DE102015216966A1

DE102015216966A1 - Achsstrebe und Verfahren zur Herstellung einer Achsstrebe

Info

Publication number: DE102015216966A1
Application number: DE102015216966.9A
Authority: DE
Inventors: Ingolf Müller; Manfred Bürgmann; Ignacio Lobo Casanova; Alexander Hamacher; Andre Stieglitz; Philipp Bauer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-09-04
Filing date: 2015-09-04
Publication date: 2017-03-09

Abstract

Eine Achsstrebe (1) für ein Fahrzeug umfasst einen Schaft (2) und zwei Lagerbereiche (3), wobei der Schaft (2) zwischen den beiden Lagerbereichen (3) angeordnet ist und jeder Lagerbereich (3) mit einer Lagerbuchse (7) verbunden ist. Der Schaft (2) und die Lagerbereiche (3) der Achsstrebe (1) sind mittels eines langfaserverstärkten Faserkunststoffverbundes (FKV) ausgeformt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Achsstrebe mit den oberbegrifflichen Merkmalen nach Anspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer Achsstrebe mit den oberbegrifflichen Merkmalen nach Anspruch 17.
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 beansprucht. Eine besondere Herausforderung an die Tragfähigkeit der Achsstrebe ergibt sich aus einem Missbrauchslastfall, z. B. wenn ein Wagenheber an die Achsstrebe angesetzt wird.
Aus der DE 102013007284 A1 ist eine Verbindungsstrebe bekannt, die einen Stangenabschnitt und zwei quer zur Längsachse gerichtete Lageraugen aufweist. Die Verbindungsstrebe ist teilweise aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt, wobei der faserverstärkte Kunststoff durch Prepregs gebildet ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Achsstrebe vorzuschlagen, welche eine geringe Bauteilmasse aufweist und kostengünstig herzustellen ist. Zudem soll die Achsstrebe ein gutes Belastungsverhalten aufweisen, unter anderem sollen Spannungen innerhalb der Achsstrebe in verbesserter Art und Weise aufgenommen werden können. Die Achsstrebe soll eine hohe laterale Steifigkeit aufweisen. Die vorgeschlagene Achsstrebe soll zudem modularisierbar sein.
Die vorliegende Erfindung schlägt ausgehend von der vorgenannten Aufgabe eine Achsstrebe mit den Merkmalen nach Patentanspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer Achsstrebe nach Patentanspruch 17 vor. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Eine Achsstrebe für ein Fahrzeug umfasst einen Schaft und zwei Lagerbereiche, wobei der Schaft zwischen den beiden Lagerbereichen angeordnet ist und jeder Lagerbereich mit einer Lagerbuchse verbunden ist. Der Schaft und die Lagerbereiche der Achsstrebe sind mittels eines langfaserverstärkten Faserkunststoffverbundes (FKV) ausgeformt.
Die Achsstrebe weist einen Schaft und zwei Lagerbereiche auf. Der Schaft ist hierbei räumlich und funktional zwischen den beiden Lagerbereichen angeordnet und mit diesen verbunden. Die Achsstrebe erstreckt sich somit von dem ersten Lagerbereich über den Schaft zu dem zweiten Lagerbereich. Der erste Lagerbereich begrenzt die Achsstrebe zu einer ersten Seite hin, der zweite Lagerbereich begrenzt die Achsstrebe zu einer zweiten Seite hin. Der Schaft ist hierbei länger als breit, wobei der Schaft vorzugsweise eine geringere Breite aufweist als die beiden Lagerbereiche an ihrer breitesten Stelle. Die Lagerbereiche können beispielsweise von ihrer Grundfläche her zylindrisch ausgeformt sein. Der erste Lagerbereich geht fließend in den Schaft über. Der zweite Lagerbereich geht ebenfalls fließend in den Schaft über. In anderen Worten weist der Übergang zwischen den Lagerbereichen und dem Schaft keinen Knick oder eine Kante auf. Die Achsstrebe ist als ein geometrischer Extrusionskörper ausgebildet, welcher eine Mantelfläche und zwei Deckflächen aufweist. Die Nummerierung dient hierbei nur der einfacheren Unterscheidbarkeit und gibt keine Vorrangigkeit an.
Die Achsstrebe kann hierbei in einem Fahrwerk eines Fahrzeugs verwendet werden, z. B. in einem NKW-, LKW- oder PKW-Fahrwerk. Auf die Achsstrebe wirken in einem Fahrbetrieb Druck- und Zugkräfte, die diese axial belasten. Axial bedeutet hierbei in Längsrichtung der Achsstrebe, wobei diese Längsrichtung durch die beiden Lagerbereiche festgelegt ist. In anderen Worten ist die Längsrichtung der Achsstrebe von dem ersten Lagerbereich zu dem zweiten Lagerbereich entlang des Schafts definiert. Des Weiteren wird die Achsstrebe auf Torsion 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 Biegebeanspruchungen.
Die Achsstrebe ist an jedem ihrer Lagerbereiche mit einer Lagerbuchse verbunden. Eine erste Lagerbuchse ist mit dem ersten Lagerbereich der Achsstrebe verbunden.
Eine zweite Lagerbuchse ist mit dem zweiten Lagerbereich der Achsstrebe verbunden. Die Achsstrebe weist für jede Lagerbuchse eine Ausnehmung an ihren Lagerbereichen auf, die in Form und Größe geeignet ist, eine Lagerbuchse aufzunehmen. Die Ausnehmungen sind materialfrei. Vorzugsweise ist jede Lagerbuchse als ein Hohlzylinder ausgeformt. Jede Lagerbuchse weist eine Aufnahme für ein Lagerelement auf. Jede Aufnahme weist eine Mittelachse auf, sowie jede Ausnehmung eine Mittelachse aufweist, wobei diese Mittelachsen einander entsprechen und deckungsgleich sind. Die Mittelachsen an den beiden Lagerbereichen können vorzugsweise parallel zueinander sein. Alternativ dazu können die Mittelachsen an den beiden Lagerbereichen schräg zueinander angeordnet sein, d. h. einen Neigungswinkel zueinander aufweisen. Die Mittelachsen an den beiden Lagerbereichen sind zudem vorzugsweise senkrecht zu einer längsgerichteten Mittelachse der Achsstrebe, die in Längsrichtung der Achsstrebe definiert ist. Alternativ dazu können die Mittelachsen an den beiden Lagerbereichen oder auch nur eine Mittelachse an einem der beiden Lagerbereichen schräg zu der längsgerichteten Mittelachse der Achsstrebe angeordnet sein. Jede Aufnahme der Lagerbuchsen ist geeignet, je ein Lagerelement, z. B. ein Zylinderlager aufzunehmen. Mittels dieser Aufnahmen wird eine Wirkverbindung zwischen den Lagerbuchsen und somit der Achsstrebe und den Lagerelementen hergestellt.
