CN105408139B - 扭力梁式车桥 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的组件(100)，所述组件具有两个纵梁(1，2)和设置在其之间的横梁(3)，所述横梁大致横向于纵梁(1，2)伸展，其中横梁(3)是能弹性地扭转的扭转梁，并且横梁(3)主要由纤维复合材料构成并且纵梁(1，2)主要由金属材料制造，并且横梁(3)与纵梁(1，2)连接，其中横梁(3)在其与纵梁(1，2)的连接部位(6)处借助于其相应的端部(7)夹紧或支承在两个纵梁(1，2)中的一个上，并且在所述连接部位(6)上将扭力引入横梁(3)中。为了改进组件，使得横梁既能更简单地与纵梁连接，而且在此产生的力和力矩也能够良好地在连接部位上导入横梁中并且连接部位同时具有高的稳定性，连接部位(6)在横梁(3)和纵梁(1，2)之间包括重叠的区域(B)，在所述区域中主要具有金属材料的纵梁(1，2)的连接部段(8)与主要具有纤维复合材料的横梁(3)的一部分至少部段地重叠。

Description

扭力梁式车桥
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的组件，所述组件具有两个纵梁和设置在其之间的横梁，所述横梁大致横向于所述纵梁伸展，其中所述横梁是能弹性地扭转的扭转梁，并且所述横梁主要由纤维复合材料构成并且所述纵梁主要由金属材料制造，并且所述横梁在连接部位与纵梁连接，所述连接部位用于在所述纵梁和所述横梁之间传递扭力。
背景技术
具有两个纵梁和设置在两个纵梁之间的横梁的这种组件在汽车构造中构成为副车架、稳定器或轴，尤其扭力梁式车桥等。
与车辆的沿着车辆横轴线的摆动或摇晃运动相关地，纵梁能够相对于彼此不同程度地偏转。在此产生的力作为扭力或扭矩导入到连接纵梁的横梁中。在此横梁有弹性地沿着其纵轴线扭转或转动。此外，横梁经受有弹性的弯曲变形。横梁将两个纵梁的偏转运动彼此耦合。
横梁通常沿着车辆纵轴线设置在车辆的底盘的左侧或右侧。在车辆沿着车辆竖直轴线运动，也就是说在车辆压缩或弹回时，纵梁负载并且沿着车辆竖直轴线向上或向下偏转。
车桥的左轮和右轮的例如均匀的压缩或弹回对于行驶动力不重要，而在纵梁的左侧和右侧不同地偏转时产生车轮几何变化，所述车轮几何变化造成不期望的自偏转特性，例如车辆的转向不足或转向过量。
为了使车辆的这种不期望的行为最小化，能扭转的横梁将两个纵梁耦合，其中能够使纵梁的不均匀的偏转稳定化。左侧和右侧的纵梁的这种耦合尤其在弯道行驶时造成更小的摆动或摇晃运动和与其相关联的车辆的改进的行驶方向稳定性。
恰好纵梁的这种耦合也在开头时提到的稳定器、副车架等中是有利的。
这种横梁通常制造为由车身板，或为了优化重量由铝构成的实心管或深冲型材。
现今，轻型结构和重量优化在汽车构造中、尤其在减少排放方面是在设计中的重要的要求。此外，构件的疲劳强度是重要的。恰好安装在车辆底部处的构件，例如悬挂臂、副车架、稳定器等受到特别强的天气影响，因此在此出现更多的腐蚀。
DE 10 2010 036 949 A1提出一种轻的且耐腐蚀的横梁，其是扭力梁式车桥的一部分。横梁能够由纤维复合材料制成。根据纤维相对于车辆纵轴线的位置，横梁在纵梁不同地偏转时具有不同的扭转变形和弯曲变形。
DE 10 2011 005 564 A1公开了一种具有用于引导轮的悬挂臂的容纳部的车辆车桥承载件，所述容纳部固定在纵梁上。横梁由纤维增强的塑料材料构成。为了加固车桥承载件还设有由纤维增强的塑料材料构成的面状的加固元件。
DE 39 10641 A1公开了一种具有GFK(玻纤增强)扭转管和两个设置在其端部上的杆臂的稳定器。扭转管至少在所述杆臂的区域中具有呈较厚的壁厚度形式的加固部。
在已知的设备中存在下述问题，在由纤维复合材料制成的横梁和金属的纵梁之间的接合连接未高至足以将在接合部位导入的扭矩无损耗地传递到横梁上。此外，在接合部位的区域中尽管具有加固部，但是通常还是造成较不稳固的纤维复合材料的折断，这在汽车制造领域中包含了与安全有关的风险。
发明内容
本发明基于的目的是，一种用于车辆的组件，所述组件具有两个主要由金属材料制造的纵梁和主要由纤维复合材料制造的在所述纵梁之间设置的横梁，所述横梁是能弹性扭转的扭转梁，将该用于车辆的组件改进为，使得横梁即能简单地与纵梁连接，其中在此出现的力和力矩能够良好地在连接部位处导入横梁中并且连接部位同时具有高的稳定性。
根据本发明，所述目的通过根据本发明的一种用于车辆的的组件来实现，连接部位在所述横梁和所述纵梁之间包括连接部段，所述连接部段独立于所述横梁和所述纵梁，并且在所述横梁和所述纵梁中的相应的纵梁之间延伸，以与主要具有纤维复合材料的所述横梁的一部分和相应的纵梁的一部分重叠。
在横梁和纵梁之间的连接部位具有重叠区域，在所述重叠区域中纵梁的连接部段与横梁的一部分至少部段地重叠。这种重叠区域提供在横梁和纵梁之间的大的接触面。在此，重叠的区域的整个面能够用作在横梁和纵梁之间的连接部位。由此，一方面存在足够大的面，在所述面中能够安装期望的连接机构。另一方面这种大的面在重叠的区域中具有如下优点：负载、即引入的力和力矩能够特别有利地在整个面上分布地导入横梁中。由此，以有利的方式提高横梁的、尤其在其端部处的稳定性，借助于所述端部所述横梁夹紧或支承在纵梁中。此外，根据重叠区域的大小能够将力或力矩特别均匀地导入横梁中，这造成均匀的力分布。此外，能够根据重叠区域的定位选择在横梁上的特定部位，所述特定部位能够特别好地接收导入的力和力矩。
可设想的是，在连接部位的重叠区域中，主要具有金属材料的纵梁的连接部段设置在主要具有纤维复合材料的横梁的内部或外部。在设在内部的情况下，连接部段能够与横梁的外部形状无关地简单地设置在所述横梁内部中。同时，主要具有金属材料的纵梁的连接部段在主要具有纤维复合材料的横梁的内部中被保护以防止腐蚀。相反，连接部段在横梁外部的设置方案是有利的，因为所述设置方案能够简单地从外部安装到横梁上。此外，所述外部的设置方案能够保护横梁的纤维复合材料使其免受石块撞击等不期望的力作用。
可设想的是，在连接部位的重叠区域中，主要具有金属材料的纵梁的连接部段不仅部分地设置在主要具有纤维材料的横梁的内部而且部分地设置在主要具有纤维材料的横梁外部。由此，在设计横梁和纵梁之间的连接部位时，尽量与横梁的外轮廓和/或内轮廓或形状无关。此外，与仅设置在横梁内部或仅设置在横梁外部的连接部段相比，设置在横梁内部和外部的重叠区域中的连接部段提供在横梁和纵梁的连接部段之间的相应更大的接触面。
连接部段例如能够是与纵梁整体成形的构件，或独立于纵梁并且能与所述纵梁连接的构件。整体成形的构件是特别稳定的并且提供良好的力的变化曲线。相反，能简单地制造独立于纵梁的并且能与纵梁连接的构件并且能够在需要时简单地替换或更换所述构件。
可行的是，在横梁和纵梁之间的连接部位能够具有至少一个形状配合的和/或力配合的和/或材料配合的连接。根据在连接部位中产生的力或力矩，能够单独地或彼此组合地使用相应的连接类型，其中能成本适宜地制造各个连接类型并且组合的连接类型实现在横梁和纵梁之间的有利的且良好的连接。
可设想的是，横梁通过温度控制的接合法与纵梁的连接部段连接。例如，在加热连接部位时发生纵梁的金属材料的膨胀，而纤维复合材料同时收缩。这样能够构成良好的压力匹配。
连接部段例如能够铸造在横梁上。这样，得到在横梁和纵梁之间的良好的且持久的连接。
例如能够提出的是，在连接部位的区域中横梁和纵梁至少部段地用塑料挤压包封。为此，实现由塑料构成的铸造节点，所述铸造节点将横梁连接到一个或多个纵梁上并且建立在横梁和纵梁之间的良好且持久的连接。这种连接能够形状配合地且力配合地构成进而能稳定地并且在此简单地以及成本适宜地建立。
可行的是，连接部段也能够层压到横梁中。连接部段能够特别良好地集成到横梁中，其中在横梁制成时已经能够注意到有利的负载分布。
可设想的是，连接部位以减少接触腐蚀的方式或以阻止接触腐蚀的方式构成。这样，能够保护主要具有金属材料的纵梁的连接部段，使其在与纤维复合材料接触时不被腐蚀，这延长连接部段的使用寿命进而改进在横梁和纵梁之间的持久的连接。
可设想的是，横梁具有在横截面中封闭的轮廓。这样能够经由横梁实现在纵梁之间的直接的或牢固的耦联。
横梁例如能够具有在横截面中敞开的轮廓、尤其U形轮廓。敞开的轮廓提供有利的力的变化曲线，使得在横梁和纵梁之间的连接部位上引入的力和力矩有利地在横梁的大部分上分布。
在一个实施方式中，横梁能够在其整个长度上具有恒定的或近似恒定的横截面或恒定的或近似恒定的壁厚度。这样，能够简单地制造横梁并且在横梁和纵梁之间的连接部位以及纵梁的连接部段能够同样具有简单的形状。由此，能够借助于少的构造耗费实现在连接部段和横梁之间的大的接触面。
可设想的是，横梁在其整个长度上具有带有不同的横截面或壁厚度的区域。这样，横梁例如能够在出现大的力的区域中加固并且在出现小的力的区域中设有较薄的横截面。这样，横梁能够良好地匹配于例如在不同的车辆中的不同的局部负荷，由此能够节约重量。
可行的是，纵梁能够具有独立于到车身的连结部位的连接部位。由此，横梁能够与附加的支承力无关地构成在车身上。
