DE2333278A1 - Laengliches, auf zug beanspruchtes bauteil - Google Patents

Laengliches, auf zug beanspruchtes bauteil

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DE2333278A1 DE19732333278 DE2333278A DE2333278A1 DE 2333278 A1 DE2333278 A1 DE 2333278A1 DE 19732333278 DE19732333278 DE 19732333278 DE 2333278 A DE2333278 A DE 2333278A DE 2333278 A1 DE2333278 A1 DE 2333278A1
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Description

Transmission Developments Limited? Gloucester, Großbritannien Längliches, auf Zug beanspruchtes Bauteil
Die Erfindung bezieht sich auf ein längliches, auf Zug beanspruchtes Bauteil «it einer Mehrzahl von verstärkenden Fasern oder Faserbündeln„ die parallel zur Längserstrek» kung des Bauteils verlaufen und mit einem Kunststoff kombiniert t imprägniert oder durch einen solchen miteinander verbunden sind.
Schwierigkeiten entstehen hinsichtlich der wirksamen Auf» nähme einer Zugkraft bei einem solchen Bauteil, bei dem die Hauptverstärkungefasern oder »faserbündel parallel zu» einander in einer Richtung angeordnet sind. Venn beispiels«= weise Querlöcher sich durch das Bauteil erstrecken» um Hai» tebolzen oder «stifte aufzunehmen, werden die längsverlaufenden Fasern unterbrochen und die Festigkeit des Bauteils am Verankerungspunkt wird erheblich verringert, scdaß, um eine ausreichende Zugfestigkeit zu erhalten, die Querabmes« sungen des Bauteils in unerwünscht eis Maße vergrößert werden müssen»
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrundee eine wirksame Verankerung für ein auf Zug beanspruchtes Bauteil mit in einer Richtung verlaufender FaserverStärkung zu schaffen, welche eine ausreichende Zugfestigkeit an der Verankerungsstelle ohne übermäßige Vergrößerung der Verankerung und des Gewichts des Bauteils in Kauf nehmen zu müssen,
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Di· Erfindung geht aus von einem länglichen» auf Zug bean» spruchten Bauteil nit mehreren Verstärkungslagen aus Fasern oder Faserbündel!», die parallel zur Längser β treckung des Bauteils verlaufen und mit einen Kunststoff irapräg« niert, getränkt oder durch einen solchen miteinander verbunden sind, Erfindungsgeroäß weist das Bauteil einen v*rankerungsschnitt auf, dessen Außenfläche mit Vorsprttngen und/oder Vertiefungen« wie quer verlaufenden Nuten, Rippen· Riffelungen oder dergleichen Ausbildungen versehen sindr die in der Lage sind, eine kraftübertragende Oberfläche zu bilden, wobei das Bauteil nahe dem Verankerungsabschnitt mit mindestens einer querverstärkenden Verstärkungslage versehen ist, die in einer zu den anderen Verstärkungsla~ gen parallelen Ebene liegt und eine beträchtliche Scherfestigkeit aufweist, um einer Scberbeanspruehung in einer Ebene parallel zur LSngserstreckung des Bauteils und parallel au der Oberfläche, in welcher die verankernden Ausbildungen vorgesehen sind, zu widerstehenο
Die querverstärkenden Lagen haben vorzugsweise eine beträchtliche Zugfestigkeit in Richtungen quer zur Längserstreckung des Bauteils und quer zu der Ebene, in der die mit den Verankerungen-Ausbildungen versehene Fläche des Bauteils liegt.
Diese querverstärkenden Lagen können aus einem homogenen Material, beispielsweise Metall„ bestehen, welches gleiche Zugfestigkeit und Scherfestigkeit sowohl parallel zur Längs erstreckung des Bauteils als auch quer zu dieser Erstreckung aufweist. Vorzugsweise aind jedoch diese Querverstärkungslagen von Verstä?kungsfase?n oder -Faserbündel» der gleichen Art, aus welcher die LängsVerstärkungslagen bestehenp gebildet, und sie erstrecken sich in der Bbeno der Lagen quer zur LängeerStreckung des Bauteils, Dadurch ist in je-
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döse dieser FHlIe die Soherfestigkeit und die Quer-Zugfestigkeit größer ale diejenige der Längsverstärkungslagen< >
Die querverstärkenden Lagen braueben sich in Längsrichtung des Bauteils nur um einen begrenzten Betrag über den Verankerungsabschnitt hinaus zu erstrecken» Die Querabraessungen dee Bauteils en Stellen« die in Längsrichtung in einem Abstand τοπ dem Verankerungsabschnitt liegen« sind in den Ebenen der querverstärkenden Lagen im wesentlichen gleichbleibend, während sie in senkrecht dazu verlaufenden Querebenen reduziert sind.
Die Verstärkungslagen können auch verschiedene Zusatamenaet« zungen aufweisen, und die verstärkenden Fasern oder Faenr bündel können auf verschiedene Heise angeordnet sein, Jedoch enthalten die Lagen vorzugsweise kontinuierliche Fasern oder Fäden, beispielsweise aus Glas, Kohle oder Metalldraht, »it einer Matrix aus einem aushärtbaren Kunst» harz, einer Keraaik oder eine» Metall.
Die Verankerungeausbildungen können verschiedene Foroen hieben, bevorzugt sind Jedoch parallele Nuten oder Rippen, die quer aur LängserStreckung des Bauteils verlaufene Vorzugsweise sind die Verankerungsausbildungen an zwei entgegengesetzten Außenflächen des Bauteils vorgesehen»
Der Verankerungsabschnitt dee Bauteils kann mit einer Ver·= ankerung zusammenwirken, die entsprechende Vertiefungen und/ oder Vorsprünge aufweist, welche mit den Vorsprüngen unö/oder Vertiefungen des Verankerungsabschnittes formschlüssig in Eingriff stehenο Die Verankerung weist vorzugsweise mindestens eine Metallplatte oder ein Metallteil auf, die bzvo das korrespondierend zu den Verankerungsausbildungen dee Ver« snkerungsabschnittes gefortst ist. Alternativ oder zusätzlich
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kann ein hochfestes Kunstharz in flüssiger Form is den Spalt zwischen den V*»srankeru/jgssusbiltlungen und einer diese umgebenden Fassung eingeführt werden tind dort aushärten, wodurch eine formschlüssig Verbindung hergestellt wird,
Die querverstärkende» Lagen wirken vie eine Anzahl von plattenförmigen Trägernf welche den Abstand zwischen den Verankerungeplatten oder -teilen überbrücken und von diesen getragen werden. Zwischen diesen plattenförmigen Trägern sind die Längsverstärkungslagen eingelegt„ Eine gute Verbindung Zwischen den Flächen der Längst und Quervaratfirkungslagen bewirkt» daß jede Längsverstärkungsiage sicher zwischen be» nachbarten Flächen von zwei plattenförmigen Trägern gehalten wirdo Die Verbindung zwischen den plattenförmigen Trägern und den LängeveratUrlcungslagen erfolgt über eine große Fläche, sodaS sich eine geringe spezifische Scherbeanspru chung auch bei einer hohen Zugkraft ergibt, die gleichförmig über die Breite der Längsverstärkungslagen verteilt 1st.
Die Erfindung ist insbesondere anwendbar bei einem Zugglied, welches eine hohe Festigkeit und ein geringes Gewicht haben soll ο Für elektrische An(?endungea;veckß, wo elektrisch iso lierende Eigenschaften gefordert werden, kann das Bauteil aus einem isolierenden Werkstoff; beispieleweise Glasfasern und Kunstharz, bestehen,, Bauteile entsprechend der Erfindung können beispielsweise als Zuganker für Isolatoren von Hochspannungekabeln oder als Betätigungsgestänge für elektrische Schalter verwendet werden» Die erflndungsgemäßen Bauteile können jedoch allgemein Qort angewandt werden, wo eine hohe Zugfestigkeit gefordert wird*
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen, in denen einige Ausführungebeispiele der Erfindung dargestellt sind«. Ss zeigt:
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Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäOen Bauteile, das zwischen zwei Zugankern angeordnet ist,
Fig« 2 einen Längsschnitt durch einen öer Zuganker in vergrößerten HaOatab, wobei die Verankerungaeusbildun*» gen an des erfindungsgeisäßen Bauteil sichtbar sind,
Fig. 3 eine Seitenansicht des erfindungegemäßen Bauteile und das ungebenden Zugankergehäuses, teilweise ge« schnitten,
Fig. 4a, kb und ^c drei verschiedene Verankerungsausbildun~ gen an den erfindungsgen&ßen Bauteil, und
Figo kd eine schematische Darstellung der Schichten und der Glasfaserverstärkung in Bezug auf das Zahnprofil der Verankerungsausbildung.
Im Aueführungsbeispiel gemäß Figo 1,2 und 3 hat das Zugglied 10 eine Sandwich-Struktur iait einer Anzahl von Lagen oder Schichten, die Jeweils eine Vielzahl von paralleler Glasfasern· Glasfaser-Fäden, -Gernew oder -Strängen aufweist, die mit einen Epoxyharz getränkt sind« Die Glasfasern sind kontinuierlich und erstrecken sich parallel zur Längeerstrekkung des Zuggliedes 10. Die Ebenen dieser Haupt-Verstärkunga·= lagen sind parallel mit der Zeichenebene «it FIg9 1 und 2 und senkrecht zur Zeichenebene in Fig« 3, wie bei 11 gezeigte Ein aehrachichtigea, faserverstärktes Bauteil, bei welchen alle Fasern parallel zur Längsachse verlaufen, also gleichgerichtet sind, hat eine hervorragende eigene Zugfestigkeit und gute elektrische Isoliereigecschaften, jedoch ist seine Scherfestigkeit in Ebenen parallel zur L&ngserstreckung des Bauteils, insbesondere in Ebenen parallel zu den Ebenen der Hauptverstärkungslager, tie auch seine Zugfestigkeit in Richtungen quer zur Längsachse gering,
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Jedes Ende des Zuggliedes 10 ist ale Verankerungsabechnitt ausgebildet und bei der Herstellung mit- einer großen Anzahl von zwischengelegten, querverstärkenderi Lagen oder Schichten 12 versehen7 die sieb nur über eine begrenzte Län.-gs des Beuteile erstrecken, wobei diejenigen nabe der Mittellinie des Bauteile vorzugsweise etvas ISagor sind als diejenigen die nabe den gegenüberliegender. Seitenflächen angeordnet sind, wie dies aus FIg0 3 ersichtlich i.at,- In diesen; Beispiel beben die querveretärkenden Legen oder Schichten die gleiche Zueaaraensetzung und den gleichen Aufbau wie die Hauptschiebten 11„ Jedoch sind bei ihnen die verstärkenden Glasfasern quer zur Längseratreckungr des Zuggliedes 10 en geordnet» Jede dieser querveretäricender Legen oder Schieb ten gibt sonit eine beträchtliche Scherfestigkeit ic 3banans die parallel zur Längseretreckung ;;es Gliedes verlsufons und auch eine beträchtliche Zugfestigkeit ir Querrichtung verglichen eit den Haupt-Veretärkungslagen 11, Wie in Tig-,'J gezeigt, liegen die HauptverstfcrkuKgslegen 11 zwischen den Querverstärkungslagen 12 und sie erstrecken sich über die ganse Länge des Zuggliedes iO, desoec Quarabmesstinken ir> der Ebene der Figc 3 lot Bereich der Verankörungsabacbnitto entsprechend vergrößert sind* Ir d©r dasu senkrechten Querrichtung aind die Abmessungen des Zxtgg'Lieams 1Q jedoch konstant, wie Fig. ? aseigt.
Die beiden gegenüberliegenden Flächen uer Ve ranke rung'* β t> schnitte des Zuggliedes sind mit einer großen Zahl von querverlauf enden Nuten oder Zähnen "S3 vereehsn0 Diese Oberflächen des Zuggliedes; in denen die Versrkerungsauahildungen vorgesehen si.:id, sind diejenigen Flachens die von desi Ebenes der Hfiupt-Verstärkungslagen und der Queirversfcörkungslagen geschnitten werden„ Dadurch ergeben die Querverstä^kungslagen jine verhältnismäßig große Scherfestigkeit, ob Scher«
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kräften zu widerstehen, die ic Ebenen auftreten, welche parallel zu den Flächen sind, in welchen die Verankerungsausbildungen 13 vorgesehen sied.
Jeder Zuganker weist ein Metalljoch 15 auf alt zwei gegenüberliegenden Wänden i6, welche den gezahnten oder genuteten Flächen des Zuggliedes gegenüberliegen, jedoch einen Abstand von diesen habenο Zwischen jeder dieser Wände 16 und der benachbai*ten verzahnten oder genuteten Fläche dee Zuggliedes 10 1st eine metallische Ankerplatte 17 angeordnet» Jede Ankerplatte 17 bat eine genutete oder gezahnte Oberfläche, die mit der benachbarten genuteten oder gezahnten Oberfläche des Zuggliedes korrespondiert,, und jede An» kerplatte 17 ist an ihrer gegenüberliegenden Seitenfläche mit zwei Sacklöchern eur Aufnahme von Stiften 18 versehen, welche durch entsprechende Bohrungen in den Wänden 16 des Joches 15 eingeschoben und nach de« Zusammenbau beispielsweise durch Vernieten festgelegt werden* Dadurch wird eine starre Verbindung zwischen den Platten 17 und dem Joch 15 erreicht, und eine mechanische, forsschlüssige Verbindung auch zwischen den Platten 17 und den Zugglied 10»
Jedes Joch 15 kann Bit eines hinterschnittenen Hohlraum 20 versehen sein zwecks Anbringung an einem äußeren Teil, durch welchen eine Zugkraft auf die Einheit ausgeübt wird. Alternativ kann ein Gabelkopf 21 vorgesehen werden, wie sn unteren Ende von Fig. 1 gezeigt ist.
Fig« k zeigt drei aSgliche Formen von Veratjkerungaausbil düngen, welche an den Endes des Zuggliedes 10 vorgesehen werden können.
Die Verzahnung von Fig» ^a ist ähnlich einen üblichen Viiitvorth-Gewinde, wobei der eingeschlossene Zahnwinkel etwa
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55° beträgt und der Kopf und der Fuß etwas abgerundet sind, während die Flanken eben sind. Der Abstand der Zähne, die Tiefe der Zähne und der Winkel der Zahnflanken kann ent" sprechend den unterschiedlichen Anwendungen ausgewählt werden. In allgemeinen hängt die Zugkraft, die von der Verankerung aufgenommen werden kann, u„e„ von der Anzahl der Zähne und der gesamten auf quer zur Längsachse verlaufende Ebenen projiaierten Fläche der Zahnflankenoberflachen. Wenn jedoch die eingeschlossenen Winkel der Zähne verringert werden, 1st die Breite jedes Zahnes an seinem Fuß gleicherweise verringert und demzufolge wird ihre verringerte Fähigkeit, Scherbeanspruchungen zu widerstehen, durch Erhöhung der Anzahl der Zähne wettgemacht.
Eine alternative Zafankonstruktion ist in FIg0 4b gezeigt, wo eine verhältnismäßig geringe Anzahl von Zähnen für eine bestimmte Länge vorgesehen ist, jedoch ist die Dicke jedes Zahnes an seinem Fuß erheblich vergrößerte Bei der Ausführung gemäß Fig. 4c ist der Verankerung«abschnitt des Zuggliedes mit einer Anzahl -von parallelen Nuten alt etwa halbkreisförmigen Querschnitt versehen, die in einem Abstand voneinander liegen, der etwas größer ist als der Durchmesser jeder Nut, wodurch eine Wirkung ähnlich wie mit Ausführung gemäß Fig« b erreicht wird, jedoch mit stark abgerundeten Ecken,
In allen Fällen sind die Zuganker mit Flächen versehen« welche mit den Verankerungsausbildungen am Bauteil 1O formschlüssig zusammenwirken können.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Fasern oder Faserbündel der Querverstärkungssehiohten oder -lagen 12 quer zur Längs~ erstreckung des Bauteils 10 verlaufen und sich in die Zähne
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erstrecken, «ie dies schematisch bei 9 in Fig» kb dargostellt ist. Diese Lagen 12 ergeben somit eine beträchtliche Scherfestigkeit, üb Scherkräften in iSbenen »u widerstehen« die parallel zur Längser^treckung des Zuggliedes isnd parallel zu den Flächen liegen, in welchen die Zähne vorgesehen sind« Diese Querverstärkungsl^gen 12,, die zwischen des Hauptverstärkungslagen 11 lle&sn, werden in .-ihrer Fähigkeit, den hohen Scherkräften zu widerstehen, auch noch dadurch verstärkt, daß die Hauptverstärkungslagen 11 e:lne hohe Zugfestigkeit parallel zur Längsai t -ireckung des Zug» gliedes und eine gute Scherfestigkeit ix Richtungen parallel zu den Fasern der Querverstärkungslagen· 12 aufweisenο
Anstelle der Nuten oder zahnartigen Vox-f prünge können auch andere Ausbildungen, wie flache Sindrüclungen oder Sacltlö— eher in den gegenüberliegenden Flächen das Zuggliedes vorgesehen sein» Alternativ kann das Zugglied auch mit einem Schraubengewinde um seine ganz äußere Oberfläche versehen werden, auch wenn dies in manchen Täller weniger wirksam ist ο
Fa tentansprtiche
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    ο ,Länglichesρ auf Zug beanspruchtes Bauteil mit mehreren Verstärkungslagen, die parallel sur LUngserstreekuxg des Bauteils verlaufende» in Kunststoff eingebettete oder mit Kunststoff getränkte Fasern oder Faserbündel aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daB das Bauteil (10) einen Veran&erangsabschnitt auf» weist, dessen Außenfläche mit Vorspringen und/oder Vertiefungen j, wie querverlaufem ®n Nutan Rippen, RifTelungen oder dergl. Ausbildungen (13) vetßehen ist, die in der Lage sind, eine kraftübertragend3 Oberfläche su bilden, und daß dae Bauteil (iO) nahe dan Verankerungaab schnitt mit mindestens einer querver^ifirkenden Yerstär kungslage (12) versehen ist, die in einer zu den Hauptverstärkungslagen (11) parallelen Ebsne liegt und eine beträchtliche Scherfestigkeit aufweist, um einer Scherbeanspruchung in einer Ebene parallel zur Längaerstrekkung des Bauteile (to) und parallel zu der Oberfläche, in welcher die verankernden Ausbildungen (13) vorgesehen sind, zu widerstehenc
    β Bauteil nach Anspruch I1. dadvroh gekann zeichnet, daß die querverstärkenden Lagen (12) eins beträchtliche Zugfestigkeit is Richtürgeη quer ζυτ LasgeerStreckung des Bauteils (10) und quer eu der Ebene aufweisen, in der die alt den verankernden Ausbildung»η (13) versehene Fläche des Bauteils liegt.
    Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, (Sad'j.ah gekennzeichnetP daß die querverstärkendes Lagen äich in Längsrichtung
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    des Bauteils (ίο) nur um einen begrenzten Betrag über den Verankerungeabschnitt hinaus erstreckenο
    ho Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die querverstärkenden Lagen VerstArkungsfasern oder -»Faserbündel aufweiten- die in der Sbene jeder Lage quer zur Längserstreckung des Bauteils (1O) verlaufen.
    5„ Bauteil nach eines oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptverstärkungslagen (11) und/oder die Qi-erveratärkungslagen (12) kontinuierliche Fäden oder Fasern, zJ„ aus Glas, Kohle oder Metalldraht, aufweisen, alt einer Matrix aus einem auehärtbaren Kunstharz, einer Keraerlk oder einen Metall,
    6ο Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerung Ausbildungen (13) eine Mehrzahl von parallelen Nuten oder Rippen aufweisen» die quer zur LängserStreckung des Bauteile (1O) verlaufen»
    7» Bauteil nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerung» Ausbildungen an zwei entgegengesetzten Außenflächen des Bauteils (1O) vorgesehen sind.
    8ο Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querabiaessungen des Bauteils (io) an Stellen, die in Längsrichtung in einem Abstand von dem Verankerungsabschnitt liegen, in den Ebenen der querverstärkenden Lagen i* wesentlichen gleichbleibend sind, jedoch in senkrecht dazu verlaufenden Querebenen reduziert sind.
    9ο Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, daß sein Verankerungsabschnitt mit einer Verankerung (15, 16, 17) zusammenwirkt„ die entsprechende Vertiefungen und/oder Vorsprünge aufweist, welche mit den Vorsprüngen und/oder Vertiefungen des Verankerungsabschnit« tea formschlüssig in Eingriff stehen ο
    ΙΟ. Bauteil nach Anspruch °, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerung mindestens eine Metallplatte (17) oder ein Metall teil aufweist, die b«wo das korrespondierend eu den Verankerungeausbildungen (13) dee Verankerungsabschnittee geforat iato
    11» Bauteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnets daß die Metallplatte (17) oder das Metallteil mindestens eine öffnung zur Aufnahme eines Heltestiftas (18) aufweist, alt de» sie bzw, es in einer Passung (15) gehalten ist.
    3 0 9 .'■.:-? 2 / 0 7 D £
DE19732333278 1972-06-30 1973-06-29 Laengliches, auf zug beanspruchtes bauteil Pending DE2333278A1 (de)

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