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DE3020019A1 - Verfahren zur herstellung einer rohrfoermigen, faserverstaerkten zusammengesetzten welle oder verbundwelle - iii - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer rohrfoermigen, faserverstaerkten zusammengesetzten welle oder verbundwelle - iii

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DE3020019A1
DE3020019A1 DE19803020019 DE3020019A DE3020019A1 DE 3020019 A1 DE3020019 A1 DE 3020019A1 DE 19803020019 DE19803020019 DE 19803020019 DE 3020019 A DE3020019 A DE 3020019A DE 3020019 A1 DE3020019 A1 DE 3020019A1
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DE
Germany
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sleeve
shaft
straight
fiber
fiber material
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19803020019
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English (en)
Inventor
John C Presta
Derek N Yates
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Celanese Corp
Original Assignee
Celanese Corp
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Publication date
Application filed by Celanese Corp filed Critical Celanese Corp
Publication of DE3020019A1 publication Critical patent/DE3020019A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/02—Shafts; Axles
    • F16C3/026—Shafts made of fibre reinforced resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/68—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
    • B29C70/86—Incorporated in coherent impregnated reinforcing layers, e.g. by winding
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Description

· Verfahren zur Herstellung einer rohrförmigen, faserverstärkten zusammengesetzten Welle oder Verbundwelle - III
Die Erfindung betrifft faserverstärkte zusammengesetzte Wellen oder Verbundwellen, insbesondere Antriebswellen für Fahrzeuge, die einen aus faserverstärktem Harz bestehenden Wellenkörper mit an seinen Enden befestigten metallischen Kupplungshülsen aufweisen.
Rohrförmige faserverstärkte Verbundteile wurden bereits vorgeschlagen, beispielsweise in den üS-PSen 2 882 072 und 3 661 670 und in der GB-PS 1 356 393. In der US-PS 3 661 670 wird beispielsweise vorgeschlagen, derartige Verbundteile aus einem Harzmaterial, das mit Glasfasern verstärkt ist, herzustellen. Im einzelnen werden Filamente, auf die ein nicht gehärtetes Harzmaterial (d.h. ein ungehärtetes hitzehärtbares Harz) aufgebracht ist, um einen Dorn gewickelt, bis die gewünschte Dicke erreicht ist. Die verstärkenden Fasern können in der Wandung des rohrförmigen Verbundteils in verschiedenen Winkelbeziehungen zueinander angeordnet sein. Anschließend wird das Harzmaterial ausgehärtet (d.h. gehärtet oder vernetzt). Ein vorgeformtes, mit Gewinde versehenes Endteil kann an den Enden des rohrförmigen Verbundteils beispielsweise durch unmittelbares Umwickeln des Endteils mit den Filamenten während des Wickelprozesses befestigt werden.
Neuerdings wurde die Herstellung von Fahrzeugantriebswellen aus rohrförmigen faserverstärkten Verbundteilen vorgeschlagen, beispielsweise in der US-PS 4 041 599
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und in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung . 52-127542 (entsprechend der US-PS 4 089 190). Gemäß der japanischen Patentanmeldung werden Filamente, die ein nicht-ausgehärtetes Harzmaterial (z.B. ein ungehärtetes hitzehärtbares Harz) tragen, um einen Dorn gewickelt, bis die gewünschte Dicke erreicht ist, worauf das Harzmaterial gehärtet wird. Zonen oder Schichten sind umfangsmäßig innerhalb der Wandung der Welle In bestimmten, dort beschriebenen Winkelbeziehungen angeordnet.
Die vorstehend genannte' US-PS 4 041 599 schlägt die Befestigung einer Antriebswelle aus mit Kohlenstoff-Fasern verstärktem Epoxyharz unmittelbar an einem Universal-Gelenkansatz mittels einer bestimmten Verbindungsmethode vor.
Faserverstärkte Verbundwellen weisen Vorteile gegenüber metallischen Wellen auf, da sie leichter im Gewicht, beständiger gegen Korrosion, stärker, haltbarer und indifferenter sind.
Inder DE-PS ......... (Patentanmeldung P 29 11 167.9) der Anmelderin wird eine faserverstärkte zusammengesetzte Antriebswelle beschrieben, die verbesserte Gebrauchseigenschaften sowie die notwendige Festigkeit und Haltbarkeit aufweist, um den unterschiedlichen Belastungen und Beanspruchungen, die während des Betriebs des Fahrzeugs auftreten, gewachsen zu sein.
Da das direkte Schweißen oder Kleben einer aus Harz bestehenden Welle an Metall normalerweise keine ausreichend feste und dauerhafte Verbindung auf beständiger und zuverlässiger Basis hervorbringt, wird durch die Verwendung metallischer Anschlüßhülsen, die an den Enden der Welle gemäß der Erfindung befestigt sind, ein Mittel verfügbar gemacht, um eine sichere Schweißverbindung ähnlich der bei üblichen metallischen Wellen verwendeten zu erreichen
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Die hohen Drehmomentbelastungen, die durch die "Fahrzeugantriebswelle übertragen werden, erfordern, daß eine extrem starke und dauerhafte drehmomentübertragende Verbindungzwischen den Hülsen und dem Wellenkörper hergestellt wird. Frühere Vorschläge zur Befestigung der Hülsen unter Verwendung von Klebstoffen oder durch Wickeln der Filamentbündei um umfangsmäßig angeordnete Nuten an der Hülsenaußenfläche können nicht herangezogen werden,-um eine Verbindung mit der erforderlichen Festigkeit und Dauerhaftigkeit zu gewährleisten.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine neue, aus faserverstärktem Harz bestehende Welle verfügbar zu machen, die die Probleme der vorstehend genannten Art auf ein Mindestmaß verringert oder verhütet und zur Verwendung als Antriebswelle in Kraftubertragungssystemen von Fahrzeugen geeignet ist. Außerdem sollen neue Verfahren und Vorrichtungen geschaffen werden, mit denen metallische Verbindungshülsen an den Enden von aus faserverstärktem Harz bestehenden Wellen so befestigt werden können, daß die Wellen hohe Drehkräfte zu übertragen vermögen.
Die Lösung dieser Aufgaben wird erfindungsgemäß erreicht durch eine rohrförmige, faserverstärkte Verbundwelle. Die Welle wird wie folgt gebildet:
Eine Metallhülse, die mit mehreren um den umfang verlaufenden geraden Oberflächenabschnitten auf ihrem Außenumfang versehen ist, wird auf ein Segment eines Doms geschoben. Fasermaterial, auf das nicht-erstarrtes Harzmaterial aufgebracht ist, wird auf den Dorn und die um den Umfang angeordneten geraden Oberflächenabschnitte der Hülse aufgebracht. Das Harzmaterial· wird ausgehärtet, : wobei Teiie des Harzmaterials satt an den in Umfangsrichtung angeordneten Abschnitten mit gerader Oberfläche anliegen, wobei eine drehmomentübertragende Verbindung mit der Metallhülse ausgebiidet wird. Weitere Vorteile der ;
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Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Abbildungen, in der gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Endes einer zusammengesetzten Welle gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie 2-2 von Fig. 1.
Fig. 3 ist eine vergrößerte Teilansicht der in Fig. 2 dargestellten Querschnittsansicht.
Fig. 4 zeigt einen fragmentarischen Längsschnitt durch die Welle.
Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht eines Endes einer zusammengesetzten Welle gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 6 zeigt einen Querschnitt längs der Linie 6-6 von Fig. 5.
Fig. 7 ist eine fragmentarische QuerschnittsaiTsicht längs eines Teils einer Hülse gemäß der Erfindung, um die Fasermaterial gewickelt worden ist.
Fig. 8 ist ein fragmentarischer Längsschnitt längs der Linie 8-8 von Fig. 6.
Eine bevorzugte Ausführungsform einer Antriebswelle 10 ge-. maß der Erfindung ist in Fig. 1 bis Fig. 4 dargestellt. Die Welle besteht aus einem aus verstärktem Harz bestehenden Wellenkörper 12 mit zylindrischem Querschnitt und einer metallischen Verbindungshülse 14, die vorzugsweise an jedem Ende des Wellenkörpers 12 befestigt und gesichert ist.
