WO2019105629A1 - Faserverbundkörper sowie verfahren zur herstellung eines faserverbundkörpers - Google Patents

Faserverbundkörper sowie verfahren zur herstellung eines faserverbundkörpers Download PDF

Info

Publication number
WO2019105629A1
WO2019105629A1 PCT/EP2018/075879 EP2018075879W WO2019105629A1 WO 2019105629 A1 WO2019105629 A1 WO 2019105629A1 EP 2018075879 W EP2018075879 W EP 2018075879W WO 2019105629 A1 WO2019105629 A1 WO 2019105629A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
reinforcing fibers
fiber composite
composite body
base body
reinforcing
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/075879
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Richard Gralka
Thomas Hogger
Falco Hollmann
Michael Kleinknecht
Bernhard STAUDT
Ingo Steinke
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft filed Critical Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
Priority to CN201880067074.3A priority Critical patent/CN111212983B/zh
Publication of WO2019105629A1 publication Critical patent/WO2019105629A1/de
Priority to US16/885,097 priority patent/US11453180B2/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/22—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least two directions forming a two dimensional structure
    • B29C70/222—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least two directions forming a two dimensional structure the structure being shaped to form a three dimensional configuration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/24—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least three directions forming a three dimensional structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/32—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core on a rotating mould, former or core
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/34—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
    • B29C70/345—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation using matched moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/44—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using isostatic pressure, e.g. pressure difference-moulding, vacuum bag-moulding, autoclave-moulding or expanding rubber-moulding
    • B29C70/443—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using isostatic pressure, e.g. pressure difference-moulding, vacuum bag-moulding, autoclave-moulding or expanding rubber-moulding and impregnating by vacuum or injection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/68—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
    • B29C70/70—Completely encapsulating inserts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C7/00—Connecting-rods or like links pivoted at both ends; Construction of connecting-rod heads
    • F16C7/02—Constructions of connecting-rods with constant length
    • F16C7/026—Constructions of connecting-rods with constant length made of fibre reinforced resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2206/00—Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
    • B60G2206/01—Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
    • B60G2206/017—Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs forming an eye for the bushing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2206/00—Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
    • B60G2206/01—Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
    • B60G2206/70—Materials used in suspensions
    • B60G2206/71—Light weight materials
    • B60G2206/7101—Fiber-reinforced plastics [FRP]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2206/00—Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
    • B60G2206/01—Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
    • B60G2206/80—Manufacturing procedures
    • B60G2206/82—Joining
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2206/00—Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
    • B60G2206/01—Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
    • B60G2206/80—Manufacturing procedures
    • B60G2206/85—Filament winding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

Ein Faserverbundkörper, insbesondere eine Strebe, hat einen vorzugsweise länglichen Grundkörper (12) und wenigstens einen eine Befestigungsöffnung (16) aufweisenden Befestigungsabschnitt (14) zur Befestigung des Faserverbundkörpers (10) an einem Nachbarteil, wobei ein Verstärkungsfaserbündel (18) vorgesehen ist, das die Faserverstärkung sowohl des Grundkörpers (12) als auch des Befestigungsabschnitts (14) bildet und dessen Verstärkungsfasern (22) im Bereich des Grundkörpers (12) in Längsrichtung (L) des Grundkörpers (12) im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. In einem Übergangsbereich zwischen Grundkörper (12) und Befestigungsabschnitt (14) verlässt zumindest ein Teil der Verstärkungsfasern (22a, 22b) den Bündelverlauf und kreuzt sich mit anderen Verstärkungsfasern (22b, 22a). Zudem wird ein Verfahren zur Herstellung eines länglichen Faserverbundkörpers (10), insbesondere einer Strebe, beschrieben.

