<Desc/Clms Page number 1>
CONSTRUCTIEVEER VAN MET VEZELS VERSTERKTE KUNSTSTOF
De uitvinding heeft betrekking op een constructieveer voor het opnemen van belastingen, vervaardigd uit met vezels versterkte kunststof. De uitvinding heeft eveneens betrekking op een werkwijze voor de vervaardiging van een dergelijke constructieveer. Met vezels versterkte kunststof-veren zijn algemeen bekend en worden sinds ongeveer 15 jaar commercieel geproduceerd. De constructieveren volgens de stand der techniek bevatten allen continue vezels.
Hiermee wordt bedoeld dat de vezels zieh uitstrekken over de gehele productlengte zonder dat ze worden onderbroken. Het gebruik van continue vezels wordt door de vakman op het gebied van de constructieveren als noodzakelijk gezien voor het opnemen van de voor dit soort veren gangbare belastingen. Een bekende constructieveer van het type bladveer wordt bijvoorbeeld beschreven in EP-A-0134617. Deze bekende constructieveer heeft de vorm van een sandwichstructuur en bestaat uit een kerndeel met twee deklagen aan weerszijden van het kerndeel. Het kerndeel bevat versterkingsvezels met een willekeurige orientatie ten opzichte van de langsrichting van de veer. De deklagen bevatten continue versterkingsvezels die alle in de langsrichting van de veer georienteerd zijn.
Deze in de langsrichting van de veer georienteerde continue versterkingsvezels zijn noodzakelijk om de voor de veer benodigde (buig) stijfheid, (buig) sterkte en levensduur te verkrijgen.
Het nadeel van de bekende veer is dat deze in een groot aantal procesgangen dient vervaardigd te
<Desc/Clms Page number 2>
worden. In EP-A-0134617 wordt eerst het kerndeel vervaardigd. Daarna worden aan weerszijden van het kerndeel met de hand continue vezels aangebracht die vervolgens geimpregneerd worden met een thermohardbare kunststof. Vervolgens wordt het geheel in een verwarmde mal geplaatst, waarin de thermohardbare kunststof wordt uitgehard en de constructieveer gevormd. Bij plaatsing in de mal dienen de continue vezels onder trekspanning gehouden te worden om er voor te zorgen dat zij hun orientatie behouden en niet bijvoorbeeld uitknikken. Al deze maatregelen zijn noodzakelijk voor het verkrijgen van een constructieveer die voldoet aan de voor een dergelijke veer gestelde mechanische eisen.
De uitvinding beoogt een constructieveer te verschaffen, die op een snelle wijze in een procesgang kan worden vervaardigd en die tegelijkertijd de voor een constructieveer benodigde (buig) stijfheid, (buig) sterkte en levensduur heeft.
De uitvinding heeft daartoe het kenmerk, dat de constructieveer hoofdzakelijk discontinue vezels bevat, waarvan tenminste een gedeelte gericht is volgens de in bedrijf beoogde belastingsrichting van de veer.
Met discontinue vezels worden in het kader van deze aanvrage vezels bedoeld waarvan het begin-en eindpunt zich in de constructieveer bevinden. Dit in tegenstelling tot de continue versterkingsvezels van de bekende constructieveer, die slechts begrensd worden door een eindvlak van de veer. Onder hoofdzakelijk wordt verstaan dat de discontinue vezels bepalend zijn voor de weerstand tegen vervorming en breuk van de veer volgens de uitvinding, in tegenstelling tot de bekende veer waar de benodigde stijfheid en sterkte bepaald worden door de ononderbroken vezels. Met de in bedrijf beoogde belastingsrichting wordt bedoeld de richting van de op de veer uitgeoefende krachtresultante, wanneer de veer in bedrijf is. Voor een horizontaal
<Desc/Clms Page number 3>
onder een vrachtwagen geplaatste bladveer bijvoorbeeld, zal de belastingsrichting doorgaans verticaal zijn.
Voor een op één van zijn uiteinden geplaatste schroefveer is de belastingsrichting eveneens verticaal. Bij het aanschouwen van een constructieveer zal het voor de vakman onmiddellijk duidelijk zijn wat de beoogde belastingsrichting van de veer is.
Het is bekend dat met discontinue vezels versterkte kunststoffen doorgaans sneller kunnen worden verwerkt tot eindproduct dan met continue vezels versterkte kunststoffen. Dit gaat echter altijd ten koste van de mechanische eigenschappen van het product.
Het is echter verrassend dat de constructieveer volgens de uitvinding, waarin discontinue i. p. v. continue vezels worden toegepast en waarin een gedeelte van de discontinue vezels is gericht volgens de in bedrijf beoogde belastingsrichting van de veer, toch voldoende stijfheid, sterkte en levensduur bezit.
Bij voorkeur is de gewichtsgemiddelde lengte van de discontinue vezels begrepen tussen 20 en 80 mm.
Hierdoor wordt een verdere verbetering bereikt van met name de sterkte en de levensduur. Met de meeste voorkeur is de gewichtsgemiddelde lengte begrepen tussen 45 en 55 mm. Hierdoor wordt een betere verdeling van de discontinue vezels over de constructieveer verkregen, waardoor de sterkte verder toeneemt. De gewichtsgemiddelde vezellengte kan op voor de vakman bekende wijze worden bepaald. Een geschikte methode bestaat erin een constructieveer aan een temperatuur bloot te stellen waarbij de kunststof degradeert doch de doorgaans veel temperatuurbestendiger vezels onaangetast blijven. Vervolgens worden de vezels verzameld en gezeefd door middel van een aantal zeven met aflopende genormeerde maaswijdte.
Uit de per zeef opgevangen-gewichtshoeveelheden vezels wordt een verdeling opgesteld, waaruit de gewichtsgemiddelde vezellengte op eenvoudige wijze kan worden verkregen.
<Desc/Clms Page number 4>
De constructieveer volgens de uitvinding bevat bij voorkeur tussen 20 en 60 vol.-% discontinue vezels ten opzichte van het totale gewicht van de vezelversterkte kunststof in de veer. Met de meeste voorkeur bedraagt het gehalte aan vezels tussen 30 en 50 vol.-% ten opzichte van het totale gewicht van de vezelversterkte kunststof in de veer.
Een constructieveer dient een zo groot mogelijke hoeveelheid elastische energie op te nemen en weer af te geven zonder te breken. Wanneer een dergelijke veer bovendien in de transportsector wordt toegepast, dient deze elastische energie-opnamecapaciteit bij zo laag mogelijk gewicht op te treden.
De constructieveer volgens de uitvinding heeft als bijkomend voordeel dat de elastische energie-opnamecapaciteit per gewichtseenheid van de veer betrekkelijk hoog is. De elastische energie-opname-capaciteit wordt in het kader van deze aanvrage gedefinieerd als de totale oppervlakte onder een kracht-verplaatsingscurve bij belasting tot breuk van de constructieveer.
Er zijn een groot aantal types constructieveer bekend. Zo worden bijvoorbeeld op luchtvering gebaseerde constructieveren toegepast in de zwaardere vrachtwagens. In de machinebouw worden vooral schotelveren toegepast. Verder worden schroef- en torsieveren veelvuldig toegepast in personenauto's, caravans en autobussen. Ook bladveren worden veelvuldig ingezet in de transportsector. Hoewel de uitvinding niet beperkt is tot een bepaald type constructieveer, is de constructieveer volgens de uitvinding bij voorkeur een bladveer met een onder-en bovenzijde waarbij onder de in bedrijf beoogde belasting de trekspanningen optreden aan de onderzijde en de drukspanningen aan de bovenzijde.
Bladveren zijn doorgaans opgebouwd uit meerdere lagen of bladen. De bekende vezelversterkte kunststof constructieveer, beschreven in EP-A-0134617,
<Desc/Clms Page number 5>
bevat 3 lagen. Ook bladveren van staal bezitten doorgaans 3 of vier, en soms zelfs nog meer, bladen.
Deze constructievorm van de bekende bladveer wordt gekozen om de buigstijfheid van de veer goed in te kunnen stellen. Deze buigstijfheid mag niet te hoog zijn omdat de veer in dat geval schokken niet goed kan opvangen of dempen, noch te laag zijn omdat de veer dan een te grote uitwijking zal vertonen bij belasting. De bekende vezelversterkte kunststof-veer kan slechts in een beperkt aantal vormen geproduceerd worden. Zo vereist een goed ontworpen bladveer een dusdanige vorm dat de door de buigbelasting opgeroepen trek- en drukspanningen vrijwel over de gehele lengte van de veer nagenoeg constant zijn. Doorgaans wordt dit bereikt door ter hoogte van het midden van de veer (waar het buigmoment het grootst is) de veer een grotere hoogte te geven dan aan de uiteinden, waar de veer in bedrijf is opgelegd (en het buigmoment dus verwaarloosbaar klein is).
Met de hoogte van de bladveer wordt hier bedoeld de afstand tussen boven-en onderzijde van de veer. Bij de bekende bladveer waar continue vezels worden gebruikt kan een verhoging van het midden van de veer slechts bereikt worden door een versmalling van de veerbreedte ter plekke van de verhoging, aangezien de oppervlakte van de dwarsdoorsnede over de gehele lengte van de veer noodzakelijkerwijs ongeveer constant moet zijn. Een alternatieve werkwijze zou zijn ter hoogte van het midden van de veer meerdere lagen met continue vezelversterkte kunststof aan te brengen. In beide gevallen is het productieproces ingewikkeld en tijdrovend. Bovendien is de reproduceerbaarheid laag.
De constructieveer volgens de uitvinding heeft als extra voordeel dat deze snel en reproduceerbaar geproduceerd kan worden in vrijwel elke, aan de constructieve eisen aangepaste vorm.
Bij voorkeur wordt de constructieveer volgens
<Desc/Clms Page number 6>
de uitvinding gekenmerkt doordat de dwarsdoorsnede van de bladveer tenminste ter hoogte van het midden van de veer breder is aan de onderzijde dan aan de bovenzijde.
Hierdoor wordt een verdere verbetering van de sterkte en levensduur van de veer bereikt. Met de meeste voorkeur is de dwarsdoorsnede van de bladveer althans ter hoogte van het midden van de veer trapeziumvormig.
Bij voorkeur is de constructieveer volgens de uitvinding een éénbladige bladveer. Hierdoor wordt een verdere verhoging van de elastische energie-opslagcapaciteit bereikt. Een verder voordeel van deze voorkeursuitvoering is, dat de levensduur van de veer verder wordt verlengd.
De uitvinding heeft eveneens betrekking op een werkwijze voor de vervaardiging van een constructieveer. In de werkwijze wordt gebruik gemaakt van halffabrikaten die discontinue vezels in een kunststof matrix omvatten. Hoewel niet noodzakelijk voor de uitvinding wordt bij voorkeur gebruik gemaakt van velvormige halffabrikaten. In de werkwijze volgens de uitvinding worden één of meerdere, bij voorkeur velvormige halffabrikaten, aangebracht in een geopende persmatrijs met de vorm van de veer, vervolgens wordt de persmatrijs gesloten, zodat de veer wordt gevormd, waarna de matrijs wordt geopend en de gevormde veer wordt verwijderd, met dien verstande dat tenminste een gedeelte van de velvormige halffabrikaten wordt aangebracht met de discontinue vezels gericht volgens de in bedrijf beoogde belastingsrichting van de constructieveer.
Hierdoor wordt een constructieveer verkregen zoals hierboven en in de conclusies beschreven.
Bij voorkeur wordt de werkwijze volgens de uitvinding gekenmerkt doordat het gedeelte van de velvormige halffabrikaten dat wordt aangebracht met de discontinue vezels gericht volgens de in bedrijf beoogde belastingsrichting van de constructieveer
<Desc/Clms Page number 7>
tenminste 80 gew.-% bedraagt van het totaal gewicht van de velvormige halffabrikaten. Hierdoor wordt de sterkte van de met de werkwijze verkregen veer verder verbeterd.
Bij voorkeur wordt de werkwijze volgens de uitvinding gekenmerkt doordat de velvormige halffabrikaten glasvezels en als matrix een thermohardbare kunststof omvatten, welke kunststof een onverzadigde polyester, een monomeer dat kan copolymerizeren met de polyester, en vulstoffen omvat, waarbij het volumegehalte glasvezels gelegen is tussen 45 en 55 vol.-% ten opzichte van het totale volume van het halffabrikaat en waarbij de glasvezels een gewichtsgemiddelde vezellengte bezitten van tenminste 25 mm.
Halffabrikaten omvattende discontinue vezels en een kunststof als matrix zijn algemeen bekend.
Dergelijke halffabrikaten zijn onder verscheidene fysische verschijningsvormen commercieel verkrijgbaar, zoals bijvoorbeeld velvormig, in de vorm van een verzameling korrels of staafjes, als persmassa enzovoort. De versterkingsvezels in het halffabrikaat kunnen bestaan uit ieder mogelijk materiaal.
Voorbeelden van geschikt vezelmateriaal zijn glas, koolstof, aramide, siliciumcarbide, aluminiumoxide, asbest, keramiek, grafiet, metaal of een hoogverstrekte kunststof, zoals bijvoorbeeld verstrekt ultrahoogmoleculair polyetheen, of combinaties daarvan.
Bij voorkeur bestaat het vezelmateriaal uit glas, koolstof, of aramide. Het halffabrikaat kan zowel een thermoplastische als een thermohardbare kunststof bevatten.
De thermoplastische kunststof kan gekozen worden uit alle mogelijke thermoplastische
EMI7.1
(copolymeren zoals polyamides (PA), bijvoorbeeld nylon-6, nylon-6. nylon-8, nylon-6. nylon-11, nylon-12, etc., polyolefinen, bijvoorbeeld
<Desc/Clms Page number 8>
polypropeen (PP), polyetheen (PE), polytetrafluoroethyleen (PTFE), polyphenyleenether (PPE of PPO), etc., amorfe en/of kristallijne polyesters zoals polyalkyleentereftalaten, bijvoorbeeld polyetheen tereftalaat (PETP of PET), polybuteen tereftalaat
EMI8.1
(PBT), etc., of polyimides (PI), zoals bijvoorbeeld polyetherimid (PEI), polyamideimide (PAI), of polymethyl (meth) acrylaat (PMMA), polyethermethacrylaat (PEMA).
Verder kunnen polyphenyleensulfide (PPS), polyvinylen zoals polyvinylalcohol (PVA), polyvinylacetaat (PVAc), ethyleenvinylacetaat (EVA), polyvinylchloride (PVC), polyvinylideenchloride (PVDC), copolymeren van vinylchloride en vinylideenchloride of polyvinylideenfluoride (PVDF), polyethyleenglycol (PETG), styreenhoudende copolymeren zoals al of niet rubberhoudende polystyreen (PS), styreenacrylonitrilcopolymeren (SAN), acrylonitril-butadieenstyreencopolymeren (ABS), styreen maleinezuuranhydride (SMA), polyacrylonitril (PAN), polyaryleensulfideketon, polyoxymethyleen (POM), polycarbonaat (PC), polyethers (PEth), polyetherketon (PEK), polyet.
herketonketon (PEKK), polyetheretherketon (PEEK), polyacetalen, polyacrylzuur, polyurethanen (PUR), polyarylzuur (PAA), celluloseesters, polybenzimidazole (PBI), en blends van genoemde thermoplasten worden toegepast. Bovenstaande lijst thermoplastische polymeren wordt gegeven ten titel van voorbeeld. Het moge duidelijk zijn dat de werkwijze volgens de uitvinding niet beperkt is tot het vervaardigen van constructieveren die bovengenoemde thermoplasten bevatten.
De thermohardbare kunststof kan gekozen worden uit alle mogelijke thermohardbare harsen zoals bijvoorbeeld harsen op basis van epoxides, onverzadigde polyesters, vinylesters, aminoplasten zoals bijvoorbeeld phenolformaldehyde, melamineformaldehyde, enzovoort.
Bij voorkeur omvat het halffabrikaat
<Desc/Clms Page number 9>
glasvezels en als matrix een thermohardbare kunststof die een onverzadigde polyester, een monomeer dat kan copolymerizeren met de polyester en vulstoffen bevat.
In een dergelijk halffabrikaat bezitten de glasvezels doorgaans een gewichtsgemiddelde lengte tussen 5 en 100 mm, waarbij het volumegehalte glasvezels doorgaans gelegen is tussen 10 en 55 vol.-%. Geschikte vulstoffen in het halffabrikaat zijn bijvoorbeeld krijt, talk, silica en roet. Daarnaast kunnen dergelijke halffabrikaten een indikmiddel bevatten. Het indikken van de thermohardbare kunststof om deze de juiste viscositeit voor verwerking te geven wordt doorgaans bereikt door metaaloxide en metaalhydroxides zoals bijvoorbeeld MgO and Mg (OH) 2 toe te voegen in een hoeveelheid die van 1-10 gew.-% bedraagt van het totale gewicht van de thermohardbare kunststof zonder vulstoffen.
Dergelijke vezelversterkte onverzadigde polyester samenstellingen zijn bij de vakman bekende onder de namen'Sheet Molding Compound (SMC), Bulk Molding Compound (BMC), Thick Molding Compound (TMC), High modulus Molding Compound (HMC) en andere gelijkaardige benamingen.
De onverzadigde polyester is elke polyester verkregen door reactie van organische verbindingen die carboxyl-en alcohol-groepen bevatten. Voor polyesters worden doorgaans di-zuren en di-alcoholen gebruikt.
Eventueel kan een gedeelte van een van de twee typen bifunctioneel monomeer vervangen worden door een trifunctioneel monomeer zodat een vertakte onverzadigde polyester ontstaat.
Vinylester polymeren, een klasse polyesters, kunnen eveneens gebruikt worden in het halffabrikaat.
Vinylester polymeren zijn opgebouwd uit polyolen en poly-zuren met acrylaat eindgroepen, methacrylaat eindgroepen of andere acrylaat eindgroepen, eventueel gesubstitueerd met C2-C4 alkyl groepen. Geschikte polyolen zijn bijvoorbeeld hydroxyl-getermineerde
<Desc/Clms Page number 10>
polyesters, novolak harsen, of polyethers.
Als di-zuur wordt bij voorkeur een ethylenisch onverzadigd di-zuur gebruikt, in het bijzonder een a, ss-ethylenisch onverzadigd di-zuur, zoals bijvoorbeeld fumaarzuur, maleinezuur, chloromaleinezuur, itaconzuur, enzovoort en de overeenkomstige esters of anhydrides.
Geschikte alcoholen bevatten doorgaans minder dan 30 koolstof atomen. Bij voorkeur worden dialcoholen gebruikt, gekozen uit de groep bevattende ethylene
EMI10.1
glycol, di glycol), 1, propanediol, dipropylene glycol, 1, butanediol, 1, butanediol, 1, 2-methyl- 1, hexanediol, 2, cyclohexane-diol, 2, trimethylolpropane monoallyl ether, pinacol, en/of bisphenol-A.
Het monomeer copolymerizeerbaar met de polyester bevat één of meer vinyl groepen, en doorgaans minder dan 50 koolstof atomen. Geschikte monomeren zijn bijvoorbeeld van het type vinylaromatisch, vinylether, vinylester, acrylaat en/of allyl. Bij voorkeur is het monomeer vinylaromatisch.
Vinylaromatische monomeren zijn bijvoorbeeld gekozen uit de groep bevattende styreen, amethylstyreen, o-, m-, p-methylstyreen, pchlorostyreen, t-butylstyreen, divinylbenzeen, bromostyreen, vinylnaftaleen, a-chlorostyreen en divinylnaftaleen.
Acrylaat verbindingen worden bijvoorbeeld gekozen uit de groep bevattende methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, fenyl, en benzyl acrylaat of methacrylaat, 2-ethylhexyl (meth) acrylaat, dihydrocyclopentadiene acrylaat, cyclohexyl (meth) acrylaat, butaandiol (meth) acrylaat, butaandiol di (meth) acrylaat, (meth) acrylamide, de reactieproducten
<Desc/Clms Page number 11>
van (meth) acrylzuur en fenyl-of cresylglycidyl ethers, propyleenglycol di (meth) acrylaat, di-en triethyleenglycol di (meth) acrylaat, di-en tripropyleenglycol di (meth) acrylaat, hexaandioldi (meth) acrylaat, trimethylolpropaantri (meth) acrylaat.
Vinylether, vinylester and allyl verbindingen worden bijvoorbeeld gekozen uit de groep bevattende allylftalaat, diallylftalaat, diallylisoftalaat, triallylcyanuraat, diallyltereftalaat, vinylacetaat, vinylpropionaat, vinylpivalaat, vinylether, vinylversataat, vinylpropylol ether, divinyl ether, vinylbutylol ether en vinylbenzylalcohol ethers.
De velvormige halffabrikaten worden doorgaans verwerkt tot eindproduct door één of meerdere velvormige halffabrikaten in een geopende persmatrijs met de vorm van het eindproduct aan te brengen, vervolgens de persmatrijs te sluiten, zodat het eindproduct wordt gevormd, waarna de matrijs wordt geopend en het gevormde eindproduct wordt verwijderd.
De velvormige halffabrikaten worden op bekende wijze slechts over een gedeelte van het eindproduct-oppervlak in de persmatrijs aangebracht. Tijdens het sluiten van de persmatrijs treedt derhalve vloei op van de halffabrikaten naar plaatsen in de persmatrijs waar de halffabrikaten niet werden aangebracht. Deze vloei dient er voor te zorgen dat de vezels goed verspreid worden in het eindproduct. Een en ander betekent dat tijdens het verpersen de vezels meegevoerd dienen te worden met de vloeiende thermohardbare kunststof. De vorming van het eindproduct kan op verschillende manieren plaatsvinden. Voor thermohardbare kunststoffen worden de halffabrikaten in een persmatrijs aangebracht die van te voren op de voor het materiaal geschikte temperatuur is gebracht. Deze temperatuur is doorgaans hoger dan kamertemperatuur.
Geschikte temperaturen zijn bijvoorbeeld begrepen tussen 80 en 150 C. Bij
<Desc/Clms Page number 12>
dergelijke temperaturen zal binnen korte tijd na aanbrengen in de matrijs uitharding van de matrix van de halffabrikaten plaatsvinden, waardoor het eindproduct zijn eindvorm bereikt en uit de persmatrijs kan worden verwijderd. Voor thermoplastische kunststoffen worden de halffabrikaten doorgaans in een eerste stap verwarmd tot boven de smelttemperatuur van de kunststof en daarna, in een tweede stap, in een matrijs aangebracht, die van te voren op de voor het materiaal geschikte temperatuur is gebracht. Deze temperatuur is doorgaans beduidend lager dan de smelttemperatuur van de kunststof.
Geschikte temperaturen zijn bijvoorbeeld begrepen tussen 25 en 80 C. Door de matrijs op een dergelijke temperatuur te brengen wordt de kunststof afgekoeld tot onder de smelttemperatuur zodat deze vast wordt. Hierdoor bereikt het eindproduct zijn eindvorm en kan uit de persmatrijs worden verwijderd.
Ter verduidelijking van de constructieveer en de werkwijze volgens de uitvinding zal, onder verwijzing naar de figuren, een voorkeursuitvoering van de constructieveer en de werkwijze worden beschreven.
Deze voorkeursuitvoeringsvorm kan gebruikt worden op de achteras van een vrachtwagen van bijvoorbeeld 350 kN.
Figuur 1 is een schematische voorstelling van een constructieveer volgens de uitvinding van het type bladveer.
Figuur 2 is een zijaanzicht van de constructieveer van Figuur 1.
Figuur 3 geeft schematisch de trapeziumvormige dwarsdoorsnede weer van de constructieveer waarin een aantal halffabrikaten is aangebracht volgens de werkwijze van de uitvinding.
De bladveer volgens de uitvinding heeft een paraboolvorm en is éénbladig, zoals getoond in Figuur 1. De langsrichting van de veer komt overeen met de xas, de doorsnede ligt in het (y, z)-vlak. De in bedrijf
<Desc/Clms Page number 13>
beoogde belasting is gericht volgens de z-as en wordt voorgesteld door de krachtresultante F. De onderzijde van de veer zal bij de getoonde belasting derhalve aan trekspanningen onderhevig zijn, de bovenzijde aan drukspanningen. De veer heeft verder twee uiteinden 1 en 2, waarvan er een (1) een rechtopstaande rand heeft.
Deze rand dient als verankeringspunt bij het in bedrijf zijn. De dwarsdoorsnede van de veer vertoont ter hoogte van het midden 3 een verdikking. Deze verdikking zorgt voor een gelijkmatige verdeling van de door het buigmoment opgewekte normaalspanningen in de veer. De gehele veer bestaat uit met discontinue vezels versterkte onverzadigde polyester, waarbij tenminste een gedeelte van de vezels gericht is volgens de in bedrijf beoogde belastingsrichting van de veer. Deze richting komt overeen met de richting van de krachtresultante F.
De typische afmetingen van de constructieveer (in mm) worden gegeven in Figuur 2. De breedte van de veer bedraagt 70 mm. Deze afmetingen zijn van dezelfde orde van grootte als bij de bekende veer, aangezien de veer volgens de uitvinding in bedrijf onder de as van een bekende vrachtwagen dient gemonteerd te worden.
Derhalve is de veer volgens de uitvinding aan dezelfde geometrische randvoorwaarden onderworpen als de bekende veer.
De veer zoals getoond in Figuren 1 en 2 wordt vervaardigd door het aanbrengen van 25 velvormige halffabrikaten volgens het geometrisch patroon van Figuur 3. De volgens de beoogde belastingsrichting aangebrachte velvormige halffabrikaten 6 zijn in dit patroon nog eens omwikkeld met eenzelfde halffabrikaat 7. Hierdoor wordt de levensduur van de veer verder verbeterd, doordat delaminatie in de x-richting verder wordt vermeden. Het pakket velvormige halffabrikaten wordt in zijn geheel in de matrijsholte 8 geplaatst. De lengte van het pakket in de langsrichting x van de veer
<Desc/Clms Page number 14>
(zie Figuur 1) bedraagt 890 mm (overeenkomstig een inlegpercantage van ongeveer 75%) en wordt symmetrisch t. o. v. het midden van de veer aangebracht.
Het pakket velvormige halffabrikaten zal dus tijdens het persen (waarbij het matrijsdeel 9 naar beneden wordt bewogen tot in de in Figuur 3 getoonde stand) een vloei vertonen, daar niet de gehele matrijsholte is gevuld met halffabrikaat. Hierdoor zal een gedeelte van de vezels van bijvoorbeeld de halffabrikaten 6 min of meer volgens de langsrichting van de veer worden georienteerd. Een gedeelte echter zal zijn oorspronkelijke orientatie volgens de z-richting behouden en in deze richting georienteerd in de constructieveer aanwezig zijn. De temperatuur van de matrijs is afhankelijk van het gebruikte type
EMI14.1
halffabrikaat en bedroeg in dit geval 140 C. Het velvormig halffabrikaat was een op onverzadigd polyester gebaseerd HMC. De samenstelling van het HMC materiaal wordt gegeven in Tabel 1.
De velvormige halffabrikaten werden verperst tot eindproduct m. b. v. een SMC-pers van de firma Hoesch uit Duitsland, met een sluitsnelheid van 3 mm/sec en een persdruk van 150 bar. Na het persen werd de pers nog 20 min gesloten gehouden om de onverzadigde polyester uit te laten harden.
Vervolgens werd de matrijs geopend en de verkregen veer uit de matrijs gehaald. De veer had een dwarsdoorsnede zoals getoond in Figuur 3. Hierbij is 4 de trekspanningszijde (de onderzijde van de veer in bedrijf) en 5 de drukspanningszijde (de bovenzijde van de veer in bedrijf).
<Desc/Clms Page number 15>
Tabel l : Samenstelling HMC
EMI15.1
<tb>
<tb> Onverzadigde <SEP> hars <SEP> Atlas <SEP> XP <SEP> 810 <SEP> 35 <SEP> gew.-%
<tb> Additieven <SEP> (inhibitor, <SEP> initiator, <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> gew.-%
<tb> lossingsmiddel, <SEP> pigment)
<tb> Krijt <SEP> 17 <SEP> gew.-%
<tb> Glasvezels <SEP> OCFTM <SEP> R07 <SEP> EX1 <SEP> 42 <SEP> gew.-% <SEP>
<tb>
Van de verkregen veer werden vervolgens de mechanische eigenschappen bepaald.
Hiervoor werd de veer op een vlakke plaat gelegd en in haar midden belast met een neerwaartse kracht. Hiervoor werd een Zwick 1475 beproevingsmachine gebruikt.
De maximale breukkracht bij kamertemperatuur van de veer bedroeg 100 kN voor de in Figuren 1, 2 en 3 gegeven geometrie. De vermoeiingssterkte in buiging bij kamertemperatuur van de veer bedroeg 300000 belastingscycli tussen 27 en 77 kN. Dit is volledig vergelijkbaar met de buigsterkte en vermoeiingssterkte van een commercieel verkrijgbare en voor dit doeleinde gebruikte stalen bladveer.