DE102017206687A1 - Method for producing a vehicle component and such a vehicle component or chassis component - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugbauteils (1, 13), bei dem eine Verbindung zwischen einem Metallbauteil (3, 4, 15, 16) und einem Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteil (2, 14) realisiert wird. Um eine Verbindung zwischen dem Metallbauteil (3, 4, 15, 16) und dem Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteil (2, 14) zu verbessern, ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass eine formschlüssige Verbindung (8, 21) mittels eines ausdehnbaren Matrixmaterials (12) des FKV-Bauteils (2, 14) hergestellt wirdThe invention relates to a method for producing a vehicle component (1, 13), in which a connection between a metal component (3, 4, 15, 16) and a fiber-plastic composite component (2, 14) is realized. In order to improve a connection between the metal component (3, 4, 15, 16) and the fiber-plastic composite component (2, 14), the method is characterized in that a positive connection (8, 21) by means of an expandable Matrix material (12) of the FKV component (2, 14) is produced
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugbauteils, bei dem eine Verbindung zwischen einem Metallbauteil und einem Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteil realisiert wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeugbauteil, insbesondere ein Fahrwerkbauteil, das gemäß einem solchen Verfahren hergestellt ist.The invention relates to a method for producing a vehicle component, in which a connection between a metal component and a fiber-plastic composite component is realized. Furthermore, the invention relates to a vehicle component, in particular a chassis component, which is manufactured according to such a method.
Ein derartiges Fahrwerkbauteil ist in der Gestalt eines Lenkers aus der
Bei einer Verbindung eines Metallbauteils mit einem Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteil ist von Nachteil, dass das Material des Metallbauteils einerseits und das Material des Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteils andererseits voneinander abweichende Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Dies führt zu der Gefahr, dass im Bereich der Verbindung der beiden Bauteile unerwünschte Spannungen und/oder Fehlstellen auftreten können. Des Weiteren müssen bei hohen Qualitätsanforderungen möglichst geringe Toleranzen bezüglich der Abmessungen der miteinander zu verbindenden Bauteile realisiert werden. Hierbei ist jedoch von Nachteil, dass eine Realisierung möglichst geringer Toleranzen eines Metallbauteils mit einem hohen Herstellungsaufwand verbunden ist. Um einen höheren Herstellungsaufwand für das Metallbauteil zu vermeiden, wäre es daher wünschenswert, wenn Toleranzabweichungen des Metallbauteils mittels des Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteils ausgeglichen werden könnten.When connecting a metal component with a fiber-plastic composite component is disadvantageous in that the material of the metal component on the one hand and the material of the fiber-plastic composite component on the other hand have different thermal expansion coefficients. This leads to the danger that unwanted stresses and / or defects may occur in the region of the connection of the two components. Furthermore, in the case of high quality requirements, the smallest possible tolerances with regard to the dimensions of the components to be joined together must be realized. However, this has the disadvantage that a realization of the smallest possible tolerances of a metal component is associated with a high production cost. In order to avoid a higher production cost for the metal component, it would therefore be desirable if tolerance deviations of the metal component could be compensated by means of the fiber-plastic composite component.
Es ist die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe, ein Verfahren, ein Fahrzeugbauteil und/oder ein Fahrwerkbauteil der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine Verbindung zwischen einem Metallbauteil und einem Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteil verbessert ist. Insbesondere soll eine alternative Ausführungsform bereitgestellt werden.It is the object underlying the invention, a method, a vehicle component and / or a chassis component of the type mentioned in such a way that a connection between a metal component and a fiber-plastic composite component is improved. In particular, an alternative embodiment is to be provided.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird mit einem Verfahren nach Anspruch 1 und mittels eines Fahrzeugbauteils oder Fahrwerkbauteils nach Anspruch 12 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung.The object underlying the invention is achieved by a method according to claim 1 and by means of a vehicle component or suspension component according to
Mittels des Verfahrens wird ein Fahrzeugbauteil hergestellt. Das Fahrzeugbauteil kann beispielsweise als ein Fahrwerkbauteil ausgebildet sein. Demnach kann das Fahrwerkbauteil als ein Bestandteil eines Fahrwerks eines Kraftfahrzeuges vorgesehen sein. Gemäß dem Verfahren wird eine Verbindung zwischen einem Metallbauteil und einem Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteil realisiert. Im Nachfolgenden wird der Begriff Faser-Kunststoff-Verbund mit FKV abgekürzt. Somit kann das Fahrzeugbauteil als ein Hybridbauteil aus unterschiedlichen Materialien, vorzugsweise aus Metall und einem faserverstärkten Kunststoff, realisiert werden. Insbesondere wird das Fahrzeugbauteil in einer Multimaterial-Bauweise hergestellt. Hierbei wird die Verbindung zwischen dem Metallbauteil und dem FKV-Bauteil als eine formschlüssige Verbindung realisiert. Die Herstellung der formschlüssigen Verbindung erfolgt mittels eines ausdehnbaren Matrixmaterials des FKV-Bauteils.By means of the method, a vehicle component is produced. The vehicle component may be formed, for example, as a chassis component. Accordingly, the chassis component may be provided as part of a chassis of a motor vehicle. According to the method, a connection between a metal component and a fiber-plastic composite component is realized. In the following, the term fiber-plastic composite is abbreviated to FKV. Thus, the vehicle component can be realized as a hybrid component made of different materials, preferably of metal and a fiber-reinforced plastic. In particular, the vehicle component is manufactured in a multi-material construction. Here, the connection between the metal component and the FKV component is realized as a positive connection. The positive connection is produced by means of an expandable matrix material of the FRP component.
Hierbei ist von Vorteil, dass aufgrund des ausdehnbaren Matrixmaterials zum Herstellen der Verbindung zwischen dem Metallbauteil und dem FKV-Bauteil auf den Einsatz zusätzlicher und/oder separater Verbindungsmittel verzichtet werden kann. Darüber hinaus gewährleistet eine formschlüssige Verbindung eine besonders zuverlässige und/oder dauerhafte Verbindung der beiden Bauteile miteinander. Insbesondere wird das ausdehnbare Matrixmaterial zum Betten eines Fasermaterials des FKV-Bauteils eingesetzt. Vorzugsweise ist im Rahmen der vorliegenden Anmeldung unter einem ausdehnbaren Matrixmaterial ein Matrixmaterial zu verstehen, das aus einem nicht-ausgedehnten Zustand in einen ausgedehnten Zustand wechseln und/oder überführt werden kann. Insbesondere nimmt das Matrixmaterial in seinem ausgedehnten Zustand ein größeres Volumen ein, als in seinem nicht-ausgedehnten Zustand.It is advantageous that due to the expandable matrix material for producing the connection between the metal component and the FKV component can be dispensed with the use of additional and / or separate connection means. In addition, a positive connection ensures a particularly reliable and / or permanent connection of the two components with each other. In particular, the expandable matrix material is used to bed a fiber material of the FRP component. For the purposes of the present application, an expandable matrix material is preferably to be understood as meaning a matrix material which can change from an unexpanded state into an expanded state and / or be transferred. In particular, the matrix material occupies a larger volume in its expanded state than in its unexpanded state.
Vorzugsweise wird das FKV-Bauteil in einem nicht-ausgedehnten Zustand des ausdehnbaren Matrixmaterials teilweise in das Metallbauteil eingeführt, eingesteckt und/oder eingeschoben. Hiernach kann das ausdehnbare Matrixmaterial aus dem nicht-ausgedehnten Zustand in einen ausgedehnten Zustand überführt werden. Insbesondere ist die formschlüssige Verbindung in dem ausgedehnten Zustand des ausdehnbaren Matrixmaterials fertiggestellt. Vorzugsweise ist das ausdehnbare Matrixmaterial nach der Überführung in den ausgedehnten Zustand nicht mehr, insbesondere zerstörungsfrei, in einen anderer oder den nicht-ausgedehnten Zustand zurückführbar.Preferably, in a non-expanded state of the expandable matrix material, the FRP component is partially inserted, inserted and / or inserted into the metal component. After that, the expandable matrix material can be transferred from the unexpanded state to an expanded state. In particular, the positive connection is completed in the expanded state of the expandable matrix material. Preferably, the expandable matrix material is no longer traceable, in particular non-destructive, to another or unexpanded state after being transferred to the expanded state.
