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【复材资讯】满足高产量应用需求的轻量化钢/复合材料板弹簧

   2022-11-29 中国复合材料学会99550
导读

公司采用大批量的生产方式,制造出了多材料的钢/复合材料混合的板弹簧系统,满足了福特汽车公司提出的减轻F-150皮卡质量的挑战性要求。Rassini的1+C混合板弹簧拥有一个抛物线型的钢主板和一个平的玻纤复合材料辅助板


 


公司采用大批量的生产方式,制造出了多材料的钢/复合材料混合的板弹簧系统,满足了福特汽车公司提出的减轻F-150皮卡质量的挑战性要求。




Rassini的1+C混合板弹簧拥有一个抛物线型的钢主板和一个平的玻纤复合材料辅助板,用作福特F-150皮卡后轮上的悬架


2016年,美国福特汽车公司(以下简称福特)向美国Rassini International公司(以下简称Rassini)提出了一项挑战性的需求:减轻其标致性旗舰货车F-150皮卡的后悬架质量。作为北美最大的板弹簧和其他悬架部件的供应商,Rassini为福特提供了几个选择方案, 但更倾向于一种能将传统的钢板弹簧与复合材料的辅件结合在一起的解决方案——这种多材料的解决方案,意味着能够为汽车复合材料在终端市场的增长带来重要的机会。


Rassini 板弹簧工程副总裁、轻量化研发总监表示,该公司在汽车供应链中的地位,使其自然而然地成为那些寻求创新解决方案的OEMs的合作伙伴。“当福特的工程部门考虑如何让板弹簧满足其下一代产品对悬架的要求时,他们首先想到了我们。” 相关人员介绍说,“他们对下一代F-150货车的底盘提出了一些极具挑战性的轻量化目标,他们想知道我们有什么想法。”


Rassini向福特提供的解决方案,实际上是对跨越机动车历史的板弹簧演变过程的一个逻辑延伸。早期的板弹簧设计依赖于对多层等厚钢板的使用,这些钢板叠加结合在一起,随着载荷的增加,自上而下地相继啮合起来。多年来,随着钢材质量的提高,叠加的钢板数量在逐渐减少,因为只需使用较少的钢板就能承受同样的载荷。




在位于墨西哥Piedras Negras 的工厂中,Rassini 采用3个高度自动化的HP-RTM生产单元,制造了用于1+C 混合板弹簧的玻纤/环氧辅助板,每一个生产单元都采用一副10腔模具进行生产,整个工厂每年能生产超过80万个复合材料的辅助板


Hotchkiss悬架主要用在货车和厢式货车上,这些车辆的设计,允许在不同的载荷和拖车拖曳条件下运行。用于全尺寸皮卡的典型板弹簧采用一种2+1设计,这包括结合在一起的两个弯曲的钢主板和一个附着在主板底部的平的钢辅助板。主板长约2m、宽约70m,处于自由、无压力状态时,两端弯曲成一个宽的U形。而辅助板处于自由状态时通常是平的。


2+1板弹簧结构通过主板的两端连接到货车车架上。在每个后轮的内侧,都装有一个板弹簧,板弹簧的中部刚性地连接到实心的后桥上。主板承担悬架系统的主要功能,但是,当车辆负载时,以及在道路载荷引起大悬架铰接的过程中,辅助板就会发挥作用。因此,当悬架承载时,辅助板是最后一个参与的结构构件,不可小觑。用在像F-150皮卡这种车辆上的Hotchkiss 悬架,必须承受6个维度的载荷和力矩,包括:垂直、纵向和横向的载荷,以及滚动、倾斜和偏航引起的力矩。


“板弹簧是一种多功能的悬架组件,不仅要满足垂直载荷方面的要求,而且实际上也是一种连接车桥与车辆的梁构件,这使得横向和纵向载荷/力矩也受到板弹簧的影响。”相关人员说道。


Rassini为2021 MY F-150皮卡开发的多材料板弹簧,是围绕两个减重创新而对2+1设计的进一步完善。这种名为1+C的板弹簧,拥有一个钢主板和一个复合材料的辅助板,这些部件中的每一个,都为整个结构的减重作出了一半的贡献。钢主板具有抛物线锥度,能够优化材料性能,并提供所需的大部分承载能力。玻纤增强塑料(GFRP)的辅助板能在重载情况下发挥作用。


   

    

 
(文/小编)
 
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