EP0982212A1 - Einrichtung zur Krafteinleitung in ein in Faserverbundbauweise hergestelltes Bauteil - Google Patents

Einrichtung zur Krafteinleitung in ein in Faserverbundbauweise hergestelltes Bauteil Download PDF

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EP0982212A1
EP0982212A1 EP98810848A EP98810848A EP0982212A1 EP 0982212 A1 EP0982212 A1 EP 0982212A1 EP 98810848 A EP98810848 A EP 98810848A EP 98810848 A EP98810848 A EP 98810848A EP 0982212 A1 EP0982212 A1 EP 0982212A1
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EP
European Patent Office
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force
force introduction
cover layer
fiber composite
composite construction
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP98810848A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Samuel Schmid
Michael Dr.-Ing. Niedermeier
Kurt Dr. Sc.Tech. Anderegg
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Inventio AG
Original Assignee
Inventio AG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D17/00—Construction details of vehicle bodies
    • B61D17/005—Construction details of vehicle bodies with bodies characterised by use of plastics materials

Definitions

  • the invention relates to a device for applying force into a component made in fiber composite construction Force application points consisting of an inner Top layer and one between the inner top layer and an outer cover layer arranged foam core, wherein between the inner top layer and the outer Top layer frame flanges and / or longitudinal profiles for Stiffening of the component are provided.
  • the invention seeks to remedy this.
  • the invention as characterized in claim 1, solves the problem the disadvantages of glued-in threaded bushes or inserts to avoid and create a force, by means of that fiber-compatible constructions are feasible.
  • the introduction of force according to the invention extends this Range of applications for fiber composite construction Components, whereby more rigid structures are feasible enable the construction of longer vehicles, for example.
  • the introduction of force according to the invention is for this suitable to sub-structures to each other connect.
  • Another advantage is that because of the Force transmission in frames or in stiffening Longitudinal profiles no undesirable additional weight arises. With the positive connection between Force introduction element and frame or longitudinal profile is the Fiber reinforcement in the frame and / or longitudinal profile is not interrupted and therefore not weakened. Subsequently there are no stress concentrations. So that's one greater power transmission with greater security possible. In the event of a crash, the force introduction point is not the vulnerability.
  • the breaking strength of the frame or Longitudinal profile is significantly improved and that Default risk reduced.
  • serial manufactured items are used and rational be wrapped.
  • the thread size of the Force application elements can be independent of the Frame width can be chosen, instead of high-strength Screws screws with normal quality are used can.
  • 1 to 13 is 1 in a winding process manufactured car body called.
  • a form-giving Winding mandrel 2 rotates about an axis 3 in the direction of arrow P1.
  • an inner cover layer 4 created and a core, such as a foam core 5 placed the inner cover layer 4.
  • a core such as a foam core 5 placed the inner cover layer 4.
  • the foam core 5 are Recesses in the form of tire-like grooves 6 and / or in the form of grooves 7 running in the axial direction intended.
  • the grooves 6, 7 are force introduction elements 8 inserted from the surface of the foam core 5 to enough for the inner cover layer 4.
  • a fiber strand 9 is wrapped on one Coating station 10 with, for example, resin and adhesive is wetted. The wrapping process continues as long as until the groove 6 is completely filled.
  • the axial Directional grooves 7 are also with wetted fiber strands 9 filled.
  • the fiber wrap in the tire-like groove 6 forms a loop with which the high strength values of the fibers in the circumferential direction can be used optimally.
  • the loop with flange or Frame flange 11 designated.
  • the in the axial In the direction of the groove 7 inserted layer of Fiber strands 9 will be used in the further course of the description Longitudinal profile 12 designated.
  • Frame flanges 11 and Longitudinal profiles 12 form in the example shown metal-free, over the surface of the car body 1 extending reinforcement frame.
  • Frame flanges 11 and longitudinal profiles 12 are structure-integrated elements and disrupt the exterior Appearance of the car body 1 or the component Not. According to the invention they are used to Force introduction elements 8 in a form-fitting manner from the inner cover layer 4, the frame flanges 11 or Longitudinal profiles 12, the foam core 5 and the outer Cover layer 13 existing fiber composite structure to involve.
