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DE102024117914A1 - Hollow cylindrical fitting with thread - Google Patents

Hollow cylindrical fitting with thread

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Publication number
DE102024117914A1
DE102024117914A1 DE102024117914.7A DE102024117914A DE102024117914A1 DE 102024117914 A1 DE102024117914 A1 DE 102024117914A1 DE 102024117914 A DE102024117914 A DE 102024117914A DE 102024117914 A1 DE102024117914 A1 DE 102024117914A1
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DE
Germany
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molded part
thread
fibers
section
base body
Prior art date
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Pending
Application number
DE102024117914.7A
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German (de)
Inventor
Harald Hagen
Evelin Rosowski
Markus Berger
Reiner Mitterer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voss Automotive GmbH
Original Assignee
Voss Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voss Automotive GmbH filed Critical Voss Automotive GmbH
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Priority to PCT/EP2025/067085 priority patent/WO2026002752A1/en
Priority to PCT/EP2025/067986 priority patent/WO2026003124A1/en
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein hohlzylindrisches Formteil (1) mit ringförmigem Querschnitt, wie eine Schraube, eine Mutter, ein Muffenteil, ein Rohrstecker, ein Rohrverbinder oder dergleichen, wobei das Formteil (1) einen hohlzylindrischen Grundkörper (2) mit einem Montageabschnitt (MA) und mit einem in axialer Richtung (X-X) daran angrenzenden Befestigungsabschnitt (BA) aufweist, wobei in einem, insbesondere zur dichtenden Aufnahme eines Steckerteils (4) bestimmtem, Innenkanal (3) des Grundkörpers (2) sich in axialer Richtung Abschnitte mit unterschiedlicher Funktion, aneinander reihen, und wobei der Grundkörper(2) mindestens ein Innengewinde und/oder ein Außengewinde (10) trägt und durch Spritzgießen einer Fasern (F) enthaltenden plastifizierten thermoplastischen polymeren Masse hergestellt ist. Um bei technologisch einfacher Herstellbarkeit auch bei erhöhter Temperatur eine hohe beanspruchungsgerechte Festigkeit zu gewährleisten, ohne dass dazu im Grundkörper (2) Einlegeteile erforderlich sind, wird vorgeschlagen, dass das thermoplastische Polymer der Fasern (F) enthaltenden plastifizierten thermoplastischen polymeren Masse ein solches ist, welches, wie insbesondere Polyarylamid (PARA) im nicht plastifizierten Zustand eine Bruchspannung nach ISO 527-2:2012 (Prüfgeschwindigkeit: 5 mm/min) von mindestens 260 MPa aufweist.
The invention relates to a hollow cylindrical molded part (1) with an annular cross-section, such as a screw, a nut, a socket part, a pipe plug, a pipe connector or the like, wherein the molded part (1) has a hollow cylindrical base body (2) with a mounting section (MA) and with a fastening section (BA) adjoining it in the axial direction (XX), wherein in an inner channel (3) of the base body (2), in particular for the sealing reception of a plug part (4), sections with different functions are arranged one another in the axial direction, and wherein the base body (2) has at least one internal thread and/or one external thread (10) and is produced by injection molding a plasticized thermoplastic polymeric mass containing fibers (F). In order to ensure high strength appropriate to the stress requirements while being technologically easy to manufacture, even at elevated temperatures, and without requiring inserts in the base body (2), it is proposed that the thermoplastic polymer of the plasticized thermoplastic polymeric mass containing fibers (F) be one which, in particular polyarylamide (PARA), has a tensile strength according to ISO 527-2:2012 (test speed: 5 mm/min) of at least 260 MPa in the non-plasticized state.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein hohlzylindrisches Formteil mit ringförmigem Querschnitt, wie eine Schraube, eine Mutter, ein Muffenteil, ein Rohrstecker, ein Rohrverbinder oder dergleichen, wobei das Formteil einen hohlzylindrischen Grundkörper mit einem Montageabschnitt und mit einem in axialer Richtung daran angrenzenden Befestigungsabschnitt aufweist, wobei in einem, insbesondere zur dichtenden Aufnahme eines Steckerteils bestimmtem, Innenkanal des Grundkörpers sich in axialer Richtung Abschnitte mit unterschiedlicher Funktion aneinander reihen, und wobei der Grundkörper mindestens ein Innengewinde und/oder ein Außengewinde trägt und durch Spritzgießen einer Fasern enthaltenden plastifizierten thermoplastischen polymeren Masse hergestellt ist.The present invention relates to a hollow cylindrical molded part with an annular cross-section, such as a screw, a nut, a socket part, a pipe plug, a pipe connector or the like, wherein the molded part has a hollow cylindrical base body with a mounting section and with a fastening section adjacent to it in the axial direction, wherein sections with different functions are arranged in an axial direction in an inner channel of the base body, in particular for the sealing reception of a plug part, and wherein the base body has at least one internal thread and/or one external thread and is produced by injection molding of a plasticized thermoplastic polymeric mass containing fibers.

Insbesondere, wenn der Grundkörper in seinem Befestigungsabschnitt ein Außengewinde aufweist, kann das Formteil im Übergang von diesem Befestigungsabschnitt zu dem sich in axialer Richtung anschließenden Montageabschnitt, der üblicherweise einen größeren Durchmesser als der Befestigungsabschnitt aufweist und zumeist als flanschartiger Mehrkant ausgebildet ist, einen gewindefreien Bereich mit vergleichsweise geringer Wandstärke aufweisen, der auch als Gewindefreistich bezeichnet wird, und in dem bei der Herstellung einer Verbindung oft eine Dichtung angeordnet ist, wobei der Gewindefreistich als Dichtungskehle bzw. Dichtungsnut fungiert.In particular, if the base body has an external thread in its fastening section, the molded part can have a threadless area with a comparatively small wall thickness in the transition from this fastening section to the axially adjoining assembly section, which usually has a larger diameter than the fastening section and is mostly designed as a flange-like polygon, which is also called a thread relief, and in which a seal is often arranged when making a connection, with the thread relief acting as a sealing groove or sealing channel.

Üblicherweise werden bekanntermaßen, insbesondere in Stecksystemen für Druckluftanwendungen, vor allem Überwurfschrauben aus Messing verwendet. Jedoch sind aus dem Stand der Technik auch insbesondere durch Spritzgießen gefertigte, polymere oder hybride Formteile der eingangs genannten Art bekannt, mit denen - vor allem aus Gründen der Kosteneinsparung - dem Bestreben Rechnung getragen wird, Messing durch Kunststoff zu ersetzen.It is well known that, particularly in plug-in systems for compressed air applications, union nuts are usually made of brass. However, polymeric or hybrid molded parts of the type mentioned above, manufactured especially by injection molding, are also known from the prior art. These serve the purpose of replacing brass with plastic, primarily for cost reasons.

Der Gewindefreistich hat sich bei Verwendung eines Kunststoffs für den Grundkörper in der Praxis oft als Problemzone erwiesen. Dies liegt einerseits an der Gesamtheit der wirksam werdenden Kerbfaktoren an der Außenseite eines hohlzylindrischen Formteils der eingangs genannten Art, die in diesem Bereich, insbesondere beim Anziehen eines als Überwurfschraube ausgebildeten Formteils, dort ein Maximum annehmen können. Kerbfaktoren wirken insbesondere an Durchmessersprüngen, umlaufenden Kanten oder Verrundungen - außen und auch an der Innenkontur des hohlzylindrischen Formteiles.In practice, the thread relief groove has often proven problematic when using a plastic for the base body. This is due, on the one hand, to the totality of stress concentrations on the outside of a hollow cylindrical molded part of the type mentioned above, which can reach their maximum in this area, particularly when tightening a molded part designed as a cap screw. Stress concentrations are especially noticeable at changes in diameter, circumferential edges, or radii – both on the outside and on the inner contour of the hollow cylindrical molded part.

Ein weiterer Grund, warum sich der Gewindefreistich oft als Problemzone darstellt, ergibt sich aus Folgendem. Steckerteile in modernen Stecksystemen mit einem hohlzylindrischen Formteil der eingangs genannten Art sind ebenfalls oft aus Kunststoff gefertigt und weisen in Gegensteckrichtung ansteigende Durchmesser auf. Hintergrund für diese zunehmenden Durchmesser ist, dass auf den Stecker wirkende Biege- oder Wechselbelastungen insbesondere in einem Abschnitt des Steckers wirken, der im oberen Bereich, also im Bereich des Montageabschnitts, des hohlzylindrischen Formteils, liegt, oder aus diesem heraussteht. Hier ist der Stecker nur wenig oder gar nicht abgestützt. Da der Durchmesser der Innenbohrung nicht verringert werden kann, muss daher zur Gewährleistung einer ausreichenden Festigkeit der Außendurchmesser des Steckers vergrößert werden.Another reason why the thread relief often proves problematic is as follows. Connector components in modern plug-in systems with a hollow cylindrical molded part of the type mentioned earlier are also often made of plastic and have diameters that increase in the opposite direction of mating. The reason for this increasing diameter is that bending or alternating loads acting on the connector are concentrated in a section of the connector located in the upper area, i.e., in the area of the mounting section of the hollow cylindrical molded part, or that protrudes from it. Here, the connector has little or no support. Since the diameter of the inner bore cannot be reduced, the outer diameter of the connector must be increased to ensure sufficient strength.

Hieraus resultiert wiederum, dass der Innendurchmesser des hohlzylindrischen Formteils der eingangs genannten Art, insbesondere einer Überwurfschraube, in diesem Bereich auch größer zu wählen ist, und wenn dies im Bereich des Gewindefreistiches der Fall ist, kann hierdurch die Wandstärke im Gewindefreistich derart gering werden, dass den geforderten Anzieh- bzw. Losdrehmomenten nicht standgehalten werden kann, so dass es u. U. im Bereich des Gewindefreistiches zu einem Abreißen kommt.This in turn means that the inner diameter of the hollow cylindrical component of the type mentioned above, in particular a union nut, must also be chosen to be larger in this area, and if this is the case in the area of the thread relief, the wall thickness in the thread relief can become so small that it cannot withstand the required tightening or loosening torques, so that breakage may occur in the area of the thread relief.

Formteile der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus der WO 2022/136406 A1 , der WO 2013/092234 A1 und der WO 2009/124994 A1 bekannt. Ähnliche Formteile beschreiben auch die WO 2013/124994 A1 und die DE 10 2010 010 651 A1 , wobei im letzteren Fall die Besonderheit darin besteht, dass der Grundkörper des Formteils einerseits und vorhandene Gewindesicherungen und/oder Umfangsdichtungen andererseits aus unterschiedlichen polymeren Werkstoffen in einem Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren hergestellt werden.Molded parts of the type mentioned above are, for example, made from the WO 2022/136406 A1 , the WO 2013/092234 A1 and the WO 2009/124994 A1 known. Similar molded parts also describe the WO 2013/124994 A1 and the DE 10 2010 010 651 A1 , in the latter case the special feature is that the base body of the molded part on the one hand and existing thread locking devices and/or circumferential seals on the other hand are manufactured from different polymeric materials in a multi-component injection molding process.

Das Spritzgießen ist ein bekanntes, insbesondere für Kunststoffe eingesetztes, diskontinuierliches Urformverfahren. Das Spritzgießen gestattet es, industriell unmittelbar einsetzbare Formteile mit großer Stückzahl und mit hoher Genauigkeit herzustellen. Dazu wird in einer Spritzeinheit einer Spritzgießmaschine der jeweilige Werkstoff bzw. die Formmasse plastifiziert und in ein Spritzgusswerkzeug eingespritzt.Injection molding is a well-known, discontinuous primary forming process, particularly used for plastics. It allows for the production of large quantities of industrially usable molded parts with high precision. In this process, the respective material or molding compound is plasticized in the injection unit of an injection molding machine and injected into an injection mold.

Moderne Spritzgießmaschinen arbeiten mit einer Schnecke, welche die - beispielsweise als Kunststoffpellets eingebrachte - Formmasse plastifiziert, fördert und schließlich in das Werkzeug einspritzt. In der Kavität bzw. Formhöhlung des Werkzeugs kommt es zu einem Erstarren der polymeren Masse, wonach das Formteil aus dem Werkzeug entformt werden kann. Eine beim Erstarren entstehende Volumenschwindung kann zwar grundsätzlich - jedoch nur bis zu einem bestimmten Maß - durch einen vor der Entnahme aufgebrachten Nachdruck ausgeglichen werden.Modern injection molding machines use a screw that plasticizes the molding compound – supplied, for example, as plastic pellets – conveys it, and finally injects it into the mold. The polymer solidifies in the mold cavity, after which the molded part can be demolded. While volume shrinkage that occurs during solidification can generally be compensated for – but only up to a certain point – by applying a holding pressure before demolding.

Durch Spritzgießen können Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere verarbeitet werden. Es ist auch bekannt, beim Spritzguss von Thermoplasten Füllstoffe, insbesondere Fasern, enthaltende Massen einzusetzen, wodurch - verglichen mit einem Formteil ohne Füllstoffe - höherfeste Formteile hergestellt werden können.Injection molding can be used to process thermoplastics, thermosets, and elastomers. It is also known to use fillers, particularly fibers, in the injection molding of thermoplastics, resulting in higher-strength parts compared to parts without fillers.

Gemäß einem aus der WO 2009/124994 A1 bekannten Verfahren zur Herstellung eines Formteils der eingangs genannten Art ist vorgesehen, dass das Einspritzen in die Kavität durch mindestens zwei Einspritzöffnungen derart erfolgt, dass sich die Fasern vorwiegend in entsprechend den Hauptbeanspruchungsrichtungen axialer Zug und Torsion des Formteils ausrichten. Die Einspritzung erfolgt dabei in axialer Richtung, wobei die Masse ringförmig einen inneren Kern des Werkzeugs umströmt und zwischen den Einspritzöffnungen zusammenfließt. An diesen Stellen entstehen Bindenähte, die in der Regel geringere Festigkeiten aufweisen als der übrige Körper des Formteils.According to a report from the WO 2009/124994 A1 In the known method for manufacturing a molded part of the type mentioned above, injection into the cavity is carried out through at least two injection ports such that the fibers align predominantly in the main directions of axial tension and torsion of the molded part. The injection takes place in the axial direction, with the material flowing in a ring-shaped pattern around an inner core of the mold and converging between the injection ports. Weld lines are formed at these points, which generally exhibit lower strength than the rest of the molded part.

Eine beanspruchungsgerechte Struktur des bekannten Formteils besteht dabei darin, dass einerseits ein Anteil von Fasern, die in umfangsgemäßer Richtung des ringförmigen Querschnitts rechtwinklig zu einer Längsachse des Formteils orientiert sind, und andererseits auch ein Anteil von Fasern, die in axialer Richtung des Formteils orientiert sind, jeweils kleiner ist als 50 Prozent. Mit dem Verfahren kann zwar überraschenderweise ein negativer Bindenahteinfluss zumindest teilweise kompensiert werden, wobei aber nachteiligerweise, wenn Heißkanaldüsen eingesetzt werden, mit einem bekannten Mehrfach-Anschnitt, wie er im Dokument beschrieben ist, ohne zusätzliche prozessstabilisierende Maßnahmen nicht in jedem Fall eine prozesssichere und gleichmäßige Füllung der Kavität gewährleistet werden kann.A stress-resistant structure of the known molded part consists in the fact that, on the one hand, the proportion of fibers oriented perpendicular to a longitudinal axis of the molded part in the circumferential direction of the annular cross-section, and on the other hand, the proportion of fibers oriented in the axial direction of the molded part, is each less than 50 percent. While the method can surprisingly compensate for a negative weld line effect, at least partially, a disadvantage is that, when hot runner nozzles are used, a reliable and uniform cavity filling cannot always be guaranteed with a known multiple gate as described in the document without additional process stabilizing measures.

Es hat sich gezeigt, dass im industriellen Einsatz, bei Schraubteilen der eingangs genannten Art, nach der Montage oft die Bedeutung der Beanspruchung des Formteils auf Torsion hinter der Bedeutung der Beanspruchung des Formteils auf axialen Zug zurücktritt, wobei aber insbesondere das maximal ohne Bruch beim Ein- oder Aufschrauben des Formteils aufzunehmende Drehmoment eine signifikante Rolle spielt. In jedem Fall bildet sich - insbesondere bei der Montage eines Formteiles der eingangs genannten Art - vor allem im Bereich des vorstehend erwähnten Freistichs ein mehrachsiger Spannungszustand aus. Daraus resultiert im Besonderen neben der Forderung nach hoher Zugfestigkeit auch eine Forderung nach erhöhter Scherfestigkeit sowie eine Erhöhung der Nachdruckwirksamkeit bei der Fertigung. Unter Nachdruckwirksamkeit versteht man dabei insbesondere, dass durch den aufgebrachten Nachdruck eine homogene Füllung der Kavität, frei von Hohlräumen und - falls Bindenähte vorhanden sind - mit hoher Bindenahtfestigkeit, erfolgt.It has been shown that in industrial applications, with screw components of the type mentioned above, the importance of the torsional stress on the component often recedes after assembly compared to the importance of the axial tensile stress. However, the maximum torque that can be absorbed without breakage during the insertion or removal of the component plays a significant role. In any case, a multiaxial stress state develops—especially during the assembly of a component of the type mentioned above—particularly in the area of the aforementioned undercut. This results, in particular, not only in the requirement for high tensile strength but also in a requirement for increased shear strength and an increase in the effectiveness of the holding pressure during manufacturing. Effective holding pressure refers specifically to the fact that the applied holding pressure results in a homogeneous filling of the cavity, free of voids and—if weld lines are present—with high weld line strength.

Die aus der WO 2009/124994 A1 und den anderen oben genannten Druckschriften bekannten Verfahren zur Herstellung von Formteilen der eingangs genannten Art als Kunststoff-Spritzgießteile bieten unter den vorgenannten Aspekten vorteilhafte technische Lösungen an und haben sich in der Praxis grundsätzlich bewährt, jedoch hat es sich gezeigt, dass die verschiedenen angemeldeten Ausführungen - mit Ausnahme jener gemäß der WO 2022/136406 A1 - nicht immer den nicht selten in der Praxis, insbesondere bei der Montage und Demontage, auftretenden, sehr hohen Beanspruchungsprofilen mit ausreichender Standfestigkeit Rechnung tragen konnten.The ones from the WO 2009/124994 A1 and the methods known from the other aforementioned publications for manufacturing molded parts of the type mentioned at the outset as injection-molded plastic parts offer advantageous technical solutions under the aforementioned aspects and have generally proven themselves in practice; however, it has been shown that the various registered designs – with the exception of those according to the WO 2022/136406 A1 - could not always take into account the very high stress profiles that often occur in practice, especially during assembly and disassembly, with sufficient stability.

Hier kommen viele verschiedenartige Gründe für ein teilweise vorzeitiges Versagen der bekannten, insbesondere als Überwurfschrauben ausgebildeten, Formteile in Frage, wie beispielsweise maßliche Probleme, wie Unrundheit, Klemmen der Gewinde im Befestigungsabschnitt, Abscheren der Gewindegänge, bis hin zum Abreißen eines bevorzugt den, insbesondere flanschartigen, Montageabschnitt bildenden Mehrkants beim Anziehen oder Losdrehen.There are many different reasons for the partial premature failure of the known components, especially those designed as union screws, such as dimensional problems like out-of-roundness, jamming of the threads in the fastening section, shearing of the threads, up to and including the breaking off of a polygon, preferably forming the, in particular flange-like, assembly section, during tightening or loosening.

Eine vollständige geometrische Neukonstruktion einer Verbindung, insbesondere einer Steckverbindung, mit einem Formteil der eingangs genannten Art könnte möglicherweise alle diese Probleme beheben, würde dann aber zu ganz anderen Abmessungen führen. Allerdings sind diese Art von Verbindungen weit verbreitet, wobei Gewindelöcher im Innenkanal, oder auch die Anschlussbohrungen, oft maßlich festgelegt, teilweise sogar genormt, sind. Auch ist es nicht problemlos möglich, beispielsweise innere Durchmesser in Steckerteilen zu verringern, um deren Wandstärke zu erhöhen, weil dann nicht die erwünschten bzw. erforderlichen Strömungseigenschaften entstehen würden. So könnten dadurch z. B. die Ansprechzeiten bei Druckluftbremsen in nachteiliger Weise beeinflusst werden.A complete geometric redesign of a connection, especially a plug connection, using a molded part of the type mentioned above could potentially resolve all these problems, but would then result in entirely different dimensions. However, these types of connections are widespread, with threaded holes in the inner channel, or even the connecting bores, often having specific dimensions, sometimes even being standardized. Furthermore, it is not easily possible, for example, to reduce the inner diameter of plug components to increase their wall thickness, because then the desired or required dimensions would not be achieved. This would result in adverse flow characteristics. For example, the response times of compressed air brakes could be negatively affected.

Gemäß der WO 2022/136406 A1 soll die Aufgabe gelöst werden, ein Schraubteil zur Verfügung zu stellen, welches die aus dem vorbekannten Stand der Technik - z. B. die aus der WO 2009/124994 A1 - bekannten Nachteile vermeidet und insbesondere ein hohes applizierbares Drehmoment und eine niedrige Fertigungstoleranz aufweist. Das Dokument beschreibt dazu ein Schraubteil mit einem ringförmigen Querschnitt, insbesondere eine Hohlschraube oder eine Mutter, aufweisend einen hohlzylindrischen und zumindest teilweise aus einer Fasern enthaltenden plastifizierten polymeren Masse spritzgegossenen Grundkörper, wobei der Grundkörper mindestens ein Innengewinde und/oder ein Außengewinde und einen Innenkanal zur Anordnung und/oder Durchführung eines Leitungssystemelements in eine Einsteckrichtung aufweist, wobei der Innenkanal zumindest einen Dichtabschnitt zur Anordnung einer Umfangsdichtung zur Abdichtung zwischen Innenkanal und Leitungssystemelement und/oder zumindest einen Stützabschnitt zur Stützung und/oder Führung des Leitungssystemelements und/oder zumindest einen Halteabschnitt zur direkten oder indirekten Arretierung des Leitungssystemelements ausgebildet hat, wobei in dem Grundkörper koaxial zum Innenkanal eine vorzugsweise metallische Einlegehülse angeordnet ist, welche zumindest teilweise von der polymeren Masse umspritzt ist, so dass die Einlegehülse zumindest teilweise radial zum Innenkanal weisend und radial vom Innenkanal abweisend von der polymeren Masse umgeben ist.According to the WO 2022/136406 A1 The task is to provide a screw component that combines the features of previously known technology – e.g., those from the WO 2009/124994 A1 - avoids known disadvantages and in particular features a high applicable torque and low manufacturing tolerance. The document describes a screw component with an annular cross-section, in particular a hollow screw or a nut, comprising a hollow cylindrical base body injection-molded at least partially from a fiber-containing plasticized polymeric mass, wherein the base body has at least one internal thread and/or one external thread and an internal channel for arranging and/or guiding a piping system element in an insertion direction, wherein the internal channel has at least one sealing section for arranging a circumferential seal for sealing between the internal channel and the piping system element and/or at least one support section for supporting and/or guiding the piping system element and/or at least one retaining section for directly or indirectly locking the piping system element, wherein a preferably metallic insert sleeve is arranged coaxially to the internal channel in the base body, which is at least partially overmolded by the polymeric mass, so that the insert sleeve is at least partially surrounded by the polymeric mass radially to the internal channel and radially repelling from the internal channel.

Vorzugsweise handelt es sich bei der polymeren Masse um ein Duromer, wobei die polymere Masse ein Epoxidharz (EP), ein ungesättigtes Polyesterharz (UP), ein Vinylesterharz (VE), ein Phenol-Formaldehydharz (PF), ein Diallylphthalatharz (DAP), ein Methacrylatharz (MMA), ein Polyurethan (PUR), ein Aminoharz, ein Melaminharz (MF/MP) oder ein Harnstoffharz (UF) enthält. Formteile mit duroplastischer Matrix lassen sich nach dem Aushärten bzw. dem Vernetzen der Matrix nicht mehr umformen. Sie weisen jedoch einen hohen Temperatureinsatzbereich und höchste Festigkeiten auf. Dies gilt besonders für heißhärtende Systeme, die unter hohen Temperaturen ausgehärtet werden.Preferably, the polymeric mass is a thermoset, comprising an epoxy resin (EP), an unsaturated polyester resin (UP), a vinyl ester resin (VE), a phenol-formaldehyde resin (PF), a diallyl phthalate resin (DAP), a methacrylate resin (MMA), a polyurethane (PUR), an amino resin, a melamine resin (MF/MP), or a urea resin (UF). Molded parts with a thermoset matrix cannot be reshaped after curing or crosslinking of the matrix. However, they exhibit a wide operating temperature range and extremely high strength. This is particularly true for heat-curing systems that are cured at high temperatures.

Die polymere Masse kann aber auch aus einem Thermoplasten, wie z. B. aus Polyamid (PA), bestehen.The polymer mass can also consist of a thermoplastic, such as polyamide (PA).

Für Stecker in Stecksystemen mit hohlzylindrischen Formteilen der eingangs genannten Art werden dabei oft gefüllte, insbesondere mit 50 Masse-% Glasfasern gefüllte, Polyamid-Kunststoffe (PA) verwendet. Polyamide (PA), die je nach ihrer Herstellung in verschiedenen Zusammensetzungen vorliegen können, sind im Allgemeinen als technische Kunststoffe zu klassifizieren, zu denen auch Polyethylenterephtalat (PET), Polybutylenterephtalat (PBT), Polycarbonat (PC) und Polyoxymethylen (POM) zählen. Für den genannten Einsatzbereich als Stecker werden oft insbesondere PA 6.6, PA 11 oder PA 12 gewählt, wodurch eine im Hinblick auf den Gesamt-Werkstoffeinsatz aufwandsarme Fertigung gewährleistet werden kann.For connectors in plug-in systems with hollow cylindrical molded parts of the type mentioned above, filled polyamide plastics (PA), especially those filled with 50% glass fibers by mass, are often used. Polyamides (PA), which can exist in various compositions depending on their manufacturing process, are generally classified as engineering plastics, a category that also includes polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polycarbonate (PC), and polyoxymethylene (POM). For the aforementioned application as connectors, PA 6.6, PA 11, or PA 12 are often chosen, thus ensuring cost-effective manufacturing with regard to overall material usage.

PA 6.6 mit beispielsweise 50 % Glasfaseranteil nimmt jedoch - da die Molekülketten des Polyamids polare Amidgruppen beinhalten, welche polare Flüssigkeiten, wie die Dipolmoleküle des Wassers, anziehen - im hohen Maße Wasser auf, was zu einem Absinken der Festigkeit führt. PA 6.6 hat sich somit insbesondere zur Herstellung von Überwurfmuttern als bevorzugte Ausführungsformen von hohlzylindrischen Formteilen der eingangs genannten Art in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Nutzfahrzeugen, nicht als geeignet erwiesen.PA 6.6, for example with 50% glass fiber content, absorbs a high degree of water because the polyamide molecular chains contain polar amide groups that attract polar liquids, such as the dipole molecules of water. This leads to a reduction in strength. Therefore, PA 6.6 has proven unsuitable, particularly for the production of union nuts as preferred embodiments of hollow cylindrical molded parts of the type mentioned above in motor vehicles, especially commercial vehicles.

PA 11- oder PA 12-Kunststoffe gewährleisten eine ausreichende Festigkeit für Stecker und eine geringe Wasseraufnahme, was ein Absinken der Festigkeit durch Wasseraufnahme verringert. Allerdings lässt die Festigkeit bei diesen Werkstoffen bei höheren Temperaturen relativ stark nach, so dass bei beispielsweise einer maximal geforderten Temperatur von 120 °C keine genügende Festigkeit für eine Überwurfschraube mehr erreicht würde.PA 11 or PA 12 plastics provide sufficient strength for connectors and low water absorption, thus reducing the risk of strength loss due to water uptake. However, the strength of these materials decreases relatively significantly at higher temperatures, so that, for example, at a maximum required temperature of 120 °C, sufficient strength for a union nut would no longer be achieved.

Dies trifft auch auf das aus PA 6.6 weiterentwickelte PPA (Polyphthalamid) zu, welches zwar als solches eine hohe Temperaturbeständigkeit und eine Festigkeit aufweist, welche ca. 20 % über der von PA 6.6 liegt. Es nimmt auch nicht in so hohem Maße Wasser wie PA 6.6 auf, aber PPA verliert ebenfalls mit steigender Temperatur stark an Festigkeit.This also applies to PPA (polyphthalamide), a further development of PA 6.6, which, while exhibiting high temperature resistance and strength approximately 20% higher than PA 6.6, and not absorbing as much water as PA 6.6, also suffers a significant loss of strength with increasing temperature.

