DE1659092C - Auf Torsion beanspruchbares Bau element Ausscheidung aus 1409130 - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein auf Torsion beanspruchbares Bauelement in Form eines Stabes, das ein Bündel aus mehreren längsgerichteten miteinander verbundenen Metalldrähten oder drahtähnlichen Metallelementen aufweist.

Die Erfindung betrifft ferner ein auf Torsion beanspruchbares Bauelement in Form eines Ringes.

Ein auf Torsion beanspruchbares Bauelement in Form eines Stabes ist bereits aus der deutschen Patentschrift 655 954 bekannt. Dieses Bauelement besteht aus einzelnen, für sich allein hergestellten und in ihrer Ruhelage geraden Stäben oder Drähten, die nur an ihren Enden durch eine Befestigung in Bunden fest zusammengefaßt sind. Durch die Auflösung in einzelne, bei Torsion gegeneinander bewegbare Stäbe oder Drähte hat man bei dem bekannten Bauelement eine besonders hohe Torsionsnachgiebigkeit oder Verdrehungsfähigkeit angestrebt, um bei besonderen Anwendungsfällen auftretende stoßartige Belastungen ausgleichen zu können. Das bekannte Bauelement hat jedoch keine besonders hohe Steifigkeit, da die Stäbe oder Drähte nur an den Enden und nicht über ihre gesamte Länge zu einem festen Gefüge miteinander verbunden sind. Es ist somit für die Mehrzahl der Anwendungsfälle, bei denen die Bauelemente möglichst steif sein müssen, ungeeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein auf Torsion beanspruchbares Bauelement in Form eines Stabes oder Ringes zu schaffen, das, bezogen auf sein Gewicht, sowohl eine außerordentlich hohe Festigkeit besitzt, als auch möglichst steif ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Bauelement der eingangs genannten Art in Form eines Stabes erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß um das Bündel, das aus hochfesten Metalldrähten bzw. drahtähnlichen Mctallelementen besteht, wenigstens eine Wicklung aus hochfestem Metalldraht gelegt ist und daß die Metalldrähte bzw. drahtähnlichen Metallelemente des Bündels untereinander und mit der Wicklung mittels eines Bindemittels verklebt sind.

Diese Aufgabe wird ferner bei einem Bauelement in Form eines Ringes erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß es aus einem einzigen endlos zu einem Bündel gewickelten, am Anfang und Ende spitz oder keilförmig auslaufenden, hochfesten Metalldraht oder drahtähnlichen Metallelement gebildet ist und daß das Bündel mit einer Wicklung aus hochfestem Metalldraht umgeben und die Windungen des Bündels untereinander und mit der Wicklung mittels eines Bindemittels verklebt sind.

Bei den Bauelementen nach der Erfindung sind hochfeste Metalldrähte oder drahtähnliche Metallelemente über ihre gesamte Länge zu einem festen Gefüge miteinander verbunden, wodurch sich Bauelemente von sowohl außerordentlicher Festigkeit als auch hoher Steifigkeit ergeben. Diese beiden Eigenschaften der neuen Bauelemente beruhen einerseits auf den sehr hohen Festigkeiten beispielsweise durch Ziehen hochfest gemachter Metalldrähte oder drahtähnlicher Metallelemente, die nur mit kleinem Querschnitt hergestellt werden können, und andererseits auf der gewählten geometrischen Anordnung der Metalldrähte bzw. Metallelemente, die eine optimale Ausnutzung der Festigkeit derselben ergibt. Da die Metalldrähte oder drahtähnlichen Metallelemente eine glatte Oberfläche besitzen und sich dicht nebeneinanderlegen lassen, genügen außerordentlich geringe Mengen Bindemittel für den Zusammenhalt der Metalldrähte oder drahtähnlichen Metallelemente. Der Anteil der letzteren am Gesamtvolumen der Bauelemente kann bis zu 9O°/o betragen. Erfindungsgemäße Bauelemente vorgegebener Festigkeit haben daher ein vergleichsweise geringes Gewicht und Volumen. Wegen der möglichen gleichmäßigen Verklebung der Metalldrähte bzw. drahtähnlichen Metallele-

mente besteht keine Gefahr einer die Festigkeit beeinträchtigenden Fehlstellenbildung. Auch die Gefahr, daß Anrisse sich wie in massiven Bauelementen durch das ganze Bauelement ausbreiten, ist bei dem erfindungsgemäßen Bauelement nicht vorhanden. Es kann höchstens zum Bruch eines Metalldrahtes bzw. drahtähnlichen Metallelements kommen, das aber selbst dann wegen seiner Verklebung seine iastübemehmende Funktion nicht verliert. Die hohe Festigkeit des erfindungsgemäßen Bauelementes bleibt deshalb auch mit außerordentlich hoher Sicherheit erhalten.

Stabförmige Bauelemente nach der Erfindung von größerem Querschnitt sind vorzugsweise in der Weise ausgebildet, daß auf die Wicklung abwechselnd weitere Lagen aus längsgerichteten, untereinander verklebten, hochfesten Metalldrähten bzw drahtähnlichen MetaHelementen und Wicklungen aus hochfestem Metalldraht geklebt sind.

Zur Erzielung eines bestimmten Profils eines stabförmigen Bauelementes können die längsgerichteten Metalldrähte bzw. drahtähnlichen Metallelemente unterschiedlich lang sein.

Wenn das Stabende des stabförmigen Bauelementes durch Einkleben eines Keiles zwischen die auseinandergeführten Metalldrähte bzw. drahtähnlichen Metallelemente verdickt ist, kann das Bauelement in einfachster Weise mit einem anschließenden Konsf-uktionsglied in der Weise verbunden werden, daß das verdickte Stabende in eine an dem Konstruktionsglied ausgebildete konische Tasche eingelegt wird. Eine andere Möglichkeit zur Herstellung einer Verbindung mit einem weiteren Konstruktionsglied, die sowohl bei dem stabförmigen als auch bei dem ringförmigen Bauelement gegeben ist, besteht darin, daß in dem Bauelement sich zu den Enden hin verjüngende, mit von außen erreichbaren Bohrungen versehene Anschlußkörper eingeklebt sind, welche von den Metalldrähten oder drahtähnlichen Metallelementen bzw. von den Windungen des endlos gewickelten Metalldrahtes oder drahtähnlichen Metallelementes formschlüssig umgeben sind.

Ein vorgespanntes und dadurch ein für bestimmte Belastungsfälle besonders geeignetes Bauelement entweder in stabföimiger oder in ringförmiger Ausbildung erhält man in einfachster Weise dadurch, daß der hochfeste Metalldraht der Wicklungen vorgespannt ist.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 in einem Querschnitt ein auf Torsion beanspruchbares Bauelement in Form eines Stabes mit Kreisquerschnitt,

F i g. 2 das Bauelement nach F i g. 1 in einer Seitenansicht mit teilweise weggebrochener Wicklung,

F i g. 3 ein Bauelement in Form eines Stabes mit einem verdickten Stabende teilweise in einem Längsschnitt,

Fig.4 in einem Querschnitt ein Bauelement in Form eines Stabes mit einem elliptischen Querschnitt,

Fig. 5 das Bauelement nach Fig.4 in einem Längsschnitt, das mit einem eingebetteten Anschlußkörper versehen ist,

F i g. 6 einen Querschnitt durch ein auf Torsion beanspruchbares Bauelement in Form eines Ringes und F i g. 7 die Draufsicht auf den Ring nach F i g. 6.

Gemäß den F i g. 1 und 2 besteht das auf Torsion beanspruchbare Bauelement in Form eines Stabes aus einer Anzahl von in einem Bündel angeordneten, längsgerichteten, dünnen und hochfesten Metalldrähten 1, um die eine Wicklung! aus hochfestem Metalldraht gewickelt ist. Die Metalldrähte 1 des Bündels sind dabei untereinander und mit den Metalldrähten der Wicklung 2 durch ein Bisdemittd fest miteinander verklebt, welches auch die Metalldrähte der Wicklung 2 fest aneinander hält.

Wie in F i g. 3 gezeigt ist, kann ein Stabende des in

ίο den F i g. 1 und 2 gezeigten Bauelementes verdickt sein, indem zwischen den auseinandergeführten Enden der längsgerichteten Metalldrähte 1 ein Keil 3 vosgesehen ist, der von den Metalldrähten 1 umschlossen und mit denselben durch das Bindemittel fest verklebt ist. Durch diese Ausbildung ist es möglich, das Stabende in eine konische Aufnahmetasche 4 aus Metall, Stahl oder Kunststoff eines anschließenden Konstruktionsgliedes einzupassen und dadurch mit diesem zu verbinden.

so Alternativ zu F i g. 3 kann in das Bauelement in Stabform auch ein Anschlußkörper 5 im Bereich zwischen den beiden Enden des Bauelementes eingebettet sein, wie die Fig. 5 zeigt. Der Anschlußkörper5 besitzt mindestens eine von außerhalb des Bauelementes erreichbare Bohrung zum Verbinden des Bauelementes mit anderen Gliedern einer Tragkonstruktion. Der AnschlußkörperS ist unter Freilassen der Bohrung von den Metalldrähten 1 des Bündels formschlüssig umgeben und mit diesen wie die Metall-

drähte 1 untereinander verklebt. Auf Grund der spindelförmigen Gestalt des Anschlußkörpers 5 findet eine Unterbrechung des Kraftflusses in den Metalldrähten 1 nicht statt.

Das in den F i g. 6 und 7 gezeigte, auf Torsion bean-

spruchbare Bauelement gemäß der Erfindung in Form eines Ringes ist aus einem einzigen, endlos zu einem ringförmigen Bündel gewickelten hochfesten Metalldraht 6 gebildet, der sowohl am Anfang als auch am Ende spitz oder keilförmig ausläuft. Der Metall-

draht 6 ist dabei so gewickelt, daß das Bündel einen Kreisquerschnitt aufweist. Ferner umfaßt das ringförmige Bauelement eine Wicklung 7 aus hochfestem Metalldraht, die um das ringförmige Bündel herum gelegt ist, und zwar so, daß deren nebeneinanderlie-

gende Windungen das ringförmige Bündel am Außenumfang vollständig umschließen.

Die hochfesten Metalldrähte oder drahtähnliche.i Metallelemente der Bauelemente nach der Erfindung können aus hoch- oder höchstfestem Stahl, Edelstahl oder Federstahl und/oder hochfestem Leichtmetall bestehen, wobei es zweckmäßig sein kann, für ein einziges Bauelement Metalldrähte bzw. drahtähnliche Metallelemente aus verschiedenem Werkstoff zu verwenden. Als Bindemittel kommt hauptsächlich ein Kunststoffkleber in Frage; es ist jedoch auch an vulkanisierbare Gummi- bzw. Bunamischungen, Hartoder Weichlote, spritzbares Metall oder galvanisch eingebrachte Metallverbindungen als Bindemittel gedacht. Damit das Bindemittel auf den Metalldrähten bzw. drahtähnlichen MetaHelementen besonders gut haftet, können die Metalldrähte bzw. Metallelemcnte durch Aufbringen von Metall-oder Kunststoffüberzügen vorbehandelt sein.

Die Herstellung eines Bauelementes nach der Erfin-

dung in stab- oder ringförmiger Ausbildung geschieht typischerweise so, daß zuerst die Metalldrähte bzw. drahtähnlichen Metallelemente des Bündels mittels eines selbsthärtenden oder in der Wärme härtenden

Bindemittels durch Einbringen desselben zwischen die benachbarten Flächen der Metalldrähte bzw. Metallelemente verklebt werden und dann das Bündel mit Bindemittel beschichtet und mit einem Metalldraht bzw. drahtähnlichen Metallelement unter Einbringen von Bindemittel zwischen die Windungen umwickelt wird. Dabei können die Metalldrähte bzw. Metallelemente zur Erleichterung der genauen Ausrichtung vor und während dem Verkleben zumindest teilweise in Richtung ihrer Längsachse unter gleiche oder unterschiedliche Zugvorspannung gesetzt werden. Hält man die Zugvorspannung bis zum Erhärten des Bindemittels aufrecht, erhält man das erläuterte vorgespannte Bauelement. Zum Verkleben des Bündels, der Wicklung und gegebenenfalls der weiteren Lagen können verschiedene Bindemittel verwendet werden, die vorzugsweise bei merklich unterschiedlichen Temperaturen aushärten.

Um zu vermeiden, daß bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Bauelemente die für das Erhärten des betreffenden Bindemittels zugeführte Wärme eine Überhitzung verursacht und die Eigenschaften der das betreffende Bauelement bildenden Metalldrähte bzw. Metallelemente in nachteiliger Weise beeinflußt, wird das Bauelement beim Herstellen in genau dosierter Weise und vorzugsweise nur in einem bestimmten Bereich erwärmt und anschließend durch Kontaktieren mit flüssigen oder gasförmigen Kühlmitteln in ebenfalls dosierter Weise und vorzugsweise nur in einem bestimmten Bereich gekühlt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 65S Patentansprüche:

1. Auf Torsion beanspruchbares Bauelement in Form eines Stabes, das ein Bündel aus mehreren längsgerichteten, miteinander verbundenen Metalldrähten oder drahtähnlichen Metallelementen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß um das Bündel, das aus hochfesten Metalidrähten (1) bzw. drahtähnlichen Metallelementen besteht, wenigstens eine Wicklung (2) aus hochfestem Metalldraht gelegt ist und daß die Metalldrähte bzw. drahtähnlichen Metallelemente des Bündels untereinander und mit der Wicklung mittels eines Bindemittels verklebt sind (F i g. 1 und 2).

2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Wicklung (2) abwechselnd weitere Lagen aus längsgerichteten, untereinander verklebten, hochfesten Metalldrähten bzw. drahtähnlichen Metallelementen und Wicklungen aus hochfestem Metalldraht geklebt sind.

3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die längsgerichteten Metalldrähte bzw. drahtähnlichen Metallelemente unterschiedlich lang sind.

4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stabende durch Einkleben eines Keiles (3) zwischen die auseinandergeführten Metalldrähte bzw. drahtähnlichen Metallelemente verdickt ist (F i g. 3).

5. Auf Torsion beanspruchbares Bauelement in Form eines Ringes, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem einzigen endlos zu einem Bündel gewickelten, am Anfang und Ende ?pitz oder keilförmig auslaufenden, hochfesten Metalldraht (6) oder drahtähnlichen Metallelement gebildet ist und daß das Bündel mit einer Wicklung (7) aus hochfestem Metalldraht umgeben und die Windungen des Bündels untereinander und mit der Wicklung (7) mittels eines Bindemittels verklebt sind (F i g. 6 und 7).

6. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bauelement sich zu den Enden hin verjüngende, mit von außen erreichbaren Bohrungen versehene Anschlußkörper (5) zum Verbinden des Bauelementes mit weiteren Konstruktionsgliedern eingeklebt sind, welche von den Metalldrähten (1) oder drahtähnlichen Metallelementen bzw. von den Windungen des endlos gewickelten Metalldrahtes (6) oder drahtähnlichen Metallelementes formschlüssig umgeben sind (F i g. 4 und 5).

7. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der hochfeste Metalldraht der Wicklungen (2 bzw. 7) vorgespannt ist.