可设想的是，横梁一件式地且在其整个长度上大致直线地沿着对称轴线构成。这样横梁能够特别有利地分配引入的力和力矩。一件式的构成方式使的横梁还更稳定且不易折断。
附图说明
根据附图阐述本发明的可能的实施方式。附图示出：
图1示出例如是扭力梁式车桥的根据本发明的组件的立体图；
图2示出在根据本发明的具有在外部设置在横梁上的连接部段的组件的横梁和纵梁之间的连接部位的放大的局部；
图3示出在根据本发明的具有在内部设置在横梁上的连接部段的组件的横梁和纵梁之间的连接部位的放大的局部；
图4示出在根据本发明的具有在内部设置在横梁上的连接部段的组件的横梁和纵梁之间的其他的连接部位的放大的局部；
图5示出在根据本发明的组件的横梁和纵梁之间的连接部位的另一实施方式；
图6示出在成形工具中的根据本发明的组件的在横梁和两个纵梁之间的连接部位的另一实施方式；
图7示出在根据本发明的具有在外部设置在横梁上的连接部段的组件的横梁和纵梁之间的连接部位的另一实施方式；
图8a示出在根据本发明的具有在内部设置在横梁上的连接部段的组件的横梁和纵梁之间的连接部位的另一实施方式；
图8b示出在图8a中示出的连接部段的沿着剖面线VIII-VIII的横截面视图；
图9示出在根据本发明的具有在内部也在外部设置在横梁上的连接部段的组件的横梁和纵梁之间的连接部位的另一实施方式；
图10a示出在根据本发明的具有在内部也在外部设置在横梁上的连接部段的组件的横梁和纵梁之间的连接部位的另一实施方式；
图10b示出在图10a中示出的连接部位沿着剖面线X-X的横截面视图；
图11a示出根据本发明的具有敞开的轮廓的横梁的组件的立体图；
图11b示出在图11a中示出的横梁沿着剖面XI-XI的横截面视图；
图12.1至12.8示出不同的封闭的横梁轮廓沿着图1中示出的剖面XII-XII的横截面视图；以及
图13.1至13.7示出不同的敞开的横梁轮廓沿着图1中示出的剖面XIII-XIII的横截面视图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的用于例如使用扭力梁式车桥的车辆的组件100。示出的扭力梁式车桥是车辆的后桥。然而也可设想的是，根据本发明的组件能够是车辆的前桥。
然而，本发明不限制于扭力梁式车桥。本发明根据权利要求包括所有用于车辆的组件，所述组件具有至少两个纵梁和至少一个设置在所述纵梁之间的横梁，以及具有独立权利要求的其余的特征。在此，例如包括副车架、稳定器、梯形车架等。
在图1中示出的箭头A表示车辆的行驶方向。相应地，构成沿行驶方向A设置在车辆左侧的纵梁1以及沿行驶方向A设置在车辆右侧的纵梁2。在两个纵梁1、2之间设置有横梁3，所述横梁大致横跨或横向于纵梁1、2伸展。
两个纵梁1、2分别在其沿行驶方向位于前方的端部上具有用于车身的连结部位4。借助于所述连结部位4，组件摆动地支承在车辆上。两个纵梁1、2在沿其沿行驶方向位于后方的端部上具有用于在此未示出的轮子或用于在此未示出的、承载车轮的悬挂臂的连结部位5。
在车辆压缩或弹回时，纵梁1、2沿着车辆竖直轴线沿箭头方向U向上或沿箭头方向D向下围绕支承件4偏转。在例如左纵梁或右纵梁1、2大致相同地偏转时，横梁3尽可能不随着作用到其上的扭力一起摆动。
然而，如果两个纵梁1、2相对于彼此不同程度地或沿不同方向偏转，那么扭转横梁3的力矩在其与纵梁1、2的连接部位6处引入横梁3。据此，横梁3是扭转梁。除了弹性的扭转变形以外也在横梁3上产生弹性的弯曲变形。
横梁3将两个纵梁1、2彼此耦合。在扭转横梁3时产生的反作用力经由在横梁3和纵梁1、2之间的连接部位6传递到纵梁1、2上。经由在连接部位6和铰接点5构成的杠杆将扭矩施加到纵梁1、2上，所述扭矩至少部分地抵消由纵梁1、2的偏转U、D引起的力矩。
横梁3主要由纤维复合材料制造。所述纤维复合材料例如能够由碳、玻璃纤维、芳族聚酰胺、凯夫拉(Kevlar)、玄武岩或其他纤维复合材料构成。也可设想的是，横梁3由不同纤维复合材料的混合物构成。在此，基质材料例如能够是热固性的或热塑性的。
可设想的是，加固横梁3。这样横梁3能够具有芯，所述芯例如能够是薄壁的金属管，围绕所述金属管设置有复合材料的纤维。然而，横梁3的纤维复合物也能够包含加固复合物的纤维，例如金属纤维作为组成部分或能够将用于加固的金属线加入到纤维复合物层压板中。
这种纤维复合材料通常能够以下述形式构成：单独地加入到纤维复合物的纤维、纤维束、织物、经编织物、纬编织物等。在此，能够单层地或多层地加入加固材料，以及与横梁3的纵轴线同向地或成角度地设置或定向。然而也能考虑横梁3的纤维复合物的其他形式的加固部。
