Die Erfindung betrifft ein Strukturbauteil für einen Fahrgestellrahmen eines Fahrzeuges, welches zur Befestigung des Strukturbauteiles an dem Fahrgestellrahmen mindestens ein Flanschende umfasst, das mit einem Speicherbehälter in Verbindung steht, wobei das mindestens eine Flanschende eine Flanschaufnahme aufweist, die den Speicherbehälter endseitig lose aufnimmt sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.The invention relates to a structural component for a chassis frame of a vehicle, which comprises at least one flange end for attachment of the structural component to the chassis frame, which communicates with a storage container, wherein the at least one flange end has a Flanschaufnahme which loosely receives the storage container end and a method for producing a structural component according to the preamble of claim 10.
Ein Fahrgestellrahmen eines Fahrzeuges, insbesondere eines Lastfahrzeuges, umfasst typischerweise zwei mit mehreren Querträgern verbundene Längsträger, die in konventioneller Bauweise aus Stahlbauteilen, insbesondere aus Stahlprofilen, gefertigt sind. Die zuvor genannten Querträgerwerden hoch belastet und haben mit ihrer Steifigkeit maßgeblichen Einfluss auf das Fahrverhalten und den Komfort der Fahrzeuge. Um das Gewicht und in weiterer Folge den Treibstoffverbrauch und CO2-Ausstoß zu verringern, ist aus dem ONLINE-Kunststoff-Magazin eine Veröffentlichung vom 03.11.2015 mit dem Titel „Hochleistungswerkstoff im Auto - Funktionsintegration Querträger ist auch Hochdrucktank“ bekannt, die einen Querträger in Composite-Metall-Hybridbauweise beschreibt, in dem ein Hochdrucktank integriert ist.A chassis frame of a vehicle, in particular a load vehicle, typically comprises two longitudinal members connected to a plurality of cross members, which are manufactured in conventional construction from steel components, in particular from steel profiles. The aforementioned crossbeams are heavily loaded and have a significant influence on the handling and comfort of the vehicles with their rigidity. In order to reduce the weight and subsequently the fuel consumption and CO 2 emissions, from the ONLINE plastic magazine is a publication from 03.11.2015 entitled "High performance material in the car - functional integration cross member is also high-pressure tank" known, which is a cross member in composite metal hybrid design, in which a high-pressure tank is integrated.
Aus der Druckschrift DE 20 2013 004 660 U1 ist ein Fahrzeuganhänger mit einem Rahmengestell beschrieben, das wenigstens ein hohles Rahmengestellteil umfasst, dessen Innenhohlraum als Druckluftspeicher druckdicht ausgebildet ist.From the publication DE 20 2013 004 660 U1 a vehicle trailer is described with a frame, which comprises at least a hollow frame member part, the inner cavity is formed as a compressed air reservoir pressure-tight.
Aus der Druckschrift DE 20 2012 102 721 U1 ist zudem ein Druckluftbehälter zum Einsatz in Fahrzeugen, insbesondere in Nutzfahrzeugen, bekannt, der als Hohlprofil ausgebildet ist und ein Strukturbauteil des Fahrzeuges bildet oderdas Strukturbauteil zumindest teilweise ersetzt.From the publication DE 20 2012 102 721 U1 is also a compressed air tank for use in vehicles, in particular in commercial vehicles, known, which is designed as a hollow profile and forms a structural component of the vehicle or at least partially replaced the structural component.
Ein Fertigungsverfahren zur Herstellung eines Druckgastanks geht aus der Druckschrift DE 10 2011 116 656 B3 hervor, wobei der Druckgastank einen Befüll- und Entnahmestutzen aufweist und eine Wandung des Druckgastanks aus einer Kohlefaserverbundwerkstoffschicht besteht und frei von einer innenwandigen Linerschicht ist. In dem Inneren des Druckgastanks ist eine Stützstruktur aus Streben oder Speichen aus Kohlefasermaterial angeordnet, wobei die distalen Streben- oder Speichen-Enden in einer polymeren Matrix in der die Wandung des Druckgastanks bildenden Kohlefaserverbundwerkstoffschicht aufgenommen sind.A manufacturing process for the production of a compressed gas tank goes from the document DE 10 2011 116 656 B3 , wherein the compressed gas tank has a filling and removal nozzle and a wall of the compressed gas tank consists of a carbon fiber composite material layer and is free of an inner-walled liner layer. In the interior of the pressurized gas tank, a support structure of struts or spokes of carbon fiber material is arranged, wherein the distal strut or spoke ends are received in a polymeric matrix in the wall of the pressurized gas tank forming carbon fiber composite layer.
Aus der Druckschrift DE 602 07 082 T2 ist ein Drucktank als Brennstofftank für Kraftfahrzeuge bekannt, der einen metallischen Innentank und eine als Faser-Kunststoff-Verbund ausgebildete Ummantelung aufweist. Drucktanks beziehungsweise Druckluftbehälterwerden außerdem in den Druckschriften DE 10 2009 057 170 A1 , DE 10 2012 223 676 A1 und DE 20 2012 102 721 U1 beschrieben. Die Druckschrift DE 10 2009 057 170 A1 beschreibt einen Druckbehälter in einer so genannten Composite-Bauweise, wobei ein Kunststoff-Grundkörper mit einer Wicklung aus einem Faserwerkstoff versehen ist, der außenseitig auf den Grundkörper aufgebrachtwird. In der Druckschrift DE 10 2012 223 676 A1 ist ausgehend von der Druckschrift DE 602 07 082 T2 ein Drucktank erläutert, der zur Aufnahme von unter Druck stehenden Fluiden einen in der Außenform oval-zylindrisch ausgebildeten Korpus und mit zwei endständig angeordneten Deckeln aufweist. Der Korpus umfasst einen Innentank mit zwei Tankkammern, welche in Umfangsrichtung mit einer Ummantelung aus einem Faser-Kunststoff-Verbund umgeben sind. Die Druckschrift DE 20 2012 102 721 U1 schlägt vor, einen Druckluftbehälter als Vier-Kant-Profil auszubilden, wobei als Material Baustahl oder Aluminium vorgesehen ist.From the publication DE 602 07 082 T2 a pressure tank is known as a fuel tank for motor vehicles, which has a metallic inner tank and formed as a fiber-plastic composite sheath. Pressure tanks or compressed air tanks are also mentioned in the documents DE 10 2009 057 170 A1 . DE 10 2012 223 676 A1 and DE 20 2012 102 721 U1 described. The publication DE 10 2009 057 170 A1 describes a pressure vessel in a so-called composite construction, wherein a plastic base body is provided with a winding of a fiber material, which is externally applied to the base body. In the publication DE 10 2012 223 676 A1 is based on the publication DE 602 07 082 T2 a pressure tank explained, which has for receiving pressurized fluids in an outer shape oval-cylindrical body and formed with two terminally arranged lids. The body comprises an inner tank with two tank chambers, which are surrounded in the circumferential direction with a sheathing made of a fiber-plastic composite. The publication DE 20 2012 102 721 U1 proposes to design a compressed air tank as a four-edge profile, being provided as a material structural steel or aluminum.
Der Erfindung liegt von dem Stand der Technik ausgehend die Aufgabe zugrunde, ein Strukturbauteil eines Fahrgestellrahmens eines Fahrzeuges mit einem integrierten Tank zu schaffen, welches bei einem geringen Gewicht eine hohe Steifigkeit aufweist.The invention is based on the prior art, the object to provide a structural component of a chassis frame of a vehicle with an integrated tank, which has a high stiffness with a low weight.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10 gelöst.The object is solved by the features of claims 1 and 10.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Strukturbauteil für einen Fahrgestellrahmen eines Fahrzeuges, welches zur Befestigung des Strukturbauteiles an dem Fahrgestellrahmen mindestens ein Flanschende umfasst, das mit einem Speicherbehälter in Verbindung steht, wobei das mindestens eine Flanschende eine Flanschaufnahme aufweist, die den Speicherbehälterendseitig aufnimmt.The starting point of the invention is a structural component for a chassis frame of a vehicle, which comprises at least one flange end for attachment of the structural component to the chassis frame, which communicates with a storage container, wherein the at least one flange end has a Flanschaufnahme which receives the storage container end side.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine indirekte feste Verbindung durch ein Verbindungselement zwischen Speicherbehälter und Flanschaufnahme bewirkt ist, das als ein einlagiges Faserverbundlaminat mit einer Faser-Verbundlage oder ein mehrlagiges Faserverbundlaminat mit mindestens zwei Faser-Verbundlagen ausgebildet ist, wobei das Verbindungselement zumindest teilweise eine Mantelfläche der Flanschaufnahme und zumindestteilweise eine Mantelfläche des Speicherbehälters einstückig umgibt.According to the invention, it is provided that an indirect fixed connection is effected by a connecting element between the storage container and flange receptacle, which is formed as a single-layer fiber composite laminate with a fiber composite layer or a multi-layer fiber composite laminate with at least two fiber composite layers, wherein the connecting element at least partially a lateral surface of the Flange receptacle and at least partially surrounds a lateral surface of the storage container in one piece.
Ferner ist zwischen einer Innenseite des Verbindungselementes und der Mantelfläche der Flanschaufnahme des Speicherbehälters zumindest teilweise eine Klebstoffschicht angeordnet, die zusätzlich zu der mindestens einen Faser-Verbundlage des Faserverbundlaminats von einer zusätzlichen Faser-Verbundlage umgeben ist, die einen vorgebbaren Anpressdruck auf die Klebstoffschicht ausübt.Furthermore, an adhesive layer is at least partially disposed between an inner side of the connecting element and the lateral surface of the flange receptacle of the storage container In addition to the at least one fiber composite layer of the fiber composite laminate is surrounded by an additional fiber composite layer which exerts a predeterminable contact pressure on the adhesive layer.
Bevorzugt ist, dass die den vorgebbaren Anpressdruck erzeugende Verstärkungsfaserder zusätzlichen Faser-Verbundlage des einlagigen Faserverbundlaminats mit einer Faser-Verbundlage entweder als unterste Lage direkt auf der Klebstoffschicht oder als oberste Lage auf der Faser-Verbundlage angeordnet ist.It is preferred that the prescribable pressure generating reinforcing fiber of the additional fiber composite layer of the single-layer fiber composite laminate is disposed with a fiber composite layer either as the lowest layer directly on the adhesive layer or as the top layer on the fiber composite layer.
Bevorzugt ist zudem, dass die den vorgebbaren Anpressdruck erzeugende Verstärkungsfaser derzusätzlichen Faser-Verbundlage des mehrlagigen Faserverbundlaminats mit mindestens zwei Faser-Verbundlagen entweder als unterste Lage direkt auf der Klebstoffschicht oder als Zwischenlage auf mindestens einer auf der Klebstoffschicht angeordneten Faser-Verbundlage und unter mindestens einerweiteren Faser-Verbundlage oder als oberste Lage auf den mindestens zwei Faser-Verbundlagen angeordnet ist.It is also preferred that the prescribable pressure generating reinforcing fiber of the additional fiber composite layer of the multilayer composite fiber laminate with at least two fiber composite layers either as the lowest layer directly on the adhesive layer or as an intermediate layer on at least one fiber composite layer disposed on the adhesive layer and under at least one further fiber Composite layer or as the topmost layer on the at least two fiber composite layers is arranged.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verstärkungsfaser der zusätzlichen Faser-Verbundlage zur Ausbildung des Verbindungselementes gegenüber der Längsachse des Strukturbauteiles in einem Faserwinkel von β = 90° angeordnet ist.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the reinforcing fiber of the additional fiber composite layer is arranged to form the connecting element with respect to the longitudinal axis of the structural component in a fiber angle of β = 90 °.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Verstärkungsfaser der Faser-Verbundlage/n des einlagigen oder mehrlagigen Faserverbundlaminats zur Ausbildung des Verbindungselementes gegenüber einer Längsachse des Strukturbauteiles in einem Faserwinkel von α = +/- 33° bis α = +/- 57° kreuzweise angeordnet sind. Die in 6 gezeigte kreuzweise Anordnung der Faser in den Faser-Verbundlagen VL-n ist nur symbolisch dargestellt. Es versteht sich, dass die Faser in jeder Faser-Verbundlage VL-n über die Zähne des Wickelkammes möglichst eng zueinander auf der Mantelfläche der Flanschaufnahme 10A-2 und des Speicherbehälters 10B (Liners) gewickelt werden.In a preferred embodiment of the invention, it is further provided that the reinforcing fiber of the fiber composite layer / s of the single-layer or multi-layer fiber composite laminate for forming the connecting element with respect to a longitudinal axis of the structural component in a fiber angle of α = +/- 33 ° to α = +/- 57th ° are arranged crosswise. In the 6 shown crosswise arrangement of the fiber in the fiber composite layers VL-n is shown only symbolically. It is understood that the fiber in each fiber composite layer VL-n over the teeth of the winding comb as closely as possible to each other on the lateral surface of the Flanschaufnahme 10A-2 and the storage container 10B (Liners) are wound.
Bevorzugt wird zur Erzeugung der Klebstoffschicht ein Epoxidfilmklebstoff eingesetzt, derzum Reagieren und Aushärten einen vorgebbaren Anpressdruck benötigt.Preferably, an epoxy film adhesive is used to produce the adhesive layer, which requires a specifiable contact pressure for reacting and curing.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung, beträgt eine Lagendicke der zusätzlichen Faser-Verbundlage zwischen 0,1 mm und 0,5 mm.In a preferred embodiment of the invention, a layer thickness of the additional fiber composite layer is between 0.1 mm and 0.5 mm.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung, beträgt eine Lagendicke einer Faser-Verbundlage ebenfalls zwischen 0,1 mm und 0,5 mm.In a preferred embodiment of the invention, a layer thickness of a fiber composite layer is also between 0.1 mm and 0.5 mm.
Bevorzugt ist das Strukturbauteil ein in dem Fahrgestellrahmen anordbarer Querträger.The structural component is preferably a cross member that can be arranged in the chassis frame.
Der Querträger zeichnet sich dadurch aus, dass erzwei Flanschenden mit jeweils einer Flanschaufnahme aufweist, die den Speicherbehälter beidseitig lose aufnehmen, wobei eine indirekte feste Verbindung durch ein Verbindungselement zwischen Speicherbehälter und den Flanschaufnahmen bewirkt ist, welches als einlagiges Faserverbundlaminat mit einer Faser-Verbundlage oder ein mehrlagiges Faserverbundlaminat mit mindestens zwei Faser-Verbundlagen ausgebildet ist.The cross member is characterized in that erzwei Flanschenden each having a Flanschaufnahme, which receive the storage container on both sides loosely, with an indirect fixed connection is effected by a connecting element between the storage container and the Flanschaufnahmen, which as a single-layer fiber composite laminate with a fiber composite layer or a multilayer composite fiber laminate is formed with at least two fiber composite layers.
Das Verbindungselement umgibt zumindest teilweise eine Mantelfläche der Flanschaufnahme und zumindest teilweise eine Mantelfläche des Speicherbehälters einstückig.The connecting element at least partially surrounds a lateral surface of the flange receptacle and at least partially a lateral surface of the storage container in one piece.
Zwischen einer Innenseite des Verbindungselementes und der Mantelfläche der Flanschaufnahme des Speicherbehälters ist zumindest teilweise eine Klebstoffschicht angeordnet, die zusätzlich zu der mindestens einen Faser-Verbundlage des Faserverbundlaminats von einer zusätzlichen Faser-Verbundlage umgeben ist, die einen vorgebbaren Anpressdruck auf die Klebstoffschicht ausübt, wobei im Einbauzustand, bei dem derQuerträgerzwischen zwei Strukturbauteilen des Fahrgestellrahmens angeordnet ist, auf die Flanschenden wirkende Kräfte über das Verbindungselement übertragbar sind.Between an inside of the connecting element and the lateral surface of the flange receptacle of the storage container, an adhesive layer is at least partially arranged, which is in addition to the at least one fiber composite layer of fiber composite laminate surrounded by an additional fiber composite layer which exerts a predetermined contact pressure on the adhesive layer, said Installation condition in which the crossbeam is arranged between two structural components of the chassis frame, to which forces acting on the flange ends are transferable via the connecting element.
Das zugehörige Herstellungsverfahren des Strukturbauteiles zeichnet sich dadurch aus, dass
- a) mindestens ein Flanschende mit einer Flanschaufnahme gefertigt wird und
- b) ein Speicherbehälter gefertigt wird und
- c) der Speicherbehälter in die Flanschaufnahme eingesteckt wird, so dass die Flanschaufnahme den Speicherbehälterendseitig lose aufnimmt.
The associated manufacturing method of the structural component is characterized in that - a) at least one flange is made with a Flanschaufnahme and is
- b) a storage container is manufactured and
- c) the storage container is inserted into the flange receptacle so that the flange receptacle loosely receives the storage container end side.
FernerwirdFurthermore Will
-
d) eine Mantelfläche der Flanschaufnahme des Speicherbehälters in einem ersten Teilschritt d1) zumindest teilweise mit einer Klebstoffschicht versehen, und eine Mantelfläche der Flanschaufnahme zumindest teilweise und eine Mantelfläche des Speicherbehälters zumindest teilweise in einem zweiten Teilschritt mit dem Verbindungselement aus einem einlagigen Faserverbundlaminat mit einer Faser-Verbundlage oder einem mehrlagigen Faserverbundlaminat mit mindestens zwei Faser-Verbundlagen umgeben.d) a lateral surface of the flange receptacle of the storage container in a first partial step d1) at least partially provided with an adhesive layer, and a lateral surface of the flange receptacle at least partially and a lateral surface of the storage container at least partially in a second partial step with the connecting element of a single-layer fiber composite laminate with a fiber Composite layer or a multi-layer fiber composite laminate with at least two fiber composite layers surrounded.
Dadurch istdie Flanschaufnahme und der Speicherbehälter über das Verbindungselement indirekt fest verbunden.As a result, the flange receptacle and the storage container are indirectly fixedly connected via the connecting element.
Fernerwird zudem Furthermore, it will also
-
d) die mindestens eine Faser-Verbundlage des einlagigen oder mehrlagigen Faserverbundlaminats von einerzusätzlichen Faser-Verbundlage umgebe, die einen vorgebbaren Anpressdruck auf die Klebstoffschicht ausübt, wobei die zusätzliche Faser-Verbundlage nach dem ersten Teilschritt d1) oder nach dem zweiten Teilschritt d2) oder bei einem mehrlagigen Faserverbundlaminat innerhalb des zweiten Teilschrittes d2) ausgebildetwird.d) the at least one fiber composite layer of the single-layer or multi-layer fiber composite laminate surrounded by an additional fiber composite layer which exerts a predeterminable contact pressure on the adhesive layer, wherein the additional fiber composite layer after the first sub-step d1) or after the second sub-step d2) or at a multi-layer composite fiber laminate within the second sub-step d2) is formed.
Der Speicherbehälter und das Verbindungselement bilden nach der Fertigstellung des Querträgers einen Drucktank.The storage container and the connecting element form after the completion of the cross member a pressure tank.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist der Speicherbehälter ein Liner, der einen Hüllkern des Drucktanks mit einer innerhalb der Hülle gebildeten Kavität bildet. Der Speicherbehälterwird nachfolgend als Liner bezeichnet.In a preferred embodiment of the invention, the storage container is a liner which forms a shell of the pressure tank with a cavity formed within the shell. The storage container is hereinafter referred to as liner.
In vorteilhafter Weise bilden der Liner und das Flanschende eine Einheit, die mittels des Verbindungselementes indirekt fest verbunden sind. Durch das mindestens einlagige oder mehrlagige ausgeführte Faserverbundlaminat werden der Liner und das Flanschende in vorteilhafter Weise indirekt miteinander verbunden, ohne dass die üblichen Verbindungstechniken zum Einsatz kommen.Advantageously, the liner and the flange end form a unit, which are indirectly fixedly connected by means of the connecting element. By virtue of the at least single-layer or multi-layer executed fiber composite laminate, the liner and the flange end are connected to one another in an advantageous manner, without the usual joining techniques being used.
In der Beschreibung ist detailliert erläutert, wie die indirekte Verbindung zwischen dem Liner und dem Flanschende ausgeführt ist und hergestellt wird. Durch die Integration des Drucktanks im Strukturbauteil, insbesondere in einem Querträger, wird in einem Fahrzeug in vorteilhafter Weise Bauraum gewonnen, da derzuvor außerhalb des Strukturbauteiles angeordnete Drucktankjetzt innerhalb des Strukturbauteiles angeordnet ist.The description explains in detail how the indirect connection between the liner and the flange end is made and manufactured. As a result of the integration of the pressure tank in the structural component, in particular in a crossbeam, installation space is advantageously obtained in a vehicle since the pressurized tank arranged outside the structural component is now arranged within the structural component.
Darüber hinaus wird in vorteilhafter Weise dafür gesorgt, dass das Strukturbauteil den Stabilitätsanforderungen und Festigkeitsanforderungen innerhalb eines Fahrgestellrahmens genügt und gleichzeitig ein geringes Gewicht aufweist.In addition, it is advantageously ensured that the structural component meets the stability requirements and strength requirements within a chassis frame and at the same time has a low weight.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Flanschende des Strukturbauteiles aus einem oder mehreren Leichtbaumaterial/ien gefertigt ist.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the flange end of the structural component is made of one or more lightweight material / ien.
Vorgesehen ist außerdem bevorzugt, dass der Liner beispielsweise aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, insbesondere aus Polyethylen oder Polyamid oder Polyoxymethylen, gefertigt ist.It is also preferred that the liner is made, for example, from a thermoplastic material, in particular from polyethylene or polyamide or polyoxymethylene.
Der Liner stellt dabei eine Dichtschicht dar, während die Drucklasten bei einer Druckbefüllung des Liners und die Masselasten bei Befüllung des Liners mit einem Medium hoher Dichte von der als Verbindungselement vorgesehenen, den Liner umgebenden Wandung übernommen werden.The liner is in this case a sealing layer, while the pressure loads are taken on a pressure filling of the liner and the mass loads when filling the liner with a medium of high density of the intended as a connecting element, the liner surrounding wall.
Der Liner dient während der Herstellung des Querträgers ferner in vorteilhafter Weise des Bauteils als Hüllkern, um den die genannte Wandung, insbesondere durch Wickeln, aufgebaut wird, wie noch erläutert wird.During the production of the cross member, the liner also advantageously serves as the component of the envelope around which the said wall, in particular by winding, is constructed, as will be explained below.
Durch die Herstellung des Liners aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial und/oder durch die Herstellung des Flanschendes aus mindestens einem Leichtbaumaterial, insbesondere aus Aluminium, wird bereits dafür gesorgt, dass das Strukturbauteil ein geringes Gewicht aufweist.By the production of the liner from a thermoplastic material and / or by the production of the flange of at least one lightweight material, in particular aluminum, it is already ensured that the structural component has a low weight.
Hinzu kommt erfindungsgemäß, dass das Verbindungselement, welches die beiden Bauteile, den Liner und das Flanschende, indirekt miteinander verbindet, ebenfalls aus einem leichten Werkstoff, insbesondere aus dem Faserverbundlaminat, ausgebildet ist, so dass das Strukturbauteil aus drei Bauteilen besteht, die in der vorteilhaftesten Ausgestaltung alle aus einem leichten Werkstoff ausgebildet sind, wodurch sich ein Strukturbauteil mit einem sehr geringen Gewicht ergibt.In addition, according to the invention, the connecting element, which indirectly connects the two components, the liner and the flange end, is likewise made of a lightweight material, in particular of the fiber composite laminate, so that the structural component consists of three components, which in the most advantageous Design are all formed of a lightweight material, resulting in a structural component with a very low weight.
Vorgesehen ist bevorzugt, dass die Flanschaufnahme des Flanschendes schalenartig ausgebildet ist, wobei eine Außenkontur einer Kappe des Liners mit einer Innenkontur der schalenartigen Flanschaufnahme korrespondiert. Durch diese Lösung wird in vorteilhafter Weise dafür gesorgt, dass der Liner unabhängig von der indirekten Verbindung mit dem Flanschende durch den erzielten Formschluss gegenüber dem Flanschende in eine gewünschte Position kommt, bevor die indirekte Verbindung zwischen Flanschende und Liner hergestellt wird.It is preferably provided that the flange receptacle of the flange end is formed like a shell, wherein an outer contour of a cap of the liner corresponds to an inner contour of the cup-like Flanschaufnahme. This solution advantageously ensures that the liner, irrespective of the indirect connection with the flange end, comes to a desired position with respect to the end of the flange, before the indirect connection between flange end and liner is produced.
Der Linerweist seinerseits eine Kappe auf, die es ermöglicht, dass der Liner formschlüssig in die schalenartige Flanschaufnahme des Flanschendes gesteckt werden kann, wobei die Flanschaufnahme an ihremdem Flanschende gegenüberliegenden Ende einen Flanschrand bildet. Der Flanschrand bildet den Übergang der Flanschaufnahme zu dem Liner, wie in der Beschreibung näher erläutert ist.The liner in turn has a cap which allows the liner to be positively inserted into the cup-shaped flange receptacle of the flange end, the flange receptacle forming a flange edge at its opposite end of the flange. The flange edge forms the transition of the Flanschaufnahme to the liner, as explained in more detail in the description.
Vorgesehen ist ferner bevorzugt, dass das Flanschende auf seiner zu dem Liner gerichteten Innenseite eine kreisförmig umlaufende Flanschnut aufweist, wobei in der Flanschnut eine Gleitbuchse und eine Dichtung angeordnet sind. Dadurch ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass eine passgenaue Aufnahme und Lagerung des Liners in dem Flanschende möglich ist, wobei gleichzeitig dafür gesorgt ist, dass der Liner gegenüber dem Flanschende abgedichtet ist.It is further preferred that the flange end has a circular circumferential flange groove on its inner side facing the liner, a sliding bushing and a seal being arranged in the flange groove. As a result, it is ensured in an advantageous manner that a tailor-made recording and storage of the liner in the flange is possible, at the same time for it it is ensured that the liner is sealed off from the flange end.
Das Strukturbauteil ist bevorzugt dadurch gekennzeichnet, dass ein Hals des Liners einerseits über die Gleitbuchse formschlüssig in die Flanschnut des Flanschendes eingesteckt ist, wobei die Dichtung für eine Abdichtung gegenüber dem Flanschende sorgt. Um einen Übergang zwischen dem Ende des Liners und dem Flanschende zu gewährleisten, weist der Liner in vorteilhafter Weise den Hals auf.The structural component is preferably characterized in that a neck of the liner on the one hand via the sliding bush is positively inserted into the flanged groove of the flange, wherein the seal provides a seal against the flange. To ensure a transition between the end of the liner and the flange end, the liner advantageously has the neck.
Das Verbindungselement ist, wie bereits erläutert, als mindestens einlagiges oder mehrlagiges Faserverbundlaminat ausgebildet, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass das Faserverbundlaminat als ein einlagiger oder mehrlagiger Faserkunststoffverbund aus einer Kunststoffmatrixals Bettungsmasse und in der Bettungsmasse einliegenden Verstärkungsfaser, insbesondere Kohlenstofffaser, gefertigt ist, wobei die Kohlenstofffaserdurch zumindest teilweises Umwickeln der Flanschaufnahme und zumindest teilweises Umwickeln des Liners das Verbindungselement bilden, welches die indirekte Verbindung zwischen der Flanschaufnahme des Flanschendes und dem Liner herstellt.The connecting element is, as already explained, formed as at least single-layer or multi-layer fiber composite laminate, wherein it is preferably provided that the fiber composite laminate is made as a single-layer or multi-layer fiber plastic composite of a plastic matrix as Bettungsmasse and embedded in the ballast reinforcing fiber, in particular carbon fiber, wherein the carbon fiber through at least partially wrapping the Flanschaufnahme and at least partially wrapping the liner form the connecting element, which establishes the indirect connection between the Flanschaufnahme the Flanschendes and the liner.
Durch diese Vorgehensweise ist es einfach möglich, die Flanschaufnahme des Flanschendes und den Liner über das oberhalb der Mantelfläche der Flanschaufnahme und über das oberhalb der Mantelfläche des Liners angeordnete Faserverbundlaminat indirekt miteinander zu verbinden, wobei die äußere Form der Flanschaufnahme und des Liners sehr variabel ausgestaltetwerden können.By means of this procedure, it is easily possible to indirectly connect the flange receptacle of the flange end and the liner via the fiber composite laminate arranged above the lateral surface of the flange receptacle and over the lateral surface of the liner, wherein the external shape of the flange receptacle and the liner can be made very variable ,
Das zumindest teilweise Umwickeln der Mantelfläche der Flanschaufnahme und das zumindest teilweise Umwickeln der Mantelfläche des Liners ist eine Technik, die hinsichtlich der Formgebung des als Verbindungselement ausgebildeten Faserverbundlaminats nicht auf kreiszylindrische Geometrien beschränkt ist.The at least partially wrapping the lateral surface of the flange receptacle and the at least partially wrapping the lateral surface of the liner is a technique that is not limited to circular cylindrical geometries with respect to the shape of the composite fiber laminate formed as a connecting element.
Mit anderen Worten, die erfindungsgemäße Verbindungstechnik mittels des mindestens einlagigen oder mehrlagigen Faserverbundlaminats stellt zwischen der Flanschaufnahme und dem Liner eine indirekte Verbindung her, bei der die Bauteile zueinander lagefest angeordnet sind, ohne dass die Flanschaufnahme und der Liner direkt miteinander verbunden sind. Insofern wird durch das Faserverbundlaminat eine indirekte Verbindung zwischen der Flanschaufnahme und dem Liner hergestellt. Dadurch wird der Effekt erzielt, dass sich der Liner im Rahmen des zur Verfügung stehenden Zwischenraumes zwischen der Innenfläche des Faserverbundlaminates und der Außenfläche des Liners bei einer Materialabkühlung zusammenziehen und bei einer Materialerwärmung ausdehnen kann.In other words, the connection technology according to the invention by means of the at least single-layer or multilayer fiber composite laminate establishes an indirect connection between the flange receptacle and the liner, in which the components are arranged fixed to one another without the flange receptacle and the liner being directly connected to one another. In this respect, an indirect connection between the flange receptacle and the liner is produced by the fiber composite laminate. As a result, the effect is achieved that the liner can contract in the context of the available space between the inner surface of the fiber composite laminate and the outer surface of the liner in a cooling material and can expand when a material warming.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist der Liner mindestens einseitig eine Lineröffnung und das Flanschende mindestens eine mit der Lineröffnung in Verbindung stehende Flanschöffnung auf. Durch die mindestens eine Lineröffnung und die mindestens eine Flanschöffnung ist die Zuführung und Entnahme des in dem Liner bevorrateten Mediums möglich. Bei dem Medium handelt es sich beispielsweise um unter Druck stehende Luft, wobei auch andere gasförmige oder flüssige Medien in dem Liner bevorratet werden können.In a preferred embodiment of the invention, the liner on at least one side of a liner opening and the flange end at least one standing in contact with the liner opening flange opening. The at least one liner opening and the at least one flange opening enable the supply and removal of the medium stored in the liner. The medium is, for example, pressurized air, although other gaseous or liquid media may be stored in the liner.
Wird das Strukturbauteil als Querträger in dem Fahrgestellrahmen eingesetzt, ist vorgesehen, dass das Strukturbauteil zwei Flanschenden mit jeweils einer Flanschaufnahme aufweist, die den Liner beidseitig lose aufnehmen, wobei die indirekte feste Verbindung zwischen dem Liner und den Flanschaufnahmen durch das als Faserverbundlaminat ausgeführte Verbindungselement bewirkt ist, welches zumindest teilweise die Mantelflächen der Flanschaufnahmen und zumindest teilweise die Mantelfläche des Liners einstückig umgibt, wobei im Einbauzustand, bei dem der Querträger zwischen zwei Längsträgern des Fahrgestellrahmens angeordnet ist, auf die Flanschenden wirkende Kräfte in vorteilhafter Weise überdas Verbindungselement übertragbar sind.If the structural component is used as a crossbeam in the chassis frame, it is provided that the structural component has two flange ends, each with a flange receiving loosely on both sides of the liner, wherein the indirect fixed connection between the liner and the flange is effected by the connecting element designed as fiber composite laminate which at least partially surrounds the lateral surfaces of the Flanschaufnahmen and at least partially the lateral surface of the liner, wherein in the installed state, in which the cross member is disposed between two longitudinal members of the chassis frame, forces acting on the flange ends in an advantageous manner via the connecting element can be transferred.
Ein Querträger als bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung wird erfindungsgemäß in einem Verfahren hergestellt, welches folgende Schritte umfasst:
- a) Fertigen von zwei Flanschenden mit je einer Flanschaufnahme,
- b) Fertigen eines Liners,
- c) Einstecken des Liners in die Flanschaufnahmen, so dass die Flanschaufnahmen den Liner imZusammenbauzustand beidseitig endseitig lose aufnehmen.
A cross member as a preferred embodiment of the invention is produced according to the invention in a method comprising the following steps: - a) manufacture of two flange ends, each with a flange receptacle,
- b) finishing a liner,
- c) inserting the liner into the flange receptacles so that the flange receptacles loosely receive the liner loosely on both sides in the assembled state.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen:
- d) Eine Mantelfläche der Flanschaufnahmen wird zumindest teilweise und eine Mantelfläche des Liners wird zumindest teilweise mit einem Verbindungselement aus einem einlagigen oder mehrlagigen Faserverbundlaminat umgeben , wodurch die Flanschaufnahmen und der Liner nach Fertigstellung des Verbindungselementes indirekt fest verbunden sind, wobei in mehreren Teilschritten d1), d1') bis d2), d2') zwischen einer Innenseite des Verbindungselementes und der Mantelflächen der Flanschaufnahmen des Speicherbehälters zumindest teilweise eine Klebstoffschicht angeordnet wird, die zusätzlich zu der mindestens einen Faser-Verbundlage des Faserverbundlaminats von einer zusätzlichen Faser-Verbundlage umgeben wird, die einen vorgebbaren Anpressdruck auf die jeweilige Klebstoffschicht ausübt.
According to the invention, it is provided: - d) A lateral surface of the flange receptacles is at least partially and a lateral surface of the liner is at least partially surrounded by a connecting element made of a single-layer or multi-layer fiber composite laminate, whereby the Flanschaufnahmen and the liner after completion of the connecting element are indirectly firmly connected, wherein in several substeps d1), d1 ') to d2), d2') between an inner side of the connecting element and the lateral surfaces of the flange receptacles of the storage container at least partially an adhesive layer is arranged, which in addition to the at least one fiber Composite layer of the fiber composite laminate is surrounded by an additional fiber composite layer which exerts a predetermined contact pressure on the respective adhesive layer.
Prinzipiell ist ein Strukturbauteil mit nur einem Flanschende mit folgenden Schritten herstellbar:
- a) Fertigen eines Flanschendes mit einer Flanschaufnahme,
- b) Fertigen eines Liners,
- c) Einstecken des Liners in die Flanschaufnahme, so dass die Flanschaufnahme den Liner im Zusammenbauzustand endseitig lose aufnimmt.
In principle, a structural component with only one end of the flange can be produced with the following steps: - a) producing a flange end with a flange receptacle,
- b) finishing a liner,
- c) inserting the liner into the flange receptacle, so that the flange receptacle loosely receives the liner in the assembled state at the end.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen:
- d) Eine Mantelfläche der Flanschaufnahme wird zumindest teilweise und eine Mantelfläche des Liners wird zumindest teilweise mit einem Verbindungselement aus einem einlagigen oder mehrlagigen Faserverbundlaminat umgeben, wodurch die Flanschaufnahme und der Liner nach Fertigstellung des Verbindungselementes indirekt fest verbunden sind, wobei in mehreren Teilschritten d1), d1') bis d2), d2') zwischen einer Innenseite des Verbindungselementes und der Mantelfläche der Flanschaufnahme des Speicherbehälters zumindest teilweise eine Klebstoffschicht angeordnet wird, die zusätzlich zu der mindestens einen Faser-Verbundlage des Faserverbundlaminats von einer zusätzlichen Faser-Verbundlage umgeben wird, die einen vorgebbaren Anpressdruck auf die Klebstoffschicht ausübt.
According to the invention, it is provided: - d) A lateral surface of the flange receptacle is at least partially and a lateral surface of the liner is at least partially surrounded by a connecting element of a single-layer or multi-layer fiber composite laminate, whereby the flange receptacle and the liner are connected firmly after completion of the connecting element, wherein in several substeps d1), d1 ') to d2), d2') between an inside of the connecting element and the lateral surface of the flange receptacle of the storage container at least partially an adhesive layer is arranged, which is in addition to the at least one fiber composite layer of the fiber composite laminate surrounded by an additional fiber composite layer, the exerts a predetermined contact pressure on the adhesive layer.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1A einen Fahrgestellrahmen eines Nutzfahrzeuges in einer perspektivischen Darstellung mit einem als Einzelheit I herausgezogenen Querträger als Strukturbauteil des Fahrgestellrahmens nach dem Stand der Technik;
- 1B den Querträger gemäß 1A in einer perspektivischen Darstellung gemäß der in 1A dargestellten Einzelheit I;
- 2A einen mit einem integrierten Liner versehenen erfindungsgemäßen Querträger in einer perspektivischen Darstellung in Längsträgern eines Fahrgestellrahmens;
- 2B den mit dem integrierten Liner versehenen Querträger gemäß der 2A in einer anderen perspektivischen Darstellung in einer Einzeldarstellung;
- 3 eine Schnittdarstellung in einer perspektivischen Ansicht durch den Querträgergemäß 2B;
- 4 eine Einzelheit II des Querträgers in einer ersten Ausführungsform eines einlagigen als Faserverbundlaminat ausgebildeten Verbindungselementes gemäß 3 in einer Schnittdarstellung;
- 5 eine Einzelheit III des Querträgers in einer zweiten Ausführungsform des als mehrlagiges Faserverbundlaminat ausgebildeten Verbindungselementes, ausgehend von 4 in einer Schnittdarstellung;
- 6 der Querträger gemäß 5 in einer perspektivischen Außenansicht;
- 7A eine schematisierte Darstellung eines mehrlagigen Faserverbundes des Querträgers in einer ersten Anordnungsvariante;
- 7B eine schematisierte Darstellung des mehrlagigen Faserverbundes des Querträgers in einerzweiten Anordnungsvariante;
- 7C eine schematisierte Darstellung des mehrlagigen Faserverbundes des Querträgers in einerdritten Anordnungsvariante.
The invention will be explained below with reference to the accompanying drawings. Show it: - 1A a chassis frame of a commercial vehicle in a perspective view with a pulled out as a detail I cross member as a structural component of the chassis frame according to the prior art;
- 1B according to the cross member 1A in a perspective view according to the in 1A shown detail I;
- 2A a provided with an integrated liner cross member according to the invention in a perspective view in side rails of a chassis frame;
- 2 B the provided with the integrated liner cross member according to 2A in another perspective view in a single representation;
- 3 a sectional view in a perspective view through the cross member according to 2 B ;
- 4 a detail II of the cross member in a first embodiment of a single-layer formed as a fiber composite laminate connecting element according to 3 in a sectional view;
- 5 a detail III of the cross member in a second embodiment of the multilayer composite fiber laminate formed connecting element, starting from 4 in a sectional view;
- 6 the cross member according to 5 in a perspective exterior view;
- 7A a schematic representation of a multilayer fiber composite of the cross member in a first arrangement variant;
- 7B a schematic representation of the multilayer fiber composite of the cross member in a second arrangement variant;
- 7C a schematic representation of the multilayer fiber composite of the cross member in a third arrangement variant.
Für die Zwecke der Beschreibung soll die in Längsrichtung eines Fahrzeuges liegende Richtung mit „x“ bezeichnet werden. Mit „y“ wird die Richtung in der Horizontalen des Fahrzeuges quer zur x-Richtung bezeichnet, und mit „z“ wird die Richtung in der Vertikalen des Fahrzeuges quer zurx-Richtung bezeichnet. Diese Bezeichnungsweise der Raumrichtungen in kartesischen Koordinaten entspricht dem in der Kraftfahrzeugindustrie allgemein verwendeten Koordinatensystem. Innerhalb aller Figuren werden nachfolgend die gleichen Bezugszeichen für gleiche Bauteile verwendet, wobei gegebenenfalls nicht in jeder Figur erneut alle bereits vorgestellten Bauteile anhand der Bezugszeichen nochmals erläutert werden.For the purposes of the description, the direction lying in the longitudinal direction of a vehicle shall be denoted by "x". "Y" denotes the direction in the horizontal of the vehicle transverse to the x-direction, and "z" denotes the direction in the vertical of the vehicle transverse to the x-direction. This designation of the spatial directions in Cartesian coordinates corresponds to the coordinate system commonly used in the automotive industry. Within all figures, the same reference numerals for the same components are used below, which may not be explained again in each figure again all components already presented by reference numerals.
Die 1A zeigt einen Fahrgestellrahmen 100 eines nicht näher dargestellten Fahrzeuges, insbesondere Nutzfahrzeuges N, in einer perspektivischen Darstellung mit einem als Einzelheit I herausgezogenen Querträger 1 als Strukturbauteil des Fahrgestellrahmens 100 nach dem Stand der Technik.The 1A shows a chassis frame 100 a vehicle, not shown, in particular commercial vehicle N in a perspective view with one as a detail I pulled out cross member 1 as a structural component of the chassis frame 100 According to the state of the art.
Das Nutzfahrzeug N umfasst mehrere Radachsen Y1, Y2, Y3, die quer zu den Längsträgern 2 des Fahrgestellrahmens 100 angeordnet sind.The commercial vehicle N includes several wheel axles Y1 . Y2 . Y3 , which are transverse to the longitudinal members 2 of the chassis frame 100 are arranged.
Der Fahrgestellrahmen 100 weist mehrere Querträger 1', 1 auf, wobei mindestens ein Querträger 1 gemäß der 1A parallel zu einer Radachse Y2, Y3 des Nutzfahrzeuges N zumindest nahe einer Achsaufhängung 3 (vergleiche Einzelheit I) angeordnet ist.The chassis frame 100 has several cross beams 1' . 1 on, with at least one cross member 1 according to the 1A parallel to a wheel axle Y2 . Y3 of the commercial vehicle N at least near an axle suspension 3 (compare detail I ) is arranged.
Der in 1A als Einzelheit I herausgezogene Querträger 1 weist eine Längsachse auf, in dessen Verlängerung unmittelbar dieAchsaufhängung 3 ausgebildet ist.The in 1A as a detail I pulled out cross member 1 has a longitudinal axis, in whose extension is formed directly the axle suspension 3.
Der mit 1' bezeichnete Querträger liegt im Unterschied zu den Querträgern 1 von den Radachsen Y1, Y2 entfernt und weist somit in seiner Verlängerung keine Achsaufhängung auf.The cross member designated 1 'is in contrast to the cross members 1 from the wheel axles Y1 . Y2 removed and thus has no axle suspension in its extension.
Die zwischen den Längsträgern angeordneten Querträger 1,1' werden auf Zug, Druck, Biegung und Torsion beansprucht, wobei die nahe einer Achsaufhängung 3 und/oder die unmittelbar in Verlängerung der Achsaufhängung 3 angeordneten Querträger 1 größere Zugkräfte, Druckkräfte, Biegungskräfte und Torsionskräfte aufnehmen müssen als ein Querträger 1', der fern einer Achsaufhängung 3 angeordnet ist.The arranged between the longitudinal beams cross member 1 '1' are subjected to tension, compression, bending and torsion, being close to an axle suspension 3 and / or directly in extension of the axle suspension 3 arranged cross member 1 must absorb larger tensile forces, compressive forces, bending forces and torsional forces as a cross member 1' , the remote of an axle suspension 3 is arranged.
Ein erfindungsgemäß mit dem Bezugszeichen 10 versehener Querträger (vergleiche die nachfolgenden 2A bis 8) ist sowohl nahe einer Achsaufhängung 3 und/oder unmittelbar in Verlängerung der Achsaufhängung 3 gemäß dem herkömmlichen Querträger 1 und/oderfern einer Achsaufhängung 3 gemäß dem herkömmlichen Querträger 1' anordbar.An inventive with the reference numeral 10 provided cross member (see the following 2A to 8th ) is both close to an axle suspension 3 and / or immediately in extension of the axle suspension 3 according to the conventional cross member 1 and / or removing an axle suspension 3 according to the conventional cross member 1' locatable.
Wie in den 1A und 1B gezeigt, sind die einteiligen Querträger 1 aus Gusseisen, während die einteiligen Querträger 1' als Stahlkonstruktion ausgeführt sind. Sie weisen Flansche beziehungsweise so genannte Flanschenden 1A auf.As in the 1A and 1B shown are the one-piece cross member 1 made of cast iron, while the one-piece cross member 1' designed as a steel structure. They have flanges or so-called flange ends 1A on.
Die Flanschenden 1A dienen einerseits der Befestigung des zwischen den Flanschenden 1A als Hohlprofil 1B ausgebildeten Querträgers 1, 1' an den jeweils zumeist als U-Profil ausgebildeten Längsträgern 2 und andererseits in dem in 1A in der Einzelheit I gezeigten Ausführungsbeispiel, bei dem der Querträger 1 unmittelbar in Verlängerung der Achsaufhängung 3 angeordnet ist. Die Achsaufhängung 3 wird mit denselben Schrauben wie der Querträger 1, 1' an den Längsträgern 2 befestigt. Die Schrauben werden durch die Achsaufhängung 3, den Längsträger 2 und das Flanschende 1A gesteckt und auf der Innenseite der Flanschplatten der Flanschenden 1A in Mutterplatten eingeschraubt.The flange ends 1A serve on the one hand the attachment of the between the flange ends 1A as a hollow profile 1B trained cross member 1 . 1' at the respectively mostly U-shaped longitudinal members 2 and on the other hand in the in 1A in detail I shown embodiment, in which the cross member 1 directly in extension of the axle suspension 3 is arranged. The axle suspension 3 is with the same screws as the cross member 1 . 1' on the side rails 2 attached. The bolts are driven by the axle suspension 3 , the side member 2 and the flange end 1A inserted and on the inside of the flange plates of the flange ends 1A screwed into mother plates.
Der nachfolgend anhand der 2A bis 7C erläuterte erfindungsgemäße Querträger 10 stellt ein Strukturbauteil eines Fahrgestellrahmens 100 eines Fahrzeuges dar, der in vorteilhafter Weise mit einem integrierten Tank versehen ist, wobei der Querträger 10 in vorteilhafter Weise ein geringes Gewicht und eine hohe Steifigkeit aufweist.The following with reference to 2A to 7C explained cross member according to the invention 10 represents a structural component of a chassis frame 100 a vehicle, which is advantageously provided with an integrated tank, wherein the cross member 10 advantageously has a low weight and high rigidity.
Der erfindungsgemäße Querträger 10 ist ausgelegt, um die nahe einer Achsaufhängung 3 und/oder unmittelbar in Verlängerung der Achsaufhängung 3 und/oder die fern einer Achsaufhängung 3 über die Längsträger 2 in den Querträger 10 eingeleiteten maximal auftretenden Zugkräfte, Druckkräfte, Biegungskräfte und Torsionskräfte aufzunehmen.The cross member according to the invention 10 is designed to be close to an axle suspension 3 and / or immediately in extension of the axle suspension 3 and / or the far of an axle suspension 3 over the side members 2 in the cross member 10 introduced maximum occurring tensile forces, compressive forces, bending forces and torsional forces.
Die 2A zeigt einen mit einem integrierten Liner 10E (vergleiche vorab 3) versehenen Querträger 10 in einer perspektivischen Darstellung, der im dargestellten Ausführungsbeispiel unmittelbar in Verlängerung der Achsaufhängung 3 zwischen den Längsträgern 2 eines Fahrgestellrahmens 100 angeordnet ist.The 2A shows one with an integrated liner 10E (compare in advance 3 ) provided cross member 10 in a perspective view, in the illustrated embodiment directly in extension of the axle suspension 3 between the side rails 2 a chassis frame 100 is arranged.
Der Liner 10E und das Verbindungselement 10B in Kombination bilden im fertigen Herstellungszustand einen Drucktank, in dem gespeichertes Medium zumeist unter einem vorgebbaren von dem Umgebungsdruck abweichenden Druck steht. Dabei kommt dem Liner 10E die Funktion einer Dichtschicht zu, während das als einlagiges oder mehrlagiges Faserverbundlaminat ausgebildete Verbindungselement 10B den Druck des Mediums aufnimmt, so dass die den Druck aufnehmende Funktion im Wesentlichen durch das Verbindungselement 10B bewirkt wird.The liner 10E and the connecting element 10B in combination form in the finished state of manufacture a pressure tank, in the stored medium is usually below a predetermined pressure deviating from the ambient pressure. In this case, the liner 10E has the function of a sealing layer, whereas the connecting element formed as a single-layer or multi-layer fiber composite laminate 10B receives the pressure of the medium, so that the pressure-absorbing function substantially by the connecting element 10B is effected.
Der mit dem integrierten Drucktank versehene Querträger 10 gemäß der 2A ist in 2B in einer perspektivischen Darstellung in einer Einzeldarstellung gezeigt.The cross member provided with the integrated pressure tank 10 according to the 2A is in 2 B shown in a perspective view in a single representation.
Die Flanschenden 10A unterscheiden sich erfindungsgemäß von den Flanschenden 1A der herkömmlichen Querträger 1, 1' nach dem Stand der Technik gemäß den Figuren 1A und 1B, wie nachfolgend noch erläutert wird.The flange ends 10A differ according to the invention of the flange ends 1A the conventional cross member 1 . 1' according to the prior art according to the figures 1A and 1B , as will be explained below.
Zur Reduzierung des Gewichts wird der Querträger 10 mehrteilig ausgebildet und in einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren, welches nachfolgend noch erläutert wird,werden die einzelnen vorgefertigten Komponenten miteinander verbunden beziehungsweise innerhalb des Herstellungsverfahrens erzeugt und zu einem Zusammenbauteil in einer Leichtbauweise hergestellt.To reduce the weight of the cross member 10 formed in several parts and in a manufacturing method according to the invention, which will be explained below, the individual prefabricated components are interconnected or produced within the manufacturing process and made into a component assembly in a lightweight construction.
Mit anderen Worten, der erfindungsgemäße Querträger 10 umfasst die vorgefertigten Komponenten 10A, 10C, 10D, 10E und mindestens eine Komponente 10B, die erst in einem der vorgesehenen Herstellungsschritte des zugehörigen Herstellungsverfahrens des Querträgers 10 gebildet wird.In other words, the cross member according to the invention 10 includes the prefabricated components 10A . 10C . 10D . 10E and at least one component 10B , which only in one of the intended manufacturing steps of the associated manufacturing process of the cross member 10 is formed.
Die 3 zeigt eine Schnittdarstellung in einer perspektivischen Ansicht durch den Querträger 10 gemäß Figur 2B und die 4 zeigt eine Einzelheit II des Querträgers gemäß 3 in einer vergrößerten Schnittdarstellung. Die 3 und 4 werden nachfolgend auf die Komponenten des Querträgers 10 eingehend in einer Zusammenschau erläutert.The 3 shows a sectional view in a perspective view through the cross member 10 according to Figure 2B and the 4 shows a detail II of the cross member according to 3 in an enlarged sectional view. The 3 and 4 be subsequent to the components of the cross member 10 explained in detail in a synopsis.
Die Flanschenden 10A beziehungsweise die Flansche werden aus Stahl oder einem Stahlgussmaterial oder bevorzugt aus einem Leichtbaumaterial, insbesondere einem Aluminiummaterial odereinem Kunststoffmaterial, vorgefertigt. The flange ends 10A or the flanges are prefabricated from steel or a cast steel material or preferably from a lightweight construction material, in particular an aluminum material or a plastic material.
Die Flanschenden 10A sind einteilig bevorzugt aus Aluminium hergestellt und entweder gegossen oder aus einem Vollmaterial ausgefräst.The flange ends 10A are one piece preferably made of aluminum and either cast or milled from a solid material.
Aufgrund der hohen Anzugsmomente werden die Flanschplatten 10A-1 der Flanschenden 10A mit Öffnungen versehen, um die Flanschenden 10A über eine Durchsteckverschraubung mit den Längsträgern 2 verbinden zu können. Dort, wo bauraumbedingt keine Durchsteckverschraubungen realisiert werden können, werden Gewindebuchsen in Sacklöcher eingeschraubt, um die Schrauben und auftretenden Anzugsmomente aufnehmen zu können.Due to the high tightening torques, the flange plates become 10A-1 the flange ends 10A provided with openings around the flange ends 10A via a through-bolt connection with the side members 2 to be able to connect. Where space-limited Durchsteckverschraubungen can not be realized, threaded bushes are screwed into blind holes in order to accommodate the screws and occurring torques can.
Die Flanschenden 10A umfassen auf ihrer zu dem Liner 10E gerichteten Innenseite eine kreisförmig umlaufende Flanschnut 10A-11. In der Flanschnut 10A-11 sind im Zusammenbauzustand jeweils eine vorgefertigte Gleitbuchse 10C und eine vorgefertigte Dichtung 10D angeordnet.The flange ends 10A embrace on their to the liner 10E directed inside a circular circumferential flange groove 10A-11 , In the Flanschnut 10A-11 are in the assembled state each a prefabricated sliding bushing 10C and a prefabricated seal 10D arranged.
Die Flanschenden 10A beziehungsweise im Ausführungsbeispiel deren Flanschplatten 10A-1 gehen jeweils von der Innenseite der Flanschenden 10A ausgehend in die in Längsrichtung y (y-Richtung) weisenden Flanschaufnahmen 10A-2 über, die sich schalenartig gegenüberliegen, wobei die Flanschaufnahmen 10A-2 jeweils einerseits an den Flanschplatten (10A-1) enden und in die Flanschnuten 10A-11 übergehen und andererseits jeweils einen Flanschrand 10A-21 bilden.The flange ends 10A or in the embodiment of their flange plates 10A-1 each go from the inside of the flange ends 10A starting in the longitudinal direction y ( y -Direction) pointing Flanschaufnahmen 10A-2 over, the shell-like, with the flange shots 10A-2 on the one hand on the flange plates ( 10A-1 ) and into the Flanschnuten 10A-11 go over and on the other hand in each case a flange 10A-21 form.
Eine weitere vorgefertigte Komponente ist als ein Liner 10E ausgebildet. Der Liner 10E umfasst auf beiden Seiten einen Hals 10E-1 und eine Kappe 10E-2, wobei der Durchmesser und die Wandstärke des Halses 10E-1 mit dem Durchmesser und der Nutbreite der Flanschnuten 10A-11 korrespondiert. Die Außenkontur der jeweiligen Kappe 10E-2 korrespondiert mit der Innenkontur der jeweiligen schalenartigen Flanschaufnahme 10A-2.Another prefabricated component is as a liner 10E educated. The liner 10E includes a neck on both sides 10E-1 and a cap 10E-2 where the diameter and the wall thickness of the neck 10E-1 with the diameter and the groove width of Flanschnuten 10A-11 corresponds. The outer contour of the respective cap 10E-2 corresponds to the inner contour of the respective shell-like flange receptacle 10A-2 ,
Durch diese vorbeschriebene Ausgestaltung kann der jeweilige Hals 10E-1 und die jeweilige Kappe 10E-2 des vorgefertigten Liners 10E formschlüssig in die Flanschnuten 10A-11 und die schalenartige Flanschaufnahme 10A-2 formschlüssig eingesetzt, insbesondere gesteckt werden, wobei die Dichtungen 10D für eine Abdichtung gegenüber den Flanschenden 10A sorgen.By this above-described embodiment, the respective neck 10E-1 and the respective cap 10E-2 of the prefabricated liner 10E positive fit in the flanged grooves 10A-11 and the cup-shaped flange receptacle 10A-2 inserted form-fitting, in particular be plugged, the seals 10D for sealing against the flange ends 10A to care.
Der Querträger 10 bildet in diesem Zusammenbauzustand ein aus zwei Bauteilen formschlüssig zusammengefügtes Zusammenbauteil aus den vorgefertigten Flanschen 10A und dem Liner 10E.The crossbeam 10 forms in this state of assembly a form-fitting assembled from two components assembly component of the prefabricated flanges 10A and the liner 10E.
In bevorzugter Ausgestaltung ist der Speicherbehälter 10E ein so genannter Liner aus Kunststoff (auch Kunststoffblase genannt), wobei insbesondere ein thermoplastischer Kunststoff mit hoher Dichtigkeit, insbesondere HDPE (HDPE steht für Polyethylen hoher Dichte, englisch: High Density Polyethylen), vorgeschlagen wird, so dass der vorgefertigte Liner 10E kostengünstig in einem Blasformverfahren hergestellt werden kann, wobei bei der Herstellung dafür gesorgt ist, dass der Liner 10E gegenüber gasförmigen und/oder flüssigen Medien eine gewünschte Dichtigkeit aufweist.In a preferred embodiment, the storage container 10E a so-called liner made of plastic (also called plastic bubble), wherein in particular a thermoplastic material with high density, in particular HDPE (HDPE stands for high density polyethylene, English: High Density polyethylene), is proposed, so that the prefabricated liner 10E can be inexpensively manufactured in a blow molding process, wherein during manufacture it is ensured that the liner 10E has a desired tightness against gaseous and / or liquid media.
In einer alternativen Ausgestaltung wird der Liner 10E aus einem anderen thermoplastischen Kunststoff, wie beispielsweise Polyamid (Abkürzung: PA) oder Polyoxymethylen (Abkürzung: POM), hergestellt.In an alternative embodiment, the liner 10E made of another thermoplastic such as polyamide (abbreviation: PA) or polyoxymethylene (abbreviation: POM).
Prinzipiell besteht auch die Möglichkeit, dass der Liner 10E aus einem Metall vorgefertigt wird.In principle, there is also the possibility that the liner 10E is prefabricated from a metal.
Die Materialauswahl erfolgt in Abhängigkeit der gewünschten Stabilität des Liners, dem Gewicht und/oder der Dichtigkeit gegenüber dem im Liner 10E bevorrateten Medium in Abhängigkeit der physikalischen und chemischen Eigenschaften des Mediums im Liner 10E.The choice of material depends on the desired stability of the liner, the weight and / or the tightness compared to those in the liner 10E stored medium depending on the physical and chemical properties of the medium in the liner 10E ,
Die zu dem Zusammenbauteil zusammengefügten Bauteile, die vorgefertigten Flanschenden 10A und der Liner 10E, werden in einem weiteren Herstellungsschritt durch Laminieren miteinander verbunden.The components assembled to the assembly component, the prefabricated flange ends 10A and the liner 10E , are joined together in a further manufacturing step by lamination.
Vorgeschlagen wird die Ausbildung eines mindestens eine Faserverbund-Lage VL-n aufweisenden Verbindungselementes 10B, welches indirekt eine feste Verbindung zwischen den zuvor formschlüssig zusammengefügten Flanschenden 10A und dem Liner 10E erzeugt, wobei in einer Herstellungsart vorgesehen ist, das Verbindungselement 10B als endlos gewickeltes Faserverbundlaminat aus mindestens einer Faser-Verbundlage VL-n (n = Anzahl der Faser-Verbundlagen) herzustellen. Die 3 und 4 zeigen das Verbindungselement 10B, welches in dieser Ausführungsform aus nur einer einzigen Faser-Verbundlage VL-1 besteht.Proposed is the formation of at least one fiber composite layer VL-n having connecting element 10B , which indirectly a firm connection between the previously form-fitting assembled flange ends 10A and the liner 10E produced, wherein provided in a production, the connecting element 10B as an endlessly wound fiber composite laminate of at least one fiber composite layer VL-n (n = number of fiber composite layers) produce. The 3 and 4 show the connecting element 10B, which in this embodiment consists of only a single fiber composite layer VL 1 consists.
Dabei wird wie folgt vorgegangen: Das den Liner 10E schützende und die Kraft zwischen den Flanschenden 10A kraftübertragende Verbindungselement 10B wird als Faserverbundlaminat (hier CFK) im Nasswickelverfahren aufgebracht. Dem Verbindungselement 10B kommt somit in vorteilhafter Weise eine Mehrfachfunktion zu. Eine Funktion besteht in dem Schutz des Liners 10E. Eine weitere Funktion besteht in der Aufnahme der Kräfte, die vom Druck des im Liner 10E gespeicherten Mediums herrühren. Zudem übernimmt das Verbindungselement 10B als weitere Funktion die im Betriebsfall notwendige Kraftübertragung zwischen den Flanschenden 10A, da die zuvor nur gefügten vorgefertigten Komponenten 10A und 10E nach Fertigstellung mittels des Verbindungselementes 10B indirekt fest miteinander verbunden sind.The procedure is as follows: The liner 10E protective and the force between the flange ends 10A force transmitting connection element 10B is applied as a fiber composite laminate (CFK here) in the wet winding process. The connection element 10B thus advantageously a multiple function. One function is the protection of the liner 10E. Another Function consists in the absorption of the forces caused by the pressure of the liner 10E stored medium come from. In addition, the connecting element takes over 10B as a further function the necessary power transmission between the flange ends in case of operation 10A as the previously only joined prefabricated components 10A and 10E after completion by means of the connecting element 10B indirectly connected to each other.
Das Verbindungselement 10Bwird auf die Flanschaufnahmen 10A-2 der Flanschenden 10A und den Liner 10E durch das Nasswickelverfahren aufgebracht.The connecting element 10B is applied to the flange receptacles 10A-2 the flange ends 10A and the liner 10E applied by the wet winding process.
Das Verbindungselement 10B umgibt nach der Fertigstellung mit seiner Innenfläche eine Außenfläche der Flanschaufnahmen 10A-2 der Flanschenden 10A und eine Außenfläche des Liners 10E. Mit anderen Worten, der Liner 10E ist in vorteilhafter Weise indirekt über das Verbindungselement 10B mit den Flanschaufnahmen 10A-2 der Flanschenden 10A ortsfest verbunden. Die Materialien des Liners 10E und der Flanschaufnahme 10A-2 der Flanschenden 10A sind somit physikalisch nicht miteinander verbunden, wodurch der Effekt erzielt wird, dass sich der Liner 10E temperaturabhängig bei einer Materialausdehnung im Sinne der sich verändernden Abmessungen der Flanschaufnahmen 10A-2 der Flanschenden 10A bewegen kann. Die einen anderen Ausdehnungskoeffizienten aufweisende Flanschaufnahme 10A-2 eines Flanschendes 10A ist dadurch hinsichtlich dertemperaturabhängig stattfindenden Materialausdehnung im Sinne der sich verändernden Abmessungen in vorteilhafter Weise von dem Liner 10E entkoppelt.The connecting element 10B surrounds after completion with its inner surface an outer surface of the Flanschaufnahmen 10A-2 the flange ends 10A and an outer surface of the liner 10E , In other words, the liner 10E is advantageously indirectly via the connecting element 10B with the flange holders 10A-2 the flange ends 10A fixedly connected. The materials of the liner 10E and the flange receptacle 10A-2 Thus, the flange ends 10A are not physically connected to each other, whereby the effect is achieved that the liner 10E temperature-dependent with a material expansion in the sense of changing dimensions of the Flanschaufnahmen 10A-2 the flange ends 10A can move. The other coefficient of expansion having flange receptacle 10A-2 a flange end 10A is characterized in terms of the temperature-dependent material expansion in terms of changing dimensions in an advantageous manner of the liner 10E decoupled.
In einer Ausgestaltung zur Herstellung des Verbindungselementes 10B im Nasswickelverfahren werden Wickelkämme 20 eingesetzt, die bei der Vorfertigung der Flanschenden 10A berücksichtigt und die in den Flanschaufnahmen 10A-2 der Flanschenden 10A befestigt, insbesondere eingeklebt werden.In an embodiment for producing the connecting element 10B in the wet winding process are winding combs 20 used in the prefabrication of the flange ends 10A considered and the in the flange receptacles 10A-2 the flange ends 10A attached, in particular glued.
Die Wickelkämme 20 werden ringförmig auf einem vorgebbaren Außenumfang der sich gegenüberliegenden Flanschaufnahmen 10A-2 angeordnet, wobei die Zähne im Wesentlichen orthogonal von den Flanschaufnahmen 10A-2 abstehen.The winding combs 20 be annular on a predetermined outer circumference of the opposing Flanschaufnahmen 10A-2 arranged, with the teeth substantially orthogonal to the Flanschaufnahmen 10A-2 protrude.
Um einen Übergang zwischen den Rändern 10A-21 der Flanschaufnahmen 10A-2 und dem Liner 10E in einem so genannten Überlappungsbereich zu gewährleisten und damit die bei dem Nasswickelverfahren zwischen den Flanschenden 10A um die Zähne der Wickelkämme 20 geführte Verstärkungsfaser, insbesondere Kohlenstofffaser, möglichst ohne Knicke abgelegt werden kann, werden - wie in der 4 sichtbar gemacht ist - umfangsseitig umlaufende Keilringe 10F stirnseitig an die Ränder 10A-21 der Flanschaufnahmen 10A-2 der Flanschenden 10A auf den Liner 10E gelegt.To make a transition between the edges 10A-21 the flange receptacles 10A-2 and the liner 10E to ensure in a so-called overlap area and thus in the wet winding process between the flange ends 10A around the teeth of the winding combs 20 guided reinforcing fiber, in particular carbon fiber, as possible can be stored without kinks are - as in the 4 is made visible - circumferentially encircling wedge rings 10F frontally to the edges 10A-21 the flange receptacles 10A-2 the flange ends 10A on the liner 10E placed.
