CN109968933A - 连接支柱 - Google Patents

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Abstract

一种机动车辆的连接支柱(10)，具有：由纤维增强的塑料制成的中空体(11)；位于该中空体(11)的第一端的第一支承体(12)；位于所述中空体(11)的第二端的第二支承体(13)；用于至少接收拉力的带(16)，所述带在所述支承体(12，13)上被引导并且从相应的支承体(12，13)开始沿着中空体(11)向相应相反的支承体(13，12)的方向延伸；外套(17)，该外套由纤维增强的塑料制成并且至少区段式地在外部包围所述中空体(11)、所述支承体(12，13)以及所述带(16)。

Description

连接支柱
技术领域
本发明涉及一种机动车辆的连接支柱。
背景技术
从DE 10 2013 007 284 A1已知一种机动车辆的连接支柱，该连接支柱例如用作底盘部件，尤其用作锚固件、稳定器等。从现有技术所已知的连接支柱具有杆区段，其中该杆区段的两端形成轴承孔，这些轴承孔相应地横向于该杆区段的纵轴线延伸。DE 10 2013007 284 A1的连接支柱至少部分地由纤维增强的塑料制成，该塑料至少部分地由预浸料形成。
发明内容
需要如下对尤其被实施为底盘连杆的连接支柱进行如下改进，使得由该连接支柱更好地接收拉力和压力。本发明的目的是创造一种新型的连接支柱。该目的是通过根据专利权利要求1的连接支柱来实现的。
根据本发明的连接支柱具有中空体，该中空体由纤维增强的塑料制成。
根据本发明的连接支柱还具有支承体，其中，第一支承体位于该中空体的第一端，第二支承体位于该中空体的第二端。
根据本发明的连接支柱还具有用于至少接收拉力的带，其中，这些带在这些支承体上被引导并且从相应的支承体开始沿着该中空体向相应相反的支承体的方向延伸。
根据本发明的连接支柱还具有外套，该外套由纤维增强的塑料制成并且至少区段式地在外部包围该中空体、这些支承体以及这些带。
根据本发明的由该中空体、这些支承体、这些带以及该外套构成的连接支柱，可以在工作时最佳地接收作用在该连接支柱上的拉力和压力。
优选地，该中空体的截面轮廓为拱形。因此在工作时可以特别有利地接收作用在该连接支柱上的压力。
根据本发明的一个改进方案，该中空体的纤维达至少70％且达至多90％是由单向纤维提供的并且其余是由多向的纤维编织物或纤维针织物的纤维提供的。该外套的纤维达至少40％且达至多60％是由单向纤维提供的并且其余是由多向的纤维编织物或纤维针织物的纤维提供的。该支承体被实施为由单向纤维和/或单向带缠绕的金属元件。利用该连接支柱的这种结构，可以最佳地接收在工作时作用在该连接支柱上的拉力和压力。
根据一个改进方案，由纤维增强的塑料制成的内置件位于该中空体的这些端部与这些支承体之间，其中，这些内置件的纤维是由多向的纤维编织物或纤维针织物的纤维提供的，并且其中，这些带至少区段式地覆盖这些内置件，这些带在这些支承体上被引导并且从相应的支承体开始沿着该中空体延伸。该内置件用于向该中空体中的压力的最佳力引入。
根据一个改进方案，该中空体和该外套以及可选地存在的这些内置件相应地由碳纤维增强的塑料制成。这些带相应地由碳纤维制成。在工作时，可以因此特别有利地接收作用在该连接杆上的压力。
附图说明
本发明的改进方案自从属权利要求和以下的说明中得出。本发明的实施例将借助附图进行详细说明，但并不局限于此。在附图中：
图1示出根据本发明的第一连接支柱的俯视图；
图2示出穿过图1的连接支柱的截面图；
图3示出带有力箭头的细节III；
图4示出细节IV；
图5a-5g示出在安装图1至4的连接支柱时的不同制造步骤；
图6示出根据本发明的第二连接支柱的俯视图；
图7以旋转了90°的俯视图示出图6的连接支柱；
图8示出根据本发明的第三连接支柱的细节；以及
图9以透视图示出图8的细节。
具体实施方式
图1至4示出了根据本发明的机动车辆的连接支柱10的不同视图和细节，该连接支柱优选被实施为底盘的连杆。
图1至4的连接支柱10具有由纤维增强的塑料制成的中空体11。
沿杆状的中空体11的纵向方向看，第一支承体12位于中空体11的第一端，而第二支承体13位于中空体11的相反的第二端。
支承体12、13具有轴承孔14。轴承螺栓15延伸穿过支承体12、13的轴承孔14，这些轴承螺栓用于将连接支柱10连接到机动车辆的未示出的组件、尤其机动车辆的底盘。
除了中空体11和支承体12、13之外，连接支柱10还具有单向带或UD带16，这些带用于在工作时至少接收作用在连接支柱10上的拉力。
带16在支承体12、13上被引导并且从相应的支承体12、13开始沿着中空体11在其纵向方向上向相应相反的支承体13、12的方向延伸。
此外，连接支柱10具有外套17。外套17是由纤维增强的塑料制成的。外套17至少区段式地在外部包围中空体11、支承体12、13和带16。在此，外套17在支承体12、13的区域中释放用于使轴承螺栓15穿过的轴承孔14。
如已经实施的，连接支柱10的中空体11(在其相反端各自布置有支承体12、13)是由纤维增强的塑料制成的。
在此，中空体11的纤维达至少70％且达至多90％是由单向纤维提供的并且其余是由多向的纤维编织物或纤维针织物的纤维提供的。特别优选地，中空体11的纤维由大约80％或80％的单向纤维提供的并且其余达20％或大约20％是由多向的纤维编织物或纤维针织物的纤维提供的。在此，这些纤维被嵌入由塑料制成的基质材料中。
单向纤维优选地全部沿中空体11的以及由此该连接支柱的纵向方向延伸。多向的纤维编织物或纤维针织物的纤维相互交叉并且优选地横向于纵向方向。
中空体11是通过缠绕例如由具有的纤维(其应被提供给中空体11)的泡沫材料构成的芯来提供的，其中这些纤维被嵌入由塑料构成的基质材料中。
接着，经由中空体11中的开口11a移除由泡沫塑料材料构成的芯，使得于是中空体11具有空腔11b。开口11a被塞子11c所封闭。
位于中空体11两端的支承体12、13优选地被实施为由优选不锈钢制成的金属元件，这些金属元件被单向纤维和/或单向带18所缠绕。
在此，支承体12、13由金属环构成，这些金属环在其外侧上具有用于容纳优选单向带18的凹槽19。
在此，根据图5d(其示出了穿过图5c的截面)，在此由单向带18构成的多个层位于被设计为金属环的支承体12、13的凹槽19中，这些带环绕在相应支承体12、13的圆周方向上。
连接支柱10的同样由纤维增强的塑料制成的外套17在外部完全环绕中空体11，在释放轴承孔14的情况下支承体12、13在其圆周上被外套17区段式地所缠绕。
在此，外套11的纤维达至少40％且达至多60％是由单向纤维提供的并且其余是由多向的纤维编织物或纤维针织物的纤维提供的。优选地，外套17的纤维的50％或大约50％是单向纤维并且其余是多向的纤维编织物或纤维针织物的纤维。
如已经实施的，多向的纤维编织物或纤维针织物的纤维是形成纺织或针织物的纤维。外套11中的纤维编织物或纤维针织物的纤维相互交叉，横向于纵向方向延伸，并且与连接支柱11的纵向方向围成大于0°且小于90°的角度，优选围成45°或大约45°的角度。
中空体11的截面轮廓为拱形。在该中空体的两个相反端(支承体12、13位于其区域中)，拱形转变的边界壁20围成角度α，该角度在40°与60°之间，优选为50°或大约50°。这对于接收压力是特别优选的。
图3用第一箭头I表示作用在连接支柱10上的拉力，而用第二箭头II表示对应的压力。拉力I主要被优选在连接支柱10的纵向方向上延伸的带16接收。压力II被传递到中空体11上，尤其是经由中空体11的形成拱形轮廓的端部，支承体12、13作用于这些端部。
为了支持从支承体12、13开始向中空体12中的压力的力引入，内置件21位于中空体11的端部与支承体12、13之间。
优选地，在中空体11的每个端部区域中，在中空体11的相应端部与相应支承体12、13之间布置有两个这样的内置件21(尤其参见图5a)，其中内置件21填充中空体11的形成拱形轮廓的端部与环形的支承体12、13之间的空腔。
在此，内置件21由纤维增强的材料制成，其中，内置件21的纤维是由多向的纤维编织物或纤维针织物的纤维提供的，尤其优选地达100％由多向的纤维编织物或纤维针织物的纤维提供。
内置件21可以通过单向带22被保持在中空体11的端部区域中(参见图5b)。单向带22优选地与连接支柱10的纵向方向围成90°的角度。单向带22在外部至少区段式地缠绕中空体11的端部和内置件21。
单向带16，该单向带在该连接支柱的纵向方向上延伸经过中空体11以及支承体12、13(参见图5e)，在外部区段式地覆盖内置件21和单向带22。
在图1至4的实施例中，在连接支柱10的一个端部区域中，尤其在中空体11的这两个相反端部之一的区域中，设计有增厚部23，该增厚部具有用于使保护罩26的密封元件25进入的凹槽24。
在此，材料增厚部23由至少一个凹槽件27提供，该凹槽件由纤维增强的塑料制成并且在该中空体的相应端部区域中位于带16与外套17之间，这些带在支承体12、13上被引导并且沿着中空体11延伸。不同于此，这样的凹槽件27也可以在外部被施加到外套17上。相应的凹槽件27由多向的纤维编织物或纤维针织物的纤维提供，尤其优选地达100％由多向的纤维编织物或纤维针织物的纤维提供。
中空体11、外套17和可选地存在的内置件21、以及凹槽件27优选地由碳纤维增强的材料制成。带16、19和22优选地由碳纤维制成。
在图1至4中，支承体12、13具有相同的定向，因此这些支承体的轴承孔14的轴线平行地延伸。相比之下，图6和7示出了如下实施例，其中，支承体12、13以及由支承体提供的轴承孔14相对于彼此旋转了90°，使得于是轴承孔14的轴线不是相互平行地、而是相互垂直地延伸。然而，关于其余细节可以参考上述实施方案。
在图6和7的实施例中，在连接支柱10的两个端部接合有保护罩26，使得在连接支柱10的两个端部处、与中空体11的端部相邻地存在有凹槽件27，用于形成提供了相应凹槽24的相应材料增厚部23。
图8和9示出了根据本发明另一实施例的连接支柱10的细节，与图1至4以及图6和7的实施例不同，该连接支柱不具有内置件21。由于省略了内置件21，于是在中空体11的端部与支承体12、13之间的过渡区域中形成袋状凹部28。然后，带16(这些带在支承体12、13上被引导并沿着中空体11向相应相反的支承体13、12的方向延伸)延伸到这些袋状凹部28中。
如图5a至5g中可以看出的，以如下方式来执行用于制造图1至4中所示的连接支柱10的过程：首先提供中空体11并在将两个内置件21相应地布置在该中空体的相反端部的区域中(参见图5a)。内置件21通过单向带22(参见图5b)固定在中空体11上，这些单向带横向中空体11的纵向方向延伸。接着，提供金属的环形支承体12、13，其优选地在圆周方向上环绕式地缠绕有多个单向带18(参见图5c、5d)，这些单相带用于更好地连接支承体12、13与中空体11和单向带16。
接着，将提供单向带16(参见图5e)，这些单向带从支承体12、13开始经由中空体11向相应相反的支承体13、12的方向延伸。在此，带16可以仅区段式地延伸经过中空主体11，优选地在最短路径上从支承体12、13开始向相应另一个支承体13、12的方向延伸。带16主要接收拉力I。
压力II从支承体12、13优选地经由内置件21被传递到中空体11的形成拱形轮廓的端部。
随后，形成外套(参见图5f)。外套17用于荷载分布以及提高横向拉伸强度，该外套同样由纤维增强的塑料制成并且包括单向纤维和多向的纤维编织物或多向纤维针织物的纤维，其优选地与中空主体11的纵向方向围成大于0°且小于90°的角度。凹槽件27可以在外部被施加到外套17上(参见图5g)。
根据本发明的连接支柱10具有小的重量并且可以安全且可靠地接收在工作时作用在连接支柱10上的大的拉力和压力。在此，连接支柱10优选地是底盘部件，尤其底盘连杆。

Claims (14)

1.一种机动车辆的连接支柱(10)，该连接支柱具有：
由纤维增强的塑料制成的中空体(11)；
位于该中空体(11)的第一端的第一支承体(12)；
位于该中空体(11)的第二端的第二支承体(13)；
用于至少接收在工作时作用在该连接支柱(10)上的拉力的带(16)，
其中，所述带(16)在所述支承体(12，13)上被引导，
其中，所述带(16)从相应的支承体(12，13)开始沿该中空体(11)向相应对置的支承体(13，12)的方向延伸；
由纤维增强的塑料制成的外套(17)，
其中，该外套至少区段式地在外部包围所述中空体(11)、所述支承体(12，13)和所述带(16)。
2.根据权利要求1所述的连接支柱，其特征在于，所述中空体(11)的纤维至少70％且至多90％是由单向纤维提供的并且其余部分是由多向的纤维编织物或纤维针织物的纤维提供的。
3.根据权利要求1或2所述的连接支柱，其特征在于，所述中空体(11)的横截面设计为拱形。
4.根据权利要求1至3之一所述的连接支柱，其特征在于，所述外套(11)的纤维至少40％且至多60％是由单向纤维提供的并且其余部分是由多向的纤维编织物或纤维针织物的纤维提供的。
5.根据权利要求1至4之一所述的连接支柱，其特征在于，所述支承体(12，13)被实施为由单向纤维和/或单向带(18)缠绕的金属元件。
6.根据权利要求1至5之一所述的连接支柱，其特征在于，在中空体(11)的端部与支承体(12，13)之间放置由纤维增强的塑料制成的内置件(21)。
7.根据权利要求6所述的连接支柱，其特征在于，所述内置件(21)的纤维是由多向的纤维编织物或纤维针织物的纤维提供的。
8.根据权利要求6或7所述的连接支柱，其特征在于，在所述支承体(12，13)上被引导并且从相应的支承体(12，13)开始沿着所述中空体(11)延伸的所述带(16)至少区段式地覆盖所述内置件(21)。
9.根据权利要求6至8之一所述的连接支柱，其特征在于，所述内置件(21)通过横向于所述连接支柱的纵向方向延伸的单向纤维和/或单向带(22)固定在所述中空体(11)上。
10.根据权利要求1至9之一所述的连接支柱，其特征在于，在所述中空体(11)的两个对置的端部区域中，在沿着所述中空体(11)延伸并且在所述支承体(12，13)上被引导的带(16)与所述外套(17)之间或在外部邻接所述外套(17)布置有由纤维增强的塑料制成的凹槽件(27)，所述凹槽件分别形成凹槽(24)，用于接合保护罩(26)的密封元件(25)。
11.根据权利要求10所述的连接支柱，其特征在于，所述凹槽件(27)的纤维是由多向的纤维编织物或纤维针织物的纤维提供的。
12.根据权利要求1至11之一所述的连接支柱，其特征在于，所述中空体(11)和所述外套(17)以及可选地存在的内置件(21)和凹槽件(27)分别由碳纤维增强的塑料制成。
13.根据权利要求1至12之一所述的连接支柱，其特征在于，所述带(16)分别在最短的路径上沿着所述中空体(11)在所述支承体(12，13)之间延伸。
14.根据权利要求1至13之一所述的连接支柱，其特征在于，所述带(16，19，22)分别由碳纤维制成。
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