DE3818596C1

DE3818596C1 - Tension rod

Info

Publication number: DE3818596C1
Application number: DE19883818596
Authority: DE
Inventors: Ernst Doering; Albrecht Dr.-Ing. 5100 Aachen De Hille
Original assignee: ROECHLING HAREN KG 4472 HAREN DE
Current assignee: ROECHLING HAREN KG 4472 HAREN DE
Priority date: 1988-06-01
Filing date: 1988-06-01
Publication date: 1990-01-11
Anticipated expiration: 2008-06-02

Abstract

The invention relates to a tension rod which consists of a non-metallic material and has at least one external thread formed in certain areas, said tension rod being formed as a solid or hollow, cylindrical body with a reinforcement comprising fibres which are embedded in a plastic matrix and run partly in the axial direction of the cylinder body and partly at an angle thereto. In order to simplify and improve the production process, said tension rod is configured in such a manner that the fibres, at least circumferentially, are twisted in the manner of a cable to form strands which, for their part, are laid to form an outer layer of strands, the twist of the fibres and the lay of the strands being arranged in Lang lay, and the twist and the lay supplementing each other at associated twist and lay angles such that the fibres run, by means of exterior regions running through the threaded profile, at least approximately in the direction of the thread turns. Consequently, well-tried and tested processes for manufacturing cables and good strength of stranded rods together can be exploited for the production of tension rods. The strength of a tension rod is of particular benefit if the outer strand layer and, if appropriate, also strand layers located therebeneath come into toothed contact with the layer beneath with parallel fibres.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zugstab nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zugstäbe aus nichtmetallischem Material werden in zunehmendem Maße insbesondere dort eingesetzt, wo es auf spezielle Anforderungen hinsichtlich elektrischer und/oder thermischer Isolation, hinsichtlich besonderer Korrosionsfestig keit oder besonderer chemischer Resistenz ankommt. Solche Zug stäbe können grundsätzlich, von den Festigkeitswerten der Armie rung ausgehend berechnet, sehr gute Festigkeitswerte erlangen. Gegenüber metallischen Werkstoffen mit vergleichsweiser guter Homogenität und Isotropie des Materials ergibt sich bei faserar mierten Werkstoffen die Schwierigkeit, einen für komplexe, oft wechselnde Belastungsfälle passenden Faserverlauf zu konzi pieren und diesen auch mit vertretbarem Aufwand zu realisieren.The invention relates to a tension rod according to the preamble of Claim 1. Tension rods made of non-metallic material increasingly used especially where it is on special requirements regarding electrical and / or thermal insulation, with regard to special corrosion resistance or special chemical resistance. Such train bars can basically, from the strength values of the armie Calculation based on, achieve very good strength values. Compared to metallic materials with comparatively good The fiber is homogeneous and isotropic materials, the difficulty of finding one for complex, often changing load cases to match the fiber routing pieren and realize this with reasonable effort.

Zugstäbe mit Außengewinde erfahren komplexe Belastungsfälle insofern, als neben der von dem Zugstab aufzunehmenden Zugbela stung Torsionskräfte beim Anziehen des Gewindes und Schubkräfte zwischen Gewinde und Kern des Zugstabes auftreten, die zu ge fährlichen Scherkräften führen. Weiterhin hat der Faserverlauf hinsichtlich der Einformung eines Gewindes zu berücksichtigen, daß die Fasern ihre ursprüngliche (gerade) Form beizubehalten versuchen und daß in Längsrichtung eines Zugstabes verlaufende Fasern kaum in ein Gewinde einzubringen sind - gerade dieser besonders hoch belastete Bereich erhält dann keine ausreichende Armierung.Tension rods with an external thread experience complex load cases insofar as next to the Zugbela to be picked up by the tension rod Torsional forces when tightening the thread and shear forces occur between the thread and the core of the tension rod, which leads to ge dangerous shear forces. Furthermore, the fiber course with regard to the formation of a thread, that the fibers maintain their original (straight) shape try and that extending in the longitudinal direction of a tension rod Fibers can hardly be inserted into a thread - especially this one A particularly heavily used area will then not receive a sufficient area Reinforcement.

Zur Abhilfe ist in der DE-OS 35 04 829 bereits vorgeschlagen worden, einen Zugstab in der Weise zu bilden, daß dessen Um fangsbereich für die Formung eines Gewindes aus einem Gewebe schlauch gebildet ist, der sich hervorragend zur Ausformung eines Gewindes mit einem guten Faserfüllfaktor eignet und als Schlauch auch Torsionskräfte aufzunehmen vermag. Besondere textile Verkettungen zu tieferliegenden Schichten sind dazu vorgesehen, Scherbeanspruchungen aufzufangen und die Gefahr von Schichtablösungen auszuräumen. Allerdings ist die Herstel lung, die Anbringung und die textile Verkettung eines Gewebe schlauches mit beträchtlichen Anforderungen an Arbeitsgeschick und Arbeitsaufwand verbunden.To remedy this, DE-OS 35 04 829 has already proposed been to form a tension rod in such a way that its order catch area for forming a thread from a fabric hose is formed, which is excellent for molding a thread with a good fiber fill factor and as Hose is also able to absorb torsional forces. Special Textile chains to deeper layers are included provided to absorb shear stresses and the danger to remove layer detachments. However, the manufacturer development, the application and the textile interlinking of a fabric hose with considerable work skill requirements and workload associated.

Weiterhin ist aus der DE-OS 29 20 357 eine Kohlenstoffschraube sowie ein Herstellungsverfahren für diese zu entnehmen, bei dem ein Gewindekern-Rohling aus einer carbonisierten oder zumin dest gehärteten Platte geschnitten und gefräst wird, wobei die Platte unter Druck und Hitze aus einem Schichtstapel von harzgetränkten Faserlagen gewonnen wird. Der Rohling erhält danach im Gewindebereich eine Umwicklung mit Kohlenstoff- oder Graphitgarnen oder Rovings mit einem Faserverlauf in Richtung des Gewindegangs, wird erneut gehärtet und carbonisiert. Danach wird das Gewinde geschnitten. Eine solche Herstellung ist auf wendig, da sie jeweils zweimal eine Handhabung von Fasermate rialien und Binderharz, eine Härtung und eine spanabhebende Formgebung voraussetzt.Furthermore, from DE-OS 29 20 357 a carbon screw as well as a manufacturing process for this, at which is a threaded core blank from a carbonized or at least least hardened plate is cut and milled, whereby the plate under pressure and heat from a layer stack of resin-impregnated fiber layers is obtained. The blank receives then in the thread area a wrapping with carbon or Graphite yarns or rovings with a fiber course in the direction of the thread, is hardened and carbonized again. After that the thread is cut. Such manufacture is on maneuverable since they each handle a fiber mat twice materials and binder resin, a hardening and a cutting Design presupposes.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, einen Zugstab zu schaffen, der eine einfachere und einfacher herstellbare Armie rung aufweist und der somit bei vermindertem Arbeitsaufwand gleichfalls hohe Belastbarkeiten hinsichtlich der Zugkräfte wie auch der Torsions- und Schubkräfte bietet. In contrast, the object of the invention is to provide a tension rod create a simpler and easier to manufacture armie tion and thus with reduced workload likewise high load capacities with regard to the tensile forces as well as the torsional and thrust forces.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe von einem Zugstab nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgehend mit den kennzeichnen den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Lösung greift das Seil mit seiner hochentwickelten und ausge reiften Technik auf, welches ein traditionelles Zugelement darstellt und dabei trotz seiner gegliederten Bauform bei Zugbe lastung kaum seine Länge und seinen Querschnitt ändert. Zwar ist das Seil (ähnlich der Kette) traditionell mit dem Anwen dungsbereich flexibler Zugmittel verbunden, doch läßt sich diese Eigenschaft, die von der gegenseitigen Beweglichkeit der Fasern Gebrauch macht und die für einen Zugstab grundsätz lich nicht erwünscht ist, durch die Einbettung in eine Kunst stoff-Matrix austreiben. Auch dann schafft die Verseilung schlechthin noch keine brauchbare Zugstab-Armierung, vielmehr kommt es darauf an, einen Faserverlauf am Umfang des Seiles zu erzielen, der sich hinreichend in den Verlauf des einzufor menden Gewindes einschmiegt, der auch weiter vom Umfang des Zugstabes mit der Gewindeausformung nach innen zum Kern hin eine Verankerung ermöglicht, über die Torsionskräfte und Schub kräfte weiterleitbar sind.According to the invention, this object is achieved by a tension rod the preamble of claim 1 starting with the mark solved the features of claim 1. The invention Solution seizes the rope with its sophisticated and sophisticated matured technology, which is a traditional traction element represents and in spite of its structured design at Zugbe load hardly changes its length and cross-section. Though the rope (similar to the chain) is traditional with the user area of flexible traction means connected, but can this property that of mutual mobility which uses fibers and which are fundamental for a tension rod embedding in art is not desirable Drive out the fabric matrix. Even then the stranding creates absolutely no usable tie rod reinforcement, rather the important thing is a fiber course on the circumference of the rope to achieve who is sufficiently in the course of the embedding thread that also continues from the circumference of the Tension rod with the thread formation inwards towards the core anchoring allows over the torsional forces and thrust forces can be passed on.

Auch wenn übliche Seile mit üblichen Drill- und Schlagwinkeln diese Voraussetzungen nicht erfüllen, wenn demgegenüber für die Ansprüche des hier zu schaffenden Zugstabes eine deutlich stärkere Verdrillung und ein stärkeres Schlagen der Litzen anzusetzen ist, hat es sich gezeigt, daß sich die traditionelle Seiltechnik auf die hier gegebenen Anforderungen weiter ent wickeln läßt und daß damit verseilte Armierungen zu schaffen sind, die in sich selbst eine hohe Festigkeit aufweisen, so daß es nur noch in geringem Maße auf die Einbettung in Kunst stoff ankommt.Even if the usual ropes have the usual drill and lay angles do not meet these requirements if, however, for the requirements of the tension rod to be created here clearly stronger twisting and striking of the strands it has been shown that the traditional Rope technology to the requirements given here can wrap and create stranded reinforcements are that have high strength in themselves, so that there is only a small amount of embedding in art fabric arrives.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der mehre re Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert sind. In den Zeichnungen zeigen in jeweils schematisierter Form:Further features and advantages of the invention result from the claims and the description below, in more re embodiments of the object of the invention based on are explained in more detail by drawings. Show in the drawings in schematic form:

Fig. 1 einen Gewindeabschnitt eines ersten Zugstabs, Fig. 1 a threaded portion of a first tie rod,

Fig. 2 eine Außenlage der Armierung für einen Gewindeab schnitt gemäß Fig. 1 (vor der Einbettung in eine Matrix und vor der Gewindeformung), Fig. 2 is an external layer of reinforcement for a Gewindeab section according to Fig. 1 (prior to embedding in a matrix and in front of the thread forming)

Fig. 3 Seele für eine Armierung mit einer Außenlage gemäß Fig. 2, Fig. 3 for a core reinforced with an outer layer of FIG. 2,

Fig. 4 Außenlage einer Armierung entsprechend Fig. 2, jedoch mit näherer Veranschaulichung des Faserverlaufs (bei grob dargestellten Fasern), Fig. 4 outer layer of a reinforcement according to Fig. 2, but with a closer illustration of the fiber flow (at roughly illustrated fibers),

Fig. 5 Gewindeabschnitt eines zweiten Zugstabes, Fig. 5 threaded portion of a second tension member,

Fig. 6 Außenlage der Armierung zu einem Gewindeabschnitt gemäß Fig. 5, Fig. 6 outer layer of reinforcement to a threaded portion of FIG. 5,

Fig. 7 zweite Lage zu der Armierung gemäß Fig. 6, Fig. 7 second layer to the reinforcement of FIG. 6,

Fig. 8 Seele zu einer Armierung gemäß Fig. 6 und 7, Fig. 8 soul to a reinforcement in FIG. 6 and 7,

Fig. 9 Gewindeabschnitt zu einem dritten Zugstab, Fig. 9 threaded portion to a third tie rod,

Fig. 10 Außenlage zu einer Armierung für einen Gewindeab schnitt gemäß Fig. 9, Fig. 10 outer layer to a reinforcement for a Gewindeab section according to FIG. 9,

Fig. 11 zweite Lage zu einer Armierung gemäß Fig. 10, Fig. 11 to a second layer reinforcement according to Fig. 10,

Fig. 12 dritte Lage zu einer Armierung gemäß Fig. 10 und 11 und Fig. 12 third layer to a reinforcement according to FIGS. 10 and 11 and

Fig. 13 Seele zu einer Armierung gemäß Fig. 10 bis 12. Fig. 13 soul to a reinforcement in FIG. 10 to 12.

Ein Gewindeabschnitt 1, wie er in Fig. 1 veranschaulicht ist, entspricht von seiner äußeren Form her solchen Bauelementetei len, die mit einem Normgewinde, etwa einem metrischen Gewinde, in Metall gefertigt sind. Ein solcher Gewindeabschnitt kann damit Normgewindemuttern aufnehmen oder in Normgewindebohrungen eingeschraubt werden. In einer nichtmetallischen Ausführung, bei der eine Faserarmierung in eine Kunststoff-Matrix eingebet tet ist, ist die innere Struktur eines Zugstabes mit einem solchen Gewindeabschnitt ausschlaggebend. Letztere sollen näher anhand der Fig. 2 und 3 veranschaulicht werden, die jeweils Teile der Armierung zeigen, und zwar bevor diese in eine Kunst stoff-Matrix eingebettet und in einer Form zusammengepreßt sowie mit einem Gewinde gemäß Fig. 1 versehen ist.A threaded portion 1 , as illustrated in FIG. 1, corresponds from its outer shape to those components which are made with a standard thread, such as a metric thread, in metal. Such a threaded section can thus accommodate standard threaded nuts or can be screwed into standard threaded bores. In a non-metallic embodiment, in which a fiber reinforcement is embedded in a plastic matrix, the internal structure of a tension rod with such a threaded section is decisive. The latter are to be illustrated in more detail with reference to FIGS. 2 and 3, each of which shows parts of the reinforcement, before it is embedded in a plastic matrix and pressed together in a mold and provided with a thread according to FIG. 1.

Die in Fig. 2 und 3 veranschaulichte Armierung besteht aus einer Außenlage 2 von Litzen 3 und einer Seele 4 aus unidirekti onal verlaufenden Fasern 5. Ungeachtet der getrennten Darstel lung in den Fig. 2 und 3 ist die Armierung als eine Einheit nach Art eines Seiles zu verstehen, bei der die Seele 4 von der Außenlage von Litzen 3 fest umschlossen ist, so daß sich ein fester und dichter Seilkörper ergibt.The reinforcement illustrated in FIGS. 2 and 3 consists of an outer layer 2 of strands 3 and a core 4 made of unidirectionally running fibers 5 . Regardless of the separate presen- tation in FIGS . 2 and 3, the reinforcement is to be understood as a unit in the manner of a rope, in which the core 4 is tightly enclosed by the outer layer of strands 3 , so that a firm and dense rope body results.

Bei der Umwicklung mit einer Litzen-Außenlage 2 sind besondere Maßregelungen getroffen, die diese Außenlage sowohl zum Einprä gen eines Gewindes mit einem guten Faser-Füllfaktor bis in die Gewindespitzen hinein wie auch zur Übertragung von Torsions kräften und Zugkräften zum Kern hin befähigt. Dies wird deut lich, wenn man den Verlauf einzelner (statt vieler) in Fig. 2 angedeuteter Litzenfasern 6 an der Außenseite der Litzen und anderer, gleichfalls vereinzelt dargestellter Litzenfasern 7 an der Innenseite der Litzen 3 betrachtet. Deren Verlauf ist grobhin so, daß an der Außenseite die Fasern 6 in Umfangs richtung und damit quer zur Achse des Armierungs-Zylinderkörpers verlaufen, während der Verlauf der Fasern 7 (an der Innenseite) parallel zur Achse verläuft.When wrapping with a strand outer layer 2 , special measures are taken, which enables this outer layer to impress a thread with a good fiber fill factor into the thread tips as well as to transmit torsional forces and tensile forces to the core. This becomes clear if one considers the course of individual (instead of many) heald fibers 6 indicated in FIG. 2 on the outside of the healds and other, also shown individually, heald fibers 7 on the inside of the healds 3 . Its course is roughly such that the fibers 6 extend in the circumferential direction and thus transversely to the axis of the reinforcing cylinder body on the outside, while the course of the fibers 7 (on the inside) runs parallel to the axis.

Mit einem Blick auf die Fig. 1 wird deutlich, daß der Gewindeab schnitt 1 dreieckförmige Gewindegänge 8 aufweist, die mit einem sehr kleinen Steigungswinkel von wenigen Grad umlaufen. Der Verlauf der Fasern 6 am Umfang der Außenlage 2 der Litzen 3 paßt sich der Gewindesteigung gut an - die Fasern 6 verlaufen in Richtung der Gewindegänge oder mit einem so kleinen Winkel zu diesen, daß die Fasern bis in die scharfen Kanten des Spitz gewindes hineinlaufen können, ohne dabei scharfwinklig mit zum Beispiel 60° abgeknickt werden zu müssen.With a look at Fig. 1 it is clear that the threaded section 1 has triangular threads 8 which revolve with a very small pitch angle of a few degrees. The course of the fibers 6 on the circumference of the outer layer 2 of the strands 3 adapts well to the thread pitch - the fibers 6 run in the direction of the threads or at such a small angle to them that the fibers can run into the sharp edges of the pointed thread without having to bend at a sharp angle, for example 60 °.

Auf der Innenseite der Außenlage 2 verlaufen die Fasern 7 achs parallel, womit sie sich dem unidirektionalen Verlauf der Fasern 5 der Seele 4 anpassen. Mit hinreichendem Druck zusammengepreßt ergibt sich zwischen den Fasern der Außenlage 2 und den Fasern 5 der Seele 4 durch Anschmiegung und Verzahnung ein so fester Verbund, daß sowohl Torsionskräfte von der Umfangsseite her wie auch in Achsrichtung gerichtetet Zugkräfte gut übertragen werden können. Hierzu ist auch der Kraftfluß innerhalb einer Litze von Vorteil, die durch Eigenverdrillung einen in sich festen Strang bildet und die außenseitig aufgenommenen Kräfte mit jeder Faser schon mit jedem halben Verdrillungsumlauf zur einen wie zur anderen Seite auf die Innenseite der Litze weiterleitet.On the inside of the outer layer 2 , the fibers 7 run axially parallel, with which they adapt to the unidirectional course of the fibers 5 of the core 4 . Compressed with sufficient pressure between the fibers of the outer layer 2 and the fibers 5 of the core 4 by clinging and interlocking, such a firm bond that both torsional forces from the peripheral side and in the axial direction tensile forces can be transmitted well. For this purpose, the flow of force within a strand is also advantageous, which forms a strand in itself due to self-twisting and which forwards the forces absorbed on the outside with each fiber with every half a twisting revolution to the inside and outside of the strand.

Um dies zu erreichen, ist eine abgewandelte Verseilungstechnik erforderlich, bei der relativ starke Drill- und/oder Schlagwin kel für die Fasern und die Litzen anzusetzen sind. Im vorliegen den Fall sind die Litzen 3 mit einem Schlagwinkel von etwa 45° um die Seele 4 herum geschlagen, und die Fasern zu jeder Litze sind gleichfalls unter etwa 45° gedrillt. Wendet man diese Maßgaben im Gleichschlag an, dann erhält man eine Addition von Drill- und Schlagwinkel auf der Außenseite der Außenlage 2 und eine Subtraktion von Drill- und Schlagwinkel auf der Innenseite der Außenlage 2. Dies führt dazu, daß die Fasern 6 (Außenseite) etwa senkrecht zu einer in Fig. 2 mit 10 bezeich neten Längsachse verlaufen, während die innenseitigen Fasern 7 achsparallel verlaufen. Es versteht sich, daß die Fasern 6 und die Fasern 7 grundsätzlich die gleichen sind und lediglich einzelne Faserabschnitte darstellen, die zur Veranschaulichung einmal an der Außenseite und einmal an der Innenseite der Außen lage 2 herausgegriffen sind.To achieve this, a modified stranding technique is required, in which relatively strong drilling and / or Schlagwin angles for the fibers and the strands are to be applied. In the present case, the strands 3 are wound around the core 4 at a lay angle of approximately 45 °, and the fibers to each strand are also twisted at approximately 45 °. If you apply these measures in the same stroke, you get an addition of drill and lay angle on the outside of outer layer 2 and a subtraction of drill and lay angle on the inside of outer layer 2 . This leads to the fact that the fibers 6 (outside) run approximately perpendicular to a longitudinal axis designated in FIG. 2 with 10 , while the inside fibers 7 run axially parallel. It is understood that the fibers 6 and the fibers 7 are fundamentally the same and only represent individual fiber sections, which are illustrated for illustration once on the outside and once on the inside of the outer layer 2 .

In Fig. 4 ist der Verlauf der Fasern innerhalb der Litzen 3 der vorbetrachteten Außenlage 2 noch einmal schaubildlich ver deutlicht, wobei auch hier wieder die Außenlage 2 im oberen Bereich quer geschnitten ist und im unteren Bereich längs eines Litzenverlaufs aufgeschnitten ist, so daß man im oberen Bereich auch die Außenseite bzw. außenliegende Fasern 6 und im unteren Bereich auf die Innenseite bzw. innenseitig am Umfang liegenden Fasern 7 blickt. Es versteht sich, daß die Fasern nur zur An schauung hier als dicke Filamente dargestellt sind, typischer weise ist deren Durchmesser um Größenordnungen kleiner als der Durchmesser der Litzen. Es versteht sich weiter, daß die Darstellung nur der Einfachheit halber einen "Zick-Zack"-Verlauf verwendet, eine genauere geometrische Darstellung würde natür lich statt dessen Sinusbögen verwenden.In Fig. 4, the course of the fibers within the strands 3 of the outer layer 2 under consideration is again clearly illustrated ver, again the outer layer 2 is cut transversely in the upper region and cut along a strand course in the lower region, so that one in the upper area also looks at the outside or outside fibers 6 and in the lower area at the inside or inside fibers 7 . It is understood that the fibers are only shown here as thick filaments, typically their diameter is orders of magnitude smaller than the diameter of the strands. It is further understood that the representation uses a "zigzag" course only for the sake of simplicity, a more precise geometric representation would naturally use sinusoids instead.

Aus einem Vergleich der Fig. 2 und der Fig. 1 wird ersichtlich, daß der Außendurchmesser des seilartigen Zylinderkörpers für die Armierung deutlich größer ist als der Außendurchmesser des Gewindeabschnitts 1, obwohl der Gewindeabschnitt 1 durch die Einformung der Gewindegänge eine weitere Volumenminderung erfährt. Dies gilt auch unbeschadet der Tatsache, daß ein ge wickelter Armierungskörper der hier betrachteten Art relativ stramm und dicht gefertigt werden kann und daß dabei die Litzen 3 der Außenlage regelmäßig dicht an dicht liegen und sich am Umfang an eine geglättete Zylinderfläche annähern. Bei der Ferti gung von Zugstäben und insbesondere von solchen mit Gewindeein formungen besteht jedoch das Interesse daran, den Armierungs anteil möglichst hoch zu halten, da die Armierung den eigentlich tragenden Bestandteil bildet und da eine dichte und direkte Aneinanderlage von Fasern zusätzlich die interne Weiterleitung von Spannungen begünstigt. Dementsprechend ist der Außendurch messer der vorgefertigen Armierung im Durchmesser größer als der damit zu fertigende Gewindeabschnitt 1.From a comparison of Fig. 2 and Fig. 1 it can be seen that the outer diameter of the rope-like cylinder body for the reinforcement is significantly larger than the outer diameter of the threaded portion 1 , although the threaded portion 1 undergoes a further volume reduction due to the formation of the threads. This also applies without prejudice to the fact that a ge-wound reinforcement body of the type considered here can be made relatively tight and tight and that the strands 3 of the outer layer are regularly close to each other and approach the circumference of a smoothed cylinder surface. In the manufacture of tension rods and especially those with thread formations, however, there is interest in keeping the reinforcement proportion as high as possible, since the reinforcement forms the actual load-bearing component and because a tight and direct connection of fibers additionally the internal transmission of stresses favored. Accordingly, the outer diameter of the prefabricated reinforcement is larger in diameter than the threaded section 1 to be produced therewith.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Verlauf der Fasern in einer Litze und der Verlauf der Litzen am Umfang des Seilkörpers linksgängig. Es versteht sich, daß die Vorgabe, außenseitig etwa in Umfangsrichtung verlaufende Fasern 6 und innenseitig etwa in Achsrichtung verlaufende Fasern 7 zu erhalten, gleich falls durch rechtsgängiges Drillen und Schlagen zu erzielen ist, solange nur Gleichschlag angewendet wird. Die Linksgängig keit hat hier den Vorzug mit Rücksicht auf die Torsionskräfte beim Anziehen eines (Rechts-) Gewindes erhalten. Diese führen bei den linksgängig geschlagenen Litzen dazu, daß diese "zusammengewrungen" werden, sich also bei Torsionsbelastung noch fester um die Seele 4 zu legen suchen. Bei gegensinniger Torsionsbelastung, die auch schon beim Lösen einer aufgeschraubten Mutter auftreten können, muß allerdings die Gefahr berücksichtigt werden, daß sich die Außenlage aufspleist.As can be seen from FIG. 2, the course of the fibers in a strand and the course of the strands on the circumference of the rope body are left-handed. It goes without saying that the requirement to obtain fibers 6 running on the outside approximately in the circumferential direction and fibers 7 running on the inside approximately in the axial direction is to be obtained if right-handed drilling and beating can be achieved as long as only flat knocking is used. Left-handed speed has been given preference here with regard to the torsional forces when tightening a (right) thread. With the left-handed strands, these lead to them being "squeezed together", that is to say they try to tighten even more tightly around the core 4 when subjected to torsion. In the case of opposing torsional loads, which can also occur when loosening a screwed-on nut, the danger must be taken into account that the outer layer is exposed.

Um Probleme mit einer Momentenbelastung in beiden Drehrichtun gen zu vermeiden, kann die Armierung als zweilagig gewickelter Seilkörper ausgebildet sein, wie dies in den Fig. 5 bis 8 darge stellt ist. Für einen zunächst in Fig. 5 veranschaulichten (fertigen) Gewindeabschnitt 11 wird ein zylindrischer Armie rungskörper aus einer Außenlage 2 mit Litzen 3, die völlig der Außenlage 2 in Fig. 2 entspricht und deshalb auch mit glei chen Bezugszeichen versehen ist (Fig. 6), um eine zweite Lage 12 gemäß Fig. 7 gewickelt, die ihrerseits eine aus unidirektio nal und achsparallel verlaufenden Fasern 13 gebildete Seele 14 (Fig. 8) umschließt.In order to avoid problems with a moment load in both directions of rotation, the reinforcement can be designed as a two-layer wound rope body, as shown in FIGS . 5 to 8 Darge. For a threaded section 11 initially illustrated in FIG. 5, a cylindrical armature is made of an outer layer 2 with strands 3 , which corresponds entirely to the outer layer 2 in FIG. 2 and is therefore also provided with the same reference numerals ( FIG. 6). 7 wrapped around a second layer 12 as shown in FIG. 7, which in turn encloses a core 14 formed from unidirectional and axially parallel fibers 13 ( FIG. 8).

Die gegenüber der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 dahinge hend abgewandelte Ausführungsform nach den Fig. 5 bis 8, daß zwischen die Außenlage 2 und die Seele 14 eine zweite Lage 12 zwischengeschaltet ist, ermöglicht eine verbesserte Momenten aufnahme bei linksdrehender Belastung, also etwa beim Lösen einer Mutter von dem (Rechts-) Gewindeabschnitt 11 oder beim Herausdrehen eines solchen Gewindeabschnitts aus einer Gewinde bohrung. In dieser Hinsicht ist zunächst von Bedeutung, daß die zweite Lage 12 rechtsgängig gewickelt ist. Deren Litzen 15 verlaufen also kreuzweise bzw. gegensinnig zu den Litzen 3 der Außenlage 2 und werden als Armierung in einem Gewinde abschnitt 11 bei einem linksdrehenden (lösenden) Moment verdich tet und verfestigt, so wie die Außenlage 2 bei einem rechtsdre henden Moment verdichtet und verfestigt wird.The comparison with the embodiment according to FIGS. 1 to 3 dahinge starting modified embodiment according to FIGS. 5 to 8 in that between the outer sheet 2 and the core 14, a second layer is interposed 12, permits improved moments pickup for an anticlockwise load, or about when loosening a nut from the (right) threaded section 11 or when unscrewing such a threaded section from a threaded bore. In this regard, it is important that the second layer 12 is wound clockwise. Their strands 15 thus run crosswise or in opposite directions to the strands 3 of the outer layer 2 and are sectioned and reinforced as reinforcement in a thread section 11 at a left-turning (releasing) moment, just as the outer layer 2 is compacted and solidified at a right-turning moment becomes.

Dies setzt allerdings voraus, daß zwischen der Außenlage 2 und der zweiten Lage 12 eine hinreichend enge Verbindung be steht, die eine Übertragung der von außen aufgebrachten Torsi onsmomente nach innen gewährleistet und ein lagenweises Absche ren ausschließt. Hierzu ist wiederum ein inniger Verbund paral lellaufender Fasern vorgesehen. Die zweite Lage 12 ist nicht etwa wie die Außenlage 2 im Gleichschlag gedrillt und geschla gen, sondern im Gegenschlag. Die Litzen 15 bestehen aus links gängig gedrillten Fasern 16, 17, während die Litzen selbst rechtsgängig geschlagen sind. Bei dieser Gegenschlag-Verseilung ergibt sich, daß sich Drillwinkel und Schlagwinkel in bezug auf die Achsrichtung des Seiles an der Außenseite der Lage subtrahieren, an der Innenseite addieren.However, this presupposes that between the outer layer 2 and the second layer 12 there is a sufficiently close connection which ensures transmission of the torsional moments applied from the outside to the inside and excludes a layer-by-layer separation. For this purpose, an intimate bond of parallel running fibers is again provided. The second layer 12 is not like the outer layer 2 drilled and beaten in the same stroke, but in the counter stroke. The strands 15 consist of fibers 16, 17 drilled commonly on the left, while the strands themselves are laid on the right. With this counter-lay stranding, it follows that the twist angle and lay angle are subtracted with respect to the axial direction of the rope on the outside of the layer, add up on the inside.

Im vorliegenden Fall sind Drillwinkel und Schlagwinkel auch wieder bei 45° gewählt, so daß die an der Außenseite der zweiten Lage 12 erkennbaren Fasern 17 parallel zur Achse und damit parallel zu den benachbarten Fasern 7 auf der Innenseite der Außenlage 2 verlaufen. Diese parallellaufenden Fasern greifen bei entsprechender Kompression so gut ineinander, daß sich eine zuverlässige Momentenübertragung zwischen den beiden Lagen 2, 12 ergibt.In the present case, the twist angle and lay angle are again selected at 45 °, so that the fibers 17 recognizable on the outside of the second layer 12 run parallel to the axis and thus parallel to the neighboring fibers 7 on the inside of the outer layer 2 . With parallel compression, these parallel fibers interlock so well that reliable torque transmission between the two layers 2 , 12 results.

Es versteht sich, daß abweichend von der Armierung gemäß den Fig. 10 und 11 eine zweite Lage vorgesehen werden kann, die zwar auch im Sinne einer guten "Verzahnung" der Lagen durch parallellaufende Fasern im Gegenschlag gebildet ist, aber gleichsinnig geschlagen ist wie die Außenlage, im vorliegenden Fall also linksgängig (statt rechtsgängig, wie dargestellt). Eine solche Gestaltung dürfte zwar die hohe Momentenbelastbarkeit beim Lösen einer Mutter nicht erreichen, hat aber Vorteile in bezug auf die Zugbelastbarkeit des Gewindes, da die Litzen der Außenlage und der zweiten Lage "synchron" auf Lücke ge wickelt werden können und sich dadurch zusätzlich verzahnen.It goes without saying that, in deviation from the reinforcement according to FIGS. 10 and 11, a second layer can be provided which, although also in the sense of good "interlocking" of the layers, is formed by fibers running in parallel in the counter-lay, but is struck in the same direction as the outer layer , in the present case it is left-handed (instead of right-handed, as shown). Such a design should not achieve the high moment load capacity when loosening a nut, but it has advantages with regard to the tensile load capacity of the thread, since the strands of the outer layer and the second layer can be "synchronously" wrapped in a gap and thereby interlock.

In den Fig. 9 bis 13 ist eine dritte Ausführungsform eines Gewindeabschnitts 18 bzw. seiner Armierung veranschaulicht, die eine dreilagige Umwicklung aufweist. Eine Außenlage 2 mit Litzen 3 gemäß Fig. 10 ist übereinstimmend mit der Außenlage 2 gemäß Fig. 6 bzw. Fig. 2 gebildet und somit auch übereinstim mend gekennzeichnet. Eine zweite Lage 12 gemäß Fig. 11 ent spricht der zweiten Lage 12 gemäß Fig. 7. Während aus dem Faser verlauf der Fasern 13 in Fig. 8 gegenüber dem Verlauf der innen liegenden Fasern 16 in Fig. 7 ersichtlich ist, daß diese quer aufeinanderliegen und sich kaum ineinanderschmiegen können, liefert eine dritte Lage 19 gemäß Fig. 12 die Anpassung zwischen den etwa in Umfangsrichtung verlaufenden Fasern 16 der zweiten Lage 12 und Fasern 20 einer Seele 21 (Fig. 13). Die dritte Lage 19 ist ganz entsprechend der Außenlage 2 gewickelt, d.h. im Gleichschlag mit linksgängig gedrillten Fasern je Litze 22 und linksgängig geschlagenen Litzen 22. An der Außenseite tritt dann ein Faserverlauf in Umfangsrichtung auf, der sich in den entsprechenden Faserverlauf der innenliegenden Fasern bei den Litzen 15 der zweiten Lage 12 einpaßt, während der Faserverlauf auf der Innenseite achsparallel ist und einen guten Eingriff zu den Fasern 20 der Seele 21 schafft.In FIGS. 9 to 13 a third embodiment of a threaded portion 18 is illustrated and its reinforcement, which has a three-layer wrap. An outer layer 2 with strands 3 according to FIG. 10 is formed in accordance with the outer layer 2 according to FIG. 6 or FIG. 2 and is thus also identified in accordance. A second layer 12 according to FIG. 11 corresponds to the second layer 12 according to FIG. 7. While the fibers of the fibers 13 in FIG. 8 run relative to the course of the inner fibers 16 in FIG. 7, it can be seen that these lie transversely to one another and can hardly nestle into one another, a third layer 19 according to FIG. 12 provides the adaptation between the fibers 16 of the second layer 12, which run approximately in the circumferential direction, and fibers 20 of a core 21 ( FIG. 13). The third layer 19 is wound entirely in accordance with the outer layer 2 , ie in the same lay with fibers twisted to the left per strand 22 and strands 22 laid to the left . Then, on the outside, a fiber course occurs in the circumferential direction, which fits into the corresponding fiber course of the inner fibers in the strands 15 of the second layer 12 , while the fiber course on the inside is axially parallel and creates a good engagement with the fibers 20 of the core 21 .

Nachdem sich schon anhand der ersten Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 gezeigt hat, daß von der Verseilungstechnik her Armierungskörper möglich sind, die nicht nur in sich selbst durch Verdrillen der Fasern und Litzen äußerst stabil und zug fest sind, sondern die auch gut an die besonderen Erfordernisse einer Gewindeformung mit näherungsweise in Umfangsrichtung verlaufenden Gewindegängen anpaßbar sind und dabei auch Innen strukturen ermöglichen, mit denen Momentbelastungen und Zugbe lastungen von der Armierungsstruktur weitergeleitet werden, zeigen die weiteren Ausführungsformen, daß besondere Anforde rungen, wie das Auffangen von besonderen Momenten wie auch die Überleitung von Zugkräften durch weitere Lagen mit aneinan der angepaßtem Faserverlauf möglich ist. Es versteht sich auch, daß das einfache Schema von (etwa) in Umfangsrichtung und (etwa) in Achsrichtung verlaufenden Fasern an der Innen- bzw. Außensei te der Litzen, welches durch eine Verdrillung der Fasern je Litze unter 45° erzielt wird, abgewandelt werden kann. Insbeson dere bei einer mehrlagigen Gestaltung sind auch andere Winkel stufen brauchbar, die einen Übergang von einem Faserverlauf quer zur Achse an der Außenseite zu einem Faserverlauf parallel zur Achse an der Innenseite des Zugstabes schaffen. Wichtig ist allerdings die Verzahnung aufeinanderliegender Lagen durch parallel verlaufende Fasern. In dieser Hinsicht kann auch die Seele durch Verdrillen angepaßt sein.After it has already been shown with the aid of the first embodiment according to FIGS. 1 to 3 that reinforcement bodies are possible from the stranding technique which are not only extremely stable and tensile in themselves by twisting the fibers and strands, but which are also good at the special requirements of thread forming with approximately circumferential threads are adaptable and also allow internal structures with which moment loads and tensile loads are passed on from the reinforcement structure, the other embodiments show that special requirements such as the capture of special moments as well the transfer of tensile forces through other layers with each other to the adapted fiber course is possible. It is also understood that the simple scheme of (approximately) in the circumferential direction and (approximately) in the axial direction fibers on the inner or outer side of the strands, which is achieved by twisting the fibers per strand at 45 °, are modified can. In particular in a multi-layer design, other angles can be used, which create a transition from a fiber course transverse to the axis on the outside to a fiber course parallel to the axis on the inside of the tension rod. However, it is important to interlock layers on top of each other by means of parallel fibers. In this regard, the soul can also be adjusted by twisting.

Es können auch nicht nur die Lagen in ihrer Zahl verändert werden, sondern vielmehr auch in ihrer Stärke. Damit allerdings für die Formung des Gewindes auch am Gewindefuß Faserverläufe zur Verfügung stehen, die allenfalls schräg zu den Gewindever läufen, nicht aber quer zu diesen, gerichtet sind, sollten die Litzen an der Außenlage im Durchmesser mindestens doppelt so dick wie die Gewindetiefe sein. Die Gewindetiefe beim Gewin deabschnitt 18 in Fig. 9 ist mit 23 bezeichnet. Der Durchmesser der äußeren Anlage 2 ist in Fig. 10 mit 24 bezeichnet.Not only can the number of layers be changed, but also their strength. However, so that for the formation of the thread on the thread base there are fiber runs that run obliquely to the thread, but not at right angles to it, the strands on the outer layer should be at least twice as thick in diameter as the thread depth. The thread depth in the thread section 18 in FIG. 9 is designated by 23 . The diameter of the outer system 2 is designated by 24 in FIG. 10.

Im Sinne einer festen Verbindung der Litzenlagen untereinander und mit der Seele des Seils können ergänzend zusätzliche, vor wiegend radial durchgreifende Verankerungen, wie etwa durch Vernadelung eingebrachte Fäden oder Fasern, vorgesehen werden.In the sense of a firm connection between the layers of strands and with the soul of the rope can complement additional, before radially penetrating anchors, such as Needles introduced threads or fibers can be provided.

In der vorstehenden Beschreibung wurde jeweils von einem Gewin deabschnitt ausgegangen, wie er auch in den Fig. 1, 5 und 9 veranschaulicht ist. Diese Teilbetrachtung zu einem Zugstab gemäß der Erfindung findet dadurch seine Rechtfertigung, daß ein solcher Gewindeabschnitt für den kritischen Teil eines Zugstabes steht. Im Ganzen kann ein solcher Zugstab als Gewinde stange, als Gewindebolzen mit durchlaufendem oder auch nur endseitigem Gewinde, als Stab mit beidendig eingeprägtem Gewinde oder in verschiedenen anderen bekannten Formen ausgebildet sein. So kann der Zugstab beispielsweise U-förmig als Befesti gungsbügel mit zwei Gewindeenden gekrümmt sein oder als Gewin dezapfen Teil eines Behälters oder anderweitigen Konstruktions elements sein. In bezug auf die Materialien und die Fertigung kann der Zugstab auf bekannte Verbundwerkstoffe zurückgreifen, deren lange Kette traditionell mit glasfaserverstärktem Kunststoff begonnen hat, heute aber eine Vielzahl von Faser- und Matrixwerkstoffen umfaßt.In the above description, a thread section was assumed in each case, as is also illustrated in FIGS . 1, 5 and 9. This partial consideration of a tension rod according to the invention is justified by the fact that such a threaded section represents the critical part of a tension rod. On the whole, such a tension rod can be designed as a threaded rod, as a threaded bolt with continuous or only end-to-end thread, as a rod with an embossed thread on both ends, or in various other known forms. For example, the tension rod can be curved in a U-shape as a fastening bracket with two threaded ends or be a threaded part of a container or other construction element. In terms of materials and manufacture, the tension rod can fall back on known composite materials, the long chain of which traditionally started with glass fiber reinforced plastic, but today comprises a large number of fiber and matrix materials.

Claims

1. tension rod made of non-metallic material with at least one partially molded external thread, the tension rod being formed as a solid or hollow cylindrical body with a reinforcement of fibers which are embedded in a matrix of plastic and which are partly in the axial direction of the cylinder body and partly below run at an angle to the latter, characterized in that the fibers are twisted at least around the circumference in the manner of a rope to form strands ( 3 ), which in turn are tied to an outer layer ( 2 ) of strands, the twisting of the fibers ( 6 , 7 ) and the lay of the strands ( 3 ) are arranged in the same lay and with the twisting and the lay in associated drill or lay angles complement each other so that the fibers ( 6 ) with outside, the thread profile continuous areas at least approximately in the direction of Threads ( 8 ) run.

2. tension rod according to claim 1, characterized in that the direction of drilling and impact opposite to the thread tion, i.e. as an S-lay with a right-hand thread and as a Z-lay with a left-hand thread.

3. Tension rod according to claim 1 or 2, characterized in that the twist and lay angle of the fibers ( 6 , 7 ) in the outer layer ( 2 ) each amount to more than 30 °.

4. tension rod according to claim 3, characterized in that the drill and lay angles are both close to 45 °.

5. tension rod according to one of claims 1 to 4, characterized in that the outer layer ( 2 ) of strands ( 3 ) encloses a core ( 4 ) made of unidirectional fibers running in the axial direction ( 5 ).

6. tension rod according to one of claims 1 to 4, characterized in that under the outer layer ( 2 ) of strands ( 3 ) a second layer ( 12 ) of strands ( 15 ) is arranged, which are drilled and beaten in the counterblow and their radially outer fibers ( 17 ) run approximately parallel to the neighboring fibers ( 7 ) of the outer layer ( 2 ).

7. tension rod according to claim 6, characterized in that the lay direction of the second layer of strands is equal to that The direction of lay of the outer layer is, with the strands of both layers are wound with a gap.

8. tension rod according to claim 6, characterized in that the lay direction of the second layer ( 12 ) of strands ( 15 ) opposite to the lay direction of the outer layer ( 2 ) is in opposite directions.

9. Tension rod according to one of claims 6 to 8, characterized in that the second layer ( 12 ) of strands ( 15 ) encloses a third layer ( 19 ) of strands ( 22 ) which are drilled and beaten in the same direction and their external fibers run approximately parallel to the adjacent fibers of the second layer.

10. tension rod according to claim 9, characterized in that the third layer ( 19 ) of strands ( 22 ) encloses a core ( 21 ) made of unidirectional fibers ( 20 ) running in the axial direction of the tension rod.

11. Tension rod according to one of claims 1 to 10, characterized in that the outer layer ( 2 ) of strands ( 3 ) has a thickness which corresponds to at least twice the thread depth of the threads ( 8 ).

12. tension rod according to one of claims 1 to 10, characterized records that the reinforcement gefer as a cylindrical rope body is its diameter before being embedded in an art fabric matrix and larger before forming the external thread than the outside diameter of the thread.