DE102015112173A1

DE102015112173A1 - Anschlussteil für ein rohrförmiges Bauteil aus faserverstärktem Kunststoff sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102015112173A1
Application number: DE102015112173.5A
Authority: DE
Inventors: Michael Franke; Georg Grötzschel
Original assignee: COTESA GmbH
Current assignee: COTESA GmbH
Priority date: 2015-07-27
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2017-02-02
Anticipated expiration: 2035-07-28
Also published as: DE102015112173B4; DE102015112173A8

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Anschlussteil (14) aus faserverstärktem Kunststoff (FVK) für Rohre, umfassend einen hohlzylindrischen Bereich (9), einen Flansch (10) an mindestens einer Stirnseite (11) des hohlzylindrischen Teilbereichs (9), der stoffschlüssig mit dem hohlzylindrischen Teilbereich (9) verbunden oder einteilig mit diesem ausgebildet ist, wobei der Flansch (10) eine Stirnseite (12) und eine Rückseite (13) aufweist, eine glatte oder profilierte Anbindungsfläche des Flansches (10), die formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit einem glatten oder pofilierten Anbindungselement (4) oder einem profilierten Gegenstück eines benachbarten Bauteils verbunden ist. Allen Ausführungsformen der Erfindung ist gemein, dass über die Stirnseite des Flansches die mechanischen Lasten eingeleitet werden können. Dafür ist vorzugsweise ein Anbindungselement formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Flansch verbunden. Über die stoffschlüssige Verbindung des Flansches mit dem Wellenkörper bzw. Hohlzylinderkörper werden die Lasten übertragen. Zur Erzeugung der stoffschlüssigen Verbindung werden mehrere Verfahrensvarianten vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Anschlussteil für ein rohrförmiges Bauteil aus faserverstärktem Kunststoff (FVK) sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Die Anbindung an ein Bauteil aus faserverstärktem Kunststoff (FVK) stellt strukturmechanisch als auch fertigungsseitig große Herausforderungen dar. Der Stand der Technik weist hier vielzählige Variationen auf, wie der Lastpfad in die zylindrische Fläche der Welle eingeleitet werden kann. Gegenwärtig werden verschiedenste Techniken hierzu angewendet.
Einige Varianten lassen sich unter dem Begriff „Differentialbauweise“ zusammenfassen. Zum Beispiel beschreibt die CA 2 313 656 C ein Einpressen eines Flansches in ein Rohr, wobei eine Krafteinleitung über die Mantelfläche des Flansches und eine Kraftübertragung durch Kraftschluss erfolgt. Aus der DE 10 2007 018 082 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein Flansch in einer Welle aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) eingepresst und verklebt wird, wobei ein Vernieten des Flansches und der CFK-Welle in radialer Richtung erfolgt. In der DE 10 2007 051 517 A1 ist eine Hohlwelle zur formschlüssigen Verbindung mit einem Lasteinleitungselement beschrieben.
Andere Varianten lassen sich dem Begriff “Integralbauweise” zuordnen. So ist aus der DE 10 2005 020 907 A1 das Anformen einer Hohlstruktur an die Innenkontur von Lasteinleitungselementen bekannt. Dabei erfolgt die Krafteinleitung über die Mantelfläche des Lasteinleitungselements. Die Kraftübertragung findet durch Formschluss, Kraftschluss und Stoffschluss statt.
In der DE 10 2007 015 909 A1 ist eine Hohlform mit integral ausgeformten Krafteinleitungselementen beschrieben, wobei die Kraftübertragung stoffschlüssig erfolgt.
Die DE 101 48 950 A1 beschreibt eine CFK-Struktur mit Krafteinleitungselementen. Mittels Harzinjektionsverfahren (RTM-Technologie) erfolgt eine Überführung von der flächigen in eine zylindrische Form über Flechtschläuche und anschließend eine Tränkung mit Harz.
Bei vielen technologischen Ansätzen, wie zum Beispiel dem Einpressen, wird ein nachgelagerter Fügeprozess notwendig. Solche Fügeprozesse sind oft von verminderter Prozessstabilität, großen Toleranzschwankungen und erhöhten Kosten geprägt, bzw. muss hier sehr genaue und damit kostenintensive Anlagentechnik beschafft werden. Häufig wird die Ankopplung eines Anbindungselements über in Längsrichtung des Bauteils verlaufende Formelemente erreicht. Dies bedingt in nahezu allen Fällen die Notwendigkeit von metallischen Anbindungselementen, die das Bauteilgewicht stark erhöhen. Die Fertigung dieser metallischen Bauteile erhöht infolge ihrer Komplexität außerdem den Bauteilpreis.
