DE3517681A1 - Articulated shaft for play-free torque transmission, with flexible shaft joints for compensating angular and axial misalignment - Google Patents
Articulated shaft for play-free torque transmission, with flexible shaft joints for compensating angular and axial misalignmentInfo
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Abstract
Description
Gelerawelle zur spielfreien Momentenübertragung mitGelerawelle for backlash-free torque transmission
elastischen WellenbelenLen zurn Ausgleich von Winkel-und Xxialversat 3 v E T, B UT tt G Gelenkwelle mit elastischen Wellengelenken zur spielfreien Momentenübertragung bei Ausgleich von Axial- und Winkelfehlern, vorzugsweise aus faserverstärktem Kunststoff mit der Welle in einem Stück gefertigt Die Erfindung bezieht sich auf eine Gelenkwelle mit elastischen Wellengelenken, welche aus scheiben- oder kegelförmigen Membranen bestehen, die gegen Winkel- und Axialverformungen weich sind und gegen Torsions- und Radialverformungen steif.elastic corrugated bellows to compensate for angular and axial displacements 3 v E T, B UT tt G Cardan shaft with elastic cardan joints for backlash-free torque transmission to compensate for axial and angular errors, preferably made of fiber-reinforced plastic manufactured in one piece with the shaft. The invention relates to a cardan shaft with elastic universal joints, which are made of disc or cone-shaped membranes that are soft against angular and axial deformations and against torsional and radial deformations stiff.
Gegen lokale Instabilitäten (Schubbeulen) sind die Membranen durch vorzugsweise ringartig um den Mittelpunkt angeordnete, in ihrem Querschnitt vorzugsweise wellenförmige Profilierung der (dünnen) Membrane versteift.The membranes are resistant to local instabilities (shear dents) preferably arranged in a ring around the center point, preferably in their cross-section Wavy profile of the (thin) membrane stiffened.
Diese Formgebung erzeugt darüber hinaus eine zusätzliche Elastizität für die erwünschte Beweglichkeit.This shape also creates additional elasticity for the desired mobility.
Die Membrane wird vorzugsweise aus faserverstärktem Kunststoff in Laminatform und vorzugsweise mit einem zugehörigen Wellenschaft (ebenfalls aus faserverstärktem Kunststoff) in einem Stück gefertigt, so daß einteilige Gelenkwellen entstehen.The membrane is preferably made of fiber-reinforced plastic Laminate shape and preferably with an associated corrugated shaft (also made of fiber-reinforced Plastic) manufactured in one piece, so that one-piece cardan shafts are created.
Konventionelle Gelenkwellen werden meist aus einer Vielzahl von Einzelteilen zusammengebaut, selbst die einzelnen Gelenke bestehen meist aus etlichen Einzelteilen.Conventional cardan shafts are usually made up of a large number of individual parts assembled, even the individual joints usually consist of several individual parts.
Wo einteilige Gelenke beschrieben werden, so sind diese doch durch ihre komplizierte Gestaltung aufwendig in mehreren Arbeitsgängen bzw. aus vorfabrizierten Einzelteilen zu fertigen (vgl. DE 3132 877 Al, DE 3132 533 A1) und nicht mit der Welle in einem Stück herstellbar.Where one-piece joints are described, these are through their complicated design is laborious in several operations or from prefabricated ones To manufacture individual parts (cf. DE 3132 877 A1, DE 3132 533 A1) and cannot be manufactured in one piece with the shaft.
Eine beschriebene Gelenkwelle mit integriertem Gelenk (DE 3229 209) weist im Gelenk eine für die Übertragung von Torsionsmomenten ungeeignete geschlitzte Formgebung auf, was die Materialausnutzung erheblich verschlechtert, so daß der Vorteil der im Prinzip sehr einfachen Gestaltung durch höheren Material- und Gewichtsaufwand sowie unter Umständen nur unzureichende Funktion erkauft wird.A described cardan shaft with an integrated joint (DE 3229 209) has a slit in the joint that is unsuitable for the transmission of torsional moments Shaping on what the material utilization worsened, so that the Advantage of the design, which is very simple in principle, due to higher material and weight requirements and, under certain circumstances, only inadequate function is bought.
Ein weiterer Vorschlag, die gesamte Welle im Schaft gleichmäf#ig biegeweich zu gestalten (DE 31 43 194 Al), hat den Nachteil zur Folge, daß durch die erzwungene Weichheit der ganzen Welle die kritischen Drehzahlen niedrig werden, wenn grö#ere Biegewinkel oder -wege gefordert sind. Darüber hinaus sind zum Erreichen einer ausreichenden Längselastizität zusätzliche mechanische Bauelemente nötig, da die vorgeschlagene methode, die Welle über ihre Stabilitätsgrenze hinaus längs zu stauchen, unvereinbar ist mit höheren Betriebsdrehzahlen.Another suggestion, the entire shaft in the shaft is evenly flexible to design (DE 31 43 194 Al), has the disadvantage that the forced Softness of the whole shaft the critical speeds become low when larger Bending angles or paths are required. In addition, to achieve a sufficient Longitudinal elasticity, additional mechanical components are necessary, as the proposed method of compressing the shaft lengthways beyond its stability limit is incompatible is with higher operating speeds.
Die Anordnung von Wülsten im Wellenschaft als elastisches Gelenk (DE 33 20 760 Al, US-PS 4 173 128) führt nur zu geringer Winkel- wi Axialbeweglichkeit, darüber hinaus sind Befestigungsflansche nicht integriert.The arrangement of beads in the shaft shaft as an elastic joint (DE 33 20 760 Al, US-PS 4,173,128) leads only to low angular wi axial mobility, in addition, mounting flanges are not integrated.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Wellengelenk zu schaffen, welches durch eine einfache Formgebung wirtschaftlich zu fertigen ist und sich darüber hinaus dazu eignet, mit dem zugehörigen Wellenschaft zusammen in einem Stück hergestellt zu werden und welches durch seine Gestaltung eine gute Ausnutzung der Materialfestigkeit zur Ubertragung eines Drehmolmentes aufweist.The invention was therefore based on the object of a universal joint create, which can be manufactured economically through a simple shape and is also suitable, together with the associated shaft shaft, in to be manufactured in one piece and which, due to its design, can be used well the material strength for the transmission of a torque bar.
Erfindungsgemä wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Gelenk aus mindestens einer im wesentlichen scheiben- oder kegelförmigen Nembrane#besteht, die vorzugsweise am Ende der vorzugsweise als zylindrisches Rohr ausgebildeten Welle angebracht ist, wobei sowohl der Wellenschaft(1>als auch die M!embrane vorzugsweise aus faserverstärktem Kunststoff bestehen und in einem Stück gemeinsam auf einer verhältnismäßig einfachen Vorrichtung hergestellt werden können.According to the invention this object is achieved in that the joint from consists of at least one substantially disc-shaped or conical membrane #, the preferably at the end of the shaft, which is preferably designed as a cylindrical tube is attached, with both the shaft shaft (1> and the membrane preferably made of fiber-reinforced plastic and in one piece together on one relatively simple device can be made.
Die Membrane übernimmt durch elastische Verformung die Gelenkfunktion (Ausgleich von Winkel- und Axialbewegungen), wobei sie gegen radialen Achsversatz sowie Torsionsverformung eine hohe Steifigkeit besitzt, so daß hohe kritische Drehzahlen erreicht werden.The membrane takes on the joint function through elastic deformation (Compensation of angular and axial movements), whereby they counteract radial misalignment and torsional deformation has a high rigidity, so that high critical speeds can be achieved.
Zur Versteifung gegen Instabilität (Schubbeulen) sowie zur Steigerung der erwünschten Elastizität ist die Membrane mit einer vorzugsweise ringartig konzentrisch zur Wellenmitte angeordneten, in ihrem Querschnitt vorzugsweise wellenförmigen, z.B. aus Kreisabsohnitten gebildeten, Profilierung (3) versehen.To stiffen against instability (shear dents) and to increase the desired elasticity, the membrane with a preferably ring-like concentric arranged to the center of the shaft, preferably wave-shaped in their cross-section, E.g. profiling (3) formed from circle subsections.
Die Membrane geht vorzugsweise mit einem geeigneten Krümmungsradius, z.B. dem Radius der Versteifungen, direkt in die Wand des zylindrischen Rohres über, welches den Wellenschaft bildet.The membrane preferably goes with a suitable radius of curvature, e.g. the radius of the stiffeners, directly into the wall of the cylindrical tube, which forms the shaft shaft.
In der Regel mu jedoch die Wandstärke des Rohres, durch zusätzliche Lagen von Laminat, gegenüber der der Membrane erhöht werden, da hier normalerweise keine zusätzlichen Verstärkufen durch die Formgebungen vorgesehen werden.As a rule, however, the wall thickness of the pipe has to be increased by additional Layers of laminate, compared to which the membrane is raised, as this is usually the case no additional reinforcement runners are provided by the shaping.
Nur wenn extreme Anforderungen an den Leichtbau gestellt werden, kann es sich lohnen, auch das Rohr durch eine Profilierung(3) entsprechend der der Membrane (die Lage der versteifenden Wellen wird aus fertigungstechnischen Gründen am zweckmäßigsten ungefähr längs zum Wellenschaft gewählt) gegen Schubbeulen zu versteifen.Only if extreme demands are placed on lightweight construction can It is worthwhile to also shape the pipe with a profile (3) corresponding to that of the membrane (The position of the stiffening shafts is most appropriate for manufacturing reasons selected roughly along the shaft shank) to stiffen against shear dents.
Normalerweise ist jedoch die Wahl einer grö#eren Wandstärke der wirtschaftlichere Weg zu einer ausreichenden Steifigkeit.Usually, however, the choice of a larger wall thickness is more economical Way to a sufficient rigidity.
