(57)【要約】【課題】低い製造コストで少なくとも１つの肉厚部の製造が可能な、繊維複合材料から板バネを製造する方法を得る。【解決手段】繊維複合材料から板バネ１を製造する方法であって、板バネ１が、長手方向において端部間に位置する少なくとも１つの肉厚部を有する複数の繊維層で製造される、前記方法において、少なくとも１つの肉厚部が、それぞれ少なくとも１つの挿入部材８によって規定され、該挿入部材８が、ユニットとしてあらかじめ製造され、つづいて、それぞれ上側のカバー層６と下側のカバー層７の間で規定されるべき肉厚部の範囲に配置される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維複合材料から板バネ（１；１５；１８）を製造する方法であって、前記板バネ（１；１５；１８）が、長手方向において端部（４，５）間に位置する少なくとも１つの肉厚部（２，３）を有する複数の繊維層（９〜１４）で製造される、前記方法において、
前記少なくとも１つの肉厚部（２，３）が、それぞれ少なくとも１つの挿入部材（８）によって規定され、該挿入部材が、ユニットとしてあらかじめ製造され、つづいて、それぞれ上側のカバー層（６；１６；１９）と下側のカバー層（７；１７；２０）の間で規定されるべき前記肉厚部（２，３）の範囲に配置されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの挿入部材（８）が事前に複数の繊維層（１０〜１３）で構成され、該繊維層が、少なくとも１つの部分において覆い重なるように互いに結合され、これにより、各部分においてより大きな厚さを規定することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
異なる長さの前記繊維層（１１〜１３）が互いに結合されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの挿入部材（８）が事前に複数の繊維層（９〜１３）で構成され、少なくとも１つのより短い繊維層（１０〜１３）が少なくとも１つのより長い繊維層（９）に固定されることで、より大きな厚さを有する少なくとも１つの部分が製造されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記上側のカバー層（６；１６；１９）及び／又は前記下側のカバー層（７；１７；２０）が、それぞれ複数の繊維層（１４）によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記上側のカバー層（６；１６；１０）あるいは前記下側のカバー層（７；１７；２０）の前記複数の繊維層（１４）が同一の長さを有していることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つの肉厚部（２，３）が、それぞれ中間に位置する複数の挿入部材（８）によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
互いに対応する挿入部材（８）が、互いに鏡面対称に配置されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
繊維複合材料から成る板バネ（１；１５；１８）であって、長手方向において端部（４，５）間に少なくとも１つの肉厚部（２，３）が形成されている、前記板バネにおいて、
前記少なくとも１つの肉厚部（２，３）の各範囲において、少なくとも１つの挿入部材（８）が上側のカバー層（６；１６；１９）と下側のカバー層（７；１７；２０）の間に設けられており、前記少なくとも１つの挿入部材（８）があらかじめ製造されたユニットとして前記カバー層（６，７；１６，１７；１９，２０）に結合されていることを特徴とする板バネ。
【請求項１０】
請求項９に記載の板バネを含む、原動機付き車両用のシャシ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維複合材料から板バネを製造する方法に関するものであり、板バネは、長手方向において端部間に位置する少なくとも１つの肉厚部を有する複数の繊維層で製造される。さらに、本発明は、板バネ及び原動機付き車両用のシャシに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原動機付き車両のシャシには、支持バネとして、車輪支持部に設けられた車輪に対して車両の構造をバネ弾性的に支持する板バネが用いられる。板バネの本質的な利点は、板バネは他のバネ構造と比較して同時に構造及び軸の結合のための構造要素として機能し、車輪ガイド機能を担うことが可能であることにある。そして、更に複数の板バネを用いれば、個々の板バネ間の摩擦力によりある程度の緩衝を得ることができるため、板バネは、振動ダンパの役割を補助することが可能である。
【０００３】
板バネは、その間に繊維複合材料から増やして製造され、これにより、上述の利点は、同時にわずかな重量において実現されることができる。このために、通常、板バネは、複数の繊維層で構成され、これら繊維層は、求められる板バネの構成に応じて互いに位置決めされ、コンパクト化され、つづいて合成樹脂マトリクスにより材料結合式に互いに結合される。このとき、これにより最終的に形成された板バネの幾何形状及び材料選択に応じて、板バネの異なる特性を実現することができる。
【０００４】
特許文献１から、繊維複合材料から板バネを製造する方法が明らかであり、板バネは、複数の繊維層で製造される。ここで、板バネの端部間には、板バネの他の部分に比べて大きな厚さを有する肉厚部が形成され、この肉厚部は、異なる長さを有する繊維層がそれぞれ交互に端部から所望の範囲へ延在し、ここで覆い重なることで製造される。そして、所望の範囲において得られたこの繊維層の覆い重なりは、そこで肉厚部となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許発明第１０２０１００５００６５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の従来技術を起点として、本発明の課題は、繊維複合材料から板バネを製造する方法を得ることにあり、このとき、低い製造コストで少なくとも１つの肉厚部の製造が可能であるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、請求項１の前提部分を基礎としてその特徴部分との関連において解決される。これにつづく従属請求項は、それぞれ本発明の有利な発展形態を表すものである。加えて、本発明による板バネは、請求項９の対象であり、一方、板バネを備えたシャシは請求項１０で特許請求されている。
【０００８】
本発明によれば、繊維複合材料から板バネを製造する方法において、板バネは、長手方向において端部間に位置する少なくとも１つの肉厚部を有する複数の繊維層で製造される。したがって、本発明によれば、板バネは、合成樹脂との組合せにおいて繊維−合成樹脂複合部材を形成する複数の個々の繊維層で製造される。ここで、本発明の意味合いにおいては、繊維は、合成樹脂マトリクスにより包囲された特にガラス繊維の形態の強化繊維である。このとき、好ましくは、合成樹脂マトリクスは、エポキシ樹脂の形態で存在し得る熱硬化性合成樹脂で形成される。
【０００９】
このとき、製造されるべき板バネにおいては、製造中に端部間に少なくとも１つの肉厚部が形成される。ここで、「肉厚部」は、板バネの他の部分に比べてはるかに大きな厚さ、すなわち伸縮方向においてより大きな延長部をもって構成された板バネの一部分と理解され得る。このとき、板バネの長手延長部に沿って、厚さに関して互いに対応して、又は異なるように構成され得る１つ又は複数のこのように肉厚にされた範囲を設けることが可能である。
【００１０】
本発明は、ユニットとしてあらかじめ製造され、つづいてそれぞれ規定されるべき肉厚部の範囲において上側のカバー層と下側のカバー層の間に配置されるそれぞれ少なくとも１つの挿入部材によって少なくとも１つの肉厚部が規定されるという技術的な示唆を含んでいる。したがって、換言すれば、本発明による方法においては、少なくとも１つの挿入部材があらかじめ製造され、あらかじめ製造されたこの挿入部材は、実際の板バネの更なる製造プロセスにおいて下側のカバー層と上側のカバー層の間で肉厚とされるべき範囲に配置され、カバー層との結合後にそこで所望の肉厚部が規定される。
【００１１】
このとき、方法のこのような構成は、少なくとも１つの挿入部材をあらかじめ製造することにより製造コストを低減することが可能であるという利点を有している。したがって、つまり、実際の板バネは複数の構成部材に分割され、これら構成部材は、製造プロセスの最後において初めて一体化される。これにより、挿入部材においては、個々の繊維層の位置決め及び結合が、繊維層が繊維層のために最終的な板バネへの経過において互いに重ねられる場合よりも単純に構成されることが可能である。これにより、更なる利点として、異なるカバー層を有する挿入部材の様々な組み合わせの可能性のあらかじめ製造された構成が存在し、これにより板バネの異なる特性も実現可能であることによって、板バネの製造をモジュール式に構成することが可能である。加えて、このとき、あらかじめ製造された異なる挿入部材を互いに組み合わせることが可能である。全体として、１つ又は複数のあらかじめ製造された挿入部材がカバー層の間で１つ又はそれぞれの箇所に配置され、これにより１つ又は複数の肉厚範囲が実現されることで、板バネの製造が単純に構成され得る。
【００１２】
これに対して、特許文献１の場合には、製造されるべき板バネの各肉厚部が、繊維層の適当な覆い重ねの実現によって構成され、これら繊維層は、それぞれ板バネの軸方向端部から適当な範囲へ交互に延在している。これは、相応してコストがかかるように構成されている。なぜなら、製造のために、繊維層のための繊維層が互いに積層される必要があり、最終的な接合前に個々の層の位置ずれが妨げられるべきであるためである。
【００１３】
少なくとも１つの挿入部材が「ユニットとしてあらかじめ製造」されていることは、本発明の意味合いにおいては、あらかじめ製造される製造プロセス中に挿入部材が繊維−合成樹脂複合部材としてあらかじめ製造されたことを意味する。このとき、好ましくは、挿入部材の個々の繊維層は、炉プロセスにおいてあらかじめコンパクト化されるとともに、合成樹脂マトリクスにおいて結び付けられる。
【００１４】
