本發(fā)明涉及一種根據(jù)并列獨立權(quán)利要求1和2的前序部分所述的車軸支架以及一種用于制造根據(jù)本發(fā)明的車軸支架的方法。

背景技術(shù)：

機動車、例如轎車的車軸支架通常包括兩個縱梁和一個或兩個連接縱梁的橫梁。車軸支架在車輛車身下方固定在所述車輛車身上并且用于連接車輪懸架。通常情況下，相同的車軸支架用于車輛產(chǎn)品系列的不同衍生品，這些衍生品在主要相關(guān)的幾何結(jié)構(gòu)相同的情況下具有不同的機動化或重量。因此，不同的衍生品涉及不同的機動車類型，這些機動車類型在它們的驅(qū)動功率方面和/或在它們的重量方面彼此不同，但是在至少車軸支架的幾何尺寸方面相同。

迄今為止需要針對用于所述的不同機動車類型的相同車軸支架在最大出現(xiàn)的負(fù)荷或載荷方面進行設(shè)計和確定尺寸。在此，術(shù)語“確定尺寸”如在工程實踐中常見的那樣描述基于在相應(yīng)構(gòu)件的設(shè)計范圍內(nèi)的客觀標(biāo)準(zhǔn)來確定各個尺寸、造型和材料特性。定尺寸過程的出發(fā)點在此是對構(gòu)件提出的要求，并且定尺寸的目標(biāo)是，確定構(gòu)件的需要且最佳的大小和負(fù)荷能力。顯而易見的是，由于設(shè)置用于不同機動車類型的車軸支架應(yīng)針對可能的最大負(fù)荷來設(shè)計這一事實，該車軸支架對于僅可能發(fā)生較小的最大負(fù)荷的機動車類型而言是尺寸過大的。但是，這樣的尺寸過大由于重量和成本原因是不希望的。在基本上結(jié)構(gòu)相同的機動車類型中，最大負(fù)荷的次數(shù)或大小尤其與車輛重量和車輛驅(qū)動單元的驅(qū)動功率相關(guān)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的顯示上文描述的問題的補救措施。所述目的的解決方案從第二獨立權(quán)利要求的特征中得出。并列的第一獨立權(quán)利要求構(gòu)成對根據(jù)本發(fā)明的原理的概括或者說構(gòu)成對金屬的車軸支架的概括。已認(rèn)識到的是，在優(yōu)選由輕金屬合金構(gòu)成或者由輕金屬梁組成的車軸支架中，在梁之間的連接部位是顯著的薄弱部位，因此在迄今為止常見的現(xiàn)有技術(shù)中，各個梁本身實際上是尺寸過大的，只為能夠足夠牢固地構(gòu)造所述連接部位。這能夠利用權(quán)利要求1的特征來避免。從屬權(quán)利要求和引用兩個并列權(quán)利要求1、2的權(quán)利要求的技術(shù)方案是本發(fā)明的有利的設(shè)計方案。

因此原則上(進而統(tǒng)一地)建議，將機動車車軸支架在車軸支架的縱梁和(必要時多重設(shè)置的)橫梁之間的連接部位上進行增強，其方式為：所述連接部位(必要時當(dāng)實際的連接部位相對窄地并且例如通過焊縫形成時也在所述連接部位的緊鄰的周圍)利用纖維增強塑料材料進行纏繞。于是所述纏繞的纖維增強的塑料材料形成車軸支架的增強元件。原則上，這樣的增強措施不僅可以在金屬的車軸支架上進行，而且也可以在其縱向和橫梁本身由纖維增強塑料構(gòu)成的車軸支架上進行；在后一種情況下，當(dāng)此類措施應(yīng)在每個制成的車軸處實施時這些措施然而也可較簡單地通過適宜地設(shè)計相應(yīng)梁來實現(xiàn)。原則上，根據(jù)本發(fā)明的增強元件能夠?qū)崿F(xiàn)車軸支架的提高的使用壽命，這是因為由此降低了基礎(chǔ)材料中的機械應(yīng)力并且始終在金屬的車軸支架上將在此設(shè)置在縱梁和橫梁之間的焊縫減壓。利用這樣的增強元件也能夠改善聲學(xué)特性和提高減振。

現(xiàn)在針對開始描述的問題另外(根據(jù)并列的權(quán)利要求2)詳細地提出一種設(shè)置用于不同的機動車類型的(并且在此具有相同幾何尺寸的)車軸支架，其包括兩個縱梁和至少一個連接兩個縱梁的橫梁。車軸支架構(gòu)成用于固定在車輛的車身上。在車軸支架上又能夠(類似于權(quán)利要求1的車軸支架)固定有車輪懸架?？v梁在連接部位上與所述至少一個橫梁連接。在用于特定的機動車類型或者說在特定的機動車類型中使用并且所述特定的機動車類型的特點在于相對高的重量和/或(車輛驅(qū)動單元的)相對高的驅(qū)動功率時，所述連接部位中的至少一個連接部位(并且優(yōu)選全部所述的連接部位)設(shè)有增強元件，所述增強元件通過利用纖維增強塑料纏繞所述連接部位形成。在此，尤其使用纖維增強的帶以及塑料基質(zhì)。已認(rèn)識到的是，車軸支架的在一定程度上有利的薄弱部位是在縱梁和一個/多個橫梁之間的連接區(qū)域，所述薄弱部位能夠被不同程度確定尺寸地來設(shè)計。因此不需要為對車軸支架提出最高強度要求(確切來說最高運行強度要求)的車輛衍生品或車輛類型設(shè)計該連接區(qū)域。而是在使用相同組件(即縱梁和橫梁)的情況下構(gòu)造的車軸支架的尤其連接區(qū)域能夠類型個體化地構(gòu)造。這可以特別簡單和有效地通過利用纖維復(fù)合材料(意即纖維增強塑料)纏繞或不纏繞或不同程度地(尤其在厚度或高度和/或?qū)挾确矫?纏繞所述連接區(qū)域來實現(xiàn)，從而以簡單且局部地對顯著薄弱部位(進而不包括整個車軸支架或其完整的縱梁和橫梁)進行限制的方式并且對應(yīng)于相應(yīng)個體化要求地形成一個或多個增強元件。通過利用纖維增強的帶或塑料材料纏繞連接部位并且因此通過構(gòu)成增強元件，要設(shè)計用于較高負(fù)荷的車軸支架相比于幾何結(jié)構(gòu)相同的并且僅須接收較低的最大載荷的車軸支架能夠得以增強，進而能夠用于具有較高要求的車輛類型。

根據(jù)本發(fā)明的(并且適用于權(quán)利要求1和2的車軸支架的)增強元件或纏繞的纖維增強塑料能夠通過熱接合與橫梁和縱梁的連接部位進而也相應(yīng)地(取決于連接部位如何構(gòu)造)與橫梁和/或縱梁連接。對于所述熱接合，尤其使用增強元件的塑料基質(zhì)。當(dāng)車軸支架或連接部位本身的基礎(chǔ)材料是熱塑性塑料時，則熱接合建立材料鎖合連接。而如果車軸支架或所述的連接部位由金屬材料(＝車軸支架的基礎(chǔ)材料)構(gòu)成，那么可以將塑料材料以已知的方式焊接在金屬材料上，意即在此進行塑料-金屬材料副的原則上已知的直接熱接合。

在塑料和金屬之間進行熱接合的領(lǐng)域中，意即在焊接例如包含增強纖維(進而是形成根據(jù)本發(fā)明的增強元件的纖維增強塑料)的塑料基質(zhì)時，在一定程度上建立在塑料材料和金屬構(gòu)件表面之間的微型形鎖合或在納米范圍中的形鎖合。金屬構(gòu)件表面目前是所述的連接部位，所述連接部位優(yōu)選通過縱梁和橫梁的部段形成，使得根據(jù)本發(fā)明的增強元件通過熱接合與車軸支架的基礎(chǔ)材料連接。對于所謂的塑料材料焊接也可能需要對金屬基本體進行適宜的表面預(yù)處理，所述表面預(yù)處理通常也稱為酸洗，同樣如必要時設(shè)置增附劑層或粘合劑層。這樣的層有利地也提供例如在嵌入塑料基質(zhì)中的碳增強纖維和(車軸支架的)輕金屬合金之間的防接觸腐蝕的保護。對于所謂的酸洗，可以在清潔過程之后對金屬表面執(zhí)行納米或微米范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)化，以便在與增強元件的塑料基質(zhì)焊接時能夠形成期望的微型形鎖合?？尚械倪€有對相關(guān)的金屬構(gòu)件部段進行等離子體預(yù)處理。而對于其縱梁和橫梁本身由纖維增強塑料構(gòu)成的車軸支架，可以按已知的方式簡單地建立與根據(jù)本發(fā)明的增強元件的材料鎖合連接。

替選于材料鎖合連接或除了材料鎖合連接之外，增強元件與連接部位的(與之前提及的微型形鎖合不同的)以肉眼可見的形鎖合是可行的，所述連接部位要么能夠通過單獨的構(gòu)件要么能夠優(yōu)選通過縱梁和橫梁本身形成。與車軸支架的所謂的“基本結(jié)構(gòu)”或其所述的連接部位的這樣的可見的形鎖合例如也可通過設(shè)置結(jié)構(gòu)化部(＝凸起或凹部)或者通過銷或釘?shù)仍谙鄳?yīng)待增強的基礎(chǔ)構(gòu)件(在此優(yōu)選是縱梁或橫梁，替選地為任一適宜構(gòu)造的連接件)中形成。

優(yōu)選的是，增強元件通過包含大量增強纖維的帶形成，并且有利地具有單向的增強纖維，所述單向的增強纖維能夠通過將帶相應(yīng)地纏繞而交叉式地圍繞連接部位纏繞。縱梁和橫梁通常近似以90°角在連接部位上彼此相交。在這兩種梁之間的連接部位于是有利地利用所述的帶交叉式地被纏繞，使得單向帶的增強纖維多重交叉。相對于橫梁的縱軸線，增強纖維能夠與所述縱軸線交替地、即疊置地纏繞，例如形成15°和165°的數(shù)量級的角度。例如，(疊置的)層順序可以構(gòu)造為，使得首先所有增強纖維沿第一方向(例如以15°)并且然后所有增強纖維沿第二方向(例如以165°)纏繞；替選地還有交替變化的纖維取向(例如25°、155°、15°、165°等)可以用于形成織物。顯而易見，分段的纏繞或者僅局部的纏繞也是可行的，并且通過纏繞的增強纖維連同塑料基質(zhì)所形成的增強元件的優(yōu)選厚度位于0.3毫米至5mm的數(shù)量級中。在帶被多重纏繞的情況下，那么可以設(shè)有在所述帶的2至約15個疊置纏繞的層之間，所述帶本身例如可具有在0.1mm至0.3mm范圍中的厚度。

至于車軸支架的重要組件，即縱梁和至少一個(或多個)橫梁，所述組件能夠(如在權(quán)利要求1中強制性指定的那樣)由金屬(如鋼或輕金屬合金)構(gòu)成，或者在根據(jù)并列的獨立權(quán)利要求2本身的構(gòu)成方案的范圍內(nèi)替選地也由纖維增強的塑料構(gòu)成。但是所述梁也可以具有混合結(jié)構(gòu)類型，使得其例如僅在所述連接區(qū)域的緊鄰的周圍由前面提及的材料構(gòu)成，而在其它區(qū)域中由其它(任意的)材料構(gòu)成。并且至于縱梁和橫梁之間的連接，所述連接可以是材料鎖合或形鎖合或力鎖合的。所述梁為此能夠相互焊接或旋緊和/或這樣構(gòu)成，使得例如橫梁利用其適宜成形的端部部段分別插入縱梁的適配成形的容納部中。

至于形成根據(jù)本發(fā)明的增強元件的纖維增強塑料的增強纖維，那么它可以優(yōu)選是碳纖維或玻璃纖維或芳香族聚酰胺纖維或者也可以是天然纖維。在此，由不同纖維復(fù)合塑料半成品構(gòu)成的組合也是可行的。此外可行的是，設(shè)有例如在纖維增強塑料的層之間適宜的中間層或由未增強的、意即不通過纖維增強的材料構(gòu)成的一般任意附加層，所述材料例如可以是粘彈性材料。這樣的附加層例如可以設(shè)置在車軸支架的(金屬的)基本體和所施加的第一纖維復(fù)合塑料層(＝fvk層)之間和/或設(shè)置在各個fvk層之間或設(shè)置在增強元件的表面上。在最后提及的情況下，這樣的附加層尤其能用作抵抗外部影響例如落石的保護，而在其它情況下，除了在上文中已經(jīng)提及的避免接觸腐蝕、意即用于實現(xiàn)電鍍隔離以外，也能夠?qū)崿F(xiàn)在不同的層或材料之間的粘附。這樣的尤其彈性的附加層或中間層也能夠用于補償不同材料的不同熱膨脹，并且引起尤其是在根據(jù)本發(fā)明的車軸支架的聲學(xué)特性方面的減振，但是也緩沖機械振動。

車軸支架如常見那樣包括用于將連接車輪的構(gòu)件進行固定的車輪連接點，所述連接車輪的構(gòu)件例如是車輪支架、樞轉(zhuǎn)支承件、縱向?qū)U、橫向?qū)U或牽拉桿。此外，在車軸支架上設(shè)有車身連接點。經(jīng)由所述車身連接點將車軸支架與車輛車身連接。此外，尤其能夠在橫梁上構(gòu)成有支承部位。經(jīng)由所述支承部位能夠?qū)ⅠR達或變速器固定在車軸支架中。

本發(fā)明還包括一種用于制造所描述的車軸支架的方法。在此，增強元件在連接部位上的成形通過利用纖維增強的帶纏繞連接部位來實現(xiàn)。為了構(gòu)成塑料基質(zhì)，不同的變形形式是可行的：根據(jù)第一變形形式，使用熱固性基質(zhì)。在此，利用濕的熱固性基質(zhì)纏繞所述帶并且隨后將其硬化。替選于此可行的是，使用預(yù)浸漬的帶。在此，利用熱塑性基質(zhì)預(yù)浸漬所述帶。代替預(yù)浸漬帶，也可以使用混紡紗。這樣的混紡紗包括具有集成的熱塑性塑料的增強纖維。在熱塑性基質(zhì)的情況下，將帶或基質(zhì)在纏繞之前和/或期間和/或之后進行加熱。熱固性的和熱塑性的基質(zhì)在硬化狀態(tài)下不僅將各個增強纖維相互間連接，而且也能夠在直接接觸的情況下建立到連接部位的材料鎖合或近似材料鎖合，即上述微型形鎖合或在納米范圍中的形鎖合。為了加固纖維增強的增強元件而使用熱并且有利地使用壓力。在此優(yōu)選提出，熱經(jīng)由外部設(shè)備例如激光器或紅外設(shè)備、或者通過經(jīng)由金屬車軸支架進行的熱傳導(dǎo)、或者經(jīng)由由塑料構(gòu)成的纖維來引入。例如呈帶的形式的纖維增強的塑料材料還以一定的力壓靠到連接部位的表面，這在帶的情況下可以通過牽拉以相對于所述表面的適宜角度來進行。

附圖說明

唯一的附圖示出根據(jù)本發(fā)明的車軸支架的原理圖，其中，根據(jù)本發(fā)明僅構(gòu)造一個唯一的連接部位(實際上，所有的連接部位或至少關(guān)于車輛中部對稱的各連接部位設(shè)有根據(jù)本發(fā)明的增強元件)，通過在此簡化的視圖，在左部和右部示出用于根據(jù)并列獨立權(quán)利要求2的構(gòu)成方案的兩個在一定程度上不同的車軸支架構(gòu)型。

具體實施方式

機動車的車軸支架1包括兩個縱梁2和兩個連接所述縱梁2的橫梁3?？v梁2和橫梁3分別在連接部位4上(因此存在四個連接部位)相互連接。

車軸支架1具有車身連接點6。在所述車身連接點6上，車軸支架1能夠與車輛的車身連接。此外，尤其在縱梁2上構(gòu)成有車輪連接點7。在所述車輪連接點7上例如固定有橫向?qū)U或縱向?qū)U。此外，附圖示出在橫梁3上總計有三個支承部位8。在所述支承部位8上能夠固定有馬達或者在車軸支架1上的變速器。

如對于僅一個唯一的連接部位4示例性地示出的那樣，在連接部位4上設(shè)有由纖維增強塑料構(gòu)成的增強元件5。在此，通過利用纖維增強的帶交叉式纏繞連接部位4來成形增強元件5。增強元件5除了增強纖維以外還包括在制成狀態(tài)下硬化的塑料基質(zhì)，所述塑料基質(zhì)不僅將纖維相互間連接而且形成到連接部位4的微型形鎖合，只要纖維增強塑料帶貼靠在車軸支架1的金屬基礎(chǔ)材料上。(如果車軸支架本身由塑料材料構(gòu)成，那么顯而易見的是，在車軸支架1的連接部位4和增強元件5之間可進行材料鎖合連接)。而在所示出的示例中，縱梁2和橫梁3由金屬制成并且相互間在連接部位4上焊接或旋緊。為了增強連接部位4，增強元件5被纏繞在連接部位4上。