-
Die Erfindung betrifft ein Lasteinleitelement nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung eine Drehstabfeder oder einen Wankstabilisator mit einem derartigen Lasteinleitungselement.
-
Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind faserverstärkte Kunststoffe beziehungsweise Faserverbundkunststoffe (FVK) bekannt. Diese faserverstärkten Kunststoffe werden häufig als Leichtbaumaterialien, beispielsweise im Bereich des Fahrzeugbaus oder im Bereich der Luftfahrtindustrie, eingesetzt. Sie bestehen im Allgemeinen aus Faserbündeln, sogenannten Rovings, beispielweise aus Kohlenstoff-, Aramid-, Kevlar- und/oder Glasfasern, welche in einer Kunststoffmatrix aus duroplastischem oder thermoplastischem Kunststoffmaterial eingebettet sind. Die Kunststoffmatrix übernimmt dabei die Verbindung der Fasern untereinander und sorgt für eine stabile Form des Bauteils, während die Verstärkungsfasern selbst für die Weiterleitung der Kräfte in dem Bauteil sorgen.
-
Da im Bereich des Fahrzeugbaus eine zügige Serienfertigung angestrebt wird, welche prozesssicher und ohne lange Warte- und Aushärtzeiten die Herstellung eines Faserverbundkunststoffs ermöglichen soll, spielen hier duroplastische Matrixsysteme eine untergeordnete Rolle, da diese typischerweise eine eher aufwändige und langwierige Verarbeitung notwendig machen. Der Schwerpunkt im Bereich des Fahrzeugbaus liegt daher auf dem Einsatz von thermoplastischen Matrixsystemen. Häufig werden dabei mit dem Matrixmaterial vorimprägnierte Rovings, sogenannte Prepregs, eingesetzt, oder es werden Hybridrovings verarbeitet, welche neben den Verstärkungsfasern auch Fasern aus dem thermoplastischen Matrixmaterial aufweisen. Zur Herstellung eines rohrförmigen Bauteils aus einem derartigen Faserverbundkunststoff mit thermoplastischem Matrixmaterial soll beispielhaft auf die
DE 10 2008 010 228 A1 und die
DE 10 2007 051 517 A1 verwiesen werden. Aus diesen beiden Schriften ist die sogenannte Flechtpultrusion bekannt, mit der sich insbesondere biege- und torsionssteife Rohrprofile herstellen lassen. Dabei wird ein schlauchförmiges Gewebe, in dem bereits ein thermoplastischer Matrixwerkstoff angeordnet ist, durch eine sogenannte Pultrusionsanlage mit einem oder mehreren Flechträdern beziehungsweise Flechtaugen gezogen und durch Wärmeeintrag konsolidiert. Am Austritt aus der Anlage wird das Halbzeug dann entgratet und abgelängt. Dabei sind annähernd beliebige vorgegebene, jedoch für das jeweilige Werkzeug konstante Profilformen sowie Faserorientierungen realisierbar.
-
Derartige Bauteile aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial mit einem thermoplastischen Matrixmaterial weisen dabei die nachfolgenden Vorteile auf:
- – Reduzierung des Bauteilgewichts
- – verbesserte Medien- und Chemikalienbeständigkeit im Vergleich zu Stahl
- – kein zusätzlicher Korrosionsschutz des Bauteils notwendig
- – verbessertes Dämpfungsverhalten des Werkstoffs
- – reduzierte Fertigungszeiten, höhere Effizienz der Fertigung
- – geringere Herstellungskosten
- – fasergerechte leichtbauende Lastweiterleitung.
-
Insbesondere beim Einsatz im Bereich des Fahrzeugbaus führt dies zu deutlichen Einsparungen am Fahrzeuggewicht. Dies erlaubt eine deutliche Senkung des Energieverbrauchs des Fahrzeugs pro gefahrenem Kilometer und eine Verkleinerung des Schadstoffausstoßes.
-
Drehstäbe beziehungsweise Drehstabfedern oder Wankstabilisatoren sind ebenso aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Es handelt sich dabei um Torsionsfedern, die die Wankbewegungen eines Fahrzeugs vermindern sollen oder die das Fahrzeug tragen und auf Fahrbahnunebenheiten durch Ein- und Ausfedern in ausreichendem Maße reagieren sowie Gewichtsverlagerungen in Längs- und/oder Querrichtung aufnehmen. Diese Bauteile werden aufgrund der hohen Materialanforderungen hinsichtlich Steifigkeit und Festigkeit, insbesondere bei der Torsionsbelastung, häufig aus hochfesten Federstählen gefertigt und typischerweise als Rohr- oder Vollmaterial ausgeführt. Aus der prioritätsgebenden Patentanmeldung für die hier vorliegenden Patentanmeldung ist es außerdem bekannt, diese Drehstabfedern oder Wankstabilisatoren aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere aus einem im Wesentlichen rohrförmigen Bauteil aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial herzustellen. Dadurch werden ideale Eigenschaften hinsichtlich des Gewichts, der Korrosionsbeständigkeit, der Dämpfungseigenschaften und der im Bereich der Drehstabfeder oder des Wankstabilisators geleiteten Kräfte erzielt.
-
Von besonderer Bedeutung ist dabei sowohl bei faserverstärkten Bauteilen an sich als auch bei Drehstabfedern oder Wankstabilisatoren im Besonderen die Anbindung von Lasteinleitelementen an das Bauteil aus faserverstärktem Kunststoffmaterial. Die Aufgabe derartiger Lasteinleitelemente besteht darin, Kräfte aufzunehmen und in den Verbund aus Lasteinleitelement und faserverstärktem Bauteil einzuleiten, während die Verstärkungsfasern des faserverstärkten Bauteils dann die Weiterleitung der Kräfte übernehmen. Die Lasteinleitelemente müssen dafür sicher und fest mit dem Bauteil aus faserverstärktem Kunststoffmaterial verbunden werden.
-
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein derartiges Lasteinleitelement anzugeben, welches einfach und effizient eine sehr sichere und zuverlässige Verbindung zu dem Bauteil aus faserverstärktem Kunststoffmaterial ermöglicht.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Lasteinleitelements ergeben sich dabei aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen. Außerdem ist im Anspruch 8 eine Drehstabfeder oder ein Wankstabilisator angegeben, welche ein derartiges Lasteinleitelement aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Drehstabfeder oder des Wankstabilisators sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen angegeben.
-
Das erfindungsgemäße Lasteinleitelement weist im Verbindungsbereich, durch welchen die Verbindung zu dem Bauteil aus dem faserverstärkten Kunststoffmaterial realisiert ist, eine noppenartige Struktur auf. Diese noppenartige Struktur ermöglicht es dem Material des Bauteils aus dem faserverstärkten Kunststoff oder zumindest einem Teil dieses Materials, insbesondere nämlich den Verstärkungsfasern, eine sehr gute Anhaftung an dem Lasteinleitelement durch einen Formschluss zwischen dem Material des Bauteils und der noppenartigen Struktur des Verbindungsbereichs.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Lasteinleitelements ist es vorgesehen, dass die noppenartige Struktur Noppen aufweist, welche durch sich überkreuzende erste und zweite Einschnitte in dem Verbindungsbereich gebildet sind. Die sich überkreuzenden Einschnitte lassen zwischen den einzelnen parallel zueinander verlaufenden ersten Einschnitten jeweils Stege stehen. Durch die sich hierzu überkreuzenden zweiten ebenfalls parallel zueinander verlaufenden Einschnitte entstehen so Noppen, welche ideal dazu geeignet sind, einen formschlüssigen Kontakt mit dem Material des Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff herzustellen. Die einzelnen Noppen, welche dabei entstehen, harmonieren ideal mit einem Geflecht aus sich überkreuzenden Verstärkungsfasern. Sie sind weitaus besser geeignet, in zahlreichen einzelnen Bereichen einen Formschluss zu realisieren, als dies beispielsweise umlaufende Rinnen, Hinterschnitte oder dergleichen wären. Die Herstellung der Noppen erfolgt vorzugsweise abtragend oder umformend, insbesondere durch Fräsen, Schneiden (z. B. sog. High Speed Cutting = HSC), Erodieren oder Prägen. Insbesondere ein Prägeprozess benötigt sehr wenig Zeit um die gesamte benötigte Oberfläche mit geeigneten Noppen zu versehen.
