Die Erfindung betrifft weiter eine Welle zum Übertragen von Drehmomenten mit wenigstens zwei einendig über zumindest einen Flansch miteinander verbundenen Hohlwellen aus faserverstärktem Kunststoff, die koaxial zu der Längsachse der Welle angeordnet sind.

Eine derartige Welle ist beispielsweise aus DE 297 08 324 U1 bekannt. Die Hohlwelle ist über radiale Bolzen mit einem zur Rotationsachse der Hohlwelle konzentrischen Hülsenabschnitt eines Flansches verbunden, wobei hierzu sowohl in der Hohlwelle als auch in dem Hülsenabschnitt eine radiale Durchgangsbohrung angeordnet ist. Die Welle weist gegenüber herkömmlichen Wellen, welche vollständig aus Metall gebildet sind, ein relativ geringes Gewicht auf. Trotzdem weist die Hohlwelle gute Festigkeitseigenschaften und ein gutes Ermüdungsverhalten auf. Eine derartige Welle eignet sich beispielsweise besonders für den Einsatz im Schiffsbau.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige Welle zum Übertragen von Drehmomenten bereitzustellen, welche zumindest unter Beibehaltung der bislang bekannten Robustheit einer Welle leichter und kostengünstiger herstellbar als herkömmliche Wellen ist.

BESTÄTIGUNGSKOPIE Diese Aufgabe wird durch eine Welle zum Übertragen von Drehmomenten der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Flansch mittels einer Mehrzahl von Schraubverbindungen an der Stirnseite eines Endes der Hohlwelle befestigt ist, wobei jede Schraubverbindung eine Schraube und eine Mutter aufweist, wobei der Schaft der Schraube durch eine in dem Verbindungsbereich zwischen Stirnseite des Endes der Hohlwelle und Flansch angeordnete Öffnung an dem Flansch in Richtung der Hohlwelle ragt, sich zumindest teilweise innerhalb des Mantels der Hohlwelle erstreckt und mit der an der Hohlwelle angeordneten Mutter zusammenwirkt, und wobei sich der Kopf der Schraube an der von der Hohlwelle abgewandten Seite des Flansches abstützt.

Bei der erfindungsgemäßen Welle ist der Flansch, welcher vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff, einem Faserverbundstoff oder einem Thermoplasten hergestellt ist, nicht über eine konzentrischen Hülsenabschnitt mit der Hohlwelle verbunden, wie es beispielsweise aus DE 297 08 324 U1 bekannt ist. Ein solcher konzentrischer Hülsenabschnitt ist gemäß der Erfindung nicht erforderlich. Der Flansch kann gemäß der Erfindung im Wesentlichen eben ausgebildet sein. Somit weist der Flansch und damit die gesamte Welle ein gegenüber herkömmlichen Wellen deutlich reduziertes Gewicht auf. Des Weiteren müssen keine radialen Bohrungen in dem konzentrischen Hülsenabschnitt aus Metall angeordnet werden, wie es beim Stand der Technik erforderlich ist. Dadurch ist die Herstellung der erfindungsgemäßen Welle mit einem deutlich geringeren Fertigungsaufwand verbunden. Beide Vorteile gehen zudem mit einer Kostenersparnis bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Welle einher.

Der Schaft der Schraube ragt erfindungsgemäß durch eine in dem Verbindungsbereich zwischen Stirnseite des Endes der Hohlwelle und Flansch angeordnete Öffnung an dem Flansch in Richtung der Hohlwelle und erstreckt sich zumindest teilweise innerhalb des Mantels der Hohlwelle. Letzteres bedeutet, dass sich der Schaft der Schraube innerhalb des Materials des Mantels der Hohlwelle erstreckt, wobei der Mantel eine bestimmte, für den jeweiligen Einsatzzweck der Hohlwelle geeignete Mantelstärke aufweist. Beispielsweise ist der Schaft der Schraube parallel und beabstandet zur Längsachse der Hohlwelle angeordnet. Alternativ kann der Schaft der Schraube auch unter einem bestimmten Winkel zur Längsachse der Hohlwelle ausgerichtet sein. Der Winkel ist hierbei in einer senkrecht zum radialen Abstand vom Schaft der Schraube zur Längsachse der Hohlwelle ausgerichteten Ebene angeordnet. Für eine ideale Übertragung von Schubkräften ist die Wahl eines ±45°-Winkels zwischen Schaft der Schraube und Längsachse der Hohlwelle von Vorteil, wobei die Wahl des Vorzeichens von der jeweiligen Drehrichtung der Welle abhängt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Schraube wenigstens einer Schraubverbindung als Dehnschraube ausgebildet. Eine Dehnschraube kann zeitlich wechselnde Belastungen durch vorwiegend elastische Verformungen ihres Schaftes aufnehmen. Vorzugsweise ist die Schraube jeder Schraubverbindung als Dehnschraube ausgebildet.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Mutter wenigstens einer Schraubverbindung als Querbolzen mit einem Innengewinde ausgebildet ist, der in einer radialen Bohrung an der Hohlwelle angeordnet ist. Zur Herstellung der Welle kann der Querbolzen in der radialen Bohrung, welche auch als Durchgangsbohrung ausgebildet sein kann, angeordnet werden, wonach die Schraube in das Innengewinde an dem Querbolzen eingeschraubt werden kann. Der Querbolzen kann beispielsweise zylinderförmig ausgebildet sein, wobei die Zylinderachse vorzugsweise radial zur Längsachse der Hohlwelle angeordnet ist.

Alternativ wird vorgeschlagen, dass zusätzlich zu Schraube und Mutter ein Querbolzen mit einer Durchgangsbohrung ohne Innengewinde vorgesehen ist, der in einer radialen Bohrung an der Hohlwelle angeordnet ist. Der Querschnitt der radialen Bohrung an der Hohlwelle kann in diesem Fall elliptisch geformt sein. Die Mutter der Schraubverbindung stützt sich hierbei auf der dem Flansch abgewandten Seite des Querbolzens ab.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Ende der Hohlwelle mit dem an ihm befestigten Flansch zusätzlich stoffschlüssig ver- bunden. Vorzugsweise ist die stoffschlüssige Verbindung durch eine Verklebung unter Verwendung eines Epoxidharzes oder eines anaeroben Klebstoffsystems gegeben. Das Vorsehen einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen Flansch und Hohlwelle begünstigt die Eigenschaften der Welle zum Übertragen von Drehmomenten bezüglich ihrer Robustheit und der Höhe des übertragbaren Drehmoments deutlich. Als Epoxidharz kann beispielsweise ein zweikompo- nentiger Epoxidharz verwendet werden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass das Ende der Hohlwelle mit dem an ihm befestigten Flansch formschlüssig verbunden. Im beispielhaften Fall eines Flansches aus Stahl kann der Formschluss zum Beispiel als Mikroformschluss durch Rändeln des Stahlflansches oder durch eine andere Methode zum Aufrauhen der Kontaktfläche des Stahlflansches mit der Stirnseite der Hohlwelle hergestellt werden.

Die obige Aufgabe wird weiter durch eine Welle der zweiten eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Hohlwellen mittels einer Mehrzahl von Schraubverbindungen miteinander verbunden sind, wobei jede Schraubver- bindung eine Schraube und eine Mutter aufweist, wobei der Kopf der Schraube in einer radialen Bohrung in der ersten Hohlwelle angeordnet ist, wobei der Schaft der Schraube sich im Wesentlichen innerhalb der Mäntel der beiden Hohlwellen und durch eine im Verbindungsbereich der Stirnseiten der einander zugewandten Enden der Hohlwellen mit dem Flansch angeordnete Öffnung an dem Flansch erstreckt und mit der in einer radialen Bohrung an der zweiten Hohlwelle angeordneten Mutter zusammenwirkt.

Diese erfindungsgemäße Welle ist leichter und kostengünstiger herstellbar als herkömmliche Wellen, da der zwischen ihnen angeordnete Flansch auf ein Mindestmaß reduziert werden kann. Beispielsweise ist der Flansch kreisring- förmig und eben ausgebildet, wobei seine Ringbreite etwa derjenigen der ebenfalls kreisringförmig ausgebildeten Stirnseite eines Endes einer der beiden Hohlwellen entspricht. Diese erhebliche Masseneinsparung im Verbindungsbereich der beiden Hohlwellen führt zu einer wünschenswerten Reduzierung der Biegeeigenfrequenz der gesamten Welle. Auch hier bedeutet das Merkmal, dass sich der Schaft der Schraube im Wesentlichen innerhalb der Mäntel der beiden Hohlwellen erstreckt, dass sich der Schaft der Schraube innerhalb des Materials des Mantels der beiden Hohlwellen erstreckt, wobei die Mäntel eine bestimmte, für den jeweiligen Einsatzzweck der Welle geeignete Mantelstärke aufweisen. Beispielsweise ist der Schaft der Schraube parallel und beabstandet zur Längsachse der Welle angeordnet. Alternativ kann der Schaft der Schraube auch unter einem bestimmten Winkel zur Längsachse der Welle ausgerichtet sein. Der Winkel ist hierbei in einer senkrecht zum radialen Abstand vom Schaft der Schraube zur Längsachse der Welle ausgerichteten Ebene angeordnet. Für eine ideale Übertragung von Schubkräften ist die Wahl eines ±45°-Winkels zwischen Schaft der Schraube und Längsachse von Vorteil, wobei die Wahl des Vorzeichens von der jeweiligen Drehrichtung der Welle abhängt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Schraube einen den Schaft umfassenden Dehnbolzen und einen den Kopf bildenden Querbolzen auf, wobei der Querbolzen an dem Dehnbolzen befestigt ist. Der Dehnbolzen kann zeitlich wechselnde Belastungen durch vorwiegend elastische Verformungen aufnehmen. Vorzugsweise ist der Querbolzen zylinderförmig ausgebildet, wobei die Zylinderachse bevorzugt radial zur Längsachse der Welle angeordnet ist. Vorzugsweise entspricht die Außenkontur des Querbolzens der Innenkontur der radialen Bohrung. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens eine Schraubverbindung einen Querbolzen mit einer Durchgangsbohrung aufweist, der in der radialen Bohrung an der zweiten Hohlwelle angeordnet ist und an dessen der ersten Hohlwelle abgewandten Seite sich die Mutter abstützt. Vorzugsweise ist die radiale Bohrung an der zweiten Hohlwelle als Langloch ausgebildet.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Stirnseiten der einander zugewandten Enden der Hohlwellen stoffschlüssig mit dem Flansch verbunden sind. Vorzugsweise sind die stoffschlüssigen Verbindungen durch Verklebungen unter Verwendung eines Epoxidharzes oder eines anaeroben Klebstoffsystems gegeben. Dies ist mit den oben genannten Vorteilen verbunden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Stirnseiten der einander zugewandten Enden der Hohlwellen formschlüssig mit dem Flansch verbunden. Vorzugsweise besteht der Flansch aus Stahl und sind die formschlüssigen Verbindungen als Mikroformschlüsse ausgebildet, die durch Rändeln oder eine sonstige Methode zum Aufrauhen des Flansches hergestellt sind.

Ferner wird es als vorteilhaft erachtet, wenn der Flansch aus zwei gleich ausgebildeten und koaxial angeordneten Flanschteilen besteht, wobei die erste Hohlwelle mit einem ersten Flanschteil und die zweite Hohlwelle mit der zweiten Hohlwelle verbunden ist. Vorzugsweise sind die beiden Flanschteile formschlüssig miteinander verbunden.

Weitere Merkmale der Erfindung werden im Folgenden anhand der in den beigefügten Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen für die erfindungsgemäße Welle zum Übertragen von Drehmomenten näher erläutert. Dabei zeigen

Figur 1 einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels für die erfindungsgemäße Welle, und

Figur 2 einen Ausschnitt eines im Längsquerschnitt dargestellten weiteren Ausführungsbeispiels für die erfindungsgemäße Welle.

Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Welle 1 zum Übertragen von Drehmomenten. Die Welle 1 weist eine Hohlwelle 2 aus faserverstärktem Kunststoff auf, an deren Enden jeweils ein metallischer und im Wesentlichen eben ausgebildeter Flansch 3 beziehungsweise 4 befestigt ist. Jeder Flansch 3 beziehungsweise 4 ist mittels einer Mehrzahl von Schraubverbindungen 5 an der Hohlwelle 2 befestigt.

Jede Schraubverbindung 5 weist eine Schraube 6 und eine Mutter 7 auf. Der Schaft 8 der Schraube 6 ragt durch eine Öffnung 9 in dem jeweiligen Flansch 3 beziehungsweise 4. Der Schaft 8 ist parallel und beabstandet zur Längsachse A der Hohlwelle 2 angeordnet. Der Schaft 8 erstreckt sich wenigstens teilweise innerhalb der Hohlwelle 2 und wirkt mit der an der Hohlwelle 2 angeordneten Mutter 7 zusammen. Der Kopf 10 der Schraube 6 stützt sich an der der Hohlwelle 2 abgewandten Seite 11 des jeweiligen Flansches 3 beziehungsweise 4 ab.

Die Schrauben 6 der Schraubverbindungen 5 sind als Dehnschrauben ausgebildet. Die Muttern 8 der Schraubverbindungen 5 sind als Querbolzen mit einem Innengewinde ausgebildet und jeweils in einer radialen Bohrung 12 an der Hohlwelle 2 angeordnet. Jedes Ende der Hohlwelle 2 ist mit dem jeweilig an ihm befestigten Flansch 3 beziehungsweise 4 zusätzlich unter Verwendung eines zweikomponentigen Epoxidharzes verklebt. Der Epoxidharz ist zwischen den stirnseitigen Flächen der Enden der Hohlwelle 2 und den Flanschen 3 beziehungsweise 4 angeordnet. Die Hohlwelle 2 weist an ihren Endbereichen eine größere Materialstärke als im mittleren Bereich auf, um die Robustheit der Schraubverbindungen zu erhöhen. Zusätzlich zur Verklebung ist jedes Ende der Hohlwelle 2 mit dem jeweilig an ihm befestigten Flansch 3 beziehungsweise 4 formschlüssig verbunden.

Die Flansche 3 und 4 weisen Durchtrittsöffnungen 13 auf, über welche die Welle 1 mit antreibenden oder angetriebenen Maschinenkomponenten verbunden werden kann.

Figur 2 zeigt einen Ausschnitt eines im Längsquerschnitt dargestellten weiteren Ausführungsbeispiels für die erfindungsgemäße Welle 100 zum Übertragen von Drehmomenten. Die Welle 100 weist zwei einendig über die Flanschteile 101 und 102 miteinander verbundene Hohlwellen 103 und 104 aus faserverstärktem Kunststoff auf. Die Hohlwellen 103 und 104 sind koaxial zur Längsachse der Welle 100 angeordnet. Die Hohlwellen 103 und 104 sind mittels einer Mehrzahl von Schraubverbindungen 105 miteinander verbunden, von denen in Figur 2 nur eine dargestellt ist. Die Schraubverbindung 105 weist eine Schraube auf, die durch einen den Schaft der Schraube umfassenden Dehnbolzen 106 und einen den Kopf bildenden Querbolzen 107 gegeben ist. Der Querbolzen 107 ist an dem Dehnbolzen 106 befestigt und in einer radialen Durchgangsbohrung 108 der ersten Hohlwelle 104 angeordnet. Der durch den Dehnbolzen 106 gebildete Schaft der Schraube ist parallel und beabstandet zur Längsachse der Welle 100 angeordnet, erstreckt sich innerhalb der beiden Hohlwellen 103 und 104 und wirkt mit der in einer radialen Öffnung 109 an der zweiten Hohlwelle 103 angeordneten Mutter 110 der Schraubverbindung 105 zusammen, wobei die radiale Bohrung 109 an der zweiten Hohlwelle 103 als sich in Längserstreckung der Welle 100 ausgerichtetes Langloch ausgebildet ist. Die Schraubverbindung 105 weist ferner einen Querbolzen 1 1 mit einer Durchgangsbohrung 112 auf. Die Mutter 110 stützt sich an der der ersten Hohlwelle 104 abgewandten Seite des Querbolzens 11 ab. Die Stirnseite des der zweiten Hohlwelle 103 zugewandten Endes der ersten Hohlwelle 104 ist stoff- und formschlüssig mit dem ersten Flanschteil 102 verbunden. Die Stirnseite des der ersten Hohlwelle 104 zugewandten Endes der zweiten Hohlwelle 103 ist stoff- und formschlüssig mit dem zweiten Flanschteil 101 verbunden. Die Flanschteile 101 und 102 sind gleich ausgebildet und koaxial angeordnet. Sie sind formschlüssig miteinander verbunden.

Die anhand der Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung und sind nicht beschränkend.