Gemäß einer Weiterbildung wird das ausdehnbare Matrixmaterial beim Aushärten des FKV-Bauteils ausgedehnt. Hierdurch wird zugleich die formschlüssige Verbindung hergestellt. Insbesondere wird die Ausdehnung des ausdehnbaren Matrixmaterials aufgrund einer Erwärmung beim Aushärten des FKV-Bauteils verursacht. Somit kann die zum Aushärten des FKV-Bauteils eingesetzte Erwärmung des FKV-Bauteils zugleich zum Ausdehnen des ausdehnbaren Matrixmaterials und zum Herstellen der formschlüssigen Verbindung genutzt werden. Insbesondere wird das ausdehnbare Matrixmaterial in seinem ausgedehnten Zustand ausgehärtet. Hierdurch ist gewährleistet, dass das ausdehnbare Matrixmaterial nach dem Aushärten des FKV-Bauteils nicht seinen ausgedehnten Zustand verlassen und beispielsweise wieder in den nicht-ausgedehnten Zustand zurückkehren kann. Insbesondere ist die formschlüssige Verbindung zwischen dem Metallbauteil und dem FKV-Bauteil nach dem Aushärten des ausgedehnten Matrixmaterials nicht zerstörungsfrei lösbar.According to a development, the expandable matrix material is expanded during curing of the FRP component. As a result, the positive connection is made at the same time. In particular, the expansion of the expandable matrix material is caused due to heating during curing of the FRP component. Thus, the heating of the FKV component used for curing the FKV component can be used at the same time for expanding the expandable matrix material and for producing the positive connection. In particular, the expandable matrix material is cured in its expanded state. This ensures that the expandable matrix material can not leave its expanded state after curing of the FRP component and, for example, can return to the unexpanded state. In particular, the positive connection between the metal component and the FRP component after curing of the expanded matrix material is not non-destructive solvable.
Gemäß einer Weiterbildung wird das ausdehnbare Matrixmaterial in einem Verbindungsbereich des FKV-Bauteils eingebracht. Insbesondere stellt der Verbindungsbereich lediglich einen Teilbereich des gesamten FKV-Bauteils dar. Vorzugsweise ist der Verbindungsbereich in einem Bereich eines freien Endes des FKV-Bauteils angeordnet. Der Verbindungsbereich kann innerhalb eines Aufnahmebereichs des Metallbauteils angeordnet werden. Insbesondere ist der Aufnahmebereich des Metallbauteils zum mindestens teilweisen oder vollständigen Aufnehmen des Verbindungsbereiches des FKV-Bauteils ausgebildet. Der Verbindungsbereich und der Aufnahmebereich können korrespondierend zueinander ausgebildet sein. Der Aufnahmebereich kann als eine Vertiefung, eine Hinterschneidung und/oder als ein Sackloch ausgebildet sein. Insbesondere ist der Aufnahmebereich möglichst groß und/oder tief ausgebildet. Je größer eine Verbindungsfläche zwischen dem Verbindungsbereich und dem Aufnahmebereich ist, desto besser ist eine Krafteinleitung und/oder eine Kraftübertragung zwischen dem Metallbauteil und dem FKV-Bauteil realisierbar. Der Verbindungsbereich kann als ein stiftartiger und/oder strebenartiger, insbesondere sich in Richtung einer Mittellängsachse des Fahrzeugbauteils erstreckender, Vorsprung ausgebildet sein. Das Metallbauteil kann aus einem Stahlmaterial, einem Leichtmetall oder einer Aluminiumlegierung hergestellt sein.According to a further development, the expandable matrix material is introduced in a connection region of the FRP component. In particular, the connection region represents only a partial region of the entire FRP component. Preferably, the connection region is arranged in a region of a free end of the FRP component. The connection region can be arranged within a receiving region of the metal component. In particular, the receiving region of the metal component is designed for at least partially or completely receiving the connection region of the FKV component. The connecting region and the receiving region can be formed corresponding to one another. The receiving area may be formed as a depression, an undercut and / or as a blind hole. In particular, the receiving area is as large as possible and / or deep. The larger a connection surface between the connection region and the receiving region, the better is a force introduction and / or a force transmission between the metal component and the FKV component feasible. The connecting region can be designed as a pin-like and / or strut-like projection, in particular extending in the direction of a central longitudinal axis of the vehicle component. The metal component may be made of a steel material, a light metal or an aluminum alloy.
