DE102016105932A1

DE102016105932A1 - Forming tool and method for producing a leaf spring made of fiber composite material

Info

Publication number: DE102016105932A1
Application number: DE102016105932.3A
Authority: DE
Inventors: Dirk Rochell; Andreas Steinle; Johannes Böke
Original assignee: Benteler SGL GmbH and Co KG
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2017-10-05

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Umformwerkzeug (1) sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Blattfeder (5) aus Faserverbundwerkstoff. Erfindungsgemäß wird in einem Trennschlitz (7) des Formhohlraumes (4) ein Materialrückfluss in Richtung des Formhohlraumes (4), bevorzugt auf Höhe (15) der neutralen Faser der herzustellenden Blattfeder (5) erzeugt. Die erfindungsgemäß hergestellte Blattfeder (5) hat somit eine höhere Dauerhaltbarkeit.The present invention relates to a forming tool (1) and a method for producing a leaf spring (5) made of fiber composite material. According to the invention, material reflux in the direction of the mold cavity (4), preferably at height (15) of the neutral fiber of the leaf spring (5) to be produced, is produced in a separating slot (7) of the mold cavity (4). The leaf spring (5) produced according to the invention thus has a higher durability.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Umformwerkzeug zur Herstellung einer Blattfeder aus Faserverbundwerkstoff gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1.The present invention relates to a forming tool for producing a leaf spring made of fiber composite material according to the features in the preamble of claim 1.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Blattfeder gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 8.The present invention further relates to a method for producing a leaf spring according to the features in the preamble of claim 8.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt in Kraftfahrzeugen Blattfedern einzusetzen. Diese nehmen die statische und dynamische Radlast auf und sorgen für einen entsprechenden Federungskomfort. Es ist bekannt Blattfedern sowohl aus einem Stahlwerkstoff herzustellen, jedoch auch Blattfedern aus Faserverbundwerkstoff einzusetzen. Die Blattfedern werden dabei als Querblattfeder oder Längsblattfeder bezogen auf die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges eingesetzt. From the prior art it is known to use leaf springs in motor vehicles. These absorb the static and dynamic wheel load and provide a corresponding suspension comfort. It is known to produce leaf springs both from a steel material, but also to use leaf springs made of fiber composite material. The leaf springs are used as a transverse leaf spring or longitudinal leaf spring relative to the direction of travel of the motor vehicle.

Damit eine Blattfeder aus Faserverbundwerkstoff hergestellt werden kann, werden zumeist mehrere Faserlagen, beispielsweise Gewebe oder Vliese übereinandergestapelt und mit Matrixharz versehen und ausgehärtet. Die Hauptorientierung der Faserstränge erfolgt dabei in Längsrichtung der Blattfeder.So that a leaf spring can be made of fiber composite material, usually several fiber layers, such as fabric or nonwovens are stacked and provided with matrix resin and cured. The main orientation of the fiber strands takes place in the longitudinal direction of the leaf spring.

Insbesondere die Herstellung durch bereits mit Matrixharz versehene Halbzeuge hat sich als in der Großserienproduktion praktikabel erwiesen. Hierzu werden Halbzeuge als Prepreg oder Towpreg bereitgestellt, in ein Umformwerkzeug verbracht und umgeformt. Sie härten unter Druck und Wärmeeinwirkung aus. In particular, the production by semi-finished products already provided with matrix resin has proven to be practicable in mass production. For this purpose, semi-finished products are provided as prepreg or towpreg, placed in a forming tool and reshaped. They harden under pressure and heat.

Die Umformwerkzeuge sind hierzu als Druckumformwerkzeuge ausgebildet, aus einem Unterwerkzeug und einem Oberwerkzeug. Diese fahren zusammen unter Ausbildung eines Formhohlraumes. Es ergibt sich eine Trennfuge bzw. ein Trennschlitz zwischen dem Oberwerkzeug und dem Unterwerkzeug. Damit das Matrixharz während und nach dem Umformvorgang nicht ausläuft, ist das Unterwerkzeug hierzu wannenförmig ausgebildet und das Oberwerkzeug demgegenüber als Deckel.The forming tools are designed for this purpose as pressure forming tools, from a lower tool and an upper tool. These go together to form a mold cavity. This results in a parting line or a separating slot between the upper tool and the lower tool. So that the matrix resin does not leak during and after the forming process, the lower die is for this trough-shaped and the upper tool on the other hand as a lid.

In den sich ergebenden Trennschlitz bzw. in die Trennfuge läuft Matrixharz, bzw. es wird Matrixharz durch den Umformvorgang verdrängt und in die Trennfuge gedrückt. Gleichzeitig befinden sich Teile der Faserstränge in dem in die Trennfuge fließenden Matrixharz. Ist die durch Umformung hergestellte und zumindest teilweise ausgehärtete Blattfeder fertig gestellt, wird das Umformwerkzeug geöffnet. Die Blattfeder wird entnommen und weist im Bereich des Trennschlitzes eine stegartig nach außen stehende Lasche auf. Diese Lasche wird durch einen mechanischen Nachbearbeitungsprozess, insbesondere spanabhebend abgetrennt. Die zumindest teilweise in der Lasche befindlichen Faserstränge werden dabei durchtrennt. Je nach späterer Einbaulage der Blattfeder ist die abgetrennte Lasche an einer Kante der Oberseite oder Unterseite, insbesondere an einer oberen Kante oder unteren Kante der Blattfeder angeordnet. Aufgrund von aufgebrachter Biegewechselbelastung entsteht hier begünstigt eine Rissbildung, so dass insbesondere die Dauerhaltbarkeit einer so hergestellten Blattfeder beschränkt ist. In the resulting separating slot or in the parting line runs matrix resin, or matrix resin is displaced by the forming process and pressed into the parting line. At the same time, parts of the fiber strands are in the matrix resin flowing into the parting line. If the leaf spring produced by deformation and at least partially cured finished, the forming tool is opened. The leaf spring is removed and has in the region of the separating slot on a web-like outward tab. This tab is separated by a mechanical reworking process, in particular by machining. The at least partially located in the tab fiber strands are severed. Depending on the later mounting position of the leaf spring, the severed tab is disposed on an edge of the top or bottom, in particular on an upper edge or lower edge of the leaf spring. Due to applied bending stress arises here favors a cracking, so that in particular the durability of a thus produced leaf spring is limited.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ausgehend vom Stand der Technik ein Umformwerkzeug sowie ein Verfahren für die Herstellung einer Blattfeder aufzuzeigen, die die benannten Nachteile lösen und insbesondere eine Blattfeder mit höherer Dauerhaltbarkeit bereitstellen.Object of the present invention is therefore, starting from the prior art show a forming tool and a method for the production of a leaf spring, which solve the named disadvantages and in particular provide a leaf spring with higher durability.

Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Umformwerkzeug gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst. The aforementioned object is achieved with a forming tool according to the features in claim 1.

Der verfahrenstechnische Teil der Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren mit den Merkmalen im Patentanspruch 8 gelöst.The procedural part of the object is further achieved by a method having the features in claim 8.

Bevorzugte Ausgestaltungsvarianten der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben. Preferred embodiments of the invention are described in the dependent claims.

Das Umformwerkzeug zur Herstellung einer Blattfeder aus Faserverbundwerkstoff weist ein Oberwerkzeug und ein Unterwerkzeug auf. Oberwerkzeug und Unterwerkzeug können unter Ausbildung eines Formhohlraumes zugefahren werden. Dies bedeutet, dass das Oberwerkzeug auf das Unterwerkzeug abgesenkt wird bzw. das Umformwerkzeug in Pressenhubrichtung geschlossen wird. Auch kann das Unterwerkzeug an das Oberwerkzeug angehoben werden. Bei dem geschlossenen Umformwerkzeug ist zwischen Oberwerkzeug und Unterwerkzeug ein Formhohlraum ausgebildet, der eine Höhe aufweist. Die Höhe kann im gesamten Formhohlraum gleich sein. Die Höhe kann jedoch auch verschieden sein, beispielsweise kann die Höhe des Formhohlraumes in der Mitte der herzustellenden Blattfeder höher sein als an den Enden. Das Umformwerkzeug zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass ein um den Formhohlraum seitlich umlaufender Trennschlitz zwischen dem Oberwerkzeug und Unterwerkzeug bei geschlossenem Umformwerkzeug auf die Vertikalrichtung bezogen zwischen dem 0,1-fachen und 0,9-fachen, insbesondere 0,2-fachen bis 0,8-fachen, bevorzugt 0,3-fachen bis 0,7-fachen, besonders bevorzugt 0,4-fachen bis 0,6-fachen und besonders bevorzugt 0,45-fachen bis 0,55-fachen der Höhe des Formhohlraums angeordnet ist. Auf der dem Formhohlraum abgewandten Seite des Trennschlitzes ergibt sich eine Trennfuge, auch Spalt genannt. Der Trennschlitz läuft seitlich um den Formhohlraum vollständig um. Er muss jedoch nicht mit einer statischen bzw. auf gleicher Höhe umlaufen. Lokal kann die Höhe des Trennschlitzes im Formhohlraum verschieden sein. Insbesondere liegt die Höhe jedoch immer auf die Vertikalrichtung bezogen zwischen dem 0,1-fachen und 0,9-fachen der Höhe des Formhohlraumes. The forming tool for producing a leaf spring made of fiber composite material has an upper tool and a lower tool. Upper tool and lower tool can be fed to form a mold cavity. This means that the upper tool is lowered onto the lower tool or the forming tool is closed in Pressenhubrichtung. Also, the lower tool can be raised to the upper tool. In the closed forming tool, a mold cavity is formed between the upper tool and the lower tool, which has a height. The height can be the same throughout the mold cavity. However, the height may also be different, for example, the height of the mold cavity may be higher in the middle of the leaf spring to be produced than at the ends. According to the invention, the forming tool is characterized in that a dividing slot circulating laterally around the mold cavity between the upper tool and lower tool with the forming tool closed is based on the vertical direction between 0.1 times and 0.9 times, in particular 0.2 times to 0 , 8 times, preferably 0.3 times to 0.7 times, more preferably 0.4 times to 0.6 times and more preferably 0.45 times to 0.55 times the height of the mold cavity arranged is. On the side facing away from the mold cavity of the separating slot results a parting line, also called gap. The separating slot runs completely around the mold cavity at the side. However, he does not have to run around with a static or at the same height. Locally, the height of the separating slot in the mold cavity may be different. In particular, however, the height is always in the vertical direction between 0.1 times and 0.9 times the height of the mold cavity.

Dies bietet erfindungsgemäß den Vorteil, dass die beim Schließen des Umformwerkzeuges seitlich abstehende Lasche an der hergestellten Blattfeder nicht im Bereich einer Ecke angeordnet ist, sondern jeweils seitlich mittig bzw. auf mittlerer Höhe angeordnet ist. Bevorzugt ist die Lasche auf Höhe einer neutralen Faser angeordnet. Die auftretenden Belastungen im Einsatz der Blattfeder sind im Bereich der neutralen Faser deutlich geringer, in Relation zu den Belastungen der Fasern im Bereich der Oberseite oder Unterseite der Blattfeder. This has the advantage according to the invention that the tab projecting laterally when closing the forming tool is not arranged in the region of a corner on the produced leaf spring, but is arranged laterally in the middle or at the middle height. The tab is preferably arranged at the level of a neutral fiber. The occurring loads in the use of the leaf spring are significantly lower in the region of the neutral fiber, in relation to the loads of the fibers in the region of the top or bottom of the leaf spring.

An der Abtrennung können die auftretenden Kräfte im Bereich der abgetrennten Lasche an der hergestellten Blattfeder im Bereich der neutralen Faser geringer sein als im Bereich der Ecke vom Übergang der Seite zur Oberseite bzw. der Seitenfläche zur Unterseite der Blattfeder. Beschädigungen und/oder Durchtrennungen von Fasersträngen aufgrund eines Entfernens der Lasche wirken sich somit geringer auf die Dauerhaltbarkeit aus. Im Ergebnis ist die in einem erfindungsgemäßen Umformwerkzeug hergestellte Blattfeder somit dauerhaltbarer. At the separation, the forces occurring in the region of the separated tab on the produced leaf spring can be smaller in the region of the neutral fiber than in the region of the corner from the transition of the side to the top side and the side surface to the underside of the leaf spring. Damage and / or severing of fiber strands due to removal of the tab thus have less impact on durability. As a result, the leaf spring produced in a forming tool according to the invention is thus more durable.

Damit nunmehr nicht über den umlaufenden Trennschlitz das Material, insbesondere Matrixharz des Faserverbundwerkstoffes aufgrund thermischer Einwirkung und/oder der bei der Umformung entstehenden Druckkraft seitlich heraustritt, ist ferner vorgesehen, dass an dem Unterwerkzeug eine umlaufende Tauchkante ausgebildet ist. In die Tauchkante fährt ein Fortsatz des Oberwerkzeuges bei der Schließbewegung ein. So that the material, in particular the matrix resin of the fiber composite material, does not laterally protrude laterally beyond the circulating separating slot due to thermal action and / or the compressive force arising during forming, it is further provided that a circumferential dipping edge is formed on the lower tool. In the dipping edge enters an extension of the upper tool during the closing movement.

An der Tauchkante ist ein umlaufender Steg ausgebildet, der in Vertikalrichtung bezogen nach oben hin über die Tauchkante überstehend ausgebildet ist. Bei Ausführen der Schließbewegung kommt somit bevorzugt eine Außenfläche des Fortsatzes an einer Innenfläche des Steges fluiddicht zur Anlage. Somit kann das Matrixharz nicht aus dem Umformwerkzeug bei weiterer Schließbewegung heraustreten. Das Oberwerkzeug und Unterwerkzeug können jedoch noch weiter zugefahren werden. At the dipping edge a circumferential web is formed, which is formed in the vertical direction upwards over the dipping edge protruding. When the closing movement is carried out, preferably an outer surface of the extension thus comes into fluid-tight contact with an inner surface of the web. Thus, the matrix resin can not escape from the forming tool upon further closing movement. However, the upper tool and lower tool can be closed even further.

Eine Stirnfläche des Fortsatzes an dem Oberwerkzeug und eine Grundfläche der Tauchkante sind weiterhin bevorzugt parallel zueinander angeordnet. In besonders bevorzugter Ausführungsvariante sind jedoch die Stirnfläche des Fortsatzes und die Grundfläche der Tauchkante in einem Winkel zueinander angeordnet. Insbesondere ist dieser Winkel zwischen 1° und 15°, ganz besonders bevorzugt von 5° bis 10° ausgebildet. Hierdurch ergibt sich bei geschlossenem Umformwerkzeug zwischen der Stirnfläche des Fortsatzes und der Grundfläche der Tauchkante ein sich zu dem Formhohlraum vergrößernder umlaufender Spalt. Insbesondere durch diesen Spalt wird folgender vorteiliger Effekt hervorgerufen. Bei Beginn der Umformoperation wird das Faserverbundhalbzeug entsprechend gepresst. Diese Pressenbewegung führt bei fortgeschrittener Umformoperation dazu, dass Material, insbesondere Matrixharz, jedoch auch im Randbereich angeordnete Faserstränge, seitlich nach außen über den Trennschlitz in den sich ergebenden Spalt gepresst werden. Vor Abschluss der Umformoperation, mithin vor Erreichen des unteren Totpunktes, erfolgt aufgrund der winkeligen Anordnung eine Rückführung in den Formhohlraum aufgrund der sich ergebenden Keilform des Spaltes. Dieser Effekt bewirkt, dass die im Randbereich der nahezu vollständig umgeformten Blattfeder befindlichen Faserstränge aus dem Spalt in den Formhohlraum zurückgedrückt werden. Die in der Lasche bzw. an dem Übergang der Seitenflanke der Blattfeder zu der Lasche sich befindlichen Faserstränge sind in der Anzahl minimiert oder gar vermieden. Mithin ist zum Großteil überwiegend bzw. vollständig die Lasche nur aus Matrixharz ausgebildet, so dass ein nachträgliches Abtrennen der Lasche nicht zu einer Beeinträchtigung insbesondere der Dauerhaltbarkeit der Blattfeder führt. An end face of the extension on the upper tool and a base of the dipping edge are furthermore preferably arranged parallel to one another. In a particularly preferred embodiment, however, the end face of the extension and the base of the dipping edge are arranged at an angle to each other. In particular, this angle is formed between 1 ° and 15 °, most preferably from 5 ° to 10 °. This results in closed forming tool between the end face of the extension and the base of the dipping edge to a mold cavity increasing circumferential gap. In particular, by this gap, the following advantageous effect is caused. At the beginning of the forming operation, the fiber composite semifinished product is pressed accordingly. This press movement leads in advanced forming operation to the fact that material, in particular matrix resin, but also arranged in the edge region fiber strands, are pressed laterally outwards over the separating slot in the resulting gap. Before completion of the forming operation, thus before reaching the bottom dead center, due to the angular arrangement, a return to the mold cavity due to the resulting wedge shape of the gap. This effect causes the fiber strands located in the edge region of the almost completely reshaped leaf spring to be pushed back out of the gap into the mold cavity. The fiber strands located in the tab or at the transition of the side edge of the leaf spring to the tab are minimized or even avoided in number. Consequently, for the most part predominantly or completely, the tab is formed only from matrix resin, so that a subsequent separation of the tab does not lead to impairment of the durability of the leaf spring in particular.

Weiterhin besonders bevorzugt ist das Umformwerkzeug beheizt. Bevorzugt wird das Umformwerkzeug isotherm betrieben, so dass Aufheiz- und Abkühlphasen vor, während und nach der Umformung entfallen. Weiterhin besonders bevorzugt sind die inneren Kanten des Formhohlraumes abgerundet ausgebildet. Dies bietet wiederum den Vorteil, dass nicht an einer eckigen Kante, die an der Blattfeder hergestellt ist, Spannungsspitzen entstehen. Durch die abgerundeten Kanten der Blattfeder entsteht somit eine bessere Spannungsverteilung. Furthermore, particularly preferably, the forming tool is heated. Preferably, the forming tool is operated isothermally, so that heating and cooling phases before, during and after the forming omitted. Furthermore, particularly preferably, the inner edges of the mold cavity are rounded. This, in turn, has the advantage that no voltage peaks occur at an angular edge, which is made on the leaf spring. The rounded edges of the leaf spring thus creates a better stress distribution.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Blattfeder aus Faserverbundwerkstoff mit einem zuvor beschriebenen Umformwerkzeug. Das Verfahren zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass ein Halbzeug aus Faserverbundwerkstoff in das geöffnete Umformwerkzeug eingelegt wird und das Umformwerkzeug geschlossen wird. Während Ausführen der Schließbewegung findet dann auch die Umformung des Halbzeuges statt. Die Außenfläche des Fortsatzes und die Innenfläche der Tauchkante kommen bereits vor dem vollständigen Schließen des Umformwerkzeuges fluiddicht zur Anlage. Nach außen in den sich ergebenden Spalt gedrücktes Matrixharz kann somit nicht aus dem Umformwerkzeug austreten. Ein weiteres Schließen des Umformwerkzeuges führt erfindungsgemäß zu einem Materialrückfluss des durch den Umformvorgang komprimierten bzw. unter Druck stehenden Matrixharzes von dem Spalt in den Formhohlraum des Umformwerkzeuges. Faserstränge in der Randlage des Halbzeuges werden somit ebenfalls von dem Spalt in den Formhohlraum zurückgedrückt.The present invention further relates to a method for producing a leaf spring made of fiber composite material with a previously described forming tool. The method is inventively characterized in that a semi-finished fiber composite material is inserted into the open forming tool and the forming tool is closed. During execution of the closing movement then takes place, the deformation of the semi-finished product. The outer surface of the extension and the inner surface of the dipping edge come already before the complete closing of the forming tool fluid-tight to the plant. Thus, matrix resin pressed outwardly into the resulting gap can not escape from the forming die. Further closing of the forming tool leads According to the invention, a material reflux of the matrix resin compressed or pressurized by the forming process from the gap into the mold cavity of the forming tool. Fiber strands in the peripheral position of the semifinished product are thus likewise pushed back from the gap into the mold cavity.

Insbesondere wird als Halbzeug ein Towpreg oder Prepreg, mithin Faserwerkstoff, der bereits mit Matrixharz versetzt und vorimprägniert ist, verwendet. Insbesondere härtet der Faserverbundwerkstoff durch Temperatureinwirkung aus. In particular, a towpreg or prepreg, ie fiber material, which has already been mixed with matrix resin and is preimpregnated, is used as semifinished product. In particular, the fiber composite material hardens due to the effect of temperature.

Der Materialrückfluss aus dem Spalt wird durch die Winkellage von Stirnfläche des Fortsatzes und Grundfläche der Tauchkante sowie die durchgeführte Schließbewegung hervorgerufen. Durch die keilförmige Anordnung dieser beiden Flächen zueinander erfolgt ein Zurückdrücken von Matrixharz und in dem Matrixharz befindlichen Fasersträngen in Richtung des Formhohlraumes.The material reflux from the gap is caused by the angular position of the end face of the extension and base of the dipping edge and the closing movement performed. Due to the wedge-shaped arrangement of these two surfaces to each other is a pushing back of matrix resin and located in the matrix resin fiber strands in the direction of the mold cavity.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Blattfeder weist eine nach außen stehende Lasche auf. Die Lasche ist hergestellt im Bereich des Trennschlitzes von Oberwerkzeug und Unterwerkzeug. Die Lasche ist bevorzugt auf Höhe der neutralen Faser der Blattfeder ausgebildet und wird nach Entnahme der umgeformten und zumindest teilweise, insbesondere vollständig ausgehärteten Blattfeder mechanisch entfernt. The leaf spring produced by the method according to the invention has an outwardly projecting tab. The tab is made in the area of the separating slot of upper tool and lower tool. The tab is preferably formed at the level of the neutral fiber of the leaf spring and is mechanically removed after removal of the deformed and at least partially, in particular fully cured leaf spring.

Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausgestaltungsvarianten werden in den schematischen Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:Further advantages, features, characteristics and aspects of the present invention are the subject of the following description. Preferred embodiments are shown in the schematic figures. These are for easy understanding of the invention. Show it:

1 einen Querschnitt durch ein Umformwerkzeug nach dem Stand der Technik, 1 a cross section through a forming tool according to the prior art,

2a und b ein erfindungsgemäßes Umformwerkzeug in geöffnetem und geschlossenem Zustand, 2a and b an inventive forming tool in the open and closed state,

3 eine Erläuterung des Vorteils des erfindungsgemäßen Trennschlitzes in Keilform und 3 an explanation of the advantage of the separation slot according to the invention in a wedge shape and

4a bis f den Ablauf eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens. 4a to f the course of a production process according to the invention.

In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt. In the figures, the same reference numerals are used for the same or similar components, even if a repeated description is omitted for reasons of simplicity.

1 zeigt einen Querschnitt durch ein Umformwerkzeug 1, welches aus dem Stand der Technik bekannt ist. Das Umformwerkzeug 1 weist ein Oberwerkzeug 2 und ein Unterwerkzeug 3 auf sowie einen zwischen geschlossenem Unterwerkzeug 3 und Oberwerkzeug 2 sich ergebenden Formhohlraum 4. Hier dargestellt ist in dem Formhohlraum 4 angeordnet ein zu einer Blattfeder 5 bereits vollständig umgeformtes Halbzeug aus Faserverbundwerkstoff. Zwischen dem Oberwerkzeug 2 und dem Unterwerkzeug 3 ist eine Trennfuge 6 ausgebildet, welche an dem Formhohlraum 4 einen umlaufenden Trennschlitz 7 ergibt. Ein während der Produktion unvermeidbarer sich nach außen drückender Teil des Faserverbundwerkstoffes ist somit im Bereich einer oberen Kante 8 der hergestellten Blattfeder 5 angeordnet und bildet an der Blattfeder eine nach außen abstehende Lasche aus. Eine Nachbearbeitung der Blattfeder 5 führt zu einem Abtrennen dieser überstehenden Lasche, wobei eine im Bereich der oberen Kante 8 entstehende Spannungskonzentration im Betrieb der Blattfeder 5 zu einer Rissbildung führen kann, was die Dauerhaltbarkeit der Blattfeder 5 einschränkt. 1 shows a cross section through a forming tool 1 which is known from the prior art. The forming tool 1 has an upper tool 2 and a lower tool 3 on and between a closed lower tool 3 and upper tool 2 resulting mold cavity 4 , Shown here is in the mold cavity 4 arranged one to a leaf spring 5 already completely formed semi-finished product made of fiber composite material. Between the upper tool 2 and the lower tool 3 is a parting line 6 formed, which on the mold cavity 4 a circumferential separating slot 7 results. An unavoidable part of the fiber composite material, which is unavoidable during production, is thus in the region of an upper edge 8th the produced leaf spring 5 arranged and forms on the leaf spring an outwardly projecting tab. A post-processing of the leaf spring 5 leads to a separation of this protruding tab, with one in the area of the upper edge 8th resulting stress concentration during operation of the leaf spring 5 can lead to cracking, which is the durability of the leaf spring 5 limits.

2a und b zeigen ein erfindungsgemäßes Umformwerkzeug 1 in vollständig geöffneter und vollständig geschlossener Position. 2a zeigt ein erfindungsgemäßes Umformwerkzeug 1, welches ebenfalls ein Oberwerkzeug 2 und ein Unterwerkzeug 3 aufweist. Hier ist jedoch erfindungsgemäß vorgesehen, dass an dem Unterwerkzeug 3 eine Tauchkante 9 ausgebildet ist. Diese Tauchkante 9 weist eine Grundfläche 10 auf. Die Grundfläche 10 der Tauchkante 9 ist jeweils umlaufend ausgebildet. Die Grundfläche 10 verläuft im Querschnitt im Wesentlichen horizontal, kann jedoch wie später beschrieben, mit einem geringen Winkel zu einer Horizontalrichtung H ausgebildet sein. Die Tauchkante 9 ist außen durch einen umlaufenden Steg 11 erhöht ausgebildet, so dass sich im Querschnitt ein Stufenabsatz ergibt. Der Steg 11 steht auf die Vertikalrichtung V bezogen über die Grundfläche 10 der Tauchkante 9 über. Durch den Steg 11 wird insbesondere vermieden, dass über die Grundfläche 10 verlaufendes Matrixharz während des Umformvorganges an die Umgebung U aus dem Umformwerkzeug 1 heraustritt. 2a and b show an inventive forming tool 1 in fully open and fully closed position. 2a shows a forming tool according to the invention 1 , which is also an upper tool 2 and a lower tool 3 having. Here, however, the invention provides that on the lower tool 3 a dipping edge 9 is trained. This dipping edge 9 has a base 10 on. The base area 10 the dipping edge 9 is formed circumferentially. The base area 10 is substantially horizontal in cross-section, but may be formed at a slight angle to a horizontal direction H as described later. The dipping edge 9 is outside by a circumferential bridge 11 formed increased, so that there is a stepped paragraph in cross section. The jetty 11 is related to the vertical direction V over the base area 10 the dipping edge 9 above. Through the jetty 11 in particular it avoids that over the base area 10 extending matrix resin during the forming process to the environment U from the forming tool 1 emerges.

Das Oberwerkzeug 2 weist einen auf die Vertikalrichtung nach unten orientierten Fortsatz 12 auf. Auch dieser Fortsatz 12 ist außen vollständig umlaufend ausgebildet. Die Stirnfläche 13 des Fortsatzes 12 verläuft ebenfalls im Wesentlichen horizontal und kann mit einem geringen Winkel zur Horizontalrichtung H angeordnet sein. Ebenfalls dargestellt ist ein Halbzeug 14, wobei eine Querschnittsfläche des Halbzeuges 14 eine andere Konfiguration aufweist als der sich ergebende Formhohlraum 4 bei vollständig geschlossenem Formwerkzeug. The upper tool 2 has an extension oriented downwards in the vertical direction 12 on. Also this extension 12 is outside completely formed circumferentially. The face 13 of the extension 12 also runs substantially horizontally and can be arranged at a slight angle to the horizontal direction H. Also shown is a semi-finished product 14 , wherein a cross-sectional area of the semifinished product 14 has a different configuration than the resulting mold cavity 4 when the mold is completely closed.

Dieser ist in 2b gezeigt. An dem Formhohlraum 4 ergibt sich ein außen umlaufender Trennschlitz 7, wobei der Trennschlitz 7 hier mittig im Bereich einer Höhe 15 des Formhohlraumes 4 angeordnet ist. Mithin ist der Trennschlitz 7 bei circa dem 0,5-fachen der Höhe 15 des Formhohlraumes 4 angeordnet. Die aufgrund der Trennfuge 6 an der hergestellten Blattfeder entstehende umlaufende Lasche wird im Querschnitt mittig und somit auf Höhe der neutralen Faser der Blattfeder ausgebildet. Die Trennfuge 6 ist somit bei geschlossenem Umformwerkzeug als Spalt ausgebildet. Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Stirnfläche 13 und die Grundfläche in einem Winkel α zueinander verlaufen. Hierzu kann beispielsweise nur die Grundfläche 10 der Tauchkante 9 horizontal in einem Winkel verlaufen. Es kann auch nur die Stirnfläche 13 in einem Winkel verlaufen. Weiterhin bevorzugt können sowohl Stirnfläche 13 als auch Grundfläche 10 jeweils in einem Winkel zur Horizontalrichtung verlaufen. This one is in 2 B shown. At the mold cavity 4 This results in an outside circumferential separating slot 7 , wherein the separating slot 7 here in the middle in the area of a height 15 of the mold cavity 4 is arranged. Thus, the separation slot 7 at about 0.5 times the height 15 of the mold cavity 4 arranged. The due to the parting line 6 On the produced leaf spring resulting circumferential tab is formed centrally in cross-section and thus at the level of the neutral fiber of the leaf spring. The parting line 6 is thus formed with a closed forming tool as a gap. Furthermore, the invention provides that the end face 13 and the base surface at an angle α to each other. For this purpose, for example, only the base area 10 the dipping edge 9 horizontally at an angle. It may just be the frontal area 13 at an angle. Further preferred may be both end face 13 as well as base area 10 each at an angle to the horizontal direction.

Hierdurch entsteht das in 3 dargestellte Keilprinzip kurz vor vollständigem Schließen. Mithin kurz vor Erreichen des unteren Totpunktes wird eine Druckkraft F2 auf das in der Trennfuge 6 nicht näher dargestellte Matrixharz ausgeübt und drückt somit das in der Trennfuge 6 befindliche Matrixharz und teilweise Faserstränge 25 zurück in den Formhohlraum 4. Die in Längsrichtung 16 (4f) der hergestellten Blattfeder verlaufenden Faserstränge 25 werden somit nicht durch seitliches Abtrennen der Lasche 17 durchtrennt oder beschädigt, da sie sich nach Abschluss der Umformoperation nahezu vollständig im Inneren des Querschnitts der Blattfeder 5 befinden. This creates the in 3 illustrated wedge principle shortly before complete closing. Thus, shortly before reaching the bottom dead center, a compressive force F2 on the in the parting line 6 Not shown matrix resin exerted and thus pushes that in the parting line 6 located matrix resin and partially fiber strands 25 back into the mold cavity 4 , The longitudinal direction 16 ( 4f ) of the manufactured leaf spring extending fiber strands 25 Thus, not by lateral separation of the tab 17 severed or damaged, since they are almost completely inside the cross-section of the leaf spring after completion of the forming operation 5 are located.

4a bis e zeigen ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren. Gemäß 4a wird ein Halbzeug 14 in das geöffnete Umformwerkzeug 1 eingelegt. Das Oberwerkzeug 2 fährt in das Unterwerkzeug 3 in Presshubrichtung 18 gemäß 4b ein. Eine Außenfläche 19 des Fortsatzes 12 kommt dabei an einer Innenfläche 20 des Steges 11 fluiddicht zur Anlage, was im Übergang von 4b zu 4c geschieht. Bei 4c wird jedoch das Oberwerkzeug 2 noch weiter in Pressenhubrichtung 18 abgesenkt. Das Material des bereits umgeformten Faserhalbzeuges, insbesondere das Matrixharz kann somit nicht zwischen Außenfläche 19 und Innenfläche 20 an die Umgebung U austreten. Eine weitere Schließbewegung von 4c zu 4d in Pressenhubrichtung 18 bewirkt gemäß der dargestellten Pfeile 21, dass Material in der entstehenden Trennfuge 6 in den Formhohlraum 4 zurückgedrückt wird. Hierdurch erfolgt eine Rückführung von seitlich aus dem Formhohlraum 4 herausgedrückten in Längsrichtung 16 verlaufenden Fasersträngen 25. Gemäß 4d sind das Oberwerkzeug 2 und das Unterwerkzeug 3 vollständig geschlossen. Zwischen Oberwerkzeug 2 und Unterwerkzeug 3 ist eine Labyrinthdichtung ausgebildet. Im Anschluss daran erfolgt ein nicht näher dargestellter Aushärtevorgang, beispielsweise durch eine vorgegebene Zeit und/oder die gezielte Zuführung von zusätzlicher Wärme. Gemäß 4e wird das Umformwerkzeug 1 geöffnet und die hergestellte Blattfeder 5 entnommen. Diese weist eine an ihren Seitenflanken 21 überstehende Lasche 17 auf, die in einem nicht näher dargestellten Trennverfahrensschritt abgetrennt werden. 4a to e show a manufacturing method according to the invention. According to 4a becomes a semi-finished product 14 into the opened forming tool 1 inserted. The upper tool 2 moves into the lower tool 3 in Presshubrichtung 18 according to 4b one. An outer surface 19 of the extension 12 comes here on an inner surface 20 of the footbridge 11 fluid-tight to the plant, resulting in the transition from 4b to 4c happens. at 4c but becomes the top tool 2 even further in press stroke direction 18 lowered. The material of the already formed semi-finished fiber product, in particular the matrix resin thus can not between the outer surface 19 and inner surface 20 to the environment U exit. Another closing movement of 4c to 4d in press stroke direction 18 effected according to the arrows shown 21 that material in the resulting parting line 6 into the mold cavity 4 is pushed back. This results in a return from the side of the mold cavity 4 pushed out in the longitudinal direction 16 extending fiber strands 25 , According to 4d are the top tool 2 and the lower tool 3 completely closed. Between upper tool 2 and lower tool 3 a labyrinth seal is formed. This is followed by a not shown curing process, for example, by a predetermined time and / or the targeted supply of additional heat. According to 4e becomes the forming tool 1 opened and the leaf spring produced 5 taken. This has one on their side edges 21 protruding tab 17 on, which are separated in a separation step, not shown.

Es entsteht dann die gemäß 4f im Querschnitt dargestellte fertig hergestellte Blattfeder 5. Diese weist abgerundete Kanten 23 auf, hergestellt durch Rundungen 24 in Oberwerkzeug 2 und Unterwerkzeug 3.It then arises according to 4f in cross-section finished finished leaf spring 5 , This has rounded edges 23 on, made by curves 24 in upper tool 2 and lower tool 3 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Umformwerkzeugforming tool
2 2: Oberwerkzeugupper tool
3 3: Unterwerkzeuglower tool
4 4: Formhohlraum mold cavity
5 5: Blattfederleaf spring
6 6: Trennfugeparting line
7 7: Trennschlitzseparating slot
8 8th: obere Kante zu 5 upper edge too 5
9 9: Tauchkantedipping edge
10 10: Grundfläche zu 9 Base area too 9
11 11: Steg web
12 12: Fortsatz zu 2 Extension to 2
13 13: Stirnfläche zu 12 Face to 12
14 14: Halbzeug Workpiece
15 15: Höhe zu 4 Height too 4
16 16: Längsrichtung zu 5 Longitudinal direction too 5
17 17: Lasche flap
18 18: Pressenhubrichtung Press stroke direction
19 19: Außenfläche zu 12 Outer surface too 12
20 20: Innenfläche zu 11 Inner surface too 11
21 21: Pfeil arrow
22 22: Seitenflanke side flank
23 23: abgerundete Kante rounded edge
24 24: Rundung curve
25 25: Faserstränge fiber strands
H H: HorizontalrichtungHorizontal direction
V V: Vertikalrichtungvertical direction
U U: UmgebungSurroundings

Claims

Forming tool ( 1 ) for producing a leaf spring ( 5 ) made of fiber composite material, comprising an upper tool ( 2 ) and a lower tool ( 3 ), which form a cavity ( 4 ) and the mold cavity ( 4 ) with closed forming tool ( 1 ) a height ( 15 ), characterized in that one around the mold cavity ( 4 ) laterally circulating separating slot ( 7 ) between upper tool ( 2 ) and lower tool ( 3 ) in the vertical direction (V) between 0.1 times and 0.9 times the height ( 15 ) is arranged.

Forming tool according to claim 1, characterized in that on the lower tool ( 3 ) a circumferential dipping edge ( 9 ) is formed, in which an extension ( 12 ) of the upper tool ( 2 ) retracts.

Forming tool according to claim 2, characterized in that on the outside of the dipping edge ( 9 ) a circumferential bridge ( 11 ), over the dipping edge ( 9 ) is formed in the vertical direction (V) projecting, wherein preferably an outer surface ( 19 ) of the extension ( 12 ) on an inner surface ( 20 ) of the bridge ( 11 ) comes fluid-tight to the plant.

Forming tool according to claim 2 or 3, characterized in that an end face ( 13 ) of the extension ( 12 ) and a base area ( 10 ) of the dipping edge ( 9 ) are arranged parallel to each other.

Forming tool according to claim 2 or 3, characterized in that an end face ( 13 ) of the extension ( 12 ) and a base area ( 10 ) of the dipping edge ( 9 ) are arranged at an angle (α) of 1 to 15 degrees, preferably 5 to 10 degrees to each other.

Forming tool according to one of claims 2 to 5, characterized in that when the forming tool is closed ( 1 ) between face ( 13 ) of the extension ( 12 ) and base area ( 10 ) of the dipping edge ( 9 ) to the mold cavity ( 4 ) Enlarging circumferential gap, in particular a parting line ( 6 ) is trained.

Forming tool according to one of claims 1 to 6, characterized in that the forming tool ( 1 ) is heated and / or that the inner edges and / or corners of the mold cavity ( 4 ) are rounded.

Method for producing a leaf spring ( 5 ) made of fiber composite material with a forming tool ( 1 ) having the features of at least claim 1, characterized in that a semifinished product ( 14 ) in the opened forming tool ( 1 ) and the forming tool ( 1 ), the outer surface ( 19 ) of the extension ( 12 ) and the inner surface ( 20 ) of the dipping edge ( 9 ) before complete closing of the forming tool ( 1 ) come to rest in a fluid-tight manner, so that further closing of the forming tool ( 1 ) to a material reflux of the compressed fiber composite material in the mold cavity ( 4 ) of the forming tool ( 1 ) leads.

A method according to claim 8, characterized in that the material reflux by the angular position of the end face ( 13 ) and base area ( 10 ) is produced.

A method according to claim 8 or 9, characterized in that by the material reflux in particular in the reshaped semifinished product ( 14 ) outer fiber strands ( 25 ) in the mold cavity ( 4 ).

Method according to one of claims 8 to 10, characterized in that an outwardly facing tab ( 17 ) on the manufactured leaf spring ( 5 ) at height ( 15 ) of the neutral fiber of the leaf spring ( 5 ), wherein preferably the outer tab ( 17 ) after removal of the deformed leaf spring ( 5 ) is mechanically removed.

Method according to one of claims 8 to 11, characterized in that as semi-finished ( 14 ) a preimpregnated fiber composite material is used, in particular a prepreg or towpreg.