本發(fā)明涉及一種在相對于車體懸掛車輪的懸架中使用的、用于車輛的懸架部件。
背景技術(shù):
在車輪和車體之間設(shè)置用于車輛的懸架部件,因此各種載荷,諸如經(jīng)由車輪從路面輸入的載荷、從車體輸入的載荷,和從轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)輸入的載荷作用于這個懸架部件上。因此,要求懸架部件針對這種載荷具有適當(dāng)?shù)膭偠?。例如,作為這種懸架部件的一個實(shí)例,已知一種前轉(zhuǎn)向節(jié)(在下文中,稱作轉(zhuǎn)向節(jié))。圖9a是轉(zhuǎn)向節(jié)100的前視圖,并且圖9b是轉(zhuǎn)向節(jié)100的側(cè)視圖。轉(zhuǎn)向節(jié)100包括:本體部110,所述本體部110具有圓孔111,所述圓孔111通過對本體部110穿孔而形成,輪轂軸承被安設(shè)到該圓孔111中;和頸部120,所述頸部120形成為從本體部110一體地向上延伸。頸部120的上端經(jīng)由上臂聯(lián)接到車體。本體部110的下端中心150經(jīng)由下臂聯(lián)接到車體,并且本體部110的一個下端170經(jīng)由拉桿聯(lián)接到轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)向節(jié)100由金屬(諸如鐵和鋁)制成,并且是通過鍛造或者鑄造生產(chǎn)的。在圖9中,未示意聯(lián)接到轉(zhuǎn)向節(jié)100的部件。
在扭轉(zhuǎn)方向上的載荷如由圖9b的箭頭a所示作用于轉(zhuǎn)向節(jié)100的頸部120上,并且在彎曲方向上的載荷如由圖9a的箭頭b所示作用于本體部110上。在相關(guān)技術(shù)的轉(zhuǎn)向節(jié)100中,利用轉(zhuǎn)向節(jié)100的截面形狀確保了針對在扭轉(zhuǎn)方向上的載荷的剛度和針對在彎曲方向上的載荷的剛度。例如,如果通過使用各向同性材料生產(chǎn)產(chǎn)品,則如在圖10中所示在具有矩形截面(長邊x、短邊y)的部分中的扭轉(zhuǎn)剛度kt例如由以下公式表示:
kt=g×k×x×y3
其中g(shù)代表縱向彈性模量,并且k代表系數(shù)(x>y)。
因此,為了增強(qiáng)扭轉(zhuǎn)剛度,最佳的是如在圖10b中所示增加短邊y的尺寸。如果關(guān)于短邊y的尺寸增加存在任何限制,則還能夠通過增加長邊x的尺寸增強(qiáng)扭轉(zhuǎn)剛度;但是在此情形中,質(zhì)量的增加變得太大,這是不利的。
鑒于空間限制,懸架部件關(guān)于它的形狀存在限制以便避免妨礙其它構(gòu)件。例如,如在圖9b中所示,沖擊吸收器s被從轉(zhuǎn)向節(jié)100向內(nèi)(在車輛寬度方向上向內(nèi))布置,并且輪胎t被從轉(zhuǎn)向節(jié)100向外(在車輛寬度方向上向外)布置。因此,增加轉(zhuǎn)向節(jié)100在車輛寬度方向上的厚度受到限制。因此,難以有效率地利用轉(zhuǎn)向節(jié)100的截面形狀增強(qiáng)剛度,并且很可能引起質(zhì)量增加。
同時,例如,在國際公開no.2012/137554中,提出一種通過使用碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)生的汽車構(gòu)件。在wo2012/137554a中提出的復(fù)合材料是通過聯(lián)結(jié)單向復(fù)合材料和隨機(jī)復(fù)合材料而形成的結(jié)構(gòu)材料,其中在單向復(fù)合材料中,增強(qiáng)纖維被在一個方向上定向,在隨機(jī)復(fù)合材料中,增強(qiáng)纖維彼此間隨機(jī)地定向。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
在懸架部件中,每一個部分具有不同的、剛度作用于這個部分上的方向。具體地,即使在單一懸架部件中,施加載荷的方向仍然根據(jù)懸架部件中的每一個部分而改變。例如,在轉(zhuǎn)向節(jié)100中,扭轉(zhuǎn)載荷在箭頭a方向上作用于頸部120上,并且彎曲載荷在箭頭b方向上作用于本體部110上。因此,即便應(yīng)用在wo2012/137554a中提出的技術(shù),仍然難以充分均衡地通過整個懸架部件增強(qiáng)剛度。
本發(fā)明在最小化質(zhì)量的增加的同時通過用于車輛的整個懸架部件確保剛度。
作為用于車輛的懸架部件的本發(fā)明的實(shí)例方面,該懸架部件包括:第一碳纖維復(fù)合材料,所述第一碳纖維復(fù)合材料包括連續(xù)纖維,所述連續(xù)纖維的定向被在一個方向上定向;和第二碳纖維復(fù)合材料,所述第二碳纖維復(fù)合材料包括非連續(xù)纖維,所述非連續(xù)纖維的定向被在隨機(jī)方向上定向,懸架部件由第一碳纖維復(fù)合材料和第二碳纖維復(fù)合材料一體地構(gòu)造,第一碳纖維復(fù)合材料被嵌入在第二碳纖維復(fù)合材料的至少兩個不同的部分中,使得該至少兩個不同的部分中的連續(xù)纖維的定向彼此不同。
用于本發(fā)明的車輛的懸架部件由單向碳纖維復(fù)合材料和隨機(jī)碳纖維復(fù)合材料一體地形成。懸架部件的總體形狀由隨機(jī)碳纖維復(fù)合材料形成,并且單向碳纖維復(fù)合材料被嵌入在隨機(jī)碳纖維復(fù)合材料中的多個部分中。每一種復(fù)合材料通過利用樹脂浸漬作為增強(qiáng)纖維的碳纖維而形成。如此形成隨機(jī)碳纖維復(fù)合材料,使得通過使用由非連續(xù)纖維制成的碳纖維而在隨機(jī)方向上布置碳纖維,并且因此其機(jī)械性能變成各向同性的。因此,在該懸架部件中,能夠通過使用這種隨機(jī)碳纖維復(fù)合材料而在整體上確保預(yù)定剛度。
然而,大的局部載荷作用于懸架部件上。另外,這個載荷起作用的方向根據(jù)懸架部件的每一個部分而改變。如果通過僅僅使用隨機(jī)碳纖維復(fù)合材料生產(chǎn)懸架部件,則為了針對這種局部地發(fā)生作用的大的載荷而確保剛度,要求增加懸架部件的截面面積,這不是優(yōu)選的。
為了應(yīng)對這一點(diǎn),在本發(fā)明中,單向碳纖維復(fù)合材料被嵌入在隨機(jī)碳纖維復(fù)合材料的多個部分中,并且如此布置在這多個部分中的至少兩個部分中的單向碳纖維復(fù)合材料,使得該兩個部分之間由連續(xù)纖維形成的碳纖維的定向是不同的。通過在一個方向上有序地布置由連續(xù)纖維制成的碳纖維而形成單向碳纖維復(fù)合材料;因此其機(jī)械性能變成各向異性的。因此,如果懸架部件具有要求增強(qiáng)其剛度的多個部分,并且期望在其增強(qiáng)剛度的方向在這多個部分中的至少兩個部分之間不同,則在每一個部分中嵌入單向碳纖維復(fù)合材料,使得由連續(xù)纖維制成的碳纖維被在由期望沿其增強(qiáng)剛度的方向限定的方向上定向,由此適當(dāng)?shù)卦鰪?qiáng)在每一個部分中的剛度。因此,根據(jù)本發(fā)明,例如,能夠根據(jù)每一個部分靈活地調(diào)節(jié)剛度,諸如彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度;因此,能夠在最小化質(zhì)量的增加的同時確保用于車輛的懸架部件的總體剛度。
該懸架部件可以是轉(zhuǎn)向節(jié),轉(zhuǎn)向節(jié)可以被組裝到車輛使得轉(zhuǎn)向節(jié)能夠旋轉(zhuǎn)地支撐車輛的轉(zhuǎn)向輪,轉(zhuǎn)向節(jié)可以包括:本體部,所述本體部設(shè)置有圓孔,輪轂軸承安設(shè)到的該圓孔中,圓孔被布置在本體部的中央部分處;和頸部,所述頸部從本體部一體地向上延伸,頸部的上端被聯(lián)接到另一懸架部件,第一碳纖維復(fù)合材料可以被設(shè)置到頸部和本體部使得:i)在轉(zhuǎn)向節(jié)被組裝到車輛的狀態(tài)中,被設(shè)置到本體部的第一碳纖維復(fù)合材料的連續(xù)纖維的定向是豎直方向,并且ii)被設(shè)置到頸部的第一碳纖維復(fù)合材料的連續(xù)纖維的定向是與豎直方向正交的方向。
用于使轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向的拉桿被聯(lián)接到轉(zhuǎn)向節(jié)以便根據(jù)拉桿的移動而使轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向。此時,扭轉(zhuǎn)載荷作用于頸部上。另外,扭轉(zhuǎn)載荷還由于作為來自路面的輸入的作用力作用于頸部上并且起作用以改變轉(zhuǎn)向輪的方向。因此,有必要增強(qiáng)頸部的扭轉(zhuǎn)剛度。為了應(yīng)對這一點(diǎn),在本發(fā)明的一個方面中,以如此方式在頸部中嵌入單向碳纖維復(fù)合材料,使得其碳纖維被定向為與豎直方向正交的方向。因此,能夠增強(qiáng)頸部中的扭轉(zhuǎn)剛度。應(yīng)該指出,在本說明書中使用的方向表示在懸架部件被組裝到車輛的狀態(tài)中的方向。
由于來自路面的輸入,在車輛寬度方向上的橫向載荷作用于轉(zhuǎn)向輪上。因此,低于本體部的圓孔的中心的部分被在車輛寬度方向上向內(nèi)或者向外推動。因此,在車輛寬度方向上的彎曲載荷作用于本體部上。圓孔在本體部的中央處形成,因此彎曲載荷在本體部的、從圓孔的車輛向前部分或者車輛向后部分處作用于本體部上。為了應(yīng)對這一點(diǎn),在本發(fā)明的該一個方面中,單向碳纖維復(fù)合材料被嵌入在本體部中使得其碳纖維被在豎直方向上定向。因此,能夠增強(qiáng)本體部的彎曲剛度。
懸架部件可以是托架,托架可以被組裝到車輛使得托架能夠旋轉(zhuǎn)地支撐車輛的非轉(zhuǎn)向輪,托架可以包括:本體部,所述本體部設(shè)置有圓孔,輪轂軸承安設(shè)在所述圓孔中,圓孔被布置在本體部的中央部分處;和多個聯(lián)接部,所述多個聯(lián)接部從本體部一體地延伸,所述多個聯(lián)接部聯(lián)接到其它懸架部件,所述多個聯(lián)接部包括基部,所述基部從本體部一體地延伸,并且第一碳纖維復(fù)合材料被設(shè)置到本體部和基部中的至少一個基部使得:i)在托架被組裝到車輛的狀態(tài)中,被設(shè)置到本體部的第一碳纖維復(fù)合材料中的碳纖維的定向是豎直方向,并且ii)被設(shè)置到聯(lián)接部中的基部中的至少一個基部的第一碳纖維復(fù)合材料中的碳纖維的定向是與豎直方向不同的方向。
由于來自路面的輸入,在車輛寬度方向上的橫向載荷作用于非轉(zhuǎn)向輪上。因此,彎曲載荷在車輛寬度方向上作用于本體部上。為了應(yīng)對這一點(diǎn),在本發(fā)明的一個方面中,單向碳纖維復(fù)合材料被嵌入在本體部中使得其碳纖維被定向到豎直方向。因此,能夠增強(qiáng)本體部的彎曲剛度。
在該托架中,由于來自另一懸架部件的輸入,扭轉(zhuǎn)載荷作用于作為從本體部一體地延伸的每一個聯(lián)接部的基部的基部上。因此,要求增強(qiáng)每一個聯(lián)接部的基部的扭轉(zhuǎn)剛度。扭轉(zhuǎn)載荷作用于每一個聯(lián)接部的基部上的方向在分別的聯(lián)接部之間改變,使得扭轉(zhuǎn)載荷的方向并不總是與作用于本體部上的彎曲載荷的方向一致。為了應(yīng)對這一點(diǎn),在本發(fā)明的一個方面中,被設(shè)置到聯(lián)接部的基部中的至少一個的單向碳纖維復(fù)合材料的碳纖維的方向被定向與豎直方向不同的方向。因此,能夠根據(jù)作用于每一個聯(lián)接部的基部上的扭轉(zhuǎn)載荷的方向而增強(qiáng)每一個聯(lián)接部的扭轉(zhuǎn)剛度。
附圖說明
將在下面參考附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)重要性,其中相同的數(shù)字表示相同的元件,并且其中:
圖1a是根據(jù)第一實(shí)施例的轉(zhuǎn)向節(jié)的前視圖;
圖1b是根據(jù)第一實(shí)施例的轉(zhuǎn)向節(jié)的側(cè)視圖;
圖2a是解釋單向碳纖維復(fù)合材料中的各向異性的附圖;
圖2b是解釋單向碳纖維復(fù)合材料中的各向異性的附圖;
圖3是解釋隨機(jī)碳纖維復(fù)合材料中的各向同性的附圖;
圖4a是解釋在單向碳纖維復(fù)合材料和隨機(jī)碳纖維復(fù)合材料的組合中的剛度的附圖;
圖4b是解釋在單向碳纖維復(fù)合材料和隨機(jī)碳纖維復(fù)合材料的組合中的剛度的附圖;
圖5a是解釋作用于轉(zhuǎn)向節(jié)上的載荷的前視圖;
圖5b是解釋作用于轉(zhuǎn)向節(jié)上的載荷的側(cè)視圖;
圖6a是根據(jù)第二實(shí)施例的托架的前視圖;
圖6b是根據(jù)第二實(shí)施例的托架的側(cè)視圖;
圖7是示出該托架與其它懸架部件的聯(lián)接關(guān)系的、托架的前視圖;
圖8a是解釋作用于托架上的載荷的、托架的前視圖;
圖8b是解釋作用于托架上的載荷的、托架的側(cè)視圖;
圖9a是相關(guān)技術(shù)的轉(zhuǎn)向節(jié)的前視圖;
圖9b是相關(guān)技術(shù)的轉(zhuǎn)向節(jié)的側(cè)視圖;
圖10a是示出用于增強(qiáng)扭轉(zhuǎn)剛度的通常方法的解釋性附圖;
圖10b是示出用于增強(qiáng)扭轉(zhuǎn)剛度的通常方法的解釋性附圖;并且
圖10c是示出用于增強(qiáng)扭轉(zhuǎn)剛度的通常方法的解釋性附圖。
具體實(shí)施方式
在下文中,將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的一種用于車輛的懸架部件。圖1示出作為用于車輛的懸架部件之一的前轉(zhuǎn)向節(jié)1(在下文中稱作轉(zhuǎn)向節(jié))。圖1a是前轉(zhuǎn)向節(jié)1的前視圖,并且圖1b是前轉(zhuǎn)向節(jié)1的側(cè)視圖。這里,在前轉(zhuǎn)向節(jié)1被組裝到車輛的狀態(tài)中,在車輛寬度方向上的內(nèi)側(cè)表面被定義為前視圖。因此,前輪被布置在圖1b的右側(cè)上。
轉(zhuǎn)向節(jié)1是以能夠旋轉(zhuǎn)地支撐車輛的轉(zhuǎn)向輪的方式組裝到車體的部件,并且包括能夠旋轉(zhuǎn)地支撐作為轉(zhuǎn)向輪的前輪的本體部10,和以從本體部10一體地向上延伸的桿形狀形成的頸部20。在下文中,還將描述聯(lián)接到轉(zhuǎn)向節(jié)1的部件,但是在附圖中未示意這些部件。
本體部10形成為具有延伸通過本體部10的中央部分的、大直徑的圓孔11。圍繞圓孔11,從圓孔11分別地在較高位置處形成兩個軸承緊固孔12并且在較低位置處形成兩個軸承緊固孔12。未示意的輪轂軸承被安設(shè)在圓孔11中,并且未示意的軸承固定螺栓通過軸承緊固孔12插入以被緊固,由此在圓孔11中安設(shè)未示意的輪轂軸承。通過這種構(gòu)造,本體部10經(jīng)由輪轂軸承能夠旋轉(zhuǎn)地支撐通過圓孔11插入的軸轂。
在本體部10的側(cè)部中,形成用于固定未示意的制動卡鉗的卡鉗固定部13a、13b??ㄣQ固定孔14形成為延伸通過卡鉗固定部13a、13b的每一個,并且分別的未示意的卡鉗固定螺栓通過卡鉗固定孔14插入使得將制動卡鉗固定到轉(zhuǎn)向節(jié)1。
在車輛寬度方向上向內(nèi)延伸的下臂聯(lián)接部15和在車輛向前方向上延伸的拉桿聯(lián)接部17分別地與本體部10的下部一體地形成。兩個下臂聯(lián)接孔16被形成為延伸通過下臂聯(lián)接部15,并且未示意的下臂經(jīng)由通過分別的下臂聯(lián)接孔16插入的未示意的聯(lián)接部件(諸如球形接頭)聯(lián)接到下臂聯(lián)接部分15。拉桿聯(lián)接孔18形成為延伸通過拉桿聯(lián)接部分17,并且未示意的拉桿經(jīng)由通過拉桿聯(lián)接孔18插入的未示意的聯(lián)接部件(諸如球形接頭)聯(lián)接到拉桿聯(lián)接部分17。
頸部20形成為從本體部10在車輛寬度向內(nèi)方向上向上延伸的桿形狀。在車輛寬度向外方向上延伸的上臂聯(lián)接部21與頸部20的前端一體地形成。兩個上臂聯(lián)接孔22形成為延伸通過上臂聯(lián)接部21,并且未示意的上臂經(jīng)由通過上臂聯(lián)接孔22插入的未示意的聯(lián)接部件(諸如球形接頭)聯(lián)接到上臂聯(lián)接部21。
因此,在能夠旋轉(zhuǎn)地支撐軸轂時,轉(zhuǎn)向節(jié)1通過上臂和下臂可擺動地聯(lián)接到車體,并且還通過拉桿聯(lián)接到未示意的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。以此方式,轉(zhuǎn)向節(jié)1以能夠旋轉(zhuǎn)方式、以相對于車體可擺動方式并且以可轉(zhuǎn)向方式支撐轉(zhuǎn)向輪。
相關(guān)技術(shù)的轉(zhuǎn)向節(jié)由金屬形成(諸如鐵和鋁),但是本實(shí)施例的轉(zhuǎn)向節(jié)1通過使用利用樹脂硬化碳纖維制成的碳纖維復(fù)合材料而一體地形成。通過使用具有不同的碳纖維形式的兩種類型的碳纖維復(fù)合材料形成轉(zhuǎn)向節(jié)1。該兩種類型之一是通過在一個方向上有序地布置由連續(xù)纖維制成的碳纖維而形成的單向碳纖維復(fù)合材料a(第一碳纖維復(fù)合材料);并且其另一種是通過在隨機(jī)方向上布置由非連續(xù)纖維制成的碳纖維而形成的隨機(jī)碳纖維復(fù)合材料b(第二碳纖維復(fù)合材料)。通過使用具有普通的熱性能的材料形成單向碳纖維復(fù)合材料a和隨機(jī)碳纖維復(fù)合材料b的分別的基質(zhì)(母體材料),并且這些材料例如可以是熱塑性樹脂(例如,諸如聚酰胺樹脂)或者可以是熱固性樹脂(例如,諸如環(huán)氧樹脂)。
用于單向碳纖維復(fù)合材料a的連續(xù)纖維是從復(fù)合材料的一端到與該一端相對的另一端連續(xù)的碳纖維。用于隨機(jī)碳纖維復(fù)合材料b的非連續(xù)纖維是被切割成例如10到100mm的平均長度的長纖維。
單向碳纖維復(fù)合材料a是具有各向異性機(jī)械性能的各向異性材料。例如,如在圖2a中所示,如果連續(xù)纖維的碳纖維被在橫向方向上定向,則單向碳纖維復(fù)合材料a針對在箭頭a方向上作用的扭轉(zhuǎn)載荷呈現(xiàn)較大的剛度,但是如在圖2b中所示針對在箭頭b方向上作用的彎曲載荷呈現(xiàn)較小的剛度。如在圖2b中所示,如果連續(xù)纖維的碳纖維被在豎直方向上定向,則單向碳纖維復(fù)合材料a針對在箭頭a方向上作用的扭轉(zhuǎn)載荷呈現(xiàn)較小的剛度,但是針對在箭頭b方向上作用的彎曲載荷呈現(xiàn)較大的剛度。
在另一方面,隨機(jī)碳纖維復(fù)合材料b是具有各向同性機(jī)械性能的各向同性材料。因此,例如,如在圖3中所示,隨機(jī)碳纖維復(fù)合材料b針對在箭頭a方向上作用的扭轉(zhuǎn)載荷和在箭頭b方向上作用的彎曲載荷這兩者均呈現(xiàn)適當(dāng)?shù)膭偠取?/p>
基于以上機(jī)械性能,轉(zhuǎn)向節(jié)1大體通過使用隨機(jī)碳纖維復(fù)合材料b形成,并且考慮到載荷作用的方向,在其每一個中剛度變得不足的部分,即,在其每一個中期望增強(qiáng)剛度的部分中局部地嵌入單向碳纖維復(fù)合材料a。具有不足剛度的部分在下文中稱作特定部分。
例如,如在圖4a中所示,在更大的扭轉(zhuǎn)載荷在箭頭a方向上作用在其上的每一個部分中,單向碳纖維復(fù)合材料a被嵌入隨機(jī)碳纖維復(fù)合材料b中,使得單向碳纖維復(fù)合材料a的連續(xù)纖維的方向被在使得針對扭轉(zhuǎn)載荷的剛度變得更大的方向上,即,在與扭轉(zhuǎn)載荷的中心軸線正交的方向上定向,由此增強(qiáng)扭轉(zhuǎn)剛度。如在圖4b中所示,在更大的彎曲載荷在箭頭b方向上作用在其上的每一個部分中,單向碳纖維復(fù)合材料a被嵌入在隨機(jī)碳纖維復(fù)合材料b中,使得單向碳纖維復(fù)合材料a的連續(xù)纖維的方向被在使得針對彎曲載荷的剛度變得更大的方向,即,在作為與彎曲的中性線平行的方向的豎直方向上定向,由此增強(qiáng)彎曲剛度。
轉(zhuǎn)向節(jié)1根據(jù)駕駛員的轉(zhuǎn)向操作引起的拉桿的移動將轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向。此時,扭轉(zhuǎn)載荷在圖5b中的箭頭a1方向上作用于頸部20上。類似地,扭轉(zhuǎn)載荷還由于作為來自路面的輸入的作用力而作用于頸部20上并且發(fā)生作用以改變轉(zhuǎn)向輪的方向。因此,有必要增強(qiáng)頸部20的扭轉(zhuǎn)剛度。
此外,橫向載荷在車輛寬度方向上(圖5b中的左右方向)從路面作用于車輪上,并且這個載荷經(jīng)由軸轂被輸入轉(zhuǎn)向節(jié)1中。在此情形中,本體部10的、比圓孔11的中心更加向下定位的部分被在車輛寬度方向上向內(nèi)或者向外推動。因此,彎曲載荷在圖5b中的箭頭b1方向上作用于本體部10上。因此,在本體部10中,要求在其比圓孔11更加在車輛向前方向和更加在車輛向后方向上定位的部分中增強(qiáng)彎曲剛度。
為了應(yīng)對這一點(diǎn),如在圖5中所示,在轉(zhuǎn)向節(jié)1的頸部20和本體部10中,設(shè)定特定部分p1、p2、p3,在每一個特定部分中,期望增強(qiáng)剛度,并且在特定部分p1、p2、p3中嵌入單向碳纖維復(fù)合材料a。在設(shè)定于頸部20中的特定部分p1中,嵌入單向碳纖維復(fù)合材料a,使得其連續(xù)纖維被在與扭轉(zhuǎn)載荷的中心軸線基本正交的方向上定向。在本說明書中提到的扭轉(zhuǎn)載荷的中心軸線表示如果扭轉(zhuǎn)載荷作用于這個螺釘上,螺釘前進(jìn)的方向。在本實(shí)施例中,連續(xù)纖維被朝向在圖5a中的左右方向,即,在車輛縱向方向上定向。因此,在特定部分p1中的截面(沿著圖5a中的線z1-z1的截面)由圖4a的圖像表示。
特定部分p2和特定部分p3被設(shè)定在本體部10的、與圓孔11相比的更加車輛向前的位置處和更加車輛向后的位置處。其中連續(xù)纖維被在豎直方向上定向的單向碳纖維復(fù)合材料a被嵌入在特定部分p2中以及在特定部分p3中。因此,特定部分p2、p3的分別的截面(在圖5a中沿著線z2-z2的截面和沿著線z3-z3的截面)分別地由圖4b的圖像表示。
通過使用作為用于生產(chǎn)隨機(jī)碳纖維復(fù)合材料b的基礎(chǔ)材料的墊子(通常被稱作所謂的“隨機(jī)墊”;因此,在下文中稱作隨機(jī)墊)和作為用于生產(chǎn)單向碳纖維復(fù)合材料a的基礎(chǔ)材料的片材(通常被稱作所謂的“單向片材(ud片材)”;因此,在下文中稱作ud片材)形成轉(zhuǎn)向節(jié)1。在此情形中,制備通過層疊多個隨機(jī)墊,并且在將成為每一個特定部分的位置處在隨機(jī)墊之間置入ud片材而形成層疊體??梢酝ㄟ^層疊多個ud片材、通過將ud片材纏繞成輥形,或者其組合而執(zhí)行在隨機(jī)墊之間置入ud片材的操作以便確保預(yù)定的厚度。每一個ud片材的定向被如此設(shè)定,使其連續(xù)纖維被在前述方向上定向。
這個層疊體被布置在被加熱的上模和下模之間,并且在層疊方向上被上和下模加壓(熱擠壓),由此形成轉(zhuǎn)向節(jié)1的基質(zhì)(總體形狀)。在此情形中,加壓方向可以被設(shè)定為圖5b中的箭頭p方向?;|(zhì)被以如此方式形成為一體,使得通過使用隨機(jī)碳纖維復(fù)合材料b形成總體基質(zhì),并且單向碳纖維復(fù)合材料a被嵌入在該基質(zhì)的特定部分p1、p2、p3中。在適當(dāng)?shù)貓?zhí)行鏜孔過程、切割過程和其它過程之后完成轉(zhuǎn)向節(jié)1。
即便作為前述第一實(shí)施例的懸架部件的轉(zhuǎn)向節(jié)1具有要求增強(qiáng)其剛度的多個特定部分,并且期望沿其增強(qiáng)剛度的方向彼此不同,但是單向碳纖維復(fù)合材料a仍然被嵌入在這些特定部分中,使得其連續(xù)纖維考慮到期望沿其增強(qiáng)這些特定部分的剛度的分別的方向而定向。因此,能夠通過整個轉(zhuǎn)向節(jié)1充分均衡地增強(qiáng)剛度。利用由金屬材料制成的轉(zhuǎn)向節(jié)1的截面形狀確保剛度是不必要的,這在相關(guān)技術(shù)中是必要的;因此,能夠?qū)崿F(xiàn)空間的減小和重量的降低。因此,提高了設(shè)計自由度。
在下文中,將描述第二實(shí)施例。第二實(shí)施例的、用于車輛的懸架部件是以能夠旋轉(zhuǎn)地支撐后輪(非轉(zhuǎn)向輪)的方式組裝到車輛的后托架(在下文中,稱作托架)。圖6a是托架50的前視圖,并且圖6b是托架50的側(cè)視圖。這里,在托架50被組裝到車輛的狀態(tài)中,在車輛寬度方向上的內(nèi)側(cè)表面被定義為前視圖。因此,后輪被布置在圖6b中的右側(cè)上。
托架50包括能夠旋轉(zhuǎn)地支撐后輪的本體部60。本體部60形成為具有延伸通過本體部60的中央部分的、大直徑的圓孔61。圍繞圓孔61,從圓孔61在較高位置處形成兩個軸承緊固孔62并且在較低位置處形成兩個軸承緊固孔62。未示意的輪轂軸承被安設(shè)在圓孔61中,并且未示意的軸承-固定螺栓通過軸承緊固孔62插入以被緊固,由此將未示意的輪轂軸承安設(shè)在圓孔61中。通過這種構(gòu)造,本體部60經(jīng)由輪轂軸承能夠旋轉(zhuǎn)地支撐通過圓孔61插入的軸轂。
在本體部60的一個側(cè)部中,形成用于固定未示意的制動卡鉗的卡鉗固定部分63a、63b??ㄣQ固定孔64在卡鉗固定部分63a、63b每一個中形成,并且分別的未示意的卡鉗固定螺栓通過卡鉗固定孔64插入以便將制動卡鉗固定到托架50。
本體部60的上部設(shè)置有從本體部60在車輛寬度向內(nèi)方向上一體地延伸的第一上臂聯(lián)接部81,和從本體部60向上一體地延伸的第二上臂聯(lián)接部82。圖7是示出托架50和各種懸架臂之間的聯(lián)接關(guān)系的附圖。第一上臂聯(lián)接孔81a形成為在基本車輛縱向方向上延伸通過第一上臂聯(lián)接部81,并且第一上臂ua1經(jīng)由通過第一上臂聯(lián)接孔81a插入的聯(lián)接部件j1(諸如球形接頭)聯(lián)接到第一上臂聯(lián)接部81。第二上臂聯(lián)接孔82a形成為在車輛縱向方向上延伸通過第二上臂聯(lián)接部82,并且第二上臂ua2經(jīng)由通過第二上臂聯(lián)接孔82a插入的聯(lián)接部件j2(諸如球形接頭)聯(lián)接到第二上臂聯(lián)接部82。
本體部60的下部設(shè)置有從本體部60一體地向下延伸的下臂聯(lián)接部70。下臂聯(lián)接部70由從本體部60一體地向下延伸的第一支腿部分71和第二支腿部分72以及一體地連接第一支腿部分71和第二支腿部分72的前端部分73構(gòu)造。第一下臂聯(lián)接孔73a形成為在基本車輛縱向方向上延伸通過前端部分73,并且第一下臂la1經(jīng)由通過第一下臂聯(lián)接孔73a插入的聯(lián)接部件j3(諸如球形接頭)聯(lián)接到前端部分73。第二下臂聯(lián)接孔71a、72a形成為分別地在車輛縱向方向上延伸通過第一支腿部分71和第二支腿部分72,并且第二下臂la2經(jīng)由通過第二下臂聯(lián)接孔71a、72a插入的聯(lián)接部件j4(諸如襯套)聯(lián)接到前端部分73。
本體部60的側(cè)部以在車輛寬度向內(nèi)方向上從本體部60一體地延伸的方式設(shè)置有束角控制臂聯(lián)接部83。束角控制臂聯(lián)接孔83a形成為在基本車輛縱向方向上延伸通過束角控制臂聯(lián)接部83,并且束角控制臂tca經(jīng)由通過束角控制臂聯(lián)接孔83a插入的聯(lián)接部件j5(諸如球形接頭)聯(lián)接到束角控制臂聯(lián)接部83。
因此,在能夠旋轉(zhuǎn)地支撐軸轂時,托架50經(jīng)由該兩個上臂ua1、ua2、該兩個下臂la1、la2和束角控制臂tca可擺動地聯(lián)接到車體。以此方式,托架50以能夠旋轉(zhuǎn)方式、以及相對于車體可擺動方式支撐后輪(非轉(zhuǎn)向輪)。
如轉(zhuǎn)向節(jié)1那樣,整個托架50由隨機(jī)碳纖維復(fù)合材料b形成,并且考慮到載荷的作用方向,單向碳纖維復(fù)合材料a被嵌入在期望增強(qiáng)其剛度的部分中。如在圖8a中所示,扭轉(zhuǎn)載荷在作為從本體部60延伸的第一上臂聯(lián)接部81的基部的基部81x上在箭頭a2方向上從聯(lián)接部件j1發(fā)生作用。扭轉(zhuǎn)載荷在作為從本體部60延伸的第二上臂聯(lián)接部82的基部的基部82x上在箭頭b2方向上從聯(lián)接部件j2發(fā)生作用。扭轉(zhuǎn)載荷在作為從本體部60延伸的下臂聯(lián)接部70的基部的基部71x、72x上在箭頭c2方向上從聯(lián)接部件j3發(fā)生作用。在此情形中,在下臂聯(lián)接部70中,第一支腿部分71和第二支腿部分72是將扭轉(zhuǎn)載荷被輸入其中的前端部分73一體地連接到本體部60的部分,并且這些第一和第二支腿部分71、72分別地對應(yīng)于基部71x、72x。在箭頭d2方向上的扭轉(zhuǎn)載荷從聯(lián)接部件j5作用在作為從本體部60延伸的束角控制臂聯(lián)接部83的基部的基部83x上(見圖8b)。
因此,第一上臂聯(lián)接部81的基部81x被設(shè)定為期望增強(qiáng)其針對扭轉(zhuǎn)載荷的剛度的特定部分p4;第二上臂聯(lián)接部82的基部82x被設(shè)定為期望增強(qiáng)其針對扭轉(zhuǎn)載荷的剛度的特定部分p5;下臂聯(lián)接部70的該兩個基部71x、72x被設(shè)定為期望增強(qiáng)其針對扭轉(zhuǎn)載荷的剛度的特定部分p6、p7;并且束角控制臂聯(lián)接部83的基部83x被設(shè)定為期望增強(qiáng)其針對扭轉(zhuǎn)載荷的剛度的特定部分p8(見圖8b)。
托架50整體上由隨機(jī)碳纖維復(fù)合材料b形成,并且在特定部分p4、p5、p6、p7、p8中嵌入單向碳纖維復(fù)合材料a,使得其連續(xù)纖維被在與每一個扭轉(zhuǎn)載荷的中心軸線基本正交的方向上定向。在該實(shí)例中,在特定部分p4、p5、p6、p7每一個中嵌入的單向碳纖維復(fù)合材料a中的連續(xù)纖維如在圖8a中所示被在車輛縱向方向上定向。另外,在束角控制臂聯(lián)接部83的特定部分p8中嵌入的單向碳纖維復(fù)合材料a中的連續(xù)纖維如在圖8b中所示被在車輛寬度方向上定向。
如轉(zhuǎn)向節(jié)1那樣,因為橫向載荷被輸入車輪中,所以如在圖8b中所示,在箭頭e2方向上的彎曲載荷作用于托架50的本體部60上。因此,本體部60的、與圓孔61相比更加在車輛向前和更加在車輛向后定位的部分被設(shè)定為期望增強(qiáng)其彎曲剛度的特定部分p9、p10(見圖8a)。在這些特定部分p9、p10中,單向碳纖維復(fù)合材料a被嵌入,使得其連續(xù)纖維被在增強(qiáng)針對彎曲載荷的剛度的方向上,即,在與彎曲中性線平行的豎直方向上定向。
例如,如轉(zhuǎn)向節(jié)1那樣,可以通過使用隨機(jī)墊和ud片材形成這個托架。
即便作為前述第二實(shí)施例的懸架部件的托架50具有要求增強(qiáng)其剛度的多個特定部分,并且期望沿其增強(qiáng)剛度的方向彼此不同,但是單向碳纖維復(fù)合材料a仍然被嵌入在這些特定部分中,使得其連續(xù)纖維考慮到期望沿其增強(qiáng)這些特定部分的剛度的分別的方向而定向。因此,能夠通過整個托架50充分均衡地增強(qiáng)剛度。利用金屬材料的截面形狀確保剛度是不必要的,這在相關(guān)技術(shù)中是必要的;因此,能夠?qū)崿F(xiàn)空間的減小和重量的降低。因此,提高了設(shè)計自由度。
如前述那樣,已經(jīng)描述了該兩個實(shí)施例的、用于車輛的分別的懸架部件,但是本發(fā)明不限于前述實(shí)施例,并且可以在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下被不同地修改。
例如,在本實(shí)施例中,已經(jīng)描述了關(guān)于轉(zhuǎn)向節(jié)1和托架50的應(yīng)用,但是本發(fā)明可以應(yīng)用于懸架臂諸如上臂和下臂。
另外,第一實(shí)施例的轉(zhuǎn)向節(jié)1是具有聯(lián)接到頸部20的上端的上臂的類型,但是類似于支柱型懸架,其可以是具有聯(lián)接到頸部20的上端的沖擊吸收器的類型。