Jede Lagerbuchse ist mit einem Lagerbereich der Achsstrebe verbunden. Diese Verbindung ist vorzugsweise stoffschlüssig. Beispielsweise kann eine erste Lagerbuchse mit dem ersten Lagerbereich stoffschlüssig verbunden sein und eine zweite Lagerbuchse mit dem zweiten Lagerbereich. Die stoffschlüssige Verbindung ist beispielsweise ausgeformt mittels Klebstoff oder indem die Lagerbuchsen als Einleger während des Herstellungsverfahrens der Achsstrebe eingesetzt werden, z. B. während eines Heißpressverfahrens oder eines Spritzgießverfahrens. Ein Einleger wird vor Beginn des Herstellungsprozesses, z. B. des Spritzgießens oder des Heißpressens in das Formwerkzeug eingelegt. Der FKV, der die Achsstrebe ausformt, wird anschließend während des Prozesses in das Formwerkzeug eingespritzt oder in dem Formwerkzeug erhitzt, in welchem der Einleger angeordnet ist. Dieser FKV trifft auf den Einleger und baut während des Aushärtens eine stoffschlüssige sowie auch formschlüssige Verbindung zu dem Einleger auf. Als Einleger werden die Lagerbuchsen also von dem FKV-Material umflossen und verbinden sich mit diesem stoffschlüssig. Die Lagerbuchsen sind zudem derart ausgestaltet, dass die bei der Verwendung der Achsstrebe in einem Fahrzeug verwendeten Lagerelemente, die dann mit den Lagerbuchsen verbunden sind, ausgetauscht werden können, ohne die Achsstrebe zu beschädigen oder zu zerstören.
Der Schaft und die beiden Lagerbereiche der Achsstrebe, also somit die Achsstrebe in ihrer Gesamtheit, sind aus FKV ausgeformt. Der FKV weist Langfasern auf, welche beispielsweise Carbonfasern, Glasfasern, Aramidfasern oder andere geeignete Fasern sein können. Somit ist der FKV z. B. ein carbonfaserverstärkter Kunststoff (CFK), ein glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) oder ein aramidverstärkter Kunststoff (AFK). Die Langfaserverstärkung ist derart ausgerichtet, dass diese in Richtung der Hauptbelastungen, d. h. in Richtung der axialen Belastungen, welche im Schaft der Achsstrebe auftreten, orientiert ist.
Wird bei der Verwendung der Achsstrebe in einem Fahrzeug eine axiale Last über die Lagerelemente und über die Lagerbuchsen in die Achsstrebe eingeleitet, z. B Druck- oder Zugkräfte, wird diese Last von den Lagerbuchsen flächig an den Schaft der Achsstrebe weitergeleitet. Der Schaft nimmt diese axiale Last auf. Die Achsstrebe ist auf Grund der Ausformung der aus FKV leichter als herkömmliche metallische Achsstreben. Die Achsstrebe ist zudem kostengünstiger herzustellen als metallische Achsstreben. Je nach Art des FKV können im Herstellungsverfahren und bei der Materialauswahl weitere Kosten eingespart werden.
Nach einer Ausführungsform ist die Achsstrebe einstückig ausgeformt. Dies heißt, dass die Achsstrebe in ihrer Gesamtheit in einem Stück gefertigt ist, also nicht aus miteinander verbundenen Achsstrebenelementen besteht. Zudem lässt sich die Achsstrebe nicht zerstörungsfrei in einzelne Achsstrebenelemente aufteilen. Beispielsweise kann die Achsstrebe mittels Heißpressen oder mittels Spritzgießen einstückig ausgeformt sein. Die Achsstrebe wird in anderen Worten in einem einzigen Verfahren ausgeformt und ausgehärtet. Nach dem Aushärten des FKV ist die Achsstrebe vollständig fertiggestellt, so dass nur noch ein Nachbearbeiten, wie z. B. ein Entgraten, erfolgen muss.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Achsstrebe aus wenigstens zwei Achsstrebenelementen ausgeformt, welche miteinander verbunden sind. Die Achsstrebe ist somit nicht einstückig ausgeformt. Jedes einzelne der wenigstens zwei Achsstrebenelemente ist jedoch einstückig ausgeformt. Die wenigstens zwei Achsstrebenelemente können beispielsweise mittels Heißpressen oder mittels Spritzgießen ausgeformt sein. Um die Achsstrebe vollständig auszubilden, ist es nötig jedes Achsstrebenelement in einem Verfahren auszuformen und auszuhärten. Ein erstes der wenigstens zwei Achsstrebenelemente wird in einem ersten Verfahren ausgeformt und ausgehärtet. Ein zweites der wenigstens zwei Achsstrebenelemente wird in einem zweiten Verfahren ausgeformt und ausgehärtet. Falls die Achsstrebe aus mehr als zwei Achsstrebenelementen besteht, wird jedes weitere Achsstrebenelement in einem weiteren Verfahren ausgeformt und ausgehärtet. Die wenigstens zwei Achsstrebenelemente sind miteinander verbunden. Diese Verbindung ist vorzugsweise stoffschlüssig, z. B. mittels Klebstoff ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Verbindung kraftschlüssig oder formschlüssig sein.
Durch die Ausformung der Achsstrebe aus wenigstens zwei Achsstrebenelementen kann die Zykluszeit bei der Herstellung der Achsstrebe verringert werden, weil die Temperatur, die zum Aushärten der polymeren Matrix der Achsstrebenelemente nötig ist, die einzelnen Achsstrebenelemente schneller durchdringt als bei einer einstückigen Achsstrebe. Wird eine stoffschlüssige Klebeverbindung eingesetzt, ist eine von dem Klebstoff ausgebildete Klebeschicht, welche zwischen den wenigstens zwei Achsstrebenelementen angeordnet ist, derart integriert, dass diese nicht zu einer eingeschränkten Leistungsfähigkeit in einem Belastungsfall führt. Diese Klebeschicht ist hierbei derart ausgebildet, dass bei einem Knicklastfall der Querschnitt der Achsstrebe erhalten bleibt und bei einem Missbrauchslastfall die Lastübertragung gewährleitet ist.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Achsstrebe aus zwei Achsstrebenelementen ausgeformt und die beiden Achsstrebenelemente sind gleichförmig ausgeformt, wobei ein erstes Achsstrebenelement eine erste Halbschale der Achsstrebe ausformt und ein zweites Achsstrebenelement eine zweite Halbschale der Achsstrebe ausformt. Das erste Achsstrebenelement wird in einem ersten Verfahren ausgeformt und ausgehärtet. Das zweite Achsstrebenelement wird in einem zweiten Verfahren ausgeformt und ausgehärtet. Beide Achsstrebenelemente sind miteinander verbunden, wobei diese Verbindung vorzugsweise stoffschlüssig, z. B. mittels einer Klebeschicht aus Klebstoff ausgebildet ist. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Verbindung kraftschlüssig oder formschlüssig sein.