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Die Verbindungshülse 14 ist allgemein zylindrisch und be-" steht aus einem geeigneten Metall, z.B. Stahl oder Aluminium. Die Hülse weist eine innere ringförmige Oberfläche 16 mit konstantem Durchmesser auf, die im wesentliehen gegen eine innere Oberfläche 18 des in Längsrichtung einwärts davon liegenden Wellenkörpers stößt (Fig. 4).
Die äußere ümfangsflache der Hülse 14 hat eine mehreckige Querschnittsform, die mehrere in Umfangsrichtung mit Ab- : stand zueinander angeordnete Oberflächenabschnitte 22 aufweist, die in ümfangsrichtung gerade oder flach sind (Fig. 2, 3) und sich im allgemeinen in Längsrichtung längs der Hülse erstrecken. Vorzugsweise verlaufen die in ümfangsrichtung flachen Oberflächenabschnitte 22 vom äußersten Ende zum innersten Ende der Hülse.
Die flachen Oberflächenabschnitte 22 sind durch gekrümmte Abschnitte 24 getrennt, die konzentrisch relativ zur Innenfläche 16 der Hülse sind. Falls gewünscht, können alle Oberflächenabschnitte 22 und 24 und nicht nur die Abschnitte 22 in ümfangsrichtung jeweils flach geformt sein.
Alle Oberflächenabschnitte 22, 24 sind in einer Richtung, <■ die in Längsrichtung einwärts und radial auswärts verläuft, längs eines äußeren, in Längsrichtung verlaufenden Bereichs oder Teils 26 der Hülse bis zu einer Zwischenstelle 28 auf der Hülse geneigt. Von dort sind alle Oberflächenabschnitte 22, 24 in einer Richtung, die in Längsrichtung und radial einwärts längs eines inneren, in Längsrichtung verlaufenden Bereichs oder Teils 30 der Hülse verläuft, geneigt. Der Innenteil· 30 verläuft bis zu dem in Längs- '< richtung innersten Ende der Hülse.
Während der Herstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Welle wird ein Paar Anschlußhülsen 14 in Längsrichtung hintereinander mit Abstand zueinander auf einen Dorn 31 !
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geschoben. Die Hülsen 14 liegen im wesentlichen eng, aber' genügend löse am Dorn 31 an, um davon abgestreift werden zu können. Eine geeignete Klemmanordnung hält die Hülsen 14 in ihrer Lage. Der Dorn wird mit einem Trennmittel umhüllt, damit kein Harz oder Klebstoff daran haften bleibt.
Anschließend wird der Wellenkörper 12 um den Dorn und die Hülse geformt.
Die Herstellung des Wellenkörpers 12 erfolgt vorzugsweise in einer Weise, die ausführlicher in der bereits genannter
DE^-PS ... . (Patentanmeldung P 29 11 167.9) der Anmel
derin beschrieben wird. Kurz gesagt werden Schichten eines faserverstärkten, harzimprägnierten Materials vorzugsweise in Form von Bündeln aus im wesentlichen parallelen Endiosfilamenten aufgebracht, die ein nicht-erstarrtes (d*h, flüssiges, weiches und klebriges oder"geschmolzenes) Harzmaterial tragen. Die Bündel können in ein ungehärtetes flüssiges hitzehärtbares Harz, beispielsweise ein Epoxyharz, getaucht und dann in mehreren Windungen um den Dorn gewickelt werden, bis eine Schicht der gewünschten Dicke ausgebildet ist. Bezüglich weiterer Einzelheiten über mögliche Vorrichtungen zum Anklemmen der Hülsen und Aufwickeln der Filamentbündel wird auf die US-PSen 3 661 670, 3 202 560 und 3 231 442, auf die hier Bezug genommen wird, verwiesen. . j
Der hier gebrauchte Ausdruck "Schicht" kennzeichnet einen Umfangsbereich in der Wand der rohrförmigen Antriebswelle in dem die Faserverstärkung in einer ganz bestimmten Ge- ; st/alt angeordnet ist und der sich von den benachbarten Zonen oder Bereichen hinsichtlich der Gestalt und/oder Zusammensetzung der Faserverstärkung unterscheidet. Eine Einzelschicht kann eine Mehrfäcnausrichtung oder einen j Mehrfachaufbau der Faserverstärkung in einer gegebenen Konfiguration aufweisen. Der Ausdruck "Schicht" umfaßt eine Ausrichtung, bei der die Fäserverstärkung in einem ; gegebenen Winkel und im gleichen, jedoch entgegengesetzt ;
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dazu verlaufenden Winkel angeordnet ist, wobei die Schicht beliebig in mehreren Schritten aufgebaut sein kann.
