用于纤维复合塑料构件的联结元件制造技术

本发明专利技术涉及一种用于集成到纤维织物垫组件中以用于制造纤维复合塑料构件的联结元件，包括带有外边缘区域的盘片，外边缘区域限制内部的连接区域，其中，外边缘区域(21)设有强化纤维，其以突出的纤维线(3)或纤维线束(31)的形式向外延伸。本发明专利技术此外涉及带有至少一个这样的联结元件的纤维复合塑料构件以及用于制造带有至少一个这样的联结元件的纤维复合塑料构件的方法。

Connecting elements for fiber composite plastic components

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于纤维复合塑料构件的联结元件
本专利技术涉及一种根据专利权利要求1的前序部分的用于集成在纤维织物垫组件中以用于制造纤维复合塑料构件的联结元件。本专利技术此外涉及一种根据专利权利要求7的带有这样的联结元件的纤维复合塑料构件以及一种根据专利权利要求11的用于连接多个间隔开处于相叠布置的联结元件的间隔元件。本专利技术此外涉及一种根据专利权利要求15的用于在使用这样的联结元件的情况下制造纤维复合塑料构件的方法。
技术介绍
为了制造由纤维强化的塑料、尤其由碳纤维强化的塑料构成的构件(CFK-构件)，将强化纤维、例如聚丙烯晴纤维扭转并且进一步加工成具有带有以在不同纤维方向的层的不同的织巢(Gelege)的织物垫。该纤维垫被嵌入到塑料基质中并且接下来被硬化。对于塑料基质而言优选地使用环氧树脂(Epoxidharz)，因为其确保在纤维处的非常良好的附着并且由此确保在纤维之间的良好的荷载分布。纤维织物在利用基质树脂浸润之后要么通过手工积层、也就是说以接下来的硬化将树脂浸润的纤维垫定位在模型上，要么还在湿压法中通过硬化在压力加载的模型中加工。在较大件数的情况中，通常借助于树脂传递模塑成型(RTM)法实现制造，在其中将剪裁的纤维垫带到封闭的模型中，其首先被排空，之后以液态树脂填充并且接下来被硬化。为了制造高品质的构件，还使用预浸渍的纤维垫、所谓的预浸垫。该通常作为压延材料(Rollenmaterial，有时称为卷料)以环氧树脂预浸润的垫可直接被剪裁到对于待制造的构件所需的形状中，直至期望的构件厚度相叠定位并且之后在挤压压力和温度的情况下硬化。由纤维强化的塑料构成的构件、尤其CFK构件除了不同寻常的机械特征如拉伸强度、弹性和刚性之外在极其小的厚度的情况下还具有高的耐腐蚀性和非常低的热膨胀性，因此该材料在航空和航天科技中以及在汽车制造中越来越有意义。为了将CFK构件与另外的构件相连接，常常使其设有孔以用于穿引螺钉或铆钉，孔要么通过冲压要么通过钻孔来带入。由此在CFK构件处在孔眼部位处产生弱化部，由此由于在孔眼处的断裂或撕裂存在螺钉或铆钉连接的失效的危险。由于纤维复合材料的基质优势，在压力荷载的情况中纤维复合物的孔壁强度非常小。塑料基质具有的任务是，支撑纤维并且将力导引到纤维中、纤维之间并且从层导引至层。由于压力荷载，垂直于纤维的应力和剪应力提高。由于在该方向上的小的强度，引起基质或纤维基质连结的早的失效。
技术实现思路
这里本专利技术实现补救。本专利技术所基于的任务是，提供一种用于集成到纤维织物垫组件中以用于制造纤维复合塑料构件的联结元件，其实现CFK构件的可靠的铆钉连接、螺栓连接或螺钉连接。根据本专利技术通过带有专利权利要求1的特征部分的特征的联结元件来解决该任务。利用本专利技术提供一种用于集成在纤维织物垫组件中以用于制造纤维复合塑料构件的联结元件，其实现CFK构件的可靠的铆钉连接、螺钉连接或螺栓连接。通过布置盘片，在其外边缘区域中布置有以突出的纤维线的形式向外延伸的强化纤维或强化纤维束、尤其碳纤维或碳纤维束(Carbonbaserbündel)，通过将该纤维线(Fahrerfaden)带入到纤维织物垫塑料基质复合物中实现该盘片的集成。在构件硬化之后于是将联结元件经由纤维线集成到该构件中。该联结元件的操纵，例如通过钻孔的带入连同紧接着的螺栓或铆钉的穿引如此不引起CFK原料的直接弱化，由此实现高的孔壁强度。优选地，盘片是金属盘片。在本专利技术的改进方案中，通过带入到盘片中的孔引导纤维和/或纤维束，其优选地环绕地与盘片外边缘间隔开地布置。由此实现纤维或纤维束与盘片的可靠的连接。在本专利技术的设计方案中，盘片的连接区域具有用于穿引螺栓或铆钉的钻孔。连接区域还可直接构造有例如以螺栓、螺纹螺栓或还有铆钉件或螺母的形式的连接件。在本专利技术的改进方案中，至少一个联结元件已经被织入到纤维垫中、尤其用于制造纤维复合塑料构件的碳纤维垫中。由此进一步简化联结元件到待制造的构件中的集成。在此，该纤维垫优选地构造成预浸垫。本专利技术另外基于的任务在于，提供一种纤维复合塑料构件，包括嵌入到塑料基质中的纤维垫组件，在其中实现与另外的构件、尤其CFK构件的可靠的铆钉、螺钉或螺栓连接。根据本专利技术，该任务通过如下方式来解决，即布置有至少一个前述类型的联结元件，其纤维线布置在至少一个纤维垫中或也布置在两个纤维垫之间。在此，至少一个联结元件的连接区域优选地不嵌入到塑料基质中。由此，在纤维复合塑料构件硬化之后通过集成的联结元件在不损坏纤维复合塑料构件的情况下实现铆钉连接、螺钉连接或还有螺栓连接。在本专利技术的改进方案中，将至少两个纤维垫间隔开相叠布置地嵌入到塑料基质中，该纤维垫分别具有至少一个联结元件，其连接区域具有钻孔，其中，至少两个纤维垫的至少一个联结元件的钻孔彼此对齐布置，并且其中，间隔元件如此通过纤维垫的联结元件的彼此对齐布置的钻孔来引导，使得每个纤维垫的联结元件彼此间隔开地放置在间隔元件的外周面上。由此在以三明治结构形式构建的纤维复合塑料构件的情况中实现多个联结元件到构件结构的各个层中的集成，由此获得经由各个联结元件直接到不同平面中的力引入。通过间隔元件的穿引获得到各个联结元件(Einschlusselement)中的均匀的力引入。优选地，间隔元件的周面至少局部构造成锥形和/或阶梯形。由此实现各个联结元件的间隔开的布置。在此，间隔元件可套管形地构造。由此通过间隔元件实现螺栓或还有螺钉的穿引以用于连接纤维复合塑料构件与另外的构件。在本专利技术的另一构造方案中在间隔元件处布置有尤其以螺母或螺栓、优选地螺纹螺栓形式的连接件。由此获得间隔元件作为连接件的功能连同经由布置在间隔元件上的联结元件到纤维复合塑料构件的各个平面中的均匀的力引入。本专利技术的对象此外是用于连接多个间隔开处于相叠布置的、具有至少一个设有钻孔的联结元件的用于制造纤维复合塑料构件、尤其CFK构件的纤维垫的间隔元件，其中，间隔元件具有用于容纳至少两个具有缺口、尤其具有钻孔的联结元件的穿入区段，该穿入区段沿着其纵向中轴线走向具有减小的直径。在此，减小的直径可以要么通过穿入区段的锥形走向的构造和/或通过带有凸肩的构造的区段的阶梯式变细来构造。在本专利技术的改进方案中，尤其以螺母或螺栓、优选地螺纹螺栓形式的连接件构造到间隔元件处。由此间隔元件同时可被用作用于连接纤维复合塑料构件与另外的构件的连接器件。在本专利技术的设计方案中，盘片联结到阶梯形和/或锥形构造的穿入区段处，其优选地设有强化纤维或强化纤维束、尤其碳纤维或碳纤维束，其以突出的纤维线的形式向外延伸。由此实现间隔元件经由盘片到纤维织物垫组件中的集成，其中，在间隔元件上可彼此间隔开地布置有集成到纤维复合塑料构件结构的另外的层中的联结元件。本专利技术此外所基于的任务是，提供用于制造纤维复合塑料构件的方法，其实现制造的构件与另外的构件的可靠的铆钉、螺钉或螺栓连接。根据本专利技术通过带有专利权利要求15的特征的方法来解决该任务。通过首先将至少一个联结元件的纤维线织入到纤维垫中或还置于两个纤维垫之间并且紧接着将至少一个纤维垫以至少一个联结元件的纤维线嵌入到塑料基质中，在嵌入在塑料基质中的组件的紧接着的硬化之后在没有CFK原料的过量负荷的情况下通过联结元件实现可靠的连接。在将纤维垫嵌入到塑料基质的情况下还应包括纤维线在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于集成到纤维织物垫组件中以用于制造纤维复合塑料构件的联结元件，包括带有外边缘区域的盘片，所述外边缘区域限制内部的连接区域，其特征在于，所述外边缘区域(21)设有强化纤维，其以突出的纤维线(3)或纤维线束(31)的形式向外延伸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.12.06 EP 17205594.91.一种用于集成到纤维织物垫组件中以用于制造纤维复合塑料构件的联结元件，包括带有外边缘区域的盘片，所述外边缘区域限制内部的连接区域，其特征在于，所述外边缘区域(21)设有强化纤维，其以突出的纤维线(3)或纤维线束(31)的形式向外延伸。2.根据权利要求1所述的联结元件，其特征在于，所述盘片(2)是金属盘片。3.根据权利要求1或2所述的联结元件，其特征在于，所述纤维线(3)和/或纤维线束(31)通过被带入到所述盘片(2)中的孔(22)来引导，其优选地环绕地与所述盘片外边缘间隔开地布置。4.根据前述权利要求中任一项所述的联结元件，其特征在于，所述盘片(2)的连接区域(23)具有钻孔(23)或连接件，其优选地以螺栓、螺母或铆钉件的形式来构造。5.一种用于制造纤维复合塑料构件(5)的纤维垫、尤其碳纤维垫，其特征在于，至少一个根据前述权利要求所述的联结元件(1)被带入到所述纤维垫中，所述联结元件优选地被织入到所述纤维垫中。6.根据权利要求5所述的纤维垫，其特征在于，其构造成预浸纤维垫。7.一种纤维复合塑料构件，包括被嵌入到塑料基质中的纤维垫组件(51)，其特征在于，布置有至少一个根据权利要求1至4中任一项所述的联结元件(1)，其纤维线(3)布置在至少一个纤维垫中和/或在两个纤维垫之间。8.根据权利要求7所述的纤维复合塑料构件，其特征在于，所述至少一个联结元件(1)的连接区域(23)不被嵌入到所述塑料基质中。9.根据权利要求7或8所述的纤维复合塑料构件，其特征在于，至少两个根据权利要求5或6所述的纤维垫间隔开和/或两个纤维垫组件(51)相叠布置地嵌入到塑料基质中，所述纤维垫或纤维垫组件(51)分别具有至少一个联结元件(1)，其连接区域具有钻孔，其中，至少两个纤维垫或纤维垫组件(51)的至少一个联结元件(1)的所述钻孔(24)彼此对齐地布置，并且其中，间隔元件(4)如此通过所述纤维垫或纤维垫组件(51)的联结元件(1)的彼此对齐布置的钻孔(24)被引导，使得每个纤维垫或纤维垫组件(51)的联结元件(1)彼此间隔开地放置在所述间隔元件(4)的外周面上，其中，所述间隔元件(4)的周面优选地构造成至少局部锥形的和/或阶梯形的。10.根据权利要求9所述的纤维复合塑料构件，其特征在于，所述间隔元件(4)构造...

【专利技术属性】
技术研发人员：T乌尔里克肯霍尔姆，D布洛门坎普，
申请(专利权)人：皇家内德史罗夫控股股份公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL