DE102010041790A1 - Modulares Leichtbau-Strebenelement - Google Patents

Modulares Leichtbau-Strebenelement Download PDF

Info

Publication number
DE102010041790A1
DE102010041790A1 DE102010041790A DE102010041790A DE102010041790A1 DE 102010041790 A1 DE102010041790 A1 DE 102010041790A1 DE 102010041790 A DE102010041790 A DE 102010041790A DE 102010041790 A DE102010041790 A DE 102010041790A DE 102010041790 A1 DE102010041790 A1 DE 102010041790A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
strut
connection
region
strut element
area
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102010041790A
Other languages
English (en)
Inventor
Dr. Ersoy Metin
Frank Budde
Georg Wolf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Priority to DE102010041790A priority Critical patent/DE102010041790A1/de
Publication of DE102010041790A1 publication Critical patent/DE102010041790A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/14336Coating a portion of the article, e.g. the edge of the article
    • B29C45/14344Moulding in or through a hole in the article, e.g. outsert moulding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/14778Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the article consisting of a material with particular properties, e.g. porous, brittle
    • B29C45/14786Fibrous material or fibre containing material, e.g. fibre mats or fibre reinforced material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/09Articles with cross-sections having partially or fully enclosed cavities, e.g. pipes or channels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C69/00Combinations of shaping techniques not provided for in a single one of main groups B29C39/00 - B29C67/00, e.g. associations of moulding and joining techniques; Apparatus therefore
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C69/00Combinations of shaping techniques not provided for in a single one of main groups B29C39/00 - B29C67/00, e.g. associations of moulding and joining techniques; Apparatus therefore
    • B29C69/001Combinations of shaping techniques not provided for in a single one of main groups B29C39/00 - B29C67/00, e.g. associations of moulding and joining techniques; Apparatus therefore a shaping technique combined with cutting, e.g. in parts or slices combined with rearranging and joining the cut parts

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Strebenelement zur koppelnden Verbindung zweier Baugruppen sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Das Strebenelement umfasst einen aus einem im Wesentlichen rohrförmigen Halbzeugabschnitt (1) aus einer faserverstärkten Matrix gebildeten Strebenbereich (4) sowie zumindest einen Anschlussbereich (2, 3) mit einer Lageraufnahme (8, 9) zur Krafteinleitung. Erfindungsgemäß zeichnet sich das Strebenelement dadurch aus, dass der Anschlussbereich (2, 3) als flachgedrücktes Ende des Halbzeugabschnitts (1) einstückig mit dem Strebenbereich (4) ausgebildet ist, während die Lageraufnahme (8, 9) in Form einer Umspritzung des Anschlussbereichs (2, 3) vorliegt. Die Umspritzung umgreift dabei den Übergangsbereich (10) zwischen Strebenbereich (4) und Anschlussbereich (2, 3) formschlüssig. Das erfindungsgemäße Strebenelement ist kostengünstig erzeugbar und weist hohe Festigkeiten bzw. Steifigkeiten bei sehr geringer Masse auf. Das Strebenelement lässt sich ohne nennenswerte Werkzeugänderung modular in unterschiedlichsten Längen und mit unterschiedlichsten Anschlussvariationen herstellen. Aufgrund der grundsätzlich formschlüssigen (und ggf. zusätzlich kraft- bzw. stoffschlüssigen) Verbindung zwischen Lageraufnahme (8, 9) und Strebenende (2, 3, 10) wird eine hohe Belastbarkeit und Lebensdauer des Strebenelements erzielt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein faserverstärktes Strebenelement zur koppelnden Verbindung zweier Baugruppen, mit einem Strebenbereich und einem Anschlussbereich mit Lageraufnahme, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Strebenelements gemäß Patentanspruch 11.
  • Strebenelemente, durch die verschiedene Bauteile oder Baugruppen miteinander verbunden werden, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei kann es sich um starre Streben wie beispielsweise Gerüststreben oder Bodenstützen handeln, die im Wesentlichen unbeweglich zwischen Bauteilen angeordnet werden und dadurch Relativbewegungen der Bauteile zueinander verhindern, bzw. die Bauteile gegeneinander abstützen.
  • Ebenso aus dem Stand der Technik bekannt sind bewegliche Strebenelemente wie beispielsweise Koppelstützen oder Pendelstützen, die an einem Ende oder an beiden Enden zumindest geringfügig beweglich bzw. gelenkig mit den entsprechenden Anschlussbauteilen oder -Baugruppen verbunden werden, beispielsweise um so die Anschlussbauteile bezüglich eines Bewegungsfreiheitsgrads miteinander zu koppeln.
  • Insbesondere im Fahrzeugbau werden hohe Ansprüche an derartige Strebenelemente gestellt, darunter vor allem hohe Belastbarkeit und Dauerfestigkeit bei möglichst geringer Masse, bei hoher Korrosionsbeständigkeit sowie bei gleichzeitig niedrigen Herstellungskosten. Dies gilt zunächst einmal unabhängig von der konstruktiven Ausführungsform und von den Materialien, aus denen derartige Streben gefertigt werden.
  • Aus dem Stand der Technik sind dabei zunächst einmal einteilige Streben aus Stahl, aus Leichtmetallen oder aus Kunststoffen bekannt. Hierunter besitzen die aus Stahl gefertigten Streben primär den Nachteil einer verhältnismäßig hohen Masse, wohingegen Streben aus Leichtmetallen relativ kostenintensiv in der Produktion sind. In beiden Fällen jedoch sind häufig erforderliche, komplexe Geometrien der Anschlussbereiche der Streben zur Anbindung an die benachbarten Bauteile – beispielsweise Endstücke zur Aufnahme von Elastomer- oder Kugelgelenken – vergleichweise aufwändig und damit kostentreibend in der Herstellung. Streben, die teilweise oder ganz aus Metall bestehen, unterliegen zudem grundsätzlich der metallischen Korrosion, was die Lebensdauer beeinträchtigt, oder wahlweise teure Oberflächenbehandlungen erforderlich macht.
  • Hingegen weisen einteilige Streben, beispielsweise Pendelstützen, aus Kunststoffen üblicherweise den Nachteil auf, dass für jede Strebenlänge (ebenso wie für jede Variation bei den Strebenenden) eigens ein relativ aufwändiges Werkzeug für die Urformung erstellt werden muss.
  • Insbesondere bei Kunststoffstreben ist es zudem häufig wünschenswert, den Strebenbereich zwischen den Endbereichen der Strebe aus einem Material mit speziellen Eigenschaften, beispielsweise aus unidirektional langfaserverstärktem Kunststoff zu fertigen, während die Endstücke z. B. aus Massivwerkstoffen oder kurzfaserverstärkten Werkstoffen bestehen sollen.
  • Mit diesem Hintergrund gibt es im Stand der Technik Ansätze, Streben-Endstücke oder -Endköpfe aus Kunststoff mit ebenfalls aus Kunststoff bestehenden, separat gefertigten Streben-Zwischenstücken bzw. Strebenbereichen zu verbinden. Auf diese Weise können jeweils spezialisierte Kunststoffe für die unterschiedlichen Aufgaben des Strebenbereichs und der Endstücke verwendet werden. Zudem können so – im Sinne eines kostengünstigen Baukastensystems – Streben mit unterschiedlicher Länge aus entsprechend abgelängten Strebenbereichen mit jeweils unveränderten Endstücken zusammengesetzt werden.
  • Bei derartigen, aus dem Stand der Technik bekannten, gebauten Streben ist jedoch die Herstellung der Verbindung von abgelängten Strebenbereichen mit entsprechenden Streben-Endstücken – aufgrund der hohen Belastung der Verbindung zwischen Strebenbereich und Krafteinleitungs-Endstück bzw. Streben-Anschlussbereich – generell aufwändig und damit kostenintensiv.
  • Aus der DE 10 2004 042 964 A1 ist eine gebaute Kunststoffstrebe mit einem dort blasgeformten Strebenbereich aus Kunststoff bekannt, bei der die Endstücke zur Krafteinleitung (beispielsweise Kugelgelenkschalen) separat gefertigt und anschließend form-, haft- und/oder stoffschlüssig mit den Enden des blasgeformten Strebenbereichs verbunden werden. Bei dieser bekannten Kunststoffstrebe sind jedoch zur Erzeugung von Streben unterschiedlicher Länge einerseits wieder unterschiedliche Produktionswerkzeuge, insbesondere jeweils passende Blasformen erforderlich. Andererseits weisen die (üblicherweise besonders hochbelasteten) Verbindungsbereiche zwischen den Enden des blasgeformten Strebenbereichs und den Streben-Endstücken bei diesem Stand der Technik relativ geringe Querschnittsflächen auf, welche jedoch die gesamte Krafteinleitung in den Strebenbereich, ebenso wie die dauerhaft sichere Verbindung zwischen Strebenbereich und Endstück übernehmen müssen.
  • Mit diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Strebenelement und ein Verfahren zur Herstellung desselben bereitzustellen, mit dem die genannten, im Stand der Technik vorhandenen Einschränkungen und Nachteile überwunden werden sollen. Das erfindungsgemäße Strebenelement soll – bei kostengünstiger Herstellung – zunächst eine besonders geringe Masse mit einer hohen Strebensteifigkeit bei gleichzeitig korrosionsfreier Ausführung verbinden. Zudem sollen mit geringem konstruktivem und herstellungsseitigem Aufwand Streben mit unterschiedlichster Länge und ggf. unterschiedlichsten Endstücken dargestellt werden können. In jedem Fall jedoch soll auf kostengünstige Weise eine definierte, dauerhaft feste Verbindung zwischen Strebenelement und Krafteinleitungs-Endstück erreicht werden.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Strebenelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 11 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • In für sich genommen zunächst bekannter Weise dient das Strebenelement zur koppelnden Verbindung zweier Baugruppen, und umfasst zumindest einen im Wesentlichen rohrförmigen Strebenbereich aus einer faserverstärkten Matrix in Form eines Halbzeugabschnitts, sowie zumindest einen Anschlussbereich mit einer Lageraufnahme zur Anordnung eines Krafteinleitungselements.
  • Erfindungsgemäß jedoch zeichnet sich das Strebenelement dadurch aus, dass der Anschlussbereich als flachgedrücktes Ende des Halbzeugabschnitts einstückig mit dem Strebenbereich ausgebildet ist. Dabei stellt die Lageraufnahme eine Umspritzung des Anschlussbereichs vor, und umgreift den Übergang zwischen Strebenbereich und Anschlussbereich formschlüssig.
  • Dank der Ausbildung des Anschlussbereichs als flachgedrücktes Ende des Halbzeugabschnitts, wobei gleichzeitig die Lageraufnahme zur Krafteinleitung in das Strebenelement als Umspritzung des Anschlussbereichs vorliegt und den Übergang zwischen Strebenbereich und Anschlussbereich formschlüssig umgreift, wird eine besonders sichere und belastbare Verbindung zwischen der Lageraufnahme, dem Anschlussbereich und dem Strebenbereich des Strebenelements erhalten, die gleichzeitig mit geringstem Herstellungsaufwand produziert werden kann. Denn aufgrund der den Übergang zwischen Strebenbereich und (einstückig ausgebildetem) Anschlussbereich formschlüssig umgreifenden Umspritzung ebenso wie durch die mit der Umspritzung verbundene stoff- und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen der Lageraufnahme und dem Anschlussbereich ist eine dauerfeste, unlösbare Verbindung zwischen dem Strebenbereich und der Lageraufnahme gegeben.
  • Die Erfindung wird dabei prinzipiell unabhängig davon verwirklicht, welche Querschnittsform der Halbzeugabschnitt bzw. der Strebenbereich aufweist, solange sich die Umspritzung des Strebenendes bzw. des Anschlussbereichs wie vorgesehen realisieren lässt.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jedoch der Querschnitt des Strebenbereichs kreisringförmig. Diese Ausführungsform hat den Vorteil der einfachen Herstellbarkeit, beispielsweise in Form eines Rundrohrs als Halbzeugs, bzw. der Verwendbarkeit eines kostengünstigen, handelsüblichen Fertighalbzeugs mit dieser Querschnittsform. Vorzugsweise umfassen dabei Halbzeugabschnitt und Lageraufnahme im Wesentlichen denselben Matrixwerkstoff, wodurch sich bei der Umspritzung des Anschlussbereichs eine besonders innige stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Anschlussbereich und der Lageraufnahme ergibt.
  • Bevorzugt wird als Matrixwerkstoff zudem ein thermoplastischer Kunststoff ausgewählt, da sich auf diese Weise die Umspritzung des Anschlussbereichs auf einfache Weise kostengünstig realisieren lässt. Zudem lassen sich so leichte, hochfeste sowie modulare Streben produzieren, die komplett aus faserverstärktem Kunststoff bestehen, wodurch einerseits Korrosion praktisch eliminiert wird und andererseits erhebliche Kosteneinsparungen erzielt werden können.
  • Eine weitere besonders bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass der Halbzeugabschnitt longitudinal angeordnete Langfasern oder Endlosfasern enthält. Auf diese Weise wird maximale Steifigkeit und Bauteilfestigkeit des erfindungsgemäßen Strebenelements bei gleichzeitig minimaler Bauteilmasse erreicht. Zudem lassen sich hierdurch weitere Kostenvorteile erzielen, da endlosfaserverstärkte, gezogene Rohre als Standardhalbzeuge vergleichsweise kostengünstig erhältlich sind.
  • Im Unterschied zu den eingangs genannten, aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen der Verbindung zwischen Strebenbereich und Lageraufnahme lässt sich dank der Erfindung zudem – aufgrund der Ausbildung der Lageraufnahme in Form einer vergleichsweise großflächigen, am Anschlussbereich außen angeordneten Umspritzung des Strebenendes – auch bei einer rein longitudinalen Anordnung der Verstärkungsfasern im Halbzeugabschnitt eine sichere und hochfeste Verbindung zwischen dem Strebenbereich und der Lageraufnahme erzielen.
  • Generell erlaubt die Erfindung aufgrund der einfachen, im Wesentlichen rohrförmigen Ausbildung des Strebenelements – im Sinne eines Baukastensystems – eine kostengünstige Darstellung von Strebenelementen in praktisch beliebigen Längen und mit unterschiedlichsten Anschlussvarianten, da hierzu lediglich jeweils die gewünschten Strebenlängen von einem Endlosmaterial abzulängen und an den Enden zur Vorbereitung für die Umspritzung entsprechend flachzudrücken sind.
  • Eine weitere mögliche Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Halbzeugabschnitt durch ein extrudiertes Rohr gebildet ist. Diese Ausführungsform bietet eine kostengünstige, alternative Möglichkeit für die Herstellung insbesondere kürzerer Strebenelemente.
  • Die Erfindung lässt sich generell weitestgehend unabhängig von Gestalt und Funktion der Anschlussbereiche verwirklichen, wodurch sich mit der Erfindung sowohl Strebenelemente mit starrer Anbindung an die jeweiligen Anschlussbauteile als auch Strebenelemente mit beweglicher bzw. gelenkiger Anbindung darstellen lassen.
  • Insbesondere mit dem Hintergrund der Bereitstellung eines Strebenelements mit beweglicher Anbindung, beispielsweise einer Pendelstütze oder Koppelstrebe, sieht eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, dass die Umspritzung des Anschlussbereichs ein Lagerungsteil des Krafteinleitungselements, beispielsweise eine Lagerbuchse oder ein Elastomerlager, formschlüssig umspritzt einschließt. Durch eine derartige Mit-Umspritzung eines Lagerungsteils oder Lagers – und den damit gegebenen formschlüssigen Einschluss des Lagerungsteils bzw. Lagers in den Anschlussbereich des Strebenelements – ergibt sich eine besonders innige und feste, unlösbare Verbindung zwischen dem Anschlussbereich und dem Krafteinleitungselement bzw. Lager.
  • Bevorzugt weist der Anschlussbereich dabei einen Ausschnitt oder Durchbruch zur Aufnahme des Lagerungsteils auf. Hierdurch ergibt sich eine noch kompaktere Gestaltung des Anschlussbereichs und ein weiter verbesserter Formschluss zwischen dem Lagerungsteil und dem Anschlussbereich.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass die Lageraufnahme des Strebenelements eine Kugelgelenkaufnahme umfasst, bzw. dass die Lageraufnahme selbst bereits die Kugelgelenkschale für ein Kugelgelenk bildet. Auf diese Weise kann ein Kugelgelenk platzsparend und mit geringem Bauteilaufwand mit dem Anschlussbereich des Strebenelements verbunden werden.
  • Dies gilt insbesondere für die letztgenannte Ausführungsform, bei der die Lageraufnahme selbst bereits die Kugelgelenkschale für das Kugelgelenk bildet. Bei dieser Ausführungsform sind somit gelenkgehäuseseitig zunächst einmal keinerlei weitere Bauteile erforderlich, um den Anschlussbereich des Strebenelements mit einem Kugelgelenk zu versehen, sondern es ist lediglich noch der Kugelzapfen in die – bereits das Kugelgelenkgehäuse bildende – Lageraufnahme des Strebenelements einzuführen bzw. einzuschnappen.
  • Dank der letztgenannten Ausführungsformen ergeben sich somit besonders kompakte, kostengünstige und massearme Ausführungen insbesondere für Pendelstützen, bei denen die Anbindung an die Anschlussbauteile des Strebenelements üblicherweise durch Kugelgelenke erfolgt.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Strebenelements, beispielsweise einer Pendelstütze. Das herzustellende Strebenelement umfasst dabei zumindest einen im Wesentlichen rohrförmigen Strebenbereich aus einer faserverstärkten Matrix und zumindest einen Anschlussbereich mit einer Lageraufnahme zur Krafteinleitung mittels eines Krafteinleitungselements. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die nachfolgend dargestellten Verfahrensschritte.
  • Zunächst erfolgt in einem ersten Verfahrensschritt die Ablängung eines Endlosrohrprofils aus einer faserverstärkten Matrix zu einem Halbzeugabschnitt mit einer im Wesentlichen beliebigen Strebenelement-Ausgangslänge. Bei dem Endlosrohrprofil, aus dem der rohrförmige Halbzeugabschnitt gebildet ist, handelt es sich dabei vorzugsweise um ein – beispielsweise als kostengünstiges Standardmaterial erhältliches – endlosfaserverstärktes Halbzeug.
  • Nachfolgend wird ein Anschlussbereich erzeugt, indem ein Ende des zuvor abgelängten Halbzeugabschnitts erwärmt und ausgehend von der Rohrform – durch Zusammenpressen des Rohrendes – in eine im Wesentlichen flach plattenförmige Gestalt warmumgeformt wird.
  • Abschließend erfolgt die Ausbildung der eigentlichen Lageraufnahme durch Einlegen des Strebenendes bzw. Anschlussbereichs in ein Spritzgusswerkzeug und durch Umspritzen des sowie des Übergangsbereichs zwischen Strebenbereich und Anschlussbereich. Hierdurch wird eine formschlüssige und zusätzlich kraft- und/oder ggf. stoffschlüssige Verbindung zwischen der so – durch Umspritzen des Strebenendes – ausgebildeten Lageraufnahme einerseits und dem Anschlussbereich bzw. Übergangsbereich andererseits erhalten.
