DE102013217460A1

DE102013217460A1 - Getriebequerträger in Kunststoffbauweise

Info

Publication number: DE102013217460A1
Application number: DE102013217460.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Keigler; David Keller; Els de Ridder
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-09-02
Filing date: 2013-09-02
Publication date: 2015-03-05

Abstract

Nach der Erfindung ist ein Getriebequerträger für ein Kraftfahrzeug, umfassend mindestens einen ersten Abschnitt aus einem aus thermoplastischem oder duroplastischem Kunststoff bestehenden Basismaterial und mindestens einen zweiten Abschnitt aus einem Verstärkungsmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsmaterial eine höhere Festigkeit besitzt als das Basismaterial und aus Endlosfasern in Form von Einzelrovings und/oder Faserbändern besteht, die im Basismaterial eingebettet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Getriebequerträger für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
Getriebequerträger, die ein Getriebe am Fahrgestell oder an der Karosserie eines Kraftfahrzeugs festlegen, werden heute aus Leichtmetallguss oder Kunststoffspritzguss hergestellt. Bei den Kunststoffen kommen als Werkstoffe dabei verstärkte oder unverstärkte Thermoplaste in Betracht. Kunststoffgetriebequerträger weisen gegenüber metallischen Trägern einen deutlichen Gewichtsvorteil auf, was die Effizienz steigert und den CO2-Wert verringert. Kunststoffgetriebequerträger erreichen wegen geringerer Festigkeits-Kennwerte der eingesetzten Werkstoffe funktional bzgl. Festigkeit, Steifigkeit, Lebensdauer und akustischem Übertragungsverhalten nicht die Qualität von Aluminiumguss.
Ein Tragarm ist aus der EP 16 006 57 B1 bekannt. Dieser umfasst einen ersten Halter, der an einem ersten Maschinenelement festlegbar ist und einen zweiten Halter, der an einem zweiten Maschinenelement festlegbar ist, wobei der erste Halter und der zweite Halter mittels eines Federkörpers aus elastomerem Werkstoff elastisch nachgiebig miteinander verbunden sind. Über den Werkstoff des ersten bzw. zweiten Halters ist nichts offenbart.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Getriebequerträger bereitzustellen, der bei hoher Belastbarkeit kostengünstig gefertigt werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Nach der Erfindung ist ein Getriebequerträger für ein Kraftfahrzeug, umfassend mindestens einen ersten Abschnitt aus einem aus Kunststoff bestehenden Basismaterial und mindestens einen zweiten Abschnitt aus einem Verstärkungsmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsmaterial form- und/oder kraftschlüssig mit dem Basismaterial verbunden ist und eine höhere Festigkeit besitzt als das Basismaterial.
Das hat funktionale Vorteile durch Steifigkeits- und Festigkeitssteigerung gegenüber einem Kurz- oder Langfaserverstärkten Bauteil, eine gezielte Anpassung der Steifigkeitsverteilung ist möglich, abhängig von den jeweils vorliegenden Festigkeitsanforderungen bei gleichzeitiger Gewichts- und Kostenreduzierung. Außerdem erlauben vielfältige Verarbeitungsverfahren dem Konstrukteur die Gestaltung optimaler Strukturen bei gleicher gestalterischer Freiheit wie beim Spritzguss und bei SMC. Eine zusätzliche Abstimmmöglichkeit durch Art und Positionierung der Endlosverstärkung ist vorhanden, um beispielsweise Crash oder Akustikfunktionen gezielt zu beeinflussen. Außerdem bleiben die Kosten niedrig, da die Herstellprozesse großserientauglich sind.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sehen bei ebenfalls vorstehenden Vorteilen vor, dass der zweite Abschnitt in einem Bereich des Getriebequerträgers angeordnet ist, in den bei Betrieb Kräfte eingeleitet werden und/oder der bei Betrieb größerer Belastung ausgesetzt ist als andere Bereiche des Getriebequerträgers. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der zweite Abschnitt so im ersten Abschnitt eingelegt ist, dass der Kraftfluss von Stellen der Krafteinleitung zu Stellen der Kraftausleitung durch den zweiten Abschnitt geführt wird.
Wenn dann der erste Abschnitt aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere mit verstärkenden Inserts an den Kraftein-/-ausleitungsstellen, besteht, kann der zweite Abschnitt ein kurz- oder langfaserverstärktes, oder metallisches Material oder ein Organoblech sein, mit dem die Kraftein- bzw. -ausleitungsstellen tangential angebunden oder umwickelt sind. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Faserverstärkung gerichtet ist und sich in Richtung der Hauptbeanspruchung erstreckt.
Insgesamt besteht dadurch die Möglichkeit, lediglich einzelne, beispielsweise besonders beanspruchte Bereiche aus einem unter Umständen teureren Verstärkungsmaterial zu fertigen, wohingegen die übrigen Bereiche aus eifern kostengünstigen Basismaterial gefertigt werden können. Auf diese Weise können die Herstellungskosten eines Getriebequerträgers trotz einer hohen Belastbarkeit niedrig gehalten werden. Es besteht die Möglichkeit, dass das Basismaterial aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere aus Polypropylen, besteht oder einen thermoplastischen Kunststoff umfasst. Insbesondere kann das Verstärkungsmaterial ein langfaserverstärktes oder endlosfaserverstärktes, insbesondere langglasfaserverstärktes oder endlosglasfaserverstärktes, Material sein, bei dem die Endlosfasern vorzugsweise gerichtet sind, insbesondere sich in Richtung der Hauptbeanspruchung erstrecken. Ein derartiges Material ist kostengünstig und lässt sich einfach verarbeiten, beispielsweise im Spritzguss- oder im Heißpressverfahren. Gleichzeitig bietet es eine hohe Festigkeit und kann den Getriebequerträger in den kritischen Bereichen gezielt verstärken. Insgesamt ergibt sich somit ein Getriebequerträger, der die technischen Eigenschaften von faserverstärkten Kunststoffen mit einer kostengünstigen Herstellung kombiniert. Das Verstärkungsmaterial kann vor dem Verpressen oder Spritzgiessen mit dem Basismaterial auch als plattenförmiges oder als vollkonsolidiertes oder als teilkonsolidiertes Halbzeug ausgebildet sein, insbesondere als Organoblech oder als thermoplastisches Prepreg. Derartige Halbzeuge können einfach in einer Serienfertigung verarbeitet werden und erlauben eine gezielte Anordnung der verstärkten Bereiche im erfindungsgemäßen Getriebequerträger.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1600657 B1 [0003]

