DE8129867U1 - "Hollow shaft made of fiber-reinforced plastic" - Google Patents

Description

MESSERSCHM1TT-BÖLK0W-BL0HM Ottobrunn, 5. Okt. 1981MESSERSCHM1TT-BÖLK0W-BL0HM Ottobrunn, October 5, 1981 GESELLSCHAFT BTOl Hb/thSOCIETY BTOl Hb / th

MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG, 9083 MÜNCHENLIMITED LIABILITY, 9083 MUNICH

Hohlwelle aus faserverstärktem KunststoffHollow shaft made of fiber-reinforced plastic

Die Erfindung betrifft eine Hohlwelle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a hollow shaft according to the preamble of claim 1.

k Eine derartige Hohlwelle kommt u.a. aus Gründen des Leicht- Φ k Such a hollow shaft is used, among other things, for reasons of lightness Φ

baus zum Antrieb von Flügelhilfsklappen bei Luftfahrzeugen ΐConstruction for driving auxiliary wing flaps on aircraft ΐ

in Betracht oder auch als Kardanwelle für Kraftfahrzeuge und dgl. Anwendungen. Allerdings stellt sich bisher bei der Gestaltung solcher Hohlwellen das Problem einer einfachen Integration von Anschlußflanschen mit geringstmöglichem Werkstoffaufwand für Metallkomponenten. So hat beispielsweise das bei der durch die DE-OS 27 18 306 bekannten Hohlwelle verwendete Metallendstück wegen seiner langgestreckten Hülsenform f den Nachteil, daß Fertigungstoleranzen desselben und infolge- ; dessen Unwuchten der Hohlwelle nicht ohne weiteres ausge- | schlossen werden können. Solche Schwierigkeiten würden sich 'ξ beispielsweise im Falle des - aus Dichtigkeitsgründen - für ·! Rohre vorgeschlagenen Verbindungsflansches gemäß dem DE-GM | 1 991 824 naturgemäß weit weniger einstellen, weil hier ein | Metalleinsatz bloß die Form einer Scheibe hat. Diese Metall- |t scheibe ist jedoch als eine versteifende Einlage in thermo- t: plastischem Kunststoff auf die Herstellung des Verbindungsflansches in einer Gußform beschränkt. jinto consideration or as a cardan shaft for motor vehicles and the like. Applications. However, the problem of simple integration of connecting flanges with the least possible material expenditure for metal components has arisen in the design of such hollow shafts. For example, the metal end piece used in the hollow shaft known from DE-OS 27 18 306 because of its elongated sleeve shape f has the disadvantage that manufacturing tolerances of the same and as a result; whose imbalances in the hollow shaft are not easily balanced | can be closed. Such difficulties would 'ξ example, in the case of - for reasons of tightness - for ·! Pipes proposed connection flange according to DE-GM | 1 991 824 naturally set far less because here a | Metal insert just has the shape of a disk. These metal | t disc is, however, t as a stiffening insert in thermo-: plastic, plastic on the production of the connecting flange in a mold limited. j

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen derar- 1The invention is therefore based on the object of providing such a 1

tigen Metalleinsatz bei einem Festflansch einer im wesentlichen i term metal insert with a fixed flange an essentially i

durch Wickeln herzustellenden Hohlwelle der eingangs genann- i by winding to be produced hollow shaft of the aforementioned i

ten Art ohne fertigungstechnische Schwierigkeiten verwenden $Use the th type without manufacturing difficulties $

zu können. 1to be able to. 1

- L, - Akte 9083- L, - File 9083

Diese Aufgabe ist gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the characterizing part of claim 1.

Hiernach ist dem vorbeschriebenen ganzmetallenen Abschluß der Hohlwelle gegenüber (DE-OS 27 18 306) die Erfindung nicht in der bloßen Einführung eines Endstückes aus gewichtsminderndem Werkstoff zu sehen. Vielmehr wird erst durch die Bestimmung dieses Endstückes als einer Kantenversteifung für eine doppelschalige Wellenwandung erreicht, daß ea als Basis für einen scheibenförmigen Metalleineatz andererseits die für dessen Stützung nötige schub verformungssteife Ausgestaltung der äußeren Faserschale mit einem rundflanschartigen Abschluß durch entsprechendes Kreuzwickeln in einem ununterbrochenen Arbeitegang ermöglicht. In diesem Rahmen kennzeichnen die Unteransprüche Ausgestaltungen, die den Fertigungsaufwand für die Hohlwelle weitmöglichst reduzieren.According to this, the all-metal closure of the hollow shaft described above (DE-OS 27 18 306) is not the invention to be seen in the mere introduction of an end piece made of weight-reducing material. Rather, it is only through the Determination of this end piece as an edge reinforcement for a double-shell wave wall achieved that ea as The basis for a disc-shaped metal etch, on the other hand, is the shear, deformation-resistant design of the outer fiber shell with a round flange-like structure, which is necessary for its support Completion made possible by appropriate cross-winding in one uninterrupted work cycle. In this context, the subclaims characterize configurations that reduce the manufacturing effort for the hollow shaft as much as possible.

