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用于机动车辆的底盘悬臂

文献发布时间:2023-06-19 12:02:28


用于机动车辆的底盘悬臂

本发明涉及一种根据专利权利要求1的前序部分所述的用于机动车辆的底盘悬臂,所述底盘悬臂具有至少两个载荷引入元件,所述至少两个载荷引入元件通过由纤维增强塑料形成的直的型材区段牢固地相互连接。

从现有技术已知用于机动车辆的底盘悬臂,这些底盘悬臂具有通过由纤维增强塑料形成的直的型材区段牢固地相互连接的至少两个载荷引入元件。

从DE 10 2017 207 164 A1已知一种车桥支柱,该车桥支柱具有由金属性材料(例如铝)制成的两个载荷引入元件以及连接这两个载荷引入元件的、由纤维复合材料制成的支承型材。支承型材与这两个载荷引入元件之间的连接分别被设计为粘合连接。这两个载荷引入元件分别具有两个槽缝状的接纳部,这两个接纳部进而分别接纳支承型材的纵向型材的自由端部。在此,槽缝状的接纳部和纵向型材的自由端部分别交替地并且大体上形状配合地接合到彼此之中。粘合连接部在支承型材的每个端部处并且在沿支承型材的纵向方向延伸的中性纤维平面的两侧分别具有两个纵向粘合剂层。因此,在支承型材的这两个端部中的每个端部处分别存在有四个纵向粘合剂层。这四个纵向粘合剂层分别彼此平行地布置。车桥支柱的全部总计八个纵向粘合剂层被设计成大体上自身平坦的并且在支承型材的纵向方向上具有相同的长度。在与支承型材的纵向方向垂直地延伸的高度方向上,纵向粘合剂层在中间区段具有大体上相同的厚度。相比于此,在与支承型材背离的底部并且在朝向该支承型材指向的出口中,槽缝状的凹陷被布置成略微开放的,由此纵向粘合剂层在这些位置处设计得略微较厚。车桥支柱的所有总计八个纵向粘合剂层在几何形状方面是相同的。

研究已经表明:在车桥支柱受到拉伸载荷的情况下在粘合连接部(借助其大体上一样厚的纵向粘合剂层)内产生不同大小的应力。就此而言,通过试验已经可以证明:在各个纵向粘合剂层中出现的应力跟纵向粘合剂层与中性纤维平面的间距之间存在联系。因此,纵向粘合剂层中的应力随着背离中性纤维平面的径向间距不断增大而趋于增大。尤其,当支承型材被载荷引入元件的齿在外部包围时(如在DE 10 2017 207 164 A1的图5中展示的),在纵向粘合剂层中在这种外齿与支承型材的所指配的外周面之间所产生的剪切应力明显高于在相邻的、平行地间隔开的、更靠近中性纤维平面的纵向粘合剂层中所产生的剪切应力。因此,支承型材与金属性载荷引入元件之间的粘合连接部受到的载荷不均匀,由此可能引发车桥支柱提早发生故障。

本发明的目的在于,提供一种用于机动车辆的底盘悬臂,该底盘悬臂被设计为至少部分地由纤维增强塑料制成的轻质构件,并且同时利用该底盘悬臂能够在相对较长的使用寿命期间传递相对较高的力。

根据本发明,这个目的通过具有独立权利要求1所述特征的底盘悬臂来实现。

优选的实施方式和改进方案是从属权利要求的主题。本发明的其他特征和细节自说明书和附图得出。

因此,本发明提出一种用于机动车辆的底盘悬臂。所述底盘悬臂具有至少两个载荷引入元件,所述至少两个载荷引入元件通过由纤维增强塑料形成的直的型材区段牢固地相互连接。所述型材区段和所述两个载荷引入元件中的至少一个载荷引入元件在共用的连接区段中藉由粘合连接部相互连接,在所述连接区段中所述载荷引入元件的端部区段和所述型材区段的端部区段交替地并且大体上形状配合地接合到彼此之中。所述粘合连接部在所述型材区段的中性纤维平面的两侧分别具有至少大体上自身平坦的并且一样长的至少两个纵向粘合剂层,所述至少两个纵向粘合剂层在所述型材区段的纵向方向上延伸并且同时在所述型材区段的与所述纵向方向垂直地延伸的高度方向上彼此平行地间隔开。根据本发明,当在所述型材区段的高度方向上观察时,在所述中性纤维平面的两侧所述纵向粘合剂层中的至少两个纵向粘合剂层随着与所述型材区段的中性纤维平面的间距的增大而分别具有变大的截面,以便在所述底盘悬臂受到拉伸载荷的情况下减轻所述粘合连接部的在所述型材区段的高度方向上距所述中性纤维平面相对较大的间距的区域上的载荷。

