[发明专利]复合结构元件，尤其是适于车辆悬架的复合结构元件，及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合结构元件，尤其是但非排它性地涉及适于在车辆悬架中使用的复合结构元件，以及用于制备这种结构元件的方法。

背景技术

由于材料的生产成本和性能（重量，刚度，疲劳寿命，对极限负载条件的耐受性），在适于车辆悬架诸如像汽车悬架的组件的大批量生产中通常使用的材料是钢，铸铁，和铝。适于生产汽车悬架组件的复合材料的使用通常限于赛车，诸如像一级方程式(Formula 1)汽车，或所谓的超级跑车，像在这种情况下，重量和性能要求比成本更重要。

在适于车辆悬架尤其是适于汽车悬架的组件设计中，必须遵守一些存在相互冲突的要求。具体地，汽车悬架组件必须能够承受某些种类的载荷（所谓的疲劳载荷），代表性的是在车辆正常使用中的载荷，但是还有在苛刻条件下的载荷。这些载荷交替地施加到该组件上，在施加给定数目的疲劳循环内，该后者（该组件）必须不会形成裂纹或出现故障。建议使用诸如基于纤维的复合材料的高强度材料以便满足疲劳寿命的要求且同时限制重量。由汽车悬架组件必须满足的另一结构要求是该组件在所谓的“滥用”载荷，即在“极限载荷条件”下必须能够以可预见的和特定的方式来变形。由于存在这种压力，组件必须能够变形，与给定的反应载荷起反应以及吸收给定量的能量，但必须始终确保车轮和车辆之间的连接。具体地，任何可能出现的故障必须限于给定区域，且必须在低于给定变形量的情况下不会发生故障。建议采用诸如钢的韧性材料以便满足这些要求，从而在极限载荷条件下用于控制变形和用于呈现变形验证标记。

US7159880公开了一种结构元件，尤其是用于车辆底盘的一种结构元件，其包括一细长主体以及安装于细长主体相对端部处的一对连接构件，其中所述细长主体包括金属芯，通过注射成型来在其上包覆模制纤维增强塑料材料，以便提供具有所需形状横截面的细长主体。一方面，使用纤维增强塑性材料使得可以限制组件重量，并同时确保较高的机械性能，而在另一方面，使用金属芯甚至在损坏的情况下避免丧失组件功能。然而这种已知的解决方案受到如下缺陷的影响，即使用包覆模制（overmould）技术来制备结构元件的塑料材料部分使其可能仅仅获得具有固体横截面的结构元件。这不可避免地涉及限制设计者在设计元件横截面过程中的自由度，在预期用于三角悬架臂的结构元件的情况下，上述限制尤其不利。正如已知的那样，实际上，为了增加结构元件的强度，有必要增加其横截面的转动惯量，换句话说有必要使得横截面的材料从其中间平面尽可能远地偏移，在当前情况下是从金属芯偏移，上述会导致元件总重量的增加过度。

从US6030570，WO2003/039893和WO2003/039892已知结构元件的另外实例，其包括金属芯，其上包覆模制塑料材料，如有必要该塑料材料由纤维增强。此外，这些结构元件同样受到如上参照文献US7159880所述的相同缺陷的影响。

US2004/0131418（独立权利要求1的前序部分基于其）公开了一种结构元件，其包括具有U形横截面的第一金属部分和第二塑料材料部分，第二塑料材料部分附接到第一部分以封闭其U形横截面，从而形成具有封闭横截面的中空结构元件。第一和第二部分彼此独立制成，然后利用热或超声波通过将第二部分的边缘弯曲到第一部分的边缘上而彼此接合。在一方面，由于该元件所包括的两个部分之一由代替金属的塑料材料制成，因此这种已知的解决方案提供降低结构元件总体重量的优势，另一方面由于结构元件的横截面主要由第一部分形成（即由金属部分形成），由这种已知解决方案所允许的重量降低是最低限度的。

因此，本发明的一个目的是提供一种复合结构元件，其相对于现有技术能够提供类似或更好的性能，且具有较小的重量。

根据本发明，通过具有在所附独立权利要求1特征部分中提及的特征的结构元件来完全实现该目的和其它目的。

本发明的有利实施例在从属权利要求中限定，其内容预期作为下述描述的整体和不可分割的部分。