DE102014000134A1

DE102014000134A1 - Force application component has interlayer that is arranged between force application element and fiber reinforced pipe, and formed by several material projections, where element is located at end portion of fiber reinforced pipe

Info

Publication number: DE102014000134A1
Application number: DE201410000134
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Ralph Funck
Current assignee: Albany Engineered Composites Inc
Priority date: 2013-01-25
Filing date: 2014-01-13
Publication date: 2014-07-31
Anticipated expiration: 2034-01-14
Also published as: DE102014000134B4

Abstract

The component has a positive force application element (1) integrated into a fiber reinforced pipe (2). An interlayer (3) with smaller rigidity is arranged between element and pipe, and formed by several material projections such as surface roughnesses, grooves, ribs, nubs, tips or bars with a height and/or a depth measured between 0.04mm and 10mm over and/or under a component base (4) on which material projections are located. The element is located at end portion (5) of pipe. Intermediate layer is made from rubber, foam, plastic, elastomer, timber, metal, nonmetal, gel and cork.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft formschlüssige Krafteinleitungselemente in faserverstärkten rohrförmigen Bauteilen.The present invention relates to positive force introduction elements in fiber-reinforced tubular components.

Bei dem Einsatz von faserverstärkten Rohren besteht häufig das grundsätzliche Problem, Kräfte in diese Struktur einzuleiten. Meistens werden dazu Gewindeelemente verwendet, die in den Rohren eingelassen werden. Für die problematische Verbindung von Gewindeelementen und faserverstärkten Rohren gibt es eine Vielzahl an Lösungen. Derartige Streben mit rohrförmigen Körpern aus Faserverbundwerkstoff zeichnen sich insbesondere durch ihr, im Vergleich zu metallischen Streben, geringes Gewicht aus.When using fiber-reinforced pipes, there is often the fundamental problem of introducing forces into this structure. Mostly this threaded elements are used, which are embedded in the tubes. For the problematic connection of threaded elements and fiber reinforced pipes, there are a variety of solutions. Such struts with tubular bodies of fiber composite material are characterized in particular by it, compared to metallic struts, low weight.

Üblich ist, die Krafteinleitungselemente am Ende derartiger Streben metallisch auszuführen. In den meisten Fällen werden Krafteinleitungselemente aus Aluminium eingesetzt. Diese sind üblicherweise stoffschlüssig durch Verklebung oder formschlüssige mit dem rohrförmigen Körper aus Faserverbundwerkstoff verbunden. Nachteilig sind hierbei die aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten zwischen Krafteinleitungselement und rohrförmigen Faserverbundrohrs induzierten Spannungen, die starre Verbindung, die sich nachteilig auf Stoßbelastungen in der Krafteinleitung auswirken, das schlagartige Komplettversagen bei Erreichen einer Grenzlast, die schlechte Korrosionsbeständigkeit, die aufwändige Qualitätskontrolle insbesondere bei der Klebverbindung und die hohen Herstellungskosten. Häufig weisen die in das Faserverbundrohr eingebrachten Krafteinleitungselemente stark abweichende thermische Ausdehnungskoeffizienten zu dem umgebenden Faserverbundmaterial auf welches sich insbesondre bei Temperaturbelastungen nachteilig auswirken kann.It is customary to carry out the force introduction elements at the end of such struts metallic. In most cases, aluminum load transfer elements are used. These are usually materially bonded by gluing or form-fitting with the tubular body made of fiber composite material. Disadvantages here are the stresses induced due to different coefficients of expansion between the force introduction element and the tubular fiber composite tube, the rigid connection, which adversely affects shock loads in the force introduction, the sudden complete failure upon reaching a limit load, the poor corrosion resistance, the complex quality control, in particular in the adhesive bond and the high production costs. Frequently, the force introduction elements introduced into the fiber composite pipe have greatly differing coefficients of thermal expansion relative to the surrounding fiber composite material, which may be disadvantageous in particular under temperature loads.

Gerade im Flugzeugbau, in dem derartige Streben auch als Verstrebungen, Verbindungsstangen oder Zug-Druck-Stangen bezeichnet werden, dienen die Streben insbesondere zur Führung und mechanischen Lagerung bzw. zur Abstützung (engl. „Struts” oder „Tierods”), sind extremen Temperaturschwankungen sowie mechanischen Belastungen ausgesetzt und müssen höchste Qualitätsstandards erfüllen. Streben dieser Art umfassen im Allgemeinen einen im Wesentlichen rohrförmigen Körper, an dessen Ende sich jeweils ein Element (Krafteinleitungselement) zur Montage der Strebe befindet.Especially in aircraft, in which such struts are also referred to as struts, connecting rods or train-pressure rods, the struts serve in particular for guidance and mechanical support or support (engl. "Struts" or "Tierods") are extreme temperature fluctuations as well as mechanical loads and must meet the highest quality standards. Struts of this type generally comprise a substantially tubular body, at the end of each one element (force introduction element) is for mounting the strut.

Diese Streben kommen in Flugzeugen in erheblichen Stückzahlen vor, wobei sich ein Strebentyp insbesondere durch Variation der Länge auszeichnet. Die Variation der Länge wird im Wesentlichen durch Veränderung der Länge des im Allgemeinen rohrförmigen Körpers der Strebe erreicht. Die Krafteinleitungselemente sind bei einem Strebentyp im Wesentlichen gleich, so dass insbesondere die Krafteinleitungselemente in einer hohen Stückzahl vorkommen.These struts occur in large numbers in aircraft, with a strut type is characterized in particular by varying the length. The variation of the length is achieved essentially by changing the length of the generally tubular body of the strut. The force introduction elements are substantially the same in a strut type, so that in particular the force introduction elements occur in a large number.

An derartige Streben werden besonders hohe Ansprüche an die Festigkeit der verwendeten Materialien bei gleichzeitig geringem Gewicht, an Reproduzierbarkeit und Qualitätssicherung, Wirtschaftlichkeit und auch an die Korrosionsbeständigkeit gestellt. Zudem müssen die Streben extrem widerstandsfähig gegen mechanische sowie umgebungsbedingte Beanspruchungen sein.At such struts particularly high demands are placed on the strength of the materials used at the same time low weight, reproducibility and quality assurance, cost-effectiveness and also to corrosion resistance. In addition, the struts must be extremely resistant to mechanical and environmental stresses.

Die steigenden Anforderungen an Gewichts- und Kosteneinsparung führen an die Grenzen des Potentials bekannter Bauweisen für Streben mit rohrförmigen Körpern aus Faserverbundwerkstoffen.The increasing demands on weight and cost saving lead to the limits of the potential of known designs for struts with tubular bodies made of fiber composites.

Der gattungsgemäße Stand der Technik ist aus DE 34 08 650 A1 bekannt. Zum weiteren Stand der Technik wird auf DE 20 2009 003 662 U1 , DE 10 2004 021 144 B4 , EP0841490 sowie DE 10 2006 039 565 hingewiesen.The generic state of the art is made DE 34 08 650 A1 known. On the further state of the art is on DE 20 2009 003 662 U1 . DE 10 2004 021 144 B4 . EP0841490 such as DE 10 2006 039 565 pointed.

Im Fall der EP0841490 wird ein Gewindeelement verwendet, in das eine geschlitzte CFK-Hülse zwischen zwei Anschlägen eingefügt wird. Da die geschlitzte Hülse dabei sehr genau gefertigt sein muß, um möglichst spielfrei in das Gewindeelement eingepasst zu werden, ergibt sich hier ein erhöhter Fertigungsaufwand sowie ein Problem der Qualitätssicherung.In the case of EP0841490 a threaded element is used, in which a slotted CFK sleeve is inserted between two stops. Since the slotted sleeve has to be made very accurately in order to be fitted as free of play in the threaded element, this results in an increased production costs and a problem of quality assurance.

Im Fall der DE 10 2006 039 565 wird ein erhöhter Fertigungsaufwand umgangen. Zudem wird der Ansatz verfolgt, Teile des Krafteinleitungselements aus Faserverbundwerkstoff auszuführen. Nachteilig ist, dass diese Ausführungsform als Klebeverbindung ausgeführt ist und dadurch ein Problem der Qualitätssicherung darstellt.In the case of DE 10 2006 039 565 an increased production effort is bypassed. In addition, the approach is pursued to carry out parts of the force introduction element made of fiber composite material. The disadvantage is that this embodiment is designed as an adhesive connection and thereby represents a problem of quality assurance.

Bei dem Einsatz formschlüssig eingebrachter Krafteinleitungselemente ergibt sich in einigen Anwendungsfällen insbesondere die bereits angeführte Problematik aufgrund von Unterschieden in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten und schlagartiger Krafteinleitung zwischen Krafteinleitungselement und dem faserverstärkten Rohr sowie die Problematik extrem aufwändiger Qualitätssicherungsmaßnahmen. Diese Problematik tritt insbesondere bei Einsatz der Struktur in einem weiten Temperaturbereich auf.When using form-fitting introduced force introduction elements results in some applications, in particular the already mentioned problem due to differences in the thermal expansion coefficients and sudden force application between force application element and the fiber-reinforced tube and the problem of extremely complex quality assurance measures. This problem occurs in particular when using the structure in a wide temperature range.

Alle bisher bekannten Bauweisen für Streben mit rohrförmigen Körpern aus Faserverbundwerkstoffen sind entweder zu aufwändig und damit zu kostenintensiv in der Herstellung und/oder halten den Anforderungen bezüglich geringen Gewichtes, Korrosionsfreiheit, Sicherheit der Verbindung, Spielfreiheit bei Temperaturschwankungen und/oder mechanischer Beanspruchungen nicht stand.All previously known designs for struts with tubular bodies made of fiber composites are either too expensive and therefore too expensive to manufacture and / or do not meet the requirements for low weight, corrosion resistance, security of the connection, backlash in temperature fluctuations and / or mechanical stresses.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Krafteinleitungselemente für rohrförmige Streben aus Faserverbundwerkstoffen derart weiterzubilden, dass die dem heutigen Stand der Technik entsprechenden Nachteile vermieden werden. The invention is therefore the object of developing force application elements for tubular struts made of fiber composites such that the disadvantages corresponding to the current state of the art are avoided.

Die Aufgabe wird durch eine Krafteinleitungsbaugruppe dadurch gelöst, dass das formschlüssige Krafteinleitungselement (1), welches auch mehrteilig ausgeführt sein kann und mindestens einen konischen Verlauf des Krafteinleitungselements (1) zum Endstück (5) des faserverstärkten Rohres (2) aufweist und im Folgenden bei beispielsweiser zweiteiliger Ausführung mit Krafteinleitungselement (1) und Zug-/Druckauge (7) bezeichnet wird, formschlüssig in ein faserverstärktes Endstück (5) des faserverstärkten Rohrs (2) integriert wird, wobei erfindungsgemäß zwischen Krafteinleitungselement (1) und Endstück (5) des faserverstärkten Rohrs (2) eine Zwischenschicht (3) eingebracht ist und diese Zwischenschicht (3) erfindungsgemäß gebildet durch eine Vielzahl von Materialerhebungen oder -vertiefungen wie Oberflächenrauhigkeiten, Rillen, Riefen, Noppen, Spitzen oder Stege mit einer Höhe bzw. Tiefe, gemessen vor Montage der Baugruppe, zwischen 0,04 mm und 10 mm über bzw. unter der Bauteilbasis (4) des Bauteils, an dem oder in dem sich die Materialerhebungen oder -vertiefungen befinden, wobei diese entweder am Krafteinleitungselement (1) oder am Endstück (5) des faserverstärkten Rohrs (2) oder an beiden Bauteilen vorhanden sein können.The object is achieved by a force introduction assembly in that the positive force application element ( 1 ), which can also be designed in several parts and at least one conical course of the force introduction element ( 1 ) to the tail ( 5 ) of the fiber-reinforced tube ( 2 ) and hereinafter in exemplary two-part design with force introduction element ( 1 ) and pull / pressure eye ( 7 ), positively in a fiber-reinforced end piece ( 5 ) of the fiber reinforced tube ( 2 ) is integrated, according to the invention between force application element ( 1 ) and tail ( 5 ) of the fiber reinforced tube ( 2 ) an intermediate layer ( 3 ) and this intermediate layer ( 3 ) according to the invention formed by a plurality of material elevations or depressions such as surface roughness, grooves, grooves, knobs, tips or webs with a height or depth, measured before assembly of the assembly, between 0.04 mm and 10 mm above and below the component base ( 4 ) of the component on which or in which the material elevations or depressions are located, wherein these either on the force introduction element ( 1 ) or at the end piece ( 5 ) of the fiber reinforced tube ( 2 ) or may be present on both components.

Durch diese Bauweise ergeben sich folgende wesentlichen Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Spannungen die beispielsweise aufgrund von unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Krafteinleitungselements (1) und des faserverstärkten Rohres (2) entstehen, können erheblich reduziert werden, so dass die Krafteinleitungsbaugruppe bei Einsatz in einem weiten Temperaturbereich weitestgehend spielfrei und spannungsfrei funktiuniert. Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei stoßartigem Eintragen von Kräften über das Krafteinleitungselement (1) in das Endstück (5) des faserverstärkten Rohrs (2), da die Zwischenschicht (3), mit der geringeren Steifigkeit als die umgebenden Materialien, die stoßartige Belastung dämpft und für eine gleichmäßige Kraftübertragung in die umliegenden Bereiche führt. Zudem lassen sich die Krafteinleitungsbaugruppen auf diese Weise sehr effizient und kostengünstig fertigen.This construction results in the following significant advantages over the prior art. Stresses which, for example, due to different thermal expansion coefficients of the force introduction element ( 1 ) and the fiber reinforced tube ( 2 ), can be significantly reduced, so that the force introduction module funktiuniert when used in a wide temperature range largely free of play and stress-free. A further advantage results with impact-like entry of forces via the force introduction element (FIG. 1 ) in the tail ( 5 ) of the fiber reinforced tube ( 2 ), since the intermediate layer ( 3 ), with lower stiffness than the surrounding materials, which dampens shock load and results in even force transmission to the surrounding areas. In addition, the force introduction assemblies can be manufactured very efficiently and inexpensively in this way.

Als weiterer positiver Nebeneffekt kann bei entsprechender Ausführung ein mehrstufiges Versagen, mindestens zweistufiges Versagen, im Bereich der Kraftübertragung durch die Zwischenschicht (3) erreicht werden. In der ersten Stufe versagt die Zwischenschicht (3), ohne dass es zu einem Versagen des Krafteinleitungselements (1) und des Endstück (5) des faserverstärkten Rohrs (2) kommt. Dies wird für den Anwender durch eine Anzeige in Form einer deutlichen Verlängerung der Krafteinleitungsbaugruppe deutlich sichtbar. Frühestens in einer zweiten Stufe und auf einem höheren Kraftniveau im Vergleich zu dem Versagen der ersten Stufe kommt es dann zu einem Versagen des Krafteinleitungselements (1) und/oder des Endstücks (5) des faserverstärkten Rohrs (2) und/oder des faserverstärkten Rohrs (2).As a further positive side effect, a multi-stage failure, at least two-stage failure, in the field of power transmission through the intermediate layer ( 3 ) can be achieved. In the first stage, the intermediate layer fails ( 3 ), without causing a failure of the force introduction element ( 1 ) and the tail ( 5 ) of the fiber reinforced tube ( 2 ) comes. This becomes clearly visible to the user by a display in the form of a significant extension of the force introduction module. At the earliest in a second stage and at a higher force level in comparison to the failure of the first stage, the force introduction element then fails ( 1 ) and / or the tail ( 5 ) of the fiber reinforced tube ( 2 ) and / or the fiber reinforced pipe ( 2 ).

In einer weiteren Bauweise der Krafteinleitungsbaugruppe befindet sich im Bereich der Zwischenschicht (3) eine oder mehrere Zwischenlagen (6), mit einer mindestens 10% geringeren Steifigkeit – jeweils gemessen vor Montage der Baugruppe bei Raumtemperatur – als die des Endstücks des Faserverbundrohres (5) und des Krafteinleitungselements (1). Die Steifigkeit beschreibt den Widerstand eines Körpers gegen elastische Verformung durch eine Kraft und hängt von der Elastizität des Werkstoffs (E- oder G-Modul) und von der Geometrie des Bauteils ab. Die Zwischenlage kann dabei aus Gummi, Schaum, Kunststoff, Elastomer, Holz, Metall, Nichtmetall, Gel und/oder Kork bestehen.In another construction of the force introduction assembly is located in the region of the intermediate layer ( 3 ) one or more intermediate layers ( 6 ), with at least 10% lower stiffness - measured in each case before assembly of the assembly at room temperature - than that of the end piece of the fiber composite pipe ( 5 ) and the force application element ( 1 ). The stiffness describes the resistance of a body against elastic deformation by a force and depends on the elasticity of the material (E or G module) and on the geometry of the component. The intermediate layer may consist of rubber, foam, plastic, elastomer, wood, metal, non-metal, gel and / or cork.

Das faserverstärkte Rohr (2) und das Endstück (5) des faserverstärkten Rors (2) bestehen vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, aus kontinuierlichen Glas-, Kohlenstoff-, Basalt- und/oder Kunststofffasern in Verbindung mit einem Kunststoff, vorzugsweise aber nicht ausschließlich Epoxyd-, Phenol-, Polyester- und/oder Vinylesterharz oder einem Thermoplasten wie PP, PA, ABS, PEI, PPS- oder PEEK-Matrix.The fiber reinforced tube ( 2 ) and the tail ( 5 ) of the fiber-reinforced pipe ( 2 ) are preferably, but not exclusively, made of continuous glass, carbon, basalt and / or plastic fibers in combination with a plastic, but preferably not exclusively epoxy, phenolic, polyester and / or vinyl ester resin or a thermoplastic such as PP, PA, ABS, PEI, PPS or PEEK matrix.

Das Krafteinleitungselement (1) besteht vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, aus Metall (z. Bsp. Stahl, Aluminium, Titan), Glas-, Kohlenstoff-, Basalt- und/oder Kunststofffaserverstärktem Kunststoff in Verbindung mit einem Kunststoff, vorzugsweise aber nicht ausschließlich Epoxyd-, Phenol-, Polyester- und/oder Vinylesterharz oder einem Thermoplasten wie PP, PA, ABS, PEI, PPS- oder PEEK-Matrix bzw. einer Kombination aus den oben aufgeführten Materialien.The force introduction element ( 1 ) is preferably, but not exclusively, made of metal (eg steel, aluminum, titanium), glass, carbon, basalt and / or plastic fiber reinforced plastic in combination with a plastic, but preferably not exclusively epoxy, phenolic , Polyester and / or vinyl ester resin or a thermoplastic such as PP, PA, ABS, PEI, PPS or PEEK matrix or a combination of the materials listed above.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben.The invention will be described in more detail below by means of embodiments with reference to the accompanying drawings.

Es zeigt:It shows:

1 einen schematischen Schnitt durch die Krafteinleitungsbaugruppe, bestehend aus dem formschlüssigen Krafteinleitungselement (1) welches hier mehrteilig ausgeführt dargestellt ist, wobei das Krafteinleitungselement (1) zwei konische Verläufe in Form eines Doppelkonus zum Endstück (5) des faserverstärkten Rohrs (2) hin aufweist. Das externe Krafteinleitungselement hier in Form eines Zug/Druckauges (7) dargestellt ist in dieser Ausführungsform durch ein Gewinde mit dem Krafteinleitungselement (1) verbunden. Durch den Doppelkonus des Krafteinleitungselements (1) ist dieses sowohl in Zugrichtung als auch in Druckrichtung formschlüssig mit dem Endstück (5) des faserverstärkten Rohrs (2) verbunden. 1 3 shows a schematic section through the force introduction assembly, consisting of the positive force introduction element (FIG. 1 ) which is shown here in several parts, wherein the force introduction element ( 1 ) two conical courses in the form of a double cone to the tail ( 5 ) of the fiber reinforced tube ( 2 ). The external force element here in the form of a train / Pressure-suction ( 7 ) is shown in this embodiment by a thread with the force introduction element ( 1 ) connected. Due to the double cone of the force introduction element ( 1 ) this is positively in both the tension direction and in the pressure direction with the tail ( 5 ) of the fiber reinforced tube ( 2 ) connected.

Zwischen Krafteinleitungselement (1) und Endstück (5) des faserverstärktem Rohrs (2) befindet sich eine Zwischenschicht (3). Die Zwischenschicht (3) ist gebildet durch eine Vielzahl von Materialerhebungen oder -vertiefungen wie Oberflächenrauhigkeiten, Rillen, Riefen, Noppen, Spitzen und befindet sich in dieser beispielhaften Ausführungsform am Krafteinleitungselement (1).Between force application element ( 1 ) and tail ( 5 ) of the fiber reinforced pipe ( 2 ) there is an intermediate layer ( 3 ). The intermediate layer ( 3 ) is formed by a plurality of material elevations or depressions such as surface roughness, grooves, grooves, knobs, tips and is located in the force introduction element in this exemplary embodiment (US Pat. 1 ).

2 einen vergrößerten Ausschnitt des schematischen Schnitts durch die Krafteinleitungsbaugruppe, bestehend aus Krafteinleitungselement (1) und Endstück (5) des faserverstärkten Rohrs (2) mit einer Zwischenschicht (3) an dem Krafteinleitungselement (1), gebildet durch eine Vielzahl von Materialerhebungen oder -vertiefungen mit einer Höhe bzw. Tiefe, gemessen vor Montage der Baugruppe über der Bauteilbasis (4) des Krafteinleitungselements (1). Die Höhe bzw. Tiefe würde in diesem Ausführungsbeispiel zwischen oberem Ende der Zwischenschicht (3) des Krafteinleitungselements (1) und der Bauteilbasis (4) des Krafteinleitungselements vor Montage der Baugruppe gemessen werden. 2 an enlarged detail of the schematic section through the force introduction assembly, consisting of force introduction element ( 1 ) and tail ( 5 ) of the fiber reinforced tube ( 2 ) with an intermediate layer ( 3 ) at the force introduction element ( 1 ) formed by a plurality of material elevations or depressions having a height or depth, measured before assembly of the assembly over the component base ( 4 ) of the force introduction element ( 1 ). The height or depth would in this embodiment between the upper end of the intermediate layer ( 3 ) of the force introduction element ( 1 ) and the component base ( 4 ) of the force introduction element before assembly of the assembly are measured.

3 zeigt einen schematischen Schnitt durch die Krafteinleitungsbaugruppe, bestehend aus dem formschlüssigen Krafteinleitungselement (1) welches hier ebenfalls mehrteilig ausgeführt dargestellt ist, wobei das Krafteinleitungselement (1) wieder zwei konische Verläufe in Form eines Doppelkonus zum Endstück (5) des faserverstärkten Rohrs (2) hin aufweist. Das externe Krafteinleitungselement hier in Form eines Zug/Druckauges (7) dargestellt ist in dieser Ausführungsform wieder durch ein Gewinde mit dem Krafteinleitungselement (1) verbunden. Zwischen Krafteinleitungselement (1) und Endstück (5) des faserverstärktem Rohrs (2) befindet sich eine Zwischenschicht (3). Die Zwischenschicht (3) ist gebildet durch eine Vielzahl von Materialerhebungen oder -vertiefungen wie Oberflächenrauhigkeiten, Rillen, Riefen, Noppen, Spitzen und befinden sich in dieser beispielhaften Ausführungsform an beiden Bauteilen, am Krafteinleitungselement (1) sowie am Endstück (5) des faserverstärkten Rohrs (2). 3 shows a schematic section through the force introduction assembly, consisting of the positive force introduction element ( 1 ) which is also shown here in several parts, wherein the force introduction element ( 1 ) again two conical courses in the form of a double cone to the tail ( 5 ) of the fiber reinforced tube ( 2 ). The external force introduction element here in the form of a pull / pressure eye ( 7 ) is shown in this embodiment again by a thread with the force introduction element ( 1 ) connected. Between force application element ( 1 ) and tail ( 5 ) of the fiber reinforced pipe ( 2 ) there is an intermediate layer ( 3 ). The intermediate layer ( 3 ) is formed by a plurality of material elevations or depressions, such as surface roughness, grooves, grooves, knobs, points, and in this exemplary embodiment are located on both components, on the force introduction element (FIG. 1 ) as well as on the tail ( 5 ) of the fiber reinforced tube ( 2 ).

4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des schematischen Schnitts durch die Krafteinleitungsbaugruppe, bestehend aus Krafteinleitungselement (1) und Endstück (5) des faserverstärkten Rohrs (2) mit einer Zwischenschicht (3) an dem Krafteinleitungselement (1) und an dem Endstück (5) des faserverstärkten Rohrs (2) gebildet durch eine Vielzahl von Materialerhebungen oder -vertiefungen mit einer Höhe bzw. Tiefe, gemessen vor Montage der Baugruppe über bzw. unter der Bauteilbasis (4) des Krafteinleitungselements (1) bzw. der Bauteilbasis (4) des Endstücks (5) des faserverstärkten Rohrs (2). Die Höhen bzw. Tiefen der Materialerhebungen am Krafteinleitungselement (1) würden in diesem Ausführungsbeispiel zwischen oberem Ende der Zwischenschicht (3) des Krafteinleitungselements (1) und der Bauteilbasis (4) des Krafteinleitungselements vor Montage der Baugruppe gemessen. Die Höhen bzw. Tiefen der Materialerhebungen am Endstück (5) würden in diesem Ausführungsbeispiel zwischen unterem Ende der Zwischenschicht (3) des Endstücks (5) und der Bauteilbasis (4) des Endstücks (5) gemessen. 4 shows an enlarged detail of the schematic section through the force introduction assembly, consisting of force introduction element ( 1 ) and tail ( 5 ) of the fiber reinforced tube ( 2 ) with an intermediate layer ( 3 ) at the force introduction element ( 1 ) and at the end piece ( 5 ) of the fiber reinforced tube ( 2 ) formed by a plurality of material elevations or depressions having a height or depth, measured before assembly of the assembly above or below the component base ( 4 ) of the force introduction element ( 1 ) or the component base ( 4 ) of the tail ( 5 ) of the fiber reinforced tube ( 2 ). The heights or depths of the material elevations on the force introduction element ( 1 ) would in this embodiment between the upper end of the intermediate layer ( 3 ) of the force introduction element ( 1 ) and the component base ( 4 ) of the force introduction element measured before assembly of the assembly. The heights or depths of the material elevations at the end piece ( 5 ) would in this embodiment between the lower end of the intermediate layer ( 3 ) of the tail ( 5 ) and the component base ( 4 ) of the tail ( 5 ).

5 einen schematischen Schnitt durch die Krafteinleitungsbaugruppe, bestehend aus dem formschlüssigen Krafteinleitungselement (1) welches hier einteilig ausgeführt dargestellt ist, wobei das Krafteinleitungselement (1) zwei konische Verläufe in Form eines Doppelkonus zum Endstück (5) des faserverstärkten Rohrs (2) hin aufweist. Zwischen Krafteinleitungselement (1) und Endstück (5) des faserverstärktem Rohrs (2) befindet sich eine Zwischenschicht (3). Im Bereich der Zwischenschicht (3) befindet sich eine Zwischenlage (6), mit einer mindestens 10% geringeren Materialsteifigkeit – jeweils gemessen vor Montage der Baugruppe bei Raumtemperatur – als die des Endstücks des Faserverbundrohres (5) und des Krafteinleitungselements (1). 5 3 shows a schematic section through the force introduction assembly, consisting of the positive force introduction element (FIG. 1 ) which is shown here in one piece, wherein the force introduction element ( 1 ) two conical courses in the form of a double cone to the tail ( 5 ) of the fiber reinforced tube ( 2 ). Between force application element ( 1 ) and tail ( 5 ) of the fiber reinforced pipe ( 2 ) there is an intermediate layer ( 3 ). In the area of the intermediate layer ( 3 ) there is an intermediate layer ( 6 ), with at least 10% lower material rigidity - measured in each case before assembly of the assembly at room temperature - than that of the end piece of the fiber composite pipe ( 5 ) and the force application element ( 1 ).

6 einen vergrößerten Ausschnitt des schematischen Schnitts durch die Krafteinleitungsbaugruppe, bestehend aus Krafteinleitungselement (1) und Endstück (5) des faserverstärkten Rohrs (2) mit einer Zwischenschicht (3) an dem Krafteinleitungselement (1) gebildet durch eine Vielzahl von Materialerhebungen oder -vertiefungen und einer weichen Zwischenlage (6). 6 an enlarged detail of the schematic section through the force introduction assembly, consisting of force introduction element ( 1 ) and tail ( 5 ) of the fiber reinforced tube ( 2 ) with an intermediate layer ( 3 ) at the force introduction element ( 1 ) formed by a plurality of material elevations or depressions and a soft intermediate layer ( 6 ).

7 einen schematischen Schnitt durch die Krafteinleitungsbaugruppe, bestehend aus dem formschlüssigen Krafteinleitungselement (1) welches hier zweiteilig ausgeführt dargestellt ist, wobei das Krafteinleitungselement (1) zwei konische Verläufe in Form eines Doppelkonus zum Endstück (5) des faserverstärkten Rohrs (2) hin aufweist und mit einem Zug-/Druckauge (7) über ein Gewinde verbunden ist. Zwischen Krafteinleitungselement (1) und Endstück (5) des faserverstärktem Rohrs (2) befindet sich eine Zwischenschicht (3). Im Bereich der Zwischenschicht (3) befindet sich eine Zwischenlagen (6), mit einer mindestens 10% geringeren Materialsteifigkeit – jeweils gemessen vor Montage der Baugruppe bei Raumtemperatur – als die des Endstücks des Faserverbundrohres (5) und des Krafteinleitungselements (1). 7 3 shows a schematic section through the force introduction assembly, consisting of the positive force introduction element (FIG. 1 ) which is shown here in two parts, wherein the force introduction element ( 1 ) two conical courses in the form of a double cone to the tail ( 5 ) of the fiber reinforced tube ( 2 ) and with a pull / pressure eye ( 7 ) is connected via a thread. Between force application element ( 1 ) and tail ( 5 ) of the fiber reinforced pipe ( 2 ) there is an intermediate layer ( 3 ). In the area of the intermediate layer ( 3 ) there is an intermediate layer ( 6 ), with at least 10% lower material rigidity - measured in each case before assembly of the assembly at room temperature - than that of the end piece of the fiber composite pipe ( 5 ) and the force application element ( 1 ).

8 einen vergrößerten Ausschnitt des schematischen Schnitts durch die Krafteinleitungsbaugruppe, bestehend aus Krafteinleitungselement (1) und Endstück (5) des faserverstärkten Rohrs (2) mit einer Zwischenschicht (3) an dem Krafteinleitungselement (1) gebildet durch eine Vielzahl von Materialerhebungen oder -vertiefungen und einer weichen Zwischenlage (6). 8th an enlarged detail of the schematic section through the force introduction assembly, consisting of force introduction element ( 1 ) and tail ( 5 ) of the fiber reinforced tube ( 2 ) with an intermediate layer ( 3 ) at the force introduction element ( 1 ) formed by a plurality of material elevations or depressions and a soft intermediate layer ( 6 ).

9 zeigt einen schematischen Schnitt des durch eine Zugkraft (F) belasteten Zug-Druckauges (7). Über das Gewinde des Zug-Druckauges (7) wird die Kraft auf das Krafteinleitungselement (1) übertragen. Von dort auf die Zwischenschicht (3) und die Zwischenlage (6), die sich aufgrund der im Vergleich zu den umgebenden Bereichen geringeren Steifigkeit auf der linken Konusseite komprimieren. Trotz des Kollabierens der Zwischenschicht (3) werden die Kräfte weiterhin über das Endstück (5) zum faserverstärkten Rohr (2) hin übertragen. 9 shows a schematic section of the loaded by a tensile force (F) Zug-Druckauges ( 7 ). About the thread of the Zug-Druckauges ( 7 ), the force on the force introduction element ( 1 ) transfer. From there to the intermediate layer ( 3 ) and the intermediate layer ( 6 ), which compress on the left side of the cone due to the lower rigidity compared to the surrounding areas. Despite the collapse of the intermediate layer ( 3 ), the forces are still transmitted via the tail ( 5 ) to the fiber reinforced tube ( 2 ).

Das Kollabieren der Zwischenschicht (3) wird für den Anwender durch eine Anzeige in Form einer deutlichen Verlängerung der Krafteinleitungsbaugruppe (Δs) deutlich sichtbar.The collapse of the intermediate layer ( 3 ) is clearly visible to the user by an indication in the form of a significant extension of the force introduction assembly (Δs).

10 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des schematischen Schnitts des durch ein mit hoher Zugkraft (F) belastete Zug-Druckauges (7) im Bereich der Kraftübertragung zwischen dem formschlüssigen Krafteinleitungselement (1) und dem Endstück (5) sowie der Zwischenlage (6). 10 shows an enlarged section of the schematic section of the loaded by a high tensile force (F) Zug-Druckauges ( 7 ) in the region of the force transmission between the positive force introduction element ( 1 ) and the tail ( 5 ) and the interim layer ( 6 ).

11 zeigt den Kraft (F)–Weg (s) Verlauf bei Belastung der Krafteinleitungsbaugruppe gemäß 9 durch eine Zugkraft (F). Bis zur ersten Stufe, bevor die Zwischenschicht (3) kollabiert zeigt, sich in dem Kraft-Weg Verlauf eine stetige Zunahme der Kraft. Mit dem Kollabieren der Zwischenschicht (3) fällt die Kraft ab, bis es dann zu einem zweiten Anstieg des Kraftverlaufs zu einem erheblich höherem Kraftnieveau kommt. Bei Erreichen der Maximalkraft am Ende der zweiten Stufe kommt es dann zu einem Versagen des Krafteinleitungselements (1), des Zug-Druckauges (7), des Endstück (5) und/oder des faserverstärkten Rohrs (2). 11 shows the force (F) path (s) course under load of the force introduction assembly according to 9 by a tensile force (F). Until the first stage, before the intermediate layer ( 3 ) collapses, showing a steady increase in force in the force-displacement course. With the collapse of the intermediate layer ( 3 ), the force drops until it comes to a second increase in the force curve to a much higher power level. When the maximum force at the end of the second stage is reached, the force introduction element then fails ( 1 ), the train pressure eye ( 7 ), the tail ( 5 ) and / or the fiber reinforced pipe ( 2 ).

12 zeigt den Kraft (F)–Weg (s) Verlauf bei Belastung der Krafteinleitungsbaugruppe durch eine Zugkraft (F) für den Fall, dass es zu keinem signifikanten Kollaps der Zwischenschicht (3) und/oder der Zwischenlage (6) kommt. Bis zur ersten Stufe im ersten Teilstück des Kurvenverlaufs (8) wird die Zwischenschicht (3) und die Zwischenlage (6) komprimiert. Ab einem gewissen Weg (s) steigt der Kraftbedarf (F) im Bereich des zweiten Teilstücks (9) des Kurvenverlaufsan, da sich die Zwischenschicht (3) und die Zwischenlage (6) kaum weiter komprimieren lassen. Der Bereich der zweiten Stufe (9) beginnt ab dem ersten Knick des Kurvenverlaufs. Bei Erreichen der Maximalkraft am Ende der zweiten Stufe kommt es dann zu einem Versagen des Krafteinleitungselements (1), des Zug-Druckauges (7), des Endstück (5) und/oder des faserverstärkten Rohrs (2). 12 shows the force (F) path (s) course under load of the force introduction assembly by a tensile force (F) in the event that there is no significant collapse of the intermediate layer (FIG. 3 ) and / or the intermediate layer ( 6 ) comes. Up to the first stage in the first part of the curve ( 8th ), the intermediate layer ( 3 ) and the intermediate layer ( 6 ) compressed. From a certain distance (s) the force requirement (F) in the region of the second section ( 9 ) of the curve, since the intermediate layer ( 3 ) and the intermediate layer ( 6 ) barely compress. The area of the second stage ( 9 ) starts from the first bend of the curve. When the maximum force at the end of the second stage is reached, the force introduction element then fails ( 1 ), the train pressure eye ( 7 ), the tail ( 5 ) and / or the fiber reinforced pipe ( 2 ).

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 3408650 A1 [0008]
DE 202009003662 U1 [0008]
DE 102004021144 B4 [0008]
EP 0841490 [0008, 0009]
DE 102006039565 [0008, 0010]

Claims

Force introduction assembly with a form-fitting in a fiber-reinforced tube ( 2 ) integrated force introduction element ( 1 ), which can also be designed in several parts and at least one conical course of the force introduction element ( 1 ) to the fiber reinforced tube ( 2 ), wherein between force introduction element ( 1 ) and fiber reinforced pipe ( 2 ) an intermediate layer ( 3 ) with lower rigidity, characterized in that the intermediate layer ( 3 ) formed by a plurality - but at least 10 - of material elevations or depressions such as surface roughness, grooves, grooves, nubs, tips or webs with a height or depth, measured before assembly of the assembly, between 0.04 mm and 10 mm above or under the component base ( 4 ) of the component on which or in which the material elevations or depressions are located, wherein these either on the force introduction element ( 1 ) or at the end piece ( 5 ) of the fiber reinforced tube ( 2 ) or may be present on both components.

Force introduction assembly according to claim 1, characterized in that in the region of the intermediate layer ( 3 ) one or more intermediate layers ( 6 ), with at least 10% lower rigidity than that of the end piece of the fiber composite pipe ( 5 ) and the force application element ( 1 ), are located.

Force introduction assembly according to claim 2, characterized in that one or more intermediate layers ( 6 ) made of rubber, foam, plastic, elastomer, wood, metal, non-metal, gel and / or cork.

Force introduction assembly according to claim 1 to 3, characterized in that the grooves run sprialförmig, circular, linear or free-formed.

Force introduction assembly according to claim 1 to 4, characterized in that the depressions on the end piece ( 5 ) of the fiber reinforced tube ( 2 ) are formed by plastic from the region of the end piece ( 5 ) of the fiber reinforced tube ( 2 ) in material elevations or depressions of the force introduction element ( 1 ) flows.

Force introduction assembly according to claim 1 to 5, characterized in that the depressions on the end piece ( 5 ) of the fiber reinforced tube ( 2 ) are formed in that plastic or plastic in combination with additives in material elevations or depressions of the force introduction element ( 1 ) are introduced during the assembly process.

Force introduction assembly according to claim 1 to 6, characterized in that the intermediate layer ( 6 ) a plurality - but at least 10 - of material elevations or depressions, such as surface roughness, grooves, grooves, knobs, points or webs with a height or depth between 0.04 mm and 10 mm above or below the component base ( 4 ) the Zwischenlag, has.