Description

Faserverbundkörper sowie Verfahren zur Herstellung eines
Faserverbundkörpers
Die Erfindung betrifft einen vorzugsweise länglichen Faserverbundkörper, insbesondere eine Strebe, mit einem Grundkörper, der insbesondere länglich ist, und wenigstens einem eine Befestigungsöffnung aufweisenden Befestigungsabschnitt zur Befestigung des Faserverbundkörpers an einem Nachbarteil, wobei ein Verstärkungsfaserbündel vorgesehen ist, das die Faserverstärkung sowohl des Grundkörpers als auch des Befestigungsabschnitts bildet und dessen Verstärkungsfasern im Bereich des Grundkörpers in Längsrichtung des Grundkörpers im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines länglichen Faserverbundkörpers, insbesondere einer Strebe, mit einem insbesondere länglichen Grundkörper und wenigstens einem eine Befestigungsöffnung aufweisenden Befestigungsabschnitt.
Ein gattungsgemäßer Faserverbundkörper ist aus der DE 10 2010 053 850 A1 bekannt und dient als Versteifungsstrebe für eine Kraftfahrzeugkarosserie, die als Diagonalstrebe am Unterboden des Fahrzeugs, insbesondere eines Cabriolets, eingesetzt wird, um die Karosseriesteifigkeit zu erhöhen. Die in der DE 10 2010 053 850 A1 beschriebene Versteifungsstrebe hat an beiden Enden eine Durchtrittsöffnung, um die herum die ansonsten unidirektional in Belastungs richtung der Strebe verlaufenden Verstärkungsfasern geführt sind, und stellt eine leichtere Alternative zu bekannten Diagonalstreben aus Metall dar.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Faserverbundkörper sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundkörpers bereitzustellen, der sich durch ein geringes Gewicht, eine kostengünstige Fertigung sowie eine verbesserte Stabilität auszeichnet.
Erfindungsgemäß ist hierzu bei einem Faserverbundkörper der eingangs genannten Art vorgesehen, dass in einem Übergangsbereich zwischen Grundkörper und Befestigungsabschnitt zumindest ein Teil der Verstärkungsfasern den Bündelverlauf verlässt und sich mit anderen Verstärkungsfasern kreuzt. Während also im Bereich des Grundkörpers die Verstärkungsfasern (bei einem länglichen Grundkörper entlang dessen Längsachse) in Belastungsrichtung verlaufen, werden einige der Verstärkungsfasern im Übergangsbereich zum Befestigungsabschnitt (und somit vom Grundkörper aus gesehen vor der Befestigungsöffnung) miteinander gekreuzt, wodurch sich die Stabilität des erfindungsgemäßen Faserverbundkörpers erhöht. Insbesondere ist dieser nicht nur auf Zug, sondern auch sehr gut auf Druck belastbar. Dabei zeichnet sich der erfindungsgemäße Faserverbundkörper gegenüber gängigen Streben aus Aluminium oder Stahl durch sein deutlich geringeres Gewicht aus.
Der erfindungsgemäße Faserverbundkörper und der Grundkörper sind vorzugsweise länglich.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verstärkungsfaserbündel durch Wickeln erzeugt. Dadurch ergibt sich gegenüber Streben aus Faserverbundwerkstoff mit geflochtenen Verstärkungsfasern neben einem deutlich günstigeren Herstellungsprozess auch eine Gewichtsersparnis.
Insbesondere ist der Befestigungsabschnitt einstückig mit dem Grundkörper ausgebildet, wodurch ein einfach zu fertigendes und besonders stabiles Bauteil erzielt wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Befestigungsabschnitt ein Endabschnitt, insbesondere sind zwei entgegengesetzte Endabschnitte vorgesehen. Diese dienen der Befestigung des Faserverbundkörpers an einem Nachbarteil, z.B. an einer Fahrzeugkarosserie oder an einer anderen Strebe.
Zur weiteren Erhöhung der Stabilität sind die Kreuzungsstellen der Verstärkungsfasern in einer Weiterbildung der Erfindung verpresst, insbesondere durch Aushärten des Faserverbundkörpers in einem Werkzeug.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist zumindest der Befestigungs abschnitt einen Einsatz auf, um den herum die Verstärkungsfasern geführt sind. Ein solcher Einsatz, der vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt ist, erleichtert die Faserführung beim Wickeln des Verstärkungsfaserbündels, da die Verstärkungs fasern ohne entsprechende Führung dazu neigen, geradlinig zu verlaufen. Dabei umgeben die Verstärkungsfasern den Einsatz insbesondere schlaufenförmig. Alternativ zur Verwendung eines Einsatzes, der im fertigen Faser verbundkörper verbleibt, ist eine entsprechend ausgeführte Wickelvorrichtung denkbar, die über Faserführungselemente bzw.„Wickelhilfen“ verfügt, um beim Wickeln des Verstärkungsfaserbündels den gewünschten Faserverlauf zu erreichen.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Einsatz zumindest eine Aussparung auf, durch die sich die sich kreuzenden Verstärkungsfasern erstrecken, wobei sich die Verstärkungsfasern in der Aussparung selbst kreuzen. Auf diese Weise bildet der Einsatz im Kreuzungsbereich eine Führung für die Verstärkungsfasern.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Einsatz einen die Befestigungsöffnung umgebenden Hülsenabschnitt auf, der insbesondere mit zwei seitlichen Begrenzungsscheiben versehen ist. Um den Hülsenabschnitt sind die Verstärkungsfasern zumindest teilweise herumgeführt, wobei die seitlichen Begrenzungsscheiben das Wickeln erleichtern, da sie ein seitliches Herunterrutschen der Verstärkungsfasern vom Hülsenabschnitt verhindern.
Weiterhin kann der Einsatz einen an den Hülsenabschnitt angrenzenden, in Richtung des Grundkörpers weisenden Dornabschnitt aufweisen, in dessen Bereich ein Teil der Verstärkungsfasern miteinander gekreuzt ist. Der Dornabschnitt dient somit als Führung für die Verstärkungsfasern, insbesondere im Kreuzungsbereich.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist der Dornabschnitt wenigstens einen an seinem grundkörperseitigen Ende angeordneten stiftartigen Fortsatz auf, der einen Teil der Verstärkungsfasern in zwei Gruppen aufteilt, die miteinander gekreuzt sind. Dabei sind bevorzugt zwei Fortsätze zu beiden Seiten des Dornabschnitts vorgesehen, wobei dann zu beiden Seiten des Dornabschnitts Verstärkungsfasern miteinander gekreuzt sind, was die Stabilität erhöht.
Vorzugsweise erstreckt sich der wenigstens eine stiftartige Fortsatz senkrecht zur Längsrichtung des Grundkörpers und damit zur Haupterstreckungsrichtung der Verstärkungsfasern. Somit dient er als Führungs- bzw. Teilungselement für die Verstärkungsfasern, was das Wickeln eines Verstärkungsfaserbündels mit überkreuzten Fasern erleichtert.
Die zuvor gestellte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, das die folgenden Schritte aufweist: a) Wickeln eines Verstärkungsfaserbündels, dessen Verstärkungsfasern im Bereich des Grundkörpers in Längsrichtung des Grundkörpers verlaufen; b) Kreuzen zumindest eines Teils der Verstärkungsfasern des Verstärkungs faserbündels in einem Übergangsbereich zwischen Grundkörper und Befestigungsabschnitt; c) Einbetten des Verstärkungsfaserbündels in eine Kunststoffmatrix; und d) Aushärten der Kunststoffmatrix.
