DE102013007284A1

DE102013007284A1 - Connecting strut and method of making the same

Info

Publication number: DE102013007284A1
Application number: DE102013007284.0A
Authority: DE
Inventors: Stefan Schacht
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2013-04-27
Filing date: 2013-04-27
Publication date: 2014-10-30

Abstract

Vorgeschlagen wird u. a. eine Verbindungsstrebe (1, 23), mit einem Stangenabschnitt (2) und mit beidenends desselben angeordneten sowie quer zur Längsachse (8) des Stangenabschnitts (2) gerichteten Lageraugen (3, 4), wobei die Verbindungsstrebe (1, 23) zumindest teilweise aus faserverstärktem Kunststoff besteht. Vorteilhaft ist der faserverstärkte Kunststoff zumindest teilweise durch Prepregs gebildet.It is suggested a. a connecting strut (1, 23) with a rod section (2) and with both ends of the same arranged and transverse to the longitudinal axis (8) of the rod section (2) bearing eyes (3, 4), the connecting strut (1, 23) at least partially fiber-reinforced plastic. The fiber-reinforced plastic is advantageously at least partially formed by prepregs.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsstrebe, mit einem Stangenabschnitt und mit beidenends desselben angeordneten sowie quer zur Längsachse des Stangenabschnitts gerichteten Lageraugen, wobei die Verbindungsstrebe zumindest teilweise aus faserverstärktem Kunststoff besteht. Gemäß Anspruch 10 der Erfindung betrifft dieselbe auch ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Verbindungsstrebe.The invention relates to a connecting strut, with a rod portion and with both ends of the same arranged and directed transversely to the longitudinal axis of the rod portion bearing eyes, wherein the connecting strut consists at least partially of fiber-reinforced plastic. According to claim 10 of the invention also relates to a method for producing such a connecting strut.

Aus der DE 90 06 777 U1 ist eine Verbindungsstrebe, insbesondere eine Fahrzeugstrebe bekannt, die beidenends angeordnete Augen zur Aufnahme von Gelenken, Lagern oder Befestigungselementen aufweist. Die Verbindungsstrebe besteht aus einem metallischen Rohr bzw. rohrähnlichen Profil. Die Rohrenden wurden zunächst zu flachen Zungen abgeplattet. Danach wurden in diese wulstartige Augen eingeformt. Aus der DE 103 08 331 A1 ist des Weiteren eine Verbindungsstrebe in Form einer Spurstange für ein Kraftfahrzeug bekannt, welche aus einem Stab aus Verbundmaterial und endseitigen metallischen Anschlussstücken zur Aufnahme je einer Schraube besteht. Das Verbundmaterial ist durch ein mit Füllmaterial gefülltes Polymermaterial gebildet. Als Füllmaterial werden Fasern, insbesondere Glasfasern, Kohlefasern, Aramidfasern u. a. vorgeschlagen. Die Verbindung zwischen dem Stab und den metallischen Anschlussstücken erfolgt stoffschlüssig durch Kleben oder kraftschlüssig durch Verpressen, Klemmen oder Verschrauben. Aus der DE 10 2010 041 791 A1 ist eine Verbindungsstrebe mit einem langgestreckten Verbindungselement und mit an demselben endseitig befestigten Gelenkaufnahmen bekannt. Das Verbindungselement kann aus einem offenen oder geschlossenen Hohlprofil oder aus einem Vollprofil, insbesondere aus einem Rohr, einem Flachprofil, einem U-, L-, T- oder Doppel-T-Profil bestehen. Das Ausgangsmaterial für das Verbindungselement ist Metall und/oder Kunststoff, wobei als Kunststoff ein glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) oder ein kohlefaserverstärkter Kunststoff (CFK) vorgeschlagen wird. Für die Gelenkaufnahmen werden Werkstoffe vorgeschlagen, die durch Gießen, Spritzgießen oder Warm- und/oder Kaltumformung mit dem Verbindungselement verbindbar sind. So ist gemäß dieser Druckschrift beispielsweise vorgesehen, eine aus einem Kunststoff bestehende Gelenkaufnahme durch Umspritzen eines aus Metall bestehenden Verbindungselements mit demselben zu verbinden.From the DE 90 06 777 U1 is a connecting strut, in particular a vehicle strut known, the two ends arranged eyes for receiving joints, bearings or fasteners. The connecting strut consists of a metallic tube or tube-like profile. The pipe ends were first flattened to flat tongues. Thereafter, these bead-like eyes were formed. From the DE 103 08 331 A1 Furthermore, a connecting strut in the form of a tie rod for a motor vehicle is known, which consists of a rod made of composite material and end-side metal fittings for receiving a screw. The composite material is formed by a filled with filler polymer material. As filling material fibers, in particular glass fibers, carbon fibers, aramid fibers, among others are proposed. The connection between the rod and the metallic connecting pieces takes place cohesively by gluing or non-positively by pressing, clamping or screwing. From the DE 10 2010 041 791 A1 is a connecting strut with an elongated connecting element and at the same end fixed joint receptacles known. The connecting element may consist of an open or closed hollow profile or of a solid profile, in particular of a tube, a flat profile, a U, L, T or double T-profile. The starting material for the connecting element is metal and / or plastic, wherein as plastic a glass fiber reinforced plastic (GRP) or a carbon fiber reinforced plastic (CFRP) is proposed. For the joint recordings materials are proposed, which can be connected by casting, injection molding or hot and / or cold forming with the connecting element. For example, according to this document, it is provided to connect a joint receptacle made of a plastic by extrusion-coating of a metal connecting element with the same.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbindungsstrebe der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die im Hinblick auf den Stand der Technik bei Gewährleistung einer für den jeweiligen Anwendungsfall ausreichend hohen Belastbarkeit einfacher in der Herstellung, gewichtsgünstiger und kostengünstiger ist.The object of the invention is to provide a connecting strut of the generic type, which is in terms of the state of the art in ensuring a sufficiently high load capacity for the particular application easier to manufacture, low weight and less expensive.

