DE29813901U1 - Composite component - Google Patents
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Description
Stand der TechnikState of the art
Hochbelastete Verbundbauteile sind häufig mit Krafteinleitungsbereichen zu versehen.
Diese Krafteinleitungsbereiche können konventionell durch die Anordnung vonHighly stressed composite components often require force introduction areas.
These force introduction areas can be conventionally created by arranging
&iacgr;&ogr; Durchbrüchen, durch Aufkleben oder Aufschweißen von Zusatzbauteilen realisiert werden.γ breakthroughs, by gluing or welding additional components.
Bei der Anordnung von Durchbrüchen erfolgt eine Schwächung des tragenden Querschnittes, Klebverbindungen erfordern besonders für dynamische Belastungen eine hohe technologische Disziplin bei der Fertigung und sind in ihrer Einsetzbarkeit begrenzt.When openings are arranged, the load-bearing cross-section is weakened; adhesive joints require a high level of technological discipline in production, particularly for dynamic loads, and are limited in their applicability.
Das Aufschweißen zusätzlicher Bauteile ist mit dem Nachteil verbunden, daß es zu Verformungen kommen kann. Darüber hinaus sind nur matrixgleiche oder matrixverträgliche Bauteile miteinander verschweißbar.The disadvantage of welding additional components is that it can lead to deformations. In addition, only components that are the same or compatible with the matrix can be welded together.
Aus der DE 41 20 133 A1 ist die Verbindung eines Faserverbundbauteiles mit einem thermoplastischen Spritzgießteil bekannt. Dabei erfolgt ein bereichsweises Umspritzen des Faserverbundbauteiles. Die Verbindung erfolgt vorwiegend stoffschlüssig durch Verschweißen. Hierfür wird Baufreiheit um das Faserverbundbauteil herum benötigt, ein Nachteil, der die Anwendung der vorgestellten Technologie in ihrer Einsatzbreite begrenzt.DE 41 20 133 A1 describes the connection of a fiber composite component with a thermoplastic injection molded part. The fiber composite component is partially overmolded. The connection is mainly made by welding. This requires space around the fiber composite component, a disadvantage that limits the range of applications of the technology presented.
Für einseitig aufzuspritzende Bauteile ist diese Verfahrensweise nur ab einer ausreichenden Bauteilgröße (Thermoplastmasse) realisierbar, kleine aufzuspritzende Bauteile sind auf Grund eines zu geringen Wärmeeintrages nicht mit ausreichender Sicherheit mit dem Faserverbundbauteil verbindbar, auch dann nicht, wenn der Schmelzpunkt des aufzuspritzenden Teiles höher als der Schmelzpunkt des Faserverbundbauteiles ist.For components that are sprayed on one side, this procedure can only be implemented if the component size (thermoplastic mass) is sufficient; small sprayed components cannot be connected to the fiber composite component with sufficient reliability due to insufficient heat input, even if the melting point of the part to be sprayed on is higher than the melting point of the fiber composite component.
In der nach DE 44 29 765 A1 bekannten Bauteilverbindung, deren Herstellung mit einer Klebetechnologie erfolgt, ist besonders nachteilig, daß mit dieser Verbindung die Herstellung einer dauerschwingfesten Verbindung nicht realisierbar ist.In the component connection known from DE 44 29 765 A1, which is produced using an adhesive technology, it is particularly disadvantageous that with this connection it is not possible to produce a connection that is resistant to fatigue.
Auch zusätzlich angeordnete formschlüssige Verbindungen in Form von Durchbrüchen durch das stabförmige Bauteil und Einbeziehung in die Klebverbindung sind den anstehenden Belastungen nicht gewachsen und führen außerdem zu einer Bauteilschwächung.Even additional form-fitting connections in the form of breakthroughs through the rod-shaped component and inclusion in the adhesive connection are not able to cope with the loads involved and also lead to a weakening of the component.
&iacgr;&ogr; Ziel der Erfindung &iacgr;&ogr; Objective of the invention
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verbundbauteil, bestehend aus einem Faserverbundbauteil oder anderem im kalten oder warmen Zustand verformungsfähigem Halbzeug sowie einem aufgebrachten Thermo- oder Duroplast- bzw. Metallbauteil sowie einem Verfahren zu dessen Fertigung.The invention relates to a composite component consisting of a fiber composite component or other semi-finished product that can be deformed in the cold or warm state and an applied thermoplastic or thermosetting plastic or metal component and a method for its production.
Unter langfaserverstärktem Thermoplasthalbzeug ist hier ein prismatisch beschaffenes Halbzeug zu verstehen, dessen Eigenschaften in mechanischer und thermischer Hinsicht vorwiegend durch in thermoplastische Matrix eingelagerte feste und/oder steife Fasern gebildet werden, während der Matrix die Funktion eines Schubverbundes zwischen den Fasern zugeordnet ist.Long fiber-reinforced thermoplastic semi-finished product is understood here to be a prismatic semi-finished product whose mechanical and thermal properties are mainly formed by solid and/or stiff fibers embedded in a thermoplastic matrix, while the matrix is assigned the function of a shear bond between the fibers.
Anstelle dieses Thermoplastlangfaserverbundes ist in gleicher Weise ein metallisches Halbzeug einsetzbar.Instead of this thermoplastic long fiber composite, a metallic semi-finished product can be used in the same way.
Ziel der Erfindung ist es, ein Faserverbundbauteil und ein Verfahren zu dessen Herstellung für vorzugsweise dynamisch langzeitig hochbelastete Bauteile, auch unterschiedlicher Matrixbeschaffenheit zu schaffen.The aim of the invention is to create a fiber composite component and a method for its production for preferably long-term, highly dynamically loaded components, even with different matrix properties.
Es ist eine form- und stoffschlüssige Verbindungstechnologie zu schaffen, die eine Querschnittsschwächung des tragenden Faserverbundbauteiles ausschließt und für den Krafteinleitungsbereich eine gezielte Steifigkeitserhöhung herbeiführt, darüber hinaus Baufreiheiten für die Anordnung eines Krafteinleitungselementes schafft und die Nachteile bekannter Erfindungen beseitigt.A form-fitting and material-locking connection technology must be created that excludes a cross-sectional weakening of the load-bearing fiber composite component and brings about a targeted increase in stiffness for the force introduction area, furthermore creates design freedom for the arrangement of a force introduction element and eliminates the disadvantages of known inventions.
Das Ziel der technischen Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zur
Erzielung der genannten Krafteinleitung ein definierter Verdrillungsbereich (3) genutzt
wird, der durch eine bzw. mehrere vorzugsweise ganzzahlige Verdrillungen des Faserverbundbauteils (1) erzeugt wird. Die Profilverdrillung kann zur Erzielung
eines beispielsweise 90° Versatzes im Faserverbundbauteil (1) auch gebrochen ganzzahlig ausgeführt werden.The aim of the technical problem is achieved according to the invention in that
To achieve the aforementioned force introduction, a defined twisting region (3) is used, which is produced by one or more preferably whole-number twists of the fiber composite component (1). The profile twisting can also be carried out as a fractional whole number to achieve, for example, a 90° offset in the fiber composite component (1).
Auf diese Weise entsteht in einem Faserverbundbauteil (1) ein Abschnitt beeinflußbarer Beschaffenheit.In this way, a section of influenceable properties is created in a fiber composite component (1).
&iacgr;&ogr; Über Nasen (10), die über die rechte Seitenfläche (6) sowie die linke Seitenfläche
(7) hinausragen, können Kräfte in das Bauteil eingeleitet werden.
Einlaufbereich (8) sowie Auslaufbereich (9) können parallel verlaufen oder in beliebigem
Winkel gegenseitig versetzt angeordnet sein.
Für Bauteile mit Anforderungen nach geometrischen Baufreiheiten auf der Rückseite
(5), der rechten Seitenfläche (6) und der linken Seitenfläche (7) ist eine einfache
Verdrillung (3) vorzugsweise um 180 ° ausreichend.&iacgr;&ogr; Forces can be introduced into the component via lugs (10) that protrude beyond the right side surface (6) and the left side surface (7).
The inlet area (8) and the outlet area (9) can run parallel or be offset from each other at any angle.
For components with requirements for geometric design freedom on the rear side (5), the right side surface (6) and the left side surface (7), a simple twist (3), preferably by 180 °, is sufficient.
Andere Bauteile müssen nur auf der Rückseite (5), wieder andere nur auf der rechten Seitenfläche (6) und der linken Seitenfläche (7) eben beschaffen sein. Für die Fertigung solcher Teile ist dieser Umstand bei der Durchführung der Verdrillbewegung zu berücksichtigen. Die Verdrillung erfolgt im bereichsweise angewärmten Zustand. Other components only need to be flat on the back (5), and others only need to be flat on the right side (6) and the left side (7). When manufacturing such parts, this circumstance must be taken into account when carrying out the twisting movement. Twisting takes place in a partially heated state.
Die Erwärmung des Teiles erfolgt in den Umformbereichen bis auf den Erweichungspunkt.
Der Umformvorgang kann innerhalb eines Verarbeitungswerkzeuges oder extern
erfolgen.The part is heated in the forming areas up to the softening point.
The forming process can take place within a processing tool or externally.
Der Vorgang des Anbringens bzw. bereichsweisen Umhüllens eines aus einem thermoplastischem oder duromerem oder metallischem Werkstoff bestehenden Krafteinleitungselementes (2) erfolgt auf konventionellen Maschinen, wobei das umgeformte Faserverbundbauteil (1) als Einlegeteil fungiert.The process of attaching or partially covering a force introduction element (2) made of a thermoplastic, thermosetting or metallic material is carried out on conventional machines, with the formed fiber composite component (1) acting as an insert.
Zur Erzielung einer günstigen Umhüllung ist es möglich, zusätzliche Gassen (4) vorzusehen. To achieve a favorable enclosure, it is possible to provide additional lanes (4).
Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Bauteil und das Verfahren zu dessen Herstellung im Textilmaschinen- und Fahrzeugbau angewandt.The component according to the invention and the method for its production are preferably used in textile machine and vehicle construction.
Im Textilmaschinenbau, beispielsweise an Jaquardmaschinen, werden zum Zweck der Fadenplazierung häufig unter beengten Platzverhältnissen schlanke Bauteile mit bereichsweise angeordneten Krafteinleitungselementen unter extrem hohen Beschleunigungen bewegt. In diesen Krafteinleitungsbereichen besteht oft nur begrenzte Baufreiheit in einer, max. zwei Richtungen senkrecht zum Faserverbundbauteil. In textile machine construction, for example on Jacquard machines, slim components with force introduction elements arranged in certain areas are often moved under extremely high accelerations in confined spaces for the purpose of thread placement. In these force introduction areas there is often only limited freedom of construction in one, max. two directions perpendicular to the fiber composite component.
Im Fahrzeugbau sind Gestänge für Schaltgetriebe dadurch gekennzeichnet, daß sich häufig in statisch und dynamisch hoch belasteten Bereichen Schnittstellen zu Anschlußbauteilen befinden, über die, vor allem bei unsachgemäßer Bedienung erhebliche Kräfte geleitet werden. Da der Anschluß von Bauteilen häufig mit Querschnittsschwächungen durch erforderliche Durchbrüche verbunden ist, kann mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verdrillungstechnologie eine neuartige Wirkpaarung Einsatz finden.In vehicle construction, rods for manual transmissions are characterized by the fact that interfaces to connecting components are often located in areas subject to high static and dynamic loads, through which considerable forces are transmitted, especially if they are used incorrectly. Since the connection of components is often associated with cross-sectional weakening due to necessary breakthroughs, a new type of effective pairing can be used with the twisting technology proposed in the invention.
Auf diese Weise sind Substitutionen von Aluminiumdruckgußschaltgestängen durch leichtere Faserverbundschaltgestänge realisierbar.In this way, substitutions of die-cast aluminum shift rods with lighter fiber composite shift rods can be realized.
vv
Das erfindungsgemäßes Verbundbauteil sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung
werden nachstehend an folgendem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Hierzu zeigt Figur 1 das erfindungsgemäße Verbundbauteil, bestehend aus dem Faserverbundbauteil 1 und dem Krafteinleitungselement 2 in einer Anordnung mit
einfacher 180° Verdrillung sowie mit den für Bewegungsübertragungen zuständigen
Nasen 10 in bündiger Ausführung von Rückseite 5 sowie rechter Seitenfläche 6 und
linker Seitenfläche 7.The composite component according to the invention and a method for its production are explained in more detail below using the following exemplary embodiment.
For this purpose, Figure 1 shows the composite component according to the invention, consisting of the fiber composite component 1 and the force introduction element 2 in an arrangement with a simple 180° twist and with the noses 10 responsible for motion transmission in a flush design of the rear side 5 as well as the right side surface 6 and the left side surface 7.
In Figur 2 ist das erfindungsgemäße Faserverbundbauteil 1 mit einer zusätzlich angeordneten Durchflußgasse 4 versehen.In Figure 2, the fiber composite component 1 according to the invention is provided with an additionally arranged flow passage 4.
Die Figur 3 zeigt ein Faserverbundbauteil 1 mit einfachem (180°) Verdrillungsbereich
3 sowie ein umhüllendes Krafteinleitungselement 2 und die Figur 4 zeigt das erfindungsgemäße
Faserverbundbauetil 1 mit einer 90° Verdrillung.
Damit eine Schar derartiger Verbundbauteile reibungslos aneinander gleiten können,
müssen die Rückseite 5, rechte Seitenfläche 6 und linke Seitenfläche 7 des Kunststoffteiles mit dem Faserverbundbauteil 1 bündig angeordnet sein,
&iacgr;&ogr; Zur günstigeren Umhüllung sind nach Figur 2 zwei zusätzliche Durchflußgassen 4
erfindungsgemäß angeordnet.Figure 3 shows a fiber composite component 1 with a simple (180°) twisting region 3 and an enveloping force introduction element 2 and Figure 4 shows the fiber composite component 1 according to the invention with a 90° twist.
In order for a group of such composite components to slide smoothly against each other, the rear side 5, right side surface 6 and left side surface 7 of the plastic part must be arranged flush with the fiber composite component 1,
&iacgr;&ogr; For more favorable enveloping, two additional flow passages 4 are arranged according to the invention as shown in Figure 2.
Auf diese Weise werden bessere Umhüllungsvoraussetzungen geschaffen.
Für eine Reihe von Faserverbundbauteilen 1 sind 90 ° - Verdrillungsbereiche 3 wie
in Figur 4 dargestellt erforderlich, um im speziellen Fall durch Spritzgießen, Strangpressen
oder Pressen aufgebrachte Krafteinleitungselemente 2 aufzunehmen. Der Einlaufbereich 8 und der Auslaufbereich 9 sind im vorliegenden Anwendungsbeispiel
um 90 ° verdrillt, diese können bei Bedarf jedoch zwischen 0 ° und 90 ° jede
erforderliche Konstellation erhalten.In this way, better enveloping conditions are created.
For a series of fiber composite components 1, 90° twisting areas 3 as shown in Figure 4 are required in order to accommodate force introduction elements 2 applied by injection molding, extrusion or pressing in the specific case. The inlet area 8 and the outlet area 9 are twisted by 90° in the present application example, but they can be given any required configuration between 0° and 90° if required.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29813901U DE29813901U1 (en) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | Composite component |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE29813901U DE29813901U1 (en) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | Composite component |
Publications (1)
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|---|---|
| DE29813901U1 true DE29813901U1 (en) | 1999-02-04 |
Family
ID=8060811
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE29813901U Expired - Lifetime DE29813901U1 (en) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | Composite component |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29813901U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10320331A1 (en) * | 2003-05-06 | 2004-11-25 | Rkt Kunststoffe Gmbh | Reinforced plastic component manufacturing process involves molding a plastic insert with reinforcing fibers, locating insert in another tool and molding plastic onto the insert |
| US10137664B2 (en) * | 2014-03-28 | 2018-11-27 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Composite material structure, aircraft wing and aircraft fuselage provided with same, and method for manufacturing composite material structure |
-
1998
- 1998-07-23 DE DE29813901U patent/DE29813901U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE10320331A1 (en) * | 2003-05-06 | 2004-11-25 | Rkt Kunststoffe Gmbh | Reinforced plastic component manufacturing process involves molding a plastic insert with reinforcing fibers, locating insert in another tool and molding plastic onto the insert |
| US10137664B2 (en) * | 2014-03-28 | 2018-11-27 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Composite material structure, aircraft wing and aircraft fuselage provided with same, and method for manufacturing composite material structure |
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