  • Die Umspritzung bildet zudem einstückig sowohl die Lageraufnahme selbst als auch deren Verbindung mit dem Anschlussbereich des Strebenelements, wodurch die Anzahl der erforderlichen Bauteile minimiert und das Strebenelement dementsprechend kostengünstig produziert werden kann.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Bereich des plattenförmigen Anschlussbereichs nach dem Verfahrensschritt der Warmumformung des Strebenendes ein Ausschnitt oder Durchbruch eingebracht. Auf diese Weise wird eine Ausnehmung bzw. eine Aussparung im Anschlussbereich geschaffen, in dem anschließend ein Krafteinleitungselement bzw. Lagerbauteil – insbesondere unter Bildung von Formschluss mit dem Anschlussbereich – angeordnet werden kann. Hierdurch ergibt sich eine weitere Erhöhung der Belastbarkeit der Verbindung zwischen Anschlussbereich und Krafteinleitungselement.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht ferner vor, dass – im Verfahrensschritt der Ausbildung der Lageraufnahme durch Umspritzen des Anschlussbereichs – zusätzlich ein Lagerungsteil in das Spritzgusswerkzeug eingelegt ist und beim Umspritzen des Anschlussbereichs mit umspritzt wird. Auf diese Weise kann in ein und demselben Arbeitsgang des Umspritzens gleichzeitig auch bereits ein Bestandteil der später mit dem Strebenelement zu verbindenden Krafteinleitungselemente bzw. Lagerungen form-, kraft- und/oder stoffschlüssig in die Lageraufnahme des Strebenelements integriert werden. Bei dem mit eingespritzten Lagerungsteil kann es sich beispielsweise um ein Gelenkgehäuse, eine Lagerschale, oder auch um ein komplettes Krafteinleitungselement wie beispielsweise um ein Elastomerlager handeln.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist oder wird der Anschlussbereich vor dem Verfahrensschritt seiner Umspritzung zumindest im Bereich seiner Oberfläche erwärmt. Auf diese Weise lässt sich eine besonders innige, insbesondere stoffschlüssige Verbindung zwischen der angespritzten Lageraufnahme und dem umspritzten Strebenende erzielen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele darstellender Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
  • 1 ein Halbzeug aus faserverstärktem Kunststoff zur Erzeugung eines erfindungsgemäßen Strebenelements im Längsschnitt;
  • 2 in einer 1 entsprechenden Darstellung das Halbzeug gemäß 1 mit warmumgeformten Strebenenden in den Anschlussbereichen in der Seitenansicht;
  • 3 das Halbzeug gemäß 2 mit zusätzlichen Ausklinkungen, in der Draufsicht.
  • 4 in schematischer Schnittdarstellung den Anschlussbereich einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Strebenelements; und
  • 5 in einer 4 entsprechenden Darstellung den Anschlussbereich einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Strebenelements;
  • 1 zeigt – als Ausgangswerkstück zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Strebenelements – einen abgelängten Abschnitt eines rohrförmigen Halbzeugs 1 aus faserverstärktem Kunststoff, beispielsweise aus langfaserverstärktem Thermoplast, im Längsschnitt.
  • Gemäß 2 wurde das Halbzeug 1 aus 1 an den Enden jeweils erwärmt, und es wurden durch Flachdrücken der Enden Anschlussbereiche 2, 3 geschaffen, die dementsprechend einstückig mit dem unverändert rohrförmigen Strebenbereich 4 des Halbzeugs 1 ausgebildet bzw. verbunden sind.
  • Nach dem Flachdrücken der Enden im Bereich der Anschlussbereiche 2, 3 wurde beim dargestellten Ausführungsbeispiel sodann gemäß 3 der zeichnungsbezogen linke Anschlussbereich 2 – durch Ausstanzen eines kreisförmigen Durchbruchs 5 und durch halbkreisförmigen Zuschnitt des Strebenendes bei 6 – weiterbearbeitet, während der zeichnungsbezogen rechte Anschlussbereich 3 eine kreisabschnittsförmige Ausklinkung 7 erhielt.
  • Der Durchbruch 5 bzw. die Ausklinkung 7 dienen jeweils der Aufnahme bzw. formschlüssigen Anlage von Lagerungsbauteilen wie beispielsweise Gelenkgehäusen, Lagerschalen oder Elastomergelenken. Zwei Beispiele für die Ausgestaltung derartiger Anschlussbereiche 2 mit den entsprechenden Lageraufnahmen 8, 9 sind in den 4 bzw. 5 dargestellt.
  • In 4 bzw. 5 erkennt man die jeweils als Umspritzung 8 bzw. 9 des Anschlussbereichs 2 an einem Strebenende ausgeführten Lageraufnahmen. Anhand einer Zusammenschau von 4 bzw. 5 mit dem in 3 – lediglich schematisch – schattiert hinterlegten Bereich der Umspritzung 8, 9 wird insbesondere erkennbar, dass die Umspritzung 8 bzw. 9 den Anschlussbereich 2 des Strebenendes 2, 10 nicht nur kraft- bzw. stoffschlüssig, sondern zudem auch allseitig formschlüssig umgreift, insbesondere auch im Bereich des Übergangs 10 zwischen dem (nach wie vor runden) Strebenbereich 4 und dem flachgedrückten Anschlussbereich 2 der Strebe. Auf diese Weise ist somit nicht nur eine kraft- bzw. stoffschlüssige Verbindung zwischen der Umspritzung 8 bzw. 9 und dem Strebenende 2, 10, sondern grundsätzlich auch eine allseitig formschlüssige Kopplung zwischen der Umspritzung 8 bzw. 9 und dem Strebenende 2, 10 gewährleistet.
  • Die Umspritzung 8 im Beispiel gemäß 4 ist dabei ferner so ausgeführt, dass sich eine im Wesentlichen zylindrische Lagerbohrung ergibt, in die beispielsweise eine Lagerschale 11 oder ein Elastomerlager eingepresst werden kann. Hierdurch wird eine kraft- ebenso wie eine formschlüssige Anbindung auch der Lagerschale 11 bzw. des Elastomerlagers direkt an den Anschlussbereich 2 der Strebe und damit an den Strebenbereich 4 erreicht.
  • Eine in der Lagerbohrung angeordnete Lagerschale 11 oder ein dort angeordnetes Elastomerlager kann zudem ebenso bereits bei der Erzeugung der Umspritzung 8 form- und/oder kraftschlüssig mit eingespritzt werden, so dass sich eine noch innigere und festere Verbindung zwischen Lagerschale oder Elastomerlager und Lageraufnahme 8 ergibt.
  • Die Ausführungsform gemäß 5 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 4 primär dadurch, dass die Lageraufnahme bzw. Umspritzung 9 hier gleichzeitig einstückig bereits das Gelenkgehäuse für ein Kugelgelenk bildet. Es ist somit lediglich noch eine Gelenkkugel bzw. ein Kugelzapfen 12 in der Lageraufnahme 9 anzuordnen, um beispielsweise eine fertige Pendelstütze zu erhalten. Eine modular aufgebaute Pendelstütze mit Kugelgelenken an beiden Enden kann dank der Erfindung somit mit einer minimalen Bauteilanzahl und mit minimalem Herstellungsaufwand realisiert werden.
  • In beiden Fällen der Ausführungsbeispiele gemäß 4 bzw. 5 sind die Lageraufnahmen bzw. Umspritzungen 8, 9 ferner mit Verstärkungsrippen 13 versehen, durch die sich die Steifigkeit der Umspritzungen 8, 9 deutlich vergrößert, ohne deren Masse nennenswert zu erhöhen.
  • Im Ergebnis wird somit deutlich, dass mit der Erfindung ein kostengünstig modular herstellbares Strebenelement sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung geschaffen wird, wobei das Strebenelement Korrosionsbeständigkeit, hohe Steifigkeit sowie Dauerfestigkeit mit einer gleichzeitig sehr geringen Masse verbindet. Das Strebenelement lässt sich dabei ohne Umkonstruktion und ohne nennenswerte Werkzeugänderungen in praktisch beliebigen Längenabmessungen fertigen. Die im Unterschied zum Stand der Technik kostengünstig erzeugbare, hochfeste Verbindung zwischen dem Strebenbereich und dem Krafteinleitungsbereich des Strebenelements lässt sich dank der erfindungsgemäßen, formschlüssigen Umspritzung des Anschlussbereichs der Strebe einfach und zuverlässig realisieren.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Halbzeugabschnitt
    2, 3
    Anschlussbereich
    4
    Strebenbereich
    5
    Durchbruch
    6, 7
    Zuschnitt
    8, 9
    Umspritzung, Lageraufnahme
    10
    Übergangsbereich
    11
    Lagerschale
    12
    Kugelzapfen
    13
    Verstärkungsrippen
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102004042964 A1 [0010]

Claims (15)

  1. Strebenelement zur koppelnden Verbindung zweier Baugruppen, das Strebenelement umfassend einen aus einem im Wesentlichen rohrförmigen Halbzeugabschnitt (1) aus einer faserverstärkten Matrix gebildeten Strebenbereich (4) und zumindest einen Anschlussbereich (2, 3) mit einer Lageraufnahme (8, 9) zur Anordnung eines Krafteinleitungselements (11, 12), dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussbereich (2, 3) als flach ausgebildetes Ende des Halbzeugabschnitts (1) einstückig mit dem Strebenbereich (4) und die Lageraufnahme (8, 9) als Umspritzung des Anschlussbereichs (2, 3) ausgebildet ist, wobei die Umspritzung den Übergangsbereich (10) zwischen Strebenbereich (4) und Anschlussbereich (2, 3) formschlüssig umgreift.
  2. Strebenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strebenbereich (4) als Rundrohr ausgebildet ist.
  3. Strebenelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbzeugabschnitt (1) und die Lageraufnahme (8, 9) im Wesentlichen denselben Matrixwerkstoff enthalten.
  4. Strebenelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrixwerkstoff ein thermoplastischer Kunststoff ist.
  5. Strebenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbzeugabschnitt (1) longitudinal angeordnete Langfasern enthält.
  6. Strebenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbzeugabschnitt (1) durch ein Extrusionsrohr gebildet ist.
  7. Strebenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umspritzung des Anschlussbereichs (2, 3) ein Lagerungsteil (11) des Krafteinleitungselements formschlüssig einschließt.
  8. Strebenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussbereich (2, 3) einen Durchbruch (5) oder Ausschnitt (7) zur Aufnahme eines Lagerungsteils (11) aufweist.
  9. Strebenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageraufnahme (8, 9) eine Kugelgelenkaufnahme umfasst.
  10. Strebenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das die Lageraufnahme (8, 9) eine Kugelgelenkschale bildet.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Strebenelements, beispielsweise einer Pendelstütze, das Strebenelement umfassend einen im Wesentlichen rohrförmigen Strebenbereich (4) aus einer faserverstärkten Matrix und zumindest einen Anschlussbereich (2, 3) mit einer Lageraufnahme (8, 9) zur Anordnung eines Krafteinleitungselements (11, 12), das Verfahren umfassend die folgenden Verfahrensschritte: a. Ablängung eines Endlosrohrprofils aus einer faserverstärkten Matrix zu einem Halbzeugabschnitt (1) mit einer Strebenelement-Ausgangslänge; b. Erzeugung eines Anschlussbereichs (2, 3) durch Erwärmung und Warmumformung eines Endes des Halbzeugabschnitts (1) von der Rohrform in eine im Wesentlichen flache plattenförmige Gestalt; c. Ausbildung der Lageraufnahme durch Einlegen des Anschlussbereichs (2, 3) in ein Spritzgusswerkzeug und Umspritzen des Anschlussbereichs (2, 3) sowie des Übergangsbereichs (10) zwischen Strebenbereich (4) und Anschlussbereich (2, 3).
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Strebenbereich aus einem endlosfaserverstärkten Halbzeug gebildet ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verfahrensschritt b) ein Durchbruch (5) oder Ausschnitt (7) im Bereich des plattenförmigen Anschlussbereichs erzeugt wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt c) zusätzlich ein Lagerungsteil in das Spritzgusswerkzeug eingelegt und umspritzt wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussbereich (2, 3) vor der Umspritzung in Verfahrensschritt d) zumindest im Bereich seiner Oberfläche angewärmt ist oder wird.
DE102010041790A 2010-09-30 2010-09-30 Modulares Leichtbau-Strebenelement Withdrawn DE102010041790A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010041790A DE102010041790A1 (de) 2010-09-30 2010-09-30 Modulares Leichtbau-Strebenelement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010041790A DE102010041790A1 (de) 2010-09-30 2010-09-30 Modulares Leichtbau-Strebenelement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102010041790A1 true DE102010041790A1 (de) 2012-04-05

Family

ID=45832408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102010041790A Withdrawn DE102010041790A1 (de) 2010-09-30 2010-09-30 Modulares Leichtbau-Strebenelement

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102010041790A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012213663A1 (de) * 2012-08-02 2014-02-06 Zf Friedrichshafen Ag Getriebeträger
WO2015028347A1 (de) * 2013-09-02 2015-03-05 Volkswagen Aktiengesellschaft Faser-verbund-kunststoffbauteil
DE102014004158A1 (de) 2014-03-17 2015-09-17 Technische Universität Dresden Verfahren zur Herstellung von Strukturelementen aus Lasteinleitungselement und Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofil und Strukturelemente
CN106794739A (zh) * 2014-10-28 2017-05-31 日本发条株式会社 一种连杆臂构件
DE102018200578A1 (de) 2018-01-15 2019-07-18 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zum Herstellen einer Strebeneinrichtung und eine solche Strebeneinrichtung

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3928855A1 (de) * 1989-08-31 1991-03-07 Fichtel & Sachs Ag Zug-druck-strebe aus faserverstaerktem kunststoff
EP0704357A1 (de) * 1994-09-28 1996-04-03 Valeo Systemes D'essuyage Trägerstruktur einer Scheibenwischeranlage
DE10060042A1 (de) * 2000-12-02 2002-06-06 Inst Konstruktion Und Verbundb Faserverstärktes Verbundbauteil aus Metall- und Kunststoffteilen und Verfahren zu dessen Herstellung
DE10063928A1 (de) * 2000-12-20 2002-07-04 Zf Lemfoerder Metallwaren Ag Verbindungsstück zum gelenkigen Verbinden von im Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges angeordneten Bauelementen
DE102004042964A1 (de) 2004-09-02 2006-03-23 Zf Friedrichshafen Ag Pendelstütze aus einem Strangpressprofil

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3928855A1 (de) * 1989-08-31 1991-03-07 Fichtel & Sachs Ag Zug-druck-strebe aus faserverstaerktem kunststoff
EP0704357A1 (de) * 1994-09-28 1996-04-03 Valeo Systemes D'essuyage Trägerstruktur einer Scheibenwischeranlage
DE10060042A1 (de) * 2000-12-02 2002-06-06 Inst Konstruktion Und Verbundb Faserverstärktes Verbundbauteil aus Metall- und Kunststoffteilen und Verfahren zu dessen Herstellung
DE10063928A1 (de) * 2000-12-20 2002-07-04 Zf Lemfoerder Metallwaren Ag Verbindungsstück zum gelenkigen Verbinden von im Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges angeordneten Bauelementen
DE102004042964A1 (de) 2004-09-02 2006-03-23 Zf Friedrichshafen Ag Pendelstütze aus einem Strangpressprofil

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012213663A1 (de) * 2012-08-02 2014-02-06 Zf Friedrichshafen Ag Getriebeträger
WO2015028347A1 (de) * 2013-09-02 2015-03-05 Volkswagen Aktiengesellschaft Faser-verbund-kunststoffbauteil
CN105473427A (zh) * 2013-09-02 2016-04-06 大众汽车有限公司 纤维复合塑料构件
DE102014004158A1 (de) 2014-03-17 2015-09-17 Technische Universität Dresden Verfahren zur Herstellung von Strukturelementen aus Lasteinleitungselement und Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofil und Strukturelemente
CN106794739A (zh) * 2014-10-28 2017-05-31 日本发条株式会社 一种连杆臂构件
EP3213944A4 (de) * 2014-10-28 2018-06-27 Nhk Spring Co., Ltd. Verbindungsarmelement
US10220666B2 (en) 2014-10-28 2019-03-05 Nhk Spring Co., Ltd. Link arm member
CN106794739B (zh) * 2014-10-28 2019-09-17 日本发条株式会社 一种连杆臂构件
DE102018200578A1 (de) 2018-01-15 2019-07-18 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zum Herstellen einer Strebeneinrichtung und eine solche Strebeneinrichtung
EP3521645A1 (de) 2018-01-15 2019-08-07 ZF Friedrichshafen AG Verfahren zum herstellen einer strebeneinrichtung und eine solche strebeneinrichtung

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006012699B4 (de) Glasfaser verstärkte Struktur des Innenraums eines Kraftfahrzeuges
DE102011003971A1 (de) Faserverbund-Hybridlenker
DE102007015615A1 (de) Verbindungsstück zum gelenkigen Verbinden von im Fahrwerk eines Fahrzeugs angeordneten Bauelementen
EP2759423A1 (de) Querlenker aus faserverstärktem Kunststoff für eine Radaufhängung eines Fahrzeuges
DE102014113724A1 (de) Systeme und Verfahren zur elastisch gemittelten Ausrichtung
EP2578473A1 (de) Achsträger für Kraftfahrzeuge
EP2688789B1 (de) Kunststoffbauelement eines dachöffnungssystems
DE102010041790A1 (de) Modulares Leichtbau-Strebenelement
DE102014005010A1 (de) Achsträger für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Herstellung eines Achsträgers
DE102010053731A1 (de) Elastische Lagerung für ein Bauteil und Verfahren zu deren Herstellung
DE10236829A1 (de) Lagerschale für ein Kugelgelenk und Verfahren zu deren Herstellung
DE102011080266A1 (de) Verfahren zur formschlüssigen Verbindung zweier zumindest teilweise ineinander angeordneter Rohrabschnitte und Verbindungselement zur winkligen Verbindung zweier Rohrabschnitte
EP2483135B1 (de) Verstärkungsanordnung für eine türsäule eines personenkraftwagens und verfahren zum herstellen einer solchen verstärkungsanordnung
EP2480800B2 (de) Elastomeres buchsenlager mit kunststoffaussenrohr
DE102016106688A1 (de) Hybridbauteil für ein Fahrzeug
DE102012016728A1 (de) Trägerstruktur, insbesondere Integralträger für ein Kraftfahrzeug
DE102006026385A1 (de) Rahmenelement und Verfahren zum Herstellen des Rahmenelementes
DE102017211625B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Lagerbuchse, Lagerbuchse sowie Lenker für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeuges
DE102016223383A1 (de) Lastübertragungsbauteil
DE102011106700A1 (de) Bauteil, insbesondere für einen Kraftwagen
DE102017208096A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Verbindungselementes sowie Verbindungselement
DE102017110906A1 (de) Strukturbauteil
DE102019113484A1 (de) Schelle zum Lagern eines Stabilisators
DE102021130919A1 (de) Koppelstange und Verfahren zum Herstellen
DE102012201511A1 (de) Kunststoff-Bauteil für eine Betätigungseinrichtung eines Kraftfahrzeug-Gangwechselgetriebes

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R016 Response to examination communication