[发明专利]由纤维-塑料复合材料制成的轴装置

说明书

本发明涉及一种轴装置，具有由纤维‑塑料复合材料制成的内轴部(1)和在搭接区域包围该内轴部(1)的由纤维‑塑料复合材料制成的外轴部(2)。在内轴部(1)和外轴部(2)之间、在搭接区域形成接合部(3)，其中，该接合部(3)中至少部分地设置有热塑性聚氨酯(TPU)层。借助该TPU层能够调节该轴装置的阻尼特性。

技术领域

本发明涉及一种用于传递转矩的轴装置。该轴装置特别是可以用于试验台中。

背景技术

轴装置用于传递转矩，并可以例如在实验台中用于在负载装置或驱动装置(一方面)和试样、例如内燃机或制动器(另一方面)之间传递转矩流。

已知在DE 10 2011 112 708 A1中使用了一种轴连接，其中轴体和凸缘由纤维-塑料复合材料(FKV)制成。

通过将纤维-塑料复合材料用于转矩传递，能够减小惯性矩，这可以对整个系统的动态特性产生有利的影响。然而对于许多应用来说，纤维-塑料复合材料制成的轴连接阻尼不足。在这些情况下，为了增加阻尼，必须将额外的阻尼元件(例如减振器或橡胶联轴器)集成到轴系中，以达到所需阻尼。

从WO2011/042486A1中已知一种轴装置，其具有内轴部和外轴部，以及在两者之间形成的接合部。内轴部和外轴部通过设置在接头部中的熔融热塑性聚氨酯(TPU)片彼此连接。

DE 102 25 796 A1示出了一种类似的轴装置。

发明内容

本发明的任务在于提供一种轴装置，其至少部分地由纤维-塑料复合材料制成，并能够实现较好的阻尼。

根据本发明，这一任务通过一种具有权利要求1的特征的轴装置得以实现。有利的实施方案在从属权利要求中可知。这种轴装置特别是可以有利地用于试验台设备中。

轴装置具有由纤维-塑料复合材料(FKV)制成的内轴部、在搭接区域包围内轴部的由纤维-塑料复合材料制成的外轴部，以及具有位于内轴部和外轴部之间、形成在搭接区域的接合部，其中，在接合部中至少部分地设置有热塑性聚氨酯(TPU)层。

因此，内轴部和外轴部在搭接区域在一定长度上相互搭接，从而在二者之间形成接合部。该接合部设计为圆柱形，并可以至少部分地由TPU填充。通过接合部的这种构造以及TPU填充，能够调整整个系统的阻尼性能。

热塑性聚氨酯属于热塑性弹性体(也称为弹性塑料)。这种塑料在室温下的特性与传统弹性体相当，但在供热条件下能够塑性变形，从而表现出热塑性。TPU因此是热塑性聚氨酯基弹性体。

根据接合部的尺寸(特别是接合部的高度或厚度)、TPU层的轴向长度以及TPU材料本身的特性的不同，能够实现限定的阻尼性能。

纤维-塑料复合材料可使轴装置的重量非常轻。与常规弹性体相比，TPU具有高抗剪强度，并因此特别适合用作阻尼层。此外，通过使用TPU能够减小接合部长度，即减小TPU层设置其中的搭接区域。

外轴部可以设计为中空轴，使得内轴部可以容易地至少部分地放置或插入中空部分中。

同样，内轴部也可以设计为中空轴，一方面为了节省重量，另一方面为了能够简单地由FKV制造内轴部。

纤维-塑料复合材料可以例如理解为纤维增强塑料或纤维复合塑料。在此涉及由增强纤维和塑料基质组成的材料。该基质围绕通过黏附力或凝聚力与基质结合的纤维。通过使用纤维材料，纤维-塑料复合材料具有方向依赖的弹性特性。

作为纤维适用的是无机增强纤维，例如玻璃纤维，或特别是有机增强纤维，例如芳纶纤维、碳纤维、聚酯纤维等。FKV材料是已知的，因而此处不作进一步说明。

对于在此讨论的轴装置，特别是碳纤维增强塑料(CFK)已被证明是适合的。