DE4029008C1

DE4029008C1 -

Info

Publication number: DE4029008C1
Application number: DE19904029008
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl.-Ing. Dr. 3300 Braunschweig De Schuetze
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1990-09-13
Filing date: 1990-09-13
Publication date: 1991-10-31
Anticipated expiration: 2010-09-14
Also published as: GB2247930A; FR2666764A1; GB9119506D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Stabes nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und einen nach dem Verfahren hergestellten Stab nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12.The invention relates to a method for producing a Rod according to the preamble of claim 1 and one after the method manufactured rod according to the preamble of Claim 12.

Bei einem bekannten Verfahren wird die rohrförmige Wandung des Stabes in situ aufgebracht, wobei die Fasern bis über die koni schen Abschnitte der Verbindungsteile gewickelt werden und auf die achsparallelen unidirektionalen Fasern im Konusbereich an schließend eine hochfeste Umfangswicklung aufgebracht wird. Für Stäbe, die für eine Druckbeanspruchung ausgelegt sind, sind der artige Stäbe vorzuspannen, wobei für die Einleitung der Druck kräfte Druckplatten vorgeschlagen sind (BMFT-NT-Bericht 6/79, Seiten 5 bis 12, 65, 67 bis 71). In a known method, the tubular wall of the Rod applied in situ, with the fibers over the coni sections of the connecting parts are wound and on the axially parallel unidirectional fibers in the cone area finally a high-strength circumferential winding is applied. For Bars that are designed for a compressive load are the to prestress like rods, being used for the initiation of the pressure pressure plates are proposed (BMFT-NT report 6/79, Pages 5 to 12, 65, 67 to 71).

Bei einem Stab dieser Art, der keine zusätzliche Umfangswicklung über den Konusabschnitten der Verbindungsteile aufweist, ist es bekannt (GB-PS 15 09 892 und 15 51 223), am Ende des sich verjün genden Abschnittes des Verbindungsteils ein Gewinde vorzusehen, auf dem ein Ring verstellbar aufgeschraubt ist, gegen den die Stirnseite des Wicklungsendes anliegt. Es ist dabei auch bekannt, auf das Gewinde eine das Ende der Wicklung wenigstens teilweise übergreifende Metallkappe aufzuschrauben, in der ein quer zur Achse liegender Abschnitt vorgesehen ist, gegen den die Stirnseite der Wicklung anliegt.In the case of a rod of this type, which has no additional circumferential winding has over the cone sections of the connecting parts, it is known (GB-PS 15 09 892 and 15 51 223), at the end of the taper to provide a thread in the section of the connecting part, on which a ring is screwed adjustable, against which the Front of the winding end is applied. It is also known on the thread at least partially the end of the winding screw overlapping metal cap in which a cross to the Axial section is provided against which the end face the winding is applied.

Es sind weiter rohrförmige Stäbe bekannt, bei deren Herstellung Anschlußelemente jeweils in entsprechenden vorgegebenen Abständen in einen beispielsweise aus Hartschaum bestehenden Wickelkern ein geklebt werden. Auf diesen Wickelkern mit dessen zylindrisch aus gebildeten Anschlußelementen werden dann die die rohrförmige Wan dung bildenden Faserlagen mit Kunstharz getränkt. Die Faserlagen erstrecken sich hierbei jeweils kontinuierlich über die Anschluß elemente hinweg. Zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung in Achsrichtung sind dabei die Anschlußelemente mit Umfangsnuten versehen, in die hinein die Faserlagen durch eine in diesem Be reich aufgebrachte Umfangswicklung aus hochfesten Fasern verformt werden, so daß an dieser Stelle eine die Schub- und Zugkräfte übertragende formschlüssige Verbindung zwischen der Stabwandung und dem Anschlußelement erreicht wird (DE-OS 34 00 043).Tubular rods are also known during their manufacture Connection elements each in the appropriate predetermined intervals into a winding core consisting, for example, of rigid foam be glued. On this winding core with its cylindrical The connecting elements formed are then the tubular pan fiber layers forming impregnated with synthetic resin. The fiber layers extend continuously over the connection elements away. To create a positive connection in the axial direction are the connecting elements with circumferential grooves provided, into which the fiber layers by a in this Be Richly applied circumferential winding made from high-strength fibers be so that at this point the thrust and tensile forces Transferring positive connection between the rod wall and the connecting element is reached (DE-OS 34 00 043).

Mit Verfahren, bei denen die die Wandung bildenden Faserwicklungen in situ aufgebracht werden, können mit Anschlüssen konfektionierte Stäbe jeweils nur in vorbestimmten Längen hergestellt werden und erfordern entsprechend dem jeweiligen Verfahren für jede Stablänge angepaßte Wickelschemata und dementsprechend aufwendige Wickel maschinen bzw. spezielle Hilfsvorrichtungen zum Aufbringen der achsparallelen Fasern.With processes in which the fiber windings forming the wall applied in situ can be assembled with connections Rods are only produced in predetermined lengths and require according to the respective procedure for each bar length adapted winding schemes and accordingly complex wraps machines or special auxiliary devices for applying the axially parallel fibers.

Es ist daher immer wieder versucht worden, für Stäbe mit beidsei tigen Anschlußelementen Konstruktionen zu schaffen, bei denen vor gefertigte dünnwandige Faserverbundstäbe als Halbzeug verwendet werden können, bei denen also die Stäbe jeweils von den als Halb zeug vorliegenden Strängen abgelängt und anschließend mit die Zug- und Druckkräfte einleitenden Anschlußelementen versehen werden.It has therefore been tried again and again, for bars with both term connecting elements to create constructions where manufactured thin-walled fiber composite rods used as semi-finished products can be, in which the rods are each of the half existing strands cut to length and then with the tensile and connecting elements introducing pressure forces.

Bei allen bekannten Stäben dieser Art ist in das rohrförmige Stab ende ein Anschlußelement mit einem in den Stab eingreifenden zy lindrischen Verbindungsteil eingefügt. Der zylindrische Abschnitt des Verbindungsteils ist mit der Innenseite des Stabes verklebt, und es sind zusätzliche Mittel vorgesehen, die den Stab außen um greifen und dort gleichfalls mit dem Stab verklebt sind.In all known rods of this type is in the tubular rod end a connecting element with a zy engaging in the rod Lindner connecting part inserted. The cylindrical section the connecting part is glued to the inside of the rod, and additional means are provided to wrap the rod around the outside grab and are also glued to the rod there.

Bei einem bekannten Stab dieser Art ist eine das Stabende über greifende Kappe vorgesehen, in deren quer zur Achse des Stabes ge richteter Querwand eine Öffnung zum Durchtritt eines Verbindungs elementes vorgesehen ist. Die Kappe ist mit mindestens einer Lage eines in einer Kunstharzmatrix eingebetteten Fasergeflechtschlau ches ausgebildet, und an der Außenseite der Stirnwand der Kappe ist ein einstückig mit der Kappe ausgebildeter und mit deren Achse koaxialer Kragen vorgesehen, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser der Kappe. Es ist dabei bekannt, außen auf den Kragen der Kappe eine Umfangswicklung aus in einer Kunst harzmatrix eingebetteten hochfesten Fasern anzuordnen, durch die ein Aufweiten der Kappe durch auf das Anschlußelement wirkende Zugkräfte verhindert wird (DE-PS 37 07 755, EP-PS 02 37 046).In a known rod of this type, the end of the rod is over gripping cap provided in its ge across the axis of the rod directed transverse wall an opening for the passage of a connection element is provided. The cap is with at least one layer a braided fiber mesh embedded in a synthetic resin matrix ches formed, and on the outside of the end wall of the cap is a one-piece with the cap and with its axis coaxial collar is provided, the outer diameter of which is smaller than the outside diameter of the cap. It is known outside on the collar of the cap a circumferential winding made in an art Arrange resin matrix embedded high-strength fibers through which an expansion of the cap by acting on the connection element Tractive forces are prevented (DE-PS 37 07 755, EP-PS 02 37 046).

Bei einem weiteren bekannten Stab (DE-OS 34 08 650) ist außen eine den Stab umgreifende Hülse vorgesehen, die eine zum Stabende hin offene zylindrische Kammer mit der Staboberfläche bildet, in die ein sich mit der Staboberfläche verbindender Kunststoffkleber oder ein Faser-Kleber-Gemisch eingefügt wird. Auf die Außenseite der Hülse ist das Anschlußelement mit einem Innengewinde aufgeschraubt, wobei in der Endlage der Stab mit seiner Stirnseite gegen eine querliegende Anschlagfläche dieses Anschlußelementes anliegt.In another known rod (DE-OS 34 08 650) is one outside sleeve provided around the rod, one towards the end of the rod forms an open cylindrical chamber with the rod surface into which a plastic adhesive that connects to the surface of the rod or a fiber-adhesive mixture is inserted. On the outside of the The connection element is screwed on with an internal thread, in the end position of the rod with its end face against one transverse stop surface of this connecting element rests.

Weiter sind Strebenelemente bekannt (Firmenschrift "Entwicklung, Fertigung und Test der Primärstruktur für den Satelliten SPAS-01" der Firma Messerschmidt-Bölkow-Blohm GmbH, 1982-018, DGLR-Sympo sium, Stuttgart 26. und 27. Mai 1982, Abschnitt 3), die aus vor gefertigten Rohren aus in einer Kunstharzmatrix eingebetteten Kohlenstoffasern mit wenigstens einer Lage aus UD-Fasern bestehen, die stumpf auf Länge geschnitten und an ihren Enden mit Anschluß garnituren versehen sind, die einen jeweils das Rohrende mit einem rohrförmigen Abschnitt übergreifenden metallischen Ring mit einer radialen Anschlagschulter für das Rohrende und einen inneren Stützring aufweisen, zwischen denen das Rohrende eingeklebt ist.Strut elements are also known (company publication "Development, Manufacturing and testing of the primary structure for the satellite SPAS-01 " Messerschmidt-Bölkow-Blohm GmbH, 1982-018, DGLR-Sympo sium, Stuttgart May 26 and 27, 1982, section 3), which from before manufactured pipes from embedded in a synthetic resin matrix Carbon fibers with at least one layer consist of UD fibers, the blunt cut to length and connected at their ends trimmings are provided, each with a tube end tubular section spanning metallic ring with a radial stop shoulder for the pipe end and an inner Have support ring, between which the pipe end is glued.

Die Zugkräfte werden bei allen bekannten Stäben über die Verkle bung zylindrischer Flächen und damit durch reine Scherkräfte über tragen.The tensile forces are in all known bars on the Verkle exercise of cylindrical surfaces and thus by pure shear forces wear.

Es ist weiter eine Kunststofftorsionswelle bekannt, die an ihren Enden mit Verbindungselementen versehen ist. Das Verbindungsele ment weist einen in die Welle eingreifenden zylindrischen Ansatz mit einem Anschlag für die Stirnseite der Welle auf sowie einen die Welle in diesem Bereich außen umgreifenden Ring. Die Verbin dung wird hierbei durch Schrumpfspannungen hergestellt, so daß die Torsionskräfte als Reibkräfte übertragen werden (EP-OS 00 59 163).A plastic torsion shaft is also known, which on their End is provided with connecting elements. The connecting element ment has a cylindrical approach engaging in the shaft with a stop for the front of the shaft and one ring encircling the shaft in this area. The verb manure is produced here by shrinkage stresses, so that the Torsional forces are transmitted as frictional forces (EP-OS 00 59 163).

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem vorgefertigte Stäbe mit zylindrischer Wandung mit Anschlußelemen ten verbindbar sind, über die auch Zugkräfte formschlüssig über tragbar sind, und das in einfacher Weise durchführbar ist.The object of the invention is to demonstrate a method with which prefabricated rods with cylindrical wall with connecting elements ten can be connected, via which tractive forces also form-fit are portable, and that can be carried out in a simple manner.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch die im kenn zeichnenden Teil des Patentanspruches 1 herausgestellten Merkmale.This object is achieved according to the invention by the in Drawing part of claim 1 highlighted features.

Zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 11.Appropriate embodiments of the method according to the invention are Subject of subclaims 2 to 11.

Gegenstand der weiteren Ansprüche sind eine zweckmäßige Ausfüh rungsform eines Stabes gemäß der Erfindung.The subject of the further claims are an expedient execution tion form of a rod according to the invention.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und nachstehend im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. The invention is illustrated in the drawing, for example and described in detail below with reference to the drawing.

Fig. 1 zeigt einen für die Verbindung mit einem Anschlußelement vorbereiteten Faserverbundstab mit einer dünnen rohrför migen Wandung. Fig. 1 shows a prepared for connection to a connecting element fiber composite rod with a thin rohrför shaped wall.

Fig. 2 zeigt ein Verbindungsteil, das mit dem Stab zu verbinden ist, im Längsschnitt. Fig. 2 shows a connecting part to be connected to the rod, in longitudinal section.

Fig. 3 zeigt im Längsschnitt den Stab mit daran befestigten An schlußelementen. Fig. 3 shows in longitudinal section the rod with attached circuit elements.

Fig. 4 zeigt in größerem Maßstab die Ausführung der Anschluß elemente nach Fig. 3 im Längsschnitt mit einer Montage hilfe. Fig. 4 shows on a larger scale the execution of the connection elements according to Fig. 3 in longitudinal section with an assembly aid.

Fig. 5 zeigt in einem der Fig. 4 entsprechenden Schnitt eine alternative Ausführung des Verbindungsteils und des Druckringes. FIG. 5 shows an alternative embodiment of the connecting part and the pressure ring in a section corresponding to FIG. 4.

Bei dem in Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein an seinen beiden Enden mit einem Anschlußelement zu konfektionie render Stab 2 mit einer Länge L von einem dünnwandigen Stab 2 mit einer rohrförmigen Wandung abgelängt, der als Halbzeug in größeren Längen beispielsweise nach dem in der DE-OS 34 00 043 beschriebe nen Verfahren hergestellt, aber auch in anderer Weise gefertigt sein kann. Der Stab ist vorzugsweise in der Weise aufgebaut, wie es gleichfalls in der DE-OS 34 00 043 beschrieben ist, d. h. auf einem formstabilden Kern 4 aus einem Schaumstoff ist zunächst eine unidirektionale Faserlage 6 aufgebracht, über der eine Faserlage mit sich unter einem Winkel zwischen ±30° und ±45° zur Achse des Stabes kreuzenden Fasern aufgebracht ist, wobei die Faserlagen in einer Matrix aus einem Kunstharz eingeschlossen sind.In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, a rod 2 with a length L is cut to length at its two ends with a connecting element from a thin-walled rod 2 with a tubular wall, which as a semifinished product in greater lengths, for example according to the DE-OS 34 00 043 described NEN method produced, but can also be made in other ways. The rod is preferably constructed in the manner as also described in DE-OS 34 00 043, ie a unidirectional fiber layer 6 is first applied to a dimensionally stable core 4 made of a foam, over which a fiber layer with itself at an angle between Fibers crossing ± 30 ° and ± 45 ° to the axis of the rod is applied, the fiber layers being enclosed in a matrix made of a synthetic resin.

