CN108327792A - 混合结构的轴架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轴架1以及用于制造该轴架1的方法。该轴架1具有铝压铸件构成的上壳2以及纤维复合材料构成的下壳3。在下壳3的肋结构上，优选拓宽地构造加强肋9的上端部14，从而增大加强肋9与上壳2之间的接触面，并且由此提升所制造的轴架1的强度。

Description

混合结构的轴架
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分中所述特征的用于汽车的轴架。
本发明还涉及一种根据权利要求10前序部分中所述特征的用于制造轴架的方法。
背景技术
由现有技术公开了布置在汽车车身下方的轴架。这种轴架也称作轴辅助框架。在轴架上连接导杆，从而将汽车车轮与汽车车身动态地耦合。
通用的轴架由DE 10 2014 112 090 A1公开。
发明内容
本发明的目的是从现有技术出发，在轴架的制造方面进一步进行优化，同时实现改善的刚性以及负载特性。
前面所述的目的通过利用本发明权利要求1中的特征得到解决。
所述目的的方法工艺技术的部分利用权利要求10中的特征得到解决。
本发明的有利的设计变型方案在从属权利要求中进行描述。
用于汽车的轴架制造成混合部件。其具有由铝合金制成的上壳以及由纤维复合材料制成的下壳。该下壳本身具有相对于自身伸出的加强肋。在组合的上壳与下壳之间形成了空腔。在该空腔中，加强肋下壳与上壳相互支撑，并且由此加固轴架。
所述加强肋在其数量和/或其密度和/或其壁厚方面满足局部所需的刚性。
根据本发明现在提出，所述上壳尤其通过压铸制成铸铝部件。由此能够制造具有相应的造型自由度的上壳来配合局部出现的负载。同时实现了，相对于通过板材变形制成的上壳，制造具有配合局部出现的负载的壁厚的上壳并且/或者在上壳本身中形成额外的加强结构。
尤其可以在上壳上直接以铸铝工艺一体地并且材料统一地构造塔状的突起，也称作“塔状物”。所述轴架通过上壳连接到汽车上。
同样可以将用于其它附件(例如导杆、稳定器)的固定件(尤其是固定套筒和固定容器)一起注入所述上壳中。该套筒或附件例如可以由钢材制成，并且还在铸铝工艺中注入该上壳中。
本发明的另一有利的设计变型方案提出，在与下壳相对的侧面上构造所述加强肋，因此其上端部拓宽。尤其在由合成材料或者合成材料纤维复合物制成的加强肋中，熔化上侧的合成材料，并且在接合下壳与上壳时，将加强肋的上端部压到上壳的内侧上。在此拓宽了加强肋，并且由此在上壳的内侧上或者与上壳的内侧一起形成了更大的接触面和/或接合面。由此，尤其当将加强肋也与上壳进行粘结时，由于更大的接合面而形成了更好的接合连接。同样形成了更大的支撑面，从而进一步提升了轴架运行中的强度。
所述上壳本身构造成壳部件，并且横截面制成U形。所述上壳尤其具有纵支架和横支架，该纵支架和横支架一体地并且材料统一地形成了上壳。该横支架和纵支架就横截面分别构造成U形。
所述下壳基本上构造成面状的并且尤其用作推力场，从而沿着汽车横向和/或汽车纵向加强所述轴架。所述下壳可以同时用作防钻保护。
所述加强肋对置于面状的下壳。该加强肋本身尤其一体地并且材料统一地构造在下壳上。该加强肋也可以作为单独的部件与下壳进行耦合。
此外，可以在下壳中构造管道和/或线缆通道或者其它通过线路，从而实施连接线路。这尤其可以是例如用于电缆束和/或制动线路的电连接线路和/或液压连接线路。
在本发明的另一优选设计变型方案中，对汽车车身的连接件同样由下壳的纤维复合材料制成。由此，该连接件尤其由纤维复合材料的合成材料制成，这同时实现了减振。所述合成材料也称作基体或者说基体树脂。由此可以省去了额外的橡胶金属轴承。一方面这节省了单个部件的成本，另一方面省去了橡胶金属轴承与轴架的分开的接合过程变得多余。由合成材料或者纤维复合材料构成的连接件具有良好的振荡阻尼以及抑制噪音的特性。
可以替代地或者补充地在所述上壳上构造底盘部件的连接件或者也构造对汽车车身的连接件。为此，该连接件，尤其用于这种连接件的插口，因此是注入上壳中的至少一个套筒。
为了耦合下壳与上壳，特别地将其通过粘贴从而材料配合地相互接合。在此尤其可以使用基体树脂或者纤维复合材料的合成材料作为粘结材料。在此尤其使用额外的增附剂。也可以提出使用额外的粘结材料，从而相互耦合下壳与上壳。
在本发明的另一优选的设计变型方案中，所述上壳在其内侧上或者朝内侧定向地具有凹槽和/或底切部分。所述下壳和/或下壳的加强肋至少部分形状配合地嵌入所述凹槽或者底切部分中。在该位置上，熔化的合成材料或者粘结剂与上壳形成了材料配合的接触，并且同时形成了形状配合的底切部以及由此形状配合的额外的耦合。
除了粘贴以外，能够可选地通过额外的耦合方法，例如铆接、螺纹连接、咬合连接或者类似方法来相互耦合上壳与下壳。
此外，优选在上壳与下壳之间的空腔内布置至少一个套筒，在与汽车车身耦合时，该下壳借助于套筒靠在汽车车身上。由此能够例如通过该套筒引导车身连接螺栓，并且螺栓的压力将上壳压到汽车车身上。同时，螺栓一起靠在下壳上。这样补偿了纤维复合材料的可能的挠度。对此，还优选提出，在所述下壳的外侧上布置盖板，尤其是直接与套筒接触的圆盘形式，其中该圆盘至少部分地覆盖所述下壳。由此，所述车身连接螺栓的力从圆盘传递到套筒以及上壳上。同时，所述圆盘覆盖下壳，并且将其同样形状配合地保持在汽车车身上。
根据本发明的用于制造具有至少一个前述特征的轴架的方法提出，通过注塑或挤出成型方法提供由纤维复合材料制成的下壳，并且通过铸铝、尤其压铸铝来提供所述上壳。该方法的突出之处还在于，相对于下壳伸出的加强肋在上端部上没有硬化和/或加热，并且在将下壳压到上壳上时得到拓宽，使得在上壳的内侧上构造相应的加强肋的更大的接触面和/或耦合面。
此外，替代地或者补充地提出，所述加强肋的纤维复合材料的合成材料压入凹槽中，并且/或者压入或者压过上壳的底切部分，并且在此构成形状配合的底切部分。
根据本发明可以以两种制造方法工艺制造所述下壳。一方面使用挤出成型方法。对此，为所述下壳使用GMT-板(玻璃纤维网-热塑性塑料)。作为基体材料或者合成材料，优选使用聚丙烯或聚酰胺合成材料。作为用于纤维材料的纤维物料，优选使用玻璃纤维。也可以使用碳纤维、玄武岩纤维、金属纤维或其它已知的纤维材料。
GMT板由至少一个纤维层构成。其根据负载要求可以是纤维组织/纤维织物、长纤维网或短纤维网。在多纤维层-GMT板中也可以使用不同的纤维层组合。也可以为了部分增强所述下壳而将各个补丁施加到GMT板上。在挤压方法工艺中有利的是，所述加强肋能够单独地由GMT板制成。对此，在GMT板上，在有待产生的加强肋的区域内堆叠具有短纤维的更小的GMT板。这种具有短纤维的GMT板随后在挤压方法工艺中形成至肋结构。如此构成的GMT半成品首先在炉子里在大约200℃的温度下进行加热，直到其可以良好地变形。如此加热的半成品输送到挤压工具中。该挤压工具具有50到70℃的温度。GMT半成品在挤压工具中变形成所需的下壳。
在这种制造方法工艺中集成了肋的制造。用于下壳的GMT板的侧面设有各个用于形成加强肋的GMT板，在挤压工具的下部工具中指向为垂直向下方向。所述基体熔化并且由于重力而流动，与短纤维一起向下并且由此构成加强肋。在硬化之后，从挤压工具中取出如此形成的下壳。
如果GMT下壳最初制造时没有肋结构，那么可以在单独的加工步骤中耦合所述加强肋，例如通过注塑，或者由挤出成型或注塑单独制造所述肋、并且随后进行焊接或者粘贴来实现。由此能够相互分开地制造下壳与加强肋。例如可以将加强肋与上壳进行耦合，尤其通过注塑和/或粘贴来实现。然后就相互接合上壳与下壳，其中在此也将加强肋与下壳进行材料配合的连接。对此，尤其使用合成材料焊接处理。
用于制造下壳的第二种方法是注塑方法工艺。在此，熔化的基体，因此是合成材料物料，与短纤维混合并且注入成型工具中。作为基体，在此也优选使用聚丙烯或者聚酰胺。
在此，不仅能够使用没有用于形成肋的模具，而且也可以使用具有额外的用于形成肋的模具。在此，还相对于垂直方向向下形成所述肋。
所述上壳和下壳尤其通过粘贴相互接合。在此，用额外的增附剂和/或粘贴材料(例如丙烯酸酯粘结剂或环氧化物粘结剂)实现接合。然而也可以考虑，将熔化的合成材料或者纤维复合材料的基体本身用作粘结材料。对此，尤其在上壳上尤其使用额外的增附剂。
附图说明
下面参照示意图中所示的实施例更详细地解释本发明。附图示出：
图1是本发明的处于装配中的轴架；
图2是沿图1中B-B的纵向剖视图；
图3a)和b)是加强肋的剖视图；
图4a)和b)是加强肋的上端部；
图5是沿图1中A-A的横截面图；
图6是带有套筒的轴梁的剖视图。
在附图中，即使出于简化缘故而省略了重复的描述，但对于相同的或者类似的部件都使用同一附图标记。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的轴架1处于装配中的实施方式。轴架1包括上壳2、下壳3以及带有用于加固上壳2的加强肋9的肋结构。加强肋9在图1中只能通过开口8看到，否则它完全处于轴架1的空腔21中。所述上壳2在该实施例中由铝合金制成注塑部件。所述下壳3由纤维增强的合成材料制成，其中纤维增强件优选不仅包含长纤维，而且也包含短纤维。所述加强肋9一体式地由下壳3以及短纤维增强的合成材料一起构成。在此，该纤维具有长达十厘米的长度。
此外，在所述上壳2上安置了两个连接突起4、5。其用于将轴架1连接到汽车车身上。可选地由下壳3构成加固部分6、7，该加固段6、7伸入连接突起4、5中。所述下壳3本身构造成平坦的、没有凹槽的表面，并且从下面整个表面地封闭所述上壳2。所述加固部分6、7相对于下壳3的面状的平面向上，也就是指向上壳2地弯曲，并且依次封闭所述连接突起4、5。连接突起4、5制成单独的部件，并且材料配合地与上壳2连接。其形成了用于其它底盘部件的特别设计的连接位置，并且为此目的设有连接套筒11。用于其它底盘部件(例如稳定器或导杆)的其它连接位置10为了进行加固同样部分地设有连接套筒11。
另一特别构造的连接位置是轴承12。该轴承用于连接发动机缸体的扭矩支撑件，并且由此支撑发动机缸体的扭矩。
因此，根据本发明由铸铝制造所述上壳2，可以一体地并且材料统一地一起构造所述连接突起4、5。同样可以将不同的连接位置10和/或连接套筒11一起注铸铝中。所述上壳可以具有相互不同的壁厚，该壁厚尤其对应于预定的强度。
图2示出了沿图1的剖切线B-B的纵剖面。可以很好地看到加强肋9，该加强肋9尤其至少部分地靠在上壳2的内侧13上。在此，根据本发明，尤其根据菌菇头部的原理对加强肋的上端部14进行拓宽。这相对于图纸平面在左侧上示出。这在图3a)和b)中详细示出。首先加热加强肋9的上端部14，通过热辐射15示出。例如可以借助于热空气施加该热量。然后将加强肋9压到上壳2的内侧13上。根据菌菇头部的原理对所述上端部进行拓宽。由此提供了更大的接触表面，然而同时也形成了材料配合的连接。所述加强肋9可以具有相互不同的壁厚W3、W4。所述上壳2也可以具有相互不同的壁厚W1、W2。
可选地，根据图4a)和b)也还可以使加强肋9的上端部设有V形的缝隙17或者楔形件，并且在此同样用例如通过热空气得到的热辐射15熔化该上端部。由此，在按压时，支持加强肋9的上端部14V形地裂开，如图4b)中示出。
在图2中，相对于图纸平面在右侧上还示出了相应的加强肋9的上端部14跨过上壳2的凹槽16，并且尤其构成菌菇头部状的底切部分。由此提供了额外的形状配合的耦合。
此外，在轴架1上示出了沿剖切线A-A的横梁18、19的横截面，如图5中示出。所述上壳2在相应的横截面方面具有U形或者帽子状的造型。侧向伸出的凸缘20例如构成帽子状的造型，就能够例如通过粘贴，材料配合地与下壳3进行耦合。
还在图6中示出了布置在下壳3与上壳2之间的空腔中的套筒。该套筒形状配合地定位在上壳2的内侧13上。跨过套筒11的车身螺栓23由圆盘或者垫圈24接合。垫圈24位于套筒11上，并且以力F将螺栓直接压到上壳2上。同时，垫圈24覆盖下壳3的外侧25，从而在很大程度上避免了下壳3的纤维复合材料的游动或蠕变，并且不会对轴架1与汽车车身之间所形成的螺纹连接的强度产生影响。
附图标记列表：
1- 轴架
2- 上壳
3- 下壳
4- 连接突起
5- 连接突起
6- 加固部分
7- 加固部分
8- 开口
9- 加强肋
10- 连接位置
11- 连接套筒
12- 轴承
13- 关于2的内侧
14- 关于9的上端部
15- 热辐射
16- 凹槽
17- 缝隙
18- 关于2的横梁
19- 关于2的横梁
20- 关于2的凸缘
21- 空腔
22- 关于3的内侧
23- 车身螺栓
24- 垫圈
25- 关于3的外侧
F- 力
W1- 壁厚
W2- 壁厚
W3- 壁厚
W4- 壁厚

Claims (11)

1.一种用于汽车的轴架(1)，制成由铝合金制成的上壳(2)与纤维复合材料制成的下壳(3)构成的混合部件，其中所述下壳(3)相对于自身具有突出的加强肋(9)，所述加强筋至少局部地布置在形成在所述下壳(3)与所述上壳(2)之间的空腔(21)内，其特征在于，所述上壳(2)制成铸件，尤其是压铸件，并且/或者所述加强肋(9)在其上端部(14)上在靠在上壳(2)的区域内拓宽地进行构造。
2.根据权利要求1所述的轴架(1)，其特征在于，所述上壳(3)构造成横截面U形的部件，尤其所述上壳(3)具有纵梁和横梁(18、19)，其中所述纵梁和横梁(18、19)在横截面方面相应地构造成U形。
3.根据权利要求1所述的轴架(1)，其特征在于，所述下壳(3)构造成面状的，其中优选在所述下壳(3)中设置管道或者线缆通道用于通过连接线路。
4.根据权利要求1所述的轴架(1)，其特征在于，对汽车车身的连接件由所述下壳(3)的纤维复合材料构成，并且/或者底盘部件的连接件构造在所述上壳(2)上，其中所述连接件一起注入铸件中。
5.根据权利要求1所述的轴架(1)，其特征在于，所述加强肋(9)由纤维复合材料构成，并且一体成型地构造在所述下壳(3)上，或者所述加强肋(9)与所述下壳(3)耦合。
6.根据权利要求1所述的轴架(1)，其特征在于，所述下壳(3)通过粘贴与所述上壳(2)材料配合地接合，其中使用纤维复合材料的合成材料作为粘结剂并且/或者使用单独的粘结剂，并且可选地实现额外的形状配合的耦合。
7.根据权利要求1所述的轴架(1)，其特征在于，所述上壳(2)具有朝内侧(13)定向的底切部分和/或凹槽(16)，并且具有合成材料的所述下壳(3)和/或加强肋(9)形状配合地从后面接合所述凹槽(16)和/或底切部分。
8.根据权利要求1所述的轴架(1)，其特征在于，在所述上壳(2)与所述下壳(3)之间的空腔(21)内布置至少一个套筒(11)，在与汽车车身耦合时，所述上壳(2)借助于所述套筒(11)压到汽车车身上。
9.根据权利要求8所述的轴架(1)，其特征在于，在所述下壳(3)的外侧(25)上布置盖板，尤其与所述套筒(11)接触的垫圈(24)，其至少部分地覆盖所述下壳(3)。
10.用于制造具有至少权利要求1所述特征的轴架(1)的方法，其中由纤维复合材料通过注塑或挤出成型来制造所述下壳(3)，并且通过铸造来制造所述上壳(2)，其特征在于，相对于所述下壳(3)伸出的加强肋(9)在上端部上没有硬化和/或加热，并且在所述下壳(3)压到所述上壳(2)上时进行拓宽，从而在所述上壳(2)的内侧(13)上构造相应的加强肋的更大的接触面和/或耦合面，并且/或者将所述加强肋(9)的合成材料物料压入上壳(2)的凹槽(16)和/或底切部分中，并且构成形状配合的底切部。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，分别制造所述下壳(3)和加强肋(9)，并且随后将其相互耦合，尤其将所述加强肋(9)注射到所述上壳(2)中，并且通过材料配合的耦合，优选通过合成材料焊接，与所述下壳(3)进行耦合，或者通过注塑制造所述加强肋(9)，并且粘贴到上壳(2)中，并且尤其通过合成材料焊接，材料配合地与所述下壳(3)耦合。
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