DE2736124A1

DE2736124A1 - Schlaufenfoermiges kraftuebertragungselement aus faserverbundwerkstoff

Info

Publication number: DE2736124A1
Application number: DE19772736124
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Brunsch; Ralf-Thilo Dipl Ing Schulz; Rudolf Dipl Ing Woerndle
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1977-08-11
Filing date: 1977-08-11
Publication date: 1979-03-15
Also published as: DE2736124B2; FR2405802B1; US4226916A; FR2405802A1; GB2003077A; IT7826479A0; DE2736124C3; GB2003077B; IT1097680B

Description

MESSEItSCm-IITT-BOLtOW-ELOKK - 3 - Ottobrunn, 19. 7. 1977

GESELLSCHAFT BTO12 Im

HIT BESCHRANKTER HAFTUNG

MCHEIi 8171 2736124

Schiaufenförmiges Kraftübertragungseleinent aus Faserverbund.werk stoff

Die Erfindung betrifft ein schlaufenförmiges Kraftübertragungselement aus Faserverbund werk stoff vorgegebener Querschnittsgeometrie, und insbesondere ein einseitig offenes Schlaufenelenent konstanter Querschnittsflache, jedoch veränderlicher Querschnittsform.

Bei bekannten Kraftübertragungselementen aus Faserverbundwerk .stoff mit im Bereich zumindest einer Krafteinleitungsstelle schlaufenförmigem Faserverlauf werden die Einzelfasern von Hand um einen der Innenkontur des Kraftübertragungselements entsprechenden Kern gelegt und anschließend wird das Faserbündel in die erwünschte Querschnittsgeometrie des fertigen Elements verformt und in dieser Lage während des Aushärtens gehalten. Dies führt insbesondere bei Schlaufenelementen mit sich in Längsrichtung ändernder Querschnittsform zu einem fertigungsbedingt ungleichmäßigen Verlauf der Einzelfasern, die sich stellenweise kreuzen und im Faserbündel lose und ungeordnet eingebettet v/erden, so daß die Faserrichtung im fertigen Element örtlich stark von der Spannungsrichtung unter Last abweicht, was im Einblick auf das anisotrope Festigkeits- und Steifigkeitsverhalten von Faserverbund'werkstoffen eine erheblich verringerte Belastbarkeit des Übertragungselements zur Folge hat. Hinzu kommt, daß bei den bekannten Schlaufenelementen die radial außen liegenden Fasern

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unter Zugbelastung nur verhältnismäßig schwach beansprucht v/erden, während an den Fasern am Inneiirand hohe Überspannungen auftreten, die umso grüßer sind, je größer das Radienverhältnis des Auioen- zum Innenradius im Schlaufenbereich ist. Auch hierdurch wird die Belastbarkeit derartiger Schlaufenelemente starL beeinträchtigt.

Demgegenüber soll erfindungsgemäß ein schlaufenförmiges Kraftübertragungselement der eingangs erwähnten Art geschaffen werden, bei dem auch bei sich in Längsrichtung ändernder Querschnittsgeoinetrie eine werkstoff- und spannungsgerechte Faseranordnung ex'zielt und örtliche Überbeanspruchungen einzelner Verstärkun^sfasern unter Last vermieden werden.

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Diese Axifgabe wird erfindungsgemäß bei einem schlaufenförmigen Kraftübertragungselement der genannten Art gelöst durch r mechanisiertes Wickeln der Verstärkungsfasern in Form einer Endlosschlaufe auf einen Wickelkern mit entsprechend dem Wandstärkenvorlauf des Kraftübertragungselements auf Abstand gehaltenen, das Faserbündel bis nach dem Aushärten beidseitig begrenzenden Seitenwangen.

2Q Sei dem erfindungsgemäßen Kraftübertragungselement werden die Verstärkungsfasem bereits während des Wickelvorgangs mit Hilfe des V/ickelmechanismus in der ordnungsgemäßen, dem Spannungsverlauf im fertigen Übertragungselement entsprechenden Lage auf dem atis dem Wickelkern und den Seitenwangen bestehenden Wickel- und Formwerkzeug positioniert und bleiben in dieser Lage in dem durch die Seitenwangen begrenzten Wickelspalt bis nach dem Aushärten fixiert, so daß ein von örtlichen Fehlerstellen in der Faseranordnung freies Schiaufenelement entsteht, das aufi extrem hohen Zug- oder Druckbelastungen standhält und zugleich mit einem äußerst geringen Materialaufwand und vor allem Baugewicht auskommt. Durch das mechanisierte Wickeln in Verbindung mit dem besonderen

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Wickel- und Formwerkzeug wird ferner die Herstellung wesentlich vereinfacht und eine gleichbleibend hohe Qualität der Kraftübertragungselemente sichergestellt.

Um die werkstoff- und spannungsgerechte Orientierung der Einzelfasern auch bei einem einseitig offenen Schlaufenelement sicherzustellen, wird in v/eiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die Endlosschlaufe gemäß Anspruch 2 zunächst als Doppelochlaufe au:' das V/ickel- und Formwerkzeug gewickelt und erst nach dem Aushärten von der Doppelschlaufe der eine Schlaufenteil abgetrennt, so daß ein einseitig offenes Schlaufenelement gebildet wird, das mit Hilfe eines kontinuierlichen, mechanisierten V/ickelvorgangs unter gleichbleibend exakter Faseranordnung hergestellt ist. Um in diesem Fall unterschiedliche, durch Temperaturschwankungen bedingte Wänaeausdehungen auszugleichen, die insbesondere durch das Aushärten einerseits zwischen dem Wickel- und Formwerkzeug und den Verstärkungsfasern und andererseits bei Verwendung mehrerer Faserarten mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen den einzelnen Faserlagen

2Q auftreten können, wird das Faserbündel gemäß Anspruch 3 zweckmäßigerweise im abgetrennten Schlaufenteil nach dem Wickeln und vor dem Aushärten durchschnitten.

Wenn das Kraftübertragungselement unter Anordnung eines zentralen, zum Mittelpunkt des Schlaufenbereichs konzentrischen Krafteinleitungsbolzens Zugbeanspruchungen ausgesetzt ist, empfiehlt es sich gemäß Anspruch 4, daß die Längsschenkel des Kraftübertragungselements zum Erzielen einer Vorspannung in der Einbaulage einen gegenüber dem ungespannten Zustand verringerten, gegenseitigen Abstand haben. Hierdurch werden dig radial außen liegenden Fasern mit einer Vorspannung in Zugrichtung und die radial inneren Fasern mit einer Vorspannung in Druckrichtung eingebaut, so daß die sonst unter Last am Innenrand auftretenden, hohen Spannungsspitzen abgebaut werden

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und die angreifende Zugkraft noch v/esentlich gleichmäßiger über die gesamte Querschnittsbreite des Kraftübertragungselements verteilt wird. Wahlweise oder zusätzlich kann jedoch das Kraftübertragungselement auch druckbeansprucht werden, wobei in diesem Pail zur Krafteinleitung zweckmä3igerv/ei3e ein Beschlag an Außenrand des Schlaufenbereichs angeordnet ist.

Zusätzlich zur Fixierung der Fasern durch die Seitenwangen und den Wickelkern wird vorzugsweise gemäß Anspruch 5 nach dem Wickeln bis nach dem Aushärten eine den Spalt zwischen den Seitenv/angen des Wickelkerns nach außen abschließende Spange angelegt, durch die dem Kraftübertragungselement eine vorgegebene Außenkontur aufgeprägt und der das Faserbündel begrenzende Formspalt nach dem Wickeln am Auüenrand verschlossen \</ird. Durch das Aufsetzen der Verschlußspange läiät sich zugleich die Faserdichte erhöhen und überschüssiger Kunststoff aus dem Wickel- und Formwerkzeug ausquetschen.

