WO2014006134A1 - Fibre-reinforced driveshaft and eyelet winding process for production thereof - Google Patents

Fibre-reinforced driveshaft and eyelet winding process for production thereof Download PDF

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WO2014006134A1
WO2014006134A1 PCT/EP2013/064131 EP2013064131W WO2014006134A1 WO 2014006134 A1 WO2014006134 A1 WO 2014006134A1 EP 2013064131 W EP2013064131 W EP 2013064131W WO 2014006134 A1 WO2014006134 A1 WO 2014006134A1
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WO
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drive shaft
load distribution
fiber
distribution head
eyelet
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PCT/EP2013/064131
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German (de)
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Inventor
Reinhard Wethje
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Wethje-Beteiligungs-Gmbh
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Publication date
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    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/56Winding and joining, e.g. winding spirally
    • B29C53/58Winding and joining, e.g. winding spirally helically
    • B29C53/583Winding and joining, e.g. winding spirally helically for making tubular articles with particular features
    • B29C53/585Winding and joining, e.g. winding spirally helically for making tubular articles with particular features the cross-section varying along their axis, e.g. tapered, with ribs, or threads, with socket-ends
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/02Shafts; Axles
    • F16C3/026Shafts made of fibre reinforced resin
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/80Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C53/8008Component parts, details or accessories; Auxiliary operations specially adapted for winding and joining
    • B29C53/805Applying axial reinforcements
    • B29C53/8058Applying axial reinforcements continuously
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
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    • B29L2031/75Shafts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2326/00Articles relating to transporting
    • F16C2326/01Parts of vehicles in general
    • F16C2326/06Drive shafts

Definitions

  • the invention relates to a fiber-reinforced drive shaft which is fixedly connected to a load distribution head and ⁇ senwiekel compiler for producing a fiber-reinforced drive shaft.
  • Drive shafts are used in the prior art to transmit forces or torques. These can be used in vehicle technology to transmit forces or torques, for example between a transmission and a driven wheel. In general, such waves are formed as hollow shafts.
  • a rotation about a first axis must be transmitted in a rotation about another axis. This is for example the case when the motor causes a rotation about a first axis, but the driven wheels are to rotate about another axis.
  • this rotation is transmitted to a second axis, which in turn causes rotation about a third axis parallel to the driven wheels.
  • a force or a torque must be deflected at least once from one direction of rotation into another direction of rotation.
  • joints are used between the waves, which are often designed as cross or universal joints.
  • a drive shaft which is connected via at least one such joint with another shaft or shaft, is also referred to as propeller shaft.
  • Such cardan shafts, especially for motor vehicles, are made of steel as standard. Generally, a high flexural stiffness is desired with low weight. A low weight is particularly desirable for motor vehicles used in motor sports.
  • DE 3 718 399 A1 discloses a torsionsbe flytes component with fiber layers between which a relation to the fiber layers soft material is arranged.
  • the fibers may be formed, for example, as carbon fibers.
  • EP 2 184 439 A2 discloses a method for producing an engine shaft which consists of a fiber composite material and is connected at the ends with metallic output or drive pin.
  • the fiber composite material of EP 2 184 439 A2 may comprise carbon fibers.
  • a fiber-reinforced drive shaft is provided, wherein the fibers have carbon, basalt, glass, and / or natural material and at least one load distribution head is fixedly connected to the drive shaft.
  • hemp is a particularly preferred material.
  • a drive shaft is understood in the context of the invention, a shaft which can transmit a torque.
  • such a shaft is used in motor vehicles and is preferably formed in the shape of a cylinder.
  • the shaft does not necessarily have to be designed as a uniform cylinder.
  • the cylinder may have different radii at different locations.
  • the transition from one radius to another can be done both stepwise and evenly.
  • the shaft may be at least partially formed as a cone or cone.
  • the shaft is not limited to perfectly circular cross section, but is also intended to include deviations from perfectly round or circular cross sections.
  • the drive shaft according to the invention is preferably designed as a hollow shaft. Furthermore, it may be preferred that it is filled in the interior with another material.
  • the drive shaft is realized as a propeller shaft.
  • a cardan shaft is understood as a drive shaft with at least one universal joint.
  • a fiber is generally a structure that has one dimension (length) that is significantly longer than the other two dimensions (width and thickness or cross section).
  • a load distribution head in the sense of the invention is understood to mean, in particular, an element which, in particular in cooperation with elements or regions of a shaft, is suitable for transmitting the torque of the shaft to another element and distributing the torque applied to the drive shaft on the circumference.
  • the load distribution head may distribute a torque from the total circumference (360 °) to the load distribution arms.
  • a total load or a load peak can be transmitted from a load arm to a total circumference of the shaft.
  • the drive shaft has more than one load distribution head, preferably two load distribution heads. These can be arranged at different longitudinal ends of the drive shaft.
  • the load distribution arms preferably have a conical structure in a plan view perpendicular to the shaft axis. In other words, the load distribution arms taper with increasing distance from the shaft center towards a longitudinal end.
  • the shaft of the invention can be manufactured in a simple and inexpensive process.
  • the fibers comprise carbon fiber reinforced plastic (CFRP). It is particularly preferred that it consists essentially of CFRP.
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the fibers have at least one thermoplastic or thermoplastically bonded material.
  • thermoplastically bonded fibers examples include acrylonitrile-butadiene-polystyrene (ABS) fibers, polyamides (PA), polylactate (PLA), polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polyethylene enterephthalate ( PET), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polyetheretherketone (PEEK) and polyvinylchloride (PVC) and celluloid. Additionally or additionally, it is also possible to use duroplastic material, in particular epoxide, polyester, vinyl ester, phenol and polyimide resins. By a suitable choice of material properties (such as hardness, elasticity, vibration behavior, weight) of the drive shaft can be positively influenced.
  • material properties such as hardness, elasticity, vibration behavior, weight
  • the fibers have different angular orientations.
  • angles are always measured with respect to a longitudinal axis of the drive shaft.
  • a fiber with an angle of 0 ° is therefore a fiber which runs parallel to the longitudinal axis of the drive shaft and a fiber with an angle of 90 ° runs perpendicular to the longitudinal axis, ie generally in the circumferential direction of the shaft. All values given for angles are absolute values.
  • an angle of 90 ° is intended to describe both a fiber which describes a right-hand spiral in the circumferential direction and a fiber which describes a left-hand spiral in the circumferential direction.
  • an angular orientation of 0 ° is intended to describe an orientation parallel to the longitudinal axis, regardless of the direction of the fiber. Analogously, this also applies to all values between 0 ° and 90 °.
  • at least some of the fibers have angular orientations between 0 ° and 90 °, preferably between 0 ° and 15 °, more preferably between 0.5 ° and 9 °, and most preferably between 0.5 ° and 5 °.
  • this can bring manufacturing advantages.
  • Such a wave can also be produced, for example, in the method described below.
  • the low fiber angles allow in particular the formation, for example, of the load distribution arms on the shaft and their one-piece transition into the shaft body.
  • the load distribution head comprises CFK.
  • the load distribution head even consists essentially of CFK. This can have the consequence that the load distribution head on the one hand has a low weight with good hardness and Steifi gkei tsei properties.
  • such a load distribution head can be easily connected to the drive shaft.
  • This connection can take various forms.
  • the load distribution head is glued to the drive shaft.
  • the load distribution head can also be an integral part of the drive shaft and is particularly preferably integrally entangled or intertwined with it.
  • the connection can also be in one piece. All this can allow a firm connection between the shaft and other elements.
  • the drive shaft has a failure area on the load distribution head or in an environment of the load distribution head.
  • this failure area is at a junction between the drive shaft and the Load distribution head formed.
  • the failure region is formed as a predetermined breaking point and further it is preferred that the failure region is formed by a suitable geometry, for example by an angular load distribution head or by a tapered region or a region with reduced wall thickness.
  • the failure area may be formed by a suitable arrangement, or angular orientation of the fiber windings.
  • the failure area on or near the load distribution head may cause the drive shaft to fail, for example break, in the event of an accident at a defined location. As a result, the damage can preferably be controlled.
  • the drive shaft according to the invention can also be used in ships, helicopters and other devices in which a transmission of torque is desirable. Further, these fractions may be shielded because they occur at a defined location, and thereby injuries of occupants and other persons and animals can be prevented.
  • the load distribution head preferably its base region, or the shaft in the receiving region for the load distribution head has a substantially conical structure.
  • an outer diameter of the shaft in an end region or in a region to be received or to be disposed of the load-distribution head is preferably larger than an outer diameter of the shaft in another, for example middle, region.
  • the load distribution pad f has three or more load arms that preferably extend from a base portion of the load distribution head. Other preferred numbers of load arms are four, five and six, or more, but not limited thereto.
  • The, preferably hollow, drive shaft has two ends. One of the ends is preferably designed to receive the load distribution head.
  • the corresponding load distribution head receiving area preferably has a shape that complements the load distribution head, in particular on the inside of the shaft.
  • the drive shaft webs or arms which correspond to the load distribution arms of the load distribution head, in particular with regard to their shape.
  • the arms of the drive shaft are preferably in communication with the load distribution arms of the load distribution head.
  • the drive shaft preferably has a load distribution head receiving area, which comprises a portion for receiving the load distribution head base and a portion for receiving the load distribution arms.
  • Load distribution head base receiving portion of the shaft are preferably formed substantially round. According to a preferred embodiment, these regions have non-circular, for example substantially polygonal, in particular triangular or oval, cross sections. This supports a form-fitting so that the load-distribution head can not rotate in the shaft, which preferably facilitates load transfer.
  • a cross-sectional area through a wave load distribution arm should be approximately equal to a corresponding cross-sectional area through another wave load distribution arm.
  • an overall cross-sectional area of the wave load distribution arms is understood in particular the sum of the cross-sectional areas of all wave load distribution arms along a cutting plane.
  • the wave cross-sectional area is understood in particular to be a cross-sectional area of the massive area of a shaft along a sectional plane.
  • an overall cross-sectional area of the wave load distribution arms is larger, more preferably at least 50% larger, even more preferably at least 100% larger than a wave cross-sectional area.
  • a total cross-sectional area of the wave load distributing arms is about twice as large as a shaft cross-sectional area. This is preferably true in the event that a cross-sectional area of the Lastvereilungsarme is approximately equal to a corresponding cross-sectional area of the arms of the shaft.
  • the load distribution head has an integrated centering pin, which is preferably provided in the load distribution head base. This can for example allow a simplified centering of the load distribution head or the drive shaft.
  • the drive shaft in an environment of a load distribution head fibers with angular orientations of 60 ° to 90 °, preferably 70 ° to 90 °, more preferably 80 ° to 90 ° and most preferably 85 ° to 89.5 °.
  • a large stress of the drive shaft in the rotational or in the circumferential direction can arise. Therefore, it is precisely in this area that a fiber direction which has a large component in the circumferential or rotational direction, that is to say close to 90 °, may be particularly preferred. This is taken into account by the above feature.
  • the drive shaft in an environment of a load distribution head has a cross-sectional enlargement by an accumulation of fibers.
  • the drive shaft in areas which are exposed to a particularly large rotational or torsional stress, be strengthened, which can have a positive effect on the mechanical resistance and the life of the drive shaft.
  • the drive shaft has further materials.
  • the drive shaft has at least one material for vibration damping. It is possible that this material is mounted substantially over the entire longitudinal extent of the shaft. Longitudinal in this context means parallel to the longitudinal axis. Likewise, it is particularly preferred that the material is arranged substantially over 360 ° of the circumference. However, it may also be preferred not to arrange the material for vibration damping over the entire longitudinal extent and / or not over the full 360 ° of the circumference.
  • the material for shrinkage damping may preferably be a rubber material and / or be a plastic material.
  • the plastic material used as the vibration damping material may advantageously comprise ethylene-propylene-diene rubber, polyurethane, polyethylene, polyolefins, polyvinylidene fluoride, polyvinyl chloride and / or polytetrafluoroethene.
  • the material for vibration damping comprises a foam and / or a honeycomb-like material.
  • the material is arranged for vibration damping between an inner and an outer fiber layer.
  • the drive shaft is thus preferably formed from a plurality of layers - one or more fiber layers and at least one layer for vibration damping.
  • the vibration damping material may generally be capable of damping possible vibrations of the drive shaft.
  • the drive shaft has a protective material.
  • This may for example comprise a rubber material and / or a plastic material. It is possible that this protective material is mounted substantially over the entire longitudinal extent of the shaft. Longitudinal in this context means parallel to the longitudinal axis. Likewise, it is particularly preferred that the protective material is arranged substantially over 360 ° of the circumference. However, it may also be preferred not to arrange the protective material over the entire longitudinal extent and / or not over the full 360 ° of the circumference.
  • the plastic material used as a protective material may advantageously comprise ethylene-propylene-diene rubber, polyurethane, polyethylene, polyolefins, polyvinylidene fluoride, polyvinyl chloride and / or polytetrafluoroethene.
  • the protective material is arranged inside or outside on the drive shaft. Outside in this context means that it is mounted in the circumferential direction over the outermost fiber layer. Internal in this context means that it limits the drive shaft, which is generally hollow, towards the cavity.
  • the provision of such a protective layer may be advantageous to protect the shaft from impacts, for example by stones. This can be particularly advantageous if the drive shaft shock-sensitive materials, for example CFRP has. This can increase the longevity of the drive shaft.
  • the protective material is at the same time the material for vibration damping.
  • the drive shaft preferably has a hard disk or flexible disk.
  • the Hardys- or flexible disc is preferably made of rubber or other elastic material and has, for example, vulcanized, sockets, preferably made of metal on. By means of such a disk, for example, easy axle displacements between two shafts can be compensated and, at the same time, torque shocks can be damped.
  • the Hardy or flexible disc is preferably fixedly connected to the drive shaft. This compound may particularly preferably be integral. Such a connection further reduces the number of components, which can result in additional weight reduction. Furthermore, such a connection can have the advantage that in this way a force or a torque can be suitably transmitted.
  • the drive shaft has at least one longitudinal end on with 2, preferably 3, more preferably 4, for example, 6 or more extensions for length compensation.
  • These may be designed, for example, to be slidably connected to a further element, for example a further shaft or a gear housing, for example on the rear axle of a motor vehicle.
  • these extensions are designed to be able to slide in a component of such a further element.
  • the extensions are coated for length compensation, wherein the coating of the extensions or legs particularly preferably Teflon, galvanic coatings and / or metal sleeves. These extensions are located at the load distribution head receiving area opposite end of the shaft.
  • the invention also relates to an eyelet winding method, as well as a corresponding eyelet winding device, for producing a fiber-reinforced drive shaft with the steps: a. Providing a winding device with 2 winding ends, each having at least 2, preferably at least 3 eyelets; b. Providing a support core substantially between the coil ends; c. Providing at least one fiber; d.
  • steps i which is also meant to include the first iteration
  • steps e, f, g and h may be optional.
  • this is done with at least one part and most preferably with a majority or substantially all fibers.
  • certain windings be made deliberately so that they do not fill the entire longitudinal extent of the resulting drive shaft. This may be particularly preferred, for example, when the cross section of the resulting drive shaft at certain sections, more preferably at longitudinal ends or in an environment of a load distribution head to be larger than at other sections.
  • the use of eyelets which may preferably have a smaller diameter and space requirement than prior art devices, makes it possible in particular to achieve angular orientations near 0 °, i. approximately parallel to the longitudinal axis of the shaft.
  • the provision of fiber progressions with a low angular orientation, for example, to 0 °, is particularly advantageous for forming the arms of the shaft and / or extensions for length compensation.
  • the fiber transitions from these arms and / or extensions to the shaft body and / or to an adjacent arm or extension is preferably assisted by a corresponding redirecting of the fibers through a fiber guiding structure provided on the winding core.
  • the core is preferably in two parts or can be pulled laterally from the finished shaft.
  • the winding is preferably carried out by a carriage or a robot arm, the Fibers feel along a core and through the eyelets.
  • the fiber angle can be adjusted by adjusting the movement and speed in the longitudinal direction of the shaft relative to the movement along the shaft circumference.
  • the support core remains as a lost core in the drive shaft.
  • a lost core is provided which preferably has cheap and relatively lightweight plastics.
  • the eyelet winding method also includes the step of removing the support core from the drive shaft.
  • the removal of the support core can be carried out according to preferred embodiments by applying a temperature, application of liquids and / or applying a pressure, in particular a negative pressure (with respect to the surrounding pressure).
  • the eyelet winding method comprises the step of depositing a resin.
  • the fibers are not preimpregnated.
  • these fibers may be wound "dry" and the resin is added in a separate step, so it is possible to carry out the o-roll winding process as a resin transfer molding process
  • the resin is a synthetic resin
  • the eyelet winding method also comprises the steps of providing a device for hardening the drive shaft and hardening the drive shaft.
  • the device for hardening the drive shaft for example an autoclave, can particularly preferably comprise a hot air supply, a microwave oven, an induction heater, a steam heater, have an electric heater and / or another heater.
  • the ⁇ senwickel Kunststoffel Kunststoffel Kunststoffel Kunststoffel Kunststoffe additionally comprises the step of cutting or sawing off a portion of the drive shaft in an environment of at least one of the winding end faces.
  • at least one eyelet is resiliently mounted on a winding end. It is particularly preferred to store all eyelets resiliently at a winding end. This may make it possible to expose the individual fibers to a suitable train. In addition, it is also possible to compensate for small differences between fibers or different windings of a fiber.
  • the angular orientations of the fiber are made up of steps d., F., H. and i. at least for large parts of the eyelet winding process in a range of 0 ° to 15 °, preferably 0 ° to 9 °, more preferably 0.5 ° to 9 °, and most preferably between 0.5 ° and 5 °.
  • the fibers preferably extend in this area in a groove or shaft provided by the winding device. It is also preferred that the eyelets have an inner free or opening diameter corresponding to at least about twice the diameter of the load arm to be produced.
  • a cross-sectional diameter of the eyelet should be as minimal as possible. As a result, fiber windings that lie very close to each other over as large a range as possible can be realized. At the same time, however, the cross-sectional diameter should also not be too small, since this could cause a disproportionately high load on a fiber during deflection at the eyelet.
  • the waveguide distribution arms forming fibers after winding are brought into a preferred cross-sectional shape. This is preferably done by shaping, for example a stamp that presses on the fibers, which preferably extend in a shaft.
  • the winding device preferably has corresponding means, for example punch.
  • a prefabricated load-distribution head is wrapped so that it forms an integral part of the drive shaft at one end of a longitudinal side.
  • the load distribution is f so integrally formed with the drive shaft, firmly connected or glued.
  • a lost core is preferably used.
  • the load distribution head has one or more of the features described above.
  • the fibers may be preferable to use more than one fiber.
  • the fibers have carbon fibers, glass fibers, basalt fibers and / or natural fibers. It is particularly preferred that at least one, most preferably substantially all fibers have CFRP and even more preferably consist essentially of CFRP. According to a further preferred embodiment, at least one of the fibers comprises a thermoplastic.
  • the eyelet winding method additionally comprises the step of applying at least one further material, wherein this material can be applied in the radial direction below the fiber material, between layers of the fiber material and / or above the fiber material.
  • This material may be suitable for impact protection and / or for vibration damping.
  • the at least one further material comprises at least one rubber material and / or at least one plastic, wherein the plastic preferably comprises ethylene-propylene-diene rubber, polyurethane, polyethylene, polyolefins, polyvinylidene fluoride, polyvinyl chloride and / or polytetrafluoroethene.
  • the material may also have a foam and / or be honeycomb-shaped.
  • the invention also relates to a fiber-reinforced drive shaft, which can be produced or produced from a method as described above.
  • Fiber-reinforced drive shaft preferably a cardan shaft, wherein the fibers have carbon, aramid, basalt, glass, and / or natural material and a load distribution head is fixedly connected to the drive shaft.
  • the fibers comprise carbon fiber reinforced plastic (CFRP), and preferably consists essentially of CFRP.
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the load distribution head comprises CFK, and preferably consists essentially of CFRP. 5.
  • the load distribution head has a base portion and extending therefrom load arms, which are preferably formed integrally with the base portion.
  • Load distribution head receiving portion preferably has arms that in combination with the arms of the load distribution head waves! form astverottisarme.
  • Drive shaft according to one of the preceding aspects, wherein the fibers have different angular orientations, wherein the fibers, preferably in the region of the load distribution arms, have angular orientations between 0 ° and 90 °, preferably between 0 ° and 15 °, particularly preferably between 0.5 ° and 9 ° and most preferably zwi chen have 0.5 ° and 5 °.
  • Drive shaft according to one of the preceding aspects, wherein the load distribution head is glued to the drive shaft or is an integral part of the drive shaft and has been preferably integrally wound or braided.
  • Drive shaft having a failure area on the load distribution head or in an environment of the load distribution head, wherein the Versagensberei ch is preferably formed at a junction between the drive shaft and load distribution head.
  • Drive shaft according to one of the preceding aspects, wherein the load distribution head has 3 or more Lastanne and / or wherein the shaft has 3 or more corresponding arms, vorzu irri wherein bz w. such that the shaft has 3 or more shaft load distribution arms.
  • Drive shaft according to one of the preceding aspects, wherein the load distribution head has an integrated centering pin. 15.
  • Drive shaft according to one of the preceding aspects which in an environment of a load distribution head fibers with angular orientations of 60 ° to 90 °, preferably 70 ° to 90 °, more preferably 80 ° to 90 ° and most preferably 85 ° to 89.5 ° having. 16.
  • Drive shaft according to one of the preceding aspects which has a cross-sectional enlargement by an accumulation of fibers in an environment of a load distribution head.
  • Drive shaft which comprises at least one vibration damping material, such as a rubber material and / or a plastic material, preferably a foam and / or a honeycomb-like material, which is preferably arranged between an inner and an outer fiber layer.
  • vibration damping material such as a rubber material and / or a plastic material, preferably a foam and / or a honeycomb-like material, which is preferably arranged between an inner and an outer fiber layer.
  • drive shaft according to one of the preceding aspects, wherein the drive shaft comprises a protective material, such as a rubber material and / or a plastic material, which is preferably arranged outside or inside of the drive shaft.
  • a protective material such as a rubber material and / or a plastic material, which is preferably arranged outside or inside of the drive shaft.
  • Drive shaft according to one of the preceding aspects, further comprising a Hardy disc is fixedly connected to the drive shaft.
  • drive shaft according to one of the preceding aspects, wherein at least one longitudinal end at least 3, preferably at least 4, more preferably at least 6 extensions for length compensation, which are preferably coated, wherein the coating of the legs particularly preferably Teflon, galvanic coatings and / or metal sleeves having.
  • An eyelet winding method for producing a fiber-reinforced drive shaft comprising the steps of:
  • a winding device with 2 winding ends, each having at least 2, preferably at least 3 eyelets; b. Providing a support core substantially between the coil ends;
  • Osenwickelvon according to aspect 22 comprising the step of: remaining the support core in the drive shaft or removing the support core from the drive shaft.
  • Osenwickelvon according to one of the aspects 22-24 wherein at least one, preferably all eyelet (s) is resiliently mounted on a winding end.
  • Osenwickel Kunststoffel Kunststoffel Kunststoffel Kunststoffe according to one of the aspects 22-25, wherein the angular orientations of the fiber from steps d., F., H. and i. at least for large parts of the eyelet winding process in a range of 0 ° to 15 °, preferably 0 ° to 9 °, more preferably 0.5 ° to 9 ° and most preferably between 0.5 ° and 5 °.
  • An eyelet winding method according to any one of aspects 17-26, wherein a load distribution head is wrapped so as to form an integral part of the drive shaft at one end of a longitudinal side.
  • Osenwickel Kunststoffel Kunststoffel Kunststoffel Kunststoffel Kunststoffe according to one of the aspects 17-27 and additionally with the Scliritt: applying at least one further material, which material can be applied in the radial direction below the fiber material, between layers of the fiber material and / or above the fiber material. 29.
  • a fiber reinforced drive shaft producible from a method according to any of aspects 17-28.
  • 25 eyelets winding device for producing a fiber-reinforced drive shaft according to one of claims 1 to 16 and 29 and / or for performing a ⁇ senwickelvons according to any one of claims 17 to 27.
  • 26th shaft in particular propeller shaft, with the characteristics of the drive shaft according to one of the preceding aspects without load distribution head.
  • Fig. 1 is a schematic side view of a portion of a winding device according to a first embodiment of the invention
  • Fig. 2a is a schematic side view of a portion of a fiber-reinforced drive shaft according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 2b shows a schematic sectional view along sectional plane Hb-IIb from FIG. 2a;
  • 3a is a schematic side view of a portion of a fiber-reinforced drive shaft and parts of a winding device according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 3b shows a schematic sectional view along section plane 14 from FIG. 2b;
  • FIG. 4a is a schematic side view of a fiber-reinforced load distribution head according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 4b shows a schematic sectional view along sectional plane IVb-IVb from FIG. 4a;
  • Fig. 5 is a schematic side view of a fiber-reinforced load distribution head according to another embodiment of the invention; a schematic longitudinal sectional view of a portion of a fiber-reinforced drive shaft according to another embodiment of the invention;
  • FIG. 7a is a perspective view of a portion of a drive shaft according to another embodiment of the invention.
  • Fig. 7b is a plan view of a longitudinal end of a portion of a drive shaft according to this embodiment;
  • Fig. 8a is a perspective view of a portion of a load distribution head according to another embodiment of the invention.
  • 8b is a plan view of a longitudinal end of a portion of a load distribution head according to this embodiment.
  • Fig. 8c is a second perspective view of a portion of a load distribution head according to this embodiment.
  • 9a is a perspective view of a portion of a load distribution head in conjunction with a load distribution head according to another embodiment of the invention.
  • Fig. 9b is a plan view of a longitudinal end thereof according to this embodiment.
  • Fig. 9c is a second perspective view thereof according to this embodiment.
  • Fig. 10 is a longitudinal sectional view of the same according to this embodiment.
  • Fig. 1 shows parts of a system, the or a device that can be used for the erfmdun gs like a ⁇ senwickelclar.
  • An end region of a winding device 2 with a winding end 4 is shown.
  • Winding end 4 has a plurality of hooks or eyes 6, 6 ', of which only two are shown here.
  • These eyelets are resiliently mounted in the illustrated embodiment by means of springs 8. Eyelet 6 and eyelet 6 'are arranged substantially orthogonal to each other with respect to their eye opening.
  • Only one winding end 4 is shown.
  • Winding device 2 has two such winding ends, which are arranged opposite one another at a distance.
  • the erfmdun according to the winding method is also a Stützkem between the Winding ends provided (not shown).
  • Fiber or fibers 10 are applied or wound around this support core in a first direction.
  • this fiber is deflected at one of the eyelets 6, 6 '.
  • This fiber is then again applied in a second direction on the support core or wound around this.
  • the angular orientation of the fiber 10 may change.
  • the fiber reaches the second, not shown, winding end after a certain way.
  • This coil end is substantially identical or at least similar to the coil end shown in FIG. In particular, this winding end is arranged so that the eyelets are closest to the support core.
  • a fiber from one eyelet 6 of a winding end 4 to another eyelet 6 'of the same winding end 4 runs without that it is previously guided along the core to the other end of the winding and deflected there.
  • an arch structure can be created which directly connects end sections 18 and 18 'or 18' and 18 "of a shaft to one another, which allows a particularly advantageous load or load distribution and thus stability and operational behavior of the shaft and / or the load distribution head.
  • this fiber strand is supported by corresponding fiber rope structures (not shown) These structures may be provided on the core or separately.
  • the fibers forming the wave load distribution arms are formed in a preferred cross-sectional shape during and / or after winding. This is preferably done by winding along or in a groove or a shaft (not shown) and / or subsequent shaping, for example by a punch which presses on the fibers, which preferably extend in a shaft.
  • the winding device preferably has appropriate means, such as shaft and / or stamp on.
  • the support core may for example consist of wax, gypsum, sand, salts, metals, in particular aluminum and / or low-melting metal alloys, for example steel or Inwar, or have these materials.
  • Lost cores in other words cores that are to remain in the shaft after the winding, are possible - these may in particular relatively cheap and / or lightweight plastics, for example, polystyrene, polyurethane and / or polyvinyl chloride have.
  • FIG. 2a shows an end portion 42 of such a drive shaft 40, in which the fibers or the fiber windings 10 and 10 'have different angular orientations. Furthermore, the eyelets 6, 6 'on which the fibers 10 and 10' are deflected, shown schematically.
  • a drive shaft 40 generally has an axis of symmetry A.
  • FIG. 2b shows a section along plane IIb from FIG. 2a.
  • the eyelets 6 are preferably located on the circumference of an imaginary circle 12 and have substantially equal angular distances from each other.
  • the winding end 4 six eyelets 6, which have an angular distance of 60 ° to each other. It is also possible that a winding end has 3, 4, 5 or more than 6 hooks or eyes.
  • FIG. 3a an end portion 42 of a fiber-reinforced drive shaft 40 is shown again.
  • an eyelet 6 of a coil end is shown schematically (the other eyelets have been omitted for clarity in this illustration).
  • eyelet or hook 6 preferably has a first sub-area or holding area 62 and a second sub-area or threading area 64, which are each curved in different directions. This can cause easy threading and a secure hold of the fibers.
  • an axis of symmetry A of the drive shaft is shown again.
  • the drive shaft made in the described eyelet winding method has at least one end portion with lands 18, 18 'and 18' corresponding to the respective eyelets provided and, in the example shown in Fig. 3a, the winding end has three Eyelets or for that
  • Eyelet winding methods of the drive shaft 40 shown in Fig. 3a were at this Wickelende only three eyelets used. In other words, it is thus possible to use fewer eyelets, that is, to wrap with fibers than are present at a certain winding end.
  • the drive shaft resulting from the described method is removed from the winding ends, in which it is cut or sawed off in the region of the webs or arms, wherein these are shortened. This is characterized in FIG. 3 a by sectional plane 14.
  • FIG. 3b schematically shows a sectional view along the cutting edge or plane 14 from FIG. 3a.
  • the drive shaft according to the invention has an imaginary circumference 16. Outside this scope are load-adjusting webs 18, 18 ', 18 "arranged (see also Figures 7a and 7b).
  • fibers may advantageously comprise carbon, basalt, glass and / or natural material, and most preferably carbon fiber reinforced plastic (CFRP). It is further preferred that the fibers consist essentially of CFRP.
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • These fibers may be preimpregnated with a resin, preferably a synthetic resin. This can mean that they are pre-impregnated with a synthetic resin prior to application to the winding core. The fibers are, so to speak, "wet" before they are applied to the winding core or the support core, but alternatively, the fibers can also be "dry” before being applied to the support core. In such a case, they are not preimpregnated with a synthetic resin. Then it may be advantageous to apply a resin, preferably a synthetic resin to the shaft following the described winding process.
  • an annealing process subsequently takes place. This is generally achieved by applying a higher temperature, for example by hot air, a microwave oven, an induction heater, a steam heater, an electric heater and / or another heater.
  • the support core can remain after removal of the drive shaft from the Wi ckelvoriques either in the shaft (lost core) or removed.
  • the separation by cutting or sawing along the cutting plane 14 preferably takes place after the curing process.
  • Another preferred embodiment of the eyelet winding method according to the invention includes the provision of other materials.
  • FIG. 6 reference Fig. 6 shows a partial section through a erfmdungshiele drive shaft, which is made with the erfmdungs contemporary eyelet winding method. Two fiber bundles 100 and 100 'are shown. Furthermore, symmetry axis A is shown again.
  • FIG. 6 shows a rockfall protection 30.
  • Steinschertik 30 kami be formed of a rubber material and / or a plastic material or have such a material.
  • rockfall protection or protective material 30 is disposed in the inner periphery of the drive shaft.
  • protective material 30 could also be arranged on the outer circumference of the drive shaft.
  • Fig. 6 support material or Schwingungsdämpfungsmateri al 32 is shown. This is arranged between the fiber layers 100 and 100 '.
  • this material is a rubber material and / or a plastic material. It is particularly preferable for this material to use a foam or a honeycomb-like material or a honeycomb-like material.
  • this material 32 is sandwiched. That is, it is sandwiched between two fiber layers 100 and 100 '. The provision of this material can in particular help to protect the drive shaft from resonances or vibrations.
  • Such protective materials 30 and / or vibration damping materials 32 can be easily applied by the method of the present invention by, for example, applying a first layer of fiber strands 100 '. Subsequently, an additional material is applied, for example the material for vibration damping 32, in order subsequently to continue with the application of fiber material or fiber strands 100. Likewise, one can first by a protective layer 30 on the Applying support core and only then begins with the application of the fibers 100, 100 ', provide an inner protective material 30. Likewise, one can provide after completion of the fiber winding an outer protective material (not shown).
  • the ⁇ senwickelclar invention thus also allows the production of fiber-reinforced drive shafts with the inclusion of other materials, such as materials for vibration damping and protective materials.
  • load distribution head 20 can also be formed by means of a winding method from fibers 210 and 21 0 '(or fiber wraps).
  • load distribution head may have a base region (at 20 and 20 'respectively) and end landlets 22, 22' and 22 "or 24, 24 ', 24", 24 "', 24 '", respectively.
  • the materials are preferably identical to those used for the shaft.
  • these end webs 22, 22 ', 22 "or 24, 24', 24", 24 "', 24”' again at the same angular distance around peripheral circle 1 6 from each other.
  • end webs are preferably on the inner side.
  • an alternative load distribution head 20 ' may have more than three such longitudinal ridges.
  • load distribution head 20 ' has four such end webs 24, 24', 24 "and 24" '.
  • Such a load distribution head 20, 20 ' can now be connected to the shaft 40.
  • the load distribution head preferably has an outer shape corresponding to the load head receiving region of the shaft. This compound can be done in different ways. Thus, for example, it is possible first to form load-distribution head 20, 20 'in one process, to form drive shaft 40 in a separate process and then to glue these two together.
  • FIGS. 7a-10c show a perspective view and a plan view, respectively, of one end on region 42 of drive shaft 40 with end webs 1 8, 18 'and 1 8 ".
  • Figures 8a and 8c show perspective rear and front views, respectively, of a load distribution head 20 with end webs 22, 22 'and 22 ".
  • centering pin 28 can be seen in Figure 8c, which can be either solid (not shown) or with a cavity
  • centering pin 28 is formed with corresponding cavity 26.
  • Figure 8b shows a top end view of a load distribution head 20 with the described elements. 8b, end webs 22, 22 'and 22 "do not extend beyond a circumferential boundary of load distribution head 20.
  • load distribution head 20 is thus shaped so that it can be fitted in shaft 40.
  • an inner shape of the drive shaft 40 preferably corresponds to an outer shape of a load distribution head 20.
  • the inner shape of a drive shaft 40 may be substantially circular in sectional view, as shown in FIG. 7b, for example.
  • the outer shape of a base portion of a load distribution head 20 may substantially conform to this shape, as schematically illustrated in, for example, FIG. 8b.
  • an inner shape of the drive shaft 40 and a corresponding outer shape of the base portion of the load distribution head 20 is substantially in the shape of a polyhedron, for example, substantially three, four, five, six, or otherwise shaped have polygonal shape.
  • FIGS 9a-10 now show a connection of a drive shaft 40 according to the invention with load distribution head 20.
  • Figures 9a and 9c are front and rear perspective views, respectively, of an end portion 42 of a drive shaft 40 which communicates with load distribution head 20.
  • Figure 9b shows a side elevational view a combination of two such elements.
  • Figure 10 shows a sectional view of such a connection.
  • end webs 18, 18 'and 18 "of the end portion 42 of the shaft 40 abut directly outside end webs or load distribution arms 22, 22' and 22" of the load distribution head 20.
  • load distribution head 20 centering pin 28 which is hollow, so seen from the other side recess 26 has.
  • Appen prefer preferably Endstege 1 8, 18 ', 18 "of the end portion 42 of the shaft 40 with corresponding load distribution arms 22, 22', 22" of the load distribution head 20.
  • E solcl c Questionlip ung exceeds preferably 90% and in particular 95% of the length of individual bridges.
  • a cross-sectional area through a wave load distribution arm should be approximately equal to a corresponding cross-sectional area through another wave load distribution arm.
  • a total cross-sectional area of the wave load distribution arms in particular the sum of the cross-sectional areas of all well enlastvertei development arms understood along a sectional plane.
  • a shaft cross-sectional area is understood in particular a cross-sectional area of the massive portion of a wave along a cutting plane.
  • an overall cross-sectional area of the wave load distribution arms should be larger, more preferably at least 50% larger, most preferably at least 100% larger than a Wellenqueritessfl surface. This is achieved in particular by the ratios of the corresponding cross-sectional areas of the arms of the load distribution head 22, 22 'and 22 "and the corresponding cross-sectional areas of the arms of the shaft 18, 18', 18".
  • Such a device which has a drive shaft 40 and a load distribution head 20 connected thereto in the manner described above and is fiber-reinforced, has markedly improved properties with regard to durability, load capacity and vibration behavior compared to the prior art.
  • the exemplary embodiments described are merely intended for Illustrating the invention.

Abstract

The invention discloses a fibre-reinforced driveshaft, preferably a Cardan shaft, wherein the fibres comprise carbon, aramide, basalt, glass material and/or natural material, and a load distribution head is fixedly connected to the driveshaft. Furthermore, the invention relates to an eyelet winding process for producing a fibre-reinforced driveshaft, having the steps: providing a winding apparatus with 2 winding ends which have in each case at least 2, preferably at least 3 eyelets; providing a supporting core substantially between the winding ends; providing at least one fibre; applying the fibre to the supporting core in a first angular orientation; redirecting the fibre on an eyelet at one of the winding ends; applying the fibre to and/or around the supporting core in a second angular orientation which may differ from the first; redirecting the fibre on an eyelet at the other winding end; applying the fibre to the supporting core in a third angular orientation which may differ from those mentioned above; and repeating some of the steps as desired, wherein the angular orientations may be freely selected in each step, and wherein the driveshaft is thereby formed. The invention also relates to a corresponding shaft and a corresponding load distribution head and to an eyelet winding device for producing a corresponding driveshaft and for carrying out a corresponding eyelet winding process.

Description

Faserverstärkte Antriebswelle und Ösenwiekelverfahren zur Herstellung  Fiber-reinforced drive shaft and hoop method for manufacturing
Die Erfindung betrifft eine faserverstärkte Antriebwelle, die fest mit einem Lastverteilungskopf verbunden ist und ein Ösenwiekelverfahren zur Herstellung einer faserverstärkten Antriebswelle. The invention relates to a fiber-reinforced drive shaft which is fixedly connected to a load distribution head and Ösenwiekelverfahren for producing a fiber-reinforced drive shaft.
Stand der Technik State of the art
Antriebswellen werden im Stand der Technik eingesetzt, um Kräfte bzw. Drehmomente zu übertragen. Diese können in der Fahrzeugtechnik eingesetzt werden, um Kräfte bzw. Drehmomente, bspw. zwischen einem Getriebe und einem angetriebenen Rad, zu übertragen. Im Allgemeinen sind solche Wellen als Hohlwellen ausgebildet. Gerade im Bereich der Fahrzeugtechnik kommt es vor, dass eine Rotation um eine erste Achse in eine Rotation um eine andere Achse übertragen werden muss. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn der Motor eine Rotation um eine erste Achse bewirkt, die angetriebenen Räder aber um eine andere Achse rotieren sollen. Oft ist es bei Kraftfahrzeugen auch der Fall, dass der Motor eine Rotation um eine erste Achse bewirkt, diese Rotation auf eine zweite Achse übertragen wird, die dann ihrerseits eine Rotation um eine dritte Achse parallel zu den angetriebenen Rädern bewirkt. In den geschilderten Fällen muss eine Kraft bzw. ein Drehmoment mindestens einmal von einer Rotationsrichtung in eine andere Rotationsrichtung umgelenkt werden. Hierfür werden zwischen den Wellen Gelenke verwendet, die oft als Kreuz- bzw. Kardangelenke ausgebildet sind. Eine Antriebswelle, die über mindestens ein solches Gelenk mit einer anderen Welle bzw. Achse verbunden wird, bezeichnet man auch als Kardanwelle. Derartige Kardanwellen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, werden standardgemäß aus Stahl gefertigt. Allgemein ist eine hohe Biegesteifigkeit bei geringem Gewicht gewünscht. Ein geringes Gewicht ist insbesondere für Kraftfahrzeuge, die im Motorensport eingesetzt werden, wünschenswert. Ebenso ist dies wünschenswert für solche Wagen, die allgemein als„Sportwagen" beworben werden. Gerade bei solchen Kraftfahrzeugen ist ein möglichst niedriges Gesamtgewicht gewünscht. So ist auch eine Gewichtsreduktion der Kardanwelle durch Verwendung anderer Materialien als Stahl vorgeschlagen worden, wobei insbesondere die Verwendung von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) vorgeschlagen wurde. So offenbart die DE 3 718 399 AI ein torsionsbeanspruchtes Bauteil mit Faserschichten zwischen denen ein gegenüber den Faserschichten weiches Material angeordnet ist. Die Fasern können beispielsweise als Kohlefasern ausgebildet sein. Drive shafts are used in the prior art to transmit forces or torques. These can be used in vehicle technology to transmit forces or torques, for example between a transmission and a driven wheel. In general, such waves are formed as hollow shafts. Especially in the field of vehicle technology, it happens that a rotation about a first axis must be transmitted in a rotation about another axis. This is for example the case when the motor causes a rotation about a first axis, but the driven wheels are to rotate about another axis. Often it is also the case in motor vehicles that the motor causes rotation about a first axis, this rotation is transmitted to a second axis, which in turn causes rotation about a third axis parallel to the driven wheels. In the cases described, a force or a torque must be deflected at least once from one direction of rotation into another direction of rotation. For this purpose joints are used between the waves, which are often designed as cross or universal joints. A drive shaft, which is connected via at least one such joint with another shaft or shaft, is also referred to as propeller shaft. Such cardan shafts, especially for motor vehicles, are made of steel as standard. Generally, a high flexural stiffness is desired with low weight. A low weight is particularly desirable for motor vehicles used in motor sports. It is also desirable for such cars that are commonly advertised as "sports cars." As low as possible overall weight is desired in such automobiles, and weight reduction of the propshaft has been proposed by using materials other than steel, in particular the use of carbon fiber reinforced Plastics (CFRP) has been proposed. Thus, DE 3 718 399 A1 discloses a torsionsbeanspruchtes component with fiber layers between which a relation to the fiber layers soft material is arranged. The fibers may be formed, for example, as carbon fibers.
Die EP 2 184 439 A2 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Triebwerkswelle, die aus einem Faserverbundmaterial besteht und an den Enden mit metallischen Abtriebs- bzw. Antriebszapfen verbunden ist. Das Faserverbundmaterial aus der EP 2 184 439 A2 kann Kohlenstofffasern umfassen. EP 2 184 439 A2 discloses a method for producing an engine shaft which consists of a fiber composite material and is connected at the ends with metallic output or drive pin. The fiber composite material of EP 2 184 439 A2 may comprise carbon fibers.
Die Offenbarungen des Standes der Technik sind jedoch mit einer Vielzahl von Problemen versehen. So wird durch die Einbindung von Antriebszapfen wie in der EP 2 184 439 A2 zum Beispiel keine adäquate Lastverteilung erreicht. Vielmehr sind die Verbindungen zwischen Verbundmaterial und metallischen Zapfen großen Torsionskräften ausgesetzt, die im Allgemeinen zu einer großen Materialermüdung und schließlich zum Versagen der Welle fuhren können. Dies ist in hohem Maße unerwünscht, ohne, dass der Stand der Technik Lösungen für diese Probleme anbietet. Weiterhin ist die Verwendung von metallischen Elementen per se unerwünscht, da einerseits die Verbindung zwischen metallischen Elementen und Faserverbundmaterialien nicht optimal ist. Andererseits sind metallische Elemente aber auch schwerer als andere Materialien, was der gewünschten Gewichtsreduktion entgegensteht. However, the disclosures of the prior art are presented with a variety of problems. Thus, for example, no adequate load distribution is achieved by incorporating drive pins as in EP 2 184 439 A2. Rather, the connections between the composite material and metallic spigots are subjected to high torsional forces, which generally can lead to high material fatigue and ultimately failure of the shaft. This is highly undesirable without the prior art offering solutions to these problems. Furthermore, the use of metallic elements per se is undesirable since, on the one hand, the connection between metallic elements and fiber composite materials is not optimal. On the other hand, metallic elements are also heavier than other materials, which precludes the desired weight reduction.
Weiterhin widmen sich die Offenbarungen des Standes der Technik nicht den Problematiken, die allgemein bei der Verwendung von Fasermaterialien, vor allem Kohlenstofffasermaterialien auftreten. So handelt es sich bei Kohlefaser um ein extrem sprödes Material. Hierdurch ist es sehr anfällig für Stöße, die nicht parallel zur Faserrichtung verlaufen. Diese können bei einem Kraftfahrzeug beispielsweise im Falle eines Unfalls auftreten. Kleinere Stöße, die zu Materialermüdung führen können, können bereits durch kleine Steinchen und andere Partikel hervorgerufen werden. Neben der Gefahr von Stößen, die von solchen Partikeln ausgelöst werden, die die Welle von außen treffen, stellen aber auch Partikel, die in den Hohlraum der Hohlwelle gelangen, ein Problem dar. Allgemein kann es sowohl im Falle eines Unfalls als auch bei der normalen Benutzung eines Fahrzeugs zu Abnutzungs- und Versagenserscheinungen kommen. Diese werden im Stand der Technik nicht kontrolliert, was verheerende Folgen haben kann. Furthermore, the disclosures of the prior art do not address the problems that commonly occur in the use of fiber materials, especially carbon fiber materials. So carbon fiber is an extremely brittle material. This makes it very susceptible to shocks that are not parallel to the fiber direction. These can occur in a motor vehicle, for example in the event of an accident. Smaller impacts that can lead to material fatigue can be caused by small stones and other particles. In addition to the risk of shocks that are triggered by such particles that hit the shaft from the outside, but also particles that get into the cavity of the hollow shaft, a problem. In general, it can be both in the event of an accident and in the normal Use of a vehicle to wear and failure phenomena come. These are not controlled in the prior art, which can have devastating consequences.
Ein weiteres Problem bei Antriebswellen im Allgemeinen und bei faserverstärkten Antriebswellen im Speziellen ist das Auftreten von Schwingungen. Beispielsweise bei Kraftfahrzeugen ist die Antriebswelle viele Dezimeter lang, wodurch leicht Resonanzschwingungen auftreten können. Dies ist für die Funktionalität der Antriebswellen unerwünscht. Another problem with drive shafts in general and with fiber-reinforced drive shafts in particular is the occurrence of vibrations. For example, in motor vehicles, the drive shaft is many decimeters long, which can easily resonant vibrations occur. This is undesirable for the functionality of the drive shafts.
Ebenso wenig offenbaren die Dokumente des Standes der Technik ein Verfahren, das geeignet ist, eine geeignete faserverstärkte Antriebswelle in einem ökonomischen Prozess herzustellen. Insbesondere wird nicht offenbart, wie ein solches Herstellungsverfahren ausgestaltet sein soll, um eine gewünschte beliebige Faserorientierung in der faserverstärkten Antriebswelle zu erzielen. Insbesondere ist nicht offenbart, wie dies für kleine Faserorientierungen nahe 0° mit der Wellenachse als Bezugsachse realisiert werden kann. Nor do the prior art documents disclose a method capable of producing a suitable fiber-reinforced drive shaft in an economical process. In particular, it is not disclosed how such a manufacturing method should be designed to achieve a desired arbitrary fiber orientation in the fiber reinforced drive shaft. In particular, it is not disclosed how this can be realized for small fiber orientations close to 0 ° with the shaft axis as reference axis.
Ebenso ist nicht offenbart, wie andere Elemente außer den metallischen Zapfen der EP 2 1 84 439 A2 mit einer Welle verbunden werden können. Auf Grund der diskutierten Probleme und Nachteile des Standes der Technik wurden die beschriebenen Wellen mit Kohlenstofffasern bisher noch nicht realisiert. Likewise, it is not disclosed how other elements besides the metallic pins of EP 2 1 84 439 A2 can be connected to a shaft. Due to the discussed problems and disadvantages of the prior art, the described carbon fiber shafts have not yet been realized.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Probleme, die mit dem Stand der Technik verbunden sind, zu lösen oder deren Auswirkungen zumindest zu verringern. In anderen Worten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte faserverstärkte Antriebswelle bereitzustellen. Weiterhin ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer solchen Antriebswelle bereitzustellen. It is therefore an object of the present invention to solve problems associated with the prior art, or at least to reduce their effects. In other words, it is an object of the present invention to provide an improved fiber reinforced drive shaft. Furthermore, it is an object of the present invention to provide an improved method of manufacturing such a drive shaft.
Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention
Diese Aufgaben werden durch die erfmdungs gemäße Antriebswelle und das erfmdungsgemäße Verfahren der unabhängigen Ansprüche gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen diskutiert. Erfindungsgemäß wird eine faserverstärkte Antriebswelle bereitgestellt, wobei die Fasern Kohlenstoff, Basalt, Glas-, und/oder Naturmaterial aufweisen und mindestens ein Lastverteilungskopf fest mit der Antriebswelle verbunden ist. Im Hinblick auf Naturmaterialien ist Hanf ein besonders bevorzugtes Material. Unter einer Antriebswelle wird im Sinne der Erfindung ein Schaft verstanden, der ein Drehmoment übertragen kann. Typischer Weise wird eine solche Welle in Kraftfahrzeugen verwendet und ist vorzugsweise in der Form eines Zylinders ausgebildet. Die Welle muss aber nicht notwendigerweise als gleichmäßiger Zylinder ausgebildet sein. So ist es zum Beispiel möglich, dass der Zylinder verschiedene Radien an verschiedenen Stellen aufweist. Der Übergang von einem Radius zu einem anderen kann sowohl stufenweise als auch gleichmäßig erfolgen. In diesem Fall kann die Welle zumindest streckenweise auch als Konus bzw. Kegel ausgebildet sein. Weiterhin ist die Welle nicht auf perfekt kreisförmige Querschnitt beschränkt, sondern soll auch Abweichungen von perfekt runden bzw. kreisförmigen Querschnitten umfassen. Die erfindungsgemäße Antriebswelle ist vorzugsweise als Hohlwelle ausgebildet. Weiterhin kann es bevorzugt sein, dass sie im Innern mit einem anderen Material ausgefüllt ist. Vorzugsweise ist die Antriebswelle als eine Kardanwelle realisiert. Eine Kardanwelle wird als eine Antriebsweile mit mindestens einem Kreuz- bzw. Kardangelenk verstanden. Eine Faser ist im Allgemeinen ein Gebilde, welches eine Dimension (Länge) aufweist, die deutlich länger sind als die beiden anderen Dimensionen (Breite und Dicke bzw. Querschnitt). Unter einem Lastverteilungskopf im Sinne der Erfindung wird insbesondere ein Element verstanden, welches, insbesondere im Zusammenwirken mit Elementen bzw. Bereichen einer Welle, geeignet ist, das Drehmoment der Welle auf ein anderes Element zu übertragen und das an der Antriebswelle anliegende Drehmoment umfangsseitig zu verteilen. In anderen Worten ist ein Lastverteilungskopf vorzugsweise dazu ausgelegt, ein Drehmoment von wenigen Zapfen bzw. Lastarmen auf einen Gesamtumfang der Welle zu übertragen. Wenn zum Beispiel 3 Lastarme mit einer Umfangswinkelausdehnung von jeweils 20° vorgesehen sind, so liegt das Drelimoment an dem Ende des Lastverteilungskopf, an dem die Lastarme angeordnet sind, an 3 x 20° = 60° des Umfangswinkels an. Der Lastarm überträgt dieses Drehmoment auf die gesamte Umfangsseite, also auf 360°. Ebenso ist es auch möglich, dass der Lastverteilungskopf ein Drelimoment von dem Gesamtumfang (360°) auf die Lastverteilungsarme verteilt. Vorzugsweise ist es auch möglich, dass eine Gesamtlast bzw. eine Lastspitze von einem Lastarm auf einen Gesamtumfang der Welle übertragen werden kann. Es ist auch möglich, dass die Antriebswelle mehr als einen Lastverteilungskopf, vorzugsweise zwei Lastverteilungsköpfe, aufweist. Diese können an unterschiedlichen Längsenden der Antriebswelle angeordnet sein. These objects are achieved by the erfmdungs contemporary drive shaft and the inventive method of the independent claims. Particularly advantageous embodiments of the invention are discussed in the dependent claims. According to the invention, a fiber-reinforced drive shaft is provided, wherein the fibers have carbon, basalt, glass, and / or natural material and at least one load distribution head is fixedly connected to the drive shaft. With regard to natural materials, hemp is a particularly preferred material. Under a drive shaft is understood in the context of the invention, a shaft which can transmit a torque. Typically, such a shaft is used in motor vehicles and is preferably formed in the shape of a cylinder. However, the shaft does not necessarily have to be designed as a uniform cylinder. For example, it is possible for the cylinder to have different radii at different locations. The transition from one radius to another can be done both stepwise and evenly. In this case, the shaft may be at least partially formed as a cone or cone. Furthermore, the shaft is not limited to perfectly circular cross section, but is also intended to include deviations from perfectly round or circular cross sections. The drive shaft according to the invention is preferably designed as a hollow shaft. Furthermore, it may be preferred that it is filled in the interior with another material. Preferably, the drive shaft is realized as a propeller shaft. A cardan shaft is understood as a drive shaft with at least one universal joint. A fiber is generally a structure that has one dimension (length) that is significantly longer than the other two dimensions (width and thickness or cross section). A load distribution head in the sense of the invention is understood to mean, in particular, an element which, in particular in cooperation with elements or regions of a shaft, is suitable for transmitting the torque of the shaft to another element and distributing the torque applied to the drive shaft on the circumference. In other words, a load distribution head is preferably designed to transmit a torque of a few pins or load arms to an entire circumference of the shaft. For example, if 3 load arms are provided with a circumferential angular extent of 20 °, the Drelimoment is at the end of the load distribution head, on which the load arms are arranged at 3 x 20 ° = 60 ° of the circumferential angle. The load arm transmits this torque to the entire peripheral side, ie to 360 °. Likewise, it is also possible for the load distribution head to distribute a torque from the total circumference (360 °) to the load distribution arms. Preferably, it is also possible that a total load or a load peak can be transmitted from a load arm to a total circumference of the shaft. It is also possible that the drive shaft has more than one load distribution head, preferably two load distribution heads. These can be arranged at different longitudinal ends of the drive shaft.
Vorzugsweise weisen die Lastverteilungsarme in einer Draufsicht senkrecht zur Wellenachse eine konische Struktur auf. In anderen Worten verjüngen sich die Lastverteilungsarme mit zunehmendem Abstand von der Wellenmitte hin zu einem Längsende. The load distribution arms preferably have a conical structure in a plan view perpendicular to the shaft axis. In other words, the load distribution arms taper with increasing distance from the shaft center towards a longitudinal end.
Durch die feste Verbindung des Lastverteilungskopfes mit der Antriebswelle ist diese im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Wellen abnutzungsresistenter, weniger fehleranfällig und langlebiger. Diese Vorteile ergeben sich vorzugsweise und beispielsweise daraus, dass zwei gleiche bzw. ähnliche Werkstoffe miteinander in Verbindung stehen und/oder daraus, dass Welle und Lastverteilungskopf in einem Schuß gefertigt bzw. verbunden werden. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die erfindungsgemäße Welle in einem einfachen und günstigen Verfahren gefertigt werden kann. Es ist bevorzugt, dass die Fasern kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK) aufweisen. Besonders bevorzugt ist, dass sie im Wesentlichen aus CFK besteht. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Fasern mindestens einen thermoplastischen bzw. thermoplastisch gebundenen Werkstoff aufweisen. Beispiele für solche thermoplastisch gebundene Fasern sind unter anderem Fasern aus Acrylnitril-Bu tadi en- S tyrol (ABS), Polyamide (PA), Po!ylactat (PLA), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyethyl entereph thal at (PET), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Polyetheretherketon (PEEK) und Polyvinylchlorid (PVC) und Zelluloid. Weiterhin oder zusätzlich können auch duroplastische Werkstoff, insbesondere Epoxid-, Polyester-, Vinylester-, Phenol und Polyimidharze verwendet werden. Durch eine geeignete Materialauswahl lassen sich Eigenschaften (z.B. Härte, Elastizität, Schwingungsverhalten, Gewicht) der Antriebswelle positiv beeinflussen. Due to the fixed connection of the load distribution head to the drive shaft, it is more resistant to wear, less prone to failure and more durable in comparison to the waves known from the prior art. These advantages arise preferably and, for example, from the fact that two identical or similar materials are connected to one another and / or from the fact that the shaft and load distribution head are manufactured or connected in one shot. Another advantage is that the shaft of the invention can be manufactured in a simple and inexpensive process. It is preferred that the fibers comprise carbon fiber reinforced plastic (CFRP). It is particularly preferred that it consists essentially of CFRP. Furthermore, it is preferred that the fibers have at least one thermoplastic or thermoplastically bonded material. Examples of such thermoplastically bonded fibers include acrylonitrile-butadiene-polystyrene (ABS) fibers, polyamides (PA), polylactate (PLA), polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polyethylene enterephthalate ( PET), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polyetheretherketone (PEEK) and polyvinylchloride (PVC) and celluloid. Additionally or additionally, it is also possible to use duroplastic material, in particular epoxide, polyester, vinyl ester, phenol and polyimide resins. By a suitable choice of material properties (such as hardness, elasticity, vibration behavior, weight) of the drive shaft can be positively influenced.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Fasern verschiedene Winkelausrichtungen aufweisen. Im Sinne dieser Erfindung werden Winkel, soweit nicht explizit anders erwähnt, immer hinsichtlich einer Längsachse der Antriebswelle gemessen. Eine Faser mit einem Winkel von 0° ist daher eine Faser, die parallel zur Längsachse der Antriebswelle verläuft und eine Faser mit einem Winkel von 90° verläuft senkrecht zur Längsachse, d.h. im Allgemeinen in Umfangsrichtung der Welle. Bei allen angegebenen Werten für Winkel handelt es sich um Angaben des Absolut- Wertes. So soll zum Beispiel ein Winkel von 90° sowohl eine Faser beschreiben, die eine Rechtswicklung in Umfangsrichtung beschreibt als auch eine Faser, die eine Linkswicklung in Umfangsrichtung beschreibet. Ebenso soll eine Winkelausrichtung von 0° eine Ausrichtung parallel zu der Längsachse beschreiben, unabhängig von der Richtung der Faser. Analog gilt dies auch für alle Werte zwichen 0° und 90°. Vorzugsweise weist zumindest ein Teil der Fasern Winkelausrichtungen zwischen 0° und 90° auf, bevorzugt zwischen 0° und 15°, besonders bevorzugt zwischen 0,5° und 9° und ganz besonders bevorzugt zwischen 0,5° und 5° auf. Einerseits kann dies fertigungstechnische Vorteile mit sich bringen. Eine solche Welle kann beispielsweise auch in dem unten beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Weiter kann es vorteilhaft sein, eine möglichst große Variation bzw. Breite an Faserausrichtungen zwischen 0° und 90° vorzusehen. Die geringen Faserwinkel erlauben insbesondere das Ausbilden bspw. der Lastverteilungsarme an der Welle sowie deren einteiligen Übergang in den Wellenkörper. Es ist außerdem bevorzugt, dass der Lastverteilungskopf CFK aufweist. Besonders bevorzugt besteht der Lastverteilungskopf sogar im Wesentlichen aus CFK. Dies kann zur Folge haben, dass der Lastverteilungskopf einerseits ein geringes Gewicht bei guten Härte und Steifi gkei tsei genschaften hat. Andererseits kann ein solcher Lastverteilungskopf einfach mit der Antriebswelle verbunden werden. Diese Verbindung kann verschiedene Ausgestaltungen annehmen. So ist es bevorzugt, dass der Lastverteilungskopf mit der Antriebswelle verklebt ist. Weiterhin kann der Lastverteilungskopf aber auch ein integraler Bestandteil der Antriebswelle sein und ist besonders bevorzugt integral damit verwickelt bzw. verflochten. Die Verbindung kann auch einstückig sein. All dies kann eine feste Verbindung zwischen der Welle und anderen Elementen ermöglichen. Furthermore, it is preferred that the fibers have different angular orientations. For the purposes of this invention, angles, unless explicitly stated otherwise, are always measured with respect to a longitudinal axis of the drive shaft. A fiber with an angle of 0 ° is therefore a fiber which runs parallel to the longitudinal axis of the drive shaft and a fiber with an angle of 90 ° runs perpendicular to the longitudinal axis, ie generally in the circumferential direction of the shaft. All values given for angles are absolute values. For example, an angle of 90 ° is intended to describe both a fiber which describes a right-hand spiral in the circumferential direction and a fiber which describes a left-hand spiral in the circumferential direction. Similarly, an angular orientation of 0 ° is intended to describe an orientation parallel to the longitudinal axis, regardless of the direction of the fiber. Analogously, this also applies to all values between 0 ° and 90 °. Preferably, at least some of the fibers have angular orientations between 0 ° and 90 °, preferably between 0 ° and 15 °, more preferably between 0.5 ° and 9 °, and most preferably between 0.5 ° and 5 °. On the one hand, this can bring manufacturing advantages. Such a wave can also be produced, for example, in the method described below. Furthermore, it may be advantageous to provide the greatest possible variation or width of fiber orientations between 0 ° and 90 °. The low fiber angles allow in particular the formation, for example, of the load distribution arms on the shaft and their one-piece transition into the shaft body. It is also preferred that the load distribution head comprises CFK. Particularly preferably, the load distribution head even consists essentially of CFK. This can have the consequence that the load distribution head on the one hand has a low weight with good hardness and Steifi gkei tsei properties. On the other hand, such a load distribution head can be easily connected to the drive shaft. This connection can take various forms. Thus, it is preferred that the load distribution head is glued to the drive shaft. Furthermore, the load distribution head can also be an integral part of the drive shaft and is particularly preferably integrally entangled or intertwined with it. The connection can also be in one piece. All this can allow a firm connection between the shaft and other elements.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Antriebswelle einen Versagensbereich am Lastverteilungskopf bzw. in einer Umgebung des Lastverteilungskopfes auf. Bevorzugt ist dieser Versagensbereich an einer Verbindungsstelle zwischen der Antriebswelle und dem Lastverteilungskopf ausgebildet. Vorzugsweise ist der Versagensbereich als eine Sollbruchstelle ausgebildet und weiter ist es bevorzugt, dass der Versagensbereich durch eine geeignete Geometrie, beispielsweise durch einen kantigen Lastverteilungskopf oder durch einen verjüngten Bereich bzw. einen Bereich mit reduzierter Wandstärke ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Versagensbereich durch eine geeignete Anordnung, oder Winkel ausrichtung der Faserwicklungen ausgebildet sein. Der Versagensbereich am Lastverteilungskopf bzw. in der Nähe davon kann zum Beispiel dazu führen, dass die Antriebswelle im Falle eines Unfalls an einer definierten Stelle versagt, zum Beispiel bricht. Dadurch kann vorzugsweise der Schadensfall kontrolliert werden. So kann hierdurch zum Beispiel verhindert werden, dass Teile, zum Beispiel Splitter, die bei einem Bruch an einer nicht definierten Stelle, in ungeeignete Bereiche gelangen und hierdurch bspw. die Funktionalität des Kraftfahrzeugs beeinträchtigen oder Personen verletzen bzw. andere Fahrzeuge beschädigen. Neben Kraftfahrzeugen kann die erfindungsgemäße Antriebswelle auch in Schiffen, Hubschraubern und anderen Geräten eingesetzt werden, in denen eine Übertragung eines Drehmoments wünschenswert ist. Weiter können diese Bruchteile, weil sie an einem definierten Ort anfallen, abgeschirmt werden und hierdurch können Verletzungen von Insassen und anderen Personen und Tieren verhindert werden. In a preferred embodiment, the drive shaft has a failure area on the load distribution head or in an environment of the load distribution head. Preferably, this failure area is at a junction between the drive shaft and the Load distribution head formed. Preferably, the failure region is formed as a predetermined breaking point and further it is preferred that the failure region is formed by a suitable geometry, for example by an angular load distribution head or by a tapered region or a region with reduced wall thickness. Alternatively or additionally, the failure area may be formed by a suitable arrangement, or angular orientation of the fiber windings. For example, the failure area on or near the load distribution head may cause the drive shaft to fail, for example break, in the event of an accident at a defined location. As a result, the damage can preferably be controlled. Thus, this can be prevented, for example, that parts, for example splinters, which reach a non-defined location in a break in unsuitable areas and thereby, for example, affect the functionality of the motor vehicle or injure persons or damage other vehicles. In addition to motor vehicles, the drive shaft according to the invention can also be used in ships, helicopters and other devices in which a transmission of torque is desirable. Further, these fractions may be shielded because they occur at a defined location, and thereby injuries of occupants and other persons and animals can be prevented.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass der Lastverteilungskopf, vorzugsweise dessen Basisbereich, bzw. die Welle im Aufnahmebereich für den Lastverteilungskopfes eine im Wesentlichen konische Struktur aufweist. In anderen Worten ist ein Außendurchmesser der Welle in einem Endbereich bzw. in einem den Lastverteilungskopf aufzunehmenden oder diesen aufweisenden Bereich vorzugsweise größer sein als ein Außendurchmesser der Welle in einem anderen, beispielsweise mittleren, Bereich. Furthermore, it is preferred that the load distribution head, preferably its base region, or the shaft in the receiving region for the load distribution head has a substantially conical structure. In other words, an outer diameter of the shaft in an end region or in a region to be received or to be disposed of the load-distribution head is preferably larger than an outer diameter of the shaft in another, for example middle, region.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass der Lastverteilungskop f drei oder mehr Lastarme aufweist, die sich vorzugsweise von einem Basisbereich des Lastverteilungskopfes erstrecken. Weitere bevorzugte Anzahlen von Lastarmen sind vier, fünf und sechs, oder mehr, ohne darauf beschränkt zu sein. Die, vorzugsweise hohle, Antriebswelle weist zwei Enden auf. Eines der Enden ist vorzugsweise zur Aufnahme des Lastverteilungskopfes ausgebildet. Der entsprechende Lastverteilungskopfaufnahmebereich weist vorzugsweise eine dem Lastverteilungskopf komplementäre Form, insbesondere an der Innenseite der Welle, auf. Besonders bevorzugt weist auch die Antriebswelle Stege bzw. Arme auf, die den Lastverteilungsarmen des Lastverteilungskopfes entsprechen., insbesondere hinsichtlich ihrer Form. In Kombination, also bei in der Welle aufgenommenem Lastverteilungskopf, stehen die Arme der Antriebswelle vorzugsweise mit den Lastverteilungsarmen des Lastverteilungskopfes in Verbindung. Vorzugsweise stehen sie im Wesentlichen über ihre gesamte Länge mit den Lastverteilungsarmen des Lastverteilungskopfes in Kontakt. Durch die Verbindung der Stege mit den Lastverteilungsarmen des Lastverteilungskopfes werden neue Strukturen geschaffen, die im Folgenden als Wellenlastv erteilungsarme bezeichnet werden. Im Allgemeinen sind die Wellenlastverteüungsarme derart dimensioniert, dass sie eine anliegende Last geeignet verteilen können. Grundsätzlich können insbesondere kleine Längen der Wellenlastverteilungsarme vorteilhaft sein. Wie bereits angesprochen, weist die Antriebswelle vorzugsweise einen Lastverteilungskopfaufnahmebereich auf, der einen Abschnitt zur Aufnahme der Lastverteilungskopfbasis und einen Bereich zur Aufnahme der Lastverteilungsarme umfasst. Further, it is preferable that the load distribution pad f has three or more load arms that preferably extend from a base portion of the load distribution head. Other preferred numbers of load arms are four, five and six, or more, but not limited thereto. The, preferably hollow, drive shaft has two ends. One of the ends is preferably designed to receive the load distribution head. The corresponding load distribution head receiving area preferably has a shape that complements the load distribution head, in particular on the inside of the shaft. Particularly preferably, the drive shaft webs or arms, which correspond to the load distribution arms of the load distribution head, in particular with regard to their shape. In combination, that is, when recorded in the shaft load distribution head, the arms of the drive shaft are preferably in communication with the load distribution arms of the load distribution head. Preferably, they are in substantial contact with the load distribution arms of the load distribution head over their entire length. By the connection of the webs with the load distribution arms of the load distribution head new structures are created, which are referred to below as Wellenlastv distribution arms. In general, the Wellenlastverteüungsarme are dimensioned so that they can distribute an applied load suitable. In principle, especially small lengths of the wave load distribution arms can be advantageous. As already mentioned, the drive shaft preferably has a load distribution head receiving area, which comprises a portion for receiving the load distribution head base and a portion for receiving the load distribution arms.
