Die Erfindung betrifft einen Mehrpunktlenker für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrpunktlenkers für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 17.

Aus der DE 10 2016 223 323 A1 ist ein Zweipunktlenker für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs bekannt. Der Zweipunktlenker umfasst einen Körper, der zwei Lasteinleitungsbereiche aufweist, die durch einen Verbindungsabschnitt miteinander verbunden sind, dessen Erstreckung in Längsrichtung des Körpers größer als in Hochrichtung des Körpers ist. Der Verbindungsabschnitt besteht aus einer Stützstruktur aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoffhalbzeug und einer rippenartigen Verbindungsstruktur aus einem kurz- oder langfaserverstärkten Kunststoffhalbzeug. Die Stützstruktur wird als schlaufenförmiger Vorformling vorgeformt. Hierzu wird die Stützstruktur von einer oder mehreren Lagen des endlosfaserverstärkten Kunststoffhalbzeugs zu einem Lagenaufbau übereinandergeschichtet. In einem Fertigungsprozess wird die schlaufenförmige Stützstruktur stoffschlüssig mit der rippenartigen Verbindungsstruktur verbunden. Der Zweipunktlenker weist die taillierte Kontur eines Knochens auf, das heißt in den endseitigen Lasteinleitungsbereichen weist der Körper in seiner Querrichtung die größte Erstreckung auf, während sich der Körper zur Mitte hin verjüngt. Das stoffschlüssige Verbinden der Verbindungsstruktur und der diese umgebenden Stützstruktur erfolgt durch Heißpressen. Über die endseitigen Lasteinleitungsbereiche sollen von dem Zweipunktlenker hauptsächlich Zugbelastungen aufgenommen werden. Die Zugbelastungen können dazu führen, dass sich die schlaufenförmige Stützstruktur aufgrund von Aufziehspannungen in dem sich verjüngenden Übergangsbereich zwischen den Lasteinleitungsbereichen und dem dazwischenliegenden Verbindungsabschnitt von der Verbindungsstruktur ablöst. Auftretende Druckbelastungen können von dem Zweipunktlenker nur in beschränktem Umfang aufgenommen werden, da die knochenförmige Kontur bei zu hohen Druckbelastungen zu einem seitlichen Ausbeulen neigt. Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Mehrpunktlenker sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Mehrpunktlenkers weiterzubilden, so dass die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermeiden werden.

Diese Aufgabe wird aus vorrichtungstechnischer Sicht ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Aus verfahrenstechnischer Sicht erfolgt eine Lösung der Aufgabe durch die technischen Merkmale des nebengeordneten Anspruchs 17. Die hierauf jeweils folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.

Gemäß dem Anspruch 1 wird ein Mehrpunktlenker für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs vorgeschlagen, der einen Körper umfasst, der zumindest zwei Lasteinleitungsbereiche aufweist, die durch einen Verbindungsabschnitt miteinander verbunden sind, wobei die Erstreckung des Verbindungsabschnitts in Längsrichtung des Körpers größer als in Hochrichtung des Körpers ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der im Wesentlichen flächig ausgeführte Verbindungsabschnitt aus einem zumindest eine Lage umfassenden faserverstärkten Kunststoffhalbzeug besteht, die im Wesentlichen in einer ersten Ebene verlaufen. Dabei weist der Verbindungsabschnitt in Längsrichtung des Körpers eine sich aufweitende Außenkontur auf, deren maximale Ausdehnung im Bereich der Mitte des Körpers liegt. Die Ausdehnung der Außenkontur nimmt dabei ausgehend von den Lasteinleitungsbereichen zu. Weiterhin ist die Außenkontur des Verbindungsabschnitts von zumindest einer Lage eines faserverstärkten Kunststoffhalbzeugs zumindest vollständig umschlungen, wobei die zumindest eine Lage in einer sich zur ersten Ebene senkrecht erstreckenden zweiten Ebene verläuft und stoffschlüssig mit der zumindest einen Lage des Verbindungsabschnitts verbunden ist. Unter dem Begriff Lage wird ein im Wesentlichen flächiger und/oder bandförmiger ein- oder mehrteiliger Zuschnitt aus einem faserverstärkten Kunststoffhalbzeug verstanden. Die Anordnung zumindest einer weiteren Lage senkrecht zu der zumindest einen Lage, die den Verbindungsabschnitt ausbildet, umschließt diese ringförmig. Durch die im Wesentlichen bauchige Ausgestaltung des Verbindungsab- Schnitts wird das Auftreten von Spannungen, die zu einem Ablösen der zumindest einen in der zweiten Ebene angeordneten Lage vermieden. Zudem wird durch die sich in Längsrichtung des Körpers kontinuierlich aufweitende Außenkontur des Verbindungsabschnitts ein großes axiales Flächenträgheitsmoment geschaffen, um die Druckkräfte aufnehmen zu können, ohne dass es zu einem Ausknicken oder Ausbeulen kommt. Durch das Aufweiten des Verbindungsabschnittes werden ausgehend von den Krafteinleitungsbereichen zur Mitte des Körpers hin die in den Krafteinleitungsbereichen aufgenommenen Druckkräfte frühzeitig in den Verbindungsabschnitt eingeleitet und in Querrichtung verteilt. Bevorzugt können zwei oder mehr übereinanderliegende Lagen in der ersten Ebene und/oder der zweiten Ebene angeordnet sein. Die Anzahl der Lagen in der jeweiligen Ebene kann dabei unter anderem von der Materialdicke des Kunststoffhalbzeugs abhängen. Die erste Ebene zeichnet sich durch eine räumliche Ausdehnung vorrangig in Längs- und Querrichtung des körpers aus. Die zweite Ebene zeichnet sich durch eine Erstreckung vorrangig in Hochrichtung des Körpers aus.

Bei den Kunststoffhalbzeugen handelt es sich insbesondere um duromere Kunststoffhalbzeuge. Beispielsweise können als Matrixwerkstoffe der Kunststoffhalbzeuge Epoxidharze, vernetzbare Polyurethane und ungesättigte Polyesterharze verwendet werden. Gegenüber einer Verwendung von kurzfaserverstärkten thermoplastischen Materialien wird der Nachteil vermieden, dass das kurzfaserverstärkte thermoplastische Material der Degradation der mechanischen Eigenschaften, insbesondere von Steifigkeit und Festigkeit, in Folge von Feuchtigkeit, die das Material aufnimmt und bei höheren Temperaturen, unterliegt. Zudem kann das thermoplastische Material unter Einwirkung einer dauerhaft wirkenden Last und Temperatur kriechen.

Bevorzugt kann die Orientierung eines eine Vorzugsrichtung aufweisenden Faseranteils in dem jeweiligen Kunststoffhalbzeug der jeweiligen Lage, die in der ersten Ebene und der zweiten Ebene angeordnet sind, gleich sein. Dabei sollte die Vorzugsrichtung der Fasern innerhalb einer Lage der jeweiligen Hauptbelastungsrichtung in dem Mehrpunktlenker entsprechend ausgerichtet sein. Insbesondere kann das in der ersten Ebene angeordnete faserverstärkte Kunststoffhalbzeug als Sheet Molding Compound (SMC) oder als Prepreg ausgeführt sein. Sheet Molding Compound bezeichnet flächige, plattenförmige Halbzeuge mit einer duromeren Matrix, welche durch Langfasern verstärkt ist. Die Langfasern sind anteilig mit einer Vorzugsrichtung in das Halbzeug integriert. Prepregs sind mit Reaktionsharzen vorimprägnierte textile Faser-Matrix-Halbzeuge, deren Matrix aus einem duroplastischen Material besteht. Des Weiteren kann das in der zweiten Ebene angeordnete faserverstärkte Kunststoffhalbzeug als Sheet Molding Compound (SMC) oder als endlosfaserverstärkte Prepreg ausgeführt sein. Gegenüber kurzfaserverstärkten Thermoplasten weisen sowohl das SMC als auch das endlosfaserverstärkte Prepreg eine deutlich höhere Grundsteifigkeit auf, die bei der Gestaltung des Mehrpunktlenkers hilfreich ist.

Insbesondere kann die zumindest eine in der zweiten Ebene angeordnete Lage eine maximale Länge aufweisen, so dass die freien Enden der jeweiligen Lage im Wesentlichen auf Stoß einander gegenüberliegen. Hierdurch kann eine abschnittsweise Überlappung der Enden der Lage vermieden werde, welche zu einer Stufe mit einem Bereich führen würde, der nicht oder nicht ausreichend stoffschlüssig mit der zumindest einen Lagen in der ersten Ebene verbunden ist. Dass die freien Enden der jeweiligen Lage im Wesentlichen auf Stoß einander gegenüberliegen bedeutet, dass sich zwischen diesen ein Spalt ausbildet, so dass die jeweilige Lage formschlüssig an der zumindest einen in der ersten Ebene angeordneten Lage anliegt. Bei einer Anordnung von zwei oder mehr übereinanderliegenden Lagen in der zweiten Ebene werden diese in Umfangsrichtung versetzt angeordnet, so dass der jeweilige Bereich, in welchem die freien Enden der jeweiligen Lage im Wesentlichen auf Stoß einander gegenüberliegen, zueinander in Umfangsrichtung des Körpers beabstandet sind. Alternativ kann zur Kompensation der Schwachstelle, die sich durch die Stufe ausbildet, die Nutzung eines sehr dünnen Kunststoffhalbzeugs vorgesehen sein. Hierfür kann das Kunststoffhalbzeug aus nur einem langen Zuschnitt erzeugt werden, der mehrfach in der zweiten Ebene um den Verbindungsabschnitt gelegt wird.

Gemäß einer Weiterbildung kann die zumindest eine in der zweiten Ebene angeordnete Lage aus einem oder mehreren Zuschnitten bestehen. Insbesondere bei einer Ausführung der jeweiligen Lage aus mehreren Zuschnitten lässt sich eine höhere Materialausbeute beim Zuschneiden des vorzugsweise auf Rollen bereitgestellten Kunststoffhalbzeugs erreichen.

Dabei kann zur Abdeckung eines Stoßbereichs bei einer einlagigen und vollständigen Umschlingung der Außenkontur durch die Lage ein Abschnitt aus dem faserverstärkten Kunststoffhalbzeug in dem Stoßbereich angeordnet sein, der diesen überdeckt. Der Abschnitt überlappt den Stoßbereich, wobei sich der Abschnitt abschnittsweise in Umfangsrichtung des Körpers erstreckt. Die Ausrichtung des eine Vorzugsrichtung aufweisenden Faseranteils des Abschnitts korrespondiert dabei vorzugsweise mit derjenigen der Lage.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung kann die Außenkontur des Verbindungsabschnitts eine im Wesentlichen elliptische Form aufweisen. Hierdurch kann das Anordnen der zumindest einen in der zweiten Ebene angeordneten Lage in einem Werkzeug vor dem Prozess des stoffschlüssigen Verbindens vereinfacht werden. Des Weiteren erzeugen von dem Mehrpunktlenker in den Lasteinleitungsbereichen aufgenommene Zugkräfte im mittleren Bereich des Verbindungsabschnitts Kräfte, die auf die zumindest eine in der zweiten Ebene angeordneten Lage wirken, die quer zu den Zugkräften gerichtet sind. Der bauchig ausgeführte Verbindungsabschnitt nimmt diese Kräfte auf, wodurch ein Ablösen der zumindest einen in der zweiten Ebene angeordneten Lage aufgrund von Aufziehspannungen verhindert werden kann.

Dieser Effekt lässt sich auch dadurch erreichen, dass die Außenkontur des Verbindungsabschnitts im Bereich der Mitte des Körpers parallel zueinander verlaufende geradlinige Abschnitte aufweist, wenn diese den Bereich maximaler des Körpers in Querrichtung bilden.

Weiterhin kann in den Lasteinleitungsbereichen jeweils ein hohlzylindrisches Element angeordnet sein, welches der Aufnahme zumindest eines Lagerbauteils dient. Das hohlzylindrische Element dient der Lasteinleitung in den Körper. Das hohlzylindrische Element ist bevorzugt aus einem Metall hergestellt. Als Material kann beispielsweise Aluminium oder Stahl verwendet werden. Eine Integration der hohlzylindrischen Elemente in das faserverstärkte Kunststoffhalbzeug kann vor oder nach dem Prozess der Aushärtung vorgesehen sein. Bei einer Integration der hohlzylindrischen Elemente vor der Aushärtung des Körpers wird eine stoffschlüssige Verbindung während des Aushärteprozesses erzeugt. Bei einer Integration der hohlzylindrischen Elemente nach der Aushärtung des Körpers kann eine stoffschlüssige Verbindung durch Verkleben erreicht werden. Das zumindest eine Lagerbauteil kann als eine Lagerschale sowie ein darin angeordneter Kugelzapfen ausgeführt sein. Das hohlzylindrische Element kann als eine Hülse oder ein Rohrabschnitt ausgeführt sein, welches die Lagerschale umgibt. Die Hülse bzw. der Rohrabschnitt kann der Aufnahme eines Balges sowie der Anbindung eines Deckels zum Schutz des zumindest einen Lagerbauteils dienen.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung kann in den Lasteinleitungsbereichen jeweils ein, insbesondere profilierter, Einsatz aus einem metallischen Werkstoff zwischen zumindest zwei Lagen in der ersten Ebene angeordnet sein. Somit kann die Lastverteilung und Anbindung des Lagerbauteils über den lokal eingebrachten Einsatz erfolgen. Der Einsatz kann dabei als ein Metallblech ausgeführt sein. Als Material kann beispielsweise Aluminium oder Stahl verwendet werden. Infolge der höheren Steifigkeit des Metalls gegenüber dem ausgehärteten Kunststoffhalbzeug erfolgt eine Übertragung der Last in Bereiche, die von dem Lagerbauteil etwas weiter entfernt sind. Um eine sichere Kraftübertragung an der Schnittstelle zur Kraftübertragung zwischen der Stirnfläche des Einsatzes im Lasteinleitungsbereich und der Faserverbundstruktur des sich anschließenden Verbindungsabschnitts zu erreichen, wird der Einsatz vollständig in das Kunststoff ha Ibzeug eingebettet, um flächig über eine Schubkraft die Last in die umgebende und angrenzende Faserverbundstruktur einzuleiten.

Insbesondere kann in dem jeweiligen Einsatz das hohlzylindrische Element angeordnet sein, welches der Aufnahme des zumindest einen Lagerbauteils dient. Gemäß einer Ausführungsform können die geradlinig verlaufenden Abschnitte eine Länge aufweisen, die geringer ist als der Abstand zwischen einander gegenüberliegenden hohlzylindrischen Elementen in den Lasteinleitungsbereichen.

Bevorzugt kann der Verbindungsabschnitt zumindest im Bereich zwischen den Lasteinleitungsbereichen einen inneren, sich in Querrichtung und Längsrichtung des Körpers erstreckenden plateauförmigen Abschnitt aufweisen und zumindest einen den inneren Abschnitt umgebenden äußeren Abschnitt, der eine abschnittsweise Profilierung in Hochrichtung des Körpers aufweisen. Durch eine Profilierung des äußeren Abschnittes in Hochrichtung des Körpers, d.h. achsparallel zur Längsachse der hohlzylindrischen Elemente in den Lasteinleitungsbereichen, kann eine Erhöhung des Flächenträgheitsmomentes erreicht werden. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass auf die Ausbildung von Rippen verzichtet werden kann, was insbesondere aufgrund des verwendeten duromeren Kunststoffhalbzeugs, welches gegenüber thermoplastischen Materialien geringere Fließeigenschaften besitzt, vorteilhaft ist. Bevorzugt verläuft der zumindest eine äußere Abschnitt vollumfänglich um den Verbindungsabschnitt.

Hierzu können der innere Abschnitt und der zumindest eine äußere Abschnitt bezogen auf eine gedachte Verbindungsebene zwischen zwei Lasteinleitungspunkten versetzt angeordnet sein. Einen Lasteinleitungspunkt bildet der Bereich des Kugelzapfens, an dem dieser seinen größten Außendurchmesser aufweist. Die Lage des Lasteinleitungspunktes kann dabei in der Mittelebene des Verbindungsabschnittes liegen oder von dieser in Hochrichtung des Körpers abweichen. Da die gedachte Verbindungsebene zwischen den Lasteinleitungspunkten in der Regel außermittig im Bauteil verläuft, ist mehr Material auf der Seite erforderlich, welche weniger Raum zur Ausprägung des Körpers in Hochrichtung bietet. Die Gestaltung des inneren Abschnitts und des den inneren Abschnitt umgebenden äußeren Abschnitts ist jedoch weitgehend symmetrisch, um eine Torsionsneigung des Mehrpunktlenkers zu vermeiden. Der äußere Abschnitt weist einen näherungsweise wellenförmigen Verlauf auf, wobei die Gesamtbreite des äußeren Abschnitts in Querrichtung des Körpers im Wesentlichen der Breite des inneren Abschnitts entspricht. Hierdurch lässt sich eine gleichmäßige Verteilung des Flächenträgheitsmomentes auf beiden Seiten der gedachten Verbindungsebene erzielen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können die zumindest zwei in der ersten Ebene angeordneten Lagen relativ auf Stoß zu der zumindest einen in der zweiten Ebene angeordneten Lage angeordnet sein. Zwischen den zumindest zwei Lagen in der ersten Ebene und der zumindest einen Lage in der zweiten Ebene stellt sich im Bereich ihrer stoffschlüssigen Verbindung ein T-förmiger Querschnitt ein.

Bevorzugt kann die Anzahl der in der ersten Ebene angeordneten Lagen einem ganzzahligen Vielfachen von Zwei entsprechen. Ein symmetrischer Aufbau des Verbindungsabschnittes ist hinsichtlich der Stabilität und Gewichtsverteilung vorteilhaft. Zudem ist durch die Anordnung von zumindest zwei Lagen in der ersten Ebene gewährleistet, dass der Einsatz in den Lasteinleitungsbereichen vollständig eingebettet ist.

Bevorzugt ist eine Anordnung der zumindest einen in der ersten Ebene angeordneten Lage vorgesehen, bei der eine Schnittkante des Kunststoffhalbzeugs mit der diese unmittelbar umschließenden, in der zweiten Ebene angeordneten Lage einen T-Stoß bilden. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung können die zumindest zwei in der ersten Ebene angeordneten Lagen jeweils einen abgewinkelten Randabschnitt aufweisen, wobei der jeweilige Randabschnitt gegenläufig unter einem Winkel zur ersten Ebene orientiert ist. Hierzu können die Randabschnitte der zumindest zwei Lagen der ersten Ebene im Wesentlichen orthogonal zu der ersten Ebene orientiert sein. So weist ein Randabschnitt einen Winkel von etwa 90° zur ersten Ebene auf und der andere Randabschnitt einen Winkel von etwa -90°. Hierdurch kann das Herauspressen von Lufteinschlüssen im Kunststoffhalbzeug während des Fertigungsprozesses zu den freiliegenden Schnittkanten an den Randabschnitt der beiden Lagen bewirkt werden. Der Gefahr von Lufteinschlüssen, die sich nachteilig auf die Stabilität der stoffschlüssigen Verbindung zwischen den zumindest zwei Lagen der ersten Ebene und der Lage in der zweiten Ebene kann dadurch begegnet werden. Insbesondere kann der Mehrpunktlenker als ein Zweipunktlenker ausgeführt sein.

Dabei kann der Mehrpunktlenker beispielsweise als Achsstrebe, Koppelstange oder Pendelstütze ausgeführt sein.

Weiterhin wird die eingangs gestellte Aufgabe durch einen Mehrpunktlenker mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruches 17 gelöst.

Gemäß dem Anspruch 17 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrpunktlenkers für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs vorgeschlagen, umfassend einen Körper, der durch Nasspressen hergestellt wird, wobei der Körper zumindest zwei Lasteinleitungsbereiche aufweist, die durch einen Verbindungsabschnitt miteinander verbunden sind, dessen Erstreckung in Längsrichtung des Körpers größer als in Hochrichtung des Körpers ist, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte,

- Zuschneiden von zumindest einer Lage aus faserverstärktem Kunststoffhalbzeug, die in Längsrichtung des auszubildenden Verbindungsabschnitts eine sich aufweitende Außenkontur aufweisen, deren maximale Ausdehnung im Bereich der Mitte des Körpers liegt,

- Anordnung der zumindest einen Lage aus dem zugeschnittenen Kunststoffhalbzeug in einer ersten Ebene eines Werkzeugs unter Berücksichtigung des eine Vorzugsrichtung aufweisenden Faseranteils der Lage;

- zumindest vollständiges Umschlingen der Außenkontur des Verbindungsabschnitts durch zumindest eine Lage eines faserverstärkten Kunststoffhalbzeugs, wobei die zumindest eine Lage in einer sich zur ersten Ebene senkrecht erstreckenden zweiten Ebene des Werkzeugs angeordnet wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein Mehrpunktlenker hergestellt, der sich durch die weiter oben bereits beschriebenen vorteilhaften Eigenschaften auszeichnet.

Im Gegensatz dazu ist das Verfahren zur Herstellung eines Zweipunktlenkers, wie es in der DE 10 2016 223 323 A1 beschrieben ist, auf der Basis von duromeren faserverstärkten Kunststoffhalbzeugen fertigungstechnisch nicht sinnvoll umsetzbar. So verfügen aufgrund der Faserintegration in die in vorimprägniertem Faserhalbzeug verwendeten Matrix und die Charakteristika des Matrixmaterials SMC oder Prepreg über eine verhältnismäßig geringe Fließeigenschaft, wodurch sich Rippen, wie sie in der notwendigen Verbindungsstruktur gemäß der DE 10 2016 223 323 A1 beschrieben sind, zwar ausprägen lassen, aber die Faserorientierung in den Rippen lässt sich nur sehr eingeschränkt einstellen. Zudem sind Bereiche ungünstig, bei denen zwei Rippen an der gleichen Position an der zu verbindenden Ebene positioniert sind, da an der Anbindungsstelle eine Materialanhäufung entsteht.

Insbesondere kann der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Mehrpunktlenker nach einem der Ansprüche 2 bis 16 ausgebildet werden. Der erfindungsgemäß ausgebildete Mehrpunktlenker ist durch seine Bauteilgestaltung an die Verwendung von duromeren Kunststoffhalbzeugen zu dessen Herstellung optimiert.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, die nachfolgend erläutert wird, ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch eine isometrische Ansicht eines Mehrpunktlenkers;

Fig. 2 schematisch eine isometrische Ansicht des Mehrpunktlenkers gemäß Fig.

1 um 180° zur Längsachse gedreht;

Fig. 3 schematisch eine Draufsicht auf den Mehrpunktlenker gemäß Fig. 2;

Fig. 4 schematisch eine Draufsicht auf den Mehrpunktlenker gemäß Fig. 2 in einer alternativen Ausführungsform;

Fig. 5a schematisch eine Längsschnittansicht A-A gemäß Fig. 3;

Fig. 5b schematisch eine Längsschnittansicht B-B gemäß Fig. 3;

Fig. 6a schematisch eine Schnittansicht C-C gemäß Fig. 3;

Fig. 6b schematisch eine Schnittansicht D-D gemäß Fig. 3 einer weiteren Ausführungsform des Mehrpunktlenkers; Fig. 7a schematisch eine Längsschnittansicht A-A gemäß Fig. 3 nach der Ausführungsform des Mehrpunktlenkers gemäß Fig. 6b;

Fig. 7b schematisch eine Längsschnittansicht A-A gemäß Fig. 7a des fertigen Mehrpunktlenkers;

Fig. 8 schematisch eine Schnittansicht C-C gemäß Fig. 3 einer weiteren Ausführungsform des Mehrpunktlenkers; und

Fig. 9 schematisch eine isometrische Teilansicht des Mehrpunktlenkers.

Die nachfolgenden Darstellungen in den Fig. 1 bis 4 zeigen einen insbesondere im Nasspressverfahren hergestellten Mehrpunktlenker 1 , nachdem dieser aus einem Werkzeug entnommen wurde.

In Fig. 1 ist schematisch eine isometrische Ansicht eines Mehrpunktlenkers 1 für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs dargestellt. Fig. 2 zeigt schematisch eine isometrische Ansicht des Mehrpunktlenkers 1 gemäß Fig. 1 um 180° zur Längsachse L gedreht. Der Mehrpunktlenker 1 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als ein Zweipunktlenker ausgeführt. Der Mehrpunktlenker 1 umfasst einen Körper 2. Der Körper 2 weist zumindest zwei Lasteinleitungsbereiche 3 auf, die durch einen Verbindungsabschnitt 4 miteinander verbunden sind. Der Verbindungsabschnitt 4 schließt die zumindest zwei Lasteinleitungsbereiche 3 ein. In dem jeweiligen Lasteinleitungsbereich 3 ist ein hohlzylindrisches Element 5 angeordnet, welches der Aufnahme zumindest eines Lagerbauteils dient. Als Lagerbauteile sind ein Kugelzapfen 6 sowie eine Lagerschale 7 in dem hohlzylindrischen Element 5 angeordnet. Das hohlzylindrische Element 5 besteht bevorzugt aus einem Metall, beispielsweise Aluminium oder Stahl.

Die Erstreckung des Verbindungsabschnitts 4 in Längsrichtung x des Körpers 2 ist größer als in Hochrichtung z. Mit Längsrichtung x ist eine entlang der Längsachse L des Körpers 2 verlaufende Erstreckung bezeichnet. Der Körper 2 weist in Längsrichtung eine Längsausdehnung auf. Mit Querrichtung y ist eine senkrecht zur Längsachse L des Körpers 2 verlaufende Erstreckung bezeichnet, welche räumlich in einer Ebene mit der Längsrichtung x liegt. Der Körper 2 weist in Querrichtung y eine Breitenausdehnung auf. Mit Hochrichtung z ist eine senkrecht zur Längsachse L des Körpers 2 verlaufende Erstreckung bezeichnet, welche orthogonal zur Ebene von Längsrichtung x und Querrichtung y verläuft. Der Körper 2 weist in Hochrichtung z eine Höhenausdehnung auf, welche im Allgemeinen durch den verfügbaren Bauraum deutlich stärker begrenzt ist als in Querrichtung y.

Vom jeweiligen Lasteinleitungsbereich 3 ausgehend erstrecken sich beidseitig des Verbindungsabschnittes 4 Rippen 8 oder Stege abschnittsweise in Richtung des gegenüberliegenden Lasteinleitungsbereichs 3. Die Rippen 8 erstrecken sich ausgehend von dem jeweiligen Lasteinleitungsbereich 3 im Wesentlichen strahlenförmig nach außen. Dabei flachen die Rippen 8 mit zunehmendem Abstand vom Lasteinleitungsbereich 3 in Hochrichtung z ab.

Die Darstellung in Fig. 3 zeigt schematisch eine Draufsicht auf den Mehrpunktlenker

1 gemäß Fig. 2. Der Verbindungsabschnitt 4 ist im Wesentlichen flächig ausgeführt. Der Verbindungsabschnitt 4 besteht aus zumindest einer Lage 9 eines duromeren faserverstärkten Kunststoffhalbzeugs. Das Kunststoffhalbzeug des Verbindungsabschnitts 4 kann als Sheet Molding Compound (SMC) oder Prepreg ausgeführt sein. Die zumindest eine Lage 9 des Kunststoffhalbzeugs, aus welchem der Verbindungsabschnitt 4 besteht, verläuft im Wesentlichen in einer ersten Ebene E1 . Diese erste Ebene E1 ist im Wesentlichen in Längsrichtung x und Querrichtung y des Körpers 2 aufgespannt. Dabei weist der Verbindungsabschnitt 4 in Längsrichtung x des Körpers

2 eine sich aufweitende Außenkontur auf, deren maximale Ausdehnung in Querrichtung y im Bereich der Mitte des Körpers 2 liegt.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Verbindungsabschnitt 4 eine im Wesentlichen elliptische Außenkontur auf. Alternativ kann die Außenkontur des Verbindungsabschnitts 4 im Bereich der Mitte des Körpers 2 parallel zueinander verlaufende, geradlinige Abschnitte 12 aufweisen, wie in Fig. 4 angedeutet.

Die Außenkontur des Verbindungsabschnitts 4 ist von zumindest einer Lage 10 eines duromeren faserverstärkten Kunststoffhalbzeugs zumindest vollständig umschlungen. D.h., dass der Körper 2 in Umfangsrichtung von der zumindest einer Lage 10 zumindest vollständig umschlungen ist. Die zumindest eine Lage 10 verläuft in einer sich zur ersten Ebene E1 senkrecht erstreckenden zweiten Ebene 2. Diese zweite Ebene E2 verläuft in Hochrichtung z des Körpers 2. Das Kunststoffhalbzeug, aus welchem die den Verbindungsabschnitt 4 umschließende Lage 10 besteht, kann als Sheet Molding Compound (SMC) oder Prepreg ausgeführt sein. Die zumindest eine in der zweiten Ebene E2 angeordnete Lage 10 ist stoffschlüssig mit der zumindest einen Lage 9 des Verbindungsabschnitts 4 in der ersten Ebene E1 verbunden. Die jeweiligen Kunststoffhalbzeuge der lagen 9, 10 beinhalten einen Faseranteil, der eine Vorzugsrichtung der Fasern aufweist, sowie einen Wirrfaseranteil. Die Anordnung der zumindest einen Lage 9 des Verbindungsabschnitts 4, orientiert sich dabei an der Hauptbelastungsrichtung des Körpers 2. Die Anordnung der zumindest einen Lage 10, die den des Verbindungsabschnitts 4 umschließt, wird im Wesentlichen korrespondieren zu der Ausrichtung des eine Vorzugsrichtung aufweisenden Faseranteils der Lage 9 vorgenommen. Die zumindest eine Lage 10 umschließt die zumindest eine Lage 9 ringförmig.

Der im Wesentlichen flächig ausgeführte Verbindungsabschnitt 4 weist einen inneren, sich abschnittsweise in Querrichtung y und Längsrichtung x des Körpers 2 erstreckenden plateauförmigen Abschnitt 11 auf und zumindest einen äußeren, den inneren Abschnitt 11 umgebenden Abschnitt 13, der eine abschnittsweise Profilierung in Hochrichtung z des Körpers 2 aufweist. Der innere Abschnitt 11 erstreckt sich in Längsrichtung x zwischen den beiden Lasteinleitungsbereichen 3 und in Querrichtung y im Wesentlichen über den Abstand zwischen den äußeren Rippen 8 und weist im mittleren Bereich, hier zwischen den äußeren Enden der Rippen 8, des Verbindungsabschnitts 4 eine Breite Bi auf. Der zumindest eine äußere Abschnitt 13, der sich jeweils zwischen der Lage 10 und dem inneren Abschnitt 11 erstreckt, weist eine Breite B _a auf.

Durch das Nasspressverfahren, welches unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur abläuft, werden die duromeren Matrixstrukturen in den Anlagebereichen der Lagen 9 und 10 miteinander verschmolzen. Dadurch bildet sich ein einstückiger Körper 2 aus. Die Rippen 8 bilden sich während des Nasspressens durch Fließen aus. Jede Lage 9, 10 kann aus einem Zuschnitt oder mehreren einzelnen Zuschnitten des Kunststoff Halbzeugs bestehen, deren duromere Matrixstruktur in den Bereichen, an welchen die einzelnen Zuschnitte aneinander liegen, d.h. an ihren Schnittkanten oder ihren Oberflächen, durch das Nasspressen miteinander verschmolzen wird.

Die Lasteinleitung in den Körper 2 erfolgt durch das hohlzylindrische Element 5, welches bevorzugt als Buchse oder Hülse ausgeführt sein kann, welche in das Faserverbundmaterial entweder vor der Aushärtung integriert wird, um mit dem Aushärteprozess eine stoffschlüssige Verbindung zu schaffen oder alternativ nach der Aushärtung eingeklebt wird.

In Fig. 5a und Fig. 5b ist jeweils eine Längsschnittansicht gemäß Fig. 3 dargestellt. Fig. 5a zeigt die Längsschnittansicht A-A, Fig. 5b zeigt die Längsschnittansicht B-B. In den Darstellungen ist der Verbindungsabschnitt 4 beispielhaft von genau einer Lage 9 des Kunststoffhalbzeugs gebildet. Zur Verdeutlichung, dass die in der zweiten Ebene E2 angeordnete Lage 10, welche die erste Lage 9 umschließt, separate Kunststoff Halbzeuge sind, sind in den Längsschnittansichten die Schnittflächen der Lage 9 und der Lage 10 unterschiedlich schraffiert dargestellt.

Der innere Abschnitt 11 und der zumindest eine äußere Abschnitt 13, welcher den inneren Abschnitt 1 1 umgibt, können bezogen auf eine gedachte Verbindungsebene 14 - wie in Fig. 5a gezeigt - zwischen zwei Lasteinleitungspunkten des jeweiligen Lasteinleitungsbereiches 3 versetzt angeordnet sein. Einen Lasteinleitungspunkt bildet der Bereich des in der Lagerschale 7 aufgenommenen Kugelzapfens 6, an der Kugelzapfen 6, d.h. dessen Kugelkopf, seinen größten Außendurchmesser aufweist. Die Lage des Lasteinleitungspunktes kann dabei in der Mittelebene des Verbindungsabschnittes 4 liegen oder von dieser in Hochrichtung z des Körpers 2 abweichen. Da die gedachte Verbindungsebene 14 zwischen den Lasteinleitungspunkten in der Regel außermittig im Körper 2 verläuft, ist mehr Material auf der Seite erforderlich, welche, in eingebautem Zustand des Mehrpunktlenkers 1 , weniger Raum zur Ausprägung des Körpers 2 in Hochrichtung z bietet. Die Gestaltung des inneren Abschnitts 11 und des den inneren Abschnitt 11 umgebenden zumindest einen äußeren Abschnitts 13 ist jedoch weitgehend symmetrisch, um eine Torsionsneigung des Mehrpunktlenkers 1 zu vermeiden. Der zumindest eine äußere Abschnitt 13 weist einen näherungsweise wellenförmigen Verlauf auf, wobei die Gesamtbreite des äußeren Abschnitts 13 in Querrichtung y, die sich aus der Summe der beiden Breiten B _a ergibt, des Körpers 2 im Wesentlichen der Breite Bi des inneren Abschnitts 11 entspricht.

Fig. 6a zeigt schematisch eine Schnittansicht des Körpers 2 entlang der Linie C-C gemäß Fig. 3. Darin sind die Lagen 9 und 10 als noch nicht miteinander verschmolzen dargestellt. Die Lage 9 stößt mit ihrer äußeren umlaufenden Schnittkante im Wesentlichen orthogonal auf die Oberfläche der zumindest einen Lage 10. Der äußere, wellenförmig ausgeführte, Abschnitt 13 weist Sicken 15 auf, die spiegelbildlich zur gedachten Verbindungsebene 14 angeordnet sind. Hierdurch lässt sich eine gleichmäßige Verteilung des Flächenträgheitsmomentes auf beiden Seiten der gedachten Verbindungsebene 14 erzielen.

Fig. 6b zeigt schematisch eine Schnittansicht D-D gemäß Fig. 3 einer weiteren Ausführungsform des Mehrpunktlenkers 1. Gemäß dieser Ausführungsform kann in den Lasteinleitungsbereichen 3 jeweils ein, insbesondere profilierter, Einsatz 16 aus einem metallischen Werkstoff zwischen zumindest zwei Lagen 9 in der ersten Ebene E1 angeordnet sein. Somit kann die Lastverteilung und Anbindung des Lagerbauteils über den lokal eingebrachten Einsatz 16 erfolgen. Der Einsatz 16 kann dabei als ein Metallblech ausgeführt sein. Als Material kann beispielsweise Aluminium oder Stahl verwendet werden. Infolge der höheren Steifigkeit des Metalls gegenüber dem ausgehärteten Kunststoffhalbzeug der zumindest zwei Lagen 9 erfolgt eine Übertragung der Last in Bereiche, die von dem Lagerbauteil in Längsrichtung x beabstandet sind. Um eine sichere Kraftübertragung an der Schnittstelle zur Kraftübertragung zwischen der Stirnfläche des Einsatzes 16 im Lasteinleitungsbereich 3 und der Faserverbundstruktur des sich anschließenden Verbindungsabschnitts 4 zu erreichen, wird der Einsatz 16 vollständig in das Kunststoffhalbzeug der beiden Lagen 9 eingebettet, um flächig über eine Schubkraft die Last in die umgebende und angrenzende Faserverbundstruktur einzuleiten. Der Einsatz 16 weist im Lasteinleitungsbereich 3 die gleiche Profilierung auf wie der äußere Abschnitt 13 des Verbindungsabschnitts 4. Die Darstellung in Fig. 7a zeigt schematisch eine Längsschnittansicht A-A gemäß Fig. 3 nach der Ausführungsform des Mehrpunktlenkers 1 gemäß Fig. 6b. Die Darstellung in Fig. 7b zeigt schematisch eine Längsschnittansicht A-A gemäß Fig. 7a des im Nasspress-Verfahren gefertigten Mehrpunktlenkers 1. Die Fig. 7a und 7b zeigen den Mehrpunktlenker 1 ohne die Lagerbauteile Kugelzapfen 6 und Lagerschale 7 in einem Zustand vor und nach dem Verschmelzen der Lagen 9 und 10 miteinander. Die Lagen 9 und 10 verschmelzen dabei in den Bereichen untereinander und miteinander, in denen sie sich berühren. Auch bei dieser Ausführungsform des mit Einsätzen 16 verstärkten Mehrpunktlenkers 1 stoßen die umfänglichen Schnittkanten der Lagen 9 auf die Oberfläche der sie umgebenden Lage 10 und bilden einen T-för- migen Stoß aus.

Aus Fig. 7a ist ersichtlich, dass der jeweilige Einsatz 16 sich ausgehend von der Lage 10 abschnittsweise in Richtung des inneren Abschnitts 11 erstreckt. Die zumindest zwei Lagen 9, die in der ersten Ebene E1 angeordnet sind und im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, sind voneinander und von der zumindest einen sie umschließenden Lage 10, die in der zweiten Ebene E2 angeordnet ist, separiert dargestellt. Denkbar ist es, dass der Verbindungsabschnitt 4, der anhand der Fig. 1 bis 7b beschrieben beispielhaften Ausführungsformen statt zwei Lagen 9 aus einer Mehrzahl von Lagen 9 gebildet wird, wobei die Anzahl der Lagen 9 vorzugsweise einem ganzzahligen Vielfachen von Zwei entspricht. Ein symmetrischer Aufbau des Verbindungsabschnittes 4 durch die Mehrzahl an Lagen 9 ist hinsichtlich der Stabilität und Gewichtsverteilung vorteilhaft. Zudem ist durch die Anordnung von zumindest zwei Lagen 9 in der ersten Ebene E1 gewährleistet, dass der Einsatz 16 in den Lasteinleitungsbereichen 3 vollständig eingebettet ist. Die Anzahl der Lagen 9 in der ersten Ebene E1 kann dabei unter anderem von der Materialdicke sowie Materialeigenschaften des verwendeten Kunststoffhalbzeugs abhängen.

Die in ein im allgemeinen mehrteiliges Werkzeug eingelegten Lagen 9 können im Inneren des aus Zuschnitten bestehenden Kunststoffhalbzeugs Lufteinschlüsse aufweisen, welche während des Pressens an den Schnittkanten des Kunststoffhalb- zeugs herausgedrückt werden können. Um einen etwaigen Lufteinschluss bei der Anordnung als T-förmiger Stoß der Lagen 9 und 10 zueinander zu vermeiden, können die zumindest zwei in der ersten Ebene E1 angeordneten Lagen 9 jeweils einen abgewinkelten Randabschnitt 17 aufweisen, wobei der jeweilige Randabschnitt 17 gegenläufig unter einem Winkel zu der ersten Ebene E1 orientiert ist. Dabei erstreckt sich der jeweilige Randabschnitt 17 der oberhalb bzw. unterhalb der Mittelebene des Körpers 2 befindlichen Lage 9 gegensinnig in Hochrichtung z, wie in Fig. 8 veranschaulicht ist. Hierdurch wird die Möglichkeit verbessert, dass etwaige Lufteinschlüsse im Kunststoffhalbzeug während des Fertigungsprozesses herausgepresst werden und an den freiliegenden Schnittkanten entweichen können. Zudem wird die zumindest eine die Lagen 9 umgebende Lage 10 verstärkt. Die Materialstärke der zumindest einen Lage 10 kann reduziert werden. Diese Ausführungsform ist unabhängig davon, ob zusätzlich Einsätze 16 in den Lasteinleitungsbereichen 3 vorgesehen sind.

Fig. 9 zeigt schematisch eine isometrische Teilansicht des Mehrpunktlenkers 1. Mittels dieser Darstellung wird die Anordnung der zumindest einen Lage 10 veranschaulicht, welche die zumindest eine Lage 9 ringförmig umschließt. Die Darstellung zeigt zwei übereinanderliegende Lagen 9, die jeweils aus zumindest einem Zuschnitt des Kunststoffhalbzeugs bestehen. Die Lage 10 liegt unmittelbar an den abgewinkelten Randabschnitten 17 der jeweiligen Lage 9 an, wie weiter oben bereits ausgeführt. Die zumindest eine Lage 10 ist mit ihren vertikalen Schnittkanten im Wesentlichen auf Stoß angeordnet und bildet somit eine Schnittstelle 18. Die Schnittstelle 18, an der zwei Enden 19, 20 des Zuschnittes der jeweiligen Lage 10 zusammengelegt werden, verschwimmt während des Pressprozesses, stellt aber auch nach dem Aushärten eine signifikante Schwachstelle des Körpers 2 dar. Daher kann ein zweiter Zuschnitt einer weiteren Lage 10, die in der zweiten Ebene E2 um die Lage 10 geschlungen wird, so positioniert sein, dass die Schnittstelle 18 dieses weiteren Zuschnittes auf der anderen Seite des Körpers 2, zumindest aber in einiger Entfernung von der Schnittstelle 18 der darunter befindlichen Lage 10 liegt.

Alternativ kann bei Nutzung eines eine geringe Materialstärke aufweisenden Kunststoffhalbzeugs die Lage 10 aus nur einem langen Zuschnitt erzeugt werden, der mehrfach um die zumindest eine Lage 9 gelegt wird. Eine Schwachstelle infolge der Stufe zwischen der Schnittkante der innersten Umwicklung und der diese überlappenden Windung wird hierbei durch die durchlaufenden Windungen der Lage 10 kompensiert.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Schnittstelle 18 innerhalb der Lage 10 durch einen sich abschnittsweise in Längsrichtung x erstreckende Abschnitt aus dem gleichen faserverstärkten Kunststoffhalbzeug abzudecken. Der Abschnitt überlappt den Stoßbereich respektive die Schnittstelle 18, wobei sich der Abschnitt abschnittsweise in Umfangsrichtung des Körpers 2 erstreckt. Die Ausrichtung des eine Vorzugsrichtung aufweisenden Faseranteils des die Schnittstelle 18 überlappenden Abschnitts korrespondiert dabei vorzugsweise mit derjenigen der Lage 10.

Bezuqszeichen

1 Mehrpunktlenker

Körper

Lasteinleitungsbereich

Verbindungsabschnitt

5 Hohlzylindrisches Element

6 Kugelzapfen

7 Lagerschale

8 Rippen

9 Lage

10 Lage

11 Innerer Abschnitt von 4

12 Geradliniger Abschnitt von 4

13 Äußerer Abschnitt von 4

14 Gedachte Verbindungsebene

15 Sicke

16 Einsatz

17 Randabschnitt von 9

18 Schnittstelle

19 Ende von 10

20 Ende von 10

L Längsachse

E1 Erste Ebene

E2 Zweite Ebene