DE4127431C2 - Dreidimensionales Gewebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein dreidimensionales Gewebe, das an einem festen Teil angebracht ist.

Verbundwerkstoffe mit einer Bewehrung aus einem dreidimensionalen Gewebe, das mit einem Harz oder einem anorganischen Bindematerial imprägniert ist, lassen einen Einsatz in weitem Ausmaß als Bauelemente bei einer Vielzahl von Anwendungsfällen einschließlich Raketen, Luftfahrzeugen, Kraftfahrzeugen, Schiffen und Gebäuden erwarten. Es gibt zweierlei Arten von dreidimensionalen Geweben. Die erste Art hat die Form von quadratischen Prismen oder von Platten. Die zweite Art, die in der Stammanmeldung Seriennr. 07/482345 (US 5091 246) beschrieben ist, hat Ringform.

Herkömmlicherweise waren Verbundwerkstücke mit dreidimensionalen Geweben als Gitterelemente bzw. Bewehrung nicht zum Verbinden mit anderen derartigen Verbundwerkstücken geeignet. Die diesbezügliche Anmeldung Seriennr. 479352 (US 5024 874) offenbart eine Vorrichtung, bei der in verschiedenerlei nicht ringförmige dreidimensionale Gewebe ein festes Verbindungsteil eingegliedert ist.

Im Gegensatz dazu ist es bei den Lösungen nach dem Stand der Technik für das Bilden von Verbindungsteilen im allgemeinen erforderlich, in das fertige Gewebe selbst einzuschneiden. Beispielsweise wird bei einem bekannten Verfahren durch ein Verbundwerkstück mit einem aus einer Vielzahl von geschichteten Gewebestücken gebildeten Verbundwerkstoff-Kernelement ein Loch gebohrt. In das Loch wird dann eine Metallbuchse eingesetzt, die dann das Verbinden des Verbundwerkstücks mit einem anderen Verbundwerkstück oder einem anderen Bauelement mittels Schrauben und Muttern zuläßt.

Eine Anwendung dieser Lösung bei Materialien auf der Basis von dreidimensionalen Geweben macht es erforderlich, in das Gewebe ein Loch zur Aufnahme der Metallbuchse zu stanzen. Wenn jedoch in ein Verbundwerkstück mit einem dreidimensionalen Gewebe als Basis ein Loch eingeschnitten wird, werden zwangsläufig die Gewebefäden zerschnitten, wodurch die Gesamtfestigkeit des Gewebes beträchtlich verringert wird. Zum Wiedererlangen der Festigkeit an diesem Teilbereich wäre es erforderlich, das Volumen des die Metallbuchse umgebenden Bereichs zu vergrößern. Falls ferner ein Loch gestanzt wird, nachdem ein Verbundwerkstück geformt worden ist, können in diesem durch den Stanzvorgang feine Risse entstehen. Derartige Risse rufen Spannungskonzentrationen hervor, die das Verbundwerkstück schwächen und es außerordentlich schwierig machen, eine vorgegebene Ist-Festigkeit des Werkstücks zu berechnen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein ringförmiges dreidimensionales Gewebe mit einer eingebauten Verbindungsvorrichtung zum Verbinden des Gewebes mit anderen Teilen zu schaffen.

Ferner soll mit der Erfindung eine starke Verbindungseinheit geschaffen werden, die verhältnismäßig kompakt ist und deren Festigkeit leicht berechnet werden kann, um Konstruktionserwägungen zu erleichtern.

Zur Lösung der Aufgabe enthält das erfindungsgemäße dreidimensionale Gewebe einen in einem mittigen Bereich des Gewebes angeordneten Kern. Um den Kern herum ist in mehreren konzentrischen Schichten eine Vielzahl von axial verlaufenden Kettfäden angeordnet. Zwischen den verschiedenen Kettfädenschichten ist in Umfangsrichtung ein Umfangsfaden gewickelt, um eine Vielzahl von Umfangsfadenschichten zu bilden. Um die verschiedenen Umfangsfadenschichten herum wird eine Vielzahl von Radialfäden aufeinanderfolgend in axialer und radialer Richtung gewebt. Ein festes Teil ist derart angebracht, daß daran eine Gruppe von sich axial erstreckenden Fadensträngen festgelegt ist. Die sich axial erstreckenden Fadenstränge enthalten Stränge, die einen Teil des Kerns und/oder der Kettfäden bilden.

Gemäß Ausführungsbeispielen kann das feste Teil ein Verbindungsteil wie eine an dem Endbereich des Gewebes angeordnete Buchse sein. Das dreidimensionale Gewebe kann mit einem Bindematerial imprägniert werden, um ein Verbundwerkstück zu formen. Bei einigen Ausführungsbeispielen werden verschiedene Fadenstränge dadurch an dem festen Teil festgelegt, daß sie um dieses gelegt oder gewickelt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines dreidimensionalen Gewebes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.

Fig. 2 ist eine Ansicht eines Schnitts entlang einer Linie II-II in Fig. 1.

Fig. 3 ist eine Ansicht eines Schnitts entlang einer Linie III-III in Fig. 1.

Fig. 4 ist eine schematische, teilweise im Schnitt dargestellte Vorderansicht einer Maschine zum dreidimensionalen Weben.

Fig. 5 ist eine Ansicht eines Schnitts entlang einer Linie V-V in Fig. 4.

Fig. 6(a1) bis 6(s1) sind schematische Darstellungen, die in Verbindung mit dem Schnitt entlang einer Linie X-X in Fig. 2 einen Webevorgang veranschaulichen.

Fig. 6(a2) bis 6(s2) sind schematische Darstellungen, die in Verbindung mit einem Schnitt entlang einer Linie Y-Y in Fig. 2 einen Webevorgang veranschaulichen.

Fig. 7 ist eine Schnittansicht eines dreidimensionalen Gewebes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Fig. 8 ist eine auseinandergezogen dargestellte perspektivische Ansicht eines Befestigungselements aus Metall.

Fig. 9 ist eine Schnittansicht eines dreidimensionalen Gewebes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.

Fig. 10 ist eine Schnittansicht eines dreidimensionalen Gewebes gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.

Fig. 11 ist eine auseinandergezogen dargestellte Seitenansicht eines Verbindungsteils.

Fig. 12 ist eine Schnittansicht eines dreidimensionalen Gewebes gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.

Fig. 13 ist eine Schnittansicht eines dreidimensionalen Gewebes gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel.

Erstes Ausführungsbeispiel

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 6 wird nun das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist ein dreidimensionales Gewebe F in der Form einer Säule gewoben. Es enthält einen aus einer Vielzahl von Kernfäden C gebildeten Kern, eine Vielzahl von Kettfäden Z, einen in Umfangsrichtung gewickelten Umfangsfaden Y_R und eine Vielzahl von Radialfäden Yrz, die in radialer und axialer Richtung gewebt sind. Die Kernfäden C sind in der Mitte des Gewebes angeordnet und erstrecken sich in axialer Richtung. Die Kettfäden Z sind in radial beabstandeten konzentrischen Schichten angeordnet und erstrecken sich in der axialen Richtung. Der Umfangsfaden Y_R ist zwischen Umfangs-Kettfädenschichten gewickelt. Die Radialfäden Yrz sind um die innerste und äußerste Umfangsfadenschicht gewebt. Auf diese Weise verlaufen die Radialfäden im Zickzack in axialer und radialer Richtung unter Überquerung des Umfangsfadens Y_R.

Als Verbindungsteil ist an einem Ende des dreidimensionalen Gewebes F eine Metallbuchse 1 angeordnet. Die Kernfäden C, die Kettfäden Z, der Umfangsfaden Y_R und die Radialfäden Yrz sind alle um die Außenwand der Metallbuchse 1 gelegt.

Sobald das dreidimensionale Gewebe gewebt ist, kann durch Harzimprägnierung des Gewebes ein Verbundwerkstück gebildet werden. Das sich ergebende Verbundwerkstück hat eine eingebaute Metallbuchse, die als einstückig in das Gewebe F eingewobenes Anschlußelement wirkt. Daher ist es anders als bei den herkömmlichen Anschlußvorrichtungen nicht erforderlich, zum Anbringen des Anschlußelements an dem Werkstück das Verbundwerkstück mechanisch zu bearbeiten. Dadurch ist sichergestellt, daß keine Beschädigung durch mechanische Bearbeitung auftritt. Infolgedessen können die Festigkeit und die anderen Eigenschaften der als dreidimensionales Gewebe angeordneten Fasern sowie des Verbundwerkstücks als ganzes auf einfachere Weise bestimmt werden.

Wenn das Verbundwerkstück mit einem anderen Teil verbunden wird, wird die an der Metallbuchse 1 wirkende Belastung über die Kernfäden C und die Kettfäden Z zum Körper des Gewebes F übertragen. Das Verbundwerkstück wird auf diese Weise stärker und widerstandsfähiger gegen Verformung wie Strecken, Drücken, Verdrillen und Biegen. Es hat auch gute Dauerhaftigkeit. Da das Material an dem Kopplungsbereich stärker wird, kann das Kopplungselement selbst, nämlich die Metallbuchse 1 kompakter gestaltet werden. Abweichend von den herkömmlichen Verfahren ist das Einschneiden eines Lochs nach dem Fertigstellen des Verbundwerkstücks nicht erforderlich. Infolgedessen wird die Festigkeit an dem Anschlußbereich nicht durch Spannungskonzentrationen verringert, die durch kleine Risse verursacht werden, welche bei dem Lochungsvorgang auftreten. Darüber hinaus kann die Festigkeit an dem Anschlußbereich bei dem Entwerfen des dreidimensionalen Gewebes F auf einfache Weise vorausgesagt werden.

Bei dem dreidimensionalen Gewebe F gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Kernfäden C, die Kettfäden Z und die Radialfäden Yrz alle um die Metallbuchse 1 gelegt. Die Belastung an der Metallbuchse 1 wird daher durch die Kernfäden C, die Kettfäden Z und die Radialfäden Yrz aufgeteilt, so daß diese Fäden wirkungsvoll zum Erhöhen der Festigkeit des Anschlußbereichs dienen.

Es wird nun ein Verfahren zum Weben dieses dreidimensionalen Gewebes F beschrieben.

Gemäß Fig. 4 ist eine Maschine zum dreidimensionalen Weben des Gewebes F in einen oberen und einen unteren Teil mit einem dazwischenliegenden Abschnitt für das Weben des dreidimensionalen Gewebes geteilt. In der Mitte des unteren Teils sind ein Fadenfestlegetisch 2 und eine Schiebewelle 3 angebracht. Der Festlegetisch und die Schiebewelle sind auf und ab bewegbar und drehbar. Ein Lagerblock 5 mit einer Vielzahl von sich radial erstreckenden Armen 4 ist an einer vorbestimmten Stelle an der Schiebewelle 3 angeordnet und zusammen mit dieser drehbar. Mittels eines (nicht gezeigten) Stellmechanismus kann die Schiebewelle 3 in bezug auf den Lagerblock 5 vertikal bewegt werden. An dem freien Ende eines jeden Arms 4 ist ein nach oben ragender Druckluftzylinder 6 befestigt. Jeder Druckluftzylinder 6 hat eine Kolbenstange 6a, die an ihrem Kopf eine Halteraufnahme 8 trägt. Die Aufnahme 8 hat einen Elektromagneten, der einen magnetischen Spulenhalter 7 anzieht und festhält. Von jedem Spulenhalter 7 wird eine Spule B mit dem darum gewickelten Radialfaden Yrz gehalten.

Oberhalb des Fadenfestlegetisches 2 ist diesem zugewandt ein vertikal bewegbares Trägerteil 9 angeordnet. Das Trägerteil 9 ist zusammen mit einer Schiebewelle 10 drehbar. Das Trägerteil 9 trägt die Metallbuchse 1, um die die Kernfäden C usw. gelegt sind, und hält die Gewebefäden fest. Dem Lagerblock 5 ist ein Lagerblock 12 mit einer Vielzahl von sich radial erstreckenden Armen 11 gegenübergesetzt. Der Lagerblock 12 ist an einer vorbestimmten Stelle auf die Schiebewelle 10 aufgesetzt und zusammen mit dieser drehbar. Die Schiebewellen 3 und 10 sind vollständig voneinander getrennt, werden aber synchron in einer vorbestimmten Richtung gedreht und auf und ab bewegt. An dem freien Ende eines jeden Arms 11 ist ein nach unten ragender Druckluftzylinder 13 befestigt. Der Druckluftzylinder 13 hat eine Kolbenstange 13a, die an ihrem Ende eine Halteraufnahme 14 trägt. Gleichermaßen wie die Aufnahme 8 wird von der Aufnahme 14 mittels eines Elektromagneten der magnetische Spulenhalter 7 angezogen und festgehalten. Ein jedes Paar aus der oberen und der unteren Halteraufnahme 8 und 14 ist ständig einander gegenübergesetzt. Das jeweilige Paar der Druckluftzylinder 6 und 13 bewegt das jeweilige Paar der Halteraufnahme 8 und 14 auf und ab, wobei die Elektromagneten derart erregt und aberregt werden, daß die beiden Halteraufnahmen den gleichen einzelnen Spulenhalter 7 tauschen.

In der Mitte der oberen Fläche des Lagerblocks 5 ist ein Führungsrahmen 15 zum Steuern der Webestelle angeordnet. Außerhalb des Drehbereichs der Spulenhalter 7 ist ein Umfangsgarn- Zuführabschnitt 16 nahezu in der gleichen Höhe wie die obere Fläche des Führungsrahmens 15 angeordnet. Der Zuführabschnitt 16 hat einen Tragrahmen 17, der seitlich der Schiebewellen 3 und 10 angeordnet ist. An der Außenseite des Tragrahmens 17 ist eine Umfangsgarnspule 18 mit dem darum gewickelten Umfangsfaden Y_R angesetzt. An der Innenseite des Tragrahmens 17 ist eine Fadenführung 19 angebracht, die den von der Spule 18 her zugeführten Umfangsfaden Y_R zu der Webestelle leitet. Die Fadenführung 19 besteht aus einem abriebfesten Material. Der Tragrahmen 17 kann nötigenfalls mit einer daran angebrachten geeigneten Zugspannvorrichtung versehen sein.

Es wird nun die Funktion der vorstehend beschriebenen Maschine zum dreidimensionalen Weben erläutert.

Für das Weben des dreidimensionalen Gewebes werden vorbestimmte Stränge der Kernfäden C, der Kettfäden Z, des Umfangsfadens Y_R und der Radialfäden Yrz um die Metallbuchse 1 gelegt. Dann wird die Metallbuchse 1 an dem Trägerteil 9 festgelegt. Die Kernfäden C werden derart um die Metallbuchse 1 gelegt, daß der Mittelabschnitt eines jeden Fadens um die Buchse gewunden ist. Dann werden die beiden Enden an der Mitte des Fadenfestlegetisches 2 befestigt. Die Kettfäden Z und die Radialfäden Yrz werden jeweils derart eingesetzt, daß etwa der Mittelbereich eines jeden zu verwebenden Fadens um die Metallbuchse 1 gelegt ist (wobei ein gewisser Spielraum für den Faden vorgesehen sein sollte), während die beiden Enden auf eine entsprechende Spule B gewickelt sind. Der Umfangsfaden Y_R wird von der Umfangsfadenspule 18 her zugeführt und dann um die Metallbuchse 1 gelegt, wobei das Ende des Fadens an dem Trägerteil 9 befestigt wird. Infolgedessen werden gemäß Fig. 5 die Radialfadenstränge Yrz (einschließlich des einen, der als Kettstrang Z verwebt wird) radial um die Schiebewellen 3 und 10 herum angeordnet. Das Weben beginnt dann unter Hin- und Herübertragung der verschiedenen Spulenhalter 7 zwischen den jeweiligen oberen und unteren Halteraufnahmen 8 und 14 entsprechend den Webezuständen.

Bei dem Einlegen der Kettfäden Z und der Radialfäden Yrz können die Fädenstränge von einer Spule B abgezogen, um die Metallbuchse 1 gelegt und dann um die auf gleichartige Weise angeordnete andere Spule gewickelt werden.

Gemäß Fig. 4 können die Spulen in einer hohen und einer niedrigen Lage gehalten werden. Bei der hohen Lage werden die Spulenhalter 7 durch die zugeordneten oberen Aufnahmen 14 festgehalten. Bei dieser Lage sind die entsprechenden Radialfäden Yrz höher gelegt als der Umfangsfaden Y_R. Bei der niedrigen Lage werden die Spulenhalter 7 durch die entsprechenden unteren Aufnahmen 8 festgehalten. Bei dieser Lage sind die entsprechenden Radialfäden Yrz derart gelegt, daß sie gemäß der Darstellung durch strichpunktierte Linien die Bahn des Umfangsfadens Y_R kreuzen. Daher wird dann, wenn bei dem Festhalten der Radialfadenspulen in der unteren Lage der Umfangsfaden Y_R aufgewickelt wird, der Faden mit den zugeordneten Radialfäden Yrz zu dem dreidimensionalen Gewebe verwebt.

Die Fig. 6(a1) und 6(a2) zeigen die Querschnitte des in Fig. 1 bis 3 dargestellten Gewebes F entlang Linien X-X und Y-Y in Fig. 2 vor dem Beginn des Webens. Anfänglich werden gemäß Fig. 6(b1) und 6(b2) die von den entsprechenden Spulen B1 und B2 zugeführten Radialfäden Yrz1 und Yrz2 nahe an der oberen Fläche des Führungsrahmens 15 gespannt, da die Spulenhalter 7 (Fig. 4) von den unteren Halteraufnahmen 8 festgehalten werden, wenn sie nicht eingesetzt sind (siehe Fig. 4). Vier Stränge von Radialfäden, Yrz3, Yrz4, Yrz5 und Yrz6, jeweils von anderen Spulen B3, B4, B5 und B6 werden nach oben zu an das Trägerteil 9 angelegt, da deren Spulenhalter 7 in den oberen Halteraufnahmen 14 festgehalten werden (siehe Fig. 4). Bei dieser Lage werden die Schiebewellen 3 und 10 (gemäß Fig. 4) um drei Umdrehungen gedreht, um eine erste Schicht aus dem Umfangsfaden Y_R um die Kernfäden C zu wickeln, die zwischen dem Kernfestlegetisch 2 und dem Trägerteil 9 gespannt sind. Die Radialfäden Yrz1 und Yrz2 aus den jeweiligen Spulenhaltern 7 in der unteren Lage werden innerhalb des Umfangsfadens Y_R eingewoben. Gemäß Fig. 6(c1) und (c2) wird daher der Umfangsfaden Y_R in drei Schichten um die Kernfäden C gewickelt. Demgemäß werden die Radialfäden Yrz1 und Yrz2 durch die Innenfläche der ersten Schicht aus dem Umfangsfaden Y_R axial gegen den Kern gedrückt. Die in der oberen Lage gehaltenen vier Radialfäden Yrz3, Yrz4, Yrz5 und Yrz6 bleiben alle frei.

Dann werden die Spulen B5 und B6 einzeln von den oberen Halteraufnahmen 14 zu den unteren Halteraufnahmen 8 versetzt. Hierdurch werden die Radialfäden Yrz5 und Yrz6 von den jeweiligen Spulen B5 und B6 nahe an die obere Fläche des Führungsrahmens 15 gebracht, wie es in Fig. 6(d1) und (d2) dargestellt ist. Dann werden die Schiebewellen 3 und 10 dreimal gedreht, um drei Windungen der zweiten Schicht des Umfangsfadens Y_R zu wickeln. Gemäß Fig. 6(e1) und (e2) werden die Radialfäden Yrz5 und Yrz6 in axialer Richtung angepreßt, während die Radialfäden Yrz3 und Yrz4 frei bleiben. Danach werden auf die vorstehend beschriebene Weise gemäß der Darstellung in Fig. 6(f1) und (f2) die Spulen B3 und B4 nach unten versetzt. Durch Drehen der Schiebewellen 3 und 10 wird nochmals der Umfangsfaden Y_R aufgewickelt. Dies ergibt den in Fig. 6(g1) und (g2) dargestellten Zustand. Auf diese Weise ist der erste Webeschritt abgeschlossen.

Als nächstes wird durch vertikales Anheben der Schiebewellen 3 und 10 das dreidimensionale Gewebe F um eine vorbestimmte Strecke aufwärts bewegt. Dann werden alle Spulen B1 bis B6 in die obere Lage angehoben, wodurch die Radialfäden Yrz in die in Fig. 6(h1) und (h2) dargestellte Lage kommen. Zu diesem Zeitpunkt werden die Schiebewellen 3 und 10 dreimal gedreht, um drei Windungen des Umfangsfadens Y_R aufzuwickeln, was den in Fig. 6(i1) und (i2) dargestellten Zustand ergibt. Dann werden gemäß Fig. 6(j2) die Spulen B5 und B6 mit den Spulenhaltern 7 zu den unteren Aufnahmen 8 bewegt, wodurch deren Radialfäden Yrz5 und Yrz6 nahe an den Führungsrahmen 15 gelangen. Dann werden wieder die Schiebewellen 3 und 10 gedreht, wobei durch den Umfangsfaden Y_R die Radialfäden Yrz5 und Yrz6 nach innen gedrückt werden, was die in Fig. 6(k1) und (k2) dargestellte Anordnung ergibt. Bei dem ersten Webeschritt wurden die Radialfäden Yrz5 und Yrz6 in axialer Richtung zwischen die erste und die zweite Schicht aus dem Umfangsfaden Y_R gelegt. Diese beiden Fäden laufen nun weiter in der axialen Richtung. Gemäß Fig. 6(l2) werden die Spulen B3 und B4 nach unten versetzt, wonach die Schiebewellen 3 und 10 gedreht werden, um den Umfangsfaden Y_R dreimal zu wickeln. Bei dem ersten Webeschritt liefen die Radialfäden Yrz3 und Yrz4 der Spulen B3 und B4 in der axialen Richtung zwischen der zweiten und der dritten Schicht des Umfangsfadens Y_R. Diese Fäden werden nun gemäß Fig. 6(m1) und (m2) weiter in der axialen Richtung gestreckt. Damit ist der zweite Webeschritt beendet.

Als nächstes wird das Gewebe F durch Heben der Schiebewellen 3 und 10 in einem vorbestimmten Ausmaß aufwärts bewegt. Gemäß Fig. 6(n1) und (n2) werden die Spulen B1 und B2 abgesenkt und die Spulen B3 bis B6 angehoben. Dann werden die Schiebewellen 3 und 10 dreimal gedreht, wodurch drei weitere Windungen des Umfangsfadens Y_R aufgewickelt werden. Gemäß Fig. 6(o1) und (o2) erstrecken sich auf diese Weise die Radialfäden Yrz1 und Yrz2 von den jeweiligen Spulen B1 und B2 allgemein radial, werden aber radial zwischen der äußersten und der innersten Fläche des dreidimensionalen Gewebes F verwebt. Danach werden gemäß Fig. 6(p2) die Spulen B5 und B6 in die untere Lage versetzt und die Schiebewellen 3 und 10 zum Aufwickeln des Umfangsfadens Y_R wieder gedreht. Dann werden die Radialfäden Yrz5 und Yrz6 der jeweiligen Spulen B5 und B6 in axialer Richtung gezogen, was den Fadenverwebungszustand gemäß der Darstellung in Fig. 6(q1) und (q2) ergibt, bei dem die Kettfäden Z gebildet sind. Dann werden gemäß Fig. 6(r2) die Spulen B3 und B4 in die untere Lage versetzt und die Schiebewellen 3 und 10 zum Aufwickeln des Umfangsfadens Y_R gedreht. Dadurch werden die Radialfäden Yrz3 und Yrz4 der jeweiligen Spulen B3 und B4 zwischen der zweiten und dritten Schicht des Umfangsfadens Y_R in axiale Richtung gezogen, was den in Fig. 6(s1) und (s2) dargestellten Zustand ergibt. Auf diese Weise werden die Kettfäden Z gebildet. Folglich ist der dritte Webeschritt beendet.

Danach wird das Weben Schritt für Schritt auf gleichartige Weise fortgesetzt, was ein säulenförmiges dreidimensionales Gewebe F mit den Kernfäden C im Mittelbereich wie das in Fig. 1 bis 3 dargestellte Gewebe F ergibt. Dieses dreidimensionale Gewebe F nach Fig. 6 unterscheidet sich von dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten darin, daß das erstere Gewebe weniger Kettfäden Z und Kernfäden C hat und der Umfangsfaden Y_R immer in drei Schichten gewickelt ist.

Da gemäß diesem Webeverfahren die bestimmten Spulenhalter 7 immer in der unteren Lage gehalten werden, wenn sie gedreht werden, werden die von den entsprechenden Spulenhaltern 7 her zugeführten Radialfäden Yrz3, Yrz4, Yrz5 und Yrz6 immer in der axialen Richtung verlaufend verwoben, so daß sie zu den Kettfäden Z des dreidimensionalen Gewebes F werden. Die anderen Radialfäden Yrz1 und Yrz2 werden derart verwoben, daß sie in regelmäßigen Abständen abwechselnd an der Innenseite der innersten ersten Schicht und an der Außenseite der äußersten dritten Schicht des Umfangsfadens Y_R umkehren.

Zweites Ausführungsbeispiel

Das zweite Ausführungsbeispiel wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben. Das dreidimensionale Gewebe F gemäß diesem Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Gewebe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hauptsächlich darin, daß es zwei an den entgegengesetzten Endbereichen des Gewebes F angebrachte Metallbuchsen 1 enthält. Die Körperbereiche der Gewebe haben den gleichen Aufbau. Um die Metallbuchsen 1 sind jedoch nur die Kernfäden C gelegt. Die Kettfäden Z und die Radialfäden Yrz sind nicht um die Metallbuchsen 1 gelegt und der Umfangsfaden Y_R ist in der Nähe der Metallbuchse 1 an dem Webeanfangsende (der rechten Seite nach Fig. 7) um die Kernfäden C gelegt und mehrmals gewickelt, um ein festes Bündel aus den Kernfäden C, den Kettfäden Z und den Radialfäden Yrz zu bilden. In der Nähe der anderen Metallbuchse 1 an dem anderen Ende sind die Endabschnitte der Kettfäden Z, der Radialfäden Yrz und des Umfangsfadens Y_R um die Kernfäden C herum angeordnet, wobei alle diese Fäden durch ein Befestigungsteil 20 gebündelt und festgelegt sind.

Gemäß der Darstellung in Fig. 8 hat das Befestigungsteil 20 eine in dessen Mitte ausgebildete zylindrische Aufnahmeöffnung 20a und ist in zwei Teile zerlegbar. Wenn das Fadenbündel in die Aufnahmeöffnung eingelegt ist, werden die beiden Teile mit vier (nicht gezeigten) Schrauben aneinander befestigt, die in Schrauböffnungen 20b eingesetzt werden. Zum sicheren Festlegen des Fadenbündels ist das Befestigungsteil 20 derart gestaltet, daß zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen der beiden Teile in dem Bereich, in dem die Schrauböffnungen 20b ausgebildet sind, ein kleiner Spalt bzw. Zwischenraum gebildet ist. Der Spalt bleibt auch nach dem Festziehen der Schrauben bestehen. Damit die Fäden nicht in den Spalt gelangen, kann das Fadenbündel mit einem dünnen Blatt überdeckt werden.

Statt das Befestigungsteil 20 zu verwenden, kann der Umfangsfaden Y_R mehrmals um die Kernfäden C, die Kettfäden Z und die Radialfäden Yrz gewickelt werden, um diese so festzulegen wie an dem Webeanfangsbereich. Alternativ können die Fäden mittels eines anderen Fadens festgelegt werden. Das Befestigungsteil 20 und/oder der zusätzliche Faden können auf diese Weise einen Teil des dreidimensionalen Gewebes bilden.

Bei dem Weben dieses dreidimensionalen Gewebes F werden zuerst die zwei Metallbuchsen 1 in einem vorbestimmten Abstand an einer Spannmaschine befestigt und die Kernfäden C werden um die Metallbuchsen gelegt. Dann werden die Metallbuchsen 1 von der Spannmaschine abgenommen und eine Metallbuchse 1 wird an dem Trägerteil 9 gemäß der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels befestigt, während die andere Metallbuchse 1 an dem Fadenfestlegetisch 2 befestigt wird. Von den entsprechend einer vorbestimmten Anzahl von Strängen der Kettfäden Z und der Radialfäden Yrz vorgesehenen einzelnen Spulenhaltern 7 werden Fäden herausgezogen und an ihren Endabschnitten an dem Trägerteil 9 festgelegt, während sie um die Kernfäden C herum angeordnet werden. Der Endabschnitt des Umfangsfadens Y_R wird von der Umfangsfadenspule 18 abgezogen und an dem Trägerteil 9 festgelegt.

Der Umfangsfaden Y_R wird dann mehrmals um die Kettfäden Z und die Radialfäden Yrz gewickelt, um die Kernfäden C, die Kettfäden Z und die Radialfäden Yrz fest zu bündeln. Dies erfolgt in der Nähe der an dem Trägerteil 9 befestigten Metallbuchse 1. Während der Fadenfestlegetisch 2 von dem Trägerteil 9 weg bewegt wird, um die Kernfäden C zu spannen, erfolgt dann das Weben auf gleiche Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Wenn das Weben bis zu dem anderen Ende in der Nähe des Fadenfestlegetisches 2 fortgeschritten ist, werden die Kettfäden Z und die Radialfäden Yrz um die Kernfäden C herum zusammengefaßt und mittels des Befestigungsteils 20 nach innen zu festgelegt, wodurch sich das dreidimensionale Gewebe F ergibt.

Wenn das Gewebe hergestellt wird, ist es natürlich erforderlich, den Abstand zwischen den beiden Metallbuchsen 1 auf einen bestimmten Wert einzustellen. Dies erfolgt dadurch, daß der Abstand zwischen dem Trägerteil 9 und dem Fadenfestlegetisch 2 eingestellt wird, welche die Metallbuchsen 1 halten. Eine solche Einstellung ergibt eine konstante Zugkraft an den Kernfäden C während des fortschreitenden Webens.

Drittes Ausführungsbeispiel

Das dritte Ausführungsbeispiel wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 9 beschrieben. Ähnlich wie das Gewebe F gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel hat das Gewebe gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel an seinen gegenüberliegenden Enden zwei Metallbuchsen 1. Gleichermaßen sind um die Metallbuchsen 1 nur die Kernfäden C gelegt. Um die Kernfäden C vor dem Weben auf ausreichende Weise zu bündeln, ist um das Bündel der Kernfäden C eine Wicklung 21 gelegt. Die Wicklung ist auch um die beiden Metallbuchsen 1 gelegt, so daß das Bündel an dem Außenumfang abgedichtet ist. Die Wicklung 21 kann beispielsweise aus einem dafür geeigneten Band oder Faden bestehen.

Bei dem Weben des dreidimensionalen Gewebes F werden wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Kernfäden C um die beiden Metallbuchsen 1 gelegt. Danach wird die Wicklung 21 um die Kernfäden C gewickelt, bevor oder nachdem die Kernfäden C zwischen dem Trägerteil 9 und dem Fadenfestlegetisch 2 gespannt sind. Infolgedessen werden die Kernfäden C richtig zwischen dem Trägerteil 9 und dem Fadenfestlegetisch 2 angeordnet und zwischen diesen sicher festgehalten, während sie ständig unter einer ausreichenden Zugspanung sind. Nachdem die anderen Fäden an dem Trägerteil 9 befestigt sind, wird das dreidimensionale Gewebe F auf die gleiche Weise wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel hergestellt.

Da bei dem dritten Ausführungsbeispiel das Bündel der Kernfäden C durch die Wicklung 21 vor dem Herstellen des dreidimensionalen Gewebes F festgelegt ist, ist die Bearbeitbarkeit bei dem Weben gut und die Rundheit des säulenförmigen dreidimensionalen Gewebes F wird besser.

Viertes Ausführungsbeispiel

Das vierte Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die Fig. 10 und 11 beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den vorangehend beschriebenen einzelnen Ausführungsbeispielen im wesentlichen dadurch, daß ein festes Teil 22 mit einer Form verwendet wird, die von derjenigen der Metallbuchsen 1 bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen verschieden ist. Daher werden die Kernfäden C auf andere Weise an dem festen Teil 22 befestigt.

Der feste Teil 22 ist an einem Ende oder an beiden Enden des dreidimensionalen Gewebes F angebracht. Jedes feste Teil hat einen Buchsenring mit einem plattenförmigen Flanschabschnitt 22a und einem Fadenhalteabschnitt 23, der gemäß Fig. 11 von einer Seite des plattenförmigen Flanschabschnitts 22a vorsteht. Der Fadenhalteabschnitt 23 ist allgemein zylinderförmig, hat jedoch ein stumpfkegelförmiges abstehendes Ende. An der Außenfläche des an den Flansch angrenzenden Bereichs sind an dem Fadenhalteabschnitt 23 Außengewinde 23a ausgebildet, während dessen abstehender Endbereich zweigeteilt ist. Zum Eingriff mit dem Außengewinde 23a des Fadenhalteabschnitts 23 ist eine Mutter 24 vorgesehen. Wenn die Mutter 24 angezogen wird, hält dieser Fadenhalteabschnitt 23 ein Bündel von Fäden fest, das in eine Ausnehmung 23b eingelegt ist.

Gemäß Fig. 10 kann das feste Teil 22 an beiden Enden des dreidimensionalen Gewebes F angebracht werden. Eine Wicklung 21 in Form eines Fadenstrangs wird gemäß der Beschreibung des dritten Ausführungsbeispiels spiralförmig um die Kernfäden C gewickelt. Die Endabschnitte der Kernfäden C werden in die in der Mitte des betreffenden festen Teils 22 gebildete Ausnehmung 23b eingeführt und durch das Festziehen der Mutter 24 festgelegt. Obzwar es nicht notwendig ist, die Kernfäden C mit der Wicklung 21 zu umwickeln, wird durch diese Wicklung das Handhaben der Kernfäden bei dem Weben sehr erleichtert. Dieses dreidimensionale Gewebe F wird auf nahezu die gleiche Weise wie bei den vorangehend beschriebenen einzelnen Ausführungsbeispielen hergestellt, wobei die bei diesen Ausführungsbeispielen verwendete Maschine zum dreidimensionalen Weben benutzt wird.

Abweichend von den Geweben F gemäß den vorangehenden Ausführungsbeispielen sind bei dem vierten Ausführungsbeispiel die Kernfäden C nicht um die festen Teile 22 gelegt. Statt dessen hängt die Verbindungskraft zwischen dem Gewebe und dem festen Teil 22 hauptsächlich von der Reibung zwischen dem festen Teil 22 und den gebündelten Kernfäden C ab. D. h., die Festigkeit der Fasern hängt nicht von der Verbindungskraft zwischen dem Gewebe und dem festen Teil 22 ab, so daß die Verbindungskraft geringer als die Verbindungskraft bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen ist. Falls bei dem Versuch, die Reibung zwischen dem festen Teil 22 und den gebündelten Kernfäden C zu erhöhen, die Mutter 24 zu stark angezogen wird, können durch die Befestigungskraft die Fasern beschädigt werden. Daher ist die angemessene Befestigungskraft begrenzt. Dieses Gewebe F ist daher verhältnismäßig wenig widerstandsfähig gegenüber Zugbelastungen, kann aber vorteilhaft unter Druckbelastungen eingesetzt werden.

Fünftes Ausführungsbeispiel

Das fünfte Ausführungsbeispiel wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 12 beschrieben. Das Gewebe F gemäß diesem Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Gewebe F gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel darin, daß die beiden Metallbuchsen 1 miteinander über ein zylindrisches Verbindungsglied 25 verbunden sind. Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel enthält der Kern sowohl das Verbindungsglied 25 als auch die Kernfäden C. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Querschnitt des Verbindungsglieds 25 kreisförmig. Es ist jedoch ersichtlich, daß ebenso gut eine Vielzahl von anderen Formen einschließlich verschiedener Polygonalformen verwendet werden kann. Das Material für das Verbindungsglied 25 kann zwar beliebig gewählt werden, es ist jedoch vorzuziehen, das gleiche Material wie das Gewebe- Matrix- bzw. Gewebebindemittel aus folgendem Grund zu verwenden: Falls das Verbundwerkstück aus einem mit Harz oder dergleichen imprägnierten dreidimensionalen Gewebe hergestellt ist und die Wärmeausdehnung oder das Verformungsverhalten des Verbindungsglieds 25 von demjenigen des Bindematerials verschieden ist, wird das Verbindungsglied 25 leicht an der Grenzzone von dem Verbundwerkstück gelöst.

Das dreidimensionale Gewebe F gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, daß der Abstand zwischen den Metallbuchsen 1 sehr genau eingestellt werden kann. Außerdem ist der Webevorgang erleichtert.

Bei dem Weben dieses dreidimensionalen Gewebes F werden die Kernfäden C um die Metallbuchsen 1 gelegt und geeignet lose längs der Außenfläche des Verbindungsglieds 25 geführt. Dann werden die an der Außenseite des Verbindungsglieds 25 angeordneten Kernfäden C mit einem Fadenstrang umwickelt, der als Wicklung 21 dient. Danach wird um die Kernfäden C herum das dreidimensionale Gewebe wie bei dem vierten Ausführungsbeispiel hergestellt.

Sechstes Ausführungsbeispiel

Das sechste Ausführungsbeispiel wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 13 beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel ist gleich dem ersten Ausführungsbeispiel in der Beziehung, daß eine Metallbuchse 1 an einem Ende des dreidimensionalen Gewebes F angeordnet ist, unterscheidet sich aber hiervon darin, daß von der Metallbuchse 1 ein stabförmiges Kernelement 26 absteht. Die um die Metallbuchse 1 gelegten innersten Fadenschichten werden längs des Kernelements 26 gespannt, um die Kernfäden C zu bilden. Die übrigen Fadenschichten werden die Kettfäden Z, die Radialfäden Yrz und der Umfangsfaden Y_R, die außerhalb der Kernfäden C zum Bilden des Gewebes verwoben werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel enthält der Kern das Kernelement 26 und die Kernfäden C.

Bei dem Herstellen des dreidimensionalen Gewebes F gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel wird es durch das Kernelement 26 nahezu unnötig, die Kernfäden C zu umhüllen oder auf andere Weise das Losewerden oder Entbündeln der Kernfäden C bei deren Anlegen um die Metallbuchse 1 und Spannen zwischen dem Trägerteil 9 und dem Fadenfestlegetisch 2 zu verhindern. Hierdurch wird der Webeprozeß vereinfacht.

Das dreidimensionale Gewebe F kann dadurch abgeändert werden, daß keine besonderen Kernfäden C vorgesehen werden. Bei einer derartigen Abänderung werden alle um die Metallbuchse 1 gelegten Fäden als Kettfäden Z und Radialfäden Yrz benutzt, die das Gewebe bilden. In diesem Fall bildet allein das Kernelement 26 den Kern. Das Material für das Kernelement 26 kann zwar beliebig gewählt werden, es ist jedoch vorzuziehen, daß dieses Material dem Material für das um das Kernelement 26 herum geformte Verbundwerkstück nahekommt.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen einzelnen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann ohne Abweichung von dem Erfindungsgedanken auf verschiedenerlei Weise abgewandelt werden. Beispielsweise können die Kettfäden Z (axialen Fäden) in bezug auf die Axialrichtung schräg liegen. Ferner können die Radialfäden Yrz derart gewebt sein, daß zumindest einige hiervon zwischen beliebigen Schichten des Umfangsfadens Y_R umbiegen, statt um die innerste und die äußerste Schicht des Umfangsfadens gelegt zu sein. Alternativ kann die Anzahl der zwischen die Kettfadenschichten und/oder die Radialfäden Yrz eingewebten Schichten des Umfangsfadens Y_R in der Axialrichtung des Gewebes geändert werden, um dadurch ein dreidimensionales Gewebe zu schaffen, dessen Dicke sich entlang der Achse ändert.

Zum Verhindern einer Bewegung der um die Metallbuchse 1 gelegten Fäden in Richtung der Achse der Metallbuchse 1 können an beiden Endabschnitten der Metallbuchse 1 Flansche vorgesehen werden oder es können in der Außenfläche der Metallbuchse 1 entlang dem Umfang viele Nuten zur Aufnahme eines Teils der Fäden gebildet werden. Ferner kann in einem Teil der Metallbuchse 1 eine Fadeneinführöffnung gebildet werden, so daß einige der Kernfäden C, der Kettfäden Z und/ oder der Radialfäden Yrz um die Metallbuchse 1 gelegt und dann in die Öffnung eingeführt werden. Weiterhin kann das in das dreidimensionale Gewebe F einzuwebende feste Teil eine Form haben, die von derjenigen der bei den vorangehend beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispielen beschriebenen festen Teile verschieden ist.

Es wird ein dreidimensionales Gewebe beschrieben, das ein eingebautes Verbindungselement enthält. Das dreidimensionale Gewebe enthält einen in einem Mittelbereich des Gewebes angeordneten Kern. Um den Kern herum ist eine Vielzahl von sich axial erstreckenden Kettfäden in einer Vielzahl von konzentrischen Schichten angeordnet. Zwischen die verschiedenen Schichten der Kettfäden ist in Umfangsrichtung ein Umfangsfaden zum Bilden einer Vielzahl von Umfangsfadenschichten gewickelt. Um die verschiedenen Umfangsfadenschichten herum ist eine Vielzahl von Radialfäden aufeinanderfolgend in axialer und radialer Richtung gelegt. An einem festen Teil ist eine Gruppe von sich axial erstreckenden Fadensträngen festgelegt. Die sich axial erstreckenden Fadenstränge umfassen Stränge, die einen Teil des Kerns und/ oder der Kettfäden bilden. Wenn das offenbarte dreidimensionale Gewebe als Verbundwerkstück verwendet wird, ist es nicht erforderlich, das Werkstück einer mechanischen Bearbeitung zum Anbringen eines Anschlußteiles zu unterziehen.

Claims (6)

1. Dreidimensionales Gewebe mit einem axial verlaufenden zylinderförmigen Kern, einer Vielzahl von sich axial erstreckenden Kettfäden, die in einer Vielzahl von konzentrischen Schichten um den Kern angeordnet sind, einem Umfangsfaden, der in Umfangsrichtung zwischen die verschiedenen Schichten der Kettfäden gewickelt ist, wobei der aufgewickelte Umfangsfaden eine Vielzahl von Umfangsfadenschichten bildet, und einer Vielzahl von Radialfäden, die zwischen die verschiedenen Umfangsfadenschichten abwechselnd in axialer und radialer Richtung eingewebt sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens an einem Endabschnitt des Gewebes ein festes Verbindungsteil (1; 22) angeordnet ist, an dem eine Gruppe von sich axial erstreckenden Fadensträngen festgelegt ist, zu denen Stränge zählen, die einen Teil des Kerns (C) und/oder der Kettfäden (Z) bilden.

2. Gewebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des Kerns durch eine Vielzahl von Kernfäden (C) gebildet ist, die sich in axialer Richtung des Gewebes erstrecken.

3. Gewebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernfäden (C) zumindest teilweise an dem festen Verbindungsteil (1; 22) festgelegt sind.

4. Gewebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylinderförmige Kern ein Festkörper ist.

5. Gewebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem festen Verbindungsteil (1) festgelegten Fadenstränge um das Verbindungsteil herumgelegt sind.

6. Gewebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der Kettfäden (Z) in bezug auf die axiale Richtung schräg gelegt sind.