Ausgehend von einer Verbindungsstrebe, mit einem Stangenabschnitt und mit beidenends desselben angeordneten sowie quer zur Längsachse des Stangenabschnitts gerichteten Lageraugen, wobei die Verbindungsstrebe zumindest teilweise aus faserverstärktem Kunststoff besteht, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass der faserverstärkte Kunststoff zumindest teilweise durch Prepregs gebildet ist.Starting from a connecting strut, with a rod portion and with both ends thereof arranged and directed transversely to the longitudinal axis of the rod portion bearing eyes, the connecting strut is at least partially made of fiber reinforced plastic, the stated object is achieved in that the fiber-reinforced plastic is at least partially formed by prepregs.

Unter Prepregs (engl.: „preimpregnated fibres”) versteht der Fachmann Halbzeuge, die aus einer Schicht eines Faser-Kunststoff-Verbundes mit Lang- oder auch Endlosfasern, also Fasern mit großer Länge, quasi unendlicher Länge, und einer ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix bestehen und in einem Werkzeug unter Wärmeeinwirkung und Druck und/oder Unterdruck geformt werden und eine Aushärtung erfahren. Prepregs werden im Wesentlichen bahnförmig und auf Rollen gewickelt zur Weiterverarbeitung bereitgestellt. Vermittels der Prepregs ist die Verbindungsstrebe schnell und kostengünstig herstellbar und demgemäß für Großserien einsetzbar. Durch die Wahl der Fasern, welches Glas-, Kohlenstoff-, Aramid- oder andere geeignete Fasern sein können, sowie durch die Wahl der Anzahl der Prepregs ist die Verbindungsstrebe äußerst präzise bzgl. der erforderlichen Belastbarkeit auslegbar.Under prepregs (English: "preimpregnated fibers") understands the expert semi-finished products, which consist of a layer of a fiber-plastic composite with long or continuous fibers, ie fibers of great length, virtually infinite length, and an uncured thermosetting plastic matrix and be formed in a tool under heat and pressure and / or vacuum and undergo curing. Prepregs are essentially sheet-shaped and wound on rolls provided for further processing. By means of the prepregs, the connecting strut can be produced quickly and inexpensively and can accordingly be used for large series. By choosing the fibers, which may be glass, carbon, aramid or other suitable fibers, as well as by the choice of the number of prepregs, the connecting strut is extremely precise in terms. The load capacity interpretable.

Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.The subclaims describe preferred developments or refinements of the invention.

Danach sind gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung die Lageraugen jeweils durch eine oder mehrere umlaufende erste Prepreg-Windungslagen gebildet sowie mittels einer oder mehrerer, von einem zum anderen Lagerauge über einen Teilkreis derselben geführter zweiter Prepreg-Windungslagen zur Ausbildung des Stangenabschnitts untereinander verbunden. Hierdurch ist eine ausschließlich aus Prepregs respektive Prepreg-Windungslagen bestehende Verbindungsstrebe geschaffen, bei der die Lageraugen integral mit dem Stangenabschnitt ausgebildet sind. In Weiterbildung dieser Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass in einem in Längsrichtung der Verbindungsstrebe gesehen mittleren Bereich des Stangenabschnitts gegenüberliegend verlaufende Windungsabschnitte der zweiten Prepreg-Windungslagen unmittelbar oder mittelbar über Prepreg-Zwischenlagen aufeinander gelegt sind und zu den Lageraugen hin, jeweils ein Entlastungsloch zur Kraftumleitung und Vermeidung von Spannungsspitzen ausbildend, keilförmig auseinander streben sowie um das Lagerauge herum geführt sind. Durch diese Maßnahmen ist eine besonders stabile Verbindungsstrebe geschaffen. Um die Stabilität der Verbindungsstrebe noch weiter zu erhöhen, ist in den Entlastungslöchern jeweils ein Stützelement eingebracht und/oder sind die Entlastungslöcher zumindest teilweise mit einem Füllmaterial gefüllt. Um die Knicksteifigkeit der Verbindungsstrebe zu erhöhen, ist vorgesehen, dass im besagten mittleren Bereich der Verbindungsstrebe am Stangenabschnitt eine Aufdickung ausgebildet ist, wodurch ein knickkraftoptimierter Bereich erzielbar ist. Eine praxisnahe Lösung zur Ausbildung der besagten Aufdickung zeichnet sich durch eine oder mehrere Zwischenlagen, insbesondere Prepreg-Zwischenlagen aus.Thereafter, according to a first advantageous embodiment of the invention, the bearing eyes are each formed by one or more circumferential first prepreg winding layers and connected by means of one or more, from one to the other bearing eye over a pitch of the same run second prepreg winding layers to form the rod portion with each other. As a result, an existing exclusively of prepregs or prepreg Windungslagen connecting strut is provided in which the bearing eyes are formed integrally with the rod portion. In a further development of this embodiment, it is provided that in a longitudinal region of the connecting strut viewed middle portion of the rod portion opposite extending Windungsabschnitte the second prepreg Windungslagen directly or indirectly via prepreg layers are superimposed and to the bearing eyes out, each a relief hole for power diversion and prevention form of voltage peaks, strive wedge-shaped apart and are guided around the bearing eye around. These measures create a particularly stable connection strut. In order to increase the stability of the connecting strut still further, in each case a support element is introduced into the discharge holes and / or the discharge holes are at least partially filled with a filling material. In order to increase the buckling stiffness of the connecting strut, it is provided that a thickening is formed in the said middle region of the connecting strut on the rod section, as a result of which a kink-force-optimized region can be achieved. A practical solution for the formation of said thickening is characterized by one or more intermediate layers, in particular prepreg intermediate layers.

Gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbindungsstrebe aus einem Basisteil aus Kunststoff, mit einem Stangenabschnitt und mit beidenends desselben angeordneten sowie quer zur Längsachse des Stangenabschnitts gerichtete Lageraugen sowie aus mehreren, auf den Stangenabschnitt und die Lageraugen aufgebrachten Prepreg-Windungslagen besteht. Das Basisteil stellt insoweit einen sogenannten Einleger dar, der mittels der Prepreg-Windungslagen die für die Verbindungsstrebe erforderliche Festigkeit und Steifigkeit erhält. Bevorzugt sind dabei wenigstens eine erste Prepreg-Windungslage, die in Längsrichtung der Verbindungsstrebe gesehen umlaufend von einem zum anderen Lagerauge über einen Teilkreis derselben geführt ist, sowie wenigstens eine zweite Prepreg-Windungslage, die in Umfangsrichtung des Stangenabschnitts umlaufend auf demselben geführt oder gewickelt ist, vorgesehen. Durch die unterschiedlich gerichteten Windungslagen und demgemäß auch unterschiedlich gerichteten Fasern ist eine erhöhte Festigkeit der Verbindungsstrebe erzielbar.According to a second advantageous embodiment of the invention, it is provided that the connecting strut consists of a base part made of plastic, with a rod portion and both ends of the same arranged and transverse to the longitudinal axis of the rod portion bearing eyes and a plurality of applied to the rod portion and the bearing eyes prepreg winding layers , The base part so far represents a so-called depositors, which receives the required strength of the connecting strut and rigidity by means of the prepreg winding layers. At least one first prepreg winding layer, which is guided circumferentially from one to the other bearing eye over a pitch circle of the same in the longitudinal direction of the connecting strut, and at least one second prepreg winding layer, which is circumferentially guided or wound on the same in the circumferential direction of the rod section, are preferred. intended. Due to the differently oriented Windungslagen and thus also differently oriented fibers increased strength of the connecting strut can be achieved.

Wie die Erfindung weiter vorsieht, bestehen die Prepregs, Prepreg-Windungslagen und/oder Prepreg-Zwischenlagen vorteilhaft jeweils aus einer unidirektionalen Schicht eines Faser-Kunststoff-Verbundes, in welcher alle Fasern in eine einzige Richtung orientiert sind. Hierdurch kann die Steifigkeit und Festigkeit der Verbindungsstrebe insbesondere im Hinblick auf ihre Hauptbelastungsrichtungen in weiten Grenzen definiert eingestellt werden.As the invention further provides, the prepregs, prepreg winding layers and / or prepreg interlayers advantageously each consist of a unidirectional layer of a fiber-plastic composite, in which all the fibers are oriented in a single direction. In this way, the stiffness and strength of the connecting strut can be set defined in a defined manner, in particular with regard to their main load directions.

Ein effektives und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsstrebe der erstbeschriebenen Ausführungsvariante zeichnet sich dadurch aus, dass zunächst in einem Werkzeug Prepreg-Windungslagen und gegebenenfalls Prepreg-Zwischenlagen so zueinander angeordnet werden und unter Wärmeeinwirkung und Druck und/oder Unterdruck geformt werden und aushärten, dass ein Zwischenprodukt der Verbindungsstrebe großer Breite erzeugt wird, welches zwar bereits den gewünschten Querschnitt der Verbindungsstrebe aufweist, jedoch nachfolgend noch in Längsrichtung der Verbindungsstrebe auf die gewünschte Breite der Verbindungsstrebe gesägt oder geschnitten wird, woraus sich eine Mehrzahl derartiger Verbindungsstreben ergeben können.An effective and cost-effective method for producing a connecting strut of the first described embodiment is characterized in that first in a tool prepreg winding layers and optionally prepreg interposer are arranged to each other and formed under heat and pressure and / or vacuum and cure that a Intermediate product of the connecting strut large width is generated, which already has the desired cross-section of the connecting strut, but is subsequently sawn or cut in the longitudinal direction of the connecting strut to the desired width of the connecting strut, resulting in a plurality of such connecting struts can result.

Besonders vorteilhaft sind die vorbeschriebenen Verbindungsstreben an einem Fahrzeug als Fahrwerkbauteil, insbesondere Lenker, als Stabilisator, insbesondere Wankstabilisator, als Stütze, insbesondere Pendelstütze zur Abstützung eines Antriebsaggregats oder dgl. mehr verwendbar.Particularly advantageous are the above-described connecting struts on a vehicle as a chassis component, in particular handlebars, as a stabilizer, in particular anti-roll bar, as a support, in particular pendulum support for supporting a drive unit or the like. More usable.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the embodiments schematically illustrated in the drawings. However, it is not limited to these, but covers all embodiments defined by the claims. Show it:

1 eine erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Verbindungsstrebe in einer perspektivischen Seitenansicht, 1 a first embodiment of the connecting strut according to the invention in a perspective side view,

2 die Einzelheit „Z” nach 1 mit einer detaillierteren Darstellung der Verbindungsstrebe, 2 the detail "Z" after 1 with a more detailed representation of the connecting strut,

3 eine zweite Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Verbindungsstrebe in einer perspektivischen Seitenansicht, und 3 a second embodiment of the connecting strut according to the invention in a perspective side view, and

4 die Einzelheit „Y” nach 3 mit einer detaillierteren Darstellung der Verbindungsstrebe. 4 the detail "Y" after 3 with a more detailed representation of the connecting strut.

Variante 1 (Fig. 1 und Fig. 2)Variant 1 (FIG. 1 and FIG. 2)

Die 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsvariante einer Verbindungsstrebe 1, welche einen langgestreckten Abschnitt respektive Stangenabschnitt 2 und beidenends desselben je ein Lagerauge 3, 4 mit einem insbesondere hohlzylindrischen Lagersitz 5, 6 zur Aufnahme beispielsweise eines nicht zeichnerisch dargestellten Gummi-Metall-Lagers, einer Befestigungsschraube oder dgl. mehr aufweist. Die Mittenachsen 7 der Lageraugen 3, 4 bzw. deren Lagersitze 5, 6 sind orthogonal zur Längsachse 8 des Stangenabschnitts 2 der Verbindungsstrebe 1 und zueinander gleichgerichtet angeordnet.The 1 and 2 show a first embodiment of a connecting strut 1 , which an elongated section respectively rod section 2 and at both ends a bearing eye 3 . 4 with a particular hollow cylindrical bearing seat 5 . 6 for example, a rubber-metal bearing, not shown drawing, a fastening screw or the like. Has more. The middle axes 7 the bearing eyes 3 . 4 or their bearing seats 5 . 6 are orthogonal to the longitudinal axis 8th of the bar section 2 the connecting strut 1 and arranged rectified to each other.

Eine derartige Verbindungsstrebe 1 kann beispielsweise in einem nicht zeichnerisch dargestellten Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug als Fahrwerksbauteil, insbesondere Lenker, als Stabilisator, insbesondere Wankstabilisator, auch als Panhard^®-Stab bezeichnet, als Stütze, insbesondere Pendelstütze zur Abstützung eines Antriebsaggregats oder dgl. mehr Verwendung finden. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diese Verwendungen, sondern erfasst jedwede Verwendungsmöglichkeit, bei der eine derartige, sozusagen knochenartig ausgebildete Verbindungsstrebe 1 als zweckmäßig angesehen wird.Such a connecting strut 1 can for example in a non-illustrated vehicle, in particular motor vehicle as a chassis component, especially handlebars, as a stabilizer, especially roll stabilizer, also known as Panhard ^® -Stab, as a support, especially pendulum support for supporting a drive unit or the like. Find more use. However, the invention is not limited to these uses, but covers any possible use in which such, so to speak bone-like trained connecting strut 1 is considered appropriate.

Die Grundstruktur der Verbindungsstrebe 1 ist durch eine Mehrzahl sogenannter Prepregs gebildet, die vorliegend u. a. zu ersten und zweiten Prepreg-Windungslagen 9, 10 geformt sind. Unter Prepregs (engl.: „preimpregnated fibres”) werden Halbzeuge verstanden, die aus einer Schicht eines Faser-Kunststoff-Verbundes mit Lang- oder auch Endlosfasern, also Fasern mit großer Länge, quasi unendlicher Länge, und einer ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix, beispielsweise einem Epoxidharz bestehen und in einem Werkzeug unter Wärmeeinwirkung und Druck und/oder Unterdruck geformt werden und eine Aushärtung erfahren (nicht zeichnerisch dargestellt). Als Fasern können Glasfasern, Kohlenstofffasern, Aramidfasern u. a. geeignete Fasern Anwendung finden. Prepregs werden bevorzugt bahnförmig und auf Rollen gewickelt bereitgestellt zur Weiterverarbeitung in einem insbesondere Stahl-Werkzeug nach einer Heißpress- oder Autoklavtechnik.The basic structure of the connecting strut 1 is formed by a plurality of so-called prepregs, which in the present case, inter alia, to first and second prepreg winding layers 9 . 10 are shaped. Under prepregs (English: "preimpregnated fibers") are understood semi-finished, consisting of a layer of a fiber-plastic composite with long or continuous fibers, ie fibers of great length, virtually infinite length, and an uncured thermosetting plastic matrix, such as a Epoxy resin exist and are formed in a tool under heat and pressure and / or vacuum and undergo curing (not shown in the drawing). As fibers, glass fibers, carbon fibers, aramid fibers, inter alia, suitable fibers can be used. Prepregs are preferably web-shaped and wound on rolls provided for further processing in a particular steel tool after a hot pressing or Autoklavtechnik.

Wie insbesondere der 2 sehr gut zu entnehmen ist, sind die Lageraugen 3, 4 jeweils durch mehrere, vorliegend drei umlaufende erste Prepreg-Windungslagen 9 gebildet. Des Weiteren sind mehrere, vorliegend drei von einem zum anderen Lagerauge 3, 4 über einen Teilkreis derselben geführte zweite Prepreg-Windungslagen 10 vorgesehen, die zur Ausbildung des Stangenabschnitts 2 besagte Lageraugen 3, 4 untereinander verbinden. Hierzu sind in einem in Längsrichtung der Verbindungsstrebe 1 gesehen mittleren Bereich 11 des Stangenabschnitts 2 gegenüberliegend verlaufende Windungsabschnitte 12, 13 der zweiten Prepreg-Windungslagen 10 mittelbar über Prepreg-Zwischenlagen 14 aufeinander gelegt und streben dann zur Kraftumleitung und Vermeidung von Spannungsspitzen zu den Lageraugen 3, 4 hin keilförmig auseinander, wodurch jeweils ein Entlastungsloch 15, 16 ausgebildet wird, um dann über einen Teilkreis des Lagerauges 3, 4 um dasselbe herumgeführt zu werden. Selbstverständlich können die gegenüberliegend verlaufenden Windungsabschnitte 12, 13 der zweiten Prepreg-Windungslagen 10 unter Vermeidung von Prepreg-Zwischenlagen 14 auch unmittelbar aufeinander gelegt sein und so den Stangenabschnitt 2 ausbilden, welches demgemäß durch die Erfindung mit erfasst ist (nicht zeichnerisch dargestellt).How the particular 2 very good to see is the bearing eyes 3 . 4 each by a plurality, in this case three circumferential first prepreg winding layers 9 educated. Furthermore, there are several, in this case three from one to the other bearing eye 3 . 4 over a pitch of the same guided second prepreg Windungslagen 10 provided for the formation of the rod section 2 said bearing eyes 3 . 4 connect with each other. These are in a longitudinal direction of the connecting strut 1 seen in the middle area 11 of the bar section 2 opposite winding sections 12 . 13 the second prepreg turn layers 10 indirectly via prepreg liners 14 put on each other and then strive to force redirection and avoiding voltage spikes to the bearing eyes 3 . 4 wedge-shaped apart, creating a discharge hole 15 . 16 is formed, then over a pitch circle of the bearing eye 3 . 4 to be led around the same. Of course, the oppositely extending turn sections 12 . 13 the second prepreg turn layers 10 while avoiding prepreg interlayers 14 also be placed directly on each other and so the bar section 2 form, which is accordingly covered by the invention (not shown in the drawing).

In den Entlastungslöchern 15, 16 ist überdies ein Stützelement 17, 18 vorgesehen, welches vorliegend durch zwei dreieckförmig umlaufende Prepregs gebildet ist. In sich ergebenden Zwickeln 19 zwischen den dreieckförmigen Stützelementen 17, 18 und benachbarten Prepreg-Windungslagen 9, 10 und/oder Prepreg-Zwischenlagen 14 ist bevorzugt ein Füllmaterial 20 eingebracht, welches insbesondere aus einer duroplastischen Kunststoffmatrix mit Kurzfasern (isotrope Füllung) besteht. Alternativ können die Entlastungslöcher 15, 16 auch ausschließlich mit einem Füllmaterial 20 der vorerwähnten Art ausgefüllt sein (nicht zeichnerisch dargestellt).In the relief holes 15 . 16 is also a support element 17 . 18 provided, which in the present case is formed by two triangular-shaped circumferential prepregs. In resulting gussets 19 between the triangular support elements 17 . 18 and adjacent prepreg turn layers 9 . 10 and / or prepreg interlayers 14 is preferably a filler material 20 introduced, which consists in particular of a thermosetting plastic matrix with short fibers (isotropic filling). Alternatively, the relief holes 15 . 16 also exclusively with a filling material 20 be filled out of the aforementioned type (not shown in the drawing).

Um die Knicksteifigkeit der Verbindungsstrebe 1 zu erhöhen, ist im besagten mittleren Bereich 11 der Verbindungsstrebe 1 am Stangenabschnitt 2 eine Aufdickung 21 ausgebildet, wodurch ein knickkraftoptimierter Bereich erzielbar ist (insbes. 1). Zur Ausbildung der besagten Aufdickung 21 sind vorliegend mehrere Zwischenlagen 14', insbesondere Prepreg-Zwischenlagen 14' vorgesehen. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf besagte Prepreg-Zwischenlagen 14', sondern erfasst auch Zwischenlagen 14' aus jedwedem anderen geeigneten Werkstoff, beispielsweise aus Kunststoff oder Metall in Form von sogenannten Einlegern (nicht zeichnerisch dargestellt).To the buckling stiffness of the connecting strut 1 to increase is in the said middle range 11 the connecting strut 1 at the bar section 2 a thickening 21 formed, whereby a kinking force optimized area can be achieved (esp. 1 ). To form said thickening 21 There are several intermediate layers in the present case 14 ' , in particular prepreg liners 14 ' intended. However, the invention is not limited to said prepreg interlayers 14 ' but also records intermediate layers 14 ' from any other suitable material, such as plastic or metal in the form of so-called inserts (not shown in the drawing).

