帶有在截面上呈凸起狀的上表面和下表面的板簧的製作方法

2023-05-30 11:40:16

專利名稱：帶有在截面上呈凸起狀的上表面和下表面的板簧的製作方法
帶有在截面上呈凸起狀的上表面和下表面的板簧
本發明涉及根據權利要求l的前序部分所述的、由纖維複合材料
所製成的板簧(Blattfeder)。
板簧通常地用於車輛的車輪懸架，以實現車輛對不平整地形或不 平整路面狀況的緩衝。這樣的車輛尤其可以為轎車，貨車或其他商用 車，當然，也可以是軌道車輛或其他諸如此類的車輛。.
用鋼製成的板簧長久以來已廣為人知。在其中，單獨的、細長的、 長度逐漸變小的鋼片重疊地放置在一起，以便隨著載荷的增加，能夠 獲得可變的彈簧常數。通過夾緊或螺紋連接，將板簧的這些薄片連接 成小捆。在將板簧安裝到汽車上時，例如可使其垂直於行駛方向，其 中，板簧的中部區域固定在車身上，而在板簧的兩個軸向端部布置在 左邊車輪或右邊車輪的懸架區域內。儘管金屬製成的板簧相比較而言 可以便宜地生產出來，且運行可靠，但是缺點是比較重，而這導致的 車輛質量較高，並最終引起燃油消耗量的升高。.
同樣廣為人知的還有用纖維複合材料製成的板簧，其例如可由經 人造樹脂浸漬過的玻璃纖維或碳纖維所構成，在同樣的大小或者具有 可比較性的彈簧特性的前提下，其質量明顯小於鋼製板簧。這種複合 纖維板簧例如可由單個的經樹脂浸漬的纖維層所製成，這種纖維層通 過"預浸料"的概念而廣為人知。將這種預浸料裁剪或製造成所需要的 形狀並重疊地放置在壓模內，壓模的尺寸與板簧相應。隨後，該未加 工板簧在壓模中在壓力和熱量的作用下進行時效硬化。
從DE10221589A1可知一種板簧，其整塊地由中心的弧狀截面組 成且端部側面由邊緣界面組成。該邊緣截面在其軸向端部處各具有一 吊耳，其帶有用於容納螺栓的開口、以實現將該板簧固定到車架上的
3目的。此處的缺點在於，在板簧上引入固定吊耳，必須通過結構繁雜 的壓模或者通過剪斷纖維的沖孔工序才能得以實現。
在另一種有纖維複合材料製成的板簧結構中，對端部截面進行倒 角。此處，在板簧時效硬化之後，將各個端部截面相應於倒角的形狀 進行裁剪。這所導致的後果就是，同時也將材料的纖維剪切斷了。在 該板簧持續交變載荷的作用下，這些剪切部位通常會引致裂縫，這些 裂縫從剪切部位出發，基本上平行於纖維的縱向延伸方向
(Langserstreckung)推進。而這些裂縫又可能會導致板簧的損壞。
從EP0093707B1以及與其並行的US4557500B1中可知一種用纖 維複合材料製成的板簧，其軸向端部設計成比中心處矩形截面更狹 窄、更厚。該板簧的軸向端部的區域在俯視圖上可大致構成梯形。根 據另 一種變體，該板簧的直角4黃截面的面積可以從彈簧一端到另 一端 保持不變。在該板簧的另一種構造形式中，複合纖維不經剪斷地從一 個軸向端部延伸到另一個軸向端部。在生產過程中，通過壓片莫來獲得 板簧的幾何形狀。
此外，從DE102004010768A1可知一種用纖維複合材料製成的板 簧，其帶有中心縱向截面和軸向端部以實現車輛的車輪懸架，其中， 該軸向端部設計成板簧寬度逐漸變細，而纖維複合材料的軸向指向的 纖維不經減短地延伸至板簧的閉合緣。此外，在該板簧中還設置成， 其由吸附樹脂的纖維層構成，該纖維層在板簧製造過程中在其軸向端 部具有從俯視角度看下去的V形幾何形狀或者說V形切割部分，並由 此各自形成垂直於板簧縱向的兩條股邊。這兩條股邊在製造過程中彼 此緊緊相靠且被硬化，使得板簧在其端部區域構造成吊架形，且在這 些區域不存在材料堆積問題。
在該文獻中還可以知道，板簧可以在其中心區域通過幾何上簡單 的、直角的纖維層由於其部件厚度而增強，同時為了形成板簧的V形 軸向端部而相應地構造，且在整個部件長度上應用受引導的纖維層。根據DEI02004010768A1所述的板簧具有一些優點，因為其在幾 乎整個長度上具有基本恆定的截面面積和恆定的厚度以及在軸向端 部變小的寬度，而無需在其軸向端部進行剪切。
通過對已知的複合纖維材料所製成的板簧進行零件式的調查可 以看出，他們並不總是具有由壓模所預先設定的直角形的橫截面。這
(Oberseite)和/或下表面(Unterseite),從而使得板簧縱向指向的邊緣一 定程度上向上或向下凸出。
當使用所提及的緊固裝置，將這些傳統的板簧在其緊固部位處加 緊到被加彈簧零件上時，緊固部位上會產生裂縫，或者緊固部位或夾 緊部位處板簧的邊緣會部分地^C裂。這種形式的裂縫或破裂部位會對
板簧的使用壽命產生不利的影響，因為在這些地方，水分會侵入板簧 中並對其連接組織產生負面影響。
因此，本發明的目的在於，對纖維複合板簧做出改進，以避免緊 固部位上的出現裂縫或甚至出現邊緣破壞的情況。
實現該目的的方法在權利要求1的特徵中給出。有利的設計方案 或改進方案可在從屬權利要求中看出。
本發明以以下知識為基礎，即，即使用於生產纖維複合板簧的壓 模的截面幾何形狀給定為直角形狀，仍然可能產生截面幾何形狀為非 直角形狀的板簧。特別地，其經常會形成彎曲成凹陷狀的上表面和/ 或下面表。為防止這種情形，4艮據本發明，在生產板簧的時候使用如 下形式的壓才莫，即，至少在用於板簧上表面和下表面的部位處，其型 面在截面上為凹形，以便生產出帶有凸形表面的板簧。
因此，本發明涉及一種用纖維複合材料製成的板簧，其特徵在於， 在垂直於其自身縱向延伸的方向上，至少其上表面和/或下表面彎曲成 凸起狀。在將其在緊固夾具中加緊到車輛上時，板簧的邊緣不再向上 或向下突出，因此也就不可能出現取決於緊固條件的開裂和/或損壞。有利地可將板簧設計成帶有在橫截面上成凸起狀的側表面，以使 得其邊緣具有特別鈍的角，這進一步減小了產生裂縫或邊緣損壞的危險性。
優選地可作如下設置，即，該板簧的至少上表面和/或下表面的凸 起狀拱形設計成如下形式，即，在夾緊時，將板簧安裝到車輛上的固 定裝置至少不會首先接觸到板簧的邊緣。
根據本發明的另外一個改進方案可作如下設置，即，在縱向上看， 該板簧的至少上表面和/或下表面，僅在緊固部位上彎曲成凸起狀或設 計成球狀。這樣，就避免了在軸向上所述緊固部位之間增加材料耗費。
此外還可作如下設置，即，該板簧至少上表面和/或下表面的凸起 狀拱形，可設計成橫跨整個橫截面寬度，也可以設計成僅位於板簧的 軸向指向的邊緣區域內。
當然，為了實現相同的技術效果，也就是避免板簧的裂縫形成或 者縱向邊緣的損壞，可使加緊板簧的緊固裝置的接觸面具有凹形的表 面。這樣，板簧的邊緣和各自的緊固裝置之間的直接接觸也不會出現。 然而，這種形式的緊固裝置的生產只能夠通過切削生產過程來實現。 與使用僅作稍微修改壓模所進行的纖維複合板簧的成型過程相比，前 者的費用更加高昂。
在本說明中附帶有圖紙，用於闡明本發明。其中

圖1顯示了根據本發明所迷的板簧的示意性的俯視圖， 圖2顯示了圖1的A-A位置處，穿越過傳統板簧的緊固區域的橫 截面以及所使用的緊固裝置，而
圖3顯示了與圖2相似的圖，但圖中為根據本發明所設計的板簧。
相應地，圖1顯示了板簧1的示意性的俯視圖，其由纖維複合材 料所製成並具有儘可能為方形的周邊輪廓2。該纖維複合材料由盡可 能地相互平行的纖維4所構成，其可以是例如玻璃纖維、^^纖維或尼龍纖維，這些纖維不經切斷地/人板簧的一個軸向端部3延伸到其對面 的軸向端部3，並被嵌入到經時效硬化的人造樹脂中。舉例而言，該 板簧l可安裝在汽車、例如城市運貨車輛上，其中，該板簧布置成與 車輛縱軸相垂直。
該板簧1可通過其緊固區域5、 6、 6'和7而連接到車輛零件上， 其中，軸向外側固定區域5和7通常用於車輛左右前輪的車輪懸架， 而中間的緊固區域6和6，在車身上分配有雙重的偏心緊固點。
根據現有技術，將板簧15緊固到所述車輛零件時，其過程就如 同在圖2的A-A橫截面圖示中簡化地顯示出的形式。此處，在緊固區 域5內，在使用壓緊力F時，第一緊固件8位於板簧15的上表面11 上而第二緊固件9位於板簧15的下表面12上。由於根據現有技術， 受生產限制，該板簧15將具有輕微呈凹陷狀的上表面11以及輕微呈 凹陷狀的下表面12，因此，在板簧15第一次加栽時，壓緊力F基本 上都作用在該板簧的縱向邊緣10上，以至於該縱向邊緣部分受損壞 或至少出現裂縫，就如圖2中所顯示的，而這也正是要避免的。
圖3顯示了從根據本發明的板簧中穿過的、根據圖1所示的A-A 橫截面。其中可清晰看出，該板簧1具有凸起狀的上表面13和凸起 狀的下表面14。優選地將該表面13、 14的拱形形狀或球形形狀設計 成如此的細微，以使得在壓緊力F作用下，板簧1的邊緣10不會首 先受到沖擊，而是面積較大的中部區域首先受到加載。這樣就避免了 在板簧l中形成裂縫，從而明顯地延長了其使用壽命。參考標號 1板簧
2板簧的周邊輪廓
3板簧的軸向端部 4纖維
5旁邊的緊固區域 6中間的緊固區域 6'中間的緊固區域 7旁邊的緊固區域 8固定件 9固定件 10邊緣
ll板簧的上表面，凹陷狀 12板簧的下表面，凹陷狀 13板簧的上表面，凸起狀 14板簧的下表面，凸起狀 15板簧，現有技術水平 F壓緊力
權利要求
1.一種由纖維複合材料製成的板簧(1)，其特徵在於，在垂直於板簧縱向延伸方向的方向上，所述板簧(1)的至少上表面(13)和/或下表面(14)彎曲成凸起狀。
2. 根據權利要求1所述的板簧，其特徵在於，所述板簧(l)的側 表面也彎曲成凸起狀。
3. 根據權利要求1或2所述的彈簧，其特徵在於，所述板簧(l)域(5,6,6，,7)內彎曲成凸起狀。
4. 根據權利要求1至3中至少一項所述的板簧，其特徵在於， 凸起的彎曲結構設計成，在安裝時，將所述板簧(l)固定到車輛上的緊 固件(8， 9)不會首先接觸所述板簧(1)的邊緣(10)。
5. 根據權利要求1至4中至少一項所述的板簧，其特徵在於， 至少所述上表面(13)和所述下表面(14)上的凸起狀彎曲結構設計成越 過所述板簧(l)的整個橫截面範圍，或設計成僅僅位於所述邊緣(10)的 區域中。
6. 根據權利要求1至5中至少一項所述的板簧，其特徵在於， 至少所述上表面(13)和/或所述下表面(14)上的凸起狀彎曲結構可通過 帶有凹陷狀型面的加工;^莫具而製成。
全文摘要
本發明涉及一種在車輛中使用的、由纖維複合材料製成的板簧(1)。在將該板簧(1)固定到車輛時，為了避免在板簧的縱向邊緣上出現板簧材料的開裂或脫落，根據本發明，作如下設置，即，至少將板簧(1)的上表面和下表面在垂直於該板簧的縱向延伸方向上彎曲成拱凸起狀。
文檔編號F16F1/368GK101300434SQ200680041164
公開日2008年11月5日 申請日期2006年11月4日 優先權日2005年11月11日
發明者C·奧利克, H·肯普, R·福斯特 申請人:Ifc合成材料有限責任公司