Beschreibung In vielen technischen Bereichen kommen Schraubenfedern zum Einsatz. So werden

beispielsweise im kraftfahrzeugtechnischen Bereich metallische Strangprofile in Form einer Schraubenfeder gebogen. Es gibt jedoch Bedarf, das Gewicht von Schraubenfedern zu verringern. Beispielsweise besteht Bedarf das Gewicht von Federn für Kraftfahrzeuge zu verringern, um auf diese Weise das Gewicht des Fahrzeugs insgesamt zu verringern, was wiederum den Energieverbrauch und Schadstoffausstoß des Fahrzeugs reduzieren kann.

Gewicht lässt sich beispielsweise durch die Verwendung faserverstärkter Werkstoffe, sogenannte Faserverbundwerkstoffe, verringern. Faserverstärkte Werkstoffe enthalten als wesentliche Komponenten Fasern als Verstärkungsmaterial und ein Matrixsystem, in das die Fasern eingebettet sind. Typischerweise basieren die Fasern auf Glas, Kohlenstoff, Aramid, Polyacrylnitril, Polyester oder Polyamid. Als Matrixsystem kommen meist duroplastische Polymere, beispielsweise Polyesterharze, Vinylesterharze, Polyurethanharze oder Epoxidharze, oder thermoplastische Polymere wie Polyamide, Polypropylene oder Polyethylene zum Einsatz. Zur Herstellung von faserverstärkten Strangprofilen sind verschiedene Verfahren bekannt. Beim typischen Strangziehverfahren (Pultrusionsverfahren) werden die Fasern von Spulen abgerollt, mit dem Matrixsystem getränkt oder anderweitig benetzt, in die gewünschte Profilform gebracht und ausgehärtet. Dabei können die Fasern selbst die Profilform bilden oder sie können auf einen Grundkörper aufgebracht werden. Das Verfahren wird üblicherweise kontinuierlich durchgeführt, indem das durch die getränkten Fasern gebildete Werkstück kontinuierlich durch die Anlage gezogen wird.

Beim so genannten Filamentwindingverfahren werden die Fasern ebenfalls von Spulen abgerollt und mit dem Matrixsystem getränkt oder anderweitig benetzt. Hierbei handelt es sich allerdings standardmäßig um ein diskontinuierliches Verfahren, bei dem ein zu ummantelnder Kern oder Grundkörper rotiert und die Fasern durch eine axiale Hin- und Herbewegung so lange auf das Werkstück geführt und auf dieses aufgewickelt werden, bis die gewünschte Dicke der Faser-Kunststoff-Schicht erreicht ist. Das so genannte Pullwindingverfahren stellt eine Kombination des Strangziehens und

Filamentwindingverfahrens dar. Ein strangförmiges Werkstück wird durch die Anlage gezogen, während Faserspulen um das Werkstück rotieren, die Fasern getränkt oder benetzt werden und die benetzten Fasern auf dem Werkstück abgelegt werden. Dabei kann die Benetzung auch erst auf dem Werkstück stattfinden Das strangförmige Werkstück kann ein vorgeformter Grundkörper sein, beispielsweise ein Rohr, es kann aber auch durch Fasern gebildet werden, die in einer ersten Stufe, beispielsweise im Strangziehverfahren in eine Profilform gebracht werden.

l Allgemein werden mittels solcher Verfahren Strangprofile dadurch hergestellt, dass mehrere Schichten, die aus dem Verbundwerkstoff bestehen, um einen Kern gewickelt werden. Die Verbundwerkstoffschichten bestehen aus Fasern, die in eine Polymermatrix eingebettet sind. Das so hergestellte Strangprofil kann optional ummantelt werden. Weiterhin wird das

Strangprofil in Form einer Schraubenfeder gebogen.

Herkömmlich aufgebaute und ungehärtete faserverstärkte Werkstoffe sind derart elastisch, dass diese nicht in eine neue Form, wie beispielsweise eine Feder, gebogen werden können, ohne dass sie in dieser Form während eines Aushärteprozesses fixiert sein müssen, da sie sich ansonsten verformen würden. Dies wird üblicherweise mit einer inneren Form oder inneren und äußeren Form zum Fixieren der Form des Werkstücks realisiert. Um nach dem Aushärten die Schraubenfeder zu entformen, müssen die äußeren und inneren Formen entfernt werden. Die US 4,260,143 A beschreibt ein Verfahren zum Herstellen einer aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff hergestellten Schraubenfeder, bei dem ein Strangprofil in Form einer Schraubenfeder auf einer zerlegbaren Innenform ausgehärtet wird.

Die WO 2012/066246 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen einer aus einem

faserverstärkten Verbundwerkstoff hergestellten Schraubenfeder, bei dem ein Strangprofil in Form einer Schraubenfeder auf einer aufblasbaren Innenform ausgehärtet wird.

Trotz der durch die bekannten Verfahren zur Herstellung von Schraubenfedern aus

Faserverbundwerkstoffen bewirkten Vorteile besteht nach wie vor ein Verbesserungsbedarf. Insbesondere gestaltet sich das Entformen solcher Schraubenfedern kompliziert oder aufwändig, da die innere Form nicht ohne zusätzliche Arbeitsschritte, wie beispielsweise Zerlegen, Kollabieren, Zerstören, von der Schraubenfeder entfernt werden kann. Zerleg- oder kollabierbare Innenformen sind als wiederverwendbare Formen oft mechanisch aufwändig und teuer. Außerdem sind solche Innenformen üblicherweise während des gesamten

Aushärteprozesses in Benutzung und unter Temperaturbelastung. Einmalformen müssen aushärtetemperaturbeständig sein und müssen für jede einzelne Schraubenfeder hergestellt, zerstört und entsorgt werden, so dass sich aus Kostengründen diese Formen für einen größeren Herstellungsmaßstab von Schraubenfedern nicht eignen. Viele Schraubenfedern weichen zudem von der zylindrischen Form in Richtung einer Bananenform, S-Form oder Fassform ab, was die Gestaltung und Herstellung der Innenformen noch aufwändiger macht.

Es stellt sich daher die Aufgabe, bekannte Verfahren zur Herstellung von Schraubenfedern zu vereinfachen und kosteneffektiver zu machen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Schraubenfeder mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer geeigneten Faseranordnung im Verbundwerkstoff des Strangprofils für die Herstellung der Schraubenfeder, so dass beim Aushärten auf eine Innenform zum Fixieren der Schraubenfeder verzichtet werden kann und stattdessen eine Außenform zur Positionierung der Schraubenfeder genügt, da diese Strangprofile in der Form nach außen in die Form drücken und nicht nach innen wandern und sich der Positionierung entziehen.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen einer Schraubenfeder, insbesondere einer Schraubenfeder für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs, umfasst:

(i) Bereitstellen eines Strangprofils, wobei das Strangprofil aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff hergestellt ist, wobei sich das Strangprofil in einer Längserstreckungsrichtung erstreckt, wobei das Strangprofil mehrere Schichten mit jeweils mehreren Fasern aufweist, wobei sich die Fasern jeweils in Längserstreckungsrichtungen relativ zu der

Längserstreckungsrichtung des Strangprofils derart erstrecken, dass mehr Fasern bei Soll- Torsionsbelastung des Strangprofils in ihren Längserstreckungsrichtungen auf Längszug als auf Längsdruck beansprucht sind,

(ii) Anordnen des Strangprofils in einer Außenform eines Formwerkzeugs zum Herstellen der Schraubenfeder, und

(iii) Aushärten des Strangprofils in der Außenform, wobei das Strangprofil während des Aushärtens ausschließlich von der Außenform in der Federform gehalten wird.

Unter einem Strangprofil ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Werkstück zu verstehen, das durch Abwickeln von Fasern, Tränken der Fasern mit einem Matrixmaterial und Formen der Fasern zu einem vorbestimmten Profil gebildet ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist das Strangprofil insbesondere ein durch ein Strangziehverfahren,

Filamentwindingverfahren oder Pullwindingverfahren hergestelltes Werkstück. Es kann aber auch mit einem anderen Prozess wie zum Beispiel dem Aufwickeln von vorimprägnierten Fasergelegen zu Rohren hergestellt werden. Das Werkstück kann vorab auf eine bestimmte Länge zugeschnitten sein, es kann aber auch als Schlauchware in zunächst unbestimmter

Länge vorliegen. Das Querschnittsprofil des Werkstücks kann über seine Länge konstant oder variabel sein. Beschränkt ist das Querschnittsprofil lediglich dadurch, dass seine größte

Ausdehnung kleiner sein muss als ein Querschnitt einer Durchgangsbohrung einer Vorrichtung zum Herstellen des Strangprofils. Das Werkstück kann hohl oder kompakt sein.

Unter einer Längserstreckungsrichtung ist im Rahmen der vorliegenden eine Erstreckung in einer Richtung parallel zur längsten Abmessung des jeweiligen Bauteils zu verstehen, z.B. der Achse des Strangprofils, die ggf. auch gebogen sein kann, oder der Richtung der Fasern.

Unter einer Faser ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein lineares, flexibles, elementares Gebilde zu verstehen, das aus einem Faserstoff besteht und eine äußere Faserform hat, die im Verhältnis zu ihrer Länge dünn ist. Die Faser kann (quasi-) endlos oder längenbegrenzt sein. Fasern können - ohne Abstützung durch eine umhüllende Matrix - in Längsrichtung keine Druckkräfte, sondern nur Zugkräfte aufnehmen, da sie bei Druckbelastung knicken.

Unter Torsion sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Auswirkungen einer parallel zur Grundfläche und tangential zur Seitenfläche eines Körpers wirkenden Kraft zu verstehen, die das Strangprofil hauptsächlich um seine Längsachse verdreht.

Unter Soll-Torsionsbelastung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine

beanspruchungsgerechte Belastung des Strangprofils durch Torsion zu verstehen. Mit anderen Worten wirkt die Belastung durch Torsion in einer Drehrichtung, für die das Strangprofil ausgelegt ist, durch Torsion in dieser Drehrichtung belastet zu werden.

Der Aushärteprozess kann bei Thermoplasten ein Erstarren durch Temperaturabsenkung oder In-situ-Polymerisation sein und bei Duroplasten durch Polymerisation, insbesondere

radikalische oder katalytische Polymerisation, oder Polyaddition erfolgen.

Entsprechend wird ein Aufbau für die Schraubenfeder vorgeschlagen, bei dem sich die

Orientierungen der Fasern voneinander unterscheiden. Mit anderen Worten sind die Fasern nicht parallel zueinander orientiert, sondern schneiden sich in einem vorbestimmten Winkel bei einer Draufsicht gesehen. Dadurch, dass mehr auf Zug als auf Druck beanspruchbare Fasern vorgesehen werden, hat insbesondere ein solches Strangprofil durch die vorherrschende Eigenspannung die Neigung bezogen auf die Schraubenfederachse nach außen in dem Formwerkzeug zu drücken. Daher wird während des Aushärtens keine Innenform benötigt. Eine Innenform wird gegebenenfalls lediglich kurzzeitig zum Anordnen des Strangprofils in der Außenform benötigt, nicht jedoch während des eigentlichen Aushärtens. Mit anderen Worten werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Fasern derart orientiert, dass die

Schraubenfeder vor dem Aushärten dazu neigt, sich in radialer Richtung bezüglich der

Schraubenfederachse auszudehnen. Nach dem Aushärten weist die Schraubenfeder eine Länge auf, die kleiner als vor dem Aushärten ist. Dieses Verkürzen der Schraubenfeder in einer Richtung parallel zur Schraubenfederachse ist durch die spezielle Anordnung der Fasern bedingt. Dieser Effekt tritt umso deutlicher auf desto mehr auf Zug als auf Druck belastbare Fasern vorgesehen werden. In Abhängigkeit von der Faserorientierung entsteht mit dem Verfahren eine Schraubenfeder mit einem Schraubendurchmesser, der geringfügig größer als vor dem Aushärten ist, was beim Design der Form zu berücksichtigen ist. Ein solcher Aufbau des Strangprofils hat darüber hinaus den Vorteil, dass die hergestellte Schraubenfeder stärker auf Torsion belastbar ausgebildet wird als Schraubenfedern, die aus einem Verbundwerkstoff mit identischer Anzahl von Fasern, die auf Zug und Druck belastbar sind.

Das Strangprofil kann einen ersten Schichtaufbau aus einer ersten Mehrzahl von Schichten und einen zweiten Schichtaufbaus aus einer zweiten Mehrzahl von Schichten um den ersten Schichtaufbau aufweisen. Jede Schicht des ersten Schichtaufbaus kann mehrere Fasern aufweisen. Jede Schicht des zweiten Schichtaufbaus kann mehrere Fasern aufweisen. Die Fasern der ersten Mehrzahl von Schichten und die Fasern der zweiten Mehrzahl von Schichten können sich jeweils in Längserstreckungsrichtungen erstrecken. Die

Längserstreckungsrichtungen der Fasern der ersten Mehrzahl von Schichten und der Fasern der zweiten Mehrzahl von Schichten können sich von der Längserstreckungsrichtung des Strangprofils unterscheiden. Die Fasern der ersten Mehrzahl von Schichten können sich derart relativ zu der Längserstreckungsrichtung des Strangprofils erstrecken, dass sie bei Soll- Torsionsbelastung des Strangprofils in ihren Längserstreckungsrichtungen auf Längsdruck beansprucht sind. Die Fasern der zweiten Mehrzahl von Schichten können sich derart relativ zu der Längserstreckungsrichtung des Strangprofils erstrecken, dass sie bei Soll- Torsionsbelastung des Strangprofils in ihren Längserstreckungsrichtungen auf Längszug beansprucht sind. Der zweite Schichtaufbau kann mehr Fasern als der erste Schichtaufbau aufweisen.

Unter einer Schicht ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine einheitliche Masse von flächenhafter Ausdehnung mit einer bestimmten Dicke zu verstehen, die deutlich kleiner als die die flächenhafte Ausdehnung bildenden Abmessungen ist. Eine Schicht kann auf dem Gebiet der vorliegenden Erfindung auch als Lage bezeichnet werden.

Unter einem Schichtaufbau ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Ausbildung oder ein Aufbau zu verstehen, bei der oder bei dem mehrere Schichten übereinander angeordnet sind.

