DE102012215587A1

DE102012215587A1 - Lasteinleitungselement

Info

Publication number: DE102012215587A1
Application number: DE201210215587
Authority: DE
Inventors: Prof. Dr. Hufenbach Werner; Dr. Lepper Martin; Ole Renner; Robert Kupfer; Mirko Filler
Original assignee: Leichtbau Zentrum Sachsen GmbH
Current assignee: Leichtbau Zentrum Sachsen GmbH
Priority date: 2012-09-03
Filing date: 2012-09-03
Publication date: 2014-06-12

Abstract

Es wird ein Lasteinleitungselement für flächige oder gekrümmte Kunststoff- oder Faserverbundelemente vorgestellt, das eine Öffnung oder eine Erhebung zur Aufnahme eines Kraftübertragungselements aufweist und annähernd zylinderförmig ist. Die Mantelfläche des Lasteinleitungselements weist eine Konturierung auf, die als zykloide Wellung und/oder die als axiale Abfolge von Anzahlen von zwei oder mehr einander gegenüberliegenden gleichartigen Einkerbungen ausgebildet ist, wobei in der Abfolge die Einkerbungen jeweils um einen Winkel zu den vorhergehenden Einkerbungen versetzt sind, der sich aus 360° geteilt durch die Anzahl ergibt. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Lasteinleitungselementes vorgestellt.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Lasteinleitungselement zur Übertragung von Lasten in Strukturbauteile aus verstärktem oder unverstärktem Kunststoff. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäßer Lasteinleitungselemente vorgestellt.
Die Einleitung von Lasten in Kunststoffbauteile ist eine häufig anzutreffende Aufgabenstellung. Üblicherweise werden dazu metallische Inserts verwendet, die an ihrer Außenseite mit dem Werkstoff des Bauteils verbunden sind. Die Verbindung kann kraft-, form- und/oder stoffschlüssig erfolgen. Die Innenseiten der Inserts dienen üblicherweise der Befestigung von Verbindungselementen, oder allgemein Kraftübetragungselementen. dazu weisen die Innenseiten bspw. Gewinde oder Ausformungen für Gleit- oder Pressverbindungen auf.
Wesentlich beim Einsatz von Inserts zur Lasteinleitung ist, dass es diese aufgrund ihrer Form oder der Art ihrer Einbindung in das Kunststoffbauteil vermeiden, Kräfte auf dieses auszuüben, die dessen Festigkeit übersteigen, oder zu Materialermüdung führen.
Die EP 0 841 490 B1 stellt eine Vorrichtung zur Krafteinleitung in eine Faserverbundstruktur vor. Das Ausführungsbeispiel 2 (2) zeigt dabei eine Möglichkeit, ein Lasteinleitungselement in eine Sandwichplatte einzubringen. Hier wird das Lasteinleitungselement nachteilig erst nach der Fertigstellung der Platte eingebaut. Zur Vermittlung einer hinreichenden Haltekraft zwischen Platte und Lasteinleitungselement sind Hilfs- und Zwischenelemente notwendig. So wird eine Hülse in die durchbohrte Platte eingeklebt und in diese Hülse wiederum das zweiteilige Lasteinleitungselement geklebt. Offenbar ist diese Verbindung ausschließlich stoffschlüssig. Vorteilhafte formschlüssige Verbindungen werden nicht realisiert. Aufgrund der rotationssymmetrischen Gestaltung der gezeigten Ausführungsformen ist insbesondere mit einer verringerten Widerstandfähigkeit gegen Verdrehungen entlang der Achse der Lasteinleitungselemente zu rechnen.
Das Lasteinleitungselement nach DE 10 2008 034 772 A1 weist mehrere übereinander liegende Platten unterschiedlicher Abmessungen auf, in deren gemeinsamem Zentrum eine Befestigungsöffnung angeordnet ist. Aufgrund der vielfältigen Überlappung der Platten soll eine sehr gute Verbindung mit dem Material der Verbundmaterialeinheit hergestellt werden. Bei der Verbundmaterialeinheit handelt es sich beispielsweise um eine Platte aus faserverstärktem Kunststoff. Die einzelnen Platten des Lasteinleitungselementes werden bereits beim Laminieren der Verbundmaterialeinheit eingebracht. Diese Vorgehensweise ist sehr aufwendig, da die einzelnen Platten einzeln während des Laminiervorganges eingebracht und in ihrer gemeinsamen Öffnung zentriert werden müssen. Darüber hinaus sind die Platten lediglich durch ein, in die gemeinsame Öffnung eingebrachtes Verbindungsteil untereinander verbunden. Bei einer knickenden Beanspruchung dieses Verbindungsteils kann es daher zu Verschiebungen bis zum Delaminieren der einzelnen Platten kommen.
Die DE 91 15 292 U1 schlägt vor, Lasteinleitungselemente, insbesondere Buchsen, mit Platten zu versehen, die ggf. Durchbrüche aufweisen, und diese Lasteinleitungselemente mit den Platten in Kunststoffmaterial einzugießen. Die Öffnungen können dabei vorteilhaft vom Kunststoffmaterial durchdrungen werden. Um eine leichte Verdrehung der Buchsen zu verhindern, sollen die Platten weiterhin polygonal ausgeformt werden. In einer Weiterbildung weisen auch die Buchen eine polygonale Außenseite auf. Nachteilig an dieser Anordnung ist, dass die Platten eine benachbarte Anbringung mehrerer Lasteinleitungselemente behindern. Die polygonale Ausformung führt zu großen mechanischen Spannungsspitzen an den Ecken bei verdrehender Beanspruchung. Die Platten rufen an ihren Kanten große mechanische Spannungsspitzen bei Kippbeanspruchung hervor.
Es stellt sich somit die Aufgabe, ein Lasteinleitungselement anzugeben, das geeignet ist, in Kunststoff- oder Faserverbundelemente eingebaut zu werden und Kräfte, die in verschiedene Richtungen wirken, aufzunehmen und an die Kunststoff- bzw. Faserverbundelemente weiterzugeben, ohne zu mechanischen Spannungsspitzen an einzelnen Punkten zu führen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, durch den Einsatz eines Lasteinleitungselements, das wenigstens auf einem Teil seiner Höhe eine Konturierung, bevorzugt eine zykloide äußere Oberfläche aufweist. Das erfindungsgemäße Lasteinleitungselement ist dabei im Wesentlichen zylinderförmig. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Mantelfläche eine umlaufende zykloide Wellung auf, bei der die „Täler“ und „Berge“ parallel, konisch, konvex oder konkav zur Längsachse des Lasteinleitungselements verlaufen.
Mit zykloid wird hier auch eine Wellung bezeichnet, die einer Sinusfunktion folgen kann. Jegliche Wellung, die ohne Kanten auskommt und geschlossen über den Umfang aus Kurvenstücken zusammensetzbar ist, wird im Folgenden als „zykloide“ angesehen. Besonders bevorzugt ist jedoch die sinusoide Wellung, die einer in sich geschlossenen, um den Umfang laufenden Sinusfunktion folgt.
Auch epi- und hypozykloide Konturen sind besonders geeignet für die äußeren Oberflächen und werden im Folgenden durch den Begriff zykloid umfasst.
Vorzugsweise werden Wellungen mit sechs Wellenbergen und -tälern eingesetzt. Geeignet und weiterhin bevorzugt sind Wellungen mit 3 bis 12 Wellenbergen und -tälern. Die Zahl der Wellenberge und -täler sollte gleich sein, um eine geschlossene wellenförmige äußere Oberfläche zu ermöglichen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Lasteinleitungselement radial umlaufende Vertiefungen auf, die zu einer besseren Umfassung des Lasteinleitungselementes durch das Material der Kunststoff- oder Faserverbundelemente führt. Die Tiefe der Vertiefungen entspricht dabei mindestens der der „Täler“ der zykloiden Wellung. Dies bewirkt vorteilhaft eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen axiale Zug- oder Druckbeanspruchungen.
Bevorzugt weisen dabei auch die umlaufenden Vertiefungen einen abgerundeten Übergang in die gewellte äußere Oberfläche, insbesondere der „Berge“ der zykloiden Wellung, des Lasteinleitungselementes auf.
Besonders bevorzugt erstreckt sich die zykloide Wellung über die gesamte Höhe des Lasteinleitungselements bei konstantem Durchmesser, wobei lediglich optional eine oder mehrere radial umlaufende Vertiefungen oder Einkerbungen von diesem konstanten Durchmesser abweichen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Mantelfläche eine zylindrische Form auf, der eine Konturierung verliehen wird, indem in diese Einkerbungen eingebracht sind, wobei die Einkerbungen senkrecht zur Längsachse des Lasteinleitungselementes verlaufen und in Anfangs- und Endpunkt mit der Oberfläche des Lasteinleitungselementes abschließen. Die Einkerbungen weisen im Querschnitt die Form von Kreissegmenten auf. Die Einkerbungen bilden so eine Scheitellinie aus, die sich aus der Aneinanderreihung der tiefsten Punkte der Kreissegmente zusammensetzt. Bevorzugt sind die Einkerbungen symmetrisch und weisen am Mittelpunkt der Scheitellinie die größte Tiefe, von der Mantelfläche aus gesehen, auf. Zwischen Anfangs und Endpunkt erhöht bzw. reduziert sich die Tiefe der Einkerbung kontinuierlich. Bevorzugt weisen die Einkerbungen abgerundete Übergänge in die Mantelfläche des Lasteinleitungselements auf.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Scheitellinie so geformt, dass sie einen symmetrischen Ellipsenabschnitt ausbildet, wobei der Mittelpunkt (Kreuzungspunkt der beiden Halbachsen) der Ellipse im Querschnitt des Lasteinleitungslementes liegt. Ganz besonders bevorzugt liegt dieser in der Längsachse des Lasteinleitungselements.
Besonders bevorzugt sind an einem Lasteinleitungselement jeweils paarweise gegenüberliegende und über die Höhe des Lasteinleitungselementes um 90 ° versetzte Einkerbungen angeordnet. Die führt bei einem Schnitt durch die Scheitellinien jeweils eines Paares von Einkerbungen zu einem elliptischen Querschnitt des Lasteinleitungselementes in der Schnittebene. Weiterhin bevorzugt sind jedoch auch Ausführungsformen, bei denen drei oder mehr Einkerbungen einander gegenüberliegen und über die Höhe um einen Winkel versetzt sind, der sich aus 360° geteilt durch ihre Anzahl ergibt. Die Anzahl sollte jedoch 6 nicht übersteigen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht tellerförmige Endflächen der Lasteinleitungselemente vor, die im Einbauzustand oberhalb- und/oder unterhalb der Kunststofffläche, bevorzugt nach oben abschließend mit dieser, zu liegen kommen. Die tellerförmigen Endflächen weisen vorteilhaft ebenfalls eine zykloide Wellung an ihrem Außenrand auf und weisen Kanten lediglich zur Oberfläche hin auf, um einen ebenen Abschluss zu dieser zu ermöglichen. Es sind auch eine, zwei oder mehrere tellerförmige Flächen, über der Höhe des Lasteinleitungselementes verteilt, bevorzugt.
Das Lasteinleitungselement weist bevorzugt in der Mitte einer Stirnseite eine Öffnung auf, die axialsymmetrisch zentriert oder auch außerhalb der Achse liegen kann. Diese Öffnung kann das Lasteinleitungselement vollständig oder nur teilweise durchdringen. Die Öffnung weist vorzugsweise ein Gewinde zur Befestigung von Kraftübertragungselementen auf. Sie kann jedoch auch glatt und als Lagerbuchse ausgeführt sein. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Öffnung weist einen polygonalen oder elliptischen Querschnitt senkrecht zur Achse auf. Weiterhin bevorzugt ist eine einseitig oder zweiseitig konische Verengung mit zunehmender Eindringtiefe entlang der Achse.
Weiterhin bevorzugt weist das Lasteinleitungselement an einem oder an beiden Enden anstelle der Öffnung ein Angriffselement für Kraftübertragungselemente auf. Dieses Angriffselement kann ebenfalls eine Öffnung zur Befestigung von Krafteinleitungselementen aufweisen.
Bevorzugt besteht das Lasteinleitungselement aus Metall oder einer metallischen Legierung. Besonders bevorzugt sind hier Stahl, Titan, Kupfer, Messing, Aluminium, Magnesium, Bronze etc. Prinzipiell geeignet sind alle Materialien, die mit konventioneller Drehtechnik bearbeitet werden können.
Das erfindungsgemäße Lasteinleitungselement wird bevorzugt in Kunststoff oder Faserverbundwerkstoffe eingebracht. Besonders bevorzugt sind hier flächige oder gekrümmte Strukturbauteile. Die Lasteinleitungselemente sind nicht für den axialen Einsatz in rohrförmigen Bauteilen vorgesehen. Sie sollen nicht zur axialen Verbindung rohrförmiger Körper oder zu axialen Lasteinleitung in rohrförmige Bauteile genutzt werden.
Der Einbau der erfindungsgemäßen Lasteinleitungselemente erfolgt bevorzugt, indem diese vor der Verfestigung des Kunststoffes in die Form eingebracht werden, in die der Kunststoff anschließend mit Verfahren nach dem Stand der Technik (z. B. Gießen, Spritzgießen, etc.) eingebracht und ausgehärtet wird. Prinzipiell sind alle Arten von thermo- und duroplastischen Kunststoffen geeignet. Für waben- oder schaumartige Kunststoffformen kann es notwendig sein, Aufnahmeinserts für die Lasteinleitungselemente vorzusehen, die eine großflächige Kraftverteilung im Kunststoff und/oder eine feste Verbindung mit Deck-Zwischen- oder Bodenflächen herstellen.
Die erfindungsgemäßen Lasteinleitungselemente müssen mit der Kunststoff- bzw. Faserverbundstruktur, in die sie eingebettet werden, beanspruchungsgerecht abgestimmt werden, um kritische Spannungsniveaus zu vermeiden bzw. zu reduzieren
Bevorzugt ist auch das Einsetzen der Lasteinleitungselemente in den vorgeformten Kunststoff, bevor dieser aushärtet. Im Zuge der Aushärtung wird das Lasteinleitungselement dann im Kunststoff fixiert.
Lasteinleitungselemente können auch in bereits verfestigte Thermoplaststrukturen durch ein Lochformungsverfahren eingebracht werde. Dabei wird ein beheizbarer bzw. erwärmter Dorn durch das Thermoplast-Laminat gestoßen und verdrängt die Fasern. Dies verursacht keine oder nur geringe Faserschädigung. Anschließend wird die Buchse, nach Möglichkeit schon im Prozessschritt (Material im Lochbereich ist noch fließfähig und lässt sich in Hinterschnitte bzw. Wellentäler pressen), eingebracht. Das Loch für das Lasteinleitungselement kann aber auch gebohrt werden, was jedoch zu einer unter Umständen nachteiligen Durchtrennung der Fasern und damit einer Faserschädigung führt. Nach dem Ausführen der Bohrung bringt man die Buchse ein und der Lochbereich wird vorzugsweise lokal erhitzt, so dass das thermoplastische Material in Hinterschnitte bzw. Wellentäler gepresst werden kann.
