DE4029008C1 - - Google Patents

Info

Publication number
DE4029008C1
DE4029008C1 DE19904029008 DE4029008A DE4029008C1 DE 4029008 C1 DE4029008 C1 DE 4029008C1 DE 19904029008 DE19904029008 DE 19904029008 DE 4029008 A DE4029008 A DE 4029008A DE 4029008 C1 DE4029008 C1 DE 4029008C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rod
connecting part
cone
section
tubular wall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE19904029008
Other languages
English (en)
Inventor
Rainer Dipl.-Ing. Dr. 3300 Braunschweig De Schuetze
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.)
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR filed Critical Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
Priority to DE19904029008 priority Critical patent/DE4029008C1/de
Priority to FR9111200A priority patent/FR2666764A1/fr
Priority to GB9119506A priority patent/GB2247930A/en
Application granted granted Critical
Publication of DE4029008C1 publication Critical patent/DE4029008C1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/80Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C53/8008Component parts, details or accessories; Auxiliary operations specially adapted for winding and joining
    • B29C53/805Applying axial reinforcements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/68Shaping 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
    • B29C70/86Incorporated in coherent impregnated reinforcing layers, e.g. by winding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • B29D99/0046Producing rods
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C7/00Connecting-rods or like links pivoted at both ends; Construction of connecting-rod heads
    • F16C7/02Constructions of connecting-rods with constant length
    • F16C7/026Constructions of connecting-rods with constant length made of fibre reinforced resin
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/06Rods, e.g. connecting rods, rails, stakes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/748Machines or parts thereof not otherwise provided for
    • B29L2031/75Shafts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Stabes nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und einen nach dem Verfahren hergestellten Stab nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12.
Bei einem bekannten Verfahren wird die rohrförmige Wandung des Stabes in situ aufgebracht, wobei die Fasern bis über die koni­ schen Abschnitte der Verbindungsteile gewickelt werden und auf die achsparallelen unidirektionalen Fasern im Konusbereich an­ schließend eine hochfeste Umfangswicklung aufgebracht wird. Für Stäbe, die für eine Druckbeanspruchung ausgelegt sind, sind der­ artige Stäbe vorzuspannen, wobei für die Einleitung der Druck­ kräfte Druckplatten vorgeschlagen sind (BMFT-NT-Bericht 6/79, Seiten 5 bis 12, 65, 67 bis 71).
Bei einem Stab dieser Art, der keine zusätzliche Umfangswicklung über den Konusabschnitten der Verbindungsteile aufweist, ist es bekannt (GB-PS 15 09 892 und 15 51 223), am Ende des sich verjün­ genden Abschnittes des Verbindungsteils ein Gewinde vorzusehen, auf dem ein Ring verstellbar aufgeschraubt ist, gegen den die Stirnseite des Wicklungsendes anliegt. Es ist dabei auch bekannt, auf das Gewinde eine das Ende der Wicklung wenigstens teilweise übergreifende Metallkappe aufzuschrauben, in der ein quer zur Achse liegender Abschnitt vorgesehen ist, gegen den die Stirnseite der Wicklung anliegt.
Es sind weiter rohrförmige Stäbe bekannt, bei deren Herstellung Anschlußelemente jeweils in entsprechenden vorgegebenen Abständen in einen beispielsweise aus Hartschaum bestehenden Wickelkern ein­ geklebt werden. Auf diesen Wickelkern mit dessen zylindrisch aus­ gebildeten Anschlußelementen werden dann die die rohrförmige Wan­ dung bildenden Faserlagen mit Kunstharz getränkt. Die Faserlagen erstrecken sich hierbei jeweils kontinuierlich über die Anschluß­ elemente hinweg. Zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung in Achsrichtung sind dabei die Anschlußelemente mit Umfangsnuten versehen, in die hinein die Faserlagen durch eine in diesem Be­ reich aufgebrachte Umfangswicklung aus hochfesten Fasern verformt werden, so daß an dieser Stelle eine die Schub- und Zugkräfte übertragende formschlüssige Verbindung zwischen der Stabwandung und dem Anschlußelement erreicht wird (DE-OS 34 00 043).
Mit Verfahren, bei denen die die Wandung bildenden Faserwicklungen in situ aufgebracht werden, können mit Anschlüssen konfektionierte Stäbe jeweils nur in vorbestimmten Längen hergestellt werden und erfordern entsprechend dem jeweiligen Verfahren für jede Stablänge angepaßte Wickelschemata und dementsprechend aufwendige Wickel­ maschinen bzw. spezielle Hilfsvorrichtungen zum Aufbringen der achsparallelen Fasern.
Es ist daher immer wieder versucht worden, für Stäbe mit beidsei­ tigen Anschlußelementen Konstruktionen zu schaffen, bei denen vor­ gefertigte dünnwandige Faserverbundstäbe als Halbzeug verwendet werden können, bei denen also die Stäbe jeweils von den als Halb­ zeug vorliegenden Strängen abgelängt und anschließend mit die Zug- und Druckkräfte einleitenden Anschlußelementen versehen werden.
Bei allen bekannten Stäben dieser Art ist in das rohrförmige Stab­ ende ein Anschlußelement mit einem in den Stab eingreifenden zy­ lindrischen Verbindungsteil eingefügt. Der zylindrische Abschnitt des Verbindungsteils ist mit der Innenseite des Stabes verklebt, und es sind zusätzliche Mittel vorgesehen, die den Stab außen um­ greifen und dort gleichfalls mit dem Stab verklebt sind.
Bei einem bekannten Stab dieser Art ist eine das Stabende über­ greifende Kappe vorgesehen, in deren quer zur Achse des Stabes ge­ richteter Querwand eine Öffnung zum Durchtritt eines Verbindungs­ elementes vorgesehen ist. Die Kappe ist mit mindestens einer Lage eines in einer Kunstharzmatrix eingebetteten Fasergeflechtschlau­ ches ausgebildet, und an der Außenseite der Stirnwand der Kappe ist ein einstückig mit der Kappe ausgebildeter und mit deren Achse koaxialer Kragen vorgesehen, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser der Kappe. Es ist dabei bekannt, außen auf den Kragen der Kappe eine Umfangswicklung aus in einer Kunst­ harzmatrix eingebetteten hochfesten Fasern anzuordnen, durch die ein Aufweiten der Kappe durch auf das Anschlußelement wirkende Zugkräfte verhindert wird (DE-PS 37 07 755, EP-PS 02 37 046).
Bei einem weiteren bekannten Stab (DE-OS 34 08 650) ist außen eine den Stab umgreifende Hülse vorgesehen, die eine zum Stabende hin offene zylindrische Kammer mit der Staboberfläche bildet, in die ein sich mit der Staboberfläche verbindender Kunststoffkleber oder ein Faser-Kleber-Gemisch eingefügt wird. Auf die Außenseite der Hülse ist das Anschlußelement mit einem Innengewinde aufgeschraubt, wobei in der Endlage der Stab mit seiner Stirnseite gegen eine querliegende Anschlagfläche dieses Anschlußelementes anliegt.
Weiter sind Strebenelemente bekannt (Firmenschrift "Entwicklung, Fertigung und Test der Primärstruktur für den Satelliten SPAS-01" der Firma Messerschmidt-Bölkow-Blohm GmbH, 1982-018, DGLR-Sympo­ sium, Stuttgart 26. und 27. Mai 1982, Abschnitt 3), die aus vor­ gefertigten Rohren aus in einer Kunstharzmatrix eingebetteten Kohlenstoffasern mit wenigstens einer Lage aus UD-Fasern bestehen, die stumpf auf Länge geschnitten und an ihren Enden mit Anschluß­ garnituren versehen sind, die einen jeweils das Rohrende mit einem rohrförmigen Abschnitt übergreifenden metallischen Ring mit einer radialen Anschlagschulter für das Rohrende und einen inneren Stützring aufweisen, zwischen denen das Rohrende eingeklebt ist.
Die Zugkräfte werden bei allen bekannten Stäben über die Verkle­ bung zylindrischer Flächen und damit durch reine Scherkräfte über­ tragen.
Es ist weiter eine Kunststofftorsionswelle bekannt, die an ihren Enden mit Verbindungselementen versehen ist. Das Verbindungsele­ ment weist einen in die Welle eingreifenden zylindrischen Ansatz mit einem Anschlag für die Stirnseite der Welle auf sowie einen die Welle in diesem Bereich außen umgreifenden Ring. Die Verbin­ dung wird hierbei durch Schrumpfspannungen hergestellt, so daß die Torsionskräfte als Reibkräfte übertragen werden (EP-OS 00 59 163).
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem vorgefertigte Stäbe mit zylindrischer Wandung mit Anschlußelemen­ ten verbindbar sind, über die auch Zugkräfte formschlüssig über­ tragbar sind, und das in einfacher Weise durchführbar ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Patentanspruches 1 herausgestellten Merkmale.
Zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 11.
Gegenstand der weiteren Ansprüche sind eine zweckmäßige Ausfüh­ rungsform eines Stabes gemäß der Erfindung.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und nachstehend im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen für die Verbindung mit einem Anschlußelement vorbereiteten Faserverbundstab mit einer dünnen rohrför­ migen Wandung.
Fig. 2 zeigt ein Verbindungsteil, das mit dem Stab zu verbinden ist, im Längsschnitt.
Fig. 3 zeigt im Längsschnitt den Stab mit daran befestigten An­ schlußelementen.
Fig. 4 zeigt in größerem Maßstab die Ausführung der Anschluß­ elemente nach Fig. 3 im Längsschnitt mit einer Montage­ hilfe.
Fig. 5 zeigt in einem der Fig. 4 entsprechenden Schnitt eine alternative Ausführung des Verbindungsteils und des Druckringes.
Bei dem in Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein an seinen beiden Enden mit einem Anschlußelement zu konfektionie­ render Stab 2 mit einer Länge L von einem dünnwandigen Stab 2 mit einer rohrförmigen Wandung abgelängt, der als Halbzeug in größeren Längen beispielsweise nach dem in der DE-OS 34 00 043 beschriebe­ nen Verfahren hergestellt, aber auch in anderer Weise gefertigt sein kann. Der Stab ist vorzugsweise in der Weise aufgebaut, wie es gleichfalls in der DE-OS 34 00 043 beschrieben ist, d. h. auf einem formstabilden Kern 4 aus einem Schaumstoff ist zunächst eine unidirektionale Faserlage 6 aufgebracht, über der eine Faserlage mit sich unter einem Winkel zwischen ±30° und ±45° zur Achse des Stabes kreuzenden Fasern aufgebracht ist, wobei die Faserlagen in einer Matrix aus einem Kunstharz eingeschlossen sind.
Eine Ausführung eines mit Anschlußelementen 10 konfektionierten Stabes 2 ist in Fig. 3 dargestellt. Das Anschlußelement 10 weist ein Verbindungsteil 12, einen davon getrennten Druckring 16 und ein Anschlußteil 18 mit einem Gewindeabschnitt 19 auf, der in eine Gewindebohrung 22 im Verbindungsteil 12 eingeschraubt ist. Die Ge­ windebohrung hat eine Länge, die ausreicht, über den für das An­ schlußelement vorzusehenden Verstellbereich die der Auslegung zu­ grundeliegenden Kräfte in den Stab einzuleiten.
Das Verbindungsteil 12 weist einen sich zum Anschlußende 14 hin verjüngenden konischen Abschnitt 13 auf. An das gegenüberliegende Ende 14a anschließend ist ein zylindrischer Abschnitt 15 vorge­ sehen. Zwischen diesen beiden Abschnitten ist ein gekrümmter Über­ gangsbereich 13a vorgesehen. Zur Gewichtsreduzierung ist das Ver­ bindungsteil 12 soweit wie möglich mit einer vom Ende 14a aus­ gehenden Ausnehmung versehen.
Der Druckring 16 ist mit einer Durchgangsbohrung versehen und wird auf dem Gewindeabschnitt 19 des Anschlußteils 18 über eine Mutter 20 in Anlage an der Stirnseite des Stabes gehalten. Das Anschluß­ teil 18 kann mit einem üblichen Verbindungselement, beispielsweise einem Kugelkopf oder dergleichen, versehen sein.
Für die Herstellung der Verbindung des Stabes 2 mit dem Verbin­ dungsteil 12 ist der Stab an seinen Enden so verformbar, daß er mit seiner Innenwandung zur Anlage an die Außenkontur des Verbin­ dungsteils 12 gebracht werden kann, wobei die Längen und Breiten der Einschnitte so gewählt werden, daß durch Einschnüren das Stab­ ende innen möglichst vollkommen die Außenkontur des Verbindungs­ teils 12 darstellt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 3 ist zu diesem Zweck der Stab mit vom Stabende ausgehenden achsparallelen Einschnitten 24, 26, 28 konstanter Breite versehen. Die Einschnitte haben vor­ zusweise über den Umfang den gleichen Abstand a. Die Einschnitte 24 haben eine Länge l1, die Einschnitte 26 eine Länge l2 und die Einschnitte 28 eine Länge l3. Wie dargestellt ist dabei jeder zweite Einschnitt mit einer Länge l2 und jeder vierte Einschnitt mit einer Länge l1 ausgeführt. Durch die langen Einschnitte 24 werden Zungen mit einer breiten Zungenwurzel 30 gebildet. In diesen Zungen werden durch die Einschnitte 26 mit der Länge l2 wiederum zwei Zungen mit den Zungenwurzeln 32 gebildet und in diesen Zungen wiederum durch die Einschnitte 28 mit der Länge l3 zwei Zungen mit den Zungenwurzeln 34.
Durch die achsparallele Lage der Einschnitte erstrecken sich die unidirektionalen Fasern in den durch die Einschnitte gebildeten Zungen jeweils bis zum Einschnittende, im übrigen bis zur Stirn­ seite des Stabes. Bei einer Einschnittsbreite entsprechend der halben Breite der durch die Einschnitte 28 gebildeten Zungen er­ strecken sich damit noch 66% der unidirektionalen Fasern bis zum Stabende. Die Summe der Einschnittsbreiten am Stabende soll der Differenz der Umfänge des Verbindungsteils 12 an den beiden Enden des Verbindungsteils 12 entsprechen, damit einerseits keine Über­ lappungen auftreten, sich andererseits aber möglichst viele uni­ direktionale Fasern bis zum Stabende erstrecken. Entsprechendes gilt für die Einschnitte 24 und 26. Es sollen sich möglichst viele der UD-Fasern soweit wie möglich über den Konus erstrecken.
Anstatt der vorstehend beschriebenen Einschnitte gleicher Breite können auch sich keilförmig verjüngende Einschnitte vorgesehen werden, mit denen gleichfalls das Ziel erreichbar ist, eine mög­ lichst vollkommene Darstellung der Außenkontur des Verbindungs­ teils 12 zu erreichen.
In die so vorbereiteten Enden des Stabes 2 werden die Verbindungs­ teile 12 der Anschlußelemente 10 eingeschoben, nachdem vorher auf dem konischen Abschnitt des Verbindungsteils 12 und/oder auf der Innenseite der durch die Einschnitte gebildeten Zungen ein Kleber aufgebracht worden ist. Die Verbindungsteile werden dabei soweit eingeschoben, daß die Stabenden um ein bestimmtes Mindestmaß a über das Ende 14 des Verbindungsteils vorstehen. Die durch die Einschnitte gebildeten Zungen werden dann gegen die Oberfläche des Verbindungsteils 12 gedrückt, bis der Kleber ausgehärtet ist. Da­ bei soll entsprechend der vorstehend erwähnten Vorgabe eine im wesentlichen gleichmäßige flächige Anlage der Zungen am Stabende an der Oberfläche der Abschnitte 13 und 13a des Verbindungsteils 12 erzielt werden. Als Mittel, mit dem die Anlage der Zungen an der Oberfläche des Verbindungsteils 12 sichergestellt wird, könnte beispielsweise ein Schrumpfschlauch aufgebracht werden, der nach dem Erhärten des Klebers entfernt wird. Es kann aber auch ein Werkzeug mit entsprechend ausgebildeten Konusbacken verwendet werden.
Nach dem Aushärten des Klebers wird die Druckscheibe 16 zur Anlage an die Stirnseite der Stabwandung gebracht, und auf das Ende des Stabes 2 wird eine Umfangswicklung 36 aus hochfesten Fasern aufge­ bracht, die in einer Kunstharzmatrix eingebettet sind. Diese Wick­ lung 36, die in Fig. 3 im Schnitt dargestellt ist, erstreckt sich von der Druckscheibe 16 bis über das gegenüberliegende Ende 14a des Verbindungsteils 12 hinaus. Es ist dabei anzustreben, daß die Umfangswicklung über den Bereich des konischen Abschnittes mit einer solchen Lagendicke gewickelt wird, daß die Fasern über die Länge des Konus entsprechend dem jeweiligen örtlichen Durchmesser des Konus im wesentlichen gleichen Zugbeanspruchungen unterworfen sind.
Nach dem Aushärten der Umfangswicklung wird der Stab über die An­ schlußelemente durch eine Zugbelastung vorgespannt, und zwar bis auf eine Vorspannung, die mit einem Sicherheitsfaktor oberhalb der Auslegungszugspannung liegt. Unter der Vorspannung verschiebt sich das Verbindungsteil 12 in Achsrichtung in dem verformten Abschnitt des Stabendes. Damit kommt es zu einer Zerstörung der Klebung zwi­ schen dem Verbindungsteil und der Innenseite des Stabendes. Bei dieser Verschiebung werden die Fasern der Umfangswicklung entspre­ chend vorgespannt. Um eine solche Verschiebung des Verbingungs­ teils im Stabende zu ermöglichen ist der oben erwähnte Überstand a des Stabendes über das Ende 14 des Verbindungsteils 12 vorgesehen. Beim Aufbringen der Vorspannung kann sich die Druckscheibe 16 vom Stabende abheben. Sie ist dann über die Mutter 20 wieder zur An­ lage an die Stirnseite des Stabendes und der Umfangswicklung zu bringen, so daß die aufgebrachte Vorspannung erhalten bleibt.
Der Konusspitzenwinkel liegt in der Größenordnung von 8° bis 10°, das entspricht einem Flankenwinkel des Konus von 4° bis 5°. Bei einem solchen Konusspitzenwinkel tritt eine Selbsthemmung ein. Diese erlaubt es, die Mutter 20 auch nach Entlastung bis zur Wie­ deranlage der Druckscheibe am Stabende nachzuziehen. Die Selbst­ hemmung kann dabei so gewählt werden, daß mit ihr ein Teil bzw. auch die gesamte Druckbelastung des Stabes aufgenommen werden kann. Durch die Selbsthemmung wird bei einem auf Zug belasteten Stab bei Entlastung auch ohne an das Stabende anliegende Druck­ platte eine Bewegung des Verbindungsteils im Stabende, also ein Hineinrutschen des Verbindungsteils in das Stabende verhindert. Im letztgenannten Fall wäre keine Druckscheibe nötig. Es könnten somit auch Druckkräfte bis zur aufgebrachten Vorspannung ohne Druckscheibe in den Stab eingeleitet werden.
Nach dem Aufbringen der Vorspannung werden bei selbsthemmender Ausbildung des Konusabschnittes Druckkräfte über die durch die Vorspannung erzielten Klemmkräfte zwischen den Innenflächen der Stabwandung an den Stabenden übertragen, wie in Fig. 5 durch die Pfeile D schematisch dargestellt. Über die Druckscheibe 16a über­ tragene Druckkräfte - Pfeile D′ - wirken gegen die Stirnflächen des Stabendes bzw. der Umfangswicklung. Der zur Erzielung der Selbsthemmung gewählte Konuswinkel sollte nicht zu klein gewählt werden, um eine Überlastung der Umfangswicklung zu verhindern.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 und 5 ist für den konischen Abschnitt 13 des Verbindungsteils 12 ein Konusflankenwinkel von 5° eingezeichnet. Abweichend von der Ausführungsform nach Fig. 3 ist in Fig. 5 ein Druckring 16a vorgesehen, der mit einem Innengewinde versehen auf einen Gewindeabschnitt 38 an dem äußeren Ende des Verbindungsteils aufschraubbar ist. Das Verbindungsteil selbst steht hier mit seinem Ende 14 über die Stirnseite der Wandung des Stabes 2 vor. Die Länge des Gewindeabschnittes 38 ist so gewählt, daß nach Aufbringen der Vorspannung, bei der sich der Druckring 16a vom Stabende abhebt, der Druckring auf dem Gewindeabschnitt 38 wieder zur Anlage an das Ende des Stabes bzw. der Umfangswicklung gebracht werden kann.
Fig. 4 zeigt eine Ausbildung und Anordnung eines Anschlußelementes entsprechend Fig. 3. Als Hilfsmittel zum Aufbringen der Vorspan­ nung ist hier eine Schraube 10 vorgesehen, über die der Druckring 16 in Anlage an der Stirnseite der Stabwandung gehalten wird. Die Schraube kann an ihrem Kopf mit einer Zentrierbohrung 40 versehen sein, mit der der Stab zum Aufbringen der Umfangswicklung drehbar gelagert sein kann. Nach dem Aushärten der Matrix dieser Wicklung wird dann durch Anziehen der Schraube 40 bzw. der beidseitigen Schrauben 3 jeweils im Bereich des Verbindungseils die Vorspannung aufgebracht.
Bei der vorstehenden Ausführungsform ist das an den konischen Ab­ schnitt des Verbindungsteils anzupassende Stabende durch die be­ schriebenen Schlitze durch mechanische Verformung der dadurch ge­ bildeten Zungen anpaßbar.
Als Matrix in Faserverbundwerkstoffen verwendete Kunstharze, die bei Raumtemperatur ausgehärtet sind, durchlaufen beim Erwärmen über Raumtemperatur hinaus einen Bereich, in dem sie quasi thermo­ plastisch verformbar sind, bevor dann eine Wiedererhärtung bis zur Endhärte auftritt. Diese Eigenschaft des Kunstharzes kann bei einem Verfahren gemäß der Erfindung dazu ausgenutzt werden, die Stäbe an ihren Enden auf diese Erweichungstemperatur aufzuheizen, dann das Stabende entsprechend dem Konuswinkel von außen gleich­ mäßig in seinem Umfang zu stauchen, bis es zur Anlage an den Ko­ nusabschnitt einschließlich des Übergangsbereiches kommt, und an­ schließend wenigstens das Stabende auf die Endtemperatur zu brin­ gen, bei der der Kunstharz seine Endhärte erreicht. Zum Stauchen können entsprechende backenförmige Werkzeuge verwendet werden.
Das beschriebene Verfahren der thermischen Erweichung des Kunst­ harzes kann auch in Verbindung mit dem Anbringen von Einschnitten in die Stabenden verwendet werden, wenn bei größeren Konusspitzen­ winkeln beim Stauchen der Stabenden in Umfangsrichtung Probleme auftreten sollten.
In gleicher Weise wie vorstehend beschrieben, lassen sich auch die Verbindungsteile mit den Stabenden verbinden, wenn Stäbe mit einer thermoplastischen Matrix verwendet werden.

Claims (16)

1. Verfahren zur Herstellung eines Stabes mit einer rohrförmigen Wandung aus Faserverbundwerkstoff mit wenigstens einer Lage aus achsparallelen unidirektionalen Fasern, der beidseitig mit einem Anschlußelement zum axialen Einleiten von Zug- und/oder Druckkräften in den Stab verbunden wird, das mit einem im Rohrende angeordneten rotationssymmetrischen Verbindungs­ teil mit einem sich zum Stabende hin verjüngenden Konusab­ schnitt und einem Anschlußgewinde versehen ist und das weiter eine gegen die Stirnseite der rohrförmigen Wandung anlegbare Druckscheibe aufweist, bei dem die rohrförmige Wandung im Konusbereich des Anschlußelementes gegen die Konusfläche anliegt und wenigstens im Konusbereich mit einer in einer Kunstharzmatrix eingebetteten Umfangswicklung aus hochfesten Fasern versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein ausgehärteter Stab (2) mit einer durchgehend zylindrischen Wandung auf eine vorbe­ stimmte Länge (L) geschnitten wird, daß die den konischen Abschnitt (13) des Verbindungsteils (12) übergreifenden Enden der Stabwandung verformbar gemacht und mit ihrer Wandinnenfläche jeweils an die Oberfläche des konischen Abschnittes (13) des Verbindungsteils (12) angedrückt und in bleibenden Kontakt damit gebracht werden und danach auf die Stabenden die Um­ fangswicklung (36) aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den konischen Abschnitt (13) des Verbindungsteils (12) über­ greifenden Enden der Stabwandung thermisch verformbar gemacht und bis zur Anlage an den konischen Abschnitt (13) des Ver­ bindungsteils (12) gebracht werden, daß die verformten Ab­ schnitte der Stabenden erhärtet werden und daß nach dem Er­ härten auf die Stabenden die Umfangswicklung (36) aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab an seinen Enden mit von dessen Stirnseite ausgehen­ den achsparallelen Einschnitten (24, 26, 28) versehen wird, durch die Zungen gebildet werden, die ohne Überlappung an die Konusfläche (13) des Verbindungsteils (12) anlegbar sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf den Konusabschnitt (13) des Verbindungs­ teils (12) vor der Verformung der den Konusabschnitt über­ greifenden Stabenden ein Kleber aufgebracht wird und die verformten Abschnitte der Stabenden bis zum Aushärten des Klebers unter Vorspannung in Anlage an der Konusfläche ge­ halten werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verbindungsteil soweit in das Stabende ein­ geführt wird, daß die Stirnseiten des Stabes mit einem vorbe­ stimmten Mindestmaß (a) über die zum Stabende gerichtete Stirnseite (14) des Verbindungsteils (12) vorstehen.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein rotationssymmetrisches Verbindungs­ teil (12) verwendet wird, das an den Konusabschnitt (13) an­ schließend einen zylindrischen Abschnitt (15) entsprechend dem Innendurchmesser der rohrförmigen Wandung des Stabes (2) aufweist und bei dem zwischen dem zylindrischen und dem ko­ nischen Abschnitt ein gerundeter Übergangsbereich (13a) vor­ gesehen ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (16) mit einem dem An­ schlußgewinde (17) des Verbindungsteils (12) entsprechenden Innengewinde auf einem Gewindeabschnitt eines in das Ver­ bindungsteil einschraubbaren Anschlußelementes (18) gegen das Stabende verstellbar ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangswicklung (36) nach dem Aushärten ihrer Matrix mit einer am Verbindungsteil (12) angreifenden Zug­ kraft vorgespannt wird, die gleich bzw. größer ist als die Zugkraft bzw. die Druckkraft, für die der Stab ausgelegt ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangswicklung (36) bis über das Ende (14a) des zylindrischen Abschnitts des Verbindungsteils (12) hinaus gewickelt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangswicklung (36) über den Bereich des konischen Abschnittes (13) des Verbindungsteils (12) mit einer solchen Lagendicke gewickelt wird, daß die Fasern über die Länge des konischen Abschnittes im wesentlichen gleichen Zugbeanspruchungen unterworfen sind.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbindungsteil (12) verwendet wird, dessen konischer Ab­ schnitt (13) einen Konuswinkel aufweist, mit dem nach Auf­ bringen einer der zu übertragenden Zug- bzw. Druckkraft ent­ sprechenden Vorspannung das Verbindungsteil (12) selbst­ hemmend in dem konischen Endabschnitt des Stabes gehalten wird.
12. Stab mit einer rohrförmigen Wandung aus Faserverbundwerkstoff mit wenigstens einer Lage aus achsparallelen unidirektionalen Fasern, der beidseitig mit einem Anschlußelement zum axialen Einleiten von Zug- und/oder Druckkräften in den Stab verbun­ den ist, das mit einem im Rohrende angeordneten rotationssym­ metrischen Verbindungsteil mit einem sich zum Stabende hin verjüngenden Konusabschnitt und einem Anschlußgewinde ver­ sehen ist und das weiter eine gegen die Stirnseite der rohr­ förmigen Wandung anlegbare Druckscheibe aufweist, bei dem die rohrförmige Wandung im Konusbereich des Anschlußelementes gegen die Konusfläche anliegt und wenigstens im Konusbereich mit einer in einer Kunstharzmatrix eingebetteten Umfangswick­ lung aus hochfesten Fasern versehen ist, dadurch gekennzeich­ net daß der Stab (2) an seinen Enden mit von dessen Stirn­ seite ausgehenden achsparallelen Einschnitten (24, 26, 28) versehen ist, durch die Zungen gebildet sind, die ohne Über­ lappung an der Konusfläche (13) des Verbindungsteils (12) an­ liegen.
13. Stab nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ schnitte eine im wesentlichen konstante Breite haben und so ausgebildet sind, daß die Zungen unterschiedliche Längen (l1-l3) haben.
14. Stab nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ schnitte sich vom Stabende ausgehend keilförmig verjüngen.
15. Stab nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeich­ net, daß der Konusabschnitt (13) des Verbindungsteils (12) einen Konusspitzenwinkel von 8° bis 10° aufweist.
16. Stab nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver­ bindungsteil (12) an seinem Ende mit einem Außengewinde ver­ sehen ist, auf das die Druckscheibe (16) verstellbar aufge­ schraubt ist.
DE19904029008 1990-09-13 1990-09-13 Expired - Fee Related DE4029008C1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19904029008 DE4029008C1 (de) 1990-09-13 1990-09-13
FR9111200A FR2666764A1 (fr) 1990-09-13 1991-09-11 Procede de fabrication d'une barre en materiau composite renforce par des fibres, comportant de part et d'autre un element de raccordement et barre fabriquee selon ce procede.
GB9119506A GB2247930A (en) 1990-09-13 1991-09-12 Force-transmitting composite fibre rod

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19904029008 DE4029008C1 (de) 1990-09-13 1990-09-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE4029008C1 true DE4029008C1 (de) 1991-10-31

Family

ID=6414150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19904029008 Expired - Fee Related DE4029008C1 (de) 1990-09-13 1990-09-13

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE4029008C1 (de)
FR (1) FR2666764A1 (de)
GB (1) GB2247930A (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4310825C1 (de) * 1993-04-02 1994-07-07 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Stab mit einer rohrförmigen Wandung aus Kohlefaserverbundwerkstoff und beidseitig angeordnetem Anschlußelement
DE19524080C1 (de) * 1995-07-01 1996-08-22 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Stab mit einer rohrförmigen Wandung aus Faserverbundwerkstoff und beidseitig angeordneten Anschlußelementen
WO2008057405A1 (en) 2006-11-01 2008-05-15 Tyee Aircraft Composite tube assemblies and methods of forming the same
DE102004021144B4 (de) * 2004-04-29 2011-09-15 Schütze GmbH & Co. KG Anschluss zur Übertragung von Zugkräften in Stäben oder innerdruckbelasteten Röhren
EP2873875A1 (de) * 2013-11-14 2015-05-20 Bombardier Transportation GmbH Stange und Bausatz, insbesondere für Fahrzeuge zur Beförderung von Personen im öffentlichen Nah- und Fernverkehr
WO2021076500A1 (en) * 2019-10-14 2021-04-22 Avtechtyee Inc. Slotted and slit joints

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3133298B1 (de) * 2015-08-21 2019-02-06 Crompton Technology Group Limited Verbinder
GB2546280A (en) * 2016-01-12 2017-07-19 Crompton Tech Group Ltd Composite tubular structure
JP6531920B2 (ja) * 2017-03-29 2019-06-19 福井県 繊維強化プラスチック製構造部材の連結構造及び連結部分の加工方法
GB201821307D0 (en) 2018-12-31 2019-02-13 Airbus Operations Gmbh Connection rod

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1509892A (en) * 1974-03-25 1978-05-04 High Temperature Eng Ltd Strip winding machine
GB1551223A (en) * 1975-05-01 1979-08-30 High Temperature Eng Ltd Tubular members
EP0059163A1 (de) * 1981-02-18 1982-09-01 Ciba-Geigy Ag Verbindung einer Kunststoff-Torsionswelle mit einem Metallelement und Verfahren zur Herstellung der Verbindung
DE3400043A1 (de) * 1983-01-05 1984-07-12 Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V., 5000 Köln Verfahren zur herstellung von stabfoermigen bauelementen grosser streckung und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
DE3408650A1 (de) * 1984-03-09 1985-09-12 Heinz 6464 Linsengericht Schattat Vorrichtung zur uebertragung von kraeften zwischen metallischen anschlussstuecken und den enden von stabfoermigen strukturelementen aus kohlenstoffaserverstaerkten kunststoffen
DE3707755C2 (de) * 1986-03-12 1989-02-16 Deutsche Forschungs- Und Versuchsanstalt Fuer Luft- Und Raumfahrt Ev, 5000 Koeln, De
EP0237046B1 (de) * 1986-03-12 1989-09-20 Deutsche Forschungsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V. Anschlussgarnitur zum axialen Einleiten von Zug- und Druckkräften in Stäbe aus Faserverbundwerkstoff

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7212295A (de) * 1971-09-18 1973-03-20
US4353268A (en) * 1976-03-10 1982-10-12 Avions Marcel Dassault-Breguet Aviation Connecting rods
US4704918A (en) * 1985-02-19 1987-11-10 Kamatics Corporation Composite material force or motion transmitting member
US4851065A (en) * 1986-01-17 1989-07-25 Tyee Aircraft, Inc. Construction of hollow, continuously wound filament load-bearing structure
JPH0610215Y2 (ja) * 1987-07-04 1994-03-16 新日本航空整備株式会社 プラスチツク管用継手

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1509892A (en) * 1974-03-25 1978-05-04 High Temperature Eng Ltd Strip winding machine
GB1551223A (en) * 1975-05-01 1979-08-30 High Temperature Eng Ltd Tubular members
EP0059163A1 (de) * 1981-02-18 1982-09-01 Ciba-Geigy Ag Verbindung einer Kunststoff-Torsionswelle mit einem Metallelement und Verfahren zur Herstellung der Verbindung
DE3400043A1 (de) * 1983-01-05 1984-07-12 Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V., 5000 Köln Verfahren zur herstellung von stabfoermigen bauelementen grosser streckung und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
DE3408650A1 (de) * 1984-03-09 1985-09-12 Heinz 6464 Linsengericht Schattat Vorrichtung zur uebertragung von kraeften zwischen metallischen anschlussstuecken und den enden von stabfoermigen strukturelementen aus kohlenstoffaserverstaerkten kunststoffen
DE3707755C2 (de) * 1986-03-12 1989-02-16 Deutsche Forschungs- Und Versuchsanstalt Fuer Luft- Und Raumfahrt Ev, 5000 Koeln, De
EP0237046B1 (de) * 1986-03-12 1989-09-20 Deutsche Forschungsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V. Anschlussgarnitur zum axialen Einleiten von Zug- und Druckkräften in Stäbe aus Faserverbundwerkstoff

