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Title:
METHOD FOR MANUFACTURING A FIBER COMPOSITE VEHICLE COMPONENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/080746
Kind Code:
A1
Abstract:
Method for manufacturing a vehicle component, involving the steps of: introducing a semi-finished fiber matrix product (24) having a thermosetting matrix into a pressing mold; making a bearing bush (4) by pressing the semi-finished fiber matrix product (24); making a fiber preform (20) for a connecting strut (8); introducing the fiber preform (20) into an injection mold; making the connecting strut (8) by impregnating the fiber preform (20) with a thermosetting material which is injected into the injection mold for this purpose; and permanently joining the connecting strut (8) to the bearing bush (4).

Inventors:
LOBO CASANOVA, Ignacio (Otto-Hahn-Weg 3, Friedrichshafen, 88046, DE)
SCHRAMM, Mathias (Dunantstraße 15, Bamberg, 96049, DE)
Application Number:
EP2016/074531
Publication Date:
May 18, 2017
Filing Date:
October 13, 2016
Export Citation:
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Assignee:
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG (Graf-von-Soden-Platz 1, Friedrichshafen, 88046, DE)
International Classes:
B29C70/44; B29C65/00; B29C70/08; B29C70/72; B29C70/84; B60G7/00; F16C7/02; F16C3/02
Domestic Patent References:
2016-02-04
Foreign References:
EP1818252A12007-08-15
DE102012020628A12014-04-24
US20130055850A12013-03-07
US6324940B12001-12-04
DE102011003971A12012-08-16
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugbauteils, mit den Verfahrensschritten: Einbringen eines Faser-Matrix-Halbzeugs (24) mit duroplastischer Matrix in eine Pressform, Herstellen einer Lagerbuchse (4) durch Pressen des Faser-Matrix- Halbzeugs (24), Herstellen eines Faservorformlings (20) für eine Verbindungsstrebe (8), Einbringen des Faservorformlings (20) in eine Spritzpressform, Herstellen der Verbindungsstrebe (8) durch Imprägnieren des Faservorformlings (20) mit einem duroplastischen Material, welches dazu in die Spritzpressform eingespritzt wird, und festes Verbinden der Verbindungsstrebe (8) mit der Lagerbuchse (4).

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das feste Verbinden der Verbindungsstrebe (8) mit der Lagerbuchse (4) durch Stoffschluss und/oder Formschluss erfolgt.

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (4) mit einem eine Verbindungsnut (9) umfassenden Anschlussbereich (10) hergestellt wird und zum festen Verbinden der Verbindungsstrebe (8) mit der Lagerbuchse (4) ein Endbereich (14) der Verbindungstrebe (8) in die Verbindungsnut (9) eingebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Klebstoff (17) in die Verbindungsnut (9) eingebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsnut (9) mit einer Hinterschneidung (11) versehen wird, in welche der Endbereich (14) der Verbindungsstrebe (8) formschlüssig eingreift.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in den Anschlussbereich (10) wenigstens ein in den Endbereich (14) der Verbindungsstrebe (8) eingreifender Stift (27) eingebracht wird, sodass die Verbindungsstrebe (8) und die Lagerbuchse (4) durch den Stift (27) formschlüssig miteinander verbunden werden.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (4) an ihrem Außenumfang zusätzlich mit Fasern (28) umschlungen wird, die fest mit der Verbindungstrebe (8) verbunden werden.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Lagerbuchse (4) als auch die Verbindungsstrebe (8) separat voneinander hergestellt und anschließend miteinander verbunden werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die hergestellte Lagerbuchse (4) vor dem Imprägnieren des Faservorformlings (20) in die Spritzpressform eingebracht wird und durch das Imprägnieren des Faservorformlings (20) die Verbindungsstrebe (8) formschlüssig mit der Lagerbuchse (4) verbunden wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Imprägnieren des Faservorformlings (20) der Faservorformling (20) mit einem Endbereich (21 ) in die Verbindungsnut (9) eingebracht wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressform und die Spritzpressform miteinander kombiniert und/oder in einem gemeinsamen Werkzeug vorgesehen werden und das Imprägnieren des Faservorformlings (20) gleichzeitig mit oder nach dem Pressen des Faser-Matrix-Halbzeugs (24) aber vor dem vollständigen Aushärten der duroplastischen Matrix oder der Lagerbuchse (4) erfolgt, sodass durch das Imprägnieren des Faservorformlings (20) die Verbindungsstrebe (8) stoffschlüssig mit der Lagerbuchse (4) verbunden wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Imprägnieren des Faservorformlings (20) der Faservorformling (20) mit einem Endbereich (21 ) in der Verbindungsnut (9) angeordnet wird.

Description:
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES FASERVERBUND-FAHRZEUGBAUTEILS

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugbauteils.

Ein aus einem Faser-Kunststoff-Verbund (FKV) mit duroplastischer Matrix gebildeter 3-Punkt Lenker wird als Multimateriallösung gefertigt und umfasst z.B. eine Lagerbuchse aus Aluminium sowie ein Laminat aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Da ein direkter Kontakt der Aluminiumbuchse mit den Kohlenstofffasern zu einer Korrosion führen kann, ist für die Anbindung der Aluminiumbuchse an das Laminat nur mittels eines Haftvermittlers oder einer Grenz- oder Zwischenschicht möglich, die z.B. ein Glasfaser-Textil umfasst. Der Korrosionsschutz führt somit zu zusätzlichen Arbeitsschritten und Kosten. Insbesondere bei einem 3-Punktlenker mit zwei Lagerbuchsen ist eine aufwändige Abdichtung und Positionierung der Lagerbuchsen im formgebenden Werkzeug erforderlich (z.B. mehrteilige Welle als Kern für die Lagerbuchsen + O-Ringe).

Ferner ist die Integration von Gummilagern mittels Kunststoff-Spritzguss in Bauteile aus einem Faser-Kunststoff-Verbund bekannt. Beispielsweise offenbart die DE 10 2011 003 971 A1 ein Lenkerelement mit zumindest zwei Endbereichen mit jeweils einem Lagerungsabschnitt sowie zumindest einem die Endbereiche verbindenden Strebenbereich, wobei die Endbereiche und der Strebenbereich durch einen aus einem plattenförmigen Kunststoffhalbzeug mit Endlosfaserverstärkung im Wesentlichen kastenförmig tiefgezogenen Profilträger gebildet sind, in dessen Innenraum ein Füllkörper aus einem spritzgegossenen Kunststoff angeordnet ist. Insbesondere umfasst zumindest ein Lagerungsabschnitt des Lenkerelements eine schwenkbewegliche Lageranordnung, wobei der Füllkörper die Lageranordnung mit dem Profilträger durch Hinterspritzung verbindet. Die Lageranordnung umfasst dabei einen

Elastomerkörper, der durch den Füllkörper umspritzt ist. Der Profilträger und der Füllkörper bestehen aus einem thermoplastischen Kunststoff.

Mit Bauteilen aus Multimaterialien (z.B. aus Aluminium + CFK-Laminat) sind insbesondere folgende Probleme verbunden: - Eine Korrosionsbeständigkeit ist bislang nur mittels Haftvermittler bzw. mittels einer Grenzschicht (Glasfaser-Textil) möglich, sodass zusätzliche Arbeitsschritte und Kosten auftreten;

- Inhomogene Materialeigenschaften führen zu Steifigkeits- und Festigkeitssprüngen durch unterschiedliche E-Module und/oder Zug-/Druckfestigkeiten der Materialien (Aluminium + CFK);

- Unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten führen dazu, dass eine Klimawechselbeständigkeit nicht gewährleistet ist;

- Eine Haftung ist nur formschlüssig und nicht chemisch möglich.

Ferner ist der Vorformling (trockenes Faserhalbzeug) des Faser-Kunststoff-Verbunds komplex und das Handling des Spritzpresswerkzeugs aufwändig (z.B. mehrteilige Welle als Kern für die Lagerbuchsen mit Abdichtung). Auch ist eine unabhängige Ausrichtung der Lagerachsen der Lagerbuchsen nur beschränkt möglich.

Zusätzlich weisen Fahrzeugbauteile aus thermoplastischem Kunststoff das Problem auf, dass sie mit zunehmendem Alter, beispielsweise durch Wasseraufnahme, Festigkeit verlieren. Auch können Fahrzeugbauteile aus thermoplastischem Kunststoff nicht in Bereichen erhöhter Temperatur, wie z.B. in der Nähe von Fahrzeugbremsen, eingesetzt werden, da der thermoplastische Kunststoff durch die Wärme aufweichen und somit seine Festigkeit verlieren könnte.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen oder mehrere der vorgenannten Nachteile vermeiden zu können.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung gegeben.

Das Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugbauteils umfasst die Verfahrensschritte: Einbringen eines Faser-Matrix-Halbzeugs mit duroplastischer Matrix in eine Pressform, Herstellen einer Lagerbuchse durch Pressen des Faser-Matrix- Halbzeugs, Herstellen eines Faservorformlings für eine Verbindungsstrebe, Einbrin- gen des Faservorformlings in eine Spritzpressform, Herstellen der Verbindungsstrebe durch Imprägnieren des Faservorformlings mit einem duroplastischen Material, welches dazu in die Spritzpressform, insbesondere durch Spritzpressen, eingespritzt und/oder eingebracht wird, und festes Verbinden der Verbindungsstrebe mit der Lagerbuchse.

Durch das vorgenannte Verfahren werden die Lagerbuchse und die Verbindungsstrebe aus einem duroplastischen Material hergestellt, sodass eine hohe Langzeitstabilität und Temperaturbeständigkeit des Fahrzeugbauteils erzielbar sind. Dabei werden die Verbindungsstrebe und die Lagerbuchse auf unterschiedliche Weise hergestellt. Die Verbindungsstrebe, die insbesondere eine relativ einfache Geometrie ohne Hohlräume aufweist, wird im Spritzpressverfahren hergestellt. Die Lagerbuchse, die insbesondere eine kompliziertere Geometrie mit einem Hohlraum aufweist, wird durch Pressen eines Faser-Matrix-Halbzeugs hergestellt. Das Verfahren kombiniert somit zwei unterschiedliche Herstellungsmethoden, die auf die jeweils herzustellende Teilkomponente angepasst sind. Ferner ist zur Herstellung der Lagerbuchse insbesondere keine Welle mit Abdichtung erforderlich. Auch können beispielsweise bei einem Dreipunktlenker mit zwei Lagerbuchsen unterschiedliche Ausrichtungen der Lagerachsen der Lagerbuchsen realisiert werden. Die Lagerbuchse kann z.B. auch als Lagerhülse bezeichnet werden.

Das Herstellen der Verbindungsstrebe erfolgt bevorzugt durch Spritzpressen. Insbesondere erfolgt das Herstellen der Verbindungsstrebe in einem Spritzpresswerkzeug. Vorzugsweise ist oder wird die Spritzpressform in dem oder einem Spritzpresswerkzeug vorgesehen.

Unter Spritzpressen wird insbesondere bevorzugt ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen verstanden, wobei ein Faservorformling, der insbesondere ein trockener Faservorformling ist, mit einem aushärtbaren Kunststoff imprägniert wird. Das Imprägnieren erfolgt z.B. durch Einspritzen des noch flüssigen Kunststoffs unter Druck in eine geschlossene und den Faservorformling aufnehmende Form, insbesondere unter Zufuhr von Wärme. Nach dem Aushärten bildet das so hergestellte Formteil ein faserverstärktes Kunststoffbauteil, welches hier die Verbindungsstrebe ist. Als Kunst- stoff wird insbesondere ein Duroplast, wie z.B. ein Epoxidharz, verwendet. Der Fa- servorformling besteht bevorzugt aus Kohlenstofffasern und/oder Glasfasern. Ferner kann der Faservorformling ein Bindemittel zur Formstabilisierung umfassen. Der Fa- servorformling wird vorzugsweise endformnah hergestellt, was heißt, dass die Form des Faservorformlings bevorzugt der Form der Verbindungsstrebe nahekommt. Das Spritzpressen wird insbesondere auch als Harzinjektionsverfahren oder Resin Transfer Molding (RTM) bezeichnet. Entsprechend wird das Spritzpresswerkzeug bevorzugt auch als RTM-Werkzeug bezeichnet. Ferner wird der Faservorformling beispielsweise auch als RTM-Preform bezeichnet.

Das Herstellen der Lagerbuchse erfolgt bevorzugt in einem Presswerkzeug. Insbesondere ist die Pressform in dem oder einem Presswerkzeug vorgesehen. Bei dem Pressen des Faser-Matrix-Halbzeugs handelt es sich bevorzugt Fließpressen und/oder Heißpressen. Das Presswerkzeug und das Spritzpresswerkzeug sind z.B. separat voneinander vorgesehen. Alternativ ist die Pressform und/oder das Presswerkzeug z.B. in das Spritzpresswerkzeug integriert.

Als Faser-Matrix-Halbzeug wird insbesondere ein Halbzeug aus Verstärkungsfasern verstanden, die mit einer Kunststoffmatrix getränkt sind. Bevorzugt wird als Faser- Matrix-Halbzeug ein Sheet-Molding-Compound (SMC) oder ein Bulk-Molding- Compound (BMC) verwendet. SMC liegt z.B. in Form von Matten oder Platten vor, wohingegen BMC z.B. als formlose Masse zur Verfügung gestellt wird. Die Verstärkungsfasern im BMC sind in der Regel kürzer als im SMC. Als Fasern oder Verstärkungsfasern werden insbesondere Kohlenstofffasern verwendet. Als Kunststoffmatrix wird insbesondere ein Duroplast, wie z.B. ein Epoxidharz, verwendet. Die in die Pressform eingebrachten SMC-Matten oder -Platten werden insbesondere auch als SMC-Preform bezeichnet. Ferner wird die in die Pressform eingebrachte BMC-Masse insbesondere auch als BMC-Preform bezeichnet.

Die Lagerbuchse ist vorzugsweise starr und/oder formstabil. Insbesondere bildet die Lagerbuchse einen starren und/oder formstabilen Körper. Bevorzugt umfasst die Lagerbuchse einen zylindrischen Hohlraum. Vorzugsweise bildet oder umfasst die La- gerbuchse einen hohlzylindrischen oder im Wesentlichen hohlzylindrischen Lagerkörper.

Gemäß einer Weiterbildung wird in die Lagerbuchse und/oder in deren Hohlraum ein Elastomerlager eingebracht. Das Elastomerlager umfasst bevorzugt ein Innenteil und einen dieses umringenden und mit dem Innenteil verbundenen elastomeren Lagerkörper. Insbesondere wird der elastomere Lagerkörper zusammen mit dem Innenteil in die Lagerbuchse und/oder in deren Hohlraum eingebracht. Bevorzugt liegt der elastomere Lagerkörper an der Innenumfangsfläche der Lagerbuchse und/oder des Hohlraum der Lagerbuchse an.

Die Verbindungsstrebe ist vorzugsweise starr und/oder formstabil. Insbesondere bildet die Verbindungsstrebe einen starren und/oder formstabilen Körper. Bevorzugt wird zum festen Verbinden der Verbindungsstrebe mit der Lagerbuchse ein Endbereich der Verbindungsstrebe mit der Lagerbuchse, vorzugsweise stoffschlüssig und/oder formschlüssig, verbunden. Die Verbindungsstrebe kann z.B. gerade, dreieckig, U-förmig oder L-förmig ausgebildet sein. Bei einer gerade ausgebildeten Verbindungsstrebe handelt es sich bei dem Fahrzeugbauteil bevorzugt um einen geraden 2-Punkt-Lenker. Bei einer dreieckig, U-förmig oder L-förmig ausgebildeten Verbindungsstrebe handelt es sich bei dem Fahrzeugbauteil bevorzugt um einen 3- Punkt-Lenker. Vorzugsweise weist die Verbindungsstrebe ein, wenigstens ein oder zwei zusätzliche Endbereiche auf, an denen insbesondere ebenfalls eine, wenigstens eine oder mehrere zusätzliche Lagerbuchsen und/oder Gelenkaufnahmen vorgesehen werden.

