CN105073558A - 支架结构和用于制造支架结构的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及支架结构(1)、尤其是用于机动车的车桥支架，其作为单壳或多壳式构造的框架元件(7)由纤维强化的塑料制成，其中，框架元件(7)具有至少一个弹性的联接部位(9、9’、9”、9”’)以用于联接到机组处，其中，所述至少一个弹性的联接部位(9、9’、9”、9”’)与框架元件(7)构造成一体。此外，本发明涉及一种用于制造此类支架结构(1)的方法。

Description

支架结构和用于制造支架结构的方法

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的支架结构、尤其是用于机动车的车桥支架以及用于制造此类支架结构的方法。

背景技术

为了容纳底盘构件，例如导杆、悬架等，机动车(客车(PKW)和载重汽车(LKW))具有呈车桥支架或辅助框架形式的支架结构。车桥支架将底盘构件的负荷分配到车身的合适的联接部位处并且在此同时还部分地提供底盘相对于车身的弹性解耦。弹性解耦在行驶舒适性和在行驶时出现的声学效果方面特别有利。此外，车桥支架还作为底盘的装配辅助工具用作预设模块。

在现有技术中车桥支架是已知的，其由金属的焊接结构构成，例如以钢板结构类型或铝铸造结构类型与型材相组合。此外，在现有技术中同样已知车桥支架由纤维强化的塑料制成。

例如由DE69522950T3已知具有由纤维强化的塑料构成的基本上呈Ω状的底盘构件的前悬挂结构和/或后悬挂结构，其集成在双壳式的辅助框架中。辅助框架可在此由钢、铝或镁制成。作为替代，辅助框架还可由纤维强化的塑料制成。

直到现在，由于在已知的辅助框架或车桥支架的力引入部位处的机械特性(例如强度和刚度)方面的复杂要求，尚不存在用于经济的大批量制造的解决方案。尤其在此有问题的是，已知的结构需要例如呈橡胶轴承形式的弹性轴承，该弹性轴承必须构造成使其平行于车辆纵轴线具有很高的弹性，然而垂直于车辆纵轴线具有很高的刚度。此外，关于已知结构的附加的缺点是，在由纤维强化的塑料构成的车桥支架或辅助框架中在角部处在制造时出现突出很多的材料，其必须在附加的方法步骤中除去，尤其是切去。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种支架结构、尤其是用于机动车的车桥支架，其可经济地制成并且尤其在支架结构的力引入部位处仍然满足机械的要求。此外，本发明的目的在于提供一种用于这种支架结构的相应的制造方法。

该目的通过具有根据权利要求1的特征的支架结构和具有根据权利要求15的特征的用于制造支架结构的方法实现。在相应的从属权利要求中限定了本发明的优选的实施方式。

提供了一种支架结构、尤其是用于机动车的车桥支架，该支架结构作为单壳或多壳式构造的框架元件由纤维强化的塑料制成，其中，框架元件具有至少一个弹性的联接部位以用于联接到机组处，其中，至少一个弹性的联接部位与框架元件构造成一体。通过与框架元件构造成一体式的弹性的联接部位的配置可在同时满足对支架结构的很高的机械要求的情况下保证经济的制造。通过弹性地构造联接部位本身还避免附加的橡胶轴承，这进一步改善制造方法的经济性，因为一方面可节省用于附加的橡胶轴承的成本，并且另一方面还可取消用于装配橡胶轴承的附加的制造步骤。

根据一种优选的实施方式，支架结构具有至少两个弹性的联接部位，尤其是四个弹性的联接部位。设置的弹性的联接部位的数量可根据使用领域或对支架结构的要求改变。

根据另一优选的实施方式，框架元件双壳式地构造，尤其构造成带有上壳和下壳，其中，在上壳和下壳之间形成空腔。然而，作为替代，框架元件还可单壳式地构造有敞开的轮廓，这节省材料成本并且使得上壳和下壳彼此接合(例如借助于粘接)的附加的步骤成为多余。

