DE102016223323A1 - Method for producing a handlebar, and handlebar and suspension - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Lenkers (1), insbesondere eines Lenkers für eine Radaufhängung, wobei der Lenker (1) aus einer Stützstruktur (6) und zumindest einer Verbindungsstruktur (8) hergestellt wird, von welchen die Stützstruktur (6) aus einem endlosfaserverstärktem Kunststoffhalbzeug (11) und die zumindest eine Verbindungsstruktur (8) aus einem kurz- oder langfaserverstärktem Kunststoffhalbzeug (13) gebildet wird. Dabei wurde die Stützstruktur (6) als Vorformling vorgeformt und wird noch nicht gänzlich ausgehärtet in einem Fertigungsprozess stoffschlüssig mit der zumindest einen Verbindungsstruktur (8) verbunden. Um dabei einen Lenker (1) zu schaffen, welcher sich bei geringem Gewicht durch eine hohe Belastbarkeit auszeichnet, werden die Stützstruktur (6) und die zumindest eine Verbindungsstruktur (8) jeweils aus je einem duroplastischen Kunststoffhalbzeug (11, 13) gebildet.The invention relates to a method for producing a link (1), in particular a link for a wheel suspension, wherein the link (1) is produced from a support structure (6) and at least one connecting structure (8), from which the support structure (6) a continuous fiber-reinforced plastic semi-finished product (11) and the at least one connecting structure (8) is formed from a short- or long-fiber reinforced plastic semi-finished product (13). In this case, the support structure (6) was preformed as a preform and is not yet completely cured in a manufacturing process cohesively connected to the at least one connecting structure (8). In order to create a handlebar (1), which is characterized by a high load capacity with low weight, the support structure (6) and the at least one connecting structure (8) are each formed from a duroplastic plastic semi-finished product (11, 13).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Lenkers, insbesondere eines Lenkers für eine Radaufhängung, wobei der Lenker mit einer Stützstruktur und zumindest einer Verbindungsstruktur hergestellt wird, von welchen die Stützstruktur aus einem endlosfaserverstärktem Kunststoffhalbzeug und die zumindest eine Verbindungsstruktur aus einem kurz- oder langfaserverstärktem Kunststoffhalbzeug gebildet wird, und wobei die Stützstruktur als Vorformling vorgeformt wurde und noch nicht gänzlich ausgehärtet in einem Fertigungsprozess stoffschlüssig mit der Verbindungsstruktur verbunden wird.The invention relates to a method for producing a link, in particular a link for a suspension, wherein the link is made with a support structure and at least one connection structure, of which the support structure of a continuous fiber reinforced plastic semi-finished and the at least one connection structure of a short or long fiber reinforced plastic semi-finished product is formed, and wherein the support structure has been preformed as a preform and is not yet fully cured in a manufacturing process cohesively connected to the connection structure.
Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Lenker, insbesondere einen Lenker für eine Radaufhängung, welcher sich zumindest aus einer Stützstruktur und zumindest einer Verbindungsstruktur zusammensetzt, wobei die Stützstruktur aus einem Endlosfaser-Kunststoff-Verbund und die zumindest eine Verbindungsstruktur aus einem Kurzfaser- oder Langfaser-Kunststoff-Verbund gebildet ist, und wobei die Stützstruktur in einem Fertigungsprozess als noch nicht gänzlich ausgehärteter Vorformling stoffschlüssig mit der zumindest einen Verbindungsstruktur verbunden worden ist. Schließlich hat die Erfindung noch eine Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem vorgenannten Lenker zum Gegenstand.Furthermore, the invention relates to a handlebar, in particular a handlebar for a suspension, which is composed at least of a support structure and at least one connection structure, wherein the support structure of an endless fiber-plastic composite and the at least one connection structure of a short fiber or long fiber plastic Composite is formed, and wherein the support structure has been connected in a manufacturing process as a not yet completely cured preform cohesively with the at least one connecting structure. Finally, the invention has a wheel suspension for a motor vehicle with at least one aforementioned handlebar for the subject.
Bei Radaufhängungen werden Radträger über zwischenliegende Lenker und Gelenke mit dem Fahrzeugaufbau verbunden, wobei die Lenker dabei die starren Verbindungen der Gelenke bilden. Neben Radführungsaufgaben dienen Lenker hierbei häufig auch der Realisierung aufbautragender Aufgaben, indem Feder- und Dämpferkräfte übertragen werden. Schließlich sind Lenker auch Teil der Lenkung und Wankfederung eines Kraftfahrzeuges, wo sie dann eine Verbindung zu einem Lenkgetriebe bzw. einem Stabilisator herstellen. Je nach Anzahl der zu verbindenden Gelenkpunkte kann ein Lenker als 2-Punkt-Lenker, als 3-Punkt-Lenker oder auch als 4-Punkt-Lenker verwirklicht sein.In wheel suspensions wheel carriers are connected via intermediate links and joints with the vehicle body, the handlebars thereby form the rigid joints of the joints. In addition to wheel guiding tasks, the handlebars are often used for the realization of structural tasks by transferring spring and damper forces. Finally, handlebars are also part of the steering and roll suspension of a motor vehicle, where they then connect to a steering gear or a stabilizer. Depending on the number of joint points to be connected, a handlebar can be realized as a 2-point link, as a 3-point link or as a 4-point link.
Klassischerweise werden Lenker dabei aus Metall in Form von Gusseisen, Stahl oder auch Aluminium gefertigt, wobei sich insbesondere die Stahlvariante durch eine hohe Festigkeit, Steifigkeit und Duktilität auszeichnet. Ein wesentlicher Nachteil von Lenkern aus Metall ist jedoch, dass diese ein hohes Gewicht aufweisen, zumeist eine zusätzliche Nachbearbeitung im Rahmen der Herstellung notwendig ist und zudem Maßnahmen gegen Korrosion zu treffen sind. Das höhere Gewicht steigert dabei den Anteil der ungefederten Massen, was sich negativ hinsichtlich der Fahreigenschaften und auch dem Verbrauch des jeweiligen Kraftfahrzeuges niederschlägt. Des Weiteren erhöhen die notwendige Nachbearbeitung und die zusätzlichen Maßnahmen hinsichtlich des Korrosionsschutzes den Herstellungsaufwand. Aus diesem Grund werden Lenker vermehrt auch in Hybridbauweise, also einer Kombination eines metallischen Werkstoffes mit einem Faserverbundwerkstoff, oder auch rein aus Faserverbundwerkstoffen ausgeführt, um eine besonders leichte, tragfähige und auch von der Geometrie her gut anpassbare Bauweise zu verwirklichen.Typically, handlebars are made of metal in the form of cast iron, steel or even aluminum, with the steel variant in particular being characterized by high strength, rigidity and ductility. A major disadvantage of handlebars made of metal, however, is that they have a high weight, usually an additional post-processing is necessary in the context of production and also measures against corrosion are to be taken. The higher weight increases the proportion of unsprung masses, which is reflected negatively in terms of driving characteristics and also the consumption of the respective motor vehicle. Furthermore, the necessary post-processing and the additional measures in terms of corrosion protection increase the production cost. For this reason, handlebars are increasingly also in hybrid design, so a combination of a metallic material with a fiber composite material, or purely made of fiber composites, in order to achieve a particularly light, strong and well-adaptable geometry geometry.
Aus der
Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Lenker zu schaffen, welcher sich bei geringem Gewicht durch eine hohe Belastbarkeit auszeichnet.Based on the above-described prior art, it is now the object of the present invention to provide a handlebar, which is characterized by a high load capacity with low weight.
Diese Aufgabe wird aus verfahrenstechnischer Sicht ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Aus vorrichtungstechnischer Sicht erfolgt eine Lösung der Aufgabe ausgehend vom Oberbegriff des nebengeordneten Anspruchs 10 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen. Die hierauf jeweils folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Eine Radaufhängung, bei welcher zumindest ein erfindungsgemäßer Lenker zur Anwendung kommt, ist ferner Gegenstand von Anspruch 12.This object is achieved from the procedural point of view, starting from the preamble of claim 1 in conjunction with its characterizing features. From a device technical point of view, a solution of the problem is based on the preamble of the
Gemäß der Erfindung wird bei einem Verfahren ein Lenker mit einer Stützstruktur und zumindest einer Verbindungsstruktur hergestellt, von welchen die Stützstruktur aus einem endlosfaserverstärktem Kunststoffhalbzeug und die zumindest eine Verbindungsstruktur aus einem kurz-oder langfaserverstärktem Kunststoffhalbzeug gebildet wird. Dabei wurde die Stützstruktur als Vorformling vorgeformt und wird noch nicht gänzlich ausgehärtet in einem Fertigungsprozess stoffschlüssig mit der zumindest einen Verbindungsstruktur verbunden.According to the invention, in one method a handlebar having a support structure and at least one connection structure is produced, of which the support structure is formed from a continuous fiber-reinforced plastic semi-finished product and the at least one connection structure is formed from a short- or long-fiber-reinforced plastic semi-finished product. there the support structure was preformed as a preform and is not yet fully cured in a manufacturing process cohesively connected to the at least one connection structure.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens entsteht ein Lenker, welcher sich zumindest aus einer Stützstruktur und zumindest einer Verbindungsstruktur zusammensetzt. Dabei ist die Stützstruktur aus einem Endlosfaser-Kunststoff-Verbund und die zumindest eine Verbindungsstruktur aus einem Kurzfaser- oder Langfaser-Kunststoff-Verbund gebildet. Zudem ist die Stützstruktur in einem Fertigungsprozess als noch nicht gänzlich ausgehärteter Vorformling stoffschlüssig mit der zumindest einen Verbindungsstruktur verbunden worden.In the context of the method according to the invention, a link is formed which is composed of at least one support structure and at least one connecting structure. Here, the support structure of an endless fiber-plastic composite and the at least one connection structure of a short fiber or long fiber-plastic composite is formed. In addition, the support structure has been connected in a manufacturing process as a not yet fully cured preform cohesively with the at least one connection structure.
Ein erfindungsgemäßer Lenker ist also aus einem Faser-Kunststoff-Verbund hergestellt, wobei hierbei eine Stützstruktur aus Endlosfasern mit zumindest einer Verbindungsstruktur aus Kurz-oder Langfasern kombiniert wird. In der Folge kann ein Lenker verwirklicht werden, welcher sich durch ein geringes Gewicht und eine gute Belastbarkeit auszeichnet. Denn durch die Endlosfasern der Stützstruktur können durch entsprechende Ausrichtung der Fasern hohe Belastungen aufgenommen werden, während die zumindest eine Verbindungsstruktur durch ihre Kurz-oder Langfasern die Stabilität durch gezielte Versteifung der Stützstruktur erhöht. Insgesamt ist es hierdurch möglich, sowohl Zug- und Druckkräfte, als auch Biegebelastungen und Torsionsbelastungen durch den Lenker aufzunehmen.An inventive handlebar is thus made of a fiber-plastic composite, in which case a support structure of continuous fibers is combined with at least one connecting structure of short or long fibers. As a result, a handlebar can be realized, which is characterized by a low weight and a good load capacity. Because by the continuous fibers of the support structure high loads can be absorbed by appropriate alignment of the fibers, while the at least one connecting structure by their short or long fibers increases the stability by targeted stiffening of the support structure. Overall, this makes it possible to absorb both tensile and compressive forces, as well as bending loads and torsional loads by the handlebars.
Der erfindungsgemäße Lenker umfasst bevorzugt zwei Gelenkpunkte und ist dementsprechend als 2-Punkt-Lenker verwirklicht, wobei die Stützstruktur dabei zwischen den beiden Gelenkpunkten verläuft. Alternativ dazu ist es jedoch auch denkbar, dass der erfindungsgemäße Lenker mit drei oder mehr Gelenkpunkten ausgestattet ist, zwischen welchen die Stützstruktur verläuft. Dabei ist der erfindungsgemäße Lenker insbesondere für eine Radaufhängung konzipiert und hier als Führungslenker, Traglenker oder auch als Hilfslenker vorgesehen. Prinzipiell könnte ein erfindungsgemäß gestalteter Lenker aber auch in einer Lenkung oder einer Wankfederung eines Kraftfahrzeuges als Spurstange/Spurlenker oder als Stabilisatorlenker zur Anwendung kommen.The link according to the invention preferably comprises two pivot points and is accordingly realized as a 2-point link, the support structure extending between the two pivot points. Alternatively, however, it is also conceivable that the handlebar according to the invention is equipped with three or more hinge points between which the support structure extends. In this case, the link according to the invention is designed in particular for a suspension and provided here as a guide arm, support arm or as an auxiliary link. In principle, a handlebar designed according to the invention could also be used in a steering or a roll suspension of a motor vehicle as a tie rod / steering link or as a stabilizer link.