  • the positive connection between Force transmission element 8 and frame flange 11 or L jossprofii 12 is a fiber-friendly connection because no fibers for example through holes for Threaded sleeves are cut. The full tensile strength the fibers or the fiber reinforcement are retained.
  • Variants are used, with a yoke-like Shaping and at least two force application points, for example, threads 14 are common to all variants. All variants range from the inner top layer 4 to to the outer cover layer 13 and include, for example three sides of the frame flange 11 or the longitudinal profile 12. Die The choice of variant depends on the forces to be transferred and is also a question of cost. The use of for example, four-part elements made of carbon fibers then justifiable if it is through weight savings economically justify.
  • Figures 2 to 4 show metallic designs.
  • force introduction element 8 consists of a angled flat iron with two free legs 15, which threads 14 are arranged to apply force.
  • Fig. 3 is a geometrically simple form of a Force introduction element 8 shown, which consists of a metallic cuboid with a milled groove, in which the frame flange 11 wrapped or the longitudinal profile 12 is inserted.
  • Fig. 4 shows one example high-strength steel, weight-optimized variant.
  • FIG. 5 and 6 show particularly light ones Force application elements 8 in the form of threaded inserts 16 looping loops 17.
  • the variants of FIG. 5 have power transmission capacity and 6 the disadvantage that the load-carrying loops 17 pierced and the load-bearing fibers interrupted become.
  • Fig. 7 shows a variant with two times two Loops 17 without piercing the load-bearing fibers, two loops 17 each by means of a bridge element 18 are connected. The force is perpendicular to the bridge in the central thread 14 initiated.
  • the wall thicknesses and materials of the Force application elements 8 can be chosen such that greater forces are absorbed by the force introduction element can be considered as being undamaged from the car body or component is endured. With extreme loads like The desired effect is achieved that the car body can absorb deformation energy before the force introduction elements 8 break.
  • the Formation of the frame flanges 11 or the longitudinal profiles 12 Layers of fibers laid out depending on the size of the force can move against each other. This is education interlaminar tensions prevented and a uniform Tractive force distribution achieved in all fiber layers.
  • Fig. 8 shows a car body in which the Flexural rigidity by means of a rigid profile 19 for example, has been increased in the floor area.
  • Fig. 9 shows the section A with the attachment of the profile 19th on the car body.
  • Profile 19 is in frame flanges 11 wrapped force introduction elements 8 screwed.
  • the profile 19 can also in the longitudinal direction of the car body 1st be provided and on the force introduction elements 8 of the Longitudinal profiles 12 must be screwed tight.
  • the means of Allow profile 19 to achieve additional stiffening the construction of longer vehicles.
  • FIG. 10 shows schematically the front Attaching the driver's cab 20 to the car body 1.
  • FIG. 11 shows section B of FIG. 10 with an im outermost frame flange 11 of the body 1 wrapped force introduction element 8 in metallic Cuboid design on which the driver's cab 20 is screwed tight.
  • 12 and 13 show a non-positive connection between two components of different designs.
  • One in Wrapping process manufactured car body shell 21 has along a cutting edge 22 with longitudinal profiles 12 Force application elements 8.
  • a window frame 23 with Windows 24 can be plugged onto the half-shell 21 and will by means of continuous screws 25 to the Force introduction elements 8 screwed.
  • the application of the Force application elements 8 is not on in the winding process manufactured car body 1 limited.
  • the Force transmission elements can also be used for other for example by hand lamination or injection manufactured components such as driver's cab or elevator cabins be used.
  • the Fiber reinforcements for the stiffeners 11, 12 together with the force introduction elements 8 into the laminating molds, or inserted in the grooves prepared in the core material and subsequently impregnated by hand or by resin injection.
  • the force introduction elements 8 are generally suitable for in Components made of fiber composite construction in which great forces are introduced into the fiber composite structure Need to become. Connections are also by means of Force application elements 8 of in fiber composite construction manufactured plates with straight lines Stiffeners 11 and / or longitudinal profiles 12 possible.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Abstract

Ein für einen Wagenkasten (1) formgebender Wickeldorn (2) dreht um eine Achse (3) in Pfeilrichtung (P1). Eine innere Deckschicht (4) ist bereits erstellt und ein Schaumkern (5) auf die innere Deckschicht (4) aufgelegt. Im Schaumkern (5) sind Aussparungen in der Form von reifenartigen Nuten (6) und/oder in der Form von in achsialer Richtung verlaufenden Nuten (7) vorgesehen. In die Nuten (6, 7) sind Krafteinleitungselemente (8) eingelegt, die von der Oberfläche des Schaumkerns (5) bis zur inneren Deckschicht (4) reichen. In die reifenartigen Nuten (6) wird ein Faserstrang (9) eingewickelt. Der Wickelvorgang wird solange fortgesetzt, bis die Nut (6) vollständig ausgefüllt ist. Die in achsialer Richtung verlaufenden Nuten (7) werden mit Fasersträngen (9) ausgefüllt. Der Faserwickel in der reifenartigen Nut (6) bildet eine fasergerechte Schlaufe, auch Spantflansch genannt, mit der die hohen Festigkeitswerte der Fasern in Umfangsrichtung optimal genutzt werden können. Die in die in achsialer Richtung verlaufende Nut (7) eingelegte Schicht von Fasersträngen (9) bildet ein Längsprofil. Spantflansche und Längsprofile bilden ein metallfreies, sich über die Oberfläche des Wagenkastens (1) erstreckendes Verstärkungsgerippe, an dem mittels der Krafteinleitungselemente (8) Kräfte in die Faserverbundstruktur eingeleitet werden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Krafteinleitung in ein in Faserverbundbauweise hergestelltes Bauteil mit Krafteinleitungsstellen bestehend aus einer inneren Deckschicht und einem zwischen der inneren Deckschicht und einer äusseren Deckschicht angeordneten Schaumkern, wobei zwischen der inneren Deckschicht und der äusseren Deckschicht Spantflansche und/oder Längsprofile zur Versteifung des Bauteils vorgesehen sind.
Krafteinleitungen sind Schlüsselstellen in in Faserverbundbauweise mit Sandwichstruktur hergestellten Bauteilen. Im Gegensatz zu metallischen Strukturen, bei denen Kräfte meist auf einfache Art über lokal aufgeschweisste Versteifungen eingeleitet werden, verlangen Sandwichbauteile in Faserverbundbauweise problemorientierte Lösungen. Bei in Faserverbundbauweise gefertigten Strukturen müssen die Krafteinleitungsstellen im Herstellungsprozess berücksichtigt werden. Ein nachträglicher An- oder Einbau ist meist mit unverhältnismässig grossem Aufwand verbunden.
Äussere Kräfte greifen an Bauteilen mit Sandwichstruktur entweder am Rand oder an einer beliebigen Stelle der Oberfläche an. Die Randzonen werden üblicherweise durch Abschlussprofile gestützt, welche Randkräfte auf die Deckschichten verteilen. Zur Aufnahme von Punktlasten sind Bauteile mit Sandwichstrukturen ungeeignet, weil der Kern des Bauteils keine genügende Steifigkeit aufweist, um grosse Kräfte zu verteilen. Um dies zu gewährleisten, müssen lokal Kernersatzstoffe, sogenannte Inserts aufwendig eingebaut werden. Für grosse Kräfte werden üblicherweise durchgehende Inserts verwendet, welche die innere Deckschicht mit der äusseren Deckschicht verbinden.
Nach dem aus der Schrift EP 687 611 bekannt gewordenen Verfahren können auf wirtschaftliche Art Fahrzeugstrukturen, vorzugsweise Wagenkasten für Schienenfahrzeuge, in Wickeltechnik hergestellt werden. Bei diesem Verfahren werden Verstärkungselemente in der Form von Ringspanten als integrierender Bestandteil des Verfahrens mit artgleicher Technik und artgleichem Material hergestellt. Mit zusätzlichen die Ringspanten verbindenden Längsversteifungen wird ein integriertes, metallfreies Verstärkungsgerippe geschaffen. Die im Vergleich zum Schaumkern festen und biegesteifen Flansche und die aus artgleichem Material bestehenden Längsprofile verbinden die innere Deckschicht mit der äusseren Deckschicht. Über diese massiven Querschnitte können äussere Kräfte eingeleitet und auf die Sandwichstruktur grossflächig verteilt werden. Die Spantflansche bzw. die Längsprofile werden nachträglich aufgebohrt und Gewindebüchsen eingeklebt. Über eine grosse Anzahl dieser Gewindebüchsen werden einerseits Fahrwerkkräfte in die Sandwichstruktur geleitet, andererseits schwere Ausrüstungskomponenten befestigt.
Bei der Krafteinleitung über eingeklebte Gewindebüchsen bzw. Inserts sind die übertragbaren Kräfte durch die Klebefläche bzw. durch den Umfang der Gewindebüchse beschränkt. In den Randzonen der Bohrung treten Spannungskonzentrationen auf, wodurch die Bruchfestigkeit des Spantes erheblich reduziert wird. Die Auslegung der Klebeverbindung Spant/Gewindebüchse erfordert empirische Versuche, da keine Festigkeitswerte der betreffenden Materialpaarungen vorliegen. Ausserdem ist mit einem grossen Streubereich zu rechnen, da die Klebequalität von vielen Parametern abhängt. Die Verbohrung und die Verklebung an der fertigen Struktur ist arbeitsintensiv und stellt hohe Anforderung an Genauigkeit, Sauberkeit und Qualitätssicherung.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie sie in Anspruch 1 gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, die Nachteile der eingeklebten Gewindebüchsen bzw. Inserts zu vermeiden und eine Krafteinleitung zu schaffen, mittels der fasergerechte Konstruktionen machbar sind.
Die erfindungsgemässe Krafteinleitung erweitert das Einsatzspektrum von in Faserverbundbauweise hergestellten Bauteilen, wobei steifere Strukturen machbar sind, die beispielsweise den Bau von längeren Fahrzeugen ermöglichen. Ausserdem ist die erfindungsgemässe Krafteinleitung dazu geeignet, Teilstrukturen kraftschlüssig miteinander zu verbinden. Weiter vorteilhaft ist, dass sich wegen der Krafteinleitung in Spanten oder in versteifende Längsprofile kein unerwünschtes Mehrgewicht entsteht. Mit der formschlüssigen Verbindung zwischen Krafteinleitungselement und Spant bzw. Längsprofil wird die Faserarmierung im Spant und/oder Längsprofil nicht unterbrochen und somit nicht geschwächt. In der Folge treten keine Spannungskonzentrationen auf. Damit ist eine grössere Kraftübertragung mit einer höheren Sicherheit möglich. Im Crashfall ist die Krafteinleitungsstelle nicht die Schwachstelle. Die Bruchfestigkeit des Spants bzw. des Längsprofils wird erheblich verbessert und das Ausfallrisiko reduziert. Zur Krafteinleitung können seriell hergestellte Elemente verwendet werden und rationell eingewickelt werden. Die Gewindegrösse der Krafteinleitungselemente kann unabhängig von der Spantbreite gewählt werden, wobei anstelle von hochfesten Schrauben Schrauben mit Normalqualität eingesetzt werden können.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1
ein in einem Wickelverfahren hergestellter Wagenkasten in Faserverbundbauweise,
Fig. 2
ein in die Faserverbundbauweise integriertes Krafteinleitungselement,
Fig. 3 bis 7
Bauformen des Krafteinleitungselementes,
Fig. 8
einen profilversteiften Wagenkasten,
Fig. 9
einen Ausschnitt A der Fig. 8 des profilversteiften Wagenkastens,
Fig. 10
eine mit dem Wagenkasten mittels Krafteinleitungselementen verbundene Führerstandkabine,
Fig. 11
einen Ausschnitt B der Fig. 10 der festgeschraubten Führerstandkabine,
Fig. 12
eine Verbindung zwischen einer Wagenkastenhalbschale und einem Fensterrahmen zur Herstellung eines Wagenkastens in Hybridbauweise und
Fig. 13
einen Schnitt entlang der Linie C-C gemäss der Fig. 12 mit Einzelheiten der Schraubverbindung zwischen Halbschale und Fensterrahmen.
In den Fig. 1 bis 13 ist mit 1 ein in einem Wickelverfahren hergestellter Wagenkasten bezeichnet. Ein formgebender Wickeldorn 2 dreht um eine Achse 3 in Pfeilrichtung P1. Im gezeigten Beispiel ist eine innere Deckschicht 4 bereits erstellt und ein Kern, beispielsweise ein Schaumkern 5 auf die innere Deckschicht 4 aufgelegt. Im Schaumkern 5 sind Aussparungen in der Form von reifenartigen Nuten 6 und/oder in der Form von in achsialer Richtung verlaufenden Nuten 7 vorgesehen. In die Nuten 6, 7 sind Krafteinleitungselemente 8 eingelegt, die von der Oberfläche des Schaumkerns 5 bis zur inneren Deckschicht 4 reichen. In die reifenartigen Nuten 6 wird ein Faserstrang 9 eingewickelt, der an einer Beschichtungsstation 10 mit beispielsweise Harz und Kleber benetzt wird. Der Wickelvorgang wird solange fortgesetzt, bis die Nut 6 vollständig ausgefüllt ist. Die in achsialer Richtung verlaufenden Nuten 7 werden ebenfalls mit benetzten Fasersträngen 9 ausgefüllt. Der Faserwickel in der reifenartigen Nut 6 bildet eine Schlaufe, mit der die hohen Festigkeitswerte der Fasern in Umfangsrichtung optimal genutzt werden können. Im weiteren Beschreibungsverlauf wird die Schlaufe mit Flansch bzw. Spantflansch 11 bezeichnet. Die in die in achsialer Richtung verlaufende Nut 7 eingelegte Schicht von Fasersträngen 9 wird im weiteren Beschreibungsverlauf mit Längsprofil 12 bezeichnet. Spantflansche 11 und Längsprofile 12 bilden im gezeigten Beispiel ein metallfreies, sich über die Oberfläche des Wagenkastens 1 erstreckendes Verstärkungsgerippe.
Wie in Fig. 2 gezeigt, wird das im Schaumkern 5 angeordnete Krafteinleitungselement 8 während des Wickelvorganges in den Spantflansch 11 bzw. in das Längsprofil 12 eingebunden. In nachfolgenden Arbeitsgängen werden die Krafteinleitungselemente 8 durch eine äussere Deckschicht 13 vollständig überwickelt bzw. vollständig überdeckt.
Danach werden Gewinde 14 der Krafteinleitungselemente 8 durch lokale Bohrungen freigelegt.
Spantflansche 11 bzw. Längsprofile 12 sind strukturintegrierte Elemente und stören das äussere Erscheinungsbild des Wagenkastens 1 bzw. des Bauteils nicht. Erfindungsgemäss werden sie benutzt, um die Krafteinleitungselemente 8 formschlüssig in die aus der inneren Deckschicht 4, der Spantflansche 11 bzw. Längsprofile 12, dem Schaumkern 5 und der äusseren Deckschicht 13 bestehenden Faserverbundstruktur einzubinden. Die formschlüssige Verbindung zwischen Krafteinleitungselement 8 und Spantflansch 11 bzw. Längsprofii 12 ist eine fasergerechte Verbindung, weil keine Fasern beispielsweise durch Bohrungen für Gewindehülsen durchtrennt werden. Die volle Zugfestigkeit der Fasern bzw. der Faserarmierung bleibt erhalten.
Als Krafteinleitungselemente 8 können unterschiedliche Varianten eingesetzt werden, wobei eine jochartige Formgebung und mindestens zwei Krafteinleitungsstellen, beispielsweise Gewinde 14 allen Varianten gemeinsam sind. Alle Varianten reichen von der inneren Deckschicht 4 bis zur äusseren Deckschicht 13 und umfassen beispielsweise auf drei Seiten den Spantflansch 11 bzw. das Längspofil 12. Die Wahl der Variante hängt von den zu übertragenden Kräften ab und ist zudem eine Kostenfrage. Die Verwendung von beispielsweise vierteiligen Elementen aus Kohlefasern sind dann vertretbar, wenn sie sich durch Gewichtseinsparungen wirtschaftlich rechtfertigen.
Die Figuren 2 bis 4 zeigen metallische Ausführungen. Das in Fig. 2 gezeigte Krafteinleitungselement 8 besteht aus einem abgewinkelten Flacheisen mit zwei freien Schenkeln 15, an denen Gewinde 14 zur Krafteinleitung angeordnet sind. In Fig. 3 ist eine geometrisch einfache Form eines Krafteinleitungselementes 8 dargestellt, das aus einem metallischen Quader mit einer eingefrästen Nut besteht, in die der Spantflansch 11 eingewickelt bzw. das Längsprofil 12 eingelegt ist. Fig. 4 zeigt eine beispielsweise aus hochfestem Stahl hergestellte, gewichtsoptimierte Variante.
Fig. 5 und 6 zeigen besonders leichte Krafteinleitungselemente 8 in der Form von Gewindeeinsätze 16 umschlingenden Schlaufen 17. Zur Herstellung der Schlaufen werden vorzugsweise unidirektionale Kohlestofffasern verwendet. Hinsichtlich Kraftübertragungsvermögen haben die Varianten der Fig. 5 und 6 den Nachteil, dass die lastaufnehmenden Schlaufen 17 durchbohrt und die lasttragenden Fasern unterbrochen werden. Fig. 7 zeigt eine Variante mit zweimal zwei Schlaufen 17 ohne Durchbohrung der lasttragenden Fasern, wobei je zwei Schlaufen 17 mittels eines Brückenelementes 18 verbunden werden. Die Kraft wird senkrecht zur Brücke in das mittige Gewinde 14 eingeleitet.
Die Wandstärken und Materialien der Krafteinleitungselemente 8 können so gewählt werden, dass vom Krafteinleitungselement grössere Kräfte aufgenommen werden können, als ohne Schaden zu nehmen vom Wagenkasten bzw. Bauteil ertragen wird. Bei Extrembelastungen wie Auflaufstössen wird dadurch der erwünschte Effekt erreicht, dass der Wagenkasten Deformationsenergie aufnehmen kann, bevor die Krafteinleitungselemente 8 brechen.
Bei besonders hohen, einzuleitenden Kräften werden bei der Bildung der Spantflanschen 11 bzw. der Längsprofile 12 Faserschichten gelegt, die sich je nach Grösse der Kraft gegeneinander verschieben können. Dadurch wird die Bildung interlaminarer Spannungen verhindert und eine gleichmässige Zugkraftverteilung in allen Faserschichten erreicht.
Fig. 8 zeigt einen Wagenkasten, bei dem die Biegesteifigkeit mittels eines biegesteifen Profils 19 beispielsweise im Bodenbereich erhöht worden ist. Fig. 9 zeigt den Ausschnitt A mit der Befestigung des Profils 19 am Wagenkasten. Das Profil 19 ist an in Spantflansche 11 eingewickelten Krafteinleitungselementen 8 festgeschraubt. Das Profil 19 kann auch in Längsrichtung des Wagenkastens 1 vorgesehen sein und an Krafteinleitungselementen 8 der Längsprofile 12 festgeschraubt sein. Die mittels des Profils 19 erreichte zusätzliche Versteifung ermöglichen den Bau von längeren Fahrzeugen.
Im Waggonbau eignen sich die im Wickelverfahren integrierten Krafteinleitungselemente 8 zum Befestigung von Fahrwerken oder anderen schweren Ausrüstungskomponenten. In vergleichbarer Weise können auch Stirnwände oder Führerstandkabinen 20 mit dem Wagenkasten 1 verbunden werden. Fig. 10 zeigt schematisch die stirnseitige Befestigung der Führerstandkabine 20 mit dem Wagenkasten 1. Fig. 11 zeigt den Ausschnitt B der Fig. 10 mit einem im äussersten Spantflansch 11 des Wagenkastens 1 eingewickelten Krafteinleitungselement 8 in metallischer Quaderbauform, an dem die Führerstandkabine 20 festgeschraubt ist.
Fig. 12 und 13 zeigen eine kraftschlüssige Verbindung zwischen zwei Bauteilen unterschiedlicher Machart. Eine im Wickelverfahren hergestellte Wagenkastenhalbschale 21 weist entlang einer Schnittkante 22 Längsprofile 12 mit Krafteinleitungselementen 8 auf. Ein Fensterrahmen 23 mit Fenstern 24 ist auf die Halbschale 21 steckbar und wird mittels durchgehenden Schrauben 25 an den Krafteinleitungselementen 8 verschraubt.
Die Anwendung der erfindungsgemässen Krafteinleitungselemente 8 ist nicht auf im Wickelverfahren hergestellte Wagenkasten 1 beschränkt. Die Krafteinleitungselemente können auch für andere, beispielsweise im Handlaminier- oder Injektionsverfahren hergestellte Bauteile wie Führerstand- oder Aufzugskabinen verwendet werden. Sinngemäss werden in diesem Fall die Faserarmierungen für die Versteifungen 11, 12 zusammen mit den Krafteinleitungselementen 8 in die Laminierformen, bzw. in die im Kernmaterial vorbereiteten Nuten eingelegt und nachfolgend von Hand oder durch Harzinjektion imprägniert.
Die Krafteinleitungselemente 8 eignen sich generell für in Faserverbundbauweise hergestellte Bauteile, bei denen grosse Kräfte in die Faserverbundstruktur eingeleitet werden müssen. Auch sind Verbindungen mittels der Krafteinleitungselemente 8 von in Faserverbundbauweise hergestellten Platten mit geradlinig verlaufenden Versteifungen 11 und/oder Längsprofilen 12 möglich.

Claims (10)

  1. Einrichtung zur Krafteinleitung in ein in Faserverbundbauweise hergestelltes Bauteil (1) mit Krafteinleitungsstellen bestehend aus einer inneren Deckschicht (4) und einem zwischen der inneren Deckschicht (4) und einer äusseren Deckschicht (13) angeordneten Kern (5), wobei zwischen der inneren Deckschicht (4) und der äusseren Deckschicht (13) Flansche (11) und/oder Längsprofile (12) zur Versteifung des Bauteils (1) vorgesehen sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass Krafteinleitungselemente (8) vorgesehen sind, die formschlüssig und fasergerecht in die Faserverbundstruktur des Bauteils (1) eingebunden sind.
  2. Einrichtung zur Krafteinleitung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Krafteinleitungselemente (8) eine jochartige Bauform mit Krafteinleitungsstellen (14) aufweisen und die Flansche (11) bzw. die Längsprofile (12) umfassen.
  3. Einrichtung zur Krafteinleitung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Krafteinleitungselement (8) ein metallischer Köper mit einer mittig angeordneten Nut und mit beidseitig der Nut angeordneten Krafteinleitungsstellen (14) ist.
  4. Einrichtung zur Krafteinleitung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Krafteinleitungselement (8) eine aus Fasern gefertigte, eine mittige Nut bildende Schlaufe (17) ist, wobei die Schlaufe (17) beidseits der Nut Krafteinleitungsstellen (16) umschlingt.
  5. Einrichtung zur Krafteinleitung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Krafteinleitungselement (8) zweimal zwei Schlaufen (17) aufweist, wobei je zwei Schlaufen (17) mittels eines Brückenelementes (18) mit Krafteinleitungsstelle verbunden sind.
  6. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (1) in Faserverbundbauweise mit Krafteinleitungsstellen,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass auf einer inneren Deckschicht (4) ein Kern (5) mit Aussparungen in der Form von Nuten (6,7) angeordnet wird,
    dass in die Nuten (6,7) Krafteinleitungselemente (8) eingelegt werden,
    dass in die Nuten (6,7) ein Faserstrang (9) eingewickelt bzw. eingelegt wird und
    dass auf dem Kern (5) eine äussere Deckschicht (13) angeordnet wird.
  7. Wagenkasten (1) in Faserverbundbauweise mit Krafteinleitungsstellen nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
  8. Aufzugskabine in Faserverbundbauweise mit Krafteinleitungsstellen nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
  9. Führerstandkabine in Faserverbundbauweise mit Krafteinleitungsstellen nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
  10. Platte in Faserverbundbauweise mit Krafteinleitungsstellen nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
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