DE102018211118A1 - Dämpfervorrichtung, Verfahren zur Herstellung einer Dämpfervorrichtung - Google Patents

Dämpfervorrichtung, Verfahren zur Herstellung einer Dämpfervorrichtung Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dämpfervorrichtung, umfassend ein erstes Element und ein zweites Element, wobei das erste Element eine thermoplastische erste Komponente aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Teilbereich des zweiten Elements ein Verbindungsstück angeordnet ist, wobei das Verbindungsstück eine thermoplastische zweite Komponente aufweist, wobei das erste Element und das Verbindungsstück mithilfe einer Schweißverbindung verbunden sind.

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dämpfervorrichtung, umfassend ein erstes Element und ein zweites Element, wobei das erste Element eine thermoplastische erste Komponente aufweist.
  • Derartige Dämpfervorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden insbesondere zur Schwingungsdämpfung von Fahrzeugen verwendet. Die Verbindung eines ersten und zweiten Elements eines solchen Dämpfers, insbesondere eines Gelenkauges und eines Rohrs, findet dabei bei bekannten Dämpfern und Herstellungsverfahren beispielsweise mithilfe von Metallen oder über Bolzenverbindungen statt. Derartige Lösungen bringen jedoch häufig ein vergleichsweise hohes Gewicht mit sich, was einer Verbesserung und Gewichtsoptimierung im Zuge von Leichtbauteillösungen im Wege steht. Auch aus dem Stand der Technik bekannte Alternativlösungen sind nicht dazu geeignet, beste mechanische Eigenschaften bei gleichzeitiger Gewichtsoptimierung und vorteilhaften Herstellungsmöglichkeiten zu gewährleisten.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dämpfervorrichtung vorzuschlagen, die besonders gewichtsoptimiert als Leichtbaukomponente ausgeführt werden kann und gleichzeitig vorteilhafte mechanische Eigenschaften aufweist.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Dämpfervorrichtung, umfassend ein erstes Element und ein zweites Element, wobei das erste Element eine thermoplastische erste Komponente aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Teilbereich des zweiten Elements ein Verbindungsstück angeordnet ist, wobei das Verbindungsstück eine thermoplastische zweite Komponente aufweist, wobei das erste Element und das Verbindungsstück mithilfe einer Schweißverbindung verbunden sind.
  • Erfindungsgemäß ergibt sich der Vorteil, insbesondere durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Verbindungsstücks und der Schweißverbindung, dass auf metallische Inlays, Bolzen etc. bei der Verbindung des ersten und zweiten Elements verzichtet werden kann. Gleichzeitig ergibt sich eine vorteilhafte mechanische Stabilität. Somit ist es möglich, einen besonders leichten Dämpfer zu realisieren, der kostensparend gefertigt werden kann und vorteilhafte mechanische Eigenschaften aufweist. Es können so verbesserte Eigenschaften erzielt werden, insbesondere gegenüber der Verwendung von metallischen Inlays, Klebeverbindungen, Bolzenverbindungen, Gewindeinserts oder Pressverbindungen.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es denkbar, dass es sich bei der thermoplastischen ersten Komponente des ersten Elements und der thermoplastischen zweiten Komponente des Verbindungsstücks jeweils um das gleiche Material handelt. Es ist allerdings ebenso denkbar, dass es sich um unterschiedliche Materialen handelt, zwischen denen eine Schweißverbindung möglich ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Schweißverbindung eine Reibschweißverbindung, insbesondere eine Rotationsreibschweißverbindung, ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass das zweite Element eine duroplastische dritte Komponente aufweist.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass das zweite Element einen Kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff, CFK, aufweist, wobei insbesondere die duroplastische dritte Komponente als Teil des CFK ausgebildet ist. Hierbei ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung somit insbesondere möglich, dass der Kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff duroplastische Eigenschaften aufweist.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist es insbesondere möglich, dass das zweite Element gänzlich aus einem Kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff besteht. Alternativ ist es auch denkbar, dass das zweite Element lediglich teilweise aus einem Kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff besteht.