Eine Ausführung eines mit Anschlußelementen 10 konfektionierten Stabes 2 ist in Fig. 3 dargestellt. Das Anschlußelement 10 weist ein Verbindungsteil 12, einen davon getrennten Druckring 16 und ein Anschlußteil 18 mit einem Gewindeabschnitt 19 auf, der in eine Gewindebohrung 22 im Verbindungsteil 12 eingeschraubt ist. Die Ge windebohrung hat eine Länge, die ausreicht, über den für das An schlußelement vorzusehenden Verstellbereich die der Auslegung zu grundeliegenden Kräfte in den Stab einzuleiten.An embodiment of a rod 2 assembled with connecting elements 10 is shown in FIG. 3. The connecting element 10 has a connecting part 12 , a pressure ring 16 separate therefrom and a connecting part 18 with a threaded portion 19 which is screwed into a threaded bore 22 in the connecting part 12 . The Ge threaded hole has a length which is sufficient to initiate the design forces in the rod over the adjustment range to be provided for the connection element.

Das Verbindungsteil 12 weist einen sich zum Anschlußende 14 hin verjüngenden konischen Abschnitt 13 auf. An das gegenüberliegende Ende 14a anschließend ist ein zylindrischer Abschnitt 15 vorge sehen. Zwischen diesen beiden Abschnitten ist ein gekrümmter Über gangsbereich 13a vorgesehen. Zur Gewichtsreduzierung ist das Ver bindungsteil 12 soweit wie möglich mit einer vom Ende 14a aus gehenden Ausnehmung versehen.The connecting part 12 has a conical section 13 tapering towards the connection end 14 . At the opposite end 14 a then a cylindrical portion 15 is seen easily. Between these two sections, a curved transition area 13 a is provided. To reduce weight, the Ver connecting part 12 is provided as far as possible with a recess from the end 14 a.

Der Druckring 16 ist mit einer Durchgangsbohrung versehen und wird auf dem Gewindeabschnitt 19 des Anschlußteils 18 über eine Mutter 20 in Anlage an der Stirnseite des Stabes gehalten. Das Anschluß teil 18 kann mit einem üblichen Verbindungselement, beispielsweise einem Kugelkopf oder dergleichen, versehen sein.The pressure ring 16 is provided with a through hole and is held on the threaded portion 19 of the connecting part 18 via a nut 20 in contact with the end face of the rod. The connection part 18 can be provided with a conventional connecting element, for example a ball head or the like.

Für die Herstellung der Verbindung des Stabes 2 mit dem Verbin dungsteil 12 ist der Stab an seinen Enden so verformbar, daß er mit seiner Innenwandung zur Anlage an die Außenkontur des Verbin dungsteils 12 gebracht werden kann, wobei die Längen und Breiten der Einschnitte so gewählt werden, daß durch Einschnüren das Stab ende innen möglichst vollkommen die Außenkontur des Verbindungs teils 12 darstellt.For the production of the connection of the rod 2 with the connec tion part 12 , the rod is deformable at its ends so that it can be brought with its inner wall to rest against the outer contour of the connec tion part 12 , the lengths and widths of the incisions being chosen so that by constricting the rod end inside represents the outer contour of the connecting part 12 as completely as possible.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 3 ist zu diesem Zweck der Stab mit vom Stabende ausgehenden achsparallelen Einschnitten 24, 26, 28 konstanter Breite versehen. Die Einschnitte haben vor zusweise über den Umfang den gleichen Abstand a. Die Einschnitte 24 haben eine Länge l₁, die Einschnitte 26 eine Länge l₂ und die Einschnitte 28 eine Länge l₃. Wie dargestellt ist dabei jeder zweite Einschnitt mit einer Länge l₂ und jeder vierte Einschnitt mit einer Länge l₁ ausgeführt. Durch die langen Einschnitte 24 werden Zungen mit einer breiten Zungenwurzel 30 gebildet. In diesen Zungen werden durch die Einschnitte 26 mit der Länge l₂ wiederum zwei Zungen mit den Zungenwurzeln 32 gebildet und in diesen Zungen wiederum durch die Einschnitte 28 mit der Länge l₃ zwei Zungen mit den Zungenwurzeln 34.In the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3, the rod is provided with axially parallel incisions 24 , 26 , 28 of constant width starting from the end of the rod. The incisions have the same distance a before the circumference. The cuts 24 have a length l ₁ , the cuts 26 a length l ₂ and the cuts 28 a length l ₃ . As shown, every second incision is made with a length l ₂ and every fourth incision with a length l ₁ . The long incisions 24 form tongues with a broad tongue root 30 . In these tongues, two tongues with the tongue roots 32 are in turn formed by the incisions 26 with the length l ₂ and in these tongues in turn through the incisions 28 with the length l ₃ two tongues with the tongue roots 34 .

Durch die achsparallele Lage der Einschnitte erstrecken sich die unidirektionalen Fasern in den durch die Einschnitte gebildeten Zungen jeweils bis zum Einschnittende, im übrigen bis zur Stirn seite des Stabes. Bei einer Einschnittsbreite entsprechend der halben Breite der durch die Einschnitte 28 gebildeten Zungen er strecken sich damit noch 66% der unidirektionalen Fasern bis zum Stabende. Die Summe der Einschnittsbreiten am Stabende soll der Differenz der Umfänge des Verbindungsteils 12 an den beiden Enden des Verbindungsteils 12 entsprechen, damit einerseits keine Über lappungen auftreten, sich andererseits aber möglichst viele uni direktionale Fasern bis zum Stabende erstrecken. Entsprechendes gilt für die Einschnitte 24 und 26. Es sollen sich möglichst viele der UD-Fasern soweit wie möglich über den Konus erstrecken.Due to the axially parallel position of the incisions, the unidirectional fibers in the tongues formed by the incisions each extend to the incision end, otherwise to the end face of the rod. With an incision width corresponding to half the width of the tongues formed by the incisions 28 , it still extends 66% of the unidirectional fibers to the end of the rod. The sum of the incision widths at the rod end should correspond to the difference in the circumferences of the connecting part 12 at the two ends of the connecting part 12 , so that on the one hand no overlaps occur, but on the other hand as many uni-directional fibers as possible extend to the rod end. The same applies to the cuts 24 and 26 . As many of the UD fibers as possible should extend as far as possible over the cone.

Anstatt der vorstehend beschriebenen Einschnitte gleicher Breite können auch sich keilförmig verjüngende Einschnitte vorgesehen werden, mit denen gleichfalls das Ziel erreichbar ist, eine mög lichst vollkommene Darstellung der Außenkontur des Verbindungs teils 12 zu erreichen.Instead of the incisions of the same width described above, wedge-shaped tapered incisions can also be provided, with which the goal can also be achieved to achieve the most complete possible representation of the outer contour of the connecting part 12 .

In die so vorbereiteten Enden des Stabes 2 werden die Verbindungs teile 12 der Anschlußelemente 10 eingeschoben, nachdem vorher auf dem konischen Abschnitt des Verbindungsteils 12 und/oder auf der Innenseite der durch die Einschnitte gebildeten Zungen ein Kleber aufgebracht worden ist. Die Verbindungsteile werden dabei soweit eingeschoben, daß die Stabenden um ein bestimmtes Mindestmaß a über das Ende 14 des Verbindungsteils vorstehen. Die durch die Einschnitte gebildeten Zungen werden dann gegen die Oberfläche des Verbindungsteils 12 gedrückt, bis der Kleber ausgehärtet ist. Da bei soll entsprechend der vorstehend erwähnten Vorgabe eine im wesentlichen gleichmäßige flächige Anlage der Zungen am Stabende an der Oberfläche der Abschnitte 13 und 13a des Verbindungsteils 12 erzielt werden. Als Mittel, mit dem die Anlage der Zungen an der Oberfläche des Verbindungsteils 12 sichergestellt wird, könnte beispielsweise ein Schrumpfschlauch aufgebracht werden, der nach dem Erhärten des Klebers entfernt wird. Es kann aber auch ein Werkzeug mit entsprechend ausgebildeten Konusbacken verwendet werden.In the thus prepared ends of the rod 2 , the connecting parts 12 of the connecting elements 10 are inserted after an adhesive has previously been applied to the conical section of the connecting part 12 and / or on the inside of the tongues formed by the incisions. The connecting parts are inserted so far that the rod ends protrude by a certain minimum dimension a over the end 14 of the connecting part. The tongues formed by the incisions are then pressed against the surface of the connecting part 12 until the adhesive has hardened. Since a substantially uniform planar contact of the tongues at the rod end on the surface of the sections 13 and 13 a of the connecting part 12 is to be achieved in accordance with the above-mentioned specification. As a means of ensuring the contact of the tongues on the surface of the connecting part 12 , for example, a shrink tube could be applied, which is removed after the adhesive has hardened. However, a tool with appropriately designed cone jaws can also be used.

Nach dem Aushärten des Klebers wird die Druckscheibe 16 zur Anlage an die Stirnseite der Stabwandung gebracht, und auf das Ende des Stabes 2 wird eine Umfangswicklung 36 aus hochfesten Fasern aufge bracht, die in einer Kunstharzmatrix eingebettet sind. Diese Wick lung 36, die in Fig. 3 im Schnitt dargestellt ist, erstreckt sich von der Druckscheibe 16 bis über das gegenüberliegende Ende 14a des Verbindungsteils 12 hinaus. Es ist dabei anzustreben, daß die Umfangswicklung über den Bereich des konischen Abschnittes mit einer solchen Lagendicke gewickelt wird, daß die Fasern über die Länge des Konus entsprechend dem jeweiligen örtlichen Durchmesser des Konus im wesentlichen gleichen Zugbeanspruchungen unterworfen sind.After curing the adhesive, the pressure plate 16 is brought to bear against the end face of Stabwandung, and on the end of the rod 2 a circumferential winding 36 of high strength fibers will be introduced which are embedded in a resin matrix. This Wick development 36 , which is shown in section in Fig. 3, extends from the thrust washer 16 to the opposite end 14 a of the connecting part 12 also. It is desirable that the circumferential winding be wound over the region of the conical section with a layer thickness such that the fibers are subjected to essentially the same tensile stresses over the length of the cone, depending on the respective local diameter of the cone.

Nach dem Aushärten der Umfangswicklung wird der Stab über die An schlußelemente durch eine Zugbelastung vorgespannt, und zwar bis auf eine Vorspannung, die mit einem Sicherheitsfaktor oberhalb der Auslegungszugspannung liegt. Unter der Vorspannung verschiebt sich das Verbindungsteil 12 in Achsrichtung in dem verformten Abschnitt des Stabendes. Damit kommt es zu einer Zerstörung der Klebung zwi schen dem Verbindungsteil und der Innenseite des Stabendes. Bei dieser Verschiebung werden die Fasern der Umfangswicklung entspre chend vorgespannt. Um eine solche Verschiebung des Verbingungs teils im Stabende zu ermöglichen ist der oben erwähnte Überstand a des Stabendes über das Ende 14 des Verbindungsteils 12 vorgesehen. Beim Aufbringen der Vorspannung kann sich die Druckscheibe 16 vom Stabende abheben. Sie ist dann über die Mutter 20 wieder zur An lage an die Stirnseite des Stabendes und der Umfangswicklung zu bringen, so daß die aufgebrachte Vorspannung erhalten bleibt. After the circumferential winding has hardened, the rod is prestressed via the connection elements by a tensile load, to a pretension which is above the design tensile stress with a safety factor. Under the bias, the connecting part 12 moves in the axial direction in the deformed section of the rod end. This leads to destruction of the adhesive between the connecting part and the inside of the rod end. With this shift, the fibers of the circumferential winding are biased accordingly. In order to enable such a displacement of the connecting part in the rod end, the above-mentioned projection a of the rod end over the end 14 of the connecting part 12 is provided. When the preload is applied, the thrust washer 16 can lift off the end of the rod. It is then back to the position of the nut 20 to bring to the end of the rod end and the circumferential winding, so that the applied bias is maintained.

Der Konusspitzenwinkel liegt in der Größenordnung von 8° bis 10°, das entspricht einem Flankenwinkel des Konus von 4° bis 5°. Bei einem solchen Konusspitzenwinkel tritt eine Selbsthemmung ein. Diese erlaubt es, die Mutter 20 auch nach Entlastung bis zur Wie deranlage der Druckscheibe am Stabende nachzuziehen. Die Selbst hemmung kann dabei so gewählt werden, daß mit ihr ein Teil bzw. auch die gesamte Druckbelastung des Stabes aufgenommen werden kann. Durch die Selbsthemmung wird bei einem auf Zug belasteten Stab bei Entlastung auch ohne an das Stabende anliegende Druck platte eine Bewegung des Verbindungsteils im Stabende, also ein Hineinrutschen des Verbindungsteils in das Stabende verhindert. Im letztgenannten Fall wäre keine Druckscheibe nötig. Es könnten somit auch Druckkräfte bis zur aufgebrachten Vorspannung ohne Druckscheibe in den Stab eingeleitet werden.The cone tip angle is of the order of 8 ° to 10 °, which corresponds to a flank angle of the cone of 4 ° to 5 °. With such a cone tip angle, self-locking occurs. This allows the nut 20 to be retightened even after relieving pressure until the pressure disc at the rod end. The self-locking can be chosen so that a part or the entire pressure load of the rod can be absorbed with it. The self-locking feature prevents a movement of the connecting part in the rod end, ie slipping of the connecting part into the rod end, in the case of a rod subjected to tension when the load is relieved, even without pressure applied to the rod end. In the latter case, a thrust washer would not be necessary. Compressive forces up to the applied prestress could thus also be introduced into the rod without a thrust washer.

Nach dem Aufbringen der Vorspannung werden bei selbsthemmender Ausbildung des Konusabschnittes Druckkräfte über die durch die Vorspannung erzielten Klemmkräfte zwischen den Innenflächen der Stabwandung an den Stabenden übertragen, wie in Fig. 5 durch die Pfeile D schematisch dargestellt. Über die Druckscheibe 16a über tragene Druckkräfte - Pfeile D′ - wirken gegen die Stirnflächen des Stabendes bzw. der Umfangswicklung. Der zur Erzielung der Selbsthemmung gewählte Konuswinkel sollte nicht zu klein gewählt werden, um eine Überlastung der Umfangswicklung zu verhindern.After the application of the pretension, pressure forces are transmitted via the clamping forces achieved by the pretension between the inner surfaces of the rod wall at the rod ends, as shown schematically in FIG. 5 by the arrows D, in the case of the self-locking configuration of the cone section. About the thrust washer 16 a transmitted pressure forces - arrows D '- act against the end faces of the rod end or the circumferential winding. The cone angle chosen to achieve self-locking should not be chosen too small to avoid overloading the circumferential winding.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 und 5 ist für den konischen Abschnitt 13 des Verbindungsteils 12 ein Konusflankenwinkel von 5° eingezeichnet. Abweichend von der Ausführungsform nach Fig. 3 ist in Fig. 5 ein Druckring 16a vorgesehen, der mit einem Innengewinde versehen auf einen Gewindeabschnitt 38 an dem äußeren Ende des Verbindungsteils aufschraubbar ist. Das Verbindungsteil selbst steht hier mit seinem Ende 14 über die Stirnseite der Wandung des Stabes 2 vor. Die Länge des Gewindeabschnittes 38 ist so gewählt, daß nach Aufbringen der Vorspannung, bei der sich der Druckring 16a vom Stabende abhebt, der Druckring auf dem Gewindeabschnitt 38 wieder zur Anlage an das Ende des Stabes bzw. der Umfangswicklung gebracht werden kann. In the embodiment according to FIGS. 4 and 5, a cone flank angle of 5 ° is shown for the conical section 13 of the connecting part 12 . Deviating from the embodiment of FIG. 3, FIG. 5 a thrust ring 16 is provided a, which is provided with an inner thread onto a threaded portion 38 is screwed on the outer end of the connecting part. The connecting part itself projects here with its end 14 over the end face of the wall of the rod 2 . The length of the threaded portion 38 is chosen so that after applying the bias, in which the pressure ring 16 a lifts from the rod end, the pressure ring on the threaded portion 38 can be brought back into contact with the end of the rod or the peripheral winding.

Fig. 4 zeigt eine Ausbildung und Anordnung eines Anschlußelementes entsprechend Fig. 3. Als Hilfsmittel zum Aufbringen der Vorspan nung ist hier eine Schraube 10 vorgesehen, über die der Druckring 16 in Anlage an der Stirnseite der Stabwandung gehalten wird. Die Schraube kann an ihrem Kopf mit einer Zentrierbohrung 40 versehen sein, mit der der Stab zum Aufbringen der Umfangswicklung drehbar gelagert sein kann. Nach dem Aushärten der Matrix dieser Wicklung wird dann durch Anziehen der Schraube 40 bzw. der beidseitigen Schrauben 3 jeweils im Bereich des Verbindungseils die Vorspannung aufgebracht. Fig. 4 shows an embodiment and arrangement of a connecting element corresponding to Fig. 3. As a tool for applying the bias voltage here a screw 10 is provided, via which the pressure ring 16 is held in contact with the end face of the rod wall. The screw can be provided on its head with a centering hole 40 , with which the rod for mounting the peripheral winding can be rotatably mounted. After the matrix of this winding has hardened, the pretension is then applied in the region of the connecting part by tightening the screw 40 or the screws 3 on both sides.

Bei der vorstehenden Ausführungsform ist das an den konischen Ab schnitt des Verbindungsteils anzupassende Stabende durch die be schriebenen Schlitze durch mechanische Verformung der dadurch ge bildeten Zungen anpaßbar.In the above embodiment, this is due to the conical Ab section of the connecting part to be adapted through the be written slots by mechanical deformation of the ge made tongues adaptable.

Als Matrix in Faserverbundwerkstoffen verwendete Kunstharze, die bei Raumtemperatur ausgehärtet sind, durchlaufen beim Erwärmen über Raumtemperatur hinaus einen Bereich, in dem sie quasi thermo plastisch verformbar sind, bevor dann eine Wiedererhärtung bis zur Endhärte auftritt. Diese Eigenschaft des Kunstharzes kann bei einem Verfahren gemäß der Erfindung dazu ausgenutzt werden, die Stäbe an ihren Enden auf diese Erweichungstemperatur aufzuheizen, dann das Stabende entsprechend dem Konuswinkel von außen gleich mäßig in seinem Umfang zu stauchen, bis es zur Anlage an den Ko nusabschnitt einschließlich des Übergangsbereiches kommt, und an schließend wenigstens das Stabende auf die Endtemperatur zu brin gen, bei der der Kunstharz seine Endhärte erreicht. Zum Stauchen können entsprechende backenförmige Werkzeuge verwendet werden.Synthetic resins used as a matrix in fiber composite materials are cured at room temperature, go through when heated an area beyond room temperature in which they are quasi thermo are plastically deformable before then re-hardening to the final hardness occurs. This property of the resin can a method according to the invention can be used, the Heat up the ends of the rods to this softening temperature, then the rod end is the same from the outside according to the cone angle to compress moderately in its extent, until it to the Ko nus section including the transition area arrives, and closing at least to bring the rod end to the final temperature where the synthetic resin reaches its final hardness. For upsetting appropriate jaw-shaped tools can be used.

Das beschriebene Verfahren der thermischen Erweichung des Kunst harzes kann auch in Verbindung mit dem Anbringen von Einschnitten in die Stabenden verwendet werden, wenn bei größeren Konusspitzen winkeln beim Stauchen der Stabenden in Umfangsrichtung Probleme auftreten sollten. The described process of thermal softening of art resin can also be used in connection with making incisions be used in the rod ends when using larger cone tips problems when compressing the rod ends in the circumferential direction should occur.

In gleicher Weise wie vorstehend beschrieben, lassen sich auch die Verbindungsteile mit den Stabenden verbinden, wenn Stäbe mit einer thermoplastischen Matrix verwendet werden.In the same way as described above, the Connect the connecting parts to the rod ends if the rods have a thermoplastic matrix can be used.

Claims

1. A method for producing a rod with a tubular wall made of fiber composite material with at least one layer of axially parallel unidirectional fibers, which is connected on both sides with a connecting element for the axial introduction of tensile and / or compressive forces into the rod, which is arranged with a rotationally symmetrical arranged in the tube end Connection part with a Konusab tapering towards the end of the rod and a connection thread is provided and which further has a pressure plate which can be placed against the end face of the tubular wall, in which the tubular wall bears in the cone region of the connecting element against the cone surface and at least in the cone region with a a synthetic resin matrix embedded peripheral winding made of high-strength fibers, characterized in that a hardened rod ( 2 ) with a continuous cylindrical wall is cut to a predetermined length (L) that the conical section ( 13 ) of the connecting part ( 12 ) overlapping ends of the rod wall are made deformable and are pressed with their inner wall surface to the surface of the conical section ( 13 ) of the connecting part ( 12 ) and brought into permanent contact with it and then onto the rod ends the peripheral winding ( 36 ) is applied.

2. The method according to claim 1, characterized in that the (12) are made thermally deformable cross ends of the Stabwandung and until it contacts the tapered portion brought (12) (13) of the Ver binding part the conical portion (13) of the connecting part That the deformed sections from the rod ends are hardened and that after the hardening on the rod ends, the peripheral winding ( 36 ) is applied.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the rod is provided at its ends with the axially parallel incisions ( 24 , 26 , 28 ) starting from its end face, are formed by the tongues, which overlap the conical surface ( 13th ) of the connecting part ( 12 ) can be applied.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that an adhesive is applied to the cone section ( 13 ) of the connecting part ( 12 ) before the deformation of the cone section over the rod ends and the deformed sections of the rod ends until hardening of the adhesive are held under prestress in contact with the cone surface.

5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the connecting part is inserted as far into the rod end that the end faces of the rod with a predetermined minimum dimension (a) on the end face ( 14 ) of the connecting part directed towards the rod end ( 12 ) protrude.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a rotationally symmetrical connecting part ( 12 ) is used, which to the cone section ( 13 ) to a cylindrical section ( 15 ) corresponding to the inner diameter of the tubular wall of the rod ( 2 ) and in which a rounded transition region ( 13 a) is seen before between the cylindrical and the ko African section.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the pressure plate ( 16 ) with an on the connection thread ( 17 ) of the connecting part ( 12 ) corresponding internal thread on a threaded portion of a connection part screwed into the United connecting element ( 18 ) adjustable against the rod end is.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the peripheral winding ( 36 ) after the hardening of its matrix is biased with a tensile force acting on the connecting part ( 12 ) which is equal to or greater than the tensile force or the compressive force, for which the rod is designed.

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the circumferential winding ( 36 ) up to the end ( 14 a) of the cylindrical portion of the connecting part ( 12 ) is wound out.

10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the peripheral winding ( 36 ) over the region of the conical section ( 13 ) of the connecting part ( 12 ) is wound with such a layer thickness that the fibers over the length of the conical section substantially are subjected to the same tensile stresses.

11. The method according to claim 8, characterized in that a connecting part ( 12 ) is used, the conical section from ( 13 ) has a cone angle with which after bringing up one of the tensile or compressive force to be transmitted accordingly biasing the connecting part ( 12 ) is held self-locking in the conical end portion of the rod.

12. rod with a tubular wall made of fiber composite material with at least one layer of axially parallel unidirectional fibers, which is connected on both sides with a connecting element for the axial introduction of tensile and / or compressive forces into the rod, with a rotationally symmetrical metric connecting part arranged in the end of the tube a tapered towards the end of the cone section and a connecting thread is seen ver and which further has a pressure plate that can be placed against the end face of the tubular wall, in which the tubular wall lies in the cone area of the connecting element against the cone surface and at least in the cone area with a in a synthetic resin matrix Embedded circumferential winding of high-strength fibers is provided, characterized in that the rod ( 2 ) is provided at its ends with axially parallel incisions ( 24 , 26 , 28 ) extending from its end face, through which tongues are formed, which do not overlap the K onus surface ( 13 ) of the connecting part ( 12 ).

13. A rod according to claim 12, characterized in that the cuts have a substantially constant width and are formed so that the tongues have different lengths (l ₁ -l ₃ ).

14. Rod according to claim 12, characterized in that the one cuts taper from the end of the rod.

15. Rod according to one of claims 12 to 14, characterized in that the cone section ( 13 ) of the connecting part ( 12 ) has a cone tip angle of 8 ° to 10 °.

16. Rod according to claim 12, characterized in that the United connecting part ( 12 ) is seen at its end with an external thread ver, on which the pressure plate ( 16 ) is screwed up adjustable.