Vorzugsweise wird das ausdehnbare Matrixmaterial zwischen Lagen eines Fasermaterials des FKV-Bauteils eingebracht. Insbesondere ist das Fasermaterial in dem Verbindungsbereich von dem ausdehnbaren Matrixmaterial umgeben und/oder mindestens teilweise in dem ausdehnbaren Matrixmaterial gebettet. Vorzugsweise ist das Fasermaterial des FKV-Bauteils, insbesondere das Fasermaterial im Verbindungsbereich, aus Endlosfasern gebildet. Hierbei können die Fasern als CarbonFasern oder Glas-Fasern ausgebildet sein. Des Weiteren kann das ausdehnbare Matrixmaterial ein ausdehnbarer Harzfilm und/oder ein ausdehnbarer Epoxidfilm sein. Somit kann das ausdehnbare Matrixmaterial auf einer Epoxidbasis beruhren. Das FKV-Bauteil kann aus einer einzigen Art eines Fasermaterials oder aus unterschiedlichen Arten von Fasermaterialien gebildet sein. Insbesondere weist das FKV-Bauteil einen Kern aus einem Faserverstärkten Kunststoff, einem Glas-Faserverstärkten-Kunststoff, aus Metall und/oder einem Leichtmetall auf. Dieser Kern kann mit einer Hülle aus einem Carbon-Faserverstärkten-Kunststoff umgeben und/oder stoffschlüssig mit dieser verbunden sein.Preferably, the expandable matrix material is introduced between layers of a fiber material of the FRP component. In particular, the fiber material in the connection region is surrounded by the expandable matrix material and / or at least partially embedded in the expandable matrix material. Preferably, the fiber material of the FKV component, in particular the fiber material in the connection region, is formed from continuous fibers. Here, the fibers may be formed as carbon fibers or glass fibers. Furthermore, the expandable matrix material may be an expandable resin film and / or an expandable epoxy film. Thus, the expandable matrix material may be in contact with an epoxy-based material. The FRP component may be formed from a single type of fiber material or from different types of fiber materials. In particular, the FKV component has a core of a fiber-reinforced plastic, a glass-fiber reinforced plastic, of metal and / or a light metal. This core may be surrounded by a sheath made of a carbon-fiber reinforced plastic and / or materially connected thereto.
Vorzugsweise wird das ausdehnbare Matrixmaterial in dem Verbindungsbereich des FKV-Bauteils eingesetzt, wobei außerhalb des Verbindungsbereichs ein nicht-ausdehnbares Matrixmaterial eingesetzt wird. Somit kann der Einsatz des ausdehnbaren Matrixmaterials auf den Verbindungsbereich beschränkt sein. Außerhalb des Verbindungsbereichs kann dagegen ein hiervon abweichendes, nämlich nicht-ausdehnbares Matrixmaterial, eingesetzt werden. Ein Teilbereich des Verbindungsbereiches kann ebenfalls das nicht-ausdehnbare Matrixmaterial aufweisen. Das ausdehnbare Matrixmaterial und das nicht-ausdehnbare Matrixmaterial können auf derselben Epoxidbasis beruhen. Über die in dem Verbindungsbereich eingesetzte Menge des ausdehnbaren Matrixmaterials kann ein Grad oder ein Maß der Ausdehnung eingestellt und/oder vorgegeben werden. Aufgrund der Verwendung eines nichtausdehnbaren Matrixmaterials außerhalb des Verbindungsbereichs ist die Gestalt des FKV-Bauteils besser definierbar und/oder vorgebbar.The expandable matrix material is preferably used in the connection region of the FRP component, wherein a non-expandable matrix material is used outside the connection region. Thus, the use of the expandable matrix material may be limited to the bonding area. By contrast, a deviating, namely non-expandable matrix material can be used outside the connection region. A portion of the connection region may also comprise the non-expandable matrix material. The expandable matrix material and non-expandable matrix material may be based on the same epoxy base. By way of the amount of expandable matrix material used in the connection region, a degree or a measure of the expansion can be set and / or predetermined. Due to the use of a non-expandable matrix material outside the connection region, the shape of the FKV component can be better defined and / or predefined.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird das ausdehnbare Matrixmaterial keilartig und/oder konusartig in dem Verbindungsbereich des FKV-Bauteils eingebracht. Insbesondere ist unter einem keilartigen Einbringen eine Anordnung des ausdehnbaren Matrixmaterials in mehreren Schichten zwischen mehreren Lagen von Fasermaterial zu verstehen, so dass das ausdehnbare Matrixmaterial eine im Wesentlichen keilartige Gestalt und/oder Form in dem Verbindungsbereich einnimmt. Hierbei kann jeweils eine Schicht des ausdehnbaren Matrixmaterials auf eine Lage des Fasermaterials folgen, so dass sich im Querschnitt ein iterativer Aufbau ergeben kann. Insbesondere verjüngt sich das ausdehnbare Matrixmaterial aufgrund der keilartigen Anordnung ausgehend von einer Stirnseite des FKV-Bauteils und in das Innere des FKV-Bauteils gerichtet. Vorzugsweise ist die Stirnseite des FKV-Bauteils einem Boden des Aufnahmebereichs des Metallbauteils zugewandt. Insbesondere liegen die Stirnseite des FKV-Bauteils und der Boden des Aufnahmebereichs mindestens nach Fertigstellung der formschlüssigen Verbindung bzw. im ausgedehnten Zustand des ausdehnbaren Matrixmaterials aneinander an. Der Verbindungsbereich des FKV-Bauteils kann mindestens abschnittsweise oder vollständig keilartig, konusartig und/oder korrespondierend zur Anordnung des ausdehnbaren Matrixmaterials ausgebildet sein. Insbesondere ist der Verbindungsbereich bereits im nicht-ausgedehnten Zustand des ausdehnbaren Matrixmaterials korrespondierend zu der Gestalt des Aufnahmebereichs ausgebildet. Hierdurch kann die Ausbildung der formschlüssigen Verbindung weiter verbessert werden.According to a