Nach Fertigstellung, das heißt nach dem mindestens einlagigen oder mehrlagigen Wickeln und Aushärten des Verbindungselementes 10B, werden die Zähne der Wickelkämme 20 abgebrochen oder abgetrennt, so dass nur die Wickelkammrücken und der von der Verstärkungsfaser, insbesondere Kohlenstofffaser, eingewickelte Bereich derZähne in dem Verbindungselement 10B verbleiben.After completion, that is after at least single-layer or multi-layer winding and curing of the connecting element 10B , the teeth of the winding combs become 20 broken off or severed so that only the winding comb back and the area of the teeth wrapped by the reinforcing fiber, in particular carbon fiber, in the connecting element 10B remain.
Zudem werden im Übergang zwischen den Flanschplatten 10A-1 und den Flanschaufnahmen 10A-2 auf den Außenseiten der Flanschaufnahmen 10A-2 Vertiefungen 10A-22 gebildet.In addition, in the transition between the flange plates 10A-1 and the flange receptacles 10A-2 on the outsides of the flange receptacles 10A-2 wells 10A-22 educated.
Der Vorteil ist, dass das Verbindungselement 10B durch die beidseitige Ablage der Schlaufen, der beim Wickeln um die Zähne der Wickelkämme 20 endlos geführten Verstärkungsfaser, insbesondere Kohlenstofffaser, in der durch die Vertiefung 10A-22 gebildeten Hinterschneidung, eine ortsfeste und sichere Befestigung des Verbindungselementes 10B auf den konisch auslaufenden Konturen der Flanschaufnahmen 10A-2 der Flanschenden 10A bewirkt.The advantage is that the connecting element 10B by the two-sided storage of the loops, the winding around the teeth of the winding combs 20 endless guided reinforcing fiber, in particular carbon fiber, in the recess 10A-22 formed undercut, a stationary and secure attachment of the connecting element 10B on the conically tapered contours of the flange receptacles 10A-2 the flange ends 10A causes.
Alternativ kann als Herstellungsart statt des Nasswickelverfahrens das als RTM-Verfahren (Abkürzung englisch: Resin Transfer Molding) bezeichnete Harzinjektionsverfahren zum Einsatz kommen, wobei der Vorteil darin besteht, dass querträgerseitig der jeweilige Wickelkamm 20 beziehungsweise die nach Fertigstellung in dem Querträger 10 verbleibenden Reste der Wickelkämme 20 gegebenenfalls entfallen können. Bei dem RTM-Verfahren werden die Verstärkungsfaser, insbesondere Kohlenstofffaser, aufgebracht und im Gegensatz zum Nasswickeln erst im Nachhinein imprägniert. Im RTM-Verfahren wird ein Faserkunststoffverbund aus einer Kunststoffmatrix als Bettungsmasse aus einem duroplastischen Kunststoff, wie beispielsweise Polyester, Epoxid- oder Phenolharz, verwendet, in der wiederum die Verstärkungsfaser einliegt.Alternatively, as the production method instead of the wet winding process known as RTM process (abbreviation: Resin Transfer Molding) resin injection process can be used, the advantage is that the cross member side of the respective winding comb 20 or after completion in the cross member 10 remaining remnants of the winding combs 20 may be omitted if necessary. In the RTM process, the reinforcing fiber, in particular carbon fiber, applied and impregnated in contrast to wet winding only afterwards. In the RTM process, a fiber plastic composite of a plastic matrix is used as a bedding compound of a thermosetting plastic, such as polyester, epoxy or phenolic resin, in which in turn rests the reinforcing fiber.
Wie bereits erläutert, wurde zuvor der Liner 10E in die Flanschenden 10A eingesetzt, wobei zum Abdichten des Liners 10E gegenüber den Flanschenden 10Adie Dichtungen 10D eingesetzt sind. ZurAufnahme unterschiedlicher Wärmedehnungen ist der Liner 10E über die Gleitbuchsen 10C vorzugsweise beidseitig in den Flanschenden 10A lose gelagert, wobei die indirekte ortsfeste Verbindung der Flanschenden 10A schließlich mittels des Verbindungselementes 10B erfolgt.As already explained, before was the liner 10E into the flange ends 10A used, wherein for sealing the liner 10E opposite the flanged ends 10, the seals 10D are used. To absorb different thermal expansions is the liner 10E over the sliding bushes 10C preferably on both sides in the flange ends 10A loosely mounted, the indirect stationary connection of the flange ends 10A finally by means of the connecting element 10B he follows.
Eine nur einseitige Loslagerung des Liners 10E ist grundsätzlich ebenfalls möglich. Durch die Loslagerung auf einer oder beiden Seiten wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass im Liner 10E keine überkritischen Spannungen entstehen, da die im Betrieb des Nutzfahrzeuges N auf die Flanschenden 10A des Querträgers 10 wirkenden Zugkräfte, Druckkräfte, Biegungskräfte und Torsionskräfte nicht auf den Liner 10E übertragen werden.A one-sided floating bearing of the liner 10E is also possible in principle. By the floating bearing on one or both sides is achieved in an advantageous manner that in the liner 10E none Supercritical stresses arise because of the operation of the commercial vehicle N on the flange ends 10A of the crossbeam 10 acting tensile forces, compressive forces, bending forces and torsional forces not on the liner 10E be transmitted.
Vorgesehen ist, dass der Liner 10E mindestens einseitig offen ist. Dazu weist der Liner 10E prinzipiell mindestens eine Lineröffnung 10E-11 auf. Im Ausführungsbeispiel weist der Liner 10E mindestens einseitig den Hals 10E-1 mit einer Öffnung 10E-11 auf, der im Zusammenbauzustand in der Flanschnut 10A-11 eingesteckt ist, wobei die Flanschplatte 10A-1 eines Flanschendes 10A eine Flanschöffnung 10A-12 aufweist, die das Medium im Liner 10E über die Lineröffnung 10E-11 und über die Flanschöffnung 10A-12 in der Flanschplatte 10A-1 in mindestens eine Richtung passieren lässt.It is intended that the liner 10E open at least one side. This is indicated by the liner 10E in principle at least one liner opening 10E-11 on. In the embodiment, the liner 10E at least one side of the neck 10E-1 with an opening 10E-11 in the assembled state in the flange groove 10A-11 is inserted, wherein the flange plate 10A-1 a flange end 10A a flange opening 10A-12 that has the medium in the liner 10E over the liner opening 10E-11 and over the flange opening 10A-12 in the flange plate 10A-1 in at least one direction.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Liner 10E beidseitig offen, so dass die beschriebene Ausgestaltung beidseitig vorgesehen ist.In the illustrated embodiment, the liner 10E open on both sides, so that the described embodiment is provided on both sides.
Im Ausführungsbeispiel ist der Liner 10E somit nach beiden Seiten in y-Richtung offen.In the embodiment, the liner 10E thus open to both sides in the y-direction.
In den Flanschöffnungen 10A-12 befinden sich vorzugsweise Innengewinde. An einem der Innengewinde ist beispielsweise eine Luftzufuhr- und Luftabfuhrleitung einer einen geschlossenen Kreislauf aufweisenden Bremsanlage des Nutzfahrzeuges N angeschlossen, wobei vorgesehen ist, dass an dem Innengewinde der analog ausgebildeten gegenüberliegenden Flanschöffnung 10A-12 eine Entwässerungsleitung eines öffenbaren Entwässerungssystems angeschlossen ist. Es besteht auch die Möglichkeit, ein Medium an der einen Flanschöffnung 10A-12 zuzuführen und an der anderen Flanschöffnungen 10A-12 abzuführen.In the flange openings 10A-12 are preferably internal thread. On one of the internal threads, for example, an air supply and air discharge line of a closed circuit brake system of the commercial vehicle N connected, wherein it is provided that on the internal thread of the analogously formed opposite flange opening 10A-12 a drainage line of an openable drainage system is connected. There is also the option of a medium at the one flange opening 10A-12 feed and at the other flange openings 10A-12 dissipate.
Als eine derzeit bevorzugte Ausführungsvariante werden die Flanschenden 10A aus Aluminium vorgefertigt hergestellt. Der Liner 10E wird aus Polyethylen hoher Dichte vorgefertigt hergestellt. Die vorgefertigten Komponenten 10A, 10E werden in einem Herstellungsschritt zusammengefügt und durch das Verbindungselement 20, welches vorzugsweise in dem Nasswickelverfahren als Faserverbundschicht hergestellt wird, in einem weiteren Herstellungsschritt miteinander verbunden. Diese mögliche Kombination der beschriebenen Ausführungsmöglichkeiten löst die Aufgabe, dass der Querträger 10 als Strukturbauteil des Fahrgestellrahmens 100 des Nutzfahrzeuges N in vorteilhafter Weise einen integrierten Drucktank aufweist, wobei der Querträger 10 ein sehr geringes Gewicht und eine hohe Steifigkeit aufweist. Die Gewichtsersparnis beträgt je nach Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Querträgers 10 gegenüberden herkömmlichen Querträgern 1, 1' gemäß den Figuren 1A und 1B bis zu 60 Prozent. Zudem besteht der Vorteil darin, dass in vorteilhafter Weise durch die Integration des Drucktanks bei gleichzeitiger Gewichtsersparnis zusätzlicher Bauraum gewonnen wird.As a presently preferred embodiment, the flange ends 10A Made of prefabricated aluminum. The liner 10E is prefabricated from high density polyethylene. The prefabricated components 10A . 10E are joined together in a manufacturing step and by the connecting element 20 , which is preferably produced in the wet winding process as a fiber composite layer, joined together in a further manufacturing step. This possible combination of the described embodiments solves the problem that the cross member 10 as a structural component of the chassis frame 100 of the commercial vehicle N advantageously has an integrated pressure tank, wherein the cross member 10 has a very low weight and high rigidity. The weight saving is depending on the configuration of the cross member according to the invention 10 compared to conventional crossbeams 1 . 1' according to the figures 1A and 1B up to 60 percent. In addition, the advantage is that is gained in an advantageous manner by the integration of the pressure tank with simultaneous weight saving additional space.
Ein besonders großes Volumen des Drucktanks wird dadurch erreicht, dass der Liner 10E gemäß den 3 und 4 keinen durchgehenden kreisförmigen zylindrischen Rohr-Querschnittaufweist.A particularly large volume of the pressure tank is achieved by the fact that the liner 10E according to the 3 and 4 does not have a continuous circular cylindrical tube cross-section.
Die 5 zeigt in einer Einzelheit III gemäß 4 eine bevorzugte Ausführungsform des Querträgers 10. Die bevorzugte Ausführungsform des Querträgers 10 ist auch in 6 in einer perspektivischen Außenansicht gezeigt. Es wird empfohlen, die 5 und 6 in einer Zusammenschau zu betrachten.The 5 shows in a detail III according to 4 a preferred embodiment of the cross member 10 , The preferred embodiment of the cross member 10 is also in 6 shown in a perspective exterior view. It is recommended that 5 and 6 to look at in a synopsis.
In den 5 und 6 ist im Unterschied zu den 3 und 4 ein Verbindungselement 10B gezeigt, welches nicht nur aus einer Faser-Verbundlage VL-n; VL-1 (n = 1), sondern aus mehreren Faser-Verbundlagen VL-n; VL-1, VL-2, VL-3, VL-4, VL-Z (n = 5) ausgebildet ist.In the 5 and 6 is unlike the 3 and 4 a connecting element 10B shown not just a fiber composite layer VL-n ; VL 1 (n = 1), but of several fiber composite layers VL-n ; VL 1 , VL- 2 , VL- 3 , VL-4, VL-Z (n = 5) is formed.
Die Erfindung schlägt in einer ersten Ausführungsform gemäß den 3 und 4 ein Verbindungselement 10B vor, welches als einlagiges Faserverbundlaminat ausgebildet ist, während in den 5 und 6 sowie 7A bis 7C ein mehrlagiges Faserverbundlaminat verdeutlichtwird.The invention proposes in a first embodiment according to the 3 and 4 a connecting element 10B before, which is formed as a single-layer composite fiber laminate, while in the 5 and 6 and Figures 7A to 7C illustrate a multilayer composite fiber laminate.
Erste Ausführungsform:First embodiment:
Der bereits beschriebene Verfahrensschritt d) untergliedert sich bei dieser ersten Ausführungsform in mehrere Teilschritte, die nachfolgend erläutert werden.The method step d) already described is subdivided in this first embodiment into several sub-steps, which are explained below.
Der Verfahrensschritt d) ist, wie bereits erläutert, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mantelfläche der Flanschaufnahmen 10A-2 zumindest teilweise und eine Mantelfläche des Liners 10E zumindest teilweise mit dem Verbindungselement 10B aus einem einteiligen Faserverbundlaminat umgeben werden, wodurch die Flanschaufnahmen 10A-2 und der Liner 10E nach Fertigstellung des Verbindungselementes 10E indirekt fest verbunden sind.The method step d) is, as already explained, characterized in that a lateral surface of the Flanschaufnahmen 10A-2 at least partially and a lateral surface of the liner 10E at least partially with the connecting element 10B be surrounded by a one-piece fiber composite laminate, whereby the Flanschaufnahmen 10A-2 and the liner 10E after completion of the connecting element 10E indirectly connected.
Der Verfahrensschritt d) ist bei dieser Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Teilschritt d1) (vor der Herstellung der Faser-Verbundlage VL-1; n = 1) auf die Mantelfläche der Flanschaufnahme 10A-2 ein Klebstoff aufgebracht wird, so dass die Innenfläche des anschließend hergestellten Verbindungselementes 10B und die Mantelfläche der Flanschaufnahme 10A-2 der Flanschenden 10A zusätzlich mittels einer Klebstoffschicht K miteinander verklebt sind. Dadurch wird in vorteilhafter Weise die Festigkeit zwischen dem Verbindungselement 10B und den Flanschenden 10A erhöht, so dass es in vorteilhafter Weise unter Belastung nicht zu einem Ablösen des Verbindungselementes 10B von der Flanschaufnahme 10A-2 der Flanschenden 10A kommt.In this embodiment, process step d) is characterized in that in a first partial step d1) (before the production of the fiber composite layer VL) 1 ; n = 1) on the lateral surface of the flange receptacle 10A-2 An adhesive is applied, so that the inner surface of the connecting element subsequently produced 10B and the lateral surface of the flange receptacle 10A-2 the flange ends 10A additionally by means of an adhesive layer K glued together. As a result, the strength between the connecting element 10B and the flange ends 10A increased, so it is not advantageous under load to a detachment of the connecting element 10B from the flange receptacle 10A-2 the flange ends 10A comes.
Der zweite Teilschritt d2) besteht in der Herstellung der einen Faser-Verbundlage VL-1.The second sub-step d2) consists in the production of a fiber composite layer VL- 1 ,
Nachdem die Klebstoffschicht K gemäß dem ersten Teilschritt d1) ausgebildet ist, wird in dem zweiten Teilschritt d2) die Faser-Verbundlage VL-1 zwischen dem Wickelkamm 20 (vergleiche 3 und 4) angeordnet. Eine Verstärkungsfaser wird dabei derart um die Zähne des Wickelkammes 20 gelegt, so dass zwischen Flanschplatte 10A-1 und dem Wickelkamm 20 ein Bereich B1 des einlagigen Faserverbundlaminates gebildet wird, der jedoch keine eindeutige Orientierung der Faser-Verbundlage VL-1 ermöglicht, da die Verstärkungsfaser in diesem Bereich B1 ungerichtet abgelegt wird. Dieser Bereich wird als isotroper Bereich B1 bezeichnet, da die physikalischen und mechanischen Eigenschaften richtungsunabhängig sind. Mit anderen Worten, der Bereich weist in alle Raumrichtungen gesehen nahezu gleiche physikalische und mechanische Eigenschaften auf.After the adhesive layer K is formed according to the first sub-step d1), in the second sub-step d2) the fiber composite layer VL 1 between the winding comb 20 (see 3 and 4 ) arranged. A reinforcing fiber is thereby around the teeth of the winding comb 20 placed so that between flange plate 10A-1 and the winding comb 20 an area B1 of the single-layer composite fiber laminate is formed, but no clear orientation of the fiber composite layer VL- 1 allows, as the reinforcing fiber in this area B1 is stored undirected. This area is called an isotropic area B1 referred to as the physical and mechanical properties are direction independent. In other words, the area has virtually the same physical and mechanical properties in all spatial directions.
Anders verhält es sich erfindungsgemäß mit der Verstärkungsfaser im Bereich B2 zwischen den sich gegenüberliegenden Wickelkämmen 20. Es ist vorgesehen, dass die Verstärkungsfaser derart zwischen den Zähnen des Wickelkammes 20 angeordnet wird, wobei die Verstärkungsfaserder Faser-Verbundlage VL-1 - gegenüber einer Längsachse Y des Querträgers 10 gesehen - in einem vorgebbaren Faserwinkel von +/- α° mit einer vorgebbaren Lagendicke Lz-n; Lz-1 (n-te Faser-Verbundlage VL-1) angeordnet ist.The situation is different according to the invention with the reinforcing fiber in the range B2 between the opposite winding combs 20 , It is envisaged that the reinforcing fiber in such a way between the teeth of the winding comb 20 with the reinforcing fiber of the fiber composite layer VL- 1 - With respect to a longitudinal axis Y of the crossbeam 10 seen - in a predefinable fiber angle of +/- α ° with a predetermined layer thickness Lz-n ; LZ 1 (n-th fiber composite layer VL- 1 ) is arranged.
Es ist beispielsweise bevorzugt vorgesehen, dass die Faser-Verbundlage VL-1 einen Faserwinkel +/- α1° von α = +45° oder α = -45° und eine Lagendicke Lz-1 zwischen 0,1 mm und 0,5 mm aufweist.For example, it is preferably provided that the fiber composite layer VL- 1 a fiber angle +/- α1 ° of α = + 45 ° or α = -45 ° and a layer thickness Lz 1 between 0.1 mm and 0.5 mm.
Ein derart ausgebildetes Faserverbundlaminat weist anisotropes Materialverhalten auf, da die physikalischen und mechanischen Eigenschaften im Bereich B2 durch die orientierte Anordnung der Verstärkungsfaser jetzt richtungsabhängig sind. Das heißt, der Bereich B2 weist nicht in alle Raumrichtungen gesehen die gleichen physikalischen und mechanischen Eigenschaften auf. Mit anderen Worten, die wie beschrieben angeordnete Verstärkungsfaser in der Faser-Verbundlage VL-1 kann die größten Kräfte in Faserrichtung übertragen. In den zugehörigen Tests hat sich ein vorgebbarer bevorzugter Faserwinkel-Bereich von α = +/- 33° bis +/-57° gegenüber der Längsachse Y des Querträgers 10 als bevorzugt herausgestellt, um die im Querträger 10 wirkenden maximalen Zugkräfte, Druckkräfte in y-Richtung und Biegungskräfte und die um die Y-Achse wirkenden Torsionsmomente besonders gut aufnehmen zu können. Der Querträger 10 weist somit in vorteilhafter Weise Materialeigenschaften auf, die mit aus Stahl hergestellten Querträgern vergleichbar sind, wobei der erfindungsgemäße Querträger 10 in vorteilhafter Weise ein deutlich geringeres Gewicht aufweist.Such a formed fiber composite laminate has anisotropic material behavior, since the physical and mechanical properties in the field B2 are now directional by the oriented arrangement of the reinforcing fiber. That is, the area B2 does not have the same physical and mechanical properties in all spatial directions. In other words, the reinforcing fiber arranged as described in the fiber composite layer VL- 1 can transmit the greatest forces in the fiber direction. In the associated tests, a prescribable preferred fiber angle range of α = +/- 33 ° to +/- 57 ° with respect to the longitudinal axis Y of the crossbeam 10 as preferred turned out to be in the cross member 10 acting maximum tensile forces, compressive forces in the y-direction and bending forces and the torsional moments acting around the Y-axis can absorb particularly well. The crossbeam 10 Thus, advantageously has material properties that are comparable to cross members made of steel, wherein the cross member according to the invention 10 advantageously has a significantly lower weight.
Ein zusätzlicher Teilschritt d1') oder d2') des vierten Verfahrensschrittes d) basiert auf folgender erfindungsgemäßen Lösung. Der verwendete, zur Herstellung einerfesten Verbindung besondere Klebstoff zur Ausbildung der Klebstoffschicht K benötigt einen gewissen Anpressdruckzum Reagieren und Aushärten. Der Anpressdruck desverwendeten Klebstoffs liegt zwischen einem und dreieinhalb bar (1 bis 3,5 bar).An additional partial step d1 ') or d2') of the fourth method step d) is based on the following solution according to the invention. The adhesive used to form a strong bond used to form the adhesive layer K requires a certain pressure to react and cure. The contact pressure of the adhesive used is between one and three and a half bar ( 1 up to 3.5 bar).
Es wird erfindungsgemäß eine weitere zusätzliche Faser-Verbundlage VL-Z ausgebildet, die als 90°-Gurt oder als 90°-Faser-Verbundumfangslage bezeichnet wird. Sie weist bevorzugt eine Lagendicke Lz-Z von ebenfalls zwischen 0,1 mm und 0,5_mm auf.It is according to the invention a further additional fiber composite layer VL-Z which is referred to as a 90 ° belt or as a 90 ° fiber composite peripheral layer. It preferably has a layer thickness Iz-Z also between 0.1 mm and 0.5_mm.
Die Verstärkungsfaser der zusätzlichen Faser-Verbundlage VL-Z wird in dem zusätzlichen Teilschritt d1') oder d2') des vierten Verfahrensschrittes d) gegenüber der Längsachse Y des Querträgers 10 in einem Faserwinkel von β = 90° als Gurt gewickelt. Durch die um 90° gegenüber der Längsachse Y des Bauteils 10 eingestellte Wickelrichtung der Verstärkungsfaser erhöht sich der Anpressdruck der Verstärkungsfaser auf das Bauteil 10, so dass in vorteilhafter Weise ein entsprechend gewünschter Anpressdruck im Bereich zwischen einem und dreieinhalb bar (1 bis 3,5 bar) erzeugt werden kann.The reinforcing fiber of the additional fiber composite layer VL-Z is in the additional sub-step d1 ') or d2') of the fourth step d) with respect to the longitudinal axis Y of the crossbeam 10 in a fiber angle of β = 90 ° wound as a belt. By 90 ° with respect to the longitudinal axis Y of the component 10 set winding direction of the reinforcing fiber increases the contact pressure of the reinforcing fiber on the component 10 , so that in an advantageous manner a corresponding desired contact pressure in the range between one and three and a half bar ( 1 up to 3.5 bar) can be generated.
Die zusätzliche Faser-Verbundlage VL-Z wird entweder nach dem ersten Teilschritt d1) oder nach dem Teilschritt d2) als zusätzlicher Teilschritt d1') oder d2') ausgeführt.The additional fiber composite layer VL-Z is carried out either after the first sub-step d1) or after the sub-step d2) as an additional sub-step d1 ') or d2').
Das heißt, in einer Anordnungsvariante (nicht dargestellt) wird die zusätzliche Faser-Verbundlage VL-Z in dem zusätzlichen Teilschritt d1') direkt auf die Klebstoffschicht K aufgebracht und aufgepresst, wodurch sich die zusätzliche Faser-Verbundlage VL-Z mittels der verpressten Klebstoffschicht K fest mit der Flanschaufnahme 10A-2 verbindet. Erst danach wird die erste Faser-Verbundlage VL-1 gemäß dem zweiten Teilschritt d2) ausgebildet.That is, in an arrangement variant (not shown) is the additional fiber composite layer VL-Z in the additional substep d1 ') directly onto the adhesive layer K applied and pressed, resulting in the additional fiber composite layer VL-Z by means of the pressed adhesive layer K firmly with the flange holder 10A-2 combines. Only then will the first fiber Composite layer VL- 1 formed according to the second sub-step d2).
Das heißt, in einer anderen Anordnungsvariante, die in den 3 und 4 dargestellt ist, wird die zusätzliche Faser-Verbundlage VL-Z in dem zusätzlichen Teilschritt d2') indirekt auf die in dem ersten Teilschritt d1) aufgebrachte Klebstoffschicht K aufgepresst, da zunächst die erste Faser-Verbundlage VL-1 gemäß dem zweiten Teilschritt d2) ausgebildet wird, und erst anschließend wird gemäß dem zusätzlichen Teilschritt d2') die zusätzliche Faser-Verbundlage VL-Z angeordnet, wodurch sich die verpresste Klebstoffschicht K fest mit der Flanschaufnahme 10A-2 und der ersten Faser-Verbundlage VL-1 verbindet.That is, in another arrangement variant, which in the 3 and 4 is shown, the additional fiber composite layer VL-Z in the additional partial step d2 ') indirectly to the adhesive layer applied in the first partial step d1) K pressed on, since first the first fiber composite layer VL- 1 is formed according to the second sub-step d2), and only then, according to the additional sub-step d2 ', the additional fiber composite layer VL-Z is arranged, whereby the pressed adhesive layer K fixed to the flange holder 10A-2 and the first fiber composite layer VL- 1 combines.
Zweite Ausführungsform:Second embodiment:
Die Erfindung schlägt gemäß der zweiten Ausführungsform ein Verbindungselement 10B vor, welches als mehrlagiges Faserverbundlaminat ausgebildet ist..The invention proposes a connecting element according to the second embodiment 10B before, which is designed as a multilayer composite fiber laminate ..
Das Verbindungselement 10b umfasst beispielsweise vierso genannte Faser-Verbundstapel, die aus jeweils vier Faser-Verbundlagen VL-n; n = 4 ausgebildet werden. Jedes Verbindungselement 10B weist somit gemäß dem Ausführungsbeispiel sechzehn Faser-Verbundlagen VL-n; n = 4 auf.The connecting element 10b comprises, for example, four composite fiber stacks, each consisting of four fiber composite layers VL-n ; n = 4 are formed. Each connecting element 10B Thus, according to the embodiment has sixteen fiber composite layers VL-n ; n = 4 on.
Der bereits beschriebene Verfahrensschritt d) untergliedert sich bei dieserzweiten Ausführungsform ebenfalls in mehrere Teilschritte, die nachfolgend erläutert werden.The method step d) already described is also subdivided into a plurality of substeps in this second embodiment, which are explained below.
Der Verfahrensschritt d) gemäß der zweiten Ausführungsform ist, wie bereits erläutert, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mantelfläche der Flanschaufnahmen 10A-2 zumindest teilweise und eine Mantelfläche des Liners 10E zumindest teilweise mit dem Verbindungselement 10B aus einem mehrlagigen Faserverbundlaminat umgeben werden, wodurch die Flanschaufnahmen 10A-2 und der Liner 10E nach Fertigstellung des Verbindungselementes 10E indirekt fest verbunden sind.The method step d) according to the second embodiment is, as already explained, characterized in that a lateral surface of the Flanschaufnahmen 10A-2 at least partially and a lateral surface of the liner 10E at least partially with the connecting element 10B be surrounded by a multi-layer composite fiber laminate, whereby the Flanschaufnahmen 10A-2 and the liner 10E after completion of the connecting element 10E indirectly connected.
Der Verfahrensschritt d) ist bei dieser zweiten Ausführungsform ebenfalls dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Teilschritt d1) (vor der Herstellung der Faser-Verbundlagen VL-n; n = 4) auf die Mantelfläche der Flanschaufnahme 10A-2 ein Klebstoff aufgebracht wird, so dass die Innenfläche des anschließend hergestellten Verbindungselementes 10B und die Mantelfläche der Flanschaufnahme 10A-2 der Flanschenden 10A zusätzlich mittels einer Klebstoffschicht K miteinander verklebt sind. Dadurch wird in vorteilhafter Weise die Festigkeit zwischen dem Verbindungselement 10B und den Flanschenden 10A erhöht, so dass es in vorteilhafter Weise unter Belastung nicht zu einem Ablösen des Verbindungselementes 10B von der Flanschaufnahme 10A-2 der Flanschenden 10A kommt.The method step d) in this second embodiment is also characterized in that in a first partial step d1) (before the production of the fiber composite layers VL-n ; n = 4) on the lateral surface of the flange receptacle 10A-2 An adhesive is applied, so that the inner surface of the connecting element subsequently produced 10B and the lateral surface of the flange receptacle 10A-2 the flange ends 10A additionally by means of an adhesive layer K glued together. As a result, the strength between the connecting element is advantageously 10B and the flange ends 10A increased, so it is not advantageous under load to a detachment of the connecting element 10B from the flange receptacle 10A-2 the flange ends 10A comes.
Der zweite Teilschritt d2) besteht in der Herstellung von mehreren Faser-Verbundlagen VL-n.The second sub-step d2) consists in the production of several fiber composite layers VL-n ,
Die 5 und 6 zeigen die in einer Ausgestaltung zur Herstellung des Verbindungselementes 10B fürdas Nasswickelverfahren angeordneten Wickelkämme 20, die bei der Vorfertigung der Flanschenden 10A berücksichtigt und die in den Flanschaufnahmen 10A-2 der Flanschenden 10A befestigt, insbesondere eingeklebt, werden.The 5 and 6 show in an embodiment for the preparation of the connecting element 10B for the wet winding process arranged winding combs 20 involved in the prefabrication of the flange ends 10A taken into account and in the flange receptacles 10A-2 of the flange ends 10A attached, in particular glued, be.
Die Wickelkämme 20 sind ringförmig auf einem vorgebbaren Außenumfang der sich gegenüberliegenden Flanschaufnahmen 10A-2 angeordnet, wobei die Zähne im Wesentlichen orthogonal von den Flanschaufnahmen 10A-2 abstehen.The winding combs 20 are annular on a predetermined outer circumference of the opposing Flanschaufnahmen 10A-2 arranged, with the teeth substantially orthogonal to the Flanschaufnahmen 10A-2 protrude.
Nachdem die Klebstoffschicht K gemäß dem ersten Teilschritt d1) ausgebildet ist, werden in einem zweiten Teilschritt d2) mehrere Faser-Verbundlagen VL-n zwischen den Wickelkämmen 20 (vergleiche 6) angeordnet.After the adhesive layer K is formed in accordance with the first sub-step d1), in a second sub-step d2) a plurality of fiber composite layers VL-n between the winding combs 20 (cf. 6 ) arranged.
Nachfolgend wird die Erfindung, mithin die Herstellung des Verbindungselementes 10B, anhand von vier dargestellten Faser-Verbundlagen VL-1; VL-2, VL-3, VL-4 erläutert, die gemeinsam einen einzigen oder einen von mehreren Faser-Verbundstapeln bilden.The following is the invention, thus the production of the connecting element 10B , based on four illustrated fiber composite layers VL- 1 ; VL 2 , VL- 3 , VL-4, which together form a single or one of several fiber composite stacks.
Die Verstärkungsfaser jeder Faser-Verbundlage VL-1; VL-2, VL-3, VL-4 eines Faser-Verbundstapels wird derart um die Zähne des Wickelkammes 20 gelegt, so dass zwischen Flanschplatte 10A-1 der Bereich B1 des mehrlagigen Faserverbundlaminates gebildet wird, der keine eindeutige Orientierung der Verstärkungsfaser der jeweiligen Faser-Verbundlage VL-n ermöglicht, da die Verstärkungsfaser in diesem Bereich B1 ungerichtet und nicht eindeutig orientiert in dem Bereich B1 abgelegt wird. Dieser bereits erläuterte isotrope Bereich B1 weist in alle Raumrichtungen gesehen nahezu gleiche physikalische und mechanische Eigenschaften auf.The reinforcing fiber of each fiber composite layer VL- 1 ; VL 2 , VL- 3 , VL-4 of a fiber composite stack is so around the teeth of the winding comb 20 placed so that between flange plate 10A-1 the area B1 of the multilayer composite fiber laminate is formed, the no clear orientation of the reinforcing fiber of the respective fiber composite layer VL-n allows, as the reinforcing fiber in this area B1 undirected and not clearly oriented in the field B1 is filed. This already explained isotropic region B1 has almost the same physical and mechanical properties in all spatial directions.
Anders verhält es sich erfindungsgemäß mit der Verstärkungsfaser im Bereich B2 zwischen den sich gegenüberliegenden Wickelkämmen 20. Es ist gemäß dem zweiten Teilschritt d2) vorgesehen, dass die Verstärkungsfaser derart - kreuzweise - zwischen den Zähnen des Wickelkammes 20 angeordnet werden, dass die Verstärkungsfaser der Faser-Verbundlagen VL-1, VL-2, VL-3, VL-4 - gegenüber der Längsachse Y des Querträgers 10 gesehen - jeweils in einem vorgebbaren Faserwinkel von +/- α° mit einer vorgebbaren Lagendicke Lz-n (n = n-te Faser-Verbundlage VL-n) angeordnet sind.The situation is different according to the invention with the reinforcing fiber in the range B2 between the opposite winding combs 20 , It is provided according to the second sub-step d2) that the reinforcing fiber in such a way - crosswise - between the teeth of the winding comb 20 be arranged that the reinforcing fiber of the fiber composite layers VL- 1 , VL- 2 , VL- 3 , VL-4 - opposite to the longitudinal axis Y of the crossbeam 10 seen - in each case in a predefinable fiber angle of +/- α ° with a predetermined layer thickness Lz-n (n = nth fiber composite layer VL-n ) are arranged.
Erfindungsgemäß werden mindestens zwei Faser-Verbundlagen VL-n (n > 1) ausgebildet, wobei im Ausführungsbeispiel vier Faser-Verbundlagen VL-1; VL-2, VL-3, VL-4 mindestens eines Faser-Verbundstapels gezeigt sind. Bevorzugt werden mehrere Faser-Verbundstapel ausgebildet.According to the invention, at least two fiber composite layers VL-n (n> 1), wherein in the exemplary embodiment four fiber composite layers VL- 1 ; VL 2 , VL- 3 , VL-4 of at least one fiber composite stack are shown. Preferably, a plurality of fiber composite stacks are formed.
Beispiel 1: Example 1:
Dabei ist gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel erfindungsgemäß vorgesehen, dass die weiter innen an der Flanschaufnahme 10A-2 liegenden Faser-Verbundlagen VL-1 und VL-2 in kleineren Faserwinkeln +/- α1°, +/- α2° und mit einer vorgebbaren Lagendicke Lz-1, Lz-2 gewickelt werden, als die weiter außen liegenden Faser-Verbundlagen VL-3, VL-4, die mit Faserwinkeln +/- a3°, +/- a4° mit einer vorgebbaren Lagendicke Lz-3, Lz-4 angeordnet und ausgebildetwerden.It is provided according to the invention according to a first embodiment, that the further inside of the Flanschaufnahme 10A-2 lying fiber composite layers VL- 1 and VL- 2 in smaller fiber angles +/- α1 °, +/- α2 ° and with a predeterminable layer thickness Lz 1 , Lz 2 be wound when the fiber layers VL-lying further out 3 , VL-4, with fiber angles +/- a3 °, +/- a4 ° with a predeterminable layer thickness Lz- 3 , Lz-4 are arranged and trained.
Es ist beispielsweise bei Ausbildung eines einzigen Faser-Verbundstapels bevorzugt vorgesehen, dass die erste Faser-Verbundlage VL-1 einen Faserwinkel α1 = +33° und die zweite Faser-Verbundlage VL-2 einen Faserwinkel α2° von - 33° und eine Lagendicke Lz-1, Lz-2 in einem bevorzugten Bereich zwischen 0,1 mm und 0,5 mm aufweisen, während die dritte Faser-Verbundlage VL-3 einen Faserwinkel α3 = + 57° und die vierte Faser-Verbundlage VL-4 einen Faserwinkel α4 von -57° und eine Lagendicke Lz-3, Lz-4 im bevorzugten Bereich zwischen 0,1 mm und 0, 5 mm aufweisen.For example, when forming a single fiber composite stack, it is preferably provided that the first fiber composite layer VL- 1 a fiber angle α1 = + 33 ° and the second fiber composite layer VL- 2 a fiber angle α2 ° of -33 ° and a layer thickness Lz 1 , Lz-2 in a preferred range between 0.1 mm and 0.5 mm, while the third fiber composite layer VL- 3 a fiber angle α3 = + 57 ° and the fourth fiber composite layer VL-4 a fiber angle α4 of -57 ° and a layer thickness Lz 3 , Lz-4 in the preferred range between 0.1 mm and 0.5 mm.
Beispiel 2:Example 2:
Es ist beispielsweise bei Ausbildung mehrerer Faser-Verbundstapel bevorzugt vorgesehen, dass die erste Faser-Verbundlage VL-1 einen Faserwinkel α1 = +33° und die zweite Faser-Verbundlage VL-2 einen Faserwinkel α2° von - 33° und eine Lagendicke Lz-1, Lz-2 in einem bevorzugten Bereich zwischen 0,1 mm und 0,5 mm aufweisen, während die dritte Faser-Verbundlage VL-3 ebenfalls einen Faserwinkel α3 = + 33° und die vierte Faser-Verbundlage VL-4 ebenfalls einen Faserwinkel α4 von - 33 und eine Lagendicke Lz-3, Lz-4 im bevorzugten Bereich zwischen 0,1 mm und 0,5 mm aufweisen. Bei diesem Ausführungsbeispiel folgen der dem ersten Faser-Verbundstapel weitere Faser-Verbundstapel, so dass die weiter innen an der Flanschaufnahme 10A-2 liegenden Faser-Verbundlagen VL-1, VL-2, VL3, VL-4 des ersten Faser-Verbundstapels alle einen kleineren Faserwinkel +/- α1°, +/- α2°, +/- α3°, +/- α4° aufweisen, als die nachfolgenden Faser-Verbundlagen derweiteren Faser-Verbundstapel.For example, when forming a plurality of fiber composite stacks, it is preferably provided that the first fiber composite layer VL- 1 a fiber angle α1 = + 33 ° and the second fiber composite layer VL- 2 a fiber angle α2 ° of -33 ° and a layer thickness Lz 1 , Lz 2 in a preferred range between 0.1 mm and 0.5 mm, while the third fiber composite layer VL- 3 likewise a fiber angle α3 = + 33 ° and the fourth fiber composite layer VL-4 likewise have a fiber angle α4 of -33 and a layer thickness Lz 3 , Lz-4 in the preferred range between 0.1 mm and 0.5 mm. In this embodiment, the fiber composite stacks following the first fiber composite stack follow, so that the farther inward on the flange receptacle 10A-2 lying fiber composite layers VL- 1 , VL- 2 , VL3, VL-4 of the first fiber composite stack all have a smaller fiber angle +/- α1 °, +/- α2 °, +/- α3 °, +/- α4 ° than the subsequent fiber composite layers of the further fiber composite stacks ,
Zusammengefasstwird ein spezieller Lagenaufbau mindestens eines oder mehrerer Faser-Verbundstapel des mehrlagigen Faserverbundlaminats des Querträgers 10 im Bereich B2 vorgeschlagen, der, um die erforderlichen Lastanforderungen an das Bauteil 10 zu erfüllen, mindestens zwei Faser-Verbundlagen VL-n (n > 1) je Faser-Verbundstapel aufweist, die in Bezug auf aufeinanderfolgende Faser-Verbundlage VL-n in gleichen oder unterschiedlichen orientierten Faserwinkeln +/- α1°, +/- α2° im bevorzugten Bereich von +/- 33° bis +/-57° gegenüber der Längsachse Y des Querträgers 10 mit einer Lagendicke von 0,1 bis 0,5 mm Lz-1, Lz-2 ausgebildet sind, wodurch die erforderlichen Lastanforderungen an das Bauteil 10 erfüllt werden.In summary, a specific layer construction of at least one or more fiber composite stacks of the multilayer composite fiber laminate of the cross member 10 in the area B2 proposed to meet the required load requirements of the component 10 to meet at least two fiber composite layers VL-n (n> 1) per fiber composite stack having respect to successive fiber composite ply VL-n in the same or different oriented fiber angles +/- α1 °, +/- α2 ° in the preferred range of +/- 33 ° to +/- 57 ° with respect to the longitudinal axis Y of the crossbeam 10 with a layer thickness of 0.1 to 0.5 mm Lz-1, Lz 2 are formed, whereby the required load requirements of the component 10 be fulfilled.
Ein derart ausgebildetes mehrlagiges Faserverbundlaminat weist anisotropes Materialverhalten auf, da die physikalischen und mechanischen Eigenschaften richtungsabhängig sind. Das heißt, der Bereich B2 weist in alle Raumrichtungen gesehen nicht die gleichen physikalischen und mechanischen Eigenschaften auf. Mit anderen Worten, die wie beschrieben angeordnete Verstärkungsfaser kann die größten Kräfte in Faserrichtung übertragen. In den zugehörigen Tests hat sich in den Faser-Verbundlagen VL-n dergenannte bevorzugte Faserwinkel-Bereich von α = +/- 33° bis α = +/- 57° gegenüber der Längsachse Y des Querträgers 10 als bevorzugt herausgestellt, um die im Querträger 10 wirkenden maximalen Längskräfte in y-Richtung und die um die Y-Achse wirkenden Torsionsmomente besonders gut aufnehmen zu können. Der Querträger 10 weist somit in vorteilhafter Weise Materialeigenschaften auf, die mit aus Stahl hergestellten Querträgern vergleichbar sind, wobei der erfindungsgemäße Querträger 10 in vorteilhafter Weise ein deutlich geringeres Gewicht aufweist.Such a multilayer composite fiber laminate formed in this way exhibits anisotropic material behavior, since the physical and mechanical properties are direction-dependent. That is, the area B2 does not have the same physical and mechanical properties in all spatial directions. In other words, the reinforcing fiber arranged as described can transmit the greatest forces in the fiber direction. In the associated tests has been found in the fiber composite layers VL-n the aforementioned preferred fiber angle range of α = +/- 33 ° to α = +/- 57 ° with respect to the longitudinal axis Y of the crossbeam 10 as preferred turned out to be in the cross member 10 acting maximum longitudinal forces in the y-direction and to record the torsion moments acting around the Y-axis particularly well. The crossbeam 10 Thus, advantageously has material properties that are comparable to cross members made of steel, wherein the cross member according to the invention 10 advantageously has a significantly lower weight.
In dem zweiten Teilschritt d) werden abhängig von der gewünschten Steifigkeit des Querträgers 10 entsprechend viele n >/= zwei Faser-Verbundlagen VL-n übereinander gemäß dem Ausführungsbeispiel vier Faser-Verbundlagen VL-n (n = 4) in einem Faser-Verbundstapel ausgebildet.In the second sub-step d), depending on the desired stiffness of the cross member 10, a corresponding number n> / = two composite fiber layers VL-n one above the other according to the embodiment four fiber composite layers VL-n (n = 4) formed in a fiber composite stack.
Die Lagendicken Lz-n der Faser-Verbundlagen VL-n liegen im bevorzugten Bereich zwischen 0,1 mm bis 0,5 mm und können je nach Ausführungsform konstant gewählt werden. Die Lagendicken Lz-n können jedoch je nach der gewünschten Steifigkeit des Querträgers 10 auch variieren.The layer thicknesses Lz-n the fiber composite layers VL-n are in the preferred range between 0.1 mm to 0.5 mm and can be chosen to be constant depending on the embodiment. The layer thicknesses Lz-n However, depending on the desired stiffness of the cross member 10 also vary.
Nachfolgend zur Verdeutlichung ein weiteres Beispiel eines vierlagigen Faser-Verbundstapels eines einzigen Faser-Verbundstapels mit konstanter Lagendicke Lz-n der Faser-Verbundlagen:Below is an illustration of another example of a four-ply fiber composite stack of a single fiber composite stack having a constant ply thickness Lz-n the fiber composite layers:
Beispiel 3:Example 3:
Die Faser-Verbundlage VL-1; Faserwinkel von α1 = +33°; Lagendicke Lz-1 von 0,2 mm.The fiber composite layer VL- 1 ; Fiber angle of α1 = + 33 °; Layer thickness Lz 1 of 0.2 mm.
Die Faser-Verbundlage VL-2; Faserwinkel von α2 = - 45°; Lagendicke Lz-2 von 0,2 mm.The fiber composite layer VL- 2 ; Fiber angle of α2 = - 45 °; Layer thickness Lz 2 of 0.2 mm.
Die Faser-Verbundlage VL-3; Faserwinkel von α3 = +45°; Lagendicke Lz-3 von 0,2 mm.The fiber composite layer VL- 3 ; Fiber angle of α3 = + 45 °; Layer thickness Lz 3 of 0.2 mm.
Die Faser-Verbundlage VL-4; Faserwinkel von α4 = - 57°; Lagendicke Lz-4 von 0,2 mm.The fiber composite layer VL-4; Fiber angle of α4 = -57 °; Layer thickness Lz-4 of 0.2 mm.
Nachfolgend zur Verdeutlichung ein weiteres Beispiel eines sechzehnlagigen Faserverbundlaminats mit vier vierlagigen Faser-Verbundstapeln mit vier Faser-Verbundstapeln mit nicht konstanter Lagendicke Lz-n: For clarity, another example of a sixteen-ply fiber composite laminate having four four-ply fiber composite stacks with four fiber composite stacks of non-constant ply thickness Lz-n :
Beispiel 4:Example 4:
Faser-Verbundstapel 1:Fiber composite stack 1 :
Die Faser-Verbundlage VL-1; Faserwinkel von α1 = +33°; Lagendicke Lz-1 von 0,3 mm.The fiber composite layer VL- 1 ; Fiber angle of α1 = + 33 °; Layer thickness Lz 1 of 0.3 mm.
Die Faser-Verbundlage VL-2; Faserwinkel von α2 = -33°; Lagendicke Lz-2 von 0,3 mm.The fiber composite layer VL- 2 ; Fiber angle of α2 = -33 °; Layer thickness Lz 2 of 0.3 mm.
Die Faser-Verbundlage VL-3; Faserwinkel von α3 = +33°; Lagendicke Lz-3 von 0,3 mm.The fiber composite layer VL- 3 ; Fiber angle of α3 = + 33 °; Layer thickness Lz 3 of 0.3 mm.
Die Faser-Verbundlage VL-4; Faserwinkel von α4 = -33°; Lagendicke Lz-4 von 0,3 mm. Faser-Verbundstapel 2:The fiber composite layer VL-4; Fiber angle of α4 = -33 °; Layer thickness Lz-4 of 0.3 mm. Fiber composite stack 2 :
Die Faser-Verbundlage VL-1; Faserwinkel von α1 = +33°; Lagendicke Lz-1 von 0,3 mm.The fiber composite layer VL- 1 ; Fiber angle of α1 = + 33 °; Layer thickness Lz 1 of 0.3 mm.
Die Faser-Verbundlage VL-2; Faserwinkel von α2 = -45°; Lagendicke Lz-2 von 0,4 mm.The fiber composite layer VL- 2 ; Fiber angle of α2 = -45 °; Layer thickness Lz 2 of 0.4 mm.
Die Faser-Verbundlage VL-3; Faserwinkel von α3 = +45°; Lagendicke Lz-3 von 0,4 mm.The fiber composite layer VL- 3 ; Fiber angle of α3 = + 45 °; Layer thickness Lz 3 of 0.4 mm.
Die Faser-Verbundlage VL-4; Faserwinkel von α4 = -45°; Lagendicke Lz-4 von 0,4 mm. Faser-Verbundstapel 3:The fiber composite layer VL-4; Fiber angle of α4 = -45 °; Layer thickness Lz-4 of 0.4 mm. Fiber composite stack 3 :
Die Faser-Verbundlage VL-1; Faserwinkel von α1 = +45°; Lagendicke Lz-1 von 0,4 mm.The fiber composite layer VL- 1 ; Fiber angle of α1 = + 45 °; Layer thickness Lz 1 of 0.4 mm.
Die Faser-Verbundlage VL-2; Faserwinkel von α2 = - 45°; Lagendicke Lz-2 von 0,4 mm.The fiber composite layer VL- 2 ; Fiber angle of α2 = - 45 °; Layer thickness Lz 2 of 0.4 mm.
Die Faser-Verbundlage VL-3; Faserwinkel von α3 = +45°; Lagendicke Lz-3 von 0,4 mm.The fiber composite layer VL- 3 ; Fiber angle of α3 = + 45 °; Layer thickness Lz 3 of 0.4 mm.
Die Faser-Verbundlage VL-4; Faserwinkel von α4 = - 57°; Lagendicke Lz-4 von 0,5 mm.The fiber composite layer VL-4; Fiber angle of α4 = -57 °; Layer thickness Lz-4 of 0.5 mm.
Faser-Verbundstapel 4:Fiber composite stack 4:
Die Faser-Verbundlage VL-1; Faserwinkel von α1 = +57°; Lagendicke Lz-1 von 0,5 mm.The fiber composite layer VL- 1 ; Fiber angle of α1 = + 57 °; Layer thickness Lz 1 of 0.5 mm.
Die Faser-Verbundlage VL-2; Faserwinkel von α2 = -57°; Lagendicke Lz-2 von 0,5 mm.The fiber composite layer VL- 2 ; Fiber angle of α2 = -57 °; Layer thickness Lz 2 of 0.5 mm.
Die Faser-Verbundlage VL-3; Faserwinkel von α3 = +57°; Lagendicke Lz-3 von 0,5 mm.The fiber composite layer VL- 3 ; Fiber angle of α3 = + 57 °; Layer thickness Lz 3 of 0.5 mm.
Die Faser-Verbundlage VL-4; Faserwinkel von α4 = -57°; Lagendicke Lz-4 von 0,5 mm.The fiber composite layer VL-4; Fiber angle of α4 = -57 °; Layer thickness Lz-4 of 0.5 mm.
Aus dem dritten und vierten Beispiel wird noch einmal deutlich, dass sich in etwa in dem ersten Drittel des Faserverbundlaminats geringere Faserwinkel α kleiner als +/- 45° bewährt haben. In etwa in einem zweiten Drittel des Faserverbundlaminats haben sich Faserwinkel α in optimaler Weise von +/- 45° bewährt, während sich in etwa in einem letzten Drittel des Faserverbundlaminats Faserwinkel α größer als +/- 45° als optimal herausgestellt haben, um insbesondere den physikalischen und mechanischen Anforderungen an das Bauteil 10 gerecht zu werden.From the third and fourth example, it is once again clear that lower fiber angles occur approximately in the first third of the fiber composite laminate α less than +/- 45 ° have proven. In about a second third of the fiber composite laminate, fiber angles have α proven in an optimal manner of +/- 45 °, while about in a final third of the fiber composite laminate fiber angle α greater than +/- 45 ° have been found to be optimal, in particular the physical and mechanical requirements of the component 10 to meet.
Ein zusätzlicher Teilschritt d1') oder d2') basiert analog zu der ersten Ausführungsform auf folgender erfindungsgemäßen Lösung. Derverwendete, eine besonders feste Verbindung erzeugende Klebstoff zur Ausbildung der Klebstoffschicht K benötigt einen gewissen Anpressdruck zum Reagieren und Aushärten. Der Anpressdruck des erfindungsgemäß verwendeten Klebstoffs liegt zwischen einem und dreieinhalb (1 bis 3,5) bar.An additional partial step d1 ') or d2') is analogous to the first embodiment based on the following inventive solution. The used, a particularly strong compound-producing adhesive for forming the adhesive layer K requires a certain contact pressure for reacting and curing. The contact pressure of the adhesive used according to the invention is between one and three and a half ( 1 to 3.5) bar.
Um unter Beibehaltung eines der zuvor beschriebenen optimalen Lagenaufbauten des Faserverbundlaminats geforderten Anpressdruck zu erreichen, wird eine weitere zusätzliche Faser-Verbundlage VL-Z im gewählten Ausführungsbeispiel, mithin als fünfte Faser-Verbundlage VL-Z, ausgebildet.In order to achieve the required contact pressure while maintaining one of the previously described optimum layer structures of the fiber composite laminate, a further additional fiber composite layer is obtained VL-Z in the selected embodiment, thus as the fifth fiber composite layer VL-Z , educated.
Diese zusätzliche Faser-Verbundlage VL-Z wird in einer bevorzugten ersten Anordnungsvariante (vergleiche 7A) gegenüber der Längsachse Y in einem Faserwinkel von β = 90° als Gurt in einem Teilschritt d2'), der dem zweiten Teilschritt d2) folgt, auf die zuletzt gewickelte Faser-Verbundlage gemäß dem Ausführungsbeispiel auf die Faser-Verbundlage VL-4 gewickelt. Die zusätzliche Faser-Verbundlage VL-Z wird als 90°-Gurt oder als 90°-Faser-Verbundumfangslage bezeichnet und ausgebildet und weist bevorzugt eine Lagendicke Lz-Z zwischen 0,1 mm und 0,5 mm auf. Erfindungsgemäß können in Abhängigkeit der gewünschten Steifigkeit des Querträgers und in Abhängigkeit der zuvor angeordneten Faser-Verbundlage VLn mehrere Lagen der zusätzlichen Faser-Verbundlage VL-Z mit gleichen oder variierenden Lagendicken Lz-Z gewickelt werden.This additional fiber composite layer VL-Z is in a preferred first arrangement variant (see 7A ) with respect to the longitudinal axis Y in a fiber angle of β = 90 ° as a belt in a sub-step d2 '), which follows the second sub-step d2) wound on the last-wound fiber composite layer according to the embodiment of the fiber composite layer VL-4. The additional fiber composite layer VL-Z is referred to and formed as a 90 ° belt or as a 90 ° fiber composite circumferential layer and preferably has a layer thickness Iz-Z between 0.1 mm and 0.5 mm. According to the invention, depending on the desired stiffness of the cross member and depending on the previously arranged fiber composite layer VLn several layers of the additional fiber composite layer VL-Z with equal or varying layer thicknesses Iz-Z be wrapped.
Durch die um 90° gegenüber der Längsachse Y des Bauteils 10 eingestellte Wickelrichtung der Verstärkungsfaser erhöht sich gegenüber der/den im Bereich zwischen α = +/- 33° bis α = +/-57° gewickelten Faser-Verbundlage/n VL-n der Anpressdruck der Faser, so dass in vorteilhafter Weise der entsprechend gewünschte Anpressdruck der Faser-Verbundlage/n VL-n an die Klebstoffschicht K erzeugt werden kann.By 90 ° with respect to the longitudinal axis Y of the component 10 set winding direction of the reinforcing fiber increases with respect to the / in the range between α = +/- 33 ° to α = +/- 57 ° wound fiber composite layer / s VL-n the contact pressure of the fiber, so that advantageously the corresponding desired contact pressure of the fiber composite layer / n VL-n to the adhesive layer K can be generated.
Der 90°-Gurt VL-Z kann abweichend von dieser ersten Anordnungsvariante an einer beliebigen Stelle in Lagenrichtung (z-Richtung) der Faser-Verbundlagen VL-n gesehen in dem mehrlagigen Faserverbundlaminat angeordnet werden. The 90 ° strap VL-Z may differ from this first arrangement variant at any point in the layer direction ( z Direction) of the fiber composite layers VL-n as seen in the multilayer composite fiber laminate.
Erfindungsgemäß hat sich prinzipiell eine Anordnung des 90°-Gurtes VL-Z nah an der Klebstoffschicht K, insbesondere im unteren Drittel des mehrlagigen Faserverbundlaminats, bewährt.According to the invention, in principle, an arrangement of the 90 ° belt VL-Z close to the adhesive layer K , especially in the lower third of the multilayer fiber composite laminate, proven.
Es werden nachfolgend zur Verdeutlichung drei Anordnungsvarianten anhand der 7A bis 7C detailliert vorgestellt. Die 7A bis 7C sind schematische Schnittdarstellungen im Bereich einer Flanschaufnahme 10A-2 im anisotropen Bereich B2. Die Lagendicken Lz-n, Lz-Z der Faser-Verbundlagen VL-n, VL-Z sowie der Flanschaufnahme 10A-2 und der Kappe 10E-2 des Liners 10E sind vereinfacht, mithin nicht maßstäblich, dargestellt.In the following, for clarification, three arrangement variants will be described with reference to FIG 7A to 7C presented in detail. The 7A to 7C are schematic sectional views in the area of a flange 10A-2 in the anisotropic area B2 , The layer thicknesses Lz-n . Iz-Z the fiber composite layers VL-n . VL-Z as well as the flange holder 10A-2 and the cap 10E-2 of the liner 10E are simplified, therefore not to scale, shown.
In der ersten bereits erwähnten Anordnungsvariante gemäß 7A ist der 90°-Gurt VL-Z nicht im unteren Drittel des mehrlagigen Faserverbundlaminats angeordnet, sondern als letzte, äußere Faser-Verbundlage VL-Z. Diese Anordnung hat prozesstechnische Vorteile, da die Wickelrichtung des 90°-Gurtes VL-Z auf 90° für den zusätzlichen Teilschritt d2') gegenüber der Längsachse Y des Bauteils 10 im Herstellungsprozess erst nach Abschluss des zweiten Teilschrittes d2) wesentlich geändert werden muss. Außerdem werden alle zuvor in dem zweiten Teilschritt d2) ausgebildeten Lagen VL-n des mehrlagigen Faserverbundes insgesamt angepresst. Insbesondere bei wenigen Faser-Verbundlagen VL-n (n </= 4) nur eines Faser-Verbundstapels mit geringen Lagendicken z (</= 1,0 mm) bietet sich diese Anordnungsvariante an, da der Anpressdruck zwischen der Klebstoffschicht K und der ersten Faser-Verbundlage VL-1 noch ausreichend hoch ist.In the first already mentioned arrangement variant according to 7A is the 90 ° strap VL-Z not arranged in the lower third of the multilayer fiber composite laminate, but as the last, outer fiber composite layer VL-Z , This arrangement has procedural advantages, since the winding direction of the 90 ° belt VL-Z at 90 ° for the additional partial step d2 ') with respect to the longitudinal axis Y of the component 10 in the manufacturing process only after completion of the second sub-step d2) must be substantially changed. In addition, all layers previously formed in the second substep d2) become VL-n of the multilayer fiber composite pressed together. Especially with a few fiber composite layers VL-n (n </ = 4) only one fiber composite stack with small layer thicknesses z (</ = 1.0 mm) offers this arrangement variant, since the contact pressure between the adhesive layer K and the first fiber composite layer VL- 1 is still high enough.
Erfindungsgemäß hat sich, wie erwähnt, eine Anordnung des 90°-Gurtes VL-Z nah an der Klebstoffschicht K, insbesondere im unteren Drittel des ersten Faser-Verbundstapels des mehrlagigen Faserverbundlaminats, bewährt, wie die 7B und 7C in zwei weiteren Anordnungsvarianten zeigen.According to the invention, as mentioned, an arrangement of the 90 ° belt VL-Z close to the adhesive layer K , in particular in the lower third of the first fiber composite stack of the multilayer composite fiber laminate, proven as the 7B and 7C in two other arrangement variants show.
Der höchste Anpressdruck des Klebstoffs wird mit der zweiten Anordnungsvariante gemäß 7B erreicht. Der 90°-Gurt VL-Z schließt sich unmittelbar an die Klebstoffschicht K an. Erst danach werden die weiteren Faser-Verbundlagen VL-n (n = 4) mindestens eines oder mehrerer Faser-Verbundstapel ausgebildet. Das heißt, die zusätzliche Faser-Verbundlage VL-Zwird im Anschluss an den ersten Teilschritt d1) in dem zusätzlichen Teilschritt d1') ausgebildet und erst danach werden die Faser-Verbundlagen VL1, VL2, VL3- VL4 in dem zweiten Teilschritt d2) ausgebildet.The highest contact pressure of the adhesive is with the second arrangement variant according to 7B reached. The 90 ° strap VL-Z closes immediately to the adhesive layer K at. Only then are the other fiber composite layers VL-n (n = 4) formed at least one or more fiber composite stacks. This means that the additional fiber composite layer VL-Zwird is formed after the first partial step d1) in the additional partial step d1 '), and only then are the fiber composite layers VL1, VL2, VL3-VL4 formed in the second partial step d2).
Ein ausreichender Anpressdruck des Klebstoffs wird auch in derdritten Anordnungsvariante gemäß 7C erreicht. Der 90°-Gurt VL-Z schließt sich unmittelbar an eine erste Faser-Verbundlage VL-1 eines Faser-Verbundstapels an, die auf der in dem ersten Teilschritt d1) erzeugten Klebstoffschicht K aufgelegt worden ist. Erst danach werden die weiteren Faser-Verbundlagen VL-n (n = 3) des Faser-Verbundstapels ausgebildet. Das heißt, die zusätzliche Faser-Verbundlage VL-Z wird durch Unterbrechung des zweiten Teilschrittes d2) während des zweiten Teilschrittes d2) in einem zusätzlichen Teilschritt d2') ausgebildet. In dem zweiten Teilschritt wird zuerstdie erste Faser-Verbundlage VL-1 des Faser-Verbundstapels ausgebildet. Dann wird der 90°-Gurt VL-Z ausgebildet und danach werden die Faser-Verbundlagen VL2, VL3, VL4 des mindestens einen Faser-Verbundstapels ausgebildet.A sufficient contact pressure of the adhesive is also in the third arrangement variant according to 7C reached. The 90 ° strap VL-Z closes directly to a first fiber composite layer VL- 1 a composite fiber stack, on the adhesive layer produced in the first sub-step d1) K has been launched. Only then are the other fiber composite layers VL-n (n = 3) of the fiber composite stack formed. That is, the additional fiber composite layer VL-Z is formed by interrupting the second sub-step d2) during the second sub-step d2) in an additional sub-step d2 '). In the second sub-step, first the first fiber composite layer VL- 1 formed of the fiber composite stack. Then the 90 ° belt VL-Z formed and then the fiber composite layers VL2, VL3, VL4 of the at least one fiber composite stack are formed.
Der 90°-Gurt VL-Z stellt unabhängig von seiner Anordnung in vorteilhafter Weise eine einfache Möglichkeit zur Erzeugung des Anpressdrucks dar, so dass es in vorteilhafter Weise möglich ist, einen Klebstoff mit der genannten Eigenschaft des benötigten Anpressdrucks zum Reagieren und Aushärten eingesetzt werden kann. Bevorzugt wird ein modifizierter Epoxidfilmklebstoff eingesetzt, wobei beispielsweise Redux® 312 der Firma Hexcel eingesetzt werden kann.The 90 ° strap VL-Z regardless of its arrangement advantageously represents a simple way to generate the contact pressure, so that it is possible in an advantageous manner, an adhesive with the said property of the required contact pressure for reacting and curing can be used. Preferably, a modified epoxy film adhesive is used, for example, Redux® 312 Hexcel can be used.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
-
NN
-
Nutzfahrzeugcommercial vehicle
-
Y1, Y2, Y3Y1, Y2, Y3
-
Radachsenaxles
-
100100
-
Fahrgestellrahmenchassis frame
-
11
-
Querträger (Stand der Technik)Crossmember (prior art)
-
1'1'
-
Querträger (Stand der Technik)Crossmember (prior art)
-
1A1A
-
Flanschenden (Stand derTechnik)Flanged ends (state of the art)
-
1B1B
-
Hohlprofilhollow profile
-
22
-
Längsträgerlongitudinal beams
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33
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AchsaufhängungAxle
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1010
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Strukturbauteil, Querträger(Erfindung)Structural component, cross member (invention)
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10A10A
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Flanschendenflanging
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10A-110A-1
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Flanschplatteflange
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10A-1110A-11
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Flanschnutflange groove
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10A-1210A-12
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Flanschöffnungflange
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10A-210A-2
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Flanschaufnahmeflange mounting
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10A-2110A-21
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Flanschrandflange
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10A-2210A-22
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Vertiefungdeepening
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10B10B
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Verbindungselementconnecting member
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10C10C
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Gleitbuchsebush
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10D10D
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Dichtringseal
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10E10E
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Speicherbehälter (Liner)Storage tank (liner)
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10E-110E-1
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Halsneck
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10E-1110E-11
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Lineröffnungliner opening
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10E-210E-2
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Kappecap
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10F10F
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Keilringwedge ring
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10G10G
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Füllmaterialfilling material
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YY
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Längsachselongitudinal axis
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2020
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Wickelkammwinding ridge
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KK
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Klebstoffschichtadhesive layer
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VL-nVL-n
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Faser-Verbundlage (n = Anzahl der Faser-Verbundlagen)Fiber composite layer (n = number of fiber composite layers)
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αα
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Faserwinkel einer Faser-Verbundlage VL-nFiber angle of a fiber composite layer VL-n
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Lz-nLz-n
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Lagendicke der n-ten Faser-VerbundlageLayer thickness of the n-th fiber composite layer
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VL-ZVL-Z
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zusätzliche Faser-Verbundlage (90°-Gurt)additional fiber composite layer (90 ° strap)
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ββ
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Faserwinkel derzusätzlichen Faser-Verbundlage VL-ZFiber angle of the additional fiber composite layer VL-Z
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Lz-ZIz-Z
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Lagendicke derzusätzlichen Faser-Verbundlage VL-ZLayer thickness of the additional fiber composite layer VL-Z
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B1B1
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isotroper Bereichisotropic area
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B2B2
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anisotroperBereichanisotroperBereich
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II
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Einzelheit gemäß 1A Detail according to 1A
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IIII
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Einzelheit gemäß 3 Detail according to 3
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IIIIII
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Einzelheit gemäß 4 Detail according to 4
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xx
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Längsrichtung eines FahrzeugsLongitudinal direction of a vehicle
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yy
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Richtung in der Horizontalen quer zur Längsrichtung xDirection in the horizontal direction transverse to the longitudinal direction x
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zz
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Richtung in der Vertikalen quer zur Längsrichtung x-RichtungDirection in the vertical direction transverse to the longitudinal direction x -Direction