In besonders bevorzugter Weise haben die radial inneren Fasern gemäß Anspruch 6 einen niedrigeren Elastizitätsmodul als die weiter außen liegenden Fasern. Hierdurch v/erden auch unabhängig von den übrigen Herkmalen in einfacher Weise die sonst unter Last üblichen, steilen Spannungsspitzen am Innenrand des Kraftübertragungselements erheblich herabgesetzt, wodurch eine stark vergleichmäßigte Lastverteilung auf sämtliche Einzelfasern der gesamten Querschnittsfläche erzielt und die Belastbarkeit des Kraftübertragungselements beträchtlich erhöht wird. In diesem Fall sind die radial inneren Fasern vorzugsweise Glasfasern und die äußeren Fasern sind Kohlefasern, und die Radialbreite der inneren Faserlage niedrigeren Elastizitätsmoduls ist zweckmäßigerweise etv/a halb so groß v/ie die gesamte Querschnittsbreite des Kraftübertragungselements. Hierdurch läßt sich die Belastbarkeit des

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Kraftübertragungselements bei einen Verhältnis des Auüenzum Innenradius von etwa 1,6 rua über 50 ^l;5 steigern.

Da die Paserlagen unterschiedlichen Elastizitätsmoduls im allgemeinen auch unterschiedliche thermische Ausüehnungskoeffizienten haben, wird - wie bereits erwähnt - bei einem einseitig offenen Schlaufenelement das Faserbündel im Bereich des später abgetrennten Schlaufenteils zweckmäßigerweise durchschnitten. Eine weitere, ebenfalls bevorzugte Köglichkeit zum Ausgleich der durch TemperatürSchwankungen beim Aushärten bedingten, unterschiedlichen thermischen Längenänderungen der inneren und äußeren Paserlagen besteht gemäß Anspruch 9 darin, daß der Wickelkern eine entsprechend den unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der einzelnen Paserarten abgewandelte Querschnittsfona aufweist. Durch dieses thermische Vorhalten des Wickel- und Formwerkzeugs wird sichergestellt, daß das Kraftübertragungselernent nach dem Entformen aus dem V/erkzeug, also wenn sich die Faserlagen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizientens unter Ausgleich der Wärmespannungen frei zusammenziehen können, auf das gewünschte Endmaß kommt. Bei einem einseitig offenen Schlaufenelement Kit Paserlagen unterschiedlichen Elastizitätsmoduls, von denen die radial inneren Pasern einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, also z.B. einer inneren Faserlage aus Glasfasern und einer äußeren Paserlage aus Kohlefasern, federn die Schenkel des Schlaufenelements entsprechend der höheren Längenkontraktion der inneren Fasern zusammen, wenn das Schlaufenelement aus dem Wickel- und Formwerkzeug entformt wird. Unter Berücksichtigung dieser Kaßänderung des Schlaufenelements ist daher der Wickelkern gemäß Anspruch zweckmäßigerweise in Richtung des später abgetrennten Schlaufenteils keilig erweitert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhandjier Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt:

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Fig. 1 eine schematische Aufsicht einer Doppelschlaufe nach dein Zerteilen in ein einseitig geöffnetes Schlaufenelenent und einen mit diesem zunächst einstückig verbundenen Schlaufenteil;

Fig. 2 den Seitenriß der Doppelschlaufe gemäß Pig. 1 längs der Linie 2-2;

Fig. 3 einen Querschnitt des Wickel- und Fonnwerkzeugs einschließlich der den Formspalt nach außen abschließenden Formspange;

Fig. 4 einen Schnitt längs der linie 4-4 der Fig. 3»

Fig. 5 eine schematische perspektivische Darstellung des Wickelvorgangs mit Hilfe eines WickelmechanisEius und dem Werkzeug gemäß den Fign. 3 und 4; und

Fig. 6 eine bevorzugte Ausführungsform eines einseitig offenen Schlaufenelements in schematischer Aufsicht.