相反地,在中性纤维平面两侧这些纵向粘合剂层中的至少两个纵向粘合剂层随着与型材区段的中性纤维平面的间距变小而分别具有变小的截面。通过这种方式实现粘合连接的支承比重朝向中性纤维平面偏移并且因此同时减轻粘合连接部的如下区域上的载荷,即,这些区域在型材区段的高度方向上具有距中性纤维平面相对较大的间距。尤其,纵向粘合剂层的粘合剂材料相对于由纤维增强塑料制成的型材区段以及相对于载荷引入元件的材料具有较小的刚度并且同时具有相对较高的弹性伸长能力。通过这种认识,可以在底盘悬臂在型材区段的纵向方向上受到拉伸载荷的情况下(其中在纵向粘合剂层的内部主要出现剪切应力)通过改变纵向粘合剂层的厚度有针对性地改变并调整粘合连接部内部的力流。通过这种方式可以在底盘悬臂受到载荷、尤其拉伸载荷的情况下在粘合连接部的内部实现均匀的应力分布。同时可以避免粘合连接部内部的局部应力峰值。由此提高了粘合连接部的载荷能力以及同时还有使用寿命,并且因此还提高了底盘悬臂的载荷能力和使用寿命。尤其,当在纵向粘合剂层沿型材区段的纵向方向的延伸尺寸上观察时,这些纵向粘合剂层(至少部分地)具有变化的厚度。

尤其,型材区段的纵向方向与连接区段的纵向方向一致。在此,载荷引入元件应被理解为如下元件,该元件在作用技术方面与型材区段相连接,并且可以将操作载荷(例如拉力和/或压力)引入到型材区段中。尤其,载荷引入元件的端部区段和型材区段的端部区段构成载荷引入元件或型材区段的自由端部。载荷引入元件可以是底盘悬臂的铰接式支承件的一部分或者替代性地被用于连接两个或更多个型材区段,或者是底盘悬臂的铰接式支承件的一部分并且同时被用于连接两个或更多个型材区段。

就本发明而言,型材区段应被理解为连续型材的区段。尤其,直的型材区段被设计为在截面上对称的型材区段。对称性在此可以涉及一个对称平面或多个对称平面。如果对称性涉及两个对称平面,则当在型材区段的截面上观察时,这两个对称平面尤其彼此垂直地定向。尤其,型材区段具有由至少大体上紧贴其外表面的方形来说明的截面几何形状。例如已经说明的,纵向粘合剂层是至少大体上自身平坦的纵向粘合剂层。这个方面对于本发明而言具有重要意义,原因在于在弯曲的纵向粘合剂层中(例如在与圆管的粘合连接中)没有出现或者没有以上述方式出现上述不均匀的应力分布。这种情况的原因在于,弯曲的纵向粘合剂层可以支撑在同样弯曲地设计的构件粘合面处,这些构件粘合面与平坦的构件粘合面相比具有一定的轮廓刚度。

中性纤维平面在此表示直的型材区段内和载荷引入元件内的、在直的型材区段和载荷引入元件弯曲时没有出现拉伸应力或压力应力的所有点的总体。换言之,直的型材区段内和载荷引入元件内的中性纤维平面是这样的层平面,即,该层平面在底盘悬臂受到弯曲应力的情况下既不伸长、也不被顶锻并且因此其长度延伸尺寸也没有发生变化。尤其,与中性纤维平面成镜像地布置的、分别与中性纤维平面的间距相等的纵向粘合剂层被设计成在几何形状方面相同。尤其,中性纤维平面相对于底盘悬臂的几何结构同时形成对称平面。

如已经实施的,型材区段被设计成直的。因此,在本发明的范围内,即使没有明确说明,也始终是指直的型材区段。尤其,型材区段在其纵向延伸尺寸上具有恒定的截面几何形状。尤其,由纤维增强塑料制成的直的型材区段是被挤拉成型的(即以挤拉成型方法制造的)型材区段。挤拉成型方法是用于在连续过程中以成本有效的方式制造纤维增强的塑料型材的方法。尤其,型材区段具有这样的增强纤维,这些增强纤维分布在整个型材截面上,并且这些增强纤维在型材纵向方向上延伸,由此在这个方向上实现高的刚度和强度。有利地,为了将型材区段设计成防止屈曲和/或鼓胀,将相对较高含量的伸展性纤维布置在型材截面的边缘区域中并且同时同样在型材纵向方向上延伸。尤其,所有纤维都是在型材区段的纵向方向上定向的。在一个优选的实施方式中,型材区段具有约65%的纤维体积含量,以便在型材纵向方向上实现高刚度并且同时实现高弯曲刚度。一般地,纤维体积含量可以介于50%与75%之间。

