(57)【要約】  本発明は、繊維複合構造の板ばね（２）であって所望の形状の板ばね（２）を製造する方法に関し、本方法は、繊維材料（４）を繊維供給貯蔵器（３）から注入ボックス（６）の中へストランドとして引き出すステップであって、注入ボックス（６）は、繊維材料（４）のストランドとしての引き出しの間、チャンバー過圧下の注入ボックス（６）に属する注入チャンバー（６ａ）内において、繊維材料（４）の各一部分に、少なくとも１つの基体材料を連続的に含浸させるように設計されているステップと、基体材料で含浸された繊維材料のストランド（４ａ）を、注入ボックスから引き出し、続いて、基体材料で含浸された繊維材料のストランド（４ａ）を加熱装置（７）へ搬送し、加熱装置（７）において、基体材料で含浸された繊維材料のストランド（４ａ）の搬送された各一部分が、少なくとも不完全に硬化され、基体材料で補強された繊維材料のストランド（４ａ）を、所望の形状の板ばね（２）に成形するステップと、を含む。本発明は、関連するストランド引出装置（１）にさらに関する。
2022502278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維複合構造の板ばね（２）であって所望の形状の前記板ばね（２）を製造する方法であって、
繊維材料（４）を繊維供給貯蔵器（３）から注入ボックス（６）の中へストランドとして引き出すステップであって、前記注入ボックス（６）は、前記繊維材料（４）の前記ストランドとしての引き出しの間、チャンバー過圧下の前記注入ボックス（６）に属する注入チャンバー（６ａ）内において、前記繊維材料（４）の各一部分に、少なくとも１つの基体材料を、連続的に含浸させるように設計されているステップと、
前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランド（４ａ）を、前記注入ボックス（６）から引き出し、続いて、前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランド（４ａ）を、加熱装置（７）へ搬送し、前記加熱装置（７）において、前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランド（４ａ）の各搬送された一部分が、少なくとも不完全に硬化され、前記基体材料で補強された前記繊維材料のストランド（４ａ）を、前記所望の形状の前記板ばね（２）に成形するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランド（４ａ）のうち、前記注入ボックス（６）から引き出された前記一部分は、当該一部分の完全な硬化の前に、成形ツール（８）に搬送され、前記成形ツール（８）は、前記注入ボックス（６）から連続的にそれぞれ引き出された、前記基体材料で補強された前記繊維材料のストランド（４ａ）の前記一部分を、前記所望の形状の前記板ばね（２）にする
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記注入ボックス（６）から引き出された、前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランド（４ａ）の前記一部分は、前記所望の形状の前記板ばね（２）の断面輪郭を定める前記成形ツール（８）の孔（８ａ）を通り抜けて連続的に引き出され、続いて、前記繊維材料のストランド（４ａ）は、前記加熱装置（７）において完全に硬化されてストレートな板ばね（２）となる
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記注入ボックス（６）から引き出された、前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランド（４ａ）の前記一部分は、前記所望の形状の前記板ばね（２）の断面輪郭を定める前記成形ツール（８）の孔（８ａ）を通り抜けて連続的に引き出され、続いて、前記繊維材料のストランド（４ａ）は、前記加熱装置（７）において加熱されて、少なくとも不完全にまたは完全に硬化された繊維材料のストランド（４ａ）になり、続いて、前記少なくとも不完全にまたは完全に硬化された繊維材料のストランド（４ａ）は、再び温められ、その後、成形ツール（８ｂ）において、成形および／または加圧されて、前記所望の形状を有する板ばね（２）となる、
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記注入ボックス（６）から引き出された、前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランド（４ａ）の前記一部分は、前記所望の形状の前記板ばね（２）の断面輪郭を定める前記成形ツール（８）の孔（８ａ）を通り抜けて連続的に引き出され、続いて、前記繊維材料のストランド（４ａ）は、前記加熱装置（７）において加熱されて、不完全にのみ硬化された繊維材料のストランド（４ａ）になり、続いて、前記不完全にのみ硬化された繊維材料のストランド（４ａ）は、再度の加温なしに、成形ツール（８ｃ）において前記所望の形状を有する板ばね（２）に成形され、当該成形の後、前記所望の形状を有する前記板ばね（２）の完全な硬化が実行される、
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記注入ボックス（６）から引き出された、前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランド（４ａ）の前記一部分は、前記所望の形状の前記板ばね（２）の断面輪郭を定める前記成形ツール（８）の孔（８ａ）を通り抜けて連続的に引き出され、続いて、前記繊維材料のストランド（４ａ）は、前記加熱装置（７）において加熱されて、少なくとも不完全にまたは完全に硬化された繊維材料のストランド（４ａ）になり、続いて、前記不完全にのみ硬化された繊維材料のストランド（４ａ）、または、前記完全に硬化され再び加温された繊維材料のストランドは、円弧引出成形方法によって、曲がりのある所望の形状を有する板ばね（２）に成形される、