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass das zweite Element ein Rohr, bevorzugt ein duroplastisches CFK-Rohr, umfasst oder ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass das erste Element ein Gelenkauge umfasst oder ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass sich der Teilbereich des zweiten Elements von einem Ende des zweiten Elements aus erstreckt. Hierdurch ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise möglich, dass der Teilbereich, in dem insbesondere das Verbindungsstück angeordnet ist, bis an ein Ende oder zumindest bis in die Nähe eines Endes des zweiten Elements (beispielsweise des duroplastischen CFK-Rohrs) heranreicht.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass das Verbindungsstück mindestens eine Ausbuchtung, bevorzugt mehrere Ausbuchtungen, an einer Oberfläche des Verbindungsstücks aufweist, bevorzugt eine sich um einen Umfang des Verbindungsstücks, insbesondere kreisförmig, erstreckende Ausbuchtung. Hierdurch ist es gemäß einer Ausführungsform der Erfindung möglich, einen vorteilhaften Halt zwischen dem Verbindungstück und dem zweiten Element zu erzielen. Es ist insbesondere möglich, dass das Verbindungsstück mehrere Ausbuchtungen, beispielsweise zwei, drei, vier usw., aufweist, die bevorzugt jeweils kreisförmig ausgebildet sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass das Verbindungsstück im Bereich der Ausbuchtung eine erhöhte Dicke aufweist.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Dämpfervorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
    • -- in einem ersten Schritt wird ein Verbindungsstück auf einem Kernelement positioniert,
    • -- in einem zweiten Schritt wird ein Teilbereich des zweiten Elements auf dem Verbindungsstück angeordnet,
    • -- in einem dritten Schritt wird das erste Element mit dem Verbindungsstück mithilfe eines Schweißverfahrens verbunden.
  • Erfindungsgemäß ist es dadurch möglich, eine Dämpfervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, insbesondere eine Vorrichtung umfassend ein erstes und zweites Element sowie ein Verbindungsstück, kostensparend und gewichtsoptimiert herzustellen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass das Schweißverfahren ein Reibschweißverfahren, bevorzugt ein Rotationsreibschweißverfahren, ist. Hierdurch ist es gemäß einer Ausführungsform der Erfindung möglich, dass eine besonders vorteilhafte Verbindung zwischen dem ersten Element und dem Verbindungsstück hergestellt wird. Insbesondere kann somit kostensparend eine hohe mechanische Stabilität erzielt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass das Kernelement ein Wickelkern ist. Hierdurch ist es gemäß einer Ausführungsform der Erfindung möglich, dass das zweite Element, insbesondere während des zweiten Schritts, durch Wicklung erzeugt wird. Es ist ebenso denkbar, dass das zweite Element durch Flechten, Sticken, Verpressen oder Weben erzeugt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass in einem Zwischenschritt, vor dem zweiten Schritt, eine Oberflächenbehandlung, zumindest teilweise, an einer Oberfläche des Verbindungsstücks durchgeführt wird, wobei die Oberflächenbehandlung bevorzugt eine Plasmaaktivierung umfasst. Hierdurch ist es gemäß einer Ausführungsform der Erfindung möglich, dass die Adhäsion zwischen dem Verbindungsstück und dem zweiten Element verbessert wird. Insbesondere können derart die Adhäsionseigenschaften des Thermoplasts des Verbindungsstücks für die Verbindung mit dem Duroplast des zweiten Elements vorbereitet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass das zweite Element zumindest teilweise im zweiten Schritt, bevorzugt durch Wicklung, erzeugt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass im dritten Schritt eine erste Schweißfläche des ersten Elements und eine zweite Schweißfläche des Verbindungsstücks verbunden werden. Es ist dabei insbesondere denkbar, dass die genauen Formen der ersten und zweiten Schweißflächen an die Geometrie der ersten und zweiten Elemente und/oder an das verwendete Schweißverfahren und/oder an die thermoplastische erste Komponente und die thermoplastische zweite Komponente (also die Materialien) angepasst sind.
  • Bei der erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung können die Merkmale, Ausgestaltungen und Vorteile Anwendung finden, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Dämpfervorrichtung oder im Zusammenhang mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Dämpfervorrichtung beschrieben worden sind.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Dämpfervorrichtung können die Merkmale, Ausgestaltungen und Vorteile Anwendung finden, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung oder im Zusammenhang mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung beschrieben worden sind.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt schematisch eine Darstellung eines ersten Elements, eines zweiten Elements und eines Verbindungstücks einer Dämpfervorrichtung vor dem dritten Schritt eines Verfahrens zur Herstellung einer Dämpfervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2 zeigt schematisch eine Darstellung eines Teilbereichs einer Dämpfervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt beziehungsweise erwähnt.
  • In 1 ist schematisch eine Darstellung eines ersten Elements 10, eines zweiten Elements 20 und eines Verbindungstücks 30 einer Dämpfervorrichtung 1 vor dem dritten Schritt eines Verfahrens zur Herstellung einer Dämpfervorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt.
  • Vor dem dritten Schritt wurde das Verbindungsstück 30 in einem ersten und zweiten Schritt mit dem zweiten Element 20 verbunden. Beispielsweise dadurch, dass das Verbindungsstück 30 in einem ersten Schritt auf einem Wickelkern aufgelegt wurde und in einem zweiten Schritt das zweite Element 20 durch Wicklung (mithilfe des Wickelkerns) erzeugt wurde und dabei in einem Teilbereich 22 des zweiten Elements 20 auf dem Verbindungsstück 30 angeordnet wurde. Das Verbindungsstück 30 umfasst dabei insbesondere eine thermoplastische zweite Komponente 31 und/oder besteht gänzlich aus der thermoplastischen zweiten Komponente 31. Das zweite Element 20 umfasst dabei eine duroplastische dritte Komponente 21 und/oder besteht gänzlich aus der duroplastischen dritten Komponente 21. Bevorzugt wird das zweite Element 20 im zweiten Schritt als duroplastisches CFK Rohr ausgebildet. Es ist ferner möglich, dass vor dem zweiten Schritt, während eines Zwischenschritts, eine Oberflächenbehandlung an einer Oberfläche 34 des Verbindungsstücks 30 durchgeführt wird, wobei die Oberflächenbehandlung bevorzugt eine Plasmaaktivierung umfasst. Hierdurch ist es möglich, eine verbesserte Adhäsion zwischen dem Verbindungsstück 30 und dem zweiten Element im zweiten Schritt zu erzielen.
  • In 1 ist nun schematisch die Situation vor einem dritten Schritt dargestellt. Das zweite Element 20 (ausgebildet als duroplastisches CFK Rohr) ist dabei in 1 in einer Querschnittsdarstellung abgebildet. Das Verbindungstück 30 ist in/an einem Teilbereich 22 des zweiten Elements 20 angeordnet. Hierbei erstreckt sich das Verbindungstück 30 bis zu einem Ende 23 des zweiten Elements 20 (bezogen auf eine Haupterstreckungsrichtung des zweiten Elements 20). Das Verbindungsstück 30 (bzw. das Inlay) ist dabei mit ausreichend Hinterschnitt zum zweiten Element 20 (bzw. CFK-Laminat) ausgeführt, um hohe Lasten in das zweite Element 20 übertragen zu können. Das Verbindungsstück 30 umfasst in der dargestellten Ausführungsform zwei Ausbuchtungen 33 an seiner außenliegenden Oberfläche 34. Die Ausbuchtungen 33 erstrecken sich kreisförmig um den Umfang des Verbindungsstücks 30. Das zweite Element 20 folgt der Ausprägung dieser Ausbuchtungen 33. Vor dem dritten Schritt (wie in 1 dargestellt) ist das erste Element 10 (bevorzugt ausgebildet als Gelenkauge), umfassend oder bestehend aus einer thermoplastischen ersten Komponente 11, noch nicht mit dem Verbindungstück 30 verbunden.
  • In 2 ist schematisch eine Darstellung eines Teilbereichs einer Dämpfervorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Hier ist insbesondere der Zustand nach dem dritten Schritt dargestellt. Zwischen dem Verbindungsrück 30 und dem ersten Element 10 besteht eine Schweißverbindung, welche besonders bevorzugt durch Rotationsreibschweißen im dritten Schritt hergestellt wurde (Das Verbindungsstück 30 liegt in der dargestellten Ausführung gänzlich im Inneren des CFK Rohrs und damit in 2 nicht sichtbar). Dabei werden im dritten Schritt insbesondere eine erste Schweißfläche 12 des ersten Elements 10 und eine zweite Schweißfläche 32 des Verbindungsstücks 30 verbunden (die Schweißflächen 12 und 32 sind in 1 angedeutet). Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft möglich, gewichtsoptimierte Leichtbauteile bereitzustellen und den Herstellungsprozess zu optimieren.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Dämpfervorrichtung
    10
    erstes Element
    11
    thermoplastische erste Komponente
    12
    erste Schweißfläche
    20
    zweites Element
    21
    duroplastische dritte Komponente
    22
    Teilbereich
    23
    Ende
    30
    Verbindungsstück
    31
    thermoplastische zweite Komponente
    32
    zweite Schweißfläche
    33
    Ausbuchtung
    34
    Oberfläche

Claims (15)

  1. Dämpfervorrichtung (1), umfassend ein erstes Element (10) und ein zweites Element (20), wobei das erste Element (10) eine thermoplastische erste Komponente (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Teilbereich (22) des zweiten Elements (20) ein Verbindungsstück (30) angeordnet ist, wobei das Verbindungsstück (30) eine thermoplastische zweite Komponente (31) aufweist, wobei das erste Element (10) und das Verbindungsstück (30) mithilfe einer Schweißverbindung verbunden sind.
  2. Dämpfervorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Schweißverbindung eine Reibschweißverbindung, insbesondere eine Rotationsreibschweißverbindung, ist.
  3. Dämpfervorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das zweite Element (20) eine duroplastische dritte Komponente (21) aufweist.
  4. Dämpfervorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das zweite Element (20) einen Kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff, CFK, aufweist, wobei insbesondere die duroplastische dritte Komponente (21) als Teil des CFK ausgebildet ist.
  5. Dämpfervorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das zweite Element (20) ein Rohr, bevorzugt ein duroplastisches CFK-Rohr, umfasst oder ist.
  6. Dämpfervorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste Element (10) ein Gelenkauge umfasst oder ist.
  7. Dämpfervorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich der Teilbereich (22) des zweiten Elements (20) von einem Ende (23) des zweiten Elements (20) aus erstreckt.
  8. Dämpfervorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Verbindungsstück (30) mindestens eine Ausbuchtung (33), bevorzugt mehrere Ausbuchtungen (33), an einer Oberfläche (34) des Verbindungsstücks (30) aufweist, bevorzugt eine sich um einen Umfang des Verbindungsstücks (30), insbesondere kreisförmig, erstreckende Ausbuchtung (33).
  9. Dämpfervorrichtung (1) nach Anspruch 8, wobei das Verbindungsstück (30) im Bereich der Ausbuchtung (33) eine erhöhte Dicke aufweist.
  10. Verfahren zur Herstellung einer Dämpfervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: -- in einem ersten Schritt wird ein Verbindungsstück (30) auf einem Kernelement positioniert, -- in einem zweiten Schritt wird ein Teilbereich (22) des zweiten Elements (20) auf dem Verbindungsstück (30) angeordnet, -- in einem dritten Schritt wird das erste Element (10) mit dem Verbindungsstück (30) mithilfe eines Schweißverfahrens verbunden.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Schweißverfahren ein Reibschweißverfahren, bevorzugt ein Rotationsreibschweißverfahren, ist.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei das Kernelement ein Wickelkern ist.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei in einem Zwischenschritt, vor dem zweiten Schritt, eine Oberflächenbehandlung, zumindest teilweise, an einer Oberfläche (34) des Verbindungsstücks (30) durchgeführt wird, wobei die Oberflächenbehandlung bevorzugt eine Plasmaaktivierung umfasst.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das zweite Element (20) zumindest teilweise im zweiten Schritt, bevorzugt durch Wicklung, erzeugt wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei im dritten Schritt eine erste Schweißfläche (12) des ersten Elements (10) und eine zweite Schweißfläche (32) des Verbindungsstücks (30) verbunden werden.
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