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de102011112708a1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。
技术实现要素：
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。
热塑性聚氨酯层与分别对应的轴部分之间的连接面可以至少部分地具有粘合剂层。已经证明，纤维-塑料复合材料(特别是cfk)与tpu层的连接是成问题的。借助粘合剂可以使得tpu层长久且可靠地与轴部分的fkv材料连接。与此相应，有利的是，tpu层至少部分地借助粘合剂粘合到fkv轴部分上。
内轴部和外轴部可以形成纵向过盈配合连接。这意味着，在接合之前，内轴部的外径略大于外轴部的内径。内轴部的过盈值在此可以只为千分之一或百分之一毫米。通过纵向过盈配合，内轴部和外轴部轴向地相互接合并挤压位于中间的tpu层。由此就已产生由内轴部、tpu层和外轴部构成的牢固的连接。
也可以结合上述两种接合原理，即一方面粘合tpu层并且另一方面通过纵向过盈配合连接，以实现特定的强度。
作为纵向过盈配合连接的替代，横向过盈配合连接也是可能的，其也可以与粘合tpu层相结合。
在一个变型方案中可以设置多个由一个内轴部和一个外轴部组成的配对，该外轴部与该内轴部通过热塑性聚氨酯层相连接，其中，这些配对彼此同轴地设置，并且通过这些配对能够传递需由轴装置传递的转矩。因此，多个由一个内轴部和一个外轴部组成的配对设置在机械串联连接中，这些配对传递需传递的转矩。内轴部和外轴部之间的接合部中分别设置有tpu层。在此，其中的一些轴部分可以分别与另外两个在相应的搭接区域搭接的轴部分相连接。这样，一个内轴部就可以与两个外轴部相连接，反之亦可。
在一个实施方案中设置有两个内轴部，其通过一个共同的外轴部相互连接，其中，每个内轴部和外轴部之间的接合部中设置有tpu层。以这种方式，可以通过非常紧凑的构造实现更大量的tpu或更大的设置tpu层的(总)搭接区域。由于阻尼性能主要由tpu层单独决定，以这种方式就能够通过相应的设计在更广的范围内实现阻尼值。
通过使tpu层分布在多对轴部分上，能够将每个搭接区域设计为轴向长度较短。由此使轴部分的制造，尤其是接合得以简化。
所述轴连接可以有利地用于测试试样的试验台设备中。该试验台设备可以具有负载装置或驱动装置，例如测力计、涡流制动器等，该装置能够在耦合点处与试样耦合。试样可以是马达、制动器或整个动力总成。在负载装置或驱动装置(一方面)和耦合点(另一方面)之间的转矩流中可以设置轴连接，该轴连接可以具有上述类型的轴装置。特别是，该轴装置可具有由fkv制成的、具有设置其中的tpu层的轴部分。
借助tpu层的尺寸和设计，可以将轴连接的阻尼特性调节在适合试验台要求的范围内。
附图说明
以下借助示例参照附图详细说明本发明的以上和其他优点和特征。其中：
图1示出了根据第一实施方案的轴装置的截面图；以及
图2示出了根据第二实施方案的轴装置的截面图。
具体实施方式
图1示出了轴装置的一部分的截面图，其具有内轴部1和外轴部2。
内轴部1和外轴部2由纤维-塑料复合材料(fkv)制成。在此，特别是碳纤维增强塑料(cfk)已被证明是适合的。
外轴部2设计为中空轴，由此在特定区域，即所谓的搭接区域
在内轴部1和外轴部2之间形成接合部3，在该接合部中设置有热塑性聚氨酯(tpu)层4。在图1所示的区域内，tpu层4在接合部3的整个长度上延伸，也就是在整个搭接区域
在所示的实施例中，接合部3以及相应地tpu层4也设计为中空圆柱形。
图2是示出了另一个实施方案，其中，与图1相同或相似的部件以相同的附图标记表示。
图2所示的轴装置具有两个内轴部，即附图左半部分的内轴部1和附图右半部分的内轴部1'。两个内轴部1、1'分别经由tpu层4、4'与共同的外轴部2连接。在该情况下，轴部分1、1'、2也由fkv材料，例如cfk制成。
如图1中的实施方案那样，在每对轴部分1、1'、2之间形成接合部，该接合部在图2中标记为附图标记3(图中左侧所示的接合部)和3'(图轴右侧所示的接合部)。
根据这种轴装置的不同构造，可以通过确定tpu层4或4'的尺寸实现合适的阻尼特性。
由于tpu的高抗剪强度，内轴部1和外轴部2之间的接合长度，即搭接区域
图2所示的两个tpu层4、4'的串联连接也可以进一步进行，从而使力通过多个tpu部件或tpu层传导。
由于在设置tpu层4、4'的情况下，各个搭接区域
事实证明，tpu和cfk彼此难以接合。因此，可为有意义的是，在各个tpu层4和各个需连接的轴部分(内轴部1、1'、外轴部2)之间的连接面上设置粘合连接。
在第二制造步骤中，除了粘合连接之外，可以通过纵向过盈配合连接实现压力覆盖。对于这种情况，可以为利的是，内轴部1相对于外轴部2的内径具有过盈尺寸，由此产生相应的压力。作为纵向过盈配合连接的替代，横向过盈配合连接也是可能的。
通过引入tpu层，能够实现阻尼的提高并由此实现整个系统的动态特性的改变。特别是，整个系统的阻尼特性和扭转刚度可以有针对性地进行调整。