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記基体材料は、少なくとも１つのポリウレタン材料、または、２段階硬化エポキシ樹脂を含む、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
繊維複合構造の板ばね（２）を製造するストランド引出装置であって、
少なくとも１つの繊維材料を貯蔵する繊維供給貯蔵器（３）と、
前記繊維供給貯蔵器（３）から前記繊維材料を連続的に引き出すように設計されている牽引装置（５）と、
注入ボックス（６）であって、前記繊維材料（４）のストランドとしての引き出しの間、チャンバー過圧下の前記注入ボックス（６）に属する注入チャンバー（６ａ）内において、前記牽引装置（５）によって引かれて前記注入ボックス（６）を通る前記繊維材料（４）の各一部分に、少なくとも１つの基体材料を、連続的に含浸させるように設計されている前記注入ボックス（６）と、
加熱装置（７）であって、前記牽引装置（５）によって前記加熱装置（７）へそれぞれ搬送された、前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランド（４ａ）の一部分の、少なくとも不完全な硬化のために設計されている加熱装置（７）と、
前記基体材料で補強された、前記繊維材料のストランド（４ａ）の少なくとも不完全に硬化された各一部分を、所望の形状の板ばね（２）に成形するように設計されている前記成形ツール（８）と、
を含むストランド引出装置。
【請求項９】
前記成形ツール（８）は、孔（８ａ）を有し、前記孔（８ａ）は、前記注入ボックス（６）から連続的に引き出された、前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランド（４ａ）の前記一部分に対応する前記板ばね（２）の断面輪郭についての前記所望の形状を定めるように設計されており、
前記ストランド引出装置（１）は、制御装置（９）を有し、前記制御装置（９）は、前記孔（８ａ）から出た後の前記繊維材料のストランド（４ａ）が、前記加熱装置（７）において完全に硬化されてストレートの板ばね（２）になるように、前記加熱装置（７）と前記牽引装置（５）とを制御するように設計されている、
ことを特徴とする請求項８に記載のストランド引出装置。
【請求項１０】
前記成形ツール（８）は、孔（８ａ）を有し、前記孔（８ａ）は、前記注入ボックス（６）から連続的に引き出された、前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランド（４ａ）の前記一部分に対応する前記板ばね（２）の断面輪郭についての前記所望の形状を定めるように設計されており、
前記ストランド引出装置（１）は、制御装置（９）を有し、前記制御装置（９）は、前記加熱装置（７）から出た後の前記少なくとも不完全にまたは完全に硬化された繊維材料のストランド（４ａ）が、加温装置（１１）で再び加温され、その後、さらなる成形ツール（８ｂ）において、成形および／または加圧されて、前記所望の形状を有する板ばね（２）になるように、前記加熱装置（７）と前記牽引装置（５）とを制御するように設計されている、
ことを特徴とする請求項８に記載のストランド引出装置。
【請求項１１】
前記成形ツール（８）は、孔（８ａ）を有し、前記孔（８ａ）は、前記注入ボックス（６）から連続的に引き出された、前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランド（４ａ）の前記一部分に対応する前記板ばね（２）の断面輪郭についての前記所望の形状を定めるように設計されており、
前記ストランド引出装置（１）は、制御装置（９）を有し、前記制御装置（９）は、前記繊維材料のストランド（４ａ）が、前記加熱装置（７）において加熱されて、不完全にのみ硬化された繊維材料のストランド（４ａ）になり、続いて、前記不完全にのみ硬化された繊維材料のストランド（４ａ）が、再度の加温なしで、さらなる成形ツール（８ｃ）において、前記所望の形状を有する板ばね（２）へと成形され、当該成形の後、前記所望の形状を有する板ばね（２）の完全な硬化が実行されるように、前記加熱装置（７）と前記牽引装置（５）とを制御するように設計されている、
ことを特徴とする請求項８に記載のストランド引出装置。
【請求項１２】
前記成形ツール（８）は、孔（８ａ）を有し、前記孔（８ａ）は、前記注入ボックス（６）から連続的に引き出された、前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランド（４ａ）の前記一部分に対応する前記板ばね（２）の断面輪郭についての前記所望の形状を定めるように設計されており、
前記ストランド引出装置（１）は、制御装置（９）を有し、前記制御装置（９）は、前記繊維材料のストランド（４ａ）が、前記加熱装置（７）おいて加熱されて、少なくとも不完全にまたは完全に硬化された繊維材料のストランド（４ａ）になり、続いて、前記不完全にのみ硬化された繊維材料のストランド（４ａ）、または、前記完全に硬化され再び加温された繊維材料のストランド（４ａ）が、前記ストランド引出装置（１）に属する円弧状の引出成形装置（１２）によって、曲がりのある所望の形状を有する板ばね（２）に成形されるように、前記加熱装置（７）と前記牽引装置（５）とを制御するように設計されている、
ことを特徴とする請求項８に記載のストランド引出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維複合構造の板ばねであって所望の形状を有する当該板ばねを製造するための方法、および関連するストランド引出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
個々の繊維と、当該繊維を取り囲む硬化された樹脂の基体と、を含む板ばねを、自動車用の繊維複合部品として製造するための不連続な方法が、欧州特許出願公開第２４９２０７４号明細書から知られており、この方法において、繊維は、準備され、そして少なくとも２つの繊維層の形態で積層され、これらの繊維層は、プレス成型金型内で成型され、そして、繊維層の少なくとも１つに乾式で塗布された結合剤によって、乾式の予備成形体に固定され、当該予備成形体は、RTMキャビティにおいて、前記樹脂で含浸され、そして硬化される。
【０００３】
個々の繊維と、当該繊維を取り囲む硬化された樹脂の基体と、を含む板ばねを、自動車用の繊維複合部品として製造するための連続的な方法が、米国特許第４４４５９５７号明細書から知られている。繊維複合部品としての板ばねは、覆いのない桶を有する引出成形装置で製造され、当該桶において、繊維は前記基体で含浸される。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の目的は、繊維複合構造で板ばねを特に効率的かつ高品質に製造できる方法およびストランド引出装置を創造することである。
【０００５】
本課題は、繊維複合構造の板ばねであって所望の形状を有する当該板ばねを製造するための方法によって解決され、本方法は、
繊維材料を、繊維供給貯蔵器から注入ボックスの中へストランドとして引き出すステップであって、前記注入ボックスが、前記繊維材料の前記ストランドとしての引き出しの間、チャンバー過圧下の前記注入ボックスに属する注入チャンバー内において、前記繊維材料の各一部分に少なくとも１つの基体材料を連続的に含浸させるように設計されているステップと、
前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランドを前記注入ボックスから引き出し、続いて、前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランドを加熱装置に搬送し、前記加熱装置において、前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランドの前記運搬された各一部分が、少なくとも不完全に硬化され、そして、前記基体材料で補強された前記繊維材料のストランドを、前記所望の形状の前記板ばねに成形するステップと、を含む。
【０００６】
板ばねは、板ばねに作用する外力によって特定の程度まで構造的に弾性変形が可能な一般的なばねに属する特定のタイプの構成であり、エネルギーは、弾性変形した板ばねに蓄積され、板ばねの弾性的な形状回復によって再び放出される。板ばねは、車両の構成において頻繁に使用されており、例えば、特に車両の車輪が取り付けられるシャーシにおけるばねとダンパーとの構成装置の構成要素として使用されている。一般に、このような板ばねを好ましい価格で大量に連続生産する必要がある。板ばねの構造的成熟度、板ばねの可能な限りの軽量化、および、安全な使用、に関する高い要求、例えば、車両との事故の際の板ばねの衝突挙動に関する高い要求のために、繊維複合部品として生産される板ばねが増加している。
【０００７】
これまで、このような繊維複合部品は、とりわけ、特殊な個々の金型において一つずつ個別生産、例えば、樹脂で含浸された繊維マットを金型に手作業で挿入し、続いて金型内を加熱しプレスすることによって製造されていた。あるいは、このような繊維複合部品は、ストランド引出法によって、連続的に大量に製造することもできる。しかしながら、引出成形法としても称され得る既知のストランド引出法における覆いのない槽の使用は、特定の樹脂しか手順的に使用できず、反応性の高いおよび／または反応性の速い樹脂を使用できないという不利な点を有する。また、繊維材料への樹脂の完全かつ均質な含浸は、覆いのない槽では必ずしも保証されない。
【０００８】
このため、本発明によれば、過圧下の注入チャンバーを備えた注入ボックスを使用してストランドを引き出し、続いて、注入ボックスにおいて基体材料で含浸された繊維材料を完全に硬化することと、基体材料で含浸された繊維材料を不完全にのみ硬化することと、を任意に実行可能な手法によって、板ばねを製造することが提案される。完全または不完全のみの硬化が任意に実行可能なため、不完全な硬化の後にも、板ばねの所望の形状すなわち板ばねの三次元構成における所望の特性に応じて、単なるストレートな板ばねとは異なる形状を有する板ばねを製造可能にもするために、成形処理ステップがさらに続く。特に、本発明によれば、単なるストレートな構成の板ばねとは異なる所望の形状の板ばねが、中断することなく、完全に自動的に、連続する方法によって製造可能である。
【０００９】
所望の形状の板ばねは、所望の形状に応じて、板ばねの所望の断面形状すなわち板ばねの異なる断面において同一または異なり得る各断面輪郭と、板ばねの長手方向における形状と、の両方を含み、板ばねの長手方向における形状は、例えば、板ばねの曲げ部分における湾曲、および、板ばねの端部における形状、などであり、特に、シャーシの接続ポイント等である選択された構成要素に板ばねを後に固定する固定部分の形状に関する。
【００１０】
繊維材料は、個々の糸または繊維束でもよい。しかしながら、繊維材料は、例えばストリップ（strip）などの編まれたまたは織られたストランド材料でもよい。特に、繊維材料は、ガラス繊維、炭素繊維、バサルト繊維、および／またはアラミド繊維を含んでもよい。繊維材料は、また、とりわけ、ロービング（roving）としても称され、一般に、フィラメントの束またはストランド、すなわち、エンドレスファイバーを示す。
【００１１】
繊維供給貯蔵器は、適切な期間にわたって継続的で中断のない製造のために十分な量の繊維材料を貯蔵するために機能する。一般に、このような繊維供給貯蔵器は、スプールフレームによって形成可能であり、スプールフレームにおいては、繊維材料が巻かれた複数のスプールが回転可能に取り付けられ、繊維材料が容易に引き出される。引き出された繊維材料は、その後、注入ボックスに搬送される。
【００１２】
注入ボックスは、繊維供給貯蔵器から来る繊維材料が引き込まれる注入チャンバーを含む。好ましくは、チャンバーの過圧が、注入チャンバー内に広がる。所望のまたはそれぞれ必要な基体材料が、注入ボックスの外から注入チャンバーの中に、注入、または、高圧でそれぞれ押し込まれる。高いチャンバー圧力のために、基体材料は、繊維材料の内部空間に特に良く含浸でき、空気の混入なく、すなわち気泡なく、特に全領域にわたって接触できる。
【００１３】
基体材料は、特に、ポリマーでもよい。基体材料は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、および／またはエラストマーでもよい。基体材料は、反応的に硬化してもよい。あるいは、基体材料は、自己硬化してもよい。したがって、基体材料は、例えば、ポリウレタン、エポキシ樹脂、および／またはポリアミドを含んでもよい。
【００１４】
すべての方法の変形において、基体材料は、少なくとも１つのポリウレタン材料を有することができる。
【００１５】
繊維複合構造の板ばねによって、明らかな軽量化を達成することができ、このため、例えば、自動車の利用分野において、燃料消費量と、それに基づく汚染物質の排出も、削減できる。また、繊維複合構造の板ばねは、より静かな駆動動作を生じ、つまり、板ばねは、例えばノイズを低減する。
【００１６】
基体材料の成分としてのポリウレタン材料は、例えば、繊維材料の含浸性を向上させ、そして、硬化時間すなわち反応時間を短縮する。ポリウレタン材料によって達成される優れた靭性は、荷重下での疲労挙動において良い効果をもたらす。
【００１７】
すべての方法の変形において、ストランド引出における注入ボックスによって、高い反応性すなわち非常に迅速に硬化する基体材料または基体システムを使用することもできる。急速硬化基体材料または急速硬化基体システムは、例えば、１０?１５分の時間で完全に硬化する材料である。
【００１８】
この方法に加えて、本課題は、繊維複合構造の板ばねを製造するためのストランドの引出装置によっても解決され、このストランド引出装置は、少なくとも１つの繊維材料を貯蔵する繊維供給貯蔵器と、前記繊維供給貯蔵器から前記繊維材料を連続的に引き出すように設計されている牽引装置と、注入ボックスであって、前記繊維材料のストランドとしての引き出しの間、チャンバー過圧下の前記注入ボックスに属する注入チャンバー内において、前記牽引装置によって引かれて前記注入ボックスを通る前記繊維材料の各一部分に少なくとも１つの基体材料を連続的に含浸させるように設計されている前記注入ボックスと、加熱装置であって、前記牽引装置によって前記加熱装置にそれぞれ搬送された、前記基体で含浸された前記繊維材料のストランドの一部分の、少なくとも不完全な硬化のために設計されている前記加熱装置と、前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランドの少なくとも不完全に硬化された各一部分を、所望の形状の板ばねに成形するように設計されている成形ツールと、を含む。本発明に係るストランド引出装置は、本発明に係る１つまたは複数の方法を実行するように設計されている。
【００１９】
牽引装置は、一般に２つの牽引器を有することができ、２つの牽引器は、繊維材料の牽引方向において互いに直線的に移動可能な態様で設けられ、２つの牽引器は、２つの牽引器の一方に向かう方向への移動と、当該一方から離れる方向への移動とを、交互に自動的に行うことができる。牽引方向に移動している牽引器は、常に、繊維材料の一部分と係合し、かつ、後ろの牽引器を牽引方向に引き、牽引方向とは反対に移動している牽引器は、繊維材料を放している。したがって、繊維材料は、常に牽引方向にのみ連続的に移動される。
【００２０】
成形ツールは、１つの成形ツール要素で構成されてもよいし、複数の成形ツール要素で構成されてもよい。複数の成形ツール要素は、互いに異なる距離で配置されてもよい。互いに間隔をあけてそれぞれ配置された２つの成形ツール要素の間に、特に、ストランド引出装置の他の構成要素、特に、加熱装置、牽引装置、および／または分離装置が、配置されてもよい。成形ツールは、例えば、繊維材料のストランドの断面輪郭の形成のために設計された第１の成形ツールを含んでもよい。成形ツールは、例えば、繊維材料のストランドの長手方向の輪郭を形成するように設計された第２の成形ツールを含んでもよい。
【００２１】
この方法の特別な実施形態では、注入ボックスから引き出された、基体材料で含浸された繊維材料のストランドの一部分は、完全な硬化の前に、成形ツールに搬送されてもよく、この成形ツールは、注入ボックスから連続的にそれぞれ引き出された、基体材料で補強された繊維材料のストランドの一部分を、所望の形状の板ばねにするように設計されている。繊維材料と基体材料とを含む繊維材料のストランドが、注入ボックスから出ると、繊維材料のストランドは、加熱装置に運ばれてもよく、そこで所望の態様、すなわち不完全のみまたは完全に硬化されてもよい。しかしながら、完全な硬化の前に、繊維材料のストランドは、成形ツールに搬送されてもよい。当該成形ツールは、まだ完全に硬化していない繊維材料のストランドの断面形状を成形するように設計されてもよい。代替的または追加的に、まだ完全に硬化していない繊維材料のストランドの長手方向の範囲、すなわちその長手方向の形状を成形するように設計されている成形ツールが設けられてもよい。
【００２２】
本方法の第１の変形例では、注入ボックスから引き出された、基体材料で含浸された繊維材料のストランドの一部分は、所望の形状の板ばねの断面輪郭を定める成形ツールの孔を通って連続的にガイドされてもよく、続いて、繊維材料のストランドは、加熱装置において完全に硬化されてストレートな板ばねになってもよい。
【００２３】
第１の実施形態において、成形ツールは、孔を有してもよく、孔は、注入ボックスから連続的に引き出された、基体材料で含浸された繊維材料のストランドの一部分に対応する板ばねの断面輪郭についての所望の形状を定めるように設計されており、ここで、ストランド引出装置は、制御装置を有してもよく、制御装置は、孔から出た後の繊維材料のストランドが加熱装置において完全に硬化されてストレートな板ばねになるように、加熱装置と牽引装置とを制御するように設計されている。
【００２４】
ストレートな板ばねのみが製造される場合、ストレートな板ばねを、曲がりのある板ばねに成形するための成形ツールは、省略されてもよい。これは、板ばねの断面形状を設定する孔を通った後には、完全な硬化がすでに行われていてもよいことを意味する。
【００２５】
本方法の第２の変形例では、注入ボックスから引き出された、基体材料で含浸された繊維材料のストランドの一部分は、所望の形状の板ばねの断面輪郭を定める成形ツールの孔を通って連続的にガイドされてもよく、続いて、繊維材料のストランドは、加熱装置において加熱されて、少なくとも不完全にまたは完全に硬化された繊維材料のストランドにされてもよく、続いて、少なくとも不完全にまたは完全に硬化された繊維材料のストランドは、再び温められ、その後、成形ツールにおいて成形および／または加圧されて、所望の形状を有する板ばねにされてもよい。