Besonders bevorzugt ist der Einsatz in flächigen faserverstärkten Kunststoffbauteilen. Die erfindungsgemäßen Lasteinleitungselemente werden vorteilhaft während der Ausbildung der Faserverstärkung (diese erfolgt bevorzugt durch Wickeln oder Flechten) bereits an der vorgesehenen Stelle in die Faserverstärkung eingebunden. Im Zuge des Flutens der Faserverstärkung mit Matrixmaterial und dessen nachfolgendem Aushärten wird das Lasteinleitungselement fixiert.
Bei kurz- und langfaserverstärkten Kunststoffen, die die Faserverstärkung ungeordnet im flüssigen Matrixmaterial enthalten, erfolgt die Verarbeitung bevorzugt wie bei unverstärkten Kunststoffen.
Allgemein gesehen ist der Einbau der erfindungsgemäßen Lasteinleitungselemente analog zu dem der herkömmlichen Lasteinleitungselemente möglich.
Vorteilhaft bietet das erfindungsgemäße Lasteinleitungselement so eine enge formschlüssige Verbindung zu dem verstärkten oder unverstärkten Kunststoff. Die zykloide Wellung der äußeren Oberfläche vermeidet Lastspitzen, da keine Kanten vorhanden sind, wo diese auftreten könnten.
Die erfindungsgemäßen Lasteinleitungselemente werden vorzugsweise durch Unrunddrehen, insbesondere Längs-Unrunddrehen oder Einstech-Unrunddrehen, hergestellt. Unrunddrehen ist ein Drehverfahren, bei dem in Abstimmung mit dem Drehwinkel die Position des Drehmeisels radial zur Drehachse variiert wird. Die Position des Drehmeisels kann insbesondere mit ganzzahliger Periode zur Umdrehung geändert werden, so dass die zykloide äußere Mantelfläche des Lasteinleitungselements sehr effektiv und kostengünstig hergestellt werden kann. Vorzugsweise kann so aus stangenförmigem Halbzeug die entsprechend konturierte Ausgangsform hergestellt werden, die anschließend bedarfsgemäß abgelängt und mit Bohrung und Gewinde oder einer sonstigen Öffnung zur Aufnahme eines Kraftübertragungselementes versehen wird.
Das Unrunddrehen ermöglicht auch erfindungsgemäße Lasteinleitungselemente, die Durchmessersprünge aufweisen. So können diese bspw. eine oder mehrere linsenförmige Verdickung in dem Teil ihrer Kontur aufweisen, der im Einbauzustand innerhalb des Kunststoffs angeordnet ist. Diese linsenförmige Verdickung weist vorteilhaft ebenfalls eine zykloide Wellung an ihrem Außenrand auf und vermeidet Kanten.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, die erfindungsgemäßen Lasteinleitungselemente durch Rollen oder Walzen herzustellen, sofern deren angestrebte äußere Form dies zulässt.
Ausführungsbeispiele
Ausführungsbeispiel 1
Ein erfindungsgemäßes Lasteinleitungselement nach 1 besitzt eine Gesamtlänge von 11 mm und eine sinusoide Wellung mit jeweils 6 Wellenbergen und Wellentälern. Die Amplitude der Wellung beträgt 0,5 mm. Die Wellenberge besitzen einen auf die Längsachse bezogenen Außendurchmesser von 10 mm. Das Lasteinleitungselement (1) verfügt darüber hinaus über zwei umlaufende Nuten (16) mit einem Radius von 1 mm. Der Übergang der Nuten (16) in die Mantelfläche ist durch die Übergangsbereiche (161) mit einem Radius von 0,5 mm abgerundet. Das Lasteinleitungselement weist bei dieser Ausführung eine axial zentrierte Öffnung (11) mit einem metrischen Gewinde M6 auf und ist mit einem im Außendurchmesser 12 mm und in der Dicke 1 mm tellerförmigen Endflansch versehen. Die Herstellung dieses aus einer Kupfer-Aluminium-Legierung (Werkstoff-Nr.: 2.0978) bestehenden Lasteinleitungselementes (1) erfolgt durch Unrunddrehen.