Die Fasern verstärken die hitzegehärtete Harzmatrix und verleihen der Welle die erforderlichen Eigenschaften in bezug auf Festigkeit und Haltbarkeit. In dieser Beziehung werden Glasfasern (z.B. Ε-Glas oder S-Glas) und Kohlenstoff-Fasern (d.h. amorphe oder graphitische Fasern) be- {' vorzugt. Die Kohlenstoff-Fasern enthalten im allgemeinen j .wenigstens 90 Gew.-%, vorzugsweise wenigstens 95 Gew.-% Kohlenstoff. Darüber hinaus haben bevorzugte Kohlenstoff- : Fasern einen Young-Elastizitätsmodul von wenigstens 172.375 N/mm , beispielsweise von etwa 206.850 bis 413.700 N/mm2. ί
i Die Lagen der Filamentbündel sind in verschiedener Rich-
tung relativ zur Längsachse der Antriebswelle gewickelt und können bis zu verschiedenen Dicken aufgebaut werden. , Vorzugsweise wird eine Anfangsschicht aus Glasfasern in einem Winkel von ί 30 bis - 50° relativ zu einer Linie parallel zur Längsachse der Welle aufgebracht. Als nächstes wird eine Glasfaserlage in einem Winkel von 0 bis '" ί 15° aufgebracht und anschließend eine Kohlenstoff- . , Faserschicht in einem Winkel von 0 bis ί 15 . Dann wird eine Glasfaserschicht in einem Winkel von etwa ±60 bis 90° aufgebracht. Natürlich können die Zahl und die Zusam- , mensetzung der Schichten sowie ihre Ausrichtung und Dicke in Abhängigkeit von den Eigenschaften? die der Welle verliehen werden sollen, variieren.
Anstelle des Fadenwickeins (z.B. Naßwickeln oder Prepreg- , Wickeln) können auch andere Rohrformungsverfahren beispielsweise Rollen des Rohres, Bandwickeln oder Pultrusion, zur Anwendung kommen. In der erstgenannten ' Stufe werden verhältnismäßig breite Abschnitte eines harzimprägnierten Bandes zu Mustern vorgeschnitten, nach- ; einander geschichtet und auf den Dorn gerollt. Nachdem
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die Schichten aufgebracht worden sind, wird das nichter starrte Harz gehärtet. In dieser Hinsicht kann das Harz selbsthärtend oder aber ein Harz von der Art sein, das unter der Einwirkung von Wärme und/oder eines Härtemittels aushärtet bzw. vernetzt wird.
Bei der in Fig. 1 bis Fig. 4 dargestellten bevorzugten Ausführungsform schiebt man die Hülse bzw. Hülsen 14 auf den Dorn 31. Anschließend wird eine Anfangslage 32 aus Glasfasern um den Dorn und die Hülsen in einem Winkel von etwa' ί 45 gewickelt. Diese Schicht liegt über den gesamten in Längsrichtung verlaufenden inneren Teil 30 der Hülse und wenigstens über einem wesentlichen Teil des in Längsrichtung verlaufenden äußeren Teils 26.
Während die Anfangslage der Fasern gewickelt wird, folgen die Fasern dem Umfang der Hülse, d.h. die Fasern liegen fest an den flachen und gekrümmten Oberflächenabschnitten 22 und 24 an, wie in Fig. 3 dargestellt. Die Faserlage 32 nimmt somit eine ähnliche Querschnittsform wie die Hülse an, d.h. es werden abwechselnde flache und gekrümmte Abschnitte gebildet.