【００２６】
第２の実施形態において、成形ツールは、孔を有してもよく、孔は、注入ボックスから連続的に引き出された、基体材料で含浸された繊維材料のストランドの一部分に対応する板ばねの断面輪郭についての所望の形状を定めるように設計されており、ここで、ストランド引出装置は、制御装置を有してもよく、制御装置は、加熱装置から出た後の少なくも不完全にまたは完全に硬化された繊維材料のストランドが、加温装置で再び温められ、その後、さらなる成形ツールにおいて、成形および／または加圧されて、所望の形状を有する板ばねになるように、加熱装置と牽引装置とを制御するように設計されている。このため、基体材料は、例えば、２段階硬化エポキシ樹脂（いわゆる「Ｂステージ樹脂」）でもよい。
【００２７】
他方、曲がりのある、特に曲げられた板ばねが製造される場合、ストレートな板ばねを曲がりのある板ばねに成形するための成形ツールは省略できず、むしろ、板ばねを長手方向の範囲において成形するように設計されている追加の成形ツールが必要である。これを保証するために、使用される基体材料に応じて、その後の加温が実行され、板ばねが追加の成形ツールで生成されてもよい。これは、加熱装置で不完全な硬化のみが行われること、または、例えば熱可塑性基体材料の場合には以前の完全な硬化にかかわらず繊維材料のストランドが再加温によって少なくとも部分的に可塑化できることを、意味する。
【００２８】
本方法の第３の変形例では、注入ボックスから引き出された、基体材料で含浸された繊維材料のストランドの一部分は、所望の形状の板ばねの断面輪郭を定める成形ツールの孔を通って連続的にガイドされてもよく、続いて、繊維材料のストランドは、加熱装置において加熱されて、不完全のみに硬化された繊維材料のストランドにされてもよく、続いて、不完全にのみ硬化された繊維材料のストランドは、再度の温めなしに、成形ツールにおいて成形されて、所望の形状を有する板ばねにされてもよく、成形後、所望の形状を有する板ばねの完全な硬化が実行されてもよい。
【００２９】
第３の実施形態において、成形ツールは、孔を有してもよく、孔は、注入ボックスから連続的に引き出された、基体材料で含浸された繊維材料のストランドの一部分に対応する板ばねの断面輪郭についての所望の形状を定めるように設計されており、ここで、ストランド引出装置は、制御装置を有してもよく、制御装置は、繊維材料のストランドが、加熱装置において加熱されて、不完全にのみ硬化された繊維材料のストランドにされ、続いて、不完全にのみ硬化された繊維材料のストランドが、再度の加温なしで、さらなる成形ツールにおいて、所望の形状を有する板ばねへと成形され、成形後、所望の形状を有する板ばねの完全な硬化が行われるように、加熱装置と牽引装置とを制御するように設計されている。
【００３０】
この第３の実施形態では、特に、追加の成形ツールにおける成形の時点でまだ完全に反応していない基体材料が、処理されてもよい。これらは、例えば、Ｂ状態のエポキシ樹脂、いわゆる「Ｂステージエポキシ」であってもよい。
【００３１】
本方法の第４の変形例では、注入ボックスから引き出された、基体材料で含浸された繊維材料のストランドの一部分は、所望の形状の板ばねの断面輪郭を定める成形ツールの孔を通って連続的にガイドされてもよく、続いて、繊維材料のストランドは、加熱装置において加熱されて、少なくとも不完全にまたは完全に硬化された繊維材料のストランドにされてもよく、続いて、不完全にのみ硬化された繊維材料のストランド、または、完全に硬化され再度温められた繊維材料のストランドは、円弧引出成形方法によって、曲がりのある所望の形状を有する板ばねに成形されてもよい。
【００３２】
第４の実施形態において、成形ツールは、孔を有してもよく、孔は、注入ボックスから連続的に引き出された、基体材料で含浸された繊維材料のストランドの一部分に対応する板ばねの断面輪郭についての所望の形状を定めるように設計されており、ここで、ストランド引出装置は、制御装置を有してもよく、制御装置は、繊維材料のストランドが、加熱装置において加熱されて、少なくとも不完全にまたは完全に硬化された繊維材料のストランドにされ、続いて、不完全にのみ硬化された繊維材料のストランド、または、完全に硬化され再度温められた繊維材料のストランドは、ストランド引出装置に属する円弧状の引出成形装置によって、曲がりのある所望の形状を有する板ばねに成形されるように、加熱装置と牽引装置とを制御するように設計されている。
【００３３】
本発明のいくつかの例示的な実施形態は、添付の概略図を参照して以下の説明において例として、さらに詳細に説明される。この例示的な実施形態の具体的な特徴は、それらが言及される具体的な内容に関係なく、適用可能であれば個別にまたは他の組み合わせも考慮されて、本発明の一般的な特徴を表すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
図１は、本発明に係る方法の基本的な形態のフローチャートである。
【００３５】
図２は、本発明に係るストランド引出装置の第１の変形実施形態の概略図である。
【００３６】
図３は、本発明に係るストランド引出装置の第２の変形実施形態の概略図である。
【００３７】
図４は、本発明に係るストランド引出装置の第３の変形実施形態の概略図である。
【００３８】
図５は、本発明に係るストランド引出装置の第４の変形実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１において、本発明に係る方法の基本的な態様がフローチャートによって示されている。本方法は、繊維複合構造の板ばね２であって所望の形状を有する板ばね２を製造するために機能し、繊維供給貯蔵器３から注入ボックス６の中へ繊維材料４をストランドとして引き出す、という第１ステップＳ１を有する。注入ボックス６は、第２ステップＳ２において、繊維材料４のストランドとしての引き出しの間、チャンバー過圧下の注入ボックス６に属する注入チャンバー６ａ内において、繊維材料４の各一部分に少なくとも１つの基体材料を連続的に含浸させるように設計されている。
【００４０】
第３ステップＳ３．１の第１パートにおいて、基体材料で含浸された繊維材料のストランド４ａの注入ボックス６からの引き出しが実行され、続いて第３ステップＳ３．２の第２のパートにおいて、基体材料で含浸された繊維材料のストランド４ａの加熱装置７への搬送が実行される
【００４１】
加熱装置７では、本方法の第４ステップＳ４において、基体材料で含浸された繊維材料のストランド７ａの各搬送された一部分の少なくとも不完全な硬化が実行される。最後に、本方法の第５ステップにおいて、基体材料で補強された繊維材料のストランド４ａの、所望の形状の板ばね２への成形が実行される。
【００４２】
図２から図５には、ストランド引出装置１の様々な実施形態の変形が示されている。これらのストランド引出装置１は、繊維複合構造の板ばね２を製造するために設計されており、少なくとも１つの繊維材料４を貯蔵する繊維供給貯蔵器３と、繊維供給貯蔵器３から繊維材料４を連続的に引き出すように設計されている牽引装置５と、注入ボックス６であって、繊維材料４のストランドとしての引き出しの間、チャンバー過圧下の注入ボックス６に属する注入チャンバー６ａ内において、牽引装置５によって引かれて注入ボックス６を通る繊維材料４の各一部分に少なくとも１つの基体材料を連続的に含浸させるように設計されている注入ボックス６と、加熱装置７であって、牽引装置５によって加熱装置７へそれぞれ搬送された、基体材料で含浸された繊維材料のストランド４ａの一部分の、少なくとも不完全な硬化のために設計されている加熱装置７と、基体材料で補強された繊維材料のストランド４ａの少なくとも不完全に硬化された各一部分を、所望の形状の板ばね２に成形するように設計されている成形ツール８と、を有する。
【００４３】
図２による第１の変形実施形態では、成形ツール８は、孔８ａを有し、孔８ａは、注入ボックス６から連続的に引き出された、基体材料で含浸された繊維材料のストランド４ａの一部分に対応する板ばね２の断面輪郭についての所望の形状を定めるように設計されており、そして、ストランド引出装置１は、制御装置９を有し、制御装置９は、孔８ａから出た後の繊維材料のストランド４ａが加熱装置７において完全に硬化されてストレートな板ばね２になるように、加熱装置７と牽引装置５とを制御するように設計されている。完全な硬化の後、板ばね２の各端部は、例えば電動のこぎりのような分離装置１０ａによって、繊維材料のストランド４ａから分離されてもよい。
【００４４】
図３による第２の変形実施形態では、成形ツール８は、孔８ａを有し、孔８ａは、注入ボックス６から連続的に引き出された、基体材料で含浸された繊維材料のストランド４ａの一部分に対応する板ばね２の断面輪郭についての所望の形状を定めるように設計されており、そして、ストランド引出装置１は、制御装置９を有し、制御装置９は、加熱装置７から出た後の少なくも不完全にまたは完全に硬化された繊維材料のストランド４ａが、加温装置１１で再び加温され、その後、さらなる成形ツール８ｂにおいて成形および／または加圧されて、所望の形状を有する板ばねになるように、加熱装置７と牽引装置５とを制御するように設計されている。本実施形態の例の場合、加温装置１１は、牽引方向において、牽引装置５の後ろかつ分離装置１０の後ろに設けられる。しかしながら、この第２の変形実施形態に対応する変形において、加温装置１１は、例えば、牽引装置５の後ろかつ分離装置１０の前、すなわち、牽引装置５と分離装置１０の前との間、または、適用可能であれば、牽引装置５の前であって分離装置１０の前に、設けられてもよい。
【００４５】
図４による第３の変形実施形態では、成形ツール８は、孔８ａを有し、孔８ａは、注入ボックス６から連続的に引き出された、基体材料で含浸された繊維材料のストランド４ａに対応する板ばね２の断面輪郭についての所望の形状を定めるように設計されており、そして、ストランド引出装置１は、制御装置９を有し、制御装置９は、繊維材料のストランド４ａが加熱装置７において加熱されて不完全にのみ硬化された繊維材料のストランド４ａになり、続いて、不完全にのみ硬化された繊維材料のストランド４ａが、再加温なしに、さらなる成形ツール８ｃにおいて所望の形状を有する板ばね２へと成形され、そして、当該成形の後、所望の形状を有する板ばね２の完全な硬化のみが実行されるように、加熱装置７と牽引装置５とを制御するように設計されている。
【００４６】
図５による第４の変形実施形態では、成形ツール８は、孔８ａを有し、孔８ａは、注入ボックス６から連続的に引き出された、基体材料で含浸された繊維材料のストランド４ａの一部分に対応する板ばね２の断面輪郭についての所望の形状を定めるように設計されており、そして、ストランド引出装置１は、制御装置９を有し、制御装置９は、繊維材料のストランド４ａが、加熱装置７において加熱されて、環状の経路を移動可能な、少なくとも不完全にまたは完全に硬化された繊維材料のストランド４ａになり、続いて、不完全にのみ硬化された繊維材料のストランド４ａ、または、完全に硬化され再度温められた繊維材料のストランド４ａが、加熱装置７を成形ツール８または孔８ａの各々と共に動かす円弧状の引出成形装置１２によって、曲がりのある、特に円弧状の所望の形状を有する板ばね２に成形されるように、加熱装置７と牽引装置５とを制御するように設計されている。
【符号の説明】
【００４７】
１    ストランド引出装置
２    板ばね
３    繊維供給貯蔵器
４    繊維材料
４ａ  繊維材料のストランド
５    牽引装置
６    注入ボックス
６ａ  注入チャンバー
７    加熱装置
８    成形ツール
８ａ  孔
９    制御装置
１０  分離装置
１１  加温装置
１２  円弧状の引出成形装置
【図１】
2022502278.tif 000003
【図２】
2022502278.tif 000004
【図３】
2022502278.tif 000005
【図４】
2022502278.tif 000006
【図５】
2022502278.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和2年10月15日(2020.10.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
個々の繊維と、当該繊維を取り囲む硬化された樹脂の基体と、を含む板ばねを、自動車用の繊維複合部品として製造するための連続的な方法が、米国特許第４４４５９５７号明細書から知られている。繊維複合部品としての板ばねは、覆いのない桶を有する引出成形装置で製造され、当該桶において、繊維は前記基体で含浸される。
同様に、米国特許第４４６９５４１号明細書は、補強されたプラスチック複合物体を開示し、この補強されたプラスチック複合物体は、当該物体の長さにわたって非一定の断面形状を有し、それにより、当該物体の第１部分は、当該物体の第２部分とは異なる断面形状を有する。非一定の断面形状を有するノズル通路を有するノズルを使用する装置および方法が、使用される。当該装置では、第１と第２の成形要素のペアが使用され、当該ペアは、１または両方の成形要素において、１つの断面形状の第１部分を有するチップ通路を形成し、該１つの断面形状は、前記チップ通路の長さにわたって、第２のチップ通路部分の断面と異なっている。補強されたプラスチック複合物体を効果的に引出成形するために、成形要素の１つは他方に対して相対的に移動可能であり、または、両者は一定の速度で共に移動可能である。
独国特許出願公開第１０２０１７１０２６１２号明細書は、引出成形システム用の注入ボックスを開示しており、この注入ボックスは、繊維の供給のための少なくとも１つの繊維供給開口を有するハウジングと、ハウジングに設けられ流動体の基体材料を注入するための注入連結部と、ハウジングに設けられ基体材料で含浸された繊維を硬化ツールに排出する排出開口と、を含む。ここで、注入ボックスは、超音波装置をさらに含み、超音波装置は、注入ボックス内において超音波で基体材料を反応させるように設計されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維複合構造の板ばね（２）であって所望の形状の前記板ばね（２）を製造する方法であって、
繊維材料（４）を繊維供給貯蔵器（３）から注入ボックス（６）の中へストランドとして引き出すステップであって、前記注入ボックス（６）は、前記繊維材料（４）の前記ストランドとしての引き出しの間、チャンバー過圧下の前記注入ボックス（６）に属する注入チャンバー（６ａ）内において、前記繊維材料（４）の各一部分に、少なくとも１つの基体材料を、連続的に含浸させるように設計されており、前記基体材料が前記注入ボックス（６）の外から前記注入チャンバー（６ａ）の中に、注入、または、圧力で押し込まれるステップと、
前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランド（４ａ）を、前記注入ボックス（６）から引き出し、続いて、前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランド（４ａ）を、加熱装置（７）へ搬送し、前記加熱装置（７）において、前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランド（４ａ）の各搬送された一部分が、少なくとも不完全に硬化され、前記基体材料で補強された前記繊維材料のストランド（４ａ）を、前記所望の形状の前記板ばね（２）に成形するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランド（４ａ）のうち、前記注入ボックス（６）から引き出された前記一部分は、当該一部分の完全な硬化の前に、成形ツール（８）に搬送され、前記成形ツール（８）は、前記注入ボックス（６）から連続的にそれぞれ引き出された、前記基体材料で補強された前記繊維材料のストランド（４ａ）の前記一部分を、前記所望の形状の前記板ばね（２）にする
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記注入ボックス（６）から引き出された、前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランド（４ａ）の前記一部分は、前記所望の形状の前記板ばね（２）の断面輪郭を定める前記成形ツール（８）の孔（８ａ）を通り抜けて連続的に引き出され、続いて、前記繊維材料のストランド（４ａ）は、前記加熱装置（７）において完全に硬化されてストレートな板ばね（２）となる
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記注入ボックス（６）から引き出された、前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランド（４ａ）の前記一部分は、前記所望の形状の前記板ばね（２）の断面輪郭を定める前記成形ツール（８）の孔（８ａ）を通り抜けて連続的に引き出され、続いて、前記繊維材料のストランド（４ａ）は、前記加熱装置（７）において加熱されて、少なくとも不完全にまたは完全に硬化された繊維材料のストランド（４ａ）になり、続いて、前記少なくとも不完全にまたは完全に硬化された繊維材料のストランド（４ａ）は、再び温められ、その後、成形ツール（８ｂ）において、成形および／または加圧されて、前記所望の形状を有する板ばね（２）となる、
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記注入ボックス（６）から引き出された、前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランド（４ａ）の前記一部分は、前記所望の形状の前記板ばね（２）の断面輪郭を定める前記成形ツール（８）の孔（８ａ）を通り抜けて連続的に引き出され、続いて、前記繊維材料のストランド（４ａ）は、前記加熱装置（７）において加熱されて、不完全にのみ硬化された繊維材料のストランド（４ａ）になり、続いて、前記不完全にのみ硬化された繊維材料のストランド（４ａ）は、再度の加温なしに、成形ツール（８ｃ）において前記所望の形状を有する板ばね（２）に成形され、当該成形の後、前記所望の形状を有する前記板ばね（２）の完全な硬化が実行される、
