用于机动车的轴架及用于制造轴架的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于机动车的轴架(1)，包括上壳(2)、由纤维增强塑料制成的下壳(3)以及用于加固上壳(2)的肋结构(9)，所述上壳(2)由金属材料制成，并且所述肋结构(9)由短纤维增强塑料制成并且由所述下壳(3)一体制出。本发明专利技术还涉及一种用于制造轴架(1)的方法，其中，由纤维增强的热塑性塑料的层堆叠形成下壳和与其一体连接的肋结构(9)并且将其与由金属材料制成的上壳(2)接合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于机动车的轴架，包括上壳、由纤维增强塑料制成的下壳以及用于加固上壳的肋结构。另外，本专利技术涉及一种用于轴架的制造方法。
技术介绍
在现代汽车制造中，首要追求设计尽可能轻的汽车车身，以便由此显著降低CO2排放和对环境的影响。出于这个原因，在汽车制造中使用增强的、尤其是可纤维增强的塑料材料以及高强度和超高强度的钢结构材料和铝材料。在底盘区域中也力求轻质结构，其中，在钢构件区域中尤其是通过使用适合的材料以及通过钣金壳结构方式、壁减小部和类似措施来实现重量减轻。但轻质结构尤其是可通过使用塑料材料来促进。EP2578473A1公开了一种由塑料制成的、包括横向支架、纵向支架的轴架。该轴架包括两个由塑料制成的半壳，其中，至少一个半壳通过横向支架和纵向支架内的增强肋加固。所用材料是纤维增强塑料。相对于该低重量的优点，这种轴架基于所使用的材料相对昂贵。在技术方面不利的是，价格方面吸引人的塑料的刚性不能满足动态行驶要求。另外，有些塑料倾向于在受到负荷或者说超负荷时折断。因此轴架刚性消失并且存在通过变得不稳定的结构产生后继损失或车辆在事故期间失控的危险。
技术实现思路
在该现有技术的背景下，本专利技术的任务在于提供一种用于机动车的轴架，该轴架被减重设计并且易于制造并且还避免了现有技术的缺点。本专利技术的任务还在于提供一种相应的用于机动车轴架的制造方法。装置方面的任务通过根据权利要求1所述的轴架来解决。本专利技术轴架的特殊方案是权利要求2至11的内容。方法方面的任务通过根据权利要求12所述的用于制造轴架的方法来解决，并且该方法的特殊方案在权利要求13至18中给出。根据本专利技术的用于机动车的轴架包括上壳、由纤维增强塑料制成的下壳以及用于加固上壳的肋结构，其中，所述上壳由金属材料制成并且所述肋结构由短纤维增强塑料制成并且由下壳一体制出。在本专利技术的范畴中，“一体”意味着下壳和肋结构彼此熔合。尤其是两者由同一种塑料、在此意义中即材料一致地构成，但在此纤维材料可不相同。对于下壳不仅可使用短纤维，而且也可使用织物或纱布(Gelege)或其它长丝。尤其是使用由金属材料制成的上壳克服上面所描述的世界现有技术的技术缺点。在损坏情况下由金属材料制成的上壳虽然受损并且弯曲，但该上壳相对于车辆中所使用的塑料具有足够的延展性，因而该上壳不发生断裂。因此，虽然整个轴架受损，但仍具有足够的刚性，因此整个底盘结构不会由此变得不稳定。同时，由纤维增强塑料制成的下壳有利于显著减少整个轴架的重量。通过由下壳一体制出的肋结构，整体结构获得额外的稳定性，该稳定性尤其是可承受行驶运行期间的负荷。通过所描述的由金属和纤维增强塑料制成的多材料系统，相应材料组的有利特性相互结合。通过使用高强度和超高强度的钢材料或高强度的铝合金(5000系列或6000系列铝合金)，上壳可极为减重地制成极薄壁的实施方式。通过在下壳和肋结构中局部使用纤维复合材料而进一步实现重量优势并且通过有针对性地使用材料而生产出成本格外低的轴架。由金属材料制成的上壳在一定程度上构成整体结构的轮廓，而纤维增强塑料则用于稳定和加固。此外，下壳能够实现作为车身底部保护装置或剪切板的功能集成。当下壳体构造成大致平面和封闭的且完全封闭上壳时，这两个附加方面尤其发挥作用。但这些具体实施方式不是强制性的，而是必须在整体结构和/或客户要求的范围中加以考虑。作为用于纤维增强塑料的基体材料优选使用热塑性塑料、尤其是聚丙烯或聚酰胺。为了能够尽可能细线条地构造用于加固上壳的肋结构，为其制造而使用短纤维材料。在本专利技术的范畴中，“短纤维”理解为长度从0.1mm至10cm的纤维材料。在本专利技术的范畴中，短纤维或短纤维材料尤其是可以无定向纤维或一般各向异性定向的纤维的形式存在。术语“短纤维”与编织或成网的纤维材料的定向纤维相反，在定向纤维中纤维通常具有10cm或以上的长度。这就是所谓的长丝。作为纤维的原料可想到常用的材料、如玻璃、碳，玄武岩等，但这是示例性的而并非是穷举的。根据对轴架的要求选择相应适合的材料。上壳的任务尤其在于容纳用于其它附件(如导杆、转向机构和稳定器)的固定装置。与车身其余部分的连接也通过上壳来实现。因此，在一种优选实施方式中，上壳具有用于车辆部件的连接位置，至少两个所述连接位置构造为连接台。所述连接台特别优选构造为单独的构件。连接台尤其是用于将轴架连接到其余的车辆结构上。连接台大大突出于轴架的其余部分并且在成形过程中很难与其余轴架一体制成。由于那里所需的变形度非常高，因此金属材料在成形过程中在该位置上断裂的危险也很高。因此，连接台优选构造为单独的构件，所述构件通过接合过程(如焊接过程或钎焊过程)优选材料锁合地与上壳连接。用于其它底盘部件的连接位置在此也可通过金属套管或金属嵌件增强，以便使固定更加简单并且能够更好地补偿动态负荷。本专利技术的另一种优选实施方式规定，下壳具有加固区段，该加固区段至少区域地伸入连接台中。根据本专利技术的轴架的下壳构造成大部分平面的。这意味着，下壳不具有大的变形度。但与此相对，突出于轴架的连接台在动态负荷中在刚性方面有特殊要求。因此下壳具有朝向上壳弯折的区段，以致所述区段伸入连接台中并且附加地加固连接台。但这不通过局部成形纤维增强塑料本身来实现，而是优选这样构造作为下壳基础的半成品，使得支撑连接台的加固区段在成型过程中产生。另外，优选针对行驶运行中的负荷优化地构造肋结构。这尤其表示肋结构优选构造在连接位置的区域中。在行驶期间由于转向活动和转弯行驶在底盘的各个组成部件(如导杆、稳定器等)中出现持续的动态负荷。在那里作用的力尤其是通过轴架吸收并且在那里特别是通过相应底盘部件在轴架上的连接位置吸收。这意味着，对轴架的这些位置在刚性方面有特殊要求。因此，这样构造肋结构，使得它们尤其是加固上壳连接位置所在的区域。因此，肋结构并非加固或者说填充上壳和下壳之间的每一空腔。这样的肋结构可节省材料并且也有利于重量减轻。另一方面，轴架由此也在成本技术方面得到优化，因为仅在真正必要的位置上使用昂贵的纤维复合材料。出于相同的原因，下壳优选具有局部不同的壳厚度。因此根据所出现的力以及设计要求优化地使用纤维复合材料。在该构思的扩展中，在本专利技术的一种特别优选的实施方式中，下壳具有凹口。这意味着，根本不使用不需要的材料并且因此最大程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于机动车的轴架(1)，包括上壳(2)、由纤维增强塑料制成的下壳(3)以及用于加固上壳(2)的肋结构(9)，其特征在于，所述上壳(2)由金属材料制成，并且所述肋结构(9)由短纤维增强塑料制成并且由所述下壳(3)一体制出。

【技术特征摘要】
2014.08.25 DE 102014112090.61.一种用于机动车的轴架(1)，包括上壳(2)、由纤维增强塑料
制成的下壳(3)以及用于加固上壳(2)的肋结构(9)，其特征在于，
所述上壳(2)由金属材料制成，并且所述肋结构(9)由短纤维增强
塑料制成并且由所述下壳(3)一体制出。
2.根据权利要求1所述的轴架，其特征在于，所述上壳(2)具
有用于车辆部件的连接位置(10)，至少两个所述连接位置构造为连接
台(4、5)，所述连接台尤其是构造为单独的构件。
3.根据权利要求2所述的轴架，其特征在于，所述下壳(3)具
有加固区段(6、7)，所述加固区段至少区域地伸入所述连接台(4、5)
中。
4.根据上述权利要求的一个或多个所述的轴架，其特征在于，所
述肋结构(9)构造在连接位置(10)的区域中。
5.根据上述权利要求的一个或多个所述的轴架，其特征在于，所
述下壳(3)具有局部不同的壳厚度。
6.根据上述权利要求的一个或多个所述的轴架，其特征在于，所
述下壳(3)具有凹口。
7.根据上述权利要求的一个或多个所述的轴架，其特征在于，所
述上壳(2)具有至少两个纵梁(15、16、17)和至少一个连接各所述
纵梁(15、16、17)的横梁(18、19)。
8.根据权利要求7所述的轴架，其特征在于，所述纵梁(15、16、
17)和所述至少一个横梁(18、19)具有U形或V形或帽形的横截面。
9.根据上述权利要求的一个或多个所述的轴架，其特征在于，所
述下壳(3)的纤维增强涉及织物或纱布。
10.根据上述权利要求的一个或多个所述的轴架，其特征在于，
所述下壳(3)具有用于底盘部件的连接位置，所述用于底盘部件的连
接位置尤其是设有金属增强元件。
11.根据上述权利要求的一个或多个所述的轴架，其特征在于，

\t所述上壳(2)由轻金属、尤其是由铝制成。
12.一种用于制造轴架(1)的方法，该轴架包括上壳(2)和由
纤维增强塑料制成的下壳(3)以及用于加固上壳(2)的肋结构(9...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·格雷费，A·弗兰茨克，M·克尔纳，A·米拉奥，O·赛布特，T·特勒斯特，E·莫里茨尔，C·布德，S·珀勒，
申请(专利权)人：本特勒尔汽车技术有限公司，卡德伦特塑胶合成物股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE