DE19854084C2 - Method for manufacturing an axle strut from fiber composite plastic, in particular for commercial vehicles - Google Patents
Method for manufacturing an axle strut from fiber composite plastic, in particular for commercial vehiclesInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung einer Achsstrebe aus Faserverbundkunststoff, insbesondere für Nutzkraftwagen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a method for manufacturing an axle strut Fiber composite plastic, especially for commercial vehicles, according to the Preamble of claim 1.
Aus der JP-A-63-287613 ist ein gattungsgemäßes Verfahren bekannt. Dabei werden ein im wesentlichen Druckkräfte aufnehmender Profilkörper in Form eines Kastenholmes mit viereckigem Querschnitt und zwei Standardgelenkaufnahmen hergestellt und miteinander verklebt, so daß an beiden Enden des Kastenholmes jeweils eine Standardgelenkaufnahme angeordnet ist. Anschließend wird der aus Kastenholm und zwei Standardgelenkaufnahmen hergestellte Verbund in Erstreckungsrichtung des Kastenholmes senkrecht zu den Lagerachsen der Standardgelenkaufnahmen mit einem ein im wesentlichen Zugkräfte aufnehmendes Gehäuseelement bildenden Kunststoffband umwickelt und dabei mit dem Kastenholm verklebt. Durch diese Ausgestaltung soll die Achsstrebe bei gleichzeitiger Steigerung der Widerstandsfähigkeit einfacher zu fertigen sein.JP-A-63-287613 is a generic method known. Here, an im essential pressure-absorbing profile body in the form of a box beam manufactured with a square cross section and two standard articulated holders and glued together so that one at each end of the box beam Standard joint mount is arranged. Then the box spar and two standard joint receptacles made in the direction of extension of the box beam perpendicular to the bearing axes of the standard articulated mounts with a housing element which absorbs essentially tensile forces forming plastic tape wrapped and glued to the box beam. With this configuration, the axle strut is intended to increase the Resilience can be easier to manufacture.
Entsprechende Achsstreben sind auch aus der JP-A-3-56728 und der GB-A-2 088 793 bekannt.Corresponding axis struts are also from JP-A-3-56728 and GB-A-2 088 793 known.
Achsstreben, insbesondere für Nutzkraftwagen, müssen höchsten statischen und dynamischen Beanspruchungen insbesondere hinsichtlich Zug- und Druckspannungen gewachsen und darüber hinaus verschleißarm sein. Bei der aus der JP-A-63-287613 bekannten Achsstrebe aus Faserverbundkunststoff werden die im Belastungszustand auftretenden statischen und dynamischen Fahrwerkskräfte, im wesentlichen Zug- und Druckkräfte, aufgrund des mit dem Profilkörper lediglich verklebten Gehäuseelements nur unzureichend übertragen aufgrund der praktisch voneinander getrennten Bauteilkomponenten, dem Gehäuseelement und dem Profitkörper. Zwischen dem im wesentlichen Zugkräfte aufnehmenden Gehäuseelement und dem im wesentlichen Druckkräfte aufnehmenden Profilkörper sowie den beiden Lagerendelementen kann durch Dehnung des Gehäuseelementes bzw. durch Stauchung des Profilkörpers eine Ablösung auftreten und ein Spalt entstehen, die, insbesondere bei längeren Einsatzzeiten, einen erhöhten Verschleiß bewirken. Darüber hinaus ist die Fertigung der Achsstrebe produktionstechnisch ungünstig, da zunächst ein Profilkörper und zwei Lagerendelemente hergestellt und miteinander verklebt werden und anschließend der so hergestellte Verbund durch Umwickeln und teilweisem Verkleben mit einem Kunststoffband mit einem Gehäuseelement versehen wird. Gleiches gilt für die aus der JP-A-3-56728 und der GB-A-2 088 793 bekannten Achsstreben.Axle struts, especially for commercial vehicles, must have the highest static and dynamic stresses, particularly with regard to tensile and Compressive stresses have grown and, moreover, they are low-wear. At the out JP-A-63-287613 known axis strut made of fiber composite plastic the static and dynamic occurring under load Chassis forces, essentially tensile and compressive forces, due to the with the Profile body only glued insufficiently transferred housing element due to the practically separate component components, the Housing element and the profit body. Between the essentially tensile forces receiving housing element and the essentially compressive forces receiving profile body and the two bearing end elements can by Elongation of the housing element or by compressing the profile body Detachment will occur and a gap will occur, especially with longer ones Operating times, cause increased wear. In addition, the Manufacture of the axle strut production technically unfavorable, because a first Profile body and two bearing end elements made and glued together and then the composite thus produced by wrapping and partial gluing with a plastic tape with a housing element is provided. The same applies to those from JP-A-3-56728 and GB-A-2 088 793 known axis struts.
Der Erfindung liegt in Anbetracht dieses Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Fertigung einer Achsstrebe der eingangs genannten Art unter Meidung der beschriebenen Nachteile derart zu verbessern, daß diese sowohl statisch als auch dynamisch hochbelastbar sowie äußerst verschleißarm ist und darüber hinaus kostengünstig, insbesondere ohne mehrfache oder zusätzliche Arbeitsgänge und Arbeitsaufwand, fertigbar ist.In view of this prior art, the object of the invention based on a method for manufacturing an axle strut of the aforementioned Kind while avoiding the disadvantages described so that they improve is both statically and dynamically resilient and extremely low-wear and, moreover, inexpensively, especially without multiple or additional ones Operations and workload that can be manufactured.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.The object is achieved by the characterizing part of claim 1 mentioned features solved.
Durch die statische Zugvorspannung in dem als Zugkörper dienenden Gehäuseelement und die statische Druckvorspannung in dem als Druckkörper dienenden Profilkörper wird bei Belastung der Achsstrebe verhindert, daß zwischen Zug- bzw. Druckkörper und den Lagerendelementen durch Dehnung des Zugkörpers bzw. Stauchung des Druckkörpers eine Ablösung erfolgt und Spalte entstehen, die bei längerer Einsatzzeit einen Ausfall der Achsstrebe durch Verschleiß bewirken würden. Die Ausgestaltung des Gehäuseelementes, des Profilkörpers und der Lagerendelemente ermöglicht darüber hinaus eine kostengünstige Fertigung der Achsstrebe, insbesondere da die Verspannung der einzelnen Elemente während der Montage ohne zusätzliche Arbeitsgänge oder Arbeitsaufwand erfolgen kann.By the static tension in the serving as tension body Housing element and the static pressure preload in the as a pressure body serving profile body is prevented when the axle strut is loaded between tension or compression body and the bearing end elements by stretching the Tensile body or compression of the pressure body occurs a separation and column arise which result in failure of the axle strut after a long period of use Would cause wear. The design of the housing element, the Profile body and the bearing end elements also enables a inexpensive manufacture of the axle strut, especially since the bracing of the individual elements during assembly without additional operations or Workload can be done.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung setzen sich die Lagerendelemente aus vorzugsweise im wesentlichen zylindrischen Hülsen- und Buchsenelementen zusammen. Die Hülsenelemente weisen gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wenigstens einen Schlitz auf oder sind vorzugsweise zweiteilig ausgebildet. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nehmen die Buchsenelemente vormontierte Gummilager auf. Vorzugsweise ist das Gummilager in dem Buchsenelement integriert. Hierzu wird vorzugsweise der auf den Flanschzapfen anvulkanisierte Gummikörper durch einen Verschlußring in der Innenbohrung des Buchsenelements unter Druck- Vorspannung gehalten, wobei ein Ring durch Umbördeln des Endes des Buchsenelements fixiert wird, wobei gleichzeitig ein konischer Endabschnitt des Buchsenelements entsteht. Ferner weisen die Hülsenelemente in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung an ihren dem Profilkörper zugewandten Außenflächen dem Profilkörper angepaßte Aussparungen auf, durch die eine präzise Positionierung der Hülsenelemente gegeben ist. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Endabschnitte der Buchsenelemente konisch ausgebildet. Durch Einsetzen der Buchsenelemente in die Hülsenelemente wird so ohne daß weitere zusätzliche Arbeitsgänge oder Arbeitsaufwand erforderlich wäre, die Verspannung des Profilkörpers mit dem Gehäuseelement bereitgestellt. Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Hülsen- und Buchsenelemente an einem ihrer Enden jeweils einen eine Auflagefläche bildenden umlaufenden Kragen auf. Bei der Montage der Hülsen und Buchsenelemente werden durch die sich gegenüberstehenden Kragen das Gehäuseelement und der Profilkörper beidseitig eingefaßt.According to an advantageous embodiment of the invention, the Bearing end elements made of preferably essentially cylindrical sleeves and Socket elements together. According to another, the sleeve elements have advantageous embodiment of the invention at least one slot or are preferably formed in two parts. In a further advantageous embodiment According to the invention, the bushing elements take on preassembled rubber bearings. The rubber bearing is preferably integrated in the bushing element. To do this preferably the rubber body vulcanized onto the flange pin a locking ring in the inner bore of the socket element under pressure Bias maintained, with a ring by crimping the end of the Socket element is fixed, with a conical end portion of the Socket element is created. Furthermore, the sleeve elements have another advantageous embodiment of the invention on their facing the profile body Recesses adapted to the outer surfaces of the profile body, through which one precise positioning of the sleeve elements is given. Another advantageous embodiment of the invention are the end portions of the Bushing elements are conical. By inserting the socket elements in the sleeve elements is so without additional operations or Work would be required, the bracing of the profile body with the Housing element provided. According to another particularly advantageous Embodiment of the invention have the sleeve and socket elements on one their ends each have a circumferential collar forming a bearing surface. When assembling the sleeves and bushing elements are through opposite collar, the housing element and the profile body on both sides bordered.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Profilkörper ein in Profilerstreckungsrichtung langfaserverstärktes Kunststoffprofil, welches vorzugsweise im Pultrusionsverfahren hergestellt ist. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Profilkörper an beiden Enden im wesentlichen halbkreisförmige Ausnehmungen für die Lagerendelemente auf. Über diese Ausnehmungen werden die über die Lagerendelemente eingeleiteten Druckbelastungen der Achsstrebe aufgenommen. Vorteilhafterweise ist der Profilkörper im Querschnitt I-förmig ausgebildet.According to a further advantageous embodiment of the invention, the Profile body is a long fiber-reinforced plastic profile in the direction of profile extension, which is preferably made in the pultrusion process. In another advantageous embodiment of the invention has the profile body at both ends essentially semicircular recesses for the bearing end elements. These recesses are used to initiate the bearing end elements Pressure loads on the axle strut added. The is advantageous Profile body in cross-section I-shaped.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Gehäuseelement im wesentlichen halbkreisförmig abgerundete Schmalseiten für die Lagerendelemente auf. Vorteilhafterweise ist das Gehäuseelement aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoffband gefertigt. Das Gehäuseelement ist vorzugsweise durch Abtrennen eines Segments von einem sich in Gelenkachsrichtung erstreckenden Profil hergestellt, welches im Faserwickelverfahren gefertigt wird.According to a further advantageous embodiment of the invention, the Housing element essentially semicircular rounded narrow sides for the bearing end elements. The housing element is advantageously made of one endless fiber reinforced plastic tape. The housing element is preferably by separating a segment from one another Joint axis direction extending profile made, which in Fiber winding process is manufactured.
In der nachfolgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen ist eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Achsstrebe schematisch dargestellt. In der Zeichnung zeigen:In the following description and the accompanying drawings is one preferred embodiment of an axle strut according to the invention schematically shown. The drawing shows:
Fig. 1 eine schematisch perspektivische Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Achsstrebe und Fig. 1 is a schematic perspective exploded view of an axle strut according to the invention and
Fig. 2 eine montierte Achsstrebe gemäß Fig. 1. Fig. 2 is an assembled reaction rod of FIG. 1.
Fig. 1 zeigt in einer schematisch perspektivischen Explosionsansicht eine Achsstrebe 1 bestehend aus einem im wesentlichen Zugkräfte aufnehmenden Gehäuseelement 2, einem im wesentlichen Druckkräfte aufnehmenden Profilkörper 3 und zwei sich jeweils aus einem Hülsenelement 5, einem Gummilager 6 mit metallischem Verschlußring 7 und einem Buchsenelement 8 zusammensetzenden Lagerendelementen 4. Fig. 1 shows a schematic perspective exploded view of an axle strut 1 consisting of an essentially tensile force-absorbing housing element 2 , an essentially compressive force-absorbing profile body 3 and two each composed of a sleeve element 5 , a rubber bearing 6 with a metallic locking ring 7 and a socket element 8 Bearing end elements 4 .
Der Profilkörper 3, vorzugsweise im Protrusionsverfahren hergestellt, ist ein in Profilerstreckungsrichtung langfaserverstärktes Kunststoffprofil, welches im Querschnitt I-förmig ausgebildet ist und an beiden Enden im wesentlichen halbkreisförmige Ausnehmungen 9 für die Lagerendelemente 4 aufweist. Das Gehäuseelement kann durch Abtrennen eines Segmentes von einem Profil hergestellt werden, welches sich In Gelenkachsrichtung erstreckt und vorzugsweise im Faserwickelverfahren gefertigt wurde.The profile body 3 , preferably manufactured in the protrusion process, is a plastic profile which is long fiber reinforced in the direction of profile extension, which is I-shaped in cross-section and has essentially semicircular recesses 9 for the bearing end elements 4 at both ends. The housing element can be produced by separating a segment from a profile which extends in the direction of the joint axis and which was preferably produced using the fiber winding method.
Das Gehäuseelement 2 ist aus einem endlosfaserverstärktem Kunststoffband gefertigt und weist im wesentlichen halbkreisförmig abgerundete Schmalseiten 10 für die Lagerendelemente 4 auf.The housing element 2 is made of an endless fiber-reinforced plastic band and has essentially semicircular rounded narrow sides 10 for the bearing end elements 4 .
