DE102018208268A1 - Verfahren zum Herstellen einer Klebeverbindung sowie eine Achstrebe für ein Fahrzeug - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer Klebeverbindung sowie eine Achstrebe für ein Fahrzeug Download PDF

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen einer Klebeverbindung 13 zwischen einem ersten und einem zweiten Fügebauteil 2, 3, vorgeschlagen, bei dem die beiden Fügebauteil 2, 3 bereitgestellt werden, wobei das erste Fügebauteil 2 einen Einsteckabschnitt 12 und das zweite Fügebauteil 3 einen Aufnahmeabschnitt 7 aufweist; ein Klebstoff 14 entsprechend der Kontur des Aufnahme- und/oder des Einsteckabschnitts 7, 12 vorgeformt wird, sodass ein Klebevorformling 16 hergestellt wird; der Klebevorformling 16 zwischen den beiden Abschnitten 7, 12 angeordnet wird; die beiden Fügebauteile 2, 3 dadurch miteinander verbunden werden, dass der Einsteckabschnitt 12 in den Aufnahmeabschnitt 7 eingesteckt und der Klebevorformling 16 an den Einsteckabschnitt 12 und den Aufnahmeabschnitt 7 zur Anlage gebracht wird, sodass die Klebeverbindung 13 ausgebildet wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Klebeverbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Achstrebe für ein Fahrzeug.
  • Fahrwerksstreben in Fahrzeugen dienen zur Aufnahme von Zug-, Druck- oder Biegebeanspruchungen. Derartige Fahrwerkstreben weisen in der Regel eine Strebe auf, wobei beidseitig jeweils eine Lagerstelle mit einem Lagerauge angeordnet ist. Ferner sind mehrteilige Fahrwerkstreben bekannt, wobei die Lagerstellen beispielsweise über eine Klebeverbindung mit der Fahrwerksstrebe verbunden sind.
  • Die Druckschrift DE4441220A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart eine Pendelstütze oder dergleichen für die gelenkige Verbindung von Fahrwerksteilen in Kraftfahrzeugen, bei der an den Enden ausgebildete Lageraugen durch ein Schaftteil einstückig miteinander verbunden sind. Der im Spritzgießverfahren hergestellte Schaftteil weist längsverlaufend ein inneres Hohlprofil und eine glatte Außenkontur auf. Die im Spritzgießverfahren getrennt hergestellten Endstücke werden mit dem Schaftteil durch eine an sich bekannte Fügetechnik, zum Beispiel Klebetechnik, Ultraschallschweißtechnik, Orbitalschweißtechnik, einstückig miteinander verbunden.
  • Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches sich durch eine prozesssichere Herstellung einer Klebeverbindung auszeichnet. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung eine entsprechende Achsstrebe vorzuschlagen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 sowie durch die Merkmale des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, den Zeichnungen und der Beschreibung.
  • Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Klebeverbindung vorgeschlagen. Insbesondere können die einzelnen Verfahrensschritte automatisiert und/oder automatisch und/oder manuell umgesetzt werden. Die beiden Fügebauteile können prinzipiell aus dem gleichen Material gefertigt sein. Alternativ können die beiden Fügebauteil aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sein. Bevorzugt sind die beiden Fügebauteile über die Klebeverbindung stoffschlüssig miteinander gefügt.
  • In einem ersten Verfahrensschritt werden die beiden Fügebauteile bereitgestellt. Insbesondere können das erste und/oder das zweite Profilbauteil in einer Haltevorrichtung positioniert werden. Bevorzugt werden die beiden Profilbauteile getrennt voneinander bereitgestellt. Die nachfolgenden Verfahrensschritte können in beliebiger Reihenfolge abgehandelt und/oder miteinander kombiniert werden.
  • Das erste Fügebauteil weist einen Einsteckabschnitt und das zweite Fügebauteil einen Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme des Einsteckabschnitts auf. Der Aufnahmeabschnitt ist mindestens in einem Einführungsbereich offen und in einem Bodenbereich geschlossen ausgebildet. Bevorzugt wird der Einsteckabschnitt über den Einführungsbereich in den Aufnahmeabschnitt eingesteckt. Der Einsteckabschnitt ist insbesondere der Bereich des ersten Fügebauteils, welcher im eingesteckten Zustand innerhalb des Aufnahmeabschnitts aufgenommen ist. Insbesondere kann eines der beiden Fügebauteile mit seiner Längsachse und/oder Symmetrieachse und/oder Rotationsachse und/oder Mittenachse etc. eine Hauptachse definieren. Bevorzugt begrenzt der Bodenbereich den Aufnahmeabschnitt in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt wird ein Klebstoff entsprechend der Kontur des Aufnahmeabschnitts und/oder des Einsteckabschnitts vorgeformt, sodass ein Klebevorformling hergestellt wird. Insbesondere wird der Klebstoff plastisch verformt. Bevorzugt wird der Klebstoff außerhalb der eigentlichen Klebefuge vorgeformt. Bevorzugt wird der Klebstoff an eine Außenkontur des Einsteckabschnitts und/oder an eine Innenkontur des Aufnahmeabschnitts vorgeformt. Die Formgebung des Klebevorformlings erfolgt dabei vorzugsweise außerhalb des eigentlichen Klebespalts.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt wird der Klebevorformling zwischen dem Aufnahmeabschnitt und dem Einsteckabschnitt angeordnet. Bevorzugt ist der Klebevorformling in diesem Zustand nicht oder nur in einem geringen Maße ausgehärtet. Im Speziellen entspricht die Geometrie des Klebevorformlings größtenteils der Geometrie der späteren Klebeschicht, welche die Klebeverbindung bildet, sodass der Klebevorformling nur noch geringfügig während des Fügens der beiden Fügebauteile umgeformt wird.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt werden das erste und das zweite Fügebauteil dadurch miteinander verbunden, dass der Einsteckabschnitt in den Aufnahmeabschnitt eingesteckt wird. Insbesondere werden die beiden Fügebauteile zum Einstecken relativ zueinander in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse zueinander bewegt. Im Speziellen können das erste und/oder das zweite Fügebauteil in der Haltevorrichtung in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse geradgeführt sein.
