CN109404458B - 张力叶片弹簧总成及悬架结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了张力叶片弹簧总成及悬架结构，包括张力叶片弹簧，张力叶片弹簧各部分宽度相同；张力叶片弹簧包括前卷耳安装段、前性能段、前过渡段、U形螺栓安装段、后过渡段、后性能段、大圆弧段、小圆弧段、反圆弧段、直线段、后卷耳安装段。本技术方案为汽车非独立悬架提供与载荷对应的渐变的弹簧刚度，提高车辆行驶的平顺性和舒适性；张力叶片弹簧总成的后卷耳通过衬套和后销轴直接与车身上的后支架连接，不使用吊耳，简化了悬架的结构；本技术方案的张力叶片弹簧结构采用FRP复合材料，具有积极失效模式，保证车辆行驶的安全性；重量约为钢板弹簧的1/4，提高燃油经济性；寿命比钢板弹簧高5倍以上，大幅减小板簧使用成本。

Description

张力叶片弹簧总成及悬架结构

技术领域

本发明属于机动车弹簧技术领域，特别是指张力叶片弹簧总成及悬架结构。

背景技术

纵置钢板弹簧能传递各种力和力矩，具有导向功能，故在汽车上得到广泛应用,但现有技术的钢板弹簧的后卷耳通过衬套、后销轴、吊耳、吊耳衬套和车身上的后支架相连,后卷耳的连接结构复杂且容易失效，同时钢板弹簧质量大，燃油经济性差，寿命短，平顺性差，簧下质量大，簧下振动大。

商用车包括大中小型的货车和客车，随着道路的改善、顾客对乘坐平顺性和舒适性的要求越来越高，对运输高档货物的保护的要求也越来越高，同时顾客对底盘零部件的可靠性要求也越来越高，以降低整车使用成本。

随着科技发展，玻璃纤维和树脂等成型的复合材料，逐步用于汽车悬架弹簧元件。FRP是英文Fibre-Reinforced Plastic简写，直译是纤维增强塑料。FRP复合材料比强度比模量高、具有良好的耐疲劳性能、阻尼减振性能和耐腐蚀性能，因此，使用FRP复合材料做叶片弹簧，可大幅提高车辆的平顺性和舒适性，而质量仅是钢板弹簧的1/4左右，不仅有效地提高了燃油效力，还降低了簧下质量，减小簧下振动，同时寿命是钢板弹簧的3倍左右，在整车寿命范围内无需更换弹性元件，整车使用和维修成本相对较低。

如公开的CN104842734A、CN104842734A等所述，现有技术纵置FRP叶片弹簧悬架多为一片，即只有一个刚度，不能满足不同载荷要求，而将二个FRP叶片弹簧叠加在一起，可以满足空、满载两种状态的载荷需求，但不仅结构复杂、成本高，而且刚度变化不均匀，平顺性相对较差。

FRP叶片弹簧的成型方法，包括连续纤维缠绕工艺、模压成型工艺、拉挤工艺、树脂传递模塑制造工艺(RTM)等工艺方法，但现有模压成型工艺的纤维布多为人工叠放，造成材料内部结构不均匀，弹性模量等参数变化很大；树脂传递模塑制造工艺(RTM)如果树脂注入压力不足，也会造成FRP复合材料弹簧的材料内部结构不均匀，弹性模量等参数变化很大。

发明内容

本发明的目的是提供张力叶片弹簧总成及悬架结构，在保证悬架的性能和可靠性的前提下，用张力叶片弹簧替换现有钢板弹簧，以解决现有钢板弹簧悬架的质量大、平顺性差、寿命短等问题；以解决现有一片叶片弹簧只有一个刚度不能满足载荷需要的问题；张力叶片弹簧总成的后卷耳与后支架的连接不使用吊耳，通过衬套和后销轴直接与车身上的后支架连接，简化了悬架的结构，提供了悬架的可靠性；张力叶片弹簧的每处横截面为四边形，四角有倒角，截面积越大倒角半径就越大，以防止张力叶片弹簧的棱边应力大而出现脱丝等现象；优化张力叶片弹簧从板端到中部各处应力，提高张力叶片弹簧的可靠性和寿命。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种张力叶片弹簧，包括张力叶片弹簧，所述张力叶片弹簧的各部分宽度均相同；

所述张力叶片弹簧自前端向后端延伸时，依次包括前卷耳安装段、前性能段、前过渡段、U形螺栓安装段、后过渡段、后性能段、大圆弧段、小圆弧段、反圆弧段、直线段、后卷耳安装段；所述前卷耳安装段、所述前性能段、所述前过渡段、所述U形螺栓安装段、所述后过渡段、所述后性能段、所述大圆弧段、所述小圆弧段、所述反圆弧段、所述直线段、所述后卷耳安装段依次连接为所述张力叶片弹簧；

所述前卷耳安装段为正方体，厚度为δ₁；所述前卷耳安装段与所述前性能段连接处的厚度为δ₂；所述前性能段与所述前过渡段连接处的厚度为δ₃；所述U形螺栓安装段的厚度为δ₄；所述后过渡段与所述后性能段连接处的厚度为δ₅；所述后性能段与所述大圆弧段连接处的厚度为δ₆；所述大圆弧段与所述小圆弧段连接处的厚度为δ₇；所述反圆弧段的上下表面同心，厚度为δ₈；所述直线段为正方体，厚度为δ₉；所述后卷耳安装段的厚度为δ₁₀，δ₁＝δ₂+0.5～1，δ₂＜δ₃＜δ₄，δ₄＞δ₅＞δ₆＞δ₇＞δ₈，δ₈＝δ₉，δ₁₀＝δ₉+0.5～1，各段连接处的上下外表面为圆弧过渡；

所述张力叶片弹簧在自由状态时，所述前卷耳安装段的中部到所述U形螺栓安装段上平面的距离为h₁，所述反圆弧段顶端到所述U形螺栓安装段上平面的距离为h₂，所述后卷耳安装段中部到所述U形螺栓安装段上平面的距离为h₃，h₂＞h₁＞h₃；

所述张力叶片弹簧的每处横截面为四边形，四角有圆角，截面积越大圆角半径就越大，圆角半径在3～7mm；

在所述前卷耳安装段和所述后卷耳安装段上均设置有二个螺栓过孔；

在所述U形螺栓安装段有同轴线上沉孔和下沉孔，所述上沉孔和所述下沉孔深度约6mm；

所述张力叶片弹簧为FRP复合材料，基体为树脂，增强材料为叠加在一起的纤维布，纤维布中的纤维主要是玻璃纤维；

所述张力叶片弹簧可通过模压成型工艺方法制造。

所述前性能段的厚度从δ₂到δ₃为线性变截面或抛物线变截面；所述后性能段的厚度从δ₅到δ₆为线性变截面或抛物线变截面。

所述张力叶片弹簧的模压成型工艺包括纤维带编织工序、预浸工序、纤维带叠放和切割工序、模压成型工序、定型和成品加工工序；

加工前完成叠放垫具和模压成型模具的制作，所述垫具一侧的形状与所述张力叶片弹簧在自由状态相同；所述模压成型模具的下模底面两侧有圆角，圆角半径与所述张力叶片弹簧横截面的圆角半径相等；上模底面两侧有尖角，尖角内侧有圆角，圆角半径与所述张力叶片弹簧横截面的圆角半径相等；

在所述纤维带编织工序中，用编织机将纤维编织成与所述的张力叶片弹簧等宽纤维带，并将纤维带盘卷在滚筒上，形成纤维带卷盘；

在所述预浸工序中，将所述纤维带卷盘装入机械手中，所述滚筒固定在转轴上，拉动纤维带端，所述纤维带卷盘在转轴上滚动，并将纤维带浸入树脂中；

在所述纤维带叠放和切割工序中，机械手一边将预浸后的纤维带吐出，一边沿着垫具的外形运动，一边将预浸后的纤维带逐层叠放在垫具上，并按设定长度切断，根据所述张力叶片弹簧的各处设计厚度，从下往上逐层叠放预浸后的纤维带，叠放时，在复数枚最长纤维带叠放在下方后，叠放最短纤维带，并逐层叠放更长纤维带直到次长纤维带、再从次长纤维带逐层叠放更短纤维带直到最短纤维带，最后在上方叠放复数枚最长纤维带，上方和下方的最长纤维带枚数相等；

在所述模压成型工序中，纤维带叠放完成后，放入所述模压成型模具的下模内，上模的外侧沿下模内侧向下加压，并挤出多余的树脂，保温一定时间后从模具中顶出，形成张力叶片弹簧毛坯；

在所述定型和成品加工工序中，先将所述张力叶片弹簧毛坯放在定型夹具上定型，然后去边刺、切去两端多余部分、加工两端螺栓过孔和所述上沉孔和所述下沉孔，完成所述张力叶片弹簧的制造。

一种张力叶片弹簧总成，包括上述任一项的张力叶片弹簧，还包括前卷耳、前衬套、盖板、后卷耳体、下固定板、后衬套；

所述前衬套压入所述前卷耳中，所述前卷耳通过螺栓和粘接剂与所述前卷耳安装段固定连接；所述后卷耳体和所述下固定板通过螺栓和粘接剂与所述后卷耳安装段固定连接；二个所述盖板通过粘接剂装在所述U形螺栓安装段的上、下面。

所述前卷耳上有前衬套安装孔和板端固定槽，所述板端固定槽的上板和下板相互平行并四周对齐，上板与下板相对应的前卷耳螺栓过孔的中心线共线，所述前衬套安装孔的圆柱面中心线位于所述板端固定槽的中面的下方。

所述后卷耳体上有板端上固定面、后衬套安装孔、2个后卷耳螺栓过孔、2个螺纹孔、板端限位板；所述下固定板上有侧翻边、端翻边、4个下螺栓过孔；安装后，所述后卷耳体上的后卷耳螺栓过孔、螺纹孔的中心线和所述下固定板上的下螺栓过孔的中心线对应共线，所述下固定板上的侧翻边与所述后卷耳体上的板端上固定面贴近并外侧对齐，所述下固定板上的端翻边与所述后卷耳体上的板端限位板贴近并外侧对齐。

所述盖板由板体和定位销组成，所述板体为槽型钣金，中部有圆孔；所述定位销由大圆柱体和小圆柱体构成；所述定位销上的小圆柱体与所述板体上的圆孔为过盈配合；安装后，所述定位销上的大圆柱体分别与所述U形螺栓安装段上的上沉孔和下沉孔为过盈配合。

张力叶片弹簧总成的悬架结构，包括上述任一项的张力叶片弹簧总成，还包括车架、前支架、前销轴、U形螺栓、后桥、U形螺栓垫板、后销轴、后支架；所述前支架和所述的后支架固定在所述车架上；所述张力叶片弹簧总成的前端通过所述前销轴和螺母安装在所述前支架上；所述张力叶片弹簧总成的后端通过所述后销轴和螺母安装在所述后支架上；所述张力叶片弹簧总成的所述U形螺栓安装段通过所述U形螺栓垫板、所述U形螺栓和螺母固定在所述后桥上；

所述U形螺栓安装段受力后上跳，所述前性能段和所述后性能段逐渐展平，所述后过渡段到所述后卷耳安装段的纵向有效长度减短，后段刚度快速增大，整个所述张力叶片弹簧的刚度随之增大，形成所述张力叶片弹簧刚度的非线性特性。

本发明的有益效果是：

本技术方案的张力叶片弹簧为汽车非独立悬架提供渐变的弹簧刚度，不同刚度对应悬架承受的不同载荷，使悬架振动频率变化不大，提高车辆行驶的平顺性和舒适性；张力叶片弹簧总成的后卷耳与后支架的连接不使用吊耳，通过衬套和后销轴直接与车身上的后支架连接，简化了悬架的结构，提供了悬架的可靠性；本技术方案的张力叶片弹簧结构采用FRP复合材料，优化张力叶片弹簧从板端到中部各处应力，具有积极失效模式，保证车辆行驶的安全性；重量约为钢板弹簧的1/4，提高燃油经济性；寿命比钢板弹簧高5倍以上，大幅减小板簧使用成本。

