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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundlenkerachse, eine Verbundlenkerachse, und ein Fahrzeug mit einer Verbundlenkerachse mit den oberbegrifflichen Merkmalen nach Anspruch 1, Anspruch 8 und Anspruch 10.
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Verbundlenkerachsen für Fahrzeuge, beispielsweise NKWs, LKWs oder PKWs, sind üblicherweise aus einem Torsionsprofil und zwei Längslenkern ausgeformt, die beispielsweise aus Stahl ausgebildet sind. Torsionsprofil und Längslenker sind miteinander verschweißt. Das Torsionsprofil ist hierbei verdrehweich und wirkt bei einem Einfedern als Stabilisator.
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Aus der
WO 06042988 A1 ist eine Verbundlenkerachse bekannt, bei welcher das Torsionsprofil mit den Längslenkern mittels Klebung verbunden ist. Torsionsprofil und Längslenker können aus verschiedenen Materialien ausgeformt sein.
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Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Verbundlenkerachse und eine Verbundlenkerachse und vorzuschlagen. Die Verbundlenkerachse soll eine geringe Bauteilmasse aufweisen. Das Verfahren soll kostengünstig und auf einfache Art und Weise durchzuführen sein. Zudem soll die durch das Herstellverfahren hergestellte Verbundlenkerachse Torsions- und Biegebelastungen an den Verbindungsstellen zwischen den Längslenkern und dem Torsionsprofil übertragen.
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Die vorliegende Erfindung schlägt ausgehend von der vorgenannten Aufgabe ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundlenkerachse, eine Verbundlenkerachse und ein Fahrzeug mit einer Verbundlenkerachse mit den Merkmalen nach Patentanspruch 1, den Merkmalen nach Patentanspruch 8 und den Merkmalen nach Patentanspruch 10 vor. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Verbundlenkerachse für ein Fahrzeug werden zuerst Faserstränge eines Faserkunststoffverbundes radial um einen wenigstens dreiteiligen Kern gewickelt werden, wobei ein erster Teil des Kerns innerhalb eines ersten lenkerseitigen Endes eines Torsionsprofils angeordnet ist und ein zweiter Teil des Kerns innerhalb eines zweiten lenkerseitigen Endes des Torsionsprofils angeordnet ist. Nach dem Wickeln formen die Faserstränge eine Mantelfläche des Torsionsprofils aus. Das Torsionsprofil wird mit seinem ersten lenkerseitigen Ende in eine Aufnahme eines ersten Längslenkers an dessen torsionsprofilseitigem Bereich und mit seinem zweiten lenkerseitigen Ende in eine Aufnahme eines zweiten Längslenkers an dessen torsionsprofilseitigem Bereich gesteckt. Anschließend wird innerhalb der lenkerseitigen Enden des Torsionsprofils ein Druck auf das Torsionsprofil aufgebracht. Das erste lenkerseitige Ende des Torsionsprofils gleicht sich an die Ausformung der Aufnahme des ersten Längslenkers an und das zweite lenkerseitige Ende des Torsionsprofils gleich sich an die Ausformung der Aufnahme des zweiten Längslenkers an.
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Die Verbundlenkerachse weist hierbei das Torsionsprofil und zwei Längslenker auf, wobei jeder Längslenker einen torsionsprofilseitigen Bereich und das Torsionsprofil das erste lenkerseitige Ende und das zweite lenkerseitige Ende aufweist, wobei die Längslenker aus einem metallischen Material, z. B. Stahl oder Aluminium, ausgeformt sind. Die Nummerierung der einzelnen Bauelemente dient hier und im gesamten Text nur der einfacheren Unterscheidbarkeit und gibt keine Vorrangigkeit an.
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Das Torsionsprofil kann einen kreisförmigen, ovalen, rechteckigen oder polygonalen Querschnitt aufweisen. Die Querschnittsfläche kann sich entlang einer Längsachse des Torsionsprofils ändern. Die Form des Querschnitts kann sich entlang der Längsachse des Torsionsprofils ändern. Die Faserstränge werden z. B. radial gewickelt, um die Mantelfläche des Torsionsprofils auszuformen. Das Torsionsprofil ist rohrförmig ausgestaltet, wobei das Torsionsprofil nach dem Wickeln der Faserstränge an seinen beiden lenkerseitigen Enden offen ist. Das Torsionsprofil weist das erste und das zweite lenkerseitige Ende auf. Das Torsionsprofil erstreckt sich somit von seinem ersten lenkerseitigen Ende zu seinem zweiten lenkerseitigen Ende entlang seiner Längsachse. In anderen Worten begrenzt das erste lenkerseitige Ende das Torsionsprofil zu einer ersten Seite hin und das zweite lenkerseitige Ende begrenzt das Torsionsprofil zu einer zweiten Seite hin.
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Das Torsionsprofil ist also aus einem Faserkunststoffverbund (FKV) ausgeformt. Das Torsionsprofil kann beispielsweise aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoffverbund (CFK), aus einem glasfaserverstärkten Kunststoffverbund (GFK), aus einem aramidfaserverstärkten Kunststoffverbund (AFK) oder aus einem anderen geeigneten faserverstärkten Kunststoffverbund ausgeformt werden. Es können z. B. Langfasern, Endlosfasern oder Kurzfasern für die Faserstränge eingesetzt werden. Die Faserstränge können beispielsweise vorimprägniert sein. Es können alternativ dazu Trockenfasern genutzt werden, in welche nach dem Wickeln der Faserstränge eine polymere Matrix injiziert werden muss, um das Torsionsprofil auszuformen.
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Jeder Längslenker weist einen torsionsprofilseitigen Bereich auf. Jeder Längslenker weist zudem ein karosserieseitiges Ende und ein radseitiges Ende auf. Jeder Längslenker erstreckt sich somit von seinem radseitigen Ende zu seinem karosserieseitigen Ende. Wird die Verbundlenkerachse in einem Fahrzeug verwendet, kann das radseitige Ende z. B. mit einem Radträger oder einem Radlager verbunden sein. Das karosserieseitige Ende kann mit einer Fahrzeugkarosserie verbunden sein. Beide Längslenker können gleichförmig ausgestaltet sein.
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Der Kern, um welchen die Faserstränge gewickelt werden, ist wenigstens dreiteilig ausgeformt. Dies heißt, dass der Kern wenigstens einen ersten Teil, einen zweiten Teil und einen dritten Teil aufweist, wobei diese Kerne in der Reihenfolge erster Kern, dritter Kern, zweiter Kern angeordnet sind. Der erste Teil des Kerns ist an dem ersten lenkerseitigen Ende des Torsionsprofils angeordnet. Der zweite Teil des Kerns ist an dem zweiten lenkerseitigen Ende des Torsionsprofils angeordnet. Selbstverständlich kann der Kern, um welchen die Faserstränge gewickelt werden, aus mehr als drei Teilen ausgeformt sein. Der Kern oder Teile des Kerns sind aus einem Material ausgeformt, welches sich nicht mit den Fasersträngen verbindet, so dass der Kern oder Teile des Kerns aus dem Torsionsprofil entfernt werden können. Beispielsweise können einzelne Teile des Kerns aus Aluminium, Silikon, Gummi, Teflon, oder einem anderen geeigneten kohäsiven Material vollständig ausgeformt oder mit diesem Material beschichtet sein.
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Das Torsionsprofil wird mit seinem ersten lenkerseitigen Ende in die Aufnahme des ersten Längslenkers und mit seinem zweiten lenkerseitigen Ende in die Aufnahme des zweiten Längslenkers gesteckt. Der erste Längslenker weist eine erste Aufnahme auf, der zweite Längslenker weist eine zweite Aufnahme auf. Diese beiden Aufnahmen sind an den jeweiligen torsionsprofilseitigen Bereichen der Längslenker angeordnet. Die erste Aufnahme ist an dem torsionsprofilseitigen Bereich des ersten Längslenkers angeordnet, die zweite Aufnahme ist an dem torsionsprofilseitigen Bereich des zweiten Längslenkers angeordnet. Beide Aufnahmen können gleichförmig ausgestaltet sein, d. h. den gleichen Querschnitt aufweisen. Beispielsweise kann jede Aufnahme einen ovalen, einen rechteckigen oder einen polygonalen Querschnitt aufweisen. Vorzugsweise weisen die Aufnahmen keinen kreisförmigen Querschnitt auf. Jede Aufnahme ist durchgängig, d. h. jede Aufnahme erstreckt sich durch den gesamten torsionsprofilseitigen Bereich des entsprechenden Längslenkers.
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Die lenkerseitigen Enden des Torsionsprofils werden in diese Aufnahmen der Längslenker gesteckt. Die lenkerseitigen Enden des Torsionsprofils weisen daher eine geringen Durchmesser oder eine geringere Querschnittsfläche auf als die Aufnahmen der Längslenker. Das Torsionsprofil ist zu diesem Verfahrenszeitpunkt noch nicht vollständig ausgehärtet, also noch verformbar. Zu diesem Verfahrenszeitpunkt herrscht zudem noch keine Verbindung zwischen dem Torsionsprofil und den Längslenkern. Die Verbindung wird erst durch das Aufbringen eines Drucks innerhalb der lenkerseitigen Enden des Torsionsprofils erzeugt. Der Druck kann entweder pneumatisch oder hydraulisch aufgebracht werden.
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Durch das Aufbringen des Drucks wird der Querschnitt des verformbaren Torsionsprofils in dem Bereich der lenkerseitigen Enden geändert und an den Querschnitt der jeweiligen Aufnahmen der Längslenker angepasst. Der Querschnitt des ersten lenkerseitigen Endes des Torsionsprofils gleicht sich an die Ausformung der Aufnahme des ersten Längslenkers an. Der Querschnitt des zweiten lenkerseitigen Endes des Torsionsprofils gleicht sich an die Ausformung der Aufnahme des zweiten Längslenkers an. In anderen Worten wird das Torsionsprofil an seinen lenkerseitigen Enden „aufgeblasen“. Nach dem Angleichen kontaktiert jedes lenkerseitige Ende des Torsionsprofils die Mantelfläche der Aufnahme des entsprechenden Längslenkers vollständig. Die lenkerseitigen Enden des Torsionsprofils sind passgenau für die Aufnahmen der jeweiligen Längslenker.
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Nach dem Aushärten der polymeren Matrix des Torsionsprofils ist der erste Längslenker mit dem ersten lenkerseitigen Ende des Torsionsprofils und somit mit dem Torsionsprofil formschlüssig verbunden. Nach dem Aushärten der polymeren Matrix des Torsionsprofils ist der zweite Längslenker mit dem zweiten lenkerseitigen Ende des Torsionsprofils und somit mit dem Torsionsprofil formschlüssig verbunden. Diese Verbindung ist eine direkte Verbindung. Eine direkte Verbindung ist hierbei eine Verbindung, die ohne Zwischenelemente erfolgt. Neben dem Formschluss ergibt sich zusätzlich ein Stoffschluss, da die Matrix des FKV wie ein Klebstoff wirkt.
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Der Formschluss zwischen dem jeweiligen lenkerseitigen Ende des Torsionsprofils und dem entsprechenden Längslenker erfolgt hierbei ohne Hilfsmittel oder Zwischenelemente, wie z. B. Klebstoff oder Schrauben. Die Verbindung ist nicht lösbar. Trotz der Multimaterialbauweise der Verbundlenkerachse ist das Verbinden des Torsionsprofils mit den Längslenkern ohne Probleme möglich. Die Verbindung zwischen den beiden Teilen des wenigstens einen Längslenkers und dem Torsionsprofil erfüllt zudem die Anforderungen an eine Verbundlenkerachse, nämlich die Übertragung von Torsions- und Biegebeanspruchungen. Das Herstellverfahren ist auf einfache Art und Weise durchführbar, da Verfahrensschritte, wie beispielsweise Verschrauben oder Verschweißen wie bei herkömmlichen Verbundlenkerachsen entfallen. Auf Grund der Multimaterialbauweise weist die Verbundlenkerachse eine geringere Bauteilmasse auf als eine herkömmliche Verbundlenkerachse.
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Nach einer Ausführungsform sind der erste Teil des Kerns und der zweite Teil des Kerns druckbeaufschlagbar. Der erste Teil des Kerns und der zweite Teil des Kerns sind beispielsweise als Blaskerne ausgebildet. Diese Kernteile weisen eine flexible Membran auf und können mit Druck beaufschlagt werden. Dies heißt, dass der Innendruck in dem von der flexiblen Membran eingeschlossenen Raum erhöht oder gesenkt werden kann. In anderen Worten kann jeder Kernteil gefüllt und entleert werden. Während des Einsteckens der lenkerseitigen Enden des Torsionsprofils in die Aufnahmen der Längslenker weisen die Kernteile vorzugsweise einen niedrigeren Innendruck auf als nötig. Um die der lenkerseitigen Enden des Torsionsprofils an die Ausformung der Aufnahmen der entsprechenden Achsstreben anzugleichen, wird der Innendruck der Kernteile pneumatisch oder hydraulisch erhöht. Nach dem Aushärten des Torsionsprofils der Verbundlenkerachse wird der Innendruck der beiden Kernteile gesenkt und diese können aus dem Torsionsprofil entfernt werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform werden der erste Teil des Kerns und der zweite Teil des Kerns nach dem Ausformen der Mantelfläche des Torsionsprofils aus dem Torsionsprofil entfernt und gegen einen ersten und einen zweiten druckbeaufschlagbaren Kernteil ausgetauscht. Für das Ausformen des Torsionsprofils, d. h. für das Umwickeln des wenigstens dreiteiligen Kerns mit Fasersträngen wird somit eine andere Kernzusammenstellung genutzt als zum Verbinden des Torsionsprofils mit den beiden Längslenkern. Der Kern ist nach dem Austausch des ersten und des zweiten Kernteils immer noch dreiteilig. Der erste und der zweite Teil des Kerns, die für das Wickeln der Faserstränge genutzt werden, sind beispielsweise aus einem Silikon, aus einem metallischen Material, aus Gummi, aus Teflon oder aus einem anderen kohäsiven Material ausgeformt oder mit diesem beschichtet, so dass ein Entfernen dieser beiden Kernteile aus dem noch nicht ausgehärteten Torsionsprofil möglich ist.
