DE3031582A1

DE3031582A1 - Wendelfoermiges bauteil

Info

Publication number: DE3031582A1
Application number: DE19803031582
Authority: DE
Inventors: Thomas 4520 Melle Frühauf; Ernst A. 5100 Aachen Hille; Hubert 5100 Aachen Schneider
Original assignee: Vereinigung zur Foerderung des Instituts fuer Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk an Der Rhein
Current assignee: Vereinigung zur Foerderung des Instituts fuer Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk an Der Rhein
Priority date: 1980-08-21
Filing date: 1980-08-21
Publication date: 1982-03-18

Description

Wendelförmiges Bauteil
Die Erfindung betrifft ein wendelförmiges Bauteil, insbesondere eine Schraubenfeder, aus faserverstärktem Werkstoff, vorzugsweise aus glas- oder kohlefaserverstärktem Kunststoff, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Wendelförmige Bauteile, insbesondere Schraubenfedern, werden fast ausnahmslos aus Metall, insbesondere aus Stahl oder Stahllegierungen hergestellt. Für schwingende Beanspruchung sind schwere metallische Werkstoffe jedoch ungeeignet, da sie eine erhöhte Beanspruchung ergeben.
Erfindungsaufgabe ist deshalb, solche Bauteile aus leichtem faserverstärkten Werkstoff aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, während die Ansprüche 2 bis 3 vorteilhafte Einzelheiten zur Ausgestaltung der Erfindung angeben. Anspruch 4 betrifft ein Verfahren zur Herstellung des wendelförmigen Bauteils, Anspruch 5 eine Verbesserung und Anspruch 6 eine besonders vorteilhafte Verwendung.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung mit einem Ausführungsbeispiel erläutert; dabei zeigt Fig. 1 das bereits gewickelte Grundbauteil und Fig. 2 demgegenüber stark verkleinert das über einen Formkern zu einer Wendel gebogene Bauteil.
Zunächst wird gemäß Fig. 1 ein draht- oder bandförmiges Grundbauteil 1 von rundem oder eckigem Querschnitt, das aus faserverstärktem Werkstoff besteht, über einen zylindrischen hohlen oder vollen Wickelkern 2 in bekannter Weise gewickelt; dieser Kern hat, ebenso wie das Grundbauteil, die Länge des gestreckten herzustellenden wendelförmigen Bauteils. Hierauf wird eine biegsame Hülle 3, die eine gewickelte Folie oder ein Schlauch sein kann, eng anliegend über das so gewickelte Bauteil gezogen, wodurch ein fest zusammengehaltenes Grundbauteil 1 entsteht. Dieses Grundbauteil wird dann in die wendelförmigen Nuten 4a eines zylindrischen Formkerns 4 hineingebogen, worauf der Aushartunesprozeß stattfindet. Schließlich wird der Formkern abgezogen, worauf das gewünschte wendelförmige Bauteil fertig ist; der biegsame Wickelkern 2 muß dabei nicht entfernt werden.
In einem speziellen Fall wurde zur Herstellung des in Fig. 1 dargestellten Grundbauteils als Wickelkern 2 ein Gummi schlauch mit einem Außendurchmesser von 15 mm und einem Innendurchmesser von 8 mm und einer Länge von 1800 mm verwendet. Zur Versteifung die nur für den Wickelvorgang zur Herstellung des Grundbauteils gemäß Fig. 1 noten~ dig war, wurde in den Schlauch ein Rundeisen mit einem Durchmesser von 7 mm gesteckt. Dieser Wickelkern wurde in die Rotationsvorrichtung einer nach den Drehbankprinzip arbeitenden Wickelanlage eingespannt und mit einem in heißhärtendem Epoxidharz (Typ LY 556 mit dem Härter HY 917) getränkten aus drei Einzelsträngen a 2400 tex bestehenden Glasfaserstrang schichtweise auf einer Länge von 1700 mm so bewickelt, daß die Fasern in den einzelnen Schichten entsprechend Fig. 1 einen Winkel von + bzw. - 45 zur Kernlängsachse aufweisen. Die Gesamtschichtdicke der Schicht la betrug dabei 4 mm, so daß ein zylindrischer Wickelkörper mit einem Außendurchmesser von 23 mm entstand. Danach wurde dieser Wickelkörper mit einem dünnwandigen Gummischlauch mit einem Ausgangsdurchmesser von 20 mm überzogen. Dazu wurde dieser in einer Vakuumvorrichtung unter Anlegen von Unterdruck aufgeweitet, so daß der Wickelkern leicht in diesen eingeschoben werden konnte. Nach Entfernen des Unterdrucks legte sich dieser Gummischlauch straff an die noch nasse Wicklung an. Nun konnte das zur Versteifung dienende Rundeisen aus dem Kern 2 herausgezogen werden. Das so gefertigte Grundbauteil mit einem Außendurchmesser von 24 mm wurde dann in die wendelförmige Nut mit Halbkreisquerschnitt, dessen Radius dem des Grundbauteils gemaß Fig. 1 entspricht, eines in bekannter Weise zerlegbaren Wickelkernes eingelegt. Dabei wurden die Enden des Grundbauteils gegen Abrutschen gesichert. Der Kerndurchmesser des zylindrischen Formkernes 4 betrug 150 mm, die Nuten im Formkern hatten eine Steigung von 50 mm.
Der Formkern entsprechend Fig. 2 mit dem eingelegten Grundbauteil wurde dann einer rotierenden Plartestation zugeführt ,in der die Aushärtung des Bauteils bei einer Temperatur von 80 °C über 2 Std. erfolgte. Das ausgehärtete Bauteil wurde dann durch Zerlegen des Formkernes 4 und Abziehen der Gummihaut 3 entformt und anschließend bei einer Temperatur von 100 0C 8 Std. lang in einem Ofen getempert.
Die Federkonstante der so erhaltenen Spiralfeder betrug 44 N/mm bei einer Windungszahl von 3,8.
Leerseite

Claims

Patentansprüche: Wendelförmiges Bauteil aus faserverstärktem Kunststoff, vorzugsweise aus glas- oder kohlefaserverstärktem Kunststoff, bestehend aus einer äußeren biegsamen Hülle (3), einer darunterliegenden Schicht von draht- oder bandförmigem Material aus ausgehärtetem, faserverstärkten Werkstoff, der über einen hohlen oder vollen Wickelkern (2) aus biegsamem Werkstoff gewickelt ist.
2) Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die biegsame Hülle (3) eine gewickelte Folie ist.
3) Bauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die biegsame Hülle (3) ein Schlauch ist.
4) Verfahren zur Herstellung von wendelförmigen Bauteilen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein draht- oder bandförmiges Ausgangsbauteil (la) aus faserverstärktem Werkstoff über einen zylindrischen hohlen oder vollen Wickelkern (2) aus biegsamem Werkstoff, z.B. Gummi, von der Länge des herzustellenden wendelförmigen Bauteils in bekannter Weise gewickelt und hierauf mit einer biegsamen Hülle (3) umgeben wird,und daß sodann dieses gewickelte Grundbauteil (1) über einen Formkern (4) gebogen wird, worauf das Bauteil ausgehärtet und schließlich vom Formkern abgezogen wird.
5) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsbauteil (1a) aus faserverstärktem Werkstoff im Kreuzverbund mit etwa 450 gewickelt wird.
6. Verwendung des Bauteils nach Anspruch 1 als Schraubenfeder.