WO2018171997A1 - Fahrwerkselement - Google Patents

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WO2018171997A1
WO2018171997A1 PCT/EP2018/053969 EP2018053969W WO2018171997A1 WO 2018171997 A1 WO2018171997 A1 WO 2018171997A1 EP 2018053969 W EP2018053969 W EP 2018053969W WO 2018171997 A1 WO2018171997 A1 WO 2018171997A1
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WO
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fiber
chassis
telescopic
fibers
stiffness
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PCT/EP2018/053969
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Ignacio Lobo Casanova
Burkhard Bender
Guido Keuenhof
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ZF Friedrichshafen AG
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ZF Friedrichshafen AG
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Publication date
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    • B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDECARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K21/00—Steering devices
    • B62K21/02—Front wheel forks or equivalent, e.g. single tine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • B62K19/02—Cycle frames characterised by material or cross-section of frame members
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    • B62K25/06—Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork with telescopic fork, e.g. including auxiliary rocking arms
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    • B62K25/06—Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork with telescopic fork, e.g. including auxiliary rocking arms
    • B62K25/08—Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork with telescopic fork, e.g. including auxiliary rocking arms for front wheel

Definitions

  • the invention relates to a suspension element, a vibration damper element, an outer tube for a telescopic damper and an inner tube for a telescopic damper, a telescopic damper for a telescopic fork and a telescopic fork.
  • Telescopic forks are known in the art. These are used for two-wheelers, especially motorcycles or bicycles. Preferably for single-track two-wheelers.
  • a telescopic fork usually has two telescopic dampers, which can be connected via a steering shaft tube with a structure.
  • a telescopic damper usually an inner and an outer tube, which are axially movable to each other. The vibrations introduced by a substrate into the telescopic fork are picked up and damped by a chassis unit.
  • Telegabel can be formed in a normal variant in which the inner tubes are body side, as well as in the upside-down variant.
  • the outer tubes and the inner tubes of the telescopic forks are usually made of steel or aluminum. These materials provide an isotropic material behavior. By the axial movement of the tubes of the telescopic fork attenuates this introduced along the longitudinal axis vibrations. However, as soon as the bicycle reaches greater inclinations, road bumps can no longer be adequately damped by the fixed damping direction of the telescopic fork, since these are introduced at a large angle of obliquity transverse to the longitudinal axis. This is detrimental to the traction of the two-wheeler. In addition, the known materials are relatively heavy.
  • the chassis element can be arranged or installed in a chassis module for a vehicle.
  • the suspension module can be exemplified by a telescopic fork, preferably for a motorcycle or a bicycle, esp. Mountain bike, be formed.
  • the chassis module On a two-wheeled vehicle, the chassis module is usually functionally arranged between a wheel, which is connected to a ground, and a body. In this case, vibrations introduced by the ground are damped by the chassis module, so that the structure is optimally decoupled.
  • the suspension module includes suspension elements as well as optional suspension components.
  • a chassis element is a single component on the chassis module, which fulfills a static or supporting function. This can be, for example, a tube of a telescopic damper or a wheel carrier of a Hossack suspension fork. Likewise, this can be a rear swingarm.
  • the optional suspension component can be connectable to a chassis element or be firmly connected.
  • the suspension module may include a plurality of suspension components, such as a, e.g. in bicycles, or more, for example. Motorcycles, triple trees.
  • the suspension component may also be a steering shaft tube or an axle mount, often called a fork fist.
  • the connection of the chassis component with a suspension element can, for example, be clamped, pressed, glued, crimped, screwed or also formed on a structural level.
  • Corresponding means for fastening or arrangement of the chassis module with other components of the vehicle, esp. Two-wheeled, can be formed in a chassis element and / or in a chassis component.
  • threads for a brake caliper which are formed in a chassis element, for example a wheel carrier of a Hossack suspension fork, or in a chassis component, for example an axle receptacle. All or at least some of the chassis elements together form a vibration damper.
  • This may be, for example, a telescopic damper having inter alia an outer tube and an inner tube which is partially disposed within the outer tube.
  • the inner and the outer tube are formed axially movable relative to each other, wherein functionally between these a spring means and / or damping means is arranged, which dampens vibrations.
  • the damping means may be, for example, a fluid damper or a cartridge system.
  • a suspension module in the form of a telescopic fork normally has two telescopic dampers, which can be designed in normal and upside-down. It is also possible that one of the telescopic damper of the telescopic fork has a spring means and the other a damping means.
  • a suspension element which is formed by a fiber-plastic composite, also called FKV.
  • This fiber-plastic composite has several fiber layers. These fiber layers can be formed in a simple variant by stacked fiber mats. The fibers of the fiber mats lie, for example, parallel to one another in a single plane. In another variant, the fibers can be woven together, wound or braided, so that they form a fiber structure, which is multilayered in itself.
  • the chassis element has at least a first and a second region, wherein the first region has a first fiber arrangement and the second region has a second fiber arrangement.
  • the different fiber arrangements can distinguish from one another by the fiber type, the length of the fibers, the orientation of the fibers relative to one another and the number of planes, their distances, etc.
  • the modulus of elasticity or modulus of elasticity of the fibers, the fiber density, ie the number of fibers per area or volume, the woven or braided structure can make a distinction possible.
  • the enumeration is not exhaustive and one or more of the mentioned variations can be used to provide fiber arrangements.
  • the chassis element can also contain more than two areas with each other have divorced fiber arrangements.
  • the regions or the fiber arrangements can be separated sharply from one another by clear boundary regions or can provide a flowing region or fiber arrangement. Likewise, this can be combined to provide a sharp edge as well as a fluent course of the fiber assembly.
  • the areas can be formed on the chassis element in any size and arrangement.
  • An exemplary tubular chassis element can be divided along the longitudinal axis, as well as in the circumferential direction into several areas.
  • the different fiber arrangements allow influencing the rigidity of the chassis element in different load directions. Accordingly, a particularly targeted provision of a certain rigidity at a defined position of the chassis element in a defined direction is possible.
  • the chassis element has a longitudinal axis.
  • the chassis element has a first stiffness in a first transverse direction to a longitudinal axis of the chassis element and a second stiffness in a second transverse direction to the longitudinal axis of the suspension element, wherein the first stiffness and the second stiffness are different.
  • the suspension element is more elastic in a first direction than in a second direction.
  • Such a behavior is difficult to achieve with a metallic material due to the isotropy of the material, the effects obtained are lower in comparison with FKV.
  • a FKV is much lighter than metal.
  • the chassis element can be designed in such a way that the stiffnesses or elasticities substantially differ with two transverse directions rotated by 90 ° relative to one another.
  • a defined arrangement of such chassis elements on a chassis module can bring about significant improvements high rigidity in the direction of travel of a two-wheeled vehicle, whereas the rigidity of the chassis element and therefore also of the chassis module in the tilting direction, which is formed transversely to the direction of travel, is lower.
  • a damping means and at the same time as a spring means in the transverse direction, ie here in the direction of tilt act.
  • the traction and therefore also the safety is increased at high inclinations and also saves weight.
  • a fiber layer extends at least over part of the chassis element or over the entire chassis element.
  • fiber layers can provide a high rigidity over a part or over the entire chassis element.
  • different fiber layers on the chassis elements may extend differently over this.
  • a targeted adaptation of the rigidity in a particularly simple manner possible.
  • suspension element in which two different fiber layers completely, partially or not overlap.
  • the overlap can provide areas of particularly high stiffness. In the absence of overlap, it is possible to provide areas with lower rigidity in a targeted manner, for example in order to selectively define bending points on the chassis element.
  • the different fiber layers can also have different moduli of elasticity.
  • adjacent fiber layers have an orientation angle of the fiber direction of 0 degrees to 90 degrees.
  • Fibers increase stiffness mostly along their bearing direction. By arranging the fibers in different directions, stiffnesses in a first direction can be purposefully increased, wherein the stiffnesses remain substantially unchanged in another direction. The corresponding orientation of the fiber directions to each other allows a targeted influence on the stiffness in different directions.
  • an adaptation of the rigidity of the chassis element and therefore also a landing gear module is very possible.
  • an upper region of the chassis element can be made very rigid, with a lower region providing increased elasticity. Accordingly, one can set the elastic deformations of the chassis element defined in the desired.
  • the chassis element has at least one, preferably a plurality of reinforcing fibers, in addition to the fiber layers.
  • These reinforcing fibers are individual fibers, preferably continuous fibers, which are deliberately introduced into the fiber structure. These are characterized by special properties, such as particularly high elastic moduli or a certain orientation in the chassis element, compared to the fibers of the fiber assembly. These reinforcing fibers can for example be inserted between fiber layers or also be wound or braided directly into a fiber structure. By these reinforcing fibers further, targeted influencing the suspension element are possible.
  • the two or more reinforcing fibers have the same and / or a different modulus of elasticity.
  • the stiffness of the chassis element can also be set in a defined manner.
  • E-modules of the fibers of the individual fiber arrangements or of the fiber layers can also have different E-modules.
  • a first fiber layer for example, fibers having a first modulus of elasticity and a second fiber layer fibers with a second modulus of elasticity.
  • other fiber layers with fibers of another modulus of elasticity are possible.
  • several fibers with identical or different E-modules can be processed together to form a single fiber layer.
  • the E-modulus differ, but it is also possible to use different types of fibers, for example carbon fibers or glass fibers.
  • the two or more reinforcing fibers have the same and / or different E-modules.
  • each reinforcing fiber may differ from those of the other reinforcing fibers.
  • a first type of fiber is used for a first part of the reinforcing fibers and a second type of fiber for a second part of the reinforcing fibers, the different types of fibers having different properties.
  • other types of fasters with further properties can also be formed on the chassis element.
  • the chassis element has an elastomer element and / or a connecting element and / or a sensor.
  • the elastomer element can be integrated directly into the chassis element, so that a targeted weakening is introduced to the fiber composite material at a certain point.
  • the mechanical properties continue to adapt.
  • this also improves the acoustic properties the chassis element as well as an improved impact and splinter protection in the event of a collision possible.
  • Connecting elements are used in particular to provide connection points for other components. This can be, for example, for fittings that allows attachment of a caliper.
  • a fastener may provide a screw internal thread.
  • fasteners that are introduced or introduced into the fiber-plastic composite structure.
  • sensors can be embedded on or in the chassis element. An arrangement is possible on the surface or within the FRP structure. Such sensors may for example be acceleration sensors for an actively controlled chassis. Alternatively or additionally, it is also possible to embed sensors which determine or evaluate the integrity of the fiber-reinforced plastic composite. This makes it possible to monitor the functionality of the chassis element. This is advantageous in particular in case of a crash or a collision of the vehicle. An occurring damage is not always externally visible externally in a FKV. Internal injuries of the FKV, such as torn off fibers, are not possible by visual inspection. This visually imperceptible violation of the FKV can be detected by the use of appropriate sensors, whereby the vehicle reports a warning to the driver or user.
  • the fiber structure of the chassis element is produced by a rolling process a Poltrusionshabilit, a winding method or a braiding method. These allow different adjustment options for the stiffness of the chassis element.
  • the direction of the fibers is preferably already aligned within a layer in such a way that the correct arrangement of the fibers results in the desired fiber orientation relative to the other fiber layers.
  • the fiber layers are aligned according to their fiber directions.
  • the arranged fiber layers are rolled up on a winding body, for example on a cylindrical body. This can provide a tubular FKV structure. In this case, already impregnated fibers can be used.
  • the roll-up method is described here by way of example for the further methods.
  • poltrusion methods, winding methods and braiding methods are known in the art. Wrapping and braiding processes are different variants to provide fiber layers of individual fibers.
  • the described production variants can be used in addition to each other.
  • the suspension element can also be a vibration damper element, in particular an inner tube of a telescopic damper. On such a vibration damper element, another vibration damper element can slide. It can already be achieved by a FKV suspension elements with good friction properties.
  • an aluminum layer is formed on the chassis element.
  • This aluminum layer can be made very thin, for example, about 0.5 millimeters. In this case, thicknesses of 0.1 mm to 1, 5 mm are of particular advantage.
  • Such coatings may be, for example, friction-reducing or wear-reduced coatings. As a result, an improved response, for example, a telescopic damper is achieved.
  • a ceramic layer is formed on the chassis element, which is applied to the fiber-plastic composite or applied to the aluminum layer.
  • the ceramic coating enables improved response of the vibration damper. As already mentioned, this ceramic layer can be applied directly to the FRP or to an aluminum layer.
  • the chassis element is made hollow. This reduces the weight.
  • suspension elements which also have a tubular shape, particularly well suited for telescopic damper.
  • the suspension element is particularly advantageously tubular or polygonal, in particular square tubular.
  • two suspension elements can be formed with each other and form a telescopic damper together with a suspension unit.
  • These are very widespread especially in two-wheeled vehicles, for example in motorcycles or bicycles, especially mountain bikes.
  • polygonal-shaped, in particular square-shaped chassis elements offer particularly high rigidity.
  • the fiber portions of the fiber-plastic composite are completely or at least partially formed by continuous fibers.
  • These continuous fibers are particularly suitable for selectively adjusting the stiffnesses of the suspension elements in the different directions.
  • the exact stiffnesses can be provided by the precise placement or alignment of the continuous fibers.
  • the fibers of the fiber-plastic composite are favorably formed by carbon fibers and / or by glass fibers.
  • glass fibers and / or carbon fibers By means of glass fibers and / or carbon fibers, areas of high rigidity and areas of low rigidity can be provided particularly well on the chassis element.
  • glass fibers and carbon fibers offer a particularly wide spectrum of available moduli of elasticity.
  • the Kunststoffstof fanteil the fiber-plastic composite is advantageously completely or at least partially formed by a thermosetting plastic.
  • chassis element can be connected to a chassis component or fixedly connected to a chassis component.
  • Such a chassis component may for example be a fork bridge or an axle receptacle for receiving a wheel and optionally a caliper.
  • These may be made of metal, in particular aluminum, or alternatively of a fiber-plastic composite.
  • the fiber-plastic composite of the suspension components has with particular advantage short fibers and / or long fibers.
  • connection between the chassis element and the chassis component can be realized, for example, during the production of the chassis element during the curing process. Adhesive bonds, which are particularly advantageous for FKV metal compounds, in particular aluminum, are advantageous. are net. Likewise, compounds can also be provided at the structural level, for example in the case of FKV-FKV compounds.
  • a subsequent connection between the chassis element and suspension component is possible, for example by a joining process, an adhesive connection or a crimp connection.
  • a steering shaft tube can also represent a suspension component.
  • the further chassis component is made of aluminum or of a fiber-plastic composite.
  • the fiber components of the plastic-fiber composite of the chassis component are formed completely or at least partially from short fibers or long fibers.
  • the continuous fibers on the one hand enable a wide range of stiffnesses which, in addition, enable particularly high stiffnesses and, on the other hand, the defined formation of the various stiffnesses on the chassis element.
  • the short and / or long fibers of the chassis component provide a high degree of freedom in the design of the suspension components.
  • interfaces with short and / or long fibers can advantageously be integrated in LCFs, which allow connections to further components, for example connecting elements with internal threads for brake calipers.
  • the axle mount as well as the upper and / or lower fork bridge of a telescopic fork can be made available by a FKV made of short and long fibers.
  • the connection can be done via the previously mentioned variants.
  • Structural connection saves on the one hand steps for the connection of the components.
  • this space and other components can be saved, such as screws for terminal connections.
  • This can be provided with particular advantage for a lower fork bridge.
  • Short fibers here have an exemplary length of up to 25 mm, with long fibers providing a length of exemplary 25 mm to 50 mm or 25 mm to 75 mm.
  • the suspension component has a connecting element.
  • This connecting element essentially corresponds to the connecting element already mentioned above.
  • corresponding interfaces can be provided, for example for the arrangement of a wheel axle or for the screw connection of a caliper or a wheel cover. See also the previous remarks.
  • a vibration damper element which is designed according to at least one of the claims of the chassis element or at least one of the previously described embodiments.
  • the vibration damper element is an element of the vibration damper.
  • a vibration damper in the form of a telescopic damper as a vibration damper element this can be, for example, an inner tube or an outer tube.
  • the vibration damper also includes other vibration damping elements, such as a spring means and / or a damping means.
  • the vibration damper provides a suspension and / or an attenuation of vibrations that are introduced into this.
  • the vibration damper provides a suspension and / or an attenuation of vibrations that are introduced into this.
  • Vibration damper elements also affect components of a strut.
  • the task is solved by an outer tube for a telescopic damper.
  • the outer tube is formed according to the previously described vibration damper element.
  • an inner tube for a telescopic damper This inner tube is formed according to the previously described vibration damper element.
  • the task is further solved by a telescopic damper for a telescopic fork.
  • the telescopic damper in this case comprises an outer tube, which is designed according to claim 21 or according to at least one of the previously described embodiments.
  • an inner tube is arranged, which is formed according to claim 22 or according to at least one of the embodiments described above.
  • the outer tube and the inner tube are axially movable relative to each other, in particular, the outer tube slides on the inner tube or vice versa.
  • a chassis unit is functionally formed between the outer tube and the inner tube.
  • This suspension unit may be, for example, a damping unit, a spring means or a cartridge system.
  • the telescopic damper is a vibration damper. In this case, the telescopic damper in the normal, i.
  • an optional axle receptacle can be formed on the telescopic damper.
  • the telescopic damper in this case has a longitudinal axis, which are formed according to the previous versions of the suspension elements different stiffnesses in different directions.
  • the task is also solved via a telescopic fork for a bicycle, especially a motorcycle or a bicycle.
  • the telescopic fork two telescopic damper according to claim 23 and one of the previously described embodiments.
  • at least one fork bridge is formed on the telescopic fork.
  • the telescopic dampers are aligned in a normal or upside-down variant on the telescopic fork. This means that either the inner tubes or the outer tubes with the fork bridge are connected.
  • an optional axle receptacle is in each case formed on the telescopic dampers. This axle can be designed according to the previous versions of the suspension component.
  • the fork bridge can also be designed for a bicycle. In most cases, the fork bridge is arranged at one end of the inner tubes and also connected to the opposite side fixed to a steering shaft tube or forms such.
  • a telescopic fork usually has two triple clamps, a lower, also called wheel-side triple clamp, and an upper triple clamp.
  • a steering shaft tube is arranged between the upper fork bridge and the lower fork bridge, which provides a connection with the structure and defines an axis of rotation of the telescopic fork.
  • a fork bridge preferably the lower, can be firmly connected to the inner tube or the outer tube of the telescopic damper permanently on gluing, crimping or structural level permanently or by clamping or screw detachable.
  • the other fork bridge, in this case the upper is detachable, so that a provision of the connection to the structure, on the steering head bearing and the steering shaft tube is possible.
  • the upper triple clamp is attached to the telescopic dampers during assembly.
  • the telescopic fork likewise has a longitudinal axis, which in this example coincides with the longitudinal axis of the telescopic damper and with the longitudinal axis of the chassis element. Due to the targeted rotational orientation of the torsion damper and thus also of the chassis elements, the effect of the different stiffnesses in different transverse directions is transmitted to the telescopic fork.
  • the telescopic fork has a first rigidity in a first transverse direction to a longitudinal axis and a second rigidity in a second transverse direction to the longitudinal axis, the first rigidity and the second rigidity being different.
  • the first transverse direction corresponds favorably to a direction of travel of the two-wheeler, wherein the second transverse direction of a tilting direction of the two-wheeler, wherein the first stiffness is preferably greater than the second rigidity.
  • the telescopic fork additionally has a further fork bridge and / or a steering shaft tube.
  • a fiber structure is provided.
  • This fiber structure can be provided, for example, by the mentioned rolling, by a winding method, a braiding method or a pultrusion method.
  • the processing of dry fibers and already impregnated fibers is possible, the former case is preferred first variant, as this significantly faster curing are possible.
  • the previously mentioned elastomeric elements, connecting elements and sensors can be introduced. These can be embedded directly within the layer structure or arranged on the surface. The components prepared in this way are then introduced into a high-pressure furnace.
  • the fibers or the fiber structure if this has not been done, impregnated with a resin. Then they are placed in an oven. This hardens the suspension element at high pressure, high temperatures in a vacuum. The pressure refers to the pressure applied by the mold to the chassis component. After curing, the suspension element is removed from the oven.
  • Chassis components that are bonded to or disposed on the fiber structure prior to curing form a strong bond with the FRP during the curing process. It is also a subsequent addition of chassis element and suspension component possible.
  • 1 a to 1 c show the rigidity of a conventional telescopic fork from the prior art
  • Suspension element made of FRP in the form of a tube with reinforcing fibers
  • FIGS. 1 a to 1 c the stiffness behavior of a conventional telescopic fork known from the prior art for a two-wheeler is shown.
  • the telescopic fork 10 has a longitudinal axis 4 and a first transverse direction 8, in the direction of travel 8, and a second transverse direction 6, in the tilting direction 6.
  • a stiffness course 12a in the direction of travel 8 and a stiffness course 12b in the tilting direction 6 are recorded.
  • the load or force F is always introduced perpendicular to the longitudinal axis.
  • Fig. 1 c in which the stiffness curves 12a and 12b are shown superimposed that they are identical due to the isotropic properties of the material steel or aluminum.
  • the stiffness curve corresponds essentially to a deformation with an introduced force F.
  • the forces introduced in the direction of travel and in the direction of tilting are identical.
  • the representation is exaggerated stylized here for the purpose of simple recognition.
  • the chassis element 16 has a plurality of fibers 18, which are usually arranged in fiber layers 22 and form a fiber structure.
  • a possible fiber structure comprising a plurality of fiber layers 22, as may also be formed in the chassis element 16 in FIG. 2, is represented by the fiber layers 23 in FIG. 4 b.
  • the fibers 18 are embedded in a Kunststoffsoff.
  • the chassis element 16 has reinforcing fibers 20, which are shown in dashed lines.
  • the reinforcing fibers 20 are disposed on the chassis member 16 opposite each other.
  • the reinforcing fibers 20 and the fibers 18 of the fiber layers 22 have different moduli of elasticity.
  • the modulus of elasticity of the reinforcing fibers 20 is greater than the modulus of elasticity of the fibers 18 of the fiber layers 22.
  • the reinforcing fibers 20 are formed parallel to the longitudinal axis 24 of the reinforcing element and further divided into a first group 20a and a second group 20b of reinforcing fibers 20.
  • the group 20a is accordingly arranged on the chassis element opposite the group 20b, wherein the groups 20a and 20b define a first transverse direction 26.
  • the reinforcing fibers 20 increase the stiffness of the chassis element 16 in the first transverse direction 26, whereas the stiffness in a second transverse direction 28 remains unchanged. remains. With identical introduction of force line in the first transverse direction 26 and in the second transverse direction 28, a different large elastic deformation is to be considered.
  • the reinforcing fibers 20a and 20b are significantly involved in the provided stiffness in the first transverse direction 26, wherein the first transverse direction 26 preferably coincides with the later direction of travel 8.
  • the second transverse direction 28 then corresponds later in accordance with the tilting direction 6.
  • the reinforcing element can in first regions 21 a, within which the fiber layers 22 are arranged with the fibers 18 and the reinforcing fibers 20, and in second regions 21 b, of the fiber layers 22 and the fibers 18 are formed, are divided. In each case, two first regions 21 a and two second regions 21 b are formed, wherein the same areas on the chassis element 16 are opposite each other.
  • First regions 21 a and second regions 21 b in this case extend over the entire length of the chassis element 16, wherein these are alternately and circumferentially adjacent to each other.
  • the fibers 18 of the fiber layers 22 and the reinforcing fibers 20 of the first region 21 a form a first fiber arrangement 25a and the fibers 18 of the fiber layers 22 of the second region 21b form a second fiber arrangement 25b.
  • Fiber arrangement and fiber structure are generally synonyms.
  • a telescopic fork 1 1 results with a completely different stiffness behavior, which is illustrated in FIGS. 3 a, 3 b and 3 c.
  • the stiffness curve 42a of the telescopic fork 1 1 in the direction of travel 8 remains unchanged in comparison with the stiffness curve 12a of the classic telescopic fork 10.
  • the stiffness curve 42b in the tilting direction 6 is changed.
  • the chassis element 16 of FIG. 2 is aligned with the first transverse direction 26 in the direction of travel 6 and with the second transverse direction 28 in the tilting direction.
  • FIG. 4b Another suspension element 15 with a different fiber structure is shown in FIG. 4b in a section and in FIG. 4a as part of a further telescopic fork 11a.
  • the suspension element 15 is the inner tube of a telescopic damper 30 of the telescopic fork 11a.
  • Fig. 4a the telescopic fork 11 a is shown stylized with the suspension element 15 in a state acted upon by force F. It can be seen that due to the force F, which occurs in the direction of the tilting direction 6 elastic deformation in a near-wheel region 17a of the chassis member 16, whereas a remote wheel area 17b undergoes little to no elastic deformation. The degree of deformation is greater in the region of the introduced force and decreases along the chassis element 15. Such a stiffness behavior is achieved by a construction of the fiber layers 23 according to FIG. 4b.
  • the suspension element 15 according to FIG. 4b in this case has five fiber layers 23a, 23b, 23c, 23d and 23e. In this case, these fiber layers 23 completely revolve around the tubular chassis element 16. In the direction of the longitudinal axis 24 of the chassis element 15, the fiber layers 23 have different lengths.
  • the innermost fiber layer 23a is formed in the direction of the longitudinal axis 24, starting from the radentfernten side of the chassis member 15 is the shortest. This has from the point of application of the force F to suspension component 31, which here represents an axle 31, the largest distance.
  • the fiber layer 23e extends over the entire length of the chassis element 15 under consideration.
  • the lengths of the fiber layers 23b, 23c, 23d are each longer than their radially inner neighbor starting from the wheel-remote side of the chassis element 15.
  • the length of the fiber layers 23 increases gradually, starting from the radially innermost layer to the radially outermost layer.
