碳纤-玻纤复合材料杆体的制备方法及主动断开式稳定杆

本发明属于汽车稳定杆，具体地涉及一种碳纤-玻纤复合材料杆体的制备方法及主动断开式稳定杆。

背景技术：

1、在现代汽车技术中，稳定杆是提高车辆横向稳定性和操控性的关键部件。其为汽车提供汽车的倾角刚度，防止车身在转弯时发生过大的横向侧倾，进而使车身保持平衡，并改善汽车的平顺性，对行车安全及整车操控稳定性以及舒适性都有非常关键的影响。传统稳定杆1在一定程度上提升了车辆的操作性能，但在复杂驾驶条件下，稳定杆的性能受限于其固定的结构和材料属性。在需要调整稳定杆的刚度以适应不同路况的情况下，传统材料和结构设计往往不能提供足够的灵活性。

2、复合材料因其高强度、轻量化和优异的耐腐蚀性能，在汽车制造领域得到广泛应用。目前国际上主动式横向稳定杆主要应用于强调驾控性能的高端乘用车型。国内汽车制造商尚未广泛地将主动式横向稳定杆技术应用于大规模生产的车型中。而且目前对于主动式横向稳定杆的研究多为传统的金属材料，结构性能单一。如何制备新型复合材料，并将复合材料的优势应用在稳定杆，在提高车辆行驶平顺性的同时保证车辆悬架刚度并提高车辆的燃油经济性、使车辆具有很好的行驶稳定性，成为亟待解决的问题。

技术实现思路

1、如图1所示，传统稳定杆1通常采用热成型折弯技术制造，虽结构简单，但扭转刚度是定值，不能根据行驶工况实时主动调节反侧倾扭转力矩，难以实现车辆舒适性、稳定性。另外发明人(们)通过查阅相关技术文献、技术资料得知，目前杆件的成型工艺通常为拉挤成型、卷制成型和缠绕成型，但这些成型方式会导致纤维的方向比较单一，制品的质量也难以控制。随着创新制造技术推动复合材料的发展，发明人(们)发现通过环形编织机将纤维材料编织成圆管结构，并结合真空辅助树脂注入成型以及热压成型等工艺，最终形成具有优异抗弯、抗扭性能的复合材料件。

2、为解决上述问题，本发明提出了碳纤-玻纤复合材料杆体的制备方法及主动断开式稳定杆。

3、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种碳纤-玻纤复合材料杆体的制备方法，制备方法步骤如下所述，

4、步骤一、制备预制体a：选择合适芯轴作为支撑体，选择至少两种纤维体通过环形编织机进行纤维编织，得到呈中空结构的预制体a；

5、步骤二、预处理预制体a，使其达到符合所需的预制体b；

6、步骤三、固化及脱膜：将预制体b置入真空模具中，向真空模具内注入树脂固化；将固化完成后的预制体b脱膜，得到固化体c；

7、步骤四、热压成型及后处理：将固化体c置入杆体模具中，通过热压机进行热压成型；并对热压成型后的固化体c进行后处理，得到完全体杆体d。

8、进一步地，步骤一中，选取合适直径的聚氨酯棒芯轴作为编织过程中的支撑结构；选择碳纤维和玻璃纤维进行混编，确定纤维编织层数及编织角度，通过环形编织机进行纤维编织，得到预制体a。

9、进一步地，步骤二中，将编织成型的预制体a进行初步修剪，确保预制体a尺寸符合真空模具要求。

10、进一步地，步骤三中，将树脂和固化剂按比例混合并充分搅拌，将混合后的树脂置入真空泵内，抽出树脂中的气泡；

11、将预制体b放入真空袋中，将预制体b两端分别密封连通导流管；将一端导流管进行折弯并密封，将另一端导流管连接真空泵排空空气并保持真空状态；

12、将弯折部分的导流管插入混合后的树脂溶液中，将树脂注入预制体b内，确保树脂完全浸透预制体b。

13、进一步地，步骤一中预制体a的编织步骤为：

14、s201：预选至少两种纤维体作为混编纱线；

15、s202：将选取的纤维体均匀缠绕在纱线锭子表面，确保纤维排列整齐、无松散；将纱线锭子正确安装在环形编织机上；

16、s203：将选取的芯轴通过夹具正确紧固安装在环形编织机上；

17、s204：选择混编角度，并启动环形编织机进行混编工作；

18、s205：重复s204步骤，进行逐层编织；

19、s206：达到预设编织层数或厚度后，停止编织，得到预制体a。

20、一种主动断开式稳定杆，该稳定杆包括由碳纤-玻纤复合材料杆体的制备方法制得的杆体，还包括筒构件、稳定件以及缓振件；所述杆体为两个且分别位于筒构件的相对两侧，两个所述杆体作为稳定杆的摇臂，并与车辆悬架连接；所述稳定件安装于所述筒构件内，两个所述杆体分别通过缓振件与所述稳定件连接；所述稳定件能够分别驱动两个所述杆体绕筒构件逆时针或顺时针转动，从而缓冲车辆侧倾或调整车辆悬架的高度。

21、进一步地，所述稳定件包括安装于筒构件内的两个调节电机以及与所述调节电机相适配的控制器；两个所述调节电机通过缓振件分别与两个所述杆体适配。

22、进一步地，所述缓振件包括具有内花键结构的连接轴套，所述连接轴套同轴固接于所述调节电机的输出轴上。

23、进一步地，所述杆体两端均设置有与连接轴套内花键相适配的外花键；所述杆体和与其对应的连接轴套插接设置，并进行粘接连接。

24、进一步地，还包括安装于筒构件两端并能遮覆连接轴套的端盖。

25、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

26、(1)在稳定杆结构上进行轻量化处理，通过采用复合材料代替传统金属材料，断开式稳定杆显著减轻了重量，提高了车辆的燃油效率和动态响应。此外，复合材料的优异力学性能增强了稳定杆的耐腐蚀性和耐久性，同时允许更灵活的设计以适应特定的性能需求，从而在提升车辆安全性和舒适性的同时，也延长了使用寿命。

27、(2)在复合材料稳定杆的制作工艺上进行创新，采用环形编织技术生产稳定杆，增强了材料的均匀性和整体性，并且在进行混编过程进行变角度编织，提供了更大的设计灵活性，能够根据具体应用需求定制材料性能。

28、(3)在复合材料稳定杆与金属结合处采用了一种优化的连接策略，即在稳定杆的两端通过热压成型技术形成花键结构。传统的连接方式，如直接的机械连接，会涉及到在复合材料中钻孔，从而削弱材料的整体性能。虽然胶粘接能均匀分散应力，但稳定性和可靠性通常较低。本设计采用结合了花键连接的高承载能力和胶粘连接的应力分散特性，大大提高了整体结构的可靠性和耐久性。

技术特征：

1.一种碳纤-玻纤复合材料杆体的制备方法，其特征在于：制备方法步骤如下所述，

2.根据权利要求1所述的碳纤-玻纤复合材料杆体的制备方法，其特征在于：步骤一中，选取合适直径的聚氨酯棒芯轴(18)作为编织过程中的支撑结构；选择碳纤维(19)和玻璃纤维(20)进行混编，确定纤维编织层数及编织角度，通过环形编织机进行纤维编织，得到预制体a。

3.根据权利要求1所述的碳纤-玻纤复合材料杆体的制备方法，其特征在于：步骤二中，将编织成型的预制体a进行初步修剪，确保预制体a尺寸符合真空模具要求。

4.根据权利要求1所述的碳纤-玻纤复合材料杆体的制备方法，其特征在于：步骤三中，将树脂和固化剂按比例混合并充分搅拌，将混合后的树脂置入真空泵内，抽出树脂中的气泡；

5.根据权利要求1所述的碳纤-玻纤复合材料杆体的制备方法，其特征在于，步骤一中预制体a的编织步骤为：

6.一种主动断开式稳定杆，其特征在于：该稳定杆包括由权利要求1-5中任一项碳纤-玻纤复合材料杆体的制备方法制得的杆体(2)，还包括筒构件(13)、稳定件以及缓振件；所述杆体(2)为两个且分别位于筒构件(13)的相对两侧，两个所述杆体(2)作为稳定杆的摇臂，并与车辆悬架连接；所述稳定件安装于所述筒构件(13)内，两个所述杆体(2)分别通过缓振件与所述稳定件连接；所述稳定件能够分别驱动两个所述杆体(2)绕筒构件(13)逆时针或顺时针转动，从而缓冲车辆侧倾或调整车辆悬架的高度。

7.根据权利要6所述的主动断开式稳定杆，其特征在于：所述稳定件包括安装于筒构件(13)内的两个调节电机以及与所述调节电机相适配的控制器；两个所述调节电机通过缓振件分别与两个所述杆体(2)适配。

8.根据权利要求7所述的主动断开式稳定杆，其特征在于：所述缓振件包括具有内花键结构的连接轴套(16)，所述连接轴套(16)同轴固接于所述调节电机的输出轴上。

9.根据权利要求8所述的主动断开式稳定杆，其特征在于：所述杆体(2)两端均设置有与连接轴套(16)内花键相适配的外花键(15)；所述杆体(2)和与其对应的连接轴套(16)插接设置，并进行粘接连接。

10.根据权利要求8或9所述的主动断开式稳定杆，其特征在于：还包括安装于筒构件(13)两端并能遮覆连接轴套(16)的端盖(14)。

技术总结
本发明公开了碳纤‑玻纤复合材料杆体的制备方法，制备方法步骤如下所述，步骤一、制备预制体A：选择合适芯轴作为支撑体，选择至少两种纤维体通过环形编织机进行纤维编织，得到呈中空结构的预制体A；步骤二、预处理预制体A，使其达到符合所需的预制体B；步骤三、固化及脱膜：将预制体B置入真空模具中，向真空模具内注入树脂固化；将固化完成后的预制体B脱膜，得到固化体C；在复合材料稳定杆的制作工艺上进行创新，采用环形编织技术生产稳定杆，增强了材料的均匀性和整体性，并且在进行混编过程进行变角度编织，提供了更大的设计灵活性，能够根据具体应用需求定制材料性能。

技术研发人员：柯俊,张子豪,鲍洛,胡岩,杨毅
受保护的技术使用者：浙江理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5