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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Fahrwerkbauteils mit einem Verbindungselement, wobei an mindestens zwei voneinander abgewandten Enden des Verbindungselementes jeweils ein Gelenkgehäuse aus Kunststoff angespritzt und/oder angegossen wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein derart hergestelltes Fahrwerkbauteil.
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Zum Spritzgießen der Gelenkgehäuse an zwei Enden eines beispielsweise stangenartigen Verbindungselements ist es üblich, dass die beiden Gelenkgehäuse nacheinander angespritzt und/oder angegossen werden. Hierzu ist es notwendig, dass das Verbindungselement mit dem bereits hergestellten Gelenkgehäuse aus dem Spritzgusswerkzeug entnommen, gewendet und wieder in das Spritzgusswerkzeug zum Herstellen des weiteren Gelenkgehäuses eingelegt wird. Insbesondere sind lediglich auf diese Weise Fahrwerkbauteile mit in einem beliebig vorgegebenen Winkel verdreht zueinander ausgerichteten Gelenkgehäusen herstellbar. Von Nachteil ist hierbei eine erhöhte Anzahl an Arbeitsschritten, die zu einer unerwünscht langen Taktzeit führt. Zudem ist das notwendige Spritzgusswerkzeug aufgrund der Notwendigkeit zur Drehung des Werkstücks mit hohen Kosten verbunden.
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Es ist die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe, ein Verfahren und/oder ein Fahrwerkbauteil der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass die Herstellung des Fahrwerkbauteils kostengünstiger realisierbar ist. Vorzugsweise soll die Anzahl der Arbeitsschritte und/oder die Werkzeugkosten reduziert 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 Fahrwerkbauteils nach Anspruch 8 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 Fahrwerkbauteils ausgebildet. Vorzugsweise ist das Fahrwerkbauteil für ein Fahrwerk des Fahrzeugs ausgebildet und/oder das Fahrwerkbauteil ist in dem Fahrwerk des Fahrzeugs verbaut. Insbesondere im Fahrwerk dienen Fahrwerkbauteile dazu weitere Fahrwerkskomponenten gelenkig miteinander oder mit dem Fahrzeugaufbau oder einem daran befestigten Achsträger zu verbinden. Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug wie beispielsweise ein Personenkraftwagen oder ein Nutzfahrzeug sein.
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Das Fahrwerkwerkbauteil weist ein Verbindungselement auf bzw. es wird zum Herstellen des Fahrwerkbauteils ein Verbindungselement bereitgestellt. Vorzugsweise ist das Verbindungselement stangenartig oder rohrartig. Beispielsweise ist das Verbindungselement als eine Stange oder als ein Rohr ausgebildet. Insbesondere ist das Verbindungselement aus Metall gebildet. An mindestens zwei voneinander abgewandten Enden des Verbindungselementes wird jeweils ein Gelenkgehäuse aus Kunststoff angespritzt und/oder angegossen. Das Anspritzen und/oder Angießen kann auch als Spritzgießen bezeichnet werden.
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Erfindungsgemäß wird nach dem Anspritzen und/oder Angießen der Gelenkgehäuse mindestens eines der Gelenkgehäuse um einen vorgegebenen Drehwinkel um eine Mittellängsachse des Verbindungselementes verdreht, wodurch die beiden Gelenkgehäuse verdreht zueinander angeordnet werden.
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Hierbei ist von Vorteil, dass die Herstellung des Fahrwerkbauteils kostengünstiger realisierbar ist. Insbesondere ist ein kostengünstigeres Spritzgusswerkzeug verwendbar. Das Fahrwerkbauteil kann zunächst vollständig oder komplett, insbesondere mit sämtlichen Gelenkgehäusen, ausgebildet werden. Erst anschließend erfolgt die gewünschte Ausrichtung der Gelenkgehäuse zueinander. Insbesondere das mindestens eine verdrehte Gelenkgehäuse nach dem Verdrehen an dem Verbindungselement festgesetzt. Vorzugsweise wird bei einem Fahrwerkbauteil mit zwei Gelenkgehäuse nur eines der Gelenkgehäuse um den vorgegeben Drehwinkelt verdreht, um die gewünschte Verdrehung der beiden Gelenkgehäuse zueinander zu erreichen. Alternativ ist auch denkbar, dass beide Gelenkgehäuse um jeweils einen vorgegeben Drehwinkel verdreht werden, um die gewünschte Verdrehung der beiden Gelenkgehäuse zueinander zu erreichen.
