DE102015213306B4 - Vibration damper with carbon fiber damper tube for motor vehicles - Google Patents
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Abstract
Stoßdämpfer für ein Fahrzeug, umfassend mindestens ein Dämpferrohr (2) und ein mit dem Dämpferrohr (2) verbundenes Lasteinleitungselement (3), wobei in dem Dämpferrohr (2) mindestens ein Stoßdämpferkolben gleitend geführt werden kann und wobei das Dämpferrohr (2) aus einem Kohlefaserverbundwerkstoff ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Lasteinleitungselement (3) aus einem Kohlefaserverbundwerkstoff ausgebildet ist und das Dämpferrohr (2) mit dem mindestens einen Lasteinleitungselement (3) einstückig ausgebildet ist, wobei zwischen dem Dämpferrohr (2) und dem mindestens einen Lasteinleitungselement (3) wenigstens eine fluidundurchlässige Verbindung ausgebildet ist, welche das Dämpferrohr (2) fluiddicht abschließt und wobei das mindestens eine Lasteinleitungselement (3) wenigstens ein Befestigungselement aufweist.Shock absorber for a vehicle, comprising at least one damper tube (2) and a load introduction element (3) connected to the damper tube (2), wherein at least one shock absorber piston can be slidably guided in the damper tube (2) and wherein the damper tube (2) is made of a carbon fiber composite material is formed, characterized in that the at least one load introduction element (3) is formed from a carbon fiber composite material and the damper tube (2) is formed in one piece with the at least one load introduction element (3), wherein between the damper tube (2) and the at least one load introduction element ( 3) at least one fluid-impermeable connection is formed, which closes the damper tube (2) in a fluid-tight manner and wherein the at least one load introduction element (3) has at least one fastening element.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer, ein Dämpferrohr für Fahrzeugstoßdämpfer, ein Lasteintragselement zum Anschluss an ein Dämpferrohr, ein Verfahren zum Herstellen eines Dämpferrohrs und eine Verwendung eines Dämpferrohrs für einen Fahrzeugstoßdämpfer.The present invention relates to a shock absorber, a damper tube for vehicle shock absorbers, a load entry element for connection to a damper tube, a method for producing a damper tube and the use of a damper tube for a vehicle shock absorber.
Stand der TechnikState of the art
Fahrzeugstoßdämpfer mit Dämpferrohren sind im Stand der Technik in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt. Insbesondere sind Leichtbauweisen bei Einrohr-Dämpfern bekannt, welche Dämpferrohre aus Aluminium oder Carbonfaser verstärktem Kunststoff (CFK) aufweisen. Dämpferrohre aus CFK kommen meist ohne metallische Funktions- beziehungsweise Lauffläche aus und ermöglichen im Vergleich zu metallischen Werkstoffen eine Gewichtsreduktion bei wenigstens gleichbleibenden Festigkeitseigenschaften. Die Befestigung der Dämpferrohre an der Karosserie und/oder der/dem Radaufhängung/Radträger eines Fahrzeugs erfolgt über Lasteintragselemente, wobei diese Lasteintragselemente insbesondere aus metallischen Werkstoffen hergestellt sind und beispielsweise mit Gewinde- und/oder Sprengringverbindungen mit an den CFK-Dämpferrohren angeordneten Inlets befestigt werden. Bei der Verbindung der Lasteintragselemente an den CFK-Dämpferrohren sollte die Möglichkeit gewährleistet sein, Betriebslasten fasergerecht in die Rohrstruktur einleiten zu können.Vehicle shock absorbers with damper tubes are known in the prior art in a large number of embodiments. In particular, lightweight designs are known for single-tube dampers, which have damper tubes made of aluminum or carbon fiber reinforced plastic (CFRP). Damper tubes made of CFRP usually do not have a metallic functional or running surface and, compared to metallic materials, enable weight to be reduced with at least the same strength properties. The damper tubes are attached to the body and / or the wheel suspension / wheel carrier of a vehicle via load entry elements, these load entry elements being made in particular of metallic materials and being fastened, for example, with threaded and / or snap ring connections with inlets arranged on the CFRP damper tubes , When connecting the load entry elements to the CFRP damper tubes, the possibility should be guaranteed to be able to introduce operating loads into the tube structure in a fiber-compatible manner.
