DE102007040609A1 - A method for producing a rope-like spring element semifinished product, a helical spring element, a tool for processing a cable-like spring element semifinished product, a shaping body for forming a rope-like spring element semifinished product and a spiral-shaped spring element - Google Patents

A method for producing a rope-like spring element semifinished product, a helical spring element, a tool for processing a cable-like spring element semifinished product, a shaping body for forming a rope-like spring element semifinished product and a spiral-shaped spring element Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines seilartigen Federelementhalbzeugs (10), bei dem ein Feder-Kernkörper (20) und eine den Feder-Kernkörper (20) umgebende Verstärkungsfaser-Umhüllung (30), die wenigstens ein Faser-Filament (32) aufweist, bereitgestellt wird. Zumindest die Verstärkungsfaser-Umhüllung (30) wird mit einem flüssigen oder pastösen, aushärtbaren Matrixwerkstoff (78) getränkt und dadurch eine vorläufige gegenseitige Anordnung des Feder-Kernkörpers (20) und der Verstärkungsfaser-Umhüllung (30) festgelegt und eine vorbestimmte Querschnittsform des Federelementhalbzeugs (10) ausgebildet. Ein Verfahren zur Herstellung eines spiralförmigen Federelementes (200) mittels eines Federelementhalbzeugs (10) umfasst die Schritte des Wickelns des getränkten und/oder zumindest teilweise ausgehärteten Federelementhalbzeugs (10) um einen Formgebungskörper (100) mit einer Oberfläche, die auf die endgültige geometrische Form des Federelementes (200) abgestimmt ist und/oder diese abbildet und das vollständige Aushärten (118) des flüssigen oder pastösen, aushärtbaren Matrixwerkstoffs (78), wodurch das spiralförmige Federelement (200) gebildet wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Werkzeug (40) zur Bearbeitung eines seilartigen Federelementhalbzeugs (10) und einen Formgebungskörper (100) zur Umformung eines seilartigen Federelementhalbzeugs (10) in ein spiralförmiges Federelementhalbzeug. Schließlich betrifft die Erfindung ein spiralförmiges Federelement ...The invention relates to a method for producing a rope-like spring element semifinished product (10), in which a spring core body (20) and a reinforcing fiber sheath (30) surrounding the spring core body (20) and comprising at least one fiber filament (32) , provided. At least the reinforcing fiber sheath (30) is impregnated with a liquid or pasty, curable matrix material (78), thereby establishing a provisional mutual arrangement of the spring core body (20) and the reinforcing fiber sheath (30) and a predetermined cross-sectional shape of the spring element ( 10) is formed. A method for producing a helical spring element (200) by means of a spring element semifinished product (10) comprises the steps of winding the impregnated and / or at least partially hardened spring element semifinished product (10) around a shaping element (100) having a surface which corresponds to the final geometric shape of the Spring element (200) is tuned and / or these and the complete curing (118) of the liquid or pasty curable matrix material (78), whereby the spiral-shaped spring element (200) is formed. Furthermore, the invention relates to a tool (40) for processing a cable-like spring element semifinished product (10) and a shaping body (100) for forming a rope-like spring element semifinished product (10) in a spiral spring element semifinished product. Finally, the invention relates to a spiral spring element ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines seilartigen Federelementhalbzeugs, ein Verfahren zur Herstellung eines spiralförmigen Federelements, ein Werkzeug zur Bearbeitung eines seilartigen Federelementhalbzeugs, ein Formgebungskörper zur Umformung eines seilartigen Federelementhalbzeugs ein spiralförmiges Federelementhalbzeug und ein spiralförmiges Federelement.The The invention relates to a method for producing a rope-like Spring element semifinished product, a method for producing a helical spring element, a tool for processing a cable-like spring element semifinished product, a shaping body for forming a cable-like spring element semifinished a spiral spring element semifinished product and a spiral Spring element.

Herkömmliche Federelemente aus Stahl erfordern bei hohen Beanspruchungen einen großen Querschnitt und haben daher ein großes Gewicht, sind dynamisch nur wenig wechselbeanspruchbar und korrosionsanfällig.conventional Steel spring elements require a high load big cross section and therefore have a big one Weight, are dynamically little to change and susceptible to corrosion.

Ferner sind seilartige Federelemente bekannt, die aus Faserverbundwerkstoffen bestehen. Derartige Spiralfedern eignen sich insbesondere zur Aufnahme von Torsionsbeanspruchungen. Neben zylindrischen Spiralfedern sind auch ebene Spiralfedern oder Federn mit rechteckigem Querschnitt bekannt.Further rope-like spring elements are known, made of fiber composites consist. Such coil springs are particularly suitable for recording of torsional stresses. In addition to cylindrical coil springs are also flat coil springs or springs with rectangular cross-section known.

Allerdings gestaltet sich die Herstellung solcher Federelemente aus Faserverbundwerkstoffen als sehr schwierig.Indeed designed the production of such spring elements made of fiber composites as very difficult.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen im Rahmen der Herstellung eines spiralförmigen Federelements und ein solches Federelement anzugeben, das einfach herstellbar ist, insbesondere im Endlosverfahren. Ferner sollen verschiedene Querschnittsformen herstellbar und das Federelement vielseitig einsetzbar sein.Of the Invention is based on the object measures in the context of production a spiral Specify spring element and such a spring element, the simple can be produced, in particular in the continuous process. Furthermore, should different cross-sectional shapes produced and the spring element be versatile.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1, 16, 19, 26, 30, 40 und 41 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.These Task is governed by the objects of claims 1, 16, 19, 26, 30, 40 and 41 solved. advantageous Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Eine Idee der Erfindung liegt demnach darin, bei einem Verfahren zur Herstellung eines seilartigen Federelementhalbzeugs einen Feder-Kernkörper und eine den Feder-Kernkörper umgebende Verstärkungsfaser-Umhüllung, die wenigstens ein Faser-Filament aufweist, bereitzustellen. Zumindest die Verstärkungsfaser-Umhüllung wird mit einem flüssigen oder pastösen, aushärtbaren Matrixwerkstoff getränkt und dadurch eine vorläufige gegenseitige Anordnung des Feder-Kernkörpers und der Verstärkungsfaser-Umhüllung und festgelegt und eine vorbestimmte Querschnittsform des Federelementhalbzeugs ausgebildet.A The idea of the invention is therefore to be found in a method for Production of a rope-like spring element semifinished a spring core body and a spring core body surrounding reinforcing fiber cladding at least one fiber filament to provide. At least the reinforcing fiber cladding becomes with a liquid or pasty, curable Soaked matrix material and thereby a provisional one mutual arrangement of the spring core body and of reinforcing fiber cladding and set and a predetermined cross-sectional shape of the spring element semifinished product educated.

Mit anderen Worten ist die Verstärkungsfaser-Umhüllung in dem Matrixwerkstoff eingebettet. Dieser Werkstoff ist vorzugsweise korrosionsbeständig. Als Matrixwerkstoff wird vorzugsweise ein Harz, insbesondere ein Epoxydharz verwendet. Die Umhüllung bildet eine Verstärkungsfaserstruktur. Vorzugsweise kann die Verstärkungsfaser-Umhüllung wenigstens eine Verstärkungsfaser bzw. wenigstens ein Filament oder einen aus mehreren Filamenten gebildeten Faden aufweisen.With In other words, the reinforcing fiber sheath is in embedded in the matrix material. This material is preferably corrosion resistant. The matrix material is preferably a resin, in particular a Epoxy resin used. The serving forms a reinforcing fiber structure. Preferably, the reinforcing fiber sheath may be at least a reinforcing fiber or at least one filament or one of a plurality of filaments Have thread.

Ferner kann der Feder-Kernkörper bei der Herstellung des Federelementhalbzeugs bzw. des weiter unten noch erläuterten Verfahren zur Herstellung eines spiralförmigen Faserverbundwerkstoff-Federelements nur einen Hilfskörper darstellen, der sicherstellt, dass beim Tränken mit dem Matrixwerkstoff bzw. beim späteren Wickeln des „getränkten" Federelementhalbzeugs dessen Querschnittsform weitgehend beibehalten wird.Further can be the spring core body in the manufacture of the spring element semifinished product or the below yet explained Method for producing a spiral fiber composite spring element only one auxiliary body ensure that when soaking with the matrix material or later Winding the "soaked" spring element semifinished product whose cross-sectional shape is largely maintained.

Der Feder-Kernkörper kann aus einem Vollmaterial oder aus einer Faser oder einem Faserbündel bestehen, wobei der Feder-Kernkörper vorzugsweise einen thermoplastischen oder elastomeren Werkstoff oder einen Faserwerkstoff, insbesondere Glasfaser, umfasst. Die Werkstoffe und der ein- oder mehrteilige Aufbau von Feder-Kernkörper und Umhüllung werden noch weiter unten insbesondere im Zusammenhang mit dem herzustellenden endgültigen Faserverbundwerkstoff-Federelements erläutert.Of the Spring core body may consist of a solid material or of a fiber or a fiber bundle, wherein the spring core body preferably a thermoplastic or elastomeric material or a fiber material, in particular glass fiber, comprises. The Materials and the one- or multi-part construction of spring core body and wrapping will be described below, in particular in connection with the final Fiber composite spring member explained.

So befinden sich Feder-Kernkörper und Verstärkungsfaser-Umhüllung in der vorläufigen gegenseitigen Anordnung vorzugsweise in einem lockeren Zusammenhalt unter Ausbildung von Zwischenräumen zwischen dem Faden oder Fadenbündel und dem Feder-Kernkörper. In der endgültigen gegenseitigen Anordnung liegt der Faden bzw. liegen die Fäden unter Minimierung der Zwischenräume und Lufteinschlüsse eng aneinander und an dem Feder-Kernkörper an. Vorzugsweise erfolgt die Komprimierung unter Zuhilfenahme einer Zugkraft, die zugleich zur Beförderung des Federelementhalbzeugs in Fortschrittsrichtung des Verfahrens verwendet werden kann.So are spring-core body and reinforcing fiber cladding in the provisional mutual arrangement preferably in a loose cohesion under formation of gaps between the thread or bundle of threads and the spring core body. In the final mutual arrangement of the thread or the threads are below Minimization of the gaps and air pockets close to each other and to the spring core body. Preferably takes place the compression with the help of a traction, at the same time for transportation of the spring element semifinished product in the advancing direction of the method can be used.

Anstelle des Begriffes Federelementhalbzeug wird im Folgenden auch der Begriff „Seil" und anstelle des Begriffes Feder-Kernkörper auch der Begriff „innere Seele" verwendet. Unter einem Fadenbündel ist auch eine Vielzahl von Fäden, Filamenten oder Einzelfäden zu verstehen.Instead of The term spring element semifinished product is hereinafter also the term "rope" and instead of Conceptual spring core body also the term "inner Soul "used. Under a thread bundle is also a variety of threads, Filaments or monofilaments to understand.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens ist der verwendete Feder-Kernkörper an seiner Außenseite gegen ein Eindringen des flüssigen oder pastösen, aushärtbaren Matrixwerkstoff abgedichtet. Ferner kann der Feder-Kernkörper für den flüssigen oder pastösen, aushärtbaren Matrixwerkstoff impermeabel sein. Vorzugsweise ist der Feder-Kernkörper gummiartig oder schaumstoffartig elastisch und reversibel komprimierbar.at A preferred embodiment of the method is used Spring core body at its outside against penetration of the liquid or pasty, curable Sealed matrix material. Furthermore, the spring core body for the liquid or pasty, curable Be matrix material impermeable. Preferably, the spring core body is rubbery or foam-like elastic and reversible compressible.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird im Schritt b) des Anspruchs 1 auch der Feder-Kernkörper getränkt wird. Bevorzugt kann beim Tränken eine überschüssige Menge des Matrixwerkstoffes zugeführt werden.at a further preferred embodiment is in step b) of Claim 1 and the spring core body soaked becomes. Preferably, when soaking an excess amount supplied to the matrix material become.

Zum Tränken kann das Federelementhalbzeug mit einer überschüssigen Menge des Matrixwerkstoffes durch ein mit dem flüssigen oder pastösen, aushärtbaren Matrixwerkstoff gefülltes Tränkbecken befördert werden. Vorzugsweise erfolgt der Transport des Federelementhalbzeugs durch das Tränkbecken in einem nicht gespannten Zustand, so dass genügend Zwischenräume zwischen den einzelnen Bestandteilen des Federelementhalbzeug vorhanden sind, durch welche der Matrixwerkstoff möglichst großflächig mit der Oberfläche des Fadens, der Fäden und/oder der Verstärkungsfaser-Umhüllung sowie gegebenenfalls des Feder-Kernkörpers in Kontakt kommen kann. Um diesen nicht gespannten Transport durch das Tränkbecken zu ermöglichen, ist es von Vorteil, wenn stromabwärts und/oder stromaufwärts des Beckens jeweils eine Spannungsreglervorrichtung vorhanden ist.To the Soak can the spring element semifinished with an excess amount of the matrix material by one with the liquid or pasty, curable Matrix material filled drinking trough promoted become. Preferably, the transport of the spring element semifinished product takes place through the drinking basin in a non-tensioned state, leaving enough spaces between the individual components of the spring element semifinished product are present, through which the matrix material as large as possible with the surface of the Thread, the threads and / or reinforcing fiber cladding as well optionally the spring core body in Contact can come. To this unstressed transport through the drinking bowl to enable it is advantageous if downstream and / or upstream of the Basin each voltage regulator device is present.

Bei einer anderen vorteilhaften Verfahrensvariante wird das Federelementhalbzeug zum Tränken durch einen Förderkanal befördert und der flüssige oder pastöse, aushärtbare Matrixwerkstoff wird in den Förderkanal injiziert.at Another advantageous variant of the method is the spring element semifinished product for watering through a conveyor channel promoted and the liquid one or pasty, curable Matrix material is in the conveyor channel injected.

Vorzugsweise wird der Matrixwerkstoff unter Druck in den Förderkanal injiziert, so dass er in die Zwischenräume gelangen kann. Um einen ausreichenden Druck für die Zuleitung des Matrixwerkstoffes zu erreichen, kann der Matrixwerkstoff über eine Spritzgussmaschine zugeführt werden und beispielsweise über mehrere Bohrung in den Förderkanal injiziert werden. Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Injektion des Matrixwerkstoffes in einem Bereich des Förderkanals erfolgt, in welchem sich die Bestandteile des Federelementhalbzeugs sich in der vorläufigen gegenseitigen Anordnung unter Ausbildung von Zwischenräumen befinden.Preferably The matrix material is injected under pressure into the delivery channel, so that he in the interstices can get. To provide sufficient pressure for the supply of the matrix material can reach the matrix material via an injection molding machine supplied and for example over several holes in the delivery channel be injected. Furthermore, it is preferred if the injection of the matrix material takes place in a region of the conveying channel, in which the components of the spring element semifinished product are in the provisional mutual Arrangement under formation of intermediate spaces are.

Vorzugsweise wird das Federelementhalbzeug nach dem Tränken durch einen Förderkanal transportiert.Preferably the spring element semifinished product is transported after impregnation through a conveyor channel.

Vorteilhafterweise werden in dem Förderkanal Feder-Kernkörper und Verstärkungsfaser-Umhüllung weitegehend in ihre endgültige Position zueinander ge bracht. Für diesen Zweck kann ein entsprechend ausgestaltetes und weiter unten noch beschriebenes Werkzeug mit verschiedenen Bearbeitungszonen eingesetzt werden. Für den Fall, dass der Feder-Kernkörper nicht entfernt wird, ergibt sich die endgültige Anordnung der Verstärkungsfaser-Umhüllung nach vollständigem Aushärten des Matrixwerkstoffes.advantageously, be in the conveyor channel Spring core body and reinforcing fiber cladding as far as possible in their final Position brought to each other ge. For this purpose can be a suitably designed and further down still described tool with different processing zones be used. For the case that the spring core body is not removed, results in the final arrangement of the reinforcing fiber sheath after complete Harden of the matrix material.

Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird das Federelementhalbzeug während des Tränkens und/oder nach dem Tränken komprimiert und hierbei elastisch und reversibel verformt. Mit anderen Worten wird das Federelementhalbzeug durch Druckeinwirkung von der Aussenseite des Federelementhalbzeugs her zusammengepresst. Das Komprimieren erfolgt vorzugsweise im und/oder mittels des Förderkanals.at Another preferred embodiment is the spring element semifinished product while of drinking and / or after soaking compressed and thereby elastically and reversibly deformed. With others Words, the spring element semifinished by pressure from the Outside of the spring element semifinished ago compressed. The Compression is preferably carried out in and / or by means of the delivery channel.

Von Vorteil ist ferner, wenn der Feder-Kernkörper elastisch und reversibel komprimierbar ist und während des Komprimierens auch der Feder-Kernkörper zusammengedrückt wird und so mittels des Feder-Kernkörpers ein gegen die Innenseite der Verstärkungsfaser-Umhüllung gerichteter Gegendruck erzeugt wird.From Another advantage is when the spring core body elastic and reversible is compressible and while Compressing the spring core body is compressed and so by means of the spring core body a directed against the inside of the reinforcing fiber sheath Counterpressure is generated.

Vorzugsweise kann nach dem Tränken etwaiger überschüssiger Matrixwerkstoff entfernt werden. Das Entfernen des überschüssigen Matrixwerkstoffs kann über den Förderkanal oder mittels des Förderkanals erfolgen. Entfernter überschüssiger flüssiger oder pastöser, aushärtbarer Matrixwerkstoff kann gesammelt und zum Tränken wieder verwendet werden.Preferably can after soaking any excess matrix material be removed. The removal of the excess matrix material can over the delivery channel or by means of the delivery channel respectively. Removed excess liquid or pasty, curable Matrix material can be collected and reused for soaking.

In bevorzugter Weiterbildung kann in einem Schritt c) der Matrixwerkstoff zumindest teilweise ausgehärtet werden, so dass das Federelementhalbzeug einen prepreg-artigen und weitgehend trockenen, biegeschlaffen, seilartigen Zustand besitzt.In preferred development can in a step c) the matrix material at least partially cured be so that the spring element semi-finished a prepreg-like and has largely dry, limp, rope-like state.

Ein Vorteil des vorbeschriebenen Verfahrens liegt darin, dass der überschüssige Matrixwerkstoff gesammelt und wiederverwendet werden kann. Ferner können die Bearbeitungsschritte des Tränkens und des Komprimierens aufeinander abgestimmt werden bzw. zusammengefasst werden, so dass beispielsweise der anfallende überschüssige Matrixwerkstoff zugleich einen leichteren Transport des Federelementes durch den Förderkanal ermöglicht.One The advantage of the method described above is that the excess matrix material is collected and can be reused. Furthermore, the processing steps of drinking and Compression be coordinated or summarized be, so that, for example, the resulting excess matrix material at the same time easier transport of the spring element through the conveyor channel allows.

Das erfindungsgemäße Werkzeug zur Bearbeitung eines seilartigen Federelementhalbzeugs, insbesondere des oben erläuterten seilartigen Federelementhalbzeugs, umfasst einen Förderkanal, durch den das Federelementhalbzeug förderbar ist und der in Förderrichtung einen Zuführbereich, einen Kompressionsbereich und einen Abführbereich aufweist, wobei sich der Förderkanal in Förderrichtung von einem Eingang des Zuführbereichs zum Kompressionsbereich hin verjüngt, und wobei die Querschnittsfläche bzw. der Durchmesser des Eingangs des Zuführbereichs größer oder gleich groß wie der Außen-Durchmesser des in den Förderkanal geförderten Federelementhalbzeugs ist, und wobei die Querschnittsfläche bzw. der Durchmesser des Kompressionsbereiches kleiner als die zu formende gewünschte Querschnittsfläche bzw. der gewünschte zu formende Außen-Durchmesser des Federelementhalbzeugs ist.The tool according to the invention for processing a cable-like spring element semifinished product, in particular the above-described rope-like spring element semifinished product, comprises a conveyor channel through which the spring element semifinished product can be conveyed and which has a feed region, a compression region and a discharge region in the conveying direction, the conveying channel being in the conveying direction from an inlet of the Tapered tapered to the compression region, and wherein the cross-sectional area or the diameter of the inlet of the feed region is greater than or equal to the outer diameter of the conveyed into the conveyor channel spring element semifinished product, and wherein the cross-sectional area or the diameter of the compression region smaller than that to be formed desired cross-sectional area or the desired is to be formed outer diameter of the spring element semifinished product.

Das Werkzeug bzw. dessen Förderkanal ermöglicht es den Matrixwerkstoff in die Faserstruktur zu drücken, überschüssigen Matrixwerkstoff abzustreifen bzw. den Matrixwerkstoff in dem Förderkanal zu injizieren. Das verwendete Halbzeug kann einen ovalen Querschnitt besitzen, durch einen runden Kanal gefördert werden und nachfolgend mit einem ovalen Querschnitt aushärten. Dies kann sich insbesondere dadurch ergeben, weil der Feder-Kernköper die spätere Querschnittsform maßgeblich mitbestimmt.The Tool or its delivery channel allows to push the matrix material into the fiber structure, excess matrix material strip or inject the matrix material in the delivery channel. The used semi-finished product may have an oval cross-section, through promoted a round channel and subsequently cure with an oval cross-section. This may in particular arise because of the spring core body, the later cross-sectional shape decisively influenced.

So stellt der Förderkanal einen langgestreckten Hohlraum mit einer sich entlang der Förderrichtung zumindest abschnittsweise veränderlichen Querschnittsfläche bereit. Diese Querschnittsfläche verläuft im wesentlichen quer, insbesondere senkrecht, zur Förderrichtung. Nach Durchlaufen dieses Werkzeuges liegt die Verstärkungsfaser-Umhüllung eng an dem Feder-Kernkörper an.So provides the delivery channel an elongated cavity with one extending along the conveying direction at least partially variable cross-sectional area ready. This cross-sectional area is substantially transverse, in particular perpendicular, to the conveying direction. After going through In this tool, the reinforcement fiber cladding is tight on the spring core body at.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltungsform ist zwischen Zuführbereich und Kompressionsbereich ein Injektionsbereich vorgesehen, und im Bereich des Injektionsbereiches mündet wenigstens eine Bohrung in den Förderkanal, durch die dem Federelementhalbzeug der flüssige oder pastöse, aushärtbare Matrixwerkstoff zuführbar ist. Auf diese Weise kann der im Kompressionsbereich herausgedrückte überschüssige Matrixwerkstoff über den Zuführbereich und/oder den Abführbereich abgeleitet und zur Tränkung rückgeführt werden.at A preferred embodiment is between feed area and compression area provided an injection area, and in the At least one bore opens in the area of the injection area in the conveyor channel, by the semi-finished spring element of the liquid or pasty, curable matrix material supplied is. In this way, the pressed out in the compression region excess matrix material on the feeding and / or the discharge area derived and for impregnation be returned.

Vorzugsweise ist die Querschnittsfläche bzw. der Durchmesser des Abführbereichs im Wesentlichen gleich groß oder größer als die zu formende gewünschte Querschnittsfläche bzw. der zu formende gewünschte Außen-Durchmesser des Federelementhalbzeugs.Preferably is the cross-sectional area or the diameter of the discharge area essentially the same size or greater than the desired shape to be formed Cross sectional area or the desired to be formed Outer diameter of the spring element semifinished product.

Da in den meisten Fällen ein im Wesentlichen kreisförmiger oder ein im Wesentlichen ovaler Querschnitt für das seilartige Federelementhalbzeug gewählt wird, ist das Werkzeug in bevorzugter Ausgestaltung derart ausgestaltet, dass sich die Querschnittsfläche des Zuführbereichs in Förderrichtung von einem ersten Durchmesser zu einem zweiten Durchmesser verjüngt, wobei der zweite Durchmesser größer als der zu formende gewünschte Durchmesser des Federelementhalbzeug ist und wobei ein dritter Durchmesser des Kompressionsbereiches im wesentlichen gleich groß oder kleiner als der gewünschte Durchmesser des Federelementhalbzeug ist.There in most cases a substantially circular one or a substantially oval cross section is selected for the cable-like spring element semifinished product, the tool is configured in a preferred embodiment such that is the cross-sectional area of the feed area in the conveying direction of tapered a first diameter to a second diameter, wherein the second diameter is larger than the desired to be formed Diameter of the spring element semifinished product and wherein a third diameter the compression region is substantially equal to or smaller as the desired Diameter of the spring element semifinished product is.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines spiralförmigen Federelementes mittels eines Federelementhalbzeugs, insbesondere mittels des oben erläuterten seilartigen Federelementhalbzeugs, umfasst folgende Schritte:

  • a) Wickeln des getränkten und/oder zumindest teilweise ausgehärteten Federelementhalbzeugs um einen Formgebungskörper mit einer Oberfläche, die auf die endgültige geometrische Form des Federelementes abgestimmt ist und/oder diese abbildet; und
  • b) vollständiges Aushärten des flüssigen oder pastösen, aushärtbaren Matrixwerkstoffs. Auf diese Weise wird ein spiralförmiges Federelement gebildet.
The inventive method for producing a spiral spring element by means of a spring element semifinished product, in particular by means of the above-described rope-like spring element semifinished product, comprises the following steps:
  • a) winding the impregnated and / or at least partially cured semi-finished spring element around a shaping body having a surface which is adapted to the final geometric shape of the spring element and / or images; and
  • b) complete curing of the liquid or pasty, curable matrix material. In this way, a spiral spring element is formed.

Mit diesem Verfahren soll insbesondere ein spiralförmiges Faserverbundwerkstoff-Federelement gebildet bzw. hergestellt werden.With In particular, a helical fiber composite spring element is to be formed in this method or produced.

Je nach gewünschter Querschnittsform des Federelementes kann der Formgebungskörper im Querschnitt betrachtet eine im wesentlichen kreisförmige, ellipsenförmige, rechteckförmige oder dergleichen Querschnittsform aufweisen. Ferner kann die Fortschrittgeschwindigkeit und/oder die Rotationsgeschwindigkeit des Formgebungskörpers auf die gewünschte Form abgestimmt sein.ever according to the desired Cross-sectional shape of the spring element, the shaping body in cross section considered a substantially circular, elliptical, rectangular or have the same cross-sectional shape. Furthermore, the progress speed and / or the rotational speed of the forming body the desired Be tuned shape.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird an den Formgebungskörper ein weiterer Formgebungskörper mittels einer verdrehsicheren, vorzugsweise formschlüssigen, Verbindung angeschlossen. Das Anschließen des Formgebungskörper kann mit oder ohne Unterbrechung des Wickelvorganges erfolgen. Beispielsweise kann der anzuschließende weitere Formgebungskörper mit der gleichen Geschwindigkeit und einer geeigneten Relativposition in Bezug auf den anderen Formgebungskörper angetrieben werden, so dass die beiden zu verbindenden Formgebungskörper während ihrer vorzugsweise synchronen Rotation aufeinander zu bewegt werden können, bis die verdrehsichere Verbindung erfolgt ist. Auf diese Weise ist es möglich ein endloses Federelement durch ein Wickelverfahren herzustellen, wobei es nicht erforderlich sein muss, den Wickelvorgang zu unterbrechen. Um je nach Anforderung unterschiedlich lange Federelemente herzustellen, können Formgebungskörper unterschiedlicher Längen vorgehalten werden, wobei ein Formgebungskörper gewünschter Länge auf einfache Weise durch Aneinanderfügen mehrerer Formgebungskörper schell bereitgestellt werden kann.at A preferred embodiment of the method is a to the shaping body further shaping body by means of a torsion-proof, preferably form-fitting, Connection connected. The connection of the shaping body can done with or without interrupting the winding process. For example can be connected further shaping bodies at the same speed and a suitable relative position be driven in relation to the other shaping body, so that the two forming body to be connected during their preferably synchronous Rotation can be moved towards each other until the non-rotating Connection is made. In this way it is possible an endless spring element to produce by a winding process, where it is not required must be to interrupt the winding process. To according to the requirement produce different length spring elements, shaping bodies can be different lengths be held, wherein a shaping body of desired length in a simple manner put together several shaping bodies can be provided quickly.

In bevorzugter Ausgestaltung wird der flüssige oder pastöse, aushärtbare Matrixwerkstoff mittels Wärme und/oder durch eine photochemische Reaktion, insbesondere mittels UV-Strahlung, ausgehärtet.In A preferred embodiment is the liquid or pasty, hardenable matrix material by heat and / or by a photochemical reaction, in particular by means of UV radiation, cured.

Ferner kann vor dem Wickeln des Federelementhalbzeugs um den Formgebungskörper ein Band, vorzugsweise ein Folienband, vorbestimmter Dicke auf den Formgebungskörper gewickelt werden. Ein derartiges Band kann nach beendetem Formgebungsprozess entfernt werden, woraufhin das Federelement leichter von dem Formgebungskörper abgenommen werden kann.Further, before winding the spring element semi-finished product around the shaping body, a band, preferably a foil strip, of predetermined thickness can be wound onto the shaping body the. Such a band can be removed after the completion of the molding process, whereupon the spring element can be removed more easily from the shaping body.

Weiterhin kann das ausgehärtete spiralförmigen Federelementes auf eine vorbestimmte Länge abgelängt werden.Farther can the cured spiral Spring element can be cut to a predetermined length.

Bei einer bevorzugten Variante wird der Feder-Kernkörpers nach dem vollständigen Aushärten des flüssigen oder pastösen, aushärtbaren Matrixwerkstoffs aus dem spiralförmigen Federelementes entfernt. Mit anderen Worten bildet der Feder-Kernkörper hier einen Hilfskörper oder Stützkörper, der nachträglich entfernt wird. Dies ist insbesondere im Rahmen von Leichtbauanwendungen vorteilhaft.at a preferred variant of the spring core body after complete curing of the liquid or pasty, curable Matrix material from the spiral Spring element removed. In other words, the spring core body forms here an auxiliary body or supporting body, which subsequently removed becomes. This is particularly advantageous in the context of lightweight construction applications.

Der erfindungsgemäße Formgebungskörper zur Umformung eines seilartigen Federelementhalbzeugs, insbesondere des oben erläuterten seilartigen Federelementhalbzeugs, in ein spiralartiges Federelementhalbzeug weist eine auf die geometrische Form des Federelementhalbzeugs abgestimmte oder diese Form abbildende Oberfläche und an wenigstens einem Ende einen Anschluss zur Verbindung mit einem weiteren Formgebungsköper auf.Of the Shaping body according to the invention Forming a rope-like spring element semifinished product, in particular of the above rope-like spring element semifinished product, into a spiral-like spring element semifinished product has a tuned to the geometric shape of the spring element semifinished product or this shape-imaging surface and at least one End a connection for connection with another shaping body.

Das spiralartige Federelementhalbzeug kann nach dieser Umformung noch in biegeschlaffer Form vorliegen und dann nach Aushärten des Matrixwerkstoffes die gewünschten Eigenschaften, wie beispielsweise die Elastizität und Festigkeit, erreichen.The spiral-like spring element semifinished product can still after this transformation be in limp form and then after curing of the Matrix material the desired Properties, such as elasticity and strength.

In bevorzugter Ausgestaltung ist der Anschluss verdrehfest ausgebildet. Vorteilhafterweise ist der Anschluss zur Bildung einer formschlüssigen Verbindung mit dem weiteren Formgebungskörper ausgebildet. Weiter bevorzugt weist der Anschluss eine Nut und/oder eine Feder auf.In preferred embodiment, the connection is formed rotationally fixed. Advantageously, the connection for forming a positive connection formed with the further shaping body. More preferably, the terminal has a groove and / or a spring on.

Vorteilhafterweise weist die Oberfläche wenigstens eine Rille zur spiralartigen Formgebung des Federelementhalbzeugs auf, wobei das seilartige Federelementhalbzeug in dieser Rille um den Formgebungskörper wickelbar ist. Auf diese Weise kann eine gleichmäßige Formgebung bei erhöhter Fortschrittsgeschwindigkeit erreichen werden.advantageously, indicates the surface at least one groove for spiral-like shaping of the spring element semifinished product on, wherein the rope-like spring element semifinished in this groove around the shaping body is windable. In this way, a uniform shape at increased speed of progress be achieved.

Die Erfindung betrifft ferner ein spiralförmiges Federelement, insbesondere ein spiralförmiges Faserverbundwerkstoff-Federelement, mit einem hohlen, rohrartigen Faserverbundwerkstoff-Federelementkörper.The The invention further relates to a helical spring element, in particular a spiral fiber composite spring element, with a hollow tubular fiber composite spring element body.

Der hohle, rohrartige Faserverbundwerkstoff-Federelementkörper ist vorzugsweise mittels oben genanntem Verfahren hergestellt und im Wesentlichen durch die Verstärkungsfaser-Umhüllung mit dem ausgehärteten Matrixwerkstoff gebildet. Der Begriff „Faserverbund" soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeuten, dass neben Fasern, Filamenten, Fäden und/oder Bündeln auch der Matrixwerkstoff vorhanden ist.Of the hollow, tubular fiber composite spring element body is preferably produced by the above-mentioned method and in Essentially through the reinforcing fiber cladding with the cured one Matrix material formed. The term "fiber composite" is intended in the context of present invention mean that in addition to fibers, filaments, Threads and / or Bundle up also the matrix material is present.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst der Faserverbundwerkstoff-Federelementkörper wenigstens eine Faser oder ein Filament aus Glas-, Kevlar-, Kohle- oder Borfaser. Vorzugsweise umfasst der Faserverbundwerkstoff-Federelementkörper wenigstes einen Faden oder ein Fadenbündel, gebildet aus mehreren Fasern und/oder Filamenten.at According to a preferred embodiment, the fiber composite spring element body comprises at least a fiber or filament of glass, Kevlar, carbon or boron fiber. Preferably, the fiber composite spring element body comprises at least a thread or a bundle of threads, formed from several fibers and / or filaments.

Sofern im Rahmen der vorliegenden Erfindung einer der vorgenannten Begriffe erwähnt wird, gilt dies ebenfalls für die anderen vorgenannten Begriffe. Der Einfachheit halber wird im Folgenden von einem Faden als Einzel-Faser oder Einzel- Filament und von einem Fadenbündel als eine Vielzahl von Fasern und/oder Filamenten gesprochen.Provided in the context of the present invention, one of the aforementioned terms mentioned This also applies to the other aforementioned terms. For the sake of simplicity, in Following from a thread as single-fiber or single-filament and from a thread bundle spoken as a variety of fibers and / or filaments.

Vorzugsweise ist der Faden und/oder das Fadenbündel in einer vorbestimmten Wickelung gewickelt. Weiter bevorzugt kann das Fadenbündel mehrere Gruppen von Fäden umfassen, wobei jede Gruppe gegenläufig oder gleichgerichtet bezüglich einer Längsrichtung des Faserverbundwerkstoff-Federelement gewickelt ist. Ferner können die Fäden einer Gruppe mit den Fäden einer anderen Gruppe verwoben sein.Preferably is the thread and / or the thread bundle in a predetermined Winding wound. More preferably, the thread bundle several Groups of threads comprise, each group in opposite directions or rectified with respect to a longitudinal direction the fiber composite spring element is wound. Furthermore, the Threads of a Group with the threads to be interwoven in another group.

In bevorzugter Ausgestaltung bildet eine Gruppe eine Schicht des Faserverbundwerkstoff-Federelementkörpers, die entlang der Längsrichtung im Wesentlichen im einheitlichen Abstand von der Längsachse des Federelementes entfernt ist. Es können mehrere Schichten angeordnet werden, die gleichgerichtet oder gegenläufig zueinander verlaufen.In a preferred embodiment, a group forms a layer of the fiber composite spring element body, the along the longitudinal direction essentially at a uniform distance from the longitudinal axis the spring element is removed. It can be arranged several layers become rectified or in opposite directions.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der hohle, rohrartige Faserverbundwerkstoff-Federelementkörper mit einem Feder-Kernkörper ausgefüllt sein. Diesbezüglich kann der Feder-Kernkörper aus einer Faser oder einem Faserbündel gebildet sein. Der Feder-Kernkörper kann einen thermoplastischen oder elastomeren Werkstoff oder einen Faserwerkstoff, vorzugsweise Glasfaser, aufweisen.In a further preferred embodiment For example, the hollow tube-like fiber composite spring element body may include a spring core body filled out be. In this regard, can be the spring core body be formed of a fiber or a fiber bundle. The spring core body can a thermoplastic or elastomeric material or a fiber material, preferably glass fiber.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines spiralförmigen Federelementes, insbesondere eines spiralförmigen Faserverbundwerkstoff-Federelementes, wobei mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15 ein seilartiges Federelementhalbzeug hergestellt wird und wobei mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 25 das seilartige Federelementhalbzeug zu einem spiralförmigen Federelementhalbzeug verarbeitet wird und durch Aushärten aus dem spiralförmigen Federelementhalbzeug das spiralförmiges Feder element (bzw. spiralförmigen Faserverbundwerkstoff-Federelement) hergestellt wird.The invention further relates to a method for producing a spiral spring element, in particular a spiral fiber composite spring element, wherein by a method according to one of claims 1 to 15, a rope-like spring element semifinished product is produced and wherein by a method according to one of claims 19 to 25, the rope-like spring element semifinished product to a spiral spring element semifinished verarbei tet and by curing from the spiral spring element semifinished the spiral spring element (or spiral fiber composite spring element) is made.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung eines spiralförmiges Federelementes, insbesondere eines spiralförmigen Faserverbundwerkstoff-Federelementes, mit einem hohlen, rohrartigen Faserverbundwerkstoff-Federelementkörper, umfassend ein Tränkbecken zum Tränken eines seilartigen Federelementhalbzeugs, ein Werkzeug nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wenigstens einen Formgebungskörper zur Umformung des seilartigen Federelementhalbzeugs in ein spiralförmiges Federelementhalbzeug nach einem der Ansprüche 20 bis 25 und eine Aushärtungseinrichtung zum Aushärten des spiralförmigen Federelementhalbzeugs zur Bildung des spiralförmigen Federelementes, insbesondere eines spiralförmigen Faserverbundwerkstoff-Federelementes.Farther the invention relates to a device for producing a helical spring element, in particular a spiral Fiber composite spring element, comprising a hollow tubular fiber composite spring element body a drinking basin for watering a rope-like spring element semifinished product, a tool after a the claims 16 to 18, at least one shaping body for forming the rope-like Spring element semifinished product in a spiral spring element semifinished product according to one of the claims 20 to 25 and a curing device for Harden of the spiral Spring element semifinished product for forming the spiral spring element, in particular a spiral Fiber composite spring element.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens eine Spannvorrichtung zum Spannen des seilartigen Federelementhalbzeugs vorgesehen. Bevorzugt werden wenigstens zwei Spannvorrichtungen eingesetzt, wobei eine erste Spannvorrichtung stromaufwärts und eine zweite Spannvorrichtung stromabwärts des Tränkbeckens angeordnet wird.at a preferred embodiment is at least one tensioning device for tensioning the rope-like Spring element semi-finished provided. At least two are preferred Clamping devices used, wherein a first tensioning device upstream and a second tensioning device is arranged downstream of the drinking basin.

Vorteilhafterweise ist ein Auffangbecken zum Sammeln von überschüssigem Matrixwerkstoff vorgesehen. Ferner kann eine Rückführleitung, die den überschüssigen Matrixwerkstoff von dem Auffangbecken zu dem Tränkbecken zurückführt, bereitgestellt werden. Um ein Ablängen des seilartigen, des spiralförmigen Federelementhalbzeugs oder des spiralförmiges (Faserverbundwerkstoff-)Federelements zu ermöglichen, kann eine Trennvorichtung vorgesehen werden.advantageously, a catch basin is provided for collecting excess matrix material. Furthermore, a return line, the excess matrix material from the catch basin to the drinking basin be provided. To cut to length of the rope-like, the spiral-shaped Spring element semifinished product or the spiral (Faserverbundwerkstoff-) spring element to enable a separation device can be provided.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des vorgenannten Herstellverfahrens hat ein Verfahren zur serienmäßigen Herstellung von zylindrischen Spiralfedern konstanten Querschnitts zum Gegenstand.A preferred embodiment of the aforementioned manufacturing method has a process for mass production of cylindrical coil springs of constant cross section to the object.

Darüber hinaus ist ein Gegenstand der Erfindung ein Faserhalbzeug (im nachfolgenden auch als „Seil" bezeichnet), welches zur technischen Realisation des o. g. Verfahrens verwendbar ist.Furthermore is an object of the invention, a semi-finished fiber product (hereinafter also called "rope"), which for the technical realization of the o. g. Method is usable.

Ein Vorteil des Herstellverfahrens ist, dass unter Ausnutzung insbesondere der richtungsorientierten Festigkeitseigenschaften von Faserverbundwerkstoffen ein dynamisch hoch wechselbeanspruchbares, leichtes und gegen eine Vielzahl korrosiver Medien beständiges Maschinenelement geschaffen werden kann.One Advantage of the manufacturing process is that under utilization in particular the directional strength properties of fiber composites a dynamically highly changeable, lightweight and against a Variety of corrosive media resistant Machine element can be created.

Eine bevorzugte Verwendung des erfindungsgemäßen Federelementes liegt auf dem Gebiet von Luft- und Raumfahrzeugen, wie Flugzeugen, Hubschraubern und Raumfähren, auf dem maritimen Bereich sowie auf anderen Gebieten, in denen Bauteile mit hoher Festigkeit, langer Lebensdauer, guter Korrosionsbeständigkeit und zugleich mit einem geringen Gewicht gewünscht sind.A preferred use of the spring element according to the invention is on the field of aircraft and spacecraft, such as aircraft, helicopters and space ferries, in the maritime sector and in other areas where components are involved high strength, long life, good corrosion resistance and at the same time with a low weight are desired.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:embodiments The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. In this shows:

1 eine Ansicht von oben auf eine erste Ausführungsform eines seilartigen Federelementhalbzeugs mit einem Feder-Kernkörper und zwei den Feder-Kernkörper umgebende Fadenbündeln; 1 a top view of a first embodiment of a rope-like spring element semifinished product with a spring core body and two spring bundles surrounding the spring core body;

2 bis 5 mehrere Querschnitte durch verschiedene Fadenbündelanordnungen; 2 to 5 several cross sections through different filament bundle arrangements;

6 einen schematischen Querschnitt durch ein seilartiges Federelementhalbzeug mit Feder-Kernkörper und Verstärkungsfaser-Umhüllung; 6 a schematic cross section through a rope-like spring element semifinished with spring core body and reinforcing fiber sheath;

7 eine Ansicht von oben auf eine erste Ausführungsform eines Federelementhalbzeugs mit einem Feder-Kernkörper und mehreren den Feder-Kernkörper umgebende Fadenbündeln mit gegenläufiger, verwobener Wicklung; 7 a top view of a first embodiment of a spring element semifinished product with a spring core body and a plurality of the spring core body surrounding filament bundles with opposite, interwoven winding;

8 eine Ansicht von oben auf eine zweite Ausführungsform eines seilartigen Federelementhalbzeugs mit einem Feder-Kernkörper und mehreren den Feder-Kernkörper umgebende Fadenbündeln mit gegenläufiger, verwobener Wicklung; 8th a top view of a second embodiment of a rope-like spring element semifinished product with a spring core body and a plurality of the spring core body surrounding filament bundles with opposite, interwoven winding;

9 eine Ansicht gemäß 1a, 1b auf eine dritte Ausführungsform des seilartigen Federelementhalbzeugs mit mehreren den Feder-Kernkörper umgebende Fadenbündeln gleichgerichteter Wicklung; 9 a view according to 1a . 1b to a third embodiment of the rope-like spring element semifinished product with a plurality of bundles surrounding the spring core body of the same direction winding;

10 eine Ansicht von oben auf eine vierte Ausführungsform des seilartigen Federelementhalbzeugs mit mehreren den Feder-Kernkörper umgebenden in Schichten angeordneten Fadenbündeln mit gegenläufiger Wicklung; 10 a view from above of a fourth embodiment of the rope-like spring element semifinished product with a plurality of the spring core body surrounding in layers arranged thread bundles with opposite winding;

11 eine schematische Darstellung einer ersten Variante eines Verfahrens zur Herstellung eines seilartigen Federelementhalbzeugs mit anschließender Umformung des seilartigen Federelementhalbzeuges in ein spiralförmiges Federelement; 11 a schematic representation of a first variant of a method for producing a rope-like spring element semifinished product with subsequent transformation of the rope-like spring element semifinished product in a spiral spring element;

12 eine geschnittene Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines Werkzeuges zur Bearbeitung des seilartigen Federelementhalbzeugs; 12 a sectional side view of a first embodiment of a tool for processing the rope-like spring element semifinished product;

13 eine schematische Darstellung einer zweiten Variante des Verfahrens zur Herstellung eines seilartigen Federelementhalbzeugs mit anschließender Umformung des seilartigen Federelementhalbzeuges in ein spiralförmiges Federelement; und 13 a schematic representation of a second variant of the method for producing egg nes rope-like spring element semifinished product with subsequent transformation of the rope-like spring element semifinished product into a spiral-shaped spring element; and

14 eine geschnittene Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines Werkzeuges zur Bearbeitung des seilartigen Federelementhalbzeugs. 14 a sectional side view of a second embodiment of a tool for processing the rope-like spring element semifinished product.

1 zeigt den Grundaufbau eines seilartigen Federelementhalbzeuges 10 bzw. „Seiles" mit Darstellung der Seele und der gegenläufigen Wickelart anhand von zwei Filamenten bzw. Fäden 32 oder zwei Fadenbündeln bzw. Bündeln 36. 1 shows the basic structure of a rope-like spring element semifinished product 10 or "rope" with representation of the soul and the opposite type of winding on the basis of two filaments or threads 32 or two bundles of fibers or bundles 36 ,

Die „Seilseele" 20 besteht aus zu einem konzentrischen Bündel zusammengefassten Einzelfasern bzw. bei „Seilen" zur Herstellung größerer Federabmessungen aus einem flexiblen, leichten aber druckfesten Vollmaterial, z. B. einem thermoplastischen Schaumstoff oder dergleichen. Die „Seele" dient als Formkörper des „Seils" und auch hauptsächlich zur Übertragung von Zugkräften im Federherstellungsprozess. Die Verstärkungsfaser-Umhüllung 30 der „Seele" 20 umfasst wenigstens einen Einzelfaden bzw. ein Einzelfilament 32 oder auf Basis davon Bündel bzw. Fadenbündel 36.The "rope soul" 20 consists of individual fibers bundled into a concentric bundle or, in the case of "ropes", for producing larger spring dimensions from a flexible, light but pressure-resistant solid material, eg a thermoplastic foam or the like The "soul" serves as a shaped body of the "rope" and also mainly for transmitting tensile forces in the spring manufacturing process 30 the soul" 20 includes at least a single thread or a single filament 32 or based thereon bundles or bundles of fibers 36 ,

2 zeigt verschiedene Fadenbündelformen. Die Formen b und c sind zur Herstellung des „Seils" 20 und nachfolgend des Federelementes am günstigsten, da bei der Umwicklung der „Seele" die geringsten Hohlräume zwischen den einzelnen Fäden 32 oder Fadenbündeln 36 entstehen. 2 shows different filament bundle shapes. The forms b and c are for the production of the "rope" 20 and subsequently the spring element most favorable, as in the wrapping of the "soul" the smallest voids between the individual threads 32 or filament bundles 36 arise.

Da Faserwerkstoffe sehr empfindlich gegen Belastung quer zum Faserverlauf sind, ist es zur Vermeidung oder Verringerung dieser Beanspruchung vorteilhaft, dass der „Seelendurchmesser" sehr groß gegenüber dem Filamentdurchmesser der Fadenbündel ist. Da der Filamentdurchmesser jedoch im μm-Bereich liegt, der Seelendurchmesser hingegen im mm-Bereich und die Verstärkungsfaser-Umhüllung der „Seele" im allgemeinen mehrschichtig erfolgt, ist diese Forderung generell erfüllt.There Fiber materials very sensitive to stress across the grain it is advantageous to avoid or reduce this stress, that the "core diameter" is very large compared to the Filament diameter of the thread bundles is. However, since the filament diameter is in the μm range, the core diameter however, in the mm range and the reinforcing fiber sheath the "soul" in general multi-layered is done, this requirement is generally met.

Die Dicke der gewickelten bzw. gewickelten und verwobenen Verstärkungsfaser-Umhüllung 30 ist klein im Vergleich zum „Seildurchmesser". 6 veranschaulicht die Proportionen von Umhüllungsschicht zum „Seildurchmesser".The thickness of the wound and woven reinforcing fiber sheath 30 is small compared to the "rope diameter". 6 illustrates the proportions of cladding layer to "rope diameter".

Die 7 bis 10 zeigen weitere Ausführungsformen des seilartigen Federelementhalbzeuges 10, das sich in einer Längsrichtung L erstreckt und einen Feder-Kernkörper 20 und eine den Feder-Kernkörper 20 umgebende Verstärkungsfaser-Umhüllung 30 mit wenigstens einem Faden 32 oder einem Fadenbündel 36 umfasst. Wie weiter unten noch erläutert wird kann der Feder-Kernköper 20 nur als Hilfskörper im Rahmen der Umwicklung eingesetzt und nach Herstellung des Federelementhalbzeugs 10 oder auch erst in einem späteren Stadium wieder entfernt werden. Alternativ kann der Feder-Kernkörper 20 auch verbleiben, d. h. bildet dann ein Bestandteil des endgültigen Federelementes.The 7 to 10 show further embodiments of the rope-like spring element semifinished product 10 extending in a longitudinal direction L and a spring core body 20 and a spring core body 20 surrounding reinforcing fiber cladding 30 with at least one thread 32 or a thread bundle 36 includes. As will be explained below, the spring core twill 20 used only as an auxiliary body in the context of wrapping and after production of the spring element semifinished product 10 or be removed at a later stage. Alternatively, the spring core body 20 also remain, ie then forms a part of the final spring element.

Im Rahmen der nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele wird das Federelementhalbzeug 10 auch als „Seil" und der Feder-Kernkörper 20 auch als „innere Seele" bezeichnet. Ein derartiges Seil entspricht dem Federdraht bei herkömmlichen Stahlfedern.In the context of the embodiments described below, the spring element semifinished product 10 also called "rope" and the spring core body 20 Also called "inner soul." Such a rope corresponds to the spring wire in conventional steel springs.

Um den Feder-Kernkörper 20 werden zur Erzeugung des Seils oder Federelementhalbzeugs 10 vorzugsweise schraubenförmig, je nach Verwendungszweck des endgültig fertiggestellten Federelementes, entweder mit gleichgerichteter oder entgegengesetzter Schlagrichtung die einzelnen Fäden 32 oder Fadenbündel 36, 37 gewunden oder gewunden und ineinander verwebt.Around the spring core body 20 be used to produce the rope or spring element semifinished product 10 preferably helically, depending on the intended use of the final finished spring element, either with the same direction or opposite direction of impact, the individual threads 32 or thread bundle 36 . 37 winding or winding and interwoven.

Vorzugsweise erfolgt die auf diese Weise vorgenommene Umhüllung der inneren Seele in mehreren Schichten. Die Steigung der Fadenbündelschraubenlinie liegt im allgemeinen bei 45° bezüglich der Längsrichtung L, kann jedoch zu Erzielung bestimmter Eigenschaften während der Verarbeitung bzw. am Endprodukt um mehrere Grad differieren.Preferably the wrapping of the inner soul in this way takes place in several ways Layers. The pitch of the thread bundle screw line is in general at 45 ° with respect to longitudinal direction L, however, can achieve certain properties during the Processing or differ on the final product by several degrees.

Der Feder-Kernkörper 20 (innere Seele) kann aus mehreren zu einem konzentrischen Bündel zusammengefassten Einzelfasern oder aus einem flexiblen, leichten aber druckfesten Vollkörper, z. B. aus thermoplastischen Schaumstoff oder dergleichen bestehen. Der Feder-Kernkörper 20 dient während des Federherstel lungsprozesses zur Übertragung von Zugkräften, als Formgebungskörper für das Federelementhalbzeug 10 und, falls er nicht entfernt wird, zur teilweisen Kraftübertragung. Als Werkstoff für den Feder-Kernkörper 20 können Materialien verwendet werden, die über hinreichende Festigkeitseigenschaften auch bei Querbeanspruchung verfügen. Bei Faserwerkstoffen eignet sich hier insbesondere Glasfasermaterial. Bei größeren Durchmessern des Feder-Kernkörpers 20 ist die Verwendung von Thermoplasten oder Elastomeren sinnvoll. Für die die Verstärkungsfaser-Umhüllung 30 bildenden Fäden 32 oder Fadenbündel 36, 37 eignen sich insbesondere hochfeste Faserwerkstoff, wie Glas-, Kevlar-, Kohle- oder Borfasern. Da Faserwerkstoffe sehr empfindlich gegen eine Belastung quer zum Faserverlauf sind, ist es zur Vermeidung oder Verringerung dieser Beanspruchung vorteilhaft, dass der Durchmesser des Feder-Kernkörpers 20 sehr groß gegenüber dem Durchmesser des Fadens 32 oder des Fadenbündels 36, 37 ist. Da der Durchmesser des Fadens 32 jedoch in Mikrometerbereich liegt, der Durchmesser des Feder-Kernkörpers 20 hingegen im Millimeterbereich liegt, wird diese Forderung in der Regel insbesondere dann erfüllt, wenn die Verstärkungsfaser-Umhüllung 30 mehrschichtig erfolgt. Die Dicke der gewickelten bzw. gewickelten und verwobenen Verstärkungsfaser-Umhüllung 30 ist klein im Vergleich zum Durchmesser des Feder-Kernkörpers 20.The spring core body 20 (inner soul) may consist of several combined into a concentric bundle individual fibers or of a flexible, lightweight but pressure-resistant solid body, eg. B. made of thermoplastic foam or the like. The spring core body 20 is used during the spring manufacturing process for the transmission of tensile forces, as a shaping body for the spring element semifinished product 10 and, if not removed, for partial transmission of force. As a material for the spring core body 20 For example, materials can be used which have sufficient strength properties even with transverse stress. In the case of fiber materials, glass fiber material is particularly suitable here. For larger diameters of the spring core body 20 is the use of thermoplastics or elastomers useful. For the reinforcing fiber cladding 30 forming threads 32 or thread bundle 36 . 37 In particular, high-strength fiber material, such as glass, Kevlar, coal or boron fibers are suitable. Since fiber materials are very sensitive to a load across the grain, it is advantageous to avoid or reduce this stress that the diameter of the spring core body 20 very large compared to the diameter of the thread 32 or the thread bundle 36 . 37 is. Because the diameter of the thread 32 However, in micrometer range, the diameter of the spring core body 20 However, in the millimeter range, this requirement is usually in particular special then fulfilled when the reinforcing fiber sheath 30 multilayered. The thickness of the wound and woven reinforcing fiber sheath 30 is small compared to the diameter of the spring core 20 ,

Die 7 und 8 zeigen jeweils ein seilartiges Federelementhalbzeug 10, bei dem die den Feder-Kernkörper 20 umgebende Verstärkungsfaser-Umhüllung 30 sechs Fäden 32 oder Fadenbündel 36 mit gegenläufiger, verwobener Wicklung umfasst. Die Schlagrichtung ist etwa 45° zur Längsrichtung L geneigt. Bei 8 ist zusätzlich zu der in 7 gezeigten Zusammenstellung ein einzelner Faden 32 oder ein Fadenbündel 37 mit einer anderen Richtungsorientierung, im vorliegenden Fall parallel zur Längsrichtung L, in die Verstärkungsfaser-Umhüllung 30 eingewoben. Auf diese Weise lassen sich bestimmte mechanische Eigenschaften des Federelementhalbzeuges 10 erzeugen. Bei einer vollendeten verwobenen Umwicklung liegen die Fadenbündel 36, 37 dann ohne Zwischenraum fest aneinander und an dem Feder-Kernkörper 20 an. Die hierfür erforderliche Anzahl von Fadenbündeln 36, 37 variiert in Abhängigkeit von der verwendeten Fadenbündelart und dessen Aufbau sowie dem gewünschten Seildurchmesser.The 7 and 8th each show a rope-like spring element semifinished product 10 in which the spring core body 20 surrounding reinforcing fiber cladding 30 six threads 32 or thread bundle 36 includes with opposite, interwoven winding. The direction of impact is inclined at about 45 ° to the longitudinal direction L. at 8th is in addition to the in 7 shown assembly a single thread 32 or a thread bundle 37 with a different directional orientation, in the present case parallel to the longitudinal direction L, in the reinforcing fiber sheath 30 woven. In this way, certain mechanical properties of the spring element semifinished product can be achieved 10 produce. In a completed interwoven wrapping the bundles of fibers lie 36 . 37 then without gap firmly together and to the spring core body 20 at. The required number of filament bundles 36 . 37 varies depending on the type of bundle of filaments used and their structure and the desired rope diameter.

9 zeigt das Wickelprinzip eines Federelementhalbzeugs 10 mit nur gleichgerichtet um den Feder-Kernkörper 20 gewickelten Fäden 32 oder Fadenbündeln 36. Zur Erzielung eines hinreichenden Zusammenhalts und der Handhabbarkeit eines derartigen Seils während des anschließenden Umformungsprozesses zur spiralförmigen Formgebung ist ein Faden 32 oder ein Fadenbündel 37 in gegenläufiger Schlagrichtung gewickelt und teilweise mit den anderen Fadenbündel 36 verwoben. Die gesamte Verstärkungsfaser-Umhüllung 30 der inneren Seele 20 ist in mehreren Schichten aufgebaut. Derart gleichgerichtet gewickelte Seile 10 sind hauptsächlich zum Einsatz bei Federelementen mit nur einer konstanten Belastungsrichtung bestimmt. 9 shows the winding principle of a spring element semifinished product 10 with only rectified around the spring core body 20 wrapped threads 32 or filament bundles 36 , To achieve a sufficient cohesion and the handling of such a rope during the subsequent forming process for spiral shaping is a thread 32 or a thread bundle 37 wound in opposite direction of impact and partly with the other bundles of threads 36 interwoven. The entire reinforcing fiber cladding 30 the inner soul 20 is built in several layers. This way unidirectionally wound ropes 10 are mainly intended for use with spring elements with only one constant loading direction.

10 zeigt ein Federelementhalbzeug 10 mit gegenläufig geschichteter Wicklung in mehreren Schichten 38. Jede Schicht 38 umfasst eine Vielzahl von Fadenbündeln 36, die alle im Wesentlichen parallel nebeneinander und gleichgerichtet sind. Die Wicklungsrichtung der einzelnen Schichten 38 zueinander ist jedoch gegenläufig. Wiederum können in einer jeweiligen Schicht 38 einzelne Fäden, auch als Stützfäden bezeichnet, eingearbeitet sein. Zur besseren Verarbeitbarkeit und Handhabung ist es von Vorteil, eine sehr dünne äußerste gegenläufig verwobene Schicht 38 anzubringen. 10 shows a spring element semifinished product 10 with oppositely layered winding in several layers 38 , every layer 38 includes a plurality of filament bundles 36 which are all substantially parallel to each other and rectified. The winding direction of the individual layers 38 to each other, however, is in opposite directions. Again, in a particular layer 38 individual threads, also known as support threads, be incorporated. For better processability and handling, it is advantageous to have a very thin outermost interwoven layer 38 to install.

Generell ermöglichen die Fäden 32 oder Fadenbündel 36, 37 untereinander einen mechanisch form- und reibschlüssigen Zusammenhalt, der ein Verschieben gegeneinander zulässt, ohne eine nennenswerte Form- und Strukturänderung des Federelementhalbzeugs 10 zu bewirken. Dadurch ist das Seil 10 flexibel, in einem gewissen Umfang elastisch und auf Zug beanspruchbar. Für die innere Seele 20 sollte ein Werkstoff eingesetzt werden, der über hinreichende Festigkeitseigenschaften auch bei Querbeanspruchung verfügt. Bei Faserwerkstoffen kommt hier insbesondere Glasfaser in Betracht. Bei größeren Seildurchmessern ist die Ver wendung von bestimmten Thermoplasten oder Elastomeren geeignet. Für die die Verstärkungsfaser-Umhüllung 30 bildenden Fadenbündel 36, 37 sind alle hochfesten Faserwerkstoffe wie Glas-, Kevlar-, Kohle- und Bohrfaser geeignet. Bis zu einem Seildurchmesser von etwa 4 mm ist Glasfaser für die innere Seele besonders geeignet. Die flexiblen Seile 10 können auf Rollen und Trommeln gewickelt, gelagert und zur Weiterverarbeitung zur Verfügung gestellt werden.Generally allow the threads 32 or thread bundle 36 . 37 mutually a mechanically positive and frictional cohesion, which allows a shift against each other, without a significant change in shape and structure of the spring element semifinished product 10 to effect. This is the rope 10 flexible, elastic to a certain extent and tractable. For the inner soul 20 If a material should be used which has sufficient strength properties even with transverse stress. In the case of fiber materials, glass fiber is particularly suitable here. For larger rope diameters, the use of certain thermoplastics or elastomers is suitable. For the reinforcing fiber cladding 30 forming thread bundle 36 . 37 All high-strength fiber materials such as glass, Kevlar, coal and drilling fiber are suitable. Up to a rope diameter of about 4 mm, glass fiber is particularly suitable for the inner soul. The flexible ropes 10 can be wound on rolls and drums, stored and made available for further processing.

Nachfolgend werden zwei Varianten eines Verfahrens zur Herstellung des seilfömigen Federelementhalbzeugs 10 beschrieben (11, 13). Bei diesem Herstellungsverfahren wird der oben erläuterte Feder-Kernkörper 20 mit der den Feder-Kernkörper 20 umgebenden Verstärkungsfaser-Umhüllung 30 bereitgestellt. Anschließend wird zumindest die Verstärkungsfaser-Umhüllung 30 mit einem flüssigen oder pastösen, aushärtbaren Matrixwerkstoff 78 getränkt und dadurch eine vorläufige gegenseitige Anordnung des Feder-Kernkörpers 20 und der Verstärkungsfaser-Umhüllung 30 festgelegt und eine vorbestimmte Querschnittsform des Federelementhalbzeugs 10 ausgebildet.Below are two variants of a method for producing the rope-shaped spring element semifinished product 10 described ( 11 . 13 ). In this manufacturing method, the above-described spring core body 20 with the spring core body 20 surrounding reinforcing fiber cladding 30 provided. Subsequently, at least the reinforcing fiber sheath 30 with a liquid or pasty, hardenable matrix material 78 soaked and thereby a preliminary mutual arrangement of the spring core body 20 and the reinforcing fiber cladding 30 set and a predetermined cross-sectional shape of the spring element semifinished product 10 educated.

Die erste Verfahrensvariante gemäß 11 ist vorzugsweise für Seile mit dünnerem Durchmesser geeignet. Die zweite Variante gemäß 13 ist vorzugsweise für Seile mit dickeren Durchmessern geeignet.The first method variant according to 11 is preferably suitable for ropes of thinner diameter. The second variant according to 13 is preferably suitable for ropes with thicker diameters.

Bei der ersten Verfahrensvariante gemäß 11 wird von einer Seilrolle 70 ein Federelementhalbzeug 10, beispielsweise mit einem in den 7 bis 10 gezeigten Aufbau, und einem noch nicht endgültigen Zusammenhalt der Bestandteile der Verstärkungsfaser-Umhüllung 30 und des Feder-Kernkörpers 20 über Umlenkrollen 72 abgewickelt und zur Weiterverarbeitung bereitgestellt. Zur Förderung des Federelementhalbzeuges oder Seils 10 wird dieses über eine Spannvorrichtung 74 mit einem Seilspannungsregler durch ein Tränkbecken 76 gezogen. Das Tränkbecken 76 ist mit einem korrosionsbeständigen Matrixwerkstoff 78 gefüllt, vorzugsweise mit flüssigem Reaktionsharz beispielsweise auf Basis von Epoxydharz. Der Seilspannungsregler der Spannvorrichtung 74 ist derart eingestellt, dass nahezu keine Spannung auf dem in Tränkbecken 76 befindlichen Abschnitt des Seils 10 liegt. Die Fadenbündel 36, 37 der Verstärkungsfaser-Umhüllung 30 bilden in diesem Zustand einen lockeren Zusammenhalt, der es ermöglicht, dass der Matrixwerkstoff 78 aufgrund des statischen Druckes in dem Tränkbecken 76 und aufgrund kapillarer Effekte in das Seil 10 eindringen und die einzelnen Fäden bzw. Filamente 32 umhüllen kann. Über weitere Umlenkrollen 72 wird das getränkte Seil 10 aus dem Tränkbecken 76 und über eine zweite Spannvorrichtung 75 mit einem zweiten Seilspannungsregler in ein düsenförmiges Werkzeug 40 gezogen. Hierbei ist der zweite Spannungsregler derart eingestellt, dass das Seil 10 im Bereich des Werkzeuges 40 straff gespannt wird.In the first method variant according to 11 is from a pulley 70 a spring element semifinished product 10 , for example, with one in the 7 to 10 shown construction, and a not yet final cohesion of the components of the reinforcing fiber sheath 30 and the spring core body 20 over pulleys 72 unwound and provided for further processing. To promote the spring element semifinished product or rope 10 This is about a jig 74 with a rope tension regulator through a drinking basin 76 drawn. The drinking bowl 76 is with a corrosion-resistant matrix material 78 filled, preferably with liquid reaction resin, for example based on epoxy resin. The cable tension regulator of the tensioning device 74 is set in such a way that there is almost no tension on the watering bowl 76 located section of the rope 10 lies. The thread bundles 36 . 37 reinforcing fiber cladding 30 form in the This state of a loose cohesion, which allows the matrix material 78 due to the static pressure in the drinking basin 76 and due to capillary effects in the rope 10 penetrate and the individual threads or filaments 32 can wrap. About further pulleys 72 becomes the soaked rope 10 from the drinking basin 76 and a second tensioning device 75 with a second cable tension regulator in a nozzle-shaped tool 40 drawn. Here, the second voltage regulator is set so that the rope 10 in the area of the tool 40 taut.

12 zeigt dieses Werkzeug 40, welches zur Bearbeitung des seilartigen Federelementhalbzeugs 10 dient, in einem Querschnitt. Das Werkzeug 40 umfasst einen düsenartig geformten Basiskörper 42 mit einem abragenden Flansch mit Bohrungen 43 zur ortsfesten Festlegung des Werkzeugs 40. Der Basiskörper 42 hat einen entlang der Förderrichtung F durchgehenden inneren Hohlraum, der einen Förderkanal 44 bereitstellt. 12 shows this tool 40 , which for processing the rope-like spring element semifinished product 10 serves, in a cross section. The tool 40 comprises a nozzle-like shaped base body 42 with a protruding flange with holes 43 for stationary fixing of the tool 40 , The base body 42 has a continuous along the conveying direction F inner cavity, a conveying channel 44 provides.

Der Förderkanal 44 ist in der Förderrichtung F in einen Zuführbereich 45, einen Kompressionsbereich 47 und einen Abführbereich 48 unterteilt. Entlang der Förderrichtung F betrachtet verjüngt sich die Querschnittsfläche des Förderkanals 44 im Bereich des Zuführbereichs 45 ausgehend von einer Einlassöffnung konisch bis zum Kompressionsbereich 47 und erweitert sich anschließend in einer stetigen Kurve bis zur Auslassöffnung im Abführbereich 48. Der Kompressionsbereich 47 kann hierbei auch nur punktuell ausgebildet sein. Alle Übergänge zwischen den vorgenannten Bereichen sind weich abgerundet. Vorzugsweise, wie in 12 zu erkennen, weist der Förderkanal 44 einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf. Hierbei ist ein erster Durchmesser De (Einlassdurchmesser) größer als ein zweiter Durchmesser Dk (Kompressionsdurchmesser). Ferner ist ein dritter Durchmesser Da (Auslassdurchmesser) größer als der zweite Durchmesser Dk. Ferner ist der erste Durchmesser De und der dritte Durchmesser Da größer als der gewünschte Durchmesser des Seils 10. Der zweite Durchmesser Dk als der minimale Düseninnendurchmesser ist hingegen im Wesentlichen gleich groß oder kleiner als der gewünschte Durchmesser des Seils 10.The conveyor channel 44 is in the conveying direction F in a feed area 45 , a compression area 47 and a discharge area 48 divided. Viewed along the conveying direction F, the cross-sectional area of the conveying channel tapers 44 in the area of the feed area 45 starting from an inlet opening conical up to the compression area 47 and then expands in a steady curve to the outlet opening in the discharge area 48 , The compression area 47 This can also be formed only selectively. All transitions between the aforementioned areas are softly rounded. Preferably, as in 12 to recognize, points the delivery channel 44 a substantially circular cross section. Here, a first diameter D e (inlet diameter) is greater than a second diameter D k (compression diameter). Further, a third diameter D a (outlet diameter) is larger than the second diameter D k . Further, the first diameter D e and the third diameter D a is greater than the desired diameter of the rope 10 , The second diameter D k as the minimum nozzle inner diameter, however, is substantially equal to or smaller than the desired diameter of the rope 10 ,

Auf Zug beansprucht, hat das Seil 10, insbesondere wenn es sich um ein Seil mit gegenläufig verwobener Wicklung handelt, das Bestreben zu kontrahieren, wobei sich die Fadenbündel 36, 37 der Verstärkungsfaser-Umhüllung 30 aneinander und eng an die innere Seele 20 legen. Hierbei wird überschüssiger Matrixwerkstoff 78 aus dem Seil 10 herausgepresst und bleibt in der Regel an der Seiloberfläche haften. Dieser Vorgang geschieht also bereits durch die Zugbeanspruchung zum Transport des Seils 10 bevor das Seil 10 in das Werkzeug 40 einläuft. Anschließend durchläuft das Seil 10 den Förderkanal 44, wobei der noch auf der Seiloberfläche befindliche überschüssige Matrixwerkstoff 78 wenigstens teilweise in dem Zuführbereich 45 abgestreift wird.Stressed on train, the rope has 10 in particular, in the case of a rope with a counter-interwoven winding, the tendency to contract, whereby the bundles of threads 36 . 37 reinforcing fiber cladding 30 to each other and close to the inner soul 20 lay. This is excess matrix material 78 from the rope 10 squeezed out and usually stick to the rope surface. This process is already done by the tensile stress to transport the rope 10 before the rope 10 in the tool 40 enters. Then the rope goes through 10 the conveyor channel 44 , wherein the excess matrix material still remaining on the cable surface 78 at least partially in the feed area 45 is stripped off.

Sodann wird das Seil 10 in dem Kompressionsbereich 47 weiter zusammengedrückt, wobei auch der letzte überschüssige Matrixwerkstoff 78 aus dem Seil 10 gepresst wird. Der überschüssige Matrixwerkstoff 78 kann auf der geneigten Innenoberfläche des Förderkanals 44 abfließen und in einem Auffangbecken 80 gesammelt werden. Über eine Rückführleitung 82 wird der gesammelte überschüssige Matrixwerkstoff 78 dem Tränkbecken 76 rückgeführt und kann so wieder verwendet werden. Als weiterer Effekt werden etwaige Lufteinschlüsse aufgrund des anfänglichen lockeren Zusammenhalts von Feder-Kernkörper 20 und Verstärkungsfaser-Umhüllung 30 durch die düsenartige Innenform des Förderkanals 44 und durch die sowohl zum Seilinneren als auch zur Einlassöffnung des Zuführbereiches gerichtete Druckkomponente des Harzes beseitigt.Then the rope 10 in the compression area 47 further compressed, including the last excess matrix material 78 from the rope 10 is pressed. The excess matrix material 78 can on the inclined inner surface of the conveyor channel 44 drain and in a catch basin 80 to be collected. Via a return line 82 becomes the collected excess matrix material 78 the drinking basin 76 recycled and can be used again. As a further effect, any air pockets will be due to the initial loose cohesion of spring core 20 and reinforcing fiber cladding 30 through the nozzle-like inner shape of the conveyor channel 44 and eliminated by the pressure component of the resin directed both to the cable interior and to the inlet opening of the feed area.

Nachfolgend wird die zweite Verfahrensvariante gemäß 13 erläutert. Wie bereits erwähnt, dient diese Variante vorrangig zur Bearbeitung von Seilen 10 größeren Durchmessers, bei denen die Tränkung in einem Tränkbecken schwierig ist. Die Tränkung des Seils 10 erfolgt bei dieser Verfahrensvariante beim Transport des Seils 10 durch den Förderkanal 44 der in 14 dargestellten zweiten Ausführungsform des Werkzeugs 40.Hereinafter, the second process variant according to 13 explained. As already mentioned, this variant is primarily used for processing ropes 10 larger diameter, where the impregnation in a drinking bowl is difficult. The impregnation of the rope 10 takes place in this process variant during transport of the rope 10 through the delivery channel 44 the in 14 illustrated second embodiment of the tool 40 ,

Vom Grundprinzip her erfolgt die Tränkung hier durch Injizieren des Matrixwerkstoffs 78 in den Förderkanal 44. Um dies bewerkstelligen zu können, unterscheidet sich das Werkzeug 40 der zweiten Ausführungsform von der ersten Ausführungsform des Werkzeugs 40 gemäß 12 darin, dass in Förderrichtung F betrachtet zwischen dem Zuführbereich 45 und dem Kompressionsbereich 47 ein Injektionsbereich 46 vorgesehen ist. Dieser Injektionsbereich 46 weist entlang seiner Länge eine konstante Querschnittsfläche mit einem vierten Durchmesser Di auf. Alternativ kann auch eine sich in Förderrichtung F verjüngende Querschnittsform für den Injektionsbereich 46 gewählt werden. Der erste Durchmesser De (Einlassdurchmesser), der zweite Durchmesser Dk (Kompressionsdurchmesser) und der dritte Durchmesser Da (Auslassdurchmesser) verhalten sich relativ zueinander wie bereits oben im Zusammenhang mit 12 beschrieben. Der zusätzliche vierte Durchmesser Di (Injektionsdurchmesser) ist im Wesentlichen gleich groß wie der gewünschte Durchmesser des Seils 10 und bevorzugt größer als der zweite Durchmesser Dk.From the basic principle, the impregnation takes place here by injecting the matrix material 78 in the conveyor channel 44 , To accomplish this, the tool is different 40 the second embodiment of the first embodiment of the tool 40 according to 12 in that viewed in the conveying direction F between the feed area 45 and the compression area 47 an injection area 46 is provided. This injection area 46 has along its length a constant cross-sectional area with a fourth diameter D i . Alternatively, a cross-sectional shape tapering in the conveying direction F can also be used for the injection area 46 to get voted. The first diameter D e (inlet diameter), the second diameter D k (compression diameter) and the third diameter D a (outlet diameter) behave relative to one another as already described above in connection with FIG 12 described. The additional fourth diameter D i (injection diameter) is substantially the same size as the desired diameter of the rope 10 and preferably larger than the second diameter D k .

Um den Matrixwerkstoff 78 bereitstellen zu können, umfasst das Werkzeug 40 einen Anschluss 50, eine Zuleitung 52, einen Ringkanal 54 und mehrere Bohrungen 56. Der Matrixwerkstoff 78 wird durch eine schneckengetriebene Spritzgussvorrichtung 58 unter einem vorbestimmten Druck bereitgestellt und über den Anschluss 50 der Zuleitung 52 zugeführt. Über die Zuleitung 52 wird der Matrixwerkstoff 78 in den Ringkanal 54 geleitet und schließlich über die Bohrungen 56 in den Förderkanal 44 eingebracht. Dies ermöglicht eine schnell durchführbare und vollständige Durchtränkung des Seils 10 und somit eine schnelle Durchlaufgeschwindigkeit des Seils 10 durch das Werkzeug 40.To the matrix material 78 Being able to deploy includes the tool 40 a connection 50 , a supply line 52 , a ring channel 54 and several holes 56 , The matrix material 78 is powered by a worm-driven injection molding device 58 provided under a predetermined pressure and over the terminal 50 the supply line 52 fed. About the supply line 52 becomes the matrix material 78 in the ring channel 54 passed and finally over the holes 56 in the conveyor channel 44 brought in. This allows a fast and complete impregnation of the rope 10 and thus a fast passage speed of the rope 10 through the tool 40 ,

Stromabwärts des Injektionsbereiches 46 schließt der Kompressionsbereich 45 an, um die Bestandteile des Federelementhalbzeuges 10 in eine gegenseitige Po sition mit einer eng an dem Feder-Kernkörper 20 anliegenden Verstärkungsfaser-Umhüllung 30 zu drücken und zugleich überschüssigen Matrixwerkstoff 78 zu entfernen. Die Ableitung des überschüssigen Matrixwerkstoff 78 erfolgt gleichermaßen wie bei der ersten Verfahrensvariante vorzugsweise über den Zuführbereich 45, kann aber auch über den Abführbereich 48 erfolgen. Nach Durchlaufen des Werkzeuges 40 hat das Seil 10 seine ungefähre später vorgesehene Querschnittsform und kann zu einem Federelement mit spiralartiger Form weiterverarbeitet werden. Die endgültige Querschnittsform erhält das Federelement nach Aushärtung des Matrixwerkstoffes 78.Downstream of the injection area 46 closes the compression area 45 to the components of the spring element semifinished product 10 in a mutual Po position with a close to the spring core body 20 adjacent reinforcing fiber cladding 30 to press and at the same time excess matrix material 78 to remove. The derivation of the excess matrix material 78 takes place in the same way as in the first method variant, preferably via the feed area 45 , but also about the discharge area 48 respectively. After passing through the tool 40 has the rope 10 its approximate cross-sectional shape provided later and can be further processed into a spring element with a spiral shape. The final cross-sectional shape receives the spring element after curing of the matrix material 78 ,

Eine solche Weiterverarbeitung wird nachfolgend beschrieben, kann sich an beide vorbeschriebenen Verfahrensvarianten anschließen und ist deshalb sowohl in 11 als auch in 13 schematisch dargestellt. Nach Durchlaufen des Werkzeugs 40 wird das Seil nun auf einen rotierenden Formgebungskörper 100 in Form eines Zylinders zur Umformung des seilartigen Federelementhalbzeuges 10 in ein spiralförmiges Federelementhalbzeug gewickelt. Bei diesem Wickelvorgang sind Zylinderdurchmesser, Rotations- und Fortschrittsgeschwindigkeit auf die gewünschte Geometrie des gewünschten spiralförmigen Federelementhalbzeugs 10 abgestimmt. Vorzugsweise weist der Formgebungskörper 100 eine Oberfläche 106 mit einer spiralförmig verlaufenden Rille 107 mit im Wesentlichen halbkreisförmigem auf, um eine exakte Wicklung zu ermöglichen.Such further processing is described below, can follow both methods described above and is therefore both in 11 as well as in 13 shown schematically. After passing through the tool 40 The rope is now on a rotating shaping body 100 in the form of a cylinder for forming the rope-like spring element semifinished product 10 wrapped in a spiral spring element semifinished product. In this winding process are cylinder diameter, rotation and speed of progress to the desired geometry of the desired spiral spring element semifinished product 10 Voted. Preferably, the shaping body 100 a surface 106 with a spiral groove 107 with a substantially semicircular to allow an exact winding.

Um einen kontinuierlichen Fertigungsprozess zu erreichen, können mehrere Formgebungskörper 100, 102, 104 mit identisch ausgebildeter Oberfläche 106 und gleicher oder unterschiedlicher Länge aneinander gefügt werden. Zu diesem Zweck weist jeder Formgebungskörper 100, 102, 104 ein erstes Ende 108 und ein zweites Ende 109 auf, wobei an den beiden Enden 108, 109 jeweils ein Anschluss 110 zu verdrehfesten Verbindung mit dem jeweils benachbarten Formgebungskörper 100, 102, 104 vorgesehen ist. Der Anschluss 110 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die benachbarten Formgebungskörper 100, 102, 104 formschlüssig beispielsweise mit einer Nut-Feder-Verbindung miteinander verbunden können, entweder während dem fortlaufenden Fertigungsprozess, d. h. bei rotierenden Formgebungskörpern 100, 102, 104 oder bei einer Unterbrechung des Wickelprozesses.To achieve a continuous manufacturing process, several shaping bodies can 100 . 102 . 104 with identical trained surface 106 and the same or different lengths are joined together. For this purpose, each shaping body 100 . 102 . 104 a first end 108 and a second end 109 on, being at the two ends 108 . 109 one connection each 110 to rotationally fixed connection with the respective adjacent shaping body 100 . 102 . 104 is provided. The connection 110 is preferably formed such that the adjacent shaping body 100 . 102 . 104 can be positively connected, for example, with a tongue and groove connection, either during the continuous manufacturing process, ie rotating forming bodies 100 . 102 . 104 or at an interruption of the winding process.

Um nach abgeschlossener Wicklung das geformte und ausgehärtete (Faserverbundwerkstoff-)Federelement 200 leicht von dem Formgebungskörper 100 abnehmen zu können, wird in einer bevorzugten Ausgestaltung vor der Aufwicklung des Federelementhalbzeugs 10 ein Folienband 116 auf die Oberfläche 106 aufgewickelt. Später kann das Folienband 116 unter dem auf dem Formgebungskörper aufgewickelten Faserverbundwerkstoff-Federelement 200 herausgezogen werden, so dass ein gewisses Spiel oder Zwischenraum entsteht und das Faserverbundwerkstoff-Federelement 200 leichter von dem Formgebungskörper 100 abgenommen werden kann.After completed winding, the molded and cured (Faserverbundwerkstoff-) spring element 200. slightly from the forming body 100 to be able to decrease, in a preferred embodiment, prior to winding of the spring element semifinished product 10 a foil tape 116 on the surface 106 wound. Later, the foil tape 116 under the fiber composite spring element wound on the forming body 200. be pulled out, so that a certain clearance or space is created and the fiber composite spring element 200. more easily from the forming body 100 can be removed.

Alternativ zu einer rillenartig ausgebildeten Oberfläche 106 kann der Formgebungskörper 100, 102, 104 auch als einfacher Rundzylinder ausgebildet sein. In diesem Fall kommt es während der Wicklung des Federelementhalbzeugs 10 zu einer leichten Abplattung des im Wesentlichen runden Seilquerschnitts. Eine solche Abplattung zu einer elliptischen Querschnittsform ist abhängig vom Verhältnis des Durchmessers des Rundzylinders zu dem Durchmesser des Seils sowie von der Zuglast mit der das Seil während des Wickelvorganges beansprucht wird. Da der Seildurchmesser klein gegenüber dem Durchmesser des Zylinders ist und das Seil nur gerade so stramm gewickelt werden muss, dass es nicht vom Zylinder abgleitet, ist die Formänderung zum elliptischen Querschnitt und damit die Querschnittsflächenänderung gering. Wie mit den aus der technischen Mechanik bekannten Bredt'schen Formeln nachgewiesen werden kann, wird somit auch die Torsionsfestigkeit des leicht abgeplatteten Querschnitts nur geringfügig verändert. Darüber hinaus sind weitere Varianten des Formgebungskörpers 100 denkbar, wobei dieser auch als verlorene Form eingesetzt werden kann.Alternatively to a groove-like surface 106 can the shaping body 100 . 102 . 104 be designed as a simple round cylinder. In this case, it comes during the winding of the spring element semifinished product 10 to a slight flattening of the substantially round rope cross-section. Such a flattening to an elliptical cross-sectional shape is dependent on the ratio of the diameter of the round cylinder to the diameter of the rope as well as the tensile load with which the rope during the winding process is claimed. Since the rope diameter is small compared to the diameter of the cylinder and the rope just has to be wound so tightly that it does not slide off the cylinder, the change in shape to the elliptical cross section and thus the cross-sectional area change is small. As can be demonstrated with the Bredt's formulas known from the technical mechanics, the torsional strength of the slightly flattened cross section is thus only slightly changed. In addition, other variants of the shaping body 100 conceivable, although this can also be used as a lost form.

Durch die Aufwicklung bekommt das Federelementhalbzeug eine spiralartige Form. Um das endgültige (Faserverbundwerkstoff-)Federelement 200 zu erzeugen wird es anschließend in eine Aushärtungseinrichtung bzw. Wärmekammer 118 gefahren, in der der Matrixwerkstoff 78, vorzugsweise ein Reaktionsharz, aushärtet und dass Federelement 200 eine beständige Form erhält. Zur Aushärtung kann anstelle der Wärmekammer 118, insbesondere je nach verwendetem Harztypus, auch eine UV-Lichtkammer oder dergleichen zum Einsatz kommen.By winding the spring element semi-finished product gets a spiral-like shape. To the final (Faserverbundwerkstoff-) spring element 200. It is then produced in a curing device or heating chamber 118 driven, in which the matrix material 78 , preferably a reaction resin, hardens and that spring element 200. gets a stable form. For curing can be used instead of the heat chamber 118 , In particular, depending on the type of resin used, a UV light chamber or the like are used.

Das fortlaufend gewickelte und nun ausgehärtete Faserverbundwerkstoff-Federelement 200, jetzt auch als Spiralfeder zu bezeichnen, kann an der Stoßstelle zweier Formgebungskörper 100, 102, 104 mittels einer Trennvorrichtung 120 getrennt werden, so dass ein oder mehrere Formgebungskörper 100, 102, 104 zusammen mit dem darauf befindlichen (Faserverbundwerkstoff-)Federelement 200 aus der Fertigung entnommen werden kann. Nach Herausziehen des Folienbandes 116 erhält das Federelement 200 ein Spiel zur Oberfläche 106 des Formgebungskörpers und kann von diesem abgewickelt bzw. abgestreift werden. Anschließend kann der Formgebungskörper dem Magazin 90 rückgeführt werden. Auf diese Weise wird ein kontinuierlicher Fertigungsprozess ermöglicht.The continuously wound and now cured fiber composite spring element 200. , now also referred to as a spiral spring, can at the joint of two shaping body 100 . 102 . 104 by means of a separating device 120 be separated, so that one or more shaping body 100 . 102 . 104 together with the (Faserverbundwerkstoff-) spring element thereon 200. can be removed from the production. After pulling out the foil strip 116 receives the spring element 200. a game to the surface 106 of the shaping body and can be unwound or stripped from this. Subsequently, the shaping body the magazine 90 be returned. This enables a continuous manufacturing process.

Je nach Verwendungszweck des spiralförmigen Faserverbundwerkstoff-Federelementes 200 ist eine entsprechende Seilart auszuwählen. Für Zug-Druck-Federn kommen Seile 10 mit gegenläufiger, verwobener Wicklung bzw. gegenläufig geschichtet gewickelte Seile 10 in Betracht. Insbesondere ist darauf zu achten, dass eine sehr engmaschige Verwebung erfolgt, da es sonst durch die Druckkomponente aus den Normalspannungen der Verstärkungsfaser-Umhüllung 30 zum einen Auswickeln der entsprechend orientierten Fadenbündel 36, 37 und zu einer Zerstörung des Federelementhalbzeuges 10 führen kann. Für Federelementhalbzeuge 10 mit einseitig wirkender Belastung sind Seile 10 mit gleichgerichteter Wicklung der Fadenbündel 36, 37 geeignet. Besondere Aufmerksamkeit ist daher auf die Wickelrichtung der Fadenbündel 36, 37 während der Seilherstellung und der anschließenden Wicklung des Seils 10 um den Formgebungskörper 100 zu richten.Depending on the intended use of the spiral fiber composite spring element 200. a corresponding type of rope must be selected. For train-pressure springs come ropes 10 with opposing, interwoven winding or oppositely layered wound ropes 10 into consideration. In particular, care must be taken that a very close-meshed interweaving takes place, since otherwise due to the pressure component from the normal stresses of the reinforcing fiber sheath 30 for a Auswickeln the appropriately oriented thread bundles 36 . 37 and to a destruction of the spring element semifinished product 10 can lead. For spring element semi-finished products 10 with unilateral loading are ropes 10 with rectified winding of the thread bundle 36 . 37 suitable. Special attention is therefore on the winding direction of the thread bundles 36 . 37 during rope making and the subsequent winding of the rope 10 around the forming body 100 to judge.

Die oben beschriebenen Verfahren werden vorzugsweise vollautomatisch durchgeführt, sind prinzipiell aber auch manuell ausführbar. Ferner können insbesondere Kleinserien mit Federelementhalbzeugen 10 großer Abmessung mit einer verlorenen Positivform, z. B. einem zylinderartigen Formgebungskörper mit halbkreisförmiger Rille aus Hartschaumkunststoff oder Formsand verwendet werden. Die verlorene Form kann zerstört werden, um die ausgehärtete Feder entnehmen zu können. Aufgrund der großen Härte der Faserwerkstoffe werden für das Werkzeug 40, insbesondere den Basiskörper 42, Werkstoffe aus gehärteten und polierten Stahllegierungen oder entsprechend geeigneten Keramiken eingesetzt.The methods described above are preferably carried out fully automatically, but are in principle also manually executable. Furthermore, in particular small series with spring element semifinished products 10 large dimension with a lost positive shape, z. B. a cylindrical molding body with a semicircular groove made of hard foam plastic or molding sand. The lost form can be destroyed to remove the hardened spring. Due to the great hardness of the fiber materials are used for the tool 40 , in particular the base body 42 , Materials made of hardened and polished steel alloys or suitable ceramics used.

Des weiteren kann bei der Verwendung entsprechender Harztypen für den Matrixwerkstoff 78 das Seil 10 auch als „Prepreg" bereitgestellt werden und enthält das zur Aushärtung erforderliche Harz in einem gummielastischen, trockenen Zustand. Entsprechend behandelte Seile 10 können auf Rollen gelagert zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung gestellt werden. Somit sind keine aufwendigen Anlagen zur Tränkung erforderlich und die vorgefertigten Seile 10 können mit dem Formgebungskörper 100 in eine spiralförmige Form gebracht werden und anschließend in einer Wärmekammer 118 ausgehärtet werden.Furthermore, when using appropriate resin types for the matrix material 78 the rope 10 also be provided as a "prepreg" and contains the resin required for curing in a rubbery, dry state 10 can be stored on rolls for further processing. Thus, no elaborate systems are required for impregnation and the prefabricated ropes 10 can with the shaping body 100 be brought into a spiral shape and then in a heat chamber 118 be cured.

Mit dem oben beschriebenen Wickelverfahren werden vorzugsweise spiralförmige bzw. zylindrische (Faserverbundwerkstoff-)Federelemente 200 bzw. Spiralfedern hergestellt. Alternativ können aber auch ebene Federelemente 200 oder Federelemente 200 mit rechteckigem Querschnitt und leicht gerundeten Eckradien geformt werden.With the winding method described above are preferably spiral or cylindrical (Faserverbundwerkstoff-) spring elements 200. or coil springs produced. Alternatively, but also flat spring elements 200. or spring elements 200. be formed with rectangular cross-section and slightly rounded corner radii.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren geformten Federelementhalbzeuge 10 haben eine Dichte von größer gleich ca. 1,9 g/cm3. Bei Federelementhalbzeugen 10 größerer Abmessung kann die Dichte bis unter 1 g/cm3 betragen, da in diesem Fall als Werkstoff für den Feder-Kernkörper 20 leichte Kunststoffschäume zum Einsatz kommen können und diese den Großteil des Federvolumens ausmachen. Die die eigentliche Torsionsbelastung tragende Verstärkungsfaser-Umhüllung 30 nimmt nur einen geringen Teil des Federgewichts ein. Das Gewicht einer Feder aus Faserverbundwerkstoff ist demnach wenigstens 60% geringer als das einer vergleichbaren Stahlfeder.The molded with the novel spring element semi-finished products 10 have a density greater than or equal to about 1.9 g / cm 3 . For spring element semifinished products 10 greater dimension, the density can be less than 1 g / cm 3 , since in this case as a material for the spring core body 20 lightweight plastic foams can be used and make up the bulk of the spring volume. The actual torsional load carrying reinforcing fiber sheath 30 takes up only a small part of the spring weight. The weight of a spring made of fiber composite material is therefore at least 60% lower than that of a comparable steel spring.

Bei der Wicklung des Federelementhalbzeugs 10 um den die Federform bildenden Federformkörper 100 bleibt die Orientierung der Fadenbündel 36, 37 im Seil erhalten. Im Idealfall ist die Steigung der schraubenförmigen Wicklung der Fadenbündel 36, 37 um etwa 45° zur Längsrichtung L des Feder-Kernkörpers 20 geneigt. Der vergleichsweise dünne ringförmige Querschnitt der Verstärkungsfaser-Umhüllung 30 nimmt die bei solchen Faserverbundwerkstoff-Federelementen 200 maßgebliche Torsionsbeanspruchung ideal auf. In Richtung des Faserverlaufs treten nur Normalspannungen auf, wodurch die richtungsorientierten Werkstoffeigenschaften ideal ausgenutzt werden können. Hier kommt der im Vergleich zum Werkstoff Stahl größere E-Modul des Faserwerkstoffs zum Tragen. Die nahezu vernachlässigbaren Querkräfte nimmt der Feder-Kernkörper 20 auf. Infolge der hohen dynamischen Wechselfestigkeit von Verbundwerkstoffen im Vergleich zu herkömmlichen Stahl weisen die erfindungsgemäßen Faserverbundwerkstoff-Federelemente 200 eine erhöhte Lebensdauer auf. Zudem sind Faserverbundwerkstoff-Federelemente 200 aus faserverstärktem Kunststoff gegen eine Vielzahl korrosiver Medien beständig.In the winding of the spring element semifinished product 10 around the spring form forming spring shaped body 100 the orientation of the bundles of fibers remains 36 . 37 received in the rope. Ideally, the pitch of the helical winding is the filament bundle 36 . 37 about 45 ° to the longitudinal direction L of the spring core body 20 inclined. The comparatively thin annular cross section of the reinforcing fiber sheath 30 takes the case of such fiber composite spring elements 200. decisive torsional stress ideal. In the direction of the fiber flow, only normal stresses occur, whereby the direction-oriented material properties can be ideally exploited. Here comes the larger compared to the material steel modulus of elasticity of the fiber material to fruition. The almost negligible transverse forces takes the spring core body 20 on. Due to the high dynamic alternating strength of composite materials compared to conventional steel, the fiber composite spring elements according to the invention 200. an increased life. In addition, fiber composite spring elements 200. Made of fiber-reinforced plastic resistant to a variety of corrosive media.

1010
FederelementhalbzeugSpring element semis
2020
Feder-KernkörperSpring core body
3030
Verstärkungsfaser-UmhüllungReinforcing-fiber sheath
3232
Fadenthread
3636
Fadenbündelthread bundle
3737
Fadenbündelthread bundle
3838
Schichtlayer
4040
WerkzeugTool
4242
Basiskörperbase body
4343
Bohrungdrilling
4444
Förderkanaldelivery channel
4545
Zuführbereichfeeding
4646
Injektionsbereichinjection area
4747
Kompressionsbereichcompression region
4848
Abführbereichdischarge area
5050
Anschlussconnection
5252
Zuleitungsupply
5454
Ringkanalannular channel
5656
Bohrungdrilling
5858
Spritzgussvorrichtunginjection molding machine
7070
Rollerole
7272
Umlenkrolleidler pulley
7474
Spannvorrichtungjig
7575
Spannvorrichtungjig
7676
Tränkbeckendrinking trough
7878
MatrixwerkstoffMatrix material
8080
Auffangbeckencatch basin
8282
RückführleitungReturn line
9090
Magazinmagazine
100100
Formgebungskörperbody shaping
102102
Formgebungskörperbody shaping
104104
Formgebungskörperbody shaping
106106
Oberflächesurface
107107
Rillegroove
108108
erstes Endefirst The End
109109
zweites Endesecond The End
110110
Verbindungconnection
116116
Folienbandfoil tape
118118
Wärmekammerheat chamber
120120
Trennvorrichtungseparating device
200200
Faserverbundwerkstoff-FederelementFiber composite spring element
LL
Längsrichtunglongitudinal direction
FF
Förderrichtungconveying direction
De D e
erster Durchmesserfirst diameter
Dk D k
zweiter Durchmessersecond diameter
Da D a
dritter Durchmesserthird diameter
Di D i
vierter Durchmesserfourth diameter

Claims (45)

Verfahren zur Herstellung eines seilartigen Federelementhalbzeugs (10), mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen eines Feder-Kernkörpers (20) und eine den Feder-Kernkörper (20) umgebende Verstärkungsfaser-Umhüllung (30), die wenigstens ein Faser-Filament (32) aufweist; b) Tränken von zumindest der Verstärkungsfaser-Umhüllung (30) mit einem flüssigen oder pastösen, aushärtbaren Matrixwerkstoff (78), und dadurch – Festlegen einer vorläufigen gegenseitigen Anordnung des Feder-Kernkörpers (20) und der Verstärkungsfaser-Umhüllung (30) und – Ausbildung einer vorbestimmten Querschnittsform des Federelementhalbzeugs (10).Method for producing a cable-like spring element semifinished product ( 10 ), comprising the following steps: a) providing a spring core body ( 20 ) and a spring core body ( 20 ) surrounding reinforcement fiber cladding ( 30 ) containing at least one fiber filament ( 32 ) having; b) impregnating at least the reinforcing fiber sheath ( 30 ) with a liquid or pasty, curable matrix material ( 78 ), and thereby - establishing a provisional mutual arrangement of the spring core body ( 20 ) and the reinforcing fiber cladding ( 30 ) and - formation of a predetermined cross-sectional shape of the spring element semifinished product ( 10 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Feder-Kernkörper (20) an seiner Außenseite gegen ein Eindringen des flüssigen oder pastösen, aushärtbaren Matrixwerkstoff (78) abgedichtet ist.Method according to claim 1, characterized in that the spring core body ( 20 ) on its outside against penetration of the liquid or pasty, curable matrix material ( 78 ) is sealed. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Feder-Kernkörper (20) für den flüssigen oder pastösen, aushärtbaren Matrixwerkstoff (78) impermeabel ist.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the spring core body ( 20 ) for the liquid or pasty curable matrix material ( 78 ) is impermeable. Verfahren nach einem der vorher genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Feder-Kernkörper (20) gummiartig oder schaumstoffartig elastisch und reversibel komprimierbar ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the spring core body ( 20 ) is rubbery or foam-like elastic and reversible compressible. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt b) auch der Feder-Kernkörper (20) getränkt wird.A method according to claim 1, characterized in that in step b) also the spring core body ( 20 ) is soaked. Verfahren nach einem der vorher genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Tränken eine überschüssige Menge des Matrixwerkstoffes (78) zugeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that when impregnating an excess amount of the matrix material ( 78 ) is supplied. Verfahren nach einem der vorher genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelementhalbzeug (10) zum Tränken mit einer überschüssigen Menge des Matrixwerkstoffes (78) durch ein mit dem flüssigen oder pastösen, aushärtbaren Matrixwerkstoff (78) gefülltes Tränkbecken (76) befördert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the spring element semifinished product ( 10 ) for impregnation with an excess amount of the matrix material ( 78 ) by a with the liquid or pasty, curable matrix material ( 78 ) filled drinking bowl ( 76 ). Verfahren nach einem der vorher genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelementhalbzeug (10) zum Tränken durch einen Förderkanal (44) befördert und der flüssige oder pastöse, aushärtbare Matrixwerkstoff (78) in den Förderkanal (44) injiziert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the spring element semifinished product ( 10 ) for impregnation through a conveyor channel ( 44 ) and the liquid or pasty curable matrix material ( 78 ) in the conveyor channel ( 44 ) is injected. Verfahren nach einem der vorher genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelementhalbzeug (10) nach dem Tränken durch einen Förderkanal (44) transportiert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the spring element semifinished product ( 10 ) after soaking through a conveyor channel ( 44 ) is transported. Verfahren nach einem der vorher genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelementhalbzeug (10) – während des Tränkens; und/oder – nach dem Tränken komprimiert und hierbei elastisch und reversibel verformt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the spring element semifinished product ( 10 ) - during the drinking; and / or - compressed after impregnation and thereby elastically and reversibly deformed. Verfahren nach einem der vorher genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Feder-Kernkörpers (20) elastisch und reversibel komprimierbar ist und während des Komprimierens auch der Feder-Kernkörper (20) zusammengedrückt wird und so mittels des Feder-Kernkörpers (20) ein gegen die Innenseite der Verstärkungsfaser-Umhüllung (30) gerichteter Gegendruck erzeugt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the spring core body ( 20 ) is elastically and reversibly compressible and during the compression of the spring core body ( 20 ) is compressed and so by means of the spring core body ( 20 ) against the inside of the reinforcing fiber sheath ( 30 ) directed back pressure is generated. Verfahren nach einem der vorher genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Tränken etwaiger überschüssiger Matrixwerkstoff (78) entfernt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that after impregnation any excess matrix material ( 78 ) Will get removed. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernen des überschüssigen Matrixwerkstoffs (78) über den Förderkanal (44) oder mittels des Förderkanals (44) erfolgt.A method according to claim 12, characterized in that the removal of the excess matrix material ( 78 ) via the delivery channel ( 44 ) or by means of the delivery channel ( 44 ) he follows. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass entfernter überschüssiger flüssigen oder pastöser, aushärtbarer Matrixwerkstoffs (78) gesammelt (78; 80) und zum Tränken wieder verwendet (78; 82) wird.Method according to one of claims 12 or 13, characterized in that removed excess liquid or pasty curable matrix material ( 78 ) ( 78 ; 80 ) and used again for drinking ( 78 ; 82 ) becomes. Verfahren nach einem der vorher genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schritt c) der Matrixwerkstoff (78) zumindest teilweise ausgehärtet wird, so dass das Federelementhalbzeug (10) einen prepreg-artigen und weitgehend trockenen, biegeschlaffen, seilartigen Zustand besitzt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in a step c) the matrix material ( 78 ) is at least partially cured, so that the spring element semifinished product ( 10 ) has a prepreg-like and largely dry, limp, rope-like state. Werkzeug zur Bearbeitung eines seilartigen Federelementhalbzeugs (10) mit einem Förderkanal (44), durch den das Federelementhalbzeug (10) förderbar ist und der in Förderrichtung (F) einen Zuführbereich (45), einen Kompressionsbereich (47) und einen Abführbereich (48) aufweist, wobei sich der Förderkanal (44) in Förderrichtung (F) von einem Eingang des Zuführbereichs (45) zum Kompressionsbereich (47) hin verjüngt, und wobei die Querschnittsfläche bzw. der Durchmesser (De) des Eingangs des Zuführbereichs (45) größer oder gleich groß wie der Außen-Durchmesser des in den Förderkanal (44) geförderten Federelementhalbzeugs (10) ist, und wobei die Querschnittsfläche bzw. der Durchmesser (DK) des Kompressionsbereiches (47) kleiner als die zu formende gewünschte Querschnittsfläche bzw. der gewünschte zu formende Außen-Durchmesser des Federelementhalbzeugs (10) ist.Tool for processing a cable-like spring element semifinished product ( 10 ) with a delivery channel ( 44 ), through which the spring element semifinished product ( 10 ) is conveyable and in the conveying direction (F) a feed area ( 45 ), a compression area ( 47 ) and a discharge area ( 48 ), wherein the conveyor channel ( 44 ) in the conveying direction (F) from an input of the feed region ( 45 ) to the compression area ( 47 ), and wherein the cross-sectional area or the diameter (D e ) of the input of the feed area ( 45 ) greater than or equal to the outer diameter of the in the delivery channel ( 44 ) subsidized spring element semifinished product ( 10 ), and wherein the cross-sectional area or the diameter (D K ) of the compression region ( 47 ) smaller than the desired cross-sectional area to be formed or the desired outer diameter of the spring element semifinished product ( 10 ). Werkzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Zuführbereich (45) und Kompressionsbereich (47) ein Injektionsbereich (46) vorgesehen ist, und im Bereich des Injektionsbereiches (46) wenigstens eine Bohrung (56) in den Förderkanal (44) mündet, durch die dem Federelementhalbzeug (10) der flüssige oder pastöse, aushärtbare Matrixwerkstoff (78) zuführbar ist.Tool according to claim 16, characterized in that between feed area ( 45 ) and compression range ( 47 ) an injection area ( 46 ), and in the area of the injection area ( 46 ) at least one bore ( 56 ) in the conveyor channel ( 44 ), through which the spring element semifinished product ( 10 ) the liquid or pasty, hardenable matrix material ( 78 ) can be fed. Werkzeug nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche bzw. der Durchmesser (DA) des Abführbereichs (48) im Wesentlichen gleich groß oder größer als die zu formende gewünschte Querschnittsfläche bzw. der zu formende gewünschte Außen-Durchmesser des Federelementhalbzeugs (10) ist.Tool according to claim 16 or 17, characterized in that the cross-sectional area or the diameter (D A ) of the discharge area ( 48 ) substantially equal to or larger than the desired cross-sectional area to be formed or the desired outer diameter of the spring element semifinished product ( 10 ). Verfahren zur Herstellung eines spiralförmigen Federelementes (200) mittels eines Federelementhalbzeugs (10), mit folgenden Schritten: a) Wickeln des getränkten und/oder zumindest teilweise ausgehärteten Federelementhalbzeugs (10) um einen Formgebungskörper (100) mit einer Oberfläche, die auf die endgültige geometrische Form des Federelementes (200) abgestimmt ist und/oder diese abbildet; und b) vollständiges Aushärten (118) des flüssigen oder pastösen, aushärtbaren Matrixwerkstoffs (78), wodurch ein spiralförmiges Federelement (200) gebildet wird.Method for producing a helical spring element ( 200. ) by means of a spring element semifinished product ( 10 ), with the following steps: a) winding of the impregnated and / or at least partially cured spring element semifinished product ( 10 ) around a shaping body ( 100 ) with a surface which is based on the final geometric shape of the spring element ( 200. ) and / or depicts it; and b) complete curing ( 118 ) of the liquid or pasty curable matrix material ( 78 ), whereby a spiral spring element ( 200. ) is formed. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass an den Formgebungskörper (100) ein weiterer Formgebungskörper (102, 104) mittels ei ner verdrehsicheren, vorzugsweise formschlüssigen, Verbindung (110) angeschlossen wird.Method according to claim 19, characterized in that the shaping body ( 100 ) another shaping body ( 102 . 104 ) by means of a twist-proof, preferably form-fitting, connection ( 110 ) is connected. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Formgebungskörper (102, 104) mit oder ohne Unterbrechung des Wickelvorganges angeschlossen wird.A method according to claim 19 or 20, characterized in that the further shaping body ( 102 . 104 ) is connected with or without interrupting the winding process. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige oder pastöse, aushärtbare Matrixwerkstoff (78) mittels Wärme (118) und/oder durch eine photochemische Reaktion, insbesondere mittels UV-Strahlung, ausgehärtet wird.Method according to one of claims 19 to 21, characterized in that the liquid or pasty, hardenable matrix material ( 78 ) by means of heat ( 118 ) and / or cured by a photochemical reaction, in particular by means of UV radiation. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass vor Schritt a) ein Band, vorzugsweise ein Folienband (116), vorbestimmter Dicke auf den Formgebungskörper (100, 102, 104) gewickelt wird.Method according to one of claims 19 to 22, characterized in that before step a) a band, preferably a foil strip ( 116 ), predetermined thickness on the shaping body ( 100 . 102 . 104 ) is wound. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgehärtete spiralförmigen Federelementes (200) auf eine vorbestimmte Länge abgelängt (120) wird.Method according to one of claims 19 to 23, characterized in that the hardened spiral spring element ( 200. ) is cut to a predetermined length ( 120 ) becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Feder-Kernkörpers (20) nach dem vollständigen Aushärten des flüssigen oder pastösen, aushärtbaren Matrixwerkstoffs (78) aus dem spiralförmigen Federelementes (200) entfernt wird.Method according to one of claims 19 to 24, characterized in that the spring core body ( 20 ) after complete curing of the liquid or pasty curable matrix material ( 78 ) from the spiral spring element ( 200. ) Will get removed. Formgebungskörper (100) zur Umformung eines seilartigen Federelementhalbzeugs (10) in ein spiralförmiges Federelementhalbzeug, wobei der Formgebungskörper (100) eine auf die geometrische Form des spiralförmigen Federelementhalbzeugs (200) abgestimmte oder diese Form abbildende Oberfläche (106) aufweist und an wenigstens einem Ende (108, 109) ei nen Anschluss zur Verbindung (110) mit einem weiteren Formgebungsköper (102, 104) aufweist.Shaping body ( 100 ) for forming a cable-like spring element semifinished product ( 10 ) in one helical spring element semifinished product, wherein the shaping element ( 100 ) one on the geometric shape of the spiral spring element semifinished product ( 200. ) or surface reflecting this shape ( 106 ) and at least one end ( 108 . 109 ) a connection to the connection ( 110 ) with a further shaping body ( 102 . 104 ) having. Formgebungskörper (100) nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss zur Bildung einer formschlüssigen Verbindung (110) mit dem weiteren Formgebungskörper (102, 104) ausgebildet ist.Shaping body ( 100 ) according to claim 26, characterized in that the connection for forming a positive connection ( 110 ) with the further shaping body ( 102 . 104 ) is trained. Formgebungskörper (100) nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss eine Nut und/oder Feder aufweist.Shaping body ( 100 ) according to claim 26 or 27, characterized in that the connection has a groove and / or spring. Formgebungskörper (100) nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (106) wenigstens eine Rille (107) zur spiralartigen Formgebung des Federelementhalbzeugs (200) aufweist, und das seilartige Federelementhalbzeug (10) in dieser Rille (107) um den Formgebungskörper (100) wickelbar ist.Shaping body ( 100 ) according to one of claims 26 to 28, characterized in that the surface ( 106 ) at least one groove ( 107 ) for spiral-like shaping of the spring element semifinished product ( 200. ), and the rope-like spring element semifinished product ( 10 ) in this groove ( 107 ) around the shaping body ( 100 ) is windable. Spiralförmiges Federelement (200) mit einem hohlen, rohrartigen Faserverbundwerkstoff-Federelementkörper (30).Spiral spring element ( 200. ) with a hollow, tubular fiber composite spring element body ( 30 ). Spiralförmiges Federelement (200) nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbundwerkstoff-Federelementkörper (30) wenigstens eine Faser oder ein Filament aus Glas-, Kevlar-, Kohle- oder Borfaser umfasst.Spiral spring element ( 200. ) according to claim 30, characterized in that the fiber composite spring element body ( 30 ) comprises at least one fiber or filament of glass, Kevlar, carbon or boron fiber. Spiralförmiges Federelement (200) nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbundwerkstoff-Federelementkörper (30) wenigstes einen Faden (32) oder ein Fadenbündel (36, 37), gebildet aus mehreren Fasern und/oder Filamenten, umfasst.Spiral spring element ( 200. ) according to claim 30 or 31, characterized in that the fiber composite spring element body ( 30 ) least a thread ( 32 ) or a bundle of threads ( 36 . 37 ) formed of a plurality of fibers and / or filaments. Spiralförmiges Federelement (200) nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Faden (32) oder das Fadenbündel (36, 37) in einer vorbestimmten Wickelung gewickelt ist.Spiral spring element ( 200. ) according to claim 32, characterized in that the thread ( 32 ) or the thread bundle ( 36 . 37 ) is wound in a predetermined winding. Spiralförmiges Federelement (200) nach einem der Ansprüche 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Fadenbündel (36, 37) mehrere Gruppen von Fäden (32) umfasst, wobei jede Gruppe gegenläufig oder gleichgerichtet bezüglich einer Längsrichtung (L) des Faserverbundwerkstoff-Federelement (200) gewickelt ist.Spiral spring element ( 200. ) according to one of claims 30 to 33, characterized in that the thread bundle ( 36 . 37 ) several groups of threads ( 32 ), each group being opposed or rectified with respect to a longitudinal direction (L) of the fiber composite spring element (FIG. 200. ) is wound. Spiralförmiges Federelement (200) nach einem der Ansprüche 30 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden (32) einer Gruppe mit den Fäden (32) einer anderen Gruppe verwoben sind.Spiral spring element ( 200. ) according to one of claims 30 to 34, characterized in that the threads ( 32 ) a group with the threads ( 32 ) are interwoven in another group. Spiralförmiges Federelement (200) nach einem der Ansprüche 30 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gruppe eine Schicht (38) des Faserverbundwerkstoff-Federelementkörpers (30) bildet, die entlang der Längsrichtung (L) im Wesentlichen im einheitlichen Abstand von der Längsachse des Federelementes (200) entfernt ist.Spiral spring element ( 200. ) according to one of claims 30 to 35, characterized in that a group comprises a layer ( 38 ) of the fiber composite spring element body ( 30 ) formed along the longitudinal direction (L) substantially at a uniform distance from the longitudinal axis of the spring element ( 200. ) is removed. Spiralförmiges Federelement (200) nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der hohle, rohrartige Faserverbundwerkstoff-Federelementkörper (30) mit einem Feder-Kernkörper (20) ausgefüllt ist.Spiral spring element ( 200. ) according to claim 30, characterized in that the hollow, tubular fiber composite spring element body ( 30 ) with a spring core body ( 20 ) is filled out. Spiralförmiges Federelement (200) nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass der Feder-Kernkörper (20) aus einer Faser oder einem Faserbündel gebildet ist.Spiral spring element ( 200. ) according to claim 37, characterized in that the spring core body ( 20 ) is formed of a fiber or a fiber bundle. Spiralförmiges Federelement (200) nach Anspruch 37 oder 38, dadurch gekennzeichnet, dass der Feder-Kernkörper (20) einen thermoplastischen oder elastomeren Werkstoff oder einen Faserwerkstoff, vorzugsweise Glasfaser, aufweist.Spiral spring element ( 200. ) according to claim 37 or 38, characterized in that the spring core body ( 20 ) comprises a thermoplastic or elastomeric material or a fiber material, preferably glass fiber. Verfahren zur Herstellung eines spiralförmigen Federelementes (200), wobei mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15 ein seilartiges Federelementhalbzeug (10) hergestellt wird und wobei mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 25 das seilartige Federelementhalbzeug (10) zu einem spiralförmigen Federelementhalbzeug (10) verarbeitet wird und durch Aushärten aus dem spiralförmige Federelementhalbzeug (10) das spiralförmige Federelementes (200) hergestellt wird.Method for producing a helical spring element ( 200. ), wherein with a method according to one of claims 1 to 15, a cable-like spring element semifinished product ( 10 ) and wherein with a method according to one of claims 19 to 25, the cable-like spring element semifinished product ( 10 ) to a spiral-shaped spring element semifinished product ( 10 ) and by curing from the spiral spring element semifinished product ( 10 ) the spiral spring element ( 200. ) will be produced. Vorrichtung zur Herstellung eines spiralförmiges Federelementes (200) mit einem hohlen, rohrartigen Faserverbundwerkstoff-Federelementkörper (30), umfassend ein Tränkbecken (76) zum Tränken eines seilartigen Federelementhalbzeugs (10), ein Werkzeug (40) nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wenigstens einen Formgebungskörper (100) zur Umformung des seilartigen Federelementhalbzeugs (10) in ein spiralförmiges Federelementhalbzeug (10) nach einem der Ansprüche 20 bis 25 und eine Aushärtungseinrichtung (118) zum Aushärten des spiralförmigen Federelementhalbzeugs zur Bildung des spiralförmigen Federelementes (200).Device for producing a helical spring element ( 200. ) with a hollow, tubular fiber composite spring element body ( 30 ), comprising a drinking basin ( 76 ) for impregnating a cable-like spring element semifinished product ( 10 ), a tool ( 40 ) according to one of claims 16 to 18, at least one shaping body ( 100 ) for forming the cable-like spring element semifinished product ( 10 ) in a spiral spring element semifinished product ( 10 ) according to one of claims 20 to 25 and a curing device ( 118 ) for curing the helical spring element semifinished to form the spiral spring element ( 200. ). Vorrichtung nach Anspruch 41, gekennzeichnet durch wenigstens eine Spannvorrichtung (74, 75) zum Spannen des seilartigen Federelementhalbzeugs (10).Apparatus according to claim 41, characterized by at least one tensioning device ( 74 . 75 ) for tensioning the cable-like spring element semifinished product ( 10 ). Vorrichtung nach Anspruch 41 oder 42, dadurch gekennzeichnet durch ein Auffangbecken (80) zum Sammeln von überschüssigem Matrixwerkstoff (78).Apparatus according to claim 41 or 42, since characterized by a catch basin ( 80 ) for collecting excess matrix material ( 78 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 41 bis 43, gekennzeichnet durch eine Rückführleitung (82), die den überschüssigen Matrixwerkstoff (78) von dem Auffangbecken (80) zu dem Tränkbecken (76) rückführt.Device according to one of claims 41 to 43, characterized by a return line ( 82 ) containing the excess matrix material ( 78 ) from the catch basin ( 80 ) to the drinking basin ( 76 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 41 bis 44, gekennzeichnet durch eine Trennvorrichtung (120) zum Ablängen des seilartigen, des spiralförmigen Federelementhalbzeugs (10) oder des spiralförmiges Federelements (200).Device according to one of claims 41 to 44, characterized by a separating device ( 120 ) for cutting the rope-like, the spiral-shaped spring element semifinished product ( 10 ) or the spiral spring element ( 200. ).
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