DE102008057463C5 - Method and device for producing a spring from a fiber composite material - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung einer Feder (1) aus einem Faserverbundwerkstoff, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:S1: Zuführen einer nicht ausgehärteten Faserverbundwerkstoff-Bahn (8) zu einem Heizgerät (10) und Einziehen der Faserverbundwerkstoff-Bahn (8) in einen Spalt (9) zwischen zwei Heizwalzen (W1, W2), die in Förderrichtung gesehen hinter dem Heizgerät (10) angeordnet sind.S2: Umlenken der Faserverbundwerkstoff-Bahn (8) um eine der beiden Heizwalzen (W1, W2) um weniger als 181°.S3: Stopp des Transports der Faserverbundwerkstoff-Bahn (8).S4: Betätigen des Heizgerätes (10) sowie der Heizung der von der Faserverbundwerkstoff-Bahn (8) teilweise umschlungenen Heizwalze (W1, W2).S5: Aushärten eines Endabschnitts (2, 6) oder eines Windungsabschnitts (4, 5) unter dem Heizgerät (10) und gleichzeitiges Aushärten eines Umlenkabschnitts (3) auf der Heizwalze (W1, W2).S6: Weitertransport des ausgehärteten Endabschnitts (2, 6) oder des ausgehärteten Windungsabschnitts (4, 5) durch den Spalt (9) der beiden Heizwalzen (W1, W2) und gleichzeitiger Weitertransport des ausgehärteten Umlenkabschnitts (3) durch Abheben des Umlenkabschnitts (3) von der Heizwalze (W1, W2).S7: Zuführen und Umlenken eines noch nicht ausgehärteten Abschnitts (1) der Faserverbundwerkstoff-Bahn (8) um die gegenüberliegende Heizwalze (W2, W1) um weniger als 181°.S8: Weiter mit Schritt S3 bis Schritt S7, solange, bis die gewünschte Länge der Feder (1) erreicht ist.S9: Abtrennen der Feder (1) bei Erreichen einer bestimmten Länge (L).S10: Abtransport der Feder (1) und weiter mit Schritt S4.Method for producing a spring (1) from a fiber composite material, characterized by the following method steps: S1: feeding a non-hardened fiber composite web (8) to a heating device (10) and drawing the fiber composite web (8) into a gap (9) between two heat rollers (W1, W2), which are arranged behind the heater (10) as seen in the conveying direction.S2: deflecting the fiber-composite web (8) by one of the two heating rollers (W1, W2) by less than 181 ° .S3: Stop the transport of the fiber composite web (8) .S4: actuating the heating device (10) and heating the heating roller (W1, W2) partially wrapped by the fiber composite web (8) .S5: curing an end section (2, 6) or a winding section (4, 5) under the heater (10) and simultaneous curing of a deflecting section (3) on the heating roller (W1, W2) .S6: further transport of the hardened end section (2, 6) or of the hardened winding section ( 4, 5) through the gap (9) of the two heating rollers (W1, W2) and simultaneous further transport of the hardened deflection section (3) by lifting the deflection section (3) from the heating roller (W1, W2) .S7: supplying and deflecting one still uncured section (1) of the fiber composite web (8) around the opposite heating roller (W2, W1) by less than 181 ° .S8: Continue with step S3 to step S7 until the desired length of the spring (1) is reached ist.S9: separation of the spring (1) when reaching a certain length (L) .S10: removal of the spring (1) and on to step S4.
Description
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Feder aus einem Faserverbundwerkstoff.Method and device for producing a spring from a fiber composite material.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Feder aus einem Faserverbundwerkstoff.The invention relates to a method and an apparatus for producing a spring from a fiber composite material.
Federn sind als Konstruktionselemente des Maschinenbaus allgemein bekannt. So gibt es beispielsweise Blattfedern, Tellerfedern, Schraubenfedern oder Spiralfedern, die im Hinblick auf die ihnen zugeteilte Aufgabe in unterschiedlicher Geometrien, Abmessungen und Eigenschaften, beispielsweise als Zugfeder, als Druckfeder oder als Drehfeder, verwendet werden. Derartige Federn sind üblicherweise aus einem Federstahl hergestellt, welcher der Feder eine je nach Auslegung und Abmessung unterschiedliche Federkraft verleiht. Wenngleich derartige Stahl-Federn eine Reihe von Vorteilen aufweisen, so sind diese für einige Anwendungsfälle weniger gut geeignet. Insbesondere bei vergleichsweise großen Federn macht sich deren Gewicht nachteilig bemerkbar. So ist im modernen Fahrzeugbau der Bedarf für Federn entstanden, welche die gleichen oder bessere Eigenschaften als Stahl-Federn haben, aber dennoch leicht sind.Springs are well known as structural elements of mechanical engineering. For example, there are leaf springs, disc springs, coil springs or coil springs, which are used in terms of their assigned task in different geometries, dimensions and properties, such as a tension spring, a compression spring or a torsion spring. Such springs are usually made of a spring steel, which gives the spring a different spring force depending on the design and dimension. Although such steel springs have a number of advantages, these are less well suited for some applications. Especially with comparatively large springs, their weight makes disadvantageous. Thus, in modern vehicle construction, the need for springs has arisen, which have the same or better properties than steel springs, but are still lightweight.
Vor diesem Hintergrund ist aus der
Um eine solche kohlenstofffaserverstärkte Schraubenfeder herzustellen ist gemäß dem aus dieser Druckschrift bekannten Verfahren vorgesehen, dass man eine aus Kohlenstoff-Fasern bestehende Litze, in der Fasern in einem Winkel von etwa plus oder minus 30° bis plus oder minus 60° zur Litzenachse geflochten sind, mit einem als im Wesentlichen geschlossenes, zusammenhängendes Einbettungsmaterial dienenden nicht erstarrten Harz tränkt, die so getränkte Litze in ein Nut wickelt, die sich schraubenförmig längs der Oberfläche eines zylindrischen Dorns erstreckt, und hierdurch dem mit Kohlenstoff-Fasern verstärkten Schraubenfederverbundmaterial die Schraubenform verleiht, anschließend das als Einbettungsmaterial der Schraubenfeder dienendes Harz zum Erstarren bringt, und schließlich die feste Feder vom Dorn abnimmt.To make such a carbon fiber reinforced coil spring is provided according to the method known from this document that one braided from carbon fibers strand in which fibers are braided at an angle of about plus or
Dieses Herstellverfahren wird als wenig praxisgerecht beurteilt, da insbesondere das Ausformen der erstarrten Feder von dem Dorn Schwierigkeiten bereitet. Außerdem lässt sich mit dem bekannten Herstellverfahren kein kontinuierlicher Herstellprozess verwirklichen, wodurch die Herstellkosten bei einem solchen Herstellverfahren vergleichsweise hoch sind.This manufacturing process is judged to be less practical, since in particular the molding of the solidified spring of the mandrel difficulties. In addition, can be realized with the known manufacturing process no continuous production process, whereby the manufacturing costs are relatively high in such a manufacturing process.
Außerdem ist aus der
Weiter sind aus der
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Feder aus einem Faserverbundwerkstoff vorzuschlagen, mit denen Federn aus einem Faserverbundwerkstoff kontinuierlich und kostengünstig herstellbar sind, welche über ihre Längserstreckung unterschiedliche mechanische Eigenschaften aufweisen.Against this background, the invention has the object to provide a method and an apparatus for producing a spring made of a fiber composite material with which springs made of a fiber composite material can be produced continuously and inexpensively, which have different mechanical properties over their longitudinal extent.
Die Lösung dieser Aufgabe wird mit einem Herstellverfahren erreicht, welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Eine hierfür nutzbare Fertigungsvorrichtung ist im unabhängigen Anspruch 11 genannt. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den jeweils zugeordneten Unteransprüchen definiert.The solution of this problem is achieved with a manufacturing method having the features of
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich eine Feder aus einem Faserverbundmaterial auch durch ein mäanderförmiges Falten eines kontinuierlich einer Fertigungsvorrichtung zugeführten Stranges aus Prepreg-Material herstellen lässt, wobei das Prepreg-Material bekanntermaßen aus Kunstfasern besteht, welche in einer nicht erstarrten Kunstharzmatrix eingebettet sind. Eine darauf aufbauende Erkenntnis besteht darin, dass die einzelnen, durch das geschilderte Falten des Prepreg-Materials entstandenen Windungsabschnitte einer solchen Feder jeweils sequentiell nacheinander aushärten müssen, bevor der nächste Windungsabschnitt durch Falten hergestellt und ausgehärtet wird. Schließlich machte sich die Erfindung die Erkenntnis zunutze, dass durch die Ausbildung unterschiedlicher Faservolumenanteile in den jeweiligen Federabschnitten die mechanischen Eigenschaften der Feder über deren Längserstreckung gezielt gestaltet werden können.The invention is based on the finding that a spring made from a fiber composite material is also produced by a meandering folding of a strand of prepreg material fed continuously to a production device is known, wherein the prepreg material is known to consist of synthetic fibers, which are embedded in a non-solidified resin matrix. A knowledge based thereon is that the individual, caused by the described folding of the prepreg material winding sections of such a spring must each harden sequentially in succession before the next turn section is produced by folding and cured. Finally, the invention made use of the knowledge that the mechanical properties of the spring over its longitudinal extension can be designed specifically by the formation of different fiber volume fractions in the respective spring sections.
Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 weist das Verfahren zur Herstellung einer Faserverbundmaterial-Feder folgende Verfahrensschritte auf:
- S1: Zuführen einer nicht ausgehärteten Faserverbundwerkstoff-Bahn zu einem Heizgerät und Einziehen der Faserverbundwerkstoff-Bahn in einen Spalt zwischen zwei Heizwalzen, die in Förderrichtung gesehen hinter dem Heizgerät angeordnet sind.
- S2: Umlenken der Faserverbundwerkstoff-Bahn um eine der beiden Heizwalzen um weniger als 181°.
- S3: Stopp des Transports der Faserverbundwerkstoff-Bahn.
- S4: Betätigen des Heizgerätes sowie der Heizung der von der Faserverbundwerkstoff-Bahn teilweise umschlungenen Heizwalze.
- S5: Aushärten eines Endabschnitts oder eines Windungsabschnitts unter dem Heizgerät und gleichzeitiges Aushärten eines Umlenkabschnitts auf der jeweiligen Heizwalze.
- S6: Weitertransport des ausgehärteten Endabschnitts oder des ausgehärteten Windungsabschnitts durch den Spalt der beiden Heizwalzen und gleichzeitiger Weitertransport des ausgehärteten Umlenkabschnitts durch Abheben des Umlenkabschnitts von der jeweiligen Heizwalze.
- S7: Zuführen und Umlenken eines noch nicht ausgehärteten Abschnitts der Faserverbundwerkstoff-Bahn um die gegenüberliegende Heizwalze um weniger als 181°.
- S8: Weiter mit Schritt
S3 bis SchrittS7 , solange, bis die gewünschte Länge der Feder erreicht ist. - S9: Abtrennen der Feder bei Erreichen einer bestimmten Länge.
- S10: Abtransport der Feder und weiter mit Schritt
S4 .
- S1: feeding a non-cured fiber composite web to a heater and drawing the fiber composite web into a nip between two heating rolls arranged downstream of the heater as seen in the conveying direction.
- S2: Redirecting the fiber composite web around one of the two heating rollers by less than 181 °.
- S3: Stop the transport of the fiber composite web.
- S4: Actuation of the heater as well as the heating of the heat roller partially looped around by the fiber composite web.
- S5: curing an end portion or a winding portion under the heater and simultaneously curing a deflection on the respective heating roller.
- S6: further transport of the cured end portion or the hardened Windungsabschnitts through the gap of the two heating rollers and simultaneous further transport of the hardened deflection section by lifting the deflection of the respective heating roller.
- S7: feeding and redirecting an uncured portion of the fiber composite web about the opposite heating roll by less than 181 °.
- S8: Continue with step
S3 until stepS7 until the desired length of the spring is reached. - S9: separating the spring when reaching a certain length.
- S10: remove the spring and continue with step
S4 ,
Mit diesem Herstellverfahren lassen sich erfindungsgemäß ausgebildete Federn aus einem Faserverbundwerkstoff in einem kontinuierlichen Herstellprozess sehr kostengünstig produzieren. Das Aushärten der Faserverbundmaterial-Bahn unter dem Heizgerät und auf den Heizwalzen erfolgt zur Erzielung kurzer Taktzeiten vorzugsweise nur solange, bis diese Abschnitte der Feder ausreichend steif sind, um ihre dann vorliegende geometrische Form beizubehalten. Die in diesen Federabschnitten enthaltende Restwärme dient im weiteren Verfahrensablauf zum vollständigen Aushärten derselben.With this manufacturing method, springs formed according to the invention can be produced very cost-effectively from a fiber composite material in a continuous production process. The curing of the fiber composite web under the heater and on the heating rollers is preferably to achieve short cycle times only until these portions of the spring are sufficiently stiff to maintain their then existing geometric shape. The residual heat contained in these spring sections is used in the further procedure for complete curing of the same.
Gemäß einer Weiterbildung dieses Herstellverfahrens ist vorgesehen, dass unter dem Heizgerät ein planer oder nur gering gekrümmter Abschnitt der Faserverbundmaterial-Bahn zu einem Endabschnitt oder zu einem Windungsabschnitt aushärtet wird. Wenngleich dieses Herstellmerkmal bevorzugt wird, so ist es nicht ausgeschlossen, die End- und Windungsabschnitte mehr oder weniger stark gekrümmt auszuhärten, sofern die gewünschte Geometrie der herzustellenden Feder dies erfordert.According to a development of this manufacturing method, it is provided that a planar or only slightly curved section of the fiber composite material web is hardened to an end section or to a winding section under the heater. Although this manufacturing feature is preferred, so it is not excluded, the end and winding sections harder curved more or less, if required by the desired geometry of the spring to be produced.
Um zu Beginn der Produktion von erfindungsgemäßen Federn einen Federabschnitt vorliegend zu haben, mit dem die zukünftige Feder unter Zugspannung gehalten und mit einem noch nicht ausgehärteten Abschnitt leicht um die jeweilige Heizwalze geschlungen wird, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass zu Beginn der Herstellverfahrens ausschließlich unter dem Heizgerät und vor den Heizwalzen ein planer oder nur gering gekrümmter Abschnitt der Faserverbundmaterial-Bahn zu einem Endabschnitt aushärtet wird.In order to have present at the beginning of the production of springs according to the invention a spring section with which the future spring is held under tension and wrapped with a not yet cured section around the respective heating roller is provided according to a further embodiment, that at the beginning of the manufacturing process exclusively under the heater and before the heating rollers, a flat or slightly curved portion of the fiber composite web is cured to an end portion.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass das Umlenken und ein Anpressen der noch nicht ausgehärteten Faserverbundmaterial-Bahn auf der jeweils zugeordneten Heizwalze mit Hilfe wenigstens einer Anpress- und Umlenkwalze erfolgt. Durch diesen Verfahrensschritt wird erreicht, dass die Faserverbundmaterial-Bahn glatt und vollflächig auf der jeweiligen Heizwalze aufliegt sowie unter dem Einfluss einer Zugspannung unter dem Heizgerät und der auf der Heizwalze aushärten kann.In addition, it can be provided that the deflecting and pressing of the not yet cured fiber composite material web on the respectively associated heating roller by means of at least one pressing and deflection roller takes place. This process step ensures that the fiber composite material web rests smoothly and over the entire area on the respective heating roller and can harden under the influence of a tensile stress under the heating device and that on the heating roller.
Um eine Umfangsgeometrie der herzustellenden Feder erzeugen zu können, die weitgehend der einer konventionellen Schraubenfeder aus einem Federstahl entspricht, und um eine Materialanhäufung im Bereich der Umlenkabschnitte herstellen zu können, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass die Führung und Formgebung der noch nicht ausgehärteten Faserverbundmaterial-Bahn vor dem Heizgerät und/ oder auf den Heizwalzen so erfolgt, dass die Feder eine Umfangsgeometrie mit an den Umlenkabschnitten geraden Verlauf und zwischen diesen Umlenkabschnitten einen kreisabschnittförmigen Verlauf aufweist.In order to produce a circumferential geometry of the spring to be produced, which largely corresponds to a conventional coil spring made of spring steel, and to produce an accumulation of material in the region of the deflection, is provided according to a further embodiment that the guidance and shaping of the not yet cured fiber composite material -Bahn in front of the heater and / or on the heating rollers so that the spring has a circumferential geometry with straight at the deflection sections and between these deflection sections a circular segment-shaped course.
In diesem Zusammenhang wird es daher als sehr vorteilhaft betrachtet, wenn das Herstellverfahren so betrieben wird, dass die Führung und Formgebung sowie die Einstellung des Faservolumenanteils der noch nicht ausgehärteten Faserverbundmaterial-Bahn vor dem Heizgerät und/oder auf den Heizwalzen so erfolgt, dass der Faservolumenanteil der jeweiligen Umlenkabschnitte, Endabschnitte oder Windungsabschnitte kleiner ist als der Faservolumenanteil der jeweils benachbarten Abschnitte, wobei die Einstellung des jeweiligen Faservolumenanteils durch ein abschnittweises Herauspressen von noch nicht abgebundenem Kunstharz aus der zugeführten Faserverbundmaterial-Bahn erreicht wird. In this context, it is therefore considered to be very advantageous if the manufacturing process is operated so that the guidance and shaping and the adjustment of the fiber volume fraction of the not yet cured fiber composite material web before the heater and / or on the heating rollers takes place so that the fiber volume fraction the respective deflection sections, end sections or turn sections are smaller than the fiber volume portion of the respectively adjacent sections, wherein the setting of the respective fiber volume fraction is achieved by a section-wise pressing out of not yet hardened synthetic resin from the supplied fiber composite material web.
Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Führung und Formgebung der noch nicht ausgehärteten Faserverbundmaterial-Bahn vor dem Heizgerät und/oder auf den Heizwalzen so durchgeführt wird, dass der Faservolumenanteil der jeweiligen Umlenkabschnitte, Endabschnitte oder Windungsabschnitte gleich groß ist wie der Faservolumenanteil der jeweils benachbarten Abschnitte, wobei die Einstellung des jeweiligen Faservolumenanteils durch ein abschnittweises Herauspressen von noch nicht abgebundenem Kunstharz aus der zugeführten Faserverbundmaterial-Bahn erreicht wird.Alternatively, it can be provided that the guidance and shaping of the not yet cured fiber composite material web before the heater and / or on the heating rollers is performed so that the fiber volume fraction of the respective deflection sections, end sections or turn sections is equal to the fiber volume fraction of each adjacent Sections, wherein the adjustment of the respective fiber volume fraction is achieved by a section-wise pressing out of not yet hardened synthetic resin from the supplied fiber composite web.
Gemäß einer dritten diesbezüglichen Alternative kann vorgesehen sein, dass die Führung und Formgebung der noch nicht ausgehärteten Faserverbundmaterial-Bahn vor dem Heizgerät und/oder auf den Heizwalzen so durchgeführt wird, dass der Faservolumenanteil der jeweiligen Dieser Text wurde durch das DPMA aus Originalquellen übernommen. Er enthält keine Zeichnungen. Die Darstellung von Tabellen und Formeln kann unbefriedigend sein. Umlenkabschnitte, Endabschnitte oder Windungsabschnitte größer ist als der Faservolumenanteil der jeweils benachbarten Abschnitte, wobei die Einstellung des jeweiligen Faservolumenanteils durch ein abschnittweises Herauspressen von noch nicht abgebundenem Kunstharz aus der zugeführten Faserverbundmaterial-Bahn erreicht wird.According to a third alternative in this regard, it may be provided that the guidance and shaping of the as yet uncured fiber composite web in front of the heater and / or on the heating rollers is performed so that the fiber volume fraction of the respective This text has been adopted by the DPMA from original sources. It contains no drawings. The presentation of tables and formulas can be unsatisfactory. Deflection sections, end portions or turn sections is greater than the fiber volume fraction of each adjacent sections, wherein the adjustment of the respective fiber volume fraction is achieved by a sectionwise pressing out of not yet hardened resin from the supplied fiber composite web.
Demnach wird die Feder zur Einstellung der konkreten Federeigenschaften von Abschnitten der Feder so hergestellt, dass der Faservolumenanteil der jeweiligen Umlenkabschnitte, Endabschnitte und Windungsabschnitte kleiner, gleich oder größer ist als der Faservolumenanteil der jeweils benachbarten Umlenkabschnitte, Endabschnitte und Windungsabschnitte. Die Einstellung des jeweiligen Faservolumenanteils wird dabei durch ein abschnittweises Herauspressen von noch nicht abgebundenem Kunstharz aus der zugeführten Faserverbundmaterial-Bahn erreicht.Accordingly, the spring for adjusting the concrete spring characteristics of portions of the spring is manufactured so that the fiber volume fraction of the respective deflection sections, end sections and turn sections is smaller, equal to or greater than the fiber volume portion of the respective adjacent deflection sections, end sections and turn sections. The adjustment of the respective fiber volume fraction is achieved by a section-wise pressing out of not yet hardened synthetic resin from the supplied fiber composite material web.
Zur Einstellung und Fixierung des Steigungswinkels
Um das beschriebene Herstellverfahren durchführen zu können ist eine Herstellvorrichtung zur Herstellung einer Feder aus einem Faserverbundmaterial notwendig, die nachfolgend kurz beschrieben wird. Diese Vorrichtung ist gekennzeichnet durch folgende Vorrichtungsbestandteile:
- - eine Zuführzone zum Zuführen von wenigstens einer Prepreg-Bahn zur Bildung einer Faserverbundwerkstoff-Bahn,
- - eine in Transportrichtung folgende und im Wesentlichen geradflächige Heizzone mit einem Heizgerät zum Formen und Aushärten von geradflächigen End- und Windungsabschnitten der Feder,
- - eine in Transportrichtung nach der Heizzone folgende Umlenkzone zum Formen und Aushärten von gekrümmten Umlenkabschnitten der Feder,
- - zwei in der Umlenkzone gegenüberliegend angeordnete Heizwalzen, die einen Spalt zur Aufnahme der Faserverbundwerkstoff-Bahn zwischen sich bilden,
- - ein Anpress- und Umlenkmittel zum wechselseitigen Auflegen und Anpressen von noch nicht ausgehärteten Abschnitten der Faserverbundwerkstoff-Bahn an eine der beiden Heizwalzen, und
- - eine Trennvorrichtung zum Abtrennen von Federn vorbestimmter Länge von dem kontinuierlich hergestellten Verlauf der Feder.
- a feed zone for feeding at least one prepreg web to form a fiber composite web,
- a heating zone following in the direction of transport and essentially flat, with a heating device for shaping and curing straight-sided end and winding sections of the spring,
- a deflection zone following the heating zone in the direction of transport for shaping and curing curved deflecting sections of the spring,
- two heating rollers arranged opposite one another in the deflection zone, which form a gap between them for receiving the fiber-composite material web,
- - A pressing and deflecting means for mutual laying and pressing of not yet cured sections of the fiber composite web to one of the two heating rollers, and
- - A separator for separating springs of predetermined length from the continuously produced course of the spring.
Das Anpress- und Umlenkmittel kann durch eine oder mehrere Walzen oder Dome bzw. Stäbe ausgebildet sein. Zudem kann gemäß einer Abwandlung vorgesehen sein, dass unter dem Heizgerät gekrümmte End- und Windungsabschnitte herstellbar sind. Da der Durchmesser der Heizwalzen den Umlenkradius der Umlenkabschnitte der Faserverbund-Feder bestimmt, sind diese vorzugsweise auswechselbar ausgebildet, um so unterschiedliche Feder-Chargen herstellen zu können.The pressing and deflecting means may be formed by one or more rollers or domes or rods. In addition, it can be provided according to a modification that under the heater curved end and turn sections can be produced. Since the diameter of the heating rollers determines the deflection radius of the deflection sections of the fiber composite spring, these are preferably designed to be interchangeable in order to be able to produce different spring charges.
Außerdem wird es als sehr vorteilhaft beurteilt, wenn in dieser Herstellvorrichtung eine Spannvorrichtung vorhanden ist, mit der im Zusammenwirken mit der Vorschubkraft der beiden angetriebenen Heizwalzen eine Zugkraft auf die Faserverbundwerkstoff-Bahn während deren Aushärten erzeugbar ist.In addition, it is judged to be very advantageous if in this manufacturing device, a tensioning device is provided, with which in cooperation with the feed force of the two driven heat rollers, a tensile force on the fiber composite web during their curing can be generated.
Weiter ist bei dieser Herstellvorrichtung bevorzugt vorgesehen, dass im Bereich der Zuführzone und/oder unmittelbar vor den beiden Heizwalzen und/oder auf den beiden Heizwalzen Ablege- und/oder Formwerkzeugzeuge an die noch nicht ausgehärtete Faserverbundwerkstoff-Bahn ansetzbar sind, mit denen sich die Umfangsgeometrie und/oder der Faservolumenanteil von Abschnitten der herzustellenden Feder formen lässt. Further, in this manufacturing device is preferably provided that in the region of the feed zone and / or immediately in front of the two heat rollers and / or on the two heat rollers depositing and / or mold tools can be attached to the not yet cured fiber composite web, with which the circumferential geometry and / or the fiber volume fraction of portions of the spring to be produced.
Hierzu können die Oberflächen der beiden Heizwalzen selbst als Formwerkzeugzeug zur Formung und/oder Einstellung des Faservolumenanteils der noch nicht ausgehärteten Faserverbundwerkstoff-Bahn ausgebildet sein, so dass sich unterschiedliche Umfangsgeometrien und Federeigenschaften reproduzierbar herbeiführen lassen.For this purpose, the surfaces of the two heating rollers can themselves be designed as a mold tool for forming and / or adjusting the fiber volume fraction of the not yet cured fiber composite web, so that different peripheral geometries and spring properties can be brought about reproducibly.
So können die Oberflächen der beiden Heizwalzen und/oder die genannten Ablege- und/oder Formwerkzeugzeug im Bereich der Zuführzone derartig ausgebildet sein, dass mit ihnen die Faserverbundwerkstoff-Bahn im Bereich der späteren Umlenkabschnitte quer zu deren Längserstreckung in ihrer Breite reduzierbar und in ihrer Materialdicke vergrößerbar ist, oder dass der Faservolumenanteil in den Umlenkabschnitten gegenüber den benachbarten Windungsabschnitten durch Herauspressen überschüssigen Harzes vergrößerbar ist.Thus, the surfaces of the two heating rollers and / or said laying and / or mold tools may be formed in the region of the feed zone such that the width of the fiber composite material can be reduced in width and in the material thickness thereof in the region of the later deflection sections transversely to their longitudinal extension is enlargeable, or that the fiber volume fraction in the Umlenkabschnitten over the adjacent Windungsabschnitten by pressing out excess resin is increased.
Schließlich weist die Herstellvorrichtung bevorzugt eine Schwenkvorrichtung auf, mit der die Heizwalzen über und unter diejenige Ebene verschwenkbar sind, in der die Faserverbundmaterial-Bahn unter dem Heizgerät liegt bzw. welche durch das Transportband der Transportvorrichtung aufgespannt ist. Durch ein solches Verschwenken der Heizwalzen lässt sich der Steigungswinkel
Nachfolgend werden eine erfindungsgemäß erzeugte Faserverbund-Feder, eine Herstellvorrichtung dafür sowie die zur Herstellung der Feder notwendigen Verfahrensschritte an Ausführungsbeispielen mit Hilfe einer Zeichnung erläutert. In dieser zeigt
-
1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten und hergestellten Faserverbund-Feder, -
2 dieFeder der 1 in perspektivischen SichtA auf eine Stirnseite derselben, -
3 eine schematische Darstellung einer Herstellvorrichtung zur Herstellung der Feder gemäß1 , -
3a eine schematisch Draufsicht auf zwei übereinander gelegte Prepreg-Bahnen, -
4 bis 11 schematische Darstellungen von weiteren Produktionsschritten zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Feder, -
12 eine schematische Darstellung eines letzten Produktionsschrittes zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Feder.
-
1 a schematic side view of an inventively designed and manufactured fiber composite spring, -
2 the spring of1 in perspective viewA on a front side of the same, -
3 a schematic representation of a manufacturing apparatus for producing the spring according to1 . -
3a a schematic plan view of two superimposed prepreg webs, -
4 to11 schematic representations of further production steps for producing a spring according to the invention, -
12 a schematic representation of a final production step for producing a spring according to the invention.
Die
Demnach verfügt die Feder
Um im Bereich der Umlenkabschnitte
Wenn der Faservolumenanteil im Bereich der Umlenkabschnitte
Sofern es die technischen Randbedingungen bei der Nutzung einer solchen Feder
In
Die Faserverbundwerkstoff-Bahn
Zwischen der Faserverbundwerkstoff-Bahn
Die Transportvorrichtung
In der Heizzone
Das freie Ende
In einer Umlenkzone
Die beiden Heizwalzen
Wenn der unter dem Heizgerät
Durch das wechselweise Anlegen des noch nicht ausgehärteten Abschnitts der Faserverbundwerkstoff-Bahn
Die in
Die
Die Einstellung des Faservolumenanteils von Abschnitten der Feder
In
Wie
In
In
In
Schließlich ist in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Federfeather
- 1'1'
- Feder-VerlaufSpring history
- 22
- Oberer Endabschnitt der FederUpper end portion of the spring
- 33
- Umlenkungsabschnittdeflection section
- 3a3a
- Umfangsabschnitt der FederPeripheral portion of the spring
- 3b3b
- Umfangsabschnitt der FederPeripheral portion of the spring
- 3c3c
- Umfangsabschnitt der FederPeripheral portion of the spring
- 44
- Windungsabschnittturn section
- 55
- Windungsabschnittturn section
- 66
- Unterer Endabschnitt der FederLower end portion of the spring
- 77
- Axialbohrung in der FederAxial bore in the spring
- 88th
- Faserverbundwerkstoff-BahnFiber composite material-Bahn
- 99
- Spalt zwischen den zwei HeizwalzenGap between the two heating rollers
- 1010
- Heizgerätheater
- 1111
-
Noch nicht ausgehärteter Abschnitt der Bahn
8 Unhardened section of the track8th - 1212
-
Oberfläche des Endabschnitts 2Surface of the
end section 2 - 12'12 '
-
Oberfläche des Endabschnitts 6Surface of the
end section 6 - 1313
- Freies Ende der Faserverbundwerkstoff-BahnFree end of the fiber composite web
- 1414
- Prepreg-BahnPrepreg-Bahn
- 1515
- Prepreg-BahnPrepreg-Bahn
- 1616
- Prepreg-RollePrepreg role
- 1717
- Prepreg-RollePrepreg role
- 1818
- Trenn- und Isolationsmittel-BahnSeparating and insulating web
- 1919
- Transportvorrichtungtransport device
- 2020
- Transportbandconveyor belt
- 2121
- Transportrichtungtransport direction
- 2222
- Rolle der TransportvorrichtungRole of the transport device
- 2323
- Trenn- und Isolationsmittel-RolleSeparating and insulating agent roll
- 2424
- Trenn- und Isolationsmittel-RolleSeparating and insulating agent roll
- 2525
- Spannrolleidler
- 2626
- Trennmittelrelease agent
- 2727
- Trennmittelrelease agent
- 2828
-
Formwerkzeug für Umlenkabschnitte 3Forming tool for
deflection sections 3 - 2929
- Trennvorrichtungseparating device
- 3030
- Bohrerdrill
- 3131
- Bewegungsrichtung des BohrersDirection of movement of the drill
- AA
- Stirnseite der FederFront side of the spring
- BB
- Seitenansicht der FederSide view of the spring
- Fgfg
-
Gewichtskraft der Spannrolle
25 Weight of thetension pulley 25 - Fpfp
-
Presskraft der Heizrollen
W1 ,W2 Pressing force of the heating rollersW1 .W2 - FxFx
-
Zugkraft auf die Faserverbundwerkstoff-Bahn
8 Tensile force on the fiber composite web8th - H1H1
- Heizzone unter dem HeizgerätHeating zone under the heater
- LL
- Länge der FederLength of the spring
- LxLx
- Längsachse der FederLongitudinal axis of the spring
- LyLy
- Querachse der FederTransverse axis of the spring
- UU
- Umlenkzonedeflection
- S0-S11S0-S11
- Verfahrensschrittesteps
- V(a)V (a)
-
Schwenkweg der Heizwalzen
W1 ,W2 Swivel path of the heating rollersW1 .W2 - W1W1
- Heizwalzeheating roller
- W2W2
- Heizwalzeheating roller
- W3W3
- Anpress- und Umlenkwalze, Anpress- und UmlenkmittelPressing and deflection roller, pressing and deflection
- W4W4
- Anpress- und Umlenkwalze, Anpress- und UmlenkmittelPressing and deflection roller, pressing and deflection
- ZZ
- Zuführzonefeed zone
- αα
-
Steigung eines Windungsabschnitts
4 ,5 Gradient of ameandering section 4 .5
Claims (16)
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-
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Title |
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Helmut Schürmann: Konstruieren mit Faser-Kunststoff-Verbunden. 2. Auflage. Berlin, Heidelberg, New York : Springer, 2007. Seite 632 - 635. - ISBN 978-3-540-72189-5 * |
Timo Götte: Zur Gestaltung und Dimensionierung von LKW-Blattfedern aus Glasfaser-Kunststoff. Dissertation Universität-Gesamthochschule Kassel, 1988. Seite 10, 20 - 23 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SHANDONG SINOMA COMPOSITE AUTO PARTS CO. LTD.,, CN Free format text: FORMER OWNER: IFC COMPOSITE GMBH, 39340 HALDENSLEBEN, DE |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: MARONDEL, MANFRED, DIPL.-PHYS., DE |