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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugstabilisators gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Im Stand der Technik ist es bekannt, bei Kraftfahrzeugen zur Verbesserung des Fahrverhaltens und zur Reduzierung der Wankneigung Kraftfahrzeugstabilisatoren einzusetzen. Ein Kraftfahrzeugstabilisator ist in der Regel ein Torsionsstab, der sich von einer Fahrzeugseite zur gegenüberliegenden Fahrzeugseite erstreckt. Dieser Torsionsstab ist zumeist an einem Hilfsrahmen oder am Unterboden des Kraftfahrzeugs befestigt und an den Enden weist der Torsionsstab Schwingen auf oder ist an den Enden im Wesentlichen derart abgewinkelt, dass ein jeweiliges Ende mit einer Achsführungskomponente oder aber eine Radkomponente gekoppelt ist.
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Beim Einfedern des Rades wird somit ein Torsionsmoment auf den Torsionsstab aufgebracht und auf das Rad an der gegenüberliegenden Seite übertragen.
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Insbesondere bei Sports Utility Vehicles werden aktive Stabilisatoren eingesetzt, um die Wankneigung des Fahrzeugs zu verbessern. So ist mittig in einem aktiven Stabilisator ein Aktor, zumeist ein elektrischer oder aber auch hydraulischer Motor, angeordnet, der das anliegende Torsionsmoment durch eine zusätzliche Relativdrehung verstärkt oder vermindert. Dadurch ist es möglich, aktiv die Wankneigung des Kraftfahrzeugs zu beeinflussen. Problemtisch bei aktiven Stabilisatoren ist, dass die Stabilisatorstäbe zumeist aus metallischem Werkstoff, insbesondere aus festem oder aber hochfestem Stahlwerkstoff, ausgebildet sind. Hierzu werden die Torsionsstäbe verschiedenartig gebogen, in ihrem Durchmesser aufgeweitet oder verringert und wärmebehandelt. Zum Anschluss an den aktiven Stellaktuator sind jedoch Flanschplatten oder aber auch direkte Koppelungen an den Stellaktuator notwendig. Die Elektronikkomponenten in dem Stellaktuator selber machen jedoch eine Wärmebehandlung des Metallwerkstoffes nahezu unmöglich, da eine Erhitzung auf über 100°C oder gar 200°C zur Zerstörung der Elektronikkomponenten oder elektrischen Bauteile des aktiven Stabilisators führen würde.
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Im Falle der Koppelung mit Flanschplatten sind Fügestellen und/oder Koppelungsspalte bei formschlüssigen Innenverzahnungen vorhanden, in die Schmutz und/oder Feuchtigkeit im Betrieb des Kraftfahrzeugs eindringen und dadurch zu Korrosion und einer vorzeitigen Alterung und/oder Zerstörung des Kraftfahrzeugstabilisators an der Koppelstelle führen.
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Beispielsweise ist aus der
DE 103 60 291 A1 ein geteilter Stabilisator bekannt, wobei der Spalt zwischen dem Torsionsstab und der Aufnahme des Aktuators mit einem Dichtungsring vor Spritzwasser oder anderweitigen Verunreinigungen abgedichtet ist. Ein derartiger Dichtungsring kann jedoch vorzeitig altern und/oder seine Position im Betrieb verlassen. Zudem ist im Herstellungsprozess eine Positionierung des Dichtungsrings mit hoher Präzision notwendig.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ausgehend vom Stand der Technik, ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugstabilisators aufzuzeigen, wobei der Kraftfahrzeugstabilisator eine hohe Lebensdauererwartung und einen geringen Fertigungsaufwand aufweist.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugstabilisators gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Verfahrensansprüchen aufgezeigt.
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Das Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugstabilisators, wobei der Kraftfahrzeugstabilisator mindestens zweiteilig ausgebildet wird, wobei die zwei Teile über eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung miteinander gekoppelt werden, ist erfindungsgemäß durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:
- • Bereitstellen eines ersten Stabilisatorbauteils und eines zweiten Stabilisatorbauteils,
- • formschlüssiges und/oder kraftschlüssiges Koppeln des ersten Stabilisatorbauteils mit dem zweiten Stabilisatorbauteil,
- • Umspritzen einer entstandenen Fügestelle mit einem Kunststoffmaterial, wobei gleichzeitig eine Lagerschale zur Aufnahme eines Stabilisatorlagers, insbesondere eines Wälzlagers, ausgebildet wird,
- • Koppeln des hergestellten Kraftfahrzeugstabilisators mit einem Stabilisatorlager an der Lagerschale.
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Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren vereinigt mehrere Vorteile gleichzeitig. So ist es zunächst möglich, einen mehrteiligen Stabilisator herzustellen, wobei beispielsweise ein erstes Stabilisatorbauteil ein Stabilisatorstab ist. Der Stabilisatorstab ist wiederum beispielsweise eine derartige Stabilisatorhälfte, die sich von der Mitte des Kraftfahrzeugs bis zu einer Seite des Kraftfahrzeugs erstreckt. Ein zweites Stabilisatorbauteil ist beispielsweise eine Flanschplatte zur Koppelung mit einem aktiven Stellmotor. Beide Bauteile können separat voneinander gefertigt werden und somit beispielsweise aus verschiedenen Werkstoffen hergestellt werden und/oder verschiedenen Verarbeitungsoperationen unterzogen werden. So kann der Stabilisatorstab mehreren Umform- und/oder Richtoperationen unterzogen werden und dazwischen und/oder danach wärmebehandelt und/oder gehärtet werden. Gleiches gilt für die Flanschplatte.
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Sodann sieht das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren vor, die zwei getrennt voneinander hergestellten Stabilisatorbauteile mittels formschlüssiger und/oder kraftschlüssiger Koppelung miteinander zu verbinden. Insbesondere ist hierunter eine Verzahnung zu verstehen, wobei eine Innenverzahnung und eine Außenverzahnung derart insbesondere miteinander verpresst werden, dass zusätzlich zu der formschlüssigen Koppelung eine kraftschlüssige Verbindung entsteht. Optional ist es möglich, die Koppelstelle mittels einem thermischem Fügeverfahren, beispielsweise einem Punktschweißen und/oder einer Klebeverbindung, zu ergänzen. Die so entstandene Fügestelle weist mindestens einen außenliegenden Spalt auf, der bei am Unterboden des Kraftfahrzeugs montiertem Kraftfahrzeugstabilisator in direktem Kontakt mit der Umgebung steht. Insbesondere bei regennasser Fahrbahn und/oder bei mit Salz gestreuter Fahrbahn entstehen derartige Luftverwirbelungen, dass Kondenswasser und/oder Spritzwasser nahe an den Spalt oder in den Spalt insbesondere aufgrund eines Kapillareffektes eindringen können.
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Um dies zu vermeiden, sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, die Fügestelle mit einem Kunststoffmaterial zu umspritzen. Hierdurch wird das Eindringen von Feuchtigkeit in die Fügestelle vermieden.
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Durch diese Maßnahme wird insbesondere die Langlebigkeit des hergestellten Kraftfahrzeugstabilisators gesteigert, bei gleichzeitig hohen Fertigungs- und Formgebungsfreiheitsgraden.
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Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil ist, dass mit dem Umspritzen der Fügestelle mit einem Kunststoffmaterial gleichzeitig eine Lagerschale zur Aufnahme eines Stabilisatorlagers ausgebildet wird. Bei der Lagerschale handelt es sich insbesondere um eine in Axialrichtung des Kraftfahrzeugstabilisatorstabes sich abschnittsweise erstreckende zylindrische Umhüllung des Kraftfahrzeugstabilisatorstabes. Die Lagerschale dient dann dazu, von einem Elastomerlager oder aber auch einem Gummi-Metall-Lager derart umgriffen zu werden, so dass hier anschließend mittels einer Montagevorrichtung, beispielsweise einer Montageschelle, das Stabilisatorlager am Unterboden und/oder an einem Hilfsrahmen des Kraftfahrzeugs montiert werden kann und somit den Aufbau des Kraftfahrzeugs gegenüber dem Stabilisator und/oder umgekehrt abstützt.
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Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch insbesondere auch möglich, dass auf der Lagerschale ein Wälzlager angeordnet wird. Zwischen Lagerschale und Wälzlager ist besonders bevorzugt eine Presspassung ausgebildet, wobei insbesondere das Wälzlager nach Herstellen der Lagerschale auf diese aufgepresst wird. Die Lagerschale ist insbesondere mit einer Randbegrenzung hergestellt, so dass eine Montagehilfe für das Wälzlager bereitgestellt ist. Das Wälzlager wird somit auf die Lagerschale aufgepresst. Hierzu ist insbesondere die Lagerschale aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt, so dass die über die Lagerschale an den Torsionsstab zu übertragenden Kräfte bzw. in umgekehrter Richtung zu übertragenden Kräfte entsprechend dauerhaft aufgenommen werden können. Ebenfalls ist es möglich, durch Variation der Wandstärke der Lagerschale diese an den Innendurchmesser des Wälzlagers anzupassen.
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Hierdurch wird gleichzeitig das stoffschlüssige Koppeln und/oder Anvulkanisieren eines Elastomerlagers an dem Kraftfahrzeugstabilisator durch das erfindungsgemäße Verfahren eingespart, wobei an der Fügestelle mit dem Stabilisatorlager aufgrund der Torsionsbewegung keine oder in zu vernachlässigender Weise eine Reibung entsteht, die ein Korrosionsschutzschicht abtragen würde. Mithin wird auch an der Koppelstelle mit dem Kraftfahrzeugstabilisatorlager eine erhöhte Langlebigkeit durch die erfindungsgemäße Umhüllung mit Kunststoffmaterial erreicht.
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Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin möglich, dass der Kraftfahrzeugstabilisator beschichtet wird, insbesondere pulverbeschichtet wird. Dabei ist es im Rahmen der Erfindung möglich, zunächst die einzelnen Stabilisatorbauteile pulverzubeschichten, sodann formschlüssig und/oder kraftschlüssig zu koppeln und erfindungsgemäß mit dem Kunststoffmaterial an der Fügestelle zu umspritzen. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, dass die Stabilisatorbauteile zunächst separat voneinander hergestellt werden, sodann erfindungsgemäß gekoppelt werden und im Anschluss daran die zwei gekoppelten Stabilisatorbauteile zu beschichten. Das Kunststoffmaterial haftet ebenfalls sehr gut auf der so hergestellten Pulverbeschichtung.
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Die Pulverbeschichtung erhöht dabei die Anhaftung der Lagerschale an dem Stabilisatorstab, weshalb es insbesondere erfindungsgemäß vermieden wird, dass Schmutzpartikel in einen Spalt zwischen Lagerschale und Pulverbeschichtung eindringen und hier aufgrund von mechanischer Bewegung die Pulverschicht abtragen würden und somit zu Korrosion führen könnten.
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Weiterhin besonders bevorzugt wird die Lagerschale selbst mit mindestens einer Randbegrenzung hergestellt. Hierbei handelt es sich um einen radial umlaufenden und sich in Radialrichtung erstreckenden Vorsprung und/oder Erhebung, die ein auf die Lagerstelle aufgesetztes Stabilisatorlager hindert, in Axialrichtung des Stabilisatorstabes zu wandern.
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Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind in den nachfolgenden Figuren beschrieben. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:
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1 einen Teilausschnitt eines Querschnitts durch einen erfindungsgemäß hergestellten Kraftfahrzeugstabilisator und
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2 den Teilausschnitt aus 1 mit aufgesetztem Wälzlager.
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In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
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1 zeigt einen Teilausschnitt eines Querschnitts durch einen erfindungsgemäß hergestellten Kraftfahrzeugstabilisator 1. Der Kraftfahrzeugstabilisator 1 ist dabei als aktiver Kraftfahrzeugstabilisator 1 ausgebildet und weist auf der rechten Seite der Bildebene einen nicht näher dargestellten Aktor auf und auf der linken Seite bezogen auf die Bildebene einen Kraftfahrzeugstabilisatorstab 2. Der Kraftfahrzeugstabilisatorstab 2 ist an seinem Ende 3 aufgeweitet und gestaucht, so dass sich am Ende 3 die Wandstärke W3 des Kraftfahrzeugstabilisators 1 gegenüber der übrigen Wandstärke W2 des Kraftfahrzeugstabilisatorstabs 2 größer ausgebildet ist.
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Beispielsweise ist an dem Ende 3 eine nicht näher dargestellte Außenverzahnung ausgebildet, die in eine Innenverzahnung einer Flanschplatte 4 eines Flansches eingreift. Der Flansch 4 selbst ist dann mit dem nicht näher dargestellten Aktuator beispielsweise über eine Schraubverbindung gekoppelt.
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An der Fügestelle 5 zwischen Kraftfahrzeugstabilisatorstab 2 und Flansch verbleibt ein Spalt 6, der in unmittelbarem Kontakt mit der Umgebung U liegen würde. Erfindungsgemäß ist hier vorgesehen, dass die Fügestelle 5 mit einem Kunststoffmaterial 7 umspritzt ist, wobei das Kunststoffmaterial 7 die Fügestelle 5 überdeckt und in Axialrichtung A des Kraftfahrzeugstabilisatorstabes 2 erstreckt und somit eine Lagerschale 8 zur Aufnahme eines nicht näher dargestellten Stabilisatorlagers ausbildet. Die Lagerschale 8 selbst ist als in Axialrichtung A sich erstreckender Zylindermantel 9 ausgebildet, wobei auf der rechten Seite des Zylindermantels 9 eine Randbegrenzung 10 ausgebildet ist, so dass das nicht näher dargestellte Stabilisatorlager hier in Axialrichtung A formschlüssig lagefixiert ist. Im Rahmen der Erfindung ist es auch vorstellbar, dass die Lagerschale 8 nicht den Kraftfahrzeugstabilisatorstab 2 umgreifend ausgebildet ist, sondern einen sich in Axialrichtung A erstreckenden Bereich des Flansches 5.
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2 zeigt die gemäß 1 hergestellte Lagerschale 8 mit aufgesetztem Wälzlager 11. Das Wälzlager 11 weist dabei eine innere Lagerschale 12 und eine äußere Lagerschale 13 sowie dazwischen angeordnete Wälzkörper 14 auf. Zwischen der inneren Lagerschale 12 und der aus Kunststoffmaterial aufgespritzten Lagerschale 8 ist eine Presspassung ausgebildet. Das Wälzlager 11 selbst ist beispielsweise weiterhaft von einem Gummi-Metall-Lager 15 umgriffen.
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Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, dass die innere Lagerschale 12 des Wälzlagers 11 entfällt und die aus Kunststoffmaterial aufgespritzte Lagerschale 8 die innere Lagerschale des Wälzlagers 11 ausbildet. Mithin werden die Wälzkörper 14 direkt auf die Lagerschale 8 aufgesetzt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeugstabilisator
- 2
- Kraftfahrzeugstabilisatorstab
- 3
- Ende
- 4
- Flansch
- 5
- Fügestelle
- 6
- Spalt
- 7
- Kunststoffmaterial
- 8
- Lagerschale
- 9
- Zylindermantel
- 10
- Randbegrenzung
- 11
- Wälzlager
- 12
- innere Lagerschale
- 13
- äußere Lagerschale
- 14
- Wälzkörper
- 15
- Gummi-Metall-Lager
- A
- Axialrichtung
- U
- Umgebung
- W2
- Wandstärke zu 2
- W3
- Wandstärke zu 3
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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