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Gemäß einer Weiterbildung wird der Kunststoff zum Ausbilden der beiden Gelenkgehäuse gleichzeitig und/oder in einem einzigen Arbeitsschritt an den beiden Enden des Verbindungselementes angespritzt und/oder angegossen. Hierdurch kann auf ein Wenden oder Drehen des Verbindungselementes wie in üblichen Verfahren, bei denen die Gelenkgehäuse nacheinander hergestellt werden, verzichtet werden. Die Anzahl der Arbeitsschritte zum Spritzgießen kann reduziert werden. Vorzugsweise werden die beiden Gelenkgehäuse mit einem Winkel von 0° oder von 180°, insbesondere um eine Mittellängsachse des Verbindungselementes, verdreht zueinander ausgebildet. Diese Stellung der Gelenkgehäuse zueinander weisen eine Mehrheit der üblicherweise verwendeten Fahrwerkbauteile, insbesondere Pendelstützen, auf. In diesen Fällen ist keine nachfolgende Verdrehung der Gelenkgehäuse notwendig.
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Nach einer weiteren Ausführungsform wird nach dem Anspritzen und/oder Angießen der beiden Gelenkgehäuse mindestens ein Ende des Verbindungselementes erwärmt. Hierdurch wird der an dem Ende des Verbindungselementes anliegende Kunststoff verflüssigt. Anschließend wird das an dem erwärmten Ende angeordnete Gelenkgehäuse um den vorgegebenen Drehwinkel um die Mittelängsachse des Verbindungselementes verdreht. Insbesondere härtet der Kunststoff nach dem Herstellen des jeweiligen Gelenkgehäuses zunächst teilweise oder vollständig aus. Anschließend wird insbesondere gezielt oder ausschließlich das Ende des Verbindungselementes erwärmt. Vorzugsweise wird ausschließlich der Kunststoff und/oder ein Bereich des Gelenkgehäuses verflüssigt, der unmittelbar an dem Ende des Verbindungselementes anliegt. Somit kann ein überwiegender Teil des Kunststoffs und/oder des Gelenkgehäuses, insbesondere in einem von dem Ende des Verbindungselementes abgewandten Bereichs, fest bleiben.
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Das Ende des Verbindungselements kann induktiv, insbesondere mittels einer Induktionsspule, erwärmt wird. Vorzugsweise ist das Verbindungselement aus Metall gebildet und somit lässt sich das Ende des Verbindungselementes auf einfache Weise mittels Induktion so weit erwärmen, so dass der an dem Ende anliegende Kunststoff verflüssigt wird. Die Induktionsspule kann Bestandteil eines Ausrichtwerkzeugs zum Verdrehen des Gelenkgehäuses um die Mittellängsachse des Verbindungselementes sein.
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Gemäß einer Weiterbildung wird zum Herstellen der Gelenkgehäuse das Verbindungselement in eine Form eines Spritzgusswerkzeugs eingelegt. Hierbei werden mittels der Form die Gelenkgehäuse, insbesondere sämtliche Gelenkgehäuse gleichzeitig, an den Enden des Verbindungselementes ausgebildet. Vorzugsweise wird in die Form und für jedes Gelenkgehäuse jeweils ein Gelenkinnenteil eingelegt, wobei das Gelenkinnenteil teilweise mit dem Kunststoff zum Ausbilden des Gelenkgehäuse umspritzt und/oder umgossen wird. Insbesondere wird das Gelenkinnenteil gelenkbeweglich in dem Gelenkgehäuse gelagert. Das Gelenkinnenteil kann eine Gelenkkugel und/oder einen Gelenkzapfen aufweisen. Das Gelenkinnenteil kann als ein Kugelzapfen oder als eine Kugelhülse ausgebildet sein. Hierbei können das Gelenkgehäuse und das Gelenkinnenteil ein Kugelgelenk realisieren. Insbesondere besteht ein Kugelgelenk aus dem wenigstens einseitig offenen Gelenkgehäuse mit einer Gehäuseausnehmung sowie einem in der Gehäuseausnehmung schwenkbeweglich und/oder drehbeweglich gegenüber dem Gelenkgehäuse gelagerten Gelenkinnenteil. Hierbei kann der Gelenkzapfen des Gelenkinnenteils aus einer Gehäuseöffnung des Gelenkgehäuses nach außen herausragen. Zwischen dem Gelenkgehäuse und einer Gelenkkugel des Gelenkinnenteils kann eine Lagerschale angeordnet sein, welche die Reibung und somit den Verschleiß des Gelenks trotz der zuweilen hohen betrieblichen Belastungen reduziert. Insbesondere wird das Gelenkinnenteil zusammen mit der Lagerschale in die Form eingelegt und mit dem Kunststoff zum Ausbilden des Gelenkgehäuses umspritzt und/oder umgossen. Hierbei wird die Lagerschale an dem Gelenkgehäuse festgesetzt.
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Nach einer weiteren Ausführungsform wird das Verbindungselement mit den ausgebildeten Gelenkgehäusen aus dem Spritzgusswerkzeug entnommen und anschließend mindestens ein Gelenkgehäuse einem Ausrichtwerkzeug zugeführt. Hierbei wird mittels des Ausrichtwerkzeugs, insbesondere mittels einer Induktionsspule des Ausrichtwerkzeugs, mindestens ein Ende des Verbindungselementes erwärmt, wodurch der an dem Ende des Verbindungselementes anliegende Kunststoff verflüssigt wird. Hierauf folgend wird das an dem erwärmten Ende angeordnete Gelenkgehäuse, insbesondere mittels des Ausrichtwerkzeugs, um den vorgegebenen Drehwinkel um die Mittelängsachse des Verbindungselementes verdreht. Anschließend kann das fertig gestellte Fahrwerkbauteil dem Ausrichtwerkzeug entnommen werden.
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Vorzugsweise wird das Ende des Verbindungselementes mit dem verdrehten Gelenkgehäuse nach Erreichen des vorgegebenen Drehwinkels zum Erstarren des Kunststoffs gekühlt. Hierdurch kann das Erstarren des Kunststoffs beschleunigt werden. Das Ende des Verbindungselementes kann direkt oder indirekt gekühlt werden.
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Von besonderem Vorteil ist ein erfindungsgemäß hergestelltes Fahrwerkbauteil. Das Fahrwerkbauteil kann ein stangenartiges oder rohrartiges Verbindungselement aufweisen. Hierbei hat das Verbindungselement zwei axial zur Mittellängsachse voneinander abgewandte Enden, an denen jeweils eines der Gelenkgehäuse ausgebildet ist. Insbesondere ist in dem Gelenkgehäuse jeweils ein Gelenkinnenteil gelenkbeweglich gelagert. Das Gelenkinnenteil kann als ein Kugelzapfen oder als eine Kugelhülse ausgebildet sein. Das Fahrwerkbauteil kann als ein Zwei-Punkt-Lenker oder als eine Pendelstütze, insbesondere für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs, ausgebildet sein.
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Insbesondere handelt es sich bei dem gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Fahrwerkbauteil um ein zuvor beschriebenes erfindungsgemäßes Fahrwerkbauteil. Vorzugsweise ist das Verfahren gemäß den im Zusammenhang mit dem hier beschriebenen erfindungsgemäßen Fahrwerkbauteil erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet. Ferner kann das hier beschriebene Fahrwerkbauteil gemäß den 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 perspektivische Seitenansicht eines Verbindungselementes mit Gelenkgehäusen,
- 2 einen Ausschnitt einer geschnittenen Seitenansicht eines Endes des Verbindungselementes mit einem der Gelenkgehäuse gemäß 1 in einer Induktionsspule,
- 3 eine perspektivische Seitenansicht des Verbindungselementes mit den Gelenkgehäusen, und
- 4 eine perspektivische Seitenansicht des erfindungsgemäß hergestellten Fahrwerkbauteils.
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1 zeigt eine perspektivische Seitenansicht eines Verbindungselementes 1 mit Gelenkgehäusen 2, 3. Hierdurch ist ein Fahrwerkbauteil 4 gebildet, welches gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Pendelstütze für ein Fahrwerk eines hier nicht näher dargestellten Fahrzeugs ist. Das Verbindungselement 1 ist bei diesem Beispiel stangenartig ausgebildet. Die Gelenkgehäuse 2, 3 sind an zwei axial zu einer Mittellängsachse des Verbindungselementes 1 voneinander abgewandten Enden des Verbindungselementes 1 angeordnet. Das Verbindungselement 1 ist aus Metall und die Gelenkgehäuse 2, 3 sind aus Kunststoff hergestellt. Zum Herstellen der Gelenkgehäuse 2, 3 wurde das Verbindungselement 1 in eine Form eines hier nicht näher dargestellten Spritzgusswerkzeugs eingelegt.
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In den Gelenkgehäusen 2, 3 ist jeweils ein Gelenkinnenteil 5, 6 gelenkbeweglich gelagert. Das Gelenkinnenteil 5, 6 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als ein Kugelzapfen ausgebildet, wobei sich jeweils ein Gelenkzapfen 7 aus dem Gelenkgehäuse 2, 3 nach außen heraus erstreckt. Die Gelenkinnenteile 5, 6 werden zusammen mit dem Verbindungselement 1 in das Spritzgusswerkzeug zum Herstellen der Gelenkgehäuse 2, 3 eingesetzt.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden Gelenkgehäuse 2, 3 mit einem Winkel von 0° um die Mittellängsachse des Verbindungselementes 1 verdreht zueinander ausgerichtet. Mit anderen Worten sind die beiden Gelenkgehäuse 2, 3 bei diesem Beispiel spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet. Sollen die beiden Gelenkgehäuse in einem hierzu abweichenden Winkel zueinander verdreht ausgerichtet sein, werden die nachfolgend erläuterten Schritte durchgeführt.
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2 zeigt einen Ausschnitt einer geschnittenen Seitenansicht eines Endes des Verbindungselementes 1 mit dem Gelenkgehäuse 2 gemäß 1 in einer Induktionsspule 8. Die Induktionsspule 8 ist Bestandteil eines hier nicht näher dargestellten Ausrichtwerkzeugs. Die Induktionsspule 8 umläuft oder umringt mit einem Abstand zum Gelenkgehäuse 2 das Ende des Verbindungselementes 1. Mittels der Induktionsspule 8 wird das Ende des metallenen Verbindungselementes 1 erwärmt. Hierdurch der an dem Ende des Verbindungselementes 1 anliegende Kunststoff des Gelenkgehäuses 2 verflüssigt. Der Kunststoff des Gelenkgehäuses 2 in einem von dem Ende des Verbindungselementes 1 abgewandten Bereich bleibt dagegen fest. So bleibt der Kunststoff im Bereich des Gelenkinnenteils 5 trotz der Erwärmung des Endes des Verbindungselementes 1 fest.
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Die Induktionsspule 8 ist hier lediglich schematisch angedeutet dargestellt. Die tatsächlichen Größenverhältnisse zwischen der Induktionsspule 8 und dem Gelenkgehäuse 2 können abweichend zu der gezeigten schematischen Darstellung ausgebildet sein. Ein Innendurchmesser der Induktionsspule 8 kann derart ausgebildet sein, so dass das Gelenkgehäuse 2 durch die Induktionsspule 8 hindurchgeführt werden kann. Alternativ kann die Induktionsspule 8 oder können mehrere Induktionsspulen 8 außerhalb des Endes des Verbindungselementes 1 angeordnet sein.
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Das Ende des Verbindungselementes 1 weist bei diesem Ausführungsbeispiel eine Profilierung 13 zum formschlüssigen Festsetzen des Gelenkgehäuses 2 bei erstarrtem Kunststoff des Gelenkgehäuses 2 auf.
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Das bei diesem Ausführungsbeispiel als ein Kugelzapfen ausgebildete Gelenkinnenteil 5 weist eine Gelenkkugel 9 auf, die mit dem Gelenkzapfen 7 verbunden ist. Herbei realisieren das Gelenkgehäuse 5 und das Gelenkinnenteil 5 ein Kugelgelenk. Das Gelenkgehäuse 2 ist bei diesem Ausführungsbeispiel mittels einer Gehäuseöffnung 10 einseitig offen ausgebildet. Das Gelenkinnenteil 5 bzw. die Gelenkkugel 9 ist in einer Gehäuseausnehmung 11 des Gelenkgehäuses 2 gelagert. Das Gelenkinnenteil 5 ist mittels der Gelenkkugel 9 in der Gehäuseausnehmung 11 schwenkbeweglich und/oder drehbeweglich gegenüber dem Gelenkgehäuse 2 gelagert. Hierbei erstreckt sich der Gelenkzapfen 7 ausgehend von der Gelenkkugel 9 aus der Gehäuseöffnung 10 des Gelenkgehäuses 2 nach außen heraus.
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In einer hier nicht näher gezeigten alternativen Ausbildung kann zwischen dem Gelenkgehäuse 2 und der Gelenkkugel 9 bzw. in der Gehäuseausnehmung 11 eine Lagerschale angeordnet sein.
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3 zeigt eine perspektivische Seitenansicht des Verbindungselementes 1 mit den Gelenkgehäusen 2, 3 nach dem Erwärmen des Endes der Verbindungsstange 1 gemäß 2.
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Nachdem der an dem Ende des Verbindungselementes 1 anliegende Kunststoff verflüssigt wurde, wird das an dem erwärmten Ende angeordnete Gelenkgehäuse 2 wie hier mittels des Pfeils 12 angedeutet um einen vorgegebenen Drehwinkel um die Mittellängsachse des Verbindungselementes 1 verdreht. Dieses Verdrehen kann mittels des geeignet ausgebildeten und hier nicht näher dargestellten Ausrichtwerkzeugs erfolgen.
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Anschließend erstarrt der Kunststoff im Bereich des Endes des Verbindungselementes 1 und des Gelenkgehäuses 2 wieder, so dass das Gelenkgehäuse 2 an dem Verbindungselement 1 festgesetzt ist. Das Erstarren des Kunststoffs im Bereich des Endes der Verbindungsstange 1 kann durch ein aktives Kühle beschleunigt werden.
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4 zeigt eine perspektivische Seitenansicht des erfindungsgemäß hergestellten Fahrwerkbauteils 4 mit den verdreht zueinander ausgerichteten Gelenkgehäusen 2, 3. Zum Abdichten der jeweiligen Kugelgelenke ist hier zwischen den Gelenkzapfen 7 der jeweiligen Gelenkinnenteile 5, 6 und dem Gelenkgehäuse 2 bzw. 3 jeweils ein Dichtungsbalg 14 angeordnet. Die Gelenkgehäuse 2 bzw. 3 sind hier geringfügig abweichend zu den Darstellungen in 1 und 3 dargestellt, um zu verdeutlichen, dass die konkrete Ausbildung oder äußere Kontur der Gelenkgehäuse 2, 3 nicht relevant ist.
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Bezugszeichen
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- 1
- Verbindungselement
- 2
- Gelenkgehäuse
- 3
- Gelenkgehäuse
- 4
- Fahrwerkbauteil
- 5
- Gelenkinnenteil
- 6
- Gelenkinnenteil
- 7
- Gelenkzapfen
- 8
- Induktionsspule
- 9
- Gelenkkugel
- 10
- Gehäuseöffnung
- 11
- Gehäuseausnehmung
- 12
- Pfeil
- 13
- Profilierung
- 14
- Dichtungsbalg
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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