附图说明

图1为张力叶片弹簧的示意图

图2为张力叶片弹簧的主视图

图3为图2的A-A剖视图

图4为图2的B-B剖面图

图5为张力叶片弹簧毛坯模压成型工序的示意图

图6为张力叶片弹簧总成的示意图

图7为张力叶片弹簧总成的主视图

图8为图7的C-C剖视图

图9为图8的I处放大图

图10为图8的II处放大图

图11为图8的III处放大图

图12为前卷耳的示意图

图13为盖板的示意图

图14为后卷耳体的示意图

图15为下固定板的示意图

图16为张力叶片板簧总成及悬架安装示意图

图17为垫板示意图

图18为叶片板簧特性图

其中：1－张力叶片弹簧；101－前卷耳安装段；102－前性能段；103－前过渡段；104－U形螺栓安装段；105－后过渡段；106－后性能段；107－大圆弧段；108－小圆弧段；109－反圆弧段；110－直线段；111－后卷耳安装段；112－上沉孔；113－下沉孔；114－圆角；115－张力叶片弹簧毛坯；116－上模；117－下模；118－尖角；119－上模外侧；120－下模内侧；2－前卷耳；21－前衬套安装孔；22－板端固定槽；23－前卷耳螺栓过孔；3－前衬套；4－盖板；41－板体；42－定位销；5－后卷耳体；51－后衬套安装孔；52－后卷耳螺栓过孔；53－板端上固定面；54－螺纹孔；55－板端限位板；6－下固定板；61－板端下固定面；62－侧翻边；63－端翻边；64－下螺栓过孔；7－后衬套；8－车架；9－前支架；10－前销轴；11－U形螺栓；12－后桥；121－板簧托座；13－U形螺栓垫板；131－中心过孔；132－圆弧面；133－上翘；14－后销轴；15－后支架。

具体实施方式

以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。

具体实施方式

下面通过附图所示，结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例：

本发明的张力叶片弹簧总成及悬架结构，包括张力叶片弹簧1、前卷耳2、前衬套3、盖板4、后卷耳体5、下固定板6、后衬套7、车架8、前支架9、前销轴10、U形螺栓11、后桥12、U形螺栓垫板13、后销轴14、后支架15等，其中，由张力叶片弹簧1、前卷耳2、前衬套3、盖板4、后卷耳体5、下固定板6、后衬套7等组装成张力叶片弹簧总成。

张力叶片弹簧1为FRP复合材料，包括前卷耳安装段101、前性能段102、前过渡段103、U形螺栓安装段104、后过渡段105、后性能段106、大圆弧段107、小圆弧段108、反圆弧段109、直线段110、后卷耳安装段111、上沉孔112、下沉孔113、圆角114等，前卷耳安装段101上有2个螺栓过孔，后卷耳安装段111有4个螺栓过孔，U形螺栓安装段104中部有同轴线上沉孔112和下沉孔113，上沉孔112和下沉孔113深度约6mm，如图1、图2、图3、图4所示。

张力叶片弹簧1的各段等宽，前卷耳安装段101为正方体，厚度为δ₁；前卷耳安装段101与前性能段102连接处的厚度为δ₂；前性能段102与前过渡段103连接处的厚度为δ₃；U形螺栓安装段104的厚度为δ₄；后过渡段105与后性能段106连接处的厚度为δ₅；后性能段106与大圆弧段107连接处的厚度为δ₆；大圆弧段107与小圆弧段108连接处的厚度为δ₇；反圆弧段109的上下表面同心，厚度为δ₈；直线段110为正方体，厚度为δ₉；后卷耳安装段111的厚度为δ₁₀，δ₁＝δ₂+0.5～1，δ₂＜δ₃＜δ₄，δ₄＞δ₅＞δ₆＞δ₇＞δ₈，δ₈＝δ₉，δ₁₀＝δ₉+0.5～1，各段连接处的上下外表面为圆弧过渡，如图1、图2、图3所示。

张力叶片弹簧1在自由状态时，前卷耳安装段101中部到U形螺栓安装段104上平面的距离为h₁，反圆弧段109顶端到U形螺栓安装段104上平面的距离为h₂，后卷耳安装段111中部到U形螺栓安装段104上平面的距离为h₃，h₂＞h₁＞h₃，如图1、图2、图3所示。

张力叶片弹簧1的每处横截面为四边形，四角有圆角114，截面积越大圆角半径就越大，圆角114半径在3～7mm，以防止张力叶片弹簧1的棱边应力大而出现脱丝等现象，如图4所示。

张力叶片弹簧1可采用模压成型等工艺制造完成。

张力叶片弹簧1的模压成型工艺包括纤维带编织工序、预浸工序、纤维带叠放和切割工序、模压成型工序、定型和成品加工工序。

加工前完成叠放垫具和模压成型模具的制作，垫具一侧的形状与所述张力叶片弹簧在自由状态相同；模压成型模具的下模117底面两侧有圆角，圆角半径与张力叶片弹簧1的圆角114的半径相等；上模116底面两侧有尖角118，尖角内侧有圆角，圆角半径与张力叶片弹簧1的圆角114的半径相等，这样模压成型后张力叶片弹簧1每处横截面都有圆角114，如图4、图5所示。

在纤维带编织工序中，用编织机将纤维编织成与张力叶片弹簧1等宽纤维带，并将纤维带盘卷在滚筒上，形成纤维带卷盘。

在预浸工序中，将纤维带卷盘装入机械手中，滚筒固定在转轴上，拉动纤维带端，纤维带卷盘在转轴上滚动，并将纤维带浸入树脂中。

在纤维带叠放和切割工序中，机械手一边将预浸后的纤维带吐出，一边沿着垫具的外形运动，一边将预浸后的纤维带叠放在垫具上，并按设定长度切断，根据张力叶片弹簧1的各处设计厚度，从下往上逐层叠放预浸后的纤维带，叠放时，在复数枚最长纤维带叠放在下方后，叠放最短纤维带，并逐层叠放更长纤维带直到次长纤维带、再从次长纤维带逐层叠放更短纤维带直到最短纤维带，最后在上方叠放复数枚最长纤维带，上方和下方的最长纤维带枚数相等。

在模压成型工序中，纤维带叠放完成后，放入模压成型模具的下模内，上模外侧119紧贴下模内侧120，并沿下模内侧120向下加压成型，并挤出多余的树脂，保温一定时间后从模具中顶出，形成张力叶片弹簧毛坯，如图5所示。

在定型和成品加工工序中，先将张力叶片弹簧毛坯放在定型夹具上定型，然后去边刺、切去两端多余部分、加工两端螺栓过孔和上沉孔112和下沉孔113，完成张力叶片弹簧1的制造。

张力叶片弹簧1也可用HP-FRP工艺制造，包括纤维布的编织、纤维布叠层、叠层点焊、预成型、切割、HP-RTM成型、定型和后加工等工序，定型和成品加工，编织不同纤维角度的纤维布，按照设计要求切割成不同尺寸并叠放在一起形成纤维布叠层，在叠放前纤维布之间均匀撒有粘接剂，将纤维布叠层点焊在一起后放到预成型模具内进行预成型，形成上下面近似张力叶片弹簧1上下形状的纤维板，将纤维板切割成复数个纤维毛坯后分别放入HP-RTM成型模具的复数模腔内，锁紧HP-RTM成型模具，先抽真空后，高压注入树脂，定型和后加工后完成张力叶片弹簧1的制造。

前卷耳2为金属件，上有前衬套安装孔21、板端固定槽22、前卷耳螺栓过孔23等，前衬套安装孔21用于安装前衬套3；板端固定槽22用于固定张力叶片弹簧1的前卷耳安装段101，板端固定槽22的上板和下板相互平行并四周对齐，板端固定槽22的上板和下板各有二个前卷耳螺栓过孔23，上板与下板上相对应的前卷耳螺栓过孔23的中心线共线；前衬套安装孔21的圆柱面中心线位于板端固定槽22的中面的下方，以便于减短张力叶片弹簧1后段的纵向长度，如图6、图8、图9、图12所示。

盖板4由板体41和定位销42组成，板体41为槽型钣金，中部有圆孔；定位销42由大圆柱体和小圆柱体构成；将定位销42压入板体41的中部圆孔中，形成盖板4；定位销42的小圆柱体与板体41的中部圆孔为过盈配合，如图6、图8、图10、图13所示。

后卷耳体5上有后衬套安装孔51、后卷耳螺栓过孔52、板端上固定面53、螺纹孔54、板端限位板55，后衬套安装孔51为圆柱形，用于安装后衬套7；板端上固定面53和板端限位板55用于后卷耳安装段111的安装和限位，如图6、图8、图11、图14所示。

下固定板6为钣金件，上有板端下固定面61、侧翻边62、端翻边63、下螺栓过孔64，板端下固定面61用于固定后卷耳安装段111的下面，侧翻边62用于固定后卷耳安装段111的侧面，端翻边63用于固定后卷耳安装段111的端面，如图6、图8、图11、图15所示。

U形螺栓垫板13上有中心过孔131、圆弧面132、上翘133，中心过孔131用于U形螺栓垫板13定位，圆弧面132用于防止与U形螺栓11的干涉，上翘133用于防止U形螺栓11脱出，如图17所示。

将前衬套3压入前卷耳2的前衬套安装孔21中，将张力叶片弹簧1的前卷耳安装段101及前卷耳2的板端固定槽22的内侧分别涂上粘接剂，再将张力叶片弹簧1的前卷耳安装段101***前卷耳2的板端固定槽22内，将张力叶片弹簧1与前卷耳2粘合在一起，用2个螺母分别穿过前卷耳安装段101上的螺栓过孔和前卷耳2上的前卷耳螺栓过孔23，并用螺母固定，如图6、图8、图9、图12所示。

将后衬套7压入后卷耳体5的后衬套安装孔51内，将张力叶片弹簧1后端的后卷耳安装段111、后卷耳体5的板端上固定面53和下固定板6的板端下固定面61分别涂上粘接剂，用2个螺栓分别穿过后卷耳体5的后卷耳螺栓过孔52、张力叶片弹簧1后端的后卷耳安装段111的过孔和下固定板6上的下螺栓过孔64，用2个螺母固定；再用2个螺栓，分别穿过下固定板6上的下螺栓过孔64、张力叶片弹簧1的后卷耳安装段111外侧螺栓过孔，拧入后卷耳体5的螺纹孔54内，并拧紧，如图6、图8、图11、图14、图15所示。

在张力叶片弹簧1的U形螺栓安装段104的上下表面、二个盖板4内表面分别涂上粘接剂，将一个盖板4上的定位销41对准张力叶片弹簧1的U形螺栓安装段104的上沉孔112，并下压使盖板4粘接到U形螺栓安装段104上，同样，将另一个盖板4上的定位销41对准张力叶片弹簧1的U形螺栓安装段104的下沉孔113，并上压使盖板4粘接到U形螺栓安装段104上，完成张力叶片弹簧总成的安装，如图6、图8、图10、图13所示。

将U形螺栓垫板13的中心孔131套在盖板4的定位销41上，用2个U形螺栓11和4个螺母将一个张力叶片弹簧总成固定在车桥12左侧的板簧托座121上，同样，将另一个张力叶片弹簧总成固定在车桥12的右侧，如图16、图17所示。

将车桥12举起并移动，前销轴10分别穿过前支架9、张力叶片弹簧总成前端内衬套3的内孔，用螺母将张力叶片弹簧总成前端固定到前支架9上，后销轴14分别穿过后支架15、张力叶片弹簧总成后端内后衬套7的内孔，用螺母将张力叶片弹簧总成后端固定到后支架15上，同样，将另一个张力叶片弹簧总成固定在车架8的右侧，完成张力叶片弹簧1的全部安装，如图16、图17所示。

工作原理

车轮和轮毂分别固定在车桥12上，在车辆行驶过程中，车轮所受到的地面垂直作用力，通过车桥12、张力叶片弹簧1、前支架9、后支架15传到车身8上。

不采用后吊耳，为张力叶片弹簧1刚度形成非线性特性提供条件、结构更加简单，并减轻质量。

由于张力叶片弹簧总成后端没有通过吊耳与后支架15连接，当车桥12受力后上跳，张力叶片弹簧1的前性能段102和后性能段106逐渐展平，因没有吊耳，张力叶片弹簧1的后端不能后移，后过渡段105到后卷耳安装段111的纵向有效长度减短，后段刚度快速增大，整个张力叶片弹簧1的刚度随之增大，形成张力叶片弹簧刚度1的非线性特性，如图18所示，因此，张力叶片弹簧1不像一般单片叶片弹簧的特性是线性，可满足空载和满载的载荷，同时保证空载和满载的平顺性，提高整车乘坐舒适性。

以上仅是本发明的优选实施方式的描述，应当指出，由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种张力叶片弹簧，其特征在于：所述张力叶片弹簧的各部分宽度均相同；

所述张力叶片弹簧自前端向后端延伸时，依次包括前卷耳安装段、前性能段、前过渡段、U形螺栓安装段、后过渡段、后性能段、大圆弧段、小圆弧段、反圆弧段、直线段、后卷耳安装段；所述前卷耳安装段、所述前性能段、所述前过渡段、所述U形螺栓安装段、所述后过渡段、所述后性能段、所述大圆弧段、所述小圆弧段、所述反圆弧段、所述直线段、所述后卷耳安装段依次连接为所述张力叶片弹簧；

所述前卷耳安装段为正方体，厚度为δ₁；所述前卷耳安装段与所述前性能段连接处的厚度为δ₂；所述前性能段与所述前过渡段连接处的厚度为δ₃；所述U形螺栓安装段的厚度为δ₄；所述后过渡段与所述后性能段连接处的厚度为δ₅；所述后性能段与所述大圆弧段连接处的厚度为δ₆；所述大圆弧段与所述小圆弧段连接处的厚度为δ₇；所述反圆弧段的上下表面同心，厚度为δ₈；所述直线段为正方体，厚度为δ₉；所述后卷耳安装段的厚度为δ₁₀，δ₁＝δ₂+0.5～1，δ₂＜δ₃＜δ₄，δ₄＞δ₅＞δ₆＞δ₇＞δ₈，δ₈＝δ₉，δ₁₀＝δ₉+0.5～1，各段连接处的上下外表面为圆弧过渡；

所述张力叶片弹簧在自由状态时，所述前卷耳安装段的中部到所述U形螺栓安装段上平面的距离为h₁，所述反圆弧段顶端到所述U形螺栓安装段上平面的距离为h₂，所述后卷耳安装段中部到所述U形螺栓安装段上平面的距离为h₃，h₂＞h₁＞h₃；

所述张力叶片弹簧的每处横截面为四边形，四角有圆角，截面积越大圆角半径就越大，圆角半径在3～7mm；

在所述前卷耳安装段和所述后卷耳安装段上均设置有二个螺栓过孔；

在所述U形螺栓安装段有同轴线上沉孔和下沉孔，所述上沉孔和所述下沉孔深度约6mm；

所述张力叶片弹簧为FRP复合材料，基体为树脂，增强材料为叠加在一起的纤维布，纤维布中的纤维主要是玻璃纤维；

所述张力叶片弹簧可通过模压成型工艺方法制造；

所述张力叶片弹簧的模压成型工艺包括纤维带编织工序、预浸工序、纤维带叠放和切割工序、模压成型工序、定型和成品加工工序；

加工前完成叠放垫具和模压成型模具的制作，所述垫具一侧的形状与所述张力叶片弹簧在自由状态相同；所述模压成型模具的下模底面两侧有圆角，圆角半径与所述张力叶片弹簧横截面的圆角半径相等；上模底面两侧有尖角，尖角内侧有圆角，圆角半径与所述张力叶片弹簧横截面的圆角半径相等；

在所述纤维带编织工序中，用编织机将纤维编织成与所述的张力叶片弹簧等宽纤维带，并将纤维带盘卷在滚筒上，形成纤维带卷盘；

在所述预浸工序中，将所述纤维带卷盘装入机械手中，所述滚筒固定在转轴上，拉动纤维带端，所述纤维带卷盘在转轴上滚动，并将纤维带浸入树脂中；

在所述纤维带叠放和切割工序中，机械手一边将预浸后的纤维带吐出，一边沿着垫具的外形运动，一边将预浸后的纤维带逐层叠放在垫具上，并按设定长度切断，根据所述张力叶片弹簧的各处设计厚度，从下往上逐层叠放预浸后的纤维带，叠放时，在复数枚最长纤维带叠放在下方后，叠放最短纤维带，并逐层叠放更长纤维带直到次长纤维带、再从次长纤维带逐层叠放更短纤维带直到最短纤维带，最后在上方叠放复数枚最长纤维带，上方和下方的最长纤维带枚数相等；