Die im wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Hülsenelemente 5 sind, wie anhand der in Fig. 1 mit 11 bezeichneten Schlitze zu erkennen, zweiteilig ausgebildet und weisen an einem ihrer Enden einen eine Auflagefläche bildenden umlaufenden Kragen 12 auf. Desweiteren sind die Hülsenelemente 5 an ihren dem Profilkörper 3 zugeordneten Außenflächen mit dem Profilkörper 3 angepaßten Aussparungen 13 versehen, die einen optimalen Sitz der Hülsenelemente 5 zwischen den Ausnehmungen 9 des Profilkörpers 3 und den im wesentlichen halbkreisförmig abgerundeten Schmalseiten 10 des Gehäuseelementes 2 bereitstellen, so daß die Lagerendelemente 4 spaltfrei aufgenommen werden können. Die Buchsenelemente 8 weisen ebenfalls an einem ihrer Enden einen eine Auflagefläche bildenden umlaufenden Kragen 14 auf und sind an dem dem Kragen abgewandten Endbereich konisch ausgebildet. In dem Buchsenelement 8 ist das Gummilager 6 integriert, indem der auf dem Flanschzapfen 15 aufvulkanisierte Gummikörper 16 durch einen Verschlußring 7 in der Innenbohrung des Buchsenelements 8 unter Druck-Vorspannung gehalten wird, wobei der Verschlußring 7 durch Umbördeln des Endes des Buchsenelementes 8 fixiert wird. Dabei wird gleichzeitig ein konischer Endabschnitt gebildet.The essentially cylindrical sleeve elements 5 are, as can be seen from the slots denoted by 11 in FIG. 1, formed in two parts and have at one of their ends a circumferential collar 12 forming a contact surface. Furthermore, the sleeve elements 5 are provided associated at its the profile body 3 outside surfaces with the profile body 3 adapted recesses 13 of the profile body 3 and the substantially semicircular rounded narrow sides 10 provide an optimum fit of the sleeve members 5 between the recesses 9 of the housing element 2 so that the bearing end elements 4 can be accommodated without gaps. The bushing elements 8 likewise have at one of their ends a circumferential collar 14 forming a bearing surface and are conical at the end region facing away from the collar. In the bushing element 8 , the rubber bearing 6 is integrated by the rubber body 16 vulcanized onto the flange pin 15 being held under pressure by a locking ring 7 in the inner bore of the bushing element 8 , the locking ring 7 being fixed by flanging the end of the bushing element 8 . At the same time, a conical end section is formed.
Zur Fertigung der Achsstrebe 1 gemäß Fig. 2 wird der vorgefertigte Profilkörper 3 in das ebenfalls vorgefertigte Gehäuseelement 2 eingesetzt. Anschließend werden das Gehäuseelement 2 und der Profilkörper 3 durch Einsetzen der Lagerendelemente 4 miteinander verspannt, so daß das Gehäuseelement 2 unter statischer Zugvorspannung und der Profilkörper 3 unter statischer Druckvorspannung steht. Beim Einsetzen der Lagerendelemente durch die im wesentlichen durch Klemmspannung zusammensetzbaren Hülsen- und Buchsenelemente 5 und 8 werden das Gehäuseelement 2 und der Profilkörper 3 miteinander verspannt und verbunden. Der dazu notwendige Verspannweg wird dadurch erzeugt, daß die bereits vormontierten, ein Gummilager 6 aufnehmenden, bereichsweise konischen Buchsenelemente 8 in die Hülsenelemente 5 eingepreßt werden. Dabei werden das Gehäuseelement 2 und der Profilkörper 3 auf der einen Seite von dem Kragen 12 der Hülsenelemente 5 und auf der anderen Seite von den Kragen 14 der Buchsenelemente 8 eingefaßt, wie anhand der Fig. 2 zu erkennen.To manufacture the axle strut 1 according to FIG. 2, the prefabricated profile body 3 is inserted into the likewise prefabricated housing element 2 . Subsequently, the housing element 2 and the profile body 3 are clamped together by inserting the bearing end elements 4 , so that the housing element 2 is under static tension and the profile body 3 is under static pressure. When inserting the bearing end elements through the sleeve and socket elements 5 and 8 , which can be assembled essentially by clamping tension, the housing element 2 and the profile body 3 are clamped and connected to one another. The necessary tensioning path is generated in that the pre-assembled, in some cases conical bushing elements 8 receiving a rubber bearing 6 are pressed into the bushing elements 5 . The housing element 2 and the profile body 3 are bordered on one side by the collar 12 of the sleeve elements 5 and on the other side by the collar 14 of the socket elements 8 , as can be seen from FIG. 2.
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