Das erste Achsstrebenelement und das zweite Achsstrebenelement sind jeweils Halbschalen der Achsstrebe. Eine Halbschale ist hierbei eine Hälfte der Achsstrebe, wobei die Achsstrebe aus insgesamt zwei Halbschalen ausgeformt ist. Die erste Halbschale weist hierbei die Grundfläche der Achsstrebe und die zweite Halbschale die Deckfläche der Achsstrebe auf. In anderen Worten ist die zweite Halbschale eine obere Hälfte der Achsstrebe und die erste Halbschale eine untere Hälfte der Achsstrebe. Beide Halbschalen werden vorzugsweise mittels desselben Herstellungsverfahrens und mittels desselben Formwerkszeugs ausgeformt. Somit ist der Herstellungsprozess besonders kostengünstig.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist der Schaft der Achsstrebe eine erste und eine zweite Einkerbung auf, welche entlang der längsgerichteten Mittelachse der Achsstrebe verlaufen, wobei die erste Einkerbung an der Grundfläche des Schafts angeordnet ist und die zweite Einkerbung an der Deckfläche des Schafts angeordnet ist. Ist die Achsstrebe aus zwei Halbschalen ausgeformt, weist die erste Halbschale die erste Einkerbung und die zweite Halbschale die zweite Einkerbung auf. Die beiden Einkerbungen sind vorzugsweise im Querschnitt v-förmig ausgebildet, wobei es sich um eine gerundete v-Form handeln kann. Jede Einkerbung kann alternativ dazu u-förmig, halbkreisförmig oder in einer anderen geeigneten Form ausgeformt sein. Jede Einkerbung kann je näher sie den Lagerbereichen kommt, flacher verlaufen, d. h. in Richtung jedes Lagerbereichs abflachen.
Durch diese Einkerbungen wird eine maximale Wandstärke der Achsstrebe verringert. Dadurch ist ein Aushärten des FKV-Materials während des Herstellungsprozesses begünstigt. Materialfehler, die durch ungleichmäßiges Aushärten des FKV-Materials während des Herstellungsprozesses entstehen, werden somit ausgeschlossen oder zumindest auf ein äußerst geringes Maß reduziert. Zudem kann das Aushärten des FKV-Materials der Achsstrebe während des Herstellungsprozesses schneller erfolgen. Trotz der Einkerbungen sind die Flächenträgheitsmomente in Richtung der beiden Hauptachsen der Achsstrebe näherungsweise gleichgroß.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Achsstrebe an den beiden Lagerbereichen um die Lagerbuchsen verstärkt. Jeder Lagerbereiche weist also eine Verstärkung auf, die innerhalb der Achsstrebe radial um die mit diesem Lagerbereich verbundene Lagerbuchse herum angeordnet ist. Jede Verstärkung ist in den entsprechenden Lagerbereich der Achsstrebe integriert, d. h. kein separates Element. Dieses Integrieren erfolgt während des Herstellungsprozesses. Die Verstärkungen sind während des Herstellungsprozesses Einleger.
Nach einer weiteren Ausführungsform sind die Verstärkungen mittels Streifen aus SMC-Material ausgebildet. Das SMC-Material ist eine schichtartige, duroplastische Formmasse, die in einem Formwerkzeug ausgehärtet wird, wobei ein gewisser Druck und eine gewisse Temperatur aufgebracht werden. Das SMC-Material ist vorzugsweise ein GFK, kann alternativ dazu aber ein CFK sein. Die Streifen aus SMC-Material werden in dem Formwerkzeug als Einleger radial um die Lagerbuchsen herum angeordnet, so dass sie die jeweiligen Lagerbuchsen umschließen. Hierbei sind die Streifen aus SMC-Material gerichtet. Somit entsteht eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Lagerbereich der Achsstrebe, d. h. der Achsstrebe selbst, und den Verstärkungen.
Nach einer weiteren Ausführungsform sind die Verstärkungen mittels Endlosfasern ausgebildet. Hierbei werden orientierte Endlosfasern eingesetzt. Die Endlosfasern können beispielsweise als Prepreg-Streifen oder als Faserpatches vorliegen. Während des Herstellungsprozesses sind die Endlosfasern Einleger. Die Endlosfasern werden in dem Formwerkzeug als Einleger radial um die Lagerbuchsen herum angeordnet, so dass sie die jeweiligen Lagerbuchsen umschließen. Somit entsteht eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Lagerbereich der Achsstrebe, d. h. der Achsstrebe selbst, und den Verstärkungen.
Nach einer weiteren Ausführungsform sind die Lagerbuchsen aus einem metallischen Material ausgeformt. Beispielsweise sind die Lagerbuchsen aus Stahl oder Aluminium ausgeformt.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist der langfaserverstärkte Faserkunststoffverbund ein SMC-Material. Durch den Einsatz von SMC-Material ist der Herstellungsprozess der Achsstrebe kostengünstig durchzuführen. Die Achsstrebe kann auf einfache Art und Weise in Serienfertigung hergestellt werden. Zudem können trockene Schnittreste während der Herstellung der Achsstrebe genutzt und dadurch wiederverwertet werden. Der Einsatz von SMC-Material ist bei Achsstreben mit mittleren bis hohen Belastungen während der Verwendung in einem Fahrzeug vorteilhaft.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist das SMC-Material mittels Endlosfaserwicklungen verstärkt. Dies wird als A-SMC (advanced SMC) bezeichnet. Es sind Langfasern mit Endlosfasern kombiniert. Die Endlosfasern werden während des Herstellungsverfahrens straff um die Lagerbuchsen gewickelt. Der so entstandene Vorformling aus Endlosfasern und den Lagerbuchsen wird in das Formwerkzeug eingelegt und mit dem SMC-Material heißverpresst, so dass die Achsstrebe ausgeformt wird. Für die Endlosfasern, die entweder nass, oder trocken oder als Prepreg vorliegen können, wird die gleiche polymere Matrix genutzt wie für das SMC-Material. Somit verbindet sich das SMC-Material mit dem Vorformling stoffschlüssig. Hierbei ist vorteilhaft, dass die Endlosfasern bei der Verwendung der Achsstrebe in einem Fahrzeug während eines Belastungsfalls einen großen Anteil der axialen Belastungen aufnehmen können. Das SMC-Material dient weiterhin dazu, die Last von den Lagerbuchsen weiterzuleiten in den Schaft und in einem Missbrauchslastfall die auftretenden Kräfte aufzunehmen.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist der langfaserverstärkte Faserkunststoffverbund ein langfaserverstärkter Thermoplast (LFT). Der Einsatz von LFT ist bei Achsstreben mit geringen Belastungen während der Verwendung in einem Fahrzeug vorteilhaft. Achsstreben aus LFT sind kostengünstig herzustellen. Zudem kann LFT im Spritzgießverfahren eingesetzt werden. Somit kann die Achsstrebe auf einfache Art und Weise hergestellt werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Achsstrebe eben ausgeformt, wobei der erste Lagerbereich in derselben horizontalen Ebene angeordnet ist wie der zweite Lagerbereich. Die erste Lagerbuchse ist somit in derselben horizontalen Ebene angeordnet wie die zweite Lagerbuchse.