因为横梁3主要由纤维复合材料构成，可设想的能够是，横梁3具有小于50％份额的与纤维复合材料不同的材料。这样，横向悬挂臂3例如可构成为纤维复合-金属混合构件。
纵梁1、2主要由金属材料制成。在汽车构造中，在此通常涉及由车身板或铝构成的深冲或铸造部件。因为纵梁主要由金属材料制成，可设想的是，纵梁1、2具有小于50％的不同于金属材料的份额。
横梁3在连接部位6上与纵梁1、2连接。在此，横梁3在其与纵梁1、2的连接部位6上借助于其相应的端部7夹紧或支承在两个纵梁1、2中的一个上。
在开头提到的、在纵梁1、2和横梁3之间作用的力和力矩尤其传递到纵梁1、2和横梁3之间的连接部位6上。经由连接部位6尤其将由于纵梁4的偏转U、D产生的扭力导入横梁3中。因此，在横梁3和纵梁1、2之间的连接部位必须稳固地构成。
此外，连接部位6必须将引入横梁3的力矩或引入横梁3中的力尽可能无损耗地且均匀地，即在尽量避免应力峰值的情况下传递到横梁3上。
对此，本发明提出，在横梁3和纵梁1、2之间的连接部位6包括彼此重叠的区域B。为此，纵梁1、2具有连接部位8。所述连接部位8至少部段地与横梁3的一部分重叠。
这种连接部段8此外在图2和3中示出。因此，图2示出在纵梁1和横梁3之间的连接部位6的局部。在纵梁1上设置有连接部段8或者这种连接部段8从纵梁1延伸。
连接部段8与横梁3的部段重叠的部位是重叠区域B或者说彼此重叠的区域B，其在图2中在用虚线示出的方框B之内示出。
在图2中，横梁3在整个重叠区域B中与连接部段8接触。然而也可设想的是，连接部段8仅部分地或部段地与横梁3接触。同样可设想的是，连接部段8在重叠区域B中不直接与横梁接触，其中在横梁3和连接部段8之间构成空腔或空的间隙，所述空腔或间隙能够用粘结剂填充。
在图2中示出的连接部位6中，纵梁1的连接部位8在重叠区域B中设置在横梁3之外。在此示出的连接能够以温度控制的接合法建立。在此有意义的是，连接部段8至少部分地位于横梁3之外。在加热设置在纵梁1、2上的连接部段8时，所述连接部段由于主要的金属材料而膨胀。附加地，能够热处理横梁3，横梁由于主要的纤维复合材料而在连接部位6处收缩。加热的连接部段8，如在图2中示出的，设置在横梁3之外。在冷却连接部段8时，所述连接部段又拉紧进而热压配合到横梁上。所述连接也能够与其他的、例如形状配合、力配合或材料配合的连接组合。
连接部位6的另一实施方式在图3中示出，其中在此未详细示出的纵梁1的连接部段8设置在横梁3之内的重叠区域B中。在此情况下，尤其提供用于将横梁3安装在纵梁1、2上的粘接连接。
也可设想的是，纵梁1的连接部段8在重叠区域B中不仅部分地设置在横梁3内部而且也部分地设置在横梁3外部(也参见图9和10)。连接部段8的可设想的结构例如是引入连接部段8中的环形的沟槽9，横梁3的端部7能够引入到所述沟槽中(参见图10a和10b)。
所有在上下文中涉及纵梁1的描述还适用于同样可具有连接部段8的纵梁2。
连接部段8能够是与纵梁1、2整体成形的构件。例如，连接部段8能够在制造所述纵梁时由纵梁1、2深冲而成或铸造在其上。
然而，连接部段8也能够是能单独与纵梁1、2连接的构件。这样可设想的是，连接部段8在其制造之后在纵梁1、2上例如拧紧、粘接、焊接、铸造或经由其他接合法与所述纵梁连接。
通常，根据本发明的在横梁3和纵梁1、2之间的连接部位6能够具有至少一个形状配合的和/或力配合的和/或材料配合的连接。在下文中，参照图4至10详细描述这种连接。
那么，图4例如示出在纵梁1的连接部段8和横梁3之间在连接部位6上的力配合和形状配合的连接。连接部段8在其横梁侧的端部上具有底切20。在横梁3的纵梁侧的端部上，所述横梁具有缩细部21。其内侧与连接部段8的相应成形的外侧接触。由此，连接部段8从后方接合横梁3的缩细的部分进而力配合和形状配合地与所述横梁连接。
在图5中示出在横梁3和纵梁1之间的形状配合的连接。在此，横梁3具有双壁的U形轮廓，同样U形的连接部段8延伸到所述横梁的内腔中。可设想的是，连接部段8在重叠区域B中以至少一层纤维复合材料压入横梁3中。
连接部段8借助于其与横梁3相对置的端部与纵梁1连接。在此情况下，连接部段8设置在支承件10中。支承件10能够是衬套或实心管，其中安装、例如注入连接部段8。
所述衬套10能够引入、例如压入设在纵梁1中的留空部11。通过这种压配合能够实现附加的减震。
连接部段8也能够固定地或刚性地与纵梁1连接。连接部段8不必如在图5中示出那样在纵梁1的整个宽度X1上延伸并且穿过其延伸出来，使得连接部段8的与横梁3相对置的端部12从纵梁1的相对置的侧伸出。可设想的是，连接部段8的端部12在纵梁1之内沿着宽度X1设置，或者设置在纵梁1的朝向横向悬挂臂3的侧上。
在图5中示出的形状配合的连接还能够与其他的、例如力配合的、形状配合的或材料配合的连接组合。
图6示出在横梁3和纵梁1、2之间的连接部位6的另一实施方式。在此可设想的是，纵梁1、2从侧面移动到横梁3上，并且将纵梁1、2的连接部段8引入横梁3中。也可设想的是，连接部段8或者附加地设在横梁3外部，或者既设在横梁3内部也设置在横梁3外部。
在图6中用虚线示出纵梁1’或纵梁2’的第一初始位置，在第一初始位置中连接部段8’还不与横梁3重叠。纵梁1’、2’沿着箭头方向Y移动到横梁3上，使得在横梁3和纵梁1、2之间构成连接部位6。
可能的是，在此进行压力匹配，其中将横梁3挤压到连接部段8上。然而，也可设想的是，应用如之前参照图2所描述的热接合法。这种热接合法能够在组件100位于其中的成形工具13中构成。此外可设想的是，在热接合期间或在热接合之后，能够将压力在连接部位6的区域中尤其沿箭头方向P1或P2施加到组件100上。
此外可设想的是，在图6中示出的实施方式中通过树脂注射建立在横梁3和纵梁1、2之间的连接。由此，在横梁3和纵梁1、2之间，类似于构件的挤压包封，然而或者相类于树脂传递模塑成型(RTM)法构成形状配合和力配合的组合。
连接部位6的参照图6描述的实施方案也能够以与其他的、例如形状配合的、力配合的或材料配合的连接相组合地构成。
在图7中示出连接部位6的另一实施方式。在此，纵梁1、2的连接部段8铸造在横梁3上。能够提出的是，连接部段8或横向悬挂臂3具有形状配合元件，例如环形的啮合部14。齿部或突起部也已然能够是足够的。在图7中，横梁3具有齿部并且连接部段8具有配合的凹部，齿部接合到凹部中。然而只要在连接部段8上成形有相应的对应部，那么横梁3具有齿部还是凹部是不重要的。
此外，至少在连接部位6的区域中或在重叠区域B的区域中能够设有在横梁3上的覆层或涂层，在铸造连接部段8时所述覆层或涂层保护横梁3的纤维复合材料免于过度的热影响。
在图7中示出的连接也能够以与其他的、例如形状配合的、力配合的或材料配合的连接的组合形式构成。
图8a和8b示出在横梁3和纵梁1、2之间的连接部段6的其他的根据本发明的实施方式。那么，连接部段8例如能够借助于螺栓13或铆钉13固定在横梁3上。然而，连接部段8也能够在重叠区域B1和B2中与横梁3粘接。粘接和机械连接的组合也是可设想的。
在图8a中示出的视图中能看到，大的重叠区域B1或B2在横梁3和连接部段8之间构成大的接触面或贴靠面。重叠区域B越大，在连接部位6上产生的力或力矩能够越均匀地导入横梁3中，并且能够设置越多连接的元件。
如此外在图8b中示出的，可设想的是，至少在连接部位6上存在在横梁3和纵梁1、2之间的几何的形状配合。这例如能够通过如下方式实现：至少在重叠区域B中使横梁3的贴靠于连接部段8的侧具有与连接部段8的贴靠于横梁3的侧相同的形状。能够提供几何形状配合的其他形状同样是可设想的。
图9示出连接部位6的另一实施方式。在此，在纵梁1、2中或在连接部段8中存在优选锥状构成的孔15。横梁3能够装入所述孔15中。
连接部段8在重叠区域B中至少部段地在内部和外部与横梁3的一部分重叠。连接部段8还能够在内部和/或如在图9中示出的，也在外部固定在纵梁1、2上。连接部段8例如能够借助于螺栓16固定在纵梁1、2。
在图11a中示出根据本发明的组件100的另一实施方式。横梁3具有总长度l。
在图11b中示出沿着图11a中的横梁3的剖面线XI-XI的侧视图。横梁3具有高度h和宽度b。横梁3还具有内壁厚度Wi以及外壁厚度Wa。横梁也具有横截面Q。
在图11b中在横截面视图中示出的横梁3具有在横截面中敞开的轮廓，即U形轮廓或C形轮廓。在此情况下，轮廓的开口朝向车道。然而，所述开口也能够沿任意方向定向。
此外，根据本发明的组件的横梁3能够具有在横截面中封闭的轮廓，即不具有开口。据此，在此示作U形轮廓的横梁3的敞开的端部17、18彼此连接。
如在图11a中能看到的，横梁3在其整个长度l上具有近似恒定的横截面Q或近似恒定的壁厚度Wi、Wa。在另一在此未示出的实施方式中，横梁3在其整个长度l上具有带有不同横截面Q或壁厚度Wi、Wa的区域。在此，横梁3的较强负荷的区域具有更大的横截面Q或更大的壁厚度Wi、Wa。横梁3的较小负荷的区域能够具有更薄的横截面Q或壁厚度Wi、Wa。
