DE3821549A1 - Faserverstaerkte druck- oder zugstange aus kunststoffmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine faserverstärkte Druck- oder Zugstange aus Kunststoffmaterial mit stirnseitig angeordneten konischen Armaturkörpern zur Druck- und Zugkraftübertragung, mit aus Fasern gebildeten Fäden, die in transversal zur Stangen­ achse verlaufenden Nuten der Armaturkörper formschlüssig fest­ gelegt und mit dem aushärtbaren Kunststoffmaterial getränkt sind.

Aus der E-PS 00 87 384 geht ein Verfahren zur Herstellung einer solchen faserverstärkten Druck- oder Zugstange als bekannt hervor, bei der die aus den Fasern gebildeten Fäden parallel zur Stangenachse orientiert sind und damit die kürzestmögliche Länge zwischen den Armaturkörpern aufweisen. Das bekannte Ver­ fahren ermöglicht auch eine unter einem bestimmten Winkel zur Stangenachse orientierte Anordnung der Fäden, um zusätzlich die Biegeeigenschaften der Stange günstig zu beeinflussen oder um Drehbewegungen der Stange zu übertragen. Die hohe Druck- oder Zugbelastung der nach dem bekannten Verfahren hergestellten Druck- und/oder Zugstange wird im wesentlich durch die form­ schlüssige Festlegung der Fäden in den transversal zur Stangen­ achse verlaufenden Nuten ermöglicht, wobei die formschlüssige Festlegung durch einen Draht, eine Litze oder ein anderes, flexible Zugkräfte aufnehmendes Bindeorgan bewirkt wird.

Bei der Übertragung von Drehkräften können sich trotz der be­ kannten formschlüssigen Festlegung der Armaturkörper das Kunst­ stoffmaterial und/oder die Fäden im ausgehärteten Kunst­ stoffmaterial ohne Änderung der Zug- bzw. Druckkraftbelastbar­ keit drehbeweglich lösen. Für Anwendungen der bekannten Druck-oder Zugstange, bei denen es außer einer sicheren Druck­ und Zugkraftübertragung auch auf eine insbesondere spielfreie Drehkraftübertragung ankommt, wie z.B. bei Kardanwellen von Kraftfahrzeugen, ist bei einer faserverstärkten Druck- oder Zugstange der eingangs genannten Art erfindungsgemäß eine drehmomentenschlüssige Festlegung der Fäden und/oder des Kunst­ stoffmaterials in Ausnehmungen der die Nuten begrenzenden Nut­ stege vorgesehen.

Durch Anwendung der Erfindung können die Fäden im Verlauf der Fertigung bei der formschlüssigen Festlegung in den Nuten gleichzeitig in die Ausnehmungen der die Nuten begrenzenden Nutstege eingebracht werden und damit die Drehmomentenschlüssig­ keit bewirken. Es ist aber auch möglich, daß vor dem Aushärten des die Fäden tränkenden Kunststoffmaterials dieses Material in Hinterschneidungen oder Kerben oder sonstigen Ausnehmungen in den Nutstegen eingeflossen ist, so daß sich nach dem Aushärten eine drehmomentenschlüssige Verankerung der Stange an den Armaturkörpern ergibt. Beide Maßnahmen können auch in Kombi­ nation Anwendung finden.

Vorteilhaft sind die Ausnehmungen gleichmäßig über den Umfang der Nutstege verteilt angeordnet, was einerseits eine leichte Fertigung der Armaturkörper ermöglicht und andererseits eine gleichmäßige Verteilung der Fäden in einer jeden Fadenschicht innerhalb der Stange erzwingt.

Dabei können die Ausnehmungen jedes Nutsteges die unmittelbar darüber geführten Fäden unter einem vorgegebenen Winkel zur Stangenachse führen. Hierbei haben sich Winkel bis zu ±45° als vorteilhaft erwiesen. Die Maßhaltigkeit der erfindungsge­ mäßen Druck- oder Zugstange in bezug auf ihre Länge kann vorteil­ haft dadurch gewährleistet sein, daß mindestens eine der Fadenlagen - wie an sich aus der E-PS 00 87 384 bekannt - parallel zur Stangenachse orientierte Fäden hat.

Eine universell für Druck- und Zugkraftübertragung und zusätz­ lich für Drehmomentenübertragung in jeder Drehrichtung geeignete Druck- oder Zugstange ergibt sich, wenn in Ausgestaltung des Erfin­ dungsgedankens eine Folge unterschiedlicher Winkel der Ausneh­ mungen in den Nutstegen eines jeden Armaturkörpers angewendet wird.

Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer faser­ verstärkten Druck- oder Zugstange aus Kunststoffmaterial nach der Erfindung beschrieben und die Wirkungsweise erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch in einem Schnitt eine faserverstärkte Druck- oder Zugstange aus Kunst­ stoffmaterial nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt als Einzelheit aus Fig. 1 einen Armaturkör­ per mit Nuten zur formschlüssigen Festlegung und mit Ausnehmungen zur drehmomentenschlüssigen Festlegung der Fäden.

Fig. 3 und 4 zeigen ausschnittsweise in perspektivischen Ansichten je einen Nutsteg aus Fig. 2.

Die in der Fig. 1 dargestellte Druck- oder Zugstange 1 ist hohlzylindrisch ausgebildet und an ihren Stirnseiten 2, 3 mit konischen Armaturkörpern 4 verbunden. Im Kunststoffmaterial 1 a der Stange 1 sind im wesentlichen parallel verlaufend zur Stangenachse Fäden 5 in mehreren Schichten orientiert, die in transversal zur Stangenachse verlaufenden Nuten 6 der Armaturkör­ per 4 formschlüssig festgelegt sind. Die Fäden 5 sind mit dem aushärtbaren Kunststoffmaterial 1 a getränkt und bilden gemeinsam mit dem Armaturkörper 4 einen Verbundkörper.

Die Fig. 2 zeigt als Einzelheit aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab einen konischen Armaturkörper 4, der die Nuten 6 und die sie begrenzenden Nutstege 7 zeigt. Die Nutstege 7 haben Ausnehmungen 8, 9, 10, die unter unterschiedlichen Winkeln bezüglich der Stangenachse orientiert sind und gleichmäßig über den Umfang der Nutstege 7 verteilt angeordnet sind. Die Aus­ nehmungen 8, 9 und 10 der Nutstege 7 dienen zur Aufnahme der Fäden und/oder des Kunststoffmaterials, um die Fäden 5 und damit die Stange 1 drehmomentenschlüssig in bezug auf den Armaturkörper 4 festzulegen. Ersichtlich sind die Ausnehmungen 8 im Nutsteg 7 mit dem kleinsten Durchmesser parallel zur Stangenachse orientiert, während die Ausnehmungen 9 unter einem Winkel von +45° und die Ausnehmungen 10 unter einem Winkel von -45° bezüglich der Stangenachse verlaufen. Es ist damit möglich, jede Fadenschicht in bezug auf ihre innere oder äußere Nachbarschicht unter einem bestimmten, aber auch beliebig wähl­ baren Winkel im Stangenverlauf zu orientieren.

Die Fig. 3 und 4 zeigen ausschnittsweise perspektivische Darstellungen von Nutstegen 7, wobei die Fig. 3 den Nutsteg 7 kleinsten Durchmessers und die Fig. 4 den ihm folgenden Nutsteg 7 mit etwas größerem Durchmesser zeigt. Der Einfachheit halber sind dabei die Ausnehmungen 8, 9, die gleichmäßig über den Umfang der Nutstege 7 verteilt angeordnet sind, nur zum Teil dargestellt.

Es ist auch möglich, an den Nutflanken, d. h. am Nutgrund oder an den Seitenwänden der Nutstege Ausnehmungen vorzusehen, in die Kunststoffmaterial vor dem Aushärten eindringen kann und in denen nach dem Aushärten das Kunststoffmaterial drehmomenten­ schlüssig am Armaturkörper festgelegt ist.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist be­ sonders geeignet, als Kardanwelle für Kraftfahrzeuge oder als Bohrgestänge Anwendung zu finden.

Claims (4)

1. Faserverstärkte Druck- oder Zugstange (1) aus Kunststoff­ material (1 a) mit stirnseitig angeordneten konischen Armatur­ körpern (4) zur Druck- und Zugkraftübertragung, mit aus Fasern gebildeten Fäden (5), die in transversal zur Stangenachse verlaufenden Nuten (6) der Armaturkörper (4) formschlüssig festgelegt und mit dem aushärtbaren Kunststoffmaterial (1 a) getränkt sind, gekennzeichnet durch eine drehmomentenschlüssige Festlegung der Fäden (5) und/oder des Kunststoffmaterials (1 a) in Ausnehmungen (8, 9, 10) der die Nuten begrenzenden Nutstege (7).

2. Faserverstärkte Druck- oder Zugstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (8, 9, 10) gleichmäßig über den Umfang der Nutstege (7) verteilt angeordnet sind.

3. Faserverstärkte Druck- oder Zugstange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (8, 9, 10) jedes Nutsteges (7) die unmittelbar darüber geführten Fäden (5) unter einem vorgegebenen Winkel zur Stangenachse führen.

4. Faserverstärkte Druck- oder Zugstange nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Folge unterschiedlicher Winkel der Ausnehmungen (8, 9, 10) in den Nutstegen (7) eines jeden Armaturkörpers (4).