In den Lenker kann zudem eine Sensorik integriert sein, über welche eine Veränderung der Faserverbundstruktur des Lenkers erkennbar und/oder Belastungen bzw. Überlastungen oder auch Überbeanspruchungen erfasst werden können. Des Weiteren könnte auch ein Elastomermaterial mit in die Faserverbundstruktur unter Ausbildung eines Laminats integriert sein, um in dem entsprechenden Bereich eine Verbesserung von akustischen Eigenschaften im Sinne einer akustischen Dämpfung zu verwirklichen. Zudem kann in dem jeweiligen Bereich durch die Integration von Elastomeren in den Faserkunststoffverbund auch ein Einschlag- und Splitterschutz realisiert werden.In addition, a sensor system can be integrated into the handlebar, by means of which a change in the fiber composite structure of the arm can be recognized and / or loads or overloads or overstresses can be detected. Furthermore, an elastomer material could also be integrated into the fiber composite structure to form a laminate, in order to realize an improvement in the acoustic properties in the corresponding area in the sense of acoustic damping. In addition, in the respective area by the integration of elastomers in the fiber-reinforced plastic composite also impact and splinter protection can be realized.
Erfindungsgemäß wird die zumindest eine Verbindungsstruktur insbesondere zur Versteifung der Stützstruktur vorgesehen und dabei stoffschlüssig mit dieser verbunden, indem die Stützstruktur und die zumindest eine Verbindungsstruktur in einem noch nicht gänzlich ausgehärteten Zustand der Stützstruktur miteinander verbunden werden. Denn aufgrund der noch nicht vollständigen Aushärtung der Stützstruktur bildet sich ein Stoffschluss zwischen der Stützstruktur und der zumindest einen Verbindungsstruktur aus, wobei diese dann gemeinsam im Rahmen des Fertigungsprozesses aushärten. Dadurch lässt sich die Belastbarkeit des erfindungsgemäßen Lenkers aufgrund der verbesserten Verbindung von Stützstruktur und Verbindungsstruktur steigern.According to the invention, the at least one connection structure is provided in particular for stiffening the support structure and thereby integrally connected thereto by connecting the support structure and the at least one connection structure in a not yet fully cured state of the support structure. Because due to the not yet complete curing of the support structure, a material bond between the support structure and the at least one connection structure is formed, which then harden together as part of the manufacturing process. As a result, the load capacity of the handlebar according to the invention can be increased due to the improved connection of support structure and connection structure.
Ferner kann die zumindest eine Verbindungsstruktur auch an kinematischen Punkten des Lenkers gezielt vorgesehen werden, so zum Beispiel im Bereich von Gelenkpunkten des Lenkers. Dabei wäre es zudem denkbar, dass die zumindest eine Verbindungsstruktur die Verbindung des einzelnen Gelenkpunktes zu der Stützstruktur herstellt, also zwischen der Stützstruktur und dem jeweiligen Gelenkpunkt vorgesehen wird. Dabei ist bei dem erfindungsgemäßen Lenker bevorzugt eine zusammenhängende Verbindungsstruktur ausgestaltet, wobei aber auch mehrere voneinander getrennte Verbindungsstrukturen vorliegen können, die gezielt in bestimmten Bereichen der Stützstruktur vorgesehen werden.Furthermore, the at least one connecting structure can also be provided specifically at kinematic points of the link, for example in the region of articulation points of the link. It would also be conceivable that the at least one connecting structure produces the connection of the individual hinge point to the support structure, that is, between the support structure and the respective hinge point is provided. In this case, in the handlebar according to the invention preferably a coherent connection structure is configured, but also a plurality of separate connection structures may be present, which are provided specifically in certain areas of the support structure.
Die zumindest eine Verbindungsstruktur wird im Sinne der Erfindung insbesondere rippenartig gestaltet, um die gewünschte Versteifung der Stützstruktur zu realisieren. Dabei können Wandungen einer Verrippung in Bezug auf eine Längsmittelachse des Lenkers im Wesentlichen diagonal rautenförmigen angeordnet sein.The at least one connection structure is designed in the sense of the invention, in particular rib-like, in order to realize the desired stiffening of the support structure. In this case, walls of a ribbing with respect to a longitudinal central axis of the arm can be arranged substantially diagonally diamond-shaped.
Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die Stützstruktur und die zumindest eine Verbindungsstruktur jeweils aus je einem duroplastischen Kunststoffhalbzeug gebildet werden. Insofern bestehen die Stützstruktur und die zumindest eine Verbindungsstruktur bei einem erfindungsgemäßen Lenker jeweils aus je einem duroplastischen Faser-Kunststoff-Verbund. Eine derartige Ausgestaltung hat dabei den Vorteil, dass sich aufgrund der Verwendung duroplastischer Materialien ein belastbarer Lenker realisieren lässt, dessen Belastbarkeit nicht von der Einsatztemperatur abhängig ist. Denn bei einem duroplastischen Material kommt es nach Aushärtung nicht mehr zu temperaturbedingten Formänderungen, während bei thermoplastischen Materialien in bestimmten Temperaturbereichen Verformungen auftreten können. Da ein Lenker eine Radaufhängung aber einer starren Verbindung dient und dementsprechend ungewollte Verformungen zu vermeiden sind, lässt sich durch Herstellung des Lenkers aus duroplastischen Kunststoffhalbzeugen ein geeigneter Lenker verwirklichen.The invention now includes the technical teaching that the support structure and the at least one connecting structure are each formed from a respective duroplastic plastic semi-finished product. In this respect, the support structure and the at least one connecting structure in a link according to the invention each consist of a thermosetting fiber-plastic composite. Such a configuration has the advantage that can be realized due to the use of thermosetting materials, a resilient handlebar whose capacity is not dependent on the operating temperature. For a thermosetting material does not come after curing no longer temperature-induced changes in shape, while in thermoplastic materials in certain Temperature ranges deformations may occur. Since a handlebar is a suspension but a rigid connection and accordingly unwanted deformations are to be avoided, can be realized by manufacturing the handlebar from thermoset plastic semi-finished a suitable handlebars.
Dagegen finden bei dem Lenker der
Im Rahmen der Erfindung kann das endlosfaserverstärkte Kunststoffhalbzeug insbesondere in Form vorimprägnierter Fasern (Towpreg), als textiles Halbzeug (Prepreg), in Form trockener Fasern oder als textiles Halbzeug (Preforms) oder als im Vorfeld per Resin Transfer Moulding (RTM) oder Prepreg-Compression Moulding (PCM) hergestelltes Halbzeug vorliegen. Dagegen liegt das Kunststoffhalbzeug der zumindest einen Verbindungsstruktur bevorzugt entweder als kurzfaserverstärktes Kunststoffhalbzeug vor, beispielsweise in Form von Bulk Moulding Compound (BMC) oder als Duroplast Spritzguss, oder ist als langfaserverstärktes Kunststoffhalbzeug, insbesondere in Form von Sheet Moulding Compound (SMC) gestaltet.In the context of the invention, the continuous fiber-reinforced plastic semifinished product can be in particular in the form of pre-impregnated fibers (towpreg), as semi-finished textile product (prepreg), in the form of dry fibers or as semi-finished textile products (preforms) or as pre-resin transfer molding (RTM) or prepreg compression Molding (PCM) produced semi-finished product. In contrast, the plastic semifinished product of the at least one connecting structure is preferably present either as a short-fiber-reinforced plastic semi-finished product, for example in the form of bulk molding compound (BMC) or as thermoset injection molding, or is designed as a long-fiber-reinforced plastic semi-finished product, in particular in the form of sheet molding compound (SMC).
Als Fasern können dabei bei der Stützstruktur und der zumindest einen Verbindungsstruktur unterschiedliche Fasertypen zur Anwendung kommen, wie Carbon, Glas, Aramid, Basalt, etc. Auch die umgebende Kunststoffmatrix kann prinzipiell aus unterschiedlichen duroplastischen Materialien ausgewählt sein, wie Epoxid, Polyurethan, Vinylester, etc. Dabei können die verwendeten Materialien zwischen der Stützstruktur und der zumindest einen Verbindungsstruktur oder, bei mehreren Verbindungsstrukturen, auch zwischen den Verbindungsstrukturen abweichen.In the case of the support structure and the at least one connecting structure, different types of fiber may be used as fibers, such as carbon, glass, aramid, basalt, etc. The surrounding plastic matrix may in principle be selected from different duroplastic materials, such as epoxy, polyurethane, vinyl ester, etc In this case, the materials used may deviate between the support structure and the at least one connection structure or, in the case of several connection structures, also between the connection structures.
Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung werden zunächst zumindest zwei Gelenkpunkte des Lenkers unter Vorformung der Stützstruktur umwickelt, wobei die Stützstruktur anschließend in dem Fertigungsprozess stoffschlüssig mit der zumindest einen Verbindungsstruktur verbunden wird. Besonders bevorzugt wird die Stützstruktur dabei mittels Nasswickelverfahren oder Wickelverfahren mit Towpreg gebildet, indem die zumindest zwei Gelenkpunkte mit den Fasern umwickelt werden. Es ist im Sinne der Erfindung jedoch auch denkbar, dass die Wicklungen an später einzusetzenden Lagerbuchsen für Gelenke des Lenkers durchgeführt werden. Des Weiteren kann ebenfalls alternativ eine Wicklung der Stützstruktur an einer bereits vorgefertigten Verbindungsstruktur vollzogen werden, wobei beide dann in einem gemeinsamen Prozessschritt vollständig ausgehärtet werden.According to one embodiment of the invention, first at least two hinge points of the link are wrapped in preforming of the support structure, wherein the support structure is then connected in the manufacturing process cohesively with the at least one connection structure. Particularly preferably, the support structure is formed by means of wet winding process or winding process with Towpreg by the at least two hinge points are wrapped with the fibers. However, it is within the meaning of the invention also conceivable that the windings are performed on later used bearing bushes for joints of the handlebar. Furthermore, alternatively, a winding of the support structure to an already prefabricated connection structure can be completed, both of which are then completely cured in a common process step.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung wird durch die Stützstruktur ein Innenbereich definiert, in welchem die zumindest eine Verbindungsstruktur vorgesehen wird. Die Stützstruktur wird dementsprechend bei dem herzustellenden Lenker als Außenwicklung vorgesehen, welche die versteifende, zumindest eine Verbindungsstruktur umgibt. Gemäß einer hierzu alternativen Variante wird die Stützstruktur umliegend mit der zumindest einen Verbindungsstruktur verbunden. In diesem Fall ist die Stützstruktur als Innenwicklung realisiert, was gegenüber einer Außenwicklung den Vorteil hat, dass die Stützstruktur durch die umliegende Verbindungsstruktur besser vor äußeren Einflüssen geschützt werden kann. Insbesondere beim Realisieren der innenliegenden Stützstruktur sind zunächst Gelenkpunkte des Lenkers mit der Stützstruktur zu umwickeln.According to a further embodiment of the invention, an inner region is defined by the support structure, in which the at least one connection structure is provided. The support structure is accordingly provided in the produced handlebar as an outer winding, which surrounds the stiffening, at least one connection structure. According to an alternative variant, the support structure is connected to the at least one connecting structure. In this case, the support structure is realized as an inner winding, which has the advantage over an outer winding that the support structure can be better protected by the surrounding connection structure from external influences. In particular, when realizing the inner support structure, first hinge points of the link to be wrapped with the support structure.
Es ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung, dass zudem mindestens eine Einlegeplatte vorgesehen wird, welche ebenfalls als Vorformling vorgefertigt wurde und in dem Fertigungsprozess stoffschlüssig mit der zumindest einen Verbindungsstruktur verbunden wird. Die Verwendung mindestens eine Einlegeplatte hat dabei den Vorteil, dass hierdurch die Belastbarkeit des erfindungsgemäßen Lenkers weiter gesteigert werden kann.It is a further embodiment of the invention that in addition at least one insert plate is provided, which was also prefabricated as a preform and is connected in the manufacturing process cohesively with the at least one connecting structure. The use of at least one insert plate has the advantage that in this way the load capacity of the handlebar according to the invention can be further increased.