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Noch bevor die lenkerseitigen Enden des Torsionsprofils in die Aufnahme des entsprechenden Längslenkers gesteckt werden, werden der erste und der zweite Teil des Kerns gegen druckbeaufschlagbare Blaskernteile ausgetauscht. Während des Einsteckens der lenkerseitigen Enden des Torsionsprofils in die Aufnahmen der Längslenker weisen die Kernteile vorzugsweise einen niedrigeren Innendruck auf als nötig. Um die der lenkerseitigen Enden des Torsionsprofils an die Ausformung der Aufnahmen der entsprechenden Achsstreben anzugleichen, wird der Innendruck der Kernteile pneumatisch oder hydraulisch erhöht. Nach dem Aushärten des Torsionsprofils der Verbundlenkerachse wird der Innendruck der beiden Kernteile gesenkt und diese können aus dem Torsionsprofil entfernt werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform wird das erste lenkerseitige Ende des Torsionsprofils in einem Teilbereich mittels der Druckbeaufschlagung um eine Außenkante der Aufnahme an dem torsionsprofilseitigen Bereich des ersten Längslenkers geschlagen. Hierbei ist das erste lenkerseitige Ende des Torsionsprofils nach dem Einstecken des Torsionsprofils in den Längslenker so in der Aufnahme des ersten Längslenkers angeordnet, dass ein Bereich des lenkerseitigen Endes, welcher eine Abschlusskante ausbildet, aus der Aufnahme des ersten Längslenkers hinausragt. Auf Grund der Druckbeaufschlagung wölbt sich dieser Bereich um die Außenkante des ersten Längslenkers vergleichbar mit einem Blechfalz. Somit entsteht eine formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten lenkerseitigen Ende des Torsionsprofils und dem ersten Längslenker.
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Nach einer weiteren Ausführungsform wird das zweite lenkerseitige Ende des Torsionsprofils in einem Teilbereich mittels der Druckbeaufschlagung um eine Außenkante der Aufnahme an dem torsionsprofilseitigen Bereich des zweiten Längslenkers geschlagen. Hierbei ist das zweite lenkerseitige Ende des Torsionsprofils nach dem Einstecken des Torsionsprofils in den Längslenker so in der Aufnahme des ersten Längslenkers angeordnet, dass ein Bereich des lenkerseitigen Endes, welcher eine Abschlusskante ausbildet, aus der Aufnahme des zweiten Längslenkers hinausragt. Auf Grund der Druckbeaufschlagung wölbt sich dieser Bereich um die Außenkante des zweiten Längslenkers vergleichbar mit einem Blechfalz. Somit entsteht eine formschlüssige Verbindung zwischen dem zweiten lenkerseitigen Ende des Torsionsprofils und dem zweiten Längslenker.
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Nach einer weiteren Ausführungsform härtet das Torsionsprofil aus, wobei eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Torsionsprofil und den beiden Längslenkern ausgebildet wird. Die formschlüssige Verbindung wird hierbei durch die Ausformung der Aufnahmen der beiden Längslenker und das Angleichen des Querschnitts der lenkerseitigen Enden des Torsionsprofils an die Aufnahmen des entsprechenden Längslenkers ausgebildet. Zusätzlich wird die formschlüssige Verbindung durch das Schlagen des Teilbereichs des ersten lenkerseitigen Endes des Torsionsprofils um die Außenkante des ersten Längslenkers ausgebildet. Weiterhin zusätzlich wird die formschlüssige Verbindung durch das Schlagen des Teilbereichs des zweiten lenkerseitigen Endes des Torsionsprofils um die Außenkante des zweiten Längslenkers ausgebildet.
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Nach einer weiteren Ausführungsform wird nach dem Aushärten des Torsionsprofils der wenigstens dreiteilige Kern aus dem Torsionsprofil entfernt. Das Entfernen des dritten Teils des Kerns, welcher zwischen dem ersten und dem zweiten Teil des Kerns angeordnet ist, d. h. zwischen dem ersten lenkerseitigen Ende des Torsionsprofils und dem zweiten lenkerseitigen Ende des Torsionsprofils ist möglich, da nach dem Angleichen des ersten lenkerseitigen Endes und des zweiten lenkerseitigen Endes des Torsionsprofils an die Aufnahme des entsprechenden Längslenkers die Querschnittsfläche des ersten lenkerseitigen Endes und die Querschnittsfläche des zweiten lenkerseitigen Endes des Torsionsprofils größer sind als die Querschnittsfläche des Bereichs des Torsionsprofils zwischen diesen beiden lenkerseitigen Enden.
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Eine Verbundlenkerachse für ein Fahrzeug, welche nach einem der vorher beschriebenen Verfahren hergestellt wird, weist ein Torsionsprofil und zwei Längslenker auf. Jeder Längslenker weist einen torsionsprofilseitigen Bereich und das Torsionsprofil ein erstes lenkerseitiges Ende und ein zweites lenkerseitiges Ende auf. Das erste lenkerseitige Ende des Torsionsprofils ist mit einem ersten der zwei Längslenker verbunden ist und das zweite lenkerseitige Ende des Torsionsprofils ist mit einem zweiten der zwei Längslenker verbunden, wobei das Torsionsprofil rohrförmig ausgeformt ist. Die Verbindung des ersten lenkerseitigen Endes mit dem ersten Längslenker und die Verbindung des zweiten lenkerseitigen Endes mit dem zweiten Längslenker ist formschlüssig. Das Torsionsprofil ist aus einem FKV ausgeformt. Beide Längslenker sind aus einem metallischen Material, z B. aus Aluminium oder aus Stahl, ausgeformt.
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Nach einer Ausführungsform ist eine Querschnittsfläche des ersten lenkerseitigen Endes des Torsionsprofils und des zweiten lenkerseitigen Endes des Torsionsprofils größer ist als eine Querschnittsfläche des Bereichs des Torsionsprofils zwischen den beiden lenkerseitigen Enden des Torsionsprofils. Die Querschnittsfläche der beiden lenkerseitigen Enden des Torsionsprofils ist hierbei nach Art, Form und Größe derart ausgeformt, dass ein Teil oder die Teile des wenigstens dreiteiligen Kerns, welcher oder welche während des Herstellverfahrens in dem Bereich des Torsionsprofils zwischen den beiden lenkerseitigen Enden innerhalb des Torsionsprofils angeordnet war oder waren, aus dem Torsionsprofil entfernt werden können.
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Ein Fahrzeug weist eine Verbundlenkerachse auf, welche bereits in der vorhergehenden Beschreibung beschrieben wurde, oder die nach einem Verfahren hergestellt wurde, welches bereits in der vorhergehenden Beschreibung beschrieben wurde. Die Verbundlenkerachse kann hierbei eine Hinterachse oder eine Vorderachse ausformen.
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Anhand der im Folgenden erläuterten Figuren werden verschiedene Ausführungsbeispiele und Details der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Verbundlenkerachse vor dem Angleichen eines ersten lenkerseitigen Endes eines Torsionsprofils an eine Aufnahme eines ersten Längslenkers nach einem Ausführungsbeispiel,
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2 eine schematische Darstellung des Ausschnitts der Verbundlenkerachse nach dem Ausführungsbeispiel aus 1 nach dem Aushärten der Verbundlenkerachse, und
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3 eine Verfahrensablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung der Verbundlenkerachse nach dem Ausführungsbeispiel aus 1 und 2.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Verbundlenkerachse 1 vor dem Angleichen eines ersten lenkerseitigen Endes 6 eines Torsionsprofils 2 an eine Aufnahme 5 eines ersten Längslenkers 3 nach einem Ausführungsbeispiel. Gezeigt ist ein Schnitt durch den Bereich des Verbundlenkers 1 an welchem das erste lenkerseitige Ende 6 des Torsionsprofils 2 mit dem ersten Längslenker 3 verbunden wird. Es ist der Verfahrenszustand gezeigt, in welchem das erste lenkerseitige Ende 6 des Torsionsprofils 2 in die Aufnahme 5 des ersten Längslenkers 3 gesteckt ist. Dies entspricht dem Zustand nach dem vierten Verfahrensschritt aus 3. Das erste lenkerseitige Ende 6 des Torsionsprofils 2 kontaktiert die Aufnahme 5 nicht und ist noch nicht mit dem Längslenker 3 verbunden.
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Das Torsionsprofil 2 ist rohrförmig mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgeformt und weist eine umlaufende Mantelfläche 8 auf. Dieses ist aus einem FKV ausgeformt, z. B. aus CFK, GFK, AFK oder einem anderen geeigneten FKV. Das Torsionsprofil 2 ist zu dem dargestellten Verfahrenszeitpunkt nicht ausgehärtet, d. h. noch verformbar. Das Torsionsprofil 2 ist an seinem ersten lenkerseitigen Ende 6 offen und weist eine Abschlusskante 12 auf. Die Abschlusskante 12 begrenzt das erste lenkerseitige Ende 6 des Torsionsprofils 2. Weiterhin weist das Torsionsprofil zwei voneinander verschiedene Querschnittflächen 10, 11 auf. Eine erste Querschnittsfläche 10 bezieht sich auf den Bereich des lenkerseitigen Endes 6. Eine zweite Querschnittsfläche 11 bezieht sich auf den Bereich des Torsionsprofils 2, der zwischen den beiden lenkerseitigen Enden 6 des Torsionsprofils 2 angeordnet ist. Die erste Querschnittfläche 10 ist hierbei kleiner als die zweite Querschnittsfläche 11.
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Innerhalb der Mantelfläche 8 des Torsionsprofils 2 ist ein Kern 7 angeordnet. Die Faserstränge der Mantelfläche 8 sind um den Kern 7 gewickelt. Der Kern 7 ist hier dreiteilig ausgeformt, wobei nur ein erster Kernteil 7a und ein dritter Kernteil 7b in einem Ausschnitt dargestellt sind. Der erste Kernteil 7a ist in dem Bereich des ersten lenkerseitigen Endes 6 des Torsionsprofils 2 angeordnet. Der dritte Kernteil 7b ist in dem Bereich, welcher zwischen den beiden lenkerseitigen Enden 6 des Torsionsprofils 2 ist, angeordnet. Ein zweiter Kernteil ist in dem Bereich des zweiten lenkerseitigen Endes 6 des Torsionsprofils 2 angeordnet, jedoch hier nicht dargestellt. Die erste Querschnittsfläche 10 steht dabei in direktem Zusammenhang mit dem ersten Kernteil 7a. Die zweite Querschnittsfläche 11 steht dabei in direktem Zusammenhang mit dem dritten Kernteil 7b. Der erste Kernteil 7a ist ein Blaskern mit einer flexiblen Außenmembran. Dieser erste Kernteil 7a kann mit Druck beaufschlagt werden. Dies heißt, dass der Innendruck in dem von der flexiblen Membran eingeschlossenen Raum erhöht oder gesenkt werden kann. In anderen Worten kann der erste Kernteil 7a gefüllt und entleert werden. Während des Einsteckens des ersten lenkerseitigen Endes 6 des Torsionsprofils 2 in die Aufnahmen 5 des ersten Längslenkers 3 weist der erste Kernteil 7a einen Innendruck auf, der beispielsweise Normdruck oder Atmosphärendruck oder den üblichen Druckverhältnissen während des Herstellungsverfahrens entspricht. Der Dritte Kernteil 7b kann beispielsweise aus einem Silikon ausgeformt sein.
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Von dem ersten Längslenker 3 ist nur ein Ausschnitt dargestellt. Der Längslenker 3 ist aus einem metallischen Material, z. B. aus Aluminium ausgeformt und weist die Aufnahme 5 auf, welche einen ovalen Querschnitt aufweist. Die Aufnahme 5 ist an einem torsionsprofilseitigen Bereich 4 des ersten Längslenkers 3 angeordnet. Die Aufnahme 5 ist hierbei durchgängig, erstreckt sich also durch den gesamten torsionsprofilseitigen Bereich 4 des ersten Längslenkers 3. Der Längslenker 3 weist zudem eine Außenkante 9 auf. Diese Außenkante 9 schließt den ersten Längslenker 3 auf der Seite ab, die von dem Bereich zwischen den beiden lenkerseitigen Enden 6 des Torsionsprofils 2, also von dem dritten Kernteil 7b abgewandt ist. Die Außenkante 9 ist umlaufend um die Aufnahme 5 des ersten Längslenkers 3.
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2 eine schematische Darstellung des Ausschnitts der Verbundlenkerachse 1 nach dem Ausführungsbeispiel aus 1 nach dem Aushärten der Verbundlenkerachse 1. Dargestellt ist derselbe Ausschnitt der Verbundlenkerachse 1 wie in 1, jedoch ist ein Verfahrenszustand gezeigt, welcher nach dem siebten Verfahrensschritt aus 3 eintritt. Das Torsionsprofil 2 der Verbundlenkerachse 1 ist hierbei ausgehärtet und formschlüssig mit dem ersten Längslenker 3 verbunden.
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Das erste lenkerseitige Ende 6 des Torsionsprofils 2 ist an die Aufnahme 5 des ersten Längslenkers 3 angeglichen. Dies heißt, dass die erste Querschnittsfläche 10, die dem ersten lenkerseitigen Ende 6 des Torsionsprofils 2 zugeordnet ist, im Vergleich zu dem Zustand in 1 vergrößert ist, so dass das Torsionsprofil 2 die Aufnahme 5 kontaktiert. Um dies zu erreichen, wurde der Innendruck des ersten Kernteils, der ein Blaskern ist, derart erhöht, dass sich die erste Querschnittsfläche 10 vergrößert und sich an die Kontur der Aufnahme 5 anpasst. Das lenkerseitige Ende 6 des Torsionsprofils 2 ist dadurch mit der Aufnahme 5 und somit mit dem ersten Längslenker 3 verbunden.
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Durch das Erhöhen des Innendrucks des ersten Kernteils wird zudem die Abschlusskante 12 des ersten lenkerseitigen Endes 6 des Torsionsprofils 2 um die Außenkante 9 der Aufnahme 5 des ersten Längslenkers 3 geschlagen. Dadurch entsteht ein Falz. Das erste lenkerseitige Ende 6 des Torsionsprofils 2 ist somit formschlüssig mit der Aufnahme 5 und somit mit dem ersten Längslenker 3 verbunden. Die Mantelfläche 8 des Torsionsprofils 2 verjüngt sich nach dem ersten Längslenker 3 und weitet sich knapp vor dem zweiten Längslenker wieder auf.
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Die erste Querschnittsfläche 10 des Torsionsprofils 2, die dem lenkerseitigen Ende 6 des Torsionsprofils 2 zugeordnet ist, ist nun größer als die zweite Querschnittsfläche 11, die dem Bereich zwischen den beiden lenkerseitigen Enden 6 des Torsionsprofils 2 zugeordnet ist. Die zweite Querschnittsfläche 11 ist im Vergleich zu 1 gleich groß geblieben. Auf Grund dessen konnten der erste Kernteil, der zweite Kernteil und der dritte Kernteil des Kerns nach dem Aushärten aus dem Torsionsprofil 2 entfernt werden. Um die Kernteile entfernen zu können, wurde der Innendruck des ersten Kernteils nach dem Aushärten des Torsionsprofils 2 erniedrigt und anschließend entfernt. Der dritte Kernteil wurde nicht geändert, sondern nur entfernt.
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Die Verbundlenkerachse 1 ist aus unterschiedlichen Materialien ausgeformt. Das Torsionsprofil 2 ist aus einem FKV ausgeformt und beide Längslenker 3 sind aus einem metallischen Material ausgeformt. Die Verbindung zwischen dem Torsionsprofil 2 und den beiden Längslenkern 3 ist formschlüssig, auf Grund der polymeren Matrix stoffschlüssig, und unlösbar, aber auf einfache Art und Weise auszubilden. Zudem weist die Verbundlenkerachse 1 auf Grund der Multimaterialbauweise eine geringere Gesamtmasse auf als eine herkömmliche Verbundlenkerachse. Weiterhin sind zum Ausbilden der Verbindungen zwischen dem Torsionsprofil 2 und den beiden Längslenkern 3 keine Zwischenelemente oder Hilfsmittel wie z. B. Klebstoff, Schrauben oder Niete nötig.
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3 zeigt ein Verfahrensablaufdiagramm 100 eines Verfahrens zur Herstellung der Verbundlenkerachse nach dem Ausführungsbeispiel aus 1 und 2. In einem ersten Verfahrensschritt 101 werden die Faserstränge des FKV um den dreiteiligen Kern gewickelt, wobei der erste Kernteil des Kerns innerhalb des ersten lenkerseitigen Endes des Torsionsprofils angeordnet ist und der zweite Kernteil des Kerns innerhalb des zweiten lenkerseitigen Endes des Torsionsprofils angeordnet ist.
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In einem zweiten Verfahrensschritt 102 formen die Faserstränge die Mantelfläche des Torsionsprofils aus. Die Faserstränge sind entweder vorimprägniert oder Trockenfasern, wobei eine polymere Matrix injiziert wird. Für den dritten Verfahrensschritt gibt es zwei Alternativen 103a, 103b. In der ersten Alternative des dritten Verfahrensschritts 103a werden der erste Teil des Kerns und der zweite Teil des Kerns nach dem Ausformen der Mantelfläche des Torsionsprofils aus dem Torsionsprofil entfernt und gegen einen ersten und einen zweiten druckbeaufschlagbaren Kernteil ausgetauscht, wobei diese beiden Kernteile bezogen auf ihre Grundfläche die gleiche Ausformung aufweisen wie die nicht druckbeaufschlagbaren Kernteile. In den beiden druckbeaufschlagbaren Kernteilen herrschen beispielsweise Normdruck oder Atmosphärendruck oder die üblichen Druckverhältnisse während des Herstellungsverfahrens vor. In der zweiten Alternative des dritten Verfahrensschritts 103b sind der erste Kernteil des Kerns und der zweite Kernteil des Kerns bereits als Blaskerne druckbeaufschlagbar ausgeformt und bleiben in dem Torsionsprofil, werden also nicht ausgetauscht. In den beiden druckbeaufschlagbaren Kernteilen herrschen beispielsweise Normdruck oder Atmosphärendruck oder die üblichen Druckverhältnisse während des Herstellungsverfahrens vor.
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In einem vierten Verfahrensschritt 104 wird das Torsionsprofil mit seinem ersten lenkerseitigen Ende in die Aufnahme des ersten Längslenkers an dessen torsionsprofilseitigem Bereich und mit seinem zweiten lenkerseitigen Ende in die Aufnahme des zweiten Längslenkers an dessen torsionsprofilseitigem Bereich gesteckt. Zu diesem Zeitpunkt ist das Torsionsprofil immer noch verformbar, die polymere Matrix ist also nicht ausgehärtet. In einem fünften Verfahrensschritt 105 wird innerhalb der lenkerseitigen Enden des Torsionsprofils ein Druck auf das Torsionsprofil aufgebracht, indem der Innendruck des ersten Kernteils und des zweiten Kernteils erhöht wird. Zu diesem Zeitpunkt ist das Torsionsprofil immer noch verformbar, also nicht ausgehärtet. In einem sechsten Verfahrensschritt 106 gleicht sich das erste lenkerseitige Ende des Torsionsprofils an die Ausformung der Aufnahme des ersten Längslenkers an und das zweite lenkerseitige Ende des Torsionsprofils gleicht sich an die Ausformung der Aufnahme des zweiten Längslenkers an. Zu diesem Zeitpunkt ist das Torsionsprofil immer noch verformbar, also nicht ausgehärtet.
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In einem siebten und abschließenden Verfahrensschritt 107 härtet die polymere Matrix des Torsionsprofils aus, so dass die formschlüssige und stoffschlüssige Verbindung zwischen den beiden Längslenkern und dem Torsionsprofil unlösbar ist, und die drei Kernteile des Kerns werden aus dem Torsionsprofil entfernt. Dazu wird der Innendruck des ersten und des zweiten Kernteils wieder auf Normdruck oder Atmosphärendruck oder auf die üblichen Druckverhältnisse während des Herstellungsverfahrens gesenkt, oder sogar noch weiter erniedrigt. Der erste und der zweite Kernteil können somit entfernt werden. Der dritte Kernteil wird ebenfalls entfernt. Dies ist möglich da die erste Querschnittsfläche, welche den lenkerseitigen Enden des Torsionsprofils zugeordnet ist, nach dem Aushärten größer ist als die zweite Querschnittsfläche, die dem Bereich zwischen den beiden lenkerseitigen Enden des Torsionsprofils zugeordnet ist.
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Die hier dargestellten Beispiele sind nur beispielhaft gewählt. Beispielsweise kann das Torsionsprofil einen anderen Querschnitt aufweisen, z. B. oval, rechteckig oder polygonal. Beispielsweise kann die Aufnahme des ersten Längslenkers eine andere Ausformung aufweisen als die Aufnahme des zweiten Längslenkers. Jede Aufnahme kann statt einem ovalen Querschnitt einen polygonalen, einen rechteckigen oder einen anderen geeigneten Querschnitt aufweisen, jedoch keinen kreisförmigen Querschnitt. Weiterhin kann der Falz an der Außenkante des ersten und/ oder zweiten Längslenkers anders ausgeformt, nur an einem Längslenker vorhanden oder gar nicht vorhanden sein. Zudem kann das Torsionsprofil an seinen lenkerseitigen Enden einen anderen Querschnitt aufweisen als in dem Bereich zwischen diesen Enden. Selbstverständlich weist eine vollständige Verbundlenkerachse zwei Längslenker auf, welche beide gleichförmig ausgestaltet sein können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbundlenkerachse
- 2
- Torsionsprofil
- 3
- Längslenker
- 4
- torsionsprofilseitiger Bereich
- 5
- Aufnahme
- 6
- lenkerseitiges Ende
- 7
- Kern
- 7a
- Erster Kernteil
- 7b
- Dritter Kernteil
- 8
- Mantelfläche
- 9
- Außenkante
- 10
- Querschnitt
- 11
- Querschnitt
- 12
- Abschlusskante
- 100
- Verfahrensablaufdiagramm
- 101
- erster Verfahrensschritt
- 102
- zweiter Verfahrensschritt
- 103a
- dritter Verfahrensschritt
- 103b
- dritter Verfahrensschritt
- 104
- vierter Verfahrensschritt
- 105
- fünfter Verfahrensschritt
- 106
- sechster Verfahrensschritt
- 107
- siebter Verfahrensschritt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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