JPH0289627A - 長繊維強化プラスチツクから成る中空部品、特に管、及び該中空部品の製造方法 - Google Patents

長繊維強化プラスチツクから成る中空部品、特に管、及び該中空部品の製造方法

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JPH0289627A
JPH0289627A JP63250006A JP25000688A JPH0289627A JP H0289627 A JPH0289627 A JP H0289627A JP 63250006 A JP63250006 A JP 63250006A JP 25000688 A JP25000688 A JP 25000688A JP H0289627 A JPH0289627 A JP H0289627A
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JP
Japan
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hollow part
jacket
force
hollow component
expander
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JP63250006A
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Martin Kacza
マルテイン・カツツア
Hartmut Dr Rest
ハルトムート・レスト
Eberhard Born
エバーハルト・ボルン
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Bayer AG
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    • F16C7/02—Constructions of connecting-rods with constant length
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    • B29C57/00—Shaping of tube ends, e.g. flanging, belling or closing; Apparatus therefor, e.g. collapsible mandrels
    • B29C57/02—Belling or enlarging, e.g. combined with forming a groove
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
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    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、少なくとも一端に統合した力誘導要素を有し
、その外被は中空部品自体の一部から成り且つ該外被は
結合棒と共に８型を囲んでいる、長繊維強化プラスチッ
クからの中空部品、特に管、及び該中空部品の製造法に
関するものである。
縦方向の引張力及び縦方向の圧縮力を吸収し且つ縦方法
の引張力を軸方向に整列している繊維をもつ外被上での
み吸収し且つ縦方向の圧縮力をほとんど繊維強化８管に
よってのみ吸収する、形態閉鎖的誘導要素をもつ中空部
品は公知である（ドイツ特許公告第２９２６４９３号）
。一方では、既に硬化させである６管の外被によって、
外被と６管の間の十分な架橋が生じることがなくて、単
に縦の引張力向及び縦の圧縮方向に８ける適度な力の伝
達をもつ接着結合が存在するのみであり、他方において
は、力誘導要素中に配置したピン上のループ結合が引張
力のみを外被に導入する。
別の公知の実施形態（ドイツ特許公告第３，４００．０
３４号）においては、横断面変化によって生じる本質的
な積層品の弱化が他の手段によって有効に補償されない
。
両方の実施形態において、本来の中空部品の強度に適応
する曲げモーメントの導入は達成されないが、その理由
は、いずれの場合にも、力導入要素の区域において外側
に取り付けた金属キャップが刻み目、従って外側の積層
の弱化をもたらすからである。公知の中空部品において
は、たとえば減衰性及びビン継手の寸法のような、使用
する継手ピンの機械的及び幾何学的寸法は、いずれの場
合も製造者によってきめられているから、使用者が必要
に応じて変更することは不可能である。力導入要素の製
造のために必要な、プラスチックマトリックスで含浸し
た繊維の本来の巻き及び取り出し過程の前後の金属部品
の正確な結合は、はとんど人手によって、従って長い時
間をかけて行なわなければならない。ドイツ特許公告第
２，９２６．４９３号により力導入要素を中空部品と一
体として製造する場合には、強化繊維の堆積はロービン
グを用いて遂行することができるのみであるが、その理
由は、それによってのみ末端キャップのビンリングを支
障なく巻くことができるからである。巻き付は速度は、
その場所への正確な繊維の堆積のために、著るしく低く
しなければならない。力導入要素の領域におけるこれら
の製造技術上の条件は、高速の製造の可能性を制限し且
つ製造プロセスを不経済的なもとする。
高い縦方向引張力及び／又は圧縮力と共に高い曲げ−及
び／又はねじりモーメントを導入することができる、一
体の力導入要素をもつ中空部品を製造すること、及び製
造を簡単化し且つ時間的に短縮した、それらの製造方法
を開発することが課題として存在する。
これらの課題は、外被が中空部品の周囲上で広がった半
径的な拡大部から成り、それがその自由端で再び狭くな
っていること；８型をその中に案内した、つかみ部材と
して構成させた結合棒の末端と一致するエキスパンダー
として作製すること、及びエキスパンダーは力を受けた
状態にあるときに拡大部の長さにわたってその内部ど形
態閉鎖的に接していることによって、解決することがで
きる。
それによって、引張力と圧縮力の導入のための好都合な
形態閉鎖が構成される。
このような構成によって、大きな引張力及び圧縮力ばか
りでなく、高い曲げモーメントをも導入することが可能
となる。力導入要素の幾何学的形態は、いうまでもなく
、力の流れができる限り様に生じ且つ特定の中空部品中
で連続的に移行するように選択すべきである。かくして
、長さの方法における中空部品の拡大部は、たとえば、
それを球の形態とあることＩこよって、あるいは円錐状
に広げ、次いで円筒状に経過し且つ中空部品の末端へと
二重円錐の再び引き締まった形態を与えることによって
、対称的に形成させることが有利である。同様に、断面
対称形態もまた有利である。
中空部分の拡大は、極性抵抗モーメントの増大のために
も働らき、それによって、強化繊維がその当初の配置か
ら偏倚することによって生じる。
製造プロセスによって不可避な力導入要素の領域におけ
る積層品の弱化が、はとんど補償される。
通常のように、ロービング、繊維バンド、帯状物、織布
又は編布を使用することができる。繊維材料としては、
特に、ガラス、さらには、たとえば特に管の製造におい
て古くから使用されているような、強化用として公知の
、すべての有機又は無機物に基づく繊維を用いることが
できる。通常のように強化繊維は中空部品の軸に対して
平行に並べることができ且つ／又は中空部品の回りにら
せん状に走らせることができる。さらにまた、繊維強化
は周囲への巻き付けの形態で存在していてもよい。特定
の中空部品のこれらの一般的な強化構造は、一体構造を
なしている力誘導要素中に続いていることは自明のこと
である。
エキスパンダーは拡大部の全長にわたって形態閉鎖的に
接していることが好ましい。しかしながら、それは拡大
部の拡がった部分又は狭くなった部分において予想され
る引張−及び圧縮力を確実に中空部品中に導入できる程
度に接していれば十分である。エキスパンダー自体は、
ガラス繊維強化熱硬化性樹脂のようなプラスチック又は
、たとえば鋼あるいはアルミニウムのような金属から成
っていることが有利である。つかみ部材も同様な材料か
ら成ることができる。エキスパンダー及びつかみ部材は
円錐表面によって相互作用することが好ましい。エキス
パンダーは、たとえば、その周囲上に長さの方向で多く
のスリットが付しであるか又は個々の薄層から成ること
ができる。中空部品中への力の誘導はつかみ部材からエ
キスパンダーを経て形態閉鎖によって直接に生じる。エ
キスパンダーと拡大部の内壁の間の接着によっては、付
加的な力伝達性は生じない。
拡大部の長さは、中空部品の内径の０．５〜１゜５倍、
特に１．０倍、であることが好ましい。
さらに別の実施形態は、拡大区域における中空部品直径
の１．２〜１．６倍、好ましくは１．５倍の平均の半径
増大によって特徴的である。
最後に狭い部分の内径は、中空部品の内径と一致するこ
と及びその長さは中空部品の直径の０゜１〜０．５倍、
好ましくＪま０．２５倍であることが有利である。
このような寸法の範囲内を用いるときは、最高の力の誘
導が期待できる。
特に有利な実施形態は内部スリーブを有している。
このような内部スリーブは、力誘導要素の成形において
プラスチックマトリックスと接着させである、永続的に
変形できる材料から成っていることが好ましい。このよ
うなスリーブは接続要素に対する防護を提供する。損傷
を与えるような影響が予測されるときは、スリーブに対
する材料を、その攻撃に耐えるように選択する。
別の実施形態においては外側スリーブによる付加的な外
装を使用する。
それはやはり周囲への巻き付けによる繊維強化プラスチ
ックから成ることが好ましい。この種の外装は硬質であ
って、成形すべき力誘導要素の形態を既に有しいる。そ
れらは、特に、ねじり及び／又は曲げモーメントの導入
において生じるような、高い半径方向の圧縮力の吸収す
るために働らく。
力誘導要素の領域においては付加的な繊維外装を設ける
ことが好ましい。
このようにして、その領域における強度を高めて、中空
部品の他の部分の強度と同等とすることができる。この
場合に、このような付加的な強化を本来の中空部品へと
なだらかに移行させる。
特定の一実施形態においては、拡大部は、高いねじりモ
ーメントの導入のために、その断面が多角形の輪郭を有
している。たとえば、それは六角形とすることができる
。
中空部品中に個々の心部分を置くことができる。
そのような心部分は繊維強化を伴なうか又は伴なわない
、金属、熱硬化性プラスチック又は熱可塑性プラスチッ
クから成ることができる。
少なくとも一端に一つの一体を成す力誘導要素を宵して
いる、長繊維強化プラスチックから成る中空部品、特に
管、の製造のための新規方法は、心型への強化材の付与
及び同時的又は先行するプラスチックマトリックスによ
る含浸、並びに積層物の硬化に基づいている。
力誘導要素を形成させるべき領域において含浸強化材の
付与後に圧搾体の幅を広げ且つ成形キャビティーの壁に
対して強化材を押し付けるということ、プラスチックマ
トリックスの硬化後に心型を除いて、付属するつかみ部
材を伴なうエキスパンダーと交換したのち、つかみ部材
によってそのエキスパンダーを、拡大部の長さにわたっ
て、その内部に形態閉鎖的に接するような具合に、広げ
ることに新規性がある。
それによって、力誘導要素を困難なく直接に一体として
成形又は取り付けることが可能となり、その際繊維強化
材も特に損傷を受けずに共に一緒に成形される。変形圧
力は、水圧的、空気力的又は機械的に加えることができ
る。
形成されるべき力誘導要素の領域において付加的な繊維
強化を与えることが好ましい。
このような処理は困難なく製造工程に適応させることが
できる。中空部品の長さの方向に配列させた繊維は、で
きる限り、のちに拡大部の領域においてなお整列して存
在しているような具合に配置する。剪断力の吸収のため
に、中空部品の軸に対して３０°〜６０°の平均巻き付
は角度で走っている巻き付け、特に４５°の角度で走っ
ている繊維は、力誘導要素の領域においては上記の角度
とは異なる角度で配置することによって、なお湿ってい
る積層物の拡大工程に際して、繊維が４５°の角度を持
つようになる。繊維ストランドの代りに対角的に織った
繊維管を使用し、それを心型の上に引っ張ることもでき
る。のちに拡大する領域においては、拡大の際に十分な
材料を州立てることができるように、繊維管は波状にか
らげであることが好ましい。
本発明の方法の特定の一実施形態によれば、力誘導要素
を形成させるべき領域に、永続的に変形できる内部スリ
ーブ及び／又は硬い外部スリーブを設ける。
内部スリーブの永続的変形性のために、これは力誘導要
素の形成のための製造工程と同じ工程で容易に一緒に成
形することができる。
硬質の外部スリーブは、含浸した強化繊維の付与後で且
つ力誘導要素の成形のための製造工程前に、押し進める
。
二つの実施例における新規中空部品を、純粋に概念的に
図面に示す。
第１及び２図において、中空部品ｌは、それと一体とし
て成形した力導入要素２を包含している。
これは包埋させたガラス繊維強化材料を伴なうポリエス
テル樹脂から成っている。積層物から成るその外被３は
、中空部品の半径方向の拡大部４として形成させてあり
、それは、その自由端５に向って再び狭い部分６に移行
している。狭くなった部分７及び８を含む半径方向の拡
大部４の長さは中空部品ｌの内径の約１．０倍である。
さらに、半径方向の拡大部４は、平均して中空部品ｌの
直径の約１．３倍に拡大しであることをも特徴としてい
る。拡大部４の外被３は六角形の多角形形態に形成させ
である。外被３はアルミニウムから成るエキスパンダー
９を取り囲んでおり、後者に対してつかみ部材１０が作
用する。つかみ部材１０は結合棒１１へと移行し、それ
は図中には示していない基礎に対して固定しである。結
合棒１０はナツト１３を伴なうねじ山１２を有している
。第２図中で中心軸の下方の′半分で示しているように
、ナツト１３の引張力によってつかみ部材１０がエキス
パンダー９をつかみ盤１４に対して押し、それによって
エキスパンダー９は拡大部３中で外側に圧搾される。中
心軸の上方の半分は、当初の状態にあるエキスパンダー
９とつかみ部材１０を示している。
第３図において、力導入要素３２を伴なう部分のみが示
されている中空部品３１は、ポリエステル樹脂で含浸し
たガラス繊維ロービングから成る４５°の角度で巻いた
層３３、並びに、その上の、同じくポリエステル樹脂で
含浸しである、一方向的な強化材から成る長さの方向に
配置した層３４から成っている。中空部品３１のその他
の構成に関しては、力導入要素３２の領域においてプラ
スチックの変形可能な材料から成る内部スリーブ３５を
備えている。金属製の筒形継手３６は、製造８型の部分
である。これはｆＪＩ？！Ｊ物の硬化後に取り除く。
中空部品３１の製造のためには回転する中心軸３７を用
い、その上には軸受筒３８（一つのみが示されている）
が配置してあり、それらの間に内側管３９（巻き管）が
留めである。中心軸３７上には筒形継手３６の区域にお
いて別の軸受筒４０が設けてあり、これは筒形継手３６
と共に中心軸３７上で圧力の適用により移動させること
ができる。軸受筒３８及び４０の間にポリウレタンゴム
から成る圧搾体を配置する。筒形継手３６は円形のみぞ
４２を有しており、その中に内側スリーブ３５の縁４３
を位置させる。内側スリーブ３５の第二の縁４４は軸受
筒３８と内側管３９の間で挟んである。第３図において
は、中心軸の上側半分において力導入要素３２の一体成
形前の中空部品３１を、また中心軸の下側半分は一体成
形の状態における中空部品を示しており、後者において
は軸受筒４０の移動によって圧搾体４１が変形し且つそ
れによって圧搾体４１が層３３及び３４から成る外被４
５並びに内側スリーブ３５を必要とする形態をもつ成形
具４６中に押し付けることにより力導入要素３２を成形
する。この外被４５は、拡大部４７及び力誘導要素３２
の自由端に至るまでの狭くなった部分４９から成ってお
り、そこで拡大部４７の両側には移行領域としての斜行
部５０．５１が存在している。
本発明の主な特徴及び態様を記すと次のとおりである。
１、少なくとも一端に一体を成す力誘導要素（２，３２
）を有し、その外被は中空部品（１゜３１）自体の一部
分から成り、且つその際該外被（３，４５）は結合棒（
１０）と共に８型（９）を取り囲んでいる、長繊維強化
プラスチックから成る中空部品（１，３１）、特に管、
にして、該外被（３，４５）は中空部品（１，３＋）の
周囲において半径方向に広がった拡大部（４，４７）か
ら成り、それはその自由端（５，４８）において再び狭
くなった部分に移行しており；８型（９）はエキスパン
ダー（９）として形成させてあり、それはつかみ部材（
１０）として形成させた結合１ｉｅ（ＩＩ）の末端と相
応しており、且つエキスパンダー（９）は、力を受けた
状態において、拡大部（４，４７）の長さにわたって、
その内側に形態閉鎖的に接していることを特徴とする該
中空部品。
２、拡大部（４，４７）の長さは中空部品（１１３１）
の内径の０．５〜１．５倍であることを特徴とする、上
記ｌに記載の中空部品。
３、拡大部（４，４７）の領域における中空部品直径の
平均的な半径方向の増大は１．２〜１．６倍であること
を特徴とする、上記１又は２に記載の中空部品。
４、狭くなった部分（６，４９）の内径は中空部品（１
，３１）の内径と一致し且つ狭くなった部分（６，４〔
〕）の長さは中空部品の直径の０゜１〜０．５倍である
ことを特徴とする、上記１〜３記載の中空部品。
５、拡大部（４７）の領域における内部スリブ（３５）
及び／又は外部スリーブを特徴とする、上記ｌ〜４に記
載の中空部品。
６、力誘導要素（２，３２）の領域における付加的な繊
維外装を特徴とする、上記１〜５に記載の中空部品。
７、拡大部（４）の断面は多角形の軸郭を有することを
特徴とする、上記ｌ〜６に記載の中空部品。
８．８型（３９；４１；３６）上への強化材の付与及び
同時的又は先行するプラスチックマトリックスによる含
浸、並びに積層物の硬化による、少なくとも一つの一端
における一体を成す力誘導要素（２，３２）を有する、
長繊維強化プラスチックから成る、中空部品（１，３１
）、特に管、の製造方法にして、力誘導要素（２，３２
）を形成させるべき領域において含浸した強化材（３３
，３４）の付与後に圧搾体（４１）を広げて強化材（３
３；３４）を成形キャビティー（４６）の壁に対して押
し付けること、プラスチックマトリックスの硬化後に８
型（４１）を除いて付属するつかみ部材（１０）と共に
エキスパンダー（９）ど交換し且つこのエキスパンダー
を、つかみ部材（１０）を用いて、拡大部（４，４７）
の長さにわたって、それが拡大部（４，４７）の内側に
形態閉鎖的に接するに至るような具合に押し広げること
を特徴とする該製造方法。
９、形成させるべき力誘導要素（２，３２）の領域に付
加的な繊維強化材を付与することを特徴とする、上記８
に記載の方法。
１０、成形させるべき力誘導要素（２，３２）の領域に
硬質の外部スリーブ及び／又は永続的に変形できる内部
スリーブ（３５）を与えることを特徴とする、上記８又
は９に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
第１図は第一の実施態様による中空部品の力誘導要素の
第２図中の線Ａ−Ｂにおける断面を示す。 第２図は成形した力誘導要素を含む中空部品の縦断面を
示す。 第３図は第二の実施形態による力誘導要素を伴なう中空
部品の力誘導要素の成形前及び成形後の縦断面を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも一端に一体を成す力誘導要素（２、３２
    ）を有し、その外被は中空部品（１、３１）自体の一部
    分から成り、且つその際該外被（３、４５）は結合棒（
    １０）と共に心型（９）を取り囲んでいる、長繊維強化
    プラスチックから成る中空部品（１、３１）、特に管、
    にして、該外被（３、４５）は中空部品（１、３１）の
    周囲において半径方向に広がつた拡大部（４、４７）か
    ら成り、それはその自由端（５、４８）において再び狭
    くなつた部分に移行しており；心型（９）はエキスパン
    ダー（９）として形成させてあり、それはつかみ部材（
    １０）として形成させた結合棒（１１）の末端と相応し
    ており、且つエキスパンダー（９）は、力を受けた状態
    において、拡大部（４、４７）の長さにわたつて、その
    内側に形態閉鎖的に接していることを特徴とする該中空
    部品。 ２、心型（３９；４１；３６）上への強化材の付与及び
    同時的又は先行するプラスチックマトリックスによる含
    浸、並びに積層物の硬化による、少なくとも一つの一端
    における一体を成す力誘導要素（２、３２）を有する、
    長繊維強化プラスチックから成る、中空部品（１、３１
    ）、特に管、の製造方法にして、力誘導要素（２、３２
    ）を形成させるべき領域において含浸した強化材（３３
    、３４）の付与後に圧搾体（４１）を広げて強化材（３
    ３；３４）を成形キャビティー（４６）の壁に対して押
    し付けること、プラスチックマトリックスの硬化後に心
    型（４１）を除いて付属するつかみ部材（１０）と共に
    エキスパンダー（９）と交換し且つこのエキスパンダー
    を、つかみ部材（１０）を用いて、拡大部（４、４７）
    の長さにわたつて、それが拡大部（４、４７）の内側に
    形態閉鎖的に接するに至るような具合に押し広げること
    を特徴とする該製造方法。
JP63250006A 1987-10-10 1988-10-05 長繊維強化プラスチツクから成る中空部品、特に管、及び該中空部品の製造方法 Pending JPH0289627A (ja)

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DE19873734343 DE3734343A1 (de) 1987-10-10 1987-10-10 Hohlprofil, insbesondere rohr, aus langfaserverstaerktem kunststoff und verfahren zur herstellung dieses hohlprofils
DE3734343.2 1987-10-10

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ID=6338072

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JP63250006A Pending JPH0289627A (ja) 1987-10-10 1988-10-05 長繊維強化プラスチツクから成る中空部品、特に管、及び該中空部品の製造方法

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US (1) US4942904A (ja)
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DE (2) DE3734343A1 (ja)

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