DE9102612U1 - Bandscharnier aus faserverstärktem Elastomer - Google Patents

Description

Feter Voeiskow, U.T. Holzinshaus 15, D-W-7869 Aitern,T.:07673/7416

Beschreibung:

Bandscharnier aus 'faserverstärktem Elastomer.

Die Innovation betrifft ein Bandscharnier, etwa als Alternative zu einem sogenannten "Klavierband", jedocjjohne metallisches Gelenk, sondern als flexibles Band aus einem faserverstärkten Elastomer ausgebildet. Faser^ verstärkte Elastomere sind beispielsweise jeder Fahrzeugreifen oder Transport- oder Förderbänder aus Elastomeren mit Gewebeeinlagen. Auch Häute von aufblasbaren Booten bestehen aus Gewebelagen, die in geeignete Elastomere eingebettet sind.

In der Zeit um 1950 sind auch WC-Sitze mit Streifen aus mehrlagiger Bootshaut als korrosionsbeständiges, wasserfestes Scharnier bekannt geworden.

Die Erfindung betrifft demgegenüber ein Bandscharnier, das auch hohen und höchsten Beanspruchungen und Anforderungen gerecht wird und neben der Eignung für Türen und Tore der verschiedensten Art vor allem im Flugzeugbau als Scharnier für alle Arten von Klappen und Rudern einsetzbar ist.

Was für einen WC-Sitz möglich war, ist noch lange nicht für derartige Beanspruchungen geeignet. Neben einer nahezu unendlichen Biegewechselfestigkeit um sehr enge Radien muß eine außerordentlich hohe Verformungssicherheit um jede andere als um die gewünschte Gelenkachse gewährleistet sein.

MetaLLISCHE Gelenke unterliegen immer mit der Zeit einem gewissen schleiß, vor allem in staubhaltiger Luft (Sandstürme in Wüstengebieten) und sind korrosionsgefährdet, vor allem in salzhaltiger Meeresluft. Diese Nachteile kann ein Bandscharnier aus einem Witterungs- und Alterungsbeständigen Elastomer vermeiden.

Die Lösungswege für die Aufgaben der Erfindung werden in den Schutzansprüchen beschrieben.

Der erforderliche enge Biegeradius läßt dickwandige,gewebeverstärkte Elastomere, wie etwa bei Fahrzeugreifen oder Förderbändern gebräuchlich^ ausscheiden. Eine Bootshaut könnte Bewegungen außerhalb der gedachten Gelenkachse nicht garantieren. Es hat sich aber herausgestellt, daß mehrlagige Laminate aus hochfesten Geweben, z.B. aus Aramidfaser, bei dauernder Biegebeanspruchung, auch wenn sie in hochflexible Elastomere eingebettet sind, zu Spaltungen bzw. Delaminierungen zwischen den Gewebeschichten neigen. Das hängt damit zusammen, daß derartige Gewebe selbt nicht elastisch dehnbar sind und bei mehreren Gewebelagen Scherspannungen zwischen den Gewebelagen auftreten.

Diagonal gelegte Ccwoba sind hingegen dehnbar, besonders bei Köperbindung. Mit einem geeigneten Elastomer getränkt, sind sie elastisch dehnbar. Zieht man die diagonal gelegten Gewbe in einer Richtung, ^^is die Kett- und Schußfäden einen extrem spitzen Winkel bilden, haben sie nach dem Tränken in dieser Richtung die höchste Festigkeit, aber &igr; auch die geringste Dehnbarkeit. So können nur das mittelste oder die' beiden mittleren Gewebelagen in Zugrichtung quer zur Gelenkachse angeordnet werden, also mit dem größtmöglich stumpfen Winkel zur Gelenkachse. Je weiter die Gewebelagen nach außen im Gesamtlaminat kommen, desto mehr muß sich der Faden- bzw. Rowing-Winkel 45° zur Gelenkachse nähern oder in der Außenschicht sogar noch spitzer werden. Die Außenschichten werden dann immer mehr elastisch dehnbar, sodaß Schwerspannungen zwischen den Gewebeschichten vermieden werden. Trotzdem hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, zwischen die Gewebelagen je eine dünne Schicht nur aus Elastomer zu legen, daß mit Faserpulpe, z.B. aus Baumwoll-Linters oder aus Aramidfaserpulpe angereichert ist. Diese Zwischenschichten bauen zusätzlich Scherspannungen ab.

Die eigentliche "Biegezone" des §ewebeverstärkten Elastomers fc sollte sehr schmal sein und etwa die 3- bis 6-Fache Dicke des Elastomers in der Breite nicht übersteigen. Ob die Versteifung außerhalb des schmalen Streifens der Biegezone durch aufgeklebte oder aufgenietete Blechplatten, harte Laminate z.B. mit Epoxiharzbindung oder durch Tränkung der für das Bandscharnier verwendeten Verstärkungsgewebe mit harten, hochfesten Harzen.z.B. Epoxiharzen geschieht, muß dem Detailkonstrukteur überlassen bleiben.

Als Elastomer werden vorzugsweise Kunststoffe verwendet, die als 2-Komponenten- Rohmaterial in flüssiger Form vor der Aushärtung verfügbar sind. Dies ist z.B. bei sogenannten Gießharzen auf Basis Siliconkautschuk oder vor allem auf Basis Polyurethan der Fall. Es hat sich auch als möglich erwiesen, nur den sehr schmalen Streifen der Biegezone eines mehrlagigen Laminats mit dem flüssigen Elastomer zu tränken und noch vor der Aushärtung desselben außerhalb der Biegezone die Gewebelagen beispielsweise mit Epoxiharz zu tränken und das ganze Laminat so aushärten zu lassen.

Die Figuren beschreiben die Erfindung an Hand eines Beispiels mit einem 4-lagigen Laminat aus Roving-Köpergewebe aus Aramidfaser oder einem Kohlefaser-Aramidfaser Mischgewebe von etwa 200 g/m² Flächengewicht.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch das Laminat in stark vergrößerter Dicke,

«ras» Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die mittleren Gewebelagen gemäß

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die äußeren Gewebelagen gemäß A A .

In Fig. 1 sind im Querschnitt die äußeren Gewebelagen 1 und die inneren Gewebelagen 2 dargestellt. Die Zwischenschichten 3 mit Faserpulpe als einziger Textilverstärkung sind in stark vergrößerter Dicke dargestellt, im Normalfall sind diese Zwischenschichten nur wenige Zehntel Millimeter dick.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die inneren Gewebelagen 2 gemäß

den Schnittlinien B B . Die Kett- und Schuß-Fäden bwz. Rovings

der Gewebelagen 2 liegen extrem spitzwinklig quer zur Biegezone 4 bzw. Gelenkachse 5 .

Fig 3 zeigt einen Schnitt durch die äußeren Gewebelagen 1 gemäß den Schnittlinien A A . Hier ist der Faden- bzw. Roving- Verlauf diagonal, - angenähert 45° , - zur Biegezone 4 bzw.zur Gelenkachse 5 angeordnet.

In der Biegezone 4 ist das Laminat aus Gewebelagen 1 ind 2 und Zwischenschichten 3 mit Faserpulpe mit einem Elastomer getränkt, außerhalb der Biegezone 4 ist das Laminat mit einem steif aushärtenden Kunstharz, beispielsweise Epoxiharz, getränkt.

Der Vorteil eines derartigen Bandscharniers aus einem faserverstärkten Laminat gemäß der beschriebenen Erfindung liegt gegenüber Scharnieren aus Metallgelenken vor allem in der Korrosionsbeständigkeit und Verschleißbeständigkeit z.B. unter Einfluß von salzhaltiger Luftfeuchtigkeit und Staub, z.B. bei Sandstürmen. Im Flugzeugbau kann aber auch die glatte Oberfläche und damit die aerodynamische Güte als Scharnier für Spreizklappen oder Ruder eine vorteilhafte Rolle spielen.

Claims (3)

Peter Voelskow, 0.T.Holzinshaus 15, D-W-7869 Altern, T.: 07673/7416 Schutzansprüche: ; ■ :

1. Bandscharnier aus faserverstärktem Elastomer bestehend aus mehreren, in ein Elastomer eingebetteten Gewebelagen, wobei in einer schmalen, streifenförmigen Biegezone dieses elastisch biegsame Laminat die Scharnierwirkung ausübt während außerhalb dieser Biegezone das Laminat in steife Elemente eingebettet ist, gekennzeichnet durch in ein Elastomer eingebettete mittlere Gewebelagen ( 2 ), deren Faden- bzw. Rovingverlauf einen spitzen Winkel quer zur Biegezone ( 4 ) bzw. Gelenkachse ( 5 ) bilden und äußere Gewebelagen ( 1 ) die mit einem stumpferen Winkel diagonal zur Biegezone ( 4 ) bzw. Gelenkachse ( 5 ) in das Elastomer eingebettet sind.

2. Bandscharnier nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Gewebelagen (1,2) Zwischenschichten ( 3 ) angeordnet sind, in denen das Elastomer mit Faserpulpe (Kurzfasern) verstärkt ist.

3. Bandscharnier nach den Ansprüchen 1 und 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebelagen (1,2) und die bedarfsweise zusätzlichen Zwischenschichten ( 3 ) außerhalb der Biegezone ( 4 ) mit einem nach Aushärtung harten,formsteifen Kunstharz getränkt sind.