[go: up one dir, main page]

JP2019527320A - 繊維複合体構成部品 - Google Patents

繊維複合体構成部品 Download PDF

Info

Publication number
JP2019527320A
JP2019527320A JP2018566973A JP2018566973A JP2019527320A JP 2019527320 A JP2019527320 A JP 2019527320A JP 2018566973 A JP2018566973 A JP 2018566973A JP 2018566973 A JP2018566973 A JP 2018566973A JP 2019527320 A JP2019527320 A JP 2019527320A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fiber composite
composite material
fiber
composite component
load introduction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018566973A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019527320A5 (ja
JP7002479B2 (ja
Inventor
ニコライ クリーグ,
ニコライ クリーグ,
Original Assignee
ソゲフィ ハーデー サスペンションズ ジャーマニー ゲーエムベーハー
ソゲフィ ハーデー サスペンションズ ジャーマニー ゲーエムベーハー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ソゲフィ ハーデー サスペンションズ ジャーマニー ゲーエムベーハー, ソゲフィ ハーデー サスペンションズ ジャーマニー ゲーエムベーハー filed Critical ソゲフィ ハーデー サスペンションズ ジャーマニー ゲーエムベーハー
Publication of JP2019527320A publication Critical patent/JP2019527320A/ja
Publication of JP2019527320A5 publication Critical patent/JP2019527320A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7002479B2 publication Critical patent/JP7002479B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00Springs
    • F16F1/36Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers
    • 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
    • F16F1/368Leaf springs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G11/00Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs
    • B60G11/02Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs having leaf springs only
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G11/00Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs
    • B60G11/02Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs having leaf springs only
    • B60G11/10Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs having leaf springs only characterised by means specially adapted for attaching the spring to axle or sprung part of the vehicle
    • B60G11/12Links, pins, or bushes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00Springs
    • F16F1/36Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers
    • 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
    • F16F1/368Leaf springs
    • F16F1/3683Attachments or mountings therefor
    • F16F1/3686End mountings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/40Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/48Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2202/00Indexing codes relating to the type of spring, damper or actuator
    • B60G2202/10Type of spring
    • B60G2202/11Leaf spring
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2204/00Indexing codes related to suspensions per se or to auxiliary parts
    • B60G2204/10Mounting of suspension elements
    • B60G2204/12Mounting of springs or dampers
    • B60G2204/121Mounting of leaf springs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2206/00Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
    • B60G2206/01Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
    • B60G2206/40Constructional features of dampers and/or springs
    • B60G2206/42Springs
    • B60G2206/428Leaf springs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2206/00Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
    • B60G2206/01Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
    • B60G2206/70Materials used in suspensions
    • B60G2206/71Light weight materials
    • B60G2206/7101Fiber-reinforced plastics [FRP]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2224/00Materials; Material properties
    • F16F2224/02Materials; Material properties solids
    • F16F2224/0241Fibre-reinforced plastics [FRP]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2230/00Purpose; Design features
    • F16F2230/0005Attachment, e.g. to facilitate mounting onto confer adjustability
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2238/00Type of springs or dampers
    • F16F2238/02Springs
    • F16F2238/022Springs leaf-like, e.g. of thin, planar-like metal

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Springs (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

少なくとも1つのばね区分及び少なくとも1つの荷重導入構造(2)を備える、ばねとして具現化された繊維複合体構成部品が記載されている。繊維複合体構成部品(1)の繊維複合体材料は、荷重導入要素(3)を形成または囲む端区分において、荷重導入構造(2)の長手方向に対して直交する平面で、少なくとも2つの繊維複合体材料ストランド(4,4.1,4.2)に分割される。2つの隣接する繊維複合体材料ストランド(4,4.1,4.2)は、反対方向に走っており、特定の角部分にわたって重複し、それぞれが目玉部を形成し、これらの互いに向かい合う側端(7)は、重複部において摩擦係止様式で接続されている。【選択図】図3

Description

本発明は、少なくとも1つのばね区分及び少なくとも1つの荷重導入構造を備える、ばねとして具現化された繊維複合体構成部品に関する。
繊維複合体構成部品は、鋼から典型的に製造される構造構成部品に取って代わるために多くのアプリケーションにおいて使用される。このような構造構成部品はまた、例えば、車両ばね等の、ばねまたはばね要素、例えば、サスペンションアームまたは板ばね等の、車両サスペンションの部品であり得る。このような繊維複合体構成部品は、その長手方向の広がりが、その横断方向における広がりよりも何倍も大きくなり、したがってこのような構成部品の幅及び高さに対して細長い。このような構成部品は、他の構成部品への取り付けのために少なくとも1つの荷重導入構造を有する。それは目玉部として典型的に具現化される。考察される種類の従来型鍛造構成部品において、このような目玉部は概して閉じられている。板ばねにおいて、目玉部が圧延手順によって作り出され、それらはまた時々開いている。その長手方向の広がりに対して横断する1つの側面または両方の側面において、その1つの端部で構成部品から突出する取り付けピンはまた、このような構成部品において荷重導入構造として使用され得る。
考察される種類の繊維複合体構成部品は、既知である。例えば、DE102006/047412B1において、荷重導入要素を有するロッド形状の繊維複合体構造が、記載される。この繊維複合体構造は、油圧アクチュエータの構造構成部品である。この既知の繊維複合体構造は、周方向の繊維補強材を有する帯具によって囲まれる、2つのハーフシェルからなる。
DE102010/009528A1は、板ばねとして具現化された繊維複合体構成部品を開示する。軸受け目玉部が、この既知の繊維複合体構成部品において荷重導入構造として提供される。この荷重導入構造を構築するために、スリーブが荷重導入要素として使用され、これが繊維複合体材料の端区分の付近で周囲に巻き付けられる。繊維複合体材料から閉じた目玉部を形成するために、より狭い舌部を形成するようにその端部の領域に合わせた大きさに切断される。端部側舌部がスリーブの周囲の巻き付け後に挿入される開口部が、繊維複合体構成部品を形成するために使用されたプリプレグ片内の端部側舌部と整合されて切断される。開口部から突出する舌部の端区分が、断たれる。この様式において、プリプレグ片の端部側の端面は、荷重導入要素としてスリーブの周囲に巻き付けた後、この点において実際のばね区分の端部に戻される。
繊維複合体構成部品の製造のために使用された繊維複合体材料の層間剥離の危険性が、荷重の事象において、特にせん断及び/または引張荷重の事象において、考察される種類の繊維複合体構成部品における問題となる。このことは、繊維複合体構成部品の不良をもたらすことから望ましいことではない。
層間剥離の危険性は、荷重導入構造がDE102010/009528A1から既知の繊維複合体構成部品を使用してループによって形成される、他の繊維複合体構成部品に関して改善されるが、このような繊維複合体構成部品の積載力は、概して、とりわけ動的荷重の事象において、非常に低い。このことは、相応な、より広い設計の板ばねによって、補うことができる。しかしながら、この目的のために必要な設置空間は、しばしば入手不可能である。加えて、より多くの材料が同様に使用されなくてはならず、この繊維複合体構成部品によってもたらされることであり、所望された軽量化に不都合な影響を有する。更に、コストの上昇が予想される。
この考察された先行技術から始まり、本発明は、したがって、許容可能な材料の使用を伴い高荷重を許容するだけでなく、繊維複合体構成部品に関して層間剥離の危険性が削減される繊維複合体構成部品を提供する目的に基づいており、その荷重導入構造は、繊維複合体材料のループによって提供される。
本目的は、はじめに挙げられたような問題における種類の繊維複合体構成部品により本発明に従って達成され、繊維複合体構成部品の繊維複合体材料は、荷重導入要素を形成または囲む端区分において、荷重導入構造の長手方向の広がりに対して横断する平面で、少なくとも2つの繊維複合体材料ストランドに分割され、2つの隣接する繊維複合体材料ストランドは、各々が目玉部を形成するために特定の角量にわたって延在する重複を形成しながら、各々反対方向に案内され、それらが重複して配置される区分において、互いに向かい合う横方向面と摩擦係止様式で互いに接続される。
本繊維複合体構成部品において、荷重導入構造は、少なくとも2つの繊維複合体材料ストランドによって形成される。荷重導入構造は、典型的に目玉部であり、開目玉部または閉目玉部として具現化することができる。本発明に従う繊維複合体構成部品における特別な特性は、隣接する繊維複合体材料ストランドを巻き付けるまたは屈曲する方向が、荷重導入構造を形成するために反対方向にあるということである。このことは、第1の繊維複合体材料ストランドが目玉部を形成するために時計周りに案内され、一方で1つまたは2つの隣接する繊維複合体材料ストランドが、反対方向に巻き付けるまたは屈曲する方向、したがって反時計回りに案内される場合を意味する。繊維複合体材料ストランドが荷重導入構造の目玉部を形成するために案内される際に巻き付ける量は、少なくとも隣接する繊維複合体材料ストランドが特定の角量にわたって重複するように十分に大きい。重複する領域において、これらの互いに向かって面する繊維複合体材料ストランドの側面は、重複する配置の領域において互いに接触する。これらの横方向面は、繊維複合体構成部品の硬化樹脂によって典型的に一体的に接合され、摩擦係止様式において互いに更に接続される。この設計を伴い、繊維複合体材料が、その目玉部の長手方向の広がりに対して横断する平面において、少なくとも1つの荷重導入構造の領域内で分割されることは有利である。荷重導入要素に巻き付ける量は、したがって繊維複合体材料ストランドの長さにのみ左右される。繊維複合体構成部品の残りの設計は、したがってこのコンセプトによって荷重導入構造の形成に影響を受けることはない。荷重導入構造は、したがって繊維複合体構成部品の残りの要素とは無関係に設計され得る。これはまた荷重導入構造に関して、繊維複合体構成部品の残りの部分の設計に適用され、逆もまた同様である。
隣接する繊維複合体材料ストランドの反対方向に巻き付けることに関する重複は、特に大きな面積にわたって、2つの隣接する繊維複合体材料ストランドの平面接点の形成を可能にする。隣接する繊維複合体材料ストランドを互いに接着させることは、大きな力が荷重導入構造に導入され、更に層間剥離が効果的に防止されることを確実とする。隣接する繊維複合体材料ストランドの広範囲の接着は、荷重導入要素が提供される場合、この要素が荷重導入構造の繊維複合体構造内に確実に収容されることに寄与する。複合体繊維材料ストランドによって囲まれる、このような荷重導入要素は、例えば金属スリーブであり得る。
目玉部は、各繊維複合体材料ストランドによって270°超で好ましくは形成される。これらの繊維複合体材料ストランドの横方向接触面は、次いで少なくとも90°を超えて延在する。荷重導入構造の目玉部を合同で形成する繊維複合体材料ストランドによって形成された目玉部は、しかしながら、閉じられまたはほぼ閉じられて好ましくは具現化される。繊維複合体材料ストランドの正面接合部は、次いで、繊維複合体材料の残りの部分の表面まで、またはほとんどそこまで案内される。閉目玉部は、繊維複合体構成部品の最終形成のために使用された樹脂によって各繊維複合体材料ストランドによって次いで形成され、これによってこのような繊維複合体材料ストランドの戻り端部面の間の残りの隙間がまた、充填される。
荷重導入構造が、アプリケーションまたはそのような繊維複合体構成部品の使用における要求に対して荷重導入特性に関して適用され得ることは、荷重導入構造を形成するために、端部で荷重導入要素の長手方向の広がりに対して横断する平面において分割された繊維複合体材料ストランドを有するこのような繊維複合体構成部品の更なる特に有利な点である。予期された荷重に応じて、第1の巻き付け方向において目玉部を形成する繊維複合体材料ストランドの合計断面積が、対応する目玉部または目玉部が他の巻き付け方向において形成された、繊維複合体材料ストランドの合計断面積とは異なるということが確実に提供され得る。荷重導入構造は、このコンセプトを使用する荷重導入構造の中央横断平面に関して、対称的または非対称的に設計され得る。非対称設計は、例えば、これらの荷重が特定の機能方向から係合するとき、ねじり荷重が、荷重導入構造を介して吸収されなければならない、といったアプリケーションのために提案する。
荷重導入構造の目玉部が形成され及び/または囲まれることによる繊維複合体材料ストランドの数は、少なくとも2つである。しかしながら、奇数の繊維複合体材料ストランドが、両方向において中央横断平面から対称的に進む反対側の巻き付け方向の代替品を設計することが可能となるため、好ましくは選択される。このことは、代替品に関するが、各繊維複合体材料ストランドの幅には必ずしも関することはない。隣接する繊維複合体材料ストランドが各々、荷重導入構造の目玉部を形成するために反対方向において周囲を巻き付けることにおいて、複合体材料ストランドの数が大きくなればなるほど、このように提供された荷重導入構造の積載力がより高くなる。多くのアプリケーションに対して、繊維複合体材料ストランドの数が3または5であれば、十分であろう。
一方向に配向した繊維、同様に織り繊維材料、繊維不織材料、または同様のもの等の繊維ストランドが、繊維複合体材料として使用することができる。その端部領域において必要とされた繊維複合体材料ストランドに容易に分割され得る繊維ストランドが使用されない場合、荷重導入構造が形成される端区分が、1つ以上の切り込みによって反対方向に巻き付けるために必要な繊維複合体材料ストランドに分割される。
このような繊維複合体構成部品は、多くの点においてこのような荷重導入構造を有することができる。例えば、繊維複合体構成部品が板ばねの場合、その2つの端部においてこのような荷重導入構造が装備されるであろう。このような繊維複合体構成部品はまた、確実に、少なくとも1つのこのような荷重導入構造を有するフレーム、補助フレーム、サスペンションアーム、または同様のものであり得る。
一例示的な実施形態において、例えば、金属スリーブ等の一般的な荷重導入要素は、このような荷重導入構造の繊維複合体材料ストランドの目玉部によって囲まれる。このような金属スリーブの断面積は、円形の断面積を有し得る。このような荷重導入要素を上記で記載した様式で囲むため、このような荷重導入要素の断面積はまた、円形からは逸脱し得、例えば、長方形として具現化することもできる。
