CN117818269A - 一种钢铝复合前控制臂总成、悬架及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车前控制臂总成领域，具体公开了一种钢铝复合前控制臂总成、悬架及车辆，包括控制臂本体，控制臂本体包括第一连接头、第二连接头和第三连接头；第一连接头外圈与前衬套过盈配合，所述的第二连接头内圈与钢制加强销过盈配合，第二连接头的外圈与后衬套配合过盈配合，后衬套与后衬套支架过盈配合；第三连接头通过螺栓与球头销相连。本发明在应力较大位置采用内置钢制加强销结构，在控制臂本体的第二连接头开孔，并将钢制加强销压入控制臂本体的孔内，两者之间形成过盈配合，增加了应力较大位置的强度。

Description

一种钢铝复合前控制臂总成、悬架及车辆

技术领域

本发明属于汽车前控制臂总成领域，具体涉及一种汽车用钢铝复合前控制臂总成、悬架及车辆。

背景技术

控制臂属于悬架导向机构，它的布置形式、尺寸以及衬套的刚度特性决定了悬架的运动特性，此外还承担着传递各种力和力矩的功能。通常控制臂一端通过橡胶衬套与车架、副车架铰接，另一端用球头销与转向节相连。由于控制臂既要承受扭矩又要传递牵引力、制动力及侧向力，其承担载荷的能力随着市场上新能源车型越来越多，承载要求也越来越高；但是控制臂和簧下质量关联大，如何做到更轻的前提下，还能提供足够的承载能力，变成了一个技术难题；目前主体结构，按材料及工艺，主要有三种结构：铸钢控制臂、冲压焊接结构控制臂、锻铝控制臂；

冲压焊接结构控制臂，优点是成本低、延伸率高(一般意味着相对不易发生本体断裂类故障)，缺点是易发焊接缺陷类故障，生产一致性相对更难控制；

铸钢控制臂，成本与冲压焊接结构控制臂相当，因为材料可以任意位置补充，所以设计灵活性高，如果设计方案做的好，在重量上甚至比冲焊件能做的更低。但是因为制造过程中不可避免的铸造缺陷，导致成品率低，且易发缺陷品流出问题，所以应用越来越少。虽然在制造过程中，可以通过X光检测、磁粉探伤等手段识别，但是限于判断标准和设备能力，难以被广大主机厂接受，况且随着其他工艺的成熟，铸钢方案的成本优势不显著，且污染较大，从长远看，会被逐渐淘汰。

随着新能源车型对重量和其他性能的追求，铝件的应用越来越多，从制造工艺上来说，可以分为两类:锻造和铸造，从市场现状看，大部分的控制臂还是选择用锻造工艺来实现，一方面是控制臂的安全等级高，任何断裂类实效都可能影响安全；另一方面，铸造的合格率如果不能大幅度提升，其在成本方面的优势就不会太显著；但是现有的锻造铝的控制臂依然存在控制臂冲击工况下，薄弱位置的应力较大，以及整体质量比较重的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种钢铝复合前控制臂总成、悬架及车辆。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种钢铝复合前控制臂总成，包括控制臂本体，所述的控制臂本体包括第一连接头、第二连接头和第三连接头；第一连接头外圈与前衬套过盈配合，所述的第二连接头开孔，其内圈与钢制加强销过盈配合，第二连接头的外圈与后衬套配合过盈配合，所述的后衬套与后衬套支架过盈配合；所述的第三连接头通过螺栓与球头销相连。

作为进一步的技术方案，所述的第一连接头为与控制臂本体一体成型的连接筒，第二连接头为与控制臂本体一体成型的连接柱，连接柱上开设钢制加强销安装孔，第三连接头为设置在控制臂本体上的连接孔。

作为进一步的技术方案，在控制臂本体的第三连接头设置一个光孔和两个螺纹孔，第一螺栓自上而下穿过光孔固定到球头销的螺纹孔上，第二螺栓、第三螺栓自下而上的穿过球头销固定到控制臂本体上。

