DE102023205514A1 - Verfahren zur Herstellung eines Verbindungsbauteils - Google Patents

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DE102023205514A1
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Frank Nachbar
Marco Braun
Christian Maassmann
Erik Kosbi
Florian Schiller
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ZF Friedrichshafen AG
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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Verbindungsbauteils (1), wobei eine sich in einer axialen Richtung (x) erstreckende und aus faserverstärktem, duroplastischem Kunststoff bestehende Kunststoffstange (2) mit zwei axialen Endbereichen (3, 4) bereitgestellt wird, die jeweils ein axiales Ende (5, 6) der Kunststoffstange (2) aufweisen, jeder axiale Endbereich (3, 4) mit einer Formschlusskontur (7, 8) versehen wird, die eine oder mehrere Vertiefungen (9) aufweist, und jeder axiale Endbereich (3, 4) mit einem in einem plastifizierten Zustand vorliegenden Kunststoff umspritzt wird, der dabei in jede Vertiefung (9) der jeweiligen Formschlusskontur (7, 8) eindringt, sich anschließend verfestigt und nach seiner Verfestigung einen Kunststoffkörper (10, 11) bildet, der in jede Vertiefung (9) der jeweiligen Formschlusskontur (7, 8) eingreift und dadurch formschlüssig mit der Kunststoffstange (2) verbunden ist, die somit die beiden Kunststoffkörper (10, 11) fest miteinander verbindet, wobei die Vertiefungen (9) der Formschlusskonturen (7, 8) durch materialabtragende Bearbeitung der Kunststoffstange (2) in den axialen Endbereichen (3, 4) in die Oberfläche (12) der Kunststoffstange (2) eingebracht werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbindungsbauteils, wobei eine sich in einer axialen Richtung erstreckende und aus faserverstärktem, duroplastischem Kunststoff bestehende Kunststoffstange mit zwei axialen Endbereichen bereitgestellt wird, die jeweils ein axiales Ende der Kunststoffstange aufweisen, jeder axiale Endbereich mit einer Formschlusskontur versehen ist oder wird, die eine oder mehrere Vertiefungen aufweist, und jeder axiale Endbereich mit einem in einem plastifizierten Zustand vorliegenden Kunststoff umspritzt wird, der dabei in jede Vertiefung der jeweiligen Formschlusskontur eindringt, sich anschließend verfestigt und nach seiner Verfestigung einen Kunststoffkörper bildet, der in jede Vertiefung der jeweiligen Formschlusskontur eingreift und dadurch formschlüssig mit der Kunststoffstange verbunden ist, die somit die beiden Kunststoffkörper fest miteinander verbindet.
  • Die DE 10 2014 218 433 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Verbindungsbauteils für ein Fahrzeug, wobei eine Kunststoffstange und zwei über die Kunststoffstange fest miteinander verbundene Kunststoffkörper hergestellt werden. Zur Herstellung der Kunststoffstange wird ein Rohr aus einem duroplastischen Kunststoff hergestellt und in den Innenraum des Rohrs ein thermoplastischer Kunststoff eingegossen, der nach seinem Erstarren eine sich durch das Rohr hindurch erstreckende und sich aus den Enden des Rohrs mit jeweils einem Anschlussbereich heraus erstreckende Seele bildet. Jeder Anschlussbereich wird zur Herstellung der beiden über die Kunststoffstange fest miteinander verbundenen Kunststoffkörper mit einem thermoplastischen Kunststoff umgossen und geht mit diesem eine stoffschlüssige Verbindung ein, der nach seinem Erstarren einen der Kunststoffkörper bildet. Ferner wird jeder Endbereich des Rohrs vor dem Umgießen an seinem Außenumfang mit wenigstens einer Vertiefung versehen, mit welcher der thermoplastische Kunststoff des jeweiligen Kunststoffkörpers nach seinem Erstarren formschlüssig ineinandergreift.
  • Bei diesem Verfahren muss zur Herstellung der Kunststoffstange in dem Rohr aus duroplastischem Kunststoff eine Seele aus thermoplastischem Kunststoff ausgebildet werden, was einen zusätzlichen Spritzgussvorgang erfordert.
  • Ausgehend hiervon liegt der Erfindung insbesondere die Aufgabe zugrunde, das vorgenannte Verfahren zur Herstellung eines Verbindungsbauteils zu vereinfachen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Verbindungsbauteils nach Anspruch 1 und durch ein Verbindungsbauteil nach Anspruch 14 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung gegeben.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines Verbindungsbauteils, wobei eine sich in einer axialen Richtung erstreckende und aus faserverstärktem, duroplastischem Kunststoff bestehende Kunststoffstange mit zwei axialen Endbereichen bereitgestellt wird, die jeweils ein axiales Ende der Kunststoffstange aufweisen, jeder axiale Endbereich mit einer Formschlusskontur versehen ist oder wird, die eine oder mehrere Vertiefungen aufweist, und jeder axiale Endbereich mit einem in einem plastifizierten Zustand vorliegenden Kunststoff umspritzt wird, der dabei in jede Vertiefung der jeweiligen Formschlusskontur eindringt, sich anschließend verfestigt und nach seiner Verfestigung einen Kunststoffkörper bildet, der in jede Vertiefung der jeweiligen Formschlusskontur eingreift und dadurch formschlüssig mit der Kunststoffstange verbunden ist, die somit die beiden Kunststoffkörper fest miteinander verbindet, wird erfindungsgemäß insbesondere dadurch weitergebildet, dass die Vertiefungen der Formschlusskonturen durch materialabtragende Bearbeitung der Kunststoffstange in den axialen Endbereichen in die Oberfläche der Kunststoffstange eingebracht sind oder werden.
  • Die Erfindung betrifft insbesondere ferner ein Verbindungsbauteil mit einer sich in einer axialen Richtung erstreckenden und aus faserverstärktem, duroplastischem Kunststoff bestehenden Kunststoffstange mit zwei axialen Endbereichen, die jeweils ein axiales Ende der Kunststoffstange aufweisen, wobei jeder axiale Endbereich mit einer Formschlusskontur versehen ist, die eine oder mehrere Vertiefungen aufweist, und jeder axiale Endbereich mit einem Kunststoff umspritzt ist, der einen Kunststoffkörper bildet, der in jede Vertiefung der jeweiligen Formschlusskontur eingreift und dadurch formschlüssig mit der Kunststoffstange verbunden ist, die somit die beiden Kunststoffkörper fest miteinander verbindet, wobei die Vertiefungen der Formschlusskonturen durch materialabtragende Bearbeitung der Kunststoffstange in den axialen Endbereichen in die Oberfläche der Kunststoffstange eingebracht sind.
  • Das erfindungsgemäße Verbindungsbauteil wird bevorzugt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verbindungsbauteil gemäß allen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet sein. Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren gemäß allen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verbindungsbauteil erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet werden.
  • Sowohl bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als auch bei dem erfindungsgemä-ßen Verbindungsbauteil ist das Herstellen einer Seele aus thermoplastischem Kunststoff in einem Rohr aus duroplastischem Kunststoff nicht erforderlich, sodass ein Spritzgussvorgang eingespart werden kann.
  • Dem Verbindungsbauteil ist bevorzugt eine in axialer Richtung verlaufende Längsachse zugeordnet, die insbesondere mittig durch die Kunststoffstange verläuft. Vorzugsweise ist die Kunststoffstange bezüglich der oder einer in axialer Richtung verlaufenden Längsachse rotationssymmetrisch oder im Wesentlichen rotationssymmetrisch. Eine oder jedwede quer zur axialen Richtung und/oder quer zur Längsachse verlaufende Richtung wird insbesondere als radiale Richtung bezeichnet. Vorteilhaft wird eine um die Längsachse herum verlaufende Richtung als Umfangsrichtung bezeichnet.
  • Der Ausdruck „wenigstens ein“ umfasst insbesondere auch die Bedeutung von „ein“ oder „genau ein“. Der Ausdruck „Formschlusskontur“ kann z.B. durch den Ausdruck „Formschlussgeometrie“ ersetzt werden.
  • Der faserverstärkte, duroplastische Kunststoff ist insbesondere ein glasfaserverstärkter, duroplastischer Kunststoff. Der Faservolumenanteil des faserverstärkten, duroplastischen Kunststoffs beträgt z.B. 60-65%. Vorzugsweise ist oder wird die Kunststoffstange durch Pultrusion hergestellt.
  • Vorteilhaft werden zur Herstellung der Kunststoffstange Fasern mit einem Harz imprägniert, welches anschließend aushärtet und nach seinem Aushärten zusammen mit den Fasern den faserverstärkten, duroplastischen Kunststoff der Kunststoffstange bildet. Bevorzugt handelt es sich bei diesen Fasern um, insbesondere unidirektionale, vorzugsweise in axialer Richtung verlaufende, Endlosfasern. Insbesondere handelt es sich bei diesen Fasern um Glasfasern. Bei dem Harz handelt es sich vorzugsweise um ein Polyesterharz, insbesondere um ein auf Isophthalsäure basierenden Polyesterharz.
  • Bevorzugt weist der faserverstärkte, duroplastische Kunststoff, insbesondere unidirektionale, vorteilhaft in axialer Richtung verlaufende, Endlosfasern auf. Bei diesen Fasern handelt es sich insbesondere um Glasfasern. Vorteilhaft weist der faserverstärkte, duroplastische Kunststoff eine oder mehrere, insbesondere die in axialer Richtung verlaufenden Endlosfasern ummantelnde, Wickellagen aus Fasern auf, die vorzugsweise Endlosfasern sind. Bevorzugt weist eine erste der Wickellagen um 45° zur Längsachse und/oder zur axialen Richtung orientierte Fasern auf. Vorteilhaft weist eine zweite der Wickellagen um -45° zur Längsachse und/oder zur axialen Richtung orientierte Fasern auf. Die Anzahl der Wickellagen beträgt vorzugsweise zwei. Bei den Fasern der Wickellagen handelt es sich insbesondere um Glasfasern. Die Matrix des faserverstärkten, duroplastischen Kunststoffs besteht bevorzugt aus einem, insbesondere auf Isophthalsäure basierenden, Polyester.
  • Bevorzugt besteht die Kunststoffstange aus Vollmaterial. Insbesondere ist oder wird die Kunststoffstange als Körper oder Kunststoffstange aus Vollmaterial hergestellt. Vorzugsweise ist oder wird das Vollmaterial der Kunststoffstange durch den faserverstärkten, duroplastischen Kunststoff gebildet. Gemäß einer möglichen Alternative kann die Kunststoffstange z.B. als Rohr ausgebildet sein oder werden.
  • Gemäß einer praxisgerechten Ausgestaltung weist die Kunststoffstange z.B. eine Länge von 280 mm und/oder einen Durchmesser von z.B. 14 mm auf. Die angegebenen Abmessungen sollen aber lediglich beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen sein. Dies gilt insbesondere auch für andere angegebene Abmessungen.
  • Der Kunststoff, mit dem jeder axiale Endbereich umspritzt wird, ist insbesondere ein thermoplastischer Kunststoff. Bevorzugt ist der Kunststoff, mit dem jeder axiale Endbereich umspritzt wird, ein Polyamid, beispielsweise ein PA6.6. Vorzugsweise ist oder wird der Kunststoff, mit dem jeder axiale Endbereich umspritzt wird, mit Fasern verstärkt, bei denen es sich insbesondere um Kurzfasern handelt. Bevorzugt handelt es sich bei diesen Fasern um Glasfasern. Insbesondere bildet jeder Kunststoffkörper einen formstabilen Körper.
  • Die materialabtragende Bearbeitung der Kunststoffstange in den Endbereichen ist bevorzugt eine spanende Bearbeitung. Vorzugsweise sind oder werden die Vertiefungen der Formschlusskonturen durch Sägen in die Oberfläche der Kunststoffstange eingebracht. Jede Vertiefung ist oder wird somit insbesondere durch Sägen gebildet. Beispielsweise handelt es sich bei jeder Vertiefung um eine Kerbe.
  • Bevorzugt verlaufen die Vertiefungen und/oder verläuft jede Vertiefung quer zur axialen Richtung. Vorzugsweise verlaufen die Vertiefungen und/oder verläuft jede Vertiefung gerade. Vorteilhaft verlaufen die Vertiefungen jeder Formschlusskontur parallel zueinander. Insbesondere verlaufen alle Vertiefungen parallel zueinander.
  • Die Anzahl der Vertiefungen jeder Formschlusskontur beträgt bevorzugt zwei bis zwölf. Insbesondere beträgt die Anzahl der Vertiefungen jeder Formschlusskontur zwei oder zwölf oder entspricht einer zwischen zwei und zwölf liegenden Zahl. Vorzugsweise ist die Anzahl der Vertiefungen jeder Formschlusskontur eine gerade Zahl. Insbesondere beträgt die Anzahl der Vertiefungen jeder Formschlusskontur wenigstens zwei.
  • Jede Vertiefung weist in axialer Richtung bevorzugt eine Breite von 1 bis 5 mm auf. Vorteilhaft weist jede Vertiefung eine Tiefe von 0,5 bis 2,5 mm auf. Beispielsweise weist jede Vertiefung eine Breite von 3 mm und/oder eine Tiefe von 1,5 mm auf.
  • Bevorzugt weisen die Vertiefungen jeder Formschlusskontur zu dem jeweiligen axialen Ende der Kunststoffstange einen, insbesondere minimalen, axialen Abstand, insbesondere von 0,5 bis 15 mm, beispielsweise von 2,5 mm, auf. Vorzugsweise sind oder werden die oder mehrere der Vertiefungen jeder Formschlusskontur in axialer Richtung hintereinander, insbesondere im Abstand zueinander, angeordnet. Vorteilhaft beträgt der axiale Abstand zwischen zwei benachbarten Vertiefungen 1,5 bis 15 mm, beispielsweise 5,5 mm.
  • Jede Vertiefung weist bevorzugt zwei in axialer Richtung einander gegenüberliegende Flanken und einen, insbesondere die Flanken miteinander verbindenden, Grund auf. Insbesondere geht der Grund mit einer Rundung, vorzugsweise mit einem Radius von 0,2 bis 1,5 mm, beispielsweise mit einem Radius von 1 mm, in die jeweiligen Flanken über.
  • Mehrere Vertiefungen jeder Formschlusskontur sind bevorzugt in Umfangsrichtung, beispielsweise um 180°, versetzt zueinander angeordnet. Vorzugsweise bilden die oder mehrere der Vertiefungen jeder Formschlusskontur Vertiefungspaare, deren Vertiefungen z.B. entlang des Umfangs der Kunststoffstange, beispielsweise um 180°, zueinander versetzt angeordnet sind oder werden. Vorteilhaft ist jedem Vertiefungspaar eine quer zur axialen Richtung verlaufende Ebene zugeordnet. Bevorzugt liegen die Vertiefungen jedes Vertiefungspaars in der jeweiligen Ebene. Die Anzahl der Vertiefungen je Vertiefungspaar beträgt insbesondere zwei.
  • Vorzugsweise weisen die Vertiefungspaare jeder Formschlusskontur zu dem jeweiligen axialen Ende der Kunststoffstange einen, insbesondere minimalen, axialen Abstand von bevorzugt 0,5 bis 15 mm, beispielsweise 2,5 mm auf. Vorteilhaft sind oder werden die oder mehrere der Vertiefungspaare jeder Formschlusskontur in axialer Richtung hintereinander, insbesondere im Abstand zueinander, angeordnet. Vorzugsweise beträgt der axiale Abstand zwischen zwei benachbarten Vertiefungspaaren 1,5 bis 15 mm, beispielsweise 5,5 mm.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist oder wird in jedem Kunststoffkörper ein, bevorzugt einen Lagerbereich umfassendes, Gelenkinnenteil, vorzugsweise mit seinem Lagerbereich, beweglich gelagert. Insbesondere bildet jeder Kunststoffkörper ein Gelenkgehäuse. Bevorzugt erstreckt sich jedes Gelenkinnenteil aus dem jeweiligen Kunststoffkörper heraus. Vorzugsweise bildet jedes Gelenkinnenteil einen eine Gelenkkugel umfassenden Kugelzapfen, der mit seiner Gelenkkugel beweglich in dem jeweiligen Kunststoffkörper gelagert ist oder wird. Dabei bildet die Gelenkkugel jedes Kugelzapfens insbesondere dessen Lagerbereich. Beispielsweise ist oder wird jedes Gelenkinnenteil und/oder der Lagerbereich jedes Gelenkinnenteils und/oder die Gelenkkugel jedes Kugelzapfens unmittelbar oder unter Zwischenschaltung einer Lagerschale in dem jeweiligen Kunststoffkörper beweglich gelagert. Die Lagerschale ist insbesondere eine Kugelschale. Vorteilhaft ist oder wird jedes Gelenkinnenteil und/oder der Lagerbereich jedes Gelenkinnenteils und/oder die Gelenkkugel jedes Kugelzapfens gleitbeweglich in dem jeweiligen Kunststoffkörper gelagert. Insbesondere wird der Lagerbereich jedes Gelenkinnenteils und/oder die Gelenkkugel jedes Kugelzapfens beim Umspritzen des jeweiligen Endbereichs mit umspritzt. Beispielsweise ist der Lagerbereich jedes Gelenkinnenteils und/oder die Gelenkkugel jedes Kugelzapfens mit dem Kunststoff des jeweiligen Kunststoffkörpers umspritzt. Vorteilhaft ist oder wird jedes Gelenkinnenteil und/oder jeder Kugelzapfen, vorzugsweise jeweils, mit einem Maschinenteil und/oder Fahrzeugteil verbunden, welches insbesondere ein Fahrwerkbauteil ist.
  • Bevorzugt bildet jeder Kunststoffkörper zusammen mit dem jeweiligen Gelenkinnenteil ein Gelenk, welches insbesondere ein Kugelgelenk ist. Bezüglich der Umfangsrichtung weisen die Gelenke z.B. dieselbe Orientierung oder eine unterschiedliche Orientierung auf, wie z.B. eine entgegengesetzte oder eine um 90° versetzte Orientierung.
  • Die axialen Endbereiche weisen bevorzugt einen axialen Abstand zueinander auf. Entsprechendes gilt insbesondere für die Formschlusskonturen und/oder die Kunststoffkörper und/oder die Gelenke.
  • Das Verbindungsbauteil ist oder wird bevorzugt für ein und/oder in einem Fahrzeug vorgesehen, welches vorzugsweise ein Kraftfahrzeug ist. Vorzugsweise bildet das Verbindungsbauteil ein Fahrwerkbauteil, insbesondere in Form einer Pendelstütze oder Koppelstange, vorzugsweise zur Anbindung eines Stabilisators an einen Lenker oder Radträger.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
    • 1 eine perspektivische Ansicht eines Verbindungsbauteils gemäß einer Ausführungsform,
    • 2 eine teilweise geschnittene, perspektivische Ansicht des Verbindungsbauteils,
    • 3 eine perspektivische Ansicht einer Kunststoffstange des Verbindungsbauteils,
    • 4 eine Seitenansicht der Kunststoffstange,
    • 5 einen in 4 mit A gekennzeichneten Abschnitt der Kunststoffstange und
    • 6 ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung des Verbindungsbauteils.
  • Aus den 1 bis 5 sind unterschiedliche Ansichten und Teilansichten eines Verbindungsbauteils 1 gemäß einer Ausführungsform ersichtlich, welches eine sich in einer axialen Richtung x erstreckende und aus faserverstärktem, duroplastischem Kunststoff bestehende Kunststoffstange 2 mit zwei axialen Endbereichen 3 und 4 umfasst, die jeweils ein axiales Ende 5 bzw. 6 der Kunststoffstange 2 aufweisen, wobei jeder axiale Endbereich 3 mit einer Formschlusskontur 7, 8 versehen ist, die eine oder mehrere Vertiefungen 9 aufweist, und jeder axiale Endbereich 3, 4 mit einem Kunststoff umspritzt ist, der einen Kunststoffkörper 10, 11 bildet, der in jede Vertiefung 9 der jeweiligen Formschlusskontur 3, 4 eingreift und dadurch formschlüssig mit der Kunststoffstange 2 verbunden ist, die somit die beiden Kunststoffkörper 10 und 11 fest miteinander verbindet, wobei die Vertiefungen 9 der Formschlusskonturen 7 und 8 durch materialabtragende Bearbeitung der Kunststoffstange 2 in den axialen Endbereichen 3 und 4 in die Oberfläche 12 der Kunststoffstange 2 eingebracht sind.
  • Ferner ist eine sich in axialer Richtung x verlaufende Längsachse 13 des Verbindungsbauteils 1 dargestellt, die mittig durch die Kunststoffstange 2 verläuft.
  • Gemäß 2 weisen die Formschlusskonturen 7, 8 jeweils insgesamt sechs Vertiefungen 9 auf, wobei jeweils drei Vertiefungen 9 auf voneinander abgewandten Seiten des jeweiligen axialen Endbereichs 3 bzw. 4 ausgebildet sind. Im Unterschied hierzu weisen gemäß 3 die Formschlusskonturen 7, 8 jeweils insgesamt zwölf Vertiefungen 9 auf, wobei jeweils sechs Vertiefungen 9 auf voneinander abgewandten Seiten des jeweiligen axialen Endbereichs 3 bzw. 4 ausgebildet sind. Diese Unterschiede verdeutlichen, dass eine unterschiedliche Anzahl an Vertiefungen 9 möglich sind.
  • Die Vertiefungen 9 jeder Formschlusskontur 7, 8 bilden Vertiefungspaare 14, deren Vertiefungen 9 entlang des Umfangs der Kunststoffstange 2 um 180° zueinander versetzt angeordnet sind. Zur Unterscheidung der auf unterschiedlichen Seiten der Kunststoffstange 2 vorgesehenen Vertiefungen 9, werden in den 4 und 5 die Vertiefungen auf einer Seite der Kunststoffstange mit dem Bezugszeichen 9' und die Vertiefungen auf der gegenüberliegenden Seite der Kunststoffstange mit dem Bezugszeichen 9'' bezeichnet. Aus 5 ist erkennbar, dass die beiden Vertiefungen 9' und 9'' jedes Vertiefungspaars 14 jeweils auf einer quer zur axialen Richtung x verlaufenden Ebene E liegen. Die Seite, auf der die Vertiefungen 9' vorgesehen sind, wird hier z.B. als Oberseite bezeichnet, wohingegen die gegenüberliegende Seite, auf der die Vertiefungen 9" vorgesehen sind, hier z.B. als Unterseite bezeichnet wird. Die Bezeichnungen „Oberseite“ und „Unterseite“ beziehen sich auf die in der Zeichnung dargestellte Lage der Kunststoffstange 2 und sind insbesondere nicht einschränkend zu verstehen.
  • In jedem Kunststoffkörper 10, 11 ist ein Gelenkinnenteil 15 beweglich gelagert, welches insbesondere ein eine Gelenkkugel 16 aufweisender Kugelzapfen ist. Somit bildet jeder Kunststoffkörper zusammen mit dem jeweiligen Gelenkinnenteil 15 ein Gelenk 17, 18, welches insbesondere ein Kugelgelenk ist. Aus den 1 und 2 ist zu erkennen, dass die Gelenke 17 und 18 bezüglich der Umfangsrichtung eine unterschiedliche Orientierung aufweisen, hier z.B. von 90°. Alternativ können die Gelenke bezüglich der Umfangsrichtung aber auch dieselbe Orientierung oder eine andere unterschiedliche Orientierung aufweisen, beispielsweise von 180°.
  • In 5 sind einige Maße gekennzeichnet, wobei D den Durchmesser der Kunststoffstange 2, a den axialen Abstand zwischen zwei benachbarten Vertiefungen 9, b die axiale Breite einer Vertiefung 9, t die Tiefe einer Vertiefung 9, c den minimalen axialen Abstand der Vertiefungen 9 jeder Formschlusskontur vom jeweiligen Ende der Kunststoffstange 2 und r einen Radius bezeichnet. Dabei weist jede Vertiefung 9 zwei in axialer Richtung x einander gegenüberliegende Flanken 19 und einen Grund 20 auf, der mit einer Rundung mit einem Radius r in die jeweiligen Flanken 19 übergeht.
  • Bevorzugt bildet das Verbindungsbauteil 1 ein Fahrwerkbauteil in Form einer Pendelstütze oder Koppelstange, vorzugsweise zur Anbindung eines Stabilisators an einen Lenker oder Radträger.
  • Unter Bezugnahme auf 6 wird nachfolgend eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung des Verbindungsbauteils 1 beschrieben, wobei in einem Schritt 22 die sich in axialer Richtung x erstreckende und aus faserverstärktem, duroplastischem Kunststoff bestehende Kunststoffstange 2 bereitgestellt wird. Bevorzugt wird die Kunststoffstange 2 zuvor durch Pultrusion in einem Schritt 21 hergestellt, der aber für das beanspruchte Verfahren insbesondere optional ist.
  • Nach dem Bereitstellen im Schritt 22 wird in einem Schritt 23 jeder axiale Endbereich 3, 4 mit der Formschlusskontur 7, 8 versehen, indem die Vertiefungen 9 der Formschlusskonturen 7 und 8 durch materialabtragende Bearbeitung der Kunststoffstange 2 in den axialen Endbereichen 3 und 4, und zwar durch Sägen, in die Oberfläche 12 der Kunststoffstange 2 eingebracht werden. Nun liegt die Kunststoffstange 2 vor, so wie sie in den 3 bis 5 gezeigt ist.
  • Anschließend wird in einem Schritt 24 jeder axiale Endbereich 3, 4 zusammen mit der Gelenkkugel 16 des jeweiligen Kugelzapfens 15 mit einem in einem plastifizierten Zustand vorliegenden thermoplastischen Kunststoff umspritzt, der dabei in jede Vertiefung 9 der jeweiligen Formschlusskontur 7, 8 eindringt, sich anschließend verfestigt und nach seiner Verfestigung den jeweiligen Kunststoffkörper 10, 11 bildet, der in jede Vertiefung 9 der jeweiligen Formschlusskontur 7, 8 eingreift und dadurch formschlüssig mit der Kunststoffstange 2 verbunden ist, die somit die beiden Kunststoffkörper 10 und 11 fest miteinander verbindet.
  • Bezugszeichen
  • 1
    Verbindungsbauteil
    2
    Kunststoffstange
    3
    axialer Endbereich der Kunststoffstange
    4
    axialer Endbereich der Kunststoffstange
    5
    axiales Ende der Kunststoffstange
    6
    axiales Ende der Kunststoffstange
    7
    Formschlusskontur
    8
    Formschlusskontur
    9
    Vertiefung
    9'
    Vertiefung auf Oberseite
    9"
    Vertiefung auf Unterseite
    10
    Kunststoffkörper
    11
    Kunststoffkörper
    12
    Oberfläche der Kunststoffstange
    13
    Längsachse
    14
    Vertiefungspaar
    15
    Gelenkinnenteil / Kugelzapfen
    16
    Lagerbereich / Gelenkkugel
    17
    Gelenk
    18
    Gelenk
    19
    Flanke
    20
    Grund
    21
    Verfahrensschritt
    22
    Verfahrensschritt
    23
    Verfahrensschritt
    24
    Verfahrensschritt
    a
    axialer Abstand zwischen zwei benachbarten Vertiefungen
    b
    axiale Breite der Vertiefung
    c
    Minimaler axialer Abstand der Vertiefungen vom Ende der Kunststoffstange
    D
    Durchmesser der Kunststoffstange
    E
    Ebene
    r
    Radius
    t
    Tiefe der Vertiefung
    x
    axiale Richtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102014218433 A1 [0002]

Claims (15)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Verbindungsbauteils (1), wobei - eine sich in einer axialen Richtung (x) erstreckende und aus faserverstärktem, duroplastischem Kunststoff bestehende Kunststoffstange (2) mit zwei axialen Endbereichen (3, 4) bereitgestellt wird, die jeweils ein axiales Ende (5, 6) der Kunststoffstange (2) aufweisen, -jeder axiale Endbereich (3, 4) mit einer Formschlusskontur (7, 8) versehen wird, die eine oder mehrere Vertiefungen (9) aufweist, und -jeder axiale Endbereich (3, 4) mit einem in einem plastifizierten Zustand vorliegenden Kunststoff umspritzt wird, der dabei in jede Vertiefung (9) der jeweiligen Formschlusskontur (7, 8) eindringt, sich anschließend verfestigt und nach seiner Verfestigung einen Kunststoffkörper (10, 11) bildet, der in jede Vertiefung (9) der jeweiligen Formschlusskontur (7, 8) eingreift und dadurch formschlüssig mit der Kunststoffstange (2) verbunden ist, die somit die beiden Kunststoffkörper (10, 11) fest miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass - die Vertiefungen (9) der Formschlusskonturen (7, 8) durch materialabtragende Bearbeitung der Kunststoffstange (2) in den axialen Endbereichen (3, 4) in die Oberfläche (12) der Kunststoffstange (2) eingebracht werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffstange (2) durch Pultrusion hergestellt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffstange (2) aus Vollmaterial besteht, welches durch den faserverstärkten, duroplastischen Kunststoff gebildet ist.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff, mit dem jeder axiale Endbereich (3, 4) umspritzt wird, ein thermoplastischer Kunststoff ist.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (9) der Formschlusskonturen (7, 8) durch Sägen in die Oberfläche (12) der Kunststoffstange (2) eingebracht werden.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Vertiefung (9) quer zur axialen Richtung (x) gerade verläuft.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Vertiefung (9) in axialer Richtung (x) eine Breite (b) von 1 bis 5 mm und eine Tiefe (t) von 0,5 bis 2,5 mm aufweist.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Vertiefung (9) zwei in axialer Richtung (x) einander gegenüberliegende Flanken (19) und einen Grund (20) aufweist, der mit einer Rundung mit einem Radius (r) von 0,2 bis 1,5 mm in die jeweiligen Flanken (19) übergeht.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere der Vertiefungen (9) jeder Formschlusskontur (7, 8) in axialer Richtung (x) hintereinander angeordnet werden und der axiale Abstand (a) zwischen zwei benachbarten Vertiefungen 1,5 bis 15 mm beträgt.
  10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (9) jeder Formschlusskontur (7, 8) Vertiefungspaare (14) bilden, deren Vertiefungen (9`, 9") entlang des Umfangs der Kunststoffstange (2) um 180° zueinander versetzt angeordnet sind.
  11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (9) jeder Formschlusskontur (7, 8) zu dem jeweiligen axialen Ende (5, 6) der Kunststoffstange (2) einen minimalen axialen Abstand von 0,5 bis 15 mm aufweisen.
  12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Vertiefungen (9) jeder Formschlusskontur (7, 8) zwei bis zwölf beträgt.
  13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Kunststoffkörper (10, 11) ein Gelenkinnenteil (15) beweglich gelagert wird und das Verbindungsbauteil (1) ein Fahrwerkbauteil, insbesondere in Form einer Pendelstütze, bildet.
  14. Verbindungsbauteil mit - einer sich in einer axialen Richtung (x) erstreckenden und aus faserverstärktem, duroplastischem Kunststoff bestehenden Kunststoffstange (2) mit zwei axialen Endbereichen (3, 4), die jeweils ein axiales Ende (5, 6) der Kunststoffstange (2) aufweisen, wobei -jeder axiale Endbereich (3, 4) mit einer Formschlusskontur (7, 8) versehen ist, die eine oder mehrere Vertiefungen (9) aufweist, und -jeder axiale Endbereich (3, 4) mit einem Kunststoff umspritzt ist, der einen Kunststoffkörper (10, 11) bildet, der in jede Vertiefung (9) der jeweiligen Formschlusskontur (7, 8) eingreift und dadurch formschlüssig mit der Kunststoffstange (2) verbunden ist, die somit die beiden Kunststoffkörper (10,11) fest miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass - die Vertiefungen (9) der Formschlusskonturen (7, 8) durch materialabtragende Bearbeitung der Kunststoffstange (2) in den axialen Endbereichen (3, 4) in die Oberfläche (12) der Kunststoffstange (2) eingebracht sind.
  15. Verbindungsbauteil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Kunststoffkörper (10, 11) ein Gelenkinnenteil (15) beweglich gelagert ist und das Verbindungsbauteil (1) ein Fahrwerkbauteil, insbesondere in Form einer Pendelstütze, bildet.
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