四点式导杆和用于制造四点式导杆的方法与流程

本发明涉及具有根据权利要求1的前序部分的特征的用于车辆的四点式导杆和具有根据权利要求8的前序部分的特征的用于制造四点式导杆的方法。

背景技术：

四点式导杆尤其用于商用车中，以便在车辆车架中可回弹地引导刚性车桥。在此，四点式导杆负责车桥的横向引导和纵向引导。四点式导杆还满足稳定器的功能。

由de102011079654a1得知一种由纤维塑料复合材料构成的四点式导杆。该四点式导杆整体地、更确切地说以壳式结构来实施。这使得四点式导杆非常轻，但是在大批量的制造方面是不利的。

对于由纤维塑料复合材料构成的四点式导杆，其借助于缠绕工艺制成，需要构件的快速转动。由于负荷引入元件的质量和负荷引入元件与转动轴线的间距，在缠绕时出现高的离心力，在缠绕过程的起始阶段期间仅仅由缠绕芯部元件来承受离心力。因此，在工艺开始时的缠绕过程必须以比时间上进一步推进的轴套已经多次被主层压部绕缠时的工艺步骤更慢的速度进行。

技术实现要素：

本发明的目的在于改进一种用于车辆的车轮悬架的四点式导杆，其由纤维塑料复合材料构成，其中，应改善大批量适应性，并且应降低制造成本。此外，能够在制造过程期间实现负荷引入元件的可靠的固定。

基于上述目的，本发明提出了具有根据权利要求1的特征的四点式导杆以及根据权利要求8的用于制造四点式导杆的方法。其他有利的设计方案和改进方案由从属权利要求中得知。

用于车辆的四点式导杆包括芯部元件和由纤维塑料复合材料构成的主层压部，其中，主层压部绕缠芯部元件。芯部元件包括四个负荷引入元件和一发泡芯部。四个负荷引入元件与发泡芯部形状配合地连接。四点式导杆具有由纤维塑料复合材料构成的四个附加缠绕部。第一附加缠绕部绕缠第一负荷引入元件，并且使第一负荷引入元件与主层压部有效连接。第二附加缠绕部绕缠第二负荷引入元件，并且使第二负荷引入元件与主层压部有效连接。第三附加缠绕部绕缠第三负荷引入元件，并且使第三负荷引入元件与主层压部有效连接。第四附加缠绕部绕缠第四负荷引入元件，并且使第四负荷引入元件与主层压部有效连接。借助于每个附加缠绕部可将压力引入到主层压部中。车辆优选地为nkw(商用车)或pkw(轿车)。

四点式导杆的主层压部由纤维塑料复合材料(fkv)形成，例如碳纤维强化的纤维塑料复合材料(cfk)、玻璃纤维强化的纤维塑料复合材料(gfk)、芳纶纤维强化的纤维塑料复合材料(afk)或其他合适的fkv。优选地，主层压部由gfk形成。主层压部绕缠芯部元件，使得出现在主层压部和所有的四个负荷引入元件之间的有效连接。

芯部元件由发泡芯部以及四个负荷引入元件形成。发泡芯部用于提供四点式导杆的内部轮廓，使得在制造四点式导杆时借助于缠绕工艺产生四点式导杆的正确的轮廓。发泡芯部由可发泡的聚合物形成，例如聚苯乙烯(ps)、聚氨酯(pur)、聚甲基丙烯酰亚胺(pmi)或其他合适的聚合物。发泡芯部借助于优选地由金属形成的模具制成。聚合物发泡在模具内产生，并且呈现由模具预定的造型。

在四点式导杆用于车辆中时，负荷引入元件用于将四点式导杆支撑在车辆车身处，并且使四点式导杆与车辆车身有效连接。每个负荷引入元件具有用于轴承的容纳部。负荷引入元件的每个容纳部分别适合于容纳轴承，例如橡胶-金属轴承或分子轴承(molekularlager)。借助于容纳部建立在负荷引入元件和轴承之间的有效连接。如果在四点式导杆用于车辆中时出现负荷情况，通过至少一个轴承将力导入到一个或所有相关的负荷引入元件中，其将力传递给主层压部。因此，每个负荷引入元件形成四点式导杆的支承区域，并且在一侧限定四点式导杆。

四个负荷引入元件优选地相同地形成，但还可彼此不同地形成。每个负荷引入元件为几何拉伸体，其具有一侧面和两个盖面，其中，每个负荷引入元件优选地关于中间平面对称地成形。中间平面平行于两个盖面并且与它们具有相等间距。每个负荷引入元件具有特殊的形式，其使得负荷引入元件能够集成到发泡芯部中。每个负荷引入元件例如可在横截面中具有带有加装的圆的三角形的形状或液滴的形状。每个负荷引入元件例如可具有锚固区域，其在制造工艺期间由发泡芯部包围。在制造芯部元件时，将四个负荷引入元件引入到模具中并且布置在模具中，从而发泡芯部发泡时将负荷引入元件集成到发泡芯部中，例如借助于其相应的锚固区域，从而形成芯部元件。然而，每个负荷引入元件的容纳部始终保持没有材料。负荷引入元件不可非破坏性地从发泡芯部脱开。因此，四个负荷引入元件中的每个负荷引入元件与发泡芯部形状配合地连接。

四点式导杆具有由fkv构成的四个附加缠绕部，附加缠绕部例如可由gfk、cfk、afk或其他合适的fkv形成。每个附加缠绕部绕缠其相应的负荷引入元件并且使该负荷引入元件附加地与主层压部有效连接。附加缠绕部用于将在四点式导杆用于车辆时在负荷情况下出现的压力从负荷引入元件传递给主层压部。

借助于在主层压部和四个负荷引入元件之间的有效连接，在四点式导杆用于车辆中时，在负荷情况下，可将出现的牵拉纵向力借助于形状配合连接传递到主层压部上，将出现的侧向力借助于推进并且必要时借助于形状配合连接传递到主层压部上，并且将出现的竖向力借助于形状配合连接传递到主层压部上。通过有效连接不能可靠地传递例如在负荷情况“制动”下出现的压力。然而，压力可借助于附加缠绕部借助于推进和牵拉形状配合连接从相应的负荷引入元件传递给主层压部。

使用附加缠绕部的优点是，在借助于缠绕工艺制成四点式导杆的主层压部的制造工艺中，可使用与制造附加缠绕部相同的机器人。此外，有利的是，由fkv构成的四点式导杆具有比由金属材料构成的传统四点式导杆更轻的质量。此外，借助于缠绕工艺制造四点式导杆成本有利，并且省时高效。在负荷情况期间出现的所有的力可以简单且可靠的方式导入到主层压部中，并且由主层压部承担。

根据一实施方式，四个负荷引入元件中的至少一个具有至少一个引导突出部，以用于引导所属的附加缠绕部。显然，至少一个负荷引入元件可具有两个引导突出部或多个引导突出部。此外，多于一个的负荷引入元件可具有至少一个引导突出部或多个引导突出部。引导突出部用于在制造工艺期间引导相应的附加缠绕部的缠绕线路，使得其精确定位。至少一个引导突出部朝一侧限定负荷引入元件。

至少一个引导突出部布置在负荷引入元件的盖面中的一个盖面处并且在此形成径向突出部。在此，径向上可看作是从负荷引入元件的容纳部的中轴线出发。如果至少一个负荷引入元件具有两个引导突出部，引导突出部中的一个布置在至少一个负荷引入元件的一盖面处，并且引导突出部中的另一个布置在另一盖面处。优选地，至少引导突出部连续地形成，即，引导突出部不具有没有材料的中断。替代于此，至少引导突出部可由多个区段形成，在这些区段之间布置没有材料的中断。

根据另一实施方式，四个负荷引入元件中的每个负荷引入元件具有两个包绕区域，其中，相应的附加缠绕部的缠绕长度对应于包绕区域的造型。在此，包绕区域为负荷引入元件的直接由附加缠绕部接触的区域。在此，直接指没有中间连接结构元件的接触。

每个包绕区域如此形成，即，附加缠绕部在径向上绕缠包绕区域。优选地，附加缠绕部连续地绕缠每个包绕区域。根据包绕区域的造型，附加缠绕部的缠绕长度更长或更短地构造。附加缠绕部的缠绕长度取决于包绕区域的周长。如果包绕区域例如具有圆形或椭圆形的横截面，缠绕长度取决于圆形或椭圆形的周长。

根据另一实施方式，四个负荷引入元件中的每个负荷引入元件具有锚固区域，借助于该锚固区域使每个负荷引入元件形状配合地与发泡芯部连接。锚固区域在芯部元件的制造工艺中被发泡芯部的聚合物发泡材料包围，从而在发泡芯部硬化之后形成在发泡芯部和四个负荷引入元件之间的形状配合的连接。锚固区域可例如在横截面中三角形地形成，但可替代地具有其他合适的造型。

根据另一实施方式，发泡芯部由聚合物发泡材料形成。聚合物发泡材料例如可由pu、ps或pmi形成。

根据另一实施方式，附加缠绕部由gfk或cfk形成。优选地，附加缠绕部由和主层压部相同的材料形成。

根据另一实施方式，负荷引入元件由金属材料或纤维塑料复合材料形成。负荷引入元件例如可由钢、铝或smc(sheetmoldingcompound，片状模塑料)形成。优选地，负荷引入元件由铝或smc形成，从而比起由钢成形的情况，负荷引入元件具有更低的质量。负荷引入元件可在批量生产中以浇注工艺、挤压工艺制成或以铣削工艺制成。对此的优点是负荷引入元件的制造可模块化。

在用于制造已经在上文中说明的用于车辆的四点式导杆的方法中，首先在模具中为发泡芯部准备好四个负荷引入元件。在模具中制成发泡芯部，使得四个负荷引入元件形状配合连接地集成到发泡芯部中。在此，使负荷引入元件的相应的锚固区域由发泡芯部的聚合物发泡材料包围，由此建立形状配合连接。通过形状配合的连接可在一开始以很高的速度执行紧接的缠绕工艺，因为出现的离心力不再必须仅仅由发泡芯部承受。由此使负荷引入元件与发泡芯部进行可靠地连接和固定。

用主层压部以一层绕缠每个负荷引入元件和发泡芯部，使得能够实现在负荷引入元件和主层压部之间的力传递。因此产生在负荷引入元件和主层压部之间的有效连接。借助于有效连接可在四点式导杆用于车辆中时在负荷情况下将出现的牵拉纵向力借助于形状配合连接、将出现的侧向力借助于推进并且必要时借助于形状配合连接、以及将出现的竖向力借助于形状配合传递到主层压部上。

接着使第一附加缠绕部绕缠第一负荷引入元件，使得出现与主层压部的附加的有效连接。此外，使第二附加缠绕部绕缠第二负荷引入元件，使得出现与主层压部的附加的有效连接。此外，使第三附加缠绕部绕缠第三负荷引入元件，使得出现与主层压部的附加的有效连接。此外，使第四附加缠绕部绕缠第四负荷引入元件，使得出现与主层压部的附加的有效连接。附加缠绕部借助于和执行主层压部的缠绕工艺相同的机器人制成。借助于附加缠绕部可在负荷情况下附加地将压力借助于推进和牵拉形状配合连接从相应的负荷引入元件传递给主层压部。最后使完成的四点式导杆硬化。

附图说明

借助下文阐述的附图进一步说明本发明的各实施例和细节。其中：

图1根据一实施例以两个视图示出了负荷引入元件的示意性的图示，

图2示出了图1的负荷引入元件的示意性的图示，其与根据一实施例的主层压部和发泡芯部连接，

图3示出了图2的负荷引入元件、主层压部和发泡芯部与根据一实施例的附加缠绕部的示意性的图示，

图4根据另一实施例以两个视图示出了负荷引入元件的示意性的图示，

图5示出了图4的负荷引入元件的示意性的图示，其与根据另一实施例的主层压部和发泡芯部连接，

图6示出了图5的负荷引入元件、主层压部和发泡芯部与根据一实施例的附加缠绕部的示意性的图示，

图7根据另一实施例以两个视图示出了负荷引入元件的示意性的图示，

图8示出了图7的负荷引入元件的示意性的图示，其与根据另一实施例的主层压部和发泡芯部连接，

图9示出了图8的负荷引入元件、主层压部和发泡芯部与根据一实施例的附加缠绕部的示意性的图示，并且

图10示出了根据现有技术的四点式导杆的示意性的图示。

具体实施方式

图1根据一实施例以两个视图示出了负荷引入元件4的示意性的图示。可明显看出的是，负荷引入元件4为几何拉伸体，其具有两个盖面和一个侧面。该拉伸体关于中间平面12对称。两个盖面离中间平面12一样远并且与中间平面平行。负荷引入元件4具有用于轴承、例如弹性体轴承的容纳部10。容纳部10具有中轴线11。中轴线11垂直于中间平面12。

负荷引入元件4具有一锚固区域9和两个包绕区域8。锚固区域9在横截面中构造成三角形。包绕区域8在横截面中构造成椭圆形。在四点式导杆的制造工艺中，锚固区域9由发泡芯部的聚合物发泡材料包围。由此可实现在负荷引入元件4和发泡芯部之间的形状配合的连接。这在图2和图3中予以示出。

每个包绕区域8用于被附加缠绕部6绕缠。在此，包绕区域8的周边直接对应于附加缠绕部的缠绕长度。这在图3中进一步示出。在此示出的负荷引入元件4由铝形成并且在挤压工艺中制成。替代于此，负荷引入元件4可由fkv形成。四点式导杆具有四个这种负荷引入元件4。四点式导杆的负荷引入元件4都可相同地形成。

图2示出了图1的负荷引入元件4的示意性的图示，其与根据一实施例的主层压部3和发泡芯部5连接。可明显看出的是，负荷引入元件4借助于其锚固区域9集成到发泡芯部5中。发泡芯部5包围锚固区域9。发泡芯部5与四个同样的负荷引入元件4形状配合地连接，并且因此形成芯部元件2。在此仅仅示出了芯部元件2的一个部段。发泡芯部5由聚合物发泡材料形成。

主层压部3绕缠发泡芯部5以及负荷引入元件4。然而，负荷引入元件4的两个包绕区域8没有材料，并且主层压部3没有绕缠这两个包绕区域8。

为此，在此示出的没有附加缠绕部的实施方案可在当四点式导杆用于车辆中时的负荷情况下将牵拉纵向力通过形状配合连接、侧向力通过推进并且必要时通过形状配合连接以及竖向力通过形状配合连接从负荷引入元件4传递给主层压部3。

图3示出了图2的负荷引入元件4、主层压部3以及发泡芯部5与根据一实施例的附加缠绕部6的示意性的图示。除了在图2中示出的造型之外，附加缠绕部6与芯部元件2和主层压部3有效连接。

附加缠绕部6在径向上绕缠负荷引入元件4的两个包绕区域8。此外，附加缠绕部6同样在径向上在部分区域中绕缠主层压部3。通过附加缠绕部6产生在负荷引入元件4和主层压部3之间的附加的有效连接。附加缠绕部6连续地、即没有中断地绕缠两个包绕区域8。对于在此仅仅示出了一个部段的四点式导杆1，四个负荷引入元件4中的每个负荷引入元件用附加缠绕部6绕缠。在此，附加缠绕部6的缠绕长度取决于两个包绕区域8的周长。

通过附加缠绕部6可将在负荷情况下、例如在制动情况下出现的压力可靠地借助于推进和牵拉形状配合连接地传递到主层压部3中。

优选地，附加缠绕部6由和主层压部3相同的材料形成。主层压部3例如可由gfk形成。因此，此时附加缠绕部6同样由gfk形成。附加缠绕部6借助于与主层压部3相同的机器人制成。因此能够实现成本有利的制造方式。

图4根据另一实施例以两个视图示出了负荷引入元件4的示意性的图示。示出的负荷引入元件4关于中间平面12对称。可明显看出的是，负荷引入元件4为几何拉伸体，其具有两个盖面和一侧面。拉伸体关于中间平面12对称。两个盖面离中间平面12一样远，并且与中间平面平行。此外，负荷引入元件4具有垂直于中间平面12的中轴线11。

负荷引入元件4具有用于轴承的容纳部10。借助于容纳部10可连接负荷引入元件4与轴承、例如弹性体轴承。负荷引入元件4还具有两个包绕区域8、一个锚固区域9以及两个引导突出部7。锚固区域9用于建立与四点式导杆的发泡芯部的形状配合的连接，这在图5和图6中示出。形状配合的连接和已经在图2和图3中说明的相同。锚固区域9具有三角形的横截面。

两个包绕区域8具有椭圆形的横截面。两个引导突出部7与两个包绕区域8相连接。第一引导突出部7与第一包绕区域8连接。第二引导突出部7与第二包绕区域8连接。第一引导突出部7布置在负荷引入元件4的第一盖面处。第二引导突出部7布置在负荷引入元件7的第二盖面处。两个引导突出部7相对于负荷引入元件4的中轴线11是径向的。两个引导突出部7用于对在图6中示出的附加缠绕部进行引导和定位。

图5示出了图4的负荷引入元件4的示意性的图示，其与根据另一实施例的主层压部3和发泡芯部5连接。可明显看出的是，负荷引入元件4借助于其锚固区域9集成到发泡芯部5。负荷引入元件4与发泡芯部5形状配合地连接。发泡芯部5包围锚固区域9。发泡芯部5由聚合物发泡材料形成。发泡芯部5与四个相同的负荷引入元件4形状配合地连接，并且由此形成芯部元件2。在此仅仅示出了芯部元件2的一个部段。芯部元件2以及因此负荷引入元件4和发泡芯部5在部分区域中被主层压部3绕缠。主层压部3没有绕缠负荷引入元件4的包绕区域8和引导突出部7。它们仍没有材料。

优选地，负荷引入元件由铝或fkv形成。主层压部3由fkv形成，优选地由gfk形成。

为此，在此示出的没有附加缠绕部的实施方案可在当四点式导杆用于车辆中时的负荷情况下将牵拉纵向力通过形状配合连接、将侧向力通过推进并且必要时通过形状配合连接以及将竖向力通过形状配合连接从负荷引入元件4传递给主层压部3。

图6示出了图5的负荷引入元件4、主层压部3以及发泡芯部5与根据一实施例的附加缠绕部6的示意性的图示。在此示出了具有四个负荷引入元件4的四点式导杆1的一个部段。除了图5中的实施方案之外，在此，附加缠绕部6缠绕负荷引入元件4以及主层压部3。

附加缠绕部6在径向上绕缠负荷引入元件4的两个包绕区域8。此外，附加缠绕部6同样在径向上在部分区域中绕缠主层压部3。通过附加缠绕部6产生在负荷引入元件4和主层压部3之间的附加的有效连接。附加缠绕部6连续地、即没有中断地绕缠两个包绕区域8。在此，两个引导突出部7用于将附加缠绕部6精确地定位在包绕区域8处，使得附加缠绕部6不可滑移。对于在此仅仅示出一个部段的四点式导杆1，四个负荷引入元件4中的每个负荷引入元件用附加缠绕部6来绕缠。在此，附加缠绕部6的缠绕长度取决于两个包绕区域8的周长。

通过附加缠绕部6形成在负荷引入元件4和主层压部3之间的附加的有效连接。对于在图5中说明的例如由制动引起的负荷情况，压力可通过附加缠绕部6经由推进和牵拉形状配合连接从负荷引入元件4传递到主层压部3中。

附加缠绕部6优选地由和主层压部3相同的材料形成，例如gfk或cfk。负荷引入元件4优选地借助于挤压工艺制成。附加缠绕部6借助于和缠绕主层压部3相同的机器人制成。由此可实现成本有利的制造。

图7根据另一实施例以两个视图示出了的负荷引入元件4的示意性的图示。示出的负荷引入元件4关于中间平面12对称。可明显看出的是，负荷引入元件4为几何拉伸体，其具有两个盖面和一个侧面。拉伸体关于中间平面12对称。两个盖面离中间平面12一样远，并且与中间平面平行。此外，负荷引入元件4具有垂直于中间平面12的中轴线11。

负荷引入元件4具有用于轴承、例如弹性体轴承的容纳部10。容纳部10筒状地形成并且具有中轴线11。中轴线11垂直于中间平面12。

负荷引入元件4具有锚固区域9、两个包绕区域8以及两个引导突出部7。锚固区域9具有三角形的横截面。锚固区域9用于建立在负荷引入元件4和发泡芯部之间的形状配合的连接，这在图8和图9中示出。形状配合的连接和在图2、图3以及图5和图6中示出的一样。

两个包绕区域8具有椭圆形的横截面。第一引导突出部7与第一包绕区域8连接。第二引导突出部7与第二包绕区域8连接。第一引导突出部7布置在第一盖面处，第二引导突出部7布置在第二盖面处。两个引导突出部7用于对在图9中示出的附加缠绕部进行引导和定位。两个包绕区域8用于被附加缠绕部6绕缠。在此示出的负荷引入元件优选地在挤压工艺中由铝或fkv制成。

图8示出了图7的负荷引入元件4的示意性的图示，其与根据另一实施例的主层压部3和发泡芯部5连接。可明显看出的是，负荷引入元件4借助于其锚固区域9集成到发泡芯部5中。负荷引入元件4与发泡芯部5形状配合地连接。发泡芯部5包围锚固区域9。发泡芯部5由聚合物发泡材料形成。发泡芯部5与四个相同的负荷引入元件4形状配合地连接，并且因此形成芯部元件2。在此仅仅示出了芯部元件2的一个部段。

芯部元件2以及因此负荷引入元件4和发泡芯部5在部分区域中由主层压部3绕缠。主层压部3没有绕缠负荷引入元件4的包绕区域8和的引导突出部7。它们仍没有材料。优选地，主层压部3由fkv、例如gfk或cfk形成。

为此，在此示出的没有附加缠绕部的实施方案可在当四点式导杆用于车辆中时的负荷情况下将牵拉纵向力通过形状配合连接、将侧向力通过推进并且必要时通过形状配合连接以及将竖向力通过形状配合连接从负荷引入元件4传递给主层压部3。

图9示出了图8的负荷引入元件4、主层压部3以及发泡芯部5与根据一实施例的附加缠绕部6的示意性的图示。除了在图8中示出的实施方案之外，在此示出了附加缠绕部6。附加缠绕部6优选地由和主层压部3相同的材料形成，例如gfk。

附加缠绕部6在径向上绕缠负荷引入元件4的两个包绕区域8。此外，附加缠绕部6在部分区域中同样在径向上绕缠主层压部3。通过附加缠绕部6产生在负荷引入元件4和主层压部3之间的附加的有效连接。附加缠绕部6连续地、即没有中断地绕缠两个包绕区域8。在此，两个引导突出部7用于将附加缠绕部6精确地定位在包绕区域8处，从而附加缠绕部6不可滑移。对于在此仅仅示出一个部段的四点式导杆1，四个负荷引入元件4中的每个负荷引入元件通过附加缠绕部6来绕缠。在此，附加缠绕部6的缠绕长度取决于两个包绕区域8的周长。附加缠绕部6的在此示出的缠绕长度明显小于在图6或图3中示出的附加缠绕部的缠绕长度。

通过附加缠绕部6形成在负荷引入元件4和主层压部3之间的附加的有效连接。对于在图8中说明的例如由制动引起的负荷情况，压力可通过附加缠绕部6经由推进和牵拉形状配合连接从负荷引入元件4传递到主层压部3中。附加缠绕部6借助于和缠绕主层压部3相同的机器人制成。由此可实现成本有利的制造。

图10示出了根据现有技术的四点式导杆1的示意性的图示。在此示出的四点式导杆1仅仅用于简要说明。可明显看出的是，四点式导杆1具有四个负荷引入元件4，它们相应具有用于轴承、例如弹性体轴承的容纳部10。每个容纳部10具有中轴线11。在此示出了主层压部3，其绕缠发泡芯部5以及四个负荷引入元件4。在此示出的四点式导杆1没有附加缠绕部。因此，在此示出的四点式导杆1在负荷情况下仅可将牵拉纵向力通过形状配合连接、将侧向力通过推进并且必要时通过形状配合连接以及将竖向力通过形状配合连接从负荷引入元件4传递给主层压部3。然而，由于该设计原理，压力不能可靠地拦截和传递到主层压部3中。因此不可保证对负荷情况的安全响应。

在此示出的实施例仅仅示例性地选出。一个负荷引入元件或多个负荷引入元件例如可具有不同于在此示出的造型。锚固区域例如可具有更加特定的形状，从而改善在发泡芯部和负荷引入元件之间的形状配合。

附图标记列表

1四点式导杆

2芯部元件

3主层压部

4负荷引入元件

5发泡芯部

6附加缠绕部

7引导突出部

8包绕区域

9锚固区域

10容纳部

11中轴线

12中间平面