优选地，框架元件具有基本上呈S形的截面。S形的构造方案具有的优点是，在粘合上壳和下壳时粘合可在基本上平坦的面上进行。

此外，有利的是，至少一个弹性的联接部位在机动车的纵轴线的方向上基本上是弹性的并且在垂直于纵轴线的方向上基本上是刚性的。通过在车辆纵向方向上的很高的弹性实现沿着车辆纵轴线向后和向前的平行移动，这用于例如在驶越行车道高低不平处时降低底盘的颠簸。在实践中，移动可最高为6mm。此外，应注意的是，在弹性的联接部位中的弹性通过支架结构在弹性的联接部位的区域中的很小的截面和很小的平面转动惯量实现。而在横向方向上的很高的刚度通过在构造或作用为压杆或拉杆的整个面中的力传递实现。这通过在支架结构的侧面中的塑料中的纤维的相应走向确保。

优选地，至少一个弹性的联接部位通过纺织褶皱形成产生，这简化了制造方法。

优选地，纤维强化的塑料利用长纤维的和/或长丝的塑料纤维(有机板)强化。尤其是长丝在纺织的褶皱形成方面是有利的。

同样有利的是，框架元件在至少一个弹性的联接部位的区域中构造成逐渐变细。尤其地，在此通过上壳和下壳形成的空腔在连接到车辆车身处的区域中根据对联接刚度的要求构造成逐渐变细。这在驶越行车道高低不平处时还进一步降低底盘的上文提到的颠簸。

根据另一优选的实施方式，框架元件包括具有四个角部区段的基本上呈矩形的主体，其中，弹性的联接部位在横向于机动车的纵轴线的方向上从每个角部区段突出。在此有利的是，弹性的联接部位基本上布置在车辆横向方向上或从支架结构突出，从而由此可有效取代在现有技术中使用的橡胶轴承并且可实现上文提及的在车辆纵向方向上的弹性性能。

然而，作为替代，框架元件可具有仅仅两个弹性的联接部位，该联接部位此时通过弓架形元件连接。

另一优点可由此实现，即，支架结构构造有加强元件，尤其构造有加强筋，其中，加强元件由塑料压制材料(例如长纤维强化的热塑性塑料或SMC/BMC(热固性塑料))制成。由此有利地确保可满足对支架结构的很高的机械要求并且不会出现支架结构的提前失效。塑料压制材料可在内部和/或在外部设置在框架元件处。纺织的加强结构可含有纱布、纺织物、编织物、针织物或垫子以及几乎无尽的或切断的长纤维。纺织的半成品可以是干的或预浸渍的、含有混合纱线或含有用于固定干的层的粘合材料。为了建造和成形干的纺织的半成品，使用热塑性的或反应性的粘合剂、例如基于树脂成分的热塑性的或反应性的粘合剂是有利的。作为树脂，可使用热塑性塑料，例如聚酰胺(PA)、聚砜(PS)、聚丙烯(PP)或PEEK。作为热固性塑料，环氧树脂、聚氨酯、乙烯基酯或混合的树脂系统是合适的。作为生产过程，优选可执行用于预浸渍的半成品的热压和用于使用干的纺织半成品的复合材料液态模塑成型(LCM)工艺(RIM、RTM等等)。

根据另一优选的实施方式，上壳和下壳借助于接合、尤其通过粘接、铆接或螺纹连接，或通过焊接彼此连接。如果针对支架结构使用热塑性的材料，那么借助于超声波、激光或振动的焊接尤其是有利的。

空腔可由低密度的材料填满，尤其由泡沫、蜂房状材料或巴尔沙木填满。这可在生产过程中有利地用来在一个步骤中成形上壳和下壳。

此外，根据本发明提供了一种用于制造支架结构的方法，其中，该方法包括以下步骤：制造纺织的半成品或由纺织强化的塑料制造半成品以用于形成包括具有四个角部区段的基本上呈矩形的主体的支架结构；使纺织的半成品或由纺织强化的塑料制成的半成品从初始的第一周长变形至相对于纺织的半成品或由纺织强化的塑料制成的半成品的参考平面偏移的更小的第二周长；由在变形步骤中受挤压的区域形成褶皱，以便成形至少两个、尤其四个弹性的联接部位和其他的通过褶皱形成的力引入部位。该方法特别经济，因为如上面已经阐述的那样，附加的橡胶轴承是多余的并且支架结构可一体式地以简单的方式制成，因为不必再切去上壳和下壳的多余的材料，而是将其继续用在一个或多个弹性的联接部位中。