  • the fiber layers 23 only partially overlap, with a radially inner fiber layer overlapping only a portion of the radially outer fiber layers, ie the fiber layer 23a overlaps only a portion of the fiber layers 23b, 23c, 23d, 23e, the fiber layer 23b overlaps only a portion of the fiber layers 23c, 23d, 23e, etc ..
  • first region 32 viewed in the radial direction five fiber layers are arranged one above the other, these are the fiber layers 23a, 23b, 23c, 23d, 23e.
  • the fiber arrangement of the first region 32 is determined by the five fiber layers 23.
  • the chassis element 16 also forms a further region, the second region 34, which is formed by a fiber arrangement of the fiber layers 23b, 23c, 23d and 23e.
  • the third region 36 is formed by the fiber arrangement of the fiber layers 23c, 23d and 23e.
  • the fourth region 38 has the fiber layers 23d and 23e as a fiber arrangement.
  • the fifth region 40 is determined by the fiber layer 23e as a fiber arrangement.
  • reinforcing fibers according to the chassis element 16 from FIG. 2 can be introduced into the chassis element 15.
  • Suspension elements made of FKV offer a huge variety of possibilities for specifically influencing a specific stiffness or strength behavior or elasticity behavior. As already mentioned, a number of possibilities for adjusting the stiffness are described in the general part of the description.
  • FIGS. 5a-5c show the provision of the fiber structure by rolling up. Initially, a plurality of fiber layers 43a, 43b and 43c are arranged on top of each other. In this example, multiple reinforcing fibers 45a and 45b are added to each fiber ply.
  • the fiber layer 43a is the shortest, wherein the fiber layer 43b is longer than the fiber layer 43a and the fiber layer 43c is the longest.
  • the reinforcing fibers 45 have a modulus of elasticity E1 and the fibers of the fiber layers 43 have a modulus of elasticity E2.
  • the modulus of elasticity E2 is less than the modulus of elasticity E1.
  • FIGS. 5b and 5c show that the different fiber layers can be formed by different fibers.
  • adjacent fiber layers can also have an orientation of the fiber direction relative to one another.
  • the reinforcing fibers 45a and 45b are spaced apart from each other, so that they are arranged opposite each other after rolling on the fiber assembly 47, which are formed by the fiber layers 43 and the reinforcing fibers 45.
  • a rolling element here with a cylindrical shape, is used to roll up the fibers onto the rolling element 44.
  • the fiber assembly 47 now forms a tubular shape. Conveniently, the roll-up element and the fiber structure remain together in common until the landing gear element is completely cured.
  • the winding process can be carried out with dry or preimpregnated fibers. The dry fibers must be impregnated before curing.
  • FIG. 6 Shown in FIG. 6 is a winding method which provides an alternative or additional variant to obtain a fiber assembly 47.
  • the fibers are applied by winding onto a roll-up element 44.
  • the fibers, the winding direction, the winding angle and the fiber density within the Fiber arrangement 47 can be freely selected. These are of course only a few of the possible parameters.
  • a first fiber assembly may be provided by a roll-up method, which is then further processed or completed by a winding process.
  • FIG. 7 shows a braiding process which can also be used in addition to or as an alternative to the aforementioned.
  • the fibers conveniently also several different fibers are braided together to form a braided structure, which represents a fiber arrangement 47.
  • the stiffnesses can be adjusted very precisely.
  • the resulting fiber assembly 47 is preferably cured in an oven under vacuum at elevated temperatures and mechanical pressure. This is shown in FIGS. 8-10. In this case, already impregnated fibers can be used to provide the fiber assembly 47 or dry fibers.
  • the fiber assembly 47 must be impregnated before or after insertion into the curing oven. It is also possible that during the loading process or even during the manufacturing process of the fiber assembly 47 further elements that are optional, are introduced. These may be, for example, sensors 48, elastomer elements 50 or connecting elements 52. These can be inserted between the fiber layers and be wrapped or braided. An arrangement on the surface of the fiber assembly 47 is possible. Elastomer element. Sensor 48, elastomer element 50, connecting element 52, fiber structure 54.
  • the fiber structure 54 and these other elements are inserted into the oven 56.
  • Sensors can be, for example, acceleration sensors or sensors. for detecting internal injuries or fractures of the fibers.
  • an elastomeric member 50 may provide weakening of the fiber-plastic composite and also provide improved acoustic damping or provide for impact and splinter protection.
  • Connecting elements 40 are therefore used as connection points or interfaces for other components.
  • the inserted components, ie the fiber arrangement 47 and optionally the other elements, are cured under mechanical pressure of the furnace and under air vacuum and elevated temperatures. After complete curing, the oven 56 is opened and the chassis member 16 removed.
  • suspension element can be connected to other suspension components 31, such as an axle mount. This can be done for example by an adhesive or joining process.
  • the chassis element 16 and the chassis component 31 are thereby firmly connected.
  • the chassis component 31 is accordingly part of the chassis element 16.
  • the fiber structure can already be connected to the chassis component 31 before hardening or these can be arranged one against the other.
  • the optional sensors 48, elastomer elements 50 or connecting elements 52 it is possible to add the optional sensors 48, elastomer elements 50 or connecting elements 52. The components are then cured together in the oven 56.
  • the chassis component 31 a is also formed by a fiber-plastic composite.
  • the components are arranged together, inserted together in the oven and fully cured.
  • sensors 48, elastomer elements 50 and connecting elements 52 can optionally be used.
  • this achieves a connection of the individual parts on a structural level.
  • the chassis elements provided are assembled to form a chassis module 9, for example a telescopic fork 11.
  • Fig. 1 1 shows another suspension element 16b.
  • a tubular fiber-plastic composite 65 and an inside and outside with ceramic 60 coated aluminum tube 58 is shown.
  • This ceramic coating coating allows for lower friction and better wear behavior.
  • the tubular FKV 65 is pressed or inserted into the aluminum tube, so that they are firmly connected to each other and can not perform any relative movement.
  • the chassis element 16b produced in this way is, for example, an inner tube 64 for a telescopic damper 66.
  • the inner tube 64 is disposed within an outer tube 62 of the telescopic damper 66 and can move axially relative thereto. Due to the low-friction ceramic coating, the telescopic damper responds particularly well.
  • the ceramic coating can also be applied directly to this after curing of the fiber-plastic composite.
  • an aluminum layer can be applied to the cured FRP or be applied to the fiber-plastic composite, on which in turn the ceramic layer is applied.
  • the aluminum layer is advantageously applied before curing or applied to the fiber structure of the aluminum layer and then cured.
  • the already known conventional friction reducing coatings can be used.
  • the aluminum layer 56 is used with the ceramic coating on the inner tube.
  • Fig. 12 shows a telescopic fork 1 1.
  • the telescopic fork 1 1 comprises a first chassis element 16 a, which forms an outer tube 16 a and a second chassis element 16 b, which forms an inner tube 16.
  • a ceramic coating is applied on this inner tube 16b.
  • the outer tube 16a and the inner tube 16b together with a chassis unit, which is not visible here, a telescopic damper 30th
  • the chassis unit may be formed for example by a spring means, a cartridge system or a damping means.
  • the telescopic damper 30 forms a vibration damper.
  • two telescopic dampers 30 are formed on the telescopic fork 11. These two telescopic dampers 30 are connected to each other via a lower fork bridge 68.
  • it is a commercial aluminum fork bridge, which is releasably attached via a screwed clamp connection to the outer tube 16a.
  • the telescopic fork 11 further comprises an upper fork bridge 70, which is also releasably secured via a screwed clamp connection to the outer tubes 16a.
  • a steering shaft tube 72 is formed, which establishes a connection of the telescopic fork with the structure of the motor vehicle.
  • this steering shaft 72 defines an axis of rotation which is also the longitudinal axis 4.
  • a suspension component 31 is an axle made of aluminum 31.
  • Each of the axle 31 can accommodate a wheel axle and also has a receptacle for a caliper. However, this receptacle for a caliper does not necessarily have to be formed on both sides.
  • the lower fork bridge 68 and / or the chassis component 31 in the form of the axle 31 are also formed by a fiber-plastic composite. This is preferably formed by short and / or long fibers according to the previous several times described.
  • the lower fork bridge can be firmly connected directly by the curing process with the outer tube 16a material.
  • the axle receptacles can in this case have corresponding connecting elements 52 which are inserted into the chassis component 31 are used and allow attachment example of a caliper. However, these are not visible in FIGS.
  • the outer tubes 16a and the inner tubes 16b can also be designed in the reverse variant, so that it is a normal telescopic fork.
  • the chassis elements, the inner and outer tubes are so directionally oriented on the telescopic fork 11 installed that this has a high rigidity in the direction of travel and a lower rigidity in the direction of tilting.
  • Chassis component axle housing first area

Landscapes

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Abstract

Fahrwerkselement (16, 15) für eine funktionale Anordnung zwischen einem Aufbau und einem Rad eines Fahrzeugs, wobei das Fahrwerkselement (16, 15) durch einen Faser-Kunststoff-Verbund ausgebildet ist, wobei der Faser-Kunststoff-Verbund mehrere Faserlagen (22, 23) aufweist, wobei das Fahrwerkselement (16, 15) zumindest einen ersten Bereich (21a, 32) und einen zweiten Bereich (21b, 34) aufweist, wobei der erste Bereich (21a, 32) eine erste Faseranordnung (25a) aufweist und der zweite Bereich (21b) eine zweite Faseranordnung (25b) aufweist, sodass das Fahrwerkselement (16, 15) in einer ersten Querrichtung (8, 26) zu einer Längsachse (4) des Fahrwerkselements (16,15) eine erste Steifigkeit aufweist und in einer zweiten Querrichtung (6, 28) zur Längsachse (4) des Fahrwerkselements (16, 15) eine zweite Steifigkeit aufweist, wobei die erste Steifigkeit und die zweite Steifigkeit verschieden sind. Zudem wird ein Schwingungsdämpferelement, ein Außenrohr, ein Innenrohr, ein Teleskopdämpfer sowie eine Teleskopgabel beschrieben.

Description

Fahrwerkselement
Die Erfindung betrifft ein Fahrwerkselement, ein Schwingungsdämpferelement, ein Außenrohr für einen Teleskopdämpfer sowie ein Innenrohr für einen Teleskopdämpfer, einen Teleskopdämpfer für eine Teleskopgabel sowie eine Teleskopgabel.
Im Stand der Technik sind Teleskopgabeln bekannt. Diese werden für Zweiräder, insbesondere Motorräder oder Fahrräder verwendet. Vorzugsweise für einspurige Zweiräder. Eine Teleskopgabel weist zumeist zwei Teleskopdämpfer auf, die über ein Lenkschaftrohr mit einem Aufbau verbunden werden können. Dabei weist ein Teleskopdämpfer zumeist ein inneres und ein äußeres Rohr auf, die zueinander axial beweglich ausgebildet sind. Die von einem Untergrund in die Teleskopgabel eingeleiteten Schwingungen werden dabei von einer Fahrwerkseinheit aufgenommen und gedämpft.
Bei Motorrädern werden zumeist eine obere und eine untere Gabelbrücke verwendet, zwischen denen das Lenkschaftrohr angeordnet ist. Telegabel können in einer normalen Variante, bei dem die Innenrohre aufbauseitig ausgebildet sind, sowie in der Upside-Down-Variante ausgebildet sein.
Dabei sind die Außenrohre und die Innenrohre der Teleskopgabeln zumeist aus Stahl oder Aluminium ausgebildet. Diese Materialien stellen ein isotropes Materialverhalten bereit. Durch die axiale Bewegung der Rohre der Teleskopgabel dämpft diese entlang der Längsachse eingeleitete Schwingungen. Sobald das Zweirad jedoch größere Schräglagen erreicht, können Straßenunebenheiten durch die festgelegte Dämpfrichtung der Teleskopgabel nicht mehr ausreichend gedämpft werden, da diese bei einem großen Schräglagenwinkel quer zur Längsachse eingeleitet werden. Dies ist nachteilig für die Traktion des Zweirads. Zudem sind die bekannten Materialien relativ schwer.
Es ist daher Aufgabe ein für ein Fahrwerksmodul geeignetes Fahrwerkselement bereitzustellen, welches ein geringeres Gewicht aufweist und zudem ein verbessertes Dämpfverhalten in Querrichtung zur Längsachse bereitstellt. Die vorstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Fahrwerkselement gemäß dem Patentanspruch 1.
Das Fahrwerkselement kann in einem Fahrwerksmodul für ein Fahrzeug angeordnet oder verbaut sein. Das Fahrwerksmodul kann beispielhaft durch eine Teleskopgabel, vorzugsweise für ein Motorrad oder ein Fahrrad, insb. Mountainbike, ausgebildet sein. An einem Zweirad wird das Fahrwerksmodul funktional zumeist zwischen einem Rad, welches mit einem Untergrund verbunden ist, und einem Aufbau angeordnet. Dabei werden von dem Untergrund eingeleitete Schwingungen von dem Fahrwerksmodul gedämpft, sodass der Aufbau bestmöglich entkoppelt ist.
Dabei umfasst das Fahrwerksmodul Fahrwerkselemente sowie optional Fahrwerks- komponenten. Ein Fahrwerkselement ist ein einzelnes Bauteil an dem Fahrwerksmodul, welches eine statische bzw. tragende Funktion erfüllt. Dies kann beispielsweise ein Rohr eines Teleskopdämpfer sein oder ein Radträger einer Hossack-Federgabel. Ebenso kann es sich hierbei um eine Hinterradschwinge handelt.
Die optionale Fahrwerkskomponente kann dabei mit einem Fahrwerkselement verbindbar sein oder fest verbunden sein. Zudem kann das Fahrwerksmodul mehrere Fahrwerkskomponenten aufweisen, wie beispielsweise eine, z.B. bei Fahrrädern, oder mehrere, bspw. bei Motorrädern, Gabelbrücken. Die Fahrwerkskomponente kann auch ein Lenkschaftrohr oder eine Achsaufnahme, oft auch Gabelfaust genannt, sein. Die Verbindung der Fahrwerkskomponente mit einem Fahrwerkselement kann beispielsweise über klemmen, verpressen, kleben, crimpen, schrauben oder auch auf struktureller Ebene ausgebildet sein.
Entsprechende Mittel zur Befestigung oder Anordnung des Fahrwerksmoduls mit weiteren Bauteilen des Fahrzeugs, insb. Zweirads, können dabei in einem Fahrwerkselement und / oder in einer Fahrwerkskomponente ausgebildet sein. Beispielsweise Gewindegänge für einen Bremssattel, der in einem Fahrwerkselement, bspw. einem Radträger einer Hossack-Federgabel, oder in einer Fahrwerkskomponente, bspw. einer Achsaufnahme ausgebildet sind. Alle oder zumindest einige der Fahrwerkselemente bilden gemeinsam einen Schwingungsdämpfer. Dies kann beispielsweise ein Teleskopdämpfer sein, der unter anderem ein äußeres Rohr und einem innerer Rohr aufweist, welches teilweise innerhalb des äußeren Rohres angeordnet ist. Dabei sind das innere und das äußere Rohr axial beweglich zueinander ausgebildet, wobei funktional zwischen diesen ein Federmittel und / oder Dämpfmittel angeordnet ist, welches Schwingungen dämpft. Das Dämpfmittel kann beispielhaft ein Fluiddämpfer oder auch ein Cartridge System sein. Ein Fahrwerksmodul in Form einer Teleskopgabel weist im Normalfall zwei Teleskopdämpfer auf, die in normaler sowie Upside-Down ausgebildet sein kann. Ebenso besteht die Möglichkeit, dass einer der Teleskopdämpfer der Teleskopgabel ein Federmittel und der andere ein Dämpfmittel aufweist.
Es wird ein Fahrwerkselement vorgeschlagen, welches durch einen Faser-Kunststoff- Verbund, auch mit FKV bezeichnet, ausgebildet ist. Dieser Faserkunststoffverbund weist dabei mehrere Faserlagen auf. Diese Faserlagen können in einer einfachen Variante durch übereinander geschichtete Fasermatten ausgebildet sein. Die Fasern der Fasermatten liegen dabei beispielsweise parallel zueinander in einer einzigen Ebene. In einer anderen Variante können die Fasern miteinander verwoben, gewickelt oder geflochten werden, sodass diese ein Faserkonstrukt bilden, welches in sich selbst mehrschichtig ist.
Dabei weist das Fahrwerkselement zumindest einen ersten und einen zweiten Bereich auf, wobei der erste Bereich eine erste Faseranordnung aufweist und der zweite Bereich eine zweite Faseranordnung aufweist. Die verschiedenen Faseranordnungen können dabei unter anderem durch den Fasertyp, die Länge der Fasern, die Ausrichtung der Fasern zueinander sowie die Anzahl der Ebenen, deren Abstände, usw. voneinander unterscheiden. Dabei kann auch der Elastizitätsmodul bzw. E- Modul der Fasern, die Faserdichte, d.h. die Anzahl der Fasern pro Fläche oder Volumen, die Web- oder Flechtstruktur eine Unterscheidung ermöglichen. Dabei ist die Aufzählung nicht abschließend und es können einzelne oder mehrere der genannten Variationsmöglichkeiten verwendet werden, Faseranordnungen bereitzustellen. Das Fahrwerkselement kann auch mehr als zwei Bereiche mit sich voneinander unter- scheidenden Faseranordnungen aufweisen. Die Bereiche bzw. die Faseranordnungen können dabei durch klar verlaufende Grenzbereiche scharf voneinander abgetrennt werden oder einen fließenden Bereichsverlauf oder Faseranordnungsverlaub bereitstellen. Ebenso kann dies kombiniert werden, sodass eine scharfe Kante sowie ein fließender Verlauf der Faseranordnung bereitgestellt wird. Die Bereiche können an dem Fahrwerkselement in beliebiger Größe und Anordnung ausgebildet werden. Ein beispielhaft rohrförmiges Fahrwerkselement kann entlang der Längsachse, sowie in Umfangsrichtung in mehrere Bereiche unterteilt werden.
Die unterschiedlichen Faseranordnungen ermöglichen Beeinflussung der Steifigkeit des Fahrwerkselements in unterschiedliche Belastungsrichtungen. Demnach ist eine besonders gezielte Bereitstellung einer bestimmten Steifigkeit an einer definierten Stelle des Fahrwerkselements in einer definierten Richtung möglich.
Das Fahrwerkselement weist dabei eine Längsachse auf. Durch die erste Faseranordnung und die zweite Faseranordnung weist das Fahrwerkselement dabei in einer ersten Querrichtung zu einer Längsachse des Fahrwerkselements eine erste Steifigkeit und in einer zweiten Querrichtung zur Längsachse des Fahrwerkselements eine zweite Steifigkeit auf, wobei die erste Steifigkeit und die zweite Steifigkeit verschieden sind. Mit anderen Worten ist das Fahrwerkselement in einer ersten Richtung elastischer als in einer zweiten. Ein derartiges Verhalten ist mit einem metallischen Material aufgrund der Isotropie des Werkstoffs nur schwer erreichbar, wobei die erzielten Effekte im Vergleich mit FKV geringer sind. Zudem ist ein FKV wesentlich leichter als Metall.
Das Fahrwerkselement kann demnach derart ausgebildet werden, so dass sich die Steifigkeiten oder Elastizitäten bei zwei um 90 " zueinander gedrehten Querrichtungen wesentlich unterscheiden. Durch eine definierte Anordnung derartiger Fahrwerk- selemente an einem Fahrwerksmodul lassen sich wesentliche Verbesserungen erzielen. Insbesondere lässt sich bei einem solchen Fahrwerksmodul eine hohe Steifigkeit in Fahrtrichtung eines Zweirads ermöglichen, wohingegen die Steifigkeit des Fahrwerkselement und demnach auch des Fahrwerksmoduls in Kipprichtung, welche quer zur Fahrtrichtung ausgebildet ist, geringer ist. Das Fahrwerksmodul kann dem- nach als Dämpfmittel und zugleich als Federmittel in Querrichtung, also hier in Kipprichtung, wirken. Hierdurch wird die Traktion und demnach auch die Sicherheit bei hohen Schräglagen erhöht und zudem Gewicht eingespart.
Erste Versuche haben gezeigt, dass im Vergleich mit handelsüblichen Teleskopgabeln für leistungsstarke Motorräder Gewichtseinsparungen von mehr als 1 ,4 kg möglich sind.
Im Weiteren werden besonders vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten erläutert.
Mit besonderem Vorteil erstreckt sich eine Faserlage zumindest über einen Teil des Fahrwerkselements oder über das gesamte Fahrwerkselement.
Hierdurch können Faserlagen die eine hohe Steifigkeit über einen Teil oder über das gesamte Fahrwerkselement bereitstellen. Dabei können sich verschiedene Faserlagen an dem Fahrwerkselemente unterschiedliche über dieses erstrecken. Hierdurch ist eine gezielte Anpassung der Steifigkeit auf besonders einfache Weise möglich.
Ebenso wird ein Fahrwerkselement vorgeschlagen, bei dem sich zwei verschiedene Faserlagen vollständig, teilweise oder gar nicht überlappen.
Durch die Überlappung lassen sich Bereiche mit besonders hoher Steifigkeit bereitstellen. Bei fehlender Überlappung lassen sich gezielt Bereiche mit geringerer Steifigkeit bereitstellen, beispielsweise um an dem Fahrwerkselement gezielt Biegestellen zu definieren.
Günstiger Weise können die verschiedenen Faserlagen auch unterschiedliche Elastizitätsmodule aufweisen.
Die Verwendung unterschiedlicher Fasern, die unterschiedliche Elastizitätsmodule aufweisen stellt eine weitere einfache Möglichkeit dar, um die Steifigkeit anzupassen und bei der Anpassung einen größtmöglichen Gestaltungsspielraum beizubehalten. In einer weiteren Ausführungsvariante weisen benachbarte Faserlagen einen Orientierungswinkel der Faserrichtung von 0 Grad bis 90 Grad auf.
Fasern erhöhen die Steifigkeit zumeist entlang deren Lagerichtung. Durch die Anordnung der Fasern in unterschiedlichen Richtung lassen sich gezielt Steifigkeiten in einer ersten Richtung erhöhen, wobei die Steifigkeiten in einer anderen Richtung im Wesentlichen unverändert verbleiben. Die entsprechende Ausrichtung der Faserrichtungen zueinander ermöglicht eine gezielte Beeinflussung der Steifigkeit in Unterschiedlichen Richtungen.
Durch die vorgenannten Ausführungsmöglichkeiten ist eine Anpassung der Steifigkeit des Fahrwerkselements und demnach auch eines Fahrwerksmodul sehr genau möglich. Dadurch kann beispielsweise ein oberer Bereich des Fahrwerkselements sehr steif ausgebildet werden, wobei ein unterer Bereich eine erhöhte Elastizität bereitstellt. Demnach kann man die elastischen Verformungen des Fahrwerkselements definiert in den gewünschten legen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante weist das Fahrwerkselement zusätzlich zu den Faserlagen zumindest eine, vorzugsweise mehrere Verstärkungsfasern auf.
Diese Verstärkungsfasern sind einzelne Fasern, vorzugsweise Endlosfasern, die gezielt in die Faserstruktur eingebracht werden. Diese zeichnen sich durch besondere Eigenschaften aus, wie beispielsweise besonders hohe Elastizitätsmodule oder eine bestimmte Ausrichtung in dem Fahrwerkselement, verglichen mit den Fasern der Faseranordnung. Diese Verstärkungsfasern können beispielsweise zwischen Faserlagen eingelegt sein oder auch direkt in eine Faserstruktur gewickelt oder geflochten sein. Durch diese Verstärkungsfasern sind weitere, gezielte Beeinflussungen des Fahrwerkselements möglich.
Dabei ist es günstig, wenn die zwei oder mehr Verstärkungsfasern denselben und/oder einen verschiedenen E-Modul aufweisen. In Verbindung mit unterschiedlichen Anordnungen der Verstärkungsfasern lässt sich auch hiermit die Steifigkeit des Fahrwerkselements definiert einstellen.
Zudem können auch die E-Module der Fasern der einzelnen Faseranordnungen bzw. der Faserlagen verschiedene E-Module aufweisen.
Dabei kann eine erste Faserlage beispielsweise Fasern mit einem ersten E-Modul aufweisen und eine zweite Faserlage Fasern mit einem zweiten E-Modul. Zudem sind auch weitere Faserlagen mit Fasern eines weiteren E-Moduls möglich. Ebenso können, beispielsweise bei gewickelten, gewebten oder geflochtenen Faserlagen, mehrere Fasern mit identischen oder verschiedenen E-Module miteinander ein einer einzigen Faserlage verarbeitet sein. Grundsätzlich kann sich dabei nicht nur der E- Modul unterscheiden, sondern es können auch verschiedene Fasertypen, bspw. Kohlefasern oder Glasfaser verwendet werden.
Außerdem ist es auch von Vorteil, wenn die zwei oder mehreren Verstärkungsfasern denselben und / oder verschiedene E-Module aufweisen.
Dabei können sich die Eigenschaften jeder Verstärkungsfaser von denen der anderen Verstärkungsfasern unterscheiden. Alternativ werden für einen ersten Teil der Verstärkungsfasern ein erster Fasertyp verwendet und für einen zweiten Teil der Verstärkungsfasern ein zweiter Fasertyp, wobei die verschiedenen Fasertypen verschiedene Eigenschaften aufweisen. Ebenfalls können an dem Fahrwerkselement auch weitere Fastertypen mit weiteren Eigenschaften ausgebildet sein.
Zudem ist es von Vorteil, wenn das Fahrwerkselement einen Elastomerelement und/oder ein Verbindungselement und/oder einen Sensor aufweist.
Das Elastomerelement kann dabei direkt in das Fahrwerkselement integriert sein, so dass an dem Faserverbundwerkstoff an einer bestimmten Stelle eine gezielt Schwächung eingebracht wird. Hierdurch sind die mechanischen Eigenschaften weiter anpassen. Zudem sind dadurch auch Verbesserungen der akustischen Eigenschaften des Fahrwerkselement sowie sowie ein verbesserter Einschlag und Splitterschutz im Falle einer Kollision möglich.
Verbindungselemente werden insbesondere dazu verwendet, um Anschlusspunkte für weitere Bauteile bereitzustellen. Dies können beispielsweise für Verschraubungen sein, die eine Befestigung eines Bremssattels ermöglicht. In einem Fall kann ein Verbindungselement beispielsweise ein Schraubeninnengewinde bereitstellen. Es sind allerdings auch Verbindungselemente, die in die Faser-Kunststoff-Verbundstruktur eingebracht werden bzw. eingebracht sind möglich.
Zudem können Sensoren an oder in dem Fahrwerkselement eingebettet sein. Eine Anordnung ist dabei an der Oberfläche oder auch innerhalb der FKV-Struktur möglich. Solche Sensoren können beispielsweise Beschleunigungssensoren für ein aktiv geregeltes Fahrwerk sein. Alternativ oder zusätzlich können auch Sensoren eingebettet werden, die die Integrität des Faserkunststoffverbunds bestimmen bzw. auswerten. Dadurch ist eine Überwachung der Funktionsfähigkeit des Fahrwerksele- ments möglich. Vorteilhaft ist dies insbesondere bei einem erfolgen Sturz oder einer erfolgten Kollision des Fahrzeugs. Eine hierauf auftretende Beschädigung ist bei einem FKV nicht immer äu ßerlich sichtbar. Innere Verletzungen des FKV, wie beispielsweißen abgerissene Fasern, sind durch optische Kontrolle nicht möglich. Diese optisch nicht wahrnehmbare Verletzung des FKV kann durch die Verwendung entsprechende Sensoren erkannt werden, wodurch das Fahrzeug eine Warnung an den Fahrer bzw. Nutzer meldet.
Günstiger Weise werden diese im vorigen genannten optionalen Zusatzkomponenten bereits bei dem Herstellungsprozess in das Fahrwerkselement eingebettet sodass eine feste Verbindung besteht. Das Herstellungsverfahren wird im Weiteren noch ausführlicher erläutert.
Vorteilhafterweise ist der Faseraufbau des Fahrwerkselements durch ein Rollverfahren ein Poltrusionsverfahren, ein Wickelverfahren oder ein Flechtverfahren erzeugt. Diese ermöglichen unterschiedliche Einstellungsmöglichkeiten der Steifigkeit des Fahrwerkselements. Beim Aufrollen werden die verschiedenen Faserlagen und etwaigen Verstärkungsfasern übereinander angeordnet. Die Richtung der Fasern ist vorzugsweise innerhalb einer Lage bereits derart ausgerichtet, dass sich durch das korrekte Anordnen die gewünschte Faserausrichtung zu den anderen Faserlagen ergibt. Alternativ sind die Faserlagen entsprechend deren Faserrichtungen auszurichten. Die angeordneten Faserlagen werden auf einem Wickelkörper, beispielsweise auf einem zylinderförmigen Körper aufgerollt. Hierdurch lässt sich eine rohrförmige FKV-Struktur bereitstellen. Dabei können bereits imprägnierte Fasern verwendet werden. Bei der Verwendung von trockenen Fasern müssen diese noch imprägniert werden. Dies kann vor, während oder nach dem Anordnen der Faserlagen geschehen. Anschließend wird die FKV-Struktur in einem Ofen unter Vakuum, hoher Temperatur und Druck ausgehärtet. Man erhält hierbei ein rohrförmiges Fahrwerkselement. Zusätzlich können auch Verstärkungsfasern zwischen den Faserlagen eingebracht sein. Auch Sensoren, Elastomerelemente und / oder Verbindungselemente können bei diesem Her- stellungsprozess mit in den FKV eingebracht werden.
Das Aufrollverfahren ist hierbei beispielhaft für die weiteren Verfahren beschrieben. Insbesondere sind Poltrusionsverfahren, Wickelverfahren und Flechtverfahren im Stand der Technik bekannt. Dabei sind Wickel und Flechtverfahren verschiedene Varianten, um Faserlagen aus einzelnen Fasern bereitzustellen. Insbesondere können die beschriebenen Herstellungsvarianten untereinander ergänzend angewandt werden.
Wie bereits zuvor erwähnt, kann das Fahrwerkselement zudem ein Schwingungsdämpferelement sein, insbesondere ein inneres Rohr eines Teleskopdämpfers. Auf einem derartigen Schwingungsdämpferelement kann ein weiteres Schwingungsdämpferelement gleiten. Dabei können durch einen FKV bereits Fahrwerkselementen mit guten Reibungseigenschaften erreicht werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante ist an dem Fahrwerkselement eine Aluminiumschicht ausgebildet. Diese Aluminiumschicht kann sehr dünn ausgebildet sein, beispielsweise etwa 0,5 Millimeter. Dabei sind Dicken von 0,1 mm bis 1 ,5 mm von besonderem Vorteil.
Dadurch werden die Reibeigenschaften von Aluminium erreicht. Zudem ist es dadurch auch die bereits bekannten Verfahren für die Beschichtung von Aluminium für Fahrwerkselemente zu verwenden. Hierdurch lassen sich einerseits Herstellungsmaschinen weiterverwenden und andererseits die hohe Qualität der bereits langjährig verwendeten Beschichtungsverfahren auf diesen neuen Typ von Fahr- werkselementen aus FKV übertragen werden. Derartige Beschichtungen können beispielsweise reibungsmindernde bzw. verschleißverringerte Beschichtungen sein. Dadurch wird ein verbessertes Ansprechen beispielsweise eines Teleskopdämpfers erreicht.
Günstiger Weise ist eine Keramikschicht an dem Fahrwerkselement ausgebildet, die auf den Faser-Kunststoff-Verbund aufgebracht ist oder auf der Aluminiumschicht aufgebracht ist.
Durch die Keramikbeschichtung wird ein verbessertes Ansprechen des Schwingungsdämpfers ermöglicht. Wie bereits erwähnt kann diese Keramikschicht direkt auf den FKV oder auf eine Aluminiumschicht aufgebracht werden.
Mit besonderem Vorteil ist das Fahrwerkselement hohl ausgeführt. Dies verringert das Gewicht. Zudem sind derartige Fahrwerkselemente, die zudem eine Rohrform aufweisen, besonders gut für Teleskopdämpfer geeignet.
Dabei ist das Fahrwerkselement mit besonderem Vorteil rohrförmig oder mehr- kantförmig, insbesondere vierkantrohrförmig ausgebildet.
Dadurch können zwei Fahrwerkselemente ineinander ausgebildet werden und gemeinsam mit einer Fahrwerkseinheit einen Teleskopdämpfer ausbilden. Diese sind insbesondere bei Zweiradfahrzeugen beispielsweise bei Motorrädern oder Fahrrädern, insbesondere Mountainbikes, sehr weit verbreitet. Dabei bieten mehrkantförmi- ge, insbesondere Vierkantförmige Fahrwerkselemente besonders hohe Steifigkeiten. Mit Vorteil sind die Faseranteile des Faser-Kunststoff-Verbunds vollständig oder zumindest teilweise durch Endlosfasern ausgebildet.
Diese Endlosfasern sind besonders dafür geeignet, die Steifigkeiten der Fahrwerk- selemente in den verschiedenen Richtungen gezielt anzupassen. Insbesondere können durch das genaue Anordnen bzw. Ausrichten der Endlosfasern die gewünschten Steifigkeiten bereitgestellt werden.
Die Fasern des Faser-Kunststoff-Verbunds sind dabei günstiger Weise durch Carbonfasern und/oder durch Glasfasern ausgebildet.
Durch Glasfasern und / oder Carbonfasern lassen sich an dem Fahrwerkselement besonders gut Bereiche mit hohen Steifigkeiten und Bereiche mit niedrigen Steifigkeiten bereitstellen. Insbesondere bieten Glasfasern und Carbonfasern ein besonders großes Spektrum an verfügbaren Elastizitätsmodulen.
Zudem ist der Kunststof fanteil des Faser-Kunststoff-Verbunds mit Vorteil vollständig oder zumindest teilweise durch ein Duroplast ausgebildet.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass das Fahrwerkselement mit einer Fahrwerkskom- ponente verbindbar oder fest mit einer Fahrwerkskomponente verbunden ist.
Eine derartige Fahrwerkskomponente kann beispielsweise eine Gabelbrücke oder eine Achsaufnahme zur Aufnahme eines Rads sowie gegebenenfalls eines Bremssattels sein. Diese können dabei aus Metall, insbesondere Aluminium, hergestellt sein oder alternativ aus einem Faser-Kunststoff-Verbund. Der Faser-Kunststoff- Verbund der Fahrwerkskomponenten weist mit besonderem Vorteil Kurzfasern und / oder Langfasern auf.
Die Verbindung zwischen Fahrwerkselement und Fahrwerkskomponente kann beispielsweise bei der Herstellung des Fahrwerkselements während des Aushärtevorgangs verwirklicht werden. Dabei sind unter anderem Klebeverbindungen von Vorteil, welche besonders Vorteilhaft für FKV-Metall-Verbindungen, insb. Aluminium, geeig- net sind. Ebenso können auch Verbindungen auf Strukturebene bereitgestellt werden, beispielsweise bei FKV-FKV-Verbindungen. Auch eine nachträgliche Verbindung zwischen Fahrwerkselement und Fahrwerkskomponente ist möglich, beispielsweise durch einen Fügeprozess, eine Klebeverbindung oder eine Crimpverbindung. Ein Lenkschaftrohr kann ebenfalls eine Fahrwerkskomponente darstellen.
Es wird vorgeschlagen, dass die weitere Fahrwerkskomponente aus Aluminium oder aus einem Faser-Kunststoff-Verbund ausgebildet ist.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Faseranteile des Kunststoff-Faser- Verbunds der Fahrwerkskomponente vollständig oder zumindest teilweise aus Kurzfasern oder Langfasern ausgebildet sind.
Durch die Verwendung verschiedener Arten von Faser-Kunststoff-Verbunden, die verschiedene Fasertypen verwenden ist eine besonders vorteilhafte Ausnutzung der positiven Eigenschaften dieser verschiedenen Komponenten möglich. Dabei ermöglichen die Endlosfasern einerseits ein breites Spektrum an Steifigkeiten, die zudem besonders hohe Steifigkeiten ermöglichen, und andererseits die definierte Ausbildung der verschiedenen Steifigkeiten an dem Fahrwerkselement. Dementgegen stellen die Kurz- und / oder Langfasern der Fahrwerkskomponente eine hohe Gestaltungsfreiheit bei der Formgebung der Fahrwerkskomponenten bereit. Insbesondere lassen sich in FKV mit Kurz- und / oder Langfasern vorteilhaft Schnittstellen integrieren, die Verbindungen zu weiteren Bauteilen ermöglichen, beispielsweise Verbindungselemente mit Innengewinden für Bremssättel. Dabei können unter anderem die Achsaufnahme sowie auch die oberen und / oder untere Gabelbrücke einer Teleskopgabel durch einen FKV aus Kurz- und Langfasern bereitstellen. Die Verbindung kann dabei über die bereits zuvor erwähnten Varianten geschehen. Bei Struktureller Verbindung werden einerseits Schritte für die Verbindung der Bauteile eingespart. Zudem kann dadurch Raum und weitere Bauteile eingespart werden, wie beispielsweise Schrauben für Klemmverbindungen. Dies lässt sich mit besonderem Vorteil für eine untere Gabelbrücke bereitstellen. Kurzfasern haben hier eine beispielshafte Länge von bis zu 25 mm, wobei Langfasern eine Länge von beispielhaften 25 mm bis 50 mm oder 25 mm bis 75 mm bereitstellen.
Mit besonderem Vorteil weist die Fahrwerkskomponente ein Verbindungselement auf.
Dieses Verbindungselement entspricht im Wesentlichen einen dem bereits zuvor erwähnten Verbindungselement. Hierdurch lassen sich entsprechende Schnittstellen bereitstellen, beispielswiese für die Anordnung einer Radachse oder für die Ver- schraubung eines Bremssattels oder einer Radabdeckung. Siehe auch die zuvor gemachten Ausführungen.
Die Aufgabe wird zudem durch ein Schwingungsdämpferelement gelöst, welches gemäß zumindest einem der Ansprüche des Fahrwerkselements oder zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen ausgebildet ist.
Dabei ist das Schwingungsdämpferelement ein Element des Schwingungsdämpfers. Dies kann bei einem Schwingungsdämpfer in Form eines Teleskopdämpfer als Schwingungsdämpferelement beispielsweise ein Innenrohr oder ein Außenrohr sein. Dabei umfasst der Schwingungsdämpfer auch noch weitere Schwingungsdämpferelemente, wie beispielsweise ein Federmittel und / oder ein Dämpfmittel. Der Schwingungsdämpfer stellt eine Federung und / oder auch eine Dämpfung von Schwingungen bereit, die in diesen eingeleitet werden. Alternativ können die
Schwingungsdämpferelemente auch Komponenten eines Federbeins betreffen.
