DE3718399A1 - Torsionsbeanspruchtes bauteil aus uebereinander angeordneten faserschichten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein torsionsbeanspruchtes Bauteil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekanntlich ist man insbesondere aus Gründen der Gewichtsverringerung und der Minderung der Schallübertragung daran interessiert, die üblichen, aus Metall bestehenden Torsionsrohre, wie sie beispielsweise als Antriebswellen in Kraftfahrzeugen Einsatz finden, durch Hohlwellen zu ersetzen, die aus meh­ reren übereinander angeordneten Faser-Kunstoff-Schichten bestehen; die Fasern, beispielsweise Kohlefasern, übereinander angeordneter Schichten haben dabei unterschiedliche Orientierungen.

Wie sich gezeigt hat, setzt in derartigen Bauteilen bei schwellender und bei wechselnder Beanspruchung schon bei relativ niedriger Beanspruchung zumindest in einzelnen Faserschichten Rißbildung ein. Die Risse werden an den Grenzen zu benachbarten Faserschichten, die nach dem oben gesagten eine andere Faser­ orientierung besitzen, gleichsam gestoppt. Allerdings tritt im Bereich der Rißspitzen eine Überhöhung der mechanischen Spannung auf, die eine frühzeitige Ermüdung der Fasern zu Folge hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein torsionsbeanspruchtes Bauteil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 mit einfachen konstruktiven Mitteln so auszubilden, daß eine Erhöhung der Zeitfestigkeit des Bauteils gegenüber dem beschriebenen Stand der Technik eintritt.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung be­ schreiben die Unteransprüche.

Wie Untersuchungen gezeigt haben, verringert eine derartige "rißstoppende" Zwischenschicht in vorteilhafter Weise den Kerbspannungszustand im Bereich der Rißspitzen, wodurch die Zeitfestigkeit des so konstruierten torsionsbe­ anspruchten Bauteils erheblich vergrößert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für den Fall der Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs, die sich also zwischen Antriebsaggregat und Differential er­ streckt, zeigt die Figur.

Zwischen den beiden Kunstoffaserschichten 1 und 2, deren unterschiedliche Faserorientierungen bei 1′ und 2′ angedeutet sind, ist die Zwischenschicht 3 angeordnet, die in diesem Ausführungsbeispiel als Gummifolie ausgebildet ist. Sie kann flächig mit den ihr benachbarten Faserschichten 1 und 2 verbunden sein.

Mit der Erfindung ist also eine konstruktiv sehr einfache Möglichkeit geschaf­ fen, ohne Beeinträchtigung der Vorteile eines aus faserverstärkten Kunstoffen bestehenden Bauteils, beispielsweise eines Torsionsrohres, dessen Zeitfestig­ keit zu vergrößern.

Claims (4)

1. Torsionsbeanspruchtes Bauteil, insbesondere Hohlwelle, das aus mehreren schubübertragend verbundenen, übereinander angeordneten Faserschichten mit unterschiedlichen Faserorientierungen aufgebaut ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zumindest zwischen einzelnen unmittelbar übereinander ange­ ordneten Faserschichten (1, 2) eine Zwischenschicht (3) aus einem gegen­ über den Faserschichten weichen Material angeordnet ist.

2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (3) eine Folie aus gummiartigem Material ist.

3. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischen­ schicht (3) mit den benachbarten Faserschichten (1, 2) flächig verbunden, insbesondere verklebt, ist.

4. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus vliesartigem Material besteht.