基于拉挤、编织和/或缠绕技术由纤维复合材料制造的转向柱的制作方法_2

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器、轴承和楔形元件完成的坯料的示意图,
[0041]图13示出了具有图12所示的各个部件的预组装模块的示意图,
[0042]图14示出了图13所示的预组装模块的示意图,其理想的开口通过切割操作在引导夹子里获得,
[0043]图15示出了根据本发明的转向柱的引导夹子的替代性实施方案,
[0044]图16示出了在导向脊里的夹紧螺栓啮合的示意图,以及
[0045]图17和18不出了具有壳体管和引导夹子的完整的转向柱不意图。
【具体实施方式】
[0046]图1示出了通过拉挤和编织由纤维复合材料生产元件的工艺方法。纤维复合材料是包含被结合在基体中的增强纤维的材料,从而该材料非常的轻。此外,纤维复合材料通常具有比金属材料更大的特定刚性。因此,该元件的重量可以被减少,而在刚度方面保持相同的特性。部件的刚性也可根据选择或组合而被增加,以便例如减少由道路或发动机诱导产生在方向盘上的振动,从而在舒适性方面提高了性能。
[0047]为了增加在圆周方向上的部件的刚性和强度以用于接收轴承或传送扭矩,一种或多种进一步的工艺方法可被设置在拉挤工艺的上游或下游。对此,卷绕工艺和编织工艺是适合的。
[0048]以下的处理序列是可以想象:
[0049]a)拉挤_>卷绕
[0050]b)拉挤_>编织
[0051 ] c)编织/拉挤:围绕芯编织_>拉挤
[0052]d)缠绕/拉挤:缠绕芯_>拉挤
[0053]在所有的变体例中,后续的编织和/或缠绕操作和/或拉挤操作可以被设置在下游。
[0054]随后,将基体在模具中被固化。
[0055]在对应于图1的方式中,纤维复合材料的坯料I是通过拉挤(也称为挤压)和下游编织进彳丁制造。
[0056]在所描述的工序b)的情况下,由平行排列的预浸渍的、未固化的连续纤维组成的预浸渍粗纱(preimpregnated rovings) 2被使用,在此并未图示出来。
[0057]在该工序结束时,粗纱2由牵引装置被牵引通过第一模板3 (同样此处未示出)并且使其具有所需的外形形状。由牵引装置所施加的拉力在这种情况下是如此的大以至于粗纱2的设置,以及随后的外形形状,在其它工艺步骤中得以保留。
[0058]第一模板3后,已被具有形状的粗纱2通过编织头4。通过在下游设置编织工艺,被拉挤的外形轮廓可以被用作结构或芯并且采用一个或多个缠绕或编织层进行强化。如在编织工艺的情况下的相同结果也可以通过缠绕来实现。与此相反,在卷绕情况下,该粗纱并未在横向定向的结构里设置而是被卷绕。在这种情况下,多个粗纱可以以相应偏移的方式进行卷绕,因此粗纱几乎相同的设置被产生。
[0059]为了改进成形,在编织头4之后,整个编织物通过第二模板5和第三模板6。随后,该编织物被牵引通过加热固化区7。在固化区7中,合成树脂在热效应下固化并且形成坯料1对此,树脂被混合有催化剂。该固化可通过引入被升高的温度和/或通过引入超声和/或通过引入紫外光而发生。
[0060]采用芯或模具芯11,模制部件可以被压制在模具中。
[0061]模具芯11有利地延伸涵盖从拉挤或编织的或卷绕工艺的开始到可固化的树脂的固化的整个距离。这使得在由拉挤成形的支撑件内设置编织物或绕芯的纤维是可能的。
[0062]工序b)的另一个实施方案在图2中被示出。
[0063]在此,粗纱2通过被牵引而通过第一模板而被具有轮廓外形形状(这里未示出)。之后,如先前的实施例,粗纱2的第二层通过被引入到编织头4被编织到粗纱2的设置上。在编织头4之后,编织物通过浸渍浴槽8,在其中它被浸渍有液态的合成树脂。接着,在加热固化区7里合成树脂被固化,该加热固化区同时形成模具9。所提供的模具9确保了轮廓形状并且可以执行进一步的成形操作。在固化后,坯料I被切成一定尺寸或通过切割装置10切割。
[0064]作为在浸渍浴槽里浸渍粗纱2的替代方式,也可以想到并且可能的是直接引导可固化的树脂到模具内,优选采用压力,并且由此浸渍含有树脂的纤维。
[0065]图3示出了具有模具芯11的模具9。该模具芯11用于坯料7的成形并且可以自行使用或者除了模板外被加以使用。可重复使用的模具芯11在此情况下优选由铝或钢制造。该模具芯可在一侧上从模具突出并且到达编织头4或者到达第一模板3。在上述序列c)和d)的情况下,这种布置是特别有利的,甚至是必要的。原则上已知的是该结构泡沫的模具芯,其可以保留在纤维复合物部件里,或者可溶的模具芯11,其在纤维复合材料固化后被洗出。然而,这种芯并非优选的。
[0066]工序b)的示意图再现于图4中。在第一步骤中,粗纱2由辊开卷器12进行退绕。在此之后,在编织物由编织头4施加以及整个轮廓通过第二模板5之前,它们通过第一模板3。随后,粗纱2运行通过浸渍浴槽8、模具9和固化区7。被接收在浸渍浴槽8里的树脂在固化区7进行固化。该固化区7下游有牵引装置13,其在先前的图1和2中并未示出。粗纱2由该牵引装置13拉伸并拉牵拉从左到右通过该构造的各个部件。在该工艺的最后步骤中,切割装置10提供用于对坯料I进行切割成正确的长度。
[0067]在进一步的步骤(图5-7),所述坯件I被完成以形成根据本发明的转向柱的壳体管14。正如在图5中所示,为此目的,具有开口的第一研磨浮雕在端面16处被引导到坯件17的导向脊15内。此外(图6),第二研磨浮雕17在导向脊15处被引导并且,与其它元件一起作用,其可以作为根据本发明的转向柱的线性停止件。此外,在坯料I的两侧上,用于支撑转向主轴的相应轴承19被接附到坯件I。在图7中,预组装的壳体管14被示出。为了完成它,用于固定器(此处未示出)的保持部21在坯件I的端面16处被设置在导向脊15的第一研磨浮雕20上,从而使得止动器可通过开口 22啮合进入在此并未显示的转向主轴内。
[0068]在图8中,坯料I的优选层状结构的轮廓被表示。该轮廓显示了具有被内嵌在三层里的粗纱2的被固化的合成树脂。在这种情况下,剖面线不能被视为粗纱2。
[0069]内层23由拉挤的粗纱组成,在元件例如转向柱的壳体管主要受到拉伸或弯曲负荷的情况下,该内层在轴向方向上大致位于用于力的通量的元件里。
[0070]层状结构的外层24,25由由编织或缠绕技术创建的装置组成,具有大约+/-45°的角度。被定向在±45°的纤维层允许由横向力引起的拉伸应力被吸收。
[0071]层状结构的所有纤维可以由玻璃、芳族聚酰胺或碳组成。其它材料也可用作用于形成纤维。优选的,外层24、25由玻璃纤维形成并且被拉挤的内层23采用碳纤维形成。
[0072]在这种情况下,外层24,25的玻璃纤维被用于改善耐腐蚀性,在与所希望的转向柱的其他部件尤其是金属部件相接触的区域里。
[0073]在图9和10中所示的是模具9和可替代型壳体管14的坯料1,其中,没有导引脊被设置并且壳体管14以多角的、多边形形状来形成。根据本发明的该方法的一个优点是该轮廓的配置可以被自由选择,并且因此该壳体管的成形不会被限制。
[0074]此外,在根据本发明的方法的情况下,坯料的横截面可以在宽的范围内选择。被封闭的和开放的部件可以被生产,例如导引夹子。图11至14示出了导引夹子26的示意图。如在图1,2和3中所示,相应的坯料I在拉挤和编织以及缠绕技术的组合下被生产。随后,在对应于图12的方式中,端件27、轴承接受器28和用于转向主轴的轴承29被连接,并且用于转向柱的夹紧系统的楔形元件30被插在坯料I里。在图13中,以该方式被预组装的模块被示出。随后,周向闭合的坯料I在切割操作中被切割开,以便获得在旋转杆26里所需的开口。在图15中,具有相应切口的所述引导夹子26的替代实施例被表示。图16示出了在引导脊15里的夹紧螺栓31的啮合,其在夹紧系统的打开位置里由阻挡件限制线性调节。
[0075]为了形成转向柱,各个部件被装配,其中至少一个部件由所描述的技术进行生产。
[0076]图17和18示出了根据本发明的转向柱32,它包括转向主轴33,其在转向主轴轴承单元里35绕其旋转34的轴线被可旋转地安装,具有壳体管14。该壳体管14在引导夹子26里沿所述转向主轴33的纵向轴线34可移动地被引导。该引导夹子26在保持部件37里绕枢转轴线36被可枢转地安装。保持部件37可以在紧固点38处被紧固到车体(未示出)。由驾驶员通过方向盘(未示出)引入到转向主轴33的回转运动通过万向节39和进一
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