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BMFT-NT-Bericht 6/79, S. 5-12, 65, 67-71 *
Firmenschrift: Entwicklung, Fertigung und Test der Primärstruktur für den Satelliten SPAS-01 der Firma Messerschmidt-Bölkow-Blohm GmbH, 1982-018, DGLR-Symposium, Stuttgart 26. und 27. Mai 1982, Abschnitt 3 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4310825C1 (de) * 1993-04-02 1994-07-07 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Stab mit einer rohrförmigen Wandung aus Kohlefaserverbundwerkstoff und beidseitig angeordnetem Anschlußelement
DE19524080C1 (de) * 1995-07-01 1996-08-22 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Stab mit einer rohrförmigen Wandung aus Faserverbundwerkstoff und beidseitig angeordneten Anschlußelementen
DE102004021144B4 (de) * 2004-04-29 2011-09-15 Schütze GmbH & Co. KG Anschluss zur Übertragung von Zugkräften in Stäben oder innerdruckbelasteten Röhren
WO2008057405A1 (en) 2006-11-01 2008-05-15 Tyee Aircraft Composite tube assemblies and methods of forming the same
EP2320099A1 (de) * 2006-11-01 2011-05-11 Tyee Aircraft Verbundrohranordnung
US8205315B2 (en) 2006-11-01 2012-06-26 Tyee Aircraft Composite tube assemblies and methods of forming the same
EP2873875A1 (de) * 2013-11-14 2015-05-20 Bombardier Transportation GmbH Stange und Bausatz, insbesondere für Fahrzeuge zur Beförderung von Personen im öffentlichen Nah- und Fernverkehr
WO2021076500A1 (en) * 2019-10-14 2021-04-22 Avtechtyee Inc. Slotted and slit joints
US11788652B2 (en) 2019-10-14 2023-10-17 Avtechtyee Inc. Slotted and slit joints

Also Published As

Publication number Publication date
GB2247930A (en) 1992-03-18
GB9119506D0 (en) 1991-10-23
FR2666764A1 (fr) 1992-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2162634B1 (de) Anordnung zum verbinden eines länglichen elements mit einer weiteren komponente
EP2134585B1 (de) Zahnstange oder gewindestange
DE2710275B2 (de) Stange zur Übertragung von Kräften
DE4135695C2 (de) Stab mit einer rohrförmigen Wandung aus Faserverbundwerkstoff und beidseitig angeordnetem Anschlußelement
DE4029008C1 (de)
DE68907281T2 (de) Zusammengesetzte Stabstrukturen aus mehreren miteinander verbundenen Teilen und Verfahren zu ihrer Herstellung.
DE4006028C2 (de) Verbindungsbolzen und Anordnung aus Komponenten
AT410012B (de) Rückhaltevorrichtung für ein verbindungselement
DE3640208C2 (de)
EP0841490B1 (de) Vorrichtung zur Krafteinleitung
EP0534001A1 (de) Schraubverbindung zum Verbinden von zwei beabstandeten Bauteilen, insbesondere Blechen
DE3420521C2 (de)
EP2080563B1 (de) Walze zum Aufnehmen und/oder Übertragen von Leim in Vorrichtungen der Tabak verarbeitenden Industrie
DE102006030967A1 (de) Elastomeres Element
DE102019111237A1 (de) Zweiteilige Schraubenmutter mit hoher Andrückkraft
DE2932248A1 (de) Anordnung zum axialen fixieren und/oder anstellen von maschinenteilen
DE102009005336A1 (de) Schraubenelement, Schraubverbindung sowie Verfahren zum Herstellen eines Schraubenelementes
EP0311837B1 (de) Hohlprofil, insbesondere Rohr, aus langfaserverstärktem Kunststoff und Verfahren zur Herstellung dieses Hohlprofils
WO2004009276A1 (de) Verbindung zweier maschinenteile
DE102019218637A1 (de) Spindelantrieb und Verfahren zur Montage eines Spindelantriebs
EP3114295B1 (de) Verriegelungssystem mit kontaktflächen
DE1609671A1 (de) Kupplung fuer Spannglieder in Spannbetonbauteilen
DE3417860C2 (de)
DE102011013783A1 (de) Verbindungsanordnung für Bambusstäbe
EP0683303B1 (de) Ringdübel-Verbindung

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of the examined application without publication of unexamined application
D1 Grant (no unexamined application published) patent law 81
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee