DE2360937C3 - Gewindestab aus Schichtpreßstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gewindestab nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Gewindestäbe aus Schichtpreßstoffen, deren Lagen in einer Richtung angeordnet sind und die gewöhnlich aus einer einen polygonalen Querschnitt aufweisenden Schichtpreßstoffstange hergestellt werden, können als Verbindungs-, Befestigungs- und/oder Spannelemente ausgebildet sein und wurden bisher vorzugsweise in Verbindung mit einer ebenfalls aus einem Preßstoff hergestellten Mutter oder anderen, bekannten Halteelementen u. a. dann eingesetzt, wenn keine besondere Zugfestigkeit erforderlich war. Die geringe Festigkeit solcher Verbindungselemente, bei weichen besonders die Gewindegänge leicht ausbrechen, verhindert deren Anwendung für Gewindestäbe, bei welchen eine hohe Zugfestigkeit verlangt wird.

In der Elektrotechnik werden Verbindungsteile, welche beispielsweise aus Schichtholz oder glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK) hergestellt sind, dort eingesetzt, wo antimagnetische und/oder elektrisch isolierende, mechanisch hochfeste Verbindungen notwendig sind, beispielsweise für das Zusammenspannen eines Blechpakets für elektrische Maschinen, bei welchen mechanische Spannungen, magnetischer Fluß und induzierte Wirbelströme auftreten. Aber auch im Chemieapparatebau oder in der Wärmeisolationstechnik finden solche Schichtpreßstoff-Bauelemente ihre Anwendung.

Bekannte Schichtpreßstoffe werden aus durchgehend schichtweise angeordneten, mit Kunststoff imprägnierten oder beschichteten Flächengebilden, wie Gewebebahnen aus organischen Fasern, Glasmatten, Papieroder Pappbahnen oder Furnieren, die als Harzträger ^⁰ dienen, durch Zusammenpressen unter hohem Druck und Einwirkung von Wärme meistens in Pressen hergestellt. Als Bindemittel kommen Kunststoffe, vornehmlich Duroplaste, beispielsweise Epoxidharze, aber auch Thermoplaste, zur Anwendung. Die beim Pressen hergestellten Zwischenprodukte, wie Platten, Stangen oder Rohre können auch für hochbeanspruchte Teile, beispielsweise für Zahnräder, spanabhebend weiter bearbeitet werden. Schichtpreßstoffe, und insbesondere faserverstärkte Schichtpreßstoffe, beispielsweise glasfaserverstärkte Kunststoffe, erreichen bekanntlich entlang ihrer Schichtebene hervorragende mechanische Eigenschaften, die den legierten Stählen ähnliche Festigkeits-Spitzenwerte aufweisen. Aufgrund der Schichtung und der Struktur der einzelnen Harzträger sind die Eigenschaften der Schichtpreßstoffe stark richtungsabhängig. Nachteilig insbesondere bei glasfaserverstärkten Kunststoffen ist einerseits die schlechte interlaminare Haftung, die sich u.a. im verminderten Spaltwiderstand oder mangelnder Torsionsfestigkeit ungünstig auswirkt Andererseits besteht unter Biege- und Zugbeanspruchung entsprechend dem Belastungswinkel eine hohe Anfälligkeit zur Bruchbildung. Bei auftretenden Brüchen handelt es sich hauptsächlich um Spannungsrisse, wie Matrixrisse und Risse entlang den Grenzschichten Harz/Glas, und um Faserbrüche, die durch örtliche mechanische Überbeanspruchungen entstehen.

Es ist bereits bekannt (DT-OS 22 12 762), beidseitig abgeflachte Gewindestäbe aus einem Schichtpreßstoffteil herzustellen, wobei jeweils eine Aussparung zwischen Stab und Gegenstück in den beiden gegenüberliegenden Stabprofilzonen freibleibt Bei den wegfallenden Segmenten des Schichtpreßstoffteiles verlaufen die Schichtpreßstofflagen parallel zur Sehne des Segmentes und könnten an dieser Stelle wegen des relativ geringen Haltes zwischen den einzelnen Preßstoffschichten zur Kraftübertragung nur wenig beitragen. Durch die Aussparungen soll eine zerstörungsfreie Demontage des Gewindestabes auch nach einer Überbeanspruchung des Stabes gewährleistet werden, ohne daß eine wesentliche Festigkeitsminderung in Kauf genommen werden muß. Die Belastbarkeit eines solchen Gewindestabes ist aber noch nich» in allen Fällen befriedigend.

Ferner ist ein Kunststoffbolzen mit einer Glasfaserverstärkung bekannt (GB-PS 10 20 090, Fig.3), die außer axialen Glasfasern auch radial verlaufende Fasern enthält. Die radialen Glasfasern sollen die Scherfestigkeit der Gewindeflanken verbessern, die durch das Zerschneiden der axialen Fasern beim Gewindeschneiden beeinträchtigt wird. Solche Kunststoffbolzen sind Gewindestäben aus Schichtpreßstoff aber in manchen Fällen aus elektrischen oder mechanischen Gründen unterlegen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Gewindestab höherer Festigkeit als bisher anzugeben, bei dem insbesondere eine günstige Krafteinleitung über die Gewindegänge über den ganzen Gewindeumfang und zugleich eine zerstörungsfreie Demontage der aus Schichtpreßstoff hergestellten Verbindungs- und Befestigungs-Elemente, auch nach einer Überbeanspruchung des Gewindestabes, ermöglicht werden soll.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Gewindestab gelöst.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der hier beschriebene Gewindestab vermeidet mit hoher Sicherheit ein Abscheren bzw. Ausbrechen seiner Gewindegänge. Durch die Ausnützung des vollen Stabprofilquerschnittes wird eine wesentliche Festigkeitssteigerung der Verbindungs- bzw. Befestigungselemente, insbesondere über den gesamten Gewindeumfang, erreicht. Die Festigkeitssteigerung ist derart hoch, daß bei einer großen Überbelastung des Gewindestabes

primär ein Bolzenbruch, anstatt durch Abscheren des Gewindes bzw. der Gewindegänge ein Gewindebruch, auftritt Dadurch wird die Betriebssicherheit, insbesondere während der vollen Belastung, wesentlich erhöht. Auch kann ein Verklemmen des Cewindestabes mit der Haltemutter weitgehend vermieden werden, womit eine zerstörungsfreie Demontage gewährleistet wird.

In der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes vereinfacht, z.T. perspektivisch, dargestellt Sie werden nachfolgend erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Gewindestabes,

Fig.2 einen quadratischen Querschnitt für einen Schichtpreßstoff-Stab aus beispielsweise acht Schichtpreßstoff-Teilen,

Fig.3 einen quadratischen Querschnitt für einen Schichtpreßstoff-Stab aus beispielsweise drei Schichtpreßstoff-Teilen.

Gemäß F i g. 1 besteht ein Gewindestab 3 aus vier in Sektoren zusammengesetzten Schichtpreßstoff-Teilen 2 bzw. 2'. Die aus einer Sch'chtpreßstoff-Platte (nicht dargestellt) zugeschnittenen Teile 2, vorzugsweise vier Sektoren mit Konturen eines gleichschenkligen Dreiecks, werden miteinander zu einer quadratischen Schichtpreßstoff-Stange 1 zusammengesetzt und verklebt, wobei zur Verklebung 5 vorzugsweise ein Kunstharz, beispielsweise unter der Markenbeze'chnung »Araldit« bekannt, verwendet wird. Der Teil des Gewindestabes 3 muß vorher zu einem Rundstab gedreht werden, um das Gewinde schneiden zu können.

Die Anordnung der einzelnen Schichtpreßstoff-Teile 2, 2' ist derart gestaltet, daß eine optimale Ausnutzung der richtungsabhängigen Eigenschaften des Schichtpreßstoffes gewährleistet wird. Dies wird dadurch erzielt, daß die Schichtpreßstoff-Lagen 4 jedes der vier Sektoren senkrecht oder annähernd senkrecht zur Mantelfläche des Rundstabes verlaufen, wodurch eine wesentlich höhere Festigkeit des Gewindes 3', insbesondere die Abscherfestigkeit in dessen Profilrandzonen, erzielt wird.

F i g. 2 und F i g. 3 zeigen ebenfalls quadratische Querschnitte von Schichtpreßstoff-Stangen, die aus acht bzw. drei Schichtpreßstoff-Teilen 2 bestehen. Die Herstellung dieser Gewindestäbe ist weitgehend mit dem in F i g. 1 beschriebenen Gewindeslab 3 identisch. Während die Ausführungsform gemäß F i g. 2 bei der Herstellung von Gewindestäben großer Abmessungen mit Vorteil zur Anwendung kommt, eignet sich die Ausführungsform gemäß F i g. 3 mehr für Gewindestäbe mit kleinerem Querschnitt.

Die Ausführungsmöglichkeiten sind auf die in der Zeichnung dargestellten Beispiele nicht beschränkt. Der hier zur Herstellung eines Gewindestabes beschriebene quadratische Querschnitt des Schichtpreßstoff-Stabes könnte vielmehr für einen Schichtpreßstoff-Stab jeden beliebigen polygonalen Querschnittes zur Anwendung kommen, wobei die Anordnung der den Stab bildenden einzelnen Teile, bzw. Sektoren oder Segmente in beliebigen Winkeln zur Stablängsachse, sowie in einer Vielzahl von Kombinationen zueinander angeordnet sein können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Gewindestab aus Schichtpreßstoff, dessen Lagen wenigstens teilweise senkrecht oder annähemd senkrecht zur Stab-Mantelfläche orientiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindestab aus einer Mehrzahl von miteinander verklebten Schichtpreßstoffteilen (2,2') zusammengesetzt ist, deren Lagen (4) im Stabquerschnitt bezüglich der Stabachse in einander kreuzweise gegenüberliegenden Bereichen senkrecht oder annähernd senkrecht zur Stab-Mantelfläche verlaufen.

2. Gewindestab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindestab aus radialen >5 Sektoren (2,2') zusammengesetzt ist

3. Gewindestab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindestab aus einem zentral angeordneten Schichtpreßstoffteil (2) mit über den ganzen Stabquerschnitt parallel verlaufen- *° den Schichtpreßstofflagen (4) und zwei oder mehreren beidseitig an diesen angesetzten Schichtpreßstoffeilen besteht, deren Lagen senkrecht zu denen im zentralen Schichtpreßstoffteil verlaufen.

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