CN108146171A - 用于车辆的车轮悬架的横向连杆及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种用于车辆的车轮悬架的横向连杆，该横向连杆包括至少一个车轮侧附接结构和至少一个结构侧附接结构。车轮侧和结构侧附接结构通过在其间延伸的连接结构彼此连接。连接结构和/或至少一个附接结构通过生成式制造方法来制造。至少一个附接结构被构造为具有内套筒和围绕内套筒的外套筒的生成式制造的衬套。这些套筒通过折叠状结构彼此连接。本公开还提供了一种用于制造这种横向连杆的方法。

Description

用于车辆的车轮悬架的横向连杆及其制造方法

技术领域

本公开涉及用于车辆特别是机动车辆的车轮悬架的横向连杆。

背景技术

本部分的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

车轮导向连杆例如横向连杆、纵向连杆或拉杆实际上用于车辆尤其是机动车辆的所有车轮悬架和车轴，并且用于可移动地附接到车辆结构或限制车轮关于车辆结构的运动自由度。它们通常用于在车辆的车轮架和车辆结构或连接到车辆结构的副车架之间传递力和适用情况下的转矩和弯曲扭矩。该力通过车轮导向连杆传递，其中，取决于车辆的设置，可以在横向连杆、纵向连杆和倾斜连杆之间进行区分。相应的连杆在这种情况下必须相应地构造并且适合于在制动、加速和偏转操作期间发生的高力传递。它们大体上通过橡胶/金属轴承在其各自的端部以铰接的方式安装在车轮架和/或车辆结构或副车架上。

单车轮悬架中的横向连杆相对于行驶方向大体上横向地布置在车辆上。它们大致在垂直方向上引导车轮架，并且在车轮和车辆结构之间传递横向力。为了传递纵向力，横向连杆可以以平面的方式构造为，例如三角形或梯形连杆，使得当沿车辆的纵向观察时，它们以宽的布置连接到车辆结构或连接到与车辆结构连接的副车架上，并且当车轮不偏转时，也以宽度的布置连接到车轮架上。

通常，车轮导向连杆由金属制成，在大多数情况下由锻造部件、压铸部件或成形金属板部件制成。在这种情况下，除了钢之外，还使用轻金属，例如铝，以便在现代机动车辆构造中实现在车轮悬架的区域中期望的轻型结构。

例如在美国专利第6,749,360号中提出了用横向连杆进一步减轻重量的一种可能性。横向连杆具有框架状结构，其符合轻型结构，并且仍然满足对横向连杆的安全要求，例如关于强度、刚性和柔性方面。

美国专利第7,556,273号也公开了一种混合部件形式的横向连杆，其由包括高强度钢和格栅增强件的外壳元件形成，该格栅增强件以交叉肋的形式与其连接。

WO 2015/053940A1公开了具有通过生成的分层制造方法制造的内部结构的部件。该部件例如可以是望远镜状的腿或者螺栓衬套的连接件。在螺栓衬套的情况下，内部结构插入固定衬套外壁的外圈和接收螺栓的内圈之间。根据所选择的结构和结构的厚度，可以实现内部结构的期望的塑性或弹性可变形性。

此外，DE 10 2013 219 250 A1描述了一种机动车辆的底盘中的结构元件，其具有通过激光熔化构造的加强件。车轮、车轮架或车轮导向连杆尤其被设置为结构元件。结构元件由轻质材料构成，并且通过激光熔化(特别是通过选择性激光熔化法(SLM)，或者通过激光金属沉积法(LMD))产生的相似或高强度或更高强度的材料至少在更高负载的位置被加强。通过激光熔化施加的材料可以以肋或网的形式或者以平面方式施加或制造，其厚度在表面上变化。结构元件可以例如最初以常规方式(例如通过锻造)用铝合金制造，但是也可以在第一生产步骤中根据SLM方法以网状方式构造并且在第二生产步骤中形成为形成闭合表面结构或至少形成表面结构。

此外，美国专利公开号US 2015/0190971 A1公开了一种用于生成式制造方法的格栅结构的拓扑优化方法。

WO 2015/040410 A2还公开了用于产品的生成式制造方法，其中用于支撑至少一部分产品的支撑托架与其一体构造。支撑托架相互交叉并且形成格栅，其中格栅形状不规则。

WO 2013/163398 A1还公开了一种具有格栅结构的热交换管，通过该格栅结构借助于增加的热交换面可以实现改进的热交换性能。格栅结构是通过生成式制造方法制造的。

美国专利公开号US 2014/0163445 A1描述了用于产生自由形态结构的生成式制造方法。固定的自由形态结构具有由小的单独小室形成的格栅结构，以减小自由形态结构的密度和其重量。

发明内容

本公开提供了一种用于车辆特别是机动车辆的车轮悬架的横向连杆及其制造方法，其中该横向连杆可以以小的材料复杂性制造，但仍符合所需的安全性和舒适性要求，例如强度、刚度和柔性。此外，横向连杆旨在是轻质结构并且能够快速制造。

应当注意，在下面的说明书中单独列出的结构可以以任何技术上有利的方式相互组合，并且提出了本公开的其他变化。特别结合附图的说明书另外表征和详细说明了本公开。

根据本公开，用于车辆的车轮悬架的横向连杆具有至少一个车轮侧附接结构和至少一个结构侧附接结构。例如，在本公开的范围内的附接结构可以是衬套、球头节或轴颈等，通过该附接结构可以实现将横向连杆连接到车辆结构或与车辆结构连接的副车架或另一车轮悬架部件，例如车轮架。附接结构通过在其间延伸的连接结构彼此连接。根据本公开，附接结构中的至少一个和/或连接结构通过生成式制造方法(也被称为增材制造)来制造。

连接结构和/或附接结构在生成式制造方法(也是增材制造方法)期间一般直接基于相应结构的计算机数据模型(例如CAD(计算机辅助设计)模型)从无定形(例如，液体、粉末等)或者中性形(formneutralem)(例如条状或线状)材料通过化学和/或物理过程被制造。生成式制造方法可以例如包括选择性激光熔化、电子束熔化或激光应用焊接或一般的3D打印。

在3D打印期间，工件分层构建。根据预定的尺寸和形状(CAD)，以计算机控制的方式从一种或多种液体或固体材料(例如金属(例如铝或钢)或金属合金、塑料材料、合成树脂或陶瓷材料)进行构造。在构造期间，发生物理或化学固化或熔化过程。

生成式制造方法在物质上是高效的并且节省资源。对于制造连接结构和/或附接结构，仅使用实际包含在连接结构和/或附接结构中的材料。因此制造没有显着的浪费。此外，对于制造连接结构和/或附接结构，不需要存储连接结构和/或附接结构的相应几何形状的特定工具，例如铸模。因此，生成式制造方法相对于常规制造方法(例如铸造、压制、成型、机械加工等)具有显着的成本和时间优势。

根据本公开，至少一个附接结构被构造为具有内套筒和间隔地围绕内套筒的外套筒的生成式制造衬套，该套筒通过折叠状结构彼此连接。由此可能的是，原本旨在以常规方式使用的橡胶或塑料材料衬套在功能上直接集成在横向连杆中并且在一个生产步骤中与其一起制造。折叠状结构以特别有利的方式，例如通过选择折叠的数量和/或折叠的厚度，能够限定衬套的刚度和柔性，例如也可以是由传统的橡胶衬套提供。因此可以提供所需的车轮导向特性、横向连杆的刚度和柔性。

代替折叠状结构，格栅状和/或蜂窝状和/或仿生的例如骨头状结构也可以被构造成将内衬套连接到外衬套。

此外，也可以使用具有上述特性的生成式制造方法来生产其他附接结构，例如球头节或轴颈。

为了实现与传统制造方法相比通过生成式制造方法生产的横向连杆的连接结构和/或附接结构的明显的重量优势，工件的计算机数据模型可以进一步在3D打印之前(CAD/计算机辅助工程(CAE))在拓扑结构方面进行优化。因此可以使用这种拓扑结构优化来选择性地映射预定要生产的工件的重要结构的负载路径，以便能够实现真正的轻质结构。

负载路径结构还可以以选择的方式通过选择特定材料(例如金属或金属合金和/或不同的横截面形状和/或格栅结构和/或蜂窝结构)适应不同的负载要求。由此可能的是，横向连杆的不同的机械特性(例如强度、刚度和柔性)根据负载要求以选择性的方式在横向连杆上在选定位置上得以实现，并且同时符合横向连杆所要求的安全和舒适要求。

格栅状和/或蜂窝状结构也可以用来构建仿生结构。在这种情况下，仿生结构旨在理解为来自自然界的现象和/或结构转移到横向连杆的连接结构和/或附接结构的技术构造上。因此，连接结构和/或附接结构可以至少部分地构造成例如具有多孔芯的骨头状。骨头状结构在一种形式中可以具有在预定区域内以预定布置或自由布置制造的多个中空空间。

因此，本公开的有利形式提供了只要连接结构是以生成式方式制造的，和/或只要至少一个附接结构是以生成式方式制造的，则连接结构和/或至少一个附接结构至少部分地以多孔和/或仿生和/或格栅状和/或蜂窝状的方式构造。

此外，由于连接结构和/或附接结构的生成式制造方法的结果以及由于所选用材料，多孔、仿生、格栅状和/或蜂窝状结构的构造的结果，还可以制造夹层结构，其中例如连接结构和/或附接结构的内力中性层以较低的材料密度制造，并且与外部较硬的外壳元件组合。

本公开的有利形式提供了只要连接结构以生成式方式制造，和/或只要至少一个附接结构以生成式方式制造，则连接结构和/或至少一个附接结构各自具有一种或至少两种不同的材料。特别在一种形式中该材料是金属(例如铝、钛、钢等)或其金属合金。因此可以在连接结构和/或附接结构上设置不同的材料，以便在特定的位置为连接结构和/或附接结构提供不同的特定属性。

根据本公开的另一有利的形式，连接结构不是以生成式方式而是以常规的方式制造的。因此，至少一个附接结构以生成式方式被制造并且“印制”到连接结构上或者通过非强制联锁或强制联锁连接来连接。以这种方式，例如可以在横向连杆上实现上述的衬套、球头节和/或轴颈的功能集成。

具有至少一个常规制造的附接结构(例如衬套、球头节或轴颈)的横向连杆的构造也是可能的，附接结构通过生成式制造的连接结构彼此连接。

根据本公开的另一方面，提供一种用于制造车辆的车轮悬架的横向连杆的方法，其中横向连杆具有至少一个车轮侧附接结构和至少一个结构侧附接结构，附接结构通过在其间延伸的连接结构彼此连接。例如，本公开的上下文中的附接结构可以是衬套、球头节或轴颈等，通过该附接结构实现将横向连杆附接到车辆结构或与车辆结构连接的副车架或附接到另一车轮悬架部件，例如车轮架。该方法提供了通过生成式制造方法制造至少一个附接结构和/或连接结构，其中至少一个附接结构被构造为生成式制造的衬套，该衬套具有内套筒和间隔地围绕内套筒的外套筒，这些套筒通过折叠状结构彼此连接。

关于这种方法的作用和优点，在这个位置上参考了根据本公开的横向连杆的以上说明书，因此它们也被相应地用在根据本公开的方法中。

当然，使用如上描述的生成式制造方法以便制造如上描述的适用于车辆的车轮悬架的横向连杆也在本公开的范围内。

根据本文提供的说明书，其他应用领域将变得显而易见。应当理解，说明书和具体示例仅用于说明的目的，而不旨在限制本公开的范围。

附图说明

为了能够很好地理解本公开，现在将参考附图描述作为示例给出的其各种形式，附图中：

图1是根据本公开的包括其骨头状内部结构的细节图的横向连杆的一种形式的透视图；

图2是图1的包括其骨头状附接结构的细节图的横向连杆的仰视图；

图3A是根据本公开的横向连杆的另一种形式的附接结构的平面图和横截面图；和

图3B是根据本公开的横向连杆的另一种形式的附接结构的平面图和横截面图。

本文描述的附图仅用于说明的目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式

以下说明书本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本公开、应用或用途。应当理解，在整个附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和结构。

图1在图像的右半部分中示出了根据本公开的横向连杆1的一种形式的透视图。可以看出，横向连杆1具有车轮侧附接结构2和两个结构侧附接结构3和4。车轮侧附接结构2位于横向连杆1中示出为球头节并且用于将车轮架(未示出)以铰接的方式附接到横向连杆1。也就是说，在该形式的常规的横向连杆1中的附接结构2或球头节不是以生成式方式制造的。第一结构侧附接结构3位于横向连杆1中，示出为以生成式方式制造的衬套，如将在下面参考图2的描述所解释的。第二结构侧附接结构4位于横向连杆1中，示出为在图1中看不到的轴颈，因为它被接收在轴颈保持元件5中。两个结构侧附接结构3和4用于将横向连杆1附接到车辆结构或与车辆结构连接的副车架。

所有三个附接结构2、3和4通过连接结构6彼此连接。连接结构6在图1中所示的该形式的横向连杆1中以生成式方式制造。特别地，连接结构6在力中性的内部区域内具有骨头状的内部结构7，该内部结构7在图1的图像的左半部分放大比例示出。横向连杆的骨头状仿生内部结构7在该形式中示出为与外部的、更刚性的、类似生成式制造的外壳元件8的结合。

图2在左半图像中示出了图1的横向连杆1的仰视图。该视图示出了结构侧的附接结构3或衬套也是以生成式方式制造的。在该形式中，附接结构3被构造为骨头状仿生结构9，如在图像的右半部分的放大视图中可以清楚地看到的。该骨头状结构9将衬套3的内套筒(图2中不可见)连接到衬套3的外套筒，该外套筒间隔地围绕内套筒，并且在图2中也不可见。通过仿生结构9的构造，例如中空空间或孔径、壁厚等，可以以选择性地方式调整附接结构3的期望刚度和柔性。

图3A是根据本公开的横向连杆11的另一形式的结构侧附接结构10的平面图(图像的下半部分)和横截面图(图像的上半部分)。结构侧附接结构10是生成式制造的衬套，该衬套具有内套筒12和间隔地围绕内套筒的外套筒13，该套筒通过折叠状或起伏结构14彼此连接。折叠状结构14能够以特别有利的方式例如通过选择折叠的数量和/或折叠的厚度，限定如像通过传统的橡胶衬套可以提供的套筒10的刚度和柔性。在图3A中所示的形式中，折叠状结构14被构造成完全围绕内套筒12。

图3B是根据本公开的横向连杆16的另一形式的结构侧附接结构15的平面图(图像下半部分)和横截面图(图像上半部分)。结构侧附接结构15是生成式制造的衬套，该衬套具有内套筒12和间隔地围绕内套筒的外套筒13，该套筒通过折叠状或起伏结构17彼此连接。折叠状结构17以特别有利的方式例如通过选择折叠的数量和/或折叠的厚度使得能够限定衬套15的刚度和柔性。在图3B中所示的形式中，折叠状结构17被构造成以星形的形式围绕内套筒12。为此，折叠状结构17被划分成在周向上彼此间隔开的单独的径向延伸的梁(在所示的变化中，数量为8)。

上面描述的根据本公开的横向连杆和相关的制造方法不限于在此公开的形式，而是还包括其他类似的起作用的形式。特别是可以设想不同的横向连杆结构。在本公开的上下文中的横向连杆可以例如具有单个车轮侧附接结构和单个结构侧附接结构，使得其大体上具有杆状的纵长结构。在本公开的上下文中的横向连杆例如也可以具有两个结构侧附接结构和单个车轮侧附接结构，使得其大体上具有三角形的平面结构。另外，本公开的上下文中的横向连杆例如也可以具有两个车轮侧附接结构和两个结构侧附接结构，并且因此大体上具有梯形平面结构。

在一种形式中，根据本公开的横向连杆用于车辆特别是机动车辆的车轮悬架。

本公开的说明书本质上仅仅是示例性的，并且因此，不背离本公开的实质的变化旨在本公开的范围内。这种变化不被认为是背离本公开的精神和范围。

Claims (19)

1.一种用于车辆的车轮悬架的横向连杆，包括：

至少一个车轮侧附接结构；

至少一个结构侧附接结构；和

在所述附接结构之间连接和延伸的连接结构，

其中所述连接结构和所述附接结构中的至少一个通过生成式制造方法制造，并且

其中至少一个所述附接结构被构造为具有围绕内套筒的外套筒和连接所述内套筒和所述外套筒的折叠状结构的生成式制造的衬套。

2.根据权利要求1所述的横梁，其中以所述生成式方式制造的所述连接结构和所述附接结构至少部分地构造成多孔的、仿生的、格栅状的和蜂窝状的结构中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的横向连杆，其中以所述生成式方式制造的所述连接结构和所述附接结构是至少两种不同的材料。

4.根据权利要求3所述的横向连杆，其中所述不同的材料是不同的金属和不同的金属合金。

5.根据权利要求1所述的横向连杆，其中所述附接结构中的至少一个是衬套、球头节或轴颈。

6.根据权利要求1所述的横向连杆，其中所述连接结构不是由所述生成式制造方法制造的。

7.一种用于车辆的车轮悬架的横向连杆的生成式制造的附接结构，包括：

内套筒；和

围绕所述内套筒的外套筒，

其中所述内套筒通过折叠状结构、起伏结构和骨头状结构中的至少一种连接到所述外套筒。

8.根据权利要求7所述的生成式制造的附接结构，其中所述生成式制造的附接结构是车轮侧附接结构和结构侧附接结构中的至少一种。

9.根据权利要求7所述的生成式制造的附接结构，其中所述生成式制造的附接结构是衬套、球头节和轴颈中的至少一种。

10.根据权利要求7所述的生成式制造的附接结构，其中所述生成式制造的附接结构是至少两种不同的材料。

11.根据权利要求10所述的生成式制造的附接结构，其中所述不同的材料是不同的金属和不同的金属合金。

12.一种用于车辆的车轮悬架的横向连杆，所述横向连杆包括：

至少一个根据权利要求7所述的生成式制造的附接结构；和

至少一个车轮侧附接结构，所述至少一个车轮侧附接结构通过连接结构连接到所述至少一个生成式制造的附接结构，

其中所述至少一个生成式制造的附接结构是结构侧附接结构。

13.根据权利要求12所述的横向连杆，其中所述结构侧附接结构是衬套和轴颈中的至少一个，并且所述至少一个车轮侧附接结构是球头节。

14.根据权利要求12所述的横向连杆，其中所述结构侧附接结构是由轴颈保持元件接收的轴颈。

15.根据权利要求12所述的横向连杆，其中所述连接结构由所述生成式制造方法制造并且包括骨头状仿生内部结构。

16.根据权利要求15所述的横向连杆，其中所述连接结构的所述骨头状仿生内部结构与外部生成式制造的外壳元件组合。

17.根据权利要求12所述的横向连杆，其中所述生成式制造的附接结构是至少两种不同的材料。

18.根据权利要求10所述的横向连杆，其中所述不同的材料是金属和不同的金属合金。

19.一种用于制造车辆的车轮悬架的横向连杆的方法，所述方法包括：

制造至少一个车轮侧附接结构和至少一个结构侧附接结构；和

通过在所述至少一个车轮侧附接结构和所述至少一个结构侧附接结构之间延伸的连接结构将所述至少一个车轮侧附接结构连接到所述至少一个结构侧附接结构，

其中所述连接结构和所述附接结构中的至少一个通过生成式制造方法制造，并且

其中至少一个所述附接结构被构造为具有围绕内套筒的外套筒的生成式制造的衬套，其中所述内套筒和外套筒通过折叠状结构彼此连接。