DE10226093B4 - Integral versteifte Verbundstoffantriebswelle - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Herstellen einer Verbundstoffantriebswelle, aufweisend die Schritte:
Bereitstellen einer zylindrischen Form, die auf ihrer Außenfläche mehrere Aufnahmenuten aufweist, die sich parallel zu ihrer Achse erstrecken,
Anbringen einer ersten Schicht aus Verbundstofffasermaterial um die zylindrische Form,
Einführen länglicher Versteifungsformelemente in die Aufnahmenuten der zylindrischen Form außerhalb der ersten Schicht aus Verbundstofffasermaterial,
Aufbringen einer zweiten Schicht aus Verbundstofffasermaterial um die zylindrische Form, die erste Schicht aus Verbundstofffasermaterial und die länglichen Versteifungsformelemente,
Konsolidieren der Antriebswelle, und
Entfernen der zylindrischen Form von der fertig gestellten Antriebswelle.
Bereitstellen einer zylindrischen Form, die auf ihrer Außenfläche mehrere Aufnahmenuten aufweist, die sich parallel zu ihrer Achse erstrecken,
Anbringen einer ersten Schicht aus Verbundstofffasermaterial um die zylindrische Form,
Einführen länglicher Versteifungsformelemente in die Aufnahmenuten der zylindrischen Form außerhalb der ersten Schicht aus Verbundstofffasermaterial,
Aufbringen einer zweiten Schicht aus Verbundstofffasermaterial um die zylindrische Form, die erste Schicht aus Verbundstofffasermaterial und die länglichen Versteifungsformelemente,
Konsolidieren der Antriebswelle, und
Entfernen der zylindrischen Form von der fertig gestellten Antriebswelle.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Verbundstoffantriebswelle, eine Vorrichtung zum Herstellen einer Verbundstoff-Antriebswelle zur Durchführung dieses Verfahrens, eine nach diesem Verfahren hergestellte Verbundstoffantriebswelle sowie ein Halbzeug zur Herstellung einer derartigen Verbundstoffantriebswelle.
- Aus
DE 27 47 910 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Drehkräfte übertragenden Stäben oder Stangen aus faserverstärktem Kunststoff bekannt, dabei wird ein verlorener Kern aus Schaumstoff mit wenigstens einem diagonal gewebten Schlauch überzogen. Der Schlauch wird mit härtbarem Kunststoff getränkt und anschließend ausgehärtet. - Nach
DE 198 41 606 A1 ist eine Antriebswelle bekannt, die ein Grundelement umfasst, welches aus einem stranggepressten Rohrteil mit Längsrippen besteht, das mit einem Endteil, wie z.B. einem Lagerkopf über eine Reibschweißverbindung verbindbar ist. - Aus
DE 40 25 958 A1 ist eine Hohlwelle aus faserverstärktem Kunststoff bekannt, sie besteht aus einem rohrförmigen, aus gewickelten Faserlagen aufgebauten Wellenteil mit an seinen Enden dauerhaft festgelegten Anschlussmitteln. Das Wellenteil ist zumindest annähernd parabolisch bombiert. Die Bombage durch einen entsprechend geformten Kern erreicht, der entweder zwischen zwei Faserlagen eingebettet ist oder den inneren Mantel des Wellenteils bildet. - Durch Verwendung von Antriebswellen, die aus Verbundstoff hergestellt sind, ist es möglich, dass die Antriebswelle eine höhere kritische Drehzahl hat. Sämtliche Materialien für Antriebswellen besitzen eine innere Resonanzfrequenz. Wenn die Antriebswelle die Resonanzfrequenz des Materials erreicht, beginnt sie zu rütteln bzw. zu schütteln. Die Resonanzfrequenz des verwendeten Materials bestimmt dadurch die maximale Betriebsdrehzahl bzw. die kritische Drehzahl der Antriebswelle. Ein leichteres Material besitzt eine höhere Resonanzfrequenz und damit eine höhere kritische Drehzahl als eine Antriebswelle aus schwererem Material.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundstoff-Antriebswelle und eine entsprechende Vorrichtung zur Herstellung einer derartigen Verbundantriebswelle anzugeben, wobei die Vorteile eines leichten Verbundmaterials voll genutzt und eine zuverlässige Funktion gewährleistet wird.
- Verfahrensmäßig wird diese Aufgabe gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1, vorrichtungsmäßig wird sie gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 5.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert; in dieser zeigen:
-
1A eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der zylindrischen Form und des entsprechenden Versteifungsformelements zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung, -
1B eine Querschnittsansicht einer weiteren Geometrie der zylindrischen Form und des Versteifungsformelements von1A , -
1C eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der zylindrischen Form und des Versteifungsformelements von1A , -
2 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der zylindrischen Form zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung, -
3 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines hutförmigen Versteifungsformelements zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung, -
4 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer vervollständigten Verbundstoffantriebswelle in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, -
5 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des Verbundstoffantriebswellenherstellprozesses in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, -
6A eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer vervollständigten Verbundstoffantriebswelle in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, -
6B eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer vervollständigten Verbundstoffantriebswelle in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, -
7 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer vorab vorbereiteten Vorrichtung zur Verwendung in dem Verbundstoffantriebswellenherstellverfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, -
8 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Herstellprozesses für die Vorrichtung von7 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, und -
9 eine Ausführungsform der Verwendung der Vorrichtung von8 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. - Der Prozess zum Herstellen einer Verbundstoffantriebswelle in Übereinstimmg mit der vorliegenden Erfindung erfordert eine zentrale zylindrische Form
10 . Die zylindrische Form10 ist in sämtlichen Figuren gezeigt, geht jedoch am besten aus2A hervor. In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform ist die zylindrische Form10 bevorzugt aus Stahl oder einem anderen festen bzw. beständiger. Metall hergestellt, um strukturelle Dicke und Stützfähigkeit bereit zu stellen. Insbesondere hat sich ein Stahl mit einer Dicke von etwa 6,4 mm (1/4 Inch) als besonders günstig zur Durchführung der vorliegenden Erfindung erwiesen. Materialien, die an der Verbundstoffantriebswelle nicht haften, die während der Verarbeitung der Verbundstoffantriebswelle aushärten oder die anderweitig von selbst an der Verbundstoffantriebswelle nicht haften, stellen ein geeignetes Material für die zylindrische Form10 dar. - Die zylindrische Form
10 legt außerdem zumindest eine Aufnahmenut12 in der Seitenwandung11 des Zylinders fest. Diese Aufnahmenut12 wird in die zylindrische Form10 parallel zu ihrer Achse geschnitten. Jede Aufnahmenut12 ist so konfiguriert, dass sie ein Versteifungsformelement14 aufnimmt. - Die Versteifungsformelemente
14 dienen zumindest zwei wesentlichen Zwecken. Cer erste Zweck besteht darin, eine Abstützung der Verbundstoffantriebswelle während der Konstruktion bereit zu stellen. Wie nachfolgend näher erläutert und in4 gezeigt, umfasst die Antriebswelle zwei Schichten aus Verbundstoffmaterial. Beim Prozess zum Konstruieren der Antriebswelle stellen die Versteifungsformelemente14 eine Trennung zwischen den zwei Schichten bereit. Die Versteifungsformelemente14 halten diese zwei Schichten voneinander entfernt, wenn die Verbundstoffantriebswelle ausgehärtet wird, und sie können daraufhin entfernt werden, um strukturelle Hohlräume zu belassen, die die Struktur der Verbundstoffantriebswelle stärken. Wenn die Hohlräume einzeln um den Umfang der Verbundstoffantriebswelle beabstandet sind, stellen die Hohlräume eine größere Festigkeit bereit als Strukturen gemäß dem Stand der Technik, wie etwa eine Honigwabenanordnung. - Die Versteifungsformelemente
14 können ihrerseits auch verwendet werden, um zusätzliche Steifheit und Festigkeit für die Verbundstoffantriebswelle im Einsatz derselben bereit zu stellen. Wie vorstehend erläutert, stellt die Trennung der Schichten der Antriebswelle, die durch die Versteifungsformelemente14 bewirkt wird, eine signifikante zusätzliche Beständigkeit bzw. Festigkeit gegenüber Torsionskräften bereit. Die zusätzliche Steifheit und Festigkeit kann gegebenenfalls bereit gestellt werden, indem die Versteifungsformelemente14 in der fertiggestellten Antriebswelle belassen werden. - Die Versteifungsformelemente können aus einer großen Vielfalt von Materialien hergestellt werden. Polymere, wie etwa Polypropylen sowie Metalle, wie etwa Stahl und Aluminium, haben sich als die am besten geeigneten Materialien für die Ausführungsformen eines Versteifungsformelements
14 erwiesen. -
1A bis1C zeigen unterschiedliche Ausführungsformen einer zylindrischen Form10 mit unterschiedlichen Formen der Aufnahmenuten12 sowie Versteifungsformelementen14 , die der jeweiligen Form entsprechen. Drei bevorzugte Gestalten der Ausführungsform für die Aufnahmenuten12 und ihr zugeordnetes Versteifungsformelement14 sind die Hutform, die Kreisform und eine T-Form; andere Formen können jedoch ebenfalls in Betracht gezogen werden.1A zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer zylindrischen Form10 mit mehreren hutförmigen Aufnahmenuten12 . Ein hutförmiges Versteifungsformelement14 ist auch gezeigt und ist dazu bestimmt, in die Aufnahmenut12 zu passen. Die hutförmigen Versteifungsformelemente14 besitzen trapezförmige Querschnittsform. Eine derartige Form hat eine Anzahl von Winkeln und geraden Abschnitten zur Verbesserung der Steifigkeit der Verbundstoffantriebswelle.1B zeigt eine Abwandlung der zylindrischen Form10 , die kreisförmige Aufnahmenuten16 aufweist. In dieser Ausführungsform ist ein kreisförmiges Versteifungsformelement18 zur Einführung in den Aufbau gezeigt. Diese Form weist nicht die Winkel eines hutförmigen Versteifungsformelements14 auf, hat dafür einen glatteren Rand zur Anbringung eines Endelements unter Aufrechterhaltung einer verbesserten Steifigkeit entlang einer gleichmäßigen Verbundstoffantriebswelle.1C zeigt eine dritte Ausführungsform der zylindrischen Form10 mit T-förmigen Aufnahmenuten20 und einem T-förmigen Versteifungsformelement22 . Die T-förmigen Aufnahmenuten stellen eine Rippenstruktur für die Innenseite der Verbundstoffantriebswelle bereit, die der Antriebswelle größere Steifigkeit verleiht sowie eine Grenzfläche mit Nuten in einem Endelement für die Antriebswelle. - Silikongummi oder ein Balgmaterial kann verwendet werden, um ein Versteifungsformelement
14 herzustellen. Silikongummi ist ein natürlich expandierendes Material, während ein Balg unter Zuhilfenahme von Luft ähnlich wie ein Ballon aufgeweitet werden kann. Diese Materialien können verwendet werden, wenn ein festes Versteifungsformelement14 normalerweise verwendet werden würde. Sie können zu jeder Zeit aufgeweitet werden, sobald die Verbundstoffantriebswelle um sie geformt worden ist. Der zusätzliche Druck, der durch das aufgeweitete Versteifungsformelement14 den Wänden der Verbundstoffantriebswelle um sie herum zugeführt wird, führt zu einer zusätzlichen Festigkeit, durch die die Verbundstoffantriebswelle im Einsatz Torsionsspannung zu widerstehen vermag. - Es wird bemerkt, dass, um die vorliegende Erfindung besonders effektiv zu gestalten, die Aufnahmenuten
12 und die entsprechenden Versteifungsformelemente14 keine Form aufweisen, die die zylindrische Form10 in die Verbundstoffantriebswelle dauerhaft verblockt. Eine bevorzugte Verbundstoffantriebswelle in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung erfordert, dass die zylindrische Form10 aus der Verbundstoffantriebswelle herausziehbar bzw. gleitend bewegbar ist. Die vorstehend genannten bevorzugten Formen stellen sämtliche diese Fähigkeit bereit. - Während die weiteren Figuren dieser Erfindung hutförmige Aufnahmenuten
12 und Versteifungsformelemente14 bereit stellen, ist die offenbarte Erfindung nicht auf diese Form der Aufnahmenuten12 und der Versteifungsformelemente14 beschränkt. Begriffe wie „Aufnahmenuten" und „Versteifungsformelement" beziehen sich auf sämtliche mögliche Geometrien, obwohl vorliegend eine bestimmte Geometrie für die Aufnahmenuten bzw. Versteifungsformelemente verwendet wird, wie etwa hutförmige Geometrie, T-förmige Geometrie oder kreisförmige Geometrie, soweit nicht anders ausgeführt. -
2 und3 zeigen Seitenansichten von Ausführungsformen der zylindrischen Form10 mit Aufnahmenuten12 und einem Versteifungsformelement14 .2 zeigt eine Seitenansicht der zylindrischen Form10 mit Aufnahmenuten12 , die sich über die gesamte Länge der zylindrischen Form10 in Längsrichtung erstrecken. In der in2 gezeigten Ausführungsform kommen vier hutförmige Aufnahmenuten12 zum Einsatz, die um den Umfang der zylindrischen Form10 angeordnet sind. Es können jedoch mehr oder weniger derartige Aufnahmenuten12 verwendet werden, je nach Anforderung des Herstellers der Verbundstoffantriebswelle. Die Aufnahmenuten12 in dieser Ausführungsform sind ebenfalls gleichmäßig beabstandet voneinander um den Umfang der zylindrischen Form10 angeordnet. Während es sich hierbei um eine bevorzugte Ausführungsform zum Anordnen der Aufnahmenuten12 handelt, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Positionierung mit gleichmäßigem Abstand beschränkt; vielmehr können die Aufnahmenuten12 an beliebiger Stelle entlang dem Umfang der zylindrischen Form10 angeordnet sein. Diese Ausführungsform zeigt außerdem, dass die Aufnahmenuten12 und die entsprechenden Versteifungsformelemente14 sämtliche dieselbe Form aufweisen. Während ein Versteifungsformelement14 dieselbe allgemeine Form aufweisen sollte wie ihre entsprechende Aufnahmenut12 , damit die Erfindung am wirksamsten zur Geltung kommt, müssen nicht sämtliche Paare von Aufnahmenuten12 und Versteifungsformelementen14 dieselbe Form aufweisen. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht jedoch vor, dass sämtliche Paare dieselbe Form aufweisen. Um das höchste Niveau an Festigkeit und Abstützung bereit zu stellen, ist es vorgeshen, dass diese Aufnahmenuten12 sich parallel zur Mittenachse der zylindrischen Form10 erstrecken. - Die Verbundstoffantriebswelle gemäß der vorliegenden Erfindung besteht primär aus mehreren Schichten von Verbundstofffasermaterial, die um die zylindrische Form
10 und die Versteifungsformelemente14 gewickelt werden bzw. sind. Eine derartige Verbundstoffantriebswelle, die um eine zylindrische Form10 erzeugt wird, ist in4 in Querschnittsansicht gezeigt. Eine erste Schicht eines Verbundstofffasermaterials24 ist um eine zylindrische Form10 mit Aufnahmenuten12 gewickelt. Versteifungsformelemente14 sind bzw. werden in die Aufnahmenuten12 über der ersten Schicht24 aus Verbundstofffasermaterial eingeführt. Eine zweite Schicht26 aus Verbundstofffasermaterial wird um den gesamten Aufbau gewickelt. - Die Verbundstofffasermaterialschichten
24 und26 bestehen bevorzugt aus einer oder mehreren Kohlefaserlagen. Jede Kohlefaserlage ist bevorzugt vorab getränkt mit Verbundstofffasern und Harz zur Förderung des Aushärtens der Lage nach dem Umwi ckeln. Die verwendeten Kohlenstofffasern sind bevorzugt unidirektionell, weil eine derartige Faserorientierung die größte Festigkeit erbringt. Eine derartige Schicht bzw. Lage ist kommerziell erhältlich, und zwar in unterschiedlichen Dicken. Ein großer Dickenbereich ist für die vorliegende Erfindung von Nutzen. Besonders nützlich bzw. bevorzugt sind Lagen bzw. Schichten mit einer Dicke von ungefähr 0,2 mm (0,008 Inch). - Während eine vorab getränkte Lage von Verbundstofffasern ein bevorzugtes Verfahren zum Anbringen der Schichten
24 und26 von Verbundstofffasermaterial darstellt, können diese Schichten auch aufgetragen werden unter Verwendung von Filamentwickel- oder Flechtverfahren. Diese Verfahren sind dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik geläufig. - Das Verfahren zur Herstellung der Verbundstoffantriebswelle von
4 ist im Flussdiagramm von5 dargestellt. Zunächst wird eine zylindrische Form10 in einem Kasten100 mit mehreren Aufnahmenuten12 bereit gestellt. Eine erste Schicht24 aus Verbundstofffasermaterial wird um die zylindrische Form10 im Kasten110 gewickelt. Versteifungsformelemente14 , die mit den Aufnahmenuten12 der zylindrischen Form10 übereinstimmen, werden in dem Kasten120 in die Aufnahmenuten12 über die erste Schicht24 aus Verbundstofffasermaterial eingeführt. Eine zweite Schicht26 aus Verbundstofffasermaterial wird daraufhin um den gesamten Aufbau im Kasten130 gewickelt, und zwar über die erste Schicht24 aus dem Verbundstofffasermaterial und die Versteifungsformelemente14 . Der gesamte Aufbau wird im Kasten140 bevorzugt konsolidiert oder miteinander verbunden und die zylindrische Form10 wird aus dem Zentrum bzw. der Mitte der Antriebswelle im Kasten150 entfernt. - Die Konsolidierung im Kasten
140 kann in einer von zahlreichen Möglichkeiten erfolgen, wie dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik geläufig. Die Konsolidierung kann erfolgen durch Schrumpfwickeln des gesamten Aufbaus, worauf er aushärten und miteinander verkleben gelassen wird. Eine derartige kommerzielle Schrumpfumwicklung besteht bevorzugt aus Polyester, Polyethylen, Polypropylen, Polyamidpolymeren, Polyimidpolymeren, anderen thermoplastischen Polymeren oder aus einer Kombination hieraus. Die Wahl des polymeren Materials kann auf Grundlage davon erfolgen, welches Material von einem Hersteller erhältlich ist und was es kostet. Ein Vakuumbeutelaufbau kann auch verwendet werden, um die Verbundstoffantriebswelle unter Verwendung von Unterdruck zu konsolidieren. Alternativ konsolidiert ein Balgformaufbau oder ein eindringfähiges Passwerkzeug den Aufbau über mechanischen Druck. Der Aufbau kann durch einen herkömmlichen Aushärtungsprozess behandelt werden. Andere Verfahren zum Konsolidieren des Aufbaus können, wie dem Fachmann auf diesem Gebiet geläufig, auf Grundlage der verwendeten Materialien gewählt werden sowie auf Grundlage des Kostenrahmens und der Einrichtungen, die dem Hersteller zur Verfügung stehen. Diese Verfahren können auch verwendet werden, um ein Endteil auf die Verbundstoffantriebswelle durch gemeinsames Aushärten aufzubringen, wie dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik geläufig. - Wenn die zylindrische Form
10 in dem Kasten150 entfernt wird, können die Versteifungsformelemente14 ebenfalls entfernt werden. Eine Ausführungsform einer fertiggestellten Verbundstoffantriebswelle ohne Versteifungsformelemente14 ist in6A gezeigt, während eine weitere Ausführungsform einer fertiggestellten Verbundstoffantriebswelle mit Versteifungsformelementen14 , die in der Verbundstoffantriebswelle belassen werden, in6B gezeigt ist. Ob die Versteifungs formelemente14 in der fertiggestellten Verbundstoffantriebswelle belassen werden, hängt von dem Material ab, das für die Versteifungsformelemente14 verwendet wird, von den erwünschten Festigkeitseigenschaften der fertiggestellten Verbundstoffantriebswelle oder von den in Betracht stehenden Kosten. Ein Satz von Versteifungsformelementen kann außerdem hergestellt werden und daraufhin verwendet werden in recycelbarer Weise unter Nutzung desselben Satzes von Versteifungsformelementen14 bei der Ausbildung mehrerer Verbundstoffantriebswellen. - Um die Geschwindigkeit bei der Herstellung einer Verbundstoffantriebswelle unter Verwendung dieses Verfahrens zu erhöhen, kann eine vorab vorbereitete Vorrichtung, ein Halbzeug bzw. ein „Bausatz" erzeugt werden. Eine Ausführungsform eines derartigen Bausatzes ist in
7 gezeigt. Dieser Bausatz umfasst eine erste Schicht24 aus einem Verbundstofffasermaterial und eine zweite Schicht26 aus einem Verbundstofffasermaterial, wobei mehrere Versteifungsformelemente14 zwischen die Schichten integriert sind. Die Versteifungsformelemente14 sind sämtliche parallel zu einem gewählten Rand der ersten Schicht24 aus dem Verbundstofffasermaterial angeordnet und sie werden derart angeordnet, dass sie mit den Aufnahmenuten12 in der zylindrischen Form10 übereinstimmen. - Es ist bevorzugt, an den Rändern der Versteifungsformelemente
14 zwischen der ersten Schicht24 aus dem Verbundstofffasermaterial und der zweiten Schicht26 aus dem Verbundstofffasermaterial eine Naht28 vorzusehen. Diese Naht28 dient dazu, die Versteifungsformelemente14 sicherer in Position zu halten als beim Einsatz eines teilweisen Aushärtens oder eines zusätzlichen Klebematerials. Die Naht28 kann aus einem Faden bestehen, der aus Nylon, Kevlar oder einem anderen Po lyamid hergestellt ist sowie aus Fäden, die aus Polypropylen oder Polyethylen hergestellt sind. Ein Kohlenstofffaserfaden kann auch verwendet werden. - Die Verwendung eines derartigen Bausatzes ist im Flussdiagramm von
8 aufgeführt. Zunächst wird die zylindrische Form10 im Kasten160 bereit gestellt. Ein Bausatz, dessen Positionierung von Versteifungsformelementen14 mit den Aufnahmenuten12 in der zylindrischen Form10 übereinstimmt, wird um die zylindrische Form10 im Kasten170 gewickelt. Eine Darstellung eines teilweise gewickelten Bausatzes ist in9 gezeigt. Nach dem Wickelschritt im Kasten170 wird der gesamte Aufbau im Kasten180 konsolidiert. Die Konsolidierung im Kasten180 kann durch ein beliebiges der vorstehend für die5 im Kasten140 zur Konsolidierung einer Verbundstoffantriebswelle ohne Verwendung eines Bausatzes erläuterten Verfahrens bewirkt werden oder durch ein anderes Verfahren, das dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik geläufig ist. Die zylindrische Form10 wird dann im Kasten190 entfernt.
Claims (28)
- Verfahren zum Herstellen einer Verbundstoffantriebswelle, aufweisend die Schritte: Bereitstellen einer zylindrischen Form, die auf ihrer Außenfläche mehrere Aufnahmenuten aufweist, die sich parallel zu ihrer Achse erstrecken, Anbringen einer ersten Schicht aus Verbundstofffasermaterial um die zylindrische Form, Einführen länglicher Versteifungsformelemente in die Aufnahmenuten der zylindrischen Form außerhalb der ersten Schicht aus Verbundstofffasermaterial, Aufbringen einer zweiten Schicht aus Verbundstofffasermaterial um die zylindrische Form, die erste Schicht aus Verbundstofffasermaterial und die länglichen Versteifungsformelemente, Konsolidieren der Antriebswelle, und Entfernen der zylindrischen Form von der fertig gestellten Antriebswelle.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die länglichen Versteifungsformelemente von der fertig gestellten Antriebswelle unter Belassung struktureller Hohlräume entfernt werden.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Aufbringen der ersten Schicht aus Verbundstofffasermaterial ausgeführt wird durch Wickeln von zumindest einer vorab imprägnierten Kohlefaserschicht bzw. -lage um die zylindrische Form.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Aufbringen der zweiten Schicht aus Verbundstofffasermaterial ausgeführt wird durch Wickeln von zumindest einer vorab imprägnierten Kohlefaserschicht um die zylindrische Form, die erste Schicht aus Verbundstofffasermaterial und die länglichen Versteifungs elemente.
- Vorrichtung zur Herstellung einer Verbundstoffwelle zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch zumindest ein längliches Versteifungsformelement und eine zylindrische Form mit zumindest einer Aufnahmenut auf der äußeren Mantelfläche parallel zu ihrer Mittenachse, wobei die Aufnahmenut dazu bestimmt ist, das längliche Versteifungsformelement aufzunehmen.
- Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Aufnahmenuten gleichmäßig beabstandet entlang dem Umfang der Antriebswelle angeordnet sind.
- Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die länglichen Versteifungsformelemente und die zugeordneten Aufnahmenuten Hutform aufweisen.
- Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die länglichen Versteifungsformelemente und die zugeordneten Aufnahmenuten T-Form aufweisen.
- Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die länglichen Versteifungsformelemente und die zugeordneten Aufnahmenuten Kreisform aufweisen.
- Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die länglichen Versteifungsformelemente von der hergestellten Verbundstoffwelle unter Belassung struktureller Hohlräume entfernbar sind.
- Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die länglichen Versteifungsformelemente und ihre zugeordneten Aufnahmenuten sich in Längsrichtung über die gesamte Länge der zylindrischen Form erstrecken.
- Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die länglichen Versteifungsformelemente und ihre zugeordneten Aufnahmenuöen sich in Längsrichtung über einen Teil der Länge der zylindrischen Form erstrecken.
- Verbundstoffantriebswelle, hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch mehrere längliche Versteifungsformelemente, die parallel zu einer Mittenachse angeordnet sind, und ein Verbundstofffasermaterial, das sich um die länglichen Versteifungsformelemente in einer zylindrischen Form erstreckt, um die länglichen Versteifungsformelemente in Position zu halten.
- Verbundstoffantriebswelle nach Anspruch 13, wobei die länglichen Versteifungsformelemente im Querschnitt Hutform aufweisen.
- Verbundstoffantriebswelle nach Anspruch 13, wobei die länglichen Versteifungsformelemente im Querschnitt T-Form aufweisen.
- Verbundstoffantriebswelle nach Anspruch 13, wobei die länglichen Versteifungsformelemente im Querschnitt Kreisform aufweisen.
- Verbundstoffantriebswelle nach Anspruch 13, wobei die länglichen Versteifungsformelemente von der Antriebswelle unter Belassung struktureller Hohlräume entfernbar sind.
- Verbundstoffantriebswelle nach Anspruch 13, wobei die länglichen Versteifungsformelemente sich über die gesamte Länge der Verbundstoffantriebswelle in Längsrichtung erstrecken.
- Verbundstoffantriebswelle nach Anspruch 13, wobei die länglichen Versteifungsformelemente sich in Längsrichtung über einen Teil der Länge der Verbundstoffantriebswelle erstrecken.
- Verbundstoffantriebswelle nach Anspruch 17, wobei die strukturellen Hohlräume sich in Längsrichtung über die gesamte Länge der Verbundstoffantriebswelle erstrecken.
- Verbundstoffantriebswelle nach Anspruch 17, wobei die strukturellen Hohlräume sich in Längsrichtung über einen Teil der Länge der Verbundstoffantriebswelle erstrecken.
- Halbzeug zur Herstellung einer Verbundstoffantriebswelle, aufweisend: Eine erste Schicht aus Verbundstofffasermaterial, mehrere längliche Versteifungsformelemente, die auf der ersten Schicht aus Verbundstofffasermaterial angeordnet sind, und eine zweite Schicht aus Verbundstofffasermaterial, die auf der ersten Schicht aus Verbundstofffasermaterial und den länglichen Versteifungsformelementen angeordnet ist, wobei die mehreren Versteifungsformelemente parallel zum selben Rand der ersten Schicht aus Verbundstofffasermaterial verlaufen.
- Halbzeug nach Anspruch 22, wobei die Ränder der Versteifungsformelemente eine Naht enthalten, die sich über beide Schichten aus Verbundstofffasermaterial erstreckt.
- Halbzeug nach Anspruch 22, wobei die länglichen Versteifungsformelemente gleichmäßig beabstandet voneinander angeordnet sind.
- Halbzeug nach Anspruch 22, wobei die länglichen Versteifungsformelemente im Querschnitt hutförmig sind.
- Halbzeug nach Anspruch 22, wobei die länglichen Ver steifungsformelemente im Querschnitt T-förmig sind.
- Halbzeug nach Anspruch 22, wobei die länglichen Versteifungsformelemente im Querschnitt kreisförmig sind.
- Verfahren zur Herstellung Verbundstoffantriebswelle unter Verwendung des Halbzeugs nach einem der Ansprüche 22 bis 27, gekennzeichnet durch das Bereitstellen einer zylindrischen Form mit mehreren Aufnahmenuten an der Außenfläche, die sich parallel zu ihrer Achse erstrecken, Wickeln des Halbzeugs nach einem der Ansprüche 22 bis 27 um die zylindrisch Form, so dass die länglichen Versteifungsformelemente in dem Halbzeug in die Aufnahmenuten der zylindrischen Form passen, Konsolidieren der Antriebswelle, und Entfernen der zylindrischen Form von der fertiggestellten Antriebswelle.
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