原則的には、達成すべき最終的な板バネの特性に応じて、挿入部材は、カバー層と同一の繊維複合材料で製造されることができるか、又は異なる材料でも製造されることが可能である。同様に、カバー層も、１つ又は同一の材料で構成されることができるか、又は異なる材料によって形成されることが可能である。
【００１５】
本発明の一実施形態に対応して、少なくとも１つの挿入部材が事前に複数の繊維層で構成され、該繊維層が、少なくとも１つの部分において覆い重なるように互いに結合され、これにより、各部分においてより大きな厚さを規定する。ここで、この実施形態の発展形態では、長さの異なる繊維層が互いに結合される。したがって、少なくとも１つの挿入部材は、あらかじめ規定されたパターンに合わせて、異なる繊維層で構成され、達成されるべき厚さは、異なる繊維層の目的をもった覆い重ねによって実現される。
【００１６】
これに代わる、又はこれに補足する本発明の１つの構成可能性によれば、少なくとも１つの挿入部材が事前に複数の繊維層で構成され、少なくとも１つのより短い繊維層が少なくとも１つのより長い繊維層に固定されることで、より大きな厚さを有する少なくとも１つの部分が製造される。したがって、この場合、少なくとも１つの挿入部材の所望の厚さは、１つ又は複数のより短い繊維層が１つ又は複数のより長い繊維層に載置されることで実現される。したがって、繊維は互いに積層される。
【００１７】
本発明の別の一実施形態によれば、上側のカバー層及び／又は下側のカバー層が、それぞれ複数の繊維層によって形成される。したがって、本発明によれば、上側のカバー層若しくは下側のカバー層又は上側のカバー層も、また下側のカバー層も、それぞれ複数の繊維層で構成される。これにより、繊維層の数の選択に応じて、最終的に製造されるべき板バネの特性に影響を与えることが可能である。このとき、本発明の意味合いでは、上側のカバー層あるいは下側のカバー層を事前のプロセスの範囲においてあらかじめ製造することも考えられる。しかし、これに代えて、中間に位置する少なくとも１つの挿入部材と結合する範囲において初めて個々の繊維層をつなぎ合わせることが可能である。
【００１８】
上述の実施形態の発展形態においては、複数の繊維層がそれぞれ同一の長さを有している。特に好ましくは、このとき、上側のカバー層及び／又は下側のカバー層の繊維層は、板バネの長手方向において最終的な板バネの軸方向端部から他の他の端部へ延在している。
【００１９】
本発明の別の有利な実施形態は、少なくとも１つの肉厚部が、それぞれ中間に位置する複数の挿入部材によって形成されることである。したがって、個々の肉厚部は、複数の挿入部材の相互作用によって形成され、このとき、これら挿入部材は、好ましくは互いに対応しているとともに、上側のカバー層と下側カバー層の間で互いに鏡面対称に配置されている。この相互作用により、同一部材として構成された装柱部材によって、はるかにより大きな肉厚部を実現することが可能である。
【００２０】
本発明による方法を用いて製造された板バネは、少なくとも１つの肉厚部が長手方向において端部間において形成されており、少なくとも１つの肉厚部の各範囲において、少なくとも１つの挿入部材が上側のカバー層と下側のカバー層の間に設けられており、挿入部材は、あらかじめ製造されたユニットとしてカバー層に結合されていることを特徴としている。そして、このような板バネは、特に原動機付き車両用のシャシの一部であり、さらに、用いられる板バネは、上述の態様に合わせて製造されることが可能である。
【００２１】
本発明は、付随的な請求項及びこれに従属する請求項の記載された組合せに限定されていない。さらに、特に、個々の特徴が特許請求の範囲、本発明の好ましい実施形態の以下の説明又は直接図面から得られる場合に、個々の特徴を互いに組み合わせることが可能である。請求項における、符号を用いることによる図面の参照は、請求項の保護範囲を限定するものではない。
【００２２】
以下に説明される本発明の有利な実施形態は、図面に図示されている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態に対応する本発明の板バネを完成された状態において概略的に示す図である。
【図２】構成部材に分解された図１に基づく板バネを概略的に示す図である。
【図３】完成前の、図２に基づく挿入部材を概略的に示す個別図である。
【図４】完成された状態における挿入部材を概略的に示す個別図である。
【図５】完成前の、図２に基づく上側カバーを概略的に示す個別図である。
【図６】完成前の、図２に基づく上側カバーを概略的に示す個別図である。
【図７】完成前の、本発明の第２の実施形態に対応する板バネを概略的に示す図である。
【図８】完成前の、本発明の第３の実施形態に対応する板バネを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１から、板バネ１の概略的な図示が明らかであり、この板バネは、本発明の第１の実施形態に対応して構成されている。図１から分かるように、板バネ１は２つの肉厚部２，３を備えており、これら肉厚部は、端部４，５の間で長手方向に互いに離間して位置している。ここで、板バネ１は、肉厚部２，３の範囲において、端部側の部分及びこれらの間に位置する中央範囲に比べて明らかに大きな厚さをもって構成されている。このとき、図１には、完成された状態で板バネ１が示されており、この完成された状態では、特にガラス繊維の形態で複数の繊維層が、合成樹脂マトリクスで包囲されているとともに、繊維−合成樹脂複合部材を形成している。このとき、合成樹脂は、特に熱硬化性の合成樹脂によって形成されるとともに、好ましくはエポキシ樹脂として存在している。