Die Auslegung des Wellenschaftes gegen Bruch infolge Schubinstabilität bietet auch Vorteile: Wird die kritische Spannung, bei der das Beulen einsetzt, überschritten, so wird die Welle zerstört, bei geringfügig darunter liegender Belastung ist allerdings noch volle Dauerfestigkeit gewhrleistet, da zur Bruchgrenze des Naterials noch ein ausreichender Sicherheitsabstand verbleibt.The design of the shaft shaft against breakage due to shear instability also offers advantages: If the critical stress at which the buckling begins is exceeded, the shaft will be destroyed if the load is slightly below that However, full fatigue strength is still guaranteed, as it is at the breaking point of the material there is still a sufficient safety margin.
Daher läßt sich die Welle gewissermaßen als Sollbruchstelle zwischen zwei ,schinken einsetzen, die die Belastung der beiden Aggregate über ein festgelegtes Maß hinaus verhindert, ohne daß bei einer normalen Belastung knapp unter dieser Grenze die Gefahr einer allmählichen Zerstörung der Welle besteht.Therefore, the shaft can be used as a predetermined breaking point between two, ham insert that the load of the two aggregates over a set In addition, it prevents a normal load just below this Limit there is a risk of gradual destruction of the shaft.
Die genaue Einstellung der Stabilitätsgrenze läßt sich experimentell überprüfen, da bei vorsichtigem Vorgehen die Belastung bis zum beobachtbaren Beulbeginn ohne Überlastung des Materials möglich ist.The exact setting of the stability limit can be experimentally check, because if you proceed carefully, the load until observable beginning of the buckling is possible without overloading the material.
Wird die Membrane am Ende der Welle angebracht, so eignet sie sich gleichzeitig als Befestigungsflansch. Wird diese Befestigung nach außen verlegt, so daß der Flansch die eigentliche elastische Membrane ringförmig umgibt, so ergibt sich eine besonders einfache Fertigung, da keine Hinterschneidungen auftreten.If the membrane is attached to the end of the shaft, it is suitable at the same time as a mounting flange. If this fastening is moved to the outside, so that the flange surrounds the actual elastic membrane in a ring shape, so results a particularly simple production, since no undercuts occur.
Werden, z.B. um kleine Anschlußmaße zu erhalten, hinterschnittene Formen nötig, so kann mit verlorenen Kernen, beispielsweise aus Schaumstoff, gearbeitet werden.Are, e.g. to obtain small connection dimensions, undercut Shapes are necessary, so you can work with lost cores, for example made of foam will.
Dieses Vorgehen empfiehlt sich auch, wenn eine Welle mit einem Gelenk an einer beliebigen Stelle des Wellenschaftes versehen werden soll. Werden mindestens zwei Membranen durch ein kurzes Wellenstück verbunden, so entsteht eine kompakte Kupplung, die auch Wellen miteinander verbinden kann, deren Achsen sich nicht schneiden.This procedure is also recommended when a shaft has a joint should be provided at any point on the shaft. Will at least two membranes are connected by a short piece of shaft, creating a compact one Coupling that can also connect shafts whose axes do not intersect.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand einiger Beispiele aus der Vielzahl möglicher Ausführungen näher erläutert.The invention is illustrated below with the aid of a few examples from the large number possible designs explained in more detail.
Fig. 1 zeigt eine fertigungstechnisch besonders einfache Ausführung der Erfindung, dargestellt ist ein Ende des Wellenschaftes (1), der als einfaches Rundrohr ausgebildet ist, mit dem angeformten Nembrangelenk (2) und einem abgesetzten Befestigungsflansch (4). Die Membrane (2) ist mit einer wellenförmigen Profilierung (3) versehen. Der durch das Absetzen des Befestigungsflansches (4) entstandene Hohlraum (6) erlaubt auch bei planem Gegenflansch (5) die volle Beweglichkeit des Gelenks, auch wenn der Gegenflansch noch Erhöhungen, z.B.1 shows an embodiment which is particularly simple in terms of production technology of the invention, shown is one end of the shaft shaft (1), as a simple Round tube is formed, with the molded Nembrangelenk (2) and a stepped Mounting flange (4). The membrane (2) has an undulating profile (3) provided. The cavity created by the removal of the mounting flange (4) (6) allows full mobility of the joint even with a flat mating flange (5), even if the mating flange still has elevations, e.g.
Schraubenköpfe, trägt.Screw heads.
Die Draufsicht auf das Wellenende (Fig. 2) läßt die konzentrische Anordnung der Versteifungswellen (3) erkennen.The top view of the shaft end (Fig. 2) leaves the concentric Recognize the arrangement of the stiffening shafts (3).
Die gesamte Welle ist in einem Stück herstellbar.The entire shaft can be manufactured in one piece.
