CN107471941A - 用于车轮悬架的拖曳臂和具有拖曳臂的车轮悬架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机动车的车轮悬架单元，其包括拖曳臂(102)，该拖曳臂(102)具有用于附接到车辆的第一端(105)和连接到车轮架(103)的第二端(109)，该拖曳臂(102)至少部分地由纤维增强塑料制成。根据本发明，拖曳臂(102)至少部分地由编织的和/或缠绕的连续纤维(11)的成型软管(10)组成，成型软管(10)的连续纤维与塑料基体相互连接。这里成型软管(10)的形状预定义了拖曳臂(102)的基本形状，拖曳臂(102)是弯曲的和/或成角度设计的。

Description

用于车轮悬架的拖曳臂和具有拖曳臂的车轮悬架
技术领域
本发明涉及根据权利要求1前序部分的机动车的车轮悬架单元，其包括拖曳臂，该拖曳臂具有用于附接到车辆的第一端和用于连接到车轮架的第二端，该拖曳臂至少部分地由纤维增强塑料制成。
背景技术
拖曳臂构成机动车上车轮悬架的一部分。这样的拖曳臂可以一方面枢转地连接到车架、副车架或车身，并且另一方面固定地连接到车轮架，转而车轮的实际旋转轴线安置在车轮架上。此外，例如枢转地连接到车轮架的至少一个横向控制臂可以作用在车轮架上。除了这些枢转配置外，还有一些设计，其中拖曳臂固定地连接到车架上，并且由于给定的弹性允许连接到其上的车轮架的运动。车轮架也可能不直接连接到拖曳臂上，而是固定到横梁上，该横梁将相对的拖曳臂连接在一起。
现有技术公开了由钢板形成的拖曳臂。例如，US 2007/0007741 A1公开了一种拖曳臂装置，其中通过金属板材成型工艺形成叶片形的拖曳臂。加强元件同样地通过金属板材成型工艺形成。
然而，对拖曳臂有各种要求，其不容易通过由钢板形成的部件来满足。一方面，拖曳臂在纵向方向上应尽可能刚性，以吸收发生在制动和加速过程中的扭转力。然而，连接到拖曳臂的车轮架通常由多个横向连接(横向控制臂等)悬挂，导致运动冗余。因此，拖曳臂应该响应于车轮的竖直移动而在横向方向上不为刚性或扭转刚性，因为为了解决冗余，一定的易曲性是必要的。然而，在钢板拖曳臂中，这种易曲性导致低频下的无阻尼振荡，这从各种NVH(噪声/振动/粗糙性)方面是不期望的。此外，考虑到目前朝向减重和相关的燃料消耗降低的趋势，钢板部件的重量不可取地过高。
为此，已经提出使用由纤维增强塑料制成的拖曳臂。例如，DE 20 2015 103 040U1公开了一种用于机动车的车轮悬架单元，其具有至少一个拖曳臂，该拖曳臂至少部分地由纤维增强塑料制成。在这种情况下，可以使用多种不同的塑料和/或不同的纤维。DE 102012 221 68 22 A1也公开了由纤维增强塑料制成的拖曳臂。该拖曳臂在一侧刚性地连接到转向节上，另一侧连接到车辆。WO 2015/197279 A1和WO 2016/005125 A1同样公开了由纤维复合材料制成的悬架连杆。
虽然已知的纤维增强型车辆悬架连杆实现其功能，但特别是纤维增强拖曳臂的制造却提供了改进的余地。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于机动车的车轮悬架的拖曳臂，其特别地容易在各种实施例中制造。
根据本发明，该目的通过一种包括具有权利要求1特征的拖曳臂的车轮悬架单元实现。从属权利要求各自公开了本发明进一步特别有利的发展。
必须指出，以下描述中单独列举的特征和措施可以以任何技术上适当的方式彼此组合，并且阐述了本发明的进一步发展。该描述特别结合附图来表征和指定本发明。
根据本发明，用于机动车的车轮悬架的拖曳臂包括用于附接到车辆的第一端和用于连接到车轮架的第二端。拖曳臂至少部分地由纤维增强塑料制成。这里，根据本发明，拖曳臂至少部分地由编织的和/或缠绕的连续纤维的成型软管组成，成型软管的连续纤维与塑料基体相互连接。玻璃、芳纶纤维和/或碳纤维例如可以用作纤维，也可以混合不同的纤维材料。聚酯树脂可以用作基体材料。拖曳臂也可以称为控制叶片。
使用这种成型软管允许纤维增强复合拖曳臂易于以各种形式制造。与类似的车辆悬架连杆相比，拖曳臂具有减重的已知优点。而且，成型软管使预先定义各种拖曳臂形状成为可能，然后用塑料基体将其成型为车架侧构件。其他松散的纤维可以任选地加入该塑料基体中。这里，与基体材料相互连接的成型软管可以封闭内部空腔，使得车架侧构件是中空部件。然而，成型软管内的空间也可以填充材料。该材料也可以与成型软管的纤维相互连接，或者不连接。例如，成型软管中的空间可以用塑料、纤维增强塑料或其他材料进行填充。
以这种方式，可以制造不同形状和具有各种连接元件的轻量级的拖曳臂，通过使用不同的预成型的成型软管制造出拖曳臂的不同设计。根据本发明，这里成型软管的形状限定了拖曳臂的基本形状。因此，拖曳臂是弯曲和/或成角度的设计形式。在优选实施例中，臂是L形拖曳臂。在L形拖曳臂的情况下，例如，因此使用缠绕成L形的成型软管。
所选择的成型软管的横截面形状也可能变化很大。例如软管的横截面可以具有圆形、椭圆形、矩形和/或多边形的形状。在矩形或多边形形状的情况下，由连续纤维组成的编织或缠绕的软管通常可以使“拐角”略微变圆。同时，成型软管的横截面形状也可以在拖曳臂的长度上变化，使得成型软管在不同区域中可以具有不同的形状。因此，可以根据预期的应用和要求，在管状和扁平之间任意地选择拖曳臂的设计。
成型软管的形状可以通过缠绕芯轴(芯)的缠绕/编织来制造，该芯轴(芯)具有相应的形状。缠绕或编织操作的执行可以是计算机和/或机器人辅助的，通过将连续纤维彼此上下安置来围绕缠绕芯轴进行缠绕，以便制造编织软管。使用的连续纤维在缠绕操作之前已经浸渍有基体材料，然后材料与纤维一起固化，或者然后用基体材料浸渍缠绕的成型软管，然后固化。这些所述方法的混合形式也是可能的。
为此可以使用各种类型的缠绕芯轴。例如，缠绕芯轴可以包括由沙制成的临时芯，然后在制造成型软管之后移除。然而缠绕芯轴也可能是坚实的芯。刚性或柔性芯也是可行的。在替代实施例中，芯是可以膨胀到特定尺寸和几何形状的芯。这种芯可以有利地针对芯的不同几何形状来被使用。特别地，它可以用于具有收腰轮廓的几何形状。
将拖曳臂连接到机动车的其他部件的连接点也可以形成在拖曳臂上，特别是在成型软管中。例如，用于将拖曳臂附接到车辆的衬套可以形成在拖曳臂的第一端。该衬套可以已经被设置为成型软管中的开口。此外，其可以作为单独的塑料部件并入到成型软管中。该集成衬套取代了现有技术中经常使用的钢或铝衬套。
由另一种材料(特别是金属、陶瓷、橡胶或其他塑料)组成的部件可嵌入拖曳臂的区域中。该集成部件可用于稳定拖曳臂。特别地，该部件可以是用于制造成型软管的缠绕或编织芯轴。例如，与用于基体材料相同的塑料可以用于缠绕芯，使得芯可以任选地保留在软管中。这里，基体材料的芯可以另外包含松散的纤维，并且可以被压制以形成例如所需形状的芯。
本发明还包括具有至少一个拖曳臂的机动车，该拖曳臂通过第一端附接到车辆并且通过第二端连接到车轮架。根据本发明的实施例形成该拖曳臂。
附图说明
在从属权利要求和附图的以下描述中公开了本发明的进一步有利地发展，在附图中：
图1示出了根据现有技术的车轮悬架单元，
图2示出了用于拖曳臂的成型软管的制造示意图，以及
图3示出了可以用于制造拖曳臂的成型软管的各种形状I-IV。
在不同的图中，相同的部件总是具有相同的附图标记，为此，这些通常只被描述一次。
具体实施方式
图1示出了L形拖曳臂102的可能实施例，例如以所谓的控制叶片的形式。拖曳臂102是车轮悬架单元101的一部分，其基本结构从现有技术已知。车轮悬架单元101基本上包括三个单独制造的部件：拖曳臂102、车轮架103和制动器支架板104。拖曳臂102形成为大致L形的部件，并且在第一端105具有用于橡胶衬套的安装套筒110，借此可将其固定到车辆的底盘(未示出)。因此，车架侧构件102可以经由该第一端105附接到车辆。