Das Umwickeln von Flanschen erfordert eine äußerst genaue Ausrichtung der Bauteile zueinander, das heißt zum Beispiel eine Konzentrizität der Flansch-Achsen sowie Planlauf und Rundlauf.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Anschlussteil aus faserverstärktem Kunststoff bereitzustellen und eine Technologie zur Anbindung von FVK-Hohlkörpern zu ermöglichen, bei der schwere und teure metallische Anbindungselemente vermieden werden. Darüber hinaus sollte die Technologie effektiv und reproduzierbar sein und geringe Herstellungszeiten aufweisen.
Die Aufgabe wird durch ein Anschlussteil für ein rohrförmiges Bauteil aus faserverstärktem Kunststoff (FVK) mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Ein erfindungsgemäßes Anschlussteil umfasst:

• einen hohlzylindrischen Teilbereich,
• einen Flansch an mindestens einer Stirnseite des hohlzylindrischen Teilbereichs, wobei der Flansch stoffschlüssig mit dem hohlzylindrischen Teilbereich verbunden oder einteilig mit diesem ausgebildet ist und eine Stirnseite und eine Rückseite aufweist, und
• eine glatte oder profilierte Anbindungsfläche des Flansches, die formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit einem glatten oder pofilierten Anbindungselement oder einem profilierten Gegenstück eines benachbarten Bauteils verbunden ist, wobei im Falle eines Anbindungselements dieses den hohlzylindrischen Teilbereich vorzugsweise am Übergang zum Flansch zumindest teilweise ringförmig umschließt und eine formgebende Oberfläche aufweist, die mit der Rückseite des Flansches formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden ist.

Unter einem hohlzylindrischen Bereich oder Teilbereich ist im Rahmen dieser Erfindung ein Bereich zu verstehen, der hohlzylindrisch im Sinne eines allgemeinen Zylinders im mathematischen Sinne geformt ist. Neben dem häufigsten Fall, dem hohlen Kreiszylinder, sind somit zum Beispiel auch hohle elliptische Zylinder oder hohle Prismen eingeschlossen. Gleiches gilt für alle weiteren im Rahmen der Erfindung verwendeten Begriffe mit den Adjektiven „zylindrisch“ bzw. „hohlzylindrisch“.
Gegenstand der Erfindung ist eine Flanschverbindung an einem rohrförmigen Bauteil. Die Aufgabe der Fügeverbindung ist es, anliegende Lasten zwischen Fügepartnern zu übertragen. Sowohl das Rohr als auch das Anschlussteil sind gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung aus faserverstärktem Kunststoff (FVK) ausgeführt. Der Flansch kann sowohl als solches separat gefertigt als auch aus dem Rohr geformt werden. Für eine Ankopplung an vor- oder nachgelagerten Elementen (Flansche) wird während des formgebenden Prozesses bzw. des Härteprozesses vorzugsweise ein profiliertes Anbindungselement angeformt. Es wäre außerdem denkbar, anstelle des Anformens des Flansches an das Anbindungselement nur die profilierte Anbindungsfläche des Flansches auszuprägen und mit dem nächsten Anbauteil formschlüssig anzubinden.
Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der Lastpfad über die Stirnfläche des Flansches eingeleitet werden kann. Das heißt, dass der Lastpfad über den einleitenden Flanschbereich zu einer hohlzylindrischen Welle führt. Die Verbindung zwischen Flansch und Welle muss somit den mechanischen Anforderungen entsprechen. Hinsichtlich der auftretenden Belastung im Lasteinleitungsbereich, der Stirnfläche des Flansches, werden beispielsweise mit dem Anformen eines Anbindungselements (Formschluss) Maßnahmen getroffen, um die Kraft gleichmäßig in die FVK-Struktur einleiten zu können. Alternativ oder zusätzlich besteht die Möglichkeit eines Stoffschlusses zwischen dem Anbindungselement und dem Flansch. Im Falle eines zusätzlichen Stoffschlusses kann somit ein zweiter Lastpfad integriert werden. Das glatte oder profilierte Anbindungselement kann unter anderem aus faserverstärktem Kunststoff (FVK) oder aus einem Metall oder einer Metalllegierung bestehen. Die Profilierung des Anbindungselements kann als ein Dreiecksprofil, ein Trapezprofil oder als ein Rechteckprofil ausgeprägt sein.
