[发明专利]一种碳纤维复合材料麦弗逊悬架控制臂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车的轻量化悬架系统，特别是指一种碳纤维复合材料麦弗逊悬架控制臂，本发明同时还提供了该控制臂的制备方法。

背景技术

汽车控制臂用于车身与转向轮的联接，承受着车架与车轮之间的转向力和转向力矩，是汽车悬架系统中重要的导向零件，对汽车运行的平稳性有重要影响。传统的汽车控制臂有锻造式、双片式钢板焊接式、单片钢板冲压式等。受限于钢板的变形能力，在进行锻造、翻边等工艺常会出现局部受力不均而导致裂痕的现象，产品合格率低；另一方面，采用传统金属材料其轻量化减重空间已非常有限。

碳纤维复合材料相对于传统金属材料更加轻质、高强，并且具有材料、结构和工艺可设计等优点，已成为未来汽车轻量化的重要材料。碳纤维复合材料的轻量化设计除了应用于汽车车身，在底盘零部件上的开发应用也将成为未来汽车轻量化发展的重要方向。

发明内容

本发明针对未来轻量化汽车零部件发展趋势，提出了一种碳纤维复合材料麦弗逊悬架控制臂及其制备方法，该控制臂有效发挥了碳纤维材料特性和可设计特点，开发出不同厚度布局的零部件，并采用气辅模压工艺实现了产品的一体化成形，具有良好的轻量化效果和力学性能。

为达到上述功能，本发明提供的技术方案是：

一种碳纤维复合材料麦弗逊悬架控制臂，包括控制臂本体、连接车身的第一衬套、连接转向节的第二衬套和球销，所述控制臂本体，采用碳纤维复合材料制成，中间呈中空状，所述控制臂本体上分别设置有安装所述第一衬套的第一衬套端、安装所述第二衬套的第二衬套端和连接所述球销的球销端，其中：

所述第一衬套，包括成型时预埋于所述第一衬套端的第一金属衬套和第一橡胶套管，所述第一金属衬套为截面呈“山”字形的环形件，所述第一橡胶套管包括环状橡胶胶套A、环型固定金属圆管A和内嵌于所述环状橡胶胶套A的金属套筒A，所述第一橡胶套管过盈安装于所述第一金属衬套中；

所述第二衬套，包括成型时预埋于所述第二衬套端的第二金属衬套和第二橡胶套管，所述第二金属衬套为截面呈“工”字形的环形件，所述第二橡胶套管包括环状橡胶胶套B、环型固定金属圆管B和内嵌于所述环状橡胶胶套B的金属套筒B，所述第二橡胶套管过盈安装于所述第二金属衬套中；

所述球销通过所述球销端与所述控制臂本体进行固定连接。

优选地，所述控制臂本体包括上单片和下单片，所述上单片和所述下单片贴合后一体化成形，形成中空式双帽形的腔体结构，所述上单片和所述下单片沿分模面呈镜像对称分布。

优选地，所述球销端预埋有半环状金属片。

本发明还提供了一种碳纤维复合材料麦弗逊悬架控制臂的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1、模具处理，用丙酮溶液清洗模具表面，然后用脱模剂处理模具的型腔表面；

步骤S2、进行控制臂本体平面下料图设计，准备两等份所需尺寸的碳纤维预浸料；

步骤S3、模具预热，将步骤S2中准备好的碳纤维预浸料依次紧密铺放在成型模具的上、下模具型腔中，控制臂本体铺层厚度为2mm～3mm，在承载过程中应力较大区域相应增加铺层厚度，得到厚度可控制的预成形料；

步骤S4、连接球销的球销端预埋半环状金属片并设置带有充气孔的支撑导块，分别在第一衬套端和第二衬套端预埋第一金属衬套和第二金属衬套，得到预成型件；

步骤S5、在预成型件合边区域进行涂胶并在内部空腔内放入充气袋，合模；

步骤S6、所述的模具放置到模压机的上、下两块压板中间，对气袋充气，设置相应的温度，压力以及时间参数，其温度为140℃～160℃，其压力为0.1MPa～0.2MPa，其时间为1h～1.5h，进行模压固化成型；

步骤S7、冷却脱模，在模压工艺完成后，待其自然降温到65°～75°之后将模型从模压机里取出，处理合边位溢出的树脂；

步骤S8、在第一衬套端和第二衬套端嵌入相匹配的第一橡胶套管和第二橡胶套管，去除球销端的支撑导块，并根据安装需求在相应位置钻孔以安装球销。

优选地，所述控制臂本体的转角区域的铺层厚度大于所述控制臂本体其它区域。

优选地，所述模具呈“T”型，分为凸模和凹模，分模面上分别设有进气口、沿所述控制臂本体的外轮廓向外分布的飞料边和用于后续分模的撬模槽，凸模和凹模分别设置有用于配合的导正柱与导向孔。