軸裝置及其制造方法以及作為預制品的連接部件的制作方法

軸裝置及其制造方法以及作為預制品的連接部件的制作方法
【專利摘要】一種用于把扭矩從風能設備的輪轂傳遞至發電機的軸裝置，其在兩端具有連接部件，用于機械地連接。所述連接部件均被連接的軸管的端部區域搭接，其中，該軸管由帶有多個纖維束的纖維復合材料構成。連接部件在被軸管搭接的區域中具有多個突伸的保持銷，纖維束圍繞所述保持銷或者在所述保持銷之間鋪設或者伸展。
【專利說明】軸裝置及其制造方法以及作為預制品的連接部件
[0001]應用領域和【背景技術】
本發明涉及一種用于傳遞扭矩的軸裝置以及一種用于制造這種軸裝置的方法和一種連接部件作為用于制造軸裝置的預制品。這種軸裝置特別優選應用于風能設備，以便連接轉子輪轂與發電機。
[0002]針對前述應用目的，對軸裝置提出了很高的要求。一方面，鑒于風能設備的轉子直徑越來越大，要傳遞的扭矩很大。同時，軸裝置要盡可能持久耐用，或者軸裝置的維護及其支撐等成本要盡可能小，因為風能設備的維護本來就很麻煩。由于越來越多的風能設備安裝在靠近海岸的海洋地區，所以其維護明顯更加困難。
[0003]目的和實現方案
本發明的目的在于，提出開篇所述的軸裝置及其制造方法，借此能解決現有技術的問題，特別是能提供非常穩固的且在長期使用中耐用的軸裝置，該軸裝置一方面能傳遞大扭矩，另一方面特別是為了吸收扭矩尖峰而具有一定的可轉動性或扭轉能力。
[0004]采用具有權利要求1的特征的軸裝置及其具有權利要求15或17的特征的制造方法和具有權利要求23的特征的作為用于采用這種方法制造軸裝置的預制品的連接部件，即可實現所述目的。其它權利要求所述為本發明的有利的以及優選的設計，下面對其予以詳述。在此，有些特征僅針對軸裝置闡述，或者僅針對其制造方法之一闡述，或者針對作為預制品的連接部件闡述。但它們應獨立地既適用于軸裝置，又適用于制造方法。權利要求書的文字記載明確地引用為說明書的內容。
[0005]規定，在軸裝置的兩端設置連接部件。利用這些連接部件可以向外進行機械的耦接或連接，確切地說，對風能設備的轉子輪轂和發電機進行連接。
[0006]根據本發明規定，這些連接部件均被在中間的連接的軸管的端部區域搭接。該軸管由帶有多個纖維束的纖維復合材料構成，這些纖維束已與樹脂等采用已知的方式粘接。在此，連接部件在被軸管搭接的區域中具有多個突伸的保持銷。纖維束圍繞這些保持銷或者在這些保持銷之間鋪設或者相應地伸展。由此可以對由纖維復合材料構成的軸管與連接部件進行非常良好的機械耦接。純粹的粘接并不適宜，因為其強度不足以傳遞很大的扭矩。為了與連接部件擰緊或牢固地連接而在事后對由纖維復合材料構成的軸管進行穿孔會令眾多纖維束斷開，進而恰恰在該連接區域中造成軸管嚴重弱化。設置多個保持銷具有很大的優點:在軸管的連接區域的整個粗度范圍內都能提供穩固的連接，很多或者最好幾乎全部纖維束都直接地或間接地通過位于中間的纖維束與所述保持銷連接。在純粹的粘接情況下，只有或多或少地直接與連接部件粘接的纖維束的最下層承受力，而其它位于外面的纖維束只能通過與內部纖維束的粘接承受并傳遞力。
[0007]根據本發明的有利設計，連接部件為管式構造，特別是相比于軸裝置的整個長度比較短。
[0008]根據本發明的另一設計可行的是，至少一個連接部件在其自由端具有凸緣式的輪盤狀的擴展部。該擴展部于是能以比軸裝置本身大的直徑要么與輪轂耦接，要么與發電機耦接。替代地，恰恰朝向轉子輪轂擰上或者設置另一個更大的輪盤，然后將該輪盤又與輪轂擰緊。也可行的是，兩個連接部件具有凸緣式的擴展部。
[0009]至少在連接部件與軸管的搭接區域中，可以在軸裝置的一側設置錐形的伸展部分，或者軸管朝向其自由端錐形地擴展。連接部件可以具有相應的錐形，且要么壁厚朝向軸管的錐形擴展端減小，但也可以錐形地伸展。在任何情況下，它的外側面在連接區域都相應地為錐形。通過該錐度可以實現在具有較大直徑的連接區域內進行從連接部件到軸管內部的非常良好的持久穩定的力傳遞。較大的直徑在此引起用于改善連接的較大的連接面。
[0010]此外，由此可以實現朝向具有較小直徑的中間區域的更好的傳遞。通過設置在軸管中間區域中的減小的直徑，可以略微減小抗扭性以及抗彎性。由此一方面可以消除扭矩尖峰，另一方面可以在抗彎性方面消除輪轂與發電機軸對準的微小的偏差，而無需昂貴的易受影響的萬向活節或其它帶有移動部分的補償活節。在軸管端部的最大區域與其余恒定的中間區域之間，軸管外直徑可以減小至少20%，優選30%~40%。這意味著，軸管中間區域明顯比端部狹窄。
[0011]此外，這種中間區域可以具有軸管長度的至少50%，優選60%~80%。由此可以更好地實現按前述減小抗扭性以及抗彎性。
[0012]根據本發明的有利設計，連接部件特別是還有軸管圍繞縱向中軸線旋轉對稱。由此可以實現均勻的穩固性以及同心的回轉。
[0013]原則上可以采用多種方式來固定或產生保持銷。這些保持銷有利地插入到連接部件上的孔中，特別是在連接部件與軸管的前述錐形地伸展的區域中插入。這種插入特別有利地以壓配合進行，有利 的方式為，保持銷具有例如5MflT50Mffl或者保持銷直徑的大約0.05%~0.2%的壓配合度。這種壓配合相比于擰緊具有易于制造的優點，且足夠穩固，因為剪切力主要作用到保持銷上，而在其縱向上沒有牽拉力。將保持銷對焊這一替代方案在軸裝置的交變的扭矩負荷方面被視為是不利的。保持銷有利地為細長的柱形，且突出于連接部件若干厘米。
[0014]一方面可行的是，將保持銷固定在連接部件上，使得其縱向垂直于軸管的縱向中軸線伸展。于是特別是在保持銷按前述方式通過壓入簡單的孔中而固定的情況下，可以盡可能簡便地產生這些孔。
[0015]另一方面可行的是，保持銷垂直于連接部件的表面或外側面或外面布置或伸展。于是，保持銷壓入孔中，給這些孔規定相應的方向，但這也是輕易就能實現的。在這里，保持銷于是通過貼靠的纖維束和由這些纖維束施加的力恰好垂直于其縱向受到應力。
[0016]保持銷有利地均勻地分布在連接部件上。特別有利地，這些保持銷一方面在軸管的圓周方向上，另一方面在其縱向上，相互間均有保持相等的間距。這在有些情況下也可以改變，特別是為了實現使得纖維束在連接區域中盡可能最佳地伸展。特別是兩個方向上的間距可以大小類似。
[0017]在軸裝置的縱向上，保持銷可以沿著4~11個環繞的圓環布置。特別有利地有7個或8個這種環。它們的間距可以處于軸管連接區域的厚度范圍內。
[0018]根據本發明的進一步設計，可以在圍繞連接部件的圓周方向上設置10-50個、最好25~40個保持銷。就前述錐形構造的連接部件而言，保持銷的數量隨著圓周的減小而減少，但并非必須如此。
[0019]設置用來將纖維束固定在保持銷之上或周圍的保持銷的另一主要的優點在于，這些纖維束或其端部從軸管的自由端來看在它們經過的至少一個保持銷之后朝向該保持銷的伸展情況相比于部分包繞有所改變。有利地，這些纖維束在多個保持銷之后或者甚至在每個保持銷之后都改變伸展情況。甚至可以規定，這些纖維束經過適當鋪設，使得它們在一定程度上在它們經過的每個保持銷的區域中都發生這種伸展情況改變。纖維束的整體方向可以相對于軸管的縱向中軸線傾斜，這本來就適合于卷繞這種管，也對連接區域有利。由此還可以通過纖維束更好地實現按前述包繞保持銷。
[0020]纖維束在保持銷處按前述改變伸展情況的程度可以比較小。改變程度雖然也可以高達90°，但優選具有20°飛0°特別有利地25°?45°的轉角或彎角。由此一方面通過局部包繞實現使得纖維束良好地支撐在保持銷上，進而實現良好的力傳遞。另一方面，還將有利地考慮到纖維束的特殊的力傳遞特性，這種力傳遞特性由于過于頻繁且過于強烈的方向變化而早早地就受到惡化。
[0021 ] 根據本發明的設計可以規定，纖維束在每次改變伸展情況時都在相同的方向上或者以相同的轉向圍繞保持銷伸展或者包繞該保持銷。為了使得纖維束的整體方向不至于過于嚴重地偏離于有利的伸展方向，前述包繞角度最好可以處于所述下界限，或者甚至比這還要小。根據本發明的替代設計，每個纖維束的伸展情況變化基本上每次都改變轉向。這意味著，纖維束雖然并非在每個保持銷處都必須改變其伸展情況，但至少在某些或者大多數的保持銷處改變其伸展情況。但最終，纖維束的整體方向改變程度不大，以便實現纖維復合材料本身的以及與連接部件連接的盡可能高的穩固性。也可以規定以不同的轉向混合式地伸展，從而纖維束一會在這個轉向上，一會在另一個轉向上環繞每個保持銷。這些纖維束也可以分別恰好相反地相對于軸裝置的縱向中軸線傾斜地伸展，這既有利于軸管的穩固特性，又導致力大致在軸裝置的縱向上作用到保持銷上。
[0022]在本發明的優選設計中，由搭接到連接部件上的纖維構成的層的厚度保持小于保持銷的長度。于是，保持銷可以突出于纖維束層或軸管端部區域一小段。由此可以保證即使最上面的纖維束可以說也不會從保持銷滑脫。這里可以在本發明的進一步設計中規定，頂層作為一種套圈在保持銷上方伸展，最好環繞地伸展。由此恰好防止纖維束例如由于其易于松動而從保持銷滑脫。這種套圈可以有利地也由纖維復合材料構成，且在圓周方向上纏繞。該套圈也可以替代地由金屬構成。
[0023]根據本發明的進一步設計，可以如前述那樣，在連接部件的至少一個自由端或凸緣式端部上裝設更大的法蘭盤。這種連接可以有利地擰緊，因為這樣就能滿足比焊接更高的強度要求。通過這種法蘭盤可以例如與風能設備的轉子輪轂進行連接，這種連接恰好就需要該直徑。同時，軸裝置本身的直徑也可以保持較小，這明顯便于將其安裝在造好的風能設備上，這種安裝通常在較高的高度上進行。
[0024]因而就制造方法而言，把產生軸管的纖維束直接纏繞到帶有保持銷的連接部件上，或者鋪設到保持銷之間。因而軸管并非與連接區域分開地制造，然而在把這些部分相互連接起來。由此可以在連接部件與軸管之間產生最牢固的連接。利用帶有前述薄的中間區域的軸管的特殊造型，可以實現前述所希望的扭矩特性和彎曲特性。
[0025]把纖維束引入保持銷之間雖然并非完全是無足輕重的，但利用現代的卷繞機是完全可行的。此外，應在圓周方向上均勻地纏繞或鋪設纖維束，以便產生盡可能均勻的穩固的軸裝置。[0026]除了用來把纖維束引入保持銷之中或之間的前述方法外，根據本發明的一種替代的設計還可行的是，簡單地說，首先把纖維束作為墊層鋪設到連接部件上，然后才把保持銷插到纖維束之間和連接部件之中。在此首先把纖維束鋪設到連接部件上，也鋪設到其展寬的端部區域上，例如利用用于纏繞的輔助結構進行鋪設。在隨后的或者后續的步驟中，保持銷穿過纖維束，并在這種情況下擠壓纖維束的纖維。這優選在纖維還完全濕潤的情況下進行。接下來將保持銷固定在擴展的連接部件上的孔中，且基本上特別是完全地還穿過纖維束。在這種情況下，纖維束為了更高的強度可以更加密實地被壓緊。但特別是可以明顯簡化對纖維束的纏繞，且在這種情況下更加均勻地且增強地進行纏繞。
[0027]根據本發明的一種設計，在纏繞纖維束之前在連接部件上開設出用于保持銷的孔，優選通過從外向內鉆孔來進行開設。
[0028]此外可行的是，保持銷基本上從內向外穿過孔插入或壓入到鋪設在連接部件上的纖維束中。為了便于實現此點，保持銷可以有利地向外變窄或變尖，特別是帶有例如借助螺紋可取下的縮窄部或尖端。由此可以在壓入保持銷之后將尖端取下，且如前所述把保持銷蓋住。
[0029]保持銷有利地在鋪設纖維束之前已經設置在孔中，而在這種情況下并未突出于連接部件的外面或外側面。為此，這些保持銷事先已優選從內部插入孔中。在此，保持銷特別是應伸展到連接部件的外面前方不遠處，即不突出于該外面。于是在鋪設纖維束之后，保持銷從內向外壓入到纖維束中。
[0030]此外可行的是，把保持銷從外向內插入或壓入到鋪設在連接部件上的纖維束中，同時側向擠壓纖維束。在這種情況下，優選在鋪設纖維束之前就已經在連接部件上開設出孔。孔的位置因此是已知的。于是在纏繞之后，保持銷從外向內穿過纖維束以壓配合壓入到孔中。保持銷在此有利地可以在朝向內部的區域變窄或變尖。
[0031]如果在纏繞之前尚未在連接部件上產生孔，就可以首先從外面在旁側擠壓纖維或纖維束，以便例如通過鉆孔來提供通至連接部件的通道。于是穿過該通道對連接部件鉆孔，接下來經由通道從外向內以壓配合把保持銷插入連接部件上的如此產生的孔中。但事先鉆孔的方法是優選的。
[0032]此外，可以至少在保持銷的區域中對裸露的保持銷端部進行遮蓋，優選用另一層鋪設的纖維束進行遮蓋。這對于任何此處所述的變型設計方案來說都是可行的。
[0033]連接部件作為用來采用前述第二種方法制造軸裝置的預制品是空心的，或者說，具有一個帶內面的內腔以及多個孔，保持銷從內部壓入到這些孔中。這些保持銷并不突出于連接部件的外面，特別是在其端部區域縮窄或變尖。保持銷優選向內特別是以其長度的一半以上或者甚至75%以上即明顯地突出于連接部件的內面。
[0034]這些特征和其它特征還可由權利要求書以及說明書和附圖得到，其中，各個特征無論單獨地或者多個以子組合的形式在本發明的實施方式中和其它領域都可實現，且形成了有利的以及本身可保護的這里要求權利保護的設計。本申請劃分成各個段落以及中間的小標題并不限制其下面的論述的通用性。
[0035]簡短的【專利附圖】

【附圖說明】
本發明的實施例在附圖中示意性地示出，下面對其予以詳述。附圖中:
圖1為帶有處于轉子輪轂與發電機之間的軸裝置的風能設備的簡單的剖視圖； 圖2為相應于圖1的軸裝置的放大的剖視圖；
圖3為相應于圖2的軸裝置的斜視圖；
圖4放大地示出左邊的連接部件，其帶有錐形的縮窄部和其上的孔；
圖5放大地示出圖2的軸裝置的左側區域；
圖6-11示出軸管的纖維束圍繞處于連接部件上的孔中的保持銷纏繞的不同情況；
圖12為兩個連接部件的剖視圖，它們用于鋪設纖維束，以便根據一種替代的方法制造軸裝置；
圖13為圖12的裝置的右側區域的大尺度放大圖，其帶有鋪設的作為墊層的纖維束和部分地壓穿的保持銷；和
圖14為保持銷的斜視圖，其帶有可擰下的尖端。
[0036]對實施例的詳細說明
在圖1中以側視圖非常簡化地示出風能設備U。轉子輪轂12如常見的那樣安置在吊箱13的前端上，該吊箱還含有發電機14。轉子輪轂12和發電機14通過軸裝置16抗扭地相互連接，其中，絕沒有有利地設置鉸接件或其它平衡機構。
[0037]本發明的軸裝置16在圖2中以側剖視圖而在圖3中以斜視圖被放大地示出，且具有軸管17，該軸管在其大部分長度范圍內由中間區域18構成，該中間區域具有恒定的帶材厚度和恒定的粗度。軸管17向左經由左側的過渡區域19a過渡至左側錐形的擴展部21a。在右端規定了帶有右側過渡區域1%和右側錐形擴展部21b的鏡對稱的相同結構。軸管17由本領域技術人員普遍公知的纖維復合材料構成，即基于纖維束和基質材料或環氧樹脂
坐寸ο
[0038]下面將結合圖4和5詳述連接部件24a和24b。在圖4和5中還放大地示出的左側連接部件24a具有直線的管區段25a，該管區段向右即朝向軸管17具有左側錐形的縮窄部26a。錐形縮窄部26a的角度約為10°。此外，連接部件24a的壁厚在此朝向右側自由端減小，但并非必須如此。開篇所述的孔27a位于錐形縮窄部26a上。這些孔在圓周方向上沿著七個圓環布置，且相互間的間距均相同。這些孔也在軸裝置16的縱向中軸線L的方向上與該縱向中軸線平行地伸展，且在此相互間也具有相同的間距。這些孔27a垂直于縱向中軸線L鉆出，即與錐形縮窄部26a的外表面夾成80°的角度。但并非必須如此，這些孔也可以呈直角地鉆入到外表面中，于是與縱向中軸線L夾成80°的角度。沿圓周方向在錐形縮窄部26a上開設有34個孔。
[0039]管區段25a向左過渡至左側凸緣28a，其中，該凸緣在此始終都是一個唯一的部分。于是在左側凸緣28a上通過多個如由圖3可見的螺釘固定有一個大的法蘭盤30。該法蘭盤也借助外面的孔與轉子輪轂12或另一裝置擰緊。通過法蘭盤30的很大的直徑可以很好地抗扭地連接軸裝置16，該直徑實際上可以長達2米，或者甚至更長。管區段25的直徑于是可以約為75cm，縮窄部26a的細窄端尚僅略大于50cm。整個軸裝置可以長達若干米，例如7nTl0m。軸管17本身在此例如可以長約8m，中間區域18近乎6m，內直徑為40cm，壁厚為若干厘米，例如5cnTl5cm。軸管17的的錐形擴展部21的壁厚向外略微減小，這當然也是不言而喻的，因為直徑在那里擴展。孔27的直徑可以為lcmlcm。由圖5也可清楚地看出，若錐形縮窄部26a的粗度能普遍恒定，設置在那里的孔27a的長度就會處處相等。
[0040]由放大圖5可看到如何在孔27a中壓配合地插入或釘入柱形細長的保持銷32a。保持銷32a應由硬質鋼構成。按照孔27a的前述直徑，所述保持銷的直徑可以為lcmlcm，長為8cm?12cm。
[0041]若整個連接部件24都設置有保持銷32a，該裝置就會像一個刺猬。于是，軸管17的構造方式為，把為此設置的纖維束插入到保持銷32之中或之間，由此產生一個層，這個層于是最終產生了錐形擴展部21a。在此，鋪設基質材料對于本領域技術人員來說也不成問題。
[0042]由圖5可清楚地看到，保持銷32a的上端還有一段突出于左側錐形擴展部21a或突出于纖維束材料，確切地說，突出程度均一樣大。由此將防止纖維束會在卷繞期間以及此后從保持銷32a上脫落或者滑過所述保持銷。作為附加的保險措施，設置有套圈式的蓋件34a，該蓋件覆蓋保持銷32a的端部。蓋件34a可以是相應錐形地形成的金屬圈，替代地，它也可以由纖維束材料構成，且牢固地翻卷到錐形擴展部21a的外側面上。由此可以避免軸管17的纖維束材料在該區域中脫離。
[0043]這些連接部件的構造是相同的，除了右側略小的凸緣28b之外。
[0044]在圖6?11中示出在連接部件24或錐形縮窄部26處用于把纖維束22纏繞到保持銷32上的各種不同的方式，這些保持銷在此僅用其孔27表示。在圖6的上面，多個纖維束22由最外面的保持銷32起從左邊朝向軸管17卷繞，從而它們斜向交錯地朝向右側旁邊伸展至其下面的保持銷，然后又朝向右側旁邊伸展至其上面的保持銷，等等。此外，纖維束22在一定程度上從右邊經過保持銷32，直到完全向左伸展，然后又向右環繞，因而無裸露端。此外，這里還示出纖維束22按照上述布置樣式分別進行鏡對稱的纏繞，由此能實現使得保持銷32的載荷在一定程度上作為產物尚僅向右沿著縱向中軸線L伸展。
[0045]在圖6下面示出纖維束22的一種纏繞樣式，按照這種樣式，纖維束繞過每個保持銷32。該圖上面示出的包角尚約為90°，而圖下面示出的包角尚僅約為20°。
[0046]圖7最上面示出了如下纏繞樣式:由一個保持銷32起，纖維束22向右經過兩個保持銷，向上或向下經過一個保持銷，兩個纖維束22又整體上鏡對稱。據圖7中間所示的纏繞樣式:兩個纖維束22平行地按上述方式纏繞。這里的包角約為50°飛0°。
[0047]在圖7最下面用一個單獨的纖維束22纏繞出一種向右上方經過一個保持銷32的樣式。從該保持銷起，向右下方再經過兩個保持銷，等等。
[0048]對于圖6和7中所示的纏繞樣式來說，纖維束22雖然斜向地離開錐形縮窄部26或保持銷32伸展，但整體上沿著一定程度上居中的方向與縱向中軸線L平行地伸展。
[0049]按照根據圖8的纏繞方式，在上面可容易地看出，這里從最左邊的那個保持銷32起，向右經過兩個保持銷，并向下經過一個保持銷。然后，向右經過一個保持銷，之后向右經過兩個保持銷，并向下經過兩個保持銷，此后又向右僅經過一個保持銷。這里的包角因而增大。
[0050]按照根據圖8的下面的纏繞方式，從左邊的保持銷32起，向右經過一個保持銷，并向下經過一個保持銷，然后向右經過一個保持銷，之后又向右下方經過一個保持銷，等等。對于根據圖8的兩種纏繞方式來說，這里居中地傾斜伸展。此外，就下面的纏繞方式而言，纖維束22經過纏繞每個保持銷32。但這些纖維束在每個保持銷32處都變換其轉向。
[0051]在圖9中示出了纖維束22的一種纏繞樣式，據此，包繞轉向從最左邊的保持銷起就未改變過。然而每個保持銷32都僅有相對小的20°?30°的包角。[0052]在圖10中示出了纖維束22的一種纏繞樣式，據此，包繞方向經常改變。此外，包繞角度從左向右減小或者變小。
[0053]在圖11中示出了另一種纏繞樣式，據此，纖維束的裸露端向左朝向。此外，在圖11上方示出了一種纏繞樣式，據此，與圖8下面類似，包繞角度可根據包繞方向而改變。在圖11下面示出了類似于圖6的樣式，但纖維束22也向左裸露。
[0054]由圖6~11的眾多可能的纏繞樣式可見，在此能以多種方式非常有利地把帶有軸管17的纖維束22的纖維復合材料與連接部件24或其錐形區段26接合起來。也可以非常普遍地把各種不同的纏繞樣式組合起來，特別是各層或疊層上下交替。
[0055]若打算利用保持銷32以各種不同的纏繞樣式來實現軸管17的纖維復合材料與連接部件24盡可能良好地持久地且扭矩穩固地連接，就要適當地設置錐形伸展部分，使得軸管17的中間區域18具有前述明顯減小的直徑。錐形伸展部分在不同直徑的區域之間提供了良好的過渡。雖然由此略微增大壁厚。但減小的直徑對軸裝置16的中間區域18的略小的抗彎性以及對略小的抗扭性有決定性的積極作用。由此除了可以消除連接部件24相互間的有可能持久的對準偏離外，還可以略微吸收轉子輪轂12與發電機14之間的突然出現的扭矩尖峰。從而明顯地延長各部分的壽命，并減小非常煩擾的維護成本。 [0056]在圖12中，根據替代的第二制造方法，還在保持銷伸出之前就把纖維束鋪設到用于轉子和發電機的連接部件124a、124b上，即纖維束未鋪設到保持銷之中或之間。為此，兩個連接部件124a、124b經過適當設置，使得它們分別具有相同地構造的錐形縮窄部126a和126b以及不同地構造的與其連接的管區段125a和125b。它們的構造基本上類似于前述附圖。但這些管區段并非關注要點。
[0057]在錐形縮窄部126a和126b上開設有孔127a和127b，如也已針對第一實施例進行原理性闡述，那里特別是也參見圖4。不同于第一實施例，這里還附加地規定，錐形縮窄部126a和126b區域的壁厚減小的程度明顯不大。但這僅僅說明了原則上的可能變型。錐形縮窄部126a和126b的壁厚變化的優點在于，這樣可以為處于最外端的受負荷最大的保持銷132略微減載，因為這些保持銷由于壁厚略薄而能夠向內稍多地撓曲。纖維束墊層和連接部件壁厚的整個厚度通常可以在縱向上大致保持恒定。墊層厚度可以從外向內例如增大209^40%。
[0058]用于纖維束的保持銷在圖12中尚未示出，但基本上已經存在于孔127a和127b中。此點還將參照放大的局部視圖13予以詳述。
[0059]在圖12中還可看到，分別在錐形縮窄部126a和126b的外側設置有所謂的輔助纏繞星形物136a和136b。這些輔助纏繞星形物對于本領域技術人員來說本已公知，且具有大量突伸的細齒或銷，類似于圖5中最左面的最外邊的那圈保持銷。這些輔助纏繞星形物136a和136b用于采用前述方法卷繞纖維束，或者它們用作換向點，因為尚無保持銷從可能要進行纏繞的連接部件124a和124b伸出。纏繞角度在此可以改變，其中纏繞角度可以有利地約為± 45°。
[0060]在連接部件124a和124b的內部，在可取出的中央的支撐管138a或138b上設置有壓緊裝置140a和140b。這些壓緊裝置均可在中央支撐管138上沿縱向和旋轉方向移動。它們將參照根據圖13的放大圖予以闡述。
[0061]支撐管138a和138b向內均具有可套上的支撐盤141a和141b，所述支撐盤帶有細的支撐芯子142，有利地是細金屬管，其貫穿地把連接部件124a和124b連接起來。它還帶有錐形配接器143a和143b，這些錐形配接器提供了從軸裝置中間區域的直線伸展部到錐形縮窄部126a和126b的過渡。如果最后把支撐管138a和138b連同支撐盤141和壓緊裝置140去掉，支撐芯子142與錐形配接器143a和143b將會保留在其中。
[0062]在根據圖13的用于軸裝置16的右側連接部件124b的放大圖中，也已將軸管117連同其右側錐形擴展部121b —起示出。在錐形擴展部121b的區域中，這里未詳細示出的纖維束形成了在連接部件124b上或者尤其在錐形縮窄部126b上的前述墊層。在上面的放大區域中可看到如何在孔127b中插入保持銷132b，但從內部插入，且插入深度僅使得這些保持銷不突出于外側面，即不穿過該外側面。 [0063]保持銷132b因而以其大部分長度向內突伸。在連接部件124b-它因而也是獨立的部分且是要求權利保護的本發明的組成部分-的這種狀態下，特別是保持銷已經部分地從內部壓入，于是將借助右邊示出的輔助纏繞星形物136b，通過纏繞而產生用于軸管117和錐形擴展部121b的帶有纖維束的墊層，這比如對于本領域技術人員來說本已公知，如其在前面基本上也已述及。
