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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugbauteils mit einem Strukturteil aus einem Kunststoffmaterial und mit mindestens einem Elastomerlager, wobei zum Ausbilden des Elastomerlagers ein Elastomerkörper in einem Spritzgusswerkzeug angeordnet wird, das Kunststoffmaterial zum Ausbilden des Strukturteils in das Spritzgusswerkzeug eingespritzt wird, und der Elastomerkörper mit dem Kunststoffmaterial stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden wird, wobei aufgrund des Einspritzens des Kunststoffmaterials der Elastomerkörper teilweise in einen von einer Einrichtung des Spritzgusswerkzeuges bereitgestellten und/oder vorgegebenen Freiraum gedrückt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeugbauteil, das mittels eines solchen Verfahrens hergestellt ist.
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Ein derartiges Verfahren bzw. Fahrzeugbauteil ist aus der
DE 10 2004 054 618 A1 bekannt. Hierbei umfasst eine Form des Spritzgusswerkzeugs speziell konturierte Einsätze, die eine freigehaltene Kammer ausbilden, in die das Elastomer durch den unter Druck eingebrachten Kunststoff verdrängt wird. Im Hinblick auf die gewünschte Vorspannung wird die Verwendung unterschiedlich ausgestalteter Einsätze vorgeschlagen.
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Aus der
DE 10 2011 003 971 A1 ist bekannt, dass ein Elastomerkörper mit einem Füllkörper umspritzt wird, wobei der Elastomerkörper und der Füllkörper stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Des Weiteren ist offenbart, dass der Elastomerkörper durch die Umspritzung mit dem Werkstoff des Füllkörpers komprimiert wird, wodurch sich der Elastomerkörper bereits beim Montagespritzguss kalibrieren lässt. Wie dies im Einzelnen erfolgen soll, wird jedoch offen gelassen.
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Das Elastomermaterial des Elastomerkörpers ist inkompressibel. Somit ist es nicht möglich, den Elastomerkörper zum Zwecke der Kalibrierung des hiermit ausgebildeten Elastomerlagers zusammenzudrücken. Des Weiteren liegt der Elastomerkörper in bekannten Spritzgusswerkzeugen derart an diesem an, dass aufgrund der Inkompressibilität des Elastomerkörpers eine Verformung und damit eine Kalibrierung beim Umspritzen des Elastomerkörpers nicht erreicht werden kann.
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Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein Verfahren und/oder ein Fahrzeugbauteil der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass eine Kalibrierung des Elastomerlagers beim Umspritzen des Elastomerkörpers tatsächlich erreichbar ist. Vorzugsweise soll eine vorgebbare und/oder einstellbare Kalibrierung und/oder Vorspannung des Elastomerlagers realisierbar sein. Insbesondere soll eine alternative Ausführungsform bereitgestellt werden.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird mit einem Verfahren nach Anspruch 1 und mittels eines Fahrzeugbauteils nach Anspruch 10 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung.
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Das Verfahren ist zum Herstellen eines Fahrzeugbauteils ausgebildet. Insbesondere ist das Fahrzeugbauteil als ein Getriebeträger, ein Motorlager, ein Hilfsrahmen, ein Stützlager, ein Fahrwerkbauteil, ein Fahrwerkträger, ein Querträger, ein Längsträger oder ein Fahrwerkslenker realisiert. Das Fahrzeugbauteil weist ein Strukturteil aus einem Kunststoffmaterial auf. Vorzugsweise bestimmt das Strukturteil die Gestalt und/oder Kontur des Fahrzeugbauteils. Des Weiteren weist das Fahrzeugbauteil mindestens ein Elastomerlager auf. Hierbei kann das Elastomerlager zum beweglichen und/oder gelenkigen Anbinden des Fahrzeugbauteils an eine Fahrwerkkomponente oder Fahrzeugkomponente dienen bzw. ausgebildet sein. Zum Ausbilden des Elastomerlagers wird ein Elastomerkörper in einem Spritzgusswerkzeug angeordnet. Insbesondere ist der Elastomerkörper aus einem Elastomer und/oder Gummimaterial gebildet. Nach dem Anordnen des Elastomerkörpers in dem Spritzgusswerkzeug wird das Kunststoffmaterial zum Ausbilden des Strukturteils in das Spritzgusswerkzeug eingespritzt. Hierbei wird der Elastomerkörper mit dem Kunststoffmaterial stoffschlüssig verbunden. Alternativ oder zusätzlich kann der Elastomerkörper formschlüssig mit dem Kunststoffmaterial verbunden werden. Das Spritzgusswerkzeug weist eine Einrichtung auf, die einen Freiraum bereitstellt und/oder vorgibt. Aufgrund des Einspritzens des Kunststoffmaterials des Elastomerkörpers wird dieser teilweise in den von der Einrichtung bereitgestellten und/oder vorgegebenen Freiraum gedrückt.
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Hierbei ist von Vorteil, dass erst aufgrund der Einrichtung und des hierdurch bereitgestellten und/oder vorgegebenen Freiraums ein Verformen des Elastomerkörpers und damit ein Kalibrieren des Elastomerlagers umsetzbar ist.
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Gemäß einer Weiterbildung wird aufgrund des Einspritzens des Kunststoffmaterials ein Außendurchmesser des Elastomerkörpers reduziert. Insbesondere wird hierdurch zugleich eine Kalibrierung des Elastomerlagers erreicht. Vorzugsweise wird aufgrund des Einspritzens des Kunststoffmaterials und der Reduzierung des Außendurchmessers des Elastomerkörpers eine in radialer Richtung zu einer Längsachse des Elastomerlagers wirkende Vorspannung in dem Elastomerkörper erzeugt. Insbesondere ist die Längsachse des Elastomerlagers eine Mittellängsachse.
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Insbesondere wird das Kunststoffmaterial in axialer Richtung zu der Längsachse des Elastomerlagers in den Freiraum gedrückt. Beim Einspritzen des Kunststoffmaterials in das Spritzgusswerkzeug kann das Kunststoffmaterial in unmittelbaren oder mittelbaren Kontakt mit einem Außenumfang des Elastomerkörpers gelangen. Insbesondere wirkt das Kunststoffmaterial auf den Außenumfang des Elastomerkörpers ein. Aufgrund eines geeigneten Druckes, insbesondere eines Einspritzdruckes und/oder Nachdruckes, mit dem das Kunststoffmaterial in das Spritzgusswerkzeug abgegeben wird, kann der Außendurchmesser des Elastomerkörpers reduziert werden. Vorzugsweise wird das Kunststoffmaterial zunächst mit dem Einspritzdruck eingespritzt und nachfolgend erfolgt mittels des Nachdruckes die Kalibrierung des Elastomerkörpers. Unter Berücksichtigung der Inkompressibilität des Elastomerkörpers ist dies jedoch erst dadurch ermöglicht, dass mittels der Einrichtung ein Freiraum bereitgestellt ist, in den sich das Material des Elastomerkörpers bei einer Reduzierung des Außendurchmessers hineinverformen kann.
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Nach einer weiteren Ausführungsform wird mittels der Einrichtung der Freiraum zum teilweisen Aufnehmen des Elastomerkörpers beim Erzeugen einer Vorspannung mittels des Einspritzens des Kunststoffmaterials bereitgestellt und/oder vorgegeben, wobei mittels der Einrichtung in axialer Richtung zu der Längsachse des Elastomerlagers und voneinander abgewandt ein erster Freiraum und ein zweiter Freiraum bereitgestellt und/oder vorgegeben werden. Hierdurch kann eine gleichmäßige und/oder spiegelsymmetrische Verformung des Elastomerkörpers erreicht werden.
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Insbesondere ist hierdurch eine gewünschte Kalibrierung des Elastomerlagers realisierbar. Vorzugsweise ist der Freiraum ringartig ausgebildet. Hierbei kann der Freiraum koaxial zu der Längsachse des Elastomerlagers angeordnet oder realisiert sein.
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Die Einrichtung als eine verstellbare Schiebereinrichtung des Spritzgusswerkzeuges ausgebildet. Hierbei wird mittels der verstellbaren Schiebereinrichtung ein einstellbares Verformen und/oder Kalibrieren des Elastomerkörpers beim Einspritzen des Kunststoffmaterials realisiert. Insbesondere ermöglicht die verstellbare Schiebereinrichtung ein Verformen und/oder Kalibrieren des inkompressiblen Elastomerkörpers beim Umspritzen mit dem Kunststoffmaterial. Vorzugsweise ist mittels der Verstellbarkeit der Schiebereinrichtung ein Ausmaß und/oder Grad der Verformung und/oder Kalibrierung des Elastomerkörpers und/oder Elastomerlagers einstellbar.
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Gemäß einer Weiterbildung wird eine Einrichtung, insbesondere eine Schiebereinrichtung, mit einem Schieberelement verwendet. Somit kann die Einrichtung mindestens ein Schieberelement, vorzugsweise zwei oder mehr Schieberelemente, aufweisen. Hierbei wird das Schieberelement koaxial zu der Längsachse des Elastomerlagers angeordnet. Insbesondere ist das Schieberelement ringartig ausgebildet. Vorzugsweise weist eine Stirnseite des Schieberelementes eine konkave und/oder nach innen gewölbte Kontur auf. Diese Stirnseite wird bzw. ist dem Elastomerkörper in axialer Richtung zur Längsachse des Elastomerlagers zugewandt. Insbesondere wird aufgrund der konkaven und/oder nach innen gewölbten Kontur der Stirnseite des Schieberelementes der zuvor beschriebene Freiraum zum teilweisen Aufnehmen des Elastomerkörpers realisiert und/oder bereitgestellt. Insbesondere wird eine Einrichtung mit zwei Schieberelementen verwendet. Hierbei können die zwei Schieberelemente als Gleichteile ausgebildet sein und/oder spiegelsymmetrisch zueinander an zwei voneinander abgewandten Enden des Elastomerkörpers angeordnet werden. Bei der Verwendung von zwei Gleichteilen als zwei Schieberelemente lässt sich auf einfache Weise eine spiegelsymmetrische Verformung und/oder Kalibrierung des Elastomerkörpers und/oder Elastomerlagers erreichen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform wird das Schieberelement auf einem sich koaxial zur Längsachse des Elastomerlagers ausgerichteten Führungsbolzen angeordnet. Insbesondere erstreckt sich der Führungsbolzen teilweise in eine Innenhülse des Elastomerlagers hinein. Hierbei kann an einem Außenumfang der Innenhülse der Elastomerkörper angeordnet sein. Insbesondere ist eine Außenseite der Innenhülse mit einer Innenseite des Elastomerkörpers, vorzugsweise stoffschlüssig, verbunden. Der Elastomerkörper kann eine ringartige und/oder hülsenartige Gestalt aufweisen. Vorzugsweise wird ein erster Führungsbolzen für ein erstes Schieberelement und ein zweiter Führungsbolzen für ein zweites Schieberelement verwendet. Der erste Führungsbolzen und der zweite Führungsbolzen können als Gleichteile ausgebildet und/oder spiegelsymmetrisch zueinander an zwei voneinander abgewandten Enden des Elastomerkörpers und/oder der Innenhülse angeordnet sein.
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Der Führungsbolzen kann einen Vorsprung und/oder Steg an seinem Außenumfang aufweisen. Insbesondere steht der Vorsprung und/oder Steg ringartig in radialer Richtung zur Längsachse des Elastomerlagers vor. Hierbei ist ein Außendurchmesser des Führungsbolzens im Bereich des Vorsprunges und/oder Steges größer als ein Innendurchmesser der Innenhülse. Hierdurch kann der Führungsbolzen soweit in die Innenhülse hineingeführt werden, bis der Vorsprung und/oder Steg an eine Stirnfläche der Innenhülse anschlägt. Ein sich in die Innenhülse hinein erstreckender Abschnitt des Führungsbolzens kann einen Außendurchmesser aufweisen, der derart ausgebildet ist, so dass dieser gleitbeweglich an der Innenseite der Innenhülse geführt ist.
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Insbesondere wird mittels der Einrichtung eine mittels des Einspritzens des Kunststoffmaterials erzeugbare Vorspannung des Elastomerkörpers und/oder Kalibrierung des Elastomerlagers eingestellt. Hierbei kann die Vorspannung und/oder Kalibrierung mittels einer Federsteifigkeit eines Federelementes der Einrichtung und/oder mittels eines Distanzelementes eingestellt werden. Das Federelement kann als eine Druckfeder und/oder Schraubenfeder ausgebildet sein. Das Federelement kann auf einem Abschnitt des Führungsbolzens angeordnet und/oder aufgeschoben sein. Somit kann der Führungsbolzen als eine Führung für das Federelement dienen. Insbesondere ist das Federelement in einem Raum zwischen dem Schieberelement und einer Wand des Spritzgusswerkzeuges angeordnet. Insbesondere wirkt die Federkraft des Federelementes in axialer Richtung der Längsachse des Elastomerlagers. Mittels des Federelementes kann das Schieberelement in Richtung des Vorsprunges und/oder Steges gedrückt werden. Hierbei kann der Vorsprung und/oder Steg des Führungsbolzens als ein Anschlag für eine Bewegung des Schieberelementes in axialer Richtung zur Längsachse des Elastomerlagers und in Richtung auf den Elastomerkörper zu dienen.
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Gemäß einer Weiterbildung wird das Schieberelement der Einrichtung beim Einspritzen des Kunststoffmaterials in axialer Richtung der Längsachse des Elastomerlagers nach außen gedrückt und/oder verschoben. Hierbei kann eine, insbesondere lineare, Bewegung des Schieberelementes mittels eines Anschlags und/oder aufgrund einer vorgegebenen Federsteifigkeit des Federelementes der Einrichtung begrenzt werden. Der Anschlag zum Begrenzen der Bewegung des Schieberelementes in axialer Richtung der Längsachse des Elastomerlagers nach außen kann als ein Wandvorsprung des Spritzgusswerkzeuges ausgebildet sein. Zur individuellen Einstellung der Verformbarkeit und/oder Kalibrierung des Elastomerkörpers bzw. Elastomerlagers kann zwischen dem Schieberelement und dem Wandvorsprung oder Anschlag des Spritzgusswerkzeuges ein geeignet ausgebildetes Distanzelement angeordnet werden. Ein derartiges Distanzelement kann beispielsweise als eine Ringscheibe ausgebildet sein. Mittels Ringscheiben unterschiedlicher Dicken kann die Verformbarkeit bzw. die Kalibrierung des Elastomerkörpers und/oder des Elastomerlagers gemäß den gewünschten Vorgaben eingestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die gewünschte Vorspannung, Verformung und/oder Kalibrierung mittels der gewählten Federsteifigkeit für das Federelement eingestellt werden. Abhängig vom gewählten Spritzgussdruck, mit dem das Kunststoffmaterial in das Spritzgusswerkzeug eingespritzt wird, und/oder in Abhängigkeit von der Federsteifigkeit des Federelementes ergibt sich eine einstellbare, maximale Verschiebung des Schieberelementes in axialer Richtung der Längsachse des Elastomerlagers nach außen.
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Vorzugsweise wird zum Ausbilden des Elastomerlagers ein Elastomerkörper verwendet, wobei der Elastomerkörper an einem Außenumfang einer Innenhülse angeordnet ist. Insbesondere ist die Innenhülse aus einem Metall oder Kunststoff gebildet. Auf eine Außenhülse kann dagegen verzichtet werden. Die entsprechende Funktion wird von dem Strukturteil übernommen.
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Insbesondere werden das Kunststoffmaterial des Strukturteils und der Elastomerkörper mittels eines Haftvermittlers oder einer Oberflächenaktivierung miteinander stoffschlüssig verbunden. Die Oberflächenaktivierung kann mittels einer Plasmavorbehandlung realisiert werden. Hierzu kann vor dem Anordnen des Elastomerkörpers in dem Spritzgusswerkzeug der Haftvermittler auf dem Außenumfang des Elastomerkörpers aufgebracht werden. Als Kunststoffmaterial zum Ausbilden des Strukturteils kann ein faserverstärktes Kunststoffmaterial verwendet werden. Wesentlich ist hier lediglich, dass das faserverstärkte Kunststoffmaterial spritzgussfähig ist.
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Als eine Alternative für den Einsatz eines Haftvermittlers zum Verbinden des Elastomerkörpers mit dem Kunststoffmaterial des Strukturteils kann der Elastomerkörper eine Kunststoff-Außenschicht aufweisen. Die Kunststoff-Außenschicht kann hülsenartig oder als eine Hülse ausgebildet sein. Die Kunststoff-Außenschicht ist stoffschlüssig mit dem Außenumfang des Elastomerkörpers verbunden. Hierbei kann die Kunststoff-Außenschicht selbst unter Verwendung eines Haftvermittlers mit dem Außenumfang des Elastomerkörpers verbunden sein. Beim Einspritzen des Kunststoffmaterials zum Ausbilden des Strukturteils gelangt das Kunststoffmaterial des Strukturteils in direkten Kontakt mit der Kunststoff-Außenschicht des Elastomerkörpers. Hierbei wird das Material der Kunststoff-Außenschicht zusammen mit dem Elastomerkörper in Abhängigkeit von dem eingestellten Spritzgussdruck verformt. Zudem wird das Material der Kunststoff-Außenschicht aufgrund der Temperatur des eingespritzten Kunststoffmaterials aufgeschmolzen. Beim anschließenden Erstarren des Kunststoffmaterials des Strukturteils und des Materials der Kunststoff-Außenschicht entsteht hierdurch eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Strukturteil und der Kunststoff-Außenschicht, insbesondere dem Elastomerlager. Mittels der Kunststoff-Außenschicht ist die Handhabbarkeit und/oder Lagerbarkeit des Elastomerkörpers gegenüber einem Elastomerkörper mit einem Haftvermittler auf seinem Außenumfang ohne Kunststoff-Außenschicht verbessert. Ein der Umgebung ausgesetzter Haftvermittler ist nur zeitlich begrenzt lagerfähig und empfindlich gegenüber beispielsweise Feuchtigkeit, Fingerabdrücken, etc. Diese Nachteile können bei Einsatz einer Kunststoff-Außenschicht vermieden werden.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeugbauteil wird mittels des erfindungsgemäßen, zuvor beschriebenen Verfahrens, hergestellt. Hierbei ist der Elastomerkörper in axialer Richtung zu der Längsachse des Elastomerlagers aufgrund einer Vorspannung, Verformung und/oder Kalibrierung konkav nach außen gewölbt. Das Fahrzeugbauteil kann gemäß allen im Zusammenhang mit den Verfahren erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet sein.
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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 eine geschnittene Seitenansicht eines Fahrzeugbauteils gemäß dem Stand der Technik,
- 2 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugbauteils,
- 3 eine geschnittene Seitenansicht des erfindungsgemäßen Fahrzeugbauteils gemäß 2,
- 4 einen Ausschnitt einer geschnittenen Seitenansicht eines Spritzgusswerkzeugs zum Herstellen des erfindungsgemäßen Fahrzeugbauteils gemäß 2 und 3,
- 5 einen weiteren Ausschnitt einer geschnittenen Seitenansicht eines Spritzgusswerkzeugs zum Herstellen des erfindungsgemäßen Fahrzeugbauteils gemäß 2 und 3,
- 6 eine geschnittene Seitenansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Fahrzeugbauteils, und
- 7 einen Ausschnitt einer geschnittenen Seitenansicht eines Spritzgusswerkzeugs zum Herstellen des weiteren erfindungsgemäßen Fahrzeugbauteils gemäß 6.
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1 zeigt eine geschnittene Seitenansicht eines Fahrzeugbauteils 100 gemäß dem Stand der Technik. Das Fahrzeugbauteil 100 weist ein Strukturteil 1 auf. Das Strukturteil 1 ist aus einem Kunststoffmaterial gebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Strukturteil 1 lediglich beispielhaft als eine Außenhülse realisiert. Hierbei eine Wandung 2 des Strukturteils 1 doppelwandig ausgebildet. Eine derartige Ausbildung des Strukturteils 1 ist jedoch lediglich als ein Platzhalter zu verstehen. Das Strukturteil 1 kann tatsächlich vielmehr zum Realisieren des Fahrzeugbauteils 100 beispielsweise als ein Fahrwerkbauteil wie ein Fahrwerkträger, Fahrzeugträger oder Fahrwerklenker ausgebildet sein.
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Des Weiteren weist das Fahrzeugbauteil 100 eine Innenhülse 3 auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Innenhülse 3 aus einem Metall gebildet.
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Zwischen der Innenhülse 3 und dem Strukturbauteil 1 ist ein Elastomerkörper 4 angeordnet. Hierbei ist eine Innenseite des Elastomerkörpers 4 mit einer Außenseite der Innenhülse 3 stoffschlüssig, insbesondere unter Verwendung eines Haftvermittlers, verbunden. Des Weiteren ist eine Außenseite des Elastomerkörpers 4 stoffschlüssig, insbesondere unter Verwendung eines Haftvermittlers, mit einer Innenseite des Strukturteils 1 verbunden.
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Aufgrund des Zusammenwirkens des Strukturteils 1, der Innenhülse 3 und des Elastomerkörpers 4 ist ein Elastomerlager 5 gebildet. Das Elastomerlager 5 weist eine Längsachse 6 auf. Hierbei ist die Längsachse 6 eine Mittellängsachse ausgebildet.
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Zum Herstellen des Fahrzeugbauteils 100 wird der Elastomerkörper 4 zusammen mit der Innenhülse 3 in ein hier nicht näher dargestelltes Spritzgusswerkzeug eingelegt. Sodann wird das Kunststoffmaterial zum Ausbilden des Strukturteils 1 in das Spritzgusswerkzeug eingespritzt. Beim Einspritzen des Kunststoffmaterials zum Ausbilden des Fahrzeugbauteils 100 gemäß dem Stand der Technik wird der Elastomerkörper 4 im Bereich von stirnseitigen Abschnitten 7 mittels hier nicht näher dargestellten Flächen des Spritzgusswerkzeuges abgestützt. Die stirnseitigen Abschnitte 7 sind im Wesentlichen flach bzw. eben ausgebildet.
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Eine gewünschte Einstellung einer Vorspannung des Elastomerkörpers 4 bzw. die Erreichung einer gewünschten Kalibrierung des Elastomerlagers 5 ist mittels eines Fahrzeugbauteils 100 gemäß dem Stand der Technik nicht erreichbar.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugbauteils 8. Gleiche Merkmale wie zuvor tragen die gleichen Bezugszeichen. Insoweit wird auch auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen.
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Das Fahrzeugbauteil 8 weist ein Strukturteil 1 auf. Das Strukturteil 1 ist aus einem Kunststoffmaterial gebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Strukturteil 1 als eine Art Außenhülse ausgebildet. Diese Darstellung des Strukturteils 1 ist jedoch lediglich als eine Art Platzhalter zu verstehen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Strukturteil 1 zum Ausbilden eines Fahrzeugbauteils, beispielsweise eines Fahrwerkbauteils, Fahrwerkträgers oder Fahrwerklenkers, realisiert ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das Strukturteil 1 eine doppelwandige Wandung 2 auf. In jedweder denkbaren Ausgestaltung des Strukturteils 1, beispielsweise als Fahrwerkträger oder Fahrwerklenker, kann dieses auch die Funktion einer verzichtbaren Außenhülse für das Ausbilden eines Elastomerlagers 5 übernehmen.
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Zum Ausbilden des Elastomerlagers 5 weist das Fahrzeugbauteil 8 eine Innenhülse 3 und einen zwischen der Innenhülse 3 und dem Strukturteil 1 angeordneten Elastomerkörper 4 auf.
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Bei dem Fahrzeugbauteil 8 ist der Elastomerkörper 4 in radialer Richtung zu einer Längsachse 6 des Elastomerlagers 5 vorgespannt. Aufgrund dieser Vorspannung des Elastomerkörpers 4 ist ein stirnseitiger Abschnitt 9 konkav nach außen gewölbt. Somit ist der Elastomerkörper 4 in axialer Richtung zu der Längsachse 6 des Elastomerlagers 5 aufgrund der eingestellten Vorspannung konkav nach außen gewölbt.
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3 zeigt eine geschnittene Seitenansicht des erfindungsgemäßen Fahrzeugbauteils 8 gemäß 2. Gut zu erkennen sind die konkav nach außen gewölbten stirnseitigen Abschnitte 9 des Elastomerkörpers 4.
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Des Weiteren ist erkennbar, dass das Strukturteil 1 in einem mittleren Bereich eines Außenumfanges des Elastomerkörpers 4 radial nach innen zu der Längsachse 6 vorsteht. Somit drückt das Kunststoffmaterial des Strukturteils 1 den Elastomerkörper 4 radial zur Längsachse 6 nach innen. Hierdurch ist eine Reduzierung des Außendurchmessers des Elastomerkörpers 4 erreicht. Hierbei ergibt sich im mittleren Bereich des Elastomerkörpers 4 eine leicht radial zu der Längsachse 6 nach außen gewölbte Gestalt für den Elastomerkörper 4.
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In einem Übergangsbereich zwischen dem mittleren Bereich des Elastomerkörpers 4 und den stirnseitigen Abschnitten 9 des Elastomerkörpers 4 bildet der Elastomerkörper 4 gemäß diesem Ausführungsbeispiel im Querschnitt hakenartige und axial zu der Längsachse 6 nach außen gerichtete Ausbildungen 10 aus. Diese hakenartigen Ausbildungen 10 ergeben sich aufgrund der Gestaltung des Spritzgusswerkzeuges, wie dieses den nachfolgenden Figuren zu entnehmen ist.
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4 zeigt einen Ausschnitt einer geschnittenen Seitenansicht eines Spritzgusswerkzeugs 11 zum Herstellen des erfindungsgemäßen Fahrzeugbauteils 8 gemäß 2 und 3. Hierzu ist die Innenhülse 3 zusammen mit dem Elastomerkörper 4 in dem Spritzgusswerkzeug 11 angeordnet. Das Spritzgusswerkzeug 11 weist eine Einrichtung 12 auf. Mittels der Einrichtung 12 ist ein einstellbares und/oder vorgebbares Verformen des Elastomerkörpers 4 und damit eine Kalibrierung des Elastomerlagers 5 realisierbar. Die Einrichtung 12 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als eine verstellbare Schiebereinrichtung 12 ausgebildet, wobei mittels der Verstellbarkeit der Schiebereinrichtung 12 eine gewünschte Verformung des Elastomerkörpers 4 bzw. eine gewünschte Kalibrierung des Elastomerlagers 5 einstellbar ist.
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Die Schiebereinrichtung 12 weist zwei Schieberelemente 13, 14 auf. Die Schieberelemente 13, 14 sind als Gleichteile ausgebildet und spiegelsymmetrisch zueinander an zwei voneinander abgewandten Enden des Elastomerkörpers 4 angeordnet. Hierbei sind die Schieberelemente 13, 14 koaxial zur Längsachse 6 angeordnet. Die Schieberelemente 13, 14 sind im Wesentlichen ringartig ausgebildet. Des Weiteren weist eine Stirnseite 15 des Schieberelementes 13 bzw. 14 eine konkave Kontur auf. Für eine bessere Übersichtlichkeit ist lediglich die Stirnseite 15 des Schieberelementes 14 mit einem Bezugszeichen versehen. Die Stirnseite 15 ist dem Elastomerkörper 4 in axialer Richtung zur Längsachse 6 zugewandt. Hierdurch ist ein ringartiger Freiraum 16 zwischen dem Schieberelement 13 bzw. 14 und dem Elastomerkörper 4 gebildet. Für eine bessere Übersichtlichkeit ist lediglich der Freiraum 16 zwischen dem Schieberelement 13 und dem Elastomerkörper 4 mit einem Bezugszeichen versehen.
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Die Schieberelemente 13, 14 sind auf einem Führungsbolzen 17 bzw. 18 angeordnet. Die Führungsbolzen 17, 18 erstrecken sich koaxial zur Längsachse 6. Des Weiteren erstrecken sich die Führungsbolzen 17, 18 teilweise in die Innenhülse 3 hinein. Der sich in die Innenhülse 3 erstreckende Abschnitt der Führungsbolzen 17, 18 weist einen Außendurchmesser auf, der gleitbeweglich an einer Innenseite der Innenhülse 3 anliegt.
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Die Führungsbolzen 17, 18 weisen jeweils einen Vorsprung 19 auf. Für eine bessere Übersichtlichkeit ist lediglich der Vorsprung 19 des Führungsbolzens 17 mit einem Bezugszeichen versehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Vorsprung 19 als ein über den Außenumfang des Führungsbolzens 17 nach außen vorstehender ringartiger Steg ausgebildet. Hierbei weist der Vorsprung 19 einen Außenumfang auf, der größer ist als der Innenumfang der Innenhülse 3. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht der Außenumfang des Vorsprungs 19 im Wesentlichen dem Außenumfang der Innenhülse 3. Die Führungsbolzen 17, 18 sind so weit in die Innenhülse 3 hineingeführt, bis der Vorsprung 19 an einer Stirnfläche 20 der Innenhülse 3 anschlägt. Für eine bessere Übersichtlichkeit ist lediglich die dem Vorsprung 19 des Führungsbolzens 17 zugewandte Stirnfläche 20 mit einem Bezugszeichen versehen.
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Die Schiebereinrichtung 12 weist bei diesem Ausführungsbeispiel zwei Federelemente 21, 22 auf. Hierbei ist das Federelement 21 dem Schieberelement 13 und das Federelement 22 dem Schieberelement 14 zugeordnet. Die Federelemente 21, 22 sind als Druckfedern bzw. Tellerfedern ausgebildet. Des Weiteren sind die Federelemente 21, 22 auf einem Abschnitt des Führungsbolzens 17 bzw. 18 angeordnet bzw. mittels diesen geführt. Das Spritzgusswerkzeug 11 weist Räume 23, 24 auf, wobei in dem Raum 23 das Federelement 21 und in dem Raum 24 das Federelement 22 angeordnet ist. Das Federelement 21 stützt sich einerseits an einer Wand 25 des Raumes 23 und andererseits an dem Schieberelement 13 ab. Das Federelement 22 stützt sich einerseits an einer Wand 26 des Raumes 24 und andererseits an dem Schieberelement 14 ab. Die Führungsbolzen 17, 18 sind in eine Vertiefung 27 bzw. 28 in der Wand 25 bzw. 26 eingeschraubt und hierdurch fest mit dem Spritzgusswerkzeug 11 verbunden.
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Die Schieberelemente 13, 14 werden mittels der Federelemente 21, 22 in Richtung der Vorsprünge 19 gedrückt. Gegen die Federkraft der Federelemente 21, 22 sind die Schieberelemente 13, 14 bei diesem Ausführungsbeispiel von dem Vorsprung 19 weg in Richtung eines Wandvorsprunges 29 bzw. 30 des Spritzgusswerkzeuges 11 verschiebbar. Hierbei dient der Wandvorsprung 29 als ein Anschlag für das Schieberelement 13 und der Wandvorsprung 30 dient als ein Anschlag für das Schieberelement 14.
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Das Spritzgusswerkzeug 11 weist Spritzgusskanäle 31 zum Einspritzen von Kunststoffmaterial in eine Kavität 32 zum Ausbilden des Strukturteils 1 gemäß 2 und 3 auf. Hierbei wird die Kavität 32 mittels des Außenumfangs des Elastomerkörpers 4 und Randabschnitten 33 der Schieberelemente 13, 14 begrenzt. Für eine bessere Übersichtlichkeit ist lediglich der Randabschnitt 33 des Schieberelementes 13 mit einem Bezugszeichen versehen.
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Beim Anordnen des Elastomerkörpers 4 in dem Spritzgusswerkzeug 11 drücken sich die Randabschnitte 33 der Schieberelemente 13, 14 ein Stück weit in einen Außenbereich des Elastomerkörpers 4 hinein.
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Nach dem Positionieren bzw. Anordnen des Elastomerkörpers 4 mit der Innenhülse 3 in dem Spritzgusswerkzeug 11 gemäß der hier gezeigten Darstellung wird das Kunststoffmaterial zum Ausbilden des Strukturteils 1 mit einem vorgegebenen Spritzdruck durch die Spritzgusskanäle 31 in die Kavität 32 eingespritzt.
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5 zeigt einen weiteren Ausschnitt der geschnittenen Seitenansicht des Spritzgusswerkzeuges 11 zum Herstellen des erfindungsgemäßen Fahrzeugbauteils 8 gemäß 2 und 3. Im Vergleich zu 4 ist gemäß 5 das Kunststoffmaterial mit einem vorgegebenen Spritzdruck in die Kavität 32 eingespritzt worden.
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Hierbei wurde im Vergleich zu 4 der Außendurchmesser des Elastomerkörpers 4 zumindest in einem mittleren Bereich reduziert. Da jedoch der Elastomerkörper 4 aufgrund seiner Inkompressibilität nicht komprimiert werden kann, muss sich der Elastomerkörper 4 verformen. Der hierfür notwendige Platz wird mittels der Freiräume 16 und durch die konkav nach innen gewölbte Stirnseite 15 der Schieberelemente 13, 14 als Freiräume 16 bereitgestellt. Entsprechend ist der Elastomerkörper 4 gemäß 5 in axialer Richtung zu der Längsachse 6 in den Freiraum 16 gedrückt bzw. verformt worden. Die Freiräume 16 gemäß 4 sind mittels des Elastomerkörpers 4 gemäß der Darstellung in 5 vollständig ausgefüllt. Hierbei nehmen die stirnseitigen Abschnitte 9 des Elastomerkörpers 4 aufgrund der Kontur der Stirnseiten 15 eine konvex nach außen gewölbte Gestalt an. Zugunsten einer besseren Übersichtlichkeit ist nur der an dem Schieberelement 13 anliegende stirnseitige Abschnitt 9 mit einem Bezugszeichen versehen.
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Gemäß dieser Ausführungsform weist der Außenumfang des Elastomerkörpers 4 im Bereich des reduzierten Außenumfangs eine leicht konvex nach außen gewölbte Gestalt auf. Entsprechend ist der in diesem Bereich an dem Elastomerkörper 4 anliegende Bereich des Strukturbauteils 1 leicht konkav nach innen gewölbt ausgebildet.
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Da die Randabschnitte 33 der Schieberelemente 13, 14 bereits gemäß 4 in den Elastomerkörper 4 hineingedrückt sind und zudem über einen Rand 34 der Kavität 32 in diese hineinragen, kann der Außendurchmesser des Elastomerkörpers 4 im Bereich der Randabschnitte 33 nicht reduziert werden. Hierdurch entstehen die im Querschnitt hakenartigen Ausbildungen 10 des Elastomerkörpers 4.
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Für eine bessere Übersichtlichkeit sind der Rand 34 und die hakenartige Ausbildung 10 nur in Bezug zu dem Schieberelement 13 eingezeichnet. Entsprechende Gestaltungen sind jedoch auch bezüglich des Schieberelementes 14 gegeben.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Schieberelemente 13, 14 aufgrund der Verformung des Elastomerkörpers 4 entgegen der Federkraft der Federelemente 21, 22 in axialer Richtung der Längsachse 6 von den Stirnflächen 20 der Innenhülse 3 abgehoben. Die Federsteifigkeit der Federelemente 21, 22 ist derart ausgebildet, dass die Verschiebung der Schieberelemente 13, 14 bei einem vorgegebenen Spritzdruck für das Kunststoffmaterial des Strukturteils 1 begrenzt ist.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Bewegung der Schieberelemente 13, 14 mittels der Federelemente 21, 22 gestoppt, bevor die Federelemente 13, 14 an den Wandvorsprüngen 29, 30 anschlagen. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die Federsteifigkeit der Federelemente 21, 22 derart ausgebildet sein, dass diese eine Verschiebung der Schieberelemente 13, 14 zulassen, bis diese an den Wandvorsprüngen 29, 30 anschlagen.
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Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform kann im Bereich zwischen dem Schieberelement 13 bzw. 14 und dem zugehörigen Wandvorsprung 29 bzw. 30 ein hier nicht näher dargestelltes Distanzelement, beispielweise eine metallene Ringscheibe, zum Begrenzen des Verfahrweges für die Schieberelemente 13, 14 angeordnet sein.
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Somit lässt sich mittels des Spritzgusswerkzeuges 11 ein Fahrzeugbauteil 8, beispielsweise in der Gestalt eines Fahrwerkbauteils, Fahrwerkträgers oder Fahrwerklenkers, mit einem Elastomerlager 5 realisieren, wobei das Elastomerlager 5 auf eine vorgegebene Weise kalibrierbar ist. Hierzu wird der Außendurchmesser des Elastomerkörpers 4 beim Umspritzen mit dem Kunststoffmaterial zum Herstellen des Strukturteils 1 reduziert und der Elastomerkörper 4 verformt sich in die von der Einrichtung 12 bereitgestellten Freiräume 16.
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6 zeigt eine geschnittene Seitenansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Fahrzeugbauteils 35. Gleiche Merkmale wie zuvor tragen die gleichen Bezugszeichen. Insoweit wird auch auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen.
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Im Unterschied zu dem Fahrzeugbauteil 8 gemäß 2 bis 5 weist der Elastomerkörper 4 des Fahrzeugbauteils 35 gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Kunststoff-Außenschicht 36 auf. Hierbei dient die Kunststoff-Außenschicht 36 als eine Alternative für den Einsatz eines Haftvermittlers zum direkten Verbinden des Elastomerkörpers 4 mit dem Kunststoffmaterial des Strukturteils. Die Kunststoff-Außenschicht 36 ist hülsenartig ausgebildet. Des Weiteren ist die Kunststoff-Außenschicht 36 stoffschlüssig mit dem Außenumfang des Elastomerkörpers verbunden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Kunststoff-Außenschicht 36 mittels eines Haftvermittlers mit dem Außenumfang des Elastomerkörpers 4 verbunden. Das Material der Kunststoff-Außenschicht 36 ist unmittelbar stoffschlüssig mit dem Kunststoffmaterial des Strukturteils 1 verbunden.
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7 zeigt einen Ausschnitt einer geschnittenen Seitenansicht des Spritzgusswerkzeugs 11 zum Herstellen des weiteren erfindungsgemäßen Fahrzeugbauteils 35 gemäß 6. Gleiche Merkmale wie zuvor tragen die gleichen Bezugszeichen. Insoweit wird auch auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen.
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Beim Einspritzen des Kunststoffmaterials zum Ausbilden des Strukturteils 1 gelangt das Kunststoffmaterial des Strukturteils 1 in direkten Kontakt mit der Kunststoff-Au-ßenschicht 36 des Elastomerkörpers 4. Hierbei wird das Material der Kunststoff-Au-ßenschicht 36 zusammen mit dem Elastomerkörper 4 in Abhängigkeit von dem eingestellten Spritzgussdruck verformt. Zudem wird das Material der Kunststoff-Außenschicht 36 aufgrund der Temperatur des eingespritzten Kunststoffmaterials aufgeschmolzen. Beim anschließenden Erstarren des Kunststoffmaterials des Strukturteils 1 und des Materials der Kunststoff-Außenschicht 36 entsteht hierdurch eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Strukturteil 1 und der Kunststoff-Außenschicht 36. Mittels der Kunststoff-Außenschicht 36 ist die Handhabbarkeit und/oder Lagerbarkeit des Elastomerkörpers 4 gegenüber einem Elastomerkörper 4 mit einem Haftvermittler auf seinem Außenumfang ohne Kunststoff-Außenschicht 36 verbessert.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Fahrzeugbauteil
- 1
- Strukturbauteil
- 2
- Wandung
- 3
- Innenhülse
- 4
- Elastomerkörper
- 5
- Elastomerlager
- 6
- Längsachse
- 7
- stirnseitiger Abschnitt
- 8
- Fahrzeugbauteil
- 9
- stirnseitiger Abschnitt
- 10
- hakenartige Ausbildung
- 11
- Spritzgusswerkzeug
- 12
- (Schieber-) Einrichtung
- 13
- Schieberelement
- 14
- Schieberelement
- 15
- Stirnseite
- 16
- Freiraum
- 17
- Führungsbolzen
- 18
- Führungsbolzen
- 19
- Vorsprung
- 20
- Stirnfläche
- 21
- Federelement
- 22
- Federelement
- 23
- Raum
- 24
- Raum
- 25
- Wand
- 26
- Wand
- 27
- Vertiefung
- 28
- Vertiefung
- 29
- Wandvorsprung
- 30
- Wandvorsprung
- 31
- Spritzgusskanal
- 32
- Kavität
- 33
- Randabschnitt
- 34
- Rand
- 35
- Fahrzeugbauteil
- 36
- Kunststoff-Außenschicht
