使用变曲率挤压工艺制造的控制臂及其方法.pdf

根据本发明的使用变曲率挤压工艺制造控制臂的方法，在铝控制臂的压挤成形中，控制臂通过变曲率挤压工艺制造，其在挤压原材料的同时形成直的部分和弯曲的部分，而没有压制成形，其伴随用于在所述控制臂两端形成支座紧固件和衬套紧固件的固溶热处理。因此，由于压制成形需要的控制臂的压挤成形被消除，所述制造方法被简化，且成本被减少。进一步地，本发明的由变曲率挤压成形制造的双-空心型控制臂，所述控制臂的整体的挤压轮廓横截面具有双-空心的封闭横截面以分配载荷，这样控制臂的载荷集中部分的耐用性被增加且所述载荷被更有效地分配。

1、  一种使用变曲率挤压工艺制造控制臂的方法，其特征在于，该方法包括：变曲率挤压成形，其将空心的铝的原料控制臂形成为弯曲的控制臂，所述弯曲的控制臂具有纵向地直的形成的前直的挤压部分，在所述相对侧直的形成的后直的挤压部分，和连接所述前直的挤压部分与后直的挤压部分、并具有预定弯曲度的连接挤压部分，同时控制所述原料控制臂的挤压速度和挤压温度，以及胚料的预热温度；切毛边，其通过在主体板内形成具有双壁的封闭横截面从所述弯曲的控制臂形成初期的控制臂，主体板提供在底板下面，其中缓冲器行程限止器座位于所述底板上，使用所述弯曲的控制臂，并在两端形成支座紧固端和衬套紧固端；以及组装，其通过形成机械加工的控制臂形成具有最终产品形状的最终控制臂，机械加工的控制臂用于从所述初期的控制臂组装衬套和缓冲器行程限止器座，并随后将衬套装入所述机械加工的控制臂内，并组装悬架系统的缓冲器行程限止器座，弹簧位于所述缓冲器行程限止器座上。

2、  如权利要求1所述的使用变曲率挤压工艺制造控制臂的方法，其特征在于，所述主体板具有主腔以及在所述主腔左右两侧的左右腔，这样左右侧面形成具有相同宽度双壁的封闭腔，通过在所述控制臂的两端形成所述支座紧固端和所述衬套紧固端，从而分别具有与主体板的整体宽度的相同的宽度，和与所述主体板的内封闭横截面宽度相同的宽度。

3、  如权利要求1所述的使用变曲率挤压工艺制造控制臂的方法，其特征在于，所述变曲率挤压成形的过程中挤出所述原料控制臂的横转的实施速度被控制在30mm/s。

4、  如权利要求1所述的使用变曲率挤压工艺制造控制臂的方法，其特征在于，所述挤压坯料的预热温度保持在490℃或以上，挤压出口处的温度保持在530℃到545℃以防止所述原料控制臂的挤压速度不能落在变曲率挤压成形内。

5、  如权利要求1所述的使用变曲率挤压工艺制造控制臂的方法，其特征在于，所述原料控制臂的连接挤压部分在所述变曲率挤压成形中具有600毫米的弯曲度。

6、  如权利要求1所述的使用变曲率挤压工艺制造控制臂的方法，其特征在于，所述连接挤压部分的弯曲度部分做不超过700mm。

7、  一种由变曲率挤压工艺制造的双-空心-型控制臂，其特征在于，该控制壁包括：底板，缓冲器行程限止器座通过铆接与其连接，其中弹簧的下端位于所述缓冲器行程限止器座上；主体板，其整体地从所述底板上突出并在双壁中具有封闭空心轮廓横截面，其由具有封闭内部空间的主腔以及形成在主腔左右侧的左右腔形成从而具有相同的厚度；支座紧固件，其包括一对从所述主体板伸出的凸缘，当所述底板未被连接时，所述凸缘相互隔开；以及衬套紧固件，其由一对相互隔开的凸缘组成，并在所述支座紧固端的相对侧由所述底板和所述主体板的整体的连接形成。

8、  如权利要求7所述的由变曲率挤压工艺制造的双-空心-型控制臂，其特征在于，形成在所述主腔的两侧的左和右腔的外侧下端进一步形成斜面，从而使所述主体板的两个外侧倾斜。

9、  如权利要求7所述的由变曲率挤压工艺制造的双-空心-型控制臂，其特征在于，所述主腔具有与形成在所述控制臂一端的衬套紧固端的宽度相同的宽度，包括所述主腔的左右侧腔之间的宽度与形成在所述控制臂的与衬套紧固端相对侧上的支座紧固端的宽度相同。

10、  如权利要求7所述的由变曲率挤压工艺制造的双-空心-型控制臂，其特征在于，隔开所述主腔和所述左和右腔的壁的主要参考厚度小于所述左和右腔的所述外壁的侧面参考厚度。

11、  如权利要求10所述的由变曲率挤压工艺制造的双-空心-型控制臂，其特征在于，与所述底板相连接的左和右腔的部分被倒圆角，并具有小于左和右腔的外壁的厚度的连接颈部厚度。

12、  如权利要求11所述的由变曲率挤压工艺制造的双-空心-型控制臂，其特征在于，与所述左和右腔的底板相对侧具有小于左和右腔的外壁的厚度的外壁颈部厚度。

13、  如权利要求7所述的由变曲率挤压工艺制造的双-空心-型控制臂，其特征在于，所述底板具有小于所述主体板厚度的厚度。

14、  如权利要求7所述的由变曲率挤压工艺制造的双-空心-型控制臂，其特征在于，所述衬套紧固端具有大于所述底板且小于所述支座紧固端的厚度的厚度。

使用变曲率挤压工艺制造的控制臂及其方法
技术领域
本发明涉及控制臂，特别地，涉及使用变曲率挤压工艺制造控制臂的方法，而不用通过冲压弯曲，和通过这种方法制造的双-空心-型控制臂。
背景技术
通常，悬架系统防止车辆振动，因为振动伴随噪音，噪音由车辆行驶过程中路面的粗糙度产生。
悬架系统通常包括弹簧、减震器、稳定器、和控制臂，并通过调整弹簧系数、阻尼力、和车辆高度三者的作用来改善车辆的乘坐舒适性和稳定性。
进一步地，所述悬架系统的所述组件的控制臂横向地位于车辆中，也就是说，其一端经过衬套固定于车轮的转向节(或支座)上而另一端经过衬套固定于横梁(或副车架)上，这样其具有抵抗车辆的内/外载荷和前后载荷的刚度，载荷经过所述车轮的转向节传递。
所述控制臂通常由钢制造，但目前，其倾向于由铝制造，这对结构产品的最大稳定的物理性能来说是有用的，并可根据铝的特性通过挤压成形制造。
例如，为了连接经历冷弯曲的挤出直的空心铝元件至所述支座(至轮)和至所述副车架(至车身)，控制臂被弯曲并随后通过冲压成型以固定衬套和支座。此后，一个孔经过所述控制臂模制形成在控制臂形状上，衬套被组装。
然而，根据铝控制臂的挤压成型，因为所述挤出的直的元件应该经历弯曲和成型，例如，在成型之前需要通过固溶热处理确保元件的好的模型的步骤以防止形成衬套紧固部分和支座紧固部分时的破坏，所述制造方法将变得复杂且生产成本相对增加。
特别是，因为用于机械加工铝的原材料的初期步骤，即挤出和弯曲步骤是分开的，因此挤压成型需要更多的时间，整个制造方法的生产能力降低。
发明内容
本发明的实施例在于帮助克服相关领域的这些缺点，且本发明的一个目的在于通过使用变曲率挤压工艺简化控制臂的制造方法并节省生产成本，所述方法在通过挤压成型制造铝控制臂时不需要使用冲压弯曲。
本发明的另一个目的在于增加控制臂的载荷集中部分的耐用性并通过将所述控制臂的整体挤压轮廓横截面形成为具有双空心的封闭横截面双层结构更有效地分配所述载荷，同时制造所述铝的控制臂使用所述变曲率挤压成型，其不需要冲压塑模。
根据本发明使用变曲率挤压工艺制造控制臂的方法包括：变曲率挤压成形，其将空心的铝的原料控制臂形成为弯曲的控制臂，所述弯曲的控制臂具有纵向地直的形成的前直的挤压部分，在所述相对侧直的形成的后直的挤压部分，和连接所述前直的挤压部分与后直的挤压部分、并具有预定弯曲度的连接挤压部分，同时控制所述原料控制臂的挤压速度和挤压温度，以及胚料的预热温度；
切毛边，其通过在主体板内形成具有双壁的封闭横截面从所述弯曲的控制臂形成初期的控制臂，主体板提供在一底板下面，其中缓冲器行程限止器座位于所述底板上，使用所述弯曲的控制臂，并在两端形成支座紧固端和衬套紧固端；以及组装，其通过形成机械加工的控制臂形成具有最终产品形状的最终控制臂，机械加工的控制臂用于从所述初期的控制臂组装衬套和缓冲器行程限止器座，并随后将衬套装入所述机械加工的控制臂内，并组装悬架系统的缓冲器行程限止器座，弹簧位于所述缓冲器行程限止器座上。
在所述变曲率挤压成形的过程中挤出所述原料控制臂的横转的实施速度被控制在30mm/s，所述挤压坯料的预热温度维持在490℃或以上，在挤压出口的温度保持在530℃到545℃以防止所述原料控制臂的挤压速度不能落在变曲率挤压成形内。
所述原料控制臂的连接挤压部分在所述变曲率挤压成形中具有600R至700R范围内的弯曲度。
根据本发明的通过变曲率挤压成型制造的双-空心型控制臂包括底板，主体板，支座紧固端和衬套紧固端。缓冲器行程限止器座通过铆接与底板连接，其中弹簧的下端位于所述缓冲器行程限止器座上。主体板整体地从所述底板上突出并在双壁中具有封闭空心轮廓横截面，其由具有封闭内部空间的主腔以及形成在主腔左右侧的左右腔形成从而具有相同的厚度。支座紧固件由一对从所述主体板伸出的凸缘组成，当所述底板未被连接时，所述凸缘相互隔开。衬套紧固件由一对相互隔开的凸缘组成，并在所述支座紧固端的相对侧由所述底板和所述主体板的整体的连接形成。
进一步地，在形成在所述主腔的两侧的左和右腔的外侧下端进一步形成斜面，从而使所述主体板的两个外侧倾斜。
进一步地，所主腔具有与形成在所述控制臂一端的衬套紧固端的宽度相同的宽度，包括所述主腔的左右侧腔之间的宽度与形成在所述控制臂的与衬套紧固端相对侧上的支座紧固端的宽度相同。
进一步地，隔开所述主腔和所述左和右腔的壁的主要参考厚度小于左和右腔的所述外壁的侧面参考厚度，倒圆角的连接部分和左和右腔的底板具有小于相对于所述左和右腔的底板的外壁的厚度。
根据本发明，因为铝控制臂由挤压成型制造而没有冲压弯曲，所述控制臂的制造方法具有相同的规格且生产成本被减少。
进一步地，根据本发明，因为所述铝控制臂的挤压轮廓横截面具有双-空心的封闭横截面的双层结构以分配载荷，其可能增加所述耐用性并分配所述控制臂载荷集中部分的载荷。
附图说明
为了更好地理解本发明的本质和目的，应当参考下列结合附图的详细说明，其中：
图1是流程图，其说明了使用根据本发明的变曲率挤压工艺的控制臂的制造方法；
图2A和2B是说明了模制双-空心-型控制臂的视图，其中使用了根据本发明的变曲率挤压工艺；以及
图3是剖视图，其显示了双封闭截面空心-型控制臂的挤压轮廓，其中使用了根据本发明的变曲率挤压工艺。
具体实施方式
本发明的实施例在下文中参考附图进行详细的描述，但这些实施例仅仅是例子，且本领域技术人员可以获得各种变型。因此，本发明不限于所述实施例。
参见图1，其显示了流程图，该流程图说明了使用根据本发明的变曲率挤压工艺的控制臂的制造方法，本发明通过挤压成型铝构件制造悬架系统的控制臂5，其中支座固定端8和衬套固定端9形成在两端从而将一端固定至支座(至车轮)而另一端固定至副车架(至车身)。进一步地，所述控制臂形成为双层结构，其中空心的挤压轮廓截面具有双-空心封闭截面以分配载荷，同时缓冲器行程限止器座10通过铆接连接在其上，悬架系统的弹簧的下端位于所述缓冲器行程限止器座10上。
在控制臂5中，衬套固定端9经过衬套11固定于车身，而支座固定端通过螺钉和螺母被紧固。
根据所述铝控制臂的挤压成型，所述控制臂通过变曲率挤压工艺制造，当挤压原材料时其同时形成直的部分和弯曲部分，而不是单独的使用冲压弯曲所述原材料。
所述变曲率挤压工艺使用各种方法，例如，根据使用所述可调的弯曲挤压工艺，如图1步骤A和步骤1B所示，制造铝控制臂的方法，铝坯被预热且提供具有控制臂截面结构的空心的挤压模子。此后，原始控制臂1通过横转装置被挤出从而具有可调的曲线。
在该操作中，原始控制臂1顺序地经历直的挤压成型、弯曲挤压模具、和直的挤压成形。
通过所述横转的原始的控制臂1的变曲率的挤压通过重复所述横转正向和反向(L和K的方向)被产生，如图2A和2B所示，且在该步骤中，挤压坯料的温度和挤压出口处的温度被控制以控制所述横转的实施速度并防止所述挤压速度的减少。
所述横转是常见的、用于所述控制臂的挤压的挤压成型装置。
在所述成型工艺中控制所述横转的实施速度是很重要的，例如，当所述横转的实施速度高时，挤压出的原始控制臂1上会产生皱褶，而当所述横转的实施速度低时，原始的控制臂1的弯曲不能完成且生产能力也减少。因此，在所述变曲率挤压工艺中，所述横转的实施速度控制在大约30mm/s。
进一步地，因为控制挤压坯料的温度和挤压出口处的温度很重要从而防止原始控制臂1的挤压速度降低，所以所述挤压坯料的预热温度维持在490℃或以上，所述挤压出口处的温度保持在530℃到545℃之间。
通过所述变曲率挤压工艺制造的原始控制臂1，同时所述实施速度和温度被控制，如图2A所示，具有前直的挤压部分a和后直的挤压部分c，以及连接的挤压部分b，前直的挤压部分a纵向地形成直的，后直的挤压部分c在相对侧形成直的，连接的挤压部分b连接前直的挤压部分a与后直的挤压部分c并具有预定的弯曲度。
该挤压工艺是方便的因为不需要使用冲压的弯曲步骤。
连接挤压部分b的弯曲度R处于600mm至700mm的范围内。
随后，在通过对原料控制臂1施加变曲率的挤压工艺形成具有前直的挤压部分a，具有600mm或以上的弯曲度R的连接挤压部分b以及后直的挤压部分c后，如图1步骤C所示，通过对控制臂2施加切毛边步骤形成具有所述弯曲度的初期的控制臂3。
支座紧固端8和衬套紧固端9通过对初期的控制臂3施加切毛边工艺形成在所述控制臂的两端。
因为支座紧固端8和衬套紧固端9如上所述形成在所述控制臂的两端，所以初期的控制臂3具有与转到机械加工的控制臂4步骤的控制臂完全相同的形状，如图1步骤D所示，随后，具有最终产品形状的控制臂5最后形成。
也就是说，在机械加工控制臂4的步骤，衬套11与机械加工控制臂4的衬套紧固端装配好，一个孔穿透机械加工控制臂4的本体从而连缓冲器行程限止器座10，其中悬架系统的弹簧位于所述缓冲器行程限止器座10上，然后，缓冲器行程限止器座10被装配。
通过安装衬套11至机械加工控制臂4并如上所述组装缓冲器行程限止器座10，具有控制臂5的形状和结构的最终产品被完成，如图1步骤E所示。
