一种热塑性复合材料控制臂及其制备方法转让专利
申请号 : CN201910697125.7
文献号 : CN110816184B
文献日 : 2021-05-04
发明人 : 方程 , 王昌斌 , 成龙 , 李继川 , 李菁华 , 石海鑫 , 王念强 , 韩超
申请人 : 中国第一汽车股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种热塑性复合材料控制臂的制备方法,所述热塑性复合材料控制臂包括第一衬套(5)、第二衬套(6)和球销(4),其特征在于,还包括两个片体(1)、两个环形连接件(2)和连接结构(3),其中一个所述片体(1)对应各环形连接件(2)均设有一个第一镶嵌孔(101),另一个所述片体(1)对应各环形连接件(2)均设有一个第二镶嵌孔(102),各环形连接件(2)的两端分别嵌设于对应的所述第一镶嵌孔(101)和对应的所述第二镶嵌孔(102),两个所述环形连接件(2)内分别镶嵌有所述第一衬套(5)和所述第二衬套(6),所述球销(4)设置于所述连接结构(3)上,所述连接结构(3)连接于两个所述片体(1)之间;所述片体(1)由连续纤维增强热塑性复合材料制成,所述环形连接件(2)由纤维增强热塑性塑料注塑而成;
所述热塑性复合材料控制臂的制备方法,包括以下步骤:对连续纤维增强热塑性复合材料片材进行预热;
将经过预热的连续纤维增强热塑性复合材料片材放入对应的模具型腔内,通过模压成型制得两个片体;
将连接结构连接在两个片体之间;
将两个片体和连接结构放入对应的注塑模具内,将第一衬套和第二衬套分别放置在注塑模具内的预设位置,采用纤维增强热塑性塑料通过注塑成型制得环形连接件,环形连接件镶嵌在对应的两个镶嵌孔内,第一衬套和第二衬套分别镶嵌在对应的环形连接件内。
2.根据权利要求1所述的热塑性复合材料控制臂的制备方法,其特征在于,每个所述片体(1)向远离另一个所述片体(1)的方向凸设有具有型腔的凸起(11),两个所述型腔相对设置。
3.根据权利要求2所述的热塑性复合材料控制臂的制备方法,其特征在于,每个所述片体(1)背离另一个所述片体(1)的一侧沿其周向设置有环形翻边(12)。
4.根据权利要求1所述的热塑性复合材料控制臂的制备方法,其特征在于,所述环形连接件(2)包括环形本体(21),所述环形本体(21)的外周面上沿其周向向外凸设有两个环形卡边(22),两个所述片体(1)均位于两个环形卡边(22)之间,且分别抵接于对应的所述环形卡边(22)。
5.根据权利要求4所述的热塑性复合材料控制臂的制备方法,其特征在于,每个所述环形卡边(22)背离另一个所述环形卡边(22)的一侧设置有沿其周向分布的多个凸筋(23),所述凸筋(23)连接于所述环形本体(21)。
6.根据权利要求1所述的热塑性复合材料控制臂的制备方法,其特征在于,所述连接结构(3)包括安装筒(31)和连接于所述安装筒(31)的连接板(32),所述球销(4)安装于所述安装筒(31)内,所述连接板(32)连接于两个所述片体(1)之间。
7.根据权利要求6所述的热塑性复合材料控制臂的制备方法,其特征在于,每个片体(1)均向远离另一个所述片体(1)的方向弯折形成夹板(13),所述连接板(32)连接于两个所述夹板(13)之间,所述夹板(13)与所述安装筒(31)对应的位置设置有让位缺口(131)。
8.根据权利要求7所述的热塑性复合材料控制臂的制备方法,其特征在于,所述连接板(32)上开设有第一紧固孔(321),两个夹板(13)与所述第一紧固孔(321)对应的位置均开设有第二紧固孔(132),紧固件(7)穿过相对应的三个紧固孔实现将连接板(32)连接于两个所述夹板(13)之间。
9.根据权利要求1所述的热塑性复合材料控制臂的制备方法,其特征在于,对连续纤维增强热塑性复合材料片材进行预热的预热温度为160℃~340℃,升温速率为5℃/s~15℃/s。
说明书 :
一种热塑性复合材料控制臂及其制备方法
技术领域
背景技术
低;另一方面采用传统金属材料使得控制臂的轻量化减重空间已非常有限。
发明内容
个第一镶嵌孔,另一个所述片体对应各环形连接件均设有一个第二镶嵌孔,各环形连接件
的两端分别嵌设于对应的所述第一镶嵌孔和对应的所述第二镶嵌孔,两个所述环形连接件
内分别镶嵌有所述第一衬套和所述第二衬套,所述球销设置于所述连接结构上,所述连接
结构连接于两个所述片体之间;
述环形卡边。
夹板之间。
连接件镶嵌在对应的两个镶嵌孔内,第一衬套和第二衬套分别镶嵌在对应的环形连接件
内。
降低了控制臂的重量,实现控制臂的轻量化,避免了局部受力不均的情况出现,使得控制臂
具有较好的刚度和强度,并且环形连接件对片体和衬套进行固定,避免了机械连接所需的
开孔处理,避免了传统过盈配合的应力。此外,采用热塑性复合材料制成的控制臂,便于控
制臂的回收和再加工。
的环形连接件将两个片体连接为一体,同时对衬套进行包覆固定,避免了机械连接所需的
开孔处理,避免了传统过盈配合的应力,且自动化程度高,能够提高生产效率。
附图说明
构;31、安装筒;32、连接板;321、第一紧固孔;4、球销;5、第一衬套;6、第二衬套;7、紧固件。
具体实施方式
述的具体实施例仅仅用于解释本发明,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。
可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连
通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述
术语在本发明中的具体含义。
们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特