further embodiment, the expandable matrix material is introduced in a wedge-like and / or conical manner in the connection region of the FRP component. In particular, a wedge-like insertion means an arrangement of the expandable matrix material in multiple layers between multiple layers of fibrous material so that the expandable matrix material assumes a substantially wedge-like shape and / or shape in the connection region. In this case, in each case one layer of the expandable matrix material can follow a position of the fiber material so that an iterative structure can result in cross section. In particular, due to the wedge-like arrangement, the expandable matrix material tapers, starting from an end face of the FKV component and directed into the interior of the FKV component. Preferably, the end face of the FKV component faces a bottom of the receiving region of the metal component. In particular, the end face of the FRP component and the bottom of the receiving region abut each other at least after completion of the positive connection or in the expanded state of the expandable matrix material. The connection area of the FRP component can be at least be formed in sections or completely wedge-like, conical and / or corresponding to the arrangement of the expandable matrix material. In particular, the connecting portion is already formed in the unexpanded state of the expandable matrix material corresponding to the shape of the receiving portion. As a result, the formation of the positive connection can be further improved.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird ein Aufnahmebereich des Metallbauteils zum Aufnehmen eines Verbindungsbereichs des FKV-Bauteils mit mindestens einer Hinterschneidung ausgebildet. Mittels einer solchen Hinterschneidung kann eine besonders sichere formschlüssige Verbindung realisiert werden. Insbesondere wird der Aufnahmebereich mit einer Öffnung in dem Metallbauteil ausgebildet. Hierbei dient die Öffnung zum Durchführen des FKV-Bauteils und/oder zum Einführen des Verbindungsbereichs in den Aufnahmebereich. Abgesehen von der Öffnung kann der Aufnahmebereich im Wesentlichen geschlossen ausgebildet sein. Insbesondere erweitert sich der Aufnahmebereich, vorzugsweise mindestens abschnittsweise oder vollständig keilartig oder konusartig, ausgehend von der Öffnung und in das Innere des Metallbauteils gerichtet. Der Aufnahmebereich kann als eine Vertiefung und/oder sacklochartig ausgebildet sein.According to a further embodiment, a receiving region of the metal component for receiving a connection region of the FKV component is formed with at least one undercut. By means of such an undercut, a particularly secure positive connection can be realized. In particular, the receiving area is formed with an opening in the metal component. In this case, the opening serves to pass through the FRP component and / or to insert the connection area into the receiving area. Apart from the opening of the receiving area may be formed substantially closed. In particular, the receiving area expands, preferably at least in sections or completely wedge-like or cone-like, starting from the opening and directed into the interior of the metal component. The receiving area may be formed as a depression and / or blind hole-like.
Vorzugsweise wird ein Verbindungsbereich des FKV-Bauteils mit einer Außenkontur und in einem nicht-ausgedehnten Zustand des ausdehnbaren Matrixmaterials in den Aufnahmebereich eingeführt, wobei eine Innenkontur des Aufnahmebereichs in zur Außenkontur des Verbindungsbereichs korrespondierend ausgebildeten Bereichen oder Abschnitten eine größere Breite und/oder Weite als die Außenkontur aufweist. Somit kann der Verbindungsbereich berührungslos und/oder spannungsfrei in den Aufnahmebereich eingeführt und/oder eingesteckt werden. Insbesondere wird der Verbindungsbereich des FKV-Bauteils mit einem Außendurchmesser in den Aufnahmebereich eingeführt, der geringer ist, als der korrespondierende Innendurchmesser des Aufnahmebereichs. In einer alternativen Ausführungsform kann der maximale Außendurchmesser des Verbindungsbereichs in dem nicht-ausgedehnten Zustand des ausdehnbaren Matrixmaterials kleiner als der Innendurchmesser der Öffnung sein. Hierdurch ist das Einführen des Verbindungsbereichs in den Aufnahmebereich erleichtert. Erst nach dem Einführen des Verbindungsbereichs in den Aufnahmebereich wird das Volumen des Verbindungsbereiches aufgrund eines Aushärteprozesses und/oder einer Erwärmung des ausdehnbaren Matrixmaterials vergrößert.Preferably, a connecting region of the FRP component with an outer contour and in an unexpanded state of the expandable matrix material is introduced into the receiving region, wherein an inner contour of the receiving region in regions or sections corresponding to the outer contour of the connecting region has a greater width and / or width than the one Having outer contour. Thus, the connection area can be inserted and / or plugged in contactless and / or stress-free into the receiving area. In particular, the connection region of the FKV component with an outer diameter is introduced into the receiving region, which is smaller than the corresponding inner diameter of the receiving region. In an alternative embodiment, in the unexpanded state of the expandable matrix material, the maximum outside diameter of the connection region may be smaller than the inside diameter of the opening. This facilitates the insertion of the connection area into the receiving area. Only after the insertion of the connection region into the receiving region, the volume of the connection region is increased due to a curing process and / or a heating of the expandable matrix material.
Insbesondere wird der Verbindungsbereich aufgrund einer Einführbewegung quer oder rechtwinklig zu einer Mittellängsachse des Fahrzeugbauteils und/oder des FKV-Bauteils in den Aufnahmebereich des Metallbauteils eingeführt und/oder eingesteckt. Hierdurch kann der Verbindungsbereich auch dann auf einfache Weise in den Aufnahmebereich eingeführt werden, wenn der Aufnahmebereich eine, insbesondere in Längsrichtung bzw. in Richtung der Mittellängsachse des Fahrzeugbauteils wirkende, Hinterschneidung aufweist.In particular, the connecting region is inserted and / or inserted into the receiving region of the metal component transversely or at right angles to a central longitudinal axis of the vehicle component and / or the FRP component due to an insertion movement. As a result, the connecting region can also be introduced into the receiving region in a simple manner even when the receiving region has an undercut acting in particular in the longitudinal direction or in the direction of the central longitudinal axis of the vehicle component.
Gemäß einer Weiterbildung weist das ausdehnbare Matrixmaterial Mikroballons auf. Insbesondere ist das ausdehnbare Matrixmaterial mit einer Vielzahl von Mikroballons durchsetzt. Mittels der Mikroballons kann das Ausdehnen des ausdehnbaren Matrixmaterials realisiert werden. Insbesondere wird mittels der Mikroballons ein Volumen des Matrixmaterials vergrößert. Aufgrund der Vergrößerung des Volumens des Matrixmaterials kann zugleich das Volumen des Verbindungsbereichs des FKV-Bauteils vergrößert werden. Insbesondere erfolgt die Vergrößerung des Volumens beim Aushärten und/oder aufgrund einer Erwärmung. Aufgrund des Einbringens einer hinreichend großen Wärmeenergie können sich die Mikroballons ausdehnen, so dass sich das Volumen der Mikroballons vergrößert. Hierdurch kann zugleich das Volumen des Matrixmaterials bzw. des Verbindungsbereichs vergrößert werden. Somit kann ein Ausdehnen des ausdehnbaren Matrixmaterials mittels einer Vergrößerung des Volumens der Mikroballons realisiert werden. Vorzugsweise ermöglichen die Mikroballons eine Ausdehnung des ausdehnbaren Matrixmaterials von bis zu 650 %. Insbesondere weist eine Epoxidmatrix und/oder ein Epoxidfilm entsprechend geeignet ausgebildete Mikroballons auf.According to a development, the expandable matrix material has microballoons. In particular, the expandable matrix material is interspersed with a multiplicity of microballoons. By means of the microballoons the expansion of the expandable matrix material can be realized. In particular, a volume of the matrix material is increased by means of the microballoons. Due to the increase in the volume of the matrix material, the volume of the connecting region of the FKV component can be increased at the same time. In particular, the increase in volume occurs during curing and / or due to heating. Due to the introduction of a sufficiently large heat energy, the microballoons can expand so that the volume of the microballoons increases. As a result, at the same time the volume of the matrix material or the connection region can be increased. Thus, expansion of the expandable matrix material can be realized by increasing the volume of the microballoons. Preferably, the microballoons allow expansion of the expandable matrix material of up to 650%. In particular, an epoxy matrix and / or an epoxy film has correspondingly suitably formed microballoons.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird auf einer Außenseite eines Verbindungsbereichs des FKV-Bauteils ein Klebemittel und/oder ein Klebefilm aufgebracht. Mittels eines solchen Klebemittels und/oder Klebefilms kann die Verbindung zwischen dem Metallbauteil und dem FKV-Bauteil zusätzlich verbessert werden. Insbesondere wird das Klebemittel und/oder der Klebefilm zum Realisieren einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen der Außenseite des Verbindungsbereichs des FKV-Bauteils und einer Innenseite eines Aufnahmebereichs des Metallbauteils angeordnet bzw. eingesetzt. Hierdurch kann die Haftung des FKV-Bauteils an dem Metallbauteil, insbesondere innerhalb des Aufnahmebereichs, verbessert werden. Dadurch können größere Kräfte von der Verbindung des Metallbauteils mit dem FKV-Bauteil aufgenommen und/oder übertragen werden. Vorzugsweise basiert das Klebemittel und/oder der Klebefilm auf der gleichen Basis, insbesondere Epoxidbasis, wie das ausdehnbare Matrixmaterial. Hierdurch wird eine Kompatibilität mit dem Fasermaterial des FKV-Bauteils gewährleistet.According to a