在兩個構件之間的連接和用于連接兩個構件的方法
【專利摘要】本發明涉及一種在兩個構件(1、2)之間的連接，其中，所述兩個構件(1、2)具有帶有成型輪廓的插接部段，所述插接部段能夠內外嵌套地相互插接，其特征在于，所述兩個構件(1、2)的插接部段在重疊區域(d1)內內外嵌套地相互插接，并且所述兩個構件(1、2)的卷繞區域(d2)被由纖維強化塑料構成的卷繞件(3)所圍繞，所述卷繞區域至少局部地與所述重疊區域(d1)相重合；本發明還涉及用于連接兩個構件的方法。
【專利說明】在兩個構件之間的連接和用于連接兩個構件的方法
[0001]本發明涉及一種在兩個構件之間的連接，其中，所述兩個構件具有帶有成型輪廓的插接部段，所述插接部段能夠內外嵌套地相互插接，并且本發明還涉及一種用于連接兩個構件的方法，其中，所述兩個構件具有帶有成型輪廓的插接部段，所述插接部段能夠內外嵌套地相互插接。
[0002]這種類型構件的簡單的相互交錯插接通常不能形成穩定的連接，因此已知在連接區域附加地使用粘接、焊接、鉚接或者螺栓連接。尤其當所述兩個構件之一由纖維強化塑料或者由其它材料構成時，還需要其它的連接方法，例如使用作為連接件的嵌入件或法蘭。但是，由此需要單獨的事先制成的連接件。首先當所述兩個構件或者構件和連接件由不同的材料制成時，已知的連接通常是不能滿足要求的，因為會導致構件不同的熱膨脹率和不同的腐蝕程度。
[0003]用于連接兩個由纖維強化塑料構成的桿件的方法例如由DE3508644A1所公開。在這種方法中，將要連接的桿的端部傾斜，并且在該端部上相互對齊地粘接。
[0004]EP0059163A1公開了一種在由纖維強化塑料構成的空心軸和金屬件之間的連接，其中，所述金屬件具有內環，該內環貼靠在空心軸的內壁上，并且使用作為外環的另一金屬環，使得由纖維強化塑料構成的空心軸在兩個金屬環之間被壓緊。通過首先兩個環的外環貼在軸上，然后將軸連同外環一起熱壓配合在內環上，從而形成連接。
[0005]因此，已知的連接方式中部分地不那么可靠，并且其它的在制造過程中是復雜的和昂貴的。
[0006]本發明所要解決的技術問題在于，在所述方面改進在所述類型的兩個構件之間的連接，和提供一種尤其經濟地和簡單地被制造的連接。此外，本發明所要解決的技術問題還在于，提供一種用于所述類型的兩個構件的連接的方法。
[0007]所述技術問題的解決方案通過一種在兩個構件之間的連接所解決，其中，所述兩個構件具有帶有成型輪廓的插接部段，所述插接部段能夠內外嵌套地相互插接，其中，所述兩個構件的插接部段內外嵌套地相互插接重疊區域內，并且所述兩個構件的卷繞區域被由纖維強化塑料構成的卷繞件所圍繞，所述卷繞區域至少局部地與重疊區域相重合。
[0008]此外，根據本發明的技術問題通過一種用于連接兩個構件的方法所解決，其中，所述兩個構件具有帶有成型輪廓的插接部段，所述插接部段能夠內外嵌套地相互插接，所述方法包括以下方法步驟:
[0009]-所述兩個構件的兩個插接部段內外嵌套地相互插接重疊區域中，
[0010]-所述兩個構件的卷繞區域被由纖維強化塑料構成的卷繞件所圍繞，所述卷繞區域至少局部地與重疊區域相重合
[0011 ]-將卷繞件的基質材料在工具內固化。
[0012]所述兩個構件根據本發明在其插接部段上內外嵌套地相互插接。因為所述插接部段能夠內外嵌套地相互插接，所述兩個構件必須具有帶有相近尺寸的相似成型輪廓，例如具有相近的直徑，所述成型輪廓能夠優選被設計為封閉的圓形、矩形或者方形的成型輪廓。此外，所述兩個構件借助纖維強化塑料而被圍繞，其中，所述卷繞件的區域至少局部地在構件的部段內，在該部段內成型輪廓也是相互重疊的。優選至少全部重疊區域也被卷繞。
[0013]在此，纖維強化塑料的纖維材料能夠優選由無機的或者有機的強化纖維所構成，例如由玻璃纖維、合成纖維、芳香尼龍纖維、碳纖維、植物纖維、礦物纖維或者混合物所構成，例如以纖維繩、纖維織物、纖維編織物、纖維針織物和/或纖維羊毛的形式存在。
[0014]纖維強化塑料的基質材料能夠是熱固性或者熱后可塑性的基質，例如聚丙烯、硫化聚苯醚、聚醚酮或者環氧樹脂，或者是彈性橡膠，例如橡膠或者聚氨酯。
[0015]本發明的改進方案由從屬權利要求、說明書以及附圖給出。
[0016]例如，根據本發明的連接能夠有利的被使用在，當所述兩個構件中的至少一個由纖維強化塑料構成時。特別優選所述兩個構件都由纖維強化塑料構成。因為不僅一個或者兩個構件還有卷繞件都由纖維強化塑料構成，所以能夠避免由不同材料所引起的問題，例如不同的熱膨脹率和接觸腐蝕程度。
[0017]在所述連接方式的優選實施例中，所述兩個構件中的至少一個在卷繞區域內具有至少一個成型部，從而由纖維強化塑料構成的卷繞件形狀配合地與所述成型部相連接。因此，作為對力傳遞的分力的補充，還實現穩定的形狀配合，通過這種形狀配合尤其可避免沿著所述兩個構件的相互插入的軸線發生滑出。以這種方式，卷繞件的基質和纖維優選在成型部內抵抗沿著構件軸線的作用力。
[0018]在此，所述至少一個成型部優選是在至少一個構件的封閉成型輪廓的外周方向上卷繞的縮窄部、階梯部或者槽，還尤其是卷繞的溝紋。因此，在構件的縱向方向上實現形狀配合。
[0019]優選能夠如此設計所述成型部，使得作為沿縱向的形狀配合的補充或備選，實現抗扭的、也就是橫向于構件縱向的形狀配合。
[0020]在一種實施方式中，根據本發明的連接包括具有插接部段的第三構件，其中，所述第三構件的插接部段在重疊區域內內外嵌套地相互插接，并且所述第三構件的卷繞區域被由纖維硬化塑料構成的卷繞件所圍繞，所述卷繞區域至少局部地與重疊區域相重合。通過根據本發明的與第三構件的連接例如能夠構造由三個構件組成的穩定T型連接。在此，所有三個構件特別優選分別具有至少一條軸向溝紋，它們形狀配合地圍繞。
[0021]根據本發明，T型連接或者X型連接還能夠只由兩個構件所構成。在此，第一構件優選具有至少一個側向開口，并且第二構件的端部例如成直角地插入第一構件的開口中。第一構件的開口和第二構件的端部隨后構成插接部段。由此構成重疊區域，使得第二構件的端部插入第一構件中。第一構件能夠優選具有在開口的兩側軸向卷繞的成型部，第二構件在靠近它插入的端部處具有另一軸向卷繞的成型部。由纖維強化塑料構成的卷繞件和卷繞區域因此有利地形狀配合地遮蓋全部三個成型部。
[0022]上述根據本發明的方法用于形成根據本發明的連接，該方法包括至少以下步驟:
[0023]-所述兩個構件的兩個插接部段內外嵌套地相互插接重疊區域中，
[0024]-所述兩個構件的卷繞區域被由纖維強化塑料構成的卷繞件所圍繞，所述卷繞區域至少局部地與重疊區域相重合
[0025]-將卷繞件的基質材料在工具內固化。
[0026]在此，卷繞件能夠包括纖維材料，在卷繞的時刻卷繞件能夠已經包含基質材料，SP設計為預浸潰的半成品(所謂的預浸料坯)。因此，不能夠在較晚的時間點時對卷繞件添加基質材料。
[0027]在用于連接兩個構件的方法的實施方式中，卷繞件在卷繞的時刻是沒有基質材料的干燥纖維材料。在卷繞構件之后，在這種情況下向纖維材料中加入基質材料。
[0028]基質材料優選在卷繞完成后在工具內被注入或者灌入纖維材料中。
[0029]下面結合附圖示例性地描述本發明。
[0030]圖1示出根據本發明的方法的第一步驟的3D示意圖，
[0031]圖2示出根據本發明的方法的第二步驟的3D示意圖，
[0032]圖3示出根據本發明的方法的第三步驟的3D示意圖，
[0033]圖4示出根據本發明的在兩個具有圓形成型輪廓的構件之間的連接的3D示意圖，
[0034]圖5示出在根據本發明的連接中使用具有三角形成型輪廓的構件的3D示意圖，
[0035]圖6示出在根據本發明的連接中使用具有空腔成型輪廓的構件的3D示意圖，
[0036]圖7示出根據本發明的在兩個具有矩形成型輪廓的構件之間的連接的三維剖視圖，
[0037]圖8示出根據本發明的在成T型件的三個構件之間的連接的三維剖視圖。
[0038]在圖1至3中示出根據本發明的用于連接兩個構件I和2的方法，其中，所述兩個構件I和2具有插接部段，這些插接部段能相互交錯插入。所述構件能夠在此具有特意成型的插接部段，或者也如圖所示，如此設計為整體，使得這些插接部段能夠內外嵌套地相互插接。
[0039]圖1在此示出第一方法步驟，在該步驟中所述兩個部件I和2的兩個插接部段相互交錯插入重疊區域dl中。重疊區域dl沿著相互交錯插入的方向比設定的卷繞區域d2要短，重疊區域dl是卷繞區域d2的部分區域。在所述兩個構件I和2上繞著插接部段的成型輪廓構造成型部4，該成型部被設計為具有傾斜側壁的凹槽。該凹槽在所述兩個構件I和2上位于重疊區域dl外，但是在卷繞區域d2內。
[0040]在圖2中示出另一方法步驟，在該方法步驟中，所述兩個構件I和2的卷繞區域被由纖維材料構成的卷繞件3所圍繞。卷繞件3在此能夠由防水的或者由干燥的不具有基質材料的纖維所構成。卷繞件3在此還能夠位于所述兩個構件I和2的成型部4的內部。
[0041]如圖3所示，在安裝卷繞件3之后，至少所示兩個構件I和2的連接區域插入工具5中。必要時在工具5內還能夠向卷繞件3中注入塑料基質。纖維強化塑料在工具5內以已知的方式、例如以化學方式發生固化。隨后，由構件1、構件2和卷繞件3構成的制造完成的結合體被從工具5中拿出。
[0042]圖4示出根據本發明的相互連接的構件I和2，它們在重疊區域內沿著構件共同的縱軸方向內外嵌套地相互插接，并且在卷繞區域內被由纖維硬化的塑料組成的已經固化的卷繞件3所遮蓋。在此，在重疊區域內形成力傳遞的在構件I和2之間的連接區域6和形狀接合的在構件I和2的凹槽4及卷繞件3之間的連接區域7。
[0043]圖5示出具有三角形成型輪廓的構件1，該構件I準備被用于根據本發明的連接。為此，構件I具有作為凹槽4的卷繞的溝紋。例如，在構件I內還能夠插入另一個至少幾乎相同類型的構件1，并且在凹槽4的區域內借助纖維強化塑料而被卷繞。
[0044]與圖5類似，圖6示出具有空腔成型輪廓的構件1，該構件I同樣具有在外部卷繞的凹槽4，以用于根據本發明的連接。[0045]圖7示出根據本發明的在具有封閉的矩形成型輪廓的兩個構件I和2之間的連接的三維剖視圖。
[0046]但是，被連接的構件I的與圖7相適應的開放式形狀、例如U型形狀也能夠作為根據本發明的連接方法的結果而被制造，尤其當相互連接的封閉構件I在被卷繞后和優選在固化后沿著縱軸被分為兩個幾乎U型的兩半。
[0047]圖8示出根據本發明的在三個構件1、2和8之間的連接的三維剖視圖，所述三個構件共同構成T型件。在此，每個構件1、2、8都能夠具有凹槽4、尤其溝紋。可選地還能夠只設置兩個構成圖8所示T型連接的構件，其中，所述兩個構件中的一個由構件I和2所構成，具有附帶左右兩個凹槽4的側向開口的連接成型輪廓，并且另一個構件由構件8構成，該構件8插入連續成型輪廓的開口中。包括三個凹槽4的所述連接的全部區域被纖維強化的塑料所卷繞。
[0048]因此，本發明能夠實現一種簡單的和可靠的在兩個構件之間的連接。
[0049]附圖標記列表
[0050]I第一構件
[0051]2第二構件
[0052]3卷繞件
[0053]4成型部
[0054]5 工具
[0055]6具有作用力接合的連接的區域
[0056]7具有形狀配合的連接的區域
[0057]8第三構件
[0058]dl重疊區域
[0059]d2卷繞區域
【權利要求】
1.一種在兩個構件(1、2)之間的連接，其中，所述兩個構件(1、2)具有帶有成型輪廓的插接部段，所述插接部段能夠內外嵌套地相互插接，其特征在于，所述兩個構件(1、2)的插接部段在重疊區域(dl)內內外嵌套地相互插接，并且所述兩個構件(1、2)的卷繞區域(d2)被由纖維強化塑料構成的卷繞件(3)所圍繞，所述卷繞區域至少局部地與所述重疊區域(dl)相重合。
2.根據權利要求1所述的連接，其特征在于，所述卷繞區域(d2)在整個重疊區域(dl)上延伸，并且優選從所述重疊區域(dl)的兩側突伸出。
3.根據權利要求1或2所述的連接，其特征在于，所述兩個構件(1、2)由不同的材料構成。
4.根據上述權利要求之一所述的連接，其特征在于，所述兩個構件(1、2)中的至少一個、優選兩個構件(1、2)由纖維強化塑料構成。
5.根據上述權利要求之一所述的連接，其特征在于，所述兩個構件(1、2)中的至少一個在所述卷繞區域(d2)內具有至少一個成型部(4)，從而由纖維強化塑料構成的卷繞件(3)與所述成型部(4)形狀配合地相連接。
6.根據權利要求5所述的連接，其特征在于，所述至少一個成型部(4)是在所述至少一個構件(1、2)的封閉成型輪廓的外周方向上圍繞的縮窄部、階梯部、溝紋或者槽。
7.根據上述權利要求之一所述的連接，其特征在于，所述連接具有第三構件(8)，所述第三構件具有插接部段，其中，所述三個構件(1、2、8)的插接部段在重疊區域(dl)內內外嵌套地相互插接，并且所述三個構件(1、2、8)的卷繞區域(d2)被由纖維強化塑料構成的卷繞件(3)所圍繞，所述卷繞區域至少局部地與重疊區域(dl)相重合。
8.一種用于連接兩個構件(1、2)的方法，其中，所述兩個構件(1、2)具有帶有成型輪廓的插接部段，所述插接部段能夠內外嵌套地相互插接，其特征在于，所述方法具有如下方法步驟: -所述兩個構件(1、2)的兩個插接部段在重疊區域(dl)中內外嵌套地相互插接， -所述兩個構件的卷繞區域(d2)被包含纖維材料的卷繞件(3)所圍繞，所述卷繞區域至少局部地與所述重疊區域(dl)相重合 -將卷繞件(3)的基質材料在工具(5)內固化。
9.根據權利要求8所述的用于連接兩個構件(1、2)的方法，其特征在于，所述卷繞件(3)在卷繞時已經包含基質材料，即卷繞件(3)設計為預浸潰的半成品。
10.根據權利要求8所述的用于連接兩個構件(1、2)的方法，其特征在于，所述卷繞件(3)在卷繞時是沒有基質材料的干燥纖維材料，并且在卷繞之后將基質材料加入到纖維材料中。
11.根據權利要求10所述的用于連接兩個構件(1、2)的方法，其特征在于，在卷繞之后在所述工具(5)中將所述基質材料注入或者灌入纖維材料中。
【文檔編號】F16C3/02GK103975168SQ201280060028
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2012年12月3日 優先權日:2011年12月5日
【發明者】T.奧爾, W.迪茨, C.克拉默, A.普雷茨勒 申請人:馬格納斯泰爾汽車技術兩合公司