拖曳臂102在第二端106处连接到车轮架103。车轮架103具有用于各种横向作用的悬架连杆或臂的车轴安装件107、108和109。制动器支架板104横向地附接到车轮架103。
图2示出了用于纤维增强拖曳臂的成型软管10的制造。成型软管10的形状由虚线表示的缠绕芯20预定义。缠绕芯20特别是L形部件，从而制造L形成型软管。在缠绕过程中，多个连续纤维11以各种角度缠绕在缠绕芯轴20上。缠绕方向30由图2中的箭头标识。
图3示出了成型软管10的横截面A-A的各种形状，其可以通过相应选择的缠绕芯在缠绕过程中产生。形状I是椭圆形，而形状II是矩形并且具有圆角。形状III是具有圆角的多边形。形状IV是矩形或多边形形状，但是，其在较长边的区域中收缩，也就是说相对的较长边之间的距离小于较短边的长度。
可以以各种方式制造成型软管的形状IV(或类似形状)的几何形状。在一个实施例中，例如，使用可以膨胀到特定尺寸和几何形状的芯。因此，可以首先缠绕成型软管，然后将芯膨胀成软管的所需形状。例如，对于形状IV，可以首先缠绕具有矩形或多边形横截面的成型软管，然后将所使用的芯膨胀，使得成型软管例如在缠绕的成型软管的短边上扩展。
在进一步的实施例中，缠绕的成型软管外部被压印有轮廓，以使其成为特定的形状。例如，轮廓可以外部施加，其作用在成型软管上，使得其在中间收缩，如形状IV。此外，或者为了该目的也可以使用真空，用于将成型软管的特定区域向内拉。在该实施例中，也可以使用可膨胀或可压缩的芯。
在成形缠绕芯中，由于其可以在潮湿状态下变形，因此可以有利地从基体材料变形。因此，该基体芯可被压缩或膨胀。纤维缠绕方向同样可以用于影响成型软管的形状。特别地，可以在纵向和横向之间选择特定的内部张力。
附图标记列表：
10成型软管(Formschlauch)
11纤维，连续纤维
20缠绕芯轴，缠绕芯
30缠绕方向
101车轮悬架单元
102拖曳臂
103车轮架
104制动器支架板
105第一端
109第二端
110衬套
107、108、109车轴安装件

Claims (6)

1.一种机动车的车轮悬架单元，包括拖曳臂(102)，所述拖曳臂(102)具有用于附接到车辆的第一端(105)以及用于连接到车轮架(103)的第二端(109)，所述拖曳臂(102)至少部分由纤维增强塑料制成，
其特征在于
所述拖曳臂(102)至少部分地由编织的和/或缠绕的连续纤维(11)的成型软管(10)组成，所述成型软管(10)的所述连续纤维与塑料基体相互连接，并且所述成型软管(10)的形状预定义了所述拖曳臂(102)的基本形状，所述拖曳臂(102)是弯曲的和/或成角度的设计。
2.根据权利要求1所述的车轮悬架单元，
其特征在于
所述成型软管(10)的横截面具有圆形、椭圆形、矩形或多边形的形状。
3.根据权利要求1和2所述的车轮悬架单元，
其特征在于
所述成型软管(10)的横截面形状在所述拖曳臂(102)的长度上变化。
4.根据前述权利要求中任一项所述的车轮悬架单元，
其特征在于
用于将所述拖曳臂(102)附接到所述车辆的衬套(100)被形成在所述拖曳臂(102)的所述第一端(105)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的车轮悬架单元，
其特征在于
由另一种材料组成的至少一个部件被嵌入所述拖曳臂(102)的塑料区域中，所述另一种材料特别是金属、陶瓷、橡胶或其他塑料。
6.根据权利要求5所述的车轮悬架单元，
其特征在于
所述部件是缠绕或编织的芯，所述芯已被用于制造所述成型软管(10)。
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