[0064]在纏繞纖維束之后，設置在中央支撐管138b上的壓緊裝置140b便處于工作中。采用這里未詳細示出的方式，但最好借助可氣動地、液壓地或機械地操縱的總是恰好在徑向上處于保持銷132b內部的頂桿，緩慢地向外頂壓這些保持銷穿過孔127b。在這種情況下，這些保持銷132b可以說穿過鋪設的由被壓向一側的纖維束構成的墊層而鉆出孔來。雖然為此需要很大的力，但可以通過對壓緊裝置140b的相應設計來施加所述力。擠壓纖維束還有另一優點:這些纖維束在此可以說被壓得更密實，且可以實現更大的強度。纖維份額可以非常普遍地至少為55%~70%。在擠壓時有可能把頂面上的某些樹脂或粘結劑擠出，但可以將其毫無問題地去除。不言而喻，保持銷132b在鋪設纖維束之后盡可能直接就壓入到纖維束中。
[0065]在圖13的下面區域可看到，除了最左邊示出的保持銷外，所有其它保持銷132b都已經完全頂壓出來。這些保持銷尚且完全處于孔127b中，但其尖端略微突出于錐形擴展部121b或其外側面。最左邊示出的保持銷132b剛好借助壓緊裝置140b被頂壓出來，但尚未完全到達終端位置。
[0066]在圖14中以放大的斜視圖示出了這種保持銷132b。該保持銷在其端部具有尖端133，該尖端設有用于擰入到銷132中的螺紋，其中，該尖端在按照圖13完全壓穿之后可以在下面簡便地擰下來。保持銷的直徑例如可以為10mnT20mm，有利地為18mm。尖端133可以長約10mnT30mm，有利地約為20mm。整個保持銷例如可以長為100mm。尖端133很輕微地倒圓，從而在壓穿時纖維束盡可能僅被推向一側，而不會斷開或受損。
[0067]在從保持銷132擰下尖端133之后，可以按照圖5裝設蓋件，該蓋件有利地也由纏繞的纖維束構成。
[0068]為了頂壓保持銷132，也可以使用兩個分別恰好相對地設置在支撐管138b上的壓緊裝置140b。由此實現改善力分布和把力傳遞到連接部件124和支撐管138中。
[0069]用來把保持銷插入到根據圖13在右上方已經鋪設的纖維束中的在此未示出的前述變型方案看起來可以是這樣的:由于孔127的位置基本上是已知的，所以類似于圖14分別從外面裝設帶有尖端的保持銷，并將其頂壓穿過纖維束。尖端在此既有助于擠壓纖維束，又有助于對中地插入孔中。但由于把保持銷相應地裝設在纏繞的墊層的外側面上被視為很難，所以這種方案雖然已完全被給出和介紹，而且在技術上也是可實現的，但圖12?14中所示的變型方案是優選的。
【權利要求】
1.一種用于把扭矩從風能設備的輪轂傳遞至發電機的軸裝置，其中，在軸裝置的兩端設置有連接部件，用于向外機械地耦接或連接，其特征在于，所述連接部件均被在中間的連接的軸管的端部區域搭接，其中，該軸管由帶有多個纖維束的纖維復合材料構成，其中，連接部件在被軸管搭接的區域中具有多個突伸的保持銷，纖維束圍繞所述保持銷或者在所述保持銷之間鋪設或者伸展。
2.如權利要求1所述的軸裝置，其特征在于，所述連接部件為管式構造。
3.如權利要求1或2所述的軸裝置，其特征在于，至少一個連接部件在其自由端具有凸緣式的擴展部。
4.如前述權利要求中任一項所述的軸裝置，其特征在于，至少在搭接區域中，連接部件與軸管朝向自由端錐形地擴展，其中，優選軸管的端部錐形地擴展，用于包夾連接部件，且在主要的中間區域具有恒定的外直徑和/或恒定的壁厚，其中，優選該恒定的中間區域具有軸管長度的至少50%，其中，在軸管端部的最大區域與余下的恒定的中間區域之間，特別是軸管的外直徑減小至少20%。
5.如前述權利要求中任一項所述的軸裝置，其特征在于，連接部件，特別是還有軸管，圍繞縱向中軸線旋轉對稱。
6.如前述權利要求中任一項所述的軸裝置，其特征在于，所述保持銷特別是在根據權利要求4的錐形地伸展的區域中插入到、優選以壓配合壓入到連接部件上的孔中。
7.如前述權利要求中任一項所述的軸裝置，其特征在于，保持銷的縱向垂直于軸管的縱向中軸線伸展或布置。
8.如前述權利要求中任一項所述的軸裝置，其特征在于，保持銷均勻分布地布置在連接部件上，特別是在軸管的圓周方向和/或縱向上相互間保持相等的間距。