Die Fig, 1 und 2 zeigen eine nach dem Aushärten und Entformen einteilige Doppelschlaufe 2, die im Scheitelbereich des einen Schlaufenteils 4 vor dem Aushärten mit einem durchgehenden Radialschnitt 6 durchtrennt wurde. Durch einen Doppelschnitt 8, der die Längsschenkel 10, 12 der Doppelschlaufe an ihren dem Schlaufenteil 4 benachbarten Enden durchsetzt, entsteht aus der Doppelschlaufe 2 unter Fortfall des lediglich aus Gründen einer hohen Herstellungsqualität benötigten ' Schlaufenteils 4 das fertige Kraftübertragungselement in Form eines einseitig geöffneten Schlaufenelements 14 konstanter

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Querschnittsfläche, sich im Bereich der Längsschenkel 10, jedoch ändernder Querschnittsgeometrie, wie gezeigt, ni5s.;t die Breite der Langeschenkel 10, 12 von den erweiterten

fortschreitend Schenkelenden 16 bzw. 1S aus ab und bleibt dann an den inneren Schenkelenden/ueu diese miteinander verbindenden Schlaufenbereich 20 wieder konstant. Entsprechend üer sich verringernden Breite nimmt die Wandstärke des Schlaufenelements 14 im mittleren Bereich der Längsschenkel 10, 12 zu (siehe Pig. 2).

Das Schlaufenelement 14 besteht einschließlich des abgetrsuiten Schlaufenteils 4 aus Faserverbund werk stoff, z.B. Kohlefaserverbundwerkstoff, mit unidirektionalem Faserverlauf. Die Faserrichtung stimmt mit der Zug- bzw. Druckspannungsrichtung überein und ist durch die Raumform des Schlaufen-

-JC elements 14 vorgegeben, wie diee für die Einzelfaser 22 in den Fign. 1 und 2 gezeigt ist. Das Schiaufenelement 14, das beispielsweise zum Anschluß eines Tragflügels an einen Flugzeugrumpf dient, wird im Bereich seiner erweiterten Schenkelenden 16, 18 mit dem einen Bauteil, etwa der i'ragfltigel-Außenhaut, verbunden, z.B. verklebt, während die andere Krafteinleitungsstelle durch einen in den Fign. 1 und 2 in gestrichelten Linien dargestellten Anschlußbolzen, der zur Einleitung von Zugkräften mit dem Innenrand des Schlaufenbereichs 20 zusammenwirkt und im anderen Bauteil, etwa dem Flugzeugrumpf, gesichert ist, und/oder einen ebenfalls am Flugzeugrumpf befestigten Anschlußbeschlas gebildet wird, der bei Druckkraftbelastung des Schlaufenelements

' 14 den Schlaufenbereich 20 aiii Außenrand abstützt.

Ss läßt sich nachweisen, daß die am Innenrand des Schlaufenelemente 14 liegenden Fasern bei. einem gleichförmigen, werkstoff- und spannungsgerechten Faserverlauf in Zurichtung stärker als die radial außen liegenden Fasern belastet v/erden.

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Om unzulässig hohe Zugspannungsspitzen an den radial inneren Pasern zu vermeiden, v/ird daher das iSchlaufenelenient 14 mit einem gegenüber dem umgespannten Zustand verringerten Abstand seiner freien Schenkelenden 16, 18 eingebaut, wie dies in Pig. 1 in gestrichelten Linien dargestellt ist, so daß die radial äußeren fasern in der Mnbaulage in Zugrichtung und die radial inneren Pasern in Druckriciitiing vorgespannt sind. Auf diese Weise wird der Spannungsverlauf in den Einzelfasern unter Last über die Querschnittsbreite vergleichmäßigt und die Festigkeit des Schlaufeneleiaents 14 wesentlich erhöht.

Gemäß den Pign. 3 und 4 besteht das Y/ickel- und Formwerkzeug 24 zur Herstellung der einteiligen Doppelschlaufe 2 aus einen Wickelkern 26, dessen Außenkontur mit der Innenkontur dar Doppelschlaufe 2 übereinstimmt, sowie zwei jeweils auf einer Seite des Wickelkerns 26 angeordneten Seitenwangen 28, 30, die in ihren den Wickelkern 26 übergreifenden Bereichen einen dem Wandstärkenverlauf der Doppelschlaufe 2 entsprechenden Abstand haben und etwa mittels Schrauben 32 lösbar mit dem Wickelkern 26 verbunden sind. Im zusammengebauten Zustand begrenzen somit die Seitenwangen 28, 30 an ihren einander zugekehrten Seitenflächen gemeinsam mit dem Außenrand des Wickelkerns 26 einen nach außen offenen, der Haumform der Doppelschlaufe 2 entsprechenden Form- und Wickelspalt 34· In dem im Sinne der Fign. 3 und 4 rechten Endabschnitt sind die Seitenwangen 28, 30 von einem Radialschlitz 36 durchsetzt, der vom Außenrand der Seitenwangen 28, 30 bis zum Außenrand des Wickelkerns 2b verläuft. Die Sei_tenwangen 28, 30 sind ferner an ihren einander zugekehrten Seitenflächen im Bereich ihres Autienrandes mit einer über die gesamte Umfangslänge verlaufenden Abschrägung 38 versehen, die das Einlaufen der Verstärkungsfasern in den Spalt 34 während des Wickelvorgangs erleichtet. Zum Werkzeug 24 gehört außerdem eine von außen zwischen die Seitenwangen 28, 30 aufschiebbare Spange 40, die nach dem Wickelvorgang angelegt wird und

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den Spalt 34 auf einer zumindest dem Forinbereich des Schlaufenelements 14 entsprechenden Länge nach außen abschließt. Die Spange 40 wird durch die Abschrägungen 38 in aer richtigen Lage am Werkzeug 24 fixiert, wobei ihr den Spalt 24 abschließender Innenrand 42 mit der gewünschten Außenkontur der Doppelschlaufe 2 bzw. des Schlaufenelements 14 übereinstimmt. Etwa in der Mitte des Formwerkzeugs 24 sind außen auf den Seitenwangen 23, 30 zwei koaxial zueinander verlaufende Lagerzapfen 44 befestigt, über die das Werkzeug 24 während des Wickelvorgangs drehbar abgestützt und angetrieben wird.

Beim Wickelvorgang wird das Werkzeug 24 mit seinen Lagerzapfen 44 in nicht gezeigten Lagerböcken positioniert, die eine Drehbewegung des Werkzeugs 24 um die durch die Lagerzapfen 44 gebildete Längsachse sowie eine geringfügige Hin- und Herverschiebung des Werkzeugs 24 in Richtung dieser Längsachse ermöglichen. Zum Wickelmechanismus gehört ferner eine in Pig. 5 schematisch dargestellte Fadenzufuhreinrichtung 46 mit einer einstellbaren Fadenbremse 48, über die eine Einzelfaser in Form eines Endlosfadens von einer Vorratsspule mit einer vorgegebenen, ggf. während des Wickelvorgangs veränderlichen Zugspannung in den Wickel- und Formspalt gezogen wird, wenn das Werkzeug 24 in Drehrichtung angetrieben wird. Zusätzlich zur Drehbewegung wird das Werkzeug 24 in der beim Spulenwickeln üblichen Weise während des Wickelvorgangs in Achsrichtung der Lagerzapfen 44 hin- und herbewegt, so daß im Wickelspalt 34 unter Fixierung durch die Außenkontur des Wickelkerns 26 und die einander zugekehrten, den Wickelspalt 34 seitlich begrenzenden Innenflächen der Seitenwangen 28, 30 ein Faserbündel in Form einer Endlosschlaufe mit unidirektionalem Faserverlauf entsteht, bei dem sämtliche Fasern ordnungsgemäß der sich ändernden Querechnittsform des Wickelspalts 34 folgend im wesentlichen in Richtung der unter Last am Schlaufenelement angreifenden

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Beanspruchungen angeordnet sind. Der Kohlefaserfaden wird beispielsweise während des V/ickelns zwischen der Zufuhreinrichtung 46 und dem Wickelwerkzeug 24 mit Kunststoff, etwa Epoxydharz, getränkt, v/ie dies in Fig. 5 schematisch durch die Kunststoff-Zufuhrdüse 52 dargestellt ist. Nach dem Wickelvorgang wird die Spange 40 auf das Werkzeug 24 aufgeschoben und hierdurch dem Faserbündel ggf. unter Verdichtung der Fasern und Ausquetschen überschüssigen Kunststoffs die gewünschte Außenkontur aufgeprägt. Bei Herstellung dee einseitig offenen Schlaufenelements 14 gemäß den Fign. 1 und 2 wird anschließend das Faserbündel längs der Radialschlitze 36 der Seitenwangen 28, 30 vollständig durchtrennt, um unzulässige Fadenspannungen zu verhindern, wenn sich das Werkzeug 24 beim nachfolgenden Aushärten stärker ausdehnt als die Kohlefasern. Nach dem Wärmehärten wird die Spange 40 abgenommen und die fertige Doppelschlaufe 2 nach dem Entfernen der Seitenwangen 28,30 vom Wickelkern 26 entformt. Durch Abtrennen des Schlaufenteils 4 längs der Radialschnitte 8 ist das einseitig offene Schlaufenelement 14 fertiggestellt.

Fig. 6 zeigt ein einseitig offenes Schlaufenelement 54 ähnlicher Form und gleicher Herstellung wie das Schlaufenelement 14 gemäß den Fign. ί und 2, das jedoch aus verschiedenen Faserarten unterschiedlichen Elastizitätsmoduls aufgebaut ist, wobei die radial innere Faserlage 56 einen niedrigeren Elastizitätsmodul hat und beispielsweise aus Glasfasern besteht, während die radial äußere Faserlage 58 mit dem höheren Elastizitätsmodul etv/a aus Kohlef asem hergestellt ist. Wegen der größeren Elastizität der inneren Faserlage 56 v/erden die Zugbeanspruchungen im Schlaufenelement 54 unter Last über die Querschnittsbreite stark vergleichmäßigt, so daß auf den Einbau des Schlaufenelements 54 unter Vorspannung zur Verhinderung unzulässig hoher Spannungskonzentrationen am Schiaufeninnenrand verzichtet werden kann.

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Auch das Scliiaufenelement 54 gemäß Fig. 6 wird in Form einer Doppelschlaufe auf die anhand der Fi gn. 3 bis 5 erläuterte Weise hergestellt. Da die Glasfasern einen wesentlich höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als die Kohlefasern haben, kommt es jedoch hier infolge der TemperaturSchwankungen beim Aushärten zu unterschiedlichen Längerränderungen im Faserbündel selbst, nämlich zwischen der inneren und äußeren Faserlage 56, 58. Unter Berücksichtigung der unterschiedlichen

/zum einen Wärmeausdehnungskoeffizienten wird daher/das faserbündel nach dem Wickeln und vor dem Aushärten ebenfalls wieder längs des Radialschlitzes 36 der Seitenwangen 28, 30 durchtrennt, und zum anderen ist der V/ickelkern 26 in Richtung des später abgetrennten, in Fig. 6 nicht gezeigten Schlaufenteils gegenüber der Innenkontur des fertigen Schlaufenelements 14 er-

■J5 weitert (sog. thermisches Vorhalten), wie dies in Fig. 6 in gestrichelten Linien dargestellt ist. Wenn sich daher beim Abkühlen im Anschluß an das Aushärta.: die Glasfasern in der Faserlage 56 stärker zusammenziehen als die Kohlefasern in der Faaerlage 58 und das Schlaufenelement 54 vom Wickelkern 26 entformt wird, federn die Längsschenkel 60, 62 unter der Wirkung der Wärmespannungen um einen durch das thermische Vorhalten des Wickelkerns 26 berücksichtigten Betrag zusammen, so daß ihr endgültiger gegenseitiger Abstand dem vorgegebenen Fertigmaß entspricht. natürlich muß auch die Spange 40 entsprechend der geänderten Außenkontur des Wickelkerns 26 in Richtung des im Sinne der Fign. 3 und 4 rechten Werkzeugendes erweitert sein, so daß der Querschnittsverlauf des Form- und Wickelspalts 34 erhalten bleibt. Je nach der Raumform des Schlaufenelements kann jedoch ggf. auch auf die Spange 40 verzichtet werden.

