CN117042944A - 用于连接机动车辆的构件的杆以及相关联的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种连接杆，该连接杆在其两个端部中的每一者处包括旨在与外部构件配合的连接部分，这些连接部分中的一者包括轭状物(1)，且这些连接部分中的另一者包括孔眼(3)，所述轭状物(1)通过形成环的连续的加强条带(5)连接到所述孔眼(3)，所述轭状物(1)、所述孔眼(3)和所述带(5)至少部分地由热塑性材料(15)包覆成型。

Description

用于连接机动车辆的构件的杆以及相关联的制造方法
技术领域
本发明涉及机械领域，且更具体地涉及机动车辆结构中包含的部件的领域。
背景技术
在机动车辆中，某些部件必须能够沿预定轨迹相对于彼此移动，同时保持牢固连接至彼此。
为此，提供了连接杆(bielle)：这些连接杆的端部可旋转地安装在构件中的每一者上，这些构件能够沿预定轨迹相对于彼此移动。
此类连接杆的示例是机动车辆的发动机的扭矩吸收连接杆，该扭矩吸收连接杆插置在车辆的该发动机和底盘之间。
此类连接杆的另一示例是在机动车辆的摇架(berceau)和轮支架之间的连接杆。
在某些应用中，希望能够使用如下的连接杆，该连接杆在其端部中的一者处包括连接孔眼(oeillet de liaison)并且在其另一端部处包括连接轭状物(étrier deliaison)。
例如，这是针对摇架/轮支架连接杆的情况，该连接杆的孔眼与摇架配合，且轭状物与轮支架配合。
传统上，现有技术的这些连接杆由金属或金属合金制成，例如挤压铝或铸港。
与这些材料相关联的主要缺点是它们的重量：因此，当机动车辆制造商尤其对车辆结构组成元件的重量施加严格限制时，这些材料不能提供令人满意的响应。
现有技术中还发现了由热塑性材料制成的连接杆，该连接杆为在其两个端部处均带有孔眼的类型，这种连接杆较轻但机械强度较低。
发明内容
因此，本发明的目的尤其在于提供一种用于机动车辆结构的连接杆，该连接杆为连接孔眼和轭状物的类型，其比现有技术中的连接杆更轻且具有至少相同的机械强度。
本发明的目的通过一种连接杆实现，该连接杆在其两个端部中的每一者处包括旨在与外部构件配合的连接部分，这些连接部分中的一者包括轭状物并且这些连接部分中的另一者包括孔眼，所述轭状物通过形成环的连续的加强条带连接到所述孔眼，所述孔眼、所述轭状物和所述条带至少部分地由热塑性材料包覆成型。
通过这些特征获得了连接杆，该连接杆不仅坚固(由于连续加强条带的存在)，而且轻(由于使用热塑性材料，其代替现有技术中的金属或金属合金)。
根据本发明的连接杆的单独或组合使用的其它可选特征：
-通过冲压、或通过铸造、或通过挤压、和/或通过机械加工和/或通过将多种金属元件焊接在一起，所述轭状物由金属或金属合金制成：金属或金属合金的使用使得可以通过螺栓连接确保连接杆的旨在与机动车辆构件(诸如轮支撑构件)配合的端部的良好长期稳定性；
-所述轭状物在与所述加强条带配合的区域中具有欧米加形(en oméga)横截面：此类横截面使得可以确保在轭状物中以及在连接杆的其它部分中的最佳应力分布；更具体地，该欧米加形横截面使得可以获得横截面的高二次矩(moment quadratique)，同时可以用小弯曲半径冲压；
-所述轭状物具有薄弱区域，在力超过预定阈值的情况下，该薄弱区域适于先于连接杆的其它部分屈服：因此，在机动车辆与外部障碍物碰撞的情况下，可使连接杆在轭状物的部分中变形，而不是在其它地方变形，这使得可以控制在极端情况下该连接杆的劣化模式；
-所述孔眼包括弹性元件，在该弹性元件的中心插入有基本管状的金属元件：可为(例如，但不一定为)环形的该弹性元件使得可以过滤由连接杆传递的振动，且金属嵌件使得可以通过螺栓连接将该弹性元件连接至机动车辆的结构，而不会有该元件磨损的风险；
-所述加强条带包括嵌在树脂中的长且连续的纤维(诸如玻璃纤维或碳纤维)，或植物纤维(诸如亚麻或荨麻纤维)：例如(但不限于)用聚酰胺树脂生产的此类加强条带具有非常耐张力的优点，同时是足够柔性的，能够在制造连接杆的过程中容易地在轭状物和孔眼之间实施；
-所述热塑性包覆成型件由与包住(enrober)所述加强条带的纤维的树脂相同或化学相容的树脂产生：此类包覆成型件可使用常规注入成型工具以低成本容易地执行；它还使得可以在机动车辆移动过程中保护加强条带免受沙砾和其它颗粒突出的影响；因为它由与包住加强条带的树脂相同的树脂制成，或者由与包住加强条带的树脂化学相容的树脂制成，所以获得了该包覆成型件与加强条带的优异结合；
-所述包覆成型件具有腔和肋：放置在主要力路径上的这些肋和这些腔使得可以节省包覆成型的材料，且从而降低连接杆的重量和制造成本；此外，布置在加强条带和连接杆外围之间的肋使得可以将该加强条带定位成远离外部机械攻击，诸如在车辆移动时来自沙砾或其它颗粒的冲击。
本发明还涉及一种用于制造上述连接杆的方法，其中，所述加强条带穿过所述轭状物内部并绕过所述孔眼，这三个由此连接的部件被放置在注塑模具内部，且包覆成型材料被注入该模具内部。
在此过程中，包覆成型材料包住轭状物、孔眼和加强条带的至少一部分，从而使得可以将这些部件固定在一起。
当孔眼包括环形弹性元件时，在包覆成型材料注入模具内部的过程中由包覆成型材料施加的压力使得可以将该环形弹性元件向其中心压缩：这使得可增加该弹性元件的使用寿命。
附图说明
本发明的其它特征和优点将通过参考附图阅读以下说明而变得显而易见，其中：
图1是根据本发明的连接杆的轭状物、孔眼和加强条带在它们的组装和它们的包覆成型前的透视图；
图2是该轭状物、该孔眼和该条带在它们的组装后以及它们的包覆成型前的透视图；
图3是根据本发明的连接杆在轭状物、孔眼和加强条带的包覆成型后的透视图；
图4是该连接杆的俯视图；
图5是沿着图4的线A-A的该连接杆的剖视图；
图6是沿着图5的线B-B的该连接杆的剖视图；
图7是类似于图2的视图的视图，具有轭状物的变型；
图8是类似于图2的视图的视图，具有另一轭状物变型；
图9是图1至图6的连接杆的视图，该连接杆的轭状物具有编程的薄弱区域；
图10是该连接杆在轭状物的断裂后的视图，和
图11是类似于图2、7和8的视图的透视图，具有另一轭状物变型。
为更清晰起见，在所有附图中，相同或相似的元件由相同或相似的附图标记来表示。
具体实施方式
现在参考图1，其中示出了形成根据本发明的连接杆的一部分的三个部件。
这三个部件包括轭状物1、孔眼3和加强条带5。
轭状物1可通过冲压、通过铸造、通过挤压、通过机械焊接的部件的组装等方式由钢或符合由制造商规定的规格的任何其它金属合金制成。
轭状物1在其侧向分支2a、2b中的每个中包括孔7a、7b。该轭状物的将两个侧向分支2a、2b连接在一起的中心部分9具有欧米加形横截面，例如如图5中可见。
孔眼3优选地但非限制性地包括环形元件11，该环形元件由弹性材料(诸如天然橡胶或合成橡胶)制成，其通过结合而包覆成型在优选由金属制成的基本管状的元件13上。
宽度例如可为(但不限于)约20mm且厚度约为1mm的加强条带5由树脂制成，该树脂诸如聚酰胺树脂，其约束长且连续的加强纤维(诸如玻璃纤维或碳纤维)，或植物纤维(诸如亚麻或荨麻纤维)，这些纤维基本上沿该条带5的长度方向排列。
聚酰胺树脂以示例的方式给出，但不言而喻的是，在复合材料领域中使用的其它树脂也可能是合适的。
该加强条带5形成续的环，即其没有中断。
如图2中可见，该加强条带5旨在绕过孔眼3的环形橡胶元件11，并在轭状物1内部绕过该轭状物的中心部分9，即抵靠该中心部分9的欧米加形横截面的凸起部分。
加强条带5与轭状物1和孔眼3的该特殊配合也可见于图5。
图3、图4、图5和图6示出了使用与加强条带5的树脂相同或化学相容的热塑性材料(诸如聚酰胺树脂)进行包覆成型操作后的根据本发明的连接杆。
如在这些图中可见，该热塑性材料15包住轭状物1的中心部分9、孔眼3和加强条带5。
如在图3和图5中更具体可见，该由此包覆成型的热塑性材料包括肋17和腔19，肋17和腔19根据设计计算得出的应力路径被明智而审慎地放置。
这些肋中的一些在加强条带5和连接杆的外围之间保持有空间，以保护该加强条带免受外部攻击。
将特别注意的是，环形肋21环绕环形橡胶元件11，且热塑性材料15完全包住轭状物1的具有欧米加形横截面的中心部分9。
优选地，使得可以获得包覆成型件15的聚酰胺树脂本身填充有加强纤维(诸如玻璃纤维或碳纤维)，或植物纤维(诸如亚麻或荨麻纤维)，其优选地沿连接杆的长度方向排列。
为了获得根据本发明的连接杆，根据图2相互布置的轭状物1、孔眼3和加强条带5被放置在注塑模具内部，注塑模具的两个半模包括与图3和图5中可见的包覆成型的塑性材料15的阴模相对应的压痕。
一旦这三个部件1、3和5已被放置在该模具内部，则聚酰胺树脂被注入该模具内部，使得该树脂在限定肋17、21的所有凹陷区域中流通。
注入压力尤其使得可以在环形橡胶元件11上对管状金属元件13施加径向压力。
由于该元件11在其外围上预先涂有特殊的底漆，它变得与圆形肋21完全结合。
由此获得的包覆成型件尤其使得可以保护加强条带15免受在车辆移动时可能出现的沙砾或其它颗粒突出的影响。
该由此包覆成型的条带使得可以获得根据本发明的连接杆在拉伸和压缩力方面的优异抵抗性。
在包覆成型期间，在弹性环形元件11上产生的径向压缩力使得可以将该环形元件保持在预应力下，且由此避免构成该环形元件的橡胶过早磨损。
轭状物1的中心截面9的欧米加形轮廓使得可以通过冲压生产该轭状物，而不会有应力集中的风险，尤其是在该中心部分与分支2a、2b的连接部分中。
可以优选地在轭状物1中提供某些预定的薄弱区域，以便在发生重大冲击时，连接杆在轭状物1的区域中而非其它区域劣化，这使得可以控制该连接杆在事故情况下的行为：此类薄弱区域23在图9和图10中作为示例示出，图9和图10分别为在轭状物断裂前和断裂后。
在轭状物1的分支2a、2b中形成的两个孔7a、7b通常旨在与机动车辆轮支架孔眼配合。
孔眼3的管状元件13通常旨在与螺栓配合，或更一般地与固定至机动车辆车轴摇架的连接叉(prise en chape)配合。
与图2相似的图7和图8示出了两种轭状物变型：在图7中，轭状物1由挤压铝制成，且在图8中，轭状物1是带肋的且由铸钢制成。
图11示出了一种变型，其中轭状物1由多个金属零件的机械焊接的组装形成。
根据上文可以理解，根据本发明的连接杆及其相关联的制造方法使得可以获得由非常轻的材料制成的坚固连接杆。
此类连接杆可用于机动车辆的轮的接头，但也可进行必要的几何适配，例如作为扭矩吸收臂，该扭矩吸收臂插置在机动车辆的发动机和其底盘之间。
当然，本发明在上文中以示例的方式进行了描述。应当理解的是，本领域技术人员能够在不脱离本发明范围的情况下产生本发明的各种变型实施例。

Claims (9)

1.一种连接杆，所述连接杆在其两个端部中的每一者处包括旨在与外部构件配合的连接部分，这些连接部分中的一者包括轭状物(1)，且这些连接部分中的另一者包括孔眼(3)，所述轭状物(1)通过形成环的连续的加强条带(5)连接到所述孔眼(3)，所述轭状物(1)、所述孔眼(3)和所述条带(5)至少部分地由热塑性材料(15)包覆成型。
2.根据权利要求1所述的连接杆，其特征在于，通过冲压、或通过铸造、或通过挤压、和/或通过机械加工和/或通过将多种金属元件焊接在一起，所述轭状物(1)由金属或金属合金制成。
3.根据权利要求1或2所述的连接杆，其特征在于，所述轭状物(1)在与所述加强条带(5)配合的区域(9)中具有欧米加形横截面。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的连接杆，其特征在于，所述轭状物(1)具有薄弱区域，在力超过预定阈值的情况下，所述薄弱区域适于先于所述连接杆的其它部分屈服。
5.根据前述权利要求中任一项所述的连接杆，其特征在于，所述孔眼(3)包括弹性元件(11)，在所述弹性元件(11)的中心插入有基本管状的金属元件(13)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的连接杆，其特征在于，所述加强条带(5)包括嵌在树脂中的长且连续的纤维，例如玻璃纤维或碳纤维，或植物纤维，例如亚麻纤维或荨麻纤维。
7.根据前述权利要求中任一项所述的连接杆，其特征在于，所述热塑性包覆成型件(15)由与包住所述加强条带的纤维的树脂相同或化学相容的树脂制成。
8.根据前述权利要求中任一项所述的连接杆，其特征在于，所述包覆成型件(15)具有腔(19)和肋(17)。
9.一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的连接杆的方法，其中，所述加强条带(5)穿过所述轭状物(1)内部并绕过所述孔眼(3)，这三个由此连接的部件被放置在注塑模具内部，并且所述包覆成型材料(15)被注入到该模具内部。
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