在兩個構(gòu)件之間的連接和用于連接兩個構(gòu)件的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種在兩個構(gòu)件(1、2)之間的連接，其中，所述兩個構(gòu)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(nèi)外嵌套地相互插接，其特征在于，所述兩個構(gòu)件(1、2)的插接部段在重疊區(qū)域(d1)內(nèi)內(nèi)外嵌套地相互插接，并且所述兩個構(gòu)件(1、2)的卷繞區(qū)域(d2)被由纖維強化塑料構(gòu)成的卷繞件(3)所圍繞，所述卷繞區(qū)域至少局部地與所述重疊區(qū)域(d1)相重合；本發(fā)明還涉及用于連接兩個構(gòu)件的方法。
【專利說明】在兩個構(gòu)件之間的連接和用于連接兩個構(gòu)件的方法
[0001]本發(fā)明涉及一種在兩個構(gòu)件之間的連接，其中，所述兩個構(gòu)件具有帶有成型輪廓的插接部段，所述插接部段能夠內(nèi)外嵌套地相互插接，并且本發(fā)明還涉及一種用于連接兩個構(gòu)件的方法，其中，所述兩個構(gòu)件具有帶有成型輪廓的插接部段，所述插接部段能夠內(nèi)外嵌套地相互插接。
[0002]這種類型構(gòu)件的簡單的相互交錯插接通常不能形成穩(wěn)定的連接，因此已知在連接區(qū)域附加地使用粘接、焊接、鉚接或者螺栓連接。尤其當(dāng)所述兩個構(gòu)件之一由纖維強化塑料或者由其它材料構(gòu)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(dāng)所述兩個構(gòu)件或者構(gòu)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(dǎo)致構(gòu)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(gòu)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(gòu)成的空心軸和金屬件之間的連接，其中，所述金屬件具有內(nèi)環(huán)，該內(nèi)環(huán)貼靠在空心軸的內(nèi)壁上，并且使用作為外環(huán)的另一金屬環(huán)，使得由纖維強化塑料構(gòu)成的空心軸在兩個金屬環(huán)之間被壓緊。通過首先兩個環(huán)的外環(huán)貼在軸上，然后將軸連同外環(huán)一起熱壓配合在內(nèi)環(huán)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(fù)雜的和昂貴的。
[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，在所述方面改進在所述類型的兩個構(gòu)件之間的連接，和提供一種尤其經(jīng)濟地和簡單地被制造的連接。此外，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還在于，提供一種用于所述類型的兩個構(gòu)件的連接的方法。
[0007]所述技術(shù)問題的解決方案通過一種在兩個構(gòu)件之間的連接所解決，其中，所述兩個構(gòu)件具有帶有成型輪廓的插接部段，所述插接部段能夠內(nèi)外嵌套地相互插接，其中，所述兩個構(gòu)件的插接部段內(nèi)外嵌套地相互插接重疊區(qū)域內(nèi)，并且所述兩個構(gòu)件的卷繞區(qū)域被由纖維強化塑料構(gòu)成的卷繞件所圍繞，所述卷繞區(qū)域至少局部地與重疊區(qū)域相重合。
[0008]此外，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)問題通過一種用于連接兩個構(gòu)件的方法所解決，其中，所述兩個構(gòu)件具有帶有成型輪廓的插接部段，所述插接部段能夠內(nèi)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(gòu)件的兩個插接部段內(nèi)外嵌套地相互插接重疊區(qū)域中，
[0010]-所述兩個構(gòu)件的卷繞區(qū)域被由纖維強化塑料構(gòu)成的卷繞件所圍繞，所述卷繞區(qū)域至少局部地與重疊區(qū)域相重合
[0011 ]-將卷繞件的基質(zhì)材料在工具內(nèi)固化。
[0012]所述兩個構(gòu)件根據(jù)本發(fā)明在其插接部段上內(nèi)外嵌套地相互插接。因為所述插接部段能夠內(nèi)外嵌套地相互插接，所述兩個構(gòu)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(yōu)選被設(shè)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(gòu)件借助纖維強化塑料而被圍繞，其中，所述卷繞件的區(qū)域至少局部地在構(gòu)件的部段內(nèi)，在該部段內(nèi)成型輪廓也是相互重疊的。優(yōu)選至少全部重疊區(qū)域也被卷繞。
[0013]在此，纖維強化塑料的纖維材料能夠優(yōu)選由無機的或者有機的強化纖維所構(gòu)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(gòu)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(zhì)材料能夠是熱固性或者熱后可塑性的基質(zhì)，例如聚丙烯、硫化聚苯醚、聚醚酮或者環(huán)氧樹脂，或者是彈性橡膠，例如橡膠或者聚氨酯。
[0015]本發(fā)明的改進方案由從屬權(quán)利要求、說明書以及附圖給出。
[0016]例如，根據(jù)本發(fā)明的連接能夠有利的被使用在，當(dāng)所述兩個構(gòu)件中的至少一個由纖維強化塑料構(gòu)成時。特別優(yōu)選所述兩個構(gòu)件都由纖維強化塑料構(gòu)成。因為不僅一個或者兩個構(gòu)件還有卷繞件都由纖維強化塑料構(gòu)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(yōu)選實施例中，所述兩個構(gòu)件中的至少一個在卷繞區(qū)域內(nèi)具有至少一個成型部，從而由纖維強化塑料構(gòu)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(xiàn)穩(wěn)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(gòu)件的相互插入的軸線發(fā)生滑出。以這種方式，卷繞件的基質(zhì)和纖維優(yōu)選在成型部內(nèi)抵抗沿著構(gòu)件軸線的作用力。
[0018]在此，所述至少一個成型部優(yōu)選是在至少一個構(gòu)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(gòu)件的縱向方向上實現(xiàn)形狀配合。
[0019]優(yōu)選能夠如此設(shè)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(xiàn)抗扭的、也就是橫向于構(gòu)件縱向的形狀配合。
[0020]在一種實施方式中，根據(jù)本發(fā)明的連接包括具有插接部段的第三構(gòu)件，其中，所述第三構(gòu)件的插接部段在重疊區(qū)域內(nèi)內(nèi)外嵌套地相互插接，并且所述第三構(gòu)件的卷繞區(qū)域被由纖維硬化塑料構(gòu)成的卷繞件所圍繞，所述卷繞區(qū)域至少局部地與重疊區(qū)域相重合。通過根據(jù)本發(fā)明的與第三構(gòu)件的連接例如能夠構(gòu)造由三個構(gòu)件組成的穩(wěn)定T型連接。在此，所有三個構(gòu)件特別優(yōu)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(jù)本發(fā)明，T型連接或者X型連接還能夠只由兩個構(gòu)件所構(gòu)成。在此，第一構(gòu)件優(yōu)選具有至少一個側(cè)向開口，并且第二構(gòu)件的端部例如成直角地插入第一構(gòu)件的開口中。第一構(gòu)件的開口和第二構(gòu)件的端部隨后構(gòu)成插接部段。由此構(gòu)成重疊區(qū)域，使得第二構(gòu)件的端部插入第一構(gòu)件中。第一構(gòu)件能夠優(yōu)選具有在開口的兩側(cè)軸向卷繞的成型部，第二構(gòu)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(gòu)成的卷繞件和卷繞區(qū)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(jù)本發(fā)明的方法用于形成根據(jù)本發(fā)明的連接，該方法包括至少以下步驟:
[0023]-所述兩個構(gòu)件的兩個插接部段內(nèi)外嵌套地相互插接重疊區(qū)域中，
[0024]-所述兩個構(gòu)件的卷繞區(qū)域被由纖維強化塑料構(gòu)成的卷繞件所圍繞，所述卷繞區(qū)域至少局部地與重疊區(qū)域相重合
[0025]-將卷繞件的基質(zhì)材料在工具內(nèi)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(jīng)包含基質(zhì)材料，SP設(shè)計為預(yù)浸潰的半成品(所謂的預(yù)浸料坯)。因此，不能夠在較晚的時間點時對卷繞件添加基質(zhì)材料。
[0027]在用于連接兩個構(gòu)件的方法的實施方式中，卷繞件在卷繞的時刻是沒有基質(zhì)材料的干燥纖維材料。在卷繞構(gòu)件之后，在這種情況下向纖維材料中加入基質(zhì)材料。
[0028]基質(zhì)材料優(yōu)選在卷繞完成后在工具內(nèi)被注入或者灌入纖維材料中。
[0029]下面結(jié)合附圖示例性地描述本發(fā)明。
[0030]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的方法的第一步驟的3D示意圖，
[0031]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的方法的第二步驟的3D示意圖，
[0032]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的方法的第三步驟的3D示意圖，
[0033]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的在兩個具有圓形成型輪廓的構(gòu)件之間的連接的3D示意圖，
[0034]圖5示出在根據(jù)本發(fā)明的連接中使用具有三角形成型輪廓的構(gòu)件的3D示意圖，
[0035]圖6示出在根據(jù)本發(fā)明的連接中使用具有空腔成型輪廓的構(gòu)件的3D示意圖，
[0036]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的在兩個具有矩形成型輪廓的構(gòu)件之間的連接的三維剖視圖，
[0037]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的在成T型件的三個構(gòu)件之間的連接的三維剖視圖。
[0038]在圖1至3中示出根據(jù)本發(fā)明的用于連接兩個構(gòu)件I和2的方法，其中，所述兩個構(gòu)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(gòu)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(shè)計為整體，使得這些插接部段能夠內(nèi)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(qū)域dl中。重疊區(qū)域dl沿著相互交錯插入的方向比設(shè)定的卷繞區(qū)域d2要短，重疊區(qū)域dl是卷繞區(qū)域d2的部分區(qū)域。在所述兩個構(gòu)件I和2上繞著插接部段的成型輪廓構(gòu)造成型部4，該成型部被設(shè)計為具有傾斜側(cè)壁的凹槽。該凹槽在所述兩個構(gòu)件I和2上位于重疊區(qū)域dl外，但是在卷繞區(qū)域d2內(nèi)。
[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(gòu)件I和2的卷繞區(qū)域被由纖維材料構(gòu)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(zhì)材料的纖維所構(gòu)成。卷繞件3在此還能夠位于所述兩個構(gòu)件I和2的成型部4的內(nèi)部。
[0041]如圖3所示，在安裝卷繞件3之后，至少所示兩個構(gòu)件I和2的連接區(qū)域插入工具5中。必要時在工具5內(nèi)還能夠向卷繞件3中注入塑料基質(zhì)。纖維強化塑料在工具5內(nèi)以已知的方式、例如以化學(xué)方式發(fā)生固化。隨后，由構(gòu)件1、構(gòu)件2和卷繞件3構(gòu)成的制造完成的結(jié)合體被從工具5中拿出。
[0042]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的相互連接的構(gòu)件I和2，它們在重疊區(qū)域內(nèi)沿著構(gòu)件共同的縱軸方向內(nèi)外嵌套地相互插接，并且在卷繞區(qū)域內(nèi)被由纖維硬化的塑料組成的已經(jīng)固化的卷繞件3所遮蓋。在此，在重疊區(qū)域內(nèi)形成力傳遞的在構(gòu)件I和2之間的連接區(qū)域6和形狀接合的在構(gòu)件I和2的凹槽4及卷繞件3之間的連接區(qū)域7。
[0043]圖5示出具有三角形成型輪廓的構(gòu)件1，該構(gòu)件I準(zhǔn)備被用于根據(jù)本發(fā)明的連接。為此，構(gòu)件I具有作為凹槽4的卷繞的溝紋。例如，在構(gòu)件I內(nèi)還能夠插入另一個至少幾乎相同類型的構(gòu)件1，并且在凹槽4的區(qū)域內(nèi)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(gòu)件1，該構(gòu)件I同樣具有在外部卷繞的凹槽4，以用于根據(jù)本發(fā)明的連接。[0045]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的在具有封閉的矩形成型輪廓的兩個構(gòu)件I和2之間的連接的三維剖視圖。
[0046]但是，被連接的構(gòu)件I的與圖7相適應(yīng)的開放式形狀、例如U型形狀也能夠作為根據(jù)本發(fā)明的連接方法的結(jié)果而被制造，尤其當(dāng)相互連接的封閉構(gòu)件I在被卷繞后和優(yōu)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(jù)本發(fā)明的在三個構(gòu)件1、2和8之間的連接的三維剖視圖，所述三個構(gòu)件共同構(gòu)成T型件。在此，每個構(gòu)件1、2、8都能夠具有凹槽4、尤其溝紋?？蛇x地還能夠只設(shè)置兩個構(gòu)成圖8所示T型連接的構(gòu)件，其中，所述兩個構(gòu)件中的一個由構(gòu)件I和2所構(gòu)成，具有附帶左右兩個凹槽4的側(cè)向開口的連接成型輪廓，并且另一個構(gòu)件由構(gòu)件8構(gòu)成，該構(gòu)件8插入連續(xù)成型輪廓的開口中。包括三個凹槽4的所述連接的全部區(qū)域被纖維強化的塑料所卷繞。
[0048]因此，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)一種簡單的和可靠的在兩個構(gòu)件之間的連接。
[0049]附圖標(biāo)記列表
[0050]I第一構(gòu)件
[0051]2第二構(gòu)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(qū)域
[0056]7具有形狀配合的連接的區(qū)域
[0057]8第三構(gòu)件
[0058]dl重疊區(qū)域
[0059]d2卷繞區(qū)域
【權(quán)利要求】
1.一種在兩個構(gòu)件(1、2)之間的連接，其中，所述兩個構(gòu)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(nèi)外嵌套地相互插接，其特征在于，所述兩個構(gòu)件(1、2)的插接部段在重疊區(qū)域(dl)內(nèi)內(nèi)外嵌套地相互插接，并且所述兩個構(gòu)件(1、2)的卷繞區(qū)域(d2)被由纖維強化塑料構(gòu)成的卷繞件(3)所圍繞，所述卷繞區(qū)域至少局部地與所述重疊區(qū)域(dl)相重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接，其特征在于，所述卷繞區(qū)域(d2)在整個重疊區(qū)域(dl)上延伸，并且優(yōu)選從所述重疊區(qū)域(dl)的兩側(cè)突伸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的連接，其特征在于，所述兩個構(gòu)件(1、2)由不同的材料構(gòu)成。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的連接，其特征在于，所述兩個構(gòu)件(1、2)中的至少一個、優(yōu)選兩個構(gòu)件(1、2)由纖維強化塑料構(gòu)成。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的連接，其特征在于，所述兩個構(gòu)件(1、2)中的至少一個在所述卷繞區(qū)域(d2)內(nèi)具有至少一個成型部(4)，從而由纖維強化塑料構(gòu)成的卷繞件(3)與所述成型部(4)形狀配合地相連接。
6.根據(jù)權(quán)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(gòu)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(jù)上述權(quán)利要求之一所述的連接，其特征在于，所述連接具有第三構(gòu)件(8)，所述第三構(gòu)件具有插接部段，其中，所述三個構(gòu)件(1、2、8)的插接部段在重疊區(qū)域(dl)內(nèi)內(nèi)外嵌套地相互插接，并且所述三個構(gòu)件(1、2、8)的卷繞區(qū)域(d2)被由纖維強化塑料構(gòu)成的卷繞件(3)所圍繞，所述卷繞區(qū)域至少局部地與重疊區(qū)域(dl)相重合。
8.一種用于連接兩個構(gòu)件(1、2)的方法，其中，所述兩個構(gòu)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(nèi)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(gòu)件(1、2)的兩個插接部段在重疊區(qū)域(dl)中內(nèi)外嵌套地相互插接， -所述兩個構(gòu)件的卷繞區(qū)域(d2)被包含纖維材料的卷繞件(3)所圍繞，所述卷繞區(qū)域至少局部地與所述重疊區(qū)域(dl)相重合 -將卷繞件(3)的基質(zhì)材料在工具(5)內(nèi)固化。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于連接兩個構(gòu)件(1、2)的方法，其特征在于，所述卷繞件(3)在卷繞時已經(jīng)包含基質(zhì)材料，即卷繞件(3)設(shè)計為預(yù)浸潰的半成品。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于連接兩個構(gòu)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(zhì)材料的干燥纖維材料，并且在卷繞之后將基質(zhì)材料加入到纖維材料中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于連接兩個構(gòu)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(zhì)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(yōu)先權(quán)日:2011年12月5日
【發(fā)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(shù)兩合公司