BE1012376A6

BE1012376A6 - Werkwijze voor het vervaardigen van een dwarsligger en voertuigonderstel voorzien van dergelijke dwarsligger.

Info

Publication number: BE1012376A6
Application number: BE9900003A
Authority: BE
Original assignee: Groep Stevens Int Nv
Priority date: 1999-01-05
Filing date: 1999-01-05
Publication date: 2000-10-03
Also published as: DE69902407D1; EP1140604B1; WO2000040450A1; ES2181494T3; PT1140604E; CN1135182C; CA2358540C; US6634673B1; CA2358540A1; CN1331644A; HK1042873A1; DK1140604T3; EP1140604A1; DE69902407T2; ATE221485T1

Abstract

Werkwijze voor het vervaardigen van een dwarsligger (9) voor een voertuigonderstel (3), volgens welke werkwijze de dwarsligger (9) minstens gedeeltelijkuit composietmateriaal wordt vervaardigd, daardoor gekenmerkt dat de dwarsligger (9) vervaardigd wordt met een middelste nagenoeg cilindrisch gedeelte (10) en aansluitend op beide uiteinden daarvan een naar het uiteinde van de dwarsligger (9) verwijdend gedeelte (11), waarbij voornoemde gedeelten (10 en 11) in één stuk door filament winding vervaardigd worden en de filamenten in het centrale gedeelte (10) onder een hoek groter dan 45 graden ten opzichte van de langsrichting van de dwarsligger (9) aangebracht worden en overgaan tot een hoek kleiner dan 45 graden in de verwijdende gedeelten (11).

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Werkwijze voor het vervaardigen van een dwarsligger en voertuigonderstel voorzien van dergelijke dwarsligger. Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een dwarsligger voor een voertuigonderstel, volgens welke werkwijze de dwarsligger minstens gedeeltelijk uit composietmateriaal wordt vervaardigd. 



  Door composietmateriaal wordt hier bedoeld kunststof zoals polyester, versterkt met vezels, in het bijzonder met glasvezels, koolstofvezels, aramidevezels en dergelijke. 



  De dwarsliggers worden bijvoorbeeld met hun uiteinden gelijmd aan langsliggers uit composietmateriaal of aan bokken die eveneens uit composietmateriaal zijn en waarmee de langsliggers door wielen gedragen worden. 



  Een bekende werkwijze waarbij dwarsliggers uit composietmateriaal vervaardigd worden, is beschreven in het Belgische octrooi nr.   1. 010. 366.   



  Dwarsliggers worden vervaardigd die bestaan uit een rond buisvormig lichaam dat op beide uiteinden van ronde flenzen voorzien is. Het lichaam wordt door pulwinding of filament winding vervaardigd, terwijl de flenzen door zogenoemde "hol press   moulding" gemaakt   worden en aan het lichaam vastgelijmd worden. 



  Pulwinding is een werkwijze waarbij op een doorn   een   of meer lagen van versterkingsvezels worden gewonden die vooraf en/of na het aanbrengen van de kunststof in vloeibare vorm, doordrenkt worden met deze kunststof, 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 waarna het geheel door een extrusiemond wordt getrokken en de kunststof uithardt. 



  Filament winding is een werkwijze waarbij met kunststof doordrenkte versterkingsvezels   of-linten   op een roterende doorn of cilinder worden gewonden, waarna de kunststof uithardt. 



    Bij "hot   press moulding" worden kunststof en versterkingsvezels, eventueel in de vorm van een voor-geïmpregneerde vezelmat, in een verwarmde matrijs gebracht en met een zeer grote druk, van bijvoorbeeld 100 ton/m2, in de gewenste vorm geperst en uitgehard. 



  Vastgesteld werd dat, in het bijzonder wanneer het voertuig een opbouw op het onderstel bevat, voornoemde bekende dwarsliggers soms niet kunnen weerstaan aan de torsiekrachten waaraan ze onderworpen worden wanneer dit voertuig een bocht neemt. 



  De uitvinding heeft tot doel een werkwijze voor het vervaardigen van een dwarsligger te verschaffen waarmee een dwarsligger verkregen wordt die voornoemde nadelen verhelpt en niet enkel goed aan buigkrachten maar ook bijzonder goed aan torsiekrachten kan weerstaan. 



  Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat de dwarsligger vervaardigd wordt met een middelste nagenoeg cilindrisch gedeelte en aansluitend op beide uiteinden daarvan een naar het uiteinde van de dwarsligger verwijdend gedeelte, waarbij voornoemde gedeelten in   één   stuk door filament winding vervaardigd worden en defilamenten in het centrale gedeelte onder een hoek groter dan 45  ten opzichte van de langsrichting van de dwarsligger 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 aangebracht worden en overgaan tot een hoek kleiner dan 450 in de verwijdende gedeelten. 



  In het middelste gedeelte kunnen filamenten in twee elkaar kruisende richtingen aangebracht worden die respectievelijk in uurwijzerzin en in tegenuurwijzerzin onder een hoek groter dan 45  maar kleiner dan 80  ten opzichte van de langsrichting van de dwarsligger gericht worden. 



  Bij voorkeur wordt op het breedste uiteinde van de verwijdende gedeelten minstens   een   hardstuk, bijvoorbeeld een flens, in het composietmateriaal ingewerkt. 



  In dit stuk kunnen   een   of meer openingen gemaakt worden waarin draad getapt wordt. 



  In deze openingen kunnen bouten geschroefd worden waarmee de dwarsligger vastgehouden wordt ten opzichte van een onderdeel zoals een langsligger of een bok van het voertuigonderstel tijdens het harden van de lijm waarmee dit uiteinde aan een langsligger of aan een bok gelijmd wordt. 



  De uitvinding heeft ook betrekking op een voertuigonderstel voorzien van minstens een dwarsligger vervaardigd volgens een van de vorige uitvoeringsvormen, waarbij de verwijdende gedeelten van deze dwarsligger met hun uiteinden gelijmd zijn aan delen uit composietmateriaal van het onderstel, bijvoorbeeld rechtstreeks aan twee langsliggers of aan twee bokken die met deze langsliggers verbonden zijn. 



  Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 werkwijze en een voertuigonderstel volgens de uitvinding beschreven met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin : figuur 1 schematisch een zijaanzicht weergeeft van een voertuig voorzien van een onderstel volgens de uitvinding ; figuur 2 op grotere schaal een doorsnede weergeeft volgens de lijn II-II in figuur 1, waarbij enkel het onderstel en een dwarsligger weergegeven zijn ; figuur 3 een grafiek weergeeft van het maximum torsiemoment, respectievelijk buigingmoment, over de lengte van de dwarsligger uit figuur   2 ;   figuur 4 een langsdoorsnede weergeeft van de dwarsligger van figuur 2, op grotere schaal getekend. 



  In figuur 1 is een combinatie weergegeven van een trekker 1 met een oplegger 2, waarbij de oplegger 2 op de gebruikelijke manier bestaat uit een onderstel 3 dat achteraan, bijvoorbeeld via bokken, rust op twee wielstellen 4, en dat een bovenbouw 5 draagt. 



  Het onderstel 3 bevat twee langsliggers 6 uit composietmateriaal, bijvoorbeeld uit polyester versterkt met glasvezels, die zoals weergegeven in figuur 2, samengesteld zijn uit een centraal profiel 7 met nagenoeg rechthoekige doorsnede en twee met hun ziel tegen dit laatste gelijmde U-vormige profielen 8. 



  Deze profielen 7   en   zijn door pultrusie vervaardigd waarbij de met kunststof doordrenkte vezels dus geëxtrudeerd worden. 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 Deze langsliggers 6 zijn met elkaar verbonden door dwarsliggers 9 waarvan er in de figuren eenvoudigheidshalve slechts   een   is weergegeven. 



  Elke dwarsligger 9 bevateen rond buisvormig of cilindrisch middelste gedeelte 10 en twee op de uiteinden ervan aansluitende en naar de uiteinden van de dwarsligger 9 trompetvormig, of zoals in de figuur 2 is weergegeven conisch verwijdende holle gedeelten 11. 



  De gedeelten 10 en 11 worden in   een   stukvolledig door filament winding vervaardigd uit kunststof versterkt met filamenten of vezels, waarbij de filamenten anders gericht worden in de verwijdende gedeelten 11 dan in het middelste gedeelte 10. 



  In het middelste gedeelte 10 worden elkaar kruisende filamenten aangebracht onder hellingen respectievelijk in uurwijzerzin en in tegenuurwijzerzin die een hoek kleiner dan 450, in het weergegeven voorbeeld een hoek van ongeveer   52 ,   met de langsrichting van het gedeelte 10 maken. 



  Op de verwijdende gedeelten 11 gaat deze helling over naar een hoek kleiner dan   45 ,   en zelfs tot een hoek van   10    of minder op de breedste uiteinden van deze gedeelten 11. 



  Op deze manier is de weerstand van het middelste gedeelte 10 tegen torsie zeer groot, vooral in het midden waar bij gebruik van het voertuig de torsiekrachten het grootst zijn, en in figuur 3 is door de curve 12 het maximum torsiemoment over de lengte van de dwarsligger 9 weergegeven. 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 



  De gedeelten 11 zijn daarentegen goed bestand tegen buiging. In figuur 3 is door de curve 13 het maximum buigmoment weergegeven over de lengte van de dwarsligger 9. 



  Door de toename in buitenomtrek naar het uiteinde toe van de gedeelten 11 wordt deze weerstand tegen buiging van deze gedeelten nog vergroot en wordt daarenboven de verandering van hoek van de vezels gemakkelijker. 



  Zoals blijkt uit deze figuur 3 is de weerstand tegen buiging maximaal en relatief groot op de uiteinden van de dwarsligger 9, dit is daar waar bij gebruik van het voertuig de grootste buigmomenten kunnen ontstaan. De dwarsligger 9 moet gezien worden als ingeklemd tussen de langsliggers 6 zodat bij torsie op het onderstel 3 schuifkrachten ontstaan tussen de langsliggers 6 en de eraan gelijmde uiteinden van de dwarsligger 9. 



  De uiteinden van de dwarsligger 9 worden tegen een ziel van een profiel 8 van een langsligger 6 gelijmd door middel van bijvoorbeeld een polyurethaan-of epoxylijm en om het contactoppervlak te vergroten bevat de dwarsligger 9 op het breedste uiteinde van de gedeelten 11 een naar meetkundige as van de dwarsligger 9 gerichte rand 14 zoals in detail weergegeven is in figuur 4. 



  Deze randen 14 zijn dus samen met de gedeelten 11 door filament winding vervaardigd. 



  Daarenboven is in deze rand 14 in composietmateriaal van elk gedeelte 11 een hardstuk 15, in het weergegeven voorbeeld in de vorm van een flens ingewerkt waarin, tegenover openingen in de rand 14, van schroefdraad voorziene openingen 16 aangebracht werden. 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 Deze flens, die bijvoorbeeld aan de binnenzijde van de rand 14 glegen is, kan uit metaal, zoals staal of aluminium, of door "hot press moulding" uit composiet materiaal vervaardigd zijn. 



  De openingen 16 laten toe de uiteinden van de dwarsligger 9 na het inlijmen door middel van bouten 17 tijdelijk op hun plaats te houden tot de lijm gehard is. Deze bouten 17 worden, zoals weergegeven in figuur 2 doorheen een langsligger 6 gestoken en in een opening 16 geschroefd zodat een uiteinde van de dwarsligger 9 tegen de ziel van een profiel 8 van de langsligger 6 wordt vastgehouden. 



  De uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch dergelijke werkwijze en dergelijk voertuigonderstel kunnen in verschillende varianten verwezenlijkt worden zonder buiten het kader te treden van de uitvinding zoals bepaald in de hieraan toegevoegde conclusies.

Claims

Conclusies.

1. - Werkwijze voor het vervaardigen van een dwarsligger (9) voor een voertuigonderstel (3), volgens welke werkwijze de dwarsligger (9) minstens gedeeltelijkuit composietmateriaal wordt vervaardigd, daardoor gekenmerkt dat de dwarsligger (9) vervaardigd wordt met een middelste nagenoeg cilindrisch gedeelte (10) en aansluitend op beide uiteinden daarvan een naar het uiteinde van de dwarsligger (9) verwijdend gedeelte (11), waarbij voornoemde gedeelten (10 en 11) in één stuk door filament winding vervaardigd worden en de filamenten in het centrale gedeelte (10) onder een hoek groter dan 450 ten opzichte van de langsrichting van de dwarsligger (9) aangebracht worden en overgaan tot een hoek kleiner dan 45 in de verwijdende gedeelten (11).

2.-Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat in het middelste gedeelte (10) de filamenten in twee elkaar kruisende richtingen aangebracht worden die respectievelijk in uurwijzerzin en in tegenuurwijzerzin onder een hoek groter dan 45 en kleiner dan 80 ten opzichte van de langsrichting van de dwarsligger (9) worden gericht.

3.-Werkwijze volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat de verwijdende gedeelten (11) hol vervaardigd worden met op hun breedste uiteinde een naar de meetkundige as van de langsligger (9) gerichte rand (14) die samen met de gedeelten (11) door filament winding vervaardigd wordt.

4.-Werkwijze volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat op het breedste uiteinde van de <Desc/Clms Page number 9> verwijdende gedeelten (11) minstens één hardstuk (15) in het composietmateriaal ingewerkt is.

5.-Werkwijze volgens conclusie 4, daardoor gekenmerkt dat voor of na het inwerken van het hardestuk (15) in een uiteinde in dit laatste minstens één opening (16) gemaakt worden waarin draad getapt wordt.

6.-Werkwijze volgens conclusie 4 of 5, daardoor gekenmerkt dat het hard stuk (15) uit een van volgende materialen is : staal, aluminium en door "hot press moulding" vervaardigd composietmateriaal.

7.-Werkwijze volgens een van de conclusies 4 tot 6, daardoor gekenmerkt dat een hard stuk (15) in de vorm van een flens wordt ingewerkt.

8.-volgens conclusie 3 en 6, daardoor gekenmerkt dat deze flens aan de binnenzijde van de rand (14) aangebracht wordt.

9.-Voertuigonderstel met minstens een dwarsligger (9), daardoor gekenmerkt dat deze dwarsligger (9) een middelste nagenoeg cilindrisch gedeelte (10) bevat en aansluitend op beide uiteinden van dit middelste gedeelte (10) een naar het uiteinde van de dwarsligger (9) verwijdend gedeelte (11), waarbij deze gedeelten (10 en 11) door filament winding vervaardigd werden en de filamenten in het middelste gedeelte (10) onder een hoek groter dan 450 ten opzichte van de langsrichting van de dwarsligger (9) gericht zijn en in de verwijdende gedeelten (11) in richting overgaan tot een hoek kleiner dan 45 , en waarbij de verwijdende gedeelten (11) van deze dwarsligger (9) met hun uiteinden gelijmd zijn aan delen uit composietmateriaal van het onderstel (3),

bijvoorbeeld rechtstreeks aan twee <Desc/Clms Page number 10> langsliggers (6) of aan twee bokken die met deze langsliggers (6) verbonden zijn.

10.-Voertuigonderstel volgens conclusie 9, daardoor gekenmerkt dat de verwijdende gedeelten (11) hol zijn en de dwarsligger (9) op de breedste uiteinden van deze gedeelten (11) een naar de meetkundige as van de dwarsligger (9) rand (14) bezit.

11. Voertuigonderstel volgens conclusie 9 of 10, daardoor gekenmerkt dat in de uiteinden van de verwijdende gedeelten (11) van de dwarsligger (9) minstens een metalen stuk (15) ingewerkt is waarin minstens één van schroefdraad voorziene opening (16) aanwezig is waarin een bout (17) geschroefd is die doorheen het deel van het onderstel (3) steekt.