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist der erste Lagerbereich der Achsstrebe in einer ersten horizontalen Ebene angeordnet, welche beabstandet ist zu einer zweiten horizontalen Ebene, in welcher der zweite Lagerbereich der Achsstrebe angeordnet ist. Die erste Lagerbuchse ist somit in der ersten horizontalen Ebene angeordnet. Die zweite Lagerbuchse ist somit in der zweiten horizontalen Ebene angeordnet. Diese beiden Ebenen sind hierbei zueinander beabstandet und vorzugsweise parallel. Der Abstand der ersten Ebene zu der zweiten Ebene führt mit anderen Worten zu einem lateralen Offset der beiden Lagerbereiche. Vorzugsweise ist der Abstand der beiden Ebenen jedoch gering, so dass nur ein geringer Offset realisiert wird. Während des Herstellungsverfahrens ist das Formwerkzeug derart ausgeformt, dass die Lagerbuchsen in ihren jeweiligen horizontalen Ebenen angeordnet sind, bevor diese mit dem FKV verbunden werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Achsstrebe gerade ausgeformt, wobei der erste Lagerbereich in derselben vertikalen Ebene angeordnet ist wie der zweite Lagerbereich. Die erste Lagerbuchse ist somit in derselben vertikalen Ebene angeordnet wie die zweite Lagerbuchse.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist der erste Lagerbereich der Achsstrebe in einer ersten vertikalen Ebene angeordnet, welche beabstandet ist zu einer zweiten vertikalen Ebene, in welcher der zweite Lagerbereich der Achsstrebe angeordnet ist. Die erste Lagerbuchse ist somit in der ersten vertikalen Ebene angeordnet. Die zweite Lagerbuchse ist somit in der zweiten vertikalen Ebene angeordnet. Diese beiden Ebenen sind hierbei zueinander beabstandet und vorzugsweise parallel. Der Abstand der ersten Ebene zu der zweiten Ebene führt mit anderen Worten zu einem seitlichen Offset der beiden Lagerbereiche. Vorzugsweise ist der Abstand der beiden Ebenen jedoch gering, so dass nur ein geringer Offset realisiert wird. Während des Herstellungsverfahrens ist das Formwerkzeug derart ausgeformt, dass die Lagerbuchsen in ihren jeweiligen vertikalen Ebenen angeordnet sind, bevor diese mit dem FKV verbunden werden.
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Achsstrebe, welche bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben wurde, werden in einem ersten Schritt Faserkunststoffverbund-Matten auf die benötigte Form zugeschnitten. Hierbei werden die Zuschnitte unter Beachtung der Faserrichtung erstellt, so dass die Langfaserverstärkung in Richtung der axialen Belastungen im Schaft der Achsstrebe orientiert ist. In einem zweiten Schritt werden zwei Lagerbuchsen in ein Formwerkzeug eingelegt. Das Formwerkzeug weist hierbei für jede Lagerbuchse einen Positionierungsabschnitt auf, so dass die Lagerbuchsen nicht verrutschen können.
In einem dritten Schritt werden die Faserkunststoffverbund-Zuschnitte in das Formwerkzeug eingelegt, wobei eine Prä-Achsstrebe ausgeformt wird. Diese Prä-Achsstrebe ist noch unvernetzt, d. h. es besteht noch keine Verbindung zwischen den Zuschnitten. In einem vierten Schritt werden die Faserkunststoffverbund-Zuschnitte heißverpresst. Das Heißpressverfahren kann beispielsweise unter Nutzung von mehreren Kavitäten und unter Verwendung von mobilen Werkzeugen ausgeführt werden. Durch das Heißpressen vernetzen die polymere Matrizen der einzelnen Zuschnitte der Prä-Achsstrebe miteinander. In einem fünften Schritt wird die Achsstrebe ausgehärtet. In einem sechsten Schritt wird die Achsstrebe aus dem Formwerkzeug entnommen. In einem siebten Schritt wird die Achsstrebe nachbearbeitet, beispielsweise entgratet.
Nach einer Ausführungsform des Verfahrens wird mit den Faserkunststoffverbund-Zuschnitten eine Verstärkung in die Prä-Achsstrebe eingebracht und anschließend heißverpresst. Diese Verstärkung kann beispielsweise die Verstärkung um die Lagerbuchsen herum sein. Hierbei wird das Material, welches zur Verstärkung verwendet wird, beispielsweise SMC-Streifen oder Endlosfasern, um die Lagerbuchsen herum gewickelt oder gelegt, so dass diese radial an ihrer Außenmantelfläche umschlossen werden.
Diese Verstärkung kann alternativ oder zusätzlich dazu eine Verstärkung innerhalb des Schafts sein, wenn bei einem A-SMC-Material zusätzlich zu den Langfasern Endlosfasern verwendet werden. Ein Vorformling, der aus Endlosfasern, die um die Lagerbuchsen gewickelt wurden, ausgebildet ist, weist einen größeren Abstand der Lagerbereiche auf als die später fertig ausgebildete Achsstrebe aufweisen soll. Dieser Vorformling wird in das Formwerkzeug eingelegt, die Faserkunststoffverbund-Zuschnitte werden ebenfalls in das Formwerkzeug eingelegt. Der Vorformling und die Zuschnitte werden insgesamt heißverpresst, so dass die Achsstrebe in ihrer finalen Form ausgeformt ist. Der Abstand der Lagerbereiche der Achsstrebe wird auf Grund der Taillierung des Vorformlings auf den benötigten Abstand reduziert. Der Vorformling und die Faserkunststoffverbund-Zuschnitte weisen hierbei dasselbe polymere Matrixmaterial auf. Nach dem Aushärten sind der Vorformling und die Zuschnitte miteinander vernetzt, also stoffschlüssig verbunden.
Anhand der im Folgenden erläuterten Figuren werden verschiedene Ausführungsbeispiele und Details der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Achsstrebe nach einem Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Explosionsdarstellung einer Achsstrebe aus zwei Achsstrebenelementen nach einem Ausführungsbeispiel mit zwei Lagerelementen,
3 eine schematische Darstellung der Achsstrebe mit den zwei Lagerelementen nach dem Ausführungsbeispiel aus 2,
4 eine schematische Darstellung einer Achsstrebe mit einem lateralen Offset nach einem Ausführungsbeispiel, und
5 eine schematische Darstellung eines Querschnitts des Schafts der Achsstrebe aus 1 bis 4.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Achsstrebe 1 nach einem Ausführungsbeispiel. Die Achsstrebe 1 weist einen Schaft 2 und zwei Lagebereiche 3 auf. Der Schaft 2 ist mit jedem der beiden Lagerbereiche 3 verbunden. Der Schaft 2 ist hierbei wesentlich schmaler ausgeformt als der Durchmesser der Lagerbereiche 3. Der Schaft 2 ist geradlinig und eben ausgeformt, dies heißt die beiden Lagerbereiche 3 sind in derselben horizontalen und in derselben vertikalen Ebene angeordnet.
An jedem Lagerbereich 3 ist eine materialfreie Ausnehmung 18 angeordnet. Die Form der Lagerbereiche 3 richtet sich nach der Form der Ausnehmungen 18. Die Form der Ausnehmungen 18 richtet sich nach der Form der Lagerbuchsen, welche hier nicht dargestellt sind. Die Ausnehmungen 18 sind hierbei zylinderförmig ausgestaltet. Jede Ausnehmung 18 weist eine Mittelachse 16 auf. Ein erster Lagerbereich 3 weist eine erste Ausnehmung 18 auf, welche eine erste Mittelachse 16 aufweist. Ein zweiter Lagerbereich 3 weist eine zweite Ausnehmung 18 auf, welche eine zweite Mittelachse 16 aufweist. Diese Mittelachsen 16 sind parallel zueinander und vertikal.
Der erste Lagerbereich 3 begrenzt die Achsstrebe 1 zu einer ersten Seite hin, der zweite Lagerbereich 3 begrenzt die Achsstrebe 1 zu einer zweiten Seite hin. Der erste Lagerbereich 3 geht fließend in den Schaft 2 über. Der zweite Lagerbereich 3 geht ebenfalls fließend in den Schaft 2 über. Die Achsstrebe 1 ist einstückig ausgeformt und nicht aus Achsstrebenelementen zusammengefügt, also als einzelnes Bauelement gefertigt und ausgehärtet. Die Achsstrebe 1 weist an ihren vier Kanten entlang des Schafts 2 Abrundungen 8 auf. Diese Abrundungen 8 laufen aus je näher sie den jeweiligen Lagerbereichen 3 kommen.
Die Achsstrebe 1 ist ein geometrischer Extrusionskörper, d. h. sie weist eine Grundfläche 11 und eine Deckfläche 12 auf. An der Grundfläche 11 der Achsstrebe 1 und an der Deckfläche 12 der Achsstrebe 1 ist je eine Einkerbung 10 angeordnet. An der Grundfläche 11 der Achsstrebe 1 ist eine erste Einkerbung 10 angeordnet. An der Deckfläche 12 der Achsstrebe 1 ist eine zweite Einkerbung 10 angeordnet. Beide Einkerbungen 10 sind gleichförmig ausgeformt und weisen einen v-förmigen Querschnitt mit gerundeten Kanten auf. Die erste und die zweite Einkerbung 10 verlaufen entlang einer längsgerichteten Mittelachse 17 der Achsstrebe 1. Die Einkerbungen 10 flachen ab, je näher sie den jeweiligen Lagerbereichen 3 sind. Die längsgerichtete Mittelachse 17 ist hierbei definiert von dem ersten Lagerbereich 3 zu dem zweiten Lagerbereich 3. Die Mittelachsen 16 der Ausnehmungen 18 sind hierbei senkrecht zu der längsgerichteten Mittelachse 17.
Die Achsstrebe 1 ist symmetrisch ausgeformt. Die Achsstrebe 1 ist zum einen symmetrisch ist zu einer Ebene, die durch die beiden Mittelachsen 16 und die längsgerichtete Mittelachse 17 aufgespannt wird. Zum anderen ist die Achsstrebe 1 symmetrisch zu einer zusätzlichen Ebene, die senkrecht ist zu der Ebene, die durch die beiden Mittelachsen 16 und die längsgerichtete Mittelachse 17 aufgespannt wird. Die zusätzliche Ebene weist zu der Grundfläche 11 den gleichen Abstand auf wie zu der Deckfläche 12 und ist sowohl zu der Deckfläche 12 als auch zu der Grundfläche 11 parallel. Außerdem ist die Achsstrebe 1 symmetrisch zu einer weiteren Ebene, die senkrecht ist zu der Ebene, die durch die beiden Mittelachsen 16 und die längsgerichtete Mittelachse 17 aufgespannt wird, und zu der zusätzlichen Ebene. Die weitere Ebene weist den gleichen Abstand zu der Mittelachse 16 der ersten Ausnehmung 18 auf wie zu der Mittelachse 16 der zweiten Ausnehmung 18.
Die Achsstrebe 1 ist aus einem langfaserverstärkten FKV, vorzugsweise aus SMC-Material ausgeformt, kann aber alternativ dazu aus einem A-SMC-Material oder einem LFT-Material ausgeformt sein. Dadurch ist die Achsstrebe 1 deutlich leichter als eine herkömmliche Achsstrebe aus einem metallischen Material. Die Achsstrebe 1 ist auf einfache Art und Weise beispielsweise im Heißpressverfahren oder im Spritzgussverfahren kostengünstig herzustellen. Durch die Einkerbungen 10 wird eine maximale Wandstärke der Achsstrebe 1 verringert. Dadurch ist ein Aushärten des FKV-Materials während des Herstellungsprozesses begünstigt. Materialfehler, die durch ungleichmäßiges Aushärten des FKV-Materials während des Herstellungsprozesses entstehen, werden somit ausgeschlossen oder zumindest auf ein äußerst geringes Maß reduziert. Zudem kann das Aushärten des FKV-Materials der Achsstrebe 1 während des Herstellungsprozesses schneller erfolgen.
Um die Achsstrebe 1 in einem Fahrzeug einsetzen zu können, ist diese an ihren Ausnehmungen 18 mit je einer Lagerbuchse, die hier nicht dargestellt sind, aus einem metallischen Material stoffschlüssig verbunden. Diese sind wiederum mit je einem Lagerelement, beispielsweise einem Zylinderlager, welche hier nicht dargestellt sind, verbunden. In einem Belastungsfall werden die auftretenden Kräfte mittels der Lagerelemente über die Lagerbuchsen in die Achsstrebe 1 eingeleitet und in dem Schaft 2 der Achsstrebe 1 aufgenommen.
2 zeigt eine schematische Explosionsdarstellung einer Achsstrebe 1 aus zwei Achsstrebenelementen 4a, 4b nach einem Ausführungsbeispiel mit zwei Lagerelementen 14. Die Achsstrebe 1 weist ein erstes Achsstrebenelement 4a und ein zweites Achsstrebenelement 4b auf. Die Achsstrebe 1 ist ein geometrischer Extrusionskörper, d. h. sie weist eine Grundfläche 11 und eine Deckfläche 12 auf. Das erste Achsstrebenelement 4a weist hierbei die Grundfläche 11 der Achsstrebe 1 auf, das zweite Achsstrebenelement 4b weist hierbei die Deckfläche 12 der Achsstrebe 1 auf. Beide Achsstrebenelemente 4a, 4b sind gleichförmig und aus demselben langfaserverstärkten FKV, z. B. aus einem SMC-Material, einem A-SMC-Material oder einem LFT-Material, ausgeformt.
Das erste Achsstrebenelemente 4a weist eine erste Einkerbung 10 auf. Das zweite Achsstrebenelemente 4b weist eine zweite Einkerbung 10 auf. Beide Einkerbungen 10 sind gleichförmig ausgeformt und weisen einen v-förmigen Querschnitt mit gerundeten Kanten auf. Die erste und die zweite Einkerbung 10 verlaufen entlang einer längsgerichteten Mittelachse 17 der Achsstrebe 1. Die Einkerbungen 10 flachen ab, je näher sie den jeweiligen Lagerbereichen 3 sind. Die längsgerichtete Mittelachse 17 ist hierbei definiert von dem ersten Lagerbereich 3 zu dem zweiten Lagerbereich 3. Jedes Achsstrebenelement 4a, 4b ist hierbei einstückig ausgeformt, also als einzelnes Bauelement gefertigt und ausgehärtet. Das erste Achsstrebenelement 4a ist eine erste Halbschale der Achsstrebe 1. Das zweite Achsstrebenelement 4b ist eine zweite Halbschale der Achsstrebe 1.
Beide Achsstrebenelemente 4a, 4b weisen je eine Hälfte des Schafts 2 und je zwei Hälften der Lagebereiche 3 auf. Eine Hälfte des Schafts 2 ist mit je zwei Hälften der beiden Lagerbereiche 3 verbunden. Die Ausformung jedes Achsstrebenelements 4a, 4b ist hierbei derart, dass jedes eine Hälfte der Achsstrebe 1 aus 1 darstellt.
Das erste Achsstrebenelement 4a weist eine erste Hälfte eines ersten Lagerbereichs 3 auf. Das erste Achsstrebenelement 4a weist eine erste Hälfte eines zweiten Lagerbereichs 3 auf. Das zweite Achsstrebenelement 4b weist eine zweite Hälfte des ersten Lagerbereichs 3 auf. Das zweite Achsstrebenelement 4b weist eine zweite Hälfte des zweiten Lagerbereichs 3 auf. Die erste Hälfte des ersten Lagerbereichs 3 weist eine erste Hälfte einer ersten Ausnehmung 18 auf, welche eine erste Mittelachse 16 aufweist. Die zweite Hälfte des ersten Lagerbereichs 3 weist eine zweite Hälfte der ersten Ausnehmung 18 auf, welche die erste Mittelachse 16 aufweist. Die erste Hälfte des zweiten Lagerbereichs 3 weist eine erste Hälfte einer zweiten Ausnehmung 18 auf, welche eine zweite Mittelachse 16 aufweist. Die zweite Hälfte des zweiten Lagerbereichs 3 weist eine zweite Hälfte der zweiten Ausnehmung 18 auf, welche die zweite Mittelachse 16 aufweist. Diese Mittelachsen 16 sind parallel zueinander und vertikal. Die Form der Lagerbereiche 3 richtet sich nach der Form der Ausnehmungen 18. Die Form der Ausnehmungen 18 richtet sich nach der Form der Lagerbuchsen 7. Die Ausnehmungen 18 sind hierbei zylinderförmig ausgestaltet.
Die erste Hälfte des ersten Lagerbereichs 3 begrenzt das erste Achsstrebenelement 4a zu einer ersten Seite hin, die erste Hälfte des zweiten Lagerbereichs 3 begrenzt das erste Achsstrebenelement 4a zu einer zweiten Seite hin. Die zweite Hälfte des ersten Lagerbereichs 3 begrenzt das zweite Achsstrebenelement 4b zu einer ersten Seite hin, die zweite Hälfte des zweiten Lagerbereichs 3 begrenzt das zweite Achsstrebenelement 4b zu einer zweiten Seite hin. Die erste Hälfte des ersten Lagerbereichs 3 geht fließend in die erste Hälfte des Schafts 2 über. Die erste Hälfte des zweiten Lagerbereichs 3 geht ebenfalls fließend in die erste Hälfte des Schafts 2 über. Die zweite Hälfte des ersten Lagerbereichs 3 geht fließend in die zweite Hälfte des Schafts 2 über. Die zweite Hälfte des zweiten Lagerbereichs 3 geht ebenfalls fließend in die zweite Hälfte des Schafts 2 über.
Das erste Achsstrebenelement 4a weist an zwei seiner Kanten entlang der ersten Hälfte des Schafts 2 Abrundungen 8 auf, welche auf Grund der Perspektive der Darstellung nicht zu erkennen sind. Diese Kanten sind an der Grundfläche 11 angeordnet. Das zweite Achsstrebenelement 4b weist an zwei seiner Kanten entlang der zweiten Hälfte des Schafts 2 Abrundungen 8 auf. Diese Kanten sind an der Deckfläche 12 angeordnet. Sämtliche Abrundungen 8 laufen aus je näher sie den jeweiligen Lagerbereichen 3 kommen.
Beide Achsstrebenelemente 4a, 4b werden an ihrer Seite, die der Seite, welche die jeweilige Einkerbung 10 aufweist, gegenüberliegt, miteinander verbunden mittels einer Klebverbindung. Diese Klebverbindung ist mittels einer flächigen Klebeschicht 15 ausgeformt. Diese Klebeschicht 15 verbindet das erste Achsstrebenelement 4a stoffschlüssig mit dem zweiten Achsstrebenelement 4b. Die Klebeschicht 15 ist in die Achsstrebe 1 derart integriert, dass sie nicht zu einer eingeschränkten Kraftaufnahme führt. Diese Klebeschicht 15 ist hierbei derart ausgebildet, dass bei einem Knicklastfall der Querschnitt der Achsstrebe 1 erhalten bleibt und bei einem Missbrauchslastfall die Lastübertragung gewährleitet ist.
Jedes Achsstrebenelement 4a, 4b wird weiterhin mit je einer Hälfte zweier Lagerbuchsen 7 verbunden. Diese Hälften der Lagerbuchsen 7 sind gleichförmig ausgeformt. Das erste Achsstrebenelement 4a weist an seiner Hälfte des ersten Lagerbereichs 3 eine Hälfte der ersten Lagerbuchse 7 auf. Das erste Achsstrebenelement 4a weist an seiner Hälfte des zweiten Lagerbereichs 3 eine Hälfte der zweiten Lagerbuchse 7 auf. Das zweite Achsstrebenelement 4b weist an seiner Hälfte des ersten Lagerbereichs 3 eine Hälfte der ersten Lagerbuchse 7 auf. Das zweite Achsstrebenelement 4b weist an seiner Hälfte des zweiten Lagerbereichs 3 eine Hälfte der zweiten Lagerbuchse 7 auf.
Außerdem werden beide Achsstrebenelemente 4a, 4b mit den zwei Lagerelementen 14 verbunden. Nachdem das erste Achsstrebenelement 4a mittels der Klebeschicht 15 mit dem zweiten Achsstrebenelement 4b verbunden ist, wird mit der so ausgebildeten Aufnahme 13 der Lagerbuchse 7 des ersten Lagerbereichs 3 ein erstes Lagerelement 14 verbunden. Ebenso wird mit der so ausgebildeten Aufnahme 13 der Lagerbuchse 7 des zweiten Lagerbereichs 3 ein zweites Lagerelement 14 verbunden. Das erste Lagerelement 14, die Aufnahme 13 der ersten Lagerbuchse 7 und die Ausnehmung 18 des ersten Lagerbereichs 3 sind passgenau zueinander und weisen dieselbe Mittelachse 16 auf. Das zweite Lagerelement 14, die Aufnahme 13 der zweiten Lagerbuchse 7 und die Ausnehmung 18 des zweiten Lagerbereichs 3 sind passgenau zueinander und weisen dieselbe Mittelachse 16 auf. Diese beiden an den beiden Lagerbereichen 3 angeordneten Mittelachsen 16 sind parallel zueinander und senkrecht zu der längsgerichteten Mittelachse 17 der Achsstrebe.