征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在
第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示
第一特征水平高度小于第二特征。
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。此外,
术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分,并没有特殊的含义。
中一个片体1的两个角均开设有对应各环形连接件2的第一镶嵌孔101,另一个片体1的两个
角均开设有对应各环形连接件2的第二镶嵌孔102,个环形连接件2的两端分别嵌设于对应
的第一镶嵌孔101和对应的第二镶嵌孔102,通过两个环形连接件2将两个片体连接为一体。
两个环形连接件2内分别镶嵌有第一衬套5和第二衬套6,第一衬套5和第二衬套6用于连接
汽车的副车架。球销4设置于连接结构3上,连接结构3连接于两个片体1之间,且位于片体1
剩余的一个角上,球销4用于连接汽车的转向节,球销4为现有技术中的常见结构,在此不再
详细赘述。
连续纤维作为增强材料,以热塑性树脂为基体。选用的连续纤维可以是多层编织类型或多
层多方向复合类型,纤维种类可以是碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维中的任何一种或几种复
合应用。树脂可以是聚酰胺6(PA6)、聚酰胺66(PA66)、聚邻苯二酰胺(PPA)、聚醚醚酮
(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)中的任何一种。
为弧形凸起,当然在其他实施例中,凸起11的形状还可设置为方形、矩形等。此外,凸起11相
对对应的片体1的高度的为5mm~10mm,即能够增强片体1的强度和刚度,又便于片体1的加
工。
体1具有较好的弯曲强度,提高控制臂的工作性能,延长控制臂的使用寿命。
设置,两个夹板13之间具有间隙。在本实施例中,构成片体1的凸起11、环形翻边12、夹板13
均由连续纤维增强热塑性复合材料一体加工成型。
构,连接板32通过螺栓连接于两个夹板13之间,具体地,连接板32位于两个夹板13之间的间
隙内,连接板32上开设有第一紧固孔321,两个夹板13与第一紧固孔321对应的位置均开设
有第二紧固孔132,紧固件7穿过对应的三个紧固孔实现将连接板32连接在两个夹板13之
间,为了提高连接的稳定性,连接板32上设置有三个第一紧固孔321,三个紧固孔321处于同
一个圆周上,当然在其他实施例中,第一紧固孔321的数量还可设置为三个以上。优选地,在
本实施例中,紧固件7为螺栓。
32和夹板13的连接强度,从而增强球销4的安装稳定性。在本实施例中,安装筒31为圆筒形
结构,相应地,让位缺口131为弧形缺口。当连接板32连接在两个夹板13之间后,安装筒31与
夹板13之间的距离为0.5mm~2mm,在保证连接强度的同时,避免夹板13和安装筒31之间产
生摩擦干涉,提高球销4的安装稳定性。
别抵接于对应的环形卡边22,在本实施例中,环形卡边22的宽度为3mm~10mm,在保证对两
个片体1稳定紧固的同时,节省材料,降低制造成本。每个环形卡边22背离另一个环形卡边
22的一侧设置有沿其周向分布的多个凸筋23,凸筋23用于提高环形连接件2的结构强度。上
述第一衬套5和第二衬套6分别设置于一个环形连接件2内。其中,第一衬套5和第二衬套6的
结构相同,均包括由内至外依次套设的衬套内管、橡胶套管和衬套外管,衬套内管和衬套外
管均为金属材质,并且与橡胶套管一体硫化而成。衬套外管的外部做滚花处理,提高衬套与
环形连接件2的镶嵌强度。
镶嵌孔101和对应的第二镶嵌孔102内,在本实施例中,第一镶嵌孔101和第二镶嵌孔102的
直径相同,第一镶嵌孔101的直径比衬套外管的直径大5mm~10mm,纤维增强热塑性塑料熔
融后进入到衬套外管和镶嵌孔之间的空间内,随后冷却形成环形连接件2,环形连接件2通
过两个环形卡边22将两个片体1连接为一体,而且将衬套包覆在内部,保证了衬套和片体1
无间隙连接,避免了传统过盈配合的应力。
臂,大幅度降低了控制臂的重量,实现控制臂的轻量化,避免了局部受力不均的情况出现,
使得控制臂具有较好的刚度和强度,并且环形连接件2同时对片体1和衬套进行固定,避免
了机械连接所需的开孔处理,避免了传统过盈配合的应力。此外,采用上述热塑性复合材料
制成的控制臂,便于控制臂的回收和再加工。
维增强热塑性复合材料片材。随后对连续纤维增强热塑性复合材料片材进行预热,加热的
方式可采用气流加热、红外辐射加热、电阻丝加热灯,加热温度为160℃~340℃,升温速率
为5℃/s~15℃/s。
性复合材料片材进行加压,连续纤维增强热塑性复合材料片材在压力的作用下成型,再将
两个片体1托模后进行修正裁边后得到最终的片体1。上述模压成型采用的压力范围为500t
~1000t。
接件2的注塑成型。
件2,环形连接件2分别镶嵌在对应的镶嵌孔内,第一衬套5和第二衬套6分别镶嵌在对应的
环形连接件2内。
每个衬套和对应的镶嵌孔之间具有间隙。随后采用纤维增强热塑性塑料在注塑模具内注塑
成型得到环形连接件2,第一衬套5和第二衬套6分别镶嵌在形成的两个环形连接件2内,并
且环形连接件2将两个片体1连接为一体,最终得到该热塑性复合材料控制臂。上述注塑过
程中的注塑速率为50g/s~100g/s,注射的压力为50MPa~150MPa。
注塑成型的环形连接件2将两个片体1连接为一体,同时对衬套进行包覆固定,避免了机械
连接所需的开孔处理,避免了传统过盈配合的应力,且自动化程度高,能够提高生产效率。
入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。