复合导杆轴的横梁和复合导杆轴的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种复合导杆轴的横梁和复合导杆轴，其中复合导杆轴的横梁(1)具有抗弯曲并且易扭转的开放式中空型材。其中，中空型材是由具有相对低的弹性模量的第一金属材料和具有相对高的弹性模量的第二材料构成的复合型材(1)。
【专利说明】复合导杆轴的横梁和复合导杆轴
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于复合导杆轴的复合导杆的横梁以及根据权利要求11的前序部分所述的复合导杆轴。
【背景技术】
[0002]复合导杆轴优选用作具有前轮驱动的车辆的后桥；该复合导杆轴由两个在车辆侧铰接的纵向转向杆构成，这两个纵向转向杆通过横梁相互连接。横梁设置在车辆侧的铰接点和车轮的固定件之间的区域中并且在车轮的一侧受压或回弹时受到弯曲应力以及扭应力。横梁通常具有抗弯强度，但是易扭转(tors1nsweich)，所以优选采用开放式中空型材。在横梁和纵向转向杆由相同材料、例如钢制成的情况下，横梁和纵向转向杆之间例如通过焊接或通过形状配合连接的方式相连。
[0003]由DE 10 2007 052 632 Al已知一种具有横梁的复合导杆轴，该横梁构造为具有成型出的纵向槽口的扭力管并且横截面具有U形或V形的轮廓。平行于横梁设有稳定器，该稳定器将两个纵向转向杆相互连接。
[0004]由DE 196 53 959 Cl已知一种用于复合导杆轴的横梁，其中横梁具有通过将圆形的管横截面变形成双壁的U形轮廓而制成的横截面。通过U形横截面实现了扭转柔韧度，即，U形横截面以相对小的阻力抵抗扭转应力。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是，在上述类型的横梁中在使重量尽可能轻的情况下能够最佳地、即在各个空间方向上调整弯曲刚度和扭转刚度。本实用新型的目的还在于，在上述类型的复合导杆以及复合导杆轴中使得横梁的弯曲刚度和扭转刚度最优地适应于在运转中所出现的应力。
[0006]根据本实用新型的第一方案，在横梁中开放式中空型材由第一材料和第二材料构造为复合型材，其中第一材料具有相对低的弹性模量并且第二材料具有相对高的弹性模量。对此，弹性模量E和横截面的面积矩I相结合、即乘积E.I是弯曲刚性和抗扭性的量度。借助这两种复合材料能够通过具有较高弹性模量的材料承受横梁的弯曲应力并且通过具有较低弹性模量的材料降低扭应力。通过这种材料结合能够提供一种既抗弯曲但是又易于扭转的横梁。
[0007]根据一个优选的实施方式，复合型材构造为挤压型材。因此形成具有恒定的横截面的中空型材，该中空型材可成本有利地制成。
[0008]根据另一个优选的实施方式，第一材料是轻金属或轻金属合金、特别是镁或镁合金。替代性地也可以使用材料铝或铝合金。镁的弹性模量在45kN/mm2左右的范围中。对此，尤其在使用镁或镁合金时得到易于扭转的横截面并且同时横梁具有轻的重量。
[0009]根据另一个优选的实施方式，第二材料是钢，S卩，具有大约200kN/mm2数量级的弹性模量的材料。因此，材料钢适于承受横梁中的弯曲应力、即拉应力和压应力并且确保高的弯曲刚性。
[0010]根据另一个优选的实施方式，在中空型材的优选位置上嵌入钢型材、优选钢线材或钢棍，其由此实际上在承受在中空型材的外部区域中增强地出现的弯曲应力的方面用于加固中空型材。钢线材或钢棍形状配合和/或材料配合地容纳在中空型材的外部区域中。也可以在可能拉紧的同时通过旋接与中空型材力配合地连接。
[0011]根据另一个优选的实施方式，开放式的中空型材构造为C型材或V型材，其中也可以是例如开放式的箱型材这样的其他构造。钢线材或钢棍优选设置在中空型材横截面的角区域中。例如钢线材的横截面可以形成正方形的角、矩形的角或者三角形的角，这构成了易于扭转、但是抗弯曲的横截面。钢型材之间的轻金属型材用作间隔部件。
[0012]根据另一个优选的实施方式，钢型材具有不同的横截面。例如在提高的弯曲应力的区域中能够采用较大的横截面以及在较小的弯曲应力的区域中能够采用较小的横截面。此外，也可以可变地构造横截面的形状，例如构造为圆形横截面或者扁平的矩形横截面。由此能够使横梁有针对性地匹配所出现的应力。
[0013]根据本实用新型的另一方案，在复合导杆轴的复合导杆中设有具有前述实施方式的特征的横梁。因此，复合导杆以及复合导杆轴的纵向转向杆和横梁由不同的材料制成，这特别是同时降低了复合导杆轴的重量。
[0014]根据一个优选的实施方式，横梁的端部通过接合、优选通过形状配合的压接与纵向转向杆相连，该纵向转向杆例如由钢制成。这种接合连接避免了焊接并且可以使纵向转向杆和横梁采用不同材料。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]本实用新型的实施例在附图中示出并且在下面进行详细说明，其中，从说明和/或附图中可以得出其他的特征和/或优势。在附图中
[0016]图1a-1d示出了根据本实用新型的用于横梁的复合型材，以及
[0017]图2示出了具有根据本实用新型的横梁的复合导杆。
【具体实施方式】
[0018]图1a至图1d示出了根据本实用新型的横梁1，该横梁优选可用于安装在复合导杆轴中。横梁I构造为开放式中空型材并且根据本实用新型构造为复合型材。复合型材是指中空型材不是由一种相同的材料构成，而是由材料组合构成。在一个优选的实施例中这种材料组合由镁合金和超高强度的钢构成。镁合金构成实际的中空型材，例如在图1b该中空型材示出为C型材或U型材。在优选的实施例中，四根钢线材3a、3b、3c、3d嵌入中空型材2中，即，钢线材或钢棍3a至3d用于加固或加强根据图1b所示的中空型材2。
[0019]图1d示出了包括开放式中空型材2以及钢线材3a至3d的横梁I的横截面。该横截面的形状对应于马蹄铁形，其中，在(附图中)上部区域中的钢线材3a、3b具有比在型材的下部区域或开放区域中的钢线材3c、3d更大的直径。优选通过挤压制造复合型材或者横梁I。
[0020]复合导杆轴的复合导杆的横梁(对此参见图2)在车辆运转时、即在车轮的一侧受压或回弹时受到弯曲以及扭力。原则上来说将横梁的尺寸设定成，使得该横梁一方面具有抗弯强度，但是另一方面又具有扭转柔韧度。由此，根据本实用新型也采用开放式中空型材，即沿纵向伸展的开口 4在钢线材3c、3d之间(图1d)延伸。通过选择镁或镁合金材料还促进了扭转柔韧度，镁或镁合金具有大约45kN/mm2数量级的弹性模量，即具有相对低的弹性模量，弹性模量和抗扭性成比例；弹性模量越小，中空型材越易扭转。另一方面用于制造钢线材3a至3d的钢材料具有大约200kN/mm2数量级的弹性模量。横梁I的钢线材3a至3d首先承受弯曲应力，而作为钢线材3a至3d的间隔部件的镁中空型材2承受扭应力。钢线材3a至3d实际上不产生反作用，从而形成易于扭转的结构。由于高的镁含量，相对于通常仅由钢材料制成的传统横梁降低了横梁的重量。
[0021]代替优选的由镁或镁合金与钢构成的材料组合，在本实用新型的范围中也可以采用由铝或铝合金与钢构成的材料组合。铝相对于钢来说也具有相对低的弹性模量，因此获得和使用镁时近似相同的效果。
[0022]图2示出了根据本实用新型的具有根据本实用新型的横梁6的复合导杆5。该复合导杆5包括两个分别具有车辆侧的轴承或铰接点7a、8a以及车轮侧的固定点7b、8b的纵向转向杆7、8。在车辆侧的铰接点7a、8a和车轮侧的固定点7b、8b之间在纵向转向杆7、8中设置容纳座9、10，横梁6的端部容纳在该容纳座中。横梁6以其两个端部通过形状配合的连接、特别是形状配合的压接与两个纵向转向杆7、8相连。
[0023]附图标记列表
[0024]I 横梁，
[0025]2中空型材，
[0026]3a-3d钢型材(钢线材)，
[0027]4 开口，
[0028]5复合导杆，
[0029]6 横梁，
[0030]7纵向转向杆，
[0031]7a车辆侧的轴承，
[0032]7b车轮侧铰接点，
[0033]8纵向转向杆，
[0034]8a车辆侧的轴承，
[0035]8b车轮侧的铰接点，
[0036]9容纳座，
[0037]10容纳座。
【权利要求】
1.复合导杆或复合导杆轴的横梁，所述横梁具有抗弯曲并且易扭转的开放式中空型材，其特征在于，所述中空型材由具有相对低的弹性模量的第一金属材料和具有相对高的弹性模量的第二材料构造为复合型材(I)。
2.按照权利要求1所述的横梁，其特征在于，所述复合型材(I)是挤压型材。
3.按照权利要求1或2所述的横梁，其特征在于，所述第一金属材料是轻金属或轻金属I=IO
4.按照权利要求3所述的横梁，其特征在于，所述第一金属材料是镁、或铝、或镁和/或销的合金。
5.按照权利要求1或2所述的横梁，其特征在于，所述第二材料是钢。
6.按照权利要求1或2所述的横梁，其特征在于，在优选的位置上在中空型材(2)中嵌入有钢型材(3a-3d)。
7.按照权利要求6所述的横梁，其特征在于，所述钢型材是钢线材(3a-3d)。
8.按照权利要求1或2所述的横梁，其特征在于，开放式中空型材(2)是C型材或V型材。
9.按照权利要求6所述的横梁，其特征在于，所述钢型材(3a-3d)特别是形状配合、材料配合和/或力配合地设置在中空型材(2)的具有提高的弯曲应力的横截面区域中。
10.按照权利要求6所述的横梁，其特征在于，所述钢型材(3a-3d)具有形状和大小不同的横截面。
11.用于复合导杆轴的复合导杆，其特征在于，所述复合导杆由根据前述权利要求中的任意一项所述横梁(6)构成。
12.复合导杆轴，其包括两个纵向转向杆(7、8)和将所述纵向转向杆(7、8)连接的横梁(6)，其特征在于，所述横梁(6)根据前述权利要求中的任意一项进行构造。
13.按照权利要求12所述的复合导杆轴，其特征在于，纵向转向杆(7、8)和横梁(6)之间的连接为接合连接(9、10)。
【文档编号】F16F1/14GK204222581SQ201420529871
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】T·鲁普夫林, I·米勒, D·泽格勒 申请人:Zf腓特烈斯哈芬股份公司