DE19854084C2

DE19854084C2 - Verfahren zur Fertigung einer Achsstrebe aus Faserverbundkunststoff, insbesondere für Nutzkraftwagen

Info

Publication number: DE19854084C2
Application number: DE1998154084
Authority: DE
Inventors: Christoph Dorr
Original assignee: TRW Fahrwerksysteme GmbH and Co KG
Current assignee: TRW Fahrwerksysteme GmbH and Co KG
Priority date: 1998-11-24
Filing date: 1998-11-24
Publication date: 2001-04-26
Anticipated expiration: 2018-11-25
Also published as: DE19854084A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung einer Achsstrebe aus Faserverbundkunststoff, insbesondere für Nutzkraftwagen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der JP-A-63-287613 ist ein gattungsgemäßes Verfahren bekannt. Dabei werden ein im wesentlichen Druckkräfte aufnehmender Profilkörper in Form eines Kastenholmes mit viereckigem Querschnitt und zwei Standardgelenkaufnahmen hergestellt und miteinander verklebt, so daß an beiden Enden des Kastenholmes jeweils eine Standardgelenkaufnahme angeordnet ist. Anschließend wird der aus Kastenholm und zwei Standardgelenkaufnahmen hergestellte Verbund in Erstreckungsrichtung des Kastenholmes senkrecht zu den Lagerachsen der Standardgelenkaufnahmen mit einem ein im wesentlichen Zugkräfte aufnehmendes Gehäuseelement bildenden Kunststoffband umwickelt und dabei mit dem Kastenholm verklebt. Durch diese Ausgestaltung soll die Achsstrebe bei gleichzeitiger Steigerung der Widerstandsfähigkeit einfacher zu fertigen sein.

Entsprechende Achsstreben sind auch aus der JP-A-3-56728 und der GB-A-2 088 793 bekannt.

Achsstreben, insbesondere für Nutzkraftwagen, müssen höchsten statischen und dynamischen Beanspruchungen insbesondere hinsichtlich Zug- und Druckspannungen gewachsen und darüber hinaus verschleißarm sein. Bei der aus der JP-A-63-287613 bekannten Achsstrebe aus Faserverbundkunststoff werden die im Belastungszustand auftretenden statischen und dynamischen Fahrwerkskräfte, im wesentlichen Zug- und Druckkräfte, aufgrund des mit dem Profilkörper lediglich verklebten Gehäuseelements nur unzureichend übertragen aufgrund der praktisch voneinander getrennten Bauteilkomponenten, dem Gehäuseelement und dem Profitkörper. Zwischen dem im wesentlichen Zugkräfte aufnehmenden Gehäuseelement und dem im wesentlichen Druckkräfte aufnehmenden Profilkörper sowie den beiden Lagerendelementen kann durch Dehnung des Gehäuseelementes bzw. durch Stauchung des Profilkörpers eine Ablösung auftreten und ein Spalt entstehen, die, insbesondere bei längeren Einsatzzeiten, einen erhöhten Verschleiß bewirken. Darüber hinaus ist die Fertigung der Achsstrebe produktionstechnisch ungünstig, da zunächst ein Profilkörper und zwei Lagerendelemente hergestellt und miteinander verklebt werden und anschließend der so hergestellte Verbund durch Umwickeln und teilweisem Verkleben mit einem Kunststoffband mit einem Gehäuseelement versehen wird. Gleiches gilt für die aus der JP-A-3-56728 und der GB-A-2 088 793 bekannten Achsstreben.

Der Erfindung liegt in Anbetracht dieses Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Fertigung einer Achsstrebe der eingangs genannten Art unter Meidung der beschriebenen Nachteile derart zu verbessern, daß diese sowohl statisch als auch dynamisch hochbelastbar sowie äußerst verschleißarm ist und darüber hinaus kostengünstig, insbesondere ohne mehrfache oder zusätzliche Arbeitsgänge und Arbeitsaufwand, fertigbar ist.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die statische Zugvorspannung in dem als Zugkörper dienenden Gehäuseelement und die statische Druckvorspannung in dem als Druckkörper dienenden Profilkörper wird bei Belastung der Achsstrebe verhindert, daß zwischen Zug- bzw. Druckkörper und den Lagerendelementen durch Dehnung des Zugkörpers bzw. Stauchung des Druckkörpers eine Ablösung erfolgt und Spalte entstehen, die bei längerer Einsatzzeit einen Ausfall der Achsstrebe durch Verschleiß bewirken würden. Die Ausgestaltung des Gehäuseelementes, des Profilkörpers und der Lagerendelemente ermöglicht darüber hinaus eine kostengünstige Fertigung der Achsstrebe, insbesondere da die Verspannung der einzelnen Elemente während der Montage ohne zusätzliche Arbeitsgänge oder Arbeitsaufwand erfolgen kann.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung setzen sich die Lagerendelemente aus vorzugsweise im wesentlichen zylindrischen Hülsen- und Buchsenelementen zusammen. Die Hülsenelemente weisen gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wenigstens einen Schlitz auf oder sind vorzugsweise zweiteilig ausgebildet. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nehmen die Buchsenelemente vormontierte Gummilager auf. Vorzugsweise ist das Gummilager in dem Buchsenelement integriert. Hierzu wird vorzugsweise der auf den Flanschzapfen anvulkanisierte Gummikörper durch einen Verschlußring in der Innenbohrung des Buchsenelements unter Druck- Vorspannung gehalten, wobei ein Ring durch Umbördeln des Endes des Buchsenelements fixiert wird, wobei gleichzeitig ein konischer Endabschnitt des Buchsenelements entsteht. Ferner weisen die Hülsenelemente in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung an ihren dem Profilkörper zugewandten Außenflächen dem Profilkörper angepaßte Aussparungen auf, durch die eine präzise Positionierung der Hülsenelemente gegeben ist. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Endabschnitte der Buchsenelemente konisch ausgebildet. Durch Einsetzen der Buchsenelemente in die Hülsenelemente wird so ohne daß weitere zusätzliche Arbeitsgänge oder Arbeitsaufwand erforderlich wäre, die Verspannung des Profilkörpers mit dem Gehäuseelement bereitgestellt. Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Hülsen- und Buchsenelemente an einem ihrer Enden jeweils einen eine Auflagefläche bildenden umlaufenden Kragen auf. Bei der Montage der Hülsen und Buchsenelemente werden durch die sich gegenüberstehenden Kragen das Gehäuseelement und der Profilkörper beidseitig eingefaßt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Profilkörper ein in Profilerstreckungsrichtung langfaserverstärktes Kunststoffprofil, welches vorzugsweise im Pultrusionsverfahren hergestellt ist. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Profilkörper an beiden Enden im wesentlichen halbkreisförmige Ausnehmungen für die Lagerendelemente auf. Über diese Ausnehmungen werden die über die Lagerendelemente eingeleiteten Druckbelastungen der Achsstrebe aufgenommen. Vorteilhafterweise ist der Profilkörper im Querschnitt I-förmig ausgebildet.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Gehäuseelement im wesentlichen halbkreisförmig abgerundete Schmalseiten für die Lagerendelemente auf. Vorteilhafterweise ist das Gehäuseelement aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoffband gefertigt. Das Gehäuseelement ist vorzugsweise durch Abtrennen eines Segments von einem sich in Gelenkachsrichtung erstreckenden Profil hergestellt, welches im Faserwickelverfahren gefertigt wird.

In der nachfolgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen ist eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Achsstrebe schematisch dargestellt. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematisch perspektivische Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Achsstrebe und

Fig. 2 eine montierte Achsstrebe gemäß Fig. 1.

Fig. 1 zeigt in einer schematisch perspektivischen Explosionsansicht eine Achsstrebe 1 bestehend aus einem im wesentlichen Zugkräfte aufnehmenden Gehäuseelement 2, einem im wesentlichen Druckkräfte aufnehmenden Profilkörper 3 und zwei sich jeweils aus einem Hülsenelement 5, einem Gummilager 6 mit metallischem Verschlußring 7 und einem Buchsenelement 8 zusammensetzenden Lagerendelementen 4.

Der Profilkörper 3, vorzugsweise im Protrusionsverfahren hergestellt, ist ein in Profilerstreckungsrichtung langfaserverstärktes Kunststoffprofil, welches im Querschnitt I-förmig ausgebildet ist und an beiden Enden im wesentlichen halbkreisförmige Ausnehmungen 9 für die Lagerendelemente 4 aufweist. Das Gehäuseelement kann durch Abtrennen eines Segmentes von einem Profil hergestellt werden, welches sich In Gelenkachsrichtung erstreckt und vorzugsweise im Faserwickelverfahren gefertigt wurde.

Das Gehäuseelement 2 ist aus einem endlosfaserverstärktem Kunststoffband gefertigt und weist im wesentlichen halbkreisförmig abgerundete Schmalseiten 10 für die Lagerendelemente 4 auf.

Die im wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Hülsenelemente 5 sind, wie anhand der in Fig. 1 mit 11 bezeichneten Schlitze zu erkennen, zweiteilig ausgebildet und weisen an einem ihrer Enden einen eine Auflagefläche bildenden umlaufenden Kragen 12 auf. Desweiteren sind die Hülsenelemente 5 an ihren dem Profilkörper 3 zugeordneten Außenflächen mit dem Profilkörper 3 angepaßten Aussparungen 13 versehen, die einen optimalen Sitz der Hülsenelemente 5 zwischen den Ausnehmungen 9 des Profilkörpers 3 und den im wesentlichen halbkreisförmig abgerundeten Schmalseiten 10 des Gehäuseelementes 2 bereitstellen, so daß die Lagerendelemente 4 spaltfrei aufgenommen werden können. Die Buchsenelemente 8 weisen ebenfalls an einem ihrer Enden einen eine Auflagefläche bildenden umlaufenden Kragen 14 auf und sind an dem dem Kragen abgewandten Endbereich konisch ausgebildet. In dem Buchsenelement 8 ist das Gummilager 6 integriert, indem der auf dem Flanschzapfen 15 aufvulkanisierte Gummikörper 16 durch einen Verschlußring 7 in der Innenbohrung des Buchsenelements 8 unter Druck-Vorspannung gehalten wird, wobei der Verschlußring 7 durch Umbördeln des Endes des Buchsenelementes 8 fixiert wird. Dabei wird gleichzeitig ein konischer Endabschnitt gebildet.

Zur Fertigung der Achsstrebe 1 gemäß Fig. 2 wird der vorgefertigte Profilkörper 3 in das ebenfalls vorgefertigte Gehäuseelement 2 eingesetzt. Anschließend werden das Gehäuseelement 2 und der Profilkörper 3 durch Einsetzen der Lagerendelemente 4 miteinander verspannt, so daß das Gehäuseelement 2 unter statischer Zugvorspannung und der Profilkörper 3 unter statischer Druckvorspannung steht. Beim Einsetzen der Lagerendelemente durch die im wesentlichen durch Klemmspannung zusammensetzbaren Hülsen- und Buchsenelemente 5 und 8 werden das Gehäuseelement 2 und der Profilkörper 3 miteinander verspannt und verbunden. Der dazu notwendige Verspannweg wird dadurch erzeugt, daß die bereits vormontierten, ein Gummilager 6 aufnehmenden, bereichsweise konischen Buchsenelemente 8 in die Hülsenelemente 5 eingepreßt werden. Dabei werden das Gehäuseelement 2 und der Profilkörper 3 auf der einen Seite von dem Kragen 12 der Hülsenelemente 5 und auf der anderen Seite von den Kragen 14 der Buchsenelemente 8 eingefaßt, wie anhand der Fig. 2 zu erkennen.

Claims

1. Verfahren zur Fertigung einer Achsstrebe aus Faserverbundkunststoff, insbesondere für Nutzkraftwagen, bestehend aus einem Druckkräfte aufnehmenden Profilkörper (3), zwei Lagerendelementen (4) sowie einem Zugkräfte aufnehmenden, in Profilerstreckungsrichtung senkrecht zu den Lagerachsen die Lagerendelemente umschließenden Gehäuseelement (2), dadurch gekennzeichnet, daß der Profilkörper (3) in das Gehäuseelement (2) eingelegt wird und das Gehäuseelement (2) und der Profilkörper (3) durch Einsetzen der Lagerendelemente (4) miteinander verspannt werden, so daß das Gehäuseelement (2) unter statischer Zugvorspannung und der Profilkörper (3) unter statischer Druckvorspannung steht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerendelemente (4) sich aus vorzugsweise im wesentlichen zylindrischen Hülsenelementen (5) und Buchsenelementen (8) zusammensetzen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verspannung durch Einpressen der Buchsenelemente (8) in die Hülsenelemente (5) erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsenelemente (5) wenigstens einen Schlitz (11) aufweisen.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsenelemente (5) zweiteilig ausgebildet sind.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsenelemente (5) an einem ihrer Enden einen eine Auflagefläche bildenden umlaufenden Kragen (12) aufweisen.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsenelemente (5) an ihrer dem Profilkörper (3) zugewandten Außenfläche eine dem Profilkörper (3) angepaßte Aussparung (13) aufweisen.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchsenelemente (8) an zumindest einem Ende einen konischen Abschnitt aufweisen.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchsenelemente (8) an einem ihrer Enden einen eine Auflagefläche bildenden umlaufenden Kragen (14) aufweisen.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchsenelemente (8) vormontierte Gummilager (6) aufnehmen.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummilager (6) unter Verwendung eines Verschlußringes (7) in den Buchsenelementen (8) vormontiert werden.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gummilager (6) in dem Buchsenelement (8) integriert ist, wobei ein auf einen Flanschzapfen (15) anvulkanisierter Gummikörper (16) durch einen Verschlußring (7) in der Innenbohrung des Buchsenelements (8) unter Druckvorspannung gehalten ist, wobei der Verschlußring (7) durch Umbördeln des Endes des Buchsenelements (8) fixiert ist, wodurch ein konischer Endabschnitt gebildet ist.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilkörper (3) ein vorzugsweise in Profilerstreckungsrichtung langfaserverstärktes Kunststoffprofil ist.

14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilkörper (3) an beiden Enden im wesentlichen halbkreisförmige Ausnehmungen (9) für die Lagerendelemente (4) aufweist.

15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilkörper (3) im Querschnitt I-förmig ausgebildet ist.

16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseelement (2) im wesentlichen halbkreisförmig abgerundete Schmalseiten (10) für die Lagerendelemente (4) aufweist.

17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseelement (2) ein vorzugsweise in Profillängsrichtung endlosfaserverstärktes Kunststoffband ist.

18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseelement (2) ein von einem sich in Gelenkachsrichtung erstreckenden und im Faserwickelverfahren gefertigten Profil abgetrenntes Segment ist.