优选地，支架结构的构造是多层的，其中，这些层在所谓的预成形过程中在中间步骤中固定。

附图说明

下面参考附图详细说明本发明的实施方式。其中：

图1A至图1C示出了根据本发明一种实施方式的支架结构的不同视图；以及

图2示出了根据一种实施方式的支架结构的前部部分的立体图。

具体实施方式

图1A至图1C示出了根据本发明的一种实施方式的支架结构1的不同视图，其中，图1A示出了支架结构的立体图，图1B示出了支架结构的俯视图，并且图1C示出了沿着在图1B中示出的线A-A的剖面。支架结构1形成用于机动车的车桥支架或辅助框架。在此处示出的实施方式中，支架结构1双壳式地构造有上壳2和下壳3(尤其参见图1C)，上壳和下壳彼此固定地连接并且形成框架元件7。上壳2和下壳3分别S形地(此处镜像颠倒地示出)构造，从而上壳2与下壳3的连接例如借助于粘接在其各自的基本上平坦的上面或下面4、4’、5、5’处实现。在上壳2与下壳3之间形成空腔6，然而空腔还可利用密度很小的材料如上面已经说明的那样装填。上壳2或下壳3的壁厚为4mm至5mm。框架元件7由纤维强化的塑料制成并且包括具有四个角部区段8、8’、8”、8’”的基本上呈四边形的形状，其中，弹性的联接部位9、9’、9”、9’”从每个角部区段8、8’、8”、8’”在横向于机动车的纵轴线L的方向突出。用作力引入部位的弹性的联接部位9、9’、9”、9’”通过纺织褶皱与框架元件7形成为一体。通过如此构造的弹性的联接部位9、9’、9”、9’”在纵轴线L的方向上给予弹性或柔性并且同时在横向于纵轴线L的方向上给予刚度。

为了如上面已经说明的那样实现进一步降低底盘的颠簸，支架结构1在连接到车身处、即在连接到弹性的联接部位9、9’、9”、9’”处的区域中构造成逐渐变细，或构造在上壳2和下壳3之间的空腔6逐渐变细。在上壳2和下壳3之间的间距在此在逐渐变细的弹性的联接部位9、9’、9”、9’”中最大为5mm。在从各弹性的联接部位9、9’、9”、9’”朝四边形的框架元件7的方向的走向中，上壳2或下壳3呈V形地经过10cm至20cm的长度延伸至一个10cm的开口距离。

如果在此处未详细示出的一种替代的实施方式中支架结构1仅具有两个弹性的联接部位9、9’”，那么框架件7近似终止于在图1B中通过附图标记10表示的虚线处，从而弹性的联接部位9、9’”仅经由此处通过附图标记11表示的弓架形元件连接。而在具有四个弹性的联接部位9、9’、9”、9’”的变型方案中还存在四个弓架形元件11、11’、11”、11’”，于是它们形成框架元件7。

由于如上面说明的那样设置与框架元件7一体构造的弹性的联接部位9、9’、9”、9’”，设置附加的橡胶轴承是多余的。通过纺织的褶皱形成而沿着支架结构1的边缘产生的褶皱12、12’(参见图2)和同样形成的弹性的联接部位9、9’、9”、9’”基于在支架结构1的塑料中的由长纤维或长丝构成的连续的纤维结构而用作力引入部位。

图2示出了根据一种实施方式的支架结构1的前面部分的立体图，其中，支架结构1附加地设有加强元件13，其在此处构造为加强筋。通过在支架结构1的下侧15处的纺织褶皱产生的凸缘14同样可附加地设有加强元件。加强元件13可由塑料压制材料、尤其由纤维强化的热塑性塑料或热固性塑料制成。

附图标记列表

1支架结构

2上壳

3下壳

4、4’平坦的上面

5、5’平坦的下面

6空腔

7框架元件

8、8’、8”、8’”角部区段

9、9’、9”、9’”弹性的联接部位

10虚线

11、11’、11”、11’”弓架形元件

12、12’褶皱

13加强元件

14凸缘

15下侧

Claims (15)

1.一种支架结构(1)、尤其是用于机动车的车桥支架，该支架结构作为单壳或多壳式构造的框架元件(7)由纤维强化的塑料制成，其中，所述框架元件(7)具有至少一个弹性的联接部位(9、9’、9”、9’”)以用于联接到机组处，其特征在于，所述至少一个弹性的联接部位(9、9’、9”、9’”)与所述框架元件(7)构造成一体。

2.根据权利要求1所述的支架结构(1)，其特征在于，所述支架结构(1)具有至少两个弹性的联接部位(9、9’”)，尤其是四个弹性的联接部位(9、9’、9”、9’”)。

3.根据权利要求1或2所述的支架结构(1)，其特征在于，所述框架元件(7)是双壳式的，尤其是具有上壳(2)和下壳(3)，其中，在所述上壳(2)与所述下壳(3)之间包围有空腔(6)。

4.根据权利要求1或2所述的支架结构(1)，其特征在于，所述框架元件(7)单壳式地构造有敞开的轮廓。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的支架结构(1)，其特征在于，所述框架元件(7)具有基本上呈S形的截面。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的支架结构(1)，其特征在于，所述至少一个弹性的联接部位(9、9’、9”、9’”)在所述机动车的纵轴线(L)的方向上基本上是弹性的，并且在垂直于所述纵轴线(L)的方向上基本上是刚性的。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的支架结构(1)，其特征在于，所述纤维强化的塑料利用长纤维的和/或长丝的塑料纤维强化。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的支架结构(1)，其特征在于，所述框架元件(7)在所述至少一个弹性的联接部位(9、9’、9”、9’”)的区域中逐渐变细。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的支架结构(1)，其特征在于，所述框架元件(7)具有带有四个角部区段(8、8’、8”、8’”)的基本上呈矩形的主体，其中，弹性的联接部位(9、9’、9”、9’”)在横向于所述机动车的纵轴线(L)的方向上从每个角部区段(8、8’、8”、8’”)突出。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的支架结构(1)，其特征在于，所述框架元件(7)具有两个弹性的联接部位(9、9’”)，所述联接部位通过弓架形元件(11)连接。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的支架结构(1)，其特征在于，所述至少一个弹性的联接部位(9、9’、9”、9’”)通过纤维强化的塑料的纺织的褶皱形成产生。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的支架结构(1)，其特征在于，所述支架结构(1)具有加强元件(13)，尤其具有加强筋，其中，所述加强元件(13)由塑料压制材料制成，尤其由纤维强化的热塑性塑料或热固性塑料制成。

13.根据权利要求3至12中任一项所述的支架结构(1)，其特征在于，所述上壳(2)和所述下壳(3)借助于接合彼此连接，尤其是通过粘接、铆接或螺纹彼此连接，或者通过焊接彼此连接。

14.根据权利要求3至13中任一项所述的支架结构(1)，其特征在于，所述空腔(6)由低密度材料填满，尤其由泡沫、蜂房状材料或巴尔沙木填满。

15.一种用于制造支架结构(1)、尤其是根据权利要求1至14中任一项所述的支架结构的方法，其中，该方法包括以下步骤：

-制造纺织的半成品或由纺织强化的塑料制造半成品以用于形成具有框架元件(7)的支架结构(1)，所述框架元件具有至少两个角部区段、尤其是四个角部区段；

-使所述纺织的半成品或由纺织强化的塑料制成的半成品从初始的第一周长变形至相对于所述纺织的半成品或由纺织强化的塑料制成的半成品的参考平面偏移的更小的第二周长上；

-由在变形步骤中受到挤压的区域形成褶皱(12、12’、9、9’、9”、9’”)，以便成形至少两个、尤其是四个弹性的联接部位(9、9’、9”、9’”)和其他的通过褶皱(12、12’)形成的力引入部位。