  • Der Klebevorformling wird an den Einsteckabschnitt und den Aufnahmeabschnitt zur Anlage gebracht, sodass die Klebeverbindung zwischen dem Einsteckabschnitt und dem Aufnahmeabschnitt ausgebildet wird. Insbesondere wird die Klebeverbindung während oder nach dem Einstecken des Einsteckabschnitts in den Aufnahmeabschnitt ausgebildet. Besonders bevorzugt wird der Klebevorformling flächig und/oder passgenau an den Aufnahmeabschnitt und/oder den Einsteckabschnitt zur Anlage gebracht.
  • Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch das Vorformen der Klebeschicht außerhalb des Klebespalts sichergestellt werden kann, dass der Hohlraum zwischen dem ersten und dem zweiten Fügebauteil vollständig und porenfrei gefüllt wird. Insbesondere kann vor dem Fügen der beiden Fügebauteile eine einfache Qualitätssicherung erfolgen, da die Geometrie der Klebstoffschicht nicht erst beim Einstecken des Einsteckabschnitts gebildet wird. Durch das hohe Maß an Reproduzierbarkeit wird ein besonders kostengünstiges Herstellungsverfahren vorgeschlagen, wobei zudem die Eigenschaften der Klebeverbindung deutlich verbessert sind. Ferner kann durch das Vorformen der Klebstoffschicht sichergestellt werden, dass das Volumen des Klebespalts zwischen den beiden Fügebauteilen vollständig mit dem Klebestoff ausgefüllt wird.
  • In einer bevorzugten Umsetzung ist vorgesehen, dass als Klebstoff ein hochviskoser Klebstoff verwendet wird, wobei der Klebstoff eine pastöse Konsistenz aufweist. Bevorzugt weist der Klebstoff eine Viskosität von mehr als 200 Pa*s, vorzugsweise mehr als 250 Pa*s, im Speziellen mehr als 300 Pa*s auf. Durch die hohe Zähigkeit bleibt der Klebstoff bzw. der Klebstoffrohling nach dem Formgebungsprozess formstabil.
  • In einer konkreten Realisierung ist vorgesehen, dass der Klebevorformling in einem separaten Formwerkzeug hergestellt wird. Der Klebstoff wird in dem Formwerkzeug kontinuierlich vorgeformt. Insbesondere wird der Klebevorformling in einem Strangpressverfahren kontinuierlich hergestellt. In der einfachsten Ausgestaltung ist das Formwerkzeug vorzugsweise als eine Matrize ausgebildet, wobei der Klebstoff zur Herstellung des Klebevorformlings durch die Matrize hindurchgedrückt wird. Im Speziellen wird der Klebevorformling als Endlosware bereitgestellt, wobei der Klebevorformling auf eine beliebige Länge abgelängt werden kann. Durch den kontinuierlichen Formgebungsprozess kann ein Klebevorformling mit einer profilartigen Geometrie hergestellt werden, wobei zudem eine einfache und kostengünstige Herstellung des Vorformlings umgesetzt wird.
  • Alternativ wird der Klebstoff diskontinuierlich vorgeformt. Insbesondere wird der Klebstoff in einem in einem Spritzgussverfahren oder einem Pressformverfahren diskontinuierlich hergestellt. In der einfachsten Ausgestaltung kann das Formwerkzeug zweiteilig ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Formwerkzeug als ein Gesenk oder ein Spritzgusswerkzeug ausgebildet. Vorzugsweise weist das Formwerkzeug mindestens eine erste und eine zweite Werkzeughälfte auf, wobei die beiden Werkzeughälften vorzugsweise eine Kavität bilden. Der Klebstoff wird insbesondere zwischen den beiden Werkzeughälften in der Kavität durch Urformen oder Umformen vorgeformt. Durch den diskontinuierlichen Formgebungsprozess kann eine deutlich komplexere Geometrie des Klebevorformlings als bei dem kontinuierlichen Fertigungsprozess umgesetzt werden. Durch die Verwendung des hochviskosen Klebstoffes ist nur eine geringfügige oder keine Abdichtung des Formwerkzeugs nötig.
  • In einer konkreten Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Klebevorformling durch das Formwerkzeug an dem Aufnahmeabschnitt oder an dem Einsteckabschnitt vorgeformt wird. Bevorzugt wird der Klebevorformling direkt an dem ersten oder dem zweiten Fügebauteil in Form gepresst. Insbesondere bildet der Aufnahmeabschnitt oder der Einsteckabschnitt einen Teil des Formwerkzeugs. Der Aufnahmeabschnitt kann beispielsweise als eine Art Matrize dienen. Der Einsteckabschnitt kann beispielsweise als eine Art Stempel dienen. Bevorzugt verbleibt der Klebevorformling nach dem Formgebungsprozess an dem Aufnahmeabschnitt bzw. dem Einsteckabschnitt, wobei das Formwerkzeug entfernt wird.
  • In einer weiteren Konkretisierung wird eine Werkzeugtemperatur während der Vorformung des Klebevorformlings gesteuert, wobei auf Basis der Werkzeugtemperatur eine Vorvernetzung des Klebstoffes eingestellt werden kann. Insbesondere wird dem Formwerkzeug zur Einstellung der Werkzeugtemperatur Wärme zugehführt. Vorzugsweise wird durch die Steuerung der Werkzeugtemperatur der Grad der Vorvernetzung so eingestellt, dass eine Anhaftung des Klebevorformlings an dem Formwerkzeug reduziert oder verhindert wird. Optional ergänzend kann durch die Steuerung der Werkzeugtemperatur die Handhabung des Klebstoffs bzw. des Klebevorformlings verbessert werden.
  • Es ist bevorzugt vorgesehen, dass der Aufnahmeabschnitt und/oder der Einsteckabschnitt vor dem Einstecken mit dem Klebevorformling versehen wird. Insbesondere wird der Klebevorformling in dem Aufnahmeabschnitt angeordnet, wobei anschließend der Einsteckabschnitt in den Klebevorformling eingesteckt wird. Alternativ wird der Klebevorformling an dem Einsteckabschnitt angeordnet, wobei anschließend der Einsteckabschnitt zusammen mit dem Klebevorformling in den Aufnahmeabschnitt eingesteckt werden.
  • Durch das Einstecken des Einsteckabschnitts in den Aufnahmeabschnitt wird der Klebevorformling an den Aufnahmeabschnitt und/oder an den Einsteckabschnitt angeformt. Insbesondere wird das erste und/oder das zweite Fügebauteil beim Einstecken in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse mit einer Druckkraft beaufschlagt, wodurch der Klebevorformling geringfügig verformt wird und sich an die Oberfläche des Aufnahmeabschnitts und/oder Einsteckabschnitts flächig anlegt. Dadurch wird eine optimale Verteilung des Klebstoffs in dem Klebespalt umgesetzt, wodurch die Eigenschaften der Klebeverbindung deutlich verbessert werden können. Alternativ kann der Klebevorformling derart vorgeformt sein, sodass dieser den Klebespalt zwischen dem Einsteckabschnitt und dem Aufnahmeabschnitt ohne eine weitere Verformung vollständig ausbildet.
  • In einer konkreten Ausführung ist vorgesehen, dass der Klebevorformling auf eine Fügetemperatur erhitzt wird, wobei der Klebevorformling während oder bei Erreichen der Fügetemperatur ausgehärtet wird. Insbesondere beträgt die Fügetemperatur mehr als 100 °C, vorzugsweise mehr als 150 °C, Im Speziellen mehr als 200 °C. Bevorzugt härtet der Klebevorformling bei Erreichen der Fügetemperatur vollständig aus, sodass die Klebeverbindung gebildet wird. Bevorzugt ist der Klebstoff bei einer Raumtemperatur formbar, wobei vorzugsweise eine Vernetzungsreaktion erst beim Erhitzen des Klebstoffes stattfindet.
  • Es ist bevorzugt vorgesehen, dass das erste und/oder das zweite Fügebauteil in einem Pultrusionsprozess hergestellt wird. Insbesondere wird bei dem Pultrusionsprozess ein Verstärkungsstoff in eine Matrix eingebettet, sodass ein faserverstärkter Werkstoff, insbesondere ein faserverstärkter Kunststoff, gebildet wird. In dem Pultrusionsprozess werden das erste und/oder das zweite Fügebauteil nur teilweise ausgehärtet wird, wobei das erste und/oder das zweite Fügebauteil während oder nach der Ausbildung der Klebeverbindung vollständig, insbesondere zusammen mit der Klebeverbindung, ausgehärtet werden. Insbesondere verfügt das erste bzw. das zweite Fügebauteil eine restliche Reaktivität von mehr als 2%, vorzugsweise mehr als 5%, im Speziellen mehr als 10%, welche vorzugsweise bei der Aushärtung vollständig umgesetzt wird. Dadurch kann eine Anbindung der Klebeverbindung an dem ersten und/oder dem zweiten Fügebauteil deutlich verbessert werden.
  • In einer konkreten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Aufnahmeabschnitt mindestens einen Abstand zu dem Einsteckabschnitt aufweist. Der Abstand ist insbesondere durch eine angepasste Ausformung, vorzugsweise eine Aussparung und/oder Einsenkung, in dem Bodenbereich und/oder dem Einführungsbereich gebildet. Bevorzugt ist der Abstand in axialer Richtung und/der in radialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse zwischen dem Aufnahmeabschnitt und dem Einsteckabschnitt gebildet. Der Klebevorformling ist zumindest bereichsweise in dem Abstand aufgenommen. Bevorzugt wird der Klebevorformling in axialer Richtung oder in Querrichtung zu der Hauptachse in den Aufnahmeabschnitt eingeschoben.
  • Bei einem Abkühlungsprozess wird im Bereich des Abstandes ein erhöhter Druck auf den Klebstoffvorformling aufgeprägt, sodass eine Anbindung des Klebstoffs an den Aufnahmeabschnitt und/oder den Einsteckabschnitt verbessert wird. Im Speziellen erfolgt der Abkühlungsprozess nach Erreichen der Fügetemperatur. Vorzugsweise erfolgt aufgrund der Abkühlung eine thermische Volumenreduktion und somit ein Schrumpf des ersten und/oder des zweiten Fügebauteils, wodurch der Klebespalt zwischen dem Einsteckabschnitt und dem Aufnahmeabschnitt reduziert wird. Der Klebevorformling, insbesondere die Klebeverbindung, weist in dem Abstand eine erhöhte Klebschichtdicke auf, wobei beim Abkühlen ein erhöhter Druck aufgrund der erhöhten Klebschichtdicke auf den Klebevorformling aufgeprägt wird, wodurch der Klebstoff weiter in dem Klebespalt verteilt wird. Durch den erzeugten Druck wird die allseitige Anbindung der Klebeverbindung an dem Einsteckabschnitt und/oder den Aufnahmeabschnitt zusätzlich verbessert. Zudem kann der Klebstoff weitere in dem Klebespalt verteilt werden, wodurch die Gefahr einer Luftblasenbildung bzw. Porenbildung verhindert wird.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Achsstrebe für ein Fahrzeug, welche vorzugsweise durch das bereits zuvor beschriebene Verfahren hergestellt wurde. Die Achsstrebe kann in einem Fahrwerk eines Fahrzeugs verwendet werden, z. B. in einem NKW, LKW oder PKW. Die Achsstrebe wird in einem Fahrbetrieb größtenteils axial entlang der Hauptachse, insbesondere durch Druck- und/oder Zugkräfte, und/oder in bei einer auftretenden Wanklast des Fahrzeugs auf Torsion beansprucht.
  • Die die Achsstrebe weist mindestens ein Lasteinleitbauteil als das erste Fügebauteil und ein Profilbauteil als das zweite Fügebauteil auf. Das Profilbauteil kann eine längliche Form aufweisen, wobei insbesondere ein Längenmaß größer ist als ein Breitenmaß des Profilbauteils. Das Profilbauteil definiert vorzugsweise mit seiner Längsachse die Hauptachse, wobei der Einsteckabschnitt in Bezug auf die Hauptachse am axialen Ende des Profilbauteils gebildet ist. Besonders bevorzugt weist das Profilbauteil beidseitig den Einsteckabschnitt auf, wobei jedem der beiden Einsteckabschnitte jeweils ein Lasteinleitbauteil zugeordnet ist.
  • Das Lasteinleitbauteil ist vorzugsweise als ein Insert ausgebildet. Das Lasteinleitbauteil hat somit die Funktion der Kraft- bzw. Lasteinleitung in das Profilbauteil. Bevorzugt weist die Achsstrebe genau zwei der Lasteinleitbauteile auf, wobei die beiden Lasteinleitbauteile jeweils endseitig des Profilbauteils angeordnet sind. Im Speziellen sind die beiden Lasteinleitbauteile identisch oder baugleich ausgebildet. Das Lasteinleitbauteil weist eine Aussparung, insbesondere ein sogenanntes Lagerauge, für eine Lagereinrichtung auf. Beispielsweise kann die Lagereinrichtung als ein Gummi-Metall-Lager, eine Bolzenverbindung oder ein Elastomerlager ausgebildet sein. Besonders bevorzugt weisen beide Lasteinleitbauteile gleichförmig ausgeformte Aufnahmeabschnitte auf. Alternativ können die Aufnahmeabschnitte jedoch auch voneinander unterschiedlich ausgeformte Aufnahmeabschnitte aufweisen.
  • Das Profilbauteil weist einen Einsteckabschnitt und das Lasteinleitbauteil einen Aufnahmeabschnitt auf, wobei der Einsteckabschnitt in dem Aufnahmeabschnitt aufgenommen und durch die Klebeverbindung mit dem Aufnahmeabschnitt verbunden ist. Das Profilbauteil wird mit dem mindestens einen Lasteinleitbauteil dadurch zu der Achsstrebe verbunden, dass der Einsteckabschnitt in den Aufnahmeabschnitt eingesteckt wird. Prinzipiell können die beiden Lasteinleitbauteile zeitgleich mit dem Profilbauteil verbunden werden. Alternativ werden die beiden Lasteinleitbauteile nacheinander mit dem Profilbauteil verbunden.
  • In einem bevorzugten Vorbereitungsprozess wird das Lasteinleitbauteil vor dem Fügen in einem ersten Reinigungsschritt gereinigt, in einem Beizschritt gebeizt, in einem zweiten Reinigungsschritt gereinigt und anschließend in einem Trocknungsschritt getrocknet. Insbesondere wird das Lasteinleitbauteil in dem ersten Reinigungsschritt von Verschmutzungen befreit. Insbesondere wird in dem Beizschritt die Oberfläche, insbesondere des Aufnahmeabschnitts, gebeizt, wodurch eine Aktivierung der Oberfläche umgesetzt wird. Nach dem Beizschritt wird das Lasteinleitbauteil in dem zweiten Reinigungsschritt vorzugsweise mit destilliertem Wasser gereinigt. Nach dem Trocknungsschritt ist das Lasteinleitbauteil lagerstabil und für die Verklebung mit dem Profilbauteil vorbereitet.
  • Alternativ oder optional ergänzend wird das Profilbauteil in einem weiteren bevorzugten Vorbereitungsprozess vor dem Fügen in einem weiteren Reinigungsschritt gereinigt und in einem anschließenden weiteren Trocknungsschritt getrocknet. Besonders bevorzugt wird das Profilbauteil vorzugsweise mit einem Reinigungsmittel, z.B. Isopropanol, gereinigt. Nach dem weiteren Trocknungsschritt ist das Profilbauteil lagerstabil und für die Verklebung mit dem Lasteinleitbauteil vorbereitet.
  • Die Klebeverbindung ist gleichmäßig zwischen dem Aufnahmeabschnitt und dem Einsteckabschnitt verteilt. Der Einsteckabschnitt und der Aufnahmeabschnitt sind vorzugsweise flächig über die Klebeverbindung miteinander verbunden. Insbesondere kontaktiert die Klebeverbindung einerseits den Aufnahmeabschnitt und andererseits den Einsteckabschnitt flächig. Bevorzugt kann die flächige Klebeverbindung an jeder Stelle des Klebespalts eine einheitliche Klebschichtstärke, im Sinne einer räumlichen Ausdehnung des Klebstoffs, aufweisen.
  • Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die Klebeverbindung im Bereich des Abstands eine erhöhte Klebschichtdicke aufweist. Insbesondere liegt der Klebstoff im Bereich des Abstands dicker vor als an einer anderen Stelle. Durch die erhöhte Klebschichtdicke der Klebeverbindung ist an dieser Stelle eine höhere Elastizität sowie eine höhere Duktilität bzw. Bruchdehnung ausgebildet.
  • In einer weiteren konstruktiven Konkretisierung ist vorgesehen, dass das das Profilbauteil aus mindestens einem Längsprofil und mindestens einem Querprofil gebildet ist. Bevorzugt ist das Längsprofil mit dem Querprofil verbunden. Insbesondere ist das Profilbauteil einstückig oder mehrteilig ausgeformt. Bei einer einstückigen Ausformung wird das Profilbauteil in einem Stück hergestellt, ist also nicht aus verschiedenen Bauelementen zusammengefügt. Beispielsweise kann das Profilbauteil mittels des Pultrusionsverfahrens oder mittels eines Pulwindingverfahrens hergestellt werden. Das einstückige Profilbauteil kann nicht zerstörungsfrei zerlegt werden. Bei einer mehrteiligen Ausformung ist das Profilbauteil aus mehreren Bauelementen, vorzugsweise stoffschlüssig, zusammengefügt. Besonders bevorzugt ist das Profilbauteil aus mehreren, insbesondere genau drei, parallel zueinander verlaufenden Längsprofilen gebildet, welche jeweils über mindestens ein, vorzugsweise genau zwei, Querprofile miteinander verbunden sind. Das mindestens eine Längsprofil und/oder das mindestens eine Querprofil sind vorzugsweise als ein dünner Materialstreifen ähnlich einer rechteckigen Platte ausgeformt. Besonders bevorzugt ist das Profilbauteil rohrförmig ausgebildet, wobei das Profilbauteil insbesondere einen rechteckigen Öffnungsquerschnitt aufweist.
  • Der Aufnahmeabschnitt ist aus mindestens einer Quernut und/oder mindestens einer Längsnut gebildet, wobei das mindestens eine Längsprofil in der mindestens einen Längsnut und/oder das mindestens einer Querprofil in der mindestens einen Quernut aufgenommen ist. Insbesondere weist der Aufnahmeabschnitt die gleiche Anzahl an Längsnuten auf wie das Profilbauteil an Längsprofilen aufweist und/oder die gleiche Anzahl an Quernuten wie das Profilbauteil an Querprofilen aufweist. Insbesondere ist jedes der Längsprofile jeweils in einer separaten Längsnut und/oder jedes der Querprofile jeweils in einer separaten Quernut aufgenommen.
  • Bevorzugt sind die Quernuten und/oder die Längsnuten als durchlaufende Nuten ausgebildet, welche endseitig offen ausgestaltet sind. Bevorzugt sind alle Längsnuten und/oder alle Quernuten gleichmäßig voneinander beabstandet und/oder parallel zueinander in das Lasteinleitelement eingebracht. Besonders bevorzugt sind die Längsnuten und die Quernuten gleich tief in das Lasteinleitelement eingebracht. Insbesondere erstrecken sich die Quernuten quer zu den Längsnuten, sodass alle Längsnuten mindestens einmal durch die Quernuten geschnitten werden.
  • In einer bevorzugten konkreten Ausgestaltung ist das Profilbauteil aus einem faserverstärkten Kunststoffverbundmaterial ausgeformt. Insbesondere ist das Profilbauteil aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoff gefertigt, wobei insbesondere das mindestens eine Längsprofile und/oder das mindestens eine Querprofil eine unidirektionale Faserverstärkung aufweisen. Bevorzugt sind die Fasern in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse ausgerichtet. Das Profilbauteil kann aus einem carbonfaserverstärkten Kunststoffverbund (CFK) oder einem glasfaserverstärkten Kunststoffverbund (GFK) oder aus einem aramidverstärkten Kunststoffverbund (AFK) ausgeformt sein.
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnung weiter erläutert, wobei weitere Vorteile, Merkmale und Wirkungen der Figurenbeschreibung zu entnehmen sind. Es zeigen:
    • 1 in einer dreidimensionalen Darstellung eine Achsstrebe für ein Fahrzeug als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
    • 2 einen Querschnitt eines Profilbauteils der Achsstrebe aus 1;
    • 3 in einer dreidimensionalen Darstellung ein Lasteinleitelement der Achsstrebe aus 1;
    • 4 eine Detailansicht der Klebeverbindung zwischen dem Profilbauteil und dem Lasteinleitelement;
    • 5 in einer dreidimensionalen Darstellung einen Klebevorformling zur Herstellung einer Klebeverbindung der Achsstrebe aus 1;
    • 6 eine weitere Detailansicht der Klebeverbindung zwischen dem Profilbauteil und dem Lasteinleitelement.
  • 1 zeigt eine dreidimensionale Darstellung einer Achsstrebe 1, welche für ein Fahrzeug ausgebildet und/oder geeignet ist. Beispielsweise kann die Achsstrebe 1 in einem Fahrwerk einer Sattelzugmaschine in der unteren Lenkerebene angeordnet sein. Beispielsweise dient die Achsstrebe 1 zur Aufnahme von Druck- und/oder Zug- und/oder Torsionskräfte.
  • Die Achsstrebe 1 weist ein Profilbauteil 2, als ein erstes Fügebauteil, sowie zwei Lasteinleitbauteile 3, als zweite Fügebauteile, auf, wobei die beiden Lasteinleitbauteile 3 jeweils endseitig an dem Profilbauteil 2 angeordnet sind. Bevorzugt sind die beiden Lasteinleitbauteile 3 stoffschlüssig mit dem Profilbauteil 2 verbunden. Beispielsweise sind die beiden Lasteinleitbauteile 3 aus Aluminium gefertigt und in einem Strangpressverfahren hergestellt. Beispielsweise ist das Profilbauteil 2 aus einem faserverstärkten Verbundkunststoff gefertigt und in einem Pultrusionsprozess hergestellt.
  • Das Profilbauteil 2 definiert mit seiner Längsachse eine Hauptachse H, wobei die Achsstrebe 1 in Bezug auf die Hauptachse H achssymmetrisch ausgebildet ist. Das Profilbauteil 2 weist eine längliche Form auf, wobei ein Längenmaß des Profilbauteils 2 deutlich kleiner als ein Breitenmaß des Profilbauteils 2 ist. Beispielsweise weist das Profilbauteil 2 ein Längenmaß von mehr als 400 mm und ein Breitenmaß von weniger als 50 mm auf.
  • Die beiden Lasteinleitelemente 3 weisen jeweils ein Lagerauge 4 auf, wobei das Lagerauge 4 zur Aufnahme einer Lagereinrichtung, beispielsweise ein Elastomerlager, ausgebildet und/oder geeignet ist. Die Lageraugen 4 sind zylinderförmige ausgebildet. Die beiden Lasteinleitelemente 3 sind als zwei Gleichteile ausgebildet, wobei bei einer Fertigung der Achsstrebe 1 das Längenmaß des Profilbauteils 2 je nach Anforderungen variiert werden kann, sodass eine einfache Modularisierbarkeit bei der Herstellung der Achsstrebe 2 umgesetzt wird.
  • Die 2 zeigt einen Querschnitt des Profilbauteils 2. Das Profilbauteil 2 ist rohrförmig ausgebildet und weist in einer Grobform betrachtet einen rechteckigen bzw. quadratischen Öffnungsquerschnitt auf. Das Profilbauteil 2 ist durch mehrere, insbesondere genau zwei bzw. vier, Querprofile 5 und durch mehrere, insbesondere genau drei, Längsprofile 6 gebildet. Die Quer- und die Längsprofile 5, 6 erstrecken sich parallel zu der Hauptachse H in axialer Richtung. Die Längsprofile 6 sind gleichförmig zueinander ausgeformt und die Querprofile 5 sind ebenfalls gleichförmig zueinander ausgeformt. Die Profile 5, 6 sind plattenförmig ausgebildet und beispielsweise einstückig, insbesondere aus einem Stück gefertigt, miteinander verbunden. Beispielsweise können die Quer und die Längsprofile 5, 6 einen unidirektionale Faserverstärkung aufweisen, wobei der Faserverlauf in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H ausgerichtet ist.
  • Die Längsprofile 6 sind gleichmäßig voneinander beabstandet, wobei jedes der Längsprofile 6 über jeweils zwei Querprofile 5 mit dem benachbarten Längsprofil 6 verbunden ist. Die Querprofile 5 erstrecken sich dabei in Querrichtung zu den Längsprofilen 6, wobei die Querprofile 5 jeweils an einer Seitenfläche der zugehörigen Längsprofile 6 angebunden sind. Das Profilbauteil 2, insbesondere der Querschnitt, ist in Bezug auf die Hauptachse H achssymmetrisch ausgebildet.
  • 3 zeigt in einer dreidimensionalen Darstellung eines der Lasteinleitbauteile 3 aus der 1. das Lasteinleitbauteil 3 weist einen Aufnahmeabschnitt 7 zur Aufnahme des Profilbauteils 2 auf. Der Aufnahmeabschnitt 7 ist durch mehrere Längsnuten 8 und mehrere Quernuten 9 gebildet, wobei der Aufnahmeabschnitt 7 in einem Einführungsbereich 10 in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H hin offen ausgestaltet ist, sodass das Profilbauteil 2 über den Einführungsbereich 10 in den Aufnahmeabschnitt 7 eingebracht werden kann. Der Aufnahmeabschnitt 7 weist genau drei der Längsnuten 8 und genau zwei der Quernuten 9 auf. Dabei entspricht die Anzahl der Längsnuten 8 der Anzahl der Längsprofile 6 des Profilbauteils 2 und/oder die Anzahl der Quernuten 9 der Anzahl der Querprofile 5 des Profilbauteils 2. Die Längsnuten 8 dienen zur Aufnahme der Längsprofile 6 und die Quernuten 9 dienen zur Aufnahme der Querprofile 5.
  • Die Längsnuten 8 verlaufen parallel zueinander, wobei die Quernuten 9 wiederum quer zu den Längsnuten 8 verlaufen und ebenfalls parallel zueinander ausgerichtet sind. Dabei schneiden die beiden Quernuten 9 jeweils die drei Längsnuten 8, sodass der Aufnahmeabschnitt 6 beispielsweise gitterförmig oder rasterförmig durch die Nuten 8, 9 ausgebildet ist. Die Nuten 8, 9 sind aufgrund des kontinuierlichen Herstellungsprozesses als durchgehende Nuten ausgebildet, wobei die Nuten 8, 9 endseitig offen ausgestaltet sind.
  • Die Längsnuten 8 und die Quernuten 9 sind gleich tief in das Lasteinleitbauteil 3 eingebracht, wobei die Quernuten 9 und die Längsnuten 8 gemeinsam einen Bodenbereich 11 des Aufnahmeabschnitts 6 definieren. Der Bodenbereich 11 erstreckt sich dabei in einer Radialebene in Bezug auf die Hauptachse H, wobei der Aufnahmeabschnitt 7 in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H durch den Bodenbereich 11 begrenzt ist.
  • 4 zeigt eine Detailansicht der Achsstrebe 1, aus 1, mit dem Profilbauteil 2 und einem der beiden Lasteinleitbauteile 3. Das Profilbauteil 2 weist einen Einsteckabschnitt 12 auf, wobei der Einsteckabschnitt 12 in dem Aufnahmeabschnitt 7 des Lasteinleitbauteils 3 aufgenommen ist. Der Einsteckabschnitt 12 ist dabei als die beiden axialen Enden des Profilbauteils 2 in Bezug auf die Hauptachse H ausgebildet.
  • Das Lasteinleitbauteil 3 ist über eine Klebeverbindung 13 mit dem Profilbauteil 2 verbunden. Hierzu ist ein Klebstoff 14 in einem Klebespalt 15 zwischen dem Einsteckabschnitt 12 und dem Aufnahmeabschnitt 7 gleichmäßig verteilt. Bei der Montage der beiden Bauteile 2, 3, wird das Profilbauteil 2 in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H über den Einführungsbereich 10 in den Aufnahmeabschnitt 7 eingesteckt. Zur Herstellung der Klebeverbindung 13 kann das Profilbauteil 2 mit einem geringen axialen Druck in Richtung des Aufnahmeabschnitts 7 beaufschlagt werden. Dabei wird der Klebstoff 14 an die Oberfläche des Aufnahmeabschnitts 7 und des Einsteckabschnitts 12 angeformt, sodass eine vollflächige Anbindung des Klebstoffs 14 gewährleistet wird.
  • Während des Fügeprozesses müssen die Längs- und die Quernuten 8,9 abgedichtet sein, da diese aufgrund des kontinuierlichen Herstellungsprozesses der Lasteinleitbauteile 3 einen durchgehenden Verlauf aufweisen. Beispielsweise werden die Nuten vor dem Klebeprozess durch das Anpressen eines elastischen Dichtmittels, z.B. Elastomer, Thermoplast etc., oder formschlüssig mit einem harten Dichtmittel, z.B. Metall, abgedichtet werden.
  • Anschließend wird der Klebstoff 14 auf eine Fügetemperatur von ca. 150 °C temperiert, wodurch eine vollständige Aushärtung des Klebstoffs 14 erfolgt und die Klebeverbindung 13 hergestellt ist. Beispielsweise wird das Profilbauteil 2 bei der Herstellung durch das Pultrusionsverfahren nicht vollständig ausgehärtet, sondern verfügt über einen Anteil von ca. 2 bis 12 % Restreaktivität die erst bei der Aushärtung der Klebeverbindung 13 vollständig umgesetzt wird und dadurch eine ideale Anbindung der Klebeverbindung 13 an das Profilbauteil 2 gewährleistet.
  • 5 zeigt einen Klebevorformling 16, welcher zur Herstellung der Klebeverbindung 13, wie in 4 gezeigt, ausgebildet und/oder geeignet ist. Der Klebevorformling 16 ist aus dem Klebstoff 14 gebildet und bildet einen Konturpartner zu dem Aufnahmeabschnitt 7 und dem Einsteckabschnitt 12. Der Klebevorformling 16 kann durch ein direktes Anspritzen des Klebstoffs 14 an das Profilbauteil 2 gebildet werden. Alternativ kann der Klebevorformling 16 jedoch auch in einem separaten Formwerkzeug diskontinuierlich hergestellt oder bei einer profilartigen Geometrie in einer Matrize des Formwerkzeugs kontinuierlich gepresst werden. Durch das Vorformen in dem separaten Formwerkzeug kann zudem eine Überprüfung der Qualität realisiert werden, wobei hierzu geprüft wird, ob die Kavität des Formwerkzeuges komplett gefüllt wurde und sich keine Poren in der Klebstoffmasse befinden.
  • Der Klebevorformling 16 weist zumindest annähernd die Kontur des späteren Klebespalts 15 auf, wobei durch das Einstecken des Profilbauteils 2 in das Lasteinleitbauteil 3 der Klebevorformling 16 derart verformbar ist, sodass dieser den Klebespalt 15 vollständig ausfüllt. Der Klebstoff 14 ist ein hochviskoser Klebstoff, welcher eine Viskosität von 250 Pa*s und somit eine pastöse Konsistenz aufweist. Der Klebstoff 14 ist bei Raumtemperatur formbar und härtet erst bei Erreichen der Fügetemperatur vollständig aus.
  • 6 zeigt eine Detailansicht des Aufnahmeabschnitts 7, insbesondere einer der Längsnuten 8, mit dem über die Klebeverbindung 13 eingeklebten Einsteckabschnitt 12, insbesondere eines der Längsprofile 6. Der Aufnahmeabschnitt 7 weist in dem Bodenbereich 11 einen Abstand 17 auf, wobei die Klebeverbindung 13 durch den Abstand 17 eine erhöhte Klebschichtdicke aufweist. Ferner weist der Aufnahmeabschnitt 7 in dem Einführungsbereich 10 einen weiteren Abstand 18 auf, wobei die Klebeverbindung 13 im Bereich des weiteren Abstands 18 ebenfalls eine erhöhte Klebschichtdicke aufweist.
  • Der Abstand 17 und/oder der weitere Abstand 18 sind jeweils durch eine Ausformung gebildet, wobei durch die beiden Abstände 17, 18 Spannungsspitzen zwischen dem Profilbauteil 2 und dem Lasteinleitbauteil 3 vermieden werden. Ist die Verwendung eines gleichförmigen Klebevorformlings möglich, welcher durch das Formwerkzeug kontinuierlich hergestellt werden kann, so lässt sich dieser auch in den Klebespalt 15 zwischen dem Profilbauteil 2 und dem Lasteinleitbauteil 3 einschieben.
  • Bei einer Abkühlung des Lasteinleitbauteils 3 findet eine thermische Volumenreduktion statt, wobei beispielsweise während des Abkühlungsprozess aufgrund des thermischen Schrumpfes des Lasteinleitbauteils 3 eine vorteilhafte Aufprägung im Bereich der beiden Abstände 17, 18 auf den Klebstoff 14 bzw. die Klebeverbindung 13 realisiert werden kann. Aufgrund der Abkühlung kommt es zu einer Schrumpfung des Lasteinleitbauteils 3 in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H und/oder in einer Dickenrichtung. Dabei erfolgt eine Reduzierung des Klebespalts 15 in axialer Richtung und/oder in radialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H, sodass insbesondere der darin angeordnete Klebstoff 14 gequetscht wird und weiter in Richtung des Einführungsbereichs 10 verteilt wird. Dabei wird ein gezielter Druck auf den Klebstoff 14 bzw. die Klebeverbindung 13 erzeugt. Dieser geringfügig aufgeprägte Druck auf den Klebstoff 14 bzw. die Klebeverbindung 13 hilft bei der allseitigen Anbindung an das Lasteinleitbauteil 3 bzw. das Profilbauteil 2.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Achsstrebe
    2
    Profilbauteil
    3
    Lasteinleitbauteil
    4
    Lagerauge
    5
    Querprofile
    6
    Längsprofile
    7
    Aufnahmeabschnitt
    8
    Längsnuten
    9
    Quernuten
    10
    Einführungsbereich
    11
    Bodenbereich
    12
    Einsteckabschnitt
    13
    Klebeverbindung
    14
    Klebstoff
    15
    Klebespalt
    16
    Klebevorformling
    17
    Abstand
    18
    weiterer Abstand
    H
    Hauptachse
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 4441220 A1 [0003]

Claims (13)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Klebeverbindung (13) zwischen einem ersten und einem zweiten Fügebauteil (2, 3), bei dem: - das erste und das zweite Fügebauteil (2, 3) bereitgestellt werden, wobei das erste Fügebauteil (2) einen Einsteckabschnitt (12) und das zweite Fügebauteil (3) einen Aufnahmeabschnitt (7) zur Aufnahme des Einsteckabschnitts (12) aufweist; - ein Klebstoff (14) entsprechend der Kontur des Aufnahmeabschnitts (7) und/oder des Einsteckabschnitts (12) vorgeformt wird, sodass ein Klebevorformling (16) hergestellt wird; - der Klebevorformling (16) zwischen dem Aufnahmeabschnitt (7) und dem Einsteckabschnitt (12) angeordnet wird; - das erste und das zweite Fügebauteil (2, 3) dadurch miteinander verbunden werden, dass der Einsteckabschnitt (12) in den Aufnahmeabschnitt (7) eingesteckt wird und der Klebevorformling (16) an den Einsteckabschnitt (12) und den Aufnahmeabschnitt (7) zur Anlage gebracht wird, sodass die Klebeverbindung (13) zwischen dem Einsteckabschnitt (12) und dem Aufnahmeabschnitt (7) ausgebildet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Klebstoff (14) ein hochviskoser Klebstoff verwendet wird, wobei der Klebstoff (14) eine pastöse Konsistenz aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebevorformling (16) in einem separaten Formwerkzeug hergestellt wird, wobei der Klebstoff (14) in dem Formwerkzeug diskontinuierlich oder kontinuierlich vorgeformt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebevorformling (16) durch das Formwerkzeug an dem Aufnahmeabschnitt (7) oder an dem Einsteckabschnitt (12) vorgeformt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Vorformung des Klebevorformling (16) eine Werkzeugtemperatur gesteuert wird, wobei auf Basis der Werkzeugtemperatur eine Vorvernetzung des Klebstoffes (14) eingestellt werden kann.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeabschnitt (7) und/oder der Einsteckabschnitt (12) vor dem Einstecken mit dem Klebevorformling (16) versehen wird, wobei durch das Einstecken der Klebevorformling (16) an den Aufnahmeabschnitt (7) und/oder an den Einsteckabschnitt (12) angeformt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebevorformling (16) auf eine Fügetemperatur erhitzt wird, wobei der Klebevorformling (16) während oder bei Erreichen der Fügetemperatur ausgehärtet wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Fügebauteil (2, 3) in einem Pultrusionsprozess hergestellt wird, wobei das erste und/oder das zweite Fügebauteil (2, 3) in dem Pultrusionsprozess nur teilweise ausgehärtet wird und wobei das erste und/oder das zweite Fügebauteil (2, 3) während oder nach der Ausbildung der Klebeverbindung (13) vollständig ausgehärtet wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeabschnitt (7) mindestens einen Abstand (17, 18) zu dem Einsteckabschnitt (12) aufweist, wobei der Klebevorformling (16) zumindest abschnittsweise in dem Abstand (17, 18) aufgenommen ist, wobei bei einem Abkühlungsprozess im Bereich des Abstandes (17, 18) ein erhöhter Druck auf den Klebevorformling (16) aufgeprägt wird, sodass die Anbindung des Klebstoffs (14) an den Aufnahmeabschnitt (7) und/oder den Einsteckabschnitt (12) verbessert wird.
  10. Achsstrebe (1) für ein Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsstrebe (1) mindestens ein Lasteinleitbauteil (3) als eine erste Fügebauteil und ein Profilbauteil (2) als ein zweites Fügebauteil aufweist, wobei das Profilbauteil (2) einen Einsteckabschnitt (12) und das Lasteinleitbauteil (2) einen Aufnahmeabschnitt (3) aufweist, wobei der Einsteckabschnitt (12) in dem Aufnahmeabschnitt (3) aufgenommen ist und durch eine Klebeverbindung (13) mit dem Aufnahmeabschnitt (7) verbunden ist, wobei die Klebeverbindung (13) gleichmäßig zwischen dem Aufnahmeabschnitt (7) und dem Einsteckabschnitt (12) verteilt ist; und/oder dass die Achsstrebe (1) nach dem Verfahren der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.
  11. Achsstrebe (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebeverbindung (13) im Bereich des mindestens eines Abstands (17, 18) eine erhöhte Klebschichtdicke aufweist.
  12. Achsstrebe (1) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilbauteil (2) aus mindestens einem Längsprofil (6) und mindestens einem Querprofil (5) gebildet ist und dass der Aufnahmeabschnitt (7) aus mindestens einer Quernut (9) und/oder mindestens einer Längsnut (8) gebildet ist, wobei das mindestens eine Längsprofil (6) in der mindestens einen Längsnut (8) und/oder das mindestens einer Querprofil (5) in der mindestens einen Quernut (9) aufgenommen ist.
  13. Achsstrebe (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilbauteil (2) aus einem faserverstärkten Kunststoffverbundmaterial ausgeformt ist und/oder das Lasteinleitbauteil (3) aus einem Metall gefertigt ist.
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