Wie bereits erwähnt, ist allen Ausführungsformen der Erfindung gemein, dass über die Stirnseite bzw. Stirnfläche des Flansches die mechanischen Lasten eingeleitet werden können. Dafür kann ein Anbindungselement formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Flansch verbunden sein. Über die stoffschlüssige Verbindung des Flansches mit dem Wellenkörper bzw. Hohlzylinderkörper werden die Lasten übertragen. Zur Erzeugung der stoffschlüssigen Verbindung werden folgende Verfahrensvarianten vorgeschlagen:
Ein Verfahren zur Herstellung eines Anschlussteils umfasst nach einer ersten Verfahrensvariante die folgenden Verfahrensschritte:

a) Einlegen eines profilierten Anbindungselements sowie eines vorzugsweise mehrlagigen Vorgeleges aus faserverstärktem Kunststoff (FVK) in eine Umformeinheit mit einem hohlzylindrischen Aufnahmeraum, wobei das profilierte Anbindungselement eine formgebende Oberfläche und eine Öffnung in deren Mitte aufweist und derart ausgerichtet wird, dass sich die Öffnung über einem Eingang des hohlzylindrischen Aufnahmeraums befindet und die formgebende Oberfläche des profilierten Anbindungselements um die Öffnung herum quer zur Zylinderachse des hohlzylindrischen Aufnahmeraums orientiert ist,
b) Umformen eines Teilbereichs des flächigen Vorgeleges in eine hohlzylindrische Geometrie durch teilweises Einführen des Vorgeleges in den hohlzylindrischen Aufnahmeraum und Anformen zumindest eines Teils des sich außerhalb des hohlzylindrischen Aufnahmeraums befindlichen Teilbereichs des Vorgeleges an die formgebende Oberfläche des profilierten Anbindungselements, wodurch sich ein Flansch bildet.

Die bestehende Aufgabenstellung wird somit dahingehend gelöst, dass das Bauteil flächig aus einem mehrlagigen Vorgelege aus faserverstärktem Kunststoff (FVK) vorgefertigt wird, welches vorzugsweise aus einem vorimprägnierten Halbzeug besteht. Das Vorgelege beinhaltet hierbei Halbzeuge aus UD-Prepreg, deren Lagen den jeweilig gewünschten Faserwinkel aufweisen. In die Umformeinheit, die auch als Aushärteeinheit dienen kann, wird ein profiliertes Anbindungselement eingelegt und auf diesem das Vorgelege platziert. Vorzugsweise mithilfe eines Dornes wird das flächige Vorgelege in die zylindrische Geometrie überführt und an das profilierte Anbindungselement angeformt. Mithilfe des profilierten Anbindungselements ist es möglich, Momente und Kräfte gleichmäßig in die FVK-Struktur einleiten zu können.
In einer alternativen Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden Verfahrensschritte:

a) Einlegen eines profilierten Anbindungselements und einer vorzugsweise aus einem mehrlagigen Gelege vorgefertigten zylindrischen Hohlwelle in eine Umformeinheit mit einem hohlzylindrischen Aufnahmeraum, wobei das profilierte Anbindungselement eine formgebende Oberfläche und eine Öffnung in deren Mitte aufweist und derart ausgerichtet wird, dass sich die Öffnung über einem Eingang in den hohlzylindrischen Aufnahmeraum befindet und die formgebende Oberfläche des profilierten Anbindungselements um die Öffnung herum quer zur Zylinderachse des hohlzylindrischen Aufnahmeraums orientiert ist, und wobei die zylindrische Hohlwelle durch den Eingang teilweise in den zylindrischen Aufnahmeraum eingeführt wird, wobei das profilierte Anbindungselement die Hohlwelle zumindest teilweise umschließt,
b) Umformen zumindest eine Teilbereichs der zylindrischen Hohlwelle außerhalb des zylindrischen Aufnahmeraums der Umformeinheit in ein quer zur Zylinderachse des hohlzylindrischen Aufnahmeraums orientiertes flächiges Gelege und Anformen dieses Geleges an die formgebende Oberfläche des profilierten Anbindungselements.

Hierbei wird die bestehende Aufgabenstellung dahingehend gelöst, dass zunächst ein zylindrischer Körper, die Hohlwelle, hergestellt wird. In einer Umformeinheit, die auch als Aushärteeinheit dienen kann, wird das Anbindungselement positioniert und die Hohlwelle eingeführt. Vorzugsweise mithilfe eines Silikon- oder Folienschlauches wird der zylindrische Körper bereichsweise in ein flächiges Gelege umgeformt und an das profilierte Anbindungselement ebenfalls mithilfe eines/des Silikon- oder Folienschlauches angeformt.
Es ist auch möglich, beide oben genannten Varianten miteinander zu kombinieren. Ein solches Verfahren zur Herstellung eines Anschlusselements umfasst

a) das Einlegen • eines profilierten Anbindungselements, das eine formgebende Oberfläche und eine Öffnung aufweist, • eines aus einem faserverstärkten Kunststoff vorgeformten Anschlusselements mit einem hohlzylindrischen Teilbereich und einem Flansch an einer Stirnseite des hohlzylindrischen Bereichs, wobei der Flansch eine Stirnseite und eine Rückseite aufweist, und • einer zylindrischen Hohlwelle in eine Umformeinheit mit einem hohlzylindrischen Aufnahmeraum, wobei • das profilierte Anbindungselement, das eine formgebende Oberfläche und eine Öffnung aufweist, so ausgerichtet wird, dass sich die Öffnung des profilierten Anbindungselements über einem Eingang in den hohlzylindrischen Aufnahmeraum befindet und die formgebende Oberfläche des profilierten Anbindungselements um die Öffnung herum quer zur Zylinderachse des hohlzylindrischen Aufnahmeraums orientiert ist, • der hohlzylindrische Teilbereich des vorgeformten Anbindungselements zumindest teilweise in den hohlzylindrischen Aufnahmeraum der Umformeinheit eingeführt ist, während sich der Flansch über der formgebenden Oberfläche des quer zur Hohlzylinderachse orientierten profilierten Anbindungselements befindet, und • die zylindrische Hohlwelle teilweise in den zylindrischen Aufnahmeraum eingeführt und dabei bereichsweise vom hohlzylindrischen Teilbereich und dem Flansch des Anschlusselements konzentrisch umschlossen ist,
b) Umformen der Hohlwelle durch Expansion der Hohlwelle und Anpressen an den hohlzylindrischen Teilbereich und die Stirnseite des Flansches vom vorgeformten Anschlusselement und Anformen der Rückseite des vorgeformten Flansches an das profilierte Anbindungselement, so dass eine formschlüssige Verbindung zwischen Anbindungselement und dem Flansch und eine stoffschlüssige Verbindung des Flansches mit dem Wellenkörper der Hohlwelle erzeugt wird.

Die bestehende Aufgabenstellung wird gemäß dieser Ausführungsform dahingehend gelöst, dass durch eine Kombination der beiden erstgenannten Vefahrensvarianten die Flanschverbindung realisiert wird. Das profilierte Anbindungselement, der vorgeformte Flansch und eine zylindrische Hohlwelle werden in eine Umformeinheit, die auch als Aushärteform dienen kann, gelegt und nach außen kompaktiert, vorzugsweise mithilfe eines Silikon- oder Folienschlauches.
In allen genannten Verfahrenvarianten ist es möglich, das Anbindungselement nach der Formung der profilierten Anbindungsfläche des Flansches durch die formgebende Oberfläche des Anbindungselementes wieder zu entfernen. Die profilierte Anbindungsfläche des Flansches kann dann mit einem Gegenstück eines benachbarten Bauteils verbunden werden.
Die Vorteile der Erfindung bestehen in einer Reduktion aufwändiger nachgelagerter Prozesse (Fügen), einer konstruktiv einfachen Umsetzung der Anbindungsproblematik und – bei der Verwendung von Vorgelegen – in einem hohen Automatisierungspotential und geringen Zykluszeiten.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
1: Einlegen eines profilierten Anbindungselements und Vorgeleges,
2: Umformen des Vorgeleges und Anformen an das profilierte Anbindungselement,
3: Einlegen des profilierten Anbindungselements und zylindrischer Hohlkörper in der Umformeinheit,
4: Umformen des Hohlkörpers und Anformen an ein profiliertes Anbindungselement,
5: Einlegen des profilierten Anbindungselements, eines vorgeformten Flansches und des zylindrischen Hohlkörpers in die Umformeinheit und
6: Umformen des Hohlkörpers und Anformen an das profilierte Anbindungselement.
Die 1 zeigt einen Querschnitt einer Umformeinheit 1 mit einem senkrecht orientierten hohlzylindrischen Aufnahmeraum 2, der einen Eingang 3 aufweist. Über dem Eingang 3 wird ein profiliertes Anbindungselement 4, das in der Mitte mit einer Öffnung 5 versehen ist, angelegt. Unter einem profilierten Anbindungselement 4 ist ein Anbindungselement 4 mit einer formgebenden Oberfläche 6 zu verstehen. Dabei wird das profilierte Anbindungselement 4 derart ausgerichtet, dass sich die Öffnung 5 über dem Eingang 3 des hohlzylindrischen Aufnahmeraums 2 befindet und die formgebende Oberfläche 6 des profilierten Anbindungselements um die Öffnung 5 herum quer zur Zylinderachse 7 des hohlzylindrischen Aufnahmeraums 2 orientiert ist. Es wird ein flächiges mehrlagiges Vorgelege 8 für das zu fertigende Anschlusselement vorgefertigt. Das Vorgelege 8 besteht bevorzugt aus einem vorimprägnierten Halbzeug. Das Vorgelege 8 beinhaltet dabei vorzugsweise Halbzeuge aus unidirektionalem Prepreg, deren Lagen den jeweilig gewünschten Faserwinkel aufweisen. In die Umformeinheit 1 wird nach dem Einlegen des profilierten Anbindungselements 4 das Vorgelege 8 auf diesem Anbindungselement 4 platziert.
Wie die 2 zeigt, wird mithilfe eines (nicht gezeigten) Dornes, der in den hohlzylindrischen Aufnahmeraum 2 eingeführt wird, ein Teilbereich 9 des flächigen Vorgeleges 8 in eine hohlzylindrische Geometrie 9 überführt und ein daran anschließender Teilbereich 10 des flächigen Vorgeleges 8 an die im Wesentlichen formgebende Oberfläche 6 des quer zur Hohlzylinderachse 7 orientierten Anbindungselements 4 angeformt, so dass sich ein Flansch 10 an der Stirnseite 11 des geformten hohlzylindrischen Teils 9 bildet. Der Flansch 10 selbst weist eine Stirnseite 12 und eine Rückseite 13 auf, wobei die Rückseite 13 mit der formgebenden Oberfläche 6 des Anbindungselements 4 korrespondiert. Beide Teilbereiche 9, 10 bilden zusammen mit dem profilierten Anbindungselement 4 das Anschlussteil 14. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Umformeinheit 1 auch als Aushärteeinheit für das Anschlussteil 14 genutzt werden. Mithilfe des profilierten Anbindungselements 4 ist es möglich, Momente und Kräfte gleichmäßig in die Faserverbundkunststoff-Struktur einzuleiten. Das profilierte Anbindungselement 4 kann in Form eines Metallteils oder eines Kunststoffteils ausgeführt sein.
Die 3 und 4 zeigen schematisch jeweils in einer Querschnittdarstellung der Umformeinheit 1 eine alternative Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zunächst wird dabei ein zylindrischer Hohlkörper 15 in Form einer Hohlwelle 15 aus einem mehrlagigen Gelege hergestellt. In der Umformeinheit 1 wird das quer zur Hohlzylinderachse 7 orientierte Anbindungselement 4 mit der Öffnung 5 über dem Eingang 3 des hohlzylindrischen Aufnahmeraums 2 positioniert und die Hohlwelle 15 konzentrisch zum hohlzylindrischen Aufnahmeraum 2 teilweise in diesen eingeführt. Dabei umschließt das Anbindungselement 4 die Hohlwelle 15 ringförmig, so dass die formgebende Oberfläche 6 des profilierten Anbindungselements 4 um die Öffnung 5 herum quer zur Hohlzylinderachse 7 orientiert ist. Mithilfe eines nicht gezeigten, innerhalb der Hohlwelle 15 platzierten Silikon- oder Folienschlauches wird die Hohlwelle 15 durch Ausdehnung des Silikon- oder Folienschlauches zumindest teilweise, nämlich außerhalb, in 4 oberhalb des zylindrischen Aufnahmeraums 2 der Umformeinheit 1 in ein quer zur Hohlzylinderachse 7 orientiertes flächiges Gelege 16 umgeformt und dieser Teilbereich 16 dann mithilfe des Silikon- oder Folienschlauches an die formgebende Oberfläche 6 des profilierten Anbindungselements 4 angeformt, wie die 4 zeigt. Dieser Teilbereich 16 bildet dann den Flansch 10 des Anschlussteils 14.
