FR2727482A1 - SYNTHETIC RESIN TREE REINFORCED BY FIBERS - Google Patents
SYNTHETIC RESIN TREE REINFORCED BY FIBERS Download PDFInfo
- Publication number
- FR2727482A1 FR2727482A1 FR9513847A FR9513847A FR2727482A1 FR 2727482 A1 FR2727482 A1 FR 2727482A1 FR 9513847 A FR9513847 A FR 9513847A FR 9513847 A FR9513847 A FR 9513847A FR 2727482 A1 FR2727482 A1 FR 2727482A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- section
- shaft
- cylindrical
- flange
- shaft according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C57/00—Shaping of tube ends, e.g. flanging, belling or closing; Apparatus therefor, e.g. collapsible mandrels
- B29C57/12—Rim rolling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
- F16C3/02—Shafts; Axles
- F16C3/026—Shafts made of fibre reinforced resin
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
- F16D3/50—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members
- F16D3/72—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members with axially-spaced attachments to the coupling parts
- F16D3/725—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members with axially-spaced attachments to the coupling parts with an intermediate member made of fibre-reinforced resin
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
- B29C53/56—Winding and joining, e.g. winding spirally
- B29C53/58—Winding and joining, e.g. winding spirally helically
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
- B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
- B29K2105/10—Cords, strands or rovings, e.g. oriented cords, strands or rovings
- B29K2105/101—Oriented
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
L'arbre en résine synthétique renforcée par des fibres enroulées comprenant des éléments compensateurs angulaires intégrés, comporte un tronçon de tube cylindrique dont au moins une extrémité est munie d'une bride d'accouplement élastique déformable. Les fibres, enroulées en se croisant selon un angle déterminé par rapport à l'axe de l'arbre, s'étirent sur toute la longueur du tronçon de tube cylindrique jusqu'à l'extrémité libre de la bride d'accouplement; la bride forme une collerette (8) recourbée à 180 deg. avec un rayon intérieur (R1 ) sensiblement constant; l'extrémité libre de la collerette couvre le tronçon de tube cylindrique, qui présente un tronçon annulaire cylindrique (10), et la bride est reliée, par l'intermédiaire de ce tronçon annulaire cylindrique, à un élément de raccordement (12) en forme de cuvette, dont la paroi intérieure couvre par l'extérieur le tronçon annulaire cylindrique.The shaft of synthetic resin reinforced by coiled fibers comprising integrated angular compensating elements, comprises a section of cylindrical tube, at least one end of which is provided with a deformable elastic coupling flange. The fibers, wound up crossing at a determined angle with respect to the axis of the shaft, stretch over the entire length of the section of cylindrical tube as far as the free end of the coupling flange; the flange forms a collar (8) curved at 180 deg. with a substantially constant inner radius (R1); the free end of the collar covers the section of cylindrical tube, which has a cylindrical annular section (10), and the flange is connected, via this cylindrical annular section, to a connecting element (12) in the form bowl, the inner wall of which covers the cylindrical annular section from the outside.
Description
i "Arbre en résine synthétique renforcée par des fibres" La présentei "Tree made of synthetic resin reinforced with fibers" This
invention concerne un arbre en résine synthétique renforcée par des fibres comprenant au moins une bride agissant The invention relates to a fiber-reinforced synthetic resin shaft comprising at least one flange acting
comme élément compensateur angulaire. as an angular compensating element.
EP O 443 470 décrit un arbre comprenant au moins une bride, ainsi qu'un dispositif et un procédé destiné à la mise en oeuvre dudit arbre. L'arbre susmentionné comprend une bride radiale dont le contour extérieur est muni d'alésages de raccordement. Etant donné que la section de chaque tronçon de tube et de chaque bride est identique à la section globale de l'ensemble des fibres, cela coïncide avec un amincissement de la partie fibres en direction de la périphérie extérieure de la bride, laquelle est liée à un amincissement de la partie fibres en direction de la périphérie extérieure de la bride. Cet amincissement permet d'obtenir l'influence souhaitée, du fait que I'épaisseur de la bride est diminuée de façon continue en fonction du rayon, sans qu'il en résulte une diminution des contraintes de cisaillement pouvant être transmises. Cela entraîne un plus faible travail de déformation dans la zone extérieure de la bride, qui est essentielle pour l'effet de compensation angulaire de l'arbre et, de ce fait, un plus faible développement de chaleur. En outre, I'allure du couple diminue en allant vers l'extérieur, ce qui engendre une sollicitation uniforme sur la surface de la bride. De plus, le diamètre extérieur de la bride dépend des sollicitations de flexion tolérées. De ce fait, dans les cas o un arbre de transmission métallique doit se substituer à des joints de cardan, les diamètres des brides peuvent atteindre des dimensions trop importantes pour les halles de EP 0 443 470 discloses a shaft comprising at least one flange, and a device and a method for implementing said shaft. The aforementioned shaft comprises a radial flange whose outer contour is provided with connecting bores. Since the section of each pipe section and each flange is identical to the overall section of all the fibers, this coincides with a thinning of the fiber portion towards the outer periphery of the flange, which is related to a thinning of the fiber portion towards the outer periphery of the flange. This thinning makes it possible to obtain the desired influence, since the thickness of the flange is continuously reduced as a function of the radius, without resulting in a reduction in the shear stresses that can be transmitted. This results in a lower deformation work in the outer area of the flange, which is essential for the angular compensation effect of the shaft and, as a result, a lower heat development. In addition, the torque pitch decreases outwardly, which causes a uniform stress on the surface of the flange. In addition, the outer diameter of the flange depends on the bending stresses tolerated. Therefore, in cases where a metallic transmission shaft is to substitute for cardan joints, the diameters of the flanges can reach too large dimensions for the halls of
construction existantes.existing construction.
US-PS 4 173 128 décrit un arbre en forme de tube comprenant des éléments de compensation intégrés; ledit arbre est en résine synthétique renforcée par des fibres, ses extrémités sont munies de brides métalliques de raccordement, qui pénètrent dans les extrémités de l'arbre par l'intermédiaire d'un appendice tubulaire. Les extrémités de l'arbre sont munies sur l'extérieur d'une bague métallique, les brides sont assemblées à l'arbre par des rivets radiaux, qui s'engagent à travers la bague extérieure, I'arbre et l'appendice tubulaire de la bride. Les éléments compensateurs se présentent par paires en forme de soufflets annulaires, bombés vers l'extérieur dont la section est partiellement circulaire. Le renforcement par les fibres est constitué par des fibres disposées selon un angle de + 45 et des fibres US-PS 4,173,128 discloses a tube-shaped shaft including integral compensating elements; said shaft is made of fiber-reinforced synthetic resin, its ends are provided with metal connecting flanges, which penetrate the ends of the shaft via a tubular appendage. The ends of the shaft are provided on the outside with a metal ring, the flanges are joined to the shaft by radial rivets, which engage through the outer ring, the shaft and the tubular appendix of the flange. The compensating elements are in pairs in the form of annular bellows, bulging outwardly whose section is partially circular. The fiber reinforcement consists of fibers arranged at an angle of + 45 and fibers
unidirectionnelles qui s'étendent dans le sens longitudinal de l'arbre. unidirectional that extend in the longitudinal direction of the shaft.
Les éléments compensateurs en forme de soufflets permettent certes d'obtenir une diminution locale de la résistance à la flexion souhaitée pour la compensation angulaire. Cependant, cette diminution de la résistance à la flexion est perceptible sur l'ensemble de l'arbre, ce qui The bellows-shaped compensating elements certainly make it possible to obtain a local reduction in the desired bending resistance for the angular compensation. However, this decrease in flexural strength is perceptible over the entire shaft, which
le rend sensible aux efforts alternés. makes it sensitive to alternating efforts.
JP-3 223 516 A - abrégés de brevet japonais - section M, vol. 15 (1991), n 509 (M-1195) - décrit un arbre cylindrique en résine synthétique renforcée par des fibres, dont les extrémités sont reliées, par l'intermédiaire de traverses annulaires élastiques, à une bride de raccordement métallique aux parois cylindriques, dont les extrémités JP-3,223,516 A - Japanese Patent Abstracts - Section M, Vol. 15 (1991), No. 509 (M-1195) discloses a fiber-reinforced synthetic resin cylindrical shaft, the ends of which are connected, via resilient annular webs, to a metal connecting flange to the cylindrical walls, whose ends
recouvrent l'arbre à une distance radiale. cover the tree at a radial distance.
L'objet de la présente invention est de concevoir un arbre de ce type, de telle sorte qu'il puisse être exécuté avec un plus petit diamètre pour un décalage angulaire prédéfini avec une transmission The object of the present invention is to design a shaft of this type, so that it can be executed with a smaller diameter for a predefined angular offset with a transmission.
de puissance prédéfinie.predefined power.
Cet objet est résolu conformément à la présente invention par les caractéristiques présentées dans la partie caractérisante de la revendication 1. Des modes de réalisation rationnels de l'arbre et un dispositif This object is solved according to the present invention by the features presented in the characterizing part of claim 1. Rational embodiments of the shaft and a device
pour la fabrication dudit arbre font l'objet des sous-revendications. for the manufacture of said shaft are the subject of the subclaims.
La présente invention est expliquée en détail ci-après à l'appui des dessins. Ce sont: Figure 1: la section de l'extrémité d'un arbre avec une bride qui The present invention is explained in detail below in support of the drawings. These are: Figure 1: The section of the end of a tree with a flange that
joue le rôle d'un élément compensateur angulaire. plays the role of an angular compensator element.
Figure 2: le schéma de la fabrication d'un arbre avec deux Figure 2: the diagram of the manufacture of a tree with two
brides à former sur cet arbre.flanges to form on this tree.
Figure 3: le schéma, à plus grande échelle, d'un organe d'écartement qui joue le rôle d'élément de formage dans un dispositif destiné à la fabrication d'arbres munis de brides agissant comme des FIG. 3 is a diagram on a larger scale of a spacer member which acts as a forming element in a device intended for the manufacture of shafts having flanges acting as
éléments de compensation angulaire. angular compensation elements.
Figure 4: la section d'un organe d'écartement conforme à la figure 3 et d'un outil de formage monté sur la partie tubulaire de 4: the section of a spacer member according to FIG. 3 and of a forming tool mounted on the tubular portion of FIG.
I'arbre.Shaft.
Figure 5 la fabrication d'une collerette. Figure 5 the manufacture of a collar.
Figure 6 une autre étape du processus visant à l'étirage des fibres. Figure 7 une demi-coupe d'un mode de réalisation modifié d'un Figure 6 Another step in the process of drawing fibers. Figure 7 is a half-section of a modified embodiment of a
organe d'écartement dans une position correspondant à la figure 5. spacer member in a position corresponding to Figure 5.
Figure 8: une ébauche d'une bride fabriquée avec un organe Figure 8: a blank of a flange made with an organ
d'écartement conforme à la figure 7. of spacing according to Figure 7.
Figure 9: la bride précédente finie. Figure 9: The previous finished flange.
Figure 10: une vue de devant d'un arbre muni d'éléments de Figure 10: a front view of a tree with elements of
raccordement, vue du côté de l'arbre. connection, side view of the shaft.
L'extrémité de l'arbre 2, représenté sur la figure 1, forme un tronçon 4, de préférence annulaire, cylindrique, qui s'étend jusqu'à la ligne 6, formé de tirets et points, avec une longueur L1, un diamètre intérieur D3, un diamètre extérieur D4 et une épaisseur de paroi d. Le tronçon 4 tubulaire se termine par la bride 8 qui forme une collerette avec un changement de direction des fibres de 180 et avec un diamètre intérieur R1. L'extrémité libre de la collerette forme un tronçon 10 annulaire cylindrique ou tubulaire, qui s'étend sur l'extrémité du tronçon tubulaire 4 de l'arbre 2. La bride ainsi réalisée est reliée à un élément de raccordement 12 en forme de cuvette ou de cloche, dont la paroi 14 cylindrique, de préférence tubulaire, recouvre par l'extérieur le tronçon 10 tubulaire de la bride et qui, dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, est relié au tronçon 10 de la bride par l'intermédiaire d'éléments de fixation 16 à engagement positif - des rivets dans le cas présent - disposés radialement. Dans un mode de réalisation préférentiel, un organe de support 18 annulaire est monté sur la face intérieure et s'appuie de l'intérieur contre le tronçon cylindrique 10 de la bride d'accouplement et dans lequel The end of the shaft 2, shown in Figure 1, forms a section 4, preferably annular, cylindrical, which extends to the line 6, formed of dashes and dots, with a length L1, a diameter inside D3, outside diameter D4 and wall thickness d. The tubular section 4 ends with the flange 8 which forms a collar with a change of direction of the fibers of 180 and with an inner diameter R1. The free end of the flange forms a cylindrical or tubular annular section which extends over the end of the tubular section 4 of the shaft 2. The flange thus formed is connected to a connection element 12 in the form of a bowl. or bell, whose cylindrical wall, preferably tubular, covers from outside the tubular section of the flange and which, in the embodiment shown in FIG. 1, is connected to the section of the flange by the intermediate of fasteners 16 to positive engagement - rivets in this case - arranged radially. In a preferred embodiment, an annular support member 18 is mounted on the inner face and is supported from the inside against the cylindrical section 10 of the coupling flange and into which
s'engagent les éléments de fixation 16 disposés radialement. the fixing elements 16 are arranged radially.
Il est possible de monter une bride sur une ou les deux extrémités de l'arbre fini, en fonction des exigences auxquelles il doit répondre. Le fond 21, transversal à l'axe 20, de l'élément de raccordement 12 est muni d'alésages 24 destinés à recevoir les éléments de fixation. Il est possible de fixer éventuellement des écrous 25 sur la paroi intérieure destinés à recevoir des vis de fixation, comme le montre la figure 1. L'élément de raccordement 12 permet de relier l'arbre à une bride de l'arbre moteur et/ou de l'arbre de sortie. Une ouverture de passage 26, réalisée au milieu de l'élément de raccordement, est destinée à recevoir une broche de centrage formée It is possible to mount a flange on one or both ends of the finished shaft, depending on the requirements it must meet. The bottom 21, transverse to the axis 20, of the connecting element 12 is provided with bores 24 for receiving the fastening elements. It is possible to possibly fix nuts 25 on the inner wall intended to receive fixing screws, as shown in FIG. 1. The connecting element 12 makes it possible to connect the shaft to a flange of the motor shaft and / or the output shaft. A passage opening 26, made in the middle of the connecting element, is intended to receive a centering pin formed
sur la bride de raccordement.on the connection flange.
Au lieu de réaliser un assemblage à engagement positif rigide entre le tronçon 10 de la bride et la paroi de l'élément de raccordement, il est également possible de prévoir dans le sens de la périphérie un assemblage souple par l'intermédiaire d'une bague élastique fixée par vulcanisation. Il est possible de fixer l'élément de raccordement sur le tronçon 10 de la bride dans la zone de recouvrement par collage ou vulcanisation. Un autre mode de Instead of making a rigidly positive engagement assembly between the section 10 of the flange and the wall of the connecting element, it is also possible to provide in the direction of the periphery a flexible assembly by means of a ring elastic band fixed by vulcanization. It is possible to fix the connecting element on the section 10 of the flange in the overlap area by gluing or vulcanization. Another way of
réalisation d'un assemblage à engagement positif sera décrit ci- a positive engagement assembly will be described below.
dessous en se référant aux figures 7 à 10. below with reference to Figures 7 to 10.
L'arbre est formé d'un matériau composite à base de fibres. Les fibres, destinées à transmettre les forces de torsion, sont enroulées en se croisant selon un angle déterminé par rapport à l'axe 20, de préférence avec un angle de + 45 . Pour augmenter la résistance à la flexion, il est également possible de prévoir dans la zone du tronçon The shaft is made of a fiber-based composite material. The fibers for transmitting the torsional forces are wound by crossing at a given angle with respect to the axis 20, preferably with an angle of + 45. To increase the resistance to bending, it is also possible to provide in the area of the section
cylindrique des fibres unidirectionnelles (parallèles à l'axe). cylindrical unidirectional fibers (parallel to the axis).
La section globale de l'ensemble des fibres du bobinage croisé est identique dans la zone du tronçon 4 tubulaire, dans la zone de la The overall section of all the fibers of the cross winding is identical in the zone of the tubular section 4, in the zone of the
collerette 8 et dans la zone du tronçon 10 de l'extrémité cylindrique. flange 8 and in the region of the section 10 of the cylindrical end.
Dans la zone de la collerette, un agrandissement du diamètre du bord entraîne un amincissement des couches de fibres. Cet amincissement est lié à une diminution correspondante de l'épaisseur de la paroi, comme il a été décrit en détail dans le brevet EP 0 443 470 à l'appui des figures 18 et 19. De ce fait, le rayon intérieur R1 de la collerette est basé sur le diamètre D1 qui, d'une valeur égale à la différence de l'épaisseur de la paroi de la collerette sur le diamètre intérieur ou extérieur, est supérieur au diamètre D2, sur lequel se base le rayon In the area of the flange, an enlargement of the diameter of the edge leads to a thinning of the fiber layers. This thinning is related to a corresponding decrease in the thickness of the wall, as has been described in detail in EP 0 443 470 in support of Figures 18 and 19. As a result, the inner radius R1 of the flange is based on the diameter D1 which, by a value equal to the difference of the thickness of the wall of the flange on the inside or outside diameter, is greater than the diameter D2, on which the radius is based
extérieur R2 de la collerette.outside R2 of the collar.
La figure 2 montre un schéma représentant une première étape de la fabrication d'un arbre 2, dont les deux extrémités sont munies d'une collerette. Le dispositif destiné à la fabrication de l'arbre comprend un noyau d'enroulement 30 cylindrique avec un axe 31, dont le diamètre extérieur est égal au diamètre intérieur D3 du tronçon tubulaire en U de l'arbre. Les deux extrémités du noyau d'enroulement sont bloqués dans des mandrins de serrage mobiles 32 d'une machine de bobinage non représentée, pouvant être commandée à partir d'un programme définissant le motif d'enroulement souhaité. Les fibres 34 sont posées au-dessus du système de guidage des fils, déplaçable Figure 2 shows a diagram showing a first step of the manufacture of a shaft 2, the two ends are provided with a flange. The device for the manufacture of the shaft comprises a cylindrical winding core 30 with an axis 31, whose outer diameter is equal to the inner diameter D3 of the U-shaped tubular section of the shaft. Both ends of the winding core are clamped in movable clamping chucks 32 of a not shown winding machine, controllable from a program defining the desired winding pattern. The fibers 34 are placed above the wire guide system, movable
dans le sens de l'axe.in the direction of the axis.
Un noyau d'enroulement, muni d'un organe d'écartement 38, est monté sur chaque zone formant l'extrémité de l'arbre à enrouler. Les organes d'écartement sont guidés sur le noyau d'enroulement dans le A winding core, provided with a spacer 38, is mounted on each zone forming the end of the shaft to be wound. The spacers are guided on the winding core in the
sens de l'axe du noyau d'enroulement 30. direction of the axis of the winding core 30.
Comme le montre la figure 3, un évidement profilé annulaire est réalisé dans les parois frontales opposées des organes d'écartement 38. Le fond de l'évidement profilé présente une section courbe concave semi- cylindrique avec un rayon R2 et se prolonge vers la surface frontale 44 de l'organe d'écartement par un tronçon 42 cylindrique creux. Le profil, constitué par le contour extérieur du noyau d'enroulement, I'évidement profilé 40 et le tronçon 42 cylindrique consécutif, correspond à la forme de la paroi extérieure de As shown in FIG. 3, an annular profiled recess is formed in the opposite end walls of spacers 38. The bottom of the profiled recess has a semi-cylindrical concave curved section with a radius R2 and extends towards the surface. frontal 44 of the spacer member by a hollow cylindrical section 42. The profile, formed by the outer contour of the winding core, the profiled recess 40 and the consecutive cylindrical section 42, corresponds to the shape of the outer wall of
la collerette.the collar.
Des goujons d'enroulement 46, qui impliquent aux fibres un changement de direction pendant l'enroulement, sont montés radialement en saillie vers l'extérieur sur la paroi extérieure de l'organe d'écartement, à une distance déterminée de la surface frontale courbe 44. La zone de transition de l'enroulement entre le tronçon cylindrique 48 et le tronçon conique 50 est réalisée de préférence selon la manière décrite dans le brevet EP 0 443 470 - Pabsch et coll. - en se référant aux figures 18 et 19. Les fibres utilisées sont de préférence des fibres très résistantes, telles que les fibres de carbone, qui sont enroulées de préférence avec Rolling studs 46, which involve the fibers in a directional change during winding, are mounted radially projecting outwardly on the outer wall of the spacer, at a determined distance from the curved front surface. 44. The transition zone of the winding between the cylindrical section 48 and the conical section 50 is preferably made in the manner described in patent EP 0 443 470 - Pabsch et al. - Referring to Figures 18 and 19. The fibers used are preferably very strong fibers, such as carbon fibers, which are preferably wound with
la résine synthétique dans laquelle elles sont imprégnées. the synthetic resin in which they are impregnated.
D'autres éléments qui composent le dispositif sont les outils de formage 52 qui, après achèvement de l'enroulement, sont montés sur les extrémités du tronçon tubulaire 48 de l'enroulement. Les outils de formage 52 sont séparés dans un plan 53 traversé par l'axe 31 du noyau d'enroulement 30. Il est possible de les monter radialement sur l'enroulement fini, comme le montre la flèche C sur la figure 3, et, dans leur position finale, la paroi intérieure 55 cylindrique de leurs deux moitiés 54, 56 enveloppent complètement l'enroulement fini jusqu'à la ligne 6 de la figure 1. La paroi frontale des outils de formage 52, orientée vers l'organe d'écartement 38, est munie d'un épaulement 58 annulaire. La section de l'épaulement 58 est une section arrondie convexe semi-cylindrique de rayon intérieur R1 et se prolonge sur la paroi extérieure de l'outil de formage 52 par un tronçon cylindrique 60. La forme de l'épaulement 58 coïncide avec le contour intérieur concave de la collerette 8. L'outil de formage couvre avec l'épaulement 58 I'extrémité du tronçon 48 cylindrique de Other elements that make up the device are the forming tools 52 which, after completion of the winding, are mounted on the ends of the tubular section 48 of the winding. The forming tools 52 are separated in a plane 53 traversed by the axis 31 of the winding core 30. It is possible to mount them radially on the finished winding, as shown by the arrow C in FIG. 3, and in their final position, the cylindrical inner wall 55 of their two halves 54, 56 completely envelop the finished winding to the line 6 of FIG. 1. The front wall of the forming tools 52, facing towards the body of FIG. 38 is provided with an annular shoulder 58. The section of the shoulder 58 is a rounded convex semi-cylindrical section of inner radius R1 and extends on the outer wall of the forming tool 52 by a cylindrical section 60. The shape of the shoulder 58 coincides with the contour concave interior of the flange 8. The forming tool covers with the shoulder 58 the end of the cylindrical section 48 of
lI'enroulement sur une longueur égale au rayon Rj. l winding on a length equal to the radius Rj.
Le dispositif est décrit ci-après en se référant à l'un des deux couplages constitués par l'organe d'écartement 38 et l'outil de The device is described below with reference to one of the two couplings formed by the spacer member 38 and the tool
formage 52.forming 52.
Pour réaliser l'enroulement, les organes d'écartement 38 sont montés sur le noyau d'enroulement à une distance correspondant à la longueur de l'arbre et bloqué sur chaque noyau d'enroulement dans le sens de l'axe. Après l'achèvement de l'enroulement, les outils de formage 52 séparés en deux dans le plan de l'axe 53 sont montés sur le noyau d'enroulement de telle sorte qu'ils enveloppent les extrémités du tronçon 4 tubulaire de l'enroulement et que leur épaulement arrondi soit placé au-dessus du tronçon contigu conique de l'enroulement. Dans cette position, représentée sur la figure 4, les outils de formage sont bloqués l'un contre l'autre et dans le sens relativement axial par rapport au noyau d'enroulement. Ensuite, les organes d'écartement 38 sont desserrés de telle sorte qu'il soit To achieve the winding, the spacers 38 are mounted on the winding core at a distance corresponding to the length of the shaft and locked on each winding core in the direction of the axis. After the completion of the winding, the forming tools 52 separated in two in the plane of the axis 53 are mounted on the winding core so that they envelop the ends of the tubular section 4 of the winding and that their rounded shoulder is placed above the conical conical section of the winding. In this position, shown in Figure 4, the forming tools are locked against each other and in the relatively axial direction relative to the winding core. Then, the spacers 38 are loosened so that it is
possible de les déplacer axialement sur le noyau d'enroulement 18. it is possible to move them axially on the winding core 18.
Les organes d'écartement 38 sont déplacés à l'aide de systèmes d'entraînement - représentés schématiquement dans le cas présent par des boulons d'assemblage 62 et des rondelles de serrage ou brides de serrage 64, 66 -, qui permettent de déplacer les organes d'écartement 38 axialement sur les outils de formage 50, dans le sens de la flèche B figure 5. Au cours du déplacement, le tronçon conique de l'enroulement est enveloppé autour de l'épaulement 58 de l'outil de formage, sur lequel il est mis sous précontrainte et amené jusqu'à l'installation. En outre, le schéma d'enroulement des fibres reste The spacers 38 are displaced by means of drive systems - shown schematically in the present case by assembly bolts 62 and clamping washers or clamps 64, 66 -, which allow to move the spacers 38 axially on the forming tools 50, in the direction of the arrow B in FIG. 5. During the displacement, the conical section of the winding is wrapped around the shoulder 58 of the forming tool, on which it is put under prestressing and brought to the installation. In addition, the fiber winding scheme remains
sensiblement reproductible.substantially reproducible.
Dans la position finale, représentée sur la figure 5, le tronçon de I'extrémité de l'arbre 2 est formé entre les zones de formage du noyau d'enroulement 30, de l'organe d'écartement 38 et de l'outil de formage 52. La précontrainte appliquée permet de compacter la structure de bobinage dans la zone de la collerette et de réguler la In the final position, shown in FIG. 5, the section of the end of the shaft 2 is formed between the forming zones of the winding core 30, the spacer member 38 and the tensioning tool. 52. The applied preload enables the winding structure to be compacted in the region of the collar and to regulate the
quantité de résine synthétique nécessaire. amount of synthetic resin needed.
Pour exercer une contrainte axiale sur toute la longueur de l'enroulement, qui est liée à un allongement des fibres même dans le tronçon 4 tubulaire de l'arbre, il est prévu de monter d'autres systèmes d'entraînement, qui permettent de séparer l'une de l'autre les deux unités solidement reliées et formées par le disque d'écartement 38 et l'outil de formage 52. Les systèmes d'entraînement représentés sur la figure 6 sont des boulons d'assemblage 70 qui prolongent les boulons d'assemblage 62 et qui, dans le cas présent, agissent en même temps qu'une bride de serrage 68 bloquée sur le noyau d'enroulement. Le déplacement axial dans le sens de la flèche A, représenté sur la figure 6, exerce une force de traction sur les fibres, ce qui permet d'étirer les fibres. En même temps, la force de réaction exercée sur les outils de formage 52, rendus mobiles dans le sens de l'axe pour l'étirage, permet d'augmenter la force d'étirage exercée sur la zone de la collerette de l'enroulement. Il suffit d'appliquer la force de traction sur une seule extrémité de l'arbre. Dans ce cas, il est nécessaire de maintenir en position fixe dans le sens de l'axe l'outil de formage monté sur To exert an axial stress along the entire length of the winding, which is related to an elongation of the fibers even in the tubular section 4 of the shaft, it is intended to mount other drive systems, which allow to separate from each other the two units securely connected and formed by the spacer 38 and the forming tool 52. The drive systems shown in Figure 6 are assembly bolts 70 which extend the bolts. assembly 62 and which, in this case, act simultaneously with a clamping flange 68 locked on the winding core. The axial displacement in the direction of the arrow A, shown in FIG. 6, exerts a tensile force on the fibers, which makes it possible to stretch the fibers. At the same time, the reaction force exerted on the forming tools 52, rendered movable in the direction of the axis for the drawing, makes it possible to increase the drawing force exerted on the region of the flange of the winding. . Just apply the pulling force to one end of the shaft. In this case, it is necessary to maintain in fixed position in the direction of the axis the forming tool mounted on
l'extrémité opposée du noyau d'enroulement 30. the opposite end of the winding core 30.
Lorsque la résine synthétique a atteint la tension finale, elle sera soumise à un traitement de durcissement approprié par la rotation de l'arbre et l'influence de la température. Après durcissement de la résine synthétique, I'ébauche d'arbre ainsi obtenue est retirée du noyau d'enroulement. Le bord libre du tronçon tubulaire est traité et lI'arbre, ainsi que l'élément de raccordement sont confectionnés. En ce qui concerne la fabrication des arbres dont une seule extrémité est munie d'une collerette, il faut séparer le tronçon tubulaire de l'arbre à When the synthetic resin has reached the final tension, it will be subjected to a suitable curing treatment by the rotation of the shaft and the influence of the temperature. After curing the synthetic resin, the resulting tree blank is removed from the winding core. The free edge of the tubular section is treated and the shaft and the connecting element are made up. With regard to the production of trees with only one end provided with a collar, the tubular section must be separated from the
la longueur appropriée.the appropriate length.
Il est possible de concevoir diverses variantes pour les systèmes d'entraînement et les systèmes de blocage des outils de formage, utilisés pour exécuter les fonctions décrites, en particulier dans le It is possible to design various variants for the drive systems and the locking systems of the forming tools, used to perform the described functions, in particular in the
sens d'une large automatisation de chaque étape de fabrication. sense of wide automation of each manufacturing step.
La figure 10 montre un mode de réalisation dans lequel a été Figure 10 shows an embodiment in which has been
modifié l'assemblage entre la collerette et l'élément de raccordement. modified the assembly between the flange and the connecting element.
Entre le tronçon 10 tubulaire de la collerette 8 et la face intérieure de la paroi 14 de l'élément de raccordement 12, qui couvre ce tronçon, il est prévu de monter un assemblage à rainures multiples 72, qui permettent d'obtenir le profil d'un arbre cannelé avec des flancs parallèles obliques, mais aussi avec des flancs en développante. Il est également possible de représenter le profil à multiples rainures comme Between the tubular section of the flange 8 and the inner face of the wall 14 of the connecting element 12, which covers this section, it is intended to mount a multi-groove assembly 72, which makes it possible to obtain the profile of a grooved tree with oblique parallel flanks, but also with involute flanks. It is also possible to represent the multi-groove profile as
un assemblage cannelé.a splined assembly.
Le profil de l'assemblage à multiples rainures de la bride de lI'arbre, également profil de l'arbre, peut de préférence être formé sur une douille 74 à parois minces, reliée à la paroi extérieure du tronçon The profile of the multi-groove assembly of the shaft flange, also the profile of the shaft, can preferably be formed on a thin-walled bushing 74, connected to the outer wall of the section.
annulaire cylindrique.cylindrical ring.
Le profil de l'assemblage à multiples rainures sur la face intérieure cylindrique de l'élément de raccordement peut également être formé sur une douille 76 à parois minces, reliée en position fixe à la paroi interne de l'élément de raccordement. Mais il est également possible de former le profil directement dans la paroi intérieure cylindrique de l'élément de raccordement, par mandrinage, par The profile of the multi-groove assembly on the cylindrical inner face of the connecting element may also be formed on a thin-walled socket 76, connected in a fixed position to the inner wall of the connecting element. But it is also possible to form the profile directly in the cylindrical inner wall of the connecting element, by mandrinage, by
exemple.example.
Dans la mesure o l'on utilise des douilles dont la face intérieure ou la face extérieure est cannelée, il faudrait concevoir les douilles aussi minces que possible afin que le diamètre extérieur de l'élément de raccordement, forcément agrandi par l'assemblage cannelé, reste le plus faible possible. Il est rationnel dans ce cas de concevoir un grand nombre de flancs obliques relativement bas ou de dents de If bushings are used whose inside or outside face is grooved, the bushings should be designed as thin as possible so that the outside diameter of the connecting element, necessarily enlarged by the corrugated assembly, remains as low as possible. It is rational in this case to design a large number of relatively low oblique flanks or
faible hauteur.low height.
Une denture cannelée a l'avantage de faire en sorte que les forces radiales s'exercent sur la bride et/ou la paroi intérieure de I'élément de raccordement, ce qui décharge l'assemblage collé. Pour les douilles 74, 76, on utilise des matériaux synthétiques présentant une rigidité élevée, une grande dureté et une bonne résistance aux efforts alternés, tels que des polymères fluorés ou des copolymères d'acétal sur une base trioxane. De préférence, on utilise des matériaux synthétiques qui permettent de réaliser les douilles avec denture externe et/ou interne oblique ou cannelée par le procédé de A fluted toothing has the advantage of ensuring that the radial forces exert on the flange and / or the inner wall of the connecting element, which discharges the bonded assembly. For the bushes 74, 76, synthetic materials with high rigidity, high hardness and good resistance to alternating forces, such as fluorinated polymers or copolymers of acetal on a trioxane base, are used. Preferably, synthetic materials are used which make it possible to produce the sockets with external toothing and / or internal oblique or grooved by the method of
moulage par injection.injection molding.
La figure 7 montre une possibilité pour assembler une douille, comprenant un assemblage extérieur à multiples rainures, avec la FIG. 7 shows a possibility for assembling a socket, comprising an outer assembly with multiple grooves, with the
bride.flange.
Un évidement 78 annulaire, contigu à la face frontale 44 de l'organe d'écartement, est réalisé sur la face intérieure cylindrique de la paroi annulaire du disque d'écartement. La douille ondulée 74 de l'assemblage cannelé est placée dans cet évidement avant la pose de lI'enroulement. Lorsque l'outil de formage 52 et l'organe d'écartement 38 viennent en contact l'un avec l'autre, le tronçon conique 50 de l'enroulement entre en contact avec la paroi intérieure de la douille 74. Il est possible, dans ce cas, de la fixer solidement sur la bride au cours du durcissement, par la résine ou, le cas échéant, par un agent adhésif appliqué sur la paroi intérieure de la douille 76. La bride obtiendra la forme dans laquelle elle sera retirée à l'état durci du dispositif de bobinage, telle qu'elle est représentée sur la figure 8. Le tronçon 78 courbé vers l'arrière est séparé à la face frontale libre de la douille 74. La figure 9 montre la bride 8 ainsi obtenue, sur laquelle est An annular recess 78 contiguous to the front face 44 of the spacer member is provided on the cylindrical inner face of the annular wall of the spacer disc. The corrugated sleeve 74 of the splined assembly is placed in this recess prior to the application of the winding. When the forming tool 52 and the spacer member 38 come into contact with each other, the conical section 50 of the winding contacts the inner wall of the sleeve 74. It is possible, in this case, secure it firmly to the flange during curing, by the resin or, if appropriate, by an adhesive agent applied to the inner wall of the sleeve 76. The flange will obtain the shape in which it will be removed at the hardened state of the winding device, as shown in FIG. 8. The rearwardly curved section 78 is separated at the free end face of the bushing 74. FIG. 9 shows the flange 8 thus obtained, on which is
fixée la douille 74.fixed sleeve 74.
Dans le mode de réalisation conforme à la figure 10, l'élément de raccordement 12 peut être déplacé dans le sens axial par rapport à la bride 8 de l'arbre, par l'intermédiaire de l'assemblage cannelé. Afin d'éviter le retrait involontaire de l'élément de raccordement, il est possible de monter sur l'assemblage cannelé des cames de blocage sur l'un des éléments et ces évidements contenants dans l'autre élément. In the embodiment according to FIG. 10, the connecting element 12 can be moved in the axial direction relative to the flange 8 of the shaft, via the corrugated assembly. In order to avoid the involuntary withdrawal of the connecting element, it is possible to mount on the corrugated assembly the locking cams on one of the elements and these recesses contained in the other element.
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/562,220 US5725434A (en) | 1994-11-28 | 1995-11-28 | Shaft of fibre-reinforced material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944442268 DE4442268C1 (en) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | Composite shaft with integral angle compensating end flange |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2727482A1 true FR2727482A1 (en) | 1996-05-31 |
FR2727482B1 FR2727482B1 (en) | 1998-02-20 |
Family
ID=6534324
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR9513847A Expired - Fee Related FR2727482B1 (en) | 1994-11-28 | 1995-11-22 | FIBER REINFORCED SYNTHETIC RESIN TREE |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (2) | DE4442268C1 (en) |
FR (1) | FR2727482B1 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE20213666U1 (en) * | 2002-09-02 | 2004-01-29 | Centa-Antriebe Kirschey Gmbh | Device for transmitting torques between two machine parts |
DE102004038706B4 (en) * | 2004-03-02 | 2007-12-20 | East-4D Gmbh Lightweight Structures | Apparatus for producing fiber composite components, in particular high-speed rotors, namely centrifuge rotors |
DE102008028337B4 (en) | 2008-06-13 | 2013-09-26 | Ellergon Antriebstechnik Gmbh | Method for producing a hollow shaft with at least one integral flange made of fiber composite material |
DE102014004157B4 (en) | 2014-03-17 | 2015-11-12 | Technische Universität Dresden | Process for the production of load introduction flanges on fiber-reinforced hollow profiles with thermoplastic matrix |
DE102016214500A1 (en) * | 2016-08-05 | 2018-02-08 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Flange shaft for a vehicle |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE8129867U1 (en) * | 1981-10-13 | 1983-06-01 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München | "Hollow shaft made of fiber-reinforced plastic" |
DE3341077A1 (en) * | 1983-11-12 | 1985-05-23 | Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg | Universal-joint shaft, in particular a driveshaft for motor-vehicle wheels |
FR2564538A1 (en) * | 1984-05-18 | 1985-11-22 | Skf Cie Ste Financiere Immobil | Rotary transmission shaft. |
DE3517681A1 (en) * | 1985-05-14 | 1986-11-20 | Wolfgang 1000 Berlin Koehne | Articulated shaft for play-free torque transmission, with flexible shaft joints for compensating angular and axial misalignment |
DE3822417A1 (en) * | 1987-07-15 | 1989-01-26 | Man Technologie Gmbh | Shaft for transmitting torsional forces |
FR2653505A1 (en) * | 1989-10-20 | 1991-04-26 | Framatome Sa | Coupling device for rotating shafts |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4173128A (en) * | 1978-05-23 | 1979-11-06 | Grumman Aerospace Corporation | Composite drive shaft |
GB2143461B (en) * | 1983-07-22 | 1987-07-01 | Metal Box Plc | Method and apparatus for flanging tubular polymer articles |
DE3718410A1 (en) * | 1986-06-11 | 1987-12-17 | Volkswagen Ag | Torque-transmitting multitooth connection |
DE3705948A1 (en) * | 1987-02-25 | 1988-09-08 | Krupp Corpoplast Masch | METHOD AND DEVICE FOR MOLDING A FLANGE ON A HOLLOW BODY MADE OF THERMOPLASTIC PLASTIC |
DE3936999C2 (en) * | 1988-11-19 | 2000-06-21 | Volkswagen Ag | Method for producing a shaft arrangement, in particular a cardan shaft arrangement, from a tube made of fiber-plastic material and an outer sleeve made of rigid material |
JPH03223516A (en) * | 1990-01-30 | 1991-10-02 | Kinugawa Rubber Ind Co Ltd | Propeller shaft for vehicle |
DE4005771C1 (en) * | 1990-02-23 | 1991-09-19 | Deutsche Forschungsanstalt Fuer Luft- Und Raumfahrt Ev, 5300 Bonn, De | Cpd. fibre coupling mfg. - uses tubular wound section flanked by conical wound sections to be compressed into flanges |
-
1994
- 1994-11-28 DE DE19944442268 patent/DE4442268C1/en not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-11-22 FR FR9513847A patent/FR2727482B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-11-27 DE DE19544008A patent/DE19544008C2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE8129867U1 (en) * | 1981-10-13 | 1983-06-01 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München | "Hollow shaft made of fiber-reinforced plastic" |
DE3341077A1 (en) * | 1983-11-12 | 1985-05-23 | Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg | Universal-joint shaft, in particular a driveshaft for motor-vehicle wheels |
FR2564538A1 (en) * | 1984-05-18 | 1985-11-22 | Skf Cie Ste Financiere Immobil | Rotary transmission shaft. |
DE3517681A1 (en) * | 1985-05-14 | 1986-11-20 | Wolfgang 1000 Berlin Koehne | Articulated shaft for play-free torque transmission, with flexible shaft joints for compensating angular and axial misalignment |
DE3822417A1 (en) * | 1987-07-15 | 1989-01-26 | Man Technologie Gmbh | Shaft for transmitting torsional forces |
FR2653505A1 (en) * | 1989-10-20 | 1991-04-26 | Framatome Sa | Coupling device for rotating shafts |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19544008A1 (en) | 1996-06-05 |
DE19544008C2 (en) | 1998-07-02 |
FR2727482B1 (en) | 1998-02-20 |
DE4442268C1 (en) | 1996-01-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FR2477246A1 (en) | CONNECTION JOINT FOR FIBER-REINFORCED PLASTIC PIPES, ESPECIALLY FOR HOLLOW TREES OF MOTOR VEHICLES | |
EP2021190B1 (en) | Spoke wheel | |
FR2549189A1 (en) | WHEEL, IN PARTICULAR FOR CHAIN TRANSMISSION, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME | |
FR2625280A1 (en) | BELLOWS FOR COVERING AND SEALING THE FREE SPACE BETWEEN THE PARTS OF A HOMOCINETIC OR SIMILAR JOINT | |
FR2547259A1 (en) | SAFETY STEERING COLUMN OF PLASTIC MATERIALS FIBER-REINFORCED AND WRAPPED | |
CH358996A (en) | Universal flexible coupling | |
FR2727482A1 (en) | SYNTHETIC RESIN TREE REINFORCED BY FIBERS | |
FR2683020A1 (en) | BAR PROVIDED WITH A TUBULAR WALL IN COMPOSITE MATERIAL REINFORCED WITH FIBERS AND A CONNECTING ELEMENT PLACED AT ITS TWO ENDS. | |
EP0222637A2 (en) | Transmission belt | |
EP0122853B2 (en) | Steering wheel shaft for the steering column of a motor vehicle | |
FR2493431A1 (en) | FLEXIBLE ARBOR SYSTEM FOR TRANSMITTING A COUPLE | |
FR2564538A1 (en) | Rotary transmission shaft. | |
US5725434A (en) | Shaft of fibre-reinforced material | |
FR2546241A1 (en) | TRAINING FOR A UNIVERSAL TRACK MOVEMENT AND TRAINING DEVICE THEREIN | |
WO2015185817A1 (en) | Method of manufacturing a toothed wheel with reinforcing hoop | |
BE852353A (en) | IMPROVEMENT IN DRIVE CONTROL AND TRANSMISSION RODS | |
US7338380B2 (en) | Composite shaft end assembly and composite shaft formed therewith | |
FR2547881A1 (en) | CARDAN JOINT SHAFT | |
US4942904A (en) | Hollow section, in particular a tube, of long fibre reinforced plastic | |
FR2589964A1 (en) | FORCE TRANSMISSION TREE | |
WO1987001069A1 (en) | Composite tubular element intended to form a structure part, fabrication method thereof and device for implementing such method | |
FR2842137A1 (en) | METHOD FOR MANUFACTURING A RUNNING BELLOWS | |
FR2550128A1 (en) | BAR-SHAPED MATERIAL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME | |
FR2589962A1 (en) | Method for reinforcing a cylindrical element against torsional forces and cylindrical element relating thereto | |
FR2584018A1 (en) | Process for manufacturing a composite tube and product obtained |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse | ||
ST | Notification of lapse |