例えば、板ばね等の繊維複合体構成部品として製造されたこのようなばねのばね特性曲線は、とりわけ繊維複合体構成部品の繊維体積含有率を介して設定することができる。繊維体積含有率は、構成部品の特定の形状で使用される繊維、典型的にガラス繊維、の体積率を規定する。ばねとして設計されたこのような繊維複合体構成部品の断面積に関する繊維体積含有率は、断面積に関する繊維の比率をこのように規定する。このような、例えば、放物形ばねとして設計された繊維複合体構成部品は、そのばね区分、この場合、ばねアームの広がりにわたって一定の繊維体積含有率を有することができる。荷重導入要素に向かう方向における断面積の削減のため、実際に使用された繊維量は、一定の繊維体積含有率を伴うこの方向において減少する。例えば、たわみ等のばねストレスの事象における切り欠き効果を削減するために、繊維ストランドのカバー層が、連続して具現化される。繊維体積含有率は、ばね区分、すなわち、例えば、ばねアーム内に関して荷重導入要素を形成または囲む端区分において削減することができる。周囲の状況が、この場合利用され、これらの端区分は繊維縦方向においてより低いひずみに耐えなくてはならず、主に層間荷重を有する。むしろ、これらの端区分はまた、いずれの顕著ではない場合においても、弾性的に反応しないことが提供され、これは上昇した樹脂比率によって確実とされる。繊維ストランドの使用をより低くすることは、繊維複合体構成部品上に重量削減効果を有する。繊維ストランドのカバー層はまた、この様式で形成された端区分への推移において典型的に連続的である。射出合成物がこのような端区分の型成型にすでにより低い圧力で浸出過程中により良く分配され得ることが、このような設計の場合にまた有利である。その理由は、少なくとも1つの端区分において、射出された合成物の流動作用を損なう、繊維ストランドの数がより小さくなることである。実験が、少なくとも1つの端区分において、繊維体積含有率が、同様の品質の繊維複合体構成部品を伴い、最大50%まで削減することができることを示した。このような少なくとも1つの端区分における繊維体積含有率の削減量は、繊維複合体構成部品のために意図されたアプリケーションに応じて設計されるであろう。
ばねとして設計された繊維複合体構成部品の長手方向の広がりにわたる繊維体積含有率における変化は、このような繊維複合体構成部品の設計のための更なる影響オプションを表現する。ばねとして具現化された繊維複合体構成部品の構想における設計自由度は、特に製造方法に影響を与えることなく、鋼から慣例的に製造されるものに関してこのように強化される。
ばねとして具現化されたこのような繊維複合体構成部品の設計における更なる自由度は、繊維体積含有率が繊維複合体材料ストランドにおいて少なくとも部分的に異なり得ることである。このように、例えば、ばねに関して横断方向において互いに隣接して配置された繊維複合体材料ストランドは、同様の繊維体積含有率を有することができ、一方で上下に位置づけられた複合体材料繊維ストランドは、異なる繊維体積含有率を有する。また、繊維複合体構成部品の横断方向において異なる繊維体積含有率を有する繊維複合体材料ストランドを配置することも可能である。
本発明は、添付の図面を参照して例示的な実施形態に基づいてこれより記載される。
車両用繊維複合体構成部品として生産された板ばねの斜視図を示す。 図1の板ばねの荷重導入構造左側の拡大斜視部分図を示す。 荷重導入要素の周囲に巻き付き、部分的に屈曲していない繊維複合体材料ストランドを有し、図2の荷重導入構造を別の視点で示す。 荷重導入要素を囲む繊維複合体材料ストランドを有する、図3の荷重導入構造を同様の視点で示す。
図1は、細長い繊維複合体構成部品として生産された板ばね1を示す。リースばね1は、繊維複合体材料から図1で示される形態にされる。繊維ストランドが、図1の例示的な実施形態において、繊維複合体材料として使用されている。繊維複合体板ばね1は、既知の樹脂射出成形方法(樹脂トランスファー成形)のコースにおいて製造されている。この方法において、織物半仕上げ製品として使用された繊維ストランドが、金型に据えられる。それに続くステップにおいて、樹脂が金型の空洞内に射出され、繊維ストランドが所望の形状に配置される。図1に示された板ばねはまた、プリプレグを使用して製造され得る。
板ばね1は、その2つの端部において荷重導入構造2、2.1をそれぞれ支持する。荷重導入構造2は、これより詳細に記載される。荷重導入構造2.1は、例解された例示的な実施形態において完全に同じように構築される。したがってこの観点における記述は、荷重導入構造2.1に同様に適用する。
荷重導入構造は、金属スリーブ3を備え、その付近に荷重導入要素として、目玉部が提供される。金属スリーブ3は、放射状の横方向面に沿って繊維複合体材料によって囲まれる。目玉部を形成するスリーブ3を囲む様式は、荷重導入構造2における特別な特性である。図2は、実際の板ばねの端部の区分における板ばね1の荷重導入構造2を示す。スリーブ3は、例解された例示的な実施形態において、3つの繊維複合体材料ストランド4、4.1、4.2によって周囲を巻き付けられる。繊維複合体材料ストランド4、4.1、4.2は、異なる巻き付け方向でスリーブ3の周囲に案内される。繊維複合体材料ストランド4は、図2の図においてスリーブ3の横方向面の周囲を時計回りに巻き付ける。繊維複合体材料ストランド4.2はまた、同様の巻き付け方向において案内される。対称的に、2つの繊維複合体材料ストランド4と4.2との間に位置する繊維複合体材料ストランド4.1は、反時計回り、したがってスリーブ3の周囲を繊維複合体材料ストランド4、4.2に対して反対方向において案内される。3つ全ての繊維複合体材料ストランド4、4.1、4.2は、スリーブ3の横方向面の周囲をおよそ360°案内される。繊維複合体材料ストランド4の端部面5上に示されるような、それぞれの端部側の端部面の間の残りのガセット及びストランド4、4.1、4.2のはじめの端部の上側は、硬化のために使用される樹脂を使用して充填される。この樹脂で充填されたガセットは、参照印6によって図2において示される。閉目玉部は、このように各繊維複合体材料ストランド4、4.1、4.2によって示される例示的な実施形態においてスリーブ3の放射状横方向面の周囲に据えられる。
繊維複合体材料ストランド4、4.1、4.2は、上記で記載されたスリーブ3の隣接する繊維複合体材料ストランド4、4.1、4.2それぞれを反対方向で巻き付けることを可能にするために、スリーブ3の長手方向の広がりの横断平面、したがって板ばね1の長手方向の広がりにおいて分割される。
繊維複合体材料ストランド4、4.1、4.2によってスリーブ3を反対方向において巻き付けることに起因して、荷重導入構造2は、特に高荷重を受け得る。スリーブ3上及び荷重導入構造2上に作用する張力またはせん断力は、その方向とは無関係に繊維複合体材料ストランド4、4.2、または4.1の少なくとも板ばね付近の区分に常に比例的に導入される。
特に高い張力が発生した場合に繊維複合体材料ストランド4、4.1、4.2の巻き付けを開くことが、それらが互いに向かって面する側面上で使用される樹脂によって、広範囲にわたり互いに一体的に接着されていることにおいて、したがって板ばね1を製造するためのスリーブ3の長手方向範囲の方向において、効果的に防止される。このため、隣接する繊維複合体材料ストランド4、4.1、4.2はそれぞれ、それらがある区分において重複するようにスリーブ3の周囲に案内される。示される例示的な実施形態において、重複は、ほぼ360°未満である。
上記で記載された巻き付けを例解するために、図3は、スリーブ3から部分的に巻き付けられていない繊維複合体材料ストランド4を備える荷重導入構造2を示す。隣接する繊維複合体材料ストランドの接着、ここでは繊維複合体材料ストランド4及び繊維複合体材料ストランド4.1は、接している横方向面7を介しており、一体的に接着され、したがって樹脂を介して摩擦係止様式において互いに接続される。例解された例示的な実施形態において、繊維複合体材料ストランド4、4.1、4.2によるスリーブ3の巻き付けは、ほぼ360°にわたっており、2つの隣接する繊維複合体材料ストランドの接触面は、特に大きい。繊維複合体材料ストランド4、4.1、4.2によってスリーブ3を反対方向に巻き付ける結果として、それらがまた引張応力の事象においてのみ、反対方向においてスリーブ3の横方向面から取り外せ得るということが重要である。しかしながら、これは、隣接する繊維複合体材料ストランド4、4.1、と4.1、4.2との間の一体接着によって効果的に抑制される。接着は、このようなせん断力に持ちこたえるために、繊維複合体構成部品の硬化に使用された樹脂に対して迅速かつ十分に強い。
図4は、繊維複合体材料ストランド4と横方向面7上で一体的に接着される状態の、図3の例解図の視点から荷重導入構造2を示す。
例解された例示的な実施形態において、金属スリーブ3の巻き付けは、中央横断平面に関して対称的に構築される。また対応する要求によって必要とされる場合、非対称的に設計することもできる。例解された例示的な実施形態において、繊維複合体材料ストランド4.1の断面積は、具体的にはおよそ5:3の割合で、繊維複合体材料ストランド4、4.2の断面積よりも大きい。
上記で記載されたコンセプトを使用して、任意の荷重導入構造2、2.1が、したがってその上に作用するそれぞれの要求に対して最適に設計され得る。特に、荷重導入構造2、2.1は、例解された例示的な実施形態の場合と同様に、同一である必要はない。金属スリーブ3の巻き付けの設計に関して、進行方向における前部の荷重導入構造を、進行方向における後部の荷重導入構造とは異なるように設計することが全く可能である。
記載された例示的な実施形態において、繊維体積含有率は、板ばね1の長さにわたって一定である。
繊維複合体構成部品として生産された従来式の板ばねと比較した板ばね1の耐久性に関するシミュレーションは、著しく良い特性を示す。DE102010/009528A1において記載された板ばねは、比較用の板ばねとして使用される。シミュレーションを受けた両方の板ばねの寸法は、同一である。シミュレーション中、ミニバン内で使用される間のこれらの板ばねのひずみを、シミュレートした。ケーススタディされた荷重は、本発明に従う板ばねの著しく改善された特性を示す。以下の表において、シミュレーション中の結果として生じる横断方向引張応力のパーセンテージ割合が、解明された比較用ばねの横断方向引張応力の割合として示され、その値は、本発明に従うそれぞれの板ばねの各々に対して、100%にスケーリングされる。
Figure 2019527320
結果は、特別な様式の荷重導入構造の設計のため、それぞれの荷重実例に導入された横断方向引張応力は、比較用板ばねの実例よりも顕著に低いということを示す。
本発明は、放物形ばねに基づく実施例として記載されている。本発明のコンセプトはまた、他の部品、特に、例えばスタビライザまたはサスペンションアーム等の、サスペンション部品にも使用され得るということは明らかである。このような繊維複合体構成部品はまた、別の背景において使用される停止手段、フック、または目玉部を形成するために使用され得る。
参照番号のリスト
Figure 2019527320

Claims (17)

  1. 少なくとも1つのばね区分及び少なくとも1つの荷重導入構造(2、2.1)を備えるばねとして具現化された繊維複合体構成部品であって、前記繊維複合体構成部品(1)の繊維複合体材料が、荷重導入要素(3)を形成または囲む端区分において、前記荷重導入構造(2、2.1)の長手方向の広がりに対して横断する平面で、少なくとも2つの繊維複合体材料ストランド(4、4.1、4.2)に分割され、2つの隣接する繊維複合体材料ストランド(4、4.1、4.2)が、各場合において目玉部を形成するために反対方向において特定の角量にわたって延在する重複を形成しながら案内され、それらが重複して配置される区分において互いに向かい合うそれらの横方向面(7)と摩擦係止様式で互いに接続されていることを特徴とする、繊維複合体構成部品。
  2. 奇数の繊維複合体材料ストランド(4、4.1、4.2)が、前記荷重導入構造(2、2.1)の構築に加わることを特徴とする、請求項1に記載の繊維複合体構成部品。
  3. 個々の前記繊維複合体材料ストランドの断面積が等しいことを特徴とする、請求項1または2に記載の繊維複合体構成部品。
  4. 前記繊維複合体材料ストランドの前記断面積の合計が、2つの巻き付け方向において等しいことを特徴とする、請求項1または2に記載の繊維複合体構成部品。
  5. 前記繊維複合体材料ストランド(4、4.1、4.2)による前記目玉部の形成が、前記荷重導入構造(2、2.1)の長手方向の範囲の中央横断平面に関して対称的に提供されていることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の繊維複合体構成部品。
  6. 前記繊維複合体材料ストランドによる前記目玉部の形成が、前記荷重導入構造の前記長手方向の範囲の前記中央横断平面に関して非対称的に提供されていることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の繊維複合体構成部品。
  7. 前記繊維複合体材料ストランド(4、4.1、4.2)による前記目玉部の形成が、各場合において閉目玉部を形成する間に実行されることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の繊維複合体構成部品。
  8. 前記繊維複合体構成部品(1)の前記繊維複合体材料が、繊維ストランド(4、4.1、4.2)であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の繊維複合体構成部品。
  9. 繊維体積含有率が、個々の繊維ストランド(4、4.1、4.2)において異なることを特徴とする、請求項8に記載の繊維複合体構成部品。
  10. 少なくとも1つの端区分における繊維体積構成部品が、その上に形成された前記ばね区分においてより少ないことを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の繊維複合体構成部品。
  11. 前記少なくとも1つの端区分における前記繊維体積含有率が、前記ばね区分においてよりも5%〜30%少ないことを特徴とする、請求項10に記載の繊維複合体構成部品。
  12. 前記繊維ストランドのカバー層が、連続的であることを特徴とする、請求項10または11に記載の繊維複合体構成部品。
  13. 荷重導入要素が、前記繊維複合体ストランド(4、4.1、4.2)によって巻き付けられていることを特徴とする、請求項1〜12のいずれか1項に記載の繊維複合体構成部品。
  14. 前記荷重導入要素が、金属スリーブ(3)であることを特徴とする、請求項13に記載の繊維複合体構成部品。
  15. 前記繊維複合体構成部品(1)が細長く、その端部の両方で荷重導入構造(2、2.1)を有することを特徴とする、請求項1〜14のいずれか1項に記載の繊維複合体構成部品。
  16. 前記繊維複合体構成部品(1)が、車両の車輪サスペンションの部品であることを特徴とする、請求項15に記載の繊維複合体構成部品。
  17. 前記繊維複合体構成部品が、板ばね(1)、特に放物形ばねであることを特徴とする、請求項16に記載の繊維複合体構成部品。
JP2018566973A 2016-06-22 2017-06-07 繊維複合体構成部品 Active JP7002479B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202016103285.7 2016-06-22
DE202016103285.7U DE202016103285U1 (de) 2016-06-22 2016-06-22 Faserverbundbauteil
PCT/EP2017/063783 WO2017220321A1 (de) 2016-06-22 2017-06-07 Faserverbundbauteil

