复合接头制造技术

一种用于连接彼此大体上布置成直角的第一和第二部件的接头，其包括：凸缘部，其沿第一方向延伸且具有适于与第一部件接触的第一连接表面，并且具有由第一插入件的孔形成的至少一个第一连接孔；和基部，其在垂直于第一方向的第二方向上延伸且具有适于与第二部件接触的第二连接表面，并且具有由第二插入件的孔形成的至少一个第二连接孔。第一插入件通过连续纤维束的一个或多个环连接到第二插入件，连续纤维束的一个或多个环围绕第一插入件的径向外表面的一部分缠绕并且围绕第二插入件的径向外表面的一部分缠绕，其中连续纤维束大致沿第一方向在接头的凸缘部内延伸，并且大致沿第二方向在基部内延伸，并且遵循在凸缘部与基部之间过渡区内的弯曲路径。

Composite joint

A joint for connecting the first and second components, which are generally arranged at right angles to each other, includes a flange portion extending in a first direction and having a first connecting surface suitable for contact with the first component, and having at least one first connecting hole formed by a hole in the first insertion member; and a base, which is perpendicular to the first component. A second connection surface extending in the second direction in one direction and having a second connection surface suitable for contact with the second component, and having at least one second connection hole formed by a hole in the second insert. The first insert is connected to the second insert by one or more rings of the continuous fiber bundle, one or more rings of the continuous fiber bundle are wound around a portion of the radial outer surface of the first insert and around a portion of the radial outer surface of the second insert, where the continuous fiber bundle is roughly in the first direction of the joint. The flange extends within the base, and extends roughly in the second direction, and follows a bending path in the transition zone between the flange and the base.

【技术实现步骤摘要】
复合接头
本专利技术总体涉及连接器领域，并且特别涉及一种由在垂直平面中具有连接孔的纤维增强聚合物材料制成的接头。
技术介绍
用于连接两个或多个构件的成角度的接头或支架在本领域中是众所周知的。当意图连接通常彼此垂直的表面时，这样的接头/支架通常具有基本上L形或基本上T形的几何形状。在重量和强度是重要考虑因素的航空航天应用中，复合材料越来越多地用于接头的制造。由US8925880已知一种复合L形接头的示例。该接头通过将预浸渍的纤维以织物或垫子的形式放置到具有特定几何形状的模具中而制成。接头包括基本上彼此垂直的两个部分，其中设有连接孔。其中一部分在其内侧具有凹形弯曲轮廓，由此设置在该部分中的一个或多个孔具有径向于曲率的轴线。在US9447802中公开了一种具有三个设有连接孔的分支的T形接头的示例。分支由纤维增强的热塑性或热固性基质模制而成，并且从接合区径向延伸。接合区具有横向的横截面，呈具有凹形侧的多边形的形状。还有改进的空间。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于连接通常彼此成直角布置的第一和第二部件的接头。所述接头包括沿第一方向延伸的凸缘部和沿大致垂直于第一方向的第二方向延伸的基部，其中凸缘部和基部的主体由模制纤维复合材料制成。凸缘部具有由布置在凸缘部的主体中的第一中空插入件形成的第一连接孔，由此第一插入件的孔适于接收用于将凸缘部连接到第一部件的紧固件元件。类似地，基部具有由布置在基部的主体中的第二中空插入件形成的第二连接孔，由此第二插入件的孔适于接收用于将基部连接到第二部件的紧固件元件。根据本专利技术，接头还包括围绕第一和第二插入件的径向外表面的一部分环绕的连续纤维束。连续纤维束在接头的凸缘部内大致在第一方向上延伸，并且在基部内大致在第二方向上延伸，并且遵循在凸缘部和基部之间的过渡区内的弯曲路径。在使用接头时，作用在第一和第二部件之一上的力通过接头经由第一和第二连接孔传递到另一部件。因此，通过使用连续纤维束将孔互连，纤维增强件位于载荷路径上并与之对齐，从而使接头在最需要的地方提高了强度和刚度。此外，连续纤维束在凸缘部和基部之间的过渡区中所遵循的弯曲路径产生最佳拉伸载荷路径，从而允许拉伸力被连续纤维束承担，而压缩载荷被模制的主体承担。为了提高使用中的接头的强度，沿横向方向在连续纤维束上施加压缩力是有利的。在优选实施例中，接头形成连接支架的一部分，该连接支架包括垫圈，该垫圈具有用于接收紧固件元件的杆的通孔，该通孔与基部中的第二连接孔对齐。垫圈的上表面可以是平坦的以接收例如紧固件元件的头部。当紧固件例如被拧入第二部件时，垫圈的下侧在接头的基部的上表面上施加夹紧力。为了在过渡区中的连续纤维束上沿横向方向施加压缩力，接头的上表面优选具有凹部，并且垫圈的下侧在接头的基部和凸缘部之间的过渡区具有相应的凸出部分。在一实施例中，在共享共同的曲率中心的意义上，垫圈和接头的凸出部分和凹入部分的曲率分别匹配连续纤维束在过渡区中所遵循的路径的曲率。优选地，所述基部的上表面具有凹入的凹部，由此第二连接孔通常位于凹入的凹部的最下区域，并将基部分隔成第一侧和第二侧。基部的凸缘侧将被指定为第一侧；远离凸缘的一侧将被指定为第二侧。通过允许连续纤维束延伸到基部的第二侧中，在第二连接孔的顶部水平上方，可以进一步提高接头的强度。合适地，基部的上表面包括在基部的第二侧的第二凹入部分。在有利的实施例中，连续纤维束遵循基部的第二侧内的弯曲路径，该弯曲路径与第二凹入部分共享曲率中心。可以理解的是，垫圈的下侧适当地成形为与第二凹入部分配合，以在基部的第二侧内的连续纤维上沿横向方向施加压缩力。为了将连续纤维束引导在期望的弯曲路径中，第二插入件的径向外表面可以成形为在第二连接孔的第一侧和第二侧处朝向基部的上表面弯曲。在一实施例中，第二插入件的径向外表面设置有用于在缠绕过程期间保持和引导纤维束的至少一个凹槽或凹部或边缘。优选地，第一插入件的径向外表面同样设有至少一个凹槽或凹部。在一示例中，插入件在外表面中具有凹槽，其宽度基本上等于纤维束的尺寸。通常，纤维束具有0.5-1.5mm的直径。在缠绕过程期间，纤维束围绕凹槽缠绕，这有助于保持纤维束到位，从而有利于预张紧。纤维束的附加环可围绕保持在凹槽中的环缠绕。在其他示例中，中空插入件的径向外表面被粗糙化。为了促进连续纤维束在横向方向上的压缩，当垫圈被夹持在接头上时，第二插入件可以由例如刚度近似等于或小于纤维束在横向方向上的刚度的聚合物材料制成。这确保了即使纤维束的环完全保持在第二插入件的凹陷表面内，例如在上边缘和下边缘之间，仍发生纤维束的压缩。第二插入件也可以由更坚硬的材料制成，比如陶瓷或轻质金属。在这种情况下，第二插入件被适当地设计成能够夹紧纤维束。例如，径向外表面可以仅具有用于引导和保持纤维束的上边缘。在一些实施例中，基部的上表面中的凹入凹部具有对称线，使得凹部的曲率在第二连接孔的任一侧相等。在其他实施例中，在第二连接孔的任一侧的曲率可以不同。例如，凹部可以在第一侧(凸缘侧)比在第二侧更弯曲。垫圈的凸出下侧在其通孔的任一侧也可以具有相同或不同的曲率。垫圈可以由金属材料、陶瓷材料、聚合物材料或复合聚合物材料制成。在一些实施例中，垫圈是独立的部件。在其他实施例中，垫圈连接到基部的上表面，以形成整体组件。在一示例中，垫圈由纤维增强聚合物材料模制而成，并且在接头的主体已经围绕插入件和连续纤维束模制之后，在固化过程中连接到接头。换句话说，垫圈和接头主体的材料在一个过程中被固化，使得两种材料之间存在分子链结合。通常，固化过程涉及施加热量。在其他示例中，垫圈可以通过使用粘合剂而结合到接头。接头的主体可以由片状模塑料(SMC)、块状模塑料(BMC)、长纤维热塑性塑料(LFT)、直接长纤维热塑性塑料制成。其他聚合物复合材料也可以使用。连续纤维束是一束纤维，其可以由干纤维束、浸渍纤维束或浸渍复合带组成。用于连续纤维束的合适材料的示例包括碳、芳族聚酰胺、玻璃和高密度聚乙烯(HDPE)。有利的是，取决于所需的性质，不同类型的纤维可以结合在连续纤维束内。例如，可以选择诸如的芳族聚酰胺纤维来响应冲击载荷而提供能量吸收和安全性。可以选择高模量碳纤维以增强刚度。可替代地或另外，还可以选择高强度碳纤维来增加强度和承载能力。可以理解的是，纤维的类型、连续纤维束中的纤维的数量以及围绕第一和第二插入件的环的数量根据所涉及的应用载荷来选择。在一些实施例中，接头基本上是L形的。在其他实施例中，接头基本上是T形的，并且包括中央凸缘部。基部具有第一部分和第二部分，它们从中央凸缘部沿相对的基本垂直的方向延伸。如上所述，由第二中空插入件形成的连接孔设置在第一和第二部分中的每一个中，并且通过使用连续纤维束来连接到凸缘部中的第一中空插入件。接头的凸缘部可以包括由具有垂直于第一部件的连接表面的孔轴线的第一中空插入件形成的一个或多个连接孔。类似地，L形接头的基部或T形接头的基部的第一和第二部分可以包括由具有垂直于第二部件的连接表面的第二孔轴线的第二中空插入件形成的一个或多个连接孔。具有第二孔轴线的每个第二插入件通过使用连续纤维束连接到具有第一孔轴线的至少一个第一插入件，所述连续纤维束围绕插入件的径向外表面缠绕并且遵循在凸缘部和基部之间的过渡区中的弯曲路径。本专利技术进一步限定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于连接彼此大体上布置成直角的第一部件和第二部件的接头(110、210)，其中，所述接头包括：‑凸缘部(112、212)，其沿第一方向(x)延伸且具有适于与所述第一部件接触的第一连接表面(112s、212s)，并且其具有由第一插入件(213'、213”)的孔形成的至少一个第一连接孔(113)；和‑基部(115、215)，其在垂直于第一方向的第二方向(y)上延伸且具有适于与所述第二部件接触的第二连接表面(115s、215s)，并且其具有由第二插入件(216'、216”)的孔形成的至少一个第二连接孔(116)，其中，所述接头的主体由围绕所述第一插入件和第二插入件模制的纤维增强聚合物材料制成，其特征在于，所述第一插入件(213'、213”)通过连续纤维束(130、230)的一个或多个环连接到所述第二插入件(216'、216”)，所述连续纤维束的一个或多个环围绕第一插入件(213'、213”)的径向外表面(213s)的一部分缠绕并且围绕第二插入件(216'、216”)的径向外表面(216s)的一部分缠绕，其中，所述连续纤维束大致沿第一方向(x)在所述接头的凸缘部(112、212)内延伸，并且大致沿第二方向(y)在所述基部(115、215)内延伸，并且遵循在所述凸缘部与基部之间过渡区(118、218)内的弯曲路径。...

【技术特征摘要】
2017.03.03 DE 102017203477.71.一种用于连接彼此大体上布置成直角的第一部件和第二部件的接头(110、210)，其中，所述接头包括：-凸缘部(112、212)，其沿第一方向(x)延伸且具有适于与所述第一部件接触的第一连接表面(112s、212s)，并且其具有由第一插入件(213'、213”)的孔形成的至少一个第一连接孔(113)；和-基部(115、215)，其在垂直于第一方向的第二方向(y)上延伸且具有适于与所述第二部件接触的第二连接表面(115s、215s)，并且其具有由第二插入件(216'、216”)的孔形成的至少一个第二连接孔(116)，其中，所述接头的主体由围绕所述第一插入件和第二插入件模制的纤维增强聚合物材料制成，其特征在于，所述第一插入件(213'、213”)通过连续纤维束(130、230)的一个或多个环连接到所述第二插入件(216'、216”)，所述连续纤维束的一个或多个环围绕第一插入件(213'、213”)的径向外表面(213s)的一部分缠绕并且围绕第二插入件(216'、216”)的径向外表面(216s)的一部分缠绕，其中，所述连续纤维束大致沿第一方向(x)在所述接头的凸缘部(112、212)内延伸，并且大致沿第二方向(y)在所述基部(115、215)内延伸，并且遵循在所述凸缘部与基部之间过渡区(118、218)内的弯曲路径。2.根据权利要求1所述的接头，其中，所述凸缘部(112、212)包括相邻的第一插入件(213'、213”)，并且/或者所述基部(115、215)包括相邻的第二插入件(216'、216”)，并且其中，所述第一插入件中的每一个经由所述连续纤维束(130、230)的一个或多个环连接到所述第二插入件中的每一个，所述连续纤维束遵循所述过渡区(118、218)中的弯曲路径。3.根据权利要求1或2所述的接头，其中，当在垂直于所述第一和第二方向(x、y)的第三方向(z)上观察时，所述接头的基部(115、215)的与所述第二连接表面(115s、215s)相对的上表面(117、217)具有凹形轮廓，并且其中，在所述基部的凸缘侧，所述基部的凹形上表面(117、217)具有第一曲率，其曲率中心与过渡区(118、218)中的连续纤维束(130、230)遵循的弯曲路径的曲率中心一致。4.根据权利要求1或2所述的接头，其中，在远离所述凸缘部(112、212)的基部(115、215)的第二侧，所述基部的凹形上表面(117、217)具有第二曲率，并且其中，所述连续纤维束(130、230)延伸到所述第二侧中，遵循具有与所述第二曲率的曲率中心一致的曲率中心的弯曲路径。5.根据权利要求4所述的接头，其中，所述连续纤维束(130、230)延伸到所述基部(115、215)的第二侧中，超过所述基部的凹形上表面(117)上的所述第二连接孔(116)的顶部水平(119)。6.根据权利要求3或4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：R沙克，范继盈，
申请(专利权)人：斯凯孚公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE