CN113525000A - 一种内高压成型的上控制臂结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种内高压成型的上控制臂结构，其整体呈半弧形结构，包括本体、套管和橡胶衬套，套管焊接在本体一侧端部，橡胶衬套一端通过过盈配合安装在套管内，另一端为开口结构，橡胶衬套能够与转向节柔性连接。本发明本体采用封闭管结构，通过截面的特殊设计实现控制臂的高刚度性能；再加上本体中部和端部附近区域通过增大截面周长提升截面的抗弯性能，进一步的提升控制臂的刚度和疲劳性能；本体采用内高压成型工艺，具备良好的可制造性，可以实现一模多件，材料利用率较普通冲压焊接结构高，所以材料及制造成本较低；本体采用封闭管截面，相比冲压焊接结构，无连接焊缝，所以可进一步提高疲劳强度。
Description
技术领域
本发明属于乘用车悬架系统技术领域，具体涉及一种乘用车控制臂，特别涉及一种内高压成型的上控制臂结构。
背景技术
控制臂作为乘用车悬架系统的重要零部件，通常其一端连接副车架(或车身)，另一端连接转向节，承担由地面传递到车轮的各种力和力矩并传递给副车架(或车身)，同时控制车轮跳动的运动轨迹，保证悬架的运动特性。控制臂分别通过衬套或球铰把车身和车轮弹性的连接在一起。为了保证车辆的驾驶性能以及可靠性，通常要求控制臂具有高刚度、高强度、轻量化以及低成本的特点。
但目前存在以下问题：1、钢质的铸造或锻造上控制臂，其能达到较高的刚度以及强度要求，但是存在重量大、成本高的问题；2、铝合金锻造的上控制臂方案，其轻量化效果有所提升，但是铝合金材料相比钢质材料成本较高，另外由于铝合金材料与钢质材料弹性模量特性关系，往往铝合金控制臂的刚度偏小；3、钢质的冲压焊接上控制臂，其在轻量化、成本上均由较大的优势，但是焊缝是其疲劳强度的短板。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种内高压成型的上控制臂结构，以解决使零件达到轻量化、低成本、高疲劳强度、高刚度性能要求的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种内高压成型的上控制臂结构，其整体呈半弧形结构，包括本体1、套管2和橡胶衬套3；所述套管2焊接在本体1一侧端部，橡胶衬套3一端通过过盈配合安装在套管2内，另一端为开口结构，橡胶衬套3能够与转向节柔性连接。
进一步地，所述本体1为半圆弧形状，采用封闭管结构，截面形状从A-A处的中括号型截面平滑过渡至B-B处的工型截面，再平滑过渡至中部的T型截面，直至到端头口型截面。
进一步地，所述本体1受力轴线与结构轴线偏移量的最大处，截面周长变化率增大8％。
进一步地，所述本体1在开口侧端部附近采用工型截面。
进一步地，所述本体1采用封闭管通过弯管、预成型、内高压成型及激光切割工艺制成。
进一步地，所述本体1在底部区域设置有漏液孔结构，孔形状为椭圆形。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明上控制臂结构本体采用封闭管结构，通过截面的特殊设计实现控制臂的高刚度性能；再加上本体中部和端部附近区域通过增大截面周长提升截面的抗弯性能，进一步的提升控制臂的刚度和疲劳性能；在刚度及强度性能指标相同的条件下，相对铝合金锻造上控制臂结构重量相当，相对钢质锻造上控制臂及铸铁上控制臂结构重量降低约35％，相对冲压焊接上控制臂结构重量降低约10％；
2、本发明上控制臂结构本体采用内高压成型工艺，具备良好的可制造性，可以实现一模多件，材料利用率较普通冲压焊接结构高，所以材料及制造成本较低；在刚度及强度性能指标相同的条件下，相对锻铝上控制臂结构成本降低约45％，相对钢质锻造控制臂及铸铁上控制臂结构成本降低约15％-20％，相对冲压焊接上控制臂结构成本降低约0-5％；