Zudem wird die Aufgabe durch ein Außenrohr für einen Teleskopdämpfer gelöst. Das Außenrohr ist entsprechend dem zuvor erläuterten Schwingungsdämpferelement ausgebildet.
Außerdem wird die Aufgabe durch ein Innenrohr für einen Teleskopdämpfer gelöst. Dieses Innenrohr ist entsprechend dem zuvor erläuterten Schwingungsdämpferelement ausgebildet. Die Aufgabe wird weiter durch einen Teleskopdämpfer für eine Teleskopgabel gelöst.
Der Teleskopdämpfer umfasst dabei ein Außenrohr, welches gemäß Anspruch 21 oder nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten, ausgebildet ist. Innerhalb des Außenrohres ist ein Innenrohr angeordnet, welches gemäß Anspruch 22 oder gemäß zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen ausgebildet ist. Das Außenrohr und das Innenrohr sind dabei axial beweglich zu einander ausgebildet, insbesondere gleitet das Außenrohr auf dem Innenrohr oder umgekehrt. Dabei ist funktional zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr eine Fahrwerkseinheit ausgebildet. Diese Fahrwerkseinheit kann beispielsweise eine Dämpfeinheit, ein Federmittel oder auch ein Cartridge-System sein. Der Teleskopdämpfer ist ein Schwingungsdämpfer. Dabei kann der Teleskopdämpfer in der normalen, d.h. Außenrohr unten, oder in der Up-Side-Down-Variante, d.h. Außenrohr oben, ausgebildet sein. Schwingung, von der Straße oder dem Untergrund angeregt werden, werden je nach Ausführungsvariante in das Außenrohr oder das Innenrohr eingeleitet, über die Fahrwerkseinheit an das entsprechende Gegenstück übertragen und über Außenrohr oder Innenrohr und an den Aufbau des Fahrzeugs gedämpft weitergegeben. An dem Teleskopdämpfer kann zudem eine optionale Achsaufnahme ausgebildet sein.
Der Teleskopdämpfer weist dabei eine Längsachse auf, wodurch entsprechend den vorigen Ausführungen zu den Fahrwerkselementen verschiedene Steifigkeiten in verschiedene Richtungen ausgebildet werden.
Die Aufgabe wird zudem auch über eine Teleskopgabel für ein Zweirad, insbesondere ein Motorrad oder ein Fahrrad gelöst.
Dabei weist die Teleskopgabel zwei Teleskopdämpfer gemäß Anspruch 23 und einer der zuvor erläuterten Ausführungsvarianten auf. Des Weiteren ist an der Teleskopgabel zumindest eine Gabelbrücke ausgebildet. Die Teleskopdämpfer sind dabei in einer normalen oder Upside-Down-Variante an der Teleskopgabel ausgerichtet. Dies bedeutet, dass entweder die Innenrohre oder die Außenrohre mit der Gabelbrücke verbunden sind. Zudem ist an den Teleskopdämpfern jeweils eine optionale Achsaufnahme ausgebildet. Diese Achsaufnahme kann entsprechend der vorherigen Ausführungen zu der Fahrwerkskomponente ausgebildet sein. Die Gabelbrücke kann dabei auch für ein Fahrrad ausgebildet sein. Zumeist ist die Gabelbrücke hierbei an einem Ende der Innenrohre angeordnet und zudem auf der gegenüberliegenden Seite fest mit einem Lenkschaftrohr verbunden oder bildet ein solches aus.
Eine Teleskopgabel weist zumeist zwei Gabelbrücken auf, eine untere, im Weiteren auch radseitige Gabelbrücke genannt, und eine obere Gabelbrücke. Dabei ist zwischen der oberen Gabelbrücke und der unteren Gabelbrücke ein Lenkschaftrohr angeordnet, welches eine Verbindung mit dem Aufbau bereitstellt und eine Drehachse der Teleskopgabel definiert. Eine Gabelbrücke, vorzugsweise die untere, kann dabei mit dem Innenrohr oder dem Außenrohr der Teleskopdämpfer fest verbunden sein, über Kleben, Crimpen oder auf struktureller ebene dauerhaft fest oder durch Klemmen oder verschrauben lösbar. Die andere Gabelbrücke, hierbei die obere, ist lösbar ausgebildet, so dass eine Bereitstellung der Verbindung zum Aufbau, über das Lenkkopflager und das Lenkschaftrohr möglich ist. Die obere Gabelbrücke wird bei der Montage wieder an den Teleskopdämpfern befestigt.
Die Teleskopgabel weist ebenfalls eine Längsachse auf, die in diesem Beispiel mit der Längsachse des Teleskopdämpfers sowie mit der Längsachse des Fahrwerk- selements zusammenfällt. Durch die hier gezielte rotatorische Ausrichtung der Torsionsdämpfer und damit auch der Fahrwerkselemente überträgt sich der Effekt der verschiedenen Steifigkeiten in unterschiedlichen Querrichtungen auf die Teleskopgabel. Insbesondere weist die Teleskopgabel in einer ersten Querrichtung zu einer Längsachse eine erste Steifigkeit und in einer zweiten Querrichtung zur Längsachse eine zweite Steifigkeit aufweist, wobei die erste Steifigkeit und die zweite Steifigkeit verschieden ist.
Die erste Querrichtung entspricht dabei günstigerweise einer Fahrtrichtung des Zweirads, wobei die zweite Querrichtung einer Kipprichtung des Zweirads, wobei die erste Steifigkeit vorzugsweise größer ist als die zweite Steifigkeit. Dies lässt sich entspre- chend auf ein einzelnes Fahrwerkselement gemäß den zuvor erläuterten Ausführungen übertragen.
Hierdurch lässt sich die bereits weiter oben beschriebene verbesserte Dämpfeigenschaft bei hohen Schräglagen eines Zweirads erreichen. Zudem verringert sich dadurch das Gewicht der Teleskopgabel wesentlich.
Günstiger Weise weist die Teleskopgabel zusätzlich eine weitere Gabelbrücke und/oder ein Lenkschaftrohr auf.
Bei der Herstellung solcher Fahrwerkselemente wird zunächst eine Faserstruktur bereitgestellt. Diese Faserstruktur kann beispielsweise über das erwähnte Rollen, über ein Wickelverfahren, ein Flechtverfahren oder ein Pultrusionsverfahren bereitgestellt werden. Dabei ist die Verarbeitung von trockenen Fasern sowie von bereits imprägnierten Fasern möglich, wobei ersterer Fall erstere Variante bevorzugt wird, da hierdurch wesentlich schnellere Aushärtung möglich sind. Bei der Bereitstellung der Faserstruktur können die bereits zuvor erwähnten Elastomerelemente, Verbindungselemente und Sensoren eingebracht werden. Diese können dabei direkt innerhalb der Lagenstruktur eingebettet oder auch an der Oberfläche angeordnet sein. Die so vorbereiteten Komponenten werden dann in einen Hochdruckofen eingebracht.
Hierbei werden die Fasern bzw. die Faserstruktur, sofern dies noch nicht geschehen ist, mit einem Harz imprägniert. Anschließend werden diese in einen Ofen eingebracht. Dieser härtet das Fahrwerkselement bei hohem Druck, hohen Temperaturen in einem Vakuum aus. Der Druck bezieht sich dabei auf den Druck, der von der Form auf die Fahrwerkskomponente aufgebracht wird. Nach dem Aushärten wird das Fahrwerkselement aus dem Ofen entnommen.
Fahrwerkskomponenten, die vor dem Aushärten mit der Faserstruktur verbunden oder an dieser angeordnet werden, bilden während des Aushärteprozesses eine feste Verbindung mit dem FKV aus. Es ist auch eine nachträgliche Fügung von Fahrwerkselement und Fahrwerkskomponente möglich. Fig. 1 a bis 1 c Darstellung der Steifigkeit einer klassischen Teleskopgabel aus dem Stand der Technik;
Fahrwerkselement aus FKV in Form eines Rohres mit Verstärkungsfasern;
Darstellung der Steifigkeit einer Teleskopgabel aus FKV;
Elastizitätsverhalten bei einer Teleskopgabel aus FKV;
Querschnitt durch eine Fahrwerkselements der Teleskopgabel aus Fig. 3 a;
Herstellungsverfahren einer Faserstruktur für eines Fahrwerkselements durch Aufrollen;
Herstellungsverfahren einer Faserstruktur für eines Fahrwerkselements durch Wickeln;
Herstellungsverfahren einer Faserstruktur für ein Fahrwerkselement durch Flechten; verschiedene Herstellungsverfahren eines Fahrwerkselements aus einer Faserstruktur;
Fahrwerkselement mit einer Aluminium- und einer Keramikbe- schichtung;
Teleskopgabel mit Fahrwerkselementen aus FKV.
In den Fig. 1 a bis 1 c ist das Steifigkeitsverhalten einer klassischen aus dem Stand der Technik bekannten Teleskopgabel für ein Zweirad dargestellt. Die Teleskopgabel 10 weist dabei eine Längsachse 4 sowie eine erste Querrichtung 8, in Fahrtrichtung 8, sowie eine zweite Querrichtung 6, in Kipprichtung 6. Dabei ist ein Steifigkeitsver- lauf 12a in Fahrtrichtung 8 sowie ein Steif igkeitsverlauf 12b in Kipprichtung 6 aufge- zeit. Die Belastung bzw. Kraft F wird dabei immer senkrecht zu Längsachse eingeleitet. Man erkennt in Fig. 1 c, in der die Steifigkeitsverläufe 12a und 12b überlagert dargestellt sind, dass diese aufgrund der isotropen Eigenschaften des Materials Stahl bzw. Aluminium identisch sind. Der Steifigkeitsverlauf entspricht dabei im Wesentlichen einer Verformung bei einer eingebrachten Kraft F. Die in Fahrtrichtung sowie in Kipprichtung eingebrachten Kräfte sind identisch. Die Darstellung ist hierbei zum Zweck der einfachen Erkennung stilisiert übertrieben dargestellt.
In der Fig 2 ein Fahrwerkselement 16 aus einem Faser-Kunststoff-Verbund dargestellt. Dieses Fahrwerkselement ist in einer einfachen rohrform ausgebildet. Diese Form ist jedoch nur beispielhaft gewählt, auch wenn diese besonders Vorteilhaft ist. Das Fahrwerkselement 16 weist mehrere Fasern 18 auf, die zumeist in Faserlagen 22 angeordnet sind und eine Faserstruktur bilden. Beispielhaft sind in Fig. 2 nur einzelne Fasern 16 dargestellt. Eine mögliche Faserstruktur aus mehreren Faserlagen 22, wie dieser auch in dem Fahrwerkselement 16 in Fig. 2 ausgebildet sein kann, ist in Fig. 4b durch die Faserlagen 23 dargestellt. Die Fasern 18 sind dabei in einem Kunstsoff eingebettet.
Zusätzlich zu den Fasern 18 der einzelnen Faserlagen 22 weist das Fahrwerkselement 16 Verstärkungsfasern 20 auf, die strichliniert dargestellt sind. Die Verstärkungsfasern 20 sind an dem Fahrwerkselement 16 einander gegenüberliegend angeordnet. Dabei weisen die Verstärkungsfasern 20 und die Fasern 18 der Faserlagen 22 unterschiedliche Elastizitätsmodule auf. In diesem Fall ist der Elastizitätsmodul der Verstärkungsfasern 20 größer als der Elastizitätsmodul der Fasern 18 der Faserlagen 22. Die Verstärkungsfasern 20 sind parallel zur Längsachse 24 des Verstärkungselements ausgebildet und zudem in eine erste Gruppe 20a und eine zweite Gruppe 20b von Verstärkungsfasern 20 aufgeteilt. Die Gruppe 20a ist demnach an dem Fahrwerkselement gegenüberliegend von der Gruppe 20b angeordnet, wobei die Gruppen 20a und 20b eine erste Querrichtung 26 definieren. Die Verstärkungsfasern 20 erhöhen die Steifigkeit des Fahrwerkselements 16 in der ersten Querrichtung 26, wohingegen die Steifigkeit in einer zweiten Querrichtung 28 unverändert ver- bleibt. Bei identischer Kraftein leitung in erster Querrichtung 26 und in zweiter Querrichtung 28 ist eine unterschiedliche große elastische Verformung zu betrachten.
Die Verstärkungsfasern 20a und 20b sind dabei maßgeblich an der bereitgestellten Steifigkeit in erster Querrichtung 26 beteiligt, wobei die erste Querrichtung 26 vorzugsweise mit der späteren Fahrtrichtung 8 übereinstimmt. Die zweite Querrichtung 28 entspricht dann im späteren entsprechend der Kipprichtung 6. Das Verstärkungselement kann dabei in erste Bereiche 21 a, innerhalb derer die Faserlagen 22 mit den Fasern 18 sowie den Verstärkungsfasern 20 angeordnet sind, und in zweite Bereiche 21 b, die von den Faserlagen 22 und dessen Fasern 18 ausgebildet sind, unterteilt werden. Dabei sind jeweils zwei erste Bereiche 21 a und zwei zweite Bereiche 21 b ausgebildet, wobei dieselben Bereiche an dem Fahrwerkselement 16 einander gegenüber liegen. Erste Bereiche 21 a und zweite Bereiche 21 b erstrecken sich hierbei über die gesamte Länge des Fahrwerkselements 16, wobei diese abwechseln und Umfangsrichtung benachbart zueinander ausgebildet sind. Dabei bilden die Fasern 18 der Faserlagen 22 und die Verstärkungsfasern 20 des ersten Bereichs 21 a eine erste Faseranordnung 25a und die Fasern 18 der Faserlagen 22 des zweiten Bereichs 21 b eine zweite Faseranordnung 25b. Faseranordnung und Faserstruktur sind im allgemeinen Synonyme.
Adaptiert man das Fahrwerkselement aus Fig. 2 unter rotationsdefiniertem Einbau in eine Teleskopgabel 10 gemäß der Figur 1 , so ergibt sich eine Teleskopgabel 1 1 mit einem völlig anderen Steifigkeitsverhalten, welches in den Figuren 3a, 3b und 3c dargestellt ist. Der Steifigkeitsverlauf 42a der Teleskopgabel 1 1 in Fahrtrichtung 8 bleibt hierbei im Vergleich mit dem Steifigkeitsverlauf 12a der klassischen Teleskopgabel 10 unverändert. Der Steifigkeitsverlauf 42b in Kipprichtung 6 ist allerdings verändert. Dabei ist das Fahrwerkselement 16 aus Fig. 2 mit dessen erster Querrichtung 26 in Fahrtrichtung 6 und mit dessen zweiter Querrichtung 28 in Kipprichtung ausgerichtet. Bei der Einleitung derselben Kraft F in erster Querrichtung 8 und in zweiter Querrichtung 6, erfährt der Steifigkeitsverlauf 42b eine größere elastische Verformung als der Steifigkeitsverlauf 42a. Die Steifigkeit der Teleskopgabel 1 1 in Fahrtrichtung 8 ist somit größer als in Kipprichtung 6. Dies wird in Figur 4c deutlich, welche die beiden Steifigkeitsverläufe 42a und 42b grafisch überlagert darstellt. Die geringere Steifigkeit ermöglicht hierbei eine höhere Elastizität in Kipprichtung, welche bei hohen Schräglagen eines Zweirads, bzw. eines Motorrads ein verbessertes Ansprechverhalten in zweiter Querrichtung 28 sowie eine verbesserte Aufnahme und Dämpfung von Schwingungen von einem Untergrund in dieser Richtung bereitstellt. Hierdurch wird die Traktion des Fahrzeugs erhöht und zudem das Gewicht der Teleskopgabel 11 im Vergleich zur Teleskopgabel 10 verringert.
Ein weiteres Fahrwerkselements 15 mit einer anderen Faserstruktur ist in Fig 4b in einem Schnitt und in Fig. 4a als Teil einer weiteren Teleskopgabel 11a dargestellt. Das Fahrwerkselement 15 ist das Innenrohr eines Teleskopdämpfers 30 der Teleskopgabel 11a. In der Fig. 4a ist die Teleskopgabel 11 a mit dem Fahrwerkselement 15 in einem mit Kraft F beaufschlagten Zustand stilisiert dargestellt. Man erkennt, dass aufgrund der Kraft F, die in Richtung der Kipprichtung 6 eine elastische Verformung Eintritt in einem radnahen Bereich 17a des Fahrwerkselements 16 auftritt, wohingegen ein radentfernte Bereich 17b nur geringe bis gar keine elastische Verformung erfährt. Der Grad der Verformung ist dabei in dem Bereich der eingebrachten Kraft größer und nimmt entlang des Fahrwerkselements 15 ab. Ein derartiges Steifig- keitsverhalten wird durch einen Aufbau der Faserlagen 23 gemäß der Figur 4b erreicht.
Das Fahrwerkselement 15 gemäß Fig. 4b weist hierbei fünf Faserlagen 23a, 23b, 23c, 23d und 23e auf. Dabei umlaufen diese Faserlagen 23 das rohrförmige Fahrwerkselement 16 vollständig. In Richtung der Längsachse 24 des Fahrwerkselements 15 weisen die Faserlagen 23 unterschiedliche Längen auf. Die innerste Faserlage 23a ist dabei in Richtung der Längsachse 24, ausgehend von der radentfernten Seite des Fahrwerkselements 15 am kürzesten ausgebildet. Diese weist von dem Angriffspunkt der Kraft F an Fahrwerkskomponente 31 , welche hier eine Achsaufnahme 31 darstellt, den größten Abstand auf. Die Faserlage 23e erstreckt sich über die gesamte Länge des betrachteten Fahrwerkselements 15. Die Längen der Faserlagen 23b, 23c, 23d sind ausgehend von der radentfernten Seite des Fahrwerkselements 15 jeweils länger als deren radial innerer Nachbar. Die Länge der Faserlagen 23 erhöht sich ausgehend von der radial innersten Lage zu der radial äußersten Lage schrittweise. Insbesondere überlappen sich die Faserlagen 23 nur teilweise, wobei eine radial innere Faserlage nur einen Teil der radial äußeren Faserlagen überlappt, d.h. die Faserlage 23a überlappt lediglich einen Teil der Faserlagen 23b, 23c, 23d, 23e, die Faserlage 23b überlappt lediglich einen Teil der Faserlagen 23c, 23d, 23e, usw.. In einem ersten Bereich 32 sind in radialer Richtung betrachtet fünf Faserlagen übereinander angeordnet, dies sind die Faserlagen 23a, 23b, 23c, 23d, 23e. Die Faseranordnung des ersten Bereichs 32 ist dabei durch die fünf Faserlagen 23 bestimmt. Das Fahrwerkselement 16 bildet zudem einen weiteren Bereich, den zweiten Bereich 34 aus, der eine Faseranordnung aus den Faserlagen 23b, 23c, 23d und 23e ausgebildet ist. Der dritte Bereich 36 ist durch die Faseranordnung der Faserlagen 23c, 23d und 23e ausgebildet. Der vierte Bereich 38 weist die Faserlagen 23d und 23e als Faseranordnung auf. Der fünfte Bereich 40 ist durch die Faserlage 23e als Faseranordnung bestimmt. Dadurch ist die Steifigkeit in dem ersten Bereich 32 am größten. Die Steifigkeit in dem zweiten Bereich 34 ist geringer als in dem ersten Bereich 32 und nimmt über den dritten Bereich 36 und den vierten Bereich 38 zu dem fünften Bereich 40 hin ab, wobei die Steifigkeit in dem fünften Bereich 40 am geringsten ist.
Man erkennt dies auch in der Figur 4a, in der die Verformung zu der Fahrwerkskom- ponente 31 hin größer wird. Innerhalb der umlaufenden Bereiche 32, 34, 36, 38 und 40 sind verschiedene Faseranordnungen ausgebildet.
Dies zeigt, wie vielseitig Fasern innerhalb eines FKV in Form eines Fahrwerksele- ments einbringbar sind, um unterschiedlichste Anforderungen zu erfüllen. Dabei wurde an dieser Stelle nur auf die Anordnung der Faserlagen und Verstärkungsfasern eingegangen, wobei etliche weitere Parameter, um Anpassungen zu bewirken bereits im allgemeinen Beschreibungsteil erläutert sind.
Beispielhaft kann man in das Fahrwerkselement 15 Verstärkungsfasern gemäß des Fahrwerkselements 16 aus Fig. 2 einbringen. Dadurch erhält man eine Unterteilung in eine Vielzahl von Bereichen. Dies ergibt eine Kombination von hoher Steifigkeit in Fahrtrichtung 8, geringerer Steifigkeit in Kipprichtung 6 sowie eine Verformung im radnahen Bereich 17a des Fahrwerkselements 15. Durch Fahrwerkselemente aus FKV ist eine riesige Vielzahl an Möglichkeiten geboten, um ein bestimmtes Steifigkeits- oder Festigkeitsverhalten bzw. Elastizitätsverhalten gezielt zu beeinflussen. Wie bereits erwähnt sind im allgemeinen Teil der Beschreibung etliche Möglichkeiten zur Einstellung der Steifigkeiten beschrieben.
In den Figuren 5 - 10 sind mehrere Optionen für die Herstellung eines Fahrwerk- selements 16 beschrieben. In den Figuren 5a - 5c ist die Bereitstellung der Faserstruktur durch Aufrollen gezeigt. Dabei werden zunächst mehrere Faserlagen 43a, 43b und 43c aufeinander angeordnet. In diesem Beispiel sind jeder Faserlage mehrere Verstärkungsfasern 45a und 45b hinzugefügt. Die Faserlage 43a ist dabei die Kürzeste, wobei die Faserlage 43b länger ist als die Faserlage 43a und die Faserlage 43c am längsten ist. Die Verstärkungsfasern 45 weisen dabei eine Elastizitätsmodul E1 und die Fasern der Faserlagen 43 einen Elastizitätsmodul E2 auf. Der Elastizitätsmodul E2 ist dabei geringer als der Elastizitätsmodul E1 .
Fig. 5b und 5c zeigen, dass die verschiedenen Faserlagen durch unterschiedliche Fasern ausgebildet sein können zudem können benachbarte Faserlagen auch eine Orientierung der zueinander Faserrichtung aufweisen. Die Verstärkungsfasern 45a und 45b sind dabei beabstandet voneinander angeordnet, sodass diese nach dem Aufrollen an der Faseranordnung 47, die durch die Faserlagen 43 und die Verstärkungsfasern 45 gebildet sind, gegenüberliegend zueinander angeordnet sind. Nach der Anordnung der verschiedenen Faserlagen und Verstärkungsfasern zueinander wird ein Aufrollelement, hierbei mit zylindrischer Form verwendet, um die Fasern auf das Aufrollelement 44 aufzurollen. Die Faseranordnung 47 bildet nun eine rohrform. Günstiger Weise verbleiben das Aufrollelement und die Faserstruktur gemeinsam beieinander, bis das Fahrwerkselement vollständig ausgehärtet ist. Dabei kann das Wickelverfahren mit trockenen oder mit vorimprägnierten Fasern ausgeführt werden. Die trockenen Fasern müssen vor dem Aushärten imprägniert werden.
In der Figur 6 ist ein Wickelverfahren gezeigt, welches eine alternative oder zusätzliche Variante bereitstellt, um eine Faseranordnung 47 zu erhalten. Hierbei werden die Fasern durch Aufwickeln auf ein Aufrollelement 44 aufgebracht. Dabei können die Fasern, die Wickelrichtung, der Wickelwinkel sowie die Faserdichte innerhalb der Faseranordnung 47 frei gewählt werden. Dies sind natürlich nur einige der möglichen Parameter. Gegebenenfalls kann zunächst eine erste Faseranordnung durch ein Aufrollverfahren bereitgestellt werden, die dann durch ein Wickelverfahren weiter bearbeitet bzw. vervollständigt wird.
In der Figur 7 ist ein Flechtverfahren dargestellt, welches ebenfalls zusätzlich oder alternativ zu den vorgenannten verwendet werden kann. Dort werden die Fasern, günstigerweise auch mehrere verschiedene Fasern miteinander zu einer Flechtstruktur geflochten, die eine Faseranordnung 47 darstellt. Durch die Wahl der Fasern sowie das Flechtmuster können die Steifigkeiten besonders genau angepasst werden.
Alle der erläuterten Verfahren zur Bereitstellung einer Faseranordnung 47 können miteinander kombiniert werden. Zudem ist bei allen Verfahren die Verwendung von vorimprägnierten Fasern sowie trocken Fasern möglich. Letztere werden bevorzugt, da diese ein schnelleres aushärten ermöglichen.
Die erhaltene Faseranordnung 47 werden vorzugsweise in einem Ofen unter Vakuum bei erhöhten Temperaturen und mechanischem Druck ausgehärtet. Dies ist in den Figuren 8 - 10 dargestellt. Dabei können bereits imprägnierte Fasern verwendet werden, um die Faseranordnung 47 bereitzustellen oder auch trockene Fasern.
Dementsprechend muss die Faseranordnung 47 vor oder nach bei dem Einlegen in den Härteofen imprägniert werden. Dabei ist es auch möglich, dass während des Einlegevorgangs oder auch schon bei dem Herstellungsprozess der Faseranordnung 47 weitere Elemente, die optional sind, eingebracht werden. Dies können beispielsweise Sensoren 48, Elastomerelemente 50 oder auch Verbindungselemente 52 sein. Diese können zwischen den Faserlagen eingelegt sein sowie eingewickelt oder eingeflochten sein. Auch eine Anordnung an der Oberfläche der Faseranordnung 47 ist möglich. Elastomerelement. Sensor 48, Elastomerelement 50, Verbindungselement 52, Faserstruktur 54.
Die Faserstruktur 54 und diese weiteren Elemente werden dabei in den Ofen 56 eingelegt. Sensoren können beispielsweise Beschleunigungssensoren sein oder Senso- ren zur Erfassung von Inneren Verletzungen bzw. Brüchen der Fasern. Ein Elastomerelement 50 kann beispielsweise eine Schwächung des Faser-Kunststoff- Verbunds bereitstellen und zudem eine verbesserte akustische Dämpfung sorgen oder für einen Einschlag und Splitterschutz bereitstellen. Verbindungselemente 40 dienen demnach als Anbindungspunkte oder Schnittstellen für weitere Bauteile. Die eingelegten Komponenten, d.h. die Faseranordnung 47 und gegebenenfalls die weiteren Elemente, werden dabei unter mechanischem Druck des Ofens sowie unter Luftvakuum und erhöhten Temperaturen ausgehärtet. Nach vollständigem Aushärten wird der Ofen 56 geöffnet und das Fahrwerkselement 16 entnommen.
Im Weiteren kann das Fahrwerkselement mit weiteren Fahrwerkskomponenten 31 , wie beispielsweise einer Achsaufnahme verbunden werden. Dies kann beispielsweise durch ein Klebe- oder Fügeprozess geschehen. Das Fahrwerkselement 16 und die Fahrwerkskomponente 31 werden dadurch fest miteinander verbunden. Die Fahrwerkskomponente 31 ist demnach Bestandteil des Fahrwerkselements 16.
In einer Variante gemäß Figur 9 kann die Faserstruktur bereits vor dem Aushärten mit der Fahrwerkskomponente 31 verbunden werden oder diese aneinander angeordnet sein. Auch hier es möglich die optionalen Sensoren 48, Elastomerelemente 50 oder Verbindungselemente 52 hinzuzufügen. Die Komponenten werden dann gemeinsam in dem Ofen 56 ausgehärtet.
In einer besonders vorteilhaften Herstellungsvariante ist die Fahrwerkskomponente 31 a ebenfalls durch einen Faser-Kunststoff-Verbund ausgebildet. Hierdurch werden die Vorteile der Endlosfasern für das Fahrwerkselement 16, welche eine gezielte Bereitstellung von Steifigkeiten ermöglichen, mit dem Vorteil von Kurz- und Langfasern für die Fahrwerkskomponente 31 a, die eine verbesserte Formgebung ermöglichen, vereint. Dabei werden die Komponenten aneinander angeordnet, gemeinsam in den Ofen eingelegt und vollständig ausgehärtet. Auch hier können optional Sensoren 48, Elastomerelemente 50 und Verbindungselemente 52 verwendet werden. Vorteilhafterweise wird dadurch eine Verbindung der einzelnen Teile auf struktureller Ebene erreicht. Nach dem Aushärten werden die bereitgestellten Fahrwerkselemente zu einem Fahrwerksmodul 9 zusammengefügt, beispielsweise einer Teleskopgabel 1 1 .
Fig. 1 1 zeigt ein weiteres Fahrwerkselement 16b. Dabei ist ein rohrförmiger Faser- Kunststoff- Verbund 65 sowie ein innen und außen mit Keramik 60 beschichtetes Aluminiumrohr 58 dargestellt. Diese Keramikbeschichtung Beschichtung ermöglicht eine geringere Reibung und ein besseres Verschleißverhalten. Dabei wird der rohr- förmige FKV 65 in das Aluminiumrohr eingepresst oder eingesetzt, sodass diese fest miteinander verbunden sind und keine Relativbewegung ausführen können. Das so hergestellte Fahrwerkselement 16b ist beispielsweise ein Innenrohr 64 für einen Teleskopdämpfer 66. Dabei ist das Innenrohr 64 innerhalb eines Au ßenrohres 62 des Teleskopdämpfers 66 angeordnet und kann sich axial gegenüber diesem bewegen. Durch die reibungsarme Keramikbeschichtung spricht der Teleskopdämpfer besonders gut an.
Die Keramikbeschichtung kann nach dem Aushärten des Faser-Kunststoff-Verbunds auch direkt auf diesen aufgebracht werden. Alternativ kann auch eine Aluminiumschicht auf den ausgehärteten FKV aufgebracht werden bzw. auf dem Faser- Kunststoff-Verbund aufgebracht sein, auf die wiederum die Keramikschicht aufgebracht ist. Dabei wird die Aluminiumschicht günstiger Weise vor dem Aushärten aufgebracht bzw. die Faserstruktur auf die Aluminiumschicht aufgebracht und anschließend ausgehärtet.
Durch die Verwendung der Aluminiumbeschichtung können die bereits bekannten üblichen Reibungsmindernden Beschichtungen verwendet werden. Günstiger Weise wird die Aluminiumschicht 56 mit der Keramikbeschichtung bei dem Innenrohr verwendet.
Die Fig. 12 zeigt eine Teleskopgabel 1 1 . Die Teleskopgabel 1 1 umfasst ein erstes Fahrwerkselement 16a, welches ein äußeres Rohr 16a ausbildet sowie ein zweites Fahrwerkselement 16b, welches ein inneres Rohr 16 ausbildet. Auf diesem inneren Rohr 16b ist eine Keramikbeschichtung aufgebracht. Das äu ßere Rohr 16a und das innere Rohr 16b bilden gemeinsam mit einer Fahrwerkseinheit, welche hierbei nicht sichtbar ist, einen Teleskopdämpfer 30.
Die Fahrwerkseinheit kann beispielsweise durch eine Federmittel, ein Cartridge- system oder ein Dämpfmittel ausgebildet sein. Der Teleskopdämpfer 30 bildet einen Schwingungsdämpfer. Dabei sind an der Teleskopgabel 11 zwei Teleskopdämpfer 30 ausgebildet. Diese beiden Teleskopdämpfer 30 sind über eine untere Gabelbrücke 68 miteinander verbunden. In diesem Fall handelt es sich um eine handelsübliche Aluminiumgabelbrücke, welche über eine geschraubte Klemmverbindung lösbar an dem äußeren Rohr 16a befestigt ist. Die Teleskopgabel 11 umfasst weiterhin eine obere Gabelbrücke 70, die ebenfalls lösbar über eine geschraubte Klemmverbindung an den äußeren Rohren 16a befestigt ist.
Zwischen der oberen Gabelbrücke 70 und der unteren Gabelbrücke 68 ist ein Lenkschaftrohr 72 ausgebildet, welches eine Verbindung der Teleskopgabel mit dem Aufbau des Kraftfahrzeugs herstellt. Insbesondere definiert dieses Lenkschaftrohr 72 eine Drehachse, die zugleich die Längsachse 4 ist. An dem inneren Rohr 16b ist jeweils eine Fahrwerkskomponente 31 ist, hier eine aus Aluminium bereitgestellte Achsaufnahme 31. Jede der Achsaufnahme 31 kann eine Radachse aufnehmen und hat zudem eine Aufnahme für einen Bremssattel. Diese Aufnahme für einen Bremssattel muss jedoch nicht zwingend beidseitig ausgebildet sein. Es besteht zudem die Möglichkeit, dass die untere Gabelbrücke 68 und / oder auch die Fahrwerkskomponente 31 in Form der Achsaufnahme 31 ebenfalls durch einen Faser-Kunststoff- Verbund ausgebildet sind. Diese ist dabei vorzugsweise durch Kurz- und / oder Langfasern gemäß der bereits mehrfach beschriebenen vorigen Ausführungen ausgebildet.
Hierdurch ist eine größere gestalterische Freiheit möglich. Dabei kann die untere Gabelbrücke direkt durch den Aushärteprozess mit dem äußeren Rohr 16a Material fest verbunden sein. Dadurch wird einerseits Gewicht eingespart und zudem auch Bauraum, da keine Verschraubung mehr notwendig ist. Die Achsaufnahmen können hierbei entsprechende Verbindungselemente 52 aufweisen, die in die Fahrwerks- komponente 31 eingesetzt sind und eine Befestigung beispielsweise eines Bremssattels ermöglichen. Diese sind in den Fig. 12 jedoch nicht sichtbar.
Die äußeren Rohre 16a bzw. die inneren Rohre 16b können auch in umgekehrter Variante ausgebildet sein, sodass es sich um eine normale Teleskopgabel handelt.
Die Fahrwerkselemente sind die inneren und äußeren Rohre derart richtungsorien- tiert an der Teleskopgabel 11 verbaut, dass diese eine hohe Steifigkeit in Fahrrichtung und eine geringere Steifigkeit in Kipprichtung aufweist.
Bezuqszeichen
Kraft
Längsachse
Kipprichtung, zweite Querrichtung
Fahrtrichtung, erste Querrichtung
Teleskopgabel
,a Teleskopgabel
,a,b Steifigkeitsverlauf
Rohr
Fahrwerkselement
a erstes Fahrwerkselement, äußeres Rohrb zweites Fahrwerkselement, inneres Rohra radnaher Bereich
b radferner Bereich
Faser
,a,b Verstärkungsfasern
a erster Bereich
b zweiter Bereich
Faserlage
,a,b,c,d,e Faserlage
Längsachse
,a,b Faseranordnung
erste Querrichtung
zweite Querrichtung
Teleskopdämpfer
Fahrwerkskomponente, Achsaufnahme erster Bereich
zweiter Bereich
dritter Bereich
vierter Bereich
fünfter Bereich
a,b Steifigkeitsverlauf ,a,b,c Faserlage
Aufrollelement
a,b, Verstärkungsfaser
Flechtstruktur
Faseranordnung
Sensor
Elastomerelement
Verbindungselement
Ofen
Aluminiumrohr
Keramikschicht
Außenrohr
Innenrohr
rohrförmiger Faser-Kunststoff-Verbund untere Gabelbrücke
obere Gabelbrücke
Lenkschaftrohr

Claims

Patentansprüche
1. Fahrwerkselement (16, 15) für eine funktionale Anordnung zwischen einem Aufbau und einem Rad eines Fahrzeugs, wobei
- das Fahrwerkselement (16, 15) durch einen Faser-Kunststoff-Verbund
ausgebildet ist,
- wobei der Faser-Kunststoff-Verbund mehrere Faserlagen (22, 23) aufweist,
- wobei das Fahrwerkselement (16, 15) zumindest einen ersten Bereich
(21 a, 32) und einen zweiten Bereich (21 b, 34) aufweist,
- wobei der erste Bereich (21a, 32) eine erste Faseranordnung (25a) aufweist und
- der zweite Bereich (21 b) eine zweite Faseranordnung (25b) aufweist, sodass
- das Fahrwerkselement (16, 15) in einer ersten Querrichtung (8, 26) zu einer Längsachse (4) des Fahrwerkselements (16,15) eine erste Steifigkeit aufweist und in einer zweiten Querrichtung (6, 28) zur Längsachse (4) des Fahrwerkselements (16, 15) eine zweite Steifigkeit aufweist, wobei die erste Steifigkeit und die zweite Steifigkeit verschieden sind.
2. Fahrwerkselement (16, 15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrwerkselement (16, 15) zusätzlich zu den Faserlagen (22, 23) zumindest eine Verstärkungsfaser (20) aufweist.
3. Fahrwerkselement (16, 15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrwerkselement (16, 15) ein Elastomerelement (50) und / oder ein Verbindungselemente (52) und / oder einen Sensor (48) aufweist.
4. Fahrwerkselement (16, 15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aluminiumschicht an dem Fahrwerkselement (16, 15) ausgebildet ist.
5. Fahrwerkselement (16, 15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Keramikschicht an dem Fahrwerkselement (16, 15) ausgebildet ist, die auf den Faser-Kunststoff-Verbund aufgebracht ist oder auf der Aluminiumschicht aufgebracht ist.
6. Schwingungsdämpferelement (15, 16, 16a, 16b), das durch ein Fahrwerksele- ment (16, 15) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
7. Außenrohr (16a) für einen Teleskopdämpfer (30), insbesondere eine Teleskopgabel (11), das durch ein Schwingungsdämpferelement (15, 16, 16b) gemäß Anspruch 6 ausgebildet ist.
8. Innenrohr (16b) für einen Teleskopdämpfer (30), insbesondere eine Teleskopgabel (11), das durch ein Schwingungsdämpferelement (15,16,16b) gemäß Anspruch 6 ausgebildet ist.
9. Teleskopdämpfer (30) für eine Teleskopgabel (11 ), umfassend
- Ein Außenrohr (16a) gemäß Anspruch 7, und
- ein innerhalb des Außenrohres (16a) angeordnetes Innenrohr (16b) gemäß Anspruch 8, welches gegenüber dem Außenrohr (16a) axial beweglich ist, wobei
- funktional zwischen dem Außenrohr (16a) und dem Innenrohr (16b) eine Fahrwerkseinheit ausgebildet ist.
10. Teleskopgabel (11) für ein Zweirad, insbesondere Motorrad, umfassend
- zwei Teleskopdämpfer (30) gemäß Anspruch 9, und
- zumindest eine Gabelbrücke (68, 70), wobei
- die Teleskopdämpfer (30) mit der Gabelbrücke (68, 70) verbunden sind und wobei
- die Teleskopdämpfer (30) in der Teleskopgabel (11 ) derart ausgerichtet sind, sodass die Teleskopgabel (11 ) in einer ersten Querrichtung (26) zu einer Längsachse (4) eine erste Steifigkeit und in einer zweiten Querrichtung (28) zur Längsachse (4) eine zweite Steifigkeit aufweist, wobei die erste Steifigkeit und die zweite Steifigkeit verschieden ist.
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