EP2475536A1 - Stabilisator für ein kraftfahrzeug und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Stabilisator für ein kraftfahrzeug und verfahren zu seiner herstellung

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EP2475536A1
EP2475536A1 EP10776273A EP10776273A EP2475536A1 EP 2475536 A1 EP2475536 A1 EP 2475536A1 EP 10776273 A EP10776273 A EP 10776273A EP 10776273 A EP10776273 A EP 10776273A EP 2475536 A1 EP2475536 A1 EP 2475536A1
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EP
European Patent Office
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stabilizer
resin
roll bar
rope
motor vehicle
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10776273A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Schulz
Tom-Hendrik Braun
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IFA Technologies GmbH
Original Assignee
IFA Technologies GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by IFA Technologies GmbH filed Critical IFA Technologies GmbH
Publication of EP2475536A1 publication Critical patent/EP2475536A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60G2206/80—Manufacturing procedures
    • B60G2206/81—Shaping

Definitions

  • the invention relates to a stabilizer for a motor vehicle according to the preamble of claim 1 and a method for its production according to the preamble of claim 7.
  • one or each axle of a motor vehicle is assigned a stabilizer operating on the torsion bar principle.
  • This stabilizer may be formed in one or more parts and has the task to counteract the rolling of the vehicle during operation causing forces and thus to limit the rolling motion to a minimum.
  • CONFIRMATION COPY are known stabilizers, which are formed of a round steel or a hollow shaft. However, these have the disadvantage that their weight for a relatively large, especially in solid composite rods.
  • stabilizers which consist of a carbon fiber reinforced plastic, wherein provided on the stabilizer bearing eyes and end receptacles for force application elements are included in the fiber composite of the basic form of the stabilizer (DE 36 12 777).
  • stabilizers produced in this way have the disadvantage that they are always applicable only for very specific, namely fixed to these articulation and connection points vehicle types due to the structurally integrated articulation and connection points.
  • their production is associated with a relatively high cost.
  • the fibers, wet with resin are wet-wound on a core which is then inflated in a mold. Thereafter, further layers are brought up wet.
  • a further disadvantage is that in this procedure, a so-called. Laminatrauhe surface is formed, the technically z. B. can not use as a storage area.
  • a stabilizer bar comprising a fiber reinforced composite rod consisting of a plurality of fibers embedded in a resin / plastic binder. With its two ends metallic arms are positively and non-positively connected.
  • the composite rod can be produced by means of rolling technology, in the blow molding process or in the filament winding process (DE 602 22 494 T2). These manufacturing methods are relatively expensive and directed only to the production of the composite rod.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a stabilizer for motor vehicles, whose weight is reduced and which is universally applicable and can be produced in a simple manner.
  • the invention has the advantage that the assembly of the stabilizer according to the invention already used for motor vehicles and safety-tested components and elements can be left unchanged in their essential characteristics, resulting on the one hand by the design and shape and on the other by the choice of material given the presented stabilizer.
  • a stabilizer whose main body consists of a rope preform, which is placed in a closed mold and then infiltrated with a resin. After curing of the base body of the stabilizer is completed with the necessary parts for the introduction of force or assemblies, which are provided depending on the particular type of vehicle for which it is to be used.
  • Another advantage of the invention is that can be used as preforms industrially produced by the meter in ropes ropes. This makes the Production of stabilizers for different types of vehicles very cost-effective.
  • the rope consists of a soul, which are wrapped with fibers or braided.
  • fibers all kinds of inorganic and organic fibers can be used.
  • the fibers are arranged at an angle of 45 ° to the soul of the rope.
  • an unidirectional arrangement which is as unproblematic as possible is more sensible than a mere wrapping in a 45 ° position, followed by a 45 "position in the opposite direction.
  • the soul of the rope is woven with a woven structure. A possibly occurring lower rigidity of the rope is eliminated by the subsequent treatment of the rope.
  • the stabilizer in its spring stiffness can be adapted to the conditions on the vehicle.
  • This possibility of producing the stabilizer broad application of the stabilizer is given because the prevailing design conditions and the arrangement of functional parts in a motor vehicle in their form and Arrangement can be maintained and the stabilizer is adapted to these prevailing conditions, whereby advantages are achieved both in the assembly of such stabilizers and in their function.
  • the stabilizer over its length on different cross-sectional shapes, but the cross-sectional area remains constant regardless of their shape.
  • the cross-section of the stabilizer is favorably circular in the areas in which torsional stresses are predominantly present.
  • other cross-sectional shapes for example elliptical cross sections, are possible.
  • the method for producing the stabilizer is that the corresponding rope is inserted into a tool that is sealed resin-tight over a counter-mold. Thereafter, a resin is pressed into the tool, which displaces the remaining air from the preform, thereby impregnating the inserted rope.
  • a pre-impregnated with resin rope a so-called prepreg
  • prepreg a pre-impregnated with resin rope
  • the tool is formed with a shape which corresponds to the cross-section of the stabilizer on the one hand and to its longitudinal configuration on the other hand.
  • the stabilizer according to the invention can be adapted to the prevailing operating and arrangement conditions and the design of the motor vehicle parts in the respective motor vehicle, without having to make changes to their design and arrangement.
  • Fig. 2 is a sectional view through the tool
  • Fig. 3 is a stabilizer with different
  • Fig. 1 shows the formation of a tool for forming a transverse stabilizer, which consists of a lower part 1 and a top part 2, in each of which a mold cavity 3 is incorporated, which corresponds to the shape of the stabilizer to be produced. Above the lower part 1, a cable 4 to be inserted into the mold cavity 3 is already shown in the form corresponding to the stabilizer.
  • a resin inlet 5 is provided, also the tool is equipped with resin overflows 6.
  • the tool is equipped with resin overflows 6.
  • 2 holes 7 are provided for fixing both parts.
  • Fig. 2 illustrates the design and assignment of lower and upper parts 1, 2 to each other.
  • the mold cavity 3 is completely filled by the cable 4, which in the present example has a core 9 in its core and is wound with fibers 10.
  • a liquid synthetic resin is pressed into the tool via the resin inlet 5, which fills all gaps between the individual fibers 10 or the fibers 10 and the core 9.
  • the curing process can begin.
  • Fig. 3 shows an end of a stabilizer 11 according to the invention, which consists of a torsion bar 12 and two 90 ° to this in a plane with a radius 13 angled rotary legs 14. The latter are angled in the same plane again with a radius 15 by 90 ° in the opposite direction to an end piece 16.
  • the cross sections are circular, in the regions of the radii 13 and 15 elliptical formed.
  • the rope 4 makes the change in shape via a constraint in the mold cavity 3 with.

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Stabilisator für ein Kraftfahrzeug der ein- oder mehrteilig ausgeführt ist und aus einem Torsionsstab (12) und beiderseits abgewinkelten Drehschenkeln (14) besteht, deren freie Enden (16) über Drehgelenke jeweils mit einer Radaufhängung des Kraftfahrzeugs verbindbar sind, wobei der Stabilisator (11) aus einem Harz gebundenen Grundkörper gebildet ist. Erfindungsgemäß besteht der Grundkörper aus einem Seil (4), das durch Aushärtung des Harzes eine Steifigkeit erzielt. Das Seil (4) wird als Vorformling in ein geschlossenes Werkzeug eingebracht und Harz in das Werkzeug injiziert. Das hat den Vorteil, dass zur Montage des erfindungsgemäßen Stabilisators die hierzu an Kraftfahrzeugen bereits verwendeten und fahrsicherheitstechnisch erprobten Baugruppen und -elemente in ihren wesentlichen Merkmalen unverändert belassen werden können, was zum einen durch die Ausbildung und Form und zum anderen durch die Wahl des Werkstoffs des vorgestellten Stabilisators gegeben ist.

Description

Stabilisator für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zu seiner
Herstellung
Die Erfindung geht aus von einem Stabilisator für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und einem Verfahren zu seiner Herstellung nach dem Oberbegriff des Anspruches 7.
Kraftfahrzeuge neigen im Straßenverkehr zum Wanken, was in der Regel nicht gewollt ist, die Ursache darin liegt in von außen auf das Kraftfahrzeug wirkenden Belastungen. Solche Belastungen treten sowohl beim Geradeausfahren, aber beispielsweise auch in Kurven, bei Fahrbahnunebenheiten, im unebenen Gelände oder bei einer seitlichen Windlast sowie beim Bremsen und Beschleunigen auf.
Zur Vermeidung derartiger Wankbewegungen ist allgemein bekannt, dass einzelnen oder jeder Achse eines Kraftfahrzeuges ein nach dem Drehstabprinzip arbeitender Stabilisator zugeordnet ist. Dieser Stabilisator kann einteilig oder auch mehrteilig ausgebildet sein und hat die Aufgabe, den das Wanken des Fahrzeugs während des Betriebes hervorrufenden Kräften entgegenzuwirken und so die Wankbewegung auf ein Minimum zu beschränken.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Bekannt sind Stabilisatoren, die aus einem Rundstahl oder auch einer Hohlwelle gebildet sind. Diese haben jedoch den Nachteil, dass ihr Gewicht zum einen relativ groß ist, insbesondere bei Vollmaterial- Verbund Stangen .
Ferner sind Stabilisatoren bekannt, die aus einem mit Kohlenstofffasern verstärktem Kunststoff bestehen, wobei am Stabilisator vorgesehene Lageraugen sowie endseitige Aufnahmen für Krafteinleitungselemente mit in den Faserverbund der Grundform des Stabilisators aufgenommen werden (DE 36 12 777). Auf diese Weise hergestellte Stabilisatoren haben allerdings den Nachteil, dass sie aufgrund der konstruktiv eingebundenen Anlenk- und Verbindungsstellen immer nur für ganz bestimmte, nämlich auf diese Anlenk- und Verbindungsstellen festgelegte Fahrzeugtypen anwendbar sind. Außerdem ist ihre Herstellung mit einem verhältnismäßig hohen Aufwand verbunden. Die Fasern werden, mit Harz getränkt, nass auf einen Kern gewickelt, der dann in einer Form aufgeblasen wird. Danach werden dort weitere Schichten nass aufgezogen. Nachteilig ist ferner, dass bei dieser Verfahrensweise eine sog. laminatrauhe Oberfläche entsteht, die sich technisch z. B. nicht als Lagerfläche nutzen lässt.
Bekannt ist ferner eine Stabilisatorstange, die einen faserverstärkten Verbund stab umfass, der aus einer Vielzahl von Fasern, die in einen Harz/ Kunststoffbinder eingebettet sind, besteht. Mit seinen beiden Enden sind metallische Arme form- und kraftschlüssige verbunden. Der Verbundstab kann mittels Aufwalztechnik, im Blasformungsprozess oder im Filamentwicklungsprozess hergestellt werden (DE 602 22 494 T2). Diese Herstellungsverfahren sind verhältnismäßig aufwendig und lediglich auf die Herstellung des Verbundstabes gerichtet. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stabilisator für Kraftfahrzeuge zu schaffen, dessen Gewicht reduziert und der universell anwendbar ist und der sich auf einfache Weise herstellen lässt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 7 gelöst.
Besondere Ausgestaltungen und vorteilhafte Lösungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung und ihre Vorteile
Die Erfindung hat den Vorteil, dass zur Montage des erfindungsgemäßen Stabilisators die hierzu an Kraftfahrzeugen bereits verwendeten und fahrsicherheitstechnisch erprobten Baugruppen und -elemente in ihren wesentlichen Merkmalen unverändert belassen werden können, was zum einen durch die Ausbildung und Form und zum anderen durch die Wahl des Werkstoffs des vorgestellten Stabilisators gegeben ist.
Das wird durch einen Stabilisator erreicht, dessen Grundkörper aus einem Seil als Vorformling besteht, der in ein geschlossenes Werkzeug eingelegt und dann mit einem Harz infiltriert wird. Nach dem Aushärten des Grundkörpers wird der Stabilisator mit den zur Krafteinleitung erforderlichen Teilen bzw. Baugruppen komplettiert, die in Abhängigkeit von dem jeweiligen Fahrzeugtyp, für den er verwendet werden soll, dafür vorgesehen sind.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass als Vorformlinge industriell als Meterware in Seilereien hergestellte Seile verwendet werden können. Dadurch gestaltet sich die Herstellung der Stabilisatoren auch für unterschiedliche Fahrzeugtypen sehr kostengünstig.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht das Seil aus einer Seele, die mit Fasern umwickelt oder auch umflochten sind. Als Fasern können alle Arten von anorganischen und organischen Fasern verwendet werden.
Nach einer diesbezüglich vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als Seele ein Schlauch, ein elastisches Rohr, ein Faserbündel oder lediglich ein einfaches Seil ohne besondere Anforderungen, z. B. ein ungeflochtenes Seil verwendet.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Fasern in einem Winkel von 45 ° um die Seele des Seiles angeordnet. Dabei ist eine möglichst unidirektionale Anordnung sinnvoller als ein reines Umwickeln in einer 45 ° Lage, gefolgt von einer 45 "-Lage in entgegengesetzter Richtung.
Nach einer anderweitigen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Seele des Seiles mit einer Webstruktur umwoben. Eine hier eventuell auftretende geringere Steifigkeit des Seiles wird durch die nachfolgende Behandlung des Seiles beseitigt.
Neben der Werkstoffwahl bei der Ausbildung des Stabilisators ist mit dem vorgestellten Verfahren zur Herstellung des Stabilisators, der Vorteil verbunden, dass der Stabilisator in seiner Federsteifigkeit den Gegebenheiten am Fahrzeug angepasst werden kann. Durch diese Möglichkeit der Herstellung des Stabilisators ist die breite Anwendung des Stabilisators gegeben, da die vorherrschenden konstruktiven Bedingungen und die Anordnung von Funktionsteilen in einem Kraftfahrzeug in ihrer Form und Anordnung erhalten bleiben können und der Stabilisator diesen vorherrschenden Bedingungen angepasst wird, wodurch Vorteile sowohl bei der Montage derartiger Stabilisatoren als auch bei deren Funktion erzielt werden.
Nach einer anderweitigen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Stabilisator über seine Länge unterschiedliche Querschnittsformen auf, wobei jedoch die Querschnittsfläche unabhängig von ihrer Form konstant bleibt. Der Querschnitt des Stabilisators ist in den Bereichen, in denen hauptsächlich Torsionsbelastungen vorliegen, günstiger Weise kreisförmig. In den Bereichen, in denen die Torsionsbelastungen durch Biegespannungen überlagert sind, das sind in erster Linie die Bereiche des Übergangs vom Torsionsstab in die Drehschenkel, sind andere Querschnittsformen, beispielsweise elliptische Querschnitte, möglich.
Das Verfahren zur Herstellung des Stabilisators besteht darin, dass das entsprechende Seil in ein Werkzeug eingelegt wird, das harzdicht über eine Gegenform verschlossen wird. Danach wird ein Harz in das Werkzeug eingedrückt, welches die verbleibende Luft aus dem Vorformling verdrängt und dabei das eingelegte Seil durchtränkt.
Alternativ kann auch ein mit Harz vorgetränktes Seil, ein so genanntes Prepreg, in ein Werkzeug eingelegt werden und dann dort unter Druck und Temperatur aushärten.
Nach dem Aushärten und Entformen können am so hergestellten Stabilisator entsprechende Bearbeitungsvorgänge vorgenommen werden, um Anschlusselemente an dem Stabilisator anzubringen, mittels denen dieser im Kraftfahrzeug angeordnet werden kann. Gemäß der Erfindung ist das Werkzeug mit einer Form ausgebildet, die zum einen dem Querschnitt des Stabilisators und zum anderen dessen Längsausbildung entspricht. Hier kommt insbesondere der Vorteil des Verfahrens zum Tragen, dass der erfindungsgemäße Stabilisator den vorherrschenden Betriebs- und Anordnungsbedingungen sowie der Gestaltung der Kraftfahrzeugteile in dem jeweiligen Kraftfahrzeug angepasst werden kann, ohne dass an deren Ausbildung und Anordnung Veränderungen vorgenommen werden müssen. Durch eine entsprechende Gestaltung des Formhohlraums des Werkzeugs können auch unterschiedliche Querschnittsformen über die Länge des Stabilisators realisiert werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und im Folgenden näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Werkzeug zur Herstellung eines Stabilisators,
Fig. 2 eine Schnittansicht durch das Werkzeug und
Fig. 3 einen Stabilisator mit unterschiedlichen
Quer schnittsbereichen . Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Fig. 1 zeigt die Ausbildung eines Werkzeuges zur Herausbildung eines Querstabilisators, welches aus einem Unterteil 1 und einem Oberteil 2 besteht, in die jeweils ein Formhohlraum 3 eingearbeitet ist, welcher der Form des herzustellenden Stabilisators entspricht. Oberhalb des Unterteils 1 ist ein in den Formhohlraum 3 einzulegendes Seil 4 bereits in der dem Stabilisator entsprechenden Form dargestellt.
Im Unterteil 1 des Werkzeugs ist ein Harzeinlass 5 vorgesehen, gleichfalls ist das Werkzeug mit Harzüberläufen 6 ausgestattet. In der Form teilungsebene von Unter- und Oberteil 1 , 2 sind Bohrungen 7 zur Fixierung beider Teile vorgesehen.
Aus der Schnittdarstellung des geschlossenen Werkzeugs in Fig. 2 ist zu erkennen, dass die Formteilungsebene in die Durchmesserebene des Seils 4 gelegt ist und Unter- und Oberteile 1 , 2 Positionier schrägen 8 aufweisen. Die Positionierschrägen 8 dienen der exakten Zuordnung von Unter- und Oberteile 1 , 2 und sichern so ein exaktes Schließen des Gesamtwerkzeugs, ohne dass Verschiebungen in der Form teilebene eintreten.
Fig. 2 verdeutlicht die Ausbildung und Zuordnung von Unter- und Oberteile 1 , 2 zueinander. Der Formhohlraum 3 ist bei geschlossenem Werkzeug vollständig von dem Seil 4 ausgefüllt, das im vorliegenden Beispiel in seinem Kern eine Seele 9 aufweist und mit Fasern 10 umwickelt ist. Nach dem Schließen des Werkzeugs wird über den Harzeinlass 5 ein flüssiges Kunstharz in das Werkzeug eingedrückt, das alle Zwischenräume zwischen den einzelnen Fasern 10 bzw. den Fasern 10 und der Seele 9 ausfüllt. Wenn der Füllvorgang abgeschlossen ist, kann der Aushärtungsvorgang beginnen.
Fig. 3 zeigt ein Ende eines erfindungsgemäß hergestellten Stabilisators 11 , der aus einem Torsionsstab 12 und zwei 90° zu diesem in einer Ebene mit einem Radius 13 abgewinkelten Drehschenkeln 14 besteht. Letztere sind in der gleichen Ebene noch einmal mit einem Radius 15 um 90° in entgegengesetzter Richtung zu einem Endstück 16 abgewinkelt. In den jeweils gerade verlaufenden Bereichen sind die Querschnitte kreisförmig, in den Bereichen der Radien 13 und 15 elliptische ausgebildet. Das Seil 4 macht die Formänderung über eine Zwängung in dem Formhohlraum 3 mit.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Bezugszahlenliste
1 Unterteil
2 Oberteil
3 Formhohlraum
4 Seil
5 Harzeinlass
6 Harzüberlauf
7 Bohrung
8 Po sitionier schräge
9 Seele
10 Fasern
1 1 Stabilisator
12 Torsionsstab
13 Radius
14 Drehschenkel
15 Radius
16 Endstück

Claims

Ansprüche
1. Stabilisator für ein Kraftfahrzeug, der ein- oder mehrteilig ausgeführt ist und aus einem Torsionsstab (12) und beiderseits abgewinkelten Drehschenkeln (14) besteht, deren freie Enden (16) über Drehgelenke jeweils mit einer Radaufhängung des Kraftfahrzeugs verbindbar sind, wobei der Stabilisator (1 1) aus einem Harz gebundenen Grundkörper gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Grundkörper aus einem Seil (4) besteht, das durch Aushärtung des Harzes eine Steifigkeit erzielt.
2. Stabilisator nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Seil (4) aus einer Seele (9) besteht, die mit Fasern (10) umwickelt oder umflochten ist.
3. Stabilisator nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Seele (9) aus einem Schlauch, einem Rohr, einem
Faserbündel oder einem anderen porösen Material besteht, besteht.
4. Stabilisator nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
dass die Seele (9) des Seiles (4) mit einer Webstruktur umwoben ist.
5. Stabilisator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass die Fasern (10) unter einem Winkel vorzugsweise von 45° um die Seele (9) angeordnet sind.
6. Stabilisator nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Stabilisator (1 1) über seine Länge unterschiedliche Querschnittsformen aufweist, wobei die Querschnittsfläche konstant bleibt.
7. Verfahren zur Herstellung eines Stabilisators für
Kraftfahrzeuge nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Seil (4) als Vorformling in ein geschlossenes
Werkzeug eingebracht und Harz in das Werkzeug injiziert wird.
8. Verfahren zur Herstellung eines Stabilisators für
Kraftfahrzeuge nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Seil (4) als Vorformling mit Harz getränkt wird und anschließend in einem geschlossenen Werkzeug aushärtet.
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