further embodiment, an adhesive and / or an adhesive film is applied on an outer side of a connection region of the FKV component. By means of such an adhesive and / or adhesive film, the connection between the metal component and the FKV component can be additionally improved. In particular, the adhesive and / or the adhesive film for realizing a material connection between the outside of the connecting portion of the FKV component and an inner side of a receiving region of the metal component is arranged or used. As a result, the adhesion of the FKV component to the metal component, in particular within the receiving area, can be improved. As a result, larger forces can be absorbed and / or transmitted by the connection of the metal component to the FRP component. Preferably, the adhesive and / or adhesive film is based on the same base, especially epoxy, as the expandable matrix material. This ensures compatibility with the fiber material of the FKV component.
Vorzugsweise wird das FKV-Bauteil mittels mehrerer der vorstehend erläuterten formschlüssigen Verbindungen mit dem Metallbauteil verbunden. Somit können mindestens zwei oder mehr formschlüssige Verbindungen vorhanden sein, um das Metallbauteil mit dem FKV-Bauteil dauerhaft zu verbinden. Hierbei können die mehreren formschlüssigen Verbindungen im Wesentlichen unabhängig und/oder räumlich voneinander beabstandet ausgebildet sein. Insbesondere wird die formschlüssige Verbindung, ein Verbindungsbereich des FKV-Bauteils und/oder ein Aufnahmebereich des Metallbauteils sacklochartig oder ringartig ausgebildet. Insbesondere weist der Aufnahmebereich eine Hinterschneidung zum Hintergreifen, vorzugsweise in Richtung der Mittellängsachse des Fahrzeugbauteils und/oder des FKV-Bauteils, des Aufnahmebereichs mit dem Verbindungsbereich auf.Preferably, the FKV component by means of several of the above-described positive Connections connected to the metal component. Thus, at least two or more positive connections may be present to permanently connect the metal component to the FKV component. In this case, the plurality of form-fitting connections may be designed to be substantially independent of one another and / or spatially spaced apart from one another. In particular, the positive connection, a connection region of the FKV component and / or a receiving region of the metal component is formed like a blind hole or ring. In particular, the receiving region has an undercut for engaging behind, preferably in the direction of the central longitudinal axis of the vehicle component and / or the FKV component, of the receiving region with the connection region.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeugbauteil oder Fahrwerkbauteil, das mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt ist. Bei einem derartigen Fahrwerkbauteil kann es sich beispielsweise um einen Lenker, einen Radträger, eine Spurstange oder dergleichen handeln. Insbesondere ist das Fahrwerkbauteil als ein Zweipunktlenker, Dreipunktlenker, Mehrpunktlenker und/oder als ein Querlenker ausgebildet.Furthermore, the invention relates to a vehicle component or suspension component, which is produced by means of a method according to the invention. Such a chassis component may be, for example, a handlebar, a wheel carrier, a tie rod or the like. In particular, the chassis component is designed as a two-point link, three-point link, multi-point link and / or as a transverse link.
Bei einem Fahrwerkbauteil in der Gestalt eines Lenkers können mindestens zwei Metallbauteile mit einem bzw. demselben FKV-Bauteil mittels einer formschlüssigen Verbindung und unter Verwendung des ausdehnbaren Matrixmaterials verbunden sein. Insbesondere ist das FKV-Bauteil als eine Verbindungsstruktur und/oder strebenartig ausgebildet. An zwei voneinander abgewandten Enden des FKV-Bauteils kann jeweils ein Metallbauteil angeordnet und mit dem FKV-Bauteil verbunden sein. Das Metallbauteil kann eine Lageraufnahme oder ein Lagerauge zum Aufnehmen eines Gelenks aufweisen.In a chassis component in the form of a link, at least two metal components may be connected to one and the same FKV component by means of a positive connection and using the expandable matrix material. In particular, the FKV component is designed as a connecting structure and / or strut-like. At two opposite ends of the FKV component, in each case a metal component can be arranged and connected to the FKV component. The metal component may have a bearing receptacle or a bearing eye for receiving a joint.
