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DE102008057462A1 - Fiber composite-spring for use in vehicle construction, has end-, winding- and deflecting sections alternatively arranged on top of each other, formed geometrically different from each other and provided with meander-shaped folded layers - Google Patents

Fiber composite-spring for use in vehicle construction, has end-, winding- and deflecting sections alternatively arranged on top of each other, formed geometrically different from each other and provided with meander-shaped folded layers Download PDF

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DE102008057462A1
DE102008057462A1 DE102008057462A DE102008057462A DE102008057462A1 DE 102008057462 A1 DE102008057462 A1 DE 102008057462A1 DE 102008057462 A DE102008057462 A DE 102008057462A DE 102008057462 A DE102008057462 A DE 102008057462A DE 102008057462 A1 DE102008057462 A1 DE 102008057462A1
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DE
Germany
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sections
fiber composite
spring
deflection
section
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DE102008057462A
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German (de)
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Matthias Voigt
Heiko Kempe
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Shandong Sinoma Composite Auto Parts Co Ltd Cn
Original Assignee
IFC Composite GmbH
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    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
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    • F16F1/366Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers made of fibre-reinforced plastics, i.e. characterised by their special construction from such materials
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Feder aus einem Faserverbundwerkstoff, die zwei Endabschnitte und dazwischen angeordnete Windungsabschnitte aufweist. Dabei ist diese Feder (1) dadurch gekennzeichnet, dass die Endabschnitte (2, 6) und die Windungsabschnitte (4, 5) über Umlenkabschnitte (3) einstückig miteinander verbunden sind, wobei alle Abschnitte (2, 3, 4, 5, 6) aus wechselweise übereinander gelegten, geometrisch unterschiedlich geformten und mäanderförmig gefalteten Lagen eines Faserverbundwerkstoffes bestehen. Vorzugsweise kommen Prepreg-Lagen (14, 15) zum Einsatz, welche entlang ihrer Längserstreckung sinus- oder kosinus-förmig verlaufen und wechselweise übereinander gelegt sind. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer solchen Feder.The invention relates to a spring made of a fiber composite material having two end portions and arranged therebetween Windungsabschnitte. In this case, this spring (1) is characterized in that the end sections (2, 6) and the turn sections (4, 5) are connected in one piece via deflection sections (3), all sections (2, 3, 4, 5, 6) consist of alternately superimposed, geometrically different shaped and meandering folded layers of a fiber composite material. Preference is given to using prepreg layers (14, 15) which run sinusoidally or cosinusoidally along their longitudinal extension and are alternately superimposed. Furthermore, the invention relates to a method and an apparatus for producing such a spring.

Description

Die Erfindung betrifft eine Feder aus einem Faserverbundwerkstoff, die zwei Endabschnitte und dazwischen angeordnete Windungsabschnitte aufweist, sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung derselben.The The invention relates to a spring made of a fiber composite, the two end portions and interposed Windungsabschnitte and a method and an apparatus for producing the same the same.

Federn sind als Konstruktionselemente des Maschinenbaus allgemein bekannt. So gibt es beispielsweise Blattfedern, Tellerfedern, Schraubenfedern oder Spiralfedern, die im Hinblick auf die ihnen zugeteilte Aufgabe in unterschiedlicher Geometrien, Abmessungen und Eigenschaften, beispielsweise als Zugfeder, als Druckfeder oder als Drehfeder, verwendet werden. Derartige Federn sind üblicherweise aus einem Federstahl hergestellt, welcher der Feder eine je nach Auslegung und Abmessung unterschiedliche Federkraft verleiht. Wenngleich derartige Stahl-Federn eine Reihe von Vorteilen aufweisen, so sind diese für einige Anwendungsfälle weniger gut geeignet. Insbesondere bei vergleichsweise großen Federn macht sich deren Gewicht nachteilig bemerkbar. So ist im modernen Fahrzeugbau der Bedarf für Federn entstanden, welche die gleichen oder bessere Eigenschaften als Stahl-Federn haben, aber dennoch leicht sind.feathers are well known as structural elements of mechanical engineering. For example, there are leaf springs, disc springs, coil springs or coil springs, in relation to their assigned task in different geometries, dimensions and properties, for example as a tension spring, as a compression spring or as a torsion spring, be used. Such springs are usually made of one Made of spring steel, which of the spring depending on the design and dimension gives different spring force. Although such Steel springs have a number of advantages, so these are for some applications less well suited. Especially with comparatively large springs makes up their weight disadvantageous noticeable. So is the need in modern vehicle construction originated for feathers, which are the same or better Have properties as steel springs, yet are lightweight.

Vor diesem Hintergrund ist aus der DE 30 00 520 A1 eine mit Kohlenstoff-Fasern verstärkte, schraubenförmig gewickelte Feder sowie ein Verfahren zu deren Herstellung bekannt geworden. Diese Faserverbundwerkstoff-Schraubenfeder besteht aus geflochtenen Kohlenstoff-Fasern und einer Menge eines als Einbettungsmaterial für die geflochtenen Fasern dienenden Harzes, wobei die Kohlenstoff-Fasern in einem Winkel von etwas plus oder minus 30° bis plus oder minus 60° zur Litzenachse geflochten sind.Against this background is from the DE 30 00 520 A1 a carbon fiber reinforced, helically wound spring and a process for their preparation has become known. This fiber composite coil spring is made of braided carbon fibers and an amount of a resin serving as a piling material for the braided fibers, wherein the carbon fibers are braided at an angle of about plus or minus 30 ° to plus or minus 60 ° to the strand axis.

Um eine solche kohlenstofffaserverstärkte Schraubenfeder herzustellen ist gemäß dem aus dieser Druckschrift bekannten Verfahren vorgesehen, dass man eine aus Kohlenstoff-Fasern bestehende Litze, in der Fasern in einem Winkel von etwas plus oder minus 30° bis plus oder minus 60° zur Litzenachse geflochten sind, mit einem als im wesentlichen geschlossenes, zusammenhängendes Einbettungsmaterial dienenden nicht erstarrten Harz tränkt, die so getränkte Litze in ein Nut wickelt, die sich schraubenförmig längs der Oberfläche eines zylindrischen Dorns erstreckt, und hierdurch dem mit Kohlenstoff-Fasern verstärkten Schraubenfederverbundmaterial die Schraubenform verleiht, anschließend das als Einbettungsmaterial der Schraubenfeder dienendes Harz zum Erstarren bringt, und schließlich die feste Feder vom Dorn abnimmt.Around to produce such a carbon fiber reinforced coil spring is according to known from this document Method provided that one of carbon fiber strand, in the fibers at an angle of something plus or minus 30 ° to plus or minus 60 ° braided to the strand axis, with one as essentially closed, coherent Impregnating resin which does not solidify, the so-so-absorbed strand of wire wound into a groove, which is helical along the surface of a cylindrical mandrel extends, and thereby reinforced with carbon fibers Coil spring composite gives the helical shape, then the serving as the embedding material of the coil spring resin for Freezing brings, and finally the solid spring from the thorn decreases.

Dieses Herstellverfahren wird als wenig praxisgerecht beurteilt, da insbesondere das Ausformen der erstarrten Feder von dem Dorn Schwierigkeiten bereitet. Außerdem lässt sich mit dem bekannten Herstellverfahren kein kontinuierlicher Herstellprozess verwirklichen, wodurch die Herstellkosten bei einem solchen Herstellverfahren vergleichsweise hoch sind.This Manufacturing process is judged to be less practical, since in particular the molding of the solidified spring from the mandrel is difficult. In addition, can be with the known manufacturing process do not realize a continuous manufacturing process, whereby the Manufacturing costs in such a manufacturing process comparatively are high.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Feder aus einem Faserverbundwerkstoff vorzuschlagen, mit denen Federn aus einem Faserverbundwerkstoff kontinuierlich und kostengünstig herstellbar sind. Zudem soll eine solche Feder hinsichtlich ihres Aufbaus beschrieben werden.In front In this background, the invention is based on the object Method and device for producing a spring from a To propose fiber composite material with which springs from a Fiber composite material continuously and cost-effectively can be produced. In addition, such a spring in terms of their Structure to be described.

Die Lösung dieser Aufgaben ist in den unabhängigen Ansprüchen 1, 15 und 24 beschrieben, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen in den jeweils zugeordneten Unteransprüchen definiert sind.The Solution of these tasks is in the independent Claims 1, 15 and 24 described while advantageous Embodiments and developments in the respectively associated Subclaims are defined.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich eine Feder aus einem Faserverbundmaterial durch ein mäanderförmiges Falten bzw. Formen eines kontinuierlich einer Fertigungsvorrichtung zugeführten Stranges aus Prepreg-Material herstellen lässt, wobei das Prepreg-Material bekanntermaßen aus Kunstfasern besteht, welche in einer nicht erstarrten Kunstharzmatrix eingebettet sind. Eine darauf aufbauende Erkenntnis besteht darin, dass die ein zelnen, durch das geschilderte Falten des Prepreg-Materials entstandenen Windungsabschnitte einer solchen Feder jeweils sequentiell nacheinander Aushärten müssen, bevor der nächste Windungsabschnitt durch Falten hergestellt und ausgehärtet wird. Eine zentrale Bohrung oder Öffnung in der fertig gestellten Feder lässt sich gemäß einer weiteren Erkenntnis durch ein Ablegen von mehreren Prepreg-Lagen vertikal übereinander erzeugen, die wechselweise einem Sinus- bzw. Kosinus-Kurvenverlauf folgen.Of the Invention is based on the finding that a spring a fiber composite material by a meandering Folding or forming a continuous manufacturing device supplied strand of prepreg material can be produced, the prepreg material is known to be made of synthetic fibers which is embedded in a non-solidified resin matrix are. A knowledge based on this is that the individual, caused by the described folding of the prepreg material Winding sections of such a spring in each case sequentially curing successively have to go through before the next turn section Wrinkles are made and cured. A central Drill hole or opening in the finished spring according to another knowledge by a Laying several prepreg layers vertically one above the other generate alternately a sine or cosine curve consequences.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 weist eine erfindungsgemäße Feder aus einem Faserverbundwerkstoff daher zwei Endabschnitte und dazwischen angeordnete Windungsabschnitte auf, wobei die Endabschnitte und die Windungsabschnitte über Umlenkabschnitte einstückig miteinander verbunden sind, und bei der alle genannten Abschnitte aus wechselweise übereinander gelegten, geometrisch unterschiedlich geformten und mäanderförmig gefalteten Lagen eines Faserverbundwerkstoffes bestehen.According to the Features of claim 1 has an inventive Spring made of a fiber composite material therefore two end sections and in between arranged Windungsabschnitte, wherein the end portions and the Windungsabschnitte integrally via deflecting sections connected to each other, and at the all mentioned sections off alternately superimposed, geometrically different shaped and meandering folded layers of a Consist of fiber composite material.

Eine solche Feder weist, grob betrachtet, in etwa die gleiche Form auf wie ein entlang seiner Längserstreckung mäanderförmig gefaltetes, rechteckiges Stück Papier, wobei die gefalteten Abschnitte alle von einem zentralen Loch durchdrungen sind. Sie weist dennoch alle wesentlichen Eigenschaften einer Feder, insbesondere einer Druck- oder Zugfeder, auf.Roughly speaking, such a spring has approximately the same shape as a rectangular piece of paper folded meander-shaped along its longitudinal extension, the folded sections all being penetrated by a central hole. Nevertheless, it has all the essential properties of a spring, in particular a compression or tension spring on.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Faserverbundwerkstoff aus Prepreg-Lagen gebildet, welche entlang ihrer Längserstreckung sinus- oder kosinus-förmig verlaufen und wechselweise übereinander gelegt sind. Vorzugsweise ist hierbei vorgesehen, dass mehrere Schichten von sinus- oder kosinus-förmig verlaufenden Prepreg-Lagen vertikal derart übereinander gelegt sind, und dass die jeweiligen Prepreg-Lagen wechselweise dem Verlauf der gleichen Sinuskurve oder dem Verlauf der gleichen Kosinus-Kurve folgen.According to one Further development of the invention is the fiber composite material of prepreg layers formed, which along its longitudinal extent sinusoidal or cosinus-shaped and alternately on top of each other are laid. Preferably, it is provided that several layers of sinusoidal or cosine-shaped prepreg layers vertically so superimposed, and that the respective Prepreg layers alternately the course of the same sinusoid or follow the course of the same cosine curve.

Ein solchermaßen gebildeter Strang eines noch nicht abgebundenen Faserverbundmaterials weist in einer Draufsicht betrachtet entlang seiner Längs erstreckung zwei Prepreg-Hauptstränge auf, die jeweils dem Verlauf einer Sinus-Kurve bzw. einer Kosinus-Kurve folgen. Dabei wechseln die beiden Prepreg-Hauptstränge jeweils von rechts nach links und umgekehrt, wobei diese in den Überlagerungspunkten wechselweise oben oder unten liegen. Hierauf wird noch detaillierter im Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel eingegangen.One thus formed strand of a not yet set Fiber composite material, viewed in a plan view along its longitudinal extension two prepreg main strands in each case the course of a sine curve or a cosine curve consequences. The two prepreg main strands change each from right to left and vice versa, these being in the overlay points alternately lying up or down. This will be more detailed in connection with an exemplary embodiment.

Bei dieser Feder ist bevorzugt vorgesehen, dass dort, wo sich Lagen des Faserverbundwerkstoffes kreuzen, die jeweiligen Umlenkabschnitte der Feder gebildet sind.at This spring is preferably provided that there, where layers of the fiber composite material, the respective deflection sections the spring are formed.

Sofern die technischen Randbedingungen es erfordern, kann gemäß einer Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Feder vorgesehen sein, dass deren Endabschnitte und Windungsabschnitte als Flächengebilde mit weitgehend planen Oberflächen und die Umlenkabschnitte gekrümmt ausgebildet sind. Durch eine solche gekrümmte, und demnach nicht scharfkantig gefaltete Ausbildung der Umlenkabschnitte werden vorteilhaft Spannungsspitzen in dem Material der fertigen Feder vermieden.Provided The technical constraints may require it, according to a Further development of a spring according to the invention is provided be that their end portions and turn sections as a sheet with largely flat surfaces and the deflection sections are formed curved. Through such a curved, and therefore not sharp folded training of Umlenkabschnitte Advantageously, stress peaks in the material of the finished Spring avoided.

Um geradflächige sowie horizontal ausgerichtete Lagerstellen der Feder auszubilden ist bevorzugt vorgesehen, dass die Endabschnitte der Feder entlang einer Querachse Ly rechtwinklig zur Längsachse Lx der Feder ausgerichtet angeordnet sind.Around straight and horizontally aligned bearings form the spring is preferably provided that the end portions the spring along a transverse axis Ly perpendicular to the longitudinal axis Lx of the spring are arranged aligned.

Abweichend davon weisen die Windungsabschnitte einen Steigungswinkel in Richtung der Längserstreckung der Feder auf, so dass diese Windungsabschnitte entsprechend der Faltung unter einem Winkel α in Bezug zu den Endabschnitten angeordnet sind, der größer als 0° und kleiner als 45° ist.deviant Of these, the winding sections have a pitch angle in the direction the longitudinal extent of the spring, so that these turns sections according to the convolution at an angle α with respect arranged to the end sections, the larger is 0 ° and less than 45 °.

Wie bereits kurz angedeutet weist eine erfindungsgemäß hergestellte Feder zwei Endabschnitte auf, die zeitlich nacheinander ausgehärtet sind. Ein weiteres Merkmal einer solchen erfindungsgemäß hergestellten Feder besteht darin, dass die Endabschnitte und die Windungsabschnitte über die Längserstreckung der Feder gesehen jeweils zeitlich nacheinander ausgehärtet sind. In Weiterentwicklung dieses Merkmals kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Endabschnitt und ein genau diesem Endabschnitt zugeordneter Umlenkabschnitt gleichzeitig ausgehärtet sind. Außerdem kann ein strukturelles Merkmal einer erfindungsgemäß hergestellten Faserverbundmaterial-Feder darin bestehen, dass die Windungsabschnitte jeweils mit einem zugeordneten Umlenkabschnitt gleichzeitig ausgehärtet sind.As already briefly indicated has a manufactured according to the invention Spring on two end portions, which cured in chronological succession are. Another feature of such produced according to the invention Spring is that the end portions and the winding sections over seen the longitudinal extent of the spring in each case in succession are cured. In further development of this feature can be provided that at least one end portion and a precise Hardened at this end portion associated deflecting simultaneously are. In addition, a structural feature of a fiber composite spring made according to the present invention may be consist in that the winding sections each with an associated Deflection section are cured simultaneously.

Abweichend hiervon kann in einer als schlechter eingeschätzten, weil diskontinuierlich hergestellten Feder vorgesehen sein, dass bei dieser Feder sowohl die Endabschnitte als auch die Umlenk- und Windungsabschnitte gleichzeitig ausgehärtet sind. Dieses gleichzeitige Aushärten kann beispielsweise nach einem Ablegen eines Abschnittes des Faserverbund-Materialstrangs auf einer gefalteten Oberfläche einer Form sowie ein anschließendes Pressen des Faserverbund-Materialstranges unter Wärmeeinwirkung erfolgen.deviant this can be considered in a worse than because be prepared discontinuously manufactured spring that at this spring both the end portions and the deflection and winding sections cured at the same time. This simultaneous curing For example, after depositing a portion of the fiber composite strand of material on a folded surface of a mold and subsequent pressing the fiber composite material strand under heat respectively.

Als weniger vorteilhaft wird die gerade beschriebene Feder sowie das zugehörige Herstellverfahren deswegen beurteilt, weil bei diesem diskontinuierlichen Herstellverfahren die Fasern des Faserverbund-Materialstranges nicht unter einer Zugbelastung ausgehärtet werden können. Hierdurch sind die Fasern des Faserverbund-Materialstranges der Feder zu wenig gerichtet geordnet, so dass nicht optimale Eigenschaften einer solchen Feder erwartet werden.When less advantageous is the spring just described as well as the associated manufacturing method therefore judged because in this discontinuous manufacturing process, the fibers of the fiber composite material strand can not be cured under a tensile load. As a result, the fibers of the fiber composite material strand of the Spring arranged too little directed, so not optimal properties be expected of such a spring.

Daher ist bei einer nach einem bevorzugten Herstellverfahren produzierten Faserverbundmaterial-Feder vorgesehen, dass deren einander zugeordneten Abschnitte, nämlich jeweils Endabschnitt und Umlenkabschnitt sowie Windungsabschnitt und Umlenkabschnitt, unter einer Zugbelastung der Fasern des Faserverbundwerkstoffs ausgehärtet sind. Diese Zugbelastung ist zur Erhaltung des Sinus- bzw. Kosinus-Verlaufs der Prepreg-Lagen nicht sonderlich hoch, sie reicht aber aus, damit die Fasern der Feder im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind, wodurch auch ein optimales Verhältnis von Faseranteil zu Harzanteil in der fertigen Feder erzeugt ist. Dies liegt unter anderem daran, dass sich das Kunstharz bei parallel zueinander ausgerichteten Fasern besonders gut zwischen den Fasern verteilen sowie überschüssiges Kunstharz leichter abfließen kann.Therefore is at one produced by a preferred manufacturing process Fiber composite spring provided that their associated Sections, namely each end portion and deflection section as well as winding section and deflection section, under a tensile load the fibers of the fiber composite material are cured. This tensile load is to maintain the sine or cosine curve the prepreg layers are not very high, but it is enough, so the fibers of the spring are oriented substantially parallel to one another, which also gives an optimal ratio of fiber content to Resin content is generated in the finished spring. This is among other things because the synthetic resin is aligned parallel to each other Distribute fibers between the fibers particularly well as well as excess Synthetic resin can drain easily.

Damit eine erfindungsgemäß hergestellte Faserverbundmaterial-Feder gewünschte mechanische Eigenschaften hat kann vorgesehen sein, dass die Materialdicke der Umlenkabschnitte größer als die Materialdicke der Endabschnitte und der Windungsabschnitte ist.In order for a fiber composite spring produced according to the invention to have desired mechanical properties, it can be provided that the material thickness of the deflection sections is greater than the material thickness of the end portions and the turn portions is.

Noch wichtiger ist die Einstellung des Faservolumenanteils in den jeweiligen Federquerschnitten, also in den Endabschnitten, den Windungsabschnitten und den Umlenkabschnitten der Feder, wodurch die dort vorliegenden Federeigenschaften bestimmt sind. Der Faservolumenanteil ist dabei der prozentuale Anteil der Fasern in einem jeweiligen Bauteilquerschnitt des Faserverbundwerkstoffes. Beträgt beispielsweise der Anteil des Kunstharzes in einem solchen Bauteilquerschnitt 34%, so beträgt der Faservolumenanteil an dieser Stelle 66%. Je höher der Faservolumenanteil in einem bestimmten Federabschnitt ist, desto steifer ist die Faserverbundfeder an dieser Stelle. Andererseits ist dieser Federabschnitt umso weicher eingestellt, je geringer der Anteil der Fasern in dem betrachteten Bauteilquerschnitt ist.Yet more important is the adjustment of the fiber volume fraction in the respective Spring cross sections, ie in the end sections, the Windungsabschnitten and the deflecting portions of the spring, whereby the present there Spring properties are determined. The fiber volume fraction is included the percentage of fibers in each component cross-section of the fiber composite material. If, for example, the Proportion of the synthetic resin in such a component cross-section 34%, so the fiber volume fraction at this point is 66%. The higher the fiber volume fraction in a particular spring section is, the stiffer the fiber composite spring is at this point. on the other hand this spring section is set the softer, the lower the proportion of fibers in the considered component cross-section is.

So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Faservolumenanteil in den Umlenkabschnitten größer ist als in den Endabschnitten und in den Windungsabschnitten, so dass in den dynamisch besonders stark beanspruchten Umlenkabschnitten der Feder eine erhöhte Steifigkeit realisiert ist.So For example, it may be provided that the fiber volume fraction is greater in the Umlenkabschnitten than in the End sections and in the winding sections, so that in the dynamic Particularly stressed deflecting portions of the spring increased Stiffness is realized.

Bei einer anderen Auslegung kann vorgesehen sein, dass der Faservolumenanteil in den Umlenkabschnitten kleiner ist als in den Endabschnitten und in den Windungsabschnitten, so dass in den Umlenkabschnitten der Feder eine geringere Bauteilsteifigkeit vorliegt.at another interpretation may be provided that the fiber volume fraction is smaller in the Umlenkabschnitten than in the end sections and in the Windungsabschnitten, so that in the deflection sections of the Spring lower component stiffness is present.

Bei einer weiteren Auslegung kann vorgesehen sein, dass der Faservolumenanteil in den Umlenkabschnitten gleich ist wie in den Endabschnitten und in den Windungsabschnitten, so dass überall in der Faserverbundfeder die gleiche Bauteilsteifigkeit vorliegt.at a further design can be provided that the fiber volume fraction is the same in the Umlenkabschnitten as in the end sections and in the Windungsabschnitten, so that everywhere in the fiber composite spring the same component stiffness is present.

Schließlich können die Umlenkabschnitte, die Endabschnitte und die Windungsabschnitte der Feder mit jeweils unterschiedlichen Faservolumenanteilen ausgebildet sein.After all can the deflecting sections, the end sections and the Winding sections of the spring, each with different fiber volume fractions be educated.

Die jeweilige Einstellung des Faservolumenanteils lässt sich durch ein mehr oder weniger starkes Herauspressen von noch nicht abgebundenem Kunstharz aus den Abschnitten der Faserverbundmaterial-Bahn erreichen.The each adjustment of the fiber volume fraction can be by a more or less strong pressing out yet set resin from the sections of fiber composite web to reach.

Ein weiteres Merkmal einer erfindungsgemäß hergestellten Feder besteht darin, dass die Umfangskontur der Feder an jedem Endabschnitt und Windungsabschnitt im Bereich der Umlenkabschnitte geradlinig und in den dazwischen liegenden Bereichen der End- und Windungsabschnitte kreisbogenförmig ausgebildet ist. Die Geradlinigkeit der Umlenkabschnitte ist durch ein geradliniges Umlegen oder Falten des Faserverbund-Materialstranges erzeugt, während die kreisbogenförmige Geometrie der anderen Umfangsabschnitte durch den sinus- bzw. kosinusförmigen Verlauf der Prepreg-Lagen erzeugt wurde.One Another feature of a manufactured according to the invention Spring is that the circumferential contour of the spring at each end section and winding section in the region of the deflection straight and in the intermediate regions of the end and turn sections is formed circular arc. The straightforwardness of Turning sections is by a straight folding or folding of the fiber composite material strand generated while the circular arc-shaped geometry of the other peripheral sections through the sinusoidal or cosinusoidal course of the prepreg layers was generated.

Weiter besteht ein weiteres vorteilhaftes Merkmal einer erfindungsgemäß ausgebildeten Feder darin, dass diese aufgrund des gewählten Sinus- bzw. Kosinus-Verlaufs und der gewählten Breite der Prepreg-Lagen quer zu deren Längserstreckung nach ihrem Aushärten eine zentrale Bohrung oder Ausnehmung aufweist, welche alle Endabschnitte und Windungsabschnitte der Feder durchdringt.Further there is a further advantageous feature of an inventively designed Spring in that this due to the selected sine or Cosine gradient and the selected width of the prepreg layers transverse to their longitudinal extent after their hardening has a central bore or recess, which all end portions and Winding sections of the spring penetrates.

Als Grundmaterialien für die Prepreg-Lagen kommen Fasern aus Glas, Kohlenstoff oder beispielsweise Aramid in Frage. Zur Erzeugung der Harzmat rix der Prepreg-Lagen werden vorzugsweise duroplastische Harze verwendet, die mit Härtern und Beschleunigern gemischt sind.When Base materials for the prepreg layers come from fibers Glass, carbon or, for example aramid in question. To produce The resin matrix of the prepreg sheets is preferably thermoset Resins used mixed with hardeners and accelerators are.

Weiter sieht die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Faserverbundmaterial-Feder vor, welcher folgende Verfahrensschritt aufweist:Further the invention provides a method for producing a novel Fiber composite spring before, which is the following process step having:

S1: Zuführen von wenigstens zwei Prepreg-Bahnen zu einer Transportvorrichtung.S1: Feeding at least two prepreg webs to a transport device.

S2: Wechselweises Ablegen der wenigstens zwei Prepreg-Bahnen auf der Transportvorrichtung derart, dass eine Prepreg-Bahn einer Sinus-Kurve und die andere Prepreg-Bahn einer Kosinus-Kurve folgt, die eine gemeinsame, nicht ausgehärtete Faserverbundwerkstoff-Bahn bilden.S2: Alternate deposition of at least two prepreg webs on the Transport device such that a prepreg sheet of a sinusoidal curve and the other prepreg path follows a cosine curve, which is a common, form uncured fiber composite web.

S3: Zuführen der nicht ausgehärteten Faserverbundwerkstoff-Bahn zu einem Heizgerät und Einziehen der Faserverbundwerkstoff-Bahn in einen Spalt zwischen zwei Heizwalzen, die in Förderrichtung gesehen hinter dem Heizgerät angeordnet sind.S3: Feeding the uncured fiber composite web to a heater and retracting the fiber composite web in a gap between two heat rollers, in the conveying direction seen behind the heater are arranged.

S4: Umlenken der Faserverbundwerkstoff-Bahn um eine der beiden Heizwalzen um weniger als 181°.S4: Redirecting the fiber composite web around one of the two heating rollers less than 181 °.

S5: Stopp des Transports der Faserverbundwerkstoff-Bahn.S5: Stop the transport of the fiber composite web.

S6: Betätigen des Heizgerätes sowie der Heizung der von der Faserverbundwerkstoff-Bahn teilweise umschlungenen Heizwalze.S6: Actuation of the heater and the heating of the from the fiber composite web partially wrapped heat roller.

S7: Aushärten eines Endabschnitts oder eines Windungsabschnitts unter dem Heizgerät und gleichzeitiges Aushärten eines Umlenkabschnitts auf der Heizwalze.S7: Curing an end portion or a winding portion under the heater and simultaneous curing a deflecting section on the heating roller.

S8: Weitertransport des ausgehärteten Endabschnitts oder des ausgehärteten Windungsabschnitts durch den Spalt der beiden Heizwalzen und gleichzeitiger Weitertransport des ausgehärteten Umlenkabschnitts durch Abheben des Umlenkabschnitts von der Heizwalze.S8: further transport of the hardened En dabschnitts or the cured Windungsabschnitts through the gap of the two heating rollers and simultaneous further transport of the hardened deflection section by lifting the deflection of the heating roller.

S9: Zuführen und Umlenken eines noch nicht ausgehärteten Abschnitts der Faserverbundwerkstoff-Bahn um die gegenüberliegende Heizwalze um weniger als 181°.S9: Feeding and diverting a not yet cured Section of the fiber composite web around the opposite Heating roller less than 181 °.

S10: Weiter mit Schritt S5 bis Schritt S9, solange, bis die gewünschte Länge der Feder erreicht ist.S10: Go to step S5 to step S9 until the desired one Length of the spring is reached.

S11: Abtrennen der Feder bei Erreichen einer bestimmten Länge.S11: Separating the spring when reaching a certain length.

S12: Abtransport der Feder und weiter mit Schritt S6.S12: Remove the spring and continue with step S6.

Mit diesem Herstellverfahren lassen sich erfindungsgemäß ausgebildete Federn aus einem Faserverbundwerkstoff in einem kontinuierlichen Herstellprozess sehr kostengünstig produzieren. Das Aushärten der Faserverbundmaterial-Bahn unter dem Heizgerät und auf den Heizwalzen erfolgt zur Erzielung kurzer Taktzeiten vorzugsweise nur solange, bis diese Abschnitte der Feder ausreichend steif sind, um ihre dann vorliegende geometrische Form beizubehalten. Die in diesen Federabschnitten enthaltende Restwärme dient im weiteren Verfahrensablauf zum vollständigen Aushärten derselben.With This manufacturing method can be inventively formed Springs made of a fiber composite material in a continuous Produce production process very cost-effectively. The curing the fiber composite sheet under the heater and on the heating rollers is preferably to achieve short cycle times only until these sections of spring are sufficiently stiff to to maintain their existing geometric shape. The in these Residual heat containing spring sections is used in the following Procedure for complete curing of the same.

Gemäß einer Weiterbildung dieses Herstellverfahrens ist vorgesehen, dass unter dem Heizgerät ein planer oder nur gering gekrümmter Abschnitt der Faserverbundmaterial-Bahn zu einem Endabschnitt oder zu einem Windungsabschnitt aushärtet wird. Wenngleich dieses Herstellmerkmal bevorzugt wird, so ist es nicht ausgeschlossen, die End- und Windungsabschnitte mehr oder weniger stark gekrümmt auszuhärten, sofern die gewünschte Geometrie der herzustellenden Feder dies erfordert.According to one Further development of this manufacturing process is provided that under the heater a planner or only slightly curved Section of the fiber composite web to an end portion or is hardened to a winding section. Although this Production feature is preferred, so it is not excluded harden the end and turn sections more or less curved, provided the desired geometry of the spring to be produced this requires.

Um zu Beginn der Produktion von erfindungsgemäßen Federn einen Federabschnitt vorliegend zu haben, mit dem die zukünftige Feder unter Zugspannung gehalten und mit einem noch nicht ausgehärteten Abschnitt leicht um die jeweilige Heizwalze geschlungen wird, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass zu Beginn der Herstellverfahrens ausschließlich unter dem Heizgerät und vor den Heizwalzen ein planer oder nur gering gekrümmter Abschnitt der Faserverbundmaterial-Bahn zu einem Endabschnitt aushärtet wird.Around at the beginning of the production of inventive Springs to have a spring section in the present, with the future Spring held under tension and with a not yet cured Section is easily wrapped around the respective heating roller is provided according to a further embodiment, that at the beginning of the manufacturing process exclusively under the heater and before the heating rollers a planner or only slightly curved portion of the fiber composite web is cured to an end portion.

Außerdem ist vorgesehen, dass das Umlenken und ein Anpressen der noch nicht ausgehärteten Faserverbundmaterial-Bahn auf der jeweils zugeordneten Heizwalze mit Hilfe wenigstens einer Anpress- und Umlenkwalze erfolgt. Durch diesen Verfahrensschritt wird erreicht, dass die Faserverbundmaterial-Bahn glatt und vollflächig auf der jeweiligen Heizwalze aufliegt sowie unter dem Einfluss einer Zugspannung unter dem Heizgerät und der auf der Heizwalze aushärten kann.Furthermore is provided that the deflection and a pressing of not yet cured fiber composite web on the respectively associated heating roller with the help of at least one pressure and deflection roller he follows. By this method step is achieved that the Fiber composite web smooth and full surface on the respective heating roller rests and under the influence of a tensile stress under the heater and harden on the heating roller can.

Um eine Umfangsgeometrie der herzustellenden Feder erzeugen zu können, die weitgehend der einer konventionellen Schraubenfeder aus einem Federstahl entspricht und um einen gewünschten Faservolumenanteil in bestimmten Querschnitten der Feder einzustellen, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass die Führung und Formgebung der noch nicht ausgehärteten Faserverbundmaterial-Bahn vor dem Heizgerät und/oder auf den Heizwalzen so erfolgt, dass die Feder eine Umfangsgeometrie mit an den Umlenkabschnitten geraden Verlauf und zwischen diesen Umlenkabschnitten einen kreisabschnittförmigen Verlauf aufweist. Der sinus- bzw. kosinusförmige Verlauf der Prepreg-Lagen bietet hierzu die besten Voraussetzungen.Around to generate a circumferential geometry of the spring to be produced, which is largely that of a conventional coil spring made of a spring steel corresponds and to a desired fiber volume fraction to adjust in certain cross sections of the spring is according to a further embodiment provided that the leadership and Shaping the uncured fiber composite web before the heater and / or on the heating rollers so, that the spring has a circumferential geometry with at the deflection sections straight course and between these deflecting a circular segment-shaped History has. The sinusoidal or cosinusoidal course The prepreg layers offers the best conditions for this.

In diesem Zusammenhang wird es daher als vorteilhaft betrachtet, wenn das Herstellverfahren so betrieben wird, dass die Führung und Formgebung sowie die Einstellung des Faservolumenanteils der noch nicht ausgehärteten Faserverbundmaterial-Bahn vor dem Heizgerät und/oder auf den Heizwalzen so erfolgt, dass die Materialdicke der Umlenkabschnitte größer ist als die Materialdicke der Endabschnitte sowie der Windungsabschnitte.In In this context, it is therefore considered advantageous if the manufacturing process is operated so that the leadership and shaping as well as the adjustment of the fiber volume fraction of the still uncured fiber composite web in front of the heater and / or on the heating rollers so that the material thickness of the deflection sections is greater than the material thickness of the end sections as well as the winding sections.

In Weiterbildung dieses zuletzt genannten Verfahrensschrittes ist bevorzugt vorgesehen, dass die noch nicht ausgehärteten Faserverbundmaterial-Bahn vor dem Heizgerät und/oder auf den Heizwalzen derartig quer zu ihrer Längserstreckung zusammengedrückt wird, dass die Materialdicke der Umlenkabschnitte größer ist als die Materialdicke der Endabschnitte sowie der Windungsabschnitte.In Further development of this last-mentioned method step is preferred provided that the not yet cured fiber composite web before the heater and / or on the heating rollers in such a way compressed transversely to its longitudinal extent is that the material thickness of the deflection sections larger is the material thickness of the end portions as well as the turns portions.

Die Feder wird zur Einstellung der konkreten Federeigenschaften von Abschnitten der Feder so hergestellt, dass der Faservolumenanteil der jeweiligen Umlenkabschnitte, Endabschnitte und Windungsabschnitte kleiner, gleich oder größer ist als der Faservolumenanteil der jeweils benachbarten Umlenkabschnitte, Endabschnitte und Windungsabschnitte. Die Einstellung des jeweiligen Faservolumenanteils wird vorzugsweise durch ein abschnittweises Herauspressen von noch nicht abgebundenem Kunstharz aus der zugeführten Faserverbundmaterial-Bahn erreicht.The Spring is used to adjust the concrete spring characteristics of Sections of the spring are made so that the fiber volume fraction the respective deflection sections, end sections and turn sections smaller, equal to or greater than the fiber volume fraction the respectively adjacent deflection sections, end sections and turn sections. The adjustment of the respective fiber volume fraction is preferred by a sectionwise pressing out of not yet set off Resin from the supplied fiber composite web reached.

Zur Einstellung und Fixierung des Steigungswinkels α der Windungsabschnitte der Feder kann gemäß einem weiteren Verfahrensschritt vorgesehen sein, dass der Steigungswinkel α der Windungsabschnitte durch ein Verschwenken der Heizwalzen um einen bestimmten Verschwenkweg über oder unter diejenige Ebene erfolgt, in der die Faserverbundmaterial-Bahn unter dem Heizgerät liegt.To set and fix the pitch angle α of the winding sections of the spring can be provided according to a further method step that the pitch angle α of Windungsab cuts by pivoting the heating rollers to a certain Verschwenkweg above or below the plane in which the fiber composite material web is below the heater.

Um das beschriebene Herstellverfahren durchführen zu können ist eine Vorrichtung zur Herstellung einer Feder aus einem Faserverbundmaterial notwenig, die nachfolgend kurz beschrieben wird. Diese Vorrichtung ist gekennzeichnet durch folgende Vorrichtungsbestandteile:

  • – eine Zuführzone zum Zuführen von wenigstens zwei Prepreg-Bahnen zu einer Transportvorrichtung,
  • – ein Ablege- und/oder Formwerkwerkzeug zum Ablegen und Formen der wenigstens zwei Prepreg-Bahnen auf der Transportvorrichtung, mit dem die Prepreg-Bahnen wechselweise dem Verlauf einer Sinus-Kurve oder dem Verlauf einer Kosinus-Kurve folgend zur Bildung einer gemeinsamen, nicht ausgehärteten Faserverbundwerkstoff-Bahn vertikal übereinander abgelegt werden,
  • – eine in Transportrichtung folgende und im Wesentlichen geradflächige Heizzone mit einem Heizgerät zum Formen und Aushärten von geradflächigen Endabschnitten und Windungsabschnitten der Feder,
  • – eine in Transportrichtung nach der Heizzone folgende Umlenkzone zum Formen und Aushärten von gekrümmten Umlenkabschnitten der Feder,
  • – zwei in der Heizzone gegenüberliegend angeordnete Heizwalzen, die einen Spalt zur Aufnahme der Faserverbundwerkstoff-Bahn zwischen sich bilden,
  • – ein Anpress- und Umlenkmittel zum wechselseitigen Auflegen und Anpressen von noch nicht ausgehärteten Abschnitten der Faserverbundwerkstoff-Bahn an eine der beiden Heizwalzen,
  • – und eine Trennvorrichtung zum Abtrennen von Federn vorbestimmter Länge von dem kontinuierlich hergestellten Verlauf der Feder.
In order to carry out the described manufacturing process, an apparatus for producing a spring made of a fiber composite material is necessary, which will be briefly described below. This device is characterized by the following device components:
  • A feed zone for feeding at least two prepreg webs to a transport device,
  • A laying and / or forming tool for depositing and forming the at least two prepreg webs on the transport device, with which the prepreg webs alternately following the course of a sinusoidal curve or the course of a cosine curve to form a common uncured Fiber composite web are placed vertically on top of each other,
  • A heating zone following in the direction of transport and essentially flat, with a heating device for shaping and hardening straight-sided end sections and turn sections of the spring,
  • A deflection zone following the heating zone in the direction of transport for shaping and curing curved deflecting sections of the spring,
  • Two heating rolls arranged opposite one another in the heating zone, which form a gap between them for receiving the fiber-composite web,
  • A pressing and deflecting means for mutual laying on and pressing of not yet cured sections of the fiber composite web to one of the two heating rollers,
  • - And a separator for separating springs of predetermined length from the continuously produced course of the spring.

Das Anpress- und Umlenkmittel kann durch eine oder mehrere Walzen oder Dorne bzw. Stäbe ausgebildet sein. Zudem kann gemäß einer Abwandlung vorgesehen sein, dass unter dem Heizgerät gekrümmte End- und Windungsabschnitte herstellbar sind. Da der Durchmesser der Heizwalzen den Umlenkradius der Umlenkabschnitte der Faserverbund-Feder bestimmt, sind diese vorzugsweise auswechselbar ausgebildet, um so unterschiedliche Feder-Chargen herstellen zu können.The Pressing and deflection means can by one or more rollers or Mandrels or rods to be formed. In addition, according to a Variation be provided that under the heater curved End and turn sections can be produced. Because the diameter the heating rollers the deflection radius of the deflection of the fiber composite spring determined, these are preferably designed interchangeable to to produce so different spring batches.

Außerdem wird es als sehr vorteilhaft beurteilt, wenn in dieser Herstellvorrichtung eine Spannvorrichtung vorhanden ist, mit der im Zusammenwirken mit der Vorschubkraft der beiden angetriebenen Heizwalzen eine Zugkraft auf die Faserverbundwerkstoff-Bahn während deren Aushärten erzeugbar ist.Furthermore It is judged to be very advantageous when in this manufacturing device a tensioning device is provided, in cooperation with the feed force of the two driven heating rollers a tensile force on the fiber composite web during its curing can be generated.

Weiter ist bei dieser Herstellvorrichtung bevorzugt vorgesehen, dass im Bereich der Zuführzone und/oder unmittelbar vor den beiden Heizwalzen und/oder auf den beiden Heizwalzen Ablege- und/oder Formwerkzeugzeuge an die noch nicht ausgehärtete Faserverbundwerkstoff-Bahn ansetzbar sind, mit denen sich die Umfangsgeometrie und/oder der Faservolumenanteil von Abschnitten der herzustellenden Feder formen lässt.Further is preferably provided in this manufacturing device that in Area of the feed zone and / or immediately before the two Heating rollers and / or on the two heating rollers laying and / or mold tools to the not yet cured fiber composite web can be applied, with which the circumferential geometry and / or the Form fiber volume fraction of sections of the spring to be produced leaves.

Hierzu können die Oberflächen der beiden Heizwalzen selbst als Formwerkzeuge zur Formung und/oder Einstellung des Faservolumenanteils der noch nicht ausgehärteten Faserverbundwerkstoff-Bahn ausgebildet sein, so dass sich unterschiedliche Umfangsgeometrien und Federeigenschaften reproduzierbar herbeiführen lassen.For this can the surfaces of the two heating rollers themselves as molding tools for shaping and / or adjusting the fiber volume fraction the not yet cured fiber composite web be formed, so that different circumferential geometries and cause spring properties reproducible.

So können die Oberflächen der beiden Heizwalzen und/oder die genannten Ablege- und/oder Formwerkzeugzeug im Bereich der Zuführzone derartig ausgebildet sein, dass mit ihnen die Faserverbundwerkstoff-Bahn im Bereich der späteren Umlenkabschnitte quer zu deren Längserstreckung in ihrer Breite reduzierbar und in ihre Materialdicke vergrößerbar ist, oder dass der Faservolumenanteil in den Umlenkabschnitten gegenüber den benachbarten Windungsabschnitten vergrößert ist.So may be the surfaces of the two heating rollers and / or the said laying and / or mold tools in the region of the feed zone be formed such that with them the fiber composite web in the area of the later deflection sections transversely to their Longitudinal extent reducible in their width and in their Material thickness is increased, or that the Fiber volume fraction in the deflecting sections compared to the adjacent Windungsabschnitten is increased.

Schließlich weist die Herstellvorrichtung bevorzugt eine Schwenkvorrichtung auf, mit der die Heizwalzen über und unter diejenige Ebene verschwenkbar sind, in der die Faserverbundmaterial-Bahn unter dem Heizgerät liegt bzw. welche durch das Transportband der Transportvorrichtung aufgespannt ist. Durch ein solches Verschwenken der Heizwalzen lässt sich der Steigungswinkel α einstellen, unter dem die Windungsabschnitte quer zur Längserstreckung der Feder angestellt sind.After all the manufacturing device preferably has a pivoting device on, with the heating rollers above and below that level are pivotable, in which the fiber composite web under the Heater is or which by the conveyor belt Transport device is clamped. By such pivoting the heating rollers can adjust the pitch angle α, below which the winding sections transverse to the longitudinal extent the spring are employed.

Nachfolgend werden eine erfindungsgemäß erzeugte Faserverbund-Feder, eine Herstellvorrichtung dafür sowie die zur Herstellung der Feder notwendigen Verfahrensschritte an Ausführungsbeispielen mit Hilfe einer Zeichnung erläutert. In dieser zeigtfollowing be a fiber composite spring produced according to the invention, a manufacturing apparatus therefor as well as for the production the spring necessary process steps on embodiments explained with the help of a drawing. In this shows

1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten und hergestellten Faserverbund-Feder, 1 a schematic side view of an inventively designed and manufactured fiber composite spring,

2 die Feder der 1 in perspektivischen Sicht A auf eine Stirnseite derselben, 2 the spring of 1 in a perspective view A on a front side of the same,

3 eine schematische Darstellung einer Herstellvorrichtung zur Herstellung der Feder gemäß 1 und 2, 3 a schematic representation of a manufacturing apparatus for producing the spring according to 1 and 2 .

3a eine schematisch Draufsicht auf zwei übereinander gelegte Prepreg-Lagen, die dem Verlauf einer Sinus- bzw. Kosinus-Kurve folgen, und 3a a schematic plan view of two superimposed prepreg layers, which follow the course of a sine or cosine curve, and

4 bis 11 schematische Darstellungen von weiteren Produktionsschritten zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Feder. 4 to 11 schematic representations of further production steps for producing a spring according to the invention.

Die 1 und 2 zeigen schematisch in einer Seitenansicht und in einer stirnseitigen Draufsicht A eine Zug- oder Druckfeder 1, die aus einem Faserverbundmaterial hergestellt ist. Die Feder 1 erstreckt sich entlang einer Längsachse Lx sowie zwei senkrecht dazu ausgerichteten Querachsen Ly und Lz, wobei die Querachse Lz in 1 senkrecht auf der Papierebene der Zeichnung steht. Die Feder 1 weist in der Seitenansicht gemäß 1 zwar die Form einer Schraubenfeder auf, sie hat aber keinen von einem axialen Ende bis zum anderen axialen Ende durchgehenden, eine Schraubenlinie folgenden Verlauf. Die Feder 1 hat stattdessen etwa eine ähnliche Geometrie, wie sie ein entlang seiner Längserstreckung regelmäßig mäanderförmig gefaltetes rechteckiges Blatt Papier aufweisen würde.The 1 and 2 show schematically in a side view and in a frontal plan view A a tension or compression spring 1 which is made of a fiber composite material. The feather 1 extends along a longitudinal axis Lx and two perpendicular thereto aligned transverse axes Ly and Lz, wherein the transverse axis Lz in 1 is perpendicular to the paper plane of the drawing. The feather 1 points in the side view according to 1 Although the shape of a coil spring, but it has no continuous from one axial end to the other axial end, a helix following course. The feather 1 Instead, it has approximately the same geometry as a rectangular paper sheet folded regularly along its longitudinal extent.

Demnach verfügt die Feder 1 an den jeweiligen axialen Enden über einen oberen Endabschnitt 2 und einen unteren Endabschnitt 6, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel im wesentlichen mit nicht gekrümmten Oberflächen 12, 12' ausgebildet und parallel zu einer durch die Querachsen Ly und Lz aufgespannten Ebene ausgerichtet sind. Ausgehend von dem unteren Endabschnitt 6 folgt ein in Richtung der Längsachse Lx gebogener Umlenkabschnitt 3, der an seinem anderen Ende mit einem Windungsabschnitt 4 einstückig verbunden ist. Daran schließt sich ebenfalls einstückig ein weiterer, im Vergleich zum ersten Umlenkabschnitt entgegengesetzt gebogener Umlenkabschnitt 3 an, welche im Folgenden mit einem zweiten Windungsabschnitt 5 einstückig verbunden ist. Auf diese Weise setzt sich die Feder 1 bis zu ihrem oberen Endabschnitt 2 aus einer regelmäßigen Abfolge von Umlenkabschnitten 3 und Windungsabschnitten 4, 5 zusammen.Accordingly, the spring has 1 at the respective axial ends via an upper end portion 2 and a lower end portion 6 in the illustrated embodiment substantially with non-curved surfaces 12 . 12 ' are formed and aligned parallel to a plane spanned by the transverse axes Ly and Lz plane. Starting from the lower end section 6 follows a deflected in the direction of the longitudinal axis Lx deflection 3 , which at its other end with a meandering section 4 is integrally connected. This is also followed in one piece by another deflection section bent in the opposite direction to the first deflection section 3 which in the following with a second winding section 5 is integrally connected. This is how the spring settles 1 to its upper end portion 2 from a regular sequence of deflecting sections 3 and winding sections 4 . 5 together.

Um im Bereich der Umlenkabschnitte 3 einen gewünschten Faservolumenanteil einzustellen, der die mechanischen Eigenschaften der Feder 1 beeinflusst, kann die Feder 1 an ihrem Außenumfang im Bereich 3c der Endabschnitte 2, 6 und der Windungsabschnitte 4, 5 derartig geformt sein, dass die Umlenkabschnitte 3 im Wesentlichen geradlinig (siehe Ansicht B) und in den dazwischen liegenden Bereichen 3a, 3b im wesentlichen kreissegmentförmig ausgebildet sind.In the area of the deflection sections 3 To set a desired fiber volume fraction, the mechanical properties of the spring 1 affects the spring 1 on its outer circumference in the area 3c the end sections 2 . 6 and the winding sections 4 . 5 be shaped such that the deflection sections 3 essentially rectilinear (see view B) and in the intervening areas 3a . 3b are formed substantially circular segment-shaped.

Sofern der Faservolumenanteil im Vergleich zu den benachbarten Endabschnitten 2, 6 und Windungsabschnitten 4, 5 gleich bleiben soll, so führt die Überlagerung der Prepreg-Lagen 14, 15 in ihren Kreuzungspunkten in den Umlenkabschnitten 3 zu einer radial größeren Dicke D2 im Vergleich zu der Dicke D1 der Windungsabschnitte 4, 5.If the fiber volume fraction compared to the adjacent end sections 2 . 6 and winding sections 4 . 5 should remain the same, so leads the superposition of prepreg layers 14 . 15 in their crossing points in the deflection sections 3 to a radially greater thickness D2 compared to the thickness D1 of the turn portions 4 . 5 ,

Sofern der Faservolumenanteil im Bereich der Umlenkabschnitte 3 erhöht werden soll, so wird dies in dem Bereich der Umlenkabschnitte 3 durch ein Herauspressen von noch nicht abgebundenem Kunstharz erreicht und dadurch gleichzeitig die Dicke D2 der Umlenkabschnitt beispielsweise gleich oder annähernd gleich wie die der benachbarten Federabschnitte gehalten.If the fiber volume fraction in the region of the deflection sections 3 is to be increased, this is in the range of the deflection 3 achieved by squeezing out not yet set resin and thereby simultaneously the thickness D2 of the deflection section, for example, the same or approximately the same as that of the adjacent spring sections held.

Durch das erfindungsgemäße Herstellverfahren und hierbei insbesondere durch die wechselweise sich kreuzenden sinus- bzw. kosinusförmigen Prepreg-Lagen 14, 15 wird erreicht, dass automatisch eine zentrale Ausnehmung in der fertigen Feder 1 ausgebildet ist, wie sie beispielsweise von herkömmlichen Schraubenfedern bekannt ist.By the manufacturing method according to the invention and in particular by the alternating intersecting sinusoidal or cosinusoidal prepreg layers 14 . 15 is achieved that automatically has a central recess in the finished spring 1 is formed, as is known for example from conventional coil springs.

2 zeigt in einer stirnseitigen Ansicht der Feder 1, dass diese aus mehreren Prepreg-Lagen 14, 15 bzw. zwei Prepreg-Hauptsträngen mit jeweils einer Vielzahl von Prepreg-Lagen besteht, die im Bereich der Umlenkabschnitte 3 wechselweise übereinander gelegt sind. Um dies zu weiter zu verdeutlichen, ist die eine Prepreg-Lage 14 mit einer gepunkteten Stirnseite und die andere Prepreg-Lage 15 mit einer nicht gepunkteten Stirnseite dargestellt. Die beiden gestrichelten Linen markieren den Verlauf der einen Prepreg-Lage, die durch die andere Pepreg-Lage überdeckt ist. 2 shows in an end view of the spring 1 in that these consist of several prepreg layers 14 . 15 or two prepreg main strands each having a plurality of prepreg layers, which in the region of the deflection sections 3 alternately superimposed. To illustrate this further, which is a prepreg layer 14 with a dotted face and the other prepreg layer 15 shown with a non-dotted face. The two dashed lines mark the course of a prepreg layer which is covered by the other Pepreg layer.

In 3 ist eine Produktionsanlage zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Feder 1 aus Faserverbundmaterial schematisch dargestellt. Wie die rechte Zeichnungshälfte veranschaulicht, werden von zwei Prepreg-Rollen 16 und 17 Prepreg-Bahnen 14 bzw. 15 abgerollt. Zwischen zwei Prepreg-Lagen auf den Prepreg-Rollen 16, 17 befindliches Trennmittel 26, 27 (wie beispielsweise Papier) wird ebenfalls von den Rollen 16 und 17 abgenommen und gesondert aufgerollt. Die beiden Prepreg-Bahnen 14 und 15 werden anschließend von einer Spannrolle 25 beaufschlagt und dann derartig zusammengeführt, dass die eine Prepreg-Bahn 14 einen sinusförmigen und die andere Prepreg-Bahn 15 einen kosinusförmigen Verlauf aufweist. Daher überlagern sich beide Prepreg-Bahnen 14, 15 in Überlagerungspunkten der so gebildeten Faserverbundwerkstoff-Bahn 8, die im späteren Produktionsverlauf die Umlenkabschnitte 3 der Feder 1 bilden (siehe auch 3a). Über die Spannrolle 25 wirkt zumindest eine Gewichtskraft Fg und eine axiale Zugkraft Fx auf die Faserverbundwerkstoff-Bahn 8, wodurch die Fasern der Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 parallel zueinander ausgerichtet gehalten bleiben, ohne dass dabei die gerade beschriebene und in 3a dargestellte Geometrie der Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 beeinträchtigt wird.In 3 is a production plant for producing a spring according to the invention 1 made of fiber composite material shown schematically. As the right half of the drawing illustrates, there are two prepreg rolls 16 and 17 Prepreg sheets 14 respectively. 15 unrolled. Between two prepreg layers on the prepreg rollers 16 . 17 present release agent 26 . 27 (such as paper) is also used by the rollers 16 and 17 removed and rolled up separately. The two prepreg webs 14 and 15 are then followed by a tensioner 25 acted upon and then merged so that the one prepreg web 14 one sinusoidal and the other prepreg web 15 has a cosinusoidal course. Therefore, both prepreg sheets overlap 14 . 15 in superposition points of the fiber composite web thus formed 8th , which in the later production process the deflection sections 3 the feather 1 form (see also 3a ). About the tension pulley 25 At least one weight force Fg and an axial tensile force Fx act on the fiber composite web 8th , whereby the fibers of the fiber composite web 8th keep aligned parallel to each other without causing the just described and in 3a illustrated geometry of the fiber composite web 8th is impaired.

Die Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 wird im mittleren Abschnitt der 3 von einer Transportvorrichtung 19 in Richtung zu einem Heizgerät 10 und zwei in Transportrichtung gesehen hinter dem Heizgerät 10 angeordneten, gegen über liegenden Heizwalzen W1 und W2 transportiert. Die Transportvorrichtung 19 besteht aus einem wärmebeständigen Transportband 20, welches auf Rollen 22 geführt und von diesen in der Transportrichtung 21 angetrieben wird. Zwischen der Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 und dem Transportband 20 kann wie im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Trenn- und Isolationsbahn 18 angeordnet sein, welche von einer Rolle 23 abgewickelt und nach dem Verlassen des Transportbandes 20 auf der gleichen oder einer anderen Rolle 24 aufgewickelt wird.The fiber composite web 8th is in the middle section of the 3 from a transport device 19 towards a heater 10 and two in the transport direction behind the heater 10 arranged, transported against opposite heating rollers W1 and W2. The transport device 19 consists of a heat-resistant conveyor belt 20 which on rollers 22 guided and of these in the transport direction 21 is driven. Between the fiber composite web 8th and the conveyor belt 20 can, as in the embodiment shown, a separation and isolation track 18 be arranged, which of a roll 23 unwound and after leaving the conveyor belt 20 on the same or a different role 24 is wound up.

Die Transportvorrichtung 19 weist eine Zuführzone Z und eine sich in Transportrichtung 21 daran anschließende Heizzone H1 auf. In der Zuführzone Z ist ein Ablege- und/oder Formwerkwerkzeug 28 angeordnet, welches auf das Transportband 20 bzw. auf die Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 absenkbar angeordnet ist. Mit diesem Ablege- und/oder Formwerkwerkzeug 28 kann die aus den beiden Prepreg-Bahnen 14 und 15 bestehende Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 so geformt werden, dass eine gewünschte Geometrie der herzustellenden Faserverbundfeder 1 erzeugbar ist bzw. auch unter der wirkenden Zugkraft Fx beibehalten wird. Das Formen der Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 kann beispielsweise durch ein zumindest abschnittweises Einschnüren dieser Bahn 8 erfolgen, wodurch sich in bestimmten Abschnitten Materialanhäufungen bzw. Materialreduzierungen in der Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 ergeben bzw. erhalten bleiben. Ein solches oder ein anderes bzw. weiteres Ablege- und/oder Formwerkwerkzeug 28 kann zur Erfüllung des gleichen Zwecks auch im Bereich der beiden Heizwalzen W1, W2 angeordnet und auf diese zwecks Formgebung absenkbar sein (nicht dargestellt).The transport device 19 has a feed zone Z and in the transport direction 21 adjoining heating zone H1. In the feed zone Z is a depositing and / or forming tool 28 arranged on the conveyor belt 20 or on the fiber composite web 8th is arranged lowerable. With this depositing and / or forming tool 28 can be made from the two prepreg sheets 14 and 15 existing fiber composite web 8th be shaped so that a desired geometry of the fiber composite spring to be produced 1 can be generated or maintained under the effective tensile force Fx. Forming the fiber composite web 8th For example, by an at least partially constricting this web 8th take place, resulting in certain sections material accumulations or material reductions in the fiber composite web 8th result or remain preserved. Such or another or further depositing and / or forming tool 28 can also be arranged in the region of the two heating rollers W1, W2 and lowered to this purpose for the purpose of shaping (not shown) to fulfill the same purpose.

In der Heizzone H1 ist wie schon erwähnt das Heizgerät 10 angeordnet, welches beispielsweise elektrisch oder auf andere Weise gepunktet gezeichnete Wärmestrahlung auf die Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 abstrahlen kann. Alternativ zu der dargestellten Vorrichtung kann das Heizgerät 10 auch unterhalb des Transportbandes 20 angeordnet sein, und von unten auf die Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 zum zumindest teilweisen Aushärten derselben ein wirken. Unabhängig von der Anordnung des Heizgerätes 10 dient dieses dazu, dass der im Bereich dieses Heizgerätes 10 befindliche Abschnitt der Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 soweit ausgehärtet wird, dass er ein mechanisch steifes, also zumindest durch Einwirkung der Erdanziehungskraft nicht dauerhaft verformbares Gebilde darstellt.In the heating zone H1, as already mentioned, the heater 10 arranged, which, for example, electrically or in other ways dotted drawn thermal radiation on the fiber composite material web 8th can radiate. As an alternative to the illustrated device, the heater 10 also below the conveyor belt 20 be arranged, and from below on the fiber composite web 8th for at least partially curing the same effect. Regardless of the arrangement of the heater 10 This serves to make sure that in the area of this heater 10 located portion of the fiber composite web 8th if it is cured so that it is a mechanically rigid, so at least by the influence of gravity does not permanently deformable structure.

Das freie Ende 13 der Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 ist durch den von den beiden Heizwalzen W1 und W2 gebildeten Spalt 9 geführt und ragt durch diesen fern vom Heizgerät 10 hindurch. Die beiden Heizwalzen W1 und W2 werden mit einer Anpresskraft Fp auf die Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 gepresst, die so eingestellt ist, dass einerseits eine gewünschte geometrische Form der zukünftigen Feder 1 erzeugbar ist und andererseits gegebenenfalls überschüssiges Harz aus der Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 heraus pressbar ist (4).The free end 13 the fiber composite web 8th is through the gap formed by the two heating rollers W1 and W2 9 guided and protrudes through this far from the heater 10 therethrough. The two heating rollers W1 and W2 are applied to the fiber composite web with a contact force Fp 8th Pressed, which is set so that on the one hand a desired geometric shape of the future spring 1 can be generated and on the other hand, if necessary, excess resin from the fiber composite web 8th can be pressed out ( 4 ).

In einer Umlenkzone U, die den Standort der beiden Heizwalzen W1, W2 mit einschließt, sind zwei Anpress- und Umlenkwalzen W3 und W4 angeordnet, die wechselweise arbeiten und mit deren Hilfe jeweils ein nicht ausgehärteter Abschnitt 11 der Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 auf die jeweilige Heizwalze W1 bzw. W2 zur Bildung der Umlenkabschnitt 3 ablegbar und anpressbar ist.In a deflection zone U, which includes the location of the two heating rollers W1, W2, two pressing and deflection rollers W3 and W4 are arranged, which work alternately and with their help each a non-hardened section 11 the fiber composite web 8th on the respective heating roller W1 or W2 to form the deflection section 3 can be stored and pressed.

Die beiden Heizwalzen W1 und W2 können ständig heizend betrieben sein, während das Heizgerät 10 nur während bestimmter Zeiträume Wärme auf die Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 abgibt. Durch diesen Aufbau ist es möglich, dass in der Heizzone H1 im Bereich des Heizgeräts 10 ein Endabschnitt 2, 6 oder ein Windungsabschnitt 4, 5 der zukünftigen Feder 1 ausgehärtet wird, während die in der Zuführzone Z und in der Umlenkzone U befindlichen Abschnitte 11 der Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 zunächst nicht ausgehärtet bleiben.The two heating rollers W1 and W2 can be operated continuously heating, while the heater 10 heat only on the fiber composite web during certain periods of time 8th emits. By this construction, it is possible that in the heating zone H1 in the range of the heater 10 an end section 2 . 6 or a winding section 4 . 5 the future spring 1 is cured, while located in the feed zone Z and in the deflection zone U sections 11 the fiber composite web 8th initially not remain cured.

Wenn der unter dem Heizgerät 10 liegende Abschnitt der Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 ausgehärtet ist, wird diese Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 soweit in Richtung 21 durch den Spalt 9 der beiden Heizwalzen W1, W2 transportiert, das der zuvor im Zuführzone Z befindliche und noch nicht ausgehärtete Abschnitt der Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 im Umlenkabschnitt U angeordnet ist. Hier wird dieser noch nicht ausgehärtete Abschnitt der Bahn 8 durch eine der beiden Anpress- und Umlenkwalzen W3 oder W4 auf die Oberfläche einer der beiden Heizwalzen W1 oder W2 gedrückt und dieser Bahnabschnitt 11 dann auf dieser Heizwalze W1 oder W2 ausgehärtet. Gleichzeitig oder danach kann auch das Heizgerät 10 aktiv sein, so dass auch der im Bereich dieses Heizgerätes 10 befindliche Abschnitt der Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 ausgehärtet wird.If the under the heater 10 lying portion of the fiber composite web 8th Hardened, this fiber composite web becomes 8th so far in the direction 21 through the gap 9 the two heating rollers W1, W2 transported, that of the previously located in the feed zone Z and not yet cured section of the fiber composite web 8th is arranged in the deflection section U. Here is this not yet cured section of the web 8th pressed by one of the two pressure and deflection rollers W3 or W4 on the surface of one of the two heating rollers W1 or W2 and this track section 11 then cured on this heat roller W1 or W2. At the same time or after the heater can also 10 be active, so that too in the range of this heater 10 located portion of the fiber composite web 8th is cured.

Durch das wechselweise Anlegen des noch nicht ausgehärteten Abschnitts der Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 auf der Heizwalze W1 oder W2 erfolgt eine Faltung der Faserverbundwerkstoff-Bahn 8, in deren Ergebnis ein kontinuierlicher Produktstrang entsteht, von dem Federn 1, 1' vorbestimmter Länge abschneidbar sind.By alternately applying the not yet cured portion of the fiber composite web 8th on the heating roller W1 or W2, a folding of the fiber composite web takes place 8th resulting in a continuous product strand from which springs 1 . 1' can be cut off predetermined length.

Die in 1 dargestellte Steigung α der Windungsabschnitte 4, 5 der Feder 1 lässt sich bei der Herstellvorrichtung gemäß 3 durch ein wechselweises Verschwenken der beiden Heizwalzen W1 bzw. W2 einstellen, die um einen Schenkweg V(α) über bzw. unter diejenige Ebene schwenkbar angeordnet sind, in welcher die Faserverbundmaterial-Bahn 8 unter dem Heizgerät 10 liegt bzw. welche durch das Transportband 20 der Transportvorrichtung 19 aufgespannt ist.In the 1 shown slope α of the winding sections 4 . 5 the feather 1 can be according to the manufacturing device 3 through a change set wise pivoting of the two heating rollers W1 and W2, which are arranged about a Schenkweg V (α) above or below that plane pivotally, in which the fiber composite material web 8th under the heater 10 lies or which by the conveyor belt 20 the transport device 19 is stretched.

Die 3 bis 12 zeigen die Herstellung einer erfindungsgemäßen Feder 1 in der Herstellvorrichtung gemäß 3 mit den Herstellschritten S1 bis S12 im Detail. In 3 sind die Produktionsschritte S1 bis S3 wie bereits erläutert dargestellt.The 3 to 12 show the production of a spring according to the invention 1 in the manufacturing device according to 3 with the manufacturing steps S1 to S12 in detail. In 3 the production steps S1 to S3 are shown as already explained.

Zu Beginn des Herstellprozesses werden zwei Prepreg-Bahnen 14, 15 von Prepreg-Rollen 16, 17 abgerollt und unter Zugbelastung durch die Spann rolle 25 zu einer in einem Zuführzone Z angeordnete Transportvorrichtung 19 geführt. Dann werden die beiden Prepreg-Bahnen 14, 15 auf dem Transportband 20 der Transportvorrichtung 19 gemäß dem Verlauf einer Sinus-Kurve bzw. dem Verlauf einer Kosinus-Kurve abgelegt, wobei diese im Bereich der zukünftigen Umlenkabschnitte 3 der fertigen Feder 1 wechselweise übereinander liegen und eine noch nicht ausgehärtete Faserverbundmaterial-Bahn 8 bilden.At the beginning of the manufacturing process, two prepreg webs 14 . 15 of prepreg rolls 16 . 17 unrolled and under tensile load by the tension role 25 to a arranged in a feed Z transport device 19 guided. Then the two prepreg webs 14 . 15 on the conveyor belt 20 the transport device 19 stored according to the course of a sinusoidal curve or the course of a cosine curve, wherein this in the range of future deflection sections 3 the finished spring 1 alternately superimposed and a not yet cured fiber composite web 8th form.

Anschließend wird die Faserverbundmaterial-Bahn 8 von der Transportvorrichtung 19 zu dem Heizgerät 10 transportiert und sodann mit ihrem freien Ende 13 durch den Spalt 9 der beiden Heizwalzen W1 und W2 gesteckt. Beim Produktionsbeginn wird nur das Heizgerät 10 aktiviert, so dass ein erster, gerader Abschnitt der Faserverbundmaterial-Bahn 8 aushärtet wird.Subsequently, the fiber composite web 8th from the transport device 19 to the heater 10 transported and then with its free end 13 through the gap 9 the two heating rollers W1 and W2 plugged. When starting production, only the heater 10 activated, leaving a first, straight section of the fiber composite web 8th is cured.

Die Einstellung des Faservolumenanteils von Abschnitten der Feder 1 kann in allen Produktionsphasen erfolgen, die vor dem Aushärten des Kunstharzes liegen.The adjustment of the fiber volume fraction of sections of the spring 1 can be done in all production phases, which are before the curing of the resin.

4 zeigt den nächsten Produktionsschritt S4, bei dem der bereits ausgehärtete Abschnitt der Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 zusammen mit einem noch nicht ausgehärteten Abschnitt 11 mit Hilfe der Anpress- und Umlenkwalze W4 um die Heizwalze W2 umgelenkt sind. Unter dem nicht aktiven Heizgerät 10 ist ebenfalls ein noch nicht ausgehärteter Abschnitt der Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 angeordnet. 4 shows the next production step S4, in which the already cured portion of the fiber composite web 8th together with an uncured section 11 are deflected by the heat roller W2 with the help of the pressure and deflection roller W4. Under the non-active heater 10 is also a not yet cured portion of the fiber composite web 8th arranged.

In 5 sind die dann folgenden Verfahrensschritte S5, S6 und S7 dargestellt, bei denen der Transport der Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 gestoppt und die Heizwalze W2 sowie das Heizgerät 10 heizen. Dadurch werden der um die Heizwalze W2 geschlungene Abschnitt sowie der unter dem Heizgerät 10 angeordnete Abschnitt der Bahn 8 ausgehärtet. In 5 ist zudem angedeutet, dass das anfänglich freie Ende 13 der Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 frühzeitig abgeschnitten wird.In 5 are then the following steps S5, S6 and S7 shown, in which the transport of the fiber composite web 8th stopped and the heating roller W2 and the heater 10 heat. Thereby, the portion wound around the heat roller W2 and that under the heater become 10 arranged section of the railway 8th hardened. In 5 is also hinted that the initially free end 13 the fiber composite web 8th cut off early.

Wie 6 entnehmbar ist, wird nach dem Aushärten des um die Heizwalze W2 geschlungenen Abschnitts und dem Aushärten des unter dem Heizgerät 10 angeordneten Abschnitts der Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 die Transportvorrichtung 19 erneut aktiviert, so dass gemäß Produktionsschritt S8 der eine ausgehärtete Bahnabschnitt 3 von der Heizwalze W2 abhebt und der andere ausgehärtete Bahnabschnitt 4 durch den Spalt 9 der beiden Heizwalzen W1, W2 hindurch geschoben wird. 6 verdeutlicht auch, dass die geraden und bereits ausgehärteten Bahnabschnitte den unteren Endabschnitt 6 sowie den ersten Windungsabschnitt 4 der zukünftigen Feder 1 gemäß 1 bilden, während der auf der Heizwalze W2 ausgehärtete Abschnitt den Umlenkabschnitt 3 bildet.As 6 is removed, after curing of the wound around the heating roller W2 section and the curing of the under the heater 10 arranged portion of the fiber composite web 8th the transport device 19 activated again, so that according to production step S8 of a cured web section 3 lifts from the heating roller W2 and the other cured track section 4 through the gap 9 the two heating rollers W1, W2 is pushed through. 6 also illustrates that the straight and already cured track sections the lower end section 6 and the first turn section 4 the future spring 1 according to 1 form during the hardened on the heating roller W2 section the deflection section 3 forms.

In 7 ist der Produktionsschritt S9 dargestellt, bei dem erneut ein noch nicht ausgehärteter Abschnitt der Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 durch den Spalt 9 der beiden Heizwalzen W1 und W2 hindurch transportiert und anschließend mit Hilfe der Anpress- und Umlenkwalze W3 auf der Heizwalze W1 abgelegt und aufgepresst wird. Das Heizgerät 10 ist dabei ausgeschaltet.In 7 the production step S9 is shown, in which again a not yet cured section of the fiber composite web 8th through the gap 9 the two heating rollers W1 and W2 transported through and then stored and pressed with the help of the pressure and deflection roller W3 on the heating roller W1. The heater 10 is switched off.

8 zeigt, wie erneut gemäß den Produktionsschritten S5 bis S7 die auf der Heizwalze W1 und unter dem Heizgerät 10 angeordneten und noch nicht ausgehärteten Abschnitte der Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 durch Einwirkung von Wärmeenergie (gepunktete Linen) ausgehärtet werden. Oberhalb der Heizwalze W1 sind bereits produzierte und daher schon ausgehärtete Abschnitte der zukünftigen Feder 1 erkennbar. 8th shows how again according to the production steps S5 to S7 on the heating roller W1 and under the heater 10 arranged and not yet cured sections of the fiber composite web 8th be cured by the action of heat energy (dotted lines). Above the heating roller W1 are already produced and therefore already cured sections of the future spring 1 recognizable.

In 9 und 10 sind die Produktionsschritte S8 und S9 dargestellt, bei denen im Schritt S8 der auf der Heizwalze W1 ausgehärtete Abschnitt der Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 durch Weitertransport derselben durch den Spalt 9 der beiden Heizwalzen W1, W2 von der Heizwalze W1 abgehoben hat und der unter dem Heizgerät 10 ausgehärtete Abschnitt durch diesen Spalt 9 hindurchgeführt wurde. Im Schritt S9 wird ein weiterer zugeführter und noch nicht ausgehärteter Abschnitt der Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 mittels der Anpress- und Umlenkwalze W4 auf die Heizwalze W2 aufgelegt und angepresst. Das Heizgerät 10 ist dabei ausgeschaltet und beide Heizwalzen W1, W2 können ebenfalls ausgeschaltet sein.In 9 and 10 the production steps S8 and S9 are shown, in which in step S8 the cured on the heating roller W1 section of the fiber composite web 8th by further transporting them through the gap 9 of the two heating rollers W1, W2 has lifted from the heating roller W1 and under the heater 10 cured section through this gap 9 was passed through. In step S9, another supplied and not yet cured portion of the fiber composite web 8th by means of the pressure and deflection roller W4 placed on the heating roller W2 and pressed. The heater 10 is switched off and both heating rollers W1, W2 can also be switched off.

In 11 ist in einer Übersichtsdarstellung gezeigt, wie die Produktionsschritte S6 und S7 gerade ablaufen, während bereits eine größere Anzahl von Endabschnitten 2, 6, Umlenkungsabschnitten 3 und Windungsabschnitten 4, 5 hergestellt ist. Da die Anzahl dieser Abschnitte 2, 3, 4, 5, 6 für die Herstellung einer Feder 1 mit der Länge L bereits groß genug ist, wird in einem Produktionsschritt S11 eine Trennvorrichtung 29 aktiviert, welche die Feder 1 von dem Verlauf der nächsten, noch in der Herstellung befindlichen Feder 1' abtrennt. Die fertige Feder 1 wird in einem Produktionsschritt S12 abtransportiert und die Fertigungsvorrichtung gemäß 3 kontinuierlich weiter betrieben.In 11 is shown in an overview representation, as the production steps S6 and S7 are currently running, while already a larger number of end sections 2 . 6 , Deflection sections 3 and winding sections 4 . 5 is made. Because the Number of these sections 2 . 3 . 4 . 5 . 6 for the production of a spring 1 With the length L is already large enough, in a production step S11 is a separator 29 activated, which is the spring 1 from the course of the next, still in the making spring 1' separates. The finished spring 1 is removed in a production step S12 and the manufacturing device according to 3 continuously operated.

11
Federfeather
1'1'
Feder während ihrer Produktionfeather during their production
22
Oberer Endabschnitt der FederOberer End portion of the spring
33
Umlenkungsabschnittdeflection section
3a3a
Umfangsabschnitt der Federperipheral portion the feather
3b3b
Umfangsabschnitt der Federperipheral portion the feather
3c3c
Umfangsabschnitt der Federperipheral portion the feather
44
Windungsabschnittturn section
55
Windungsabschnittturn section
66
Unterer Endabschnitt der Federlower End portion of the spring
77
Axialbohrung in der Federaxial bore in the spring
88th
Faserverbundwerkstoff-BahnFiber composite material-Bahn
99
Spalt zwischen den zwei Heizwalzengap between the two heating rollers
1010
Heizgerätheater
1111
Noch nicht ausgehärteter Abschnitt der Bahn 8 Unhardened section of the track 8th
1212
Oberfläche des Endabschnitts 2 Surface of the end section 2
12'12 '
Oberfläche des Endabschnitts 6 Surface of the end section 6
1313
Freies Ende der Faserverbundwerkstoff-BahnFree End of the fiber composite web
1414
Prepreg-Bahn, Prepreg-LagePrepreg sheet Prepreg layer
1515
Prepreg-Bahn, Prepreg-LagePrepreg sheet Prepreg layer
1616
Prepreg-RollePrepreg role
1717
Prepreg-RollePrepreg role
1818
Trenn- und Isolationsmittel-Bahnseparating and insulating agent web
1919
Transportvorrichtungtransport device
2020
Transportbandconveyor belt
2121
Transportrichtungtransport direction
2222
Rolle der Transportvorrichtungrole the transport device
2323
Trenn- und Isolationsmittel-Rolleseparating and insulation agent role
2424
Trenn- und Isolationsmittel-Rolleseparating and insulation agent role
2525
Spannrolleidler
2626
Trennmittelrelease agent
2727
Trennmittelrelease agent
2828
Ablegewerkzeug, FormwerkzeugDepositing tool mold
2929
Trennvorrichtungseparating device
3030
Bohrerdrill
3131
Bewegungsrichtung des Bohrersmovement direction of the drill
AA
Stirnseite der Federfront the feather
BB
Seitenansicht der Federsideview the feather
Fgfg
Gewichtskraft der Spannrolle 25 Weight of the tension pulley 25
Fpfp
Presskraft der Heizrollen W1, W2pressing force the heating rollers W1, W2
FxFx
Zugkraft auf die Faserverbundwerkstoff-Bahn 8 Tensile force on the fiber composite web 8th
H1H1
Heizzone unter dem Heizgerätheating zone under the heater
LL
Länge der Federlength the feather
LxLx
Längsachse der Federlongitudinal axis the feather
LyLy
Querachse der Federtransverse axis the feather
UU
Umlenkzonedeflection
S1–S12S1-S12
Verfahrenschrittesteps
V(a)V (a)
Schwenkweg der Heizwalzen W1, W2pivoting the heating rollers W1, W2
W1W1
Heizwalzeheating roller
W2W2
Heizwalzeheating roller
W3W3
Anpress- und Umlenkwalze, Anpress- und Umlenkmittelcontact pressure and guide roller, contact and deflection
W4W4
Anpress- und Umlenkwalze, Anpress- und Umlenkmittelcontact pressure and guide roller, contact and deflection
ZZ
Zuführzonefeed zone
αα
Steigung eines Windungsabschnitts 4, 5 Gradient of a meandering section 4 . 5

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 3000520 A1 [0003] - DE 3000520 A1 [0003]

Claims (35)

Feder (1) aus einem Faserverbundwerkstoff, die zwei Endabschnitte und dazwischen angeordnete Windungsabschnitte aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Endabschnitte (2, 6) und die Windungsabschnitte (4, 5) über Umlenkabschnitte (3) einstückig miteinander verbunden sind, wobei alle Abschnitte (2, 3, 4, 5, 6) aus wechselweise übereinander gelegten, geometrisch unterschiedlich geformten und mäanderförmig gefalteten Lagen eines Faserverbundwerkstoffes bestehen.Feather ( 1 ) of a fiber composite material having two end sections and winding sections arranged between them, characterized in that the end sections ( 2 . 6 ) and the winding sections ( 4 . 5 ) via deflection sections ( 3 ) are integrally connected, all sections ( 2 . 3 . 4 . 5 . 6 ) consist of alternately superimposed, geometrically different shaped and meandering folded layers of a fiber composite material. Feder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Prepreg-Lagen (14, 15) verwendet sind, welche entlang ihrer Längserstreckung sinus- oder kosinus-förmig verlaufen und wechselweise übereinander gelegt sind.Spring according to claim 1, characterized in that prepreg layers ( 14 . 15 ) are used, which along its longitudinal extent sinusoidal or cosinus-shaped and are alternately superimposed. Feder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schichten von sinus- oder kosinus-förmig verlaufenden Prepreg-Lagen (14, 15) vertikal derart übereinander gelegt sind, und dass die jeweiligen Prepreg-Lagen (14, 15) wechselweise dem Verlauf der gleichen Sinus-Kurve oder dem Verlauf der gleichen Kosinus-Kurve folgen.Spring according to claim 2, characterized in that a plurality of layers of sinusoidal or cosine-shaped prepreg layers ( 14 . 15 ) are stacked vertically in such a way, and that the respective prepreg layers ( 14 . 15 ) alternately follow the course of the same sine curve or the course of the same cosine curve. Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch diejenigen Bereiche der Feder (1), in denen sich die Lagen (14, 15) des Faserverbundwerkstoffes kreuzen, die jeweiligen Umlenkabschnitte (3) der Feder (1) gebildet sind.Spring according to one of claims 1 to 3, characterized in that through those regions of the spring ( 1 ), in which the layers ( 14 . 15 ) of the fiber composite material, the respective deflection sections ( 3 ) the feather ( 1 ) are formed. Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Endabschnitte (2, 6) und die Windungsabschnitte (4, 5) als Flächengebilde mit weitgehend planen Oberflächen (12) und die Umlenkabschnitte (3) gekrümmt ausgebildet sind.Spring according to one of claims 1 to 4, characterized in that the end sections ( 2 . 6 ) and the winding sections ( 4 . 5 ) as a sheet with largely flat surfaces ( 12 ) and the deflection sections ( 3 ) are curved. Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Endabschnitte (2, 6) entlang einer Querachse (Ly) rechtwinklig zur Längsachse (Lx) der Feder (1) ausgerichtet angeordnet sind.Spring according to one of claims 1 to 5, characterized in that the end sections ( 2 . 6 ) along a transverse axis (Ly) at right angles to the longitudinal axis (Lx) of the spring ( 1 ) are arranged aligned. Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Endabschnitte (2, 6) zeitlich nacheinander ausgehärtet sind.Spring according to one of claims 1 to 6, characterized in that the end sections ( 2 . 6 ) are cured successively in time. Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Endabschnitte (2, 6) und die Windungsabschnitte (4, 5) über die Längserstreckung der Feder (1) gesehen jeweils zeitlich nacheinander ausgehärtet sind.Spring according to one of claims 1 to 7, characterized in that the end sections ( 2 . 6 ) and the winding sections ( 4 . 5 ) over the longitudinal extent of the spring ( 1 ) are each cured in chronological succession. Feder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Endabschnitt (2, 6) und ein zugeordneter Umlenkabschnitt (3) gleichzeitig ausgehärtet sind.Spring according to claim 8, characterized in that at least one end portion ( 2 . 6 ) and an associated deflection section ( 3 ) are cured at the same time. Feder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungsabschnitte (4, 5) jeweils mit einem zugeordneten Umlenkabschnitt (3) gleichzeitig ausgehärtet sind.Spring according to claim 8, characterized in that the winding sections ( 4 . 5 ) each with an associated deflection section ( 3 ) are cured at the same time. Feder nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugeordneten Abschnitte, nämlich Endabschnitt (2, 6) und Umlenkabschnitt (3) sowie Umlenkabschnitt (3) und Windungsabschnitt (4, 5), unter einer Zugbelastung (Fx) der Fasern des Faserverbundwerkstoffs ausgehärtet sind.Spring according to one of claims 7 to 10, characterized in that the mutually associated portions, namely end portion ( 2 . 6 ) and deflection section ( 3 ) and deflection section ( 3 ) and winding section ( 4 . 5 ) under a tensile load (Fx) of the fibers of the fiber composite material. Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Faservolumenanteil der Umlenkabschnitte (3) kleiner, gleich oder größer ist als der Faservolumenanteil der Endabschnitte (2, 6) und der Windungsabschnitte (4, 5).Spring according to one of claims 1 to 11, characterized in that the fiber volume fraction of the deflection sections ( 3 ) is smaller, equal to or greater than the fiber volume fraction of the end sections ( 2 . 6 ) and the winding sections ( 4 . 5 ). Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Faservolumenanteil der Umlenkabschnitte (3), der Endabschnitte (2, 6) und der Windungsabschnitte (4, 5) jeweils unterschiedlich ist.Spring according to one of claims 1 to 11, characterized in that the fiber volume fraction of the deflection sections ( 3 ), the end sections ( 2 . 6 ) and the winding sections ( 4 . 5 ) is different in each case. Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialdicke (D2) der Umlenkabschnitte (3) größer ist als die Materialdicke (D1) der Endabschnitte (2, 6) und der Windungsabschnitte (4, 5).Spring according to one of claims 1 to 13, characterized in that the material thickness (D2) of the deflection sections ( 3 ) is greater than the material thickness (D1) of the end sections ( 2 . 6 ) and the winding sections ( 4 . 5 ). Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangskontur (3a, 3b, 3c) der Feder (1) an jedem Endabschnitt (2, 6) und Windungsabschnitt (4, 5) im Bereich (3c) der Umlenkabschnitte (3) geradlinig und in den dazwischen liegenden Bereichen (3a, 3b) kreisbogenförmig ausgebildet ist.Spring according to one of claims 1 to 14, characterized in that the peripheral contour ( 3a . 3b . 3c ) the feather ( 1 ) at each end section ( 2 . 6 ) and winding section ( 4 . 5 ) in the area ( 3c ) of the deflection sections ( 3 ) in a straight line and in the intermediate areas ( 3a . 3b ) is formed circular arc-shaped. Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (1) aufgrund des gewählten Sinus- bzw. Kosinus-Verlaufs und der gewählten Breite der Prepreg-Lagen (14, 15) quer zu deren Längserstreckung nach ihrem Aushärten eine zentrale Bohrung (7) oder Ausnehmung aufweist, welche alle Endabschnitte (2, 6) und Windungsabschnitte (4, 5) der Feder (1) durchdringt.Spring according to one of claims 1 to 14, characterized in that the spring ( 1 ) due to the selected sine or cosine curve and the selected width of the prepreg layers ( 14 . 15 ) transverse to its longitudinal extent after hardening a central bore ( 7 ) or recess, which has all end sections ( 2 . 6 ) and winding sections ( 4 . 5 ) the feather ( 1 ) penetrates. Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungsabschnitte (4, 5) unter einem Winkel (α) zu den Endabschnitten (2, 6) angeordnet sind, der größer als 0° und kleiner als 45° ist.Spring according to one of claims 1 to 14, characterized in that the winding sections ( 4 . 5 ) at an angle (α) to the end sections ( 2 . 6 ), which is greater than 0 ° and less than 45 °. Verfahren zur Herstellung einer Feder (1) aus einem Faserverbundwerkstoff, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: S1: Zuführen von wenigstens zwei Prepreg-Bahnen (14, 15) zu einer Transportvorrichtung (19). S2: Wechselweises Ablegen der wenigstens zwei Prepreg-Bahnen (14, 15) auf der Transportvorrichtung (19) derart, dass eine Prepreg-Bahn (14) einer Sinus-Kurve und die andere Prepreg-Bahn (15) einer Kosinus- Kurve folgt, die eine gemeinsame, nicht ausgehärtete Faserverbundwerkstoff-Bahn (8) bilden. S3: Zuführen der nicht ausgehärteten Faserverbundwerkstoff-Bahn (8) zu einem Heizgerät (10) und Einziehen der Faserverbundwerkstoff-Bahn (8) in einen Spalt (9) zwischen zwei Heizwalzen (W1, W2), die in Förderrichtung gesehen hinter dem Heizgerät (10) angeordnet sind. S4: Umlenken der Faserverbundwerkstoff-Bahn (8) um eine der beiden Heizwalzen (W1, W2) um weniger als 181°. S5: Stopp des Transports der Faserverbundwerkstoff-Bahn (8). S6: Betätigen des Heizgerätes (10) sowie der Heizung der von der Faserverbundwerkstoff-Bahn (8) teilweise umschlungenen Heizwalze (W1, W2). S7: Aushärten eines Endabschnitts (2, 6) oder eines Windungsabschnitts (4, 5) unter dem Heizgerät (10) und gleichzeitiges Aushärten eines Umlenkabschnitts (3) auf der Heizwalze (W1, W2). S8: Weitertransport des ausgehärteten Endabschnitts (2, 6) oder des ausgehärteten Windungsabschnitts (4, 5) durch den Spalt (9) der beiden Heizwalzen (W1, W2) und gleichzeitiger Weitertransport des ausgehärteten Umlenkabschnitts (3) durch Abheben des Umlenkabschnitts (3) von der Heizwalze (W1, W2). S9: Zuführen und Umlenken eines noch nicht ausgehärteten Abschnitts (11) der Faserverbundwerkstoff-Bahn (8) um die gegenüberliegende Heizwalze (W2, W1) um weniger als 181°. S10: Weiter mit Schritt S5 bis Schritt S9, solange, bis die gewünschte Länge der Feder (1) erreicht ist. S11: Abtrennen der Feder (1) bei Erreichen einer bestimmten Länge (L). S12: Abtransport der Feder (1) und weiter mit Schritt S6.Method for producing a spring ( 1 ) of a fiber composite material, characterized by the following method steps: S1: feeding of at least two prepreg webs ( 14 . 15 ) to a transport device ( 19 ). S2: alternately discard the at least two Prepreg sheets ( 14 . 15 ) on the transport device ( 19 ) such that a prepreg web ( 14 ) of a sinusoidal curve and the other prepreg sheet ( 15 ) follows a cosine curve that defines a common, uncured fiber composite web ( 8th ) form. S3: feeding the uncured fiber composite web ( 8th ) to a heater ( 10 ) and retraction of the fiber composite web ( 8th ) into a gap ( 9 ) between two heating rollers (W1, W2), seen in the conveying direction behind the heater ( 10 ) are arranged. S4: redirecting the fiber composite web ( 8th ) around one of the two heating rollers (W1, W2) by less than 181 °. S5: Stop the transport of the fiber composite web ( 8th ). S6: Actuating the heater ( 10 ) as well as the heating of the fiber composite web ( 8th ) partially wrapped heat roller (W1, W2). S7: curing of an end section ( 2 . 6 ) or a winding section ( 4 . 5 ) under the heater ( 10 ) and simultaneous curing of a deflection section ( 3 ) on the heating roller (W1, W2). S8: further transport of the hardened end section ( 2 . 6 ) or the hardened turn section ( 4 . 5 ) through the gap ( 9 ) of the two heating rollers (W1, W2) and simultaneous further transport of the hardened deflection section ( 3 ) by lifting off the deflecting section ( 3 ) from the heating roller (W1, W2). S9: feeding and redirecting an uncured section ( 11 ) of the fiber composite web ( 8th ) around the opposite heating roller (W2, W1) by less than 181 °. S10: proceed to step S5 to step S9 until the desired length of the spring (FIG. 1 ) is reached. S11: separating the spring ( 1 ) when reaching a certain length (L). S12: removal of the spring ( 1 ) and continue to step S6. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass unter dem Heizgerät (10) ein planer oder nur gering gekrümmter Abschnitt der Faserverbundmaterial-Bahn (8) zu einem Endabschnitt (2, 6) oder zu einem Windungsabschnitt (4, 5) ausgehärtet wird.A method according to claim 18, characterized in that below the heater ( 10 ) a plane or only slightly curved portion of the fiber composite web ( 8th ) to an end portion ( 2 . 6 ) or to a winding section ( 4 . 5 ) is cured. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn der Herstellverfahrens ausschließlich unter dem Heizgerät (10) und vor den Heizwalzen (W1, W2) ein planer oder nur gering gekrümmter Abschnitt der Faserverbundmaterial-Bahn (8) zu einem Endabschnitt (2, 6) ausgehärtet wird.A method according to claim 19, characterized in that at the beginning of the manufacturing process exclusively under the heater ( 10 ) and in front of the heating rollers (W1, W2) a flat or only slightly curved section of the fiber composite material web (FIG. 8th ) to an end portion ( 2 . 6 ) is cured. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenken und ein Anpressen der noch nicht ausgehärteten Faserverbundmaterial-Bahn (8) auf der jeweils zugeordneten Heizwalze (W1, W2) mit Hilfe wenigstens einer Anpress- und Umlenkwalze (W3, W4) erfolgen.Method according to one of claims 18 to 20, characterized in that the deflection and a pressing of the not yet cured fiber composite web ( 8th ) on the respectively associated heating roller (W1, W2) by means of at least one pressing and deflection roller (W3, W4). Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der unter dem Heizgerät (10) und der auf der Heizwalze (W1, W2) aushärtende Abschnitt der Faserverbundmaterial-Bahn (8) während des Aushärtens einer Zugkraft (Fx) ausgesetzt ist.Method according to one of claims 18 to 21, characterized in that the under the heater ( 10 ) and the portion of the fiber composite web (FIG. 1) on the heating roller (W1, W2) ( 8th ) is exposed during curing of a tensile force (Fx). Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung und Formgebung der noch nicht ausgehärteten Faserverbundmaterial-Bahn (8) vor dem Heizgerät (10) und/oder auf den Heizwalzen (W1, W2) so durchgeführt wird, dass die Feder (1) eine Umfangsgeometrie mit an den Umlenkabschnitten (3) geraden Verlauf (3c) und zwischen diesen Umlenkabschnitten (3) einen kreisabschnittförmigen Verlauf (3a, 3b) aufweist.Method according to one of claims 18 to 22, characterized in that the guidance and shaping of the not yet cured fiber composite material web ( 8th ) in front of the heater ( 10 ) and / or on the heating rollers (W1, W2) is performed so that the spring ( 1 ) a circumferential geometry with at the deflecting sections ( 3 ) straight course ( 3c ) and between these deflecting sections ( 3 ) a circular section course ( 3a . 3b ) having. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung und Formgebung der noch nicht ausgehärteten Faserverbundmaterial-Bahn (8) vor dem Heizgerät (10) und/oder auf den Heizwalzen (W1, W2) so durchgeführt wird, dass der Faservolumenanteil der jeweiligen Umlenkabschnitte (3), Endabschnitte 2, 6) und Windungsabschnitte kleiner, gleich oder größer ist als der Faservolumenanteil der jeweils benachbarten Umlenkabschnitte, Endabschnitte und Windungsabschnitte (4, 5).A method according to claim 23, characterized in that the guidance and shaping of the not yet cured fiber composite material web ( 8th ) in front of the heater ( 10 ) and / or on the heating rollers (W1, W2) is performed so that the fiber volume fraction of the respective deflection sections ( 3 ), End sections 2 . 6 ) and turns sections smaller, equal to or greater than the fiber volume fraction of the respective adjacent deflection sections, end sections and turn sections ( 4 . 5 ). Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung und Formgebung der noch nicht ausgehärteten Faserverbundmaterial-Bahn (8) vor dem Heizgerät (10) und/oder auf den Heizwalzen (W1, W2) so durchgeführt wird, dass der Faservolumenanteil in dem Umlenkabschnitten (3) größer ist als der Faservolumenanteil in den Endabschnitten (2, 6) und in den Windungsabschnitten (4, 5).A method according to claim 24, characterized in that the guidance and shaping of the not yet cured fiber composite material web ( 8th ) in front of the heater ( 10 ) and / or on the heating rollers (W1, W2) is carried out so that the fiber volume fraction in the deflecting sections ( 3 ) is greater than the fiber volume fraction in the end sections ( 2 . 6 ) and in the winding sections ( 4 . 5 ). Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung und Formgebung der noch nicht ausgehärteten Faserverbundmaterial-Bahn (8) vor dem Heizgerät (10) und/oder auf den Heizwalzen (W1, W2) so durchgeführt wird, dass der Faservolumenanteil in dem Umlenkabschnitten (3) kleiner ist als der Faservolumenanteil in den Endabschnitten (2, 6) und in den Windungsabschnitten (4, 5).A method according to claim 24, characterized in that the guidance and shaping of the not yet cured fiber composite material web ( 8th ) in front of the heater ( 10 ) and / or on the heating rollers (W1, W2) is carried out so that the fiber volume fraction in the deflecting sections ( 3 ) is smaller than the fiber volume fraction in the end sections ( 2 . 6 ) and in the winding sections ( 4 . 5 ). Verfahren nach Anspruch 24, 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, die Einstellung des jeweiligen Faservolumenanteils durch ein abschnittweises Herauspressen von noch nicht abgebundenem Kunstharz aus der zugeführten Faserverbundmaterial-Bahn (8) erreicht wird.A method according to claim 24, 25 or 26, characterized in that the setting of the respective fiber volume fraction by a section-wise pressing out of not yet hardened synthetic resin from the supplied fiber composite material web ( 8th ) is achieved. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die noch nicht ausgehärteten Faserverbundmaterial-Bahn (8) vor dem Heizgerät (10) und/oder auf den Heizwalzen (W1, W2) so quer zu ihrer Längserstreckung zusammengedrückt wird, dass die Materialdicke (D2) der Umlenkabschnitte (3) größer ist als die Materialdicke (D1) der Endabschnitte (2, 6) und der Windungsabschnitte (4, 5).Method according to one of claims 18 to 27, characterized in that the not yet cured fiber composite material web ( 8th ) in front the heater ( 10 ) and / or on the heating rollers (W1, W2) is compressed so transversely to its longitudinal extent that the material thickness (D2) of the deflection sections ( 3 ) is greater than the material thickness (D1) of the end sections ( 2 . 6 ) and the winding sections ( 4 . 5 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Steigungswinkel (α) der Windungsabschnitte (4, 5) in der Feder (1) durch ein Verschwenken der Heizwalzen (W1, W2) um einen bestimmten Verschwenkweg (Vα) über oder unter diejenige Ebene erfolgt, in der die Faserverbundmaterial-Bahn (8) unter dem Heizgerät (10) liegt.Method according to one of claims 18 to 28, characterized in that the pitch angle (α) of the winding sections ( 4 . 5 ) in the spring ( 1 ) by a pivoting of the heating rollers (W1, W2) about a certain Verschwenkweg (Vα) above or below the plane in which the fiber composite material web ( 8th ) under the heater ( 10 ) lies. Vorrichtung zur Herstellung einer Feder aus einem Faserverbundmaterial, gekennzeichnet durch, – eine Zuführzone (Z) zum Zuführen von wenigstens zwei Prepreg-Bahnen (14, 15) zu einer Transportvorrichtung (19), – ein Ablege- und/oder Formwerkwerkzeug (28) zum Ablegen und Formen der wenigstens zwei Prepreg-Bahnen (14, 15) auf der Transportvorrichtung (19), mit dem die Prepreg-Bahnen (14, 15) wechselweise dem Verlauf einer Sinus-Kurve oder dem Verlauf einer Kosinus-Kurve folgend zur Bildung einer gemeinsamen, nicht ausgehärteten Faserverbundwerkstoff-Bahn (8) vertikal übereinander abgelegt werden, – eine in Transportrichtung (21) folgende und im Wesentlichen geradflächige Heizzone (H1) mit einem Heizgerät (10) zum Formen und Aushärten von geradflächigen Endabschnitten (2, 6) und Windungsabschnitten (4, 5) der Feder (1), – eine in Transportrichtung (21) nach der Heizzone (H1) folgende Umlenkzone (U) zum Formen und Aushärten von gekrümmten Umlenkabschnitten (3) der Feder (1), – zwei in der Heizzone (H1) gegenüberliegend angeordnete Heizwalzen (W1, W2), die einen Spalt (9) zur Aufnahme der Faserverbundwerkstoff-Bahn (8) zwischen sich bilden, – ein Anpress- und Umlenkmittel (W3, W4) zum wechselseitigen Auflegen und Anpressen von noch nicht ausgehärteten Abschnitten (11) der Faserverbundwerkstoff-Bahn (8) an eine der beiden Heizwalzen (W1, W2), – und eine Trennvorrichtung (29) zum Abtrennen von Federn (1) vorbestimmter Länge (L) von dem kontinuierlich hergestellten Verlauf der Feder (1').Device for producing a spring from a fiber composite material, characterized by - a feed zone (Z) for feeding at least two prepreg webs ( 14 . 15 ) to a transport device ( 19 ), - a depositing and / or forming tool ( 28 ) for depositing and forming the at least two prepreg webs ( 14 . 15 ) on the transport device ( 19 ), with which the prepreg webs ( 14 . 15 ) alternately following the course of a sinusoidal curve or the course of a cosine curve to form a common uncured fiber composite web ( 8th ) are placed vertically one above the other, - one in the transport direction ( 21 ) the following and substantially planar heating zone (H1) with a heater ( 10 ) for shaping and curing straight-sided end sections ( 2 . 6 ) and winding sections ( 4 . 5 ) the feather ( 1 ), - one in the transport direction ( 21 ) after the heating zone (H1) the following deflection zone (U) for shaping and curing curved deflection sections (US Pat. 3 ) the feather ( 1 ), - two in the heating zone (H1) opposite arranged heating rollers (W1, W2), the one gap ( 9 ) for receiving the fiber composite web ( 8th ) form between them, - a pressing and deflecting means (W3, W4) for mutual laying and pressing of not yet cured sections ( 11 ) of the fiber composite web ( 8th ) to one of the two heating rollers (W1, W2), - and a separating device ( 29 ) for separating springs ( 1 ) predetermined length (L) of the continuously produced course of the spring ( 1' ). Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spannvorrichtung (25) vorhanden ist, mit der im Zusammenwirken mit der Vorschubkraft der beiden angetriebenen Heizwalzen (W1, W2) eine Zugkraft (Fx) auf die Faserverbundwerkstoff-Bahn (8) während deren Aushärtens erzeugbar ist.Apparatus according to claim 30, characterized in that a tensioning device ( 25 ) is present, in conjunction with the feed force of the two driven heating rollers (W1, W2), a tensile force (Fx) on the fiber composite web ( 8th ) is produced during their curing. Vorrichtung nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Zuführzone (Z) und/oder unmittelbar vor den beiden Heizwalzen (W1, W2) und/oder auf den beiden Heizwalzen (W1, W2) ein Ablege- und/oder Formwerkzeugzeug (28) an die noch nicht ausgehärtete Faserverbundwerkstoff-Bahn (8) ansetzbar ist, mit dem sich die Umfangsgeometrie und/oder der Faservolumenanteil von Abschnitten (2, 3, 4, 5, 6) der herzustellenden Feder (1) einstellen lässt.Apparatus according to claim 30 or 31, characterized in that in the region of the feed zone (Z) and / or immediately before the two heating rollers (W1, W2) and / or on the two heating rollers (W1, W2) a laying and / or mold tool ( 28 ) to the not yet cured fiber composite web ( 8th ), with which the circumferential geometry and / or the fiber volume fraction of sections ( 2 . 3 . 4 . 5 . 6 ) of the spring to be produced ( 1 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen der beiden Heizwalzen (W1, W2) als Formwerkzeuge zur Formung und/oder Einstellung des Faservolumenanteils der noch nicht ausgehärteten Faserverbundwerkstoff-Bahn (8) ausgebildet sind.Device according to one of claims 30 to 32, characterized in that the surfaces of the two heating rollers (W1, W2) as molding tools for forming and / or adjusting the fiber volume fraction of the not yet cured fiber composite web ( 8th ) are formed. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen der beiden Heizwalzen (W1, W2) und/oder das Ablege- und/oder Formwerkzeugzeug (28) im Bereich der Zuführzone (Z) derartig ausgebildet sind, dass mit ihnen die Faserverbundwerkstoff-Bahn (8) im Bereich der späteren Umlenkabschnitte (3) quer zu deren Längserstreckung in ihrer Breite reduzierbar und in ihre Materialdicke (D2) vergrößerbar ist, oder dass der Faservolumenanteil in den Umlenkabschnitten (3) gegenüber den benachbarten Windungsabschnitten (4, 5) vergrößert ist.Device according to one of claims 30 to 33, characterized in that the surfaces of the two heating rollers (W1, W2) and / or the depositing and / or forming tool ( 28 ) are formed in the region of the feed zone (Z) such that with them the fiber composite web ( 8th ) in the region of the later deflection sections ( 3 ) Can be reduced across its longitudinal extent in its width and in its material thickness (D2) is increased, or that the fiber volume fraction in the Umlenkabschnitten ( 3 ) with respect to the adjacent turn sections ( 4 . 5 ) is enlarged. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Heizwalzen (W1, W2) zur Einstellung des Steigungswinkels (α) der Windungsabschnitte (4, 5) der Feder (1) mittels einer Schwenkvorrichtung um einen Schwenkweg (Vα) über und unter diejenige Ebene schwenkbar sind, in welcher die Faserverbundmaterial-Bahn (8) unter dem Heizgerät (10) liegt bzw. welche durch das Transportband (20) der Transportvorrichtung (19) aufgespannt ist.Device according to one of claims 30 to 34, characterized in that the two heating rollers (W1, W2) for adjusting the pitch angle (α) of the winding sections ( 4 . 5 ) the feather ( 1 ) by means of a pivoting device about a pivoting path (Vα) are pivotable above and below the plane in which the fiber composite material web ( 8th ) under the heater ( 10 ) or which by the conveyor belt ( 20 ) of the transport device ( 19 ) is stretched.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017213728A1 (en) 2017-08-08 2019-02-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Process for producing a fiber preform
CN115847872A (en) * 2022-12-26 2023-03-28 苏州三航复合材料有限公司 Process and device for manufacturing composite plate spring with automatic wire laying and layering
CN117429094A (en) * 2023-12-19 2024-01-23 太原理工大学 A laying head and laying method for multiple parallel prepreg narrow strips with cutting function

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3000520A1 (en) 1979-01-15 1980-07-24 Celanese Corp SPRINGS REINFORCED WITH CARBON FIBERS, SCREW-SHAPED SPRINGS AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE28924T1 (en) * 1983-06-20 1987-08-15 Secretary Trade Ind Brit SPRINGS WITH HIGH ENERGY STORAGE CAPACITY.
DE102008006411A1 (en) * 2008-01-28 2009-07-30 Muhr Und Bender Kg Vehicle spring made of fiber composite material
DE102008024585B4 (en) * 2008-05-21 2017-11-02 Muhr Und Bender Kg Spring element for a spring-damper arrangement

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3000520A1 (en) 1979-01-15 1980-07-24 Celanese Corp SPRINGS REINFORCED WITH CARBON FIBERS, SCREW-SHAPED SPRINGS AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017213728A1 (en) 2017-08-08 2019-02-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Process for producing a fiber preform
CN115847872A (en) * 2022-12-26 2023-03-28 苏州三航复合材料有限公司 Process and device for manufacturing composite plate spring with automatic wire laying and layering
CN117429094A (en) * 2023-12-19 2024-01-23 太原理工大学 A laying head and laying method for multiple parallel prepreg narrow strips with cutting function
CN117429094B (en) * 2023-12-19 2024-02-20 太原理工大学 Multi-strip parallel prepreg narrow-band laying head with slitting function and laying method

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