Aus der
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde einen verbesserten Stoßdämpfer und/oder ein Dämpferrohr für Fahrzeugstoßdämpfer und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Dämpferrohrs bereitzustellen, bei welchem die zuvor genannten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll mit diesem verbesserten Stoßdämpfer und/oder Dämpferrohr für Fahrzeugstoßdämpfer und dem verbesserten Verfahren zum Herstellen eines Dämpferrohrs eine fasergerechte Einleitung von Betriebslasten in die Rohrstruktur des Dämpferrohrs möglich sein. Des Weiteren soll im Vergleich zu konventionellen Stoßdämpfern eine Gewichtsreduktion des verbesserten Stoßdämpfers und/oder Dämpferrohrs ermöglicht werden. Zudem soll ein Fahrzeugstoßdämpfer mit einem verringertem Korrosionspotential, reduzierten Teil- und ungefederten Massen und gesteigerten Fahrkomfort zur Verfügung gestellt werden. Des Weiteren soll mit diesem verbesserten Stoßdämpfer und/oder Dämpferrohr eine einfache und zuverlässige Dichtfunktion gewährleistet sein. Zudem sollte die Verbindung zwischen dem Dämpferrohr und dem Lasteintragselement als auch das Lasteintragselement und das damit verbundene Dämpferrohr des Fahrzeugstoßdämpfers beständig in Temperaturbereichen, welche an der/dem Radaufhängung/Radträger vorherrschen sein. Des Weiteren soll mit dem verbesserten Verfahren zum Herstellen eines Dämpferrohrs ein stabiler und vereinfachter Herstellungsprozess mit einer reduzierten Anzahl an Fertigungsschritten und Fertigungsteilen zur Verfügung gestellt werden.The present invention is therefore based on the object of providing an improved shock absorber and / or a damper tube for vehicle shock absorbers and an improved method for producing a damper tube, in which the aforementioned disadvantages are avoided. In particular, with this improved shock absorber and / or damper tube for vehicle shock absorbers and the improved method for producing a damper tube, fiber-appropriate introduction of operating loads into the tube structure of the damper tube should be possible. Furthermore, compared to conventional shock absorbers, a weight reduction of the improved shock absorber and / or damper tube is to be made possible. In addition, a vehicle shock absorber with a reduced corrosion potential, reduced partial and unsprung masses and increased driving comfort is to be made available. Furthermore, this improved shock absorber and / or damper tube is intended to ensure a simple and reliable sealing function. In addition, the connection between the damper tube and the load input element as well as the load input element and the associated damper tube of the vehicle shock absorber should be stable in temperature ranges which are prevailing on the wheel suspension / wheel carrier. Furthermore, the improved method for manufacturing a damper tube is intended to provide a stable and simplified manufacturing process with a reduced number of manufacturing steps and manufacturing parts.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Diese Aufgabe wird mit einem Stoßdämpfer nach Anspruch 1, einem Dämpferrohr für einen Fahrzeugstoßdämpfer nach Anspruch 3, einem Verfahren nach Anspruch 4 und einer Verwendung eines Dämpferrohrs für einen Fahrzeugstoßdämpfer nach Anspruch 8 gelöst.This object is achieved with a shock absorber according to
Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer für Fahrzeuge, umfassend mindestens ein Dämpferrohr und ein mit dem Dämpferrohr verbundenes Lasteinleitungselement weist gegenüber konventionellen Stoßdämpfern den Vorteil auf, dass Betriebslasten fasergerecht in die Rohrstruktur des Dämpferrohrs eingeleitet werden. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers ist ein im Vergleich zu konventionellen Stoßdämpfern reduziertes Gewicht des erfindungsgemäßen Dämpferrohrs. Zudem weist der erfindungsgemäße Stoßdämpfer reduzierte Teile- und ungefederte Massen auf und stellt einen gesteigerten Fahrkomfort zur Verfügung. Des Weiteren hat der erfindungsgemäße Stoßdämpfer mit dem erfindungsgemäßen Dämpferrohr den Vorteil eines verringerten Korrosionspotentials und einer einfachen und zuverlässigen Dichtfunktion. Zudem ist der erfindungsgemäße Stoßdämpfer beständig in Temperaturbereichen, welche an der/dem Radaufhängung/Radträger vorherrschen, sein.The shock absorber according to the invention for vehicles, comprising at least one damper tube and a load introduction element connected to the damper tube, has the advantage over conventional shock absorbers that operating loads are introduced into the tube structure of the damper tube in a fiber-appropriate manner. Another advantage of the shock absorber according to the invention is that the weight of the damper tube according to the invention is reduced compared to conventional shock absorbers. In addition, the shock absorber according to the invention has reduced parts and unsprung masses and provides increased driving comfort. Furthermore the shock absorber according to the invention with the damper tube according to the invention has the advantage of a reduced corrosion potential and a simple and reliable sealing function. In addition, the shock absorber according to the invention is stable in temperature ranges which prevail on the wheel suspension / wheel carrier.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Dämpferrohrs für einen Stoßdämpfer, insbesondere zum Herstellen von CFK Dämpferrohren für Fahrzeuge weist gegenüber konventionellen Verfahren den Vorteil eines stabilen und vereinfachten Herstellungsprozesses mit einer reduzierten Anzahl an Fertigungsschritten und Fertigungsteilen auf. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass es in bereits bestehende Verfahren einfach und zuverlässig integriert werden kann.The method according to the invention for producing a damper tube for a shock absorber, in particular for producing CFRP damper tubes for vehicles, has the advantage over conventional methods of a stable and simplified manufacturing process with a reduced number of manufacturing steps and manufacturing parts. Another advantage of the method according to the invention is that it can be easily and reliably integrated into existing methods.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Stoßdämpfer für ein Fahrzeug, umfassend mindestens ein Dämpferrohr und ein mit dem Dämpferrohr verbundenes Lasteinleitungselement, wobei in dem Dämpferrohr mindestens ein Stoßdämpferkolben gleitend geführt werden kann und wobei das Dämpferrohr aus einem Kohlefaserverbundwerkstoff ausgebildet ist, wobei das mindestens eine Lasteinleitungselement aus einem Kohlefaserverbundwerkstoff ausgebildet ist und das Dämpferrohr mit dem mindestens einen Lasteinleitungselement einstückig ausgebildet ist, wobei zwischen dem Dämpferrohr und dem mindestens einen Lasteinleitungselement wenigstens eine fluidundurchlässige Verbindung ausgebildet ist, welche das Dämpferrohr fluiddicht abschließt und wobei das mindestens eine Lasteinleitungselement wenigstens ein Befestigungselement aufweist.The invention therefore relates to a shock absorber for a vehicle, comprising at least one damper tube and a load introduction element connected to the damper tube, wherein at least one shock absorber piston can be slidably guided in the damper tube and the damper tube is formed from a carbon fiber composite material, the at least one load introduction element being made of is formed from a carbon fiber composite material and the damper tube is formed in one piece with the at least one load introduction element, at least one fluid-impermeable connection being formed between the damper tube and the at least one load introduction element, which fluid-tight closure of the damper tube and wherein the at least one load introduction element has at least one fastening element.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Dämpferrohr für einen Fahrzeugstoßdämpfer, umfassend mindestens ein mit dem Dämpferrohr verbundenes Lasteinleitungselement, wobei in dem Dämpferrohr mindestens ein Stoßdämpferkolben gleitend geführt werden kann und wobei das Dämpferrohr aus einem Kohlefaserverbundwerkstoff ausgebildet ist, wobei das mindestens eine Lasteinleitungselement aus einem Kohlefaserverbundwerkstoff ausgebildet ist und das Dämpferrohr mit dem mindestens einen Lasteinleitungselement einstückig ausgebildet ist, wobei zwischen dem Dämpferrohr und dem mindestens einen Lasteinleitungselement wenigstens eine fluidundurchlässige Verbindung ausgebildet ist, welche das Dämpferrohr fluiddicht abschließt und wobei das mindestens eine Lasteinleitungselement wenigstens ein Befestigungselement aufweist.Another object of the invention is a damper tube for a vehicle shock absorber, comprising at least one load introduction element connected to the damper tube, wherein at least one shock absorber piston can be slidably guided in the damper tube and the damper tube is made of a carbon fiber composite material, the at least one load introduction element made of a carbon fiber composite material is formed and the damper tube is formed in one piece with the at least one load introduction element, at least one fluid-impermeable connection being formed between the damper tube and the at least one load introduction element, which fluid-tight closure of the damper tube and wherein the at least one load introduction element has at least one fastening element.
Die Erfindung kann sowohl in dem Stoßdämpfer für ein Fahrzeug als auch in einem Dämpferrohr für einen Fahrzeugstoßdämpfer, als auch in einem an ein Dämpferrohr angeschlossenes Lasteinleitungselement verwirklicht sein.The invention can be implemented both in the shock absorber for a vehicle and in a damper tube for a vehicle shock absorber, as well as in a load introduction element connected to a damper tube.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Dämpferrohrs für einen Stoßdämpfer, umfassend die Schritte:
- a) Bereitstellen eines oder mehrerer stabförmiger Wickelkerns/e;
- b) Bereitstellen eines oder mehrerer Lasteinleitungselementkerns/e;
- c) Bereitstellen mindestens eines Trennmittels;
- d) Bereitstellen mindestens eines benetzten Kohlefaserfilaments;
- e) Auftragen des in Schritt c) bereitgestellten Trennmittels wenigstens teilweise auf die Mantelfläche des/der in Schritt a) bereitgestellten stabförmigen Wickelkerns/e;
- f) Anordnen des oder der in Schritt b) bereitgestellten Lasteinleitungselementkerns/e an dem und/oder zwischen den in Schritt a) bereitgestellten stabförmigen Wickelkern/en;
- g) Umwickeln des/der in Schritt f) an dem oder zwischen den stabförmigen Wickelkern/en angeordneten Lasteinleitungselementkerns/en, mit dem in Schritt d) bereitgestellten mindestens einen benetzten Kohlefaserfilament,
- a) providing one or more rod-shaped winding core / s;
- b) providing one or more load introduction element core / s;
- c) providing at least one release agent;
- d) providing at least one wetted carbon fiber filament;
- e) applying the release agent provided in step c) at least partially to the outer surface of the rod-shaped winding core (s) provided in step a);
- f) arranging the load introduction element core (s) provided in step b) on and / or between the rod-shaped winding core (s) provided in step a);
- g) wrapping the load introduction element core (s) arranged on or between the rod-shaped winding core (s) in step f) with the at least one wetted carbon fiber filament provided in step d),
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung eines Dämpferrohrs für einen Fahrzeugstoßdämpfer, wobei das Dämpferrohr mindestens ein mit dem Dämpferrohr verbundenes Lasteinleitungselement umfasst und wobei in dem Dämpferrohr mindestens ein Stoßdämpferkolben gleitend geführt werden kann und wobei das Dämpferrohr aus einem Kohlefaserverbundwerkstoff ausgebildet ist, wobei das mindestens eine Lasteinleitungselement aus einem Kohlefaserverbundwerkstoff ausgebildet ist und das Dämpferrohr mit dem mindestens einen Lasteinleitungselement einstückig ausgebildet ist wobei zwischen dem Dämpferrohr und dem mindestens einen Lasteinleitungselement wenigstens eine fluidundurchlässige Verbindung ausgebildet ist, welche das Dämpferrohr fluiddicht abschließt und wobei das mindestens eine Lasteinleitungselement wenigstens ein Befestigungselement aufweist.Another object of the invention is the use of a damper tube for a vehicle shock absorber, the damper tube comprising at least one load introduction element connected to the damper tube and wherein at least one shock absorber piston can be slidably guided in the damper tube and wherein the damper tube is made of a carbon fiber composite material, the at least a load introduction element is formed from a carbon fiber composite material and the damper tube is formed in one piece with the at least one load introduction element, at least one fluid-impermeable connection being formed between the damper tube and the at least one load introduction element, which fluid-tight closure of the damper tube and wherein the at least one load introduction element has at least one fastening element.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung Detailed description of the invention
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem Dämpferrohr ein Stoßdämpferrohr verstanden in welchem mindestens ein Stoßdämpferkolben gleitend geführt werden kann. Im Stand der Technik ist der Begriff Kohlefaserverbundwerkstoff auch bekannt als Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (KFK), carbonfaserverstärkter Kunststoff (CFK), oder carbon-fiber-reinforced plastic (CFRP). Unter einem Kohlefaserverbundwerkstoff wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Werkstoffverbund aus wenigstens zwei Komponenten verstanden, wobei eine erste Kohlefaserkomponente in einer Matrix als eine zweite Komponente eingebettet ist. Insbesondere sind in dem erfindungsgemäßen Kohlefaserverbundwerkstoff Kohlenstofffasern in einer Kunststoff-Matrix eingebettet. Die Matrix dient insbesondere zur Verbindung der Kohlenstofffasern sowie zum Füllen von Zwischenräumen. Als Kunststoffmatrixwerkstoffe können beispielsweise Systeme eingesetzt werden, welche ausgewählt sind unter Kunststoffharzen, insbesondere Vinylester, Epoxidharz und Polyurethan, Duromeren, Thermoplasten, insbesondere Polyamiden, wie beispielsweise Polyamid 6.6, Polyaryletherketonen, wie beispielsweise Polyetheretherketon, Polyethyleniminen und Kombinationen hiervon.In the context of the present invention, a damper tube is understood to mean a shock absorber tube in which at least one shock absorber piston can be guided in a sliding manner. In the prior art, the term carbon fiber composite is also known as carbon fiber reinforced plastic (CFRP), carbon fiber reinforced plastic (CFRP), or carbon fiber reinforced plastic (CFRP). In the context of the present invention, a carbon fiber composite material is understood to mean a material composite composed of at least two components, a first carbon fiber component being embedded in a matrix as a second component. In particular, carbon fibers are embedded in a plastic matrix in the carbon fiber composite material according to the invention. The matrix is used in particular to connect the carbon fibers and to fill gaps. Systems which are selected from plastic resins, in particular vinyl esters, epoxy resin and polyurethane, thermosets, thermoplastics, in particular polyamides, such as, for example, polyamide 6.6, polyaryl ether ketones, such as, for example, polyether ether ketone, polyethyleneimines and combinations thereof, can be used as plastic matrix materials, for example.
Die Befestigung der Dämpferrohre an der Karosserie und/oder der/dem Radaufhängung/Radträger eines Fahrzeugs erfolgt üblicherweise über Lasteintragselemente, wobei im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter einem Lasteinleitungselement ein Element verstanden wird, welches wirktechnisch mit dem Dämpferrohr verbunden ist und Betriebslasten in die Rohrstruktur des Dämpferrohrs einleitet. Das erfindungsgemäße Dämpferrohr ist mindestens mit einem Lasteinleitungselement einstückig ausgebildet, wobei im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter einstückig verstanden wird, dass Elemente nicht notwendigerweise aus einem einzigen und einheitlichen Teil gefertigt werden müssen, diese Elemente jedoch nicht nur fest, sondern so innig miteinander verbunden sind, dass sie nicht als mehrere aneinander gefügte Elemente erscheinen und jedenfalls nicht mehr voneinander gelöst werden können, ohne dabei zerstört zu werden. Insbesondere können die Elemente aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Die innige Verbindung der Elemente kann beispielsweise durch Form-, Kraft- und/oder Stoffschluss erfolgen. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße mindestens eine Lasteinleitungselement in einem Dämpferrohr auch integriert sein.The fastening of the damper tubes to the body and / or the / the wheel suspension / wheel carrier of a vehicle is usually carried out via load entry elements, whereby in the context of the present invention, a load introduction element is understood to be an element which is technically connected to the damper tube and operating loads in the tube structure of the Initiates damper tube. The damper tube according to the invention is formed in one piece with at least one load introduction element, whereby in the context of the present invention, one piece is understood to mean that elements do not necessarily have to be produced from a single and uniform part, but these elements are not only firmly but are intimately connected to one another, that they do not appear as several elements joined together and, in any case, can no longer be separated from one another without being destroyed. In particular, the elements can consist of different materials. The intimate connection of the elements can take place, for example, by form, force and / or material connection. For example, the at least one load introduction element according to the invention can also be integrated in a damper tube.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das mindestens eine wenigstens teilweise aus einem Kohlefaserverbundwerkstoff ausgebildete Dämpferrohr einteilig mit dem mindestens einen Lasteinleitungselement ausgebildet. Bei einer erfindungsgemäßen einteiligen Ausbildung des Dämpferrohrs mit dem mindestens einen Lasteinleitungselement sind notwendigerweise das Dämpferrohr und das mindestens eine Lasteinleitungselement zu einem einzigen und einheitlichen Teil gefertigt.In a further preferred embodiment of the invention, the at least one damper tube at least partially formed from a carbon fiber composite material is formed in one piece with the at least one load introduction element. In a one-piece design of the damper tube according to the invention with the at least one load introduction element, the damper tube and the at least one load introduction element are necessarily produced in a single and uniform part.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der wenigstens teilweise ausgebildete Kohlefaserverbundwerkstoff einen kontinuierlichen Verlauf des Kohlefaserverbundwerkstoffs wenigstens zwischen dem Dämpferrohr und dem mindestens einen Lasteinleitungselement auf. Unter einem kontinuierlichen Verlauf des Kohlefaserverbundwerkstoffs wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine durchgehende Anordnung der Kohlefaserkomponente des Kohlefaserverbundwerkstoffs verstanden. Insbesondere weist bei einem kontinuierlichen Verlauf die Kohlefaserkomponente des Kohlefaserverbundwerkstoffs keine wenigstens teilweise Durchtrennung und/oder Unterbrechung auf. Beispielsweise wird ein kontinuierlicher Verlauf des Kohlefaserverbundwerkstoffs in einem Wickelverfahren hergestellt, bei welchem die Kohlefaserkomponente des Kohlefaserverbundwerkstoffs in einem einzigen Teil bereitgestellt wird. Das eine einzige Teil kann insbesondere auf einer Spule, wie beispielsweise einer Garn- oder Filamentspule aufgewickelt sein.In a preferred embodiment of the invention, the at least partially formed carbon fiber composite material has a continuous course of the carbon fiber composite material at least between the damper tube and the at least one load introduction element. In the context of the present invention, a continuous course of the carbon fiber composite material means a continuous arrangement of the carbon fiber component of the carbon fiber composite material. In particular, in the case of a continuous course, the carbon fiber component of the carbon fiber composite material has no at least partial severing and / or interruption. For example, a continuous course of the carbon fiber composite material is produced in a winding process in which the carbon fiber component of the carbon fiber composite material is provided in a single part. The one part can in particular be wound on a spool, such as a yarn or filament spool.
Das mindestens eine mit dem Dämpferrohr verbundene Lasteinleitungselement ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung endseitig an dem Dämpferrohr angeordnet.In a preferred embodiment of the invention, the at least one load introduction element connected to the damper tube is arranged on the end of the damper tube.
Erfindungsgemäß ist wenigstens zwischen dem Dämpferrohr und dem mindestens einen Lasteinleitungselement wenigstens eine flüssigkeitsundurchlässige Verbindung ausgebildet, welche das Dämpferrohr flüssigkeitsdicht abschließt. Vorteilhafterweise kann ein Dämpferrohr somit Flüssigkeiten, wie beispielsweise Gleitflüssigkeit(en) und/oder Dämpfungsflüssigkeit(en) und Kombinationen hiervon beinhalten.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens zwischen dem Dämpferrohr und dem mindestens einen Lasteinleitungselement wenigstens eine fluidundurchlässige Verbindung ausgebildet, welche das Dämpferrohr fluiddicht abschließt. Vorteilhafterweise kann ein Dämpferrohr somit Fluide, wie beispielsweise Dämpfungsmedium/en und/oder Volumenausgleichmedium/en und Kombinationen hiervon beinhalten.According to the invention, at least one liquid-impermeable connection is formed between the damper tube and the at least one load introduction element, which connection seals the damper tube in a liquid-tight manner. Advantageously, a damper tube can therefore contain liquids, such as, for example, lubricating liquid (s) and / or damping liquid (s) and combinations thereof.
In a further embodiment of the invention, at least one fluid-impermeable connection, which closes the damper tube in a fluid-tight manner, is formed at least between the damper tube and the at least one load introduction element. A damper tube can thus advantageously contain fluids, such as damping medium / s and / or volume compensation medium / s and combinations thereof.
Das mindestens eine Lasteinleitungselement weist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wenigstens ein Befestigungselement auf. Unter einem Befestigungselement wird im Rahmen der Erfindung ein Element verstanden, mit welchem das mindestens eine Lasteinleitungselement an einem Radträger oder der Karosserie eines Fahrzeugs wenigstens kraftschlüssig befestigt werden kann. Beispielsweise ist ein Befestigungselement ausgewählt unter einer Bohrung, einem Auge, Gabel und Kombinationen hiervon. Insbesondere kann das mindestens eine Lasteinleitungselement an einem Radträger, Lenker und/oder der Karosserie eines Fahrzeugs auch formschlüssig befestigt werden und beispielsweise ausgewählt unter einen Klemmsitz, einer Keilverbindung und Kombination hiervon sein.
Das wenigstens teilweise aus einem Kohlefaserverbundwerkstoff ausgebildete Dämpferrohr wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit dem mindestens einen Lasteinleitungselement einteilig hergestellt.
Unter einem Wickelkern wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein formgebendes Element verstanden, auf welches eine Wickelbahn, insbesondere eine Bahn aus benetztem Kohlefaserfilament, aufgewickelt wird.
Unter einem Lasteinleitungselementkern wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein formgebendes Element verstanden, auf welches eine Wickelbahn, insbesondere eine Bahn aus benetztem Kohlefaserfilament, aufgewickelt wird.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem Trennmittel eine Zusammensetzung verstanden, welche die Haftkraft zwischen der Mantelfläche eines erfindungsgemäßen Wickelkerns und des die Mantelfläche erfindungsgemäße umwickelten benetzten Kohlefaserfilaments wenigstens teilweise vermindert. Beispiele für ein erfindungsgemäßes Trennmittel sind als Wachse und/oder Folientrennmittel und Kombinationen hiervon bekannt.
Unter einem Kohlefaserfilament wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Kohlefaser verstanden. Beispielsweise können 1.000 bis 24.000 Kohlefaserfilamente zu einem Multifilamentgarn (Roving) zusammengefasst werden, das aufgespult wird und insbesondere bei der Weiterverarbeitung in Wickelmaschinen eingesetzt wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter Benetzen das in Kontakt bringen von Oberflächen eines Körpers mit wenigstens einer Flüssigkeitskomponente verstanden. Für eine Benetzung sind im Stand der Technik eine Vielzahl von Verfahren, wie insbesondere Vakuum Injektion, Imprägnierverfahren, beispielsweise Prepregverfahren, Spaltimprägnierung, Laminierungsverfahren und Kombinationen hiervon bekannt. Beispielsweise können Kohlefaserfilamente auch in einem Tauchbad benetzt werden.In a preferred embodiment of the invention, the at least one load introduction element has at least one fastening element. In the context of the invention, a fastening element is understood to mean an element with which the at least one load introduction element on a wheel carrier or the body of a vehicle can be at least non-positively attached. For example, a fastener is selected from a bore, eye, fork, and combinations thereof. In particular, the at least one load introduction element can also be fastened in a form-fitting manner to a wheel carrier, handlebar and / or the body of a vehicle and, for example, selected from a clamp seat, a wedge connection and a combination thereof.
In a preferred embodiment of the invention, the damper tube, which is at least partially formed from a carbon fiber composite material, is produced in one piece with the at least one load introduction element.
In the context of the present invention, a winding core is understood to mean a shaping element on which a winding web, in particular a web made of wetted carbon fiber filament, is wound.
In the context of the present invention, a load introduction element core is understood to mean a shaping element on which a winding web, in particular a web made of wetted carbon fiber filament, is wound.
In the context of the present invention, a release agent is understood to mean a composition which at least partially reduces the adhesive force between the outer surface of a winding core according to the invention and the wetted carbon fiber filament wound around the outer surface according to the invention. Examples of a release agent according to the invention are known as waxes and / or film release agents and combinations thereof.
In the context of the present invention, a carbon fiber filament is understood to mean a carbon fiber. For example, 1,000 to 24,000 carbon fiber filaments can be combined to form a multifilament yarn (roving) that is wound up and used in particular in further processing in winding machines. In the context of the present invention, wetting means the contacting of surfaces of a body with at least one liquid component. A large number of processes for wetting are known in the prior art, such as, in particular, vacuum injection, impregnation processes, for example prepreg processes, gap impregnation, lamination processes and combinations thereof. For example, carbon fiber filaments can also be wetted in an immersion bath.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Dämpferrohrs für einen Stoßdämpfer, umfassend die Schritte:
- a) Bereitstellen eines oder mehrerer stabförmiger Wickelkerns/e;
- b) Bereitstellen eines oder mehrerer Lasteinleitungselementkerns/e;
- c) Bereitstellen mindestens eines Trennmittels;
- d) Bereitstellen mindestens eines benetzten Kohlefaserfilaments;
- e) Auftragen des in Schritt c) bereitgestellten Trennmittels wenigstens teilweise auf die Mantelfläche des/der in Schritt a) bereitgestellten stabförmigen Wickelkerns/e;
- f) Anordnen des oder der in Schritt b) bereitgestellten Lasteinleitungselementkerns/e an dem und/oder zwischen den in Schritt a) bereitgestellten stabförmigen Wickelkern/en;
- g) Umwickeln des/der in Schritt f) an dem oder zwischen den stabförmigen Wickelkern/en angeordneten Lasteinleitungselementkerns/en, mit dem in Schritt d) bereitgestellten mindestens einen benetzten Kohlefaserfilament,
- a) providing one or more rod-shaped winding core / s;
- b) providing one or more load introduction element core / s;
- c) providing at least one release agent;
- d) providing at least one wetted carbon fiber filament;
- e) applying the release agent provided in step c) at least partially to the outer surface of the rod-shaped winding core (s) provided in step a);
- f) arranging the load introduction element core (s) provided in step b) on and / or between the rod-shaped winding core (s) provided in step a);
- g) wrapping the load introduction element core (s) arranged on or between the rod-shaped winding core (s) in step f) with the at least one wetted carbon fiber filament provided in step d),
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem Dämpferrohr auch ein Dämpferrohr in einer Grundform verstanden. Ein Dämpferrohr in einer Grundform umfasst eine geometrische Form eines Rohrs, bei welcher das Dämpferrohr nicht notwendigerweise derart gefestigt ist, dass es die Rohrgeometrie von selbst aufrechterhält. Beispielsweise ist ein Dämpferrohr in einer Grundform noch nicht verfestigt worden und wird durch einen Wickelkern in seiner geometrischen Form gestützt.In the context of the present invention, a damper tube is also understood to mean a damper tube in a basic form. A damper tube in a basic form comprises a geometric shape of a tube, in which the damper tube is not necessarily fixed in such a way that it automatically maintains the tube geometry. For example, a damper tube has not yet been solidified in its basic form and is supported in its geometric shape by a winding core.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Reihenfolge der Schritte a) bis d) beliebig.In a preferred embodiment of the invention, the sequence of steps a) to d) is arbitrary.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Anordnen in Schritt f) des oder der in Schritt b) bereitgestellten Lasteinleitungselementkerns/e endseitig des/der in Schritt a) bereitgestellten stabförmigen Wickelkerns/e durchgeführt.In a preferred embodiment of the invention, the arrangement in step f) of the load introduction element core (s) provided in step b) is carried out at the end of the rod-shaped winding core (s) provided in step a).
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird in einem weiteren Schritt i) ein Verfestigen des in Schritt g) Umwickelten mindestens eines benetzten Kohlefaserfilaments unter Ausbildung eines Kohlefaserverbundwerkstoffs durchgeführt.In a further embodiment of the invention, in a further step i), the at least one wetted carbon fiber filament wrapped in step g) is solidified to form a carbon fiber composite material.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter Verfestigen der Übergang der Kunststoff-Matrix, insbesondere des Benetzungsmittels von einem flüssigen in einen festen Aggregatzustand, verstanden. Beispielsweise kann abhängig von der Auswahl Kunststoff-Matrix/des Benetzungsmittels das Verfestigen chemisch und/oder durch Verfahrensparameter initiiert werden. Als Verfahrensparameter können Heizvorgänge, Kühlvorgänge, Strahlungsarten und -intensitäten beispielhaft angeführt werden. Insbesondere erfolgt ein Verfestigen durch Vernetzungsvorgänge und wird auch als Aushärten bezeichnet. Beispielsweise kann ein chemisches Aushärten von duroplastischen Harzsystemen oder ein Abkühlen von Thermoplasten aus dem schmelzflüssigen Zustand erfolgen.In the context of the present invention, the transition of the plastic matrix, in particular the wetting agent, from one to solidifying liquid in a solid state, understood. For example, depending on the choice of plastic matrix / wetting agent, the solidification can be initiated chemically and / or by process parameters. Heating processes, cooling processes, radiation types and intensities can be exemplified as process parameters. In particular, solidification takes place through crosslinking processes and is also referred to as curing. For example, chemical curing of thermosetting resin systems or cooling of thermoplastics from the molten state can take place.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird in einem weiteren Schritt j) ein Durchtrennen des einen oder der mehreren Lasteinleitungselementkerns/e und/oder des in Schritt h) angeordneten wenigstens einen Verbindungselements unter Ausbilden von Dämpferrohren jeweilig umfassend ein Lasteinleitungselement, durchgeführt.In a preferred embodiment of the invention, in a further step j), the one or more load introduction element core (s) and / or the at least one connecting element arranged in step h) are severed, with the formation of damper tubes each comprising a load introduction element.
Beispielsweise kann ein Durchtrennen schneidend mit einem Schneidwerkzeug, Messerwerkzeug, Spaltwerkzeug und Kombinationen hiervon, sägend mit einem Sägewerkzeug, Materialstrahltrennend insbesondere Wasserstrahlschneidend und Kombinationen hiervon, erfolgen.For example, cutting can be carried out with a cutting tool, knife tool, splitting tool and combinations thereof, sawing with a sawing tool, material jet cutting, in particular water jet cutting and combinations thereof.
Insbesondere ist das in Schritt k) an dem wenigstens einem Verbindungselement ausgebildete Befestigungselement gebohrt, gefräst, gestanzt und Kombinationen hiervon.In particular, the fastening element formed on the at least one connecting element in step k) is drilled, milled, punched and combinations thereof.
Figurenlistelist of figures
Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer, das erfindungsgemäße Dämpferrohr für Fahrzeugstoßdämpfer, das erfindungsgemäße Lasteintragselement zum Anschluss an ein Dämpferrohr und das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Dämpferrohrs werden anhand der Zeichnungen erläutert.
-
1 zeigt schematisch eine Anordnung von Wickelkernen, einem Lasteinleitungselementkern und einem Verbindungselementkern zur Bereitstellung in einer Wickelanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, -
2 zeigt schematisch den Wickelvorgang eines benetzten Kohlefaserfilaments auf eine Anordnung umfassend einen zwischen Wickelkernen angeordneten Lasteinleitungselementkerns gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, -
3 zeigt schematisch ein Dämpferrohr für Fahrzeugstoßdämpfer umfassend ein Lasteinleitungselement gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
-
1 schematically shows an arrangement of winding cores, a load introduction element core and a connecting element core for provision in a winding installation according to an embodiment of the invention, -
2 schematically shows the winding process of a wetted carbon fiber filament on an arrangement comprising a load introduction element core arranged between winding cores according to an embodiment of the invention, -
3 schematically shows a damper tube for vehicle shock absorbers comprising a load introduction element according to an embodiment of the invention.
In der
In der
In der
In der
Gewerbliche AnwendbarkeitIndustrial applicability
Stoßdämpfer für ein Fahrzeug als auch Dämpferrohre für Fahrzeugstoßdämpfer, als auch Lasteinleitungselement zum Anschluss an Dämpferrohre, der vorbeschriebenen Art werden in der Produktion von Kraftfahrzeugen, insbesondere von Fahrwerken der Kraftfahrzeuge eingesetzt.Shock absorbers for a vehicle and damper tubes for vehicle shock absorbers, as well as load introduction element for connection to damper tubes, of the type described above are used in the production of motor vehicles, in particular chassis of motor vehicles.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 =1 =
- Dämpferrohr mit LasteinleitungselementDamper tube with load introduction element
- 2 =2 =
- Dämpferrohrdamper tube
- 3 =3 =
- LasteinleitungselementLoad introduction element
- 4 =4 =
- LasteinleitungselementkernLoad introduction element core
- 5 =5 =
- Befestigungselementfastener
- 6. 6', 6" =6. 6 ', 6 "=
- Wickelkernwinding core
- 7 =7 =
- Verbindungselementconnecting element
- 8 =8 =
- benetztes Kohlefaserfilamentwetted carbon fiber filament
- 9 =9 =
- Bereich eines mit benetztem Kohlefaserfilament teilweise umwickelten WickelkernsArea of a winding core partially wrapped with wetted carbon fiber filament
- 10 =10 =
- Wickelkopf winding
- R =R =
- Rotationsrichtungdirection of rotation
- L =L =
- Längsachselongitudinal axis
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