Im nachfolgenden Ausfuhrungsbeispiel wird die Erfindung weiter erläutert. Dazu zeigt die Zeichnung im Längsschnitt von einer Hohlwelle aus glas- oder kohlefaserverstärktem Kunstharz nur einen Endabschnitt, weicher durch einen radial innenliegenden Festflansch 1 abgeschlossen und über darin durch Stauchen verankerte metallene Einnietmuttern 2 kuppelbar ist. Der dargestellte Aufbau der Hohlwelle aus zwei Faserwickelschalen 3, 4 hat zunächst den Fertigungsvorteil, daß der Festflansch 1 bei seiner Gestaltung beidseitig frei zugänglich bleiben kann. So läßt sich die innere Faserwickelschale 3 der Wellenwandung zunächst in bekannter Weise durch Radlalwickeln von harzgetränkten Fasersträngen auf einen Metalldarn als dünnwandiges Rohr fertigen, das nach dem Aushärten (vom Metalldorn getrennt) die Wickelbasis für die äußere Faserwikkelsehale 4 bildet. Zwischenzeitlich braucht bloß mit derIn the following exemplary embodiment, the invention further explained. The drawing shows a longitudinal section of a hollow shaft made of glass or carbon fiber reinforced Synthetic resin only one end section, which is closed off by a radially inner fixed flange 1 and over it is softer metal rivet nuts 2 anchored by upsetting can be coupled. The illustrated structure of the hollow shaft from two fiber winding shells 3, 4 initially has the manufacturing advantage that the fixed flange 1 can remain freely accessible on both sides in its design. The inner filament winding shell 3 the shaft wall initially in a known manner by radial winding of resin-impregnated fiber strands on a metal thread manufacture as a thin-walled tube, which after hardening (from Metal mandrel separated) forms the winding base for the outer fiber winding tube 4. In the meantime, just need with the

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Akte 9083File 9083

inneren Faserwickelschale 3 eine sog. Polkappe 5 aus Kunststoff (u.U. mit einer Fasergewebeverstärkung) verklebt zu werden, welche mit ihrem entsprechend der Gestalt des Festfl&nsches 1 geformten Bodenteil 5.1 der Träger für eine nur aufgeklebte ringförmige Metallscheibe 6 ist. Letztere sichert einen festen Sitz der Einnietmuttern 2 im Festflansch 1 insbesondere bei der Torsionsmomentenübertragung. Anschließend läßt sich bereits die Wellenwandung unter Einbettung des aus Gründen eines guten Kraftüberganges geschäfteten zylindrischen Wandungsteils 5.2 der Polkappe 5 und unter Abdeckung ihres Bodenteils 5.1 fertigwickeln. Hierbei wird durch einfaches Kreuzwickeln der äußeren Faserwickelschale 4 mit einer ^^-Faserorientierung der Faserstränge erreicht, daß deren rundflanschförmiger Abschluß 4.1 die für die Kraftübertragung im Bereich der Einnietmuttern 2 nötige Schubverformung ssteifigkeit aufweist. Eine Decklage 7 vorzugsweise auch aus Faserverbundwerkstoff ist erforderlichenfalls bloß zu Einebnungszwecken aufgetragen.inner fiber winding shell 3 a so-called. Pole cap 5 made of plastic (possibly with a fiber fabric reinforcement) glued to which with their bottom part 5.1, which is shaped according to the shape of the fixed flange 1, is the carrier for only one glued annular metal disc 6 is. The latter ensures that the rivet nuts 2 are firmly seated in the fixed flange 1, in particular during the transmission of torsional moments. Afterward the shaft wall can already be finished wrapping with the embedding of the cylindrical wall part 5.2 of the pole cap 5, which is shanked for reasons of good force transfer, and with its base part 5.1 covered. Here is achieved by simply cross-winding the outer fiber winding shell 4 with a ^^ - fiber orientation of the fiber strands, that their round flange-shaped termination 4.1 is necessary for the power transmission in the area of the rivet nuts 2 Has shear deformation ssteifigkeit. A cover layer 7, preferably also made of fiber composite material, is applied only for leveling purposes, if necessary.

Schließlich werden die Einnietmuttern 2 erst nach dem letzten Aushärten der Hohlwelle in dann extra gebohrte Flanschlöcher gesetzt. Das Stauchen der Einnietmuttern 2 zwecks Verankerung geschieht in üblicher Weise durch das spätere Anziehen zugeordneter (nicht dargestellter) Verbindungsschrauben. Dabei läßt sich durch entsprechende Wahl der Schraubenspannung die gegenseitige Haftung (Reibung) der am Aufbau des Festflansches 1 beteiligten Elemente "rundflanschförmiger Abschluß 4.1t Polkappe 5, Metallscheibe 6 und ggf. Decklage 7" beeinflussen und somit das übertragbare Torsionsmoment noch erhöhen.Finally, the rivet nuts 2 are only placed in specially drilled flange holes after the hollow shaft has hardened for the last time. The upsetting of the rivet nuts 2 for the purpose Anchoring takes place in the usual way by later tightening associated (not shown) connecting screws. In doing so, the appropriate choice of Screw tension the mutual adhesion (friction) of the elements involved in the construction of the fixed flange 1 "round flange-shaped end 4.1t pole cap 5, metal disk 6 and, if necessary, the top layer 7 ″ and thus further increase the transferable torsional moment.

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MESSERSCHM1TT-BÖLK0W-BL0HM Ottobrunn, 5. Okt. 1981MESSERSCHM1TT-BÖLK0W-BL0HM Ottobrunn, October 5, 1981

GESELSCHAFT BTOl Hb/thGESELSCHAFT BTOl Hb / th

MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG, 9083 MÜNCHENWITH LIMITED LIABILITY, 9083 MUNICH

Zusammenfassungsummary

Hohlwelle aus faserverstärktem KunststoffHollow shaft made of fiber-reinforced plastic

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hohlwelle aus faserverstärktem Kunststoff mit einem Festflansch (1), wobei ain Metalleinsatz die Basis für Verbindungsmittel bildet.The invention relates to a hollow fiber-reinforced shaft Plastic with a fixed flange (1), with a metal insert forming the basis for connecting means.

Um diesen Metalleinsatz in Form einer Scheibe ohne fertigungstechnische Schwierigkeiten in den Festflansch (1) integrieren zu können, ist in die aus einer inneren und einer äußeren Fasetwickelschale (3 bzw. 4) gebildete Wellenwandung eine Polkappe (5) aus Kunststoff eingebettet und ist ferner diese Polkappe in einem entsprechend der Gestalt des Festflansches (1) geformten Bodenteil (5.1) ein Stützkern zwischen der äußeren Faserwickelschale U) und der innenliegenden Metallscheibe (6).To this metal insert in the form of a disc without any manufacturing engineering To be able to integrate difficulties in the fixed flange (1) is in the one from an inner and a outer Fasetwickelschale (3 or 4) formed wave wall a pole cap (5) made of plastic and is embedded Furthermore, this pole cap in a base part (5.1) shaped according to the shape of the fixed flange (1) has a support core between the outer fiber winding shell U) and the inner metal disc (6).

Claims (2)

3*=Φ Ansprüche3 * = Φ claims 1. Hohlwelle aus faserverstärktem Kunststoff mit einem Festflansch, wobei ein Metalleinsatz die Basis für Verbindungsmittel bildet, dadurch· gekennzeichnet , daß in die aus einer inneren und einer äußeren Faserwikkelschale (3 bzw. 4) gebildete Wellenwandung eine Kantenversteifung (5) aus Kunststoff eingebettet und diese in einem entsprechend der Gestalt des Festflansches (1) geformten Abschnitt (5.1) ein Stützkern ist zwischen der äußeren Faserwickelschale (A) und dem in Form einer Scheibe innenliegenden Metalleinsatz (6).1. Hollow shaft made of fiber-reinforced plastic with a fixed flange, with a metal insert forming the basis for connecting means, characterized in that an edge reinforcement (5) made of plastic is embedded and this in a corresponding to the shape of the fixed flange (1) shaped section (5.1) is a support core between the outer fiber winding shell (A) and the inner metal insert (6) in the form of a disk. 2. Hohlwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Faserwickelschale (3) im Wege einer Radialwicklung hergestellt ist.2. Hollow shaft according to claim 1, characterized in that the inner fiber winding shell (3) in the Ways a radial winding is made. · Il Il· Il Il I)II IIIII I I II) II IIIII I I I '- 2 -" "· Akte 9083'- 2 - "" · File 9083 3- Hohlwelle nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -3- hollow shaft according to claim 1, characterized in that g e k e η η - ζ eichnet, daß die äußere Faserwickelschale (4) im Wege einer Kreuzwicklung mit einer ^45°-Faserorientierung hergestellt ist.ζ calibrates that the outer filament winding shell (4) is made by means of a cross winding with a ^ 45 ° fiber orientation.