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制作方法
帶有在截面上呈凸起狀的上表面和下表面的板簧
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求l的前序部分所述的、由纖維復(fù)合材料
所制成的板簧(Blattfeder)。
板簧通常地用于車(chē)輛的車(chē)輪懸架，以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛對(duì)不平整地形或不 平整路面狀況的緩沖。這樣的車(chē)輛尤其可以為轎車(chē)，貨車(chē)或其他商用 車(chē)，當(dāng)然，也可以是軌道車(chē)輛或其他諸如此類的車(chē)輛。.
用鋼制成的板簧長(zhǎng)久以來(lái)已廣為人知。在其中，單獨(dú)的、細(xì)長(zhǎng)的、 長(zhǎng)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(shù)。通過(guò)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(chē)上時(shí)，例如可使其垂直于行駛方向，其 中，板簧的中部區(qū)域固定在車(chē)身上，而在板簧的兩個(gè)軸向端部布置在 左邊車(chē)輪或右邊車(chē)輪的懸架區(qū)域內(nèi)。盡管金屬制成的板簧相比較而言 可以便宜地生產(chǎn)出來(lái)，且運(yùn)行可靠，但是缺點(diǎn)是比較重，而這導(dǎo)致的 車(chē)輛質(zhì)量較高，并最終引起燃油消耗量的升高。.
同樣廣為人知的還有用纖維復(fù)合材料制成的板簧，其例如可由經(jīng) 人造樹(shù)脂浸漬過(guò)的玻璃纖維或碳纖維所構(gòu)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(zhì)量明顯小于鋼制板簧。這種復(fù)合 纖維板簧例如可由單個(gè)的經(jīng)樹(shù)脂浸漬的纖維層所制成，這種纖維層通 過(guò)"預(yù)浸料"的概念而廣為人知。將這種預(yù)浸料裁剪或制造成所需要的 形狀并重疊地放置在壓模內(nèi)，壓模的尺寸與板簧相應(yīng)。隨后，該未加 工板簧在壓模中在壓力和熱量的作用下進(jìn)行時(shí)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(cè)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，其帶有用于容納螺栓的開(kāi)口、以實(shí)現(xiàn)將該板簧固定到車(chē)架上的
3目的。此處的缺點(diǎn)在于，在板簧上引入固定吊耳，必須通過(guò)結(jié)構(gòu)繁雜 的壓?；蛘咄ㄟ^(guò)剪斷纖維的沖孔工序才能得以實(shí)現(xiàn)。
在另一種有纖維復(fù)合材料制成的板簧結(jié)構(gòu)中，對(duì)端部截面進(jìn)行倒 角。此處，在板簧時(shí)效硬化之后，將各個(gè)端部截面相應(yīng)于倒角的形狀 進(jìn)行裁剪。這所導(dǎo)致的后果就是，同時(shí)也將材料的纖維剪切斷了。在 該板簧持續(xù)交變載荷的作用下，這些剪切部位通常會(huì)引致裂縫，這些 裂縫從剪切部位出發(fā)，基本上平行于纖維的縱向延伸方向
(Langserstreckung)推進(jìn)。而這些裂縫又可能會(huì)導(dǎo)致板簧的損壞。
從EP0093707B1以及與其并行的US4557500B1中可知一種用纖 維復(fù)合材料制成的板簧，其軸向端部設(shè)計(jì)成比中心處矩形截面更狹 窄、更厚。該板簧的軸向端部的區(qū)域在俯視圖上可大致構(gòu)成梯形。根 據(jù)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(gòu)造形式中，復(fù)合纖維不經(jīng)剪斷地從一 個(gè)軸向端部延伸到另一個(gè)軸向端部。在生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)壓片莫來(lái)獲得 板簧的幾何形狀。
此外，從DE102004010768A1可知一種用纖維復(fù)合材料制成的板 簧，其帶有中心縱向截面和軸向端部以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的車(chē)輪懸架，其中， 該軸向端部設(shè)計(jì)成板簧寬度逐漸變細(xì)，而纖維復(fù)合材料的軸向指向的 纖維不經(jīng)減短地延伸至板簧的閉合緣。此外，在該板簧中還設(shè)置成， 其由吸附樹(shù)脂的纖維層構(gòu)成，該纖維層在板簧制造過(guò)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(shuō)V形切割部分，并由 此各自形成垂直于板簧縱向的兩條股邊。這兩條股邊在制造過(guò)程中彼 此緊緊相靠且被硬化，使得板簧在其端部區(qū)域構(gòu)造成吊架形，且在這 些區(qū)域不存在材料堆積問(wèn)題。
在該文獻(xiàn)中還可以知道，板簧可以在其中心區(qū)域通過(guò)幾何上簡(jiǎn)單 的、直角的纖維層由于其部件厚度而增強(qiáng)，同時(shí)為了形成板簧的V形 軸向端部而相應(yīng)地構(gòu)造，且在整個(gè)部件長(zhǎng)度上應(yīng)用受引導(dǎo)的纖維層。根據(jù)DEI02004010768A1所述的板簧具有一些優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槠湓趲?乎整個(gè)長(zhǎng)度上具有基本恒定的截面面積和恒定的厚度以及在軸向端 部變小的寬度，而無(wú)需在其軸向端部進(jìn)行剪切。
通過(guò)對(duì)已知的復(fù)合纖維材料所制成的板簧進(jìn)行零件式的調(diào)查可 以看出，他們并不總是具有由壓模所預(yù)先設(shè)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(dāng)使用所提及的緊固裝置，將這些傳統(tǒng)的板簧在其緊固部位處加 緊到被加彈簧零件上時(shí)，緊固部位上會(huì)產(chǎn)生裂縫，或者緊固部位或夾 緊部位處板簧的邊緣會(huì)部分地^C裂。這種形式的裂縫或破裂部位會(huì)對(duì)
板簧的使用壽命產(chǎn)生不利的影響，因?yàn)樵谶@些地方，水分會(huì)侵入板簧 中并對(duì)其連接組織產(chǎn)生負(fù)面影響。
因此，本發(fā)明的目的在于，對(duì)纖維復(fù)合板簧做出改進(jìn)，以避免緊 固部位上的出現(xiàn)裂縫或甚至出現(xiàn)邊緣破壞的情況。
實(shí)現(xiàn)該目的的方法在權(quán)利要求1的特征中給出。有利的設(shè)計(jì)方案 或改進(jìn)方案可在從屬權(quán)利要求中看出。
本發(fā)明以以下知識(shí)為基礎(chǔ)，即，即使用于生產(chǎn)纖維復(fù)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(chǎn)生截面幾何形狀為非 直角形狀的板簧。特別地，其經(jīng)常會(huì)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(jù)本發(fā)明，在生產(chǎn)板簧的時(shí)候使用如 下形式的壓才莫，即，至少在用于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(chǎn)出帶有凸形表面的板簧。
因此，本發(fā)明涉及一種用纖維復(fù)合材料制成的板簧，其特征在于， 在垂直于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(chē)輛上時(shí)，板簧的邊緣不再向上 或向下突出，因此也就不可能出現(xiàn)取決于緊固條件的開(kāi)裂和/或損壞。有利地可將板簧設(shè)計(jì)成帶有在橫截面上成凸起狀的側(cè)表面，以使 得其邊緣具有特別鈍的角，這進(jìn)一步減小了產(chǎn)生裂縫或邊緣損壞的危險(xiǎn)性。
優(yōu)選地可作如下設(shè)置，即，該板簧的至少上表面和/或下表面的凸 起狀拱形設(shè)計(jì)成如下形式，即，在夾緊時(shí)，將板簧安裝到車(chē)輛上的固 定裝置至少不會(huì)首先接觸到板簧的邊緣。
根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)改進(jìn)方案可作如下設(shè)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(shè) 計(jì)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(fèi)。
此外還可作如下設(shè)置，即，該板簧至少上表面和/或下表面的凸起 狀拱形，可設(shè)計(jì)成橫跨整個(gè)橫截面寬度，也可以設(shè)計(jì)成僅位于板簧的 軸向指向的邊緣區(qū)域內(nèi)。
當(dāng)然，為了實(shí)現(xiàn)相同的技術(shù)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(huì)出現(xiàn)。 然而，這種形式的緊固裝置的生產(chǎn)只能夠通過(guò)切削生產(chǎn)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。 與使用僅作稍微修改壓模所進(jìn)行的纖維復(fù)合板簧的成型過(guò)程相比，前 者的費(fèi)用更加高昂。
在本說(shuō)明中附帶有圖紙，用于闡明本發(fā)明。其中
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)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(guò)傳統(tǒng)板簧的緊固區(qū)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(jù)本發(fā)明所設(shè)計(jì)的板簧。
相應(yīng)地，圖1顯示了板簧1的示意性的俯視圖，其由纖維復(fù)合材 料所制成并具有盡可能為方形的周邊輪廓2。該纖維復(fù)合材料由盡可 能地相互平行的纖維4所構(gòu)成，其可以是例如玻璃纖維、^^纖維或尼龍纖維，這些纖維不經(jīng)切斷地/人板簧的一個(gè)軸向端部3延伸到其對(duì)面 的軸向端部3，并被嵌入到經(jīng)時(shí)效硬化的人造樹(shù)脂中。舉例而言，該 板簧l可安裝在汽車(chē)、例如城市運(yùn)貨車(chē)輛上，其中，該板簧布置成與 車(chē)輛縱軸相垂直。
該板簧1可通過(guò)其緊固區(qū)域5、 6、 6'和7而連接到車(chē)輛零件上， 其中，軸向外側(cè)固定區(qū)域5和7通常用于車(chē)輛左右前輪的車(chē)輪懸架， 而中間的緊固區(qū)域6和6，在車(chē)身上分配有雙重的偏心緊固點(diǎn)。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，將板簧15緊固到所述車(chē)輛零件時(shí)，其過(guò)程就如 同在圖2的A-A橫截面圖示中簡(jiǎn)化地顯示出的形式。此處，在緊固區(qū) 域5內(nèi)，在使用壓緊力F時(shí)，第一緊固件8位于板簧15的上表面11 上而第二緊固件9位于板簧15的下表面12上。由于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)， 受生產(chǎn)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(shí)，壓緊力F基本 上都作用在該板簧的縱向邊緣10上，以至于該縱向邊緣部分受損壞 或至少出現(xiàn)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(jù)本發(fā)明的板簧中穿過(guò)的、根據(jù)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(yōu)選地將該表面13、 14的拱形形狀或球形形狀設(shè)計(jì) 成如此的細(xì)微，以使得在壓緊力F作用下，板簧1的邊緣10不會(huì)首 先受到?jīng)_擊，而是面積較大的中部區(qū)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(zhǎng)了其使用壽命。參考標(biāo)號(hào) 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(qū)域 6中間的緊固區(qū)域 6'中間的緊固區(qū)域 7旁邊的緊固區(qū)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(xiàn)有技術(shù)水平 F壓緊力
權(quán)利要求
1.一種由纖維復(fù)合材料制成的板簧(1)，其特征在于，在垂直于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(jù)權(quán)利要求1所述的板簧，其特征在于，所述板簧(l)的側(cè) 表面也彎曲成凸起狀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的彈簧，其特征在于，所述板簧(l)域(5,6,6，,7)內(nèi)彎曲成凸起狀。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中至少一項(xiàng)所述的板簧，其特征在于， 凸起的彎曲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成，在安裝時(shí)，將所述板簧(l)固定到車(chē)輛上的緊 固件(8， 9)不會(huì)首先接觸所述板簧(1)的邊緣(10)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中至少一項(xiàng)所述的板簧，其特征在于， 至少所述上表面(13)和所述下表面(14)上的凸起狀彎曲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成越 過(guò)所述板簧(l)的整個(gè)橫截面范圍，或設(shè)計(jì)成僅僅位于所述邊緣(10)的 區(qū)域中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中至少一項(xiàng)所述的板簧，其特征在于， 至少所述上表面(13)和/或所述下表面(14)上的凸起狀彎曲結(jié)構(gòu)可通過(guò) 帶有凹陷狀型面的加工;^莫具而制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在車(chē)輛中使用的、由纖維復(fù)合材料制成的板簧(1)。在將該板簧(1)固定到車(chē)輛時(shí)，為了避免在板簧的縱向邊緣上出現(xiàn)板簧材料的開(kāi)裂或脫落，根據(jù)本發(fā)明，作如下設(shè)置，即，至少將板簧(1)的上表面和下表面在垂直于該板簧的縱向延伸方向上彎曲成拱凸起狀。
文檔編號(hào)F16F1/368GK101300434SQ200680041164
公開(kāi)日2008年11月5日 申請(qǐng)日期2006年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月11日
發(fā)明者C·奧利克, H·肯普, R·福斯特 申請(qǐng)人:Ifc合成材料有限責(zé)任公司