3、本发明上控制臂结构本体采用封闭管截面，相比冲压焊接结构，无连接焊缝，所以可进一步提高疲劳强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1一种内高压成型的上控制臂结构示意图；
图2a一种内高压成型的上控制臂结构本体截面图；
图2b图2a中A-A截面示意图；
图2c图2a中B-B截面示意图；
图2d图2a中C-C截面示意图；
图2e图2a中D-D截面示意图；
图2f图2a中E-E截面示意图；
图2g图2a中F-F截面示意图；
图2h图2a中G-G截面示意图；
图3一种内高压成型的上控制臂结构本体截面周长变化率示意图；
图4一种内高压成型的上控制臂结构本体漏液结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，本发明内高压成型的上控制臂结构，其整体呈半弧形结构，包括本体1、套管2和橡胶衬套3；所述套管2焊接在本体1一侧端部，橡胶衬套3一端通过过盈配合安装在套管2内，另一端为开口结构，橡胶衬套3能够与转向节柔性连接。
所述本体1为半圆弧形状，采用封闭管结构设计，截面形状通过了如下特殊设计：截面形状从A-A处的中括号型‘[]’截面平滑过渡至B-B处的工型截面，再到F-F出的T型截面，直至到端头G-G处的口型截面；截面特殊设计提升了截面的抗弯性能，进而提升控制臂的刚度和疲劳性能本体1截面形状变化见附图2a-图2h。
所述本体1的截面周长通过了如下特殊设计：在中部即本体1受力轴线与结构轴线偏移量的最大处，通过增大截面周长，截面周长变化率增大约8％；特殊截面周长设计进一步提升了截面的抗弯性能，进而提升控制臂的刚度和疲劳性能，截面周长变化见附图3。
所述本体1的结构，在开口侧端部附近通过增大截面周长，见附图3，采用工型截面，也进一步提升了控制臂的刚度和疲劳性能。
所述本体1的结构，工艺上采用封闭管内高压成型技术，成型工序为弯管、预成型、内高压成型、激光切割；通过Autoform工艺CAE分析，控制臂本体壁厚最大减薄率可控制在20％之内，此内高压成型结构上控制臂具备良好的可制造性；另外，在控制臂弯管、预成型、内高压成型工序，可采用一模多件设计，从而提升材料利用率降低材料成本，还可降低制造成本。
所述本体1的结构，在底部区域设置有漏液孔结构，孔形状为椭圆形，经有限元分析优化，椭圆形相对于圆形、长圆形等形状在边缘处更不容易产生应力集中现象，减少了疲劳开裂的风险。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (6)
1.一种内高压成型的上控制臂结构，其特征在于：其整体呈半弧形结构，包括本体(1)、套管(2)和橡胶衬套(3)；所述套管(2)焊接在本体(1)一侧端部，橡胶衬套(3)一端通过过盈配合安装在套管(2)内，另一端为开口结构，橡胶衬套(3)能够与转向节柔性连接。
2.根据权利要求1所述的一种内高压成型的上控制臂结构，其特征在于：所述本体(1)为半圆弧形状，采用封闭管结构，截面形状从A-A处的中括号型截面平滑过渡至B-B处的工型截面，再平滑过渡至中部的T型截面，直至到端头口型截面。
3.根据权利要求1所述的一种内高压成型的上控制臂结构，其特征在于：所述本体(1)受力轴线与轴线偏移量的最大处，截面周长变化率增大8％。
4.根据权利要求1所述的一种内高压成型的上控制臂结构，其特征在于：所述本体(1)在开口侧端部附近采用工型截面。
5.根据权利要求1所述的一种内高压成型的上控制臂结构，其特征在于：所述本体(1)采用封闭管通过弯管、预成型、内高压成型及激光切割工艺制成。
6.根据权利要求1所述的一种内高压成型的上控制臂结构，其特征在于：所述本体(1)在底部区域设置有漏液孔结构，孔形状为椭圆形。
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