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2019527320A true JP2019527320A (ja) 2019-09-26
JP2019527320A5 JP2019527320A5 (ja) 2020-07-16
JP7002479B2 JP7002479B2 (ja) 2022-02-04

Family

ID=59152832

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018566973A Active JP7002479B2 (ja) 2016-06-22 2017-06-07 繊維複合体構成部品

Country Status (9)

Country Link
US (1) US11156259B2 (ja)
EP (1) EP3475593B1 (ja)
JP (1) JP7002479B2 (ja)
CN (1) CN109219710B (ja)
DE (1) DE202016103285U1 (ja)
ES (1) ES2775899T3 (ja)
MX (1) MX390853B (ja)
PL (1) PL3475593T3 (ja)
WO (1) WO2017220321A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020081802A1 (en) * 2018-10-17 2020-04-23 Automotive Insight, Llc Composite leaf spring and method of manufacture
EP3667116B1 (en) * 2018-12-13 2021-04-28 Muelles Y Ballestas Hispano-Alemanas Projects, S.L. Leaf spring, manufacturing process and mould of that leaf spring
CN112406439A (zh) * 2020-09-22 2021-02-26 东风汽车底盘系统有限公司 一种带预埋中心孔套管的复合材料板簧及装配工艺
EP4308389A1 (en) * 2021-03-19 2024-01-24 Hendrickson USA, L.L.C. Lift axle suspension systems with lift paddle
CN116572550B (zh) * 2023-04-10 2025-10-28 哈尔滨玻璃钢研究院有限公司 复合材料板簧和金属卷耳整体成型的成型方法、模具

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56141435A (en) * 1980-04-04 1981-11-05 Chuo Spring Co Ltd Molded leaf spring for automobile
JPS596443A (ja) * 1982-06-29 1984-01-13 Hino Motors Ltd 繊維強化樹脂製板ばね
FR2587649A1 (fr) * 1985-09-20 1987-03-27 Renault Procede de fabrication de produits en materiaux composites a fibres orientees, en particulier de lames de ressort, notamment pour vehicules automobiles et produits en resultant
EP1308265A1 (de) * 2001-11-02 2003-05-07 BPW Bergische Achsen Kommanditgesellschaft Bauteil in langgestreckter Bauweise aus einem Faser-Kunststoff-Verbund