Besonders bevorzugt wird die mindestens eine Einlegeplatte als Endlosfaser-Kunststoff-Verbund gestaltet, indem sie aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoffhalbzeug hergestellt wird. Der Vorteil ist hierbei, dass entsprechend eines gewählten Lagenaufbaus der Einlegeplatte und damit der Ausrichtung der Fasern eine Anpassung an zu erwartende Belastungszustände realisiert werden kann. So können die einzelnen Lagen des Lagenaufbaus gleichgerichtete oder auch unterschiedlich ausgerichtete Fasern aufweisen. Weiter bevorzugt wird eine Einlegeplatte aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoffhalbzeug ebenfalls noch nicht gänzlich ausgehärtet mit den übrigen Komponenten verbunden.Particularly preferably, the at least one insert plate is designed as a continuous fiber-plastic composite, by being made of a continuous fiber-reinforced plastic semi-finished product. The advantage here is that according to a selected layer structure of the insert plate and thus the orientation of the fibers can be adapted to expected load conditions can be realized. Thus, the individual layers of the layer structure can have rectified or differently oriented fibers. More preferably, an insert plate made of a continuous fiber-reinforced plastic semi-finished product is also not yet fully cured with the other components connected.
Allerdings kann die mindestens eine Einlegeplatte oder auch bei mehreren Einlegeplatten eine einzelne Einlegeplatte aus einem kurz- oder langfaserverstärkten Kunststoffhalbzeug oder Metall hergestellt sein. Zudem wird die mindestens eine Einlegeplatte ggf. auch ohne Ausbildung eines Stoffschlusses in die Verbindungsstruktur eingebettet. Des Weiteren könnte eine Einlegeplatte bei einem erfindungsgemäßen Lenker auch vollständig entfallen.However, the at least one insert plate or even in the case of several insert plates, a single insert plate can be produced from a short- or long-fiber-reinforced plastic semifinished product or metal. In addition, if necessary, the at least one insert plate is also embedded in the connection structure without forming a material bond. Furthermore, an insert plate could also be completely eliminated in a handlebar according to the invention.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die zu verbindenden Komponenten in dem Fertigungsprozess durch Heißpressen miteinander verbunden. Dazu werden die Komponenten in ein vorbeheiztes Werkzeug eingelegt und dieses verschlossen, um den Pressvorgang zu starten. Aufgrund der Temperatur und des Drucks in der Kavität beginnt die zumindest eine Verbindungsstruktur sich der werkzeuggegebenen Kontur anzugleichen und auszuhärten. Im Zuge des Heißpressvorganges härten dann auch die Stützstruktur und gegebenenfalls auch die mindestens eine Einlegeplatte aus.According to a further advantageous embodiment of the invention, the components to be joined in the manufacturing process by hot pressing together. For this purpose, the components are placed in a reheated tool and this closed to the pressing process to start. Due to the temperature and the pressure in the cavity, the at least one connecting structure begins to equalize and harden the tool-provided contour. In the course of the hot pressing process then harden the support structure and possibly also the at least one insert plate.
Entsprechend einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung wird an einem jeweiligen Gelenkpunkt des Lenkers ein Gelenk in Form eines Gummilagers oder eines Kugelgelenks vorgesehen. So kann bei einem 2-Punkt-Lenker an dem einen Gelenkpunkt ein Kugelgelenk und an dem anderen Gelenkpunkt ein Gummilager vorgesehen sein oder auch an beiden Gelenkpunkten Gummilager oder Kugelgelenke vorliegen.According to a further embodiment of the invention, a joint in the form of a rubber bearing or a ball joint is provided at a respective pivot point of the handlebar. Thus, in a 2-point link at one pivot point a ball joint and at the other hinge point may be provided a rubber bearing or also be present at both hinge points rubber bearings or ball joints.
In Kombination der vorgenannten Ausführungsform mit der im Vorfeld beschriebenen Variante, wonach die Komponenten im Rahmen eines Heißpressvorganges miteinander verbunden werden, ist es eine Weiterbildung der Erfindung, dass das jeweilige Gelenk bereits im Zuge des Heißpressens miteingebettet wird. Hierdurch lässt sich der Fertigungsaufwand deutlich reduzieren, da alle Komponenten im Rahmen eines Fertigungsschritts miteinander verbunden werden. Ergänzend dazu kann zudem auch eine jeweilige Sensorik des Lenkers bereits miteingebettet werden. Alternativ dazu ist es aber auch denkbar, dass die entsprechenden Gelenke erst nach Aushärten des Faser-Kunststoff-Verbundes eingesetzt werden, wobei dann gegebenenfalls im Zuge des Heißpressens entsprechende Lagerbuchsen, insbesondere in Form metallischer Buchsen, vorgesehen werden.In combination of the aforementioned embodiment with the previously described variant, according to which the components are connected to each other in a hot pressing process, it is a development of the invention that the respective joint is miteingebettet already in the course of hot pressing. As a result, the production cost can be significantly reduced, since all components are connected together in the context of a manufacturing step. In addition, in addition, a respective sensor of the handlebars are already miteingebettet. Alternatively, it is also conceivable that the corresponding joints are used only after curing of the fiber-plastic composite, in which case optionally in the course of hot pressing corresponding bearing bushes, in particular in the form of metallic bushings are provided.
Ein erfindungsgemäß gestalteter Lenker ist insbesondere Teil einer Radaufhängung eines Kraftfahrzeuges und ist hier dann als Führungslenker, als Traglenker oder auch als Hilfslenker vorgesehen. Besonders bevorzugt umfasst eine Radaufhängung dabei aber mehrere erfindungsgemäß gestaltete Lenker.An inventively designed handlebar is in particular part of a wheel suspension of a motor vehicle and is then provided here as a guide arm, as a support arm or as an auxiliary link. However, a suspension preferably comprises a plurality of handlebars designed according to the invention.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der nebengeordneten oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.The invention is not limited to the specified combination of the features of the independent or the dependent claims. It also results in ways to combine individual features, even if they emerge from the claims, the following description of preferred embodiments of the invention or directly from the drawings. The reference of the claims to the drawings by use of reference numerals is not intended to limit the scope of the claims.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
-
1 Ansichten eines Lenkers entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung; -
2 ein schematisierter Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung des Lenkers aus1 ; -
3 eine zerlegte Darstellung des Lenkers aus1 ; -
4 Ansichten eines Lenkers gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung; und -
5 Ansichten eines Lenkers entsprechend einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
-
1 Views of a handlebar according to a first embodiment of the invention; -
2 a schematic sequence of a method for producing the handlebar from1 ; -
3 a disassembled representation of the handlebar1 ; -
4 Views of a handlebar according to a second embodiment of the invention; and -
5 Views of a handlebar according to a third embodiment of the invention.
In
Der Lenker
Durch die die Gelenkpunkte
In
Hingegen wird das Kunststoffhalbzeug
In einem anschließenden Schritt wird das vorbeheizte Werkzeug
In
Ferner sind in
Schließlich ist in
Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen eines Lenkers, sowie eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung desselbigen kann ein belastbarer Lenker aus einem Faser-Kunststoff-Verbund verwirklicht werden.By means of the inventive embodiments of a handlebar, as well as a inventive method for producing desselbigen a resilient arm made of a fiber-plastic composite can be realized.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Lenkerhandlebars
- 22
- Gelenkpunktfulcrum
- 33
- Gelenkpunktfulcrum
- 44
- Kugelgelenkball joint
- 55
- GummilagerRubber bearing
- 66
- Stützstruktursupport structure
- 77
- Innenbereichinterior
- 88th
- Verbindungsstrukturconnecting structure
- 99
- Verrippungribbing
- 1010
- Einlegeplatteinsert plate
- 1111
- KunststoffhalbzeugPlastics semi
- 1212
- KunststoffhalbzeugPlastics semi
- 1313
- KunststoffhalbzeugPlastics semi
- 1414
- Sensoriksensors
- 1515
- WerkzeugTool
- 1616
- Lenkerhandlebars
- 1717
- Stützstruktursupport structure
- 1818
- Gelenkpunktfulcrum
- 1919
- Gelenkpunktfulcrum
- 2020
- Verbindungsstrukturconnecting structure
- 2121
- Einlegeplatteinsert plate
- 2222
- Lenkerhandlebars
- 2323
- Gelenkpunktfulcrum
- 2424
- Gelenkpunktfulcrum
- 2525
- GummilagerRubber bearing
- 2626
- GummilagerRubber bearing
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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