CN109642630A - 用于制造由纤维复合材料与嵌入物构成的板簧的方法以及板簧和用于机动车的底盘 - Google Patents

用于制造由纤维复合材料与嵌入物构成的板簧的方法以及板簧和用于机动车的底盘 Download PDF

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Abstract

一种用于制造由纤维复合材料构成的板簧(1)的方法，其中，板簧(1)由多层纤维层制成并且具有至少一个沿纵向方向在端部(4、5)之间的加厚部(2、3)。现在为了降低制造花费，至少一个加厚部(2、3)相应通过至少一个嵌入物(8)来限定，该嵌入物作为单元来预制并且随后在相应要限定的加厚部(2、3)的区域中布置在上覆盖层(6)和下覆盖层(7)之间。

Description

用于制造由纤维复合材料与嵌入物构成的板簧的方法以及板 簧和用于机动车的底盘
技术领域
本发明涉及一种用于制造由纤维复合材料构成的板簧的方法，其中，板簧由多层纤维层制成并且具有至少一个沿纵向方向在端部之间的加厚部。本发明还涉及板簧和用于机动车的底盘。
背景技术
在机动车的底盘中可将板簧用作托簧，其相对于设置在车轮支架上的车轮弹性地支撑车辆的车身。在此，板簧的主要优点是，其相比于其他的弹簧结构类型同时也可用作连接车身和车桥的结构元件并且可承担车轮引导功能。如果此时使用更多个板簧，则可基于在各弹簧片之间的摩擦力还实现一定的衰减，使得板簧可支持减振器的工作。
现在，板簧越来越多地由纤维复合材料制成，由此可在同时重量轻的情况下实现上述优点。通常，板簧为此由多层纤维层组成，其根据板簧的期望的设计来相对彼此定位，压缩并且随后通过塑料基质材料配合地彼此连接。根据由此最终形成的板簧的几何结构和材料选择，可在此实现板簧的不同的特性。
由DE 10 2010 050 065 B4得知一种用于制造由纤维复合材料构成的板簧的方法，其中，板簧由多层纤维层制成。在此，在板簧的端部之间设计有加厚部，其具有相比于板簧的其余部分更大的厚度，其中，通过以下方式制成加厚部，即，具有不同长度的纤维层相应交替地从端部在期望的区域中延伸并且在此重叠。纤维层在期望的区域中的有针对性的重叠此时在此形成加厚部。
发明内容
基于上述现有技术，现在本发明的目的是提供一种用于制造由纤维复合材料构成的板簧的方法，其中，在此应可以低的制造花费制成至少一个加厚部。
该目的基于权利要求1的前序部分结合其特征部分的特征实现。后续的从属权利要求再现了本发明的相应有利的改进方案。此外，根据本发明的板簧是权利要求9的对象，而具有板簧的底盘在权利要求10中请求保护。
根据本发明，对于用于制造由纤维复合材料构成的板簧的方法，板簧由多层纤维层制成并且具有至少一个沿纵向方向在端部之间的加厚部。根据本发明，板簧于是由多层单个纤维层制成，其与塑料结合形成纤维-塑料-复合物。在本发明的意义中，纤维在此为加强纤维，尤其呈被塑料基质包围的玻璃纤维的形式。塑料基质在此优选地由热固性塑料形成，其可以环氧树脂的形式存在。
在此，对于需制成的板簧，在制造期间在端部之间形成至少一个加厚部。在此可将“加厚部”理解成板簧的这样的区段，其相比于板簧的其他区段实施成具有明显更大的厚度，即，具有在压缩方向上更大的延伸。在此，沿着板簧的纵向延伸可设置一个或多个这种加厚区域，其在其厚度方面可彼此相应地或不同地设计。
此时，本发明包括的技术教导是，至少一个加厚部相应通过至少一个嵌入物来限定，其作为单元来预制并且随后在相应要限定的加厚部的区域中布置在上覆盖层和下覆盖层之间。因此，换句话说，在根据本发明的方法中已经在准备阶段中制成至少一个嵌入物，其中，然后将预制的嵌入物在实际的板簧的进一步的加工工艺中在下覆盖层和上覆盖层之间放置在应加厚的区域中，并且在与覆盖层连接之后在此限定期望的加厚部。
在此，方法的这种设计方案的优点是，通过提前制成至少一个嵌入物可降低制造花费。因为实际的板簧由此分成多个零件，其直至加工工艺结束才合并在一起。由此，相比于纤维层与纤维层在至最终的板簧的过程期间已经彼此相叠的情况，在存在嵌入物的情况下可更简单地形成各纤维层的定位和连接。进一步有利地，可通过以下方式由此积木式地制造板簧，即，可不同地组合嵌入物的预制的实施方案与不同的覆盖层，并且由此还可实现板簧的不同特性。在此还可使不同的预制的嵌入物彼此组合。总之，可通过以下方式简单地制造板簧，即，将一个或多个预制的嵌入物在覆盖层之间布置在所述或相应的部位处，并且由此实现一个或多个加厚区域。
而在DE 10 2010 050 065 B4的情况中，应制成的板簧的相应的加厚部通过纤维层的相应的重叠的实现方案来形成，其相应交替地从板簧的轴向端部延伸到相应的区域中。这相应很麻烦，因为为了制造使纤维层与纤维层彼此堆叠，并且应防止在最终接合之前各层的滑动。
至少一个嵌入物作为“预制单元”在本发明的意义中意指嵌入物在之前的制造工艺中已经制成为纤维-塑料-复合物。优选地，嵌入物的各纤维层在此在炉子处理工艺中进行预压并且包在塑料基质中。
原则上，嵌入物可根据最终板簧的应实现的特性由与覆盖层相同的纤维复合材料制成，或由不同的材料制成。同样，覆盖层还可由相同的材料构成或通过不同的材料形成。
根据本发明的实施方式，至少一个嵌入物在准备阶段中由多层纤维层组成，其在至少一个区段中重叠地彼此连接并且由此在相应的区段中限定更大的厚度。在此，在该实施方式的改进方案中，使不同长度的纤维层彼此连接。因此，至少一个嵌入物根据预定的样式由不同的纤维层组成，其中，需实现的厚度通过有针对性地重叠不同的纤维层来实现。
根据本发明的对此替代的或补充的设计方案，至少一个嵌入物在准备阶段中由多层纤维层组成，其中，通过以下方式制成具有更大厚度的至少一个区段，即，将至少一个更短的纤维层固定在至少一个更长的纤维层上。在这种情况下，由此实现至少一个嵌入物的期望的厚度，即，在一层或多层更长的纤维层上安放一层或多层更短的纤维层。因此，纤维相叠地堆叠。
根据本发明的另一实施方式，上覆盖层和/或下覆盖层相应通过多层纤维层形成。因此，根据本发明，上覆盖层或下覆盖层或上覆盖层以及下覆盖层相应由多层纤维层组成。由此可根据选择纤维层的数量影响最终将制成的板簧的特性。在此，在本发明的意义中还可考虑上覆盖层或下覆盖层同样在之前的工艺的范围中预先制造。替代于此，各纤维层还可在与至少一个置于之间的嵌入物结合的情况下才结合在一起。
在上述实施方式的改进方案中，多层纤维层相应具有相同的长度。特别优选地，上覆盖层和/或下覆盖层的纤维层在此沿板簧的纵向方向从最终的板簧的一轴向端部延伸至另一端部。
本发明的另一有利的实施方式是，至少一个加厚部相应通过多个置于之间的嵌入物形成。因此，各加厚部通过多个嵌入物的共同作用形成，其中，嵌入物在此进一步优选地彼此相对应并且彼此镜像地布置在上覆盖层和下覆盖层之间。通过共同作用，可通过实施为相同部件的嵌入物实现明显更高的加厚部。
借助于根据本发明的方法制成的板簧的特征在于，沿纵向方向在端部之间构造有至少一个加厚部，其中，在至少一个加厚部的相应的区域中在上覆盖层和下覆盖层之间设置至少一个嵌入物，其作为预制的单元与覆盖层连接。此时，这种板簧尤其为用于机动车的底盘的部件，其中，使用的板簧也还可根据在准备阶段中说明的其他变体制成。
本发明不限于独立权利要求或从属权利要求的给出的特征组合。还可使从本发明的权利要求、以下对优选实施方式的说明中或直接从附图中得出的各个特征彼此组合。权利要求通过使用附图标记来参考附图并未限制权利要求的保护范围。
附图说明
在附图中示出了下文进行阐述的本发明的有利的实施方式。其中：
图1以制成的状态示出了根据本发明的第一实施方式的根据本发明的板簧的示意性的图示；
图2示出了图1的板簧的示意性的图示，其中，分解地示出了其零件；
图3示出了图2的嵌入物的示意性的单一视图，其中，示出了其制成之前的状态；
图4以制成的状态出示了嵌入物的示意性的单一视图；
图5示出了图2的上覆盖层的示意性的单一视图，其中，示出了其制成之前的状态；
图6示出了图2的下覆盖层的示意性的单一图示，其中，示出了其制成之前的状态；
图7示出了根据本发明的第二实施方式的板簧的示意性的图示，其中，示出了其制成之前的状态；并且
图8示出了根据本发明的第三实施方式的板簧的示意性的视图，其中，示出了其制成之前的状态。
具体实施方式
图1示出了板簧1的示意性的视图，其相应于本发明的第一实施方式来设计。如可在图1中看出的那样，板簧1具有两个加厚部2和3，它们沿纵向方向彼此间隔开地位于端部4和5之间。在此，板簧1在加厚部2和3的区域中相比于端侧的区段和位于之间的中间区域实施成具有明显更大的厚度。在此，图1以制成的状态示出了板簧1，在该状态中，尤其呈玻璃纤维的形式的多层纤维层被塑料基质包围并且形成纤维-塑料复合物。在此，塑料尤其通过热固性塑料形成并且优选地作为环氧树脂存在。
特别地，板簧1积木式地由多个预制的零件组成，其从图2中可见。因此可在图2中看出，板簧1由上覆盖层6、下覆盖层7以及总计四个嵌入物8形成，嵌入物相应具有相同的构造并且布置在上覆盖层6和下覆盖层7之间。在此，具体而言，嵌入物8相应成对地彼此镜像地在上覆盖层6和下覆盖层7之间设置在未来的板簧1应具有加厚部2和3的部位处。
覆盖层6和7以及嵌入物8相应在之前的工艺步骤中由多层纤维层预制，其中，在图3和图4中示出了嵌入物8，而图5示出了上覆盖层6的预制，并且图6示出了下覆盖层7的预制。关于嵌入物8，在图3中可看出多层纤维层9至13相叠地布置，它们具有不同的长度。在此，纤维层10至13布置在最长的纤维层9上，使得纤维层10与层式相叠布置的纤维层11和12重叠，并且本身又与最上面的纤维层13重叠。由此形成嵌入物8的期望的轮廓，其中，将纤维层9至13随后在炉中处理工艺中预压成在图4中示出的楔形轮廓，以便最终被塑料基质包围。
而如可从图5和图6中看出的那样，上覆盖层6以及下覆盖层7相应由多层相同长度的纤维层14形成。在此，纤维层14相应具有的长度相应于在未来的板簧1中在端部4和5之间限定的长度。此外，如可在图5和图6中可见的那样，上覆盖层6在此由两层纤维层14组成，而下覆盖层7由总计四层纤维层14形成。上覆盖层6以及下覆盖层7同样进行预压并且包在塑料基质中。然后，在最终工艺中，由上覆盖层6、置于之间的四个嵌入物8和下覆盖层7制成最终的板簧1。
此外，在图7中示出了根据本发明的第二实施方式的板簧15的零件。不同于之前的变体，在此，上覆盖层16和下覆盖层17通过以下方式相同地实施，即，它们由相同数量的纤维层、在此相应四层纤维层组成。对于图8的板簧18的零件，情况也是如此，在其中同样上覆盖层19和下覆盖层20具有相同的构造，即，作为彼此对应的零件来实现。不同于之前的变体，上覆盖层19和下覆盖层20在此各相应通过两层纤维层形成。
借助于根据本发明的方法可以低的制造花费制成板簧，其中，可同时没有问题地实现不同的厚度走向。
附图标记列表
1 板簧
2 加厚部
3 加厚部
4 端部
5 端部
6 上覆盖层
7 下覆盖层
8 嵌入物
9 纤维层
10 纤维层
11 纤维层
12 纤维层
13 纤维层
14 纤维层
15 板簧
16 上覆盖层
17 下覆盖层
18 板簧
19 上覆盖层
20 下覆盖层

Claims (10)

1.一种用于制造由纤维复合材料构成的板簧(1；15；18)的方法，其中，所述板簧(1；15；18)由多层纤维层(9-14)制成并且具有沿纵向方向处在端部(4、5)之间的至少一个加厚部(2、3)，其特征在于，所述至少一个加厚部(2、3)相应通过至少一个嵌入物(8)来限定，将该嵌入物预制为单元，并且随后将该嵌入物在相应要限定的加厚部(2、3)的区域中布置在上覆盖层(6；16；19)和下覆盖层(7；17；20)之间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个嵌入物(8)在准备阶段中由多层纤维层(10-13)组成，它们在至少一个区段中重叠地彼此连接并且由此在相应的区段中限定更大的厚度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，使不同长度的纤维层(11-13)彼此连接。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个嵌入物(8)在所述准备阶段中由多层纤维层(9-13)组成，其中，通过以下方式制成具有更大厚度的至少一个区段，即，将至少一层更短的纤维层(10至13)固定在至少一层更长的纤维层(9)上。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相应通过多层纤维层(14)形成所述上覆盖层(6；16；19)和/或所述下覆盖层(7；17；20)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述上覆盖层(6；16；19)或所述下覆盖层(7；17；20)的多层纤维层(14)具有相同的长度。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相应通过多个置于之间的嵌入物(8)形成所述至少一个加厚部(2、3)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，彼此镜像地布置相对应的嵌入物(8)。
9.一种由纤维复合材料构成的板簧(1；15；18)，在其中沿纵向方向在端部(4、5)之间构造有至少一个加厚部(2、3)，其特征在于，在所述至少一个加厚部(2、3)的相应的区域中将至少一个嵌入物(8)设置在上覆盖层(6；16；19)和下覆盖层(7；17；20)之间，其中，所述至少一个嵌入物(8)作为预制的单元与所述覆盖层(6，7；16，17；19，20)连接。
10.一种用于机动车的底盘，包括根据权利要求9所述的板簧。
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