Mubea开发GFRP板簧

2018-9-4 09:19 522 0 来自: springer
简介
1 Mubea简介Mubea是弹簧行业许多领域的市场领导者,在欧洲、美国和亚洲,Mubea都为全球所有汽车制造商和领先的一级系统供应商提供产品。在过去的40年里,该公司一直专注于乘用车的重型冲击弹簧。过去几年Mubea在底盘 ...

1 Mubea简介

Mubea是弹簧行业许多领域的市场领导者,在欧洲、美国和亚洲,Mubea都为全球所有汽车制造商和领先的一级系统供应商提供产品。在过去的40年里,该公司一直专注于乘用车的重型冲击弹簧。

过去几年Mubea在底盘上的带来了众多创新。对于轴弹簧,新一代技术和SLM技术的使用已经允许大约减重15%。未来几年Mubea的创新可以将轴弹簧产品和稳定器的重量进一步减少15%,对于中型车辆,约是2至3kg范围内的重量减轻。在2011年的IAA之际,Mubea首次展示由玻璃纤维制成的板簧,并致力于扩大这一巨大的重量潜力至75%,对应约前后每轴各减轻50公斤。

2 Mubea GRP板簧

2.1 产品介绍

GRP板簧可用于机动车辆中,其形式为横向板簧或纵向板簧。 横向板簧不承担任何车轮引导任务,而是取代螺旋弹簧,并且也替换稳定器。 图2显示了沃尔沃平台中的横向板簧应用,其垂直动力学由GRP横向板簧执行。 然而,在该示例中仍然需要用于提供侧倾转向率的稳定器。

此外,纵向板簧也接管车轮导向装置。 特别是当用在从动后桥上时,对GRP材料,设计和技术的要求因此更高。 图2显示,自2016年以来,MB Sprinter首次为驱动后桥安装了Mubea 制造的GRP纵向板簧。

原则上,Mubea为轻型商用车和皮卡车的后轴提供两种类型的纵向板簧。具有线性弹簧特性曲线的纵向板簧占欧盟应用的90%,并且在大多数情况下设计为单层钢板簧。 GRP纵向板簧功能相同,但重量明显较小,具有良好的阻尼性能。此外,GRP弹簧不会突然失效。这意味着即使在发生故障时轴也会保持导向。

采用渐进式多级弹簧特性,在钢板弹簧的情况下,由多层钢板片组成。对于这种应用,GRP纵向板簧设计为张力板簧,这将在下面第2.2章中进一步说明。图3显示了Mubea的GRP板簧产品和特性的概述。

弹簧通过在弹簧的前端和后端使用带有橡胶轴承的铝制弹簧眼连接到底盘。当需要更换的钢制弹簧的钩环位于钢制弹簧下方时,通常也可以保持后部和前部底盘连接点。

2.2 GRP张力板簧

Mubea GRP张力板簧是一种特殊的创新,其中不仅用轻质GRP材料代替钢,而且使用了新的Mubea专利纤维增强设计。可以替换轻型商用车辆的多层钢弹簧或皮卡的单层GRP片簧。新颖的设计和通过使用卸扣消除长度补偿,导致在压缩过程中,弯曲部分与拉动部分的重叠增加。

Mubea GRP张力板簧最大优势是减轻重量,使用GRP张力板簧时后轴可达45 kg。 LCV(Light Commercial Vehicle)或皮卡的底盘中几乎没有任何其他组件,这提供了与板簧相同的节省潜力。此外,连续张紧板簧设计使得尽管采用单层弹簧设计,但可以实现连续渐进的弹簧特性曲线,参见图4。与多层钢弹簧的弹簧特性曲线的突然变化相比,驾驶舒适性的显着增加。

2.3生产

Mubea GRP板簧和张力板簧采用预浸压力机的生产技术生产。这里使用条形半成品,即所谓的预浸料(预浸渍纤维)。带来了制造过程以及GRP弹簧产品的一些优点。一方面,通过连续预浸料生产,弹簧中的所有纤维都被浸泡并且单向排列(在一个方向上)。另一方面,拉伸和横向未修剪的纤维(在压制期间)最佳地配合,塑料的化学啮合完全在高压下进行。因此,在固化过程中避免了由材料收缩或膨胀差异引起的孔隙形成,微裂纹或表面不平整。

使用预浸料压力机生产GRP弹簧所需的工艺步骤如下图5所示。该工艺已成功实现工业化,目前为戴姆勒Sprinter生产传统GRP板簧,见图6。

与其他制造方法相比,GRP板簧的预浸料技术各个工艺步骤的主要优点如下:

半成品预浸料(预浸渍纤维)的生产

- 在加工过程中,通过压入施加到具有低粘度和温度输入的薄膜的树脂中,优化的单独拼接纤维浸渍可实现非常稳定的工艺管理,工艺参数非常可控,可实现全自动,连续和经济的生产。与其他工艺相比,半成品的质量非常高。

- 无需缝合或缝合以确保半成品的稳定性。因此,不存在由于例如而产生的起伏或缺陷的风险。缝纫线的交叉点。使用胶带铺设头到坯料自动机器人覆盖预浸料

- 该过程是一个完全自动化,可重复可监控的长度切割,具有精确的层定位。

- 使用相机进行在线表面检查以及监控位置长度和位置,可以对加工过的预浸料进行100%检查。

将预浸料坯压制并固化成弹簧

- 垂褶毛坯比弹簧宽度窄。由于在压制过程中没有缝纫线阻碍纤维的横向移动,因此在结构长度上可以有较宽的宽度变化范围。这确保了板簧的最大横向刚度通过局部增加的宽度而不会侵入安装空间(包装)。

- 由于弹簧的变化很大,预浸料不需要横向修整,高负荷弹簧边缘没有切断的纤维。

- 层压板质量高,因为压制已经处于第一阶段的高压。预浸料坯层之间的空腔被牢固地封闭,并且通过挤压多余的树脂冲洗掉剩余的空气。

- 完全固化也可在高压下进行。由于材料收缩而在表面上的微裂纹、空腔和表面不规则性,通过固化期间的持续高压来避免。所描述的预浸料坯制造过程是机器人引导的悬垂和压力在多腔中通过力控制位置控制是Mubea的独特特征。

3总结

几十年来,Mubea已发展成为底盘弹簧的全球领导者。其产品组合的将持续优化和进一步发展,例如本文中介绍的GRP板簧和相关产品,如图7所示。Mubea利用GRP技术为悬架弹簧提供的机会,并成功应用于批量生产。 该技术定义了新的重要轻质内置潜力,进一步提高了车辆的效率。

来源:Springer

作者:Dr. Jochen Asbeck, Dr. Joffrey Stimpfl

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