RU2766646C1 - Узел и способ изготовления гибридной композитной трубы карданного вала - Google Patents

Узел и способ изготовления гибридной композитной трубы карданного вала Download PDF

Info

Publication number
RU2766646C1
RU2766646C1 RU2021107129A RU2021107129A RU2766646C1 RU 2766646 C1 RU2766646 C1 RU 2766646C1 RU 2021107129 A RU2021107129 A RU 2021107129A RU 2021107129 A RU2021107129 A RU 2021107129A RU 2766646 C1 RU2766646 C1 RU 2766646C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
winding
cardan shaft
shaft according
inner layer
thickness
Prior art date
Application number
RU2021107129A
Other languages
English (en)
Inventor
Гизем АРСЛАН
Original Assignee
Тирсан Кардан Сан. Ве Тидж. А.С.
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Тирсан Кардан Сан. Ве Тидж. А.С. filed Critical Тирсан Кардан Сан. Ве Тидж. А.С.
Application granted granted Critical
Publication of RU2766646C1 publication Critical patent/RU2766646C1/ru

Links

Images

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
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/32—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core on a rotating mould, former or core
    • 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
    • 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
    • B29C53/583—Winding and joining, e.g. winding spirally helically for making tubular articles with particular features
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D23/00—Producing tubular articles
    • 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
    • F16C1/00—Flexible shafts; Mechanical means for transmitting movement in a flexible sheathing
    • F16C1/02—Flexible shafts; Mechanical means for transmitting movement in a flexible sheathing for conveying rotary movements
    • 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
    • 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
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L9/00—Rigid pipes
    • F16L9/12—Rigid pipes of plastics with or without reinforcement
    • 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
    • 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
    • B29K2307/00—Use of elements other than metals as reinforcement
    • B29K2307/04—Carbon
    • 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
    • B29K2309/00—Use of inorganic materials not provided for in groups B29K2303/00 - B29K2307/00, as reinforcement
    • B29K2309/08—Glass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/748—Machines or parts thereof not otherwise provided for
    • B29L2031/75—Shafts
    • 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
    • F16C2208/00—Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers
    • F16C2208/02—Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers comprising fillers, fibres
    • 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
    • F16C2208/00—Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers
    • F16C2208/02—Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers comprising fillers, fibres
    • F16C2208/04—Glass fibres
    • 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
    • F16C2220/00—Shaping
    • F16C2220/28—Shaping by winding impregnated fibres
    • 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
    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F16C2240/60—Thickness, e.g. thickness of coatings
    • 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
    • F16C2326/00—Articles relating to transporting
    • F16C2326/01—Parts of vehicles in general
    • F16C2326/06—Drive shafts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Motor Power Transmission Devices (AREA)

Abstract

Изобретение относится к полимерной трубе карданного вала, армированной волокнами, и способу ее изготовления. Карданный вал содержит удлиненную монолитную композитную трубу (20) с передним шарниром (10), содержащим вилку (12) трубы, и задним шарниром (40) на расстоянии от переднего шарнира (10). Оба шарнира предусмотрены на ее соответствующих противоположных концах, при этом внутренний слой (24) содержит углеродные волокна или стекловолокна, которые коаксиально намотаны друг на друга, а наружный слой (22) намотан непосредственно на внутренний слой (24). Соотношение между толщиной намотки из углеродного волокна и толщиной намотки из стекловолокна составляет от 0,8 до 1,2. Технический результат: эффективная компенсация крутящих нагрузок на армированную волокном трубу карданного вала, изготовленную из композитного материала. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к полимерной трубе карданного вала, армированной волокнами, и способу ее изготовления.
Предшествующий уровень техники
Известно, что валы механизмов могут быть частично образованы легкими пластмассовыми трубами, армированными волокнами, для уменьшения веса. Композитные валы такого типа включают металлические соединения, прикрепленные к обоим концам, и трубы из полимерного материала, армированного волокном. Традиционные стальные карданные валы обычно изготавливают из двух частей для увеличения основной собственной частоты изгибных колебаний, поскольку собственная частота изгибных колебаний вала обратно пропорциональна квадрату длины балки и пропорциональна квадратному корню из удельного модуля упругости. По этой причине стальные карданные валы изготавливают из двух частей для увеличения собственной частоты основного изгиба. Стальной карданный вал состоит из двух частей, соединенных опорной конструкцией, подшипниками и U-образными шарнирами (промежуточный подшипниковый узел), так что общая масса установки является более высокой. Основная проблема при использовании композитных материалов – это стоимость изделия.
В патентной публикации GB2127938 раскрыта композитная труба карданного вала, соединенная с общей вилкой карданного вала. Внутренний слой трубы состоит из стекла типа Е и стекловолокна, которую изготавливают путем наматывания стекловолокна на подходящую оправку, и в которой волокна, намотанные в трубу, армированы в матрицу из термореактивной смолы, что обеспечивает необходимую прочность и сопротивление трубы. Это стекловолокно намотано под углом 45° к продольной оси трубы. Стекловолокно является основным носителем крутящих нагрузок на трубу. На слое стекловолокна углеродное графитовое волокно расположено по кругу вокруг слоя стекловолокна и внедрено в матрицу из термореактивной смолы, прилегая к внешней периферии слоя стекловолокна.
Краткое описание изобретения
Целью настоящего изобретения является эффективная компенсация крутящих нагрузок на армированную волокном трубу карданного вала, изготовленную из композитного материала.
Для достижения вышеупомянутой цели, в настоящем изобретении предусмотрен карданный вал, содержащий удлиненную монолитную композитную трубу с передним шарниром, содержащим вилку трубы, и задним шарниром на расстоянии от переднего шарнира, при этом оба шарнира предусмотрены на соответствующих противоположных концах. Карданный вал содержит внутренний слой, который выполнен из углеродных волокон или стекловолокон, которые коаксиально намотаны друг на друга, и наружный слой, намотанный непосредственно на внутренний слой, и соотношение между толщиной намотки из углеродного волокна и толщиной намотки из стекловолокна больше 0,1. Отношение намотки из углеродного волокна, составляющее больше 0,1, обеспечивает значительное снижение по сравнению со стальными карданными валами, в то время как влияние монолитной композитной трубы на собственную частоту изгибных колебаний уменьшено, так что оно не влияет на рабочие параметры.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения наружный слой композитной трубы состоит по существу из углеродного волокна. Таким образом, углеродные волокна эффективно компенсируют крутящие нагрузки. В альтернативном варианте осуществления различные полимерные волокна могут быть включены в углеродное волокно, или волокна могут быть покрыты смолой или другим покрытием с целью армирования волокон.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения внутренний слой композитной трубы состоит по существу из стекловолокна. Таким образом, внутренний слой может быть легко и быстро получен путем наматывания стекловолокна в виде трубы.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения соотношение между толщиной намотки из углеродного волокна и толщиной намотки из стекловолокна составляет от 0,8 до 1,2. Таким образом, несмотря на расширение, основная частота изгибных колебаний удовлетворяет значениям, ожидаемым от карданного вала, состоящего из двух деталей. При этом традиционные валы, изготовленные из двух деталей, уменьшаются до одной детали, и соединение между двумя валами устраняется. Это также снижает вес и уровень шума. Уменьшение количества деталей сокращает время сборки композитного карданного вала, затраты на инвентаризацию и упрощает техническое обслуживание и компоненты. Кроме того, стальные, алюминиевые карданные валы для более длинных трансмиссий с требованиями к критической скорости 7500 об/мин и выше также разработаны с учетом серьезных конструктивных ограничений.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения внешняя периферия композитной трубы полностью образована наружной лицевой стороной наружного слоя. В этом случае нет необходимости в смеси стекловолокна и смолы, которая используется для предотвращения раскрытия волокон на высоких скоростях. Наружный слой из углеродного волокна, который легко формируется путем наматывания на внутренний слой, достаточен для достижения осевой жесткости, ожидаемой от карданного вала. Предпочтительно, ориентацию волокон выбирают равной 45° как для углеродных волокон, так и для стекловолокон. В альтернативных вариантах осуществления могут быть выбраны другие ориентации волокон.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения наружный слой, образующий внешнюю периферию композитной трубы, выполнен из углеродного волокна или стекловолокна. Таким образом, было обнаружено, что карданный вал, который неизбежно подвергается воздействию внешней среды, усиливается за счет обеспечения его прочности материалом из стекловолокна.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения стекловолокно состоит из намотки «зебра» в наружном слое.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения наружный слой трубы карданного вала представляет собой композитную трубу, выбранную из группы, состоящей из углерода, стекла или эпоксидной смолы в качестве гибридного материала. Таким образом, при использовании материала из углеродного волокна обеспечивается преимущество в стоимости за счет сохранения потери массы от 2 до 10% по сравнению с известными трубами. Кроме того, оптимизация производительности достигается за счет контроля потери массы максимум на 5%.
Для достижения вышеупомянутой цели, настоящее изобретение включает этапы, на которых: получают полый цилиндрический внутренний слой с помощью процесса наматывания волокна с достижением заданной толщины намотки стекловолокна путем простого наматывания стекловолокна; достигают заданной толщины намотки из углеродного волокна с помощью процесса накручивания волокна на наружную сторону внутреннего слоя до тех пор, пока композитная труба не будет образована путем полного накручивания углеродного волокна; крепят передний шарнир и задний шарнир к соответствующим концам композитной трубы вдоль соединительной части. Гибридный композитный карданный вал получают методом наматывания нити. Высокая скорость, например 100 об/мин или выше, точное позиционирование непрерывного волокна в предлагаемых моделях составляет основу процесса наматывания нити. Это позволяет адаптировать конструкцию к заранее определенным значениям веса, жесткости на кручение, осевой жесткости, жесткости на изгиб или другим конструктивным свойствам. В первую очередь, неожиданное снижение уровня шума достигается при наматывании стекловолокна с образованием внутреннего слоя и наматывании поверх него углеродного волокна.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения предусмотрено такое количество намоток внутреннего слоя и количество намоток наружного слоя, что толщина намотки из стекловолокна и толщина намотки из углеродного волокна по существу равны друг другу. Таким образом, было обнаружено, что стекловолокна и углеродные волокна, имеющие различные характерные механические свойства, демонстрируют эффективное сопротивление усталости по сравнению с другими композитными каучуками, в которых они используются вместе.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлен вид спереди иллюстративного варианта осуществления композитного карданного вала согласно настоящему изобретению.
На фиг. 2а показано поперечное сечение композитного карданного вала, показанного на фиг. 1.
На фиг. 2b показано поперечное сечение композитного карданного вала с увеличенной толщиной углеродного слоя.
Подробное описание изобретения
В данном подробном описании объект изобретения описан со ссылкой на примеры без каких-либо ограничений, а лишь для лучшего представления объекта.
На фиг. 1 показан вид спереди карданного вала, содержащего цельную композитную трубу (20). Вилка (12) трубы прикреплена коаксиально к внутренней полости композитной трубы (20) с одного конца известным способом крепления, например сваркой, склеиванием по форме и т. д. С другого конца прикреплен задний шарнир (40) посредством сварного шва (32), расположенного по окружности на соединительной части (30). Универсальный шарнир (14) на вилке (12) трубы позволяет прикрепить фланцевую вилку (16) к композитной трубе (20) со стороны переднего шарнира (10).
На фиг. 2a композитная труба (20), используемая в карданном валу, показана в поперечном сечении. Внутренний слой (24) получают в полой цилиндрической форме путем наматывания стекловолокна на оправку (не показана) под углом 45° (например, 100 об/мин). Наружный слой (22) получают путем наматывания углеродного волокна на внутренний слой (24), опять же со скоростью наматывания внутреннего слоя (24), под углом 45°. Проведенные эксперименты показали, что композитная труба (20), в которой соотношение толщины (h1) намотки из стекловолокна и толщины (h2) намотки из углеродного волокна, а также стекловолокно и углеродные волокна, имеющие различные характерные механические свойства, обладают эффективным сопротивлением усталости по сравнению с другими композитными трубами. На фиг. 2b значения толщины намотки рассчитаны иначе. Соотношение (h1/h2) толщины (h1) намотки из углеродного волокна и толщины (h2) стекловолокна выбрано равным 0,1. В этом случае соотношение толщин слоев материала также обеспечивает конструкцию, в которой сопротивление кручению карданного вала является достаточным по сравнению с двухкомпонентным стальным карданным валом, а собственная частота изгибных колебаний остается небольшой.
В композитных конструкциях, в том числе трубах карданного вала, механические свойства в основном определяются механическими свойствами волокон и ориентацией волокон внутри трубы. В композитной трубе (20) карданного вала выбраны волокна, обеспечивающие лучшую прочность, жесткость и стоимость. Ориентация волокон может быть изменена и рассчитана с обеспечением желаемой силы крутящего момента и осевой жесткости.
Ссылочные обозначения
10 Передний шарнир 22 Наружный слой
12 Вилка трубы 24 Внутренний слой
14 Универсальный шарнир 30 Соединительная часть
16 Фланцевая вилка 32 Сварной шов
20 Композитная труба 40 Задний шарнир

Claims (10)

1. Карданный вал, содержащий удлиненную монолитную композитную трубу (20) с передним шарниром (10), содержащим вилку (12) трубы, и задним шарниром (40) на расстоянии от переднего шарнира (10), при этом оба шарнира предусмотрены на ее соответствующих противоположных концах, при этом внутренний слой (24) содержит углеродные волокна или стекловолокна, которые коаксиально намотаны друг на друга, и наружный слой (22) намотан непосредственно на внутренний слой (24), отличающийся тем, что соотношение (h1/h2) между толщиной (h1) намотки из углеродного волокна и толщиной (h2) намотки из стекловолокна составляет от 0,8 до 1,2.
2. Карданный вал по п. 1, отличающийся тем, что наружный слой (22) композитной трубы (20) состоит по существу из углеродного волокна.
3. Карданный вал по п. 2, отличающийся тем, что внутренний слой (24) композитной трубы (20) состоит по существу из стекловолокна.
4. Карданный вал по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что внешняя периферия композитной трубы (20) полностью образована наружной лицевой стороной наружного слоя (22).
5. Карданный вал по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что наружный слой (22), образующий внешнюю периферию композитной трубы (20), выполнен из углеродного волокна или стекловолокна.
6. Карданный вал по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что стекловолокно состоит из намотки «зебра» в наружном слое (22).
7. Карданный вал по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что наружный слой (22) трубы карданного вала представляет собой композитную трубу (20), выбранную из группы, состоящей из углерода, стекла или эпоксидной смолы в качестве гибридного материала.
8. Карданный вал по п. 7, отличающийся тем, что количество углерода, используемого в наружном слое (22), варьируется по массе от 0,1% до 10%, предпочтительно приблизительно 5%.
9. Способ изготовления карданного вала по любому из предыдущих пунктов, включающий этапы, на которых: получают полый цилиндрический внутренний слой (24) с помощью процесса наматывания волокна с достижением заданной толщины (h2) намотки стекловолокна путем простого наматывания стекловолокна; достигают заданной толщины (h1) намотки из углеродного волокна с помощью процесса накручивания волокна на наружную сторону внутреннего слоя (24) до тех пор, пока композитная труба (20) не будет образована путем полного накручивания углеродного волокна; крепят передний шарнир (10) и задний шарнир (40) к соответствующим концам композитной трубы (20) вдоль соединительной части (30).
10. Способ изготовления карданного вала по п. 9, отличающийся тем, что предусмотрено такое количество намоток внутреннего слоя (24) и количество намоток наружного слоя (22), что толщина (h2) намотки из стекловолокна и толщина (h1) намотки из углеродного волокна по существу равны друг другу.
RU2021107129A 2018-09-21 2019-06-22 Узел и способ изготовления гибридной композитной трубы карданного вала RU2766646C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR201813603 2018-09-21
TR2018/13603 2018-09-21
PCT/TR2019/050486 WO2020060511A2 (en) 2018-09-21 2019-06-22 Production assembly and method for hybrid composite driveshaft tube

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2766646C1 true RU2766646C1 (ru) 2022-03-15

Family

ID=69888805

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021107129A RU2766646C1 (ru) 2018-09-21 2019-06-22 Узел и способ изготовления гибридной композитной трубы карданного вала

Country Status (4)

Country Link
US (1) US12078207B2 (ru)
EP (1) EP3843975A4 (ru)
RU (1) RU2766646C1 (ru)
WO (1) WO2020060511A2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2802378C1 (ru) * 2020-12-18 2023-08-28 Тирсан Кардан Санайи Ве Тиджарет Аноним Ширкети Вилка трубы из углеродного композита

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2017260A (en) * 1978-03-27 1979-10-03 Celanese Corp Carbon fibre reinforced composite drive shaft
SU820671A3 (ru) * 1977-04-28 1981-04-07 Юнион Карбид Корпорейшн (Фирма) Карданный шарнир и способ егоизгОТОВлЕНи
US20150060594A1 (en) * 2013-09-05 2015-03-05 Sikorsky Aircraft Corporation High speed composite drive shaft
US20180142726A1 (en) * 2016-11-18 2018-05-24 Dana Automotive Systems Group, Llc Open composite shaft

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3651661A (en) * 1970-02-02 1972-03-28 United Aircraft Corp Composite shaft with integral end flange
US4089190A (en) * 1976-04-14 1978-05-16 Union Carbide Corporation Carbon fiber drive shaft
US4367189A (en) * 1978-03-13 1983-01-04 Associated Engineering Public Limited Company Bearing
JPS55149437A (en) * 1979-05-10 1980-11-20 Ciba Geigy Ag Transmission shaft
DE3139247A1 (de) * 1980-10-06 1982-07-22 Celanese Corp., 10036 New York, N.Y. Kardangelenk-wellenkupplungen entbehrlich machende zusammengesetzte fahrzeug-antriebswelle
JPS5949923A (ja) * 1982-09-16 1984-03-22 Honda Motor Co Ltd 繊維強化合成樹脂管と金属製継手部材との接合方法
DE3331789A1 (de) 1982-09-29 1984-03-29 Dana Corp., 43697 Toledo, Ohio Verfahren zur herstellung einer antriebswelle
GB2133499B (en) * 1982-11-16 1985-10-09 Honda Motor Co Ltd Shafts incorporating fibre-reinforced plastics
GB8323604D0 (en) * 1983-09-02 1983-10-05 Westland Plc Fibre-reinforced shaft assembly
US4863416A (en) * 1985-08-16 1989-09-05 Lord Corporation Misalignment accommodating composite shaft
EP0222660A1 (fr) * 1985-11-14 1987-05-20 Spiflex S.A. Procédé pour renforcer un élément cylindrique aux efforts de torsion et élément cylindrique s'y rapportant
JP2805327B2 (ja) * 1988-06-24 1998-09-30 東燃株式会社 繊維強化複合樹脂製棒状成形体及びその製造方法
WO1993001441A1 (fr) * 1991-07-01 1993-01-21 Institut Français Du Petrole Procede de fabrication d'une ligne a raideur variable et element associe
FR2683260B1 (fr) * 1991-11-05 1995-10-20 Aerospatiale Tube en materiau composite pour forage et/ou transport de produits liquides ou gazeux, en particulier pour l'exploitation petroliere en mer et procede de fabrication d'un tel tube.
JP3453832B2 (ja) * 1994-02-17 2003-10-06 株式会社豊田自動織機 繊維強化複合材料製駆動シャフト及びその製造方法
GB2424464B (en) * 2005-03-22 2007-02-14 Crompton Technology Group Ltd Composite transmission shaft joint
DE102007018082A1 (de) * 2007-04-17 2008-10-23 Liebherr-Aerospace Lindenberg Gmbh Transmissionswelle
DE102008056018A1 (de) * 2008-11-05 2010-05-06 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Triebwerkswelle für ein Gasturbinentriebwerk
DE102008056002A1 (de) * 2008-11-05 2010-05-06 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Triebwerkswelle aus einem Faserverbundkunststoffrohr mit metallischen Antriebs-und Abtriebszapfen
US8783300B2 (en) * 2009-08-14 2014-07-22 Kongsberg Actuation Systems Ii, Inc. Hose assembly and method of forming the same
US8904904B2 (en) * 2011-11-03 2014-12-09 The Boeing Company Tubular composite strut having internal stiffening

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU820671A3 (ru) * 1977-04-28 1981-04-07 Юнион Карбид Корпорейшн (Фирма) Карданный шарнир и способ егоизгОТОВлЕНи
GB2017260A (en) * 1978-03-27 1979-10-03 Celanese Corp Carbon fibre reinforced composite drive shaft
US20150060594A1 (en) * 2013-09-05 2015-03-05 Sikorsky Aircraft Corporation High speed composite drive shaft
US20180142726A1 (en) * 2016-11-18 2018-05-24 Dana Automotive Systems Group, Llc Open composite shaft

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2802378C1 (ru) * 2020-12-18 2023-08-28 Тирсан Кардан Санайи Ве Тиджарет Аноним Ширкети Вилка трубы из углеродного композита

Also Published As

Publication number Publication date
US20220025922A1 (en) 2022-01-27
EP3843975A2 (en) 2021-07-07
EP3843975A4 (en) 2022-06-01
US12078207B2 (en) 2024-09-03
WO2020060511A2 (en) 2020-03-26
WO2020060511A3 (en) 2020-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5601493A (en) Drive shaft made of fiber reinforced plastics, and method for connecting pipe made of fire-reinforced plastics
US7731593B2 (en) Composite transmission shaft joint
US5683300A (en) Drive shaft made of fiber reinforced composite material and method of manufacturing the same
US5397272A (en) Braided composite shaft with yoke member
US7419435B2 (en) Composite torque tube captured end fitting
CA1130594A (en) Power transmission shaft
US8529361B2 (en) Drive shaft, in particular radial shaft for a gas-turbine engine
JP2001047883A (ja) 動力伝達シャフト
US7543895B2 (en) Metal-sheathed composite vehicle axle
RU2766646C1 (ru) Узел и способ изготовления гибридной композитной трубы карданного вала
SE442892B (sv) Transmissionssystem for overforing av vesentliga vridmoment mellan tva punkter
CN112867607B (zh) 车轮
US4568314A (en) Universal joint shaft assembly
GB2406154A (en) Composite shaft with metal sleeve
JP2007271079A (ja) トルク伝達軸
JP3652764B2 (ja) ゴルフクラブシャフト
JPH0694024A (ja) 繊維強化樹脂製ドライブシャフトおよびその製造方法
CN102808830B (zh) 销轴、工程机械的臂架的连接结构和混凝土泵送设备
JPH0742974B2 (ja) 繊維強化プラスチック製伝動軸の製造方法
JP2573860B2 (ja) 繊維強化プラスチック製軸の製造方法
US12123460B2 (en) Power transmission shaft
US12078211B2 (en) Interference fit connection for a shaft
EP3770449A1 (en) Power transmission shaft
US20220154762A1 (en) Drive shaft with an integrated flange
EP0474441A2 (en) Fiber-reinforced plastics drive shafts