Durch den Abbau von Überspannungen an den radial inneren Fasern unter Last wird die Festigkeit des Schlaufenelements unter Erhalt hoher Steifigkeitswerte wesentlich erhöht,

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wobei die innere Glasfaserlage 56 vorzugsweise gleich breit wie die äußere Kohlefaserlage 5S bemessen wird, wenn das Verhältnis des Außenradius R zum Innenradius R. im Schlaufenbereich 64 des Schiaufenelements 54 etwa 1,6 ist. Hierdurch v/ird eine sehr günstige Steigerung der Belastbarkeit von mehr als 50 % gegenüber einem durchgehend aas nur einer Faserart bestehenden Schlaufenelement erzielt.

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Claims

KESSEHSCHHITT-BCLKOW-BLOHK - 1 - Ottobrunn, 19. 7. 1977 GSSISLLSCHAK? ΒΪ012 Im HIT 3ESCHHANKi]SR HAFCUKU ,„„ KÜlICHüäi 8171 / / JO 1 2 H Patentansprüche

1. Schiaufenförmiges Kraf tübertragungselenient aus Faserverbund, werk stoff vorgegebener Querschnittsgeometrie, insbesondere einseitig offenes Schlaufeneleiaent konstanter Querschnittsfläche, jedoch veränderlicher Querschnittsfο na, gekennzeichnet durch mechanisiertes Wickeln der Verstärkungsfasern (22) in Form einer Endlosschlaufe

(2) auf einen Wickelkern (26) mit entsprechend den. .ianöstärkenverlauf des Kraftübertragungselements (14, 54) auf Abstand gehaltenen, das Faserbündel bis nach dem Aushärten beidseitig begrenzenden Seitenwangen (28, 30).

2. Kraftübertragungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Endlos schlaufe (2) als Doppelschlaufe ausgebildet und von dieser der eine Schlaufenteil (4) nach dem Aushärten unter Bildung eines einseitig offenen Schlaufenelements (14 bzw. 54) abgetrennt ist.

3. Kraftübertragungselement nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet _t daß das Faserbündel im abgetrennten Schlaufenteil (4) beim Aushärten durchschnitten ist.

4. Kraftübertragungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Längsschenkel (10, 12) des Kraftübertragungselements (14)

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ORIGINAL INSPECTED

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zum Erzielen einer Vorspannung in der Einbaulage einen
gegenüber dem ungespannten Zustand verringerten, gegenseitigen Abstand haoen.

5. Kraftübertragungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Auffräßen einer vorgegebenen Außenkontur durch eine an die radial äußeren Fasern nach dem ϊ/ickeln bis nach dem Aushärten angelegte, den Spalt (34)
zwischen den Seitenwangen (28, 50) des Wickelkerns (26) abschließende Spange (40).

6. Kraftübertragungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die
raaial inneren Fasern (56) einen niedrigeren Elastizitätsmodul als die weiter außen liegenden Fasern aufweisen.

7. Krafxüoertragungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die radial inneren Fasern
(56) Glasfasern und die äußeren Fasern (58) Kohlefasern
sind.

8. Kraftübertragungseleinent nach Anspruch 6 oder 7» dadurch
gekennzeichnet ; daß die Radialbreite der
inneren Faserlage (56) niedrigeren Elastizitätsmoduls etwa halb so groß wie die gesamte Querschnittsbreite des Kraftübertragungselements (54) ist.

9. Kraftübertragungselement nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Wickelkern (26) eine entsprechend den unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der einzelnen Faserarten (56, 56) abgewandelte Querschnittsfonn aufweist.

10. Kraftübertragungselement nach Anspruch 9 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der wickelkern (26) in Richtung des abgetrennten Schlaufenteils (4) keilig erweitert ist. - 3 -

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