在型材区段中可以使用碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或天然纤维,这些纤维分别被嵌入到塑料基质中。基质体系有利地由乙烯基酯树脂形成,原因在于乙烯基酯树脂在非常好的化学和力学属性下可以很好地以挤拉方法进行加工。此外,乙烯基酯树脂具有与一些重要的粘合剂组合的好的粘附性。替代性地,可以使用环氧树脂、聚酯树脂、酚醛树脂或聚氨酯树脂作为基质材料。粘合连接部尤其具有环氧树脂粘合剂。替代性地,还可以使用其他粘合剂,例如甲基丙烯酸甲酯粘合剂。载荷引入元件可以是底盘悬臂的铰接式支承件的一部分或者替代性地被用于连接两个或更多个直的型材区段,或者是底盘悬臂的铰接式支承件的一部分并且同时被用于连接两个或更多个型材区段。载荷引入元件优选由金属(尤其由轻金属)形成。有利地,载荷引入元件由铝或铝合金、尤其由切削特性好并且/或者挤压成型特性好并且/或者耐久度高的铝合金形成。

在本发明的范围内,底盘悬臂应被理解为杆形的构件或者适合于首先传递力的、在一个或多个空间方向上伸展的另外的构件。底盘悬臂例如可以是两点连杆,即可以是摆杆,该摆杆又被称为摆动支柱并且至少大体上被设置成用于传递拉力和/或压力、然而并不传递或者仅以较小的程度传递横向力和/或力矩。两点连杆例如可以被设计为车桥支柱或转矩支柱或联接杆,其用于在端侧将侧倾稳定器连接至车辆底盘。首先,藉由一个或多个载荷引入元件被引入到型材区段中的拉力和/或压力作用于底盘悬臂。底盘悬臂尤其是已构造好的底盘悬臂,即由多个单独制造的单独件组装而成的底盘悬臂。这种结构形式相比于一件式的底盘悬臂具有如下优点:例如型材区段可以是以长度可变的方式制造的,由此可以根据模块化原则实现底盘悬臂的各种变体。尤其,型材区段具有与圆环形状相异的截面形状。型材区段优选具有非圆形的截面形状。

优选地,所述纵向粘合剂层至少部分地被设计为外粘合剂层,所述外粘合剂层与所述型材区段的具有如下法向量的面相粘合,所述法向量相应地在所述型材区段的高度方向上延伸并且同时背离所述型材区段指向,其中所述外粘合剂层中的所有外粘合剂层都随着与所述型材区段的中性纤维平面的间距不断增大而分别具有变大的截面。在此,该截面处于沿型材区段的纵向方向延伸并且同时与中性纤维平面垂直地延伸的平面上。就此而言,法向量应被理解为如下向量,该向量正交地、垂直地处于型材区段的(至少大体上)平坦的并且同时设有外粘合剂层的表面上。

有利地,纵向粘合剂层(所述纵向粘合剂层被布置在所述型材区段的端部区段的外周面与所述载荷引入元件的部分地覆盖所述上述外周面的外齿之间)在所述型材区段的纵向方向上并且朝向所述外齿的自由端部在齿长度的大体上一半上具有不断增大的厚度,以便在所述底盘悬臂受到拉伸载荷的情况下在所述纵向粘合剂层的区域中避免所述外齿与所述型材区段剥离。外齿尤其被设计成大体上自身平坦的。尤其,外齿在其沿型材区段的纵向方向的延伸尺寸上并且同时背离载荷引入元件具有减小的厚度。在底盘悬臂受到拉伸载荷的情况下,在其纵向延伸部分上朝向自由端部变窄的外齿处在其自由端部处剥离的危险最大。

便利地,型材区段具有由纤维织物形成的覆盖层。通过由纤维织物形成的覆盖层可以相比于型材区段的位于其下方的纤维增强塑料材料实现型材区段的外表面的更高的延展性和更小的刚度。由于然后型材区段的位于纤维织物下方的纤维增强塑料材料的刚度较大,因此该纤维增强塑料在底盘悬臂受到载荷的情况下(例如由于拉力)比由纤维织物形成的覆盖层更多地参与力传递。尤其还可以通过纤维织物的厚度来调节较高的延展性和较小的刚度的程度。由此可以实现与显著地增大纵向粘合剂层、尤其外部的纵向粘合剂层(这些外部的纵向粘合剂层垂直于型材区段的纵向方向具有距中性纤维平面最大的间距)的厚度相似的效果。有利地,由纤维织物形成的覆盖层可以以其较高的延展性和较小的刚度与纵向粘合剂层(尤其外部的纵向粘合剂层)的厚度的变化共同作用,以便在粘合连接部内实现尽可能均匀的力传递。覆盖层尤其是型材区段的外周面。尤其,由纤维织物形成的覆盖层布置在型材区段的端部区段的、被载荷引入元件的外齿覆盖区域中。

根据本发明的一个有利的改进方案,所述型材区段具有第二中性纤维平面,所述第二中性纤维平面在所述型材区段的纵向方向上延伸并且同时与所述中性纤维平面垂直地定向,其中所述粘合连接部在所述第二中性纤维平面的两侧具有至少大体上自身平坦并且一样长的至少两个纵向粘合剂层,所述至少两个纵向粘合剂层在所述型材区段的纵向方向上延伸并且同时在与所述型材区段的纵向方向垂直并且与所述高度方向垂直地延伸的横向方向上彼此平行地间隔开,并且其中当在所述型材区段的横向方向上观察时,在所述第二中性纤维平面的两侧所述纵向粘合剂层中的至少两个纵向粘合剂层随着与所述型材区段的第二中性纤维平面的间距的增大而分别具有变大的截面。在底盘悬臂受到拉伸载荷的情况下,这种设计促使尤其在粘合连接部的在型材区段的横向方向上具有距第二中性纤维平面相对较大的间距的区域中进一步减轻粘合连接部的载荷。尤其,第二中性纤维平面相对于底盘悬臂的几何结构同时形成对称平面。

有利地,同样横向粘合剂层与型材区段的纵向方向L垂直地、随着与型材区段的中性纤维平面的间距不断增大而具有在型材区段的纵向方向上测量的、增大的厚度,这些横向粘合剂层在型材区段的纵向方向上布置在相同的高度上、并且同时与型材区段的纵向方向垂直地彼此间隔开、并且同时主要与型材区段的纵向方向L垂直地延伸。通过这个设计方案,在底盘悬臂受到拉伸载荷或压力载荷的情况下,在连接区段中有利于载荷引入元件的端部区段与型材区段的端部区段之间的均匀的力传递。

优选地,所述纵向粘合剂层(至少部分地)相互材料连接。尤其,所有纵向粘合剂层相互材料连接。尤其,所有横向粘合剂层藉由纵向粘合剂层相互材料连接。尤其,所有纵向粘合剂层和所有横向粘合剂层相互材料连接。

便利地,所述载荷引入元件的端部区段被穿通槽网格状地穿过,所述穿通槽与所述型材区段的纵向方向垂直地延伸并且同时至少部分地相交,由此所述载荷引入元件的端部区段具有插接齿部,所述插接齿部具有至少大体上在所述型材区段的纵向方向上延伸的齿。由于穿通槽网格状地穿过载荷引入元件的端部区段,因此插接齿部的齿呈现为保留的材料。载荷引入元件的端部区段的由此减小的刚度在与由直的型材区段的端部区段粘合时是有利的。优选地,穿通槽以大体上90度的角度相交。尤其,穿通槽在两个方向上延伸以形成网格状的结构。尤其,在这两个方向的每个方向上的相应多个穿通槽垂直于型材区段的纵向方向彼此平行地延伸。尤其,垂直于型材区段的纵向方向在同一方向上延伸的穿通槽在几何形状上被设计成相同的。

尤其,插接连接的齿被设计成朝向(又被称为顶端的)自由端部变窄。在插接齿部中,载荷引入元件在型材区段和载荷引入元件的共用的连接区段中的刚度在连接区段的纵向方向上藉由几何形状方面的措施(即藉由插接齿部)而减小。在插接齿部的区域中,载荷引入元件的端部区段并非被设计成实心的,而是被减去了齿之间的空隙的体积。尤其,在连接区段受到拉伸载荷时,载荷引入元件的端部区段的刚度在共用的连接区段的纵向方向上减小。这种拉伸载荷试图沿连接区段的纵向方向将型材区段的端部区段从插接齿部中拉出来。

载荷引入元件的刚度在共用的连接区段的纵向方向上减小的原因在于:与在载荷引入元件的端部区段被实施为实心的情况下可能的情况相比,插接齿部的齿在拉伸应力下更容易在连接区段的纵向方向上经受弹性伸长。尤其,这些齿所具有的长度大体上至少是这些齿的最大宽度的两倍,由此在拉伸载荷和压力载荷下提供了插接齿部在共用的连接区段的纵向方向上的相对较高的弹性伸长能力。通过相对较薄地成型的齿,可以实现尤其在底盘悬臂受到拉伸载荷的情况下在粘合连接部内产生的应力减小。尤其,这些齿与载荷引入元件一件式地形成。

有利地,所述插接齿部的没有被所述中性纤维平面穿通的齿关于与所述中性纤维平面平行地延伸、同时延伸穿过所述齿的齿中部的平面被设计成至少部分地不对称的。由于上述齿的不对称的设计以及尤其还由于随之而来的纵向粘合剂层的不对称的设计,可以在粘合连接部内实现均匀的载荷。齿的具体的设计方案在此取决于在这些齿的区域中在受到载荷(尤其受到拉伸载荷)的情况下在齿的区域中相应存在的局部载荷。因此,由于齿的(至少部分)不对称的设计方案而实现在粘合连接部内的均匀的应力分布并且由于避免了应力峰值而实现底盘悬臂的更高的载荷能力。尤其,没有被所述中性纤维平面穿通的齿关于与所述中性纤维平面平行地延伸、同时延伸穿过所述齿的齿中部的平面被设计成不对称的。

优选地,与所述型材区段的纵向方向垂直地延伸的穿通槽在与所述型材区段的纵向方向垂直的第一方向上具有恒定的宽度并且在与所述第一方向垂直地延伸的第二方向上具有变化的宽度,所述穿通槽至少部分地相交并且网格状地穿过所述载荷引入元件的端部区段。尤其,载荷引入元件被设计为型材件(尤其挤压成型型材件),该型材件具有未经加工的外周面和/或未经加工的内周面,这些外周面和/或内周面在型材纵向方向上延伸。这具有的优点在于,可以使用相对便宜的棒料作为用于载荷引入元件的初始材料。替代于经挤压成型的型材件,例如还可以是经冷拔或辊压的型材件。就此而言,型材件的外周面可以是在预先对可能存在的空腔进行密封的情况下将型材件完全浸没于水浴中时被润湿的所有面。在存在沿型材件的纵向方向延伸的空腔的情况下,内周面是其余的面。就本发明而言,型材件应被理解为连续型材的区段。尤其,型材件在其纵向延伸尺寸上具有恒定的截面几何形状。

便利的是,纵向粘合剂层至少部分地连接至载荷引入元件的未经加工的表面。尤其,载荷引入元件的未经加工的表面是经挤压成型的、经冷拔或辊压的表面。尤其,载荷引入元件的未经加工的表面是有轮廓的表面。

有利地,所述直的型材区段具有开放的型材截面。在本申请的意义上,开放的型材截面应被理解为如下型材截面,这些型材截面围成至少一个空腔并且在此各个空腔均具有开口。尤其,当在截面上观察时,型材区段被设计为在两侧开放的型材区段。例如型材区段可以具有带有彼此背离的开口的双T形截面或双C形截面。此外,当在截面上观察时,直的型材区段可以具有开放的型材截面并且同时具有闭合的空腔或多个闭合的空腔。

根据一个替代性设计方案,直的型材区段被设计为空心型材区段。就本发明而言,空心型材区段应被理解为连续型材的区段。空心型材区段的壁厚度的尺寸相比于其截面被设定得明显更小。优选地,如果空心型材区段具有可以由至少大体上紧贴外表面的方形来说明的截面几何形状,则空心型材区段的壁厚度是空心型材区段的外部尺寸的10%至20%,特别优选地10%至15%。当在截面上观察时,空心型材区段具有至少一个空腔,该空腔被设计为在周向上闭合的腔室。尤其,空心型材区段在其纵向延伸尺寸上具有恒定的截面几何形状。空心型材区段同时还可以被设计为具有开放的截面的型材区段。

根据另一个替代性设计方案,所述直的型材区段被设计为多腔室型材区段。这意味着,在截面上观察时,型材区段具有被设计为在周向上闭合的腔室的至少两个空腔。通过多腔室型材区段可以根据多个腔室相对于彼此的几何结构和布置方式来提高型材区段的面积惯性矩。这尤其在弯曲载荷和/或扭转载荷下起作用,但是在压力载荷的情况下也可以传递较高的力和/或力矩。尤其,多腔室型材区段在截面上具有至少一个横向板,多腔室型材区段的多个腔室被该横向板彼此隔开。在型材区段的端部区段与载荷引入元件的端部区段粘合的情况下,横向板能够实现额外的连接面,这些连接面均衡地对粘合剂层中的应力分布起作用。在需要时,多腔室型材区段可以具有多于一个横向板。

载荷引入元件优选具有垂直于型材区段的纵向方向定向的开口。开口可以被设计成盲孔状的;例如用于接纳球窝接头的球面轴颈的接头球体。替代性地,开口例如还可以被设计为穿通开口;例如具有用于接纳分子接头(Molekulargelenk,其又被称为爪式接头)的圆柱形的穿通开口。尤其,这种穿通开口的中心轴线在中性纤维平面中延伸。尤其,这种穿通开口垂直于型材区段的纵向方向具有如下截面,该截面大体上与说明型材区段的截面的方形一样大或者大于这样的方形。尤其,穿通开口在安装状态下具有未经加工的内周面。替代性地,载荷引入元件可以具有穿通开口,该穿通开口在原始状态下具有未经加工的内周面并且在安装状态下具有经加工的(例如通过切削制造的)内周面。钢轴套可以被插入到穿通开口中。

下文根据仅展示实施例的附图对本发明进行详细说明,其中相同的附图标记涉及相同、相似或功能相同的构件或元件。在附图中:

图1以透视图示出了根据现有技术的底盘组件;

图2以透视截面图示示出了不属于本发明的底盘悬臂的一部分;

图3以透视图示出了根据本发明的第一实施方式的底盘悬臂;

图4以透视截面图示示出了根据图3并且根据在那里给出的剖面线A-A的底盘悬臂的一部分;

图5以透视截面图示示出了根据图4的经隔离地形成的粘合剂层;

图6以透视截面图示示出了根据本发明的第二实施方式的经隔离地形成的粘合剂层;

图7以透视图示出了根据图3的载荷载引入元件;

图8以透视图示出了根据图3的型材区段;

图9以透视图示出了根据本发明的第三实施方式的载荷引入元件;并且

图10a至图10d以截面图示示出了本发明的另外的实施方式的型材区段。

图1示出底盘1的一部分,即,机动车辆(在此为商用车辆2)的组成部分,其中底盘1具有布置在下连杆平面中的两个底盘悬臂3,这两个底盘悬臂被设计为车桥支柱。这两个车桥支柱3分别以一个端部借助分子接头连接到被设计为刚性轴5的车桥。车桥支柱3以另一个端部(同样借助分子接头)分别间接地连接到车辆框架6。刚性轴5在这两个车桥支柱3旁被引导穿过四点连杆7,该四点连杆被布置在上连杆平面中并且被设计成大体上x形的。四点连杆7将三点连杆和单独的侧倾稳定器的功能结合在一个构件中。四点连杆7在框架侧的支承区域4中借助两个分子接头连接到车辆框架6,并且在车桥侧的支承区域10中借助两个分子接头连接到刚性轴5。总计四个分子接头中的两个分子接头被车辆框架6的纵梁遮盖。

为了说明本发明所基于的问题,在图2中展示了不属于本发明的底盘悬臂3的一部分。被设计为车桥支柱3的底盘悬臂具有由铝合金形成的载荷引入元件20,该载荷引入元件牢固地与由纤维增强塑料制成的直的型材区段21相连接。在此,型材区段21和载荷引入元件20在共用的连接区段22中藉由粘合连接部25材料配合地相互连接,在该连接区段中载荷引入元件20的端部区段23和型材区段21的端部区段24交替地并且大体上形状配合地接合到彼此之中。粘合连接部25在型材区段21的中性纤维平面26的两侧分别具有自身平坦的并且一样长的多个纵向粘合剂层27,这些纵向粘合剂层在型材区段21的纵向方向L上延伸并且这些纵向粘合剂层同时在型材区段21的与纵向方向L垂直地延伸的高度方向H上彼此平行地间隔开。如在现有技术中常见的那样,所有纵向粘合剂层27在其在型材区段21的纵向方向L上的纵向延伸尺寸上具有在此为0.2毫米的恒定的厚度。

研究已经表明:在车桥支柱3受到拉伸载荷的情况下在外部的纵向粘合剂层27中在载荷引入元件20的部分覆盖型材区段21的端部区段24的外齿28的自由端部29的区域中出现局部的应力峰值30。这个局部的应力峰值30促使外齿28的(又被称为顶端的)自由端部29以如下方式变形,使得自由端部29朝向型材外部弯曲(由箭头指明)。这种弯曲进而促使粘合连接部25内的剥离载荷,其中然而并非外部的纵向粘合剂层27失效,而是在由纤维增强塑料制成的直的型材区段21内部产生靠近表面的纵向裂纹31,该纵向裂纹在型材区段21的纵向方向L上平行于纵向粘合剂层27延伸并且由虚线指明。由此,在纵向裂纹31的区域中,型材区段21与由铝合金形成的金属性载荷引入元件20的连接丢失。由于在纵向裂纹31的区域中不再能够传递力,因此在车桥支柱3持续受到拉伸载荷的情况下将力传递重新转移到粘合连接部25的其他区域。然而,这些其他区域并非被设计成用于吸收额外的载荷,这最终导致粘合连接部25完全失效。

图3示出用于商用车辆2的底盘悬臂3,其中底盘悬臂被设计为具有分别布置在端侧的两个铝质载荷引入元件20的车桥支柱3。载荷引入元件20通过由纤维增强塑料制成的直的型材区段21牢固地相互连接。直的型材区段21和这两个载荷引入元件20在共用的连接区段22中藉由粘合连接部25相互连接,在该连接区段中载荷引入元件20的端部区段23和型材区段21的端部区段24交替地并且大体上形状配合地接合到彼此之中。这两个共用的连接区段22、这两个载荷引入元件20的这两个端部区段23、以及型材区段21的这两个端部区段24分别在型材区段21的纵向方向L上延伸。在这两个共用的连接区段22中,这两个载荷引入元件20的两个外齿28分别覆盖型材区段21的端部区段24的自身平坦的两个局部面,这两个局部面在型材区段21的与纵向方向L垂直地延伸的高度方向H上彼此平行地间隔开。

例如在图4中可以看到,这两个粘合连接部25在型材区段21的中性纤维平面26的两侧分别具有大体上自身平坦并且同时在型材区段21的纵向方向L上一样长的四个纵向粘合剂层27。纵向粘合剂层27在型材区段21的高度方向H上彼此平行地间隔开。中性纤维平面26相对于车桥支柱3的几何结构同时形成对称平面。在中性纤维平面26的每个侧面上,这四个纵向粘合剂层27中的各个纵向粘合剂层分别布置在载荷引入元件20的上述外齿28与型材区段21的端部区段24的所指配的局部面之间。最后提及的这些纵向粘合剂层27是外粘合剂层32,这些外粘合剂层与直的型材区段21的具有如下法向量的面相粘合,该法向量相应地在型材区段21的高度方向H上延伸并且同时背离型材区段21指向。

最后提及的这些外粘合剂层32分别在型材区段21的纵向方向L上并且朝向外齿28的(又被称为顶端的)自由端部29在齿长度的大体上一半上具有不断增大的厚度。这尤其还能够由此实现,外齿28被设计成朝向其自由端部29相应地变窄。两个粘合连接部25在型材区段21的中性纤维平面26的两侧分别具有两个外粘合剂层32。外粘合剂层32随着与型材区段21的中性纤维平面26的间距不断增大而分别具有变大的截面。因此,具有相对于中性纤维平面26的最大间距的外粘合剂层32同时具有最大的截面。最后提及的这个外粘合剂层32在外齿28的自由端部29的区域中具有大约4毫米的厚度。纵向粘合剂层27连接至载荷引入元件20的未经加工的、经挤压成型的表面。针对附图还应注意的是,在图4中仅展示了车桥支柱3的在型材区段21的纵向方向L上延伸的、盘状的子区域。

图5示出载荷引入元件20的端部区段23与型材区段21的端部区段24之间的粘合连接部25的所有粘合剂层27、32、33。在此可以明显看到的是,所有纵向粘合剂层27连同外粘合剂层32相互材料连接。横向粘合剂层33与型材区段21的纵向方向L垂直地、随着与型材区段21的中性纤维平面26的间距不断增大而具有在型材区段21的纵向方向L上测量的、增大的厚度,这些横向粘合剂层在型材区段21的纵向方向L上布置在相同的高度上、并且同时与型材区段21的纵向方向L垂直地彼此间隔开、并且同时主要与型材区段21的纵向方向L垂直地延伸。

图6以类似于图5的图示示出未展示的型材区段21,该型材区段具有(虚线指明的)第二中性纤维平面34。第二中性纤维平面34在型材区段21的纵向方向L上延伸并且(如之前描述地)同时与中性纤维平面26垂直地定向。粘合连接部25在第二中性纤维平面34的两侧具有大体上自身平坦并且一样长的四个纵向粘合剂层27,这些纵向粘合剂层在型材区段21的纵向方向L上延伸并且同时在与型材区段21的纵向方向L垂直且与高度方向H垂直地延伸的横向方向Q上彼此平行地间隔开。当在型材区段21的横向方向Q上观察时,在第二中性纤维平面34的两侧这些纵向粘合剂层27中的两个纵向粘合剂层随着与型材区段21的第二中性纤维平面34的间距不断增大而分别具有变大的截面。这些纵向粘合剂层27分别是外粘合剂层。

图7所展示的载荷引入元件20被设计为具有部分地未经加工的外周面以及部分地未经加工的内周面的挤压成型型材件。未经加工的面在此在型材纵向方向35上延伸。载荷引入元件20具有与(未展示的)直的型材区段21的纵向方向L垂直地定向的开口36,该开口被设计为用于接纳(同样未展示的)分子接头的穿通开口并且具有通过切削操作制成的内周面。穿通开口36的中心轴线41在中性纤维平面26中并且同时在横向方向Q上延伸,该横向方向与型材区段21的纵向方向L垂直并且与高度方向H垂直地延伸。穿通开口36垂直于型材区段21的纵向方向L所具有的截面略微大于说明型材区段21的截面的方形的面。载荷引入元件20具有四个经挤压成型的穿通槽37,这些穿通槽在型材纵向方向35上延伸,其中型材纵向方向35与直的型材区段21的横向方向Q一致。穿通槽37在其沿型材区段21的纵向方向L的延伸尺寸上具有在型材区段21的高度方向H上变化的宽度。在载荷引入元件20的端部区段23中,在型材区段21的高度方向H上载荷引入元件20的总计五个齿与上述四个穿通槽37交替。在高度方向H上,端部区段23被载荷引入元件20的两个外齿28包围。

图8所展示的型材区段21被设计为具有三个腔室的多腔室型材区段并且具有由纤维织物形成的覆盖层38。覆盖层38是型材区段21的外周面并且在型材区段的纵向方向L上延伸过其整个长度。在截面上,多腔室型材区段21具有两个横向板39,多腔室型材区段21的三个腔室被这两个横向板彼此分开。在根据图4的截面图示中,其中仅展示了车桥支柱3的盘状的子区域,这个盘状的子区域在多腔室型材区段21的纵向方向L上仅延伸穿过横向板39。

图9示出载荷引入元件20,该载荷引入元件的端部区段23被穿通槽37网格状地穿过,这些穿通槽与未展示的型材区段21的纵向方向L垂直地延伸并且同时部分地相交。由此,载荷引入元件20的端部区段23具有插接齿部40,该插接齿部具有大体上在型材区段21的纵向方向L上延伸的齿。插接齿部40在型材区段21的横向方向Q上具有彼此平行地间隔开的三排齿,这三排齿分别具有四个齿。在这三排齿的端部处分别存在外齿28,这些外齿在型材区段21的高度方向H上相对于彼此具有最大的间距。外齿28被设计成朝向其(又被称为顶端的)自由端部29相应地变窄。在横向方向Q上延伸的穿通槽37是通过挤压成型制成的并且在高度方向H上具有变化的宽度,该宽度朝向齿的自由端部29增大。在高度方向H上延伸的穿通槽37是通过切削加工制成的并且在横向方向Q上具有恒定的宽度。然而,最后提及的这些穿通槽37也可以(如结合图6所描述的)在横向方向Q上具有变化的宽度,尤其具有朝向齿的自由端部29增大的宽度。

图10a示出直的型材区段21,该直的型材区段被设计为空心型材区段。在此,空心型材区段21被设计为方形管。图10b示出具有在侧向伸出的上凸缘和在侧向伸出的下凸缘的空心型材区段21。具有开放的型材截面的型材区段21在图10c中以双T形截面来展示并且在图10d中以双C形截面来展示。

1 底盘

2 机动车辆,商用车辆

3 底盘悬臂,车桥支柱

4 框架侧的支承区域

5 车桥,刚性轴

6 车辆框架

7 四点连杆

10 车桥侧的支承区域

20 载荷引入元件

21 直的型材区段,空心型材区段,多腔室型材区段

22 连接区段

23 载荷引入元件的端部区段

24 型材区段的端部区段

25 粘合连接部

26 中性纤维平面

27 纵向粘合剂层

28 外齿

29 外齿的自由端部,外齿的顶端

30 应力峰值

31 纵向裂纹

32 外粘合剂层

33 横向粘合剂层

34 第二中性纤维平面

35 型材纵向方向

36 开口,穿通开口

37 穿通槽

38 由纤维织物形成的覆盖层

39 横向板

40 插接齿部

41 中心轴线

L 型材区段的纵向方向

H 型材区段的高度方向

Q 型材区段的横向方向

相关技术
  • 用于机动车辆的底盘悬臂
  • 用于机动车辆的底盘总成和机动车辆
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