DE3429989A1 - Holodynamic cabs and their production - Google Patents

Holodynamic cabs and their production

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Abstract

Process for producing components which are suitable in particular for the production of load-bearing walls of vehicle cabs by applying heat to resin-impregnated mats fabricated by using directionally oriented reinforcing inserts, using as reinforcing inserts shrink fibres which undergo irreversible shortening under the effect of heat, leading to an increase in the strength properties of a prestressing and/or deformation.

Description

Holodynamische Kabinen und ihre Herstellung Diese Erfindung befaüt sich mit Kabinen aus faserverstarkten Kunststoffmaterial,welche Beschleunigungskraften ausgesetzt sind,insbesondere unter Einleitung dieser Krafte an relativ wenigen Punkten1verbunden mit einer Abiederung und Schwingungsdämpfung.Holodynamic booths and their manufacture This invention is based on themselves with cabins made of fiber-reinforced plastic material, which acceleration forces are exposed, in particular with the introduction of these forces at relatively few points1 with a lowering and vibration damping.

Beispielhaft sei die Anwendung auf beraderte Landfahrzeuge bezogen,wenngleich sich leicht weitere Verwendung erkennen läßt.The application is based on wheeled land vehicles as an example, albeit further use can easily be identified.

Die weitestgehend verwandten Werkstoffe für aerartige Gebilde sind recht starr und bedürfen zur Einleitung der Krafte und zur Schwingungsdämpfung ausgeprägter'aufwendiger Bauteile und Versteifungseinrichtungen,wie Rahmen,Lager usw.The most widely used materials for aerodynamic structures are quite rigid and require more pronounced 'expensive' to introduce the forces and to dampen vibrations Components and stiffening devices such as frames, bearings, etc.

Daraus resultiert ein hohes Gewicht und aufwendige Fertigung.This results in a high weight and complex production.

Die Aufgabe,durch Faserverbundwerkstoffe die Totmasse zu verringern und in einfacher Weise zu feitigenaird durch die besondere Konstruktion dieser Gebilde und Fertigungsweise gelöst.The task of using fiber composites to reduce the dead mass and easy to rectify through the special construction of these structures and production method solved.

Die konstruktiven Eigentümlichkeiten dieser Kabinen bedingen die besonderen Fertigungsverfahren.The structural peculiarities of these cabins make them special Manufacturing process.

Die Gewichtseinsparung wird erfindungsgemaß dadurch gelöst, daß die Bauelemente multifunktional ausgelegt werden.The weight saving is achieved according to the invention in that the Components are designed to be multifunctional.

Das bedeutet,daß Rahmen oder Aufbauteile sowohl statische wie auch dynamische Aufgaben wahrnehmen.Im konventionellen Karosseriebau wird gemeinhin mit Verformung und Schwingung des Aufbaus gerechnet,wobei dieses Verhalten eher als unerwünscht gilt.Bei den erfindungsgemaßen Kabinen nehmen Rahmen oder Aufbau in signifikant größerem Umfang an diesen Bewegungen teil,sind gar elemente des Fedrungs und Schwingungsdämpfsystems. bei Kabinen fiir Lanufahrzeuge mit R@@dern und Fahrwerk,das sich im wesentlichen unterhalb dieser Kabine befindet, ist dann der Fahrzeugboden flach gestaltet mit großfla@chigen blattiederartigen Ausbuchtungen,die weitere Verstarkungselemente besitzen können,an denen sich die Radaufhangung befindet.This means that frames or structural parts are both static and Perform dynamic tasks. In conventional body construction, Deformation and vibration of the structure are calculated, with this behavior rather than undesirable applies. In the cabs according to the invention take frame or structure in Significantly larger part of these movements are even elements of the suspension and vibration damping system. with cabins for lan vehicles R @@ dern and undercarriage, which is essentially located below this cabin, the vehicle floor is then designed to be flat with large, flat leaf-like structures Bulges that can have more reinforcement elements, on which the Suspension is located.

Die anstehenden Krafte werden weithin in den aufbau vorgetragen,der diese federnd aufnimmt.The pending forces are carried forward to a large extent in the construction of the this absorbs resiliently.

Problematisch ist ein Verwinden der temporar öffenbaren Aufbauflächen (Türen,Klappen u. dergl.) Um einen sicheren und dauerhaft anliegenden Verschluß derartiger Bauteile zu gewahrleisten,genügt es nicht,wenn lediglich die Leibung Bewegungen mitmacht.Erfindungsgemaß wird diese Aufgabe dadurch gelöst,daß ein Pundumverschluß in Anwendung kommt,uer ähnlich einem Reißverschluß für jedes Glied nur massige Lasten übertrågt,in seiner Gesamtheit hingegen ein sicheres und festes Zusammenfügen der Bauteile ermöglicht.A twisting of the temporarily openable construction surfaces is problematic (Doors, flaps, etc.) To ensure a secure and permanent closure To ensure such components, it is not enough if only the reveal This object is achieved in that a pundum fastener is used, similar to a zipper, only massive loads for each link transfers, in its entirety, however, a safe and secure joining of the Components made possible.

Flåchen,die eine klare Durchsicht erfordern, können einerseits ebenfalls aus elastischen Materialien gefertigt sein,oder durch elastisch aufgehängte Rahmenteile Verwindungen von den starren Durchsichtsflachen fernhalten.On the one hand, areas that require a clear view can also be made of elastic materials, or by elastically suspended frame parts Keep twisting away from the rigid transparent surfaces.

Zur Aussteifung und @ettung schwerer bauteile können zusatzlich mehr oder minder elastische Schaumkunststoffe herangezogen we@den@die mit einem Faser-,Faden- oder Gurtverbund größere Zugkräfte aufnehmen können.You can also do more for stiffening and rescuing heavy components or less elastic foamed plastics are used which are made with a fiber, thread or composite belts can absorb greater tensile forces.

Zur Schwingungsdäm@fung werden die federelastischen Teile,die sich beim Schwingen gegeneinander bewegen,mit einer besonderen Zwischenmasse versehen.The spring-elastic parts, which are move against each other when swinging, provided with a special intermediate mass.

Bei dieser Zwischenmasse handelt es sich um ein Sor-Siloxan-Elastomer (BSE).Dieses BSF kann in einem Fasergeflecht,welches auf den Verschiebeflächen befestigt ist,als Matrix eingebracht werden.Ebenfalls sind entsprechende andere Formen wie Noppen Hakchen,SchEingen u.a. oder eine Kombination aus diesen denkbar.This intermediate mass is a Sor-siloxane elastomer (BSE). This BSF can be found in a fiber network that is attached to the sliding surfaces is, can be introduced as a matrix. Likewise, other corresponding forms such as Knobs, hooks, rings, etc. or a combination of these are conceivable.

Ein- bzw. Ausschwingen erhlten hierdurch falls gewünscht,eine sehr unterschiedliche Dampfungskraft.Swinging in and swinging out can be very much if desired different damping power.

Der Ubergang zu in sich starren Gebilcen,wie z.ti. den Winglets der Radaufhangung zum Achsschenkel kann durch aufvulkanisierte mehr oder minder dicke Gummibschichtung erfolgen.The transition to rigid structures, e.g. the winglets of the Wheel suspension to the steering knuckle can be more or less thick by vulcanized Rubber coating done.

Fbenfalls erscheint es sinnvoll,die einzelnen Blatter der Winglets,die ein Federelement bilden,mit Gummiformteilen gegeneinander abzustützen.At the same time, it seems sensible to use the individual blades of the winglets that Form a spring element to support each other with molded rubber parts.

Diese Winglets können teilweise an einem gesicktem Kastenprofil,welches dadurch in sich federnd wirkt,befestigt werden.These winglets can partly be attached to a corrugated box profile, which thereby acts resiliently in itself, are attached.

Zur Steigerung der Festigkeitseigenschaften werden in die Harzmatten Fasern eingemischt,die unter der Warmewirkung eien irreversible,signifikante Langenverkürzung erfahren, bestehend aus einem Material,welches denen der Schrumvfschläuche ahnlich ist.Resin mats are used to increase the strength properties Fibers mixed in, which under the action of heat cause an irreversible, significant shortening of length experienced, consisting of a material which is similar to those of the shrink tubing is.

Diese Schrumpffasern erzeugen eine Vorspannung im @efügeverbund.Das Harten der Matten kann in unterschiedlichen Schritten erfolgen Eine Hartung unter UV-Licht betrifft die Harzmatte allgemein.Nach diser Durchhartung wird in einem weiteren Durchgang eine thermische Verkürzung der Schrumpffasern erreicht.Bei einer unsymmetrischen Einlage dieser Fasern ist mit einer Formveranderung zu rechnen,im allgmeinen mit einer Verfestigung lurch Vorspannung.Dieses Verfahren Kann in der Herstellung von Faserverstarkten Bauteile mit hoher Festigkeit weite Verbreitung finden.Es ahnelt der Spannbetonbauweise etwas.These shrink fibers create a pre-tension in the composite structure The mats can be hardened in different steps UV light affects the resin mat in general thermal shortening of the shrink fibers is achieved in a further cycle asymmetrical insertion of these fibers, a change in shape is to be expected in the generally with a hardening by prestressing. This process can be used in the Manufacture of fiber-reinforced components with high strength widespread use It is somewhat similar to prestressed concrete construction.

Durch gezielte Einlage dieser Schrumpffasern können gewölbte Formen in an sich flachen Werkzeugmodellen erstellt wercen.By carefully inserting these shrink fibers, curved shapes can be created are created in inherently flat tool models.

Auf diese Weise ist eine einfache Methode gefunden'gewölbte Werkstücke in flachen Modellen zu erzeugen,um die Herstellungskosten zu reduzieren.In this way, a simple method is found for curved workpieces to produce in flat models to reduce manufacturing costs.

In Verbindung mit der erfindungsgemaßen weise die Werkstücke zusammenzufügen lassen sich sehr verwickelte Formen einfach herstelen,die Prozeßautomatisierung vorantreiben.In connection with the way according to the invention to assemble the workpieces very complex shapes can be easily produced, process automation drive forward.

Obwohl die @ertigung großflachiger Faserverbundkunststoffteile weit voran-geschritten ist,macht das Zusammenfügen derartigen Teile zu einem Komplex noch gewisse Probleme.Zur Vereinfachung dieses Vorganges und überhaupt eine wirtschaftlich rertigung zu ermöglichen wird erfindungsgemaß vorgeschlagen besondere vorimpragnierte Harzmatten zu verwenden.Diese Prepregs sind in besonderen Maschinen zu formen und zu harten sowie zusammenzubauen.Although the production of large-area fiber-reinforced plastic parts is far has progressed, the assembly of such parts makes a complex There are still certain problems. To simplify this process and generally economically To enable production, the invention proposes special pre-impregnated Resin mats are to be used. These prepregs are to be shaped in special machines and too hard to assemble as well.

Die Prepregs werden zu diesem Zweck in einer Form weitestgehend fertiggestellt - bis auf einen streifen in uer regel einem Randstreifen.For this purpose, the prepregs are largely finished in a mold - with the exception of one strip, usually an edge strip.

Eei der Fertigstellung der Matte wird die Härtung durch hohe Temperatur und eine Pressung erzeugt.Um einen Randstreifen davon auszunehmen,ist das Werkzeug entsprechend geformt, damit dort keine oder nur eine geringe Pressung erfolgt und durch eine Kühlleiste in Breite des Randatreifens wird die Hartung unterbunden.Diese Kühlleiste kann innengekühlt werden durch Kühlwasser oder einen Verdampferraum in einem Kåltemaschinenkreislauf.When the mat is finished, it is hardened by high temperature and creates a pressure. To exclude an edge strip from it, the tool is shaped accordingly so that there is little or no pressure there and The hardening is prevented by a cooling strip the width of the edge tire Cooling strip can be internally cooled by cooling water or an evaporator chamber in a refrigeration machine cycle.

Neben der Randleiste kann in einer Verfahrensvariante die Hartung innerhalb einer Schicht nur einseitig gehalten werden.In addition to the edge strip, the hardening can only be held on one side within a layer.

Dabei erfolgt die beheizung nur auf der einen Oberfläche und die andere wird entsprechend gekült.Innerhalb der Schicht stellt sich ein Temperaturgradient ein mit einer definierten ausgehärteten Zone und einer nichtausgeharteten auf der Gegenseite.The heating only takes place on one surface and the other is cooled accordingly. A temperature gradient is created within the shift one with a defined hardened zone and one uncured on the Opposite side.

Die Bauelement werden nun so erstellt,daß die nicht erhärteten Streifen wie bei einer Kleidernaht zusammengelegt werden und mit besonderen Maschinen nacheinander zusammengepreßt werden und dabei zum aushärten unter Erwärmung stehen.Diese Maschine arbeit etwa nach dem Prinzip einer Nahtschweißmaschine beim Blechschweißen.Das Randstreifenmaterial wird dabei zusammengewulstet und miteinander verbunden.The components are now created in such a way that the non-hardened strips be folded like a seam of clothes and one after the other with special machines are pressed together and are heated to harden. This machine work, for example, on the principle of a seam welding machine when welding sheet metal is rolled up and connected to each other.

Eine solche SuiaSnahme verwandelt die (vorimprägnierten) Harzmatten in vorgefertigte Bauelemente bei deren Zusammenfügen ein homogenes Gebilde entsteht.Zur Homogenisierung der Nahtflachen tragt ein Bearbeitungsverfahren bei,bei dem Nahte vor dem nrharten und Zusammenpressen durch ein bezahntes Rad oder durch eine Stachelwalze mit ihren Fasern durchmischt werden und damit ais einheitliche,homogene Masse erscheinen.Such a suction transforms the (pre-impregnated) resin mats in prefabricated building elements when they are joined together a homogeneous structure is created A processing method in the seams contributes to the homogenization of the seam surfaces before the nrharten and pressing together by a toothed wheel or by a spiked roller be mixed with their fibers and thus as uniform, homogeneous Crowd appear.

Die Krafteeinleitung in benachbarte Bauelemente ist auf diese Weise ideal gelöst.The introduction of forces into neighboring components is in this way ideally solved.

Diese vorgefertigten Bauelemente lassen sich problemlos lagern,maschinell transportieren,vereinzeln und handhaben.These prefabricated components can be stored mechanically without any problems transport, separate and handle.

Ggf. ist zum Schutz der Oberflache eine Schutzfolie aufzubringen.If necessary, a protective film should be applied to protect the surface.

Die Methoden der konventionellen karosseriefertigung konnen im wesentlicher, modifiziert übernommen werden.The methods of conventional body production can essentially modified.

Die bauelemente weisen eine handhabbare Größe auf.The components are of a manageable size.

Das Ausführungsbeispiel der Fig.1 erlautert den holodynamischen Charakter cer erfindungsgemäßen Details.The embodiment of Figure 1 explains the holodynamic character cer details according to the invention.

An das eigentliche (Gehause 1 und 15 ist das Federsystem integriiert,wobei die Gehauseteile weithin mitfe@ern.The spring system is integrated into the actual (housing 1 and 15, whereby the housing parts are widely distributed.

Dieses Federsystem möge den Achsschenkel 16 mit einem nicht dargestellten Rad abfedern.This spring system may the steering knuckle 16 with a not shown Cushion the wheel.

Die Blattfeder 10 ist homogen mit dem Gehäuseboden verbunden.The leaf spring 10 is homogeneously connected to the housing base.

Der Gehauseboden 15 ist weiterhin Teil der Feder.Dac untere Federblatt 10 endet in cem fuge 13,welches hohl ausgebildet mit irabekeln 9 sein kann.Die Verbindung mit dem Achsschenkel erfolgt über eine Gummizwischenlage 14 als Gummitorsionsfecer.The housing base 15 is still part of the Feder.Dac lower spring leaf 10 ends in cem joint 13, which can be hollow with irabeculae 9. The connection with the steering knuckle takes place via a rubber intermediate layer 14 as a rubber torsion fecer.

Das Federblatt selbst besitzt ebenfalls eine Gummizwischenlage 11 zur Schwingungsdampfung.Die Hauptieder 10 ist mit Zusatzfedern 8 verbunden,deren Zwischenraum 7 und 12 mit einem Kompound aus gerichteten Fasern und BSF Dem Einfeuern und Ausfedern werden hierdurch recht unterschiedliche Dampfungsbeiwerte erreicht.Gummihohlfedern 6 stützen die einzelnen Federn aufeinander ab.Die obere Feder 4 ist Lenker und prinzipiell ahnlich aufgebaut wie die untere mit oen Gummifedern 2 und 3.The spring leaf itself also has a rubber intermediate layer 11 zur Schwingungsdampfung.Die Hauptieder 10 is connected to additional springs 8, whose Interstices 7 and 12 with a compound of oriented fibers and BSF Dem Einfeuern and rebound, quite different damping coefficients are achieved 6 support the individual springs on each other. The upper spring 4 is the link and in principle Similar to the lower one with open rubber springs 2 and 3.

Gehäuseteile werden mit Rippen 5 verstarkt.Fingeschaumt umgeben von den Rippen 5 können schwere Aggregate im Gehauseinneren angeordnet werden.Die Schäume sind durch Fasern, Gurte oder Seile verstarkt werden.Housing parts are reinforced with ribs 5, surrounded by foam the ribs 5 heavy units can be arranged inside the housing. The foams are to be reinforced by fibers, straps or ropes.

Dieses Kompound aus federnden und dämpfenden Elementen erlaubt eine homogene Leichtbauweise .Die gestrichelte Linie deutet die Fuge der Bauelemente an.DieEe werden halbseitig fertiggestellt und mit oer nicht gehärteten Flashe aufeinandergsfügt und miteinander verbunden ausgehärtet.This compound of resilient and damping elements allows a homogeneous lightweight construction. The dashed line indicates the joint between the components The units are completed on one side and joined together with the non-hardened bottle cured and bonded together.

Gummizwischenlagen lassen sich gleichzeitig oder getrennt einvulkanisieren.Rubber pads can be vulcanized in at the same time or separately.

Zur großflächigen Krafteinleitung sind die im Schnitt dargestellten Federn möglichst breit auzulegen,in die Dlatttiefe.For the introduction of force over a large area, the sections shown are Lay the feathers as wide as possible, in the depth of the sheet.

Claims (1)

Ansprüche 1.Claims 1. Dynamischen belastungen ausgesetzte Kabinen und Krafteinleitungsgebilde,dadurch gekennzeichnet,daß Rahmen- und Aufbaugebilde mit dem Feder- und Dåmpfungssystem annähernd homogen verbunden sind und in einem signifikantentem Umfang an den Bewegungen teilhaben in einer Kunststoffverbundbauweise.Cabins exposed to dynamic loads and force introduction structures, thereby characterized that frame and structure with the spring and damping system are almost homogeneously connected and to a significant extent in the movements participate in a plastic composite construction. Gebilde nach 1.,dadurch gekennzeichnet,daß zur Dämpfung der Schwingungen Zwischenlagen aus Gummi o.a. einvulkanisiert werden zwischen Federblätter o.å.Structure according to 1., characterized in that for damping the vibrations Intermediate layers made of rubber or similar are vulcanized between spring leaves or the like. 3.3. Gebilde nach 1.,dadurch gekennzeichnet,daß zur Schwingungsdämpfung ein B or-Siloxan-Elastomer (BSF) als Zwischenlage verwendet wird,wobei dieses durch gerichtet Fasern,Noppen,Hakchen o.a. einen unterschiedlich starken Dampfungsbeiwert beim Fin- oder Ausfedern erhalten.Structure according to 1., characterized in that for vibration damping a borosiloxane elastomer (BSF) is used as an intermediate layer, this through Directed fibers, knobs, hooks, etc. have a differently strong damping coefficient received during fin or rebound. 4.4th Gebilde nach 1.,dadurch gekennzeichnet,daß der uebergang zu starren Körpern durch aufvulkanisierte Gummiformstücke erreicht,die Teile der Feder sind.Structure according to 1., characterized in that the transition to rigid Bodies achieved by vulcanized molded rubber pieces that are parts of the spring. 5.5. Gebilde nach 1.,dadurch gekennzeichnet,daß zur Aussteifung und Bettung von schweren Bauteilen eine zusatzliche Schaumkunststoffmasse in einem Faser-,Faden-oder Gurtverbund Verwendung findet.Structure according to 1., characterized in that for stiffening and bedding of heavy components an additional foam plastic mass in a fiber, thread or Belt composite is used. Gebilde nach 1.,dadurch gekennzeichnet,daß öffenbare flächige Bauteile an dem holodynaschen Eigenschaften teilhaben durch einen reibverschlu@ahnlichen Rundumverschluß.Structure according to 1., characterized in that openable flat components Participate in the holodynic properties through a friction lock All-round closure. Gebilde nach 1.,dadurch gekennzeichnet'daß zur Steigerung der FestigKeitseigenschaften und/oder zur Erreichung einer gerichteten Vorspannung mit oder ohne Verformung den Harzmatten Schrumpffasern beigelegt werden, die unter der Warmewirkung o.a. eine signifikante Långenverkürzung erfahren.Structure according to 1., characterized in that to increase the strength properties and / or to achieve a directed preload with or without deformation Resin mats shrink fibers are enclosed, which under the heat effect o.a. a experience significant length reduction. 8.8th. Gebilde nach . 1.,dadurch gekennzeichnet,daß bei der Verarbeitung der Harzmatten Teilflächen von der Erhärtung ausgespart werden durch parzielle Abkühlung o.a. c Gebilide nach 1.,dadurch gekennzeichnet,daß das Verb inden von Bauelementen durch die nicht ausgeharteten Streifen der Bauelemente erfolgt,durch Zusammenfügen'Pressen und Erwarmen o.a.Structure after. 1., characterized in that during processing the resin mats partial areas are spared from hardening by partial cooling o.a. c Gebilide according to 1., characterized in that the verb inden of components takes place through the uncured strips of the components, by joining'pressing and warming o.a. ?0.? 0. Gebilde nach dadurch gekennzeichnet,daß die Streifen beim Fügen mit einer Stachelwalze'Zahnrad o.a. homogenisiert werden.Structure according to characterized in that the strips with the joining homogenized with a spiked roller gear or similar.
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