在所述模压成型工序中，纤维带叠放完成后，放入所述模压成型模具的下模内，上模的外侧沿下模内侧向下加压，并挤出多余的树脂，保温一定时间后从模具中顶出，形成张力叶片弹簧毛坯；

在所述定型和成品加工工序中，先将所述张力叶片弹簧毛坯放在定型夹具上定型，然后去边刺、切去两端多余部分、加工两端螺栓过孔和所述上沉孔和所述下沉孔，完成所述张力叶片弹簧的制造。

2.根据权利要求1所述的张力叶片弹簧，其特征在于，所述前性能段的厚度从δ₂到δ₃为线性变截面或抛物线变截面；所述后性能段的厚度从δ₅到δ₆为线性变截面或抛物线变截面。

3.一种张力叶片弹簧总成，其特征在于：包括上述权利要求1至2中任一项的张力叶片弹簧，还包括前卷耳、前衬套、盖板、后卷耳体、下固定板、后衬套；

所述前衬套压入所述前卷耳中，所述前卷耳通过螺栓和粘接剂与所述前卷耳安装段固定连接；所述后卷耳体和所述下固定板通过螺栓和粘接剂与所述后卷耳安装段固定连接；二个所述盖板通过粘接剂装在所述U形螺栓安装段的上、下面。

4.根据权利要求3所述的张力叶片弹簧总成，其特征在于：所述前卷耳上有前衬套安装孔和板端固定槽，所述板端固定槽的上板和下板相互平行并四周对齐，上板与下板相对应的前卷耳螺栓过孔的中心线共线，所述前衬套安装孔的圆柱面中心线位于所述板端固定槽的中面的下方。

5.根据权利要求3所述的张力叶片弹簧总成，其特征在于：所述后卷耳体上有板端上固定面、后衬套安装孔、2个后卷耳螺栓过孔、2个螺纹孔、板端限位板；所述下固定板上有侧翻边、端翻边、4个下螺栓过孔；安装后，所述后卷耳体上的后卷耳螺栓过孔、螺纹孔的中心线和所述下固定板上的下螺栓过孔的中心线对应共线，所述下固定板上的侧翻边与所述后卷耳体上的板端上固定面贴近并外侧对齐，所述下固定板上的端翻边与所述后卷耳体上的板端限位板贴近并外侧对齐。

6.根据权利要求3所述的张力叶片弹簧总成，其特征在于：所述盖板由板体和定位销组成，所述板体为槽型钣金，中部有圆孔；所述定位销由大圆柱体和小圆柱体构成；所述定位销上的小圆柱体与所述板体上的圆孔为过盈配合；安装后，所述定位销上的大圆柱体分别与所述U形螺栓安装段上的上沉孔和下沉孔为过盈配合。

7.一种悬架结构，其特征在于：包括上述权利要求3至6中任一项的张力叶片弹簧总成，还包括车架、前支架、前销轴、U形螺栓、后桥、U形螺栓垫板、后销轴、后支架；所述前支架和所述的后支架固定在所述车架上；所述张力叶片弹簧总成的前端通过所述前销轴和螺母安装在所述前支架上；所述张力叶片弹簧总成的后端通过所述后销轴和螺母安装在所述后支架上；所述张力叶片弹簧总成的所述U形螺栓安装段通过所述U形螺栓垫板、所述U形螺栓和螺母固定在所述后桥上；

所述U形螺栓安装段受力后上跳，所述前性能段和所述后性能段逐渐展平，所述后过渡段到所述后卷耳安装段的纵向有效长度减短，后段刚度快速增大，整个所述张力叶片弹簧的刚度随之增大，形成所述张力叶片弹簧刚度的非线性特性。

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