DE8617628U1 - Hohlwelle aus faserverstärktem Kunststoff - Google Patents
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Description
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Daimler-Benz Aktiengesellschaft Palm 16 967/4
Stuttgart ßPT Dr.Am-Wal
30, Juni 1986
Hohlwelle aus faserverstärktem Künststoff
Die Erfindung bezieht sich auf hochbelastbare leichtge
wichtige Hohlwellen aus faserverstärktem Kunststoff. f
Faserverstärkte Hohlwellen sind insbesondere als Antriebswellen aus der Fahrzeugtechnik bekannt. Sie zeichnen sich
1Ö vor allem aus durch niedriges Gewicht und eine gute Schwingungsdämpfung, so daß häufig im Vergleich zu entsprechenden
Stahlwellen längere Wellen aus faserverstärktem Kunststoff Verwendung finden können, wodurch sich Lager einsparen lassen.
Die Harzmatrix dieser Wellen besteht bevorzugt aus Epoxid harzen, während als Fasern neben Glasfasern vor allem Kohlen-*
stoffasern zur Anwendung kommen (z.B. DE-OS 27 16 249 oder DE-OS 29 11 167). Ein Nachteil dieser Wellen ist jedoch
darin zu sehen, daß die mangelnde Härte der Künststoffmatrix
eine direkte Lagerung der Welle, insbesondere eine Kugel lagerung im allgemeinen nicht zuläßt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Hohlwelle aus
faserverstärktem Kunststoff zu finden, deren Oberfläche eine
zur direkten Lagerung geeignete Härte aufweist. 25
Diese Aufgabe wird durch die in Eacfceartßnspruch 1 beschriebene
Hohlwelle aus faserverstärktem Kunststoff gelöst.
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• 5 Die Hohlwelle ist an ihrem AUßenümfäng mit einer aufge- ·
spritzten Metallschicht versehen. Die Metallschicht kann
sich über die gesamte Oberfläche der Hohlwelle erstrecken,
mindestens ist sie jedoch in den Bereichen angebracht, in
denen eine erhöhte mechanische Beanspruchung erfolgt. Die aufgespritzte Metallschicht wird in einem thermischen Sprühvorgang auf das Substrat aufgebracht. Bei diesem thermischen
Spritzen wird das Spritzmetall in den schmelzflüssigen oder teigigen Zustand überführt und auf das Substrat gespritzt.
Die schmelzflüssigen Teilchen kühlen beim Aufprall auf das
zwischen dem Metall und dem Kunststoffsubstrat ablaufen. Das
thermische Spritzen kann beispielsweise Flamm-, Plasma-, Maser-, Lasern, Explosions- oder Lichtbogen-Spritzen sein. Dieses thermische Spritzen kann beispielsweise mittels einer
Pulversprühpistole als Aufträgsvorrichtung oder einer beliebigen anderen thermisch arbeitenden Auftragsvorrichtung vorgenommen werden„ Bei einer langen Welle können auch mehrere
Spritzvorrichtungen nebeneinander, hintereinander oder übereinander zur Anwendung kommen, so daß eine gleichmäßige und
schnelle Beschichtung gewährleistet ist* Als Brenngase für
die thermischen Spritzvorrichtungen können je nach Verfahren ein Acethylen-Sauerstoff-Gemisch oder ein Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch oder auch ein anderes verwendbares Brenngas-Gemisch verwendet werden. Der Abstand zwischen der Düse und
der Welle soll etwa 20 bis 30 cm betragen.
Das aufzuspritzende Metall wird je nach den geforderten Eigenschaften
für die Metallschicht ausgewählt» Soll die Metallschicht die Basis für eine Kugellagerung bilden, so wählt
man Spritzmetalle auf der Basis von Molybdän oder Chroni aus. Besonders bevorzugt für diesen Zweck
den Legierungen der Zusammensetzung Nickel, Molybdän Aluminium.
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Soil die Metallschicht die Basis für eine Gleitlägerüng
der Welle bilden j so wird man bevorzugt eine Metallschicht mit guten Gleiteigenschaften aufspritzen, z.B. eine Alümi-1
nium-Blei-Süspensionslegierüng oder eine Äluminiüm-Bronze*
Die aufgespritzte Metallschicht kann auch noch ein Festschmiermittel, z.B. Graphit, Molybdänsulfid oder eine
Fluorkohlenstoff-Verbindung, z.B. Polytetrafluorethylen in
Form eingesprühter Teilchen enthalten
ist es insbesondere bei hochschmelzenden Überzügen von Vorteil , vor dem Aufbringen der Außenschicht eine haftvermittelnde Zwischenschicht aufzuspritzen. Derartige, beim Flammspritzen vielfach verwendete Zwischenschichten bestehen im
allgemeinen aus einer dem endgültigen Überzug nahestehenden
Legierung, besitzen jedoch einen höheren Anteil an niedrig
schmelzenden Bestandteilen oder einen Anteil von Metallen, die eine besonders gute Haftung auf dem zu beschichtenden
Substrat besitzen. Bei Kunststoffen ist es zweckmäßig, wenn die Haftschicht bzw. das die spätere Haftschicht bildende
Pulver einen geringen Anteil (ca. 2-10 Gew.%) an Kunststoff harzen, z.B. Epoxidharze sowie Polyamide enthält. Die
Haftung läßt sich dadurch erheblich verbessern. Die Dicke der Haftvermittlerschicht kann in verhältnismäßig weiten
Grenzen schwanken. Besonders bewährt haben sich Schicht
dicken für die Haftvermittlerschicht von 0,1 bis 0>4 mm.
sich nach der Beanspruchung und kann von jedem Fachmann anhand seiner Fachkenntnisse leicht ermittelt werden. Üblicher^
weise wird die Schichtdicke jedoch so gewählt, daß die Metallschicht nach einer gegebenenfalls erforderlichen Behandlung,
z.B. Schleifen, mit der der Außendurchmesser auf das gewünschte Maß gebracht wird, 0,2 bis 0,5 mm stark ist.
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• 5 Die Hohlwelle aus faserverstärktem Künststoff wird naCK den
dafür bekannten einschlägigen Verfahren hergestellt. Als
Kunststoffmatrix können härtbare oder thermoplastische Kunststoffe Verwendung finden« Bevorzugt werden jedoch härtbare
Harze, z.B. Epoxidharze, Phenolharze, Polyesterharze oder Polyimidharze* Besonders geeignet sind Epoxidharze. Als Verstärkungsfasern geeignet sind Glasfasern, Borfasern, Kohlenstoff asern, aber auch organische Fasern, z.B. Aramidfasern.
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st^ffasern bevorzugt.
15
Die Herstellung der Hohlwellen erfolgt nach üblichen Mantelwickelungstechniken, wobei vorimprägnierte oder mit flüssigem
Harz getränkte Fasern, vorzugsweise in Foil von Rowings, Garn
oder Kabel in. gewünschter Weise in mehreren Schichten auf einen Dorn gewickelt werden. Die einzelnen Schichten werden
dabei so gewickelt, daß die Fasern in einem Winkel von 15 bis 5C° zur Längsachse der Hohlwelle verlaufen und daß sich die
Fasern zweier Schichten in einem Winkel von 30 bis 90° kreuzen. Zusätzlich zu diesen Schichten können auch noch Schichten
25 vorhanden sein, in denen die Fasern parallel zur Achse der Hohlwelle und in einem Winkel von 90° zur Achse der Hohl-S welle verlaufen. Es ist ferner möglich, daß die einzelnen
p Schichten zur Erzielung gewünschter Eigenschaften oder zur Verbilligung aus unterschiedlichen Fasern bestehen, oder
30 daß in den einzelnen Schichten Fasergemische zur Anwendung kommen.
Nach dem Wickeln der Hohlwelle wird das die Matrix bildende Kunstharz ausgehärtet, die Welle wird zur Erzielung einer
>;; 35 gleichmäßigen Oberfläche auf Maß geschliffen, und gegebenen-
j falls durch Sandstrahlen aufgerauht. Anschließend wird die
&idiagr; Metallschicht, ggf. unter Zuhilfenahme einer Zwischenschicht
h aufgespritzt und danach wird die Metallschicht auf das Endmaß
geschliffen. Zur Krafteinleitung können nun noch Universal-
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Daim 16 967/4
gelenke oder dgl. in die Welle eingesetzt und an beiden
Enden mit dieser verklebt werden. Diese Befestigungsmittel können ggf. auch vor dem Aushärten der Welle bereits angebracht
werden.
Die Zeichnung zeigt in schematischer Weise perspektivisch
mit abgetrennten Teilen eine Teilansicht einer Hohlwelle aus kohlenstoffaserverstärktem Kunststoff, wobei nur ein
Teil der Fasern dargestellt ist. Die Welle besteht aus acht Schichten von Kohlenstoffasern. Die Fasern der innersten
und der äußersten Schicht verlaufen etwa senkrecht zur Wellenlängsachse und zwischen den schräg zur Wellenlängsachsen verlaufenden Schichten ist eine Schicht mit parallel
zur Wellenachse verlaufenden Fasern. Auf der äußersten Schicht ist (nicht maßstabsgetreu) die schraffiert darge stellte aufgespritzte Metallschickt (1) angeordnet.
Die auf diese Weise hergestellten Wellen verbinden die guten Eigenschaften der Kunststoffhohlwellen, wie niedriges Gewicht und gute Schwingungsdämpfung mit den guten Eigenschaften der Metallwellen, nämlich hohe Oberflächenhärte.
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Claims (6)
1. Hohlwelle aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere Antriebswelle, J
dadurch gekennzeichnet, daß ihr Außenumfang zumindest bereichsweise mit einer
aufgespritzten Metallschicht versehen ist. 10
2. Hohlwelle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
da/S die Metallschicht 0,2 bis 0,5 mm stark ist.
3. Hohlwelle nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch geken &eegr; zeichnet,
daß die Metallschicht aus Ni,Mo,Al besteht.
4. Hohlwelle nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen Metallschicht und Kunststoff eine Haftvermittlerschicht vorgesehen ist.
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5. Hohlwelle nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftvermittlerschicht aus Cr, Ni, Epoxid-Harz
und Polyamid besteht.
6. Hohlwelle nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftvermittlerschicht 0,1 bis 0,4 mm stark ist.
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| DE8617628U1 true DE8617628U1 (de) | 1988-06-30 |
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Country Status (1)
| Country | Link |
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| DE (1) | DE8617628U1 (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19908604A1 (de) * | 1999-02-27 | 1999-12-30 | Daimler Chrysler Ag | Kraftfahrzeug - Fahrantriebswelle |
| DE102012011556A1 (de) | 2012-06-11 | 2015-06-25 | Sergej Belaew | Hohlwelle aus faserverstärktem Kunststoff |
| EP3098462A1 (de) * | 2015-05-27 | 2016-11-30 | MTU Aero Engines GmbH | Antriebswelle in hybridbauweise |
-
1986
- 1986-07-02 DE DE8617628U patent/DE8617628U1/de not_active Expired
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19908604A1 (de) * | 1999-02-27 | 1999-12-30 | Daimler Chrysler Ag | Kraftfahrzeug - Fahrantriebswelle |
| DE102012011556A1 (de) | 2012-06-11 | 2015-06-25 | Sergej Belaew | Hohlwelle aus faserverstärktem Kunststoff |
| EP3098462A1 (de) * | 2015-05-27 | 2016-11-30 | MTU Aero Engines GmbH | Antriebswelle in hybridbauweise |
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