DE202021103139U1

DE202021103139U1 - Verbundwerkstoffkurbel

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Publication number: DE202021103139U1
Application number: DE202021103139.5U
Authority: DE
Original assignee: Kenstone Metal Co Ltd
Current assignee: Kenstone Metal Co Ltd
Priority date: 2020-06-12
Filing date: 2021-06-10
Publication date: 2021-09-17
Anticipated expiration: 2031-06-11
Also published as: CN113799907B; TW202146281A; DE102021114929A1; CN213594451U; TWI741649B; US20210388865A1; CN113799907A

Abstract

Verbundwerkstoffkurbel (1), umfassend:ein erstes Metallelement (10) aufweisendeinen ersten Verbindungslochabschnitt (11) mit einem ersten Verbindungsloch (110); undein erstes Verbindungssegment (13), das sich von dem ersten Verbindungslochabschnitt (11) erstreckt und eine erste Öffnung (132) aufweist, die in einem Ende des ersten Verbindungssegments (13), entfernt von dem ersten Verbindungslochabschnitt (11) ausgebildet ist,ein zweites Metallelement (20), das in einem beabstandeten Intervall von dem ersten Metallelement (10) angeordnet ist, um einen Verbindungsraum (S) in der Verbundwerkstoffkurbel (1) und zwischen dem ersten Metallelement (10) und dem zweiten Metallelement (20) zu definieren, wobei das zweite Metallelement (20) aufweisteinen zweiten Verbindungslochabschnitt (21) mit einem zweiten Verbindungsloch (210); undein zweites Verbindungssegment (23), das sich von dem zweiten Verbindungslochabschnitt (21) erstreckt und eine zweite Öffnung (232) aufweist, die in einem Ende des zweiten Verbindungssegments (23), entfernt von dem zweiten Verbindungslochabschnitt (21) ausgebildet ist, wobei der Verbindungsraum (S) mit der ersten Öffnung (132) und der zweiten Öffnung (232) in Verbindung steht;ein externes Faserelement (40), das auf und um das erste Metallelement (10), das zweite Metallelement (20) und den Verbindungsraum (S) gewickelt ist; undein Verstärkungsfaserelement (30), das sich entlang einer Verbindungsrichtung zwischen dem ersten Metallelement (10) und dem zweiten Metallelement (20) erstreckt, angeordnet zwischen dem ersten Metallelement (10) und dem zweiten Metallelement (20), und aufweisendzwei überlagernde Segmente (33), die jeweils an zwei gegenüberliegenden Innenseiten des externen Faserelements (40) entlang einer Dickenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel (1) angebunden sind; undeine Rippe (31), die in dem Verbindungsraum (S) angeordnet ist und mit den beiden überlagernden Segmenten (33) verbunden ist.

Description

1. Gebiet des Gebrauchsmusters
Das vorliegende Gebrauchsmuster bezieht sich auf eine Kurbel für ein Fahrrad, und insbesondere auf eine Kurbel, die aus Komposit- bzw. Verbundwerkstoffmaterialien gefertigt ist.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Ein Fahrrad verwendet normalerweise einen starren strukturellen Rahmen, um ein Vorderrad und ein Hinterrad zu verbinden. Eine Kurbel ist zwischen einem Kettenrad und einem Pedal verbunden und überträgt die Fahrkraft eines Benutzers über das Kettenrad und die Kette auf das Hinterrad. Als strukturelle Komponente zur Energieübertragung ist eine Fahrradkurbel in der Regel aus Stahl oder einer Legierung gefertigt. Um eine reibungslose Rotation eines Pedalendes und eines Kettenradendes der Kurbel zu gewährleisten, müssen die beiden Enden der Kurbel steife, schwenkbar verbindende Strukturen aufweisen, um Verdrehbelastungen vom Pedalende und dem Kettenradende gleichzeitig zu tragen. Um das Gewicht des Fahrrads zu verringern, werden außerdem Fasermaterialien für die Herstellung des Fahrradrahmens verwendet. Die Fasermaterialien haben jedoch nicht genügend Festigkeit, um schwenkbare Verbindungsstrukturen zum Tragen hoher Drehmomente herzustellen. Dann wird die Fahrradkurbel aus einem Verbundwerkstoffmaterial, das Metall und Fasermaterialien enthält, produziert.
Das Hauptziel des Gebrauchsmusters ist es, eine Verbundwerkstoffkurbel und ein Verfahren zur Herstellung derselben bereitzustellen. Die Verbundwerkstoffkurbel ist leicht, und die strukturelle Festigkeit in einer Dickenrichtung davon wird verbessert.
Um das obige Ziel zu erreichen, stellt das vorliegende Gebrauchsmuster eine Verbundwerkstoffkurbel bereit, umfassend:

ein erstes Metallelement mit
einen ersten Verbindungslochabschnitt mit einem ersten Verbindungsloch; und
ein erstes Verbindungssegment, das sich von dem ersten Verbindungslochabschnitt erstreckt und eine erste Öffnung aufweist, die in einem Ende des ersten Verbindungssegments, entfernt von dem ersten Verbindungslochabschnitt, ausgebildet ist;
ein zweites Metallelement, das bei einem beabstandeten Intervall bzw. Abstand von dem ersten Metallelement angeordnet ist, um einen Verbindungsraum in der Verbundwerkstoffkurbel und zwischen dem ersten Metallelement und dem zweiten Metallelement zu definieren, wobei das zweite Metallelement aufweist
einen zweiten Verbindungslochabschnitt mit einem zweiten Verbindungsloch; und
ein zweites Verbindungssegment, das sich von dem zweiten Verbindungslochabschnitt erstreckt und eine zweite Öffnung aufweist, die in einem Ende des zweiten Verbindungssegments, entfernt von dem zweiten Verbindungslochabschnitt, ausgebildet ist, wobei der Verbindungsraum mit der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung in Verbindung steht;
ein externes Faserelement, das auf und um das erste Metallelement, das zweite Metallelement und den Verbindungsraum gewickelt ist, und
ein Verstärkungsfaserelement, das sich entlang einer Verbindungsrichtung zwischen dem ersten Metallelement und dem zweiten Metallelement erstreckt, zwischen dem ersten Metallelement und dem zweiten Metallelement angeordnet ist und das aufweist
zwei überlagernde Segmente, die jeweils an zwei gegenüberliegenden Innenseiten des externen Faserelements entlang einer Dickenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel verklebt bzw. angebunden sind; und
eine Rippe, die in dem Verbindungsraum angeordnet ist und mit den beiden überlagernden Segmenten verbunden ist.

Ein Gewicht der Verbundwerkstoffkurbel des vorliegenden Gebrauchsmusters kann über das externe Faserelement, das das erste Metallelement und das zweite Metallelement umgibt, verringert werden, und die Steifigkeit in Dickenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel kann über das Verstärkungsfaserelement im Verbindungsraum verbessert werden. Die Verbundwerkstoffkurbel des vorliegenden Gebrauchsmusters ist leicht im Gewicht, und die strukturelle Festigkeit in einer Dickenrichtung davon kann verbessert werden.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Verbundwerkstoffkurbel gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster;
2 ist ein Querschnittsansicht der Oberseite der ersten Ausführungsform der Verbundwerkstoffkurbel gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster, die zeigt, dass die Verbundwerkstoffkurbel ein Verstärkungsfaserelement aufweist;
3A ist eine seitliche Querschnittsansicht einer anderen Ausfuhrungsform der Verbundwerkstoffkurbel gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster, die zeigt, dass die Verbundwerkstoffkurbel mehrere Verstärkungsfaserelemente aufweist;
3B ist eine seitliche Querschnittsansicht der ersten Ausführungsform der Verbundwerkstoffkurbel gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster, die zeigt, dass die Verbundwerkstoffkurbel ein Verstärkungsfaserelement aufweist;
4A ist eine Querschnittsendansicht der genannten anderen Ausführungsform der Verbundwerkstoffkurbel gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster, die zeigt, dass die Verbundwerkstoffkurbel mehrere Verstärkungsfaserelemente aufweist;
4B ist eine Querschnittsendansicht der ersten Ausführungsform der Verbundwerkstoffkurbel gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster, die zeigt, dass die Verbundwerkstoffkurbel ein Verstärkungsfaserelement aufweist;
5 ist eine perspektivische Explosionsansicht der ersten Ausführungsform der Verbundwerkstoffkurbel gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster, wobei ein externes Faserelement weggelassen ist;
6 ist eine perspektivische Betriebsexplosionsansicht der ersten Ausführungsform der Verbundwerkstoffkurbel gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster, die zeigt, dass das externe Faserelement darum herum gewickelt ist;
7 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer zweiten Ausführungsform der Verbundwerkstoffkurbel gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster, wobei ein externes Faserelement weggelassen ist;
8 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer dritten Ausführungsform der Verbundwerkstoffkurbel gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster, wobei ein externes Faserelement weggelassen ist;
9 ist eine Querschnitt der Oberseite der dritten Ausführungsform der Verbundwerkstoffkurbel gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster;
10 ist eine Seitenansicht der dritten Ausführungsform der Verbundwerkstoffkurbel gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster;
11 ist eine Querschnittsendansicht einer vierten Ausführungsform einer Verbundwerkstoffkurbel gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster; und
12 ist ein Blockdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer Verbundwerkstoffkurbel gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster.

Unter Bezugnahme auf die 1, 2, 3A, 3B, 4A und 4B wird eine erste Ausführungsform einer Verbundwerkstoffkurbel 1 gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster an ein Fahrrad angepasst. Zur Vereinfachung der Beschreibung sind in den Zeichnungen eine Hauptachse X, eine Nebenachse Y und eine Bezugsachse Z oder eine Dickenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel 1 definiert. Die Hauptachse X und die Nebenachse Y stehen beide senkrecht zur Bezugsachse Z, und die Hauptachse X und die Nebenachse Y stehen senkrecht zueinander. Zur Vereinfachung der Beschreibung ist jede Ausführungsform der Verbundwerkstoffkurbel 1 gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster eine gerade Verbundwerkstoffkurbel. In anderen Ausführungsformen der Verbundwerkstoffkurbel 1 gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster können sich eine obere Fläche, eine untere Fläche, Seitenflächen und alle Komponenten und Strukturen der Verbundwerkstoffkurbel 1 entlang der Bezugsachse Z, der Hauptachse X und der Nebenachse Y erstrecken, oder sich entlang von zwei oder drei der drei Achsen erstrecken. Die Verbundwerkstoffkurbel 1 kann gekrümmt, verdreht oder durchgebogen sein. Daher sind Geradheit und gleichmäßige Dicke keine notwendigen Einschränkungen für die Kurbel.
Die Verbundwerkstoffkurbel 1 umfasst ein erstes Metallelement 10, ein zweites Metallelement 20, einen Verbindungsraum, ein externes Faserelement 40 und ein oder mehrere Verstärkungsfaserelemente 30/30a/30b. Die Verbundwerkstoffkurbel 1 erstreckt sich entlang der Hauptachse X. Das erste Metallelement 10 und das zweite Metallelement 20 sind in einem beabstandeten Intervall bzw. Abstand zueinander angeordnet. Der Verbindungsraum S ist zwischen dem ersten Metallelement 10 und dem zweiten Metallelement 20 definiert. Das externe Faserelement 40 ist auf und um das erste Metallelement 10, das zweite Metallelement 20 und den Verbindungsraum S gewickelt. Das bzw. die Verstärkungsfaserelemente 30 sind in Längsrichtung durch den Verbindungsraum S ausgebildet und mit zwei gegenüberliegenden Innenflächen des externen Faserelements 40 verbunden. Die Hauptachse X wird als Verbindungsrichtung des ersten Metallelements 10 und des zweiten Metallelements 20 oder eine Längsrichtung der Verbundwerkstoffkurbel 1 bezeichnet. Die Nebenachse Y wird als eine Breitenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel 1 bezeichnet. Die Bezugsachse Z wird als Dickenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel 1 bezeichnet. Die Strukturfestigkeit der Verbundwerkstoffkurbel 1 in der Bezugsachse Z oder der Dickenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel 1 gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster kann erhöht werden.
Das erste Metallelement 10, beispielsweise ein Aluminiumelement, umfasst einen ersten Verbindungslochabschnitt 11 und ein erstes Verbindungssegment 13. Der erste Verbindungslochabschnitt 11 hat eine wellenförmige und ringförmige Lochfläche und weist ein darin definiertes erstes Verbindungsloch 110 auf. Das erste Verbindungsloch 110 erstreckt sich entlang der Bezugsachse Z oder der Dickenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel 1. Der erste Verbindungslochabschnitt 11 ist dazu geeignet, mit einer Welle in einer 3-Wege- oder 5-Wege-Nabe verbunden zu werden, um ein Unterrohr, eine Kettenstrebe und/oder ein Sitzrohr zu verbinden. In dieser Ausführungsform ist das erste Verbindungsloch 110 ein Durchgangsloch. Das erste Verbindungsloch 110 kann auch ein Blindloch oder eine Kombination aus teilweisem Durchgangsloch und teilweisem Blindloch sein. Das erste Verbindungssegment 13 erstreckt sich von dem ersten Verbindungslochabschnitt 11. Es kann sich beispielsweise entlang der Hauptachse X erstrecken und weist eine erste Öffnung 132 auf, die in einem vom ersten Verbindungslochabschnitt 11 entfernten Ende davon ausgebildet ist. Das erste Verbindungssegment 13 hat eine erste Breite D1 entlang der Nebenachse Y.
Das zweite Metallelement 20 und das erste Metallelement 10 sind bei einem beabstandeten Intervall angeordnet, um den Verbindungsraum S zwischen ihren Konturen zu definieren. Zum Beispiel sind das zweite Metallelement 20 und das erste Metallelement 10 entlang der Hauptachse X in einem beabstandeten Intervall angeordnet. Das zweite Metallelement 20 kann ein Aluminiumelement sein und umfasst einen zweiten Verbindungslochabschnitt 21 und ein zweites Verbindungssegment 23. Der zweite Verbindungslochabschnitt 21 ist als ein zweites Verbindungsloch 210 definiert, das sich durch die Bezugsachse Z oder die Dickenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel 1 erstreckt. Das zweite Verbindungsloch 210 ist für die Verbindung mit einem Pedal des Fahrrads angepasst. In dieser Ausführungsform ist das zweite Verbindungsloch 210 ein Durchgangsloch. Das zweite Verbindungsloch 210 kann ein Blindloch sein. Das zweite Verbindungssegment 23 erstreckt sich von dem zweiten Verbindungslochabschnitt 21. Es erstreckt sich beispielsweise entlang der Hauptachse X in Richtung des ersten Metallelements 10 und weist eine zweite Öffnung 232 auf, die in einem Ende davon in der Nähe des ersten Metallelements 10 ausgebildet ist. Das zweite Verbindungssegment 23 hat eine zweite Breite D2 entlang der Nebenachse Y.
Der Verbindungsraum S ist in der Verbundwerkstoffkurbel 1 ausgebildet, befindet sich zwischen dem ersten Metallelement 10 und dem zweiten Metallelement 20 und steht mit der ersten Öffnung 132 und der zweiten Öffnung 232 in Verbindung. Vorzugsweise weist das erste Verbindungssegment 13 ferner einen ersten Hohlraum 131 auf, der in dem ersten Verbindungssegment 13 ausgebildet ist und mit der ersten Öffnung 132 in Verbindung steht. Wie in 2 gezeigt, ist eine Tiefe L1 des ersten Hohlraums 131 entlang der Längsrichtung der Verbundwerkstoffkurbel 1 größer als eine Dicke T1 des ersten Metallelements 10, das zwischen dem ersten Hohlraum 131 und dem ersten Verbindungsloch 110 ausgebildet ist. Ein Umfang des ersten Hohlraums 131 ist als eine erste Umfassungswand 133 ausgebildet, die den ersten Hohlraum 131 umgibt. Der erste Hohlraum 131 steht über die erste Öffnung 132 mit dem Verbindungsraum S in Verbindung. Das zweite Verbindungssegment 23 weist ferner einen zweiten Hohlraum 231 auf, der in dem zweiten Verbindungssegment 23 ausgebildet ist und mit der zweiten Öffnung 232 in Verbindung steht. Ein Umfang des zweiten Hohlraums 231 ist als eine zweite Umfassungswand 233 ausgebildet, die den zweiten Hohlraum 231 umgibt. Der zweite Hohlraum 231 steht über die zweite Öffnung 232 mit dem Verbindungsraum S in Verbindung. Wie in 2 gezeigt, ist eine Tiefe L2 des zweiten Hohlraums 231 entlang der Längsrichtung der Verbundwerkstoffkurbel 1 größer als eine Dicke T2 des zweiten Metallelements 20, das zwischen dem zweiten Hohlraum 231 und dem zweiten Verbindungsloch 210 ausgebildet ist.
Das externe Faserelement 40 kann ein Faserharz-Prepreg (Faserplatte) mit Kohlenstofffasern, Glasfasern oder anderen Fasern sein und ist um einen Gesamtumriss des ersten Metallelements 10, des zweiten Metallelements 20 und des Verbindungsraums S gewickelt. Die in den 3A/3B und 4A/4B dargestellten Verstärkungsfaserelemente 30/30a/30b können ein Faserharz-Prepreg (Faserplatte) mit Kohlenstofffasern, Glasfasern oder anderen Fasern sein. Ein oder mehrere Verstärkungsfaserelemente 30/30a/30b sind zwischen dem ersten Metallelement 10 und dem zweiten Metallelement 20 angeordnet. Jedes Verstärkungsfaserelement 30/30a/30b enthält zwei überlagernde Segmente 33/33a/33b und eine Rippe 31/31a/31b. Die beiden überlagernden Segmente 33/33a/33b binden jeweils an zwei gegenüberliegenden Innenseiten des externen Faserelements 40 entlang der Bezugsachse Z oder der Dickenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel 1 an. Die Rippe 31/31a/31b ist in dem Verbindungsraum S angeordnet und verbindet sich mit den beiden überlagernden Segmenten 33/33a/33b. In verschiedenen Ausführungsformen erstrecken sich das Verstärkungsfaserelement 30/30a/30b und die beiden überlagernden Segmente 33/33a/33b und deren Rippe 31/31a/31b im Wesentlichen entlang einer geraden Verbindungslinie zwischen dem ersten Metallelement 10 und dem zweiten Metallelement 20 (beispielsweise die in den Figuren dargestellte gerade Verbundwerkstoffkurbel 1) oder entlang einer gekrümmten Verbindungslinie zwischen dem ersten Metallelement 10 und dem zweiten Metallelement 20 (beispielsweise einer gekrümmten Verbundwerkstoffkurbel 1). Die beiden überlagernden Segmente 33/33a/33b erstrecken und biegen sich von den Rippen 31/31a/31b aus und binden dann an den beiden gegenüberliegenden Innenflächen des externen Faserelements 40 entlang der Dickenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel 1 an.
Vorzugsweise erstreckt sich die Rippe 31/31a/31b des Verstärkungsfaserelements 30/30a/30b entlang der Hauptachse X (oder bezeichnet als die Verbindungsrichtung zwischen dem ersten Metallelement 10 und dem zweiten Metallelement 20) und der Bezugsachse Z (oder bezeichnet als die Dickenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel 1). Die beiden Überlappungssegmente 33/33a/33b erstrecken sich entlang der Hauptachse X. In dieser Ausführungsform sind die beiden Längsenden des Verstärkungsfaserelements 30/30a/30b benachbart zu dem ersten Metallelement 10 bzw. dem zweiten Metallelement 20.
In dieser Ausführungsform erstrecken sich die beiden überlagernden Segmente 33/33a/33b des Verstärkungsfaserelements 30/30a/30b von der Rippe 31/3 1a/3 1b in entgegengesetzte Richtungen entlang der Nebenachse Y (der Breitenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel 1), um das Verstärkungsfaserelement 30/30a/30b in einer Z-Form zu bilden (wie in 4A/4B gezeigt). Die erste Breite D1 des ersten Verbindungssegments 13 des ersten Metallelements 10 ist größer als die zweite Breite D2 des zweiten Verbindungssegments 23 des zweiten Metallelements 20 (wie in 3A/3B gezeigt). Eine Breite jedes der überlagernden Segmente 33/33a/33b des Verstärkungsfaserelements 30/30a/30b in der Nähe des ersten Metallelements 10 entlang der Nebenachse Y (der Breitenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel 1) ist größer als eine Breite des überlagernden Segments 33/33a/33b in der Nähe des zweiten Metallelements 20 entlang der Nebenachse Y (der Breitenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel 1). So kann die Festigkeit der Verbundwerkstoffkurbel 1 in der Nähe des ersten Metallelements 10 erhöht werden. In einer anderen Ausführungsform kann jedes der überlagernden Segmente 33/33a/33b eine konstante Breite aufweisen.
Wie in 2 gezeigt, sind die beiden Längsenden des Verstärkungsfaserelements 30/30a/30b jeweils von dem ersten Verbindungssegment 13 des ersten Metallelements 10 und dem zweiten Verbindungssegment 23 des zweiten Metallelements 20 beabstandet, um dazwischen Spalten G1/G2 zu bilden. Das externe Faserelement 40 hat zwei ringförmige Rippen 41a/41b in den Spalten G1/G2. Die ringförmige Rippe 41a ist zwischen einem der Längsenden des Verstärkungsfaserelements 30/30a/30b und dem ersten Verbindungssegment 13 des ersten Metallelements 10 ausgebildet. Die ringförmige Rippe 41b ist zwischen dem anderen der Längsenden des Verstärkungsfaserelements 30/30a/30b und dem zweiten Verbindungssegment 23 des zweiten Metallelements 20 gebildet.
Das externe Faserelement 40 ist um das erste Metallelement 10, das ein hohles erstes Verbindungssegment 13 aufweist, das zweite Metallelement 20, das ein hohles zweites Verbindungssegment 23 aufweist, und den dazwischen liegenden Verbindungsraum S gewickelt, um das Gewicht der Verbundwerkstoffkurbel 1 zu verringern. Die strukturelle Festigkeit der Verbundwerkstoffkurbel 1 entlang der Dickenrichtung davon kann über das Verstärkungsfaserelement 30/30a/30b, das in dem Verbindungsraum S gebildet ist, verbessert werden. Die Verbundwerkstoffkurbel 1 gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster hat ein geringes Gewicht und die strukturelle Festigkeit in der Dickenrichtung davon kann verbessert werden.
Unter Bezugnahme auf die 5, 6 und 12 umfasst ein Verfahren zur Herstellung der Verbundwerkstoffkurbel 1 die folgenden Schritte. Die folgenden Beschreibungen beziehen sich im Wesentlichen auf die Herstellungsverfahren. Für die Strukturen oder die Merkmale, die nicht beschrieben sind, wird auf die Zeichnungen der Ausführungsformen und die entsprechenden Beschreibungen verwiesen. Die Merkmale oder Strukturen anderer Ausführungsformen, die im folgenden Herstellungsverfahren nicht direkt erwähnt werden, können auch von einem Fachmann unter Anwendung der folgenden Verfahrensschritte mit den Beschreibungen der Merkmale oder der Strukturen realisiert werden.
Schritt S1: Bereitstellen eines ersten Metallelements 10, eines zweiten Metallelements 20 und eines länglichen Kernelements 50. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird als Beispiel eine gerade Verbundwerkstoffkurbel 1 beschrieben. Die Hauptachse X, die Nebenachse Y und die Bezugsachse Z, die senkrecht zueinander stehen, werden als Bezugsrichtungen bezeichnet. Wie bereits erwähnt, kann die Verbundwerkstoffkurbel 1 in verschiedenen Ausführungsformen gekrümmt, verdreht oder umgebogen sein und eine variable Breite/Dicke aufweisen. So kann die Hauptachse X durch eine gerade oder gekrümmte Verbindungsrichtung zwischen dem ersten Metallelement 10 und dem zweiten Metallelement 20 ersetzt werden. Die Nebenachse Y kann durch eine Breitenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel 1 ersetzt werden. Die Bezugsachse Z kann durch eine Dickenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel 1 ersetzt werden. Die oben erwähnte Verbindungsrichtung, die Breitenrichtung und die Bezugsachse Z brauchen nicht senkrecht zueinander stehen, um eine Verbundwerkstoffkurbel 1 zu bilden, die gekrümmt, verdreht, durchgebogen ist oder eine variable Breite/Dicke aufweist.
Das erste Metallelement 10 kann ein Aluminiumelement zur Verbindung mit einer Fünf-Wege-Nabe eines Fahrrads sein und weist einen ersten Verbindungslochabschnitt 11 und ein erstes Verbindungssegment 13 auf. Der erste Verbindungslochabschnitt 11 hat ein erstes Verbindungsloch 110, das darin definiert ist und sich entlang einer Bezugsachse Z erstreckt. Das erste Verbindungssegment 13 erstreckt sich von dem ersten Verbindungslochabschnitt 11 entlang einer Hauptachse X und weist eine erste Öffnung 132 auf, die in einem Ende davon entfernt von dem ersten Verbindungslochabschnitt 11 gebildet ist. Die Hauptachse X steht senkrecht zur Bezugsachse Z. Das erste Verbindungssegment 13 weist einen ersten Hohlraum 131 auf, der darin ausgebildet ist und mit der ersten Öffnung 132 in Verbindung steht.
Das zweite Metallelement 20 ist ein Aluminiumelement zur Verbindung mit einem Pedal des Fahrrads und weist einen zweiten Verbindungslochabschnitt 21 und ein zweites Verbindungssegment 23 auf. Der zweite Verbindungslochabschnitt 21 hat ein zweites Verbindungsloch 210, das darin definiert ist und sich entlang der Bezugsachse Z erstreckt. Das zweite Verbindungssegment 23 erstreckt sich von dem zweiten Verbindungslochabschnitt 21 entlang der Hauptachse X und hat eine zweite Öffnung 232, die in einem Ende davon entfernt von dem zweiten Verbindungslochabschnitt 21 gebildet ist. Das zweite Verbindungssegment 23 hat einen zweiten Hohlraum 231, der darin ausgebildet ist und mit der zweiten Öffnung 232 in Verbindung steht.
Das Kernelement 50 kann aus Wachs oder Schaumstoff gefertigt sein. Das aus Wachs gefertigte Kernelement 50 ist entfernbar. Das Kernelement 50 erstreckt sich entlang der Hauptachse X. Jedes der beiden gegenüberliegenden Enden des Kernelements 50 entlang der Hauptachse X hat einen Einsteckabschnitt 53, der davon absteht. Das Kernelement 50 hat einen Schlitz 51 und zwei Ausnehmungen 52. Der Schlitz 51 ist ein längliches und schmales Durchgangsloch und erstreckt sich entlang der Hauptachse X und der Bezugsachse Z oder der Dickenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel 1/des Kernelements 50. Die beiden Ausnehmungen 52 sind jeweils in zwei gegenüberliegenden Seitenflächen des Kernelements 50 entlang der Bezugsachse Z oder der Dickenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel 1/des Kernelements 50 ausgespart, stehen mit dem Schlitz 51 in Verbindung und erstrecken sich vom Schlitz 51 entlang der Nebenachse Y.
Schritt S2: Bilden eines Verstärkungsfaserelements 30 im Kernelement 50. Das Verstärkungsfaserelement 30 kann ein Faserharz-Prepreg sein, das, wie die oben erwähnte Faserplatte gebildet wird, durch den Schlitz 51 des Kernelements 50 montiert wird, und Segmente des Verstärkungsfaserelements 30, die jeweils von zwei gegenüberliegenden Seiten des Kemelements 50 entlang der Bezugsachse Z vorstehen, werden gebogen, um jeweils auf zwei gegenüberliegenden Flächen des Kernelements 50 entlang der Bezugsachse Z zu überlagern, und werden jeweils in den zwei Ausnehmungen 52 des Kernelements 50 montiert. Somit wird das Segment des Verstärkungsfaserelements 30, das sich durch das Kernelement 50 erstreckt, als eine Rippe 31 ausgebildet, und die beiden Segmente des Verstärkungsfaserelements 30, die sich jeweils auf den beiden gegenüberliegenden Seiten des Kernelements 50 entlang der Bezugsachse Z überlagern, werden als zwei überlagernde Segmente 33 ausgebildet.
Schritt S3: Einstecken bzw. Einführen von zwei gegenüberliegenden Enden des Kernelements 50 mit dem Verstärkungsfaserelement 30 in die erste Öffnung 132 des ersten Metallelements 10 bzw. die zweite Öffnung 232 des zweiten Metallelements 20. Die beiden gegenüberliegenden Enden des Kernelements 50 entlang der Hauptachse X werden in die erste Öffnung 132 des ersten Metallelements 10 bzw. die zweite Öffnung 232 des zweiten Metallelements 20 eingesteckt bzw. eingesetzt, und die Einsteckabschnitte 53 werden in den ersten Hohlraum 131 des ersten Metallelements 10 bzw. den zweiten Hohlraum 231 des zweiten Metallelements 20 eingesteckt. Eine Außenfläche des Kernelements 50 ist mit Außenflächen des ersten Metallelements 10 und des zweiten Metallelements 20 ausgerichtet. Die überlagernden Segmente 33 des Verstärkungsfaserelements 30 sind mit den gegenüberliegenden Außenflächen des ersten Metallelements 10 und des zweiten Metallelements 20 entlang der Bezugsachse Z ausgerichtet.
Schritt S4: Wickeln eines externen Faserelements 40 auf das erste Metallelement 10, das zweite Metallelement 20 und das Kernelement 50 und Durchführen von Heißpressen über eine Form. Das externe Faserelement 40 kann ein oder mehrere Faserharz-Prepregs enthalten, die wie oben erwähnt als Faserplatten geformt sind. Nachdem das externe Faserelement 40 um ein aus dem ersten Metallelement 10, dem zweiten Metallelement 20 und dem Kernelement 50 zusammengesetztes Halbprodukt mit dem Verstärkungsfaserelement 30 gewickelt wurde, überlagert das externe Faserelement 40 auf die beiden überlagernden Segmente 33 des Verstärkungsfaserelements 30. Danach wird das mit dem externen Faserelement 40 umwickelte Halbprodukt in eine Form gelegt, um das Heißpressen durchzuführen. Während des Heißpressvorgangs wird die Hochtemperaturwärme in der Form über das externe Faserelement 40 auf das Verstärkungsfaserelement 30 übertragen. Die Faserharz-Prepregs des externen Faserelements 40 und das Faserharz-Prepreg des Verstärkungsfaserelements 30 werden verfestigt. Das externe Faserelement 40, das erste Metallelement 10, das zweite Metallelement 20, das Kernelement 50 und das Verstärkungsfaserelement 30 werden zu einem Stück kombiniert.
Schritt S5: Entfernen des Kernelements 50 von dem externen Faserelement 40, falls erforderlich. Falls das Kernelement 50 aus Wachs gefertigt ist, umfasst das Herstellungsverfahren des vorliegenden Gebrauchsmusters ferner das Bereitstellen eines Entwachsungslochs und das Heißschmelzen und Entfernen des Kernelements 50 von dem externen Faserelement 40. Um das Kernelement 50 zu entfernen, wird ein Loch in das externe Faserelement 40 an einer Position gebohrt, die dem Kernelement 50 entspricht, und dann wird die Kurbel mit dem Loch in einen Ofen gelegt und erhitzt, um das Wachs zu schmelzen. Das schmelzende Kernelement 50 fließt durch das Loch aus dem externen Faserelement 40 heraus, und der Raum, in dem das Kernelement 50 angeordnet war, wird als hohler Verbindungsraum S gebildet. So kann eine hohle Verbundwerkstoffkurbel 1 mit einer Verstärkungsrippe hergestellt werden. Da schmelzendes Wachs über ein kleines Loch ausfließen kann, kann das Loch gefüllt werden, um eine hohe Strukturfestigkeit zu erhalten. Das Kernstück 50 verbleibt nicht in der Verbundwerkstoffkurbel 1, um das Gewicht oder Klopfgeräusche zu erhöhen. Das Loch befindet sich nicht nur an einer Stelle, an der das Kernelement 50 nicht in das erste Metallelement 10 und das zweite Metallelement 20 eingefügt bzw. eingesteckt ist, sondern, falls notwendig, am ersten Metallelement 10 oder am zweiten Metallelement 20. Falls das Kernelement 50 aus Schaumstoff gefertigt ist, wird das Kernelement 50 komprimiert, um nach dem Heißpressvorgang auf dem Verstärkungsfaserelement 30 zu fixieren. Obwohl das Kernelement 50 nicht entfernt wird, wird kein Lärm erzeugt.
Mit Bezug auf 7 weist in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Gebrauchsmuster der zweite Verbindungslochabschnitt 21 des zweiten Metallelements 20 eine Ringnut 24 auf, die das zweite Verbindungsloch 210 umgibt, getrennt durch eine Lochwand 211 vom zweiten Verbindungsloch 210, und mit dem zweiten Hohlraum 231 in Verbindung steht. Über die Ringnut 24 kann das Gewicht der Verbundwerkstoffkurbel 1 weiter verringert werden. Insbesondere umfasst das zweite Metallelement 20 zwei Unter- bzw. Teilmetallelemente 201, 202, die entlang der Bezugsachse Z oder der Dickenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel 1 angeordnet und zueinander ausgerichtet sind. Jedes der beiden Teilmetallelemente 201, 202 weist eine Teil-Außenumlauf-Wand 221, 222 und einen Vorsprung auf. Die Teil-Außenumlauf-Wand 221, 222 ist an einer Außenseite des Teilmetallelements 201, 202 ausgebildet. Der Vorsprung steht von einem der Teilmetallelemente 201, 202 vor und erstreckt sich entlang der Bezugsachse Z oder der Dickenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel 1 in Richtung des anderen der Teilmetallelemente 201, 202, um an dem Vorsprung des anderen der Teilmetallelemente 201, 202 anzustoßen. Eine Teilringnut 241, 242 ist zwischen dem Vorsprung und der Teil-Außenumlauf-Wand 221, 222 gebildet. Ein Teilverbindungsloch 2101, 2102 ist in dem Vorsprung ausgebildet und erstreckt sich entlang der Bezugsachse Z oder der Dickenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel 1, um eine Teillochwand 2111, 2112 zu bilden, die die Teilverbindungslöcher 2101, 2102 umgibt. Die Teillochwände 2111, 2112 der beiden Teilmetallelemente 201, 202 stoßen aneinander, um die Lochwand 211 des zweiten Metallelements 20 zu bilden. Die Teilverbindungslöcher 2101, 2102 der Teilmetallelemente 201, 202 sind zueinander ausgerichtet und stehen miteinander in Verbindung, um das zweite Verbindungsloch 210 des zweiten Metallelements 20 zu bilden. Die Teilringnuten 241, 242 der beiden Teilmetallelemente 201, 202 stehen miteinander in Verbindung, um die Ringnut 24 zu bilden, die die Lochwand 211 umgibt.
Mit Bezug auf die 8 bis 10 kann in einer dritten Ausführungsfonn des vorliegenden Gebrauchsmusters ein Endprodukt der Verbundwerkstoffkurbel 1 ein Kernelement 50 umfassen. Das Kernelement 50 kann aus Schaumharz gefertigt sein und ist im Verbindungsraum S angeordnet. Zwei gegenüberliegende Enden des Kernelements 50 sind jeweils in die erste Öffnung 132 des ersten Metallelements 10 und die zweite Öffnung 232 des zweiten Metallelements 20 eingesteckt. Die Rippe 31 des Verstärkungsfaserelements 30 wird durch das Kernelement 50 eingeführt. Das Kernelement 50 kann das Verstärkungsfaserelement 30 in dem Verbindungsraum S halten, um die strukturelle Festigkeit der Verbundwerkstoffkurbel 1 während des Heißpressvorgangs über die Form zu erhöhen.
Ein Verfahren zur Herstellung der Verbundwerkstoffkurbel 1 mit dem Kernelement 50 umfasst die folgenden Schritte. Zusammensetzen des ersten Metallelements 10, des zweiten Metallelements 20, des Kernelements 50 und des Verstärkungsfaserelements 30. Dann wird das externe Faserelement 40 auf und um das erste Metallelement 10, das zweite Metallelement 20 und das Kernelement 50 gewickelt, und das externe Faserelement 40 wird mit den beiden überlagernden Segmenten 33 des Verstärkungsfaserelements 30 kombiniert. Auf diese Weise wird die Verbundwerkstoffkurbel 1 mit dem Kernelement 50 hergestellt. Das Kernelement 50 muss nicht aus dem externen Faserelement 40 entfernt werden. Wenn das Kernelement 50 aus Schaumstoff gefertigt ist, wird das Kernelement 50 zusammengedrückt, um es während des Heißpressvorgangs an dem Verstärkungsfaserelement 30 zu fixieren. Obwohl das Kernelement 50 nicht entfernt wird, wird kein Lärm erzeugt.
Vorzugsweise erstreckt sich die Rippe 31 des Verstärkungsfaserelements 30 in den ersten Hohlraum 131 des ersten Metallelements 10 und den zweiten Hohlraum 231 des zweiten Metallelements 20, um sich mit dem ersten Metallelement 10 und dem zweiten Metallelement 20 zu kombinieren, um die strukturelle Festigkeit zu erhöhen. Die beiden überlagernden Segmente 33 des Verstärkungsfaserelements 30 verbinden sich jeweils mit zwei gegenüberliegenden Seiten des ersten Hohlraums 131 des ersten Metallelements 10 entlang der Bezugsachse Z und zwei gegenüberliegenden Seiten des zweiten Hohlraums 231 des zweiten Metallelements 20 entlang der Bezugsachse Z. Der Schlitz 51 des Kernelements 50 erstreckt sich bis zu den Einsteckabschnitten 53 des Kernelements 50. Jeder Einsteckabschnitt 53 hat zwei Einstecknuten 525, die jeweils in zwei gegenüberliegenden Seiten des Einsteckabschnitts 53 entlang der Bezugsachse Z vertieft sind. Jede Einstecknut 525 steht mit einer entsprechenden der Ausnehmungen 52 in Verbindung, um eine Stufe dazwischen zu bilden. Jedes überlagernde Segment 33 des Verstärkungsfaserelements 30 kann sich entlang der Stufe erstrecken, um in der Ausnehmung 52 und der Einstecknut 525 angeordnet zu sein und selektiv mit der Oberfläche des ersten Hohlraums 131 des ersten Metallelements 10 und der Oberfläche des zweiten Hohlraums 231 des zweiten Metallelements 20 angebunden zu sein. Eine Stufe wird zwischen jedem der beiden Endsegmente jedes der überlagernden Segmente 33 des Verstärkungsfaserelements 30, die jeweils in den ersten Hohlraum 131 und den zweiten Hohlraum 231 eingesteckt sind, und einem Hauptsegment des überlagernden Segments 33, das nicht in den ersten Hohlraum 131 und den zweiten Hohlraum 231 eingesteckt ist, gebildet. Auf die überlagernden Segmente 33 des Verstärkungsfaserelements 30 können zwischen dem ersten Hohlraum 131 und dem zweiten Hohlraum 231 Klebstoffe aufgetragen werden, um die überlagernden Segmente 33 des Verstärkungsfaserelements 30 fest mit den Oberflächen des ersten Hohlraums 131 und des zweiten Hohlraums 231 zu verkleben bzw. anzubinden. In verschiedenen Ausführungsformen können sich die Rippe 31 und/oder die beiden überlagernden Segmente 33 des Verstärkungsfaserelements 30 allein oder gemeinsam in den ersten Hohlraum 131 des ersten Metallelements 10 und den zweiten Hohlraum 231 des zweiten Metallelements 20 erstrecken.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Verfahren zur Herstellung der Verbundwerkstoffkurbel 1 gemäß des Gebrauchsmusters einen Schritt des Biegens der beiden überlagernden Segmente 33 des Verstärkungsfaserelements 30 jeweils von zwei Längskanten der Rippe 31, um sich entlang der Breitenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel 1 zu erstrecken. Das heißt, die beiden überlagernden Segmente 33a eines einzelnen Verstärkungsfaserelements 30a erstrecken sich in die gleiche Richtung (wie in 11 gezeigt), die beiden überlagernden Segmente 33 eines einzelnen Verstärkungsfaserelements 30 erstrecken sich jeweils in entgegengesetzte Richtungen (wie in 4A/4B gezeigt), oder die überlagernden Segmente 33a/33b von zwei Verstärkungsfaserelementen 30a/30b auf der gleichen Seite erstrecken sich entlang der Nebenachse Y (der Breitenrichtung) in entgegengesetzte Richtungen von den Rippen 31, wie in 11 gezeigt. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren zur Herstellung der Verbundwerkstoffkurbel 1 des vorliegenden Gebrauchsmusters einen Schritt des Einsteckens der Rippe 31 und/oder der beiden überlagernden Segmente 33 des Verstärkungsfaserelements 30 in die erste Öffnung 132 des ersten Metallelements 10 und die zweite Öffnung 232 des zweiten Metallelements 20 umfassen. In einer anderen Ausführungsform weist das erste Verbindungssegment 13 des ersten Metallelements 10 einen ersten Hohlraum 131 auf, und das zweite Verbindungssegment 23 des zweiten Metallelements 20 weist einen zweiten Hohlraum 231 auf. Das Verfahren zur Herstellung der Verbundwerkstoffkurbel 1 umfasst einen Schritt des Einsteckens der beiden überlagernden Segmente 33 des Verstärkungsfaserelements 30 in den ersten Hohlraum 131 des ersten Metallelements 10 über die erste Öffnung 132 und den zweiten Hohlraum 231 des zweiten Metallelements 20 über die zweite Öffnung 232 und des Verklebens bzw. Anbindens der überlagernden Segmente 33 an den Oberflächen des ersten Hohlraums 131 des ersten Metallelements 10 und des zweiten Hohlraums 231 des zweiten Metallelements 20.
Vorzugsweise hat eines der beiden Teilmetallelemente 201, 202 des zweiten Metallelements 20 mindestens einen konkaven Abschnitt 252 und das andere der beiden Teilmetallelemente 201, 202 mindestens einen konvexen Abschnitt 251, der mit dem mindestens einen konkaven Abschnitt 252 in Eingriff steht, um die Zweckmäßigkeit und Stabilität der Baugruppe zu verbessern.
Mit Bezug auf 11 erstrecken sich in einer vierten Ausführungsform des vorliegenden Gebrauchsmusters die überlagernden Segmente 33a/33b zweier Verstärkungsfaserelemente 30a/30b an der gleichen Seite entlang der Nebenachse Y (Breitenrichtung) von den Kanten der Rippen 31 in entgegengesetzte Richtungen. Die gesamten Verstärkungsfaserelemente 30a/30b haben einen H-förmigen Querschnitt. Beispielsweise werden zwei Kohlefaser-Prepregs U-förmig bzw. umgekehrt U-förmig gebogen und durch Heißpressen einer Form verfestigt, um die H-förmigen Verstärkungsfaserelemente 30a/30b zu bilden. Die strukturelle Festigkeit der Verbundwerkstoffkurbel 1 kann durch die H-förmigen Verstärkungsfaserelemente 30a/30b erhöht werden. Vergleicht man 11 und 4A/4B, so sind in 4A/4B die beiden überlagernden Segmente 33/33a/33b eines einzelnen Verstärkungsfaserelements 30/30a/30b jeweils von zwei Längskanten der Rippe 31/31a/31b aus gebogen und erstrecken sich in die gleiche oder entgegengesetzte Richtung (entlang der Nebenachse Y oder der Breitenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel 1). Darüber hinaus kann das Z-förmige Verstärkungsfaserelement 30a/30b in den 4A/4B die Belastbarkeit der gekrümmten oder verdrehten Verbundwerkstoffkurbel 1 gegen Scherspannung in einer bestimmten Richtung verbessern.
In anderen Ausführungsformen können bei einem geeigneten Herstellungsverfahren die überlagernden Segmente 33/33a/33b, die an den beiden gegenüberliegenden Innenflächen des externen Faserelements 40 angebunden sind, keine Biege- und Oberflächenanbindungsbereiche erfordern. Die überlagernden Segmente 33/33a/33b können zwei Kantenflächen der Rippe 31/31a/31b sein, die an den beiden Innenflächen des externen Faserelements 40 angebunden sind. Mit anderen Worten, das Verstärkungsfaserelement 30/30a/30b ist I-förmig ausgebildet, und die überlagernden Segmente 33/33a/33b biegen sich nicht.

Claims

Verbundwerkstoffkurbel (1), umfassend: ein erstes Metallelement (10) aufweisend einen ersten Verbindungslochabschnitt (11) mit einem ersten Verbindungsloch (110); und ein erstes Verbindungssegment (13), das sich von dem ersten Verbindungslochabschnitt (11) erstreckt und eine erste Öffnung (132) aufweist, die in einem Ende des ersten Verbindungssegments (13), entfernt von dem ersten Verbindungslochabschnitt (11) ausgebildet ist, ein zweites Metallelement (20), das in einem beabstandeten Intervall von dem ersten Metallelement (10) angeordnet ist, um einen Verbindungsraum (S) in der Verbundwerkstoffkurbel (1) und zwischen dem ersten Metallelement (10) und dem zweiten Metallelement (20) zu definieren, wobei das zweite Metallelement (20) aufweist einen zweiten Verbindungslochabschnitt (21) mit einem zweiten Verbindungsloch (210); und ein zweites Verbindungssegment (23), das sich von dem zweiten Verbindungslochabschnitt (21) erstreckt und eine zweite Öffnung (232) aufweist, die in einem Ende des zweiten Verbindungssegments (23), entfernt von dem zweiten Verbindungslochabschnitt (21) ausgebildet ist, wobei der Verbindungsraum (S) mit der ersten Öffnung (132) und der zweiten Öffnung (232) in Verbindung steht; ein externes Faserelement (40), das auf und um das erste Metallelement (10), das zweite Metallelement (20) und den Verbindungsraum (S) gewickelt ist; und ein Verstärkungsfaserelement (30), das sich entlang einer Verbindungsrichtung zwischen dem ersten Metallelement (10) und dem zweiten Metallelement (20) erstreckt, angeordnet zwischen dem ersten Metallelement (10) und dem zweiten Metallelement (20), und aufweisend zwei überlagernde Segmente (33), die jeweils an zwei gegenüberliegenden Innenseiten des externen Faserelements (40) entlang einer Dickenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel (1) angebunden sind; und eine Rippe (31), die in dem Verbindungsraum (S) angeordnet ist und mit den beiden überlagernden Segmenten (33) verbunden ist.
Verbundwerkstoffkurbel (1) gemäß Anspruch 1, wobei sich die Rippe (31) des Verstärkungsfaserelements (30) entlang der Dickenrichtung und der Verbindungsrichtung erstreckt, und die beiden überlagernden Segmente (33) sich entlang der Verbindungsrichtung und einer Breitenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel (1) erstrecken.
Verbundwerkstoffkurbel (1) gemäß Anspruch 1, wobei das erste Verbindungssegment (13) des ersten Metallelements (10) einen ersten Hohlraum (131) aufweist, der in dem ersten Verbindungssegment (13) ausgebildet ist und über die erste Öffnung (132) mit dem Verbindungsraum (S) in Verbindung steht, und das zweite Verbindungssegment (23) des zweiten Metallelements (20) einen zweiten Hohlraum (231) aufweist, der in dem zweiten Verbindungssegment (23) ausgebildet ist und über die zweite Öffnung (232) mit dem Verbindungsraum (S) in Verbindung steht.
Verbundwerkstoffkurbel (1) gemäß Anspruch 3, umfassend ein Kernelement (50), wobei das Kernelement (50) in dem Verbindungsraum (S) angeordnet ist und zwei gegenüberliegende Enden aufweist, die jeweils in den ersten Hohlraum (131) des ersten Metallelements (10) und den zweiten Hohlraum (231) des zweiten Metallelements (20) eingesteckt sind; wobei die Rippe (31) des Verstärkungsfaserelements (30) sich durch das Kernelement (50) erstreckt.
Verbundwerkstoffkurbel (1) gemäß Anspruch 4, wobei das Kernelement (50) einen Schlitz (51) und zwei Ausnehmungen (52) aufweist; der Schlitz (51) sich entlang der Verbindungsrichtung und der Dickenrichtung erstreckt; die beiden Ausnehmungen (52) jeweils in zwei gegenüberliegenden Seitenflächen des Kernelements (50) entlang der Dickenrichtung ausgespart sind und mit dem Schlitz (51) in Verbindung stehen; wobei die Rippe (31) des Verstärkungsfaserelements (30) durch den Schlitz (51) des Kernelements (50) hindurch angebracht ist; und die beiden überlagernden Segmente (33) des Verstärkungsfaserelements (30) jeweils in den beiden Ausnehmungen (52) des Kernelements (50) angebracht sind.
Verbundwerkstoffkurbel (1) gemäß Anspruch 3, wobei der zweite Verbindungslochabschnitt (21) des zweiten Metallelements (20) eine Ringnut (24) aufweist, die das zweite Verbindungsloch (210) umgibt und vom zweiten Verbindungsloch (210) durch eine Lochwand (211) getrennt ist und mit dem zweiten Hohlraum (231) in Verbindung steht.
Verbundwerkstoffkurbel (1) gemäß Anspruch 6, wobei das zweite Metallelement (20) zwei Teilmetallelemente (201, 202) umfasst, die entlang der Dickenrichtung angeordnet und zueinander ausgerichtet sind.
Verbundwerkstoffkurbel (1) gemäß Anspruch 7, wobei eines der Teilmetallelemente (202) mindestens einen konkaven Abschnitt (252) aufweist und das andere der beiden Teilmetallelemente (201) mindestens einen konvexen Abschnitt (251) aufweist, der mit dem mindestens einen konkaven Abschnitt (252) in Eingriff steht.
Verbundwerkstoffkurbel (1) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die beiden überlagernden Segmente (33) des Verstärkungsfaserelements (30) von zwei Längskanten der Rippe (31) aus gebogen sind und sich in entgegengesetzte Richtungen erstrecken.
Verbundwerkstoffkurbel (1) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die beiden überlagernden Segmente (33) des Verstärkungsfaserelements (30) von zwei Längskanten der Rippe (31) aus gebogen sind und sich entlang der Breitenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel (1) erstrecken.
Verbundwerkstoffkurbel (1) gemäß irgendeinem der Ansprüche 3 bis 8, wobei sich die Rippe (31) des Verstärkungsfaserelements (30) zu dem ersten Hohlraum (131) des ersten Metallelements (10) und dem zweiten Hohlraum (231) des zweiten Metallelements (20) erstreckt.
Verbundwerkstoffkurbel (1) gemäß irgendeinem der Ansprüche 3 bis 8, wobei sich die beiden überlagernden Segmente (33) des Verstärkungsfaserelements (30) zu dem ersten Hohlraum (131) des ersten Metallelements (10) und dem zweiten Hohlraum (231) des zweiten Metallelements (20) erstrecken.
Verbundwerkstoffkurbel (1) gemäß irgendeinem der Ansprüche 3 bis 8, wobei sich die Rippe (31) und die beiden überlagernden Segmente (33) des Verstärkungsfaserelements (30) zum ersten Hohlraum (131) des ersten Metallelements (10) und zum zweiten Hohlraum (231) des zweiten Metallelements (20) erstrecken.
Verbundwerkstoffkurbel (1) gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei eine Stufe zwischen jedem der beiden Endsegmente jedes der überlagernden Segmente (33) des Verstärkungsfaserelements (30), die jeweils in den ersten Hohlraum (131) und den zweiten Hohlraum (231) eingesteckt sind, und einem Hauptsegment des überlagernden Segments (33), das nicht in den ersten Hohlraum (131) und den zweiten Hohlraum (231) eingesteckt ist, gebildet ist.
Verbundwerkstoffkurbel (1) gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei die beiden überlagernden Segmente (33) des Faserverstärkungselements (30) an Oberflächen des ersten Hohlraums (131) des ersten Metallelements (10) und Oberflächen des zweiten Hohlraums (231) des zweiten Metallelements (20) angebunden sind.
Verbundwerkstoffkurbel (1) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das erste Verbindungssegment (13) des ersten Metallelements (10) eine erste Breite (D1) entlang der Breitenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel (1) aufweist, das zweite Verbindungssegment (23) des zweiten Metallelements (20) eine zweite Breite (D2) entlang einer Breitenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel (1) aufweist, die erste Breite (D1) größer ist als die zweite Breite (D2), und eine Breite jedes der überlagernden Segmente (33) des Verstärkungsfaserelements (30) nahe dem ersten Metallelement (10) entlang der Breitenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel (1) größer ist als eine Breite des überlagernden Segments (33) nahe dem zweiten Metallelement (20) entlang der Breitenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel (1).
Verbundwerkstoffkurbel (1), umfassend: ein erstes Metallelement (10), ein zweites Metallelement (20), das in einem beabstandeten Intervall von dem ersten Metallelement (10) angeordnet ist, ein externes Faserelement (40), das auf und um das erste Metallelement (10) und das zweite Metallelement (20) gewickelt ist, wobei das externe Faserelement (40), das erste Metallelement (10) und das zweite Metallelement (20) gemeinsam einen Verbindungsraum (S) dazwischen definieren; und ein Verstärkungsfaserelement (30), das in dem Verbindungsraum (S) angeordnet ist, wobei das Verstärkungsfaserelement (30) eine Rippe (31) aufweist, die sich entlang einer Dickenrichtung und einer Längsrichtung der Verbundwerkstoffkurbel (1) erstreckt, und wobei das Verstärkungsfaserelement (30) zwei überlagernde Segmente (33) aufweist, die jeweils von zwei gegenüberliegenden Kanten der Rippe (31) gebogen sind und sich entlang einer Breitenrichtung und der Längsrichtung der Verbundwerkstoffkurbel (1) erstrecken, um jeweils mit dem externen Faserelement (40) angebunden zu werden.
Verbundwerkstoffkurbel (1) gemäß Anspruch 17, wobei das erste Metallelement (10) einen ersten Verbindungslochabschnitt (11) und ein erstes Verbindungssegment (13) aufweist; das zweite Metallelement (20) einen zweiten Verbindungslochabschnitt (21) und ein zweites Verbindungssegment (23) aufweist; das erste Verbindungssegment (13) sich integral von dem ersten Verbindungslochabschnitt (11) zu dem zweiten Metallelement (20) erstreckt; und das zweite Verbindungssegment (23) sich integral von dem zweiten Verbindungslochabschnitt (21) in Richtung des ersten Metallelements (10) erstreckt.
Verbundwerkstoffkurbel (1) gemäß Anspruch 18, wobei das zweite Verbindungssegment (23) einen zweiten Hohlraum (231) in dem zweiten Verbindungssegment (23) definiert und das erste Verbindungssegment (13) einen ersten Hohlraum (131) in dem ersten Verbindungssegment (13) definiert.
Verbundwerkstoffkurbel (1), umfassend: ein erstes Metallelement (10) mit einem ersten Verbindungslochabschnitt (11) und einem ersten Verbindungssegment (13), wobei das erste Verbindungssegment (13) einen ersten Hohlraum (131) und eine erste Öffnung (132) in dem ersten Verbindungssegment (13) definiert; ein zweites Metallelement (20), das in einem beabstandeten Intervall von dem ersten Metallelement (10) angeordnet ist, wobei das zweite Metallelement (20) einen zweiten Verbindungslochabschnitt (21) und ein zweites Verbindungssegment (23) aufweist, wobei das zweite Verbindungssegment (23) einen zweiten Hohlraum (231) und eine zweite Öffnung (232) in dem zweiten Verbindungssegment (23) definiert; und ein externes Faserelement (40), das auf und um das erste Metallelement (10) und das zweite Metallelement (20) gewickelt ist, so dass das externe Faserelement (40), das erste Metallelement (10) und das zweite Metallelement (20) gemeinsam einen Verbindungsraum (S) dazwischen definieren, wobei der Verbindungsraum (S) mit dem ersten Hohlraum (131) und dem zweiten Hohlraum (231) in Verbindung steht; wobei sich das erste Verbindungssegment (13) integral von dem ersten Verbindungslochabschnitt (11) in Richtung des zweiten Metallelements (20) erstreckt, und sich das zweite Verbindungssegment (23) integral von dem zweiten Verbindungslochabschnitt (21) in Richtung des ersten Metallelements (10) erstreckt; wobei das externe Faserelement (40) sich integral um den ersten Verbindungslochabschnitt (11), das erste Verbindungssegment (13), den Verbindungsraum (S), den zweiten Verbindungslochabschnitt (21) und das zweite Verbindungssegment (23) wickelt.
Verbundwerkstoffkurbel (1) gemäß Anspruch 20, wobei der erste Verbindungslochabschnitt (11) des ersten Metallelements (10) ein erstes Verbindungsloch (110) aufweist und eine Tiefe (L1) des ersten Hohlraums (131) entlang einer Längsrichtung der Verbundwerkstoffkurbel (1) größer ist als eine Dicke (T1) des ersten Metallelements (10) zwischen dem ersten Hohlraum (131) und dem ersten Verbindungsloch (110).
Verbundwerkstoffkurbel (1) gemäß Anspruch 20, wobei der zweite Verbindungslochabschnitt (21) des zweiten Metallelements (20) ein zweites Verbindungsloch (210) aufweist und eine Tiefe (L2) des zweiten Hohlraums (231) entlang einer Längsrichtung der Verbundwerkstoffkurbel (1) größer ist als eine Dicke (T2) des zweiten Metallelements (20) zwischen dem zweiten Hohlraum (231) und dem zweiten Verbindungsloch (210).
Verbundwerkstoffkurbel (1), umfassend: ein erstes Metallelement (10) mit einem ersten Verbindungslochabschnitt (11) und einem ersten Verbindungssegment (13), wobei das erste Verbindungssegment (13) einen ersten Hohlraum (131) und eine erste Öffnung (132) aufweist; ein zweites Metallelement (20), das in einem beabstandeten Intervall von dem ersten Metallelement (10) angeordnet ist, wobei das zweite Metallelement (20) einen zweiten Verbindungslochabschnitt (21) und ein zweites Verbindungssegment (23) aufweist, wobei der zweite Verbindungslochabschnitt (21) ein zweites Verbindungsloch (210) aufweist und das zweite Verbindungssegment (23) einen zweiten Hohlraum (231) und eine zweite Öffnung (232) definiert; und ein externes Faserelement (40), das auf und um das erste Metallelement (10) und das zweite Metallelement (20) gewickelt ist, so dass das externe Faserelement (40), das erste Metallelement (10) und das zweite Metallelement (20) gemeinsam einen Verbindungsraum (S) dazwischen definieren, wobei der Verbindungsraum (S) mit dem ersten Hohlraum (131) des ersten Metallelements (10) und dem zweiten Hohlraum (231) des zweiten Metallelements (20) in Verbindung steht, wobei das zweite Metallelement (20) eine ringförmige Nut (24) aufweist, die das zweite Verbindungsloch (210) umgibt und von dem zweiten Verbindungsloch (210) durch eine Lochwand (211) getrennt ist und mit dem zweiten Hohlraum (231) in Verbindung steht.
Verbundwerkstoffkurbel (1) gemäß Anspruch 23, wobei sich das erste Verbindungssegment (13) integral von dem ersten Verbindungslochabschnitt (11) in Richtung des zweiten Metallelements (20) erstreckt, sich das zweite Verbindungssegment (23) integral von dem zweiten Verbindungslochabschnitt (21) in Richtung des ersten Metallelements (10) erstreckt und sich das externe Faserelement (40) integral auf und um den ersten Verbindungslochabschnitt (11), das erste Verbindungssegment (13), den Verbindungsraum (S), den zweiten Verbindungslochabschnitt (21) und das zweite Verbindungssegment (23) wickelt.
Verbundwerkstoffkurbel (1) gemäß Anspruch 23, wobei das zweite Metallelement (20) zwei Teilmetallelemente (201, 202) umfasst, die entlang der Dickenrichtung angeordnet und zueinander ausgerichtet sind.
Verbundwerkstoffkurbel (1) gemäß Anspruch 23, ferner umfassend ein Verstärkungsfaserelement (30), das zwischen dem ersten Metallelement (10) und dem zweiten Metallelement (20) angeordnet ist, wobei sich das Verstärkungsfaserelement (30) entlang einer Längsrichtung und einer Dickenrichtung der Verbundwerkstoffkurbel (1) erstreckt.