钢基复合纤维增强树脂材料汽车板簧.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201921369876.8 (22)申请日 2019.08.22 (73)专利权人 湖北森鑫汽车零部件有限公司 地址 442000 湖北省十堰市经济开发区龙 门沟工业园 专利权人 湖北涛华工贸有限公司 (72)发明人 孙锐陈谦张涛何涛徐彬 何中华 (74)专利代理机构 北京君泊知识产权代理有限 公司 11496 代理人 李丹 (51)Int.Cl. F16F 1/18(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称 一种钢基复合纤维增强树脂材。

2、料汽车板簧 (57)摘要 本实用新型提供一种钢基复合纤维增强树 脂材料汽车板簧， 包括高强度金属钢板， 卷耳， 中 心孔， 纤维增强复合树脂材料层， 玻璃纤维预浸 料， 碳纤维预浸料和定位螺栓； 所述高强度金属 钢板表面包裹有多层、 多向的纤维增强复合树脂 材料层， 且纤维增强复合树脂材料层由玻璃纤维 预浸料和碳纤维预浸料混合铺设固化而成； 所述 高强度金属钢板开设有中心孔， 且纤维增强复合 树脂材料层和高强度金属钢板通过在中心孔处 预埋定位螺栓使两者一体经模压真空成型， 这一 系列的结构， 能够满足重型载货车辆的使用要 求， 解决了现有复合材料板簧存在的连接开裂及 横向刚度薄弱的问题， 安全。

3、可靠性得到明显提 升。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 210661160 U 2020.06.02 CN 210661160 U 1.一种钢基复合纤维增强树脂材料汽车板簧， 其特征在于： 该钢基复合纤维增强树脂 材料汽车板簧包括高强度金属钢板(1)， 卷耳(101)， 中心孔(102)， 纤维增强复合树脂材料 层(2)， 玻璃纤维预浸料(201)， 碳纤维预浸料(202)和定位螺栓(3)； 所述高强度金属钢板 (1)为板状结构， 且高强度金属钢板(1)两端加工有与之一体成型的卷耳(101)； 所述高强度 金属钢板(1)表面包裹有多层、 多向的纤维增强复合树脂材料层(2)， 且纤维。

4、增强复合树脂 材料层(2)由玻璃纤维预浸料(201)和碳纤维预浸料(202)混合铺设固化而成； 所述高强度 金属钢板(1)开设有中心孔(102)， 且纤维增强复合树脂材料层(2)和高强度金属钢板(1)通 过在中心孔(102)处预埋定位螺栓(3)使两者一体经模压真空成型。 2.如权利要求1所述钢基复合纤维增强树脂材料汽车板簧， 其特征在于： 所述高强度金 属钢板(1)的拉取强度1700MPa。 3.如权利要求1所述钢基复合纤维增强树脂材料汽车板簧， 其特征在于： 所述碳纤维预 浸料(202)材质为环氧树脂或聚氨酯。 4.如权利要求1所述钢基复合纤维增强树脂材料汽车板簧， 其特征在于： 所述纤维增。

5、强 复合树脂材料层(2)其预浸料的铺设方向按板簧长度方向进行多层铺垫， 且预浸料的铺叠 角度包括0 、 85 、 45 中的一种或多种组合， 并且预浸料的铺叠厚度为5-30mm。 5.如权利要求1所述钢基复合纤维增强树脂材料汽车板簧， 其特征在于： 模压真空成型 过程包括模压成型和真空袋压成型， 其中模压过程的压力为4-16MPa， 真空度范围在0.4- 0.6MPa。 权利要求书 1/1 页 2 CN 210661160 U 2 一种钢基复合纤维增强树脂材料汽车板簧 技术领域 0001 本实用新型属于汽车零部件领域， 更具体地说， 特别涉及一种钢基复合纤维增强 树脂材料汽车板簧。 背景技术 。

6、0002 钢板弹簧是汽车悬架中应用最广泛的一种弹性元件， 它是由若干片等宽但不等长 的合金弹簧片组合而成的弹性梁， 具有结构简单、 工艺流程短、 开发难度相对较低等优点。 目前大型载重车辆多为金属钢质板簧， 这种板簧采用两片或多片金属叠层后固定在车辆的 悬架底部， 当车轮承受路面冲击力时， 钢板产生变形， 对车辆起到缓冲、 减振的作用。 但是传 统钢质的板簧存在比重大， 疲劳寿命不佳和耐环境侵蚀性能不好的问题， 较高的自重会降 低车辆的载货量， 同时对安全性也带来了较大的隐患。 尤其是近年来石油价格上涨、 环境保 护及安全舒适标准的提高， 钢板弹簧已渐渐难以满足未来汽车行业的要求。 0003 。

7、基于汽车轻量化及环保需求， 复合材料板簧应运而生。 与传统钢制板簧相比， 复合 材料板簧具有质量轻、 弹性应变大、 比应变能高、 疲劳寿命长及 “安全断裂性” 等特点。 目前， 包括沃尔沃、 奔驰及南京依维柯汽车等部分车型已经采用复合材料板簧。 但是， 经过实际装 车及路试验证， 单一复合材料板簧存在以下问题： 0004 1、 由于复合材料本身特性及结构的原因， 板簧垂向刚度技术要求易满足， 但横向 刚度较薄弱。 当重型车在颠簸路况行驶中， 板簧受到横向冲击力或扭转力时， 有可能超出复 合材料横向本体强度， 造成板簧开裂、 损坏等安全问题。 0005 2、 复合材料与两端金属连接件多采用螺栓连。

8、接， 由于车辆在制动过程中板簧受到 的剪切力较大， 连接部位复合材料可能会被金属卷耳及连接螺栓的共同作用力拉断， 从而 影响车辆安全性能。 实用新型内容 0006 为了解决上述技术问题， 本实用新型提供一种钢基复合纤维增强树脂材料汽车板 簧， 以解决上述现有的单一复合材料板簧容易开裂、 损坏， 复合材料与其两端金属连接件连 接处容易断裂的问题。 0007 本实用新型一种钢基复合纤维增强树脂材料汽车板簧的目的与功效， 由以下具体 技术手段所达成： 0008 一种钢基复合纤维增强树脂材料汽车板簧， 包括高强度金属钢板， 卷耳， 中心孔， 纤维增强复合树脂材料层， 玻璃纤维预浸料， 碳纤维预浸料和定。

9、位螺栓； 所述高强度金属钢 板为板状结构， 且高强度金属钢板两端加工有与之一体成型的卷耳； 所述高强度金属钢板 表面包裹有多层、 多向的纤维增强复合树脂材料层， 且纤维增强复合树脂材料层由玻璃纤 维预浸料和碳纤维预浸料混合铺设固化而成； 所述高强度金属钢板开设有中心孔， 且纤维 增强复合树脂材料层和高强度金属钢板通过在中心孔处预埋定位螺栓使两者一体经模压 真空成型。 说明书 1/4 页 3 CN 210661160 U 3 0009 进一步的， 所述高强度金属钢板的拉取强度1700MPa。 0010 进一步的， 所述玻璃纤维预浸料材质为玻璃纤维、 碳纤维、 芳纶纤维或玄武岩纤维 中一种或多种。。

10、 0011 进一步的， 所述碳纤维预浸料材质为环氧树脂或聚氨酯。 0012 进一步的， 所述纤维增强复合树脂材料层其预浸料的铺设方向按板簧长度方向进 行多层铺垫， 且预浸料的铺叠角度包括0 、 85 、 45 中的一种或多种组合， 并且预浸料的 铺叠厚度为5-30mm。 0013 进一步的， 所述模压真空成型过程包括模压成型和真空袋压成型， 其中模压过程 的压力为4-16MPa， 真空度范围在0.4-0.6MPa。 0014 进一步的， 所述一种钢基复合纤维增强树脂材料汽车板簧的制备方法， 该方法的 步骤如下： 0015 1、 将高强度金属钢板按照下料-校直-钻中心孔-两端卷耳-成形热处理弯曲。

11、成形、 淬火、 回火-喷丸的工序加工成型复合板簧钢基芯材； 0016 2、 在钢基芯材表面铺设纤维增强复合树脂材料层， 中心孔位预埋定位螺栓， 采用 热压罐工艺固化， 得到钢基复合纤维增强树脂材料汽车板簧。 纤维增强复合树脂材料层的 铺设方向按板簧长度方向， 玻璃纤维预浸料单层厚度为0.6mm， 碳纤维预浸料单层厚度为 0.23mm， 铺设方案为04/851/04/851/04/851/04/851/04(0 方向采用玻璃纤维预浸料， 85 方向 采用碳纤维预浸料， 下标数字表示铺设层数)。 0017 与现有技术相比， 本实用新型具有如下有益效果： 0018 本实用新型在现有的汽车前悬架钢板弹。

12、簧总成的基础上， 对其结构、 铺层设计进 行改进， 提出一种新的复合材料板弹簧结构， 该结构由高强度金属钢板和纤维增强复合树 脂材料层通过模压成型复合而成， 不存在复合材料与金属件的连接问题， 在保证板簧垂向 刚度的基础上， 同时提高板簧总成横向刚度， 解决了现有复合材料板簧存在的连接开裂及 横向刚度薄弱的问题， 能够满足重型载货车辆的使用要求， 安全可靠性得到明显提升。 附图说明 0019 图1是本实用新型主视平面全剖结构示意图。 0020 图2是本实用新型半剖结构示意图。 0021 图中， 部件名称与附图编号的对应关系为： 0022 1、 高强度金属钢板； 101、 卷耳； 102、 中心。

13、孔； 2、 纤维增强复合树脂材料层； 201、 玻 璃纤维预浸料； 202、 碳纤维预浸料； 3、 定位螺栓。 具体实施方式 0023 下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。 以下实施例 用于说明本实用新型， 但不能用来限制本实用新型的范围。 0024 在本实用新型的描述中， 除非另有说明，“多个” 的含义是两个或两个以上； 术语 “上” 、“下” 、“左” 、“右” 、“内” 、“外” 、“前端” 、“后端” 、“头部” 、“尾部” 等指示的方位或位置关 系为基于附图所示的方位或位置关系， 仅是为了便于描述本实用新型和简化描述， 而不是 指示或暗示所指的装置或元件必须具。

14、有特定的方位、 以特定的方位构造和操作， 因此不能 说明书 2/4 页 4 CN 210661160 U 4 理解为对本实用新型的限制。 此外， 术语 “第一” 、“第二” 、“第三” 等仅用于描述目的， 而不能 理解为指示或暗示相对重要性。 0025 在本实用新型的描述中， 需要说明的是， 除非另有明确的规定和限定， 术语 “相 连” 、“连接” 应做广义理解， 例如， 可以是固定连接， 也可以是可拆卸连接， 或一体地连接； 可 以是机械连接， 也可以是电连接； 可以是直接相连， 也可以通过中间媒介间接相连。 对于本 领域的普通技术人员而言， 可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

15、。 0026 实施例： 0027 如附图1和附图2所示： 0028 本实用新型提供一种钢基复合纤维增强树脂材料汽车板簧， 包括高强度金属钢板 1， 卷耳101， 中心孔102， 纤维增强复合树脂材料层2， 玻璃纤维预浸料201， 碳纤维预浸料202 和定位螺栓3； 所述高强度金属钢板1为板状结构， 且高强度金属钢板1两端加工有与之一体 成型的卷耳101； 所述高强度金属钢板1表面包裹有多层、 多向的纤维增强复合树脂材料层 2， 且纤维增强复合树脂材料层2由玻璃纤维预浸料201和碳纤维预浸料202混合铺设固化而 成； 所述高强度金属钢板1开设有中心孔102， 且纤维增强复合树脂材料层2和高强度金。

16、属钢 板1通过在中心孔102处预埋定位螺栓3使两者一体经模压真空成型。 0029 其中， 所述高强度金属钢板1的拉取强度1700MPa。 0030 其中， 所述玻璃纤维预浸料201材质为玻璃纤维、 碳纤维、 芳纶纤维或玄武岩纤维 中一种或多种。 0031 其中， 所述碳纤维预浸料202材质为环氧树脂或聚氨酯， 上述纤维复合材料具有安 全断裂的特性， 不会发生突然破坏， 与金属材质板簧相比具有更好的抗疲劳性能。 0032 其中， 所述纤维增强复合树脂材料层2其预浸料的铺设方向按板簧长度方向进行 多层铺垫， 且预浸料的铺叠角度包括0 、 85 、 45 中的一种或多种组合， 并且预浸料的铺 叠厚度。

17、为5-30mm。 0033 其中， 所述模压真空成型过程包括模压成型和真空袋压成型， 其中模压过程的压 力为4-16MPa， 真空度范围在0.4-0.6MPa。 0034 其中， 所述一种钢基复合纤维增强树脂材料汽车板簧的制备方法， 该方法的步骤 如下： 0035 将高强度金属钢板1按照下料-校直-钻中心孔102-两端卷耳101-成形热处理(弯 曲成形、 淬火、 回火)-喷丸的工序加工成型复合板簧钢基芯材； 0036 在钢基芯材表面铺设纤维增强复合树脂材料层2， 中心孔102预埋定位螺栓3， 采用 热压罐工艺固化， 得到钢基复合纤维增强树脂材料汽车板簧。 纤维增强复合树脂材料层2的 铺设方向按。

18、板簧长度方向， 玻璃纤维预浸料201单层厚度为0.6mm,碳纤维预浸料202单层厚 度为0.23mm， 铺设方案为04/851/04/851/04/851/04/851/04(0 方向采用玻璃纤维预浸料201， 85 方向采用碳纤维预浸料202， 下标数字表示铺设层数)。 0037 本实施例的具体使用方式与作用： 0038 钢基复合纤维增强树脂材料汽车板簧由高强度金属钢板1和纤维增强复合树脂材 料层2通过模压成型复合而成， 该结构不存在复合材料与金属件的连接问题， 在保证板簧垂 向刚度的基础上， 同时提高板簧总成横向刚度， 延长了板簧的疲劳寿命， 满足重型载货车辆 的使用要求， 安全可靠性得到。

19、明显提升， 提高整车舒适性和燃油经济性， 并对实现复合材料 说明书 3/4 页 5 CN 210661160 U 5 板弹簧正式应用和整车轻量化， 具有重要意义。 0039 本实用新型的实施例是为了示例和描述起见而给出的， 而并不是无遗漏的或者将 本实用新型限于所公开的形式。 很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易 见的。 选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用， 并且使本领域的 普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。 说明书 4/4 页 6 CN 210661160 U 6 图1 图2 说明书附图 1/1 页 7 CN 210661160 U 7 。