CN105189086B - 用于由纤维复合材料制造弹簧的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于由纤维复合材料制造弹簧的方法，在该方法中，将由纤维复合材料的纤维构成的和借助可固结的基质材料浸渍的层压束成形为弹簧几何形状。本发明还涉及一种用于实施该方法的设备。关于方法提出，在成形层压束(2)之前以下述方式制出束状的预制品(20)，即，在连续的涂装过程中涂敷包围层压束(2)的、可变形的保护套(16)。关于设备提出，沿层压束(2)的运输方向在加工装置(1)下游设置有用于围绕层压束(2)制出保护套(16)的涂装单元(15)。

Description

用于由纤维复合材料制造弹簧的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种用于由纤维复合材料制造弹簧的方法，在其中将由纤维复合材料的纤维构成的和借助可固结的基质材料浸润的层压束成形为弹簧几何形状。
本发明涉及一种用于实施该方法、尤其是用于由纤维复合材料制造弹簧的设备，其包括用于制出由纤维构成的和借助可固结的基质材料浸润的层压束的加工装置。
本发明还涉及一种由纤维复合材料制成的弹簧。
背景技术
用于由纤维复合材料制造弹簧的方法和设备是众所周知的。如此制造的弹簧例如用于汽车制造业中。
为了制造所述类型的弹簧，例如将以基质材料浸润的纤维/粗纱连续捻转为纤维束或卷绕到柔性的束状弹簧芯上以便形成具有空心横截面的纤维束。
这种方法由DE 10 2011 018 217 A1公开。纤维在被施加到弹簧芯上的卷绕过程中被树脂多次浸渍，由此形成湿的束状层压物，并且该束状层压物随后在成型模具上利用相应于弹簧几何形状和大小的螺旋槽卷绕并且固结。这个再处理直至弹簧的硬化在热效应下于成型模具上进行。
上述方法的主要缺点在于，基于滴下的层压束/粗纱束使得用于制造的装置本身和成型模具都受到严重污染。
尤其是成型模具螺旋槽的污染导致层压束与成型模具的粘接并且引起较大的、不期望的公差。另外还产生高的清洁费用，这在短的生产周期时间后就已导致较长的停机时间并且由此不能实现过程连续性。
发明内容
从上述现有技术出发，本发明所基于的任目的在于：提供一种用于由纤维复合材料制造弹簧的方法和设备，其消除了现有技术的缺点并且尤其是改善了生产过程，从而实现更高的生产率。
另外，本发明的目的在于：提高由纤维复合材料制成的弹簧的质量和应用范围。
为此，本发明提供一种用于由纤维复合材料制造弹簧的方法，在该方法中，将由纤维复合材料的纤维构成的和借助可固结的基质材料浸渍的层压束成形为弹簧几何形状，其特征在于，在成形浸渍的层压束之前以下述方式制出束状的预制品，即，在连续的涂装过程中涂敷包围浸渍的层压束的、可变形的保护套。
此外，本发明提出一种用于由纤维复合材料制造弹簧的设备，该设备包括用于连续制出由纤维构成的和借助可固结的基质材料浸渍的层压束的加工装置，其特征在于，沿浸渍的层压束的运输方向在加工装置下游设置有用于将保护套连续构成和涂覆到浸渍的层压束上的涂装单元。
在方法方面本发明的出发点在于，在用于由纤维复合材料制造弹簧的预备阶段中制出以可固结的基质材料浸渍的层压束。
根据本发明，在如此制出的层压束成形为弹簧几何形状之前，以下述方式制出束状的预制品，即，在连续的涂装过程中涂敷包围层压束的可变形的保护套。
通过在层压束上涂敷可变形的保护套，与迄今为止的方法相比有利地使随后的成形过程更加简单。以基质材料浸渍的层压束完全被包套并且由此具有封闭的、光滑且干燥的表面。
通过被包套的层压束实现一种束状的预制品，借助该预制品避免了先前被指摘的对后续工序设备部件和成型模具的污染，并且该预制品能实现无粘接的、干燥的再加工或暂时存储。
尤其是成形过程不再受到污染影响，由此能够无清洁中断地实现对成型模具的持续使用。
根据本方法的一种有利方案，作为连续的涂装过程规定：通过挤出由塑料或金属制成的熔体和围绕层压束连续浇注熔体来形成保护套。该方法能实现用于围绕层压束制出均匀保护层的连续涂层过程。通过连续地围绕层压束全面浇注所挤出的熔体，构成完全包围层压束的且具有均匀表面的保护套。例如可以借助包围层压束的并且被层压束穿过的浇注模将挤出的熔体均匀地分布于层压束的表面上。
根据本方法的一种有利的改进方案，所使用的塑料是热塑性塑料或蜡。由此在层压束上形成塑性的、形状稳定的保护套。该塑性的、形状稳定的保护套的优点在于：如此构成的束状预制品在成型模具上成形为相应弹簧几何形状的过程中处于自稳定的状态中并且几乎不需要被固定。因此，对于预制品向相应弹簧几何形状的成形过程而言，成型模具不需要复杂的导向切口或导向槽。预制品向弹簧几何形状的卷绕过程可以在光滑的成型模具上进行，在此不需要高尺寸精度的再加工就获得模具。
基于保护套的塑性特征，成形的预制品可以在卷绕过程后固结(硬化)前直接从成型模具上被取下并且在单独的硬化炉或退火炉中被再加工。这简化并且加速了成形过程，提高了成型模具的利用率并且延长了生产周期。另外，成型模具上的导向槽的可省却性显著降低了用于制造成型模具的成本。
通过使用颜色不同的塑料可以根据颜色设计保护套，由此例如能实现不同层压束的可识别性或者说可辨别性。
塑料制保护套的备选方案是：为金属制保护套设置低熔点的金属合金、如铋。
借助这种材料也实现塑性的、易于成形且可持续变形的保护套，该保护套在预制品的再加工期间具有上面所描述的优点。
根据本方法的一种有利的备选方案，作为连续的涂装过程规定：通过包围层压束地对由塑料或金属制成的带材的连续成形和封闭来构成保护套。
由金属制成的带材例如可以通过连续滑动拉伸弯曲薄板——由此使该薄板匹配层压束的横截面几何形状——直接成形到层压束上。
围绕层压束成形的带材随后沿其在层压束的纵向延伸上相互接触的边缘区域被封闭。由金属制成的带材的封闭例如可以通过借助激光焊接装置的焊接或通过钎焊进行，由此一方面能实现高稳定性并且另一方面能实现保护套的高密封性。
因此，同样为再加工提供一种有利的束状的预制品，其具有可变形的保护套，该保护套具有封闭的、光滑且干燥的表面。
作为带材优选设置易于变形的塑性材料如铝薄板、钢薄板或钛薄板，借助该带材实现塑性的且形状稳定的保护套，该保护套在预制品的再加工过程中具有上面所描述的优点。
基于如此制出的塑性保护套的特别的形状稳定性，预制品特别适合于借助节省空间和成本的且用于自由形状弹簧卷绕的成形元件的冷变形。
根据本方法的一种有利的改进方案，将基于上述步骤制出的束状的预制品剪切为具有限定长度的束区段，并且将与保护套连结的束区段的各端部密封。
各端部的密封阻止在束区段的切割面上流出液态基质材料。
构成全面封闭的束状的预制品，该预制品非常易于操作并且能节省空间地例如堆叠在托盘上、格架或类似存储装置中并且因此适合用于暂时存储以便以后使用。
根据本方法的一种有利的改进方案规定：将束区段的各端部浸入优选由塑料制成的熔体中以便分别形成一个保护罩。该浸浴过程能够快速且可靠地密封束状的预制品。
备选地，通过套装配合精确地预制的、优选由塑料制成的保护罩来封闭束区段的各端部。
根据上述方案以保护罩来密封或者封闭束区段的各端部尤其适合于对切割面的密封，而且还特别适合于包围纤维端部和预制品保护套的边缘区域并且因此改善密封效果。
根据本方法的另一种方案规定：在预制品成形并且基质材料固结后，保护套和/或保护罩作为弹簧的组成部分保留。
该方案的优点在于，分别相应成形的弹簧能够被可靠地保护以防受到磨损、石子撞击和其它机械和化学应力以及天气影响。因而该弹簧优选适合用于越野车。
上述方法的备选方案还规定，在预制品成形并且基质材料固结后，从弹簧上去除保护套和/或保护罩。例如可以机械地通过切开和剥离来去除保护套，或通过热熔化相应材料来去除保护套。
当去除保护套时，在不损失弹性效果的情况下降低了弹簧的质量或者说重量，因而该弹簧优选适合用于轻质结构、如跑车中。
根据本方法的另一种方案规定，层压束构成在束状的可变形的芯元件上。
通过使用可变形的芯元件，为再加工改善层压束的可变形性和形状稳定性。另外，通过有针对性地选择可变形芯元件的形状、大小、材料，可以在加工时可变化且有利地影响预制品的质量并且可变化且有利地影响成品弹簧的质量。当束状的可变形的芯元件设置为辅助芯并且由可熔化的材料制成时，该芯元件可以在弹簧硬化后被去除，这在不损失弹性效果的情况下使得重量进一步减小。
根据一种有利方案规定：所述束状的可变形的芯元件由热塑性塑料、钛或铝制成。通过以一种所述材料制造芯元件，该芯元件构造成塑性的和形状稳定的。由此有利于预制品的塑性可变形性以及预制品在成型模具上形状稳定地卷绕成弹簧形状。
根据本发明，一种用于实施所述方法的设备规定：沿层压束的运输方向在加工装置下游设置有用于围绕层压束构成保护套的涂装单元。
根据该设备的一种有利实施方式，所述涂装单元具有挤出机，该挤出机具有包围层压束的、用于连续挤出及浇注熔体的浇注模。
根据该设备的一种有利的备选实施方式，所述涂装单元具有成形装置，该成形装置具有包围层压束的、用于连续成形带材的压模以及用于连续封闭带材的接合装置。
该设备的一种优选改进方案设置有用于构成束状的预制品的束区段的分切装置，该分切装置沿层压束的运输方向设置在涂装单元下游。
在该设备的一种适宜的方案中，设有用于封闭束区段的各端部的密封装置，该密封装置优选具有装有熔体的浸浴池。
该设备的一种低成本方案规定：为了将束状的预制品成形为弹簧几何形状，设有成型模具，该成型模具具有卷绕芯，该卷绕芯具有光滑的壁，所述卷绕芯配置有优选可加热的导向元件。
作为备选方案，该设备的一种节省空间和成本的方案设置有成型模具，该成型模具具有优选可加热的、用于将束状的预制品自由卷绕成弹簧几何形状的成形元件。
根据本发明设置有一种弹簧，其包括成形为弹簧的弹簧几何形状的束状的芯元件、包围芯元件的且由纤维复合材料制成的纤维层和包围纤维层的保护套，其中，弹簧的各端部具有保护罩。
根据本发明还设置有一种弹簧，其包括长形的空心型材束和包围空心型材束的保护套，所述空心型材束由纤维复合材料制纤维层构成并且成形为弹簧的弹簧几何形状，其中，弹簧的各端部具有保护罩。
根据本发明弹簧的一种改进方案，所述保护套、束状的芯元件、空心型材束和/或保护罩由塑料或金属制成。
根据上述实施方式的本发明弹簧除了具有上面已经提到的优点外尤其是具有低质量、高耐磨性和高承受力的特点。
根据本发明的制造方法结合相应的用于实施该方法的设备相对已知的制造方法具有一系列优点：尤其是基于干燥成型模具的干净的弹簧成形方法、由于干燥和受保护地构造的预制品实现的易操作性、预制品良好的可存储性、低成本的成型模具、改善的成型模具利用率、提高的生产率以及对于如此制出的产品的广泛保护以防受到外部机械、化学和天气影响。
除了生产弹簧产品外，本发明也可转用到任意大小、横截面和类型的其它产品的生产。
这些以及其它由权利要求、实施例说明以及附图公开的特征不仅本身而且也在组合中能实现为本发明的有利方案，对于其在此要求保护。
附图说明
下面借助两种实施例详细说明本发明。附图中：
图1示出根据第一种实施例的用于制造弹簧的本发明设备的第一区段的简化图；
图2、2a-c示出根据第二种实施例的用于制造弹簧的本发明设备的第一区段的简化图；
图3a示出根据本发明的设备的第二区段的简化剖视图；
图3b示出根据图3a制出的、具有保护罩的预制品的剖视图；
图4a示出具有预制保护罩的预制品的分解剖视图；
图4b示出根据图4a制出的预制品的剖视图；
图5示出所述设备的第三区段的简化图，该区段包括具有卷绕芯的成型模具；
图6示出具有备选成型模具的简化图，该成型模具具有用于自由形状弹簧卷绕的成型元件；
图7a示出根据本发明生产的弹簧的侧视图；
图7b示出根据图7a的弹簧的剖视图。
具体实施方式
图1示出根据第一种实施例的、用于由纤维复合材料制造弹簧34的本发明设备的第一区段。
所述设备的第一区段包括湿式卷绕装置1作为用于制备浸渍的纤维束2(层压束)的加工装置1、用于构成保护套16的涂装单元15、用于推进层压束2的输送单元6和分切装置。
用于制备层压束2的加工装置1包括具有存储辊4的拉出单元3，所述存储辊装备有柔性束状的弹簧芯或者说芯元件5，输送单元6连续从存储辊4上拉出弹簧芯。束状的弹簧芯5在本实施例中由塑料制成并且具有圆形横截面。
被拉出的柔性的弹簧芯5借助第一浸渍系统7以基质材料8濡湿。
接下来的是：多个加工站9依次设置，这些加工站分别包括一个环卷绕设备11和一个用于以基质材料8浸渍纤维10的浸渍系统7。各环卷绕装置11可围绕其轴线12可旋转并且具有多个围绕轴线12同心设置的绕纱管13，从其上分别退绕卷绕纱线或者纤维10。
借助湿式卷绕装置1将纤维10卷绕到柔性束状的弹簧芯5上以形成纤维束14并且同时使得纤维得到浸渍，由此使得被浸渍的层压束2形成纤维预制品。
沿运输方向在湿式卷绕装置1的下游设置有根据本发明的涂装单元15，在该涂装单元中用保护套16包围被浸渍的湿层压束2。
根据第一种实施例，涂装单元15具有用于挤出由塑料制成的熔体18的挤出机17和封闭地包围层压束2的浇注模19，该浇注模在周边围绕层压束2浇注熔体18。
借助输送单元6——其连续将层压束2拉过具有浇注模19的挤压机17——在连续的涂装过程中由塑料制出具有限定厚度的、完全包围被浸渍的层压束2的保护套16。
如在实施例中规定的，当涂敷热塑性塑料时，由热塑性塑料产生塑性的、形状稳定的保护套16。
当例如以这种方式涂敷橡胶或弹性体时，围绕柔性的层压束2尤其是产生弹性的保护套16。
保护套16有利地防止所施加的浸湿介质8在之后在后续的加工步骤期间滴落和流失，由此避免基于设备部件即下游设备区段、尤其是下游的成型模具36、41的污染的清洁中断。
在塑料被施加到层压束2上并且冷却后，形成设有保护套16的束状的预制品20，该预制品通过输送单元6被拉出并且在分切装置21中被以限定的长度分切成具有相应的端部23的束区段22。
随后借助在此未示出的保护罩32、33封闭端部23，由此构成全面封闭的束区段22，这种束区段作为预制品20对于进一步的加工而言特别易于存储和操作。
在根据图2的第二种实施例中，用于制造弹簧34的本发明设备的第一区段具有一种备选的涂装单元24。
为了避免重复，下面仅说明相对图1设备的第一区段不同的特征和构件。
具有相同功能的相同构件具有同一附图标记。
根据图2的涂装单元24根据图1所述实施形式包括用于成形带材26的成型装置25和用于封闭带材26的接合装置27。
在辊28上提供宽度相应于层压束2周长的带材26如铝薄板。通过供应机构，带材26与层压束2一起被拉过包围层压束2的压模29。带材26在此连续地、相应于压模29持续变化的横截面形状(在图2a至2c中示出)变形并且沿层压束2围绕其成形，直至带材26的纵向棱边相互接触并且封闭层压束2的周边。
带材26的相互接触的纵向棱边借助随后的接合装置27连续连接，这些纵向棱边根据本实施例借助激光焊接装置27被焊接。
产生由铝薄板制出的管状的、完全并且密封地包围被浸渍的层压束2的、塑性且形状稳定的保护套16。
设有保护套16的束状预制品20类似于第一种实施例通过输送单元6被拉出并且在下游的分切装置21中被剪以限定的长度分切成束区段22。
所描述的涂装过程的备选方案是：可以设置其它适合于形成沿层压束2的轴向延伸的全面的保护套16的材料、模具和图装步骤。
被剪切为束区段22的预制品——其配备有根据第一种实施例的由热塑性塑料制成的保护套16或者设有根据第二种实施例的由铝薄板制成的保护套16——在根据图3a、3b和4a、4b的本发明设备的第二区段中在其端部23被密封。
图3a示出具有浸浴池30的密封装置，在该密封装置中设有例如由塑料制成的熔体31。束区段22的各端部23浸入熔体31中，在此液态塑料包覆相应端部23并且在塑料硬化后形成根据图3b的保护罩32。
根据图4a和4b的视图，借助一种备选的密封法将预制的保护罩33套装到各端部23上，这些保护罩例如由塑料或金属制成。
通过浸浴制出的保护罩32以及预制的保护罩33构成预制品20相应的束区段22的防滴落的封闭部。通过密封为有利的再加工、存储或运输直至弹簧成品的完成提供了全面封闭的束状的预制品20。
图5和6分别示出根据本发明的用于制造弹簧34的设备的第三区段，该第三区段可以与设备的第一和第二区段分开架设。
根据图5的第三区段相应于第一种实施例具有成型模具36，该成型模具用于使根据图1的第一种实施例制出的、具有热塑性保护套的预制品20变形。成型模具36配置用于有针对性地供应预制品20的导向元件35。
成型模具36具有在此圆柱形的卷绕芯37，该卷绕芯具有光滑的壁，该卷绕芯37围绕轴38可旋转地支承并且包括用于固定具有热塑性保护套16的预制品20端部23的器件。
导向元件35在配置给成型模具36的情况下沿导向元件35的轴39可竖直移动地支承。
导向元件35具有可加热的容纳部40。预制品20的热塑性保护套16通过热输入可变形，以便使预制品20通过由此实现的柔性能转变成弹簧几何形状。
根据待制出的螺旋形状，导向元件35相对旋转成型模具36的位置竖直移动，由此通过预制品20穿过导向元件35的进给来确定螺旋的斜度。
通过卷绕芯37围绕轴38的旋转以及导向元件35沿轴39的竖直移动，被加热的预制品围绕卷绕芯37变形并且形成具有限定弹簧形状的弹簧34。
在弹簧34冷却后，热塑性保护套16重新具有形状稳定的状态并且因此在固结之前仍能从卷绕芯37上取下。
图6备选地示出根据第二种实施例构造的成型模具41，该成型模具优选用于使根据图2的第二种实施例制出的、具有金属保护套16的预制品20变形。成型模具41具有用于自由卷绕的成形元件42，借助该成形元件，具有塑性金属保护套16的预制品20通过冷变形直接转变成弹簧几何形状。以相应的推进力将预制品20压向成形元件42，该成形元件在此具有例如预先给定的四分之一螺旋槽，由此根据弹簧34的待成形的几何形状和大小将预制品20成形为通过成形元件42预先给定的螺旋形状。
图7a和7b示出具有圆形横截面的弹簧34，该弹簧由具有热塑性保护套的预制品20制成，所述预制品根据上面所描述的方法并且在相配的设备中制出。
图7a示出成形的弹簧34的侧视图，成形之后，该弹簧简单地从光滑表面的卷绕芯37上取下。
为了固结，可以将多个这样的弹簧34共同汇集到未示出的硬化装置中。
图7b以剖视图A-A示出根据图7a的成形的弹簧34，由该剖视图可看到弹簧芯5的圆形横截面、包围弹簧芯5的纤维束14和热塑性保护套16。
在弹簧34硬化后，在需要时例如通过熔化法去除由塑料制成的弹簧芯5。
由此产生未示出的由纤维复合材料制成的、具有保护套16的空心型材弹簧。
同样，在需要时并且为了轻质结构可以在弹簧34硬化后例如通过机械剥离或热熔化去除保护套16。
或者当保护套16保留在弹簧34上时，保护套16可以用于保护弹簧34以不受到机械或化学应力、尤其是用作防止受到石子撞击或外部天气影响的保护装置。
附图标记列表
1 加工装置
2 层压束、被浸渍的纤维层
3 拉出单元
4 存储辊
5 弹簧芯、芯元件
6 输送单元
7 浸渍系统
8 基质材料、浸渍介质
9 加工站
10 纤维
11 环卷绕装置
12 轴线
13 绕纱管
14 纤维束
15 涂装单元
16 保护套
17 挤出机
18 熔体
19 浇注模
20 预制品
21 分切装置
22 束区段
23 束区段的端部
24 涂装单元
25 成形装置
26 带材
27 接合装置、激光焊接装置
28 辊
29 压模
30 浸浴池
31 熔体
32 保护罩，被浸渍的
33 保护罩，预制的
34 弹簧
35 导向元件
36 成型模具
37 圆柱形的卷绕芯
38 轴
39 轴
40 被加热的容纳部
41 成型模具
42 成形元件

Claims (24)

1.用于由纤维复合材料制造弹簧的方法，在该方法中，将由纤维复合材料的纤维构成的和借助可固结的液态基质材料浸渍的层压束成形为弹簧几何形状，其特征在于，在成形经浸渍的湿的层压束(2)之前以下述方式制出束状的预制品(20)，即，
在连续的涂装过程中a)提供用于挤出熔体(18)的挤出机(17)和封闭地包围所述层压束(2)的浇注模(19)，该浇注模(19)围绕所述层压束(2)连续地在周边浇注经挤出的熔体(18)，以施加包围经浸渍的湿的层压束(2)的、可变形的保护套(16)；
或者在连续的涂装过程中b)提供包围层压束(2)的且用于连续成形金属带材(26)的压模(29)，金属带材(26)与所述层压束(2)一起被拉过所述压模(29)，所述金属带材(26)在此连续地、相应于所述压模(29)持续变化的横截面形状变形并且沿层压束(2)围绕其成形，以施加包围经浸渍的湿的层压束(2)的、可变形的保护套(16)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔体(18)由塑料或金属制成。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述塑料是热塑性塑料或蜡。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述金属是低熔点的金属合金。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述带材(26)由铝薄板、钢薄板或钛薄板制成。
6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，将束状的预制品(20)以限定的长度剪切成束区段(22)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，密封束区段(22)的端部(23)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将束区段(22)的端部(23)浸入熔体中，以便分别形成一个保护罩(32)。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，分别通过一个预制的保护罩(33)封闭束区段(22)的端部(23)。
10.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，在预制品(20)成形并且基质材料(8)固结后，保护套(16)作为弹簧(34)的组成部分保留或者从弹簧(34)上去除。
11.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在预制品(20)成形并且基质材料(8)固结后，保护罩(32；33)作为弹簧(34)的组成部分保留或者从弹簧(34)上去除。
12.根据权利要求1至5、7、8和9之一所述的方法，其特征在于，在束状的可变形的芯元件(5)上构成层压束(2)。
13.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在束状的可变形的芯元件(5)上构成层压束(2)。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述芯元件(5)设置为辅助芯。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述芯元件(5)设置为辅助芯。
16.用于由纤维复合材料制造弹簧的设备，该设备包括用于连续制出由纤维构成的和借助可固结的液态基质材料浸渍的层压束的加工装置，其特征在于，沿经浸渍的湿的层压束(2)的运输方向在加工装置(1)下游设置有涂装单元(15、24)，该涂装单元用于a)通过围绕层压束连续挤出和浇注熔体(18)，所述涂装单元(15)具有用于挤出所述熔体(18)的挤出机(17)和封闭地包围所述层压束(2)的浇注模(19)，该浇注模(19)在周边围绕所述层压束(2)连续地浇注熔体(18)；
或者
该涂装单元用于b)通过对金属带材(26)的连续成形和封闭而将保护套(16)连续构成和施加到经浸渍的湿的层压束(2)上，所述涂装单元(24)具有成形装置(25)，该成形装置具有包围层压束(2)的且用于连续成形金属带材(26)的压模(29)，所述金属带材(26)与所述层压束(2)一起被拉过所述压模(29)，所述金属带材(26)在此连续地、相应于所述压模(29)持续变化的横截面形状变形并且沿层压束(2)围绕其成形。
17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述涂装单元(24)具有成形装置(25)，该成形装置具有包围层压束(2)的且用于连续成形金属带材(26)的压模(29)以及用于连续封闭金属带材(26)的接合装置(27)。
18.根据权利要求16至17之一所述的设备，其特征在于，设有用于形成束状预制品(20)的束区段(22)的分切装置(21)，该分切装置沿层压束(2)的运输方向设置在涂装单元(15)下游。
19.根据权利要求18所述的设备，其特征在于，设有用于封闭束区段(22)的各端部(23)的密封装置。
20.根据权利要求19所述的设备，其特征在于，所述密封装置具有装有熔体的浸浴池(30)。
21.根据权利要求16至17之一所述的设备，其特征在于，为了将束状的预制品(20)成形为弹簧几何形状，设置有成型模具(36)，该成型模具具有卷绕芯(37)，该卷绕芯具有光滑的壁，所述卷绕芯配置有导向元件(35)。
22.根据权利要求18所述的设备，其特征在于，为了将束状的预制品(20)成形为弹簧几何形状，设置有成型模具(36)，该成型模具具有卷绕芯(37)，该卷绕芯具有光滑的壁，所述卷绕芯配置有导向元件(35)。
23.根据权利要求16至17之一所述的设备，其特征在于，为了将束状的预制品(20)成形为弹簧几何形状，设置有成型模具(41)，该成型模具具有用于自由卷绕的成形元件(42)。
24.根据权利要求18所述的设备，其特征在于，为了将束状的预制品(20)成形为弹簧几何形状，设置有成型模具(41)，该成型模具具有用于自由卷绕的成形元件(42)。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106493971B (zh) * 2016-11-30 2019-05-14 上海工程技术大学 碳纤维复合材料螺旋弹簧及其制作方法和成型模具
DE102017215921A1 (de) 2017-09-08 2019-03-14 Basf Se Verfahren zum Herstellen eines gebogenen faserverstärkten Strangprofils
FR3088698A1 (fr) * 2018-11-15 2020-05-22 William Fabre Ressort helicoidal multibrins en materiaux composites.
DE102018129549B9 (de) 2018-11-23 2022-08-18 Action Composites Hightech GmbH Gestaltung der Enden von Schraubenfedern
EP3670156A1 (de) 2018-12-19 2020-06-24 BASF Polyurethanes GmbH Verfahren zur herstellung eines gehärteten elements

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3654028A (en) * 1969-10-13 1972-04-04 William B Goldsworthy Apparatus for making filament reinforced a-stage profiles
US4473217A (en) * 1982-01-07 1984-09-25 Kato Hatsujo Kaisha, Limited Fiber-reinforced resin coil spring and method of manufacturing the same
US4614678A (en) * 1983-06-28 1986-09-30 Atochem Flexible composite material and process for producing same
US5098493A (en) * 1986-11-10 1992-03-24 Tayco Developments, Inc. Method of fabricating springs formed of rope pressure-saturated or impregnated with binder
US5405668A (en) * 1987-12-28 1995-04-11 Sandt; Hartley Composite structural element
US6454251B1 (en) * 2000-05-01 2002-09-24 John C. Fish Composite cord assembly

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD47463A (zh) *
DE1757136U (de) * 1957-06-07 1957-12-05 Max Schmidt Waescheklammer.
JPS5143501B2 (zh) * 1973-01-27 1976-11-22
US3934784A (en) * 1975-05-27 1976-01-27 Industrial Research And Development Corporation Method for interjoining stranded wire cable ends
EP0000755B1 (de) * 1977-08-05 1981-12-16 Walter Schwarz Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus verstärktem Kunststoff und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
US4184784A (en) * 1978-07-03 1980-01-22 The Bendix Corporation Termination and method of terminating ropes or cables of aramid fiber or the like
JPS5823528A (ja) * 1981-07-31 1983-02-12 Tsuchiya Mfg Co Ltd 弗素樹脂を被着したコイルスプリングの製造方法
US4688778A (en) * 1982-10-01 1987-08-25 Isosport Verbundbauteile Ges.M.B.H. Plastic leaf spring
AT390826B (de) * 1984-10-25 1990-07-10 Isosport Verbundbauteile Kunststoff-blattfeder
JPS61165244A (ja) * 1985-01-14 1986-07-25 Sumitomo Electric Ind Ltd ＮｉＴｉ形状記憶合金コイルばねの製造方法
DE3613804C1 (de) * 1986-04-24 1987-07-09 Audi Ag Vorrichtung mit einem flaechigem Bauteil aus faserverstaerktem Kunststoff und einem endseitigen Krafteinleitungsteil
US4836516A (en) * 1988-04-25 1989-06-06 Essex Composite Systems Filled tubular torsion bar and its method of manufacture
WO1991009724A1 (en) * 1989-12-21 1991-07-11 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Member made of fiber-reinforced resin and production thereof
FR2715703B1 (fr) * 1994-02-03 1996-04-26 Socitec Plot amortisseur de chocs et de vibrations.
US5603490A (en) * 1994-11-07 1997-02-18 Folsom; Mark F. Fiber-reinforced plastic springs with helical fiber wind
US5772803A (en) * 1996-08-26 1998-06-30 Amorphous Technologies International Torsionally reacting spring made of a bulk-solidifying amorphous metallic alloy
US20020190451A1 (en) * 2001-06-01 2002-12-19 The University Of Akron Fiber-reinforced composite springs
DE102005058040A1 (de) * 2004-12-06 2006-06-22 Siemens Ag Verfahren zum Herstellen eines Wickelleiters für elektrische Geräte und nach diesem Verfahren hergestellter Wickelleiter
US20070235913A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-11 I Chu Spring Co., Ltd. Methods and manufacturing of a composite shock-absorbing structure thereof
US7625001B2 (en) * 2006-05-12 2009-12-01 Arvinmeritor Technology, Llc Single and tandem shunted torsion bar suspensions
DE102011018217A1 (de) 2010-04-19 2011-12-15 Leichtbau-Zentrum Sachsen Gmbh Verfahren zur Herstellung von Federelementen aus Faserverbundwerkstoffen
FR2964590A1 (fr) * 2010-09-15 2012-03-16 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede de fabrication d'un ressort de suspension pour vehicule automobile en materiau composite de mise en œuvre simplifiee
FR2991901B1 (fr) * 2012-06-14 2014-07-04 S Ara Composite Procede pour obtenir un corps d une forme donnee a partir d un fil ou analogue

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3654028A (en) * 1969-10-13 1972-04-04 William B Goldsworthy Apparatus for making filament reinforced a-stage profiles
US4473217A (en) * 1982-01-07 1984-09-25 Kato Hatsujo Kaisha, Limited Fiber-reinforced resin coil spring and method of manufacturing the same
US4614678A (en) * 1983-06-28 1986-09-30 Atochem Flexible composite material and process for producing same
US5098493A (en) * 1986-11-10 1992-03-24 Tayco Developments, Inc. Method of fabricating springs formed of rope pressure-saturated or impregnated with binder
US5405668A (en) * 1987-12-28 1995-04-11 Sandt; Hartley Composite structural element
US6454251B1 (en) * 2000-05-01 2002-09-24 John C. Fish Composite cord assembly

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Publication number Publication date
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