基于拉挤、编织和/或缠绕技术由纤维复合材料制造的转向柱的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于车辆的转向柱装置以及涉及制造用于该种转向柱装置的部件的方法。
【背景技术】
[0002]所讨论的该类型的转向柱部件或转向柱被用在机动车辆的适配和传递由驾驶员施加于方向盘进入到车辆的转向系统的扭矩。此外，转向柱在使用期间必须容忍各种负载，特别是当车辆与障碍物发生碰撞一一撞车情况。
[0003]DE 10 2005 034 952 B3公开了例如其高度和倾斜角可调节的转向柱。转向主轴被可旋转地安装在调节部件里，其也被称为壳体单元。该壳体单元被保持在保持部件里并且该保持部件被安装在保持夹(retaining clip)里，其可以被固定到车体上。所提供的用于适应转向主轴的位置，或者被固定到方向盘的，是夹紧系统，其可以通过在打开位置和闭合位置之间的调节杆进行调整。在夹紧系统的打开位置时，壳体单元可相对于该保持部件在其纵向方向上被移动，并且与此同时保持部件相对于保持夹绕枢转轴线在其倾斜角上可以被枢转。在夹紧系统处于关闭位置时，转向主轴相对于该保持夹被固定，其被固定于车体上。该种转向柱和夹紧系统在现有技术的各种配置中是已知的。
[0004]与现有技术保持一致，该种转向柱的元件均由铸钢、铝或镁制造。
[0005]为了有利地影响燃料消耗并且为了提高汽车的行驶动力，并且还为了增加电动汽车的行驶距离，通常期望制造的这种转向柱特别轻质并且具有很大的刚性。为此目的，DE101 55 891 B4提议通常制造壳体单元，其由热塑性材料或者具有玻璃纤维或碳纤维填充物的热塑性管形成中心轴承管。然而，这样的轴承管如何实际上被形成该公开文献并未公开。
[0006]EP 0091671 BI公开了一种安全转向柱，所述转向主轴的管部件被一体化地形成为具有纤维增强型塑料的刚性转向柱部。在这种情况下，其公开了转向柱通过卷绕芯例如硬质聚氨酯泡沫塑料的技术进行制造。然而，这大大限制了转向柱的设计的可能性。
[0007]DE 102 42 527 Al公开了转向柱支承壳体，其由高分子聚合物复合材料制成组成并且具有安装支撑件，所述转向柱支承壳体与所述安装支撑件包括在复合材料范围内的多种纤维。
[0008]此外，DE 198 09 264 Al公开了一种纤维结构设置以及用于生产预成型件的方法。在纤维结构设置里，纤维的各个层被一层设置在另一层之上并且采用缝纫线进行缝合，在某些情况下采用被插入作为中间层的粘合剂垫。这个设置包括可熔的层，其仅在成形过程中被激活并且，在形成为所希望的三维形状后，提供该预制件的永久固化。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是提供一种具有大设计自由度的轻型转向柱。
[0010]该目的是通过对应于权利要求1的特征的转向柱实现的。本发明的有益开发在从属权利要求中被呈现。在用于机动车辆的转向柱的情况下，具有在转向主轴轴承单元里围绕纵轴被可旋转地安装的转向主轴以及具有被设计成形成所述转向主轴轴承单元与机动车辆的车体连接的支撑单元，其中，所述转向柱的至少一个元件至少部分地是由纤维增强型复合材料制成的，大的设计自由度被实现是因为它进一步提供了该元件位于转向主轴与车体之间的转向柱的力的磁通里并且至少一个拉挤层被设置，包括作为增强纤维的被定向在纵向轴线并且彼此平行的多个拉挤纤维。这使得在纤维复合材料部件生产中省略芯是可能的。另外，在圆周方向上凹陷的外表面区域上形成也是可能的，这在编织或卷绕过程的情况下不能被实现或在很大难度下被实现。
[0011]该目的还通过对应于专利的权利要求14和15的特征的工艺得以实现。本发明的有利开发在从属权利要求中被呈现。
[0012]因为用于生产具有转向主轴和支撑单元的转向柱的工艺，其中所述转向主轴在转向主轴轴承单元里绕其轴线被可转动地安装，所述支撑元件被设计成将转向主轴轴承单元直接或间接地连接到机动车辆的车体上，转向柱的部件中的至少一个被形成作为纤维复合部件，包括下列步骤:
[0013]1.)拉挤支撑纤维以形成支撑件；
[0014]2.)由沿支撑件的表面上的预定路径围绕所述支撑件编织和/或卷绕增强纤维形成成形件；
[0015]3.)将所述成形件放入模具内，或者支撑纤维与增强纤维在处理之前被浸渍理有可固化的树脂或者所述纤维在成形件形成之后被浸渍有可固化的树脂；并且随后
[0016]4.)固化树脂并且形成所述纤维复合材料部件；
[0017]5.)以及在所述转向柱里混入纤维复合部件时安装所述转向柱，
[0018]转向柱可以被制造成具有相对低的重量以及具有大设计自由度的大的刚性。
[0019]由拉挤所形成的支撑件可以在此情况下从其的内表面和/或从其外表面被编织和/或缠绕用于形成所述成形件。特别地，还可以想到的是并且是可能的，即在拉挤工艺中形成多个支撑件以及采用编织和/或缠绕所插入的层而形成成形件。
[0020]本发明尤其可以被应用到其长度和/或倾斜角是可调节的转向柱部件。为此目的，支撑单元由保持部件有利地形成，其可以被连接到机动车辆的车体并且接收引导夹子，其保持转向主轴轴承单元。还提供了在可调节的转向柱的情况下的固定系统，其可以根据在打开位置和闭合位置之间的选择来设置。随着固定系统打开，转向主轴优选在保持部件里可以由枢轴上是可枢转的引导夹子进行调整并且转向主轴轴承单元在引导夹子里是可移动的。然而，本发明也可以被应用到可调节的转向柱，采用该转向柱，其调整功能采取一些其它的形式，正如在现有技术中公知的。
[0021]优选地，所述拉挤纤维支撑由纤维形成的至少一个结构层，例如机织或针织的织物或者编织带或者缠绕结构。在这方面，优选的如果所述结构层是机织织物，因为特别良好的扭转刚度可以由此来实现。
[0022]如果拉挤纤维以贝壳方式在圆周方向上环绕所述转向主轴至少180°，对于后来的安装是有利的几何形状可以被实现，在生产部件的过程中随后被产生的部件不必被剖开，这如采用管状坯的情况。
[0023]扭转刚性被进一步地提高，如果该至少一个结构层包括机织织物或编织物，具有50%以上的比例的被定向在结构层内的纤维，这些纤维相对于拉挤纤维被定向在20°至70°之间的角度。
[0024]这对于该部件的整体承载能力是有利的，如果至少两个结构层被提供，拉挤层被布置在所述结构层之间并且至少一个结构层在外侧上以及所述至少一个其它结构层在内侧上。
[0025]在机械性能、重量和成本之间的良好折衷是由至少一层所实现的，该至少一层在外侧、由玻璃纤维和拉挤层制造和/或该至少一层位于内侧、由碳纤维进行制造。
[0026]转向柱的总重量被减小，如果由纤维复合材料所制造的部件间接或直接地承受转向主轴。为此目的，进一步优选的是所述至少一个结构层承载着被模制例如由材料粘结或层压附接在其上的功能元件。
[0027]功能元件优选地选自包括紧固带、引导件、运动限制器和电缆线束的保持器。特别是，该功能元件可以是具有开口、钻孔或间隙的金属对接搭板(metal butt straps)。
[0028]在根据本发明的转向柱的情况下，特别优选的是如果部件是用于转向主轴轴承单元的引导夹子。如果引导夹子在运行期间位于向上一侧的中心区域里是打开的，则转向柱的进一步的功能元件的连接可以被简化。在此，例如转向锁可以被设置。
【附图说明】
[0029]本发明在附图基础上在下面进行说明，其中:
[0030]图1示出了根据拉挤法从纤维复合材料制造坯件的工艺步骤的示意图，
[0031]图2示出了图1所示的该技术的另一种设置，
[0032]图3示出了模具的示例，
[0033]图4示出了根据本发明生产转向柱的部件的工艺步骤的示意图，
[0034]图5示出了已经从连续坯料被切断的壳体管的坯料的示例性实施例，
[0035]图6示出了在图5中所示的被进一步加工成壳体管的还料的示意图，
[0036]图7示出了在图5和6中所示的由固定器完成的用于防盗装置的坯件的示意图，
[0037]图8示出的坯件的优选的层状结构的剖面图，
[0038]图9和10示出图3和图5的可替代的示例性实施例，
[0039]图11示出了根据本发明的通过转向柱的引导夹子的拉挤产生的坯料的进一步的示例性实施例的示意图，
[0040]图12示出了由图11所示的由端件、轴承接受