DE3448050A1

DE3448050A1 - Holodynamische kabinen und ihre herstellung

Info

Publication number: DE3448050A1
Application number: DE19843448050
Authority: DE
Inventors: Helmut 2420 Eutin Krueger-Beuster
Original assignee: KRUEGER BEUSTER HELMUT
Current assignee: KRUEGER BEUSTER HELMUT
Priority date: 1984-08-16
Filing date: 1984-08-16
Publication date: 1986-12-18

Description

Holodynamische Kabinen und ihre Herstellung 3 A 48050

Diese Erfindung befaßt sich mit Kabinen aus faserverstärkten Kunststoffmaterial,welche Beschleunigungskräften ausgesetzt sind,insbesondere unter Einleitung dieser Kräfte an relativ wenigen Punkten,verbunden mit einer Abfederung und Schwingungsdämpfung.

Beispielhaft sei die Anwendung auf beräderte Landfahrzeuge bezogen,wenngleich, sich leicht weitere Verwendung erkennen läßt.

Die weitestgehend verwandten Werkstoffe für derartige Gebilde sind recht starr und bedürfen zur Einleitung der Kräfte und zur Schwingungsdämpfung ausgeprägter,aufwendiger ^ Bauteile und. VersteifuQgseinrichtungen,wie Rahmen,Lager usw. Daraus resultiert ein hohes Gewicht und aufwendige Fertigung.

Die Aufgabe,durch Faseivexbundwerkstoffe die Totmasse zu j verringern und in einfacher Weise zu fertigen^ird durch ' die besondere Konstruktion diesel Gebilde und Fertigungsweise gelöst.

Die konstruktiven Eigentümlichkeiten dieser Kabinen bedingen die besonderen Fertigungsverfahren.

Die Gewichtseinsparung wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bauelemente multifunktional ausgelegt werden. Das bedeutet,daß Rahmen oder Aufbauteile sowohl statische wie auch dynamische Aufgaben wahrnehmen.Im konventionellen Karosserie bau wird gemeinhin mit Verformung und Schwingung des Aufbaus gerechnet,wobei dieses Verhalten eher als unerwünscht gilt.Bei den erfindungsgemäßen Kabinen nehmen Rahmen oder Aufbau in signifikant größerem Umfang an diesen Bewegungen teil,sind gar Elemente des Fedkings- und Schwingungsdämpfsystems .

Bei Kabinen für Landfahrzeuge mit Kcidern und Fahrwerk,das sich im wesentlichen unterhalb dieser Kabine befindet, ist dann dex Fahrzeugboden flach gestaltet mit großflächigen blattfederartigen Ausbuchtungen,die weitere Verstärkungselemente besitzen können,an denen sich die Radaufhängung befinde t.

Die anstehenden Kräfte werden weithin in den Aufbau vorgetragen,der diese federnd .-jufnimmt.

Problematisch ist ein Verwinden der temporar offenbaren Aufbauflächen (Türen,Klappen u. derg.1.) Um einen sicheren und dauerhaft anliegenden Verschluii derartiger Bauteile zu gewahrleisten,genügt es nicht,wenn lediglich die Leibung Bewegungen mitmacht .F.rf indungsgeihaß wird diese Aufgabe dadurch £elöst,daß ein hundumverichluß in Anwendung kommt,der ähnlich einem Reißverschluß Liix jedes Glied nur maßige Lasten überträgt,in seiner Gesamtheit hingegen ein sicheres und festes Zusammenfügen uei bauteile ermöglicht. Flachen,die eine klare Durchsicht erfordern, können einerseits ebenlalls aus elastischen Materialien gefertigt sein,oder durch elastisch aufgehängte Rahmenteile Verwindungen von den starren Durchsichtsflochen fernhalten.

Zur Aussteifung und bettung schwere: bauteile können zusätzlich mehr odei minder elastische Schaumkunststoffe herangezogen werden^die mit einem Faser-,Faden- oder Gurtverbund größere Zugkräfte aufnehmen können.

Zur Schwingungsdän^ung werden die federelastischen Teile,die sich beim Schwingen gegeneinander bewegen,mit einer besonderen Zwischenmasse versehen.

Bei dieser Zwischenmasse hanoelt es sich um ein Bor-Siloxan-Elastomer (BL'F.) .Dieses Bi'.K kann in einem iasergef lecht ,welches auf den Veischiebeflachen befestigt ist,als Matrix eingebracht werden.Ebenfalls sind entsprechende andere Formen wie Noppen Häkchen ,L'chlingen u.a. oder pine Kombination aus diesen denkbar .

E"in- bzw. Ausschwingen eihlten hierdurch, falls gewünscht, eine sehr unterschiedliche Dampfungskiaft.

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Dei Übergang ?,\x in sich stairen Gebilden,wie z.B. den Wingiets_ä der Radaufhängung zum Achsschenkel kann durch aufvulkanisierte mehr oder minder dicke Gummibschichtung erfolgen. Ebenfalls eitcheint es sinnvoll,die einzelnen Blätter der Winglets,die ein Federelement bilden,mit Gummiformteilen gegeneinander abzustützen.

Diese Winglets können teilweise an einem gesicktem Kastenprofil,welches dadurch in sich federnd wirkt,befestigt werden.

. Zur Steigerung der Festigkeitseigenschaften werden in die Harzmatten Fasern eingemischt,die unter der Wärmewirkung eine irreversible,signifikante Langenverkürzung erfahren, bestehend aus einem Material,welches denen der Schrumpfschläuche ahnlich ist.

Die se Schrumpffasern ei zeugen eine Vorspannung im Gefügeverbund.Das Harten der Matten kann in unterschiedlichen Schritten eriolgen:Eine Härtung untei UV-Licht betrifft die Harzmatte allgemein.Nach diser Durchhärtung wird in einem weiteren Durchgang eine thermische Verkürzung der Schrumpffasern erreicht.Bei einer unsymmetrischen Einlage dieser Fasern ist mit einer iormveränderung zu rechnen,im allgnieinen mit einer Verfestigung durch Vorspannung.Dieses Verfahren Kann in der Herstellung von Faselverstärkten Bauteile mit hoher Festigkeit weite Verbreitung finden.Es ähnelt der Spannbetonbauweise etwas.

Durch gezielte Einlage diesel Schrumpffasern können gewölbte U Formen in an sich flachen Werkzeugmodellen erstellt werden. Auf. diese Weise ist eine einfache Methode gefunden,gewölbte Werkstücke in flachen Modellen zu erzeugen,um die Herstellungskosten zu reduzieren.

In Verbindung mit der erfindungsgemaßen Weise die Werkstücke zusammenzufügen lassen sich sehr verwickelte Formen einfach herstelän,üie Prozeßautomatisierung vorantreiben.

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Obwohl die beitigung groß.flacni(, ei !■a.-crvrrbundKunsti-tof!'teile \ f weit voran-^eschlitten ibt,macht dut Zuuammenfügen derartigen Teile zu einem Komplex noch gewisse Probleme.Zur Vereinfachung dieses Vorganges und übeihaujt eine wirtschaftlich Fertigung zu ermöglichen wird erfindungsgemäh vorgeschlagen besondere vorimprägnierte Harzmatten zu verwenden.Biete Prepregs sind in besondexen Maschinen zu formen und zu härten sowie zusammenzubauen.

Die Prepress weiden zu diesem Zweck in einer Form weiiestgehend fertiggestellt - bis aui einen Streifen in dei Regel einem Randstreifen.

Bei dei Fertigstellung der Matte wira die Härtung durch hohe Temperatur und eine Pressung erzeugt.Um einen Randstreifen davon auszunehmen,ist das Weikzeug entsprechend geformt, damit dort keine oder nur eine gelinge Pressung erfolgt und durch eine Kühlleiste in Breite des Randstieifens wird die Härtung unterbunden.Diese Kühlleiste kann innengekühlt werden durch Kühlwasser oder einen Veidampierraum in einem KältemaschinenKreislauf.

Neben der Randleiste kann in einer Vei fahreribvuriante die ,' Härtung innerhalb einer Schicht nur emstitig gehalten werden. Dabei erfolgt die Beheizung nur auf dei einen Oberfläche ^ und die anaeie wird entsprechenu geKÜhlt.Innerhalb der Schicht stellt sich ein Temperatuigiaditnt ein mit einer definieiten ausgehärteten Zone .und einer nichtauL^eharteten auf der Gegenseite .

Die Bauelement werden nun so erstellt,daß die nicht erhärteten Streifen wie bei einer Kleidernaht zusammengelegt werden und mit besonderen kaschinen nacheinandei zusammengepreßt weiden und dabei zum aushärten untei Erwärmung stehen.Diese Maschine arbeit etwa nach dem Prinzip einer Nahtschweißmaschine beim Blechschweißf^n.Das Randstreif enmaterial wiru dabei zusamiie ngewulstet und miteinander verbunden.

Eine solche Maßnahme verwandelt die (voiimpragmerten) Harzmatten in vorgefertigte Bauelemente bei deren Zusammenfügen ein homogenes Gebilde entsteht.Zur Homogenisierung der Nahtflachen tragt ein Bearbeitungsverfahren bei,bei dem Nahte vor dem -ürharten und Zusammenpressen durch ein bezahntes Kad oder durch eine Stachelwalze mit ihren Fatein durchmischt werden

und damit ais einheitliche,homogene Masje erscheinen.

Die Krafteeinleitung in benachbarte Bauelemente ist auf diese Weise ideal gelöst.

Diese vorgefertigten Bauelemente lassen sich problemlos lagern,maschinell transportieren,vereinzeln und handhaben. Ggf. ist zum Schutz der Oberfläche eine Schutzfolie aufzubringen.

Die Methoden der konventionellen Karosseriefertigung können im wesentlichen modifiziert übernommen weiden. Die Bauelemente weisen eine handhabbare Größe auf.

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Das Aus!ührungsueispiel dei I'ig.1 ei läutert den. holodynamischen Charakter aer erf induntsgemäßeii Details. An das eigentliche Gehäuse 1 und 1J? ist das Federsystem integriert,wobei die Gehäuseteile weithin mitfedern. Dieses Federsjstem möge den Achsschenkel 16 mit einem nicht dargestellten Rad abfedern.

Die Blattfeder 10 ist homogen mit dem Gehäuseboden verbunden. Der Gehäuseboden 15 ist weiterhin Teil der Feder.Das untere Federblatt 10 endet in dem Auge 13iwelches hohl ausgebildet •mit l'rabekeln 9 sein kann.Die Verbindung mit dem Achsschenkel erfolgt über eine Gummizwischenlage 14 als Gummitorsionsfeder. Das Federblatt selbst besitzt ebenfalls eine Gummizwischenlage 11 zur Schwingungsdämpfung.Die Hauptfeder 10 ist mit Zusatzfedern 8 verbunden,deren Zwischenraum 7 und 12 mit einem Kompound aus gerichteten Fasern und BSE .Dem Einfedern und Ausfed^ern werden hierdurch recht unterschiedliche Dämpfungsbeiwerte erreicht.Gummihohlfedern 6 stützen die einzelnen Federn aufeinander ab.Die obere Feder 4- ist Lenker und prinzipiell ahnlich aufgebaut wie die untere mit den Gummifedern 2 und 3·

Gehäuseteile weiden mit Rippen ^ verstärkt.F.ingeschäumt umgeben von den Rippen 5 können schwere Aggregate im Gehäuseinneren angeordnet werden.Die Schäume sind durch Fasern, Gurte oder Seile verstärkt werden.

Dieses Kompound aus federnden und dämpfenden Elementen erlaubt eine homogene Leichtbauweise.Die gestrichelte Linie deutet die Fuge der Bauelemente an.Diese werden halbseitig fertiggestellt und mit der nicht gehärteten FLache aufeinandergefügt und miteinander verbunden ausgehärtet. Gummizwischenlagen lassen sich gleichzeitig oder getrennt einvulkanisieren.

&ur großflächigen Jvrafteinleitung sind die im Schnitt dargestellten Federn möglichst breit anzulegen,in die Blatttiefe .

BAD ORIGINAL

- s-

- Leerseite -

Claims

Dynamischen Belastungen ausgesetzte Kabinen und Krafteinleitungsgebilde ,dadurch gekennzeichnet,daß

Rahmen- und Aufbaugebilde mit dem Feder- und Dämpfungssystem annähernd homogen verbunden sind und in einem signifikantentem Umfang an den Bewegungen teilhaben in einer Kunststoffverbundbauweise.

Gebilde nach 1.,dadurch gekennzeichnet,daß

zur Dämpfung der Schwingungen Zwischenlagen aus Gummi o.a. einvulkanisiert werden zwischen Federblätter o.a.

Gebilde nach 1. ,dadurch gekennzeichnet,daß

zur Schwingungsdämpfung ein B or-Siloxan-Elastomer (BSE)

als Zwischenlage verwendet wird,wobei dieses durch ge- ι»

richtete Fasern,floppen,Häkchen o.a. einen unterschiedlich '

starken Dampfungsbeiwert beim Ein- oder Aasfedern erhalten. ^v

Gebilde nach 1.,dadurch gekennzeichnet,daß

der Übergang zu starren Körpern durch aufvulkanisierte Gummiformstücke erreicht,die Teile der Feder sind.

Gebilde nach 1.,dadurch gekennzeichnet,daß

zur Aussteifung und Bettung von schweren Bauteilen eine zusätzliche Schaumkunststoffmasse in einem Faser-,Fadenoder Gurtverbund Verwendung findet.

Gebilde nach 1.,dadurch gekennzeichnet,daß

offenbare flächige Bauteile an dem holodynaschen Eigenschaften teilhaben durch einen reißveischlußähnlichen Rundumverschluß.

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