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記注入ボックス（６）から引き出された、前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランド（４ａ）の前記一部分は、前記所望の形状の前記板ばね（２）の断面輪郭を定める前記成形ツール（８）の孔（８ａ）を通り抜けて連続的に引き出され、続いて、前記繊維材料のストランド（４ａ）は、前記加熱装置（７）において加熱されて、少なくとも不完全にまたは完全に硬化された繊維材料のストランド（４ａ）になり、続いて、前記不完全にのみ硬化された繊維材料のストランド（４ａ）、または、前記完全に硬化され再び加温された繊維材料のストランドは、円弧引出成形方法によって、曲がりのある所望の形状を有する板ばね（２）に成形される、
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記基体材料は、少なくとも１つのポリウレタン材料、または、２段階硬化エポキシ樹脂を含む、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
繊維複合構造の板ばね（２）を製造するストランド引出装置であって、
少なくとも１つの繊維材料を貯蔵する繊維供給貯蔵器（３）と、
前記繊維供給貯蔵器（３）から前記繊維材料を連続的に引き出すように設計されている牽引装置（５）と、
注入ボックス（６）であって、前記繊維材料（４）のストランドとしての引き出しの間、チャンバー過圧下の前記注入ボックス（６）に属する注入チャンバー（６ａ）内において、前記牽引装置（５）によって引かれて前記注入ボックス（６）を通る前記繊維材料（４）の各一部分に、前記注入ボックス（６）の外から前記注入チャンバー（６ａ）の中へ注入または圧力で押し込まれた少なくとも１つの基体材料を、連続的に含浸させるように設計されている前記注入ボックス（６）と、
加熱装置（７）であって、前記牽引装置（５）によって前記加熱装置（７）へそれぞれ搬送された、前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランド（４ａ）の一部分の、少なくとも不完全な硬化のために設計されている加熱装置（７）と、
前記基体材料で補強された、前記繊維材料のストランド（４ａ）の少なくとも不完全に硬化された各一部分を、所望の形状の板ばね（２）に成形するように設計されている前記成形ツール（８）と、
を含むストランド引出装置。
【請求項９】
前記成形ツール（８）は、孔（８ａ）を有し、前記孔（８ａ）は、前記注入ボックス（６）から連続的に引き出された、前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランド（４ａ）の前記一部分に対応する前記板ばね（２）の断面輪郭についての前記所望の形状を定めるように設計されており、
前記ストランド引出装置（１）は、制御装置（９）を有し、前記制御装置（９）は、前記孔（８ａ）から出た後の前記繊維材料のストランド（４ａ）が、前記加熱装置（７）において完全に硬化されてストレートの板ばね（２）になるように、前記加熱装置（７）と前記牽引装置（５）とを制御するように設計されている、
ことを特徴とする請求項８に記載のストランド引出装置。
【請求項１０】
前記成形ツール（８）は、孔（８ａ）を有し、前記孔（８ａ）は、前記注入ボックス（６）から連続的に引き出された、前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランド（４ａ）の前記一部分に対応する前記板ばね（２）の断面輪郭についての前記所望の形状を定めるように設計されており、
前記ストランド引出装置（１）は、制御装置（９）を有し、前記制御装置（９）は、前記加熱装置（７）から出た後の前記少なくとも不完全にまたは完全に硬化された繊維材料のストランド（４ａ）が、加温装置（１１）で再び加温され、その後、さらなる成形ツール（８ｂ）において、成形および／または加圧されて、前記所望の形状を有する板ばね（２）になるように、前記加熱装置（７）と前記牽引装置（５）とを制御するように設計されている、
ことを特徴とする請求項８に記載のストランド引出装置。
【請求項１１】
前記成形ツール（８）は、孔（８ａ）を有し、前記孔（８ａ）は、前記注入ボックス（６）から連続的に引き出された、前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランド（４ａ）の前記一部分に対応する前記板ばね（２）の断面輪郭についての前記所望の形状を定めるように設計されており、
前記ストランド引出装置（１）は、制御装置（９）を有し、前記制御装置（９）は、前記繊維材料のストランド（４ａ）が、前記加熱装置（７）において加熱されて、不完全にのみ硬化された繊維材料のストランド（４ａ）になり、続いて、前記不完全にのみ硬化された繊維材料のストランド（４ａ）が、再度の加温なしで、さらなる成形ツール（８ｃ）において、前記所望の形状を有する板ばね（２）へと成形され、当該成形の後、前記所望の形状を有する板ばね（２）の完全な硬化が実行されるように、前記加熱装置（７）と前記牽引装置（５）とを制御するように設計されている、
ことを特徴とする請求項８に記載のストランド引出装置。
【請求項１２】
前記成形ツール（８）は、孔（８ａ）を有し、前記孔（８ａ）は、前記注入ボックス（６）から連続的に引き出された、前記基体材料で含浸された前記繊維材料のストランド（４ａ）の前記一部分に対応する前記板ばね（２）の断面輪郭についての前記所望の形状を定めるように設計されており、
前記ストランド引出装置（１）は、制御装置（９）を有し、前記制御装置（９）は、前記繊維材料のストランド（４ａ）が、前記加熱装置（７）おいて加熱されて、少なくとも不完全にまたは完全に硬化された繊維材料のストランド（４ａ）になり、続いて、前記不完全にのみ硬化された繊維材料のストランド（４ａ）、または、前記完全に硬化され再び加温された繊維材料のストランド（４ａ）が、前記ストランド引出装置（１）に属する円弧状の引出成形装置（１２）によって、曲がりのある所望の形状を有する板ばね（２）に成形されるように、前記加熱装置（７）と前記牽引装置（５）とを制御するように設計されている、
ことを特徴とする請求項８に記載のストランド引出装置。
【国際調査報告】
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2022502278.tif 000011
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