WO2019007614A1 - Load-introducing element, axle strut, and production method for an axle strut - Google Patents

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WO2019007614A1
WO2019007614A1 PCT/EP2018/064823 EP2018064823W WO2019007614A1 WO 2019007614 A1 WO2019007614 A1 WO 2019007614A1 EP 2018064823 W EP2018064823 W EP 2018064823W WO 2019007614 A1 WO2019007614 A1 WO 2019007614A1
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WO
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insert
winding
axle strut
load
bearing
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PCT/EP2018/064823
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Andre Stieglitz
Ingolf Müller
Philipp Bauer
Dirk Adamczyk
Ignacio Lobo Casanova
Manfred Bürgmann
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Zf Friedrichshafen Ag
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Publication date
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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    • F16C7/02—Constructions of connecting-rods with constant length
    • F16C7/026—Constructions of connecting-rods with constant length made of fibre reinforced resin
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    • B60G2206/10—Constructional features of arms
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    • B60G2206/80—Manufacturing procedures
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    • F16C2326/01—Parts of vehicles in general
    • F16C2326/05—Vehicle suspensions, e.g. bearings, pivots or connecting rods used therein

Definitions

  • the present invention relates to a Lasteinleitelement with the preamble features of claim 1, an Achsstrebe with the above-conceptual features of claim 7 and a manufacturing method for a Achsstrebe with the above-conceptual features according to claim 9.
  • Axle struts for chassis of vehicles are mainly loaded axially by both compressive and tensile forces.
  • the axle strut is subjected to a small amount of torsion and bending.
  • an axle strut which comprises a shaft and two bearing areas.
  • the axle strut has a carrying winding, a core profile and two load introduction elements, wherein the carrying winding and the core profile are formed from fiber-reinforced plastic composite material (FRP).
  • FRP fiber-reinforced plastic composite material
  • the object of the present invention is to propose an improved load introduction element and an improved axle brace, in which thermal stresses are reduced during the production process.
  • the present invention proposes, starting from the aforementioned object, a load introduction element having the features according to claim 1, an axle strut having the features according to claim 7 and a production method for an axle strive with the features of claim 9 before. Further advantageous embodiments and developments will become apparent from the dependent claims.
  • a load-introducing element for an axle strut of a vehicle comprises an insert and a connection winding.
  • the insert has at least one recess.
  • the connection winding is formed from a fiber-reinforced plastic composite material (FKV).
  • the connection winding encloses the insert at a portion of a lateral surface of the insert.
  • the insert has a storage area.
  • the insert is formed in this storage area in cross section circular arc.
  • the storage area of the insert and the connection winding together form a bearing eye.
  • the vehicle may be, for example, a car, commercial vehicle, truck or other suitable vehicle.
  • the insert is a one-piece component that can not be separated into other individual components without being destroyed.
  • the at least one recess of the insert is free of material. This is designed in such a way that when load introduction, when the Lasteinleitelement is used in a Achsstrebe, as uniform as possible stress distribution within the insert occurs.
  • the insert may have more than one recess.
  • connection winding is formed from a FKV.
  • FKV carbon fiber reinforced plastic
  • the connection winding may alternatively be formed of a glass fiber reinforced plastic (GRP) or of an aramid reinforced plastic (AFK) or of another suitable FRP.
  • GFP glass fiber reinforced plastic
  • AFK aramid reinforced plastic
  • the connection winding is endless fiber reinforced and may be formed, for example, as a thermoset prepreg.
  • connection winding encloses the insert at a portion of the lateral surface of the insert.
  • the connection winding thus represents a radial winding.
  • the connection winding is adhesively bonded to the insert by means of a bonding layer.
  • a radial winding is in this case a winding which extends around a longitudinal axis of the insert.
  • the insert is a geometric extrusion body which has a lateral surface and two cover surfaces.
  • the jacket surface of the insert is enclosed in such a way that the connection winding contacts them directly.
  • the connection winding forms the outer shape of the lateral surface of the insert. Only at the storage area of the insert is the insert not contacted directly by the connection winding. The storage area is not enclosed by the connection winding.
  • the bearing area of the insert is that portion of the insert which, when using the load-introducing element in an axle strut of a vehicle, can be operatively connected to a bearing.
  • This storage area limits the insert to a first side.
  • the insert is bounded to a second side from the shaft side region. This shaft-side region is facing a shank of the axle strut when using the load-introducing element in an axle strut.
  • the insert extends in a longitudinal direction along its longitudinal axis from the storage area to the shank-side area.
  • the insert is formed at its bearing area in cross section circular arc.
  • the cross section extends along a cutting plane which is perpendicular to a central axis of the bearing eye and perpendicular to a longitudinal plane in which the longitudinal axis of the insert is arranged.
  • the longitudinal axis of the insert and the central axis of the bearing eye are perpendicular to each other.
  • the cross section is circular arc-shaped. This means that the insert does not form a closed bearing eye, but only a part of the bearing eye.
  • a bearing eye usually has a circular cross-section. In other words, the insert forms only a circular arc and no closed ring. Which extent of the arc has, is adapted to the thermal stresses that can occur during the manufacture of the axle strut, when the load introduction element is used in a Achsstrebe.
  • the bearing eye which provides the load-introducing element, is formed by means of the connecting winding and by means of the bearing area of the insert.
  • a bearing eye is formed with a circular cross-section. Therefore, during the manufacturing process of the load introducing member, a dummy is connected to the insert, and the connecting winding is wound around the insert and the placeholder, so that the bearing eye is formed.
  • the placeholder has, for example, a circular cross-section.
  • the insert is connected to the connection winding by means of a bonding layer.
  • This connection is a material connection.
  • the joining layer can be formed, for example, as an adhesive layer.
  • the connection winding with the insert is connected in such a way that they can not be separated from each other without destroying them. Due to the special shape of the insert with a circular bearing area, the thermal stresses which occur within the joining layer during the production process of the axle strut, when the load introduction element is used in a Achsstrebe be kept lower than in conventional load introduction elements of the prior art, whose storage area is annular is formed.
  • the insert is formed from a metallic material.
  • the insert may be formed of aluminum or an aluminum alloy.
  • the insert can be produced, for example, by means of an extrusion process inexpensively and in a simple manner.
  • the insert is formed from a fiber-plastic composite material.
  • This FKV can be CFK, GFK, AFK or another suitable FKV, for example.
  • the insert is made of a fiber-reinforced formed SMC. These reinforcing fibers may preferably be carbon fibers.
  • An advantage of the use of carbon fiber reinforced SMC is that it has a significantly lower thermal expansion than, for example, aluminum or other metallic materials.
  • the connection between the insert and the connection winding is favored, since the connection of the FKV insert to the FKV connection winding offers increased strength compared to the connection of an insert made of a metallic material to the FKV connection winding.
  • the insert of FKV has a significantly lower mass than an insert made of a metallic material.
  • the insert has a shaft-side region, which is opposite to the bearing region, wherein the shaft-side region is arc-shaped in cross-section.
  • the cross section takes place at the same sectional plane at which the cut is to determine the circular arc-shaped cross-section of the storage area.
  • the shank-side region is curved in the same direction as the circular-arc-shaped bearing region of the insert. The shank-side region therefore bulges in the direction of the shaft when the load introduction element is used in an axle strut.
  • the advantage of this is that the fibers of the connecting winding in the preparation of the Lasteinleitelements can always be placed under bias and smooth fitting on the insert by the arcuate shape of the shaft-side region.
  • the insert has at least one web, which divides the at least one recess into at least two parts.
  • This web is preferably formed parallel to the longitudinal axis of the insert and thus of the Lasteinleitelements.
  • the web can be arranged, for example, on the longitudinal axis of the insert.
  • the web serves to optimize load transfer within the insert when the load-introducing element is used in an axle strut and a load case occurs.
  • the insert may have more than one web, so that the at least one recess is divided into more than two parts.
  • An axle brace for a vehicle comprises a core profile and a support winding, wherein the axle brace has two load introduction regions and a shaft region.
  • the core profile is arranged on the shaft region.
  • the axle strut comprises two load-transfer elements which have already been described in the previous description.
  • Each load introduction element is arranged on a load introduction region, wherein a gap is provided between the core profile and the two load introduction elements.
  • the support winding encloses the two load-transfer elements and the core profile in a partial area.
  • the axle strut has a shank region and two load introduction regions.
  • the shaft region is in this case arranged between the two load introduction regions and connected thereto.
  • the axle strut thus extends from the first load introduction region via the shaft region to the second load introduction region.
  • the first load introduction area limits the axle strut toward a first side
  • the second load transfer area limits the axle strut toward a second side.
  • the Lasteinleit Schemee are cylindrically shaped from its base.
  • the first load introduction area flows smoothly into the shaft area.
  • the second load introduction area also flows smoothly into the shaft area. In other words, the transition between the Lasteinleit Schemeen and the shaft portion has no kink or a hard edge.
  • the axle strut can be used here in a chassis of a vehicle, z. B. in a commercial or motor vehicle.
  • On the axle strut act in a driving predominantly compressive and tensile forces that burden them axially.
  • Axial hereby means in the longitudinal direction of the axle strut, this longitudinal direction being determined by the two load introduction regions.
  • the longitudinal direction of the axle strut is defined from the first load introduction area to the second load introduction area along the shaft area.
  • the axle strut is subjected to torsion and bending when a rolling load occurs on the chassis in which the axle strut is used.
  • the axle strut has the radial support winding.
  • This support winding is formed of FKV.
  • the support winding is formed of CFK.
  • the support winding may alternatively be formed from a GFK or from an AFK or from another suitable FKV.
  • the carrying winding is endless fiber reinforced.
  • a radial winding is in this case a winding which extends around the longitudinal axis of the axle strut.
  • a lateral surface of the axle strut is formed by the radial support winding.
  • the axle strut is a geometric extrusion body which has a lateral surface and two cover surfaces.
  • the axle strut also has the core profile.
  • This core profile is formed from a FKV, preferably made of GRP.
  • the core profile may also be derived from another suitable FKV, e.g. As CFK or AFK, be formed.
  • the core profile is preferably a pultrusion profile, but may alternatively be formed as a pultring profile or as a winding profile or as a braided profile or other suitable profile.
  • the core profile is inexpensive to manufacture.
  • the core profile can be manufactured continuously, whereby a suitable modularization can be realized. In other words, in continuous production, the core profile may be cut to a length of shaft required for a specific vehicle type.
  • the core profile has a certain axial softness in a preferred use of an FKV with a fiber angle that deviates significantly from 0 °, for example by 45 °. Axial forces are thus not or only to a very limited extent directed into the core profile.
  • the axle strut has at each of its Lasteinleit Schemee depending on a Lasteinleitelement, which has already been described in the previous description.
  • Each load-introducing element has a bearing eye, which serves as a receptacle for a bearing.
  • Each bearing eye of Lasteinleitieri is suitable for each camp, z.
  • the core profile is arranged.
  • the shank region of the axle strut thus has the core profile.
  • a material-free gap is provided between the first Th Lasteinleitelement and the core profile.
  • a material-free gap is also provided.
  • the core profile and the two load introduction elements are thus decoupled from each other. This decoupling also remains with each load case. This means at no time is there a direct operative connection between the load-transfer elements and the core profile.
  • an axial load on the Lasteinleitieri introduced into the Achsstrebe, z. B compressive or tensile forces this load will be forwarded by the Lasteinleit instituten surface by means of thrust (in the case of pressure loads) or positive engagement (in the case of tensile loads) to the support winding.
  • the carrying coil absorbs this axial load.
  • the core profile is thus preferably not or only to a very limited extent involved in the absorption of the axial load. Thus, local stress peaks in the core profile are largely avoided.
  • the axle strut is lighter than conventional metallic axle struts due to the shape of the support coil and the FKV core profile.
  • Achsstrebe is that this is more stable than conventional Achsstreben from the prior art, since the inserts have a circular arc-shaped bearing area. As a result, significantly lower thermal stresses occur during the production of the axle strut when the axle strut is cured in the connection region between the insert and the connection winding.
  • the insert is also positively integrated in the connection winding, whereby an advantageous state of tension is achieved. Further advantageously, the power transmission between the support winding and the connection winding is considerably more resilient than that of the insert to the connection winding.
  • two inserts are cleaned in a first step. These are shaped such that they have a circular arc-shaped storage area. Each insert is then releasably connected with a placeholder, so that the respective bearing eye can be formed.
  • the placeholder has a circular cross section.
  • To each insert that with a Placeholder is connected, and then a connection winding is wound around the corresponding placeholder, so that each one Lasteinleitelement is formed.
  • This connection windings can be connected by means of an additional bonding layer cohesively with the insert, for example. Each connection winding contacts its corresponding insert on the lateral surface in a partial area. The storage area of the respective inserts is not contacted by the respective connection winding.
  • the two load introduction elements are then inserted into a mold for producing the axle strut.
  • the core profile is used in the mold for producing the axle strut.
  • the core profile and the two load introduction elements are then wrapped with the support winding, so that a pre-Achsstrebe is formed.
  • the pre-Achsstrebe has the same shape as the Achsstrebe, but is not yet cured.
  • the pre-Achsstrebe is then cured, so that the Achsstrebe is formed. Thereafter, the axle strut is removed from the mold. The placeholders are finally released from the axle strut, whereby the bearing eyes are released. These bearing eyes have a circular cross-section.
  • An advantage of this manufacturing method is that in a simple manner, the Achsstrebe can be formed. Due to the placeholder, the bearing eyes can be formed in a simple manner, while the thermal stresses between the insert and the support winding are kept low. This provides an axle strut with increased stability compared to a conventional prior art axle strut.
  • each bearing eye of the axle strut is operatively connected to a bearing by means of a gluing process.
  • These bearings can z. B. rubber-metal bearings.
  • the bearing eyes are cleaned first. Subsequently, the bearings are joined by means of an adhesive layer with the bearing eyes. The adhesive layer is then cured.
  • Each bearing is thus materially connected to its corresponding bearing eye. In other whose words results in a clearance between the respective bearing and the corresponding bearing eye.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a plan view of a portion of a Achsstrebe according to an embodiment
  • FIG. 2 is a schematic representation of the Lasteinleitelements the axle strut of FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an insert of a load introduction element according to a further exemplary embodiment
  • FIG. 4 is a schematic representation of a plan view of a portion of a Achsstrebe with the insert of Fig. 3,
  • FIG. 5 is a schematic representation of the complete axle strut according to the embodiment of FIG. 1.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a plan view of a portion of a Achsstrebe 2 according to an embodiment. Shown are a Lasteinleit Scheme 13 of the Achsstrebe 2 and a portion of the shaft portion 14.
  • the Achsstrebe 2 has the Lasteinleitelement 1, the core profile 11 and the support winding 12.
  • the load introduction element 1 has an insert 3 and a connection winding 4 and a bonding layer 8.
  • the insert 3 is connected by means of the bonding layer 8 with the connection winding 4.
  • the insert 3 has a shaft-side region 9 and a bearing region 6.
  • the insert 3 has two recesses 5 which are free of material. These recesses 5 are used in a load introduction into the Achsstrebe 2 to the that Voltage within the insert 3 is distributed in a targeted manner.
  • the insert 3 is enclosed by the connection winding 4 in a partial area. It can be clearly seen that the connecting winding 4 contacts the insert 3 on a lateral surface, since the insert 3 is formed as a geometric extrusion body.
  • the storage area 6 of the insert 3 is not contacted or enclosed by the connection winding 4.
  • the storage area 6 of the insert 3 is formed in a circular arc. Thus, in contrast to the prior art, this bearing area 6 does not constitute a closed ring.
  • the bearing area 6 of the insert 3, together with the connecting winding 4, forms a bearing eye 7, which has a circular cross-section. This bearing eye 7 has a cylindrical basic shape.
  • the Lasteinleitelement 1 is symmetrical to a plane of symmetry 16.
  • the bearing eye 7 has a central axis 17. This center line 17 is perpendicular to a longitudinal axis 18 of the axle strut 2.
  • the longitudinal axis 18 lies completely in a plane of symmetry 16 of the axle strut 2.
  • the insert 3 is formed from SMC, the core profile 11 is formed from a FKV.
  • the support winding 12 is formed from a FKV.
  • the connection winding 4 is formed of a FKV.
  • the support winding 12 and the connection winding 4 may be formed from the same FKVs.
  • the load introduction element 1 represents the load introduction region 13 of the axle strut 2. If the axle strut 2 is used in a vehicle, loads are introduced into this load introduction region 13 in a load case. The loads are first of the
  • Lasteinleitelement 1 added and then forwarded to the support winding 12.
  • the load-introducing element 1 is decoupled from the core profile 11. Between the core profile 11 and the load-transfer element 1, more precisely between the core profile 11 and the shaft-side region 9 of the load-transfer element 1, a material-free gap 15 is provided. Through this gap 15 prevents loads from the Lasteinleitelement 1 are transmitted directly into the core profile 11.
  • 2 shows a schematic representation of the load-transfer element 1 of the axle strut 2 from FIG. 1.
  • the storage area 6 of the insert 3 is formed in a circular arc shape.
  • This storage area 6, together with the connecting winding 4, forms the bearing eye 7.
  • the load introduction element 1 is symmetrical to the plane of symmetry 16. This plane of symmetry 16 is perpendicular to the central axis 17 of the bearing eye 7.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an insert 3 of a load introduction element 1 according to a further exemplary embodiment.
  • the illustrated insert 3 has a storage area 6 and a shaft-side area 9.
  • the insert 3 has two recesses 5.
  • the insert 3 has a web 10 which lies on the plane of symmetry 16 of the insert 3. This web 10 divides the two recesses 5 in two equal parts. That is, a first recess 5 is formed in two parts and that a second recess 5 is also formed in two parts.
  • the bearing area 6 is formed like a circular arc as already the bearing area of the load introduction element of FIG. 1 and FIG. 2.
  • This circular arc shape of the bearing area 6 can be seen in particular in the cross section of the insert 3, wherein the cross-sectional plane is a plane which is perpendicular to a plane of symmetry 16 and to a central axis 17.
  • the central axis 17 represents the central axis of the bearing eye, which is not shown here.
  • the insert 3 is symmetrical to the plane of symmetry 16, which is perpendicular to the central axis 17, and in which a longitudinal axis of the insert and the entire axle strut is arranged.
  • the shank-side region 9 of the insert 3 is arc-shaped. This arcuate shape is visible especially in cross section.
  • the cross-sectional plane is the same as for determining the circular arc shape of the insert 3.
  • Both the circular arc shape of the bearing portion 6 and the arc shape of the shaft-side portion 9 of the insert 3 are curved in the same direction.
  • An advantage of the arcuate shape of the shaft-side portion 9 of the insert is that in a manufacturing process of the Achsstrebe 2, the fibers of the connection winding 4 can always be placed under bias and smooth fitting on the insert 3.
  • the insert 3 is formed from SMC.
  • the insert 3 is a geometric extrusion body. This has a lateral surface, which can be contacted by the connection winding 4. This is shown in Fig. 4 in more detail.
  • Fig. 4 shows a schematic representation of a plan view of a portion of a Achsstrebe 2 with the insert 3 of Fig. 3.
  • the axle strut 2 shown here has a core profile 11, a support winding 12, a Lasteinleitelement 1, which is formed from the insert 3, the Connection winding 4 and the bonding layer 8, on.
  • the load introduction element 1 is formed by means of the insert 3, which is shown in Fig. 3, by means of a bonding layer 8 and by means of the connection winding 4.
  • the connection winding 4 encloses the lateral surface of the insert 3 in a partial area.
  • the connection winding 4 does not surround the storage area 6 of the insert 3.
  • the storage area 6 and the connection winding 4 jointly form a bearing eye 7.
  • the bearing eye 7 has a central axis 17. This central axis 17 is perpendicular to a longitudinal axis 18 of the Lasteinleitelements 1 and the entire axle strut 2.
  • the longitudinal axis 18 is located in a plane of symmetry 16 of the Lasteinleitelements 1 and the entire axle strut. 2
  • the Lasteinleitelement 1 and the core profile 11 is enclosed in a partial area of the support winding 12.
  • the support winding 12 is formed from a FKV.
  • the core profile 11 is also formed from a FKV.
  • the connection winding 4 and the insert 3 are formed of a FKV, wherein the insert 3 is formed of SMC.
  • the load introduction element 1 forms a load introduction region 13 of the axle strut 2. If the axle brace 2 is used in a vehicle and a load case occurs, a load is introduced via the load introduction element 1 into the axle brace 2. This load is initially taken up by the Lasteinleitelement 1 and then forwarded to the support winding 2. So that the load is not introduced into the core profile 11, a gap 15 is provided between the Lasteinleitelement 1 and the core profile 11. This gap 15 is free of material as well as the recesses 5 and the bearing eye 7. More specifically, the gap 15 is disposed between the shaft-side region 9 and the core profile eleventh
  • the axle brace 2 illustrated in FIG. 4 has the same advantages as the axle brace 2 illustrated in FIGS. 1 and 2.
  • this advantageous embodiment of the load introduction element 1 it is advantageous that during a production process for the axle brace 2 in the connection region, i. in the joining layer 8, between the insert 3 and the connecting winding 4 significantly lower thermal stresses occur in a curing process, as in conventional Achsstreben from the prior art. This leads to a more stable axle strut 2.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of the complete axle strut 2 according to the embodiment of FIG. 1. It can be clearly seen that the axle strut 2 has two identical load introduction elements 11 of the same design. These are enclosed in a partial area of the support winding 12. Likewise, the core profile 11, which is arranged between the two load-transfer elements, enclosed in a partial region of the support winding 12. The support winding 12 forms a lateral surface of the axle strut 2.
  • the axle strut 2 therefore extends from a first load introduction element 1 via the core profile 11 to the second load introduction element 1.
  • a gap 15 is arranged between the first load introduction element 1 and the core profile 11. Between the second Lasteinleitelement 1 and the core profile 11, a further gap 15 is arranged. This is already apparent from Fig. 1. If the axle brace 2 is used in a vehicle and a load case occurs, a load is introduced via the bearing eye into one of the load introduction elements 1 or into both load introduction elements 1. This load is forwarded by the load-transfer elements 1 or by the Lasteinleitelement 1 to the support winding 12. This takes the load.
  • Achsstrebe 2 is that this is more stable than conventional axle rods from the prior art.
  • the two inserts 3 have a circular-arc storage area 6. As a result, lower thermal stresses occur in the connection area between the inserts 3 and the connecting windings 4 in the production and curing of the axle strut 2.
  • the inserts may be formed of a metallic material, eg of aluminum.
  • the inserts may have other recesses or more or fewer recesses than shown here.

Abstract

The invention relates to a load-introducing element (1) for an axle strut (2) of a vehicle, comprising an insert (3) and a connection winding (4). The insert (3) has at least one opening (5). The connection winding (4) is formed from a fiber-plastic composite material. The connection winding (4) extends around the insert (3) in one portion of a lateral surface of the insert (3). The insert (3) has a bearing region (6). The insert (3) has a circular-arc-shaped cross-section in said bearing region (6). The bearing region (6) of the insert (3) and the connection winding (4) jointly form a bearing eye (7).

Description

Lasteinleitelement, Achsstrebe und Herstellungsverfahren für eine Achsstrebe  Load introduction element, axle strut and production method for an axle strut
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lasteinleitelement mit den oberbegrifflichen Merkmalen nach Anspruch 1 , eine Achsstrebe mit den oberbegrifflichen Merkmalen nach Anspruch 7 und ein Herstellungsverfahren für eine Achsstrebe mit den oberbegrifflichen Merkmalen nach Anspruch 9. The present invention relates to a Lasteinleitelement with the preamble features of claim 1, an Achsstrebe with the above-conceptual features of claim 7 and a manufacturing method for a Achsstrebe with the above-conceptual features according to claim 9.
Achsstreben für Fahrwerke von Fahrzeugen, beispielsweise NKWs, LKWs oder PKWs werden vorwiegend axial sowohl durch Druck- als auch durch Zugkräfte belastet. Bei Wanklasten wird die Achsstrebe in geringem Maße auf Torsion und Biegung beansprucht. Axle struts for chassis of vehicles, such as commercial vehicles, trucks or cars are mainly loaded axially by both compressive and tensile forces. In the case of roll loads, the axle strut is subjected to a small amount of torsion and bending.
Aus der DE102015215077 A1 ist eine Achsstrebe bekannt, die einen Schaft und zwei Lagerbereiche umfasst. Die Achsstrebe weist eine Tragwicklung, ein Kernprofil und zwei Lasteinleitelemente auf, wobei die Tragwicklung und das Kernprofil aus Fa- serkunststoffverbundmaterial (FKV) ausgeformt sind. Nachteilig hierbei ist, dass während des Herstellungsprozesses der Achsstrebe auf Grund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der einzelnen Bauelemente thermische Spannungen in der Achsstrebe auftreten. Während der Herstellung der Achsstrebe wird die Polymermatrix des FKVs bei einer Temperatur von 80°C bis 130°C ausgehärtet. Bei Lasteinleitelementen aus Aluminium dehnt sich dieses aufgrund der Wärmeeinwirkung aus und kühlt während des Abkühlprozesses wieder ab. Dadurch werden Spannungen in die Tragwicklung und in einer Fügeschicht zwischen der Tragwicklung und dem Insert eingebracht. Dies führt zu einer Schwächung der Achsstrebe. From DE 102015215077 A1 an axle strut is known which comprises a shaft and two bearing areas. The axle strut has a carrying winding, a core profile and two load introduction elements, wherein the carrying winding and the core profile are formed from fiber-reinforced plastic composite material (FRP). The disadvantage here is that occur during the manufacturing process of the Achsstrebe due to the different thermal expansion coefficients of the individual components thermal stresses in the Achsstrebe. During the manufacture of the axle strut, the polymer matrix of the FKV is cured at a temperature of 80 ° C to 130 ° C. With load introduction elements made of aluminum, this expands due to the effect of heat and cools down again during the cooling process. As a result, stresses are introduced into the supporting winding and in a joining layer between the supporting winding and the insert. This leads to a weakening of the axle strut.
Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Lasteinleitelement und eine verbesserte Achsstrebe vorzuschlagen, bei welchen thermische Spannungen während des Herstellungsprozesses verringert werden. The object of the present invention, based on the prior art, is to propose an improved load introduction element and an improved axle brace, in which thermal stresses are reduced during the production process.
Die vorliegende Erfindung schlägt ausgehend von der vorgenannten Aufgabe ein Lasteinleitelement mit den Merkmalen nach Patentanspruch 1 , eine Achsstrebe mit den Merkmalen nach Patentanspruch 7 und ein Herstellungsverfahren für eine Achs- strebe mit den Merkmalen nach Patentanspruch 9 vor. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor. The present invention proposes, starting from the aforementioned object, a load introduction element having the features according to claim 1, an axle strut having the features according to claim 7 and a production method for an axle strive with the features of claim 9 before. Further advantageous embodiments and developments will become apparent from the dependent claims.
Ein Lasteinleitelement für eine Achsstrebe eines Fahrzeugs umfasst ein Insert und eine Verbindungswicklung. Das Insert weist wenigstens eine Aussparung auf. Die Verbindungswicklung ist aus einem Faserkunststoffverbundmaterial (FKV) ausgeformt. Die Verbindungswicklung umschließt das Insert an einem Teilbereich einer Mantelfläche des Inserts. Das Insert weist einen Lagerbereich auf. Das Insert ist an diesem Lagerbereich im Querschnitt kreisbogenförmig ausgebildet. Der Lagerbereich des Inserts und die Verbindungswicklung formen gemeinsam ein Lagerauge aus. Das Fahrzeug kann beispielsweise ein PKW, NKW, LKW oder ein anderes geeignetes Fahrzeug sein. A load-introducing element for an axle strut of a vehicle comprises an insert and a connection winding. The insert has at least one recess. The connection winding is formed from a fiber-reinforced plastic composite material (FKV). The connection winding encloses the insert at a portion of a lateral surface of the insert. The insert has a storage area. The insert is formed in this storage area in cross section circular arc. The storage area of the insert and the connection winding together form a bearing eye. The vehicle may be, for example, a car, commercial vehicle, truck or other suitable vehicle.
Das Insert ist ein einstückiges Bauteil, das nicht zerstörungsfrei in weitere Einzelbauteile getrennt werden kann. Die wenigstens eine Aussparung des Inserts ist materialfrei. Diese ist derart ausgeformt, dass bei einer Lasteinleitung, wenn das Lasteinleitelement in einer Achsstrebe verwendet wird, eine möglichst gleichmäßige Spannungsverteilung innerhalb des Inserts auftritt. Selbstverständlich kann das Insert mehr als eine Aussparung aufweisen. The insert is a one-piece component that can not be separated into other individual components without being destroyed. The at least one recess of the insert is free of material. This is designed in such a way that when load introduction, when the Lasteinleitelement is used in a Achsstrebe, as uniform as possible stress distribution within the insert occurs. Of course, the insert may have more than one recess.
Die Verbindungswicklung ist aus einem FKV ausgeformt. Beispielsweise kann diese aus einem carbonfaserverstärkten Kunststoff (CFK) ausgeformt. Die Verbindungswicklung kann alternativ dazu aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff (GFK) oder aus einem aramidverstärkten Kunststoff (AFK) oder aus einem anderen geeigneten FKV ausgeformt sein. Die Verbindungswicklung ist endlosfaserverstärkt und kann beispielsweise als ein duromeres Prepreg ausgebildet sein. The connection winding is formed from a FKV. For example, this can be formed from a carbon fiber reinforced plastic (CFRP). The connection winding may alternatively be formed of a glass fiber reinforced plastic (GRP) or of an aramid reinforced plastic (AFK) or of another suitable FRP. The connection winding is endless fiber reinforced and may be formed, for example, as a thermoset prepreg.
Die Verbindungswicklung umschließt das Insert an einem Teilbereich der Mantelfläche des Inserts. Die Verbindungswicklung stellt also eine radiale Wicklung dar. Vorzugsweise ist die Verbindungswicklung mittels einer Fügeschicht verklebt mit dem Insert. Eine radiale Wicklung ist hierbei eine Wicklung, welche um eine Längsachse des Inserts herum verläuft. Das Insert ist in anderen Worten ein geometrischer Extru- sionskörper, welcher eine Mantelfläche und zwei Deckflächen aufweist. Die Mantel- fläche des Inserts wird derart umschlossen, dass die Verbindungswicklung diese direkt kontaktiert. Die Verbindungswicklung bildet dabei die äußere Form der Mantelfläche des Inserts nach. Lediglich am Lagerbereich des Inserts wird das Insert nicht direkt von der Verbindungswicklung kontaktiert. Der Lagerbereich wird nicht umschlossen von der Verbindungswicklung. Der Lagerbereich des Inserts ist derjenige Bereich des Inserts, der bei der Verwendung des Lasteinleitelements in einer Achsstrebe eines Fahrzeugs, wirkverbunden werden kann mit einem Lager. Dieser Lagerbereich begrenzt das Insert zu einer ersten Seite hin. Das Insert wird zu einer zweiten Seite hin begrenzt von dem schaftseitigen Bereich. Dieser schaftseitige Bereich ist bei der Verwendung des Lasteinleitelements in einer Achsstrebe einem Schaft der Achsstrebe zugewandt. Das Insert erstreckt sich in einer Längsrichtung entlang seiner Längsachse von dem Lagerbereich zu dem schaftseitigen Bereich. The connection winding encloses the insert at a portion of the lateral surface of the insert. The connection winding thus represents a radial winding. Preferably, the connection winding is adhesively bonded to the insert by means of a bonding layer. A radial winding is in this case a winding which extends around a longitudinal axis of the insert. In other words, the insert is a geometric extrusion body which has a lateral surface and two cover surfaces. The jacket surface of the insert is enclosed in such a way that the connection winding contacts them directly. The connection winding forms the outer shape of the lateral surface of the insert. Only at the storage area of the insert is the insert not contacted directly by the connection winding. The storage area is not enclosed by the connection winding. The bearing area of the insert is that portion of the insert which, when using the load-introducing element in an axle strut of a vehicle, can be operatively connected to a bearing. This storage area limits the insert to a first side. The insert is bounded to a second side from the shaft side region. This shaft-side region is facing a shank of the axle strut when using the load-introducing element in an axle strut. The insert extends in a longitudinal direction along its longitudinal axis from the storage area to the shank-side area.
Das Insert ist an seinem Lagerbereich im Querschnitt kreisbogenförmig ausgeformt. Der Querschnitt verläuft dabei entlang einer Schnittebene, die senkrecht ist zu einer Mittelachse des Lagerauges und senkrecht zu einer Längsebene, in welcher die Längsachse des Inserts angeordnet ist. Die Längsachse des Inserts und die Mittelachse des Lagerauges sind senkrecht zueinander. Der Querschnitt ist kreisbogenförmig ausgebildet. Dies heißt, dass das Insert kein geschlossenes Lagerauge, sondern lediglich einen Teil des Lagerauges ausformt. Ein Lagerauge weist üblicherweise einen kreisförmigen Querschnitt auf. Das Insert formt in anderen Worten nur einen Kreisbogen und keinen geschlossenen Ring aus. Welche Erstreckung der Kreisbogen aufweist, ist angepasst an die thermischen Spannungen, die während der Herstellung der Achsstrebe auftreten können, wenn das Lasteinleitelement in einer Achsstrebe verwendet wird. The insert is formed at its bearing area in cross section circular arc. The cross section extends along a cutting plane which is perpendicular to a central axis of the bearing eye and perpendicular to a longitudinal plane in which the longitudinal axis of the insert is arranged. The longitudinal axis of the insert and the central axis of the bearing eye are perpendicular to each other. The cross section is circular arc-shaped. This means that the insert does not form a closed bearing eye, but only a part of the bearing eye. A bearing eye usually has a circular cross-section. In other words, the insert forms only a circular arc and no closed ring. Which extent of the arc has, is adapted to the thermal stresses that can occur during the manufacture of the axle strut, when the load introduction element is used in a Achsstrebe.
Das Lagerauge, das das Lasteinleitelement bereitstellt, wird mittels der Verbindungswicklung und mittels des Lagerbereichs des Inserts ausgeformt. Somit ist ein Lagerauge mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgeformt. Während des Herstellungsverfahrens des Lasteinleitelements wird daher ein Platzhalter mit dem Insert verbunden, und die Verbindungswicklung wird um das Insert und den Platzhalter gewickelt, so dass das Lagerauge ausgebildet wird. Der Platzhalter weist beispielsweise einen kreisförmigen Querschnitt auf. Vorteilhaft an diesem Lasteinleitelement ist, dass dieses durch die kreisbogenförmige Ausformung des Lagerbereichs des Inserts während des Herstellungsverfahrens der Achsstrebe, wenn das Lasteinleitelement in einer Achsstrebe verwendet wird, deutlich geringere thermische Spannungen bei einem Aushärten der Achsstrebe im Verbindungsbereich zwischen dem Insert und der Verbindungswicklung auftreten als bei einem herkömmlichen Insert nach dem Stand der Technik, das einen ringförmigen Lagerbereich aufweist. Dies führt bei der Verwendung des Lasteinleitelements in einer Achsstrebe eines Fahrzeugs zu einer stabileren Achsstrebe. Weiterhin weist das Insert eine geringere Längserstreckung und eine kompaktere Ausformung auf als herkömmliche Inserts aus dem Stand der Technik. Es stehen für die Herstellung des Inserts neben metallischen Materialien, wie z. B. Aluminium, alternative Materialien, z. B. faserverstärktes SMC (Sheet Molding Compound) zur Verfügung. The bearing eye, which provides the load-introducing element, is formed by means of the connecting winding and by means of the bearing area of the insert. Thus, a bearing eye is formed with a circular cross-section. Therefore, during the manufacturing process of the load introducing member, a dummy is connected to the insert, and the connecting winding is wound around the insert and the placeholder, so that the bearing eye is formed. The placeholder has, for example, a circular cross-section. An advantage of this Lasteinleitelement that this is the arcuate shape of the bearing portion of the insert during the manufacturing process of the Achsstrebe, when the Lasteinleitelement is used in a Achsstrebe significantly lower thermal stresses occur when hardening the Achsstrebe in the connection region between the insert and the connection winding in a conventional prior art insert having an annular bearing area. When using the load-introducing element in an axle strut of a vehicle, this leads to a more stable axle strut. Furthermore, the insert has a smaller longitudinal extent and a more compact shape than conventional inserts from the prior art. There are for the production of the insert in addition to metallic materials such. As aluminum, alternative materials, eg. As fiber-reinforced SMC (Sheet Molding Compound) available.
Nach einer Ausführungsform ist das Insert mittels einer Fügeschicht mit der Verbindungswicklung verbunden. Diese Verbindung ist eine stoffschlüssige Verbindung. Die Fügeschicht kann beispielsweise als Klebeschicht ausgebildet sein. Mittels dieser ist die Verbindungswicklung mit dem Insert derart verbunden, dass diese nicht zerstörungsfrei voneinander getrennt werden können. Aufgrund der speziellen Ausformung des Inserts mit einem kreisbogenförmigen Lagerbereich werden die thermischen Spannungen, die innerhalb der Fügeschicht während des Herstellungsverfahrens der Achsstrebe auftreten, wenn das Lasteinleitelement in einer Achsstrebe verwendet wird, geringer gehalten als bei herkömmlichen Lasteinleitelementen nach dem Stand der Technik, deren Lagerbereich ringförmig ausgeformt ist. According to one embodiment, the insert is connected to the connection winding by means of a bonding layer. This connection is a material connection. The joining layer can be formed, for example, as an adhesive layer. By means of this, the connection winding with the insert is connected in such a way that they can not be separated from each other without destroying them. Due to the special shape of the insert with a circular bearing area, the thermal stresses which occur within the joining layer during the production process of the axle strut, when the load introduction element is used in a Achsstrebe be kept lower than in conventional load introduction elements of the prior art, whose storage area is annular is formed.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist das Insert aus einem metallischen Material ausgeformt. Beispielsweise kann das Insert aus Aluminium oder einer Aluminium- Legierung ausgeformt sein. Das Insert kann beispielsweise mittels eines Strangpressverfahrens kostengünstig und auf einfache Art und Weise hergestellt werden. According to a further embodiment, the insert is formed from a metallic material. For example, the insert may be formed of aluminum or an aluminum alloy. The insert can be produced, for example, by means of an extrusion process inexpensively and in a simple manner.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist das Insert aus einem Faserkunststoffverbundmaterial ausgeformt. Dieser FKV kann beispielsweise CFK, GFK, AFK oder ein anderer geeigneter FKV sein. Vorzugsweise ist das Insert aus einem faserverstärk- ten SMC ausgeformt. Diese Verstärkungsfasern können vorzugsweise Carbonfasern sein. Vorteilhaft an der Verwendung von carbonfaserverstärktem SMC ist, dass dieses eine deutlich geringere thermische Ausdehnung aufweist als beispielsweise Aluminium oder andere metallische Materialien. Weiterhin wird die Verbindung zwischen dem Insert und der Verbindungswicklung begünstigt, da die Anbindung des Inserts aus FKV an die Verbindungswicklung aus FKV eine erhöhte Festigkeit bietet im Vergleich zur Anbindung eines Inserts aus einem metallischen Material an die Verbindungswicklung aus FKV. Weiterhin weist das Insert aus FKV eine deutlich geringere Masse auf als ein Insert aus einem metallischen Material. According to a further embodiment, the insert is formed from a fiber-plastic composite material. This FKV can be CFK, GFK, AFK or another suitable FKV, for example. Preferably, the insert is made of a fiber-reinforced formed SMC. These reinforcing fibers may preferably be carbon fibers. An advantage of the use of carbon fiber reinforced SMC is that it has a significantly lower thermal expansion than, for example, aluminum or other metallic materials. Furthermore, the connection between the insert and the connection winding is favored, since the connection of the FKV insert to the FKV connection winding offers increased strength compared to the connection of an insert made of a metallic material to the FKV connection winding. Furthermore, the insert of FKV has a significantly lower mass than an insert made of a metallic material.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist das Insert einen schaftseitigen Bereich auf, der dem Lagerbereich entgegengesetzt ist, wobei der schaftseitige Bereich im Querschnitt bogenförmig ausgebildet ist. Der Querschnitt erfolgt dabei an derselben Schnittebene, an der der geschnitten wird, um den kreisbogenförmigen Querschnitt des Lagerbereichs festzustellen. Der schaftseitige Bereich ist in dieselbe Richtung gekrümmt wie der kreisbogenförmig ausgeformte Lagerbereich des Inserts. Der schaftseitige Bereich wölbt sich also in Richtung des Schafts, wenn das Lasteinleitelement in einer Achsstrebe verwendet wird. According to a further embodiment, the insert has a shaft-side region, which is opposite to the bearing region, wherein the shaft-side region is arc-shaped in cross-section. The cross section takes place at the same sectional plane at which the cut is to determine the circular arc-shaped cross-section of the storage area. The shank-side region is curved in the same direction as the circular-arc-shaped bearing region of the insert. The shank-side region therefore bulges in the direction of the shaft when the load introduction element is used in an axle strut.
Vorteilhaft daran ist, dass durch die bogenförmige Ausformung des schaftseitigen Bereichs die Fasern der Verbindungswicklung bei der Herstellung des Lasteinleitelements stets unter Vorspannung und glatt anliegend auf dem Insert abgelegt werden können. The advantage of this is that the fibers of the connecting winding in the preparation of the Lasteinleitelements can always be placed under bias and smooth fitting on the insert by the arcuate shape of the shaft-side region.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist das Insert wenigstens einen Steg auf, welcher die wenigstens eine Aussparung in wenigstens zwei Teile aufteilt. Dieser Steg ist vorzugsweise parallel zur Längsachse des Inserts und somit des Lasteinleitelements ausgeformt. Der Steg kann beispielsweise auf der Längsachse des Inserts angeordnet sein. Der Steg dient dazu, eine Lastübertragung innerhalb des Inserts zu optimieren, wenn das Lasteinleitelement in einer Achsstrebe verwendet wird und ein Lastfall auftritt. Selbstverständlich kann das Insert mehr als einen Steg aufweisen, so dass die wenigstens eine Aussparung in mehr als zwei Teile aufgeteilt wird. Eine Achsstrebe für ein Fahrzeug umfasst ein Kernprofil und eine Tragwicklung, wobei die Achsstrebe zwei Lasteinleitbereiche und einen Schaftbereich aufweist. Das Kernprofil ist an dem Schaftbereich angeordnet. Die Achsstrebe umfasst zwei Lasteinleitelemente, die bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben worden sind. Jedes Lasteinleitelement ist an einem Lasteinleitbereich angeordnet, wobei zwischen dem Kernprofil und den beiden Lasteinleitelementen ein Spalt vorgesehen ist. Die Tragwicklung umschließt die beiden Lasteinleitelemente und das Kernprofil in einem Teilbereich. According to a further embodiment, the insert has at least one web, which divides the at least one recess into at least two parts. This web is preferably formed parallel to the longitudinal axis of the insert and thus of the Lasteinleitelements. The web can be arranged, for example, on the longitudinal axis of the insert. The web serves to optimize load transfer within the insert when the load-introducing element is used in an axle strut and a load case occurs. Of course, the insert may have more than one web, so that the at least one recess is divided into more than two parts. An axle brace for a vehicle comprises a core profile and a support winding, wherein the axle brace has two load introduction regions and a shaft region. The core profile is arranged on the shaft region. The axle strut comprises two load-transfer elements which have already been described in the previous description. Each load introduction element is arranged on a load introduction region, wherein a gap is provided between the core profile and the two load introduction elements. The support winding encloses the two load-transfer elements and the core profile in a partial area.
Die Achsstrebe weist einen Schaftbereich und zwei Lasteinleitbereiche auf. Der Schaftbereich ist hierbei zwischen den beiden Lasteinleitbereichen angeordnet und mit diesen verbunden. Die Achsstrebe erstreckt sich somit von dem ersten Lasteinleitbereich über den Schaftbereich zu dem zweiten Lasteinleitbereich. Der erste Lasteinleitbereich begrenzt die Achsstrebe zu einer ersten Seite hin, der zweite Lasteinleitbereich begrenzt die Achsstrebe zu einer zweiten Seite hin. Die Lasteinleitbereiche sind von ihrer Grundfläche her zylindrisch ausgeformt. Der erste Lasteinleitbereich geht fließend in den Schaftbereich über. Der zweite Lasteinleitbereich geht ebenfalls fließend in den Schaftbereich über. In anderen Worten weist der Übergang zwischen den Lasteinleitbereichen und dem Schaftbereich keinen Knick oder eine harte Kante auf. The axle strut has a shank region and two load introduction regions. The shaft region is in this case arranged between the two load introduction regions and connected thereto. The axle strut thus extends from the first load introduction region via the shaft region to the second load introduction region. The first load introduction area limits the axle strut toward a first side, the second load transfer area limits the axle strut toward a second side. The Lasteinleitbereiche are cylindrically shaped from its base. The first load introduction area flows smoothly into the shaft area. The second load introduction area also flows smoothly into the shaft area. In other words, the transition between the Lasteinleitbereichen and the shaft portion has no kink or a hard edge.
Die Achsstrebe kann hierbei in einem Fahrwerk eines Fahrzeugs verwendet werden, z. B. in einem NKW oder PKW. Auf die Achsstrebe wirken in einem Fahrbetrieb vorwiegend Druck- und Zugkräfte, die diese axial belasten. Axial bedeutet hierbei in Längsrichtung der Achsstrebe, wobei diese Längsrichtung durch die beiden Lasteinleitbereiche festgelegt ist. In anderen Worten ist die Längsrichtung der Achsstrebe von dem ersten Lasteinleitbereich zu dem zweiten Lasteinleitbereich entlang des Schaftbereichs definiert. Des Weiteren wird die Achsstrebe auf Torsion und Biegung beansprucht, wenn an dem Fahrwerk, in welchem die Achsstrebe Verwendung findet, eine Wanklast auftritt. Wird an der Achsstrebe beispielsweise ein Wagenheber angesetzt, tritt ein sogenannter Missbrauchslastfall auf, d. h. auf die Achsstrebe wirken starke Biegebeanspruchungen. Die Achsstrebe weist die radiale Tragwicklung auf. Diese Tragwicklung ist aus FKV ausgeformt. Vorzugsweise ist die Tragwicklung aus CFK ausgeformt. Die Tragwicklung kann alternativ dazu aus einem GFK oder aus einem AFK oder aus einem anderen geeigneten FKV ausgeformt sein. Die Tragwicklung ist endlosfaserverstärkt. Eine radiale Wicklung ist hierbei eine Wicklung, welche um die Längsachse der Achstrebe herum verläuft. In anderen Worten wird durch die radiale Tragwicklung eine Mantelfläche der Achsstrebe ausgeformt. Die Achsstrebe ist in anderen Worten ein geometrischer Extrusionskörper, welcher eine Mantelfläche und zwei Deckflächen aufweist. The axle strut can be used here in a chassis of a vehicle, z. B. in a commercial or motor vehicle. On the axle strut act in a driving predominantly compressive and tensile forces that burden them axially. Axial hereby means in the longitudinal direction of the axle strut, this longitudinal direction being determined by the two load introduction regions. In other words, the longitudinal direction of the axle strut is defined from the first load introduction area to the second load introduction area along the shaft area. Furthermore, the axle strut is subjected to torsion and bending when a rolling load occurs on the chassis in which the axle strut is used. If, for example, a jack is attached to the axle strut, a so-called abuse load case occurs, ie strong bending stresses act on the axle strut. The axle strut has the radial support winding. This support winding is formed of FKV. Preferably, the support winding is formed of CFK. The support winding may alternatively be formed from a GFK or from an AFK or from another suitable FKV. The carrying winding is endless fiber reinforced. A radial winding is in this case a winding which extends around the longitudinal axis of the axle strut. In other words, a lateral surface of the axle strut is formed by the radial support winding. In other words, the axle strut is a geometric extrusion body which has a lateral surface and two cover surfaces.
Die Achsstrebe weist weiterhin das Kernprofil auf. Dieses Kernprofil ist aus einem FKV ausgeformt, vorzugsweise aus GFK. Alternativ dazu kann das Kernprofil auch aus einem anderen geeigneten FKV, z. B. CFK oder AFK, ausgeformt sein. Das Kernprofil ist vorzugsweise ein Pultrusionsprofil, kann aber alternativ dazu als ein Pulwindingprofil oder als ein Wickelprofil oder als ein Flechtprofil oder als ein anderes geeignetes Profil ausgeformt sein. Dadurch ist das Kernprofil kostengünstig herzustellen. Das Kernprofil kann kontinuierlich gefertigt werden, wodurch sich eine geeignete Modularisierbarkeit realisieren lässt. Das Kernprofil kann in anderen Worten bei der kontinuierlichen Fertigung auf eine für einen spezifischen Fahrzeugtyp benötigte Länge des Schafts abgelängt werden. Das Kernprofil weist bei einer bevorzugten Verwendung eines FKV mit einem deutlich von 0° abweichenden Faserwinkel, beispielsweise um 45°, eine gewisse axiale Weichheit auf. Axiale Kräfte werden somit nicht oder nur zu einem sehr geringen Maße in das Kernprofil geleitet. The axle strut also has the core profile. This core profile is formed from a FKV, preferably made of GRP. Alternatively, the core profile may also be derived from another suitable FKV, e.g. As CFK or AFK, be formed. The core profile is preferably a pultrusion profile, but may alternatively be formed as a pultring profile or as a winding profile or as a braided profile or other suitable profile. As a result, the core profile is inexpensive to manufacture. The core profile can be manufactured continuously, whereby a suitable modularization can be realized. In other words, in continuous production, the core profile may be cut to a length of shaft required for a specific vehicle type. The core profile has a certain axial softness in a preferred use of an FKV with a fiber angle that deviates significantly from 0 °, for example by 45 °. Axial forces are thus not or only to a very limited extent directed into the core profile.
Die Achsstrebe weist an jedem ihrer Lasteinleitbereiche je ein Lasteinleitelement auf, das bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben worden ist. Jedes Lasteinleitelement weist ein Lagerauge auf, das als eine Aufnahme für ein Lager dient. Jedes Lagerauge der Lasteinleitelemente ist geeignet je ein Lager, z. B. ein Gummi-Metall- Lager, aufzunehmen. Mittels dieser Lageraugen wird eine Wirkverbindung zwischen den Lasteinleitelementen, genauer den Inserts der Lasteinleitelemente, und den Lagern hergestellt. The axle strut has at each of its Lasteinleitbereiche depending on a Lasteinleitelement, which has already been described in the previous description. Each load-introducing element has a bearing eye, which serves as a receptacle for a bearing. Each bearing eye of Lasteinleitelemente is suitable for each camp, z. As a rubber-metal bearing, record. By means of these bearing eyes an operative connection between the Lasteinleitelementen, more precisely the inserts of Lasteinleitelemente, and the bearings produced.
Räumlich zwischen den beiden Lasteinleitelementen ist das Kernprofil angeordnet. Der Schaftbereich der Achsstrebe weist somit das Kernprofil auf. Zwischen dem ers- ten Lasteinleitelement und dem Kernprofil ist ein materialfreier Spalt vorgesehen. Zwischen dem zweiten Lasteinleitelement und dem Kernprofil ist ebenfalls ein materialfreier Spalt vorgesehen. Das Kernprofil und die beiden Lasteinleitelemente sind somit voneinander entkoppelt. Diese Entkopplung bleibt ebenfalls bei jedem Belastungsfall bestehen. Dies heißt zu keinem Zeitpunkt entsteht eine direkte Wirkverbindung zwischen den Lasteinleitelementen und dem Kernprofil. Spatially between the two Lasteinleitelementen the core profile is arranged. The shank region of the axle strut thus has the core profile. Between the first Th Lasteinleitelement and the core profile a material-free gap is provided. Between the second Lasteinleitelement and the core profile a material-free gap is also provided. The core profile and the two load introduction elements are thus decoupled from each other. This decoupling also remains with each load case. This means at no time is there a direct operative connection between the load-transfer elements and the core profile.
Wird bei der Verwendung der Achsstrebe in einem Fahrzeug eine axiale Last über die Lasteinleitelemente in die Achsstrebe eingeleitet, z. B Druck- oder Zugkräfte, wird diese Last von den Lasteinleitelementen flächig mittels Schub (im Falle von Drucklasten) oder über Formschluss (im Falle von Zuglasten) an die Tragwicklung weitergeleitet. Die Tragwicklung nimmt diese axiale Last auf. Das Kernprofil ist somit vorzugsweise nicht oder nur in äußerst geringem Maße an der Aufnahme der axialen Last beteiligt. Somit werden lokale Spannungsspitzen in dem Kernprofil weitgehend vermieden. Die Achsstrebe ist auf Grund der Ausformung der Tragwicklung und des Kernprofils aus FKV leichter als herkömmliche metallische Achsstreben. When using the Achsstrebe in a vehicle, an axial load on the Lasteinleitelemente introduced into the Achsstrebe, z. B compressive or tensile forces, this load will be forwarded by the Lasteinleitelementen surface by means of thrust (in the case of pressure loads) or positive engagement (in the case of tensile loads) to the support winding. The carrying coil absorbs this axial load. The core profile is thus preferably not or only to a very limited extent involved in the absorption of the axial load. Thus, local stress peaks in the core profile are largely avoided. The axle strut is lighter than conventional metallic axle struts due to the shape of the support coil and the FKV core profile.
Vorteilhaft an dieser Achsstrebe ist, dass diese stabiler ist als herkömmliche Achsstreben aus dem Stand der Technik, da die Inserts einen kreisbogenförmig ausgeformten Lagerbereich aufweisen. Dadurch treten bei der Herstellung der Achsstrebe deutlich geringere thermische Spannungen bei einem Aushärten der Achsstrebe im Verbindungsbereich zwischen dem Insert und der Verbindungswicklung auf. Das In- sert ist zudem formschlüssig in die Verbindungswicklung integriert, wodurch ein vorteilhafter Spannungszustand erreicht wird. Weiterhin vorteilhaft ist die Kraftübertragung zwischen der Tragwicklung und der Verbindungswicklung erheblich belastbarer ist als diejenige von dem Insert zu der Verbindungswicklung. An advantage of this Achsstrebe is that this is more stable than conventional Achsstreben from the prior art, since the inserts have a circular arc-shaped bearing area. As a result, significantly lower thermal stresses occur during the production of the axle strut when the axle strut is cured in the connection region between the insert and the connection winding. The insert is also positively integrated in the connection winding, whereby an advantageous state of tension is achieved. Further advantageously, the power transmission between the support winding and the connection winding is considerably more resilient than that of the insert to the connection winding.
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Achsstrebe, die bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben worden ist, werden in einem ersten Schritt zwei Inserts gereinigt. Diese sind derart ausgeformt, dass diese einen kreisbogenförmigen Lagerbereich aufweisen. Jedes Insert wird anschließend mit einem Platzhalter lösbar verbunden, so dass das jeweilige Lagerauge ausgeformt werden kann. Der Platzhalter weist dabei einen kreisförmigen Querschnitt auf. Um jedes Insert, das mit einem Platzhalter verbunden ist, und um den entsprechenden Platzhalter wird dann eine Verbindungswicklung gewickelt, so dass je ein Lasteinleitelement ausgeformt wird. Diese Verbindungswicklungen können beispielsweise mittels einer zusätzlichen Fügeschicht stoffschlüssig mit dem Insert verbunden werden. Jede Verbindungswicklung kontaktiert ihr entsprechendes Insert an der Mantelfläche in einem Teilbereich. Der Lagerbereich der jeweiligen Inserts wird nicht kontaktiert von der jeweiligen Verbindungswicklung. In a method for producing an axle strut, which has already been described in the previous description, two inserts are cleaned in a first step. These are shaped such that they have a circular arc-shaped storage area. Each insert is then releasably connected with a placeholder, so that the respective bearing eye can be formed. The placeholder has a circular cross section. To each insert that with a Placeholder is connected, and then a connection winding is wound around the corresponding placeholder, so that each one Lasteinleitelement is formed. This connection windings can be connected by means of an additional bonding layer cohesively with the insert, for example. Each connection winding contacts its corresponding insert on the lateral surface in a partial area. The storage area of the respective inserts is not contacted by the respective connection winding.
Die zwei Lasteinleitelemente werden danach in ein Formwerkzeug zur Herstellung der Achsstrebe eingesetzt. Ebenso wird das Kernprofil in das Formwerkzeug zur Herstellung der Achsstrebe eingesetzt. Das Kernprofil und die zwei Lasteinleitelemente werden daraufhin umwickelt mit der Tragwicklung, so dass eine Prä- Achsstrebe ausgeformt wird. Die Prä-Achsstrebe weist dieselbe Ausformung auf wie die Achsstrebe, ist aber noch nicht ausgehärtet. The two load introduction elements are then inserted into a mold for producing the axle strut. Likewise, the core profile is used in the mold for producing the axle strut. The core profile and the two load introduction elements are then wrapped with the support winding, so that a pre-Achsstrebe is formed. The pre-Achsstrebe has the same shape as the Achsstrebe, but is not yet cured.
Die Prä-Achsstrebe wird anschließend ausgehärtet, so dass die Achsstrebe ausgebildet wird. Danach wird die Achsstrebe dem Formwerkzeug entnommen. Die Platzhalter werden abschließend aus der Achsstrebe gelöst, wodurch die Lageraugen freigegeben werden. Diese Lageraugen weisen einen kreisförmigen Querschnitt auf. The pre-Achsstrebe is then cured, so that the Achsstrebe is formed. Thereafter, the axle strut is removed from the mold. The placeholders are finally released from the axle strut, whereby the bearing eyes are released. These bearing eyes have a circular cross-section.
Vorteilhaft an diesem Herstellungsverfahren ist, dass auf einfache Art und Weise die Achsstrebe ausgebildet werden kann. Durch die Platzhalter können die Lageraugen auf einfache Art und Weise ausgeformt werden, wobei gleichzeitig die thermischen Spannungen zwischen dem Insert und der Tragwicklung gering gehalten werden. Dadurch wird eine Achsstrebe mit einer erhöhten Stabilität im Vergleich zu einer herkömmlichen Achsstrebe nach dem Stand der Technik bereitgestellt. An advantage of this manufacturing method is that in a simple manner, the Achsstrebe can be formed. Due to the placeholder, the bearing eyes can be formed in a simple manner, while the thermal stresses between the insert and the support winding are kept low. This provides an axle strut with increased stability compared to a conventional prior art axle strut.
Nach einer Ausführungsform wird mittels eines Klebeprozesses jedes Lagerauge der Achsstrebe mit einem Lager wirkverbunden. Diese Lager können z. B. Gummi- Metall-Lager sein. Um die Lager mit den Lageraugen zu verbinden, werden die Lageraugen zuerst gereinigt. Anschließend werden die Lager mittels einer Klebeschicht mit den Lageraugen gefügt. Die Klebeschicht wird daraufhin ausgehärtet. Jedes Lager ist somit stoffschlüssig mit seinem entsprechenden Lagerauge verbunden. In an- deren Worten ergibt sich eine Spielpassung zwischen dem jeweiligen Lager und dem entsprechenden Lagerauge. According to one embodiment, each bearing eye of the axle strut is operatively connected to a bearing by means of a gluing process. These bearings can z. B. rubber-metal bearings. To connect the bearings with the bearing eyes, the bearing eyes are cleaned first. Subsequently, the bearings are joined by means of an adhesive layer with the bearing eyes. The adhesive layer is then cured. Each bearing is thus materially connected to its corresponding bearing eye. In other whose words results in a clearance between the respective bearing and the corresponding bearing eye.
Anhand der im Folgenden erläuterten Figuren werden verschiedene Ausführungsbeispiele und Details der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen: Various embodiments and details of the invention will be described in more detail with reference to the figures explained below. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Draufsicht eines Abschnitts einer Achsstrebe nach einem Ausführungsbeispiel, 1 is a schematic representation of a plan view of a portion of a Achsstrebe according to an embodiment,
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Lasteinleitelements der Achsstrebe aus Fig. 1 , 2 is a schematic representation of the Lasteinleitelements the axle strut of FIG. 1,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Inserts eines Lasteinleitelements nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, 3 shows a schematic representation of an insert of a load introduction element according to a further exemplary embodiment,
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Draufsicht eines Abschnitts einer Achsstrebe mit dem Insert aus Fig. 3, 4 is a schematic representation of a plan view of a portion of a Achsstrebe with the insert of Fig. 3,
Fig. 5 eine schematische Darstellung der vollständigen Achsstrebe nach dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1. 5 is a schematic representation of the complete axle strut according to the embodiment of FIG. 1.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht eines Abschnitts einer Achsstrebe 2 nach einem Ausführungsbeispiel. Dargestellt sind ein Lasteinleitbereich 13 der Achsstrebe 2 und ein Abschnitt des Schaftbereichs 14. Die Achsstrebe 2 weist das Lasteinleitelement 1 , das Kernprofil 11 und die Tragwicklung 12 auf. Das Lasteinleitelement 1 weist ein Insert 3 und eine Verbindungswicklung 4 sowie eine Fügeschicht 8 auf. Das Insert 3 ist mittels der Fügeschicht 8 mit der Verbindungswicklung 4 verbunden. Fig. 1 shows a schematic representation of a plan view of a portion of a Achsstrebe 2 according to an embodiment. Shown are a Lasteinleitbereich 13 of the Achsstrebe 2 and a portion of the shaft portion 14. The Achsstrebe 2 has the Lasteinleitelement 1, the core profile 11 and the support winding 12. The load introduction element 1 has an insert 3 and a connection winding 4 and a bonding layer 8. The insert 3 is connected by means of the bonding layer 8 with the connection winding 4.
Das Insert 3 weist einen schaftseitigen Bereich 9 und einen Lagerbereich 6 auf. Zudem weist das Insert 3 zwei Aussparungen 5, die materialfrei sind, auf. Diese Aussparungen 5 dienen bei einer Lasteinleitung in die Achsstrebe 2 dazu, dass die Spannung innerhalb des Inserts 3 zielgerichtet verteilt wird. Das Insert 3 wird von der Verbindungswicklung 4 in einem Teilbereich umschlossen. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Verbindungswicklung 4 das Insert 3 an einer Mantelfläche kontaktiert, da das Insert 3 als ein geometrischer Extrusionskörper ausgeformt ist. Der Lagerbereich 6 des Inserts 3 wird von der Verbindungswicklung 4 nicht kontaktiert bzw. umschlossen. Der Lagerbereich 6 des Inserts 3 ist kreisbogenförmig ausgeformt. Dieser Lagerbereich 6 stellt im Gegensatz zum Stand der Technik also keinen geschlossenen Ring dar. Der Lagerbereich 6 des Inserts 3 formt gemeinsam mit der Verbindungswicklung 4 ein Lagerauge 7, das einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, aus. Dieses Lagerauge 7 weist eine zylindrische Grundform auf. The insert 3 has a shaft-side region 9 and a bearing region 6. In addition, the insert 3 has two recesses 5 which are free of material. These recesses 5 are used in a load introduction into the Achsstrebe 2 to the that Voltage within the insert 3 is distributed in a targeted manner. The insert 3 is enclosed by the connection winding 4 in a partial area. It can be clearly seen that the connecting winding 4 contacts the insert 3 on a lateral surface, since the insert 3 is formed as a geometric extrusion body. The storage area 6 of the insert 3 is not contacted or enclosed by the connection winding 4. The storage area 6 of the insert 3 is formed in a circular arc. Thus, in contrast to the prior art, this bearing area 6 does not constitute a closed ring. The bearing area 6 of the insert 3, together with the connecting winding 4, forms a bearing eye 7, which has a circular cross-section. This bearing eye 7 has a cylindrical basic shape.
Das Lasteinleitelement 1 ist symmetrisch ist zu einer Symmetrieebene 16. Das Lagerauge 7 weist eine Mittelachse 17 auf. Diese Symmetrieebene 16 ist senkrecht auf der Mittelachse 17 des Lagerauges 7. Diese Mittelachse 17 ist senkrecht auf einer Längsachse 18 der Achsstrebe 2. Die Längsachse 18 liegt vollständig in einer Symmetrieebene 16 der Achsstrebe 2. The Lasteinleitelement 1 is symmetrical to a plane of symmetry 16. The bearing eye 7 has a central axis 17. This center line 17 is perpendicular to a longitudinal axis 18 of the axle strut 2. The longitudinal axis 18 lies completely in a plane of symmetry 16 of the axle strut 2.
Das Insert 3 ist aus SMC ausgeformt, das Kernprofil 11 ist aus einem FKV ausgeformt. Die Tragwicklung 12 ist aus einem FKV ausgeformt. Die Verbindungswicklung 4 ist aus einem FKV ausgeformt. Die Tragwicklung 12 und die Verbindungswicklung 4 können aus den gleichen FKVs ausgeformt sein. The insert 3 is formed from SMC, the core profile 11 is formed from a FKV. The support winding 12 is formed from a FKV. The connection winding 4 is formed of a FKV. The support winding 12 and the connection winding 4 may be formed from the same FKVs.
Das Lasteinleitelement 1 stellt den Lasteinleitbereich 13 der Achsstrebe 2 dar. Wird die Achsstrebe 2 in einem Fahrzeug verwendet, werden in einem Lastfall Lasten in diesen Lasteinleitbereich 13 eingeleitet. Die Lasten werden zunächst von dem The load introduction element 1 represents the load introduction region 13 of the axle strut 2. If the axle strut 2 is used in a vehicle, loads are introduced into this load introduction region 13 in a load case. The loads are first of the
Lasteinleitelement 1 aufgenommen und anschließend an die Tragwicklung 12 weitergeleitet. Das Lasteinleitelement 1 ist entkoppelt von dem Kernprofil 11. Zwischen dem Kernprofil 11 und dem Lasteinleitelement 1 , genauer zwischen dem Kernprofil 11 und dem schaftseitigen Bereich 9 des Lasteinleitelements 1 , ist ein materialfreier Spalt 15 vorgesehen. Durch diesen Spalt 15 wird verhindert, dass Lasten von dem Lasteinleitelement 1 direkt in das Kernprofil 11 übertragen werden. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Lasteinleitelements 1 der Achsstrebe 2 aus Fig. 1. Hier ist deutlich zu sehen, dass der Lagerbereich 6 des Inserts 3 kreisbogenförmig ausgeformt ist. Dieser Lagerbereich 6 formt gemeinsam mit der Verbindungswicklung 4 das Lagerauge 7 aus. Weiterhin ist deutlich zu erkennen, dass das Lasteinleitelement 1 symmetrisch ist zu der Symmetrieebene 16. Diese Symmetrieebene 16 ist senkrecht auf der Mittelachse 17 des Lagerauges 7. Lasteinleitelement 1 added and then forwarded to the support winding 12. The load-introducing element 1 is decoupled from the core profile 11. Between the core profile 11 and the load-transfer element 1, more precisely between the core profile 11 and the shaft-side region 9 of the load-transfer element 1, a material-free gap 15 is provided. Through this gap 15 prevents loads from the Lasteinleitelement 1 are transmitted directly into the core profile 11. 2 shows a schematic representation of the load-transfer element 1 of the axle strut 2 from FIG. 1. Here it can clearly be seen that the storage area 6 of the insert 3 is formed in a circular arc shape. This storage area 6, together with the connecting winding 4, forms the bearing eye 7. Furthermore, it can be clearly seen that the load introduction element 1 is symmetrical to the plane of symmetry 16. This plane of symmetry 16 is perpendicular to the central axis 17 of the bearing eye 7.
Vorteilhaft an dieser speziellen Ausformung des Lasteinleitelements 1 ist, dass während eines Herstellungsprozesses für die Achsstrebe 2 in dem Verbindungsbereich, d.h. in der Fügeschicht 8, zwischen dem Insert 3 und der Verbindungswicklung 4 deutlich geringere thermische Spannungen bei einem Aushärteprozess auftreten, als bei herkömmlichen Achsstreben aus dem Stand der Technik. Dies führt zu einer stabileren Achsstrebe 2. It is advantageous in this specific embodiment of the load introduction element 1 that during a production process for the axle strut 2 in the connection region, i. in the joining layer 8, between the insert 3 and the connecting winding 4 significantly lower thermal stresses occur in a curing process, as in conventional Achsstreben from the prior art. This leads to a more stable axle strut 2.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Inserts 3 eines Lasteinleitelements 1 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. Das dargestellte Insert 3 weist einen Lagerbereich 6 und einen schaftseitigen Bereich 9 auf. Zudem weist das Insert 3 zwei Aussparungen 5 auf. Zudem weist das Insert 3 einen Steg 10 auf, der auf der Symmetrieebene 16 des Inserts 3 liegt. Dieser Steg 10 teilt die beiden Aussparungen 5 in zwei gleich große Teile auf. D.h., dass eine erste Aussparung 5 zweiteilig ausgeformt ist und dass eine zweite Aussparung 5 ebenfalls zweiteilig ausgeformt ist. FIG. 3 shows a schematic representation of an insert 3 of a load introduction element 1 according to a further exemplary embodiment. The illustrated insert 3 has a storage area 6 and a shaft-side area 9. In addition, the insert 3 has two recesses 5. In addition, the insert 3 has a web 10 which lies on the plane of symmetry 16 of the insert 3. This web 10 divides the two recesses 5 in two equal parts. That is, a first recess 5 is formed in two parts and that a second recess 5 is also formed in two parts.
Der Lagerbereich 6 ist kreisbogenförmig ausgeformt wie bereits der Lagerbereich des Lasteinleitelements aus Fig. 1 und Fig. 2. Diese Kreisbogenform des Lagerbereichs 6 ist vor allem im Querschnitt des Inserts 3 zu erkennen, wobei die Querschnittsebene eine Ebene ist, die senkrecht ist zu einer Symmetrieebene 16 und zu einer Mittelachse 17. Die Mittelachse 17 stellt die Mittelachse des Lagerauges dar, welches hier noch nicht dargestellt ist. Das Insert 3 ist symmetrisch zur Symmetrieebene 16, welche senkrecht ist zu der Mittelachse 17, und in welcher eine Längsachse des Inserts und der gesamten Achsstrebe angeordnet ist. Der schaftseitige Bereich 9 des Inserts 3 ist bogenförmig ausgebildet. Diese bogenförmige Ausformung wird vor allem im Querschnitt sichtbar. Die Querschnittsebene ist dieselbe wie zur Bestimmung der Kreisbogenform des Inserts 3. The bearing area 6 is formed like a circular arc as already the bearing area of the load introduction element of FIG. 1 and FIG. 2. This circular arc shape of the bearing area 6 can be seen in particular in the cross section of the insert 3, wherein the cross-sectional plane is a plane which is perpendicular to a plane of symmetry 16 and to a central axis 17. The central axis 17 represents the central axis of the bearing eye, which is not shown here. The insert 3 is symmetrical to the plane of symmetry 16, which is perpendicular to the central axis 17, and in which a longitudinal axis of the insert and the entire axle strut is arranged. The shank-side region 9 of the insert 3 is arc-shaped. This arcuate shape is visible especially in cross section. The cross-sectional plane is the same as for determining the circular arc shape of the insert 3.
Sowohl die Kreisbogenform des Lagerbereichs 6 als auch die Bogenform des schaft- seitigen Bereichs 9 des Inserts 3 sind in dieselbe Richtung gekrümmt. Vorteilhaft an der bogenförmigen Ausformung des schaftseitigen Bereichs 9 des Inserts ist, dass bei einem Herstellungsverfahren der Achsstrebe 2 die Fasern der Verbindungswicklung 4 stets unter Vorspannung und glatt anliegend auf dem Insert 3 abgelegt werden können. Das Insert 3 ist aus SMC ausgeformt. Both the circular arc shape of the bearing portion 6 and the arc shape of the shaft-side portion 9 of the insert 3 are curved in the same direction. An advantage of the arcuate shape of the shaft-side portion 9 of the insert is that in a manufacturing process of the Achsstrebe 2, the fibers of the connection winding 4 can always be placed under bias and smooth fitting on the insert 3. The insert 3 is formed from SMC.
Weiterhin ist deutlich zu erkennen, dass das Insert 3 ein geometrischer Extrusions- körper ist. Dieser weist eine Mantelfläche auf, die von der Verbindungswicklung 4 kontaktiert werden kann. Dies ist in Fig. 4 näher dargestellt. Furthermore, it can be clearly seen that the insert 3 is a geometric extrusion body. This has a lateral surface, which can be contacted by the connection winding 4. This is shown in Fig. 4 in more detail.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht eines Abschnitts einer Achsstrebe 2 mit dem Insert 3 aus Fig. 3. Die hier dargestellte Achsstrebe 2 weist ein Kernprofil 11 , eine Tragwicklung 12, ein Lasteinleitelement 1 , das ausgeformt ist aus dem Insert 3, der Verbindungswicklung 4 und der Fügeschicht 8, auf. Fig. 4 shows a schematic representation of a plan view of a portion of a Achsstrebe 2 with the insert 3 of Fig. 3. The axle strut 2 shown here has a core profile 11, a support winding 12, a Lasteinleitelement 1, which is formed from the insert 3, the Connection winding 4 and the bonding layer 8, on.
Das Lasteinleitelement 1 ist ausgebildet mittels des Inserts 3, das in Fig. 3 dargestellt ist, mittels einer Fügeschicht 8 und mittels der Verbindungswicklung 4. Die Verbindungswicklung 4 umschließt die Mantelfläche des Inserts 3 in einem Teilbereich. Die Verbindungswicklung 4 umschließt nicht den Lagerbereich 6 des Inserts 3. Der Lagerbereich 6 und die Verbindungswicklung 4 formen gemeinsam ein Lagerauge 7 aus. Das Lagerauge 7 weist eine Mittelachse 17 auf. Diese Mittelachse 17 ist senkrecht auf einer Längsachse 18 des Lasteinleitelements 1 bzw. der gesamten Achsstrebe 2. Die Längsachse 18 liegt in einer Symmetrieebene 16 des Lasteinleitelements 1 und der gesamten Achsstrebe 2. The load introduction element 1 is formed by means of the insert 3, which is shown in Fig. 3, by means of a bonding layer 8 and by means of the connection winding 4. The connection winding 4 encloses the lateral surface of the insert 3 in a partial area. The connection winding 4 does not surround the storage area 6 of the insert 3. The storage area 6 and the connection winding 4 jointly form a bearing eye 7. The bearing eye 7 has a central axis 17. This central axis 17 is perpendicular to a longitudinal axis 18 of the Lasteinleitelements 1 and the entire axle strut 2. The longitudinal axis 18 is located in a plane of symmetry 16 of the Lasteinleitelements 1 and the entire axle strut. 2
Ebenso wie in Fig. 1 wird das Lasteinleitelement 1 und das Kernprofil 11 in einem Teilbereich umschlossen von der Tragwicklung 12. Die Tragwicklung 12 ist ausgeformt aus einem FKV. Das Kernprofil 11 ist ebenfalls aus einem FKV ausgeformt. Auch die Verbindungswicklung 4 sowie das Insert 3 sind aus einem FKV ausgeformt, wobei das Insert 3 aus SMC ausgeformt ist. As in Fig. 1, the Lasteinleitelement 1 and the core profile 11 is enclosed in a partial area of the support winding 12. The support winding 12 is formed from a FKV. The core profile 11 is also formed from a FKV. Also, the connection winding 4 and the insert 3 are formed of a FKV, wherein the insert 3 is formed of SMC.
Das Lasteinleitelement 1 formt einen Lasteinleitbereich 13 der Achsstrebe 2 aus. Wird die Achsstrebe 2 in einem Fahrzeug verwendet und tritt ein Lastfall auf, wird eine Last über das Lasteinleitelement 1 in die Achsstrebe 2 eingeleitet. Diese Last wird zunächst von dem Lasteinleitelement 1 aufgenommen und dann weitergeleitet an die Tragwicklung 2. Damit die Last nicht in das Kernprofil 11 eingeleitet wird, ist zwischen dem Lasteinleitelement 1 und dem Kernprofil 11 ein Spalt 15 vorgesehen. Dieser Spalt 15 ist materialfrei ebenso wie die Aussparungen 5 und das Lagerauge 7. Genauer gesagt ist der Spalt 15 angeordnet zwischen dem schaftseitigen Bereich 9 und dem Kernprofil 11. The load introduction element 1 forms a load introduction region 13 of the axle strut 2. If the axle brace 2 is used in a vehicle and a load case occurs, a load is introduced via the load introduction element 1 into the axle brace 2. This load is initially taken up by the Lasteinleitelement 1 and then forwarded to the support winding 2. So that the load is not introduced into the core profile 11, a gap 15 is provided between the Lasteinleitelement 1 and the core profile 11. This gap 15 is free of material as well as the recesses 5 and the bearing eye 7. More specifically, the gap 15 is disposed between the shaft-side region 9 and the core profile eleventh
Die in Fig. 4 dargestellte Achsstrebe 2 weist dieselben Vorteile auf wie die in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellte Achsstrebe 2. Vorteilhaft an dieser speziellen Ausformung des Lasteinleitelements 1 ist nämlich, dass während eines Herstellungsprozesses für die Achsstrebe 2 in dem Verbindungsbereich, d.h. in der Fügeschicht 8, zwischen dem Insert 3 und der Verbindungswicklung 4 deutlich geringere thermische Spannungen bei einem Aushärteprozess auftreten, als bei herkömmlichen Achsstreben aus dem Stand der Technik. Dies führt zu einer stabileren Achsstrebe 2. The axle brace 2 illustrated in FIG. 4 has the same advantages as the axle brace 2 illustrated in FIGS. 1 and 2. In this advantageous embodiment of the load introduction element 1, it is advantageous that during a production process for the axle brace 2 in the connection region, i. in the joining layer 8, between the insert 3 and the connecting winding 4 significantly lower thermal stresses occur in a curing process, as in conventional Achsstreben from the prior art. This leads to a more stable axle strut 2.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung der vollständigen Achsstrebe 2 nach dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Achsstrebe 2 zwei baugleiche Lasteinleitelemente 11 aufweist. Diese werden in einem Teilbereich von der Tragwicklung 12 umschlossen. Ebenso wird das Kernprofil 11 , das zwischen den beiden Lasteinleitelementen angeordnet ist, in einem Teilbereich von der Tragwicklung 12 umschlossen. Die Tragwicklung 12 formt eine Mantelfläche der Achsstrebe 2 aus. 5 shows a schematic representation of the complete axle strut 2 according to the embodiment of FIG. 1. It can be clearly seen that the axle strut 2 has two identical load introduction elements 11 of the same design. These are enclosed in a partial area of the support winding 12. Likewise, the core profile 11, which is arranged between the two load-transfer elements, enclosed in a partial region of the support winding 12. The support winding 12 forms a lateral surface of the axle strut 2.
Die Achsstrebe 2 erstreckt sich also von einem ersten Lasteinleitelement 1 über das Kernprofil 11 zum zweiten Lasteinleitelement 1. Zwischen dem ersten Lasteinleitelement 1 und dem Kernprofil 11 ist ein Spalt 15 angeordnet. Zwischen dem zweiten Lasteinleitelement 1 und dem Kernprofil 11 ist ein weiterer Spalt 15 angeordnet. Dies ist bereits aus Fig. 1 ersichtlich. Wird die Achsstrebe 2 in einem Fahrzeug verwendet und tritt ein Lastfall auf, wird eine Last über das Lagerauge in eines der Lasteinleitelemente 1 oder in beide Lasteinleitelemente 1 eingeleitet. Diese Last wird von den Lasteinleitelementen 1 oder von dem Lasteinleitelement 1 weitergeleitet an die Tragwicklung 12. Diese nimmt die Last auf. The axle strut 2 therefore extends from a first load introduction element 1 via the core profile 11 to the second load introduction element 1. A gap 15 is arranged between the first load introduction element 1 and the core profile 11. Between the second Lasteinleitelement 1 and the core profile 11, a further gap 15 is arranged. This is already apparent from Fig. 1. If the axle brace 2 is used in a vehicle and a load case occurs, a load is introduced via the bearing eye into one of the load introduction elements 1 or into both load introduction elements 1. This load is forwarded by the load-transfer elements 1 or by the Lasteinleitelement 1 to the support winding 12. This takes the load.
Vorteilhaft an dieser Achsstrebe 2 ist, dass diese stabiler ist als herkömmliche Achsstreben aus dem Stand der Technik. Die beiden Inserts 3 weisen einen kreisbogenförmigen Lagerbereich 6 auf. Dadurch treten bei der Herstellung und der Aushärtung der Achsstrebe 2 geringere thermische Spannungen im Verbindungsbereich zwischen den Inserts 3 und den Verbindungswicklungen 4 auf. An advantage of this Achsstrebe 2 is that this is more stable than conventional axle rods from the prior art. The two inserts 3 have a circular-arc storage area 6. As a result, lower thermal stresses occur in the connection area between the inserts 3 and the connecting windings 4 in the production and curing of the axle strut 2.
Die hier dargestellten Beispiele sind nur beispielhaft gewählt. Beispielsweise können die Inserts aus einem metallischen Material, z.B. aus Aluminium, ausgeformt sein. Weiterhin können die Inserts andere Aussparungen oder mehr oder weniger Aussparungen als hier dargestellt aufweisen. The examples shown here are only examples. For example, the inserts may be formed of a metallic material, eg of aluminum. Furthermore, the inserts may have other recesses or more or fewer recesses than shown here.
Bezuqszeichen Lasteinleitelement Designation load introduction element
Achsstrebe Torque rod
Insert insert
Verbindungswicklung connection winding
Aussparung recess
Lagerbereich storage area
Lagerauge bearing eye
Fügeschicht Add layer
schaftseitiger Bereich on the shank side
Steg web
Kernprofil apex
Tragwicklung supporting winding
Lasteinleitbereich Lasteinleitbereich
Schaftbereich shaft area
Spalt gap
Symmetrieebene plane of symmetry
Mittelachse central axis
Längsachse longitudinal axis

Claims

Patentansprüche claims
1. Lasteinleitelement (1) für eine Achsstrebe (2) eines Fahrzeugs, umfassend ein Insert (3) und eine Verbindungswicklung (4), wobei das Insert (3) wenigstens eine Aussparung (5) aufweist, wobei die Verbindungswicklung (4) aus einem Faserkunststoffverbundmaterial ausgeformt ist, wobei die Verbindungswicklung (4) das Insert (3) an einem Teilbereich einer Mantelfläche des Inserts (3) umschließt, wobei das Insert (3) einen Lagerbereich(6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Insert (3) an diesem Lagerbereich (6) im Querschnitt kreisbogenförmig ausgebildet ist, und dass der Lagerbereich (6) des Inserts (3) und die Verbindungswicklung (4) gemeinsam ein Lagerauge (7) ausformen. A load introduction element (1) for an axle strut (2) of a vehicle, comprising an insert (3) and a connection winding (4), wherein the insert (3) has at least one recess (5), wherein the connection winding (4) consists of a The composite winding (4) surrounds the insert (3) at a partial region of a lateral surface of the insert (3), wherein the insert (3) has a bearing region (6), characterized in that the insert (3) this bearing area (6) is circular arc-shaped in cross-section, and that the bearing area (6) of the insert (3) and the connecting winding (4) together form a bearing eye (7).
2. Lasteinleitelement (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Insert (3) mittels einer Fügeschicht (8) mit der Verbindungswicklung (4) verbunden ist. 2. Lasteinleitelement (1) according to claim 1, characterized in that the insert (3) by means of a bonding layer (8) with the connection winding (4) is connected.
3. Lasteinleitelement (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Insert (3) aus einem metallischen Material ausgeformt ist. 3. Lasteinleitelement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the insert (3) is formed from a metallic material.
4. Lasteinleitelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Insert (3) aus einem Faserkunststoffverbundmaterial ausgeformt ist. 4. Lasteinleitelement (1) according to one of claims 1 to 2, characterized in that the insert (3) is formed from a fiber-reinforced plastic composite material.
5. Lasteinleitelement (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Insert (3) einen schaftseitigen Bereich (9) aufweist, der dem Lagerbereich (6) entgegengesetzt ist, wobei der schaftseitige Bereich (9) im Querschnitt bogenförmig ausgebildet ist. 5. Lasteinleitelement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the insert (3) has a shank-side region (9) opposite to the bearing region (6), wherein the shank-side region (9) is arcuate in cross-section ,
6. Lasteinleitelement (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lasteinleitelement (1) wenigstens einen Steg (10) aufweist, welcher die wenigstens eine Aussparung (5) in wenigstens zwei Teile aufteilt. 6. Lasteinleitelement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the Lasteinleitelement (1) has at least one web (10) which divides the at least one recess (5) in at least two parts.
7. Achsstrebe (2) für ein Fahrzeug, umfassend ein Kernprofil (11) und eine Tragwicklung (12), wobei die Achsstrebe (2) zwei Lasteinleitbereiche (13) und einen Schaftbereich (14) aufweist, wobei das Kernprofil (11 ) an dem Schaftbereich (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsstrebe (2) zwei Lasteinleitelemente (1) nach einem der vorherigen Ansprüche umfasst, wobei jedes Lasteinleitelement (1) an einem Lasteinleitbereich (13) angeordnet ist, wobei zwischen dem Kernprofil (11 ) und den beiden Lasteinleitelementen (1) ein Spalt (15) vorgesehen ist, wobei die Tragwicklung (12) die beiden Lasteinleitelemente (1) und das Kernprofil (11) in einem Teilbereich umschließt. 7. Achsstrebe (2) for a vehicle comprising a core profile (11) and a support winding (12), wherein the axle strut (2) has two Lasteinleitbereiche (13) and a shaft portion (14), wherein the core profile (11) on the Shank region (14) arranged characterized in that the axle strut (2) comprises two load introduction elements (1) according to one of the preceding claims, each load introduction element (1) being arranged on a load introduction region (13), wherein between the core profile (11) and the two load introduction elements (11). 1), a gap (15) is provided, wherein the supporting winding (12) encloses the two load-introducing elements (1) and the core profile (11) in a partial area.
8. Achsstrebe (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernprofil (11) aus einem Faserkunststoffverbundmaterial und dass die Tragwicklung (12) aus einem Faserkunststoffverbundmaterial ausgeformt sind. 8. Achsstrebe (2) according to claim 7, characterized in that the core profile (11) made of a fiber-reinforced plastic composite material and that the support winding (12) are formed from a fiber-reinforced plastic composite material.
9. Verfahren zur Herstellung einer Achsstrebe (2) nach einem der Ansprüche 7 o- der 8, dadurch gekennzeichnet, dass 9. A method for producing an axle strut (2) according to any one of claims 7 o- 8, characterized in that
- zwei Inserts (3) gereinigt werden,  - two inserts (3) are cleaned,
- jedes Insert (3) mit einem Platzhalter lösbar verbunden wird, so dass das jeweilige Lagerauge (7) ausgeformt werden kann,  - Each insert (3) is releasably connected to a placeholder, so that the respective bearing eye (7) can be formed,
- um jedes Insert (3), das mit einem Platzhalter verbunden ist, und um den entsprechenden Platzhalter eine Verbindungswicklung (4) gewickelt wird, so dass je ein Lasteinleitelement (1) ausgeformt wird,  around each insert (3) which is connected to a placeholder, and around the corresponding placeholder a connection winding (4) is wound, so that in each case a load introduction element (1) is formed,
- die zwei Lasteinleitelemente (1) in ein Formwerkzeug zur Herstellung der Achsstrebe (2) eingesetzt werden,  the two load introduction elements (1) are inserted into a mold for producing the axle strut (2),
- das Kernprofil (11) in das Formwerkzeug zur Herstellung der Achsstrebe (2) eingesetzt wird,  - The core profile (11) is inserted into the mold for producing the Achsstrebe (2),
- das Kernprofil (11) und die zwei Lasteinleitelemente (1) umwickelt werden mit der Tragwicklung (12), so dass eine Prä-Achsstrebe ausgeformt wird,  - The core profile (11) and the two load insertion elements (1) are wrapped with the support winding (12), so that a pre-Achsstrebe is formed,
- die Prä-Achsstrebe ausgehärtet wird, so dass die Achsstrebe (2) ausgebildet wird, - the pre-Achsstrebe is cured, so that the Achsstrebe (2) is formed,
- die Achsstrebe (2) dem Formwerkzeug entnommen wird, - the axle strut (2) is removed from the mold,
- die Platzhalter aus der Achsstrebe (2) gelöst werden.  - The placeholders are released from the axle strut (2).
10. Verfahren zur Herstellung einer Achsstrebe (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Klebeprozesses jedes Lagerauge (7) mit einem Lager wirkverbunden wird. 10. A method for producing an axle strut (2) according to claim 9, characterized in that by means of a gluing process each bearing eye (7) is operatively connected to a bearing.
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