Insbesondere handelt es sich bei dem gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Fahrzeugbauteil oder Fahrwerkbauteil um ein zuvor beschriebenes erfindungsgemäßes Fahrzeugbauteil oder Fahrwerkbauteil. Vorzugsweise ist das Verfahren gemäß allen im Zusammenhang mit den hier beschriebenem erfindungsgemäßen Fahrzeugbauteil oder Fahrwerkbauteil erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet. Ferner kann das hier beschriebene Fahrzeugbauteil oder Fahrwerkbauteil gemäß allen im Zusammenhang mit dem Verfahren erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet sein.In particular, the vehicle component or chassis component produced according to the method according to the invention is a previously described vehicle component or chassis component according to the invention. Preferably, the method is developed in accordance with all embodiments explained in connection with the vehicle component or suspension component according to the invention described here. Furthermore, the vehicle component or suspension component described here can be further developed according to all embodiments explained in connection with the method.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Hierbei beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche, ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente. Es zeigen:
-
1 einen schematischen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen ersten Fahrwerkbauteils, -
2 einen schematischen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen weiteren Fahrwerkbauteils, -
3 einen perspektivischen Ausschnitt einer Schicht eines ausdehnbaren Matrixmaterials zwischen zwei Lagen eines Fasermaterials, -
4 eine schematische Darstellung einer Folge von Herstellungsschritten für ein FKV-Bauteil für das erste Fahrwerkbauteil gemäß1 , und -
5 eine schematische Darstellung einer Folge von Herstellungsschritten zum Herstellen einer Verbindung zwischen einem FKV-Bauteil und einem Metallbauteil zum Ausbilden des weiteren Fahrwerkbauteils gemäß2 .
-
1 a schematic longitudinal section of a first chassis component according to the invention, -
2 a schematic longitudinal section of a further chassis component according to the invention, -
3 a perspective section of a layer of an expandable matrix material between two layers of a fiber material, -
4 a schematic representation of a sequence of manufacturing steps for a FKV component for the first suspension component according to1 , and -
5 a schematic representation of a sequence of manufacturing steps for establishing a connection between a FKV component and a metal component for forming the further chassis component according to2 ,
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das FKV-Bauteil
Der Aufnahmebereich
Der Verbindungsbereich
Im Unterschied zu dem Beispiel gemäß
Das FKV-Bauteil
Der Verbindungsbereich
Gemäß Schritt B kann der Verbindungsbereich
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird gemäß Schritt C zusätzlich auf einer Außenseite
Der Verbindungsbereich
In diesem nicht-ausgedehnten Zustand des ausdehnbaren Matrixmaterials
Sodann wird gemäß Schritt A mittels einer Vorrichtung
Wie gemäß Schritt B schematisch angedeutet, drückt sich der Verbindungsbereich
Die vorstehenden Erläuterungen gelten analog auch für die formschlüssige Verbindung
Mittels des ausdehnbaren Matrixmaterials
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Fahrwerkbauteilchassis component
- 22
- FKV-BauteilFRP component
- 33
- Metallbauteilmetal component
- 44
- Metallbauteilmetal component
- 55
- Lageraufnahmebearing seat
- 66
- Verbindungsbereichconnecting area
- 77
- Aufnahmebereichreception area
- 88th
- formschlüssige Verbindungpositive-locking connection
- 99
- Stirnseitefront
- 1010
- Öffnungopening
- 1111
- Bodenground
- 1212
- ausdehnbares Matrixmaterialexpandable matrix material
- 1313
- Fahrwerkbauteilchassis component
- 1414
- FKV-BauteilFRP component
- 1515
- Metallbauteilmetal component
- 1616
- Metallbauteilmetal component
- 1717
- Kerncore
- 1818
- Hülleshell
- 1919
- Verbindungsbereichconnecting area
- 2020
- Aufnahmebereichreception area
- 2121
- formschlüssige Verbindungpositive-locking connection
- 2222
- Mittellängsachsecentral longitudinal axis
- 2323
- Schichtlayer
- 2424
- Lagelocation
- 2525
- Mikroballonmicroballoon
- 2626
- Außenseiteoutside
- 2727
- Klebemitteladhesive
- 2828
- Vorrichtungcontraption
- 2929
- Hinterschneidungundercut
- 3030
- nicht-ausdehnbares Matrixmaterialnon-expandable matrix material
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Legal Events
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---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |