WO2016008858A1 - Faserverbundwerkstoff-verbindungsabschnitt und herstellverfahren - Google Patents

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WO2016008858A1
WO2016008858A1 PCT/EP2015/066000 EP2015066000W WO2016008858A1 WO 2016008858 A1 WO2016008858 A1 WO 2016008858A1 EP 2015066000 W EP2015066000 W EP 2015066000W WO 2016008858 A1 WO2016008858 A1 WO 2016008858A1
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WO
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fiber
connecting portion
faserumlenkelement
long fibers
fibers
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PCT/EP2015/066000
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Thomas Pfaff
Michael Magin
Uwe Schmitt
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Institut Für Verbundwerkstoffe Gmbh
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    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/68Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
    • B29C70/86Incorporated in coherent impregnated reinforcing layers, e.g. by winding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/30Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/302Details of the edges of fibre composites, e.g. edge finishing or means to avoid delamination
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/02Shafts; Axles
    • F16C3/026Shafts made of fibre reinforced resin
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/08Members specially adapted to be used in prestressed constructions
    • E04C5/085Tensile members made of fiber reinforced plastics

Definitions

  • This invention relates to a connecting portion on a long fiber composite fiber structure for connecting the fiber composite structure to a connector. Furthermore, the invention relates to a long-fiber fiber composite component, a power transmission assembly and a manufacturing method for the connecting portion.
  • Force introduction elements can be fastened in this way.
  • DE 3834266 A1 discloses a device for anchoring a rod-shaped tension member of fiber composite material.
  • the tension member is screwed for power transmission in a nut.
  • the surface of the tension member is provided for this purpose with ribs and depressions.
  • the projections are essentially formed by matrix material, so that they have a significantly lower strength than the fiber strength.
  • Fiber composite material is between the nut and the thread on the tension member one Soft layer arranged, which leads to a significant compliance of the compound, which is disadvantageous in many cases.
  • Fiber composite material around which is applied to form a tread a hard outer shell, which carries an external thread.
  • the hard outer sheath is e.g. applied by thermal spraying (see DIN EN 657) or by laser melting of metal powder and thereby structured outside, wherein the application of liquid metal creates an intimate connection between the outer surface of the fiber composite core and the hard outer sheath. Disadvantage must forces in the middle of the
  • Fiber composite core are transmitted via shear forces in its matrix to the hard outer sheath.
  • Fiber composite component can be connected via a threaded portion made of fiber composite material with a corresponding counterpart.
  • the fibers extend in the threaded portion and the adjoining component portion in the longitudinal direction of the threaded portion.
  • a core is screwed into the fiber bundle, which is to form the threaded portion, which carries an external thread which approximately corresponds to the external thread, which is to have the threaded portion.
  • the thread flanks have a sinusoidal or wavy profile along which the fibers pass, surrounding the core.
  • the fibers of the threaded portion for screwing the core are arranged within a counter-mold with corresponding sinusoidal internal thread flanks, so that the fibers are given their course.
  • the object of the invention is therefore to provide a solution to the existing connection methods for fiber composite components, the strength of long fibers also in the connection area largely exploited, and thus a light and solid
  • the invention relates to a connecting portion for a long fiber composite fiber structure or a fiber composite component, are used in the long fibers for power transmission.
  • the connecting section is provided for connection to a connection device.
  • the connecting portion has in its interior at least one Faserumlenkelement with a first Faserumlenkabêt, are deflected by the first long fibers in their course. Further, the connecting portion on the same or on a second Faserumlenkelement on a second Faserumlenkabêt, through which the fiber direction of second long fibers is deflected.
  • the first deflection section is spatially separated from the second deflection section.
  • the first attachment projection is through the first fiber deflection element and the first long fibers and the second
  • Faserumlenkabites en no transverse to the fiber direction immediately adjacent Faserumlenkabitese on a Faserumlenkelement meant.
  • the first and second Faserumlenkabites have a distance in the fiber direction to each other.
  • fastening projections thus described may be disposed along a single fastening portion in a helical fiber deflecting member, they are still considered to be distinguishable portions unless they are juxtaposed along the helical fiber deflecting member and extend different distances in the connecting portion as viewed in the fiber direction.
  • a fastening protrusion may be a non-completely fiber-enclosed location of the connecting portion. Alternatively, however, it is conceivable that along the outer surface - zl - a fastening projection consistently long fibers run.
  • An attachment portion may also be disposed inside a tube at an inner tube wall.
  • a Faserumlenkabêt is arranged at or near an outer surface of a Faserumlenkelements. Therefore, long fibers preferably follow the course of a portion of an outer surface of a fiber deflecting element. Preferably, the long fibers are straight except at the deflecting points of the Faserumlenkiata.
  • Attachment section run, split and distributed over several mounting projections. Since the long fibers can have a very high strength, the formation of only one fastening projection in many cases is not sufficient to transfer the transferable with the long fibers force in another component.
  • the Faserumlenk 1952 are made of fiber composite material.
  • a Faserumlenkelement may, if the connecting portion is tubular or rod-shaped, be formed as a circumferential position.
  • the long fibers are bonded cohesively to the surface of the Faserumlenkemia.
  • long fibers of the connecting portion are in one
  • Faserumlenkelements forms a matrix for the long fibers.
  • connection device is made of fiber composite material.
  • the design features and principles proposed for the threaded portion in this patent application may also be applied to the connector.
  • the connecting portion is materially separated from the connecting device. Then, a relative movement between the connecting portion and the connecting device is possible under load, whereby voltage peaks can be reduced.
  • the connecting section can also be connected to the connecting device in a material-locking manner, in particular by gluing or by a common matrix. This can be advantageous in particular for the transmission of torsional forces.
  • the long fibers can be at + and - 45 degrees to a longitudinal direction of the
  • Connection portion in which preferably tensile and compressive forces are transmitted, be arranged, in particular they may be arranged in at least one 45 ° position.
  • Torsion transfer it is preferable to provide layers with fiber directions alternating between about +45 degrees and about -45 degrees with respect to the tension-compression direction of the connection portion.
  • a +45 degree layer then extends to the Faserumlenkelement, is deflected at this and runs under -45 degrees away from the Faserumlenkelement.
  • a bias on peripheral layers in particular in a Faserumlenkelement, applied to clamp the torsionslasttragenden fibers.
  • the bias can be built in the non-bonded structures by the relative movement.
  • the long fibers may be arranged along an outer surface of a Faserumlenkelements. Preferably, they are embedded in this surface.
  • the fiber deflecting element may serve to prevent the fastening projection from over-deflecting forces from a mating surface of a connecting device. This can be achieved in a particularly simple manner by using the fiber deflecting element as a ring or
  • Faserumlenkelement is helically formed. Such a geometry is particularly intrinsic to radial forces and can spatially distribute introduced forces. Forces acting on the Faserumlenkelement be continued by the Faserumlenkelement and preferably combined with opposing forces, in particular at a location that the
  • the fastening projection is adapted to engage a counter surface of a
  • connection section to be connected.
  • An advantage of the embodiment of the connection section according to the invention is that the long fibers can run continuously as far as the fastening projection and, as a result, little or no forces between them must be transferred to the long fibers by means of shear forces over the matrix. In this way, the strength of the long fibers can be exploited very well. In addition, forces are effectively introduced by the long fibers in the Faserumlenkelement by wrapping the Faserumlenkelements, so that this power transmission to the
  • Fastening tab serves by removing the fastening projection from the inside of the
  • connection section Supports connection section.
  • forces can be transmitted between different locations of the Faserumlenkelements, which may be relevant for nonuniform contact with a counter surface. Due to the good utilization of the strength of the long fibers, a low weight of the connecting portion is achieved.
  • Connection section also shows a very good bearing behavior and is therefore particularly suitable for lightweight construction.
  • long fibers preferably run around a fiber deflection element, so that they are deflected thereon at least approximately in the opposite direction.
  • Long fibers in this case preferably form a loop around the fiber deflecting element.
  • the fiber deflecting element is preferably at least partially, preferably substantially or completely inside the connecting portion and arranged so that it in
  • Connection with the deflected long fibers causes the expression of a fastening projection on a surface of the connecting portion on which in particular a form-fitting force in the connecting portion can be introduced.
  • the wrap of the Faserumlenkelements may be in the case of looped long fibers about half a turn; However, it is also conceivable to provide a whole, one and a half or more revolutions of the wrap. In one complete revolution, the fibers generally continue in the same direction in which they extend to the Faserumlenkelement, but also run around the Faserumlenkelement in
  • the loops may be open or closed and may for example be sewn, knitted or knit to the latter. It is therefore also conceivable that the Faserumlenkelement passes through mesh of a knitted or knitted fabric.
  • the connecting portion is an end portion of the
  • One or more attachment protrusions are preferably located near or at a free end of the connection portion.
  • the connecting portion is formed substantially in a plane and thus forms a flat portion.
  • the connecting portion is alternatively configured tubular or rod-shaped.
  • the fiber deflecting element is formed as a straight rod, as a ring or as a helically wound element.
  • a longitudinal axis of the fiber deflecting member crosses the fiber direction of fibers that wrap around it.
  • the longitudinal direction of the connecting portion can be between 0 and almost 90 °.
  • the fiber angle is very small and is for example a few degrees, for example in order to achieve a high rigidity in the circumferential direction.
  • the connecting portion can absorb more torsion and longitudinal force, preferably in a range of 45 °, e.g. for high
  • a fiber angle of at least approximately 0 ° is particularly preferred.
  • the longitudinal direction of the Faserumlenkelements is less than 90 ° to the longitudinal direction of the connecting portion, results for the crossing angle between the longitudinal direction of the Faserumlenkelements and the fiber longitudinal direction an angle of 90 ° minus the fiber angle.
  • the longitudinal axis is an imaginary central axis and can also be curved.
  • the Faserumlenkelement is designed as a circular ring.
  • the fiber deflecting element has a circular cross-section transversely to its longitudinal axis.
  • the Faserumlenkelement is formed as a tubular element or as an element made of solid material.
  • the Faserumlenkelement is essentially made of metal or plastic. Faserderlenkieri of fiber reinforced
  • Plastic are used, wherein the fibers in annular or helical Faserumlenk instituten preferably at least with a directional portion in the circumferential direction and preferably completely in the circumferential direction, arranged and in particular from
  • the Faserumlenkelement is preferably impact resistant, so that it can absorb shock and impact forces, spread over a larger area and thus weaken, and thus protects the behind in the direction of impact part of the fiber composite, which is sensitive to shock in many cases. Such loads may occur, for example, during transport or assembly, while a load in the intended operation is typically at least predominantly static.
  • the Faserumlenkelement can also the
  • An annular or helical Faserumlenkelement may by its approximately circular
  • Outline support a tubular connecting portion when it is arranged in such, while a straight bar can support a flat connecting portion.
  • the crossing angle at which the fibers cross the longitudinal axis is preferably chosen so that, depending on the friction between the fiber deflecting element and the fiber, the fiber does not slip on the fiber deflecting element. However, if the fiber angle of fibers passing to the fiber deflection element at least approximately coincides with the fiber angle at which these fibers pass away from the fiber deflection element, then FIG In many cases, no or only small forces in the circumferential direction, so that the friction between the Faserumlenkelement the fiber is of little relevance, which is why such a case is preferred.
  • connection section and its complementary connection section if the friction is increased
  • a substance with higher friction than the base material is arranged on the surface or the surface of the connecting portion has a roughness, which has a higher friction result than a typical smooth surface of a conventional fiber plastic -Verbundes.
  • the friction-increasing substance may be, for example, a coating with a rubber-like material or a paste with friction-increasing particles, such as corundum.
  • the connection section may, for example, have a metallic surface at the connection point, which may possibly be smooth.
  • a plurality of fiber deflecting elements and / or a plurality of sections of a fiber deflecting element are arranged therein. These each form a fastening projection.
  • Portions of a fiber deflecting element can also be imaginary sections of a helical fiber deflecting element, such as one turn of the helix, in particular with a 360 ° winding angle.
  • the fastening projections are preferably arranged one behind the other in a force introduction direction, in particular starting from a free end of the connecting portion. Accordingly, fiber deflection elements are arranged in such a way.
  • the fastening projections or the Faserumlenkiata are arranged parallel to each other.
  • the fastening projections have uniform distances from one another.
  • the attachment projections are all on the same surface of the
  • connection portion for example on an outer contour of a tubular or rod-shaped connecting portion.
  • the attachment projections can also be on one Be arranged inner contour of a tubular connecting portion. It is also conceivable, fastening projections on several surfaces or multiple sections of a
  • a connecting portion in which a fastening projection has a flat surface on its exterior. This is at an angle of 15 ° to 75 °, preferably 30 to 60 °, particularly preferably 45 ° to a
  • connection device Power transmission direction for tensile and / or compressive forces from the connecting portion to the connecting device (20, 130, 260). Due to the inclined, but even surface, it is possible that a portion of the connection device slides along this surface.
  • the slope of the surface is preferably arranged in the direction of tensile and compressive forces, which are transmitted between the connecting portion and the connecting device.
  • the connection device is not materially connected to the connecting portion. Due to the slope of the surface to the train-pressure direction tensile and compressive forces are first deflected from the train-pressure direction. The tensile and compressive forces cause radial forces.
  • the Faserumlenketti can be designed ring or helical.
  • the circumferential forces can be absorbed by long fibers which extend in the Faserumlenk instituten in the circumferential direction. In this way, the stresses of the joint can be absorbed by tensile or compressive forces with high utilization of the strength of Faserumlenk institute.
  • the attachment portion comprises on its exterior two inclined surfaces, wherein the direction of skewing of the two surfaces with respect to a tensile and compressive force direction are opposite to each other.
  • the two surfaces have at least approximately the same helix angles with respect to the tensile and compressive directions, but are arranged opposite to each other like the leg angles of an equiangular triangle. Tensile and compressive forces then have the same effect as a radial force.
  • the surfaces can have the same dimensions. Between the surfaces, a radius is preferably arranged, over which the one surface merges into the other surface.
  • the long fibers extend at least in sections in such a flat surface. As a result, forces are transferred from the long fibers to a point where they can be converted into the radial forces.
  • the surface can be designed with such a length that an embedding of the long fibers in the surface is sufficient to make them strong by virtue of their cohesive connection with the matrix
  • Connect connecting portion that wrap around or further deflection of the long fibers can be omitted.
  • the connecting portion and the connecting device the long fibers are compressed in their matrix, so that delamination becomes difficult.
  • long fibers can extend over both surfaces.
  • the deflection of the long fibers is supported by two adjacent Faserumlenk instituten. Again, one will continue in the direction of the
  • Fiber composite material arranged first Faserumlenkelement causes a distraction of the long fibers from the direction from which they arrive.
  • Faserumlenkelement is located with respect to the first Faserumlenkelement on the other side of the long fibers. After being deflected by the first fiber deflecting element, the long fibers can run along a surface of the second fiber deflecting element. At the deflection portion of the first Faserumlenkelements the second Faserumlenkelement can be designed complementary to the shape, so that the long fibers or cavities between the two Faserumlenkettin can be arranged. If the long fibers run over two surfaces and a point in between, a change in the direction of curvature of the long fibers can take place, the first direction of curvature passing through the first
  • Faserumlenkelement is effected and the second direction of curvature is effected by the course on the surface of the second Faserumlenkelements.
  • the fibers pass both on their way to the fiber deflecting element and on their way away from the fiber deflecting element on the same side of an adjacent Faserumlenkelements.
  • This side of the Faserumlenkelements is in the direction of the core material of the connecting portion
  • the core material is to be understood as meaning the material of the connection section which does not form the fastening projections.
  • the core material In a rohrformigen connecting portion, the core material is in the pipe wall and thus ends at the pipe inside. This course increases the wrap angle of the fibers around the fiber deflecting element.
  • a Faserumlenkelement arranged inside the tube said side is thus directed in the direction of the tube outer, while arranged at an outside
  • Faserumlenkelement is directed to the tube interior.
  • the latter also applies to a rod-shaped connecting portion.
  • Wrap angle can be further increased. Still further, the wrap angle can be increased by additional circulation of the fiber around the fiber deflecting element. These measures cause the friction between the fibers and the
  • Faserumlenkelement is increased, and also to the fact that the Faserumlenkelement is arranged reinforced exposed with respect to the course of the fibers, so that on the outer surface of the connecting portion of the fastening projection, which is generated by the Faserumlenkelement, particularly prominent.
  • Attachment projection reached.
  • the merging of the fibers on the adjacent fiber deflecting element causes increased friction between the back and forth portions of the fibers and between these portions of the fibers and the adjacent fiber deflecting element, increasing the force to pull the loop out of position about the fiber Fiber deflecting result.
  • the same effect also has the increase in friction between the fibers and the looped Faserumlenkelement due to a larger wrap angle.
  • the plurality of fastening projections result in multiple and therefore smaller jumps in stiffness in the connecting section, which has advantages for a uniform flow of force and thus serves for lightweight construction.
  • the connecting portion the connecting portion
  • the long fibers of each of the layers form loops, each associated with a respective layer
  • Connecting portion must be transferred by means of a fastening projection from one layer to another position, which usually takes place by shear forces in the matrix. Because this can be omitted, the strength of the long fibers is very well utilized.
  • the Faserumlenk institute when the Faserumlenk institute are arranged one behind the other in the direction of the introduction of force, it is preferred that the Faserumlenk outcome are arranged in the same order as the respective associated layers are stacked one above the other. So it is possible that the outermost layer of the fiber composite of a
  • Faserumlenkelement is deflected and does not continue at this point, while the other layers continue to extend there.
  • the outermost layer can in turn be deflected by a fiber deflecting element on the subsequent fiber deflecting element, while the other layers continue to move on and so forth, in particular until the last layer is deflected by its fiber deflecting element at a free end of the connecting section.
  • the innermost layer is thus guided at the free end completely outwards and thereby available for the delivery of the forces carried in her via a separate attachment portion outside, without forces must be directed to another location.
  • the Faserumlenketti mechanically protect the respective underlying, ongoing layers from shocks and impacts.
  • the repeated deflection of the outermost layer results in a tapering in the direction of one end of the connecting portion Häftung.
  • the cross-section of the connecting portion preferably corresponds to the forces that last until the last
  • connection section long fibers end after the looping around of a fiber deflecting element or the deflection at one end
  • Faserumlenkelement It is alternatively also conceivable that long fibers run back after the wrapping of a Faserumlenkelements to the point from which they are to the
  • Faserumlenkelement run, but this means that between the Faserumlenkelement and this point, the fibers extend twice, which brings a corresponding strength of this compound with it. Such strength can be in some cases from the
  • Compound portion rotates in the case of a loop, the end is that ends; however, it is also conceivable that one end of a fiber that orbits the fiber deflecting member toward the exterior of the connecting portion is the terminating end.
  • a gusset formed from the fiber deflecting element and a fiber wrapping around it is filled with plastic, in particular a hardened resin, so that the fiber does not run freely. It is conceivable that fibers in such a gusset or in a plastic-filled transitional hollow edge between a
  • the one or more fastening projections are outside of the connecting portion
  • Faserumlenkelement is formed as a ring, there is a
  • the Faserumlenkelement helical, so there is an external thread or an internal thread. Such a thread can be screwed into a corresponding mating thread of a receptacle for the connecting portion and thus serve the power transmission.
  • the position of the connecting portion relative to the recording can be adjusted via the depth of engagement. If multiple fiber deflectors or imaginary sections of a single
  • Faserumlenkelements they may have the same or different diameters along the force introduction direction.
  • the diameters may increase towards a free end of the connecting portion.
  • at least approximately results in a conical spout of the connecting element, wherein the cone tip is directed away from the connection device.
  • Such a spout may be advantageous because it the positive connection between the connecting portion and a
  • circular rings are preferably used as fiber deflection elements.
  • a friction increasing substance is disposed on the surface of the connection portion, or the surface of the connection portion has a friction increasing roughness.
  • This has the advantage that fibers running obliquely, in particular at 45 °, on the fiber deflecting element do not move along a longitudinal axis of the fiber deflecting element due to tensile forces. This can be effected, for example, by increasing the friction between the fibers and the fiber deflecting element.
  • a friction-increasing material such as a fine-grained hard material, in particular a filler for the matrix
  • the fabric can be applied to the Faserumlenkelement before it is covered with fibers.
  • the teeth or edges may stop or hamper the slipping of the fibers.
  • the outer contour may also include oblique sections which are more perpendicular to the direction of the force-introducing part of a fiber than the longitudinal direction of the Faserumlenkelements.
  • a long fiber composite fiber member having a connecting portion according to any of the embodiments described above is proposed.
  • a fiber composite component may be formed as a rod or tube. Particularly preferred is at one or two opposite ends a provided according to the invention connecting portion.
  • the rod or tube may be formed as a tension-compression element, whereupon the fiber directions in the rod or tube may be optimized. In particular, a large proportion of fibers with fiber direction in
  • a rod or a tube as external threaded rod, wherein the external thread can be continuous or not continuous.
  • a tube may also be configured as an internally threaded tube, wherein the internal thread may also be continuous or not continuous.
  • a power transmission assembly in which a connecting portion according to the invention with a complementary shape
  • Counter section of a connection device is connected to the power transmission.
  • This counterpart section may, for example, be a mating thread, such as an internal thread or an external thread, or a form-fitting connection section enclosing
  • Split counterpart executed or realize a positive connection technology, such as a bayonet lock, in conjunction with a correspondingly shaped connection portion.
  • two adjacent fastening projections of the connecting portion are spaced such that in the space between them
  • Mounting projection of the connection device can be arranged approximately the same size. In this way, identical or similar fastening projections can be provided on the connecting portion and on the connecting device.
  • a thread can be realized on the connecting portion.
  • a mating mating thread may be provided on the mating device, the threads being most preferably made the same using the features of the previously described embodiment.
  • the geometry and in particular the cross section and, accordingly, the spacing of the connecting portion may be provided on the mating device, the threads being most preferably made the same using the features of the previously described embodiment.
  • connection portion is provided at least one Faserumlenkelement.
  • Faserumlenkelement To the Faserumlenkelement long fibers are wound, along the
  • the long fibers thereby form a loop.
  • the result is a fastening projection on an outer surface of the connecting portion by the Faserumlenkelement and the wrapped around it fibers.
  • the Faserumlenkelement remains at least partially in the interior of the connecting portion and forms part of this.
  • the loop is sewn, knitted or knitted. This can take place after the long fibers have been looped around the fiber deflecting element. Alternatively, this may take place prior to the application of the long fibers to the Faserumlenkelement, in which case the Faserumlenkelement is pushed through the loop.
  • the connecting section is made of fiber bundles, for example of rovings,
  • Fiber tapes, prepregs or flexible or flexibilized Pultrusionsettin can result in a looping with such a fiber bundle at the same time a variety of loops of individual fibers.
  • a connecting section according to one of the preceding described embodiments is produced.
  • the Faserumlenkelement is helical.
  • the fibers forming the loops are passed through the interior of the helix, the resulting attachment projection forms an external thread. If the fibers are guided along the outside of the helix, the result is a fastening projection which forms an internal thread.
  • the fibers can be impregnated in the RTM process. Pre-impregnated fibers can also be used.
  • fiber material may be delivered from a stationary fiber delivery device.
  • a stationary fiber delivery device Preferably, at least One end of the helix has a space between the turns of the helix accessible from the end of the helix.
  • a loop of long fibers from the end of the helix can be introduced by these generated by looping around the free end of the helix or a prefabricated loop is placed over the free end of the helix.
  • a relative movement is effected between the helix and the loops. For this, the loops can be held and the helix rotated; However, it is also conceivable to hold the helix and move the loops on this.
  • this can be rotated with the already deposited long fibers and / or moved along its central axis.
  • the direction of introduction of the long fiber into the gap and the selection of the gap may be varied.
  • the long fibers can then be pulled inside the helix.
  • the long fibers can be deposited outside.
  • two helices each at one end of a
  • Fiber composite component are located, occupied by loops.
  • the fibers can connect the two helices. In this way, a tension-compression element can be produced with threads at both ends.
  • the connecting section is produced using one or more fiber tapes or / and one or more flexible or flexibilized, preferably unidirectional pultrusion elements or / and one or more fiber mats and / or one or more prepregs.
  • selected ones of the stated starting materials are placed around a fiber deflecting element, wherein at the same time forms a variety of loops.
  • several layers of such starting materials are stacked on top of each other, each individual layer being placed around its own fiber deflecting element. More preferably, each layer does not extend to the Faserumlenkelement the underlying layer, but is further inside the
  • a connecting portion may be made by laying around one or more fiber deflecting elements. After laying the starting materials of the connecting portion or a fiber composite component with the connecting portion may subsequently a
  • Impregnation in the RTM process take place.
  • the starting materials may also be pre-soaked. Subsequently, the connecting portion or the
  • Hardened fiber composite component This manufacturing method is particularly suitable for flat connection sections. However, it is also conceivable to produce rod-shaped or tubular variants with sufficiently narrow starting materials by placing them around annular or helical fiber deflection elements. This can take place in particular on a winding mandrel.
  • the connecting portion is made of braided hose.
  • one end of the braided tube is slipped around a Faserumlenkelement.
  • the Faserumlenkelement may in particular be a ring, which is preferably annular.
  • a plurality of braiding tubes can be arranged one inside the other and each slipped around a separate Faserumlenkelement.
  • Tuck-in with annular Faserumlenk instituten be provided, wherein at least one ring of a braided hose is shaped so that it can be plugged through a ring of another, provided for arranging around this braided hose around braided hose. Then, the rings at the beginning of pulling the braided tubes each other through each other inserted and the prefabricated braided tubes are drawn into each other. It is conceivable to deform rings for insertion and to deform back into their original shape after insertion. It is also conceivable to use non-circular rings, for example with an elliptical shape or in the form of an elongated chain link, which can be plugged together because of this shape. With one and in particular with a plurality of such Faserumlenk instituten a connection partner of a
  • Bayonet closure can be generated. Preference is given to several such items
  • the rings are preferably made so stable that forces from fibers, at the positions of the support to the other connection partner does not take place, to the support points of the
  • Fixing origin can be forwarded. It is conceivable that
  • Fixing projection is turned inside out or for an internal mounting projection to the outside around a ring.
  • Figure 1 schematically shows a perspective view of a first embodiment of
  • Figure 2 schematically shows the same perspective view of the first embodiment of the
  • FIG. 3 shows a cross section through the first embodiment of the connecting portion with five fiber layers in a perspective view
  • FIG. 4 shows an enlarged detail from FIG. 3 with fiber deflecting elements
  • Figure 5 schematically shows a cross section through a power transmission assembly, in which
  • Figure 6 schematically shows a cross section through a fourth embodiment of
  • Figure 8 schematically shows a cross section through a fifth embodiment of
  • FIG. 9 schematically shows a perspective view of a long-fiber fiber composite component with a sixth embodiment of the connection section. 10 shows a cross section through the sixth embodiment of the connecting portion in a partially installed situation
  • FIG. 11 shows a cross section through a seventh embodiment of the connection section in a partially installed situation
  • FIG. 12 shows a cross section through an eighth embodiment of the connection section in a partially installed situation
  • FIG. 13 shows a cross section through a ninth embodiment of the connection section in a partially installed situation
  • FIG. 14 shows a cross section through a tenth embodiment of the connection section in a built-in situation
  • FIG. 15 shows a cross section through an eleventh embodiment of the connecting section in a built-in situation
  • FIG. 16 shows a cross section through a twelfth embodiment of the connection section in a built-in situation
  • Figure 17 is a cross-section through a thirteenth embodiment of the
  • Figure 18 is a cross-section through a fourteenth shown in perspective
  • connection section in a built-in situation. 1 shows a perspective schematic representation of a first embodiment of the connecting portion 1.
  • the connecting portion 1 is designed tubular. There are shown four fiber layers 2, 3, 4, 5 of the connecting portion 1, which extend to the right of Figure 1 to the western part of the not fully illustrated
  • Fiber composite component continue and thus are shown only at their end. For the visibility of the illustrated fiber layers 2, 3, 4, 5 further fiber layers surrounding the fiber layers 2, 3, 4, 5 are omitted.
  • two fastening projections 12b and 13b are shown on the left in Figure 1 shown free end of the connecting portion 1. These include two Faserumlenkiata formed as circular rings or as two turns of a helixformigen Faserumlenkelements. The Faserumlenkiata are surrounded by the fiber layers 2 and 3 and therefore not directly visible.
  • the fastening projections 12b and 13b protrude radially beyond the outer contour of the smooth portion of the fiber layers 2, 3, 4, 5 extending to the rest of the fiber composite component.
  • the fastening projections 12b and 13b are spaced from each other. So can a counter contour between the
  • Fastening projections 12 and 13 engage to transmit forces by positive engagement. Details of the fiber layers 2 and 3, such as the rovings that comprise them, are not shown for the sake of simplification.
  • Faserumlenketti 14, 15, 16 and 17 are arranged, which are similar to the non-visible Faserumlenk institute the mounting projections 12 b and 13 b formed.
  • the Faserumlenk institute 14 and 15 are partially shown wrapped by rovings 4a and 5a of the fiber layers 4 and 5, wherein the rovings 4a and 5a respectively form a loop open on one side.
  • the fibers of all fiber layers 2, 3, 4, 5 each extend through the inner opening of Faserumlenk institute 13, 14, 15, 16, the respective Faserumlenkelement 12, 13, 14, 15 of the fiber layers 2, 3, 4, 5 respectively in the direction from the free end of the connecting portion 1 are adjacent.
  • the fiber layer 4 is a 0 ° -fiber layer whose rovings 4a in the longitudinal direction of the
  • Run connecting portion 1 The rovings 4a wrap around her accordingly
  • the fiber layer 5 is a fiber layer with rovings 5 a running obliquely to the longitudinal direction of the connecting section 1, for example at an angle of approximately 45 °. This position is thus to accommodate
  • the surface of the connecting portion 10 in particular on one, several or all fastening projections 12b, 13b, be provided with a material which is one compared to the base material increased friction between the connecting portion 1 and the connecting device leads.
  • the surface of the connecting portion 1, in particular on some or all fastening projections 12b, 13b be roughened in order to increase the friction.
  • rovings 4a, 5a are denoted by reference numerals for reasons of clarity, the reference numerals 4a, 5a each mean all rovings of their layer. This also applies to the rovings 6a in FIGS. 2, 3 and 4. Deviating from the illustration shown in FIG. 1, in the finished state of the connecting section, preferably all the fiber deflecting elements, except the innermost ones, are arranged
  • Figure 2 largely corresponds to Figure 1, wherein like elements are designated by like reference numerals. In this regard, reference is made to the description of Figure 1.
  • an additional fiber layer 6 is shown in Figure 2, the rovings 6a the
  • Loop around fiber deflecting element 16 It is a 0 ° fiber layer.
  • Faserumlenkelement 17 remains without wrapping through a fiber layer. It serves as Faserumlenkelement 17 farthest from the free end of the connecting portion 1 of increasing the wrap angle of the rovings 6a to the Faserumlenkelement 16, wherein the rovings 6a are part of the outermost fiber layer 6 of the connecting portion 1. This is accomplished by passing the rovings 6a through the interior of the annular or helical fiber deflecting element 17.
  • Figure 3 shows a cross section through the connecting portion 1 of Figure 2, which extends in the longitudinal direction thereof.
  • the fiber layers 2 to 6 and their stratification clearly visible.
  • the fiber deflecting elements 12 to 17 each have the same distance from their neighbors.
  • each of the fiber layers 2 to 6 are each provided by one of the fiber deflecting elements 13 to 17 which faces its own fiber deflecting element 12-16 in a direction from the free end of the fiber
  • Connecting portion 1 is adjacent, toward the interior of the
  • Connecting portion 1 is urged, so that the wrap angle increased by their respective Faserumlenkelement 12-16.
  • FIG. 4 shows an enlarged detail from FIG. 3, which comprises the fiber deflecting elements 12 to 17. The details described with reference to FIG. 3 are even more clearly visible here. According to the cutting direction, the oblique rovings 5a are cut obliquely.
  • Figure 5 shows a longitudinal cross section through a power transmission assembly 30, which shows a connecting portion 10 according to the invention in a second embodiment.
  • the connecting portion 10 is in a form complementary complementary portion 24 a
  • the connecting section 10 has a helical fiber deflecting element 18 which comprises individual windings 12 to 17 which essentially correspond to the annular fiber deflecting elements in FIGS. 12 to 17 in FIGS. 1 to 4 correspond.
  • the helical Faserumlenkelement 18 of the connecting portion 10 are separated from each other.
  • the Faserumlenkelement 18 and the portions of the fiber layers 2 to 6 wrapped around it form a fastening projection in the form of an external thread at the free end of the connecting portion 10.
  • the fiber layers 2 to 6 spiral around each other and form an overall view of a single continuous fiber layer.
  • the fiber layers 2 to 6 can be regarded as individual revolutions of a spiral which they form in a cross-section transverse to the longitudinal direction of the connecting portion 10. It is conceivable that fibers of the fiber layers 2 to 6 are arranged obliquely and intersect other fibers, whereby the exact scheme of a spiral and the continuity in the view can be broken as a single fiber layer.
  • Connecting portion 10 is screwed, comprises a substantially tubular base body 21st
  • the mating portion 24 includes at a free end, which is directed to the connecting portion 10, to the externally threaded
  • Connecting portion 10 and the counter portion 24 makes it possible to adjust the axial length of the power transmission assembly 30 by means of the screwing.
  • Connecting device 20 may have a transverse bore 23 through which a screw aid can be inserted, which can accommodate screwing moments.
  • the transverse bore 23 can also serve to fasten the connection device 20 to a further, not shown, component, which may be, for example, a rod inserted therethrough.
  • Figure 6 shows a cross section through a fourth embodiment of the connecting portion 1, which is designed substantially rohrformig.
  • the fourth embodiment is similar in many respects to the embodiments described above, in particular with regard to the wrapping of fiber deflecting elements and the formation of a plurality of fiber layers 8 arranged one above the other.
  • the connecting section 1 has six annular Faserumlenkiata 12 to 17, which surround the connecting portion on the outside thereof.
  • the connecting portion 1 may also be equipped with a helical Faserumlenkelement not shown, which has approximately six revolutions, and which in addition to its helical shape has a conical overall outer contour. With such a Faserumlenkelement the fastening projection is as
  • the diameters of the rings 12 to 17 or the revolutions of the helical Faserumlenkelements decrease in the direction of the free end of the connecting portion 1 from.
  • the centers of the rings 12 to 17 lie in the cross section shown on each side of the connecting portion 1 each on an imaginary
  • Center line M which has an angle to the longitudinal axis L of the connecting portion 1.
  • the rings 12 to 17 or the revolutions of a distance from each other at least approximately equal to a dimension of a ring or a rotation in the direction of the center line M in the cross section shown.
  • the inner contour of the tubular connecting portion 1 is at least approximately cylindrical.
  • FIG. 7 shows the fourth embodiment of the connecting portion 1 inside a connecting device 30 shown in FIG. 6. Identical features are designated by the same reference numerals and will not be described again separately. Reference is made to the description of the preceding figures.
  • the connection device 30 has a to the
  • Outer contour of the connecting portion 1 substantially complementary shape inner contour.
  • One or more fastening projections of the connecting portion 1 extend in associated recesses in the interior of the connecting device 30. If the
  • Faserumlenkelement 18 is helical, it is in the recess to an internal taper thread and thus typically only a single tortuous recess.
  • the contour of the recesses 32 to 37 in the cross section shown in Figure 7 at least partially circular arc.
  • the internal thread preferably has no undercuts. In the tapered thread of the connecting portion 1 shown undercuts in the associated internal thread of the
  • Connecting device 30 cause that they can not be screwed into each other. If it is a connecting portion 1 with a cylindrical external thread, in which the center line M is aligned parallel to the longitudinal axis L, undercuts are also conceivable. Preferably, projections between the recesses fill the Gaps between the fastening projections of the connecting portion 1 at least to a greater extent. In this way, a large contact surface between the threaded partners and a high strength of these projections and the
  • connection device 30 can be provided, for example.
  • B. is designed divisible or in one piece to include the annular mounting projections.
  • the connection device can be embodied, for example, as a part which is molded in a natural manner around the connection section, for example as an injection-molded part, which in particular can be inserted by inserting the part
  • Connecting portion can be made in an injection molding machine.
  • the diameter about the longitudinal axis L of each of the depressions 32 to 37 then preferably corresponds in each case essentially to the diameter of the respectively formed fastening projections formed by the rings 12 to 17.
  • the connection device 30 preferably extends over all parts of the attachment projection or projections.
  • the connection device 30 preferably has a substantially cylindrical outer contour.
  • the outer periphery is provided with a conventional external thread 31. With such an external thread, the connection device 30 can be screwed into another component and thus form an adapter between, for example, a tubular tensile-pressure rod of fiber composite material with the connecting portion 1 and the further component.
  • Figure 8 shows a fifth embodiment of the connecting portion 1 in a cross section along a longitudinal axis L.
  • the connecting portion 1 is formed substantially tubular and has fastening projections on its inner surface.
  • Fixing projections are formed by means of fiber deflecting elements 12 to 17, which may be formed as rings or as a single helically wound Faserumlenkelement 18.
  • the fastening projections may therefore be designed as annular beads or as an internal taper thread which opens towards the free end of the connecting portion 1.
  • fibers which loop around a fiber deflecting element 12 to 17 or one turn of a helical fiber deflecting element 18 pass the outside of a fiber deflecting element 12 to 17, 18 adjacent in a direction away from the free end of the connecting section 1 ,
  • the fibers mentioned normally do not run through the interior of such an adjacent fiber deflecting element 12 to 17, 18. In this way, the Fixing projections in the interior of the mounting portion. Due to the above construction results in a Suftung, in the course of the free end of the
  • the diameters of the rings or turns of a Faserumlenkelements 18 about the longitudinal axis L take the free end of the connecting portion 1 towards.
  • Faserumlenk sculpture 12 to 17 are preferably on a center line M, which extends at an angle to the longitudinal axis L.
  • the outer contour of the connecting portion 1 is preferably cylindrical. In each case a Faserumlenkelement 12 to 17 or a turn of a
  • Faserumlenkelements 18 may be surrounded by a fiber layer, so that the adjoining the connecting portion 1 tube is formed essentially of a fiber layer stack 8.
  • An unillustrated connection device for the connecting portion 1 may comprise a screw-fitting external taper thread or be formed in one piece in the interior of the connecting portion, in particular as an injection molded part, wherein the
  • connection portion for the preparation of the connection device can be inserted into an injection molding machine.
  • the connection device can be designed in several parts, so that it can be inserted into the interior of the connection section 1 and spread there, such that a positive connection between the fastening projections and the connection device results.
  • FIG. 9 shows a perspective view of an elongate long fiber composite fiber component in a sixth embodiment of the connecting portion 110. At both ends in the longitudinal direction of the fiber composite component, such a connecting portion 110 is arranged. The two connecting portions are interconnected by a stack 101 of fiber layers. In contrast to the embodiments of connecting sections described above, each of the
  • the Faserumlenk institute 113 to 117 are designed as solid material round rods. They are each surrounded by one of the fiber layers of the stack 101 of fiber layers. In this way, the Faserumlenk institute 113 to 117 each form a fastening projection.
  • the sections of adjacent fiber layers, each around her Faserderlenkelement are wound, as shown, each other in the longitudinal direction of the fiber composite component to touch.
  • a final wedge 102 is arranged on the fastening projections 113, 114, 115, 116, 117 opposite side of the connecting portion 110.
  • the said side of the connecting portion 110 is connected, that is, the number of supporting fibers decreases toward its free end.
  • Faserumlenkettin a trained as a section Faserumlenkelement with the connecting portion 110 can bend away transversely to the longitudinal direction of the connecting portion 110 and thus with a counter surface disengage, if not prevented.
  • the final wedge 102 extends the surface of the lowest fiber layer in FIG. 9 in its plane in the region of the stack 101 of fiber layers between the connecting sections 110 in the direction of the free end of the connecting section 110
  • Connecting portion 110 may be formed in the longitudinal direction of the stack 101.
  • the contact surface in the connected state together with the end wedge 102 supports the underside of the stranded fiber layers and their attachment projections 113, 114, 115, 116, 117 against bending in the direction of the contact surface.
  • the contact surface may be formed obliquely to the longitudinal direction of the stack 101, so that the final wedge 102nd
  • the final wedge can, as shown, another
  • Attachment projection whereby it is held by means of engagement in a counter-shape on or in the connection device in its position.
  • Faserumlenkelement 113 to 117 of one of the connecting portions 110 wraps, also wraps around a Faserumlenkelement 113 to 117 of the other connecting portion, wherein the two looped Faserumlenkemia in the order of
  • FIG. 10 shows a cross section through the connecting section 110 in the sixth
  • Embodiment in a mounting situation in a connection device 130 Embodiment in a mounting situation in a connection device 130.
  • Connecting portion 110 largely corresponds to the connecting portion 110 in Figure 9.
  • the same features are shown with the same reference numerals and will not be explained again separately.
  • the Mounting projections arranged in the embodiment of Figure 10 from each other, in particular by about their own width. This results between the
  • connection device 130 shape-complementary depressions 132 to 137 are arranged relative to the fastening sections.
  • the recess 132 is provided to receive a projection on the end wedge 102 so that it is fixed in position in the fiber longitudinal direction.
  • the connecting portion 110 can be enclosed in the connecting device 130 by means of an enclosing element, not shown, and thus fastened thereto by the inclusion element being applied at least to the connecting wedge 102 and fixed with respect to the connecting device 130.
  • an enclosing element not shown
  • Connecting means 130 are arranged projecting bulges 142 to 146, in which engage the spaces between the fastening projections of the connecting portion 110. In comparison to the embodiment of FIG. 9, this increases the contact surface between the connecting section 110 and the connecting device 130, in particular in the longitudinal direction of the fibers in the stack 101 of fiber layers. Parallel to this longitudinal direction, a center line M passes through the center points of the fiber deflecting elements 113 to 117.
  • Figure 11 shows a cross section through a seventh embodiment of the connecting portion 110.
  • the connecting portion 110 shown inserted into a connecting device 130, wherein the connecting device 130 at least with respect to a receptacle for the
  • Connecting portion 110 is at least approximately identical to the connection device 130 of Figure 10.
  • the seventh embodiment of the connection portion 110 is similar to the sixth embodiment shown in FIG. Same features and elements of the
  • Connecting portion 110 and the connecting device 130 are shown with the same reference numerals and will not be explained separately again.
  • the connecting portion 110 is the seventh Embodiment on two opposite sides equipped with mounting projections.
  • the geometry and elements of the connection section are one
  • connection portion 110 Mirrored longitudinal center axis of the connecting portion 110.
  • two separate connection wedges 102 are shown, which may be designed in one variant, however, also in one piece.
  • the connecting portion 110 may be enclosed with the illustrated connecting device 130 and with another, not shown, same connecting device and thus secured to the connecting devices.
  • the connection devices are preferably fixed to one another.
  • FIG. 12 shows a cross section through an eighth embodiment of the connection section 110, wherein it is shown inserted into a connection device 130.
  • the eighth embodiment is in many respects identical to the sixth embodiment shown in FIG.
  • the fiber layers of the stack 101 are not bent in their course to their Faserumlenkelement 113 to 118, but are straight. As a result, the centers of the
  • Faserumlenketti 113 to 118 lie on a center line M, which is inclined to the longitudinal direction of the fiber layers of the stack 101.
  • the centers of the recesses 132 to 137 are accordingly also on an obliquely arranged to the longitudinal direction of the fiber layers center line. Due to the straight course of the fiber layers optimum utilization of the fibers in the tensile and compressive direction is achieved.
  • the end wedge 102 can be omitted because the connecting portion 110 in the illustrated connection device 130 can not bend away.
  • the uppermost fiber layer of the stack 101 in FIG. 12 forms a flat surface over the entire course of the connection section 111.
  • An enclosure element for enclosing the connection section 110 in the connection device can have a planar contact surface which rests against the planar contact surface in the connected state.
  • FIG. 13 shows a cross section through a ninth embodiment of the invention
  • the ninth embodiment is in many respects identical to the seventh embodiment shown in FIG. Identical features are denoted by the same or analogous reference numerals and will not be explained separately again.
  • a difference of the ninth to the seventh embodiment corresponds to the difference between the eighth and the sixth embodiment, namely, the connecting portion 110 is on two opposite sides provided with fastening projections and a
  • the center line M is inclined through the centers of the fiber deflecting members 113 to 118 with respect to the longitudinal direction of the connecting portion 110.
  • the connecting portion 110 may be enclosed by two terminal devices whose receiving area for the connecting portion 110 is made similar in each case.
  • Figure 14 shows a cross section through a portion of a tenth embodiment of the connecting portion 210 in engagement with a mating connector means 260.
  • the connecting portion in particular when it is tubular, may have a further section in the same cross-sectional plane.
  • these and the embodiments described below are used in a tubular connecting portion 210.
  • the long fibers 201a, 202a, and 203a do not completely wrap around the fiber deflecting members 211, 212, and 213 to which they are associated, respectively. Rather, the long fibers 201 a, 202 a and 203 a run along one
  • the surface portions 221, 222 and 223, respectively, extend at an angle of approximately 45 °, in variations between 30 ° and 60 °, out of the direction having the portions of the long fibers 201a, 202a and 203a facing the connecting portion 210 run. These sections are shown in FIG. 14 to the left of the connection section 210.
  • the long fibers 201 a and 202 a also extend with a portion of the adjacent Faserumlenk instituten 212 and 213, wherein the
  • Sections of the long fibers 201 a and 202 at the Faserumlenk instituten 212 and 213 change their direction. After the change of direction, they run along the surfaces 221 or 222 of the fiber deflecting elements 211 and 212, respectively. Due to the changed fiber direction, the outer surfaces 221, 222 and 223 of the fiber deflecting elements 211, 212 and 213 can be understood as fiber deflecting sections for the fibers. With respect to the long fibers 201a and 202a, due to the curved surfaces along which the fibers 201a and 202a extend, the respective adjacent fiber deflectors 212 and 213 also perform the function of a fiber deflecting section.
  • the portions of the long fibers 201a, 202a, and 203a extending along the fiber deflecting members 211, 212, and 213, respectively, are considerably shorter.
  • the connecting section 210 comprises three fiber deflecting elements 211, 212 and 213, since these provide sufficient power transmission in many cases. However, the number may vary.
  • the Faserumlenk sculpture 211, 212 and 213 have in the direction of the connecting device 260 each have a projecting tip 231, 232 and 233, respectively.
  • the long fibers 201a, 202a and 203a reach at most as far as this tip 231, 232 and 233.
  • the long fibers 201a, 202a and 203a do not change significantly again after their deflection onto the fiber deflecting element 211, 212 and 213, respectively the direction.
  • the surfaces 221, 222 and 223, respectively, of the fiber deflecting elements 211, 212 and 213, along which the long fibers 201 a, 202 a and 203 a extend, are at least approximately at least in a section reaching to the vicinity of the tips 231, 232 and 233 just executed.
  • Surfaces 221, 222 and 223 respectively merge on the other side of the tips 231, 232 and 233 and, after a deflection of preferably 90 °, in each case a further surface 241, 242 and 243, respectively, of the tips 231, 232 and 233 each extend in the direction of the interior of the connecting portion 210.
  • a further surface 241, 242 and 243, respectively, of the tips 231, 232 and 233 each extend in the direction of the interior of the connecting portion 210.
  • At the end of these surfaces 241, 242 and 243 are each a notch 251, 252 and 253, according to which the outer surface of the connecting portion 210 continues in the next Faserumlenkelement, as long as it is not the last Faserumlenkelement 211.
  • the two surfaces touching at the tips 231, 232 and 233, respectively, as shown in Figure 14, preferably form the legs of an equilateral triangle.
  • the long fibers 201a, 202a and 203a preferably each belong to a separate fiber layer 201, 202 or 203.
  • the long fibers 201a, 202a and 203a are preferably embedded in the outer surface of the fiber deflecting elements 211, 212 and 213, respectively.
  • the Faserumlenkiata 211, 212 and 213 are each made of fiber composite material.
  • the Faserumlenkiata 211, 212 and 213 may be made of metal.
  • the fibers in the fiber deflection elements 211, 212 and 213 extend at least approximately at right angles to the viewing plane.
  • the connecting portion is made tubular
  • tensile or compressive forces on the connecting portion are converted into circumferential forces in the fibers of the fiber deflecting members 211, 212 and 213, respectively, which are received as longitudinal stresses.
  • the introduced forces can be well absorbed. This is made possible with respect to train in the long fibers 201 a, 202 a and 203 a, the surface 221, 222 and 223 with the long fibers 201 a, 202 a, 203 a obliquely to the force introduction direction in the
  • Connecting portion 210 are arranged. The same applies to the surfaces 241, 242 and 243 with respect to the tip 231, 232 and 233 opposite surfaces, which are pressed upon initiation of pressure in the connecting portion 210 to the connection device 260. The pressure is also converted by the oblique arrangement of the surfaces 241, 242 and 243 in circumferential forces, which are absorbed by the Faserumlenk instituten 211, 212 and 213 as tensile forces. This effect is particularly well achieved when the surfaces 221, 222, 223, 241, 242 and 243 obliquely to
  • the Faserumlenk institute 211, 212 and 213 preferably have the same cross-section.
  • the Faserumlenk institute 211, 212 and 213 may be designed as independent Faserumlenk institute 211, 212 and 213.
  • the fiber deflectors 211, 212, and 213, respectively, may be implemented as a helical contiguous fiber deflecting element 218. Then that is
  • Fiber deflecting members 211, 212, and 213 are as shown in FIG shown cross section along a straight line arranged one behind the other.
  • connection device 260 comprises a support structure 261, to which an engagement section 262 is attached, the outer surface facing the connection device 260
  • connection device 260 is tapered towards its free end.
  • the side of the support structure 261, which faces away from the connecting portion 210 is chamfered, so that the taper results.
  • the connecting portion 210 and the connecting device 260 are designed as separate elements without integral connection. In case of a transfer of Torsions followedn it may be useful, however, the connecting portion 210 with the
  • Bonding device 260 to glue.
  • at least one fiber layer to the connecting portion 210 is designed as a + -45 ° layer.
  • Connecting portion 210 and the connecting device 260 is present, in the tightening direction of the thread in a position at a threaded stop torque can be transmitted without the need for gluing is required.
  • FIG. 15 shows an eleventh embodiment in a cross-sectional view.
  • Embodiment corresponds for the most part to the tenth embodiment. Identical features are designated by the same reference numerals. In the following, only the differences between the tenth and the expedient embodiment will be discussed.
  • the eleventh embodiment differs from the tenth embodiment in that the long fibers 201a, 202a, and 203a extend beyond the tips 231, 232, and 233, respectively, and continue in the inclined planar surface 241, 242, and 243, respectively. They are embedded in this surface 241, 242 and 243, respectively. They end at the end of the surface 241, 242 and 243 respectively in the direction of the notch 251, 252 or 253 or the vicinity thereof.
  • the long fibers 201 a, 202 a and 203 a are more firmly connected to the Faserumlenk instituten 211, 212 and 213, respectively.
  • the surfaces 241, 242 and 243, respectively are stronger due to the additional fibers and can transmit higher compressive forces to the connector 260.
  • Figure 16 shows a twelfth embodiment of the connecting portion 210 and the
  • Connection device 260 in a cross-sectional view.
  • the twelfth embodiment corresponds for the most part to the eleventh embodiment. Identical features are designated by the same reference numerals. In the following, only the differences between the eleventh and twelfth embodiments will be discussed.
  • the twelfth embodiment differs from the eleventh embodiment by an additional another fiber deflecting member 214 at the connecting portion 210. It is arranged in continuation of the row of fiber deflecting members 211, 212 and 213 in the direction away from the free end of the connecting portion 210. It is different from the others Faserumlenk instituten 211, 212 and 213, however, characterized in that in it no long fibers 201 a, 202 a and 203 a are embedded, with which the connecting portion 210 is connected, for example, with a not explicitly shown component. However, in the fiber deflecting member 214, in the case where the connecting portion 210 is made tubular, fibers are circumferentially embedded to allow the fiber deflecting member to exert forces from the
  • the fiber deflecting element 214 may be e.g. be made of metal.
  • Embodiment is designed extended in the direction of the free end.
  • Carrier extension portion 261a about which support structure 261 is extended, continues the taper shown in Figures 14 and 15 at the free end of support structure 261.
  • the carrier extension portion 261 a is in the direction of the connecting portion 210 at a likewise additional abutment portion 262 a of the engaging portion 262 for the additional Faserumlenkelement 214 at.
  • the additional abutment portion 262a has an oblique, flat surface, which abuts in the attached state to a likewise inclined plane of the additional Faserumlenkelements 214. This is analogous to the surfaces of the connection device which are complementary to the force-transmitting surfaces 221, 241, 222, 242, 223, 243 of the connection section 210.
  • Connecting portion is a supporting, but still somewhat flexible transition between the force-introducing long fibers 201 a, 202 a and 203 a and the
  • FIG. 17 shows a thirteenth embodiment of the connecting portion in FIG.
  • the thirteenth embodiment corresponds for the most part to the twelfth embodiment. Identical features are designated by the same reference numerals. The following is only on the differences between the thirteenth and the twelfth
  • the thirteenth embodiment differs from the twelfth embodiment in that the connecting portion 210 additionally has a supporting layer 215 between the
  • This support layer 215 extends from the free end of the connecting portion 210 away over the additional
  • Faserumlenkelement 214 addition It also extends beyond the free end of the
  • the support layer 215 further equalizes the stresses in the connecting section 210, so that it is loadable at an insignificantly higher material cost for the support layer 215.
  • the thirteenth embodiment differs from the twelfth in that the long fibers 201a, 202a and 203a are the same as in the tenth shown in FIG.
  • Embodiment is not continued over the tips 231, 232 and 233 away in the second inclined surface 241, 242 and 243.
  • the long fibers 201a, 202a, and 203a may be as in FIG. 18 in a fourteenth embodiment
  • Figure 18 shows the fourteenth embodiment of the connecting portion 210 with a tubular configuration in a perspective sectional view.
  • the reference numbers of the same features are the same as those of the other figures.
  • FIG. 19 shows, in a schematic sectional representation, a connecting section 210 in one of the tenth to fourteenth embodiments in a variant with a conical threaded section 218.
  • the threaded section 218 widens toward the free end of the connecting section 210.
  • Threaded into the threaded portion 218 is a fitting 260 which has a mating tapered engagement portion 262. As the screwing of the conical engaging portion 262 with the
  • Threaded section 218 has a screw-in end in the screwing, can a
  • Torsionsübertragung take place when the counter portion 262 is screwed into the threaded portion 218 to there. Then, the connecting portion 210 is spread open and the fibers of the Faserumlenkiata in the circumferential direction are stretched. This results in a considerable increase in the friction between the connecting portion and the
  • Connecting element which prevents a certain extent, a further relative rotation and so allows torque transmission between the connecting portion and the connecting device.
  • the counterpart section 262 and the threaded section 218 can be connected to one another in a material-locking manner, in particular adhesively bonded to one another, preferably being screwed in until a pretensioning is present in the peripheral layers.
  • the threaded portion 218 has attachment projections 220. These are portions of the fiber deflectors 201, 202 and 203 shown in Figs. 14-18, which include the surfaces 221, 222, 223, 241, 242 and 243 and the tips 231, 232 and 233.

Abstract

Diese Erfindung betrifft einen Faserverbundwerkstoff-Verbindungsabschnitt (1, 10, 110, 210) zur Verbindung einer Faserverbundwerkstoffstruktur mit einer Anschlusseinrichtung (20, 130, 260), wobei der Verbindungsabschnitt (1, 10, 110, 210) in seinem Inneren wenigstens ein Faserumlenkelement (12-16, 18, 113-118, 211 -213, 218) aufweist, wobei der Verlauf erster Langfasern (4a, 5a, 6a, 201 a, 202a, 203a) aus dem Faserverbundwerkstoffbauteil der Form eines ersten Faserumlenkabschnitts (221, 222, 223) eines ersten Faserumlenkelements (12-16, 18, 113-118, 211-213, 218) folgt, sodass deren Faserrichtung an dem ersten Faserumlenkabschnitt (221, 222, 223) umgelenkt ist, und wobei der Verlauf zweiter Langfasern (4a, 5a, 6a, 201a, 202a, 203a) aus der Faserverbundwerkstoffstruktur einem zweiten Abschnitt desselben oder eines zweiten Faserumlenkelements (12-16, 18, 113-118, 211-213, 218) folgt, sodass deren Faserrichtung an dem zweiten Faserumlenkabschnitt (221, 222, 223) umgelenkt ist, wobei der erste Faserumlenkabschnitt (221, 222, 223) räumlich von dem zweiten Faserumlenkabschnitt (221, 222, 223) getrennt ist, wobei an dem Verbindungsabschnitt (1, 10, 110, 210) ein erster Befestigungsvorsprung (12b, 13b, 220) und ein zweiter, räumlich von dem ersten getrennter Befestigungsvorsprung (12b, 13b, 220) jeweils zur Kraftübertragung in den Verbindungsabschnitt (1, 10, 110, 210) ausgebildet sind, und wobei der erste Befestigungsvorsprung durch das erste Faserumlenkelement und die ersten Langfasern und der zweite Befestigungsvorsprung durch das zweite Faserumlenkelement und die zweiten Langfasern ausgebildet ist. Weiter betrifft die Erfindung eine Langfaser-Faserverbundwerkstoffstruktur, einen Kraftübertragungsverbund und ein Herstellverfahren.

Description

Beschreibung Titel
Faserverbundwerkstoff-Verbindungsabschnitt und Herstellverfahren Stand der Technik
Diese Erfindung betrifft einen Verbindungsabschnitt an einer Langfaser- Faserverbundwerkstoffstruktur zur Verbindung der Faserverbundwerkstoffstruktur mit einer Anschlusseinrichtung. Weiter betrifft die Erfindung ein Langfaser-Faserverbundwerkstoffbauteil, einen Kraftübertragungsverbund und ein Herstellverfahren für den Verbindungsabschnitt.
Im Bereich der Faserverbundwerkstoffe besteht nicht selten die Anforderung, eine Struktur oder Bauteil aus Faserverbundwerkstoff mit einem anderen Bauteil zu verbinden. Insbesondere für hochbelastete Strukturen oder Bauteile ist es nachteilig, wenn zur Befestigung Fasern unterbrochen werden, wie es etwa beim Durchbohren einer solchen Struktur oder eines solchen Bauteils der Fall ist, um ein zu verbindendes Bauteil durch die Bohrung zu stecken. Viele für metallische Werkstücke geeignete Verbindungsverfahren können nur mit erheblichem
Festigkeitsverlust angewendet werden. Im Stand der Technik sind verschiedene Lösungen bekannt, um dieser Problematik zu begegnen.
Die DE 20 2008 008 215.3 beschreibt ein Krafteinleitungselement für Faserverbundstreben mit Langfasern, die derart gewickelt sind, dass sie an einem Ende des Krafteinleitungselements eine Öse bilden, durch die einen Stab gestreckt werden kann, an dem das
Krafteinleitungselemente auf diese Weise befestigbar ist.
Die DE 3834266 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Verankerung eines stabförmigen Zugglieds aus Faserverbundwerkstoff. Das Zugglied ist zur Kraftübertragung in eine Mutter eingeschraubt. Die Oberfläche des Zugglieds ist dazu mit Rippen und Vertiefungen versehen. Die Vorsprünge werden dabei im Wesentlichen von Matrixmaterial gebildet, sodass diese eine erheblich geringere Festigkeit als die Faserfestigkeit aufweisen. Zum Schutz des empfindlichen
Faserverbundwerkstoffs wird zwischen die Mutter und das Gewinde auf den Zugglied eine Weichschicht angeordnet, die zu einer erheblichen Nachgiebigkeit der Verbindung führt, die in vielen Fällen nachteilig ist.
Die DE 102011 120 197 offenbart eine Gewindespindel mit einem Kern aus
Faserverbundwerkstoff, um den zur Ausbildung einer Lauffläche ein Hartstoff-Außenmantel aufgebracht ist, welcher ein Außengewinde trägt. Der Hartstoff-Außenmantel wird z.B. durch thermisches Spritzen (s. DIN EN 657) oder mittels Laseraufschmelzen von Metallpulver aufgebracht und dabei außen strukturiert, wobei durch das Aufbringen von flüssigem Metall eine innige Verbindung zwischen der Außenoberfläche des Faserverbundwerkstoffkerns und dem Hartstoff-Außenmantel entsteht. Nachteilig müssen Kräfte in der Mitte des
Faserverbundwerkstoffkerns über Scherkräfte in dessen Matrix zu dem Hartstoff-Außenmantel übertragen werden.
Die DE 196 25 426 A1 beschreibt eine Verbindungsvorrichtung, mittels der ein
Faserverbundwerkstoffbauteil über einen Gewindeabschnitt aus Faserverbundwerkstoff mit einem entsprechenden Gegenstück verbunden werden kann. Die Fasern verlaufen in dem Gewindeabschnitt und dem daran anschließenden Bauteilabschnitt in Längsrichtung des Gewindeabschnitts. Zur Herstellung des Gewindeabschnitts wird in das Faserbündel, das den Gewindeabschnitt bilden soll, ein Kern eingeschraubt, der ein Außengewinde trägt, welches näherungsweise dem Außengewinde entspricht, das der Gewindeabschnitt aufweisen soll. Die Gewindeflanken haben ein sinusförmiges oder wellenartiges Profil, entlang dem die Fasern verlaufen, wobei sie den Kern umgeben. Um das Anlegen der Fasern an den Kern zu bewirken, werden die Fasern des Gewindeabschnitts zum Einschrauben des Kerns innerhalb einer Gegenform mit entsprechenden sinusförmigen Innengewindeflanken angeordnet, sodass den Fasern deren Verlauf vorgegeben wird. In dieser Position werden die Fasern getränkt und Matrix ausgehärtet. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass die Festigkeit einer damit bewirkten formschlüssigen Verbindung Faserverbundwerkstoffbauteils mit einem anderen Bauteil mit passendem Innengewinde durch die Auszugskraft der Fasern zwischen dem Kern und dem Innengewinde begrenzt ist. Diese Auszugskraft hängt wesentlich von der Verformbarkeit der Matrix ab, welche im Vergleich zu der Faserfestigkeit erheblich geringer ist.
Aufgabe der Erfindung ist daher, gegenüber den bestehenden Verbindungsmethoden für Faserverbundwerkstoffbauteile eine Lösung anzugeben, die die Festigkeit von Langfasern auch im Verbindungsbereich weitgehend ausnutzt, und somit eine leichte und feste
Verbindungslösung zu schaffen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verbindungsabschnitt für eine Langfaser- Faserverbundwerkstoffstruktur oder ein Faserverbundwerkstoffbauteil, in dem Langfasern zur Kraftübertragung eingesetzt sind. Der Verbindungsabschnitt ist zur Verbindung mit einer Anschlusseinrichtung vorgesehen. Der Verbindungsabschnitt weist in seinem Inneren wenigstens ein Faserumlenkelement mit einem ersten Faserumlenkabschnitt auf, durch den erste Langfasern in ihrem Verlauf umlenkbar sind. Weiter weist der Verbindungsabschnitt an demselben oder an einem zweiten Faserumlenkelement einen zweiten Faserumlenkabschnitt auf, durch den die Faserrichtung von zweiten Langfasern umlenkbar ist. Dabei ist der erste Umlenkabschnitt räumlich von dem zweiten Umlenkabschnitt getrennt.
Erfindungsgemäß sind an dem Verbindungsabschnitt ein erster Befestigungsvorsprung und ein zweiter, räumlich von dem ersten getrennter Befestigungsvorsprung jeweils zur
Kraftübertragung in den Verbindungsabschnitt ausgebildet. Der erste Befestigungsvorsprung ist durch das erste Faserumlenkelement und die ersten Langfasern und der zweite
Befestigungsvorsprung durch das zweite Faserumlenkelement und die zweiten Langfasern ausgebildet.
Mit räumlich getrennten Faserumlenkabschnitten sind keine quer zur Faserrichtung unmittelbar benachbarten Faserumlenkabschnitte auf einem Faserumlenkelement gemeint. Insbesondere haben der erste und der zweite Faserumlenkabschnitt einen Abstand in Faserrichtung zueinander.
Zwar können die so beschriebenen Befestigungsvorsprünge bei einem schraubenförmigen Faserumlenkelement entlang eines einzigen Befestigungsabschnitts angeordnet sein, jedoch werden diese dennoch als voneinander unterscheidbare Abschnitte angesehen, solange sie nicht entlang des schraubenförmigen Faserumlenkelements nebeneinander angeordnet und sie in Faserrichtung gesehen verschieden weit in den Verbindungsabschnitt reichen.
Ein Befestigungsvorsprung kann eine nicht vollständig von Fasern umschlossene Stelle des Verbindungsabschnitts sein. Alternativ ist es jedoch denkbar, dass entlang der Außenoberfläche - zl - emes Befestigungsvorsprungs durchgängig Langfasern verlaufen. Ein Befestigungsabschnitt kann auch im Inneren eines Rohres an einer inneren Rohrwandung angeordnet sein.
Vorzugsweise ist ein Faserumlenkabschnitt an oder nahe einer Außenoberfläche eines Faserumlenkelements angeordnet. Daher folgen Langfasern bevorzugt dem Verlauf eines Abschnitts einer Außenoberfläche ein Faserumlenkelements. Vorzugsweise verlaufen die Langfasern außer an den umlenkenden Stellen der Faserumlenkelemente gerade.
Als Vorteil der Erfindung ergibt sich, dass die Langfasern, die aus der
Faserverbundwerkstoffstruktur oder dem Faserverbundwerkstoffbauteil zu dem
Befestigungsabschnitt verlaufen, aufgeteilt und auf mehrere Befestigungsvorsprünge verteilt werden. Da die Langfasern eine sehr hohe Festigkeit haben können, ist die Ausbildung von nur einem Befestigungsvorsprung in vielen Fällen nicht ausreichend, um die mit den Langfasern übertragbare Kraft in ein anderes Bauteil zu übertragen.
Vorzugsweise sind die Faserumlenkelemente aus Faserverbundwerkstoff hergestellt. Ein Faserumlenkelement kann, wenn der Verbindungsabschnitt rohr- oder stabförmig ist, als Umfangslage ausgebildet sein.
Vorzugsweise sind die Langfasern stoffschlüssig mit der Oberfläche der Faserumlenkelemente verbunden. Insbesondere sind Langfasern des Verbindungsabschnitts in ein
Faserumlenkelement eingebettet. Dann ist es denkbar, dass zumindest ein Teil eines
Faserumlenkelements eine Matrix für die Langfasern bildet.
Vorzugsweise ist die Anschlusseinrichtung aus Faserverbundwerkstoff hergestellt. Die für den Gewindeabschnitt in dieser Patentanmeldung vorgeschlagenen Konstruktionsmerkmale und -Prinzipien können auch für die Anschlusseinrichtung angewendet werden.
Vorzugsweise ist der Verbindungsabschnitt stofflich von der Anschlusseinrichtung getrennt. Dann ist unter Last eine Relativbewegung zwischen dem Verbindungsabschnitt und der Anschlusseinrichtung möglich, wodurch Spannungsspitzen abgebaut werden können. Der Verbindungsabschnitt kann jedoch auch stoffschlüssig mit der Anschlusseinrichtung verbunden sein, insbesondere durch Kleben oder durch eine gemeinsame Matrix. Dies kann insbesondere zur Übertragung von Torsionskräften vorteilhaft sein. Zur Übertragung von Torsionskräfte können die Langfasern unter + und -45 Grad zu einer Längsrichtung des
Verbindungsabschnitts, in der vorzugsweise Zug- und Druckkräfte übertragen werden, angeordnet sein, insbesondere können sie in wenigstens einer 45°-Lage angeordnet sein. Zur Torsionsübertragung werden vorzugsweise Lagen mit zwischen etwa +45 Grad und etwa - 45 Grad zur Zug-Druckrichtung des Verbindungsabschnitts alternierenden Faserrichtungen vorgesehen. Eine +45 Grad-Lage verläuft dann bis zum Faserumlenkelement, wird an diesem umgelenkt und läuft unter -45 Grad von dem Faserumlenkelement weg. Bevorzugt sind bei einem Verbindungsabschnitt, der mit einer Anschlusseinrichtung verklebt ist, zur Übertragung der Torsion eine Vorspannung auf Umfangslagen, insbesondere in einem Faserumlenkelement, aufgebracht, um die torsionslasttragenden Fasern zu klemmen. Die Vorspannung kann bei den nicht verklebten Strukturen durch die Relativbewegung aufgebaut werden.
Die Langfasern können entlang einer Außenoberfläche eines Faserumlenkelements angeordnet sein. Vorzugsweise sind sie in diese Oberfläche eingebettet.
Das Faserumlenkelement kann dazu dienen, zu verhindern, dass der Befestigungsvorsprung Kräften von einer Gegenfläche einer Anschlusseinrichtung zu stark ausweicht. Besonders einfach kann dies erreicht werden, indem das Faserumlenkelement als Ring oder
schraubenförmig ausgebildet ist. Eine solche Geometrie ist gegenüber radialen Kräften besonders eigensteif und kann eingeleitete Kräfte räumlich verteilen. Kräfte, die auf das Faserumlenkelement einwirken, werden von dem Faserumlenkelement weitergeführt und bevorzugt mit Gegenkräften zusammengeführt, insbesondere an einer Stelle, die dem
Krafteinleitungsort in Bezug auf den Verbindungsabschnitt wenigstens näherungsweise gegenüberliegt.
Der Befestigungsvorsprung ist dazu eingerichtet, sich an einer Gegenfläche einer
Anschlusseinrichtung abzustützen, mit der die Faserverbundwerkstoffstruktur oder das
Faserverbundwerkstoffbauteil verbunden werden soll. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Verbindungsabschnitts ist, dass die Langfasern durchgehend bis zu dem Befestigungsvorsprung verlaufen können und dadurch keine oder nur wenig Kräfte zwischen den Langfasern mittels Scherkräften über die Matrix übertragen werden müssen. Auf diese Weise kann die Festigkeit der Langfasern sehr gut ausgenutzt werden. Durch die Umschlingung des Faserumlenkelements werden außerdem Kräfte effektiv von den Langfasern in das Faserumlenkelement eingeleitet, sodass auch dieses der Kraftübertragung an den
Befestigungsvorsprung dient, indem es den Befestigungsvorsprung vom Inneren des
Verbindungsabschnitts aus stützt. Außerdem können Kräfte zwischen verschiedenen Stellen des Faserumlenkelements übertragen werden, was etwa bei ungleichmäßiger Anlage an eine Gegenfläche relevant sein kann. Durch die gute Ausnutzung der Festigkeit der Langfasern wird ein geringes Gewicht des Verbindungsabschnitts erreicht. Der erfindungsgemäße
Verbindungsabschnitt zeigt zudem ein sehr gutes Tragverhalten und ist somit für den Leichtbau besonders geeignet.
Vorzugsweise verlaufen in dem Verbindungsabschnitt Langfasern um ein Faserumlenkelement, sodass sie daran zumindest näherungsweise in Gegenrichtung umgelenkt werden. Die
Langfasern bilden in diesem Fall um das Faserumlenkelement herum bevorzugt eine Schlaufe.
Das Faserumlenkelement ist bevorzugt zumindest teilweise, bevorzugt größtenteils oder vollständig im Inneren des Verbindungsabschnitts und derart angeordnet, dass es in
Verbindung mit den umgelenkten Langfasern die Ausprägung eines Befestigungsvorsprungs an einer Oberfläche des Verbindungsabschnitts bewirkt, an dem insbesondere formschlüssig Kraft in den Verbindungsabschnitt einleitbar ist.
Die Umschlingung des Faserumlenkelements kann im Falle von zu einer Schlaufe geformten Langfasern ungefähr eine halbe Umdrehung betragen; es ist jedoch auch denkbar, eine ganze, eineinhalb oder noch mehr Umdrehungen der Umschlingung vorzusehen. Bei einer ganzen Umdrehung verlaufen die Fasern insgesamt in derselben Richtung weiter, in der sie zu dem Faserumlenkelement verlaufen, umlaufen das Faserumlenkelement jedoch auch in
Gegenrichtung zu ihrer ursprünglichen Richtung. Bei einer halben oder eineinhalb
Umdrehungen wird der Gesamtverlauf der Fasern in die Gegenrichtung gelenkt. Die Schlaufen können offen oder geschlossen sein und können zu letzterem beispielsweise vernäht, gestrickt oder gewirkt sein. Es ist somit auch denkbar, dass das Faserumlenkelement durch Maschen eines Gestricks oder Gewirks verläuft. Bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Faserverbundwerkstoffbauteils, bei dem die Langfasern außerdem zu einer Schlaufe geformt sind, ergibt sich im Vergleich zu einem herkömmlich mit Wendehilfen hergestellten Faserverbundwerkstoffbauteil eine
Materialersparnis, da die Faserumlenkelemente im Inneren des Verbindungsabschnitts verbleiben und dort nützlich sind, während die herkömmlichen Wendehilfen mit den sie umschlingenden Faserabschnitten von dem Bauteil üblicherweise abgeschnitten werden. Auch der Vorgang des Beschneidens kann entfallen. Gleichzeitig entfallen die Kosten für die
Nachbearbeitung.
Besonders bevorzugt ist der Verbindungsabschnitt ein Endabschnitt des
Faserverbundwerkstoffbauteils. Ein oder mehrere Befestigungsvorsprünge befinden sich vorzugsweise nahe an oder an einem freien Ende des Verbindungsabschnitts.
In den Unteransprüchen sind Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verbindungsabschnitts beschrieben.
In einer Ausführungsform ist der Verbindungsabschnitt im Wesentlichen in einer Ebene ausgebildet und bildet somit einen flachen Abschnitt. Der Verbindungsabschnitt ist alternativ rohrförmig oder stabförmig ausgestaltet.
In einer weiteren Ausführungsform des Verbindungsabschnitts ist das Faserumlenkelement als gerader Stab, als Ring oder als schraubenförmig gewundenes Element ausgebildet. In dem Verbindungsabschnitt kreuzt eine Längsachse des Faserumlenkelements die Faserrichtung von Fasern, die es umschlingen. Ein Faserwinkel der Faserlängsrichtung in Bezug auf die
Längsrichtung des Verbindungsabschnitts kann dabei zwischen 0 und nahezu 90° liegen.
Insbesondere ist der Faserwinkel sehr klein und beträgt beispielsweise wenige Grad, beispielsweise um eine hohe Steifigkeit in Umfangsrichtung zu erreichen. Unter einem größeren Winkel, insbesondere von größer oder gleich 30°, kann der Verbindungsabschnitt verstärkt Torsion und Längskraft aufnehmen, bevorzugt in einem Bereich um 45°, z.B. für hohen
Torsionsanteil der Belastung in dem Verbindungsabschnitt Für einen hohen Längskraftanteil ein Faserwinkel von wenigstens näherungsweise 0° besonders bevorzugt.. In typischen Fällen, in denen die Längsrichtung des Faserumlenkelements unter 90° zur Längsrichtung des Verbindungsabschnitts liegt, ergibt sich für den Kreuzungswinkel zwischen der Längsrichtung des Faserumlenkelements und der Faserlängsrichtung ein Winkel von 90° abzüglich des Faserwinkels. Es können Fasern mit unterschiedlichen Faserrichtungen vorgesehen sein, insbesondere in Schichten, wodurch, wie im Stand der Technik bekannt ist, besondere Vorteile erzielt werden können. Die Längsachse ist eine gedachte Mittelachse und kann auch gebogen sein. Bevorzugt ist das Faserumlenkelement als Kreisring ausgebildet. Besonders bevorzugt weist das Faserumlenkelement quer zu seiner Längsachse einen kreisförmigen Querschnitt auf. Denkbar sind beispielsweise auch tropfenförmige Querschnitte. Vorzugsweise ist das Faserumlenkelement als Rohrelement oder als Element aus Vollmaterial ausgebildet. Bevorzugt ist das Faserumlenkelement im Wesentlichen aus Metall oder Kunststoff hergestellt. Besonders bevorzugt können Faserumlenkelemente aus faserverstärktem
Kunststoff eingesetzt werden, wobei die Fasern in ringförmigen oder schraubenförmigen Faserumlenkelementen vorzugsweise zumindest mit einem Richtungsanteil in Umfangsrichtung und vorzugsweise vollständig in Umfangsrichtung, angeordnet und insbesondere aus
Langfasern gewickelt sind. Die letztgenannte Variante kann ein abgelängter Abschnitt eines gewickelten Rohres sein. Denkbar ist auch die Verwendung von kurzfaserverstärktem oder gefülltem Kunststoff. Das Faserumlenkelement ist bevorzugt stoßbelastbar, sodass es Schlag- und Stoßkräfte aufnehmen, auf eine größere Fläche verteilen und somit abschwächen kann, und schützt so den in Stoßrichtung hinter ihm liegenden Teil des Faserverbunds, der in vielen Fällen stoßempfindlich ist. Solche Belastungen können beispielsweise beim Transport oder der Montage vorkommen, während eine Belastung im vorgesehenen Betrieb typischerweise zumindest vorwiegend statisch ist. Das Faserumlenkelement kann außerdem den
Verbindungsabschnitt an der Stelle stützen, an der es eingebettet ist. Ein ringförmiges oder helixförmiges Faserumlenkelement kann durch seine näherungsweise kreisförmige
Außenkontur einen rohrförmigen Verbindungsabschnitt stützen, wenn es in einem solchen angeordnet ist, während ein gerader Stab einen flachen Verbindungsabschnitt stützen kann. Der Kreuzungswinkel, unter dem die Fasern die Längsachse kreuzen, ist vorzugsweise so gewählt, dass, in Abhängigkeit der Reibung zwischen dem Faserumlenkelement und der Faser, die Faser nicht auf dem Faserumlenkelement verrutscht. Wenn jedoch der Faserwinkel von Fasern, die zum Faserumlenkelement laufen, wenigstens näherungsweise mit dem Faserwinkel übereinstimmt, in dem diese Fasern von dem Faserumlenkelement weg laufen, ergeben sich in vielen Fällen keine oder nur geringe Kräfte in Umfangsrichtung, sodass die Reibung zwischen dem Faserumlenkelement der Faser wenig relevant ist, weshalb ein solcher Fall bevorzugt ist.
In einer weiteren Ausführungsform kann es für einen Verbindungsabschnitt und seinen komplementären Anschlussabschnitt vorteilhaft sein, wenn die Reibung erhöht ist,
beispielsweise bei einer hohen Torsionsbelastung einer rohrförmigen Variante, und/oder um einen Abgleiten von sich berührenden Stellen unter Längskraft zu erschweren. Dazu kann vorgesehen sein, dass auf der Oberfläche des Verbindungsabschnitts ein Stoff mit höherer Reibung als das Grundmaterial an der Oberfläche angeordnet ist oder die Oberfläche des Verbindungsabschnitts eine Rauigkeit aufweist, die eine höhere Reibung zur Folge hat als eine typische glatte Oberfläche eines herkömmlichen Faser-Kunststoff-Verbundes. Ein
reibungserhöhender Stoff kann beispielsweise eine Beschichtung mit einem gummiartigen Material oder eine Paste mit reibungserhöhenden Partikeln wie etwa Korund sein. Durch Reibung und/oder Mikro-Verhaken werden Kräfte an den Fasern der Faserschlaufe oder in deren Nähe in den Verbindungsabschnitt eingeleitet, sodass sie von den Fasern ohne großen Umweg weitergeleitet werden können. Der Anschlussabschnitt kann an der Verbindungsstelle beispielsweise eine metallische Oberfläche aufweisen, die unter Umständen glatt sein kann.
In einer weiteren Ausführungsform des Verbindungsabschnitts sind in diesem mehrere Faserumlenkelemente und/oder mehrere Abschnitte eines Faserumlenkelements angeordnet. Diese bilden jeweils einen Befestigungsvorsprung. Abschnitte eines Faserumlenkelements können auch gedachte Abschnitte eines helixförmigen Faserumlenkelements sein, etwa eine Windung der Helix, insbesondere mit 360° Windungswinkel. Das helixförmige
Faserumlenkelement muss dazu nicht unterbrochen ausgeführt sein.
Die Befestigungsvorsprünge sind bevorzugt in einer Krafteinleitungsrichtung hintereinander angeordnet, insbesondere von einem freien Ende des Verbindungsabschnitts aus beginnend. Dementsprechend sind auch Faserumlenkelemente derart angeordnet. Vorzugsweise sind die Befestigungsvorsprünge bzw. die Faserumlenkelemente parallel zueinander angeordnet. Insbesondere weisen die Befestigungsvorsprünge gleichmäßige Abstände zueinander auf. Vorzugsweise sind die Befestigungsvorsprünge alle auf derselben Oberfläche des
Verbindungsabschnitts angeordnet, beispielsweise auf einer Außenkontur eines rohr- oder stabförmigen Verbindungsabschnitts. Die Befestigungsvorsprünge können auch auf einer Innenkontur eines rohrförmigen Verbindungsabschnitts angeordnet sein. Weiter ist denkbar, Befestigungsvorsprünge auf mehreren Oberflächen oder mehreren Abschnitten einer
Oberfläche anzuordnen.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Verbindungsabschnitt vorgeschlagen, bei dem ein Befestigungsvorsprung an seinem Äußeren eine ebene Oberfläche aufweist. Diese steht in einem Winkel von 15° bis 75°, bevorzugt 30 bis 60°, besonders bevorzugt 45° zu einer
Kraftübertragungsrichtung für Zug- und/oder Druckkräfte von dem Verbindungsabschnitt zu der Anschlusseinrichtung (20, 130, 260). Durch die schräge, jedoch ebene Oberfläche ist es möglich, dass ein Abschnitt der Anschlusseinrichtung an dieser Oberfläche entlanggleitet. Die Schräge der Oberfläche ist vorzugsweise in Richtung von Zug- und Druckkräften angeordnet, welche zwischen dem Verbindungsabschnitt und der Anschlusseinrichtung übertragen werden. Insbesondere ist die Anschlusseinrichtung nicht stoffschlüssig mit dem Verbindungsabschnitt verbunden. Durch die Schräge der Oberfläche zu der Zug-Druck-Richtung werden Zug- und Druckkräfte zunächst aus der Zug-Druck-Richtung abgelenkt . Aus den Zug- und Druckkräften entstehen so Radialkräfte. Im Falle eines rohr- oder stabförmigen Verbindungsabschnitts können die Faserumlenkelemente ring- oder helixförmig ausgestaltet sein. Diese werden von den Faserumlenkelementen in Umfangskräfte umgewandelt. Die Umfangskräfte können von Langfasern aufgenommen werden, welche in den Faserumlenkelementen in Umfangsrichtung verlaufen. Auf diese Weise können die Belastungen der Verbindungsstelle aus Zug- oder Druckkräften unter hoher Ausnutzung der Festigkeit der Faserumlenkelemente aufgenommen werden.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Befestigungsabschnitt an seinem Äußeren zwei schräge Oberflächen, wobei die Schrägungsrichtung der beiden Oberflächen in Bezug auf eine Zug- und Druckkraftrichtung entgegengesetzt zueinander sind. Somit ist eine der Oberflächen für die Umwandlung von Druckkräften in Radialkräfte wirksam, während die andere für
Zugkräfte wirksam ist. Vorzugsweise haben die beiden Oberflächen in Bezug auf die Zug- und Druckkraftrichtung wenigstens näherungsweise dieselben Schrägungswinkel, die jedoch wie die Schenkelwinkel eines gleichwinkligen Dreiecks entgegengesetzt zueinander angeordnet sind. Zug- und Druckkräfte haben dann dieselbe Wirkung als Radialkraft. Die Oberflächen können gleiche Abmessungen haben. Zwischen den Oberflächen ist vorzugsweise ein Radius angeordnet, über den hinweg die eine Oberfläche in die andere Oberfläche übergeht. Vorzugsweise verlaufen die Langfasern zumindest abschnittsweise in einer solchen ebenen Oberfläche. Dadurch werden Kräfte aus den Langfasern bis zu einer Stelle übertragen, an der sie in die Radialkräfte umgewandelt werden können. Die Oberfläche kann mit einer solchen Länge ausgestaltet werden, dass eine Einbettung der Langfasern in die Oberfläche ausreicht, um diese durch ihre stoffschlüssige Verbindung mit der Matrix so stark mit dem
Verbindungsabschnitt zu verbinden, dass eine Umschlingung oder weitere Umlenkung der Langfasern entfallen kann. Durch die Verbindungskräfte zwischen dem Verbindungsabschnitt und der Anschlusseinrichtung werden die Langfasern außerdem in ihrer Matrix komprimiert, sodass eine Delamination erschwert wird.
Um Kräfte aus den Langfasern auch auf eine zweite Oberfläche übertragen zu können, die für die andere Kraftrichtung in Bezug auf Zug und Druck vorgesehen ist, können Langfasern über beide Oberflächen verlaufen. Vorzugsweise verlaufen Sie dabei über eine Spitze zwischen den Oberflächen, welche einen erträglichen Krümmungsradius für die Fasern aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Umlenkung der Langfasern von zwei benachbarten Faserumlenkelementen unterstützt. Wieder wird von einem weiter in Richtung der
Faserverbundwerkstoffstruktur angeordneten ersten Faserumlenkelement eine Ablenkung der Langfasern aus Unterrichtung, aus der sie ankommen, bewirkt. Das zweite
Faserumlenkelement befindet sich in Bezug auf das erste Faserumlenkelement auf der anderen Seite der Langfasern. Nach der Umlenkung durch das erste Faserumlenkelement können die Langfasern entlang einer Oberfläche des zweiten Faserumlenkelements verlaufen. An dem Umlenkabschnitt des ersten Faserumlenkelements kann das zweite Faserumlenkelement formkomplementär ausgeführt sein, sodass die Langfasern oder Hohlräume zwischen den beiden Faserumlenkelementen angeordnet werden können. Wenn die Langfasern über zwei Oberflächen und eine Spitze dazwischen verlaufen, kann ein Wechsel der Krümmungsrichtung der Langfasern stattfinden, wobei die erste Krümmungsrichtung durch das erste
Faserumlenkelement bewirkt wird und die zweite Krümmungsrichtung durch den Verlauf an der Oberfläche des zweiten Faserumlenkelements bewirkt wird.
Bei der Umschlingung der Faserumlenkelemente verlaufen die Fasern sowohl auf ihrem Weg zu dem Faserumlenkelement hin als auch auf ihrem Weg von dem Faserumlenkelement weg auf derselben Seite eines benachbarten Faserumlenkelements. Diese Seite des Faserumlenkelements ist in Richtung des Kernmaterials des Verbindungsabschnitts
angeordnet. Unter dem Kernmaterial ist das Material des Verbindungsabschnitts zu verstehen, welches nicht die Befestigungsvorsprünge bildet. Bei einem rohrformigen Verbindungsabschnitt liegt das Kernmaterial in der Rohrwand vor und endet somit an der Rohrinnenseite. Durch diesen Verlauf wird der Umschlingungswinkel der Fasern um das Faserumlenkelement erhöht. Bei einem im Rohrinneren angeordneten Faserumlenkelement ist die genannte Seite somit in Richtung des Rohräußeren gerichtet, während sie bei einem außen angeordneten
Faserumlenkelement zum Rohrinneren gerichtet ist. Letzteres gilt auch für einen stabförmigen Verbindungsabschnitt.
Durch Vernähen oder Maschenbildung kann im Falle von Schlaufenbildung ein
Umschlingungswinkel weiter erhöht werden. Noch weiter kann der Umschlingungswinkel durch einen zusätzlichen Umlauf der Faser um das Faserumlenkelement erhöht werden. Diese Maßnahmen führen dazu, dass die Reibung zwischen den Fasern und dem
Faserumlenkelement erhöht ist, und außerdem dazu, dass das Faserumlenkelement in Bezug auf den Verlauf der Fasern verstärkt exponiert angeordnet ist, sodass an der Außenoberfläche des Verbindungsabschnitts der Befestigungsvorsprung, der von dem Faserumlenkelement erzeugt wird, besonders hervortritt. Dadurch wird eine größere Anlagefläche und aufgrund der vergrößerten Umschlingung ein im Mittel weniger stark in Richtung der Längsachse des Verbindungsabschnitts geneigter Anlagewinkel für eine Gegenfläche an dem
Befestigungsvorsprung erreicht. Außerdem wird durch die Zusammenführung der Fasern an dem benachbarten Faserumlenkelement eine erhöhte Reibung zwischen dem hin- und dem rücklaufenden Teil der Fasern sowie zwischen diesen Teilen der Fasern und dem benachbarten Faserumlenkelement bewirkt, was eine Erhöhung der Kraft zum Herausziehen der Schlaufe aus ihrer Position um das Faserumlenkelement zur Folge hat. Denselben Effekt hat auch die Reibungserhöhung zwischen den Fasern und dem umschlungenen Faserumlenkelement aufgrund eines größeren Umschlingungswinkels. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich durch die Mehrzahl von Befestigungsvorsprüngen mehrere und daher kleinere Steifigkeitssprünge in dem Verbindungsabschnitt ergeben, was für einen gleichmäßigen Kraftfluss Vorteile hat und somit dem Leichtbau dient. In einer weiteren Ausführungsform des Verbindungsabschnitts umfasst der
Verbindungsabschnitt mehrere Lagen aus Langfasermaterial. Die Langfasern von jeder der Lagen bilden Schlaufen, die jeweils um ein der jeweiligen Lage zugeordnetes
Faserumlenkelement verlaufen. Durch diesen Aufbau werden die Kräfte jeder Lage in ein der Lage zugeordnetes Faserumlenkelement und damit in einen jeweiligen Befestigungsvorsprung eingeleitet. Vorteilhaft kann so vermieden werden, dass Kräfte zur Ausleitung aus dem
Verbindungsabschnitt mittels eines Befestigungsvorsprungs aus einer Lage in eine andere Lage übertragen werden müssen, was üblicherweise durch Scherkräfte in der Matrix stattfindet. Weil dies entfallen kann, wird die Festigkeit der Langfasern sehr gut ausgenutzt.
Insbesondere, wenn die Faserumlenkelemente in Richtung der Krafteinleitung hintereinander angeordnet sind, wird bevorzugt, dass die Faserumlenkelemente in derselben Reihenfolge angeordnet sind, wie die jeweils zugehörigen Lagen übereinander aufgeschichtet sind. So ist es möglich, dass die jeweils äußerste Lage des Faserverbundwerkstoffs von einem
Faserumlenkelement umgelenkt wird und sich an dieser Stelle nicht weiter fortsetzt, während die anderen Lagen sich dort weiter erstrecken. An dem nachfolgenden Faserumlenkelement kann wiederum die äußerste Lage von einem Faserumlenkelement umgelenkt werden, während sich die anderen Lagen weiter fortsetzen und so fort, insbesondere bis die letzte Lage an einem freien Ende des Verbindungsabschnitts von ihrem Faserumlenkelement umgelenkt wird. Bei einem rohrförmigen Verbindungsabschnitt wird somit die innerste Lage an dem freien Ende ganz nach außen geführt und dadurch für die Abgabe der in ihr geführten Kräfte über einen eigenen Befestigungsabschnittaußen verfügbar, ohne dass Kräfte in eine andere Lage geleitet werden müssen. Zudem ergibt sich der Vorteil, dass die Faserumlenkelemente die jeweils darunterliegenden, weiterlaufenden Lagen mechanisch Vor schlägen und Stößen schützen.
Durch die wiederholte Umlenkung der äußersten Lage ergibt sich eine sich in Richtung eines Endes des Verbindungsabschnitts verjüngende Schäftung. Dadurch entspricht der Querschnitt des Verbindungsabschnitts bevorzugt jeweils den Kräften, die bis zum letzten
Befestigungsvorsprung zu übertragen sind. Durch eine solche optimierte Ausnutzung des Krafteinleitungsbereiches muss beispielsweise ein Zug-Druckrohr nicht insgesamt dicker gewickelt werden, um im Krafteinleitungsbereich ausreichende Festigkeit aufzuweisen. Auch dies ist für die Leichtbauqualitäten des Verbindungsabschnitts vorteilhaft. In einer weiteren Ausführungsform des Verbindungsabschnitts enden Langfasern nach der Umschlingung eines Faserumlenkelements oder der Umlenkung an einem
Faserumlenkelement. Es ist alternativ auch denkbar, dass Langfasern nach der Umschlingung eines Faserumlenkelements zu der Stelle zurücklaufen, von der aus sie zu dem
Faserumlenkelement laufen, jedoch bedeutet dies, dass zwischen dem Faserumlenkelement und dieser Stelle die Fasern doppelt verlaufen, was eine entsprechende Festigkeit dieser Verbindung mit sich bringt. Eine solche Festigkeit kann in einigen Fällen von den zu
übertragenden Kräften nur unzureichend ausgelastet und daher im Sinne des Leichtbaus unerwünscht sein. Daher ist vorzugsweise der Abschnitt der Langfasern, der nach der
Umschlingung eines Faserumlenkelements oder nach seiner Umlenkung endet, kürzer als ein Abschnitt derselben Langfasern, der Kräfte von dem Faserverbundwerkstoffbauteil zu dem Faserumlenkelement überträgt. Dann ergibt sich zumindest in einem Abschnitt ein einfacher Faserstrang zwischen Faserumlenkelement und der Krafteinleitung dieser Fasern. Es ist denkbar, dass ein Ende einer Faser, die das Faserumlenkelement zum Inneren des
Verbindungsabschnitts hin im Falle einer Schlaufe umläuft, das Ende ist, das endet; es ist jedoch ebenso denkbar, dass ein Ende einer Faser, die das Faserumlenkelement zum Äußeren des Verbindungsabschnitts hin umläuft, das endende Ende ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein Zwickel, der aus dem Faserumlenkelement und einer es umschlingenden Faser gebildet ist, mit Kunststoff, insbesondere einem ausgehärteten Harz, gefüllt, sodass die Faser nicht frei verläuft. Es ist denkbar, dass Fasern in einem solchen Zwickel oder in einer kunststoffgefüllten Übergangshohlkante zwischen einem
Faserumlenkelement und einer Oberfläche des Verbindungsabschnitts enden.
In einer weiteren Ausführungsform des Verbindungsabschnitts, in der dieser stab- oder rohrförmig ausgeführt ist, sind der oder die Befestigungsvorsprünge außen um den
Verbindungsabschnitt oder im Inneren eines rohrförmigen Verbindungsabschnitts umlaufend ausgebildet. Wenn das Faserumlenkelement als Ring ausgebildet ist, ergibt sich ein
umlaufender Wulst. Ist das Faserumlenkelement helixförmig ausgebildet, so ergibt sich ein Außengewinde beziehungsweise ein Innengewinde. Ein solches Gewinde kann in ein entsprechendes Gegengewinde einer Aufnahme für den Verbindungsabschnitt eingeschraubt werden und somit der Kraftübertragung dienen. Außerdem kann über die Einschraubtiefe die Position des Verbindungsabschnitts gegenüber der Aufnahme eingestellt werden. Wenn mehrere Faserumlenkelemente oder gedachte Abschnitte eines einzelnen
Faserumlenkelements vorgesehen sind, so können diese entlang der Krafteinleitungsrichtung gleiche oder unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Insbesondere können die Durchmesser zu einem freien Ende des Verbindungsabschnitts hin zunehmen. Auf diese Weise ergibt sich wenigstens näherungsweise ein kegelförmiger Auslauf des Verbindungselementes, wobei die Kegelspitze von der Anschlusseinrichtung weggerichtet ist. Ein solcher Auslauf kann vorteilhaft sein, weil er den Formschluss zwischen dem Verbindungsabschnitt und einer
formkomplementären Aufnahme fördert. Bevorzugt werden bei dieser Variante Kreisringe als Faserumlenkelemente eingesetzt.
In einer weiteren Ausführungsform des Verbindungsabschnitts ist ein Verrutschen von Fasern auf einem Faserumlenkelement erschwert. Vorzugsweise ist zur Erhöhung der Reibung zwischen dem Verbindungsabschnitt und einem komplementären Anschlussabschnitt an der Oberfläche des Verbindungsabschnitts ein reibungserhöhender Stoff angeordnet oder die Oberfläche des Verbindungsabschnitts eine reibungserhöhende Rauigkeit aufweist. Dies hat den Vorteil, dass bei schräg, insbesondere unter 45° auf das Faserumlenkelement laufende Fasern sich durch Zugkräfte nicht entlang einer Längsachse des Faserumlenkelements bewegen. Dies kann beispielsweise durch Erhöhung der Reibung zwischen den Fasern und dem Faserumlenkelement bewirkt werden. Beispielsweise kann ein reibungserhöhender Stoff, wie etwa ein feinkörniger Hartstoff, insbesondere ein Füllstoff für die Matrix, zwischen den Fasern und dem Faserumlenkelement angeordnet werden. Dazu kann der Stoff auf das Faserumlenkelement aufgebracht werden, bevor es mit Fasern belegt wird. Alternativ oder zusätzlich kann eine Außenoberfläche des Faserumlenkelements mit einer geeigneten
Rauigkeit versehen sein. Weiter ist denkbar, eine gezahnte oder Kanten aufweisende
Geometrie der Außenkontur des Faserumlenkelements vorzusehen. Die Zähne oder Kanten können das Verrutschen der Fasern aufhalten oder erschweren. Die Außenkontur kann auch schräge Abschnitte umfassen, die zu der Richtung des krafteinleitenden Teils einer Faser rechtwinkliger steht als die Längsrichtung des Faserumlenkelements.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Langfaser-Faserverbundwerkstoffbauteil mit einem Verbindungsabschnitt nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen vorgeschlagen. Ein solches Faserverbundwerkstoffbauteil kann als Stab oder Rohr ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist an einem oder zwei entgegengesetzten Enden ein erfindungsgemäßer Verbindungsabschnitt vorgesehen. Der Stab oder das Rohr kann als Zug- Druck-Element ausgebildet sein, worauf die Faserrichtungen in dem Stab oder Rohr optimiert sein können. Insbesondere kann ein großer Anteil von Fasern mit Faserrichtung in
Längsrichtung des Stabs oder Rohrs vorgesehen sein. Wenn zusätzlich Torsionskräfte übertragen werden müssen, kann ein entsprechender Anteil an schräg verlaufenen Lagen vorgesehen sein, deren Fasern unter einem Winkel zur Längsachse des Verbindungsabschnitts angeordnet sind. Denkbar ist, einen Stab oder ein Rohr als Außengewindestange zu gestalten, wobei das Außengewinde durchgängig oder nicht durchgängig sein kann. Ein Rohr kann auch als Innengewinderohr ausgestaltet sein, wobei das Innengewinde ebenfalls durchgängig oder nicht durchgängig sein kann.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftübertragungsverbund vorgeschlagen, bei dem ein Verbindungsabschnitt nach der Erfindung mit einem formkomplementären
Gegenabschnitt einer Anschlusseinrichtung zur Kraftübertragung verbunden ist. Dieser Gegenabschnitt kann beispielsweise ein Gegengewinde, etwa ein Innengewinde oder ein Außengewinde, oder ein formschlüssig den Verbindungsabschnitt umschließender
Gegenabschnitt sein. Zum Ermöglichen des formschlüssigen Umgreifens kann der
Gegenabschnitt geteilt ausgeführt sein oder eine formschlüssige Steckverbindungstechnik, wie beispielsweise einen Bajonettverschluss, in Verbindung mit einem entsprechend gestalteten Verbindungsabschnitt verwirklichen.
In einer weiteren Ausführungsform sind zwei benachbarte Befestigungsvorsprünge des Verbindungsabschnitts derart beabstandet, dass in deren Zwischenraum ein
Befestigungsvorsprung der Anschlusseinrichtung etwa gleicher Größe angeordnet werden kann. Auf diese Weise können an dem Verbindungsabschnitt und an der Anschlusseinrichtung gleiche oder ähnliche Befestigungsvorsprünge vorgesehen werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann durch Verwendung eines schraubenförmigen
Faserumlenkelements ein Gewinde an dem Verbindungsabschnitt realisiert werden. Ein passendes Gegengewinde kann an der Anschlusseinrichtung vorgesehen werden, wobei die Gewinde unter Verwendung der Merkmale der vorangehend beschrieben Ausführungsform besonders bevorzugt gleichartig ausgeführt sind. Bei unterschiedlichen Materialfestigkeiten des Verbindungsabschnitts und der Anschlusseinrichtung ist es jedoch auch denkbar, die Geometrie und dabei insbesondere den Querschnitt und dementsprechend die Beabstandung der
Befestigungsvorsprünge an die Materialfestigkeiten anzupassen, wobei eine kompakte
Ausführung der Verbindung ohne große ungenutzte Zwischenräume bevorzugt wird.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Herstell verfahren für einen erfindungsgemäßen Verbindungsabschnitt eines Langfaser-Verbundwerkstoffbauteils vorgeschlagen. Zur
Herstellung des Verbindungsabschnitts wird wenigstens ein Faserumlenkelement bereitgestellt. Um das Faserumlenkelement werden Langfasern geschlungen, die entlang des
Verbindungsabschnitts verlaufen und die um das Faserumlenkelement herum in Gegenrichtung umgelenkt werden. Die Langfasern bilden dadurch eine Schlaufe. Es ergibt sich durch das Faserumlenkelement und die darum geschlungenen Fasern ein Befestigungsvorsprung auf einer Außenoberfläche des Verbindungsabschnitts. Das Faserumlenkelement verbleibt zumindest teilweise im Inneren des Verbindungsabschnitts und bildet einen Teil von diesem. In einem Ausführungsbeispiel wird die Schlaufe vernäht, gestrickt oder gewirkt. Dies kann stattfinden, nachdem die Langfasern als Schlaufe um das Faserumlenkelement gelegt wurden. Alternativ kann dies vor dem Aufbringen der Langfasern auf das Faserumlenkelement stattfinden, wobei dann das Faserumlenkelement durch die Schlaufe geschoben wird. Wenn der Verbindungsabschnitt aus Faserbündeln hergestellt wird, beispielsweise aus Rovings,
Fasertapes, Prepregs oder flexiblen oder flexibilisierten Pultrusionselementen, kann sich bei einer Umschlingung mit einem solchen Faserbündel zugleich eine Vielzahl von Schlaufen einzelner Fasern ergeben. Insbesondere wird ein Verbindungsabschnitt nach einer der vorangehenden beschriebenen Ausführungsformen hergestellt.
In einer Ausführungsform des Herstellverfahrens ist das Faserumlenkelement helixförmig ausgebildet. Wenn die Fasern, die die Schlaufen bilden, durch das Innere der Helix geführt werden, so bildet der entstehende Befestigungsvorsprung ein Außengewinde. Werden die Fasern am Äußeren der Helix entlang geführt, so ergibt sich ein Befestigungsvorsprung, der ein Innengewinde bildet. Nach dem Belegen der Helix mit Fasern können die Fasern im RTM- Verfahren imprägniert werden. Es können auch vorgetränkte Fasern verwendet werden.
Danach wird der Verbindungsabschnitt ausgehärtet.
Um Schlaufen aus Langfasern um eine Windung der Helix zu legen, kann Fasermaterial von einer stationären Faserabgabevorrichtung abgegeben werden. Vorzugsweise ist an wenigstens einem Ende der Helix ein Zwischenraum zwischen den Windungen der Helix vom Ende der Helix aus zugänglich. In diesen Zwischenraum kann eine Schlaufe der Langfasern vom Ende der Helix aus eingebracht werden, indem diese durch Umschlingen des freien Endes der Helix erzeugt oder eine vorgefertigte Schlaufe über das freie Ende der Helix gesteckt wird. Nachdem eine oder mehrere Schlaufen positioniert wurden, wird eine Relativbewegung zwischen der Helix und den Schlaufen bewirkt. Dazu können die Schlaufen festgehalten und die Helix gedreht werden; es ist jedoch auch denkbar, die Helix festzuhalten und die Schlaufen auf dieser weiterzubewegen. Das Ergebnis dieser Relativbewegung ist, dass am Ende der Helix wieder Platz zum Auflegen von weiteren Schlaufen geschaffen wird. Dieser Prozess kann fortgesetzt werden, bis die Helix bis zu einem gewünschten Teil oder vollständig mit Schlaufen belegt ist. In einer alternativen Variante ist es denkbar, Langfasern an anderer Stelle der Helix als am Ende zu einer Schlaufe zu formen, in dem eine Langfaser quer zu einer Zentralachse der Helix durch einen Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Windungen geführt wird. Dann bleibt die Langfaser an dem Windungsabschnitt hängen, der die benachbarten Windungen verbindet und bildet dort eine Schlaufe. Damit bereits abgelegte Fasern und die Ablage von weiteren Fasern nicht stören, kann die Belegung von einem Ende der Helix aus stattfinden. Zur Belegung einer weiteren Stelle der Helix kann diese mit den bereits abgelegten Langfasern gedreht und/oder entlang ihrer Zentralachse verschoben werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Richtung des Einbringens der Langfaser in den Zwischenraum und die Auswahl des Zwischenraums variiert werden. Um ein Außengewinde zu erzeugen, können die Langfasern anschließend ins Innere der Helix gezogen werden. Für ein Innengewinde können die Langfasern außen abgelegt werden.
Vorzugsweise werden zwei Helices, die sich jeweils an einem Ende eines
Faserverbundwerkstoffbauteils befinden, mit Schlaufen belegt. Die Fasern können dabei die beiden Helices verbinden. Auf diese Weise kann ein Zug-Druck-Element mit Gewinden an beiden Enden hergestellt werden.
In einer weiteren Ausführungsform des Herstellverfahrens wird der Verbindungsabschnitt unter Verwendung von einem oder mehreren Fasertapes oder/und einem oder mehreren flexiblen oder flexibilisierten, vorzugsweise unidirektionalen Pultrusionselementen oder/und einer oder mehrerer Fasermatten und/oder einem oder mehreren Prepregs hergestellt. Dazu werden ausgewählte der genannten Ausgangsmaterialien um ein Faserumlenkelement gelegt, wobei sich zugleich eine Vielzahl von Schlaufen ausbildet. Insbesondere werden mehrere Lagen solcher Ausgangsmaterialien übereinander gestapelt, wobei jede einzelne Lage um ein eigenes Faserumlenkelement gelegt wird. Besonders bevorzugt reicht jede Lage nicht bis zu dem Faserumlenkelement der darunterliegenden Lage, sondern ist weiter im Inneren des
Verbindungsabschnitts um ihr Faserumlenkelement gelegt. Auf diese Weise ergibt sich eine Reihe von hintereinander angeordneten Faserumlenkelementen der einzelnen Lagen, wobei deren Reihenfolge der Schichtreihenfolge der Lagen entspricht. In einem Ausführungsbeispiel kann an zwei einander gegenüberliegenden Enden solcher Ausgangsmaterialien jeweils ein Verbindungsabschnitt durch Legen um ein oder mehrere Faserumlenkelemente hergestellt werden. Nach dem Legen der Ausgangsmaterialien des Verbindungsabschnitts oder eines Faserverbundwerkstoffbauteils mit dem Verbindungsabschnitt kann anschließend eine
Imprägnierung im RTM-Verfahren stattfinden. Alternativ können die Ausgangsmaterialien auch vorgetränkt sein. Anschließend kann der Verbindungsabschnitt bzw. das
Faserverbundwerkstoffbauteil ausgehärtet werden. Dieses Herstellverfahren ist für flache Verbindungsabschnitte besonders geeignet. Es ist jedoch auch denkbar, mit ausreichend schmalen Ausgangsmaterialien stabförmige oder rohrförmige Varianten herzustellen, indem diese um ringförmige oder helixförmige Faserumlenkelemente gelegt werden. Dies kann insbesondere auf einem Wickeldorn stattfinden.
In einer weiteren Ausführungsform des Herstellverfahrens wird der Verbindungsabschnitt aus Flechtschlauch hergestellt. Um die Schlaufen zu erzeugen, wird ein Ende des Flechtschlauchs um ein Faserumlenkelement gestülpt. Das Faserumlenkelement kann insbesondere ein Ring sein, der vorzugsweise kreisringförmig ausgebildet ist. Um mehrere Befestigungsvorsprünge an dem Verbindungsabschnitt herzustellen, können mehrere Flechtschläuche ineinander angeordnet und jeweils um ein eigenes Faserumlenkelement gestülpt werden. Dabei steht das Ende eines inneren Flechtschlauchs, das an seinem Faserumlenkelement liegt, über das Ende des darum herum angeordneten Flechtschlauchs, das von dessen Faserumlenkelement gebildet wird, hinaus. Auf diese Weise ergibt sich von einem freien Ende des
Verbindungsabschnitts aus eine Reihenfolge der Faserumlenkelemente, die der Schichtung der zugehörigen Flechtschläuche entspricht. Nach der Fertigstellung des Verbindungsabschnitts kann dieser im RTM-Verfahren imprägniert und anschließend ausgehärtet werden. Es ist denkbar, an beiden Enden eines oder mehrerer Flechtschläuche einen Verbindungsabschnitt herzustellen. Dann wird in einem ersten Ausführungsbeispiel des Herstellverfahrens an jedem Ende mindestens ein Faserumlenkelement angeordnet. Wenn mehrere Flechtschläuche verwendet werden sollen, können diese unterschiedliche Längen aufweisen und zunächst ineinander gezogen werden, sodass jeder weiter innen liegende Flechtschlauch über den ihn umgebenden Flechtschlauch hinaussteht. Dann können bei dem äußersten Flechtschlauch beginnend Ringe über die freiliegenden Enden der einzelnen Flechtschläuche gelegt werden, um die ein jeweiliger Flechtschlauch gestülpt wird. Abschließend können die Ringe verschoben werden, sodass nach außen umgestülpte Abschnitte der inneren Flechtschläuche von benachbarten, weiter außen angeordneten Flechtschlauchabschnitten überdeckt werden. Auf diese Weise entstehen die Befestigungsvorsprünge an der Außenseite des
Verbindungsabschnitts. Ein analoges Vorgehen ist für die Erzeugung von
Befestigungsvorsprüngen an der Innenseite eines rohrformigen Verbindungsabschnitts denkbar, wobei die Flechtschläuche um ihr Faserumlenkelement jeweils nach innen gestülpt werden.
Alternativ können in einem weiteren Ausführungsbeispiel auch Flechtschläuche vor dem
Ineinanderziehen mit ringförmigen Faserumlenkelementen versehen werden, wobei wenigstens ein Ring eines Flechtschlauchs so geformt ist, dass er sich durch einen Ring eines anderen, zum Anordnen um diesen Flechtschlauch herum vorgesehenen Flechtschlauch stecken lässt. Dann können die Ringe zu Beginn des Einziehens der Flechtschläuche einander jeweils durcheinander gesteckt und die vorgefertigten Flechtschläuche ineinander gezogen werden. Es ist denkbar, Ringe zum Durchstecken zu verformen und nach dem Durchstecken wieder in ihre Ausgangsform zurückzuverformen. Weiter ist denkbar, nicht kreisrunde Ringe beispielsweise mit elliptischer Form oder in Form eines langgestreckten Kettenglieds zu verwenden, die auf Grund dieser Form durcheinander gesteckt werden können. Mit einem und insbesondere mit mehreren solchen Faserumlenkelementen kann ein Verbindungspartner eines
Bajonettverschlusses erzeugt werden. Bevorzugt werden dazu mehrere solcher
Faserumlenkelemente an dem Verbindungsabschnitt gleichartig ausgerichtet. Die Ringe sind vorzugsweise so stabil ausgeführt, dass Kräfte aus Fasern, an deren Positionen die Abstützung zum anderen Verbindungspartner nicht stattfindet, bis zu den Abstützstellen des
Befestigungsursprungs weitergeleitet werden können. Es ist denkbar, die
Befestigungsvorsprünge auf der Innenseite oder auf der Außenseite des Flechtschlauchs zu erzeugen. Dies hängt davon ab, ob der Flechtschlauch für einen außenliegenden
Befestigungsvorsprung nach innen oder für einen innenliegenden Befestigungsvorsprung nach außen um einen Ring gestülpt wird. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von beispielhaften Ausführungsformen beschrieben, die in den Figuren dargestellt sind. In den Figuren zeigen:
Figur 1 schematisch eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform des
Verbindungsabschnitts mit vier Faserlagen,
Figur 2 schematisch dieselbe perspektivische Ansicht der ersten Ausführungsform des
Verbindungsabschnitts wie in Figur 1 , jedoch mit fünf Faserlagen,
Figur 3 einen Querschnitt durch die erste Ausführungsform des Verbindungsabschnitts mit fünf Faserlagen in einer perspektivischen Ansicht,
Figur 4 ein vergrößert dargestelltes Detail aus Figur 3 mit Faserumlenkelementen,
Figur 5 schematisch einen Querschnitt durch einen Kraftübertragungsverbund, in dem
eine zweite Ausführungsform des Verbindungsabschnitts mit einem
formkomplementären Gegenstück gezeigt ist, und
Figur 6 schematisch einen Querschnitt durch eine vierte Ausführungsform des
Verbindungsabschnitts,
Figur 7 einen Querschnitt durch die vierte Ausführungsform des Verbindungsabschnitts in einer teilweise eingebauten Situation,
Figur 8 schematisch einen Querschnitt durch eine fünfte Ausführungsform des
Verbindungsabschnitts,
Figur 9 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Langfaser- Faserverbundwerkstoffbauteils mit einer sechsten Ausführungsform des Verbindungsabschnitts. Figur 10 einen Querschnitt durch die sechste Ausführungsform des Verbindungsabschnitts in einer teilweise eingebauten Situation,
Figur 11 einen Querschnitt durch eine siebte Ausführungsform des Verbindungsabschnitts in einer teilweise eingebauten Situation,
Figur 12 einen Querschnitt durch eine achte Ausführungsform des Verbindungsabschnitts in einer teilweise eingebauten Situation,
Figur 13 einen Querschnitt durch eine neunte Ausführungsform des Verbindungsabschnitts in einer teilweise eingebauten Situation,
Figur 14 einen Querschnitt durch eine zehnte Ausführungsform des Verbindungsabschnitts in einer eingebauten Situation,
Figur 15 einen Querschnitt durch eine elfte Ausführungsform des Verbindungsabschnitts in einer eingebauten Situation,
Figur 16 einen Querschnitt durch eine zwölfte Ausführungsform des Verbindungsabschnitts in einer eingebauten Situation,
Figur 17 einen Querschnitt durch eine dreizehnte Ausführungsform des
Verbindungsabschnitts in einer eingebauten Situation,
Figur 18 einen Querschnitt durch eine perspektivisch dargestellte vierzehnte
Ausführungsform des Verbindungsabschnitts und
Figur 19 einen Querschnitt durch eine fünfzehnte Ausführungsform des
Verbindungsabschnitts in einer eingebauten Situation. Figur 1 zeigt in einer perspektivischen schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform des Verbindungsabschnitts 1. Der Verbindungsabschnitt 1 ist rohrförmig ausgestaltet. Es sind vier Faserlagen 2, 3, 4, 5 des Verbindungsabschnitts 1 dargestellt, die sich nach rechts der Figur 1 zu dem westlichen Teil des nicht vollständig dargestellten
Faserverbundwerkstoffbauteils fortsetzen und somit nur an ihrem Ende gezeigt sind. Zur Sichtbarkeit der dargestellten Faserlagen 2, 3, 4, 5 sind weitere, die dargestellten Faserlagen 2, 3, 4, 5 umgebende Faserlagen weggelassen.
Am links in der Figur 1 dargestellten freien Ende des Verbindungsabschnitts 1 sind zwei Befestigungsvorsprünge 12b und 13b dargestellt. Diese umfassen zwei Faserumlenkelemente, die als kreisrunde Ringe oder als zwei Umdrehungen eines helixformigen Faserumlenkelements ausgebildet sind. Die Faserumlenkelemente sind von den Faserlagen 2 und 3 umgeben und daher nicht unmittelbar sichtbar. Die Befestigungsvorsprünge 12b und 13b stehen über die Außenkontur des sich zu dem Rest des Faserverbundwerkstoffbauteils erstreckenden glatten Abschnitts der Faserlagen 2, 3, 4, 5 radial hervor. Die Befestigungsvorsprünge 12b und 13b sind zueinander beabstandet ausgeführt. So kann eine Gegenkontur zwischen die
Befestigungsvorsprünge 12 und 13 eingreifen, um durch Formschluss Kräfte zu übertragen. Details der Faserlagen 2 und 3, wie etwa die Rovings, die sie umfassen, sind vereinfachend nicht dargestellt.
In den gleichen Abständen, die die Befestigungsvorsprünge 12 und 13 zueinander aufweisen, sind von dem freien Ende des Verbindungsabschnitts 1 aus hinter diesen vier weitere,
Faserumlenkelemente 14, 15, 16 und 17 angeordnet, die gleichartig wie die nicht sichtbaren Faserumlenkelemente der Befestigungsvorsprünge 12b und 13b ausgebildet sind. In
Umfangsrichtung haben alle Faserumlenkelemente 14, 15, 16, 17 einen kreisförmigen
Querschnitt und sind aus Vollmaterial aufgebaut. Die Faserumlenkelemente 14 und 15 sind teilweise von Rovings 4a bzw. 5a der Faserlagen 4 bzw. 5 umschlungen dargestellt, wobei die Rovings 4a bzw. 5a jeweils eine einseitig offene Schlaufe bilden. Die Fasern aller Faserlagen 2, 3, 4, 5 verlaufen jeweils durch die innere Öffnung der Faserumlenkelemente 13, 14, 15, 16, die dem jeweiligen Faserumlenkelement 12, 13, 14, 15 der Faserlagen 2, 3, 4, 5 jeweils in Richtung von dem freien Ende des Verbindungsabschnitts 1 weg benachbart sind. Die zu den
Faserumlenkelementen 12, 13, 14, 15 und 16 hin- und rücklaufenden Abschnitte von allen, auch der nicht dargestellten Faserlagen 2, 3, 4, 5 liegen, außer an ihren jeweiligen Faserumlenkelementen 14, 15, 16, 17, jeweils aufeinander auf.
Die Faserlage 4 ist eine 0°-Faserlage, deren Rovings 4a in Längsrichtung des
Verbindungsabschnitts 1 verlaufen. Die Rovings 4a umschlingen dementsprechend ihr
Faserumlenkelement 14 rechtwinklig zu dessen Umfangsrichtung. Die Faserlage 5 ist eine Faserlage mit schräg zur Längsrichtung des Verbindungsabschnitts 1 verlaufenden Rovings 5a, beispielhaft unter einem Winkel von etwa 45°. Diese Lage ist somit zur Aufnahme von
Torsionskräften auf den Verbindungsabschnitt 1 geeignet. Die Rovings 5a der Faserlage 5 umschlingen ihr Faserumlenkelement 15 unter dem Winkel, unter dem die Rovings 5a zur Längsrichtung des Verbindungsabschnitts 1 verlaufen. Dies führt dazu, dass hin- und rücklaufende Abschnitte verschiedener Rovings 5a einander kreuzen. Es ergibt sich wenigstens näherungsweise ein Kräfteausgleich für die Kräfte in Umfangsrichtung des
Faserumlenkelements 15, sodass die Rovings 5a an ihrer Position auf dem
Faserumlenkelement 15 verbleiben.
Um die Reibung zwischen dem Verbindungsabschnitt 1 und einer in Figur 1 nicht dargestellten Anschlusseinrichtung zu erhöhen, kann die Oberfläche des Verbindungsabschnitts 10, insbesondere an einem, mehreren oder allen Befestigungsvorsprüngen 12b, 13b, mit einem Material versehen sein, welches zu einer im Vergleich zum Grundmaterial erhöhten Reibung zwischen dem Verbindungsabschnitt 1 und der Anschlusseinrichtung führt. Alternativ oder zusätzlich kann die Oberfläche des Verbindungsabschnitts 1 , insbesondere an einigen oder allen Befestigungsvorsprüngen 12b, 13b, aufgeraut sein, um die Reibung zu erhöhen.
Obwohl aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht alle sichtbaren Rovings 4a, 5a einzelnen mit Bezugsziffern bezeichnet sind, sind mit den Bezugsziffern 4a, 5a jeweils alle Rovings ihrer Schicht gemeint. Dies gilt auch für die Rovings 6a in den Figuren 2, 3 und 4. Abweichend von der in Figur 1 gezeigten Darstellung sind im fertigen Zustand des Verbindungsabschnitts bevorzugt alle Faserumlenkelemente außer dem am weitesten innen angeordneten
Faserumlenkelement 17 ringsum von Rovings umschlungen, die sich als vollflächige Lagen in Richtung des restlichen Teils des Faserverbundwerkstoffbauteils erstrecken. Figur 2 entspricht größtenteils Figur 1 , wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Diesbezüglich sei auf die Beschreibung von Figur 1 verwiesen. Im Unterschied zu Figur 1 ist in Figur 2 eine zusätzliche Faserlage 6 gezeigt, deren Rovings 6a das
Faserumlenkelement 16 umschlingen. Es handelt sich um eine 0°-Faserlage. Das
Faserumlenkelement 17 bleibt ohne Umschlingung durch eine Faserlage. Es dient als am weitesten von dem freien Ende des Verbindungsabschnitts 1 entferntes Faserumlenkelement 17 der Erhöhung des Umschlingungswinkels der Rovings 6a um das Faserumlenkelement 16, wobei die Rovings 6a Teil der äußersten Faserlage 6 des Verbindungsabschnitts 1 sind. Dies wird bewirkt, indem die Rovings 6a durch das Innere des kreisringförmigen oder helixförmigen Faserumlenkelements 17 verlaufen.
Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch den Verbindungsabschnitt 1 aus Figur 2, der in dessen Längsrichtung verläuft. Hier ist der Verlauf der Faserlagen 2 bis 6 und deren Schichtung gut zu erkennen. Weiter ist deutlich zu erkennen, dass die Faserumlenkelemente 12 bis 17 von ihren Nachbarn jeweils denselben Abstand haben. Ebenfalls ist gut zu erkennen, wie jede der Faserlagen 2 bis 6 jeweils von einem der Faserumlenkelemente 13 bis 17, welches ihrem eigenen Faserumlenkelement 12-16 in einer Richtung von dem freien Ende des
Verbindungsabschnitts 1 weg benachbart ist, in Richtung des Inneren des
Verbindungsabschnitts 1 gedrängt wird, sodass sich der Umschlingungswinkel um ihr jeweiliges Faserumlenkelement 12-16 erhöht.
Figur 4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 3, welcher die Faserumlenkelemente 12 bis 17 umfasst. Die in Bezug auf Figur 3 beschriebenen Details sind hier vergrößert noch besser erkennbar. Entsprechend der Schnittrichtung sind die schräg verlaufenden Rovings 5a schräg geschnitten.
Figur 5 zeigt einen Längsquerschnitt durch einen Kraftübertragungsverbund 30, welcher einen erfindungsgemäßen Verbindungsabschnitt 10 in einer zweiten Ausführungsform zeigt. Der Verbindungsabschnitt 10 ist in einen formkomplementären Gegenabschnitt 24 einer
Anschlusseinrichtung 20 eingeschraubt. Im Unterschied zu den in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Ausführungsformen des Verbindungsabschnitts 1 weist der Verbindungsabschnitt 10 ein helixförmiges Faserumlenkelement 18 auf, welches einzelne Windungen 12 bis 17 umfasst, die im Wesentlichen den ringförmigen Faserumlenkelementen in 12 bis 17 in den Figuren 1 bis 4 entsprechen. Im Unterschied zu dem helixförmigen Faserumlenkelement 18 des Verbindungsabschnitts 10 sind diese jedoch voneinander getrennt. Das Faserumlenkelement 18 und die es umschlingenden Abschnitte der Faserlagen 2 bis 6 bilden an dem freien Ende des Verbindungsabschnitts 10 einen Befestigungsvorsprung in Form eines Außengewindes. Entsprechend dem kontinuierlichen helixförmigen Verlauf des Faserumlenkelements 18 umgeben die Faserlagen 2 bis 6 einander spiralförmig und bilden in einer Gesamtschau eine einzige kontinuierliche Faserlage. Die Faserlagen 2 bis 6 können als einzelne Umdrehungen einer Spirale betrachtet werden, welche sie in einem Querschnitt quer zur Längsrichtung des Verbindungsabschnitts 10 bilden. Es ist denkbar, dass Fasern der Faserlagen 2 bis 6 schräg angeordnet sind und andere Fasern kreuzen, wodurch das exakte Schema einer Spirale und die Kontinuität in der Sichtweise als eine einzige Faserlage durchbrochen sein kann.
Der formkomplementäre Gegenabschnitt 24 des Gegenstücks 20, in das der
Verbindungsabschnitt 10 eingeschraubt ist, umfasst einen im Wesentlichen rohrförmigen Grundkörper 21 . Der Gegenabschnitt 24 umfasst an einem freien Ende, welches zu dem Verbindungsabschnitt 10 gerichtet ist, ein zu dem außengewindeförmigen
Befestigungsvorsprung des Verbindungsabschnitts 10 formkomplementäres Innengewinde 22. Um die Steifigkeit des Endes des Gegenabschnitts 24 mit dem Innengewinde 22 an den Kraftverlauf anzupassen, kann dieses, wie dargestellt, mit sich zum freien Ende hin
verringerndem Querschnitt ausgeführt sein. Die Schraubverbindung zwischen dem
Verbindungsabschnitt 10 und dem Gegenabschnitt 24 ermöglicht es, die axiale Länge des Kraftübertragungsverbundes 30 mittels der Einschraubtiefe einzustellen. Die
Anschlusseinrichtung 20 kann eine Querbohrung 23 aufweisen, durch die eine Schraubhilfe gesteckt werden kann, welche Schraubmomente aufnehmen kann. Die Querbohrung 23 kann auch der Befestigung der Anschlusseinrichtung 20 an einem weiteren, nicht dargestellten Bauteil dienen, das zum Beispiel ein hindurchgesteckter Stab sein kann.
Figur 6 zeigt einen Querschnitt durch eine vierte Ausführungsform des Verbindungsabschnitts 1 , welcher im Wesentlichen rohrformig ausgestaltet ist. Die vierte Ausführungsform gleicht in vieler Hinsicht den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen, insbesondere bezüglich der Umschlingung von Faserumlenkelementen und der Ausbildung mehrerer übereinander angeordneter Faserlagen 8. Der Verbindungsabschnitt 1 weist sechs ringförmige Faserumlenkelemente 12 bis 17 auf, die den Verbindungsabschnitt an dessen Außenseite umgeben. Alternativ kann der Verbindungsabschnitt 1 auch mit einem nicht dargestellten helixförmigen Faserumlenkelement ausgestattet sein, welches etwa sechs Umdrehungen aufweist, und welches zusätzlich zu seiner Schraubenform eine konische Gesamtaußenkontur aufweist. Mit einem solchen Faserumlenkelement ist der Befestigungsvorsprung als
Außenkegelgewinde ausgebildet. Die Durchmesser der Ringe 12 bis 17 beziehungsweise der Umdrehungen des helixförmigen Faserumlenkelements nehmen in Richtung des freien Endes des Verbindungsabschnitts 1 ab. Die Mittelpunkte der Ringe 12 bis 17 liegen in dem gezeigten Querschnitt auf jeder Seite des Verbindungsabschnitts 1 jeweils auf einer gedachten
Mittelpunktlinie M, welche zu der Längsachse L des Verbindungsabschnitts 1 einen Winkel aufweist. Besonders bevorzugt haben die Ringe 12 bis 17 beziehungsweise die Umdrehungen voneinander einen Abstand, der in dem gezeigten Querschnitt wenigstens näherungsweise gleich einer Abmessung eines Rings oder einer Umdrehung in Richtung der Mittelpunktlinie M ist. Die Innenkontur des rohrförmigen Verbindungsabschnitts 1 ist wenigstens näherungsweise zylinderförmig ausgebildet.
Figur 7 zeigt die in Figur 6 gezeigte vierte Ausführungsform des Verbindungsabschnitts 1 im Inneren einer Anschlusseinrichtungs 30. Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet und werden nicht noch einmal gesondert beschrieben. Es sei auf die Beschreibung der vorangehenden Figuren verwiesen. Die Anschlusseinrichtung 30 weist eine zu der
Außenkontur des Verbindungsabschnitts 1 im Wesentlichen formkomplementäre Innenkontur auf. Ein oder mehrere Befestigungsvorsprünge des Verbindungsabschnitts 1 verlaufen in zugehörigen Vertiefungen im Inneren der Anschlusseinrichtung 30. Wenn das
Faserumlenkelement 18 helixförmig ausgebildet ist, handelt es sich bei der Vertiefung um ein Innenkegelgewinde und somit typischerweise um nur eine einzige gewundene Vertiefung. Bevorzugt ist die Kontur der Vertiefungen 32 bis 37 in dem in Figur 7 gezeigten Querschnitt zumindest abschnittsweise kreisbogenförmig. Abweichend von der Darstellung in Figur 7 weist das Innengewinde vorzugsweise keine Hinterschnitte auf. Bei dem gezeigten Kegelgewinde des Verbindungsabschnitts 1 würden Hinterschnitte im zugehörigen Innengewinde der
Anschlusseinrichtung 30 dazu führen, dass sie sich nicht ineinander einschrauben lassen. Wenn es sich um einen Verbindungsabschnitt 1 mit zylinderförmigem Außengewinde handelt, bei welchem die Mittelpunktlinie M parallel zu der Längsachse L ausgerichtet ist, sind auch Hinterschnitte denkbar. Vorzugsweise füllen Vorsprünge zwischen den Vertiefungen die Zwischenräume zwischen den Befestigungsvorsprüngen des Verbindungsabschnitts 1 zumindest zu einem größeren Teil aus. Auf diese Weise werden eine große Anlagefläche zwischen den Gewindepartnern sowie eine hohe Festigkeit dieser Vorsprünge und der
Gewindeverbindung insgesamt erreicht. Alternativ zu einer Gewindeverbindung können auch Ringe als Faserumlenkelemente 12 bis 17 zur Bildung der Befestigungsvorsprünge vorgesehen sein, wobei das Anschlusseinrichtung 30 z. B. teilbar oder einteilig ausgeführt ist, um die ringförmigen Befestigungsvorsprünge umfassen zu können. Als einteiliges Teil kann die Anschlusseinrichtung beispielsweise als um den Verbindungsabschnitt herum urgeformtes Teil ausgeführt sein, zum Beispiel als Spritzgussteil, das insbesondere durch Einlegen des
Verbindungsabschnitts in eine Spritzgussmaschine hergestellt sein kann. Der Durchmesser um die Längsachse L jeder der Vertiefungen 32 bis 37 entspricht dann vorzugsweise jeweils im Wesentlichen dem Durchmesser der durch die Ringe 12 bis 17 gebildeten, jeweils zugehörigen Befestigungsvorsprünge. Die Anschlusseinrichtung 30 erstreckt sich bevorzugt über alle Teile des oder der Befestigungsvorsprünge. Die Anschlusseinrichtung 30 weist bevorzugt eine im Wesentlichen zylinderförmige Außenkontur auf. Vorzugsweise ist der Außenumfang mit einem herkömmlichen Außengewinde 31 versehen. Mit einem solchen Außengewinde kann die Anschlusseinrichtung 30 in ein weiteres Bauteil eingeschraubt werden und somit einen Adapter zwischen beispielsweise einem rohrförmigen Zug-Druck-Stab aus Faserverbundwerkstoff mit dem Verbindungsabschnitt 1 und dem weiteren Bauteil bilden.
Figur 8 zeigt eine fünfte Ausführungsform des Verbindungsabschnitts 1 in einem Querschnitt entlang einer Längsachse L. Der Verbindungsabschnitt 1 ist im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet und weist an seiner Innenoberfläche Befestigungsvorsprünge auf. Die
Befestigungsvorsprünge sind mittels Faserumlenkelementen 12 bis 17 ausgebildet, die als Ringe oder als ein einziges schraubenförmig gewundenes Faserumlenkelement 18 ausgebildet sein können. Die Befestigungsvorsprünge können daher als ringförmige Wulste oder als ein Innenkegelgewinde ausgebildet sein, welches sich zum freien Ende des Verbindungsabschnitts 1 hin öffnet. Anders als in den Verbindungsabschnitten 1 der vorangehenden beschriebenen Figuren verlaufen Fasern, die ein Faserumlenkelement 12 bis 17 oder eine Windung eines schraubenförmigen Faserumlenkelements 18 umschlingen, am Äußeren eines in einer Richtung von dem freien Ende des Verbindungsabschnitts 1 weg benachbarten Faserumlenkelements 12 bis 17, 18 vorbei. Die genannten Fasern verlaufen im Normalfall nicht durch das Innere eines derart benachbarten Faserumlenkelements 12 bis 17, 18. Auf diese Weise bilden sich die Befestigungsvorsprünge im Inneren des Befestigungsabschnitts aus. Durch den genannten Aufbau ergibt sich eine Schäftung, in deren Verlauf zum freien Ende des
Verbindungsabschnittsl hin mit jedem umschlungenen Faserumlenkelement 12 bis 17, 18 weniger Fasern in dem Verbindungsabschnitt 1 vorhanden sind. Die Durchmesser der Ringe beziehungsweise Windungen eines Faserumlenkelements 18 um die Längsachse L nehmen zum freien Ende des Verbindungsabschnitts 1 hin zu. Die Mitten der Querschnitte der
Faserumlenkelemente 12 bis 17 liegen bevorzugt auf einer Mittelpunktlinie M, die unter einem Winkel zur Längsachse L verläuft. Die Außenkontur des Verbindungsabschnitts 1 ist bevorzugt zylinderförmig. Jeweils ein Faserumlenkelement 12 bis 17 bzw. eine Windung eines
Faserumlenkelements 18 kann von einer Faserlage umgeben sein, sodass das sich an den Verbindungsabschnitt 1 anschließende Rohr im Wesentlichen aus einem Faserlagenstapel 8 gebildet ist. Eine nicht dargestelltes Anschlusseinrichtung für den Verbindungsabschnitt 1 kann ein schraubbar passendes Außenkegelgewinde umfassen oder einteilig im Inneren des Verbindungsabschnitts urgeformt sein, insbesondere als Spritzgussteil, wobei der
Verbindungsabschnitt zur Herstellung der Anschlusseinrichtung in eine Spritzgussmaschine eingelegt werden kann. Die Anschlusseinrichtung kann mehrteilig aufgebaut sein, sodass sie ins Innere des Verbindungsabschnitts 1 eingeführt und dort aufgespreizt werden kann, derart, dass sich eine formschlüssige Verbindung zwischen den Befestigungsvorsprüngen und der Anschlusseinrichtung ergibt.
Figur 9 zeigt eine perspektivische Ansicht eines langgestreckten Langfaser- Faserverbundwerkstoffbauteils in einer sechsten Ausführungsform des Verbindungsabschnitts 110. An beiden Enden in Längsrichtung des Faserverbundwerkstoffbauteils ist ein solcher Verbindungsabschnitt 110 angeordnet. Die beiden Verbindungsabschnitte sind durch einen Stapel 101 von Faserlagen miteinander verbunden. Im Unterschied zu den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen von Verbindungsabschnitten umfasst jeder der
Verbindungsabschnitte 110 gerade, stabförmige Faserumlenkelemente 113, 114, 115, 116 und 117, die nahe den freien Enden in Längsrichtung des Faserverbundwerkstoffbauteils hintereinander angeordnet sind. Die Faserumlenkelemente 113 bis 117 sind als Vollmaterial- Rundstäbe ausgeführt. Sie sind jeweils von einer der Faserlagen aus dem Stapel 101 von Faserlagen umschlungen. Auf diese Weise bilden die Faserumlenkelemente 113 bis 117 jeweils einen Befestigungsvorsprung. Die Abschnitte von benachbarten Faserlagen, die jeweils um ihr Faserumlenkelement geschlungen sind, können einander, wie dargestellt, in Längsrichtung des Faserverbundwerkstoffbauteils berühren.
Auf der den Befestigungsvorsprüngen 113, 114, 115, 116, 117 gegenüberliegenden Seite des Verbindungsabschnitts 110 ist ein Abschlusskeil 102 angeordnet. Die genannte Seite des Verbindungsabschnitts 110 ist geschaftet, das heißt, dass sich die Anzahl von tragenden Fasern zu seinem freien Ende hin verringert. Anders als bei ringförmigen oder helixförmigen
Faserumlenkelementen kann sich ein als Abschnitt ausgebildetes Faserumlenkelement mit dem Verbindungsabschnitt 110 quer zur Längsrichtung des Verbindungsabschnitts 110 wegbiegen und somit mit einer Gegenfläche außer Eingriff treten, wenn dem nicht vorgebeugt wird. Der Abschlusskeil 102 verlängert die Oberfläche der in Figur 9 untersten Faserlage in ihrer Ebene in dem Bereich des Stapels 101 von Faserlagen zwischen den Verbindungsabschnitten 110 in Richtung des freien Endes des Verbindungsabschnitts 110. Auf diese Weise kann eine
Anlagefläche einer nicht dargestellten Anschlusseinrichtung für diese Seite des
Verbindungsabschnitts 110 in Längsrichtung des Stapels 101 ausgebildet sein. Diese
Anlagefläche stützt im verbundenen Zustand zusammen mit dem Abschlusskeil 102 die Unterseite der geschäfteten Faserlagen und deren Befestigungsvorsprünge 113, 114, 115, 116, 117 gegen Biegung in Richtung der Anlagefläche ab. Alternativ kann die Anlagefläche schräg zu der Längsrichtung des Stapels 101 ausgebildet sein, sodass der Abschlusskeil 102
weggelassen werden kann. Der Abschlusskeil kann, wie dargestellt, einen weiteren
Befestigungsvorsprung umfassen, wodurch er mittels Eingriff in eine Gegenform an oder in der Anschlusseinrichtung an seiner Position gehalten wird. Eine Faserlage, die ein
Faserumlenkelement 113 bis 117 von einem der Verbindungsabschnitte 110 umschlingt, umschlingt auch ein Faserumlenkelement 113 bis 117 des anderen Verbindungsabschnitts, wobei die beiden umschlungenen Faserumlenkelemente in der Reihenfolge der
nebeneinanderliegenden Faserumlenkelemente 113 bis 117 der beiden Verbindungsabschnitte 110 vom freien Ende aus gesehen jeweils dieselbe Position innehaben.
Figur 10 zeigt einen Querschnitt durch den Verbindungsabschnitt 110 in der sechsten
Ausführungsform in einer Einbausituation in eine Anschlusseinrichtung 130. Der
Verbindungsabschnitt 110 entspricht weitgehend dem Verbindungsabschnitt 110 in der Figur 9. Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugsziffern dargestellt und werden nicht noch einmal gesondert erläutert. Im Unterschied zu der in Figur 9 gezeigten Ausführungsform sind die Befestigungsvorsprünge in der Ausführungsform der Figur 10 voneinander entfernt angeordnet, insbesondere um etwa deren eigene Breite. Dadurch ergeben sich zwischen den
Befestigungsvorsprüngen Zwischenräume. In der Anschlusseinrichtung 130 sind zu den Befestigungsabschnitten formkomplementäre Vertiefungen 132 bis 137 angeordnet. Die Vertiefung 132 ist dazu vorgesehen, einen Vorsprung an dem Abschlusskeil 102 aufzunehmen, sodass dieser in seiner Position in Faserlängsrichtung fixiert ist. Der Verbindungsabschnitt 110 kann mittels eines nicht dargestellten Einschlusselements in der Anschlusseinrichtung 130 eingeschlossen und somit daran befestigt werden, indem das Einschlusselement zumindest an den Anschlusskeil 102 angelegt und in Bezug auf die Anschlusseinrichtung 130 fixiert wird. In einem Bereich zwischen der in der Figur 10 obersten Faserlage des Stapels 101 aus
Faserlagen und einem mit dieser Faserlagen fluchtenden Abschnitt der Anschlusseinrichtung 130 hinter dem freien Ende des Verbindungsabschnitts 110 kann die die genannte Fluchtung wie gezeigt fortgesetzt sein, indem die Oberseite des Abschlusskeils 102 dementsprechend geformt ist. Auf diese Weise kann eine Anlagefläche des Einschlusselements zur Anlage an diesen Bereich der Anschlusseinrichtungs 130 und an den Abschlusskeil 102 wenigstens näherungsweise eben ausgeführt sein. Zwischen den Vertiefungen 132 bis 137 der
Anschlusseinrichtung 130 sind vorstehende Ausbuchtungen 142 bis 146 angeordnet, in die die Zwischenräume zwischen den Befestigungsvorsprüngen des Verbindungsabschnitts 110 eingreifen. Im Vergleich zu der Ausführungsform der Figur 9 ist dadurch die Anlagefläche zwischen dem Verbindungsabschnitt 110 und der Anschlusseinrichtung 130, insbesondere in Längsrichtung der Fasern in dem Stapel 101 aus Faserlagen, erhöht. Parallel zu dieser Längsrichtung verläuft eine Mittelpunktlinie M durch die Mittelpunkte der Faserumlenkelemente 113 bis 117.
Figur 11 zeigt einen Querschnitt durch eine siebte Ausführungsform des Verbindungsabschnitts 110. Der Verbindungsabschnitt 110 in eine Anschlusseinrichtung 130 eingelegt dargestellt, wobei die Anschlusseinrichtung 130 wenigstens in Bezug auf eine Aufnahme für den
Verbindungsabschnitt 110 zumindest angenähert identisch mit der Anschlusseinrichtung 130 aus Figur 10 ist. Die siebte Ausführungsform des Verbindungsabschnitts 110 ähnelt der in Figur 10 dargestellten sechsten Ausführungsform. Gleiche Merkmale und Elemente des
Verbindungsabschnitts 110 und der Anschlusseinrichtung 130 sind mit gleichen Bezugsziffern dargestellt und werden nicht noch einmal gesondert erläutert. Im Unterschied zu der in Figur 10 gezeigten sechsten Ausführungsform ist der Verbindungsabschnitt 110 der siebten Ausführungsform auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten mit Befestigungsvorsprüngen ausgestattet. Die Geometrie und die Elemente des Verbindungsabschnitts sind um eine
Längsmittelachse des Verbindungsabschnitts 110 gespiegelt. In Figur 11 sind zwei voneinander getrennte Anschlusskeile 102 gezeigt, die in einer Variante jedoch auch einstückig ausgeführt sein können. Der Verbindungsabschnitt 110 kann mit der gezeigten Anschlusseinrichtung 130 und mit einer weiteren, nicht gezeigten gleichen Anschlusseinrichtung eingeschlossen und auf diese Weise an den Anschlusseinrichtungen befestigt werden. Die Anschlusseinrichtungen werden vorzugsweise zueinander fixiert.
Figur 12 zeigt einen Querschnitt durch eine achte Ausführungsform des Verbindungsabschnitts 110, wobei er in eine Anschlusseinrichtung 130 eingelegt gezeigt ist. Die achte Ausführungsform stimmt in vieler Hinsicht mit der in Figur 10 gezeigten sechsten Ausführungsform überein.
Gleiche Merkmale sind mit gleichen oder analogen Bezugsziffern bezeichnet und werden nicht noch einmal gesondert erläutert. Im Unterschied zu der sechsten Ausführungsform sind die Faserlagen des Stapels 101 in ihrem Verlauf zu ihrem Faserumlenkelement 113 bis 118 nicht abgeknickt, sondern verlaufen gerade. Dies hat zur Folge, dass die Mitten der
Faserumlenkelemente 113 bis 118 auf einer Mittelpunktlinie M liegen, die zur Längsrichtung der Faserlagen des Stapels 101 geneigt ist. Die Mittelpunkte der Vertiefungen 132 bis 137 liegen dementsprechend ebenfalls auf einer schräg zur Längsrichtung der Faserlagen angeordneten Mittelpunktlinie. Durch den geraden Verlauf der Faserlagen wird eine optimale Ausnutzung der Fasern in Zug- und Druckrichtung erreicht. Außerdem kann der Abschlusskeil 102 entfallen, weil sich der Verbindungsabschnitt 110 in der gezeigten Anschlusseinrichtung 130 nicht wegbiegen kann. Die in Figur 12 oberste Faserlage des Stapels 101 bildet über den gesamten Verlauf des Verbindungsabschnitts 111 eine ebene Fläche. Ein Einschlusselement zum Einschließen des Verbindungsabschnitts 110 in die Anschlusseinrichtung kann eine ebene Anlagefläche aufweisen, die in angeschlossenem Zustand an der ebenen Anlagefläche anliegt.
Figur 13 zeigt einen Querschnitt durch eine neunte Ausführungsform des
Verbindungsabschnitts 110. Die neunte Ausführungsform stimmt in vieler Hinsicht mit der in Figur 12 gezeigten siebten Ausführungsform überein. Gleiche Merkmale sind mit gleichen oder analogen Bezugsziffern bezeichnet und werden nicht noch einmal gesondert erläutert. Ein Unterschied der neunten zu der siebten Ausführungsform entspricht dem Unterschied zwischen der achten und der sechsten Ausführungsform, nämlich ist der Verbindungsabschnitt 110 auf zwei gegenüberliegenden Seiten mit Befestigungsvorsprüngen versehen und um eine
Längsmittelachse des Verbindungsabschnitts 110 gespiegelt. Abweichend von der sechsten und der achten Ausführungsform entfällt jedoch, wie in der siebten Ausführungsform, der
Abschlusskeil. Außerdem ist die Mittelpunktlinie M durch die Mitten der Faserumlenkelemente 113 bis 118 gegenüber der Längsrichtung des Verbindungsabschnitts 110 geneigt. Wie in der achten Ausführungsform kann der Verbindungsabschnitt 110 von zwei Anschlusseinrichtungen, deren Aufnahmebereich für den Verbindungsabschnitt 110 jeweils gleichartig ausgestaltet ist, eingeschlossen werden.
Figur 14 zeigt einen Querschnitt durch einen Abschnitt einer zehnten Ausführungsform des Verbindungsabschnitts 210 in Eingriff mit einer dazu passenden Anschlusseinrichtung 260. Der Verbindungsabschnitt kann, insbesondere wenn er rohrförmig ausgeführt ist, in derselben Querschnittsebene noch einen weiteren Abschnitt aufweisen. Bevorzugt werden diese und die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen in einem rohrförmigen Verbindungsabschnitt 210 eingesetzt. In der zehnten Ausführungsform umschlingen die Langfasern 201 a, 202a und 203a die Faserumlenkelemente 211 , 212 und 213, denen sie jeweils zugeordnet sind, nicht vollständig. Vielmehr verlaufen die Langfasern 201 a, 202a und 203a entlang eines
Oberflächenabschnitts 221 , 222 bzw. 223 der Faserumlenkelemente 211 , 212 und 213, wobei der Oberflächenabschnitt 221 , 222 bzw. 223 zumindest teilweise eine Außenoberfläche des Verbindungsabschnitts 210 bildet. Die Oberflächenabschnitte 221 , 222 bzw. 223 verlaufen unter einem Winkel von näherungsweise 45°, in Abwandlungen zwischen 30° und 60°, aus der Richtung heraus, die die Abschnitte der Langfasern 201 a, 202a und 203a haben, die zu dem Verbindungsabschnitt 210 hin verlaufen. Diese Abschnitte sind in der Figur 14 links von dem Verbindungsabschnitt 210 dargestellt. Die Langfasern 201 a und 202a verlaufen außerdem mit einem Abschnitt an den benachbarten Faserumlenkelementen 212 bzw. 213, wobei die
Abschnitte der Langfasern 201 a und 202 an den Faserumlenkelementen 212 bzw. 213 ihre Richtung ändern. Nach der Richtungsänderung verlaufen sie entlang der Oberflächen 221 bzw. 222 der Faserumlenkelemente 211 bzw. 212. Aufgrund der geänderten Faserrichtung können die Außenoberflächen 221 , 222 bzw. 223 der Faserumlenkelemente 211 , 212 und 213 als Faserumlenkabschnitte für die Fasern verstanden werden. In Bezug auf die Langfasern 201 a und 202a erfüllen aufgrund der gekrümmten Oberflächen, entlang der die Fasern 201 a und 202a verlaufen, auch die jeweils benachbarten Faserumlenkelemente 212 und 213 die Funktion eines Faserumlenkabschnitts. lm Vergleich zu den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen sind die Abschnitte der Langfasern 201 a, 202a und 203a, die entlang der Faserumlenkelemente 211 , 212 bzw. 213 verlaufen, erheblich kürzer. Vorzugsweise umfasst der Verbindungsabschnitt 210 in dem gezeigten Querschnitt drei Faserumlenkelemente 211 , 212 und 213, da diese für viele Fälle ausreichende Kraftübertragung bieten. Die Anzahl kann jedoch auch abweichen.
Die Faserumlenkelemente 211 , 212 und 213 weisen in Richtung der Anschlusseinrichtung 260 jeweils eine vorstehende Spitze 231 , 232 bzw. 233 auf. In der zehnten Ausführungsform reichen die Langfasern 201 a, 202a und 203a maximal bis zu dieser Spitze 231 , 232 bzw. 233. Die Langfasern 201 a, 202a und 203a wechseln nach ihrer Umlenkung auf das Faserumlenkelement 211 , 212 bzw. 213 nicht noch einmal signifikant die Richtung. Die Oberflächen 221 , 222 bzw. 223 der Faserumlenkelemente 211 , 212 bzw. 213, entlang denen die Langfasern 201 a, 202a und 203a jeweils verlaufen, sind zumindest in einem bis in die Nähe der Spitzen 231 , 232 bzw. 233 reichenden Abschnitt wenigstens näherungsweise eben ausgeführt. Diese ebenen
Oberflächen 221 , 222 bzw. 223 gehen jeweils auf der anderen Seite der Spitzen 231 , 232 bzw. 233 und nach einer Umlenkung von vorzugsweise 90° in jeweils eine weiteren Oberfläche 241 , 242 bzw. 243 über, die von den Spitzen 231 , 232 bzw. 233 aus jeweils in Richtung des Inneren des Verbindungsabschnitts 210 verlaufen. Am Ende dieser Oberflächen 241 , 242 bzw. 243 befindet sich jeweils eine Kerbe 251 , 252 bzw 253, nach der sich die Außenoberfläche des Verbindungsabschnitts 210 im nächsten Faserumlenkelement fortsetzt, soweit es sich nicht um das letzte Faserumlenkelement 211 handelt. Die beiden Oberflächen, die sich an der Spitze 231 , 232 bzw. 233 berühren, bilden, wie in Figur 14 gezeigt, vorzugsweise die Schenkel eines gleichseitigen Dreiecks. Die Langfasern 201 a, 202a und 203a gehören jeweils vorzugsweise zu einer eigenen Faserlage 201 , 202 bzw. 203. Die Langfasern 201 a, 202a und 203a sind vorzugsweise in die Außenoberfläche der Faserumlenkelemente 211 , 212 bzw. 213 eingebettet. Die Faserumlenkelemente 211 , 212 bzw. 213 sind jeweils aus Faserverbundwerkstoff hergestellt. Alternativ können die Faserumlenkelemente 211 ,212 bzw. 213 aus Metall hergestellt sein. Vorzugsweise verlaufen im erstgenannten Fall die Fasern in den Faserumlenkelementen 211 , 212 bzw. 213 wenigstens näherungsweise rechtwinklig zur Betrachtungsebene. In dem Fall, in dem der Verbindungsabschnitt rohrförmig ausgeführt ist, werden Zug- oder Druckkräfte auf den Verbindungsabschnitt in Umfangskräfte in den Fasern der Faserumlenkelementen 211 , 212 bzw. 213 umgewandelt, welche als Längsspannungen aufgenommen werden. Auf diese Weise können die eingeleiteten Kräfte gut aufgefangen werden. Dies wird ermöglicht, indem in Bezug auf Zug in den Langfasern 201 a, 202a bzw. 203a die Oberfläche 221 , 222 bzw. 223 mit den Langfasern 201 a, 202a, 203a schräg zu der Krafteinleitungsrichtung in den
Verbindungsabschnitt 210 angeordnet sind. Entsprechendes gilt auch für die Oberflächen 241 , 242 bzw. 243 in Bezug auf die Spitze 231 , 232 bzw. 233 gegenüberliegenden Oberflächen, welche bei Einleitung von Druck in den Verbindungsabschnitt 210 an die Anschlusseinrichtung 260 angepresst werden. Der Druck wird durch die schräge Anordnung der Oberflächen 241 , 242 bzw. 243 ebenfalls in Umfangskräfte umgewandelt, welche von den Faserumlenkelementen 211 , 212 bzw. 213 als Zugkräfte aufgenommen werden. Dieser Effekt wird besonders gut erreicht, wenn die Oberflächen 221 , 222, 223, 241 , 242 bzw. 243 schräg zur
Krafteinleitungsrichtung sowie eben ausgeführt sind. Die Faserumlenkelemente 211 , 212 bzw. 213 haben vorzugsweise denselben Querschnitt. Die Faserumlenkelemente 211 , 212 bzw. 213 können als voneinander unabhängige Faserumlenkelemente 211 , 212 bzw. 213 ausgeführt sein. Alternativ können die Faserumlenkelemente 211 , 212 bzw. 213 als ein schraubenförmiges, zusammenhängendes Faserumlenkelement 218 ausgeführt sein. Dann ist der
Verbindungsabschnitt rohrförmig ausgeführt. In diesem Fall ergibt sich durch die Flächen 221 , 222, 223, 241 , 242 bzw. 243 und die Spitzen 231 , 232 bzw. 233 eine gewindeartige Außenoder Innenoberfläche des Verbindungsabschnitts 210. Die Faserumlenkelemente 211 , 212 und 213 sind in dem in Figur 14 gezeigten Querschnitt entlang einer geraden Linie hintereinander angeordnet.
Die Anschlusseinrichtung 260 umfasst eine Trägerstruktur 261 , an der ein Eingriffabschnitt 262 befestigt ist, der zu der Anschlusseinrichtung 260 gerichteten Außenoberfläche
formkomplementär ist. Die zu den ebenen Oberflächen 221 , 222, 223, 241 , 242 bzw. 243 des Verbindungsabschnitts 210 gerichteten Abschnitte des Eingriffsabschnitt 262 sind ebenfalls eben und mit derselben Schräge zu der Krafteinleitungsrichtung ausgeführt. Auf diese Weise kommt in dem Zustand, in dem der Verbindungsabschnitt 210 an der Anschlusseinrichtung 260 befestigt ist, ein Formschluss zustande. Die Anschlusseinrichtung 260 ist zu seinem freien Ende hin verjüngt. Dabei ist die Seite der Trägerstruktur 261 , die von dem Verbindungsabschnitt 210 abgewandt ist, abgeschrägt, sodass sich die Verjüngung ergibt.
Vorzugsweise sind der Verbindungsabschnitt 210 und die Anschlusseinrichtung 260 als separate Elemente ohne stoffschlüssige Verbindung ausgeführt. Im Falle einer Übertragung von Torsionskräften kann es jedoch sinnvoll sein, den Verbindungsabschnitt 210 mit der
Anschlusseinrichtung 260 zu verkleben. Vorzugsweise ist dann wenigstens eine Faserlage zu dem Verbindungsabschnitt 210 als +-45°-Lage ausgeführt. Wenn das Faserumlenkelement 218 schraubenförmig ausgebildet ist und eine gewindeartige Verbindung zwischen dem
Verbindungsabschnitt 210 und der Anschlusseinrichtung 260 vorliegt, kann in Festziehrichtung des Gewindes in einer Stellung an einem Gewindeanschlag Drehmoment übertragen werden, ohne dass ein Verkleben erforderlich ist.
Figur 15 zeigt eine elfte Ausführungsform in einer Querschnittsdarstellung. Die elfte
Ausführungsform entspricht zum größten Teil der zehnten Ausführungsform. Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen der zehnten und der eiften Ausführungsform eingegangen.
Die elfte Ausführungsform unterscheidet sich von der zehnten Ausführungsform dadurch, dass sich die Langfasern 201 a, 202a und 203a über die Spitze 231 , 232 bzw. 233 hinweg erstrecken und in der schrägen, ebenen Oberfläche 241 , 242 bzw. 243 weiterverlaufen. Sie sind in diese Oberfläche 241 , 242 bzw. 243 eingebettet. Sie enden am Ende der Oberfläche 241 , 242 bzw. 243 in Richtung der Kerbe 251 , 252 bzw. 253 oder der Nähe davon. Gegenüber der zehnten Ausführungsform ergibt sich der zusätzliche Vorteil, dass die Langfasern 201 a, 202a und 203a fester mit den Faserumlenkelementen 211 , 212 bzw. 213 verbunden sind. Außerdem sind die Oberflächen 241 , 242 bzw. 243 durch die zusätzlichen Fasern fester und können höhere Druckkräfte auf die Anschlusseinrichtung 260 übertragen.
Figur 16 zeigt eine zwölfte Ausführungsform des Verbindungsabschnitts 210 und der
Anschlusseinrichtung 260 in einer Querschnittsdarstellung. Die zwölfte Ausführungsform entspricht zum größten Teil der elften Ausführungsform. Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen der elften und der zwölften Ausführungsform eingegangen.
Die zwölfte Ausführungsform unterscheidet sich von der elften Ausführungsform durch ein zusätzliches weiteres Faserumlenkelement 214 an dem Verbindungsabschnitt 210. Es ist in Fortsetzung der Reihe der Faserumlenkelemente 211 , 212 und 213 in Richtung von dem freien Ende des Verbindungsabschnitts 210 weg angeordnet. Es unterscheidet sich von den anderen Faserumlenkelementen 211 , 212 und 213 jedoch dadurch, dass in ihm keine Langfasern 201 a, 202a und 203a eingebettet sind, mit denen der Verbindungsabschnitt 210 z.B mit einem nicht explizit dargestellten Bauteil verbunden ist. Jedoch sind in dem Faserumlenkelement 214 in dem Fall, dass der Verbindungsabschnitt 210 rohrförmig ausgeführt ist, in Umfangsrichtung Fasern eingebettet, um zu ermöglichen, dass das Faserumlenkelement Kräfte aus der
Umlenkung der Langfasern 203a besser aufnehmen kann. Die Kräfte aus den Langfasern werden durch die Ringform in Umfangskräfte umgewandelt. Die Festigkeit der Verbindung wird dadurch erhöht. Alternativ kann das Faserumlenkelement 214 z.B. aus Metall hergestellt sein.
Ein weiterer Unterschied liegt darin, dass die Anschlusseinrichtung 260 in der zwölften
Ausführungsform in Richtung von deren freiem Ende verlängert ausgeführt ist. Der
Trägerverlängerungsabschnitt 261 a, um den die Trägerstruktur 261 verlängert ist, setzt die Verjüngung fort, die in den Figuren 14 und 15 am freien Ende der Trägerstruktur 261 gezeigt ist. Der Trägerverlängerungsabschnitt 261 a liegt in Richtung des Verbindungsabschnitts 210 an einem ebenfalls zusätzlichen Widerlagerabschnitt 262a des Eingriffabschnitts 262 für das zusätzliche Faserumlenkelement 214 an. Der zusätzliche Widerlagerabschnitt 262a weist eine schräge, ebene Oberfläche auf, die im Befestigungszustand an einer ebenfalls schrägen Ebene des zusätzlichen Faserumlenkelements 214 anliegt. Dies ist analog zu den Oberflächen der Anschlusseinrichtungk die zu den kraftübertragnden Oberflächen 221 , 241 , 222, 242, 223, 243 des Verbindungsabschnitts 210 formkomplementär sind. Durch die Verlängerung der
Anschlusseinrichtung 260, deren fortgesetzte Verjüngung und das zusätzliche
Faserumlenkelement 214 ohne eingebettete Langfasern zur Krafteinleitung in den
Verbindungsabschnitt wird ein stützender, aber dennoch in gewissem Maße nachgiebiger Übergang zwischen den krafteinleitenden Langfasern 201 a, 202a und 203a und dem
kraftübertragenden restlichen Verbindungsabschnitt 210 geschaffen. Dadurch vergleichmäßigt sich die Belastung der Langfasern 203a.
Figur 17 zeigt eine dreizehnte Ausführungsform des Verbindungsabschnitts in einer
Querschnittsdarstellung. Die dreizehnte Ausführungsform entspricht zum größten Teil der zwölften Ausführungsform. Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen der dreizehnten und der zwölften
Ausführungsform eingegangen. Die dreizehnte Ausführungsform unterscheidet sich von der zwölften Ausführungsform dadurch, dass der Verbindungsabschnitt 210 zusätzlich eine Stützlage 215 zwischen dem
Faserumlenkelement 214 und der Faserlage 203a besitzt. Diese Stützlage 215 erstreckt sich von dem freien Ende des Verbindungsabschnitts 210 weg über das zusätzliche
Faserumlenkelement 214 hinaus. Sie erstreckt sich auch über das freie Ende der
Anschlusseinrichtung 260 hinaus. Die Stützlage 215 vergleichmäßigt weiter die Spannungen in dem Verbindungsabschnitt 210, sodass dieser bei unwesentlich höherem Materialaufwand für die Stützlage 215 belastbarer ist.
Außerdem unterscheidet sich die dreizehnte Ausführungsform von der zwölften dadurch, dass die Langfasern 201 a, 202a und 203a wie auch in der in Figur 14 dargestellten zehnten
Ausführungsform nicht über die Spitzen 231 , 232 bzw. 233 hinweg in die zweite schräge Oberfläche 241 , 242 bzw. 243 weitergeführt ist. Alternativ zu der dreizehnten Ausführungsform können die Langfasern 201 a, 202a und 203a, wie in Figur 18 in einer vierzehnten
Ausführungsform gezeigt, jedoch auch in die Oberflächen 241 , 242 bzw. 243 weitergeführt sein, was Vorteile dieses Unterschieds liefert, die mit Bezug auf Figur 15 oben angegeben sind.
Figur 18 zeigt die vierzehnte Ausführungsform des Verbindungsabschnitts 210 mit einer rohrförmigen Ausgestaltung in einer perspektivischen Schnittdarstellung. Die Bezugsziffern gleicher Merkmale stimmen mit denen der anderen Figuren überein.
Figur 19 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung einen Verbindungsabschnitt 210 in einer der zehnten bis vierzehnten Ausführungsformen in einer Abwandlung mit konischem Gewindeabschnitt 218. Dabei erweitert sich der Gewindeabschnitt 218 zum freien Ende des Verbindungsabschnitts 210 hin. In den Gewindeabschnitt 218 ist eine Anschlusseinrichtung 260 eingeschraubt, welche einen passenden konischen Eingriffabschnitt 262 mit einem konischen Gewinde aufweist. Da das Verschrauben des konischen Eingriffabschnitts 262 mit dem
Gewindeabschnitt 218 in Einschraubrichtung ein Einschraubende hat, kann eine
Torsionsübertragung stattfinden, wenn der Gegenabschnitt 262 in den Gewindeabschnitt 218 bis dorthin eingeschraubt ist. Dann wird der Verbindungsabschnitt 210 aufgespreizt und die Fasern der Faserumlenkelemente in Umfangsrichtung werden gedehnt. Es ergibt sich eine erhebliche Erhöhung der Reibung zwischen dem Verbindungsabschnitt und dem
Anschlusselement, die ab einem gewissen Ausmaß eine weitere Relativdrehung verhindert und so eine Drehmomentübertragung zwischen dem Verbindungsabschnitt und der Anschlusseinrichtung ermöglicht. Um ein Drehmoment gegen die Einschraubrichtung zu übertragen, können der Gegenabschnitt 262 und der Gewindeabschnitt 218 stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere miteinander verklebt sein, wobei vorzugsweise so weit eingeschraubt wird, bis eine Vorspannung in den Umfangslagen vorliegt. In dem gezeigten Querschnitt weist der Gewindeabschnitt 218 Befestigungsvorsprünge 220 auf. Diese sind Abschnitte der in den Figuren 14-18 gezeigten Faserumlenkelemente 201 , 202 und 203, welche die Oberflächen 221 , 222, 223, 241 , 242 und 243 sowie die Spitzen 231 , 232 und 233 umfassen.

Claims

Patentansprüche
1. Faserverbundwerkstoff-Verbindungsabschnitt (1 , 10, 110, 210) zur Verbindung einer Faserverbundwerkstoffstruktur mit einer Anschlusseinrichtung (20, 130, 260), wobei der Verbindungsabschnitt (1 , 10, 110, 210) in seinem Inneren wenigstens ein Faserumlenkelement (12-16, 18, 113-118, 211 -213, 218) aufweist, wobei der Verlauf erster Langfasern (4a, 5a, 6a, 201 a, 202a, 203a) aus dem
Faserverbundwerkstoffbauteil der Form eines ersten Faserumlenkabschnitts (221 , 222, 223) eines ersten Faserumlenkelements (12-16, 18, 113-118, 211-213, 218) folgt, sodass deren Faserrichtung an dem ersten Faserumlenkabschnitt (221 , 222, 223) umgelenkt ist, und wobei der Verlauf zweiter Langfasern (4a, 5a, 6a, 201 a, 202a, 203a) aus der Faserverbundwerkstoffstruktur einem zweiten Abschnitt desselben oder eines zweiten Faserumlenkelements (12-16, 18, 113-118, 211 -213, 218) folgt, sodass deren
Faserrichtung an dem zweiten Faserumlenkabschnitt (221 , 222, 223) umgelenkt ist, wobei der erste Faserumlenkabschnitt (221 , 222, 223) räumlich von dem zweiten Faserumlenkabschnitt (221 , 222, 223) getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Verbindungsabschnitt (1 , 10, 110, 210) ein erster Befestigungsvorsprung (12b, 13b, 220) und ein zweiter, räumlich von dem ersten getrennter Befestigungsvorsprung (12b, 13b, 220) jeweils zur Kraftübertragung in den Verbindungsabschnitt (1 , 10, 110, 210) ausgebildet sind, wobei der erste Befestigungsvorsprung durch das erste Faserumlenkelement und die ersten Langfasern und der zweite Befestigungsvorsprung durch das zweite
Faserumlenkelement und die zweiten Langfasern ausgebildet ist.
2. Verbindungsabschnitt (1 , 10, 110, 210) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass er im Wesentlichen in einer Ebene ausgebildet oder rohrförmig oder stabförmig ausgestaltet ist.
3. Verbindungsabschnitt (1 , 10, 110, 210) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserumlenkelement (12-16, 18, 113-118, 211 -213, 218) als gerader Stab, als Ring oder als schraubenförmig gewundenes Element ausgebildet ist und eine
Längsachse des Faserumlenkelements (12-16, 18, 113-118, 211-213, 218) eine
Faserrichtung von Langfasern (4a, 5a, 6a, 201 a, 202a, 203a), die das
Faserumlenkelement (12-16, 18, 113-118, 211 -213, 218) umschlingen, unter einem Kreuzungswinkel, insbesondere von wenigstens 30°, bevorzugt wenigstens 45° oder besonders bevorzugt etwa 90° kreuzt, wobei das Faserumlenkelement (12-1612-16, 18, 113-118, 211 -213, 218) einen kreisförmigen oder keil- oder tropfenförmigen oder elliptischen Querschnitt aufweist und/oder insbesondere Metall oder Kunststoff, bevorzugt faserverstärkten Kunststoff umfasst.
4. Verbindungsabschnitt (1 , 10, 110, 210) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (1 , 10, 110, 210) mehrere Faserumlenkelemente (12-16, 211-213) oder/und mehrere Abschnitte (211-213) eines Faserumlenkelements (18, 218) aufweist, die in der Richtung der Kraftübertragung zu der Anschlusseinrichtung (20, 130, 260) hintereinander angeordnet sind, wobei Längsachsen der Faserumlenkelemente (12-16, 211 -213) oder/und der Abschnitte (12-16, 211-213) eines Faserumlenkelements (18, 218) wenigstens näherungsweise parallel zueinander angeordnet sind, wobei Langfasern (4a, 5a, 6a, 201 a, 202a, 203a), die eines der
Faserumlenkelemente (12-15, 18, 113-117, 211 , 212, 218) umschlingen oder einem Faserumlenkabschnitt (221 , 222, 223) eines Faserumlenkelements (12-15, 18, 113-117, 211 , 212, 218) folgen, ein benachbartes Faserumlenkelement (13-17, 212-214) oder einen benachbarten Faserumlenkabschnitt eines Faserumlenkelements (13-16, 18, 113- 117, 212-214, 218) an einer von dem Faserumlenkelement (13-16, 18, 113-117, 212-214, 218) weg gerichteten Seite davon berührend passieren, wobei die Faserumlenkelemente (12-16) insbesondere von einem freien Ende des Verbindungsabschnitts (1 , 10, 110, 210) beginnend hintereinander angeordnet sind.
5. Verbindungsabschnitt (1 , 10, 110, 210) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Befestigungsvorsprung (12b, 13b, 220) an seinem Äußeren eine ebene Oberfläche (221 -223, 241-243) aufweist, welche in einem Winkel von 15° bis 75°, bevorzugt 30 bis 60°, besonders bevorzugt 45° zu einer Kraftübertragungsrichtung für Zug- und/oder Druckkräfte von dem Verbindungsabschnitt (1 , 10, 110, 210) zu der Anschlusseinrichtung (20, 130, 260) steht.
6. Verbindungsabschnitt (1 , 10, 110, 210) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Langfasern (4a, 5a, 6a, 201 a, 202a, 203a) von mehreren Lagen (2-6, 201-203) oder eines Teils (2-6) einer spiralförmig aufgewickelten Einzellage des Verbindungsabschnitts (1 , 10, 110, 210) jeweils als Schlaufe um ein der jeweiligen Lage (2-6) zugeordnetes Faserumlenkelement (12-16) bzw. entlang eines jeweiligen Faserumlenkabschnitts (221-223) eines Faserumlenkelements (18, 218) verlaufen, wobei insbesondere der Schichtaufbau der Lagen bzw. der Teile (2-6) der Reihenfolge der Positionen der Faserumlenkelemente bzw. Abschnitte (12-16) entlang der Richtung der Kraftübertragung zu einer Anschlusseinrichtung (20, 130, 260) entspricht, wobei bei einem rohrförmigen Verbindungsabschnitt (1 , 10, 110, 210) bevorzugt die innerste oder die äußerste Lage dem Faserumlenkelement (12, 113, 201 ) zugeordnet ist, das am nächsten an einem freien Ende des Verbindungsabschnitts (1 , 10, 110, 210) angeordnet ist.
7. Verbindungsabschnitt (1 , 10, 110, 210) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass Langfasern (4a, 5a, 6a, 201 a, 202a, 203a) nach der Bildung einer Schlaufe um ein Faserumlenkelement (12-16, 18, 113-118, 211-213, 218) oder nach dem Verlauf in einer Oberfläche (221-223, 241-243) des Faserumlenkelements (12-16, 18, 113-118, 211-213, 218) enden, wobei insbesondere ein Abschnitt der
Langfasern (4a, 5a, 6a, 201 a, 202a, 203a), in dem die Langfasern (4a, 5a, 6a, 201 a, 202a, 203a) Kraft aus der Faserverbundwerkstoffstruktur zu dem Faserumlenkelement (12-16, 18, 113-118) leiten, länger ist als ein Abschnitt der Langfasern (4a, 5a, 6a, 201 a, 202a, 203a), der nach oder während der Umlenkung an dem Faserumlenkelement (12-16, 18) endet.
8. Verbindungsabschnitt (1 , 10, 110, 210) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Befestigungsvorsprünge (12b. 13b) mehrere um eine Längsachse (L) des Verbindungsabschnitts (12-16, 18, 113-118) umlaufende Wulste oder ein Außengewinde oder ein Innengewinde bildet.
9. Langfaser-Faserverbundwerkstoffstruktur mit einem Verbindungsabschnitt (1 , 10, 110, 210) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
10. Kraftübertragungsverbund (30), gekennzeichnet durch einen Verbindungsabschnitt (1 , 10, 110, 210) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, der formschlüssig mit einem
komplementären Anschlussabschnitt (24) einer Anschlusseinrichtung (20, 130, 260) verbunden ist, wobei ein Befestigungsvorsprung (12b, 13b) des Verbindungsabschnitts (1 , 10, 110, 210) zumindest einen Teil des Formschlusses bewirkt.
11. Herstellverfahren zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoff-Verbindungsabschnitts (1 , 10, 110, 210), dadurch gekennzeichnet, dass ein Faserumlenkelement (12-16, 18, 113- 118, 211-213, 218) vorgesehen wird und Langfasern (4a, 5a, 6a, 201 a, 202a, 203a) entlang des Verbindungsabschnitts (1 , 10, 110, 210) sowie das Faserumlenkelement (112- 16, 18, 113-118, 211 -213, 218) in einer Schlaufe umschlingend angeordnet werden, wobei sich ein Befestigungsvorsprung (12a, 13a) ergibt und wobei das Faserumlenkelement (12- 16, 18, 113-118, 211 -213, 218) nach Abschluss der Herstellung zumindest teilweise innerhalb des Verbindungsabschnitts (1 , 10, 110, 210) verbleibt.
12. Herstellverfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Langfaser (4a, 5a, 6a, 201 a, 202a, 203a) in einer Schlaufe um eine Windung eines helixförmigen
Faserumlenkelements (18) abgelegt wird, wobei die Schlaufe insbesondere um eine Windung am Ende des helixförmigen Faserumlenkelements (18) herum abgelegt wird, wobei während oder nach einem oder mehreren solcher Ablagevorgänge das helixformige Faserumlenkelement (18) relativ zu den bereits auf dem Faserumlenkelement (18) abgelegten Langfasern (4a, 5a, 6a, 201 a, 202a, 203a) gedreht wird, sodass ein mit Langfasern (4a, 5a, 6a, 201 a, 202a, 203a) belegter Teil des Endes zur Ablage weiterer Langfasern (4a, 5a, 6a, 201 a, 202a, 203a) frei wird, wobei insbesondere zumindest der Verbindungsabschnitt (1 , 10, 110, 210) in Wickeltechnik hergestellt wird.
13. Herstellverfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der
Verbindungsabschnitt (1 , 10, 110, 210) aus Rovings, einem oder mehreren Fasertapes oder/und einer oder mehreren Fasermatten und/oder einem oder mehreren Prepregs oder/und einem oder mehreren zumindest teilweise flexiblen oder flexibilisierten, vorzugsweise unidirektionalen Pultrusionselementen hergestellt wird, indem ein Ende der Rovings und/oder Fasertapes und/oder Fasermatten und/oder Prepregs und/oder Pultrusionselemente um ein oder mehrere Faserumlenkelemente (12-16, 18, 113-118, 211-213, 218) gelegt werden, wobei insbesondere um mehrere verschiedene
Faserumlenkelemente (12-1612-16, 18, 113-118, 211-213, 218) gelegte Materialien abseits dieser Faserumlenkelemente (12-16, 18, 113-118, 211-213, 218) schichtweise übereinander angeordnet werden.
14. Herstellverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der
Verbindungsabschnitt (1 , 10, 110, 210) aus Flechtschlauch hergestellt wird, indem ein Ende des Flechtschlauchs um ein ringförmiges Faserumlenkelement (12-16, 18, 113-118, 211-213, 218) gestülpt wird, und insbesondere mehrere Flechtschläuche ineinander angeordnet werden, wobei die Flechtschläuche vor oder nach der Anordnung ineinander jeweils an wenigstens einem Ende um ein ringförmiges Faserumlenkelement (12-16, 18, 113-118, 211 -213, 218) gestülpt werden und
wobei das Faserumlenkelement (12-16, 18, 113-118, 211 -213, 218) des innersten oder äußersten Flechtschlauchs an einem Ende des Verbindungsabschnitts (1 , 10, 110, 210) und Faserumlenkelemente (12-16, 18, 113-118, 211-213, 218) der darüber liegenden bzw. darunterliegenden Flechtschläuche in der Reihenfolge von deren Schichtung in Richtung von dem Ende weg hintereinander angeordnet werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Enden von
mehreren Flechtschläuchen um jeweilige ringförmige, bevorzugt kreisringförmige, Faserumlenkelemente (12-16, 18) gestülpt sind und die Flechtschläuche ineinander geschichtet angeordnet werden, indem Faserumlenkelemente (12-16, 18), die dazu durch andere Faserumlenkelemente (12-16, 18) gesteckt werden, zuvor so verformt werden oder so geformt sind, dass die durchzusteckenden Faserumlenkelemente (12-16, 18) durch die Faserumlenkelemente (12-16, 18), durch die sie zu stecken sind, passen, wobei bevorzugt die durchgesteckten Faserumlenkelemente (12-16, 18) nach dem
Durchstecken in eine Kreisringform gebracht werden.
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