[发明专利]由纤维复合材料制成的板式弹簧

说明书

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的由纤维复合材料制成的板式弹簧。

背景技术

板式弹簧通常用于汽车上的车轮悬架，从而对不平的地形情况或者说车道情况将汽车进行减震。这样的汽车尤其可以是客车、货车和其它商用车，但也可以是轨道车辆或者类似车辆。

很久以来公开了由钢制成的板式弹簧。在这种板式弹簧中各个狭窄的钢板以变小的长度进行叠放，从而在载荷增加时获得可变的弹簧常数。通过夹紧和/或螺纹连接将板式弹簧的钢板连接成板叠。这在汽车中装配板式弹簧时例如横向于行驶方向实现，其中板式弹簧的中间区域固定在汽车车身上，而板式弹簧的两个轴向的端部布置在右边的或者说左边的汽车车轮的悬架的区域内。虽然金属的板式弹簧可以相对廉价地进行制造并且可靠地进行工作，然而这样的板式弹簧的缺点是严重的，这会导致比较高的汽车重量，并且由此最终造成燃料消耗的增加。

由纤维复合材料制成的板式弹簧也是已知的，该板式弹簧例如由用合成树脂浸渍的玻璃纤维或者碳纤维形成，并且在具有相同的尺寸以及类似的弹簧特性的情况下具有比钢-板式弹簧显著更少的重量。这样的纤维复合-板式弹簧例如由单个的树脂浸渍的纤维层制成，这些纤维层以“预浸料坯”的概念众所周知。该预浸料坯以所希望的结构进行制造，并且/或者进行定尺裁切并且叠放入与板式弹簧的尺寸相应的压模中。然后，未加工-板式弹簧在压模中在压力和热量的作用下硬化。

由DE 102 21 589 A1公开了一种由纤维复合材料制成的板式弹簧，该板式弹簧一体地由中央的弯曲段组成，并且在端侧由边缘段组成。边缘段在其相应的轴向的端部上具有带有开口的钩环用于容纳将板式弹簧固定在汽车底盘上的销栓。在此，将固定钩环加入板式弹簧的缺点是，这只有通过结构上耗费的压模或者通过切开纤维的冲孔过程实现。

在由纤维复合材料制成的其它板式弹簧结构中将端部段斜切。在此，各个端部段在斜切形式的板式弹簧硬化后剪成相应的形状。这会导致材料的纤维也被切断。切割点在板式弹簧的持续交替载荷时导致裂缝，该裂缝从切割点出发并且基本上平行于纤维的纵向延伸。该裂缝又会导致板式弹簧的断裂。

由EP 0 093 707 B1或者说与之平行的US 4,557,500 B1公开了一种由纤维复合材料制成的板式弹簧，该板式弹簧在其轴向的端部上比在中央的矩形段中构造得更狭窄并且更厚。在此，板式弹簧的轴向的端部的区域在俯视图中大致构造成梯形的。板式弹簧的矩形横截面的从一个弹簧端部到另一个弹簧端部的面积根据另一种变型方案可以是恒定的。在该板式弹簧的另一种结构中，复合纤维从一个轴向的端部到另一个轴向的端部是不切断的。板式弹簧的几何形状在其制造期间通过压模产生。

此外，由申请人的DE 10 2004 010 768 A1公开了一种由纤维复合材料制成的板式弹簧，该板式弹簧具有中央的纵向段和用于汽车上车轮悬架的轴向的端部，其中轴向的端部关于板式弹簧宽度构造成逐渐变细的，并且其中纤维复合材料的轴向定向的纤维不缩短地一直延伸到板式弹簧的封闭边缘。此外，在该板式弹簧中，其由树脂浸渍的纤维层构成，该纤维层在制造板式弹簧时在其轴向的端部上在俯视图中具有V形的几何形状或者说V形的切口，并且以此分别形成两个横向于板式弹簧的纵向延伸构造的支腿。这两个支腿在制造过程中紧密地靠在一起并且硬化，使得制成的板式弹簧在其端部的区域内大致构造成梯形的并且在该区域内没有材料增厚。

此外，由公开文献公开了板式弹簧在其中央的区域内可以通过在纤维层的部件厚度方面几何上简单的矩形的纤维层得到增强，而为了构造板式弹簧的V形的轴向的端部，使用相应构造的并且在整个部件长度上引导的纤维层。

按DE 10 2004 010 768 A1的板式弹簧带来了一些优点，因为该板式弹簧几乎在其整个长度上可以随着在轴向的端部上减小的宽度基本上具有恒定的横截面面积以及在很大程度上恒定的厚度，而不必将板式弹簧在其轴向的端部上进行修剪。

然而在对这样的板式弹簧做部件常用的试验时显示，在该板式弹簧制造期间在V形的端部上的支腿变形以及随后挤压板式弹簧时，纤维复合材料的树脂从板式弹簧的该端部区域中流出得不充分。此外，显示出在该区域内的纤维仅仅不充分地纵向延伸地进行定向，这降低了板式弹簧的载荷特性。

发明内容

因此，本发明的任务是改进按DE 10 2004 010 768 A1的板式弹簧，从而在板式弹簧的制造期间以及在制成的板式弹簧中在所有区域内存在纤维和树脂的给定的比例，并且纤维在各个区域内不起皱地或者说纵向延伸地进行定向。