[发明专利]具有开口式整体卷耳的复合材料板式弹簧

说明书

技术领域

本发明属于具有集卷耳和弹簧为一体的复合材料板式弹簧，可以一次成型，在节省时间和成本的同时还能降低板式弹簧的重量。

背景技术

作为一种先进的工程材料，复合材料特别是纤维增强复合材料正在逐步取代传统工程材料（如金属材料和木材）广泛地应用于航天、航空、航海、建筑、汽车、体育及医疗器械等工业领域，由于这类材料具有重量轻、比刚度大、比强度高、寿命长、耐腐蚀、可设计性好等特点，除了用于薄壁覆盖件外，也越来越多地用于结构承载件。近年来， 复合材料板弹簧也得到了越来越广泛的应用。

但是目前最常见的复合材料弹簧是两端使用钢结构与车体连接。即使存在有整体的复合材料连接件，它们的制造过程也很复杂， 而且抗破坏能力很低。图1给出了几个常用的连接结构。图1 (a) 所示的是通过螺栓螺孔与弹簧相连的钢卷耳。这种连接虽然简单便宜， 但在孔的周围会形成应力集中，从而影响弹簧的寿命。图1 (c) 图1 (d) 所示的连接中， 弹簧的两端在宽度方向有着凸出或者凹进的轮廓，所以具有同样凸出或者凹进轮廓的钢吊耳就可以与之连接。虽然这种连接因为不用钻孔而避免了应力集中， 但是加工费用随之增加。图1 (b) 所示是一个与弹簧一体的卷耳结构。 但是在卷耳和弹簧连接处需要加固以避免开裂。 这种卷耳制造困难且造价高。当然还有其它设计略微不同的整体卷耳设计，但是， 与图1 (b) 所示的结构一样，由于闭合卷耳的两端与弹簧主体连接，而且这种连接主要是通过基体材料实现的， 而基体材料的强度比纤维材料低很多，所以界面很容易发生破坏， 该破坏所释放出来的大量弹性能又可以诱发弹簧主体的分层破坏。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足提供一种具有开口式整体卷耳的复合材料板式弹簧，该板式弹簧抗破坏性能强，而且该设计可以一次成型，在节省时间和成本 的同时还能降低板式弹簧的重量。     

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种具有开口式整体卷耳的复合材料板式弹簧，包括弹簧本体和卷耳构成，卷耳的一端与弹簧本体复合为一体，卷耳的末端与弹簧本体之间有一开口。

上述具有开口式整体卷耳的复合材料板式弹簧，所述卷耳的末端面a是一平面，且末端面a与弹簧本体表面b平行。

上述具有开口式整体卷耳的复合材料板式弹簧，所述卷耳的末端面a是一平面，且末端面a与弹簧本体表面b之间有夹角。

上述具有开口工整体卷耳的复合材料板式弹簧，所述卷耳末端面a为是一弧形面。

采用上述技术方案，本发明有以下优点：本发明属于具有集卷耳和弹簧为一体的复合材料板式弹簧，采用开口的卷耳设计，使卷耳在局部变形和位移不受主体弹簧的限制，也没有伴随的应力应变产生，从而提高了复合材料板式弹簧的抗分层能力和抗破坏能力。由于整体卷耳在纤维的末端面并不与弹簧本体表面连接，这使卷耳可以相对与之连接的轴有更多的旋转位移，但同时并不增加应力应变，从而增加了复合材料弹簧的承载能力和强度。传统的钢板弹簧加工简单、专门设计，而本发明整体卷耳维护末端面不与弹簧本体表面连接，是根据机械力学特性设计的。本发明设计非常简单， 加工容易，其中纤维层的铺设也没有特殊的安排，可以一次成型，从而有效地降低了复合材料弹簧的成本和重量。

附图说明

图1是传统的复合材料板式弹簧结构示意图。

图2是本发明的结构示意图。

图3是本发明第二种结构示意图。

图4是本发明第三种结构示意图。

具体实施方式

如图2-图4所示的一种具有开口式整体卷耳的复合材料板式弹簧，包括弹簧本体1和卷耳2构成，卷耳2的一端与弹簧本体1复合为一体,卷耳2的末端与弹簧本体1之间有一开口3。

如图2所示，所述卷耳的末端面a是一平面，且末端面a与弹簧本体表面b平行。

如图3所示，所述卷耳的末端面a是一平面，且末端面a与弹簧本体表面b不平行，即末端面a与弹簧本体表面b之间有夹角，但是卷耳末端面a的内侧与弹簧本体表面b之间的距离大于卷耳末端面外侧与弹簧本体表面b之间的距离。

如图4所示，所述卷耳的末端面a是一弧形面。

本发明的工作过程如下：本发明的重要优越性在于它的抗破坏性能。由于在各种载荷的作用下，卷耳会有局部变形和位移，从而使卷耳的末端到主体弹簧表面的距离产生变化，如果卷耳的末端与弹簧本体表面是连接在一起的，这种局部变形和位移就会在连接处产生可以引起破坏的应力应变，而采用开口的卷耳设计，使卷耳的局部变形和位移不受主体弹簧的限制，也没有伴随的应力应变产生, 从而提高了复合材料板式弹簧的抗分层能力。