CN105556160A - 尤其是用于机动车的功能构件、用于制造功能构件的方法以及包括功能构件的机动车 - Google Patents

尤其是用于机动车的功能构件、用于制造功能构件的方法以及包括功能构件的机动车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种尤其是用于机动车的功能构件，其中，所述构件(10、20)包括硬化的纤维复合模塑料(1)，并且在纤维复合模塑料(1)中集成有至少一个橡胶轴承(2)。

Description

尤其是用于机动车的功能构件、用于制造功能构件的方法以及包括功能构件的机动车
技术领域
本发明涉及一种功能构件、尤其是用于机动车的功能构件和一种用于制造功能构件的方法。本发明还涉及一种包括至少一个功能构件的机动车。
背景技术
功能组件、如机动车中的联接元件具有用于连接其它构件例如导杆(Lenker)和类似物的容纳措施(Aufnahmevorkehrung)或连接功能。这些容纳措施和下面的橡胶轴承被拧入、压入到通常由金属材料制成的联接元件中或者与联接元件通过粘接连接。这类功能构件的缺点在于相对高的自重、联接元件的复杂结构以及复杂的制造方法。
发明内容
从该现有技术出发，本发明的任务在于提供一种稳定的构件，其在简单且重量减轻的结构的情况下在支承其它构件方面具有高的功能性。此外，本发明的任务还在于提供一种用于制造功能构件的方法，该方法可简单地、无高技术花费地并且因而可低成本地实现。此外，本发明的任务在于提供一种具有高的驾驶舒适性和良好的行驶动力学特性的机动车，该机动车还具有自重减轻的特点。
根据本发明，所述任务在尤其是用于机动车的功能构件中通过如下方式解决：所述构件包括硬化的纤维复合模塑料，其中在纤维复合模塑料中集成有至少一个橡胶轴承。硬化的纤维复合模塑料——其通常包含至少一种反应性树脂和纤维材料并且也被称为SMC(片状模塑料)或BMC(块状模塑料)——与传统的金属材料相比在非常良好的机械稳定性的同时具有显著减轻的重量的特点。根据本发明，至少一个橡胶轴承集成到硬化的纤维复合模塑料中。橡胶轴承在本发明的意义中是用于其它构件的容纳措施或连接功能，这些构件通过橡胶轴承低噪音地并且低振动地支承在功能构件中。橡胶轴承以传统方式构造并且优选包括轴承芯和包围轴承芯的由橡胶或橡胶类材料制成的层。待连接、即待被支承的构件例如被安装到轴承芯内的凹部中。通过将橡胶轴承直接集成到硬化的纤维复合模塑料中可省却附加的用于设置橡胶轴承的连接器件或固定器件。这可通过下述方式实现：橡胶轴承被压入纤维复合模塑料的纤维结构中并且因而成为构件的一体的组成部分。由此获得具有用于其它待被支承的构件的连接功能或容纳措施的高功能的构件，该高功能的构件在结构简单的同时具有稳定性高、支承性极好并且还有自重小的特点。在按本发明的功能构件上或在按本发明的功能构件中可以以传统方式设置其它构件。
从属权利要求包含本发明的有利扩展方案和设计。
根据按本发明的功能构件的一种有利扩展方案，橡胶轴承设置在硬化的纤维复合模塑料内的凹部中。这有利于功能构件的机械稳定性、尤其是在硬化纤维复合模塑料的集成有橡胶轴承的区域中的机械稳定性，因为例如在将橡胶轴承插入或压入纤维复合模塑料中时基本上不破坏含纤维的材料并且还可实现在橡胶轴承和纤维复合模塑料之间的配合精确的连接。
有利的是，橡胶轴承包括金属的或含塑料的外环，其中，外环尤其是具有第一附着结构，该第一附着结构防止橡胶轴承从硬化的纤维复合模塑料中自动地分离出。通过在橡胶轴承上设置外环，可以实现特别简单地定位和稳定于硬化的纤维复合模塑料中。有利的附着结构例如包括倒钩、沟纹或其它增加摩擦的结构。这提高了功能构件在作用力如冲力和拉力、振动或旋转时的稳定性。第一附着结构在此嵌入硬化的纤维复合模塑料的纤维材料中并且因而能实现橡胶轴承极好的锚固。
进一步有利的是，硬化的纤维复合模塑料具有用于容纳橡胶轴承的衬套。衬套构成相对于橡胶轴承并且尤其是相对于橡胶轴承外环的配合件，从而可实现橡胶轴承在硬化的纤维复合模塑料中的配合精确且极稳定的集成。衬套在此可以由金属的或含塑料的材料制成。衬套材料优选是耐磨的，这能实现橡胶轴承多次插入衬套中或从衬套中分离出，而不损坏纤维复合模塑料的承载结构。
另一种有利的扩展方案规定，衬套具有第二附着结构，该第二附着结构与橡胶轴承外环的第一附着结构相嵌接。第二附着结构由此构成相对于第一附着结构的配合件并且通过形成形锁合的连接能实现橡胶轴承在衬套中极好的容纳、定位和稳定的附着。
此外有利的是，衬套具有至少一个用于放置工具的面状区域，该工具用于将橡胶轴承固定在衬套中或用于将橡胶轴承从衬套中分离出。由此可实现将橡胶轴承简单地集成到纤维复合模塑料中并且此外也可实现例如在服务情况下更换橡胶轴承，而纤维复合模塑料不会由于压力或拉力而遭受局部变形或甚至损坏。
为了防止尤其是在纤维复合模塑料中使用碳纤维时在构件上的腐蚀损伤，衬套优选构造成电隔离的。这可通过在纤维复合模塑料方面并且尤其是在衬套方面选择合适的材料来实现。
另外，根据本发明也提出用于制造如上所述的功能构件的第一种方法，其特征在于下述步骤：
－提供纤维复合模塑料；
－使纤维复合模塑料硬化；
－在硬化的纤维复合模塑料中形成凹部；
－提供具有金属的或含塑料的外环的橡胶轴承；并且
－将橡胶轴承压入硬化的纤维复合模塑料的凹部中，使得橡胶轴承的外环集成到硬化的纤维复合模塑料中。
通过实施该按本发明的方法以简单的方式在使用标准工艺的情况下获得非常适合用于支承其它构件的高功能构件，该高功能构件的特点在于小的自重以及简单的结构，因为在橡胶轴承和硬化的纤维复合模塑料之间没有固定器件或连接器件。由于橡胶轴承外环的直接且配合精确的集成和因而借助于压入橡胶轴承在不使用传统固定器件或连接器件的情况下橡胶轴承在纤维复合模塑料中的稳定锚固，按本发明的方法的技术和物流花费是低的并且其成本结构得到优化。此外，极简单地更换橡胶轴承是可能的，例如通过将橡胶轴承从凹部中压出。按本发明的第一种方法因此特别适合用于这样的功能构件，在这些功能构件中轴承基于结构类型及其应用遭受极高的磨损并且因此必须定期更换。
常见的方法步骤、例如在硬化之前纤维复合模塑料的成形可补充到所述方法中。
本发明还涉及用于制造如上所述的功能构件的第二种方法，该方法的特征在于下述步骤：
－提供纤维复合模塑料；
－将纤维复合模塑料置于一个模具中；
－将具有金属的或含塑料的外环的至少一个橡胶轴承放入纤维复合模塑料中，使得橡胶轴承的外环与纤维复合模塑料相接触；
－关闭所述模具；
－围绕橡胶轴承挤压纤维复合模塑料；并且
－使纤维复合模塑料硬化。
按本发明的第二种方法的特征也在于在使用标准工艺的情况下简单的可实施性。此外，第二种方法无需为了集成橡胶轴承而对硬化的纤维复合模塑料进行再加工，因为橡胶轴承在纤维复合模塑料硬化之前、即在用于形成构件最终形状的成型步骤中在关闭模具时就已经被集成。由此橡胶轴承可更好地结合到纤维复合模塑料的纤维结构中。功能构件的支承特性以及机械特性由此是非常好的。
根据本发明也描述了用于制造如上所述的功能构件的第三种方法，其特征在于下述步骤：
－提供纤维复合模塑料；
－在纤维复合模塑料中形成凹部；并且
－通过注塑法、尤其是通过弹性体注塑法在纤维复合模塑料内的凹部中制出橡胶轴承。
通过按本发明的第三种方法也可以以简单的方式获得结构优化的构件，该构件在极好的机械稳定性的情况下具有极好的支承特性并且因而具有高的功能性。基于通过注塑法在纤维复合模塑料内的凹部中制出橡胶轴承的步骤，可以放弃在橡胶轴承上设置外环，这降低了所述方法的物流和技术花费并且有利于进一步减轻按本发明构件的重量。此外，省却了防腐措施，因为橡胶轴承本身保证了电隔离。必要时可通过轴承芯来校准橡胶轴承。根据按本发明的第三种方法，橡胶轴承到纤维复合模塑料中的集成与橡胶轴承的制造同时进行，从而缩短了按本发明构件的制造时间并且因而能实现在制造过程中的高的节拍(Taktung)。
针对按本发明的构件所描述的扩展方案、优点和效果也可用于按本发明的用于制造功能构件的方法。
根据本发明的用于制造功能构件的第三种方法的一种有利扩展方案，该方法还包括至少一个下述步骤：
－使纤维复合模塑料硬化；并且
－使橡胶轴承硫化。
通过所给出的方法步骤并且尤其是通过它们的组合使功能构件的最终形状和结构稳定化。
在此有利地规定，纤维复合模塑料的硬化和橡胶轴承的硫化尤其是在温度的影响下在一个步骤中进行。由此可加速过程并且因而缩短工艺时间。
本发明还涉及一种机动车，其包括如上所述的功能构件。基于按本发明构件的优化且低噪音的支承特性，按本发明的机动车的特点是：在重量减轻的情况下具有高驾驶舒适性、极好的行驶动力学特性以及优异的稳定性。
基于本发明的解决方案及其扩展方案产生以下优点：
－按本发明的构件的特点在于在结构简单的情况下具有极好的支承特性。
－提供自重减轻的功能构件以及机动车。
－基于橡胶轴承在纤维复合模塑料中的集成，构件具有高稳定性以及极好的机械特性的特点。
－通过简化的构件结构，该构件在无的高技术花费且使用标准工艺的情况下可简单的并且因而低成本地制造。
－包括按本发明构件的机动车具有高的驾驶舒适性以及极好的行驶动力学特性。
附图说明
本发明的其它细节、特征和优点由后续说明和附图得到。在附图中：
图1是用于应用在根据本发明的一种有利扩展方案的功能构件中的橡胶轴承的纵剖视图；
图2是根据本发明的第一种有利扩展方案的构件的剖视图；
图3是根据本发明的第二种有利扩展方案的构件的剖视图。
具体实施方式
在附图中仅示出橡胶轴承和功能构件的在此重要的部分，为了清楚起见省去了所有的其余元件。此外，相同附图标记表示相同构件。
具体而言，图1示出橡胶轴承2的纵剖视图，该橡胶轴承适用于制造按本发明的功能构件。橡胶轴承包括一个可封闭或例如也可开槽的外环3、一个由橡胶或橡胶类材料制成的位于内部的层4以及一个例如由金属材料制成的轴承芯8，所述位于内部的层至少在部分区段上并且优选基本上完全覆盖外环3的内表面。轴承芯8至少在部分区段上设置在由橡胶或橡胶类材料制成的层4的内侧上。在轴承芯8和由橡胶或橡胶类材料制成的层4之间可存在另外的层，这些层优选设置用于改善橡胶轴承的支承特性和/或阻尼特性。因此，在轴承芯8和由橡胶或橡胶类材料制成的层4之间可以选择性地设有嵌件11或者替代地或除此之外设有腔室、空腔或由橡胶或橡胶类材料制成的其它层，它们有利于改善阻尼效果并且减少振动。空腔或腔室在此可填充空气或液体。此外，轴承芯8具有孔9，该孔用于容纳或连接其它待支承的构件、例如机动车导杆。
图2示出尤其是用于机动车的功能构件10，该功能构件包括硬化的纤维复合模塑料1。在硬化的纤维复合模塑料1中集成有橡胶轴承2。在该实施例中橡胶轴承包括外环3和由橡胶或橡胶类材料制成的位于内部的层4，该层又具有孔9。此外，所述橡胶轴承2也可包括轴承芯，该轴承芯至少在部分区段上设置在由橡胶或橡胶类材料4制成的层的内侧上。橡胶轴承2又提供了用于待支承构件的连接功能或容纳措施并且设置用于容纳并且低噪音地和低振动地支承例如机动车导杆。
橡胶轴承2集成到硬化的纤维复合模塑料1中并且例如被压入纤维复合材料中。由此在橡胶轴承2和硬化的纤维复合模塑料1之间获得良好的复合并且橡胶轴承2固定在其位置中并且相对于作用的机械力例如拉力、扭转力或振动稳定化。橡胶轴承的外环3在此可由金属材料或含塑料的材料制成。使用含塑料的材料在此具有这样的优点，即附加地在橡胶轴承2和硬化的纤维复合模塑料1之间提供材料锁合连接。
有利的是，橡胶轴承2可设置在硬化的纤维复合模塑料1的凹部中。
在图2中示出的功能构件20也具有集成到硬化的纤维复合模塑料1中的橡胶轴承2。与图2中的功能构件10相比，在硬化的纤维复合模塑料1中加入衬套5，该衬套例如可由金属或含塑料的材料制成。衬套5用于将橡胶轴承2容纳、定位并且固定在硬化的纤维复合模塑料1中。
对此，橡胶轴承1附加地具有第一附着结构6。在该实施例中，第一附着结构6示例性地构造为燕尾结构的形式，但其也可以具有增加在橡胶轴承2和硬化的纤维复合模塑料1之间的摩擦的任何形状。在此所示的燕尾形状附加地具有下述优点：在橡胶轴承2的设置于橡胶轴承2外环3上的第一附着结构6和设置于衬套5内侧上的第二附着结构7之间形成特别稳定的形锁合连接。橡胶轴承2的第一附着结构6和衬套5的第二附着结构7构成相应的配合件，这些配合件配合精确地相互协调，从而能够确保橡胶轴承2在纤维复合模塑料1中的良好集成和锚固。
此外，衬套可具有至少一个面状区域，用于设置用于将橡胶轴承2固定到衬套5中的或用于将橡胶轴承2从衬套5中分离出的工具。
本发明的上述说明仅用于阐述目的而不用于限制本发明。在本发明的范围内，在不离开本发明范围及其等价技术的情况下，各种改进和改型是可能的。
附图标记列表
1硬化的纤维复合模塑料
2橡胶轴承
3橡胶轴承的外环
4由橡胶或橡胶类材料制成的层
5衬套
6第一附着结构
7第二附着结构
8轴承芯
9孔
10、20功能构件
11嵌件

Claims (13)

1.功能构件、尤其是用于机动车的功能构件，其中，所述构件(10、20)包括硬化的纤维复合模塑料(1)，并且在纤维复合模塑料(1)中集成有至少一个橡胶轴承(2)。
2.根据权利要求1所述的功能构件，其特征在于，所述橡胶轴承(2)设置在硬化的纤维复合模塑料(1)中的凹部内。
3.根据权利要求1或2所述的功能构件，其特征在于，所述橡胶轴承(2)包括金属的或含塑料的外环(3)，并且外环(3)尤其是具有第一附着结构(7)，该第一附着结构防止橡胶轴承(2)从硬化的纤维复合模塑料(1)中自动分离出。
4.根据上述权利要求之一所述的功能构件，其特征在于，所述硬化的纤维复合模塑料(1)具有用于容纳橡胶轴承(2)的衬套(5)。
5.根据权利要求4所述的功能构件，其特征在于，所述衬套(2)具有第二附着结构(7)，该第二附着结构与橡胶轴承(2)的外环(3)的第一附着结构(6)嵌接。
6.根据权利要求4或5所述的功能构件，其特征在于，所述衬套(5)包括用于设置一个工具的至少一个面状区域，该工具用于将橡胶轴承(2)固定到衬套(5)中或用于将橡胶轴承(2)从衬套(5)中分离出。
7.根据权利要求4至6之一所述的功能构件，其特征在于，所述衬套(5)构造成电隔离的。
8.用于制造根据上述权利要求之一所述的功能构件(10、20)的方法，其特征在于下述步骤：
－提供纤维复合模塑料；
－使纤维复合模塑料硬化；
－在硬化的纤维复合模塑料(1)中形成凹部；
－提供具有金属的或含塑料的外环(3)的橡胶轴承(2)；并且
－将橡胶轴承(2)压入硬化的纤维复合模塑料(1)的凹部中，使得橡胶轴承(2)的外环(3)集成到硬化的纤维复合模塑料(1)中。
9.用于制造根据权利要求1至7之一所述的功能构件(10、20)的方法，其特征在于下述步骤：
－提供纤维复合模塑料；
－将纤维复合模塑料置入一个模具中；
－将至少一个具有金属的或含塑料的外环(3)的橡胶轴承(2)放入纤维复合模塑料中，使得橡胶轴承(2)的外环(3)与纤维复合模塑料相接触；
－关闭模具；
－围绕橡胶轴承(2)挤压纤维复合模塑料；并且
－使纤维复合模塑料硬化。
10.用于制造根据权利要求1或2所述的功能构件(10、20)的方法，其特征在于下述步骤：
－提供纤维复合模塑料；
－在纤维复合模塑料中形成凹部；并且
－通过注塑法、尤其是通过弹性体注塑法在纤维复合模塑料的凹部中制出橡胶轴承(2)。
11.根据权利要求10所述的方法，其还包括至少一个下述步骤：
－使纤维复合模塑料硬化；并且
－使橡胶轴承(2)硫化。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述纤维复合模塑料的硬化和橡胶轴承(2)的硫化在一个步骤中进行。
13.机动车，其包括至少一个根据权利要求1至7之一所述的功能构件(10、20)。
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