Fig. 3 zeigt eine Ausführung der Erfindung, bei welcher das Wellengelenk im Verlauf des Wellenschaftes vorgesehen ist.Fig. 3 shows an embodiment of the invention in which the universal joint is provided in the course of the shaft.
Die Fertigung in einem Stück ist auch hier möglich, es besteht jedoch auch die Möglichkeit, zwei Wellenenden entsprechend Fig. 1 durch Schrauben oder Kleben miteinander zu verbinden.Production in one piece is also possible here, but it does exist also the possibility of two shaft ends according to FIG. 1 by screws or Glue to join together.
Fig. 4 zeigt eine Ausführung der Erfindung, bei der der Befestigungsflansch (4') nach innen gezogen ist, um einen geringeren radialen Platzbedarf zu erreichen.Fig. 4 shows an embodiment of the invention in which the fastening flange (4 ') is drawn inwards in order to achieve a smaller radial space requirement.
Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Membrane (2), die als elastische Kupplung fungiert und einen äußeren (4) und einen inneren (4') Befestigungsflansch aufweist.Fig. 5 shows a membrane (2) according to the invention, which as an elastic Coupling acts and an outer (4) and an inner (4 ') mounting flange having.
Fig. 6 zeigt zwei Membranen (2), die zu einer elastischen Kupplung mit innenliegenden Befestigungsflanschen (4') und einem kurzen Rohrstück (1') zusammengefaßt sind.Fig. 6 shows two membranes (2) which form an elastic coupling combined with internal mounting flanges (4 ') and a short pipe section (1') are.
Eine spezielle Ausführung der Erfindungen zeigen Fig. 7 und 8.A special embodiment of the invention is shown in FIGS. 7 and 8.
Hier ist eine Kombination von sehr großem Wellendurchmesser mit einer sehr geringen Wandstärke gewählt. Diese Ausführung erlaubt extrem hohe kritische Drehzahlen, vor allem, wenn auf einen hohen Gehalt von diagonal oder in UmfanGsrichtung auf dem Wellenschaft verlaufenden Fasern verzichtet werden kann und der Schaft aus vorzugsweise annähernd längs ausgerichteten Fasern aufgebaut wird.Here is a combination of a very large shaft diameter with a very low wall thickness selected. This design allows extremely high critical Revolutions, especially if at a high level of diagonal or circumferential direction on the shaft running fibers can be dispensed with and the shaft from is preferably built up approximately longitudinally aligned fibers.
Bei einem kreisrunden Schaftquerschnitt wäre allerdings in hohem Maße die Gefahr von Schubinstabilitäten gegeben, so daß eine Versteifung nötig ist, die allerdings nur wenig Gewicht kosten darf.In the case of a circular shaft cross-section, however, this would be very high there is a risk of shear instabilities, so that a stiffening is necessary, the however, it may only cost a little weight.
Daher ist hier auch der Schaft (1') durch eine wellenförmige Profilierung (3') versteift. Da der Wellendurohmesser im Verhltnis zum übertragenen Drehmoment sehr groß ist, ist die Membrane (2) innerhalb des Rohres (1') angeordnet und trägt einen inneren Befestigungsflansch (4') oder andere Befestigungseleri#ente.This is why the shaft (1 ') is also characterized by an undulating profile (3 ') stiffened. Because the shaft diameter in relation to the transmitted torque is very large, the membrane (2) is arranged within the tube (1 ') and carries an inner mounting flange (4 ') or other mounting bracket.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Gelenkwelle (0) durch die Ausgestaltung der Membrangelenke in ihren Steifigkeiten so abgestimmt, daß überkritisch laufende und sich dadurch selbst zentrierende Aggregate (z.B. Zentrifugen) direkt durch die Gelenkwelle gelagert werden, ohne zusätzliche Stützlager zu benötigen.In a further embodiment of the invention, the cardan shaft (0) coordinated in terms of their stiffness through the design of the membrane joints, that supercritically running and thus self-centering units (e.g. centrifuges) directly through the cardan shaft without the need for additional support bearings.
Zu diesem Zweck wird die Welle an dem relativ steif gelagerten zweiten Aggregat, z.B. dem Antriebsmotor (8), befestigt und trägt an ihrem zweiten Ende die Zentrifuge (9) o.ä.For this purpose, the shaft on the relatively rigidly mounted second Unit, e.g. the drive motor (8), attached and supported at its second end the centrifuge (9) or the like.
Die Welle und ihre Gelenke müssen also die statischen Lasten übertragen, bei senkrechter Achse vorwiegend Axiallast,und sie müssen durch ihre Steifigkeit eine kritische Drehzahl erzeugen, die gefahrlos durchfahren werden kann. Beides ist durch die sehr variablen Gestaltungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Wellengelehks leicht möglich.The shaft and its joints must therefore transfer the static loads, with vertical axis mainly axial load, and they have to go through their rigidity generate a critical speed that can be passed safely can. Both are due to the very variable design options of the invention Wellengelehks easily possible.
Ein weiterer Schwerpunkt der Erfindung liegt bei der Fertigung der Gelenkwellen, die nach zwei Verfahren vorgenommen werden kann: 1. Faserwickelverfahren 2. Gewebewickelverfahren Beim Faserwickelverfahren werden zunächst, wie bei Rotationskörpern üblich, Faserstränge (vorzugsweise mit Kunstharz vorgetränkt) auf den Dorn für den Wellenschaft und die Formstücke für die Membranen, die hierfür bevorzugt kegelförmig sind, unter Einhaltung der geeigneten Winkel aufgewickelt.Another focus of the invention lies in the manufacture of the Cardan shafts, which can be made by two methods: 1. Fiber winding method 2. Tissue winding process In the fiber winding process, first of all, as in the case of rotational solids Usually, fiber strands (preferably pre-soaked with synthetic resin) on the mandrel for the Shaft shaft and the fittings for the membranes, which are preferably conical for this purpose are wound up in compliance with the appropriate angles.
Beim Gewebewickelverfahren werden Gewebematten, die auch vorgetränkt sein können (Prepregs oder sogenannte Naßprepregs, die mit Kunstharz frisch getränkt worden sind), auf dem Dorn aufgewickelt. Die Membrane, die in diesem Fall vorzugsweise scheibenförmig ist, wird aus anderen Zuschnitten hergestellt.In the fabric winding process, fabric mats are also pre-soaked can be (prepregs or so-called wet prepregs, which are freshly impregnated with synthetic resin wound on the mandrel. The membrane that is preferred in this case is disc-shaped, is made from other blanks.
Bei einer Welle nach Fig. 1 weisen diese Zuschnitte bereits das Loch für den Wellenschaft (1) auf, allerdings unter Berücksichtigung der nötigen überlappung zwischen Schaft und Membrane, die die Kraftübertragung sicherstellen muß.In the case of a shaft according to FIG. 1, these blanks already have the hole for the shaft shaft (1), but taking into account the necessary overlap between the shaft and the membrane, which must ensure the power transmission.
Die Faserwinkel auf dem Schaft werden durch Verziehen eines 00/900 Gewebes und/oder Einbringen von unidirektionalen Geweben auf die erforderlichen Steifigkeiten und Steifigkeitsrichtungen optimiert, während die Fasern auf der Scheibe vorzugsweise so orientiert sind, daß ein annähernd isotropes Werkstoffverhalten erreicht wird. Dies kann z.B. durch zwei symmetrische 0°/90°- Gewebelagen erreicht werden, die zueinander um 450 versetzt sind.The fiber angles on the shaft are made by warping a 00/900 Tissue and / or introduction of unidirectional tissues as required Stiffnesses and stiffness directions are optimized while the fibers are on the disc are preferably oriented so that an approximately isotropic material behavior is achieved. This can be achieved, for example, with two symmetrical 0 ° / 90 ° layers of fabric that are offset from each other by 450.
Nicht vorgetränktes Gewebe wird nach dem Auflegen mit Kunstharz getränkt, wie beim Handauflegeverfahren allgemein üblich.Fabric that has not been pre-soaked is soaked in synthetic resin after it has been applied, as is common practice with the laying on of hands.
Sowohl bei gewickelten Fasern als auch bei Geweben können Schwierigkeiten auftreten, wenn die Fasern dreidimensionalen Formen folgen sollen, wie sie z.B. durch die Profilierung (3) der Membranen (2) nötig sind.Difficulties can arise with both wound fibers and fabrics occur when the fibers are to follow three-dimensional shapes, e.g. due to the profiling (3) of the membranes (2) are necessary.
Daher werden die Fasern bis zum Aushärten des Kunstharzes mittels eines Druckstücks (20), welches an die gewünschte Form der Profilierung (z.B. 3, 4 oder 1') angepaßt ist, gegen die Form (12, 14) gepreßt, so daß die Kontur genau eingehalten und überschüssiges Harz zu den Seiten ausgequetscht wird.Therefore, the fibers are until the resin hardens by means of a pressure piece (20), which is adapted to the desired shape of the profile (e.g. 3, 4 or 1 ') is adapted, pressed against the mold (12, 14) so that the contour is accurate adhered and excess resin is squeezed out to the sides.
Das Druckstück (20) wird vorzugsweise aus einem hochelastischen Material, z.B. Silikonkautschuk, hergestellt; dadurch braucht die Formgebung nicht völlig exakt zu sein,dasselbe Druckstück kann zum Herstellen von Bauteilen verschiedener Wandstärke verwendet werden, und seine Herstellung kann durch einfachen Abguß des entsprechenden Formstücks (z.B.The pressure piece (20) is preferably made of a highly elastic material, e.g., silicone rubber; as a result, the design does not need to be completely to be exact, the same pressure piece can be used to produce different components Wall thickness can be used and its production can be achieved by simply casting the corresponding fitting (e.g.
12, 14) erfolgen.12, 14).
Der Andruck kann z.B. über eine steife Gegenplatte (19) aufgebracht werden.The pressure can be applied e.g. via a rigid counter plate (19) will.
Zum Entformen des ausgehärteten Bauteils werden zunächst die Endscheiben (12, 14), falls vorhanden, vom Dorn (11) entfernt, z.3. mittels einer integrierten Abdrückvorrichtung (18).To remove the cured component from the mold, the end disks are first (12, 14), if present, removed from the mandrel (11), e.g. 3. by means of an integrated Push-off device (18).
Für die nachfolgende Entformung des Wellenschaftes eignen sich vor allem zwei Methoden: 1. Durch Temperaturänderungen werden thermische Spannungen zwischen Wellenschaft (1) und Dorn (11) erzeugt, die ein Lösen beider Teile voneinander ermöglichen.For the subsequent demolding of the shaft shaft are suitable Two methods in particular: 1. Thermal stresses are created by temperature changes between the shaft shaft (1) and the mandrel (11) that detach the two parts from each other enable.
2. Es wird ein axialer Druck auf eines der Wellenenden aufgebracht. Da Faserverbundmaterialien, besonders bei diagonaler Faserbewehrung, eine hohe Querdehnungszahl haben, tritt hierdurch eine Aufweitung des Wellenschaftes (1) ein, die das Ablösen vom Dorn (11) begünstigt.2. Axial pressure is applied to one of the shaft ends. Because fiber composite materials, especially with diagonal fiber reinforcement, have a high Poisson's ratio have, this causes a widening of the shaft shaft (1), which leads to the detachment favored by the mandrel (11).
Beim Aufbringen des axialen Drucks muß. auf die Empfindlicnkeit des Wellenendes geachtet werden, besonders, wenn dieses als dünnwandiges Membrangelenk (2) ausgebildet ist. When applying the axial pressure must. on the sensitivity of the Shaft end should be taken into account, especially if this is a thin-walled membrane joint (2) is formed.
Daher wird der Druck vorzugsweise über ein der Membranform (2, 3) angepaßtes Druckstück (21) aufgebracht. Therefore, the pressure is preferably via one of the diaphragm shapes (2, 3) adapted pressure piece (21) applied.
Ist der Schaft erst einmal vom Dorn gelöst, so ist die weitere Entformung meist relativ einfach, auch wenn der Dorn zylindrisch ist, so daß der Dorn aus gezogenem Material ohne weitere Oberflächenbehandlung hergestellt werden kann.Once the shaft has been detached from the mandrel, further demolding is possible mostly relatively simple, even if the mandrel is cylindrical, so that the mandrel is drawn out Material can be produced without further surface treatment.
Dies ist besonders für Kleinserienfertigung von Bedeutung, da der Dorn die Länge der Gelenkwelle festlegt.This is particularly important for small series production, as the The mandrel determines the length of the PTO shaft.
Entfernbare Kerne (17) werden nach dem Aushärten des Formstücks entweder zerstört oder ganz herausgezogen, wenn sie dafür elastisch genug sind.Removable cores (17) are either after the molding has hardened destroyed or pulled out completely, if they are elastic enough for this.
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3517681A1 (en) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2647168A1 (en) * | 1989-04-24 | 1990-11-23 | Micolon Patrice | Constant-velocity joint |
EP0534925A2 (en) * | 1991-09-24 | 1993-03-31 | DR. ING. GEISLINGER & CO. SCHWINGUNGSTECHNIK GESELLSCHAFT m.b.H. | Coupling element made of fiber-reinforced plastic |
EP0534926A2 (en) * | 1991-09-24 | 1993-03-31 | DR. ING. GEISLINGER & CO. SCHWINGUNGSTECHNIK GESELLSCHAFT m.b.H. | Coupling element |
EP0668446A1 (en) * | 1994-02-17 | 1995-08-23 | Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho | Drive shaft made of fiber reinforced composite material and method of manufacturing the same |
FR2727482A1 (en) * | 1994-11-28 | 1996-05-31 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | SYNTHETIC RESIN TREE REINFORCED BY FIBERS |
US5725434A (en) * | 1994-11-28 | 1998-03-10 | Deutsche Forschungsanstalt Fur Luft-Un Raumfahrt E. V. | Shaft of fibre-reinforced material |
EP0856674A1 (en) * | 1997-02-04 | 1998-08-05 | Dr. Ing. Geislinger & Co. Schwingungstechnik Gesellschaft m.b.H. | Coupling device |
EP2565480A1 (en) * | 2011-08-31 | 2013-03-06 | IMO Holding GmbH | Mechanical coupling or coupling element |
DE102011112708A1 (en) * | 2011-09-07 | 2013-03-07 | Horiba Europe Gmbh | Shaft connection for use in test stand device for testing test object, has rotationally symmetrical shaft body, which extends axially along axis of rotation, where connecting flange is provided at front-sided end of shaft body |
GB2571716A (en) * | 2018-03-05 | 2019-09-11 | Lentus Composites Ltd | Flexible composite material component |
EP4001677A1 (en) | 2020-11-19 | 2022-05-25 | AIRBUS HELICOPTERS DEUTSCHLAND GmbH | A drive shaft with an integrated flange |
Citations (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR364764A (en) * | 1906-03-30 | 1906-08-28 | Daimler Motoren | Articulated coupling system for shafts |
FR398074A (en) * | 1908-12-15 | 1909-05-26 | Antonin Monteilhet | Coupling system |
FR583995A (en) * | 1923-09-29 | 1925-01-27 | Improvements to gear transmission arrangements | |
DE1720659U (en) * | 1953-04-23 | 1956-04-19 | Jean Walterscheid Fa | MULTI-PIECE TUBE SHAFT, ESPECIALLY FOR PTO SHAFTS ON AGRICULTURAL MACHINERY. |
GB963626A (en) * | 1962-02-26 | 1964-07-15 | Bendix Corp | Flexible coupling |
DE1750948B1 (en) * | 1968-06-21 | 1971-08-05 | Walterscheid Kg Jean | DEVICE ON PIVOT SHAFT WITH UNIVERSAL JOINTS, IN PARTICULAR FOR AGRICULTURAL MACHINES, TO PREVENT JOINT DISPENSATION |
DE2237775A1 (en) * | 1972-08-01 | 1974-02-21 | Maschf Augsburg Nuernberg Ag | FORCE-TRANSFERRING, TUBE-SHAPED COMPONENT |
US3970495A (en) * | 1974-07-24 | 1976-07-20 | Fiber Science, Inc. | Method of making a tubular shaft of helically wound filaments |
DE7716949U1 (en) * | 1977-05-26 | 1979-01-25 | Ammermann, Walter, Dipl.-Ing., 4400 Muenster | DIAPHRAGM COUPLING WITH CONCENTRIC BULBS |
DE2927955A1 (en) * | 1979-07-11 | 1981-01-15 | Messerschmitt Boelkow Blohm | METHOD FOR PRODUCING A DRIVE SHAFT |
US4265099A (en) * | 1979-03-02 | 1981-05-05 | General Electric Company | Flexible coupling |
DE3041064A1 (en) * | 1980-10-31 | 1982-05-13 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München | METHOD FOR PRODUCING A CLUTCH ELEMENT |
FR2499184A1 (en) * | 1981-02-03 | 1982-08-06 | Tae Hyun Jo | Flexible coupling for rotary shafts - includes flexible, dished metal foils secured together by torque transmission sleeve and connected to hubs of shafts |
GB2113350A (en) * | 1981-11-09 | 1983-08-03 | Hughes Helicopters Inc | A fail-safe improvement for a flexible shaft coupling |
US4411634A (en) * | 1980-11-10 | 1983-10-25 | The Bendix Corporation | Flexible coupling having molded plastic flexible diaphragms |
DE3239075A1 (en) * | 1982-10-22 | 1984-05-03 | Uni-Cardan Ag, 5200 Siegburg | PTO SHAFT, IN PARTICULAR FOR DRIVING THE WHEELS OF A MOTOR VEHICLE |
DE3428327A1 (en) * | 1984-08-01 | 1986-02-13 | Gesenkschmiede Schneider Gmbh, 7080 Aalen | Hollow shaft with reinforcing ribs in the longitudinal direction |
-
1985
- 1985-05-14 DE DE19853517681 patent/DE3517681A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR364764A (en) * | 1906-03-30 | 1906-08-28 | Daimler Motoren | Articulated coupling system for shafts |
FR398074A (en) * | 1908-12-15 | 1909-05-26 | Antonin Monteilhet | Coupling system |
FR583995A (en) * | 1923-09-29 | 1925-01-27 | Improvements to gear transmission arrangements | |
DE1720659U (en) * | 1953-04-23 | 1956-04-19 | Jean Walterscheid Fa | MULTI-PIECE TUBE SHAFT, ESPECIALLY FOR PTO SHAFTS ON AGRICULTURAL MACHINERY. |
GB963626A (en) * | 1962-02-26 | 1964-07-15 | Bendix Corp | Flexible coupling |
DE1750948B1 (en) * | 1968-06-21 | 1971-08-05 | Walterscheid Kg Jean | DEVICE ON PIVOT SHAFT WITH UNIVERSAL JOINTS, IN PARTICULAR FOR AGRICULTURAL MACHINES, TO PREVENT JOINT DISPENSATION |
DE2237775A1 (en) * | 1972-08-01 | 1974-02-21 | Maschf Augsburg Nuernberg Ag | FORCE-TRANSFERRING, TUBE-SHAPED COMPONENT |
US3970495A (en) * | 1974-07-24 | 1976-07-20 | Fiber Science, Inc. | Method of making a tubular shaft of helically wound filaments |
DE7716949U1 (en) * | 1977-05-26 | 1979-01-25 | Ammermann, Walter, Dipl.-Ing., 4400 Muenster | DIAPHRAGM COUPLING WITH CONCENTRIC BULBS |
US4265099A (en) * | 1979-03-02 | 1981-05-05 | General Electric Company | Flexible coupling |
DE2927955A1 (en) * | 1979-07-11 | 1981-01-15 | Messerschmitt Boelkow Blohm | METHOD FOR PRODUCING A DRIVE SHAFT |
DE3041064A1 (en) * | 1980-10-31 | 1982-05-13 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München | METHOD FOR PRODUCING A CLUTCH ELEMENT |
US4411634A (en) * | 1980-11-10 | 1983-10-25 | The Bendix Corporation | Flexible coupling having molded plastic flexible diaphragms |
FR2499184A1 (en) * | 1981-02-03 | 1982-08-06 | Tae Hyun Jo | Flexible coupling for rotary shafts - includes flexible, dished metal foils secured together by torque transmission sleeve and connected to hubs of shafts |
GB2113350A (en) * | 1981-11-09 | 1983-08-03 | Hughes Helicopters Inc | A fail-safe improvement for a flexible shaft coupling |
DE3239075A1 (en) * | 1982-10-22 | 1984-05-03 | Uni-Cardan Ag, 5200 Siegburg | PTO SHAFT, IN PARTICULAR FOR DRIVING THE WHEELS OF A MOTOR VEHICLE |
DE3428327A1 (en) * | 1984-08-01 | 1986-02-13 | Gesenkschmiede Schneider Gmbh, 7080 Aalen | Hollow shaft with reinforcing ribs in the longitudinal direction |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
DD-Buch: Wende/Moebes/Marten: VEB Deutscher Verlagfür Grundstoffindustrie: Glasfaserverstärkte Plaste,Kap.4.1, Leipzig 1963, S.102-104 * |
DE-Buch: G.Niemann: Springer-Verlag: Maschinenelemente, 3.Aufl., Bd.I, Berlin 1975, S.350-352 * |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2647168A1 (en) * | 1989-04-24 | 1990-11-23 | Micolon Patrice | Constant-velocity joint |
EP0534925A2 (en) * | 1991-09-24 | 1993-03-31 | DR. ING. GEISLINGER & CO. SCHWINGUNGSTECHNIK GESELLSCHAFT m.b.H. | Coupling element made of fiber-reinforced plastic |
EP0534926A2 (en) * | 1991-09-24 | 1993-03-31 | DR. ING. GEISLINGER & CO. SCHWINGUNGSTECHNIK GESELLSCHAFT m.b.H. | Coupling element |
EP0534926A3 (en) * | 1991-09-24 | 1993-12-08 | Geislinger Co Schwingungstechn | Coupling element |
EP0534925A3 (en) * | 1991-09-24 | 1993-12-15 | Geislinger Co Schwingungstechn | Coupling element made of fiber-reinforced plastic |
US5683300A (en) * | 1994-02-17 | 1997-11-04 | Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho | Drive shaft made of fiber reinforced composite material and method of manufacturing the same |
EP0668446A1 (en) * | 1994-02-17 | 1995-08-23 | Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho | Drive shaft made of fiber reinforced composite material and method of manufacturing the same |
US5725434A (en) * | 1994-11-28 | 1998-03-10 | Deutsche Forschungsanstalt Fur Luft-Un Raumfahrt E. V. | Shaft of fibre-reinforced material |
FR2727482A1 (en) * | 1994-11-28 | 1996-05-31 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | SYNTHETIC RESIN TREE REINFORCED BY FIBERS |
EP0856674A1 (en) * | 1997-02-04 | 1998-08-05 | Dr. Ing. Geislinger & Co. Schwingungstechnik Gesellschaft m.b.H. | Coupling device |
EP2565480A1 (en) * | 2011-08-31 | 2013-03-06 | IMO Holding GmbH | Mechanical coupling or coupling element |
DE102011112708A1 (en) * | 2011-09-07 | 2013-03-07 | Horiba Europe Gmbh | Shaft connection for use in test stand device for testing test object, has rotationally symmetrical shaft body, which extends axially along axis of rotation, where connecting flange is provided at front-sided end of shaft body |
DE102011112708B4 (en) * | 2011-09-07 | 2014-02-13 | Horiba Europe Gmbh | Test stand device with fiber composite shaft connection |
DE102011112708B8 (en) * | 2011-09-07 | 2015-12-17 | Horiba Europe Gmbh | Test stand device with fiber composite shaft connection |
GB2571716A (en) * | 2018-03-05 | 2019-09-11 | Lentus Composites Ltd | Flexible composite material component |
EP4001677A1 (en) | 2020-11-19 | 2022-05-25 | AIRBUS HELICOPTERS DEUTSCHLAND GmbH | A drive shaft with an integrated flange |
US11732746B2 (en) | 2020-11-19 | 2023-08-22 | Airbus Helicopters Deutschland GmbH | Drive shaft with an integrated flange |
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