Treten an der Achsstrebe 1 Druck- oder Zugkräfte auf, werden diese durch den Schaft 2 übernommen. Die Lasteinleitung erfolgt über die Lagerbuchsen 7. Wirkt hingegen eine Knickkraft auf die Achsstrebe 1, werden die eingeleiteten Kräfte in der Achsstrebe 1 auf Grund der Ausrichtung der Fasern des FKV-Materials verteilt. Durch die zweiteilige Ausformung kann die Zykluszeit bei der Herstellung der Achsstrebe 1 verringert werden, weil die Temperatur, die zum Aushärten der polymeren Matrix der beiden Achsstrebenelemente 4a, 4b nötig ist, die einzelnen Achsstrebenelemente 4a, 4b schneller durchdringt als bei einer einstückigen Achsstrebe 1.
3 zeigt eine schematische Darstellung der Achsstrebe 1 mit den zwei Lagerelementen 14 nach dem Ausführungsbeispiel aus 2. In dieser Darstellung ist die Achsstrebe 1 vollständig gefügt. Die Klebeschicht, die in 2 dargestellt war, ist nicht mehr zu erkennen. Die Achsstrebe 1 ist aus den zwei Achsstrebenelementen 4a, 4b ausgeformt, wobei das erste Achsstrebenelement 4a die Grundfläche 11 der Achsstrebe 1 aufweist. Das zweite Achsstrebenelement 4b weist die Deckfläche 12 der Achsstrebe 1 auf.
Mit den beiden Ausnehmungen der Achsstrebe 1, die hier nicht mehr zu erkennen sind, ist je eine Lagerbuchse 7 aus einem metallischen Material, z. B. aus Aluminium stoffschlüssig verbunden. Mit jeder Lagerbuchse 7 ist ein Lagerelement 14 verbunden. Das erste Lagerelement 14 ist mit der ersten Lagerbuchse 7 an dem ersten Lagerbereich 3 der Achsstrebe 1 verbunden. Das zweite Lagerelement 14 ist mit der zweiten Lagerbuchse 7 an dem zweiten Lagerbereich 3 der Achsstrebe 1 verbunden. Die hier nicht mehr dargestellte erste Ausnehmung, die erste Lagerbuchse 7, die hier nicht mehr dargestellte erste Aufnahme und das erste Lagerelement 14 weisen die erste Mittelachse 16 auf. Die hier nicht mehr dargestellte zweite Ausnehmung, die zweite Lagerbuchse 7, die hier nicht mehr dargestellte zweite Aufnahme und das zweite Lagerelement 14 weisen die zweite Mittelachse 16 auf. Diese beiden Mittelachsen 16 sind parallel zueinander, vertikal und senkrecht zu der längsgerichteten Mittelachse 17 der Achsstrebe 1.
Die Achsstrebe 1 ist symmetrisch ausgeformt. Die Achsstrebe 1 ist zum einen symmetrisch zu einer Ebene, die durch die beiden Mittelachsen 16 und die längsgerichtete Mittelachse 17 aufgespannt wird. Die Achsstrebe 1 ist zum anderen symmetrisch zu einer zusätzlichen Ebene, die durch die hier nicht mehr zu erkennende Klebeschicht aufgespannt wird. Die Achsstrebe 1 ist außerdem symmetrisch zu einer weiteren Ebene, die senkrecht ist zu der Ebene, die durch die beiden Mittelachsen 16 und die längsgerichtete Mittelachse 17 aufgespannt wird, und zu der zusätzlichen Ebene, die durch die hier nicht mehr zu erkennende Klebeschicht aufgespannt wird, wobei die weitere Ebene den gleichen Abstand zu der Mittelachse 16 des ersten Lagerbereichs 3 aufweist wie zu der Mittelachse 16 des zweiten Lagerbereichs 3.
4 zeigt eine schematische Darstellung einer Achsstrebe 1 mit einem lateralen Offset nach einem Ausführungsbeispiel. Die Achsstrebe 1 weist die gleiche Ausformung auf wie die in 1 gezeigt Achsstrebe 1. Die dargestellte Achsstrebe 1 ist im Gegensatz zu 1 an ihren Lagerbereichen 3 mit zwei Lagerbuchsen, die hier nicht zu erkennen sind, und mit zwei Lagerelementen 14 verbunden. Im Gegensatz zu der Achsstrebe 1 aus 1 sind hierbei die beiden Lagerbereiche 3 nicht in der gleichen horizontalen Ebene, jedoch immer noch in derselben vertikalen Ebene angeordnet. Der erste Lagerbereich 3 ist in einer ersten horizontalen Ebene 5 angeordnet, der zweite Lagerbereich 3 ist in einer zweiten horizontalen Ebene 6 angeordnet. Die Mittelachsen 16 der Lagerelemente 14 sind hingegen weiterhin parallel zueinander angeordnet.
Beide horizontale Ebenen 5, 6 weisen einen gewissen Abstand 9 zueinander auf. Dies führt zu einem gewissen Offset der beiden Lagerbereiche 3 zueinander. Auf Grund dieses Abstands 9 weist der Schaft 2 der Achsstrebe 1 eine gewisse Steigung auf. Dadurch sind sowohl die Grundfläche 11 als auch die Deckfläche 12 nicht mehr horizontal, jedoch immer noch parallel zueinander. Die Grundfläche 11 und die Deckfläche 12 sind nicht parallel zu der ersten horizontalen Ebene 5 und der zweiten horizontalen Ebene 6.
5 eine schematische Darstellung eines Querschnitts des Schafts 2 der Achsstrebe aus einer der 1 bis 4. Der Schnitt durch die Achsstrebe erfolgt an der weiteren Symmetrieebene, die bei 1 und 3 beschrieben wurde. Der Querschnitt weist eine horizontale Mittelachse 19 auf. Diese horizontale Mittelachse 19 liegt in der zusätzlichen Symmetrieebene, die ebenfalls bei 1 und 3 beschrieben wurde. Der Querschnitt ist symmetrisch zu der horizontalen Mittelachse 19.
Der Querschnitt weist die zwei Einkerbungen 10 auf, wobei die erste Einkerbung 10 an der Grundfläche 11 der Achsstrebe, und die zweite Einkerbung 10 an der Deckfläche 12 der Achsstrebe angeordnet ist. Die Grundfläche 11 und die Deckfläche 12 sind hierbei nur durch die Kanten des Schafts 2 der Achsstrebe dargestellt. Die Einkerbungen 10 sind v-förmig ausgebildet, wobei das v gerundete Kanten aufweist. Zudem weist jede Kante des Schafts 2 der Achsstrebe eine Abrundung 8 auf, also insgesamt vier Abrundungen 8. Die vier Abrundungen 8 sind hierbei gleichförmig ausgestaltet und weisen somit den gleichen Rundungsradius auf.
Auf Grund der Einkerbung 10 weist die Achsstrebe, die aus langfaserverstärktem FKV ausgeformt ist, ein besseres thermisches Verhalten auf als Achsstreben aus FKV ohne Einkerbungen. Durch die Einkerbungen 10 wird eine maximale Wandstärke der Achsstrebe verringert. Dadurch ist ein Aushärten des FKV-Materials während des Herstellungsprozesses begünstigt. Materialfehler, die durch ungleichmäßiges Aushärten des FKV-Materials während des Herstellungsprozesses entstehen, werden somit ausgeschlossen oder zumindest auf ein äußerst geringes Maß reduziert. Zudem kann das Aushärten des FKV-Materials der Achsstrebe während des Herstellungsprozesses schneller erfolgen. Trotz der Einkerbungen 10 sind die Flächenträgheitsmomente in Richtung der beiden Hauptachsen der Achsstrebe näherungsweise gleichgroß.
Die hier dargestellten Beispiele sind nur beispielhaft gewählt. Beispielsweise können die Einkerbungen im Querschnitt eine andere Form aufweisen, z. B. u-förmig oder halbkreisförmig. Die Achsstrebe kann alternativ dazu keine Einkerbungen aufweisen. Selbstverständlich ist die Schaftlänge der Achsstrebe variabel, dies heißt je nachdem welche Achsstrebenlänge oder welcher Lagerabstand in einem Fahrzeug benötigt wird, kann die Achsstrebe länger oder kürzer ausgebildet sein. Weiterhin kann der Abstand zwischen der ersten horizontalen Ebene und der zweiten horizontalen Ebene deutlich größer oder auch kleiner sein. Außerdem kann der erste Lagerbereich z. B. in einer ersten vertikalen Ebene angeordnet sein und der zweite Lagerbereich in einer zweiten vertikalen Ebene, die von der ersten Ebene beabstandet ist.
Außerdem kann die Ausgestaltung der Lagerbuchsen von der gezeigten Art abweichen, z. B. können die Lagerbuchsen oval ausgeformt sein. Weiterhin kann die Achsstrebe aus mehr als zwei Achsstrebenelementen ausgeformt werden. Die Achsstrebenelemente können beispielsweise voneinander unterschiedlich ausgeformt sein, beispielsweise kann eines der Achsstrebenelemente eine Nut und ein anderes der Achsstrebenelemente eine passende Feder aufweisen. Weiterhin können die Mittelachsen der Ausnehmungen der Lagerbereiche schräg zueinander angeordnet sein, d. h. einen Winkel zueinander aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: Achsstrebe
2: Schaft
3: Lagerbereich
4a: erstes Achsstrebenelement
4b: zweites Achsstrebenelement
5: erste horizontale Ebene
6: zweite horizontale Ebene
7: Lagerbuchse
8: Abrundung
9: Abstand der Ebenen
10: Einkerbung
11: Grundfläche
12: Deckfläche
13: Aufnahme
14: Lagerelement
15: Klebeschicht
16: Mittelachse
17: längsgerichtete Mittelachse
18: Ausnehmung
19: horizontale Mittelachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013007284 A1 [0003]

Claims

Achsstrebe (1) für ein Fahrzeug, umfassend einen Schaft (2) und zwei Lagerbereiche (3), wobei der Schaft (2) zwischen den beiden Lagerbereichen (3) angeordnet ist und jeder Lagerbereich (3) mit einer Lagerbuchse (7) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (2) und die Lagerbereiche (3) der Achsstrebe (1) mittels eines langfaserverstärkten Faserkunststoffverbundes ausgeformt sind.
Achsstrebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsstrebe (1) einstückig ausgeformt ist.
Achsstrebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsstrebe (1) aus wenigstens zwei Achsstrebenelementen (4a, 4b) ausgeformt ist, welche miteinander verbunden sind.
Achsstrebe (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsstrebe (1) aus zwei Achsstrebenelementen (4a, 4b) ausgeformt ist und die beiden Achsstrebenelemente (4a, 4b) gleichförmig ausgeformt sind, wobei ein erstes Achsstrebenelement (4a) eine erste Halbschale der Achsstrebe (1) ausformt und ein zweites Achsstrebenelement (4b) eine zweite Halbschale der Achsstrebe (1) ausformt.
Achsstrebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (2) der Achsstrebe (1) eine erste und eine zweite Einkerbung (10) aufweist, welche entlang einer längsgerichteten Mittelachse (11) der Achsstrebe (1) verläuft, wobei die erste Einkerbung (10) an einer Grundfläche (11) des Schafts (2) angeordnet ist und die zweite Einkerbung (10) an einer Deckfläche (12) des Schafts (2) angeordnet ist.
Achsstrebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsstrebe (1) an den beiden Lagerbereichen (3) um die Lagerbuchsen (7) verstärkt ist.
Achsstrebe (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungen mittels Streifen aus SMC-Material ausgebildet sind.
Achsstrebe (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungen mittels Endlosfasern ausgebildet sind.
Achsstrebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchsen (7) aus einem metallischen Material ausgeformt sind.
Achsstrebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der langfaserverstärkte Faserkunststoffverbund ein SMC-Material ist.
Achsstrebe (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das SMC-Material mittels Endlosfaserwicklungen verstärkt ist.
Achsstrebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der langfaserverstärkte Faserkunststoffverbund ein langfaserverstärkter Thermoplast ist.
Achsstrebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsstrebe (1) eben ausgeformt ist, wobei der erste Lagerbereich (3) in derselben horizontalen Ebene angeordnet ist wie der zweite Lagerbereich (3).
Achsstrebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lagerbereich (3) der Achsstrebe (1) in einer ersten horizontalen Ebene (5) angeordnet ist, welche beabstandet ist zu einer zweiten horizontalen Ebene (6), in welcher der zweite Lagerbereich (3) der Achsstrebe (1) angeordnet ist.
Achsstrebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsstrebe (1) gerade ausgeformt ist, wobei der erste Lagerbereich (3) in derselben vertikalen Ebene angeordnet ist wie der zweite Lagerbereich (3).
Achsstrebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lagerbereich (3) der Achsstrebe (1) in einer ersten vertikalen Ebene angeordnet ist, welche beabstandet ist zu einer zweiten vertikalen Ebene, in welcher der zweite Lagerbereich (3) der Achsstrebe (1) angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Achsstrebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – Faserkunststoffverbund-Matten auf die benötigte Form zugeschnitten werden – zwei Lagerbuchsen (7) in ein Formwerkzeug eingelegt werden, – die Faserkunststoffverbund-Zuschnitte in das Formwerkzeug eingelegt werden, wobei eine Prä-Achsstrebe ausgeformt wird, – die Faserkunststoffverbund-Zuschnitte heißverpresst werden, – die Achsstrebe (1) ausgehärtet wird, – die Achsstrebe (1) aus dem Formwerkzeug entnommen wird, und – die Achsstrebe (1) nachbearbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass mit den Faserkunststoffverbund-Zuschnitten eine Verstärkung in die Prä-Achsstrebe eingebracht und heißverpresst wird.