Lastverteilungskopfbasis und der korrespondierendeLoad distribution head base and the corresponding one
Lastverteilungskopfbasisaufnahmebereich der Welle sind vorzugsweise im Wesentlichen rund ausgebildet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen diese Bereiche unrunde, bspw. im Wesentlichen polygonale, insbesondere dreiecksförmige oder ovale, Querschnitte auf. Dies unterstützt einen Formsehl uss so dass der Lastverteilungskopf nicht in der Welle rotieren kann, was vorzugsweise die Lastübertragung unterstützt. Load distribution head base receiving portion of the shaft are preferably formed substantially round. According to a preferred embodiment, these regions have non-circular, for example substantially polygonal, in particular triangular or oval, cross sections. This supports a form-fitting so that the load-distribution head can not rotate in the shaft, which preferably facilitates load transfer.
Im Allgemeinen soll eine Querschnittsfläche durch einen Wellenlastverteilungsarm in etwa gleich einer entsprechnenden Querschnittsfläche durch einen anderen Wellenlastverteilungsarm sein. Als eine Gesamtquerschnitts fläche der Wellenlastverteilungsarme wird insbesondere die Summe der Querschnittsflächen aller Wellenlastverteilungsarme entlang einer Schnittebene verstanden. Als Wellenquerschnittsfläche wird insbesondere eine Querschnittsfläche des massiven Bereichs einer Welle entlang einer Schnittebene verstanden. Vorzugsweise ist eine Gesamtquerschnitts fläche der Wellenlastverteilungsarme größer, besonders bevorzugt mindestens um 50% größer, ganz besonders bevorzugt um mindestens 100% größer als eine Wellenquerschnittsfläche. Insbesondere ist es bevorzugt, dass eine Gesamtquerschnittsfläche der Wellenlastverteilungsarme in etwa doppelt so groß ist wie eine Wellenquerschnittsfläche. Dies gilt bevorzugt für den Fall, dass eine Querschnitts fläche der Lastvereilungsarme in etwa gleich groß einer entsprechenden Querschnittsfläche der Arme der Welle ist. Durch Lastarme kann die Kraft bzw. das Drehmoment in besonders geeigneter Weise auf ein nächstes Element übertragen werden. Weiterhin ist es besonders bevorzugt, dass der Lastverteilungskopf einen integrierten Zentrierzapfen aufweist, der vorzugsweise in der Lastverteilungskopfbasis vorgesehen ist. Dies kann zum Beispiel eine vereinfachte Zentrierung des Lastverteilungskopfes bzw. der Antriebswelle ermöglichen. In general, a cross-sectional area through a wave load distribution arm should be approximately equal to a corresponding cross-sectional area through another wave load distribution arm. As an overall cross-sectional area of the wave load distribution arms is understood in particular the sum of the cross-sectional areas of all wave load distribution arms along a cutting plane. The wave cross-sectional area is understood in particular to be a cross-sectional area of the massive area of a shaft along a sectional plane. Preferably, an overall cross-sectional area of the wave load distribution arms is larger, more preferably at least 50% larger, even more preferably at least 100% larger than a wave cross-sectional area. In particular, it is preferable that a total cross-sectional area of the wave load distributing arms is about twice as large as a shaft cross-sectional area. This is preferably true in the event that a cross-sectional area of the Lastvereilungsarme is approximately equal to a corresponding cross-sectional area of the arms of the shaft. By load arms, the force or torque can be transferred in a particularly suitable manner to a next element. Furthermore, it is particularly preferred that the load distribution head has an integrated centering pin, which is preferably provided in the load distribution head base. This can for example allow a simplified centering of the load distribution head or the drive shaft.
Vorzugsweise weist die Antriebswelle in einer Umgebung eines Lastverteilungskopfes Fasern mit Winkelausrichtungen von 60° bis 90°, bevorzugt 70° bis 90°, besonders bevorzugt 80° bis 90° und ganz besonders bevorzugt 85° bis 89,5° auf. In der Umgebung eines Lastverteilungskopfes kann eine große Beanspruchung der Antriebswelle in Rotations- bzw. in Umfangsrichtung entstehen. Daher kann gerade in diesem Bereich eine Faserrichtung, die eine große Komponente in Umfangs- bzw. Rotationsrichtung hat, also nahe 90° liegt, besonders bevorzugt sein. Dem wird durch oben stehendes Merkmal Rechnung getragen. Weiterhin kann es bevorzugt sein, dass die Antriebswelle in einer Umgebung eines Lastverteilungskopfes eine Querschnittsvergrößerung durch eine Häufung von Fasern aufweist. Hierdurch kann die Antriebswelle in Bereichen, die einer besonders großen Rotations- bzw. Torsionsbeanspruchung augesetzt sind, verstärkt werden, was sich positiv auf die mechanische Widerstandsfähigkeit und die Lebensdauer der Antriebswelle auswirken kann. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Antriebswelle weitere Materialien auf. So kann es bevorzugt sein, dass die Antriebswelle mindestens ein Material zur Schwingungsdämpfung aufweist. Es ist möglich, dass dieses Material im Wesentlichen über die ganze longitudinale Ausdehnung der Welle angebracht ist. Longitudinal bedeutet in diesem Zusammenhang parallel zur Längsachse. Ebenso ist es besonders bevorzugt, dass das Material im Wesentlichen über 360° des Umfangs angeordnet ist. Ebenso kann es aber auch bevorzugt sein, das Material zur Schwingungsdämpfung nicht über die gesamte longitudinale Ausdehnung und/oder nicht über die vollen 360° des Umfangs anzuordnen. Das Material zur Schwindungsdämpfung kann vorzugsweise ein Gummimaterial und/oder ein Kunststoffmaterial sein. Das Kunststoffmaterial , das als Material zur Schwingungsdämpfung verwendet wird, kann vorteilhafter Weise Ethylen-Propylen-Dien- Kautschuk, Polyurethan, Polyethylen, Polyolefine, Polyvinylidenfluorid, Polyvinylchlorid und/oder Polytetrafluorethen aufweisen. Es ist weiter bevorzugt, dass das Material zur Schwingungsdämpfung einen Schaumstoff und/oder ein wabenartig ausgebildetes Material aufweist. Bevorzugt ist das Material zur Schwingungsdämpfung zwischen einer inneren und einer äußeren Faserschicht angeordnet ist. In anderen Worten ist die Antriebswelle also vorzugsweise aus mehreren Schichten geformt - einer oder mehreren Faserschichten und mindestens einer Schicht zur Schwingungsdämpfung. Das Material zur Schwingungsdämpfung kann allgemein dazu geeignet sein, mögliche Schwingungen der Antriebswelle zu dämpfen. Preferably, the drive shaft in an environment of a load distribution head fibers with angular orientations of 60 ° to 90 °, preferably 70 ° to 90 °, more preferably 80 ° to 90 ° and most preferably 85 ° to 89.5 °. In the vicinity of a load distribution head, a large stress of the drive shaft in the rotational or in the circumferential direction can arise. Therefore, it is precisely in this area that a fiber direction which has a large component in the circumferential or rotational direction, that is to say close to 90 °, may be particularly preferred. This is taken into account by the above feature. Furthermore, it may be preferred that the drive shaft in an environment of a load distribution head has a cross-sectional enlargement by an accumulation of fibers. As a result, the drive shaft in areas which are exposed to a particularly large rotational or torsional stress, be strengthened, which can have a positive effect on the mechanical resistance and the life of the drive shaft. In a further preferred embodiment, the drive shaft has further materials. Thus, it may be preferred that the drive shaft has at least one material for vibration damping. It is possible that this material is mounted substantially over the entire longitudinal extent of the shaft. Longitudinal in this context means parallel to the longitudinal axis. Likewise, it is particularly preferred that the material is arranged substantially over 360 ° of the circumference. However, it may also be preferred not to arrange the material for vibration damping over the entire longitudinal extent and / or not over the full 360 ° of the circumference. The material for shrinkage damping may preferably be a rubber material and / or be a plastic material. The plastic material used as the vibration damping material may advantageously comprise ethylene-propylene-diene rubber, polyurethane, polyethylene, polyolefins, polyvinylidene fluoride, polyvinyl chloride and / or polytetrafluoroethene. It is further preferred that the material for vibration damping comprises a foam and / or a honeycomb-like material. Preferably, the material is arranged for vibration damping between an inner and an outer fiber layer. In other words, the drive shaft is thus preferably formed from a plurality of layers - one or more fiber layers and at least one layer for vibration damping. The vibration damping material may generally be capable of damping possible vibrations of the drive shaft.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Antriebswelle ein Schutzmaterial aufweist. Dieses kann zum Beispiel ein Gummimaterial und/oder ein Kunststoffmaterial aufweisen. Es ist möglich, dass dieses Schutzmaterial im Wesentlichen über die ganze longitudinale Ausdehnung der Welle angebracht ist. Longitudinal bedeutet in diesem Zusammenhang parallel zur Längsachse. Ebenso ist es besonders bevorzugt, dass das Schutzmaterial im Wesentlichen über 360° des Umfangs angeordnet ist. Ebenso kann es aber auch bevorzugt sein, das Schutzmaterial nicht über die gesamte longitudinale Ausdehnung und/oder nicht über die vollen 360° des Umfangs anzuordnen. Das Kunststoffmaterial, das als Schutzmaterial verwendet wird, kann vorteilhafter Weise Ethylen-Propylen-Dien- Kautschuk, Polyurethan, Polyethylen, Polyolefine, Polyvinylidenfluorid, Polyvinylchlorid und/oder Polytetrafluorethen aufweisen. Vorzugsweise ist das Schutzmaterial innen oder außen an der Antriebswelle angeordnet. Außen bedeutet in diesem Zusammenhang, dass es in Umfangsrichtung über der äußersten Faserschicht angebracht ist. Innen bedeutet in diesem Zusammenhang, dass es die die Antriebswelle, die im Allgemeinen hohl ist, zum Hohlraum hin begrenzt. Das Vorsehen einer solchen Schutzschicht kann vorteilhaft sein, um die Welle vor Schlägen, zum Beispiel durch Steine bzw. Steinchen, zu schützen. Dies kann dann besonders vorteilhaft sein, wenn die Antriebswelle stoßempfindliche Materialien, zum Beispiel CFK, aufweist. Dies kann die Langlebigkeit der Antriebswelle erhöhen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Schutzmaterial gleichzeitig das Material zur Schwingungsdämpfung. Weiterhin weist die Antriebswelle vorzugsweise eine Hardyscheibe bzw. Gelenkscheibe auf. Die Hardys- bzw. Gelenkscheibe ist vorzugsweise aus Gummi oder einem anderen elastischen Material gefertigte und weist, bspw. einvulkanisierte, Buchsen, vorzugsweise aus Metall, auf. Durch eine solche Scheibe können bspw. leichte Achs-Versetzungen zwischen zwei Wellen, ausgeglichen und gleichzeitig Drehmoment- Stöße gedämpft werden. Die Hardy- bzw. Gelenkscheibe ist vorzugsweise fest mit der Antriebswelle verbunden. Diese Verbindung kann besonders bevorzugt integral bzw. einstückig sein. Durch eine solche Verbindung wird die Komponentenzahl weiter verringert, was eine zusätzliche Gewichtsreduktion zur Folge haben kann. Weiterhin kann eine solche Verbindung den Vorteil haben, dass hierdurch eine Kraft bzw. ein Drehmoment geeignet übertragen werden kann. Furthermore, it is preferred that the drive shaft has a protective material. This may for example comprise a rubber material and / or a plastic material. It is possible that this protective material is mounted substantially over the entire longitudinal extent of the shaft. Longitudinal in this context means parallel to the longitudinal axis. Likewise, it is particularly preferred that the protective material is arranged substantially over 360 ° of the circumference. However, it may also be preferred not to arrange the protective material over the entire longitudinal extent and / or not over the full 360 ° of the circumference. The plastic material used as a protective material may advantageously comprise ethylene-propylene-diene rubber, polyurethane, polyethylene, polyolefins, polyvinylidene fluoride, polyvinyl chloride and / or polytetrafluoroethene. Preferably, the protective material is arranged inside or outside on the drive shaft. Outside in this context means that it is mounted in the circumferential direction over the outermost fiber layer. Internal in this context means that it limits the drive shaft, which is generally hollow, towards the cavity. The provision of such a protective layer may be advantageous to protect the shaft from impacts, for example by stones. This can be particularly advantageous if the drive shaft shock-sensitive materials, for example CFRP has. This can increase the longevity of the drive shaft. In a particularly preferred embodiment, the protective material is at the same time the material for vibration damping. Furthermore, the drive shaft preferably has a hard disk or flexible disk. The Hardys- or flexible disc is preferably made of rubber or other elastic material and has, for example, vulcanized, sockets, preferably made of metal on. By means of such a disk, for example, easy axle displacements between two shafts can be compensated and, at the same time, torque shocks can be damped. The Hardy or flexible disc is preferably fixedly connected to the drive shaft. This compound may particularly preferably be integral. Such a connection further reduces the number of components, which can result in additional weight reduction. Furthermore, such a connection can have the advantage that in this way a force or a torque can be suitably transmitted.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsforai weist die Antriebswelle mindestens ein Längsende auf mit 2, bevorzugt 3, besonders bevorzugt 4, beispielsweise 6 oder mehr Fortsätzen zum Längenausgleich auf. Diese können zum Beispiel ausgelegt sein, um mit einem weiteren Element, zum Beispiel einer weiteren Welle oder einem Getriebegehäuse, bspw. an der Hinterachse eines KFZ, gleitend verbunden zu werden. Gleichzeitig ist es besonders bevorzugt, dass diese Fortsätze ausgelegt sind, in einem Bauteil eines solchen weiteren Elements gleiten zu können. Hierdurch können kleine Längen- bzw. Positionsänderungen ausgeglichen werden, was die Lebensdauer einer Antriebswelle weiter erhöhen kann. Weiter stellt dies eine kostengünstige, mit wenig Aufwand verbundene und wenig Teile benötigende Möglichkeit dar, derartige Positionsänderungen auszugleichen. Solch ein Längenausgleich kann zum Beispiel durch thermische Ausdehnung oder auf Grund von Ausdehnung durch Kräften beim Fahren erforderlich werden. Vorteilhafter Weise sind die Fortsätze zum Längenausgleich beschichtet, wobei die Beschichtung der Fortsätze bzw. Beinchen besonders bevorzugt Teflon, galvanische Beschichtungen und/oder Metallhülsen aufweist. Diese Fortsätze sind an dem Lastverteilungskopfaufhahmebereich gegenüberliegenden Ende der Welle angeordnet. Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung auch ein Osenwickelverfahren, sowie eine entsprechende Ösenwickelvorrichtung, zur Herstellung einer faserverstärkten Antriebswelle mit den Schritten: a. Bereitstellen einer Wickelvorrichtung mit 2 Wickelenden, die jeweils mindestens 2, bevorzugt mindestens 3 Ösen aufweisen; b. Bereitstellen eines Stützkerns im Wesentlichen zwischen den Wickelenden; c. Bereitstellen mindestens einer Faser; d. Aufbringen der Faser auf den Stützkern in einer ersten Winkelausrichtung; e. Umlenken der Faser an einer Öse an einer der Wickelenden; f. Aufbringen der Faser auf bzw. um den Stützkern in einer zweiten Winkelausrichtung, die von der ersten unterschiedlich sein kann; g. Umlenken der Faser an einer Öse am anderen Wickelende; h. Aufbringen der Faser auf den Stützkern in einer dritten Winkelausrichtung, die sich von den vorgenannten unterscheiden kann; und i. beliebige Wiederholung der Schritte c.-h., wobei die Winkelausrichtungen in jedem Schritt beliebig gewählt werden kann und wobei hierdurch die Antriebswelle entsteht. Dem Fachmann wird klar sein, dass in jedem der Schritte i, die hier auch die erste Wiederholung miteinschließen soll, die Schritte e, f, g und h fakultativ sein können. In anderen Worten ist es nicht erforderlich, dass jede Faser mehrfach die Ösen passiert und umgelenkt wird. Es ist allerdings besonders bevorzugt, dass dies mit mindestens einem Teil und ganz besonders bevorzugt mit einem Großteil bzw. im Wesentlichen allen Fasern geschieht. Weiterhin kann es in einigen Ausführungsformen bevorzugt sein, dass gewisse Wicklungen bewusst so ausgeführt werden, dass sie nicht die gesamte Längsausdehnung der entstehenden Antriebswelle ausfüllen. Dies kann zum Beispiel dann besonders bevorzugt sein, wenn der Querschnitt der entstehenden Antriebswelle an bestimmten Abschnitten, ganz besonders bevorzugt an Längsenden bzw. in einer Umgebung eines Lastverteilungskopfes größer werden soll als an anderen Abschnitten. According to a further preferred Ausführungsforai, the drive shaft has at least one longitudinal end on with 2, preferably 3, more preferably 4, for example, 6 or more extensions for length compensation. These may be designed, for example, to be slidably connected to a further element, for example a further shaft or a gear housing, for example on the rear axle of a motor vehicle. At the same time, it is particularly preferred that these extensions are designed to be able to slide in a component of such a further element. As a result, small length or position changes can be compensated, which can further increase the life of a drive shaft. Furthermore, this represents a cost-effective, low-cost and low-cost option to compensate for such changes in position. Such a length compensation may be required, for example, by thermal expansion or by expansion by forces when driving. Advantageously, the extensions are coated for length compensation, wherein the coating of the extensions or legs particularly preferably Teflon, galvanic coatings and / or metal sleeves. These extensions are located at the load distribution head receiving area opposite end of the shaft. According to a further aspect, the invention also relates to an eyelet winding method, as well as a corresponding eyelet winding device, for producing a fiber-reinforced drive shaft with the steps: a. Providing a winding device with 2 winding ends, each having at least 2, preferably at least 3 eyelets; b. Providing a support core substantially between the coil ends; c. Providing at least one fiber; d. Applying the fiber to the support core in a first angular orientation; e. Deflecting the fiber at an eyelet at one of the coil ends; f. Applying the fiber on or about the support core in a second angular orientation that may be different from the first; G. Deflecting the fiber at one eyelet at the other end of the rewind; H. Applying the fiber to the support core in a third angular orientation that may be different from the foregoing; and i. any repetition of the steps c.-h., wherein the angular orientations can be chosen arbitrarily in each step and thereby the drive shaft is formed. It will be apparent to those skilled in the art that in each of steps i, which is also meant to include the first iteration, steps e, f, g and h may be optional. In other words, it is not necessary for each fiber to pass and deflect the eyelets multiple times. However, it is particularly preferred that this is done with at least one part and most preferably with a majority or substantially all fibers. Furthermore, in some embodiments, it may be preferred that certain windings be made deliberately so that they do not fill the entire longitudinal extent of the resulting drive shaft. This may be particularly preferred, for example, when the cross section of the resulting drive shaft at certain sections, more preferably at longitudinal ends or in an environment of a load distribution head to be larger than at other sections.
