專利名稱：芯復合體中的傳力位置及通過在芯復合體厚度方向上穿透的加固元件制造該傳力位置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分所述的通過沿芯復合體厚度方向穿透的加固元件在芯復合體中制造傳力位置的結(jié)構(gòu)和方法。
背景技術(shù)：
本發(fā)明適合于將力和力矩傳入芯復合體結(jié)構(gòu)中。該芯復合體結(jié)構(gòu)可以最好由包括紡織半成品覆蓋層(1和3，例如織物或紗布(Gelege)、墊子等)、芯部材料(2，例如聚合的泡沫材料)和聚合的基體材料(熱塑性或熱固性塑料)的纖維-塑料復合物組成。芯復合體是一種層式的結(jié)構(gòu)，它們由相對較薄的上覆蓋層1和下覆蓋層3以及相對較厚的低體積密度的芯層2所組成。由于較薄的覆蓋層和芯部材料的低抗拉性(Zugweich)和低抗壓性(Druckweich)使得芯復合體結(jié)構(gòu)基本上對局部傳入的力或力矩負荷非常敏感。因此必需適合于負荷、材料以及加工技術(shù)地使力傳入芯復合體結(jié)構(gòu)中。在傳力位置上產(chǎn)生的、多軸的負荷狀態(tài)不再能夠由僅僅承受表面負荷(拉力、壓力、剪切力)的覆蓋層承擔。為此所需的在傳力位置處的結(jié)構(gòu)措施取決于力的作用點和方向以及力的合成。因此通常這樣實現(xiàn)力的傳入，使得不產(chǎn)生局部的不穩(wěn)定性(例如覆蓋層的扭曲或折皺)，不損壞芯層和覆蓋層，并且傳力元件不與芯復合體結(jié)構(gòu)分離。其前提是，傳入到芯復合體結(jié)構(gòu)中的力和力矩要盡可能大面積且均勻地分布。因此，所有的用于將力傳入到層式結(jié)構(gòu)里面的結(jié)構(gòu)措施的共同點是，它們促使通過增加力傳入面積和橫截面面積來降低局部的應力水平。此外，在一些應用場合中，低抗壓的芯部材料必須在傳力位置區(qū)域內(nèi)由抗壓的材料取替，由此例如可以承受螺紋連接的預應力。
為了將力和力矩傳入芯復合體中，可以使用附加的安裝的傳力元件(所謂的外插件)或置入的傳力元件(所謂的內(nèi)插件)。此外，存在著這種可能性，在傳力位置區(qū)域內(nèi)去除芯部材料并將兩個覆蓋層拼合在一起，因此存在一個單一的纖維-塑料復合物區(qū)域而不需要附加的傳力元件。作為用于芯復合體結(jié)構(gòu)的另一傳力方案，也可以使用自攻螺釘或螺釘插件以及鉚接，但是它們只能傳遞小的力和力矩。如果要將力和力矩傳入到一個結(jié)構(gòu)里面或從結(jié)構(gòu)中導出并且要使結(jié)構(gòu)部件相互連接，總是需要傳力位置。纖維-塑料復合物的芯復合體結(jié)構(gòu)例如通常在航空和航天中、在軌道車輛制造和汽車制造中以及在造船業(yè)中使用。
所有已知的用于由纖維-塑料復合物制成的芯復合體結(jié)構(gòu)的安裝的傳力元件(外插件)材料鎖合地連接到兩個覆蓋層中的一個覆蓋層上。所有這些力傳入方案的解決方案都具有下述共同的缺點。兩個覆蓋層承受極不同的負荷，即，具有安裝上的外插件的覆蓋層承受的負荷遠遠大于對面的覆蓋層。由此可能導致在外插件和覆蓋層之間或覆蓋層和芯層之間的層離。此外，軟抗拉和低抗壓的芯部材料在外插件下方不是充分加固的，由此使芯部材料承受高負荷并且可能引起芯部材料失效。為了避免外插件下方的芯層失效，在一些解決方案中，在傳力位置區(qū)域內(nèi)通過另一種具有高機械性能的材料來完全替代。
所有已知的附加嵌入的傳力元件(內(nèi)插件)都與芯復合體結(jié)構(gòu)材料鎖合地連接。在此，內(nèi)插件可以定位在覆蓋層內(nèi)部、覆蓋層和芯層之間或芯部材料里面。由于純粹的材料鎖合連接，局部作用的力或者力矩負荷可能使內(nèi)插件與整個芯復合體結(jié)構(gòu)由于粘接失效而分離，由此可能產(chǎn)生力傳入的完全失效或者覆蓋層與芯層之間的層離。
所有已知的用于芯復合體結(jié)構(gòu)的沒有附加傳力元件的力傳入方案都具有以下的共同點，即，在傳力位置區(qū)域內(nèi)首先去除或壓縮芯部材料并且將兩個覆蓋層拼合到一起，因此存在一個單一的由纖維-塑料復合物制成的單個加固層區(qū)域。接著可以將一個銷軸連接安置在單一的區(qū)域里面。在此，對于所有已知的解決方案，在拼合的區(qū)域內(nèi)導致覆蓋層失效或在拼合的區(qū)域以外導致芯失效或者導致在覆蓋層與芯層之間的層離，因為這些區(qū)域在芯復合體結(jié)構(gòu)的厚度方向上沒有附加的力鎖合和材料鎖合的芯復合體結(jié)構(gòu)加固。
在公開文本DE 100 02 281 A1和EP 1 106 341 A2中公開了通過拼合覆蓋層而無附加的傳力元件的用于芯復合體結(jié)構(gòu)的力傳入方案的可能性。但是，在這些發(fā)明中，在覆蓋層拼合的區(qū)域的內(nèi)部或外部沒有實現(xiàn)力鎖合和材料鎖合的芯復合體結(jié)構(gòu)加固，因此既不能改善覆蓋層與芯層之間防止層離的抵抗力(剝離強度)并且芯層也沒有加固件。因此通過這兩個公開的方法不能改善典型的失效特性、覆蓋層與芯層之間的層離和傳力位置區(qū)域中的芯失效。
在公開文本US 005741574A中公開了一種方法，如何可以借助于一個嵌入到芯體中的纖維加固結(jié)構(gòu)來強化一個銷軸連接。這個發(fā)明涉及到，首先將纖維線嵌入到全部芯部材料里面。接著將紡織覆蓋層放到芯部材料上并以壓力加載，由此使芯部材料壓縮并且可以使線擠入到覆蓋層里面。然后通過液體熱固性樹脂系實現(xiàn)芯復合體結(jié)構(gòu)的浸漬。緊接著進行樹脂系的硬化過程。在硬化的芯復合體結(jié)構(gòu)中嵌入一個用于銷軸連接的通孔。在此，芯部材料內(nèi)的纖維線能夠承受螺紋連接的預應力并防止在傳力位置的區(qū)域內(nèi)在覆蓋層與芯層之間的層離趨勢。在這個發(fā)明中，在傳力區(qū)域中在纖維線與整個芯復合體結(jié)構(gòu)之間只有一個材料鎖合的連接而沒有一個力鎖合和形狀鎖合的連接，由此與一個力鎖合和形狀鎖合的連接相比只略微增加了防止在覆蓋層和芯層之間層離的抵抗力。這個發(fā)明的另一缺點是，芯復合體結(jié)構(gòu)的整個芯部材料都具有縫紉線。由此使傳力位置與其余的芯復合體結(jié)構(gòu)相比沒得到必要的和附加的加固，因此未受干擾的芯復合體結(jié)構(gòu)和傳力位置非常不同地受載并且沒有充分利用芯復合體結(jié)構(gòu)的輕型結(jié)構(gòu)潛能。此外，芯部材料在通孔區(qū)域是敞開的，由此可以使液體或氣體的介質(zhì)擠入到芯部材料里面。這些擠入的介質(zhì)可能負面地改變芯部材料的特性甚至導致失效。
在公開文本DE 198 34 772 C2中公開了一種連接附加插入的傳力元件(內(nèi)插件)的方法，它具有一個由單個加固層構(gòu)成的纖維加固結(jié)構(gòu)。在此，該內(nèi)插件定位在單個加固層之間并借助于縫紉線在纖維加固結(jié)構(gòu)的厚度方向上縫接。所公開的用于將內(nèi)插件連接到單一的由單個加固層構(gòu)成的加固結(jié)構(gòu)中的解決方案也適用于芯復合體結(jié)構(gòu)。在此，將內(nèi)插件插在兩個覆蓋層之一的單個加固層之間并借助于縫紉線縫接。接著不僅將包括縫接好的內(nèi)插件的覆蓋層而且將另一個覆蓋層都安放到芯層上。借助于液體浸漬工藝可以用一種聚合的基體材料浸濕覆蓋層并產(chǎn)生覆蓋層與芯層之間的粘接連接，因此得到一種由纖維-塑料復合物構(gòu)成的芯復合體結(jié)構(gòu)。所公開的發(fā)明在芯復合體結(jié)構(gòu)上的應用只起到一個借助于縫紉線在內(nèi)插件與覆蓋層之間產(chǎn)生力鎖合和形狀鎖合連接的作用。由此在傳力位置區(qū)域內(nèi)既不能提高防止覆蓋層與芯層之間層離的抵抗力也不能加強低抗拉和抗壓的芯部材料，由此不能改善芯復合體結(jié)構(gòu)的兩種典型的失效形式。本發(fā)明的其他缺點是，當力和力矩傳入到內(nèi)插件中時使內(nèi)插件所處的覆蓋層比另一個覆蓋層承受明顯更大的負荷，由此不能充分利用芯復合體的輕型結(jié)構(gòu)潛能。此外，必須實現(xiàn)從一個覆蓋層通過芯部材料到另一覆蓋層的力流，該芯部材料與覆蓋層的材料相比具有低的機械性能并且是芯復合體結(jié)構(gòu)中的薄弱位置。由此可能使芯部材料承受非常高的負荷并且觸發(fā)芯部材料失效。因此使傳力位置或整個芯復合體結(jié)構(gòu)的強度和剛度主要受到芯部材料的低機械性能的影響。
所有目前已知的用于芯復合體結(jié)構(gòu)的力傳入方案都存在著這個共同點，即芯復合體結(jié)構(gòu)在傳力位置區(qū)域內(nèi)沒有足夠地加固，因此由于過大的拉應力、壓應力或剪切應力以及覆蓋層與芯層之間的層離可能產(chǎn)生芯失效。此外，在所有已知的附加安放的或嵌入的傳力元件的解決方案中都沒有將傳力元件與整個芯復合體結(jié)構(gòu)力鎖合和形狀鎖合地連接。因此既不能夠防止傳力元件與芯復合體結(jié)構(gòu)的分離，也不能夠防止覆蓋層與芯層之間或者傳力元件與覆蓋層之間的層離。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，通過在芯復合體結(jié)構(gòu)的厚度方向(z方向)上置入加固元件來改善在芯復合體中的傳力位置的機械性能(圖1a和1b)。
這個目的由此得以實現(xiàn)，在芯復合體中的傳力位置區(qū)域內(nèi)拼合芯復合體的各覆蓋層和/或設(shè)置一個傳力元件，此外在傳力位置上通過在芯復合體厚度方向上穿透的加固元件為芯復合體結(jié)構(gòu)設(shè)置加固。通過加固元件在傳力位置區(qū)域內(nèi)使上覆蓋層、芯層和下覆蓋層力鎖合和形狀鎖合地連接。此外，所述傳力元件可以借助于加固元件與芯復合體固定。作為加固元件可以優(yōu)選使用紡織加固結(jié)構(gòu)(4，例如縫紉線、纖維束、玻璃絲束等)。本發(fā)明涉及具有覆蓋層1和3的芯復合體，最好由紡織半成品(例如編織物、紗布或針織物、墊子等)構(gòu)成，并且具有一個芯層2，最好由聚合的硬質(zhì)泡沫材料構(gòu)成，并且必要時具有一基體材料，最好由聚合材料(熱塑性或熱固性塑料)構(gòu)成。所述芯復合體結(jié)構(gòu)可以通過許多液體復合成形(LCM)工藝(例如樹脂注射或樹脂浸潤工藝)中的一種工藝制成。這種形式的芯復合體結(jié)構(gòu)在通過聚合的基體材料浸漬之前在傳力區(qū)域內(nèi)借助于一種紡織加固結(jié)構(gòu)在厚度方向上加固。這種經(jīng)加固的傳力位置的建立例如可以通過工業(yè)縫紉技術(shù)完成。在芯復合體的厚度方向上加入加固結(jié)構(gòu)、最好是縫紉線，例如可以通過縫紉針實現(xiàn)。在此縫紉針刺穿整個芯復合體結(jié)構(gòu)并且對于聚合硬質(zhì)泡沫材料的芯部材料留下一個通孔包括加固結(jié)構(gòu)。在此，該通孔的橫截面積與加固結(jié)構(gòu)的橫截面積相比必須足夠地大，從而使加固結(jié)構(gòu)能夠用聚合基體材料浸濕并形狀鎖合地連接到芯層上。該加固元件可以在xz或yz平面內(nèi)在芯復合體結(jié)構(gòu)的厚度方向上具有一個相對于z軸方向偏離0°的角度(圖1a和1b)，例如對于主要為剪切的負荷，在x軸與z軸之間和/或在y軸與z軸之間推薦一個+/-45°的角度。在傳力位置和整個芯復合體結(jié)構(gòu)完全地通過加固結(jié)構(gòu)進行加固之后，使紡織覆蓋層和通孔包括加固結(jié)構(gòu)以LCM工藝通過聚合基體材料浸漬，其中同時實現(xiàn)芯部材料與覆蓋層的材料鎖合的連接。在結(jié)束芯復合體結(jié)構(gòu)的硬化以后，用聚合基體材料浸濕的紡織加固結(jié)構(gòu)在芯部材料內(nèi)部形成單向的纖維加固的拉/壓桿，它起到加固傳力位置、芯部材料以及整個芯復合體的作用。該加固結(jié)構(gòu)在這里的作用是，提高在傳力元件與芯復合體結(jié)構(gòu)之間以及在覆蓋層與芯層之間的剝離強度，防止傳力元件與芯復合體結(jié)構(gòu)分離，并改善芯部材料的機械性能(在厚度方向上的強度和剛性特征值)。通過紡織加固結(jié)構(gòu)能夠阻斷在覆蓋層與芯層的臨界區(qū)域內(nèi)存在的裂紋或使其偏轉(zhuǎn)。由此可以改善芯復合體的傳力位置的失效保護特性。通過在芯復合體結(jié)構(gòu)的厚度方向上在傳力位置區(qū)域內(nèi)中加入紡織加固結(jié)構(gòu)，與已知的傳統(tǒng)力傳入方案相比可以提高垂直于芯復合體平面的抗壓和抗拉強度，提高了垂直于芯復合體平面的抗壓和抗拉剛度，提高了在芯復合體平面中的抗壓強度，提高了剪切強度和剛度以及提高了在覆蓋層與芯層之間以及傳力元件與覆蓋層之間的剝離強度。此外，通過提高的剝離強度和通過各個加固元件的“裂紋阻斷功能”可使失效特性得到改善，因此可以防止力傳入的沖擊性破壞并由此出現(xiàn)所謂的失效保護特性。借助于工業(yè)縫紉技術(shù)可以使傳力元件以正確的位置與芯復合體結(jié)構(gòu)連接。通過加入和存在一定數(shù)量的加固元件，可以保證傳力位置在芯復合體中的質(zhì)量可靠性。本發(fā)明的另一優(yōu)點是，所述加固元件可以超出傳力位置以外伸到包圍傳力位置的芯復合體結(jié)構(gòu)中，由此可以將更大的力和力矩傳入到芯復合體結(jié)構(gòu)中。
為了不需要對芯復合體結(jié)構(gòu)的重量有不利影響的附加傳力元件，可以在傳力位置區(qū)域內(nèi)去除或壓縮芯部材料，由此能夠?qū)崿F(xiàn)覆蓋層的拼合。由此可以實現(xiàn)另一優(yōu)點，即傳力元件具有一個或多個法蘭盤，由此使力和力矩能夠通過一個更大的表面?zhèn)魅氲叫緩秃象w結(jié)構(gòu)中。
為了使傳力元件能夠在傳力位置區(qū)域內(nèi)與整個芯復合體結(jié)構(gòu)力鎖合和形狀鎖合地連接，該傳力元件具有用于容納加固元件的孔。由此可以防止傳力元件的分離并且提高傳力元件與芯復合體結(jié)構(gòu)之間的剝離強度。如果由于技術(shù)上對芯復合體結(jié)構(gòu)部件的要求(例如造船中的船身)必需避免穿透芯復合體的至少一個覆蓋層，則可以使傳力元件(所謂的外插件)設(shè)置在兩個覆蓋層中的一個覆蓋層上或者設(shè)置在兩個覆蓋層上。
為了能夠?qū)⒏蟮牧土貍魅氲叫緩秃象w結(jié)構(gòu)中，該傳力元件(所謂的內(nèi)插件)也可以設(shè)置在兩個覆蓋層中的一個覆蓋層里面或者在兩個覆蓋層之內(nèi)。此外，該傳力元件可以定位在兩個覆蓋層之間，由此部分地或完全地穿透芯部材料。
另一優(yōu)點可以通過傳力元件的與應用相關(guān)的幾何和構(gòu)造上的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，即，通過使傳力元件具有一個或多個頂靠在所述覆蓋層或所述各覆蓋層上的伸出部分，由此由于較大的杠桿臂可以改善力和力矩的傳入。
通過本發(fā)明對于在芯復合體中的傳力位置類型形成以下的加固可能性，在傳力位置區(qū)域內(nèi)去除或壓縮芯部材料并且使兩個覆蓋層拼合，因此存在一個單一的纖維-塑料復合物區(qū)域。在此，上覆蓋層1在傳力位置5區(qū)域內(nèi)通過借助縫紉技術(shù)在芯復合體結(jié)構(gòu)厚度方向上置入的穿透的加固元件4與下覆蓋層3連接(圖1a和1b)。此外，所述加固元件4可以超出傳力位置之外6伸到包圍傳力位置的芯復合體結(jié)構(gòu)中，以便承受更大的力和力矩并且改善機械性能(圖1c)。可以通過許多LCM工藝中的一種工藝無需用于芯復合體的傳力元件地建立經(jīng)加固的傳力，該芯復合體包括紡織半成品的覆蓋層(1和3)、一芯部材料2和聚合的基體材料。在位于加入聚合基體材料之前的一個工作步驟中，首先在傳力位置區(qū)域內(nèi)去除或壓縮芯部材料。接著將兩個覆蓋層拼合并且使上覆蓋層1、芯部材料2和下覆蓋層3在傳力區(qū)域內(nèi)5和必要時超出傳力區(qū)域以外6通過紡織的加固結(jié)構(gòu)4在芯復合體結(jié)構(gòu)厚度方向上借助于縫紉技術(shù)相互縫接。然后將芯復合體結(jié)構(gòu)包括紡織加固結(jié)構(gòu)以LCM工藝(例如樹脂注射或樹脂浸潤工藝)用聚合的基體材料(例如熱固性或熱塑性塑料)浸漬并硬化。
為了傳入力和力矩也可以使用一個安放到芯復合體結(jié)構(gòu)上的傳力元件(外插件，7)(圖2a和2b)。該外插件安放到兩個覆蓋層中的一個覆蓋層上(圖2a至2f)或者安放到兩個覆蓋層上(圖2g)并且在傳力位置區(qū)域內(nèi)借助于加固元件4在芯復合體結(jié)構(gòu)的厚度方向上與整個芯復合體結(jié)構(gòu)連接。為了容納加固元件，所述外插件具有孔8。該外插件可以具有側(cè)向凸出的法蘭盤9(圖2c)，它設(shè)置在上覆蓋層1或下覆蓋層3上，并同樣具有用于容納加固元件的孔8。為了更好地傳入力和力矩，所述加固元件4可以在芯復合體結(jié)構(gòu)的厚度方向上超出外插件或外插件的法蘭盤以外10置入到芯復合體結(jié)構(gòu)中(圖2d)。此外，為了更好地將力和力矩傳入到芯復合體結(jié)構(gòu)中，所述外插件的法蘭盤可以具有一個或多個伸出部分11(圖2e和2f)。在一個位于加入聚合基體材料之前的一個工作步驟中，使外插件7和芯復合體結(jié)構(gòu)在傳力位置區(qū)域內(nèi)通過紡織的加固結(jié)構(gòu)4在芯復合體結(jié)構(gòu)的厚度方向上借助于工業(yè)縫紉技術(shù)相互縫接。接著使覆蓋層、芯層和紡織加固結(jié)構(gòu)以LCM工藝用聚合材料浸漬并硬化。
具有一個置入到芯復合體結(jié)構(gòu)中的傳力元件(內(nèi)插件，12)的傳力位置可以由此得到加固，使上覆蓋層1、芯部材料2和下覆蓋層3在內(nèi)插件區(qū)域以外通過加固元件4在芯復合體結(jié)構(gòu)的厚度方向上相互連接(圖3a和3b)。用于通過置入的傳力元件12制造芯復合體用的傳力位置的方法，該芯復合體包括紡織半成品的覆蓋層1和3、芯部材料2以及聚合的基體材料，該方法規(guī)定，在一個處于加入聚合的基體材料之前的一個工作步驟中，使上覆蓋層1、芯部材料2和下覆蓋層3在傳力位置以外通過借助縫紉技術(shù)在芯復合體結(jié)構(gòu)厚度方向上置入的紡織的加固結(jié)構(gòu)4相互縫接。在加入加固結(jié)構(gòu)以后，以可能的LCM工藝之一，用聚合材料浸漬芯復合體結(jié)構(gòu)并使其硬化。
該內(nèi)插件12也可以借助于加固元件4在芯復合體結(jié)構(gòu)的厚度方向上與芯復合體結(jié)構(gòu)連接(圖4a和4b)。為此，該內(nèi)插件具有用于容納加固元件的孔13。此外，該內(nèi)插件可以具有一個側(cè)向凸出的法蘭盤14(圖4c)，它可以位于在覆蓋層1和3內(nèi)部、位于芯層中(2，圖4c)或者位于覆蓋層與芯層之間，并具有用于容納紡織的加固結(jié)構(gòu)的孔13。該內(nèi)插件也可以具有兩個側(cè)向凸出且保持間隔的法蘭盤14(圖4d)，它們可以設(shè)置在兩個覆蓋層(1和3)內(nèi)部、設(shè)置在芯層(2，圖4d)中或者設(shè)置在覆蓋層1和3與芯層2之間，并具有用于容納加固元件的孔13。為了更好地傳入力和力矩，這些加固元件4可以在芯復合體結(jié)構(gòu)的厚度方向上超出內(nèi)插件12或內(nèi)插件的法蘭盤14以外15置入到芯復合體結(jié)構(gòu)中(圖4e)。為了更好地將力和力矩傳入到芯復合體結(jié)構(gòu)中，該內(nèi)插件的法蘭盤可以具有一個或多個伸出部分16(圖4f和4g)。用于對芯復合體通過加入的傳力元件12制造傳力位置的方法，該芯復合體包括紡織半成品的覆蓋層1和3、芯部材料2以及聚合的基體材料，該方法規(guī)定，在處于加入聚合的基體材料之前的一個工作步驟中，該內(nèi)插件通過借助縫紉技術(shù)在芯復合體結(jié)構(gòu)的厚度方向上置入的紡織的加固結(jié)構(gòu)4與芯復合體結(jié)構(gòu)縫接。在加入加固結(jié)構(gòu)以后，使芯復合體結(jié)構(gòu)包括加固結(jié)構(gòu)和內(nèi)插件以可能的LCM工藝之一用聚合材料浸漬并使其硬化。


以下借助于13個實施例描述本發(fā)明，附圖中圖1a示出第一個實施例的底視圖；圖1b示出沿著圖1a中的線A-A的剖面圖；圖1c示出沿著圖1a中的線A-A的剖面圖，具有一個用于實施加固元件的第二變型；圖2a示出第三個實施例的俯視圖；圖2b示出沿著圖2a中的線B-B的剖面圖；圖2c示出沿著圖2a中的線B-B的剖面圖，具有一個用于構(gòu)造外插件的另一變型；圖2d示出沿著圖2a中的線B-B的剖面圖；圖2e示出第六個實施例的俯視圖；圖2f示出沿著圖2e中的線C-C的剖面圖；圖2g示出第七個實施例的俯視圖；圖2h示出沿著圖2g中的線D-D的剖面圖；圖3a示出第八個實施例的俯視圖；圖3b示出沿著圖3a中的線E-E的剖面圖；圖4a示出第九個實施例的俯視圖；圖4b示出沿著圖4a中的線F-F的剖面圖；圖4c示出沿著圖4a中的線F-F的剖面圖，具有一個用于構(gòu)造內(nèi)插件的另一變型；圖4d示出沿著圖4a中的線F-F的剖面圖，具有一個用于構(gòu)造內(nèi)插件的另一變化型；圖4e示出沿著圖4a中的線F-F的剖面圖，具有一個嵌入到芯復合體結(jié)構(gòu)中的傳力元件(12，內(nèi)插件)；圖4f示出第十三個實施例的俯視圖；圖4g示出沿著圖4f中的線G-G的剖面圖。
具體實施例方式
圖1a示出第一個實施例的底視圖，包括一個在具有拼合的覆蓋層1和3的芯復合體中的傳力位置、一個在傳力區(qū)域內(nèi)被去除的芯部材料2并且包括在傳力位置5區(qū)域內(nèi)在芯復合體厚度方向上穿透的加固元件4。
圖1b示出沿著圖1a中的線A-A的剖面圖。
圖1c示出沿著圖1a中的線A-A的剖面圖，具有一個用于實施加固元件的第二變型，其中所述加固元件4超出傳力位置6伸到包圍傳力位置的芯復合體結(jié)構(gòu)中。
圖2a示出第三個實施例的俯視圖，具有一個安放到芯復合體結(jié)構(gòu)的上覆蓋層1上的傳力元件(7，外插件Onsert)，該外插件在傳力位置區(qū)域內(nèi)通過加固元件4在芯復合體結(jié)構(gòu)的厚度方向上與整個芯復合體結(jié)構(gòu)連接并具有用于容納加固元件4的孔8。
圖2b示出沿著圖2a中的線B-B的剖面圖。
圖2c示出沿著圖2a中的線B-B的剖面圖，具有一個用于構(gòu)造外插件的另一變型，該外插件具有一個側(cè)向凸出的法蘭盤9(圖2b)，它設(shè)置在上覆蓋層1上，并且同樣具有用于容納加固元件的孔8。
圖2d示出沿著圖2a中的線B-B的剖面圖，具有一個用于實施加固元件的另一變型，所述加固元件4超出傳力位置以外10伸到包圍傳力位置的芯復合體結(jié)構(gòu)中。
圖2e示出第六個實施例的俯視圖，具有一個安放到芯復合體結(jié)構(gòu)的上覆蓋層上的傳力元件(7，外插件)，它具有一個伸出部分11以便更好地將力和力矩傳入到芯復合體結(jié)構(gòu)中。
圖2f示出沿著圖2e中的線C-C的剖面圖。
圖2g示出第七個實施例的俯視圖，具有兩個安放到芯復合體結(jié)構(gòu)的上覆蓋層1和下覆蓋層3上的傳力元件(7，外插件)，這兩個外插件在傳力位置區(qū)域內(nèi)通過加固元件4在芯復合體結(jié)構(gòu)的厚度方向上與整個芯復合體結(jié)構(gòu)連接并具有用于容納加固元件4的孔8。
圖2h示出沿著圖2g中的線D-D的剖面圖。
圖3a示出第八個實施例的俯視圖，具有一個嵌入到芯復合體結(jié)構(gòu)中的傳力元件(12，內(nèi)插件Insert)，其中該內(nèi)插件安放在兩個覆蓋層1和3之間芯復合體結(jié)構(gòu)的芯部材料2的內(nèi)部，而上覆蓋層1、芯部材料2和下覆蓋層3在內(nèi)插件區(qū)域以外通過加固元件4在芯復合體結(jié)構(gòu)的厚度方向上彼此連接。
圖3b示出沿著圖3a中的線E-E的剖面圖。
圖4a示出第九個實施例的俯視圖，具有一個嵌入到芯復合體結(jié)構(gòu)中的傳力元件(12，內(nèi)插件)，其中該內(nèi)插件安放在兩個覆蓋層1和3之間芯復合體結(jié)構(gòu)的芯部材料2的內(nèi)部，并具有用于容納加固元件4的孔13，且借助于加固元件在芯復合體結(jié)構(gòu)的厚度方向上與芯復合體結(jié)構(gòu)連接。
圖4b示出沿著圖4a中的線F-F的剖面圖。
圖4c示出沿著圖4a中的線F-F的剖面圖，具有一個用于構(gòu)造內(nèi)插件的另一變型，其中該內(nèi)插件具有一個側(cè)向凸出的頂靠在上覆蓋層1上的法蘭盤14，并具有用于容納加固元件4的孔13，并且借助于加固元件在芯復合體結(jié)構(gòu)的厚度方向上與芯復合體結(jié)構(gòu)連接。
圖4d示出沿著圖4a中的線F-F的剖面圖，具有一個用于構(gòu)造內(nèi)插件的另一變化型，其中該內(nèi)插件具有兩個側(cè)向凸出的頂靠在上覆蓋層1和下覆蓋層3上的法蘭盤14，并具有用于容納加固元件4的孔13，并且借助于加固元件在芯復合體結(jié)構(gòu)的厚度方向上與芯復合體結(jié)構(gòu)連接。
圖4e示出沿著圖4a中的線F-F的剖面圖，具有一個用于構(gòu)造加固元件的另一變型，其中該加固元件4超出傳力位置以外15伸到包圍傳力位置的芯復合體結(jié)構(gòu)中。
圖4f示出第十三個實施例的俯視圖，具有一個嵌入到芯復合體結(jié)構(gòu)中的傳力元件(12，內(nèi)插件)，其中該內(nèi)插件具有一個側(cè)向凸出的法蘭盤14，該法蘭盤具有一個伸出部分16以便更好地將力和力矩傳入到芯復合體結(jié)構(gòu)中，并頂靠在上覆蓋層1上，具有用于容納加固元件4的孔13，且借助于加固元件在芯復合體結(jié)構(gòu)的厚度方向上與芯復合體結(jié)構(gòu)連接。
圖4g示出沿著圖4f中的線G-G的剖面圖。
權(quán)利要求
1.一種芯復合體中的傳力位置，其特征在于，在該傳力位置上拼合芯復合體的各覆蓋層(1和3)和/或設(shè)置一個傳力元件(7和12)，并且在該傳力位置，通過在芯復合體的厚度方向上穿透的加固元件(4)為芯復合體結(jié)構(gòu)設(shè)置加固。
2.如權(quán)利要求1所述的芯復合體中的傳力位置，其特征在于，所述加固元件(4)超出傳力位置以外(6、10和15)伸到包圍傳力位置的芯復合體結(jié)構(gòu)中。
3.如權(quán)利要求1至2中任一項所述的芯復合體中的傳力位置，其特征在于，所述覆蓋層(1和3)由紡織半成品組成，芯層(2)由聚合的、天然的或形成構(gòu)造的芯部材料組成，并且加固元件(4)由一種紡織加固結(jié)構(gòu)組成，并且所述覆蓋層、芯層以及加固元件嵌置一種聚合的基體材料中。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的芯復合體中的傳力位置，其特征在于，所述芯部材料(2)在傳力位置區(qū)域內(nèi)被去除或壓縮。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的芯復合體中的傳力位置，其特征在于，所述傳力元件(7和12)具有一個或多個法蘭盤(9和14)。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的芯復合體中的傳力位置，其特征在于，所述傳力元件具有用于容納加固元件(4)的孔(8和13)并且在傳力位置區(qū)域內(nèi)通過加固元件在芯復合體結(jié)構(gòu)的厚度方向上與芯復合體結(jié)構(gòu)連接。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的芯復合體中的傳力位置，其特征在于，所述傳力元件(7)設(shè)置在兩個覆蓋層(1或3)中的一個覆蓋層上，或者設(shè)置在兩個覆蓋層(1和3)上。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的芯復合體中的傳力位置，其特征在于，所述傳力元件(12)設(shè)置在兩個覆蓋層(1或3)的一個覆蓋層的內(nèi)部，或者設(shè)置在兩個覆蓋層(1和3)的內(nèi)部。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項所述的芯復合體中的傳力位置，其特征在于，所述傳力元件(12)設(shè)置在兩個覆蓋層(1和3)之間和/或穿透芯部材料(2)。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項所述的芯復合體中的傳力位置，其特征在于，所述傳力元件具有一個或多個頂靠在所述覆蓋層(1或3)或者頂靠在所述各覆蓋層(1和3)上的伸出部分(11和16)。
11.一種用于制造如權(quán)利要求1至4中任一項所述的芯復合體中的傳力位置的方法，其特征在于，在一個處于加入聚合的基體材料之前的工作步驟中，在傳力位置區(qū)域內(nèi)去除或壓縮芯部材料(2)，拼合兩個覆蓋層(1和3)，并且將上覆蓋層(1)、芯部材料(2)和下覆蓋層(3)在傳力位置區(qū)域內(nèi)和/或超出該傳力位置以外(6)借助于按一種縫紉技術(shù)加入的紡織的加固元件(4)在芯復合體結(jié)構(gòu)的厚度方向上相互縫接。
12.一種用于制造如權(quán)利要求1至11中任一項所述的芯復合體中的傳力位置的方法，其特征在于，在一個處于加入聚合的基體材料之前的工作步驟中，在傳力位置區(qū)域內(nèi)，將傳力元件(7和12)和芯復合體結(jié)構(gòu)在傳力區(qū)域內(nèi)借助于按一種縫紉技術(shù)加入的紡織的加固元件(4)在芯復合體結(jié)構(gòu)的厚度方向上相互縫接。
13.一種用于制造如權(quán)利要求1至10中任一項所述的芯復合體中的傳力位置的方法，其特征在于，在一個處于加入聚合的基體材料之前的工作步驟中，在傳力位置區(qū)域內(nèi)，將上覆蓋層(1)、芯層(2)和下覆蓋層(3)在傳力元件區(qū)域以外借助于按一種縫紉技術(shù)加入的紡織的加固元件(4)在芯復合體結(jié)構(gòu)的厚度方向上相互縫接。
14.使用如權(quán)利要求1至10中任一項所述的傳力位置用于構(gòu)造航天器、飛行器、水上運輸工具或陸上運輸工具。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使用在傳力位置沿芯復合體厚度方向穿透的加固元件在芯復合體中制造該傳力位置的結(jié)構(gòu)和制造方法。在芯復合體中的傳力位置配有在傳力位置區(qū)域內(nèi)在芯復合體厚度方向上穿透的加固元件。該加固元件(如，紡織纖維)的置入最好通過縫紉技術(shù)和縫紉針來實現(xiàn)。在縫紉過程之后，使最好由紡織半成品制成的覆蓋層(a和c)以及通孔包括加固元件用液體的聚合的基體材料浸漬，同時實現(xiàn)芯部材料與覆蓋層的材料鎖合的連接。
文檔編號B29C70/24GK1849208SQ200480025802
公開日2006年10月18日 申請日期2004年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月8日
發(fā)明者M·A·羅特 申請人:羅姆兩合公司