Anschließend wird eine Schicht 40 aus Glasfasern um die Schicht 32 in einem Winkel von etwa 0° gewickelt. Die Fasern dieser Schicht schmiegen sich dem Umriß der vorher aufgebrachten Lage 32 an und bilden abwechselnde flache und gekrümmte Oberfläehenabschnitte. Als nächstes wird eine Schicht 32 aus Graphitfasern um die Schicht 40 in einem Winkel von etwa 0° gewickelt. Abschließend wird ; eine Schicht 44 aus Glasfasern im Winkel von etwa 90° um die Schicht 42 gewickelt. Die Schicht 42 nimmt das Profil der Schicht 40 und die Schicht 44 das Profil der Schicht ; 42 an.
Es leuchtet ein, daß jede beliebige Zahl von Schichten oder Lagen in verschiedenen Winkeln und Dicken in Abhängig·^
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keit von den gewünschten Eigenschaften der Welle aufgebracht werden kann.
Anschließend wird das nicht-erstarrte Harz gehärtet, um die Schichten miteinander zu vereinigen und ein aus einem Stück bestehendes, zusammenhängendes Verbundmaterial· zu bilden, worauf die WeUe vom Dorn 31 genommen wird. Ein axial äußerer Teil 25 der Hülse 14 wird freigelegt, vorzugsweise durch Entfernen von Teilen der Schichten.
Es leuchtet ein, daß die Hülse 14 und der Wellenkörper zur gemeinsamen Drehung mechanisch miteinander verbunden sind, so daß Drehkräfte zwischen ihnen übertragen werden können. Eine relative Drehung zwischen der Hülse 14 und dem Wellenkörper 12 wird durch die gerade Grenzfläche zwischen den flachen Abschnitten 22 und der Anfangsschicht 32 verhindert. Mit anderen Worten, die an der Stoßstelle zwischen benachbarten Abschnitten 22 und 24 gebildete Ecke, vermag sich nicht relativ zu dem gegen den Abschnitt 22 stoßenden Teil der Anfangsschicht 32 zu drehen.
Eine relative Längsbewegung zwischen der Hülse 14 und dem ! Wellenkörper 12 wird durch den Doppelkegel verhindert, der durch die von den Wicklungen umgebenen geneigten Teile 26 und 30 der Hülse gebildet wird.
Die Hülsen 14 erleichtern die Verbindung der Welle mit Me- " tallteilen, beispielsweise Metalljochen oder Kreuzköpfen in einem Kraftübertragungssystem von Fahrzeugen, da ein unmittelbarer Schweißkontakt von Metall zu Metall möglich ist. Obwohl es nicht erforderlich ist, kann es zweckmäßig sein, einen Klebstoff zwischen der Hülse 14 und der Anfangsschicht 32 des Fasermaterials aufzubringen, um die
Verbindung zwischen ihnen zu verstärken. i
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist · in Fig. 5 bis Fig. 8 dargestellt. Eine Antriebswelle 10A iist mit einer Hülse 14A mit einem in Längsrichtung äußeren j
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Teil 36A von zylindrischer Gestalt, d.h. kreisrundem Quer-' schnitt, und einem in Längsrichtung inneren Teil 37A von mehreckiger Querschnittsform versehen. Die Seitenabschnitte 2 2A des inneren Teils 37A sind in Umfangsrichtung und 5. Längsrichtung gerade.
. Per Durchmesser des äußeren Teils 36A ist kleiner als der Abstand zwischen diagonal gegenüberliegenden gemeinsamen Kanten 5OA der angrenzenden Seitenabschnitte, wodurch an diesen Bereichen radiale Schultern 51A gebildet werden.
Die äußere Umfangsflache des inneren Teils 37A der Hülse(n) 14A bildet einen Doppelkegel, der in gewisser Weise dem Doppelkegel der umfangsflache der bereits in Verbindung mit Fig. 1 bis Fig. 4 beschriebenen Ausführungsform ähnlich ist. Mit anderen Worten, ein in Längsrichtung verlaufender äußerer Bereich 26A jedes Oberflächenabschnitts 22A ist in Längsrichtung einwärts und radial auswärts verlaufender Richtung zu einer Zwischenstelle 28A der Hülse geneigt. Ein in Längsrichtung verlaufender innerer Bereich 3OA jedes Oberflächenabschnitts 22A ist in Längsrichtung und radial einwärts von der Zwischenstelle 28A aus zu dem in Längsrichtung innersten Ende der Hülse geneigt.
Die Innenfläche 17A des in Längsrichtung innersten Endes der Hülse ist zylindrisch geformt und fluchtet mit einer zylindrischen inneren Oberfläche 35A zum äußeren Teil 36A der Hülse. Ferner fluchtet sie mit der inneren Oberfläche 18A des Wellenkörpers 12.
Die Herstellung des Wellenkörpers erfolgt in ähnlicher Weise, wie bereits im Zusammenhang mit der in Fig. 1 bis Fig. 4 dargestellten Ausführungsform beschrieben. Die Hül- ' se bzw. Hülsen 14A werden an einem (nicht dargestellten) Dorn befestigt und werden durch die Oberflächen 35A und 17A darauf gehalten. Dann werden vier Lagen 32A, 4OA, 42A und 44a von Fasern um den Dorn und um die äußere ümfangs-
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fläche des inneren Teils 37Ά der Hülse bzw. Hülsen 14A ge-; wickelt. Die Fasern umgeben vorzugsweise vollständig die ; inneren und äußeren Bereiche 3OA und 26A der Hülse bzw. Hülsen 14A. Die erste Faserschicht 32A schmiegt sich der mehreckigen Form der Hülse an, und die anschließend aufgebrachten Lagen 4OA, 42A und 44A der Fasern schmiegen sich der Form der vorher aufgebrachten Lage an. Der die Hülse · ι bzw. Hülsen 14A umgebende Wellenkörper 12 hat somit einen sechseckigen Querschnitt.
Die sechseckig geformte Grenzfläche zwischen Wellenkörper 12A und Hülse bzw. Hülsen 14A bildet eine mechanische Ver- , riegelung oder Verzahnung, die Drehkräfte zwischen ihnen überträgt. Ferner verhindert der Doppelkegel, der durch die geneigten Bereiche 26A und 3OA des äußeren ümfangs der Hülse gebildet wird, eine relative Längsbewegung zwischen der Hülse bzw. den Hülsen 14A und dem Wellenkörper 12A. In dieser Weise ist eine äußerst sichere und zuverlässige kraftübertragende Verbindung zwischen den genannten Teilen ausgebildet worden.
Die Hülsen 14A erleichtern die Verbindung der Welle mit Metallteilen, z.B. MetallJochen oder Kreuzköpfen in einem Kraftubertragungssystem von Fahrzeugen, da ein unmittelbarer Schweißkontakt von Metall zu Metall möglich ist. Obwohl es nicht erforderlich ist, kann es zweckmäßig sein, einen Klebstoff zwischen der Hülse bzw. den Hülsen 14A und der An fangs schicht 32A aus Fasermaterial aufzubringen, < um die Verbindung zwischen ihnen zu verstärken.
Obwohl der Erfindungsgedanke der mechanischen Verblockung '■-■
und Verzahnung gemäß der Erfindung im Zusammenhang mit einem speziellen Wellenkörper beschrieben worden ist, kann \ dieser Vorschlag natürlich auch bei Verbundwellen im all- j gemeinen, bei denen eine FaserverStärkung in einem Harzmatrixmaterial vorhanden ist, verwirklicht werden. ;
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e e r s e i t e

Claims (10)

  1. VON KREISLER SCHÜNWAlD EISHOLD FUES VONKREISLER KELLER SELTING WERNER
    PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler 11973
    Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. K. W. Eshold, Bad Soden
    CELATSTESE CORPORATION, Dr. J. F. Fues, Köln
    —~—'—■—— - " Dipl.-Chem. AIeIc von Kreisler, Köln
    Avenue of the Americas, DipL-Chem. Carola Keller, Köln
    ~" ~~ '. ~~ ~ Dipl.-Ing. G. SelHng, Köln
    New York, N. Y. 10036 (V. St. A. ) Dr H.X Werner, Köln
    DEICHMANNHAUSAMHAUPTBAHNHOF
    D-5000 K'ÖtN 1
    W/Ax 23. Mai 1980
    Patentansprüche
    Verfahren zur Herstellung einer rohrförmigen, faserverstärkten zusammengesetzten Welle oder Verbundwelle, dadurch gekennzeichnet, daß man
    a) auf ein Segment eines Dorns eine Metallhülse schiebt, die mehrere in Ümfangsrichtung gerade und flache Oberflächenabschnitte auf ihrem Außenumfang aufweist,
    b) Fasermaterial, das ein nicht-erstarrtes Harzmaterial trägt, auf den Dorn und über die in Ümfangsrichtung geraden und flachen Oberflächenabschnitte der Hülse aufbringt,
    c) das Harzmaterial· zum Erstarren bringt, während Teile des Harzmaterials satt an den in ümfangsrichtung geraden und flachen Oberflächenabschnitten anliegen, wodurch eine drehkraftübertragende Verbindung mit der Metallhülse gebildet wird, und
    d) den Dorn entfernt.
