WO2014005584A1 - Method for producing a propeller shaft from a fiber-plastic composite material, propeller shaft, and propeller shaft arrangement - Google Patents

Method for producing a propeller shaft from a fiber-plastic composite material, propeller shaft, and propeller shaft arrangement Download PDF

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WO2014005584A1
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joint
yoke
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cardan shaft
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Oliver Fischer
Martina PANITZEK
Christoph Rüegg
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Xperion Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to technologies in the field of propeller shafts.
  • Cardan shafts are usually used for the transmission of torques or rotational movements, be it for example in general mechanical engineering or especially in vehicle construction.
  • the propeller shaft has a tubular cardan shaft body on which at least one yoke is arranged, which is useful to produce a cardan shaft assembly in which the joint shaft is integrated in a joint, such that the joint with the inclusion of the yoke the cardan shaft body is arranged.
  • FKV fiber-plastic composite material
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • GRP glass fiber reinforced plastic
  • tubular cardan shaft body is made of a fiber-plastic composite material
  • a particular challenge is to functionally produce the transition to the joint.
  • the joint to be integrated is made of metal, a change of the material takes place in the region of the connection of the joint to the tubular cardan shaft body, namely from the fiber-plastic composite material to the metal.
  • a connection for fiber-plastic tubes, in particular hollow shafts of motor vehicles is described, which deals with this problem. It is there provided with longitudinally toothed interference fit.
  • a disadvantage of this technology is the need for an overlap region for the introduction of force between the tubular drive shaft body of the fiber-plastic composite material and the metallic connector, wherein due to the required joint pressure, a relatively high wall thickness of the metallic connector is necessary.
  • the document DE 10 2009 026 013 AI proposes in this connection, first to produce the yoke separately from the tubular cardan shaft body in the form of two fork halves.
  • the fiber winding technique and the pressing or injection process for producing a fiber composite material may be mentioned.
  • the two fork halves are each designed as a fiber composite bending beam and then mounted with the aid of a clamping ring on the tubular cardan shaft body end.
  • the manufacturing process requires a separate manufacturing of the tubular cardan shaft body on the one hand and the on the other hand, the steering fork on the other hand, which is also designed in several parts.
  • the separately produced parts of the PTO shaft must then be joined together.
  • the object of the invention is to provide new technologies in the field of propeller shafts, which consist at least partially of a fiber-plastic composite material, with which an effort-reduced and more cost-effective production of propeller shafts is possible.
  • the propeller shafts should have the lowest possible weight.
  • a propeller shaft in particular cardan shaft, made of a fiber-plastic composite material having a tubular Gelenkwellenkör- per and on the propeller shaft body end arranged yoke having a receiving device for a joint member, wherein the propeller shaft body and the yoke are designed as a one-piece, fiber-wound component.
  • an articulated shaft arrangement with a propeller shaft which has a tubular cardan shaft body and an articulated fork arranged at the end of the cardan shaft body, and a joint, which is formed with the participation of the joint fork, is such that one of the articulated arms arranged on the cardan shaft body fork associated articulated fork via a hinge element to a receiving device articulated, which is formed on the yoke, wherein the propeller shaft body and the yoke are designed as a one-piece, fiber-wound component.
  • filament winding which is known as such in various embodiments and is also referred to as "filament winding"
  • filament winding makes it possible to produce tubular cardan shaft body and joint yoke formed thereon in one operation, such that a one-piece, fiber-wound component is produced
  • the one - piece production by means of fiber wounds makes it possible to produce a component in which the integration of the joint coupling in the form of the yoke into the propeller shaft on the shaft joint can be achieved by means of fiber - plastic composite material
  • the result is a one-piece composite of tubular cardan shaft body on the one hand and yoke on the other, which defies high mechanical demands despite its low weight ren allows an individual adjustment of the manufacturing process to different types of propeller shafts, for example by selecting the used for winding fibers and / or the particular type of winding used the fibers.
  • carbon fiber reinforced plastic materials can be used, but also glass fiber reinforced plastic materials can be used.
  • the raw materials fiber and matrix resin are processed at low cost into a single component in one method step.
  • a flat textile semi-finished product (fabric, scrim, mat) must first be produced in a first process step, which is then impregnated in a second process step by injection of the resin in the mold.
  • the material costs are therefore significantly lower in the winding process.
  • the fiber winding process does not require a multi-part tool, which causes high costs, but only a cylindrical winding core, the relatively simple and cost-effective. is inexpensive to manufacture. As a result, the total tool costs are significantly lower than in the injection or pressing process.
  • a preferred development provides that at the end, at least in the region of the joint gas, a material thickening is produced.
  • the material thickening By means of the material thickening, the direct transition from the tubular cardan shaft body into the end-side yoke can be carried out.
  • the tubular cardan shaft body has a wall thickness corresponding to its function.
  • a corresponding material thickening can be used.
  • the material thickening can be carried out as a fiber-wound material thickening, which means that additional fibers are wound up in the region of the material thickening.
  • fibers are wound locally in the peripheral direction during formation of the material thickening and / or textile semi-finished products are locally inserted.
  • the insertion of textile semi-finished products can be used as an alternative or in addition to the fiber-wound in the circumferential direction material thickening.
  • textile semi-finished products for example, tissue or so-called multiaxial scrims can be used.
  • the fiber-plastic composite material is post-processed after curing by machining.
  • machining for example, edge processing can be carried out.
  • working out of recesses and / or breakthroughs can be provided.
  • a training provides that the receiving device for the joint element is made with opposing pin bosses on the yoke.
  • the pin bosses are used for supporting a joint element, which is a spider, for example, a spider of a universal joint.
  • provision may be made for recesses for engaging one of the joint yokes to be assigned in the area of the articulated fork arranged at the end. ten yoke are formed.
  • recesses are produced in the region of the end-side yoke of the articulated shaft and / or adjacent thereto, for example by means of subsequent machining, so as to produce a receiving space in which then engages a yoke which is the joint fork formed on the end of the joint body is assigned in the trainee joint, so cooperates with this in the joint via one or more the yokes coupling joint elements.
  • the recesses may be in the form of a semicircle or a semi-ellipse.
  • the end-mounted joint fork is formed circumferentially closed.
  • the propeller shaft in the region of the end arranged joint fork is made circumferentially closed. So it just lacks recesses, which serve in the joint training the receiving the flange-side yoke.
  • a hinged fork allows the inclusion of an asymmetric spider on the propeller shaft.
  • the asymmetrical spider has crossed articulated arms of different lengths. The spider thus extends in one direction to a lesser extent than in the transverse direction thereto. However, in the respective direction extending from the center of the spider articulated arms are symmetrical in the respective direction to the center.
  • the propeller shaft is integrally formed with a joint which is formed with the participation of the tubular cardan shaft end end arranged yoke, for example, such that a flange-side yoke via the joint member, for example, a spider, coupled to the yoke on the tubular cardan shaft body.
  • the flange-side yoke is formed on a connecting flange of the joint, which preferably also consists of a fiber-plastic composite material. It can be provided that the connecting flange is designed with the flange-side yoke as a one-piece molded part.
  • a one-piece joint component may be formed from a fiber-plastic composite material which has a joint fork arranged on one end section and a connecting flange arranged on an opposite end section.
  • the one-piece joint component can be coupled to a coupling component of a joint, in particular a universal joint, so as to be integrated into the joint.
  • the one-piece joint component can be connected via the connecting flange arranged on the opposite side to components or elements which are intended to couple to a joint.
  • the one-piece joint component may also be referred to as a flange-side joint component.
  • a cardan shaft assembly is provided with the one-piece hinge member.
  • a joint-shaft-side joint component is arranged on an axially extending propeller shaft end. This is coupled to a joint coupling element, for example a spider, which on the other hand couples to the flange-side joint component, so that the propeller shaft is provided with a joint, in particular a universal joint.
  • a method for producing a joint member wherein the joint member is made at one end portion with a yoke and an opposite end portion with a connecting flange and as an integral part of a fiber-plastic composite material.
  • a preferred embodiment provides a first component portion in which fibers of the fiber-plastic composite material have a first fiber orientation and a second component portions in which fibers of the fiber-plastic composite material have a second fiber orientation that is different from the first fiber orientation.
  • the respective fiber orientation is expediently formed as a preferred orientation, in which a predominant proportion of the fibers, for example at least 50%, are aligned substantially in accordance with the preferred orientation.
  • a possible fiber orientation is also characterized in that a random or disordered orientation of the fibers is formed in the component section. In this case, then preferably at least 50% of the fibers have a random orientation.
  • a first composite material region in which mainly fibers of a first type of fiber are arranged, and a second composite material region may be provided, in which predominantly fibers of a second type of fiber are arranged, which is different from the first type of fiber.
  • the first and second types of fibers may differ in one or more fiber properties. This includes, for example, the material from which the fibers are made. For example, carbon fibers and glass fibers can be used. But also a variation in the thickness of fibers made of the same material can lead to the distinction of fiber types.
  • first and the second type of fiber differ at least with regard to the fiber length.
  • continuous fibers and on the other hand long fibers can be used as different types of fibers.
  • continuous fibers are fibers with a length that extends over the entire structural length of the component. Long fibers may, for example, have a length between about 0.5 cm and about 5 cm.
  • the first component section comprises an outer edge region of the joint fork and the second component section comprises an inner region of the joint fork.
  • the inner region of the yoke may be provided with one or more apertures, which may also be referred to as a pin eye.
  • the breakthrough serves, for example, the inclusion of a joint coupling component, in particular a spider. It can then be provided that fibers in the hole or eye near area have a preferred orientation in the radial direction.
  • the first composite material region comprises the outer edge region of the joint fork and the second composite material region the inner region of the joint fork.
  • predominantly or exclusively endless fiber strands are arranged in the outer edge region of the yoke. This makes it possible to form a loop-like reinforcement of the plastic material in the outer region.
  • long fibers are preferably introduced, which may have, for example, a random orientation.
  • the joint component is designed as a fiber-plastic pressed component.
  • it may be provided to introduce a fiber-plastic molding compound into a molding tool in one or more press-molding steps and to apply pressure to the molding, for example using a stamp and / or a pressing component.
  • provision can be made for fibers to be introduced into the mold cavity before the introduction of the fiber-plastic molding compound, which fibers then combine with the fiber-plastic molding compound.
  • the process of producing the one-piece joint component it is possible to rework the previously hardened molded part, for example by machining to introduce, for example, one or more openings, in particular holes, which results in the region of the joint fork as well as in the region of the flange connection Case can be.
  • one or more pin bosses can be created in this way, thereby creating a receiving device for a joint coupling part, for example a spider.
  • One or more holes may be provided in the area of the flange connection so as to prepare the flange connection for a screw or bolt connection.
  • a propeller shaft which has an axially extending drive shaft body and a yoke, which is arranged on the end of the propeller shaft body.
  • the cardan shaft body and the yoke are connected to one another via a rotationally locked connection, in which a shaft-body-side connecting element and a fork-side connecting element are connected to one another to form the connection.
  • the shaft-body-side connecting element on the cardan shaft body and / or the fork-side connecting element on the yoke are formed as a fiber-plastic pressing element.
  • the propeller shaft can be produced by a method in which an axially extending cardan shaft body with a shaft body side connecting element and a yoke be provided with a fork-side connecting element. Cardan shaft body and yoke are then connected together by means of a rotational connection. In the rotational connection, the yoke is arranged end to the propeller shaft body.
  • the shaft-body-side connecting element and the fork-side connecting element are connected to each other in forming the rotational connection.
  • the shaft-body-side connecting element on the cardan shaft body and / or the fork-side connecting element on the yoke are manufactured by means of compression molding and curing of a fiber-plastic molding compound as a fiber-plastic pressing element.
  • the shaft-body-side connecting element and the fork-side connecting element are slidably connected relative to each other in the axial direction, so that, for example, for operational propeller shaft length change, an axial relative movement between the joint fork and the cardan shaft body is made possible.
  • the PTO shaft described herein may be used in the PTO shaft assembly discussed above.
  • the rotational connection between the cardan shaft body and the yoke means, in particular, that a rotational movement of the cardan shaft body or yoke forces the co-rotation of the other joint member to transmit a torsional moment.
  • Different materials can be used for the cardan shaft body, including in particular metallic materials or fiber-plastic composite materials.
  • the cardan shaft body is executable as a tubular body.
  • the shaft-body-side connecting element is preferably produced on an outer surface of the cardan shaft body and then cooperates with a fork-side connecting element which is produced on the inside of the yoke. But also a reverse Training can be provided, in which then the fork-side connecting element is made on an outer surface.
  • both the shaft body-side connecting element on the cardan shaft body and the fork-side connecting element on the yoke are formed as a fiber-plastic pressing element.
  • a fiber-plastic pressing element a fiber-plastic molding compound is used in the various embodiments, in which one or more types of fibers are embedded in a moldable plastic material, which cures after the press molding on the respective associated component.
  • a moldable plastic material for example, carbon fibers and / or glass fibers can be used as fibers.
  • the distribution of the fibers in the plastic mass is random.
  • the shaft-body-side connecting element and the fork-side connecting element are displaceable relative to each other in the rotational connection in the axial direction, so that an axial relative movement between the joint fork and the cardan shaft body is made possible.
  • the rotationally locked connection between the cardan shaft body and the yoke is designed in this embodiment such that upon occurrence of forces exceeding a constructionally adjustable limit force, the cardan shaft body and yoke are displaced relative to each other in the axial direction, so that the length of the propeller shaft changes.
  • the shaft-body-side connecting element and the fork-side connecting element are provided on mutually associated surfaces with mutually corresponding and at least partially engaged surface structures.
  • the surface structures are formed with a respective tooth structure, wherein extending or interrupted toothed webs preferably extend in the axial direction of the propeller shaft body. It can be provided that the surface structuring on the cardan shaft body and / or on the yoke on the respective surface are made circumferentially.
  • the rotational connection is made to form one or more centering aids. It may be provided that the one or more centering aids, which may be formed on the cardan shaft body and / or the yoke, circumferentially execute.
  • the cardan shaft body consists of a fiber-plastic composite material.
  • the cardan shaft body is embodied as a fiber-wound body, for example a tube reinforced with carbon fibers and / or glass fibers.
  • the yoke consists of a fiber-plastic composite material.
  • the shaft-body-side connecting element and / or the fork-side connecting element has, at least in sections, a sliding layer on a surface facing the other connecting element.
  • FIG. 1 is a perspective view of a portion of a propeller shaft assembly with a propeller shaft and a joint formed thereon,
  • FIG. 2 is a schematic representation of the portion of the propeller shaft assembly of FIG. 1 from the front
  • FIGS. 1 and 2 are schematic sectional views of the portion of the Gelenkwellenano- rrnung from FIGS. 1 and 2,
  • FIG. 4 shows a schematic sectional view along a sectional plane through a joint element embodied as a symmetrical spider in the case of the cardan shaft arrangement from FIGS. 1 and 2,
  • FIG. 5 shows a perspective illustration of a section of a further articulated shaft arrangement with a propeller shaft and a joint formed thereon with an outbreak for better visibility of the spider
  • FIG. 6 a schematic representation of the section of the further propeller shaft arrangement from FIG. 5 from the front
  • FIG. 7 shows a schematic sectional illustration of the section of the further articulated shaft arrangement from FIGS. 5 and 6,
  • FIGS. 8 shows a schematic sectional illustration along a sectional plane through a joint element embodied as an asymmetric spider in the case of the further cardan shaft arrangement from FIGS. 5 and 6,
  • FIG. 9 is a schematic representation of a hinge component made of a fiber-plastic composite material from the front
  • FIG. 10 is a schematic representation of the joint component of FIG. 9 from above,
  • FIG. 11 shows a schematic illustration of a method for producing the joint component from FIGS. 9 and 10, wherein a preforming tool for preforming is shown with a stamping tool,
  • Fig. 12 is a further schematic representation of the method for producing the
  • Joint component wherein a preformed fiber-plastic molding compound is introduced in the preforming tool
  • 1 is a further schematic representation of the method for producing the joint component, wherein a preform for the joint component is shown, a further schematic representation of the method for producing the joint component, wherein the preform is introduced in a further pressing tool,
  • FIG. 2 shows another schematic representation of the method for producing the joint component, wherein the joint component produced by means of finishing from the semifinished product in FIG. 17 is shown, FIG.
  • FIG. 2 shows a further schematic illustration of the method for producing the joint component, wherein a further illustration of the semifinished product from FIG. 17 is shown, FIG.
  • FIG. 20 a schematic representation of the portion of the propeller shaft body of Figure 20 from the front and from the side, wherein for forming a wave-body-side connecting element, a fiber-plastic molding compound is applied.
  • FIG. 21 a schematic representation of the portion of the cardan shaft body of FIG. 21 from the front and from the side, wherein for forming the shaft body side connecting element is a multi-part mold is shown
  • FIGS. 24a and 24b show schematic representations of the arrangement from FIGS. 24a and 24b, wherein a fiber-plastic molding compound is applied in the region of the molding shell,
  • Fig. 26a and b are schematic representations of the arrangement of Fig. 25a and 25b, wherein a
  • Figures 27a and b are schematic representations of the arrangement of Figures 26a and 26b from the front and from the side, wherein local reinforcements are formed by means of fiber coils,
  • FIG. 28 is a schematic representation of the arrangement of FIG. 27b from the side, with the winding core and the mold shell being removed
  • FIG. 29 is a schematic representation of a joint fork
  • Fig. 30 is a schematic representation of a portion of a propeller shaft with the tubular cardan shaft body, on the end of the yoke is arranged, and
  • FIG. 31 shows a schematic illustration of a section of the cardan shaft arrangement from FIG. 30 in a section along a line AA 'in FIG. 30.
  • Fig. 1 shows a perspective view of a portion of a propeller shaft assembly 1 with a propeller shaft 2, on which a hinge 3 is arranged, which is formed in the illustrated embodiment as a universal joint.
  • the propeller shaft 2 has a tubular cardan shaft body 4, on the end of which a yoke 5 in the region of a material thickening 6 is produced.
  • the propeller shaft 2 has an increased wall thickness, whereby a direct and gradual transition 7 between the tubular prop shaft body 2 and the end material thickening 6 is produced.
  • the propeller shaft 2 with the tubular propeller shaft 4 and the yoke 5 is integrally manufactured by means of fiber winding. Filament winding methods are known as such in various embodiments.
  • the end material thickening 6 can be produced in the winding process with a conventional laying eye or by means of an additional device on the winding machine, with which the band-shaped semi-finished textile products can be wound up.
  • carbon fibers are used in the winding process.
  • glass fibers can be provided.
  • the material thickening 6 can be produced by means of additional fiber windings and / or by inserting fibers and / or textile semi-finished products in the local region of the material thickening 6.
  • the yoke 5 has two pin bosses 8, 9 which are arranged opposite to each other and receive a joint element 10 designed as a spider.
  • the hinge member 10 the yoke 5 coupled to one of these associated yoke 1 1, which is connected to a connecting flange 12.
  • the associated joint fork 11 also couples to the spider 10, so that the joint fork 5 and the associated joint fork 11 are articulated via the joint member 10 to form the joint.
  • recesses 13, 14 are made in the region of the material thickening 6 adjacent to the yoke fork.
  • the production of the recesses 13, 14 takes place, for example, by means of subsequent machining of the semifinished product previously produced by means of the fiber winding method.
  • joint element arms 10a, 10b have the same length and are each arranged symmetrically to the center of the joint element 10.
  • This embodiment can also be referred to as a symmetrical joint element, whereby then a symmetrical joint is attached to the propeller shaft 2.
  • FIGS. 5 to 8 show an embodiment in which the articulated-element arms 10a, 10b are in each case also arranged symmetrically with respect to the center of the articulated element 10, but of different length (compare in particular FIG. 8). It is made as an asymmetric joint element, resulting in an asymmetric joint on the steering shaft 2 leads.
  • the propeller shaft 2 is then circumferentially in the region of the material thickening 6 free from the recesses 13, 14 (see Fig. 1). Their training is not necessary due to the unequal lengths of the joint element arms 10a, 10b. It is so the mechanical stability of the propeller shaft 2 in the region of the thickening 6 is not affected by the recesses 13, 14th
  • the articulated component 20 can be used in the articulated shaft arrangements described above as the component with the associated yoke 11 and the flange 12 connected thereto. But it can also be provided that to use the joint component in conjunction with other propeller shafts, such as propeller shafts, which consist wholly or partly of metal.
  • propeller shafts which consist wholly or partly of metal.
  • propeller shafts which consist wholly or partly of metal.
  • cardan shafts that have a tubular cardan shaft body made of fiber-reinforced plastic material and a metal yoke.
  • a completely made of metal propeller shaft can be provided, which then couples the joint member 20 via one or more joint elements.
  • a yoke 21 is integrally connected via a transition region 22 with a flange 23.
  • the yoke 21 has an eye portion 24 in which two pin bosses 25, 26 are made.
  • the pin bosses 25, 26 serve, for example, for receiving a spider, as described above in connection with the embodiments in FIGS. 1 to 8.
  • a preforming tool 30 having a cavity 31 is provided, into which endless fiber strands 32 impregnated with matrix resin are inserted and subsequently consolidated by means of a punch 33, in particular preformed.
  • a fiber-plastic molding compound 34 introduced and consolidated by means of a pressing tool 35, which is shown schematically in Figs. 12 and 14.
  • the fiber-plastic molding compound 34 contains long fibers in a moldable plastic compound.
  • the fiber-plastic molding compound 34 in an intermediate step in an auxiliary tool 36 by means of an auxiliary punch 37 and then the preformed fiber-plastic molding compound 34 in the cavity 31 of the preforming tool 30 to bring.
  • the fiber-plastic molding compound 34 is not preformed in this form.
  • a preform 38 for the joint component 20 according to FIG. 15 has now been produced.
  • the preform 38 has areas 39 in which endless fiber strands are embedded in the plastic material, as well as areas 40 with the long fibers of the fiber-plastic molding compound 34.
  • the continuous fibers 32 extend in particular in the edge region of the joint fork of the joint component 20 to be formed.
  • the preform 38 is introduced as shown in FIG. 16 in a further pressing tool 41 with a lower part 42, which provides a cavity 43, and acted upon by means of an upper part 44 with pressing pressure.
  • a semifinished product 45 according to FIG. 17 which is subsequently machined to produce the joint component 20 according to FIG. 18.
  • the flange 23 is provided with bores 46, which serve to form a Flanschver gland.
  • FIG. 19 shows a further illustration of the semifinished product 45 from FIG. 17, wherein the regions with endless fibers 39 and the regions with long fibers 40 are shown schematically.
  • the future bolt eye 26 is indicated by means of a dash-dot line.
  • a proportion of the total embedded fiber amount of at least about 30% is provided, in which the fibers do not deviate more than about +/- 20 ° from the radial direction of the future stud boss 26.
  • the joint component 20 represents an advantageous development for several reasons. With its help, there is also a flange-side part of a joint of fiber-plastic composite material.
  • the hinge member 20 increases the bearing fatigue strength by another Fiber orientation in the area of the edge of the hole by the hole is introduced only after the shaping and the fibers are intentionally cut through this. It is by means of simple, inexpensive, easily automatable manufacturing processes.
  • a loop-like fiber orientation around a pin bore results in only low bearing strength when the fiber loop is not laterally supported.
  • Such lateral support is in a yoke of fiber-plastic composite material, in particular CFRP, but not possible or at least not appropriate to produce.
  • CFRP fiber-plastic composite material
  • the hinge member 20 is therefore pierced only after the forming process and has many different fiber orientations in the vicinity of the bore, at least about 30% of which deviates by no more than about + / - 20 ° from the radial direction. This is conveniently and inexpensively achieved by using a long fiber reinforced molding compound with random fiber orientation in the vicinity of the later bore. This material selection is combined with endless fiber strands, which form a loop-like reinforcement only in the outer area of the eye, but not in the vicinity of the bore.
  • the other areas of the joint component 20 preferably also have a random (involuntary) fiber orientation and are thus inexpensive to manufacture without complex measures to ensure any prescribed (arbitrary) fiber orientation.
  • the somewhat lower rigidity and strength values of a long-fiber-reinforced molding compound than continuous-fiber-reinforced laminates can be compensated by a suitable geometric design with slightly increased wall thicknesses.
  • the low density compared to steel fiber-plastic composite material used then still leads to a lightweight component, but in contrast to a continuous fiber reinforced component can be made much cheaper and easier to automate.
  • a propeller shaft in particular universal joint shaft, and a method for manufacturing will be described in which an axially extending propeller shaft body is connected via a rotational connection to a yoke, which is arranged on the end of a cardan shaft body.
  • FIGS. 20 to 23 are schematic views for describing a method of manufacturing a cardan shaft body 50 which is manufactured in the embodiment shown as a tubular cardan shaft body.
  • the cardan shaft body 50 is first made of a fiber-plastic composite material by means of fiber coils on a winding core 51.
  • Filament winding processes which are also referred to as "filament winding" in embodiments, are known as such in various embodiments.
  • a fiber-plastic molding compound 52 is then applied to the produced cardan shaft body 50.
  • the fiber-plastic molding compound 52 comprises a moldable plastic material in which fibers are randomly distributed, for example glass fibers and / or carbon fibers.
  • a die shell 53 which is multi-piece in the illustrated embodiment and has an inner tooth structure 53a, is applied to produce a shaft-body-side connecting member 54 having a surface structure 55 by the fiber-plastic molding compound 52.
  • the surface structure 55 has a toothing 56 and a centering section 57.
  • the toothing 56 has outwardly projecting teeth or toothed webs and recesses formed between them which extend in the axial direction of the cardan shaft body 50 extend.
  • the cardan shaft body 50 is then cured with mounted mold shell 53. After curing, the winding core 51 is pulled out (not yet shown in FIG. 23) and the mold shell 53 is removed in the radial or axial direction. As a result, the cardan shaft body 50 is formed with the integrally formed shaft body-side connecting element 54, which has the centering section 57.
  • FIGS. 24a and 24b show schematic representations in connection with a yoke and their preparation.
  • an arrangement is provided with a winding core 60 and a molded shell 61 mounted thereon.
  • the mold shell 61 has a negative surface structure 62 with a toothing 62a and a centering seat 62b.
  • the mold shell 61 is mirror-symmetric with respect to the negative surface structure 62.
  • a fiber-plastic molding compound 63 is applied in the area of the molding shell 61 and adjacently thereto and processed with the aid of a contour putty 64. Then, one or more layers of a supporting laminate 65 are applied by means of fiber winding method, which schematically show FIGS. 26a and 26b.
  • local reinforcing regions 66, 67 are then wrapped / wrapped on and / or between the individual layers of the supporting laminate 65, likewise by means of fiber winding processes, the wound fibers being embedded in a conventional manner in a plastic material.
  • the winding core 60 with the mold shell 61 is then separated from the component made of the fiber-plastic composite material according to FIG. 28.
  • a pole cap 68 is removed.
  • the components formed mirror-symmetrically on the mold shell 61 are separated in a comparable manner.
  • a yoke 69 which is shown schematically in FIG. 29
  • recesses 70 are then produced in the illustrated embodiment, preferably by means of machining.
  • the recess 70 may also be omitted, as has been described comparable above in connection with FIGS. 5 to 8.
  • the yoke 69 shown in FIG. 29 has a fork-side connecting element 72, which in the embodiment shown is formed with an internally encircling toothing whose surface structure is embossed by the shell 61.
  • FIG. 30 shows a schematic representation of a section of a propeller shaft in which the articulated fork 69 is now pushed onto the cardan shaft body 50 on the end in such a way that the shaft-body-side connecting element 54 and the fork-side connecting element 72 are in engagement to form a rotationally locked connection.
  • a liquid filling compound 74 is provided for forming a sliding layer via an opening 73, which deposits in a cavity 75 between the surface of the fork-side connecting element 72 and the shaft-body-side connecting element 54 and then solidifies.
  • the filling compound 74 may preferably be a thermosetting or a thermoplastic plastic.
  • a centering aid 76 is inserted, which centered the cardan shaft body 50 to the yoke 69 fork side and which is removed after the solidification of the filling material 74 again.
  • a centering is also shaft body side by the pressed-centering 57th
  • this arrangement provides an arrangement in which the yoke 69 is centered end mounted on the propeller shaft 50, wherein by means of the rotational connection, which is formed by means of the shaft body side and the fork-side connecting element 54, 72 and the solidified filling material 74, a backlash-free axial Relative movement between the propeller shaft 50 and the yoke 69 is made possible, so that the propeller shaft during operation, if appropriate forces occur, can change their length. Such a relative movement does not occur until attacking forces have exceeded a limit force. stride. Below the limit force cardan shaft body 50 and yoke 69 are secured against unintentional slipping. The rotational connection of the connection is ensured in the illustrated embodiment by means of the engagement of the toothings on the shaft body-side connecting element 54 and on the fork-side connecting element 72.
  • the filling compound 74 introduced via the opening 73 for forming the sliding layer in the surface region of at least one of the joining partners, for example on the surface of the fork-side connecting element 72 it may be provided to activate the surface regions to be coated, for example by means of radiation treatment. len, chemical activation and / or the use of a primer. Additionally or alternatively, it may be provided to deactivate the surface regions of the other joining partner, for example the surface of the shaft body-side connecting element 54 for which adhesion of the filling compound 74 is not desired, for example by applying a release agent or a release wax and / or or the use of oil or grease in these surface areas.
  • the PTO shaft can be combined with other PTO shaft technologies described above.
  • it may be provided to make the propeller shaft in one piece in the opposite end region, as has been explained above, for example, with reference to FIGS. 1 to 8.
  • the features of the invention disclosed in the above description, the claims and the drawings may be of importance both individually and in any combination for the realization of the invention in its various embodiments.

Abstract

The invention relates to a method for producing a propeller shaft (2), especially a universal joint, from a fiber-plastic composite material. According to said method, a tubular propeller shaft body (4) and a propeller yoke (5) arranged at the end of the propeller shaft body (4), said yoke being formed by a receiving device (8, 9) for a propeller element (10), is produced as a single piece by way of a filament winding process. The invention further relates to a propeller shaft and a propeller shaft arrangement.

Description

Verfahren zum Herstellen einer Gelenkwelle aus einem Faser-Kunststoff- Verbundmaterial, Gelenkwelle sowie Gelenkwellenanordnung  Method for producing a propeller shaft made of a fiber-plastic composite material, propeller shaft and cardan shaft arrangement
Die Erfindung betrifft Technologien auf dem Gebiet der Gelenkwellen. The invention relates to technologies in the field of propeller shafts.
Hintergrund background
Gelenkwellen dienen üblicherweise zur Übertragung von Drehmomenten oder Drehbewegungen, sei es zum Beispiel im allgemeinen Maschinenbau oder speziell im Fahrzeugbau. In ei- ner Ausbildung verfügt die Gelenkwelle über einen rohrförmigen Gelenkwellenkörper, an dem endseitig wenigstens eine Gelenkgabel angeordnet ist, die nutzbar ist, eine Gelenkwellenanordnung herzustellen, bei der in die Gelenkwelle ein Gelenk integriert ist, derart, dass das Gelenk unter Einbeziehung der Gelenkgabel an dem Gelenkwellenkörper angeordnet ist. Zum Zwecke der Gewichtsreduzierung wurde vorgeschlagen, metallische Gelenkwellen durch Gelenkwellen zu ersetzen, bei denen der rohrförmige Gelenkwellenkörper aus einem Faser- Kunststoff-Verbundmaterial (FKV, Composite Material) besteht. Als Faser-Kunststoff-Ver- bundmaterialien kommen insbesondere kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) oder glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) zum Einsatz. Cardan shafts are usually used for the transmission of torques or rotational movements, be it for example in general mechanical engineering or especially in vehicle construction. In one embodiment, the propeller shaft has a tubular cardan shaft body on which at least one yoke is arranged, which is useful to produce a cardan shaft assembly in which the joint shaft is integrated in a joint, such that the joint with the inclusion of the yoke the cardan shaft body is arranged. For the purpose of weight reduction, it has been proposed to replace metallic propeller shafts by propeller shafts in which the tubular propeller shaft body consists of a fiber-plastic composite material (FKV, composite material). As fiber-plastic composite materials in particular carbon fiber reinforced plastic (CFRP) or glass fiber reinforced plastic (GRP) are used.
In die Gelenkwelle können unterschiedliche Arten von Gelenken integriert werden, die beispielsweise auch einen Ausgleich eines Winkelversatzes und / oder einen Axialversatz im Einbau- und Betriebszustand ermöglichen können. Zu den Gelenkarten gehören insbesondere Kardangelenke, Gummigelenkscheiben, Gleichlaufgelenke, Lamellenkupplungen und der- gleichen. In the propeller shaft different types of joints can be integrated, which can for example also allow compensation of angular misalignment and / or axial misalignment in installation and operating condition. Cardan joints, rubber disc washers, constant velocity joints, multi-disc clutches and the like belong to the joint types in particular.
Ist der rohrförmige Gelenkwellenkörper aus einem Faser-Kunststoff- Verbundmaterial hergestellt, so besteht eine besondere Herausforderung darin, den Übergang zum Gelenk funktionsgerecht herzustellen. Ist das zu integrierende Gelenk aus Metall, so findet im Bereich der An- bindung des Gelenkes an den rohrförmigen Gelenkwellenkörper ein Wechsel des Werkstoffes statt, nämlich vom Faser-Kunststoff- Verbundmaterial zum Metall. In dem Dokument DE 30 07 896 AI ist eine Anschlussverbindung für Faserkunststoffrohre, insbesondere Hohlwellen von Kraftfahrzeugen, beschrieben, die sich mit diesem Problem beschäftigt. Es ist dort ein längsverzahnter Pressverband vorgesehen. Ein Nachteil dieser Technologie besteht in der Notwendigkeit eines Überlappungsbereiches zur Krafteinleitung zwischen dem rohrförmigen Gelenkwellenkörper aus dem Faser-Kunststoff-Verbundmaterial und dem metallischen Anschlussstück, wobei wegen des erforderlichen Fugendruckes eine relativ hohe Wanddicke des metallischen Anschlussstückes notwendig ist. Dieses führt zu einem recht hohen Gewicht des Krafteinleitungsbereiches. Außerdem ist die Herstellung eines geeigneten Pressverbandes aufgrund geringer zulässiger Toleranzen, der Herstellung der Längsverzahnung und des Fügeprozesses mit hohen Kräften kostenaufwendig. Aufgrund der hohen lokalen Kräfte zwischen der Gelenkgabel am rohrförmigen Gelenkwellenkörper einerseits und dem hieran koppelnden Gelenkkreuz andererseits weisen die Gelenkgabeln bei metallischen Gelenken, beispielweise Kardangelenken, eine recht hohe Wanddicke auf und sind entsprechend schwer. Dieser metallische rohrförmige Gelenkwellenkörper bei einer rein metallischen Kardangelenkwelle benötigt zur Drehmomentübertragung jedoch nur eine weitaus geringere Wanddicke. Fertigungstechnisch führt dies in der Serienproduktion meist zu gezogenen Rohren und geschmiedeten Gelenkgabeln, die mittels Schweiß verfahren miteinander verbunden sind. Für kleine Serien und Einzelstücke werden die Gelenkgabeln auch mit Hilfe spanender Bearbeitung aus Vollmaterial erzeugt. Dies ist mit hohen Kosten verbunden, insbesondere für ein Schmiedewerkzeug aber auch für die spanende Bearbeitung und den Fügeprozess. Insgesamt sind metallische Gelenkgabeln relativ teure Bauteile. If the tubular cardan shaft body is made of a fiber-plastic composite material, then a particular challenge is to functionally produce the transition to the joint. If the joint to be integrated is made of metal, a change of the material takes place in the region of the connection of the joint to the tubular cardan shaft body, namely from the fiber-plastic composite material to the metal. In the document DE 30 07 896 AI a connection for fiber-plastic tubes, in particular hollow shafts of motor vehicles, is described, which deals with this problem. It is there provided with longitudinally toothed interference fit. A disadvantage of this technology is the need for an overlap region for the introduction of force between the tubular drive shaft body of the fiber-plastic composite material and the metallic connector, wherein due to the required joint pressure, a relatively high wall thickness of the metallic connector is necessary. This leads to a fairly high weight of the force introduction area. In addition, the production of a suitable interference fit due to low tolerances, the production of splines and the joining process with high forces is expensive. Due to the high local forces between the yoke on the tubular shaft body on the one hand and the articulated cross coupling thereto on the other hand, the joint forks in metallic joints, such as universal joints, a fairly high wall thickness and are correspondingly heavy. However, this metallic tubular cardan shaft body in a purely metallic cardan shaft requires only a much smaller wall thickness for torque transmission. In terms of manufacturing technology, this usually leads to drawn tubes and forged joint forks in series production, which are connected to one another by means of welding. For small series and individual pieces, the joint forks are also produced by machining from solid material. This is associated with high costs, especially for a forging tool but also for the machining and the joining process. Overall, metallic joint forks are relatively expensive components.
Eine Gewichtsreduzierung konnte erreicht werden, indem die an dem rohrförmigen Gelenkwellenkörper der Gelenkwelle angeordnete Gelenkgabel aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt wird. Das Dokument DE 10 2009 026 013 AI schlägt in diesem Zusammenhang vor, die Gelenkgabel zunächst getrennt von dem rohrförmigen Gelenkwellenkörper in Form von zwei Gabelhälften herzustellen. Als Fertigungsverfahren zur getrennten Herstellung der beiden Gabelhälften werden die Faserwickeltechnik sowie das Press- oder Injektionsverfahren zum Herstellen eines Faserverbundmaterials genannt. Die beiden Gabelhälften werden jeweils als ein Faserverbund-Biegeträger ausgestaltet und anschließend mit Hilfe eines Spannringes an dem rohrförmigen Gelenkwellenkörper endseitig montiert. Das Herstellungsverfahren erfordert ein getrenntes Fertigen des rohrförmigen Gelenkwellenkörpers einerseits und der Ge- lenkgabel andererseits, die darüber hinaus auch noch mehrteilig ausgeführt ist. Die getrennt hergestellten Teile der Gelenkwelle müssen anschließend miteinander gefügt werden. A weight reduction could be achieved by making the joint fork arranged on the tubular cardan shaft body of the cardan shaft of a fiber composite material. The document DE 10 2009 026 013 AI proposes in this connection, first to produce the yoke separately from the tubular cardan shaft body in the form of two fork halves. As a manufacturing method for the separate production of the two fork halves, the fiber winding technique and the pressing or injection process for producing a fiber composite material may be mentioned. The two fork halves are each designed as a fiber composite bending beam and then mounted with the aid of a clamping ring on the tubular cardan shaft body end. The manufacturing process requires a separate manufacturing of the tubular cardan shaft body on the one hand and the on the other hand, the steering fork on the other hand, which is also designed in several parts. The separately produced parts of the PTO shaft must then be joined together.
Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, neue Technologien auf dem Gebiet der Gelenkwellen, die wenigstens teilweise aus einem Faser-Kunststoff-Verbundmaterial bestehen, anzugeben, mit denen eine aufwandsgeminderte und kostengünstigere Herstellung von Gelenkwellen ermöglicht ist. Darüber hinaus sollen die Gelenkwellen ein möglichst geringes Gewicht aufweisen. The object of the invention is to provide new technologies in the field of propeller shafts, which consist at least partially of a fiber-plastic composite material, with which an effort-reduced and more cost-effective production of propeller shafts is possible. In addition, the propeller shafts should have the lowest possible weight.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellen einer Gelenkwelle, insbesondere Kardangelenkwelle, nach dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Weiterhin sind eine Gelenkwelle nach dem unabhängigen Anspruch 8 sowie eine Gelenkwellenanordnung nach dem unabhängigen Anspruch 9 geschaffen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen. This object is achieved by a method for producing a propeller shaft, in particular universal joint, according to the independent claim 1. Furthermore, a propeller shaft according to the independent claim 8 and a propeller shaft assembly according to the independent claim 9 are provided. Advantageous embodiments of the invention are the subject of dependent subclaims.
Es ist ein Verfahren zum Herstellen einer Gelenkwelle, insbesondere Kardangelenkwelle, aus einem Faser-Kunststoff- Verbundmaterial vorgesehen, bei dem ein rohrförmiger Gelenkwellenkörper und eine an dem Gelenkwellenkörper endseitig angeordnete Gelenkgabel, die mit einer Aufnahmevorrichtung für ein Gelenkelement gebildet wird, mittels Faserwickelverfahren einstückig hergestellt werden. It is a method for producing a propeller shaft, in particular universal joint shaft, provided from a fiber-plastic composite material, in which a tubular cardan shaft body and an end of the cardan shaft body arranged joint fork, which is formed with a receiving device for a joint element, are manufactured integrally by means of fiber winding method ,
Nach einem weiteren Aspekt ist eine Gelenkwelle, insbesondere Kardangelenkwelle, aus einem Faser-Kunststoff- Verbundmaterial geschaffen, die einen rohrförmigen Gelenkwellenkör- per und eine an den Gelenkwellenkörper endseitig angeordnete Gelenkgabel aufweist, die eine Aufnahmevorrichtung für ein Gelenkelement aufweist, wobei der Gelenkwellenkörper und die Gelenkgabel als einstückiges, fasergewickeltes Bauteil ausgeführt sind. According to a further aspect, a propeller shaft, in particular cardan shaft, made of a fiber-plastic composite material having a tubular Gelenkwellenkör- per and on the propeller shaft body end arranged yoke having a receiving device for a joint member, wherein the propeller shaft body and the yoke are designed as a one-piece, fiber-wound component.
Darüber hinaus ist eine Gelenkwellenanordnung mit einer Gelenkwelle, die einen rohrförmi- gen Gelenkwellenkörper und eine an dem Gelenkwellenkörper endseitig angeordnete Gelenkgabel aufweist, und einem Gelenk geschaffen, welches unter Beteiligung der Gelenkgabel gebildet ist, derart, dass eine der an dem Gelenkwellenkörper endseitig angeordneten Gelenk- gabel zugeordnete Gelenkgabel über ein Gelenkelement an eine Aufnahmevorrichtung gelenkig koppelt, die an der Gelenkgabel gebildet ist, wobei der Gelenkwellenkörper und die Gelenkgabel als einstückiges, fasergewickeltes Bauteil ausgeführt sind. Die Nutzung des Faserwickelverfahrens, welches in verschiedenen Ausgestaltungen als solches bekannt ist und auch als„Filament Winding" bezeichnet wird, ermöglicht das Herstellen von rohrförmigem Gelenkwellenkörper und hieran gebildeter Gelenkgabel in einem Arbeitsschritt, derart, dass ein einstückiges, fasergewickeltes Bauteil hergestellt wird. Sowohl rohr- förmiger Gelenkwellenkörper als auch endseitige Gelenkgabel bestehen aus Faser-Kunststoff- Verbundmaterial, was ein möglichst geringes Gewicht der Gelenkwelle unterstützt. Die einstückige Herstellung mittels Faserwickeln ermöglicht die Herstellung eines Bauteils, bei dem die Integration der Gelenkankoppelung in Form der Gelenkgabel in die Gelenkwelle an dem rohrförmigen Gelenkwellenkörper optimiert herstellbar ist. Es entsteht ein einstückiger Verbund von rohrförmigem Gelenkwellenkörper einerseits und Gelenkgabel andererseits, der trotzt geringen Gewichts hohen mechanischen Ansprüchen genügt. Das Faserwickelverfahren ermöglicht eine individuelle Anpassung des Herstellungsprozesses an unterschiedliche Arten von Gelenkwellen, beispielsweise mittels Auswahl der zum Wickeln genutzten Fasern und / oder der jeweils genutzten Art des Aufwickeins der Fasern. Zum Einsatz kommen können insbesondere kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffmaterialien, aber auch glasfaserverstärkte Kunststoffmaterialen können genutzt werden. Moreover, an articulated shaft arrangement with a propeller shaft, which has a tubular cardan shaft body and an articulated fork arranged at the end of the cardan shaft body, and a joint, which is formed with the participation of the joint fork, is such that one of the articulated arms arranged on the cardan shaft body fork associated articulated fork via a hinge element to a receiving device articulated, which is formed on the yoke, wherein the propeller shaft body and the yoke are designed as a one-piece, fiber-wound component. The use of the filament winding method, which is known as such in various embodiments and is also referred to as "filament winding", makes it possible to produce tubular cardan shaft body and joint yoke formed thereon in one operation, such that a one-piece, fiber-wound component is produced The one - piece production by means of fiber wounds makes it possible to produce a component in which the integration of the joint coupling in the form of the yoke into the propeller shaft on the shaft joint can be achieved by means of fiber - plastic composite material The result is a one-piece composite of tubular cardan shaft body on the one hand and yoke on the other, which defies high mechanical demands despite its low weight ren allows an individual adjustment of the manufacturing process to different types of propeller shafts, for example by selecting the used for winding fibers and / or the particular type of winding used the fibers. In particular, carbon fiber reinforced plastic materials can be used, but also glass fiber reinforced plastic materials can be used.
Ein weiterer Vorteil des Wickelverfahrens besteht im Unterschied zum Inj ektions verfahren darin, dass kostengünstig die Rohstoffe Faser und Matrix-Harz in einem Verfahrensschritt zu einem Bauteil verarbeitet werden. Beim Inj ektions verfahren muss in einem ersten Verfah- rensschritt zunächst ein flächiges textiles Halbzeug (Gewebe, Gelege, Matte) hergestellt werden, welches dann in einem zweiten Verfahrensschritt durch Injektion des Harzes im Werkzeug imprägniert wird. Die Materialkosten sind deshalb beim Wickelverfahren deutlich niedriger. Zudem benötigt das Faserwickelverfahren kein mehrteiliges Werkzeug, welches hohe Kosten verursacht, sondern lediglich einen zylindrischen Wickelkern, der relativ einfach und kosten- günstig herzustellen ist. Dadurch sind insgesamt auch die Werkzeugkosten deutlich niedriger als beim Injektions- oder Pressverfahren. In contrast to the injection method, another advantage of the winding method is that the raw materials fiber and matrix resin are processed at low cost into a single component in one method step. In the injection process, a flat textile semi-finished product (fabric, scrim, mat) must first be produced in a first process step, which is then impregnated in a second process step by injection of the resin in the mold. The material costs are therefore significantly lower in the winding process. In addition, the fiber winding process does not require a multi-part tool, which causes high costs, but only a cylindrical winding core, the relatively simple and cost-effective. is inexpensive to manufacture. As a result, the total tool costs are significantly lower than in the injection or pressing process.
Eine bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass endseitig, zumindest im Bereich der Gelenkga- bei eine Materialaufdickung hergestellt wird. Mit Hilfe der Materialaufdickung kann der direkte Übergang von dem rohrförmigen Gelenkwellenkörper in die endseitige Gelenkgabel ausgeführt werden. Der rohrförmige Gelenkwellenkörper weist eine seiner Funktion entsprechende Wanddicke auf. Um nun die Kraftübertragung und die Krafteinleitung im Bereich der endseitigen Gelenkgabel zu berücksichtigen, kann eine entsprechende Materialaufdickung genutzt werden. Die Materialaufdickung kann als fasergewickelte Materialaufdickung ausgeführt werden, was bedeutet, dass im Bereich der Materialaufdickung zusätzliche Fasern aufgewickelt werden. A preferred development provides that at the end, at least in the region of the joint gas, a material thickening is produced. By means of the material thickening, the direct transition from the tubular cardan shaft body into the end-side yoke can be carried out. The tubular cardan shaft body has a wall thickness corresponding to its function. In order to take into account the power transmission and the introduction of force in the area of the end joint yoke, a corresponding material thickening can be used. The material thickening can be carried out as a fiber-wound material thickening, which means that additional fibers are wound up in the region of the material thickening.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass beim Ausbilden der Mate- rialaufdickung Fasern in Umfangsrichtung lokal aufgewickelt und / oder textile Halbzeuge lokal eingelegt werden. Das Einlegen textiler Halbzeuge kann alternativ oder ergänzend zur in Umfangsrichtung fasergewickelten Materialaufdickung zum Einsatz kommen. Als textile Halbzeuge können zum Beispiel Gewebe oder sogenannte multiaxiale Gelege verwendet werden. In an expedient refinement, it can be provided that fibers are wound locally in the peripheral direction during formation of the material thickening and / or textile semi-finished products are locally inserted. The insertion of textile semi-finished products can be used as an alternative or in addition to the fiber-wound in the circumferential direction material thickening. As textile semi-finished products, for example, tissue or so-called multiaxial scrims can be used.
Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das Faser-Kunststoff-Verbundmaterial nach dem Aushärten mittels spanender Bearbeitung nachbearbeitet wird. Mit Hilfe der spanenden Bearbeitung kann zum Beispiel eine Kantenbearbeitung ausgeführt werden. Aber auch das Herausarbeiten von Ausnehmungen und / oder Durchbrüchen kann vorgesehen sein. An advantageous embodiment provides that the fiber-plastic composite material is post-processed after curing by machining. By means of machining, for example, edge processing can be carried out. But also the working out of recesses and / or breakthroughs can be provided.
Bevorzugt sieht eine Fortbildung vor, dass an der Gelenkgabel die Aufnahmevorrichtung für das Gelenkelement mit einander gegenüberliegenden Bolzenaugen hergestellt wird. Beispielsweise dienen die Bolzenaugen zur Lagerung eines Gelenkelementes, bei dem es sich um ein Gelenkkreuz handelt, zum Beispiel ein Gelenkkreuz eines Kardangelenkes. Preferably, a training provides that the receiving device for the joint element is made with opposing pin bosses on the yoke. For example, the pin bosses are used for supporting a joint element, which is a spider, for example, a spider of a universal joint.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass im Bereich der endseitig angeordneten Gelenkgabel Ausnehmungen zum Eingreifen einer der Gelenkgabel zugeordne- ten Gelenkgabel gebildet werden. Bei dieser Ausführungsform werden im Bereich der endsei- tigen Gelenkgabel der Gelenkwelle und / oder benachbart hierzu Ausnehmungen hergestellt, beispielsweise mittels nachträglicher spanender Bearbeitung, um so einen Aufnahmeraum herzustellen, in welchen dann eine Gelenkgabel eingreift, die der endseitig an dem Gelenk- körper gebildeten Gelenkgabel im auszubildenden Gelenk zugeordnet ist, also mit dieser im Gelenk zusammenwirkt über ein oder mehrere die Gabeln koppelnde Gelenkelemente. Zum Beispiel können die Ausnehmungen die Form eines Halbkreises oder eine Halbellipse aufweisen. Eine Weiterbildung kann vorsehen, dass die endseitig angeordnete Gelenkgabel umlaufend geschlossen gebildet wird. Bei dieser Ausgestaltung ist die Gelenkwelle im Bereich der endseitig angeordneten Gelenkgabel umlaufend geschlossen hergestellt. Es fehlt also gerade an Ausnehmungen, die bei der Gelenkausbildung dem Aufnehmen der flanschseitigen Gelenkgabel dienen. Eine derart ausgeführte Gelenkgabel ermöglicht zum Beispiel die Aufnahme eines asymmetrischen Gelenkkreuzes an der Gelenkwelle. Das asymmetrische Gelenkkreuz weist sich kreuzende Gelenkarme unterschiedlicher Länge auf. Das Gelenkkreuz erstreckt sich also in einer Richtung in geringerem Umfang als in der Querrichtung hierzu. Die sich in der jeweiligen Richtung vom Mittelpunkt des Gelenkkreuzes erstreckenden Gelenkarme sind in der jeweiligen Richtung jedoch zum Mittelpunkt symmetrisch. In an advantageous embodiment, provision may be made for recesses for engaging one of the joint yokes to be assigned in the area of the articulated fork arranged at the end. ten yoke are formed. In this embodiment, recesses are produced in the region of the end-side yoke of the articulated shaft and / or adjacent thereto, for example by means of subsequent machining, so as to produce a receiving space in which then engages a yoke which is the joint fork formed on the end of the joint body is assigned in the trainee joint, so cooperates with this in the joint via one or more the yokes coupling joint elements. For example, the recesses may be in the form of a semicircle or a semi-ellipse. A development may provide that the end-mounted joint fork is formed circumferentially closed. In this embodiment, the propeller shaft in the region of the end arranged joint fork is made circumferentially closed. So it just lacks recesses, which serve in the joint training the receiving the flange-side yoke. For example, such a hinged fork allows the inclusion of an asymmetric spider on the propeller shaft. The asymmetrical spider has crossed articulated arms of different lengths. The spider thus extends in one direction to a lesser extent than in the transverse direction thereto. However, in the respective direction extending from the center of the spider articulated arms are symmetrical in the respective direction to the center.
In Verbindung mit der Gelenkwelle sowie der Gelenkwellenanordnung gelten die vorangehenden Ausführungen hinsichtlich vorteilhafter Ausgestaltungen entsprechend. In conjunction with the propeller shaft and the propeller shaft arrangement, the foregoing statements apply accordingly with regard to advantageous embodiments.
Bei der Gelenkwellenanordnung ist die Gelenkwelle integriert mit einem Gelenk gebildet, welches unter Beteiligung der am rohrförmigen Gelenkwellenkörper endseitig angeordneten Gelenkgabel gebildet ist, beispielsweise derart, dass eine flanschseitige Gelenkgabel über das Gelenkelement, beispielsweise ein Gelenkkreuz, an die Gelenkgabel am rohrförmigen Gelenkwellenkörper koppelt. Die flanschseitige Gelenkgabel ist an einem Anschlussflansch des Gelenkes gebildet, welcher vorzugsweise auch aus einem Faser-Kunststoff- Verbundmaterial besteht. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der Anschlussflansch mit der flanschseitigen Gelenkgabel als einstückiges Pressformteil ausgeführt ist. Es kann ein einstückiges Gelenkbauteil aus einem Faser-Kunststoff- Verbundmaterial gebildet sein, welches eine an einem Endabschnitt angeordnete Gelenkgabel und einen an einem gegenüberliegenden Endabschnitt angeordneten Verbindungsflansch aufweist. Mit Hilfe der Gelenkgabel ist das einstückige Gelenkbauteil an ein Kopplungsbauteil eines Gelenkes, ins- besondere eines Kardangelenkes, koppelbar, um so in das Gelenk integriert zu werden. Andererseits ist das einstückige Gelenkbauteil über den auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten Verbindungsflansch mit Bauteilen oder Elementen verbindbar, die an ein Gelenk koppeln sollen. Insoweit kann das einstückige Gelenkbauteil auch als flanschseitiges Gelenkbauteil bezeichnet werden. In the propeller shaft assembly, the propeller shaft is integrally formed with a joint which is formed with the participation of the tubular cardan shaft end end arranged yoke, for example, such that a flange-side yoke via the joint member, for example, a spider, coupled to the yoke on the tubular cardan shaft body. The flange-side yoke is formed on a connecting flange of the joint, which preferably also consists of a fiber-plastic composite material. It can be provided that the connecting flange is designed with the flange-side yoke as a one-piece molded part. A one-piece joint component may be formed from a fiber-plastic composite material which has a joint fork arranged on one end section and a connecting flange arranged on an opposite end section. With the aid of the yoke, the one-piece joint component can be coupled to a coupling component of a joint, in particular a universal joint, so as to be integrated into the joint. On the other hand, the one-piece joint component can be connected via the connecting flange arranged on the opposite side to components or elements which are intended to couple to a joint. In that regard, the one-piece joint component may also be referred to as a flange-side joint component.
Nach einem weiteren Aspekt ist eine Gelenkwellenanordnung mit dem einstückigen Gelenkbauteil geschaffen. Bei der Gelenkwellenanordnung ist auf einer sich axial erstreckenden Gelenkwelle endseitig ein gelenkwellenseitiges Gelenkbauteil angeordnet. Hieran koppelt ein Gelenkkopplungselement, beispielsweise ein Gelenkkreuz, welches andererseits an das flanschseitige Gelenkbauteil koppelt, sodass die Gelenkwelle mit einem Gelenk versehen ist, insbesondere einem Kardangelenk. According to another aspect, a cardan shaft assembly is provided with the one-piece hinge member. In the propeller shaft assembly, a joint-shaft-side joint component is arranged on an axially extending propeller shaft end. This is coupled to a joint coupling element, for example a spider, which on the other hand couples to the flange-side joint component, so that the propeller shaft is provided with a joint, in particular a universal joint.
Weiterhin ist ein Verfahren zum Herstellen eines Gelenkbauteils geschaffen, bei dem das Gelenkbauteil an einem Endabschnitt mit einer Gelenkgabel und einem gegenüberliegenden Endabschnitt mit einem Verbindungsflansch und als einstückiges Bauteil aus einem Faser- Kunststoff- Verbundmaterial hergestellt wird. Furthermore, a method for producing a joint member is provided, wherein the joint member is made at one end portion with a yoke and an opposite end portion with a connecting flange and as an integral part of a fiber-plastic composite material.
Eine bevorzugte Weiterbildung sieht einen ersten Bauteilabschnitt, in welchem Fasern des Faser-Kunststoff- Verbundmaterials eine erste Faserorientierung aufweisen, und einen zweiten Bauteilabschnitte vor, in welchem Fasern des Faser-Kunststoff- Verbundmaterials eine zweite Faserorientierung aufweisen, die von der ersten Faserorientierung verschieden ist. Die jeweilige Faserorientierung ist zweckmäßig als eine Vorzugsorientierung gebildet, bei der ein überwiegender Anteil der Fasern, beispielsweise wenigstens 50%, im Wesentlichen der Vorzugsorientierung entsprechend ausgerichtet sind. Eine mögliche Faserorientierung ist auch dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bauteilabschnitt eine zufällige oder ungeordnete Orientierung der Fasern gebildet ist. In diesem Fall verfügen dann vorzugsweise wenigstens 50% der Fasern über eine Zufallsorientierung. Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung können ein erster Verbundmaterialbereich, in welchem überwiegend Fasern einer ersten Faserart angeordnet sind, und ein zweiter Verbundmaterialbereich vorgesehen sein, in welchem überwiegend Fasern einer zweiten Faserart ange- ordnet sind, die von der ersten Faserart verschieden ist. Die erste und die zweite Faserart können sich hinsichtlich einer oder mehrerer Fasereigenschaften unterscheiden. Hierzu gehört beispielsweise das Material, aus dem die Fasern bestehen. So können zum Beispiel Kohlenstofffasern und Glasfasern zum Einsatz kommen. Aber auch eine Variation der Dicke bei Fasern, die aus demselben Material bestehen, kann zur Unterscheidung von Faserarten führen. A preferred embodiment provides a first component portion in which fibers of the fiber-plastic composite material have a first fiber orientation and a second component portions in which fibers of the fiber-plastic composite material have a second fiber orientation that is different from the first fiber orientation. The respective fiber orientation is expediently formed as a preferred orientation, in which a predominant proportion of the fibers, for example at least 50%, are aligned substantially in accordance with the preferred orientation. A possible fiber orientation is also characterized in that a random or disordered orientation of the fibers is formed in the component section. In this case, then preferably at least 50% of the fibers have a random orientation. In an expedient embodiment, a first composite material region, in which mainly fibers of a first type of fiber are arranged, and a second composite material region may be provided, in which predominantly fibers of a second type of fiber are arranged, which is different from the first type of fiber. The first and second types of fibers may differ in one or more fiber properties. This includes, for example, the material from which the fibers are made. For example, carbon fibers and glass fibers can be used. But also a variation in the thickness of fibers made of the same material can lead to the distinction of fiber types.
Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass sich die erste und die zweite Faserart wenigstens hinsichtlich der Faserlänge unterscheiden. Es können beispielsweise einerseits Endlosfasern und andererseits Langfasern als unterschiedliche Faserarten zum Einsatz kommen. Im Unterschied zu Langfasern sind Endlosfasern hierbei Fasern mit einer Länge, die sich über die gesamte Baulänge des Bauteils erstreckt. Langfasern können zum Beispiel eine Länge zwischen etwa 0.5cm und etwa 5cm aufweisen. An advantageous embodiment provides that the first and the second type of fiber differ at least with regard to the fiber length. For example, on the one hand continuous fibers and on the other hand long fibers can be used as different types of fibers. In contrast to long fibers, continuous fibers are fibers with a length that extends over the entire structural length of the component. Long fibers may, for example, have a length between about 0.5 cm and about 5 cm.
Bevorzugt sieht eine Fortbildung vor, dass der erste Bauteilabschnitt einen äußeren Randbereich der Gelenkgabel und der zweite Bauteilabschnitt einen inneren Bereich der Gelenkgabel umfasst. Der innere Bereich der Gelenkgabel kann mit einem oder mehreren Durchbrüchen versehen sein, die auch als Bolzenauge bezeichnet werden können. Der Durchbruch dient zum Beispiel der Aufnahme eines Gelenkkopplungsbauteils, insbesondere eines Gelenkkreuzes. Es kann dann vorgesehen sein, dass Fasern im Loch- oder Augennahbereich eine Vorzugsorientierung in radialer Richtung haben. Preferably, a further development provides that the first component section comprises an outer edge region of the joint fork and the second component section comprises an inner region of the joint fork. The inner region of the yoke may be provided with one or more apertures, which may also be referred to as a pin eye. The breakthrough serves, for example, the inclusion of a joint coupling component, in particular a spider. It can then be provided that fibers in the hole or eye near area have a preferred orientation in the radial direction.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der erste Verbundmaterialbereich den äußeren Randbereich der Gelenkgabel und der zweite Verbundmaterialbereich den inneren Bereich der Gelenkgabel umfasst. Bei einer Ausführungsform sind im äußeren Randbereich der Gelenkgabel überwiegend oder ausschließlich Endlosfaserstränge angeord- net. Hierdurch ist es ermöglicht, im Außenbereich eine schlaufenartige Verstärkung des Kunststoffmaterials zu bilden. Im inneren Bereich der Gelenkgabel, beispielsweise um den Durchbruch herum, werden bevorzugt Langfasern eingebracht, die beispielsweise eine Zufallsorientierung aufweisen können. In an advantageous embodiment it can be provided that the first composite material region comprises the outer edge region of the joint fork and the second composite material region the inner region of the joint fork. In one embodiment, predominantly or exclusively endless fiber strands are arranged in the outer edge region of the yoke. This makes it possible to form a loop-like reinforcement of the plastic material in the outer region. In the inner area of the yoke, for example around the Breakthrough around, long fibers are preferably introduced, which may have, for example, a random orientation.
Eine Weiterbildung kann vorsehen, dass das Gelenkbauteil als ein Faser-Kunststoff-Pressbau- teil ausgeführt ist. Bei der Herstellung des einstückigen Gelenkbauteils kann vorgesehen sein, in einem oder mehreren Press-Formschritten eine Faser-Kunststoff-Pressmasse in ein Formwerkzeug einzubringen und zur Formgebung mit Druck zu beaufschlagen, beispielsweise unter Verwendung eines Stempels und / oder eines Pressbauteils. Hierbei kann vorgesehen sein, dass vor dem Einbringen der Faser-Kunststoff-Pressmasse Fasern in den Formhohlraum ein- gelegt werden, die sich dann mit der Faser-Kunststoff-Pressmasse verbinden. A further development can provide that the joint component is designed as a fiber-plastic pressed component. In the production of the one-piece joint component, it may be provided to introduce a fiber-plastic molding compound into a molding tool in one or more press-molding steps and to apply pressure to the molding, for example using a stamp and / or a pressing component. In this case, provision can be made for fibers to be introduced into the mold cavity before the introduction of the fiber-plastic molding compound, which fibers then combine with the fiber-plastic molding compound.
Im Prozess der Herstellung des einstückigen Gelenkbauteils kann vorgesehen sein, dass zuvor ausgehärtete Formteil nachzubearbeiten, beispielsweise mittels spanender Bearbeitung, um zum Beispiel einen oder mehrere Durchbrüche, insbesondere Löcher, einzubringen, was so- wohl im Bereich der Gelenkgabel als auch im Bereich der Flanschverbindung der Fall sein kann. Im Bereich der Gelenkgabel können auf diese Weise ein oder mehrere Bolzenaugen geschaffen werden, um hierdurch eine Aufnahmeeinrichtung für ein Gelenkkopplungsteil zu schaffen, beispielsweise ein Gelenkkreuz. Im Bereich der Flanschverbindung können ein oder mehrere Löcher vorgesehen sein, um so die Flanschverbindung für eine Schraub- oder Bol- zenverbindung vorzubereiten. In the process of producing the one-piece joint component, it is possible to rework the previously hardened molded part, for example by machining to introduce, for example, one or more openings, in particular holes, which results in the region of the joint fork as well as in the region of the flange connection Case can be. In the region of the yoke, one or more pin bosses can be created in this way, thereby creating a receiving device for a joint coupling part, for example a spider. One or more holes may be provided in the area of the flange connection so as to prepare the flange connection for a screw or bolt connection.
Es kann eine Gelenkwelle vorgesehen sein, welche einen sich axial erstreckenden Gelenkwellenkörper und eine Gelenkgabel aufweist, die endseitig an dem Gelenkwellenkörper angeordnet ist. Gelenkwellenkörper und Gelenkgabel sind über eine drehschlüssige Verbindung mit- einander verbunden, bei der zur Ausbildung der Verbindung ein wellenkörperseitiges Verbindungselement und ein gabelseitiges Verbindungselement miteinander verbunden sind. Das wellenkörperseitige Verbindungselement an dem Gelenkwellenkörper und / oder das gabel- seitige Verbindungselement an der Gelenkgabel sind als ein Faser-Kunststoff-Presselement gebildet. It may be provided a propeller shaft, which has an axially extending drive shaft body and a yoke, which is arranged on the end of the propeller shaft body. The cardan shaft body and the yoke are connected to one another via a rotationally locked connection, in which a shaft-body-side connecting element and a fork-side connecting element are connected to one another to form the connection. The shaft-body-side connecting element on the cardan shaft body and / or the fork-side connecting element on the yoke are formed as a fiber-plastic pressing element.
Die Gelenkwelle kann mittels eines Verfahrens hergestellt werden, bei dem ein sich axial erstreckender Gelenkwellenkörper mit einem wellenkörperseitigen Verbindungselement sowie eine Gelenkgabel mit einem gabelseitigen Verbindungselement bereitgestellt werden. Gelenkwellenkörper und Gelenkgabel werden dann mit Hilfe einer drehschlüssigen Verbindung miteinander verbunden. Bei der drehschlüssigen Verbindung wird die Gelenkgabel endseitig an dem Gelenkwellenkörper angeordnet. Das wellenkörperseitige Verbindungselement und das gabelseitige Verbindungselement werden beim Ausbilden der drehschlüssigen Verbindung miteinander verbunden. Das wellenkörperseitige Verbindungselement an dem Gelenkwellenkörper und / oder das gabelseitige Verbindungselement an der Gelenkgabel werden mittels Formpressen und Aushärten einer Faser-Kunststoff-Pressmasse als ein Faser- Kunststoff-Presselement hergestellt. Es kann vorgesehen sein, dass das wellenkörperseitige Verbindungselement und das gabelseitige Verbindungselement relativ zueinander in axialer Richtung verschiebbar verbunden werden, so dass zum Beispiel zur betriebsbedingten Gelenkwellen-Längenänderung eine axiale Relativbewegung zwischen Gelenkgabel und Gelenkwellenkörper ermöglicht ist. Die hier beschriebene Gelenkwelle kann in der oben erläuterten Gelenkwellenanordnung verwendet werden. The propeller shaft can be produced by a method in which an axially extending cardan shaft body with a shaft body side connecting element and a yoke be provided with a fork-side connecting element. Cardan shaft body and yoke are then connected together by means of a rotational connection. In the rotational connection, the yoke is arranged end to the propeller shaft body. The shaft-body-side connecting element and the fork-side connecting element are connected to each other in forming the rotational connection. The shaft-body-side connecting element on the cardan shaft body and / or the fork-side connecting element on the yoke are manufactured by means of compression molding and curing of a fiber-plastic molding compound as a fiber-plastic pressing element. It can be provided that the shaft-body-side connecting element and the fork-side connecting element are slidably connected relative to each other in the axial direction, so that, for example, for operational propeller shaft length change, an axial relative movement between the joint fork and the cardan shaft body is made possible. The PTO shaft described herein may be used in the PTO shaft assembly discussed above.
Nachfolgend werden weitere Aspekte zu der Gelenkwelle, bei der Gelenkwellenkörper und Gelenkgabel über eine drehschlüssige Verbindung verbunden sind, sowie deren Herstellung erläutert. In the following, further aspects of the propeller shaft, in which the propeller shaft body and the yoke are connected via a rotational connection, and their production are explained.
Die drehschlüssige Verbindung zwischen Gelenkwellenkörper und Gelenkgabel bedeutet insbesondere, dass eine Drehbewegung von Gelenkwellenkörper oder Gelenkgabel das Mitdrehen des anderen Gelenkelementes zur Übertragung eines Torsionsmomentes erzwingt. Es können unterschiedliche Materialien für den Gelenkwellenkörper zum Einsatz kommen, wozu insbesondere metallische Materialien oder Faser-Kunststoff- Verbundmaterialien gehören. Der Gelenkwellenkörper ist als rohrförmiger Körper ausführbar. The rotational connection between the cardan shaft body and the yoke means, in particular, that a rotational movement of the cardan shaft body or yoke forces the co-rotation of the other joint member to transmit a torsional moment. Different materials can be used for the cardan shaft body, including in particular metallic materials or fiber-plastic composite materials. The cardan shaft body is executable as a tubular body.
Vorzugsweise ist das wellenkörperseitige Verbindungselement auf einer äußeren Oberfläche des Gelenkwellenkörpers hergestellt und wirkt dann mit einem innenseitig an der Gelenkgabel hergestellten gabelseitigen Verbindungselement zusammen. Aber auch eine umgekehrte Ausbildung kann vorgesehen sein, bei der dann das gabelseitige Verbindungselement auf einer äußeren Oberfläche hergestellt ist. The shaft-body-side connecting element is preferably produced on an outer surface of the cardan shaft body and then cooperates with a fork-side connecting element which is produced on the inside of the yoke. But also a reverse Training can be provided, in which then the fork-side connecting element is made on an outer surface.
Eine bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass sowohl das wellenkörperseitige Verbindungs- element an dem Gelenkwellenkörper als auch das gabelseitige Verbindungselement an der Gelenkgabel als ein Faser-Kunststoff-Presselement gebildet sind. Zum Ausbilden des Faser- Kunststoff-Presselementes wird bei den verschiedenen Ausführungen eine Faser-Kunststoff- Pressmasse verwendet, bei der eine oder mehrere Faserarten in ein formbares Kunststoffmate- rial eingebettet sind, welches nach dem Pressformen auf dem jeweils zugeordneten Bauteil aushärtet. Als Fasern können beispielsweise Kohlenstofffasern und / oder Glasfasern zum Einsatz kommen. Vorzugsweise ist die Verteilung der Fasern in der Kunststoffmasse zufällig. A preferred development provides that both the shaft body-side connecting element on the cardan shaft body and the fork-side connecting element on the yoke are formed as a fiber-plastic pressing element. To form the fiber-plastic pressing element, a fiber-plastic molding compound is used in the various embodiments, in which one or more types of fibers are embedded in a moldable plastic material, which cures after the press molding on the respective associated component. For example, carbon fibers and / or glass fibers can be used as fibers. Preferably, the distribution of the fibers in the plastic mass is random.
Es kann vorgesehen sein, dass das wellenkörperseitige Verbindungselement und das gabelseitige Verbindungselement in der drehschlüssigen Verbindung relativ zueinander in axialer Richtung verschiebbar sind, so dass eine axiale Relativbewegung zwischen Gelenkgabel und Gelenkwellenkörper ermöglicht ist. Hierdurch ist - bei Überwindung einer die Verbindungselemente in der jeweiligen Relativlage zueinander sichernden Verbindungskraft, die wesentlich von Reibungskräften bestimmt wird, - eine axiale Relativbewegung zwischen Gelenkgabel und Gelenkwellenkörper ermöglicht, zum Beispiel zu Zwecken der Montage und / oder zur betriebsbedingten Gelenkwellen-Längenänderung. Die drehschlüssige Verbindung zwischen dem Gelenkwellenkörper und der Gelenkgabel ist bei dieser Ausgestaltung derart ausgeführt, dass beim Auftreten von Kräften, die eine konstruktiv einstellbare Grenzkraft überschreiten, Gelenkwellenkörper und Gelenkgabel relativ zueinander in axialer Richtung verlagert werden, sodass sich die Länge der Gelenkwelle ändert. Hierdurch ist es ermöglicht, dass sich die Gelenkwelle hinsichtlich ihrer Länge flexibel an Restriktionen bei der Montage und / oder an die Betriebsbedingungen beim jeweiligen Einsatz anpasst. It can be provided that the shaft-body-side connecting element and the fork-side connecting element are displaceable relative to each other in the rotational connection in the axial direction, so that an axial relative movement between the joint fork and the cardan shaft body is made possible. In this way - when overcoming the connecting elements in the respective relative position to each other securing connection force, which is essentially determined by frictional forces, - allows axial relative movement between yoke and propeller shaft body, for example, for purposes of assembly and / or operational propeller shaft length change. The rotationally locked connection between the cardan shaft body and the yoke is designed in this embodiment such that upon occurrence of forces exceeding a constructionally adjustable limit force, the cardan shaft body and yoke are displaced relative to each other in the axial direction, so that the length of the propeller shaft changes. This makes it possible that the PTO shaft flexibly adapts in terms of their length to restrictions during installation and / or to the operating conditions in each case.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das wellenkörperseitige Verbindungselement und das gabelseitige Verbindungselement auf einander zugeordneten Oberflächen mit zueinander korrespondierenden und wenigstens teilweise im Eingriff miteinander stehenden Oberflächenstrukturierungen versehen sind. In einer Ausgestaltung sind die Oberflächenstrukturierungen mit einer jeweiligen Zahnstruktur gebildet, wobei sich durchge- hende oder unterbrochene Zahnstege vorzugsweise in axialer Richtung des Gelenkwellenkörpers erstrecken. Es kann vorgesehen sein, die Oberflächenstrukturierungen an dem Gelenkwellenkörper und / oder an der Gelenkgabel auf der jeweiligen Oberfläche umlaufend hergestellt sind. In an expedient embodiment, it can be provided that the shaft-body-side connecting element and the fork-side connecting element are provided on mutually associated surfaces with mutually corresponding and at least partially engaged surface structures. In one embodiment, the surface structures are formed with a respective tooth structure, wherein extending or interrupted toothed webs preferably extend in the axial direction of the propeller shaft body. It can be provided that the surface structuring on the cardan shaft body and / or on the yoke on the respective surface are made circumferentially.
Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die drehschlüssige Verbindung unter Ausbildung einer oder mehrerer Zentrierhilfen hergestellt ist. Es kann vorgesehen sein, die eine oder die mehreren Zentrierhilfen, die am Gelenkwellenkörper und / oder der Gelenkgabel gebildet sein können, umlaufend auszuführen. An advantageous embodiment provides that the rotational connection is made to form one or more centering aids. It may be provided that the one or more centering aids, which may be formed on the cardan shaft body and / or the yoke, circumferentially execute.
Bevorzugt sieht eine Fortbildung vor, dass der Gelenkwellenkörper aus einem Faser-Kunststoff- Verbundmaterial besteht. In einer Ausgestaltung ist der Gelenkwellenkörper als fasergewickelter Körper ausgeführt, beispielsweise ein mit Kohlenstofffasern und / oder Glasfasern verstärktes Rohr. Preferably, a further development provides that the cardan shaft body consists of a fiber-plastic composite material. In one embodiment, the cardan shaft body is embodied as a fiber-wound body, for example a tube reinforced with carbon fibers and / or glass fibers.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Gelenkgabel aus einem Faser-Kunststoff- Verbundmaterial besteht. In an advantageous embodiment can be provided that the yoke consists of a fiber-plastic composite material.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das wellenkörperseitige Verbindungselement und / oder das gabelseitige Verbindungselement auf einer dem anderen Verbindungselement zugewandten Oberfläche zumindest abschnittsweise eine Gleitschicht aufweist. In an expedient embodiment, it may be provided that the shaft-body-side connecting element and / or the fork-side connecting element has, at least in sections, a sliding layer on a surface facing the other connecting element.
In Verbindung mit dem Verfahren zum Herstellen der Gelenkwelle können die vorangehend beschriebenen Ausgestaltungen entsprechend vorgesehen sein. In connection with the method for producing the propeller shaft, the embodiments described above may be provided accordingly.
Es kann vorgesehen sein, bei der Gelenkwelle das gegenüberliegende Ende einstückig mit einer Gelenkgabel auszuführen. Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele It can be provided, in the propeller shaft, the opposite end in one piece with a yoke. Description of preferred embodiments
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf Figuren einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen: Hereinafter, preferred embodiments will be explained with reference to figures of a drawing. Hereby show:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Abschnittes einer Gelenkwellenanordnung mit einer Gelenkwelle und einem hieran gebildeten Gelenk, 1 is a perspective view of a portion of a propeller shaft assembly with a propeller shaft and a joint formed thereon,
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Abschnitts der Gelenkwellenanordnung aus Fig. 1 von vorn, 2 is a schematic representation of the portion of the propeller shaft assembly of FIG. 1 from the front,
Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung des Abschnitts der Gelenkwellenano- rdnung aus den Fig. 1 und 2,  3 is a schematic sectional view of the portion of the Gelenkwellenano- rrnung from FIGS. 1 and 2,
Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung entlang einer Schnittebene durch ein als symmetrisches Gelenkkreuz ausgeführtes Gelenkelement bei der Gelenkwellenanordnung aus den Fig. 1 und 2,  4 shows a schematic sectional view along a sectional plane through a joint element embodied as a symmetrical spider in the case of the cardan shaft arrangement from FIGS. 1 and 2,
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines Abschnittes einer weiteren Gelenk- wellenanordnung mit einer Gelenkwelle und einem hieran gebildeten Gelenk mit einem Ausbruch zwecks besserer Sichtbarkeit des Gelenkkreuzes, Fig. 6 eine schematische Darstellung des Abschnitts der weiteren Gelenkwellenanordnung aus Fig. 5 von vorn, 5 shows a perspective illustration of a section of a further articulated shaft arrangement with a propeller shaft and a joint formed thereon with an outbreak for better visibility of the spider, FIG. 6 a schematic representation of the section of the further propeller shaft arrangement from FIG. 5 from the front,
Fig. 7 eine schematische Schnittdarstellung des Abschnitts der weiteren Gelenk- wellenanordnung aus den Fig. 5 und 6, 7 shows a schematic sectional illustration of the section of the further articulated shaft arrangement from FIGS. 5 and 6,
Fig. 8 eine schematische Schnittdarstellung entlang einer Schnittebene durch ein als asymmetrisches Gelenkkreuz ausgeführtes Gelenkelement bei der weiteren Gelenkwellenanordnung aus den Fig. 5 und 6,  8 shows a schematic sectional illustration along a sectional plane through a joint element embodied as an asymmetric spider in the case of the further cardan shaft arrangement from FIGS. 5 and 6,
Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Gelenkbauteils aus einem Faser- Kunststoff- Verbundmaterial von vorn, 9 is a schematic representation of a hinge component made of a fiber-plastic composite material from the front,
Fig. 10 eine schematische Darstellung des Gelenkbauteils aus Fig. 9 von oben, 10 is a schematic representation of the joint component of FIG. 9 from above,
Fig. 11 eine schematische Darstellung zu einem Verfahren zum Herstellen des Gelenkbauteils aus den Fig. 9 und 10, wobei ein Vorformwerkzeug zum Vorformen mit einem Stempelwerkzeug gezeigt ist, 11 shows a schematic illustration of a method for producing the joint component from FIGS. 9 and 10, wherein a preforming tool for preforming is shown with a stamping tool,
Fig. 12 eine weitere schematische Darstellung zu dem Verfahren zum Herstellen des Fig. 12 is a further schematic representation of the method for producing the
Gelenkbauteils, wobei eine vorgeformte Faser-Kunststoff-Pressmasse im Vorformwerkzeug eingebracht wird, eine weitere schematische Darstellung zu dem Verfahren zum Herstellen des Gelenkbauteils, wobei die Faser-Kunststoff-Pressmasse vorgeformt wird, eine weitere schematische Darstellung zu dem Verfahren zum Herstellen des Gelenkbauteils, wobei eine nicht vorgeformte Faser-Kunststoff-Pressmasse im Vorformwerkzeug eingebracht wird, Joint component, wherein a preformed fiber-plastic molding compound is introduced in the preforming tool, a further schematic representation of the method for producing the joint component, wherein the fiber-plastic molding compound is preformed, another schematic representation of the method for producing the joint component, wherein a non-preformed fiber-plastic molding compound is introduced in the preforming tool,
eine weitere schematische Darstellung zu dem Verfahren zum Herstellen des Gelenkbauteils, wobei ein Vorformling für das Gelenkbauteil gezeigt ist, eine weitere schematische Darstellung zu dem Verfahren zum Herstellen des Gelenkbauteils, wobei der Vorformling in einem weiteren Presswerkzeug eingebracht wird, 1 is a further schematic representation of the method for producing the joint component, wherein a preform for the joint component is shown, a further schematic representation of the method for producing the joint component, wherein the preform is introduced in a further pressing tool,
eine weitere schematische Darstellung zu dem Verfahren zum Herstellen des Gelenkbauteils, wobei ein Halbzeug gezeigt ist, a further schematic representation of the method for producing the joint component, wherein a semifinished product is shown,
eine weitere schematische Darstellung zu dem Verfahren zum Herstellen des Gelenkbauteils, wobei das mittels Endbearbeitung aus dem Halbzeug in Fig. 17 hergestellte Gelenkbauteil gezeigt ist, FIG. 2 shows another schematic representation of the method for producing the joint component, wherein the joint component produced by means of finishing from the semifinished product in FIG. 17 is shown, FIG.
eine weitere schematische Darstellung zu dem Verfahren zum Herstellen des Gelenkbauteils, wobei eine weitere Darstellung des Halbzeugs aus Fig. 17 gezeigt ist, 2 shows a further schematic illustration of the method for producing the joint component, wherein a further illustration of the semifinished product from FIG. 17 is shown, FIG.
eine schematische Darstellung eines Abschnitts eines Gelenkwellenkörpers von vorn und von der Seite, a schematic representation of a portion of a drive shaft body from the front and from the side,
eine schematische Darstellung des Abschnitts des Gelenkwellenkörpers aus Fig. 20 von vorn und von der Seite, wobei zum Ausbilden eines wellenkör- perseitigen Verbindungselementes eine Faser-Kunststoff-Pressmasse aufgebracht ist, a schematic representation of the portion of the propeller shaft body of Figure 20 from the front and from the side, wherein for forming a wave-body-side connecting element, a fiber-plastic molding compound is applied.
eine schematische Darstellung des Abschnitts des Gelenkwellenkörpers nach Fig. 21 von vorn und von der Seite, wobei zum Ausbilden des wellen- körperseitigen Verbindungselementes eine mehrteilige Pressform gezeigt ist, eine schematische Darstellung des Abschnitts des Gelenkwellenkörpers nach Fig. 22 von vorn und von der Seite nach dem Abnehmen der mehrteiligen Pressform, a schematic representation of the portion of the cardan shaft body of FIG. 21 from the front and from the side, wherein for forming the shaft body side connecting element is a multi-part mold is shown, a schematic representation of the portion of the cardan shaft body of FIG. 22 from the front and from the side the removal of the multi-part mold,
schematische Darstellungen einer Anordnung mit einem Wickelkern und einer hierauf angeordneten Formschale von vorn und von der Seite, Fig. 25a und b schematische Darstellungen der Anordnung aus Fig. 24a und 24b, wobei im Bereich der Formschale eine Faser-Kunststoff-Pressmasse aufgetragen ist,schematic representations of an arrangement with a winding core and a shell arranged thereon from the front and from the side, 25a and b show schematic representations of the arrangement from FIGS. 24a and 24b, wherein a fiber-plastic molding compound is applied in the region of the molding shell,
Fig. 26a und b schematische Darstellungen der Anordnung aus Fig. 25a und 25b, wobei ein Fig. 26a and b are schematic representations of the arrangement of Fig. 25a and 25b, wherein a
Traglaminat mittels Faserwickeln aufgetragen ist,  Traglaminat is applied by means of fiber wounds,
Fig. 27a und b schematische Darstellungen der Anordnung aus Fig. 26a und 26b von vorn und von der Seite, wobei lokale Verstärkungen mittels Faserwickeln ausgebildet sind,  Figures 27a and b are schematic representations of the arrangement of Figures 26a and 26b from the front and from the side, wherein local reinforcements are formed by means of fiber coils,
Fig. 28 eine schematische Darstellung der Anordnung aus Fig. 27b von der Seite, wobei der Wickelkern und die Formschale entfernt werden, Fig. 29 eine schematische Darstellung einer Gelenkgabel,  28 is a schematic representation of the arrangement of FIG. 27b from the side, with the winding core and the mold shell being removed, FIG. 29 is a schematic representation of a joint fork, FIG.
Fig. 30 eine schematische Darstellung eines Abschnittes einer Gelenkwelle mit dem rohrförmigen Gelenkwellenkörper, auf dem endseitig die Gelenkgabel angeordnet ist, und  Fig. 30 is a schematic representation of a portion of a propeller shaft with the tubular cardan shaft body, on the end of the yoke is arranged, and
Fig. 31 eine schematische Darstellung eines Abschnittes der Gelenkwellenanordnung aus Fig. 30 im Schnitt entlang einer Linie AA' in Fig. 30.  FIG. 31 shows a schematic illustration of a section of the cardan shaft arrangement from FIG. 30 in a section along a line AA 'in FIG. 30.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts einer Gelenkwellenanordnung 1 mit einer Gelenkwelle 2, an der ein Gelenk 3 angeordnet ist, welches in der dargestellten Ausführungsform als Kardangelenk gebildet ist. Die Gelenkwelle 2 verfügt über einen rohrförmi- gen Gelenkwellenkörper 4, an dem endseitig eine Gelenkgabel 5 im Bereich einer Materialaufdickung 6 hergestellt ist. Im Bereich der Materialaufdickung 6 verfügt die Gelenkwelle 2 über eine erhöhte Wanddicke, wobei ein direkter und allmählicher Übergang 7 zwischen dem rohrförmigen Gelenkwellenkörper 2 und der endseitigen Materialaufdickung 6 hergestellt ist. Die Gelenkwelle 2 mit dem rohrförmigen Gelenkwellenkörper 4 und der Gelenkgabel 5 ist mittels Faserwickelverfahren einstückig hergestellt. Faserwickelverfahren sind als solche in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Zur Herstellung des rohrförmigen Gelenkwellenkörpers 4 kann ein Wickelverfahren mit einem klassischen Verlegeauge oder mit einem Ringfadenauge zum Einsatz kommen. Die endseitige Materialaufdickung 6 kann im Wickelverfah- ren mit einem klassischen Verlegeauge oder mittels einer zusätzlichen Vorrichtung an der Wickelmaschine, mit der bandförmige textile Halbzeuge aufgewickelt werden können, hergestellt werden. Vorzugsweise werden im Wickelverfahren Kohlenstofffasern eingesetzt. Aber auch die zumindest teilweise Verwendung von Glasfasern kann vorgesehen sein. Die Materialaufdickung 6 kann mittels zusätzlicher Faserwicklungen und / oder mittels Einlegen von Fasern und / oder textiler Halbzeuge im lokalen Bereich der Materialaufdickung 6 hergestellt werden. Fig. 1 shows a perspective view of a portion of a propeller shaft assembly 1 with a propeller shaft 2, on which a hinge 3 is arranged, which is formed in the illustrated embodiment as a universal joint. The propeller shaft 2 has a tubular cardan shaft body 4, on the end of which a yoke 5 in the region of a material thickening 6 is produced. In the area of material thickening 6, the propeller shaft 2 has an increased wall thickness, whereby a direct and gradual transition 7 between the tubular prop shaft body 2 and the end material thickening 6 is produced. The propeller shaft 2 with the tubular propeller shaft 4 and the yoke 5 is integrally manufactured by means of fiber winding. Filament winding methods are known as such in various embodiments. To produce the tubular cardan shaft body 4, a winding method with a classic laying eye or with a ring thread eye can be used. The end material thickening 6 can be produced in the winding process with a conventional laying eye or by means of an additional device on the winding machine, with which the band-shaped semi-finished textile products can be wound up. Preferably, carbon fibers are used in the winding process. But also the at least partial use of glass fibers can be provided. The material thickening 6 can be produced by means of additional fiber windings and / or by inserting fibers and / or textile semi-finished products in the local region of the material thickening 6.
Bei der Ausführungsform in Fig. 1 verfügt die Gelenkgabel 5 über zwei Bolzenaugen 8, 9, die einander gegenüberliegend angeordnet sind und ein als Gelenkkreuz ausgeführtes Gelenkelement 10 aufnehmen. Über das Gelenkelement 10 koppelt die Gelenkgabel 5 an eine dieser zugeordnete Gelenkgabel 1 1, die mit einem Anschlussflansch 12 verbunden ist. Insoweit handelt es sich bei der zugeordneten Gelenkgabel 1 1 um eine flanschseitige Gelenkgabel. Die zugeordnete Gelenkgabel 11 koppelt ebenfalls an das Gelenkkreuz 10, so dass zur Ausbildung des Gelenkes die Gelenkgabel 5 und die zugeordnete Gelenkgabel 11 über das Gelenkelement 10 gelenkig verbunden sind. In the embodiment in Fig. 1, the yoke 5 has two pin bosses 8, 9 which are arranged opposite to each other and receive a joint element 10 designed as a spider. About the hinge member 10, the yoke 5 coupled to one of these associated yoke 1 1, which is connected to a connecting flange 12. In that regard, it is in the associated yoke 1 1 to a flange-side yoke. The associated joint fork 11 also couples to the spider 10, so that the joint fork 5 and the associated joint fork 11 are articulated via the joint member 10 to form the joint.
Zur Aufnahme der zugeordneten Gelenkgabel 1 1 sind im Bereich der Materialaufdickung 6 benachbart zur Gelenkgabel 5 Ausnehmungen 13, 14 hergestellt. Die Herstellung der Ausnehmungen 13, 14 erfolgt beispielsweise mittels nachträglicher spanender Bearbeitung des zuvor mittels Faserwickelverfahren hergestellten Halbzeugs. To accommodate the associated yoke 1 1 5 recesses 13, 14 are made in the region of the material thickening 6 adjacent to the yoke fork. The production of the recesses 13, 14 takes place, for example, by means of subsequent machining of the semifinished product previously produced by means of the fiber winding method.
Die Fig. 2 und 3 zeigen den Abschnitt der Gelenkwellenanordnung 1 aus Fig. 1 von vorn und im Schnitt. Fig. 4 zeigt eine Schnittdarstellung entlang einer Schnittebene durch das als Gelenkkreuz ausgeführte Gelenkelement 10 hindurch. Es ergibt sich, dass Gelenkelementarme 10a, 10b eine gleiche Länge aufweisen und jeweils symmetrisch zur Mitte des Gelenkelemen- tes 10 angeordnet sind. Diese Ausführung kann auch als symmetrisches Gelenkelement bezeichnet werden, wodurch dann ein symmetrisches Gelenk an der Gelenkwelle 2 angebracht ist. 2 and 3 show the portion of the propeller shaft assembly 1 of FIG. 1 from the front and in section. 4 shows a sectional view along a sectional plane through the joint element 10 designed as a spider. It follows that joint element arms 10a, 10b have the same length and are each arranged symmetrically to the center of the joint element 10. This embodiment can also be referred to as a symmetrical joint element, whereby then a symmetrical joint is attached to the propeller shaft 2.
Im Unterschied dazu zeigen die Fig. 5 bis 8 eine Ausführungsform, bei dem die Gelenkele- mentarme 10a, 10b zwar jeweils auch symmetrisch zur Mitte des Gelenkelementes 10 angeordnet sind, jedoch von unterschiedlicher Länge sind (vgl. insbesondere Fig. 8). Es ist so ein asymmetrisches Gelenkelement hergestellt, was zu einem asymmetrischen Gelenk an der Ge- lenkwelle 2 führt. Bei dieser Ausführungsform ist die Gelenkwelle 2 dann umlaufend im Bereich der Materialaufdickung 6 frei von den Ausnehmungen 13, 14 (vgl. Fig. 1). Deren Ausbildung ist aufgrund der ungleichen Längen der Gelenkelementarme 10a, 10b nicht notwendig. Es ist so die mechanische Stabilität der Gelenkwelle 2 im Bereich der Aufdickung 6 nicht beeinflusst durch die Ausnehmungen 13, 14. In contrast to this, FIGS. 5 to 8 show an embodiment in which the articulated-element arms 10a, 10b are in each case also arranged symmetrically with respect to the center of the articulated element 10, but of different length (compare in particular FIG. 8). It is made as an asymmetric joint element, resulting in an asymmetric joint on the steering shaft 2 leads. In this embodiment, the propeller shaft 2 is then circumferentially in the region of the material thickening 6 free from the recesses 13, 14 (see Fig. 1). Their training is not necessary due to the unequal lengths of the joint element arms 10a, 10b. It is so the mechanical stability of the propeller shaft 2 in the region of the thickening 6 is not affected by the recesses 13, 14th
Unter Bezugnahme auf die Fig. 9 bis 19 werden nachfolgend ein Gelenkbauteil 20 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung aus einem Faser-Kunststoff- Verbundmaterial beschrieben. Das Gelenkbauteil 20 kann bei den vorangehend beschriebenen Gelenkwellenanordnungen als das Bauteil mit der zugeordneten Gelenkgabel 11 und dem hiermit verbundenen Flansch 12 eingesetzt werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das Gelenkbauteil in Verbindung mit anderen Gelenkwellen zu verwenden, beispielsweise Gelenkwellen, die ganz oder teilweise aus Metall bestehen. Also zum Beispiel bei Gelenkwellen, die über einen rohrförmi- gen Gelenkwellenkörper aus Faserverbundkunststoffmaterial und eine metallische Gelenkgabel verfügen. Aber auch die Nutzung bei einer vollständig aus Metall bestehenden Gelenkwelle kann vorgesehen sein, an die dann über ein oder mehrere Gelenkelemente das Gelenkbauteil 20 koppelt. Die Fig. 9 und 10 zeigen das Gelenkbauteil 20 von vorn und von oben. Eine Gelenkgabel 21 ist über einen Übergangsbereich 22 mit einem Flansch 23 einstückig verbunden. Die Gelenkgabel 21 verfügt über einen Augenbereich 24, in welchem zwei Bolzenaugen 25, 26 hergestellt sind. Die Bolzenaugen 25, 26 dienen zum Beispiel zur Aufnahme eines Gelenkkreuzes, wie dieses oben in Verbindung mit den Ausgestaltungen in den Fig. 1 bis 8 beschrieben wur- de. With reference to FIGS. 9 to 19, a hinge component 20 and a method for its production from a fiber-plastic composite material will be described below. The articulated component 20 can be used in the articulated shaft arrangements described above as the component with the associated yoke 11 and the flange 12 connected thereto. But it can also be provided that to use the joint component in conjunction with other propeller shafts, such as propeller shafts, which consist wholly or partly of metal. For example, with cardan shafts that have a tubular cardan shaft body made of fiber-reinforced plastic material and a metal yoke. But also the use of a completely made of metal propeller shaft can be provided, which then couples the joint member 20 via one or more joint elements. FIGS. 9 and 10 show the hinge component 20 from the front and from above. A yoke 21 is integrally connected via a transition region 22 with a flange 23. The yoke 21 has an eye portion 24 in which two pin bosses 25, 26 are made. The pin bosses 25, 26 serve, for example, for receiving a spider, as described above in connection with the embodiments in FIGS. 1 to 8.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 11 bis 18 die Herstellung des Gelenkbauteils 20 aus einem Faser-Kunststoff- Verbundmaterial beschrieben. Gemäß Fig. 11 ist ein Vorformwerkzeug 30 mit einer Kavität 31 bereitgestellt, in die mit Matrixharz imprägnierte Endlosfaserstränge 32 eingelegt und anschließend mit Hilfe eines Stempels 33 konsolidiert werden, insbesondere vorgeformt. Hierauf wird dann in die Kavität 31 eine Faser-Kunststoff-Pressmasse 34 eingebracht und mit Hilfe eines Presswerkzeuges 35 konsolidiert, was in den Fig. 12 und 14 schematisch dargestellt ist. Die Faser-Kunststoff- Pressmasse 34 enthält Langfasern in einer formbaren Kunststoffmasse. Hierbei kann gemäß Fig. 13 vorgesehen sein, die Faser-Kunststoff-Pressmasse 34 in einem Zwischenschritt in ei- nem Hilfswerkzeug 36 mittels eines Hilfsstempels 37 vorzuformen und dann die vorgeformte Faser-Kunststoff-Pressmasse 34 gemäß Fig. 12 in der Kavität 31 des Vorformwerkzeuges 30 einzubringen. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 14 ist die Faser-Kunststoff-Pressmasse 34 nicht in dieser Form vorgeformt. Auf diese Weise wurde nun ein Vorformling 38 für das Gelenkbauteil 20 gemäß Fig. 15 hergestellt. Der Vorformling 38 verfügt über Bereiche 39, in denen Endlosfaserstränge in das Kunststoffmaterial eingelagert sind, sowie Bereiche 40 mit den Langfasern aus der Faser- Kunststoff-Pressmasse 34. Die Endlosfasern 32 erstrecken sich insbesondere im Randbereich der auszubildenden Gelenkgabel des Gelenkbauteils 20. The manufacture of the joint component 20 from a fiber-plastic composite material will be described below with reference to FIGS. 11 to 18. According to FIG. 11, a preforming tool 30 having a cavity 31 is provided, into which endless fiber strands 32 impregnated with matrix resin are inserted and subsequently consolidated by means of a punch 33, in particular preformed. This is then in the cavity 31 a fiber-plastic molding compound 34 introduced and consolidated by means of a pressing tool 35, which is shown schematically in Figs. 12 and 14. The fiber-plastic molding compound 34 contains long fibers in a moldable plastic compound. Here, according to FIG. 13, it is possible to preform the fiber-plastic molding compound 34 in an intermediate step in an auxiliary tool 36 by means of an auxiliary punch 37 and then the preformed fiber-plastic molding compound 34 in the cavity 31 of the preforming tool 30 to bring. In the embodiment of FIG. 14, the fiber-plastic molding compound 34 is not preformed in this form. In this way, a preform 38 for the joint component 20 according to FIG. 15 has now been produced. The preform 38 has areas 39 in which endless fiber strands are embedded in the plastic material, as well as areas 40 with the long fibers of the fiber-plastic molding compound 34. The continuous fibers 32 extend in particular in the edge region of the joint fork of the joint component 20 to be formed.
Im weiteren Verfahren wird der Vorformling 38 gemäß Fig. 16 in ein weiteres Presswerkzeug 41 mit einem Unterteil 42 eingebracht, welches eine Kavität 43 bereitstellt, und mittels eines Oberteils 44 mit Pressdruck beaufschlagt. Hierdurch entsteht ein Halbzeug 45 gemäß Fig. 17, welches anschließend bearbeitet wird, um das Gelenkbauteil 20 gemäß Fig. 18 herzustellen. Hierbei ist der Flansch 23 mit Bohrungen 46 versehen, die zum Ausbilden einer Flanschver- schraubung dienen. In the further method, the preform 38 is introduced as shown in FIG. 16 in a further pressing tool 41 with a lower part 42, which provides a cavity 43, and acted upon by means of an upper part 44 with pressing pressure. This results in a semifinished product 45 according to FIG. 17, which is subsequently machined to produce the joint component 20 according to FIG. 18. In this case, the flange 23 is provided with bores 46, which serve to form a Flanschver gland.
Fig. 19 zeigt eine weitere Darstellung des Halbzeuges 45 aus Fig. 17, wobei die Bereiche mit Endlosfasern 39 und die Bereiche mit Langfasern 40 schematisch gezeigt sind. Das zukünfti- ge Bolzenauge 26 ist mittels einer Strich-Punkt-Linie angedeutet. Im Bereich eines Randes 47 des zukünftigen Bolzenauges 26 ist ein Anteil an der eingebetteten Gesamtfasermenge von wenigstens etwa 30% vorgesehen, bei dem die Fasern nicht mehr als etwa + / - 20° von der radialen Richtung des zukünftigen Bolzenauges 26 abweichen. Das Gelenkbauteil 20 stellt aus mehreren Gründen eine vorteilhafte Weiterentwicklung dar. Mit seiner Hilfe besteht auch ein flanschseitiger Teil eines Gelenkes aus Faser-Kunststoff- Verbundmaterial. Das Gelenkbauteil 20 erhöht die Lochleibungsfestigkeit durch eine andere Faserorientierung im Bereich des Bohrungsrandes, indem die Bohrung erst nach der Formgebung eingebracht wird und die Fasern hierbei absichtlich durchtrennt werden. Es ist mittels einfacher, kostengünstiger, leicht automatisierbarer Fertigungsverfahren herzustellen. Eine schlaufenartige Faserorientierung um eine Bolzenbohrung herum führt nur zu einer geringen Lochleibungsfestigkeit, wenn die Faserschlaufe nicht seitlich gestützt ist. Eine solche seitliche Stützung ist bei einer Gelenkgabel aus Faser-Kunststoff- Verbundmaterial, insbesondere CFK, aber nicht möglich oder zumindest nicht zweckmäßig herzustellen. Um eine wesentlich höhere Lochleibung und Dauerfestigkeit zu erreichen, wurde hier vorgeschlagen, einen nennenswerten Anteil der Fasern radial vom Rand der Bohrung nach außen verlaufend anzuordnen. Gute Lochleibungsfestigkeiten erreichen somit bereits Laminate, die viele verschiedene Faserorientierungen aufweisen, wenn die Bohrung spanend eingebracht wird. FIG. 19 shows a further illustration of the semifinished product 45 from FIG. 17, wherein the regions with endless fibers 39 and the regions with long fibers 40 are shown schematically. The future bolt eye 26 is indicated by means of a dash-dot line. In the region of an edge 47 of the future stud eye 26, a proportion of the total embedded fiber amount of at least about 30% is provided, in which the fibers do not deviate more than about +/- 20 ° from the radial direction of the future stud boss 26. The joint component 20 represents an advantageous development for several reasons. With its help, there is also a flange-side part of a joint of fiber-plastic composite material. The hinge member 20 increases the bearing fatigue strength by another Fiber orientation in the area of the edge of the hole by the hole is introduced only after the shaping and the fibers are intentionally cut through this. It is by means of simple, inexpensive, easily automatable manufacturing processes. A loop-like fiber orientation around a pin bore results in only low bearing strength when the fiber loop is not laterally supported. Such lateral support is in a yoke of fiber-plastic composite material, in particular CFRP, but not possible or at least not appropriate to produce. In order to achieve a much higher bearing fatigue and fatigue strength, it has been proposed here to arrange a considerable proportion of the fibers radially outward from the edge of the bore. Good bearing strength thus already reach laminates, which have many different fiber orientations when the hole is machined.
Das Gelenkbauteil 20 wird deshalb erst nach dem formgebenden Prozess durchbohrt und weist im Nahbereich der Bohrung viele verschiedene Faserorientierungen auf, von denen mindestens etwa 30% um nicht mehr als etwa + / - 20° von der Radialrichtung abweichen. Dies wird zweckmäßig und kostengünstig erreicht mittels Verwendung einer langfaserverstärkten Pressmasse mit regelloser Faserorientierung im Nahbereich der späteren Bohrung. Diese Werkstoffauswahl wird kombiniert mit Endlosfasersträngen, die nur im Außenbereich des Auges eine schlaufenartige Verstärkung bilden, nicht jedoch im Nahbereich der Bohrung. In dem Übergangsbereich zwischen Außenbereich und Nahbereich der Bohrung bildet sich durch die verwendete Preforming-Technik und durch die Fließvorgänge während des Pressens ein allmählicher, harmonischer Übergang der Faserorientierung von den Endlosfasersträngen im Außenbereich zu der regellosen Faserorientierung der Langfasern im Bohrungsbereich aus (vgl. Fig. 19). Hierdurch wird sowohl eine hohe Biegefestigkeit des Augenbereiches als auch eine hohe Lochleibungsfestigkeit erreicht. The hinge member 20 is therefore pierced only after the forming process and has many different fiber orientations in the vicinity of the bore, at least about 30% of which deviates by no more than about + / - 20 ° from the radial direction. This is conveniently and inexpensively achieved by using a long fiber reinforced molding compound with random fiber orientation in the vicinity of the later bore. This material selection is combined with endless fiber strands, which form a loop-like reinforcement only in the outer area of the eye, but not in the vicinity of the bore. In the transition region between the outer region and the vicinity of the bore, a gradual, harmonic transition of the fiber orientation from the endless fiber strands in the outer region to the random fiber orientation of the long fibers in the bore region is formed by the preforming technique used and by the flow processes during the pressing (see FIG. 19). This achieves both a high flexural strength of the eye area and a high bearing fatigue strength.
Die sonstigen Bereiche des Gelenkbauteils 20 weisen vorzugsweise ebenfalls eine regellose (unwillkürliche) Faserorientierung auf und sind so ohne aufwändige Maßnahmen zur Sicherstellung einer etwaigen vorgeschriebenen (willkürlichen) Faserorientierung kostengünstig herzustellen. Die gegenüber endlosfaserverstärkten Laminaten etwas geringeren Steifigkeits- und Festigkeitswerte einer langfaserverstärkten Pressmasse können durch eine zweckmäßige geometrische Gestaltung mit leicht erhöhten Wanddicken ausgeglichen werden. Die im Vergleich zu Stahl niedrige Dichte des verwendeten Faser-Kunststoff- Verbundmaterials führt dann immer noch zu einem leichten Bauteil, das aber im Gegensatz zu einem endlosfaserverstärkten Bauteil wesentlich kostengünstiger und leichter automatisierbar hergestellt werden kann. The other areas of the joint component 20 preferably also have a random (involuntary) fiber orientation and are thus inexpensive to manufacture without complex measures to ensure any prescribed (arbitrary) fiber orientation. The somewhat lower rigidity and strength values of a long-fiber-reinforced molding compound than continuous-fiber-reinforced laminates can be compensated by a suitable geometric design with slightly increased wall thicknesses. The low density compared to steel fiber-plastic composite material used then still leads to a lightweight component, but in contrast to a continuous fiber reinforced component can be made much cheaper and easier to automate.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Fig. 20 ff. eine Gelenkwelle, insbesondere Kardangelenkwelle, sowie ein Verfahren zum Herstellen beschrieben, bei der ein sich axial erstreckender Gelenkwellenkörper über eine drehschlüssige Verbindung mit einer Gelenkgabel verbunden ist, die endseitig an einem Gelenkwellenkörper angeordnet ist. Hereinafter, with reference to FIGS. 20 et seq., A propeller shaft, in particular universal joint shaft, and a method for manufacturing will be described in which an axially extending propeller shaft body is connected via a rotational connection to a yoke, which is arranged on the end of a cardan shaft body.
Die Fig. 20 bis 23 zeigen schematische Darstellungen zur Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen eines Gelenkwellenkörpers 50, der in der gezeigten Ausführungsform als rohrför- miger Gelenkwellenkörper hergestellt wird. Gemäß Fig. 20 wird zunächst auf einem Wickelkern 51 der Gelenkwellenkörper 50 aus einem Faser-Kunststoff- Verbundmaterial mittels Faserwickeln hergestellt. Faserwickelverfahren, die in Ausgestaltungen auch als Filament Win- ding" bezeichnet werden, sind als solche in verschiedenen Ausgestaltung bekannt. FIGS. 20 to 23 are schematic views for describing a method of manufacturing a cardan shaft body 50 which is manufactured in the embodiment shown as a tubular cardan shaft body. 20, the cardan shaft body 50 is first made of a fiber-plastic composite material by means of fiber coils on a winding core 51. Filament winding processes, which are also referred to as "filament winding" in embodiments, are known as such in various embodiments.
Gemäß Fig. 21 wird dann eine Faser-Kunststoff-Pressmasse 52 auf den hergestellten Gelenkwellenkörper 50 aufgetragen. Die Faser-Kunststoff-Pressmasse 52 umfasst ein formbares Kunststoffmaterial, in dem Fasern zufällig verteilt sind, beispielsweise Glasfasern und / oder Kohlenstofffasern. According to FIG. 21, a fiber-plastic molding compound 52 is then applied to the produced cardan shaft body 50. The fiber-plastic molding compound 52 comprises a moldable plastic material in which fibers are randomly distributed, for example glass fibers and / or carbon fibers.
Sodann wird gemäß Fig. 22 eine Pressform-Schale 53, die bei der gezeigten Ausführungsform mehrteilig ausgeführt ist und eine innere Zahnstruktur 53a aufweist, aufgebracht, um mittels der Faser-Kunststoff-Pressmasse 52 ein wellenkörperseitiges Verbindungselement 54 mit einer Oberflächenstruktur 55 zu herzustellen. Bei der gezeigten Ausführungsform gemäß Fig. 23 verfügt die Oberflächenstruktur 55 über eine Verzahnung 56 sowie einen Zentrierabschnitt 57. Die Verzahnung 56 weist nach außen vorspringende Zähne oder Zahnstege und hierzwi- schen gebildete Vertiefungen auf, die sich in axialer Richtung des Gelenkwellenkörpers 50 erstrecken. Der Gelenkwellenkörper 50 wird dann mit montierter Pressform-Schale 53 ausgehärtet. Nach dem Aushärten werden der Wickelkern 51 ausgezogen (in Fig. 23 noch nicht gezeigt) und die Pressform-Schale 53 in radialer oder axialer Richtung entfernt. Hierdurch ist der Gelenkwellenkörper 50 mit dem angeformten wellenkörperseitigen Verbindungselement 54 gebildet, das über den Zentrierabschnitt 57 verfügt. Then, as shown in FIG. 22, a die shell 53, which is multi-piece in the illustrated embodiment and has an inner tooth structure 53a, is applied to produce a shaft-body-side connecting member 54 having a surface structure 55 by the fiber-plastic molding compound 52. In the embodiment shown in FIG. 23, the surface structure 55 has a toothing 56 and a centering section 57. The toothing 56 has outwardly projecting teeth or toothed webs and recesses formed between them which extend in the axial direction of the cardan shaft body 50 extend. The cardan shaft body 50 is then cured with mounted mold shell 53. After curing, the winding core 51 is pulled out (not yet shown in FIG. 23) and the mold shell 53 is removed in the radial or axial direction. As a result, the cardan shaft body 50 is formed with the integrally formed shaft body-side connecting element 54, which has the centering section 57.
Die Fig. 24 bis 29 zeigen schematische Darstellungen in Verbindung mit einer Gelenkgabel sowie deren Herstellung. Hierbei wird gemäß Fig. 24a und 24b eine Anordnung mit einem Wickelkern 60 und hierauf gelagerter Formschale 61 bereitgestellt. Die Formschale 61 ver- fügt über eine Negativoberflächenstruktur 62 mit einer Verzahnung 62a sowie einem Zentriersitz 62b. Die Formschale 61 ist spiegelsymmetrisch hinsichtlich der Negativoberflächenstruktur 62. Figs. 24 to 29 show schematic representations in connection with a yoke and their preparation. In this case, according to FIGS. 24a and 24b, an arrangement is provided with a winding core 60 and a molded shell 61 mounted thereon. The mold shell 61 has a negative surface structure 62 with a toothing 62a and a centering seat 62b. The mold shell 61 is mirror-symmetric with respect to the negative surface structure 62.
Im Folgenden wird nun gemäß Fig. 25a und 25b im Bereich der Formschale 61 und benach- bart hierzu eine Faser-Kunststoff-Pressmasse 63 aufgetragen und mit Hilfe einer Konturspachtel 64 bearbeitet. Sodann werden eine oder mehrere Schichten eines Traglaminats 65 mittels Faserwickel- Verfahren aufgebracht, was Fig. 26a und 26b schematisch zeigen. In the following, according to FIGS. 25 a and 25 b, a fiber-plastic molding compound 63 is applied in the area of the molding shell 61 and adjacently thereto and processed with the aid of a contour putty 64. Then, one or more layers of a supporting laminate 65 are applied by means of fiber winding method, which schematically show FIGS. 26a and 26b.
Auf die und / oder zwischen den einzelnen Schichten des Traglaminats 65 werden dann ge- mäß Fig. 27a und 27b lokale Verstärkungsbereiche 66, 67 auf- /eingewickelt, ebenfalls mittels Faserwickelverfahren, wobei die aufgewickelten Fasern in üblicher Weise in ein Kunststoffmaterial eingebettet werden. As shown in FIGS. 27a and 27b, local reinforcing regions 66, 67 are then wrapped / wrapped on and / or between the individual layers of the supporting laminate 65, likewise by means of fiber winding processes, the wound fibers being embedded in a conventional manner in a plastic material.
Nach dem Aushärten wird dann der Wickelkern 60 mit der Formschale 61 von dem aus dem Faser-Kunststoff-Verbundmaterial hergestellten Bauteil gemäß Fig. 28 getrennt. Mittels Einstechen wird hierbei eine Polkappe 68 entfernt. Bei der gezeigten Ausführungsform werden auf vergleichbare Weise die auf der Formschale 61 spiegelsymmetrisch gebildeten Bauteile getrennt. Zur Herstellung einer Gelenkgabel 69, die schematisch in Fig. 29 gezeigt ist, werden dann bei der gezeigten Ausführungsform noch Aussparungen 70 hergestellt, vorzugsweise mittels spanender Bearbeitung. Auch werden Bohrungen 71 zur Aufnahme eines Gelenkelementes her- gestellt, insbesondere zur Anbindung eines Gelenkkreuzes. In einer alternativen Ausgestaltung können die Aussparung 70 auch weggelassen werden, wie dieses vergleichbar oben in Verbindung mit den Fig. 5 bis 8 beschrieben wurde. Die in Fig. 29 gezeigte Gelenkgabel 69 verfügt über ein gabelseitiges Verbindungselement 72, welches bei der gezeigten Ausführungsform mit einer innen umlaufenden Verzahnung gebildet ist, deren Oberflächenstruktur durch die Formschale 61 geprägt ist. After curing, the winding core 60 with the mold shell 61 is then separated from the component made of the fiber-plastic composite material according to FIG. 28. By means of piercing in this case a pole cap 68 is removed. In the embodiment shown, the components formed mirror-symmetrically on the mold shell 61 are separated in a comparable manner. To produce a yoke 69, which is shown schematically in FIG. 29, recesses 70 are then produced in the illustrated embodiment, preferably by means of machining. Also bores 71 for receiving a joint element forth- provided, in particular for the connection of a spider. In an alternative embodiment, the recess 70 may also be omitted, as has been described comparable above in connection with FIGS. 5 to 8. The yoke 69 shown in FIG. 29 has a fork-side connecting element 72, which in the embodiment shown is formed with an internally encircling toothing whose surface structure is embossed by the shell 61.
Fig. 30 zeigt eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer Gelenkwelle, bei der zum Ausbilden einer drehschlüssigen Verbindung nun die Gelenkgabel 69 endseitig auf den Gelenkwellenkörper 50 aufgeschoben ist, derart, dass das wellenkörperseitige Verbindungselement 54 und das gabelseitige Verbindungselement 72 im Eingriff stehen. Dieses bedeutet bei der beschriebenen Ausführungsform, dass die einander zugeordneten Verzahnungen wenigstens teilweise ineinander greifen. 30 shows a schematic representation of a section of a propeller shaft in which the articulated fork 69 is now pushed onto the cardan shaft body 50 on the end in such a way that the shaft-body-side connecting element 54 and the fork-side connecting element 72 are in engagement to form a rotationally locked connection. This means in the described embodiment that the mutually associated toothings at least partially interlock.
Gemäß Fig. 30 ist vorgesehen, zum Ausbilden einer Gleitschicht über eine Öffnung 73 eine flüssige Füllmasse 74 einzubringen, die sich in einem Hohlraum 75 zwischen der Oberfläche des gabelseitigen Verbindungselementes 72 und des wellenkörperseitigen Verbindungselementes 54 ablagert und anschließend erstarrt. Bei der Füllmasse 74 kann es sich bevorzugt um einen duroplastischen oder einen thermoplastischen Kunststoff handeln. Um die gewünschte Toleranzen einzuhalten und eine Abdichtung zu erzielen, wird hierbei eine Zentrierhilfe 76 eingeschoben, die den Gelenkwellenkörper 50 zur Gelenkgabel 69 gabelseitig zentriert und welche nach dem Erstarren der Füllmasse 74 wieder entfernt wird. Eine Zentrierung erfolgt auch wellenkörperseitig durch die angepresste Zentrierung 57. According to FIG. 30, a liquid filling compound 74 is provided for forming a sliding layer via an opening 73, which deposits in a cavity 75 between the surface of the fork-side connecting element 72 and the shaft-body-side connecting element 54 and then solidifies. The filling compound 74 may preferably be a thermosetting or a thermoplastic plastic. In order to maintain the desired tolerances and to achieve a seal, in this case a centering aid 76 is inserted, which centered the cardan shaft body 50 to the yoke 69 fork side and which is removed after the solidification of the filling material 74 again. A centering is also shaft body side by the pressed-centering 57th
Insgesamt ist hierdurch eine Anordnung geschaffen, bei der die Gelenkgabel 69 zentriert endseitig auf dem Gelenkwellenkörper 50 montiert ist, wobei mit Hilfe der drehschlüssigen Verbindung, die mittels des wellenkörperseitigen und des gabelseitigen Verbindungselementes 54, 72 sowie der erstarrten Füllmasse 74 gebildet ist, eine spielfreie axiale Relativbewegung zwischen dem Gelenkwellenkörper 50 und der Gelenkgabel 69 ermöglicht ist, sodass die Gelenkwelle im Betrieb, wenn entsprechende Kräfte auftreten, ihre Länge ändern kann. Eine solche Relativbewegung tritt erst dann auf, wenn angreifende Kräfte eine Grenzkraft über- schreiten. Unterhalb der Grenzkraft sind Gelenkwellenkörper 50 und Gelenkgabel 69 gegen ein unbeabsichtigtes Verrutschen gesichert. Die Drehschlüssigkeit der Verbindung wird bei der dargestellten Ausführungsform mittels des Eingriffs der Verzahnungen am wellenkörper- seitigen Verbindungselement 54 und am gabelseitigen Verbindungselement 72 sichergestellt. Overall, this arrangement provides an arrangement in which the yoke 69 is centered end mounted on the propeller shaft 50, wherein by means of the rotational connection, which is formed by means of the shaft body side and the fork-side connecting element 54, 72 and the solidified filling material 74, a backlash-free axial Relative movement between the propeller shaft 50 and the yoke 69 is made possible, so that the propeller shaft during operation, if appropriate forces occur, can change their length. Such a relative movement does not occur until attacking forces have exceeded a limit force. stride. Below the limit force cardan shaft body 50 and yoke 69 are secured against unintentional slipping. The rotational connection of the connection is ensured in the illustrated embodiment by means of the engagement of the toothings on the shaft body-side connecting element 54 and on the fork-side connecting element 72.
Um das Anhaften der über die Öffnung 73 eingebrachten Füllmasse 74 zum Ausbilden der Gleitschicht im Oberflächenbereich wenigstens eines der Fügepartner, zum Beispiel auf der Oberfläche des gabelseitigen Verbindungselementes 72, zu unterstützen, kann vorgesehen sein, die zu beschichtenden Oberflächenbereiche zu aktivieren, beispielsweise mittels Strah- len, chemischer Aktivierung und / oder der Verwendung eines Primers. Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, die Oberflächenbereiche des anderen Fügepartners, also zum Beispiel die Oberfläche des wellenkörperseitigen Verbindungselementes 54, für die eine Anhaf- tung der Füllmasse 74 nicht gewünscht ist, zu deaktivieren, zum Beispiel mittels Auftragen eines Trennmittels oder eines Trennwachses und / oder der Verwendung von Öl oder Fett in diesen Oberflächenbereichen. In order to support adhesion of the filling compound 74 introduced via the opening 73 for forming the sliding layer in the surface region of at least one of the joining partners, for example on the surface of the fork-side connecting element 72, it may be provided to activate the surface regions to be coated, for example by means of radiation treatment. len, chemical activation and / or the use of a primer. Additionally or alternatively, it may be provided to deactivate the surface regions of the other joining partner, for example the surface of the shaft body-side connecting element 54 for which adhesion of the filling compound 74 is not desired, for example by applying a release agent or a release wax and / or or the use of oil or grease in these surface areas.
Vorangehend wurde die Herstellung des gabelseitigen Verbindungselementes 72 und des wellenkörperseitigen Verbindungselementes 54 an einem jeweiligen Gelenkwellenbauteil beispielhaft beschrieben, welches selbst aus einem Faser-Kunststoff-Verbundmaterial besteht. Ohne weiteres ergibt sich, dass die als Faser-Kunststoff-Pressbauteile hergestellten Verbindungselemente auf vergleichbare Art und Weise auch an Gelenkbauteilen aus anderen Werkstoffen gebildet werden können, die zum Beispiel aus Metall bestehen. So kann vorgesehen sein, das wellenkörperseitige Verbindungselement auf einem rohrförmigen Metallwellenkörper herzustellen. In the foregoing, production of the fork-side connecting member 72 and the shaft-body-side connecting member 54 on a respective cardan shaft member has been exemplified, which itself consists of a fiber-plastic composite material. Without further ado it follows that the connecting elements produced as fiber-plastic press components can be formed in a comparable manner also on joint components made of other materials, which consist for example of metal. Thus, it may be provided to produce the shaft body-side connecting element on a tubular metal shaft body.
Die Gelenkwelle kann mit anderen oben beschriebenen Gelenkwellen-Technologien kombiniert werden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, die Gelenkwelle im gegenüberliegenden Endbereich einstückig auszuführen, wie dies oben zum Beispiel unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 8 erläutert wurde. Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungen von Bedeutung sein. The PTO shaft can be combined with other PTO shaft technologies described above. For example, it may be provided to make the propeller shaft in one piece in the opposite end region, as has been explained above, for example, with reference to FIGS. 1 to 8. The features of the invention disclosed in the above description, the claims and the drawings may be of importance both individually and in any combination for the realization of the invention in its various embodiments.

Claims

Ansprüche claims
Verfahren zum Herstellen einer Gelenkwelle (2), insbesondere Kardangelenkwelle, aus einem Faser-Kunststoff- Verbundmaterial, bei dem ein rohrförmiger Gelenkwellenkörper (4) und eine an dem Gelenkwellenkörper (4) endseitig angeordnete Gelenkgabel (5), die mit einer Aufnahmevorrichtung (8, 9) für ein Gelenkelement (10) gebildet wird, mittels Faserwickelverfahren einstückig hergestellt werden. Method for producing a propeller shaft (2), in particular universal joint shaft, of a fiber-plastic composite material in which a tubular cardan shaft body (4) and an articulated fork (5) arranged at the end of the cardan shaft body (4) and connected to a receiving device (8, 9) for a joint element (10) is formed integrally by means of fiber winding process.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass endseitig, zumindest im Bereich der Gelenkgabel (5) eine Materialaufdickung (6) hergestellt wird. A method according to claim 1, characterized in that at the end, at least in the region of the yoke (5) a material thickening (6) is produced.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ausbilden der Materialaufdickung (6) Fasern in Umfangsrichtung und / oder textile Halbzeuge lokal eingelegt werden. A method according to claim 2, characterized in that in the formation of the material thickening (6) fibers in the circumferential direction and / or semi-finished textile products are placed locally.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Faser-Kunststoff-Verbundmaterial nach dem Aushärten mittels spanender Bearbeitung nachbearbeitet wird. Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the fiber-plastic composite material is post-processed after curing by machining.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Gelenkgabel (5) die Aufnahmevorrichtung für das Gelenkelement (10) mit einander gegenüberliegenden Bolzenaugen (8, 9) hergestellt wird. Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that on the yoke (5) the receiving device for the joint element (10) with opposite pin bosses (8, 9) is produced.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der endseitig angeordneten Gelenkgabel (5) Ausnehmungen (13, 14) zum Eingreifen einer der Gelenkgabel (5) zugeordneten Gelenkgabel (11) gebildet werden. Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that recesses (13, 14) for engaging a joint fork (5) associated with joint fork (11) are formed in the region of the end arranged joint fork (5).
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die endseitig angeordnete Gelenkgabel (5) umlaufend geschlossen gebildet wird. Method according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the ends arranged joint fork (5) is formed circumferentially closed.
Gelenkwelle (2), insbesondere Kardangelenkwelle, aus einem Faser-Kunststoff- Verbundmaterial, mit einem rohrförmigen Gelenkwellenkörper (4) und einer an dem Gelenkwel- lenkörper (4) endseitig angeordneten Gelenkgabel (5), mittels der ein gelenkwellenkör- perseitiges Gelenkelement mit einer Aufnahmevorrichtung (8, 9) für ein Gelenkelement (10) gebildet ist, wobei der rohrförmige Gelenkwellenkörper (4) und die Gelenkgabel (5) als einstückiges, fasergewickeltes Bauteil ausgeführt sind. Cardan shaft (2), in particular universal joint shaft, made of a fiber-plastic composite material, with a tubular cardan shaft body (4) and one at the hinge shaft The articulated fork (5) is arranged at the end and forms a joint element with a receiving device (8, 9) for a joint element (10), the tubular cardan shaft body (4) and the yoke (5) being integral , fiber-wound component are executed.
9. Gelenkwellenanordnung (1), mit 9. cardan shaft assembly (1), with
- einer Gelenkwelle (2), die einen rohrförmigen Gelenkwellenkörper (4) und eine an dem Gelenkwellenkörper (4) endseitig angeordnete Gelenkgabel (5) aufweist, und - A propeller shaft (2), which has a tubular cardan shaft body (4) and one on the propeller shaft body (4) end arranged joint fork (5), and
- einem Gelenk (3), welches unter Beteiligung der Gelenkgabel (5) gebildet ist, derart, dass eine der an dem rohrförmigen Gelenkwellenkörper (2) endseitig angeordneten Gelenkgabel (5) zugeordnete Gelenkgabel (11) über ein Gelenkelement (10) an eine Aufnahmevorrichtung (8, 9) gelenkig koppelt, die an der Gelenkgabel (5) gebildet ist, wobei der rohrförmige Gelenkwellenkörper (4) und die Gelenkgabel (5) als einstückiges, fasergewickeltes Bauteil ausgeführt sind. - A joint (3), which is formed with the participation of the yoke (5), such that one of the tubular shaft body (2) end arranged joint fork (5) associated yoke (11) via a hinge member (10) to a receiving device (8, 9) hingedly coupled to the yoke (5) is formed, wherein the tubular cardan shaft body (4) and the yoke (5) are designed as a one-piece, fiber-wound component.
10. Gelenkwellenanordnung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zugeordnete Gelenkgabel (11) als eine flanschseitige Gelenkgabel ausgeführt ist, die einstückig an einem Anschlussflansch (12) gebildet ist. 10. Cardan shaft assembly (1) according to claim 9, characterized in that the associated yoke (11) is designed as a flange-side yoke, which is integrally formed on a connecting flange (12).
11. Gelenkwellenanordnung (1 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussflansch (12) mit der flanschseitigen Gelenkgabel aus einem Faser- Kunststoff- Verbundmaterial ist. 11. Cardan shaft assembly (1) according to claim 10, characterized in that the connecting flange (12) with the flange-side yoke made of a fiber-plastic composite material.
12. Gelenkwellenanordnung ( 1 ) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussflansch (12) mit der flanschseitigen Gelenkgabel als einstückiger, fasergewickelter Anschlussflansch ausgeführt ist. 12. cardan shaft assembly (1) according to claim 11, characterized in that the connecting flange (12) with the flange-side yoke is designed as a one-piece, fiber-wound flange.
13. Gelenkwellenanordnung (1) nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussflansch (12) mit der flanschseitigen Gelenkgabel (11) als einstückiges Pressformbauteil (20) ausgeführt ist. 13. Cardan shaft assembly (1) according to at least one of claims 9 to 11, characterized in that the connecting flange (12) with the flange-side yoke (11) is designed as a one-piece press-formed component (20).
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