DE10154210A1

DE10154210A1 - Lageraufnahme einer aus Verbundwerkstoffen hergestellten Kraftverbindungsstrebe

Info

Publication number: DE10154210A1
Application number: DE10154210A
Authority: DE
Inventors: Frank Budde; Stefan Schoenhoff; Jochen Kruse
Original assignee: ZF Lemfoerder GmbH
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2001-11-07
Filing date: 2001-11-07
Publication date: 2003-05-15
Also published as: EP1441918A1; US20040045762A1; DE50215015D1; JP2005507816A; EP1441918B1; US7216860B2; WO2003039893A1; JP4200099B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageraufnahme einer aus Kunststoff/Metall-Verbundwerkstoffen hergestellten Kraftverbindungsstrebe für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges, wobei die Kraftverbindungsstrebe einen länglichen Grundkörper und eine, diesen Grundkörper durchdringende Hülse (H) aufweist. DOLLAR A Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Hülse (H) zumindest auf einer Seite einen Flansch (F) aufweist und durch Umspritzen zumindest an einer ihrer Enden mit Kunststoff mit dem Grundkörper verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lageraufnahme einer aus Verbundwerkstoffen hergestellten Kraftverbindungsstrebe für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges, wobei die Kraftverbindungsstrebe einen länglichen Grundkörper und eine, diesen Grundkörper durchdringende Hülse aufweist. Vorzugsweise werden solche Lageraufnahmen in Verbindung mit Achsstreben oder Fahrwerkslenkern verwendet.
Eine ähnliche Lageraufnahme eines Fahrwerksteils ist aus der DE 199 31 079 A1 bekannt. Diese Offenlegungsschrift offenbart ein Fahrwerksteil mit enger Federwegkennung, wobei dieses Fahrwerksteil, welches beispielsweise einen Achslenker darstellen kann, eine längliche Grundstruktur in Form einer Strebe aufweist und an den Enden der Strebe Öffnungen vorgesehen sind, in denen sich eine Außenhülse befindet, in der wiederum ein Polster aus elastomerem Werkstoff mit einer weiteren innenliegenden Buchse angeordnet ist. In einer besonderen Ausführung weist die Hülse in ihrer Mitte eine ballige Erweiterung auf. Die Befestigung der Hülse im Grundkörper ist nicht näher beschrieben, jedoch scheint es sich um eine Verpressung der Hülse mit dem Grundkörper zu handeln.
Ein Problem bei derartigen eingepressten Hülsen kann darin bestehen, dass durch die auftretenden axialen Kräfte es während des Betriebes zu einem Lösen der Hülse vom Grundkörper kommen kann.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine weitere einfache Form einer Lageraufnahme für eine Kraftverbindungsstrebe eines Fahrwerks zu finden, die einen sicheren Sitz der Hülse in dem Grundkörper garantiert.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruches gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
Demgemäß schlagen die Erfinder vor, die an sich bekannte Lageraufnahme aus Verbundwerkstoffen an einer Kraftverbindungsstrebe eines Fahrwerks eines Personen- oder Nutzkraftwagens, weiterzuentwickeln, wobei die Kraftverbindungsstrebe einen länglichen Grundkörper und eine diesen Grundkörper durchdringende Hülse aufweist. Die Weiterentwicklung besteht darin, dass die Hülse zumindest auf einer Seite einen Flansch aufweist, und durch Umspritzen zumindest an einem ihrer Enden mit Kunststoff mit dem Grundkörper verbunden ist. Das Umspritzen der Hülse beziehungsweise des Flansches kann erfindungsgemäß vollständig oder lediglich im radialen Bereich des Flansches erfolgen. Durch diese Art der Ausführung der Hülse und des Umspritzens mit Kunststoff wird eine sehr sichere Verbindung zwischen dem Grundkörper und der Hülse geschaffen, so dass auch bei stärkeren einwirkenden Kräften ein Lösen der Hülse vom Grundkörper vermieden werden kann.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Grundkörper zumindest im Bereich der Lageraufnahme eine Metalleinlage aufweist, welche ebenfalls von der Hülse durchdrungen wird. Hierdurch wird eine zusätzliche Stabilität der Verbindung zwischen Lageraufnahme und Grundkörper erreicht.
Außerdem schlagen die Erfinder vor, dass die Hülse in zumindest einer Ebene in direktem kraftschlüssigen Kontakt mit der Metalleinlage des Grundkörpers steht. Hierdurch kann sich die Hülse zusätzlich direkt an der Metalleinlage des Grundkörpers abstützen, so dass eine Stabilisierungsverbesserung der Verbindung von Grundkörper und Hülse erreicht wird.
Entsprechend dem Erfindungsgedanken kann die Hülse beispielsweise aus Metall, vorzugsweise Stahl oder Aluminium oder aus einer Metalllegierung bestehen. Allerdings besteht auch die Möglichkeit, bei einer etwas geringer belasteten Lageraufnahme, die Hülse aus Kunststoff herzustellen.
Für den Fall, dass die Lageraufnahme axial nicht nur in einer, sondern in beiden Richtungen belastet wird, kann es vorteilhaft sein, wenn die Hülse an beiden Enden einen Flansch aufweist, so dass eine Abstützung in beide axiale Richtungen der Hülse über den Flansch gegenüber dem Grundkörper beziehungsweise der Metalleinlage möglich ist. Beispielsweise kann dies dadurch erreicht werden, dass eine Hülse mit nur einem einzigen Flansch in die Öffnung einer Metalleinlage eingesetzt wird, anschließend der zweite Flansch, im Falle einer Kunststoff-Hülse, beispielsweise durch Ultraschall-Schweißen oder durch entsprechende Kaltverformung einer metallischen Hülse erzeugt wird. Anschließend kann die Kunststoff-Struktur um die Metalleinlage einschließlich der darin befindlichen Hülse gespritzt werden.
Falls der Grundkörper, an dem sich die Lageraufnahme befindet, über eine entsprechend geformte oder über zwei entsprechend angeordnete Metalleinlagen im Bereich der Lageraufnahme vertilgt, so besteht die Möglichkeit, in der Metalleinlage zwei einander gegenüber liegende Öffnungen zu erzeugen, so dass die Hülse beide Öffnungen einer oder beider Metalleinlagen durchdringt.
Eine weitere Verbesserung der Lageraufnahme kann dadurch bewirkt werden, dass der verwendete Kunststoff, welcher die Hülse umspritzt, zumindest teilweise mit Faserverstärkungen versehen ist, wobei beispielsweise Glasfaser, Kohlefaser oder Aramidfaser verwendet werden können. Wird hierbei der Faseranteil der Faserverstärkungen derart gewählt werden, dass das Wärmeausdehnungsverhalten der Kunststoffstrukturen wenigstens im Bereich der Betriebstemperaturen zumindest weitgehend dem Wärmeausdehnungsverhalten der Hülse entspricht, so können auch Schäden vermieden werden, die durch häufige Temperaturschwankungen und unterschiedliches Wärmeausdehnungsverhalten der Materialien entstehen könnten.
Eine weitere Verbesserung der Einbindung der Hülse der Lageraufnahme in den Grundkörper kann dadurch erreicht werden, dass zumindest ein Flansch der Hülse auch auf der axialen Ober- und/oder Unterseite mit Kunststoff umspritzt wird. Hierdurch wird zusätzlich ein weitergehender Korrosionsschutz für die Hülse, insbesondere wenn diese aus Metall besteht, erreicht.
Bezüglich der Lebensdauer der Lageraufnahme ist es auch von Vorteil, wenn die Hülse, insbesondere wenn sie aus Metall hergestellt ist, einen korrosionshemmenden Oberflächenschutz aufweist.
Zur Verbesserung der Stabilität und zur Begünstigung des Formschlusses mit dem umgebenden Kunststoff kann es außerdem vorteilhaft sein, die Hülse mit Sicken zu versehen. Des Weiteren kann der Formschluss auch dadurch verbessert werden, dass die Hülse Aussparungen, beispielsweise im Bereich des Flansches, aufweist.
Des Weiteren schlagen die Erfinder vor, dass die Öffnung der Metalleinlage, in die die Hülse eingesetzt wird, eine rotationsunsymmetrische Form und die Hülse eine hier hinein passende Außenform aufweist, so dass ein Verdrehen von Hülse zur Metalleinlage verhindert wird.
Zusätzlich schlagen die Erfinder, insbesondere im Hinblick auf die Möglichkeit des Einsetzen eines Molekularlagers in die Hülse, vor, dass diese auf ihrer Innenseite über eine radiale Einschnürung vertilgt.
In einer besonderen Ausführungsform der Lageraufnahme wird außerdem vorgeschlagen, dass die Metalleinlage innerhalb des Grundkörpers derart gestaltet ist, dass sie die Hülse in Form einer Schleife umschlingt.
Weiterhin kann die Kunststoff-Struktur, in welche die Hülse eingebettet ist, übergangslos auch die Metalleinlage der Kraftverbindungsstrebe umgeben und so die äußere Form der Kraftverbindungsstrebe bestimmen.
Die Metalleinlage kann vorteilhaft weiterhin so gestaltet werden, dass sie zur Aufnahme eines Molekularlagers oder eines Kugellagers oder eines Festlagers ausgebildet ist.
Anzumerken ist noch, dass es sich bei der Hülse im Sinne der Erfindung nicht nur um ein zylindrisch ausgebildetes Element handeln kann, sondern beispielsweise auch um einen Napf handeln kann, der die Form eines Kugelgelenkgehäuses besitzt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele mit Hilfe der Figuren näher beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:
Fig. 1 Lageraufnahme mit einer in Kunststoff eingebetteten Hülse mit einem Flansch;
Fig. 2 Lageraufnahme mit einer in Kunststoff eingebetteten Hülse mit beidseitigem Flansch;
Fig. 3 Lageraufnahme mit einer Hülse mit zwei Flanschen, eingebettet in Kunststoff mit Ausnahme der Flansche;
Fig. 4 In einem H-Profil aus Kunststoff eingebettetes U-Profil mit Lageraufnahmen;
Fig. 5 Kunststoff-H-Profil mit zwei Metalleinlagen und Lageraufnahmen;
Fig. 6 Kunststoff-U-Profil mit einer Metalleinlage;
Fig. 7 Kunststoff-H-Profil mit einer Metalleinlage in L-Form mit Lageraufnahme im zentralen Schenkel.
Die Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Ende des Grundkörpers eines Kraftverbindungsstrebe, welcher mit einer Metalleinlage M versehen ist. In der Metalleinlage M befindet sich eine Öffnung, durch die eine Hülse H gesteckt wurde. Die Hülse H verfügt auf einer Seite über einen Flansch F, der ein Durchrutschen der Hülse H durch die Metalleinlage verhindert. Um die Metalleinlage M und die Hülse H ist eine Kunststoffstruktur K gespritzt, welche die äußere Kontur der Kraftverbindungsstrebe bestimmt und im Bereich der Lageraufnahme, die durch die Hülse H gebildet wird, gleichzeitig auch eine Befestigung für die Hülse darstellt.
Die Fig. 2 zeigt eine ähnliche Variante wie in Fig. 1, jedoch verfügt die Hülse H der Lageraufnahme in diesem Falle über zwei Flansche F, die radial mit Kunststoff K verspritzt sind.
Eine weitere Variante der Lageraufnahme ist in der Fig. 3 gezeigt. Hier ist ebenfalls ein Ende einer Kraftverbindungsstrebe gezeigt, welche über eine Metalleinlage M verfügt, in der eine Öffnung für die Hülse H vorgesehen ist. Jedoch ist in diesem vorliegenden Fall der Abstand zwischen den beiden Flanschen F der Hülse H größer als die Dicke der Metalleinlage M, so dass die Flansche F radial frei von Kunststoff K sind und nur der nicht zu den Flanschen gehörende zylindrische Teil der Hülse H von Kunststoff K umschlossen wird. Auf diese Weise sitzt die Hülse H der Lageraufnahme mit den Unterseiten der beiden Flansche F auf der Kunststoff-Struktur K der Kraftverbindungsstrebe auf.
Eine andere Variante einer erfindungsgemäßen Lageraufnahme ist in der Fig. 4 dargestellt. Diese zeigt den Querschnitt durch ein H-förmiges Kunststoff-Profil mit einer U-förmigen Metalleinlage M. Auf dem oberen und unteren linken Schenkel des H sind Öffnungen vorgesehen, durch die jeweils zwei sich axial gegenüber liegende Hülsen H eingebracht sind, deren Ausbildungsform der Fig. 3 entspricht. In ihrem Zusammenwirken bilden die obere und die untere Hülse gemeinsam eine einzige Lageraufnahme.
Eine weitere Variante der sich axial gegenüberliegenden Hülsen H, die eine Lageraufnahme bilden, ist in der Fig. 5 gezeigt. Hier liegt ebenfalls eine Kunststoff- Struktur K in H-Form vor, in der jedoch zwei von einander getrennte Metalleinlagen M angeordnet sind. Eine etwas breitere über den gesamten oberen Schenkel verlaufende Metalleinlage M ist oben zu sehen, während im unteren Schenkel nur eine über den linken Bereich verlaufende kleinere Metalleinlage M dargestellt ist. Die obere Hülse H entspricht in ihrer Anbringungsform der Fig. 1 oder 2, während die untere Hülse H, die axial zur oberen Hülse H angeordnet ist, der Anbringungsform der Fig. 3 oder 4 entspricht.
Die Fig. 6 zeigt ein Kunststoff U-Profil mit einer integrierten Metalleinlage M, wobei die beiden Schenkel des U-Profils von jeweils einer Hülse H durchdrungen werden, welche in ihrem Zusammenwirken eine einzige Lageraufnahme bilden.
Schließlich zeigt die Fig. 7 nochmals ein Kunststoff H-Profil mit integrierter Metalleinlage M in L-Form. Die Lageraufnahme ist hier im senkrechten, zentralen Schenkel des H-Profils angebracht, wobei die eingesetzte Hülse H mit Ausnahme des zylindrischen Innenraums vollständig von Kunststoff K umgeben ist und auch hier die Metalleinlage M durchdringt.
Insgesamt wird also durch die erfindungsgemäße Lageraufnahme ein sehr guter und fester Sitz der Hülse H am oder im Grundkörper einer Kraftverbindungsstrebe erreicht, wobei außerdem der einfache Aufbau eine sehr schnelle und kostengünstige Fertigung erlaubt.

Claims

1. Lageraufnahme einer aus Verbundwerkstoffen hergestellten Kraftverbindungsstrebe in einem Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges, wobei die Kraftverbindungsstrebe einen länglichen Grundkörper und eine, diesen Grundkörper durchdringende Hülse (H) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (H) zumindest auf einer Seite einen Flansch (F) aufweist, und durch Umspritzen zumindest an einem ihrer Enden mit Kunststoff (K) mit dem Grundkörper verbunden ist.

2. Lageraufnahme gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper zumindest im Bereich der Lageraufnahme eine Metalleinlage (M) aufweist, die von der Hülse (H) durchdrungen ist.

3. Lageraufnahme gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (H) in zumindest einer Ebene in direktem kraftschlüssigen Kontakt mit der Metalleinlage (M) des Grundkörpers steht.

4. Lageraufnahme gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (H) aus Kunststoff, aus Metall, vorzugsweise aus Stahl oder Aluminium oder einer Metalllegierung besteht.

5. Lageraufnahme gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (H) an beiden Enden je einen Flansch (F) aufweist.

6. Lageraufnahme gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (H) zwei einander gegenüber liegende Öffnungen einer oder zweier Metalleinlagen (M) durchdringt.

7. Lageraufnahme gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Kunststoff (K) zumindest teilweise Faserverstärkungen, vorzugsweise aus Glasfasern, Kohlefasern oder Aramidfasern aufweist.

8. Lageraufnahme gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Faseranteile der Faserverstärkungen derart gewählt werden, dass das Wärmeausdehnungsverhalten der Kunststoffstrukturen (K) im Bereich der Betriebstemperaturen zumindest weitgehend dem Wärmeausdehnungsverhalten der Hülse (H) entspricht.

9. Lageraufnahme gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass deren äußere Form ausschließlich durch die Kunststoffstruktur (K) bestimmt ist.

10. Lageraufnahme gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Flansch (F) der Hülse (H) auch auf der axialen Ober- und/oder Unterseite mit Kunststoff umspritzt ist.

11. Lageraufnahme gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Hülse (H) eine korrosionshemmende Oberflächenbeschichtung aufweist.

12. Lageraufnahme gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (H) Sicken zur Erreichung eines Formschlusses mit dem umgebenden Kunststoffund Verbesserung der Stabilität aufweist.

13. Lageraufnahme gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (H) Aussparungen zur Erreichung eines Formschlusses mit dem umgebenden Kunststoff (K) aufweist.

14. Lageraufnahme gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung der Metalleinlage (M) eine rotationsunsymmetrische Form und die Hülse (H) eine hierein passende Außenform aufweist, so dass ein Verdrehen von Hülse (H) zu Metalleinlage (M) verhindert wird.

15. Lageraufnahme gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (H) innen eine radiale Einschnürung aufweist.

16. Lageraufnahme gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalleinlage (M) die Hülse (H) in Form einer Schleife umschlingt.

17. Lageraufnahme gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffstruktur(K), die die Hülse (H) einbettet übergangslos auch die Metalleinlage (M) der Kraftverbindungsstrebe umgibt.

18. Lageraufnahme gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Aufnahme eines Molekularlagers oder eines Kugellagers oder eines Festlagers ausgebildet ist.