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    Telefon: (0221) 131041 · Telex: 8882307 dopa d · Telegramm: Dompatenl Köln
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Metallhülse verwendet, deren Außenumfang einen ersten, in Längsrichtung verlaufenden Teil, der in Längsrichtung einwärts und radial auswärts verläuft, und einen zweiten, in Längsrichtung verlaufenden Teil aufweist, der in Längsrichtung einwärts vom ersten Teil angeordnet und sich in Längsrichtung und radial einwärts erstreckt, und das Fasermaterial· auf die beiden Teiie der Hüise so aufbringt, daß eine relative Längsbewegung ' zwischen der Hülse und dem Fasermaterial· verhindert wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Metallhülse verwendet, die mehrere gekrümmte Oberflächenabschnitte zwischen den geraden und flachen Oberflächenabschnitten aufweist.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Metallhülse verwendet, die einen Teil· mit sechseckiger Querschnittsform aufweist, und das Fasermaterial· auch auf den sechseckigen Teil· aufbringt.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Fasermaterial· so aufbringt, daß das in Längsrichtung äußerste Ende der Hülse freiliegt.
  6. 6. Rohrförmige, faserververstärkte zusammengesetzte Welle, gekennzeichnet durch einen We^enkorper (12) aus einer Vieizahl· von zu einem zusammenhängenden Stück verbundenen, in Umfangsrichtung veriaufenden Lagen (32, 40, 42r 44) aus erstarrtem faserverstärktem Harzmaterial· und eine in wenigstens ein Ende des Weilenkörpers (12) eingesetzte MetaUtn^se (14), die mehrere in Umfangsrichtung veriaufende gerade und fiache Ober^ächenabschnitte (22) auf ihrem Außenumfang aufweist, wobei das Fasermaterial· eng an den geraden und dachen Oberfiächenabschnitten (22) aniiegt und hierdurch eine drehkraft-
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    übertragende Verbindung zwischen Hülse und Welle bildet.
  7. 7. Welle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung verlaufenden geraden und flachen Oberflächenabschnitte (22) jeweils einen ersten, in Längsrichtung verlaufenden Teil (26), der in Längsrichtung einwärts und radial auswärts verläuft, und einen zweiten, in Längsrichtung verlaufenden Teil (30) aufweisen, der in Längsrichtung einwärts vom ersten Teil angeordnet ist und in Längsrichtung und radial einwärts verläuft, und das Fasermaterial um den ersten Teil (26) und zweiten Teil (30) so angeordnet ist, daß eine relative Längsbewegung zwischen der Hülse (14) und dem Fasermaterial verhindert wird.
  8. 8. Welle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang der Hülse (14) in Ümfangsrichtung gekrümmte Oberflächenabschnitte (24) zwischen den in Ümfangsrichtung verlaufenden geraden und flachen Oberflächenabschnitten (22) aufweist.
  9. 9. Welle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß we-.nigstens ein Teil (37A) der im Fasermaterial angeordneten Welle (12) eine sechseckige Querschnittsform aufweist, deren sechs Seiten die in ümfangsrichtung verlaufenden geraden und flachen Oberflächenabschnitte (22A) bilden.
  10. 10. Welle nach Anspruch 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial kurz vor dem in Längsrichtung äußersten Ende der Welle (12) endet und einen Teil der Welle unbedeckt läßt.
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