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel bestehen die Prepreg-Windungslagen 9, 10 und die Prepreg-Zwischenlagen 14, 14' aus einer unidirektionalen Schicht eines Faser-Kunststoffverbundes, in welcher alle Fasern in eine einzige Richtung, vorliegend in Umlaufrichtung (Richtungspfeil 22) der Prepreg-Windungslagen 9, 10 bzw. bezüglich eines überwiegenden Teils der Prepreg-Zwischenlagen 14 in Längsrichtung der Verbindungsstrebe 1 orientiert sind. In umfangreichen Versuchen hat sich zur Ausbildung der Prepreg-Windungslagen 9, 10 und Prepreg-Zwischenlagen 14, 14' E-GFK als besonders vorteilhaft erwiesen, wobei unter E-GFK ein glasfaserverstärker Kunststoff auf Basis Epoxydharz verstanden wird. Ungeachtet dessen wurden auch erfolgreiche Versuche durchgeführt, bei denen zumindest Einzellagen aus CFK bestehen, wobei unter CFK ein kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff verstanden wird. Als Füllmaterial 20 wurde erfolgreich GFK respektive glasfaserverstärker Kunststoff mit Kurzfasern (isotrope Füllung) eingesetzt. Die ersten Prepreg-Windungslagen 9 zur Ausbildung der Lageraugen 3, 4 hatten dabei eine Materialstärke von etwa 3 mm, die zweiten Prepreg-Windungslagen 10 eine Materialstärke von etwa 2, 8 mm und die Prepreg-Lagen der Stützelemente 18 eine Materialstärke von etwa 2,0 mm.According to this embodiment, the prepreg winding layers are made 9 . 10 and the prepreg liners 14 . 14 ' from a unidirectional layer of a fiber-plastic composite, in which all fibers in a single direction, in the present direction in the direction of rotation (directional arrow 22 ) of the prepreg winding layers 9 . 10 or with respect to a major part of the prepreg interlayers 14 in the longitudinal direction of the connecting strut 1 are oriented. In extensive trials has become the formation of the prepreg winding layers 9 . 10 and prepreg liners 14 . 14 ' E-GFRP proved to be particularly advantageous, being understood by E-GFRP a glass fiber reinforced plastic based on epoxy resin. Despite this, successful tests have also been carried out in which at least individual layers are made of CFRP, CFRP being understood as meaning a carbon-fiber-reinforced plastic. As filler 20 was successful GFRP respectively glass fiber amplifier plastic with short fibers (isotropic filling) used. The first prepreg winding layers 9 for the formation of the bearing eyes 3 . 4 had a material thickness of about 3 mm, the second prepreg winding layers 10 a material thickness of about 2, 8 mm and the prepreg layers of the support elements 18 a material thickness of about 2.0 mm.

Ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Verbindungsstrebe 1 zeichnet sich beispielsweise dadurch aus, dass zunächst in einem Werkzeug Prepreg-Windungslagen 9, 10 und gegebenenfalls Prepreg-Zwischenlagen 14, 14' so zueinander angeordnet werden und unter Wärmeeinwirkung und Druck und/oder Unterdruck geformt werden und aushärten, dass ein Zwischenprodukt der Verbindungsstrebe 1 großer Breite erzeugt wird, welches zwar bereits im Längsschnitt gesehen den gewünschten Querschnitt der Verbindungsstrebe 1 aufweist, jedoch nachfolgend noch in Längsrichtung der Verbindungsstrebe 1 auf die gewünschte Breite der Verbindungsstrebe 1 gesägt oder geschnitten wird, woraus sich eine Mehrzahl derartiger Verbindungsstreben 1 ergeben können (nicht zeichnerisch dargestellt).A method for producing such a connecting strut 1 is characterized for example by the fact that initially in a tool prepreg winding layers 9 . 10 and optionally prepreg interlayers 14 . 14 ' are arranged to each other and are formed under the action of heat and pressure and / or negative pressure and cure, that an intermediate product of the connecting strut 1 large width is generated, which, although already seen in longitudinal section the desired cross-section of the connecting strut 1 but still below in the longitudinal direction of the connecting strut 1 to the desired width of the connecting strut 1 sawn or cut, resulting in a plurality of such connecting struts 1 can result (not shown in the drawing).

Variante 2 (Fig. 3 und Fig. 4)Variant 2 (FIGS. 3 and 4)

Die 3 und 4 zeigen eine zweite Ausführungsvariante einer Verbindungsstrebe 23, wobei funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie zur vorbeschriebenen ersten Ausführungsvariante bezeichnet sind. Die Verbindungsstrebe 23 weist ebenfalls einen langgestreckten Abschnitt respektive Stangenabschnitt 2 und beidenends desselben je ein Lagerauge 3, 4 mit einem insbesondere hohlzylindrischen Lagersitz 5, 6 zur Aufnahme beispielsweise eines nicht zeichnerisch dargestellten Gummi-Metall-Lagers, einer Befestigungsschraube oder dgl. mehr aufweist. Die Mittenachsen 7 der Lageraugen 3, 4 bzw. deren Lagersitze 5, 6 sind orthogonal zur Längsachse 8 des Stangenabschnitts 2 der Verbindungsstrebe 24 und zueinander gleichgerichtet angeordnet.The 3 and 4 show a second embodiment of a connecting strut 23 , Wherein functionally identical parts are denoted by the same reference numerals as for the previously described? rst embodiment variant. The connecting strut 23 also has an elongated section or rod section 2 and at both ends a bearing eye 3 . 4 with a particular hollow cylindrical bearing seat 5 . 6 for example, a rubber-metal bearing, not shown drawing, a fastening screw or the like. Has more. The middle axes 7 the bearing eyes 3 . 4 or their bearing seats 5 . 6 are orthogonal to the longitudinal axis 8th of the bar section 2 the connecting strut 24 and arranged rectified to each other.

Eine derartige Verbindungsstrebe 23 kann beispielsweise in einem nicht zeichnerisch dargestellten Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug als Fahrwerksbauteil, insbesondere Lenker, als Stabilisator, insbesondere Wankstabilisator, auch als Panhard^®-Stab bezeichnet, als Stütze, insbesondere Pendelstütze zur Abstützung eines Antriebsaggregats oder dgl. mehr Verwendung finden. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diese Verwendungen, sondern erfasst jedwede Verwendungsmöglichkeit, bei der eine derartige, sozusagen knochenartig ausgebildete Verbindungsstrebe 23 als zweckmäßig angesehen wird.Such a connecting strut 23 can for example in a non-illustrated vehicle, in particular motor vehicle as a chassis component, especially handlebars, as a stabilizer, especially roll stabilizer, also known as Panhard ^® -Stab, as a support, especially pendulum support for supporting a drive unit or the like. Find more use. However, the invention is not limited to these uses, but covers any possible use in which such, so to speak, bone-like connecting strut 23 is considered appropriate.

Im Unterschied zur ersten Ausführungsvariante weist die Verbindungsstrebe 23 nunmehr ein Basisteil 24 als sogenannten Einleger aus Kunststoff, bevorzugt aus einem kurzfaserverstärkten Polyamid (PA60) auf. Das Basisteil 24 bildet dabei den Stangenabschnitt 2 und die Lageraugen 3, 4 aus. Auf das Basisteil 24 sind erste und zweite Prepreg-Windungslagen 9, 10 aufgebracht. Die ersten Prepreg-Windungslagen 9 verlaufen in Längsrichtung der Verbindungsstrebe 23 umlaufend von einem zum anderen Lagerauge 3, 4 und sind über einen Teilkreis derselben geführt. Sie schmiegen sich an die vom Stangeabschnitt 2 gebildete Kontur und die Umfangskontur der Lageraugen 3, 4 im besagten Teilkreis an. Die zweiten Prepreg-Windungslagen 10 sind im Umfangrichtung des Stangenabschnitts 2 des Basisteils 24 auf demselben umlaufend geführt, vorzugsweise auf den Stangenabschnitt 2 aufgewickelt.In contrast to the first embodiment, the connecting strut 23 now a base part 24 as a so-called insert made of plastic, preferably made of a short fiber reinforced polyamide (PA60) on. The base part 24 forms the rod section 2 and the bearing eyes 3 . 4 out. On the base part 24 are first and second prepreg winding layers 9 . 10 applied. The first prepreg winding layers 9 extend in the longitudinal direction of the connecting strut 23 circulating from one to the other bearing eye 3 . 4 and are guided over a partial circle of the same. They nestle against the steak section 2 formed contour and the circumferential contour of the bearing eyes 3 . 4 in the said circle. The second prepreg winding layers 10 are in the circumferential direction of the bar section 2 of the base part 24 on the same circumferentially guided, preferably on the rod section 2 wound.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind mehrere erste und zweite Prepreg-Windungslagen 9, 10 vorgesehen, die in einer bestimmten Reihenfolge nacheinander auf das Basisteil 24 aufgebracht werden. Die Prepreg-Windungslagen 9, 10 bestehen jeweils aus einer unidirektionalen Schicht eines Faser-Kunststoffverbundes, in welcher alle Fasern in eine einzige Richtung orientiert sind. Vorliegend sind die Fasern der ersten Prepreg-Windungslagen 9 in Längsrichtung der Verbindungsstrebe 23 um die Teilkreise der Lageraugen 3, 4 umlaufend (Richtungspfeil 25) orientiert. Die Fasern der zweiten, auf den Stangenabschnitt 2 gewickelten Prepreg-Windungslagen 10 sind zwar ebenfalls unidirektional, jedoch in Abhängigkeit der Wickelrichtung der zweiten Prepreg-Windungslagen 10 orientiert infolge schraubenlinienförmiger Wicklung derselben (Richtungspfeile 26, 27). Die unterschiedlichen Wickelrichtungen der ersten und zweiten Windungslagen 9, 10 sind durch die darauf dargestellten Linien angedeutet.According to this embodiment, a plurality of first and second prepreg winding layers 9 . 10 provided in a specific order one after the other on the base part 24 be applied. The prepreg winding layers 9 . 10 each consist of a unidirectional layer of a fiber-plastic composite, in which all fibers are oriented in a single direction. In the present case, the fibers of the first prepreg winding layers 9 in the longitudinal direction of the connecting strut 23 around the pitch circles of the bearing eyes 3 . 4 encircling (directional arrow 25 ) oriented. The fibers of the second, on the rod section 2 wound prepreg turn layers 10 Although also unidirectional, but depending on the winding direction of the second prepreg Windungslagen 10 oriented as a result of helical winding of the same (directional arrows 26 . 27 ). The different winding directions of the first and second winding layers 9 . 10 are indicated by the lines shown thereon.

Was den Werkstoff der Prepreg-Windungslagen 9, 10 anbelangt, können dieselben wie zur ersten Ausführungsvariante ausgeführt ebenfalls aus einem E-GFK (= glasfaserverstärker Kunststoff auf Basis Epoxydharz) oder aus einem geeigneten CFK (= kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff) gebildet sein.What the material of the prepreg winding layers 9 . 10 As far as the same as for the first embodiment variant can also be formed from an E-GFRP (= glass fiber reinforced plastic based on epoxy resin) or from a suitable CFRP (= carbon fiber reinforced plastic).

Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf Glas- oder Kohlenstofffasern zur Verstärkung der Prepreg-Kunststoffmatrix, sondern erfasst auch jedwede anderen geeigneten Fasern, wie z. B. auch Aramidfasern.However, the invention is not limited to glass or carbon fibers for reinforcing the prepreg plastic matrix, but also covers any other suitable fibers, such. B. also aramid fibers.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Verbindungsstrebeconnecting strut
22: Stangenabschnittslug
33: Lageraugebearing eye
44: Lageraugebearing eye
55: Lagersitzbearing seat
66: Lagersitzbearing seat
77: Mittenachse (Lagerauge 3, 4)Center axis (bearing eye 3 . 4 )
88th: Längsachse (Stangenabschnitt 2)Longitudinal axis (rod section 2 )
99: erste Prepreg-Windungslagenfirst prepreg winding layers
1010: zweite Prepreg-Windungslagensecond prepreg winding layers
1111: mittlerer Bereich (Stangenabschnitt 2)middle area (bar section 2 )
1212: Windungsabschnitt (zweite Prepreg-Windungslagen 10)Winding section (second prepreg winding layers 10 )
1313: Windungsabschnitt (zweite Prepreg-Windungslagen 10)Winding section (second prepreg winding layers 10 )
1414: Prepreg-ZwischenlagePrepreg Liner
14'14 ': Prepreg-ZwischenlagePrepreg Liner
1515: Entlastungslochrelief hole
1616: Entlastungslochrelief hole
1717: Stützelementsupport element
1818: Stützelementsupport element
1919: Zwickelgore
2020: Füllmaterialfilling material
2121: Aufdickungthickening
2222: Richtungspfeilarrow
2323: Verbindungsstrebeconnecting strut
24 24: Basisteilbase
2525: Richtungspfeilarrow
2626: Richtungspfeilarrow
2727: Richtungspfeilarrow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 9006777 U1 [0002]
DE 10308331 A1 [0002]
DE 102010041791 A1 [0002]

Claims

Connecting strut ( 1 . 23 ), with a rod section ( 2 ) and with both ends of the same arranged and transversely to the longitudinal axis ( 8th ) of the bar section ( 2 ) directed bearing eyes ( 3 . 4 ), wherein the connecting strut ( 1 . 23 ) consists at least partially of fiber-reinforced plastic, characterized in that the fiber-reinforced plastic is at least partially formed by prepregs.

Connecting strut ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the bearing eyes ( 3 . 4 ) each by one or more circumferential first prepreg winding layers ( 9 ) and by means of one or more, from one to the other bearing eye ( 3 . 4 ) over a pitch circle of the same guided second prepreg winding layers ( 10 ) for forming the rod section ( 2 ) are interconnected.

Connecting strut ( 1 ) according to claim 2, characterized in that in a longitudinal direction of the connecting strut ( 1 ) seen in the middle area ( 11 ) of the bar section ( 2 ) opposite winding sections ( 12 . 13 ) of the second prepreg winding layers ( 10 ) directly or indirectly via prepreg interlayers ( 14 ) are placed on top of each other and to the bearing eyes ( 3 . 4 ), one relief hole each ( 15 . 16 ) for force redirection and avoidance of voltage peaks forming wedge-shaped diverge and around the bearing eye ( 3 . 4 ) are guided around.

Connecting strut ( 1 ) according to claim 3, characterized in that in the relief holes ( 15 . 16 ) each have a support element ( 17 . 18 ) and / or that the relief holes ( 15 . 16 ) are at least partially filled with a filling material.

Connecting strut ( 1 ) according to claim 3, characterized in that in said central region ( 11 ) of the connecting strut ( 1 ) at the bar section ( 2 ) a thickening ( 21 ) is trained.

Connecting strut ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the thickening ( 21 ) by one or more intermediate layers ( 14 ' ), in particular prepreg interlayers ( 14 ' ) is formed.

Connecting strut ( 23 ) according to claim 1, characterized in that it consists of a base part ( 24 ) made of plastic, with a rod section ( 2 ) and with both ends of the same arranged and transversely to the longitudinal axis ( 8th ) of the bar section ( 2 ) directed bearing eyes ( 3 . 4 ) and several, on the rod section ( 2 ) and the bearing eyes ( 3 . 4 ) applied prepreg winding layers ( 9 . 10 ) consists.

Connecting strut ( 23 ) according to claim 7, characterized in that at least one first prepreg winding layer ( 9 ), which in the longitudinal direction of the connecting strut ( 1 ) seen from one to the other bearing eye ( 3 . 4 ) is guided over a pitch circle of the same, and at least one second prepreg winding layer ( 10 ), which in the circumferential direction of the rod section ( 2 ) are guided on the same circumferentially or wound, are provided.

Connecting strut ( 23 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the prepregs, prepreg winding layers ( 9 . 10 ) and / or prepreg interlayers ( 14 . 14 ' ) each consist of a unidirectional layer of a fiber-plastic composite, in which all fibers are oriented in a single direction.

Method for producing a connecting strut ( 1 ) according to one of claims 2 to 6, characterized in that first in a tool prepreg winding layers ( 9 . 10 ) and optionally prepreg interlayers ( 14 . 14 ' ) are arranged to each other and are formed under the action of heat and pressure and / or negative pressure and cure, that an intermediate product of the connecting strut ( 1 ) large width is generated, which already has the desired cross-section of the connecting strut ( 1 ), but subsequently still in the longitudinal direction of the connecting strut ( 1 ) to the desired width of the connecting strut ( 1 ) is cut or cut, resulting in a plurality of such connecting struts ( 1 ).