Des Weiteren sind die Kräfte, die auf Steckerteile wirken, in der Regel geringer als die Anzieh- oder Losdrehmomente an Schrauben. Daher ist ein für Stecker einsetzbares Material nicht zwangsläufig auch für ein hohlzylindrisches Formteil der eingangs genannten Art erfolgreich verwendbar. Dies liegt auch an der Gesamtheit der erwähnten, wirksam werdenden Kerbfaktoren an der Außenseite und an der Innenkontur eines hohlzylindrischen Formteiles der eingangs genannten Art, insbesondere an einer Überwurfschraube. Derartige Kerbfaktoren wirken - wie erwähnt - an Durchmessersprüngen, umlaufenden Kanten und/oder Verrundungen und tragen dazu bei, dass es zu einem Abreißen eines bevorzugt den Montageabschnitt bildenden Sechskantes beim Anziehen oder Losdrehen kommen kann.Furthermore, the forces acting on connector components are generally lower than the tightening or loosening torques on screws. Therefore, a material suitable for connectors is not necessarily also suitable for a hollow cylindrical component of the type mentioned earlier. This is also due to the totality of the aforementioned stress concentration factors acting on the outer and inner contours. of a hollow cylindrical component of the type mentioned above, particularly on a union screw. Such stress concentration factors act – as mentioned – at changes in diameter, circumferential edges and/or radii and contribute to the possibility of a hexagon, preferably forming the assembly section, breaking off during tightening or loosening.

Die reine Berechnung eines Überwurfschraubteils aus Metall ist relativ einfach gegenüber der Berechnung einer Überwurfmutter aus Kunststoff als Beispiel eines hohlzylindrischen Formteiles der eingangs genannten Art. Letztere ist wesentlich schwieriger, da - wie auch schon am Beispiel der Stecker vorstehend deutlich wurde - sehr viele zusätzliche Parameter zu beachten sind.Calculating the dimensions of a metal union nut is relatively simple compared to calculating the dimensions of a plastic union nut, as an example of a hollow cylindrical component of the type mentioned earlier. The latter is considerably more difficult because – as already illustrated by the example of the connectors above – many additional parameters must be considered.

Wie bereits erwähnt, kann aufgrund des Vorhandenseins der vorzugsweise metallischen Einlegehülse gemäß der WO 2022/136406 A1 in der Praxis auftretenden, sehr hohen Beanspruchungsprofilen ausreichend Rechnung getragen werden, jedoch bietet das dort offenbarte Formteil nur eine partielle technische Lösung für das Grundanliegen an, den Herstellungsaufwand zu senken, indem metallische, insbesondere aus Messing bestehende, Bauteile durch Kunststoff ersetzt werden. Auch erhöht die erforderliche separate Fertigung und genaue Platzierung der vorzugsweise metallischen Einlegehülse in die Spritzgießform den Fertigungsaufwand.As already mentioned, due to the presence of the preferably metallic insert sleeve according to the WO 2022/136406 A1 While the very high stress profiles encountered in practice are adequately addressed, the molded part disclosed therein only offers a partial technical solution to the fundamental objective of reducing manufacturing costs by replacing metallic components, particularly those made of brass, with plastic. Furthermore, the required separate manufacturing and precise placement of the preferably metallic insert sleeve in the injection mold increases the manufacturing effort.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein hohlzylindrisches Formteil mit ringförmigem Querschnitt, wie eine Mutter, ein Muffenteil, einen Rohrstecker, einen Rohrverbinder oder dergleichen, der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei technologisch einfacher Herstellbarkeit auch bei erhöhter Temperatur eine hohe beanspuchungsgerechte Festigkeit, insbesondere axiale Zugfestigkeit, gewährleistet, wobei ohne vollständige geometrische Neukonstruktion ein - wie oben beschriebenes - vorzeitiges Versagen unterbunden werden kann, ohne dass dazu Einlegeteile, insbesondere metallische Einlegeteile, erforderlich sind.The present invention is therefore based on the objective of creating a hollow cylindrical component with an annular cross-section, such as a nut, a socket, a pipe plug, a pipe connector or the like, of the type mentioned above, which, with technologically simple manufacturability, also ensures high stress-appropriate strength, in particular axial tensile strength, even at elevated temperatures, whereby premature failure – as described above – can be prevented without a complete geometric redesign and without the need for inserts, in particular metallic inserts.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das thermoplastische Polymer der Fasern enthaltenden plastifizierten thermoplastischen polymeren Masse ein solches ist, welches im nicht plastifizierten Zustand eine Bruchspannung nach ISO 527-2:2012 (Prüfgeschwindigkeit: 5 mm/min) von mindestens 260 MPa aufweist. Insbesondere kann die Bruchspannung nach ISO 527-2:2012 (Prüfgeschwindigkeit: 5 mm/min) mindestens 280 MPa, und besonders bevorzugt mindestens 300 MPa, betragen.According to the invention, this problem is solved by the fact that the thermoplastic polymer of the fiber-containing plasticized thermoplastic polymer mass is one which, in the non-plasticized state, exhibits a tensile strength according to ISO 527-2:2012 (test speed: 5 mm/min) of at least 260 MPa. In particular, the tensile strength according to ISO 527-2:2012 (test speed: 5 mm/min) can be at least 280 MPa, and particularly preferably at least 300 MPa.

Solche Polymere sind insbesondere Polyarylamide (PARA), wie sie beispielsweise durch die nachstehende chemische Formel beschrieben werden können: Such polymers are in particular polyarylamides (PARA), which can be described, for example, by the following chemical formula:

Es handelt sich also aufgrund des Vorhandenseins der ringförmigen Arylkonstituenten im Molekül insbesondere um ein halbaromatisches - und auch teilkristallines - Polyamid.Therefore, due to the presence of ring-shaped aryl constituents in the molecule, it is in particular a semi-aromatic - and also partially crystalline - polyamide.

Unter einem halb- oder auch semiaromatischen Polyarylamid versteht man ein Polymer vom Polyamidtyp, das entlang der Polymerkette aromatische Gruppen enthält. Insbesondere können solche Polymere durch Polykondensation eines aromatischen Diamins und einer aliphatischen Disäure erhalten werden. Beispielsweise können solche halbaromatischen Polyarylamide durch Polykondensation einer aliphatischen Disäure mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie Adipinsäure, und eines aromatischen Diamins, wie Xylendiamin und insbesondere Metaxylendiamin, erhalten werden.A semi-aromatic polyarylamide is a polyamide-type polymer containing aromatic groups along its polymer chain. In particular, such polymers can be obtained by polycondensation of an aromatic diamine and an aliphatic diacid. For example, semi-aromatic polyarylamides can be obtained by polycondensation of an aliphatic diacid with 3 to 12 carbon atoms, such as adipic acid, and an aromatic diamine, such as xylenediamine and especially metaxylenediamine.

Solche Polymere werden des Weiteren auch teilkristalline Polymere genannt, weil sie eine kristalline Phase umfassen, der innerhalb der erstarrten Polymermatrix Zonen entsprechen, in denen die Makromoleküle regelmäßig im Raum angeordnet sind. Eine andere, zweite Phase ist durch eine ungeordnete (amorphe) Anordnung der Makromoleküle gekennzeichnet. Eine solche Teilkristallinität wirkt sich mit Vorteil günstig im Hinblick auf eine optimale Aufnahme eines mehrachsigen Spannungszustands, beispielsweise im Bereich des Freistichs bei Einwirkung eines Ein- oder Ausdrehmomentes, aus.Such polymers are also called semi-crystalline polymers because they comprise a crystalline phase, which corresponds to zones within the solidified polymer matrix where the macromolecules are arranged regularly in space. A second phase is characterized by a disordered (amorphous) arrangement of the macromolecules. This partial crystallinity is advantageous with regard to the optimal absorption of a multiaxial stress state, for example, in the area of the undercut when subjected to a turning or twisting torque.

Aus der FR 2903591 A1 ist - insbesondere aufgrund der ebenfalls vorhandenen hohen Härte von Polyarylamid, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch eine nur untergeordnete Rolle spielt - die Verwendung eines Polyarylamides (PARA) zur Herstellung eines Arbeitsabschnittes eines chirurgischen Einweginstrumentes, wie einer Knochenraspel, einer Acetabulumfräse, eines Bohrers oder einer Reibahle, bekannt. Aufgrund der hohen Härte eines aus PARA - für das auch der Werkstoff IXEF® 1022 der Firma Solvay genannt wird - gefertigten Arbeitsabschnittes ist das bekannte chirurgische Instrument gut zur Bearbeitung von Knorpeln oder Knochen geeignet. Da es sich um ein Einweginstrument handelt, ist eine Langzeitfestigkeit nicht erforderlich.From the FR 2903591 A1 The use of polyarylamide (PARA) for manufacturing a working section of a single-use surgical instrument, such as a bone rasp, acetabular burr, drill, or reamer, is known – particularly due to the high hardness of polyarylamide, which, however, plays only a minor role in the present invention. Because of the high hardness of a working section made of PARA – for which the material IXEF® 1022 from Solvay is also mentioned – the known surgical instrument is well suited for working with cartilage or bone. Since it is a single-use instrument, long-term strength is not required.

Als Fasern können erfindungsgemäß amorphe Fasern, wie Glasfasern, anisotrope Fasern, wie Kohlenstofffasern, und/oder Aram idfasern eingesetzt werden.According to the invention, amorphous fibers, such as glass fibers, anisotropic fibers, such as carbon fibers, and/or aramid fibers can be used as fibers.

Die plastifizierte polymere Masse kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung einen Volumenanteil an Füllstoffen, insbesondere Fasern, im Bereich von 2,5 bis 75 Prozent, vorzugsweise einen Masseanteil im Bereich von 30 bis 70 Prozent, insbesondere 50, 60 oder 65 Masseprozent, vorzugsweise an Glasfasern, besonders bevorzugt an Flachglasfasern, enthalten. Durch den Füllstoffanteil wird die Festigkeit, insbesondere die Bruchspannung nach ISO 527-2:2012 , gegenüber dem ungefüllten Polymer weiter gesteigert.According to the present invention, the plasticized polymer mass can contain a volume fraction of fillers, in particular fibers, in the range of 2.5 to 75 percent, preferably a mass fraction in the range of 30 to 70 percent, in particular 50, 60 or 65 percent by mass, preferably glass fibers, and particularly preferably flat glass fibers. The filler content increases the strength, in particular the tensile strength. ISO 527-2:2012 , compared to the unfilled polymer, further increased.

Die Fasern können, insbesondere in einer Ausführung als Glasfasern, vorzugsweise als Flachglasfasern, eine Länge im Bereich von 0,1 mm bis 10 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,2 mm bis 0,5 mm, aufweisen. Die Fasern können einen mittleren Durchmesser im Bereich von etwa 3 µm bis 35 µm, vorzugsweise im Bereich von 5 µm bis 20 µm, aufweisen. Die rechteckige Querschnittsform von Flachglasfasern begünstigt beim Spritzgießen eine optimale Faserverteilung in der Spritzgießform und danach der Faserorientierung im Formteil, wobei sich die Fasern im Grundkörper insbesondere vorwiegend parallel zur axialen Richtung ausrichten können. Als Flachglasfaser wird dabei insbesondere eine solche angesehen, deren im Querschnitt breite Seite 1,5 bis 3 mal so groß ist wie deren schmale Seite. Ein äquivalenter mittlerer Durchmesser der Faser ist dabei leicht berechenbar, indem der Umfang des Querschnitts durch Pi dividiert wird.The fibers, particularly in the form of glass fibers, preferably flat glass fibers, can have a length in the range of 0.1 mm to 10 mm, preferably in the range of 0.2 mm to 0.5 mm. The fibers can have a mean diameter in the range of approximately 3 µm to 35 µm, preferably in the range of 5 µm to 20 µm. The rectangular cross-sectional shape of flat glass fibers promotes optimal fiber distribution in the injection mold during injection molding and subsequently optimal fiber orientation in the molded part, whereby the fibers in the base body can align themselves predominantly parallel to the axial direction. A flat glass fiber is considered to be one whose wide side in cross-section is 1.5 to 3 times larger than its narrow side. An equivalent mean diameter of the fiber can be easily calculated by dividing the circumference of the cross-section by π.

Als Fasern können unterschiedliche Qualitäten eingesetzt werden. Bei amorphen Fasern besteht der Vorteil der Faserform nahezu allein in der Nutzung des Größeneffekts. Der Elastizitätsmodul des kompakten Werkstoffs und der Elastizitätsmodul der Faser sind etwa gleich, wobei aber grundsätzlich angestrebt werden sollte, dass die Fasern in ihrer Längserstreckungsrichtung einen höheren Elastizitätsmodul und eine höhere Zugfestigkeit aufweisen als die erstarrte polymere Masse. Auch sollte die Bruchdehnung der Matrix höher sein als die der Fasern. Amorphe Fasern, die aus der Schmelze abgezogen werden, haben jedoch den Vorteil, dass an ihrer Oberfläche beim Abkühlen Druckeigenspannungen entstehen, durch die dem Entstehen von Anrissen der Faser vorgebeugt werden kann. Different fiber qualities can be used. With amorphous fibers, the advantage of the fiber shape lies almost exclusively in the utilization of the size effect. The elastic modulus of the compact material and the elastic modulus of the fiber are approximately the same, although the general aim should be for the fibers to exhibit a higher elastic modulus and higher tensile strength in their longitudinal direction than the solidified polymer mass. The elongation at break of the matrix should also be higher than that of the fibers. Amorphous fibers drawn from the melt have the advantage that compressive residual stresses develop on their surface during cooling, which can prevent the formation of fiber cracks.

Anisotrope Fasern, insbesondere Kohlenstofffasern, werden eingesetzt, wenn hohe massebezogene Festigkeiten und Steifigkeiten gefordert sind. Bei Kohlenstofffasern, die üblicherweise einen Durchmesser von etwa 5 bis 8 µm aufweisen und heute in überwiegendem Maß aus Polyacrylnitril gefertigt werden, sind die Festigkeit und Steifigkeit in Faserrichtung wesentlich höher als quer zur Faserrichtung. Ihr wesentliches Merkmal ist dabei eine hohe Zugfestigkeit. Auch ist der Einsatz handelsüblicher Flachfasern möglich.Anisotropic fibers, especially carbon fibers, are used when high strength and stiffness per unit mass are required. Carbon fibers, which typically have a diameter of about 5 to 8 µm and are now predominantly made of polyacrylonitrile, exhibit significantly higher strength and stiffness in the fiber direction than perpendicular to it. Their key characteristic is high tensile strength. The use of commercially available flat fibers is also possible.

Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass als Fasern Aramidfasern eingesetzt werden. Als Aramide oder aromatische Polyamide werden nach einer Definition der U.S. Federal Trade Commission langkettige synthetische Polyamide bezeichnet, bei denen mindestens 85 Prozent der Amidgruppen direkt an zwei aromatische Ringe gebunden sind. Es handelt sich damit also um ein ähnliches oder gleiches Material, wie es erfindungsgemäß bevorzugt auch für die thermoplastische Matrix eingesetzt wird. Aramidfasern weisen, ähnlich wie auch Kohlenstofffasern, einen negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, werden also bei Erwärmung kürzer. Ihre spezifische Festigkeit und ihr Elastizitätsmodul sind niedriger als die von Kohlenstofffasern. In Verbindung mit dem positiven Ausdehnungskoeffizienten des Materials der Matrix lassen sich jedoch hoch maßhaltige Formteile fertigen. Gegenüber kohlenstofffaserhaltigen Formteilen ist die Druckfestigkeit solcher Formteile jedoch geringer, wobei auch ein möglicher im gleichen Bereich liegender Schmelzpunkt von Fasern und Matrix sich u. U. als problematisch erweisen könnte.According to the invention, aramid fibers can also be used. Aramids, or aromatic polyamides, are defined by the U.S. Federal Trade Commission as long-chain synthetic polyamides in which at least 85 percent of the amide groups are directly bonded to two aromatic rings. This is therefore a similar or identical material to that which is preferably used for the thermoplastic matrix according to the invention. Like carbon fibers, aramid fibers have a negative coefficient of thermal expansion, meaning they shorten when heated. Their specific strength and modulus of elasticity are lower than those of carbon fibers. However, in combination with the positive coefficient of thermal expansion of the matrix material, highly dimensionally accurate molded parts can be produced. Compared to molded parts containing carbon fibers, the compressive strength of such parts is lower, and a potentially similar melting point for the fibers and matrix could also prove problematic.

Mit PARA, das z. B. einen Masseanteil von 50 % Glasfasern aufweist - hier eignet sich für die Fertigung einer Überwurfschraube - wie erwähnt - insbesondere eine Flachglasfaser besonders gut - kann vorteilhafterweise eine Zugfestigkeit von ca. 300 MPa (Bruchspannung nach ISO 527-2:2012 2012 bei einer Prüfgeschwindigkeit: 5 mm/min), also ähnlich der Festigkeit von Aluminium erzielt werden.With PARA, which, for example, has a mass fraction of 50% glass fibers – where, as mentioned, flat glass fiber is particularly suitable for the production of a union screw – a tensile strength of approximately 300 MPa (breaking stress according to [reference missing]) can advantageously be achieved. ISO 527-2:2012 2012 at a test speed of 5 mm/min), thus achieving strengths similar to those of aluminium.

PARA mit 50 Ma.-% Glasfaser hat somit eine Festigkeit von ca. 40 % mehr als PA 6.6 und ist dabei stabil bis zumindest 120 °C, und zwar mit einer vergleichsweise nur geringen Wasseraufnahme. Eine Flachglasfaser bewirkt dabei insbesondere exzellente Festigkeitseigenschaften im Winkel von 90 ° zur Fließrichtung beim Spritzgießen.PARA with 50 wt% glass fibers thus has a strength approximately 40% higher than PA 6.6 and is stable up to at least 120 °C, with comparatively low water absorption. Flat glass fibers, in particular, result in excellent strength properties at an angle of 90° to the flow direction during injection molding.

Des Weiteren kann das erfindungsgemäße hohlzylindrische Formteil konditioniert sein, wobei unter Konditionieren die gezielt herbeigeführte Aufnahme von Feuchte in Kunststoffen verstanden wird. Die Feuchtigkeitsaufnahme der einzelnen Kunststoffe ist - wie bereits oben angedeutet - sehr unterschiedlich. Sehr wenig Feuchte nehmen unpolare Kunststoffe wie Polyolefine, Styrolpolymere und Fluorkunststoffe auf. Polare Kunststoffe wie Polyurethan (PUR) oder Zelluloseester nehmen dagegen mehr Wasser auf.Furthermore, the hollow cylindrical molded part according to the invention can be conditioned, whereby conditioning is understood to mean the controlled absorption of moisture in plastics. The moisture absorption of the individual plastics varies considerably, as already indicated above. Non-polar plastics such as polyolefins, styrene polymers, and fluoropolymers absorb very little moisture. Polar plastics such as polyurethane (PUR) or cellulose esters, on the other hand, absorb more water.

Polyamide - auch Polyarylamide (PARA) - lassen sich mit nur vergleichsweise geringer Wasseraufnahme gut konditionieren. Beispielsweise kann der Grundkörper eines aus Polyarylamid hergestellten erfindungsgemäßen Formteils im gesättigten Zustand bei 23 °C eine nach ISO 62 bestimmte maximale Wasseraufnahme von 3,7 % aufweisen. Es wird allerdings nicht bis zur maximalen Wasseraufnahmefähigkeit konditioniert, sondern nur bis zur Einstellung eines Gleichgewichtszustands mit der Umgebung. Ist dieser Zustand einmal erreicht, bleibt er im europäischen Klima nahezu konstant. Auch bei einer ursprünglichen maximalen Wasseraufnahme, beispielsweise durch Eintauchen in Wasser, verliert der Grundkörper, sobald er wieder aus dem Wasser herauskommt, wieder Feuchtigkeit bis zur Einstellung des Gleichgewichtszustands.Polyamides – also known as polyarylamides (PARA) – can be conditioned effectively with relatively low water absorption. For example, the base body of a molded part according to the invention, made from polyarylamide, can exhibit a maximum water absorption of 3.7% in a saturated state at 23 °C, as determined according to ISO 62. However, it is not conditioned to its maximum water absorption capacity, but only until an equilibrium with the environment is reached. Once this state is reached, it remains almost constant in the European climate. Even with an initial maximum water absorption, for example, by immersion in water, the base body loses moisture again until equilibrium is reached as soon as it is removed from the water.

Dadurch sinkt zwar in gewissem Maß die Festigkeit, z. B. die Bruchspannung und die Biegefestigkeit, wobei jedoch einer möglichen späteren Eigenschaftsverschlechterung bei Langzeitbetrieb unter Umwelteinfluss vorgebeugt wird. Auch bleiben andere Eigenschaften, wie z. B. E-Modul, Zähigkeit sowie die - insbesondere für das Gewinde des erfindungsgemäßen hohlzylindrischen Formteiles bedeutsamen - Reibungs- und Verschleißeigenschaften, konstant oder werden sogar positiv beeinflusst. Durch eine Konditionierung kann auch eine Reduktion des Vorspannkraftverlustes nach erfolgter Montage erreicht werden.This does reduce the strength to some extent, e.g., the tensile strength and flexural strength, but it prevents potential subsequent deterioration of properties during long-term operation under environmental influences. Other properties, such as the modulus of elasticity, toughness, and the friction and wear properties—particularly important for the thread of the hollow cylindrical component according to the invention—remain constant or are even positively influenced. Conditioning can also reduce the loss of preload force after assembly.

Polyarylamide (PARA) bilden beim Spritzgießen auch eine sehr glatte Oberfläche aus, was insbesondere unter dem Gesichtspunkt vorteilhaft ist, dass Reibungskräfte im Gewinde beim Ein- oder Herausschrauben des erfindungsgemäßen hohlzylindrischen Formteils dadurch minimiert werden können.Polyarylamides (PARA) also form a very smooth surface when injection molded, which is particularly advantageous from the point of view that frictional forces in the thread when screwing in or out the hollow cylindrical molded part according to the invention can be minimized.

Da das Gewinde in der Regel beim Spritzverfahren in zwei Formhälften gefertigt wird, entstehen zwangsläufig zwei kleine Grate auf dem Gewinde, und zwar insbesondere an den Stellen, an denen die Formhälften aneinander liegen. Hier setzt eine im Rahmen der Erfindung bevorzugte weitere technische Maßnahme an, welche im Bereich des Stoßes der beiden Formhälften aneinander eine streifenförmige axial über die gesamte Gewindelänge laufende Abflachung des Gewindes vorsieht, so dass ein beim Spritzgießen entstehender Formgrat in der Abflachung liegt, und somit keine zusätzlichen Reibungskräfte erzeugen kann.Since the thread is typically produced in two mold halves during the injection molding process, two small burrs inevitably form on the thread, particularly at the points where the mold halves meet. A further technical measure preferred within the scope of the invention addresses this issue. This measure provides a strip-shaped, axially extending flattening of the thread along its entire length in the area where the two mold halves meet, so that any burr formed during injection molding lies within this flattening and thus cannot generate additional frictional forces.

Erfindungsgemäß, insbesondere bei Verwendung von PARA als Kunststoff in der durch Spritzgießen der Fasern enthaltenden plastifizierten thermoplastischen polymeren Masse, ist jedenfalls das Gewinde in der Lage, die beim Anziehen oder Lösen axialen, auf die Gewindezähne insbesondere scherbeanspruchend wirkenden Kräfte zu tragen.According to the invention, in particular when using PARA as a plastic in the plasticized thermoplastic polymer mass containing the fibers produced by injection molding, the thread is in any case able to bear the axial forces acting on the thread teeth, in particular shear forces, when tightening or loosening.

Die erfindungsgemäße Gestaltung des Grundkörpers unter Einsatz einer plastifizierten thermoplastischen polymeren Masse, in der das Polymer im nicht plastifizierten Zustand eine Bruchspannung nach ISO 527-2:2012 (Prüfgeschwindigkeit: 5 mm/min) von mindestens 260 MPa aufweist, erlaubt dabei eine Verkürzung des Befestigungsabschnitts, insbesondere gegebenenfalls sogar auch eine Verkürzung des Gewindes gegenüber der bekannten Anzahl von Windungen um mindestens Eins, also z. B. auf insbesondere drei axial hintereinander liegende Windungen anstatt von vier Windungen (Zahnspitzen über die Gewindelänge) oder auf vier axial hintereinander liegende Windungen anstatt von fünf Windungen. Dies ermöglicht wiederum eine Verschiebung der Innenkontur in Gegensteckrichtung derart, dass der oben erwähnte erweiterte Durchmesserbereich der Innenkontur in den Montageabschnitt des Grundkörpers hineinwandert, und insbesondere in den Bereich eines flanschartigen Sechskantes einer Überwurfmutter verschoben werden kann. Die Wandstärke im Bereich des Freistichs wird auf diese Weise vergrößert und Kerbfaktoren können nicht mehr so wirken, dass bei den erforderlichen Anzugs- und Losdrehmomenten ein Abreißen im Bereich des Gewindefreistiches möglich ist. Eine Einbettung eines Einlageteils in den Grundkörper oder eine vollständige geometrische Neukonstruktion ist dabei nicht notwendig.The inventive design of the base body using a plasticized thermoplastic polymeric mass, in which the polymer in the non-plasticized state exhibits a tensile stress according to ISO 527-2:2012 (Test speed: 5 mm/min) of at least 260 MPa allows for a shortening of the fastening section, and in particular, potentially even a reduction of the thread by at least one compared to the known number of turns, i.e., for example, to three axially consecutive turns instead of four (tooth tips over the thread length) or to four axially consecutive turns instead of five. This, in turn, allows for a shift of the inner contour in the opposite direction of insertion such that the aforementioned extended diameter range of the inner contour moves into the assembly section of the base body, and in particular into the area of a flange-like hexagon of a union nut. The wall thickness in the area of the undercut is thus increased, and stress concentration factors can no longer act in such a way that shearing in the area of the thread undercut is possible at the required tightening and loosening torques. Embedding an insert in the base body or a complete geometric redesign is not necessary.

Bei der konstruktiven Gestaltung des Freistichs ist es auch von besonderem Vorteil, wenn dessen Kontur, also der Übergang des Befestigungsabschnitts in den Montageabschnitt, nach einer sogenannten Baumwurzelgeometrie gestaltet ist. Die Konstruktion erfolgt dabei nach der an sich bekannten „Methode der Zugdreiecke“, vorzugsweise mit zusätzlicher Verrundung, wie sie noch nachfolgend im Detail dargestellt ist.In the design of the relief groove, it is particularly advantageous if its contour, i.e., the transition from the fastening section to the assembly section, is shaped according to a so-called tree root geometry. The design is based on the well-known "thrust triangle method," preferably with additional rounding, as detailed below.

Das Einspritzen in die Kavität kann dabei grundsätzlich auf unterschiedliche, an sich bekannte Weise erfolgen, beispielsweise von innen unter Realisierung eines Tunnel-, Ring-, Scheiben- oder Schirmanschnittes, wobei im Tunnelanschnitt mindestens ein Zweipunkt-Anguss, bevorzugt bis zu einem Fünf-Punkt-Anguss, insbesondere ein Dreipunkt-Anguss, erfolgen kann. Hierbei kann das Einspritzen in die Kavität durch beispielsweise mindestens zwei Einspritzöffnungen vorgenommen werden, die auf dem ringförmigen Innenquerschnitt des Formteils umfangsgemäß gleichmäßig verteilt liegen.Injection into the cavity can be carried out in various known ways, for example from the inside by implementing a tunnel, ring, disc, or umbrella gate, wherein at least one two-point gate, preferably up to a five-point gate, and in particular a three-point gate, can be provided in the tunnel gate. Injection into the cavity can be carried out, for example, through at least two injection ports that are uniformly distributed around the circumference of the annular inner cross-section of the molded part.

Es kann aber auch bevorzugt vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäße Formteil mit einem Spritzgussverfahren hergestellt wird, welches auf ebenfalls an sich bekannte Weise lediglich einen Anspritzpunkt zum Einspritzen der polymeren Masse vorsieht. Eine Reduzierung der notwendigen Anspritzpunkte reduziert den Herstellungsaufwand. Auch mit einem Anspritzpunkt kann innerhalb des Grundkörpers eine homogene Verteilung der polymeren Masse erzielt werden. Es bildet sich insbesondere bei der Herstellung keine Mehrzahl von Bindenähten im polymeren Material des Grundkörpers, die Schwachstellen darstellen könnten.However, it may also be preferable for the molded part according to the invention to be produced using an injection molding process which, in a manner also known per se, provides only one injection point for injecting the polymeric mass. Reducing the number of necessary injection points reduces the manufacturing effort. Even with only one injection point, a homogeneous distribution of the polymeric mass can be achieved within the base body. In particular, no multiple weld lines form in the polymeric material of the base body during production, which could represent weak points.

Vorteilhaft für die vorstehend genannte Herstellung ist zudem, wenn der einzige Anspritzpunkt zum Innenkanal des herzustellenden Schraubteils endseitig der Form und derart abgewinkelt angeordnet wird, dass die polymere Masse in einem Winkel zum Innenkanal weisend in das geschlossene Formwerkzeug eingespritzt wird. Zweckmäßigerweise bietet ein solches, abgewinkeltes Einspritzen den Vorteil, dass im Bereich des Innenkanals, welcher durch ein senkrecht in Einsteckrichtung einführbares Kernteil gebildet wird, mehr freier Raum für das Kernteil zur Verfügung steht. Diese Ausführung ermöglicht dadurch insbesondere auch, dass das entsprechende Kernteil des Formwerkzeugs mittels einer Kernkühlung aktiv gekühlt wird. Die Kernkühlung erhöht in vorteilhafter Weise die Fertigungsgeschwindigkeit und verlängert die Standzeit des Formwerkzeugs, insbesondere des Kernteils.For the aforementioned manufacturing process, it is also advantageous if the single injection point for the inner channel of the screw component to be manufactured is located at the end of the mold and angled in such a way that the polymer mass is injected into the closed mold at an angle to the inner channel. Such angled injection offers the advantage that more free space is available for the core component in the area of the inner channel, which is formed by a core component that can be inserted perpendicularly in the insertion direction. This design also makes it possible, in particular, to actively cool the corresponding core component of the mold by means of core cooling. Core cooling advantageously increases the production speed and extends the service life of the mold, especially of the core component.

Insbesondere lässt sich zusammenfassend festhalten, dass vorteilhafterweise in einer Steckverbindung mit einem erfindungsgemäßen hohlzylindrischen Formteil die folgenden praxisüblichen Werte nicht geändert werden müssen:

  • Geometrie
    • - Gewindedurchmesser und Steigung;
    • - Maximale Länge des Stecksystems im Innenkanal;
    • - Durchflussquerschnitte von aufgenommenen Steckerteilen;
  • Kräfte und Momente
    • - Beispielsweise bei Gewinde M 22 x 1,5: Bruchdrehmoment ca. 30 Nm (zweifache Sicherheit bei einem Anziehdrehmoment 14 - 15 Nm);
    • - Beispielsweise bei Gewinde M 16 x 1,5: Bruchdrehmoment ca. 20 Nm (zweifache Sicherheit bei einem Anziehdrehmoment 10 Nm).
In particular, it can be summarized that, advantageously, the following values commonly used in practice do not need to be changed in a plug connection with a hollow cylindrical molded part according to the invention:
  • geometry
    • - Thread diameter and pitch;
    • - Maximum length of the plug-in system in the inner channel;
    • - Flow cross-sections of recorded plug parts;
  • Forces and Moments
    • - For example, with thread M 22 x 1.5: breaking torque approx. 30 Nm (double safety factor with a tightening torque of 14 - 15 Nm);
    • - For example, with thread M 16 x 1.5: breaking torque approx. 20 Nm (double safety factor with a tightening torque of 10 Nm).

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen sowie in der folgenden Beschreibung enthalten.Further advantageous features of the invention are contained in the dependent claims and in the following description.

Anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels soll im Folgenden die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigen:

  • 1 eine Draufsicht auf eine exemplarische Ausführung eines erfindungsgemäßen hohlzylindrischen Formteiles,
  • 2 einen Schnitt durch das in 1 dargestellte erfindungsgemäße Formteil entlang der Linie II-II in 1,
  • 3 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Formteils aus 1 und 2,
  • 4 eine schematische Darstellung zur Konstruktion eines Übergangs von einem Befestigungsabschnitt zu einem Montageabschnitt eines erfindungsgemäßen Formteils,
  • 5 einen Längsschnitt, ähnlich wie in 2, durch ein nicht erfindungsgemäßes Formteil, im Montagezustand mit einem Steckerteil,
  • 6 einen Längsschnitt, wie in 5, durch ein erfindungsgemäßes Formteil, im Montagezustand mit einem Steckerteil,
  • 7 einen Schnitt, ähnlich wie in 2, durch ein nicht erfindungsgemäßes Formteil,
  • 8 zum direkten Vergleich mit 7, einen Schnitt, ähnlich wie in 7, durch ein erfindungsgemäßes Formteil,
  • 9 eine Schnittdarstellung wie in 2 bzw. 8, jedoch vergrößert.
The invention will now be explained in more detail using a preferred embodiment. The following are shown:
  • 1 a top view of an exemplary embodiment of a hollow cylindrical molded part according to the invention,
  • 2 a cut through the in 1 illustrated molded part according to the invention along line II-II in 1 ,
  • 3 a perspective view of the molded part according to the invention made of 1 and 2 ,
  • 4 a schematic representation for the construction of a transition from a fastening section to an assembly section of a molded part according to the invention,
  • 5 a longitudinal section, similar to that in 2 , by means of a non-inventive molded part, in the assembled state with a plug part,
  • 6 a longitudinal section, as in 5 , by means of a molded part according to the invention, in the assembled state with a plug part,
  • 7 a cut, similar to in 2 , by a non-inventive molded part,
  • 8 for direct comparison with 7 , a cut, similar to in 7 , by means of a molded part according to the invention,
  • 9 a sectional view as in 2 or 8 , however, enlarged.

Zu der anschließenden Beschreibung wird ausdrücklich betont, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele und dabei auch nicht auf alle oder mehrere Merkmale von beschriebenen Merkmalskombinationen beschränkt ist, vielmehr kann jedes einzelne Teilmerkmal des/jedes Ausführungsbeispiels auch losgelöst von allen anderen im Zusammenhang damit beschriebenen Teilmerkmalen für sich und auch in Kombination mit beliebigen Merkmalen eines anderen Ausführungsbeispiels eine erfinderische Bedeutung haben.Regarding the following description, it is expressly emphasized that the invention is not limited to the exemplary embodiments and not to all or several features of the described combinations of features; rather, each individual partial feature of the exemplary embodiment(s) can have an inventive significance independently of all other partial features described in connection with it, both on its own and in combination with any features of another exemplary embodiment.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so dass sie in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.In the various figures of the drawing, identical parts are always provided with the same reference symbols, so that they are usually only described once.

1, 2, 3, 6, 8 und 9 zeigen Ausführungen eines erfindungsgemäßen Formteils 1, das - wie insbesondere zunächst die Ansicht in 1 veranschaulicht - einen ringförmigen Querschnitt aufweist. Im Detail handelt es sich um eine Hohlschraube, die nach einem Spritzgussverfahren herstellbar ist. 1 , 2 , 3 , 6 , 8 and 9 show embodiments of a molded part 1 according to the invention, which - as is shown in particular in the view in 1 This is illustrated – it has a ring-shaped cross-section. In detail, it is a hollow screw that can be manufactured using an injection molding process.

Das Formteil 1 weist einen hohlzylindrischen Grundkörper 2 mit einem Montageabschnitt MA und mit einem in axialer Richtung X-X daran angrenzenden Befestigungsabschnitt BA auf, wobei in einem, insbesondere - wie insbesondere 5 und 6 veranschaulichen - zur dichtenden Aufnahme eines Steckerteils 4 bestimmtem, Innenkanal 3 des Grundkörpers 2 sich in axialer Richtung X-X nicht näher bezeichnete Abschnitte mit unterschiedlicher Funktion, aneinander reihen, und wobei der Grundkörper 2 mindestens ein Innengewinde und/oder oder - wie dargestellt - im Befestigungsabschnitt BA ein Außengewinde 10 trägt. Über dieses Außengewinde 10 ist das erfindungsgemäße Formteil 1 in figürlich nicht dargestellter Weise mit einem anderen Bauteil verschraubbar. Der Montageabschnitt MA ist in der dargestellten Ausführung für einen möglichen Werkzeugangriff als sechskantiger Flansch ausgebildet.The molded part 1 has a hollow cylindrical base body 2 with a mounting section MA and with a fastening section BA adjacent to it in the axial direction XX, wherein in one, in particular - as in particular 5 and 6 To illustrate, sections with different functions, not further specified in detail, are arranged in the axial direction XX of the base body 2, within an inner channel 3 of the base body 2, designed to provide a sealing connection for a connector part 4, and wherein the base body 2 has at least one internal thread and/or, as shown, an external thread 10 in the mounting section BA. The component 1 according to the invention can be screwed to another component via this external thread 10 in a manner not shown. In the illustrated embodiment, the mounting section MA is designed as a hexagonal flange for possible tool engagement.

Ein Übergangsbereich vom Montageabschnitt MA in den sich in axialer Richtung X-X anschließenden Befestigungsabschnitt BA wird als Freistich bezeichnet und ist in der Zeichnung durch das Bezugszeichen FS symbolisiert.A transition area from the assembly section MA to the fastening section BA, which follows in the axial direction X-X, is called a relief groove and is symbolized in the drawing by the reference symbol FS.

Die Abschnitte im Innenkanal 3 können zur Anlage einer oder mehrerer Umfangsdichtungen 5, 6, welche sich insbesondere am Steckerteil 4 befinden können, sowie zur direkten oder indirekten Halterung und/oder Arretierung des Steckerteils 4 und/oder in konischer oder zylindrischer Ausbildung zur Stützung und/oder Führung des Steckerteils 4 dienen, wobei sie einen unterschiedlichen Innendurchmesser aufweisen. Hierzu ist auch zu bemerken, dass der Innenkanal 3 sich in Einsteckrichtung S des Steckerteils 4 insbesondere gestuft oder stetig verjüngt, wobei aber in einigen Abschnitten der Innendurchmesser jeweils konstant bleibt. Damit ergeben sich bei etwa gleichbleibendem Außendurchmesser in axialer Richtung X-X unterschiedliche Wandstärken.The sections in the inner channel 3 can serve to accommodate one or more circumferential seals 5, 6, which may be located particularly on the connector part 4, as well as for the direct or indirect retention and/or locking of the connector part 4 and/or, in a conical or cylindrical form, for supporting and/or guiding the connector part 4, having different inner diameters. It should also be noted that the inner channel 3 tapers in the insertion direction S of the connector part 4, particularly in a stepped or continuous manner, although the inner diameter remains constant in some sections. Thus, with an approximately constant outer diameter in the axial direction X-X, different wall thicknesses result.

Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Formteils 1 wird eine Fasern F enthaltende plastifizierte polymere Masse durch mindestens eine Einspritzöffnung eines (nicht dargestellten) Formwerkzeugs in einen Hohlraum, eine sogenannte Kavität, des Formwerkzeugs eingespritzt und nach einem Erstarren der polymeren Masse das Formteil 1 aus dem Werkzeug entformt. Dass somit der Grundkörper 2 aus einer durch Spritzgießen einer Fasern F enthaltenden plastifizierten thermoplastischen polymeren Masse hergestellt ist, wird durch den Ausbruch in 2 visualisiert.To produce a molded part 1 according to the invention, a plasticized polymeric mass containing fibers F is injected through at least one injection opening of a (not shown) mold into a cavity of the mold, and after the polymeric mass has solidified, the molded part 1 is demolded from the mold. The fact that the base body 2 is thus produced from a plasticized thermoplastic polymeric mass containing fibers F by injection molding is indicated by the breakout in 2 visualized.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das thermoplastische Polymer der Fasern enthaltenden plastifizierten thermoplastischen polymeren Masse ein solches ist, welches im nicht plastifizierten Zustand eine Bruchspannung nach ISO 527-2:2012 (Prüfgeschwindigkeit: 5 mm/min) von mindestens 260 MPa aufweist.According to the invention, the thermoplastic polymer of the fiber-containing plasticized thermoplastic polymeric mass is one which, in the non-plasticized state, has a tensile strength according to ISO 527-2:2012 (test speed: 5 mm/min) of at least 260 MPa.

Insbesondere kann das Polymer der Fasern F enthaltenden plastifizierten thermoplastischen polymeren Masse ein solches sein, welches im nicht plastifizierten Zustand eine Bruchspannung nach ISO 527-2:2012 (Prüfgeschwindigkeit: 5 mm/min) von mindestens 280 MPa, bevorzugt von 300 MPa, aufweist.In particular, the polymer of the fiber F containing plasticized thermoplastic polymeric mass can be one which, in the non-plasticized state, has a tensile strength according to ISO 527-2:2012 (test speed: 5 mm/min) of at least 280 MPa, preferably of 300 MPa.

Insbesondere kann es sich bei dem Polymer der Fasern F enthaltenden plastifizierten thermoplastischen polymeren Masse um ein Polyarylamid (PARA) handeln. Wie bereits erwähnt, kann das Polyarylamid (PARA) durch Polykondensation eines aromatischen Diamins und einer aliphatischen Disäure, insbesondere durch Polykondensation einer aliphatischen Disäure mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie Adipinsäure, und eines aromatischen Diamins, wie Xylendiamin, und insbesondere Metaxylendiamin, hergestellt sein, wodurch das Polymer der Fasern F enthaltenden plastifizierten thermoplastischen polymeren Masse insbesondere ein teilaromatischer und/oder teilkristalliner Kunststoff ist.In particular, the polymer of the plasticized thermoplastic polymeric mass containing fibers F can be a polyarylamide (PARA). As already mentioned, the polyarylamide (PARA) can be produced by polycondensation of an aromatic diamine and an aliphatic diacid, in particular by polycondensation of an aliphatic diacid with 3 to 12 carbon atoms, such as adipic acid, and an aromatic diamine, such as xylenediamine, and in particular metaxylenediamine, whereby the polymer of the plasticized thermoplastic polymeric mass containing fibers F is in particular a partially aromatic and/or partially crystalline plastic.

Faserverstärkte Kunststoffe mit einer thermoplastischen Matrix lassen sich nachträglich noch umformen oder verschweißen. Nach dem Abkühlen sind die Formteile 1 einsatzbereit, erweichen jedoch bei erhöhter Temperatur. Mit zunehmendem Fasergehalt sinkt dabei ihre Neigung zum Kriechen. Der Vorteil besteht bei PARA dabei insbesondere in einer hohen Matrixfestigkeit und Einsatzmöglichkeit bei erhöhter Temperaturbelastung.Fiber-reinforced plastics with a thermoplastic matrix can be subsequently formed or welded. After cooling, the molded parts are ready for use, but soften at elevated temperatures. Their tendency to creep decreases with increasing fiber content. The advantage of PARA lies particularly in its high matrix strength and suitability for use under elevated temperature loads.

Wie ebenfalls bereits oben ausgeführt wurde, kann die plastifizierte polymere Masse einen Volumenanteil an Fasern F, im Bereich von 2,5 bis 75 Prozent, vorzugsweise einen Masseanteil im Bereich von 30 bis 70 Prozent, insbesondere 50, 60 oder 65 Masseprozent, vorzugsweise an Glasfasern, besonders bevorzugt an Flachglasfasern, enthalten. Durch den Füllstoffanteil wird die Festigkeit, insbesondere die Bruchspannung nach ISO 527-2:2012 gegenüber dem ungefüllten Polymer weiter gesteigert.As already mentioned above, the plasticized polymer mass can contain a volume fraction of fibers F in the range of 2.5 to 75 percent, preferably a mass fraction in the range of 30 to 70 percent, particularly 50, 60, or 65 percent by mass, preferably glass fibers, and especially preferably flat glass fibers. The filler content increases the strength, particularly the tensile strength. ISO 527-2:2012 further increased compared to the unfilled polymer.

Die Fasern F können, insbesondere in einer Ausführung als Glasfasern, vorzugsweise als Flachglasfasern, eine Länge im Bereich von 0,1 mm bis 10 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,2 mm bis 0,5 mm, aufweisen. Die Fasern F können einen mittleren Durchmesser im Bereich von etwa 3 µm bis 35 µm, vorzugsweise im Bereich von 5 µm bis 20 µm, aufweisen. Flachglasfasern sind im Querschnitt etwa ellipsenförmig (abgerundete Rechtecke) und weisen somit eine große und eine kleine Halbachse auf. Als mittlerer Durchmesser kann dabei in erster Näherung der halbe Wert der Summe der beiden Halbachsen angesehen werden.The fibers F, particularly in the form of glass fibers, preferably flat glass fibers, can have a length in the range of 0.1 mm to 10 mm, preferably in the range of 0.2 mm to 0.5 mm. The fibers F can have a mean diameter in the range of approximately 3 µm to 35 µm, preferably in the range of 5 µm to 20 µm. Flat glass fibers have an approximately elliptical cross-section (rounded rectangles) and thus possess a major and a minor semi-axis. As a first approximation, the mean diameter can be considered to be half the sum of the two semi-axes.

Beispiele für derartige Materialien stellen die im Handel unter den Namen AKROLOY® PARA GF 50 HU schwarz (8596) und AKROLOY® PARA FGF 50 1 schwarz (8186) erhältlichen Werkstoffe dar, bei denen es sich in beiden Fällen um mit jeweils 50 Masse-% glasfaserverstärkte Polyarylamide handelt. Auch im konditionieren Zustand überzeugen diese Materialien aufgrund einer nur geringen Feuchtigkeitsaufnahme mit sehr hoher Festigkeit. Darüber hinaus heben sich diese Materialien bei der Verarbeitung durch eine sehr gute Fließfähigkeit und im Produkt durch eine hohe Oberflächenqualität ab. Im zweitgenannten Werkstoff ist das PARA mit Flachglasfasern verstärkt, was die Fließeigenschaften beim Spritzgießen noch weiter verbessert.Examples of such materials are the materials commercially available under the names AKROLOY® PARA GF 50 HU black (8596) and AKROLOY® PARA FGF 50 1 black (8186), both of which are polyarylamides reinforced with 50% glass fiber by mass. Even in their conditioned state, these materials impress with their very high strength due to low moisture absorption. Furthermore, these materials stand out during processing due to their excellent flowability and the high surface quality of the finished product. In the latter material, the PARA is reinforced with flat glass fibers, which further improves the flow properties during injection molding.

Exemplarisch sind wichtige Eigenschaften von AKROLOY® PARA GF 50 HU schwarz (8596) in den nachfolgenden Tabellen 1 bis 3 - gegliedert nach allgemeinen Eigenschaften (Tabelle 1), mechanischen Eigenschaften (Tabelle 2) und thermischen Eigenschaften (Tabelle 3) - dargestellt. Für die in den Tabellen aufgeführten ISO-Normen zur jeweiligen Bestimmung der Kenngrößen sind jeweils die zum Anmeldezeitpunkt geltenden Versionen zu beachten. Für die Bruchspannung und Bruchdehnung ist dies die Version ISO 527-2:2012. Tabelle 1: Allgemeine Eigenschaften DichteISO 1183 23°C 1,65 g/cm3 FeuchtigkeitsaufnahmeGleichgewichtISO 1110 70 °C, 62 % r. F. 0,8 % WasseraufnahmeSättigungISO 62 23 °C, gesättigt 3,5 % Verarbeitungsschwindung längs 0,1 - 0,2 % ISO 294-4 quer 0,2 - 0,4 % Tabelle 2: Mechanische Eigenschaften Zug-E-Modul 1 mm/min trocken 19700 MPa ISO 527-2 1 mm/min konditioniert 19700 MPa Bruchspannung 5 mm/min trocken 295 MPa ISO 527-2 5 mm/min konditioniert 270 MPa Bruchdehnung 5 mm/min trocken 2,0 % ISO 527-2 5 mm/min konditioniert 2,0 % Charpy Schlagzähigkeit 23 °C trocken 78 kJ/m2 ISO 179-1/1eU 23 °C konditioniert 90 kJ/m2 -30 °C trocken 60 kJ/m2 Charpy 23 °C trocken 15 kJ/m2 Kerbschlagzähigkeit 23 °C konditioniert 14 kJ/m2 ISO 179-1/1eA -30 °C trocken 17 kJ/m2 Tabelle 3: Thermische Eigenschaften WärmeformbeständigkeitHDT/AISO 75 1,8 MPa 230 °C WärmeformbeständigkeitHDT/CISO 75 8 MPa 200 °C GlasübergangstemperaturISO 11357-2 DSC, 2. Aufheizung 87 °C SchmelzpunktISO 11357-3 DSC, 10K/min 238 °C Key properties of AKROLOY® PARA GF 50 HU black (8596) are presented as examples in Tables 1 to 3 below – categorized according to general properties (Table 1), mechanical properties (Table 2), and thermal properties (Table 3). For the ISO standards listed in the tables for determining the respective parameters, the versions valid at the time of filing must be observed. For tensile strength and elongation at break, this is version ISO 527-2:2012. Table 1: General Properties Density ISO 1183 23°C 1.65 g/ cm³ Moisture absorption equilibrium ISO 1110 70 °C, 62% RH 0.8% Water absorption Saturation ISO 62 23 °C, saturated 3.5% Processing shrinkage along 0.1 - 0.2% ISO 294-4 across 0.2 - 0.4% Table 2: Mechanical properties Train E-module 1 mm/min dry 19700 MPa ISO 527-2 1 mm/min conditioned 19700 MPa Fracture stress 5 mm/min dry 295 MPa ISO 527-2 5 mm/min conditioned 270 MPa Elongation at break 5 mm/min dry 2.0% ISO 527-2 5 mm/min conditioned 2.0% Charpy impact resistance 23 °C dry 78 kJ/ ISO 179-1/1eU 23 °C conditioned 90 kJ/ -30 °C dry 60 kJ/ Charpy 23 °C dry 15 kJ/ Impact strength 23 °C conditioned 14 kJ/ ISO 179-1/1eA -30 °C dry 17 kJ/ Table 3: Thermal properties Heat deflection temperature HDT/A ISO 75 1.8 MPa 230 °C Heat deflection temperature HDT/CISO 75 8 MPa 200 °C Glass transition temperature ISO 11357-2 DSC, 2nd heating 87 °C Melting point ISO 11357-3 DSC, 10K/min 238 °C

Die Parameter von AKROLOY® PARA FGF 50 1 unterscheiden sich nur wenig von den Werten von AKROLOY® PARA GF 50 HU schwarz (8596). Insbesondere ist die Bruchspannung (siehe Tabelle 2) im trockenen Zustand (ISO 527-2:2012 / Prüfgeschwindigkeit: 5 mm/min) beider Werkstoffe völlig identisch und liegt bei 295 MPa. Eine Konditionierung, wobei im gesättigten Zustand bei 23 °C eine nach ISO 62 bestimmte maximale Wasseraufnahme bei nur maximal 3,5 % liegen kann (siehe Tabelle 1), führt dabei vorteilhafterweise bei beiden Werkstoffen zu einem Festigkeitsabfall von nicht mehr als 11 %. Der Tabelle 3 entnehmbare Schmelzpunkt nach ISO 11357-3 (DSC, 10 K/min) prädestiniert beide Werkstoffe für eine Verarbeitung der plastifizierten thermoplastischen polymeren Masse insbesondere im Temperaturbereich von etwa 270 °C bis 300 °C.The parameters of AKROLOY® PARA FGF 50 1 differ only slightly from those of AKROLOY® PARA GF 50 HU black (8596). In particular, the tensile strength (see Table 2) in the dry state (ISO 527-2:2012 / test speed: 5 mm/min) is completely identical for both materials and is 295 MPa. Conditioning, whereby the maximum water absorption in the saturated state at 23 °C, determined according to ISO 62, can be as low as 3.5% (see Table 1), advantageously results in a strength reduction of no more than 11% for both materials. The melting point according to ISO 11357-3 (DSC, 10 K/min), which can be found in Table 3, makes both materials ideal for processing the plasticized thermoplastic polymer mass, especially in the temperature range of approximately 270 °C to 300 °C.

Es hat sich dabei im Sinne einer hohen Bauteilstabilität als günstig erwiesen, wenn das Einspritzen in die Kavität derart - also beispielsweise in der Nähe der Stirnseiten des Formteils 1 - erfolgt, so dass sich die Fasern F im Grundkörper 2 - in einer günstigen Weise für eine später beim Einschrauben durch ein Einschraubwerkzeug auftretende Torsionsbeanspruchung - vorwiegend parallel, d. h. insbesondere bei Glasfasern zu mehr als 50 Prozent, zur axialen Richtung X-X ausrichten. Dies kann beispielsweise durch eine computertomographische Röntgenanalyse nachgewiesen werden. Hierzu ist zu bemerken, dass bei der genannten Beanspruchung zwar durch das Werkzeug ein Torsionsmoment aufgebracht wird, dass jedoch über die im Gewindegang des Schraubteils 1 beim Einschrauben auftretenden Kräfte auch mechanische Axialspannungen entstehen, so dass im maximal belasteten Bereich in der Nähe des Kraftangriffs ein dreiachsiger Spannungszustand mit hohen axialen Kräften auftritt.For high component stability, it has proven advantageous if the injection into the cavity is carried out in such a way—for example, near the end faces of the molded part 1—that the fibers F in the base body 2 align themselves predominantly parallel to the axial direction X-X, i.e., to more than 50 percent in the case of glass fibers, in a manner favorable for the torsional stress that later occurs during screwing in with a screwing tool. This can be verified, for example, by computed tomography X-ray analysis. It should be noted that while a torsional moment is applied by the tool under the aforementioned stress, mechanical axial stresses also arise due to the forces occurring in the thread of the screwing part 1 during screwing in. Therefore, in the area of maximum load near the point of force application, a triaxial stress state with high axial forces occurs.

Die in 3 wiedergegebene perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Formteils 1 veranschaulicht eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung, wonach vorgesehen ist, dass, insbesondere im Bereich eines Stoßes von zwei zum Spritzgießen der Fasern F enthaltenden plastifizierten thermoplastischen polymeren Masse eingesetzten Formhälften, eine streifenförmige axial über die Länge des Gewindes laufende Abflachung 12 des Gewindes 10 vorgesehen ist, so dass ein beim Spritzgießen entstehender Formgrat in dieser Abflachung 12 liegt. Bei der Montage des erfindungsgemäßen Formteils 1 im Grundkörper auftretende axiale Spannungskomponenten erfahren dadurch eine Minimierung, wobei auch signifikante Reibungskräfte beim Ein- oder Herausschrauben weitestgehend vermieden werden.The in 3 The perspective view of the molded part 1 shown here illustrates an advantageous embodiment of the invention, in which it is provided that, in particular in the In the area of a joint between two mold halves used for injection molding the plasticized thermoplastic polymer mass containing fibers F, a strip-shaped flattening 12 of the thread 10 is provided, extending axially along the length of the thread, so that any burr formed during injection molding lies in this flattening 12. This minimizes axial stress components occurring in the base body during assembly of the molded part 1 according to the invention, and also largely avoids significant frictional forces during screwing in or out.

4 veranschaulicht eine bereits erwähnte, im Rahmen der Erfindung bevorzugt zu praktizierende Konstruktion zum Erhalt einer sogenannten Baumwurzelgeometrie für den Freistich FS. Die Konstruktion erfolgt dabei - nicht, wie ebenfalls bekannt durch einen Kreisbogenabschnitt, insbesondere den Abschnitt eines Viertelkreises, sondern - auf folgende Weise: Zunächst wird in einem ersten Schritt eine Konstruktionslinie „a“ erzeugt, die jeweils in einem Winkel µ zum Montageabschnitt MA steht, wobei der Winkel µ insbesondere im Bereich zwischen 30 ° und 60 °, vorzugsweise bei 45 °, liegen kann. Im zweiten Schritt wird eine Konstruktionslinie „D“ erzeugt, die von der Mitte der Hypotenuse des im ersten Schritt gebildeten Dreiecks ausgeht. Diese Konstruktionslinie „b“ wird entweder zum Montageabschnitt MA oder zum Befestigungsabschnitt BA derart geführt, dass wiederum ein Dreieck entsteht. Im dritten Schritt wird eine Konstruktionslinie „c“ erzeugt, die von der Mitte der Hypotenuse des im zweiten Schritt gebildeten Dreiecks ausgeht, wobei auch hier nochmals ein insbesondere gleichschenkliges Dreieck erzeugt wird, wie 4 zeigt. Diese Konstruktionsweise ist an sich bekannt und wird als „Methode der Zugdreiecke“ bezeichnet. In einem abschließenden vierten Schritt werden dann die Endpunkte EP, FP der Konstruktionslinien „c“ und „a“ durch eine Bogenlinie verbunden, welche die im ersten bis dritten Schritt gebildete polygonale Struktur approximativ verrundet und dann die Kontur des Freistichs FS bildet. Hierzu können auch insbesondere mehrere Kreisbögen verwendet werden, die tangential ineinander übergehen. Derartigen Kreisbögen exemplarisch entsprechende Radien sind in 4 mit R1, R2, R3 und R4 bezeichnet. Ebenso ist die Konstruktion nicht auf drei Konstruktionslinien beschränkt, sondern es kann eine beliebige weitere Anzahl hinzugefügt werden, bevorzugt in Abhängigkeit vom Winkel µ. Durch eine derart erzeugte Kontur, die einen Abbau von Kerbspannungen bewirkt, erhöht sich vorteilhafterweise ein Torsionsmoment, dem das erfindungsgemäße Formteil 1 beim Einschrauben in das Bauteil standhält, um bis zu weitere etwa 20 Prozent gegenüber einem Bauteil mit der herkömmlichen einfachen Kreisbogenform. 4 Figure 1 illustrates a previously mentioned construction, preferably to be used within the scope of the invention, for obtaining a so-called tree root geometry for the undercut FS. The construction is carried out—not, as is also known, by means of a circular arc segment, in particular a quarter-circle segment—in the following manner: First, in a first step, a construction line “a” is generated, which is at an angle µ to the mounting section MA, wherein the angle µ can be in particular in the range between 30° and 60°, preferably at 45°. In the second step, a construction line “D” is generated, which originates from the midpoint of the hypotenuse of the triangle formed in the first step. This construction line “b” is led either to the mounting section MA or to the fastening section BA in such a way that another triangle is formed. In the third step, a construction line “c” is generated, which originates from the midpoint of the hypotenuse of the triangle formed in the second step, whereby here again an isosceles triangle is generated, as 4 This construction method is known in itself and is called the "method of draw triangles". In a final fourth step, the endpoints EP and FP of the construction lines "c" and "a" are connected by an arc line, which approximately rounds the polygonal structure formed in the first three steps and then forms the contour of the undercut FS. Several circular arcs that tangentially merge into one another can also be used for this purpose. Examples of such circular arcs with corresponding radii are given in 4 The design is designated by R1, R2, R3, and R4. Likewise, the design is not limited to three design lines; any additional number can be added, preferably depending on the angle µ. Such a contour, which reduces notch stresses, advantageously increases the torsional moment that the inventive component 1 can withstand when screwed into the component by up to approximately 20 percent compared to a component with the conventional simple circular arc shape.

In den 5 und 6 (jeweils mit Stecker 4) sowie 7 und 8 (jeweils in Alleinstellung) sind ein nicht erfindungsgemäßes Formteil 1' und ein erfindungsgemäßes Formteil 1 mit jeweils nicht näher bezeichneten gleichen Innen- und Außendurchmessern sowie mit jeweils gleichen Längen L', L gegenübergestellt. Die apostrophierten Bezugszeichen bezeichnen dabei der Erfindung entsprechende Einzelheiten in der nicht erfindungsgemäßen Ausführung.In the 5 and 6 (each with plug 4) as well as 7 and 8 (Each shown separately) are a non-inventive molded part 1' and a molded part 1 according to the invention, each with identical inner and outer diameters and identical lengths L', L, which are not further specified. The reference numerals denote details corresponding to the invention in the non-inventive embodiment.

Das nicht erfindungsgemäße Formteil 1' ist gemäß der Lehre der WO 2022/136406 A1 konzipiert, wonach das Schraubteil einen hohlzylindrischen und zumindest teilweise aus einer Fasern enthaltenden plastifizierten polymeren Masse spritzgegossenen Grundkörper 2' aufweist, in dem in charakteristischer Weise koaxial zu seinem Innenkanal 3' eine vorzugsweise metallische Einlegehülse EH angeordnet ist. Mit der Erfindung kann auf dieses Merkmal verzichtet werden, wobei bei technologisch einfacher Herstellbarkeit auch bei erhöhter Temperatur eine hohe beanspruchungsgerechte Festigkeit, insbesondere axiale Zugfestigkeit, gewährleistet werden und ein vorzeitiges Versagen unterbunden werden kann.The non-inventive molded part 1' is according to the teaching of WO 2022/136406 A1 The invention is designed in which the screw part has a hollow cylindrical base body 2' injection-molded from a fiber-containing plasticized polymeric mass, in which a preferably metallic insert sleeve EH is arranged coaxially to its inner channel 3'. With the invention, this feature can be dispensed with, while ensuring high stress-appropriate strength, in particular axial tensile strength, even at elevated temperatures, and preventing premature failure, while also enabling simple manufacturing.

Hinsichtlich ihrer Lage koinzidieren das nicht erfindungsgemäße Formteil 1' und das erfindungsgemäße Formteil 1 in der Ebene des Übergangs vom Befestigungsabschnitt BA', BA zum Montageabschnitt MA', MA. Die erfindungsgemäße Gestaltung des Grundkörpers 2 unter Einsatz einer plastifizierten thermoplastischen polymeren Masse, in der das Polymer im nicht plastifizierten Zustand eine Bruchspannung nach ISO 527-2:2012 (Prüfgeschwindigkeit: 5 mm/min) von mindestens 260 MPa aufweist, erlaubt dabei eine Verkürzung der Länge des Befestigungsabschnitts (von LB' auf LB). Dies ermöglicht wiederum eine Verschiebung der Innenkontur in Gegensteckrichtung, derart, dass ein erweiterter, beispielsweise konischer Durchmesserbereich DE' der Innenkontur, der bei einem nicht erfindungsgemäßen Formteil 1' im Bereich des Übergangs vom Befestigungsabschnitt BA' zum Montageabschnitt MA' liegt, in den Montageabschnitt MA des Grundkörpers 2 um einen Betrag, der in 5/6 mit dem Bezugszeichen X gekennzeichnet ist, verschoben werden kann (Durchmesserbereich DE). Er gelangt dadurch insbesondere in den Bereich des flanschartigen Sechskantes der exemplarisch dargestellten Überwurfmutter. Die Wandstärke W im Bereich des Freistichs FS wird auf diese Weise gegenüber dem bekannten Formteil 1' (W' an der Stelle FS') vergrößert, so dass ein zur Montage und/oder Demontage erforderliches Torsionsmoment sowie Kerbfaktoren nicht mehr derart wirken können, dass ein Abreißen im Bereich des Gewindefreistiches FS möglich ist.With regard to their position, the non-inventive molded part 1' and the inventive molded part 1 coincide in the plane of the transition from the fastening section BA', BA to the assembly section MA', MA. The inventive design of the base body 2, using a plasticized thermoplastic polymeric mass in which the polymer has a tensile strength according to ISO 527-2:2012 (test speed: 5 mm/min) of at least 260 MPa in the unplasticized state, allows a reduction in the length of the fastening section (from LB' to LB). This, in turn, enables a shift of the inner contour in the opposite direction of insertion, such that an expanded, for example conical, diameter region DE' of the inner contour, which in a non-inventive molded part 1' lies in the area of the transition from the fastening section BA' to the assembly section MA', is shifted into the assembly section MA of the base body 2 by an amount that is 5 /6, which is marked with the reference numeral X, can be displaced (diameter range DE). This brings it, in particular, into the area of the flange-like hexagon of the exemplary union nut. The wall thickness W in the area of the undercut FS is thus increased compared to the known molded part 1'(W' at position FS'), so that a torsional moment required for assembly and/or disassembly, as well as stress concentration factors, can no longer act in such a way as to cause shearing in the area of the thread undercut FS.

Bei Aufrechterhaltung der Gesamtlänge L', L der Formteile 1', 1, die auf einer konstruktiv nicht zu ändernden Länge der Innenkontur basiert, kann mit der Verkürzung des Befestigungsabschnitts (BA' zu BA) eine Verlängerung des Montageabschnitts (MA' zu MA) einhergehen. Bezeichnenderweise sind in den 6 und 8 die erfindungsgemäßen Befestigungsabschnitte BA (jeweils links im Bild) kürzer als die nicht erfindungsgemäßen Befestigungsabschnitte BA' (jeweils links im Bild in 5 und 7), und die erfindungsgemäßen Montageabschnitte MA (jeweils rechts im Bild von 6 und 8) sind länger als die nicht erfindungsgemäßen Befestigungsabschnitte BA' (jeweils rechts im Bild in 5 und 7).While maintaining the overall length L', L of the molded parts 1', 1, which is based on a length of the inner contour that cannot be structurally altered, shortening the fastening section (BA' to BA) can be accompanied by lengthening the assembly section (MA' to MA). Significantly, in the 6 and 8 The fastening sections BA according to the invention (each on the left in the image) are shorter than the fastening sections BA' according to the invention (each on the left in the image). 5 and 7 ), and the assembly sections MA according to the invention (each on the right in the image of 6 and 8 ) are longer than the non-inventive fastening sections BA' (each on the right in the image in 5 and 7 ).

Während für ein nicht erfindungsgemäßes Formteil 1' ein Verhältnis der Länge LB' des Befestigungsabschnitts BA' zur axialen Gesamtlänge L' (Summe aus LB' und LM' als Länge des Montageabschnitts MA') im Bereich von 60 % bis 80 %, vorzugsweise von etwa 65 %, vorliegt, liegt für ein erfindungsgemäßes Formteil 1 ein Verhältnis der Länge LB des Befestigungsabschnitts BA zur Gesamtlänge L (Summe aus LB und LM als Länge des Montageabschnitts MA') im Bereich von nur 38 % bis 57 %, vorzugsweise von etwa 54 %, vor.While for a non-inventive molded part 1' the ratio of the length LB' of the fastening section BA' to the total axial length L' (sum of LB' and LM' as the length of the mounting section MA') is in the range of 60% to 80%, preferably about 65%, for a molded part 1 according to the invention the ratio of the length LB of the fastening section BA to the total length L (sum of LB and LM as the length of the mounting section MA') is in the range of only 38% to 57%, preferably about 54%.

In 9 bezeichnen die Bezugszeichen T1 und T2 Wanddicken im Grundkörper 2. Die Wanddicke T2 beträgt von jedem Punkt des Gewindefreistiches FS mindestens 70 % der Wanddicke T1 im Befestigungsabschnitt BA, wobei sich die Wanddicke T1 im Befestigungsabschnitt BA vom Grund des Gewindes 10 bis zur den Innenkanal 3 umgebenden Wandung erstreckt. Insbesondere beträgt die Wanddicke T2, die auch der Wandstärke W in 8 entspricht, mindestens 80 %, bevorzugt mindestens 85 % der Wanddicke T1 im Befestigungsabschnitt BA, wobei die Wanddicke T2 sich axial - ausgehend vom Ende des Gewindes 10 - insbesondere über einen Bereich von bis zu mindestens 20 % einer Länge L1 in den Bereich des Montageabschnittes MA erstreckt, bevorzugt bis zu mindestens 25 %, 30 % oder 40 % der Länge L1. Die Länge L1 bezeichnet dabei einen Bereich, in dem der Montageabschnitt MA als - insbesondere mehrkantiger - Flansch ausgebildet ist.In 9 The reference numerals T1 and T2 denote wall thicknesses in the base body 2. The wall thickness T2 is at least 70% of the wall thickness T1 in the fastening section BA from any point of the thread relief FS, wherein the wall thickness T1 in the fastening section BA extends from the root of the thread 10 to the wall surrounding the inner channel 3. In particular, the wall thickness T2, which is also the wall thickness W in 8 The wall thickness T2 corresponds to at least 80%, preferably at least 85%, of the wall thickness T1 in the fastening section BA, wherein the wall thickness T2 extends axially – starting from the end of the thread 10 – in particular over a region of up to at least 20% of a length L1 into the region of the mounting section MA, preferably up to at least 25%, 30% or 40% of the length L1. The length L1 denotes a region in which the mounting section MA is designed as a flange – in particular a multi-sided one.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen, beispielsweise solche mit einem Innengewinde im Innenkanal 3.The invention is not limited to the illustrated embodiments, but also includes all embodiments that have the same effect in the sense of the invention, for example those with an internal thread in the inner channel 3.

Des Weiteren kann der Fachmann zusätzliche vorteilhafte technische Maßnahmen vorsehen, ohne dass der Rahmen der Erfindung verlassen wird. Beispielsweise befindet sich in der dargestellten Ausführung in einem endständigen Halteabschnitt am Außenumfang des Grundkörpers 2 eine insbesondere filigran ausgebildete Außenringwulst 7, an der zur indirekten Halterung und/oder Arretierung des Steckerteils 4 ein in 5 und 6 gezeigter, vorzugsweise ringförmiger Verriegelungskäfig 8 befestigbar, insbesondere aufrastbar, ist, der mit mindestens einem Verriegelungselement 9 auf dem Steckerteil 4 zusammenwirkt. Diese indirekte Halterung und/oder Arretierung kann auf unterschiedliche Art und Weise realisiert werden, wobei bezüglich der Einzelheiten in vollem Umfang auf die EP 0 913 618 B1 verwiesen wird.Furthermore, the person skilled in the art can provide additional advantageous technical measures without departing from the scope of the invention. For example, in the illustrated embodiment, a particularly delicate outer ring bead 7 is located in a terminal retaining section on the outer circumference of the base body 2, on which a [missing element] is attached for the indirect retention and/or locking of the plug part 4. 5 and 6 The shown, preferably ring-shaped, locking cage 8 is attachable, in particular snap-on, and interacts with at least one locking element 9 on the connector part 4. This indirect fastening and/or locking can be implemented in various ways, with full reference to the following for details. EP 0 913 618 B1 is referred.

Die Erfindung ist bislang auch nicht auf die im unabhängigen Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des unabhängigen Anspruchs weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern sind die Ansprüche lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.The invention is not limited to the combination of features defined in independent claim 1, but can also be defined by any other combination of specific features from all disclosed individual features. This means that, in principle, virtually any individual feature of the independent claim can be omitted or replaced by at least one individual feature disclosed elsewhere in the application. Therefore, the claims should be understood merely as a first attempt at formulating an invention.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
Formteil, erfindungsgemäßMolded part, according to the invention
1'1'
Formteil, nicht erfindungsgemäß (7)Molded part, not according to the invention ( 7 )
22
Grundkörper von 1Basic body of 1
2'2'
Grundkörper von 1' (7)Basic body of 1' ( 7 )
33
Innenkanal von 1Inner channel of 1
3'3'
Innenkanal von 1' (7)Inner channel of 1' ( 7 )
44
Steckerteil (5, 6)Plug part ( 5 , 6 )
55
UmfangsdichtungPerimeter seal
66
UmfangsdichtungPerimeter seal
77
Außenringwulst an 2 (8)Outer ring bead at 2 ( 8 )
7'7'
Außenringwulst an 2' (7)Outer ring bead at 2' ( 7 )
88
Verriegelungskäfig für 4 (5, 6)Locking cage for 4 ( 5 , 6 )
99
Verriegelungselement an 4 (5, 6)Locking element at 4 ( 5 , 6 )
1010
Außengewinde in BAExternal thread in BA
10'10'
Außengewinde in BA' (7)External thread in BA' ( 7 )
1212
Abflachung von 10Flattening of 10
a, b, ca, b, c
Konstruktionslinien (4)Construction lines ( 4 )
BABA
Befestigungsabschnitt von 1Fastening section of 1
BA'BA'
Befestigungsabschnitt von 1' (7)Fastening section of 1' ( 7 )
FSFS
Freistich von 1Free cut of 1
DEDE
erweiterte Innenkontur von 1 (Durchmesserbereich)Extended inner contour of 1 (diameter range)
DE'DE'
erweiterte Innenkontur von 1' (7)extended inner contour of 1' ( 7 )
EHEH
Einlegehülse (7)Insert sleeve ( 7 )
EPEP
Endpunkt von c (4)Endpoint of c ( 4 )
FF
FasernFibers
FPFP
Endpunkt von a (4)Endpoint of a ( 4 )
FS'FS'
Freistich von 1' (7)Free cut of 1' ( 7 )
LL
Länge von 1Length of 1
L'L'
Länge von 1' (7)Length of 1' ( 7 )
L1L1
Länge Flanschbereich in MA (9)Length of flange area in MA ( 9 )
LBLB
Länge von BALength of BA
LB'LB'
Länge von BA' (7)Length of BA' ( 7 )
MAMA
Montageabschnitt von 1Assembly section 1
MA'MA'
Montageabschnitt von 1' (7)Assembly section of 1' ( 7 )
R1, R2, R3, R4R1, R2, R3, R4
Kreisbogenradien (4)Circular arc radii ( 4 )
SS
Einsteckrichtung von 4 in 1Insertion direction of 4 in 1
S'S'
Einsteckrichtung von 4 in 1' (7)Insertion direction of 4 in 1' ( 7 )
T1T1
Wanddicke in BAWall thickness in BA
T2T2
Wanddicke von FSWall thickness of FS
WW
Wandstärke von FS (8)Wall thickness of FS ( 8 )
W'W'
Wandstärke von FS' (7)Wall thickness of FS' ( 7 )
XX
Verschiebung 5/6shift 5 /6
X-XX-X
Längsachse von 1, 1'Longitudinal axis of 1, 1'
µµ
Konstruktionswinkel (4)Construction angle ( 4 )

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2022/136406 A1 [0007, 0014, 0017, 0026, 0076]WO 2022/136406 A1 [0007, 0014, 0017, 0026, 0076]
  • WO 2013/092234 A1 [0007]WO 2013/092234 A1 [0007]
  • WO 2009/124994 A1 [0007, 0011, 0014, 0017]WO 2009/124994 A1 [0007, 0011, 0014, 0017]
  • WO 2013/124994 A1 [0007]WO 2013/124994 A1 [0007]
  • DE 10 2010 010 651 A1 [0007]DE 10 2010 010 651 A1 [0007]
  • FR 2903591 A1 [0033]FR 2903591 A1 [0033]
  • EP 0 913 618 B1 [0082]EP 0 913 618 B1 [0082]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • ISO 527-2:2012 [0035, 0048, 0067]ISO 527-2:2012 [0035, 0048, 0067]
  • ISO 527-2:2012 2012 [0040]ISO 527-2:2012 2012 [0040]

Claims (16)

Hohlzylindrisches Formteil (1) mit ringförmigem Querschnitt, wie eine Schraube, eine Mutter, ein Muffenteil, ein Rohrstecker, ein Rohrverbinder oder dergleichen, wobei das Formteil (1) einen hohlzylindrischen Grundkörper (2) mit einem Montageabschnitt (MA) und mit einem in axialer Richtung (X-X) daran angrenzenden Befestigungsabschnitt (BA) aufweist, wobei in einem, insbesondere zur dichtenden Aufnahme eines Steckerteils (4) bestimmtem, Innenkanal (3) des Grundkörpers (2) sich in axialer Richtung Abschnitte mit unterschiedlicher Funktion aneinander reihen, und wobei der Grundkörper (2) mindestens ein Innengewinde und/oder ein Außengewinde (10) trägt und durch Spritzgießen einer Fasern (F) enthaltenden plastifizierten thermoplastischen polymeren Masse hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Polymer der Fasern (F) enthaltenden plastifizierten thermoplastischen polymeren Masse ein solches ist, welches im nicht plastifizierten Zustand eine Bruchspannung nach ISO 527-2:2012 (Prüfgeschwindigkeit: 5 mm/min) von mindestens 260 MPa aufweist.A hollow cylindrical fitting (1) with an annular cross-section, such as a screw, a nut, a socket, a pipe plug, a pipe connector, or the like, wherein the fitting (1) has a hollow cylindrical base body (2) with a mounting section (MA) and with a fastening section (BA) adjoining it in the axial direction (XX), wherein sections with different functions are arranged in an axial direction in an inner channel (3) of the base body (2), which is intended in particular for the sealing reception of a plug part (4), and wherein the base body (2) has at least one internal thread and/or one external thread (10) and is produced by injection molding a plasticized thermoplastic polymeric mass containing fibers (F), characterized in that the thermoplastic polymer of the plasticized thermoplastic polymeric mass containing fibers (F) is one which, in the non-plasticized state, exhibits a tensile strength according to ISO 527-2:2012 (test speed: 5 mm/min) of at least 260 MPa. Formteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer der Fasern (F) enthaltenden plastifizierten thermoplastischen polymeren Masse ein solches ist, welches im nicht plastifizierten Zustand eine Bruchspannung nach ISO 527-2:2012 (Prüfgeschwindigkeit: 5 mm/min) von mindestens 280 MPa, bevorzugt von 300 MPa, aufweist.Molded part (1) according to Claim 1 , characterized in that the polymer of the fiber (F) containing plasticized thermoplastic polymeric mass is one which, in the non-plasticized state, has a tensile strength according to ISO 527-2:2012 (test speed: 5 mm/min) of at least 280 MPa, preferably of 300 MPa. Formteil (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer der Fasern (F) enthaltenden plastifizierten thermoplastischen polymeren Masse ein Polyarylamid (PARA) ist.Molded part (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the polymer of the fiber (F) containing plasticized thermoplastic polymeric mass is a polyarylamide (PARA). Formteil (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyarylamid (PARA) der Fasern (F) enthaltenden plastifizierten thermoplastischen polymeren Masse ein Polykondensat eines aromatischen Diamins und einer aliphatischen Disäure, insbesondere ein Polykondensat einer aliphatischen Disäure mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie Adipinsäure, und eines aromatischen Diamins, wie Xylendiamin, und insbesondere Metaxylendiamin, ist.Molded part (1) according to Claim 3 , characterized in that the polyarylamide (PARA) of the fiber (F) containing plasticized thermoplastic polymeric mass is a polycondensate of an aromatic diamine and an aliphatic diacid, in particular a polycondensate of an aliphatic diacid having 3 to 12 carbon atoms, such as adipic acid, and an aromatic diamine, such as xylenediamine, and in particular metaxylenediamine. Formteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer der Fasern (F) enthaltenden plastifizierten thermoplastischen polymeren Masse ein teilaromatischer und/oder teilkristalliner Kunststoff ist.Molded part (1) according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the polymer of the fiber (F) containing plasticized thermoplastic polymeric mass is a semi-aromatic and/or semi-crystalline plastic. Formteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die plastifizierte polymere Masse einen Volumenanteil an Fasern (F) im Bereich von 2,5 bis 75 Prozent, vorzugsweise einen Masseanteil im Bereich von 30 bis 70 Prozent, insbesondere von 50, 60 oder 65 Masseprozent, an Glasfasern, bevorzugt in einer Ausführung als Flachglasfasern, enthält.Molded part (1) according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the plasticized polymer mass contains a volume fraction of fibers (F) in the range of 2.5 to 75 percent, preferably a mass fraction in the range of 30 to 70 percent, in particular 50, 60 or 65 mass percent, of glass fibers, preferably in an embodiment as flat glass fibers. Formteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (F), insbesondere in einer Ausführung als Glasfasern, bevorzugt in einer Ausführung als Flachglasfasern, eine Länge im Bereich von 0,1 mm bis 10 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,2 mm bis 0,5 mm, aufweisen.Molded part (1) according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the fibers (F), in particular in an embodiment as glass fibers, preferably in an embodiment as flat glass fibers, have a length in the range of 0.1 mm to 10 mm, preferably in the range of 0.2 mm to 0.5 mm. Formteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (F) einen mittleren Durchmesser im Bereich von etwa 3 µm bis 35 µm, vorzugsweise im Bereich von 5 µm bis 20 µm, aufweisen.Molded part (1) according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that the fibers (F) have a mean diameter in the range of about 3 µm to 35 µm, preferably in the range of 5 µm to 20 µm. Formteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) konditioniert ist.Molded part (1) according to one of the Claims 1 until 8 , characterized in that the basic body (2) is conditioned. Formteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere im Bereich eines Stoßes von zwei zum Spritzgießen der Fasern (F) enthaltenden plastifizierten thermoplastischen polymeren Masse eingesetzten Formhälften, eine streifenförmige axial über die Länge des Gewindes laufende Abflachung (12) des Außengewindes (10) vorgesehen ist, so dass ein beim Spritzgießen entstehender Formgrat in dieser Abflachung (12) liegt.Molded part (1) according to one of the Claims 1 until 9 , characterized in that, in particular in the area of a joint between two mold halves used for injection molding containing the fibers (F), a strip-shaped flattening (12) of the external thread (10) is provided, extending axially over the length of the thread, so that a burr formed during injection molding lies in this flattening (12). Formteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengewinde (10) drei bis sechs in axialer Richtung (X-X) hintereinanderliegende Windungen aufweist.Molded part (1) according to one of the Claims 1 until 10 , characterized in that the external thread (10) has three to six turns arranged one behind the other in the axial direction (XX). Formteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Übergang von dem, insbesondere ein Außengewinde (10) tragenden, Befestigungsabschnitt (BA) zu dem sich in axialer Richtung anschließenden Montageabschnitt (MA), der einen größeren Durchmesser als der Befestigungsabschnitt (BA) aufweist und insbesondere als flanschartiger Mehrkant ausgebildet ist, der Grundkörper (2) einen gewindefreien Bereich aufweist, der als Gewindefreistich (FS) bezeichnet wird.Molded part (1) according to one of the Claims 1 until 11 , characterized in that in the transition from the fastening section (BA), which in particular has an external thread (10), to the axially adjoining assembly section (MA), which has a larger diameter than the fastening section (BA) and in particular is designed as a flange-like polygon, the base body (2) has a thread-free area which is referred to as the thread relief (FS). Formteil (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur des Freistichs (FS) nach einer sogenannten Baumwurzelgeometrie unter Anwendung der „Methode der Zugdreiecke“, vorzugsweise mit zusätzlicher Verrundung, gestaltet ist.Molded part (1) according to Claim 12 , characterized in that the contour of the undercut (FS) is designed according to a so-called tree root geometry using the “method of draw triangles”, preferably with additional rounding. Formteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis einer Länge (LB) des Befestigungsabschnitts (BA) zu einer axialen, aus einer Länge (LB) des Befestigungsabschnitts (BA) und einer Länge (LM) des Montageabschnitts (MA) summarisch gebildeten Gesamtlänge (L) im Bereich von 38 % bis 57 %, vorzugsweise bei etwa 54 %, liegt.Molded part (1) according to one of the Claims 1 until 13 , characterized in that the ratio of a length (LB) of the fastening section (BA) to an axial total length (L) formed summarily from a length (LB) of the fastening section (BA) and a length (LM) of the mounting section (MA) is in the range of 38% to 57%, preferably around 54%. Formteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wanddicke (T2) im Bereich eines/des Gewindefreistiches (FS) mindestens 70 %, insbesondere mindestens 80 %, bevorzugt mindestens 85 %, einer Wanddicke (T1) im Befestigungsabschnitt (BA) entspricht, wobei sich die Wanddicke (T1) im Befestigungsabschnitt (BA) vom Grund des Gewindes (10) bis zur den Innenkanal (3) umgebenden Wandung erstreckt.Molded part (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a wall thickness (T2) in the area of a/the thread relief (FS) corresponds to at least 70%, in particular at least 80%, preferably at least 85%, to a wall thickness (T1) in the fastening section (BA), wherein the wall thickness (T1) in the fastening section (BA) extends from the base of the thread (10) to the wall surrounding the inner channel (3). Formteil (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddicke (T2) im Bereich des Gewindefreistiches (FS) - axial ausgehend vom Ende des Gewindes (10) - sich über einen Bereich von bis zu mindestens 20 %, bevorzugt bis zu mindestens 25 %, 30 % oder 40%, einer Länge (L1) im Bereich des Montageabschnittes (MA) erstreckt, in dem der Montageabschnitt (MA) als Flansch ausgebildet ist.Molded part (1) according to Claim 15 , characterized in that the wall thickness (T2) in the area of the thread relief (FS) - axially starting from the end of the thread (10) - extends over a region of up to at least 20%, preferably up to at least 25%, 30% or 40%, of a length (L1) in the area of the assembly section (MA) in which the assembly section (MA) is designed as a flange.
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