Entsprechend wird ein Aufbau für das Strangprofil vorgeschlagen, bei dem ein erster

Schichtaufbau nach außen hin von einem zweiten Schichtaufbau umgeben ist. Sowohl der erste Schichtaufbau als auch der zweite Schichtaufbau ist aus mehreren übereinander angeordneten Schichten ausgebildet. Jede der Schichten weist wiederum mehrere Fasern auf. Somit ist der erste Schichtaufbau umgeben von den Schichten des zweiten Schichtaufbaus. Die Windungen oder Steigungen der Fasern der Schichten des ersten Schichtaufbaus unterscheiden sich dabei von den Windungen oder Steigungen zu den Fasern der Schichten des zweiten

Schichtaufbaus. Mit anderen Worten sind die Fasern der Schichten des ersten Schichtaufbaus rechtssteigend und die Fasern der Schichten des zweiten Schichtaufbaus linkssteigend oder umgekehrt orientiert. Entsprechend wird anstelle eines sogenannten feinschichtigen Aufbaus, bei dem die Schichten mit Fasern unterschiedlicher Windung abwechselnd übereinander angeordnet sind, ein grobschichtiger Aufbau vorgeschlagen, bei dem eine erste Anordnung von Schichten mit Fasern gleicher Windung übereinander vorgesehen ist, und dann auf diese erste Anordnung eine zweite Anordnung von Schichten mit Fasern gleicher Windung vorgesehen wird, wobei sich die Windungen der Fasern der ersten Anordnung von den Windungen der Fasern der zweiten Anordnung unterscheiden. Ein solcher Aufbau erhöht die Dauerfestigkeit und verringert den Schubmodul.

Die Außenform kann eine umlaufende Nut auf einer Innenseite aufweisen, wobei die Nut eine Breite aufweist, die bei Verwendung eines steifen Materials der Außenform größer als ein Außendurchmesser des Strangprofils ist. Entsprechend liegt das Strangprofil nicht bündig an den Rändern der Nut an, sondern nur in radialer Richtung bezogen auf die

Schraubenfederachse. Dieses Übermaß erleichtert die Entform barkeit nach dem Aushärten. Bei halbrunden Nuten der Außenform wäre die Schraubenfeder wegen Hinterschneidungen nicht zu entfernen. Mit einer steigenden Umfangsteilung der Außenform, also steigender Anzahl der Formteile der Außenform, kann dieses Übermaß reduziert werden. Die notwendige Größe des Übermaßes hängt nicht nur von der Anzahl der Formteile ab, sondern auch von der Position relativ zur Trennebene. So kann in Entformungsrichtung, bei zweischaligem Aufbau senkrecht zur Trennebene, die Nut auf das Profil angepasst sein. Die Aufweitung für den Hinterschnitt muss entsprechend dem Winkel zur Trennebene an den anderen Positionen zwischen der der Trennebene und der der Entformungsrichtung sein. Ein Hinterschnitt entsteht auch immer nur auf einer Seite des Profils.

Das Verfahren kann weiterhin Wickeln des Strangprofils um eine Innenform des

Formwerkzeugs, Anordnen der Außenform auf der Innenform derart, dass das Strangprofil von der Außenform und der Innenform umgeben ist, und Entfernen der Innenform vor dem

Aushärten des gewickelten Strangprofils umfassen. Die Innenform kann beispielsweise durch Herausziehen aus der Außenform entfernt werden. Zuvor ist das Strangprofil sandwichartig von der Außenform und der Innenform umgeben. Die Innenform dient dabei lediglich als Hilfsmittel, um das Strangprofil korrekt in der Außenform anzuordnen und wird zum Fixieren während des Aushärtens nicht benötigt.

Bei dem Verfahren kann die Außenform mehrteilig aus mehreren Außenformteilen ausgebildet sein, wobei das Strangprofil in zumindest einem der Außenformteile angeordnet wird und zum Aushärten des Strangprofils alle Außenformteile miteinander verbunden werden. Das Verbinden erfolgt dabei bevorzugt nicht fest, sondern lösbar, wie beispielsweise durch Verschrauben. Die Verwendung einer mehrteiligen Außenform erleichtert das Entformen.

Zum Entfernen des Strangprofils können die Außenformteile voneinander gelöst werden. Somit lassen sich die Außenformteile in einfacher Weise entfernen, beispielsweise indem

Schraubverbindungen gelöst werden.

Die Innenform kann nicht-wiederverwendbar entfernt werden. Dies kann beispielsweise durch irreversibles Zerstören, Zerlegen, Auflösen, Ausschmelzen oder dergleichen realisiert werden. Ein nicht-wiederverwendbares Entfernen kann das Entfernen erleichtern oder vereinfachen, da vergleichsweise wenige Arbeitsschritte erforderlich sind.

Bevorzugt wird die Innenform wiederverwendbar entfernt. Somit muss nicht für jeden

Aushärteprozess eine neue Innenform verwendet werden, was die Herstellungskosten bei größerer Stückzahl senkt.

Das Strangprofil kann durch Abwickeln von einem Stützelement und/oder Rotieren in der Außenform angeordnet werden. Entsprechen lässt sich das Strangprofil auf verschiedene Weisen in der Außenform anordnen. Das Stützelement dient zuvor lediglich als Hilfsmittel für einen Wickelvorgang, um das Strangprofil platzsparender nach dessen Herstellung zu transportieren und vorübergehend aufzubewahren können.

Das Strangprofil kann als rechtsdrehende Druckfeder ausgebildet werden, wobei die

Längserstreckungsrichtungen derjenigen Fasern, die bei Soll-Torsionsbelastung des

Strangprofils in ihren Längserstreckungsrichtungen auf Längsdruck beansprucht sind, rechtsdrehend zu der Längserstreckungsrichtung des Strangprofils orientiert sind, wobei die Längserstreckungsrichtungen derjenigen Fasern, die bei Soll-Torsionsbelastung des

Strangprofils in ihren Längserstreckungsrichtungen auf Längszug beansprucht sind,

linksdrehend zu der Längserstreckungsrichtung des Strangprofils orientiert sind.

Alternativ kann das Strangprofil als linksdrehende Druckfeder ausgebildet werden, wobei die Längserstreckungsrichtungen derjenigen Fasern, die bei Soll-Torsionsbelastung des

Strangprofils in ihren Längserstreckungsrichtungen auf Längsdruck beansprucht sind, linksdrehend zu der Längserstreckungsrichtung des Strangprofils orientiert sind, wobei die Längserstreckungsrichtungen derjenigen Fasern, die bei Soll-Torsionsbelastung des

Strangprofils in ihren Längserstreckungsrichtungen auf Längszug beansprucht sind,

rechtsdrehend zu der Längserstreckungsrichtung des Strangprofils orientiert sind.

Unter rechtsdrehend ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Orientierung bei

Betrachtung in einer Richtung, insbesondere axialer Richtung, des jeweiligen Bezugsobjekt im Uhrzeigersinn zu verstehen. Beispielsweise ist unter einer rechtsdrehenden Schraubenfeder eine Schraubenfeder zu verstehen, die bei Betrachtung in Richtung der Schraubenfederachse im Uhrzeigersinn gewunden ist.

Unter linksdrehend ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Orientierung bei

Betrachtung in einer Richtung, insbesondere axialer Richtung, des jeweiligen Bezugsobjekt entgegen dem Uhrzeigersinn zu verstehen. Beispielsweise ist unter einer linksdrehenden Schraubenfeder eine Schraubenfeder zu verstehen, die bei Betrachtung in Richtung der Schraubenfederachse entgegen dem Uhrzeigersinn gewunden ist.

Die Fasern können in ein Matrix-Material eingebettet sein. Unter einem Matrix-Material ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedes Material zu verstehen, das geeignet ist, die Fasern nach Ablage in ihrer Position zu fixieren. Als Matrix-Material kommen meist duroplastische Polymere, beispielsweise Polyesterharze, Vinylesterharze, Polyurethanharze oder Epoxidharze, oder thermoplastische Polymere wie Polyamide, Polypropylene oder Polyethylene zum Einsatz, die bevorzugt hohe Erweichungstemperatur, Medienbeständigkeit, Ermüdungsfestigkeit und einfache Verarbeitbarkeit, ausreichende Verfügbarkeit, Ressourcen schonende Herstellung, geringe Einkaufskosten vereinbaren. Es können bei einem Schichtaufbau der Fasern auch unterschiedliche Matrix-Materialien verwendet werden. Beispielsweise können die Fasern der ersten Mehrzahl von Schichten in ein erstes Matrix-Material eingebettet sein und die Fasern der zweiten Mehrzahl von Schichten können in ein zweites Matrix-Material eingebettet sein, wobei sich das zweite Matrix-Material von dem ersten Matrix-Material unterscheidet. So kann das erste Matrix-Material eine hohe Steifigkeit aufweisen, um die in Längsrichtung unter Druck gesetzten Fasern seitlich

abzustützen, wohingegen das zweite Matrix-Material eine hohe Zähigkeit aufweisen kann, um bei den in Längsrichtung unter Zug gesetzten Fasern mögliche Mikrorisse zu stoppen. Die Fasern können mit einem Tränkmittel getränkt sein. Unter einem Tränkmittel ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich jedes Matrix-Material zu verstehen, das durch Aushärtung, wie beispielsweise durch Polymerisation, zur Verklebung der Fasern und

Schichten untereinander und damit zu einer Verfestigung des Faserverbundwerkstoffes führt. Als Tränkmittel wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Monomer- oder Polymer-basierte Flüssigkeit verwendet. Insbesondere kann das Tränkmittel ein bei der Verarbeitung flüssiges Matrix-Material, wie beispielsweise ein reaktionsfähiges, flüssiges Duroplast-System auf Basis von beispielsweise Polyurethan, Polyester, Vinylester, Epoxidharz, oder ein reaktionsfähiges Thermoplast-System auf Basis von Caprolactam, Polyacryl, oder eine Thermoplast-Schmelze beispielsweise auf Basis von Polypropylen, Polyethylen, Polyamid sein.

Bevorzugt sind die Fasern Glasfasern. Derartige Fasern sind besonders gut zu verarbeiten und dauerstabil bzw. weisen eine hohe Ermüdungsfestigkeit auf.

Unter einer Glasfaser ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine aus Glas bestehende lange dünne Faser zu verstehen. Zur Herstellung werden aus einer Glasschmelze dünne Fäden gezogen.

Die Fasern können als Rovings ausgebildet sein. Unter einem Roving ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Bündel, Strang oder Multifilamentgarn aus parallel angeordneten Filamenten, d.h. Endlosfasern, zu verstehen. Bevorzugt werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung aus Glas hergestellte Filamente zu Rovings zusammengefasst, jedoch sind auch andere Materialien grundsätzlich im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbar, wie beispielsweise Aramide, Basalt, Polyethylene oder Kohlenstoff. Erfindungsgemäß wird eine Schraubenfeder vorgeschlagen, die gemäß einem zuvor beschriebenen Verfahren erhältlich oder erhalten ist. Damit lässt sich die Schraubenfeder mit den zuvor beschriebenen Vorteilen des Verfahrens herstellen.

Erfindungsgemäß wird die Verwendung einer zuvor beschriebenen Schraubenfeder als Feder in einem Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen. Damit kann in dem Kraftfahrzeug eine Feder verwendet werden, die von vergleichsweise geringem Gewicht und dennoch betriebsfest ist. Die Erfindung wird im Folgenden mit Verweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Die

Zeichnungen sind als Prinzipdarstellungen zu verstehen. Sie stellen keine Beschränkung der Erfindung dar, beispielsweise im Hinblick auf konkrete Abmessungen oder

Ausgestaltungsvarianten.

Es zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht eines Strangprofils in Form einer Schraubenfeder,

Figur 2 eine weitere Seitenansicht des Strangprofils in Form einer Schraubenfeder,

Figur 3 eine Seitenansicht von Formteilen eines Formwerkzeugs, Figur 4 ein Detail der Außenform des Formwerkzeugs,

Figur 5 Grafiken der Nutbreite in Abhängigkeit von der Anzahl der Außenformen, Nuttiefe und Federsteigung H relativ zu Federdurchmesser D, Figuren 6A und 6B eine elastisch verformbare Innenform eines ersten Ausführungsbeispiels,

Figuren 7A und 7B eine Innenform eines zweiten Ausführungsbeispiels,

Figuren 8A und 8B eine mehrteilige Innenform eines dritten Ausführungsbeispiels,

Figuren 9A und 9B eine mehrteilige Innenform eines vierten Ausführungsbeispiels

Figuren 10A bis 10D verschiedene Schritte eines Verfahrens zum Herstellen einer

Schraubenfeder und

Figur 1 1 eine perspektivische Darstellung einer Möglichkeit zum Einbringen des Strangprofils in die Außenform.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen

Figur 1 zeigt eine Seitenansicht eines Strangprofils 10. Das Strangprofil 10 ist in Form einer rechtsdrehenden Schraubenfeder 12 gebogen. Entsprechend ist das Strangprofil 10

rechtsdrehend um eine Schraubenfederachse 14 gewunden. Zu Erläuterungszwecken sind bestimmte Kenngrößen der Schraubenfeder 12 in Figur 1 angegeben. Die Schraubenfeder 12 weist einen Außendurchmesser d _e des Strangprofils 10 auf. Das Strangprofil 10 kann rohrformig ausgebildet sein und somit einen Innendurchmesser d, aufweisen. Die Schraubenfeder 12 weist weiterhin eine Steigung H, einen Federdurchmesser D und einen Steigungswinkel a auf. Die Steigung H ist dabei als Abstand von Mittelpunkten benachbarter Windungen in einer Richtung parallel zur Schraubenfederachse 14 definiert. Der Federdurchmesser D ist dabei als Abstand von Mittelpunkten benachbarter Windungen in einer Richtung senkrecht zur

Schraubenfederachse 14 definiert. Der Steigungswinkel a ist als Winkel zwischen einer Mittellinie 16 des Strangprofils 10 und einer Ebene 18 senkrecht zur Schraubenfederachse 14 definiert.

Figur 2 zeigt eine weitere Seitenansicht des Strangprofils 10. Die Schraubenfeder 12 ist genauer eine rechtsdrehende Druckfeder, wie durch Pfeile 20 angedeutet ist. Das Strangprofil 10 erstreckt sich in einer Längserstreckungsrichtung 22. Das Strangprofil 10 ist aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt. Das Strangprofil 10 weist einen um die

Längserstreckungsrichtung 22 angeordneten ersten Schichtaufbau 24 auf. Der erste

Schichtaufbau 24 weist eine erste Mehrzahl von Schichten 26 auf, von denen in Figur 1 lediglich eine angedeutet ist. Bevorzugt besteht der erste Schichtaufbau 24 aus der ersten Mehrzahl von Schichten 26. Jede Schicht 26 des ersten Schichtaufbaus 24 weist mehrere

Fasern 28 auf. Die Fasern 28 der ersten Mehrzahl von Schichten 26 erstrecken sich jeweils in Langserstreckungsrichtungen 30. Das Strangprofil 10 weist weiterhin einen zweiten

Schichtaufbau 32 auf. Der zweite Schichtaufbau 32 weist eine zweite Mehrzahl von Schichten 34 auf, von denen in Figur 2 lediglich eine angedeutet ist. Bevorzugt besteht der zweite Schichtaufbau 32 aus der zweiten Mehrzahl von Schichten 34. Jede Schicht 34 des zweiten Schichtaufbaus 32 weist mehrere Fasern 36 auf. Die Fasern 36 der zweiten Mehrzahl von Schichten 34 erstrecken sich jeweils in Langserstreckungsrichtungen 38. Wie nachstehend ausführlicher erläutert wird, erstrecken sich die Fasern 28, 36 jeweils in ihren

Längserstreckungsrichtungen 30, 38 relativ zu der Längserstreckungsrichtung 22 des

Strangprofils 10 derart, dass mehr Fasern 28, 36 bei Soll-Torsionsbelastung des Strangprofils 10 in ihren Längserstreckungsrichtungen 30, 38 auf Längszug als auf Längsdruck beansprucht sind. Mit anderen Worten weist das Strangprofil 10 mehr Fasern 36 auf, die bei Soll- Torsionsbelastung des Strangprofils 10 in ihren Längserstreckungsrichtungen 38 auf Längszug beansprucht sind, als Fasern 28, die bei Soll-Torsionsbelastung des Strangprofils 10 in ihren Längserstreckungsrichtungen 30 auf Längsdruck beansprucht sind.

Die Längserstreckungsrichtungen 30 der Fasern 28 der ersten Mehrzahl von Schichten 26 sind jeweils zu der Längserstreckungsrichtung 22 des Strangprofils 10 in einem Winkel mit einem Betrag in einem Bereich von 30° und 60° orientiert. Die Fasern 28 der ersten Mehrzahl von Schichten 26 erstrecken sich derart relativ zu der Längserstreckungsrichtung 22 des

Strangprofils 10, dass sie bei Soll-Torsionsbelastung des Strangprofils 10 in ihren

Längserstreckungsrichtungen 30 auf Längsdruck beansprucht sind. Bei der ersten

Ausführungsform sind die Längserstreckungsrichtungen 30 der Fasern 28 der ersten Mehrzahl von Schichten 26 rechtsdrehend zu der Längserstreckungsrichtung 22 des Strangprofils 10 in einem Winkel mit einem Betrag in einem Bereich von 30° bis 60° orientiert. Die Langserstreckungsrichtungen 38 der Fasern 36 der zweiten Mehrzahl von Schichten 34 sind jeweils zu der Längserstreckungsrichtung 22 des Strangprofils 10 in einem Winkel mit einem Betrag in einem Bereich von 30° und 60° orientiert. Die Fasern 36 der zweiten Mehrzahl von Schichten 34 erstrecken sich derart relativ zu der Längserstreckungsrichtung 22 des Strangprofils 10, dass sie bei Soll-Torsionsbelastung des Strangprofils 10 in ihren

Langserstreckungsrichtungen 38 auf Längszug beansprucht sind. Bei der ersten

Ausführungsform sind die Längserstreckungsrichtungen 38 der Fasern 36 der zweiten Mehrzahl von Schichten 34 linksdrehend zu der Längserstreckungsrichtung 22 des Strangprofils 22 in einem Winkel mit einem Betrag in einem Bereich von 30° bis 60° orientiert.

Die Fasern 28 der ersten Mehrzahl von Schichten 26 und die Fasern 36 der zweiten Mehrzahl von Schichten 34 sind Glasfasern. Der zweite Schichtaufbau 32 umgibt den ersten

Schichtaufbau 24. Bei der gezeigten Ausführungsform umfasst der zweite Schichtaufbau 32 mehr Fasern 36 als der erste Schichtaufbau 24. So ist die Anzahl der Fasern 36 der zweiten Mehrzahl von Schichten 34 um einen Faktor von 1 ,2 bis 9, bevorzugt 1 ,5 bis 9, noch

bevorzugter 1 ,5 bis 6, besonders bevorzugt 2 bis 4 größer als die Anzahl der Fasern 28 der ersten Mehrzahl von Schichten 26, beispielsweise Faktor 2,5. Die erste Mehrzahl von Schichten 26 und die zweite Mehrzahl von Schichten 34 können unterschiedliche Faservolumenanteile aufweisen. So weist die erste Mehrzahl von Schichten 34 einen Faservolumenanteil von 40% bis 70% bezogen auf das Volumen der ersten Schichtaufbaus 24 auf und die zweite Mehrzahl von Schichten 34 weist einen Faservolumenanteil von 40% bis 60% bezogen auf das Volumen der zweiten Schichtaufbaus 32 auf. Die Fasern 28 der ersten Mehrzahl von Schichten 26 und die Fasern 36 der zweiten Mehrzahl von Schichten 34 sind jeweils in ein Matrix-Material eingebettet. Das Matrix-Material für die Fasern 36 der zweiten Mehrzahl von Schichten 34 unterscheidet sich optional von dem Matrix-Material für die Fasern 28 der ersten Mehrzahl von Schichten 26. Im Fall unterschiedlicher Matrix-Materialien weist das Matrix-Material für die Fasern 28 der ersten Mehrzahl von Schichten 26 eine hohe Steifigkeit auf und das Matrix- Material für die Fasern 36 der zweiten Mehrzahl von Schichten 34 weist eine hohe Zähigkeit auf. Die Fasern 28 der ersten Mehrzahl von Schichten 26 und die Fasern 36 der zweiten Mehrzahl von Schichten 34 sind mit einem Tränkmittel getränkt. Der erste Schichtaufbau 24 ist von dem zweiten Schichtaufbau 32 optional durch eine für das Tränkmittel undurchlässige Schicht voneinander getrennt. Die Fasern 36 des zweiten Schichtaufbaus 32 sind als Rovings mit einem Filament-Durchmesser ausgebildet, der optional kleiner als ein Filament- Durchmesser der Fasern 28 des ersten Schichtaufbaus 24 ist. Optional kann das Strangprofil 10 einen Kern aufweisen, auf dem der erste Schichtaufbau 24 angeordnet ist. Der Kern kann eine Anordnung verdrillter Fasern, ein Vollkern, ein ummantelter Vollkern, ein Hohlkern oder ein ummantelter Hohlkern sein. Der Kern kann im fertigen Werkstück verbleiben oder auch entfernt werden.

Bei dem Strangprofil 10 unterscheiden sich die Längserstreckungsrichtungen 30 der Fasern 28 benachbarter Schichten 26 der ersten Mehrzahl von Schichten 26 um einen Winkel mit einem Betrag in einem Bereich von 0° bis 10°, bevorzugt 2° bis 10° und noch bevorzugter 2° bis 6° voneinander. Außerdem unterscheiden sich die Langserstreckungsrichtungen 38 der Fasern 36 benachbarter Schichten 34 der zweiten Mehrzahl von Schichten 34 um einen Winkel mit einem Betrag in einem Bereich von 0° bis 10°, bevorzugt 2° bis 10° und noch bevorzugter 2° bis 6° voneinander.

Das Strangprofil 10 bzw. die Schraubenfeder 12 kann wie folgt modifiziert sein. Alternativ kann die Schraubenfeder 12 als linksdrehende Druckfeder ausgebildet sein. In diesem Fall sind die Langserstreckungsrichtungen 30 der Fasern 28 der ersten Mehrzahl von Schichten 26 linksdrehend zu der Längserstreckungsrichtung 22 des Strangprofils 10 orientiert und die Langserstreckungsrichtungen 38 der Fasern 36 der zweiten Mehrzahl von Schichten 34 sind rechtsdrehend zu der Längserstreckungsrichtung 22 des Strangprofils 10 orientiert. Der zweite Schichtaufbau 32 muss den ersten Schichtaufbau 42 nicht umgeben, um einen sogenannten grobschichtigen Aufbau zu bilden. Stattdessen ist es möglich die Schichten 26 des ersten Schichtaufbaus 24 und die Schichten 34 des zweiten Schichtaufbaus 32 in alternierender Reihenfolge anzuordnen, um einen sogenannten feinschichtigen Aufbau zu realisieren.

Figur 3 zeigt eine Seitenansicht von Formteilen eines Formwerkzeugs 40 zum Herstellen der Schraubenfeder 12. Das Formwerkzeug 40 weist eine Innenform 42 auf. Die Innenform 42 ist im Wesentlichen stabförmig ausgebildet. Die Innenform 42 weist eine rechtsdrehende Nut 44 auf. Die Nut 44 ist halbkreisförmig ausgebildet und weist einen Radius auf, der dem halben

Außendurchmesser d _e der Schraubenfeder 12 entspricht. Das Formwerkzeug 40 weist weiterhin eine Außenform 46 auf. Die Außenform 46 ist mehrteilig aus mehreren Außenformteile 48 ausgebildet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Außenform 46 zwei

Außenformteile 48 auf, von denen lediglich eines dargestellt ist. Die Außenform 46 weist auf ihrer Innenseite 50 eine umlaufende Nut 52 auf. Die Nut 52 ist rechtsdrehend. Die Außenform 46 weist im Bereich der Nut 52 einen Innendurchmesser auf, der mindestens so groß wie der Federdurchmesser D der zu formenden Schraubenfeder 12 zuzüglich des Außendurchmessers de des Strangprofils 10 ist. Figur 4 zeigt ein Detail der Außenform 46 des Formwerkzeugs 40. Genauer zeigt Figur 4 eine vergrößerte Ansicht der Innenseite 50 im Bereich einer Nut 52. Die Nut 52 weist eine Breite 54 auf, die bei Verwendung eines steifen Formmaterials des Strangprofils 10 größer als ein Außendurchmesser de des Strangprofils 10 ist. Figur 5 zeigt Grafiken der Nutbreite in Abhängigkeit von der Anzahl der Außenformteile 48,

Nuttiefe und Federsteigung H relativ zu Federdurchmesser D. Dabei sind von links nach rechts gesehen die Grafiken für zwei, vier und sechs Außenformteile 48 dargestellt. Auf der X-Achse ist jeweils das Verhältnis von Nuttiefe zu Stabradius dargestellt, der dem halben

Außendurchmesser d _e des Strangprofils 10 entspricht. Auf der Y-Achse ist das Verhältnis von Nutbreite zu Stabradius dargestellt. Die jeweiligen Kurven in den Grafiken sind in Abhängigkeit von Federsteigung H relativ zu Federdurchmesser D aufgetragen. Das oben beschriebene Übermaß der Breite 54 der Nut 52 dient der Entformbarkeit der Schraubenfeder 12 wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird und kann mit einer steigenden Umfangsteilung der Außenform 46, also steigender Anzahl der Außenformteile 48, reduziert werden, wie die Grafiken der Figur 5 verdeutlichen. Um die Innenform 42 vor einem nachstehend näher beschriebenen Aushärteprozess aus der Außenform 46 und von dem Strangprofil 10 zu entfernen, muss die Innenform 42 in ihrer Größe veränderbar oder zerstörbar sein. Insbesondere muss der äußere Durchmesser der Innenform 42 zum Entfernen verkleinerbar sein, sofern die Innenform 42 nicht zerstört werden soll.

Diesbezüglich werden nachstehend einige bautechnische Ausführungsbeispiele gezeigt.

In den Figuren 6A und 6B ist eine Innenform 42 eines ersten Ausführungsbeispiels dargestellt, die elastisch verformbar ist. Figur 6A zeigt eine Seitenansicht der Innenform 42 des ersten Ausführungsbeispiels in einem unverformten Zustand. Figur 6B zeigt eine Vorderansicht der Innenform 42 des ersten Ausführungsbeispiels im unverformten Zustand. Im Bereich einer Außenfläche 56 weist die Innenform 42 einen Außendurchmesser 58 auf, der größer als ein Außendurchmesser 60 im Bereich der Nut 44 ist, wie in den Figuren 6A und 6B gezeigt ist. Der Außendurchmesser 60 im Bereich der Nut 44 wird anhand der sich radial am nächsten gegenüberliegenden Punkte der Nut 44 bestimmt. In den Figuren 6A und 6B ist die Innenform 42 in ihrem elastisch entspannten bzw. unverformten Zustand dargestellt. Die Innenform 42 ist zumindest im Bereich der Nut 44 in ihrem Außendurchmesser verkleinerbar. Die Innenform 42 weist in ihrem verkleinerten bzw. verformten Zustand (nicht näher dargestellt) einen

Außendurchmesser im Bereich der Nut 44 auf, der kleiner als der Außendurchmesser 60 im Bereich der Nut 44 im unverformten Zustand ist. Somit lässt sich die Innenform 42

komprimieren, um diese von dem Strangprofil 10 vor einem Aushärten zu entfernen. Zu diesem Zweck ist die Innenform 42 des ersten Ausführungsbeispiels aus einem elastischen Material hergestellt. Beispielsweise ist die Innenform aus einem geschäumten Material wie Schaumstoff oder Silikon hergestellt. Es wird explizit betont, dass die Innenform anstelle einer verformbaren Ausbildung derart hergestellt sein kann, dass diese von dem Strangprofil 10 vor einem

Aushärten nur durch Zerstören entfernt werden kann, beispielsweise durch Auflösen,

Ausschmelzen, Zerschlagen oder dergleichen.

In den Figuren 7A und 7B ist eine Innenform 42 eines zweiten Ausführungsbeispiels dargestellt. Gleiche oder vergleichbare Bauteile im Vergleich zu dem vorherigen Ausführungsbeispiel sind mit gleichen Bezugszeichen angegeben. Figur 7A zeigt eine Seitenansicht der Innenform 42 des zweiten Ausführungsbeispiels. Figur 7A zeigt eine Vorderansicht der Innenform 42 des zweiten Ausführungsbeispiels. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel in Figur 7A und 7B ist die Innenform 42 zweiteilig ausgebildet und weist einen festen runden Kern 62 und einen flexiblen Außenmantel 64 auf, der um den Kern 62 angeordnet ist und in dem die Nut 44 ausgebildet ist. Der Außenmantel 64 ist aus einem elastischen Material hergestellt. Beispielsweise ist der Außenmantel 64 aus einem geschäumten Material wie flexiblem Schaumstoff oder einem Gußmaterial wie flexiblem Silikon hergestellt. Im Bereich der Außenfläche 56 des

Außenmantels 64 weist die Innenform 42 einen Außendurchmesser 58 auf, der größer als der Außendurchmesser 60 im Bereich der Nut 44 ist. Der Kern 62 weist einen Außendurchmesser 66 auf, der kleiner als der Außendurchmesser 60 im Bereich der Nut 44 ist. Um die Innenform 42 von dem Strangprofil 10 vor einem Aushärten zu entfernen, muss zuerst der Kern 62 aus dem Außenmantel 64 entfernt werden, beispielsweise durch Herausziehen. Dann kann der Außenmantel 64 komprimiert werden, um diesen von dem Strangprofil 10 zu entfernen, beispielsweise durch Herausziehen.

In den Figuren 8A und 8B ist eine Innenform 42 eines dritten Ausführungsbeispiels gezeigt, die mehrteilig ausgebildet ist. Gleiche oder vergleichbare Bauteile im Vergleich zu den vorherigen Ausführungsbeispielen sind mit gleichen Bezugszeichen angegeben. Figur 8A zeigt eine Seitenansicht der Innenform 42 des dritten Ausführungsbeispiels. Figur 8B zeigt eine

Schnittansicht der Innenform 42 des dritten Ausführungsbeispiels im Bereich einer Nut 44. Die Innenform 42 ist aus neun Innenformteilen 68 ausgebildet, die in einem zusammengesetzten Zustand einen kreisförmigen Querschnitt bilden. Dabei sind acht Innenformteile 68 um ein mittleres Innenformteil 68 herum angeordnet. Um die Innenform 42 vor einem Aushärten von dem Strangprofil 10 zu entfernen, wird zuerst das mittlere Innenformteil 68 entfernt,

beispielsweise durch Herausziehen, und dann können die umgebenden übrigen acht

Innenformteile 68 entfernt werden, da diese nunmehr radial nach innen bewegt werden können. In den Figuren 9A und 9B ist eine Innenform 42 eines vierten Ausführungsbeispiels gezeigt, die mehrteilig ausgebildet ist. Gleiche oder vergleichbare Bauteile im Vergleich zu den vorherigen Ausführungsbeispielen sind mit gleichen Bezugszeichen angegeben. Figur 9A zeigt eine Seitenansicht der Innenform 42 des vierten Ausführungsbeispiels. Figur 9B zeigt eine

Schnittansicht der Innenform 42 des vierten Ausführungsbeispiels im Bereich einer Nut 44. Die Innenform 42 ist aus sechs keilförmigen Innenformteilen 68 ausgebildet, die in einem

zusammengesetzten Zustand einen kreisförmigen Querschnitt bilden. Die keilförmigen

Innenformteile 68 sind radial verschiebbar. Beispielsweise ist die Innenform 42 aufblasbar, so dass die Innenformteile 68 radial nach außen bewegbar sind. Durch Auslassen der Luft oder dergleichen, sind die Innenformteile 68 radial nach innen bewegbar. Um die Innenform 42 vor einem Aushärten von dem Strangprofil 10 zu entfernen, werden die Innenformteile 68 radial nach innen bewegt. Alternativ zu einem pneumatischen Aufblasen kann die radiale Bewegung auch z.B. durch mechanische Hebel eingeleitet werden.

Figuren 10A bis 10D zeigen verschiedene Schritte eines Verfahrens zum Herstellen einer Schraubenfeder 12. Zunächst wird das Strangprofil 10 mit dem oben beschrieben Aufbau bereitgestellt. Mit anderen Worten wird das Strangprofil 10 aus einem faserverstärkten

Verbundwerkstoff hergestellt. Das Strangprofil 10 erstreckt sich in der

Längserstreckungsrichtung 22. Das Strangprofil 10 weist mehrere Schichten 26, 34 mit jeweils mehreren Fasern 28, 36 auf, wobei sich die Fasern 28 jeweils in Längserstreckungsrichtungen 30, 36 relativ zu der Längserstreckungsrichtung 22 des Strangprofils 10 derart erstrecken, dass mehr Fasern bei Soll-Torsionsbelastung des Strangprofils 10 in ihren

Längserstreckungsrichtungen auf Längszug als auf Längsdruck beansprucht sind. Das Strangprofil 10 wird dann in Form einer Schraubenfeder 12 gebogen, beispielsweise in Form einer rechtsdrehenden Druckfeder 12. Das Biegen kann mittels Freiformwerkzeugen erfolgen. Das Biegen kann ein Aufwickeln auf die Innenform 42 des Formwerkzeugs 40 umfassen, so dass sich das Strangprofil 10 in der Nut 44 der Innenform 42 befindet, wie in Figur 10A gezeigt ist.

Nachfolgend wird das Strangprofil 10 in der Außenform 46 des Formwerkzeugs 40 zum

Herstellen der Schraubenfeder 12 angeordnet. Dazu wird die Außenform 46 derart auf der Innenform 42 angeordnet, dass das Strangprofil 10 von der Außenform 46 und der Innenform 42 umgeben ist. Dazu wird das Strangprofil 10 in zumindest einem der Außenformteile 48 angeordnet und alle Außenformteile 48 werden miteinander verbunden, beispielsweise verschraubt, wie in Figur 10B gezeigt ist. Das Strangprofil 10 befindet sich dabei auch in der Nut 52 auf der Innenseite 50 der Außenform 46. Entsprechend ist das Strangprofil 10 sandwichartig von der Außenform 46 und der Innenform 42 umgeben.

Nachfolgend wird die Innenform 42 entfernt, wie in Figur 10C gezeigt ist. Die Innenform 42 wird insbesondere vor einem Aushärten des gewickelten Strangprofils 10 entfernt. Beispielsweise wird die Innenform 42 durch eine elastische Verformung bzw. Verkleinerung von dem

Strangprofil 10 und der Außenform 46 entfernt. Entsprechend wird die Innenform 42

wiederverwendbar entfernt. Da sich das Strangprofil 10 aufgrund der besonderen Anordnung der Fasern 28, 36 bezüglich der Schraubenfederachse 14 radial nach außen drückt, lässt sich das Strangprofil 10 dabei aus der Nut 44 der Innenform 42 entfernen. Sobald die Innenform 42 entfernt ist, erfolgt das Aushärten des Strangprofils 10 in der Außenform 46. Zum Aushärten des Strangprofils 10 werden alle Außenformteile 48 miteinander verbunden. Während des Aushärtens wird das Strangprofil 10 ausschließlich von der Außenform 46 in seiner Federform gehalten. Der Aushärteprozess erfolgt bei thermoplastischen Materialien durch ein Erstarren durch Temperaturabsenkung oder In-situ-Polymerisation. Bei duroplastischen Materialien erfolgt das Aushärten durch radikalische, katalytische oder in anderer geeigneter Weise initiierte Polymerisation. Das Aushärten auch thermisch erfolgen bzw. unterstützt werden,

beispielsweise bei Temperaturen von 80°C bis 150°C für eine Dauer von 1 Stunde bis 6 Stunden, wobei die Temperatur schrittweise erhöht oder erniedrigt werden kann.

Nach dem Aushärten werden zum Entfernen des Strangprofils 10 die Außenformteile 48 voneinander gelöst, wie in Figur 10D gezeigt ist. Beispielsweise werden die

Schraubverbindungen der Außenformteile 48 gelöst, so dass das Strangprofil 10 in Form der Schraubenfeder 12 aus der Außenform 46 entnommen werden kann. Aufgrund der besonderen Orientierung der Fasern 28, 36 sind derart orientiert, weist die Schraubenfeder 12 nach dem Aushärten eine Länge auf, die kleiner als vor dem Aushärten ist. Die Länge ist dabei eine Abmessung parallel zur Schraubenfederachse 14. In Abhängigkeit vom jeweiligen Material und der Anordnung der Fasern 28, 36 kann die Schraubenfeder 12 nach dem Aushärten einen Schraubendurchmesser D aufweisen, der größer als vor dem Aushärten ist. Das Verfahren zum Herstellen der Schraubenfeder 12 kann wie folgt modifiziert werden. Das Strangprofil 10 kann als Federstab, d.h. als Strangprofil mit Vollmaterial, oder Federschlauch, d.h. innen hohl, gegebenenfalls inklusive Innenkern, ausgebildet werden. Das Strangprofil 10 kann in Form einer linksdrehenden Schraubenfeder 12 gebogen werden. In diesem Fall sind die Nut 44 der Innenform 42 und die Nut 52 der Außenform 46 ebenfalls linksdrehend ausgebildet. Die Innenform 42 kann vor dem Aushärten des Strangprofils 10 anstelle durch eine elastische Verformung reversibel verformend durch Druckänderung ähnlich eines Blasebalgs oder Sandsacks, Zerlegen, Verdrillen, mechanische Verdrehungen oder Verschiebungen entfernt werden. Alternativ kann die Innenform 42 vor dem Aushärten des Strangprofils 10 nicht- wiederverwendbar entfernt werden, beispielsweise durch Schmelzen, Auflösen oder Ausspülen.

Das Strangprofil 10 kann durch Abwickeln von einem Stützelement und/oder Rotieren in der Außenform 46 angeordnet werden, beispielsweise durch Abwickeln von einem Rohr und gesteuertes Ablegen in den Nuten 44, 52 oder Schleudern der Außenform 46 und des

Strangprofilsl O um eine zentrale Achse, so dass das Composite-Material durch die

Zentrifugalbeschleunigung nach außen in die Nuten 52 gedrückt wird.

Figur 1 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer alternativen Möglichkeit zum Einbringen des Strangprofils 10 in die Außenform 46, bei der keine Innenform 42 benötigt wird.

Beispielsweise wird das Strangprofil 10 mittels eines rotierenden Elements 70 aus einer länglichen bzw. geradlinigen Form in der Nut 52 der Außenform 46 gesteuert abgelegt und so mit einer Schraubenfederform versehen.

Beispiele

Die Erfindung soll anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert werden.

Als Strangprofil wurde jeweils ein Feder-Composite-Schlauch mit einem Außendurchmesser d _e 18,4 mm und einem Innendurchmesser d, 10 mm hergestellt. Für die untersuchten Strangprofile wurden die folgenden Materialien verwendet. Die Glasfaser war ein Roving mit einem Gewicht von 2400 g/km (2400 tex). Das System bestand aus dem Harz Bisphenol-A-Diglycidylether mit 22 Gew.-% Butandiol-Diglycidylether und dem Härter Diethylmethylbenzoldiamin im

Mischungsverhältnis 100 : 26. Der Fasermassenanteil wurde rechnerisch über die verwendete Menge an Glasmaterial, Kernmaterial, Hilfsmaterialien und das Gesamtgewicht der Profile für das System bei 67% +/- 2% ermittelt. Es wurde ein überwiegend rechtsdrehendes Laminat von 3 Lagen mit jeweils 24 Rovings mit einer Orientierung von -45° (d.h. rechtsdrehend), +45°, +45° (d.h. linksdrehend) der Fasern bezüglich der Längserstreckungsrichtung des Strangprofils hergestellt. Die Aushärtung erfolgte über 5 Stunden bei 150°C. Die Schraubenfeder wurde mit 4,5 Windungen ausgebildet.

Als Prozessversuch gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde eine rechtsdrehende Schraubenfeder auf einem flexiblen Innendorn mit einem Außendurchmesser d _e von 90 mm in eine Außenform eingeführt, die Außendurchmesser d _e von 128 mm in der Nut hatte. Die flexible bzw. elastisch verformbare Innenform wurde entfernt und das Strangprofil wurde in der Außenform zu einer Schraubenfeder ausgehärtet. Die Federlänge vor / nach Aushärtung war 269 mm / 251 mm, was einer Längenänderung von -7% entspricht. Der Außendurchmesser d _e war vor / nach Aushärtung 128 mm / 129 mm, was einer Durchmesseränderung von + 1 % entspricht. Der Außendurchmesser d _e ist also quasi konstant geblieben. Der Federschlauch hat sich beim Aushärten so verdrillt, dass sich die Schraubenfeder nach außen weitete und in der Länge verkürzte. Die Feder ist rund im Querschnitt und hat sich gleichmäßig in die Außenform ohne Kollabieren nach innen oder Einknicken eingeprägt. Die Aushärtung ausschließlich in der Außenform war ohne Abstützung erfolgreich.

Als Beleg für die Abhängigkeit der Verformung während des Aushärtens von der Laminat- Orientierung wurde ein Strangprofil mit identischer Laminat-Orientierung der Fasern als linksdrehende Feder auf einem Innendorn mit einem Außendurchmesser d _e von 80 mm gewickelt. Die Federlänge vor / nach Aushärtung war 269 mm / 289 mm, was einer

Längenänderung von + 7% entspricht. Der Innendurchmesser d, vor / nach Aushärtung war 80 mm / 80 mm, was einer Durchmesseränderung von 0 % entspricht, d.h. der Durchmesser hat sich nicht verändert. Der Federschlauch hat sich beim Aushärten so verdrillt, dass sich die Schraubenfeder nach innen auf die Innenform aufklemmte und in der Länge dehnte. Eine Aushärtung ausschließlich in einer Außenform wäre mit dieser Kombination von Feder- Drehrichtung und Laminat-Orientierung nicht möglich, da nur der Innendorn die Feder davon abhielt sich nach innen zu bewegen und damit aus einer möglichen Außenform unkontrolliert nach innen zu wandern.