9.如前述權利要求中任一項所述的軸裝置，其特征在于，在軸裝置的縱向上，保持銷沿著4-10個環繞的環布置，和/或在圍繞連接部件的圓周方向上設置10-50個保持銷。
10.如前述權利要求中任一項所述的軸裝置，其特征在于，所述纖維束的端部從自由端來看在它們經過的至少一個保持銷之后特別是在每個保持銷之后朝向該保持銷的伸展情況相比于部分包繞有所改變，其中，優選纖維束的整體方向相對于軸管的縱向中軸線傾斜，其中，特別是伸展情況改變程度比較小，優選改變20°飛0°的轉角。
11.如權利要求10所述的軸裝置，其特征在于，每個纖維束每次的伸展情況改變都相同，或者在相同的方向上同樣地改變。
12.如權利要求10所述的軸裝置，其特征在于，每個纖維束的伸展情況變化基本上每次都改變轉向。
13.如權利要求10所述的軸裝置，其特征在于，纖維束既在一個轉向上部分包繞保持銷，又在另一個轉向上部分包繞保持銷，其中，不同地部分包繞的纖維束的數量優選大致相同。
14.如權利要求10或13所述的軸裝置，其特征在于，多個纖維束不同地部分包繞或者以不同的轉角包繞保持銷，其中，由此產生的作用到保持銷上的拉力特別是大致平行于軸裝置的縱向中軸線朝向。
15.一種用于制造根據前述權利要求中任一項的軸裝置的方法，其特征在于，把纖維束鋪設或纏繞到連接部件上，在所述連接部件中有保持銷，使得纖維束鋪設到所述保持銷之中或之間。
16.如權利要求15所述的方法，其特征在于，把來自另一連接部件的纖維束在連接部件上鋪設到保持銷之中或之間，且繞過最外面的保持銷，包繞90°以上，然后又連續地部分包繞多個保持銷，伸展至另一連接部件。
17.一種用于制造根據權利要求廣14中任一項的軸裝置的方法，其特征在于，首先把纖維束鋪設到連接部件上，還鋪設在連接部件的擴展的端部區域上，在后一步驟中將保持銷穿過或壓穿纖維束，并擠壓纖維束的纖維，優選在纖維尚且完全濕潤的情況下進行擠壓，接下來把保持銷固定在擴展的連接部件上的孔中，而且還基本上特別是完全地擠穿纖維束。
18.如權利要求17所述的方法，其特征在于，在纏繞纖維束之前在連接部件上優選通過鉆孔從外向內開設孔。
19.如權利要求17或18所述的方法，其特征在于，把保持銷從內向外穿過孔插入或壓入鋪設到連接部件上的纖維束中，其中，保持銷優選向外變窄或變尖，特別是構造有可取下的縮窄部或尖端。
20.如權利要求19所述的方法，其特征在于，在鋪設纖維束之前就已經將保持銷安置在孔中，而保持銷并不突出于連接部件的外面，其中，優選事先已將所述保持銷從內部插入到孔中，其中，在這種情況下特別是使得保持銷伸到連接部件的外面之前不遠處，且在鋪設纖維束之后把保持銷從內向外壓入到纖維束中。
21.如權利要求17或18所述的方法，其特征在于，把保持銷從外向內插入或壓入鋪設到連接部件上的纖維束中，并側向地擠壓纖維束，其中，優選在鋪設纖維束之前就已經在連接部件上開設出孔，并以壓配合將保持銷從外向內穿過纖維束壓入到孔中，其中，優選將保持銷的向內朝向的區域構造得變窄或變尖。
22.如權利要求21所述的方法，其特征在于，為了從外面在連接部件上產生孔，首先側向擠壓纖維或纖維束，以便提供通至連接部件的通道，然后經由所述通道對連接部件鉆孔，接下來經由通道把保持銷以壓配合從外向內插入到連接部件上的孔中。
23.一種連接部件，作為用來采用根據權利要求17~22中任一項的方法制造軸裝置的預制品，其特征在于，該連接部件是空心的，或者說，具有一個帶內面的內腔以及多個孔，保持銷從內部壓入到所述孔中，其中，保持銷并不突出于連接部件的外面，特別是在其端部區域縮窄或變尖，其中，保持銷優選向內特別是以其長度的一半以上突出于連接部件的內面。
【文檔編號】F16C3/02GK103748371SQ201280022624
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2012年5月10日 優先權日:2011年5月11日
【發明者】C.佐爾 申請人:舍費爾Mwn有限責任公司