作为进一步的技术方案，所述的前衬套包括内管、外管和橡胶套，橡胶套与内管、外管硫化粘结；进一步的，所述的内管采用钢材料，外管采用铝材料，橡胶套采用天然橡胶。

作为进一步的技术方案，所述后衬套包括内管、外管和橡胶套，橡胶套与内管、外管硫化粘结；所述的内管和外管均采用铝材；橡胶套采用天然橡胶。

作为进一步的技术方案，所述的控制臂本体采用锻铝工艺。

作为进一步的技术方案，所述前衬套和后衬套与控制臂本体的压脱力均满足≥10KN；

作为进一步的技术方案，本发明中所述的后衬套支架与后衬套的压脱力均满足≥10KN；

作为进一步的技术方案，所述的钢制加强销与控制臂本体的压脱力满足≥10KN。

进一步的，在控制臂本体的第二连接头上设置有一个钢制加强销安装孔，所述的钢制加强销插装在安装孔内，两者之间形成过盈配合，且钢制加强销与第二连接头之间预留有排气孔。

第二方面，本发明实施例还提供了一种悬架，包括前面所述的钢铝复合前控制臂总成。

第三方面，本发明实施例还提供了一种车辆，包括前面所述的悬架。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

1.为了解决本发明所述的控制臂冲击工况下，薄弱位置的应力较大的问题，在应力较大位置采用内置钢制加强销结构，在控制臂本体的第二连接头开孔，并将钢制加强销压入控制臂本体的孔内，两者之间形成过盈配合，增加了应力较大位置的强度。

2.为了解决本发明所述的轻量化问题，减少簧下质量，本发明一方面，对控制臂本体的材料选择铝合金，工艺上采取锻造工艺，使得铝合金的屈服强度稳定的达到310Mpa；另一方面本发明的控制臂上所使用的前衬套外管、后衬套及后衬套支架，均选择铝合金材料制造。

3.为了兼顾成本，本发明中的控制臂本体通过结构设计不区分车辆的左右侧，使得控制臂本体的锻造毛坯可以左右共用，这样起到缩小模具尺寸、减小模具数量，降低成本的目的。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1控制臂总成主视图；

图2控制臂总成俯视图；

图3控制臂总成左视图；

图4控制臂总成A-A剖视图；

图5控制臂总成等轴测视图；

图6控制臂总成爆炸视图；

图中：1控制臂本体、2前衬套、3后衬套、4后衬套支架、5钢制加强销、6球头销、7螺栓；8排气孔；1-1第一连接头、1-2第二连接头、1-3第三连接头。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种汽车用钢铝复合前控制臂总成，包括控制臂本体，所述的控制臂本体包括第一连接头、第二连接头和第三连接头；为了兼顾成本，本发明中的控制臂本体通过结构设计不区分车辆的左右侧，锻造毛坯可以左右共用，这样起到缩小模具尺寸、减小模具数量，降低成本的目的。进一步的，第一连接头外圈与前衬套过盈配合，所述的第二连接头开孔，其内圈与钢制加强销过盈配合，第二连接头的外圈与后衬套配合过盈配合，所述的后衬套与后衬套支架过盈配合；所述的第三连接头通过螺栓与球头销相连；为了解决前控制臂冲击工况下，薄弱位置的应力较大的问题，在应力较大位置采用内置钢制加强销结构，在控制臂本体的第二连接头开孔，并将钢制加强销压入控制臂本体的孔内，两者之间形成过盈配合，增加了应力较大位置的强度。为了解决本发明所述的轻量化问题，减少簧下质量，本发明一方面，对控制臂本体的材料选择铝合金，工艺上采取锻造工艺，使得铝合金的屈服强度稳定的达到310Mpa；另一方面本发明的控制臂上所使用的前衬套、后衬套及后衬套支架，均选择铝合金材料制造；

具体的，下面结合附图及相关内容，对本发明做进一步说明：

如图1-图6所示，本实施例公开的钢铝复合前控制臂总成包括控制臂本体1、前衬套2、后衬套3、后衬套支架4、钢制加强销5，球头销6、螺栓7(数量3个)；

如图2所示，控制臂本体1包括第一连接头1-1、第二连接头1-2和第三连接头1-3；为了兼顾成本，本发明中的控制臂本体1不区分车辆的左右侧，即车辆左侧和右侧的控制臂本体1结构完全相同，可以共用，因此，在制作时，控制臂本体1的锻造毛坯可以左右共用，这样起到缩小模具尺寸、减小模具数量，降低成本的目的；具体的，控制臂本体1整体为类似于钝角三角形，第一连接头1-1为与控制臂本体1一体成型的连接筒，第二连接头1-2为与控制臂本体1一体成型的连接柱，连接柱上开设钢制加强销5安装孔；第三连接头1-3为设置在控制臂本体1上的连接块孔。

第一连接头1-1与前衬套2相连，前衬套2与副车架相连，第二连接头1-2与后衬套3相连，后衬套3与副车架相连；第三连接头通过螺栓与球头销6相连；其中，所述的前衬套2和后衬套3与控制臂本体1通过过盈配合连接；所述的后衬套3与后衬套支架4通过过盈配合连接；球头销6与控制臂本体1通过3个螺栓7连接，其中控制臂本体1上有一个是光孔，螺栓自上而下穿过光孔固定到球头销的螺纹上，控制臂本体1上另外两个是螺纹孔，螺栓自下而上的穿过球销孔固定到控制臂本体1上；

本实施例为了解决控制臂冲击工况下，薄弱位置的应力较大的问题，在应力较大位置采用内置钢制加强销结构，在控制臂本体的第二连接头开孔，并将钢制加强销压入控制臂本体的孔内，两者之间形成过盈配合，增加了应力较大位置的强度；具体的，在控制臂本体1的第二连接头1-2上设置有一个钢制加强销5安装孔，所述的钢制加强销5插装在安装孔内，两者之间形成过盈配合，且钢制加强销5与第二连接头1-2之间预留有排气孔；预留排气孔是因为钢制加强销5，要过盈压入到本体1的过程中，如果加强销5与本体1，形成了封闭的腔室，空气无法排出，会形成高压气体聚集区，导致加强销5无法压到底，因此在钢制加强销5与第二连接头1-2之间预留有排气孔。

为了解决轻量化问题，减少簧下质量，本发明实施例一方面，对控制臂本体的材料选择铝合金，工艺上采取锻造工艺，使得铝合金的屈服强度稳定的达到310Mpa；另一方面本发明的控制臂上所使用的前衬套外管、后衬套及后衬套支架，均选择铝合金材料制造，具体如下：

本发明中的前衬套2采用硫化工艺，橡胶与衬套内、外管硫化粘结，内管采用钢材料，外管采用铝材料，具体的，内管可以采用20#钢，外管采用6082铝材，衬套橡胶采用天然橡胶NR，硬度由操稳、NVH性能共同确定；本实施例中的外管采用铝材，主要是为了减少重量；内管采用钢材料是为了提高内管的强度，在标准件打紧过程中，不发生变形。

本发明中的后衬套总成3采用硫化工艺，橡胶与衬套内、外管硫化粘结，，内管和外管均采用铝材料，具体的，内管采用6082铝管，外管采用6082铝材，衬套橡胶采用天然橡胶NR，硬度由操稳、NVH性能共同确定；这么设计主要是因为后衬套的内管不需要螺栓打紧，所以对强度的要求不高，所以内外管都可以采用铝件。

本发明中的控制臂本体1采用锻铝工艺，前衬套2、后衬套3与控制臂本体1配合，通过配合过盈量的调整满足衬套压脱力的要求，前衬套2、后衬套3与控制臂本体1的压脱力均满足≥10KN。

本发明中的后衬套支架4与控制臂后衬套3采用过盈配合，通过配合过盈量的调整满足衬套压脱力的要求，后衬套支架4与控制臂后衬套3的压脱力均满足≥10KN。

本发明中的钢制加强销5与控制臂本体1采用过盈配合，通过配合过盈量的调整满足衬套压脱力的要求，钢制加强销5与控制臂本体1的压脱力均满足≥10KN；设置钢制加强销5的目的是为了加强图6所示的薄弱环节，使得控制臂本体1与控制臂后衬套3的销轴薄弱处，不需要通过增加直径来降低应力，这就保障了衬套不需要增加尺寸就能达到性能的要求；将钢件与铝件配合到一起，能发挥铝件设计自由且重量轻的特点，同时发挥钢件弹性模量高的特点，在局部位置加强不会大幅度的引起重量的上升；

本实施例还提供了一种悬架，所述的悬架采用前面所述的钢铝复合前控制臂总成。由于该悬架中设置有如上所述的钢铝复合前控制臂总成，因此该车辆同样具备如上所述的全部优势。在一些实施例中，本实用新型提供的车辆可以是任何适当类型的车辆。例如汽车、新能源车等，本实用新型不局限于某种或某些特定的车辆类型。

本实施例还提供了一种车辆，所述的车辆的悬架采用前面所述的悬架。由于该车辆中设置有如上所述的悬架结构，因此该车辆同样具备如上所述的全部优势。在一些实施例中，本实用新型提供的车辆可以是任何适当类型的车辆。例如汽车、新能源车等，本实用新型不局限于某种或某些特定的车辆类型。

最后还需要说明的是，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种钢铝复合前控制臂总成，其特征在于，包括控制臂本体，所述的控制臂本体包括第一连接头、第二连接头和第三连接头；第一连接头外圈与前衬套过盈配合，所述的第二连接头内圈与钢制加强销过盈配合，第二连接头的外圈与后衬套配合过盈配合，所述的后衬套与后衬套支架过盈配合；所述的第三连接头通过螺栓与球头销相连。

2.如权利要求1所述的钢铝复合前控制臂总成，其特征在于，所述的第一连接头为与控制臂本体一体成型的连接筒，第二连接头为与控制臂本体一体成型的连接柱，连接柱上开设钢制加强销安装孔，第三连接头为设置在控制臂本体上的连接孔。

3.如权利要求2所述的钢铝复合前控制臂总成，其特征在于，所述的连接孔包括一个光孔和两个螺纹孔，第一螺栓自上而下穿过光孔固定到球头销的螺纹孔上，第二螺栓、第三螺栓自下而上的穿过球头销固定到控制臂本体上。

4.如权利要求1所述的钢铝复合前控制臂总成，其特征在于，所述的前衬套包括内管、外管和橡胶套，橡胶套与内管、外管硫化粘结。

5.如权利要求4所述的钢铝复合前控制臂总成，其特征在于，所述的内管采用钢材料，外管采用铝材料，橡胶套采用天然橡胶。

6.如权利要求1所述的钢铝复合前控制臂总成，其特征在于，所述后衬套包括内管、外管和橡胶套，橡胶套与内管、外管硫化粘结。

7.如权利要求6所述的钢铝复合前控制臂总成，其特征在于，所述的内管和外管均采用铝材；橡胶套采用天然橡胶。

8.如权利要求1所述的钢铝复合前控制臂总成，其特征在于，所述的控制臂本体采用锻铝工艺；所述的后衬套支架也采用铝材料。

9.如权利要求1所述的钢铝复合前控制臂总成，其特征在于，所述前衬套和后衬套与控制臂本体的压脱力满足≥10KN；

所述的后衬套支架与后衬套的压脱力满足≥10KN；

所述的钢制加强销与控制臂本体的压脱力满足≥10KN。

10.如权利要求1所述的钢铝复合前控制臂总成，其特征在于，在控制臂本体的第二连接头上设置有一个钢制加强销安装孔，所述的钢制加强销插装在安装孔内，两者之间形成过盈配合，且钢制加强销与第二连接头之间预留有排气孔。

11.一种悬架，其特征在于，包括权利要求1-10任一所述的钢铝复合前控制臂总成。

12.一种车辆，其特征在于，包括权利要求11所述的悬架。