用于机动车辆的转向柱及生产该转向柱的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于机动车辆的转向柱及生产该转向柱的方法，所述转向柱包括可旋转地安装到转向轴支承单元中的转向轴以及用于将转向轴支承单元连接到机动车辆的车身的导向支架，其中转向柱的至少一个组件是至少部分由纤维增强复合材料形成的，其中，组件具有对应于后续组件形状的薄壁编织核(10)，编织核(10)由热塑材料形成，并且编织以纤维材料(13)，其中编织核(10)以注塑成型方法生产，并且包含安装于其中的功能元件(11)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于机动车辆的转向柱及生产该转向柱的方法
本专利技术涉及一种用于机动车辆的转向柱及生产该转向柱的方法。
技术介绍
用于机动车辆的转向柱是多部分组件，其中转向轴或转向杆被安装在支承单元中。支承单元自身常常相对于支架可枢转地进行安装，从而可以对方向盘进行高度调节。此外，通常还将转向柱设置为可伸缩的，用以在轴向调节方向盘的位置。支架自身被固定到机动车辆的车身上。转向柱的高度调节和轴向调节可以电动方式或纯手动方式进行。此外，转向柱是众多功能元件的载体，其可能包括电气组件，例如方向盘上的操作按钮和转向柱控制杆，还可能包括机电组件，例如点火锁。因此，在现代汽车中，转向柱是复杂的组件。转向柱不仅要确保转向操作所需的机械功能，还必须在车祸事故中通过精确定义的变形和能量吸收来最小化对驾驶者的伤害。这些任务与机动车辆构造的基本要求相矛盾，从而使用的组件应当具有尽可能轻的重量，以便保持车辆的总重尽可能轻。为此目的，已知利用纤维增强复合材料生产车辆的个体组件如机动车辆转向柱。德国专利DE69810553T2示出了具有锁的可调节转向柱，其具有由玻璃纤维增强塑料制成的扇形齿板。DE102004025245A1公开了一种机动车辆的混合型横梁，其使用了复合纤维材料。作为本专利技术
技术介绍
的WO99/03716示出了用于机动车辆的能量吸收器，其是由纤维材料制成的。专利说明书US5632940公开了由复合纤维材料制成的自行车踏板曲柄。以碳纤维编织物生产机动车辆部件的方法也是已知的，例如德国专利说明书DE10259593B4描述了一种编织方法，其通过在编织操作期间反转操作方向可以在特定区域增强碳纤维编织物。
技术实现思路
从该现有技术出发，本专利技术的目的是提供一种转向柱，其中复杂配置的结构元件通过复合材料的纤维增强技术而变硬，从而本身并不足够稳定的模塑物获得了所需的机械性能，同时总重很轻。此外，本专利技术的目的是提供一种方法，通过该方法可以以所需的形式生产机动车辆转向柱上的结构元件，同时该方法适于连续生产。由于在机动车辆的转向柱中，其中转向轴可旋转地安装到转向轴支承单元中并且导向支架将转向轴支承单元连接到机动车辆的车身，转向柱的至少一个组件是至少部分由纤维增强复合材料形成的，并进一步规定了组件具有对应于后续组件的形状并且由薄壁塑料形成的编织核，编织核用纤维材料进行环绕编织，并且由于编织核是以注塑成型的方法生产的，因此编织核可以保留在成品组件中。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于机动车辆的转向柱，包括可旋转地安装到转向轴支承单元中的转向轴以及用于将所述转向轴支承单元连接到所述机动车辆的车身的导向支架，所述转向柱的至少一个组件是至少部分由纤维增强复合材料形成的，其特征在于，所述组件位于所述转向轴和所述车身之间所述转向柱的力流上，并且具有对应于所述组件的形状的薄壁编织核，所述编织核由热塑或热固材料制成并且用纤维材料环绕编织，所述编织核是以注塑成型方法生产的；以及其中所述组件被配置成在固化纤维区域中的热塑材料或合成树脂之后，在一纵向侧通过切割或铣削至少部分开口。优选地，所述组件直接或间接支持所述转向轴。优选地，所述编织核包含并入的功能元件。优选地，所述功能元件选自包括紧固条、导向件、运动限制件和缆线容纳器的组。优选地，所述功能元件是具有口、孔或凹槽的钣金条。优选地，所述组件是用于转向轴支承单元的导向支架。优选地，所述导向支架在工作期间位于上部一侧的中间区域中在横截面上是开口的。优选地，为了露出所述导向支架的向上开口侧，所述纤维材料通过切割或铣削而被去除。优选地，其特征在于，所述组件是转向轴支承单元，所述转向轴支承单元具有热塑或热固方式生产的低固有稳定性的编织核以及利用基于纤维材料的复合纤维材料的环绕编织物。优选地，具有复合纤维材料的所述编织核被制造为连续部分，所述连续部分具有成品结构元件的整数倍长度，并且随后在所述复合纤维材料固化之后可被切割成单件。优选地，所述功能元件以如下方式从所述编织核的表面向外突出，即所述功能元件的平坦侧相对于所述组件的纵轴成20°至85°角。优选地，组件是后续待制造的转向柱的元件，该元件直接或间接支持转向轴。如果进一步规定编织核包含注入的功能元件，则这些功能元件在环绕编织操作之后已经存在，而不必在后面添加。功能元件在此情形中可以是紧固接头、导向件、运动限制件、或缆线容纳器等。在此情形下还可以设想将有源或无源减震器和电子接触的功能元件集成到编织核中。优选地，紧固件是冲压和弯曲部件，其被引入编织核，并且其在注塑成型方法中被环绕注塑。这些优选是具有口、孔或凹槽的钣金条。在根据本专利技术的转向柱中，导向支架可以设计成直接紧固到车身，或者也可以例如经由旋转接头和保持支架间接紧固到车身，以便提供调整的可能。适当的纤维材料特别包括由碳(＝碳纤维)或芳纶制成的纤维。然而，也可以使用由例如聚酯或POM的塑料制成的纤维以及由玻璃、金属、陶瓷或自然纤维制成的纤维。还可以设想使用特别是上述的多种纤维的混合物。在优选实施例中，组件是用于转向轴支承单元的导向支架，该导向支架被配置为在横截面上在一侧开口。该组件可以初始以热塑方式被注塑为在横截面上为U形的导向支架，该编织核因而具有低的固有稳定性。在环绕编织操作之前，编织核可以连接到辅助核，以便简化操作。在本优选实施例中被辅助核保持的编织核被环绕编织，并且进而利用纤维从外部进行增强。在复合纤维材料固化之后，可以去除辅助核。然而，由于使用了辅助核，还可以设想在纤维材料完全固化之前去除辅助核。从而在连续操作模式下可以节约周期时间。为了露出导向支架的向上开口侧，那里的纤维材料随后被切割或铣削。优选地，所述组件是转向轴支承单元，所述转向轴支承单元具有热塑或热固方式生产的低固有稳定性的编织核以及利用基于纤维材料的复合纤维材料的环绕编织物。还可以规定利用热塑方式生产的低固有稳定性的编织核以及利用复合纤维材料的环绕编织，生产转向轴支承单元。在此情形中，具有复合纤维材料的编织核优选被制造为连续部件，其具有成品结构元件的整数倍长度，并且其在复合纤维材料固化之后被切割成单件。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种用于生产机动车辆的转向柱的方法，包括以下步骤：a)以注塑成型方法从热塑或热固塑料生产简单的编织核，所述编织核实质上具有所述转向柱中要生产的组件的几何结构；b)将所述编织核紧固到辅助核上；c)环绕所述编织核编织适于制造复合纤维材料的纤维；d)通过固化纤维区域中的热塑材料或合成树脂，产生所述复合纤维材料与所述编织核的内部材料一体连接；以及e)在所述组件被配置成在一纵向侧至少部分开口的情形中，在步骤d)发生固化之后，通过切割或铣削在该侧进行开口。优选地，进一步包括以下步骤：在步骤d)中发生固化之后，去除所述辅助核。优选地，进一步包括以下步骤：在一个生产操作中生产多个类似的结构元件，其中在步骤a)中，依次排列的多个个体核或连续廓形被用作所述编织核，并且在进一步的方法步骤中，在步骤d)中发生固化之后，如此生产的工件被分离成单个组件。优选地，进一步包括以下步骤：集成功能元件，所述功能元件在步骤a)中被并入到所述编织核中或者被连接到所述编织核。优选地，冲压和弯曲部件形式的所述功能元件在步骤a)中以条或带的形状被引入用于生产所述编织核的模具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于机动车辆的转向柱(101)，包括可旋转地安装到转向轴支承单元(104)中的转向轴(102)以及用于将所述转向轴支承单元(104)连接到所述机动车辆的车身的导向支架(105)，所述转向柱(101)的至少一个组件是至少部分由纤维增强复合材料形成的，其特征在于，所述组件位于所述转向轴(102)和所述车身之间所述转向柱(101)的力通量上，并且具有对应于所述组件的形状的薄壁编织核(1，10，30)，所述编织核(1，10，30)由热塑材料制成并且用纤维材料环绕编织，所述编织核(1，10，30)是以注塑成型方法生产的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.20 DE 102012005434.31.一种用于机动车辆的转向柱(101)，包括可旋转地安装到转向轴支承单元(104)中的转向轴(102)以及用于将所述转向轴支承单元(104)连接到所述机动车辆的车身的导向支架(105)，所述转向柱(101)的至少一个组件是至少部分由纤维增强复合材料形成的，其特征在于，所述组件位于所述转向轴(102)和所述车身之间所述转向柱(101)的力流上，并且具有对应于所述组件的形状的薄壁编织核(1，10，30)，所述编织核(1，10，30)由热塑或热固材料制成并且用纤维材料环绕编织，所述编织核(1，10，30)是以注塑成型方法生产的；以及其中所述组件被配置成在固化纤维区域中的热塑材料或合成树脂之后，在一纵向侧通过切割或铣削至少部分开口；其中，具有复合纤维材料的所述编织核(1，10，30)被制造为连续部分，所述连续部分具有成品结构元件的整数倍长度，并且随后在所述复合纤维材料固化之后可被切割成单件。2.根据权利要求1所述的转向柱(101)，其特征在于，所述组件直接或间接支持所述转向轴(102)。3.根据权利要求1或2所述的转向柱(101)，其特征在于，所述编织核(1，10，30)包含并入的功能元件。4.根据权利要求3所述的转向柱(101)，其特征在于，所述功能元件选自包括紧固条、导向件、运动限制件和缆线容纳器的组。5.根据权利要求4所述的转向柱(101)，其特征在于，所述功能元件是具有口、孔或凹槽的钣金条。6.根据权利要求1、2和4至5中任一权利要求所述的转向柱(101)，其特征在于，所述组件是用于转向轴支承单元(104)的导向支架(105)。7.根据权利要求6所述的转向柱(101)，其特征在于，所述导向支架(105)在工作期间位于上部一侧的中间区域中在横截面上是开口的。8.根据权利要求7所述的转向柱(101)，其特征在于，为了露出所述导向支架(105)的向上开口侧，所述纤维材料通过切割或铣削而被去除。9.根据权利要求1、2、4至5中任一权利要求所述的转向柱(101)，其特征在于，所述组件是转向轴支承单元(104)，所述转向轴支承单元(104)具有热塑或热固方式生产的低固有稳定性的编织核(1，10，30)以及利用基于纤维材料的复合纤维材料的环绕编织物。10.根据权利要求3所述的转向柱(101)，其特征在于，所述功能元件在其穿过所述复合纤维材料的区域中，被布置为与所述组件的纵轴(14)成20°至85°角。11.一种用于生产机动车辆的...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·海兹，S·雷格纳，A·沙赫特，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯普利斯坦股份公司，
类型：发明
国别省市：列支敦士登;LI