DE4014549A1 - Verfahren zum herstellen von bauteilen nach art von zugschlaufen aus faserverbundwerkstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Beispielsweise in der modernen Technik von Pleueln für Antriebsmoto­ ren von Kraftfahrzeugen geht die Tendenz in Richtung Ablösung metallischer Werkzeuge durch hochfeste Kunststoffe in Gestalt von Faserverbundwerkstoffen, wobei im Pleuel betriebsmäßig auftre­ tende Zugbeanspruchungen durch Zugschlaufen aus derartigen Materi­ alien aufgenommen werden, während Druckkräfte von einem von der jeweiligen Zugschlaufe weitgehend umschlossenen Pleuelschaft zwi­ schen Kolbenbolzen und Kurbelwelle übertragen werden. Derartige Pleuelkonstruktionen haben eine Reihe von Vorteilen: Durch die individuellen Beanspruchungsarten von Zugschlaufe und Pleuelschaft können für Zug- und Druckspannungen optimale Werkstoffe verwendet werden. Der Verzicht auf Metalle bedeutet eine Verringerung des Pleuelgewichts und zugleich eine Geräuschunterdrückung.

Es ist bekannt, derartige Zugschlaufen aus unidirektionalen Prepregs herzustellen, die mit Epoxidharz getränkte Kunststoffasern enthalten. Zur Erzielung der erforderlichen Schlaufenstärke von beispielsweise 2 mm werden mehrere Prepregs übereinandergelegt und im Bereich der Krafteinleitungszonen von Hand um kleine Formkeile gelegt, so daß eine komplizierte und fehlerträchtige Fertigung vorliegt. Außerdem ist die Zugfestigkeit derartiger Zugschlaufen begrenzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zu schaffen, das eine vereinfachte Herstellung von Zug­ schlaufen bei gleichzeitiger Erhöhung ihrer Zugfestigkeit gestattet.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeich­ nenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine vorteilhafte Aus­ oder Weiterbildung der Erfindung beschreibt der Unteranspruch.

Ehe die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert wird, sei darauf hingewiesen, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Herstellung von Faserverbund-Bauteilen mit metallischer Matrix eignet.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Zeichnung erläutert, deren Figuren die Zugschlaufe in drei verschiedenen Fertigungsstadien einschließlich der Fertigungswerkzeuge wiedergibt.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so erkennt man dort perspektivisch eine Wickelvorrichtung 1 für die aus einem Rowing 2 gewickelte Schlaufe 3. Das Wickeln des Rowings 2 erfolgt über die beiden Zapfen 4 und 5 auf dem Träger 6, der mittels der Achse 7 entspre­ chend dem Pfeil 8 verschwenkt wird.

Die so gewonnene, noch nicht gehärtete Schlaufe 3 wird gemäß Fig. 2 mittels derselben Zapfen 4 und 5 (es kann auch eine größere Anzahl von Zapfen Einsatz finden) über das Formteil 20 mit der Außenkon­ tur 21 gezogen. Die Zapfen 4 und 5 nehmen schließlich ihre durch unterbrochene Linien bei 4′ und 5′ angedeuteten Endpositionen ein. Das Formteil 20 ist also nicht von der Zugschlaufe 3 umschlun­ gen, sondern liegt bezüglich der Zugschlaufe außen. In diesem Ausführungsbeispiel stützt sich ein mittlerer Bereich beider Seiten der Zugschlaufe 3 auf dem Formteil 20 ab, und mittels der Zapfen 4 und 5 wird die Schlaufe 3 gleichsam über das Formteil 20 geklappt.

In dieser Position sind die Schlaufe 3 und die Zapfen 4 und 5 auch in Fig. 3 gezeichnet. Die Zapfen 4 und 5 sind von dem Schlit­ ten 30 aufgenommen, der im Sinne des Pfeils 31 durch die Zugfeder 32 belastet ist, so daß die parallel zur Zeichenebene der Fig. 3 verlaufenden Fasern des Materials der Schlaufe 3 auf Zug beansprucht sind. Die Höhe der Zugspannung kann mittels der Justierschraube 33 eingestellt werden, an der das in Fig. 3 untere Ende der Feder 32 festgelegt ist.

Die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung enthält ferner Mittel 34 zur Festlegung des Formteils 20 sowie in diesem Ausführungsbeispiel zwei Druckwangen 35 und 36, die in Schlittenführungen in in Fig. 3 horizontalen Richtungen bewegbar sind, so daß sie mit ihren der Kontur 21 des Formteils 20 entsprechenden Gegenkonturflächen das Material der Zugschlaufe 3 gegen die Kontur 21 drücken oder pressen. Während des sich anschließenden Härtevorgangs liegen die Fasern des Werkstoffs des Bauteils 3 also gestreckt unter Zugspannung, so daß das Bauteil 3 später hohe Zugkräfte aufnehmen kann.

Für eine Serienfertigung von Zugschlaufen kann es zweckmäßig sein, eine Schlaufe mit einer Breite herzustellen, die ein Mehrfaches der Breite jedes Bauteils beträgt. Nach bereits beschriebener Herstellung der Zugschlaufe 3 wird diese dann in mehrere schmalere Schlaufen unterteilt, wodurch in vorteilhafter Weise bei Einzelfer­ tigung gegebenenfalls auftretende störende Effekte an den Bauteil­ rändern vermieden sind.

Mit der Erfindung ist demgemäß ein einfaches Verfahren zur Herstel­ lung hochbelastbarer Zugschlaufen aus Faserverbundwerkstoffen geschaffen.

Claims (2)

1. Verfahren zum Herstellen von Bauteilen nach Art von Zugschlaufen aus Faserverbundwerkstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Faserverbundwerkstoff-Rowing (2) über Zapfen (4, 5) zu einer geschlossenen Schlaufe (3) gewickelt und diese unter Wahrung des Faserwickelwinkels über ein bezüglich der Schlaufe (3) außenliegendes Formteil (20) gezogen wird, und daß unter Ausübung von Zugkräften auf die Schlaufe (3) diese gegen das Formteil (20) gepreßt und gegebenenfalls gehärtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schlaufe (3) mit einem Mehrfachen der Breite eines Bauteils hergestellt und die Schlaufe (3) nach Fertigstellung in die Bauteile bildende schmalere Schlaufen unterteilt wird.