DE69012802T2

DE69012802T2 - Stabilisatorstange.

Info

Publication number: DE69012802T2
Application number: DE69012802T
Authority: DE
Inventors: Philip Ferdani; Ian Fisher
Original assignee: Tempered Spring Co Ltd
Current assignee: MSSC Canada Inc
Priority date: 1989-12-22
Filing date: 1990-12-10
Publication date: 1995-02-16
Anticipated expiration: 2010-12-11
Also published as: EP0460148A1; WO1991009748A1; GB2239440A; GB8929056D0; GB2239440B; DE69012802D1; ES2060348T3; GB9026808D0; EP0460148B1

Description

Diese Erfindung betrifft Stabilsatorstangen, die gewöhnlich Drehstabilisatoren genannt werden. Solche Stangen werden in Kraftfahrzeugaufhängesystemen benutzt. Sie werden durch heiße oder kalte Formung eines Stahlstabs erhalten, der danach strahlverfestigt und angestrichen wird. Bei der Anwendung wird die Stange nahe jedes Endes befestigt, so daß eine relative Verschiebung dazu führt, daß die Stange in Torsion gebracht wird. Es ist für die Stange üblich, daß sie sich durch metallische und nichtmetallische Befestigungen erstreckt und davon gestützt wird, wobei zu der letzteren z.B. Kautschukbuchsen und/oder nichtmetallische axiale Begrenzungsmittel für die Bewegung, die mit dem Aufhängesystem zusammenwirken, gehören.
Es ist bekannt, solche Stabilisatorstangen durch nichtmetallische Komponenten abzustützen, die vor ihrem Zusammenbau mit der Stange oder entweder vor oder während der Installation der Stange in ein Aufhängesystem geformt werden oder selbst eine Kautschukkomponente direkt auf die Stange während ihrer Herstellung aufzuformen. EP-Al-0384799 hat ein Prioritätsdatum vom 20.02.89 und ein Publikationsdatum vom 29.08.90 und gehört somit zum Stand der Technik gemäß Artikel 54(3) EPC. Dieses Dokument zeigt das integrale Formen einer einfachen Kautschukkomponente auf eine solche Stange und die Erzielung neutraler Ergebnisse und im Vorzug dazu das Binden einer komplizierteren Komponente an die Stange mit Klebstoff.
Diese Erfindung befaßt sich insbesondere mit der Bereitstellung einer Stabilsatorstange, die Aufhängekomponenten integral daran geformt enthält und gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wie er in Anspruch 1 definiert ist umfaßt ein Verfahren zur Herstellung einer Stabilsatorstange die Stufen der Formung der Stange aus einem Stahlstab und dann die integrale, praktisch gleichzeitige Formung einer Aufhängekomponente aus Kautschuk oder Kunststoffen auf die Stange an jedem von zwei im Abstand voneinander befindlichen Stellen.
Das praktisch gleichzeitige Aufbringen solcher im Abstand angeordnet er Komponenten gestattet nicht nur ihr Aufbringen in einer wirtschaftlich kurzen Herstellungsbetriebszeit, sondern gestattet auch, ihre Anordnung zueinander mit so großer Genauigkeit festzulegen, wie irgendwelche entsprechend im Abstand befindlichen Teile des Aufhängesystems mit denen sie zusammenzubauen sind.
Das Formen kann durch Formpressen, Preßspritzen oder Spritzguß erfolgen unter Verwendung von Werkzeugen die dazu angepaßt sind, die Stange relativ zu einer Formhöhlung abzustützen, welche die Konfiguration der gewünschten Aufhängekomponente hat. Um zwei im Abstand befindliche nichtmetallische Aufhängungskomponenten gleichzeitig zu formen, können zwei getrennte, jedoch synchronisierte Formmaschinen in Tandemanordnung benutzt werden statt einer einzigen, viel größeren Maschine die mit zwei Formstationen versehen ist. Um die Haftung zwischen der nichtmetallischen Aufhängungskomponente und der Stange durch Vergrößerung der Grenzfläche zwischen ihnen zu verbessern, kann die Komponente wenigstens einen, sich axial erstreckenden Teil integral mit der Komponente umfassen. Dies gilt insbesondere für nichtmetallische axiale laufwerkbegrenzende Unterlagscheiben oder Druckringe, die eher ein radiales statt ein axiales Ausmaß erfordern, um mit den anderen Aufhängungselementen zusammenzuwirken. Dies wird normalerweise nicht für eine herkömmlich geformte Kautschukbuchse benötigt.
Obwohl Stabilsatorstangen gemäß der Erfindung die nichtmetallischen Aufhängungskomponenten in situ auf die Stange aufgeformt haben, kann es noch nötig sein, die dazugehörigen metallischen Aufhängungskomponenten aus Plazierungs- und Montagezwecken herzustellen. Jedoch wird der Zusammenbau und der Einbau normalerweise vereinfacht, da das Erfordernis beide, die Stange und Komponenten bezüglich zueinander und dem Aufhängesystem örtlich festzulegen vermindert wird auf die einfache örtliche Festlegung der Komponenten bezüglich des Aufhängungssystems, wobei die Stange automatisch an Ort und Stelle folgt. Die normale Strahlverfestigungs-Oberflächenveredelung kann einen hinreichend guten "Schlüssel" für das Kautschuk- oder Kunststoffmaterial bilden und die erzielte Bindung kann für die meisten Anwendungszwecke zufriedenstellend sein, da nichtmetallische Aufhängungskomponenten nur eine begrenzte strukturelle Funktion haben. Zum Beispiel werden Kautschukbuchsen normalerweise von Metallklammern im Aufhängesystem gestützt/eingeschlossen. Die den Axialweg begrenzenden Unterlegscheiben oder Ringe dienen nur dazu, die axiale Bewegung an den Extremen der Steuerungsposition zu kontrollieren und das Quietschen zu minimieren, das durch Verschiebung durch die Unterlagscheiben bewirkt wird. Überdies kann es durch die Verwendung einer Standardgröße von nichtmetallischer Suspensionskomponente möglich sein, ein gemeinsames Muster von nichtmetallischen Aufhängungskomponenten für die Stabilisatorstangen verschiedener Größen zu benutzen, indem man nur die Größen der metallischen Komponenten ändert, wodurch das Aufhängungsdesign und der Zusammenbau vereinfacht werden. Das Binden an die Stange kann verbessert werden, indem man die Stange vor dem Formen entfettet.
Zu besonders bevorzugten Zusammensetzungen gehörten thermoplastische Harze, die im wesentlichen steif bei Umgebungstemperaturen sind, elastomere Zusammensetzungen, entweder herkömmliche Kautschuke oder Thermoplasten und hitzehärtende Zusammensetzungen. Epoxyverbindungen können besonders bevorzugte hitzehärtende Verbindungen für die Zwecke der Erfindung sein. Zu geeigneten Thermoplasten gehören PBT- und PPS-Materialien. Es können herkömmliche Kautschukzusammensetzungen benutzt werden, die für das Formpressen oder das Spritzgießen kompoundiert sind. Die Wahl des Materials ist nicht kritisch, vorausgesetzt, daß es jeder normalen Anstrich-/Einbrennbehandlungen standhält, die anschließend an die fertige Stange angewandt werden kann. Für die meisten Zwecke wird es bevorzugt sein, solche Behandlungen vor dem Formen anzuwenden.
Jede Aufhängungskomponente kann aus einer Zusammensetzung geformt werden, die verstärkende Füllstoffe enthält, wie Fasern und/oder teilchenförmige Füllstoffe zusammen mit solchen Bindemitteln, den Fluß begünstigenden Mitteln und dergleichen, wie sie herkömmlicherweise verwendet werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Stabilsatorstange bereitgestellt, wie sie in den Ansprüchen 8 bis 12 definiert ist.
Zum besseren Verständnis bevorzugter Ausführungsformen wird die Erfindung nun beispielsweise unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele beschrieben.

Beispiel 1A

Eine Epoxyharzformverbindung wurde direkt auf eine strahlverfestigte Stabilsatorstange aufgeformt, um eine ringförmige Scheibe zu bilden. Die Stange wurde mit einem handelsüblichen Entfettungsmittel vorbehandelt und das Formen wurde durchgeführt, indem das Formwerkzeug und die Stange auf 180ºC erhitzt wurden, wobei die Zylindertemperatur der Maschine an der Spritzdüse 80ºC betrug. Die letztere Temperatur wurde gewählt um einen zufriedenstellenden Fluß der Epoxyverbindung zu gewährleisten, die anschließend in situ auf der Stange härtete.
Der gebildete Ring hatte gute Festigkeit gegen seitlichen Druck und war brauchbar als wegbegrenzende Komponente in Verbindung mit einer herkömmlichen Kautschukbuchse.

Beispiel 1B

Eine glasfaserverstärkte, mineralgefüllte Polyphenylensulfidzusammensetzung wurde auf eine strahlverfestigte, entfettete, angestrichene Stabilisatorstange spritzgegossen, wobei die folgenden Maschinenbedingungen benutzt wurden:
Zylindertemperaturprofil 300ºC, 300ºC, 280ºC, 260ºC
Werkzeugtemperatur 80º C
Spritzdruck 110 MPa (16000 psi)
Spritzzeit 15 Sekunden
Kühlzeit 10 Sekunden
Haltedruck (Kühlen) 48 MPa (7000 psi)
Die Produkte waren geformte Ringe, die auf seitliche Belastungsfestigkeit wie folgt geprüft wurden: Ringgröße (mm) Außendurchmesser Breite Stangendurchmesser (mm) Belastung (kN)
In jedem Fall war die Belastung diejenige, die vor dem seitlichen Schlupf ausgebildet wurde.

Beispiel 1C

Eine Polybutylenterepthalatzusammensetzung wurde auf strahlverfestigte und schon gestrichene Stabilsatorstangen unter den folgenden Bedingungen spritzgegossen:
Zylindertemperaturprofil 260ºC, 260ºC, 240ºC, 220ºC
Werkzeugtemperatur 40º C
Spritzdruck 117 MPa (17000 psi)
Spritzzeit 15 Sekunden
Kühlzeit 15 Sekunden
Haltedruck (Kühlen) 48 MPa (7000)
Zu Vergleichszwecken wurden sowohl strahlverfestigte, ungestrichene, als auch strahlverfestigte, gestrichene Stangen benutzt und auf die seitliche Belastungsfestigkeit wie vorher geprüft: Ringgröße (mm) Außendurchmesser Breite Stangendurchmesser (mm) Zustand Belastung (kN) ungestrichen gestrichen

Beispiel 2

In diesem Fall wurde das Material von Beispiel 1B verwendet, um eine Scheibe mit einem integralen, sich axial erstreckenden ringförmigen Flansch zu bilden. Die Formbedingungen waren wie in Beispiel 1B, jedoch mit einem Klemm(Halb-)druck von 69 MPa (10000 psi).
Diese Konfiguration von Ring wurde gewählt um zu zeigen, daß trotz Verwendung von Stangen von verschiedenem Durchmesser eine gemeinsame Ringgröße zufriedenstellende Ergebnisse ergibt, wodurch ihre Verwendung mit einer einzigen Größe einer gespaltenen Aufhängungsbuchse möglich ist.
Diese besondere Ausführungsform ist weiter durch die beigefügte Zeichnung erläutert, in welcher die einzige Figur eine Querschnittsseitenansicht durch einen Teil einer Stabilsatorstange ist, auf welche ein Ring geformt wurde, der einen integralen, sich axial erstreckenden ringförmigen Flansch aufweist. In der Figur ist die Stabilisatorstange 1 zylindrisch, ihre Oberfläche wurde strahlverfestigt und angestrichen bevor der Ring 2, mit einem sich axial erstreckenden zylindrischen Flansch 3 spritzgegossen wurde. Der gleiche Ring/Flansch wurde auf Stangen von verschiedenem Durchmesser aufgeformt und die seitliche Belastungsfestigkeit wurde bestimmt mit den folgenden Ergebnissen: Stangendurchmesser (mm) Belastung (kN)
Diese Ergebnisse waren zufriedenstellend.

Beispiel 3

Eine Kautschukbuchse wurde in situ auf eine Stabilsatorstange spritzgegossen unter Verwendung einer Naturkautschukzusammensetzung bestehend aus:
Naturkautschuk 100 Gew.-Teile
Ruß 30 Gew.-Teile
Härtungsmittel 2,75 Gew.-Teile
Antioxidantien,
Verfahrenshilfen 14 Gew.-Teile
Diese wurde bei 80ºC plastifiziert und in ein Werkzeug gespritzt, das auf 170ºC erhitzt war, wo man sie 3 Minuten lang härten ließ. Das erzeugte Formstück war genügend gut an die Stange gebunden und hatte ausreichend mechanische Steifigkeit, um zufriedenstellend als Aufhängungsbuchse zu dienen.

Beispiel 4

Eine Aufhängungsbuchse wurde in situ auf eine Stabilisatorstange spritzgegossen, und zwar aus einer thermoplastischen, elastomeren Zusammensetzung der Art, wie sie unter der Handelsbezeichnung SANTOPRENE, Sorte 101-80 im Handel ist, die als dynamisch vulkanisierte Polypropylen/EPDM beschrieben ist. Die Formung wurde auf eine vorher strahlverfestigte und gestrichene Stange durchgeführt unter Verwendung einer Zylindertemperatur von 180ºC mit einem kalten Formwerkzeug. Der Spritzdruck betrug 83 MPa (12000 psi) und der Haltedruck (Kühlen) betrug 41,5 MPa (6000 psi). Die gesamte Zykluszeit betrug 30 Sekunden und enthielt 10 Sekunden für das Spritzen und 20 Sekunden für das Kühlen.
Die so geformte Buchse verhält sich zufriedenstellend als Aufhängungsbuchse.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Stabilsatorstange, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stange aus einem Stahlstab formt und dann integral auf die Stange an jedem von zwei im Abstand befindlichen Stellen praktisch gleichzeitig eine Aufhängungskomponente aus Kautschuk und Kunststoff aufformt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man diese zwei im Abstand befindlichen Stellen an der Stange in Beziehung zu zwei synchronisierten Formmaschinen bringt, die in Tandemanordnung arbeiten und diese Komponenten gleichzeitig integral aufformen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man jede Komponente durch Spritzgießen formt.

4. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man jede Komponente aus einem thermoplastischen Harzmaterial formt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man jede Komponente aus Polyphenylensulfid oder Polybutylenterepthaltat formt.

6. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man jede Komponente aus einem thermoplastischen Elastomeren formt.

7. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Komponenten aus einer Zusammensetzung formt, die verstärkende Füllstoffe, wie Fasern und/oder einen teilchenförmigen Füllstoff enthält.

8. Stabilisatorstange, enthaltend einen Stahlstab, der an jedem von zwei im Abstand befindlichen Stellen eine Aufhängungskomponente aus Kautschuk oder Kunststoff integral auf die Stange nach dem Verfahren von irgendeinem der Ansprüche von 1 bis 7 aufgeformt enthält.

9. Stabilisatorstange, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stahlstab an jedem von zwei im Abstand angeordneten Stellen eine nichtmetallische Aufhängungskomponente aufweist, die ein thermoplastisches Harz integral auf die Stange aufgeformt umfaßt.

10. Stabilsatorstange nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Harz Polyphenylensulfid oder Polybutylenterepthalat ist.

11. Stabilsatorstange nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente einen verstärkenden faserigen oder teilchenförmigen Füllstoff aufweist.

12. Stabilisatorstange nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jede Komponente einen ringförmigen Druckring (2) aufweist, der eine radiale Breite hat, die größer ist als seine axiale Dicke und einem axial sich erstreckenden Flanschteil (3) von geringerer radialer Breite als dieser ringförmige Druckring (2), der zur Bereitstellung der Befestigungsoberfläche einer zylindrischen Aufhängungsbuchse auf der Stange (1) wirkt.