DE102014222978A1 - Method for producing a bellows spring and bellows spring - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Balgfeder aus faserverstärktem Kunststoff mit den Schritten: Bereitstellen eines Kerns in Form eines Wellrohrkörpers, bei dem der Flankenwinkel an den Außenflanken kleiner als 75° ist, Aufflechten einer Faserstruktur auf den Kern, Entnehmen wenigstens eines Teiles des Kerns, Einbringen der Flechtstruktur in eine Außenform mit wenigstens zwei Teilen, und Verfestigen der Flechtstruktur Daneben betrifft die Erfindung eine Balgfeder.The invention relates to a method for producing a bellows spring made of fiber-reinforced plastic, comprising the steps of providing a core in the form of a corrugated pipe body in which the flank angle at the outer flanks is less than 75 °, weaving a fiber structure onto the core, removing at least part of the core , Introduction of the braided structure in an outer shape with at least two parts, and solidifying the braided structure In addition, the invention relates to a bellows spring.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Balgfeder aus faserverstärktem Kunststoff. The invention relates to a method for producing a bellows spring made of fiber-reinforced plastic.
Aufgrund der steigenden Sicherheits- und Komfortbedürfnisse der Kunden werden Kraftfahrzeuge mit immer mehr Komponenten ausgestattet. Damit das Gewicht eines Kraftfahrzeugs nicht im gleichen Maße steigt, werden Leichtbauwerkstoffe verwendet, um das Gewicht in etwa konstant zu halten. Due to the increasing safety and comfort needs of customers, motor vehicles are being equipped with more and more components. So that the weight of a motor vehicle does not rise to the same extent, lightweight materials are used to keep the weight approximately constant.
Einer dieser Leichtbauwerkstoffe ist faserverstärkter Kunststoff, im Folgenden auch FVK. Die Fasern bestehen dabei aus Glasfasern oder Carbonfasern, wobei die jeweiligen faserverstärkten Kunststoffe dann auch mit GFK und CFK abgekürzt werden. Bei faserverstärkten Kunststoffen macht der Kunststoff, auch Matrix genannt, den größten Teil des Volumens aus, die Steifigkeit kommt jedoch über die Fasern. Es sind aber auch Faservolumengehalte von über 50% darstellbar. One of these lightweight materials is fiber-reinforced plastic, hereinafter also FVK. The fibers consist of glass fibers or carbon fibers, the respective fiber-reinforced plastics are then also abbreviated to GFRP and CFRP. In fiber-reinforced plastics, the plastic, also called matrix, makes up the largest part of the volume, but the stiffness comes over the fibers. However, fiber volume contents of more than 50% can also be represented.
Aus
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, weitere Kraftfahrzeugkomponenten aus faserverstärktem Kunststoff sowie Verfahren zu deren Herstellung anzugeben. Proceeding from this, it is an object of the present application to provide other motor vehicle components made of fiber-reinforced plastic and methods for their preparation.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren nach Anspruch 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. To solve this problem, a method according to
Als Wesentlicher Punkt der Erfindung wird angesehen, dass als Kern zum Aufwickeln einer Faserstruktur ein Wellrohrkörper verwendet wird, bei dem der Flankenwinkel größer als im Endzustand ist und daher das Aufwickeln der Flechtstruktur bzw. Faserstruktur auf den Kern erleichtert wird. Dabei besteht an den Flanken dahingehend ein Problem, dass mit kleiner werdendem Winkel die Reibhaftung der Fasern abnimmt und dadurch die Gefahr des Verrutschens der Faserstruktur vergrößert ist. As an essential point of the invention, it is considered that a corrugated pipe body is used as the core for winding up a fiber structure, wherein the flank angle is greater than in the final state and therefore the winding of the braid structure or fiber structure is facilitated on the core. In this case, there is a problem on the flanks to the effect that with decreasing angle the frictional adhesion of the fibers decreases and thereby the risk of slippage of the fiber structure is increased.
Der Flankenwinkel ist dabei der Winkel zwischen zwei Schenkeln zweier Berge der wellrohrförmigen Balgfeder. Je kleiner der Flankenwinkel, desto „steiler“ ist der Übergang zwischen Berg und Tal. The flank angle is the angle between two legs of two mountains of the corrugated bellows spring. The smaller the flank angle, the steeper the transition between mountain and valley.
Vorzugsweise kann die Flechtstruktur Fasern aus Matrixmaterial enthalten und zum Verfestigen die Fasern aus Matrixmaterial erwärmt werden. Auf diese Art und Weise wird ohne großen Aufwand eine homogene Verteilung des Matrixmaterials erreicht. Insbesondere sind keine Zusatzgerätschaften außer einer Heizeinrichtung erforderlich. Preferably, the braiding structure may comprise fibers of matrix material and for strengthening the fibers of matrix material may be heated. In this way, a homogeneous distribution of the matrix material is achieved without much effort. In particular, no additional equipment other than a heater is required.
Alternativ kann zum Verfestigen ein Harz in die Außenform eingebracht werden. Diese Variante ist in der Herstellung kostengünstiger, allerdings sind Vorrichtungen zum Bevorraten des Harzes und zum Einfügen in die Außenform vorzuhalten. Alternatively, a resin may be introduced into the outer mold to solidify. This variant is more cost-effective to produce, however, devices for reserving the resin and inserting it into the outer mold are to be provided.
Vorzugsweise kann als Kern eine Hülle aus Elastomer verwendet werden, die befüllt wird. Ein Problem bei der Herstellung von hinterschnittenen Halbzeugen ist die Entfernung des Kerns. Da der Kern ein Wellrohrkörper ist, muss der Kern entweder in der Balgfeder zumindest teilweise verbleiben oder entfernbar sein. Die Hülle aus Elastomer ist bevorzugt, da sie dehnbar und verformbar ist und eine dünne Trennschicht zwischen dem Füllmaterial und dem Material der Balgfeder bildet. Insbesondere kann die Elastomerhülle in der Balgfeder verbleiben, ohne dass dies zu einer merkbaren Gewichtszunahme der fertigen Balgfeder führt. Preferably, a core of elastomer which is filled can be used as the core. A problem in the production of undercut semi-finished products is the removal of the core. Since the core is a corrugated tube body, the core must either remain at least partially in the bellows spring or be removable. The sheath of elastomer is preferred because it is stretchable and deformable and forms a thin release layer between the filler and the material of the bellows spring. In particular, the elastomer shell can remain in the bellows spring, without resulting in a noticeable increase in weight of the finished bellows spring.
Vorzugweise kann die Hülle mit einem pulverförmigen Material befüllt werden, wobei das pulverförmige Material nach dem Durchführen des Aufflechtens entfernt wird. Als pulverförmiges Material kann beispielsweise Sand verwendet werden. Das pulverförmige Material muss mehr oder weniger inkompressibel sein, damit die Form des Kerns beim Aufflechten der Fasern erhalten bleibt. Preferably, the shell may be filled with a powdery material, wherein the powdery material is removed after performing the Aufflechtens. As a powdery material, for example, sand can be used. The powdery material must be more or less incompressible in order to maintain the shape of the core as the fibers are being braided.
Vorteilhafterweise kann die Hülle vor dem Verfestigen der Flechtstruktur mit Innendruck, insbesondere mit Druckluft, beaufschlagt werden. Mit Hilfe der Druckluft können durch das pulverförmige Material freigelassene Volumina derart gefüllt werden, dass die bereits weiter oben geforderte Aufflechtsteifigkeit des Kerns gegeben ist. Advantageously, the shell can be subjected to internal pressure, in particular compressed air, before solidification of the braiding structure. With the help of compressed air can through the powdery Material released volumes are filled so that the above-demanded Aufflechtsteifigkeit the core is given.
Vorzugsweise kann ein Kern mit einem Flankenwinkel von > 50° verwendet werden. Besonders bevorzugt ist der Flankenwinkel sogar > 60°. Bei diesen Flankenwinkeln ist das Verhältnis zwischen der Oberflächenänderung beim Zusammenschieben der Flechtstruktur und der Verrutschsicherheit während des Flechtens optimal. Bevorzugt ist der Flankenwinkel dabei < 100°. Preferably, a core with a flank angle of> 50 ° can be used. Particularly preferably, the flank angle is even> 60 °. At these flank angles, the ratio between the surface change in collapsing the braided structure and the slip resistance during braiding is optimal. The flank angle is preferably <100 °.
Nach dem Fertigstellen der Flechtstruktur und dem Entnehmen des Kerns wird die Flechtstruktur in eine Außenform eingebracht. Dabei schließen die Teile der Außenform die Flechtstruktur bevorzugt derart ein, dass der Flankenwinkel auf weniger als 10° verkleinert wird. Insbesondere kann der Flankenwinkel auf 0° oder beinahe 0° verkleinert werden. Dadurch erhält die Balgfeder bzw. die Flechtstruktur, aus der die fertige Balgfeder gewonnen werden soll, ihre abschließende Form mit Einbringen in das Außenwerkzeug. After completing the braiding structure and removing the core, the braided structure is introduced into an outer mold. The parts of the outer shape preferably include the braiding structure such that the flank angle is reduced to less than 10 °. In particular, the flank angle can be reduced to 0 ° or almost 0 °. This gives the bellows spring or the braided structure, from which the finished bellows spring is to be obtained, their final form with introduction into the outer tool.
Daneben betrifft die Erfindung eine Balgfeder für ein Kraftfahrzeug. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass sie mit einem Verfahren wie beschrieben hergestellt ist. In addition, the invention relates to a bellows spring for a motor vehicle. This is characterized in that it is manufactured by a method as described.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Balgfeder wie beschrieben. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with at least one bellows spring as described.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Figuren und Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen: Further advantages, features and details emerge from the figures and exemplary embodiments described below. Showing:
Dementsprechend weist die im Außenwerkzeug
Der Querschnitt der Balgfeder
Im nächsten Schritt S3 wird eine Faserstruktur auf den Kern
Danach wird in Schritt S5 die Flechtstruktur in ein Außenwerkzeug
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kern core
- 22
- Hülle shell
- 33
- Sand sand
- 44
- Berg mountain
- 55
- Tal valley
- 66
- Flankenwinkel flank angle
- 77
- Schenkel leg
- 88th
- Parallele parallel
- 99
- Längsachse longitudinal axis
- 10 10
- Außenwerkzeug outer tool
- 12 12
- Teil part
- 14 14
- Teil part
- 16 16
- Teil part
- 18 18
- Ausnehmung recess
- 20 20
- Balgfeder Rotor
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102011083173 A1 [0007] DE 102011083173 A1 [0007]
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