本发明涉及汽车悬架控制臂，尤其涉及一种高承载轻量化悬架控制臂、制造方法和车辆。
背景技术：
1、控制臂是汽车的悬架系统中的起到承载及引导车轮运动的核心关键部件，在汽车上应用十分广泛。目前越野汽车技术朝着大行程悬架方向发展，同时汽车行业对轻量化的要求越来越高，而控制臂由于连接接口较多，空间结构复杂，因此多采用铸造工艺。随着铸造工艺的不断改善，目前空心铸造技术日趋成熟，对于控制臂来说，主要用于弹性元件、阻尼元件、横向稳定元件的安装，因此零件的结构强度及刚度是其核心控制点。对于同样尺寸的结构来说，结构心部的材料受力处于中性面，受力小，因此可以在保证足够的抗弯截面系数的前提下，将心部材料去除，保证结构刚度的同时，能够实现重量上的大幅降低。
2、cn212860983u公开了一种空心薄壁控制臂，包括控制臂本体，所述控制臂本体包括基层，所述基层的表面通过粘合剂固定连接有加强层，所述加强层的表面通过粘合剂固定连接有抗形变层，所述抗形变层的表面通过粘合剂固定连接有耐候层，所述耐候层的表面设置有防氧化层，所述防氧化层的表面通过粘合剂固定连接有耐磨层，所述基层的材料为铝合金，所述加强层包括钴基合金层，所述钴基合金层的表面通过粘合剂固定连接有铝硅钛合金层。优点在于在铝合金材料控制臂空心内部空间内通过粘合剂固定连接有耐候层、加强层、抗形变层、耐磨层及防氧化层多层填充材料，能够提升一定的铝合金结构强度，但是其生产工艺、成本及产品一致性较差，不适合于快速批量成型。
3、cn217969160u公开了一种空心薄壁后悬架控制臂，包括控制臂本体，所述控制臂本体内部为空心设计，所述控制臂本体一侧设有两个第一连接臂，所述控制臂本体远离两个第一连接臂的一侧设有两个第二连接臂，两个所述第一连接臂和两个第二连接臂共同与控制臂本体形成h形的整体结构。本实用新型中，设置有控制臂本体，控制臂本体为空心h形结构，可以保证高刚度，对电动车侧向转弯操控性带来明显提升，控制臂本体内部为中空设计，使得控制臂本体形成薄壁，降低了整个控制臂本体的重量，优点在于采用铝合金材料实现基体的轻量化，整体为h型，用于后悬架，主要是用于解决多连杆的空间占用率高的问题。
4、上述现有技术主要是基于铝合金材料进行设计的，而铸造铝合金材料本身抗拉强度较低，一般抗拉强度为240～320mpa左右，且后者一般为压力铸造，也有能够达到400mpa以上的，像2系铸铝，但是铝铜合金的工艺性不及1系，生产周期较长，且耐腐蚀性较差，虽然可以通过涂漆工艺来提高抗腐蚀能力，但是毕竟还是要增加工序增加生产周期及生产成本，所以2系综合来看虽然强度高，但是不适合批量投放使用。因此需要通过两种途径来提高1系铸铝的结构强度及刚度，一种是采用内部不同基材填充的方式，成本高、工艺性差、生产效率低；第二种是通过增加零件外廓尺寸，来提高结构的抗弯截面系数，这样就会带来更多的占用空间，由于独立悬架控制臂在运动时其运动空间与车轮跳动行程直接相关，对于大行程的独立悬架越野车来说，布置空间紧凑，因此无法通过增加结构外形尺寸来提升强度及刚度。
5、对于车辆满载质量在6吨以上的高机动性越野车来说，悬架控制臂通常为锻造或者实心铸造结构，对于锻造工艺来说，要求控制臂结构简单；对于实心铸造来说，虽然能够实现较复杂的结构，但是这两者对于结构心部中性面附近的材料利用率大大降低，因此造成材料的浪费，同时无法达成轻量化的效果。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种大吨位高机动性的双横臂独立悬架越野车使用的高承载、轻量化的控制臂结构，以满足紧凑性的空间布置以及高强度越野路面冲击的使用需求，实现以铸代锻的同时，进一步提升轻量化效果，并且集成了多种连接孔位，节省了布置空间，解决了现有技术无法同时满足高承载、轻量化和低空间占用的问题。
2、本发明提供了下述方案
3、一种高承载轻量化悬架控制臂，包括控制臂本体，所述控制臂本体为一体成形的铸造结构，所述控制臂本体内部设有空腔，所述空腔的腔壁为非等厚结构，所述腔壁的厚度连续均匀变化，在所述腔壁的内侧设有加强筋。所述腔壁的厚度连续均匀变化，使之均匀过渡，以避免刚度突变。
4、进一步的，所述空腔为非规则性形状，且为一个连通腔体。这样有利于最大程度降低控制臂重量，且有利于倒砂孔在设计时，位置选择在控制臂受力小的区域，同时满足工艺上的支撑要求。
5、进一步的，所述加强筋将所述空腔分割成若干空腔，在两两相邻的小空腔之间的所述加强筋上设置有空腔的连通孔。所述连通孔使得所述加强筋分割出的小空腔连接为一个整体，也减少了倒砂孔的数量。
6、进一步的，所述高承载轻量化悬架控制臂为上控制臂或下控制臂，所述控制臂本体的安装结构为三点铰接结构或四点铰接结构，所述控制臂本体的一端设置有两个副车架连接孔，另一端设置有一个或两个轮边连接孔，所述轮边连接孔为球头安装孔或销轴安装孔。适用于悬架的上、下控制臂，以及不同安装结构和形状的控制臂，适用性高。
7、进一步的，所述控制臂本体的侧面或顶面设置设有倒砂孔，位于同一所述控制臂本体上的所述倒砂孔规格相同；在所述倒砂孔上设置有防尘塞。设置防尘塞可以防止泥水、灰尘等环境中的杂物进入到控制臂的空腔内部，同时还能够有效降低因倒砂孔的存在，造成车辆在行驶过程中空气流经倒砂孔时出现啸叫等非必要的噪音。倒砂孔对于同一零件设置为同一规格，保证在成品状态下防尘塞的尺寸能够统一，减少防尘塞的尺寸规格，
8、进一步的，所述高承载轻量化悬架控制臂为三点铰接结构的下控制臂，所述轮边连接孔为球头安装孔，所述控制臂本体的侧面设有减振器安装孔，在所述减振器安装孔相对的侧面设有稳定拉杆安装孔；所述控制臂本体的顶面中部设置有弹簧安装孔；所述控制臂本体底面设置有千斤顶支撑孔，所述千斤顶支撑孔设置在所述弹簧安装孔附近，所述千斤顶支撑孔的下表面高度与机加工产生的工艺凸台高度一致；所述球头安装孔附近设置有转向止柱限位面。所述控制臂本体集成有多种连接孔位以及转向止柱限位面，节省了安装和布置空间。所述千斤顶支撑孔的下表面高度与机加工产生的工艺凸台高度一致，从而减少专用工艺凸台的数量，减少非必要重量的增加。
9、进一步的，所述高承载轻量化悬架控制臂为上控制臂，所述控制臂本体的顶面设置有管线束支架安装孔，所述控制臂本体的侧面设置有稳定杆拉杆安装孔；所述轮边连接孔为球头安装孔，所述球头安装孔顶面设置有缓冲块限位板。所述管线束支架安装孔，用于固定车架端与轮边端连接，能够最大限度的规范化约束管线束的冗余长度，避免在车轮运动过程中出现的乱窜及干涉现象。所述缓冲块限位板用于车轮转向极限时转向止柱撞击，从而限制车轮转角范围。
10、进一步的，所述轮边连接孔为球头安装孔且所述控制臂本体的材质为等温淬火球墨铸铁材料；或者，所述轮边连接孔为球头安装孔且所述控制臂本体的材质为软质金属材料，所述球头安装孔内套设有钢套。等温淬火球墨铸铁材料强度较高，价格较为低廉；软质金属材料如铸造铝合金的强度低于等温淬火球墨铸铁材料，价格也较为昂贵，但质量更轻韧性更强；在所述球头安装孔内设置钢套以保证螺纹的可靠连接。
11、一种根据上述的高承载轻量化悬架控制臂的制造方法，所述制造方法包括：
12、对所述设有腔体的控制臂结构进行设计及对所述控制臂各部分受力情况进行分析；
13、在所述控制臂刚度薄弱位置及刚度突变造成应力集中的位置增加壁厚并使所述壁厚连续均匀过渡；
14、在所述控制臂刚度薄弱位置及刚度突变造成应力集中的位置设置加强筋；
15、设置连通孔和倒砂孔；
16、铸造模具和砂芯；
17、进行浇筑，待金属液体冷却凝固后，震碎砂芯，将砂由倒砂孔倒出。
18、通过以铸代锻的工艺变化，在满足结构强度要求的同时，能够实现更复杂的结构形状设计，实现更优的轻量化效果，同时能够大幅提升生产效率。
19、一种车辆，包括上述高承载轻量化悬架控制臂。
20、本发明与现有技术相比具有以下的优点：
21、本发明提供的高承载轻量化悬架控制臂，采用空心腔体结构并集成有多种连接孔位，满足车辆对承载能力高、路面冲击大、安装空间小以及轻量化的综合需求。本发明所述控制臂结构适用于悬架的上、下控制臂，以及不同形状的控制臂，适用性高，且集成有多种连接孔位，节省了安装和布置空间。本发明提供的高承载轻量化悬架控制臂制造方法通过以铸代锻的工艺变化，在满足结构强度要求的同时，能够实现更复杂的结构形状设计，实现更优的轻量化效果，同时能够大幅提升生产效率。
1.一种高承载轻量化悬架控制臂，其特征在于，包括控制臂本体(1)，所述控制臂本体(1)为一体成形结构，所述控制臂本体(1)内部设有空腔(125)，所述空腔(125)的腔壁(131)为非等厚结构，所述腔壁(131)的厚度连续均匀变化，在所述腔壁(131)的内侧设有加强筋(124)。
2.根据权利要求1所述的高承载轻量化悬架控制臂，其特征在于，所述空腔(125)为非规则性形状，且为一个连通腔体。
3.根据权利要求2所述的高承载轻量化悬架控制臂，其特征在于，所述加强筋(124)将所述空腔(125)分割成若干空腔，在两两相邻的小空腔之间的所述加强筋(124)上设置有空腔(125)的连通孔(123)。
4.根据权利要求1所述的高承载轻量化悬架控制臂，其特征在于，所述高承载轻量化悬架控制臂为上控制臂或下控制臂，所述控制臂本体(1)的安装结构为三点铰接结构或四点铰接结构，所述控制臂本体(1)的一端设置有两个副车架连接孔(11)，另一端设置有一个或两个轮边连接孔，所述轮边连接孔为球头安装孔(14)或销轴安装孔(112)。
5.根据权利要求4所述的高承载轻量化悬架控制臂，其特征在于，所述高承载轻量化悬架控制臂为三点铰接结构的下控制臂，所述轮边连接孔为球头安装孔(14)，所述控制臂本体(1)的侧面设有减振器安装孔(13)，在所述减振器安装孔(13)相对的侧面设有稳定拉杆安装孔(111)；所述控制臂本体(1)的顶面中部设置有弹簧安装孔(16)；所述控制臂本体(1)底面设置有千斤顶支撑孔(115)，所述千斤顶支撑孔(115)设置在所述弹簧安装孔(16)附近，所述千斤顶支撑孔(115)的下表面高度与机加工产生的工艺凸台(114)高度一致；所述球头安装孔(14)附近设置有转向止柱限位面(15)。
6.根据权利要求4所述的高承载轻量化悬架控制臂，其特征在于，所述高承载轻量化悬架控制臂为上控制臂，所述控制臂本体(1)的顶面设置有管线束支架安装孔(17)，所述控制臂本体(1)的侧面设置有稳定杆拉杆安装孔(111)；所述轮边连接孔为球头安装孔(14)，所述球头安装孔(14)顶面设置有缓冲块限位板(2)。
7.根据权利要求1所述的高承载轻量化悬架控制臂，其特征在于，所述控制臂本体(1)的侧面或顶面设置设有倒砂孔(12)，位于同一所述控制臂本体(1)上的所述倒砂孔(12)规格相同；在所述倒砂孔(12)上设置有防尘塞(113)。
8.根据权利要求4所述的高承载轻量化悬架控制臂，其特征在于，所述轮边连接孔为球头安装孔(14)且所述控制臂本体(1)的材质为等温淬火球墨铸铁材料；或者，所述轮边连接孔为球头安装孔(14)且所述控制臂本体(1)的材质为软质金属材料，所述球头安装孔(14)内套设有钢套(19)。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的高承载轻量化悬架控制臂的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述高承载轻量化悬架控制臂。