Ausführungsbeispiel 2
Ein erfindungsgemäßes Lasteinleitungselement nach 6 besitzt eine Gesamtlänge von 10 mm und weist eine zylinderförmig ausgebildete Mantelfläche mit einem Außendurchmesser von 8,6 mm auf. Die in die Mantelfläche eingebrachten, paarweise gegenüberliegenden und auf der Längsachse des Lasteinleitungselementes jeweils um 1 mm und 90° versetzten 8 Einkerbungen (15) weisen in ihrem kreisabschnittsförmigen Querschnitt einen Radius von 0,8 mm auf. Die ellipsenförmig verlaufende Scheitellinie (152) weist eine Länge in der kleinen Halbachse von 3,6 mm und in der großen Halbachse 4,25 mm auf. Darüber hinaus verfügt das Lasteinleitungselement über eine M6-Gewindebohrung als Öffnung (11). Die Herstellung dieses aus einer Kupferlegierung (Werkstoff-Nr.: 2.0371) bestehenden Leisteinleitungselements (1) erfolgt durch Profilwalzen bzw. Profilrollen.
Figuren
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Lasteinleitungselement (1), mit einer zykloiden Wellung. Die Wellung weist dabei Wellentäler (13) und Wellenberge (14) auf. Die Wellenberge (14) und -täler (13) verlaufen parallel zu der Längsachse des Lasteinleitungselements (1). Das Lasteinleitungselement (1) verfügt darüber hinaus über zwei umlaufende Nuten (16). Der Übergang der Nuten (16) in die Mantelfläche ist durch die Übergangsbereiche (161) abgerundet, um kritische Lastspitzen an diesen Übergangsbereichen zu vermeiden bzw. um Spannungsumlagerung zu verhindern und so eine Reduzierung des Spannungsniveaus zu erreichen. Das Lasteinleitungselement weist darüber hinaus eine Öffnung (11) auf, die hier axial zentriert ist. Im Einbauzustand ist vorgesehen, dass das Lasteinleitungselement mit seiner tellerförmigen Endfläche (12) flächig mit der sichtbaren Oberfläche des Bauteils, in das das Lasteinleitungselement (1) eingebracht ist, abschließt.
2 zeigt ein erfindungsgemäßes Lasteinleitungselement (1), das sich von dem in 1 dadurch unterscheidet, dass es keine umlaufenden Nuten sondern lediglich Einkerbungen (15) in den Wellenbergen (14) aufweist. Die Einkerbungen (15) weisen dabei einen runden Querschnitt sowie abgerundete Übergangsbereiche (151) in die Wellenberge (14) der zykloiden Mantelfläche des Lasteinleitungselementes (1) auf. Die Öffnung (11) weist einen quadratischen Querschnitt auf und ist so für das formschlüssige Einfügen eines Krafteinleitungselementes für Drehmomente geeignet, das die wirkenden Kräfte über das Lasteinleitungselement an das Bauteil überträgt, in dem es eingesetzt ist.
3 zeigt ein erfindungsgemäßes Lasteinleitungselement (1), das sich von dem in 1 dadurch unterscheidet, dass es keine umlaufenden Nuten sondern einen mittig angeordneten tellerförmigen Rand (121) aufweist. Dieser erfüllt eine analoge Funktion zu den umlaufenden Nuten aus 1, indem er das Lasteinleitungselement (1) gegen axiale Verschiebung im Bauteil, insbesondere gegen Herausziehen, absichert.
4 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lasteinleitungselements (1), dass an einem Ende hinter der tellerförmigen Endfläche ein Krafteinleitungselement (2) vorgesehen ist. Dieses Krafteinleitungselement (2) kann vorteilhaft mit einem, dieses formschlüssig umfassenden, Kraftübertragungselement verbunden werden. Die mit einem Gewinde versehene Öffnung (111) gestattet es vorteilhaft, das Kraftübertragungselement in seiner Position zu fixieren.
5 zeigt eine Ausführungsform des Lasteinleitungselementes (1), dass eine wellenförmig ausgebildete Mantelfläche aufweist, die sich von beiden Enden her konisch verengt. Diese Verengung schützt das Lasteinleitungselement (1) gegen Herausziehen, während die Wellung eine Verdrehung verhindert. Zur Übertragung der Kräfte an das Lasteinleitungselement (1) ist ein Kraftübertragungselement (2) an einem Ende des Lasteinleitungselementes (1) angeordnet.
6 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lasteinleitungselementes (1). Diese unterscheidet sich von den in 1 bis 5 gezeigten dadurch, dass sie eine im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildete Mantelfläche aufweist. In dieser Mantelfläche sind Einkerbungen (15) eingebracht, die einander paarweise gegenüberliegen und in der Höhe des Lasteinleitungselementes (1) jeweils um 90° zum vorhergehenden Paar von Einkerbungen (15) versetzt sind. Die Einkerbungen (15) weisen einen kreisabschnittsförmigen Querschnitt auf. Es bilden sich Scheitellinien (152) heraus, die der Schnittlinie B-B in 6a) entsprechen. 7e) zeigt die Scheitellinien (152) in ihren Positionen in den Einkerbungen (15). In 6b) sind diese als Punkte (152) dargestellt. Die Scheitellinien (152) verlaufen bspw. im Schnitt B-B zwischen den Punkten N und S und weisen in der Schnittdarstellung 6c) die Form von symmetrischen Ellipsenabschnitten auf. Aufgrund der Versetzung des nächsten Paares von Einkerbungen (15) um 90° verlaufen hier die symmetrischen Ellipsenabschnitte zwischen den Punkten W und O. Prinzipiell ist dieser Winkel jedoch variierbar. Der Mittelpunkt der zugehörigen Ellipsen wird jeweils von der Längsachse des Lasteinleitungselementes (1) durchstoßen.
7 zeigt eine Weiterentwicklung der Ausführungsform nach 6. Hier liegen die Mittelpunkte (M3, M4) der Ellipsen (E3, E4), die abschnittsweise die Scheitellinien (152) der Einkerbungen bilden, nicht auf der Längsachse des Lasteinleitungselementes (1) sondern sind versetzt, bevorzugt symmetrisch versetzt, zur Längsachse angeordnet. In Schnitt B-B verbindet eine erste Scheitellinie (152) die Punkte NNW und SSW sowie eine zweite Scheitellinie (152) die Punkte NNO und SSO. Der Mittelpunkt M1 ist auf der Verbindungslinie der Punkte W und O, die die Längsachse schneidet in Richtung Punkt W versetzt, während der Mittelpunkt M2 in Richtung Punkt O versetzt ist. Dieselben Verhältnisse, jedoch gedreht um 90° finden sich im Schnitt C-C. Hier verbinden Scheitellinien (152) die Punkte WNW und ONO sowie WSW und OSO, während der Mittelpunkt M3 der Ellipse E3 in Richtung N versetzt und der Mittelpunkt M4 der Ellipse E4 in Richtung S versetzt ist.
Im Gegensatz zu 6 weist die Ausführungsform nach 7 abgerundete Übergänge (151) aus den Einkerbungen (15) in die Mantelfläche auf. (siehe 7b)).
Anmerkung: Die Ellipsendarstellungen E1...E4 sind lediglich Hilfslinien und stellen keine Körperkante dar.
8a, 8b, 8c sowie 9a, 9b, 9c zeigen Möglichkeiten, wie das Lasteinleitungselement in die Faserstruktur eingebracht werden kann. Die 8 stellen dies für runde und die 9 für unrunde Querschnitte dar. 8a und 9a zeigen, dass der Faserverlauf durch das Einbringen der Öffnung für das Lasteinleitungselement unterbrochen wird. Derartiges entsteht bspw. beim Bohren oder einem sonstigen spanenden Verfahren. 8b, 8c sowie 9b und 9c zeigen die Faserverläufe, wie sie bei Verwendung eines Dornes zum Aufweiten der Faserstruktur zu erwarten sind.
Bezugszeichenliste
Orientierung in den Querschnittsdarstellungen B-B und C-C von Fig. 6 und Fig. 7

N, S, O, W: Hauptorientierungspunkte im Querschnitt bei 0°, 90°, 180° und 270° angelehnt an Himmelsrichtungen
NNW, NNO, SSW, SSO, WNW, WSW, ONO, OSO: Orientierungspunkte in relativer Position zu den Hauptorientierungspunkten
E1...E4: erste bis vierte Ellipse
M1...M4: Mittelpunkte der ersten bis vierten Ellipse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0841490 B1 [0004]
DE 102008034772 A1 [0005]
DE 9115292 U1 [0006]

Claims

Lasteinleitungselement für flächige oder gekrümmte Kunststoff- oder Faserverbundelemente, das eine Öffnung oder eine Erhebung zur Aufnahme eines Kraftübertragungselements aufweist und annähernd zylinderförmig ist, wobei die Mantelfläche eine Konturierung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Konturierung als wenigstens auf einem Teil der Höhe des Lasteinleitungselementes um dessen Längsachse umlaufende zykloide Wellung ausgebildet ist, bei der die „Täler“ und „Berge“ der Wellung parallel, konisch, konvex oder konkav zur Längsachse des Lasteinleitungselements verlaufen, und/oder b) das die Konturierung als axiale Abfolge von Anzahlen von zwei oder mehr einander gegenüberliegenden gleichartigen Einkerbungen ausgebildet ist, wobei in der Abfolge die Einkerbungen jeweils um einen Winkel zu den vorhergehenden Einkerbungen versetzt sind, der sich aus 360° geteilt durch die Anzahl ergibt.
Lasteinleitungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lasteinleitungselement eine oder mehrere radial umlaufende Nuten aufweist.
Lasteinleitungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lasteinleitungselement mindestens eine umlaufende Erhöhung aufweist.
Lasteinleitungselement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung zur Aufnahme eines Kraftübertragungselements ein Gewinde zur Befestigung des Kraftübertragungselementen aufweist.
Lasteinleitungselement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung zur Aufnahme eines Kraftübertragungselements glatt ist und als Lagerbuchse ausgeführt ist.
Lasteinleitungselement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung zur Aufnahme eines Kraftübertragungselements einen polygonalen oder elliptischen Querschnitt senkrecht zur Achse aufweist.
Lasteinleitungselement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung zur Aufnahme eines Kraftübertragungselements eine einseitig oder zweiseitig konische Verengung mit zunehmender Eindringtiefe entlang der Achse ist.
Lasteinleitungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung zur Aufnahme eines Kraftübertragungselements axialsymmetrisch zentriert oder außerhalb der Längsachse des Lasteinleitungselements liegt.
Lasteinleitungselement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung zur Aufnahme eines Kraftübertragungselements ein einseitiger oder zweiseitiger Gewindebolzen ist.
Lasteinleitungselement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung zur Aufnahme eines Kraftübertragungselements einen polygonalen oder elliptischen Querschnitt senkrecht zur Achse aufweist.
Lasteinleitungselement nach Anspruch 1 b) dadurch gekennzeichnet, dass die Einkerbungen ellipsenabschnittsförmige Scheitellinien aufweisen.
Lasteinleitungselement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zu den ellipsenabschnittsförmigen Scheitellinien gehörigen Ellipsen Mittelpunkte aufweisen, die auf der Längsachse des Lasteinleitungselements liegen.
Lasteinleitungselement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zu den ellipsenabschnittsförmigen Scheitellinien gehörigen Ellipsen so versetzt sind, dass die Längsachse des Lasteinleitungselementes die jeweilige Ellipse in einem Punkt auf der kleinen Halbachse durchstößt.
Verfahren zur Herstellung eines Lasteinleitungselements nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche des Lasteinleitungselements unter Einsatz des Unrunddrehens geformt wird.