Claims

Getriebequerträger für ein Kraftfahrzeug, umfassend mindestens einen ersten Abschnitt aus einem aus thermoplastischem oder duroplastischem Kunststoff bestehenden Basismaterial und mindestens einen zweiten Abschnitt aus einem Verstärkungsmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsmaterial eine höhere Festigkeit besitzt als das Basismaterial und aus Endlosfasern in Form von Einzelrovings und/oder Faserbändern besteht, die im Basismaterial eingebettet sind.
Getriebequerträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt in einem Bereich des Getriebequerträgers angeordnet ist, in den bei Betrieb Kräfte eingeleitet werden und/oder der bei Betrieb größerer Belastung ausgesetzt ist als andere Bereiche des Getriebequerträgers.
Getriebequerträger nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt so im ersten Abschnitt eingelegt ist, dass der Kraftfluss, von Stellen der Krafteinleitung zu Stellen der Kraftausleitung, durch den zweiten Abschnitt geführt wird.
Getriebequerträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlosfasern Carbon-, Glas-, Aramid-, oder Basaltfasern sind.
Getriebequerträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlosfasern durch Umspritzen im thermoplastischen Spritzguss oder durch Einlegen in duroplastischen SMC-Press-Prozessen in den zweiten Abschnitt eingebettet werden.
Getriebequerträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlosfasern gerichtet sind und sich in Richtung der Hauptbeanspruchung erstrecken.