【００２５】
特徴として、板バネ１は、図２から明らかであるように、あらかじめ製造された複数の構成要素で組み立てキット式に構成される。すなわち、図２から、板バネ１が上側のカバー層６、下側のカバー層７及び全部で４つの挿入部材８で形成され、これら挿入部材は、それぞれ同一の構造を有しているとともに、上側のカバー層６と下側のカバー層７の間に配置される。具体的には、このとき、挿入部材８は、それぞれ対状に互いに対して鏡面対称に位置しつつ上側のカバー層６と下側のカバー層７の間の箇所に設けられ、この箇所では、後に板バネ１が肉厚部２，３を備えることとなる。
【００２６】
カバー層６，７及び挿入部材８は、それぞれ事前のプロセスステップにおいて複数の繊維層からあらかじめ製造され、これは、挿入部材８について図３及び図４に図示されている一方、図５には上側のカバー層６の予備製造が示され、図６には下側のカバー層７の予備製造が示されている。挿入部材８について、図３から、異なる長さを有する複数の繊維層９〜１３が互いに重ねて配置されることが見て取れる。ここで、層状に互いに重ねて配置された繊維層１１，１２に繊維層１０が覆い重なり、その側で更に最も上に位置する繊維層１３が覆い重なるように、繊維層１０〜１３が最も長い繊維層９に配置される。これにより、挿入部材８の所望の輪郭が描かれ、つづいて、最終的に合成樹脂マトリクスによって包囲されるように、繊維層９〜１３が炉プロセスにおいて図４に図示されたくさび状の輪郭へあらかじめコンパクト化される。
【００２７】
これに対して、図５及び図６から分かるように、上側のカバー層６も、また下側のカバー層７も、それぞれ複数の同一長さの繊維層１４で形成されている。このとき、繊維層１４は、それぞれ、後の板バネ１において端部４，５間で規定された長さに対応した長さを有している。加えて、図５及び図６から見て取れるように、このとき、上側のカバー層６は２つの繊維層１４で構成されている一方、下側のカバー層７は、全部で４つの繊維層１４で形成されている。上側のカバー層６も、また下側のカバー層７も、同様にあらかじめコンパクト化されて、合成樹脂マトリクスにおいて結び付けられている。そして、完了プロセスでは、最終的な板バネ１が上側のカバー層６、間に位置する４つの挿入部材８及び下側のカバー層７から製造される。
【００２８】
さらに、図７には、本発明の第２の実施形態に対応する板バネ１５の構成要素が示されている。上述の態様とは異なり、ここでは、上側のカバー層及び下側のカバー層が同数の繊維層、ここでは４つの繊維層で構成されることで、上側のカバー層１６及び下側のカバー層１７が同一に構成されている。同様のことが図８による板バネ１８の構成要素においても当てはまり、この板バネにおいては、上側のカバー層１９及び下側のカバー層２０が、同一の構造を有しており、したがって互いに対応する構成要素として実現されている。上述の態様とは異なり、このとき、上側のカバー層１９及び下側のカバー層２０は、それぞれ２つの繊維層によって形成される。
【００２９】
本発明による方法により、少ない製造コストで板バネを製造することができ、同時に、異なる厚さ経過を問題なく実現可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１              板バネ
２              肉厚部
３              肉厚部
４              端部
５              端部
６              上側のカバー層
７              下側のカバー層
８              挿入部材
９              繊維層
１０            繊維層
１１            繊維層
１２            繊維層
１３            繊維層
１４            繊維層
１５            板バネ
１６            上側のカバー層
１７            下側のカバー層
１８            板バネ
１９            上側のカバー層
２０            下側のカバー層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019528408.tif 000009
【図８】
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【国際調査報告】
2019528408.tif 000011
2019528408.tif 000012
2019528408.tif 000013
2019528408.tif 000014
2019528408.tif 000015
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