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR598724A (fr) 1925-05-15 1925-12-23 Nouveau mode d'assemblage des ressorts de voiture dits
US3376033A (en) * 1966-05-02 1968-04-02 Gen Motors Corp Unitized composite spring construction
US4468014A (en) * 1980-09-15 1984-08-28 Paccar, Inc. Composite leaf spring
JPS5818539B2 (ja) * 1980-12-22 1983-04-13 日本発条株式会社 板ばね
US4556204A (en) * 1984-08-24 1985-12-03 A. O. Smith Corp. Fiber reinforced resin leaf spring
DE102006047412B4 (de) 2005-10-06 2011-04-21 Technische Universität Dresden Stabförmige Faserverbundstruktur mit Lasteinleitungselementen sowie Verfahren zur Herstellung
US20120211931A1 (en) * 2009-10-26 2012-08-23 Fane De Salis Rupert S Composite leaf spring
DE102010009528B4 (de) * 2010-02-26 2015-04-30 Ifc Composite Gmbh Blattfeder aus einem Faserverbundwerkstoff mit integrierten Lageraugen und Verfahren zur Herstellung derselben
JP6247494B2 (ja) * 2013-10-09 2017-12-13 川崎重工業株式会社 鉄道車両台車用の板バネの製造方法
CN105128357A (zh) * 2015-08-13 2015-12-09 山东大学 一种层间加强二维/三维编织复合材料汽车板簧及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56141435A (en) * 1980-04-04 1981-11-05 Chuo Spring Co Ltd Molded leaf spring for automobile
JPS596443A (ja) * 1982-06-29 1984-01-13 Hino Motors Ltd 繊維強化樹脂製板ばね
FR2587649A1 (fr) * 1985-09-20 1987-03-27 Renault Procede de fabrication de produits en materiaux composites a fibres orientees, en particulier de lames de ressort, notamment pour vehicules automobiles et produits en resultant
FR2587649B1 (fr) * 1985-09-20 1988-05-27 Renault Procede de fabrication de produits en materiaux composites a fibres orientees, en particulier de lames de ressort, notamment pour vehicules automobiles et produits en resultant
EP1308265A1 (de) * 2001-11-02 2003-05-07 BPW Bergische Achsen Kommanditgesellschaft Bauteil in langgestreckter Bauweise aus einem Faser-Kunststoff-Verbund

Also Published As

Publication number Publication date
EP3475593A1 (de) 2019-05-01
US20190178324A1 (en) 2019-06-13
US11156259B2 (en) 2021-10-26
ES2775899T3 (es) 2020-07-28
PL3475593T3 (pl) 2020-10-05
EP3475593B1 (de) 2020-01-29
CN109219710A (zh) 2019-01-15
JP7002479B2 (ja) 2022-02-04
WO2017220321A1 (de) 2017-12-28
MX390853B (es) 2025-03-21
MX2018015981A (es) 2019-05-13
DE202016103285U1 (de) 2017-09-25
CN109219710B (zh) 2020-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2019527320A (ja) 繊維複合体構成部品
US11453180B2 (en) Fiber composite member and method for producing a fiber composite member
EP0721410B1 (de) Verbundbauteil als zug-druck-stange für schienenfahrzeuge
US10767720B2 (en) Method for leaf springs made of fiber-reinforced plastic with integrated eye bushings, and leaf spring made of fiber-reinforced plastic
WO2017137278A1 (de) Polkappenverstärkter druckbehälter
RU2766127C2 (ru) Трехточечный рычаг подвески и способ изготовления трехточечного рычага подвески
JP7068336B2 (ja) 4点サスペンションアーム
US12097742B2 (en) Vehicle suspension arm
DE102015104656B4 (de) Bauteil, insbesondere Fahrwerkstrebe bzw. -lenker oder Elastomerlager
CN110997359B (zh) 三点式连杆以及用于三点式连杆的制造方法
WO2012124734A1 (ja) 車両用連結アーム
JP2023043886A (ja) 陥凹板ばねサスペンションシステム
DE102010061649A1 (de) Blattfederelement
KR20160124776A (ko) 차량 섀시용의 서스펜션 스프링 유닛
US10828845B2 (en) Wire material for elastic member and elastic member
WO2019206588A1 (de) Federelement
CN107599439A (zh) 复合材料活塞销及其制造方法
DE4422579A1 (de) Verbundbauteil als Zug-Druck-Stange für Schienenfahrzeuge
EP3079970B1 (de) Anordnung aus einem rahmenelement, einem verbindungselement und einem an dem verbindungselement befestigten bauteil
KR102391001B1 (ko) 복합재 코일 스프링 및 그 제조방법
RU2774899C2 (ru) Способ изготовления конструктивного элемента рычага подвески для ходовой части транспортного средства и конструктивный элемент
KR20180068763A (ko) 스테빌라이저 부시
JPH0754892A (ja) 車両サスペンション部材およびその製造方法
JPH0365410A (ja) Frp製サスペンションアーム構造
JPS61119827A (ja) Frpテ−パ−板ばね

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200605

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200605

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210316

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210330

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210629

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210803

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211102

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20211207

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211227

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7002479

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250