Dabei erfolgen die Verfahrensschritte a) und b), nämlich das Wickeln des Verstärkungsfaserbündels und das Kreuzen eines Teils der Verstärkungsfasern, vorzugsweise gleichzeitig, d.h. ein Teil der Verstärkungsfasern wird direkt beim Wickeln des Verstärkungsfaserbündels überkreuzt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich ein Faserverbundkörper hersteilen, der neben einer hohen Zugbelastbarkeit auch sehr gut auf Druck belastbar ist. Durch die Kreuzung der Fasern vor der Befestigungsöffnung wird eine erhöhte Stabilität des Faserverbundkörpers gerade im Befestigungsbereich bzw. um die Befestigungsöffnung herum erreicht. Zudem werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sehr leichte und kostengünstige Streben erzielt.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Kreuzungsstellen der Verstärkungsfasern verpresst, insbesondere durch Aushärten des Faserverbundkörpers in einem Werkzeug. So lässt sich die Stabilität der erzeugten Bauteile noch weiter erhöhen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird zumindest im Bereich des Befestigungsabschnitts ein Einsatz angeordnet, um den herum die Verstärkungsfasern beim Wickeln geführt werden und mit dessen Hilfe ein Teil der Verstärkungsfasern gekreuzt wird. Dazu kann der Einsatz insbesondere eine Aussparung aufweisen, durch die sich die sich kreuzenden Verstärkungsfasern erstrecken und in deren Innerem sich die Verstärkungsfasern kreuzen. Der Einsatz erleichtert also das Wickeln der Fasern im Kreuzungsbereich, da die Verstärkungsfasern ohne entsprechende Führung dazu neigen, geradlinig zu verlaufen. Darüber hinaus gelten sämtliche mit Bezug auf den erfindungsgemäßen Faserverbundkörper genannten Weiterbildungen und Vorteile auch für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigt:
Figur 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen länglichen Faserverbundkörper;
Figur 2 eine Seitenansicht des Faserverbundkörpers aus Figur 1 ;
Figur 3 eine vergrößerte Darstellung eines Befestigungsabschnitts des Faserverbundkörpers aus Figur 1 , die den Verlauf der Verstärkungsfasern verdeutlicht; und
Figur 4 eine perspektivische Ansicht des Befestigungsabschnitts aus Figur 3.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen einen erfindungsgemäßen länglichen Faserverbundkörper 10 in Form einer Strebe, der insbesondere im Kfz-Bereich eingesetzt wird, beispielsweise zur Versteifung einer Karosserie. Der Faserverbundkörper 10 weist einen länglichen Grundkörper 12 sowie zwei einstückig mit dem Grundkörper 12 ausgebildete Befestigungsabschnitte 14 auf, bei denen es sich um entgegengesetzte Endabschnitte handelt. Jeder der Befestigungsabschnitte 14 hat eine Befestigungsöffnung 16 und dient der Befestigung des Faserverbundkörpers 10 an einem Nachbarteil, z.B. über eine in den Figuren nicht gezeigte Schraube.
Der Faserverbundkörper 10 weist eine gemeinsame Faserverstärkung des Grundkörpers 12 und beider Befestigungsabschnitte 14 in Form eines durch Wickeln erzeugten Verstärkungsfaserbündels 18 auf, das in eine Kunststoffmatrix 20 eingebettet ist. Die Verstärkungsfasern 22 des Verstärkungsfaserbündels 18 verlaufen im Bereich des Grundkörpers 12 in Längsrichtung L des Grundkörpers 12 im Wesentlichen parallel zueinander, wie insbesondere Figur 3 entnommen werden kann.
Im Bereich der Befestigungsabschnitte 14 ist jeweils ein aus Kunststoff vorgefertigter, in die Kunststoffmatrix 20 mit eingebetteter Einsatz 24 vorgesehen, um den herum die Verstärkungsfasern 22 im Wesentlichen schlaufenförmig geführt sind.
Der Einsatz 24 hat einen die Befestigungsöffnung 16 umgebenden Hülsenabschnitt 26, der, ähnlich einer Garnrolle, mit zwei seitlichen Begrenzungsscheiben 28 versehen ist (siehe insbesondere Figur 4). Um den Hülsenabschnitt 26 herum verlaufen die Verstärkungsfasern 22.
Hier ist zu beachten, dass in Figur 4 aus Gründen der Übersichtlichkeit das faserverstärkte Kunststoffmaterial des Faserverbundkörpers 10 durchscheinend dargestellt ist.
An den Hülsenabschnitt 26 grenzt ein in Richtung des Grundkörpers 12 weisender Dornabschnitt 30 an, der sich mit seiner Spitze 32 bis in den Grundkörper 12 hinein erstreckt. Im Bereich des Dornabschnitts 30 weist der Einsatz 24 zwei Aussparungen 34 auf, die in Hochrichtung Z des Faserverbundkörpers 10 zu beiden Seiten des Dornabschnitts 30 angeordnet sind. Im Inneren der Aussparungen 34 ist jeweils ein Teil der Verstärkungsfasern 22 des Verstärkungsfaserbündels 18 miteinander gekreuzt. Hierzu verlässt ein Teil der Verstärkungsfasern, der mit 22a bezeichnet ist, den Bündelverlauf und kreuzt sich mit anderen Verstärkungsfasern 22b, die ebenfalls den Bündelverlauf verlassen.
Die Aussparungen 34 werden dabei einerseits durch den Hülsenabschnitt 26, andererseits durch zwei am grundkörperseitigen Ende des Dornabschnitts 30 nahe der Spitze 32 angeordnete stiftartige Fortsätze 36 begrenzt, die sich in Hochrichtung Z (und damit senkrecht zur Längsrichtung L des Grundkörpers 12) erstrecken. Die stiftartigen Fortsätze 36 teilen jeweils einen Teil der Verstärkungsfasern 22 in die beiden Gruppen 22a und 22b auf, die miteinander gekreuzt sind. Zwischen den Ebenen der sich kreuzenden Verstärkungsfasern 22a und 22b verlaufen zudem einige Verstärkungsfasern 22c seitlich an einem mittleren Bereich 38 des Dornabschnitts 30 entlang, ohne sich mit anderen Verstärkungsfasern zu kreuzen. Natürlich können auch neben sowie oberhalb und unterhalb der sich kreuzenden Verstärkungsfasern 22a, 22b ungekreuzte Verstärkungsfasern 22c vorgesehen sein. In Figur 3 sind die sich kreuzenden Verstärkungsfasern 22a, 22b der besseren Übersichtlichkeit halber gestrichelt dargestellt, während die ungekreuzten Verstärkungsfasern 22c mit durchgezogenen Linien angedeutet sind.
Die im Bereich der Aussparung 34 liegenden Kreuzungsstellen 40 der Verstärkungsfasern 22a, 22b sind verpresst, und zwar durch Aushärten des Faserverbundkörpers 10 in einem Werkzeug.
Zur Herstellung des Faserverbundkörpers 10 wird zunächst das Verstärkungsfaserbündel 18 gewickelt, wobei die Verstärkungsfasern 22 im Bereich des Grundkörpers 12 in Längsrichtung L des Grundkörpers 12 verlaufen und die Teile 22a, 22b der Verstärkungsfasern des Verstärkungsfaserbündels 18 im Übergangsbereich zwischen Grundkörper 12 und Befestigungsabschnitt 14, genauer in den Aussparungen 34 des Einsatzes 24, gekreuzt werden, während ein weiterer Teil 22c der Verstärkungsfasern ohne Überkreuzung seitlich am Einsatz 24 entlanggeführt wird.
Das auf diese Weise gewickelte Verstärkungsfaserbündel 18 wird in die Kunststoffmatrix 20 eingebettet und diese wird ausgehärtet. Um eine noch höhere Stabilität zu erreichen, werden die Kreuzungsstellen 40 der Verstärkungsfasern 22 verpresst, vorzugsweise durch Aushärten des Faserverbundkörpers 10 in einem Werkzeug.
Der Einsatz 24 und insbesondere die Aussparungen 34 sowie die stiftartigen Fortsätze 36 dienen beim Wickeln des Verstärkungsfaserbündels 18 zur Führung der Verstärkungsfasern 22 und zur Erzeugung der Kreuzungsstellen 40.
Alternativ zur gezeigten Ausgestaltung mit dem Einsatz 24, der natürlich im zweiten, in den Figuren 3 und 4 nicht gezeigten Befestigungsabschnitt 14 gleichermaßen vorhanden ist, kann auch eine entsprechende Wickelvorrichtung verwendet werden, die entsprechende„Wickelhilfen“ (z.B. in Form von Stiften) aufweist, welche den gewünschten Faserverlauf der Verstärkungsfasern 22 ermöglichen. In diesem Fall wird das gewickelte Verstärkungsfaserbündel 18 an ein Werkzeug übergeben und dort ausgehärtet, wobei jedoch zuvor die Wickelhilfe entfernt wurde. Vorzugsweise wird hierbei mit schon imprägnierten Verstärkungsfasern gewickelt.
Der erfindungsgemäße Faserverbundkörper 10 zeichnet sich durch eine hohe Stabilität aus, ist deutlich leichter als Streben aus Stahl oder Aluminium und im Vergleich zu Faserverbundkörpern mit geflochtenen Verstärkungsfasern deutlich kostengünstiger in der Herstellung.

Claims

Patentansprüche
1. Faserverbundkörper, insbesondere Strebe, mit
einem vorzugsweise länglichen Grundkörper (12) und
wenigstens einem eine Befestigungsöffnung (16) aufweisenden Befestigungs abschnitt (14) zur Befestigung des Faserverbundkörpers (10) an einem Nachbarteil,
wobei ein Verstärkungsfaserbündel (18) vorgesehen ist, das die Faserverstärkung sowohl des Grundkörpers (12) als auch des Befestigungsabschnitts (14) bildet und dessen Verstärkungsfasern (22) im Bereich des Grundkörpers (12) im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Übergangsbereich zwischen Grundkörper (12) und Befestigungsabschnitt (14) zumindest ein Teil der Verstärkungsfasern (22a, 22b) den Bündelverlauf verlässt und sich mit anderen Verstärkungsfasern (22b, 22a) kreuzt.
2. Faserverbundkörper nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsfaserbündel (18) durch Wickeln erzeugt ist.
3. Faserverbundkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (14) einstückig mit dem Grundkörper (12) ausgebildet ist.
4. Faserverbundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (14) ein Endabschnitt ist, insbesondere dass zwei entgegengesetzte Endabschnitte vorgesehen sind.
5. Faserverbundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreuzungsstellen (40) der Verstärkungsfasern (22a, 22b) verpresst sind, insbesondere durch Aushärten des länglichen Faserverbundkörpers (10) in einem Werkzeug.
6. Faserverbundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Befestigungsabschnitt (14) einen Einsatz (24) aufweist, um den herum die Verstärkungsfasern (22, 22a, 22b, 22c) geführt sind.
7. Faserverbundkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (24) zumindest eine Aussparung (34) aufweist, durch die sich die sich kreuzenden Verstärkungsfasern (22a, 22b) erstrecken, wobei sich die Verstärkungsfasern (22a, 22b) in der Aussparung (34) selbst kreuzen.
8. Faserverbundkörper nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (24) einen die Befestigungsöffnung (16) umgebenden Hülsenabschnitt (26) aufweist, der insbesondere mit zwei seitlichen Begrenzungsscheiben (28) versehen ist.
9. Faserverbundkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (24) einen an den Hülsenabschnitt (26) angrenzenden, in Richtung des Grundkörpers (12) weisenden Dornabschnitt (30) aufweist, in dessen Bereich ein Teil der Verstärkungsfasern (22a, 22b) miteinander gekreuzt ist.
10. Faserverbundkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Dornabschnitt (30) wenigstens einen an seinem grundkörperseitigen Ende angeordneten stiftartigen Fortsatz (36) aufweist, der einen Teil der Verstärkungsfasern (22a, 22b) in zwei Gruppen aufteilt, die miteinander gekreuzt sind.
1 1. Faserverbundkörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich der wenigstens eine stiftartige Fortsatz (36) senkrecht zur Längsrichtung (L) des Grundkörpers (12) erstreckt.
12. Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundkörpers (10), insbesondere einer Strebe, mit einem vorzugsweise länglichen Grundkörper (12) und wenigstens einem eine Befestigungsöffnung (16) aufweisenden Befestigungs abschnitt (14), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
a) Wickeln eines Verstärkungsfaserbündels (18), dessen
Verstärkungsfasern (22) im Bereich des Grundkörpers (12) in Längsrichtung (L) des Grundkörpers (12) verlaufen;
b) Kreuzen zumindest eines Teils der Verstärkungsfasern (22a, 22b) des Verstärkungsfaserbündels (18) in einem Übergangsbereich zwischen Grundkörper (12) und Befestigungsabschnitt (14);
c) Einbetten des Verstärkungsfaserbündels (18) in eine Kunststoff matrix (20); und d) Aushärten der Kunststoffmatrix (20).
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreuzungsstellen (40) der Verstärkungsfasern (22a, 22b) verpresst werden, insbesondere durch Aushärten des Faserverbundkörpers (10) in einem Werkzeug.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im Bereich des Befestigungsabschnitts (14) ein Einsatz (24) angeordnet wird, um den herum die Verstärkungsfasern (22, 22a, 22b, 22c) beim Wickeln geführt werden und mit dessen Hilfe ein Teil der Verstärkungsfasern (22a, 22b) gekreuzt wird.
PCT/EP2018/075879 2017-11-28 2018-09-25 Faserverbundkörper sowie verfahren zur herstellung eines faserverbundkörpers WO2019105629A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201880067074.3A CN111212983B (zh) 2017-11-28 2018-09-25 纤维复合体以及用于制造纤维复合体的方法
US16/885,097 US11453180B2 (en) 2017-11-28 2020-05-27 Fiber composite member and method for producing a fiber composite member

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017221235.7A DE102017221235A1 (de) 2017-11-28 2017-11-28 Faserverbundkörper sowie Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundkörpers
DE102017221235.7 2017-11-28

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US16/885,097 Continuation US11453180B2 (en) 2017-11-28 2020-05-27 Fiber composite member and method for producing a fiber composite member

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019105629A1 true WO2019105629A1 (de) 2019-06-06

Family

ID=63787898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2018/075879 WO2019105629A1 (de) 2017-11-28 2018-09-25 Faserverbundkörper sowie verfahren zur herstellung eines faserverbundkörpers

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11453180B2 (de)
CN (1) CN111212983B (de)
DE (1) DE102017221235A1 (de)
WO (1) WO2019105629A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200340528A1 (en) * 2019-04-23 2020-10-29 Hamilton Sundstrand Corporation Composite lug with enhanced performance

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10744836B2 (en) * 2015-06-22 2020-08-18 Hendrickson Usa, L.L.C. Composite suspension components
DE102017207166A1 (de) * 2017-04-28 2018-10-31 Zf Friedrichshafen Ag Vierpunktlenker
DE102019004341A1 (de) * 2019-06-23 2020-12-24 Albany Engineered Composites, Inc. Stangenkopf aus thermoplastischem Faser-Kunststoff-Verbund (FKV)
DE102021105040B3 (de) * 2021-03-03 2021-12-09 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Faserverbundbauteils

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0019494A1 (de) * 1979-03-26 1980-11-26 Skf Compagnie D'applications Mecaniques-Adr Steuer- oder Kraftübertragungsstange
EP1308265A1 (de) * 2001-11-02 2003-05-07 BPW Bergische Achsen Kommanditgesellschaft Bauteil in langgestreckter Bauweise aus einem Faser-Kunststoff-Verbund
DE102010053850A1 (de) 2010-12-08 2012-06-14 Daimler Ag Kraftfahrzeugkarosserie mit Versteifungsstreben
US20170130764A1 (en) * 2015-11-05 2017-05-11 Nabtesco Corporation Supporting structure for force transmission member, aircraft reaction link, flight control surface driving unit, method of mounting force transmission member, and method of manufacturing aircraft reaction link

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2826656C3 (de) * 1978-06-19 1986-01-09 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn Anschlußelement für einen Flügel aus faserverstärktem Kunststoff
BR9005454A (pt) * 1990-10-17 1991-03-19 Tmp Participacao Administracao Processo de fabricacao de biela
JP3453832B2 (ja) * 1994-02-17 2003-10-06 株式会社豊田自動織機 繊維強化複合材料製駆動シャフト及びその製造方法
CN2292656Y (zh) * 1997-06-16 1998-09-30 尤景三 纤维补强的杆状物构造
FR2962935B1 (fr) * 2010-07-20 2016-12-09 Skf Aerospace France Piece en materiau composite, son procede de fabrication, et bielle obtenue par ce procede
EP2902344B1 (de) * 2012-09-28 2018-10-10 Susumu Shoji Förderband und treibriemen mit einem gewirkten band sowie fördervorrichtung mit dem förderband
DE102013007284A1 (de) * 2013-04-27 2014-10-30 Volkswagen Ag Verbindungsstrebe und Verfahren zur Herstellung derselben
JP5616484B2 (ja) * 2013-05-20 2014-10-29 グローブライド株式会社 釣糸ガイド及びその製造方法
FR3006725B1 (fr) * 2013-06-05 2015-06-19 Hutchinson Bielle composite, son procede de fabrication et structure de plafond ou de plancher aeronautique l'incorporant.
FR3032144B1 (fr) * 2015-02-04 2017-01-27 Setforge Soc Now Procede de fabrication de pieces en materiau composite

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0019494A1 (de) * 1979-03-26 1980-11-26 Skf Compagnie D'applications Mecaniques-Adr Steuer- oder Kraftübertragungsstange
EP1308265A1 (de) * 2001-11-02 2003-05-07 BPW Bergische Achsen Kommanditgesellschaft Bauteil in langgestreckter Bauweise aus einem Faser-Kunststoff-Verbund
DE102010053850A1 (de) 2010-12-08 2012-06-14 Daimler Ag Kraftfahrzeugkarosserie mit Versteifungsstreben
US20170130764A1 (en) * 2015-11-05 2017-05-11 Nabtesco Corporation Supporting structure for force transmission member, aircraft reaction link, flight control surface driving unit, method of mounting force transmission member, and method of manufacturing aircraft reaction link

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200340528A1 (en) * 2019-04-23 2020-10-29 Hamilton Sundstrand Corporation Composite lug with enhanced performance
US11592062B2 (en) * 2019-04-23 2023-02-28 Hamilton Sundstrand Corporation Composite lug with enhanced performance

Also Published As

Publication number Publication date
CN111212983B (zh) 2022-07-26
CN111212983A (zh) 2020-05-29
DE102017221235A1 (de) 2019-05-29
US11453180B2 (en) 2022-09-27
US20200282665A1 (en) 2020-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019105629A1 (de) Faserverbundkörper sowie verfahren zur herstellung eines faserverbundkörpers
EP2162634B1 (de) Anordnung zum verbinden eines länglichen elements mit einer weiteren komponente
EP0391222A1 (de) Stabilisatoranordnung für Fahrzeuge und Herstellungsverfahren
DE102009015355A1 (de) Bodenstruktur für ein Kraftfahrzeug
DE102012016728A1 (de) Trägerstruktur, insbesondere Integralträger für ein Kraftfahrzeug
DE102004010768B4 (de) Blattfeder für eine Radaufhängung an einem Fahrzeug
DE3145153A1 (de) Stranggezogner verankerungsstab aus aushaertbarem kunstharz
DE202019102494U1 (de) Armierungskorb
EP3287297B1 (de) Laufrad für ein muskelbetriebenes fahrzeug mit felgenseitig verklebten speichen
DE102012016666A1 (de) Knotenelement
DE102014015870A1 (de) Fahrwerksbauteil für ein Kraftfahrzeug aus einem kurzfaserverstärkten Kunststoff
DE202016103285U1 (de) Faserverbundbauteil
DE102012203418A1 (de) Baugruppe einer Kraftfahrzeugkarosserie
DE102013209439A1 (de) Torsionselement
DE102013204953A1 (de) Baugruppe einer Kraftfahrzeugkarosserie
DE102018008836A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Profilbauteils und faserverstärktes Profilbauteil
DE102018117472A1 (de) Faserverbundbauteil für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich sowie Verfahren und Wickelvorrichtung zur Herstellung eines derartigen Faserverbundbauteils
EP4076915B1 (de) Profilbauteil aus einem faserverbundwerkstoff für ein fahrzeug
DE102022205763A1 (de) Fahrwerkbauteil
DE2044995A1 (de) Ringförmige Reifeneinlage fur Fahr zeugreifen
DE1083372B (de) Verfahren zur Herstellung eines stabfoermigen Zugisolators
DE102016210458B4 (de) Torsionsquerträger, insbesondere für eine Verbundlenkerachse und Kraftfahrzeug aufweisend den Torsionsquerträger
AT272903B (de) Ski mit mindestens einem einstellbaren Versteifungselement und Verfahren zur Herstellung eines Versteifungselementes
DE202015001363U1 (de) Fahrradlaufrad
DE102018117471A1 (de) Faserverbundbauteil für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich sowie Verfahren zur Herstellung eines derartigen Faserverbundbauteils

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18782660

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18782660

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1