DE4422473C2 - Blattfeder mit in Kunstharz eingebetteten Kunstfaserfäden - Google Patents

Description

Die Herstellung von Blattfedern aus Kunststoff ist hinreichend bekannt. Verwiesen wird diesbezüglich beispielsweise auf die DE 35 27 917 A1, aus der eine Blattfeder bekannt ist, die sich aus mehreren Schichten Glasfaserfäden zusammensetzt, die durch Epoxidharzschichten miteinander verbunden sind. Die Fasern, die sich in Längsrichtung der Blattfeder erstrecken, werden zur Erhöhung der Festigkeit vorgespannt. Zur Herstellung derartiger Blattfedern sind Pressen mit Preßformen vorgesehen, wobei die Kontur der Blattfeder in der Preßform unter Druck erzeugt wird.

Aus der DE 32 22 079 A1 ist eine Feder bekannt, bei der in einem Kunststoff-Matrix aus Epoxidharz die Kunststoffaserfäden in Richtung parallel zur Längsachse verlaufend eingebracht sind.

An diesen Fertigungsverfahren ist nachteilig, daß nicht nur die Pressen selbst sehr teuer in der Anschaffung sind, sondern darüber hinaus auch die Preßformen, die dem beim Preßvorgang entstehenden erheblichen Druck standhalten müssen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Blattfeder aus in Kunstharz eingebetteten Kunstfaserfäden und ein Verfahren zu ihrer Herstellung zu schaffen, die einfach und preiswert in der Herstellung ist, und die dennoch in etwa die gleichen Festigkeltseigenschaften aufweist, wie eine nach einem herkömmlichen Verfahren hergestellten Blattfeder.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Kunstharz ein Schaumharz eingesetzt wird. Schaumharz, beispielsweise als Mischung aus etwa 82% Epoxidharz, 16% Härter und 2% Treibmittel, hat die Eigenschaft, unter Blasenbildung zu expandieren. Da die Expansion im wesentlichen über die gesamte Dicke des Körpers gleichmäßig ist, erfolgt auch eine gleichmäßige Verteilung der Fäden über den Querschnitt der Blattfeder. Während der Expansion des Schaumharzes füllt der Schaumharz die Form, egal wie verwinkelt diese gestaltet ist, vollständig aus. Bei einer nach dem herkömmlichen Verfahren hergestellte Blattfeder besteht beim Preßvorgang immer die Gefahr, daß der Abstand zwischen den einzelnen Faserschichten unterschiedlich ist, mit der Folge, daß auch die Epoxidharzschicht unterschiedlich dick ist. Die Folge hiervon spiegelt sich in einer geringeren Belastbarkeit wieder.

Der Faseranteil an der fertigen Blattfeder beträgt etwa 60%. Eine erfindungsgemäß hergestellte Feder zeichnet sich darüber hinaus aufgrund der Porenbildung des Schaumharzes durch ein geringeres Gewicht aus. Es hat sich darüber hinaus gezeigt, daß entgegen der herrschenden Meinung, gleichmäßig verteilte Micro-Poren, wie sie bei der Expansion von Schaumharz auftreten, keine negativen Auswirkungen auf die Festigkeit haben (Tabelle: Vergleich Festigkeitswerte Schaumharz-Flachprobe; herkömmliche GFK-Flachprobe). Es muß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren im Gegensatz zum Stand der Technik auch nicht mit Harzüberschuß gearbeitet werden, das heißt, daß die Blattfedern umweltfreundlicher herstellbar sind.

Vorteilhaft hat sich insbesondere eine Blattfeder in Form einer Keilfeder herausgestellt. Die bekannte Hyperbelfeder weist nur eine geringe Seitensteifigkeit auf und kann daher nur bedingt Radführungsfunktionen übernehmen. Die Parabelfeder dagegen hat eine konstante Breite, weswegen sie im Nutzungsfahrzeugbereich die bevorzugte Federform ist. Wegen des parabolischen Dickenverlaufs und wegen der benötigten Mittenverstärkung, die in einem zusätzlichen Arbeitsgang hergestellt werden muß, ist jedoch die Herstellung einer GFK-Parabelfeder aufwendiger, als die einer GFK-Hyperbelfeder. Die Keilfeder vereinigt die Vorteile von Hyperbel- und Parabelfeder: außer einer konstanten Breite besitzt sie eine konstante Glasfaser-Querschnittsfläche über die Federlänge und einen veränderlichen Dickenverlauf. Aufgrund des veränderten Dickenverlaufes benötigt sie gegenüber der Parabelfeder keinen zusätzlichen Kern als Mittenverstärkung.

Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf die Verwendung von Schaumharz, insbesondere Epoxid-Schaumharz und Kunstfaserfäden zur Herstellung von Blattfedern. Ein Verfahren zur Herstellung einer Blattfeder der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, daß die Fäden in dem Schaumharz getränkt werden, und im getränkten Zustand in eine verschließbare Form eingeführt werden.

Vorteilhaft wird die verschließbare Form während des Expansionsvorgangs des Schaumharzes erwärmt. Dieser Vorgang des Härtens in der Form, der auch Geliervorgang genannt wird, findet über eine Stunde bei 70° statt. Das nachfolgende Aushärten der Blattfeder außerhalb der Form kann durch die Zuführung von Wärme beschleunigt werden, wobei der Aushärtevorgang nach vier Stunden bei 90° abgeschlossen ist.

Mit Probenkörpern wurden etwa 90 Festigkeitsversuche durchgeführt; verglichen wurden erfindungsgemäße Probenkörper mit GFK-Probenkörpern, die nach dem bekannten Stand der Technik hergestellt wurden. Die nachfolgende Tabelle zeigt die Mittelwerte der ermittelten Festigkeitswerte.

Claims (8)

1. Blattfeder mit in Kunstharz eingebetteten Kunststoffaserfäden, wobei die Kunststoffaserfäden sich in Längsrichtung der Feder erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunstharz ein Schaumharz eingesetzt wird.

2. Blattfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder die Form einer Keilfeder aufweist.

3. Blattfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaumharz aus einer Mischung aus etwa 82% Epoxidharz, 16% Härter und 2% Treibmittel besteht.

4. Blattfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Faseranteil etwa 60% beträgt.

5. Verfahren zur Herstellung einer Blattfeder nach einem oder mehrerer der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden in dem Schaumharz getränkt werden, und im getränkten Zustand in eine verschließbare Form eingeführt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verschließbare Form während des Expansionsvorganges des Schaumharzes erwärmt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aushärtung der Blattfeder unter Zuführung von Wärme außerhalb der Form erfolgt.

8. Verwendung von Schaumharz, insbesondere von Epoxidschaumharz, als Matrixmaterial für Kunststoffaserfäden zur Herstellung von Blattfedern.