Die 5 und 6 zeigen in Querschnittsdarstellungen der Umformeinheit 1 ein Verfahren, welches als eine Kombination der beiden oben genannten Verfahrensvarianten angesehen werden kann. Dabei werden, wie in der 5 gezeigt, im ersten Schritt ein profiliertes Anbindungselement 4, ein vorgeformtes Anschlusselement 14a sowie eine zylindrische Hohlwelle 15a in die Umformeinheit 1 gelegt. Dabei wird das profilierte Anbindungselement 4 derart ausgerichtet, dass sich die Öffnung 5 über dem Eingang 3 eines hohlzylindrischen Aufnahmeraums 2 der Umformeinheit 1 befindet und die formgebende Oberfläche 6 des profilierten Anbindungselements um die Öffnung 5 herum quer zur Zylinderachse 7 des hohlzylindrischen Aufnahmeraums 2 orientiert ist. Wie die 5 zeigt, weist ein Teilbereich 9a des vorgeformten Anschlusselements 14a eine hohlzylindrische Geometrie 9a auf. Ein daran anschließender Teilbereich 10a bildet einen quer zur Hohlzylinderachse 7 orientierten Flansch 10a an der Stirnseite 11a des hohlzylindrischen Teilbereichs 9a. Der Flansch 10a umfasst eine Stirnseite 12 und eine Rückseite 13. Der hohlzylindrische Teilbereich 9a ist zumindest teilweise in den hohlzylindrischen Aufnahmeraum 2 der Umformeinheit 1 eingeführt, während sich der Flansch 10a über der formgebenden Oberfläche 6 des – wie der Flansch 10a – ebenfalls quer zur Hohlzylinderachse 7 orientierten profilierten Anbindungselements 4 befindet. Die zylindrische Hohlwelle 15a wird teilweise in den zylindrischen Aufnahmeraum 2 eingeführt, wobei sie vom vorgeformten Anschlusselement 14a konzentrisch umschlossen wird.
Wie die 6 schematisch zeigt, wird die Hohlwelle 15a im zweiten Schritt nach außen gepresst. Dies geschieht mit Hilfe eines nicht gezeigten Silikon- oder Folienschlauches. Mithilfe des innerhalb der Hohlwelle 15a platzierten Silikon- oder Folienschlauches wird die Hohlwelle 15a durch Ausdehnung des Silikon- oder Folienschlauches teilweise, nämlich oberhalb des zylindrischen Aufnahmeraums 2 der Umformeinheit 1 des Anbindungselements 4 und des Flansches 10a in ein quer zur Hohlzylinderachse 7 orientiertes flächiges Gelege 16a umgeformt und dieser Teil 16a dann mithilfe des Silikon- oder Folienschlauches an den Flansch 10a des vorgeformten Anschlusselements 14a gepresst. Dieser Teilbereich 16a bildet dann zusammen mit dem Flansch 10a des vorgeformten Anschlusselements 14a den Flansch des gesamten Anschlussteils 14. Der auf den Teilbereich 16a erzeugte Druck wirkt auch auf den hohlzylindrischen Teilbereich 9a und den vorgeformten Flansch 10a, der dadurch mit seiner Rückseite 13 an die formgebende Oberfläche 6 des profilierten Anbindungselements 4 angeformt wird. Das heißt, mit Hilfe des Expandierens des nicht gezeigten Silikon- oder Folienschlauches wird das aus dem profiliertes Anbindungselement 4, dem vorgeformten Anschlusselement 14a und der zylindrischen Hohlwelle 15a zusammengesetzte Anschlussteil kompaktiert. Auch in diesem Fall kann die Umformeinheit 1 als Aushärteeinheit für das zusammengesetzte Anschlussteil 14 genutzt werden. Mit diesem Verfahren wird eine formschlüssige Verbindung zwischen Anbindungselement 4 und Flansch 10a und eine stoffschlüssige Verbindung des Flansches 10a sowie des gesamten Anschlusselements 14a mit dem Wellenkörper der Hohlwelle 15a erzeugt.
Bezugszeichenliste

1: Umformeinheit,
2: hohlzylindrischer Aufnahmeraum
3: Eingang (in den hohlzylindrischen Aufnahmeraum)
4: profiliertes Anbindungselement
5: Öffnung (des profilierten Anbindungselements 4)
6: formgebende Oberfläche (des profilierten Anbindungselements 4)
7: Zylinderachse des hohlzylindrischen Aufnahmeraums,
8: Vorgelege
9: Teilbereich des Vorgeleges 8 mit hohlzylindrischer Geometrie, hohlzylindrischer Teil, hohlzylindrischer Bereich
9a: Teilbereich (eines vorgeformten Anschlusselements 14a), hohlzylindrischer Teilbereich
10: Teilbereich des Vorgeleges 8, der an das profilierte Anbindungselement 4 angeformt wird, Flansch
10a: Flansch (eines vorgeformten Anschlusselements 14a), Teilbereich
11: Stirnseite des hohlzylindrischen Teilbereichs 9 des Vorgeleges 8
11a: Stirnseite des hohlzylindrischen Teilbereichs 9 (des vorgeformten Anschlusselements 14a)
12: Stirnseite des Flansches
13: Rückseite des Flansches
14: Anschlussteil
14a: vorgeformtes Anschlusselement
15: zylindrischer Hohlkörper, Hohlwelle
15a: zylindrischer Hohlkörper, Hohlwelle
16: flächiges Gelege, Teilbereich der zylindrischen Hohlwelle 15 außerhalb des zylindrischen Aufnahmeraums 2
16a: flächiges Gelege, Teilbereich der zylindrischen Hohlwelle 15 außerhalb des zylindrischen Aufnahmeraums 2

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CA 2313656 C [0003]
DE 102007018082 A1 [0003]
DE 102007051517 A1 [0003]
DE 102005020907 A1 [0004]
DE 102007015909 A1 [0005]
DE 10148950 A1 [0006]

Claims

Anschlussteil (14) aus faserverstärktem Kunststoff (FVK) für Rohre, umfassend einen hohlzylindrischen Bereich (9), einen Flansch (10) an mindestens einer Stirnseite (11) des hohlzylindrischen Teilbereichs (9), der stoffschlüssig mit dem hohlzylindrischen Teilbereich (9) verbunden oder einteilig mit diesem ausgebildet ist, wobei der Flansch (10) eine Stirnseite (12) und eine Rückseite (13) aufweist, eine glatte oder profilierte Anbindungsfläche des Flansches (10), die formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit einem glatten oder pofilierten Anbindungselement (4) oder einem profilierten Gegenstück eines benachbarten Bauteils verbunden ist.
Anschlussteil (14) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbindungselement (4) den hohlzylindrischen Teilbereich (9) am Übergang zum Flansch (10) zumindest teilweise ringförmig umschließt und eine formgebende Oberfläche (6) aufweist, die mit der Rückseite (13) des Flansches (10) formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden ist.
Anschlussteil (14) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbindungselement (4) aus einem Metall oder aus faserverstärktem Kunststoff (FVK) besteht.
Anschlussteil (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil des Anbindungselements (4) im Querschnitt als ein Dreiecksprofil, ein Trapezprofil oder ein Rechteckprofil ausgeprägt ist.
Anschlussteil (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieses aus einem mehrlagigen Gelege (8) aus faserverstärktem Kunststoff (FVK) gefertigt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Anschlussteils (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: a) Einlegen eines profilierten Anbindungselements (4) sowie eines mehrlagigen Vorgeleges (8) aus faserverstärktem Kunststoff (FVK) in eine Umformeinheit (1) mit einem hohlzylindrischen Aufnahmeraum (2), wobei das profilierte Anbindungselement (4) eine formgebende Oberfläche (6) und eine Öffnung (5) aufweist und derart ausgerichtet wird, dass sich die Öffnung (5) über einem Eingang (3) in den hohlzylindrischen Aufnahmeraum (2) befindet und die formgebende Oberfläche (6) des profilierten Anbindungselements (4) um die Öffnung (5) herum quer zur Zylinderachse (7) des hohlzylindrischen Aufnahmeraums (2) orientiert ist, b) Umformen eines Teilbereichs (9) des flächigen Vorgeleges (8) in eine hohlzylindrische Geometrie durch teilweises Einführen des Vorgeleges (8) in den hohlzylindrischen Aufnahmeraum (2) und Anformen zumindest eines Teils des sich außerhalb des hohlzylindrischen Aufnahmeraums befindlichen Teilbereichs (10) des Vorgeleges (8) an die formgebende Oberfläche (6) des profilierten Anbindungselements (4), wodurch sich ein Flansch (10) bildet.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mehrlagige Vorgelege (8) aus faserverstärktem Kunststoff (FVK) vorgefertigt wird, welches aus einem vorimprägnierten Halbzeug besteht, wobei das Vorgelege Halbzeuge aus UD-Prepreg beinhaltet, deren Lagen den jeweilig gewünschten Faserwinkel aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Vorgelege mithilfe eines Dornes in die zylindrische Geometrie überführt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Anschlussteils (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: a) Einlegen eines profilierten Anbindungselements (4) und einer vorgefertigten zylindrischen Hohlwelle (15) in eine Umformeinheit (1) mit einem hohlzylindrischen Aufnahmeraum (2), wobei das profilierte Anbindungselement (4) eine formgebende Oberfläche (6) und eine Öffnung (5) aufweist und derart ausgerichtet wird, dass sich die Öffnung (5) über einem Eingang (3) in den hohlzylindrischen Aufnahmeraum (2) befindet und die formgebende Oberfläche (6) des profilierten Anbindungselementes (4) um die Öffnung (5) herum quer zur Zylinderachse (7) des hohlzylindrischen Aufnahmeraums (2) orientiert ist, und wobei die zylindrische Hohlwelle (15) durch den Eingang (3) teilweise in den zylindrischen Aufnahmeraum eingeführt wird, wobei das profilierte Anbindungselement die Hohlwelle (15) zumindest teilweise umschließt, b) Umformen zumindest eines Teilbereichs (11) der zylindrischen Hohlwelle (15) außerhalb des zylindrischen Aufnahmeraums 2 der Umformeinheit (1) in ein quer zur Zylinderachse (7) des hohlzylindrischen Aufnahmeraum orientiertes flächiges Gelege (16) und Anformen dieses Geleges (16) an die formgebende Oberfläche (6) des profilierten Anbindungselements (4).
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Körper der Hohlwelle (15) bereichsweise mithilfe eines Silikon- oder Folienschlauches in das flächige Gelege (16) umgeformt und an das profilierte Anbindungselement (4) ebenfalls mithilfe eines/des Silikon- oder Folienschlauches angeformt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Anschlusselements (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: a) Einlegen • eines profilierten Anbindungselements (4), das eine formgebende Oberfläche (6) und eine Öffnung (5) aufweist, • eines aus einem faserverstärkten Kunststoff vorgeformten Anschlusselements (14a) mit einem hohlzylindrischen Teilbereich (9a) und einem Flansch (10a) an einer Stirnseite (11) des hohlzylindrischen Bereichs (9a), wobei der Flansch (10a) eine Stirnseite (12) und eine Rückseite (13) aufweist, und • einer zylindrischen Hohlwelle (15a) in eine Umformeinheit (1) mit einem hohlzylindrischen Aufnahmeraum (2), wobei • das profilierte Anbindungselement (4), das eine formgebende Oberfläche (6) und eine Öffnung (5) aufweist, so ausgerichtet wird, dass sich die Öffnung (5) des profilierten Anbindungselements (4) über einem Eingang (3) in den hohlzylindrischen Aufnahmeraum (2) befindet und die formgebende Oberfläche (6) des profilierten Anbindungselements (4) um die Öffnung (5) herum quer zur Zylinderachse (7) des hohlzylindrischen Aufnahmeraums (2) orientiert ist, • der hohlzylindrische Teilbereich (9a) des vorgeformten Anbindungselements (14a) zumindest teilweise in den hohlzylindrischen Aufnahmeraum (2) der Umformeinheit eingeführt ist, während sich der Flansch (10a) über der formgebenden Oberfläche (6) des quer zur Hohlzylinderachse (7) orientierten profilierten Anbindungselements (4) befindet, und • die zylindrische Hohlwelle (15a) teilweise in den zylindrischen Aufnahmeraum (2) eingeführt und dabei bereichsweise vom hohlzylindrischen Teilbereich (9a) und dem Flansch (10a) des Anschlusselements (14a) konzentrisch umschlossen ist, b) Umformen der Hohlwelle (15a) durch Expansion der Hohlwelle (15a) und Anpressen an den hohlzylindrischen Teilbereich (9a) und die Stirnseite (12) des Flansches (10a) vom vorgeformten Anschlusselement (14a) und Anformen der Rückseite des vorgeformten Flansches (10a) an das profilierte Anbindungselement (4), so dass eine formschlüssige Verbindung zwischen Anbindungselement (4) und dem Flansch (10a) und eine stoffschlüssige Verbindung des Flansches (10a) mit dem Wellenkörper der Hohlwelle (15a) erzeugt wird.