在图11a中，同样如在图1中，在纵梁1、2上能看到与车身的连结部位4。经由所述连结部位4纵梁1、2进而整个组件100摆动地支承在车辆的车身上。有利的是，所述连结部位4或支承件4独立于连接部位6地设在纵梁1、2上，因为横梁3由此不直接加载有支承力。
在上文所描述的图1至11中，横梁3一件式地构成。然而也可设想的是，横梁3由多个部件组成，前提是，横梁在此根据权利要求主要由纤维复合材料制造。
此外，根据本发明的组件的横梁3在图1至11中在其整个长度l上大致直线地沿着对称轴线S构成。然而也可设想的是，横梁的形状例如匹配于由车辆的底部结构预设的结构空间并且成角地构成。
根据本发明，横梁3在其与纵梁1、2的连接部位6上以其相应的端部7夹紧或支承在两个纵梁1、2中的一个上，其中尤其在所述连接部位6上将扭力引入横梁3中。
根据本发明的组件100的连接部位6通常具有的优点是，在纵梁1、2的偏转运动U、D中产生的力和力矩尽可能无损耗地传递到扭转梁3上。由此，根据本发明的组件的连接部位6既不决定性地确定扭矩，也不确定侧倾刚度(Rollrate)或作用到横梁3上的扭转量或弯曲力矩。
此外，根据一个实施方式，根据本发明的组件100的连接部位6能够以减少接触腐蚀的方式或以阻止接触腐蚀的方式构成。这例如能够通过将减少腐蚀的涂层或层施加在连接部段8和/或横梁3上，至少在重叠区域B中实现。然而，连接部位6也能够通过例如由不生锈的不锈钢、铝等制成连接部段8的方法以减少接触腐蚀的方式或以阻止接触腐蚀的方式构成。
图12.1至12.8示出横梁3沿着在图1中示出的剖面XII-XII的不同的、封闭的横截面轮廓。横梁3的所述横截面轮廓视图在下文中称为“轮廓部”。在本发明的范围中的封闭轮廓理解为完全地包围空腔进而不具有敞开的端部的轮廓。
图12.1示出具有大致圆形的横截面的轮廓部121，图12.2示出具有大致椭圆形的横截面的轮廓部122，图12.3示出具有例如矩形的或四边形的横截面的轮廓部123，并且图12.4示出具有例如多边形的横截面的轮廓部124。这种形状能简单地且成本适宜地制造。此外，形状例如能够借助于FEM计算(有限元法，Finite Elemente Methode)相应地匹配于相应的负载。
图12.5示出大致为V形的第一轮廓部19，其中在边20、21的彼此相向的侧上设有第二轮廓部22。在本示例中，第二轮廓部22具有大致的U形。第二轮廓部22邻接于第一轮廓部19的边20、21的内侧并且能够与所述第一轮廓部连接。这样第一轮廓部19与第二轮廓部22构成封闭的轮廓部125。
图12.6示出具有大致圆形的横截面的另一轮廓部126。在图12.1中示出的轮廓部121的内部尽可能是空心的，而在图12.6中示出的轮廓部126至少部分地具有在内腔23中延伸的芯25。所述芯至少部分地由横梁3的外壁24包围。
芯25主要由纤维复合材料制成，而外壁24主要由金属材料制成。然而也可设想的是，芯25和外壁24主要由纤维复合材料制造。然而也可设想的是，芯25和外壁24主要由金属材料制造。也可设想的是，芯25主要由金属材料制造，并且外壁24主要由纤维复合材料制造。
此外可设想的是，在12.1至12.5中示出的轮廓部121、122、123、124、125同样具有这种芯并且与所述芯同样具有参照图12.6描述的这些材料配对。
图12.7示出具有大致圆形的横截面的轮廓部127。轮廓部127具有第一壁层26和第二壁层27。第二壁层27至少部分第设置在第一壁层26之内。
在轮廓部127的内部构成空腔28。在所述空腔28中存在芯25。与图12.6中示出的轮廓部126相反地，芯25在图12.7中示出的轮廓部127中不与壁层26、27接触。可设想的是，在芯25和壁层26、27之间构成的空腔28填充有材料，例如在此未示出的树脂。
芯25主要由纤维复合材料制造，而壁层26、27主要由金属材料制造。然而也可设想的是，芯25和壁层26、27都主要由纤维复合材料制造。然而也可设想的是，芯25和壁层26、27都主要由金属材料制造。然而也可设想的是，芯25主要由金属材料制造而壁层26、27主要由纤维复合材料制造。此外，能够设有多于两个壁层，这此外也适用于所有其他的在图12.1至12.8中示出的轮廓部121至128。
图12.8示出具有例如圆形的横截面的轮廓部128。轮廓部128与在图12.7中示出的轮廓部127的不同之处在于，没有芯设置在空腔28中。
图13.1至13.7示出横梁3沿着图1中示出的剖面XIII-XIII的不同的、敞开的横截面轮廓。横梁3的所述横截面轮廓视图在下文中称作“轮廓部”。在本申请的范围中，敞开的轮廓理解为包围空腔并且同时具有开口、或两个敞开的端部的轮廓。
图13.1示出大致U形的轮廓部131。轮廓部131具有两个边29、30，所述两个边经由连接部30彼此连接。轮廓部131具有两个敞开的端部32、33。所述端部限定轮廓部131的开口34。开口34在此指向上，也就是说沿着竖直的车辆竖直轴线反向于车道指向。但开口34也能够指向下，也就是说沿着竖直的车辆竖直轴线指向车道。开口34也能够沿着行驶方向指向前或指向后。此外，开口的定向也适用于所有其他示出的敞开的轮廓部132、133、134、135、136、137。
在图13.2中示出的轮廓部132与在图13.1中示出的轮廓部131的不同之处在于，轮廓部132具有多个、在本图13.2中两个壁层35、36。轮廓部132也能够具有多于两个壁层。根据要求，轮廓部优选能够具有三个或四个壁层。至少一个壁层主要由纤维复合材料制造。其他的壁层能够主要由金属材料制造。这种多层的层结构也能够设在其他的敞开的轮廓部131、133、134、135、136、137中。
图13.3示出具有两个凸缘37、38的轮廓部133，所述凸缘在大致为U形的轮廓部133的敞开的端部上延伸。凸缘37、38与轮廓部133的边29、30整体地构成。然而，凸缘37、38也能够作为单独的构件例如通过粘接或焊接安装在边29、30的敞开的端部上。此外，凸缘37、38能够主要由金属材料制造，而轮廓部133主要由纤维复合材料构成。然而，凸缘37、38也能够主要由纤维复合材料制造，而轮廓部133主要由金属材料构成。也可设想的是，凸缘37、38和轮廓部133主要由金属材料或主要由纤维复合材料制造。
图13.4示出轮廓部134，所述轮廓部具有壁39。在所述壁之内存在空腔40。在图13.4中示出的轮廓部134中，所述空腔40至少部段地填充有芯41。壁39主要由纤维复合材料构成，而芯41主要由金属材料制造。也可设想的是，芯41主要由纤维复合材料制造，而壁39主要由金属材料制造。然而可设想的是，壁39和芯41主要由纤维复合材料或主要由金属材料制造。
图13.5示出具有壁39和芯41的另一轮廓部135。芯41设置在内腔中，也就是说设置在边29、30的彼此相向的侧上。芯41至少部段地贴靠在边29、30的内侧上或连接部31的内侧上。芯41从连接部31朝向开口34延伸。在此，芯41完全地从连接部31延伸至敞开的端部32、33，也就是说芯41大致在边29、30的整个长度l上延伸。然而，芯41也能够大致在边29、30的长度l的四分之三，或优选大致一半，或有利地大致四分之一上延伸。壁39主要由纤维复合材料制造，而芯41主要由金属材料制造。也可设想的是，芯41主要由纤维复合材料制造，而壁39主要由金属材料制造。也可设想的是，壁39和芯41主要由纤维复合材料或主要由金属材料制造。
图13.6示出具有壁39和芯41的另一轮廓部136。轮廓部136与在图13.5中示出的轮廓部135的不同之处在于，芯41不贴靠在边29、30的内侧上或连接部31的内侧上。芯41位于由轮廓部136形成的空腔42或者说腔室42中。可设想的是，所述空腔42用树脂填充。壁39主要由纤维复合材料制造，而芯41主要由金属材料制造。然而也可设想的是，芯41主要由纤维复合材料制造，而壁39主要由金属材料制造。也可设想的是，壁39和芯41主要由纤维复合材料制造，或主要由金属材料制造。
图13.7示出轮廓部137，所述轮廓部与在图13.6中示出的轮廓部136的不同之处在于，大致在敞开的端部32、33的区域中设有至少一个加固肋43。加固肋43在两个敞开的端部32、33之间延伸。如在图13.7中示出的，加固肋43至少部段地伸入空腔42的区域中。然而，加固肋43也能够沿与连接部31相对置的方向突出超过敞开的端部32、33。加固肋43主要由纤维复合材料制造。然而，加固肋43也能够主要由金属材料制造。
参照图12.6、12.7、13.4、13.5、13.6和13.7公开的芯25、41也能够设置在图12.1、12.2、12.3、12.4、12.5、13.1、13.2、13.3和13.4中示出的轮廓部121、122、123、124、125、131、132、133、134的空腔50中。
关于芯25、41特别有利的是，如在图12.6、12.7、13.6、13.7中示出的，芯25、41是至少部分地在图11a中示出的横梁3的总长度l上延伸的棒或空心管或实心管。那么，在芯25、41上能够确定刚性和/或侧倾刚度，也就是说芯25、41主要以扭转的方式被加载。能够与其无关地确定横梁3的壁的尺寸，也就是说横梁3的壁基本不以扭转的方式被加载，而是以弯曲的方式被加载。在此，在图13.7中示出的加固肋43有利地用于提高横梁3的刚性。在附加的芯25、41的棒装置或管装置中有利的是，所述芯25、41主要由金属材料制造，而横梁3的包围芯25、41的壁主要由纤维复合材料制造。
图12.1至12.8中示出的轮廓也能够设置在横梁3的端部7上，也就是说沿着剖面线XIII-XIII设置。图13.1至13.7中示出的轮廓也能够大致设置在横梁3的中间，也就是说沿着剖面线XII-XII设置。
此外，连接部位6的所有在示例的对附图的说明中阐述的连接类型能够彼此组合。

Claims (16)

1.一种用于车辆的组件(100)，所述组件具有两个纵梁(1，2)和设置在其之间的横梁(3)，所述横梁大致横向于所述纵梁(1，2)伸展，
其中所述横梁(3)是能弹性地扭转的扭转梁，并且
所述横梁(3)主要由纤维复合材料构成并且所述纵梁(1，2)主要由金属材料制造，并且
所述横梁(3)在连接部位(6)与纵梁(1，2)连接，
所述连接部位用于在所述纵梁和所述横梁(3)之间传递扭力，并且
所述连接部位(6)在所述横梁(3)和所述纵梁(1，2)之间包括连接部段(8)，所述连接部段独立于所述横梁和所述纵梁中的相应的纵梁，并且在所述横梁和所述纵梁中的所述相应的纵梁之间延伸，以与主要具有纤维复合材料的所述横梁的一部分和所述相应的纵梁的一部分重叠。
2.根据权利要求1所述的组件(100)，其特征在于，所述连接部段(8)部分地设置在主要具有纤维复合材料的所述横梁(3)的内部。
3.根据权利要求1所述的组件(100)，其特征在于，所述连接部段(8)不仅部分地设置在主要具有纤维材料的所述横梁(3)内部，而且部分地设置在主要具有纤维材料的所述横梁外部。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的组件(100)，其特征在于，所述连接部位(6)在所述横梁(3)和所述纵梁(1，2)之间具有至少一个形状配合的和/或力配合的和/或材料配合的连接。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的组件(100)，其特征在于，所述横梁(3)通过温度控制的接合法与所述连接部段(8)连接。
6.根据权利要求3所述的组件(100)，其特征在于，所述连接部段(8)铸造在所述纵梁(3)上。
7.根据权利要求3所述的组件(100)，其特征在于，在所述连接部位(6)的区域中，所述横梁(3)和纵梁(1，2)至少部段地用塑料挤压包封。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的组件(100)，其特征在于，所述连接部段(8)层压到所述横梁(3)中。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的组件(100)，其特征在于，所述连接部位(6)以减少接触腐蚀的方式或以阻止接触腐蚀的方式构成。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的组件(100)，其特征在于，所述横梁(3)具有在横截面中封闭的轮廓。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的组件(100)，其特征在于，所述横梁(3)具有在横截面中敞开的轮廓。
12.根据权利要求11所述的组件(100)，其特征在于，所述横梁(3)具有横截面为U形的轮廓。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的组件(100)，其特征在于，所述横梁(3)在其整个长度(l)上具有近似恒定的横截面(Q)或近似恒定的壁厚度(Wi，Wa)。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的组件(100)，其特征在于，所述横梁(3)在其整个长度(l)上具有带有不同的横截面(Q)或壁厚度(Wi，Wa)的区域。
15.根据权利要求1至3中任一项所述的组件(100)，其特征在于，所述纵梁(1，2)具有独立于到所述横梁(3)的所述连接部位(6)的到车身的连结部位(4)。
16.根据权利要求1至3中任一项所述的组件(100)，其特征在于，所述横梁(3)一件式地且在其整个长度(l)上大致直线地沿着对称轴线(S)构成。
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