Durcli die Verwendung von Ösen, die vorzugsweise einen geringeren Durchmesser und Raumbedarf als Vorrichtungen aus dem Stand der Technik haben können, ist es insbesondere möglich, Winkelausrichtungen nahe 0°, d.h. annährend parallel zur Längsachse der Welle zu erzeugen. Das Schaffen von Faserverläufen mit geringer Winkelausrichtung, von beispielsweise gegen 0°, ist besonders vorteilhaft zum Ausbilden der Arme der Welle und/oder Fortsätze zum Längenausgleich. Die Faserübergänge von diesen Armen und/oder Fortsätzen zum Wellenkörper und/oder zu einem benachbarten Arm oder Fortsatz, wird vorzugsweise durch ein entsprechendes Umleiten der Fasern durch eine am Wickelkern vorgesehenen Faserleitstruktur unterstützt. Der Kern ist dabei vorzugsweise zweiteilig bzw. kann seitlich aus der fertigen Welle gezogen werden. In particular, the use of eyelets, which may preferably have a smaller diameter and space requirement than prior art devices, makes it possible in particular to achieve angular orientations near 0 °, i. approximately parallel to the longitudinal axis of the shaft. The provision of fiber progressions with a low angular orientation, for example, to 0 °, is particularly advantageous for forming the arms of the shaft and / or extensions for length compensation. The fiber transitions from these arms and / or extensions to the shaft body and / or to an adjacent arm or extension is preferably assisted by a corresponding redirecting of the fibers through a fiber guiding structure provided on the winding core. The core is preferably in two parts or can be pulled laterally from the finished shaft.
Das Wickeln erfolgt vorzugsweise durch einen Schlitten oder einen Roboterarm, der die Fasern entlang eines Kerns und durch die Ösen fühlt. Der Faserwinkel kann durch Einstellen der Bewegung und Geschwindigkeit in Längsrichtung der Welle im Verhältnis zur Bewegung entlang des Wellenumfangs eingestellt werden. In einer bevorzugten Aus führungs form verbleibt der Stützkern als verlorener Kern in der Antriebswelle. In einer solchen Ausführungsform wird ein verlorener Kern bereitgestellt, der bevorzugt günstige und relativ leichte Kunststoffe aufweist. Alternativ beinhaltet das Ösenwickelverfahren in einer anderen bevorzugten Ausführungsform auch den Schritt des Entfernens des Stützkerns aus der Antriebswelle. Vorzugsweise weist der Stützkern Wachs, Gips, Sand, Salze und/oder besonders bevorzugt niedrigschmelzende Metallegierungen (z.B. Metalllegierungen mit Zn und/oder Bi) auf. Das Entfernen des Stützkerns kann gemäß bevorzugter Ausführungsformen durch Anlegen einer Temperatur, Anwendung von Flüssigkeiten und/oder Anlegen eines Druck, insbesondere eines Unterdrucks (mit Bezug auf den umgebenden Druck) erfolgen. The winding is preferably carried out by a carriage or a robot arm, the Fibers feel along a core and through the eyelets. The fiber angle can be adjusted by adjusting the movement and speed in the longitudinal direction of the shaft relative to the movement along the shaft circumference. In a preferred embodiment, the support core remains as a lost core in the drive shaft. In such an embodiment, a lost core is provided which preferably has cheap and relatively lightweight plastics. Alternatively, in another preferred embodiment, the eyelet winding method also includes the step of removing the support core from the drive shaft. Preferably, the support core wax, gypsum, sand, salts and / or more preferably low-melting metal alloys (eg metal alloys with Zn and / or Bi). The removal of the support core can be carried out according to preferred embodiments by applying a temperature, application of liquids and / or applying a pressure, in particular a negative pressure (with respect to the surrounding pressure).
Vorzugsweise ist mindestens eine der Fasern, besonders bevorzugt im Wesentlichen alle Fasera mit einem Harz vorimprägniert. Vorzugsweise ist das Harz ein Kunstharz. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Ösenwickelverfahren den Schritt Auftringen eines Harzes auf. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, dass die Fasern nicht vorimprägniert sind. Anders ausgedrückt können diese Fasern„trocken" gewickelt bzw. geflochten werden und das Harz wird in einem gesonderten Schritt beigefügt. Es ist also möglich, das Ösenwickelverfahren als ein Resin Transfer Molding Verfahren durchzuführen. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Harz um ein Kunstharz. Weiter ist es bevorzugt, dass das Ösenwickelverfahren auch die Schritte Bereitstellung einer Vorrichtung zur Härtung der Antriebswelle und Härtung der Antriebswelle aufweist. Die Vorrichtung zur Härtung der Antriebswelle, bspw. ein Autoklav, kann besonders bevorzugt eine Heißluftversorgung, einen Microwellenofen, eine Induktionsheizung, eine Wasserdampfheizung, eine elektrische Heizung und/oder eine andere Heizung aufweisen. Preferably, at least one of the fibers, more preferably substantially all of the fibers is preimpregnated with a resin. Preferably, the resin is a synthetic resin. According to another preferred embodiment, the eyelet winding method comprises the step of depositing a resin. In this embodiment, it is possible that the fibers are not preimpregnated. In other words, these fibers may be wound "dry" and the resin is added in a separate step, so it is possible to carry out the o-roll winding process as a resin transfer molding process Preferably, the resin is a synthetic resin It is preferred that the eyelet winding method also comprises the steps of providing a device for hardening the drive shaft and hardening the drive shaft. <br/> The device for hardening the drive shaft, for example an autoclave, can particularly preferably comprise a hot air supply, a microwave oven, an induction heater, a steam heater, have an electric heater and / or another heater.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Ö senwickelverfahren zusätzlich den Schritt Abschneiden bzw. Absägen eines Bereichs der Antriebswelle in einer Umgebung mindestens einer der Wickelendflächen auf. Weiterhin ist es bevorzugt, dass mindestens eine Öse federnd an einem Wickelende gelagert ist. Besonders bevorzugt ist es, alle Ösen federnd an einem Wickelende zu lagern. Hierdurch kann es möglich sein, die einzelnen Fasern einem geeigneten Zug auszusetzen. Außerdem ist es auch möglich, hiermit kleine Unterschiede zwischen Fasern bzw. verschiedenen Wicklungen einer Faser auszugleichen. According to a further preferred embodiment, the Ö senwickelverfahren additionally comprises the step of cutting or sawing off a portion of the drive shaft in an environment of at least one of the winding end faces. Furthermore, it is preferred that at least one eyelet is resiliently mounted on a winding end. It is particularly preferred to store all eyelets resiliently at a winding end. This may make it possible to expose the individual fibers to a suitable train. In addition, it is also possible to compensate for small differences between fibers or different windings of a fiber.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegen die Winkelausrichtungen der Faser aus Schritten d., f., h. und i. zumindest für große Teile des Ösenwickelverfahrens in einem Bereich von 0° bis 15°, bevorzugt 0° bis 9°, besonders bevorzugt 0,5° bis 9° und ganz besonders bevorzugt zwischen 0,5° und 5°. Gerade das Realisieren von kleinen Winkelausrichtungen nahe 0° wird durch die Verwendung der beschriebenen Ösen erleichtert bzw. ermöglicht. Bevorzugt verlaufen die Fasern in diesem Bereich in einem von der Wickelvorrichtung bereitgestellte Nut bzw. bereitgestellten Schacht. Es ist auch bevorzugt, dass die Ösen einen inneren Frei- bzw. Öffnungsdurchmesser aufweisen, der in etwa mindestens dem doppelten Durchmesser des zu produzierenden Lastarms entspricht. Ein Querschnittsdurchmesser der Öse soll so minimal wie möglich sein. Hierdurch können Faserwicklungen, die über einen möglichst großen Bereich sehr nahe beieinander liegen realisiert werden. Gleichzeitig soll der Querschnittsdurchmesser aber auch nicht zu klein sein, da dies eine unverhältnismäßig starke Belastung einer Faser bei Umlenkung an der Öse bewirken könnte. According to another preferred embodiment, the angular orientations of the fiber are made up of steps d., F., H. and i. at least for large parts of the eyelet winding process in a range of 0 ° to 15 °, preferably 0 ° to 9 °, more preferably 0.5 ° to 9 °, and most preferably between 0.5 ° and 5 °. Just the realization of small angular orientations near 0 ° is facilitated or made possible by the use of the eyelets described. The fibers preferably extend in this area in a groove or shaft provided by the winding device. It is also preferred that the eyelets have an inner free or opening diameter corresponding to at least about twice the diameter of the load arm to be produced. A cross-sectional diameter of the eyelet should be as minimal as possible. As a result, fiber windings that lie very close to each other over as large a range as possible can be realized. At the same time, however, the cross-sectional diameter should also not be too small, since this could cause a disproportionately high load on a fiber during deflection at the eyelet.
Vorzugsweise werden die Wellenlastverteilungsarme bildenden Fasern nach dem Wickeln in eine bevorzugte Querschnittsform gebracht. Bevorzugt geschieht dies durch Formgebung, beispielsweise einen Stempel, der auf die Fasern drückt, die vorzugsweise in einem Schacht verlaufen. Die Wickelvorrichtung weist vorzugsweise entsprechende Mittel, bspw. Stempel auf. Preferably, the waveguide distribution arms forming fibers after winding are brought into a preferred cross-sectional shape. This is preferably done by shaping, for example a stamp that presses on the fibers, which preferably extend in a shaft. The winding device preferably has corresponding means, for example punch.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass ein vorgefertigter Lastverteilungskopf so mit eingewickelt wird, dass er an einem Ende einer Längsseite einen integralen Bestandteil der Antriebswelle formt. Bevorzugt wird der Lastverteilungskop f so einstückig mit der Antriebswelle geformt, fest verbunden bzw. verklebt. Wird die Welle um den Lastverteilungskopf gewickelt, wird vorzugsweise ein verlorener Kern verwendet. Vorteilhafterweise weist der Lastverteilungskopf eines oder mehrere der oben beschriebenen Merkmale auf. Furthermore, it is preferred that a prefabricated load-distribution head is wrapped so that it forms an integral part of the drive shaft at one end of a longitudinal side. Preferably, the load distribution is f so integrally formed with the drive shaft, firmly connected or glued. When the shaft is wound around the load distribution head, a lost core is preferably used. Advantageously, the load distribution head has one or more of the features described above.
Weiterhin kann es bevorzugt sein, mehr als eine Faser zu verwenden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Fasern Kohlenstofffasern, Glasfasern, Basaltfasern und/oder Naturfasern auf. Besonders bevorzugt ist, dass mindestens eine, ganz besonders bevorzugt im Wesentlichen alle Fasern CFK aufweisen und noch bevorzugter im Wesentlichen aus CFK bestehen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfülirungsform weist mindestens eine der Fasern ein Thermoplast auf. Furthermore, it may be preferable to use more than one fiber. According to a further preferred embodiment, the fibers have carbon fibers, glass fibers, basalt fibers and / or natural fibers. It is particularly preferred that at least one, most preferably substantially all fibers have CFRP and even more preferably consist essentially of CFRP. According to a further preferred embodiment, at least one of the fibers comprises a thermoplastic.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Ösenwickelverfahren zusätzlich den Schritt Aufbringen mindestens eines weiteren Materials aufweist, wobei dieses Material in radialer Richtung unterhalb des Fasermaterials, zwischen Lagen des Fasermaterials und/oder oberhalb des Fasermaterials aufgebracht werden kann. Dieses Material kann zum Schlagschutz und/oder zur Schwingungsdämpfung geeignet sein. Vorzugsweise weist das mindestens eine weitere Material mindestens ein Gummimaterial und/oder mindestens einen Kunststoff auf, wobei der Kunststoff vorzugsweise Ethylen-Propylen-Dien- Kautschuk, Polyurethan, Polyethylen, Polyolefine, Polyvinylidenfluorid, Polyvinylchlorid und/oder Polytetrafluorethen aufweist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Material auch einen Schaumstoff aufweisen und/oder wabenartig ausgebildet sein. Furthermore, it is preferred that the eyelet winding method additionally comprises the step of applying at least one further material, wherein this material can be applied in the radial direction below the fiber material, between layers of the fiber material and / or above the fiber material. This material may be suitable for impact protection and / or for vibration damping. Preferably, the at least one further material comprises at least one rubber material and / or at least one plastic, wherein the plastic preferably comprises ethylene-propylene-diene rubber, polyurethane, polyethylene, polyolefins, polyvinylidene fluoride, polyvinyl chloride and / or polytetrafluoroethene. According to a further preferred embodiment, the material may also have a foam and / or be honeycomb-shaped.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung auch eine faserverstärkte Antriebswelle, die aus einem Verfahren wie vorstehend beschrieben herstellbar ist bzw. hergestellt ist. According to a further aspect, the invention also relates to a fiber-reinforced drive shaft, which can be produced or produced from a method as described above.
Dem Fachmann wird klar sein, dass sich einzelne Merkmale und bevorzugte Ausführungsformen, die im Hinblick auf die Antriebswelle beschrieben wurden, auch im beschriebenen Ösenwickelverfahren wiederfinden können, ohne dass sie explizit beschrieben wurden. So ist der Fachmann beispielsweise klar, dass alle Materialien, die als mögliche Faserbestandteile für die Fasern der Antriebswelle beschrieben wurden, als Fasern im Ösenwickelverfahren eingesetzt werden können, ohne, dass diese explizit aufgeführt sind. Analog gilt dies ebenso für andere Merkmale. Ebenso ist dem Fachmann analog klar, dass einzelne Merkmale, die im Zusammenhang mit dem Ösen wickelverfahren beschrieben wurden, ebenso Merkmale der beschriebenen Antriebswelle sein können. Ausdrücken wie z.B. „etwa, ca., um, im Wesentlichen, im Allgemeinen, zumindest, mindestens, annährend" usw. genannt wurden (also„etwa 3" soll ebenfalls„3" oder„im Wesentlichen radial" soll auch„radial" umfassen). Der Ausdruck„bzw." bedeutet überdies „und/oder". Die Erfindung betrifft also die folgenden Aspekte: It will be apparent to those skilled in the art that individual features and preferred embodiments described with respect to the drive shaft may also be found in the eyelet winding method described without their being explicitly described. For example, it will be understood by those skilled in the art that any materials described as possible fiber constituents for the fibers of the drive shaft may be employed as eyelet winding fibers without explicit mention. Analogously, this also applies to other features. Likewise the expert is analog clear that individual features that have been described in connection with the eyelet winding method, may also be features of the drive shaft described. Expressions such as "about, about, um, essentially, generally, at least, at least, near," etc. have been named (ie, "about 3" should also include "3" or "substantially radial" and should also be "radial" ) The expression "resp." moreover means "and / or". The invention thus relates to the following aspects:
1. Faserverstärkte Antriebswelle, vorzugsweise eine Kardanwelle, wobei die Fasern Kohlenstoff, Aramid, Basalt, Glas-, und/oder Naturmaterial aufweisen und ein Lastverteilungskopf fest mit der Antriebswelle verbunden ist. 1. Fiber-reinforced drive shaft, preferably a cardan shaft, wherein the fibers have carbon, aramid, basalt, glass, and / or natural material and a load distribution head is fixedly connected to the drive shaft.
2. Antriebswelle nach Aspekt 1 , wobei die Fasern kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK) aufweisen, und vorzugsweise im Wesentlichen aus CFK besteht. 2. Drive shaft according to aspect 1, wherein the fibers comprise carbon fiber reinforced plastic (CFRP), and preferably consists essentially of CFRP.
3. Antriebswelle nach einem der vorigen Aspekte, wobei die Fasern mindestens einen thermoplastischen Werkstoff und/oder einen duroplastischen Werkstoff aufweisen. 3. Drive shaft according to one of the preceding aspects, wherein the fibers comprise at least one thermoplastic material and / or a thermosetting material.
4. Antriebswelle nach einem der vorigen Aspekte, wobei der Lastverteilungskopf CFK aufweist, und vorzugsweise im Wesentlichen aus CFK besteht. 5. Antriebswelle nach einem der vorigen Aspekte, wobei der Lastverteilungskopf einen Basisbereich und sich von diesem erstreckende Lastarme aufweist, die vorzugsweise integral mit dem Basisbereich ausgebildet sind. 4. Drive shaft according to one of the preceding aspects, wherein the load distribution head comprises CFK, and preferably consists essentially of CFRP. 5. Drive shaft according to one of the preceding aspects, wherein the load distribution head has a base portion and extending therefrom load arms, which are preferably formed integrally with the base portion.
6. Antriebswelle nach einem der vorigen Aspekte, wobei die Welle einen Lastverteilungskopfaufnahmebereich aufweist, der vorzugsweise eine zum Lastverteilungskopf komplementäre Form aufweist, wobei der6. Drive shaft according to one of the preceding aspects, wherein the shaft has a load distribution head receiving area, which preferably has a shape complementary to the load distribution head, wherein the
Lastverteilungskopfaufnahmebereich vorzugsweise Arme aufweist, die in Kombination mit den Armen des Lastverteilungskopfs Wellen! astverteilungsarme bilden. Antriebswelle nach Aspekten 6 und 7, wobei der Lastverteilungskopfaumahrnebereich der Welle einen Abschnitt zur Aufnahme der Lastverteilungskopf asis und einen Bereich zur Aufnahme der Lastverteilungsarme umfasst. Antriebswelle nach einem der Aspekte 6 bis 8, wobei der Lastverteilungskopfbasisbereich und der , korrespondierende Lastverteilungskopfaufnahmebereich der Welle im Wesentlichen rund ausgebildet sind. Antriebswelle nach einem der Aspekte 6 bis 8, wobei der Lastverteilungskopfbasisbereich und der korrespondierende Lastverteilungskopfaufnahmebereich der Welle unrund, vorzugsweise im Wesentlichen oval oder polygonal, zum Beispiel dreieckig, ausgebildet sind. Antriebswelle nach einem der vorigen Aspekte, wobei die Fasern verschiedene Winkel ausrichtungen aufweisen, wobei die Fasern, vorzugsweise im Bereich der Lastverteilungsarme, Winkelausrichtungen zwischen 0° und 90° aufweisen, bevorzugt zwischen 0° und 15°, besonders bevorzugt zwischen 0,5° und 9° und ganz besonders bevorzugt zwi chen 0,5° und 5° aufweisen. Antriebswelle nach einem der vorigen Aspekte, wobei der Lastverteilungskopf mit der Antriebswelle verklebt ist oder ein integraler Bestandteil der Antriebswelle ist und bevorzugt integral damit gewickelt bzw. geflochten wurde. Antriebswelle nach einem der vorigen Aspekte, die einen Versagensbereich am Lastverteilungskopf oder in einer Umgebung des Lastverteilungskopfes aufweist, wobei der Versagensberei ch bevorzugt an einer Verbindungsstelle zwischen Antriebswelle und Lastverteilungskopf ausgebildet ist. Antriebswelle nach einem der vorigen Aspekte, wobei der Lastverteilungskopf 3 oder mehr Lastanne aufweist und/oder wobei die Welle 3 oder mehr entsprechende Arme aufweist, vorzu sweise wobei bz w. so dass die Welle 3 oder mehr Wellenlastverteilungsarme aufweist. Antriebswelle nach einem der vorigen Aspekte, wobei der Lastverteil ungskopf einen integrierten Zentrierzapfen aufweist. 15. Antriebswelle nach einem der vorigen Aspekte, die in einer Umgebung eines Lastverteilungskopfes Fasern mit Winkelausrichtungen von 60° bis 90°, bevorzugt 70° bis 90°, besonders bevorzugt 80° bis 90° und ganz besonders bevorzugt 85° bis 89,5° aufweist. 16. Antriebswelle nach einem der vorigen Aspekte, die in einer Umgebung eines Lastverteilungskopfes eine Querschnittsvergrößerung durch eine Häufung von Fasern aufweist. Load distribution head receiving portion preferably has arms that in combination with the arms of the load distribution head waves! form astverteilungsarme. A drive shaft according to aspects 6 and 7, wherein the load distribution head space of the shaft comprises a portion for receiving the load distribution head asis and a portion for receiving the load distribution arms. Drive shaft according to one of the aspects 6 to 8, wherein the load distribution head base portion and the corresponding load distribution head receiving portion of the shaft are formed substantially round. Drive shaft according to one of the aspects 6 to 8, wherein the load distribution head base portion and the corresponding load distribution head receiving portion of the shaft out of round, preferably substantially oval or polygonal, for example triangular, are formed. Drive shaft according to one of the preceding aspects, wherein the fibers have different angular orientations, wherein the fibers, preferably in the region of the load distribution arms, have angular orientations between 0 ° and 90 °, preferably between 0 ° and 15 °, particularly preferably between 0.5 ° and 9 ° and most preferably zwi chen have 0.5 ° and 5 °. Drive shaft according to one of the preceding aspects, wherein the load distribution head is glued to the drive shaft or is an integral part of the drive shaft and has been preferably integrally wound or braided. Drive shaft according to one of the preceding aspects, having a failure area on the load distribution head or in an environment of the load distribution head, wherein the Versagensberei ch is preferably formed at a junction between the drive shaft and load distribution head. Drive shaft according to one of the preceding aspects, wherein the load distribution head has 3 or more Lastanne and / or wherein the shaft has 3 or more corresponding arms, vorzu sweise wherein bz w. such that the shaft has 3 or more shaft load distribution arms. Drive shaft according to one of the preceding aspects, wherein the load distribution head has an integrated centering pin. 15. Drive shaft according to one of the preceding aspects, which in an environment of a load distribution head fibers with angular orientations of 60 ° to 90 °, preferably 70 ° to 90 °, more preferably 80 ° to 90 ° and most preferably 85 ° to 89.5 ° having. 16. Drive shaft according to one of the preceding aspects, which has a cross-sectional enlargement by an accumulation of fibers in an environment of a load distribution head.
17. Antriebswelle nach einem der vorigen Aspekte, die mindestens ein Material zur Schwingungsdämpfung, wie ein Gummimaterial und/oder ein Kunststoffmaterial, vorzugsweise einen Schaumstoff und/oder ein wabenartig ausgebildetes Material, aufweist, das bevorzugt zwischen einer inneren und einer äußeren Faserschicht angeordnet ist. 17. Drive shaft according to one of the preceding aspects, which comprises at least one vibration damping material, such as a rubber material and / or a plastic material, preferably a foam and / or a honeycomb-like material, which is preferably arranged between an inner and an outer fiber layer.
1 8. Antriebswelle nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei die Antriebswelle ein Schutzmaterial, wie ein Gummimaterial und/oder ein Kunststoffmaterial, aufweist, welches vorzugsweise außen oder innen an der Antriebswelle angeordnet ist. 1 8. Drive shaft according to one of the preceding aspects, wherein the drive shaft comprises a protective material, such as a rubber material and / or a plastic material, which is preferably arranged outside or inside of the drive shaft.
19. Antriebswelle nach Aspekt 1 7 oder 18, bei dem das Kunststoffmaterial Ethylen- Propylen-Dien-Kautschuk, Polyurethan, Polyethylen, Polyolefme, Polyvinylidenfluorid, Polyvinylchlorid und/oder P ol ytetrafluorethen aufweist. 19. drive shaft according to aspect 1 7 or 18, wherein the plastic material ethylene-propylene-diene rubber, polyurethane, polyethylene, polyolefins, polyvinylidene fluoride, polyvinyl chloride and / or P ol ytetrafluoroethene.
20. Antriebswelle nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei weiterhin eine Hardy Scheibe fest mit der Antriebswelle verbunden ist. 20. Drive shaft according to one of the preceding aspects, further comprising a Hardy disc is fixedly connected to the drive shaft.
21. Antriebswelle nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei mindestens ein Längsende mindestens 3, bevorzugt mindestens 4, besonders bevorzugt mindestens 6 Fortsätze zum Längenausgleich aufweist, die vorzugsweise beschichtet sind., wobei die Beschichtung der Beinchen besonders bevorzugt Teflon, galvanische Beschichtungen und/oder Metallhülsen aufweist. 21, drive shaft according to one of the preceding aspects, wherein at least one longitudinal end at least 3, preferably at least 4, more preferably at least 6 extensions for length compensation, which are preferably coated, wherein the coating of the legs particularly preferably Teflon, galvanic coatings and / or metal sleeves having.
22. Ösenwickelverfahren zur Herstellung einer faserverstärkten Antriebswelle mit den Schritten: 22. An eyelet winding method for producing a fiber-reinforced drive shaft comprising the steps of:
a. Bereitstellen einer Wickelvorrichtung mit 2 Wickelenden, die jeweils mindestens 2, bevorzugt mindestens 3 Ösen aufweisen; b. Bereitstellen eines Stützkerns im Wesentlichen zwischen den Wickelenden; a. Providing a winding device with 2 winding ends, each having at least 2, preferably at least 3 eyelets; b. Providing a support core substantially between the coil ends;
c. Bereitstellen mindestens einer Faser; c. Providing at least one fiber;
d. Aufbringen der Faser auf den Stützkern in einer ersten Winkelausrichtung; d. Applying the fiber to the support core in a first angular orientation;
e. Umlenken der Faser an einer Öse an einer der Wickelenden; e. Deflecting the fiber at an eyelet at one of the coil ends;
f. Aufbringen der Faser auf bzw. um den Stützkern in einer zweiten Winkelausrichtung, die von der ersten unterschiedlich sein kann; f. Applying the fiber on or about the support core in a second angular orientation that may be different from the first;
g. Umlenken der Faser an einer Öse am anderen Wickelende; G. Deflecting the fiber at one eyelet at the other end of the rewind;
h. Aufbringen der Faser auf den Stützkern in einer dritten Winkelausrichtung, die sich von den vorgenannten unterscheiden kann; und H. Applying the fiber to the support core in a third angular orientation that may be different from the foregoing; and
i. beliebige Wiederholung der Schritte c.-h., wobei die Winkelausrichtungen in jedem Schritt beliebig gewählt werden kann und wobei hierdurch die Antriebswelle entsteht. Osenwickelverfahren nach Aspekt 22, mit dem Schritt: Verbleiben des Stützkerns in der Antriebswelle bzw. Entfernen des Stützkerns aus der Antriebswelle. Osenwickelverfahren nach Aspekt 22 oder 23 und zusätzlich mit dem Scliritt: Abschneiden bzw. Absägen eines Bereichs der Antriebswelle, vorzugweise eines Teils der Wellenlastverteilungsarme, in einer Umgebung mindestens einer der Wickelenden. Osenwickelverfahren nach einem der Aspekte 22-24, wobei mindestens eine, vorzugsweise alle Öse(n) federnd an einem Wickelende gelagert ist. Osenwickelverfahren nach einem der Aspekte 22-25, wobei die Winkelausrichtungen der Faser aus Schritten d., f., h. und i. zumindest für große Teile des Ösenwickelverfahrens in einem Bereich von 0° bis 15°, bevorzugt 0° bis 9°, besonders bevorzugt 0,5° bis 9° und ganz besonders bevorzugt zwischen 0,5° und 5° liegt. Osenwickelverfahren nach einem der Aspekte 17-26, wobei ein Lastverteilungskopf so mit eingewickelt wird, dass er an einem Ende einer Längsseite einen integralen Bestandteil der Antriebswelle formt. Osenwickelverfahren nach einem der Aspekte 17-27 und zusätzlich mit dem Scliritt: Aufbringen mindestens eines weiteren Materials, wobei dieses Material in radialer Richtung unterhalb des Fasermaterials, zwischen Lagen des Fasermaterials und/oder oberhalb des Fasermaterials aufgebracht werden kann. 29. Faserverstärkte Antriebswelle, die aus einem Verfahren nach einem der Aspekte 17-28 herstellbar ist bzw. hergestellt wird. i. any repetition of the steps c.-h., wherein the angular orientations can be chosen arbitrarily in each step and thereby the drive shaft is formed. Osenwickelverfahren according to aspect 22, comprising the step of: remaining the support core in the drive shaft or removing the support core from the drive shaft. Osenwickelverfahren according to aspect 22 or 23 and additionally with the Scliritt: cutting or sawing off a portion of the drive shaft, preferably a part of the Wellenlastverteilungsarme, in an environment of at least one of the winding ends. Osenwickelverfahren according to one of the aspects 22-24, wherein at least one, preferably all eyelet (s) is resiliently mounted on a winding end. Osenwickelverfahren according to one of the aspects 22-25, wherein the angular orientations of the fiber from steps d., F., H. and i. at least for large parts of the eyelet winding process in a range of 0 ° to 15 °, preferably 0 ° to 9 °, more preferably 0.5 ° to 9 ° and most preferably between 0.5 ° and 5 °. An eyelet winding method according to any one of aspects 17-26, wherein a load distribution head is wrapped so as to form an integral part of the drive shaft at one end of a longitudinal side. Osenwickelverfahren according to one of the aspects 17-27 and additionally with the Scliritt: applying at least one further material, which material can be applied in the radial direction below the fiber material, between layers of the fiber material and / or above the fiber material. 29. A fiber reinforced drive shaft producible from a method according to any of aspects 17-28.
25. Ösen Wickelvorrichtung zur Herstellung einer faserverstärkten Antriebswelle nach einem der Ansprüche 1 bis 16 und 29 und/oder zur Durchführung eines Ösenwickelverfahrens nach einem der Ansprüche 17 bis 27. 25 eyelets winding device for producing a fiber-reinforced drive shaft according to one of claims 1 to 16 and 29 and / or for performing a Ösenwickelverfahrens according to any one of claims 17 to 27.
26. Welle, insbesondere Kardanwelle, mit den Merkmalen der Antriebswelle nach einem der vorangegangenen Aspekte ohne Lastverteilungskopf. 26th shaft, in particular propeller shaft, with the characteristics of the drive shaft according to one of the preceding aspects without load distribution head.
27. Lastverteilungskopf mit den Merkmalen des Lastverteilungskopfes nach einem der vorangegangenen Aspekte ohne Antriebswelle, 27 load distribution head with the characteristics of the load distribution head according to one of the preceding aspects without drive shaft,
Die Erfindung wird aus der nachfolgenden näheren Beschreibung und den beigefügte Zeichnungen besser verständlich, die lediglich zur Veranschaulichung dienen und somit die Erfindung nicht einschränken. Es zeigen: The invention will be better understood from the following detailed description and the accompanying drawings, which are given by way of illustration only, and thus do not limit the invention. Show it:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Abschnitts einer Wickelvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 1 is a schematic side view of a portion of a winding device according to a first embodiment of the invention;
Fig. 2a eine schematische Seitenansicht eines Abschnitts einer faserverstärkten Antriebswelle gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2a is a schematic side view of a portion of a fiber-reinforced drive shaft according to another embodiment of the invention;
Fig. 2b eine schematische Schnittansicht entlang Schnittebene Hb-IIb aus Fig. 2a; FIG. 2b shows a schematic sectional view along sectional plane Hb-IIb from FIG. 2a; FIG.
Fig. 3a eine schematische Seitenansicht eines Abschnitts einer faserverstärkten Antriebswelle und Teile einer Wickelvorrichtung gemäß einer weiterer A usfüiiru gs formen der Erfindung; 3a is a schematic side view of a portion of a fiber-reinforced drive shaft and parts of a winding device according to another embodiment of the invention;
Fig. 3b eine schematische Schnittansicht entlang Schnittebene 14 aus Fig. 2b; FIG. 3b shows a schematic sectional view along section plane 14 from FIG. 2b; FIG.
Fig. 4a eine schematische Seitenansicht eines faserverstärkten Lastverteilungskopfs gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; 4a is a schematic side view of a fiber-reinforced load distribution head according to another embodiment of the invention;
Fig. 4b eine schematische Schnittansicht entlang Schnittebene IVb-IVb aus Fig. 4a; FIG. 4b shows a schematic sectional view along sectional plane IVb-IVb from FIG. 4a; FIG.
Fig. 5 eine schematische Seitenansicht eines faserverstärkten Lastverteilungskopfs gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; eine schematische Längsschnittansicht eines Bereichs einer faserverstärkten Antriebswelle gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; Fig. 5 is a schematic side view of a fiber-reinforced load distribution head according to another embodiment of the invention; a schematic longitudinal sectional view of a portion of a fiber-reinforced drive shaft according to another embodiment of the invention;
Fig. 7a eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts einer Antriebswelle gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung; Fig. 7b eine Draufsicht auf ein Längsende eines Abschnitts einer Antriebswelle gemäß dieser Ausführungsform; 7a is a perspective view of a portion of a drive shaft according to another embodiment of the invention; Fig. 7b is a plan view of a longitudinal end of a portion of a drive shaft according to this embodiment;
Fig. 8 a eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Lastverteilungskopfs gemäß einer v/eiteren Ausführungsform der Erfindung; Fig. 8a is a perspective view of a portion of a load distribution head according to another embodiment of the invention;
Fig. 8b eine Draufsicht auf ein Längsende eines Abschnitts eines Lastverteilungskopfs gemäß dieser Ausführungsform; 8b is a plan view of a longitudinal end of a portion of a load distribution head according to this embodiment;
Fig. 8c eine zweite perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Lastverteilungskopfs gemäß dieser Ausführungsform; Fig. 8c is a second perspective view of a portion of a load distribution head according to this embodiment;
Fig. 9a eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Lastverteilungskopfs in Verbindung mit einem Lastverteilungskopf gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; 9a is a perspective view of a portion of a load distribution head in conjunction with a load distribution head according to another embodiment of the invention;
Fig. 9b eine Draufsicht auf ein Längsende derselben gemäß dieser Ausführungsform; Fig. 9b is a plan view of a longitudinal end thereof according to this embodiment;
Fig. 9c eine zweite perspektivische Ansicht derselben gemäß dieser Ausführungsform; und Fig. 9c is a second perspective view thereof according to this embodiment; and
Fig. 10 eine Längsschnittansicht derselben gemäß dieser Ausführungsform. Fig. 1 zeigt Teile eines Systems, das bzw. einer Vorrichtung, die für das erfmdun gs gern äß e Ösenwickelverfahren genutzt werden kann. Es ist ein Endbereich einer Wickelvorrichtung 2 mit einem Wickelende 4 gezeigt. Wickelende 4 verfügt über mehrere Haken bzw. Ösen 6, 6', von den lediglich zwei hier gezeigt sind. Diese Ösen sind im gezeigten Ausführungsbeispiel mittels Federn 8 federnd gelagert. Öse 6 und Öse 6' sind hinsichtlich ihrer Ösenöffnung im Wesentlichen orthogonal zueinander angeordnet. In Fig. 1 ist lediglich ein Wickelende 4 gezeigt. Wickelvorrichtung 2 verfügt über zwei derartige Wickelenden, die in einem Abstand zueinander gegenüberliegend angeordnet werden.Fig. 10 is a longitudinal sectional view of the same according to this embodiment. Fig. 1 shows parts of a system, the or a device that can be used for the erfmdun gs like a Ösenwickelverfahren. An end region of a winding device 2 with a winding end 4 is shown. Winding end 4 has a plurality of hooks or eyes 6, 6 ', of which only two are shown here. These eyelets are resiliently mounted in the illustrated embodiment by means of springs 8. Eyelet 6 and eyelet 6 'are arranged substantially orthogonal to each other with respect to their eye opening. In Fig. 1, only one winding end 4 is shown. Winding device 2 has two such winding ends, which are arranged opposite one another at a distance.
Gemäß dem erfmdun gsgemäßen Wickelverfahren wird ferner ein Stützkem zwischen den Wickelenden bereitgestellt (nicht gezeigt). Auf diesem Stützkern wird Faser bzw. werden Fasern 10 in einer ersten Richtung aufgebracht bzw. um diesen gewickelt. Sobald diese Faser eines der Wickelenden 4 erreicht, wird diese Faser an einer der Ösen 6, 6' umgelenkt. Diese Faser wird nun wieder in einer zweiten Richtung auf den Stützkern aufgebracht bzw. um diesen gewickelt. Die Winkelausrichtung der Faser 10 kann sich ändern. Die Faser erreicht nach einem bestimmten Weg das zweite, hier nicht dargestellte, Wickelende. Dieses Wickelende ist im Wesentlichen identisch oder zumindest ähnlich zu dem in Fig. 1 gezeigten Wickelende. Insbesondere ist auch dieses Wickelende so angeordnet, dass die Ösen dem Stützkern am nächsten sind. In anderen Worten sollen auch die Osen dieses Wickelendes zum Stützkern hinweisen. Auch an einer Öse dieses zweiten Wickelendes wird die Faser nun wieder umgelenkt und anschließend wieder in Richtung des Wickelendes aufgebracht. Diese Schritte werden nun beliebig oft wiederholt, vorzugsweise bis die Faser 10„aufgebraucht ist", also keine Fortführung dieser Schritte mehr möglich oder nötig ist. Grundsätzlich kann in jedem dieser Schritte eine unterschiedliche oder sich ändernde Winkelausrichtung gewählt werden. Im Bereich Ösen verlaufen die Fasern vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Welle bzw. des Kerns. According to the erfmdun according to the winding method is also a Stützkem between the Winding ends provided (not shown). Fiber or fibers 10 are applied or wound around this support core in a first direction. As soon as this fiber reaches one of the winding ends 4, this fiber is deflected at one of the eyelets 6, 6 '. This fiber is then again applied in a second direction on the support core or wound around this. The angular orientation of the fiber 10 may change. The fiber reaches the second, not shown, winding end after a certain way. This coil end is substantially identical or at least similar to the coil end shown in FIG. In particular, this winding end is arranged so that the eyelets are closest to the support core. In other words, the eyelets of this winding end to point to the support core. Also at an eyelet of this second winding end, the fiber is now deflected again and then applied again in the direction of the winding end. These steps are now repeated as often as desired, preferably until the fiber 10 is "used up", ie no further continuation of these steps is possible or necessary In principle, a different or changing angular orientation can be selected in each of these steps preferably substantially parallel to the longitudinal axis of the shaft or of the core.
Bevorzugt ist es auch möglich, dass eine Faser von einer Öse 6 eines Wickelendes 4 zu einer anderen Öse 6' desselben Wickelendes 4 verläuft, ohne, dass es vorher entlang des Kerns zum anderen Wickelende geführt und dort umgelenkt wird. Hierdurch kann zum Beispiel eine Bogenstruktur geschaffen werden, die Endabschnitte 18 und 18' oder 18 ' und 18" einer Welle direkt miteinander verbindet. Dies erlaubt eine besonders vorteilhafte Kraft- bzw. Lastverteilung und damit Stabilität und Einsatzverhalten der Welle und/oder des Lastverteilungskopfs. Vorzugsweise wird diese Faserfährang durch entsprechende Faserl eil strukturen (nicht dargestellt) unterstützt. Diese Strukturen können am Kern oder separat bereitgestellt werden. Preferably, it is also possible that a fiber from one eyelet 6 of a winding end 4 to another eyelet 6 'of the same winding end 4 runs without that it is previously guided along the core to the other end of the winding and deflected there. As a result, for example, an arch structure can be created which directly connects end sections 18 and 18 'or 18' and 18 "of a shaft to one another, which allows a particularly advantageous load or load distribution and thus stability and operational behavior of the shaft and / or the load distribution head. Preferably, this fiber strand is supported by corresponding fiber rope structures (not shown) These structures may be provided on the core or separately.
Vorzugsweise werden die Wellenlastverteilungsarme bildenden Fasern beim und/oder nach dem Wickeln in eine bevorzugte Querschnittsform gebracht. Bevorzugt geschieht dies durch Wickeln entlang bzw. in einer Nut oder einem Schacht (nicht dargestellt) und/oder anschließende Formgebung, beispielsweise durch einen Stempel, der auf die Fasern drückt, die vorzugsweise in einem Schacht verlaufen. Die Wickelvorrichtung weist vorzugsweise entsprechende Mittel, bspw. Schacht und/oder Stempel, auf. Preferably, the fibers forming the wave load distribution arms are formed in a preferred cross-sectional shape during and / or after winding. This is preferably done by winding along or in a groove or a shaft (not shown) and / or subsequent shaping, for example by a punch which presses on the fibers, which preferably extend in a shaft. The winding device preferably has appropriate means, such as shaft and / or stamp on.
Der Stützkern kann beispielsweise aus Wachs, Gips, Sand, Salzen, Metallen, insbesondere Aluminium und/oder niedrig schmelzenden Metalllegierungen, zum Beispiel Stahl oder Inwar bestehen, bzw. diese Materialien aufweisen. Auch verlorene Kerne, in anderen Worten Kerne, die nach der Wicklung in der Welle verbleiben sollen, sind möglich - diese können insbesondere relativ günstige und/oder leichte Kunststoffe, zum Beispiel Polystyrol, Polyurethan und/oder Polyvinylchlorid aufweisen. The support core may for example consist of wax, gypsum, sand, salts, metals, in particular aluminum and / or low-melting metal alloys, for example steel or Inwar, or have these materials. Lost cores, in other words cores that are to remain in the shaft after the winding, are possible - these may in particular relatively cheap and / or lightweight plastics, for example, polystyrene, polyurethane and / or polyvinyl chloride have.
Mittels dieses Verfahrens wird eine faserverstärkte Antriebswelle hergestellt. Fig. 2a zeigt einen Endabschnitt 42 einer solchen Antriebswelle 40, bei denen die Fasern bzw. die Faserwicklungen 10 und 10' unterschiedliche Winkelausrichtungen aufweisen. Ferner sind die Ösen 6, 6' an denen die Fasern 10 und 10' umgelenkt werden, schematisch dargestellt. Eine solche Antriebswelle 40 weist im Allgemeinen eine Symmetrieachse A auf. Fig. 2b zeigt einen Schnitt entlang Ebene IIb aus Fig. 2a. Wie Fig. 2b zu entnehmen ist, liegen die Ösen 6 vorzugsweise auf dem Umfang eines imaginären Kreises 12 und weisen im Wesentlichen gleiche Winkelabstände zueinander auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Wickelende 4 sechs Ösen 6 auf, die einen Winkelabstand von 60° zueinander haben. Ebenso ist es möglich, dass ein Wickelende 3, 4, 5 oder auch mehr als 6 Haken bzw. Ösen aufweist. By means of this method, a fiber-reinforced drive shaft is produced. Fig. 2a shows an end portion 42 of such a drive shaft 40, in which the fibers or the fiber windings 10 and 10 'have different angular orientations. Furthermore, the eyelets 6, 6 'on which the fibers 10 and 10' are deflected, shown schematically. Such a drive shaft 40 generally has an axis of symmetry A. FIG. 2b shows a section along plane IIb from FIG. 2a. As can be seen from FIG. 2b, the eyelets 6 are preferably located on the circumference of an imaginary circle 12 and have substantially equal angular distances from each other. In the illustrated embodiment, the winding end 4 six eyelets 6, which have an angular distance of 60 ° to each other. It is also possible that a winding end has 3, 4, 5 or more than 6 hooks or eyes.
In Fig. 3a ist abermals ein Endabschnitt 42 einer faserverstärkten Antriebswelle 40 dargestellt. Ferner ist schematisch eine Öse 6 eines Wickelendes dargestellt (die anderen Ösen wurden der Klarheit wegen in dieser Darstellung weggelassen). Bevorzugt weist Öse bzw. Haken 6, wie in Fig. 3a dargestellt, einen ersten Unterbereich bzw. Haltebereich 62 und einen zweiten Unterbereich bzw. Einfädelbereich 64 auf, die jeweils in unterschiedliche Richtungen gekrümmt sind. Die kann ein einfaches Einfädeln und einen sicheren Halt der Fasern bewirken. Obwohl nur in Fig. 3a gezeigt, ist dem Fachmann klar, dass er eine oder mehrere solcher Ösen 6 in jedem der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele verwenden kann. Weiter ist wieder eine Symmetrieachse A der Antriebswelle gezeigt. Ferner weist die in dem beschriebenen Ösenwickelverfahren hergestellte Antriebswelle mindestens einen Endabschnitt mit Stegen bzw. Armen 18, 18' und 1 8 " auf, die zu den jeweiligen bereitgestellten bzw. genutzten Ösen korrespondieren. In dem in Fig. 3a gezeigten Beispiel weist das Wickelende drei Ösen oder für dasIn Fig. 3a, an end portion 42 of a fiber-reinforced drive shaft 40 is shown again. Furthermore, an eyelet 6 of a coil end is shown schematically (the other eyelets have been omitted for clarity in this illustration). As shown in FIG. 3 a, eyelet or hook 6 preferably has a first sub-area or holding area 62 and a second sub-area or threading area 64, which are each curved in different directions. This can cause easy threading and a secure hold of the fibers. Although shown only in Fig. 3a, it will be apparent to those skilled in the art that one or more of such eyelets 6 may be used in any of the embodiments described herein. Furthermore, an axis of symmetry A of the drive shaft is shown again. Further, the drive shaft made in the described eyelet winding method has at least one end portion with lands 18, 18 'and 18' corresponding to the respective eyelets provided and, in the example shown in Fig. 3a, the winding end has three Eyelets or for that
Ösenwickelverfahren der in Fig. 3a gezeigten Antriebswelle 40 wurden an diesem Wickelende lediglich drei Ösen genutzt. Mit anderen Worten ist es also möglich, weniger Ösen zu nutzen, das heißt, mit Fasern zu umwickeln als an einem bestimmten Wickelende vorhanden sind. Vorteilhafterweise wird die durch das beschriebene Verfahren entstandene Antriebswelle von den Wickelenden entfernt, in dem sie im Bereich der Stege bzw. Arme abgeschnitten bzw. abgesägt wird, wobei diese gekürzt werden. Dies ist in Fig. 3a durch Schnittebene 14 charakterisiert. Eyelet winding methods of the drive shaft 40 shown in Fig. 3a were at this Wickelende only three eyelets used. In other words, it is thus possible to use fewer eyelets, that is, to wrap with fibers than are present at a certain winding end. Advantageously, the drive shaft resulting from the described method is removed from the winding ends, in which it is cut or sawed off in the region of the webs or arms, wherein these are shortened. This is characterized in FIG. 3 a by sectional plane 14.
Fig. 3b zeigt schematisch eine Schnittansicht entlang Schnittkante bzw. -ebene 14 aus Fig. 3a. Bei einem solchen Schnitt weist die erfindungsgemäße Antriebswelle einen imaginären Umfang 16 auf. Außerhalb dieses Umfangs sind Lastversteilungsstege 18, 18', 18" angeordnet (siehe auch Figuren 7a und 7b). FIG. 3b schematically shows a sectional view along the cutting edge or plane 14 from FIG. 3a. In such a section, the drive shaft according to the invention has an imaginary circumference 16. Outside this scope are load-adjusting webs 18, 18 ', 18 "arranged (see also Figures 7a and 7b).
Im beschrieben Ösenwi ekel verfahren können verschiedene Fasern verwendet werden. Diese Fasern können vorteilhafterweise Kohlenstoff, Basalt, Glas und/oder Naturmaterial aufweisen und ganz besonders bevorzugt kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK). Weiter ist es bevorzugt, dass die Fasern im Wesentlichen aus CFK bestehen. Diese Fasern können mit einem Harz, vorzugsweise einem Kunstharz vorimprägniert sein. Das kann bedeuten, dass man sie vor der Aufbringung auf den Wickelkern mit einem Kunstharz vorimprägniert. Die Fasern sind sozusagen„nass", ehe sie auf dem Wickelkern bzw. den Stützkern aufgebracht werden. Alternativ können die Fasern aber auch vor Aufbringen auf den Stützkern„trocken" sein. In einem solchen Fall sind sie nicht mit einem Kunstharz vorimprägniert. Dann kann es vorteilhaft sein, im Anschluss an das beschriebene Wickelverfahren ein Harz, vorzugsweise ein Kunstharz auf die Welle aufzubringen. In the described Ösenwi disgusting method different fibers can be used. These fibers may advantageously comprise carbon, basalt, glass and / or natural material, and most preferably carbon fiber reinforced plastic (CFRP). It is further preferred that the fibers consist essentially of CFRP. These fibers may be preimpregnated with a resin, preferably a synthetic resin. This can mean that they are pre-impregnated with a synthetic resin prior to application to the winding core. The fibers are, so to speak, "wet" before they are applied to the winding core or the support core, but alternatively, the fibers can also be "dry" before being applied to the support core. In such a case, they are not preimpregnated with a synthetic resin. Then it may be advantageous to apply a resin, preferably a synthetic resin to the shaft following the described winding process.
Unabhängig davon, ob die Fasern vorimprägniert sind oder ob das Kunstharz nach dem Wickeln aufgebracht wird ist es vorteilhaft, dass im Anschluss daran ein Ausnärteprozess stattfindet. Dieser wird im Allgemeinen durch Anlegen einer höheren Temperatur, zum Beispiel durch Heißluft, einen Mikrowellenofen, eine Induktionsheizung, eine Wasserdampfheizung, eine elektrische Heizung und/oder eine andere Heizung erreicht. Regardless of whether the fibers are preimpregnated or whether the synthetic resin is applied after winding, it is advantageous that an annealing process subsequently takes place. This is generally achieved by applying a higher temperature, for example by hot air, a microwave oven, an induction heater, a steam heater, an electric heater and / or another heater.
Der Stützkern kann nach Entfernung der Antriebswelle aus der Wi ckelvorrichtung entweder in der Welle verbleiben (verlorener Kern) oder entfernt werden. Mit wiederholtem Bezug zu Fig. 3a sei darauf hingewiesen, dass die Abtrennung durch Abschneiden bzw. Absägen entlang der Schnitteben 14 vorzugsweise nach dem Aushärteprozess stattfindet. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des er fmdungs gemäßen Ösenwickelverfahrens schließt das Vorsehen weiterer Materialien mit ein. Hierfür wird nun auf Fig. 6 Bezug genommen. Fig. 6 zeigt einen Teilschnitt durch eine erfmdungsgemäße Antriebswelle, die mit dem erfmdungs gemäßen Ösenwickelverfahren hergestellt wird. Es sind zwei Faserbündel 100 und 100' dargestellt. Ferner ist abermals Symmetrieachse A dargestellt. Es ist also nur ein Halbschnitt entlang eines Bereichs einer Antriebswelle gezeigt, wobei lediglich der in der Fig. 6 unter Symmetrieachse A liegende Bereich dargestellt ist. Neben den Fasersträngen 100 und 100' ist in Fig. 6 ein Steinschlagschutz 30 dargestellt. Steinschlagschutz 30 kami aus einem Gummimaterial und/oder einem Kunststoffmaterial geformt sein bzw. ein solches Material aufweisen. In Fig. 6 ist dargestellt, dass Steinschlagschutz bzw. Schutzmaterial 30 im inneren Umfang der Antriebswelle angeordnet ist. Ebenso oder zusätzlich könnte Schutzmaterial 30 auch am Außenumfang der Antriebswelle angeordnet sein. Diese beiden Bereiche sind die Bereiche, die Einwirkungen von außen, wie zum Beispiel den Schlägen durch Steine, in besonderem Maße ausgesetzt sind. Daher kann es von Vorteil sein diese Bereiche gesondert zu schützen, um die Widerstandskraft der erfindungsgemäßen Antriebswelle zu erhöhen und die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Antriebswelle zu verlängern. The support core can remain after removal of the drive shaft from the Wi ckelvorrichtung either in the shaft (lost core) or removed. With repeated reference to FIG. 3a, it should be noted that the separation by cutting or sawing along the cutting plane 14 preferably takes place after the curing process. Another preferred embodiment of the eyelet winding method according to the invention includes the provision of other materials. For this purpose, reference is now made to FIG. 6 reference. Fig. 6 shows a partial section through a erfmdungsgemäße drive shaft, which is made with the erfmdungs contemporary eyelet winding method. Two fiber bundles 100 and 100 'are shown. Furthermore, symmetry axis A is shown again. It is thus shown only a half section along a portion of a drive shaft, wherein only the region lying in the Fig. 6 axis of symmetry A is shown. In addition to the fiber strands 100 and 100 ', FIG. 6 shows a rockfall protection 30. Steinschlagschutz 30 kami be formed of a rubber material and / or a plastic material or have such a material. In Fig. 6 it is shown that rockfall protection or protective material 30 is disposed in the inner periphery of the drive shaft. Likewise or additionally, protective material 30 could also be arranged on the outer circumference of the drive shaft. These two areas are the areas which are particularly exposed to external influences, such as impacts by stones. Therefore, it may be advantageous to protect these areas separately in order to increase the resistance of the drive shaft according to the invention and to extend the life of the drive shaft according to the invention.
Ebenso ist in Fig. 6 Stützmaterial bzw. Schwingungsdämpfungsmateri al 32 dargestellt. Dieses ist zwischen den Faserschichten 100 und 100' angeordnet. Vorzugsweise handelt es sich bei diesem Material um ein Gummimaterial und/oder ein Kunststoffmaterial. Besonders bevorzugt ist es für dieses Material einen Schaumstoff oder einen wabenartig ausgebildeten Stoff bzw. ein wabenartig ausgebildetes Material zu verwenden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist dieses Material 32 sandwichartig angeordnet. Das heißt, es ist zwischen zwei Faserschichten 100 und 100' angeordnet. Das Vorsehen dieses Materials kann insbesondere dazu beitragen, die Antriebswelle vor Resonanzen bzw. Schwingungen zu schützen. Likewise, in Fig. 6 support material or Schwingungsdämpfungsmateri al 32 is shown. This is arranged between the fiber layers 100 and 100 '. Preferably, this material is a rubber material and / or a plastic material. It is particularly preferable for this material to use a foam or a honeycomb-like material or a honeycomb-like material. In the embodiment shown, this material 32 is sandwiched. That is, it is sandwiched between two fiber layers 100 and 100 '. The provision of this material can in particular help to protect the drive shaft from resonances or vibrations.
Solche Schutzmaterialien 30 und/Oder Materialien zur Schwingungsdämpfung 32 können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren einfach aufgetragen werden, indem man beispielsweise eine erste Schicht an Fasersträngen 100' aufträgt. Anschließend bringt man einen zusätzlichen Stoff, zum Beispiel das Material zur S chwingungsdämp fung 32 auf, um dann anschließend mit dem Aufbringen von Fasermaterial bzw. Fasersträngen 100 fortzufahren. Ebenso kann man, indem man zunächst eine Schutzschicht 30 auf den Stützkern aufträgt und erst anschließend mit dem Aufbringen der Fasern 100, 100' beginnt, ein inneres Schutzmaterial 30 vorsehen. Ebenso kann man nach Abschluss der Faserwickelung ein äußeres Schutzmaterial (nicht gezeigt) vorsehen. Das erfindungsgemäße Ösenwickelverfahren ermöglicht somit auch die Herstellung von faserverstärkten Antriebswellen unter Einbindung weiterer Materialien, wie Materialien zur Schwingungsdämpfung und Schutzmaterialien. Such protective materials 30 and / or vibration damping materials 32 can be easily applied by the method of the present invention by, for example, applying a first layer of fiber strands 100 '. Subsequently, an additional material is applied, for example the material for vibration damping 32, in order subsequently to continue with the application of fiber material or fiber strands 100. Likewise, one can first by a protective layer 30 on the Applying support core and only then begins with the application of the fibers 100, 100 ', provide an inner protective material 30. Likewise, one can provide after completion of the fiber winding an outer protective material (not shown). The Ösenwickelverfahren invention thus also allows the production of fiber-reinforced drive shafts with the inclusion of other materials, such as materials for vibration damping and protective materials.
Ein viel beanspruchter Bereich einer Antriebswelle, vor allem einer Kardanwelle, sind die Wellenenden, insbesondere das Antriebsende. In diesen Bereichen müssen Kräfte bzw. Drehmomente von einem Element auf ein anderes übertragen werden. Daher kann auch die genaue Ausgestaltung dieser Endelemente von Bedeutung sein. Diese Endbereiche umfassen vorzugsweise einen Lastverteilungskopf. ErfindungsgemäßeA much-used area of a drive shaft, especially a cardan shaft, are the shaft ends, in particular the drive end. In these areas, forces or torques must be transferred from one element to another. Therefore, the exact configuration of these end elements can be important. These end regions preferably comprise a load distribution head. invention
Ausführungsformen solcher Lastverteilungsköpfe und deren Herstellung sind in den Figuren 4a-5 dargestellt. Ähnlich wie Welle 40 kann auch Lastverteilungskopf 20 mittels eines Wickelverfahrens aus Fasern 210 und 21 0' (bzw. Faserwickelungen) geformt sein. Ebenso kann solch ein Lastverteilungskopf einen Basisbereich (bei 20 bzw. 20') und Endstege bzw. Lastverteilungsanne 22, 22' und 22" bzw. 24, 24', 24", 24" ', 24' " aufweisen. Die Materialien sind vorzugsweise mit denen, die für die Welle verwendet werden, identisch. In Umfangsrichtung (siehe Fig. 4b) sind diese Endstege 22, 22', 22"bzw. 24, 24', 24", 24" ', 24" ' wieder im gleichen Winkelabstand um Umfangskreis 1 6 voneinander angeordnet. Verteilt um einen imaginären Umfangskreis 16 liegen Endstege vorzugsweise auf der inneren Seite. Mit Verweis auf Fig. 5 wird auch klar, dass ein alternativer Lastverteilungskopf 20' mehr als drei solcher Längsstege aufweisen kann. Im gezeigten Aufführungsbeispiel in Fig. 5 weist Lastverteilungskop f 20' vier solcher Endstege 24, 24' , 24" und 24" ' auf. Ein derartig ausgestalteter Lastverteilungskopf 20, 20' kann nun mit der Welle 40 verbunden werden. Vorzugsweise weist der Lastverteilungskopf dazu eine dem Lastkopfaufnahmebereich der Welle entsprechende äußere Form auf. Diese Verbindung kann verschiedenartig erfolgen. So ist zum Beispiel möglich, zunächst Lastverteilungskopf 20, 20' in einem Prozess zu formen, in einem separaten Prozess Antriebswelle 40 zu formen und diese beiden anschließend miteinander zu verkleben. Embodiments of such load distribution heads and their manufacture are shown in Figures 4a-5. Similar to shaft 40, load distribution head 20 can also be formed by means of a winding method from fibers 210 and 21 0 '(or fiber wraps). Likewise, such a load distribution head may have a base region (at 20 and 20 'respectively) and end landlets 22, 22' and 22 "or 24, 24 ', 24", 24 "', 24 '", respectively. The materials are preferably identical to those used for the shaft. In the circumferential direction (see Fig. 4b), these end webs 22, 22 ', 22 "or 24, 24', 24", 24 "', 24"' again at the same angular distance around peripheral circle 1 6 from each other. Distributed around an imaginary circumferential circle 16 end webs are preferably on the inner side. With reference to Figure 5, it will also be understood that an alternative load distribution head 20 'may have more than three such longitudinal ridges. In the example shown in FIG. 5, load distribution head 20 'has four such end webs 24, 24', 24 "and 24" '. Such a load distribution head 20, 20 'can now be connected to the shaft 40. For this purpose, the load distribution head preferably has an outer shape corresponding to the load head receiving region of the shaft. This compound can be done in different ways. Thus, for example, it is possible first to form load-distribution head 20, 20 'in one process, to form drive shaft 40 in a separate process and then to glue these two together.
Alternativ ist es auch möglich, zunächst den Lastverteilungskopf 20, 20' zu formen, und diesen dann während des Ösenwickelverfahrens direkt mit der Antriebswelle zu verwickeln bzw. zu verflechten. Hierdurch kann eine besonders feste und widerstandsfähige Verbindung zwischen diesen Teilen geschaffen werden. Alternatively, it is also possible first to form the load distribution head 20, 20 ', and then directly to the drive shaft during the Ösenwickelverfahrens entangle or intertwine. As a result, a particularly strong and resistant connection between these parts can be created.
Wie in Figuren 3b und 4b gezeigt, sind die Endstege 18, 18' und 18" der Antriebswelle 40 außerhalb des Umfangs des imaginären Kreises 16 angeordnet, während die Endstege bzw. Lastverteilungsarme 22, 22' und 22" des Lastverteilungskopfs 20 innerhalb des Umfangs des imaginären Kreises 16 angeordnet sind. Hierdurch können diese beiden Elemente, das sind Lastverteilungskopf 20 und Welle 40, passend miteinander verbunden werden. Dies ist auch in Figuren 7a- 10 illustriert. Figuren 7a und 7b zeigen eine perspektivische Ansicht bzw. eine Draufsicht von einem Ende auf Bereich 42 von Antriebswelle 40 mit Endstegen 1 8, 18' und 1 8" . As shown in Figures 3b and 4b, the end webs 18, 18 'and 18 "of the drive shaft 40 are located outside the circumference of the imaginary circle 16, while the end webs or load distribution arms 22, 22' and 22" of the load distribution head 20 are within the circumference of the imaginary circle 16 are arranged. In this way, these two elements, which are load distribution head 20 and shaft 40, are suitably connected to each other. This is also illustrated in FIGS. 7a-10c. FIGS. 7a and 7b show a perspective view and a plan view, respectively, of one end on region 42 of drive shaft 40 with end webs 1 8, 18 'and 1 8 ".
Fig. 8a und 8c zeigen perspektivische Rück- bzw. Vorderansichten eines Lastverteilungskopfs 20 mit Endstegen 22, 22' und 22". Femer ist in Fig. 8c Zentrierzapfen 28 zu sehen. Dieser kann entweder massiv ausgebildet sein (nicht gezeigt) oder mit einem Hohlraum 26 (Fig. 8a) korrespondieren. Vorzugsweise ist Zentrierzapfen 28 mit korrespondierendem Hohlraum 26 gebildet. Dies kann den Vorteil haben, dass ein geringeres Gewicht realisiert werden kann. Fig. 8b zeigt eine Enddraufsicht auf einen Lastverteilungskopf 20 mit den beschriebenen Elementen. Wie Fig. 8b zu entnehmen ist, ragen Endstege 22, 22' und 22" nicht über eine umfangsmäßige Begrenzung von Lastverteilungskopf 20 hinaus. Vorzugsweise ist Lastverteilungskopf 20 also so geformt, dass er in Welle 40 eingepasst werden kann. In anderen Worten entspricht eine innere Formgestaltung der Antriebswelle 40 vorzugsweise einer äußeren Formgestaltung eines Lastverteilungskopfes 20. Insbesondere kann zum Beispiel die innere Form einer Antriebswelle 40 in Schnittansicht im Wesentlichen rund sein, wie dies zum Beispiel in Fig. 7b dargestellt ist. Die äußere Form eines Basisbereiches eines Lastverteilungskopfes 20 kann dieser Form im Wesentlichen entsprechen, wie dies zum Beispiel in Fig. 8b schematisch dargestellt ist. Ebenso kann es aber auch bevorzugt sein, dass eine innere Form der Antriebswelle 40 und eine entsprechende äußere Form des Basisbereiches des Lastverteilungskopfes 20 im Wesentlichen die Form eines Polyeders, beispielsweise eine im Wesentlichen drei-, vier, fünf-, sechs- oder sonst wie gestaltete mehreckige Form aufweisen. Hierdurch kann es ganz besonders bevorzugt zu einem Formschluss zwischen Welle 40 und Lastverteilungskopf 20 kommen und eine Übertragung eines Drehmoments von einem dieser Elemente auf das andere dieser Elemente wird erleichtert - ähnlich wie bei so genannten Inbus-Schlüsseln und -Schrauben. In diesem Zusammenhang ist auf oben stehende Ausführungen verwiesen. Dem Fachmann ist es daher klar, dass das Einpassen des Lastverteilungskopfs 20 in Antriebswelle 40 sowohl nach Herstellung der Antriebswelle erfolgen als auch währenddessen. Figuren 9a- 10 zeigen nun eine Verbindung einer erfindungs gemäßen Antriebswelle 40 mit Lastverteilungskopf 20. Figuren 9a und 9c sind perspektivische Vorder- bzw. Rückansichten eines Endabschnitts 42 einer Antriebswelle 40, die in Verbindung steht mit Lastverteilungskopf 20. Fig. 9b zeigt eine Seitendraufsicht auf eine Verbindung zweier solcher Elemente. Figur 10 zeigt eine Schnittansicht einer solchen Verbindung. In allen diesen Figuren wird ersichtlich, dass Endstege 18, 18' und 1 8" des Endabschnitts 42 der Welle 40 direkt außen an Endstege bzw. Lastverteilungsarme 22, 22' und 22" des Lastverteilungskopfs 20 anliegen. Ferner weist Lastverteilungskopf 20 Zentrierzapfen 28 auf, der hohl ist, also von der anderen Seite aus gesehen Aussparung 26 aufweist. Vorzugsweise überl appen bevorzugt Endstege 1 8, 18', 18 " des Endabschnitts 42 der Welle 40 mit entsprechenden Lastverteilungsarmen 22, 22', 22" des Lastverteilungskopfs 20. E nie solcl c Uberläpp ung übersteigt bevorzugt 90% und insbesondere 95% der Länge der einzelnen Stege. Durch den Überlapp der Lastverteilungsarme 22, 22', 22" mit den Stegen 18, 1 8 ' , 1 8 " entstehen neuen Strukturen, die als Wellenlastverteilungsarme bezeichnet werden. Im Allgemeinen soll eine Querschnittsfläche durch einen Wellenlastverteüungsarm in etwa gleich einer entsprechnenden Querschnittsfläche durch einen anderen Wellenlastverteilungsarm sein. Als eine Gesamtquerschnittsfläche der Wellenlastverteilungsarme wird insbesondere die Summe der Querschnitts flächen aller Well enlastvertei lungsarme entlang einer Schnittebene verstanden. Als Wellenquerschnitts fläche wird insbesondere eine Querschnitts fläche des massiven Bereichs einer Welle entlang einer Schnittebene verstanden. Vorzugsweise soll eine Gesamtquerschnitts fläche der Wellenlastverteilungsarme größer, besonders bevorzugt mindestens um 50% größer, ganz besonders bevorzugt um mindestens 100%o größer sein als eine Wellenquerschnittsfl äche . Dies wird insbesondere durch die Verhältnisse der entsprechenden Querschnittsflächen der Arme des Lastverteilungskopfes 22, 22' und 22" und den entsprechenden Querschnittsflächen der Arme der Welle 18, 18', 18" erreicht. Eine derartige Vorrichtung, die eine Antriebswelle 40 und einen damit verbundenen Lastverteilungskopf 20 in der oben beschriebenen Art aufweist und faserverstärkt ist, hat im Vergleich zum Stand der Technik deutlich verbesserte Eigenschaften hinsichtlich Haltbarkeit, Belastbarkeit und S ch wingungsverhal ten. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung der Erfindung. In keiner Weise sind sie dahingehend auszulegen, die Erfindung zu beschränken. Wie für den Fachmann ersichtlich können die einzelnen in Zusammenhang mit unterschiedlichen bevorzugten beispielhaften Ausführungsformen beschriebenen Merkmale auch in anderen Ausführungsformen vorgesehen werden oder aber mit diesen kombiniert werden. Ferner können einzelne Merkmale weggelassen werden. Ferner wird dem Fachmann klar sein, dass Ausfuhrungsform, welche zu denen in den Patentansprüchen beanspruchten Ausführungsformen äquivalent sind, ebenso in den Schutzbereich der Erfindung fallen. Figures 8a and 8c show perspective rear and front views, respectively, of a load distribution head 20 with end webs 22, 22 'and 22 ".Forward, centering pin 28 can be seen in Figure 8c, which can be either solid (not shown) or with a cavity Preferably centering pin 28 is formed with corresponding cavity 26. This may have the advantage that a lesser weight can be realized Figure 8b shows a top end view of a load distribution head 20 with the described elements. 8b, end webs 22, 22 'and 22 "do not extend beyond a circumferential boundary of load distribution head 20. Preferably, load distribution head 20 is thus shaped so that it can be fitted in shaft 40. In other words, an inner shape of the drive shaft 40 preferably corresponds to an outer shape of a load distribution head 20. Specifically, for example, the inner shape of a drive shaft 40 may be substantially circular in sectional view, as shown in FIG. 7b, for example. The outer shape of a base portion of a load distribution head 20 may substantially conform to this shape, as schematically illustrated in, for example, FIG. 8b. However, it may also be preferred that an inner shape of the drive shaft 40 and a corresponding outer shape of the base portion of the load distribution head 20 is substantially in the shape of a polyhedron, for example, substantially three, four, five, six, or otherwise shaped have polygonal shape. As a result, it can be very particularly preferred to form a positive connection between shaft 40 and load distribution head 20 and a transmission of torque from one of these elements to the other of these elements is facilitated - similar with so-called Allen keys and screws. In this context, reference is made to the above statements. It is therefore clear to the person skilled in the art that the fitting of the load distribution head 20 in the drive shaft 40 takes place both after the drive shaft has been manufactured and during its course. Figures 9a-10 now show a connection of a drive shaft 40 according to the invention with load distribution head 20. Figures 9a and 9c are front and rear perspective views, respectively, of an end portion 42 of a drive shaft 40 which communicates with load distribution head 20. Figure 9b shows a side elevational view a combination of two such elements. Figure 10 shows a sectional view of such a connection. In all of these figures, it can be seen that end webs 18, 18 'and 18 "of the end portion 42 of the shaft 40 abut directly outside end webs or load distribution arms 22, 22' and 22" of the load distribution head 20. Further, load distribution head 20 centering pin 28 which is hollow, so seen from the other side recess 26 has. Preferably Appen prefer preferably Endstege 1 8, 18 ', 18 "of the end portion 42 of the shaft 40 with corresponding load distribution arms 22, 22', 22" of the load distribution head 20. E solcl c Überlip ung exceeds preferably 90% and in particular 95% of the length of individual bridges. Due to the overlap of the load distribution arms 22, 22 ', 22 "with the webs 18, 1 8', 1 8" arise new structures, which are referred to as Wellenlastverteilungsarme. In general, a cross-sectional area through a wave load distribution arm should be approximately equal to a corresponding cross-sectional area through another wave load distribution arm. As a total cross-sectional area of the wave load distribution arms in particular the sum of the cross-sectional areas of all well enlastvertei development arms understood along a sectional plane. As a shaft cross-sectional area is understood in particular a cross-sectional area of the massive portion of a wave along a cutting plane. Preferably, an overall cross-sectional area of the wave load distribution arms should be larger, more preferably at least 50% larger, most preferably at least 100% larger than a Wellenquerschnittsfl surface. This is achieved in particular by the ratios of the corresponding cross-sectional areas of the arms of the load distribution head 22, 22 'and 22 "and the corresponding cross-sectional areas of the arms of the shaft 18, 18', 18". Such a device, which has a drive shaft 40 and a load distribution head 20 connected thereto in the manner described above and is fiber-reinforced, has markedly improved properties with regard to durability, load capacity and vibration behavior compared to the prior art. The exemplary embodiments described are merely intended for Illustrating the invention. In no way should they be interpreted as limiting the invention. As will be apparent to those skilled in the art, the individual features described in connection with various preferred exemplary embodiments may be incorporated in or combined with other embodiments. Furthermore, individual features may be omitted. Furthermore, it will be apparent to those skilled in the art that the embodiment which is equivalent to those claimed in the claims is also within the scope of the invention.
Weiterhin ist dem Fachmann klar, dass wenn immer Ausdrücke, Merkmale, numerische Werte oder Bereiche im Zusammenhang mit Ausdrücken wie zum Beispiel„etwa, circa, um, im Wesentlichen, im Allgemeinen, zumindest, mindestens" usw. genannt werden, die genauen oder exakten Ausdrücke, Merkmale, numerischen Werte oder Bereiche mit umfasst sein sollen. So soll zum Beispiel der Ausdruck„etwa 3" ebenfalls„3" umfassen und ein Begriff wie „im Wesentlichen radial" soll auch „radial" mit umfassen. Der Ausdruck„bzw." bedeutet über dies„und/oder". It will be further understood by those skilled in the art that whenever expressions, features, numerical values, or ranges are used in conjunction with terms such as "about, about, substantially, generally, at least," etc., the exact or exact For example, the term "about 3" should also include "3" and a term such as "substantially radial" should also include "radial." The term "or" is intended to encompass expressions, features, numerical values, or ranges. " means about this "and / or".

Claims

Patentansprüche claims
1. Faserverstärkte Antriebswelle, vorzugsweise eine Kardanwelle, wobei die Fasern Kohlenstoff, Basalt, Aramid, Glas-, und/oder Naturmaterial aufweisen, mit einem Lastverteilungskopf, der fest mit der Antriebswelle verbunden ist, wobei der Lastverteilungskopf kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff aufweist. A fiber-reinforced drive shaft, preferably a propeller shaft, wherein the fibers comprise carbon, basalt, aramid, glass, and / or natural material, with a load distribution head fixedly connected to the drive shaft, the load distribution head comprising carbon fiber reinforced plastic.
2. Antriebswelle nach Anspruch 1 , wobei die Fasern kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK) aufweisen, und die vorzugsweise im Wesentlichen aus CFK besteht. 2. Drive shaft according to claim 1, wherein the fibers comprise carbon fiber reinforced plastic (CFRP), and which preferably consists essentially of CFRP.
3. Antriebswelle nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Fasern mindestens einen thermoplastischen Werkstoff und/oder einen duroplastischen Werkstoff aufweisen. 3. Drive shaft according to one of the preceding claims, wherein the fibers comprise at least one thermoplastic material and / or a thermosetting material.
4. Antriebswelle nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Fasern verschiedene Winkelausrichtungen aufweisen, wobei die Fasern vorzugsweise 4. Drive shaft according to one of the preceding claims, wherein the fibers have different angular orientations, wherein the fibers are preferably
Winkel ausrichtungen zwischen 0° und 90° aufweisen, bevorzugt zwischen 0° und 1 5°, besonders bevorzugt zwischen 0,5° und 9° und ganz besonders bevorzugt zwischen 0,5° und 5° aufweisen.  Have angle alignments between 0 ° and 90 °, preferably between 0 ° and 1 5 °, more preferably between 0.5 ° and 9 ° and most preferably between 0.5 ° and 5 °.
5. Antriebswelle nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der Lastverteilungskopf im Wesentlichen aus CFK besteht. 5. Drive shaft according to one of the preceding claims, wherein the load distribution head consists essentially of CFRP.
6. Antriebswelle nach einem der vorigen Aspekte, wobei der Lastverteilungsko f einen Basisbereich und Lastarme aufweist und wobei die Welle einen 6. Drive shaft according to one of the preceding aspects, wherein the load distribution Ko f has a base portion and load arms and wherein the shaft a
Lastverteilun skopfaufnahmebereich aufweist, der vorzugsweise eine zum  Lastverteilun has a head receiving area, preferably a for
Lastverteilungskopf komplementäre Form mit entsprechenden Armen der Antriebswelle aufweist, die in Kombination mit den Armen des  Load distribution head has complementary shape with corresponding arms of the drive shaft, which in combination with the arms of the
Lastverteilungskopfs Welleniastverteilungsarme bilden.  Load distribution head form Welleniastverteilungsarme.
7. Antriebswelle nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der Lastverteilungskopf mit der Antriebswelle verklebt ist oder ein integraler Bestandteil der Antriebswelle ist und bevorzugt integral damit gewickelt bzw. geflochten wurde. 7. Drive shaft according to one of the preceding claims, wherein the load distribution head is glued to the drive shaft or an integral part of the drive shaft and is preferably integrally wound or braided.
8. Antriebswelle nach einem der vorigen Ansprüche, die einen Versagensbereich am Lastverteilungskopf oder in einer Umgebung des Lastverteilungskopfes aufweist, wobei der Versagensbereich bevorzugt an einer Verbindungsstelle zwischen Antriebswelle und Lastverteilungskopf ausgebildet ist. 8. Drive shaft according to one of the preceding claims, which has a failure area on the load distribution head or in an environment of the load distribution head, wherein the failure area is preferably formed at a connection point between the drive shaft and load distribution head.
9. Antriebswelle nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der Lastverteilungskopf 3 oder mehr Lastarme aufweist. 9. Drive shaft according to one of the preceding claims, wherein the load distribution head has 3 or more load arms.
10. Antriebswelle nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der Lastverteilungskopf einen integrierten Zentrierzapfen aufweist. 10. Drive shaft according to one of the preceding claims, wherein the load distribution head has an integrated centering pin.
1 1. Antriebswelle nach einem der vorigen Ansprüche, die in einer Umgebung eines Lastverteilungskopfes Fasern mit Winkelausrichtungen von 60° bis 90°, bevorzugt 70° bis 90°, besonders bevorzugt 80° bis 90° und ganz besonders bevorzugt 85° bis 89,5° aufweist. 1 1. Drive shaft according to one of the preceding claims, which in an environment of a load distribution head fibers with angular orientations of 60 ° to 90 °, preferably 70 ° to 90 °, more preferably 80 ° to 90 ° and most preferably 85 ° to 89.5 °.
12. Antriebswelle nach einem der vorigen Ansprüche, die in einer Umgebung eines Lastverteilungskopfes Querschnittsvergrößerung durch eine Häufung von Fasern aufweist. 12. Drive shaft according to one of the preceding claims, comprising in an environment of a load distribution head cross-sectional enlargement by an accumulation of fibers.
13. Antriebswelle nach einem der vorigen Ansprüche, die mindestens ein Material zur Schwingungsdämpfung, wie ein Gummimaterial und/oder ein Kunststoffmaterial, vorzugsweise einen Schaumstoff und/oder ein wabenartig ausgebildetes Material, aufweist, das bevorzugt zwischen einer inneren und einer äußeren Faserschicht angeordnet ist. 13. Drive shaft according to one of the preceding claims, comprising at least one vibration damping material, such as a rubber material and / or a plastic material, preferably a foam and / or a honeycomb-like material, which is preferably arranged between an inner and an outer fiber layer.
14. Antriebswelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebswelle ein Schutzmaterial, wie ein Gummimaterial und/oder ein Kunststoffmaterial, aufweist, welches vorzugsweise außen oder innen an der Antriebswelle angeordnet ist. 14. Drive shaft according to one of the preceding claims, wherein the drive shaft comprises a protective material, such as a rubber material and / or a plastic material, which is preferably arranged outside or inside of the drive shaft.
15. Antriebswelle nach Anspruch 13 oder 14, bei dem das Kunststoffmaterial Ethylen- Propylen-Dien-Kautschuk, Polyurethan, Polyethylen, Polyolefme, 15. Drive shaft according to claim 13 or 14, wherein the plastic material ethylene propylene diene rubber, polyurethane, polyethylene, polyolefms,
Polyvinylidenfluorid, Polyvinylchlorid und/oder Polytetrafluorethen aufweist.  Polyvinylidene fluoride, polyvinyl chloride and / or polytetrafluoroethene.
16. Antriebswelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei weiterhin eine Hardy scheibe fest mit der Antriebswelle verbunden ist. 16, drive shaft according to one of the preceding claims, further comprising a hard disk is fixedly connected to the drive shaft.
17. Antriebswelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Ende mindestens 2, bevorzugt mindestens 3, besonders bevorzugt mindestens 4 Fortsätze zum Längenausgleich aufweist, die vorzugsweise beschichtet sind., wobei die Beschichtung der Fortsätze zum Längenausgleich besonders bevorzugt Teflon, galvanische Beschichtungen und/oder Metallhülsen aufweist. 17. Drive shaft according to one of the preceding claims, wherein at least one end has at least 2, preferably at least 3, more preferably at least 4 extensions for length compensation, which are preferably coated., The coating of the extensions for length compensation particularly preferably Teflon, galvanic coatings and / or metal sleeves.
1 8. Ösenwickelverfahren zur Herstellung einer faserverstärkten Antriebswelle mit den Schritten: 1 8. An eyelet winding method for producing a fiber-reinforced drive shaft comprising the steps of:
a. Bereitstellen einer Wickelvorrichtung mit 2 Wickelenden, die jeweils  a. Providing a winding device with 2 winding ends, each
mindestens 2, bevorzugt mindestens 3 Ösen aufweisen;  at least 2, preferably at least 3 eyelets have;
b. Bereitstellen eines Stützkerns im Wesentlichen zwischen den Wickelenden; c. Bereitstellen mindestens einer Faser;  b. Providing a support core substantially between the coil ends; c. Providing at least one fiber;
d. Aufbringen der Faser auf den Stützkern in einer ersten Winkelausrichtung; e. Umlenken der Faser an einer Öse an einer der Wickelenden;  d. Applying the fiber to the support core in a first angular orientation; e. Deflecting the fiber at an eyelet at one of the coil ends;
f. Aufbringen der Faser auf bzw. um den Stützkern in einer zweiten  f. Applying the fiber on or around the support core in a second
Winkelausrichtung, die von der ersten unterschiedlich sein kann; h. Aufbringen der Faser auf den Stützkern in einer dritten Winkelausrichtung, die sich von den vorgenannten unterscheiden kann; und  Angular orientation, which may be different from the first; H. Applying the fiber to the support core in a third angular orientation that may be different from the foregoing; and
i. beliebige Wiederholung der Schritte c.-h., wobei die Winkelausrichtungen in jedem Schritt beliebig gewählt werden kann und wobei hierdurch die  i. any repetition of the steps c.-h., whereby the angular orientations can be chosen arbitrarily in each step and whereby thereby the
Antriebswelle entsteht.  Drive shaft is created.
19. Ösenwickelverfahren nach Anspruch 18, mit dem Schritt: Verbleiben des 19. Ösenwickelverfahren according to claim 18, with the step: remaining of the
Stützkerns in der Antriebswelle bzw. Entfernen des Stützkerns aus der  Support core in the drive shaft or removing the support core from the
Antriebswelle.  Drive shaft.
20. Ösenwickelverfahren nach Anspruch 18 oder 19 und zusätzlich mit dem Schritt: 20. eyelet winding method according to claim 18 or 19 and additionally with the step:
Abschneiden bzw. Absägen eines Bereichs der Antriebswelle in einer Umgebung mindestens eines der Wickelenden.  Cutting off or sawing off a portion of the drive shaft in an environment of at least one of the winding ends.
21 . Ösenwickelverfahren nach einem der Ansprüche 18-20, wobei mindestens eine, vorzugsweise alle Öse(n) federnd an einem Wickelende gelagert ist. 21. An eyelet winding method according to any one of claims 18-20, wherein at least one, preferably all eyelet (s) is resiliently mounted on a winding end.
22. Ösenwickelverfahren nach einem der Ansprüche 18-21 , wobei die 22. eyelet winding method according to any one of claims 18-21, wherein the
Winkelausrichtungen der Faser aus Schritten d., f., h. und i. zumindest für große Teile des Ösenwickelverfahrens in einem Bereich von 0° bis 15°, bevorzugt 0° bis 9°, besonders bevorzugt 0,5° bis 9° und ganz besonders bevorzugt zwischen 0,5° und 5° liegt. Angular orientations of the fiber from steps d., F., H. and i. at least for big ones Parts of the Ösenwickelverfahrens in a range of 0 ° to 15 °, preferably 0 ° to 9 °, more preferably 0.5 ° to 9 ° and most preferably between 0.5 ° and 5 °.
23. Ösenwickelverfahren nach einem der Ansprüche 17-22, wobei ein 23. Ösenwickelverfahren according to any one of claims 17-22, wherein a
Lastverteilungskopf so mit eingewickelt wird, dass er an einem Ende einer Längsseite einen integralen Bestandteil der Antriebswelle formt.  Load distribution head is wrapped so that it forms an integral part of the drive shaft at one end of a longitudinal side.
24. Ösenwickelverfahren nach einem der Ansprüche 17-23 und zusätzlich mit dem Schritt: Aufbringen mindestens eines weiteren Materials, wobei dieses Material in radialer Richtung unterhalb des Fasermaterials, zwischen Lagen des Fasermaterials und/oder oberhalb des Fasermaterials aufgebracht werden kann. 24. eyelet winding method according to any one of claims 17-23 and additionally comprising the step of applying at least one further material, wherein this material can be applied in the radial direction below the fiber material, between layers of the fiber material and / or above the fiber material.
25. Faserverstärkte Antriebswelle, die aus einem Verfahren nach einem der Ansprüche 17-24 herstellbar ist bzw. hergestellt wird. 25. Fiber-reinforced drive shaft, which is produced from a method according to any one of claims 17-24 or is produced.
26. Ösenwickelvorrichtung zur Herstellung einer faserverstärkten Antriebswelle nach einem der Ansprüche 1 bis 16 und 25 und/oder zur Durchführung eines 26. Ösenwickelvorrichtung for producing a fiber-reinforced drive shaft according to one of claims 1 to 16 and 25 and / or for carrying out a
Ösenwickelverfahrens nach einem der Ansprüche 17 bis 24.  An eyelet winding method according to any one of claims 17 to 24.
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