DE3419291C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hohlwelle gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.

Eine derartige Hohlwelle aus faserverstärktem Kunststoff mit einem Fest­ flansch aus Metall wird in der Ausführungsform gemäß der DE-OS 33 31 789 oder JP-PS 58-2 11 011 als Antriebswelle verwendet, kommt aber auch u. a. aus Gründen des Leichtbaus als Lenkwelle für Kraftfahrzeuge in Betracht. In allen Anwendungsfällen stellt sich das Problem einer ausreichenden Verbindungssicherheit zwischen der Hohlwelle und dem Festflansch. Wie sich beispielsweise zeigt, kann es infolge der unterschiedlichen Tor­ sionssteifigkeit ihrer Werkstoffe vor allem am Rohrstumpfende des Fest­ flansches in der dessen Verbindung mit der Hohlwelle herstellenden Klebstoffschicht zu Schubspannungsspitzen mit der Folge ihres Versagens kommen. Insoweit ist eine durch die UK-Patentanmeldung GB 20 70 193 bekannte Welle im Bereich eines Endbeschlages mit einer Materialver­ stärkung versehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Hohlwelle der ein­ gangs genannten Art ohne solche Materialverstärkung die Sicherheit der Klebverbindung mit dem Rohrstumpf des Festflansches insbesondere am Rohrstumpfende zu steigern.

Diese Aufgabe ist gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst durch Einfügung eines in der Torsionssteifigkeit eine Anpassung zwischen dem Rohrstumpf und der Hohlwelle bewirkenden Verbindungsgliedes "Buchse", welche im festigkeitskritischen Bereich der den Rohrstumpf mit der Hohlwelle verbindenden Klebstoffschicht zwischen diesen einen zu­ sätzlichen, parallelen Kraftweg eröffnet mit der Folge einer Entlastung dieser Klebstoffschicht. Die somit einen Teil der Kräfte von einem direkten Verlauf zwischen der Hohlwelle und dem Rohr­ stumpf abzweigende Buchse hat zudem durch die mit der Hohlwelle für den Rohrstumpf zwangsläufig gebildete Fuge bei einer Ausgestaltung gemäß dem Unteranspruch 2 den Vorteil, daß hierin weitestgehend Lunkerfreiheit der Klebstoffschichten erreichbar ist. Denn aufgrund der beid­ seitig kegeligen Absetzung des Rohrstumpfendes führt beim Zusammenbau der Welleneinzelteile das Einschieben des­ selben in die Fuge zu einer Druckwirkung auf den Kleb­ stoff mit der Folge einer Entlüftung. Bei der Ausgestal­ tung der Buchse mit einer doppelkegeligen Mantelfläche läßt sich außerdem ohne zusätzlichen Fertigungsaufwand eine Weiterbildung gemäß dem Unteranspruch 3 realisieren mit dem Vorteil einer Minderung der Torsionssteifigkeit der Buchse im Sinne einer Anpassung an die Schubfestig­ keit der Klebstoffschicht, wodurch hierin Schubspannungs­ spitzen weitestgehend ausgeschlossen sind.

Anhand dieser Ausgestaltungen wird die Erfindung im nach­ folgenden Ausführungsbeispiel weiter erläutert. Hierzu zeigt die Zeichnung im Längsschnitt das Ende einer Hohl­ welle 1 aus mit Glas-, Kohle- oder dgl. Fasern verstärk­ tem Kunststoff, z. B. Kunstharz, welche mit einem Fest­ flansch 2 aus Metall, z. B. Stahl, versehen ist. Der Fest­ flansch 2 weist einen in die Hohlwelle 1 eingeschobenen Rohrstumpf 3 auf, wobei ein Kegelsitz gewählt ist. Die hierbei vorgesehene kegelige Aufweitung des Wellenendes hat den Vorteil, daß die Mantelfläche des Rohrstumpfes 3 bloß kegelig abgesetzt zu sein braucht, um eine den Rohrstumpf 3 mit der Hohlwelle 1 verbindende Klebstoff­ schicht 4 beim Zusammenschieben ihrer (zweckmäßig zuvor klebstoffbeschichteten) Fügeflächen lunkerfrei zu erhal­ ten infolge des dabei zwangsläufig bewirkten Preßdruckes. Der gleiche Vorteil wird auch bei einer weiteren Kleb­ stoffschicht 5 erreicht für eine vor dem Zusammenfügen des Rohrstumpfes 3 und der Hohlwelle 1 zur einen Hälfte in letztere bzw. in deren kegelige Aufweitung einge­ setzte Buchse 6 mit doppelkegeliger Mantelfläche. Unter Zwischenfügung der Klebstoffschicht 5 nimmt diese Buchse 6, wie in der Hohlwelle 1, zur anderen Hälfte nach dem Einschieben des Rohrstumpfes 3 (in die Hohlwelle) auch hierin einen Kegelsitz ein, wozu das Rohrstumpfende bloß zusätzlich innenseitig entsprechend kegelig abgesetzt zu sein braucht.

Diese Buchse 6 besteht beispielsweise aus Aluminium, d. h. aus einem Werkstoff mit einem Schubmodul, der geringer ist als derjenige des Werkstoffs Metall des Rohrstumpfes 3 bzw. Flansches 2 und größer ist als derjenige des Werk­ stoffs Kunststoff der Hohlwelle 1. Aufgrund dessen fun­ giert die Buchse 6 nicht als eine die Klebfläche bzw. wirksame Haftfläche vergrößernde Verlängerung des Rohr­ stumpfes, sondern als ein zusätzliches in der Torsions­ steifigkeit angepaßtes Bindeglied zwischen dem Rohr­ stumpf 3 und der Hohlwelle 1 neben deren Klebverbindung (4), welches hierin das Entstehen von Schubspannungs­ spitzen durch Kraftabzweigung verhindert oder zumindest soweit begrenzt, daß die Gefahr eines Bruches der Kleb­ stoffschicht 4 in deren festigkeitskritischem Endbereich am Rohrstumpfende nicht größer ist als an den übrigen Stellen derselben. Diese Wirkung der Buchse 6 wird noch gesteigert durch die dargestellte Schäftung ihrer beiden Enden mit der Folge einer Minderung und damit Anpassung der Torsionssteifigkeit der Buchse an die Schubfestigkeit der Klebstoffschicht 4 bzw. 5.

Es versteht sich, daß eine Schäftung der Buchsenenden durch eine doppelkegelige Ausbildung der Buchseninnen­ fläche auch erreichbar ist, d. h. ebenso bei einer Buchse mit zylindrischer Mantelfläche ohne weiteres realisierbar ist.

Claims (3)

1. Hohlwelle zur Drehmomentübertragung, mit einem Festflansch aus einem Werkstoff mit gegenüber dem Wellenwerkstoff größerem Schubmodul, welcher einen in die Hohlwelle unter Zwischenfügung einer Klebstoffschicht eingeschobenen Rohrstumpf aufweist, gekennzeichnet durch eine unter Zwischenfügung einer Klebstoffschicht (5) zur einen Hälfte in dem Rohrstumpf (3) und zur anderen Hälfte in der Hohlwelle (1) sitzende Buchse (6) aus einem Werkstoff mit einem Schubmodul, der geringer ist als derjenige des Werkstoffs des Rohrstumpfes (3) bzw. Festflansches (2) und größer ist als derjenige des Werkstoffs der Hohlwelle (1).

2. Hohlwelle nach Anspruch 1, in welcher der Rohr­ stumpf des Festflansches unter kegeliger Aufweitung des Wellenendes mit Kegelsitz angeordnet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Buchse (6), mit einer doppelkegeligen Mantelfläche versehen, einen Kegelsitz sowohl im kegeli­ gen Wellenende als auch im an der Innenfläche entspre­ chend kegelig abgesetzten Rohrstumpfende einnimmt.

3. Hohlwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Buchse (6) zu den beiden Enden hin geschäftet ist.