Bevorzugt erfolgt das feste Verbinden der Verbindungsstrebe mit der Lagerbuchse durch Stoffschluss und/oder Formschluss und/oder zum festen Verbinden der Verbindungsstrebe mit der Lagerbuchse wird die Verbindungsstrebe wird mit der Lagerbuchse vorzugsweise stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden. Insbesondere wird die Verbindungsstrebe mit der Lagerbuchse verklebt.

Gemäß einer Weiterbildung wird die Lagerbuchse, insbesondere einstückig und/oder material homogen, mit einem Anschlussbereich hergestellt, der vorzugsweise eine Verbindungsnut umfasst, wobei zum festen Verbinden der Verbindungsstrebe mit der Lagerbuchse bevorzugt der oder ein Endbereich der Verbindungstrebe, vorzugsweise form- und/oder stoffschlüssig, an den Anschlussbereich angeschlossen und/oder in die Verbindungsnut eingebracht wird. Beispielsweise wird ein Klebstoff in die Verbindungsnut eingebracht. Somit kann z.B. die Verbindungsstrebe mit der Lagerbuchse verklebt und/oder stoffschlüssig verbunden werden. Als Klebstoff wird z.B. ein Polyurethan oder ein Klebstoff auf Basis von Polyurethan verwendet.

Bevorzugt wird die Verbindungsnut mit einer Hinterschneidung und/oder Vertiefung versehen, in welche der oder ein Endbereich der Verbindungsstrebe und/oder des Faservorformlings und/oder ein an dem oder einem Endbereich der Verbindungsstrebe und/oder des Faservorformlings vorgesehener Vorsprung formschlüssig eingreift. Alternativ wird z.B. der oder ein Endbereich der Verbindungsstrebe und/oder des Faservorformlings mit einer Hinterschneidung und/oder Vertiefung versehen, in welche ein in der Verbindungsnut vorgesehener Vorsprung der Lagerbuchse formschlüssig eingreift. Insbesondere werden sowohl die Verbindungsnut als auch der oder ein Endbereich der Verbindungsstrebe und/oder des Faservorformlings zumindest bereichsweise trapezförmig ausgebildet, sodass die Verbindung zwischen der Lagerbuchse und der Verbindungsstrebe und/oder des Faservorformlings als

Schwalbenschwanzverbindung ausgebildet wird. Somit ist eine formschlüssige Verbindung zwischen der Lagerbuchse und der Verbindungsstrebe und/oder des Faservorformlings realisierbar. Die Hinterschneidung der Verbindungsnut wird bevorzugt in Form einer, insbesondere trapezförmigen, Aufweitung der Verbindungsnut realisiert. Der in dem oder einem Endbereich der Verbindungsstrebe und/oder des Faservorformlings vorgesehene Vorsprung wird bevorzugt in Form einer, insbesondere trapezförmigen, Aufweitung des Endbereichs realisiert.

Gemäß einer Weiterbildung wird in den Anschlussbereich und/oder in wenigstens ein in dem Anschlussbereich eingebrachtes Loch bevorzugt wenigstens ein in den Endbereich der Verbindungsstrebe und/oder des Faservorformlings eingreifender Stift eingebracht, sodass die Lagerbuchse und die Verbindungsstrebe und/oder der Fa- servorformling durch den Stift, insbesondere zusätzlich, formschlüssig miteinander verbunden werden. Der Stift besteht z.B. aus Metall oder Kunststoff, wie z.B. kohlen- stofffaserverstärktem Kunststoff. Besteht der Stift aus Metall, so ist dieser vorzugsweise beschichtet, um Kontaktkorrosion mit Kohlenstofffasern zu verhindern. Das Einbringen des Stifts erfolgt bevorzugt im Spritzpresswerkzeug.

Gemäß einer Weiterbildung wird die Lagerbuchse an ihrem Außenumfang zusätzlich mit Fasern umschlungen, die insbesondere fest mit der Verbindungstrebe und/oder dem Faservorformling verbunden werden. Das Verbinden der die Lagerbuchse umschlingenden Fasern mit der Verbindungstrebe erfolgt vorzugsweise stoffschlüssig. Durch die Faserumschlingung wird die Lagerbuchse, insbesondere zusätzlich, formschlüssig mit der Verbindungstrebe und/oder dem Faservorformling verbunden. Das Umschlingen der Lagerbuchse mit den Fasern erfolgt bevorzugt im Spritzpresswerkzeug. Vorteilhaft sind die die Lagerbuchse umschlingenden Fasern Teil des Faser- vorformlings.

Gemäß einer ersten Variante werden sowohl die Lagerbuchse als auch die Verbindungsstrebe separat voneinander hergestellt und anschließend miteinander verbunden. In diesem Fall ist die Pressform bevorzugt in dem oder einem Presswerkzeug vorgesehen, welches insbesondere separat von dem oder einem Spritzpresswerkzeug vorgesehen ist.

Gemäß einer zweiten Variante wird die hergestellte Lagerbuchse vor dem Imprägnieren des Faservorformlings in die Spritzpressform und/oder in das Spritzpresswerkzeug eingebracht. Anschließend wird die Verbindungsstrebe durch das Imprägnieren des Faservorformlings, vorzugsweise formschlüssig, mit der Lagerbuchse verbunden. Dabei wird vor dem Imprägnieren des Faservorformlings bevorzugt der Faservorformling mit dem oder einem Endbereich in die Verbindungsnut eingebracht oder in dieser angeordnet. Auch in diesem Fall ist die Pressform bevorzugt in dem oder einem Presswerkzeug vorgesehen, welches insbesondere separat von dem oder einem Spritzpresswerkzeug vorgesehen ist.

Gemäß einer dritten Variante sind oder werden die Pressform und die Spritzpressform miteinander kombiniert und/oder in enger räumlicher Nähe zueinander vorgesehen und/oder in einem gemeinsamen Werkzeug vorgesehen, welches insbesondere das oder ein Spritzpresswerkzeug ist, wobei das Imprägnieren des Faservorformlings gleichzeitig mit oder nach dem Pressen des Faser-Matrix-Halbzeugs aber vor dem Aushärten oder vollständigen Aushärten der duroplastischen Matrix und/oder der Lagerbuchse erfolgt. Somit wird die Verbindungsstrebe durch das Pressen des Faser- Matrix-Halbzeugs und/oder durch das Imprägnieren des Faservorformlings stoffschlüssig mit der Lagerbuchse verbunden. Dabei wird vor dem Imprägnieren des Faservorformlings der Faservorformling bevorzugt mit dem oder einem Endbereich in die Verbindungsnut eingebracht oder in dieser angeordnet. Vorteilhaft wird vor dem Imprägnieren des Faservorformlings der Faservorformling mit dem oder einem Endbereich vor dem Pressen oder durch das Pressen des Faser-Matrix-Halbzeugs in die Verbindungsnut eingebracht oder in dieser angeordnet.

Gemäß einer Ausgestaltung bildet das Fahrzeugbauteil ein Fahrwerkbauteil. Bevorzugt bildet oder ist das Fahrzeugbauteil ein Lenker für eine Rad- oder Achsaufhängung eines Fahrzeugs. Insbesondere ist der Lenker ein Zweipunktlenker oder ein Mehrpunktlenker, wie z.B. ein Dreipunkt- oder ein Vierpunktlenker. Vorteilhaft wird das Fahrzeugbauteil in eine Radaufhängung oder Achsaufhängung eines Fahrzeugs eingebaut. Beispielsweise wird das Innenteil des Elastomerlagers mit einem Fahrzeugaufbau oder einem Radträger verbunden. Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um ein Kraftfahrzeug.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung eines Fahrzeugbauteils gemäß einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer nach dem Verfahren gemäß Fig. 1 hergestellten Lagerbuchse,

Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht einer nach dem Verfahren gemäß Fig. 1 hergestellten Verbindungsstrebe, Fig. 4 eine perspektivische Teilansicht eines nach dem Verfahren gemäß Fig. 1 hergestellten Fahrzeugbauteils,

Fig. 5 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung eines Fahrzeugbauteils gemäß einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer nach dem Verfahren gemäß Fig. 5 hergestellten Lagerbuchse,

Fig. 7 eine perspektivische Teilansicht eines für das Verfahren gemäß Fig. 5 hergestellten und/oder verwendeten Faservorformlings,

Fig. 8 eine perspektivische Teilansicht eines nach dem Verfahren gemäß Fig. 5 hergestellten Fahrzeugbauteils,

Fig. 9 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung eines Fahrzeugbauteils gemäß einer dritten Ausführungsform,

Fig. 10 eine schematische Ansicht eines für das Verfahren gemäß Fig. 9 hergestellten und/oder verwendeten SMC-Preforms,

Fig. 11 eine perspektivische Teilansicht eines für das Verfahren gemäß Fig. 9 hergestellten und/oder verwendeten Faservorformlings,

Fig. 12 eine perspektivische Teilansicht eines nach dem Verfahren gemäß Fig. 9 hergestellten Fahrzeugbauteils,

Fig. 13 eine perspektivische Teilansicht eines Fahrzeugbauteils gemäß einer ersten Weiterbildung, wobei in einen Anschlussbereich der Lagerbuchse in einen Endbereich der Verbindungsstrebe und/oder des Faservorformlings eingreifende Stifte eingebracht sind oder werden, Fig. 14 eine perspektivische Teilansicht eines Fahrzeugbauteils gemäß einer zweiten Weiterbildung, wobei die Lagerbuchse an ihrem Außenumfang zusätzlich mit Fasern umschlungen ist oder wird und

Fig. 15 eine perspektivische Teilansicht eines Fahrzeugbauteils gemäß einer dritten Weiterbildung.

Aus Fig. 1 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung eines Fahrzeugbauteils gemäß einer ersten Ausführungsform ersichtlich, wobei in einem ersten Schritt 1 (SMC/BMC-Preform) ein Faser-Matrix-Halbzeug mit duroplastischer Matrix in eine Pressform eines Presswerkzeugs eingebracht wird. Bei der duroplastischen Matrix handelt es sich um ein SMC-Halbzeug oder BMC- Halbzeug, sodass das in die Pressform eingebrachte Faser-Matrix-Halbzeug als SMC-Preform oder BMC-Preform bezeichnet wird. In einem nachfolgenden zweiten Schritt 2 (SMC/BMC) wird eine Lagerbuchse in Form eines Rohbauteils durch Pressen des Faser-Matrix-Halbzeugs hergestellt. Anschließend wird das ausgehärtete Lagerbuchsen-Rohbauteil in einem dritten Schritt 3 (Nacharbeit) dem Presswerkzeug entnommen und nachbearbeitet, beispielsweise besäumt. Die fertige Lagerbuchse 4 (SMC/BMC-Buchse) ist in Fig. 1 lediglich schematisch angedeutet und in perspektivischer Ansicht aus Fig. 2 ersichtlich.

In einem vierten Schritt 5 (RTM-Preform) wird ein Faservorformling, der auch als RTM-Preform bezeichnet wird, hergestellt. Danach wird der Faservorformling in einem fünften Schritt 23 in eine Spritzpressform eines Spritzpresswerkzeugs eingebracht. In einem nachfolgenden sechsten Schritt 6 (RTM) wird eine Verbindungsstrebe in Form eines Rohbauteils durch Imprägnieren des Faservorformlings mit einem duroplastischen Material hergestellt, welches dazu in die Spritzpressform durch Spritzpressen eingespritzt wird. Anschließend wird das ausgehärtete Verbindungsstreben-Rohbauteil in einem siebten Schritt 7 (Nacharbeit) dem Spritzpresswerkzeug entnommen und nachbearbeitet, beispielsweise besäumt. Die fertige Verbindungsstrebe 8 (RTM-Bauteil) ist in Fig. 1 lediglich schematisch angedeutet und in perspektivischer Teilansicht aus Fig. 3 ersichtlich. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass die Lagerbuchse 4 mit einem eine Verbindungsnut 9 umfassenden Anschlussbereich 10 hergestellt worden ist, wobei die Verbindungsnut 9 in einem Endbereich 11 in Richtung des Nutgrunds 12 trapezförmig aufgeweitet ist. Ferner ist die Lagerbuchse 4 mit einem Hohlraum in Form einer durchgehenden Öffnung 13 versehen. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass auch die Verbindungsstrebe 8 in einem Endbereich 14 in Richtung ihres stirnseitigen Endes 15 trapezförmig aufgeweitet ist.

In einem nachfolgenden achten Schritt 16 (Klebeprozess) wird der Endbereich 14 der Verbindungsstrebe 8 unter Zugabe von Klebstoff 17 in die Verbindungsnut 9 eingebracht, und zwar derart, dass der trapezförmig aufgeweitete Endbereich 14 der Verbindungsstrebe 8 in den trapezförmig aufgeweiteten Endbereich 11 der Verbindungsnut 9 eingreift. Durch Aushärten des Klebstoffs 17 werden die Verbindungsstrebe 8 und die Lagerbuchse 4 dann stoffschlüssig miteinander verbunden. Ferner werden die Verbindungsstrebe 8 und die Lagerbuchse 4 durch die Ineinandergreifenden Endbereiche 11 und 14 formschlüssig miteinander verbunden. Das durch das Verbinden der Verbindungsstrebe 8 mit der Lagerbuchse 4 hergestellte Rohbauteil wird in einem nachfolgenden neunten Schritt 18 (Nacharbeit) zu einem Fertigteil 19 nach bearbeitet, welches in perspektivischer Teilansicht aus Fig. 4 ersichtlich ist. Das Nachbearbeiten in Schritt 18 kann z.B. das Entfernen von überstehendem Klebstoff umfassen.

Aus Fig. 4 ist ersichtlich, dass bei dem Fertigteil 19 die Verbindungsstrebe 8 und die Lagerbuchse 4 durch die ineinandergreifenden trapezförmigen Aufweitungen 11 und 14 nach Art einer Schwalbenschwanzverbindung formschlüssig miteinander verbunden sind. Ferner ist ersichtlich, dass die Verbindungsstrebe 8 und die Lagerbuchse 4 durch den Klebstoff 17 stoffschlüssig miteinander verbunden sind.

Aus Fig. 5 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung eines Fahrzeugbauteils gemäß einer zweiten Ausführungsform ersichtlich, wobei zu der ersten Ausführungsform identische oder ähnliche Merkmale mit denselben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform bezeichnet sind. In einem ersten Schritt 1 (SMC/BMC-Preform) wird ein Faser-Matrix-Halbzeug mit duroplastischer Matrix in eine Pressform eines Presswerkzeugs eingebracht. Bei der duroplastischen Matrix handelt es sich um ein SMC-Halbzeug oder BMC-Halbzeug, sodass das in die Pressform eingebrachte Faser-Matrix-Halbzeug als SMC-Preform oder BMC-Preform bezeichnet wird. In einem nachfolgenden zweiten Schritt 2 (SMC/BMC) wird eine Lagerbuchse in Form eines Rohbauteils durch Pressen des Faser-Matrix-Halbzeugs hergestellt. Anschließend wird das ausgehärtete Lagerbuchsen-Rohbauteil in einem dritten Schritt 3 (Nacharbeit) dem Presswerkzeug entnommen und nachbearbeitet, beispielsweise besäumt. Die fertige Lagerbuchse 4

(SMC/BMC-Einleger) ist in Fig. 1 lediglich schematisch angedeutet und in perspektivischer Ansicht in Fig. 6 gezeigt.

Aus Fig. 6 ist ersichtlich, dass die Lagerbuchse 4 mit einem eine Verbindungsnut 9 umfassenden Anschlussbereich 10 hergestellt worden ist, wobei die Verbindungsnut 9 in einem Endbereich 11 in Richtung des Nutgrunds 12 trapezförmig aufgeweitet ist. Ferner ist die Lagerbuchse 4 mit einem Hohlraum in Form einer durchgehenden Öffnung 13 versehen.

In einem vierten Schritt 5 (RTM-Preform) wird ein Faservorformling 20, der auch als RTM-Preform bezeichnet wird, hergestellt. Der Faservorformling 20 ist in perspektivischer Teilansicht aus Fig. 7 ersichtlich und in einem Endbereich 21 in Richtung seines stirnseitigen Endes 22 trapezförmig aufgeweitet.

In einem nachfolgenden fünften Schritt 23 werden die Lagerbuchse 4 und der Faservorformling 20 in eine Spritzpressform eines Spritzpresswerkzeugs eingebracht, wobei der Faservorformling 20 ferner mit seinem Endbereich 21 in die Verbindungsnut 9 der Lagerbuchse 4 eingebracht wird, und zwar derart, dass der trapezförmig aufgeweitete Endbereich 21 des Faservorformlings 20 in den trapezförmig aufgeweiteten Endbereich 11 der Verbindungsnut 9 eingreift.

Danach wird in einem sechsten Schritt 6 (RTM) eine Verbindungsstrebe 8 in Form eines Rohbauteils durch Imprägnieren des Faservorformlings 20 mit einem duroplastischen Material hergestellt, welches dazu in die Spritzpressform durch Spritzpressen eingespritzt wird. Nach dem Aushärten des Verbindungsstreben-Rohbauteils ist dieses bereits formschlüssig mit der Lagerbuchse 4 verbunden.

Anschließend wird das ausgehärtete und die Lagerbuchse 4 sowie die formschlüssig mit dieser verbundene Verbindungstrebe 8 umfassende Formteil in einem siebten Schritt 7 (Nacharbeit) dem Spritzpresswerkzeug entnommen und zu einem Fertigteil 19 nachbearbeitet, beispielsweise besäumt. Das Fertigteil 19 ist in Fig. 5 lediglich schematisch angedeutet und in perspektivischer Teilansicht in Fig. 8 gezeigt.

Wie aus Fig. 8 ersichtlich, ist durch das Spritzpressen aus dem Endbereich 21 des Faservorformlings 20 ein trapezförmig aufgeweiteter und in den Endbereich 11 der Verbindungsnut 9 der Lagerbuchse 4 formschlüssig eingreifender Endbereich 14 der Verbindungsstrebe 8 gebildet worden. Bei dem Fertigteil 19 sind die Verbindungsstrebe 8 und die Lagerbuchse 4 somit durch die ineinandergreifenden trapezförmigen Aufweitungen 11 und 14 nach Art einer Schwalbenschwanzverbindung formschlüssig miteinander verbunden.

Aus Fig. 9 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung eines Fahrzeugbauteils gemäß einer dritten Ausführungsform ersichtlich, wobei zu den vorherigen Ausführungsformen identische oder ähnliche Merkmale mit denselben Bezugszeichen wie bei den vorherigen Ausführungsformen bezeichnet sind.

In einem ersten Schritt 1 (SMC/BMC-Preform) wird ein Faser-Matrix-Halbzeug mit duroplastischer Matrix in eine Pressform eingebracht. Bei der duroplastischen Matrix handelt es sich um ein SMC-Halbzeug oder BMC-Halbzeug, sodass das in die Pressform eingebrachte Faser-Matrix-Halbzeug als SMC-Preform oder BMC-Preform bezeichnet wird. Anders als bei den vorhergehenden Ausführungsformen ist die Pressform aber in ein Spritzpresswerkzeug integriert. Das Faser-Matrix-Halbzeug 24 ist als SMC-Halbzeug schematisch in Fig. 10 durch mehrere Lagen von SMC-Matten 25 dargestellt. In einem zweiten Schritt 5 (RTM-Preform) wird ein Faservorformling 20, der auch RTM-Preform bezeichnet wird, hergestellt. Der Faservorformling 20 ist in perspektivischer Teilansicht aus Fig. 11 ersichtlich und in einem Endbereich 21 in Richtung seines stirnseitigen Endes 22 trapezförmig aufgeweitet. In einem nachfolgenden dritten Schritt 23 wird der Faservorformling 20 in eine Spritzpressform des Spritzpresswerkzeugs eingebracht.

In einem nachfolgenden vierten Schritt 26 (SMC/BMC & RTM) wird eine Lagerbuchse in Form eines Rohbauteils durch Pressen des Faser-Matrix-Halbzeugs hergestellt. Die Lagerbuchse 4 wird dabei mit einem eine Verbindungsnut 9 umfassenden Anschlussbereich 10 hergestellt, die in einem Endbereich 11 in Richtung ihres Nutgrunds 12 trapezförmig aufgeweitet ist. Dabei umgreift oder umschließt der Anschlussbereich 10 den Endbereich 21 des Faservorformlings 20 derart, dass der trapezförmig aufgeweiteten Endbereich 21 des Faservorformlings 20 in dem trapezförmig aufgeweiteten Endbereich 11 der Verbindungsnut 9 angeordnet ist und/oder in diesen eingreift. Ferner wird dabei der Endbereich 21 des Faservorformlings 20 in der Regel bereits mit Material der duroplastischen Matrix benetzt. Bevor die duroplastische Matrix und/oder das Material der Lagerbuchse 4 ausgehärtet oder vollständig ausgehärtet ist, wird eine Verbindungsstrebe 8 in Form eines Rohbauteils durch Imprägnieren des Faservorformlings 20 mit einem duroplastischen Material hergestellt, welches dazu in die Spritzpressform durch Spritzpressen eingespritzt wird. Das Pressen des Faser-Matrix-Halbzeugs zu der Lagerbuchse und das Imprägnieren des Faservorformlings 20 zu der Verbindungsstrebe 8 erfolgen insbesondere gleichzeitig oder nacheinander. Bevorzugt erfolgt das Imprägnieren des Faservorformlings 20 zu der Verbindungsstrebe 8 nach dem Pressen des Faser-Matrix- Halbzeugs zu der Lagerbuchse. Nach dem Aushärten der beiden Rohbauteile sind diese bereits stoffschlüssig und formschlüssig miteinander verbunden.

Anschließend wird das ausgehärtete und die Lagerbuchse 4 sowie die formschlüssig mit dieser verbundene Verbindungstrebe 8 umfassende Formteil in einem fünften Schritt 7 (Nacharbeit) dem Spritzpresswerkzeug entnommen und zu einem Fertigteil 19 nachbearbeitet, beispielsweise besäumt. Das Fertigteil 19 ist in Fig. 9 lediglich schematisch angedeutet und in perspektivischer Teilansicht in Fig. 12 gezeigt. Wie aus Fig. 12 ersichtlich, ist durch das Spritzpressen aus dem Endbereich 21 des Faservorformlings 20 ein trapezförmig aufgeweiteter und in den trapezförmig aufgeweiteten Endbereich 11 der Verbindungsnut 9 der Lagerbuchse 4 formschlüssig eingreifender Endbereich 14 der Verbindungsstrebe 8 gebildet worden. Bei dem Fertigteil 19 sind die Verbindungsstrebe 8 und die Lagerbuchse 4 somit durch die ineinandergreifenden trapezförmigen Aufweitungen 11 und 14 nach Art einer Schwalbenschwanzverbindung formschlüssig miteinander verbunden. Ferner sind die Verbindungsstrebe 8 und die Lagerbuchse 4 stoffschlüssig miteinander verbunden, da das Imprägnieren des Faservorformlings 20 zu der Verbindungsstrebe 8 zu einem Zeitpunkt durchgeführt worden ist, zu dem die duroplastische Matrix und/oder das Material der Lagerbuchse 4 noch nicht oder noch nicht vollständig ausgehärtet war.

Aus Fig. 13 ist eine perspektivische Teilansicht des Fertigteils 19 gemäß einer ersten Weiterbildung ersichtlich, wobei in den Anschlussbereich 10 der Lagerbuchse 4 in den Endbereich 14 der Verbindungsstrebe 8 eingreifende Stifte 27 eingebracht sind oder werden, durch welche die Verbindungstrebe 8 zusätzlich formschlüssig mit der Lagerbuchse 4 verbunden ist oder wird. Die Stifte 27 können dabei während des Spritzpressens oder nachträglich eingebracht werden. Werden die Stifte 27 während des Spritzpressens eingebracht, dienen die Stifte 27 bevorzugt auch zum Fixieren des Faservorformlings 20 in der Spritzpressform.

Aus Fig. 14 ist eine perspektivische Teilansicht des Fertigteils 19 gemäß einer zweiten Weiterbildung ersichtlich, wobei die Lagerbuchse 4 an ihrem Außenumfang zusätzlich mit Fasern 28 umschlungen ist. Die die Lagerbuchse 4 umschlingenden Fasern 28 bilden bevorzugt einen Teil der Verbindungstrebe 8 und werden bereits bei dem Faservorformling 20 vorgesehen, sodass das Fertigteil 19 gemäß der zweiten Weiterbildung vorzugsweise auf Basis des Verfahren gemäß einer zweiten Ausführungsform hergestellt wird. Der Übergang 29 zwischen dem Anschlussbereich 10 der Lagerbuchse 4 und der Verbindungsstrebe 8 oder dem aus der Verbindungstrebe mit den Fasern 28 gebildeten Laminat kann sowohl scharfkantig als auch stumpf ausgebildet werden. Gemäß Fig. 14 ist dieser Übergang 29 scharfkantig ausgebildet, was bei der Umschlingung der Lagerbuchse 4 mir den Fasern 28 bevorzugt ist, da hier- durch ein homogenerer Übergang zwischen der Lagerbuchse 4 und der Verbindungsstrebe 8 oder dem Laminat erzielbar ist.

Aus Fig. 15 ist eine perspektivische Teilansicht des Fertigteils 19 gemäß einer dritten Weiterbildung ersichtlich, die einer Kombination der aus den Fig. 13 und 14 ersichtlichen Weiterbildungen entspricht.

Bezugszeichen Einbringen eines Faser-Matrix-Halbzeugs in eine Pressform Herstellen der Lagerbuchse durch Pressen

Nachbearbeiten

Lagerbuchse

Herstellen eines Faservorformlings

Spritzpressen

Nachbearbeiten

Verbindungsstrebe

Verbindungsnut im Anschlussbereich

Anschlussbereich der Lagerbuchse

Endbereich der Verbindungsnut

Nutgrund der Verbindungsnut

durchgehende Öffnung in Lagerbuchse

Endbereich der Verbindungsstrebe

stirnseitiges Ende der Verbindungsstrebe

Kleben

Klebstoff

Nachbearbeiten

Fertigteil / Fahrzeugteil

Faservorformling

Endbereich des Faservorformlings

stirnseitiges Ende des Faservorformlings

Einbringen in Spritzpressform

Faser-Matrix-Halbzeug

SMC-Matte

kombiniertes Pressen und Spritzpressen

Stift

umschlingende Fasern

Übergang