剖视图。如图2和3所示，根据本发明的少片复合材料板簧总成100包括金属压板106、复合材料板弹簧本体104以及金属板簧105。金属压板106、复合材料板弹簧本体104以及金属板簧105分别开设有中心孔132、134和135。中心螺栓7分别穿过金属压板106、复合材料板弹簧本体104以及金属板簧105的中心孔132、134和135，并与螺母108相配合而将金属压板106、复合材料板弹簧本体104以及金属板簧105安装固定在一起。

根据本发明，在复合材料板弹簧本体104和金属压板106之间设置了如图1所示的第一垫板110。其中，第一垫板110的第一表面与金属压板106接触，而高分子材料层102与复合材料板弹簧本体104贴合。中心螺栓107从第一垫板110的中心孔131中穿过。

根据本发明，第一垫板110安装在金属压板106与复合材料板弹簧本体104之间，避免了金属压板106与复合材料板弹簧本体104的刚性接触。并且，第一垫板110的高分子材料层102采用聚氨酯或橡胶制成，并与复合材料板弹簧本体104贴合。这样，能够保证复合材料板弹簧在长时间运行后，高分子材料层102不会产生变形与挤出，能有效保证螺栓107的预紧力。同时，这种结构能够缓解金属压板106与复合材料板弹簧本体104之间的摩擦冲击，并且避免金属压板106与复合材料板弹簧本体104连接部位的应力集中。因此，根据本发明，能够减小对复合材料板弹簧104的损坏，提高复合材料板弹簧104的使用寿命和可靠性。

在一个优选的实施例中，在金属板簧105和复合材料板弹簧本体104之间设置了第二垫板103。第二垫板103例如为连续纤维增强热塑性垫板，其厚度优选为1至4毫米，硬度优选为35至90肖氏硬度d。图7和8分别显示了第二垫板103的两个例子，其中，图7显示的第二垫板103形成为具有直角的矩形板，而图8显示的第二垫板103形成为经倒角处理而具有圆角的矩形板。容易理解，第二垫板103也设有中心孔133，供中心螺栓107从中穿过。

第二垫板103安装在复合材料板弹簧104与金属板簧105之间，避免了复合材料板弹簧104与金属板簧105之间产生刚性接触和摩擦冲击。由于第二垫板103具有一定的刚度与耐磨性，因此在少片复合材料板簧总成100使用一段时间后，第二垫板103不会产生变形。在这种情况下，复合材料板弹簧本体104不会磨损，并且能够有效保证螺栓的预紧力，从而提高复合材料板弹簧104的使用寿命。

图4显示了根据本发明第二实施例的用于少片复合板簧总成100的第一垫板120，图5显示了该第一垫板120的结构剖视图。根据本发明第二实施例的第一垫板120与根据本发明第一实施例的第一垫板110的不同之处在于，该第一垫板120是采用单独的高分子材料层来替代实施例一中的金属板101和布置在金属板101的表面上的高分子材料层。也就是说，在本发明的第二实施例中，第一垫板120完全由高分子材料层构成。

在本实施例中，金属压板106的第一表面，例如图4中的上表面121设置为光滑的平面，而相对的第二表面，例如图4中的下表面122通过喷砂或者打磨或者磷化处理而粗糙化。这样，金属压板106的第二表面的粘结附着力得到了提高。第一垫板120(即高分子材料层)通过粘结或者硫化等方式设置在金属压板106的第二表面上，与金属压板106固定为一体。

如图5所示，根据本发明，第一垫板120还设有中心孔136。该中心孔136是将金属压板106的中心孔贯穿整个第一垫板120而成，用于中心螺栓107从中穿过。

图6显示了根据本发明的第二实施例中的第一垫板120的另一种结构的剖视图。在这种情况中，金属压板106的第二表面的两端设置成斜面123。相应地，第一垫板120的与金属压板106的第二表面相接合的表面的两端设置成对应的斜面。这种斜面接合的结构不仅能够避免高分子材料层102受压缩后变形严重，还能减少两端的应力集中，提高复合材料板簧的使用寿命。

根据本发明的另一方面，提供了一种安装少片复合板簧总成100的方法。

首先，进行中心孔的加工。具体地说，在第一垫板110、金属压板106、第二垫板103、复合材料板弹簧104、金属板簧105的中部位置分别加工出中心孔131、132、133、134、135。这些中心孔的直径优选相等。

然后，再装配安装少片复合板簧总成100。这里，将各零件按照金属压板106、第一垫板110、复合材料板弹簧本体104、第二垫板103、金属板簧105的顺序，用中心螺栓107一次穿过中心孔131、132、133、134、135进行连接安装，并用螺母108拧紧。由此，得到了根据本发明的少片复合板簧总成100。

在根据本发明的少片复合板簧总成100中，将第一垫板110安装在金属压板106与复合材料板弹簧本体104之间，避免了金属压板106与复合材料板弹簧本体104的刚性接触。同时，将第二垫板103安装在复合材料板弹簧104与金属板簧105之间，避免了复合材料板弹簧104与金属板簧105之间产生刚性接触和摩擦冲击。由此，大大提高了板弹簧的使用寿命与可靠性。

最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含本发明的保护范围之内。