AT17616U1

AT17616U1 - Verbund-Antriebswelle aus Kohlefaser und deren Bearbeitungsverfahren

Info

Publication number: AT17616U1
Application number: ATGM9008/2019U
Authority: AT
Inventors: Liu Peng
Original assignee: Zibo Langda Composite Tech Co Ltd
Priority date: 2018-07-16
Filing date: 2019-01-24
Publication date: 2022-09-15
Also published as: CN108626237B; CN108626237A; WO2020015348A1; DE212019000349U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbund-Antriebswelle umfassend ein Kohlefaserrohr (2), sowie Wellenstümpfe (1, 3), die an den Enden des Kohlefaserrohrs (2) und innerhalb von diesem angeordnet und mit dem Kohlefaserrohr (2) fest verbunden sind. Die Wellenstümpfe (1, 3) bestehen aus metallischem Material. Eine Wellenkupplung (4, 5, 6) ist koaxial am äußeren Ende des zweiten Wellenstumpfes (3) befestigt. Die Wellenkupplung (4, 5, 6) umfasst eine Andockhülse (6), ein Wellrohr (5) und einen Anschlussring (4). Der Anschlussring (4) ist koaxial außerhalb der Andockhülse (6) angeordnet und mit dem Wellrohr (5) und dem zweiten Wellenstumpf (3) fest verbunden. De Anschlussring (4) und die Andockhülse (6) sind in einer Spielpassung zueinander angeordnet. Der Anschlussring (4) weist an der Innenseite die Form eines in Richtung der Andockhülse (6) gewölbten Bogens auf und ist mit einem Polytetrafluorethylenring (8) versehen, der mit seiner Innenseite an der Andockhülse (6) anliegt, sodass eine Relativbewegung zwischen dem Anschlussring (4) und der Andockhülse (6) und ein Winkelversatz zwischen dem Kohlefaserrohr (2) und der Andockhülse (6) möglich sind.

Description

Beschreibung

VERBUND-ANTRIEBSWELLE UMFASSEND EIN KOHLEFASERROHR

TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbund-Antriebswelle umfassend ein Kohlefaserrohr und bezieht sich auf das technische Gebiet von Synchronwellen.

TECHNISCHER HINTERGRUND

[0002] Elektromotoren sind eine Art von Einrichtungen, die elektrische Energie in mechanische Energie umwandeln, und fungieren als eine Kernleistungskomponente in Automationseinrichtungen. Ein Elektromotor überträgt die Kraft in der Regel mittels einer Wellenkupplung und einer Antriebswelle auf einen Aktuator, und dadurch wird eine Bewegung dieses Aktuators durchgeführt. Da immer höhere Anforderungen von Automationseinrichtungen an die Kraftübertragungsgenauigkeit gestellt werden, muss der Elektromotor so schnell wie möglich gestartet und gestoppt werden; jedoch besteht eine vorhandene Antriebswelle in der Regel aus einem Metall, das eine hohe Dichte aufweist, aus diesem Grund ist die Antriebswelle bei gleichem Volumen schwer, was zu Schwierigkeiten beim schnellen Starten und Stoppen des Elektromotors führt und dadurch die Arbeitsgenauigkeit von Automationseinrichtungen beeinträchtigt.

GEGENSTAND DER ERFINDUNG

[0003] Die vorliegende Erfindung betrifft das technisches Problem, die Mängel des Stands der Technik zu überwinden, und eine Verbund-Antriebswelle umfassend ein Kohlefaserrohr bereitzustellen, die ein leichtes Gewicht und eine geringe Trägheit verwirklicht, Anforderungen an Kraftübertragung erfüllen kann, und schnelles Starten und Stoppen eines Elektromotors ermöglicht.

[0004] Zur Lösung des technischen Problems wird eine Verbund-Antriebswelle umfassend ein Kohlefaserrohr sowie einen ersten Wellenstumpf und einen zweiten Wellenstumpf vorgeschlagen, die symmetrisch an beiden Enden des Kohlefaserrohrs angeordnet sind. Der erste Wellenstumpf und der zweite Wellenstumpf weisen im Wesentlichen eine zylindrische Form auf und sind koaxial zu dem Kohlefaserrohr angeordnet, wobei der erste Wellenstumpf und der zweite Wellenstumpf jeweils in einem entsprechenden Ende des Kohlefaserrohrs angeordnet und mit dem Kohlefaserrohr fest verbunden sind. Der erste Wellenstumpf und der zweite Wellenstumpf sind aus einem metallischen Material. Eine Wellenkupplung ist koaxial am äußeren Ende des ersten Wellenstumpfes oder des zweiten Wellenstumpfes befestigt.

[0005] Bevorzugt sind mehrere nach außen gerichtete erste Wellenstumpfvorsprünge voneinander beabstandet an der Außenseite des ersten Wellenstumpfes angeordnet, und mehrere nach außen gerichtete zweite Wellenstumpfvorsprünge voneinander beabstandet an der Außenwand des zweiten Wellenstumpfes angeordnet.

[0006] Bevorzugt ist das äußere Ende des ersten Wellenstumpfes mit einem Andockabschnitt versehen, der einen kleineren Durchmesser als den Durchmesser des inneren Endes aufweist, wobei der Andockabschnitt als Zylinder koaxial zu dem Kohlefaserrohr angeordnet ist und das äußere Ende des zweiten Wellenstumpfes mit einer Wellenkupplung versehen ist.

[0007] Bevorzugt umfasst die Wellenkupplung eine Andockhülse und ein Wellrohr, wobei die Andockhülse und der zweite Wellenstumpf koaxial zueinander angeordnet sind, wobei der Durchmesser des dem zweiten Wellenstumpf abgewandten Endes der Andockhülse größer als der Durchmesser des dem zweiten Wellenstumpf zugewandten Endes der Andockhülse ist, wodurch ein Positionierflansch gebildet ist, und wobei das Wellrohr koaxial außerhalb der Andockhülse zwischen dem zweiten Wellenstumpf und dem Positionierflansch angeordnet ist, und wobei das Wellrohr mit dem zweiten Wellenstumpf und der Andockhülse in Verbindung steht.

[0008] Bevorzugt umfasst die Wellenkupplung ferner einen Anschlussring, der koaxial außerhalb

der Andockhülse angeordnet ist, wobei der Anschlussring zwischen dem Wellrohr und dem zweiten Wellenstumpf angeordnet und mit dem Wellrohr und dem zweiten Wellenstumpf fest verbunden ist, und der Anschlussring und die Andockhülse in einer Spielbassung zueinander angeordnet sind.

[0009] Bevorzugt weist der Anschlussring an der Innenseite die Form eines in Richtung der Andockhülse gewölbten Bogens auf.

[0010] Bevorzugt ist eine Installationsnut in der bogenförmigen Innenseite des Anschlussrings ausgebildet, wobei ein Polytetrafluorethylenring in die Installationsnut eingesetzt ist und die Innenseite des Polytetrafluorethylenrings an der Andockhülse anliegt.

[0011] Bevorzugt sind der erste Wellenstumpf und der zweite Wellenstumpf jeweils mit einem vom äußeren bis zum inneren Ende allmählich abnehmenden Außendurchmesser ausgebildet.

[0012] Bevorzugt ist jeweils eine Verriegelungshülse im Inneren des Andockabschnitts und der Andockhülse vorgesehen.

[0013] Ferner wird ein Herstellungsverfahren für eine oben beschriebene Verbund-Antriebswelle offenbart, welches folgende Schritte umfasst:

[0014] Schritt 1): Herstellen eines ersten Wellenstumpfes und eines zweiten Wellenstumpfes durch Drehen und nachfolgendes Anschweißen von ersten und zweiten Wellenstumpfvorsprüngen an der Außenseite des ersten und zweiten Wellenstumpfes.

[0015] Schritt 2): Anordnen des ersten Wellenstumpfes und des zweiten Wellenstumpfes an den Enden einer Aufrollachse, Aufbringen eines Klebemittels auf die Außenseite des ersten Wellenstumpfes und des zweiten Wellenstumpfes, und Aufbringen eines Formtrennmittels auf die Aufrollachse zwischen dem ersten Wellenstumpf und dem zweiten Wellenstumpf.

[0016] Schritt 3): Aufwickeln eines Kohlefaserlaminats auf dem ersten Wellenstumpf, auf dem zweiten Wellenstumpf und auf der Aufrollachse zwischen dem ersten Wellenstumpf und dem zweiten Wellenstumpf, und Aufbringen eines Klebemittels zwischen zwei jeweils benachbarten Schichten von Kohlefaserlaminaten, wodurch eine Antriebswelle gebildet wird.

[0017] Schritt 4): Trennen der Antriebswelle von der Aufrollachse, nachdem sich das Klebemittel verfestigt hat.

GÜNSTIGE AUSWIRKUNGEN

[0018] Erstens sind die beiden Enden des Kohlefaserrohrs dieser Verbund-Antriebswelle mit einem ersten Wellenstumpf und einem zweiten Wellenstumpf mit einem metallischen Material versehen, wodurch die Verbindungsfestigkeit zwischen der Abtriebswelle eines Elektromotors und einem Aktuator gewährleistet wird, wobei auf Grund einer kleinen Werkstoffdichte der Kohlefaser ein geringes Gewicht und eine kleine Trägheit bei gleichem Volumen verwirklicht werden, Bedingungen für schnelles Starten und Stoppen der motorgetriebenen Antriebswelle geschaffen werden, und eine hohe Arbeitsgenauigkeit von Automationseinrichtungen mit dieser Antriebswelle gewährleistet wird.

[0019] Zweitens können ein erster Wellenstumpfvorsprung außerhalb des ersten Wellenstumpfes und ein zweiter Wellenstumpfvorsprung außerhalb des zweiten Wellenstumpfes vorgesehen sein, wodurch die Befestigung des ersten Wellenstumpfes relativ zum zweiten Wellenstumpf gewährleistet wird, und die Kraftübertragungsgenauigkeit der gesamten Antriebswelle gewährleistet wird, sodass es vermieden wird, dass die Kraftübertragungsgenauigkeit wegen einer Drehung des ersten Wellenstumpfes oder des zweiten Wellenstumpfes relativ zum Kohlefaserrohr beeinträchtigt wird.

[0020] Drittens kann der erste Wellenstumpf mittels des Andockabschnitts mit einem Aktuator in Verbindung stehen, und der zweite Wellenstumpf mittels der Wellenkupplung mit der Abtriebswelle eines Elektromotors in Verbindung stehen, wodurch der Einbau dieser Antriebswelle erleichtert wird.

[0021] Viertens kann eine Andockhülse mittels des Wellrohrs mit dem zweiten Wellenstumpf in Verbindung stehen, wobei das Wellrohr eine bestimmte Elastizität aufweist und daher das Vorhandensein eines bestimmten Winkels zwischen der Achse des zweiten Wellenstumpfes und der Achse des Kohlefaserrohrs erlaubt. Dadurch wird ein gewisser Ausgleich für die Kraftübertragung zwischen der Abtriebswelle eines Elektromotors und dieser Antriebswelle erlaubt und es wird vermieden, dass eine nicht-koaxiale Anordnung der Abtriebswelle des Elektromotors relativ zur Antriebswelle, verursacht von Einbaufehlern, die Kraftübertragung beeinträchtigen und die Antriebswelle oder den Elektromotor beschädigen würde.

[0022] Fünftens kann ein Anschlussring zwischen dem Wellrohr und dem zweiten Wellenstumpf vorgesehen sein, wobei der Anschlussring und die Andockhülse in einer Spielpbassung zueinander angeordnet sind, sodass der Ausgleichswinkel zwischen der Andockhülse und dem Kohlefaserrohr vergrößert wird. Die Innenseite des Anschlussrings kann die Form eines in Richtung der Andockhülse gewölbten Bogens aufweisen, sodass zwischen der Achse des Anschlussrings und der Achse der Andockhülse ein bestimmter Winkel eingeschlossen wird, wodurch eine Beschädigung wegen eines Zusammenstoß aufgrund nicht-koaxialer Anordnung der Andockhülse relativ zum Anschlussring vermieden wird.

[0023] Sechstens kann ein Polytetrafluorethylenring an der Innenseite des Anschlussrings vorgesehen, mittels dieser Maßnahme wird die Abriebbeständigkeit zwischen dem Anschlussring und der Andockhülse verbessert, und keine Beschädigung würde wegen nicht-koaxialer Anordnung des Anschlussrings relativ zur Andockhülse verursacht werden, und der Anschlussring kann durch den Polytetrafluorethylenring stets mit der Andockhülse in Kontakt stehen.

[0024] Siebtens können der erste Wellenstumpf und der zweite Wellenstumpf jeweils mit einem vom äußeren bis zum inneren Ende allmählich abnehmenden Außendurchmesser ausgebildet sein, wobei das Phänomen von Spannungskonzentration eliminiert wird, sodass die Festigkeit des ersten Wellenstumpfes und des zweiten Wellenstumpfes verbessert wird.

[0025] Achtens erfordert das Bearbeitungsverfahren für diese Verbund-Antriebswelle eine einfache Technologie, sodass diese Verbund-Antriebswelle schnell und stabil produziert werden kann. Die Aufrollachse kann gewährleisten, dass die produzierte Antriebswelle kleine Fehler und eine gleichmäßige Massenverteilung erzielt, wodurch kein Schütteln beim Drehen mit hoher Geschwindigkeit vorkommt, und die Arbeitsgenauigkeit von Automationseinrichtungen weiter erhöht wird.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0026] Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Verbund-Antriebswelle umfassend ein Kohlefaserrohr in einer Hauptschnittansicht.

[0027] Figur 2 ist eine teilweise vergrößerte Darstellung vom Teil A in Figur 1. [0028] Figur 3 ist eine teilweise vergrößerte Darstellung vom Teil B in Figur 1.

[0029] Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Wellenkupplung in einer Hauptschnittansicht.

[0030] Figur 5 ist eine teilweise vergrößerte Darstellung vom Teil C in Figur 4.

[0031] Figur 6 ist eine schematische Darstellung, die die Zusammenwirkung zwischen einer Aufrollachse und einem ersten Wellenstumpf bzw. einem zweiten Wellenstumpf zeigt.

[0032] Figur 7 ist eine teilweise vergrößerte Darstellung vom Teil D in Figur 6.

[0033] In den Figuren bezeichnen die Bezugszeichen folgende Komponenten: 1-erster Wellenstumpf; 101-Andockabschnitt; 102-erster Wellenstumpfvorsprung; 2-Kohlefaserrohr; 3-zweiter Wellenstumpf;

301-zweiter Wellenstumpfvorsprung; 302-zerbrechliche Nut; 4-Anschlussring; 401-Installationsnut; 5-Wellrohr; 6-Andockhülse; 601- Positionierflansch;

7-Verriegelungshülse; 8-Polytetrafluorethylenring; 9-Aufrollachse; und 901-Aufrollabschnitt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN

[0034] Figuren 1-7 zeigen optimale Ausführungsformen dieser Erfindung, und die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren 1-7 näher beschrieben.

[0035] Die Verbund-Antriebswelle umfasst ein Kohlefaserrohr 2, sowie einen ersten Wellenstumpf 1 und einen zweiten Wellenstumpf 3, die symmetrisch an beiden Enden des Kohlefaserrohrs 2 angeordnet sind, wobei der erste Wellenstumpf 1 und der zweite Wellenstumpf 3 im Wesentlichen zylindrische Form aufweisen und koaxial zu dem Kohlefaserrohr 2 angeordnet sind; wobei der erste Wellenstumpf 1 und der zweite Wellenstumpf 3 jeweils in einem entsprechenden Ende des Kohlefaserrohrs 2 angeordnet und mit dem Kohlefaserrohr 2 fest verbunden sind, wobei der erste Wellenstumpf 1 und der zweite Wellenstumpf 3 aus einem metallischen Material bestehen und wobei eine Wellenkupplung koaxial am äußeren Ende des ersten Wellenstumpfes 1 oder des zweiten Wellenstumpfes 3 befestigt ist.

[0036] Die beiden Enden des Kohlefaserrohrs 2 dieser Verbund-Antriebswelle sind mit einem ersten Wellenstumpf 1 und einem zweiten Wellenstumpf 3 aus einem metallischen Material versehen, wodurch die Verbindungstfestigkeit zwischen der Abtriebswelle eines Elektromotors und einem Aktuator gewährleistet wird, wobei auf Grund der geringen Werkstoffdichte der Kohlefaser ein geringes Gewicht und eine kleine Trägheit bei gleichem Volumen verwirklicht werden, Bedingungen für schnelles Starten und Stoppen der motorgetriebenen Antriebswelle geschaffen werden, und eine hohe Arbeitsgenauigkeit von Automationseinrichtungen mit dieser Antriebswelle gewährleistet wird.

[0037] Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand spezifischer Ausführungsformen weiter beschrieben; jedoch versteht der Fachmann, dass die detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zur besseren Erläuterung dient, und die Erfindung unvermeidlich über diese begrenzten Ausführungsformen hinausgeht, daher manche gleichwertige Substitute oder allgemeine Mittel in den Schutzumfang fallen, obwohl keine detaillierte Beschreibung darüber in diesem Kontext gemacht wird.

[0038] Spezifisch wie in Figuren 1-3 gezeigt, ist der erste Wellenstumpf 1 mit einem von links nach rechts allmählich abhehmenden Außendurchmesser ausgebildet, wodurch die Spannungskonzentration eliminiert werden kann und die Festigkeit des ersten Wellenstumpfes 1 erhöht wird, während das rechte Ende des ersten Wellenstumpfes 1 kreisbogenförmig ist, um eine Beschädigung des Kohlefaserrohrs 2 zu vermeiden.

[0039] Der zweite Wellenstumpf 3 ist auch mit einem von rechts nach links allmählich abnehmenden Außendurchmesser ausgebildet, wodurch die Spannungskonzentration eliminiert werden kann und die Festigkeit des zweiten Wellenstumpfes 3 erhöht wird, während das linke Ende des zweiten Wellenstumpfes 3 kreisbogenförmig ist, um eine Beschädigung des Kohlefaserrohrs 2 zu vermeiden.

[0040] Der erste Wellenstumpf 1 und der zweite Wellenstumpf 3 bestehen beide aus einem metallischen Material, bevorzugt aus Edelstahl, und sowohl der erste Wellenstumpf 1 als auch der zweite Wellenstumpf 3 sind koaxial zu dem Kohlefaserrohr 2 angeordnet, wobei der erste Wellenstumpf 1 in dem linken Ende des Kohlefaserrohrs 2 angeordnet und mit dem Kohlefaserrohr 2 in fester Verbindung steht, während der zweite Wellenstumpf 3 auch in dem Kohlefaserrohr 2 angeordnet ist, sich das rechte Ende des zweiten Wellenstumpfes 3 aus dem Kohlefaserrohr 2 heraus erstreckt, und der zweite Wellenstumpf 3 mit dem Kohlefaserrohr 2 in fester Verbindung steht.

[0041] Mehrere nach außen gerichtete erste Wellenstumpfvorsprünge 102 sind voneinander beabstandet an der Außenwand des ersten Wellenstumpfes 1 angeordnet. Die ersten Wellenstumpfvorsprünge 102 sind entlang der Radialrichtung des ersten Wellenstumpfes 1 angeordnet, wobei die Länge des ersten Wellenstumpfvorsprungs 102 kleiner als die Wandstärke des Kohlefaserrohrs 2 ist. Der erste Wellenstumpfvorsprung 102 ragt von der Innenseite des Kohlefaser-

rohrs 2 in die Rohrwand des Kohlefaserrohrs 2, wodurch eine feste Verbindung zwischen dem ersten Wellenstumpf 1 und dem Kohlefaserrohr 2 gewährleistet wird, während eine synchrone Drehung aufrechterhalten wird.

[0042] Mehrere nach außen gerichtete zweite Wellenstumpfvorsprünge 302 sind voneinander beabstandet an der Außenwand des zweiten Wellenstumpfes 3 angeordnet, und die zweiten Wellenstumpfvorsprünge 301 sind entlang der Radialrichtung des zweiten Wellenstumpfes 3 angeordnet, wobei die Länge des zweiten Wellenstumpfvorsprungs 301 kleiner als die Wandstärke des Kohlefaserrohrs 2 ist. Der zweite Wellenstumpfvorsprung 301 ragt von der Innenseite des Kohlefaserrohrs 2 in die Rohrwand des Kohlefaserrohrs 2, wodurch eine feste Verbindung zwischen dem zweiten Wellenstumpf 3 und dem Kohlefaserrohr 2 gewährleistet wird, während eine synchrone Drehung aufrechterhalten wird.

[0043] Das linke Ende des ersten Wellenstumpfes 1 ist mit einem Andockabschnitt 101 versehen, der einen kleineren Durchmesser aufweist als das rechte Ende des Wellenstumpfes 1. Der Andockabschnitt 101 ist als Zylinder ausgebildet, der koaxial zu dem ersten Wellenstumpf 1 angeordnet ist. Der Andockabschnitt 101 ist einstückig mit dem ersten Wellenstumpf 1 ausgebildet.

[0044] Der Andockabschnitt 101 dient zum Andocken an einen Aktuator. In dem Andockabschnitt 101 ist eine Verriegelungshülse 7 vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Verriegelungshülse 7 eine hydraulische Verriegelungshülse, um eine koaxiale Verbindung mit einer Antriebskomponente und eine präzise Kraftübertragung zu gewährleisten. Das linke Ende des ersten Wellenstumpfes 1 könnte auch mit einer Wellenkupplung in Verbindung stehen.

[0045] Das rechte Ende des zweiten Wellenstumpfes 3 erstreckt sich aus dem Kohlefaserrohr 2 heraus, und steht mit einer Wellenkupplung in Verbindung, mittels der der zweite Wellenstumpf 3 mit der Abtriebswelle eines Elektromotors in Verbindung steht, wodurch nicht nur die Verbindung des zweiten Wellenstumpfes 3 mit der Abtriebswelle eines Elektromotors ermöglicht wird, sondern auch ein Ausgleich zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle des Elektromotors realisierbar ist, um eine Beschädigung des Elektromotors oder der Antriebswelle aufgrund nichtkoaxialer Anordnung der Antriebswelle relativ zur Abtriebswelle des Elektramotors zu vermeiden.

[0046] Wie in Figuren 4 und 5 gezeigt, umfasst die Wellenkupplung eine Andockhülse 6, ein Wellrohr 5, und einen Anschlussring 4, wobei die Andockhülse 6 zylindrisch ist, und der Außendurchmesser des rechten Endes der Andockhülse 6 größer als der des linken Endes ist, wodurch ein Positionierflansch 601 am rechten Ende der Andockhülse 6 gebildet wird. Das Wellrohr 5 ist koaxial außerhalb der Andockhülse 6 angeordnet, und das rechte Ende des Wellrohrs 5 wird auf dem Positionierflansch 601 positioniert, wobei das Wellrohr 5 und die Andockhülse 6 in einer Spielpassung zueinander angeordnet sind.

[0047] Der Anschlussring 4 ist koaxial außerhalb der Andockhülse 6 auf dem linken Ende des Wellrohrs 5 angeordnet. Das rechte Ende des Wellrohrs 5 wird mit dem Positionierflansch 601 zusammengeschweißt, und das linke Ende des Wellrohrs 5 wird mit dem Anschlussring 4 zusammengeschweißt, wodurch der Zusammenbau der Wellenkupplung verwirklicht wird. Die Innenseite des Anschlussrings 4 und die Andockhülse 6 sind in einer Spielpbassung zueinander angeordnet. Da das Wellrohr 5 eine bestimmte Elastizität aufweist, kann ein Ausgleich für die Abtriebswelle des Elektromotors und der Antriebswelle verwirklicht werden, wodurch das Vorhandensein eines bestimmten Winkels zwischen der Achse der Abtriebswelle des Elektromotors und der Achse der Antriebswelle erlaubt werden kann, und Einflüsse verursacht von Einbaufehlern eliminiert werden.

[0048] Der Innendurchmesser des linken Endes der Andockhülse 6 ist größer als der Innendurchmesser des rechten Endes, wodurch das Gewicht der Andockhülse 6 reduziert wird, und daher die Trägheit der Andockhülse 6 verringert wird. Die Andockhülse 6, das Wellrohr 5, und der Anschlussring 4 bestehen alle aus einem metallischen Material, bevorzugt aus Edelstahl.

[0049] Die Innenseite des Anschlussrings 4 ist als ein in Richtung der Andockhülse 6 gewölbter Bogen ausgebildet, und eine Installationsnut 401 ist in der bogenförmigen Innenseite des Anschlussrings 4 ausgebildet, wobei ein Polytetrafluorethylenring 8 in die Installationsnut 401 ein-

gesetzt ist und die Innenseite des Polytetrafluorethylenrings 8 an der Andockhülse 6 anliegt. Dadurch kann die koaxiale Anordnung des Anschlussrings 4 relativ zur Andockhülse 6 gewährleistet werden, wobei der Polytetrafluorethylenring 8 ferner die Abriebbeständigkeit zwischen dem Anschlussring 4 und der Andockhülse 6 verbessert, und daneben eine Relativbewegung zwischen dem Anschlussring 4 und der Andockhülse 6 noch erlaubt.

[0050] Die Innendurchmesser beider Enden des Wellrohrs 5 sind jeweils größer als der Innendurchmesser in der Mitte des Wellrohres 5, durch ist an beiden Enden des Wellrohrs 5 jeweils eine Schulter gebildet. Ein Anschlussringbuckel ist einstückig auf der rechten Seite des Anschlussrings 4 vorgesehen, und der Anschlussringbuckel ragt ins linke Ende des Wellrohrs 5 hinein und wird an der Schulter des linken Endes des Wellrohrs 5 positioniert, so dass der Anschlussring 4 und das Wellrohr 5 positioniert werden.

[0051] Ein Positionierflanschbuckel ist einstückig auf der linken Seite des Positionierflanschs 601 vorgesehen, und der Positionierflanschbuckel ragt ins rechte Ende des Wellrohrs hinein und wird an der Schulter des rechten Endes des Wellrohrs 5 positioniert, während der Positionierflansch 601 an der rechten Seitenfläche des Wellrohrs 5 anliegt, so dass der Positionierflansch 601 und das Wellrohr 5 positioniert werden.

[0052] Dadurch wird der Zusammenbau der Wellenkupplung erleichtert, und daneben wird eine relative Verlagerung zwischen dem Anschlussring 4 und der Andockhülse 6 dank der Elastizität des Wellrohrs 5 noch gewährleistet. Es wird auch gewährleistet, dass der Anschlussring 4 und die Andockhülse 6 der Wellenkupplung nach der Demontage zurückgesetzt werden können, und die Lebensdauer der Wellenkupplung wird auch erhöht.

[0053] Die linke Seite des Anschlussrings 4 ist mit einem Andockvorsprung versehen, dessen Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des zweiten Wellenstumpfes 3 ist. Dadurch ragt der Andockvorsprung beim Einbau in das rechte Ende des zweiten Wellenstumpfes 3 hinein, und der zweite Wellenstumpf 3 kann mit dem Anschlussring 4 verschweißt werden.

[0054] Eine Verriegelungshülse 7 ist koaxial in die Andockhülse 6 eingebaut. Die Verriegelungshülse 7 ist bevorzugt eine hydraulische Verriegelungshülse, wodurch eine koaxiale Verbindung der Abtriebswelle des Elektromotors mit der Andockhülse 6 gewährleistet werden kann.

[0055] Wie in Figuren 6 und 7 gezeigt, wird ein Bearbeitungsverfahren für eine oben beschriebene Verbund-Antriebswelle aus Kohlefaser offenbart, welches folgende Schritte umfasst:

[0056] Schritt 1): Herstellen eines ersten Wellenstumpfes 1 und eines zweiten Wellenstumpfes 3 durch Drehen und nachfolgendes Anschweißen eines ersten Wellenstumpfvorsprungs 102 und eines zweiten Wellenstumpfvorsprungs 301 an der Außenseite des ersten Wellenstumpfes 1 und des zweiten Wellenstumpfes 3.

[0057] Ein erster Wellenstumpf 1 wird durch Drehen hergestellt und ein erster Wellenstumpfvorsprung 102 wird an der Außenseite des ersten Wellenstumpfes 1 angeschweißt. Ein zweiter Wellenstumpf 3 wird durch Drehen hergestellt, und ein zweiter Wellenstumpfvorsprung 301 wird an der Außenseite des zweiten Wellenstumpfes 3 angeschweißt. Am rechten Ende des zweiten Wellenstumpfes 3 wird ein Begrenzungsflansch mit einem Innendurchmesser, der kleiner als der Innendurchmesser des linken Endes ist, durch Drehen gebildet, während an der Innenseite des zweiten Wellenstumpfes 3 auf der linken Seite des Begrenzungsflansches eine Nut 302 mit einem Innendurchmesser, der größer als der Innendurchmesser des linken Endes ist, durch Drehen gebildet wird.

[0058] Schritt 2): Anordnen des ersten Wellenstumpfes 1 und des zweiten Wellenstumpfes 3 an den Enden einer Aufrollachse 9, Aufbringen eines Klebemittels auf die Außenseite des ersten Wellenstumpfes 1 und des zweiten Wellenstumpfes 3, und Aufbringen eines Formtrennmittels auf die Aufrollachse 9 zwischen dem ersten Wellenstumpf 1 und dem zweiten Wellenstumpf 3.

[0059] Die Aufrollachse 9 ist eine horizontal angeordnete Drehwelle. Mit der Aufrollachse 9 ist eine elektrische Maschine zum Drehen der Aufrollachse verbunden, und der Durchmesser in der Mitte der Aufrollachse 9 ist größer als die Durchmesser der beiden Enden, wodurch ein Aufroll-

abschnitt 901 gebildet wird. Der Durchmesser des Aufrollabschnitts 901 ist gleich oder geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des rechten Endes des ersten Wellenstumpfes 1 und des linken Endes des zweiten Wellenstumpfes 3. Der Durchmesser am Ende der Aufrollachse 9 ist gleich oder geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Andockabschnitts 101.

[0060] Der erste Wellenstumpf 1 ist vom linken Ende auf der Aufrollachse 9 ummantelt, und der Andockabschnitt 101 des ersten Wellenstumpfes 1 ist auf der linken Seite angeordnet, während die Innenseite der rechten Seite des ersten Wellenstumpfes 1 an der Endfläche der linken Seite des Aufrollabschnitts 901 anliegt. Der zweite Wellenstumpf 3 wird vom rechten Ende der Aufrollachse 9 auf der Aufrollachse 9 ummantelt, und der Begrenzungsflansch des zweiten Wellenstumpfes 3 ist auf der rechten Seite angeordnet. Der Begrenzungsflansch des zweiten Wellenstumpfes 3 liegt an der rechten Seite des Aufrollabschnitts 901 an, wodurch gewährleistet wird, dass die Länge der gefertigten Antriebswelle die Anforderungen erfüllt. Ein Formtrennmittel wird auf die Aufrollachse 9 zwischen dem ersten Wellenstumpf 1 und dem zweiten Wellenstumpf 3 aufgebracht, so dass die Abnahme des aufgewickelten Kohlefaserrohr 2 erleichtert wird.

[0061] Schritt 3): Aufwickeln eines Kohlefaserlaminats auf dem ersten Wellenstumpf 1, auf dem zweiten Wellenstumpf 3, und auf der Aufrollachse 9 zwischen dem ersten Wellenstumpf 1 und dem zweiten Wellenstumpf 3, und Aufbringen eines Klebemittels zwischen zwei jeweils benachbarten Schichten von Kohlefaserlaminaten, wodurch eine Antriebswelle gebildet wird.

[0062] Ein Klebemittel wird auf die Außenwände des ersten Wellenstumpfes 1 und des zweiten Wellenstumpfes 3 aufgebracht, dann wird ein Kohlefaserlaminat auf dem ersten Wellenstumpf 1, auf dem zweiten Wellenstumpf 3, und auf der Aufrollachse 9 zwischen dem ersten Wellenstumpf 1 und dem zweiten Wellenstumpf 3 aufgewickelt, und ein Klebemittel wird zwischen zwei jeweils benachbarten Schichten von Kohlefaserlaminaten aufgebracht, wodurch eine Antriebswelle gebildet wird. Die Anzahl der Schichten aufgewickelter Kohlefaser wird vom Durchmesser der erwünschten Antriebswelle bestimmt.

[0063] Schritt 4): Trennen der Antriebswelle von der Aufrollachse 9, nachdem sich das Klebemittel verfestigt hat.

[0064] Nachdem sich das Klebemittel verfestigt hat, wird der zweite Wellenstumpf 3 an der Nut 302 des zweiten Wellenstumpfes 3 abgeschnitten. Der Begrenzungsflansch des zweiten Wellenstumpfes 3 wird dann abgenommen, die Antriebswelle wird nach links bewegt und von der Aufrollachse 9 getrennt, danach ist die Bearbeitung der Antriebswelle abgeschlossen.

[0065] Obige Ausführungen betreffen nur bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und keine Beschränkungen. Anhand des oben offenbarten technischen Inhalts könnte der Fachmann durch Anderungen oder Modifikationen äquivalente Ausführungsformen nach gleichwertigen Abänderungen erhalten. Beliebige einfache Anderungen, gleichwertige Abänderungen und Modifikationen der obigen Ausführungsformen, gemacht anhand der technischen Lehre dieser Erfindung, ohne vom Inhalt der technischen Lösung dieser Erfindung abzuweichen, fallen immer noch in den Schutzumfang der technischen Lösung dieser Erfindung.

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Claims

Ansprüche

1. Verbund-Antriebswelle umfassend ein Kohlefaserrohr (2), sowie einen ersten Wellenstumpf (1) und einen zweiten Wellenstumpf (3), die symmetrisch an beiden Enden des Kohlefaserrohrs (2) angeordnet sind, wobei der erste Wellenstumpf (1) und der zweite Wellenstumpf (3) im Wesentlichen eine zylindrische Form aufweisen und koaxial zu dem Kohlefaserrohr (2) angeordnet sind, wobei der erste Wellenstumpf (1) und der zweite Wellenstumpf (3) jeweils in einem entsprechenden Ende des Kohlefaserrohrs (2) angeordnet und mit dem Kohlefaserrohr (2) fest verbunden sind, wobei der erste Wellenstumpf (1) und der zweite Wellenstumpf (3) aus einem metallischen Material bestehen dadurch gekennzeichnet, dass eine Wellenkupplung (4, 5, 6) koaxial am äußeren Ende des ersten Wellenstumpfes (1) oder des zweiten Wellenstumpfes (3) befestigt ist.

2. Verbund-Antriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere nach außen gerichtete erste Wellenstumpfvorsprünge (102) voneinander beabstandet an der AuBenseite des ersten Wellenstumpfes (1) angeordnet sind, und mehrere nach außen gerichtete zweite Wellenstumpfvorsprünge (301) voneinander beabstandet an der Außenseite des zweiten Wellenstumpfes (3) angeordnet sind.

3. Verbund-Antriebswelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am äußeren Ende des ersten Wellenstumpfes (1) ein Andockabschnitt (101) vorgesehen ist, der einen kleineren Durchmesser aufweist als das innere Ende des Wellenstumpfes (1), wobei der Andockabschnitt (101) als Zylinder koaxial zu dem Kohlefaserrohr (2) angeordnet ist und das äußere Ende des zweiten Wellenstumpfes (3) mit einer Wellenkupplung (4, 5, 6) versehen ist.

4. Verbund-Antriebswelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenkupplung (4, 5, 6) eine Andockhülse (6) und ein Wellrohr (5) umfasst, wobei die Andockhülse (6) und der zweite Wellenstumpf (3) koaxial zueinander angeordnet sind, wobei der Durchmesser des dem zweiten Wellenstumpf (3) abgewandten Endes der Andockhülse (6) größer als der Durchmesser des dem zweiten Wellenstumpf (3) zugewandten Endes der Andockhülse (6) ist, wodurch das dem zweiten Wellenstumpf (3) abgewandte Ende der Andockhülse (6) einen Positionierflansch (601) ausbildet, wobei das Wellrohr (5) koaxial außerhalb der Andockhülse (6) zwischen dem zweiten Wellenstumpf (3) und dem Positionierflansch (601) angeordnet ist und das Wellrohr (5) mit dem zweiten Wellenstumpf (3) und dem Positionierflansch (601) in Verbindung steht.

5. Verbund-Antriebswelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenkupplung (4, 5, 6) ferner einen Anschlussring (4) umfasst, der koaxial außerhalb der Andockhülse (6) angeordnet ist, wobei der Anschlussring (4) zwischen dem Wellrohr (5) und dem zweiten Wellenstumpf (3) angeordnet und mit dem Wellrohr (5) und dem zweiten Wellenstumpf (3) fest verbunden ist, und der Anschlussring (4) und die Andockhülse (6) in einer Spielbassung zueinander angeordnet sind.

6. Verbund-Antriebswelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussring (4) an der Innenseite die Form eines in Richtung der Andockhülse (6) gewölbten Bogens aufweist.

7. Verbund-Antriebswelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Installationsnut (401) in der bogenförmigen Innenseite des Anschlussrings (4) ausgebildet ist, wobei ein Polytetrafluorethylenring (8) in die Installationsnut (401) eingesetzt ist und die Innenseite des Polytetrafluorethylenrings (8) an der Andockhülse (6) anliegt.

8. Verbund-Antriebswelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wellenstumpf (1) und der zweite Wellenstumpf (3) jeweils mit einem vom äußeren bis zum inneren Ende allmählich abnehmenden Außendurchmesser ausgebildet sind.

9. Verbund-Antriebswelle nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Verriegelungshülse (7) im Inneren des Andockabschnitts (101) und der Andockhülse (6) vorgesehen ist.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen