DE112017005843B4

DE112017005843B4 - Verbundwellenanordnung, Verbundwellen-Endstück sowie Verfahren zum Herstellen einer Verbundwelle

Info

Publication number: DE112017005843B4
Application number: DE112017005843.0T
Authority: DE
Inventors: Steven G. Slesinski; Eve S. Steigerwalt; Harry W. Trost
Original assignee: Dana Automotive Systems Group LLC
Current assignee: Dana Automotive Systems Group LLC
Priority date: 2016-11-18
Filing date: 2017-11-13
Publication date: 2023-11-09
Anticipated expiration: 2037-11-14
Also published as: CN109952187B; DE112017005843T5; WO2018093710A1; US20180142726A1; CN109952187A; US10344794B2; JP2020515772A

Abstract

Verbundwellenanordnung, welche aufweist:ein erstes Endstück mit einem ersten Endbereich und einem zweiten Endbereich;wobei der zweite Endbereich des ersten Endstücks eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche hat, die in ihrem Inneren einen hohlen Bereich definieren;eine oder mehrere wendelförmige Nuten und/oder eine oder mehrere axiale Nuten, die sich entlang zumindest eines Teils der äußeren Oberfläche des zweiten Endbereichs des ersten Endstücks erstrecken;wobei die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten und/oder die eine oder die mehreren axialen Nuten in dem zweiten Endbereich des ersten Endstücks ein erstes Ende und ein zweites Ende haben;ein oder mehrere Durchgangslöcher, die sich von der inneren Oberfläche zu der äußeren Oberfläche des zweiten Endbereichs des ersten Endstücks erstrecken;wobei das eine oder die mehreren Durchgangslöcher in dem zweiten Endbereich des ersten Endstücks an dem zweiten Ende der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten und/oder dem zweiten Ende der einen oder der mehreren axialen Nuten angeordnet sind;ein zweites Endstück mit einem ersten Endbereich und einem zweiten Endbereich;wobei der zweite Endbereich des zweiten Endstücks eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche hat, die in ihrem Inneren einen hohlen Bereich definieren;eine oder mehrere wendelförmige Nuten und/oder eine oder mehrere axiale Nuten, die sich entlang zumindest eines Teils der äußeren Oberfläche des zweiten Endbereichs des zweiten Endstücks erstrecken;wobei die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten und/oder die eine oder die mehreren axialen Nuten in dem zweiten Endbereich des zweiten Endstücks ein erstes Ende und ein zweites Ende haben;ein oder mehrere Durchgangslöcher, die sich von der inneren Oberfläche zu der äußeren Oberfläche des zweiten Endbereichs des zweiten Endstücks erstrecken;wobei das eine oder die mehreren Durchgangslöcher in dem zweiten Endbereich des zweiten Endstücks an dem zweiten Ende der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten und/oder an dem zweiten Ende der einen oder der mehreren axialen Nuten angeordnet sind;eine Verbundkernstruktur mit einer oder mehreren wendelförmig orientierten Fasern und/oder einer oder mehreren axial orientierten Fasern;wobei die Verbundkernstruktur einen ersten Endbereich und einen zweiten Endbereich hat;wobei die Verbundkernstruktur koaxial mit dem ersten Endstück und dem zweiten Endstück ist;wobei zumindest ein Bereich der einen oder der mehreren wendelförmig orientierten Fasern und/oder der einen oder der mehreren axial orientierten Fasern an dem ersten Endbereich der Verbundkernstruktur innerhalb der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten und/oder der einen oder der mehreren axialen Nuten in der äußeren Oberfläche des zweiten Endbereichs des ersten Endstücks angeordnet sind;wobei zumindest ein Bereich der einen oder der mehreren wendelförmig orientierten Fasern und/oder der einen oder der mehreren axial orientierten Fasern an dem ersten Endbereich der Verbundkernstruktur innerhalb des einen oder der mehreren Durchgangslöcher in dem zweiten Endbereich des ersten Endstücks angeordnet sind;wobei zumindest ein Bereich der einen oder der mehreren wendelförmig orientierten Fasern und/oder der einen oder der mehreren axial orientierten Fasern an dem zweiten Endbereich der Verbundkernstruktur innerhalb der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten und/oder der einen oder der mehreren axialen Nuten in der äußeren Oberfläche des zweiten Endbereichs des zweiten Endstücks angeordnet sind;wobei zumindest ein Bereich der einen oder der mehreren wendelförmig orientierten Fasern und/oder der einen oder der mehreren axial orientierten Fasern an dem zweiten Endbereich der Verbundkernstruktur innerhalb des einen oder der mehreren Durchgangslöcher in dem zweiten Endbereich des zweiten Endstücks angeordnet sind; undein oder mehrere strukturelle Klebstoffe die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern, die eine oder die mehreren axial orientierten Fasern, die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten in der äußeren Oberfläche des zweiten Endbereichs des ersten Endstücks, die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten in der äußeren Oberfläche des zweiten Endbereichs des zweiten Endstücks und eine oder mehrere axiale Nuten in der äußeren Oberfläche des zweiten Endbereichs des ersten Endstücks, die eine oder die mehreren axialen Nuten in der äußeren Oberfläche des zweiten Endbereichs des zweiten Endstücks, das eine oder die mehreren Durchgangslöcher in dem zweiten Endbereich des ersten Endstücks und/oder das eine oder die mehreren Durchgangslöcher in dem zweiten Endbereich des zweiten Endstücks vollständig einkapseln.

Description

GEBIET DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine offene Verbundstruktur zur Verwendung als eine Welle oder ein Balken. Die Offenbarung betrifft insbesondere eine Verbundwellenanordnung, ein Verbundwellen-Endstück sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Verbundwelle.
HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
In den letzten Jahren haben Verbundmaterialien eine weitverbreitete Verwendung sowohl als strukturelle als auch nicht-strukturelle Komponenten erhalten. Ein Verbundmaterial ist ein Material, das aus zwei oder mehr Materialien besteht, die unterschiedliche physikalische und/oder chemische Eigenschaften haben. Wenn die verschiedenen Materialien, die das Verbundmaterial bilden, kombiniert werden, erzeugen sie ein neues Material mit Eigenschaften, die von denen der individuellen Komponenten, die das Verbundmaterial bilden, verschieden sind.
Die Verwendung von Verbundmaterialien für Automobilanwendungen ist innerhalb der Industrie bekannt aufgrund ihres leichten Gewichts und ihrer guten technischen und physikalischen Eigenschaften. Herkömmliche rohrförmige Verbundwellen wie Verbundantriebswellen haben eine Kernwellenstruktur, die aus einem Verbundmaterial bestehen, die dann mit einem metallischen Endanschlussstück an jedem Ende der Verbundwelle verbunden ist. Das Problem bei herkömmlichen Verbundantriebswellen ist die Verbindung zwischen der Kernverbundstruktur der Welle und den metallischen Anschlussstücken, die an jedem Ende der Welle angebracht sind. Es ist bekannt, dass die Festigkeit der Verbindung zwischen den metallischen Endschlussstücken und der Kernverbundstruktur der Verbundantriebswelle kritisch für das Gesamtvermögen und die Dauerhaftigkeit der Verbundantriebswelle ist. Herkömmliche Verbundmaterialien aus dem Stand der Technik sind nicht in der Lage, die metallischen Endanschlussstücke mit der Kernverbundstruktur der Verbundantriebswelle mit ausreichender Festigkeit zu verschmelzen, um die Drehkraft von einer Transmissionskomponente zu einer anderen zu übertragen. Zusätzlich fehlt herkömmlichen Klebstoffen allein die ausreichende Festigkeit um die Kernverbundstruktur mit den metallischen Endanschlussstücken zu verbinden und den Dreh- und Längslasten zu widerstehen, die erforderlich sind, um die Drehkraft von einer Komponente in der Fahrzeugtransmission zu einer anderen zu übertragen. Es ist daher vorteilhaft, eine Verbundantriebswelle mit einer robusten Anbringung an einem metallischen Endanschlussstück und/oder anderen Transmissionskomponenten zu entwickeln, wodurch eine verbesserte Funktionalität und Leistungsfähigkeit erhalten werden.
Typischerweise werden die Kernverbundstrukturen von Verbundantriebswellen nach dem Stand der Technik an den metallischen Endanschlussstücken angebracht durch Verwendung von einer oder mehreren Schweißungen, Stiften, Bolzen, Schrauben, Flanschen, Manschetten und/oder Klebstoffen. Dies ergibt eine unnötige Komplexität sowohl für die Herstellung der Verbundstruktur als auch die Montage der Verbundantriebswelle. Zusätzlich ergibt dies eine unnötige Gewichtsvergrößerung für die Verbundantriebswelle, wodurch einer der Hauptvorteile der Verwendung von Verbundmaterialien verringert wird. Es ist daher vorteilhaft, eine Verbundantriebswelle zu entwickeln, die nicht die Verwendung von mechanischen Befestigungsmitteln oder mechanischen Verbindern erfordert, um die metallischen Endanschlussstücke an der Kernverbundstruktur der Verbundantriebswelle anzubringen. Beispiele aus dem Stand der Technik für Kernverbundstrukturen für Verbundantriebswellen relevanter Art sind in den Druckschriften DE 10 2009 036 509 A1 und JP 2004 150 506 A beschrieben.
KURZFASSUNG DER OFFENBARUNG
Die Aufgabe, die oben genannten Probleme zu beheben, wird durch eine Verbundwellenanordnung, ein Verbundwellen-Endstück und ein Verfahren zum Herstellen einer Verbundwelle gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Spezielle Ausführungsformen sind in der Beschreibung, in den Unteransprüchen sowie durch die Figuren beschrieben.
Eine Antriebswellen-Verbundanordnung hat eine Kernstruktur, die durch Weben einer oder mehrerer Fasern in eine offene Verbundstruktur gebildet ist. Die Kernstruktur der Verbundantriebswelle hat einen ersten Endbereich und einen zweiten Endbereich. Mit zumindest einem Teil des ersten Endbereichs der Kernstruktur der Verbundantriebswelle ist ein erstes Endstück integral verbunden. Zusätzlich ist mit zumindest einem Teil des zweiten Endbereichs der Kernstruktur der Verbundantriebswelle ein zweites Endstück integral verbunden.
Das erste Endstück und das zweite Endstück der Antriebswellen-Verbundstruktur haben eine oder mehrere wendelförmige Nuten und/oder axiale Nuten in einer äußeren Oberfläche eines Endbereichs des ersten Endstücks und des zweiten Endstücks. Ein oder mehrere Durchgangslöcher sind an einem Ende der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten und/oder an einem Ende der einen oder der mehreren axialen Nuten in der äußeren Oberfläche des ersten Endstücks und des zweiten Endstücks angeordnet.
Die eine oder die mehreren Fasern in dem ersten Endbereich der Kernstruktur der Verbundantriebswelle sind in die oder die mehreren wendelförmigen Nuten und/oder in die eine oder die mehreren axialen Nuten in der äußeren Oberfläche des ersten Endstücks und zumindest teilweise in das eine oder die mehreren Durchgangslöcher gewebt. Zusätzlich sind die eine oder die mehreren Fasern in dem zweiten Endbereich der Kernstruktur der Verbundantriebswelle in die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten und/oder in die eine oder die mehreren axialen Nuten in der äußeren Oberfläche des zweiten Endstücks und zumindest teilweise in das eine oder die mehreren Durchgangslöcher gewebt.
Um die Verbundantriebswelle mit offener Struktur zu bilden, werden ein oder mehrere strukturelle Klebstoffe auf die eine oder die mehreren Fasern der Verbundantriebswelle aufgebracht und ausgehärtet.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorgenannten sowie andere Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden für den Fachmann leicht ersichtlich anhand der folgenden detaillierten Beschreibung, wenn sie im Licht der begleitenden Zeichnungen betrachtet wird, in denen:

1 eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug mit einer Verbundantriebswelle nach einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung ist;
2 eine schematische Draufsicht auf ein anderes Fahrzeug mit einer oder mehreren Verbundantriebswellen nach einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung ist;
3 eine schematische Draufsicht auf eine Verbundantriebswelle nach einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung ist;
3A eine schematische perspektivische Ansicht eines Endstücks nach dem in 3 illustrierten Ausführungsbeispiel der Offenbarung ist;
4 eine schematische Draufsicht auf eine Verbundantriebswelle nach einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung ist;
4A eine schematische Seitenansicht der Kernstruktur der Verbundantriebswelle nach dem in 4 illustrierten alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung ist;
4B eine schematische perspektivische Ansicht eines Endstücks nach dem in den 4 und 4A illustrierten alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung ist;
5 eine schematische Draufsicht auf die in 3 illustrierte Verbundantriebswelle mit einem Endstück nach noch einem anderen Ausführungsbeispiel der Offenbarung ist;
5A eine schematische perspektivische Ansicht des Endstücks nach dem in 5 illustrierten Ausführungsbeispiel der Offenbarung ist;
6 eine schematische Draufsicht auf die in den 4 und 4A illustrierte Verbundantriebswelle mit einem Endstück nach noch einem weiteren anderen Ausführungsbeispiel der Offenbarung ist; und
6A eine schematische perspektivische Ansicht eines Endstücks nach dem in 6 illustrierten Ausführungsbeispiel der Offenbarung ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER OFFENBARUNG
Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung verschiedene alternative Orientierungen und Schrittfolgen annehmen kann, mit Ausnahme von Fällen, in denen ausdrücklich das Gegenteil erklärt wird. Es ist auch darauf hinzuweisen, dass die spezifischen Vorrichtungen und Prozesse, die in den angefügten Zeichnungen illustriert und in der Beschreibung beschrieben sind, lediglich veranschaulichende Ausführungsbeispiel der darin offenbarten und definierten erfinderischen Konzepte sind. Daher sind spezifische Abmessungen, Richtungen oder andere physikalische Eigenschaften, die sich auf die verschiedenen offenbarten Ausführungsbeispiele beziehen, nicht als beschränkend anzusehen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes erklärt wird.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Verbundwelle zur Verwendung in einem Motorfahrzeug. Nicht beschränkende Beispiele für die Verbundwelle sind eine Antriebswelle, eine Stützwelle, eine Propellerwelle, eine Kardanwelle und/oder eine Doppelkardanwelle. Die Fahrzeug-Antriebswelle ist eine mechanische Komponente, die verwendet wird, um das Drehmoment und/oder die Drehenergie von einer Transmissionskomponente zu einer anderen Transmissionskomponente zu übertragen.
Es ist innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung und ein nicht-beschränkendes Beispiel, dass die hier offenbarte Verbundwelle verwendet werden kann für Automobile, Geländefahrzeuge sowie für Konstruktions-, strukturelle, Marine-, Luftfahrt-, Lokomotiv-, militärische, Maschinen-, Roboter- und/oder Verbraucherproduktanwendungen. Zusätzlich kann, als ein nicht-beschränkendes Beispiel, die hier offenbarte Verbundwelle auch verwendet werden für Passagierfahrzeuge, elektrische Fahrzeuge, kommerzielle Fahrzeug und/oder Lastfahrzeuge.
1 ist eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug 2 mit einer Verbundantriebswelle 4 nach einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. Das Fahrzeug 2 hat einen Motor 6, der antriebsmäßig mit einem Getriebe 8 verbunden ist. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel kann der Motor 6 des Fahrzeugs 2 ein Verbrennungsmotor, ein elektrischer Motor, eine Gasturbine und/oder eine Gasturbine sein. Eine Getriebeausgangswelle 10 ist dann antriebsmäßig mit einem Ende des Getriebes 8 entgegengesetzt zu dem Motor 6 verbunden. Das Getriebe 8 ist ein Energiemanagementsystem, das eine gesteuerte Anwendung der von dem Motor 6 erzeugten Drehenergie mittels eines Getriebes liefert.
Die Verbundantriebswelle 4 erstreckt sich von der Getriebeausgangswelle 10 und verbindet antriebsmäßig das Getriebe 8 mit einem Hinterachsensystem 12. Ein erstes Ende 14 der Verbundantriebswelle 4 ist antriebsmäßig mit dem Ende Getriebeausgangswelle 10 entgegengesetzt zu dem Getriebe 8 über eine Kopplung 16 verbunden. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel ist die Kopplung 16 ein Kreuzgelenk, ein U-Gelenk, eine Universalkopplung, ein Kardangelenk, ein Doppelkardangelenk, ein Hooke'sches Gelenk, ein Spicer-Gelenk, eine homokinetische Kopplung, ein Doppelgelenk, ein Hardy-Spicer-Gelenk oder ein Gegenflansch. Ein zweites Ende 18 der Verbundantriebswelle 4 ist antriebsmäßig mit einer zweiten Kopplung 20 verbunden. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel ist die zweite Kopplung 20 ein Kreuzgelenk, ein U-Gelenk, ein Kardangelenk, ein Doppelkardangelenk, ein Hooke'sches Gelenk, ein Spicer-Gelenk, eine homokinetische Kopplung, ein Doppelgelenk, ein Hardy-Spicer-Gelenk oder ein Gegenflansch.
Ein Ende einer Hinterachsen-Eingangswelle 22 ist mit einem Ende der zweiten Kopplung 20 antriebsmäßig verbunden. In einem nicht-beschränkenden Beispiel ist die Hinterachsen-Eingangswelle 20 eine Differenzialeingangswelle, eine Kupplungswelle, eine Flanschwelle oder eine Differenzialritzelwelle. Ein Hinterachsendifferenzial 24 ist antriebsmäßig mit einem Ende der Hinterachsen-Eingangswelle 20 entgegengesetzt der Verbundantriebswelle 4 verbunden. Das Hinterachsendifferenzial ist ein Satz von Zahnrädern, das dem äußeren Antriebsrad / den äußeren Antriebsrädern des mit Rädern versehenen Fahrzeugs 2 ermöglicht, sich mit einer höheren Geschwindigkeit als das inneren Antriebsrad / die inneren Antriebsräder zu drehen. Die Drehenergie wird durch das Hinterachsensystem 12 übertragen, wie nachfolgend im Einzelnen beschrieben wird.
Das Hinterachsensystem 12 enthält weiterhin eine ersten Hinterachsen-Halbwelle 26 und eine zweite Hinterachsen-Halbwelle 28. Die erste Hinterachsen-Halbwelle 26 erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zu der Hinterachsen-Eingangswelle 22. Ein erstes Ende 30 der ersten Hinterachsen-Halbwelle 26 ist antriebsmäßig mit einer ersten Hinterachsen-Radanordnung 32 verbunden, und ein zweites Ende 34 der ersten Hinterachsen-Halbwelle 26 ist antriebsmäßig mit einem Ende des Hinterachsendifferenzials 24 verbunden. In einem nicht-beschränkenden Beispiel ist das zweite Ende 34 der ersten Hinterachsen-Halbwelle 26 antriebsmäßig mit einem Differenzial-Seitenzahnrad, einer separaten Flanschwelle, einer separaten Kopplungswelle, einer Hinterachsen-Differenzialausgangswelle und/oder einer Welle, die als Teil eines Differenzial-Seitenzahnrads gebildet ist, verbunden.
Die zweite Hinterachsen-Halbwelle 28 erstreckt sich auch im Wesentlichen senkrecht zu der Hinterachsensystem-Eingangswelle 22. Ein erstes Ende 36 der zweiten Hinterachsen-Halbwelle 28 ist antriebsmäßig mit einer zweiten Hinterachsen-Radanordnung 38 verbunden, und ein zweites Ende 40 der zweiten Hinterachsen-Halbwelle 28 ist antriebsmäßig mit einem Ende des Hinterachsendifferenzials 24 entgegengesetzt zu der ersten Hinterachsen-Halbwelle 26 verbunden. In einem nicht-beschränkenden Beispiel ist das zweite Ende 40 der zweiten Hinterachsen-Halbwelle 28 antriebsmäßig mit einem Differenzial-Seitenzahlrad, einer separaten Flanschwelle, einer separaten Kopplungswelle, einer Hinterachsendifferenzial-Ausgangswelle und/oder einer Welle, die als Teil eines Differenzial-Seitenzahlrads gebildet ist, verbunden.
2 ist eine schematische Draufsicht auf ein anderes Fahrzeug 100 mit einer oder mehreren Verbundantriebswellen nach einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. Das Fahrzeug 100 hat einen Motor 102, der antriebsmäßig mit einem Getriebe 104 verbunden ist. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel kann der Motor 102 des Fahrzeugs 100 ein Verbrennungsmotor, ein elektrischer Motor, eine Gasturbine und/oder eine Gasturbine sein. Eine Getriebeausgangswelle 106 ist dann antriebsmäßig mit einem Ende des Getriebes 104 entgegengesetzt zu dem Motor 102 verbunden. Wie vorstehend mit Bezug auf 1 diskutiert ist, ist das Getriebe 104 ein Energiemanagementsystem, das eine gesteuerte Anwendung der von dem Motor 102 erzeugten Drehenergie mittels eines Getriebes liefert.
Die Getriebeausgangswelle 106 ist antriebsmäßig mit einer Verteilergetriebe-Eingangswelle 108 verbunden, die ihrerseits mit einem Verteilergetriebe 110 antriebsmäßig verbunden ist. Das Verteilergetriebe 110 wird in Vierradantriebs- und/oder Allradantriebs-Fahrzeugen (AWD-Fahrzeugen, AWD = all-wheel-drive) verwendet, um die Drehenergie von dem Getriebe 104 zu einem Vorderachsensystem 112 und einem Hinterachsensystem 114 durch Verwendung einer Reihe von Zahnrädern und Antriebswellen zu übertragen. Das Verteilergetriebe 110 ermöglicht zusätzlich dem Fahrzeug 100, selektiv in entweder einem Zweirad-Antriebsmodus oder einem Vierrad/AWD-Modus betrieben zu werden. Das Verteilergehäuse 110 enthält eine erste Verteilergetriebe-Ausgangswelle 116 und eine zweite Verteilergetriebe-Ausgangswelle 117.
Eine erste Verbundantriebswelle 118 erstreckt sich von der ersten Verteilergetriebe-Ausgangswelle 116 zu dem Vorderachsensystem 112 des Fahrzeugs 100. Ein erstes Ende 120 der ersten Verbundantriebswelle 118 ist antriebsmäßig mit einem Ende der ersten Verteilergetriebe-Ausgangswelle 116 entgegengesetzt zu dem Verteilergetriebe 110 über eine Kopplung 122 verbunden. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel ist die Kopplung 122 ein Kreuzgelenk, ein U-Gelenk, eine Universalkopplung, ein Kardangelenk, ein Doppelkardangelenk, ein Hooke'sches Gelenk, ein Spicer-Gelenk, eine homokinetische Kopplung, ein Doppelgelenk, eine Hardy-Spicer-Gelenk oder ein Gegenflansch. Ein zweites Ende 124 der ersten Verbundantriebswelle 118 ist antriebsmäßig mit einer zweiten Kopplung 126 verbunden. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel ist die zweite Kopplung 126 ein Kreuzgelenk, ein U-Gelenk, eine Universalkopplung, ein Kardangelenk, ein Doppelkardangelenk, ein Hooke'sches Gelenk, ein Spicer-Gelenk, eine homokinetische Kopplung, ein Doppelgelenk, ein Hardy-Spicer-Gelenk oder ein Gegenflansch.
Ein Ende einer Vorderachsensystem-Eingangswelle 128 ist antriebsmäßig mit einem Ende der zweiten Kopplung 126 verbunden. In einem nicht-beschränkenden Beispiel ist die Vorderachsensystem-Eingangswelle 128 eine Vorderachsendifferenzial-Eingangswelle, eine Kopplungswelle, eine Flanschwelle oder eine Vorderachsendifferenzial-Ritzelwelle. Ein Vorderachsendifferenzial 130 ist antriebsmäßig mit einem Ende der Vorderachsensystem-Eingangswelle 128 entgegengesetzt zu der ersten Verbundantriebswelle 118 verbunden. Das Vorderachsendifferenzial ist ein Satz von Zahnrädern, das dem äußeren Antriebsrad / den äußeren Antriebsrädern des mit Rädern versehen Fahrzeugs 100 ermöglicht, sich mit einer höheren Geschwindigkeit als das innere Antriebsrad / die inneren Antriebsräder zu drehen. Die Drehenergie wird durch das Vorderachsensystem 112 übertragen, wie nachfolgend im Einzelnen beschrieben wird.
Das Vorderachsensystem 112 enthält weiterhin eine erste Vorderachsen-Halbwelle 132 und eine zweite Vorderachsen-Halbwelle 134. Die erste Vorderachsen-Halbwelle 132 erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zu der Vorderachsensystem-Eingangswelle 128. Ein erstes Ende 136 der ersten Vorderachsen-Halbwelle 132 ist antriebsmäßig mit einer ersten Vorderachsen-Radanordnung 138 verbunden, und ein zweites Ende 140 der ersten Vorderachsen-Halbwelle 132 ist antriebsmäßig mit einem Ende des Vorderachsendifferenzials 130 verbunden. In einem nicht-beschränkenden Beispiel ist das zweite Ende 140 der ersten Vorderachsen-Halbwelle 132 antriebsmäßig mit einem Vorderachsendifferenzial-Seitenzahnrad, einer separaten Flanschwelle, einer separaten Kopplungswelle, einer Vorderachsendifferenzial-Ausgangswelle und/oder einer Welle, die als Teil eines Vorderachsendifferenzial-Seitenzahnrads gebildet ist, verbunden.
Die zweite Vorderachsen-Halbwelle 134 erstreckt sich auch im Wesentlichen senkrecht zu der Vorderachsensystem-Eingangswelle 128. Ein erstes Ende 142 der zweiten Vorderachsen-Halbwelle 134 ist antriebsmäßig mit einer zweiten Vorderachsen-Radanordnung 144 verbunden, und ein zweites Ende 146 der zweiten Vorderachsen-Halbwelle 134 ist antriebsmäßig mit einem Ende des Vorderachsendifferenzials 130 entgegengesetzt zu der ersten Vorderachsen-Halbwelle 132 verbunden. In einem nicht-beschränkenden Beispiel ist das zweite Ende 146 der zweiten Vorderachsen-Halbwelle 134 antriebsmäßig mit einem Vorderachsendifferenzial-Seitenzahnrad, einer separaten Flanschwelle, einer separaten Kopplungswelle, einer Vorderachsendifferenzial-Ausgangswelle und/oder einer Welle, die als Teil eines Vorderachsendifferenzial-Seitenzahnrads gebildet ist, verbunden.
Ein Ende der zweiten Verteilergetriebe-Ausgangswelle 117 ist antriebsmäßig mit einem Ende des Verteilergetriebes 110 entgegengesetzt zu der Verteilergetriebe-Eingangswelle 108 verbunden. Eine zweite Verbundantriebswelle 148 erstreckt sich von der zweiten Verteilergetriebe-Ausgangswelle 117 zu dem Hinterachsensystem 114 des Fahrzeugs 100. Ein erstes Ende 150 der zweiten Verbundantriebswelle 148 ist antriebsmäßig mit einem Ende der zweiten Verteilergetriebe-Ausgangswelle 117 entgegengesetzt zu dem Verteilergetriebe 110 über eine Kopplung 152 verbunden. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel ist die Kopplung 152 ein Kreuzgelenk, ein U-Gelenk, eine Universalkopplung, ein Kardangelenk, ein Doppelkardangelenk, ein Hooke'sches Gelenk, ein Spicer-Gelenk, eine homokinetische Kopplung, ein Doppelgelenk, ein Hardy-Spicer-Gelenk oder ein Gegenflansch. Ein zweites Ende 154 der zweiten Verbundantriebswelle 148 ist antriebsmäßig mit einer zweiten Kopplung 156 verbunden. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel ist die zweite Kopplung 156 ein Kreuzgelenk, ein U-Gelenk, eine Universalkopplung, ein Kardangelenk, ein Doppelkardangelenk, ein Hooke'sches Gelenk, ein Spicer-Gelenk, eine homokinetische Kopplung, ein Doppelgelenk, ein Hardy-Spicer-Gelenk oder ein Gegenflansch.
Ein Ende einer Hinterachsensystem-Eingangswelle 158 ist antriebsmäßig mit einem Ende der zweiten Kopplung 156 verbunden. In einem nicht-beschränkenden Beispiel ist die Hinterachsensystem-Eingangswelle 158 eine Hinterachsendifferenzial-Eingangswelle, eine Kopplungswelle, eine Flanschwelle oder eine Hinterachsendifferenzial-Ritzelwelle. Ein Hinterachsendifferenzial 160 ist antriebsmäßig mit einem Ende der Hinterachsensystem-Eingangswelle 158 entgegengesetzt zu der zweiten Verbundantriebswelle 148 verbunden. Das Hinterachsendifferenzial 160 ist ein Satz von Zahnrädern, der dem äußeren Antriebsrad / den äußeren Antriebsrädern des mit Rädern versehenen Fahrzeugs 100 ermöglicht, sich mit einer höheren Geschwindigkeit als das inneren Rad / die inneren Räder zu drehen. Die Drehenergie wird durch das Hinterachsensystem 114 übertragen, wie nachfolgend im Einzelnen beschrieben wird.
Das Hinterachsensystem 114 enthält weiterhin eine erste Hinterachsen-Halbwelle 162 und eine zweite Hinterachsen-Halbwelle 164. Die erste Hinterachsen-Halbwelle 162 erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zu der Hinterachsensystem-Eingangswelle 158. Ein erstes Ende 166 der ersten Hinterachsen-Halbwelle 162 ist antriebsmäßig mit einer ersten Hinterachsen-Radanordnung 168 verbunden, und ein zweites Ende 170 der ersten Hinterachsen-Halbwelle 162 ist antriebsmäßig mit einem Ende des Hinterachsendifferenzials 160 verbunden. In einem nicht-beschränkenden Beispiel ist das zweite Ende 170 der ersten Hinterachsen-Halbwelle 162 antriebsmäßig mit einem Hinterachsendifferenzial-Seitenzahnrad, einer separaten Flanschwelle, einer separaten Kopplungswelle, einer Hinterachsendifferenzial-Ausgangswelle und/oder einer Welle, die als Teil eines Hinterachsendifferenzial-Seitenzahnrads gebildet ist, verbunden.
Die zweite Hinterachsen-Halbwelle 164 erstreckt sich auch im Wesentlichen senkrecht zu der Hinterachsensystem-Eingangswelle 158. Ein erstes Ende 172 der zweiten Hinterachsen-Halbwelle 164 ist antriebsmäßig mit einer zweiten Hinterachsen-Radanordnung 174 verbunden, und ein zweites Ende 176 der zweiten Hinterachsen-Halbwelle 164 ist antriebsmäßig mit einem Ende des Hinterachsendifferenzials 160 entgegengesetzt zu der ersten Hinterachsen-Halbwelle 162 verbunden. In einem nicht-beschränkenden Beispiel ist das zweite Ende 176 der zweiten Hinterachsen-Halbwelle 164 antriebsmäßig mit einem Hinterachsendifferenzial-Seitenzahnrad, einer separaten Flanschwelle, einer separaten Kopplungswelle, einer Hinterachsendifferenzial-Ausgangswelle und/oder einer Welle, die als Teil eines Hinterachsendifferenzial-Seitenzahnrads gebildet ist, verbunden.
3 ist eine schematische Draufsicht auf eine Verbundantriebswelle 200 nach einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. Die Verbundantriebswelle 200 hat eine Kernstruktur 202 mit einem ersten Endbereich 204 und einem zweiten Endbereich 206. Wie in 3 illustriert ist, ist die Kernstruktur 202 der Verbundantriebswelle 200 durch Weben von einer oder mehr wendelförmig orientierten Litzen aus Garnen oder Fasern 208 zur Bildung der Kernstruktur 202 der Verbundantriebswelle 200 gebildet. Es ist innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass jedes/jede der einen oder mehreren wendelförmig orientierten Garne oder Fasern 208, die die Kernstruktur der Verbundantriebswelle bilden, jeweils aus mehreren Litzen aus Garnen oder Fasern (nicht gezeigt) bestehen können. In einem nicht-beschränkenden Beispiel können die einen oder mehreren wendelförmig orientierten Garne oder Fasern 208 und/oder die mehreren Litzen aus Garnen oder Fasern (nicht gezeigt), die die einen oder mehreren wendelförmig orientierten Garne oder Fasern 208 bilden, bestehen aus Kohlenstofffaserseilen, vorimprägnierten Kohlenstofffaserseilen, vorimprägnierten Kohlenstoffgarnen, Aramidfasern wie Kevlar™ von DuPont, Polyamidfasern wie Nylon™, Nylon 6 oder Nylon 6,6 von DuPont, Polyester, Vinyl, Glasfasern, elektrisch leitenden Fasern und/oder Flüssigkristall-Polymerfasern wie Vectran™ der Celanese Corporation.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung (nicht gezeigt) sind die einen oder mehreren wendelförmig orientierten Garne oder Fasern auf eine äußere Oberfläche eines Dorns unter Verwendung einer Flechtmaschine gewebt. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel ist die Flechtmaschine, die zum Weben der einen der mehreren Litzen aus Garnen oder Fasern verwendet wird, eine Maypole-Flechtmaschine, die ein Maypole-Geflecht erzeugt. Die äußere Oberfläche des Dorns ist so geformt, dass die gewünschte Form der Kernstruktur der Verbundantriebswelle erzeugt wird. Es ist innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass die äußere Oberfläche des Dorns jede gewünschte Form haben kann, um jede gewünschte Form der Kernstruktur der Verbundantriebswelle zu erzeugen.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der in 3 illustrierten Offenbarung hat die äußere Oberfläche des Dorns (nicht gezeigt) eine im Wesentlichen zylindrische Form, wodurch die Verbundantriebswelle 200 mit einer im Wesentlichen zylindrischen Kernstruktur 202 erhalten wird.
Wie in 3 illustriert ist, sind die einen oder mehreren wendelförmig orientierten Garne oder Fasern 208, die die Kernstruktur 202 der Verbundantriebswelle 200 bilden, unter einem vorbestimmten Wendelwinkel θ gewebt. Der Wendelwinkel θ bestimmt die Steigung der wendelförmig orientierten Garne oder Fasern 208, die auf die äußere Oberfläche (nicht gezeigt) des Dorns (nicht gezeigt) gewebt sind. Gemäß dem in 3 illustrierten Ausführungsbeispiel der Offenbarung sind die einen oder mehreren wendelförmig orientierten Litzen aus Garnen oder Fasern 208 auf die äußere Oberfläche (nicht gezeigt) des Dorns (nicht gezeigt) unter einem konstanten Wendelwinkel θ gewebt, wodurch die Kernstruktur 202 mit einer im Wesentlichen konstanten oder einer einzelnen Steigung erhalten wird. Zusätzliche wendelförmig orientierte Litzen aus Garnen oder Fasern 208 können zu der Kernstruktur 202 der Verbundantriebswelle 200 wie erforderlich hinzugefügt werden, um die mechanischen und/oder physikalischen Eigenschaften der Welle 200 zu verändern.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung (nicht gezeigt) kann der Wendelwinkel θ der einen oder mehreren wendelförmig orientierten Fasern entlang der axialen Länge der Kernstruktur der Verbundantriebswelle geändert werden, um die mechanischen und/oder physikalischen Eigenschaften der Antriebswelle wie benötigt zu ändern. Die Verbundantriebswelle nach diesem Ausführungsbeispiel der Offenbarung (nicht gezeigt) hat eine oder mehrere wendelförmig orientierten Litzen aus Garnen oder Fasern, die so gewebt sind, dass sie zwei oder mehr Steigungen haben.
Wie in 3 illustriert ist, ist die Kernstruktur 202 der Verbundantriebswelle 200 eine offene Struktur oder eine offenzellige Verbundstruktur. Jedoch ist es innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass die Kernstruktur 202 der Verbundantriebswelle 200 eine geschlossene Struktur oder eine geschlossenzellige Verbundstruktur haben kann.
Integral verbunden mit zumindest einem Teil des ersten Endbereichs 204 und des zweiten Endbereichs 206 der Kernstruktur 202 der in 3 illustrierten Verbundantriebswelle 200 ist eine Kopplung oder ein Endstück 212 mit einem ersten Endbereich 214, einem mittleren Bereich 216 und einem zweiten Endbereich 218. Der mittlere Bereich 216 befindet sich zwischen dem ersten Endbereich 214 und dem zweiten Endbereich 218 des Endstücks 212. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel ist das Endstück 212 eine Komponente eines Kreuzgelenks, eines U-Gelenks, einer Universalkopplung, eines Kardangelenks, eines Doppelkardangelenks, eines Hooke'schen Gelenks, eines Spicer-Gelenks, einer homokinetische Kopplung, eines Doppelgelenks, eines Hardy-Spicer-Gelenks oder eines Gegenflansches. Gemäß dem in den 3 und 3A illustrierten Ausführungsbeispiel der Offenbarung ist das Endstück 212 ein metallisches Endjoch. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel kann das metallische Endjoch aus Eisen, Stahl, Aluminium und/oder jedem anderen Material, das in der Lage ist, dem Zug, dem Druck, den radialen, axialen und/oder Torsionslasten, die auf das Endstück 212 ausgeübt werden, zu widerstehen, bestehen. Es ist innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass das an dem ersten Endbereich 204 der Kernstruktur 202 der Verbundantriebswelle 200 angebracht Endstück von dem Endstück, das an dem zweiten Endbereich 206 der Kernstruktur 202 der Verbundantriebswelle 200 angebracht ist, verschieden sein kann.
Gemäß dem in den 3 und 3A illustrierten Ausführungsbeispiel der Offenbarung hat der erste Endbereich 214 des Endstücks 212 ein Paar von Ohren oder Jocharmen 220 und 222, die sich axial von dem mittleren Bereich 216 des Endstücks 212 nach außen erstrecken. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der in 3A illustrierten Offenbarung ist der erste sich axial erstreckende Jocharm 220 des ersten Endbereichs 214 des Endstücks 212 im Wesentlichen parallel mit dem zweiten sich axial erstreckenden Jocharm 222 an dem ersten Endbereich 214 des Endstücks 212. Der erste sich axial erstreckende Jocharm 220 an dem ersten Endbereich 214 des Endstücks 212 hat eine äußere Oberfläche 224 und eine inneren Oberfläche 226. Eine Öffnung 228 erstreckt sich von der äußeren Oberfläche 224 zu der inneren Oberfläche 226 des ersten sich axial erstreckenden Jocharms 220. Die Öffnung 228 in dem ersten sich axial erstreckenden Jocharm 220 hat eine Größe und Form zur Aufnahme zumindest eines Teils einer Lagerkappe (nicht gezeigt), die an einer äußeren Oberfläche eines Drehzapfens (nicht gezeigt) eines Kardan-Kreuzstücks (nicht gezeigt) angebracht ist.
Der zweite sich axial erstreckende Jocharm 222 an dem ersten Endbereich 214 des Endstücks 212 hat eine äußere Oberfläche 230 und eine innere Oberfläche 232. Eine Öffnung 234 erstreckt sich von der äußeren Oberfläche 230 zu der inneren Oberfläche 232 des zweiten sich axial erstreckenden Jocharms 222. Die Öffnung 234 in dem zweiten sich axial erstreckenden Jocharm 222 ist mit der Öffnung 228 in dem ersten sich axial erstreckenden Jocharm 220 des Endbereichs 212 ausgerichtet. Die Öffnung 234 in dem zweiten sich axial erstreckenden Jocharm 222 hat eine Größe und Form für die Aufnahme zumindest eines Teils einer anderen Lagerkappe (nicht gezeigt), die an einer äußeren Oberfläche eines anderen Drehzapfens (nicht gezeigt) des Kardan-Kreuzstücks (nicht gezeigt) angebracht ist.
Wie in den 3 und 3A illustriert ist, hat der zweite Endbereich 218 des Endstücks 212 eine im Wesentlichen zylindrische Form. Der zweite Endbereich 218 des Endstücks 212 hat eine innere Oberfläche 236 und eine äußere Oberfläche 238, die einen hohlen Bereich 240 darin definieren. Eine oder mehrere wendelförmige Nuten 242 mit einem ersten Ende 244 und einem zweiten Ende 246 erstrecken sich entlang zumindest eines Teils der äußeren Oberfläche 238 des zweiten Endbereichs 218 des Endstücks 212. Die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten 242 in zumindest einem Teil der äußeren Oberfläche 238 des zweiten Endbereichs 218 des Endstücks 212 haben einen Wendelwinkel θ, der komplementär zu dem Wendelwinkel θ der einen oder der mehreren wendelförmig orientierten Fasern 208 an den Endbereichen 204 und 206 der Kernstruktur 202 der Verbundantriebswelle 200 ist. Die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten 242 haben eine solche Größe, dass eine oder mehrere der einen oder mehreren wendelförmig orientierten Fasern 208 in die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten 242 gewebt und in diesen gehalten werden können.
Ein oder mehrere Durchgangslöcher 248 erstrecken sich von der inneren Oberfläche 236 zu der äußeren Oberfläche 238 des zweiten Endbereichs 218 des Endstücks 212 an dem zweiten Ende 246 der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten 242. Das eine oder die mehreren Durchgangslöcher 248 an dem zweiten Ende 246 der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten 242 haben eine solche Größe, dass eine oder mehrere der einen oder der mehreren wendelförmig orientierten Fasern 208 in das eine oder die mehreren Durchgangslöcher 248 gewebt sind und in diesen gehalten werden. Es ist innerhalb dieses Bereichs dieser Offenbarung, dass die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern 208 durch die Flechtmaschine (nicht gezeigt) in die Durchgangslöcher 248 gewebt werden können oder als ein separater Schritt vor und/oder nach dem Flechtvorgang für die Kernstruktur 202 der Verbundantriebswelle 200.
Die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern 208 können durch jedes herkömmliche Verfahren innerhalb des einen oder der mehreren Durchgangslöcher 248 gehalten werden. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel werden die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern 208 innerhalb des einen oder der mehreren Durchgangslöcher 248 zurückgehalten durch Einpressen der einen oder der mehreren wendelförmig orientierten Fasern 208 in die Durchgangslöcher 248 und/oder durch Binden eines Knotens an dem Ende der einen oder der mehreren wendelförmig orientierten Fasern 208, der größer als der Durchmesser des einen oder der mehreren Durchgangslöcher ist.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung (nicht gezeigt) hat das äußerste Ende des zweiten Endbereichs des Endstücks entgegengesetzt dem mittleren Bereich und dem ersten Endbereich eine Abschrägung oder eine gerundete Kante. Zusätzlich können gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Offenbarung (nicht gezeigt) das eine oder die mehreren Durchgangslöcher ebenfalls eine oder mehrere Abschrägungen oder gerundete Kanten haben. Die abgeschrägten oder gerundeten Kanten stellen sicher, dass die Bereiche des Endstücks, die in direktem Kontakt mit der einen oder den mehreren wendelförmig orientierten Fasern sind, die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern nicht abreiben, wodurch die Gesamtlebensdauer und Dauerhaftigkeit der Verbundantriebswelle verbessert werden.
Nachdem die Kernstruktur 202 der Verbundantriebswelle 200 geflochten wurde, nachdem die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern 208 in die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten 242 gewebt wurden und nachdem die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern 208 in das eine oder die mehreren Durchgangslöcher 248 gewebt und in diesen zurückgehalten werden, werden ein oder mehrere strukturelle Klebstoffe 251 auf die Verbundantriebswelle aufgebracht. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel sind der eine oder die mehreren strukturellen Klebstoffe 215 eine Bindemittelzusammensetzung, eine Harzzusammensetzung, eine Epoxidzusammensetzung, eine Acrylzusammensetzung, eine Urethanzusammensetzung, eine Cyanacryulatzusammensetzung oder eine Mischung hiervon.
Der einer oder die mehreren strukturellen Klebstoffe 251 werden auf die Kernstruktur 202 aufgebracht, wobei sie die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern 208, die die Kernstruktur 202 der Verbundantriebswelle 200 bilden, vollständig einkapseln. Zusätzlich werden der eine oder die mehreren strukturellen Klebstoffe 251 auf den zweiten Endbereich 218 des Endstücks 212 aufgebracht, wobei sie die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern 208 vollständig einkapseln und die Leerstellen in der einen oder den mehreren wendelförmig geformten Nuten 242 und dem einen oder den mehreren Durchgangslöchern 248 füllen. Es ist innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass eine oder mehrere Schichten des einen oder der mehreren strukturellen Klebstoffe 215 auf die Verbundantriebswelle 200 aufgebracht werden können, um die gewünschten chemischen, mechanischen und/oder physikalischen Eigenschaften zu erhalten.
Nachdem der eine oder die mehreren strukturellen Klebstoffe 251 auf die Verbundantriebswelle 200 aufgebracht wurden, werden der eine oder die mehreren strukturellen Klebstoffe 251 ausgehärtet und werden hart. Es ist innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass einer oder mehrere von einem Erwärmungs-, Kühlungs-, Vibrations- und/oder Wärmebehandlungsprozess als Teil des Aushärtungsprozesses oder als ein oder mehrere zusätzliche Schritte bei der Herstellung der Verbundantriebswelle 200 verwendet werden können, während der eine oder die mehreren strukturellen Klebstoffe 251 auf die Antriebswelle 200 aufgebracht werden oder nachdem der eine oder die mehreren strukturellen Klebstoffe 251 ausgehärtet sind.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung kann die Verbundantriebswelle 200 weiterhin ein oder mehrere Abdichtelemente 250 enthalten, die die Kernstruktur 200 der Verbundantriebswelle 200 vollständig einkapseln. Zusätzlich ist es innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass das eine oder die mehreren Abdichtelemente 250 auch zumindest einen Teil des zweiten Endbereichs 218 des Endstücks 212 vollständig einkapseln. Das eine oder die mehreren Abdichtelemente 250 schützen die Verbundantriebswelle 200 und dichten sie ab gegenüber der Umgebung und Schotter, wodurch die Gesamtlebensdauer und die Dauerhaftigkeit der Verbundantriebswelle 200 verbessert werden. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel sind das eine oder die mehreren Abdichtelemente 250 ein nicht-strukturelles Aluminiumrohr, eine oder mehrere Beschichtungen eines Abdichtmaterials, ein Aufschrumpfmaterial, ein polymeres Laminatmaterial, ein elastomeres Laminatmaterial und/oder jedes andere Material, das die Verbundantriebswelle 200 gegenüber der Umgebung und Schottermaterial abdichten und/oder schützen kann, um die Lebensdauer und die Dauerhaftigkeit der Antriebswelle 200 zu verbessern.
Um die Ansammlung von Schnee und/oder Eis auf der Verbundantriebswelle 200 zu verhindern, kann ein hydrophobes Material, NeverWEt™ von NeverWet, LLC und/oder irgendein anderes Antibenetzungsmaterial als das eine oder die mehreren Abdichtelemente 250 verwendet werden. Hydrophobe Materialien sind Materialien, die kein Wasser anziehen, sondern stattdessen Wasser von Oberfläche zurückweisen. Dies erschwert die Ansammlung von Schnee und/oder Eis auf der Verbundantriebswelle 200, wodurch die Gesamtlebensdauer und die Dauerhaftigkeit der Antriebswelle 200 verbessert werden.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung (nicht gezeigt) wird das Endstück mit einem polymeren Material, das elektrisch isolierend ist, vor dem Verweben des einen oder der mehreren wendelförmig orientierten Garne oder Fasern in der einen oder den mehreren wendelförmigen Nuten in dem Endstück bedeckt. Das elektrisch isolierende polymere Material verhindert einen direkten Kontakt zwischen dem einen oder den mehreren wendelförmig orientierten Garnen oder Fasern und dem Endstück. Nachdem das eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Garne oder Fasern in die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten in dem Endstück gewebt wurden, wird eine Schleifring-Verbinderanordnung über dem einen oder den mehreren wendelförmig orientierten Garnen oder Fasern und dem isolierten Endstück installiert. Die Schleifringanordnung, die auch als ein sich drehender elektrischer Verbinder bezeichnet wird, ist eine elektromechanische Vorrichtung, die die Übertragung von Energie und elektrischen Signalen von einem stationären Objekt zu einem sich drehenden Objekt ermöglicht.
Eine typische Schleifringanordnung besteht aus einem elektrisch leitenden, sich drehenden, metallischen Ring und einem oder mehreren stationären Graphit- und/oder metallischen Kontakten, die in direktem elektrischen Kontakt mit zumindest einem Bereich einer äußeren Oberfläche des elektrisch leitenden, sich drehenden Rings sind. Zusätzlich sind der eine oder die mehreren stationären Graphit- und/oder metallischen Kontakte elektrisch mit einer Quelle für elektrische Leistung verbunden. Eine innere Oberfläche des elektrisch leitenden, sich drehenden Rings ist in direktem elektrischen Kontakt mit zumindest einem Bereich des/der einen oder der mehreren Garne oder Fasern, die in die Nuten in dem isolierten Endstück gewebt sind. Ein oder mehrere elektrisch leitende Klebstoffe können verwendet werden, um die innere Oberfläche des elektrisch leitenden, sich drehenden Rings an dem/der einen oder den mehreren Garnen oder Fasern zu befestigen und die elektrische Verbindung zwischen dem/der einen oder den mehreren Garnen oder Fasern und dem elektrischen leitenden, sich drehenden Ring zu verbessern.
Um die Schleifringanordnung gegenüber der Umgebung zu schützen, kann die Schleifringanordnung vollständig von einem Gehäuse umschlossen sein. Dies trägt dazu bei, die Gesamtlebensdauer, das Vermögen und die Dauerhaftigkeit der Schleifringanordnung zu verbessern.
Im Betrieb wird die von der Quelle für elektrische Energie gelieferte elektrische Energie zu dem einen oder den mehreren stationären Graphit- und/oder metallischen Kontakten übertragen, die dann die elektrische Energie zu dem elektrisch leitenden, sich drehenden Ring übertragen. Diese elektrische Energie wird dann von dem elektrisch leitenden, sich drehenden Ring zu dem/der einen oder den mehreren wendelförmig orientierten Garnen oder Fasern, die in die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten in dem Endstück gewebt wurden, übertragen. Das/Die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Garne oder Fasern wirken dann als ein elektrischer Widerstand, der die elektrische Energie von der Quelle für elektrische Energie in Wärmeenergie umwandelt. Die erzeugte Wärmeenergie wird dann verwendet, um jeglichen Schnee und/oder Eis, der/das sich auf der Verbundantriebswelle angesammelt hat, zu schmelzen. Zusätzlich kann die erzeugte Wärmeenergie ebenfalls verwendet werden, um das Ansammeln von Schnee oder Eis auf der Verbundantriebswelle zu verhindern.
Es ist innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass die Quelle für elektrische Energie durch irgendein herkömmliches Verfahren in elektrischem Kontakt mit der einen oder den mehreren wendelförmig orientierten Fasern sein kann. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel und gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung (nicht gezeigt) kann die Quelle für elektrische Energie in direktem elektrischem Kontakt mit einer oder mehreren der einen oder mehreren wendelförmig orientierten Fasern sein. Wie vorstehend diskutiert ist, können das/die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Garne oder Fasern dann als ein elektrischer Widerstand wirken, wodurch die elektrische Energie von der Quelle für elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt wird. Diese erzeugte Wärmeenergie wird dann verwendet, um jeglichen Schnee und/oder Eis, der/das sich auf der Verbundantriebswelle angesammelt hat, zu schmelzen. Zusätzlich kann diese erzeugte Wärmeenergie auch verwendet werden, um das Ansammeln von Schnee und/oder Eis auf der Verbundantriebswelle zu verhindern.
Wie in 3 illustriert ist und gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung kann die Verbundantriebswelle 200 weiterhin ein oder mehrere Ausgleichsgewichte 252 enthalten. Das eine oder die mehreren Ausgleichsgewichte 252 werden verwendet, um eine Vibration in der Verbundantriebswelle 200, wenn diese sich im Betrieb dreht, zu verringern, zu eliminieren und/oder dieser entgegenzuwirken. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel können das eine oder die mehreren Ausgleichgewichte 252 an zumindest einem Bereich der äußeren Oberfläche 238 des Endstücks 212, das an dem ersten Endbereich 204 der Kernstruktur 202 angebracht ist, angebracht sein, an zumindest einem Bereich der äußeren Oberfläche 238 des Endstücks 212, das an dem zweiten Endbereich 206 der Kernstruktur 202 angebracht ist, angebracht sein, und/oder an einem Bereich der Kernstruktur 202 der Verbundantriebswelle 200 angebracht sein. Zusätzlich können als ein nicht-beschränkendes Beispiel das eine oder die mehreren Ausgleichsgewichte 252 unter Verwendung von einer/einem oder mehreren Schweißungen, mechanischen Befestigungsmitteln und/oder Klebstoffen angebracht sein.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung können das eine oder die mehreren Ausgleichsgewichte 252 an der Kernstruktur 202 der Verbundantriebswelle 200 angebracht werden, bevor das eine oder die mehreren Abdichtelemente 250 auf der Verbundantriebswelle 200 angebracht werden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Offenbarung können das eine oder die mehreren Abdichtelemente 250 über dem einen oder den mehreren Ausgleichsgewichten 252 derart angebracht werden, dass zumindest ein Teil des einen oder der mehreren Ausgleichsgewichte 252 innerhalb des einen oder der mehreren Abdichtelemente 250 eingekapselt ist.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Offenbarung, bei dem das eine oder die mehreren Abdichtelemente 250 ein nicht-strukturelles Aluminiumrohr sind, können das eine oder die mehreren Ausgleichsgewichte 252 direkt an einer äußeren Oberfläche des nicht-strukturellen Aluminiumrohr-Abdichtelements 250 angebracht sein. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel können das eine oder die mehreren Ausgleichsgewichte 252 an dem nicht-strukturellen Rohrabdichtelement 250 durch Verwendung von einer oder mehreren Schweißungen, von mechanischen Befestigungsmitteln und/oder Klebstoffen angebracht sein.
Gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel der Offenbarung enthält die Verbundantriebswelle 200 weiterhin eine oder mehrere Sensoren 260. Der eine oder die mehrere Sensoren 260, die in 3A illustriert sind, können passive Sensoren und/oder aktive Sensoren sein. Zusätzlich können der eine oder die mehreren Sensoren 260 elektrische Sensoren und/oder piezoelektrische Sensoren sein. Wie in 3A illustriert ist, sind der eine oder die mehreren Sensoren 260 integral mit einer oder mehreren der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten 242 in dem zweiten Endbereich 218 des Endstücks 212 verbunden und in diesen angeordnet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Offenbarung können der eine oder die mehreren Sensoren 260 integral mit einer oder mehreren der einen oder den mehreren wendelförmigen Nuten 242 durch Verwendung von einem oder mehreren Klebstoffen, Schweißungen und/oder mechanischen Befestigungsmitteln verbunden sein. Es ist innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass der eine oder die mehreren Sensoren 260 an einer oder mehreren der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten 242 angebracht werden können, bevor und/oder nachdem die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern 208 in die Nuten 242 gewebt werden/wurden. Zusätzlich ist es innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass der eine oder die mehreren Sensoren 260 einer oder mehreren der einen oder den mehreren wendelförmigen Nuten 242 angebracht werden können, bevor und/oder nachdem der eine oder die mehreren strukturellen Klebstoffe 251 aufgebracht werden/wurden.
Als ein nicht-beschränkendes Beispiel können der eine oder die mehreren Sensoren 260 aktive Sensoren sein, die einen oder mehrere Algorithmen verwenden, um die Verbundantriebswelle 200 zu überwachen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung stimulieren der eine oder die mehreren Sensoren 260 die Verbundantriebswelle 200 und überwachen, wie die Verbundantriebswelle 200 auf die ausgeübte Stimulation reagiert. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel ist die Stimulation eine mechanische Stimulation, eine elektrische Stimulation und/oder eine Vibrationsstimulation. Die Reaktion auf die Stimulation wird dann registriert und durch den einen oder die mehreren Algorithmen analysiert. In dem Fall, dass die Reaktion auf die Stimulation der Verbundantriebswelle 200 außerhalb der Grenzen eines vorbestimmten idealen Reaktionsbereichs ist, wird ein Signal über ein Steuervorrichtungs-Bereichsnetz (CAN-Bus) (nicht gezeigt) zu dem Betreiber des Fahrzeugs (nicht gezeigt) gesendet, das den Betreiber (nicht gezeigt) darauf hinweist, dass die Verbundantriebswelle 200 ersetzt und/oder repariert werden muss. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel schaltet das zu dem Betreiber (nicht gezeigt) über den CAN-Bus gesendete Signal ein Warnlicht, ein Wartungslicht, ein Anzeigerlicht, ein Reparaturlicht, ein Reparaturanzeigerlicht, ein Wartungsanzeigerlicht, einen hörbaren Alarm, eine graphikbasierte Nachricht und/oder eine textbasierte Nachricht ein.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Offenbarung und als ein nicht-beschränkendes Beispiel können der eine oder die mehreren Sensoren 260 passive Sensoren sein, die die Stärke von Vibrationen in der Verbundantriebswelle 200 durch Verwendung von einem oder mehreren Beschleunigungsmessern messen. Eine oder mehrere elektronische Steuereinheiten (ECUs) (nicht gezeigt) vergleichen das gesammelte Vibrationsverhalten der Verbundantriebswelle 200 mit einem vorbestimmten idealen Vibrationsbereich. Für den Fall, dass das Vibrationsverhalten der Verbundantriebswelle 200 außerhalb der Grenzen des vorbestimmten idealen Vibrationsbereichs liegt, wird ein Signal über den CAN-Bus (nicht gezeigt) zu dem Betreiber des Fahrzeugs (nicht gezeigt) gesendet, das den Betreiber (nicht gezeigt) darauf hinweist, dass die Verbundantriebswelle 200 ersetzt und/oder repariert werden muss. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel schaltet das über den CAN-Bus (nicht gezeigt) zu dem Betreiber (nicht gezeigt) gesendete Signal ein Warnlicht, ein Wartungslicht, ein Anzeigerlicht, ein Reparaturlicht, ein Reparaturanzeigerlicht, ein Wartungsanzeigerlicht, einen hörbaren Alarm, eine graphikbasierte Nachricht und/oder eine textbasierte Nachricht ein.
Gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel der Offenbarung und als ein nicht-beschränkendes Beispiel sind der eine oder die mehreren Sensoren 260, die in 3A illustriert sind, ein oder mehrere Torsionswandler. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Offenbarung wird der Torsionswandler verwendet, um die Stärke des auf die Verbundantriebswelle 200 ausgeübten Drehmoments zu messen und zu registrieren, wenn die Verbundantriebswelle 200 in einem statischen und/oder einem dynamischen Zustand ist. Diese Information wird dann zu einer oder mehreren ECUs (nicht gezeigt) des Fahrzeugs (nicht gezeigt) übertragen und von diesem gesammelt. Ein oder mehrere Algorithmen analysieren und überwachen dann die von der einen oder den mehreren ECUs (nicht gezeigt) gesammelten Informationen und vergleichen die Informationen mit einem vorbestimmten idealen Betriebsverhalten, um die Leistungscharakteristika der Verbundantriebswelle 200 zu verfolgen und zu identifizieren, wenn die Verbundantriebswelle 200 repariert und/oder ersetzt werden muss. Für den Fall, dass die Verbundantriebswelle 200 ersetzt und/oder repariert werden muss, wird ein Signal von der einen oder den mehreren ECUs (nicht gezeigt) über einen CAN-Bus (nicht gezeigt), der die eine oder die mehreren ECUs (nicht gezeigt) verbindet, gesendet, das den Betreiber des Fahrzeugs (nicht gezeigt) darauf hinweist, dass die Verbundantriebswelle 200 ersetzt und/oder repariert werden muss. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel schaltet das zu dem Betreiber (nicht gezeigt) gesendete Signal über den CAN-Bus (nicht gezeigt) ein Warnlicht, ein Wartungslicht, ein Anzeigerlicht, ein Reparaturlicht, ein Reparaturanzeigerlicht, ein Wartungsanzeigerlicht, einen hörbaren Alarm, eine graphikbasierte Nachricht und/oder eine textbasierte Nachricht ein.
Die 4, 4A und 4B illustrieren eine Verbundantriebswelle 300 mit einer Kernstruktur 302 mit einem Endstück 312 nach einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Offenbarung hat die Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 einen ersten Endbereich 304 und einen zweiten Endbereich 306. Wie in 4 illustriert ist, wird die Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 hergestellt durch Weben eines/einer oder mehrerer wendelförmig orientierter Garne oder Fasern 308, um die Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 zu bilden. Es ist innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass jedes/jede der einen oder der mehreren wendelförmig orientierten Garne oder Fasern 308, die die Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 bilden, jeweils aus mehreren Litzen aus Garn oder Fasern (nicht gezeigt) gebildet sein können. In einem nicht-beschränkenden Beispiel können das eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Garne oder Fasern 308 und/oder die mehreren Litzen aus Garn oder Fasern (nicht gezeigt), die das eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Garne oder Fasern 308 bilden, aus Kohlenstofffaserseilen, vorimprägnierten Kohlenstofffaserseilen, vorimprägnierten Kohlenstoffgarnen, Aramidfasern wie Kevlar™ von DuPont, Polyamidfasern wie Nylon™, Nylon 6 oder Nylon 6,6 von DuPont, Polyester, Vinyl, Glasfasern, elektrisch leitenden Fasern und/oder Flüssigkristall-Polymerfasern wie Vectran™ von der Celanese Corporation bestehen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung (nicht gezeigt) sind die eine oder die mehreren Litzen aus Garn oder Fasern auf eine äußere Oberfläche eines Dorns unter Verwendung einer Flechtmaschine gewebt. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel ist die Flechtmaschine, die zum Weben der einen oder der mehreren Litzen aus Garn oder Fasern verwendet wird, eine Maypole-Flechtmaschine, die eine Maypole-Geflecht erzeugt. Die äußere Oberfläche des Dorns ist so geformt, dass die gewünschte Form der Kernstruktur der Verbundantriebswelle gebildet wird. Es ist innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass die äußere Oberfläche des Dorns jede gewünschte Form haben kann, um jede gewünschte Form der Kernstruktur der Verbundantriebswelle zu bilden.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der in 4 illustrierten Offenbarung hat die äußere Oberfläche des Dorns (nicht gezeigt) eine im Wesentlichen zylindrische Form, wodurch die Verbundantriebswelle 300 mit einer im Wesentlichen zylindrischen Kernstruktur 302 erhalten wird.
Wie in den 4 und 4A illustriert ist, sind das/die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Garne oder Fasern 308, die die Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 bilden, unter einem vorbestimmten Wendelwinkel θ gewebt. Der Wendelwinkel θ bestimmt die Steigung der wendelförmig orientierten Garne oder Fasern 308, die auf die äußere Oberfläche (nicht gezeigt) des Dorns (nicht gezeigt) gewebt werden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der in 4 illustrierten Offenbarung sind die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Litzen aus Garn oder Fasern 308 unter einem konstanten Wendelwinkel θ auf die äußere Oberfläche (nicht gezeigt) des Dorns (nicht gezeigt) gewebt, wodurch die Kernstruktur 302 mit einer im Wesentlichen konstanten oder einer einzelnen Steigung erhalten wird. Zusätzliche wendelförmig orientierte Litzen aus Garnen oder Fasern 308 können zu der Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 wie benötigt hinzugefügt werden, um die mechanischen und/oder physikalischen Eigenschaften der Welle 200 zu verändern.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung (nicht gezeigt) kann der Wendelwinkel θ der einen oder der mehreren wendelförmig orientierten Fasern entlang der axialen Länge der Kernstruktur der Verbundantriebswelle geändert werden, um die mechanischen und/oder physikalischen Eigenschaften der Antriebswelle zu ändern, wo dies benötigt wird. Die Verbundantriebswelle nach diesem Ausführungsbeispiel der Offenbarung (nicht gezeigt) hat eine oder mehrere wendelförmig orientierte Litzen aus Garn oder Fasern, die so gewebt sind, dass sie zwei oder mehr Steigungen haben.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der in den 4 und 4A illustrierten Offenbarung enthält die Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 weiterhin eine oder mehrere zusätzliche Litzen aus Garn oder Fasern 310, die axial orientiert sind, um die physikalischen und/oder mechanischen Eigenschaften der Verbundantriebswelle 300 zu verbessern. Wie in den 4 und 4A illustriert ist, können die eine oder die mehreren axial orientierten Litzen aus Garn oder Fasern 310 innerhalb einer oder mehreren wendelförmig orientierten Litzen aus Garn oder Fasern verflochten sein, um eine triaxial gewebte Kernstruktur 302 zu bilden. Zusätzliche axial orientierte Litzen aus Garn oder Fasern 310 können zu der Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 wie erforderlich hinzugefügt werden, um die mechanischen und/oder physikalischen Eigenschaften der Welle 300 zu ändern. Es ist innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass jedes/jede des/der einen oder mehreren axial orientierten Garne oder Fasern 310, die die Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 bilden, jeweils aus mehreren Litzen aus Garn oder Fasern (nicht gezeigt) bestehen können. In einem nicht-beschränkenden Beispiel bestehen das/die eine oder die mehreren axial orientierten Garne oder Fasern 310 und/oder die mehreren Litzen aus Garn oder Fasern (nicht gezeigt), die das/die eine oder die mehreren axial orientierten Garne oder Fasern 310 bilden, aus Kohlenstofffaserseilen, vorimprägnierten Kohlenstofffaserseilen, vorimprägnierten Kohlenstoffgarnen, Aramidfasern wie Kevlar™ von DuPont, Polyamidfasern wie Nylon™, Nylon 6 oder Nylon 6,6 von DuPont, Polyester, Vinyl, Glasfasern, elektrisch leitenden Fasern und/oder Flüssigkristall-Polymerfasern wie Vectran™ von der Celanese Corporation.
Wie in den 4 und 4A illustriert ist, ist die Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 eine offene Struktur oder eine offenzellige Verbundstruktur. Jedoch ist es innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass die Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 eine geschlossene Struktur oder eine geschlossenzellige Verbundstruktur haben kann.
Integral verbunden mit zumindest einem Teil des ersten Endbereichs 304 und des zweiten Endbereichs 306 der Kernstruktur 302 der in 4 illustrierten Verbundantriebswelle 300 ist eine Kopplung oder ein Endstück 312 mit einem ersten Endbereich 314, einem mittleren Bereich 316 und einem zweiten Endbereich 318. Der mittlere Bereich 316 ist zwischen dem ersten Endbereich 314 und dem zweiten Endbereich 318 des Endstücks 312 angeordnet. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel ist das Endstück 312 eine Komponente eines Kreuzgelenks, eines U-Gelenks, einer Universalkopplung, eines Kardangelenks, eines Doppelkardangelenks, eines Hooke'schen Gelenks, eines Spicer-Gelenks, einer homokinetischen Kopplung, eines Doppelgelenks, eines Hardy-Spicer-Gelenks oder eines Gegenflansches. Gemäß den Ausführungsbeispielen der in den 4 und 4B illustrierten Offenbarung ist das Endstück 312 ein metallisches Endjoch. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel kann das metallische Endjoch aus Eisen, Stahl, Aluminium und/oder jedem anderen Material, das in der Lage ist, dem Zug, dem Druck, den radialen, axialen und/oder Torsionslasten, die auf den Endbereich ausgeübt werden, zu widerstehen, bestehen. Es ist innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass das an dem ersten Endbereich 304 der Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 angebrachte Endstück von dem Endstück, das an dem zweiten Endbereich 306 der Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 angebracht ist, verschieden sein kann.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der in den 4 und 4B illustrierten Offenbarung hat der erste Endbereich 314 des Endstücks 312 ein Paar von Ohren oderJocharmen 320 und 322, die sich von dem mittleren Bereich 316 des Endstücks 312 aus axial nach außen erstrecken. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der in 4B illustrierten Offenbarung ist der erste sich axial erstreckende Jocharm 320 an dem ersten Endbereich 314 des Endstücks 312 im Wesentlichen parallel zu dem zweiten sich axial erstreckenden Jocharm 322 an dem ersten Endbereich 314 des Endstücks 312. Der erste sich axial erstreckende Jocharm 320 an dem ersten Endbereich 314 des Endstücks 312 hat eine äußere Oberfläche 324 und eine inneren Oberfläche 326. Eine Öffnung 328 erstreckt sich von der äußeren Oberfläche 324 zu der inneren Oberfläche 326 des ersten sich axial erstreckenden Jocharms 320. Die Öffnung 328 in dem ersten sich axial erstreckenden Jocharm 320 hat eine Größe und eine Form, um zumindest einen Teil einer Lagerkappe (nicht gezeigt) aufzunehmen, die an einer äußeren Oberfläche eines Drehzapfens (nicht gezeigt) eines Kardan-Kreuzstücks (nicht gezeigt) angebracht ist.
Der zweite sich axial erstreckende Jocharm 322 an dem ersten Endbereich 314 des Endstücks 312 hat eine äußere Oberfläche 330 und eine innere Oberfläche 332. Eine Öffnung 334 erstreckt sich von einer äußeren Oberfläche 330 zu einer inneren Oberfläche 332 des zweiten sich axial erstreckenden Jocharms 322. Die Öffnung 334 in dem zweiten sich axial erstreckenden Jocharm 322 ist mit der Öffnung 328 in dem ersten sich axial erstreckenden Jocharm 320 des Endstücks 312 ausgerichtet. Die Öffnung 334 in dem zweiten sich axial erstreckenden Jocharm 322 hat eine Größe und eine Form, um zumindest einen Teil einer anderen Lagerkappe (nicht gezeigt), aufzunehmen, die an einer äußeren Oberfläche eines anderen Drehzapfens (nicht gezeigt) des Kardan-Kreuzstücks (nicht gezeigt) angebracht ist.
Wie in den 4 und 4B illustriert ist, hat der zweite Endbereich 318 des ersten Endstücks 312 eine im Wesentlichen zylindrische Form. Der zweite Endbereich 318 des Endstücks 312 hat eine innere Oberfläche 336 und eine äußere Oberfläche 338, die in ihrem Inneren einen hohlen Bereich 340 definieren. Eine oder mehrere wendelförmige Nuten 342 mit einem ersten Ende 344 und einem zweiten Ende 346 erstrecken sich entlang zumindest eines Teils der äußeren Oberfläche 338 des zweiten Endbereichs 318 des Endstücks 312. Die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten 342 in zumindest einem Teil der äußeren Oberfläche 338 des zweiten Endbereichs 318 des Endstücks 312 haben einen Wendelwinkel θ, der komplementär zu dem Wendelwinkel θ der einen oder der mehreren wendelförmig orientierten Fasern 308 an den Endbereichen 304 und 306 der Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 ist. Die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten 342 haben eine solche Größe, dass eine oder mehrere der einen oder der mehreren wendelförmig orientierten Fasern 308 in die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten 342 gewebt und in diesen zurückgehalten werden können.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der in den 4 und 4B illustrierten Offenbarung enthält das Endstück 312 weiterhin eine oder mehrere axiale Nuten 348 mit einem ersten Ende 350 und einem zweiten Ende 352. Die eine oder die mehreren axialen Nuten 348 erstrecken sich axial entlang zumindest eines Teils der äußeren Oberfläche 338 des zweiten Endbereichs 318 des Endstücks 312. Zusätzlich erstrecken sich die eine oder die mehreren axialen Nuten 348 über zumindest einen Teil der äußeren Oberfläche 338 des zweiten Endbereichs 318 des Endstücks 312 koaxial mit der einen oder den mehreren axial orientierten Fasern 310 an den Endbereichen 304 und 306 der Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300.
Ein oder mehrere Durchgangslöcher 354 erstrecken sich von der inneren Oberfläche 336 zu der äußeren Oberfläche 338 des zweiten Endbereichs 318 des Endstücks 312 an dem zweiten Ende 346 der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten 342 und/oder dem zweiten Ende 352 der einen oder der mehreren axialen Nuten 348. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung (nicht gezeigt) sind ein oder mehrere Durchgangslöcher an dem zweiten Ende der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten angeordnet, und es sind ein oder mehrere verschiedene Durchgangslöcher vorhanden, die an dem zweiten Ende der einen oder der mehreren axialen Nuten angeordnet sind.
Das eine oder die mehreren Durchgangslöcher 354 an dem zweiten Ende 348 der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten 342 und/oder an dem zweiten Ende 352 der einen oder der mehreren axialen Nuten 348 haben eine solche Größe, dass eine oder mehrere der einen oder der mehreren wendelförmig orientierten Fasern 308 und/oder die eine oder die mehreren axial orientierten Fasern 310 in das eine oder die mehreren Durchgangslöcher 354 gewebt und in diesen zurückgehalten werden. Es ist innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern 308 und/oder die eine oder die mehreren axial orientierten Fasern 310 in die Durchgangslöcher 354 durch die Flechtmaschine (nicht gezeigt) oder als ein separater Schritt vor und/oder nach dem Flechtprozess für die Kernstruktur 302 gewebt werden können.
Die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern 308 und/oder die eine oder die mehreren axial orientierten Fasern 310 können innerhalb des einen oder der mehreren Durchgangslöcher 354 durch jedes herkömmliche Verfahren zurückgehalten werden. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel werden die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern 308 und/oder die eine oder die mehreren axial orientierten Fasern 310 innerhalb des einen oder der mehreren Durchgangslöcher 354 durch Einpressen der Fasern 308 und 310 in die Durchgangslöcher 354 und/oder durch Binden eines Knotens an dem Ende der Fasern 308 und 310, der größer als der Durchmesser des einen der mehreren Durchgangslöcher 354 ist, zurückgehalten.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung (nicht gezeigt) hat das äußerste Ende des zweiten Endbereichs des Endstücks entgegengesetzt dem mittleren Bereich und dem ersten Endbereich eine Abschrägung oder eine gerundete Kante. Zusätzlich können gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Offenbarung (nicht gezeigt) das eine oder die mehreren Durchgangslöcher ebenfalls eine oder mehrere Abschrägungen oder gerundete Kanten haben. Die Abschrägungen oder gerundeten Kante stellen sicher, dass die Bereiche des Endstücks, die in direktem Kontakt mit der einen oder den mehreren wendelförmigen und/oder axial orientierten Fasern sind, keinen Abrieb der einen oder der mehreren wendelförmigen und/oder axial orientierten Fasern bewirken, wodurch die Gesamtlebensdauer und die Dauerhaftigkeit der Verbundantriebswelle verbessert werden.
Nachdem die Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 geflochten wurde, nachdem die eine oder die mehreren wendelförmigen orientierten Fasern 308 in die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten 342 gewebt wurden, nachdem die eine oder die mehreren axial orientierten Fasern 310 in die eine oder die mehreren axialen Nuten 348 gewebt wurden und nachdem die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern 308 und/oder die eine oder die mehreren axial orientierten Fasern 310 in das eine oder die mehreren Durchgangslöcher 354 gewebt und in diesen zurückgehalten wurden, werden ein oder mehrere strukturelle Klebstoffe 351 auf die Verbundantriebswelle 300 aufgebracht. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel sind der eine oder die mehreren strukturellen Klebstoffe 351 eine Bindemittelzusammensetzung, eine Harzzusammensetzung, eine Epoxidzusammensetzung, eine Acrylzusammensetzung, eine Urethanzusammensetzung, eine Cyanacrylatzusammensetzung oder ein Mischung von diesen.
Der eine oder die mehreren strukturellen Klebstoffe 351 werden auf die Kernstruktur 302 aufgebracht, wobei die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern 308 vollständig eingekapselt werden und die eine oder die mehreren axial orientierten Fasern 310 vollständig eingekapselt werden, die die Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 bilden. Zusätzlich werden der eine oder die mehreren strukturellen Klebstoffe 351 auf den zweiten Endbereich 318 des Endstücks 312 aufgebracht, wobei die Fasern 308 und 310 vollständig eingekapselt werden und die Leerstellen in der einen oder den mehreren wendelförmigen Nuten 342, der einen oder den mehreren axialen Nuten 348 und/oder dem einen oder den mehreren Durchgangslöchern 354 gefüllt werden. Es ist innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass eine oder mehrere Schichten des einen oder der mehreren strukturellen Klebstoffe 351 auf die Verbundantriebswelle 300 aufgebracht werden, um die gewünschten chemischen, mechanischen und/oder physikalischen Eigenschaften zu erzielen.
Nachdem der eine oder die mehreren strukturellen Klebstoffe 351 auf die Verbundantriebswelle 300 aufgebracht wurden, härten der eine oder die mehreren strukturellen Klebstoffe 351 aus und werden hart. Es ist innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass einer oder mehrere von Erwärmungs-, Kühlungs-, Vibrations- und/oder Wärmebehandlungsprozessen als Teil des Aushärtungsprozesses oder als ein oder mehrere zusätzliche Schritte bei der Herstellung der Verbundantriebswelle 300 verwendet werden können, während der eine oder die mehreren strukturellen Klebstoffe 351 auf die Antriebswelle 300 aufgebracht werden oder nachdem der eine oder die mehreren strukturellen Klebstoffe 351 ausgehärtet sind.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung kann die Verbundantriebswelle 300 weiterhin ein oder mehrere Abdichtelemente 356 enthalten, die die Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 vollständig einkapseln. Zusätzlich ist es innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass das eine oder die mehreren Abdichtelemente 356 auch zumindest einen Teil des zweiten Endbereichs 318 des Endstücks 312 vollständig einkapseln können. Das eine oder die mehreren Abdichtelemente 356 schützen die Verbundantriebswelle 300 gegenüber der Umgebung und Schotter und dichten diese ab, wodurch die Gesamtlebensdauer und die Dauerhaftigkeit der Verbundantriebswelle 300 verbessert werden. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel sind das eine oder die mehreren Abdichtelemente 356 ein nicht-strukturelles Aluminiumrohr, ein Abdichtmaterial, ein Aufschrumpfmaterial, ein polymeres Laminatmaterial, ein elastomeres Laminatmaterial, und/oder jedes andere Material, das die Verbundantriebswelle 300 vor der Umgebung und Schotter schützt und gegenüber diesen abdichtet.
Um eine Ansammlung von Schnee und/oder Eis auf der Verbundantriebswelle 300 zu verhindern, kann ein hydrophobes Material, NeverWet™ von NeverWet, LLC und/oder irgendein anderes Antibenetzungsmaterial als das eine oder die mehreren Abdichtelemente 356 verwendet werden. Hydrophobe Materialien sind Materialien, die kein Wasser anziehen, sondern stattdessen Wasser von ihrer Oberfläche zurückweisen. Dies erschwert die Ansammlung von Schnee und/oder Eis auf der Verbundantriebswelle 300, wodurch die Gesamtlebensdauer und die Dauerhaftigkeit der Antriebswelle 300 verbessert werden.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung (nicht gezeigt) wird das Endstück mit einem Polymermaterial bedeckt, das elektrisch isolierend ist, bevor das/die eine oder die mehreren wendelförmigen und axial orientierten Garne oder Fasern in die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten und in die eine oder die mehreren axialen Nuten in dem Endstück gewebt werden. Das elektrisch isolierende Polymermaterial verhindert einen direkten Kontakt zwischen dem Endstück und dem/der einen oder den mehreren wendelförmigen und axial orientierten Garnen oder Fasern. Nachdem das/die eine oder die mehreren wendelförmigen und axial orientierten Garne oder Fasern in die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten und in die eine oder die mehreren axialen Nuten in dem Endstück gewebt wurden, wird eine Schleifring-Verbinderanordnung über dem/der einen oder den mehreren wendelförmigen und axial orientierten Garnen oder Fasern und dem isolierten Endstück installiert. die Schleifringanordnung, die auch als ein sich drehender elektrischer Verbinder bezeichnet wird, ist eine elektromechanische Vorrichtung, die die Übertragung von Energie und elektrischen Signale von einem stationären Objekt zu einem sich drehenden Objekt ermöglicht.
Eine typische Schleifringanordnung besteht aus einem elektrisch leitenden, sich drehenden Metallring und einem oder mehreren stationären Graphit- und/oder Metallkontakten, die in direktem elektrischem Kontakt mit zumindest einem Teil einer äußeren Oberfläche des elektrisch leitenden, sich drehenden Rings sind. Zusätzlich sind der eine oder die mehreren stationären Graphit- und/oder Metallkontakte elektrisch mit einer Quelle für elektrische Energie verbunden. Eine innere Oberfläche des elektrisch leitenden, sich drehenden Rings ist in direktem elektrischem Kontakt mit zumindest einem Bereich des/der einen oder der mehreren Garne oder Fasern, die in die Nuten in dem isolierten Endstück gewebt sind. Ein oder mehrere elektrisch leitende Klebstoffe können auch verwendet werden, um die innere Oberfläche des elektrisch leitenden, sich drehenden Rings auf dem/der einen oder den mehreren Garnen oder Fasern zu fixieren und die elektrische Verbindung zwischen dem /der einen oder den mehreren Garnen oder Fasern und dem elektrisch leitenden, sich drehenden Ring zu verbessern.
Um die Schleifringanordnung gegenüber der Umgebung zu schützen, kann die Schleifringanordnung vollständig innerhalb eines Gehäuses eingeschlossen sein. Dies führt zu einer Verbesserung der Gesamtlebensdauer, des Leistungsvermögens und der Dauerhaftigkeit der Schleifringanordnung.
Im Betrieb wird die von der Quelle für elektrische Energie gelieferte elektrische Energie zu dem einen oder den mehreren stationären Graphit- und/oder Metallkontakten übertragen, die dann die elektrische Energie zu dem elektrisch leitenden, sich drehenden Ring übertragen. Diese elektrische Energie wird dann von dem elektrisch leitenden, sich drehenden Ring zu dem/der einen oder den mehreren wendelförmigen und axial orientierten Garnen oder Fasern, die in die eine oder die mehreren Nuten in dem Endstück gewebt wurden, übertragen. Ein/Eine oder mehrere von dem/der einen oder den mehreren wendelförmigen und/oder axial orientierten Garnen oder Fasern wirken dann als ein elektrischer Widerstand, wodurch die elektrische Energie von der Quelle für elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt wird. Diese erzeugte Wärmeenergie wird dann verwendet, um etwaigen Schnee und/oder Eis, der/das sich auf der Verbundantriebswelle angesammelt hat, zu schmelzen. Zusätzlich kann diese erzeugte Wärmeenergie auch verwendet werden, um die Ansammlung von Schnee und/oder Eis auf der Verbundantriebswelle zu verhindern.
Es ist innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass die Quelle für elektrische Energie durch jedes herkömmliche Verfahren in elektrischem Kontakt mit der einen oder den mehreren wendelförmigen und/oder axial orientierten Fasern sein kann. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel und gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung (nicht gezeigt) kann die Quelle für elektrische Energie in direktem elektrischem Kontakt mit einer oder mehreren der einen oder der mehreren wendelförmigen und/oder axial orientierten Fasern sein. Wie vorstehend diskutiert wird, wirken dann das/die eine oder die mehreren wendelförmigen und/oder axial orientierten Garne oder Fasern als ein elektrischer Widerstand, wodurch die elektrische Energie von der Quelle für elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt wird. Die erzeugte Wärmeenergie wird dann verwendet, um etwaigen Schnee und/oder Eis, der/das sich auf der Verbundantriebswelle gesammelt hat, zu schmelzen. Zusätzlich kann diese erzeugte Wärmeenergie auch verwendet werden, um das Ansammeln von Schnee und/oder Eis auf der Verbundantriebswelle zu verhindern.
Wie vorstehend in Beziehung zu den 3 und 3A diskutiert wird und gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung kann die Verbundantriebswelle 300 weiterhin ein oder mehrere Ausgleichsgewichte 360 enthalten. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Offenbarung und als ein nicht-beschränkendes Beispiel können das eine oder die mehreren Ausgleichsgewichte 360 an zumindest einem Bereich der äußeren Oberfläche 338 des Endstücks 312, das an dem ersten Endbereich 304 der Kernstruktur 302 angebracht ist, angebracht sein, an zumindest einem Bereich der äu-ßeren Oberfläche 338 des Endstücks 312, das an dem zweiten Endbereich 306 der Kernstruktur 302 angebracht ist, angebracht sein, und/oder an zumindest einem Bereich der Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle angebracht sein. Zusätzlich können als ein nicht-beschränkendes Beispiel das eine oder die mehreren Ausgleichsgewichte 360 unter Verwendung von einer oder mehreren Schweißungen, mechanischen Befestigungsmitteln und/oder Klebstoffen angebracht sein.
Gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel der Offenbarung enthält die Verbundantriebswelle 300 weiterhin einen oder mehreren Sensoren 362. Der eine oder die mehreren Sensoren 362, die in 4B illustriert sind, können passive Sensoren und/oder aktive Sensoren sein. Zusätzlich können der eine oder die mehreren Sensoren 362 elektrische Sensoren und/oder piezoelektrische Sensoren sein. Wie in 4B illustriert ist, sind der eine oder die mehreren Sensoren 362 integral mit einem oder mehreren der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten 342 und/oder der einen oder der mehreren axialen Nuten 348 in dem zweiten Endbereich 318 des Endstücks 312 verbunden und in diesen angeordnet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Offenbarung können der eine oder die mehreren Sensoren 362 integral mit einer oder mehreren der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten 342 und/oder der einen oder der mehreren axialen Nuten 348 durch Verwendung eines oder mehrerer Klebstoffe, Verschweißungen und/oder mechanischer Befestigungsmittel verbunden sein. Es ist innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass der eine oder die mehreren Sensoren 362 einer oder mehreren der einen oder mehreren wendelförmigen Nuten 342 und/oder der einen oder der mehreren axialen Nuten 348 angebracht werden, bevor und/oder nachdem die eine oder die mehreren wendelförmigen und axial orientierten Fasern 308 und 310 in die Nuten 342 und 348 gewebt werden/wurden. Zusätzlich ist es innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass der eine oder die mehreren Sensoren 362 in einer oder mehreren der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten 342 und/oder der einen oder der mehreren axialen Nuten 348 angebracht werden, bevor und/oder nachdem der eine oder die mehreren strukturellen Klebstoffe 351 aufgebracht werden/wurden.
Als ein nicht-beschränkendes Beispiel können der eine oder die mehreren Sensoren 362 aktive Sensoren sein, die einen oder mehrere Algorithmen verwenden, um die Verbundantriebswelle 300 zu überwachen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Offenbarung stimulieren der eine oder die mehreren Sensoren 362 die Verbundantriebswelle 300 und überwachen, wie die Verbundantriebswelle 300 auf die ausgeübte Stimulation reagiert. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel ist die Stimulation eine mechanische Stimulation, eine elektrische Stimulation und/oder eine Vibrationsstimulation. Die Reaktion auf die Stimulation wird dann registriert und durch den einen oder die mehreren Algorithmen analysiert. Für den Fall, dass die Reaktion auf die Stimulation der Verbundantriebswelle 300 außerhalb der Grenzen eines vorbestimmten idealen Reaktionsbereichs ist, wird ein Signal über einen CAN-Bus (nicht gezeigt) zu dem Betreiber des Fahrzeugs (nicht gezeigt) gesendet, das dem Betreiber (nicht gezeigt) mitteilt, dass die Verbundantriebswelle 300 ersetzt und/oder repariert werden muss. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel schaltet das zu dem Betreiber (nicht gezeigt) über den CAN-Bus (nicht gezeigt) gesendete Signal ein Warnlicht, ein Wartungslicht, ein Anzeigerlicht, ein Reparaturlicht, ein Reparaturanzeigerlicht, ein Wartungsanzeigerlicht, einen hörbaren Alarm, eine graphikbasierte Nachricht und/oder eine textbasierte Nachricht ein.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Offenbarung und als nicht-beschränkendes Beispiel können der eine oder die mehreren Sensoren 362 passive Sensoren sein, die die Stärke von Vibrationen in der Verbundantriebswelle 300 durch Verwendung von einem oder mehreren Beschleunigungsmessern messen. Eine oder mehrere ECUs (nicht gezeigt) vergleichen das gesammelte Vibrationsverhalten der Verbundantriebswelle 300 und vergleichen es mit einem vorbestimmten idealen Vibrationsbereich. Für den Fall, dass das Vibrationsverhalten der Verbundantriebswelle 300 außerhalb der Grenzen des vorbestimmten idealen Vibrationsbereichs liegt, wird ein Signal über den CAN-Bus (nicht gezeigt) zu dem Betreiber des Fahrzeugs (nicht gezeigt), das dem Betreiber (nicht gezeigt) mitteilt, dass die Verbundantriebswelle 300 ersetzt und/oder repariert werden muss. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel schaltet das zu dem Betreiber (nicht gezeigt) über den CAN-Bus (nicht gezeigt) gesendete Signal ein Warnlicht, ein Wartungslicht, ein Anzeigerlicht, ein Reparaturlicht, ein Reparaturanzeigerlicht, ein Wartungsanzeigerlicht, einen hörbaren Alarm, eine graphikbasierte Nachricht und/oder eine textbasierte Nachricht ein.
Gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel der Offenbarung und als ein nicht-beschränkendes Beispiel sind der eine oder die mehreren Sensoren 362, die in 4B illustriert sind, ein oder mehrere Torsionswandler. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Offenbarung wird der Torsionswandler verwendet, um die Größe eines auf die Verbundantriebswelle 300 ausgeübten Drehmoments zu messen und zu registrieren, wenn die Verbundantriebswelle 300 in einem statischen und/oder einem dynamischen Zustand ist. Diese Information wird dann zu einer oder mehreren ECUs (nicht gezeigt) des Fahrzeugs (nicht gezeigt) übertragen und von diesen gesammelt. Ein oder mehrere Algorithmen analysieren und überwachen dann die gesammelten Informationen durch die eine oder die mehreren ECUs (nicht gezeigt) und vergleichen die Informationen mit einem vorbestimmten idealen Betriebsverhalten, um die Leistungsvermögenscharakteristiken der Verbundantriebswelle 300 zu verfolgen und zu identifizieren, wenn die Verbundantriebswelle 300 repariert werden muss, und/oder zu identifizieren, wenn die Verbundantriebswelle 300 ersetzt werden muss. Für den Fall, dass die Verbundantriebswelle 300 ersetzt oder repariert werden muss, wird ein Signal von der einen oder den mehreren ECUs (nicht gezeigt) über einen CAN-Bus (nicht gezeigt), der die eine oder die mehreren ECUs (nicht gezeigt) verbindet, gesendet, das dem Betreiber des Fahrzeugs (nicht gezeigt) mitteilt, dass die Verbundantriebswelle 300 ersetzt und/oder repariert werden muss. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel schaltet das über den CAN-Bus (nicht gezeigt) zu dem Betreiber (nicht gezeigt) gesendete Signal ein Warnlicht, ein Wartungslicht, ein Anzeigerlicht, ein Reparaturlicht, ein Reparaturanzeigerlicht, ein Wartungsanzeigerlicht, einen hörbaren Alarm, eine graphikbasierte Nachricht und/oder eine textbasierte Nachricht ein.
Die 5 und 5A illustrieren die in 3 illustrierte Verbundantriebswelle 200 mit einem Endstück 400 nach einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung. Die in 5 illustrierte Verbundantriebswelle 200 ist die gleiche wie die vorstehend in Verbindung mit 3 beschriebene Verbundantriebswelle 200, mit den nachfolgend spezifisch aufgeführten Ausnahmen. Wie in 5 illustriert und vorstehend in Verbindung mit 3 der Offenbarung diskutiert, enthält die Verbundantriebswelle 200 eine Kernstruktur 202 mit einem ersten Endbereich 204 und einem zweiten Endbereich 206. Zusätzlich enthält, wie in den 3 und 5 der Offenbarung illustriert ist, die Kernstruktur 202 der Verbundantriebswelle 200 eines/eine oder mehrere wendelförmig orientierte Garne oder Fasern 208, die auf die äußere Oberfläche (nicht gezeigt) des Dorns (nicht gezeigt) unter einem Wendelwinkel θ gewebt sind. Es ist innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass das/die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Garne oder Fasern 208 der Kernstruktur 202 der Verbundantriebswelle 200 mit einer einzigen Steigung gewebt oder mit mehr als einer Steigung gewebt sind. Zusätzliche wendelförmig orientierte Litzen aus Garnen oder Fasern 208 können zu der Kernstruktur 202 der Verbundantriebswelle 200 wie erforderlich hinzugefügt werden, um die mechanischen und/oder physikalischen Eigenschaften der Welle 200 zu ändern.
Eine Kopplung oder ein Endstück 400 ist integral mit zumindest einem Teil des ersten Endbereichs 204 und des zweiten Endbereichs 206 der Kernstruktur 202 der in 5 illustrierten Verbundantriebswelle 200 verbunden. Das Endstück 400 hat einen ersten Endbereich 402, einen zweiten Endbereich 404, eine innere Oberfläche 406 und eine äußere Oberfläche 408. Die innere Oberfläche 406 und die äußere Oberfläche 408 des Endstücks 400 definieren im Inneren einen hohlen Bereich 410. Wie in den 5 und 5A illustriert ist und als ein nicht-beschränkendes Beispiel hat das Endstück 400 eine im Wesentlichen zylindrische Form.
Eine oder mehrere wendelförmige Nuten 412 mit einem ersten Ende 414 und einem zweiten Ende 416 erstrecken sich entlang zumindest eines Teils der äußeren Oberfläche 408 des zweiten Endbereichs 404 des Endstücks 400. Die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten 412 in zumindest einem Teil der äußeren Oberfläche 408 des zweiten Endbereichs 404 des Endstücks 400 haben einen Wendelwinkel θ, der dem Wendelwinkel θ der einen oder der mehreren wendelförmig orientierten Fasern 208 in den Endbereichen 204 und 206 der Kernstruktur 202 der Verbundantriebswelle 200 komplementär ist. Die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten 412 haben eine solche Größe, dass eine oder mehrere der einen oder der mehreren wendelförmig orientierten Fasern 208 in die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten 412 gewebt und in diesen zurückgehalten werden können.
Ein oder mehrere Durchgangslöcher 418 erstrecken sich von der inneren Oberfläche 406 zu der äußeren Oberfläche 408 des zweiten Endbereichs 404 des Endstücks 400 an dem zweiten Ende 416 der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten 412. Das eine oder die mehreren Durchgangslöcher 418 an dem zweiten Ende 416 der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten 412 haben eine solche Größe, dass eine oder mehrere von der einen oder den mehreren wendelförmig orientierten Fasern 208 in das eine oder die mehreren Durchgangslöcher 418 gewebt sind und in diesen zurückgehalten werden. Es ist innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern 208 durch die Flechtmaschine (nicht gezeigt) oder als ein separater Schritt vor und/oder nach dem Flechtprozess für die Kernstruktur 202 der Verbundantriebswelle 200 in die Durchgangslöcher 418 gewebt werden können.
Die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern 208 können durch jedes herkömmliche Verfahren innerhalb des einen oder der mehreren Durchgangslöcher 418 zurückgehalten werden. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel werden die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern 208 innerhalb des einen oder der mehreren Durchgangslöcher 418 zurückgehalten durch Presspassung der einen oder der mehreren wendelförmig orientierten Fasern 208 in den Durchgangslöchern 418 und/oder durch Binden eines Knotens an dem Ende der einen oder der mehreren wendelförmig orientierten Fasern 208, der größer als der Durchmesser des einen oder der mehreren Durchgangslöcher 418 ist.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung (nicht gezeigt) hat das äußerste Ende des zweiten Endbereichs des Endstücks entgegengesetzt zu dem ersten Endbereich eine Abschrägung oder eine abgerundete Kante. Zusätzlich können gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Offenbarung (nicht gezeigt) das eine oder die mehreren Durchgangslöcher ebenfalls eine oder mehrere Abschrägungen oder gerundete Kanten haben. Die Abschrägungen oder abgerundeten Kanten stellen sicher, dass die Bereiche des Endstücks, die in direktem Kontakt mit der einen oder den mehreren wendelförmig orientierten Fasern sind, keinen Abrieb der einen oder der mehreren wendelförmig orientierten Fasern bewirken, wodurch die Gesamtlebensdauer und Dauerhaftigkeit der Verbundantriebswelle verbessert werden.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der in den 5 und 5A illustrierten Offenbarung ist das Endstück 400 allgemein ein metallisches Endstück, das aus Eisen, Stahl, Aluminium und/oder jedem anderen Material, das in der Lage ist, dem Zug, dem Druck, den radialen, axialen und/oder Torsionslasten, die auf das Endstück 400 ausgeübt werden, zu widerstehen, bestehen kann. Es ist innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass das an dem ersten Endbereich 204 der Kernstruktur 202 der Verbundantriebswelle 200 angebracht Endestück von dem Endstück, das an dem zweiten Endbereich 206 der Kernstruktur 202 der Verbundantriebswelle 200 angebracht ist, verschieden sein kann.
Nachdem die Kernstruktur 202 der Verbundantriebswelle 200 geflochten wurde, nachdem die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern 208 in die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten 242 gewebt wurden, und nachdem die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern 208 in das eine oder die mehreren Durchgangslöcher 418 gewebt und diesen zurückgehalten wurden, werden der eine oder die mehreren strukturellen Klebstoffe 251 auf die Verbundantriebswelle 200 aufgebracht.
Der eine oder die mehreren strukturellen Klebstoffe 251 werden auf die Kernstruktur 202 aufgebracht, wobei die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern 208, die die Kernstruktur 202 und die Verbundantriebswelle 200 bilden, vollständig eingekapselt werden. Zusätzlich werden der eine oder die mehreren strukturellen Klebstoffe 251 auf den zweiten Endbereich 404 des Endstücks 400 aufgebracht, wobei die Fasern 208 vollständig eingekapselt und die Leerstellen in der einen oder den mehreren wendelförmigen Nuten 412 und/oder dem einen oder den mehreren Durchgangslöchern 418 gefüllt werden. Es ist innerhalb des Bereichs der Offenbarung, dass eine oder mehrere Schichten aus dem einen oder den mehreren strukturellen Klebstoffen 251 auf die Verbundantriebswelle 200 aufgebracht werden, um die gewünschten chemischen, mechanischen und/oder physikalischen Eigenschaften zu erzielen.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung kann die Verbundantriebswelle 200 weiterhin ein oder mehrere Abdichtelemente 250 enthalten, die vollständig die Kernstruktur 202 der Verbundantriebswelle 200 einkapseln. Zusätzlich ist es innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass das eine oder die mehreren Abdichtelemente 250 auch zumindest einen Teil des zweiten Endbereichs 404 des Endstücks 400 vollständig einkapseln. Das eine oder die mehreren Abdichtelemente 250 schützen die Verbundantriebswelle 200 vor der Umgebung und vor Schotter und dichten sie gegenüber diesen ab, wodurch die Gesamtlebensdauer und die Dauerhaftigkeit der Verbundantriebswelle 200 verbessert werden. Wie vorstehend in Verbindung mit den 3 und 3A diskutiert wurde und als ein nicht-beschränkendes Beispiel sind das eine oder die mehreren Abdichtelemente 250 ein nicht-strukturelles Aluminiumrohr, ein Abdichtmaterial, ein Aufschrumpfmaterial, ein polymeres Laminatmaterial, ein NeverWEt™-Material von NeverWet, LLC, ein hydrophobes Material, ein Antibenetzungsmaterial, ein elastomeres Laminatmaterial und/oder jedes andere Material, das die Verbundantriebswelle 200 gegenüber der Umgebung und Schotter abdichtet und vor diesen schützt.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung (nicht gezeigt) wird das Endstück mit einem Polymermaterial bedeckt, das elektrisch isoliert, bevor das/die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Garne oder Fasern in die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten in dem Endstück gewebt werden. Das elektrisch isolierende Polymermaterial verhindert einen direkten Kontakt zwischen dem/der einen oder den mehreren wendelförmig orientierten Garnen oder Fasern und dem Endstück. Nachdem das/die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Garne oder Fasern in die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten in dem Endstück gewebt wurden, wird eine Schleifring-Verbinderanordnung über dem/der einen oder den mehreren wendelförmig orientierten Garnen oder Fasern und dem isolierten Endstück installiert. Die Schleifringanordnung, die auch als ein sich drehender elektrischer Verbinder bezeichnet wird, ist eine elektromechanische Vorrichtung, die die Übertragung von Energie und elektrischen Signale von einem stationären Objekt zu einem sich drehenden Objekt ermöglicht.
Eine typische Schleifringanordnung besteht aus einem elektrisch leitenden, sich drehenden Metallring und einem oder mehreren stationären Graphit- und/oder Metallkontakten, die in direktem elektrischem Kontakt mit zumindest einem Bereich einer äußeren Oberfläche des elektrisch leitenden, sich drehenden Rings sind. Zusätzlich sind der eine oder die mehreren stationären Graphit- und/oder Metallkontakte elektrisch mit einer Quelle für elektrische Energie verbunden. Eine innere Oberfläche des elektrisch leitenden, sich drehenden Rings ist in direktem elektrischem Kontakt mit zumindest einem Bereich des/der einen oder der mehreren Garne oder Fasern, die in die Nuten in dem isolierten Endstück gewebt sind. Ein oder mehrere elektrisch leitende Klebstoffe können auch verwendet werden, um die innere Oberfläche des elektrisch leitenden, sich drehenden Rings auf dem/der einen oder den mehreren Garnen oder Fasern zu sichern und die elektrische Verbindung zwischen dem/der einen oder den mehreren Garnen oder Fasern und dem elektrisch leitenden, sich drehenden Ring zu verbessern.
Um die Schleifringanordnung vor der Umgebung zu schützen, kann die Schleifringanordnung vollständig innerhalb eines Gehäuses eingeschlossen sein. Dies trägt zur Verbesserung der Gesamtlebensdauer, des Leistungsvermögens und der Dauerhaftigkeit der Schleifringanordnung bei.
Im Betrieb wird die von der Quelle für elektrische Energie gelieferte elektrische Energie zu dem einen oder den mehreren stationären Graphit- und/oder Metallkontakten übertragen, die dann die elektrische Energie zu dem elektrisch leitenden, sich drehenden Ring übertragen. Diese elektrische Energie wird dann von dem elektrisch leitenden, sich drehenden Ring zu dem/der einen oder den mehreren wendelförmig orientierten Garnen oder Fasern, die in die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten in dem Endstück gewebt wurden, übertragen. Das/Die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Garne oder Fasern wirken dann als ein elektrischer Widerstand, wodurch die elektrische Energie von der Quelle für elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt wird. Die erzeugte Wärmeenergie wird dann verwendet, um etwaigen Schnee und/oder Eis, der/das sich auf der Verbundantriebswelle angesammelt hat, zu schmelzen. Zusätzlich kann diese erzeugte Wärmeenergie ebenfalls verwendet werden, um das Ansammeln von Schnee und/oder Eis auf der Verbundantriebswelle zu verhindern.
Es ist innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass die Quelle für elektrische Energie durch jedes herkömmliche Verfahren in elektrischem Kontakt mit der einen oder den mehreren wendelförmig orientierten Fasern sein kann. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel und gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung (nicht gezeigt) kann die Quelle für elektrische Energie in direktem elektrischem Kontakt mit einer oder mehreren der einen oder der mehreren wendelförmig orientierten Fasern sein. Wie vorstehend diskutiert ist, wirkt das/die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Garne oder Fasern als ein elektrischer Widerstand, wodurch die elektrische Energie von der Quelle für elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt wird. Diese erzeugte Wärmeenergie wird dann verwendet, um etwaigen Schnee und/oder Eis, der/das sich auf der Verbundantriebswelle angesammelt hat, zu schmelzen. Zusätzlich kann diese erzeugte Wärmeenergie ebenfalls dazu verwendet werden, das Ansammeln von Schnee und/oder Eis zu auf der Verbundantriebswelle zu verhindern.
Integral mit zumindest einem Teil des ersten Endbereichs 402 des Endstücks 400 verbunden ist zumindest ein Bereich eines Endes einer Antriebswellenkopplung 420. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel ist die Antriebswellenkopplung 420 eine Komponente eines Kreuzgelenks, eines U-Gelenks, einer Universalkopplung, eines Kardangelenks, eines Doppelkardangelenks, eines Hooke'schen Gelenks, eines Spicer-Gelenks, einer homokinetischen Kopplung, eines Doppelgelenks, eines Hardy-Spicer-Gelenks, eines Gegenflansches oder einer Ausgangswelle für einen elektrischen Motor. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der in 5 illustrierten Offenbarung ist die Antriebswellenkopplung 420 ein metallisches Endjoch. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel kann das metallische Endjoch aus Eisen, Stahl, Aluminium und/oder jedem anderen Material, das in der Lage ist, dem Zug, dem Druck, den radialen, axialen und/oder Torsionslasten, die auf die Antriebswellenkopplung 420 ausgeübt werden, zu widerstehen, bestehen. Es ist innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass die Antriebswellenkopplung, die an dem Endstück 400, das an dem ersten Endbereich 204 der Kernstruktur 202 angebracht ist, angebracht ist, verschieden von der Antriebswellenkopplung, die an dem Endstück 400, das an dem zweiten Endbereich 206 der Kernstruktur der Verbundantriebswelle 200 angebracht ist, angebracht ist, sein kann.
Der erste Endbereich 402 des Endstücks 400 kann integral mit zumindest einem Teil des Endes der Antriebswellenkopplung 420 durch jedes herkömmliche Verfahren verbunden sein. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel kann der erste Endbereich 402 des Endstücks 400 integral mit zumindest einem Teil des Endes der Antriebswellenkopplung 420 verbunden sein durch Verwendung einer oder mehrerer Verschweißungen, mechanischer Befestigungsmittel, einer Schraubverbindung, einer Keilverbindung und/oder eines oder mehrerer Klebstoffe. Zusätzlich ist es innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass die Antriebswellenkopplung 420 integral mit dem ersten Endbereich 420 des Endstücks 400 verbunden werden kann, bevor, während und/oder nachdem der eine oder die mehreren strukturellen Klebstoffe 251 auf die Verbundantriebswelle 200 aufgebracht und ausgehärtet werden/wurden.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung wird das Endstück 400 anfänglich mit einer vorbestimmten Länge bereitgestellt, die erforderlich ist, um die Endstücke 400 ordnungsgemäß in der Flechtmaschine (nicht gezeigt) zu sichern. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Offenbarung wird das Endstück 400 nachfolgend geschnitten und/oder maschinell auf eine vorbestimmte Länge gekürzt, bevor die Antriebswellenkopplung 420 an zumindest einem Teil des ersten Endbereichs 402 des Endstücks 400 angebracht wird.
Wie vorstehend in Verbindung mit den 3 und 3A diskutiert und in 5 illustriert ist, kann die Verbundantriebswelle 200 nach einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung weiterhin ein oder mehrere Ausgleichsgewichte 252 enthalten. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Offenbarung und als ein nicht-beschränkendes Beispiel können das eine oder die mehreren Ausgleichsgewichte 252 an zumindest einem Bereich der äußeren Oberfläche 408 des Endstücks 400, das an dem ersten Endbereich 204 an der Kernstruktur 202 angebracht ist, angebracht werden an zumindest einem Bereich der äußeren Oberfläche 408 des Endstücks 400, das an dem zweiten Endbereich 208 der Kernstruktur 202 angebracht ist, angebracht werden, an zumindest einem Bereich von einer oder mehreren der Antriebswellenkopplungen 420 angebracht werden und/oder an zumindest einem Bereich der Kernstruktur 202 der Verbundantriebswelle 200 angebracht werden. Zusätzlich können, als ein nicht-beschränkendes Beispiel, das eine oder die mehreren Ausgleichsgewichte 252 unter Verwendung einer oder mehrerer Verschweißungen, mechanischer Befestigungsmittel und/oder Klebstoffen angebracht werden.
Gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel der Offenbarung kann die in den 5 und 5A illustrierte Verbundantriebswelle 200 weiterhin einen oder mehrere Sensoren 260 enthalten. Wie in 5A illustriert ist, sind der eine oder die mehreren Sensoren 260 integral mit einer oder mehreren der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten 412 in dem zweiten Endbereich 404 des Endstücks 400 verbunden und in diesen angeordnet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Offenbarung können der eine oder die mehreren Sensoren 260 integral mit einer oder mehreren der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten 412 durch Verwendung eines oder mehrerer Klebstoffe, Verschweißungen und/oder mechanischer Befestigungsmittel verbunden sein. Es ist innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass der eine oder die mehreren Sensoren 260 an einer oder mehreren der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten 412 angebracht werden können, bevor und/oder nachdem die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern 208 in die Nuten 412 gewebt werden/wurden. Zusätzlich können der eine oder die mehrere Sensoren 260 an einer oder mehreren der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten 412 angebracht werden, bevor und/oder nachdem der eine oder die mehreren strukturellen Klebstoffe 251 aufgebracht werden/wurden.
Die 6 und 6A illustrieren die in den 4 und 4A illustrierte Verbundantriebswelle 300 mit einem Endstück 500 nach noch einem anderen Ausführungsbeispiel der Offenbarung. Die in 6 illustrierte Verbundantriebswelle 300 ist die gleiche wie die vorstehend in Verbindung mit den 4 und 4A beschriebene Verbundantriebswelle 300 mit den nachfolgend spezifisch genannten Ausnahmen. Wie in 6 illustriert und vorstehend in Verbindung mit den 4 und 4A diskutiert ist, enthält die Verbundantriebswelle 300 eine Kernstruktur 302 mit einem ersten Endbereich 304 und einem zweiten Endbereich 304. Zusätzlich enthält, wie in den 4, 4A und 6 der Offenbarung illustriert ist, die Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 ein/eine oder mehrere wendelförmig orientierte Garne oder Fasern 308, die auf die äußere Oberfläche (nicht gezeigt) des Dorns (nicht gezeigt) unter einem Wendelwinkel θ gewebt sind. Es ist innerhalb des Bereichs der Offenbarung, dass das/die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Garne oder Fasern 308 der Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 mit einer einzigen Steigung gewebt oder so gewebt sein können, dass sie mehr als eine Steigung haben. Zusätzlich können wendelförmig orientierte Litzen aus Garnen oder Fasern 308 zu der Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 wie erforderlich hinzufügt sein, um die mechanischen und/oder physikalischen Eigenschaften der Welle 300 zu ändern.
Wie vorstehend diskutiert ist und gemäß dem in den 4 und 4A illustrierten Ausführungsbeispiel der Offenbarung enthält die Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 weiterhin eine oder mehrere zusätzliche Litzen aus Garn oder Fasern 310, die axial orientiert sind, um die physikalischen und/oder mechanischen Eigenschaften der Verbundantriebswelle 300 zu verbessern. Wie in den 4, 4A und 6 illustriert ist, sind die eine oder die mehreren axial orientierten Litzen aus Garn oder Fasern 310 innerhalb einer oder mehreren wendelförmig orientierten Litzen aus Garn oder Fasern 308 verflochten, um eine triaxial gewebte Kernstruktur 302 zu erzeugen. Zusätzliche axial orientierte Litzen aus Garn oder Fasern 310 können zu der Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 wie erforderlich hinzugefügt sein, um die mechanischen und/oder physikalischen Eigenschaften der Welle 300 zu ändern.
Integral verbunden mit zumindest einem Teil des ersten Endbereichs 304 und des zweiten Endbereichs 306 der Kernstruktur 302 der in 6 illustrierten Verbundantriebswelle 300 ist die Kopplung oder ein Endstück 500. Das Endstück 500 hat einen ersten Endbereich 502, einen zweiten Endbereich 504, eine innere Oberfläche 506 und eine äußere Oberfläche 508. Die innere Oberfläche 506 und die äußere Oberfläche 508 des Endstücks 500 definieren in ihrem Inneren einen hohlen Bereich 510. Wie in den 6 und 6A illustriert ist und als ein nicht-beschränkendes Beispiel hat das Endstück 500 im Wesentlichen eine zylindrische Form.
Eine oder mehrere wendelförmige Nuten 512 mit einem ersten Ende 514 und einem zweiten Ende 516 erstrecken sich zumindest einem Bereich der äußeren Oberfläche 508 des zweiten Endbereichs 504 des Endstücks 500. Die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten 512 in zumindest einem Bereich der äußeren Oberfläche 508 des zweiten Endbereichs 504 des Endstücks 500 haben einen Wendelwinkel θ, der komplementär zu dem Wendelwinkel θ der einen oder der mehreren wendelförmig orientierten Fasern 308 an den Endbereichen 304 und 306 der Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 ist. Die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten 512 haben eine solche Größe, dass eine oder mehrere der einen oder der mehreren wendelförmig orientierten Fasern 308 in die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten 512 gewebt und in diesen zurückgehalten werden können.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der in den 6 und 6A illustrierten Offenbarung das Endstück 500 weiterhin eine oder mehrere axiale Nuten 518 mit einem ersten Ende 520 und einem zweiten Ende 522. Die eine oder die mehreren axialen Nuten 518 erstrecken sich axial entlang zumindest eines Bereichs der äußeren Oberfläche 508 des zweiten Endbereichs 504 des Endstücks 500. Zusätzlich erstrecken sich die eine oder die mehreren axialen Nuten 518 über zumindest einen Bereich der äußeren Oberfläche 508 des zweiten Endbereichs 504 des Endstücks 500 koaxial mit der einen oder den mehreren axial orientierten Fasern 310 an den Endbereichen 304 und 306 der Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300.
Ein oder mehrere Durchgangslöcher 524 erstrecken sich von der inneren Oberfläche 506 zu der äußeren Oberfläche 508 des zweiten Endbereichs 504 des Endstücks 500 an dem zweiten Ende 516 der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten 512 und/oder dem zweiten Ende 522 der einen oder der mehreren axialen Nuten 518. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung (nicht gezeigt) sind ein oder mehrere Durchgangslöcher vorhanden, die an dem zweiten Ende der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten angeordnet sind, und es sind ein oder mehrere verschiedene Durchgangslöcher vorhanden, die sich an dem zweiten Ende der einen oder der mehreren axialen Nuten befinden.
Wie vorstehend in Verbindung mit den 4, 4A und 6 diskutiert ist, haben das eine oder die mehreren Durchgangslöcher 524 an dem zweiten Ende 516 der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten 512 und/oder an dem zweiten Ende der einen oder der mehreren axialen Nuten 518 eine solche Größe, dass eine oder mehrere der einen oder der mehreren wendelförmig orientierten Fasern 308 und/oder der einen oder der mehreren axial orientierten Fasern 310 in das eine oder die mehreren Durchgangslöcher 524 gewebt sind und in diesen zurückgehalten werden. Es ist innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern 308 und/oder die eine oder die mehreren axial orientierten Fasern 310 durch die Flechtmaschine (nicht gezeigt) oder als ein separater Schritt vor und/oder nach dem Flechtprozess für die Kernstruktur 302 in die Durchgangslöcher 524 gewebt werden können.
Die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern 308 und/oder die eine oder die mehreren axial orientierten Fasern 310 können durch jedes herkömmliche Verfahren innerhalb des einen oder der mehreren Durchgangslöcher 514 zurückgehalten werden. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel werden die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern 308 und/oder die eine oder die mehreren axial orientierten Fasern 310 innerhalb des einen oder der mehreren Durchgangslöcher 524 zurückgehalten durch Presspassung der Fasern 308 und 310 in den Durchgangslöchern 524. Alternativ können die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern 308 und/oder die eine oder die mehreren axial orientierten Fasern 310 des einen oder der mehreren Durchgangslöcher 524 zurückgehalten werden durch Binden eines Knotens an dem Ende der Fasern 308 und 310, der größer als der Durchmesser des einen oder der mehreren Durchgangslöcher 524 ist.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung (nicht gezeigt) hat das äußerste Ende des zweiten Endbereichs des Endstücks entgegengesetzt zu dem ersten Endbereich eine Abschrägung oder eine abgerundete Kante. Zusätzlich können gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Offenbarung (nicht gezeigt) das eine oder die mehreren Durchgangslöcher ebenfalls eine oder mehrere Abschrägungen oder abgerundete Kanten haben. Die Abschrägungen oder abgerundeten Kanten stellen sicher, dass die Bereiche des Endstücks, die in direktem Kontakt mit der einen oder den mehreren wendelförmig und/oder axial orientierten Fasern sind, keinen Abrieb der einen oder der mehreren wendelförmig und/oder axial orientierten Fasern bewirken, wodurch die Gesamtlebensdauer und die Dauerhaftigkeit der Verbundantriebswelle verbessert werden.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der in den 6 und 6A illustrierten Offenbarung ist das Endstück 500 im Allgemeinen ein metallisches Endstück. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel kann das im Allgemeinen metallische Endstück aus Eisen, Stahl, Aluminium und/oder jedem anderen Material, das in der Lage ist, dem Zug, dem Druck, den radialen, axiale und/oder Torsionslasten, die auf das Endstück 500 ausgeübt werden, zu widerstehen, bestehen. Es ist innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass das an dem ersten Endbereich 304 der Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 angebrachte Endstück verschieden von dem Endstück sein kann, das an dem zweiten Endbereich 306 der Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 angebracht ist.
Nachdem die Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 geflochten wurde, nachdem das/die eine oder die mehreren Garne oder Fasern 308 und 310 in die eine oder die mehreren Nuten 512 und 518 gewebt wurden, und nachdem das/die eine oder die mehreren Garne oder Fasern 308 und 310 in das eine oder die mehreren Durchgangslöcher 248 gewebt und diesen zurückgehalten wurden, werden der eine oder die mehreren strukturellen Klebstoffe 351 auf die Verbundantriebswelle 300 aufgebracht.
Der eine oder die mehreren strukturellen Klebstoffe 351 werden auf die Kernstruktur 302 aufgebracht, wobei die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern 308 und die eine oder die mehreren axial orientierten Fasern 310, die die Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 bilden, vollständig eingekapselt werden. Zusätzlich werden der eine oder die mehreren strukturellen Klebstoffe 351 auf den zweiten Endbereich 504 des Endstücks 500 aufgebracht, wobei die Fasern 308 und 310 vollständig eingekapselt und die Leerstellen in der einen oder den mehreren wendelförmigen Nuten 412, der einen oder den mehreren axialen Nuten 518 und/oder dem einen oder den mehreren Durchgangslöchern 524 gefüllt werden. Es ist innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass eine oder mehrere Schichten des einen oder der mehreren strukturellen Klebstoffe 351 auf die Verbundantriebswelle 300 aufgebracht werden, um die gewünschten chemischen, mechanischen und/oder physikalischen Eigenschaften zu erzielen.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung kann die Verbundantriebswelle 300 weiterhin ein oder mehrere Abdichtelemente 356 enthalten, die die Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 vollständig einkapseln. Zusätzlich ist es innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass das eine oder die mehreren Abdichtelemente 356 auch zumindest einen Teil des zweiten Endbereichs 504 des Endstücks 500 vollständig einkapseln. Das eine oder die mehreren Abdichtelemente 356 schützen die Verbundantriebswelle 300 vor der Umgebung und vor Schotter und dichten sie gegenüber diesen ab, wodurch die Gesamtlebensdauer und die Dauerhaftigkeit der Verbundantriebswelle 300 verbessert werden. Wie vorstehend in Verbindung mit den 4, 4A und 4B diskutiert und als ein nicht-beschränkendes Beispiel sind das eine oder die mehreren Abdichtelemente 356 ein nicht-strukturelles Aluminiumrohr, ein Abdichtungsmaterial, ein Aufschrumpfmaterial, ein polymeres Laminatmaterial, ein NeverWet™-Material von NeverWet, LLC, ein hydrophobes Material, ein Antibenetzungsmaterial, ein elastomeres Laminatmaterial und/oder jedes andere Material, das die Verbundantriebswelle 300 abdichten und/oder vor der Umgebung und vor Schotter schützen kann.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung (nicht gezeigt) wird das Endstück mit einem elektrischen isolierenden Polymermaterial bedeckt, bevor das/die eine oder die mehreren wendelförmig und axial orientierten Garne oder Fasern in die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten und axialen Nuten in dem Endstück gewebt werden. Das elektrisch isolierende Polymermaterial verhindert einen direkten Kontakt zwischen dem/der einen oder den mehreren wendelförmig und axial orientierten Garnen oder Fasern und dem Endstück. Nachdem das/die eine oder die mehreren wendelförmig und axial orientierten Garne oder Fasern in die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten und axialen Nuten in dem Endstück gewebt wurden, wird eine Schleifring-Verbinderanordnung über dem/der einen oder den mehreren wendelförmig und axial orientierten Garnen oder Fasern und dem isolierten Endstück installiert. Die Schleifringanordnung, die auch als ein sich drehender elektrischer Verbinder bezeichnet wird, ist eine elektromechanische Vorrichtung, die die Übertragung von Energie und elektrischen Signalen von einem stationären Objekt zu einem sich drehenden Objekt ermöglicht.
Eine typische Schleifringanordnung besteht aus einem elektrisch leitenden, sich drehenden Metallring und einem oder mehreren stationären Graphit- und/oder Metallkontakten, die in direktem elektrischem Kontakt mit zumindest einem Bereich einer äußeren Oberfläche des elektrisch leitenden, sich drehenden Rings sind. Zusätzlich sind der eine oder die mehreren stationären Graphit- und/oder Metallkontakte elektrisch mit einer Quelle für elektrische Energie verbunden. Eine innere Oberfläche des elektrisch leitenden, sich drehenden Rings ist in direktem elektrischem Kontakt mit zumindest einem Bereich des/der einen oder der mehreren Garne oder Fasern, die in die Nuten des isolierten Endstücks gewebt sind. Ein oder mehrere elektrisch leitende Klebstoffe können auch verwendet werden, um die innere Oberfläche des elektrisch leitenden, sich drehenden Rings an dem/der einen oder den mehreren Garnen oder Fasern zu sichern und die elektrische Verbindung zwischen dem/der einen oder den mehreren Garnen oder Fasern und dem elektrisch leitenden, sich drehenden Ring zu verbessern.
Um die Schleifringanordnung vor der Umgebung zu schützen, kann die Schleifringanordnung vollständig innerhalb eines Gehäuses umschlossen sein. Dies trägt zu einer Verbesserung der Gesamtlebensdauer, des Leistungsvermögens und der Dauerhaftigkeit der Schleifringanordnung bei.
Im Betrieb wird die von der Quelle für elektrische Energie gelieferte elektrische Energie zu dem einen oder den mehreren stationären Graphit- und/oder Metallkontakten übertragen, die dann die elektrische Energie zu dem elektrisch leitende, sich drehenden Ring übertragen. Diese elektrische Energie wird dann von dem elektrisch leitenden, sich drehenden Ring zu dem/der einen oder den mehreren wendelförmig und axial orientierten Garnen oder Fasern, die in die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten oder axialen Nuten in dem Endstück gewebt wurden, übertragen. Eines/Eine oder mehrere von den einen oder mehreren wendelförmig und/oder axial orientierten Garnen oder Fasern wirken dann als ein elektrischer Widerstand, wodurch die elektrische Energie von der Quelle für elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt wird. Die erzeugte Wärmeenergie wird dann verwendet, um etwaigen Schnee und/oder Eis, der/das sich auf der Verbundantriebswelle angesammelt hat, zu schmelzen. Zusätzlich kann die erzeugte Wärmeenergie ebenfalls verwendet werden, um das Ansammeln von Schnee und/oder Eis auf der Verbundantriebswelle zu verhindern.
Es ist innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass die Quelle für elektrische Energie durch irgendein herkömmliches Verfahren in elektrischem Kontakt mit der einen oder den mehreren wendelförmig und/oder axial orientierten Fasern sein kann. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel und gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung (nicht gezeigt) kann die Quelle für elektrische Energie in direktem elektrischem Kontakt mit einer oder mehreren von der einen oder den mehreren wendelförmig und/oder axial orientierten Fasern sein. Wie vorstehend diskutiert ist, wirken das/die eine oder die mehreren wendelförmig und/oder axial orientierten Garne oder Fasern als ein elektrischer Widerstand, wodurch die elektrische Energie von der Quelle für elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt wird. Die erzeugte Wärmeenergie wird dann verwendet, um etwaigen Schnee und/oder Eis, der/das sich auf der Verbundantriebswelle angesammelt hat, zu schmelzen. Zusätzlich kann die erzeugte Wärmeenergie ebenfalls verwendet werden, um die Ansammlung von Schnee und/oder Eis auf der Verbundantriebswelle zu verhindern.
Zumindest ein Bereich des Endes der in den 5 und 6 der Offenbarung illustrierten Antriebswellenkopplung 420 ist integral mit zumindest einem Teil des ersten Endbereichs 502 des Endstücks 500 verbunden. Wie vorstehend in Verbindung mit 5 diskutiert ist und als ein nicht-beschränkendes Beispiel ist die Antriebswellenkopplung 420 eine Komponente eines Kreuzgelenks, eines U-Gelenks, einer Universalkopplung, eines Kardangelenks, eines Doppelkardangelenks, eines Hooke'schen Gelenks, eines Spicer-Gelenks, einer homokinetische Kopplung, eines Doppelgelenks, eines Hardy-Spicer-Gelenks, eines Gegenflansches oder eine Ausgangswelle für einen elektrischen Motor. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der in den 5 und 6 illustrierten Offenbarung ist die Antriebswellenkopplung 420 ein metallisches Endjoch. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel kann das metallische Endjoch aus Eisen, Stahl, Aluminium und/oder jedem anderen Material, das in der Lage ist, dem Zug, dem Druck, den radialen, axialen und/oder Torsionslasten, die auf die Antriebswellenkopplung 420 ausgeübt werden, zu widerstehen, bestehen. Es ist innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass die Antriebswellenkopplung, die an dem Endstück 500, das an dem ersten Endbereich 304 der Kernstruktur 302 angebracht ist, angebracht ist, verschieden von der Antriebswellenkopplung sein kann, die an dem Endstück 500, das an dem zweiten Endbereich 306 der Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 angebracht ist, angebracht ist.
Der erste Endbereich 502 des Endstücks 500 kann integral mit zumindest einem Teil des Endes der Antriebswellenkopplung 420 durch irgendein herkömmliches Verfahren verbunden sein. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel kann der erste Endbereich 502 des Endstücks 500 integral mit zumindest einem Teil des Endes der Antriebswellenkopplung 420 verbunden sein durch Verwendung einer oder mehrerer Verschweißungen, mechanischer Befestigungsmittel, einer Schraubverbindung, einer Keilverbindung und/oder einer oder mehrerer Klebstoffe. Zusätzlich ist es innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass die Antriebswellenkopplung 420 integral mit dem ersten Endbereich 502 des Endstücks 500 verbunden werden kann, bevor, während und/oder nachdem der eine oder die mehreren strukturellen Klebstoffe (nicht gezeigt) auf die Verbundantriebswelle 300 aufgebracht und ausgehärtet werden/wurden.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung wird das Endstück 500 anfänglich mit einer vorbestimmten Länge, die zum ordnungsmäßen Befestigen der Endstücke 500 in der Flechtmaschine (nicht gezeigt) erforderlich ist, bereitgestellt wird. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Offenbarung wird das Endstück 500 nachfolgend geschnitten und/der maschinelle auf eine vorbestimmte Länge gekürzt, bevor die Antriebswellenkopplung 420 an zumindest einem Teil des ersten Endbereichs 502 des Endstücks 500 angebracht wird.
Wie vorstehend in Verbindung mit den 4, 4A und 4B diskutiert und wie in 6 illustriert ist, kann die Verbundantriebswelle 300 nach einem alternativen Ausführungsbeispiel der Offenbarung ein oder mehrere Ausgleichsgewichte 360 enthalten. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Offenbarung und als ein nicht-beschränkendes Beispiel können das eine oder die mehreren Ausgleichsgewichte 360 an zumindest einem Bereich der äußeren Oberfläche 508 des Endstücks 500, das an dem ersten Endbereich 304 der Kernstruktur 302 angebracht ist, angebracht sein, an zumindest einem Bereich der äußeren Oberfläche 608 des Endstücks 500, das an dem zweiten Endbereich 306 der Kernstruktur 302 angebracht ist, angebracht sein, an zumindest einem Bereich einer oder mehrerer der Antriebswellenkopplungen 530 angebracht werden und/oder an zumindest einem Bereich der Kernstruktur 302 der Verbundantriebswelle 300 angebracht werden. Zusätzlich können als ein nicht-beschränkendes Beispiel das eine oder die mehreren Ausgleichsgewichte 360 unter Verwendung einer oder mehrerer Verschweißungen, mechanischer Befestigungsmittel und/oder Klebstoffe angebracht werden.
Gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel der Offenbarung kann die in den 6 und 6A illustrierte Verbundantriebswelle 300 weiterhin einen oder mehrere Sensoren 362 enthalten. Wie in 6A illustriert ist, sind der eine oder die mehreren Sensoren 362 integral mit einer oder mehreren der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten 512 und/oder der einen oder der mehreren axialen Nuten 518 in dem zweiten Endbereich 504 des Endstücks 500 verbunden und in diesen angeordnet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Offenbarung können der eine oder die mehreren Sensoren 362 integral mit einer oder mehreren der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten 512 und/oder der einen oder der mehreren axialen Nuten 518 durch Verwendung eines oder mehrerer Klebstoffe, Verschweißungen und/oder mechanischer Befestigungsmittel verbunden sein. Es ist innerhalb des Bereichs dieser Offenbarung, dass der eine oder die mehreren Sensoren 362 an einer oder mehreren der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten 512 und/oder der einen oder der mehreren axialen Nuten 518 angebracht werden können, bevor und/oder nachdem die eine oder die mehreren wendelförmig und axial orientierten Fasern 308 und 310 in die Nuten 512 und 518 gewebt werden/wurden. Zusätzlich können der eine oder die mehreren Sensoren 362 an einer oder mehreren von der einen oder den mehreren Nuten 512 und 516 angebracht werden, bevor und/oder nachdem der eine oder die mehreren strukturellen Klebstoffe 351 aufgebracht werden/wurden.
Die vorliegende Erfindung wurde gemäß den Vorgaben des Patentrechts beschrieben, um darzustellen, was als die bevorzugten Ausführungsbeispiele darstellend angesehen wird. Jedoch ist festzustellen, dass die Erfindung in anderer Weise ausgeübt werden kann, als spezifisch illustriert und beschrieben ist, ohne dass der Geist oder der Bereich der Erfindung verlassen werden.

Claims

Verbundwellenanordnung, welche aufweist: ein erstes Endstück mit einem ersten Endbereich und einem zweiten Endbereich; wobei der zweite Endbereich des ersten Endstücks eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche hat, die in ihrem Inneren einen hohlen Bereich definieren; eine oder mehrere wendelförmige Nuten und/oder eine oder mehrere axiale Nuten, die sich entlang zumindest eines Teils der äußeren Oberfläche des zweiten Endbereichs des ersten Endstücks erstrecken; wobei die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten und/oder die eine oder die mehreren axialen Nuten in dem zweiten Endbereich des ersten Endstücks ein erstes Ende und ein zweites Ende haben; ein oder mehrere Durchgangslöcher, die sich von der inneren Oberfläche zu der äußeren Oberfläche des zweiten Endbereichs des ersten Endstücks erstrecken; wobei das eine oder die mehreren Durchgangslöcher in dem zweiten Endbereich des ersten Endstücks an dem zweiten Ende der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten und/oder dem zweiten Ende der einen oder der mehreren axialen Nuten angeordnet sind; ein zweites Endstück mit einem ersten Endbereich und einem zweiten Endbereich; wobei der zweite Endbereich des zweiten Endstücks eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche hat, die in ihrem Inneren einen hohlen Bereich definieren; eine oder mehrere wendelförmige Nuten und/oder eine oder mehrere axiale Nuten, die sich entlang zumindest eines Teils der äußeren Oberfläche des zweiten Endbereichs des zweiten Endstücks erstrecken; wobei die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten und/oder die eine oder die mehreren axialen Nuten in dem zweiten Endbereich des zweiten Endstücks ein erstes Ende und ein zweites Ende haben; ein oder mehrere Durchgangslöcher, die sich von der inneren Oberfläche zu der äußeren Oberfläche des zweiten Endbereichs des zweiten Endstücks erstrecken; wobei das eine oder die mehreren Durchgangslöcher in dem zweiten Endbereich des zweiten Endstücks an dem zweiten Ende der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten und/oder an dem zweiten Ende der einen oder der mehreren axialen Nuten angeordnet sind; eine Verbundkernstruktur mit einer oder mehreren wendelförmig orientierten Fasern und/oder einer oder mehreren axial orientierten Fasern; wobei die Verbundkernstruktur einen ersten Endbereich und einen zweiten Endbereich hat; wobei die Verbundkernstruktur koaxial mit dem ersten Endstück und dem zweiten Endstück ist; wobei zumindest ein Bereich der einen oder der mehreren wendelförmig orientierten Fasern und/oder der einen oder der mehreren axial orientierten Fasern an dem ersten Endbereich der Verbundkernstruktur innerhalb der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten und/oder der einen oder der mehreren axialen Nuten in der äußeren Oberfläche des zweiten Endbereichs des ersten Endstücks angeordnet sind; wobei zumindest ein Bereich der einen oder der mehreren wendelförmig orientierten Fasern und/oder der einen oder der mehreren axial orientierten Fasern an dem ersten Endbereich der Verbundkernstruktur innerhalb des einen oder der mehreren Durchgangslöcher in dem zweiten Endbereich des ersten Endstücks angeordnet sind; wobei zumindest ein Bereich der einen oder der mehreren wendelförmig orientierten Fasern und/oder der einen oder der mehreren axial orientierten Fasern an dem zweiten Endbereich der Verbundkernstruktur innerhalb der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten und/oder der einen oder der mehreren axialen Nuten in der äußeren Oberfläche des zweiten Endbereichs des zweiten Endstücks angeordnet sind; wobei zumindest ein Bereich der einen oder der mehreren wendelförmig orientierten Fasern und/oder der einen oder der mehreren axial orientierten Fasern an dem zweiten Endbereich der Verbundkernstruktur innerhalb des einen oder der mehreren Durchgangslöcher in dem zweiten Endbereich des zweiten Endstücks angeordnet sind; und ein oder mehrere strukturelle Klebstoffe die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern, die eine oder die mehreren axial orientierten Fasern, die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten in der äußeren Oberfläche des zweiten Endbereichs des ersten Endstücks, die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten in der äußeren Oberfläche des zweiten Endbereichs des zweiten Endstücks und eine oder mehrere axiale Nuten in der äußeren Oberfläche des zweiten Endbereichs des ersten Endstücks, die eine oder die mehreren axialen Nuten in der äußeren Oberfläche des zweiten Endbereichs des zweiten Endstücks, das eine oder die mehreren Durchgangslöcher in dem zweiten Endbereich des ersten Endstücks und/oder das eine oder die mehreren Durchgangslöcher in dem zweiten Endbereich des zweiten Endstücks vollständig einkapseln.
Verbundwellenanordnung nach Anspruch 1, bei der das erste Endstück weiterhin einen ersten sich axial erstreckenden Jocharm und einen zweiten sich axial erstreckenden Jocharm, die sich von einem mittleren Bereich des ersten Endstücks axial nach außen erstrecken, aufweist; wobei der erste sich axial erstreckende Jocharm an dem ersten Endstück eine Öffnung hat, die sich von einer inneren Oberfläche zu einer äu-ßeren Oberfläche des ersten sich axial erstreckenden Jocharms erstreckt; wobei der zweite sich axial erstreckende Jocharm an dem ersten Endstück eine Öffnung hat, die sich von einer inneren Oberfläche zu einer äußeren Oberfläche des sich axial erstreckenden Jocharms erstreckt; wobei die Öffnung in dem ersten sich axial erstreckenden Jocharm an dem ersten Endstück mit der Öffnung in dem zweiten sich axial erstreckenden Jocharm an dem ersten Endstück ausgerichtet ist; wobei das zweite Endstück weiterhin einen ersten sich axial erstreckenden Jocharm und einen zweiten sich axial erstreckenden Jocharm, die sich von einem mittleren Bereich des ersten Endstücks axial nach außen erstrecken, aufweist; wobei der erste sich axial erstreckende Jocharm an dem zweiten Endstück eine Öffnung hat, die sich von einer inneren Oberfläche zu einer äußeren Oberfläche des ersten sich axial erstreckenden Jocharms erstreckt; wobei der zweite sich axial erstreckende Jocharm an dem zweiten Endstück eine Öffnung hat, die sich von einer inneren Oberfläche zu einer äußeren Oberfläche des zweiten sich axial erstreckenden Jocharms erstreckt; und wobei die Öffnung in dem ersten sich axial erstreckenden Jocharm des zweiten Endstücks mit der Öffnung in dem zweiten sich axial erstreckenden Jocharm an dem zweiten Endstück ausgerichtet ist.
Verbundwellenanordnung nach Anspruch 1, bei der das erste Endstück weiterhin eine erste Antriebswellenkopplung aufweist; wobei zumindest ein Teil der ersten Antriebswellenkopplung integral mit zumindest einem Teil des ersten Endbereichs des ersten Endstücks verbunden ist; wobei das zweite Endstück weiterhin eine zweite Antriebswellenkopplung aufweist; und wobei zumindest ein Teil der zweiten Antriebswellenkopplung integral mit zumindest einem Teil des ersten Endbereichs des zweiten Endstücks verbunden ist.
Verbundwellenanordnung nach Anspruch 1, bei der der eine oder die mehreren strukturellen Klebstoffe eine Bindemittelzusammensetzung, eine Harzzusammensetzung, eine Epoxidzusammensetzung, eine Acrylzusammensetzung, eine Urethanzusammensetzung, eine Cyanacrylatzusammensetzung oder eine Mischung von diesen sind.
Verbundwellenanordnung nach Anspruch 1, bei der die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern und/oder die eine oder die mehreren axial orientierten Fasern ein oder mehrere Kohlenstofffaserseile, vorimprägnierte Kohlenstofffaserseile, vorimprägnierte Kohlenstoffgarne, Aramidfasern, Kevlar, Polyamidfasern, Nylon, Nylon 6-6, Nylon 6, Polyester, Vinyl, Glasfasern, elektrisch leitende Fasern und/oder Flüssigkristall-Polymerfasern sind.
Verbundwellenanordnung nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend einen oder mehrere Sensoren; wobei zumindest ein Teil des einen oder der mehreren Sensoren integral mit einer oder mehreren der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten in der äußeren Oberfläche des zweiten Endbereichs des ersten Endstücks, innerhalb einer oder mehrerer der einen oder der mehreren axialen Nuten in der äußeren Oberfläche des zweiten Endbereichs des ersten Endstücks, innerhalb einer oder mehrerer der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten in der äußeren Oberfläche des zweiten Endbereichs des zweiten Endstücks und/oder innerhalb einer oder mehrerer der einen oder der mehreren axialen Nuten in der äußeren Oberfläche des zweiten Endbereichs des zweiten Endstücks verbunden und innerhalb dieser/diesen angeordnet sind.
Verbundwellenanordnung nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend ein oder mehrere Abdichtelemente; wobei das eine oder die mehreren Abdichtelemente die Verbundkernstruktur, zumindest einen Teil des zweiten Endbereichs des ersten Endstücks und zumindest einen Teil des zweiten Endbereichs des zweiten Endstücks vollständig einkapseln.
Verbundwellenanordnung nach Anspruch 7, bei der die eine oder die mehreren Abdichtelemente ein nicht-strukturelles Aluminiumrohr, ein hydrophobes Material, ein Abdichtmaterial, ein Aufschrumpfmaterial, ein polymeres Laminatmaterial und/oder ein elastomeres Laminatmaterial sind.
Verbundwellenanordnung nach Anspruch 1, bei dem das erste Endstück und das zweite Endstück ein metallisches Antriebswellen-Endjoch sind.
Verbundwellen-Endstück, welches aufweist: ein Endstück mit einem ersten Endbereich und einem zweiten Endbereich; wobei der zweite Endbereich des Endstücks eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche hat, die in ihrem Inneren einen hohlen Bereich definieren; eine oder mehrere wendelförmige Nuten und/oder eine oder mehrere axiale Nuten, die sich entlang zumindest eines Teils der äußeren Oberfläche des zweiten Endbereichs des Endstücks erstrecken; wobei die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten und/oder die eine oder die mehreren axialen Nuten in dem zweiten Endbereich des Endstücks ein erstes Ende und ein zweites Ende haben; ein oder mehrere Durchgangslöcher, die sich von der inneren Oberfläche zu der äußeren Oberfläche des zweiten Endbereichs des Endstücks erstrecken; und wobei das eine oder die mehreren Durchgangslöcher in dem zweiten Endbereich des Endstücks an dem zweiten Ende der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten und/oder an dem zweiten Ende der einen oder der mehreren axialen Nuten angeordnet sind.
Verbundwellen-Endstück, welches aufweist: ein Endstück mit einem ersten Endbereich und einem zweiten Endbereich; wobei der zweite Endbereich des Endstücks eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche hat, die in ihrem Inneren einen hohlen Bereich definieren; eine oder mehrere wendelförmige Nuten und/oder eine oder mehrere axiale Nuten, die sich entlang zumindest eines Bereichs der äußeren Oberfläche des zweiten Endbereichs des Endstücks erstrecken; wobei die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten und/oder die eine oder die mehreren axialen Nuten in dem zweiten Endbereich des Endstücks ein erstes Ende und ein zweites Ende haben; ein oder mehrere Durchgangslöcher, die sich von der inneren Oberfläche zu der äußeren Oberfläche des zweiten Endbereichs des Endstücks erstrecken; wobei das eine oder die mehreren Durchgangslöcher in dem zweiten Endbereich des Endstücks an dem zweiten Ende der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten und/oder an dem zweiten Ende der einen oder der mehreren axialen Nuten angeordnet sind; einen ersten sich axial erstreckenden Jocharm und einen zweiten sich axial erstreckenden Jocharm, die sich von einem mittleren Bereich des Endstücks aus axial nach außen erstrecken; wobei der erste sich axial erstreckende Jocharm an dem Endstück eine Öffnung hat, die sich von einer inneren Oberfläche zu einer äußeren Oberfläche des ersten sich axial erstreckenden Jocharms erstreckt; wobei der zweite sich axial erstreckende Jocharm an dem Endstück eine Öffnung hat, die sich von einer inneren Oberfläche zu einer äußeren Oberfläche des zweiten sich axial erstreckenden Jocharms erstreckt; und wobei die Öffnung in dem ersten sich axial erstreckenden Jocharm an dem Endstück mit der Öffnung in dem zweiten sich axial erstreckenden Jocharm an dem Endstück ausgerichtet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Verbundwelle, welches aufweist: Bereitstellen eines ersten Endstücks, wobei das erste Endstück eine oder mehrere wendelförmige Nuten und/oder eine oder mehrere axiale Nuten in einer äußeren Oberfläche eines Endbereichs des ersten Endstücks und ein oder mehrere Durchgangslöcher, die an einem Ende der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten angeordnet sind und/oder an einem Ende der einen oder der mehreren axialen Nuten angeordnet sind, wobei das eine oder die mehreren Durchgangslöcher sich von einer inneren Oberfläche zu der äu-ßeren Oberfläche des ersten Endstücks erstrecken; Bereitstellen eines zweiten Endstücks, wobei das zweite Endstück eine oder mehrere wendelförmige Nuten und/oder eine oder mehrere axiale Nuten in einer äußeren Oberfläche eines Endbereichs des zweiten Endstücks und ein oder mehrere Durchgangslöcher aufweist, die an einem Ende der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten angeordnet sind und/oder an einem Ende der einen oder der mehreren axialen Nuten angeordnet sind, wobei das eine oder die mehreren Durchgangslöcher sich von einer inneren Oberfläche zu der äußeren Oberfläche des ersten Endstücks erstrecken; Weben einer oder mehrerer Fasern in eine offene Verbundstruktur, um eine Kernstruktur zu bilden; Weben eines ersten Endes der einen oder der mehreren Fasern der Kernstruktur in die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten und/oder die eine oder die mehreren axialen Nuten in der äußeren Oberfläche des ersten Endstücks und zumindest teilweise in das eine oder die mehreren Durchgangslöcher, die an dem Ende der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten und/oder an dem Ende der einen oder der mehreren axialen Nuten angeordnet sind; Weben eines zweiten Endes der einen oder der mehreren Fasern der Kernstruktur in die eine oder die mehreren wendelförmigen Nuten und/oder die eine oder die mehreren axialen Nuten in der äußeren Oberfläche des zweiten Endstücks und zumindest teilweise in das eine oder die mehreren Durchgangslöcher, die an dem Ende der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten und/oder an dem Ende der einen oder der mehreren axialen Nuten angeordnet sind, Aufbringen eines oder mehrerer struktureller Klebstoffe auf die einen oder die mehreren gewebten Fasern; und Aushärten des einen oder der mehreren strukturellen Klebstoffe, um eine Verbundwelle mit offener Struktur zu bilden.
Verfahren zum Herstellen einer Verbundwelle nach Anspruch 12, bei dem die eine oder die mehreren Fasern der Verbundwelle mit offener Struktur eine oder mehrere wendelförmig orientierte Fasern und eine oder mehrere axial orientierte Fasern sind.
Verfahren zum Herstellen einer Verbundwelle nach Anspruch 13, bei dem die eine oder die mehreren wendelförmig orientierten Fasern unter einem oder mehreren vorbestimmten Wendelwinkeln θ gewebt sind.
Verfahren zum Herstellen einer Verbundwelle nach Anspruch 13, weiterhin aufweisend die Schritte: Weben einer oder mehrerer wendelförmig orientierter Fasern in die Kernstruktur der offenen Verbundstruktur unter einem oder mehreren vorbestimmten Wendelwinkeln θ; und Weben einer oder mehrerer axial orientierter Fasern in die Kernstruktur der offenen Verbundstruktur, um mit der einen oder den mehreren wendelförmig orientierten Fasern der Kernstruktur der offenen Verbundstruktur verflochten zu sein.
Verfahren zum Herstellen einer Verbundwelle nach Anspruch 12, bei dem der eine oder die mehreren strukturellen Klebstoffe eine Bindemittelzusammensetzung, eine Harzzusammensetzung, eine Epoxidzusammensetzung, eine Acrylzusammensetzung, eine Urethanzusammensetzung, eine Cyanacrylatzusammensetzung oder eine Mischung hiervon sind.
Verfahren zum Herstellen einer Verbundwelle nach Anspruch 12, weiterhin aufweisend die Schritte: Anbringen eines metallischen Antriebswellen-Endjochs an zumindest einem Teil eines Endbereichs des ersten Endstücks entgegengesetzt der einen oder den mehreren wendelförmigen Nuten und/oder der einen oder den mehreren axialen Nuten; und Anbringen eines metallischen Antriebswellen-Endjochs an zumindest einem Teil eines Endbereichs des zweiten Endstücks entgegengesetzt der einen oder den mehreren wendelförmigen Nuten und/oder der einen oder den mehreren axialen Nuten.
Verfahren zum Herstellen einer Verbundwelle nach Anspruch 12, weiterhin aufweisend die Schritte: Schneiden eines Endbereichs des ersten Endstücks entgegengesetzt der einen oder den mehreren wendelförmigen Nuten und/oder der einen oder den mehreren axialen Nuten auf eine gewünschte Länge; Anbringen eines metallischen Antriebswellen-Endjochs an zumindest einem Teil eines Endbereichs des ersten Endstücks entgegengesetzt der einen oder den mehreren wendelförmigen Nuten und/oder der einen oder den mehreren axialen Nuten; Schneiden eines Endbereichs des zweiten Endstücks entgegengesetzt der einen oder den mehreren wendelförmigen Nuten und/oder der einen oder den mehreren axialen Nuten auf eine gewünschte Länge; und Anbringen eines metallischen Antriebswellen-Endjochs an zumindest einem Teil eines Endbereichs des zweiten Endstücks entgegengesetzt der einen oder den mehreren wendelförmigen Nuten und/oder der einen oder den mehreren axialen Nuten.
Verfahren zum Herstellen einer Verbundwelle nach Anspruch 12, weiterhin aufweisend die Schritte: Anbringen eines oder mehrerer Ausgleichsgewichte an zumindest einem Bereich der äußeren Oberfläche des ersten Endstücks, an zumindest einem Bereich der äußeren Oberfläche des zweiten Endstücks und/oder an zumindest einem Bereich der Kernstruktur der Verbundwelle mit offener Struktu r.
Verfahren zum Herstellen einer Verbundwelle nach Anspruch 12, weiterhin aufweisend die Schritte: Anbringen eines oder mehrerer Sensoren innerhalb einer oder mehrerer der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten in der äußeren Oberfläche des Endbereichs des ersten Endstücks, innerhalb einer oder mehrerer der einen oder der mehreren axialen Nuten in der äußeren Oberfläche des Endbereichs des ersten Endstücks, innerhalb einer oder mehrerer der einen oder der mehreren wendelförmigen Nuten in der äußeren Oberfläche des Endbereichs des zweiten Endstücks und/oder innerhalb einer oder mehrerer der einen oder der mehreren axialen Nuten in der äußeren Oberfläche des Endbereichs des zweiten Endstücks
Verfahren zum Herstellen einer Verbundwelle nach Anspruch 12, weiterhin aufweisend die Schritte: Einkapseln zumindest eines Teils der Kernstruktur, des ersten Endstücks und/oder des zweiten Endstücks der Verbundwelle mit offener Struktur mit einem oder mehreren Abdichtelementen.
Verfahren nach Anspruch 21, bei dem das eine oder die mehreren Abdichtelemente ein nicht-strukturelles Aluminiumrohr, ein hydrophobes Material, ein Abdichtmaterial, ein Aufschrumpfmaterial, ein polymeres Laminatmaterial und/oder ein elastomeres Laminatmaterial sind.