-
In einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lasteinleitelements ist es darüber hinaus vorgesehen, dass die Noppen und/oder Kanten der Einschnitte entgratet sind. Das Entgraten der Noppen und/oder der Kanten der Einschnitte, insbesondere aller überstehender Elemente im Verbindungsbereich, ist von besonderem Vorteil, da hierdurch, insbesondere bei einer metallischen Ausbildung des Lasteinleitelements, Grate und scharfkantige Bereiche vermieden bzw. beseitigt werden. Eine solche Beseitigung von Graten kann vorteilhaft mittels eines der Erzeugung der Noppen nachgelagerten Abtragungsprozesses in Form eines Flüssigkeitsbades vorgenommen werden, in dem sich eine strömende Abrasivflüssigkeit oder Säure befindet. Darin wird nach Vorbild diverser Oberflächenreinigungsprozesse die Oberfläche leicht angegriffen und Material abgetragen. Dabei entsteht eine glatte Fläche ohne scharfe Kanten, gleichzeitig wird die Oberfläche für einen späteren Haftverbundprozess aktiviert, insbesondere feine Mikroporen, die durch den Abtrag- und/oder Ätzprozess entstehen ermöglichen hierbei eine wesentliche Verbesserung der Haftung durch Mikro Formschluss.
-
Grate sollten vorzugsweise vermieden werden, da sie beim Kontakt mit den Verstärkungsfasern einzelne Fasern beschädigen oder gar durchtrennen könnten, sodass hierdurch eine Schwächung des Bauteils im Bereich des formschlüssigen Verbundes entstehen würde. Eine solche gilt es im Hinblick auf eine bestmögliche Lasteinleitung bei minimalem Aufwand hinsichtlich des Materials der Verstärkungsfasern zu vermeiden. Damit lassen sich Kosten und Gewicht einsparen.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lasteinleitelements ist es außerdem vorgesehen, dass der Verbindungsbereich, vorzugsweise das gesamte Lasteinleitelement, aus einem metallischen Material ausgebildet ist, wobei zumindest Teile des Verbindungsbereichs mit einem Haftvermittler beschichtet sind. Ein solcher Aufbau aus metallischem Material ist besonders einfach und effizient, da dieser sich ideal für die Lasteinleitung im Bereich des die Last aufnehmenden Bereichs eignet. Die Bauteile, welche die Last einleiten, können hier beispielsweise angeschraubt, über Lageraugen mit dem Lasteinleitelement verbunden, mit diesem verschweißt werden oder dergleichen. Das metallische Lasteinleitelement, beziehungsweise in dem Fall, dass nur der Verbindungsbereich metallisch ausgebildet ist, der Verbindungsbereich, ist dann ganz oder teilweise mit einem Haftvermittler beschichtet. Dies ermöglicht neben dem Formschluss des Materials des faserverstärkten Bauteils mit der noppenartigen Struktur des erfindungsgemäßen Lasteinleitelements außerdem, dass, durch den Haftvermittler begünstigt, eine stoffschlüssige Verbindung zusätzlich zu der formschlüssigen Anbindung auftritt. Die Verbindung zwischen dem Bauteil und dem Lasteinleitelement wird dadurch weiter verbessert.
-
Die erfindungsgemäße Drehstabfeder oder der erfindungsgemäße Wankstabilisator für ein Kraftfahrzeug umfasst ein im Wesentlichen rohrförmiges Bauteil aus faserverstärktem Kunststoffmaterial und wenigstens ein Lasteinleitelement. Das Lasteinleitelement ist dabei als erfindungsgemäßes Lasteinleitelement nach einer oder mehreren der oben beschriebenen Varianten ausgestaltet. Dies ermöglicht den Aufbau einer Drehstabfeder oder eines Wankstabilisators für ein Kraftfahrzeug mit dem im Wesentlichen rohrförmigen Bauteil aus faserverstärktem Kunststoffmaterial als dem hauptsächlichen Bauteil der Drehstabfeder oder des Wankstabilisators. Dies lässt sich dadurch entsprechend leicht und korrosionsbeständig realisieren. Durch die erfindungsgemäßen Lasteinleitelemente ist die bei Drehstabfedern oder Wankstabilisatoren an sich bekannte Anbindung über Lageraugen an entsprechende Hebelelemente, welche die Wankbewegungen des Fahrwerks in die Drehstabfeder oder den Wankstabilisator einleiten, sehr einfach möglich. Die eingeleiteten Kräfte werden über die Lasteinleitelemente sicher und zuverlässig an die formschlüssig mit ihnen in Verbindung stehenden Verstärkungsfasern des rohrförmigen Bauteils der Drehstabfeder oder des Wankstabilisators weitergegeben.
-
In einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Drehstabfeder oder Wankstabilisator ist es vorgesehen, dass die Lasteinleitelemente im Bereich eines Endes des rohrförmigen Bauteils angeordnet ist, wobei das Ende des rohrförmigen Bauteils zu einer ovalen Form verformt ist, und den Verbindungsbereich des Lasteinleitelements so umgibt, dass zumindest eines der Materialien des rohrförmigen Bauteils in formschlüssiger Verbindung zu der noppenartigen Struktur steht. Dieser Aufbau der Drehstabfeder oder des Wankstabilisators ermöglicht es also durch Verformen des oder der Enden des rohrförmigen Bauteils in eine ovale Form, welche den Verbindungsbereich der Lasteinleitelemente umgibt, eine sehr sichere und einfache Verbindung. Das rohrförmige Bauteil kann dabei bereits bei der Herstellung mit dem Lasteinleitelement verbunden werden, beispielweise in dem das rohrförmige Bauteil durch Flechtpultrusion hergestellt wird und der Verbindungsbereich des Lasteinleitelements dabei mit umflochten wird. Es ist jedoch auch denkbar, die Rohrenden erst dann um das Lasteinleitelement herum zu verformen, wenn das rohrförmige Bauteil fertig gestellt ist. Damit kommt es auch hier, insbesondere wenn gleichzeitig ein Aufschmelzen des vorzugsweise thermoplastischen Matrixmaterials des Bauteils erfolgt, zu einem sehr guten formschlüssigen Verbund zwischen den Enden des rohrförmigen Bauteils und den Lasteinleitelementen. Im Falle, dass die Lasteinleitelemente mit einem Haftvermittler versehen sind, kann außerdem unterstützend hierzu ein Stoffschluss erzielt werden.
-
In einer besonders günstigen und vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Drehstabfeder oder des Wankstabilisators ist es ferner vorgesehen, dass diese mit Lasteinleitelementen versehen wird, welche Noppen aufweisen, die durch sich überkreuzende erste und zweite Einschnitte in dem Verbindungsbereich gebildet sind. Wenn das rohrförmige Bauteil dann wenigstens eine Schicht aus geflochtenen Verstärkungsfasern aufweist, welche in einem Flechtwinkel von 5 bis 80° gegenüber der Mittelachse des Rohrs verlaufen, wobei die ersten und/oder die zweiten Einschnitte des Lasteinleitelements in einem Winkel verlaufen, welcher in einem Winkelbereich von –10° bis +10°, vorzugsweise –5° bis +5°, um den Flechtwinkel ausgebildet ist, lässt sich idealer Aufbau erzielen. Die sich überkreuzenden Einschnitte verlaufen bei diesem Aufbau gleich oder ähnlich zu den geflochtenen Verstärkungsfasern der wenigstens einen geflochtenen Schicht aus Verstärkungsfasern in dem rohrförmigen Bauteil. Die geflochtenen Verstärkungsfasern legen sich dabei ideal um die durch die sich überkreuzenden Einschnitte ausgebildeten Noppen, welche beispielsweise bei der Herstellung des faserverstärkten Kunststoffmaterials direkt mit eingeflochten werden. Sie stellen so an zahlreichen einzelnen Bereichen über eine größere Kontaktfläche zwischen dem Lasteinleitelement und dem Bauteil verteilt einen sicheren und zuverlässigen Formschluss sicher.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Aufbaus ergeben sich ferner aus dem nachfolgend anhand der Figuren näher beschriebenen Ausführungsbeispiel.
-
Dabei zeigen:
-
1 eine Drehstabfeder aus einem im Wesentlichen rohrförmigen Bauteil aus faserverstärktem Kunststoffmaterial;
-
2 ein Lasteinleitelement gemäß der Erfindung;
-
3 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts des Lasteinleitelements gemäß 2;
-
4 einen Verbund aus dem erfindungsgemäßen Lasteinleitelement und dem rohrförmigen Bauteil aus faserverstärktem Kunststoffmaterial; und
-
5 eine Anbindung des Lasteinleitelements an einen Hebel.
-
In der Darstellung der 1 ist rein beispielhaft für ein Bauteil aus faserverstärktem Kunststoffmaterial eine Drehstabfeder 1 für ein Kraftfahrzeug zu erkennen. Die Drehstabfeder 1 besteht im Wesentlichen aus einem rohrförmigen Bauteil 2, welches aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial besteht. Das rohrförmige Bauteil 2 kann beispielsweise durch Flechtpultrusion und/oder Umwickeln eines in dem Bauteil 2 verbleibenden oder verlorenen Kerns hergestellt worden sein. Das Bauteil kann dabei entweder als gerades Rohr hergestellt und anschließend gebogen werden oder es kann durch Umwickeln und/oder Umflechten eines bereits endkonturnah vorgeformten Kerns ausgebildet sein. Als Kerne sind dabei ebenfalls geflochtene Rohre aus faserverstärktem Kunststoffmaterial, Kerne aus geschäumten thermoplastischen Materialien, aber auch Kerne aus Sand, aus dünnen metallischen Hohlprofilen oder generativ hergestellte Kerne, welche beispielsweise durch 3D-Druckverfahren, Lasersintern oder Ähnlichem hergestellt werden, denkbar. Der Kern selbst kann dabei in dem rohrförmigen Bauteil 2 verbleiben oder aus diesem herausgelöst, beispielsweise ausgeschmolzen, mit geeigneten Lösungsmitteln ausgewaschen werden oder dergleichen. Das rohrförmige Bauteil 2 als Hauptbestandteil der Drehstabfeder 1 ist über zwei Lagerelemente 3, welche beispielsweise an das rohrförmige Bauteil 2 angespritzt sind, mit einer nicht dargestellten Aufnahme an einem Fahrzeug verbunden. Dies kann in an sich bekannter Art und Weise analog zu dem bei Drehstabfedern aus Federstahl üblichen Aufbau erfolgen.
-
Die beiden Enden des rohrförmigen Bauteils 2 weisen jeweils mit dem rohrförmigen Bauteil 2 verbundene Lasteinleitelemente 4 auf. Diese sind formschlüssig und gegebenenfalls auch stoffschlüssig mit dem Material des rohrförmigen Bauteils 2 verbunden. Die Lasteinleitelemente weisen dazu eine noppenartige Struktur auf, welche einen Formschluss zwischen dem Material des Bauteils 2 und dem Lasteinleitelement 4 ermöglicht.
-
In der Darstellung der 2 ist ein mögliches gemäß der Erfindung ausgeführtes Lasteinleitelement 4 in einer dreidimensionalen Darstellung zu erkennen. Das Lasteinleitelement 4 weist an seinem einen Ende einen Bereich 5 zum Einleiten einer Last auf. In diesem Bereich 5 ist beispielhaft ein Lagerauge 6 angeordnet, welches in später noch näher beschriebener Art und Weise mit einem Hebel 7 zur Einleitung der durch die Drehstabfeder 1 zu minimierenden Wankbewegungen ausgebildet ist. Das Lasteinleitelement 4 weist außerdem einen Verbindungsbereich 8 auf. In diesem Verbindungsbereich 8 ist eine noppenartige Struktur angeordnet. In dem hier dargestellten besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist diese noppenartige Struktur so ausgebildet, dass sie eine Vielzahl von einzelnen Noppen 9 aufweist, von welchen lediglich eine mit einem Bezugszeichen versehen sind. Die Noppen 9 werden dabei durch erste Einschnitte 10 gebildet, welche parallel zueinander über die Oberfläche des Verbindungsbereichs 8 verteilt angeordnet sind. Diese ersten Einschnitte 10 kreuzend sind zwei Einschnitte 11 in vergleichbarer Art angeordnet. Der Winkel der Einschnitte zueinander soll dabei vorzugsweise zwischen 60 und 120°, besonders bevorzugt zwischen 80 und 100° liegen. Insgesamt sind die Einschnitte 10, 11 wiederum in einem Winkel zur Längsachse des Lasteinleitelements 4 ausgebildet, auf welchen später noch näher eingegangen wird. Die ersten und die zweiten Einschnitte 10, 11 können beispielsweise über spanende Formgebung, insbesondere Fräsen oder dergleichen, in das Material des Lasteinleitelements 4, welches vorzugsweise aus einem Metall, insbesondere aus einem korrosionsbeständigen Metall, ausgebildet sein soll, eingebracht werden. Auch alternative Herstellungsverfahren, wie beispielsweise Erodieren, sind zum Einbringen der ersten und zweiten Einschnitte 10, 11 in das Lasteinleitelement 4 denkbar. Zwischen den sich überkreuzenden Einschnitten 10, 11 bleiben die einzelnen Noppen 9 bei der Herstellung stehen, wie es sich insbesondere auch aus der vergrößerten Darstellung der 3 sehr gut erkennen lässt. In dieser Darstellung ist es außerdem zu erkennen, dass die zweiten Einschnitte 11 mit einer größeren Tiefe als die ersten Einschnitte 10 ausgeführt sind. Dadurch ergibt sich zusätzlich zu den einzelnen über die Fläche hervorstehenden Noppen 9 ein Aufbau, welcher in Richtung der zweiten Einschnitte 11 gerillt ausgeführt ist.
-
Das Lasteinleitelement 4 an sich weist zumindest in dem Bereich, in dem der Verbindungsbereich 8 angeordnet ist, im Querschnitt eine ovale Form auf. Diese ovale Form ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel insbesondere durch zwei halbkreisförmige Seitenteile bestimmt, welche über Geraden im Bereich der noppenartigen Struktur miteinander verbunden sind. Die in den 2 und 3 erkennbare noppenartige Struktur ist nun außerdem auf der gegenüberliegenden, hier verdeckten, Seite analog ausgebildet. Die Kanten der Einschnitte 10, 11, insbesondere jedoch die Noppen 9, werden nach ihrer Herstellung durch Fräsen oder Erodieren typischerweise entsprechende Grate aufweisen. Solche Grate könnten die Verstärkungsfasern des faserverstärkten Kunststoffmaterials, welches später mit dem Verbindungsbereich in Kontakt kommen soll, beeinträchtigen, insbesondere schwächen oder gar zerstören. Daher ist auf eine sehr gute Entgratung der einzelnen Noppen 9 und der Kanten der Einschnitte 10, 11 zu achten. Da die noppenartige Struktur im Verbindungsbereich 8 des Lasteinleitelements 4 typischerweise eher klein ausgebildet sein wird, bietet sich zum sorgfältigen Entgraten der Noppen 9 sowie der Kanten der Einschnitte 10, 11 das Entgraten über ein Tauchbad an. Das metallische Material des Lasteinleitelements 4 wird dazu in eine geeignete Flüssigkeit, beispielsweise eine Säure oder ein abtragendes Flüssigkeitsbad, wie es schon bei Oberflächenreinigungsprozessen eingesetzt wird, gegeben. Die Oberfläche wird dadurch leicht angegriffen und es wird ein wenig Material, insbesondere im Bereich von Graten und scharfen Kanten, abgetragen. Gleichzeitig kommt es zu einer Reinigung der Oberfläche sowie einer Aktivierung der Oberfläche, da durch das Abtragen beziehungsweise Abätzen feine Mikroporen entstehen. Anschließend wird das Lasteinleitelement 4 dann zumindest im Verbindungsbereich 8 optional mit einem Haftvermittler beziehungsweise Primer beschichtet. Diese Beschichtung haftet durch die Oberflächenaktivierung beim Reinigen und gleichzeitigen Entgraten der noppenartigen Struktur dann aufgrund der Aktivierung der Oberfläche und der entstandenen Mikroporen sehr gut im Verbindungsbereich 8 an.
-
Der Verbindungsbereich 8 kommt dann mit dem Material des Bauteils 2 in Kontakt. Hierfür sind mehrere Möglichkeiten denkbar. Insbesondere kann das rohrförmige Bauteil 2 über den Verbindungsbereich 8 des Lasteinleitelements 4 geschoben und dann zu einer ovalen Form gedrückt werden. Dabei kann gleichzeitig eine Anwärmung des thermoplastischen Matrixmaterials des Bauteils 2, beispielsweise durch ein Vorwärmen des Rohrendes und/oder des Lasteinleitelements 4, erfolgen, sodass ein fester und formschlüssiger Verbund zwischen dem Verbindungsbereich 8 und dem faserverstärkten Material des Bauteils 2 entsteht. Durch den optionalen Haftvermittler kommt es außerdem, im Falle, dass das thermoplastische Matrixmaterial des Bauteils angeschmolzen wird, zu einem sehr guten Stoffschluss, sodass eine sehr gute Verbindung erzielt wird. Die beschriebene Vorgehensweise hat dabei den Vorteil, dass diese unabhängig von der Herstellung des rohrförmigen Bauteils selbst erfolgen kann.
-
Eine Alternative hierzu wäre es bei der Herstellung des rohrförmigen Bauteils 2, welches beispielsweise durch Flechtpultrusion und/oder Wickeln aus faserverstärkten Materialien und geeigneten thermoplastischen Matrixmaterialien hergestellt werden kann, das Lasteinleitelement 4 mit einzubringen. Der beschriebene Aufbau der Noppen 9 und der ersten und zweiten Einschnitte 10, 11 in einem geeigneten Winkel zueinander ist dabei ideal an einen geflochtenen Aufbau des rohrförmigen Bauteils 2 angepasst. Das geflochtene Material, welches typischerweise mit Ablagewinkeln in der Größenordnung von 5 bis 80° gegenüber der Mittelachse des Rohrs geflochten wird, passt sich ideal den in der vergleichbaren Größenordnung liegenden Winkeln der Einschnitte 10, 11 an. Das Material wird damit sehr dicht um die Noppen 8 geflochten und verläuft durch die tieferen zweiten Einschnitte 2. Damit wird ein sehr guter Formschluss gewährleistet. Wird gleichzeitig zu dieser Herstellung während des Flechtens oder danach das thermoplastische Matrixmaterial angeschmolzen, so kommt es zu einer idealen Formgebung des Bauteils 2 in dem Bereich, in dem es mit dem Lasteinleitelement 4 in Verbindung steht, sodass ein sehr guter formschlüssiger Kontakt gewährleistet ist. Außerdem kann auch hier ein Stoffschluss erreicht werden, welcher durch den Einsatz des oben beschriebenen Haftvermittlers beziehungsweise Primers noch verbessert werden kann.
-
In der Schnittdarstellung der 4 ist ein solcher formschlüssiger und stoffschlüssiger Verbund zwischen dem rohrförmigen Bauteil 2 und dem Lasteinleitelement 4 nochmals im prinzipmäßigen Schnittbild dargestellt.
-
In der 5 ist letztlich noch gezeigt, wie das Lasteinleitelement über sein Lagerauge 6 mit dem bereits angesprochenen Hebel 7, welcher bei Drehstabfedern 1 an sich bekannt und üblich ist, verbunden wird. Der Hebel 7 wird dabei über ein Lagerelement 12 und eine Schraube 13 mit dem Lagerauge 6 in dem Lasteinleitelement 4 verbunden. Das Lagerelement 12 steht dann über eine Lagerbuchse 14 in drehbeweglicher Verbindung zu dem Hebel 7. Die Einleitung der Kräfte erfolgt dann über den Hebel 7 und die Verschraubung mit dem Lasteinleitelement 4 in den Bereich des rohrförmigen Bauteils 2. Nach dieser Einleitung der Kräfte über das Lasteinleitelement 4 übernehmen im Wesentlichen die Verstärkungsfasern in dem rohrförmigen Bauteil 2 die Weiterleitung der Kräfte. Da die Verstärkungsfasern eine höhere innere Spannung zulassen als vergleichbare Aufbauten aus Federstahl, können die Hebel 7 entsprechend kürzer gebaut werden, wodurch nochmals Material, und damit Gewicht, und Bauraum eingespart werden kann. Der Aufbau ermöglicht so durch das Lasteinleitelement 4 gemäß der hier dargestellten Ausführungsform eine sehr leichte und kompakt aufgebaute Drehstabfeder 1.
-
Die vorstehenden Beispiele bzgl. der Ausgestaltung einer Drehstabfeder sind in analoger Weise für die Ausgestaltung eines Wankstabilisators zu verstehen.
-
Erfindungsgemäß ausgestaltete Drehstabfedern oder Wankstabilisatoren sind für Fahrzeuge aller Art geeignet, insbesondere für Personen- und Lastkraftwagen sowie Schienenfahrzeuge und Anhänger dieser Fahrzeuge.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102008010228 A1 [0003]
- DE 102007051517 A1 [0003]