经过所述步骤完成的控制臂5具有双结构的整体的挤压轮廓横截面以分配载荷，所述双结构具有双-空心封闭横截面，所述挤压轮廓横截面通过所述可变弯曲度挤压成型和用于初期控制臂3的切毛边工艺形成。
也就是说，如图1步骤E所示完成的控制臂5，弹簧下端位于其上的缓冲器行程限止器座10与底板7、顶面、以及主体板6整体地形成，顶面通过铆接连接，主体板6上的内轮廓横截面具有双空心的封闭横截面。进一步地，底板7和主体板6被整体地连接，分别包括一对以定距离间隔的凸缘的支座紧固端8和衬套紧固端9形成在两端。
铝的控制臂具有由挤压工艺形成的双-空心轮廓横截面，支座紧固端8和衬套紧固端9如上所述形成在两端，支座紧固端8和衬套紧固端9的宽度取决于在所述挤压工艺中所述双-空心轮廓横截面。
在所述控制臂的形成中，主体板6被形成从而从所述底板7突出，这样所述宽度小于底板7，同时在其中形成所述双封闭轮廓横截面。
进一步地，如图3所示，支座紧固端8具有与主体板6的整体宽度A相同的宽度，衬套紧固端9具有与主体板6的内封闭横截面相同的宽度，并从主体板6伸出。
在所述控制臂的主体板6的双封闭轮廓横截面中，如图3所示，从内部具有封闭空间的主腔62形成左右腔63、64的左右两侧，每个具有相同宽度的封闭空间，这样具有双侧的封闭空间形成在主体板6内部两侧。
所主腔62的宽度B与形成在所述控制臂一端的衬套紧固端9的宽度相同，包括主腔62的左右侧腔63、64之间的宽度B与形成在所述控制臂的与衬套紧固端相对侧上的支座紧固端8的宽度相同。
此外，主体板6的两个外侧通过在左右腔63、64的外侧的下端形成斜面66而被倾斜，左右腔63、64形成主腔62的两侧。
进一步地，在控制臂的厚度方面，主体臂6的整体厚度设定为2.5mm以减少产品的重量，而使所述封闭空心结构具有双壁的主腔62和左右腔63、64具有不同的厚度。
例如，隔离主腔62与左右腔63、64的壁的主要参考厚度a1被设定为大约3.0毫米，而形成所述左右腔63、64的外壁的侧面参考厚度被设定为大约4.0毫米。
进一步地，底板7和主体板6的倒圆角连接部分具有连接颈部厚度c1，其被倒圆角成具有2.5毫米厚度，小于所述左右腔63、64的外壁的4.0毫米的厚度。
此外，与底板7和主体板6倒圆角连接部分相对的侧也具有外壁颈部壁厚d1，其小于左右腔63、64的所述外壁的厚度。外壁颈部壁厚d1被设定为2.5毫米，小于左右侧面腔63、64的外壁的4.0毫米的厚度。
如上所述，因为主体板6的横截面轮廓在所述控制臂的挤压过程中形成为双-空心的封闭横截面且所述内壁的厚的大于底板7的厚度，因此其有可能增加控制臂的整体耐用性，即便通过主体板6施加大的载荷，弹簧通过缓冲器行程限止器座10紧固在所述主体板6上。
考虑到主体板6和底板7的所述控制臂内的厚度差异，取决于车辆的规格，在成型中最大化控制臂生产能力的结构参数由试验确定。
相对于主体板6和底板7的厚度，衬套紧固端9具有至少3.0毫米的厚度，支座紧固端具有至少3.5毫米或以上的厚度以保证所述控制臂的整体耐用性。
衬套紧固端9的3.0毫米的厚度用于确保装配所述衬套时衬套的装配力和分离力，其可以保持至少大于9.8千牛的衬套分离力(装配控制臂过程中分离衬套的最低载荷)，即便衬套被坚固地装配在所述控制臂的紧固部分上。
进一步地，支座紧固端8的3.5毫米的厚度考虑到用于紧固所述支座的螺钉和螺母的组装和抵制传递到所述车身的载荷的足够的耐用性而确定，突起和凹陷结构被形成以增加所述耐用性。