DE4014400A1 - Verfahren zur herstellung von anschlussflanschen fuer rohre aus faserverstaerktem kunststoffmaterial, insbesondere transaxlerohre oder dergleichen fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Anschlußflanschen aus faserverstärktem Kunststoffmaterial für Rohre, insbesondere Transaxlerohre oder dergleichen für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Verwendung faserverstärkter Formteile aus Kunststoffmaterial ermöglichen in vielen Fällen eine Verringerung des Gewichtes von Funktionsteilen, was vor allem bei rotierenden Teilen den Vorteil einer Verringerung der rotierenden Massen mit sich bringt.

Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung von Anschlußflanschen aus faserverstärktem Kunststoffmaterial für Rohre, werden die Anschlußflansche im Handlaminierverfahren durch Auflegen von Fasermatten auf eine Form von Hand und nachfolgendes Tränken mit Kunststoffmaterial hergestellt. Hingegen wird das ebenfalls aus einem faserverstärktem Kunststoffmaterial hergestellt zylindrische Rohrelement unter Verwendung einer in Wickeltechnik oder Flechttechnik aus Faserrowings hergestellten Armierung erstellt, wobei die Rowings unter einem Wickelwinkel von üblicherweise 45° angelegt werden. Die vom Rohrelement unabhängig hergestellten Anschlußflansche werden anschließend durch Verkleben an die Endbereiche des Rohrelementes angeschlossen.

Aus der unterschiedlichen Herstellungsweise des Rohrelementes einerseits und der Anschlußflansche andererseits ergibt sich, daß die Faserausrichtung in den Anschlußflanschen wesentlich von derjenigen im Rohrelement abweicht, insbesondere in der Weise, daß die Fasern im Anschlußflansch unter einem Winkel von 90° zur Rohrachse ausgerichtet sind, während die Fasern im Rohrelement etwa unter einem Winkel von 45° zur Rohrachse ausgerichtet sind.

Beim Auftreten von Erwärmungen des Rohres, insbesondere eines Transaxlerohres Wärmedehnungen die infolge des unterschiedlich ausgerichteten Faserverlaufes im Rohrelement und im Anschlußflansch im Bereich der Verklebung zu Wärmespannungen führen, die zusätzlich zu den ohnehin vorhandenen Belastungen in der Klebestelle aufgenommen werden müssen und daher zu einem Bruch der Klebestelle führen können.

Darüberhinaus kann das Handlaminierverfahren nur im Rahmen der Einzelfertigung und von Hand ausgeführt werden, woraus sich eine erhebliche Verteuerung der Anschlußflansche ergibt, so daß diese Herstellungsweise der Anschlußflansche für die serienmäßige Herstellung, wie sie beispielsweise für Transaxlerohre oder dergleichen für Fahrzeuge erforderlich ist, zu langsam und auch zu teuer und daher in großen Stückzahlen praktisch nicht anwendbar ist.

Auch hat das Handlminierverfahren den Nachteil, daß der Verarbeiter ständig mit dem nicht ausgehärteten Kunststoffmaterial in Berührung kommt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur reproduzierbaren und serienmäßigen maschinellen Herstellung von Anschlußflanschen aus faserverstärktem Kunststoffmaterial, insbesondere für Transaxlerohre oder dergleichen für Kraftfahrzeuge aufzuzeigen, welches gleichzeitig auch die gleichsinnige Ausrichtung des Faserverlaufes im Rohrelement und in den Anschlußflanschen sowie ein sicheres Verbinden der Anschlußflansche mit dem Rohrelement gewährleistet. Ferner soll eine zur Anwendung des Verfahrens geeignete Gestaltung eines Anschlußflansches und dessen Verbindung mit dem Rohrelement geschaffen werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für die Herstellung der Anschlußflansche jeweils ein Längenabschnitt eines aus einem Diagonalgewebe aus Faserrowings bestehenden endlosen Schlauches verwendet und diese Abschnitte unter einseitiger Aufweitung und unter gleichzeitigem Ausrichten des Faserwinkels zum Faserwinkel des Rohrelementes über den Positivkern einer Injektionsform für den Anschlußflansch gezogen und nach deren Schließen durch Einpressen von Kunststoffmaterial in die Injektionsform mit diesem getränkt sowie nachfolgend ausgehärtet werden.

Die erfindungsgemäße Verfahrensweise gestattet infolge der Verwendung von Abschnitten eines maschinell vorgefertigten endlosen Schlauches mit Diagonalgewebe aus Faserrowings als Armierung eine preiswerte, serienmäßige und reproduzierbare maschinelle Herstellung von Anschlußflanschen mit zu demjenigen des Rohrelementes gleichsinnig ausgerichtetem Faserverlauf der Rowings, wobei die Anwendung des Injektionsverfahrens zum Tränken der Faserarmierung zugleich sehr kurze Zykluszeiten und Vorteile hinsichtlich der Arbeitshygiene dahingehend gewährleistet, als auch jeder Kontakt des Verarbeiters mit dem noch nicht ausgehärteten Kunststoffmaterial ausgeschlossen ist. Besonders vorteilhaft ist dabei auch, daß im erfindungsgemäßen Verfahren auch komplizierte geometrische Formen von Anschlußflanschen realisierbar sind.

Die gleichsinnige Ausrichtung der Faserwinkel einerseits im Rohrelement und andererseits in den Anschlußflanschen bewirkt bei Erwärmungen des Transaxlerohres gleichsinnige Wärmedehnungen, so daß die Wärmespannungen im Bereich der Klebestelle etwa auf Null absinken, woraus naturgemäß eine erhöhte Haltbarkeit und Lebensdauer des Transaxlerohres folgt, die gegebenenfalls auch eine Verringerung der Materialstärke bzw. der gegenseitigen Überlappung von Anschlußflansch und Rohrelement und damit auch eine entsprechende Verringerung des Gewichtes bzw. des Materialaufwandes ermöglicht. Zur Einstellung der erforderlichen Festigkeit oder sonstiger Eigenschaften der Anschlußflansche bzw. des Transaxlerohres kann neben einer Vergrößerung oder Verringerung des Abstandes parallelverlaufender Rowings bzw. des Schlauchdurchmessers ferner auch die Auswahl des verwendeten Fasermaterials, beispielsweise Glas-, Kohle- oder Aramidfasern, herangezogen werden.

Soweit eine besondere Festlegung des Schlauchabschnittes am Positivkern der Injektionsform erforderlich erscheinen sollte, werden die Schlauchabschnitte vor dem Schließen der Injektionsform am Positivkern der Injektionsform mittels eines im Halsbereich der Anschlußflansche angeordneten, umlaufenden Ringes aus Faserrowings befestigt.

Die Schlauchabschnitte können hinsichtlich des Wickelwinkels bzw. des Anstellwinkels ihrer Rowings zur Achse des Anschlußflansches gleichlaufend zum Wickelwinkel der Rowings des Rohrelementes ausgerichtet werden, so daß im Bereich der Verklebung der Anschlußflansche mit dem Rohrelement zwischen beiden Teilen ein gleichgerichteter paralleler Verlauf der Rowings vorliegt.

Das Einpressen von Kunststoffmaterial in die Injektionsform kann mittels Unterdruckunterstützung erfolgen, um eine Blasenbildung oder sonstige Störungen im Kunststoffmaterial auszuschließen.

Zur Erzeugung einer erforderlichen Stärke der Anschlußflansche kann vorgesehen sein, daß zwei oder mehrere Abschnitte eines Gewebeschlauches übereinanderliegend auf den Positivkern der Injektionsform aufgezogen und an diesem festgelegt werden.

Zur Herstellung der Verbindung der Anschlußflansche mit dem Rohrelement ist vorgesehen, daß die Anschlußflansche und die diesen zugeordneten Endbereiche des Rohrelementes geschäftet und die Anschlußflansche in das Rohrelement eingeführt sowie mit diesen verklebt werden.

Die Schäftung von Rohrelement und Anschlußflansch kann durch maschinelle Bearbeitung erfolgen, ebenso kann auch das Verkleben des Anschlußflansches mit dem Rohrelement wenigstens weitgehendst mechanisiert werden.

Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Anschlußflansch kennzeichnet sich dadurch, daß die Armierung der Anschlußflansche durch einen Abschnitt eines endlosen Diagonalgewebeschlauches aus Faserrowings gebildet und der Anstellwinkel der Rowings des Diagonalgewebeschlauches zur Achse des Anschlußflansches gleichsinnig zum Anstellwinkel der Rowings der Armierung des Rohrelementes zu dessen Achse ausgerichtet ist.

Ein mit einem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Anschlußflansch versehenes Rohr, insbesonder Transaxlerohr für Kraftfahrzeuge, kennzeichnet sich dadurch, daß die Endbereiche des Rohrelementes mit einer Schäftung versehen und die Anschlußflansche in ihrem Halsbereich ebenfalls geschäftet und beide Teile im Bereich ihrer ineinandergesteckten geschäfteten Abschnitte mittels Klebung miteinander verbunden sind.

Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beispielbeschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen Abschnitt eines endlosen Diagonalgewebeschlauches für die Armierung von Anschlußflanschen z. B. für ein Transaxlerohr,

Fig. 2 den Positivkern einer Injektionsform zur Herstellung eines Anschlußflansches mit aufgezogenem Abschnitt des Diagonalgewebeschlauches,

Fig. 3 die Befestigung des Diagonalgewebeschlauches am Positivkern der Injektionsform,

Fig. 4 einen Teilschnitt durch die Injektionsform bei eingelegtem Diagonalgewebeschlauch und

Fig. 5 einen Schnitt durch einen Anschlußflansch z. B. für ein Transaxlerohr.

Zunächst wird im Flechtverfahren maschinell ein endloser Diagonalgewebeschlauch 1 mit einem wählbaren Durchmesser D aus Faserrowings 2 hergestellt, dessen Rowings 2 und damit dessen Fasern in einem Abstand d voneinander und unter einem Winkel β zur Schlauchachse geneigt verlaufen. Von diesem Diagonalgewebeschlauch werden der beabsichtigten Länge der Anschlußflansche 3 entsprechende Abschnitte 4 abgelängt und über den Positivkern 5 einer Injektionsform 6 für den Anschlußflansch 3 gezogen, wobei gleichzeitig auch der Verlauf der Rowings 2 unter dem gleichen Winkel β zur Achse des Halses 7 des Anschlußflansches 3 ausgerichtet werden, unter welchem auch die Rowings der Armierung des Rohrelementes zur Rohrachse ausgerichtet sind. Sofern dies erforderlich ist wird der auf den Positivkern 5 der Injektionsform 6 aufgezogene Abschnitt 4 des Diagonalgewebeschlauches noch mittels eines umlaufenden Ringes 8 aus Rowings am Halsbereich des Kernes festgelegt. Anschließend wird die Injektionsform 6 geschlossen und das Kunststoffmaterial vorzugsweise unter Druck über die Eintrittsöffnung 9 in die Injektionsform 6 eingeführt, bis dessen überschüssige Menge über die Austrittsöffnungen 10 wieder aus der Injektionsform 6 austritt. Zur Vermeidung von Blasen oder dergleichen Störungen in der Imprägnierung des Fasermaterials mit Kunststoffmaterial kann an die Austrittsöffnung auch ein Unterdruck angeschlossen sein. Nach dem Aushärten des Anschlußflansches wird die Form geöffnet und der Anschlußflansch entnommen sowie erforderlichenfalls nachbearbeitet, beispielsweise durch Entfernen der Angüsse und dergleichen. Zur Verbindung mit dem Rohrelement des Transaxlerohres wird nunmehr der Anschlußflansch im Bereich seines Halses mit einer Schäftung 11 versehen. Gleichermaßen wird der Endbereich des Rohrelementes des Transaxlerohres mit einer entsprechenden Schäftung versehen. Anschließend werden die geschäfteten Bereiche von Anschlußflansch und Rohrelement ineinandergeführt und miteinander verklebt.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung von Anschlußflanschen für Rohre aus faserverstärktem Kunststoffmaterial, insbesondere Transaxlerohre oder dergleichen für Kraftfahrzeuge, wobei voneinander unabhängig ein zylindrisches Rohrelement mit einer Armierung durch einen Schlauch aus Diagonalgewebe und an dieses anzufügende Anschlußflansche aus faserverstärktem Kunststoffmaterial hergestellt und die Anschlußstutzen anschließend durch Verkleben mit den Endbereichen des zylindrischen Rohrelementes verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß für die Herstellung der Anschlußflansche jeweils ein Längenabschnitt eines aus einem Diagonalgewebe aus Faserrowings bestehenden endlosen Schlauches verwendet und diese Abschnitte unter einseitiger Aufweitung und unter gleichzeitigem Ausrichten des Faserwinkels zum Faserwinkel des Rohrelementes über den Positivkern einer Injektionsform für den Anschlußflansch gezogen und nach deren Schließen durch Einpressen von Kunststoffmaterial in die Injektionsform mit diesem getränkt sowie nachfolgend ausgehärtet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchabschnitte vor dem Schließen der Injektionsform am Positivkern der Injektionsform mittels eines im Halsbereich der Anschlußflansche angeordneten, umlaufenden Ringes aus Faserrowings befestigt werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchabschnitte hinsichtlich des Wickelwinkels bzw. Anstellwinkels ihrer Rowings zur Achse des Anschlußflansches parallel gleichlaufend zum Wickelwinkel der Rowings des Rohrelementes ausgerichtet werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einpressen von Kunststoffmaterial in die Injektionsform mittels Unterdruckunterstützung erfolgt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Abschnitte eines Gewebeschlauches übereinanderliegend auf den Positivkern der Injektionsform aufgezogen und an diesem festgelegt werden.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußflansche und die diesen zugeordneten Endbereiche des Rohrelementes geschäftet und die Anschlußflansche und geschäfteten Endbereiche des Rohrelementes ineinandergeführt sowie miteinander verklebt werden.

7. Im Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 hergestellter Anschlußflansche aus faserverstärktem Kunststoffmaterial und mit einem solchen versehenes Rohr, insbesondere Transaxlerohr aus faserverstärktem Kunststoffmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung der Anschlußflansche durch einen Abschnitt eines endlosen Diagonalgewebeschlauches aus Faserrowings gebildet und der Anstellwinkel der Rowings des Diagonalgewebeschlauches zur Achse des Anschlußflansches gleichsinnig zum Anstellwinkel der Rowings der Armierung des Rohrelementes zu dessen Achse ausgerichtet ist.

8. Rohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Endbereiche des Rohrelementes mit einer Schäftung versehen und die Anschlußflansche in ihrem Halsbereich ebenfalls geschäftet sowie beide Teile im Bereich ihrer ineinandergesteckten geschäfteten Abschnitte mittels Klebung miteinander verbunden sind.